物体検出装置
【課題】 レーダを用いた物体検出において物体を正確に検出する物体検出装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る物体検出装置1の物体検出部4は、複数の検出点データから一つの物体に対応する複数の検出点データをグルーピングするグルーピング手段41と、グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データに対応する画像部分から、検出対象物体の所定の一部分を探索して検出する部分探索手段42と、レーダ検出部から、部分探索手段により検出された一部分の両端へ延びる2本の直線を算出する直線算出手段43と、グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データのうち、直線算出手段により算出された2本の直線よりも内側の検出点データを、検出対象物体の一部分に対応する検出点データとして抽出する検出点抽出手段44とを有する。
【解決手段】 本発明に係る物体検出装置1の物体検出部4は、複数の検出点データから一つの物体に対応する複数の検出点データをグルーピングするグルーピング手段41と、グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データに対応する画像部分から、検出対象物体の所定の一部分を探索して検出する部分探索手段42と、レーダ検出部から、部分探索手段により検出された一部分の両端へ延びる2本の直線を算出する直線算出手段43と、グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データのうち、直線算出手段により算出された2本の直線よりも内側の検出点データを、検出対象物体の一部分に対応する検出点データとして抽出する検出点抽出手段44とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーダによる検出点を利用して物体を検出する物体検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両の衝突防止システム等において、先行車両や対向車両等の他車両との衝突を回避するために、他車両の位置及び向きを算出する物体検出装置が用いられている。この物体検出装置は、レーダ等を用いて他車両を検出し、車両の安全走行に必要な情報を得るものである。
【0003】
例えば、特許文献1には、検出対象物体ごとに反射波をグループ化し、グループ化された反射箇所のうち、自車両から最も近い反射箇所を自車両の進行の安全に関する判定点として抽出し、反射箇所の配列から物体の輪郭を構成する線分を抽出するレーダ装置が記載されている。
【特許文献1】特開2000−206241号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の技術によれば、レーダによって物体を検出する際、同一物体の検出点であると推定される複数の検出点をグルーピングし、グルーピングされた検出点を基に当該物体を検出していた。しかし、グルーピングされた検出点の夫々が当該物体のどの部分に対応するかについては考慮されておらず、物体を正確に検出するという点で改善の余地があった。
【0005】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、レーダを用いた物体検出において物体を正確に検出する物体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る物体検出装置は、所定範囲を撮像して画像データを得る画像撮像部と、所定範囲内の複数の異なる方向に電磁波を照射して、当該電磁波が照射された方向の夫々について、当該方向に存在する物体までの距離データを含む検出点データを得るレーダ検出部と、画像撮像部により撮像された画像データとレーダ検出部により検出された複数の検出点データとに基づいて所定の検出対象物体を検出する物体検出部と、を備え、物体検出部は、複数の検出点データから一つの物体に対応する複数の検出点データをグルーピングするグルーピング手段と、グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データに対応する画像部分から、検出対象物体の所定の一部分を探索して検出する部分探索手段と、レーダ検出部から、部分探索手段により検出された一部分の両端へ延びる2本の直線を算出する直線算出手段と、グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データのうち、直線算出手段により算出された2本の直線よりも内側の検出点データを、検出対象物体の一部分に対応する検出点データとして抽出する検出点抽出手段と、を有することを特徴とする。
【0007】
上記構成の物体検出装置によれば、画像撮像部が所定範囲を撮像した画像データを取得すると共に、レーダ検出部が同範囲内の複数の異なる方向についての検出点データを取得する。そして、物体検出部が、画像データ及び検出点データを処理することにより、検出対象物体の所定の一部分に対応する検出点データを抽出する。この物体検出部の処理においては、先ず、レーダ検出部により取得された複数の検出点データから、一つの物体に対応する複数の検出点データをグルーピングする処理が行われる。次に、グルーピングされた検出点データに対応する画像部分から、検出対象物体の所定の一部分を探索して検出する処理が行われる。次に、レーダ検出部から一部分の両端へ延びる2本の直線を算出する処理が行われる。次に、2本の直線よりも内側の検出点データを、検出対象物体の一部分に対応する検出点データとして抽出する処理が行われる。以上の一連の処理により、検出対象物体における一部分に対応する検出点データを精度良く切り分けて抽出することによって、検出対象物体をより正確に検出することができる。
【0008】
