説明

物体認識方法及び物体認識装置

【課題】自車に搭載したスキャン式レーザレーダの自車前方の探査結果に基き、自車前方の認識対象の物体を、並走する他の物体等と区別して極力正確に認識する。
【解決手段】自車1に搭載されたスキャン式レーザレーダ2により自車前方を左右方向に走査して各レーザ反射点を検出し、レーザレーダ2の送受信時間差に基いて自車1から各レーザ反射点までの距離を測定し、各レーザ反射点のうちの測定距離が設定した誤差範囲内のほぼ等しいレーザ反射点をそれぞれ自車前方の同一物体の認識候補点に選定し、左右隣の2認識候補点間に、それらの候補点より設定距離以上前方のレーザ反射点が存在するときは、その2認識候補点を異なる物体それぞれのレーザ反射点に決定してマージ処理を禁止しつつ、選定した各認識候補点をマージ処理して結合し、マージ処理の結果から、自車前方の認識対象の物体を、並走等する他の物体と区別して認識する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自車に搭載されたスキャン式レーザレーダの自車前方の探査結果から、先行車等の自車前方の物体を認識する物体認識方法及び物体認識装置に関し、詳しくは、自車前方の認識対象の物体を、並走する他の物体等と区別して認識する物体認識方法及び物体認識装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ACCと呼ばれる車両走行支援システム(Adaptive Cruise Control),プリクラッシュセーフティシステム等を搭載した車両においては、自車前方の先行車等の障害物への接近を警報したり、いわゆる被害軽減自動ブレーキ機能等を実現するため、自車前方の認識対象の物体(前記障害物)の検出センサ(自車前方検出センサ)として、スキャン式レーザレーダや単眼カメラに代表される撮像装置を自車に搭載し、自車前方の物体を連続的(時々刻々)に認識することが行なわれている。
【0003】
そして、前記検出センサとしてスキャン式レーザレーダを自車に搭載した場合、そのレーザレーダにより、レーザのパルス照射で自車前方を車幅方向(左右方向)に走査して自車前方を探査することをくり返し、自車前方の車両(いわゆる4輪車、2輪車)のリフレクタ等でのレーザ反射点の反射波の受信により、各レーザ反射点の範囲から先行車等の認識対象の物体を検出して認識している(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
一方、前記検出センサとして撮像装置のみを自車に搭載した場合は、その撮像装置により自車前方を連続的に撮影し、撮影画像のエッジ検出等の画像処理によっていわゆるオプティカルフローを検出し、自車前方の先行車等の認識対象の物体を、路側の看板、道路標識やガードレール等の道路構造物等の非認識対象物体と区別して認識することが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0005】
また、スキャン式レーザレーダと撮像装置とを自車に搭載していわゆるセンサフュージョンの自車前方検出センサを形成し、スキャン式レーダの探査及び撮像装置の撮影により自車前方の情報を得て追突の可能性がある先行車等の自車前方の認識対象の物体を、より一層正確に前記非認識対象物体と区別して認識することも提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【0006】
【特許文献1】特開平6−309600号公報(段落[0010]−[0015]、図2)
【特許文献2】特開平11−353565号公報(段落[0022]−[0025]、[0048]、図1)
