JP2000285245A - 移動体の衝突防止装置、衝突防止方法、および記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自車両に搭載したカメラから後方を撮像し、そ
の画像から他車両を迅速に且つ確実に検出し、この検出
結果に基づいて両方の車両の衝突や異常接近に関わるト
ラブルを未然に回避させるための措置を確実にとらせて
衝突防止を図る。 【解決手段】テレビカメラを用いて走行中の車両の周囲
の状況を観測し、衝突の可能性のある周囲の車両を検出
すると共に、その結果を元に自車両の運転手に警報を発
生する（ステップＳ１〜Ｓ８）。特に、追い越しをかけ
てくる車両を高精度に検出すると共に、自車両のターン
シグナルやハンドル舵角などを考慮して衝突の可能性を
予測し、警報を発する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ある車両が別の車
両を追い越すとき等、車両同士が互いに接近する瞬間状
態を経験するときの車両間の衝突を防止する衝突防止装
置および衝突防止方法に係り、とくに、カメラで後方の
走行状態を撮像し、その画像から他の車両を検出してカ
メラ搭載車両に必要に応じて警報を発するようにした衝
突防止装置および衝突防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、交通事故の原因には各種の要因
があるが、車線変更や追い越し走行を原因とする事故も
相当数に上る。したがって、走行中の車両の運転者がそ
の周囲の状況、とくに後方の走行状態を常時把握してい
れば、不用意な車線変更やハンドル操作を回避するのに
多いに役立つものと考えられている。

【０００３】従来、走行中の車両がその周りの状況を観
測するには、レーダやテレビカメラなどが多用されてい
る。レーダとしては、レーザレーダや超音波レーダが用
いられる。これらのレーダを利用した環境認識装置の場
合、障害物に対する相対速度や障害物との距離は検出可
能であるが、指向性が狭く、曲がった道路での利用など
は困難であった。

【０００４】これに対して、テレビカメラから得られる
画像を用いる方法の場合、その１つの態様として、画像
中の車両の位置から、車両の３次元位置を推定すること
も可能であり、観測範囲も広くなるという特徴がある。
しかし、この方法は、車両周辺のある一瞬の状況を認識
して、画像中での障害物の位置を検出するだけであり、
障害物との時間的な位置の変化などを考慮していなかっ
た。

【０００５】例えば、特開平２−２８７７９９号公報記
載の技術によれば、車両に装着されたテレビカメラの画
像を元に、この画像から走行レーンを認識して、走行レ
ーン中に障害物が存在する場合、その方向にターンシグ
ナルを出すと警報が発生される装置が提案されている。
具体的には、この装置は画像上で走行レーンの画素濃度
と異なる領域を２値化によって求め、走行レーン中の障
害物を認識している。

【０００６】しかし、この装置の場合、先に検出した走
行レーンの中だけを障害物（他の車両など）の検出対象
としているため、走行レーンの検出に失敗した場合や走
行レーンの端を走行する２輪車がある場合などにおいて
は、検出能がうまく機能しない場合もある。また、この
装置の手法によれば、ある時刻の一点で道路上に存在す
る障害物を検出するため、道路上の影やペイントなどを
障害物として誤認する可能性もある。さらに、ある時刻
の一点で障害物の存在を検出するだけであるので、自車
両よりも速度が遅く、相対的に遠ざかっていく車両に対
しても警報を誤って発生する可能性がある。

【０００７】そこで、画像処理による車両検出の別の方
法として、時系列的に連続的に取り込まれる画像から車
両などの移動体を検出する手法が提案されている。

【０００８】例えば、“Ｄ．Ｍｕｒｒａｙ ｅｔ ａ
ｌ．， Ｍｏｔｉｏｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈ
ａｎ Ａｃｔｉｖｅ Ｃａｍｅｒａ， ＰＡＭＩ，Ｖ
ｏ．１６，ＮＯ．５，４４９−４５９"で提案されてい
るように、既知のカメラ移動量を利用して画像を変換す
ることによって時系列画像間の対応関係を演算し、移動
体を抽出する手法である。また、「移動カメラで撮影し
た動画像からの移動物体の抽出」（情報処理学会、第５
１回全国大会、１９９５：寺久保他著）によれば、画像
上の注目点を配置し、これらの点を頂点とする領域の対
応を時系列画像間で探索することによって、画像間での
アフィン変換パラメータを２段階に分けて求め、これに
より移動物体を抽出する手法が提案されている。さら
に、特開平７−１１０８６４号公報によれば、移動ベク
トル場に２次元ラプラシアンフィルタを掛け、その出力
値をしきい値処理することにより移動物体を抽出する方
式が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の時系列的に連続した画像を利用した移動物体
（車両）検出の場合、所定の演算処理を画像全体の画素
について一様に実行することから、画像処理の演算負荷
が非常に大きく、高速処理が難しくなる。これを回避す
るには、演算能力が高いコントローラが要求される。つ
まり、車両の衝突防止のような高いリアルタイム性を求
められ、且つ、車載が可能なコストの装置には不向きで
あるという問題がある。

