KR20190080974A - 단차 검출 장치 및 단차 검출 방법 - Google Patents

단차 검출 장치 및 단차 검출 방법 Download PDF

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KR20190080974A
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다쿠야 난리
아브델라지즈 기아트
히로토시 우에다
팡 팡
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

단차 검출 장치는, 차량(Vc)에 탑재된 측거 센서(12)를 사용하여, 차량의 주위에 있어서의 노면까지의 거리 및 방위를 검출하고, 제1 단차 판정 위치(Pa1) 및 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 노면에 각각 설정한다. 그리고, 노면까지의 거리 및 방위에 기초하여, 제1 단차 판정 위치(Pa1) 및 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화를 각각 산출하고, 노면의 높이 변화의 경사가 큰 단차 판정 위치에 기초하여 노면 상의 단차(LD)를 검출한다.

Description

단차 검출 장치 및 단차 검출 방법{STEP DETECTION DEVICE AND STEP DETECTION METHOD}
본 발명은 노면 상의 단차를 검출하는 단차 검출 장치 및 단차 검출 방법에 관한 것이다.
스테레오 카메라에 의한 시차 화상을 사용하여 차량 주위의 노면의 구조를 추정하고, 이 노면의 구조로부터 연석 등의 노측물에 의해 생기는 노면 상의 단차를 검출하는 노측물 검출 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에서는, 화상의 주사 수평 라인을 따라 노면의 높이를 주사하고, 노면의 높이 변화량이 임계값 이상인 경우에 단차를 검출한다.
일본 특허 공개 제2014-002608호 공보
스테레오 카메라의 화상으로부터 추정되는 노면의 구조에 포함되는 오차의 영향에 의해, 단차의 접선 방향에 대하여 주사 수평 라인이 이루는 각도가 작아짐에 따라, 노면의 높이 변화의 경사가 작아져 버린다. 따라서, 단차의 접선과 주사 수평 라인이 이루는 각도가 작은 경우, 단차의 위치의 검출 정밀도도 저하되어 버린다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 노면 상의 단차의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있는 단차 검출 장치 및 단차 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 형태에 관한 단차 검출 장치는, 차량에 탑재된 측거 센서를 사용하여, 차량의 주위에 있어서의 노면까지의 거리 및 방위를 검출하고, 제1 단차 판정 위치 및 제2 단차 판정 위치를 노면에 각각 설정한다. 그리고, 노면까지의 거리 및 방위에 기초하여, 제1 단차 판정 위치 및 제2 단차 판정 위치에 있어서의 노면의 높이 변화를 각각 산출하고, 노면의 높이 변화의 경사가 큰 단차 판정 위치에 기초하여 노면 상의 단차를 검출한다.
본 발명의 제2 형태에 관한 단차 검출 장치는, 제1 단차 판정 위치를 노면에 설정하고, 노면까지의 거리 및 방위에 기초하여, 제1 단차 판정 위치에 있어서의 노면의 높이 변화를 산출한다. 제1 단차 판정 위치에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상인 경우, 상기 노면 높이 산출 회로는, 상기 제2 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화를 산출하지 않고, 제1 단차 판정 위치에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출한다.
본 발명에 따르면, 측거 센서에 의해 검출되는 노면까지의 거리 및 방위에 포함되는 오차의 영향을 억제하고, 노면 상의 단차의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(1)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 차량(Vc)의 주위 노면에 설정된 선형의 제1 단차 판정 위치(Pa1) 및 제2 단차 판정 위치(Pa2)의 예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 대응하는 부감도이다.
도 4는 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1의 단차 검출 장치(1)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(2)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 단차 검출 장치(2)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 제3 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(3)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 차량(Vc)의 주위 노면에 설정된 선형의 단차 판정 위치(Pa1, Pa2) 및 단차 존재 범위 Q1의 예를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10에 대응하는 부감도이다.
도 12는 도 9의 단차 검출 장치(3)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 제4 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(4)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 제4 실시 형태에 관한 단차 존재 범위 추정 회로(22)의 동작을 설명하는 사시도이다.
도 15는 도 13의 단차 검출 장치(4)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 제5 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(5)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 17은 제5 실시 형태에 관한 단차 존재 범위 추정 회로(23)의 동작을 설명하는 사시도이다.
도 18은 도 16의 단차 검출 장치(5)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 19는 제6 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(6)의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 20은 도 19의 단차 검출 장치(6)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 21의 (a)는, 노면 높이 산출 회로(16)에 의한 단차 검출 방법을 나타내는 도면이며, 도 21의 (b)는, 근방 단차 판정 위치(ya)의 설정 범위를 설명하는 도면이다.
도 22는 차량(Vc)의 측부에 스테레오 카메라를 설치한 경우의 단차 판정 위치(Pa1)의 예를 나타내는 사시도이다.
도 23은 차량(Vc)의 루프 중앙부에 LRF(12)를 설정하고, 차량 주위의 전체를 조사 범위로 하는 360도 LRF의 예를 나타내는 부감도이다.
도 24는 측거 센서(12)로서 레이저 레인지 파인더(LRF)를 사용한 경우의 단차 검출 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 25의 (a)는 일본의 도로 환경에서 사용되는 낮은 연석 블록의 일례를 나타내는 단면도이며, 도 25의 (b)는 보도와 차도의 경계를 정하는 높은 연석 블록의 일례를 나타내는 단면도이다.
(제1 실시 형태)
다음에, 도면을 참조하여, 실시 형태를 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하여, 제1 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(1)의 전체 구성을 설명한다. 단차 검출 장치(1)는, 차량의 주위에 있어서의 도로 및 도로상의 연석을 포함하는 물체의 표면(이후, 「노면」이라고 함)까지의 거리 및 방위를 검출하고, 노면에 복수 설정된 차폭 방향의 선상의 단차 판정 위치에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출한다.
구체적으로, 단차 검출 장치(1)는 차량의 주위에 있어서 노면까지의 거리 및 방위를 검출하는 측거 센서(12)와, 측거 센서(12)에 의해 검출된 노면까지의 거리 및 방위의 측거 데이터로부터 노면 상의 단차를 검출하는 일련의 정보 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터(13)를 구비한다.
측거 센서(12)의 일례는, 차량의 주위에 있는 물체를 복수의 상이한 방향으로부터 동시에 촬영함으로써, 차량의 주위에 있는 물체의 깊이 방향(센서(12)로부터의 거리)의 정보도 기록할 수 있는 스테레오 카메라이다. 스테레오 카메라에 의해 얻어진 스테레오 화상(시차 화상을 포함함)에 대해 소정의 화상 처리를 실시함으로써, 차량의 주위에 있는 물체의 스테레오 화상에 비치는 물체의 상에 대한 삼차원 정보를 취득할 수 있다. 차량의 주위에 있는 물체에는, 도로나 연석이 포함된다. 상세는, 후술한다.
마이크로컴퓨터(13)는, 예를 들어 CPU, 메모리, 및 입출력부를 구비하는 범용의 마이크로컨트롤러를 포함하고, 미리 인스톨된 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써, 단차 검출 장치(1)가 구비하는 복수의 정보 처리 회로를 구성한다. 마이크로컴퓨터(13)는, 측거 센서(12)에 의해 검출된 노면까지의 거리 및 방위로부터 노면 상의 단차를 검출하는 일련의 정보 처리 사이클을 소정의 시간 간격으로 반복 실행한다. 마이크로컴퓨터(13)는, 차량에 관계되는 다른 제어에 사용하는 전자 제어 유닛(ECU)과 겸용해도 된다.