【特許文献3】特開平7−182484号公報(段落[0006]−[0010]、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記の自車前方検出センサとしてスキャン式レーザレーダを自車に搭載した従来構成の場合、レーザレーダの各探査において、レーザレーダが受信した各レーザ反射点を無条件に認識対象の同一物の反射点とするため、例えば図6の(a)に示すように、自車前方の認識対象の物体である先行車(4輪車)Aの左右のリフレクタのレーザ反射点Raと、その左または右の並走する4輪車、2輪車あるいは路側物、橋の欄干等からなる非認識対象物体Bのレーザ反射点Rbとを1つにまとめ、物体A、Bを認識対象の一物体Cとして誤認識するおそれがある。
【0008】
また、図6の(b)に示すように、自車前方の並走する2輪車等の2個の物体D、Eのレーザ反射点Rd、Reを1つにまとめ、両物体D、Eを認識対象の一物体Fとして誤認識するおそれもある。なお、この図6の(b)の場合、物体D、Eがそれぞれ認識対象の物体である。
【0009】
そして、このような誤認識が生じると、例えば図6の認識対象の物体Aの距離(車間距離)や速度(相対速度)の誤検出が生じ、ACC、プリクラッシュセーフティシステム等の誤動作が生じ、追突可能性の誤判断による致命的な制御ミスを招来する問題がある。
【0010】
一方、前記従来の撮像装置を単体で又はスキャン式レーザレーダと組み合わせて自車に搭載した従来構成の場合、撮影画像から前記の認識対象の物体と非認識対象物体とを区別して認識することはできるが、高価な撮像装置を要し、しかも、複雑な画像処理も必要であり、高価で複雑な構成になる問題がある。
【0011】
そして、この種の物体認識にあっては、極力安価な構成で安全性を向上する等の観点から、自車前方検出センサとして、スキャン式レーザレーダのみを自車に搭載して自車前方の認識対象の物体を正確に認識することが望まれる。
【0012】
本発明は、自車に搭載したスキャン式レーザレーダの自車前方の探査結果に基き、自車前方の認識対象の物体を、並走する他の物体等と区別して極力正確に認識することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記した目的を達成するために、本発明の物体認識方法は、自車に搭載されたスキャン式レーザレーダにより自車前方を左右方向に走査して各レーザ反射点を検出し、前記レーザレーダの送受信時間差に基いて自車から前記各レーザ反射点までの距離を測定し、前記各レーザ反射点のうちの測定距離が設定した誤差範囲内でほぼ等しいレーザ反射点をそれぞれ自車前方の同一物体の認識候補点に選定し、左右隣の2認識候補点間に該両認識候補点より設定した判別距離以上前方のレーザ反射点が存在するときは、前記2認識候補点を異なる物体それぞれのレーザ反射点に決定して前記2認識候補点のマージ処理を禁止しつつ、選定した各認識候補点をマージ処理して結合し、前記各認識候補点の結合状態から自車前方の物体を認識することを特徴としている(請求項1)。
【0014】
この場合、スキャン式レーザレーダの今回の走査に基づく自車前方の物体の認識結果及び前記物体の検出速度から、前記レーザレーダの次回走査における前記物体の存在範囲を予測し、前記次回走査の前記物体の認識に有効なレーザ反射点を、前記存在範囲のレーザ反射点に制限することが実用的で好ましい(請求項2)。
【0015】
つぎに、本発明の物体物認識装置は、自車に搭載されて自車前方を左右方向に走査し、各レーザ反射点を検出するスキャン式レーザレーダと、前記レーザレーダの送受信時間差に基いて自車から前記各レーザ反射点までの距離を測定する測距演算手段と、前記各レーザ反射点のうちの測定距離が設定した誤差範囲内でほぼ等しいレーザ反射点をそれぞれ自車前方の同一物体の認識候補点に選定する候補点選定手段と、左右隣の2認識候補点間に該両認識候補点より設定した判別距離以上前方のレーザ反射点が存在するときは、前記2認識候補点を異なる物体それぞれのレーザ反射点に決定して前記2認識候補点のマージ処理を禁止しつつ、選定した各認識候補点をマージ処理して結合するマージ処理手段と、前記各認識候補点の結合状態から自車前方の物体を認識する認識処理手段とを備えたことを特徴としている(請求項3)。
【0016】
