JP4211809B2 - 物体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は物体検出装置に関し、特に、道路上の車両や障害物などの物体の検出を行う物体検出装置に関するものである。

車両の走行支援装置の１つとして、先行車との距離や相対速度などを検出し、自動的に速度および車間距離の設定値を保持するようにスロットルやブレーキを制御する走行支援装置が実用化されている。このような走行支援装置において、進路上の車両などの物体を検出する技術としては、ミリ波帯の電波などを用いたレーダシステムが知られている。特許文献１には、受信波の電波強度について、車両識別用の高閾値と歩行者識別用の低閾値とを設定し、受信波の電波強度が高閾値以上のときは物体を車両であると識別し、受信波の電波強度が低閾値以上のときは物体を歩行者であると識別する技術が記載されている。
特開２００４−１９１１３１号公報

しかしながら、上記の技術では、車両識別用には高閾値が設定されているため、受信波の電波強度が低いオートバイクや自転車等の物体を一旦検出した場合、頻繁に物体をロストし易い問題がある。先行車両に対して追従走行を行わせる走行支援装置においては、頻繁に物体をロストしてしまうと、走行支援装置は、先行車両が存在するという判断と先行車両が存在しないという判断とを短い時間に繰り返すため、車両に対して不要な加減速を行わせることになる。一方、車両識別用に低い閾値を設定すると、路面反射等のゴーストに対して制御を行うことになり、誤制御および誤警報が生じやすくなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信波の電波強度が低い物体を検出する際でも、誤検出が少なく、一旦検出した物体をロストし難い物体検出装置を提供することにある。

本発明は、レーダによって周囲の物体を検出する物体検出手段と、取得した周囲の画像から周囲の物体を検出する撮像手段と、物体検出手段と撮像手段とによる検出結果を融合して周囲の物体を検出する融合検出手段と、を備え、物体検出手段による受信波の強度が過去において第１閾値未満であった物体については、物体検出手段による受信波の強度が現在において第１閾値以上である物体を検出し、物体検出手段による受信波の強度が過去において第１閾値以上であった物体については、物体検出手段による受信波の強度が現在において第１閾値よりも低い第２閾値以上である物体を検出し、撮像手段によって現在において検出可能な物体については、物体検出手段による受信波の強度が現在において第１閾値よりも低い第２閾値以上である物体を検出する物体検出装置である。

この構成によれば、物体検出手段による受信波の強度が過去において第１閾値未満であった物体については、物体検出手段による受信波の強度が現在において高閾値である第１閾値以上である物体を検出するため、誤検出を防止することができ、物体検出手段による受信波の強度が過去において第１閾値以上であった物体については、物体検出手段による受信波の強度が現在において低閾値である第２閾値以上である物体を検出するため、受信波の電波強度が低い物体を検出し易く、一旦検出した物体をロストし難い物とできる。また、この構成によれば、レーダによる物体検出手段と、画像による撮像手段と、物体検出手段と撮像手段とによる検出結果を融合して周囲の物体を検出する融合検出手段とを備えるため、受信波の電波強度が低い物体を検出する際でも、誤検出が少なく、一旦検出した物体をロストし難い物とできる。また、この構成によれば、撮像手段によって現在において検出可能な物体を存在確率が高い物体として扱うため、誤検出し難い。

この場合、物体検出手段による受信波の強度が過去において第１閾値以上であった時間及び撮像手段によって検出可能となった時間のいずれかが一定時間以上であった物体については、物体検出手段による受信波の強度が現在において第１閾値よりも低い第２閾値以上である物体を検出し、あるいは物体検出手段による受信波の強度が過去において第１閾値以上であった回数及び撮像手段によって検出可能となった回数のいずれかが一定回数以上であった物体については、物体検出手段による受信波の強度が現在において第１閾値よりも低い第２閾値以上である物体を検出する。

本発明の物体検出装置によれば、受信波の電波強度が低い物体を検出する際でも、誤検出が少なく、一旦検出した物体をロストし難い。

以下、本発明の実施の形態に係る物体検出装置について添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る物体検出装置を走行支援装置に適用した例としてのクルーズコントロールシステム（以下ＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムという）１の構成を示す図である。

ＡＣＣシステム１は、主として、車両前方をミリ波帯の電波によりスキャンして先行車などの物体を検出するミリ波レーダ１０と、前方画像を取得して画像認識によって先行車などを検出するステレオカメラ１１と、ミリ波レーダ１０およびステレオカメラ１１の検出結果から先行車を認識する先行車認識ＥＣＵ２０と、ブレーキアクチュエータ４０や電子制御式スロットルバルブ４１などを制御して走行速度制御を行う走行制御ＥＣＵ３０とを有して構成されている。ＡＣＣシステム１は、先行車が認識されない場合には運転者により設定された車速を維持する定速制御を行い、先行車が認識されたときには先行車に対して設定車間距離を保持する追従制御または緩加速／緩減速制御を行う。