本発明に係る物体検出装置の物体検出部は、検出点抽出手段により抽出された複数の検出点データに基づいて、検出対象物体の一部分を構成する直線を算出し、当該直線と直線算出手段により算出された2本の直線との交点を、検出対象物体の一部分の端点として推定する端点推定手段を、更に有することが好ましい。この構成によれば、検出対象物体の一部分に対応する検出点データに基づいて直線を算出することにより、検出対象物体における一部分の輪郭を精度良く算出できる。そして、当該直線と、レーダ検出部から一部分の両端へ延びる直線との交点を求めることにより、当該一部分の端点を正確に検出することができる。
【0009】
本発明に係る物体検出装置の物体検出部は、端点推定手段により推定された端点に基づいて、検出対象物体の位置および向きを推定する状態推定手段を、更に有することが好ましい。この構成によれば、端点推定手段によって求められた検出対象物体における一部分の端点に基づいて、検出対象物体の位置および向きを推定することにより、検出対象物体の状態を正確に検出することができる。
【0010】
本発明に係る物体検出装置において、検出対象物体は車両であり、検出対象物体の一部分は当該車両の前面、側面、後面のいずれかであることが好ましい。この構成によれば、物体検出装置を設置した位置の周辺に存在する車両の前面、側面、後面のいずれかの面に対応する検出点データを抽出することで、当該車両を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る物体検出装置によれば、レーダを用いた物体検出において物体を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の好適な実施形態に係る衝突防止装置を示すブロック構成図である。本実施形態の衝突防止装置10は、自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、自車両の前方を走行する他車両を検出する装置であり、カメラ2とレーザレーダ3と物体検出ECU4とを備える。
【0013】
カメラ2は、自車両の前部に取り付けられた、自車両の前方の画像を撮影する画像撮像部である。カメラ2は、所定時間ごとに自車両前方の所定範囲を撮像して画像データを生成し、生成した画像データを物体検出ECU4へ逐次出力する。
【0014】
レーザレーダ3は、自車両前部のカメラ2近傍に取り付けられた、自車両の前方の物体を検出するレーダ検出部である。レーザレーダ3は、カメラ2が撮像する自車両前方の所定範囲と同一範囲においてレーザ光を左右方向及び上下方向に走査して、その反射光を検出することにより、当該範囲内に存在する物体までの距離データを含む検出点データを取得する。すなわち、レーザレーダ3は、上記撮像範囲内の複数の異なる方向にレーザ光を照射して、当該レーザ光が照射された方向の夫々について、当該方向に存在する物体までの距離データを含む検出点データを取得する。レーザレーダ3は、所定時間ごとに検出点データを取得し、取得した検出点データを物体検出ECU4へ逐次出力する。なお、本実施形態ではレーダ検出部としてレーザレーダ3を用いているが、レーダ検出部は他の波長の電磁波を照射するものでもよく、例えばレーダ検出部としてミリ波レーダを用いてもよい。
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【0015】
"MS 明朝"'> 図2は、カメラ2が画像データを取得する状況、及びレーザレーダ3が検出点データを取得する状況を示す平面図である。カメラ2は、自車両20前方の範囲Aの画像データを生成して取得する。他方、レーザレーダ3は、上記範囲Aにおいて複数のレーザ光Bを照射することにより、自車両20の前方に存在する物体を検出する。図2に示す一例のように、他車両21が自車両20に対向して走行する状況では、カメラ2により取得される画像には他車両21の画像部分が含まれ、レーザレーダ3により取得される検出点データには他車両21に対応する複数の検出点データが含まれる。
【0016】
再び図1に戻り、物体検出ECU4は、自車両に搭載された、画像データ及び検出点データに基づいて所定の検出対象物体を検出する物体検出部である。物体検出ECU4は、カメラ2及びレーザレーダ3に接続されており、カメラ2から出力される画像データを取得すると共に、レーザレーダ3から出力される検出点データを取得する。物体検出ECU4は、画像データ及び検出点データを処理することにより、自車両の前方に存在する検出対象物体(他車両、障害物等)を検出する。本実施形態では特に、物体検出ECU4は、レーザレーダ3から取得した複数の検出点データから他車両の前面に対応する検出点データを抽出し、抽出した検出点データを用いて他車両の中心位置及び向きを検出する処理を行う。なお、物体検出ECU4は、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る。
【0017】
なお、図1に示すように、物体検出ECU4は、グルーピング手段41、部分探索手段42、直線算出手段43、検出点抽出手段44、端点推定手段45、及び状態推定手段46を備えている。これらの手段41〜46の夫々は、物体検出ECU4の処理の一部を、物体検出ECU4の構成として示したものである。これらの手段41〜46については、後述する物体検出ECU4の動作説明において説明する。
【0018】
制動部5は、ブレーキ(図示せず)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、自車両が他車両と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。
【0019】
次に、物体検出ECU4の動作について説明する。図3は、物体検出ECU4による処理を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、エンジンが始動されてからエンジンが停止されるまでの間、繰り返し実行される。
【0020】
先ず、ステップS1において、物体検出ECU4は、カメラ2からの画像データを取得すると共に、レーザレーダ3からの検出点データを取得する。例えば、図2に示すように他車両21が自車両20の斜め前方を走行する状況では、物体検出ECU4は、図4に示される画像データGをカメラ2から取得する。この画像データGは、他車両21の画像部分を含んでおり、より詳しくは他車両21の前面及び片側側面の画像部分を含んでいる。
【0021】
