JP6615725B2 - 走行速度算出装置および走行速度算出方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、走行速度算出装置および走行速度算出方法に関する。

撮像部によって前方の車両を撮像して得られた撮像画像に対して画像処理を実行して、自車両と前方の車両との車間距離を計測し、車間距離の計測結果に基づいて、交通状況の推定や運転支援を行うことを目的としたプローブ車両がある。

特開２００５−３０１６０３号公報 特開２０１５−７４４２６号公報 特開２００７−２４１４３９号公報

このプローブ車両では、自車両が走行する車線と同一の車線を走行する前方の車両との車間距離を計測して、当該車間距離により交通量を推定しているため、車線毎に交通量が異なる場合、一定時間毎にプローブ車両が走行する車線を変更することによって、車線毎の交通量を推定する方法もあるが、交通量を推定できる時間および範囲が限定されるため、交通量の推定結果の信頼度が低下する可能性がある。また、この場合、各車線にプローブ車両を走行させる必要があり、コストがかかる。

実施形態の走行速度算出装置は、取得部と、画像処理部と、車間距離算出部と、相対速度算出部と、走行速度算出部と、判定部と、を備える。取得部は、プローブ車両が有する撮像部で、プローブ車両の前方およびプローブ車両が走行する車線に隣接する隣接車線を撮像した画像と、プローブ車両の走行速度と、を含むプローブ情報を取得する。画像処理部は、取得部で取得した画像から車両を検出する。車間距離算出部は、画像検出部で検出した車両から、プローブ車両と走行する他の車両との車間距離を算出する。相対速度算出部は、先の時刻の画像から検出される車両に基づいて算出される先の車間距離と、先の時刻から所定時間後の後の時刻の画像から検出される車両に基づいて算出される後の車間距離と、に基づいて、プローブ車両に対する他の車両の相対速度を算出する。走行速度算出部は、プローブ車両の走行速度および相対速度に基づいて、他の車両の走行速度を算出する。判定部は、先の時刻の画像から検出した車両および複数の後の時刻の画像から検出した複数の車両に基づいて算出した前記相対速度の時間変化に基づいて、他の車両の入れ替わりの有無を判定する。

図１は、本実施形態にかかるプローブ車両のコックピットの構成の一例を示す図である。 図２は、本実施形態にかかるプローブ車両が有する車載装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図３は、本実施形態にかかるプローブ車両が有する車載装置による相対速度の算出処理の一例を説明するための図である。 図４は、本実施形態にかかる車載装置による他の車両の絶対速度の算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態にかかる車載装置による他の車両の入れ替わりの有無の判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図６は、本実施形態にかかる車載装置による他の車両の入れ替わりの有無の判定処理の一例を説明するための図である。 図７は、本実施形態にかかる車載装置による他の車両の入れ替わりの有無を判定する処理の一例を説明するための図である。

以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる走行速度算出装置および走行速度算出方法を適用したプローブ車両について説明する。

図１は、本実施形態にかかるプローブ車両のコックピットの構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかるプローブ車両は、車載装置１００と、撮像部１０１，１０２と、を有する。撮像部１０１，１０２は、プローブ車両の前方を走行する他の車両等を、互いに異なるアングルから撮像可能に設けられている。本実施形態では、撮像部１０１，１０２は、プローブ車両のセンターコンソールを挟んで左右対称に設けられている。

車載装置１００は、プローブ車両全体を制御する制御装置として機能する。また、車載装置１００は、撮像部１０１，１０２の撮像により得られる撮像画像に基づいて、プローブ車両が走行する車線に隣接する他の車線を走行する他の車両の走行速度を算出し、当該他の車両の走行速度の算出結果等を、センターサーバ等の外部装置に送信する。センターサーバ等の外部装置は、プローブ車両から受信する他の車両の走行速度等に基づいて、プローブ車両が走行する車両に隣接する他の車線等の交通量を推定する。

図２は、本実施形態にかかるプローブ車両が有する車載装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態では、車載装置１００は、カメラ画像取得部２０１と、画像処理部２０２と、車間距離解析部２０３と、車両入れ替わり判定部２０４と、時間管理部２０５と、相対速度算出部２０６と、車速検出部２０７と、絶対速度算出部２０８と、記憶部２０９と、を有する。

カメラ画像取得部２０１は、撮像部１０１，１０２の撮像により得られる撮像画像（動画像）を取得する。車速検出部２０７は、プローブ車両の走行速度を検出する。本実施形態では、カメラ画像取得部２０１および車速検出部２０７が、撮像部１０１，１０２の撮像により得られる動画像およびプローブ車両の走行速度を含むプローブ情報を取得する取得部として機能する。

