衝突予知装置および衝突予知方法
【課題】様々な交通環境の変化に対応して、車両前方の物体を正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる衝突予知装置を提供することを課題とする。
【解決手段】衝突予知装置１であって、異なる手段で車両前方の物体を検出する複数のセンサ２０，３０と、入力された条件に適したセンサ２０，３０を選択し、選択されたセンサ２０，３０から得られた情報に基づいて、自動車Ａと前方の自動車との衝突を予知する制御部１０とを備えていることを特徴としている。
【解決手段】衝突予知装置１であって、異なる手段で車両前方の物体を検出する複数のセンサ２０，３０と、入力された条件に適したセンサ２０，３０を選択し、選択されたセンサ２０，３０から得られた情報に基づいて、自動車Ａと前方の自動車との衝突を予知する制御部１０とを備えていることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両と、車両前方の物体との衝突を予知する衝突予知装置および衝突予知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車が前方の物体に衝突したときに乗員を保護するための保護装置としては、自動車に搭載したレーダによって前方の物体を検出し、前方の物体までの距離および相対速度に基づいて、衝突の可能性があると判定した場合には、シートベルト装置のプリテンショナ機構を作動させてシートベルトを巻き上げることにより、乗員をシートに固定する保護装置がある（例えば、特許文献１参照）。
また、自動車に搭載したレーダによって前方の物体を検出し、前方の物体の情報に基づいて、衝突の可能性があると判定した場合には、フロントバンパを前方に移動させ、衝突前にフロントバンパと車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させる保護装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
前記した各保護装置は、衝突直前に作動するものであるため、自動車から物体までの距離を正確に検出して衝突を予知する必要がある。特に、フロントバンパを前方に移動させる保護装置では、衝突直前にフロントバンパを前方に移動させる時間を確保する必要があるため、衝突を精度良く予知する必要がある。
【特許文献１】特許２９４６９９５号公報（段落００５２〜００６０、図１）
【特許文献２】特開２００４−１２２９０８号公報（段落００１３、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の保護装置の制御部では、レーダやカメラ等のセンサを用いて得られた車両前方の情報に基づいて衝突を予知しているが、他の車両や建物との関係、または昼間、夜間、悪天候等の様々な交通環境によって、センサの検出精度が変化してしまうため、衝突を常に精度良く予知することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、様々な交通環境の変化に対応して、車両前方の物体を正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる衝突予知装置および衝突予知方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、衝突予知装置であって、異なる手段で車両前方の物体を検出する複数のセンサと、入力された条件に適したセンサを選択し、選択されたセンサから得られた情報に基づいて、車両と物体との衝突を予知する制御部とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
このように、入力された条件に適したセンサを選択し、選択されたセンサから得られた情報に基づいて、車両と物体との衝突を予知するように構成されているため、様々な交通環境の変化に対応して、車両前方の物体を正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる。
なお、異なる手段で物体を検出する複数のセンサとは、レーダ、レーザ、カメラ等の既存のセンサであり、その構成は限定されるものではない。
また、入力された条件とは、例えば、車外が所定値よりも明るいか暗いかという情報であり、このような車外の環境が条件として入力されることにより、交通環境に適したセンサが選択されることになる。
【０００８】
前記した衝突予知装置において、複数のセンサには、車両の前方を走査するレーダと、車両の前方を撮影するカメラとが含まれており、制御部は、車外が所定値よりも明るいという条件が入力された場合には、カメラの撮影画像内から物体の画像を認識し、物体の画像が含まれるように、撮影画像内に処理領域を設定する処理領域設定手段と、処理領域におけるレーダの反射波を抽出する反射波抽出手段と、処理領域から抽出された反射波に基づいて、物体の領域、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度を検出する処理領域物体検出手段と、車両から物体までの距離および車両と物体との相対速度に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定する衝突判定手段とを用いて車両と物体との衝突を予知するように構成することができる。
【０００９】
このように、車外が所定値よりも明るく、カメラの撮影画像が鮮明である場合には、物体の画像が含まれるように撮影画像内に設定された処理領域におけるレーダの反射波を抽出し、この反射波の強度等を分析処理することによって、車両から車両前方の物体までの距離および車両と物体との相対速度に基づいて衝突の可能性を判定しており、レーダが走査した車両前方からの反射波を全て分析処理する必要がなくなるため、制御部の処理量を増やすことなく、前方の物体からの反射波の分析能力を向上させることができ、物体を短時間で正確に検出することができる。これにより、車両前方に複数の物体が存在している場合であっても、処理能力が高い演算器を用いることなく、車両と物体との衝突を精度良くかつ短時間に予知することができる。
【００１０】
前記した衝突予知装置において、制御部は、車外が所定値よりも暗いという条件が入力された場合には、レーダが走査して検出した車両前方からの反射波に基づいて、物体の領域、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度を検出する前方領域物体検出手段と、衝突判定手段とを用いて車両と物体との衝突を予知するように構成することができる。
【００１１】
このように、車外が所定値よりも暗い場合には、レーダが走査した車両前方の領域からの反射波に基づいて、物体の領域、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度を検出するように構成されているため、車外が暗くてカメラの撮影画像が不鮮明になり、その信頼性が低下したような場合であっても、車両前方の物体を検出することができ、衝突を予知することができる。
なお、前方領域物体検出手段によって検出された物体の領域と、信頼性が低下したカメラの撮影画像から得られた情報とを比較して、物体の検出精度を検査するように構成した場合には、物体検出の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、処理領域と、処理領域から抽出された反射波の領域である反射領域と、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波の差異に基づいて、物体からの反射波であると推定された領域である反射処理領域とに対して、入力された条件に応じて重み付けの係数を掛けた後に、処理領域、反射領域、反射処理領域を加算して得られた領域を、物体の領域に定めるように構成することができる。
【００１３】
ここで、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波の差異に基づいて、物体からの反射波であると推定される領域を求める構成としては、例えば、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波から検出された距離値および相対速度値を順次に比較して、その距離値および相対速度値の差が予め設定された闘値以下となる反射波を、同一の物体からの反射波と推定することにより、車両前方の物体の領域を定めることができる。
【００１４】
このように、カメラの画像に基づいて設定された処理領域、処理領域内の反射波の領域である反射領域、物体からの反射波と推定された領域である反射処理領域に対して、昼夜や天候等の条件に応じて重み付けの係数を掛けた後に、処理領域、反射領域、反射処理領域を加算して得られた領域を、物体の領域に定めることにより、車両前方の物体の領域を検出するときに、各種の条件において信頼度の高いセンサの依存率を高めることができる。これにより、車外の交通環境に影響されることなく、物体の領域の検出精度を高めることができるとともに、検出にかかる時間を短縮することができる。
【００１５】
前記した衝突予知装置において、制御部は、処理領域設定手段で設定された処理領域と、処理領域物体検出手段で検出された物体の領域との誤差を検出する物体誤差検出手段を備えているように構成することができる。
【００１６】
このように、処理領域設定手段で設定された処理領域と、処理領域物体検出手段で検出された物体の領域との誤差を検出することにより、カメラの撮影画像から認識された物体の大きさと、レーダの反射波に基づいて検出された物体の大きさとを比較することができ、カメラとレーダとの検出精度を分析することができる。
【００１７】
前記した衝突予知装置において、処理領域設定手段は、処理領域を物体の正面領域と側面領域とに区分するように構成されており、制御部は、側面領域の移動方向に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定する物体移動方向検出手段を備えているように構成することができる。
【００１８】
このように、処理領域を物体の正面領域と側面領域とに区分し、側面領域の移動方向を検出して、その物体が車両に対してどの方向に移動しているかを把握することにより、車両と物体との衝突の可能性を判定しているため、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００１９】
