JP6481520B2 - 車両の衝突回避支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両の衝突回避支援技術に係り、より詳細には、走行中の車両の動物に対する衝突を回避するための装置に係る。

自動車等の車両の運転支援技術の分野に於いて、プリクラッシュセーフティシステム（ＰＣＳ（登録商標））などの、走行中の車両の前方を車載のビデオカメラやレーダーセンサを用いて監視し、他車、人、動物などの対象物が検出された場合に、それらの対象物との衝突の可能性の有無を予知して、対象物との衝突を回避するための支援を行うシステムの構成が種々提案されている。例えば、特許文献１、２に於いては、車載カメラの画像に於いて検出された対象物が人であるか四足動物であるかを判定し、四足動物であったときには、四足動物がその頭部の方向へ移動する可能性が高いことを考慮してその四足動物の移動後の存在領域を推定し、推定された四足動物の存在領域と車両の将来の存在領域とが重なるか否かを判定することによって衝突の可能性を検出する構成が開示されている。特許文献３では、対象物との衝突の可能性が有るとき、対象物が人であった場合と四足動物であった場合とで、衝突の可能性の通報の頻度とタイミングとを変更することが提案されている。また、撮影された画像にて検出された対象物が四足動物である否かの認識方法に関して、特許文献４−６に於いては、対象物の像の姿勢を表すベクトルの角度が周期的に変化しているか否かによって（特許文献４）、対象物の像の下方の構成に於いて足の運動に相当する像要素の変化があるか否かによって（特許文献５）、或いは、対象物の像に四足動物の背骨と四足に相当する像要素があるか否かによって（特許文献６）、対象物が四足動物であるか否かを判定する構成が提案されている。

特開２０１０−０２０４０１ 特開２０１０−１０８５０７ 特開２００９−３０１２８３ 特開２０１０−１１３５５０ 特開２０１０−０９２４２９ 特開２０１０−００９３７２

ところで、一般に、車両の走行路に進入してくる動物、例えば、馬、牛、羊などの家畜、鹿、カモシカ、クマ、カンガルーなどの野生動物は、それぞれ、その種類によって、行動のパターン又は行動の特徴が異なる。例えば、車両が接近した際の動物の行動に於いては、その種類によって、車両から離れる（逃げる）場合、その場に立ち尽くす場合、車両に接近する場合、或いは、走行路に飛び込んでくる場合などがあり、また、その移動速度や移動方向も、動物の種類によって異なる。従って、車両の進行方向の走行路又はその周辺の画像に於いて動物が発見された場合、その種類を特定しなければ、動物が、その後、どの辺りへ移動するか、即ち、将来に於ける動物が存在する位置又は存在する確率の高い領域を推定することは困難であり、車両と動物との衝突の可能性を精度良く判定することも困難となり得る。この点に関し、対象物が動物である場合に、種類が特定されず、行動の傾向が予測できない状況下に於いては、撮影画像上の動物の像が、いずれ方向にどの程度の速度で移動するかがわからないので、その動物の将来の存在領域の予測に於いて、動物の行動の傾向の把握又は動物の像の追跡のために画像上の比較的広い領域にて画像解析が必要となり得る。しかしながら、画像情報は、二次元の座標値と輝度と時間とを持つ四次元の情報であり、画像領域の解析範囲が広くなると、演算負荷及び処理時間が大幅に増大するので、迅速な衝突の可能性の判断と衝突回避のための支援を達成するために、より高性能の演算処理装置とメモリとが必要となり、コストが増大化されることとなる。

更に、動物の行動の特徴が異なる場合には、衝突回避のための有効な支援も異なることとなる。車両の前方に発見された動物に対して、音や光による警報を与えた場合、動物の種類によって、警報に敏感に反応して車両から離れる場合や警報に全く反応せずに、殆ど行動を変えずに走行路に進入してくる場合がある。特に、前者の場合には、音又は光の警報を発するなどして車両の制動・操舵を実行することなく、衝突の回避が可能であるが、後者の場合には、車両の制動又は操舵を実行することによって衝突の回避が可能となる。逆に、警報のみで衝突の回避が可能である場合の車両の制動・操舵による運転支援、或いは、車両の制動・操舵により衝突の回避が可能な場合の警報の発生は、それぞれ、無用な支援となる。従って、車両の進行方向の走行路又はその周辺の画像に対象物として動物が発見された場合には、動物の種類に応じて、より適切な態様にて衝突回避のための支援が提供できることが好ましい。

かくして、本発明の一つの課題は、車両の衝突回避支援装置に於いて、車両の走行路又はその周辺に於いて動物が発見された場合に、その動物の種類を特定し、その種類の行動の特徴に基づいて、より高い確度にて、動物の将来の存在領域を推定し、衝突の可能性の判定の確度が向上された構成を提供することである。

また、本発明のもう一つの課題は、上記の如き装置に於いて、特定された種類の動物の行動の特徴に応じて、より適切に衝突回避のための支援の態様を選択できる構成を提供することである。

更に、本発明のもう一つの課題は、上記の如き装置に於いて、画像処理量をできるだけ低減して、演算負荷が低減され、及び／又は処理時間の短縮が図られる構成を提供することである。

本発明によれば、上記の課題は、車両の衝突回避支援装置であって、車両の周辺の画像を取得する撮像手段と、画像に於いて動物の像の有無を検出する動物像検出手段と、画像に於いて動物の像が検出された場合に動物の種類を判別する動物種類判別手段と、判別された種類の動物の行動の特徴を表す行動特徴指標値に基づいて将来の動物の存在領域の予測を実行する動物存在領域予測手段と、将来の動物の存在領域の予測結果に基づいて車両に対する動物の衝突の可能性を判定する衝突可能性判定手段と、車両に対する動物の衝突の可能性があると判定されたときに衝突回避のための支援処理を実行する支援処理実行手段とを含む装置によって達成される。

上記の構成に於いて、「動物」の種類は、馬、牛、羊、鹿、カモシカ、クマ、カンガルー、その他の四足歩行動物であってよい。「判別された種類の動物の行動の特徴」とは、車両が動物に接近した際の、その動物の種々の行動パターン（又は行動の態様）、例えば、車両から離れる（逃げる）、その場に留まる（立ち尽くす）、走行路に飛び込んでくる、などの発生する可能性のある行動パターンの特徴（判別された種類の動物の行動パターンの取り易さ、或いは、種々の行動パターンを取る確率など）であり、「行動特徴指標値」とは、動物の種類毎の「行動の特徴」を表す値である。「行動特徴指標値」としては、予めの調査を通じて得られた個々の動物の種類に於いて発生し得る行動の特徴の情報の各々に付されたフラッグ値であってもよいが、より具体的には、後述の如く、予めの調査を通じて得られた個々の動物の種類に於いて発生し得る行動の態様に対する発生確率を示す値、発生し得る行動の態様に於ける移動速度及び／又は方向を表す値などであってもよい。そして、この「行動特徴指標値」を用いて為される「将来の動物の存在領域の予測」に於いては、具体的には、動物が将来に於いて存在する境界の画定された領域、或いは、将来の移動経路が予測されてもよいが、後に詳細に述べる如く、車両周辺の平面領域に於ける動物の将来の存在確率の分布が決定されてもよい。実施の形態に於いては、動物存在領域予測手段に於いて、車両の走行路に進入し得ると想定される種類の動物の「行動特徴指標値」のデータの群を予め記憶した行動特徴指標値記憶手段が設けられ、判別された動物の種類の行動特徴指標値が行動特徴指標値記憶手段に記憶されたデータの群から選択されるようになっていてよい。また、上記の撮像手段は、車両の周辺を撮影して画像を生成する車載カメラなどであってよく、動物像検出手段及び動物種類判別手段は、任意の態様にて、例えば、実施の形態の欄に於いて例示されている如く、エッジ抽出法やパターンマッチング法などの任意の画像処理法によって、撮影された画像に於ける動物の像の検出、動物の種類の判別をする手段によって実現されてよい。

上記の構成によれば、車両の走行中に於いて、車載カメラ等の撮像手段によって取得された車両の周辺の画像に於いて、動物の像が検出されると、まず、その動物の種類の判別が為され、その判別された種類の動物の「行動の特徴」の情報を用いて、動物の存在領域の予測が実行される。この場合、予測される動物の存在領域の情報に於いては、発見された動物の種類の行動の特徴が反映されることとなり、従って、その予測結果は、従前よりも高精度又は高確度であることが期待され、また、このことにより、車両の周辺の画像に於いて発見された動物が車両に対して衝突するか否かの可能性も、より高精度又は高確度にて判定可能となる。