本実施形態では、車速検出部２０７は、プローブ車両に搭載されかつ当該プローブ車両の走行を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Engine Control Unit）から、プローブ車両の走行速度を取得する。または、車速検出部２０７は、プローブ車両が備える車載器が含むＧＰＳ受信機によって、受信するＧＰＳ（Global Positioning System）信号に基づいて特定されるプローブ車両の位置（例えば、プローブ車両が走行する位置の経度および緯度）の変化に基づいて、プローブ車両の走行速度を取得しても良い。または、車速検出部２０７は、プローブ車両が備えるカーナビゲーションシステムにより算出されるプローブ車両の走行速度を取得しても良い。

画像処理部２０２は、カメラ画像取得部２０１により取得される動画像を構成するフレームに対して画像処理を行って、当該フレームに含まれる車線および車両を検出する。車間距離解析部２０３は、画像処理部２０２により各フレームから検出した車線および車両に基づいて、プローブ車両と、当該プローブ車両が走行する車線（以下、自車線と言う）に隣接する他の車線（以下、隣接車線と言う）を走行する他の車両との車間距離を算出する。すなわち、本実施形態では、画像処理部２０２および車間距離解析部２０３が、動画像を構成するフレームに基づいて、車間距離を算出する車間距離算出部の一例として機能する。時間管理部２０５は、撮像部１０１，１０２の撮像によって各フレームが得られた時刻を求める。

本実施形態では、画像処理部２０２および車間距離解析部２０３は、ステレオカメラによってプローブ車両の前方および画角内に収まる隣接車線の他の車両を撮像して、他の車両の車間距離を算出しても良いし、撮像部１０１および撮像部１０２のいずれか一方（単眼カメラ）によって、プローブ車両の前方および画角内に収まる隣接車線の他の車両を撮像して、他の車両の車間距離を取得する構成としても良い。または、プローブ車両の前方を撮像可能に設けられた撮像部１０１，１０２以外に、隣接車線の他の車両を撮像可能に設けられた撮像部（プローブ車両の斜め前方、横方向、斜め後ろ方向を撮像可能な撮像部）を設け、当該撮像部により得られる動画像が含むフレームに基づいて、他の車両との車間距離を算出可能としても良い。または、特定の方向に向けた撮像部を用いず、３６０度カメラ（全周囲カメラ）で得られる動画像を構成するフレームに基づいて、他の車両との車間距離を算出可能としても良い。

相対速度算出部２０６は、動画像を構成するフレームのうち先の時刻のフレームに基づいて算出される車間距離（以下、先の車間距離と言う）と、先の時刻から所定時間（例えば、１００ｍｓｅｃ）後のフレームに基づいて算出される車間距離（以下、後の車間距離と言う）とに基づいて、プローブ車両に対する他の車両の相対速度を算出する。絶対速度算出部２０８（走行速度算出部の一例）は、車速検出部２０７により検出されるプローブ車両の走行速度と、相対速度算出部２０６により算出される相対速度とに基づいて、他の車両の走行速度（以下、絶対速度と言う）を算出する。本実施形態では、絶対速度算出部２０８は、プローブ車両の走行速度に相対速度を加算した速度を、他の車両の絶対速度として算出する。

車両入れ替わり判定部２０４（判定部の一例）は、先の時刻のフレームおよび後の時刻のフレームに基づいて、他の車両の入れ替わりの有無を判定する。次いで、車両入れ替わり判定部２０４は、他の車両の入れ替わりが有ったと判定した場合、絶対速度算出部２０８に対して、先の車間距離および後の車間距離に基づいて算出した相対速度に基づく他の車両の絶対速度の算出を禁止する。これにより、異なる他の車両との車間距離に基づいて他の車両の絶対速度が算出されることを防止できるので、他の車両の絶対速度の算出精度を向上させることができる。

次に、図３を用いて、本実施形態にかかるプローブ車両が有する車載装置１００による相対速度の算出処理について説明する。図３は、本実施形態にかかるプローブ車両が有する車載装置による相対速度の算出処理の一例を説明するための図である。

図３に示すように、時刻ｔ０において、プローブ車両ＰＣは位置Ｐ１を走行し、先行車両ＡＣはプローブ車両ＰＣが走行する自車線において位置Ｐ１より前方の位置Ｐ２を走行し、他の車両ＯＣ１は隣接車線（図３に示す例では、プローブ車両ＰＣが走行する自車線の右側に隣接する他の車線）において位置Ｐ１より前方の位置Ｐ３を走行しているものとする。また、図３に示すように、時刻ｔ０から所定時間（１００ｍｓｅｃ）後の時刻ｔ１において、プローブ車両ＰＣは位置Ｐ４を走行し、先行車両ＡＣはプローブ車両ＰＣが走行する自車線において位置Ｐ４より前方の位置Ｐ５を走行し、他の車両ＯＣ１は隣接車線において位置Ｐ４より前方の位置Ｐ６を走行しているものとする。また、図３に示すように、時刻ｔ１から所定時間（１００ｍｓｅｃ）後の時刻ｔ２において、プローブ車両ＰＣは位置Ｐ７を走行し、先行車両ＡＣはプローブ車両ＰＣが走行する自車線において位置Ｐ７より前方の位置Ｐ８を走行し、他の車両ＯＣ１は隣接車線において位置Ｐ７より前方の位置Ｐ９を走行しているものとする。