【００１０】本発明は、このような従来技術が抱える状
況に鑑みてなされたもので、自車両に搭載したカメラの
画像から他車両を検出するときの演算量を減らすことが
でき、これにより、処理の高速化を図るとともに、車載
が可能な程度の演算能力の装置であっても他車両を確実
に検出することができる衝突防止装置および衝突防止方
法を提供することを、１つの目的とする。

【００１１】また本発明は、自車両に搭載したカメラか
ら後方を撮像し、その画像から他車両を迅速に且つ確実
に検出し、この検出結果に基づいて両方の車両の衝突や
異常接近に関わるトラブルを未然に回避させるための措
置を確実にとらせることができる衝突防止装置および衝
突防止方法を提供することを、別の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る移動体の衝突防止装置は、衝突防止の
警報発令の対象となる移動体の周囲の状況を撮像する撮
像手段と、この撮像手段が時系列に撮像した複数フレー
ムの画像夫々の限定した検出領域を探索して他の移動体
を検出する検出手段と、前記対象となる移動体の移動状
態と検出された前記他の移動体の移動状態との関係から
両移動体間における衝突の可能性の程度を予測する予測
手段と、この予測手段の予測結果に応じて前記対象とな
る移動体に警報を発する警報発生手段とを備えたことを
特徴とする。

【００１３】好適には、前記撮像手段、検出手段、予測
手段、および警報発生手段は全て前記対象となる移動体
に設ける。例えば、前記両方の移動体は共に車両であ
る。例えば、前記検出手段は、前記画像での前記対象車
両が走行している道路に存在するエッジとその交点であ
る消失点の位置情報を決める手段と、この位置情報を元
にして前記限定した検出領域を決める手段と、前記時系
列の画像間における前記検出領域の移動量を検出する手
段と、この移動量に基づき前記対象車両に接近するか又
はその車両と等速で走行する他の車両のみを検出する手
段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】また、好適には、前記予測手段は、検出し
た前記他の車両の前記移動量に基づき当該車両の領域が
前記画像上でその端部まで到達する時間を算出する手段
と、この算出値を用いて前記対象車両に前記他の車両が
追い付くまでの時間を予測する手段とを備える。この場
合、前記警報発生手段は、前記予測時間に基づき前記他
の車両が前記対象車両に衝突する可能性を見極める手段
と、前記対象車両の走行方向の変更を検知する手段と、
前記衝突の可能性があると判断され且つ前記対象車両が
前記他の車両が走行している車線方向に走行方向を変更
しようとしている状態が検知されたときに警報を発する
手段とを備えていてもよい。例えば、前記検知手段は、
前記対象車両の運転者によるウィンカーの点灯状況また
はハンドルの操作角状況を検知する手段である。

【００１５】また、前記目的を達成するため、衝突防止
の警報発令の対象となる移動体の周囲の状況を時系列に
撮像し、この撮像した複数フレームの画像夫々の限定し
た検出領域を探索して他の移動体を検出し、前記対象と
なる移動体の移動状態と検出された前記他の移動体の移
動状態との関係から両移動体間における衝突の可能性の
程度を予測し、この予測結果に応じて前記対象となる移
動体に警報を発することを特徴とする。

【００１６】さらに、前記目的を達成するには、移動体
の衝突防止のためのプログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体であって、前記衝突防止の警報
を出す対象となる移動体の周囲の状況を撮像する撮像手
段が時系列に撮像した複数フレームの画像を入力する手
段と、当該画像夫々の限定した検出領域を探索して他の
移動体を検出する手段と、前記対象となる移動体の移動
状態と検出された前記他の移動体の移動状態との関係か
ら両移動体間における衝突の可能性の程度を予測する手
段と、この予測結果に応じて前記対象となる移動体に警
報器を介して警報を発令する手段とを実行するプログラ
ムを記録した記録媒体を備えてもよい。

【００１７】このような構成によれば、画像中の動き情
報をもとに移動体としての自車両に衝突する可能性のあ
る他の移動体としての追越し車両のみを検出することが
でき、検出された追い越し車両と自車両との間の関係の
時間的な変化を利用することにより、衝突を安定して且
つ確実に防止する上で有効である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を図１
〜１２に基づき説明する。なお、この実施形態では、移
動体として実空間の路面などを移動する車両を例にとっ
て説明する。

【００１９】この実施形態に係る衝突防止装置は、１台
ずつの車両に搭載されるようになっている。この衝突防
止装置は、図１に示す如く、撮像手段としてのカメラ１
１、舵角センサ１２、ウィンカーセンサ１３、および車
速センサ１４を備えるとともに、ＣＰＵ、メモリなどを
有するコントローラ１５、警報器１６を備える。

【００２０】カメラ１１、舵角センサ１２、および車速
センサ１４とコントローラ１５との間にＡ／Ｄ変換器１
７、１８及びカウンタ１９が夫々介挿されている。ま
た、コントローラ１５と警報器１６との間にはドライバ
２０が介挿されている。

【００２１】コントローラ１５は後述する各種の処理を
行うプログラムを格納しており、車両Ｃのキースイッチ
をオンにすることでそれらの処理を自動的に起動させ、
キースイッチをオフにするまでそれらの処理を継続させ
る。