また、ステップS1において物体検出ECU4が取得する検出点データは、レーザレーダ3の走査範囲A内に存在する物体からの反射波を受光して得られた多数の検出点データである。検出点データの夫々は、レーザ光が照射された方向のデータと、レーザレーダ3から物体までの距離のデータとで構成される。なお、以下の説明では、複数の検出点データを「点群」とも呼ぶ。
【0022】
次に、ステップS2において、物体検出ECU4は、ステップS1で取得した点群を、各検出対象物体ごとにグルーピングする。図5は、グルーピングされた点群の一例を示す図である。図5に示す一例では、物体検出ECU4は、ステップS1で取得した点群を、3つのグループにグルーピングしている。すなわち、物体検出ECU4は、検出点データp1,p2,p3より夫々構成される点群P1,P2,P3を得る。物体検出ECU4は、ステップS2でグルーピングした点群P1,P2,P3ごとに、以下の各ステップの処理を実行する。なお、ステップS2は、グルーピング手段41に相当する。
【0023】
次に、ステップS3において、物体検出ECU4は、ステップS2でグルーピングした点群を、ステップS1で取得した画像G上の対応位置に座標変換する。図6は、図5の点群P1を画像G上に座標変換した図である。図6に示すように、物体検出ECU4は、画像G上にグルーピングした点群P1を座標変換している。図6の画像Gでは、点群P1は、他車両21上に位置している。
【0024】
次に、ステップS4において、物体検出ECU4は、ステップS3で座標変換した点群を含む矩形領域を生成して画像G上に設定する。ここで設定される矩形領域は、他車両の画像を探索するための探索枠である。図7は、グルーピングされた点群P1に対して生成された矩形領域Eを示す図である。図7に示すように、物体検出ECU4は、点群P1を含むような矩形領域Eを生成して画像G上に設定する。
【0025】
次に、ステップS5において、物体検出ECU4は、ステップS4で生成した探索枠Eの範囲内において画像認識処理を行い、車両の前面の画像部分を探索する。物体検出ECU4は、例えば、予め用意された車両の前面の画像テンプレートを用いてパターンマッチング処理を行えばよい。物体検出ECU4は、探索枠Eの範囲内に車両の前面の画像部分が存在した場合には、点群P1に対応する位置に他車両が存在することを認識する。なお、ステップS3〜ステップS5は、部分探索手段42に相当する。
【0026】
図8は、ステップS5で探索された車両の前面の画像部分Fを示す図である。物体検出ECU4の画像認識処理により、他車両21の前面を含む矩形領域Fが探索される。この矩形領域Fは、車両の前面の上端を横方向に延びる直線と、車両の前面の右端を縦方向に延びる直線a1と、車両の前面の左端を縦方向に延びる直線a2と、車両の前面の下端を横方向に延びる直線とにより包囲された領域である。
【0027】
次に、ステップS6において、物体検出ECU4は、矩形領域Fの左右端へ延びる直線a1,a2の横方向位置を求める。そして、物体検出ECU4は、当該左右端の直線a1,a2の位置を、レーザレーダ3の座標系において、座標軸の原点を含む水平面上の対応位置に座標変換する(図9参照)。なお、レーザレーダ3の座標系における原点は、レーザレーダ3の照射部Oが配置された位置であるため、原点を含む水平面上には他車両などの障害物が存在する。
【0028】
図9には、座標変換された左右端の直線a1,a2の位置a11,a12が示されている。図9に示されるように、ステップS6における物体検出ECU4の座標変換処理は、画像Gが、自車両20と他車両21との間であって、カメラ2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行われる。なお、図9では、理解を容易にするために、画像データGを立体的に傾斜させて示している。
【0029】
次に、ステップS7において、物体検出ECU4は、座標軸の原点であるレーザレーダ3の照射部Oから、ステップS6で座標変換した左右端の位置a11,a12へ延びる2直線を、方位直線α1,α2として算出する。2本の方位直線α1,α2は、座標軸の原点を含む水平面上において、レーザレーダ3の照射部O及び他車両21の前面の左右端a11,a12を通過する直線となる。なお、ステップS6及びステップS7は、直線算出手段43に相当する。
【0030】
次に、ステップS8において、物体検出ECU4は、ステップS2でグルーピングした点群P1を、レーザレーダ3の座標系における水平面上に投影する。すなわち、物体検出ECU4は、点群P1に属する検出点データp1の夫々から水平面に垂線を下ろし、垂線が水平面と交わる位置を、投影された検出点データp1の位置とする。
【0031】
次に、ステップS9において、物体検出ECU4は、ステップS8で水平面上に投影した検出点データp1のうち、ステップS7で算出した2本の方位直線α1,α2よりも内側の点群Qのみを抽出する(図9参照)。ステップS7で算出された方位直線α1,α2は、他車両21の前面の左右端を通る方位直線であるから、このようにして抽出された点群Qは、他車両21の前面に対応する点群であると見做すことができる。なお、ステップS8及びステップS9は、検出点抽出手段44に相当する。
【0032】
ステップS9では、レーザレーダ3によって検出された点群P1のうち、他車両21の前面に対応する点群Qのみを抽出することができる。従来は、グルーピングされた点群P1の夫々が、他車両21のどの面に対応するかについては考慮されていなかったが、本実施形態の処理によれば、車両の前面に対応する点群と側面に対応する点群を精度良く切り分けて抽出できるので、他車両21を正確に検出することが可能となる。
【0033】
次に、ステップS10において、物体検出ECU4は、ステップS9で抽出した点群Qに基づいて車両輪郭直線を算出する。図10には、物体検出ECU4により算出された車両輪郭直線βが示されている。車両輪郭直線βは、他車両21の前面に相当する点群Qに基づいて算出したものであるから、実際の他車両21の前面の輪郭にほぼ一致している。
【0034】
