JP6697281B2

JP6697281B2 - 物体検知装置

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Publication number: JP6697281B2
Application number: JP2016023718A
Authority: JP
Inventors: 岳人原田; 充保松浦; 博彦柳川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2036-02-10
Also published as: JP2017142171A

Description

本発明は、探査波の送信及び反射波の受信を行う複数の測距センサの検出結果に基づいて物体を検知する物体検知装置に関するものである。

従来、超音波を探査波として送信し、物体により反射された反射波を受信してその物体の位置を検知する物体検知システムが実現されている。このような技術として、例えば特許文献１に記載の技術では、２個の測距センサから得られた距離情報に基づいて三角測量により障害物の位置を算出し、その障害物の位置の軌跡から自車両に対する障害物の衝突角度を演算することとしている。三角測量は、既知の２点と検知対象点とからなる三角形を想定し、その既知の２点間の距離、及び、既知の２点のそれぞれと検知対象点との距離により、検知対象点の座標を算出するものである。

特開平１０−５９１２０号公報

しかしながら、既存の技術では、検知対象の物体の大きさや向きにかかわらず、検知対象点が１点で求められる。そのため、物体が何であるか、又はどのように存在しているかといった実環境に即した情報が得られず、例えば物体の検知情報を用いて衝突回避のための各種制御を実施することを考えると、改善の余地があると考えられる。例えば、周辺監視カメラ等の俯瞰画像上に超音波センサの検知点を表示した際には、その検知点は物体の位置を示しているものの、点表示ゆえに物体の向き等を推定できず、ユーザにわかりやすく注意喚起するのが難しいといった不都合が生じ得る。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、実環境に即した物体検知を適切に実施することができる物体検知装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明は、
探査波を送信するとともに前記探査波の反射波を受信する複数の測距センサ（１０）を備える検知システムに適用され、周囲に存在する物体を検知する物体検知装置（２０）であって、
前記複数の測距センサのうち、前記探査波を送信するとともに前記反射波を直接波として受信するセンサを第１センサ、前記探査波の送信を行わない状態で前記反射波を間接波として受信するセンサを第２センサとし、
前記第１センサと前記直接波の反射点である直接反射点とを通る直線と、前記第２センサと前記間接波の反射点である間接反射点とを通る直線との交点を算出する交点算出部と、
前記交点に基づいて前記直接反射点を算出する直接反射点算出部と、
前記直接反射点を通り、かつその直接反射点と前記第１センサとを結ぶ直線に所定角度で交差する向きに延びる交差直線を、前記物体の反射面情報として取得する取得部と、
前記反射面情報に基づいて、前記物体を検知する検知部と、
を備えることを特徴とする。

複数の測距センサにより物体からの直接波と間接波とを受信する場合には、物体における直接反射点と間接反射点とが異なることが考えられる。この場合、直接反射点と間接反射点とがいずれも同一平面上に存在していると想定すると、それら各反射点を繋ぐことにより、物体表面の平面成分の向きの取得が可能となる。上記構成では、物体表面の平面成分の向きを示す交差直線を、物体の反射面情報として取得し、その反射面情報に基づいて物体検知を実施することを特徴としている。その概要を図４を参照しつつ説明する。

図４において、物体３０の表面には直接反射点Ｐと間接反射点Ｑとが存在しており、第１センサ１０ａと直接反射点Ｐとを通る直線と、第２センサ１０ｂと間接反射点Ｑとを通る直線との交点がＸである。この交点Ｘは、直接波による計測距離Ｌ１と、間接波による計測距離Ｌ２とにより求めることができる。直接反射点Ｐは、第１センサ１０ａと交点Ｘとの中点として求めることができる。また、間接反射点Ｑは、直接反射点Ｐを通り、かつその直接反射点Ｐと第１センサ１０ａとを結ぶ直線に所定角度で交差する向きに延びる交差直線上に存在する。この場合、物体表面の平面成分の向きを示す交差直線を物体３０の反射面情報として取得することで、物体３０の向きの把握が可能となる。こうして物体３０の向きを求めることができるため、物体３０がどうように存在しているかの実環境の把握が可能となる。その結果、実環境に即した物体検知を適切に実施することができる。