前記した衝突予知装置において、処理領域設定手段は、撮影画像を車両前方の所定距離に対応する位置で区分し、所定距離よりも近い領域内に処理領域を設定するように構成されていることが望ましい。
【００２０】
このように、撮影画像を車両前方の所定距離に対応する位置で区分し、所定距離よりも近い領域内に処理領域を設定することにより、車両からの距離が遠く、衝突の可能性が低い物体からの反射波を分析処理する必要がなくなるため、制御部の処理量を低減させることができ、衝突の予知にかかる時間を短縮することができる。
【００２１】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、物体の領域を所定時間ごとに作成し、衝突判定手段は、所定時間ごとに作成された物体の領域を順次に合成するように構成することができる。
【００２２】
このように、所定時間ごとに作成された物体の領域を順次に合成するように構成することにより、物体上における反射波の反射ポイントが時間の経過に伴って変化してしまった場合であっても、それまでに作成された物体の領域に基づいて、物体の領域を推定することができるため、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００２３】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、抽出された反射波の方角と強度との関係において、強度のピーク値に対応する方角を物体の方角とするように構成することができる。
【００２４】
このように、抽出された反射波の強度のピーク値に対応する方角を物体の方角とすることにより、物体の方角を全体形状によって特定することなく、物体の方角を点で特定しているため、制御部の処理量を低減させることができ、衝突の予知にかかる時間を短縮することができる。
【００２５】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、抽出された反射波の方角と強度との関係を所定時間ごとに作成し、衝突判定手段は、抽出された反射波の方角と強度との関係を順次に比較して、強度のピーク値の個数の変化に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定するように構成することができる。
【００２６】
ここで、物体からの反射波の強度のピーク値の個数が減少した場合には、その物体は車両から逸れた方向に向かって移動していることになり、車両と物体との車幅方向におけるオーバーラップ量が減少していることになる。そこで、衝突判定手段において、反射波の強度のピーク値の個数の変化に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定するように構成し、反射波の強度のピーク値の個数が減少した場合には、車両と物体との衝突の可能性がない、あるいは衝突の重大性が少ないと判定することにより、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００２７】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、抽出された反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフを作成し、このグラフをローパスフィルタ処理した後に、強度を積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を物体の方角とするように構成することができる。
また、処理領域物体検出手段は、抽出された反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフを作成し、このグラフを積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を物体の方角とするように構成することもできる。
【００２８】
このように、抽出された反射波の方角と強度との関係からなるグラフをローパスフィルタ処理した後に、強度を積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を物体の方角としたり、抽出された反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフを積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を物体の方角としたりすることにより、反射波に何らかのノイズが入っていても、物体の方角を特定することができる。
【００２９】
前記した衝突予知装置において、制御部は、処理領域設定手段で撮影画像内に複数の処理領域が設定された場合に、処理領域ごとに車両と物体との衝突の可能性を判定するように構成することもできる。
【００３０】
このように、撮影画像内に複数の処理領域が設定された場合に、処理領域ごとに車両と物体との衝突の可能性を判定することにより、車両の前方に複数の物体が存在している場合に各物体との衝突の可能性を正確に予知することができ、複雑な交通環境に対応することができる。
【００３１】
また、本発明は、車両と、車両前方の物体との衝突を予知する衝突予知方法であって、レーダによって車両の前方を走査し、レーダの反射波に基づいて、物体の方角を示す方位情報を検出する段階と、方位情報に基づいて、カメラによって撮影した車両の前方の撮影画像全体から物体の画像を認識し、物体の画像が含まれるように、撮影画像内に処理領域を設定する段階と、処理領域から物体の領域を検出するとともに、処理領域から抽出したレーダの反射波に基づいて、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度を検出する段階と、物体の領域、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定する段階とを含むことを特徴としている。
【００３２】
このように、物体の方位情報に基づいて撮影画像内に処理領域を設定し、この処理領域におけるレーダの反射波の強度等を分析処理することによって、車両から車両前方の物体までの距離および車両と物体との相対速度に基づいて衝突の可能性を判定しており、レーダが走査した車両前方からの反射波を全て分析処理する必要がなくなるため、制御部の処理量を増やすことなく、前方の物体からの反射波の分析能力を向上させることができ、物体を短時間で正確に検出することができる。これにより、車両前方に複数の物体が存在している場合であっても、処理能力が高い演算器を用いることなく、車両と物体との衝突を精度良くかつ短時間に予知することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の衝突予知装置によれば、入力された交通環境等の条件に適したセンサを選択し、選択されたセンサから得られた情報に基づいて、車両と物体との衝突を予知するように構成されているため、様々な交通環境の変化に対応して、車両前方の物体を正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる。
また、本発明の衝突予知装置および衝突予知方法によれば、前方の物体からの反射波の分析能力を向上させることができ、物体を短時間で正確に検出することができるため、車両前方に複数の物体が存在している場合であっても、処理能力が高い演算器を用いることなく、車両と物体との衝突を精度良くかつ短時間に予知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の衝突予知装置を示した図で、（ａ）は全体構成の概略図、（ｂ）は制御部の概略図である。図２は、本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出している態様を示した平面図である。図３は、本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出した状態を示した図で、（ａ）は処理領域を設定した状態の撮影画像、（ｂ）は反射波の方角と強度の関係を示したグラフである。図４は、本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出している態様を示した模式図で、（ａ）は反射波の広がりと領域の関係を示した図、（ｂ）は検出された領域を撮影画像内に示した図である。図５は、本実施形態の衝突予知装置によって検出した前方の自動車の領域を示した模式図である。図６は、本実施形態の衝突予知装置において、前方の自動車の領域を検出するときに用いられる各種の条件を示した表である。
【００３５】
本発明の衝突予知装置は、自動車等の各種車両に適用可能であり、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、自動車Ａ（特許請求の範囲における「車両」）に搭載された衝突予知装置１について、図２に示すように、その自動車Ａの前方に存在する自動車Ｂ（特許請求の範囲における「物体」）との衝突を予知する場合について説明する。
なお、以下の説明において、「前後」、「左右」、「上下」とは、自動車の各方向に対応している。
【００３６】
衝突予知装置１は、図１（ａ）に示すように、自動車Ａに搭載されており、車体Ａ１の前端部に取り付けられたレーダ２０と、運転室Ａ２の前方上部に取り付けられたカメラ３０と、車外の明るさを検出する照度センサ５０と、前方の自動車との衝突を予知する制御部１０とを備えている。
また、自動車Ａには、衝突予知装置１が衝突の可能性があると判定した場合に、フロントバンパ４１を前方に移動させ、衝突前にフロントバンパ４１と車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させる保護装置４０が設けられている。
【００３７】
レーダ２０は、図２に示すように、自動車Ａの前方を走査し、前方の自動車Ｂ等の物体によって反射した反射波を受信する既存のセンサである。本実施形態では、レーダ２０の走査幅は左右方向にそれぞれ４０度であり、レーダ２０は上下方向にそれぞれ１．５度の広がりを有している。
【００３８】
カメラ３０は、自動車Ａの前方を撮影する既存のセンサであり、レーダ２０によって走査される範囲を含む範囲を撮影する画角を有する単眼カメラである。