次に、ステップS11において、物体検出ECU4は、ステップS9で算出した2本の方位直線α1,α2と、ステップS10で算出した車両輪郭直線βとが、水平面上において交差する交点x1,x2を算出する(図10参照)。そして、物体検出ECU4は、この交点x1,x2を他車両21の前面における左右端点として推定する。ステップ11では、他車両21の前面における左右の端点を精度良く推定することができる。なお、ステップS10及びステップS11は、端点推定手段45に相当する。
【0035】
次に、ステップS12において、物体検出ECU4は、ステップS11で算出した交点x1,x2を端点とした矩形を当てはめることにより、他車両21の中心位置及び向きを算出する。図11は、車両の位置及び向きの算出処理を示す平面図である。ここで、物体検出ECU4は、一般的な車両の形状に対応した矩形のテンプレートを備えている。そして、物体検出ECU4は、この矩形のテンプレートを、他車両21の前面の横幅寸法(2つの交点x1,x2間の距離)に応じて拡大又は縮小して当てはめ、当てはめた矩形Xの中心位置及び向きを、他車両21の中心位置及び向きとして算出する。なお、ステップS12は、状態推定手段46に相当する。
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【0036】
"MS 明朝"'> 上述のように、本実施形態によれば、正確に検出された他車両21の左右端点に基づいて、他車両21の中心位置及び向きを求めるため、車両の状態を精度良く検出することができる。よって、本実施形態によれば、車両の安全走行を判定するために重要な情報を精度良く検出することが可能となる。
style='font-family:"MS 明朝"'>
【0037】
"MS 明朝"'> 上述の処理を経て、物体検出装置1により他車両21の中心位置及び向きが算出されると、制動部5は、制動制御を行う。つまり、制御部は、物体検出装置1により算出された他車両21の中心位置及び向きから、他車両21との衝突可能性を判定する。制御部は、その結果、他車両21との衝突可能性があると判定すると、ブレーキを制御することにより、自車両に制動力を与え、他車両21との接触を回避する。
【0038】
以上、本発明の好適な実施形態について詳述したが、本発明の物体検出装置1は、上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態では、他車両21の前面を検出する場合を示したが、画像データ及び検出点データから得られる所定の一部分であれば如何なる部分でもよく、例えば、他車両21の側面や後面を検出することも可能である。また、上記の実施形態では、他車両21を検出する場合を示したが、他の実施形態では、他車両21以外の検出対象物体を検出してもよい。
【0039】
上記の実施形態では、他車両21の前面の左右端へ延びる2本の方位直線α1,α2を算出し、2本の方位直線α1,α2よりも内側の点群Qを抽出した。但し、物体検出装置1の用途によっては、検出対象物体の上下端へ延びる2本の方位直線を算出し、2本の方位直線よりも内側の点群を抽出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の好適な実施形態に係る衝突防止装置を示すブロック構成図である。
【図2】本実施形態における、車両の位置関係の例を示す平面図である。
【図3】物体検出ECUによる処理を示すフローチャートである。
【図4】物体検出ECUによって取得された画像データを示す図である。
【図5】物体検出ECUによってグルーピングされた点群を示す図である。
【図6】グルーピングされて画像上に座標変換された点群を示す図である。
【図7】グルーピングされた点群に対して生成された矩形領域を示す図である。
【図8】他車両の前面の探索及び検出処理を示す図である。
【図9】方位直線の算出処理並びに検出点の抽出処理を示す平面図である。
【図10】車両輪郭直線の算出処理並びに端点の推定処理を示す平面図である。
【図11】車両の位置及び向きの算出処理を示す平面図である。
【符号の説明】
【0041】
1・・・物体検出装置、2・・・カメラ(画像撮像部)、3・・・レーザレーダ(レーダ検出部)、4・・・物体検出ECU(物体検出部)、41・・・グルーピング手段、42・・・部分探索手段、43・・・直線算出手段、44・・・検出点抽出手段、45・・・端点推定手段、46・・・状態推定手段、10・・・衝突防止装置、20・・・自車両、21・・・他車両、G・・・画像データ、p1,P1,Q・・・検出点データ、α1,α2・・・方位直線、β・・・車両輪郭直線、x1,x2・・・交点、X・・・車両テンプレート
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーダによる検出点を利用して物体を検出する物体検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両の衝突防止システム等において、先行車両や対向車両等の他車両との衝突を回避するために、他車両の位置及び向きを算出する物体検出装置が用いられている。この物体検出装置は、レーダ等を用いて他車両を検出し、車両の安全走行に必要な情報を得るものである。
【0003】
例えば、特許文献1には、検出対象物体ごとに反射波をグループ化し、グループ化された反射箇所のうち、自車両から最も近い反射箇所を自車両の進行の安全に関する判定点として抽出し、反射箇所の配列から物体の輪郭を構成する線分を抽出するレーダ装置が記載されている。
【特許文献1】特開2000−206241号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の技術によれば、レーダによって物体を検出する際、同一物体の検出点であると推定される複数の検出点をグルーピングし、グルーピングされた検出点を基に当該物体を検出していた。しかし、グルーピングされた検出点の夫々が当該物体のどの部分に対応するかについては考慮されておらず、物体を正確に検出するという点で改善の余地があった。