超音波センサを含む物体検知システムの構成図。車両における複数の超音波センサの配置と、超音波センサ及びＥＣＵの接続の形態を示す略図。物体における反射点の位置を算出する一般的手法を説明する図。本実施形態における三角測量の計算モデルを説明する図。超音波センサの組み合わせの変更手順を示すタイムチャート。物体の反射面線分を求める具体的態様を示す説明図。物体検知の処理手順を示すフローチャート。線分結合の処理手順を示すフローチャート。２つの反射面線分を示す図。複数の反射面線分の結合を説明する図。２つの反射面線分を示す図。

本実施形態に係る物体検知システムは、移動体としての車両に搭載されるものである。物体検知システムは、測距センサとしての超音波センサを含み、所定の制御周期ごとに超音波を送信し、車両の周囲に存在する物体から反射された反射波を受信するとともに、その送信から受信までの時間を測定することにより、車両と物体との距離を求めることとしている。検知対象としての物体には、他車両や道路上構造物、壁等が含まれる。

図１は、本実施形態に係る物体検知システムの構成図である。超音波センサ１０は、車両が備える各種機能を制御するＥＣＵ２０と通信可能に接続されており、ＥＣＵ２０からの制御指令に基づいて物体検知のための制御を行い、物体情報をＥＣＵ２０へと送信する。本実施形態では、超音波センサ１０は、車両の前部及び後部にそれぞれ複数設けられており、その複数の超音波センサ１０により車両前方及び車両後方に存在する物体３０が認識される。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、各種メモリ等から構成されたマイコンを主体として構成され、超音波センサ１０からの物体情報に基づいて、車両周辺の物体３０の有無を検知する。

図２は、車両４０における複数の超音波センサ１０の配置と、超音波センサ１０及びＥＣＵ２０の接続の形態を示す略図である。図２（ａ）は、超音波センサ１０及びＥＣＵ２０をデイジーチェーン方式で信号線２１により接続した構成を示し、（ｂ）は、超音波センサ１０及びＥＣＵ２０をスター結線方式で信号線２１により接続した構成を示している。

図２では、車両４０の前部及び後部に、それぞれ４つずつの超音波センサ１０が車幅方向に並べて所定間隔で取り付けられている。各超音波センサ１０の間隔は１０ｃｍ以上であるとよい。各超音波センサ１０は例えば車両前部及び後部のバンパ部に取り付けられている。以下の説明では、例えば車両前部の４つの超音波センサ１０を、超音波センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとも称する。本実施形態では、車両４０の左右両端部に超音波センサ１０ａ，１０ｄがそれぞれ取り付けられるとともに、その間に等間隔で残り２つの超音波センサ１０ｂ，１０ｃが取り付けられている。なお、超音波センサ１０の数は任意であり、車両前部又は後部において少なくとも２つの超音波センサ１０が設けられていればよい。車両側方に複数の超音波センサ１０が取り付けられていてもよい。各超音波センサ１０は、ＥＣＵ２０に対する接続形態は任意であるが、いずれにしろＥＣＵ２０からの制御指令に基づいて超音波の送受信を実施する。

図１の説明に戻り、超音波センサ１０の構成を説明する。各超音波センサ１０の構成はいずれも同じである。超音波センサ１０において、制御部１１は、ＥＣＵ２０と通信して、ＥＣＵ２０からの指令に基づいて超音波である探査波を送信するとともに、探査波が周囲の物体３０により反射された反射波を受信し、その受信に基づく受信結果をＥＣＵ２０へと送信する。また、送受波部１２は、圧電素子、及びその圧電素子へ駆動電力を供給する駆動回路を備える周知のものである。送受波部１２は、駆動回路から圧電素子への駆動電力の供給により超音波である探査波を送信するとともに、物体３０により反射された反射波を受信する。

超音波センサ１０は、探査波の送信に関して送信回路部１３とパルス生成部１４とを備え、反射波の受信に関して受信回路部１５と反射波処理部１６と反射波時間計測部１７とを備えている。送受波部１２が反射波を受信した場合、その反射波は電圧として反射波処理部１６に入力される。反射波処理部１６は、受信した反射波に基づいて取得された電圧を増幅し、反射波時間計測部１７に出力する。

反射波時間計測部１７は、探査波を送信してから反射波を受信するまでの所要時間を反射波時間として計測する。反射波時間計測部１７の計測結果は、制御部１１に入力される。制御部１１は、反射波時間計測部１７の計測結果、すなわち反射波時間をＥＣＵ２０に送信する。

ＥＣＵ２０は、反射波時間に基づいて、探査波を反射した物体３０との距離を算出する。このとき、ＥＣＵ２０は距離算出部として機能する。そして、その距離に応じて、車両の運転者に対して警告を発したり、車両の制動装置を作動させたりする。