この場合、スキャン式レーザレーダの今回の走査に基づく自車前方の物体の認識結果及び前記物体の検出速度から、前記レーザレーダの次回走査における前記物体の存在範囲を予測する範囲予測手段を備え、測距演算手段により、前記次回走査の前記物体の認識に有効なレーザ反射点を、前記存在範囲のレーザ反射点に制限することが実用的で好ましい(請求項4)。
【発明の効果】
【0017】
まず、請求項1、3の構成によれば、自車に搭載されたスキャン式レーザレーダの探査毎に、自車前方の左右方向の各レーザ反射点が検出され、スキャン式レーザレーダの送受信時間差に基く測距処理によって自車から各レーザ反射点までの距離が測定される。
【0018】
また、各レーザ反射点のうちの測定距離が設定した誤差範囲内でほぼ等しいレーザ反射点が、少なくとも自車から等距離にある自車前方の同一物体の認識候補点に選定される。
【0019】
つぎに、選定された各認識候補点において、左右隣の2認識候補点間に、より前方(遠方)の物体のレーザ反射点があるときは、両認識候補点が並走等する異なる物体のレーザ反射点であるため、その左右隣の2認識候補点については異なる物体それぞれのレーザ反射点としてマージ処理が禁止され、残りの認識候補点がマージ処理して結合される。
【0020】
このとき、マージ処理によって自車前方の同一物体の認識候補点のみが一つにまとめられ、その結合状態から、自車前方の認識対象の物体を、並走等する他の物体と区別して認識することができる。
【0021】
したがって、自車に搭載したスキャン式レーザレーダの自車前方の探査結果に基き、自車前方の認識対象の物体を、並走する他の物体等と区別して極力正確に認識することができる。
【0022】
つぎに、請求項2、4の構成によれば、スキャン式レーザレーダの今回の走査に基づく自車前方の物体の認識結果及びその物体の検出速度から、スキャン式レーザレーダの次回走査における前記物体の存在範囲を予測し、この予測に基き、スキャン式レーザレーダの次回走査において、前記物体の認識に有効なレーザ反射点を、前記存在範囲のレーザ反射点に制限したため、スキャン式レーザレーダの探査の不要範囲のレーザ反射点を省いて自車前方の物体を認識することができ、実用的な構成で一層正確に自車前方の認識対象の物体を認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、その1実施形態について、図1〜図5にしたがって詳述する。
【0024】
図1はACC、プリクラッシュセーフティシステム等の接近警報・自動ブレーキ制御の機能を備えた自車1の物体認識装置のブロック図、図2、図3は図1のスキャン式レーザレーダ2の探査結果の一例、他の例の説明図、図4はスキャン式レーザレーダ2の走査範囲の説明図、図5は図1の物体認識装置の処理説明用のフローチャートである。
【0025】
そして、図1の物体認識装置は、自車前方検出センサとして、自車1に搭載された安価で小型のスキャン式レーザレーダ2のみを備える。
【0026】
このスキャン式レーザレーダ2は自車1の車室内、ボンネット内等のほぼ車両センタ位置に設けられ、レーザをパルス照射しつつ自車前方を左右方向(車幅方向)に走査することをくり返し、車両(いわゆる4輪車、2輪車)のリフレクタ等の反射波を受信しつつ自車前方を探査する。
【0027】
また、この物体認識装置は、自車速を検出する車輪速センサ構成の車速センサ3等の自車状態検出用の各種センサ等も備える。
【0028】
そして、自車1のエンジン始動後、スキャン式レーザレーダ2が自車前方をくり返し探査し、レーザパルスの送信(出射)タイミングの信号、探査結果のレーザ反射点の受信信号をマイクロコンピュータ構成の物体認識処理用のECU4に出力する。
【0029】
このECU4は、メモリユニット5に予め設定された物体認識プログラムに基づく認識処理を実行し、つぎの測距演算手段41、候補点選定手段42、マージ処理手段43、認識出力手段44、範囲予測手段45を形成する。
【0030】
(a)測距演算手段41
この手段41は、スキャン式レーザレーダ2の探査毎に、レーダパルスの送信タイミングの信号、レーザ反射点の受信信号に基き、レーザパルスの送受時間差を演算し、演算した時間差により、自車1から各レーザ反射点までの距離を測定し、例えば、最新の1探査分の測定結果をメモリユニット5に書き換え自在に保持する。