【0005】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、レーダを用いた物体検出において物体を正確に検出する物体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る物体検出装置は、所定範囲を撮像して画像データを得る画像撮像部と、所定範囲内の複数の異なる方向に電磁波を照射して、当該電磁波が照射された方向の夫々について、当該方向に存在する物体までの距離データを含む検出点データを得るレーダ検出部と、画像撮像部により撮像された画像データとレーダ検出部により検出された複数の検出点データとに基づいて所定の検出対象物体を検出する物体検出部と、を備え、物体検出部は、複数の検出点データから一つの物体に対応する複数の検出点データをグルーピングするグルーピング手段と、グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データに対応する画像部分から、検出対象物体の所定の一部分を探索して検出する部分探索手段と、レーダ検出部から、部分探索手段により検出された一部分の両端へ延びる2本の直線を算出する直線算出手段と、グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データのうち、直線算出手段により算出された2本の直線よりも内側の検出点データを、検出対象物体の一部分に対応する検出点データとして抽出する検出点抽出手段と、を有することを特徴とする。
【0007】
上記構成の物体検出装置によれば、画像撮像部が所定範囲を撮像した画像データを取得すると共に、レーダ検出部が同範囲内の複数の異なる方向についての検出点データを取得する。そして、物体検出部が、画像データ及び検出点データを処理することにより、検出対象物体の所定の一部分に対応する検出点データを抽出する。この物体検出部の処理においては、先ず、レーダ検出部により取得された複数の検出点データから、一つの物体に対応する複数の検出点データをグルーピングする処理が行われる。次に、グルーピングされた検出点データに対応する画像部分から、検出対象物体の所定の一部分を探索して検出する処理が行われる。次に、レーダ検出部から一部分の両端へ延びる2本の直線を算出する処理が行われる。次に、2本の直線よりも内側の検出点データを、検出対象物体の一部分に対応する検出点データとして抽出する処理が行われる。以上の一連の処理により、検出対象物体における一部分に対応する検出点データを精度良く切り分けて抽出することによって、検出対象物体をより正確に検出することができる。
【0008】
本発明に係る物体検出装置の物体検出部は、検出点抽出手段により抽出された複数の検出点データに基づいて、検出対象物体の一部分を構成する直線を算出し、当該直線と直線算出手段により算出された2本の直線との交点を、検出対象物体の一部分の端点として推定する端点推定手段を、更に有することが好ましい。この構成によれば、検出対象物体の一部分に対応する検出点データに基づいて直線を算出することにより、検出対象物体における一部分の輪郭を精度良く算出できる。そして、当該直線と、レーダ検出部から一部分の両端へ延びる直線との交点を求めることにより、当該一部分の端点を正確に検出することができる。
【0009】
本発明に係る物体検出装置の物体検出部は、端点推定手段により推定された端点に基づいて、検出対象物体の位置および向きを推定する状態推定手段を、更に有することが好ましい。この構成によれば、端点推定手段によって求められた検出対象物体における一部分の端点に基づいて、検出対象物体の位置および向きを推定することにより、検出対象物体の状態を正確に検出することができる。
【0010】
本発明に係る物体検出装置において、検出対象物体は車両であり、検出対象物体の一部分は当該車両の前面、側面、後面のいずれかであることが好ましい。この構成によれば、物体検出装置を設置した位置の周辺に存在する車両の前面、側面、後面のいずれかの面に対応する検出点データを抽出することで、当該車両を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る物体検出装置によれば、レーダを用いた物体検出において物体を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の好適な実施形態に係る衝突防止装置を示すブロック構成図である。本実施形態の衝突防止装置10は、自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、自車両の前方を走行する他車両を検出する装置であり、カメラ2とレーザレーダ3と物体検出ECU4とを備える。
【0013】
カメラ2は、自車両の前部に取り付けられた、自車両の前方の画像を撮影する画像撮像部である。カメラ2は、所定時間ごとに自車両前方の所定範囲を撮像して画像データを生成し、生成した画像データを物体検出ECU4へ逐次出力する。
【0014】
レーザレーダ3は、自車両前部のカメラ2近傍に取り付けられた、自車両の前方の物体を検出するレーダ検出部である。レーザレーダ3は、カメラ2が撮像する自車両前方の所定範囲と同一範囲においてレーザ光を左右方向及び上下方向に走査して、その反射光を検出することにより、当該範囲内に存在する物体までの距離データを含む検出点データを取得する。すなわち、レーザレーダ3は、上記撮像範囲内の複数の異なる方向にレーザ光を照射して、当該レーザ光が照射された方向の夫々について、当該方向に存在する物体までの距離データを含む検出点データを取得する。レーザレーダ3は、所定時間ごとに検出点データを取得し、取得した検出点データを物体検出ECU4へ逐次出力する。なお、本実施形態ではレーダ検出部としてレーザレーダ3を用いているが、レーダ検出部は他の波長の電磁波を照射するものでもよく、例えばレーダ検出部としてミリ波レーダを用いてもよい。
style='font-family:"MS 明朝"'>
【0015】
"MS 明朝"'> 図2は、カメラ2が画像データを取得する状況、及びレーザレーダ3が検出点データを取得する状況を示す平面図である。カメラ2は、自車両20前方の範囲Aの画像データを生成して取得する。他方、レーザレーダ3は、上記範囲Aにおいて複数のレーザ光Bを照射することにより、自車両20の前方に存在する物体を検出する。図2に示す一例のように、他車両21が自車両20に対向して走行する状況では、カメラ2により取得される画像には他車両21の画像部分が含まれ、レーザレーダ3により取得される検出点データには他車両21に対応する複数の検出点データが含まれる。