また、車両４０は、車両周囲を撮影する撮像装置２５と、運転席等において運転者が視認可能な位置に設けられた表示装置２６とを備えている。撮像装置２５は、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳイメージセンサ、近赤外線カメラ等の撮像装置である。撮像装置２５は、例えば車両前部又は後部に所定高さで取り付けられており、車両前方又は後方に向けて所定角度範囲で広がる領域を俯瞰視点から撮像する。表示装置２６は、例えばインストルメントパネルに設けられている。そして、ＥＣＵ２０は、撮像装置２５による車両周囲の撮像画像やその他各種の情報を、表示装置２６に表示させる表示処理を実施する。

本実施形態では、各超音波センサ１０は、自らが送信した探査波の反射波を直接波として受信して、その反射波時間を距離情報として取得することに加え、他の超音波センサ１０が送信した探査波の反射波を間接波として受信して、その反射波時間を距離情報として取得する。そして、ＥＣＵ２０は、直接波により取得した距離情報と間接波により取得した距離情報とを用い、三角測量の原理を利用して、車両４０に対する物体３０の相対的な位置（座標）を算出する。三角測量の原理は、公知のとおり、既知の２点間の距離、及び既知の２点のそれぞれと測定点との距離を測定することで測定点の座標を算出するものである。この原理により、ＥＣＵ２０は、検知範囲が重複する２つの超音波センサ１０、すなわち互いに隣り合う２つの超音波センサ１０の間の距離、及び超音波センサ１０と物体３０との距離を用いて、物体３０の推定位置を算出する。

図３は、物体３０における反射点の位置を算出する一般的手法を説明する図であり、２つの超音波センサ１０ａ，１０ｂと、これら各センサ１０ａ，１０ｂの前方に位置する物体３０とを平面視で表している。超音波センサ１０ａの位置がＡであり、超音波センサ１０ｂの位置がＢである。なお、図３では、超音波センサ１０ａを、探査波を送信して直接波を受信する直接波センサ（第１センサ）とし、超音波センサ１０ｂを、他のセンサが送信した超音波の反射波（間接波）を受信する間接波センサ（第２センサ）としている。直接波センサ及び間接波センサは、三角測量を行う２つ一組の超音波センサである。

図３では、超音波センサ１０ａで受信される直接波に基づいて、位置Ａと物体３０の反射点Ｏとの間の往復距離（２ＡＯ）がＬ１として算出されている。また、超音波センサ１０ｂで受信される間接波に基づいて、位置Ａと物体３０の反射点Ｏと位置Ｂとの間の距離（ＡＯ＋ＯＢ）がＬ２として算出されている。この場合、直接波によれば、円Ｓ１上に物体３０が存在していると把握でき、間接波によれば、楕円Ｓ２上に物体３０が存在していると把握できることから、物体３０の反射点Ｏが、円Ｓ１と楕円Ｓ２との交点にあると認識できる。

そして、反射点Ｏの位置を求めることで、車両４０に対する物体３０の位置を把握することができる。すなわち、超音波センサ１０ａ，１０ｂ間の距離と、距離Ｌ１，Ｌ２とを用いて三角測量の演算を行うことにより、物体３０の座標（ｘ，ｙ）を算出することができる。

ところで、超音波センサ１０から送信される探査波が壁等、比較的大きな平面にて反射する場合には、直接波の反射点と間接波の反射点とが離れた位置になると考えられる。本願発明者はこの点に着眼し、直接波の反射点と間接波の反射点との差を用いて、物体の面成分を把握し、ひいては物体３０の向きの把握等を可能にする技術を構築することとしている。言うなれば、図３で説明した計算モデルは、物体表面における１つの反射点の位置を検知する点モデルであるのに対し、本実施形態で提示する計算モデルは、直接反射点と間接反射点とが同一平面上に存在することを前提にして、物体表面の複数の反射点から面成分を検知する面モデルであると言える。

図４は、本実施形態における三角測量の計算モデルを説明する図である。なお図４では、物体３０を、車両前方に存在する面部材（壁等）としており、その物体３０の外面に、直接反射点Ｐと間接反射点Ｑとが存在することとしている。