【0031】
ところで、スキャン式レーザレーダ2の全走査範囲のレーザ反射点について距離を測定してもよいが、この実施形態においては、後述する範囲予測手段45の存在範囲の予測に基づき、次回走査で測距する有効なレーザ反射点を、前記存在範囲のレーザ反射点に制限し、スキャン式レーザレーダ2の走査範囲の不要なレーザ反射点については測距しないようにして、ECU4の処理負担の軽減及び誤認識の防止を図る。
【0032】
(b)候補点選定手段42
この手段42は、メモリーユニット5に新たな探査の測定結果が書き込まれる毎に、各レーザ反射点のうちの測定距離が設定した誤差範囲内でほぼ等しい各レーザ反射点をそれぞれ自車前方の同一物体の認識候補点に選定する。
【0033】
具体的には、例えば図2、図3の探査結果に示すように、図2の場合は、スキャン式レーザレーダ2から前記誤差範囲内のほぼ等距離にある左から順のレーザ反射点R11、R12、R13を同一物体の認識候補点R11*、R12*、R13*に選定し、同様に、図3の場合は、スキャン式レーザレーダ2から誤差範囲内のほぼ等距離にある左から順のレーザ反射点R21、R22、R23を同一物体の認識候補点R21*、R22*、R23*に選定する。なお、前記誤差範囲の距離は、実験等に基いて設定され、一定値または先行車等の自車前方の物体の相対車速によって変化する可変値であり、種々の車両の車長等より短い距離である。
【0034】
(c)マージ処理手段43
この手段43は、左右隣の2認識候補点間に、両認識候補点より設定した判別距離α以上前方のレーザ反射点が存在するときに、その左右隣の2認識候補点を異なる物体それぞれのレーザ反射点に決定してマージ処理を禁止しつつ、選定した各認識候補点をマージ処理して結合する。
【0035】
具体的には、例えば図2の認識候補点R11*〜R13*については、左右の各2認識候補点R11*とR12*、Ri2*とRi3*のいずれの間にも、判別距離α以上前方のレーザ反射点が存在しないことから、すべての認識候補点R11*〜R13*が、自車前方の1台の先行車(同一物体)のレーザ反射点であるとしてマージ処理を禁止されることなく、許可され、図中の結合線イに示すように連鎖的に結合されて一つにまとめられる。
【0036】
一方、図3の認識候補点R21*〜R23*については、左右の各2認識候補点R21*とR22*、R222*とR23*のうちの2認識候補点R22*とR23*の間に、測定距離が認識候補点R21*〜R23*の距離+判別距離α以上の距離になるレーザ反射点、すなわち、認識候補点R21*〜R23*より判別距離α以上前方のレーザ反射点R3が存在する。
【0037】
この場合、レーザ反射点R3は自車前方の先行車等の直前の物体のレーザ反射点でなく、それよりさらに前方の車両等の物体のレーザ反射点であり、このようなレーザ反射点R3が得られるのは、認識候補点R22*と認識候補点R23*とが別個の物体のレーザ反射点であって、両物体の間隙を通って前記のさらに前方の車両等の物体のレーザ反射波をスキャン式レーザレーダ2が受信するからである。
【0038】
そのため、認識候補点R21*〜R23*については、認識候補点R22*、R23*のマージ処理が禁止され、認識候補点R21*、R22*が自車前方の先行車等の同一物体のレーザ反射点であるとして結合され、図3の結合線ロのように一つにまとめられる。
【0039】
なお、判別距離αは、種々の車両等についての実験等に基づき、自車前方の物体の寸法や前後方向の間隔(車間距離)等を考慮して設定された一定値、または、自車前方の物体の横幅等の寸法のばらつきに応じて変化する可変値である。
【0040】
(d)認識処理手段44
この手段44は、マージ処理手段43の処理結果から自車前方の物体を認識して認識結果を出力する。
【0041】
