JP6543117B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステレオカメラ、レーザーレーダ等で検出した前方の立体物に対して接触の可能性を判定し、運転支援制御する車両の運転支援装置に関する。

近年、車両においては、車載したカメラ等により前方の走行環境を撮影し、前方立体物を認識して自車両との衝突の可能性を推定する様々な運転支援装置が提案され、実用化されている。こうした前方立体物と自車両との衝突の可能性を推定する装置においては、自車両の予測進行路（自車進行路）上に存在する先行車等の前方立体物を適切なタイミングで検出する必要がある。

このような前方立体物検出を行うための技術として、例えば、特許文献１には、レーダ装置で自車両の進行方向の先行車を検出し、自車両の予測進路沿って設定した判定領域（選定領域）に先行車が重なるオーバーラップ量を算出して、そのオーバーラップ量が所定値を超える時間が所定値を超えたときに、自車両が先行車に接触する可能性がある制御対象として選定する技術が開示されている。

特開２００４−３３０９５０号公報

ところで、自車両の前方において認識される立体物には様々な種類のものが存在するため、各立体物に対する一律な処理にて制御対象の選定を行った場合、ドライバに違和感を与える虞がある。例えば、自車両の前方に車両が存在する場合であっても、当該車両が普通車である場合と大型トラックである場合とでは認識される立体物幅（車幅）が異なるため、自車進行路上の選定領域にラップを開始するタイミングが相違し、その結果、制御対象として選定されるタイミングが異なる。また、歩行者等については、車両等よりも早いタイミングで制御対象として選定し、制御を開始することがドライバのフィーリングにより合致する。従って、この種の運転支援装置では、認識した立体物を制御対象として選定するタイミングを、立体物の種別等に応じて適宜チューニングすることが望ましい。

その一方で、自車両の遠方においては、立体物幅を精度よく認識できない場合がある。例えば、自車前方にカーブが存在する場合、遠方に位置する車両等は、背面のみならず側面までもが車幅（立体物幅）として誤認識される場合がある。従って、制御対象の選定においては、このような立体物幅の誤認識等も考慮したチューニングを行うことが望ましい。その反面、そもそも、自車両の遠方に存在する立体物は近傍のものに比べて緊急避難的な制御の必要性が乏しく、このような立体物に対してまで、制御対象として選定するタイミングを厳密にチューニング等することは、設定作業の煩雑化を招く。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、煩雑な設定作業等を行うことなく、ドライバのフィーリングに合致したタイミングで制御対象を選定することができる車両の運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による車両の運転支援装置は、自車両前方の立体物を検出し、検出した前記立体物毎の種別及び立体物幅を含む立体物情報を認識する前方立体物認識手段と、自車進行路を推定する自車進行路推定手段と、前記立体物の種別毎に異なる領域幅の選定領域を前記自車進行路に沿って設定する選定領域設定手段と、前記立体物幅が遠方にて設定立体物幅に収束するよう、前記立体物幅を自車両からの距離に応じて補正する立体物幅補正手段と、補正後の立体物幅を有すると仮定した前記立体物が前記選定領域とラップしているとき、当該立体物を制御対象候補として抽出する制御対象候補抽出手段と、抽出した前記制御対象候補の中から制御対象を選定する制御対象選定手段と、を備えたものである。

本発明の車両の運転支援装置によれば、煩雑な設定作業等を行うことなく、ドライバのフィーリングに合致したタイミングで制御対象を選定することができる。

運転支援装置の概略構成図 立体物が普通車である場合の選定領域を示す説明図 立体物が大型車である場合の選定領域を示す説明図 立体物が歩行者である場合の選定領域を示す説明図 立体物がその他の立体物である場合の選定領域を示す説明図 前方注視距離と係数との関係の一例を示すマップ 制御対象選定ルーチンを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は運転支援装置の概略構成図、図２は立体物が普通車である場合の選定領域を示す説明図、図３は立体物が大型車である場合の選定領域を示す説明図、図４は立体物が歩行者である場合の選定領域を示す説明図、図５は立体物がその他の立体物である場合の選定領域を示す説明図、図６は前方注視距離と係数との関係の一例を示すマップ、図７は制御対象選定ルーチンを示すフローチャートである。