ミリ波レーダ１０は、ミリ波帯の電波を水平方向にスキャンしながら車両の前方へ照射し、前方車両などの物体表面で反射された電波を受信し、電波強度、受信信号の周波数変化から先行車候補の有無、先行車候補と自車両との距離、相対速度、自車両からの横変位（横位置）などのパラメータを求め、検出結果として先行車認識ＥＣＵ２０に出力する。ミリ波レーダ１０は、自動車等のレーダ波の反射が強い物体を高閾値（第１の閾値）以上の受信波の電波強度で検出可能であり、小型のオートバイクや自転車等のレーダ波の反射が弱い物体を低閾値（第２の閾値）以上の受信波の電波強度で検出可能である。すなわち、ミリ波レーダ１０は、特許請求の範囲に記載の物体検出手段として機能する。

ステレオカメラ１１は、車両前方の画像を取得する一対のＣＣＤカメラと、取得した画像から画像認識によって先行車などの物体を検出する画像処理部とを有している。この画像処理部では、ＣＣＤカメラが撮像した画像内からエッジ抽出やパターン認識処理などによって先行車候補を抽出する。また、左右の取得画像中における対象物（先行車）位置の違いを基にして三角測量方式により先行車との距離および自車両からの横変位を求め、前のフレーム時に求めた距離に対する変化量から相対速度を求める。検出結果は、先行車認識ＥＣＵ２０に出力される。このように、ＡＣＣシステム１では、検出原理の異なるミリ波レーダ１０およびステレオカメラ１１それぞれによって同じパラメータ（距離、相対速度、横変位）が検出される。すなわち、ステレオカメラ１１は、特許請求の範囲に記載の撮像手段として機能する。

また、車両には、車速を検出する車速センサ１２、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１３、およびステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ１４などが設けられている。各センサは先行車認識ＥＣＵ２０に接続されており、検出された信号は先行車認識ＥＣＵ２０に入力される。

先行車認識ＥＣＵ２０は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及び１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等により構成され、フュージョン演算部２１および先行車選択部２２を有している。

フュージョン演算部２１には、ミリ波レーダ１０およびステレオカメラ１１それぞれの検出結果、すなわち先行車候補の有無、および先行車候補との距離、相対速度、並びに自車両からの横変位などのパラメータが入力される。そして、フュージョン演算部２１は、それぞれの検出結果を融合（フュージョン）して先行車候補の有無、先行車候補の物体パラメータ（先行車候補との距離、相対速度、自車両からの横変位）、および検出状態を示す物体種別情報を求める。すなわち、フュージョン演算部２１は特許請求の範囲記載の融合演算手段として機能する。

具体的には、ミリ波レーダ１０およびステレオカメラ１１の両方で先行車候補が検出された場合には、ミリ波レーダ１０により検出された先行車候補との距離、相対速度と、ステレオカメラ１１により検出された自車両からの横変位が融合されて、先行車候補の物体パラメータとされる。ここで、ミリ波レーダ１０は、物体までの距離や物体との相対速度の検出精度が高いものの、横変位や物体幅の検出精度はステレオカメラ１１より劣る。一方、ステレオカメラ１１は、横変位や物体幅の検出精度が高いものの、物体までの距離や物体との相対速度の検出精度はミリ波レーダ１０より劣る。そのため、双方の検出結果から検出精度の高いパラメータを融合することにより、精度が高い物体パラメータを得ることができる。

フュージョン演算部２１は、ミリ波レーダ１０のみにより高閾値未満で低閾値以上の電波強度で物体が検出されたときは、物体種別情報に「０」を設定する。フュージョン演算部２１は、ミリ波レーダ１０のみにより高閾値以上の電波強度で物体が検出されたときは、物体種別情報に「１」を設定する。フュージョン演算部２１は、ステレオカメラ１１のみによって物体が検出されたときは、物体種別情報に「２」を設定する。フュージョン演算部２１は、ミリ波レーダ１０により高閾値未満で低閾値以上の電波強度で物体が検出され、かつステレオカメラ１１によっても物体が検出されたときは、物体種別情報に「３」を設定する。フュージョン演算部２１は、ミリ波レーダ１０により高閾値以上の電波強度で物体が検出され、かつステレオカメラ１１によっても物体が検出されたときは、物体種別情報に「４」を設定する。またフュージョン演算部２１は、物体パラメータや物体種別情報の履歴を蓄積し、蓄積されたデータに基づいて先行車候補を算出する。フュージョン演算部２１で求められた物体パラメータ、物体種別情報、先行車候補などは、先行車認識部２２に出力される。