また、上記の本発明の装置は、更に、判別された動物の種類に基づいて衝突回避のための支援処理の態様を選択する支援処理選択手段を含み、支援処理実行手段が、選択された態様の支援処理を実行するよう構成されていてよい。既に述べた如く、車両が接近した際の動物の行動の特徴が種類によって異なり、従って、衝突回避のために効果的な支援も動物の種類によって異なることとなる。例えば、音や光に反応して車両から離れる種類の動物に対しては、警報の発生が有効であり、動物が警報に反応せずに走行路に進入してくる種類の動物に対しては、動物の存在領域への車両の進入を回避すべく車両の制動・操舵による支援が有効である。即ち、判別された動物の種類によって、有効な支援処理の態様も異なるので、上記の如く、車両の周辺に動物が発見され、その動物が車両に対して衝突する可能性があると判定された場合には、更に、支援処理の態様を、その動物の種類に応じて、選択できるようにすることによって、より適切な衝突回避のための運転支援が提供できるようになっていてよい。また、このことにより、不要な支援処理を実行することによる、周辺又は運転者若しく乗員の不快感や違和感を抑制することも可能となる。

上記の本発明の装置の構成に於いて、動物存在領域予測手段に於いて実行される将来の存在領域の予測に関して、より詳細には、予測結果は、種々の態様にて表現され得る。例えば、一つの態様として、車両周辺の平面領域に於ける画像に於いて動物が検出された位置からの軌跡として表されてもよく、また、将来に於いて、例えば、画像に於いて検出された時間から任意の時間の後に、動物が存在し得る領域が画定されてもよい。更に、後述の実施形態の欄に於いて説明されている如く、車両周辺の平面領域に於ける動物の将来の存在確率の分布として表されてもよい。これらの動物の将来の存在領域の予測は、画像から得られる動物の現在の向き、位置及び移動速度と、動物の判別された種類の行動特徴指標値（例えば、上記の如き、動物の判別された種類に於いて、発生し得る行動の態様に対する発生確率を示す値、発生し得る行動の態様に於ける移動速度及び／又は方向を表す値）とを用いて実行される。従って、動物の将来の存在領域の予測結果に於いては、動物の判別された種類の行動の特徴が反映されているので、その結果の精度又は確度がより向上されることが期待されると伴に、衝突の可能性の判定に於いて、注目すべき領域又は解析すべき領域の絞込みができることとなり、これにより、演算負荷と処理時間の低減を図ることが可能となる。かくして、上記の本発明の装置に於いては、動物存在領域予測手段が、動物の判別された種類の行動特徴指標値と動物の現在の向き、位置及び移動速度とを用いて、将来の前記動物の存在領域の予測結果として、車両周辺の平面領域に於ける動物の将来の存在確率の分布を生成する手段を含んでいてよい。また、動物の判別された種類の行動特徴指標値は、判別された動物の種類に於いて予想され得る行動パターンに於いて発生し得る動物の移動方向及び移動速度とその行動パターンの発生確率とを含んでいてよい。

なお、動物の種類によって、動物が単独で存在するときと、複数頭から成る群れを形成しているときとで、行動の態様又はパターンが異なる場合がある。そこで、上記の本発明の一つの態様に於いては、動物種類判別手段が画像に於いて検出された像の動物が群れを形成しているか否かを判別し、判別された種類の動物が群れを形成している場合と個体で存在している場合とで行動の特徴が異なるときには、像の動物が群れを形成していると判別されたときと判別されなかったときとに於いて、異なる行動特徴指標値を用いて将来の動物の存在領域の予測を実行するよう構成されていてよい。これにより、動物が群れを形成している場合の将来の動物の存在領域の予測結果の確度の更なる向上が期待される。

上記の本発明の装置に於ける車両に対する動物の衝突の可能性の判定に於いては、端的に述べれば、上記の如く動物の種類の行動の特徴を考慮して得られた将来の動物の存在領域の予測結果を参照して、動物が車両の進行経路又は将来の存在領域に進入し得るか否かによって、車両に対する動物の衝突の可能性があるか否かが判定されることとなる。この処理に於いて、より精度よく、衝突の可能性を判定するために、本発明の装置に於いて、車両の将来の存在領域の予測を実行する車両存在領域予測手段が設けられて、衝突可能性判定手段が、将来の動物の存在領域の予測結果と車両の将来の存在領域の予測結果とに基づいて車両に対する動物の衝突の可能性があるか否かを判定するよう構成されていてよい。車両の将来の存在領域の予測に於いて、その予測結果は、車両の現在の位置から車速等の運動状態に基づいて決定される将来軌跡として表されてもよく、将来に於いて、例えば、画像に於いて動物が検出された時間から任意の時間の後に、車両が存在し得る領域が画定されてもよい。また更に、後述の実施形態の欄に於いて説明されている如く、車両周辺の平面領域に於ける車両の将来の存在確率の分布として表されてもよい。その場合、衝突可能性判定手段は、動物の将来の存在確率の分布と車両の将来の存在確率の分布とに基づいて車両に対する動物の衝突の可能性を判定するように構成されていてよい。具体的には、例えば、後述の如く所定の距離の範囲内に動物の存在する確率の高い領域又は位置と車両の存在する確率の高い領域又は位置とが存在するとき、或いは、車両周辺の平面領域に於いて、動物と車両とが同時に存在する確率の高い領域が存在するときに、衝突の可能性があると判定されてよい。

「背景技術」の欄に於いて述べた如く、従前より、走行中の車両の周辺に動物が存在するか否かを検出して衝突の可能性を判断して、衝突回避のための支援処理を実行する装置が種々提案されていた。しかしながら、これらの装置に於いては、動物の種類を判別する処理は実行されておらず、従って、動物の種類による行動の特徴の違いを考慮して動物の行動を予測するといったことは為されていなかった。その場合、車両の走行中、その周辺に動物の存在が検出されても、その検出された動物の移動方向や移動速度などの行動が実質的に不確定となるので、将来の存在領域を精度よく予測することが困難となっていた。

一方、上記の本発明の装置に於いては、走行中の車両の周辺に動物が検出された場合には、上記の如く、まず、その動物の種類の判別が為され、その種類の動物の行動の特徴が参照され、動物が、車両周辺に於いて、その後にどのように移動するかを、動物の種類毎に予測できることとなる。そうすると、上記の如く、動物の存在領域又はその可能性の高い領域を、より精度よく推定でき、車両に対する動物の衝突の可能性の有無もより精度よく予測できることとなるので、的確に衝突回避のための支援を実行するかどうかを決定できることとなる。また、既に触れた如く、検出された動物の種類によって予測される将来の行動の傾向が把握されることによって、車両の周辺の領域に於いて衝突回避のための支援に関連した処理の実行の対象領域が絞られる（狭くなる）ので、演算負荷と処理時間が低減され、衝突の可能性の有無の判定、支援処理の必要性の判定、支援処理の提供が迅速に達成可能となることが期待される。更に、動物の種類に応じて支援処理の態様を決定する構成の場合には、検出された動物に対してより有効な支援を実行することが可能となり、不要な支援の実行を回避できる点で有利である。

