JP6485280B2 - 段差検出装置及び段差検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行路の路面上に存在する段差を検出する段差検出装置及び段差検出方法に関する。

ステレオカメラによる視差画像を用いて車両周囲の路面の構造を推定し、この路面の構造から縁石などの路側物により生じる路面上の段差を検出する路側物検出装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、画像の走査水平ラインに沿って路面の高さを走査し、路面の高さ変化量が閾値以上であった場合に段差を検出する。

特開２０１４−２６０８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、段差の延伸方向が車両の進行方向に対してカーブしている場合には、段差の高さ変化が画像の走査水平ライン上に出現しない場合があるので、段差を検出することができない。このため、段差検出の連続性を維持できなくなり、段差位置の検出精度が低下するという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、路面上の段差の位置を精度良く検出することが可能な段差検出装置及び段差検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願の一態様に係る発明は、路面までの距離及び方位を検出する測距センサと、測距センサから第１の所定方向に対して直交する方向に延びる第１段差判定位置を路面に設定する段差判定位置設定回路と、測距センサにより検出された路面までの距離及び方位に基づいて、第１段差判定位置における路面の高さ変化を算出する段差形状推定回路を備える。また、路面の高さ変化を測定できない測定不能領域が所定量以上であるか否かを検出する不連続位置検出回路と、路面の高さ変化に基づいて路面上の段差を検出する段差検出回路と、を備える。段差判定位置設定回路は、測定不能領域が所定量以上となった場合には、第１の所定方向とは異なる第２の所定方向に第２の所定距離だけ離れ、第２の所定方向に直交する方向に延びる第２段差判定位置を路面に設定し、段差形状推定回路は、測距センサにより検出された路面までの距離及び方位に基づいて、第２段差判定位置における路面の高さ変化を算出し、段差検出回路は、算出した高さ変化に基づいて路面上の段差を検出する。

本発明では、第１の所定方向に設定した段差判定位置を用いて高さ変化を検出した際に、連続して所定量以上の測定不能領域が生じた場合には、第１の所定方向とは異なる第２の所定方向に設定した段差判定位置に基づいて、高さ変化を検出するので、路面上の段差位置を精度良く検出することが可能になる。

図１は本発明の第１〜第３実施形態に係る段差検出装置の構成を示すブロック図である。 図２は本発明の第１実施形態に係る段差検出装置の処理手順を示すフローチャートである。 図３は本発明の第１実施形態に係り、車両に搭載される測距センサで設定される第１段差判定位置及び第２段差判定位置を示す斜視図である。 図４は本発明の第１実施形態に係り、車両に搭載される測距センサで設定される第１段差判定位置及び第２段差判定位置を示す俯瞰図である。 図５は本発明の第１実施形態に係り、第１段差判定位置に沿って検出される高さデータを示す図である。 図６は第１段差判定位置で高さの測定が不能となる際に、第２段差判定位置を設定する概念を示す説明図である。 図７は第１段差判定位置で高さ検出が可能となる領域、及び高さ検出が不能となる領域を示す説明図である。 図８は第１段差判定位置に沿った高さデータ中の、路面の高さを測定する領域を示す説明図である。 図９は第１段差判定位置に沿った高さデータに高さ測定不能領域が存在する場合の例を示す説明図である。 図１０は路面高さに対して閾値以上の高さを有する領域を段差部と判断する様子を示す説明図である。 図１１は本発明の第２実施形態に係る段差検出装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１２は本発明の第３実施形態に係り、車両に搭載される測距センサで設定される第１段差判定位置及び第２段差判定位置を示す斜視図である。 図１３は本発明の第３実施形態に係り、車両に搭載される測距センサで設定される第１段差判定位置及び第２段差判定位置を示す俯瞰図である。 図１４は本発明の第４実施形態に係る段差検出装置の構成を示すブロック図である。 図１５は本発明の第４実施形態に係る段差検出装置の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態の説明］
図１は、本発明の第１実施形態に係る段差検出装置１０１の構成を示すブロック図である。以下、図１を参照して、第１実施形態に係る段差検出装置１０１の全体構成を説明する。段差検出装置１０１は、車両の周囲における道路及び道路上に設置された縁石等の物体の表面（以後、「路面」という）までの距離及び方位を検出し、路面に複数設定された車幅方向の線状の段差判定位置における路面の高さ変化に基づいて、路面上の段差を検出する。