【００２２】カメラ１１は、通常のＣＣＤカメラ、ＣＭ
ＯＳカメラ、ＩＴＶカメラ等を利用することができる。
このカメラ１１は、本実施形態では図２に示す如く、車
両Ｃ（自車両Ｃｓ、他車両Ｃｏ）のリアウィンドウに視
野を後方に向けて取り付けられている。なお、カメラ１
１は、車両Ｃの後方を撮像できる位置であれば何れの位
置に取り付けてもよい。このカメラ１１で撮像された道
路、車両およびその周辺環境の画像のデータは、時系列
的に連続してＡ／Ｄ換器１７などを介してディジタル信
号に処理され、コントローラ１５に送られる。

【００２３】舵角センサ１２は各車両Ｃのハンドルの操
作角度を検出する。この操作角度信号はＡ／Ｄ変換器１
８によりデジタル量の信号に変換され、コントローラ１
５に送られる。

【００２４】また、ウィンカーセンサ１３は車両Ｃの左
側又は右側のウィンカーを点灯させた状態を検知し、そ
れを論理値で成るオン・オフ信号としてコントローラ１
５に送る。

【００２５】さらに、車速センサ１４は、車両Ｃの車速
を例えば車輪の回転に応じたパルス信号として検出す
る。このパルス信号はカウンタ１９により単位時間当た
りのパルス数として計測され、この計測値がデジタル量
の状態でコントローラ１５に供給される。

【００２６】これらの車速、ウィンカー点灯状態又はハ
ンドル角度は、後方から自車両Ｃｓに接近してくる他車
両Ｃｏとの衝突の可能性を判断するときの自車両の走行
状態を表すパラメータとしてコントローラ１５で使用さ
れる。

【００２７】後述するように、コントローラ１５は自車
両Ｃｓと他車両Ｃｏとの間の衝突の可能性を予測したと
きに、デジタル量の警報信号をドライバ２０に出力す
る。この信号はドライバ２０により所要パワーのアナロ
グ量の信号に変換され、警報器１６に供給される。警報
器１６は例えば、光や音（または音声）を発して運転者
に警報を与えるユニットであり、運転席に聞こえる位置
や運転席から見ることのできる位置に設けられている。

【００２８】続いて、この衝突防止装置の動作を説明す
る。

【００２９】コントローラ１５は、図３に示す概略アル
ゴリズムに基づいて後方から接近する他車両Ｃｏを検出
し、必要に応じて警報を発する。

【００３０】これを説明すると、コントローラ１５はカ
メラ１１からの画像データをフレーム毎に入力し（ステ
ップＳ１）、次いで前回の処理で使用した画像データ
（１フレーム前の画像データ）をメモリからワークエリ
アに読み出す（ステップＳ２）。

【００３１】次いで、コントローラ１５は自車両Ｃｓの
後方を走行している他車両Ｃｏの検出処理を行う。この
検出処理は、路面の白線検出（ステップＳ３）、画像中
の特徴点の移動量算出（ステップＳ４）、及び追い越す
他車両Ｃｏ（追越し車両）の検出（ステップＳ５）から
成る。これらの各ステップの処理は後で詳述する。

【００３２】この検出処理により自車Ｃｓを追い越そう
としている他車両Ｃｏが検出された場合、後述するよう
に、追いつかれる時間を予測する（ステップＳ６）。そ
して、必要に応じて、自車Ｃｓの運転者に追越し車両Ｃ
ｏが居ることを知らせるための警報を発する（ステップ
Ｓ７）。この後、かかる処理を継続する場合（ステップ
Ｓ８）、ステップＳ１で入力した現在のフレームの画像
データを次回の検出処理のために記憶する（ステップＳ
９）。

【００３３】これにより、エンジンオフとなるまで、か
かる検出処理が継続され、時系列的に連続する２画像に
基づく追越し車両の検出、衝突の可能性判断、および、
必要に応じた警報発生の処理が行われる。以下に、この
処理を詳述する。

【００３４】（白線検出処理）ステップＳ３では、コン
トローラ１５により、道路上の白線検出処理が実行され
る。

【００３５】この白線検出処理は、概括的には、入力す
る各時系列画像に対してエッジの抽出を行い、画像内の
路面上の白線および道路の稜線を構成する直線エッジと
その交点である消失点とを検出する処理である。抽出さ
れた白線、稜線のエッジ処理結果および消失点は後述の
移動量算出処理で使用される。なお、以降の説明におい
て、白線、黄線、及び舗道の稜線など、車線を区分でき
る線状体を一括して「白線」と記述する。

【００３６】いま、道路上を走行している車両Ｃから図
４（ａ），（ｂ）に示す画像のデータが入力するものと
する。同図（ａ）は時刻ｔのときに得られた入力画像、
同図（ｂ）は時刻ｔ＋１のときに得られた入力画像で、
時系列的に連続している。ここに示した画像は、カメラ
１１から入力する画像群の内の、任意の２つの連続時刻
の画像である。

【００３７】時系列的に得られる各時刻の入力画像に
は、道路、その側壁、後方を走行する車両などが映って
いるが、この中で本装置が最終的に抽出するのは追い越
していこうとする車両（追越し車両）である。