図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）であり、この車両１には運転支援装置２が搭載されている。この運転支援装置２は、例えば、ステレオカメラ３、ステレオ画像認識装置４、制御ユニット５等を有して構成されている。

また、自車両１には、自車速Ｖを検出する車速センサ１１、ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１２、運転支援制御の各種機能のＯＮ−ＯＦＦ切替等を行うメインスイッチ１３、ステアリングホイールに連結するステアリング軸に対設されて舵角θｓｔを検出する舵角センサ１４、ドライバによるアクセルペダルの踏込量（アクセル開度）θａｃｃを検出するアクセル開度センサ１５等が設けられている。

ステレオカメラ３は、ステレオ画像光学系として、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組のＣＣＤカメラで構成されている。これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔を持って取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、画像データをステレオ画像認識装置４に出力する。なお、以下の説明において、ステレオ撮像された画像のうち一方の画像（例えば、右側の画像）を基準画像と称し、他方の画像（例えば、左側の画像）を比較画像と称す。

ステレオ画像認識装置４は、先ず、基準画像を４×４画素の小領域に分割し、それぞれの小領域の輝度或いは色のパターンを比較画像と比較して対応する領域を見つけ出し、基準画像全体に渡る距離分布を求める。さらに、ステレオ画像認識装置４は、基準画像上の各画素について隣接する画素との輝度差を調べ、これらの輝度差が閾値を超えているものをエッジ点として抽出するとともに、抽出した画素（エッジ点）に距離情報を付与することで、距離画像（距離情報を備えたエッジ点の分布画像）を生成する。そして、ステレオ画像認識装置４は、生成した距離画像に対して周知のグルーピング処理を行い、予め記憶しておいた３次元的な枠（ウインドウ）と比較することで、自車前方の白線、側壁、立体物等を認識する。

ここで、本実施形態において認識対象となる白線とは、例えば、単一の車線区画線で構成される白線（一重白線）や車線区画線の内側に補助区画線が併設される白線（二重白線）のように、道路上に延在して自車走行レーンを区画する線を総称するものであり、各線の形態としては、実線、破線等を問わず、さらに、黄色線等を含む。また、本実施形態の白線認識においては、道路上に実在する白線が二重白線であっても、左右それぞれ単一の近似線で近似して認識するものとする。

また、ステレオ画像認識装置４は、立体物認識において、例えば、ウインドウとの比較結果等に基づき、検出した立体物が普通車、大型車、歩行者、或いは、その他の立体物（側壁や路上落下物等）の何れの種別に属するかの認識を行うとともに、立体物幅Ｗｏの認識を行う。なお、ステレオ画像認識装置４は、遠方において検出した立体物が普通車、大型車、或いは、歩行者等として区別できないと判断した場合、当該立体物をその他の立体物として認識する。このように、本実施形態において、ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３とともに、前方立体物認識手段としての機能を実現する。

制御ユニット５には、ステレオ画像認識装置４で認識された自車両１前方の走行環境情報が入力される。さらに、制御ユニット５には、自車両１の走行情報として、車速センサ１１からの車速Ｖ、ヨーレートセンサ１２からのヨーレートγ等が入力されるとともに、ドライバによる操作入力情報として、メインスイッチ１３からの操作信号、舵角センサ１４からの舵角θｓｔ、アクセル開度センサ１５からのアクセル開度θａｃｃ等が入力される。

自車両１前方の立体物情報を含む走行環境情報がステレオ画像認識装置４から入力されると、制御ユニット５は、各種運転支援制御の制御対象となる立体物の選定を行う。この立体物の選定に際し、制御ユニット５は、先ず、自車進行路を推定し、推定した自車進行路に沿って立体物の選定領域Ａｓを設定する。そして、制御ユニット５は、設定した選定領域Ａｓにラップしている立体物を抽出し、抽出した立体物の中から自車両１に最も近い立体物を制御対象として選定する。この場合において、より具体的には、制御ユニット５は、例えば、図２〜図５に示すように、立体物の種別毎に異なる幅の選定領域Ａｓを設定する。また、自車両１の遠方における立体物幅Ｗｏの検出誤差等による影響を緩和するため、制御ユニット５は、立体物幅Ｗｏが予め設定された固定値Ｗｆ（例えば、Ｗｆ＝２ｍ）に遠方にて収束するよう、立体物幅Ｗｏを自車両１からの距離に応じて補正する。そして、制御ユニット５は、補正後の立体物幅Ｗｃを有すると仮定した立体物が選定領域Ａｓとラップしているとき、当該立体物を制御対象候補として抽出する。このように、本実施形態において、制御ユニット５は、自車進行路推定手段、選定領域設定手段、立体物幅補正手段、制御対象候補抽出手段、及び、制御対象選定手段としての各機能を実現する。