具体的に、段差検出装置１０１は、車両の周囲における路面までの距離及び方位を検出する測距センサ１２と、測距センサ１２により検出された路面までの距離及び方位の測距データから路面上の段差を検出する一連の情報処理を実行するマイクロコンピュータ１３とを備える。

測距センサ１２の一例は、車両の周囲にある物体を複数の異なる方向から同時に撮影することにより、車両の周囲にある物体の奥行き方向（測距センサ１２からの距離）の情報も記録することができるステレオカメラである。ステレオカメラにより得られたステレオ画像に対して所定の画像処理を施すことにより、車両の周囲にある物体のステレオ画像に映る物体の像に対する三次元情報を取得することができる。車両の周囲にある物体には、道路や縁石が含まれる。詳細は、後述する。

マイクロコンピュータ１３は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコントローラからなり、予めインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、段差検出装置１０１が備える複数の情報処理回路を構成する。マイクロコンピュータ１３は、測距センサ１２により検出された路面までの距離及び方位から路面上の段差を検出する一連の情報処理サイクルを、所定の時間間隔で繰り返し実行する。マイクロコンピュータ１３は、車両にかかわる他の制御に用いる電子制御ユニット（ＥＣＵ）と兼用してもよい。

マイクロコンピュータ１３により構成される複数の情報処理回路には、演算回路１４と、段差判定位置設定回路１５と、段差形状推定回路１６と、段差検出回路１７とが含まれる。

演算回路１４は、測距センサ１２と共に測距部１１を構成し、ステレオカメラにより得られたステレオ画像から車両周囲の物体のステレオ画像に映る物体の像に対する三次元情報を取得する一連のステレオ画像処理を実施する。

例えば、演算回路１４は、ステレオ画像に対してレンズの歪みを補正するレンズ歪み補正処理を行い、ステレオ画像間の上下位置を補正する平行化補正処理（平行等位処理）を行う。そして、ステレオ画像間の各画素の対応付けを推定するステレオマッチング処理を行う。これにより、ステレオカメラの撮像面における物体の二次元座標のみならず、ステレオカメラの撮像面から物体までの距離を算出することができる。よって、車両周囲にある物体までの距離及び方位を検出することができる。

更に、演算回路１４は、座標変換処理を施すことにより、車両周囲にある物体の測距データの座標上の三次元情報を取得することができる。車両周囲にある物体の三次元情報には、車両の周囲における路面の三次元情報も含まれる。よって、演算回路１４は、車両の周囲における測定点の路面の高さデータ（高さ変化）を取得することができる。

レンズ歪み補正処理は、例えば黒白の市松模様のパターンを表した平板を各カメラで撮影し、市松模様の格子点が矩形で構成される格子状となるようにレンズ歪みパラメータやカメラレンズ中心パラメータを推定する。但し、本処理は、レンズ歪み補正を行う一般的な手法でよく、本実施形態では特に問わない。

平行化補正処理は、例えば黒白の市松模様のパターンを表した平板をステレオカメラの両カメラで撮影し、市松模様の格子点の位置が各カメラ画像上で同じ上下位置になるようにステレオカメラ間の空間位置パラメータ及び角度パラメータを推定する。なお、上下位置補正処理は、上記の処理に限定されず、一般的な歪補正処理を採用してもよい。

ステレオマッチング処理は、例えば、左カメラ画像を基準として左カメラ画像の各画素が右カメラ画像のどの画素に対応付けされるかを算出するものである。例えば、左カメラ画像の各画素の輝度値と右カメラ画像の各画素の輝度値の絶対値を評価値として算出して、評価値が最小となる右カメラ画像の画素を対応付けされた画素として算出する。評価値の算出方法には、例えば、差分絶対値の和（ＳＡＤ：Sum of Absolute Differences）や差分二乗値の和（ＳＳＤ：Sum of Squared Differences）を用いる方法や、評価値計算の範囲が各画素１点でなく各画素の周辺画素を含む方法がある。評価値の算出方法は、他の一般的な方式でもよく、本実施形態では特に問わない。