ここで、単眼カメラの視野は、車幅方向における設置位置をレーダ２０と合わせておけば、物体からの反射波がレーダ２０に入る光路と、物体からの反射光がカメラ３０に入る光路とが略同じになるため、各々が検出した物体の領域の左右位置が一致することになり、レーダ２０とカメラ３０とを組み合せた車両前方の物体の検出精度を向上させることができる。このように、本発明の衝突予知装置１では、単眼カメラを用いることが望ましいため、高価で画像処理が複雑なステレオカメラを用いる必要がなくなり、製品のコストを低減することができるとともに、画像処理に係る時間を短縮することができる。
【００３９】
照度センサ５０は、車外の明るさを検出する既存のセンサである。なお、車外の明るさを検出する構成としては、自動車のヘッドライトスイッチのＯＮ・ＯＦＦによって検出すうように構成することもできる。
【００４０】
制御部１０は、図１（ｂ）に示すように、カメラ３０の撮影画像内に処理領域を設定する処理領域設定手段１１と、処理領域におけるレーダ２０の反射波を抽出する反射波抽出手段１２と、前方の自動車の領域、自動車Ａから前方の自動車までの距離、自動車Ａと前方の自動車との相対速度を検出する処理領域物体検出手段１３および前方領域物体検出手段１５と、前方の自動車との衝突の可能性を判定する衝突判定手段１４と、これらの各手段１２，１３，１４，１５の中から、入力された条件に適した衝突の予知を実行するために必要な手段を選択する予知方式選択手段１６と、を備えているＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、前記各手段１１，１２，１３，１４，１５，１６は、与えられたプログラムをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が実行することにより実現される。
【００４１】
処理領域設定手段１１は、図３（ａ）に示すように、カメラ３０（図２参照）の撮影画像３１全体から前方の自動車Ｂの画像を認識し、前方の自動車Ｂの画像が含まれるように、撮影画像３１内に処理領域３２を設定するように構成されている。
【００４２】
なお、撮影画像３１内から前方の自動車Ｂの画像を認識する方法は限定されるものではなく、例えば、撮影画像３１内で動いている物体を検出することによって、撮影画像３１内の自動車Ｂを認識する既存の方法を用いることができる。
具体的には、自動車Ａが時速５ｋｍ以下の低速走行あるいは停車している場合には、検出対象の自動車Ｂに対して背景の変動率が低いため、所定時間ごとに撮影した画像から大きな変化があったものを前方の自動車Ｂの画像として認識することができ、画像処理の速度を向上させることができる。なお、上空の物体（木々、電線、歩道橋、飛行機等）や、自車のボンネット、路側帯の固定物等を処理範囲から外すことにより、処理速度を更に高速化させることができる。
【００４３】
また、自動車Ａが中高速で走行している場合には、前記の処理方法を用いることができないため、公知の方法である二値パターン・マッチング、濃淡（輝度）テンプレート・マッチング、輪郭形状パターン・マッチング、遺伝的アルゴリズム応用、ニュートラルネットワーク等を用いることができる。特に、輪郭データとその法線方向のグレイ値の勾配データを用いた輪郭形状パターン・マッチングは、画質が悪い画像（例えば、悪天候時の画像）内の移動物体を認識する場合に有効であるため、本発明のように、各種の気象条件で撮影された画像を処理する場合に有効である。
【００４４】
また、走行速度に関係なく夜間の場合には、自動車Ａのヘッドライト、テールランプおよびブレーキ等の灯火装置の点灯状態を基準のテンプレートとして設定し、灯火装置の輝度レベルによって段階的に分類しておくことにより、日が暮れ始めた状態から自動車Ａの灯火装置の点灯の有無によって影響を受け難い安定した画像処理を行うことができる。
【００４５】
また、レーダ２０（図２参照）によって走査された前方からの反射波に基づいて、前方の物体（自動車Ｂ）の方角を示す方位情報を検出し、この方位情報に基づいて、カメラ３０によって撮影した前方の撮影画像３１全体から所定の範囲のみを画像処理することにより、前方の自動車Ｂの画像を認識し、前方の自動車Ｂの画像が含まれるように、撮影画像３１内に処理領域３２を設定することもできる。この場合には、物体の方位情報に基づいて、画像処理の範囲を絞り込んでいるため、画像処理の負荷を低減することができる。
【００４６】
反射波抽出手段１２は、レーダ２０（図２参照）によって走査された前方からの反射波のうち、処理領域設定手段１１によって設定された処理領域３２における反射波を抽出するように構成されている。
【００４７】
処理領域物体検出手段１３は、反射波抽出手段１２によって抽出された反射波を分析処理する手段であり、反射波抽出手段１２によって抽出された反射波の方角に基づいて、前方の自動車Ｂの方角を特定し、特定された方角における反射波の広がりに基づいて、前方の自動車Ｂの領域を検出するとともに、反射波の強度等に基づいて、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出するように構成されている。
【００４８】
この処理領域物体検出手段１３では、図３（ｂ）に示すように、抽出された反射波の方角と強度との関係を示したグラフ１３ａを作成している。
ここで、図４に示すように、前方の自動車Ｂから反射した反射波のうち、前方の自動車Ｂのバンパやドアミラー、あるいは車体の平坦面部のように、レーダの照射方向に対して垂直な面によって反射した成分は、他の成分よりも強くなる。したがって、反射波の方角と強度との関係を示したグラフ１３ａにおいて、強度のピーク値に対応する方角が前方の自動車Ｂの方角を示していることになる。なお、本実施形態では、カメラ３０として単眼カメラを用いており、カメラ３０が検出する物体の領域と、レーダ２０が検出する物体の領域との左右位置が一致している。
【００４９】
処理領域物体検出手段１３では、強度のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する方角を前方の自動車Ｂの方角として定め、その方角における反射波の広がりに基づいて、前方の自動車Ｂの領域を検出するとともに、ピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の強度に基づいて、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出するように構成されている。
本実施形態の自動車Ｂでは、リアバンパの背面に位置する三点の反射ポイントＢ１，Ｂ２，Ｂ３からの反射波が特に強くなっているが、反射ポイントの位置は物体の形状によって変化するものである。
【００５０】
なお、処理領域物体検出手段１３で前方の自動車Ｂの領域の幅を検出する方法としては、図５に示す処理領域３２の幅Ｗ１と、この処理領域３２から抽出された反射波の領域である反射領域の幅Ｗ２と、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波の差異に基づいて、前方の自動車Ｂからの反射波であると推定された領域である反射処理領域の幅Ｗ３とに対して、入力された条件に応じて重み付けの係数を掛けた後に、処理領域３２の幅Ｗ１、反射領域の幅Ｗ２、反射処理領域の幅Ｗ３を加算して得られた領域の幅を、前方の自動車Ｂの領域の幅に定める方法を用いることができる。
【００５１】
処理領域３２から抽出された反射波の領域である反射領域では、複数の物体が近距離で前後方向に重なっている場合には、一体の物体として検出されてしまうため、物体の検出精度が低くなってしまう。
そこで、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波から検出された距離値および相対速度値を順次に比較して、その距離値および相対速度値の差が予め設定された闘値以下となる反射波を、同一の物体からの反射波と推定している。そして、推定された反射波の方角を定め、その方角における反射波の広がりに基づいて、前方の自動車Ｂの領域と推定される反射処理領域を検出している。なお、反射処理領域は、実際の物体の領域よりも小さく検出されるため、反射処理領域の検出を繰り返してデータ量を増やすことにより、検出精度を向上させることができる。
【００５２】
さらに、処理領域物体検出手段１３では、以下の式１のように、処理領域３２の幅Ｗ１、反射領域の幅Ｗ２、反射処理領域の幅Ｗ３に対して、入力された条件に応じて重み付けの係数α、β、γを掛けた後に、各幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を加算することにより、前方の自動車Ｂの領域を定めている。
前方の自動車Ｂの領域（幅）＝α＊Ｗ１＋β＊Ｗ３＋γ＊Ｗ２ （式１）
【００５３】
ここで、入力された条件とは、昼夜や天候等の交通環境であり、本実施形態では、図６の表に示すように、六つの条件に分類して各係数を設定したものが制御部１０（図１参照）の記憶部に記憶されており、照度センサ５０（図１参照）によって検出された車外の明るさや、ヘッドライトスイッチのＯＮ・ＯＦＦに基づいて、処理領域物体検出手段１３が条件を選択するように構成されている。
具体的には、条件１や条件２のように、車外が明るい場合には、カメラ３０（図１参照）による検出結果の依存率を高めて前方の自動車Ｂの領域の幅を定めている。また、条件３から条件６のように、車外が暗く、カメラ３０の画像の信頼度が低下するに連れて、車外の明るさに影響されないレーダ２０（図１参照）による検出結果の依存率を高めて前方の自動車Ｂの領域を定めている。
なお、夜間やトンネル内でカメラ３０の画像の信頼度が著しく低下する場合には、レーダ２０による検出結果のみを用いて前方の自動車Ｂの領域を検出するように設定することもできる。
【００５４】
このように、昼夜や天候等の条件に応じて設定された重み付けの係数を用いて、前方の自動車Ｂの領域を検出することにより、各種の条件において信頼度の高いセンサの依存率を高めることができるため、車外の交通環境等に影響されることなく、前方の自動車Ｂの領域の検出精度を高めることができるとともに、検出にかかる時間を短縮することができる。
【００５５】