마이크로컴퓨터(13)에 의해 구성되는 복수의 정보 처리 회로에는, 연산 회로(14)와, 단차 판정 위치 회로(15)와, 노면 높이 산출 회로(16)와, 단차 검출 회로(18)가 포함된다. 단차 검출 회로(18)에는, 제1 비교기(19)가 포함된다.
연산 회로(14)는 측거 센서(12)와 함께 측거부(11)를 구성하고, 스테레오 카메라에 의해 얻어진 스테레오 화상으로부터 차량 주위의 물체의 스테레오 화상에 비치는 물체의 상에 대한 삼차원 정보를 취득하는 일련의 스테레오 화상 처리를 실시한다.
예를 들어, 연산 회로(14)는, 스테레오 화상에 대하여 렌즈의 왜곡을 보정하는 렌즈 왜곡 보정 처리를 행하고, 스테레오 화상 간의 상하 위치를 보정하는 평행화 보정 처리(평행 등위 처리)를 행한다. 그리고, 스테레오 화상 간의 각 화소의 대응짓기를 추정하는 스테레오 매칭 처리를 행한다. 이에 따라, 스테레오 카메라의 촬상면에 있어서의 물체의 이차원 좌표 뿐만 아니라, 스테레오 카메라의 촬상면부터 물체까지의 거리를 산출할 수 있다. 따라서, 차량 주위에 있는 물체까지의 거리 및 방위를 검출할 수 있다.
렌즈 왜곡 보정 처리는, 예를 들어 흑백의 체크 무늬의 패턴을 나타낸 평판을 각 카메라로 촬영하고, 체크 무늬의 격자점이 직사각형으로 구성되는 격자형이 되도록 렌즈 왜곡 파라미터나 카메라 렌즈 중심 파라미터를 추정한다. 단, 본 처리는, 렌즈 왜곡 보정을 행하는 일반적인 방법이면 되고, 본 실시 형태에서는 특별히 따지지 않는다.
평행화 보정 처리는, 예를 들어 흑백의 체크 무늬의 패턴을 나타낸 평판을 스테레오 카메라의 양 카메라로 촬영하고, 체크 무늬의 격자점 위치가 각 카메라 화상 상에서 동일한 상하 위치가 되도록 스테레오 카메라 간의 공간 위치 파라미터 및 각도 파라미터를 추정한다. 단, 본 처리는, 평행화 보정 처리를 행하는 일반적인 방법이면 되고, 본 실시 형태에서는 특별히 따지지 않는다.
스테레오 매칭 처리는, 예를 들어 좌 카메라 화상을 기준으로 하여 좌 카메라 화상의 각 화소가 우 카메라 화상의 어느 화소에 대응지어지는지를 산출하는 것이다. 예를 들어, 좌 카메라 화상의 각 화소의 휘도값과 우 카메라 화상의 각 화소의 휘도값 절댓값을 평가값으로서 산출하고, 평가값이 최소가 되는 우 카메라 화상의 화소를 대응지어진 화소로서 산출한다. 평가값의 산출 방법에는, 예를 들어 차분 절댓값의 합(SAD: Sum of Absolute Differences)이나 차분 제곱값의 합(SSD: Sum of Squared Differences)을 사용하는 방법이나, 평가값 계산의 범위가 각 화소 1점이 아니라 각 화소의 주변 화소를 포함하는 방법이 있다. 평가값의 산출 방법은, 다른 일반적인 방식이어도 되고, 본 실시 형태에서는 특별히 따지지 않는다.
단차 판정 위치 회로(15)는, 측거 센서(12)에서 검출된 측거 데이터의 좌표 상의 차량 주위의 노면에 차폭 방향의 선상의 단차 판정 위치를 설정한다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 단차 판정 위치 회로(15)는, 측거 센서(12)로부터 제1 소정 방향(Da1)에 제1 소정 거리만큼 떨어져서, 제1 소정 방향(Da1)에 직교하는 방향으로 연장되는 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 측거 데이터의 좌표 상의 노면에 설정한다. 도 2 및 도 3은, 차량(Vc)의 전방부에 측거 센서(12)를 설치하고, 차량(Vc)의 진행 방향을 제1 소정 방향(Da1)으로 한 예를 나타낸다. 따라서, 차폭 방향에 평행으로 연장되는 제1 단차 판정 위치(Pa1)가, 차량(Vc)의 전방에 제1 소정 거리만큼 떨어져서 측거 데이터의 좌표 상에서 설정된다.
단차 판정 위치 회로(15)는, 또한 측거 센서(12)로부터 제2 소정 방향(Da2)으로 제2 소정 거리만큼 떨어져서, 제2 소정 방향(Da2)에 직교하는 방향으로 연장되는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 측거 데이터의 좌표 상의 노면에 설정한다. 제2 소정 방향(Da2)은, 제1 소정 방향과는 상이하다. 구체적으로, 제1 소정 방향(Da1) 및 제2의 소정 방향(Da2)은 모두, 수평면 내에 설정된다. 제1 소정 방향(Da1)은 제2 소정 방향(Da2)에 대해 평행이 아니고, 양자가 이루는 각도는 0도 또는 180도를 제외한 각도이다.
또한, 제1 소정 거리와 제2 소정 거리는, 후술하는 바와 같이, 단차 존재 범위에서 제1 단차 판정 위치(Pa1)와 제2 단차 판정 위치(Pa2)가 교차하도록, 적절히 조정될 수 있다. 또한, 제1 단차 판정 위치(Pa1) 및 제2 단차 판정 위치(Pa2)는, 스테레오 카메라의 촬상 범위 내에 있어서 스테레오 화상 상으로 설정된다. 제1 소정 방향(Da1)은 차량(Vc)의 진행 방향으로 한정되지 않는다. 또한, 제1 소정 방향(Da1) 및 제2 소정 방향(Da2)과 상이한 방향의 복수의 단차 판정 위치를 추가하여 설정하고, 단차를 판정하도록 해도 된다.
도 2 및 도 3에 도시하는 예에서, 차량(Vc)이 주행 가능한 차도의 차폭 방향 단부인 갓길에는, 노면의 높이가 급준하게 변화하는 단차(LD)가 형성되어 있다. 그리고, 단차(LD)를 경계로 하여 차도보다도 외측에는, 차도보다도 노면이 한층 높은 단차부(예를 들어, 보도나 갓길)가 설치되어 있다. 이와 같이, 도 2 및 도 3에 도시하는 예에 있어서, 도로는, 차도 및 단차부(보도나 갓길)를 포함하고, 차도와 단차부(보도나 갓길) 사이에는, 단차(LD)가 형성되어 있다. 선형의 제1 단차 판정 위치(Pa1) 및 제2 단차 판정 위치(Pa2)는, 차도, 단차(LD), 및 단차부(보도나 갓길)를 횡단하는 방향으로 연장되어 있다.
또한, 상기의 측거 센서(12)에 대한 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)의 위치 관계는 일례에 지나지 않는다. 다른 예는, 도 22를 참조하여 후술한다.
