JP5470886B2 - 物体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両などの物体を検出する物体検出装置に関するものである。

従来、車両などの物体を検出する装置として、例えば特開２０００−２０６２４１号公報に記載されるように、レーダにより検出された複数の反射箇所をグループ化し物体の輪郭を構成する線分を抽出するものが知られている。この装置は、抽出された二本の線分がほぼ直交する点を物体の端点として認識しようとするものである。

特開２０００−２０６２４１号公報

しかしながら、上述した装置にあっては、二つの線分を分離して抽出できなかった場合には物体の異なる側面を一つの側面として認識してしまい適切な物体の検出が行えないという不具合がある。

そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、物体の向きに適応した物体の輪郭検出を行うことにより物体の検出精度を高められる物体検出装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る物体検出装置は、物体の検出を行う物体検出装置において、レーダにより前記物体の検出点を検出するレーダ検出手段と、前記物体の撮像画像に基づいて前記物体の向きを検出する物体方向検出手段と、異なる形状の複数のテンプレートを有し、前記物体の向きが斜めである場合にＬ字形を含む形状のテンプレートを選択し、前記物体の向きが斜めでない場合に直線形状のテンプレートを前記レーダ検出手段により検出された検出点の点列に当てはめて、前記物体の輪郭を検出する輪郭検出手段とを備えて構成されている。

この発明によれば、物体の向きに応じて選択されたテンプレートをレーダ検出点の点列に当てはめて物体の輪郭を検出することにより、物体の向きに適応した形状のテンプレートを用いて物体の輪郭を検出することができる。このため、物体の輪郭を適切に検出して物体の検出精度を高めることができる。

また、物体の向きが斜めである場合にＬ字形を含む形状のテンプレートを選択し物体の向きが斜めでない場合に直線形状のテンプレートを選択することにより、物体の向きに対応したテンプレートを用いて物体の輪郭を検出することができる。このため、物体の輪郭を適切に検出することが可能となり、物体の検出精度を高めることができる。

また本発明に係る物体検出装置において、前記輪郭検出手段により検出した物体の輪郭の位置に基づいて前記物体の中心位置及び向きを検出する物体検出手段を備えることが好ましい。

また本発明に係る物体検出装置において、前記物体は他車両であり、自車両に搭載され前記他車両を検出することが好ましい。

本発明によれば、物体の向きに応じて選択されたテンプレートをレーダ検出点の点列に当てはめて物体の輪郭を検出することにより、物体の向きに適応した形状のテンプレートを用いて物体の輪郭を検出することができる。このため、物体の輪郭を適切に検出して物体の検出精度を高めることができる。

本発明の実施形態に係る物体検出装置の構成概要図である。 図１の物体検出装置における物体検出処理を示すフローチャートである。 図２の物体検出処理の説明図である。 図２の物体検出処理の説明図である。 図２の物体検出処理の説明図である。 図２の物体検出処理の説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態は、本発明に係る物体検出装置及び物体検出方法を衝突防止装置に適用したものである。

図１は、実施形態に係る衝突防止装置１０のブロック構成を示した図である。

図１に示すように、本実施形態の衝突防止装置１０は、車両に搭載されて前方を走行する他車両との衝突を防止する装置であり、物体検出装置１と、制動部５とを備えて構成される。

物体検出装置１は、自車両の前方（斜め前方を含む）を走行する他車両の端部を特定すると共に、この他車両の中心位置及び向きを検出するものである。このため、物体検出装置１は、ＬＩＤＡＲ（Light Detection And Ranging）２と、カメラ３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４とを備える。

ＬＩＤＡＲ２は、レーダにより他車両の検出点を検出するレーダ検出手段として機能するものであり、例えばレーザレーダが用いられる。このＬＩＤＡＲ２は、自車両の前方を走行する他車両の位置情報を一定の周期で繰り返して検出する。ＬＩＤＡＲ２は、車両前部に取り付けられており、一定周期で繰り返してレーザ光を前方に照射し、その反射光を検出することで、他車両の自車両側の面（前面、側面、後面）の位置情報を検出する。

また、ＬＩＤＡＲ２は、所定角度（例えば０．８度）毎に上下左右方向に向きを変えながらレーザ光を照射している。このため、ＬＩＤＡＲ２では、自車両に対して所定範囲内を走行する一又は複数の車両を検出することができ、他車両ごとに複数の検出点が得られる。なお、本実施形態では、ＬＩＤＡＲ２で検出される検出点の点列を、ＬＩＤＡＲ点列という。そして、ＬＩＤＡＲ２は、随時、検出したＬＩＤＡＲ点列をＥＣＵ４に送信する。