前方領域物体検出手段１５は、レーダ２０が走査して検出した車両前方からの反射波に基づいて、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、前方領域物体検出手段１５を用いて前方の自動車Ｂを検出する場合には、前方領域物体検出手段１５によって検出された前方の自動車Ｂの領域と、処理領域設定手段１１を用いて撮影画像３１内に設定された処理領域３２（図３（ａ）参照）との位置や大きさを比較することにより、物体の検出精度を検査して、物体検出の信頼性を向上させている。
【００５６】
衝突判定手段１４は、図１（ａ）に示すように、処理領域物体検出手段１３や前方領域物体検出手段１５によって検出された前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度に基づいて、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの位置関係を求め、予め設定された所定値よりも前方の自動車Ｂが近づいた場合には、自動車Ａが前方の自動車Ｂと衝突の可能性があると判定し、保護装置４０に対して始動信号を送信するように構成されている。
【００５７】
保護装置４０は、衝突判定手段１４から始動信号を受信した場合に、フロントバンパ４１を前方に移動させ、衝突前にフロントバンパ４１と車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させるように構成されている。
【００５８】
予知方式選択手段１６は、照度センサ５０から入力された明るさに適した衝突の予知を実行するために必要な手段を、制御部１０の各手段１２，１３，１４，１５の中から選択するように構成されており、本実施形態では、車外が所定値よりも明るい場合には、処理領域設定手段１１と、反射波抽出手段１２と、処理領域物体検出手段１３と、衝突判定手段１４とを選択し、車外が所定値よりも暗い場合には、処理領域設定手段１１と、前方領域物体検出手段１５と、衝突判定手段１４とを選択するように構成されている。
【００５９】
次に、本実施形態の衝突予知装置１を用いた衝突予知方法について説明する。以下の説明において、衝突予知装置１の各構成要素についての記載は、図１（ｂ）を適宜に参照するものとする。
自動車Ａを始動すると、照度センサ５０が車外の明るさを検出し、そのデータを予知方式選択手段１６に送る。予知方式選択手段１６では、照度センサ５０から入力された明るさに適した衝突の予知を実行するために必要な手段を、制御部１０の各手段１２，１３，１４，１５の中から選択する。
【００６０】
まず、車外が所定値よりも明るい場合について説明する。このとき、予知方式選択手段１６は、処理領域設定手段１１と、反射波抽出手段１２と、処理領域物体検出手段１３と、衝突判定手段１４とを選択することになる。
【００６１】
続いて、図２に示すように、レーダ２０が自動車Ａの前方の走査を開始するとともに、カメラ３０が自動車Ａの前方の撮影を開始する。
なお、カメラ３０によって撮影された撮影画像３１（図３（ａ）参照）は、自動車Ａの運転室Ａ２（図１（ａ）参照）内に設けたモニタ等に表示してもよいが、特に必要がない場合には表示しなくてもよい。
【００６２】
処理領域設定手段１１では、図３（ａ）に示すように、撮影画像３１内から前方の自動車Ｂの画像を認識し、前方の自動車Ｂの画像が含まれるように、撮影画像３１内に処理領域３２を設定する。
【００６３】
また、反射波抽出手段１２では、レーダ２０によって走査された前方からの反射波のうち、処理領域設定手段１１によって設定された処理領域３２における反射波を抽出する。
【００６４】
さらに、処理領域物体検出手段１３では、図３（ｂ）に示すように、反射波抽出手段１２によって抽出された反射波の方角と強度との関係を示したグラフ１３ａを作成し、強度のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する方角を前方の自動車Ｂ（図３（ａ）参照）の方角として定め、その方角における反射波の広がりに基づいて、前方の自動車Ｂの領域を検出するとともに、ピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の強度に基づいて、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出する。
【００６５】
このとき、処理領域物体検出手段１３では、前方からの反射波を全て分析処理することなく、図３（ａ）に示すように、撮影画像３１内に設定された処理領域３２における反射波を分析処理することによって、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出することができるため、制御部１０の処理量を増やすことなく、前方の自動車Ｂからの反射波の分析能力を向上させることができ、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離を短時間で正確に検出することができる。
【００６６】
そして、衝突判定手段１４では、処理領域物体検出手段１３によって検出された前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度に基づいて、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの位置関係を求め、あらかじめ設定された所定値よりも前方の自動車Ｂが近づいた場合には、自動車Ａが前方の自動車Ｂと衝突の可能性があると判定し、図１（ａ）に示すように、保護装置４０に対して始動信号を送信する。
【００６７】
衝突判定手段１４から始動信号を受信した保護装置４０では、フロントバンパ４１を前方に移動させ、衝突前にフロントバンパ４１と車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させる。
【００６８】
このように、車外が明るい場合には、図３（ａ）に示すように、撮影画像３１内に設定された処理領域３２におけるレーダの反射波を分析処理することによって、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出して衝突の可能性を判定しており、前方からの反射波を全て分析処理する必要がなくなるため、制御部１０の処理量を増やすことなく、前方の自動車Ｂからの反射波の分析能力を向上させることができ、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離を短時間で正確に検出することができる。これにより、処理能力が高い演算器を用いることなく、衝突を精度良くかつ短時間に予知することができ、衝突の予知能力を向上させることができる。
【００６９】
次に、車外が所定値よりも暗い場合について説明する。このとき、予知方式選択手段１６は、処理領域設定手段１１と、前方領域物体検出手段１５と、衝突判定手段１４とを選択することになる。
【００７０】
図２に示すように、レーダ２０が自動車Ａの前方の走査を開始するとともに、カメラ３０が自動車Ａの前方の撮影を開始すると、前方領域物体検出手段１５では、レーダ２０が走査して検出した車両前方からの反射波に基づいて、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出する。
【００７１】
処理領域設定手段１１では、図３（ａ）に示すように、撮影画像３１内から前方の自動車Ｂの画像を認識し、前方の自動車Ｂの画像が含まれるように、撮影画像３１内に処理領域３２を設定する。このとき、車外は暗いため、撮影画像３１は不鮮明であり、処理領域３２の信頼度は低下している。
【００７２】
前方領域物体検出手段１５では、検出した前方の自動車Ｂの領域と、処理領域設定手段１１によって設定された処理領域３２との位置や大きさを比較することにより、物体の検出精度を検査して、物体検出の信頼性を向上させている。
【００７３】
そして、車外が明るい場合と同様に、前方領域物体検出手段１５によって検出された前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度に基づいて、衝突判定手段１４が前方の自動車Ｂと衝突の可能性があると判定した場合には、保護装置４０では、フロントバンパ４１を前方に移動させ、衝突前にフロントバンパ４１と車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させる。
【００７４】
このように、車外が所定値よりも暗い場合には、レーダ２０からの情報を優先させ、カメラ３０からの情報を比較することにより、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出するように構成されているため、車外が暗くてカメラの撮影画像が不鮮明になり、その信頼性が低下したような場合であっても、車両前方の物体を検出することができ、衝突を予知することができる。
【００７５】
したがって、本実施形態の衝突予知装置１では、入力された交通環境等の条件に適した衝突の予知方式を選択して、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの衝突を予知するように構成されているため、様々な交通環境の変化に対応して、前方の自動車Ｂを正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。図７は、本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、複数の自動車を検出した場合の撮影画像である。
【００７７】
前記実施形態では、図２に示すように、自動車Ａの前方に存在する一台の自動車Ｂとの衝突を予知する構成について説明したが、図７に示すように、自動車Ａの前方に存在する複数の自動車Ｃ，Ｄ，Ｅとの衝突を予知するように構成することもできる。
【００７８】
この構成では、処理領域設定手段１１は、撮影画像３１を前方の所定距離に対応する位置で区分し、所定距離よりも近い領域３３内の自動車Ｃ，Ｄに処理領域３２，３２を設定するように構成されている。
これにより、自動車Ａからの距離が遠く、衝突の可能性が低い自動車Ｅからの反射波を分析処理する必要がなくなるため、制御部１０の処理量を低減させることができ、衝突の予知にかかる時間を短縮することができる。
なお、撮影画像３１を前方の所定距離に対応する位置で区分する方法としては、例えば、二台のカメラの視差によって、前方の所定距離に対応する位置を定める方法や、撮影画像３１内における対象物の上下方向の位置（垂直座標）から対象物までの距離を求めて、前方の所定距離に対応する位置を定める方法があり、特に限定されるものではない。