車間距離解析部２０３は、時刻ｔ０のフレームに基づいて、位置Ｐ１を走行するプローブ車両ＰＣと、位置Ｐ３を走行する他の車両ＯＣ１との車間距離ｄ０を算出する。また、車間距離解析部２０３は、時刻ｔ１のフレームに基づいて、位置Ｐ４を走行するプローブ車両ＰＣと、位置Ｐ６を走行する他の車両ＯＣ１との車間距離ｄ１を算出する。ここで、時刻ｔ０において位置Ｐ３を走行する他の車両ＯＣ１と、時刻ｔ１において位置Ｐ６を走行する他の車両ＯＣ１とが同一の車両である場合、相対速度算出部２０６は、下記の式（１）に従って、プローブ車両ＰＣと他の車両ＯＣ１との相対速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）を算出できる。
Ｖ＝（ｄ１−ｄ０）／（ｔ１−ｔ０）・・・（１）

よって、相対速度算出部２０６は、下記の式（２）に従って、時刻ｔ０におけるプローブ車両ＰＣの走行速度ｖ１に対して、相対速度Ｖを加算することによって、時刻ｔ１における他の車両ＯＣ１の絶対速度ｖ２を算出する。
ｖ２＝ｖ１＋（（ｄ１−ｄ０）／（ｔ１−ｔ０））・・・（２）

また、車間距離解析部２０３は、時刻ｔ１のフレームに基づいて、位置Ｐ４を走行するプローブ車両ＰＣと、位置Ｐ６を走行する他の車両ＯＣ１との車間距離ｄ１を算出する。また、車間距離解析部２０３は、時刻ｔ２のフレームに基づいて、位置Ｐ７を走行するプローブ車両ＰＣと、位置Ｐ９を走行する他の車両ＯＣ１との車間距離ｄ２を算出する。ここで、時刻ｔ１において位置Ｐ６を走行する他の車両ＯＣ１と、時刻ｔ２において位置Ｐ９を走行する他の車両ＯＣ１とが同一の車両である場合、相対速度算出部２０６は、下記の式（３）に従って、プローブ車両ＰＣと他の車両ＯＣ１との相対速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）を算出する。
Ｖ＝（ｄ２−ｄ１）／（ｔ２−ｔ１）・・・（３）

よって、相対速度算出部２０６は、下記の式（４）に従って、時刻ｔ１におけるプローブ車両ＰＣの走行速度ｖ３に対して、相対速度Ｖを加算することによって、時刻ｔ２における他の車両ＯＣ１の絶対速度ｖ４を算出する。
ｖ４＝ｖ３＋（（ｄ２−ｄ１）／（ｔ２−ｔ１））・・・（４）

ところで、時刻ｔ２において位置Ｐ７を走行するプローブ車両ＰＣの走行速度ｖ５と、時刻ｔ２において位置Ｐ９を走行する他の車両ＯＣ１の絶対速度ｖ４との関係が、ｖ４＞ｖ５である場合、相対速度算出部２０６は、その速度差によって、プローブ車両ＰＣと他の車両ＯＣ１との車間距離が長くなり、時刻ｔ２以降の時刻において、プローブ車両ＰＣに対する他の車両ＯＣ１の相対速度を算出できなくなる可能性がある。さらに、時刻ｔ２においてプローブ車両ＰＣの後方を走行していた他の車両ＯＣ２が、時刻ｔ２以降の時刻において、撮像部１０１，１０２の画角内に入ってくることによって、他の車両の入れ替わりが発生する可能性もある。

また、時刻ｔ２において位置Ｐ７を走行するプローブ車両ＰＣの走行速度ｖ５と、時刻ｔ２において位置Ｐ９を走行する他の車両ＯＣ１の絶対速度ｖ４との関係が、ｖ４＜ｖ５である場合、相対速度算出部２０６は、その速度差によって、時刻ｔ２以降の時刻において、プローブ車両ＰＣが他の車両ＯＣ１を追い越してしまい、時刻ｔ２以降の時刻において、プローブ車両ＰＣに対する他の車両ＯＣ１の相対速度を算出できなくなる可能性がある。さらに、時刻ｔ２において他の車両ＯＣ１の前方を走行していた他の車両が、時刻ｔ２以降の時刻において、撮像部１０１，１０２の画角内に入ってくることによって、他の車両の入れ替わりが発生する可能性もある。