段差判定位置設定回路１５は、測距センサ１２で検出された測距データの座標上の車両の周囲の路面に車幅方向の線状の段差判定位置を設定する。例えば、図３の斜視図、図４の俯瞰図に示すように、測距センサ１２から第１の所定方向Ｄ１に第１の所定距離だけ離れ、第１の所定方向Ｄ１に直交する方向に延びる段差判定位置（これを「第１段差判定位置Ｌ１」とする）を測距データの座標上の路面に設定する。図３及び図４は、車両Ｖ１の前部に測距センサ１２を設置し、車両Ｖ１の進行方向を第１の所定方向Ｄ１とした例を示す。よって、車両Ｖ１の車幅方向に延びる第１段差判定位置Ｌ１が車両Ｖ１の前方に測距データの座標上で設定される。なお、第１段差判定位置Ｌ１は、ステレオカメラの撮像範囲内において設定される。第１の所定方向Ｄ１は車両Ｖ１の進行方向に限定されない。

また、図３、図４に示す例で、車両Ｖ１が走行可能な車道の車幅方向の端部である路肩には、路面の高さが急峻に変化する段差ＬＤ１が形成されている。そして、段差ＬＤ１を境界として車道よりも外側には、車道よりも路面が一段高い段差部（例えば、歩道や路肩）が設けられている。このように、図３、図４に示す例において、路面は、車道及び段差部からなり、車道と段差部の境界には、段差ＬＤ１が形成されている。線状の第１段差判定位置Ｌ１は、車道、段差ＬＤ１、及び段差部を横断する方向に延びている。そして、第１段差判定位置Ｌ１に沿って高さ変化を検出することにより、路面に存在する段差ＬＤ１を推定する。

また、段差判定位置設定回路１５は、車両の進行方向に対して直交する方向に設定した第１段差判定位置Ｌ１に沿って路面の高さ変化を測定する際に、測定不能領域が所定量以上であると判定された場合には、この第１の所定方向Ｄ１とは異なる第２の所定方向Ｄ２に第２の所定距離だけ離れ第２の所定方向Ｄ２に直交する方向に延びる第２の段差判定位置を測距データの座標上の路面に設定する。

即ち、図６に示すように、路面の左側に存在する段差部が左方向にカーブしている場合には、第１段差判定位置Ｌ１と、段差部の延伸方向がほぼ一致してしまい、第１段差判定位置Ｌ１に沿って高さ変化を検出することができない領域が発生する。このような場合には、図３、図４に示すように、第２段差判定位置Ｌ２を設定する。第２段差判定位置Ｌ２は第１段差判定位置に対して傾いた方向に延びる直線となる。そして、この第２段差判定位置Ｌ２に沿って高さ変化検出を行うことにより、路面に存在する段差ＬＤ１を高精度に検出する。

第２段差判定位置Ｌ２は、段差ＬＤ１のカーブする方向が左側である場合には、第１段差判定位置Ｌ１に対して反時計回り方向に傾斜させることが好ましい。図３、図４に示す例では、段差ＬＤ１が左方向にカーブしているので、第１段差判定位置Ｌ１を反時計回り方向に傾斜させた方向に第２段差判定位置Ｌ２が設定されている。即ち、第１の所定方向Ｄ１を反時計回りの方向に傾斜させた方向を第２の所定方向Ｄ２とする。一方、段差のカーブする方向が右側である場合には第１段差判定位置Ｌ１に対して時計回り方向に傾斜させるのが好ましい。即ち、第１の所定方向Ｄ１を時計回りの方向に傾斜させた方向を第２の所定方向Ｄ２とする。

段差形状推定回路１６は、演算回路１４で検出される路面の測距点の高さデータの変化から、段差判定位置設定回路１５で設定した第１段差判定位置Ｌ１の直線に沿った路面の高さ変化を推定する。路面高さ変化の推定処理については後述する。また、該段差形状推定回路１６は、不連続位置検出回路１８を含んでいる。