【００７９】
また、図７に示すように、自動車Ａの前方に複数の自動車Ｃ，Ｄが存在し、前方の自動車Ｃ、Ｄが前後方向に重なっているような場合であっても、処理領域設定手段１１では、撮影画像３１内における前方の自動車Ｃ，Ｄの画像を認識することによって、各自動車Ｃ，Ｄに対応する処理領域３２，３２を設定しているため、各処理領域３２，３２を重ならない状態で設定することができる。
これにより、前方の自動車Ｃ、Ｄが前後方向に重なっている場合であっても、前方の各自動車Ｃ、Ｄを個別に検出して、前方の各自動車Ｃ、Ｄとの距離を正確に検出して衝突を予知することができる。
【００８０】
このように、処理領域設定手段１１において、撮影画像３１内に複数の処理領域３２，３２が設定された場合に、処理領域３２，３２ごとに衝突の可能性を判定するように制御部１０を構成することにより、前方の各自動車Ｃ、Ｄとの衝突の可能性を正確に予知することができるため、複雑な交通環境に対応することができる。
【００８１】
また、前記実施形態の衝突予知装置１の他の構成としては、処理領域設定手段１１において、処理領域を前方の自動車の正面領域と側面領域とに区分し、この側面領域の移動方向に基づいて、自動車Ａと前方の自動車との衝突の可能性を判定する物体移動方向検出手段を制御部１０が備えているように構成することができる。
図８は、本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、（ａ）は前方の自動車の処理領域を正面領域と側面領域とに区分した状態の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の状態から前方の自動車が近づいた状態の撮影画像である。
【００８２】
この構成では、図８（ａ）に示すように、処理領域設定手段１１は、撮影画像３１内で認識した前方の自動車Ｆ，Ｇの画像における形状や明るさの変化等に基づいて、前方の自動車Ｆ，Ｇの各処理領域３２，３２を正面領域３２Ａと側面領域３２Ｂとに区分する。
このとき、図５（ａ）に示す撮影画像３１において、前方の自動車Ｆは、自動車Ａに対して背面（正面）を向けて同一方向に走行しているので、前方の自動車Ｆの処理領域３２には、正面領域３２Ａのみが設定される。一方、自動車Ａから逸れるように反対方向に向かって走行している前方の自動車Ｇは、自動車Ａに対して斜めに配置されているため、前方の自動車Ｇの処理領域３２は、正面領域３２Ａと側面領域３２Ｂとに区分されることになる。
【００８３】
物体移動方向検出手段は、図８（ａ）の状態と、その状態から時間が経過した図８（ｂ）の状態における側面領域３２Ｂの位置を比較することにより、側面領域３２Ｂの移動方向を認識し、側面領域３２Ｂが撮影画像３１の中央部から左右方向に向かって移動している場合には、衝突の可能性がないと判定するように構成されている。
また、処理領域物体検出手段１３は、物体移動方向検出手段において、自動車Ａと前方の自動車Ｇとが衝突の可能性があると判定された場合に、前方の自動車Ｇの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｇまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｇとの相対速度を検出するように構成されている。
【００８４】
なお、自動車Ａと同一方向に走行している自動車Ｆのように側面領域が設定されず、側面領域の移動を認識することができない場合には、物体移動方向検出手段は、自動車Ａと前方の自動車Ｆとが衝突の可能性があると判定するように構成されている。
【００８５】
このように、自動車Ａの前方に存在する自動車Ｇの処理領域３２を正面領域３２Ａと側面領域３２Ｂとに区分し、側面領域３２Ｂの移動方向を検出して、その自動車Ｇが自動車Ａに対してどの方向に移動しているかを把握することにより、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００８６】
また、前記実施形態の衝突予知装置１の他の構成としては、処理領域物体検出手段１３は、反射波抽出手段１２によって抽出された反射波の方角と強度との関係を所定時間ごとに作成し、衝突判定手段１４は、抽出された反射波の方角と強度との関係を順次に比較して、強度のピーク値の個数が減少した場合には、自動車Ａと前方の自動車との衝突の可能性がないと判定するように構成することができる。
図９は、本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、（ａ）は前方の自動車を検出した状態の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の状態から前方の自動車が近づくことにより、反射ポイントが減少した状態の撮影画像である。
【００８７】
この構成では、処理領域物体検出手段１３は、図９（ａ）の状態では、自動車Ａから逸れるように反対方向に向かって走行している前方の自動車Ｇにおける三点の反射ポイントＧ１，Ｇ２，Ｇ３からの反射波の強度のピーク値を認識することができるが、図９（ｂ）に示すように、前方の自動車Ｇが自動車Ａに近づくと、前方の自動車Ｇの処理領域３２内の反射ポイントＧ２，Ｇ３が撮影画像３１から外れ、一点の反射ポイントＧ１からの反射波の強度のピーク値のみを認識することになる。
【００８８】
そして、衝突判定手段１４は、前記したように、処理領域３２における反射波の強度のピーク値（反射ポイント）が時間の経過とともに減少した場合には、前方の自動車Ｇは自動車Ａから逸れた方向に移動し、自動車Ａと前方の自動車Ｇとの前後方向におけるオーバーラップ量が減少していると判断し、自動車Ａと前方の自動車Ｇとが衝突の可能性がない、あるいは衝突の重大性が低いと判定するように構成されている。
【００８９】
一方、自動車Ａと同一方向に向かって走行している自動車Ｆに対しては、図９（ａ）および図９（ｂ）の状態において、処理領域物体検出手段１３は、三点の反射ポイントＦ１，Ｆ２，Ｆ３を認識することができる。このような場合には、衝突判定手段１４は、前方の自動車Ｇの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｇまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｇとの相対速度に基づいて、衝突の可能性を判定するように構成されている。
【００９０】
このように、処理領域３２における反射波の強度のピーク値（反射ポイント）の個数が減少し、自動車Ａと前方の自動車Ｇとの前後方向におけるオーバーラップ量が減少した場合に、前方の自動車Ｇとの衝突の可能性がない、或いは衝突の重大性が低いと判定するように構成することにより、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００９１】
また、前記実施形態の衝突予知装置１の他の構成としては、処理領域物体検出手段１３は、前方の自動車の領域を所定時間ごとに作成し、衝突判定手段１４は、所定時間ごとに作成された前方の自動車の領域を順次に合成するように構成することができる。
図１０は、本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、前方の自動車との関係を所定時間ごとに示した平面図に対応させて、所定時間ごとの撮影画像および作成された前方の自動車の領域を示した概念図である。
【００９２】
ここで、図１０に示すように、レーダ２０では、前方の自動車Ｈにおける反射波の反射ポイントＨ´・・・が時間の経過に伴って移動したり増減したりして変化してしまう場合がある。そこで、処理領域物体検出手段１３では、所定時間ごとに作成した前方の自動車Ｈの領域３４を順次に合成することにより、反射波の反射ポイントＨ´が時間の経過に伴って、その数や位置が変化してしまった場合であっても、それまでに作成された前方の自動車Ｈの領域３４に基づいて、前方の自動車Ｈ全体の領域３４を推定することができ、推定した前方の自動車Ｈの領域３４に基づいて、自動車Ａと前方の自動車Ｈとのオーバーラップ量を求めることができるため、衝突の予知精度を向上させることができる。
なお、前方の自動車Ｈの領域３４を順次に合成するときには、反射波の速度ベクトルに基づいて、所定時間経過後の前方の自動車Ｈの領域３４の大きさを推定し、この推定した前方の自動車Ｈの領域３４に、新たに作成した前方の自動車Ｈの領域３４に重ねて合成することになる。
【００９３】
さらに、前記実施形態の衝突予知装置１の他の構成としては、制御部１０は、処理領域設定手段１１で設定された処理領域３２（図３（ａ）参照）と、処理領域物体検出手段１３で検出された前方の自動車Ｂの領域との誤差を検出する物体誤差検出手段を備えているように構成することができる。
【００９４】
このように、処理領域設定手段１１で設定された処理領域３２と、処理領域物体検出手段１３で検出された前方の自動車Ｂの領域との誤差を検出することにより、カメラ３０の撮影画像から認識された前方の自動車Ｂの大きさと、レーダ２０の反射波に基づいて検出された前方の自動車Ｂの大きさとを比較することができ、カメラ３０とレーダ２０との検出精度を分析することができる。
この分析結果の利用形態としては、例えば、夜間等の車外が暗い交通環境において、レーダ２０からの情報を優先させて衝突を予知する場合に、レーダ２０の反射波によって検出された前方の自動車Ｂの領域に、車外が明るい間に物体誤差検出手段で検出された誤差を加えることにより、夜間等の車外が暗い交通環境における衝突の予知精度を向上させることができる。
【００９５】
また、前記実施形態では、図３（ｂ）に示すように、処理領域物体検出手段１３は、抽出された反射波の方角と強度との関係において、強度のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する方角を前方の自動車Ｂ（図２参照）の方角とするように構成されているが、他の方法によって前方の自動車の方角を特定することもできる。
図１１は、本実施形態の衝突予知装置における他の構成を示した図で、（ａ）は反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフをローパスフィルタ処理した図、（ｂ）は反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフである。
【００９６】