図４では、超音波センサ１０ａで受信される直接波に基づいて、超音波センサ１０ａの位置であるＡと物体３０の反射点Ｐとの間の往復距離（２ＡＰ）がＬ１として算出されている。また、超音波センサ１０ｂで受信される間接波に基づいて、超音波センサ１０ａの位置であるＡと物体３０の反射点Ｑと超音波センサ１０ｂの位置であるＢとの間の距離（ＡＱ＋ＱＢ）がＬ２として算出されている。

ここで、超音波センサ１０ａの側の直接波は、物体３０に対して最短距離で、すなわち物体３０に対して垂直に反射する。この場合、Ａから距離Ｌ１の位置と、Ｂから距離Ｌ２の位置との交点をＸとすると、Ａと交点Ｘとの中点が直接反射点Ｐとなり、直接反射点Ｐを通りかつＡＸの垂線とＢＸとが交わる交点が間接反射点Ｑとなる。交点Ｘは、超音波センサ１０ａと直接反射点Ｐとを通る直線と、超音波センサ１０ｂと間接反射点Ｑとを通る直線とが交じわる点である。各反射点Ｐ，Ｑは、物体３０の外面上で横並びとなる２点である。そして、２つの反射点Ｐ，Ｑの座標が分かれば、反射面線分であるＰＱを求めることができる。

直接波による距離計測結果と間接波による距離計測結果とに基づいて反射面線分ＰＱを求める手順を以下に記す。

ＥＣＵ２０は、まず、直接波による計測距離Ｌ１と間接波による計測距離Ｌ２とに基づいて交点Ｘを求め、その交点Ｘに基づいて直接反射点Ｐを算出する。また、ＥＣＵ２０は、直接反射点Ｐを通り、かつその直接反射点Ｐと超音波センサ１０ａとを結ぶ直線に直交する向きに延びる反射面線分ＰＱを取得し、その反射面線分ＰＱに基づいて、物体３０を検知する。なお、直接反射点Ｐを通り、かつその直接反射点Ｐと超音波センサ１０ａとを結ぶ直線に直交する向きに延びる直線が「交差直線」に相当し、本実施形態では、その交差直線上の反射面線分ＰＱを取得する。

車両４０においては、図２で説明したように、車両前部に４つの超音波センサ１０ａ〜１０ｄが車幅方向に並べて所定間隔で取り付けられている。そして、ＥＣＵ２０は、車両前方の物体検知に際して、隣り合う２つずつの超音波センサ１０を用いて直接反射点と間接反射点とを求め、さらにそれら各反射点に基づいて反射面線分を求めることとしている。さらに、ＥＣＵ２０は、２つずつ超音波センサ１０の組み合わせを変えることで、車幅方向に異なる複数の反射面線分を求め、ひいては、車両正面に位置する物体３０について面成分の寸法や向きを求めることとしている。

４つの超音波センサ１０ａ〜１０ｄについて、組み合わせを変えつつ物体３０の反射面線分を求める手法を以下に説明する。図５は、各超音波センサ１０ａ〜１０ｄの組み合わせの変更手順を示すタイムチャートであり、図６は、物体３０の反射面線分を求める具体的態様を示す説明図である。なお、図５では、超音波の送信及び受信を実施する直接波センサを「直接」と記載し、超音波の送信を行わず受信のみを実施する間接波センサを「間接」と記載している。図６では、説明の便宜上、車両前面に対して平行となる平面を有する物体３０を想定しているが、車両前面に対する物体３０の向きは任意であってよい。

図５では、所定間隔で工程１〜３が順に実施されるようになっている。工程１では、超音波センサ１０ａ〜１０ｃを用い、センサ１０ｂを直接波センサ、センサ１０ａ，１０ｃを間接波センサとしている。工程２では、超音波センサ１０ａ〜１０ｄを用い、センサ１０ａ，１０ｄを直接波センサ、センサ１０ｂ，１０ｃを間接波センサとしている。工程３では、超音波センサ１０ｂ〜１０ｄを用い、センサ１０ｃを直接波センサ、センサ１０ｂ，１０ｄを間接波センサとしている。

この場合、ＥＣＵ２０は、工程１→工程２→工程３を１セットとし、それを所定時間間隔で繰り返し実施することとしている。つまり、ＥＣＵ２０は、各超音波センサ１０ａ〜１０ｄについて送受信を行わせるセンサと受信を行わせるセンサとを所定順序で決定し、その各センサに対して送受信指令及び受信指令を順次出力する。

なお、超音波センサ１０の組み合わせには、隣り合う２つの超音波センサ１０について、直接波センサとなる場合と間接波センサとなる場合とが入れ替えられたものが含まれているとよい。