不連続位置検出回路１８は、第１段差判定位置Ｌ１により路面の高さ変化を測定できない測定不能領域が所定量以上であるか否かを判定する。例えば、図７に示すように、路面左側に存在する段差部が左方向にカーブしている場合には段差部の陰になる部分について、測距センサ１２で検出することができない。よって、第１段差判定位置Ｌ１により、図７に示す領域Ｑ２については段差を検出できるが、領域Ｑ１については路面が測距センサ１２にて検出されないので、前述の図６を用いて説明しているように、段差を検出できない。即ち、第１段差判定位置Ｌ１では、高さ変化を測定できない測定不能領域となっている。この測定不能領域が大きく所定量以上の場合には、測定不能領域が所定量以上であると判定する。

そして、測定不能領域が所定量以上であると判定された場合には、上述した段差判定位置設定回路１５は、図３、図４に示すように第１段差判定位置Ｌ１に対して傾きを有する第２段差判定位置Ｌ２を設定する。詳細には、段差の延伸方向が車両の進行方向に対して左方向の場合には、第１段差判定位置Ｌ１の方向に対して反時計回りに傾斜させた方向に第２段差判定位置Ｌ２を設定する。

次に、図２に示すフローチャートを参照して、第１実施形態に係る段差検出装置１０１による段差検出の処理手順について説明する。初めに、ステップＳ１１において、測距センサ１２の一例であるステレオカメラを用いて、ステレオ画像を取得する。

ステップＳ１２において、測距センサ１２は、上述した平行化補正処理を実施する。演算回路１４は、ステレオ画像に対してレンズの歪みを補正するレンズ歪み補正処理を行い、ステレオ画像間の上下位置を補正する平行化補正処理を行う。即ち、レンズの歪補正処理、及びステレオ画像間の上下位置補正処理を実施する。

ステップＳ１３において、演算回路１４は、ステレオ画像間の各画素の対応付けを推定するステレオマッチング処理を行う。これにより、車両周囲にある物体までの距離及び方位を検出することができる。更に、演算回路１４は、座標変換処理を施すことにより、測距データの座標上の車両の周囲における路面の三次元情報を取得することができる。

ステップＳ１４において、段差判定位置設定回路１５は、初期的な段差判定位置（第１段差判定位置）を設定する第１段差判定位置設定処理を実行する。該第１段差判定位置設定処理では、前述した図３、図４に示したように、測距センサ１２にて設定される第１の所定方向Ｄ１に対して、前方に所定距離だけ離れ、直交する方向に第１段差判定位置Ｌ１を設定する。即ち、測距センサ１２で検出された測距データの座標上の車両の周囲の路面に車幅方向の線状の第１段差判定位置Ｌ１を設定する。そして、段差判定位置設定回路１５は、演算回路１４により取得された路面の測距データの座標上の三次元情報から、図５に示すように、第１段差判定位置Ｌ１における路面の高さデータを算出する。

図３、図４では、自車両前方に設置された測距センサ１２からの第１の所定方向Ｄ１に対して前方に所定距離だけ離れ、直交する方向に延びた第１段差判定位置Ｌ１を設定している。第１段差判定位置Ｌ１では、段差ＬＤ１にて高さ変化が大きく、路面では高さが低い測距データとして抽出される。

図５は、段差ＬＤ１の延伸方向が測距センサ１２に設定される第１の所定方向Ｄ１と平行である場合の、第１段差判定位置Ｌ１で検出される高さデータを示している。横軸を車幅方向、縦軸を高さ方向とした場合に、段差位置で急峻に高さが変化している。即ち、路面の左側部に存在する段差ＬＤ１の延伸方向が、第１段差判定位置Ｌ１に対してほぼ直交している状況を示している。

ステップＳ１５において、段差形状推定回路１６は、路面高さ推定処理を実施する。路面高さ推定処理では、路面位置の高さを推定する。路面領域は、車両が存在する領域を路面としており、測距センサ１２の正面となる位置が路面であると考え、測距センサ１２の中心位置を基準とした所定範囲を中心領域とし、第１段差判定位置Ｌ１に沿って測定される高さデータから、中心領域内の高さデータを取得する。そして、この高さデータに基づいて路面の高さデータとして推定する。

推定方法は、測距センサ中心領域における段差判定位置の測距データに対して、高さを離散的に分割し、測定された測距データの数を、分割した高さ区間に投票して、投票数が多い高さ区間を路面高さとする。