また、例えば、ドライバによるメインスイッチ１３の操作を通じて、運転支援制御の機能の１つであるＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）機能の実行が指示されると、制御ユニット５は、自車進行路上に制御対象として先行車（普通車、大型車等）を選定しているか否かの判定を行う。

その結果、制御対象として先行車が選定されていない場合は、スロットル弁１６の開閉制御（エンジンの出力制御）を通じて、ドライバが設定したセット車速に自車両１の車速Ｖを維持させる定速走行制御が実行される。

一方、制御対象として先行車が選定され、且つ、当該先行車の車速がセット車速以下の場合は、先行車との車間距離を目標車間距離に収束させながら追従する追従走行制御が実行される。この追従走行制御において、制御ユニット５は、基本的にはスロットル弁１６の開閉制御（エンジンの出力制御）を通じて、先行車との車間距離を目標車間距離に収束させる。

さらに、制御ユニット５は、制御対象（先行車、歩行者、或いは、側壁等のその他の立体物）に対して衝突の可能性が高いと判断した場合、警報やメータ表示等によってドライバに注意を促した後、衝突回避のための操作がなければ、衝突回避制御を実行する。すなわち、制御ユニット５は、例えば、アクティブブースタ１７からの出力液圧の制御（ブレーキの自動介入制御）を用いて、制御対象物との衝突回避制御を行う。

次に、制御ユニット５において実行される制御対象の選定処理について、図７に示す制御対象選定ルーチンのフローチャートに従って詳細に説明する。

このルーチンは、設定時間毎に繰り返し実行されるものであり、ルーチンがスタートすると、制御ユニット５は、先ず、ステップＳ１０１において、ステレオ画像認識装置４から入力された走行環境情報に基づき、現在、自車両１の前方に認識されている立体物が存在するか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０１において、自車両１の前方に立体物が存在しないと判定した場合、制御ユニット５は、そのままルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０１において、自車両１の前方に立体物が存在すると判定した場合、制御ユニット５は、ステップＳ１０２に進み、自車進行路の推定を行う。すなわち、制御ユニット５は、例えば、車速センサ１１で検出される自車速Ｖ及びヨーレートセンサ１２で検出されるヨーレートγに基づいて自車両１の進行方向を推定し、当該自車進行方向に基づいて自車走行路を推定する。

ステップＳ１０３に進むと、制御ユニット５は、自車両１の前方に認識されている立体物の中から何れか１つの立体物を選択する。

続くステップＳ１０４において、制御ユニット５は、現在選択されている立体物の種別に応じた選定領域を、ステップＳ１０２で推定した自車進行路に沿って設定する。具体的には、制御ユニット５は、例えば、現在選択されている立体物が、普通車、大型車、歩行者、或いは、その他の立体物の何れであるかに応じて異なる選定領域Ａｓを設定する。

例えば、図２に示すように、現在選択されている立体物が普通車である場合、制御ユニット５は、自車両１から所定の前方注視距離Ｚｔの区間に、予め設定された幅Ｗ１を基準幅とする領域を、制御対象の選定領域Ａｓ１として設定する。この場合において、普通車を対象とする選定領域Ａｓ１としては、例えば、自車進行路に沿って均一な幅Ｗ１の領域が設定される。なお、前方注視距離Ｚｔは、例えば、現在の自車速Ｖに応じて可変設定される距離であり、予め設定された前方注視時間Ｔと自車速Ｖとの積（Ｚｔ＝Ｔ×Ｖ）によって選出される。