【0016】
再び図1に戻り、物体検出ECU4は、自車両に搭載された、画像データ及び検出点データに基づいて所定の検出対象物体を検出する物体検出部である。物体検出ECU4は、カメラ2及びレーザレーダ3に接続されており、カメラ2から出力される画像データを取得すると共に、レーザレーダ3から出力される検出点データを取得する。物体検出ECU4は、画像データ及び検出点データを処理することにより、自車両の前方に存在する検出対象物体(他車両、障害物等)を検出する。本実施形態では特に、物体検出ECU4は、レーザレーダ3から取得した複数の検出点データから他車両の前面に対応する検出点データを抽出し、抽出した検出点データを用いて他車両の中心位置及び向きを検出する処理を行う。なお、物体検出ECU4は、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る。
【0017】
なお、図1に示すように、物体検出ECU4は、グルーピング手段41、部分探索手段42、直線算出手段43、検出点抽出手段44、端点推定手段45、及び状態推定手段46を備えている。これらの手段41〜46の夫々は、物体検出ECU4の処理の一部を、物体検出ECU4の構成として示したものである。これらの手段41〜46については、後述する物体検出ECU4の動作説明において説明する。
【0018】
制動部5は、ブレーキ(図示せず)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、自車両が他車両と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。
【0019】
次に、物体検出ECU4の動作について説明する。図3は、物体検出ECU4による処理を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、エンジンが始動されてからエンジンが停止されるまでの間、繰り返し実行される。
【0020】
先ず、ステップS1において、物体検出ECU4は、カメラ2からの画像データを取得すると共に、レーザレーダ3からの検出点データを取得する。例えば、図2に示すように他車両21が自車両20の斜め前方を走行する状況では、物体検出ECU4は、図4に示される画像データGをカメラ2から取得する。この画像データGは、他車両21の画像部分を含んでおり、より詳しくは他車両21の前面及び片側側面の画像部分を含んでいる。
【0021】
また、ステップS1において物体検出ECU4が取得する検出点データは、レーザレーダ3の走査範囲A内に存在する物体からの反射波を受光して得られた多数の検出点データである。検出点データの夫々は、レーザ光が照射された方向のデータと、レーザレーダ3から物体までの距離のデータとで構成される。なお、以下の説明では、複数の検出点データを「点群」とも呼ぶ。
【0022】
次に、ステップS2において、物体検出ECU4は、ステップS1で取得した点群を、各検出対象物体ごとにグルーピングする。図5は、グルーピングされた点群の一例を示す図である。図5に示す一例では、物体検出ECU4は、ステップS1で取得した点群を、3つのグループにグルーピングしている。すなわち、物体検出ECU4は、検出点データp1,p2,p3より夫々構成される点群P1,P2,P3を得る。物体検出ECU4は、ステップS2でグルーピングした点群P1,P2,P3ごとに、以下の各ステップの処理を実行する。なお、ステップS2は、グルーピング手段41に相当する。
【0023】
次に、ステップS3において、物体検出ECU4は、ステップS2でグルーピングした点群を、ステップS1で取得した画像G上の対応位置に座標変換する。図6は、図5の点群P1を画像G上に座標変換した図である。図6に示すように、物体検出ECU4は、画像G上にグルーピングした点群P1を座標変換している。図6の画像Gでは、点群P1は、他車両21上に位置している。
【0024】
次に、ステップS4において、物体検出ECU4は、ステップS3で座標変換した点群を含む矩形領域を生成して画像G上に設定する。ここで設定される矩形領域は、他車両の画像を探索するための探索枠である。図7は、グルーピングされた点群P1に対して生成された矩形領域Eを示す図である。図7に示すように、物体検出ECU4は、点群P1を含むような矩形領域Eを生成して画像G上に設定する。
【0025】
次に、ステップS5において、物体検出ECU4は、ステップS4で生成した探索枠Eの範囲内において画像認識処理を行い、車両の前面の画像部分を探索する。物体検出ECU4は、例えば、予め用意された車両の前面の画像テンプレートを用いてパターンマッチング処理を行えばよい。物体検出ECU4は、探索枠Eの範囲内に車両の前面の画像部分が存在した場合には、点群P1に対応する位置に他車両が存在することを認識する。なお、ステップS3〜ステップS5は、部分探索手段42に相当する。
【0026】
図8は、ステップS5で探索された車両の前面の画像部分Fを示す図である。物体検出ECU4の画像認識処理により、他車両21の前面を含む矩形領域Fが探索される。この矩形領域Fは、車両の前面の上端を横方向に延びる直線と、車両の前面の右端を縦方向に延びる直線a1と、車両の前面の左端を縦方向に延びる直線a2と、車両の前面の下端を横方向に延びる直線とにより包囲された領域である。
【0027】
次に、ステップS6において、物体検出ECU4は、矩形領域Fの左右端へ延びる直線a1,a2の横方向位置を求める。そして、物体検出ECU4は、当該左右端の直線a1,a2の位置を、レーザレーダ3の座標系において、座標軸の原点を含む水平面上の対応位置に座標変換する(図9参照)。なお、レーザレーダ3の座標系における原点は、レーザレーダ3の照射部Oが配置された位置であるため、原点を含む水平面上には他車両などの障害物が存在する。
【0028】
図9には、座標変換された左右端の直線a1,a2の位置a11,a12が示されている。図9に示されるように、ステップS6における物体検出ECU4の座標変換処理は、画像Gが、自車両20と他車両21との間であって、カメラ2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行われる。なお、図9では、理解を容易にするために、画像データGを立体的に傾斜させて示している。