このように、プローブ車両の走行速度と他の車両の絶対速度との間に速度差がある場合、他の車両の入れ替わりが発生する。そして、他の車両の入れ替わりを検出できなかった場合、他の車両の入れ替わり前と入れ替わり後との間で、車間距離が大きく変化し、相対速度算出部２０６により算出される相対速度も大きく変化する。したがって、他の車両が急加速または急減速したのか、若しくは他の車両の入れ替わりが発生したのかを判別して、プローブ車両に対する他の車両の相対速度を算出する必要がある。

そこで、本実施形態では、上述したように、車両入れ替わり判定部２０４が、先の時刻のフレームおよび後の時刻のフレームに基づいて、他の車両の入れ替わりの有無を判定する。そして、車両入れ替わり判定部２０４は、他の車両の入れ替わりが有ったと判定した場合、絶対速度算出部２０８に対して、先の車間距離と後の車間距離に基づいて算出した相対速度に基づく他の車両の絶対速度の算出を禁止する。

具体的には、画像処理部２０２が、各時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２のフレームに対して画像処理を行って、当該フレームに含まれる車線および車両を検出する。車間距離解析部２０３は、図３に示すように、画像処理部２０２による車線および車両の検出結果に基づいて、各時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２における、プローブ車両ＰＣと他の車両ＯＣ１との車間距離ｄ０，ｄ１，ｄ２を算出する。

そして、相対速度算出部２０６は、上述したように、時刻ｔ０の車間距離ｄ０と時刻ｔ１の車間距離ｄ１の差分を、時刻ｔ０と時刻ｔ１の差分で除算した値を、時刻ｔ１における相対速度Ｖとして算出する。相対速度算出部２０６は、時刻ｔ２における相対速度Ｖも同様にして算出する。本実施形態では、所定時間の一例である１００ｍｓｅｃ毎に、相対速度Ｖを算出する例について説明するが、より短い時間毎に、相対速度Ｖを算出しても良い。ただし、撮像部１０１，１０２の撮像により得られる撮像画像の１画素に基づいて算出可能な車間距離の閾値より短い車間距離を算出することは難しいため、車間距離が、閾値以上変化する所定時間毎に、相対速度Ｖを算出することが好ましい。

次に、車両入れ替わり判定部２０４は、所定時間毎の車間距離または相対速度の変化に連続性があるか否かに基づいて、他の車両の入れ替わりの有無を判定する。言い換えると、車両入れ替わり判定部２０４は、車間距離または相対速度の時間変化に基づいて、他の車両の入れ替わりの有無を判定する。具体的には、車両入れ替わり判定部２０４は、先の車間距離と後の車間距離との差分、または先の時刻における相対速度と後の時刻における相対速度との差分に基づいて、他の車両の入れ替わりの有無を判定する。例えば、車両入れ替わり判定部２０４は、先の車間距離と次の車間距離との差分、または先の時刻における相対速度と後の時刻における相対速度との差分が、所定閾値を超えた場合に、他の車両の入れ替わりが有ったと判定する。そして、車両入れ替わり判定部２０４は、他の車両の入れ替わりが有ったと判定した場合、絶対速度算出部２０８に対して、先の車間距離および後の車間距離に基づいて算出した相対速度に基づく絶対速度の算出を禁止する。

ここで、所定閾値は、車両の現実的な加減速によって所定時間で変化する車間距離または相対速度である。例えば、所定閾値は、プローブ車両が減速しかつ他の車両が加速している場合を想定し、予め設定された速度（法定速度など）の２倍の加速度で他の車両が加速または減速した場合に所定時間に変化する車間距離または相対速度にマージンを付加した値である。若しくは、所定閾値は、他の車両の入れ替わりが発生し難い加速度で他の車両が加速または減速した場合に所定時間に変化する車間距離または相対速度であっても良い。

また、車両入れ替わり判定部２０４は、動画像を構成するフレームから一瞬でも他の車両が検出できなくなり、当該フレームから車間距離を算出できなくなった場合に、他の車両の入れ替わりが有ったと判定する。すなわち、車両入れ替わり判定部２０４は、動画像を構成するフレームに基づく車間距離の算出の可否に基づいて、他の車両の入れ替わりの有無を判定する。具体的には、車両入れ替わり判定部２０４は、ある時刻のフレームから他の車両をできず、車間距離を算出できなかった場合、絶対速度算出部２０８に対して、当該時刻の車間距離に基づいて算出された相対速度に基づく絶対速度の算出を禁止する。