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。

図１（Ａ）は、本発明による衝突回避支援装置の実施形態が搭載される車両の模式的な平面図であり、図１（Ｂ）は、本発明による衝突回避支援装置の実施形態の構成をブロック図の形式で示した図である。 図２（Ａ）は、本発明による衝突回避支援装置の認識ＥＣＵに於ける処理作動の実施形態をフローチャートの形式で表した図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の処理作動に於ける動物種類判別処理の実施形態をフローチャートの形式で表した図である。 図３は、本発明による衝突回避支援装置の支援制御ＥＣＵに於ける処理作動の実施形態をフローチャートの形式で表した図である。 図４（Ａ）は、車載カメラの画像に於いて、動物の像を検出するエッジ抽出処理を説明する図であり、図４（Ｂ）は、画像に於ける四足歩行動物、歩行者（二足歩行対象物）、車両等の像の抽出されたエッジ像の模式図である。 図５（Ａ）は、車載カメラの画像に於いて検出された動物の像に対してパターンマッチングによって動物の種類を判別する処理を説明する図であり、図５（Ｂ）は、パターンマッチングに於いて使用される動物像のパターンの例を模式的に示した図である。図５（Ｃ）は、複数の動物が群れを形成している場合の車載カメラの画像に於ける動物の像を模式的に表した図であり、図中の動物個体に対して、インデックスが付与される様子を示している。 図６（Ａ）は、本発明に於ける動物の将来の存在領域の予測に利用される動物の移動モデルに於ける動物の取り得る行動パターンとその発生確率とを説明する図である。図６（Ｂ）は、動物の移動モデルに於ける単位時間当たりの動物の位置の移動距離と方向とを説明する図である。図６（Ｃ）は、動物の移動モデルに於ける動物の移動方向を説明する図である。図６（Ｄ）は、動物の移動モデルに於いて動物の行動特徴指標値の一つとして与えられる移動方向θikの角度幅Δθikに於ける発生確率ｐθの分布を模式的に表したグラフ図である。図６（Ｅ）は、図６（Ｄ）の移動方向θikの角度幅Δθikに於ける発生確率ｐθの分布を半径ｒの円弧方向の距離に換算して表したグラフ図である。図６（Ｆ）は、動物の移動モデルに於いて動物の行動特徴指標値の一つとして与えられる速度ジャークＪの発生確率ｐｊの分布を模式的に表したグラフ図である。図６（Ｇ）は、動物の移動モデルに於いて動物の行動特徴指標値の一つとして与えられる動物の発生可能な最大速度Ｖｍａｘの発生確率ｐｍａの分布を模式的に表したグラフ図である。図６（Ｈ）は、動物の移動モデルに従って得られる動物の将来の存在位置の分布を模式的に表した図である。 図７（Ａ）は、本発明に於ける動物の将来の存在領域の予測に利用される動物の移動モデルを用いて、行動パターン毎に、最も存在確率の高い位置の時間の変化を模式的に表した図である（第一の態様）。図７（Ｂ）は、行動特徴指標値として乱数を用いた動物の移動モデルに従って演算された或る時刻ｔに於ける車両周辺の平面領域内の動物の将来の予測位置のプロットの分布の例を模式的に表した図である（第二の態様）。図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）の予測位置のプロットから算出される将来の存在確率ｐの分布を模式的に表した図である。図７（Ｄ）は、或る時刻ｔに於ける動物の将来の存在確率Ｐａの分布を模式的に表した図であり、図７（Ｅ）は、動物の将来の存在確率の分布（一点鎖線は、或る確率の等高線）が時間の経過と伴に変化する様子を模式的に表した図である。 図８は、動物の将来の存在領域の予測に使用される種類別の動物の行動特徴指標値のリストの例を示している。 図９（Ａ）は、動物の将来の存在領域の予測として、行動パターン毎に、最も存在確率の高い位置を時間毎に推定する態様（第一の態様）に於いて、車両と動物との衝突の可能性の有無を判定する処理を説明する図である。図９（Ｂ）は、動物の将来の存在領域の予測として、車両周辺領域の動物の存在確率分布を生成する態様（第二の態様）に於いて、車両と動物との衝突の可能性の有無を判定する処理を説明する図である。図９（Ｃ）は、動物の将来の存在確率の分布が時間の経過と伴に変化する間に車両の将来の存在確率の高い領域と重複することを模式的に示した図である。 図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図９（Ｂ）と同様の図であって、動物の種類によって、動物の将来の存在確率の分布が異なる例を模式的に示した図である。図１０（Ｄ）、（Ｅ）は、図９（Ｂ）と同様の図であって、或る種類の動物が個体で存在している場合（Ｄ）と、同一の種類の動物が群れで存在している場合（Ｅ）とを模式的に示した図である。

１０…車体
１２ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ…車輪
１４…車輪速センサ
２８…差動歯車
３０…操舵装置
３２…ステアリングホイール
３４…倍力装置
３６Ｌ、Ｒ…タイロッド
４０…制動系装置
４２ＦＬ〜４２ＲＲ…制動装置（ホイールシリンダ）
４４…ブレーキペダル
４５…マスタシリンダ
４６…油圧回路
６０…電子制御装置
６２…ヨーレートセンサ
７０…カメラ
７１…スピーカ
７２…ヘッドライト

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。

装置の構成
本発明による衝突回避支援装置の好ましい実施形態は、図１（Ａ）に模式的に描かれている如く、通常の自動車等の車両１０に搭載されてよい。左右前輪１２ＦＬ、１２ＦＲと、左右後輪１２ＲＬ、１２ＲＲを有する車両１０には、通常の態様にて、各輪に制駆動力を発生する駆動系装置（一部のみ図示）、各輪に制動力を発生する制動系装置４０、操舵系装置３０が搭載される。制動系装置４０に於いては、通常時は、運転者によりブレーキペダル４４の踏込みに応答して作動されるマスタシリンダ４５に連通した油圧回路４６によって、各輪に装備をされたホイールシリンダ４２ｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ 以下同様。）内のブレーキ圧、即ち、各輪に於ける制動力が調節されるところ、本発明の衝突回避支援装置による衝突回避支援として車両の制動が実行される場合には、電子制御装置６０の指令に基づいて各輪のホイールシリンダ内のブレーキ圧が増大され、各輪に制動力が発生される。なお、制動系装置４０は、空気圧式又は電磁式に各輪に制動力を与える形式又はその他当業者にとって任意の形式のものであってよい。操舵系装置は、通常時は、運転者によって作動されるステアリングホイール３２の回転を、倍力装置３４により回転力を倍力しながら、タイロッド３６Ｌ、Ｒへ伝達し前輪１２ＦＬ、１０ＦＲを転舵するパワーステアリング装置であってよく、本発明の衝突回避支援装置による衝突回避支援として車両の操舵が実行される場合には、電子制御装置６０の指令に基づいて倍力装置３４が作動されて、前輪１２ＦＬ、１０ＦＲが転舵されることとなる。

更に、本発明による衝突回避支援装置が搭載される車両１０に於いては、車両の進行方向及びその周辺の状況を撮像するためのカメラ７０が搭載され、撮像された画像情報ｓ１が電子制御装置６０へ送信される。カメラ７０は、この分野で通常使用されるビデオカメラであってよく、カラー又は白黒にて撮像し、その撮像された画像をコンピュータにて処理できる態様の信号に変換して電子制御装置６０へ送信する機能を有するものが採用される。また、衝突回避支援として音声及び／又は光による警報ｗ１を実行するためのスピーカ７４及びライト７２（車両に通常に装備されるヘッドライトであってよい。）が搭載されていてよい。

上記の本発明による衝突回避支援装置の作動は、電子制御装置６０により実行される。電子制御装置６０は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。後に説明される本発明の衝突回避支援装置の各部の構成及び作動は、それぞれ、プログラムに従った電子制御装置（コンピュータ）６０の作動により実現されてよい。電子制御装置６０には、前記のカメラ７０の画像情報ｓ１の他に、車両の将来の存在領域の予測のために、車両の車速の検出のための車輪速センサ１４からの車輪速値ＶｗＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ、ヨー角の計測のために、ヨーレートセンサ（ジャイロセンサ等）６２からのヨーレートγ、倍力装置３４からの舵角δなどが入力される。なお、図示していないが、本実施形態の車両に於いて実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータ、例えば、前後Ｇセンサ値などが入力され、各種の制御指令が対応する装置へ出力されてよい。

電子制御装置６０に於いて実現される本発明による衝突回避支援装置の具体的な構成に於いては、図１（Ｂ）を参照して、認識ＥＣＵと支援制御ＥＣＵとが設けられる。認識ＥＣＵに於いては、車載カメラ７０の画像に於いて対象物（車両の衝突の可能性が発生し得る動物、歩行者、車両などの対象物）の像の有無の検出を行う対象物像検出部、対象物の像が発見された場合に、その対象物が動物であるか否かを識別する動物候補識別部、対象物が動物であったときにその動物の種類を判別する動物種類判別部及び動物の位置情報（車両から見た位置・速度・向き）を検出する動物位置情報検出部が設けられる。一方、支援制御ＥＣＵに於いては、車両の走行路に進入し得ると想定される種類の動物の行動の特徴を表す「行動特徴指標値」のデータの群を予め記憶したメモリ部と、そのメモリ部から画像に於いて検出された動物の判別された種類の行動の特徴を表す行動特徴指標値と動物の位置情報とを用いて動物の将来の存在領域の予測を実行する動物存在領域予測部と、車両の運動状態情報、即ち、速度、舵角又はヨーレート等の現在の運動状態を表す指標値、を用いて車両の将来の存在領域の予測を実行する車両存在領域予測部と、動物の将来の存在領域の予測結果と車両の将来の存在領域の予測結果とを用いて車両に対する動物の衝突の可能性の有無を判定する衝突可能性判定部と、衝突の可能性が有ると判定された際に衝突回避のための支援を動物の種類に応じて選択する支援選択部とが設けられる。そして、支援の実行に際しては、選択された支援の態様に応じて、表示部、スピーカ、ライトなどが作動され、必要に応じて制動制御・操舵制御を実行するべく、それぞれ対応する制御装置へ制御指令が送信される。なお、既に触れた如く、上記の各部の構成と作動は、コンピュータ（電子制御装置６０）に於いて、プログラムを実行することにより実現されることは理解されるべきである。以下、衝突回避支援のための認識ＥＣＵにて実行される画像に於ける動物像の認識と動物の種類の判別の処理と、支援制御ＥＣＵにて実行される衝突の可能性の有無の判定と衝突回避の支援実行の処理とについて、詳細に説明する。