【0029】
次に、ステップS7において、物体検出ECU4は、座標軸の原点であるレーザレーダ3の照射部Oから、ステップS6で座標変換した左右端の位置a11,a12へ延びる2直線を、方位直線α1,α2として算出する。2本の方位直線α1,α2は、座標軸の原点を含む水平面上において、レーザレーダ3の照射部O及び他車両21の前面の左右端a11,a12を通過する直線となる。なお、ステップS6及びステップS7は、直線算出手段43に相当する。
【0030】
次に、ステップS8において、物体検出ECU4は、ステップS2でグルーピングした点群P1を、レーザレーダ3の座標系における水平面上に投影する。すなわち、物体検出ECU4は、点群P1に属する検出点データp1の夫々から水平面に垂線を下ろし、垂線が水平面と交わる位置を、投影された検出点データp1の位置とする。
【0031】
次に、ステップS9において、物体検出ECU4は、ステップS8で水平面上に投影した検出点データp1のうち、ステップS7で算出した2本の方位直線α1,α2よりも内側の点群Qのみを抽出する(図9参照)。ステップS7で算出された方位直線α1,α2は、他車両21の前面の左右端を通る方位直線であるから、このようにして抽出された点群Qは、他車両21の前面に対応する点群であると見做すことができる。なお、ステップS8及びステップS9は、検出点抽出手段44に相当する。
【0032】
ステップS9では、レーザレーダ3によって検出された点群P1のうち、他車両21の前面に対応する点群Qのみを抽出することができる。従来は、グルーピングされた点群P1の夫々が、他車両21のどの面に対応するかについては考慮されていなかったが、本実施形態の処理によれば、車両の前面に対応する点群と側面に対応する点群を精度良く切り分けて抽出できるので、他車両21を正確に検出することが可能となる。
【0033】
次に、ステップS10において、物体検出ECU4は、ステップS9で抽出した点群Qに基づいて車両輪郭直線を算出する。図10には、物体検出ECU4により算出された車両輪郭直線βが示されている。車両輪郭直線βは、他車両21の前面に相当する点群Qに基づいて算出したものであるから、実際の他車両21の前面の輪郭にほぼ一致している。
【0034】
次に、ステップS11において、物体検出ECU4は、ステップS9で算出した2本の方位直線α1,α2と、ステップS10で算出した車両輪郭直線βとが、水平面上において交差する交点x1,x2を算出する(図10参照)。そして、物体検出ECU4は、この交点x1,x2を他車両21の前面における左右端点として推定する。ステップ11では、他車両21の前面における左右の端点を精度良く推定することができる。なお、ステップS10及びステップS11は、端点推定手段45に相当する。
【0035】
次に、ステップS12において、物体検出ECU4は、ステップS11で算出した交点x1,x2を端点とした矩形を当てはめることにより、他車両21の中心位置及び向きを算出する。図11は、車両の位置及び向きの算出処理を示す平面図である。ここで、物体検出ECU4は、一般的な車両の形状に対応した矩形のテンプレートを備えている。そして、物体検出ECU4は、この矩形のテンプレートを、他車両21の前面の横幅寸法(2つの交点x1,x2間の距離)に応じて拡大又は縮小して当てはめ、当てはめた矩形Xの中心位置及び向きを、他車両21の中心位置及び向きとして算出する。なお、ステップS12は、状態推定手段46に相当する。
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【0036】
"MS 明朝"'> 上述のように、本実施形態によれば、正確に検出された他車両21の左右端点に基づいて、他車両21の中心位置及び向きを求めるため、車両の状態を精度良く検出することができる。よって、本実施形態によれば、車両の安全走行を判定するために重要な情報を精度良く検出することが可能となる。
style='font-family:"MS 明朝"'>
【0037】
"MS 明朝"'> 上述の処理を経て、物体検出装置1により他車両21の中心位置及び向きが算出されると、制動部5は、制動制御を行う。つまり、制御部は、物体検出装置1により算出された他車両21の中心位置及び向きから、他車両21との衝突可能性を判定する。制御部は、その結果、他車両21との衝突可能性があると判定すると、ブレーキを制御することにより、自車両に制動力を与え、他車両21との接触を回避する。
【0038】
以上、本発明の好適な実施形態について詳述したが、本発明の物体検出装置1は、上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態では、他車両21の前面を検出する場合を示したが、画像データ及び検出点データから得られる所定の一部分であれば如何なる部分でもよく、例えば、他車両21の側面や後面を検出することも可能である。また、上記の実施形態では、他車両21を検出する場合を示したが、他の実施形態では、他車両21以外の検出対象物体を検出してもよい。
【0039】
上記の実施形態では、他車両21の前面の左右端へ延びる2本の方位直線α1,α2を算出し、2本の方位直線α1,α2よりも内側の点群Qを抽出した。但し、物体検出装置1の用途によっては、検出対象物体の上下端へ延びる2本の方位直線を算出し、2本の方位直線よりも内側の点群を抽出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の好適な実施形態に係る衝突防止装置を示すブロック構成図である。
【図2】本実施形態における、車両の位置関係の例を示す平面図である。
【図3】物体検出ECUによる処理を示すフローチャートである。
【図4】物体検出ECUによって取得された画像データを示す図である。
【図5】物体検出ECUによってグルーピングされた点群を示す図である。
【図6】グルーピングされて画像上に座標変換された点群を示す図である。
【図7】グルーピングされた点群に対して生成された矩形領域を示す図である。