また、例えば、図３に示すように、現在選択されている立体物が大型車である場合、制御ユニット５は、自車両１から所定の前方注視距離Ｚｔの区間に、予め設定された幅Ｗ２を基準幅とする領域を、制御対象の選定領域Ａｓ２として設定する。この場合において、大型車を対象とする基準幅Ｗ２は、大型車の立体物幅Ｗｏが普通車の立体物幅Ｗｏよりも大きいことを考慮し、普通車を対象とする基準幅Ｗ１よりも狭く設定されている。この大型車を対象とする選定領域Ａｓ２としては、例えば、基準幅Ｗ２を最小幅として遠方に向けて拡張する領域であって、且つ、所定距離（例えば、前方注視距離の半値（Ｚｔ／２））以遠は普通車を対象とする選定領域Ａｓ１と一致する領域が、自車進行路に沿って設定される。

また、例えば、図４に示すように、現在選択されている立体物が歩行者である場合、制御ユニット５は、自車両１から所定の前方注視距離Ｚｔの区間に、予め設定された幅Ｗ３を基準幅とする領域を、制御対象の選定領域Ａｓ３として設定する。この場合において、歩行者を対象とする基準幅Ｗ３は、歩行者を普通車等よりも早いタイミングで制御対象として選定するため、普通車を対象とする基準幅Ｗ１よりも広く設定されている。この歩行者を対象とする選定領域Ａｓ３としては、例えば、基準幅Ｗ３を最大幅として遠方に向けて縮小する領域であって、且つ、所定距離（例えば、前方注視距離の半値（Ｚｔ／２））以遠は普通車を対象とする選定領域Ａｓ１と一致する領域が、自車進行路に沿って設定される。

また、例えば、図５に示すように、現在選択されている立体物がその他の立体物である場合、制御ユニット５は、自車両１から所定の前方注視距離Ｚｔの区間に、予め設定された幅Ｗ４を基準幅とする領域を、制御対象の選定領域Ａｓ４として設定する。この場合において、その他の立体物を対象とする基準幅Ｗ４は、その他の立体物を普通車等よりも早いタイミング且つ歩行者よりも遅いタイミングで制御対象として選定するため、普通車を対象とする基準幅Ｗ１よりも広く且つ歩行者を対象とする基準幅Ｗ３よりも狭く設定されている。その他の立体物を対象とする選定領域Ａｓ４としては、例えば、基準幅Ｗ４を最大幅として遠方に向けて縮小する領域であって、且つ、所定距離（例えば、前方注視距離の半値（Ｚｔ／２））以遠は普通車を対象とする選定領域Ａｓ１と一致する領域が、自車進行路に沿って設定される。

ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進むと、制御ユニット５は、現在選択されている立体物の立体物幅Ｗｏを、例えば、以下の（１）式を用いた加重平均計算により補正する。すなわち、補正後の立体物幅をＷｃとすると、制御ユニット５は、
Ｗｃ＝（Ｗｏ・α＋Ｗｆ・（１００−α））／１００ …（１）
により、立体物幅Ｗｏを補正する。

ここで、（１）式中のαは、自車両１から立体物までの距離に応じて変化する係数であり、予め設定されたマップ等を参照して設定される。例えば、図６に示すように、係数αは、自車両１から立体物までの距離ｚが前方注視距離Ｚｔに占める割合に応じて線形的に減少するようになっており、自車両１から立体物までの距離ｚが前方注視距離Ｚｔと一致するとき「０」となるよう設定されている。

ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、制御ユニット５は、現在選択されている立体物の幅が補正後の立体物幅Ｗｃであると仮定した場合に、ステップＳ１０４で設定した選定領域Ａｓとラップした状態にあるか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０６において、立体物の少なくとも一部が選定領域Ａｓにラップした状態にあると判定した場合、制御ユニット５は、ステップＳ１０７に進み、現在選択されている立体物を制御対象候補として抽出した後、ステップＳ１０９に進む。

一方、ステップＳ１０６において、立体物が選定領域Ａｓにラップした状態にないと判定した場合、制御ユニット５は、ステップＳ１０８に進み、現在選択されている立体物を制御対象候補から除外した後、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０７或いはステップＳ１０８からステップＳ１０９に進むと、制御ユニット５は、現在ステレオ画像認識装置４で認識されている自車両１前方の全ての立体物に対してステップＳ１０６による判定処理がなされたか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０９において、未だ全ての立体物に対する判定処理がなされていないと判定した場合、制御ユニット５は、ステップＳ１０３に戻る。