カメラ３は、自車両の前方を撮像すると共に自車両の前方を走行する他車両を撮像する画像撮像手段であり、車両前部のＬＩＤＡＲ２近傍に取り付けられている。カメラ３は、撮像した撮像画像を、随時ＥＣＵ４に送信する。

ＥＣＵ４は、装置全体の制御を行う制御ユニットであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ４は、ＬＩＤＡＲ２及びカメラ３に接続されており、ＬＩＤＡＲ２から送信されるＬＩＤＡＲ点列を取得すると共に、カメラ３から送信される撮像画像を取得する。

ＥＣＵ４は、検出対象となる物体、すなわち他車両の向きを検出する物体方向検出手段として機能する。例えば、カメラ３の撮像画像を入力し、その撮像画像に対し車両向き検出用のテンプレートを用いて他車両の向きが検出される。

また、ＥＣＵ４は、輪郭検出用のテンプレートをＬＩＤＡＲ２により検出された検出点の点列に当てはめて物体の輪郭を検出する輪郭検出手段として機能する。例えば、ＥＣＵ４は、輪郭検出用のテンプレートとしてＬ字形状を含むものや直線状のものなど異なる形状の複数のテンプレートを有しており、他車両の向きに応じて輪郭検出用のテンプレートを選択する。このとき、ＥＣＵ４は、テンプレート選択手段として機能する。そして、選択した輪郭検出用のテンプレートを検出点の点列に当てはめて他車両の輪郭を検出する。

なお、Ｌ字形状を含む輪郭検出用のテンプレートとしては、例えば二つの直交する直線からなるものでもよいし、矩形状のものであってもよい。このとき、Ｌ字形状とは、略９０度に直交する略Ｌ字形状を含むものである。

ＥＣＵ４は、輪郭検出用のテンプレートを選択する際に、他車両の向きが斜めである場合にＬ字形を含む形状のテンプレートを選択し、他車両の向きが斜めでない場合（正面向き、背面向き又は横向きの場合）に直線形状のテンプレートを選択する。

制動部５は、ブレーキ（不図示）を制御して、自車両に制動力を与える制動制御を行うものである。つまり、制動部５は、他車両の中心位置及び向きに基づき、自車両がこの他車両と衝突するか否かを判断する。そして、制動部５は、衝突すると判断すると、ブレーキに制動力を与えて自車両を減速させる。

次に、衝突防止装置１０及び物体検出装置１の動作について説明する。

図２は、ＥＣＵの動作を示すフローチャートであり、図３は、ＬＩＤＡＲにより検出された検出点を示す図であり、図４は、カメラにより撮像された撮像画像を示す図である。なお、以下の制御は、例えばＥＣＵ４により繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１では、ＬＩＤＡＲ点列の取得処理が行われる。すなわち、ＬＩＤＡＲ２では、ＬＩＤＡＲ点列である複数の検出点により一又は複数の他車両が検出されており、ＬＩＤＡＲ２からＬＩＤＡＲ点列が送信されることにより、ＬＩＤＡＲ点列が取得される。図３は、自車両２０の前方に他車両２１が走行している場合の例を示している。この場合、複数の検出点ｐにより構成されるＬＩＤＡＲ点列Ｐにより、他車両２１が検出される。なお、ＬＩＤＡＲ２で検出される各検出点の位置情報は、カメラ３のレンズ中心を原点とした座標軸（カメラ３の座標系）で表される。

そして、ステップＳ２に移行し、ＬＩＤＡＲ点列のグルーピング処理が行われる。このグルーピング処理では、ステップＳ１で取得されたＬＩＤＡＲ点列が、各他車両に対応してグルーピングされる。なお、以下の説明では、ステップＳ２でグルーピングされたＬＩＤＡＲ点列ごとに、各ステップの処理が行われる。

次に、ステップＳ３に移行し、点列変換処理が行われる。点列変換処理は、ＬＩＤＡＲ点列を水平面上の点列に変換する処理である。例えば、三次元情報として取得されたＬＩＤＡＲ点列の座標値が真上からみたような二次元のｘ−ｙ座標系の座標値に変換される。この点列変換処理により、他車両の輪郭に対応する点列の座標値を取得することができる。

次に、ステップＳ４に移行し、カメラ３で撮像された撮像画像の取得処理が行われる。なお、自車両の前方に一又は複数台の他車両が走行している場合は、一又は複数台の他車両の画像を含む撮像画像が取得される。