【図8】他車両の前面の探索及び検出処理を示す図である。
【図9】方位直線の算出処理並びに検出点の抽出処理を示す平面図である。
【図10】車両輪郭直線の算出処理並びに端点の推定処理を示す平面図である。
【図11】車両の位置及び向きの算出処理を示す平面図である。
【符号の説明】
【0041】
1・・・物体検出装置、2・・・カメラ(画像撮像部)、3・・・レーザレーダ(レーダ検出部)、4・・・物体検出ECU(物体検出部)、41・・・グルーピング手段、42・・・部分探索手段、43・・・直線算出手段、44・・・検出点抽出手段、45・・・端点推定手段、46・・・状態推定手段、10・・・衝突防止装置、20・・・自車両、21・・・他車両、G・・・画像データ、p1,P1,Q・・・検出点データ、α1,α2・・・方位直線、β・・・車両輪郭直線、x1,x2・・・交点、X・・・車両テンプレート
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定範囲を撮像して画像データを得る画像撮像部と、
前記所定範囲内の複数の異なる方向に電磁波を照射して、当該電磁波が照射された方向の夫々について、当該方向に存在する物体までの距離データを含む検出点データを得るレーダ検出部と、
前記画像撮像部により撮像された画像データと前記レーダ検出部により検出された複数の検出点データとに基づいて所定の検出対象物体を検出する物体検出部と、
を備え、
前記物体検出部は、
前記複数の検出点データから一つの物体に対応する複数の検出点データをグルーピングするグルーピング手段と、
前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データに対応する画像部分から、前記検出対象物体の所定の一部分を探索して検出する部分探索手段と、
前記レーダ検出部から、前記部分探索手段により検出された前記一部分の両端へ延びる2本の直線を算出する直線算出手段と、
前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データのうち、前記直線算出手段により算出された2本の直線よりも内側の検出点データを、前記検出対象物体の前記一部分に対応する検出点データとして抽出する検出点抽出手段と、
を有することを特徴とする物体検出装置。
【請求項2】
前記物体検出部は、前記検出点抽出手段により抽出された複数の検出点データに基づいて、前記検出対象物体の前記一部分を構成する直線を算出し、当該直線と前記直線算出手段により算出された前記2本の直線との交点を、前記検出対象物体の前記一部分の端点として推定する端点推定手段を、更に有することを特徴とする請求項1に記載の物体検出装置。
【請求項3】
前記物体検出部は、前記端点推定手段により推定された端点に基づいて、前記検出対象物体の位置および向きを推定する状態推定手段を、更に有することを特徴とする請求項2に記載の物体検出装置。
【請求項4】
前記検出対象物体は車両であり、前記検出対象物体の前記一部分は、当該車両の前面、側面、後面のいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の物体検出装置。
【請求項1】
所定範囲を撮像して画像データを得る画像撮像部と、
前記所定範囲内の複数の異なる方向に電磁波を照射して、当該電磁波が照射された方向の夫々について、当該方向に存在する物体までの距離データを含む検出点データを得るレーダ検出部と、
前記画像撮像部により撮像された画像データと前記レーダ検出部により検出された複数の検出点データとに基づいて所定の検出対象物体を検出する物体検出部と、
を備え、
前記物体検出部は、
前記複数の検出点データから一つの物体に対応する複数の検出点データをグルーピングするグルーピング手段と、
前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データに対応する画像部分から、前記検出対象物体の所定の一部分を探索して検出する部分探索手段と、
前記レーダ検出部から、前記部分探索手段により検出された前記一部分の両端へ延びる2本の直線を算出する直線算出手段と、
前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点データのうち、前記直線算出手段により算出された2本の直線よりも内側の検出点データを、前記検出対象物体の前記一部分に対応する検出点データとして抽出する検出点抽出手段と、
を有することを特徴とする物体検出装置。
【請求項2】
前記物体検出部は、前記検出点抽出手段により抽出された複数の検出点データに基づいて、前記検出対象物体の前記一部分を構成する直線を算出し、当該直線と前記直線算出手段により算出された前記2本の直線との交点を、前記検出対象物体の前記一部分の端点として推定する端点推定手段を、更に有することを特徴とする請求項1に記載の物体検出装置。
【請求項3】
前記物体検出部は、前記端点推定手段により推定された端点に基づいて、前記検出対象物体の位置および向きを推定する状態推定手段を、更に有することを特徴とする請求項2に記載の物体検出装置。
【請求項4】
前記検出対象物体は車両であり、前記検出対象物体の前記一部分は、当該車両の前面、側面、後面のいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の物体検出装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2010−32429(P2010−32429A)
【公開日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−196634(P2008−196634)
【出願日】平成20年7月30日(2008.7.30)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年7月30日(2008.7.30)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】
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