노면 높이 산출 회로(16)는, 측거부(11)에 의해 검출된 노면까지의 거리 및 방위에 기초하여, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 측거점의 높이 데이터의 변화 및 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 측거점의 높이 데이터의 변화를 각각 산출한다.
구체적으로, 노면 높이 산출 회로(16)는 노면까지의 거리 및 방위에 대해 좌표 변환 처리를 실시함으로써, 측거 데이터의 좌표 상의 차량 주위에 있는 물체(도로, 연석을 포함함)의 삼차원 정보를 취득한다. 차량 주위에 있는 물체의 삼차원 정보에는, 차량의 주위에 있어서의 노면(도로 및 연석의 표면을 포함함)의 삼차원 정보도 포함된다. 따라서, 노면 높이 산출 회로(16)는 차량의 주위에 있어서의 노면의 높이를 취득할 수 있다.
노면 높이 산출 회로(16)는, 노면의 높이로부터 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)의 각각에 있어서의 노면의 높이 변화(측거 데이터)를 산출한다. 도 4는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화를 나타내는 그래프이며, 도 5는, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4 및 도 5의 종축은 노면의 높이를 나타내고, 횡축은 차폭 방향으로 연장되는 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)를 나타낸다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 차도(Rr)와 단차부(Rd) 사이에는 단차(LD)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 차도(Rr)와 단차부(Rd)는 노면의 높이가 상이하고, 노면의 높이가 변화하는 노면 높이 변화부(HC)에 의해 접속되어 있다. 노면 높이 변화부(HC)와 차도(Rr)의 접속 부분을, 「단차 단부점(LD)」이라고 정의한다. 단차에는, 노면 높이 변화부(HC)와 단차 단부점(LD)이 포함된다. 단차 단부점(LD)은, 차량이 주행 가능한 차도의 차폭 방향의 경계점을 나타내는 의의를 갖는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 노면 높이 변화부(HC)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사가 급준한 경우, 단차 단부점(LD)의 위치를 고정밀도로 특정할 수 있다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 노면 높이 변화부(HC)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사가 완만한 경우, 단차 단부점(LD)의 위치를 고정밀도로 특정하기는 어렵다. 즉, 노면 높이 변화부(HC)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사가 급준할수록, 단차 단부점(LD)의 위치를 고정밀도로 특정할 수 있다.
노면 높이 변화부(HC)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사는, 차량으로부터 노면으로 비스듬히 아래로 향해져 있는 측거 센서(12)에서 검출된 측거 데이터의 좌표 상의 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)에 의한 단면으로 판정하고 있기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이, 단차 단부점(LD)의 접선과 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)가 이루는 각도에 따라 변화한다. 구체적으로는, 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)와 단차 단부점(LD)의 교점에 있어서, 단차 단부점(LD)의 접선과 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)가 이루는 각도가 직각에 가까울수록, 노면 높이 변화부(HC)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사는 급준해진다. 반대로 단차 단부점(LD)의 접선과 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)가 이루는 각도가 얕을수록, 측거 데이터의 좌표 상의 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)에 의한 단면은 경사지게 되며, 노면 높이 변화부(HC)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사는 완만해진다. 따라서, 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)와 단차 단부점(LD)의 교점에 있어서, 단차 단부점(LD)의 접선과 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)가 이루는 각도가 직각에 가까울수록, 단차 단부점(LD)의 위치를 고정밀도로 특정할 수 있다.
그래서, 단차 검출 회로(18)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화 및 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화 중, 노면의 높이 변화의 경사가 큰 단차 판정 위치에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출한다.
구체적으로, 단차 검출 회로(18)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사와, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사를 대비하는 제1 비교기(19)를 구비한다. 예를 들어, 제1 비교기(19)는, 단차 판정 위치에 대한 노면의 높이 변화율을 비교한다. 노면 높이 변화부(HC)에 있어서의 높이 변화율의 평균값을 비교해도 되고, 단차 단부점(LD) 근방의 높이 변화율만을 비교해도 상관없다.
단차 검출 회로(18)는, 높이 변화율이 큰, 즉 노면의 높이 변화의 경사가 급준한 단차 판정 위치(도 5)를 선택하여, 도 5에 나타내는 노면 높이 변화부(HC)와 차도(Rr)의 경계에 있는 단차 단부점(LD)의 위치를 검출한다. 단차 단부점(LD)의 위치의 구체적인 검출 방법은 특별히 따지지 않고, 기지의 방법을 사용할 수 있다.
예를 들어, 노면 높이 변화부(HC)와 차도(Rr)의 경계 부근을, 복수의 미소한 구간으로 분할한다. 그리고, 각 구간의 높이 변화율을 산출하고, 인접하는 구간에서 소정의 임계값 이상으로 높이 변화가 있는 경우, 당해 인접하는 구간의 경계를, 단차 단부점(LD)의 위치로서 특정하면 된다.
또한, 차도(Rr)의 노면에는, 그 높이가 중앙부에서 양단부인 갓길을 향하여 낮아지는 경사(캔트)가 설치되어 있다. 이 단차 근방의 경사에 대응하도록, 단차 검출 회로(18)가, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화로 단차가 있다고 판정한 후, 또한, 노면 높이 산출 회로(16)가 근방 단차 판정 위치(ya)를 설정하고, 단차 근방의 어느 일정한 경사 부분의 측거 데이터만을 추출하여, 정확하게 단차 단부점(LD)의 위치를 검출하도록 해도 된다. 이하, 구체적인 방법에 대해 설명한다.
우선, 노면 높이 산출 회로(16)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화(도 4)에 있어서, 미리 정한 높이 판정값 이상의 높이의 변화가 있는 위치를 검출한다. 구체적으로는, 도 21의 (a)에 도시된 바와 같이, 차도의 노면 높이(HE)를 추정하고, 그 후, 단차 검출 회로(18)가 차도의 노면 높이(HE)에 비해 높이 판정값(hD) 이상의 높이 변화가 발생한 경우에 단차가 있다고 판정한다.
상세하게는, 측거 센서(12)의 정면이 차도의 노면 영역이라고 생각하고, 제1 단차 판정 위치(Pa1)의 측거 데이터로부터 측거 센서(12)의 중심 위치(CVC)를 산출한다. 그리고, 측거 센서(12)의 중심 위치(CVC)로부터 소정의 범위에 있는 영역을 측거 센서 중심 영역(G1)으로서 추출한다. 그리고, 측거 센서 중심 영역(G1)에 있어서의 노면의 높이(HE)를 추정한다. 측거 센서 중심 영역(G1)에 있어서의 측거 데이터에 비해, 높이 방향을 이산적으로 구간 분할한 각 구간에 존재하는 측거 데이터의 수를 카운트하고, 가장 카운트수가 많은 높이를 차도의 노면 높이(HE)로 한다. 이 외에도, 허프 변환으로도 차도의 노면 높이를 추정할 수 있다.
여기서, 측거 센서(12)의 중심 위치(CVC)는, 차량(Vc)의 진행 방향에 비해 정면 전방에 측거 센서(12)를 설치한 경우에 최적인 위치이다. 차량(Vc)에 있어서의 측거 센서(12)의 설치 위치에 따라, 측거 센서(12)의 중심 위치(CVC)는 변화한다. 그 때문에, 차량(Vc)에 비해 가장 노면같다고 생각되는 위치를, 차도의 노면 높이(HE)를 추정하기 위한 영역으로 설정하면 된다.