装置の作動の概要
本発明による衝突回避支援装置に於いては、「発明の概要」の欄に於いて述べた如く、端的に述べれば、走行中の車両の進行方向及びその周辺の状況を撮影した画像に於いて、動物の像が検出された場合に、その動物の将来の存在領域の予測を実行して、動物が車両に衝突する可能性の有無を判定し、衝突の可能性がある場合には、衝突回避のための支援が実行される。かかる構成に於いて、既に述べた如く、動物の行動パターン又は行動の態様は、その種類によって異なるので、種類が特定されていない状況では、動物がいずれの方向にどのくらいの速度で移動するかがわからず（例えば、種類によっては、発見された際の動物の向きとは異なる方向に移動する傾向が高い場合も有り得る。）、動物の将来の存在領域の予測を精度良く実行することは困難となる。そして、もしそのような種類が特定されていない状況で動物の将来の存在領域の予測の確度を上げようとする場合には、画像に於いて動物の像を或る程度の期間に亘って追跡して、行動の態様を見極める必要があるところ、動物の動く方向や速度が不確定であることから、画像に於いて検索する領域を広くせざるをえず、演算負荷及び処理時間が大幅に増大し得ることとなる。また、衝突回避の支援を実行する段階に於いて、衝突回避のための有効な支援の態様は、動物の種類によって異なる。音や光による警報を与えるだけで車両から離れる種類の動物については、支援としては、音や光による警報が有効であるが、音や光による警報を与えても反応せずに車両の走行路に進入してくる可能性の高い種類については、制動・操舵を通じて車両に動物を回避させることが有効な支援の態様となる。

そこで、本発明に於いては、既に述べた如く、動物の像が検出された場合には、まず、その動物の種類の判別を実行し、動物の将来の存在領域の予測は、その判別された種類の動物の行動の特徴、即ち、発生し易い行動パターン又は行動の態様、を考慮して実行される。この場合、検出された動物の種類の行動の特徴を参照することにより、検出された動物の将来の存在領域の予測結果の確度が高くなるとともに、移動し易い方向と速度とが把握できていない場合に比して、画像上での動物の像の追跡を行うといった時間の短縮が為され、演算負荷の軽減と処理時間の短縮が期待されることとなる。更に、動物の種類が特定されることにより、衝突回避の支援の実行に際して、衝突回避支援として有効な態様を動物の種類に応じて選択又は決定することが可能となり、適切な衝突回避支援を提供できることとなる。なお、本発明による衝突回避支援装置の主要な構成は、画像に於いて動物の像が検出された場合の衝突回避支援に関わる構成であるところ、画像に於いて動物以外の像が検出された場合については、別の態様にて衝突回避支援に関わる処理が実行されてよい。従って、本発明による衝突回避支援装置は、車両の汎用的な衝突回避支援装置の一部として実現されてよい。以下、各処理について説明する。

動物像検出・種類判別処理
図２（Ａ）を参照して、まず、本発明の装置に於ける認識ＥＣＵにて実行される画像に於ける動物像の検出と動物の種類の判別の処理に於いては、車載カメラ７０の撮影した画像データの取得が為された後（ステップ１０）、画像に於いて車両の衝突の可能性が発生し得る動物、歩行者、車両などの対象物の像の有無の検出が実行される（ステップ１２）。車載カメラ７０の撮影する画像は、図４（Ａ）の上段に模式的に示されている如く、この分野に於いて通常利用されている仕様の画像であってよく、画像の画角は、典型的には、走行中の車両の前方にて、走行路Ｒとその周辺が含まれるよう調整される。対象物の像の有無の検出処理は、任意の画像処理の手法により達成されてよい。一つの態様に於いては、まず、図４（Ａ）の上段に模式的に例示されている如く、時間において連続する画像に於いて画素毎に輝度の差分が演算される。そうすると、背景像や静止物の像に於いては、差分が実質的にゼロになるのに対し、動物などの動く対象物の像ｄに於いては、連続する画像の間にて位置のズレが生じ、図４（Ａ）の下段に示されている如き連続画像の差分を表す画像Δｔ１、Δｔ２に於いて、像ｄのエッジが輝度値の差分像Ｓとして生じる。従って、かかる輝度値の差分であるエッジ像Ｓを抽出することにより、動く対象物の像ｄの有無が検出されることとなる。かかる輝度値の差分像Ｓの検出、即ち、動く対象物の像ｄのエッジ抽出においては、具体的には、差分画像Δｔ１、Δｔ２上にて所定の閾値を超える輝度値の領域を抽出することにより、エッジ像Ｓ、即ち、動く対象物の像ｄの存在領域が検出されることとなる。（なお、連続画像の差分の演算に於いては、車両の進行に伴う背景のズレ、撮像ノイズ等は、差分画像Δｔ１、Δｔ２に於いて、輝度値の差分像Ｓの抽出の際の閾値の設定などにより無視することが可能である。また、車速情報を用いて、連続画像間の背景のズレを補正してから、連続画像間の差分画像を演算してもよい。）

かくして、カメラ７０の撮影した画像上に於いて、対象物像が検出された場合には、その像が動物であるか否かが判定される（ステップ１４）。検出された対象物の候補像が動物であるか否かの判定処理も任意の画像処理の手法により達成されてよい。一つの態様に於いて、上記の差分画像Δｔ１、Δｔ２上に於けるエッジ像Ｓの構成に基づいて判定が為されてよい。具体的には、図４（Ｂ）に模式的に例示されている如く、対象物が歩行者（二足歩行対象物）である場合（中央図）、そのエッジ像に於いては、二本の脚部を表すエッジ像ａ、ｂが検出され、対象物が車両等の場合（右図）には、その輪郭を表すエッジ像ａが検出されるのに対し、四足歩行動物の場合（左図）には、四本の脚部と首部のエッジ像ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが検出されることとなる。従って、差分画像のエッジ像Ｓに於いて、四本の脚部と首部のエッジ像ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが存在するか否かを判定することにより、動く対象物の像ｄが四足歩行の動物であるか否かが判定できることとなる。

上記の判定処理において、動く対象物の像がない場合には、次のサイクルが開始され、動く対象物の像ｄが歩行者（二足歩行対象物）又は車両等であった場合は、本発明の処理とは別の任意の処理が実行されてよい。動く対象物の像ｄが四足歩行動物であったときには、動物の種類の判別処理（ステップ１６）が実行される。動物の種類の判別処理は、典型的には、図５（Ｂ）に模式的に描かれている如く、車両の走行路に進入し得ることが想定される種々の動物の像の予め準備されたパターンを用いて、車載カメラ７０により得られた画像に対してパターンマッチングを実行することにより為されてよい。その際、或る画像内の動物の像にマッチングさせるパターンの候補の数を低減するために、パターンマッチングに先立って、動物をその大きさによって、例えば、大型、中型、小型に分類し、マッチングさせるパターンは、分類された大きさを有する動物の種類のパターンから選択されるようになっていてよい。

具体的には、図２（Ｂ）を参照して、まず、車載カメラ７０により得られた画像に於いて、図５（Ａ）に例示されている如く、パターンマッチングの解析領域が画定される（ステップ３０）。解析領域は、上記の画像に於ける対象物の像の存在領域が既に検出されているので、その存在領域に基づいて設定されてよい。次いで、上記の如く、対象物の像の大きさから推定される動物の大きさによって、検出された動物が大きさによって分類される（ステップ３２）。ここに於いて、カメラ画像全体の画角が分っており、車両は実質的に平面上を走行していることが仮定されているので、像の動物の大きさは、画像に於ける対象物の像の大きさ（画角）と画像上での位置とから推定することが可能である。

像の動物がその大きさによって分類されると、その分類された大きさの動物のパターンの一つが選択され（ステップ３４）、画像上の動物の像の向きとパターンの向きとの整合が為され（ステップ３６）、パターンマッチング（ステップ３８）が実行される。パターンの選択に於いては、例えば、画像上の像の動物の大きさが中型に分類されているときには、図５（Ｂ）に例示されているパターンのうち、中型動物のパターンのうちの一つが選択される。動物の像の向きとパターンの向きとの整合に於いては、動物の像の向きは、上記のエッジ像に於いて、脚部のエッジ像に対する首部のエッジ像の配置が分っているので、選択されたパターンの向きが、動物像の脚部と首部との位置関係に整合するように決定されてよい。パターンマッチングは、任意の画像処理の手法を用いて実行されてよい。例えば、画像の解析領域内の輝度値とパターンとの相互相関関数値を演算し、相互相関関数値が所定の値を超えたときに、動物像とパターンとが適合したと判定されるようになっていてよい。また、パターンマッチングは、数枚程度の画像内の動物の像に対して実行されてよい。