また、車間距離解析部２０３は、画像処理部２０２により各フレーム（例えば、図３に示す時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２のフレーム）から検出した車線および車両に基づいて、プローブ車両（例えば、図３に示すプローブ車両ＰＣ）と、先行車両（例えば、図３に示す先行車両ＡＣ）との車間距離を算出する。また、相対速度算出部２０６は、プローブ車両に対する他の車両の相対速度と同様にして、先の時刻におけるプローブ車両と先行車両との車間距離と、後の時刻におけるプローブ車両と先行車両との車間距離とに基づいて、プローブ車両に対する先行車両の相対速度を算出する。そして、絶対速度算出部２０８も、他の車両の絶対速度と同様にして、車速検出部２０７により検出されるプローブ車両の走行速度と、プローブ車両に対する先行車両の相対速度とに基づいて、先行車両の走行速度を算出する。その際、車両入れ替わり判定部２０４は、他の車両の入れ替わり有無の判定と同様にして、先の時刻のフレームおよび後の時刻のフレームに基づいて、先行車両の入れ替わりの有無を判定する。そして、車両入れ替わり判定部２０４は、先行車両の入れ替わりが有ったと判定した場合、絶対速度算出部２０８に対して、先の時刻におけるプローブ車両と先行車両との車間距離と、後の時刻におけるプローブ車両と先行車両との車間距離とに基づいて算出された相対速度に基づく先行車両の走行速度の算出を禁止する。

次に、図４を用いて、本実施形態にかかる車載装置１００による他の車両の絶対速度の算出処理の流れの一例について説明する。図４は、本実施形態にかかる車載装置による他の車両の絶対速度の算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。

外部装置から、他の車両の絶対速度の算出指示が入力された場合に、画像処理部２０２は、カメラ画像取得部２０１により取得される動画像を構成するフレームのうちある時刻（以下、処理対象時刻と言う）のフレーム（以下、処理対象フレームと言う）に対して画像処理を行って、当該処理対象フレームに含まれる車線および車両を検出する（ステップＳ４０１）。さらに、車間距離解析部２０３は、画像処理部２０２により処理対象フレームから検出した車線および車両に基づいて、プローブ車両と、他の車両との車間距離を算出する（ステップＳ４０１）。

次いで、車両入れ替わり判定部２０４は、処理対象時刻より所定時間前の先の時刻の車間距離と、処理対象時刻である後の時刻の車間距離と、に基づいて、他の車両の入れ替わりの有無を判定する（ステップＳ４０２）。他の車両の入れ替わりが有ったと判定した場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、車両入れ替わり判定部２０４は、相対速度算出部２０６を制御して、先の時刻の車間距離と処理対象時刻の車間距離とに基づいて算出される相対速度の記憶部２０９への保存を行わずに、ステップＳ４０１に戻る。これより、車両入れ替わり判定部２０４は、絶対速度算出部２０８に対して、先の時刻の車間距離および処理対象時刻の車間距離に基づいて算出される相対速度に基づく他の車両の絶対速度の算出を禁止する。一方、他の車両の入れ替わりが無いと判定した場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、相対速度算出部２０６は、算出した相対速度を、記憶部２０９に保存する（ステップＳ４０４）。

その後、画像処理部２０２は、算出指示が入力されてから若しくは最後に他の車両の絶対速度が算出してから、所定周期（以下、絶対速度算出周期と言う）経過したか否かを判断する（ステップＳ４０５）。絶対速度算出周期経過していないと判断した場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、画像処理部２０２は、ステップＳ４０１に戻り、所定時間後の処理対象時刻のフレームに対して画像処理を行う。一方、絶対速度算出周期経過したと判断した場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、相対速度算出部２０６は、記憶部２０９に記憶された相対速度のうち絶対速度算出周期内に算出された各時刻の相対速度（相対速度の算出履歴の一例）のうち、予め設定された相対速度に対する誤差が所定誤差以上の相対速度を除いて、相対速度の平均を算出する（ステップＳ４０６）。

または、相対速度算出部２０６は、絶対速度算出周期内に算出された各時刻の相対速度のうち、予め設定された相対速度に対する誤差が所定誤差以上の相対速度を除いて、相対速度の標準偏差を算出しても良い。または、相対速度算出部２０６は、絶対速度算出周期内に算出された各時刻の相対速度のうち、予め設定された相対速度に対する誤差が所定誤差以上の相対速度を除いて、相対速度の時間変化を表す近似直線を算出しても良い。

次に、相対速度算出部２０６は、車速検出部２０７から、絶対速度算出周期内の各時刻におけるプローブ車両の走行速度を取得する（ステップＳ４０７）。そして、相対速度算出部２０６は、絶対速度算出周期内の各時刻について、当該時刻のプローブ車両の走行速度に対して、当該時刻の相対速度を加算した速度を、当該時刻の他の車両の絶対速度として算出する（ステップＳ４０８）。さらに、絶対速度算出部２０８は、各時刻と、当該時刻の他の車両の絶対速度とを対応付けて、記憶部２０９に保存する（ステップＳ４０９）。