노면 높이 산출 회로(16)는, 도 21의 (a)에 도시된 바와 같이, 차도의 노면 높이(HE)보다도 높이 판정값(hD) 이상 높은 위치(TD)에 측거 데이터가 존재한 경우, 거기에 단차가 있다고 판정한다. 이 이외에도, 차폭 방향으로 연속되는 국소적인 높이 변화를 산출하고, 그 높이 변화가 소정값 이상으로 큰 경우에 단차가 있다고 판단해도 된다.
다음에, 노면 높이 산출 회로(16)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 비해 높이 방향, 차폭 방향의 범위를 더 한정함으로써, 근방 단차 판정 위치를 설정한다. 구체적으로, 도 21의 (b)에 도시된 바와 같이, 높이 변화 위치(TD)를 기준으로 하여, 높이 방향은 하향으로 소정의 높이(xa), 차폭 방향은 차도 방향으로 소정의 거리(ya)를 각각 설정하여, 근방 단차 판정 위치(ya)로 한다. 이에 따라, 단차 근방의 어느 일정한 경사 부분의 측거 데이터만을 추출할 수 있고, 차도(Rr)의 노면에는 그 높이가 중앙부로부터 양단부인 갓길을 향하여 낮아지는 경사(캔트)가 설치되어 있는 경우에도, 정확하게 단차 단부점(LD)의 위치를 검출하는 것이 가능해진다.
도 6을 참조하여 도 1의 단차 검출 장치(1)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 설명한다. 도 6에 나타내는 일련의 처리 동작은, 소정의 시간 주기로 반복하여 실시된다. 먼저, 스텝 S01에서, 측거 센서(12)의 일례인 스테레오 카메라를 사용하여, 스테레오 화상을 취득한다.
스텝 S03으로 진행하여, 연산 회로(14)는, 스테레오 화상에 대해 렌즈의 왜곡을 보정하는 렌즈 왜곡 보정 처리를 행하고, 스테레오 화상 간의 상하 위치를 보정하는 평행화 보정 처리를 행한다. 스텝 S05로 진행하여, 연산 회로(14)는, 스테레오 화상 간의 각 화소의 대응짓기를 추정하는 스테레오 매칭 처리를 행한다. 그리고, 연산 회로(14)는, 차량 주위에 있는 물체까지의 거리 및 방위를 검출한다.
스텝 S07로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 차량 주위의 노면에, 차폭 방향의 선형의 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 설정한다. 그리고, 스텝 S09로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 연산 회로(14)에 의해 취득된 물체까지의 거리 및 방위에 기초하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화(제1 높이 변화)를 산출한다.
스텝 S11로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 차량 주위의 노면에, 제1 단차 판정 위치(Pa1)와는 다른 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정한다. 그리고, 스텝 S13으로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 연산 회로(14)에 의해 취득된 물체까지의 거리 및 방위에 기초하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화(제2 높이 변화)를 산출한다.
스텝 S15로 진행하여, 제1 비교기(19)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사와, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사를 대비한다. 그리고, 스텝 S17로 진행하여, 단차 검출 회로(18)는, 높이 변화가 큰, 즉 노면의 높이 변화의 경사가 급준한 단차 판정 위치(도 5)를 선택하고, 노면 높이 변화부(HC)와 차도(Rr)의 경계에 있는 단차 단부점(LD)의 위치를 검출한다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태에 의하면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
측거 센서(12)에 의해 검출되는 노면까지의 거리 및 방위에 포함되는 오차의 영향에 의해, 단차(LD)의 접선과 단차 판정 위치가 이루는 각도가 작은 경우, 단차(LD)의 위치의 검출 정밀도가 저하되어 버린다. 그래서, 단차(LD)의 접선과 이루는 각도가 상이한 두 단차 판정 위치(Pa1, Pa2)를 설정한다. 그리고, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화 및 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화 중, 노면의 높이 변화의 경사가 큰 단차 판정 위치(도 5)에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출한다. 이에 따라, 측거 센서(12)에 의해 검출되는 노면까지의 거리 및 방위에 포함되는 오차의 영향을 억제하고, 노면 상의 단차(LD)의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 특히, 단차 접선 방향과 단차 판정 위치가 이루는 각이 작은 커브나 교차점에서, 단차 단부점(LD)의 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 7을 참조하여, 제2 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(2)의 전체 구성을 설명한다. 단차 검출 장치(2)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상인 경우에, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차(LD)를 검출한다. 또한, 이 경우, 단차의 검출 정밀도를 유지한 채, 계산 부하를 경감하고, 처리 속도를 향상시키기 위하여, 단차 검출 장치(2)는, 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정하지 않고, 제2 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화를 산출하지 않는다.
구체적으로, 노면 높이 산출 회로(16)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사와 임계값을 비교하는 제2 비교기(20)를 구비한다. 그 밖의 점은, 도 1의 단차 검출 장치(1)와 동일하고, 설명을 생략한다.
제2 비교기(20)는, 미리 정해진 임계값과, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사를 비교한다. 구체적인 대비 방법은 특별히 따지지 않고, 기지의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제2 비교기(20)는 단차 판정 위치에 대한 노면의 높이 변화율을 비교할 수 있다. 도 4의 노면 높이 변화부(HC)에 있어서의 높이 변화율의 평균값을 비교해도 되고, 단차 단부점(LD) 근방의 높이 변화율만을 비교해도 상관없다. 또한, 임계값은, 단차 검출 장치(2)에 대해 요구되는 검출 정밀도에 따라 적절히 설정할 수 있다.
도 8을 참조하여 도 7의 단차 검출 장치(2)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 설명한다. 도 8에 나타내는 일련의 처리 동작은, 소정의 시간 주기로 반복하여 실시된다. 도 8에서는, 스텝 S09와 스텝 S11 사이에서, 스텝 S21을 실행하는 점에서, 도 6과 상이하다. 도 8의 스텝 S01 내지 S17에서 실행하는 처리는, 도 6의 스텝 S01 내지 S17과 동일하고, 설명을 생략한다.
스텝 S21에서, 제2 비교기(20)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사와 임계값을 비교한다. 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상인 경우(S21에서 "예"), 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사는, 단차 검출 장치(2)에 대해 요구되고 있는 검출 정밀도를 충족할 정도로 급준하다고 판단할 수 있다. 그래서, 이 경우, 스텝 S11 내지 S15를 실시하지 않고, 스텝 S17로 진행한다. 스텝 S17에 있어서, 단차 검출 회로(18)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출한다.