かくして、パターンマッチングに於いて、動物像が、選択されたパターンに合致したか否かが判定され（ステップ４０）、動物像とパターンとが合致したと判定されると、その動物の種類が、合致したパターンの種類であると決定される（ステップ４４）。一方、動物像とパターンとが合致しなかったと判定されたときには、動物像の分類された大きさの動物のパターンの別の一つが選択され、上記と同様の処理が繰り返され、合致するパターンが見つかるまで、像の動物の種類の探索が実行される。なお、動物像が予め準備された動物のパターンのいずれにも合致しないときには、支援対象外の動物として判定される（ステップ４６）。その場合には、次のサイクルが開始される（ステップ１８）。（四足歩行動物であっても、図５（Ｂ）の小型動物よりも更に小型の小動物（イヌ、ネコなど）は、本発明の衝突回避支援の対象外とされる。また、通常、衝突回避支援の実施が好ましい大きさの動物のうち、想定されない動物が走行路に進入することは極めて稀であると考えられる。）

ところで、画像に於いて、図５（Ｃ）に模式的に例示されている如く、複数頭で群れを形成している動物が検出される場合が起き得る。その場合には、個々の動物の像に対して、上記と同様の種類の判別の処理が実行されてよい。そして、種類の判別後に、それぞれの動物の像に対して、図示の如く、個体番号の付与が為される（ステップ２０）。動物が個体で存在しているときには、その個体のみに個体番号が付与されてよい。

上記の如く、画像内の像の動物の種類が判別されると、動物の位置情報、即ち、車両から見た位置、速度が検出される。既に触れた如く、動物の位置は、画像内での像の位置から推定可能であり、動物の向きは、エッジ像Ｓの脚部と首部の位置関係から特定可能である。動物の速度（現在の速度）は、数枚程度の連続画像内での像の位置の変化から検出可能である。（速度の変化の傾向を検出する必要がなく、像の位置がわかっているので、画像処理量は、大きくならない。）

衝突可能性判定処理
かくして、車載カメラ７０の画像に於いて、動物の像が検出された場合に、その種類の判別と位置情報の検出が為されると、これらの情報は、支援制御ＥＣＵに於いて参照されて、図３のフローチャートにて示されている如く、（１）動物の将来の存在領域の予測、（２）車両の将来の存在領域の予測及び（３）車両に対する動物の衝突の可能性の有無の判定が実行される。

（１）動物の将来の存在領域の予測
動物の将来の存在領域の予測に於いては、端的に述べれば、カメラ７０の画像にて検出された動物の現在の位置、速度、向きと、その動物の種類の行動の特徴を表す「行動特徴指標値」とに基づいて、その後の動物の移動方向と速度とを推定して、将来に於いて、動物が存在する車両周辺の平面領域に於ける位置又は範囲が予測される。この点に関し、動物の将来の存在領域の予測結果の表現は、種々の態様にて為されてよい。例えば、予測結果は、動物の現在の位置から将来の任意の時間に亘る動物の移動経路として、或いは、将来の任意の時間に於ける動物の存在位置又は範囲として表されてよい。

また、一般に、動物のその後の行動に於いては、種々の行動パターンの各々が、その動物の種類の行動の特徴に対応した各パターンの発生確率にて生じ得ることとなり、動物は、それらの種々の行動パターンの各々の発生確率に基づいて車両周辺の平面領域の種々の位置又は範囲に存在し得ることとなる。例えば、或る動物は、或る確率で、或る方向へ、或る速度にて移動すると考えられるので、それらの確率、方向、速度を用いて、その動物が或る時刻に或る位置に存在する確率が算出可能である。そして、車両周辺の平面領域内の種々の位置（全域でなくてもよい。）に於ける確率を収集することによって、車両周辺の平面領域上に於ける動物の将来の存在確率の分布が決定可能である。そこで、本実施形態に於いては、動物の将来の存在領域の予測として、動物の現在の位置、速度、向きと、生じ得る種々の行動パターンに於ける方向及び速度と、各々の行動パターンの発生確率とを用いて、車両周辺の平面領域上に於ける動物の将来の存在位置とその位置での存在確率の算出又はその分布の生成が実行される。かかる処理に於いては、具体的には、動物の発見された位置からの移動の態様を仮定した動物の移動モデルを用いて、時間毎に、車両周辺の平面領域上に於ける動物の将来の位置とその位置に存在する確率の算出或いは車両周辺の平面領域上に動物の存在確率の分布が算出される。以下、本実施形態に於いて仮定される動物の移動モデルと、そのモデルを用いた車両周辺の平面領域上に於ける動物の将来の存在位置及び確率の算出又はその分布の生成について説明する。

（ｉ）動物の移動モデル
動物の移動モデルに於いては、まず、図６（Ａ）に模式的に描かれている如く、或る種類の動物は、車両が接近した場合に、例えば、止まる、前方へ逃げる、後方へ逃げる、（車両の接近によらずに）進む、などの行動パターンのうちのいずれかの行動パターンを、発生確率“Ｐｉｋ”にて取るものと仮定される。ここで、iは、動物の種類、例えば、馬、牛、羊、鹿、カモシカ、クマ、カンガルーなど、を表す符号であり、kは、例えば、止まる、前方へ逃げる、後方へ逃げる、（車両の接近によらずに）進む、などの行動パターンのそれぞれを表す符号である。そして、行動パターンｋを取った場合に、動物は、図６（Ｂ）に模式的に示されている如く、下記の漸化式に従って移動すると仮定される。
ｘ_ik(ｔ_ｎ＋１)＝ｘ_ik(ｔ_ｎ)＋ｖ_ik(ｔ_ｎ＋１)・cos(θo＋θ_ik)・Δｔ …（１）
ｙ_ik(ｔ_ｎ＋１)＝ｙ_ik(ｔ_ｎ)＋ｖ_ik(ｔ_ｎ＋１）・sin(θo＋θ_ik) ・Δｔ …（２）
ここに於いて、ｘ_ik(ｔ_ｎ)、ｙ_ik(ｔ_ｎ)、ｖ_ik(ｔ_ｎ)は、動物ｉが行動パターンｋを取った場合の時刻ｔｎに於ける存在位置（車両の現在位置を原点とし、車両の進行方向をｘ方向とした座標系に於ける座標値）と速度である。上記の漸化式に於けるｘ_ik、ｙ_ik、ｖ_ikの初期値は、それぞれ、画像に於ける現在の動物の位置ｘ(０)，ｙ(０)、画像内での動物の向きθｏへの速度ｖ（０）である。従って、動物は、画像内で発見された位置から、図６（Ｂ）の如く、単位時間Δｔ当たり［ｔ_ｎ＋１〜ｔ_ｎ］に車両の進行方向から見た角度θo＋θ_ikの方向へｖ_ikΔｔずつ逐次移動するものと仮定される。

上記のモデルに於いて、動物の移動時の進行方向θo＋θ_ikは、より詳細には、図６（Ｃ）に模式的に描かれている如く、行動パターンｋを取った場合に、画像内の動物の向きθｏからθ_ikだけ変位した方向となるものと仮定される。θ_ikの値は、具体的には、図６（Ｄ）に模式的に描かれている如き釣鐘状のプロファイルの分布（中心値θｃ）に従う発生確率ｐθにて、図６（Ｃ）に例示の如き角度幅Δθ_ikの範囲内の値となるものと仮定される（確率分布の幅は、動物の種類と行動パターンによって異なる。）。従って、動物の角度方向の存在位置は、図６（Ｃ）に模式的に描かれている如く、発生確率ｐθに基づく存在確率ｑθの分布に従って分布することとなる。なお、動物の移動方向θo＋θ_ikは、モデルの簡単化の目的で、最初に決まった値がそのまま維持されるものと仮定されてよい。また、角度幅Δθikに対応する実際の距離幅（円弧の長さ）は、動物の移動距離が長くなるとともに長くなるので、発生確率ｐθは、実際の距離に換算した場合、図６（Ｅ）に模式的に例示されている如く、動物の現在位置からの距離の増大（ｒ１→ｒ２→ｒ３→ｒ４）と伴に大きさが低減されることとなる（積分値は一定）。即ち、動物の移動距離が長くなるほど、各位置の存在確率が低減されることとなる。