【００３８】ここで、追い越し車両はその走行範囲が白
線や路肩などで限定されているので、これらの白線や路
肩が構成する稜線などを抽出することによって追い越し
車両の存在位置を限定することができる。また、直進し
ている車両から後方をー般的なテレビカメラで撮影した
場合、背景はＦＯＥ（ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｅｘｐａｎｓ
ｉｏｎ）と呼ばれる動きベクトルの集中点に収束するよ
うに移動する。とくに、車両が平行に引かれた車線を区
別する白線の間を白線に沿って走行するとき、ＦＯＥは
画面上の白線の交点である消失点にー致することにな
る。

【００３９】一般に、画像処理によって得られた動きベ
クトルからＦＯＥを求めるためには、カメラの動きによ
る背景の動きと背景以外の移動物体に生じる動きとを分
割し、背景の動きを持つ点の動きベクトルの集中点を求
める必要があるため、演算量が非常に大きくなる。これ
に対して、消失点は、白線や稜線を求めて、その交点を
計算することによって求めることができるので、比較的
少ない計算量で求めることができる。そこで、本実施例
では、白線や稜線から消失点を求め、これを仮想的なＦ
ＯＥであるとして移動量の算出などに利用する手法を採
用する。これにより演算量を減らす、高速で処理できる
ようになる。

【００４０】白線（白線、黄線、舗道の稜線など）の集
中点である消失点の画像上の位置は、カメラ１１の内部
パラメータやカメラ１１と地面（路面）との成す角度な
どから一意的に決定できる。そこで、カメラ１１を車両
Ｃに搭載したときに、最初に道路の画像を撮影し、その
とき写し出された画像上の白線の位置と消失点の位置を
記憶させ、この記憶情報を実際の走行中の車両検出を行
うときのデフォルト値として用いるようにする。また、
カメラの振動などに起因してデフォルト位置がずれる可
能性があるので、装置の稼動中に安定して白線の位置検
出ができているならば、デフォルト値をその位置に更新
することも好適な態様である。

【００４１】走行中の具体的な白線検出処理は、以下の
ように実行される。白線検出を行うために、まず画面か
らエッジ成分を抽出する。エッジの抽出では、エッジの
方向や強度を検出する必要があるため、ソーペルオペレ
ータやラプラシンアンガウシアンオペレータなどが用い
られる。ただし、エッジの強度と方向を求めることがで
きるオペレータであれば、これらのオペレータ以外のも
のを使うこともできる。

【００４２】次に、得られたエッジの強度と方向を用い
て、白線のデフォルト値の近傍にある白線候補を検出す
る。例えば、図５に示す如く、自車両が走行する車線を
区分する白線のデフオルト位置ＰＷが求められていた場
合、白線候補の探索（検出）範囲ＲＷは図示の如く、白
線のデフォルト位置ＰＷを含む狭い斜線範囲に限定でき
る。

【００４３】なお、この探索範囲ＲＷの大きさは車両に
取りつけられたカメラ１１の振動の大きさなどを考慮し
て適宜変更することもできる。

【００４４】またなお、ここでは、自車両Ｃが走行して
いるレーンの白線のみを表示したが、それ以外の白線や
稜線を検出して消失点の算出に用いることもできる。た
だし、その場合、自車両が走行している以外の白線のデ
フォルト位置の定義が難しいため、まず、自車両が走行
している白線のデフォルト値を用いて、自車両が走行し
ているレーンの白線のみを求める。次いで、この自車線
を構成する白線から得られる消失点を通るその他の白線
や稜線を探索する。これにより、自車線以外のの白線や
稜線を検出することができる。

【００４５】そして、最終的に求められた全ての白線や
稜線を使って最小自乗法を用いて消失点を求める。求め
られた白線と消失点の情報およびエッジ抽出結果は次の
移動量算出に用いられる。

【００４６】（移動量算出処理）ステップＳ４では、コ
ントローラ１５により、連続する２枚の画像を使つて画
像上の特徴点（特徴領域）の時系列画像間（フレーム間
インターバル）に対する移動量が算出される。

【００４７】概括的には、カメラ１１から時系列に入力
する各画像に対して、白線検出により得られた白線や消
失点の情報を利用して処理対象領域を限定し、この処理
対象領域を複数の小領域に分割することによって、各小
領域の時系列画像間での移動量を算出する。算出された
各小領域の移動量は追越し車両の移動量として用いられ
る。

【００４８】この移動量算出処理を図４および図６に基
づき説明する。

【００４９】２枚の画像間での特徴点（特徴領域）の移
動量は、２枚の画像間で各特徴点（特徴領域）の対応を
取ることによって求めることができる。例えば、図４
（ａ）、（ｂ）の画像に対して求められた移動量は図４
（ｃ）に示す矢印のようになる。このように移動量は向
きと大きさを持つベクトルとして表現できる。