図６において、（ａ）には工程１での検知態様が示され、（ｂ）には工程２での検知態様が示され、（ｃ）には工程３での検知態様が示されている。図６（ａ）では、直接反射点Ｐ１と間接反射点Ｑ１，Ｑ２とが求められ、これら各反射点により、反射面線分Ｗ１，Ｗ２が求められる。また、図６（ｂ）では、直接反射点Ｐ２，Ｐ３と間接反射点Ｑ３，Ｑ４とが求められ、これら各反射点により、反射面線分Ｗ３，Ｗ４が求められる。図６（ｃ）では、直接反射点Ｐ４と間接反射点Ｑ５，Ｑ６とが求められ、これら各反射点により、反射面線分Ｗ５，Ｗ６が求められる。

上記の反射面線分Ｗ１〜Ｗ６は、基本的には車幅方向に重複せずに横並びとなる線分であり、Ｗ１〜Ｗ６を結合して一列に繋げることによって、車両４０の前方に存在する物体３０について車幅方向の大きさや向きの把握が可能となっている。

図７は、物体検知の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ２０により所定周期で繰り返し実施される。なお本処理は、図５で説明した各工程において超音波センサ１０ａ〜１０ｄによる送受信が行われる状況下で実施される。

図７において、ステップＳ１１では、各超音波センサ１０ａ〜１０ｄについていずれを直接波センサ、間接波センサとするかを指令する。このとき、図５に示すいずれの工程を実施するかに応じて、直接波センサ及び間接波センサの割り当てを実施する。

その後、ステップＳ１２では、直接波センサにおいて直接波が受信されているか否かを判定し、ステップＳ１３では、間接波センサにおいて間接波が受信されているか否かを判定する。また、ステップＳ１４では、直接波の受信結果に基づき求められる物体検知距離（Ｌ１）と、間接波の受信結果に基づき求められる物体検知距離（Ｌ２）との差である検知距離差ΔＬが、隣り合う超音波センサ１０のセンサ間ピッチよりも小さいか否かを判定する。なお、ΔＬ＝｜Ｌ１−Ｌ２｜である。

ステップＳ１２〜Ｓ１４のいずれかがＮＯの場合には、三角測量が成立しない旨を判定し（ステップＳ１５）、その後、本処理を終了する。

また、ステップＳ１２〜Ｓ１４が全てＹＥＳの場合には、ステップＳ１６に進み、三角測量が可能である旨を判定する。そして、続くステップＳ１７では、本実施形態の面モデルを用いて物体３０の反射面線分を算出する。すなわち、ＥＣＵ２０は、直接波による計測距離Ｌ１と間接波による計測距離Ｌ２とに基づいて交点Ｘを求め、その交点Ｘに基づいて直接反射点Ｐを算出する。また、ＥＣＵ２０は、直接反射点Ｐを通り、かつその直接反射点Ｐと直接波センサとを結ぶ直線に直交する向きに延びる反射面線分ＰＱを取得し、その反射面線分ＰＱに基づいて、物体３０を検知する。反射面線分ＰＱを取得についてより詳しくは、直接反射点Ｐを通り、かつその直接反射点Ｐと直接波センサとを結ぶ直線に直交する向きに延びる交差直線上において、物体３０に対する入射角と反射角とが同じであることを満たす点を間接反射点Ｑとして算出し、その間接反射点Ｑと直接反射点Ｐとの間の線分ＰＱを反射面線分として取得する。

なお、反射面線分ＰＱは、直接反射点Ｐを通り、かつその直接反射点Ｐと超音波センサとを結ぶ直線に所定角度で交差する向きに延びる線分として求められればよく、その交差の角度は９０°以外に、例えば９０°±１５°の範囲内であればよい。また、間接反射点Ｑは、物体３０に対する入射角と反射角との差が所定以内であることを満たす点で求められればよく、例えば入射角と反射角との差は１５°以内であればよい。

図８は、線分結合の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ２０により所定周期で繰り返し実施される。なお本処理は、工程１〜３が順次実施される過程において実施される。

図８において、ステップＳ２１では、互いに隣り合う検知区間において共に三角測量が成立し、反射面線分が得られているか否かを判定する。ここで、検知区間は、図６において反射面線分Ｗ１〜Ｗ６が各々求められる各区間、すなわち異なる組み合わせで反射面線分Ｗ１〜Ｗ６が各々求められる各区間であり、例えば、Ｗ１についてはＷ２，Ｗ３が隣の検知区間に相当する。また、Ｗ２についてはＷ１，Ｗ５が隣の検知区間に相当する。