한편, 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 미만인 경우(S21에서 "아니오"), 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사는, 단차 검출 장치(2)에 대해 요구되고 있는 검출 정밀도를 충족할 정도로 급준하지 않다고 판단할 수 있다. 그래서, 위치 검출 정밀도가 충족되도록, 제1 실시 형태와 마찬가지로 스텝 S11 내지 S15를 실시하고 나서, 스텝 S17로 진행한다. 스텝 S17에 있어서, 단차 검출 회로(18)는, 노면의 높이 변화의 경사가 큰 쪽에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출한다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상인 경우에, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출한다. 이에 의해, 측거 센서(12)에 의해 검출되는 노면까지의 거리 및 방위에 포함되는 오차의 영향을 억제하여, 노면 상의 단차의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 특히, 단차 접선 방향과 단차 판정 위치가 이루는 각도가 작은 커브나 교차점에서, 단차 단부점(LD)의 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 단차 판정 위치 회로(15)는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정하지 않고, 노면 높이 산출 회로(16)는, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화를 산출하지 않는다. 그래서, 단차의 검출 정밀도를 유지한 채, 계산 부하를 경감하고, 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 미만인 경우(S21에서 "아니오"), 제1 실시 형태와 마찬가지의 처리를 행하는 예를 나타냈다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 가능하다. 예를 들어, 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 미만인 경우(S21에서 "아니오"), 단차 검출 장치(2)는, 스텝 S11 내지 S17을 실시하지 않고, 금회의 처리 동작 사이클을 종료하고, 다음번의 처리 사이클을 개시하면 된다. 그리고, 다음번의 처리 사이클의 스텝 S07에 있어서, 단차 판정 위치 회로(15)는, 전회의 제1 소정 방향 및 제1의 소정 거리와는 다른, 제1 소정 방향 및 제1의 소정 거리를 설정하면 된다. 이 변형예에서도, 단차의 검출 정밀도를 유지한 채, 계산 부하를 경감하고, 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상인 경우에, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출하고, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 노면의 높이 변화를 산출하지 않는 예였지만, 또한 복수의 단차 판정 위치를 설정해 두고, 제1 단차 판정 위치(Pa1)로부터 차례로, 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상이 되는 단차 판정 위치까지 판정을 반복하고, 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상이 되는 단차 판정 위치가 발견된 경우, 다음 판정은 행하지 않고, 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상이 된 단차 판정 위치에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출하도록 해도 된다.
(제3 실시 형태)
제1 단차 판정 위치(Pa1)와 단차(LD)의 교점과, 제2 단차 판정 위치(Pa2)와 단차(LD)의 교점이 떨어져 있으면, 노면의 높이 변화의 경사의 차이를 적절하게 비교하기가 어려운 경우가 있다.
그래서, 제3 실시 형태 내지 제6 실시 형태에서는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서 단차가 존재하는 단차 존재 범위를 추정하고, 단차 존재 범위를 지나는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정하는 예를 설명한다. 구체적으로, 단차 검출 장치(3 내지 6)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서 단차가 존재하는 단차 존재 범위를 추정하는 단차 존재 범위 추정 회로(21 내지 24)를 더 구비한다. 단차 판정 위치 회로(15)는, 제2 단차 판정 위치(Pa2)가 단차 존재 범위를 지나도록, 제2 소정 방향 및 제2의 소정 거리를 설정한다. 이에 의해, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서 검출되는 단차를, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서 검출되는 단차에 근접시킬 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제3 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(3)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 단차 존재 범위 Q1을 추정하는 단차 존재 범위 추정 회로(21)를 구비한다. 그 밖의 구성은 도 1의 단차 검출 장치(1)와 같다. 또한, 여기에서는, 도 1의 단차 검출 장치(1)에 기초하는 제3 실시 형태를 설명하지만, 제3 실시 형태는, 도 7의 단차 검출 장치(2)에도 적용 가능하다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 단차 존재 범위 추정 회로(21)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화(도 4)로부터, 노면 높이 변화부(HC) 및 단차 단부점(LD)을 포함하는 영역을 특정하고, 당해 영역에 단차 존재 범위 Q1을 설정한다. 단차 판정 위치 회로(15)는, 제2 단차 판정 위치(Pa2)가 단차 존재 범위 Q1을 지나도록, 제2 소정 방향 및 제2의 소정 거리를 설정한다.
단차 존재 범위 Q1의 깊이 방향의 범위로서는, 예를 들어 연석 1개분의 길이로 할 수 있다. 연석 1개분의 길이로 탐색함으로써, 연석의 기울기의 변함없는 범위에서 제2 단차 판정 위치를 설정할 수 있다.
단차 존재 범위 Q1의 수평 방향 범위로서는, 높이 변화량에 맞춰서 변경할 수 있다. 일본의 도로 환경에서 사용되는 낮은 연석 블록(도 25(a)의 부호 B1)으로서, 배수 등의 이유에 의해 단차 부근으로부터 35 내지 45㎝정도의 범위에서 경사가 설정된 일체형 블록의 규격이 있다. 일체형 블록의 규격에 기초하여, 수평 방향의 범위는, 높이 변화 위치(TD)와 실제의 단차 단부점(LD)의 차이도 고려하여 약 50㎝로 설정하면 된다. 단, 일본 이외의 나라에 있어서는, 당해국의 규격 등에 기초하여 소정의 거리를 설정하는 것은 가능하다.
또한, 보도와 차도의 경계를 결정하는 높은 연석 블록(도 25의 (b)의 부호B2)은 차도측의 경사부를 구비하지 않고, 연석 단체(單體)로 구성되어 있기 때문에, 단차 부근의 경사 부분은 차도의 횡단 구배에 좌우되게 된다. 그 때문에, 차도 전체로부터 연석 단부점까지의 거리에 있어서 경사가 설정되어 있게 된다. 일본의 도로 환경에서는, 낮은 연석 블록에 대해 차폭 방향에 있어서의 소정의 거리를 약 50㎝로 설정해도 경사의 각도가 바뀌지 않기 때문에, 정확하게 단차 단부점(LD)의 위치를 검출하는 것이 가능하다. 단, 여기서는 차도 전체가 일정한 경사이기 때문에, 차도 전체를 소정의 거리에 포함시키는 쪽이 정밀도는 좋아진다. 왜냐하면, 측거 데이터에 있어서의 노이즈에 비해 S/N비가 향상되기 때문이다. 그래서, 연석 블록의 높이를 의미하는 높이 변화에 따라, 수평 방향의 범위를 변경하는 것도 가능하다. 그것에 의하여, 일정한 경사가 되는 필요 최저한의 범위로 추출할 수 있고, 보다 고정밀도의 노면 경사의 추정이 가능해진다. 그 결과, 단차 단부점(LD)의 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
도 12를 참조하여 도 9의 단차 검출 장치(3)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 설명한다. 도 12에 나타내는 일련의 처리 동작은, 소정의 시간 주기로 반복하여 실시된다. 도 12에서는, 스텝 S09와 스텝 S11 사이에서, 스텝 S31을 실행하는 점에서, 도 6과 상이하다. 도 12의 스텝 S01 내지 S17에서 실행하는 처리는, 도 6의 스텝 S01 내지 S17과 동일하고, 설명을 생략한다.
스텝 S31에서, 단차 존재 범위 추정 회로(21)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화(도 4)로부터, 단차(LD)가 존재하는 단차 존재 범위 Q1을 추정한다. 그리고, 스텝 S11로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 제2 소정 방향 및 제2의 소정 거리를 조정함으로써, 단차 존재 범위 Q1을 지나는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정한다.