そして、ステップＳ５に移行し、点列座標変換処理が行われる。点列座標変換処理は、ＬＩＤＡＲ点列の座標値をカメラ３から見た平面画像上の座標値に変換する処理である。例えば、ＬＩＤＡＲ点列の座標値がｕ−ｖ座標系の二次元座標値に変換される。この点列座標変換処理により、撮像画像上の点列情報が取得できる。

次に、ステップＳ６に移行し、矩形領域抽出処理が行われる。矩形領域抽出処理は、ステップＳ５にて取得された点列を含むように、撮像画像上に矩形領域を抽出する処理である。例えば、ステップＳ５にて取得された点列を含む矩形領域が複数設定され、他車両の外形に近いものが選択され矩形領域として抽出される。

具体的には、図４に示すように、ＬＩＤＡＲ点列Ｐを含み車両の外形に沿うように矩形領域Ａが抽出される。このとき、矩形領域Ａの左右端部が他車両の画像の左右端部に合うように、矩形領域Ａが抽出される。

図４では、他車両の正面の画像Ｇを示しているが、実際には、他車両が背面、側面又は斜めに傾いた画像となる場合もある。この場合、矩形領域Ａの左右端部が他車両の画像の左右端部に合うように矩形領域Ａが抽出される。

なお、他車両の画像の検索は、例えば予め用意された所定の車両画像テンプレートとのマッチングにより行ってもよい。また、他車両の画像の検索は、ＬＩＤＡＲ点列を用いることなく、撮像画像の全て又は一部を走査することにより行ってもよい。

次に、ステップＳ７に移行し、他車両の向き検出処理が行われる。他車両の向き検出処理は、ステップＳ６において抽出した矩形領域の画像に基づいて他車両の向きを検出する処理である。例えば、予め記録されている車両画像のテンプレートを用いて他車両の向きが検出される。

次に、ステップＳ８に移行し、矩形領域の左右端の位置の座標変換処理が行われる。この左右端の位置の座標変換処理では、まず、ステップＳ６で抽出された矩形領域の左右端（図４のａ１、ａ２）の左右方向の位置が求められる。そして、この左右端の位置が、ＬＩＤＡＲ２で検出される検出点と同一座標軸上であって、カメラ３のレンズ中心を原点とした水平面上の対応位置に座標変換される。

図５は、水平面上の位置関係を示した図である。図５に示すように、ステップＳ８では、撮像画像Ｇが自車両２０と他車両２１との間であってカメラ３の倍率設定等により定まる所定位置に配置されたものとして、座標変換が行われる。なお、図５では、分かり易くするために、撮像画像Ｇを立体的に傾斜させて示している。

次に、ステップＳ９に移行し、ステップＳ８で座標変換が行われた矩形領域の左右端の方位直線β１，β２の算出処理が行われる。図５に示すように、この方位直線β１，β２の算出処理では、座標軸の原点であるカメラ３のレンズ中心Ｏと、ステップＳ６で座標変換が行われた矩形領域の左右端の位置ａ１１，ａ１２とを通る直線が算出される。そして、この算出された直線が、方位直線β１，β２とされる。このため、方位直線β１，β２は、座標軸の原点であるカメラ３のレンズ中心Ｏから見て他車両２１の左右端部を通る直線となる。

次に、ステップＳ１０に移行し、テンプレート選択処理が行われる。テンプレート選択処理は、他車両の輪郭を検出するために用いられるテンプレートを選択する処理である。例えば。輪郭検出用のテンプレートとしては、Ｌ字形を含む形状のテンプレートと直線形状のテンプレートが設定されている。そして、他車両の向きが斜めである場合にＬ字形を含む形状のテンプレートが選択され、他車両の向きが斜めでない場合に直線形状のテンプレートが選択される。他車両の向きが正面向き、背面向き、側面向きの場合には、他車両の向きが斜めでない場合に直線形状のテンプレートが選択される。

次に、ステップＳ１１に移行し、輪郭検出処理が行われる。輪郭検出処理は、他車両の点列に対し輪郭検出用のテンプレートを当てはめて輪郭を検出し、輪郭検出用テンプレートと方位直線との交点を算出する処理である。

例えば、図５に示すように、他車両が正面向きである場合（斜め向きでない場合）には、輪郭検出用テンプレートとして直線形状のテンプレートαが用いられ、テンプレートαを点列Ｐに当てはめてテンプレートαの位置が設定される。そして、その位置におけるテンプレートαと方位直線β１、β２の交点Ｘ１、Ｘ２が算出される。