図１１（ａ）に示すように、処理領域物体検出手段１３において、抽出された反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフ１３ｂを作成し、このグラフ１３ｂをローパスフィルタ処理した後に、強度を積分して算出された領域１３ｃの重心位置１３ｄに対応する方角を前方の自動車の方角とするように構成してもよい。
【００９７】
また、図１１（ｂ）に示すように、処理領域物体検出手段１３において、抽出された反射波の強度における複数のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を結んだグラフ１３ｅを作成し、このグラフ１３ｅを積分して算出された領域１３ｆの重心位置１３ｇに対応する方角を前方の自動車の方角とするように構成してもよい。
【００９８】
このように、抽出された反射波の方角と強度との関係からなるグラフ１３ｂをローパスフィルタ処理した後に、強度を積分して算出された領域１３ｃの重心位置１３ｄや、抽出された反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフ１３ｅを積分して算出された領域１３ｆの重心位置１３ｇに対応する方角を前方の自動車の方角とすることにより、反射波に何らかのノイズが入っていても、前方の自動車の方角を特定することができ、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００９９】
また、前記実施形態の衝突予知装置１では、図２に示すように、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの衝突を予知しているが、衝突を予知する対象となる物体は、構造物や歩行者等の各種物体を対象とすることができ、自動車に限定されるものではない。
【０１００】
さらに、前記実施形態では、図１（ａ）に示すように、自動車Ａが前方の物体に衝突したときに乗員を保護するための保護装置として、フロントバンパと車体フレームとの間に空間を設ける保護装置４０を用いているが、保護装置の構成は限定されるものではなく、例えば、衝突予知装置１が前方の物体と衝突の可能性があると判定した場合に、シートベルト装置のプリテンショナ機構を作動させてシートベルトを巻き上げることにより、乗員をシートに固定する保護装置を用いてもよい。
【０１０１】
また、前方の自動車Ｂを検出するセンサとしては、レーダ２０やカメラ３０の他に、レーザを車両に搭載してもよく、様々な交通環境に対応して、レーダ２０、カメラ３０、レーザ等のセンサを組み合せたり、あるいは一種類のセンサを用いたりして衝突を予知することが望ましい。
【０１０２】
また、図１２は、本発明の衝突予知方法の一例を示した概念図であり、この図１２を参照して衝突予知方法の一例を説明する。
【０１０３】
まず、レーダによって自動車の前方を走査し、レーダの反射波に基づいて、前方の自動車の方角（方位情報）を検出する。
具体的には、抽出された反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフを作成し、このグラフをＦＦＴフィルタ処理し、前方の自動車の方角を検出している。また、所定時間ごとに検出された反射波から検出された距離値および相対速度値の履歴を順次に比較して、その距離値および相対速度値の差が予め設定された闘値以下となる反射波を、同一の物体（前方の自動車）からの反射波と推定（判別分類）している。
【０１０４】
また、前記方位情報に基づいて、カメラ３０によって撮影した自動車の前方の撮影画像全体から、前方の自動車の画像を認識し、前方の自動車の画像が含まれるように、撮影画像内に図５に示す処理領域３２の幅Ｗ１を設定する。
【０１０５】
また、前記方位情報に基づいて、処理領域３２の幅Ｗ１内の反射波の領域である反射領域の幅Ｗ２を設定するとともに、処理領域３２の幅Ｗ１において、前方の自動車からの反射波であると推定された領域である反射処理領域の幅Ｗ３を検出する。なお、反射処理領域の幅Ｗ３は、処理領域３２内の複数の反射ポイントによって定められる。
また、処理領域３２の幅Ｗ１内の反射波に基づいて、自動車から前方の自動車までの距離、自動車と前方の自動車との相対速度を検出する。
【０１０６】
さらに、図５に示す処理領域３２の幅Ｗ１と、処理領域３２内の反射波の領域である反射領域の幅Ｗ２と、前方の自動車Ｂからの反射波であると推定された領域である反射処理領域の幅Ｗ３とに対して、昼夜や天候等の交通環境に応じて重み付けの係数を掛けた後に、処理領域３２の幅Ｗ１、反射領域の幅Ｗ２、反射処理領域の幅Ｗ３を加算して、前方の自動車の領域の幅を定める。
【０１０７】
そして、レーダやカメラの誤差情報等に基づいて、前方の自動車の領域の検出精度を推定して誤差を補正し、前方の自動車の領域、自動車から前方の自動車までの距離、自動車と前方の自動車との相対速度に基づいて、前方の自動車の軌道を推定することにより、衝突の可能性、衝突した場合のオーバーラップ量、衝突までの時間を判定する。
【０１０８】
このような衝突予知方法では、最初に方位情報を検出し、この方位情報に基づいて、所定の範囲のみを画像処理しており、画像処理の範囲を絞り込んでいるため、画像処理の負荷を低減することができる。
また、前方の自動車との距離や相対速度を検出するときには、撮影画像内に設定した処理領域３２の幅Ｗ１内の反射波に基づいて検出しているため、衝突予知の処理負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本実施形態の衝突予知装置を示した図で、（ａ）は全体構成の概略図、（ｂ）は制御部の概略図である。
【図２】本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出している態様を示した平面図である。
【図３】本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出した状態を示した図で、（ａ）は処理領域を設定した状態の撮影画像、（ｂ）は反射波の方角と強度の関係を示したグラフである。
【図４】本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出している態様を示した模式図で、（ａ）は反射波の広がりと領域の関係を示した図、（ｂ）は検出された領域を撮影画像内に示した図である。
【図５】本実施形態の衝突予知装置によって検出した前方の自動車の領域を示した模式図である。
【図６】本実施形態の衝突予知装置において、前方の自動車の領域を検出するときに用いられる各種の条件を示した表である。
【図７】本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、複数の自動車を検出した場合の撮影画像である。
【図８】本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、（ａ）は前方の自動車の処理領域を正面領域と側面領域とに区分した状態の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の状態から前方の自動車が近づいた状態の撮影画像である。
【図９】本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、（ａ）は前方の自動車を検出した状態の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の状態から前方の自動車が近づくことにより、反射ポイントが減少した状態の撮影画像である。
【図１０】本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、前方の自動車との関係を所定時間ごとに示した平面図に対応させて、所定時間ごとの撮影画像および作成された前方の自動車の領域を示した概念図である。
【図１１】本実施形態の衝突予知装置における他の構成を示した図で、（ａ）は反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフをローパスフィルタ処理した図、（ｂ）は反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフである。
【図１２】本発明の衝突予知方法の一例を示した概念図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 衝突予知装置
１０ 制御部
１１ 処理領域設定手段
１２ 反射波抽出手段
１３ 処理領域物体検出手段
１４ 衝突判定手段
１５ 前方領域物体検出手段
１６ 予知方式選択手段
２０ レーダ
３０ カメラ
３１ 撮影画像
３２ 処理領域
３２Ａ 正面領域
３２Ｂ 側面領域
４０ 保護装置
Ａ 自動車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両と、車両前方の物体との衝突を予知する衝突予知装置および衝突予知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車が前方の物体に衝突したときに乗員を保護するための保護装置としては、自動車に搭載したレーダによって前方の物体を検出し、前方の物体までの距離および相対速度に基づいて、衝突の可能性があると判定した場合には、シートベルト装置のプリテンショナ機構を作動させてシートベルトを巻き上げることにより、乗員をシートに固定する保護装置がある（例えば、特許文献１参照）。
また、自動車に搭載したレーダによって前方の物体を検出し、前方の物体の情報に基づいて、衝突の可能性があると判定した場合には、フロントバンパを前方に移動させ、衝突前にフロントバンパと車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させる保護装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
前記した各保護装置は、衝突直前に作動するものであるため、自動車から物体までの距離を正確に検出して衝突を予知する必要がある。特に、フロントバンパを前方に移動させる保護装置では、衝突直前にフロントバンパを前方に移動させる時間を確保する必要があるため、衝突を精度良く予知する必要がある。
【特許文献１】特許２９４６９９５号公報（段落００５２〜００６０、図１）