図８は、路面高さ推定の概念図である。横軸を車幅方向、縦軸を高さ方向として、第１段差判定位置Ｌ１に沿って測定される高さデータを示している。その中で、測距センサ１２の中心位置を算出し、測距センサ１２の中心位置から所定範囲にある領域を測距センサ１２の中心領域とする。この中心領域における高さデータに対して、高さ方向を離散的に区間分割した各区間に存在する高さデータの数をカウントし、最もカウント数の多い高さを、路面高さとして推定する。即ち、路面には、水捌けを良くするために、外側に向けて下方に傾斜する所謂水勾配が設けられており、高さが一定ではない。従って、上記の処理により、路面高さを推定する。

ここで、路面高さ推定において測距センサ１２の中心位置を算出したが、これは車両Ｖ１の進行方向に対して正面前方に測距センサ１２を設置した場合に最適な位置であり、車両Ｖ１における測距センサ１２の設置位置にも依存するものである。そのため、車両Ｖ１に対して最も路面らしいと考えられる位置を路面高さ推定の起点として設定しても良く、本発明を限定するものではない。また、路面推定方法は高さデータの高さ区間への投票以外にも、ハフ変換など他の方法でも実現可能であり、本発明を限定するものではない。

ステップＳ１６において、不連続位置検出回路１８は、測距センサ１２で検出される路面高さに基づき、第１段差判定位置Ｌ１に沿って高さデータが検出できない領域を推定する。即ち、高さデータが不連続となる領域（測定不能領域）を求める。更に、測定不能領域の一方の端点と他方の端点のそれぞれの車幅方向の位置、及び高さを検出する。

図９を参照して説明する。図９は、測距センサ１２で検出される高さデータに、測定不能領域が存在する場合の車幅方向での高さデータを示す特性図である。図９に示す例では、段差が存在する領域（距離ｘ１で示す領域）にて高さデータが欠落しており、測定不能領域となっている。

段差形状推定回路１６は、段差上端の点ｑ１と段差下端の点ｑ２の車幅方向の距離ｘ１を検出し、この距離ｘ１が予め設定した所定距離ｘth以上である場合には、測定不能領域が所定量以上であると判断する。即ち、第１段差判定位置Ｌ１により路面までの距離が測定されない測定不能領域が所定量以上であると推定する。

ステップＳ１７において、段差形状推定回路１６は、距離ｘ１と所定距離ｘthを対比し、「ｘ１≧ｘth」であるか否かを判断する。「ｘ１≧ｘth」であれば、ステップＳ１８に処理を進め、そうでなければステップＳ２０に処理を進める。

ステップＳ１８において、段差形状推定回路１６は、段差形状の推定処理を実施する。この処理では、高さデータが不連続となった場合の段差上端の点ｑ１及び段差下端の点ｑ２の位置に基づいて、段差形状を推定する。点ｑ１が点ｑ２に対して左側にあった場合（即ち、図９に示した高さデータの場合）には、段差形状が左方向にカーブしていると判断する。また、点ｑ１が点ｑ２に対して右側にあった場合には、段差形状が右方向にカーブしていると判断する。

ステップＳ１９において、段差判定位置設定回路１５は、第２段差判定位置設定処理を実施する。第２段差判定位置設定処理では、ステップＳ１７の処理にて、距離ｘ１が所定距離ｘth以上であると判断された際に、段差形状推定回路１６で推定された段差形状と段差上端の点ｑ１、段差下端の点ｑ２を用いて第２段差判定位置Ｌ２を設定する。即ち、図９に示した距離ｘ１が所定距離Ｘth以上である場合には、第１段差判定位置Ｌ１で高さを測定する際に段差が存在する領域の高さデータを取得できない。よって、第１段差判定位置Ｌ１とは異なる方向に設定される第２段差判定位置Ｌ２に変更して高さを測定する。

図６は、第２段差判定位置Ｌ２を設定する概念を示す説明図であり、段差上端位置、段差下端位置を距離画像上に投影している。段差下端の点ｑ２と段差上端の点ｑ１を直線で接続した直線Ｌ３は、段差のカーブ方向を近似した直線となっている。そして、この直線Ｌ３に対して直交する方向を、第２段差判定位置Ｌ２として設定する。