【００５０】移動量算出の具体的な手法の例を図６に示
す。これはコントローラ１５により図３のステップＳ４
の処理として実行される。図６に示すように、白線や消
失点の位置情報に基づいて追越し車両の探索領域ＲＳを
限定する。例えば、図７では破線による斜線部分の領域
が探索領域ＲＳとなり、探索領域が狭くなる分、演算負
荷が少なくなる。また、自車両Ｃｓの後ろを、すなわち
自車両と同じ車線を走行する他車両Ｃｏを検出する場
合、実線による斜線部分の領域ＲＳ'も探索領域とすれ
ばよい。図７中、参照符号ＰＷは自車線の白線（デフォ
ルト値）を示し、ＶＰは消失点を示す。ここで、３次元
空間において隣の車線を走行している車両であっても、
２次元画像に投影した場合、その車両が隣車線を構成す
る２本の白線の間からはみ出して見える場合もあるの
で、これらの投影変換による影響を考慮して探索領域を
蝶形に設定してある。これにより、隣車線を走行する車
両を確実に探索することができる。

【００５１】実際の探索では、まず、設定された探索領
域を格子状に分割する（ステップＳ４ａ）。次に、この
各格子領域が強いエッジ成分を持つか否かを検証し、強
いエッジ成分を持つ格子領域を探索候補領域とする（ス
テップＳ４ｂ）。路面と光軸が平行になるように自動車
に取りつけたカメラで後方を撮像する場合、他車両の動
きは画像中でＸ（横）成分が多く、Ｙ（縦）方向にはあ
まり動かないことになる。したがって、任意の追跡領域
に対する探索領域ＲＳを図８のように横長の長方形領域
に限定することができる。さらに、検出対象を自車を追
い越す他車量に限定すれば消失点の左では探索領域はＸ
軸のマイナス方向だけとなる。

【００５２】次いで、探索候補の格子領域に夫々に対し
て、次の時刻での対応領域を探索する（ステップＳ４
ｃ）。例えば、時刻ｔにおける探索候補の各格子領域を
初期位置とし、時刻ｔ＋１においてこれに対応する領域
を探索する。すなわち、それぞれの格子領域を探索範囲
ＲＳ内で動かした場合に、相関値が最も大きくなる領域
を検出する。このとき、最大相関値がしきい値より小さ
い場合は、その領域は対応が取れないということにな
る。

【００５３】次いで、探索候補の各格子領域の移動量を
決定する（ステップＳ４ｄ）。具体的には、時刻ｔにお
ける探索候補の格子領域夫々の初期位置と時刻ｔ＋１に
おけるそれらの対応領域との空間距離の差（具体的には
画素数で定義される）を演算し、これを移動量とする。

【００５４】この後、この探索候補の格子領域の位置移
動量を含む連続画像間での各種の移動量を保存する（ス
テップＳ４ｅ）。

【００５５】一方、上述したステップＳ４ａ〜Ｓ４ｃの
処理に加えてステップ４ｆを行い、この後、ステップＳ
４ｄ、Ｓ４ｅの処理を行うようにしてもよい。つまり、
既に過去の各時刻で探索候補の各格子領域の対応がとら
れている場合、その各領域に対して輝度やエッジ成分な
どの情報を蓄積しているので、ステップＳ４ｆでは、こ
れらの情報を用いて順次新しい画像について対応領域が
探索される。すなわち、ステップＳ４ｆを加えることに
よって、数フレームにわたって連続して領域を追跡する
ことができる。このときに、過去に得られている全ての
探索候補格子領域について探索を行ってもよいが、処理
量が膨大になるので、過去のある時点以降の格子領域の
みを対象としたり、各時刻での対応の評価値が高い領域
のみを対象として探索を続けることによって、より高速
に処理することができる。

【００５６】ここで、評価基準としては相関値だけでな
く、明度の差分値やエッジ強度の差分値なども用いるこ
ともできる。また、ここでは領域ベースの手法について
述べたが、強い特徴点を用いた移動量検出法や、全ての
点の動きを勾配法を使って求める手法なども採用でき
る。また、これらの手法で得られた移動量を用いること
も可能である。さらに、探索によって得られた移動量が
過去２フレーム分以上、蓄積されている場合、この蓄積
データを利用して任意の時間（フレーム）間隔の移動量
を求めることも可能である。

【００５７】求められた各領域の移動量の情報は追越し
車両検出に用いられる。

【００５８】（追越し車両検出処理）ステップＳ５で
は、コントローラ１５により、自車両Ｃｓを追い越そう
としている追越し車両（他車両）Ｃｏが検出される。

【００５９】この処理は概括的には、算出された探索候
補格子領域の移動量に基づき同程度の移動量を持つ領域
がまとまって存在する領域を抽出して、各領域の移動量
の向きと大きさより衝突の可能性のある領域を追い越し
車両であると認識する処理である。この追越し車両Ｃｏ
の情報は警報発生処理に使用される。

【００６０】具体的には、図９に示すように、追越し車
両Ｃｏの速度Ｖのしきい値が設定される（ステップＳ５
ａ）。例えば、しきい値Ｖ＝２の場合、移動量が２画素
以下の格子領域は排除されるので、ノイズや静止物体の
情報が追越し車両であると誤認される可能性が低下し、
検出精度が向上する。このしきい値は探索領域全体で１
つの値を設定することも可能であるが、必要に応じて、
探索領域中の場所毎にしきい値Ｖを変更することもでき
る。