【特許文献２】特開２００４−１２２９０８号公報（段落００１３、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の保護装置の制御部では、レーダやカメラ等のセンサを用いて得られた車両前方の情報に基づいて衝突を予知しているが、他の車両や建物との関係、または昼間、夜間、悪天候等の様々な交通環境によって、センサの検出精度が変化してしまうため、衝突を常に精度良く予知することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、様々な交通環境の変化に対応して、車両前方の物体を正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる衝突予知装置および衝突予知方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、衝突予知装置であって、異なる手段で車両前方の物体を検出する複数のセンサと、入力された条件に適したセンサを選択し、選択されたセンサから得られた情報に基づいて、車両と物体との衝突を予知する制御部とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
このように、入力された条件に適したセンサを選択し、選択されたセンサから得られた情報に基づいて、車両と物体との衝突を予知するように構成されているため、様々な交通環境の変化に対応して、車両前方の物体を正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる。
なお、異なる手段で物体を検出する複数のセンサとは、レーダ、レーザ、カメラ等の既存のセンサであり、その構成は限定されるものではない。
また、入力された条件とは、例えば、車外が所定値よりも明るいか暗いかという情報であり、このような車外の環境が条件として入力されることにより、交通環境に適したセンサが選択されることになる。
【０００８】
前記した衝突予知装置において、複数のセンサには、車両の前方を走査するレーダと、車両の前方を撮影するカメラとが含まれており、制御部は、車外が所定値よりも明るいという条件が入力された場合には、カメラの撮影画像内から物体の画像を認識し、物体の画像が含まれるように、撮影画像内に処理領域を設定する処理領域設定手段と、処理領域におけるレーダの反射波を抽出する反射波抽出手段と、処理領域から抽出された反射波に基づいて、物体の領域、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度を検出する処理領域物体検出手段と、車両から物体までの距離および車両と物体との相対速度に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定する衝突判定手段とを用いて車両と物体との衝突を予知するように構成することができる。
【０００９】
このように、車外が所定値よりも明るく、カメラの撮影画像が鮮明である場合には、物体の画像が含まれるように撮影画像内に設定された処理領域におけるレーダの反射波を抽出し、この反射波の強度等を分析処理することによって、車両から車両前方の物体までの距離および車両と物体との相対速度に基づいて衝突の可能性を判定しており、レーダが走査した車両前方からの反射波を全て分析処理する必要がなくなるため、制御部の処理量を増やすことなく、前方の物体からの反射波の分析能力を向上させることができ、物体を短時間で正確に検出することができる。これにより、車両前方に複数の物体が存在している場合であっても、処理能力が高い演算器を用いることなく、車両と物体との衝突を精度良くかつ短時間に予知することができる。
【００１０】
前記した衝突予知装置において、制御部は、車外が所定値よりも暗いという条件が入力された場合には、レーダが走査して検出した車両前方からの反射波に基づいて、物体の領域、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度を検出する前方領域物体検出手段と、衝突判定手段とを用いて車両と物体との衝突を予知するように構成することができる。
【００１１】
このように、車外が所定値よりも暗い場合には、レーダが走査した車両前方の領域からの反射波に基づいて、物体の領域、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度を検出するように構成されているため、車外が暗くてカメラの撮影画像が不鮮明になり、その信頼性が低下したような場合であっても、車両前方の物体を検出することができ、衝突を予知することができる。
なお、前方領域物体検出手段によって検出された物体の領域と、信頼性が低下したカメラの撮影画像から得られた情報とを比較して、物体の検出精度を検査するように構成した場合には、物体検出の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、処理領域と、処理領域から抽出された反射波の領域である反射領域と、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波の差異に基づいて、物体からの反射波であると推定された領域である反射処理領域とに対して、入力された条件に応じて重み付けの係数を掛けた後に、処理領域、反射領域、反射処理領域を加算して得られた領域を、物体の領域に定めるように構成することができる。
【００１３】
ここで、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波の差異に基づいて、物体からの反射波であると推定される領域を求める構成としては、例えば、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波から検出された距離値および相対速度値を順次に比較して、その距離値および相対速度値の差が予め設定された闘値以下となる反射波を、同一の物体からの反射波と推定することにより、車両前方の物体の領域を定めることができる。
【００１４】
このように、カメラの画像に基づいて設定された処理領域、処理領域内の反射波の領域である反射領域、物体からの反射波と推定された領域である反射処理領域に対して、昼夜や天候等の条件に応じて重み付けの係数を掛けた後に、処理領域、反射領域、反射処理領域を加算して得られた領域を、物体の領域に定めることにより、車両前方の物体の領域を検出するときに、各種の条件において信頼度の高いセンサの依存率を高めることができる。これにより、車外の交通環境に影響されることなく、物体の領域の検出精度を高めることができるとともに、検出にかかる時間を短縮することができる。
【００１５】
前記した衝突予知装置において、制御部は、処理領域設定手段で設定された処理領域と、処理領域物体検出手段で検出された物体の領域との誤差を検出する物体誤差検出手段を備えているように構成することができる。
【００１６】
このように、処理領域設定手段で設定された処理領域と、処理領域物体検出手段で検出された物体の領域との誤差を検出することにより、カメラの撮影画像から認識された物体の大きさと、レーダの反射波に基づいて検出された物体の大きさとを比較することができ、カメラとレーダとの検出精度を分析することができる。
【００１７】
前記した衝突予知装置において、処理領域設定手段は、処理領域を物体の正面領域と側面領域とに区分するように構成されており、制御部は、側面領域の移動方向に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定する物体移動方向検出手段を備えているように構成することができる。
【００１８】
このように、処理領域を物体の正面領域と側面領域とに区分し、側面領域の移動方向を検出して、その物体が車両に対してどの方向に移動しているかを把握することにより、車両と物体との衝突の可能性を判定しているため、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００１９】
前記した衝突予知装置において、処理領域設定手段は、撮影画像を車両前方の所定距離に対応する位置で区分し、所定距離よりも近い領域内に処理領域を設定するように構成されていることが望ましい。
【００２０】
このように、撮影画像を車両前方の所定距離に対応する位置で区分し、所定距離よりも近い領域内に処理領域を設定することにより、車両からの距離が遠く、衝突の可能性が低い物体からの反射波を分析処理する必要がなくなるため、制御部の処理量を低減させることができ、衝突の予知にかかる時間を短縮することができる。
【００２１】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、物体の領域を所定時間ごとに作成し、衝突判定手段は、所定時間ごとに作成された物体の領域を順次に合成するように構成することができる。
【００２２】
このように、所定時間ごとに作成された物体の領域を順次に合成するように構成することにより、物体上における反射波の反射ポイントが時間の経過に伴って変化してしまった場合であっても、それまでに作成された物体の領域に基づいて、物体の領域を推定することができるため、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００２３】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、抽出された反射波の方角と強度との関係において、強度のピーク値に対応する方角を物体の方角とするように構成することができる。
【００２４】
このように、抽出された反射波の強度のピーク値に対応する方角を物体の方角とすることにより、物体の方角を全体形状によって特定することなく、物体の方角を点で特定しているため、制御部の処理量を低減させることができ、衝突の予知にかかる時間を短縮することができる。
【００２５】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、抽出された反射波の方角と強度との関係を所定時間ごとに作成し、衝突判定手段は、抽出された反射波の方角と強度との関係を順次に比較して、強度のピーク値の個数の変化に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定するように構成することができる。
【００２６】