이상 설명한 바와 같이, 제3 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서 단차가 존재하는 단차 존재 범위 Q1을 추정하고, 단차 존재 범위 Q1을 지나는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정한다. 이에 따라, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서 검출되는 단차와 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서 검출되는 단차를 근접시킬 수 있다. 그리고, 거의 동일한 단차의 위치에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사의 차이를 비교할 수 있다. 그것에 의하여, 단차(LD)에 비해, 보다 최적의 소정 방향의 기울기를 설정할 수 있고, 단차(LD)의 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 노면의 높이 변화에 기초하여, 단차 존재 범위 Q1을 추정하기 위하여, 보다 고정밀도로 단차 존재 범위 Q1을 추정하는 것이 가능하다. 그 결과, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 단차와 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 단차를 근접시킬 수 있다. 그리고, 거의 동일한 단차의 위치에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사의 차이를 비교할 수 있다. 그것에 의하여, 단차(LD)에 비해, 보다 최적의 소정 방향의 기울기를 설정할 수 있고, 단차(LD)의 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
(제4 실시 형태)
제4 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(4)는, 일련의 단차 검출 처리를 소정의 시간 주기로 반복 실시하고, 전회의 처리 사이클에 있어서 검출된 단차의 위치에 기초하여, 단차 존재 범위 Q2를 추정한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제4 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(4)는, 전회 검출된 단차(LD)의 위치에 기초하여, 단차 존재 범위 Q2를 추정하는 단차 존재 범위 추정 회로(22)를 구비한다. 그 밖의 구성은 도 1의 단차 검출 장치(1)와 같다. 또한, 여기에서는, 도 1의 단차 검출 장치(1)에 기초하는 제4 실시 형태를 설명하지만, 제4 실시 형태는, 도 7의 단차 검출 장치(2)에도 적용 가능하다.
구체적으로, 단차 존재 범위 추정 회로(22)는, 소정의 시간 주기에 있어서의 차량(Vc)의 이동량을 추정한다. 추정한 이동량과, 전회 검출된 단차 단부점(LD)의 위치 정보를 사용하여, 금회 단차(LD)가 검출될 것이 예상되는 위치 혹은 영역을 추정한다. 즉, 다른 시각에 검출된 단차 단부점(LD)의 위치에서, 단차 존재 범위 Q2를 추정한다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 전회 검출된 단차 단부점(LD)의 위치를 차량의 이동량만큼 보정한다. 보정한 위치(FT1, FT2, FT3, ···, FT10) 중 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 가장 가까운 위치(FT7)를 포함하는 영역에 단차 존재 범위 Q2를 설정한다. 가장 가까운 위치(FT7)를 중심으로 하는 영역에 단차 존재 범위 Q2를 설정한다. 혹은, 보정한 위치(FT1, FT2, FT3, ···, FT10)를 연결하는 선과 제1 단차 판정 위치(Pa1)의 교점을 중심으로 하는 영역에 단차 존재 범위 Q2를 설정해도 상관없다. 단차 판정 위치 회로(15)는, 제2 소정 방향 및 제2의 소정 거리를 조정함으로써, 단차 존재 범위 Q2를 지나는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정한다.
도 15를 참조하여, 도 13의 단차 검출 장치(4)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 설명한다. 도 15에 나타내는 일련의 처리 동작은, 소정의 시간 주기로 반복하여 실시된다. 도 15에서는, 스텝 S09와 스텝 S11 사이에서, 스텝 S41을 실행하는 점에서, 도 6과 상이하다. 도 15의 스텝 S01 내지 S17에서 실행하는 처리는, 도 6의 스텝 S01 내지 S17과 동일하고, 설명을 생략한다.
스텝 S41에서, 단차 존재 범위 추정 회로(22)는, 소정의 시간 주기에 있어서의 차량(Vc)의 이동량을 추정한다. 그리고, 이동량과, 전회 검출된 단차 단부점(LD)의 위치 정보를 사용하여, 단차 존재 범위 Q2를 추정한다. 스텝 S11로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 제2 소정 방향 및 제2의 소정 거리를 조정함으로써, 단차 존재 범위 Q2를 지나는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정한다.
이상 설명한 바와 같이, 제4 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
전회 검출된 단차의 위치에 기초하여 단차 존재 범위를 추정하기 위하여, 보다 고정밀도로 단차 존재 범위 Q2를 추정하는 것이 가능하다. 그 결과, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 단차와 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 단차를 가까이할 수 있다. 그리고, 거의 동일한 단차의 위치에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사의 차이를 비교할 수 있다. 그것에 의하여, 단차(LD)에 대해, 보다 최적의 소정 방향의 기울기를 설정할 수 있고, 단차(LD)의 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
(제5 실시 형태)
제5 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(5)는, 동일한 처리 사이클에 있어서, 복수의 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 설정하고, 제1 단차 판정 위치(Pa1)마다 노면 상의 단차의 검출을 시도한다. 그리고, 검출에 성공한 단차의 위치에 기초하여 단차 존재 범위 Q3을 추정한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제5 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(5)는, 단차 존재 범위 추정 회로(23)를 구비한다. 단차 판정 위치 회로(15)는, 동일한 처리 사이클에 있어서, 복수의 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 설정한다. 단차 검출 회로(18)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)마다 노면 상의 단차의 검출을 시도하고, 단차 존재 범위 추정 회로(23)는, 검출에 성공한 단차(LD)의 위치에 기초하여, 단차 존재 범위 Q3을 추정한다. 그 밖의 구성은 도 1의 단차 검출 장치(1)와 같다. 또한, 여기에서는, 도 1의 단차 검출 장치(1)에 기초하는 제5 실시 형태를 설명하지만, 제5 실시 형태는, 도 7의 단차 검출 장치(2)에도 적용 가능하다.
구체적으로는, 도 17과 같이, 단차 검출 회로(18)는, 동일한 처리 사이클에 있어서, 측거 센서(12)에 가까운 제1 단차 판정 위치(Pa1)로부터 순서대로 노면 상의 단차의 검출을 시도한다. 그리고, 단차 존재 범위 추정 회로(23)는, 검출에 성공한 단차의 위치(FS1, FS2) 중 검출에 실패한 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 비해, 가장 가까운 단차의 위치(FS2)를 선택한다. 그리고, 선택한 단차의 위치(FS2)에 기초하여, 검출에 실패한 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 단차 존재 범위 Q3을 추정한다. 단차 판정 위치 회로(15)는, 제2 소정 방향 및 제2의 소정 거리를 조정함으로써, 단차 존재 범위 Q3을 지나는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정한다.
또한, 측거 센서(12)로부터 먼 제1 단차 판정 위치(Pa1)로부터 순서대로 노면 상의 단차의 검출을 시도해도 상관없다. 또한, 가장 가까운 단차의 위치뿐만 아니라, 2번째(FS1), 3번째, ···에 가까운 단차의 위치를 추가하고, 단차 존재 범위 Q3을 추정해도 상관없다.
도 18을 참조하여, 도 16의 단차 검출 장치(5)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 설명한다. 도 18에 나타내는 일련의 처리 동작은, 소정의 시간 주기로 반복하여 실시된다. 도 18에서는, 스텝 S09와 스텝 S11 사이에서, 스텝 S51을 실행하는 점에서, 도 6과 상이하다. 또한, 스텝 S07 및 스텝 S09의 처리 내용이 도 6과 상이하다. 그밖의 스텝에서 실행하는 처리는, 도 6과 동일하고, 설명을 생략한다.
스텝 S07에서, 단차 판정 위치 회로(15)는, 차량 주위의 노면에, 복수의 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 설정한다. 이 때, 제1 소정 방향은 바꾸지 않고, 제1 소정 거리를 변화시킴으로써, 복수의 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 동시에 설정한다.