すなわち、図2のマージ処理結果が得られれたときには、同図の結合線イでまとめられた領域の横幅から自車前方の先行車等の認識対象の物体の横幅、位置を検出してその物体を認識し、図3のマージ処理結果が得られれたときには、同様に、同図の結合線ロでまとめられた領域の横幅から自車前方の先行車等の認識対象の物体の横幅、位置を検出してその物体を認識し、認識結果の出力として、認識した物体の横幅、位置の情報を出力する。
【0042】
(e)範囲予測手段45
この手段45は、スキャン式レーザレーダ2の今回の走査に基づく認識処理手段44の認識結果及び、認識された自車前方の物体の測定距離の時間変化に基づく検出車速(相対速度又は車速センサ3の検出自車速を加えた絶対速度)等の検出速度から、先行車等の自車前方の物体の次回走査の存在範囲を予測する。
【0043】
すなわち、スキャン式レーザレーダ2の各走査における認識処理手段44の認識した物体の横幅、位置の情報と、その物体の前記の相対速度とに基き、その速度での自車1への接近又は自車1からの離隔による位置変化をトレースしてスキャン式レーザレーダ2の次回走査のときに走査範囲のどこにその物体が位置するかを推定し、その推定範囲から次回走査の存在範囲を予測する。
【0044】
そして、この予測結果を測距演算手段41に供給し、スキャン式レーザレーダ2の次回走査のときに、例えば、図4に示す全走査範囲W0内において、今回の走査範囲W1またはW2から、予測した存在範囲W2またはW1に可変し、スキャン式レーザレーダ2の次回走査の物体の認識に有効なレーザ反射点を、予測した存在範囲のレーザ反射点に制限し、測距演算手段41がその範囲のレーザ反射点についてのみ測距するようにする。
【0045】
以上の処理をフローチャートで示すと、例えば、図5のステップS1〜S5に示すようになり、自車1の走行中にステップS1において、スキャン式レーザレーダ2の探査出力が発生すると、ステップS2の測距処理に移行し、スキャン式レーザレーダ2の探査出力に基き、測距演算手段41によって各レーザ反射点について自車からの距離を測定する。
【0046】
さらに、ステップS3のマージ候補点選択処理に移行し、候補点選定手段42によって認識候補点を選定し、ステップS4のマージ処理により、選定した各認識候補点を、マージ処理手段43によって前記のマージ処理の禁止を考慮しつつ結合し、ステップS5の認識処理により、前記のマージ処理の結合によってまとめまれた結果に基き、認識処理手段44によって自車前方の先行車等の物体を認識し、また、範囲予測手段45により、次回走査の物体の存在範囲を予測する。
【0047】
したがって、この実施形態の場合、自車前方の検出センサとして、自車1にスキャン式レーザレーダ2のみを搭載した安価な構成により、その探査結果に基いて、先行車等の自車前方の認識対象の物体を、並走する車両等の他の物体と区別して正確に認識することができる。
【0048】
そして、この認識結果に基き、認識した物体について、自車からの距離(車間距離)や速度(相対速度)を正確に検出することができ、さらに、これらの検出に基き、ACCやプリクラッシュセーフティシステム等における追突可能性の誤判断を低減防止し、自動ブレーキの誤制御が発生しないようにして致命的な制御ミスが生じないようにすることができる。
【0049】
さらに、スキャン式レーザレーダ2の今回走査の認識結果及び検出速度から認識対象の物体の次回走査の存在範囲を予測し、スキャン式レーザレーダ2の次回走査で測距する有効なレーザ反射点を、予測した存在範囲のレーザ反射点に制限したため、ECU4の処理が迅速に行えるとともに、不要なレーザ反射点に基く誤認識を防止して認識精度を一層向上することができる。
【0050】
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、前記の範囲予測手段45を省き、スキャン式レーザレーダ2の毎探査において、全走査範囲のレーザ反射点の測距処理を行うようにしてもよい。
【0051】
また、認識結果は、前記の接近警報・自動ブレーキ制御だけでなく、自車1の種々の走行制御等に適用することができるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0052】