次に、図５および図６を用いて、図４のステップＳ４０２における、他の車両の入れ替わりの有無の判定処理の流れの一例について説明する。図５は、本実施形態にかかる車載装置による他の車両の入れ替わりの有無の判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。図６は、本実施形態にかかる車載装置による他の車両の入れ替わりの有無の判定処理の一例を説明するための図である。

図４のステップＳ４０１において車間距離の算出処理が行われると、車両入れ替わり判定部２０４は、処理対象フレームに基づいて車間距離が算出できたか否かを判断する（ステップＳ５０１）。処理対象フレームに基づいて車間距離が算出できなかった場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、車両入れ替わり判定部２０４は、他の車両の入れ替わりが有ったと判定する（ステップＳ５０２）。例えば、図６に示すように、所定時間（例えば、１００ｍｓｅｃ）毎の各時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，．．．において車間距離の算出処理が行われ、時刻ｔ２において車間距離が算出できなかった場合、車両入れ替わり判定部２０４は、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間で他の車両の入れ替わりが有ったと判定する。

一方、処理対象フレームに基づいて車間距離を算出できた場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、車両入れ替わり判定部２０４は、処理対象時刻から所定時間前の先の時刻のフレームに基づいて車間距離が算出できたか否かを判断する（ステップＳ５０３）。先の時刻のフレームに基づいて車間距離が算出できなかったと判断した場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、車両入れ替わり判定部２０４は、先の時刻のフレームと、処理対象フレームとの間に他の車両の入れ替わりが有ったと判定する（ステップＳ５０２）。

一方、先の時刻のフレームに基づいて車間距離が算出できたと判断した場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、車両入れ替わり判定部２０４は、算出した車間距離が、所定距離未満であるか否かを判断する（ステップＳ５０４）。ここで、所定距離は、フレームに基づいて算出する車間距離の誤差が予め設定された誤差内となる当該車間距離の閾値である。そして、算出した車間距離が所定距離以上である場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、車両入れ替わり判定部２０４は、先の時刻のフレームと処理対象フレームとの間に他の車両の入れ替わりが有ったと判定する（ステップＳ５０２）。また、算出した車間距離が所定距離未満である場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、相対速度算出部２０６は、先の時刻のフレームに基づいて算出された車間距離と、処理対象フレームに基づいて算出された車間距離とに基づいて、プローブ車両に対する他の車両の相対速度を算出する（ステップＳ５０５）。次に、車両入れ替わり判定部２０４は、先の時刻におけるプローブ車両に対する他の車両の相対速度と、処理対象時刻におけるプローブ車両に対する他の車両の相対速度との差分を算出する（ステップＳ５０６）。次いで、車両入れ替わり判定部２０４は、算出した差分が、所定閾値を超えたか否かを判断する（ステップＳ５０７）。

そして、先の時刻における相対速度と処理対象時刻における相対速度との差分が所定閾値を超えた場合（ステップＳ５０７：Ｙｅｓ）、車両入れ替わり判定部２０４は、他の車両の入れ替わりが有ったと判定する（ステップＳ５０２）。一方、先の時刻における相対速度と処理対象時刻における相対速度との差分が所定閾値以下である場合（ステップＳ５０７：Ｎｏ）、車両入れ替わり判定部２０４は、他の車両の入れ替わりが無いと判定する（ステップＳ５０８）。

図７は、本実施形態にかかる車載装置による他の車両の入れ替わりの有無を判定する処理の一例を説明するための図である。ここでは、図７に示すように、時刻ｔ０におけるプローブ車両と他の車両との車間距離が４０ｍであり、時刻ｔ０から所定時間（例えば、１００ｍｓｅｃ）後の時刻ｔ１におけるプローブ車両と他の車両との車間距離が４１ｍであり、時刻ｔ１から所定時間後の時刻ｔ２におけるプローブ車両と他の車両との車間距離が４２ｍであり、時刻ｔ２から所定時間後の時刻ｔ３におけるプローブ車両と他の車両との車間距離が２０ｍであり、時刻ｔ３から所定時間後の時刻ｔ４におけるプローブ車両と他の車両との車間距離が２１ｍであり、時刻ｔ４から所定時間後の時刻ｔ５におけるプローブ車両と他の車両との車間距離が２２ｍであるものとする。

そして、相対速度算出部２０６は、動画像を構成する各時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，．．．のフレームに基づいて、当該各時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，．．．における、プローブ車両と他の車両との相対速度を算出する。そして、車両入れ替わり判定部２０４は、図７に示すように、時刻ｔ１における相対速度：１０ｍ／ｓｅｃと、時刻ｔ２における相対速度：１０ｍ／ｓｅｃとの差分：０ｍ／ｓｅｃが、所定閾値（例えば、１０ｍ／ｓｅｃ）以下であるため、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間に他の車両の入れ替わりが無かったと判定する。