스텝 S09로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 연산 회로(14)에 의해 취득된 물체까지의 거리 및 방위에 기초하여, 제1 단차 판정 위치(Pa1)의 각각에 있어서의 노면의 높이 변화(제1 높이 변화)를 산출한다. 또한, 단차 검출 회로(18)는, 제1 단차 판정 위치(Pa1)의 각각에 대해, 단차의 검출을 시도한다.
스텝 S51로 진행하여, 단차 존재 범위 추정 회로(23)는, 검출에 성공한 단차의 위치(FS1, FS2) 중, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 비해 가장 가까운 단차의 위치(FS2)를 선택한다. 그리고, 선택한 단차의 위치(FS2)에 기초하여, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 단차 존재 범위 Q3을 추정한다.
스텝 S11로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 제2 소정 방향 및 제2의 소정 거리를 조정함으로써, 단차 존재 범위 Q3을 지나는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정한다.
이상 설명한 바와 같이, 제5 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
복수의 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 설정하고, 제1 단차 판정 위치(Pa1)마다 노면 상의 단차의 검출을 시도한다. 검출에 성공한 단차의 위치(FS1, FS2)에 기초하여, 단차 존재 범위 Q3을 추정한다. 그래서, 보다 고정밀도로 단차 존재 범위를 추정하는 것이 가능하다. 그 결과, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 있어서의 단차와 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 있어서의 단차를 가까이할 수 있다. 그리고, 거의 동일한 단차의 위치에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사의 차이를 비교할 수 있다. 그것에 의하여, 단차(LD)에 비해, 보다 최적의 소정 방향의 기울기를 설정할 수 있고, 단차(LD)의 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
(제6 실시 형태)
제6 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(6)는, 차량(Vc)의 지도 상의 위치를 추정하고, 추정된 차량(Vc)의 지도 상의 위치에 기초하여, 단차 존재 범위를 추정한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 제6 실시 형태에 관한 단차 검출 장치(6)는, 차량 주위의 지도 정보를 취득하는 지도 취득 회로(26)와, 차량(Vc)의 지도 상의 위치를 추정하는 자기 위치 추정 회로(25)를 더 구비한다. 단차 존재 범위 추정 회로(24)는, 추정된 차량의 지도 상의 위치에 기초하여, 단차 존재 범위를 추정한다. 또한, 단차 검출 장치(6)는, GPS(27)와, 지도 데이터베이스(28)를 더 구비하고 있어도 된다. 그러나, 외부와의 통신에 의해, 차량(Vc) 주위의 지도 정보나 자기 위치의 정보를 취득해도 상관없다. 그 밖의 구성은 도 1의 단차 검출 장치(1)와 같다. 또한, 여기에서는, 도 1의 단차 검출 장치(1)에 기초하는 제6 실시 형태를 설명하지만, 제6 실시 형태는, 도 7의 단차 검출 장치(2)에도 적용 가능하다.
지도 취득 회로(26)가 취득하는 지도 정보에는, 차도의 형상을 나타내는 도로 정보가 포함되어 있다. 차도의 형상은, 단차(LD)에 의해 정해지는 형상이다. 자기 위치 추정 회로(25)는, GPS(27)로부터 취득한 차량(Vc)의 현재 위치를 나타내는 자기 위치 정보로부터, 차량(Vc)의 지도 상의 위치를 추정한다. 이에 의해, 차량(Vc)에 대한 단차(LD)의 평면 형상을 추정할 수 있다. 단차 존재 범위 추정 회로(24)는, 추정된 차량(Vc)의 지도 상의 위치와, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 기초하여, 단차 존재 범위를 추정한다. 구체적으로는, 차량(Vc)에 대한 차도의 윤곽과 제1 단차 판정 위치(Pa1)가 교차하는 위치를 중심으로 하여, 단차 존재 범위를 추정한다.
도 20을 참조하여 도 19의 단차 검출 장치(6)를 사용한 단차 검출 방법의 일례를 설명한다. 도 20에 나타내는 일련의 처리 동작은, 소정의 시간 주기로 반복하여 실시된다. 도 20에서는, 스텝 S09와 스텝 S11 사이에서, 스텝 S61 내지 S65를 실행하는 점에서, 도 6과 상이하다. 도 20의 스텝 S01 내지 S17에서 실행하는 처리는, 도 6의 스텝 S01 내지 S17과 동일하고, 설명을 생략한다.
스텝 S61에서, 지도 취득 회로(26)는, 차도의 형상을 나타내는 도로 정보를 포함하는 지도 정보를 취득한다. 스텝 S63으로 진행하고, 자기 위치 추정 회로(25)는, GPS(27)로부터 취득한 차량(Vc)의 현재 위치를 나타내는 자기 위치 정보로부터, 차량(Vc)의 지도 상의 위치를 추정한다. 스텝 S65로 진행하여, 단차 존재 범위 추정 회로(24)는, 추정된 차량(Vc)의 지도 상의 위치와, 제1 단차 판정 위치(Pa1)에 기초하여, 단차 존재 범위를 추정한다.
스텝 S11로 진행하여, 단차 판정 위치 회로(15)는, 제2 소정 방향 및 제2의 소정 거리를 조정함으로써, 단차 존재 범위 Q2를 지나는 제2 단차 판정 위치(Pa2)를 설정한다.
이상 설명한 바와 같이, 제6 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
차량의 지도 상의 위치에 기초하여, 단차 존재 범위를 추정함으로써, 보다 고정밀도로 단차 존재 범위를 추정하는 것이 가능하다. 그 결과, 제1 단차 판정 위치에 있어서의 단차와 제2 단차 판정 위치에 있어서의 단차를 가까이할 수 있다. 그리고, 거의 동일한 단차의 위치에 있어서의 노면의 높이 변화의 경사의 차이를 비교할 수 있다. 그것에 의하여, 단차에 대해, 보다 최적의 소정 방향의 기울기를 설정할 수 있고, 단차의 위치를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 형태를 기재했지만, 본 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 본 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시의 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
(제1 변형예)
측거 센서(12)로서의 스테레오 카메라를, 차량(Vc)의 전방부가 아니라, 도 22에 도시된 바와 같이, 차량(Vc)의 측부에 설치하고, 스테레오 카메라의 촬상 범위를 차량(Vc)의 측방으로 해도 상관없다. 이 경우에도, 차량(Vc)의 진행 방향을 제1 소정 방향(Da1)으로 한다. 이에 의해, 단차 판정 위치 회로(15)는, 차량의 주위(측방)의 노면에, 단차(LD)와 교차하는 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 설정할 수 있다. 구체적으로는, 측거 센서(12)로부터 제1 소정 방향(Da1)으로 제1 소정 거리만큼 떨어져서, 제1 소정 방향(Da1)에 직교하는 방향으로 연장되는 단차 판정 위치(Pa1)를 설정할 수 있다. 도시는 생략하지만, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 대해서도 동일하다.