即ち、距離画像上の第１段差判定位置Ｌ１上の２つの点ｑ１、ｑ２を実空間上の座標へ変換することで、これを第２の所定方向Ｄ２に垂直な第２段差判定位置Ｌ２とする。段差の延伸方向を示す直線Ｌ３に対して垂直となる直線を第２段差判定位置Ｌ２とすることにより、最も精度良く段差位置を検出することが可能となる。特に、段差の延伸方向（直線Ｌ３の方向）が車両Ｖ１の進行方向と直交している場合には、第２段差判定位置Ｌ２は車両Ｖ１の進行方向と並行になるように設定される。

なお、段差の延伸方向が自車両の進行方向と直交していない場合であれば、第１の所定方向に直交する段差判定位置と交差することになるため、必ずしも第２の所定方向に直交する段差判定位置を設定しなくても段差位置を検出可能である。そのため、段差の延伸方向が自車両の進行方向と直交するときのみ第２の所定方向に直交する段差判定位置を設定することも可能である。

ステップＳ２０において、段差検出回路１７は、段差検出処理を実施する。ここでは、第１段差判定位置Ｌ１、或いは第２段差判定位置Ｌ２に沿って測定した高さデータに基づいて段差の判定を行う。即ち、検出不能領域（図９のｘ１参照）が少ない、或いは存在しない場合には第１段差判定位置Ｌ１により段差を検出し、検出不能領域が大きい場合には、第２段差判定位置Ｌ２により段差を検出する。

図１０は、段差検出の概念を示す説明図である。ステップＳ１５で示した路面高さ推定により推定された路面高さに基づいて、段差検出閾値Ｚth以上となる高さに高さデータが存在した場合には段差があると判定して段差を検出する。この際、段差下端位置は、段差が検出された場合に、路面高さの位置の測距データのうち最も段差側に近い測距データの位置とする。具体的には、図１０のＬＤ１に示す高さデータは、路面高さに対して距離Ｚ１だけ高くなっており、更に、距離Ｚ１は段差検出閾値Ｚthよりも大きいので、ＬＤ１は段差部であると判断される。こうして、段差部等の存在により測距センサ１２の測定部位に死角が存在する場合でも、高精度に段差検出を行うことができるのである。

このようにして、第１実施形態に係る段差検出装置１０１では、第１段差判定位置Ｌ１を設定し、更に、この第１段差判定位置Ｌ１で高さ検出を行う際に、検出不能領域が所定量以上存在する場合には、第１の所定方向Ｄ１とは異なる第２の所定方向Ｄ２に対して直交する第２段差判定位置Ｌ２を設定する。従って、段差の延伸方向がカーブしている場合でも高精度に段差を検出でき、より広い範囲で段差までの境界位置を検出できる。

また、測距センサ１２を車両Ｖ１の前方に設置した場合には、段差の延伸方向が車両Ｖ１の進行方向と平行な場合だけでなく、車両Ｖ１の進行方向と直交する場合にも段差位置を検出できるため、車両Ｖ１がカーブする際の走路に存在する段差を広い範囲で検出することが可能となり、スムーズに車両Ｖ１を走行させることが可能となる。

また、図６に示したように、第１段差判定位置Ｌ１を用いて高さデータを検出する際に、高さデータが途切れた場合には、途切れた２つの端点を結ぶ直線に対して直交する方向に第２段差判定位置Ｌ２を設定している。即ち、測定不能領域の位置に基づいて、第２の所定方向Ｄ２を設定している。従って、段差がカーブしている場合でも高精度な段差検出が可能となる。

更に、段差判定位置設定回路１５は、段差の延伸方向が車両Ｖ１の進行方向に対して左方向の場合には、第１の所定方向Ｄ１を反時計回りの方向に傾斜させた方向を、第２の所定方向Ｄ２として設定する。即ち、図４に示したように、段差が左方向にカーブしている場合には、第１の所定方向Ｄ１を反時計回りの方向に傾斜させた方向を第２の所定方向Ｄ２としている。従って、段差の延伸方向が左方向にカーブした場合に、段差位置をより精度良く検出することができる。