【００６１】次いで、移動量のパラメータ空間への投票
が行われる（ステップＳ５ｂ）。具体的には、図１０に
示す如く、探索領域上に設定した各帯領域ＢＲ内に含ま
れる移動量のヒストグラムが作成される。各ヒストグラ
ムに幾つかのピーク値が現れるので、これが検出される
（ステップＳ５ｃ）。

【００６２】これらのピーク値はそれぞれの追越し車両
Ｃｏが持つ速度に対応している。そこで、ヒストグラム
をピーク値で分割して、それぞれのピーク値との差がし
きい値以内の領域を検出し、追越し車両Ｃｏの候補が検
出される。さらに、それぞれの速度を持つ領域の画像中
の位置関係を調べて、隣接している領域を併合し、個々
の追越し車両Ｃｏが検出される（ステップＳ５ｄ）。

【００６３】ここで、自車両Ｃｓが前進している場合、
背景は全てＦＯＥに収束する方向に動くが、追越し車両
ＣｏはＦＯＥから湧き出す方向に移動する。そこで、湧
き出す方向の速度が０以上の領域のみを抽出して、追越
し車両Ｃｏを表す領域の候補とすることができる。

【００６４】以上の手順に基づいて、画像上の位置と移
動量が似た探索領域同士を併合して追い越し車両が検出
される。

【００６５】（追い付く時間の予測処理）次いで、図３
のステップＳ６に相当する処理として、コントローラ１
５により、追越し車両Ｃｏが自車両Ｃｓに追い付く時間
を予測する。この処理は図１１に示す。

【００６６】本装置ではカメラ１１の画角が事前に分か
っているので、画像の左右端に追越し車両Ｃｏが来た場
合に、その追越し車両Ｃｏが自車両Ｃｓに対して３次元
シーン中でどの位置にいるのかを求めることができる。
そこで、まず画面中で追越し車両Ｃｏの先端がどの位置
に存在するのかを算出する（ステップＳ６ａ）。次い
で、現在の追越し車両Ｃｏの画面中での速度をもって連
続して前方に移動してきた場合、あと何秒でカメラ画面
の端に到達するか、その時間を演算する。そして、追越
し車両Ｃｏが画面端に到達したときの追越し車両Ｃｏと
自車両Ｃｓとの３次元シーン中での相対距離を考慮し
て、追付くまでの最終的な時間を予測する（ステップＳ
６ｂ）。

【００６７】検出された追越し車両Ｃｏの領域の位置や
追越しまでの時間などの情報は警報発生処理で用いられ
る。

【００６８】（警報発生処理）次いで、図３のステップ
Ｓ７に相当する処理として、コントローラ１５により、
必要に応じて、自車両Ｃｓに警報が発令される。この処
理は図１２に示す。

【００６９】この警報発令は、自車両Ｃｓの周囲に衝突
可能性のある追越し車両Ｃｏが存在する場合、その方向
にターンシグナルを出して車線変更の意思表示をした
り、車線変更するためにその方向ヘハンドルを切ったり
したときに、衝突の可能性があることを運転者に警告す
るための処理である。

【００７０】具体的には、図１２に示す如く、コントロ
ーラ１５は、追越し車両Ｃｏが検出されたか否かを判断
する（ステップ７ａ）。この判断で追越し車両Ｃｏが検
出されたと判断された場合、次いで、その追い付く時間
がしきい値以下か否かが判断される（ステップＳ７
ｂ）。つまり、追越し車両Ｃｏが存在した場合、しきい
値として定めた時間以内にその車両が追い付くかの否か
が判断される。

【００７１】この判断において、追越し車両Ｃｏがしき
い値以下の時間で自車両Ｃｓに追い付く（すなわち、も
う直ぐ追いつく）と判断されたときには、コントローラ
１５は次いで、自車両Ｃｓの運転者が追越し車両Ｃｏが
追いつきながら走行してくる車線に車両の走行方向を変
更しようとしているか否かを判断する（ステップＳ７
ｃ）。この判断は、舵角センサ１２及び／又はウィンカ
ーセンサ１３の検出信号を読み込み、ハンドル操作また
はウィンカー操作を監視しながら行う。

【００７２】この方向変更の判断でＹＥＳとなるとき
は、追越し車両Ｃｏが後方から接近してきており、その
ままで走行方向を変更したときには後続車両との間で衝
突の恐れが大の場合である。そこで、コントローラ１５
は警報器１６に警報用の制御信号を送って、警報器１６
から警報を発生させる。つまり、追い越し車両の居る方
向にターンシグナルを出してその方向に車線変更の意思
を示したり、その方向に車線を変更しようとハンドルを
切ったときには、警報器１６から音（音声）及び／又は
光によって運転者に警告を発する。

【００７３】したがって、運転者は後続車両との衝突の
危険性を確実に知ることができ、車線変更をとり止める
などの適切な処置を講ずることができ、安全な走行に寄
与できる。