また、車両入れ替わり判定部２０４は、図７に示すように、時刻ｔ２における相対速度：１０ｍ／ｓｅｃと、時刻ｔ３における相対速度：２２０ｍ／ｓｅｃとの差分：２１０ｍ／ｓｅｃが、所定閾値を超えているため、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間に他の車両の入れ替わりが有ったと判定する。時刻ｔ３以降についても、同様にして、他の車両の入れ替わりの有無を判定する。

このように、本実施形態にかかるプローブ車両が有する車載装置１００によれば、異なる他の車両との間で算出した相対速度に基づいて、他の車両の絶対速度が算出されることを防止できるので、他の車両の絶対速度の算出精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、車両入れ替わり判定部２０４は、フレームに基づいて算出される車間距離のうち、所定距離以上の車間距離を、相対速度の算出に用いる車間距離から除外することも可能である。フレームに基づいて算出される車間距離は、プローブ車両から他の車両までの距離がある距離以上になると、誤差が大きくなる傾向がある。そこで、本実施形態では、車両入れ替わり判定部２０４は、車間距離解析部２０３により算出される車間距離のうち、所定距離（例えば、５０ｍ）以上の車間距離を、相対速度算出部２０６による相対速度の算出に用いる車間距離から除外するフィルタとして機能する。これにより、所定距離以上の車間距離に基づいて、絶対速度の算出されることを防止できるので、絶対速度の算出精度をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、車載装置１００は、記憶部２０９に保存された各時刻における他の車両の絶対速度、およびプローブ車両の走行速度を、インターネット等のネットワークを介して、センターサーバ（外部サーバの一例）に対して送信する。ここで、センターサーバは、目的地までの車両の走行に要する旅行時間を車線単位に算出したり、旅行時間が最短となる車線の変更を指示する進路変更指示を作成したりするナビゲーションシステムを備える。これにより、高精度に算出された他の車両の絶対速度に基づいて、旅行時間の算出や進路変更指示の作成を行うことができるので、旅行時間の算出精度を向上させ、かつより適切な進路変更指示を作成できる。

また、本実施形態では、車載装置１００は、記憶部２０９に保存される各時刻における他の車両の絶対速度を、予め設定された時間毎に、センターサーバに送信しても良い。または、車載装置１００は、記憶部２０９に保存される各時刻における他の車両の絶対速度の平均を、予め設定された時間毎に、センターサーバに送信しても良い。

また、本実施形態では、車載装置１００は、記憶部２０９に保存される各時刻における他の車両の絶対速度に、当該他の車両が走行する隣接車線を識別可能とする車線識別情報を付加して、予め設定された時間毎に、センターサーバに送信しても良い。これにより、センターサーバは、プローブ車両が走行する道路の車線単位の車両の走行速度を特定できる。また、本実施形態では、車載装置１００は、先行車両の絶対速度も、他の車両の絶対速度と同様にして、センターサーバに送信することも可能である。

さらに、本実施形態では、車両入れ替わり判定部２０４は、絶対速度算出部２０８により算出された他の車両の絶対速度が、マイナス値であった場合、他の車両が隣接車線を逆走していると判定する。

また、本実施形態では、上述したように、車載装置１００において、カメラ画像取得部２０１、画像処理部２０２、車間距離解析部２０３、車両入れ替わり判定部２０４、時間管理部２０５、相対速度算出部２０６、車速検出部２０７、および絶対速度算出部２０８が実現されているが、これに限定するものではない。例えば、外部サーバにおいて、カメラ画像取得部２０１、画像処理部２０２、車間距離解析部２０３、車両入れ替わり判定部２０４、時間管理部２０５、相対速度算出部２０６、車速検出部２０７、および絶対速度算出部２０８を実現することによって、外部サーバが他の車両の絶対速度を算出しても良い。

なお、本実施形態の車載装置１００で実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）等に予め組み込まれて提供される。本実施形態の車載装置１００で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成しても良い。

さらに、本実施形態の車載装置１００で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の車載装置１００で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態の車載装置１００で実行されるプログラムは、上述した各部（カメラ画像取得部２０１、画像処理部２０２、車間距離解析部２０３、車両入れ替わり判定部２０４、時間管理部２０５、相対速度算出部２０６、車速検出部２０７、および絶対速度算出部２０８）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（Central Processing Unit）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、カメラ画像取得部２０１、画像処理部２０２、車間距離解析部２０３、車両入れ替わり判定部２０４、時間管理部２０５、相対速度算出部２０６、車速検出部２０７、および絶対速度算出部２０８が主記憶装置上に生成されるようになっている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００ 車載装置
１０１，１０２ 撮像部
２０１ カメラ画像取得部
２０２ 画像処理部
２０３ 車間距離解析部
２０４ 車両入れ替わり判定部
２０５ 時間管理部
２０６ 相対速度算出部
２０７ 車速検出部
２０８ 絶対速度算出部
２０９ 記憶部