また、図６に示すように、他車両が斜めの向きである場合には、輪郭検出用テンプレートとしてＬ字形状のテンプレートαＬが用いられ、テンプレートαＬを点列Ｐに当てはめてテンプレートαの位置が設定される。そして、その位置におけるテンプレートαＬと方位直線β１、β２の交点Ｘ１、Ｘ２が算出され、テンプレートαＬの角部の位置Ｘｃが算出される。位置Ｘｃは、テンプレートαＬの位置及び傾き角度に基づいて算出すればよい。

この場合、他車両２１が自車両２０に対し斜めであるから、点列Ｐが角部を有する形状となっている。このため、点列Ｐに対しＬ字形状のテンプレートαＬが当てはめやすく、当てはめの誤りが低減され、適切な輪郭検出が可能となる。

次に、ステップＳ１２に移行し、他車両の中心位置及び向きの算出処理が行われる。この他車両の中心位置及び向きの算出処理では、ステップＳ１１で算出された交点ｘ１、ｘ２を端点とした矩形が当てはめられる。

物体検出装置１には、予め車両の形状に対応した矩形のテンプレートが用意されており、ステップＳ１２では、この矩形のテンプレートが、テンプレートα又はαＬに沿って配置され、拡大又は縮小されることによって当てはめられる。

このとき、他車両が斜めでない場合に、他車両が正面向き、後ろ向き又は横向きであるかは、交点Ｘ１、Ｘ２の間の距離に基づいて向きを推定して矩形テンプレートを当てはめればよい。そして、当てはめられた矩形の中心位置及び向きが、他車両の中心位置及び向きとして算出される。

物体検出装置１により他車両の中心位置及び向きが算出されると、制動部５により、制動制御が行われる。つまり、物体検出装置１により算出された他車両の中心位置及び向きから、各他車両との衝突可能性が判定される。その結果、何れかの他車両との衝突可能性があると判定されると、ブレーキを制御することにより、自車両に制動力を与えられ、当該他車両との接触が防止される。

以上のように、本実施形態に係る物体検出装置１によれば、他車両の向きに応じて選択されたテンプレートをレーダ検出点の点列に当てはめて他車両の輪郭を検出することにより、他車両の向きに適応した形状のテンプレートを用いて他車両の輪郭を検出することができる。このため、他車両の輪郭を適切に検出して他車両の検出精度を高めることができる。例えば、他車両の正面と側面を直線と認識して他車両の輪郭を誤検出するようなことが抑制され、他車両の検出精度が高められる。

また、本実施形態に係る物体検出装置１において、他車両の向きが斜めである場合にＬ字形を含む形状のテンプレートを選択し他車両の向きが斜めでない場合に直線形状のテンプレートを選択することにより、他車両の向きに対応したテンプレートを用いて他車両の輪郭を検出することができる。このため、他車両の輪郭を適切に検出することが可能となり、物体の検出精度を高めることができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る物体検出装置の一例を説明したものであり、本発明に係る物体検出装置は本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る物体検出装置は、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る物体検出装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述の本実施形態では、レーダ検出手段としてＬＩＤＡＲ２を用いる場合について説明したが、ＬＩＤＡＲ２以外のものを用いて自車両の周囲に存在する他車両の位置情報を検出してもよい。例えば、ミリ波レーダであってもよい。

また、上述の本実施形態では、他車両を検出対象の物体とする場合について説明したが、他車両以外の物体の検出に適用してもよい。

１…物体検出装置、２…ＬＩＤＡＲ、３…カメラ、４…ＥＣＵ、５…制動部。

Claims (3)

1. 物体の検出を行う物体検出装置において、
   レーダにより前記物体の検出点を検出するレーダ検出手段と、
   前記物体の撮像画像に基づいて前記物体の向きを検出する物体方向検出手段と、
   異なる形状の複数のテンプレートを有し、前記物体の向きが斜めである場合にＬ字形を含む形状のテンプレートを選択し、前記物体の向きが斜めでない場合に直線形状のテンプレートを選択するテンプレート選択手段と、
   前記テンプレート選択手段により選択されたテンプレートを前記レーダ検出手段により検出された検出点の点列に当てはめて、前記物体の輪郭を検出する輪郭検出手段と、
   を備えた物体検出装置。
2. 前記輪郭検出手段により検出した物体の輪郭の位置に基づいて前記物体の中心位置及び向きを検出する物体検出手段を備える、
   請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記物体は他車両であり、自車両に搭載され前記他車両を検出する、
   請求項１又は２に記載の物体検出装置。

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