先行車選択部２２は、車速センサ１２からの車速信号、ヨーレートセンサ１３からのヨーレート信号、および操舵角センサ１４からの操舵角信号などに基づいて求められる自車両の走行状態から自車両の進路を推定するとともに、この推定結果と先行車候補の位置とを比較し、先行車候補が自車両の進路前方に存在すると判断された場合に、この先行車候補を先行車として認識する。なお、自車両の進路を推定する際に、ステレオカメラ１１で検出された白線情報などを用いてもよい。

先行車認識ＥＣＵ２０は、走行制御ＥＣＵ３０と通信回線で接続されている。先行車認識ＥＣＵ２０で認識された先行車の物体パラメータおよび物体種別情報などは、この通信回線を介して走行制御ＥＣＵ３０に出力される。

走行制御ＥＣＵ３０も、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及び１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等により構成されている。なお、先行車認識ＥＣＵ２０および走行制御ＥＣＵ３０は、ハード的に一体化または一部を共有する構成とされていてもよい。走行制御ＥＣＵ３０には、各車輪に取り付けられたブレーキを作動させるホイールシリンダに供給される油圧を制御するブレーキアクチュエータ４０やエンジンに供給される空気量を制御する電子制御式スロットルバルブ４１などが接続されている。

走行制御ＥＣＵ３０は、先行車認識ＥＣＵ２０から入力された、先行車の有無、先行車の物体パラメータ、および物体種別情報などに基づいて、ブレーキアクチュエータ４０および電子制御式スロットルバルブ４１などを制御することにより、車両に付与される駆動力および制動力を調節して、定速制御、追従制御、緩加速／緩減速制御を実行する。

次に、図２を参照して、ＡＣＣシステム１の動作について説明する。図２は、ＡＣＣシステム１による走行支援制御の処理手順を示すフローチャートである。この制御は、車両の電源がオンにされてからオフにされるまでの間、先行車認識ＥＣＵ２０および走行制御ＥＣＵ３０によって所定のタイミングで繰り返し実行される。

ステップＳ１００では、ミリ波レーダ１０から、受信波の電波強度、物体の有無、物体と自車両との距離、相対速度および自車両からの横変位などのパラメータが読み込まれる。同様に、ステレオカメラ１１から、物体の有無、物体と自車両との距離、相対速度および自車両からの横変位などのパラメータが読み込まれる。

続くステップＳ１０２では、フュージョン演算部が、ステップＳ１００で読み込まれたミリ波レーダ１０およびステレオカメラ１１それぞれの検出結果、すなわち受信波の電波強度、物体の有無、距離、相対速度および横変位などのパラメータを融合（フュージョン）して物体の有無、物体パラメータ（距離、相対速度、横変位）、および検出状態を示す物体種別情報を求める。

より具体的には、上述したように、フュージョン演算部は、ミリ波レーダ１０のみにより低閾値で物体が検出されたときは物体種別情報に「０」を設定し、ミリ波レーダ１０のみにより高閾値で物体が検出されたときは物体種別情報に「１」を設定し、ステレオカメラ１１のみによって物体が検出されたときは物体種別情報に「２」を設定し、ミリ波レーダ１０により低閾値で物体が検出されかつステレオカメラ１１によっても物体が検出されたときは物体種別情報に「３」を設定し、ミリ波レーダ１０により高閾値で物体が検出されかつステレオカメラ１１によっても物体が検出されたときは物体種別情報に「４」を設定する。

次に、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で設定された物体の物体種別情報の履歴を参照し、物体種別情報が「１」「３」および「４」の状態が一定時間以上継続したときは、当該物体を先行車候補とする（Ｓ１０６）。すなわち、ミリ波レーダ１０によって高閾値で物体が検出されたときはステレオカメラ１１の検出結果に関わらず先行車候補とし（物体種別情報「１」「４」）、ミリ波レーダ１０によって低閾値で物体が検出されかつステレオカメラ１１によっても物体が検出されたときは先行車候補とする（物体種別情報「３」）。

もし、ステップＳ１０４で物体種別情報が「１」「３」および「４」の状態が一定時間以上継続した場合に該当しないときは、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、物体種別情報が現在「０」であるが、過去においてミリ波レーダ１０によって高閾値以上の電波強度で一定時間以上検出された物体については、当該物体を先行車候補とする（Ｓ１０６）。なお、上記例では、物体種別情報が「１」「３」および「４」の状態が一定時間以上継続したか否かを先行車候補とするか否かの判断基準としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、物体種別情報が「１」「３」および「４」の状態が所定回数継続したときに先行車両候補としても良く、あるいは物体種別情報が「１」「３」および「４」であったときは直ぐに先行車両候補とする構成であっても良い。