また、段差判定位置設定回路１５は、段差の延伸方向が車両Ｖ１の進行方向に対して右方向の場合には、第１の所定方向Ｄ１を時計回りの方向に傾斜させた方向を、第２の所定方向Ｄ２として設定する。従って、段差の延伸方向が右方向にカーブした場合に、段差位置をより精度良く検出することができる。

なお、上記した第１実施形態では、段差判定位置が１つである場合について説明したが、段差判定位置を複数設定しても良い。段差判定位置を複数設定する場合には、ステップＳ１８に示した段差形状推定処理において、段差上端と段差下端を使用せずに、異なる判定位置における段差下端を結んだ直線を段差の延伸方向として推定しても良い。この場合には、道路境界として段差に限る必要はなく、高さのある植込みや草の生えた縁石のような段差上端の形状が決まっていない物体を検出することができる。

［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。前述した第１実施形態では、測距センサ１２として、ステレオカメラを用いた。これに対し第２実施形態では、測距センサ１２として、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）を用いる点で相違する。従って、装置構成は前述した図１と同様であるので、構成説明を省略する。

以下、第２実施形態に係る段差検出装置１０１の処理手順について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ステップＳ３１においてＬＲＦを作動させて、路面の測距データを取得する。その後、ステップＳ３４にて、第１段差判定位置Ｌ１の設定処理を実行する。ステップＳ３４〜Ｓ４０の処理は、図２に示したステップＳ１４〜Ｓ２０の処理と同様であるので説明を省略する。そして、第２実施形態に係る段差検出装置１０１においても、前述した第１実施形態と同様の効果を達成することができる。

［第３実施形態の説明］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。前述した第２実施形態では、車両Ｖ１の前方に測距センサ１２としてのＬＲＦを搭載して、第１段差判定位置Ｌ１を設定する例について説明した。第３実施形態では、図１２に斜視図、図１３に俯瞰図を示すように、車両Ｖ１の側方にＬＲＦ、或いは３６０°ＬＲＦを搭載して路面の距離を測定する。

また、第１の所定方向Ｄ１は測距センサ１２に対して正面方向ではなく、車両Ｖ１の進行方向と平行な方向に設定する。これ以外の構成、及び処理手順は、前述した第１実施形態と同様であるので説明を省略する。そして、第３実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果を達成することができる。

［第４実施形態の説明］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１４は、第４実施形態に係る段差検出装置１０２の構成を示すブロック図である。第４実施形態に係る段差検出装置１０２は、図１に示した段差検出装置１０１と対比して、地図データベース１９（地図情報記憶部）を備えている点で相違する。即ち、マイクロコンピュータ１３ａは、地図データベース１９を備えている。それ以外の構成は、図１と同様であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。

地図データベース１９は、車両Ｖ１が走行する走行路を含む地図情報を格納する。該地図データには、走行路に設けられる縁石等の段差情報が含まれる。

以下、図１５に示すフローチャートを参照して、第４実施形態に係る段差検出装置１０１の処理手順について説明する。図１５に示すステップＳ５１〜Ｓ５７の処理は、図２に示したステップＳ１１〜Ｓ１７の処理と同一であるので説明を省略する。

ステップＳ５７において、高さデータが不連続となる測定不能領域が所定量以上となった場合には（ステップＳ５７でＹＥＳ）、ステップＳ６１において、段差形状推定回路１６は、車両Ｖ１の自己位置を推定する。この処理は、ＧＰＳ（図示省略）より自己位置データが与えられると、地図データベース１９に含まれる車両Ｖ１の走行路情報から自己位置を推定することができる。

ステップＳ６２において、段差形状推定回路１６は、地図データベース１９を参照して車両Ｖ１の走行路近傍の段差情報を取得する。その結果、車両Ｖ１の走行路の路面に存在する段差の位置を認識できる。

ステップＳ６３において、段差形状推定回路１６は、段差の延伸方向を取得する。即ち、段差が走路に平行であるか、左側にカーブしているか或いは右側にカーブしているかの情報を取得する。

次いで、ステップＳ５８に移行して、段差形状推定処理を実行する。図２のステップＳ１８の処理では、段差上端、段差下端の位置を取得して段差がカーブする方向を推定したが、本実施形態では、地図データに基づいて段差がカーブする方向を認識できるので、上記の推定処理は不要となる。