ステップＳ２１がＮＯであれば、結合処理が実施できない旨を判定し（ステップＳ２２）、その後、本処理を終了する。

また、ステップＳ２１がＹＥＳであればステップＳ２３に進み、隣り合う各検知区間で求められた反射面線分の端点が互いに近接しており、かつ反射面線分の傾きが略一致しているか否かを判定する。ここでは、例えば図９に示すように、座標上で反射面線分Ｗ１，Ｗ２が求められている場合に、各線分の近い側同士の端点の離間距離が所定値未満であり、かつ各線分の傾きの差が所定値未満であるか否かが判定される。なお、ステップＳ２３において、反射面線分の端点が近接していることと、反射面線分の傾きが略一致していることは、いずれか一方のみが判定される構成であってもよい。

ステップＳ２３がＹＥＳであればステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、各反射面線分により検知される物体が同一体物である旨を判定する。続くステップＳ２５では、各反射面線分を結合させて合成線分を算出する処理を実施する。このとき、折れ線結合、近似曲線結合、近似直線結合のいずれかの手法を用いて、各反射面線分を結合する。具体的には、例えば、座標上において図１０の（ａ）に示すように複数の反射面線分が求められている場合を想定する。この場合、折れ線結合では、（ｂ）に示すように隣り合う線分同士を直線で接続して合成線分を生成する。近似曲線結合では、（ｃ）に示すように各線分を近似曲線で接続して合成線分を生成する。近似直線結合では、（ｄ）に示すように各線分を一次近似直線で接続して合成線分を生成する。ＥＣＵ２０は、この合成線分に基づいて物体検知を実施する。

その後、ステップＳ２６では、物体３０の反射面の向き及び大きさの情報を含む物体画像を表示装置２６に俯瞰表示させる。このとき、撮像装置２５の撮像画像を表示装置２６に俯瞰表示させるとともに、その画像に合わせ込むようにして、反射面線分の合成線分を表す画像を表示装置２６に俯瞰表示させるとよい。

なお、反射面線分の各端点の位置を、その反射面線分が拡張される側に補正し、その補正後の反射面線分に基づいて、ステップＳ２３における物体３０の同一判定や、ステップＳ２５における各反射面線分の結合を実施する構成であってもよい。例えば、反射面線分の端点の位置を、反射面線分が拡張される側に最大５０ｃｍの範囲内で補正する。補正量は、あらかじめ定めた所定値であってもよいし、物体３０までの推定距離に応じて可変に設定してもよい。この場合、物体３０までの推定距離は、距離Ｌ１，Ｌ２に基づいて推定されるとよく、その推定距離が大きいほど補正量を大きくする。

物体３０が、例えば壁等、反射面として平面を有するものであれば、反射面線分の端点が近接していること、及び反射面線分の傾きが略一致していることの少なくともいずれかが成立すること、すなわちステップＳ２３がＹＥＳになることにより、同一物体であるとの判定が可能であるが、物体３０が、反射面として曲面をするものである場合、同一物体であるにもかかわらず上記条件が成立しないことがあると考えられる。そこで、ステップＳ２３がＮＯの場合において、同一物体であることの第２条件としてステップＳ２７を実施する。

ステップＳ２７では、隣り合う各検知区間の反射面線分同士が交差しているか否かを判定する。ここでは、例えば図１１（ａ）に示すように座標上で２つの反射面線分が求められている場合に、それら各線分同士が互いに交差しているか否かが判定される。

より具体的には、図１１（ｂ）に示す事例では、物体３０が、例えば円形の横断面を有するものである場合に、超音波センサ１０ａを直接波センサ、超音波センサ１０ｂを間接波センサとして求められる反射面線分Ｗ３（図６（ｂ）参照）が取得されるとともに、その逆に超音波センサ１０ｂを直接波センサ、超音波センサ１０ａを間接波センサとして求められる反射面線分Ｗ１（図６（ａ）参照）が取得されている。かかる場合には、物体３０の手前側で反射面線分Ｗ１，Ｗ３が互いに交差しており、その反射面線分Ｗ１，Ｗ３の交差により、同一物体であることの判定が可能となっている。