【００７４】また、更なる利点として、本実施形態の手
法によれば、画像の各領域の動きが分かるので、自車に
対して追い越しをかける車両のみを抽出することができ
る。また、時間的変化の少ない連続した２枚の画像を利
用するため、２値化等の手法に比べて、しきい値の影響
を押さえることができ、精度の高い衝突防止装置が実現
できる。さらに、３次元シーンの中では、走行レーンの
上に実際に車両が存在している場合でも、カメラの設置
位置によっては画像中の走行レーン上に障害物が存在し
ないように見える場合があるが、このような場合でも、
動き情報を基礎にすれば画像中の追越し車両を選択的に
高精度で検出することができる。

【００７５】なお、この警報発生は、自車両の周囲に衝
突可能性のある他車両が存在する場合に、その方向に車
両が居ることを音や光によって運転者に知らせるという
実施形態も可能である。また、コントローラ１５は追越
し車両の位置と速度を認識しているので、その情報を元
に追越し車両が追い付くまでの時間に応じて光の色や強
度または音の強弱を変えることによって、追越し車両の
存在を運転者に事前に知らせるという変形形態も可能で
ある。

【００７６】（変形形態その１）上述した実施形態の１
つの変形形態を図１３，１４に基づき説明する。

【００７７】この実施形態は、前述したようにカメラ１
１で撮像した時系列の連続画像から画像フレーム間に移
動した特徴部位の移動量を検出する装置に関する。とく
に、特徴部位の移動量を画像から安定して検出するため
に、画像中の強いエッジを特徴部位（移動量算出対象）
として選択し、このエッジに対する画像中での動きの拘
束を利用して高速に特徴部位の移動量を検出する装置に
関する。

【００７８】この検出装置は、前述した実施形態で説明
した衝突防止装置における自車両に搭載され、後続の車
両を撮像し、その時系列の画像から特徴部位の移動量を
検出する装置として有効に機能する。これを達成するた
め、この検出装置は、カメラなどの撮像手段と、この撮
像手段から順次、出力される時系列の複数画像から強い
エッジなどの特徴部位を検出する検出手段と、この検出
された特徴部位の移動量を探索方向を限定して演算する
演算手段とを備える。検出手段および演算手段は例えば
コンピュータで構成される。

【００７９】エッジの強い特徴部位として、例えば図１
３に示す如く、道路横の樹木の幹部分３１、後続を走る
他の車両のフロントバンパ３２、道路標識のポール部３
２などがある。例えば、図１４に示すように、道路標識
のポール部３３に特徴部位を検出されると、この特徴部
位と消失点ＶＰを結ぶ延長線上に探索範囲（方向）を限
定し（拘束し）、特徴部位（この場合には自車両）の移
動量を高速に且つ高精度に求めることができる。

【００８０】このように、移動量の算出対象となる特徴
部位のエッジ強度と移動量算出時の探索方向を限定する
ことで、特徴部位の移動量を高速に且つ高精度に検出す
ることができる。

【００８１】（変形形態その２）上述した実施形態の別
の変形形態を図１５に基づき説明する。

【００８２】この変形形態も、前述したようにカメラ１
１で撮像した時系列の連続画像から画像フレーム間に移
動した特徴量の移動量を高精度に検出する装置に関す
る。

【００８３】時系列画像間で特徴部位の移動量を検出す
る場合、探索方向に例えば図１５に示す如くガイドレー
ル３４やゼブラパターン３５などの繰り返しパターンが
映り込んでいると、非常に似通って画素値の繰り返しパ
ターンにより特徴量の移動量の演算に誤差を生じること
がある。

【００８４】そこで、車両の後部に取り付けた撮像手段
としてのカメラと、このカメラで撮像された時系列の複
数画像から探索方向の特徴量およびその変化を算出する
手段と、所定周期以上の繰り返しパターンが在るか否か
を判断する手段と、繰り返しパターンが在ると判断され
たときには、正確な移動量を算出できないとして、その
存在範囲については特徴量の移動量の算出を禁止する手
段を設ける一方で、かかる繰り返しパターンが存在しな
くなった時点で、移動量の算出を再開する手段を設け、
これにより、安定な移動量のみを精度良く算出すること
ができる。ここで、上記各手段はコンピュータに所定の
プログラムを実行させることで機能的に実現できる。

【００８５】この検出装置は、前述した実施形態で説明
した衝突防止装置における自車両に搭載され、後続の車
両を撮像し、その時系列の画像から特徴部位の移動量を
検出する装置として用いることができる。

【００８６】なお、上述した実施形態およびその変形形
態において、検出手段、演算手段、算出手段はコンピュ
ータ（コントローラ）に所定のプログラムを実行させる
ことで機能的に構成するとしたが、アナログ回路、デジ
タル論理回路などの電子回路で同等の機能を果たすよう
に構成するようにしてもよい。

【００８７】またなお、上述した実施形態およびその変
形形態は、移動体として道路上を走行する車両を例示し
て説明したが、本発明の移動体には車両は列車や航空機
なども含まれる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像中の動き情報を元に移動体とての自車両に衝突する可
能性のある他の移動体としての追越し車両のみを検出す
ることができ、検出された追越し車両と自車両の関係の
時間的な変化を利用することで、安定した且つ確実な衝
突防止効果に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る車載用の衝突防止装
置の概略構成を示すブロック図。