一方、ステップＳ１０９において、全ての立体物に対する判定処理がなされたと判定した場合、制御ユニット５は、ステップＳ１１０に進み、現在抽出されている制御対象候補の中から自車両１に最も近い制御対象候補を、制御対象として選定した後、ルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、自車両１の前方に認識した立体物の種別毎に異なる領域幅の選定領域を自車進行路に沿って設定するとともに、認識した立体物の立体物幅Ｗｏが予め設定された固定値Ｗｆに遠方にて収束するよう立体物幅Ｗｏを自車両１からの距離ｚに応じて補正し、補正後の立体物幅Ｗｃを有すると仮定した立体物が選定領域とラップしているとき当該立体物を制御対象候補として抽出し、抽出した制御対象候補の中から制御対象を選定することにより、煩雑な設定作業等を行うことなく、ドライバのフィーリングに合致したタイミングで制御対象を選定することができる。

すなわち、実際の立体物幅Ｗｏを精度よく認識することが可能であるとともに、緊急避難的な制御を必要とする可能性が高い自車両１の近傍においては、実際に認識した立体物幅Ｗｏが強く反映された立体物幅Ｗｃと、立体物の種別毎に対応してチューニング等を行った選定領域Ａｓと、に基づいて制御対象候補を抽出することにより、ドライバのフィーリングに合致したタイミングで制御対象を選定することができる。その一方で、自車両１の遠方においては、立体物幅Ｗｏが予め設定された固定値Ｗｆに収束するよう立体物幅を補正することにより、煩雑な設定作業を行うことなく、立体物幅Ｗｏの認識誤差が大きい場合の補償等を実現することができ、違和感のないタイミングで制御対象を選定することができる。

この場合において、立体物幅Ｗｏを収束させるための固定値Ｗｆを各種別の立体物に共通の値とすることにより、自車両１の遠方に対する設定作業をより簡素化することができる。

また、種別毎に設定される選定領域の領域幅を自車両１の遠方において共通の領域幅（例えば、普通車に対応して設定した領域幅Ｗ１）に収束させることにより、立体物幅Ｗｏの補正と相俟って、より簡素化した設定により、遠方に位置する立体物を違和感のないタイミングで制御対象候補として抽出することができる。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態においては、ステレオカメラで撮像した画像に基づいて立体物情報を認識する構成の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、単眼カメラとミリ波レーダとの組合せ、或いは、レーザーレーダ等で取得した情報に基づいて立体物情報を認識することも可能である。また、分類される立体物の種別も上述のものに限定されるものでないことは勿論である。

１ … 車両（自車両）
２ … 運転支援装置
３ … ステレオカメラ（前方立体物認識手段）
４ … ステレオ画像認識装置（前方立体物認識手段）
５ … 制御ユニット（自車進行路推定手段、選定領域設定手段、立体物幅補正手段、制御対象候補抽出手段、制御対象選定手段）
１１ … 車速センサ
１２ … ヨーレートセンサ
１３ … メインスイッチ
１４ … 舵角センサ
１５ … アクセル開度センサ
１６ … スロットル弁
１７ … アクティブブースタ

Claims (3)

1. 自車両前方の立体物を検出し、検出した前記立体物毎の種別及び立体物幅を含む立体物情報を認識する前方立体物認識手段と、
   自車進行路を推定する自車進行路推定手段と、
   前記立体物の種別毎に異なる領域幅の選定領域を前記自車進行路に沿って設定する選定領域設定手段と、
   前記立体物幅が予め設定された固定値に遠方にて収束するよう、前記立体物幅を自車両からの距離に応じて補正する立体物幅補正手段と、
   補正後の立体物幅を有すると仮定した前記立体物が前記選定領域とラップしているとき、当該立体物を制御対象候補として抽出する制御対象候補抽出手段と、
   抽出した前記制御対象候補の中から制御対象を選定する制御対象選定手段と、を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 前記固定値は、前記各種別の立体物に共通の値であることを特徴とする請求項１に記載の車両の運転支援装置。
3. 前記選定領域設定手段は、前記領域幅が自車両の遠方において共通の領域幅に収束するよう、種別毎の前記選定領域を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の運転支援装置。

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