ところで、自車1の装備部品数を少なくするため、例えば図1のスキャン式レーザレーダ2を追従走行制御等の他の制御のセンサに兼用する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】この発明の1実施形態のブロック図である。
【図2】図1のスキャン式レーザレーダの探査結果の一例の説明図である。
【図3】図1のスキャン式レーザレーダの探査結果の他の例の説明図である。
【図4】図1のスキャン式レーザレーダの走査範囲の説明図である。
【図5】図1の処理説明用のフローチャートである。
【図6】従来例の認識処理の説明図である。
【符号の説明】
【0054】
1 自車
2 スキャン式レーザレーダ
4 ECU
41 測距演算手段
42 候補点選定手段
43 マージ処理手段
44 認識処理手段
45 範囲予測手段
R11〜R13、R21〜R23、R3 レーザ反射点
R11*〜R13*、R21*〜R23* 認識候補点

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自車に搭載されたスキャン式レーザレーダにより自車前方を左右方向に走査して各レーザ反射点を検出し、
前記レーザレーダの送受信時間差に基いて自車から前記各レーザ反射点までの距離を測定し、
前記各レーザ反射点のうちの測定距離が設定した誤差範囲内でほぼ等しいレーザ反射点をそれぞれ自車前方の同一物体の認識候補点に選定し、
左右隣の2認識候補点間に該両認識候補点より設定した判別距離以上前方のレーザ反射点が存在するときは、前記2認識候補点を異なる物体それぞれのレーザ反射点に決定して前記2認識候補点のマージ処理を禁止しつつ、選定した各認識候補点をマージ処理して結合し、
前記各認識候補点の結合状態から自車前方の物体を認識することを特徴とする物体認識方法。
【請求項2】
スキャン式レーザレーダの今回の走査に基づく自車前方の物体の認識結果及び前記物体の検出速度から、前記レーザレーダの次回走査における前記物体の存在範囲を予測し、
前記次回走査の前記物体の認識に有効なレーザ反射点を、前記存在範囲のレーザ反射点に制限することを特徴とする請求項1記載の物体認識方法。
【請求項3】
自車に搭載されて自車前方を左右方向に走査し、各レーザ反射点を検出するスキャン式レーザレーダと、
前記レーザレーダの送受信時間差に基いて自車から前記各レーザ反射点までの距離を測定する測距演算手段と、
前記各レーザ反射点のうちの測定距離が設定した誤差範囲内でほぼ等しいレーザ反射点をそれぞれ自車前方の同一物体の認識候補点に選定する候補点選定手段と、
左右隣の2認識候補点間に該両認識候補点より設定した判別距離以上前方のレーザ反射点が存在するときは、前記2認識候補点を異なる物体それぞれのレーザ反射点に決定して前記2認識候補点のマージ処理を禁止しつつ、選定した各認識候補点をマージ処理して結合するマージ処理手段と、
前記各認識候補点の結合状態から自車前方の物体を認識する認識処理手段とを備えたことを特徴とする物体認識装置。
【請求項4】
スキャン式レーザレーダの今回の走査に基づく自車前方の物体の認識結果及び前記物体の検出速度から、前記レーザレーダの次回走査における前記物体の存在範囲を予測する範囲予測手段を備え、
測距演算手段により、前記次回走査の前記物体の認識に有効なレーザ反射点を、前記存在範囲のレーザ反射点に制限するようにしたことを特徴とする請求項3記載の物体認識装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2006−48568(P2006−48568A)
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−231867(P2004−231867)
【出願日】平成16年8月9日(2004.8.9)
【出願人】(000002967)ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Fターム(参考)】