【図２】カメラの車載の様子の一例を示す模式図。

【図３】本装置のコントローラにより実行される衝突防
止処理の概略フローチャート。

【図４】追越し車両の移動量の演算を説明する画像図。

【図５】白線のデフォルト位置と白線探索領域の関係を
説明する図。

【図６】移動量算出を説明する概略フローチャート。

【図７】車線領域と追越し車両の探索範囲との関係を説
明する図。

【図８】追越し車両の別の探索範囲の例を説明する図。

【図９】追越し車両検出処理を説明する概略フローチャ
ート。

【図１０】追越し車両検出のための帯領域の説明図。

【図１１】追越し車両の追付き時間の予測処理を説明す
る概略フローチャート。

【図１２】警報処理を説明する概略フローチャート。

【図１３】特徴量の移動量検出を説明する変形形態の
図。

【図１４】図１３における特徴量の移動量検出と探索方
向との関係を説明する図。

【図１５】特徴量の移動量検出を説明する別の変形形態
の図。

【符号の説明】

１１ カメラ １２ 舵角センサ １３ ウィンカーセンサ １４ 車速センサ １５ コントローラ １６ 警報器 １７、１８ Ａ／Ｄ変換器 １９ カウンタ ２０ ドライバ Ｃ 車両 Ｃｓ 自車量（対象移動体） Ｃｏ 他車両（追越し車両、他の移動体） ＶＰ 消失点 ＲＷ 白線探索領域 ＰＷ 白線（デフォルト位置） ＲＳ 追越し車両探索領域 ＲＳ' 走行車線領域 ＢＲ 帯領域

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝突防止の警報発令の対象となる移動体
   の周囲の状況を撮像する撮像手段と、この撮像手段が時
   系列に撮像した複数フレームの画像夫々の限定した検出
   領域を探索して他の移動体を検出する検出手段と、前記
   対象となる移動体の移動状態と検出された前記他の移動
   体の移動状態との関係から両移動体間における衝突の可
   能性の程度を予測する予測手段と、この予測手段の予測
   結果に応じて前記対象となる移動体に警報を発する警報
   発生手段とを備えたことを特徴とする移動体の衝突防止
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の衝突防止装置において、 前記撮像手段、検出手段、予測手段、および警報発生手
   段は全て前記対象となる移動体に設けてあることを特徴
   とする移動体の衝突防止装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の衝突防止装置において、 前記両方の移動体は共に車両であることを特徴とする移
   動体の衝突防止装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の衝突防止装置において、 前記検出手段は、前記画像での前記対象車両が走行して
   いる道路に存在するエッジとその交点である消失点の位
   置情報を決める手段と、この位置情報を元にして前記限
   定した検出領域を決める手段と、前記時系列の画像間に
   おける前記検出領域の移動量を検出する手段と、この移
   動量に基づき前記対象車両に接近するか又はその車両と
   等速で走行する他の車両のみを検出する手段とを備えた
   ことを特徴とする移動体の衝突防止装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の衝突防止装置において、 前記予測手段は、検出した前記他の車両の前記移動量に
   基づき当該車両の領域が前記画像上でその端部まで到達
   する時間を算出する手段と、この算出値を用いて前記対
   象車両に前記他の車両が追い付くまでの時間を予測する
   手段とを備えたことを特徴とする移動体の衝突防止装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の衝突防止装置において、 前記警報発生手段は、前記予測時間に基づき前記他の車
   両が前記対象車両に衝突する可能性を見極める手段と、
   前記対象車両の走行方向の変更を検知する手段と、前記
   衝突の可能性があると判断され且つ前記対象車両が前記
   他の車両が走行している車線方向に走行方向を変更しよ
   うとしている状態が検知されたときに警報を発する手段
   とを備えたことを特徴とする移動体の衝突防止装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の衝突防止装置において、 前記検知手段は、前記対象車両の運転者によるウィンカ
   ーの点灯状況またはハンドルの操作角状況を検知する手
   段であることを特徴とする移動体の衝突防止装置。
8. 【請求項８】 衝突防止の警報発令の対象となる移動体
   の周囲の状況を時系列に撮像し、この撮像した複数フレ
   ームの画像夫々の限定した検出領域を探索して他の移動
   体を検出し、前記対象となる移動体の移動状態と検出さ
   れた前記他の移動体の移動状態との関係から両移動体間
   における衝突の可能性の程度を予測し、この予測結果に
   応じて前記対象となる移動体に警報を発することを特徴
   とする移動体の衝突防止方法。
9. 【請求項９】 移動体の衝突防止のためのプログラムを
   記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっ
   て、 前記衝突防止の警報を出す対象となる移動体の周囲の状
   況を撮像する撮像手段が時系列に撮像した複数フレーム
   の画像を入力する手段と、当該画像夫々の限定した検出
   領域を探索して他の移動体を検出する手段と、前記対象
   となる移動体の移動状態と検出された前記他の移動体の
   移動状態との関係から両移動体間における衝突の可能性
   の程度を予測する手段と、この予測結果に応じて前記対
   象となる移動体に警報器を介して警報を発令する手段と
   を実行するプログラムを記録したことを特徴とする記録
   媒体。