ちなみに、物体３０が比較的大きな障害物である場合には、ステップＳ２３の条件が成立する傾向にあり、物体３０が比較的小さな障害物である場合には、ステップＳ２７の条件が成立する傾向にある。

ステップＳ２７がＹＥＳであれば、ステップＳ２４に進む。そして、ステップＳ２４，Ｓ２５では、上述のとおり物体が同一体物である旨を判定するとともに、各反射面線分を結合させる処理を実施する。また、続くステップＳ２６では、物体画像を表示装置２６に俯瞰表示させる表示処理を実施する。

また、ステップＳ２７がＮＯであれば、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、各反射面線分により検知される物体３０が別物体である旨を判定する。そしてその後、ステップＳ２６では、別物体と判定された各物体の画像を表示装置２６に俯瞰表示させる表示処理を実施する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

複数の超音波センサ１０により物体３０からの直接波と間接波とを受信する場合に、物体３０における直接反射点と間接反射点とが異なることに着目して、直接反射点と間接反射点との間の反射面線分を算出する構成とした。この場合、反射面線分は物体表面の平面成分の向き及び大きさを示すものであり、その反射面線分によって、物体３０の向き及び大きさの把握が可能となる。こうして物体３０の向き及び大きさを求めることができるため、物体３０がどうように存在しているかの実環境の把握が可能となる。その結果、実環境に即した物体検知を適切に実施することができる。

ちなみに、従来の点モデルにより物体３０の反射点を求める手法を用いる場合には、車両４０の移動に伴う反射点の履歴（すなわち、時系列の複数の反射点からなる点列）によって、物体３０の反射面に沿う反射面線分を求めることが可能となる。ただしかかる場合には、車両４０が静止状態では反射面線分の取得が不可能であり、また、移動履歴を要することから、物体３０の面検知に関して検知レスポンスが低いといった不都合が考えられる。この点、上記のとおり図４の面モデルを用いることにより、車両静止状態での反射面線分の取得を可能とし、また、物体３０の面検知に関する検知レスポンスを高めることができる。

また本実施形態では、超音波センサ１０の組み合わせを変えつつ、複数同時に反射面線分を取得する構成としていることから、少ない検知回数で、物体３０の反射面に沿った検知を実現できることとなる。

直接波は、物体３０の反射面に対して直交又は略直交する向きで入射及び反射が生じるのに対し、間接波は、物体３０の反射面に対して入射角と反射角とが同じ又は略同じになるように入射及び反射が生じる。この点に着眼して、上記構成では、直接反射点Ｐを通り、かつその直接反射点Ｐと直接波センサとを結ぶ直線に交差する向きに延びる交差直線上において、物体３０に対する入射角と反射角との差が所定以内であることを満たす点を間接反射点Ｑとして算出し、その間接反射点Ｑと直接反射点Ｐとの間の線分ＰＱを反射面線分として算出するようにした。この場合、反射面線分によれば、物体３０の向きに加え、大きさの把握も可能となる。ゆえにより一層適切な物体検知を実現できる。

直接波センサ及び間接波センサの異なる組み合わせで反射面線分がそれぞれ取得された場合に、それら各反射面線分の関係に基づいて、それら各反射面線分が同一物体を検知するものか否かを判定する構成とした。この場合、検知対象の物体３０が同一物体であれば、各組み合わせで取得された反射面線分は同じ傾向となることに基づいて、同一物体か否かを適正に判定することができる。

より具体的には、各反射面線分の端点座標及び線分傾きの少なくともいずれかに基づいて、それら各反射面線分が同一物体を検知するものか否かを判定する構成とした。検知対象の物体３０において反射面が比較的大きければ、隣り合う反射面線分の端点同士が近接した状態になるか、又は各反射面線分の傾きが略同じになると考えられる。そのため、各反射面線分の端点座標及び線分傾きの少なくともいずれかを用いることで、各反射面線分が同一物体を検知するものか否かを適正に判定することができる。

同一物体であると判定された場合に、その判定に用いた各反射面線分を結合して合成線分を算出し、その合成線分に基づいて物体３０を検知する構成とした。この場合、複数の反射面線分を結合することで、２つ一組の超音波センサ１０の間隔に制限されことなく、反射面線分を拡張することができる。したがって、物体３０の大きさを把握する上でより好適な構成を実現できる。本実施形態では、車両前部及び後部において左右方向の両端部を含む４カ所に超音波センサ１０を設けており、車幅と略同サイズまでの範囲で物体３０の検知が可能となっている。