更に、上記のモデルに於いて、動物の速度は、下記の漸化式に従うものと仮定される。
ｖ_ik(ｔ_ｎ＋１）＝min{ｖ_ik(ｔ_ｎ)＋Ｊ_ik，Vmaik} …（３）
ここに於いて、Ｊik、Vmaikは、それぞれ、動物ｉが行動パターンｋを取った場合の動物の移動速度の単位時間当たりの変化分（速度ジャーク）と最高速度とである。従って、上記の漸化式によれば、動物の移動速度は、単位時間当たりに速度ジャークＪikずつ変化するところ、ｖ_ik(ｔ_ｎ)＋Ｊ_ikが最高速度Vmaikを超えた場合には、移動速度が最高速度Vmaikとなるように、即ち、非現実的な値を超えないように仮定される。ここで、速度ジャークＪikの値は、より詳細には、図６（Ｆ）に模式的に描かれている如き釣鐘状のプロファイルの分布（中心値Ｊｃ）に従う発生確率ｐｊにて或る値となるもの仮定される（確率分布の幅は、動物の種類と行動パターンによって異なる。）。また、最高速度Vmaikの値も同様に、図６（Ｇ）に模式的に描かれている如き釣鐘状のプロファイルの分布（最大確率値を与える中心値Ｖｍａｃが速度の高い側にずれた分布）に従う発生確率ｐＭａにて或る値となるもの仮定されてよい（確率分布の幅は、動物の種類と行動パターンによって異なる。）。即ち、動物の速度ｖ_ik(ｔ）の値は、発生確率ｐｊ又はｐＭａにて発生する値と仮定される。従って、図６（Ｂ）を再度参照して、単位時間当たりの動物の移動後の位置は、図中、中心値Ｊｃ又はＶｍａｃに対応した黒点の前後の或る程度の範囲（図中白丸にて示された範囲）に亘って、発生確率ｐｊ又はｐＭａに基づく存在確率ｑｒに従って分布することとなる。

図６（Ｈ）は、上記の漸化式（１）〜（３）のモデルを従って動物ｉが移動すると仮定した場合の車両周辺の平面領域に於ける動物の位置の移動と確率の例を模式的に表した図である。同図を参照して、上記のモデルによれば、例えば、まず、動物は、複数の取り得る行動パターンの各々に対応して、図中、II、III、IVにて付された扇状領域に、それぞれ、Ｐi2、Ｐi3、Ｐi4の発生確率にて移動するとの予測が為される。そして、詳細には、それぞれの扇状領域II、III、IVに於いて、図６（Ｄ）〜図６（Ｇ）の発生確率分布を有する（Ｊi2，Vmai2，θi2）、（Ｊi3，Vmai3，θi3）、（Ｊi4，Vmai4，θi4）を用いて上記の漸化式（１）〜（３）に従って動物ｉの位置及び速度の演算を繰り返すと、例えば、動物の位置は、例えば、時刻ｔ１に於いて、図中、（Ｊik，Vmaik，θik）の中心値Ｊc，Vmac，θc（最も発生確率の高い値）を用いて算出された位置（黒点）から周辺へ向かって低減する確率ｑi2（t）、ｑi3（t）、ｑi4（t）（図中、黒点の周囲の点線円は、確率の等高線である。）にて分布し、時刻がｔ１→ｔ２→ｔ３と変化するのにつれて、その存在位置の分布が移動するとの予測が為されることとなる。

上記のモデルに於いては、本モデルに於いては、４つのパラメータ（Ｊik，Vmaik，θik，Ｐik）が動物の行動の特徴を表す行動特徴指標値である。これらの行動特徴指標値（Ｊik，Vmaik，θik，Ｐik）は、動物の種類によって異なる値の組が用いられるので、動物の存在位置の分布とその時間の経過に伴う推移の態様は、動物の種類によって異なることとなる（図１０参照）。なお、図示の如く、通常、時間の経過と伴に動物の存在し得る領域の大きさが広がるので、各位置に於ける存在確率は低減されることとなる。

（ii）動物の将来の存在確率の算出又はその分布の生成
上記の動物の移動モデルに従うと、或る時刻の或る位置の動物の将来の存在確率は、Ｐik×pθ（θik）×pj（Ｊik）（又は×pma（Vmaik））により与えられることとなる。しかしながら、車両周辺の平面領域の全域に亘って、各位置の存在確率を解析的に算出することは、演算量が膨大となり、困難である。そこで、予測結果の第一の態様として、動物の将来の位置とその位置に存在する確率の代表値として、行動パターン毎に、（Ｊik，Vmaik，θik）の中心値Ｊc，Vmac，θcを用いて、上記の漸化式（１）〜（３）によって、最も存在確率の高い位置とその位置での存在確率が算出されてよい。存在位置は、図７（Ａ）に模式的に例示されている如く、時刻（ｔ１，ｔ２，ｔ３…）毎に、漸化式を逐次的に演算することにより算出され、各存在位置での存在確率は、Ｐik×pθ（θik＝θｃ）×pj（Ｊik＝Ｊｃ）（又は×pma（Vmaik＝Vma））により与えられる。この場合、算出結果に於いては、動物の将来の存在位置は、時間と伴に、図６（Ｈ）中の黒点を結んだ線に沿って移動し、上記に触れた如く、時間と伴に最初の位置からの距離が長くなるほど、pθが低減するので、各存在位置での存在確率が低減されることとなる。

もう一つの予測結果の態様（第二の態様）に於いては、上記の漸化式（１）〜（３）に於いて（Ｊik，Vmaik，θik）のそれぞれの発生確率に従った乱数を代入して、時刻毎に、多数の動物の将来の存在位置を算出した後、車両周辺の平面領域内にて動物の存在頻度を集計して得られる存在確率の分布が予測結果として生成されてよい。具体的には、まず、上記の如く、（Ｊik，Vmaik，θik）の値として、それぞれの発生確率に従った乱数が生成され、その乱数を上記の漸化式（１）〜（３）へ代入して、時刻毎に、動物の将来の存在位置が算出される。そうすると、図７（Ｂ）に模式的に例示されている如く、車両周辺の平面領域内に於いて、或る時刻ｔに於ける動物の多数の存在位置がプロットできるので、車両周辺の平面領域内を所定幅にて区分して得られる小領域毎に存在頻度（プロット数）が計数される。そして、小領域毎の存在頻度を存在頻度の総数で割ることにより、図７（Ｃ）に模式的に例示されている如く、各小領域の存在確率ｐが算出され、更に、それらの存在確率に、（Ｊik，Vmaik，θik）が選択される確率、即ち、行動パターンｋの発生確率Ｐikを乗ずることにより、時刻ｔに於ける動物の存在確率分布が生成される。この場合、車両周辺の平面領域の小領域毎の動物の存在確率が与えられ、図７（Ｄ）に模式的に例示されている如く、動物の周囲に於いて、時間毎の将来の存在確率の分布が生成されることとなる（図中、一点鎖線は、存在確率の等高線である。）。また、時系列に、上記の将来の存在確率の分布を生成することにより、図７（Ｅ）に例示されている如く、将来の存在確率の分布の時間経過に伴う推移が予測されることとなる（一点鎖線は、或る確率の等高線）。

（iii）処理過程
再度、図３のフローチャートを参照して、実際の処理に於いては、まず、判別された動物の種類に応じて、上記の行動特徴指標値（Ｊik，Vmaik，θik，Ｐik）がメモリ部に予め記憶された車両の走行路に進入し得ると想定される種類の動物の行動の特徴を表す行動特徴指標値のデータの群の中から選択される（図３−ステップ５０）。図８は、メモリ部に保存される速度ジャーク、最高速度、角度変位及び発生確率のデータ群を表形式にて表している。同図から理解される如く、行動特徴指標値のデータ群は、種々の動物の種類毎に、発生し得る行動の態様の各々に対して、速度ジャークＪik、最高速度Vmaik、角度変位θik、発生確率Ｐikを有し、画像にて検出された動物の種類が特定されると、その種類の行動特徴指標値の組の全てが選択される。例えば、動物の種類が「シカ」である場合には、シカのデータ群の全てが選択される。この点に関し、予測結果として、時間毎の最も存在確率の高い位置とその位置での存在確率の算出（第一の態様）を実行する構成の場合には、速度ジャークＪik、最高速度Vmaik、角度変位θikは、それぞれの中心値が選択される（従って、第一の態様の予測のみ実行する構成に於いては、メモリ部に保存されるデータ群は、それぞれの中心値のみであってよい。）。また、時間毎の存在確率分布の生成（第二の態様）を実行する構成の場合には、速度ジャークＪik、最高速度Vmaik、角度変位θikは、それぞれの発生確率に従って与えられる乱数値が選択される。なお、メモリ部に保存される速度ジャーク、最高速度、角度変位及び発生確率のデータ群は、予め、種々の動物の観察実験によって収集されたデータであってよい。