ステップＳ１１０では、先行車選択部２２が、ステップＳ１０６での先行車候補について自車線上にあるか否かの判定を行う。ステップＳ１１２では、先行車選択部２２が、自車線上にある先行車候補を先行車として選択し、走行制御ＥＣＵ３０が、先行車との距離および相対速度などに基づいて、ブレーキアクチュエータ４０および電子制御式スロットルバルブ４１を制御して、自車両を先行車に対して追従走行させる。

ステップＳ１０８で先行車候補とされなかった場合や、ステップＳ１１０で先行車候補が自車線上にいないと判断された場合は、ステップＳ１１４において、走行制御ＥＣＵ３０がブレーキアクチュエータ４０および電子制御式スロットルバルブ４１を制御して、自車両を目標車速で安定走行させる。

本実施形態によれば、検出原理を異にするミリ波レーダ１０およびステレオカメラ１１それぞれから得られた先行車候補との車間距離、相対速度や横変位などのパラメータが融合されて先行車候補の物体パラメータが求められるので、両方の検出手段で先行車両候補を検出することができた場合には、先行車候補の検出精度が向上するので、ＡＣＣ制御の制御性を向上させることができる。特に受信波の電波強度が低い物体を検出する際でも、誤検出が少なく、一旦検出した物体をロストし難い物とできる。

また、本実施形態によれば、フュージョン演算部２１は、ステレオカメラ１１で検出されておらず存在確率が低確率である物体については、ミリ波レーダ１０による受信波の電波強度が現在において高閾値である物体を先行車候補とするため、誤検出を防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、ミリ波レーダ１０による受信波の電波強度が低閾値である物体については、ステレオカメラ１１でも検出された物体を先行車候補とするため、路面反射等によるゴーストに対して誤認識、誤制御、誤警報をすることを防ぐことができ、反射が低いオートバイクや自転車等の物体に対しても追従制御が可能となる。また、反射が低いオートバイク等の物体をロストすることを防ぐことができ、不要な加減速を少なくすることができる。

加えて、本実施形態によれば、ミリ波レーダ１０による受信波の電波強度が過去において一定時間以上にわたり高閾値以上であった物体については、現在の検出結果が高閾値未満で低閾値以上であっても先行車候補とするため、形状が丸くレーダ波が反射しにくい自動車等の不安定な物体に対してもロストを繰り返さずに追従制御が可能となり、不要な加減速を少なくすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。本実施形態では物体検出装置の一例としてＡＣＣシステムに係る走行支援装置を挙げたが、本発明の物体検出装置の適用分野としてはこれに限定されない。

また、上記実施形態では、ステレオカメラを用いたが、単眼カメラを用いることもできる。また、ミリ波レーダに代えてレーザレーダなどを用いてもよい。

実施形態に係るＡＣＣシステムの構成を示すブロック図である。 実施形態に係るＡＣＣシステムによる走行支援制御の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ＡＣＣシステム、１０…ミリ波レーダ、１１…ステレオカメラ、１２…車速センサ、１３…ヨーレートセンサ、１４…操舵角センサ、２０…先行車認識ＥＣＵ、２１…フュージョン演算部、２２…先行車選択部、３０…走行制御ＥＣＵ、４０…ブレーキアクチュエータ、４１…電子制御式スロットルバルブ。

Claims (3)

1. レーダによって周囲の物体を検出する物体検出手段と、
   取得した周囲の画像から周囲の物体を検出する撮像手段と、
   前記物体検出手段と前記撮像手段とによる検出結果を融合して周囲の物体を検出する融合検出手段と、
   を備え、
   前記物体検出手段による受信波の強度が過去において前記第１閾値未満であった物体については、前記物体検出手段による受信波の強度が現在において第１閾値以上である物体を検出し、
   前記物体検出手段による受信波の強度が過去において前記第１閾値以上であった物体については、前記物体検出手段による受信波の強度が現在において前記第１閾値よりも低い第２閾値以上である物体を検出し、
   前記撮像手段によって現在において検出可能な物体については、前記物体検出手段による受信波の強度が現在において前記第１閾値よりも低い第２閾値以上である物体を検出する、
   物体検出装置。
2. 前記物体検出手段による受信波の強度が過去において前記第１閾値以上であった時間及び前記撮像手段によって検出可能となった時間のいずれかが一定時間以上であった物体については、前記物体検出手段による受信波の強度が現在において前記第１閾値よりも低い第２閾値以上である物体を検出する、請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記物体検出手段による受信波の強度が過去において前記第１閾値以上であった回数及び前記撮像手段によって検出可能となった回数のいずれかが一定回数以上であった物体については、前記物体検出手段による受信波の強度が現在において前記第１閾値よりも低い第２閾値以上である物体を検出する、請求項１に記載の物体検出装置。

Images