その後、ステップＳ５９において、図２のステップＳ１９と同様の処理を実行して第２段差判定位置Ｌ２を設定する。更に、ステップＳ６０において、図２のステップＳ２０と同様の処理を実行して路面に存在する段差を検出する。

このようにして、第４実施形態に係る段差検出装置１０２では、地図データを用いてより遠方の縁石延伸方向を推定することが可能であり、より遠方で段差の延伸方向がカーブした場合にも段差の境界位置を検出できる。

以上、本発明の段差検出装置、及び段差検出方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

１１ 測距部
１２ 測距センサ
１３，１３ａ マイクロコンピュータ
１４ 演算回路
１５ 段差判定位置設定回路
１６ 段差形状推定回路
１７ 段差検出回路
１８ 不連続位置検出回路
１９ 地図データベース
１０１，１０２ 段差検出装置
Ｄ１ 第１の所定方向
Ｄ２ 第２の所定方向
Ｌ１ 第１段差判定位置
Ｌ２ 第２段差判定位置

Claims (6)

1. 車両に搭載され、前記車両の周囲における路面までの距離及び方位を検出する測距センサと、
   前記測距センサから第１の所定方向に第１の所定距離だけ離れ、前記第１の所定方向に直交する方向に延びる第１段差判定位置を前記路面に設定する段差判定位置設定回路と、
   前記測距センサにより検出された前記路面までの距離及び方位に基づいて、前記第１段差判定位置における前記路面の高さ変化を算出する段差形状推定回路と、
   前記第１段差判定位置により路面の高さ変化を測定できない測定不能領域が所定量以上であるか否かを検出する不連続位置検出回路と、
   前記路面の高さ変化に基づいて路面上の段差を検出する段差検出回路と、を備え、
   前記段差判定位置設定回路は、前記測定不能領域が所定量以上となった場合には、前記測距センサから前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向に第２の所定距離だけ離れ、前記第２の所定方向に直交する方向に延びる第２段差判定位置を前記路面に設定し、
   前記段差形状推定回路は、前記測距センサにより検出された前記路面までの距離及び方位に基づいて、前記第２段差判定位置における前記路面の高さ変化を算出し、前記段差検出回路は、算出した高さ変化に基づいて路面上の段差を検出すること
   を特徴とする段差検出装置。
2. 前記段差判定位置設定回路は、前記測定不能領域の位置に基づいて、前記第２の所定方向を設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の段差検出装置。
3. 前記段差判定位置設定回路は、車両周囲の地図情報が格納された地図情報記憶部を備え、前記地図情報に基づいて、前記第２の所定方向を設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の段差検出装置。
4. 前記段差判定位置設定回路は、段差の延伸方向が車両の進行方向に対して右方向の場合には、前記第１の所定方向を時計回りの方向に傾斜させた方向を、第２の所定方向として設定すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の段差検出装置。
5. 前記段差判定位置設定回路は、段差の延伸方向が車両の進行方向に対して左方向の場合には、前記第１の所定方向を反時計回りの方向に傾斜させた方向を、第２の所定方向として設定すること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の段差検出装置。
6. 車両の周囲における路面までの距離及び方位を測距センサが検出する工程と、
   前記測距センサから第１の所定方向に第１の所定距離だけ離れ、前記第１の所定方向に直交する方向に延びる第１段差判定位置を前記路面に設定する工程と、
   前記測距センサにより検出された前記路面までの距離及び方位に基づいて、前記第１段差判定位置における前記路面の高さ変化を算出する工程と、
   前記第１段差判定位置により路面の高さ変化を測定できない測定不能領域が所定量以上であるか否かを検出する工程と、
   前記路面の高さ変化に基づいて路面上の段差を検出する工程と、
   前記測定不能領域が所定量以上となった場合には、前記測距センサから前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向に第２の所定距離だけ離れ、前記第２の所定方向に直交する方向に延びる第２段差判定位置を前記路面に設定する工程と、
   前記測距センサにより検出された前記路面までの距離及び方位に基づいて、前記第２段差判定位置における前記路面の高さ変化を算出し、算出した高さ変化に基づいて路面上の段差を検出する工程と、
   を備えたことを特徴とする段差検出方法。

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