(제2 변형예)
측거 센서(12)의 다른 예로서, 레이저 레인지 파인더(LRF)가 있다. LRF는, 차량 주위의 물체를 향하여 레이저를 조사하고, 물체에 반사하여 되돌아 온 레이저를 관측한다. 그리고, LRF는 레이저의 조사 방향에 기초하여 물체가 위치하는 방위를 계측함과 함께, 레이저의 조사로부터 반사 레이저의 관측까지의 시간에 기초하여 물체까지의 거리를 계측한다. LRF는, 레이저 스캐너라고도 불린다. LRF의 조사 범위는 임의로 설정 가능하다. 도 23은, 차량(Vc)의 루프 중앙부에 LRF(12)를 설정하고, 주위 전체를 조사 범위로 하는 360도 LRF의 예를 나타낸다. 단차 판정 위치 회로(15)는, 측거 센서(12)로부터 제1 소정 방향(Da1)으로 제1 소정 거리만큼 떨어져서, 제1 소정 방향(Da1)에 직교하는 방향으로 연장되는 제1 단차 판정 위치(Pa1)를 설정한다. 그래서, 차량(Vc)의 전방부에 측거 센서(12)를 설치한 도 2 및 도 3의 예와 동일하게 하여, 차량(Vc)의 진행 방향을 제1 소정 방향 Da1로 하므로, 차폭 방향으로 연장되는 제1 단차 판정 위치(Pa1)가, 차량(Vc)의 전방에 설정된다. 도시는 생략하지만, 제2 단차 판정 위치(Pa2)에 대해서도 동일하다.
또한, 부각을 두어 LRF를 탑재함으로써 주행 중에 차량 진행 방향을 광범위에 걸쳐 조사하는 것이 가능해진다. 또한, 복수의 레이저를 동시에 조사 가능한 멀티레이어형 LRF를 사용하는 것도 가능하다.
측거 센서(12)로서 레이저 레인지 파인더(LRF)를 사용한 경우의 단차 검출 방법은, 도 6의 S01 내지 S05 대신에 도 24에 나타내는 스텝 S71 및 S73을 실시하는 점이 상이하다. 그밖의 스텝 S07 내지 S13은, 도 6과 동일하며, 설명을 생략한다.
스텝 S71에 있어서, LRF(12)는, 레이저가 조사된 물체의 방위와 함께, 물체까지의 거리를 계측한다. 계측 데이터는 연산 회로(14)에 송신된다. 스텝 S73으로 진행하여, 연산 회로(14)는, LRF(12)를 원점으로 한 극좌표계의 계측 데이터를, 차량(Vc)을 원점으로 한 직교 좌표계로 변환한다. 이에 의해, 연산 회로(14)는, 차량의 주위에 있어서의 노면의 삼차원 정보를 취득할 수 있다. 그 후, 스텝 S07로 진행한다.
1 내지 6: 단차 검출 장치
11: 측거부
12: 측거 센서
13: 마이크로컴퓨터
14: 연산 회로
15: 단차 판정 위치 회로
16: 노면 높이 산출 회로
18: 단차 검출 회로
19: 제1 비교기
20: 제2 비교기
21 내지 24: 단차 존재 범위 추정 회로
HC: 노면 높이 변화부
Da1:제1 소정 방향
Da2: 제2 소정 방향
Pa1: 제1 단차 판정 위치
Pa2: 제2 단차 판정 위치
Rd: 단차부
Rr: 차도
Q1 내지 Q3: 단차 존재 범위
LD: 단차 단부점
Vc: 차량

Claims (9)

  1. 차량에 탑재되어, 상기 차량의 주위에 있어서의 노면까지의 거리 및 방위를 검출하는 측거 센서와,
    상기 측거 센서로부터 제1 소정 방향으로 제1 소정 거리만큼 떨어져서, 상기 제1 소정 방향에 직교하는 방향으로 연장되는 제1 단차 판정 위치를 상기 노면에 설정하고, 상기 측거 센서로부터 상기 제1 소정 방향과는 다른 제2 소정 방향으로 제2 소정 거리만큼 떨어져서, 상기 제2 소정 방향에 직교하는 방향으로 연장되고 상기 제1 단차 판정 위치와 교차하는 제2 단차 판정 위치를 상기 노면에 설정하는 단차 판정 위치 회로와,
    상기 측거 센서에 의해 검출된 상기 노면까지의 거리 및 방위에 기초하여, 상기 제1 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화, 및 상기 제2 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화를 각각 산출하는 노면 높이 산출 회로와,
    상기 제1 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화, 및 상기 제2 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화 중, 상기 노면의 높이 변화의 경사가 큰 단차 판정 위치에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출하는 단차 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화의 경사, 및 상기 제2 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화의 경사 중, 상기 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상인 단차 판정 위치가 있는 경우에는, 상기 임계값 이상이었던 단차 판정 위치의 상기 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단차 판정 위치에 있어서 상기 단차가 존재하는 단차 존재 범위를 추정하는 단차 존재 범위 추정 회로를 더 구비하고,
    상기 단차 판정 위치 회로는, 상기 단차 존재 범위를 지나는 상기 제2 단차 판정 위치를 설정하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단차 존재 범위 추정 회로는, 상기 제1 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화에 기초하여, 상기 단차 존재 범위를 추정하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단차 검출 회로는, 소정 시간마다 반복하여, 상기 노면 상의 단차를 검출하고,
    상기 단차 존재 범위 추정 회로는, 전회 검출된 단차의 위치에 기초하여, 상기 단차 존재 범위를 추정하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 단차 판정 위치 회로는 복수의 제1 단차 판정 위치를 설정하고, 상기 단차 검출 회로는 제1 단차 판정 위치마다 상기 노면 상의 단차의 검출을 시도하고,
    상기 단차 존재 범위 추정 회로는, 검출에 성공한 단차의 위치에 기초하여, 상기 단차 존재 범위를 추정하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    차량 주위의 지도 정보를 취득하는 지도 취득 회로와,
    상기 차량의 지도 상의 위치를 추정하는 자기 위치 추정 회로를 더 구비하고,
    상기 단차 존재 범위 추정 회로는, 추정된 상기 차량의 지도 상의 위치에 기초하여, 상기 단차 존재 범위를 추정하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화의 경사가 임계값 이상인 경우,
    상기 노면 높이 산출 회로는, 상기 제2 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화를 산출하지 않고, 또한,
    상기 단차 검출 회로는, 상기 제1 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 장치.
  9. 차량에 탑재된 측거 센서를 사용하여 상기 차량의 주위에 있어서의 노면까지의 거리 및 방위를 검출하고,
    상기 측거 센서로부터 제1 소정 방향으로 제1 소정 거리만큼 떨어져서, 상기 제1 소정 방향에 직교하는 방향으로 연장되는 제1 단차 판정 위치를 상기 노면에 설정하고,
    상기 측거 센서로부터 상기 제1 소정 방향과는 다른 제2 소정 방향으로 제2 소정 거리만큼 떨어져서, 상기 제2 소정 방향에 직교하는 방향으로 연장되고 상기 제1 단차 판정 위치와 교차하는 제2 단차 판정 위치를 상기 노면에 설정하고,
    상기 측거 센서에 의해 검출된 상기 노면까지의 거리 및 방위에 기초하여, 상기 제1 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화, 및 상기 제2 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화를 각각 산출하고,
    상기 제1 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화, 및 상기 제2 단차 판정 위치에 있어서의 상기 노면의 높이 변화 중, 상기 노면의 높이 변화의 경사가 큰 단차 판정 위치에 기초하여, 노면 상의 단차를 검출하는 것을 특징으로 하는, 단차 검출 방법.
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