反射面線分の端点を、その反射面線分を延長する側の位置に補正する構成にしたため、物体３０の反射面の存在を把握する上でより好適な構成を実現できる。つまり、仮に各反射面線分の算出精度が低下しても、物体３０の有効反射面を誤って狭く認識してしまうことを抑制でき、ひいては物体３０に対する検知漏れを抑制できる。

本実施形態の面モデルを用いて物体３０の向きや大きさを把握し、その検知情報を表示装置２６に俯瞰表示させる構成とした。これにより、車両周囲の実環境をユーザが表示装置２６の表示画像により把握しようとする際に、その実環境を正確にかつ分かりやすく表示させることが可能となる。したがって、車両４０においてより良い物体表示を実現することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記実施形態では、反射面情報として、直接反射点Ｐと間接反射点Ｑとの間の反射面線分ＰＱ（すなわち交差直線上の反射面線分）を取得する構成としたが、これを変更し、反射面情報として、直接反射点Ｐを通り、かつその直接反射点Ｐと直接波センサとを結ぶ直線に所定角度で交差する向きに延びる交差直線を取得する構成であってもよい。この場合、超音波センサ１０の各組み合わせにより取得された複数の交差直線を合成して、合成線分が求められるとよい。

・上記実施形態では、探査波を送信するとともに探査波の反射波を受信する複数の測距センサとして、複数の超音波センサを用いる構成としたが、他のセンサであってもよく、例えば複数のミリ波レーダ等を用いる構成であってもよい。

１０…超音波センサ、２０…ＥＣＵ。

Claims

探査波を送信するとともに前記探査波の反射波を受信する複数の測距センサ（１０）を備える検知システムに適用され、周囲に存在する物体を検知する物体検知装置（２０）であって、
前記複数の測距センサのうち、前記探査波を送信するとともに前記反射波を直接波として受信するセンサを第１センサ、前記探査波の送信を行わない状態で前記反射波を間接波として受信するセンサを第２センサとし、
前記第１センサと前記直接波の反射点である直接反射点とを通る直線と、前記第２センサと前記間接波の反射点である間接反射点とを通る直線との交点を算出する交点算出部と、
前記交点に基づいて前記直接反射点を算出する直接反射点算出部と、
前記直接反射点を通り、かつその直接反射点と前記第１センサとを結ぶ直線に所定角度で交差する向きに延びる交差直線を、前記物体の反射面情報として取得する取得部と、
前記反射面情報に基づいて、前記物体を検知する検知部と、
を備え、
前記取得部は、前記交差直線上において、前記物体に対する入射角と反射角との差が所定以内であることを満たす点を前記間接反射点として算出し、その間接反射点と前記直接反射点との間の線分である反射面線分を、前記反射面情報として取得する物体検知装置。
前記複数の測距センサについていずれを前記第１センサ、前記第２センサとするかを複数の組み合わせで指令する指令部と、
前記第１センサ及び前記第２センサの異なる組み合わせで前記取得部により前記反射面線分がそれぞれ取得された場合に、それら各反射面線分の関係に基づいて、それら各反射面線分が同一物体を検知するものか否かを判定する同一判定部と、
を備える請求項１に記載の物体検知装置。
前記同一判定部は、前記第１センサ及び前記第２センサの異なる組み合わせで前記取得部により前記反射面情報がそれぞれ取得された場合に、それら各反射面線分の端点座標及び線分傾きの少なくともいずれかに基づいて、それら各反射面線分が同一物体を検知するものか否かを判定する請求項２に記載の物体検知装置。
前記同一判定部により同一物体であると判定された場合に、その判定に用いた各反射面線分を結合して合成線分を算出する結合部を備え、
前記検知部は、前記合成線分に基づいて、前記物体を検知する請求項２又は３に記載の物体検知装置。
前記結合部は、折れ線結合、近似曲線結合、近似直線結合のいずれかにより結合処理を実施する請求項４に記載の物体検知装置。
前記取得部により取得された反射面線分の端点を、当該反射面線分を延長する側の位置に補正する補正部を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の物体検知装置。
前記複数の測距センサを備え、その測距センサの距離計測結果を表示装置（２６）に表示させる車両（４０）に適用され、
前記取得部により取得された反射面線分に基づいて、前記物体の反射面の向きの情報を含む物体画像を前記表示装置に俯瞰表示させる表示処理部を備える請求項１乃至６のいずれか１項に記載の物体検知装置。