しかる後、選択された行動パターンの各々について、上記の漸化式（１）〜（３）を用いて、時間毎の最も存在確率の高い位置とその位置での存在確率の算出（第一の態様）或いは時間毎の存在確率分布の生成（第二の態様）が実行される（ステップ５２）。予測結果として、上記の第一の態様と第二の態様のいずれを算出又は生成するかは、装置の設計者によって適宜選択されてよい。なお、いずれの態様を選択するかによって、後述の衝突可能性の有無の判定の処理が異なることとなる。予測を行う時間範囲（予測の実行される最終時刻）は、任意に設定されてよい。

ところで、図５（Ｃ）に例示されている如く、車両周辺に複数頭の動物が発見された場合には、それぞれの動物について別々に第一又は第二の態様の予測結果が算出又は生成されてよい。その場合、既に触れた如く、複数頭の動物の各々には、インデックスが付与されているので、インデックス毎に、時間毎の最も存在確率の高い位置とその位置での存在確率の算出（第一の態様）或いは時間毎の存在確率分布の生成（第二の態様）が実行されることとなる。この点に関し、或る種の動物に於いては、単独で行動しているときと群れを成して行動しているときとの間で、行動パターン又は行動の特徴が異なる場合がある（図１０（Ｄ）、（Ｅ）参照）。そこで、上記の漸化式（１）〜（３）を用いて動物の将来の存在確率の算出又はその分布の生成を行う際、動物が群れを形成しているときには、行動特徴指標値の組は、特に図８の下段に示されている如く、それぞれの動物の種類について群れを成している場合の値が選択される。

（２）車両の将来の存在領域の予測
かくして、動物の将来の存在領域の予測が為されると、車両の将来の存在領域の予測が実行される（図３−ステップ５４）。車両の将来の存在位置は、典型的には、車両の現在の車速、加速度、舵角又はヨーレート等の車両の運動状態を表す指標値を用いて適宜推定されてよい。予測結果としては、最も単純には、時間毎の車両の位置又は軌跡が車両の運動状態を表す指標値から演算されてよい。しかしながら、実際には、運転者が加減速操作又は操舵操作を実行する可能性があるので、上記の漸化式（１）〜（３）と同様の下記の漸化式（４）〜（６）を用いて、車両の将来の存在位置とその存在確率の算出又はその分布の生成が実行されてよい。
Ｘｖ(ｔ_ｎ＋１)＝Ｘｖ(ｔ_ｎ)＋Ｖｖ(ｔ_ｎ＋１)・cosθｖ・Δｔ …（４）
Ｙｖ(ｔ_ｎ＋１)＝Ｙｖ(ｔ_ｎ)＋Ｖｖ(ｔ_ｎ＋１）・sinθｖ・Δｔ …（５）
Ｖｖ(ｔ_ｎ＋１）＝min{Ｖｖ(ｔ_ｎ)＋Ｊｖ，Vmav} …（６）
上記の式に於いて、Ｘｖ(ｔ_ｎ)、Ｙｖ(ｔ_ｎ)、Ｖｖ(ｔ_ｎ)は、それぞれ、時刻ｔｎに於ける車両の存在位置（車両の現在位置を原点とし、車両の進行方向をｘ方向とした座標系に於ける座標値）及び速度である。θｖは、将来の車両の進行方向であり、その値は、現在の舵角から算出される車両の進行方向を中心値とした図６（Ｄ）に例示されている如き釣鐘状の分布の発生確率にて発生すると仮定されてよい（分布の幅は、動物の場合と異なる。）。速度ジャークＪｖは、運転者（又は任意の運転制御システム）による加減速制御が実行された場合の速度変化分であり、その値は、現在の加減速度値から算出される単位時間当たり速度の増加分を中心値とした、図６（Ｆ）に例示されている如き釣鐘状の分布の発生確率にて発生すると仮定されてよい。Vmavは、車両の最高速度である。

車両の将来の存在領域の予測結果としては、第一の態様として、動物の場合と同様に、図９（Ａ）に模式的に描かれている如く、車両の将来の位置とその位置に存在する確率の代表値として、Ｊｖ、θｖの中心値を用いて、上記の漸化式（４）〜（６）により、時刻（ｔ１、ｔ２、…）毎に最も存在確率の高い位置とその位置での存在確率が算出されてよい。また、第二の態様として、動物の場合と同様に、Ｊｖ、θｖとして、それぞれの発生確率に従った乱数が生成され、その乱数を上記の漸化式（４）〜（６）へ代入して、時刻毎に、車両の将来の存在位置が算出され、しかる後、車両周辺の平面領域内を所定幅にて区分して得られる小領域毎の存在頻度（プロット数）の計数、各小領域の存在確率ｐの算出が実行され、図９（Ｂ）に例示されている如く、将来の存在確率（Ｐｖ１、Ｐｖ２、…）の分布が、時間毎に生成され、これにより、図９（Ｃ）に例示されている如く、将来の存在確率の分布の推移（ｔ１、ｔ２、ｔ３…）が得られることとなる。予測を行う時間範囲（予測の実行される最終時刻）は、任意に設定されてよい。

（３）車両に対する動物の衝突の可能性の有無の判定
かくして、動物と車両の将来の存在領域の予測が為されると、それらの予測結果を用いて、車両に対する動物の衝突の可能性の有無の判定が実行される（図３−ステップ５６）。

動物と車両の将来の存在領域の予測結果が第一の態様にて得られている場合、即ち、動物と車両のそれぞれの時間毎の最も存在確率の高い位置とその位置での存在確率が算出されている場合には、図９（Ａ）に模式的に例示されている如く、時間毎に、動物の予測存在位置（各行動パターンに於いて最も存在確率の高い位置）と車両の予測存在位置（最も存在確率の高い位置）とが所定の距離Ｌの範囲内にあるか否かが判定される。そして、所定の距離Ｌの範囲内に動物の予測存在位置と車両の予測存在位置とが存在する場合には、衝突可能性の確率Ｐｃが、動物の予測存在位置の存在確率Ｐａと車両の予測存在位置の存在確率Ｐｖとを用いて、
Ｐｃ＝Ｐａ×Ｐｖ …（７）
が算出され、衝突可能性の確率Ｐｃが所定値Ｐｃｏを超えているとき、即ち、
Ｐｃ≧Ｐｃｏ …（８）
を満たすとき、動物と車両とが同時に存在する確率が高いとして、動物と車両との衝突の可能性ありと判定されてよい。ここで、所定の距離Ｌ、所定値Ｐｃｏとは、実験的に又は理論的に適宜設定されてよい。図９（Ａ）の例の場合であれば、時刻ｔ１のときには、車両の予測存在位置の半径Ｌの円内に動物の予測存在位置が存在しないので、衝突可能性なしと判定される。一方、時刻ｔ２のときには、車両の予測存在位置の半径Ｌの円内に動物の予測存在位置が存在するので、それぞれの位置の存在確率Ｐａ、Ｐｖを参照して、式（７）により、衝突可能性の確率Ｐｃが演算され、式（８）が満たされたときに、衝突可能性ありと判定される。なお、上記の存在確率の決定方法の説明から理解される如く、現在位置と予測存在位置との間の距離が長くなるほど、存在確率Ｐａ、Ｐｖは低減されるので、現在位置に近いところで、車両の予測存在位置の半径Ｌの円内に動物の予測存在位置が存在するときには、衝突可能性ありの判定がされやすく、現在位置に遠いところで、車両の予測存在位置の半径Ｌの円内に動物の予測存在位置が存在するときには、衝突可能性ありの判定がされにくくなる。