Claims (14)

1. プローブ車両が有する撮像部で、前記プローブ車両の前方および前記プローブ車両が走行する車線に隣接する隣接車線を撮像した画像と、前記プローブ車両の走行速度と、を含むプローブ情報を取得する取得部と、
   前記取得部で取得した画像から車両を検出する画像処理部と、
   前記画像処理部で検出した車両から、前記プローブ車両と走行する他の車両との車間距離を算出する車間距離算出部と、
   先の時刻の前記画像から検出される車両に基づいて算出される先の前記車間距離と、前記先の時刻から所定時間後の後の時刻の前記画像から検出される車両に基づいて算出される後の前記車間距離と、に基づいて、前記プローブ車両に対する前記他の車両の相対速度を算出する相対速度算出部と、
   前記プローブ車両の走行速度および前記相対速度に基づいて、前記他の車両の走行速度を算出する走行速度算出部と、
   前記先の時刻の画像から検出した車両および複数の前記後の時刻の画像から検出した複数の車両に基づいて算出した前記相対速度の時間変化に基づいて、前記他の車両の入れ替わりの有無を判定する判定部と、
   を備える走行速度算出装置。
2. 前記判定部は、前記相対速度算出部で、前記画像処理部で検出した車両に基づいて前記車間距離の算出不可の場合、前記他の車両の入れ替わりが有りと判定する請求項１に記載の走行速度算出装置。
3. 前記判定部は、さらに、前記車間距離のうち、所定距離以上の前記車間距離を、前記相対速度の算出に用いる前記車間距離から除外する請求項１に記載の走行速度算出装置。
4. 前記判定部は、前記他の車両の入れ替わりが有ったと判定した場合、前記走行速度算出部に対して、前記相対速度に基づく前記他の車両の走行速度の算出を禁止する請求項１に記載の走行速度算出装置。
5. 前記走行速度算出部は、前記相対速度の算出履歴のうち、予め設定された相対速度に対する誤差が所定誤差以上の前記相対速度を除いて、前記相対速度の平均、前記相対速度の標準偏差、または前記相対速度の時間変化を表す近似直線を算出する請求項１に記載の走行速度算出装置。
6. 前記判定部は、さらに、前記他の車両の走行速度がマイナスである場合、前記他の車両が逆走していると判定する請求項１に記載の走行速度算出装置。
7. 前記車間距離算出部は、前記隣接車線を走行する前記他の車両との前記車間距離を算出する請求項１に記載の走行速度算出装置。
8. プローブ車両が有する撮像部で、前記プローブ車両の前方および前記プローブ車両が走行する車線に隣接する隣接車線を撮像した画像と、前記プローブ車両の走行速度と、を含むプローブ情報を取得し、
   取得した前記画像から車両を検出し、
   前記検出した車両から、前記プローブ車両と走行する他の車両との車間距離を算出し、
   先の時刻の前記画像から検出される車両に基づいて算出される先の前記車間距離と、前記先の時刻から所定時間後の後の時刻の前記画像から検出される車両に基づいて算出される後の前記車間距離と、に基づいて、前記プローブ車両に対する前記他の車両の相対速度を算出し、
   前記プローブ車両の走行速度および前記相対速度に基づいて、前記他の車両の走行速度を算出し、
   前記先の時刻の画像から検出した車両および複数の前記後の時刻の画像から検出した複数の車両に基づいて算出した前記相対速度の時間変化に基づいて、前記他の車両の入れ替わりの有無を判定する、
   ことを含む走行速度算出方法。
9. 前記検出した車両に基づいて前記車間距離の算出不可の場合、前記他の車両の入れ替わりが有りと判定する請求項８に記載の走行速度算出方法。
10. 前記車間距離のうち、所定距離以上の前記車間距離を、前記相対速度の算出に用いる前記車間距離から除外する請求項８に記載の走行速度算出方法。
11. 前記他の車両の入れ替わりが有ったと判定した場合、前記相対速度に基づく前記他の車両の走行速度の算出を禁止する請求項８に記載の走行速度算出方法。
12. 前記相対速度の算出履歴のうち、予め設定された相対速度に対する誤差が所定誤差以上の前記相対速度を除いて、前記相対速度の平均、前記相対速度の標準偏差、または前記相対速度の時間変化を表す近似直線を算出する請求項８に記載の走行速度算出方法。
13. 前記他の車両の走行速度がマイナスである場合、前記他の車両が逆走していると判定する請求項８に記載の走行速度算出方法。
14. 前記隣接車線を走行する前記他の車両との前記車間距離を算出する請求項８に記載の走行速度算出方法。

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