動物と車両の将来の存在領域の予測結果が第二の態様にて得られている場合、即ち、動物と車両の時間毎の存在確率の分布、即ち、車両周辺の平面領域内を所定幅にて区分して得られる小領域毎の存在確率ｐａ（x,y）、ｐｖ（x,y）が得られている場合には、時間毎に、各小領域について、動物と車両が共存する確率ｐｃが、動物の存在確率ｐａ（x,y）と車両の存在確率ｐｖ（x,y）との乗算、即ち、
ｐｃ（x,y）＝ｐａ（x,y）×ｐｖ（x,y） …（９）
により、算出され、更に、衝突可能性の確率Ｐｃが、各小領域にて動物と車両が共存する確率ｐｃの積算値、即ち、
Ｐｃ＝Σｐｃ（x,y） …（１０）
により算出される。そして、上記の式（８）と同様に、衝突可能性の確率Ｐｃが所定値Ｐｃｏを超えているとき、衝突の可能性ありと判定されてよい。なお、かかる演算は、動物と車両の双方の存在確率の値が有意である領域のみで実行されるようになっていてよい（これにより、解析の必要な領域が限定され、全域を解析対象とする場合に比して、演算量が大幅に低減される。）。図９（Ｂ）、９（Ｃ）は、第二の態様に従って得られた動物と車両の時間毎の存在確率の分布の例を模式的に表した図である。まず、図９（Ｂ）を参照して、或る時刻ｔに於いて、衝突可能性の確率Ｐｃは、実質的には、動物の存在確率と車両の存在確率が有意な値である領域が重複した部分（斜線領域）の動物の存在確率ｐａ（x,y）と車両の存在確率ｐｖ（x,y）との乗算値の積分値となる。そして、或る時刻ｔに於いて、斜線領域の衝突可能性の確率Ｐｃが所定値Ｐｃｏを超えていなければ、時刻ｔでは、衝突可能性なしと判定されるが、図９（Ｃ）の如く、動物の存在確率と車両の存在確率の高い部分（一点鎖線）が、それぞれ外方へ進み、例えば、時刻ｔ３のときに、上記の式（９）、（１０）から演算される衝突可能性の確率Ｐｃが所定値Ｐｃｏを超えれば、衝突可能性ありと判定されることとなる。

上記の構成に於いては、既に触れた如く、動物の将来の存在領域の予測に於いて、動物の種類によって異なる行動特徴指標値が用いられているので、図９（Ａ）、図１０（Ａ）〜（Ｄ）に模式的に例示されている如く、動物の種類毎に異なる、動物の将来の予測される存在領域（存在確率の分布）が得られることとなる。従って、動物の種類に応じて、動物と車両が共存する確率の高い領域の有無又はその確率の高い領域の広さ、時刻が予測することが可能となり、従前に比して、より正確に衝突の可能性の有無が判定できることとなる。また、既に述べた如く、上記の構成に於いては、動物が単独で行動しているか、群れを形成しているかによって、別々の行動特徴指標値が用いられ、これにより、動物が単独の場合と群れである場合に応じて、動物と車両が共存する確率の高い領域の有無又はその確率の高い領域の広さ、時刻が予測される。そうすると、図１０（Ｄ）、（Ｅ）に模式的に例示されている如く、単独で行動しているときと、群れを形成しているときとで、行動の特徴が異なる種類の動物については、その状況に応じて、より正確に動物の将来の存在領域の予測が為され、従って、より正確に衝突の可能性の有無が判定できることとなる。例えば、図１０（Ｄ）、（Ｅ）の例のように、単独でいるときには、速やかに車両から離れるが、群れを形成している場合には、殆ど移動しない種類の動物の場合には、そのような行動の特徴を考慮して動物の将来の存在領域の予測が為され、動物が単独で行動しているときと群れを形成しているときとで、同一の種類の動物であっても、異なる衝突の可能性の有無の判定結果が生ずる場合があることとなる。

上記の一連の処理により、現在の時刻から予測が為された時間範囲の全域に亘って衝突の可能性なしと判定された場合には、衝突の可能性なしと判定される（ステップ５８）。一方、現在の時刻から予測が為された時間範囲のいずれかの時刻で、衝突の可能性ありとの判定が為された場合には、下記に説明される衝突回避のための支援が実行されることとなる（ステップ５８）。

衝突回避支援処理の選択
上記の一連の処理に於いて、画像に於いて検出された動物が車両に衝突する可能性があると判定された場合には、衝突回避のための支援処理が実行される。その場合、既に述べた如く、動物の種類によって有効な支援の態様が異なるので、検出された動物の種類に応じて、実行される支援の態様の選択が実行される（図３−ステップ６０）。具体的に実施する支援の具体的な動作としては、（ｉ）（音及び／光による）警報の発生、（ii）車両の制動による減速又は停止、（iii）車両の操舵による動物の回避が実行されてよく、支援の態様の選択に於いては、動物の種類によって、これらの動作を組み合わせた態様が選択されてよい。

具体的には、下記の如き支援の態様の選択が実行されてよい。
（ａ）動物が大型動物であり、移動速度が遅いか又は静止する場合
（i）警報発生−実施
（ii）車両制動−制動力を最大限にして実施
（iii）車両操舵−実施
（ｂ）動物が大型動物であり、移動速度が速い場合
（i）警報発生−実施
（ii）車両制動−制動力を中程度にして実施
（iii）車両操舵−実施しない
（ｃ）動物が小型動物であり、車両から逃げる場合
（i）警報発生−実施
（ii）車両制動−制動力を低程度にして実施
（iii）車両操舵−実施しない
なお、上記の車両制動を実施する場合に於ける「中程度」又は「低程度」の制動力の大きさは、実験的に適宜設定されてよい。上記の例の他の支援動作の組み合わせも、動物の行動の特徴を考慮して適宜採用されてよく、そのような場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。

かくして、動物の種類に応じた支援の態様が選択されると、その選択された態様の支援が実行される（ステップ６２）

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。

例えば、動物の将来の存在領域の予測は、動物の種類による行動の特徴が反映される他の任意の手法により実行されてよい。予測結果の表現の態様も、本実施形態にて説明された態様以外のものであってもよい。重要なことは、動物の種類の判別が為され、その種類の動物の行動の特徴が参照され、動物が、車両周辺に於いて、その後にどのように移動するかを、動物の種類毎に予測され、これにより、動物の存在領域又はその可能性の高い領域が、より精度よく推定できるという点である。また、衝突回避の支援の態様は、例示された態様以外の態様であってもよい。重要な点は、動物の種類が判別されることにより、種類に応じた的確な衝突回避の支援の提供が可能となるという点である。

Claims (8)

1. 車両の衝突回避支援装置であって、
   前記車両の周辺の画像を取得する撮像手段と、
   前記画像に於いて四足歩行動物の像の有無を検出する動物像検出手段と、
   前記画像に於いて四足歩行動物の像が検出された場合に前記動物の種類を判別する動物種類判別手段と、
   前記判別された動物の種類の行動の特徴を表す行動特徴指標値に基づいて将来の前記動物の存在領域の予測を実行する動物存在領域予測手段と、
   前記将来の前記動物の存在領域の予測結果に基づいて前記車両に対する前記動物の衝突の可能性を判定する衝突可能性判定手段と、
   前記車両に対する前記動物の衝突の可能性があると判定されたときに衝突回避のための支援処理を実行する支援処理実行手段と
   を含む装置。
2. 請求項１の装置であって、更に、前記判別された動物の種類に基づいて前記衝突回避のための支援処理の態様を選択する支援処理選択手段を含み、前記支援処理実行手段が前記選択された態様の支援処理を実行する装置。
3. 請求項１又は２の装置であって、前記動物存在領域予測手段が、前記将来の前記動物の存在領域の予測として、前記動物の判別された種類の前記行動特徴指標値と前記動物の現在の向き、位置及び移動速度とを用いて、前記車両周辺の平面領域に於ける前記動物の将来の存在確率の分布を生成する手段を含む装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかの装置であって、前記動物存在領域予測手段が、前記車両の走行路に進入し得ると想定される種類の四足歩行動物の行動特徴指標値のデータの群を予め記憶した行動特徴指標値記憶手段を含み、前記判別された動物の種類の行動特徴指標値が、前記行動特徴指標値記憶手段に記憶されたデータの群から選択される装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかの装置であって、前記動物の判別された種類の前記行動特徴指標値が前記判別された動物の種類に於いて予想され得る行動パターンに於いて発生し得る前記動物の移動方向及び移動速度とその行動パターンの発生確率とを含む装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかの装置であって、更に、前記車両の将来の存在領域の予測を実行する車両存在領域予測手段を含み、前記衝突可能性判定手段が、前記将来の前記動物の存在領域の予測結果と前記車両の将来の存在領域の予測結果とに基づいて前記車両に対する前記動物の衝突の可能性があるか否かを判定する装置。
7. 請求項３を引用する請求項６の装置であって、前記車両存在領域予測手段が前記車両の将来の存在領域の予測結果として前記車両周辺の平面領域に於ける前記車両の将来の存在確率の分布を生成する手段を含み、前記衝突可能性判定手段が、前記動物の将来の存在確率の分布と前記車両の将来の存在確率の分布とに基づいて前記車両に対する前記動物の衝突の可能性を判定する装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかの装置であって、前記動物種類判別手段が前記画像に於いて検出された像の四足歩行動物が群れを形成しているか否かを判別し、前記判別された種類の動物が群れを形成している場合と個体で存在している場合とで行動の特徴が異なるときには、前記動物存在領域予測手段が、前記像の動物が群れを形成していると判別されたときと判別されなかったときとに於いて、異なる行動特徴指標値を用いて前記将来の動物の存在領域の予測を実行する装置。

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