ここで、物体からの反射波の強度のピーク値の個数が減少した場合には、その物体は車両から逸れた方向に向かって移動していることになり、車両と物体との車幅方向におけるオーバーラップ量が減少していることになる。そこで、衝突判定手段において、反射波の強度のピーク値の個数の変化に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定するように構成し、反射波の強度のピーク値の個数が減少した場合には、車両と物体との衝突の可能性がない、あるいは衝突の重大性が少ないと判定することにより、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００２７】
前記した衝突予知装置において、処理領域物体検出手段は、抽出された反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフを作成し、このグラフをローパスフィルタ処理した後に、強度を積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を物体の方角とするように構成することができる。
また、処理領域物体検出手段は、抽出された反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフを作成し、このグラフを積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を物体の方角とするように構成することもできる。
【００２８】
このように、抽出された反射波の方角と強度との関係からなるグラフをローパスフィルタ処理した後に、強度を積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を物体の方角としたり、抽出された反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフを積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を物体の方角としたりすることにより、反射波に何らかのノイズが入っていても、物体の方角を特定することができる。
【００２９】
前記した衝突予知装置において、制御部は、処理領域設定手段で撮影画像内に複数の処理領域が設定された場合に、処理領域ごとに車両と物体との衝突の可能性を判定するように構成することもできる。
【００３０】
このように、撮影画像内に複数の処理領域が設定された場合に、処理領域ごとに車両と物体との衝突の可能性を判定することにより、車両の前方に複数の物体が存在している場合に各物体との衝突の可能性を正確に予知することができ、複雑な交通環境に対応することができる。
【００３１】
また、本発明は、車両と、車両前方の物体との衝突を予知する衝突予知方法であって、レーダによって車両の前方を走査し、レーダの反射波に基づいて、物体の方角を示す方位情報を検出する段階と、方位情報に基づいて、カメラによって撮影した車両の前方の撮影画像全体から物体の画像を認識し、物体の画像が含まれるように、撮影画像内に処理領域を設定する段階と、処理領域から物体の領域を検出するとともに、処理領域から抽出したレーダの反射波に基づいて、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度を検出する段階と、物体の領域、車両から物体までの距離、車両と物体との相対速度に基づいて、車両と物体との衝突の可能性を判定する段階とを含むことを特徴としている。
【００３２】
このように、物体の方位情報に基づいて撮影画像内に処理領域を設定し、この処理領域におけるレーダの反射波の強度等を分析処理することによって、車両から車両前方の物体までの距離および車両と物体との相対速度に基づいて衝突の可能性を判定しており、レーダが走査した車両前方からの反射波を全て分析処理する必要がなくなるため、制御部の処理量を増やすことなく、前方の物体からの反射波の分析能力を向上させることができ、物体を短時間で正確に検出することができる。これにより、車両前方に複数の物体が存在している場合であっても、処理能力が高い演算器を用いることなく、車両と物体との衝突を精度良くかつ短時間に予知することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の衝突予知装置によれば、入力された交通環境等の条件に適したセンサを選択し、選択されたセンサから得られた情報に基づいて、車両と物体との衝突を予知するように構成されているため、様々な交通環境の変化に対応して、車両前方の物体を正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる。
また、本発明の衝突予知装置および衝突予知方法によれば、前方の物体からの反射波の分析能力を向上させることができ、物体を短時間で正確に検出することができるため、車両前方に複数の物体が存在している場合であっても、処理能力が高い演算器を用いることなく、車両と物体との衝突を精度良くかつ短時間に予知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の衝突予知装置を示した図で、（ａ）は全体構成の概略図、（ｂ）は制御部の概略図である。図２は、本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出している態様を示した平面図である。図３は、本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出した状態を示した図で、（ａ）は処理領域を設定した状態の撮影画像、（ｂ）は反射波の方角と強度の関係を示したグラフである。図４は、本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出している態様を示した模式図で、（ａ）は反射波の広がりと領域の関係を示した図、（ｂ）は検出された領域を撮影画像内に示した図である。図５は、本実施形態の衝突予知装置によって検出した前方の自動車の領域を示した模式図である。図６は、本実施形態の衝突予知装置において、前方の自動車の領域を検出するときに用いられる各種の条件を示した表である。
【００３５】
本発明の衝突予知装置は、自動車等の各種車両に適用可能であり、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、自動車Ａ（特許請求の範囲における「車両」）に搭載された衝突予知装置１について、図２に示すように、その自動車Ａの前方に存在する自動車Ｂ（特許請求の範囲における「物体」）との衝突を予知する場合について説明する。
なお、以下の説明において、「前後」、「左右」、「上下」とは、自動車の各方向に対応している。
【００３６】
衝突予知装置１は、図１（ａ）に示すように、自動車Ａに搭載されており、車体Ａ１の前端部に取り付けられたレーダ２０と、運転室Ａ２の前方上部に取り付けられたカメラ３０と、車外の明るさを検出する照度センサ５０と、前方の自動車との衝突を予知する制御部１０とを備えている。
また、自動車Ａには、衝突予知装置１が衝突の可能性があると判定した場合に、フロントバンパ４１を前方に移動させ、衝突前にフロントバンパ４１と車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させる保護装置４０が設けられている。
【００３７】
レーダ２０は、図２に示すように、自動車Ａの前方を走査し、前方の自動車Ｂ等の物体によって反射した反射波を受信する既存のセンサである。本実施形態では、レーダ２０の走査幅は左右方向にそれぞれ４０度であり、レーダ２０は上下方向にそれぞれ１．５度の広がりを有している。
【００３８】
カメラ３０は、自動車Ａの前方を撮影する既存のセンサであり、レーダ２０によって走査される範囲を含む範囲を撮影する画角を有する単眼カメラである。
ここで、単眼カメラの視野は、車幅方向における設置位置をレーダ２０と合わせておけば、物体からの反射波がレーダ２０に入る光路と、物体からの反射光がカメラ３０に入る光路とが略同じになるため、各々が検出した物体の領域の左右位置が一致することになり、レーダ２０とカメラ３０とを組み合せた車両前方の物体の検出精度を向上させることができる。このように、本発明の衝突予知装置１では、単眼カメラを用いることが望ましいため、高価で画像処理が複雑なステレオカメラを用いる必要がなくなり、製品のコストを低減することができるとともに、画像処理に係る時間を短縮することができる。
【００３９】
照度センサ５０は、車外の明るさを検出する既存のセンサである。なお、車外の明るさを検出する構成としては、自動車のヘッドライトスイッチのＯＮ・ＯＦＦによって検出すうように構成することもできる。
【００４０】
制御部１０は、図１（ｂ）に示すように、カメラ３０の撮影画像内に処理領域を設定する処理領域設定手段１１と、処理領域におけるレーダ２０の反射波を抽出する反射波抽出手段１２と、前方の自動車の領域、自動車Ａから前方の自動車までの距離、自動車Ａと前方の自動車との相対速度を検出する処理領域物体検出手段１３および前方領域物体検出手段１５と、前方の自動車との衝突の可能性を判定する衝突判定手段１４と、これらの各手段１２，１３，１４，１５の中から、入力された条件に適した衝突の予知を実行するために必要な手段を選択する予知方式選択手段１６と、を備えているＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、前記各手段１１，１２，１３，１４，１５，１６は、与えられたプログラムをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が実行することにより実現される。
【００４１】
処理領域設定手段１１は、図３（ａ）に示すように、カメラ３０（図２参照）の撮影画像３１全体から前方の自動車Ｂの画像を認識し、前方の自動車Ｂの画像が含まれるように、撮影画像３１内に処理領域３２を設定するように構成されている。
【００４２】
なお、撮影画像３１内から前方の自動車Ｂの画像を認識する方法は限定されるものではなく、例えば、撮影画像３１内で動いている物体を検出することによって、撮影画像３１内の自動車Ｂを認識する既存の方法を用いることができる。
具体的には、自動車Ａが時速５ｋｍ以下の低速走行あるいは停車している場合には、検出対象の自動車Ｂに対して背景の変動率が低いため、所定時間ごとに撮影した画像から大きな変化があったものを前方の自動車Ｂの画像として認識することができ、画像処理の速度を向上させることができる。なお、上空の物体（木々、電線、歩道橋、飛行機等）や、自車のボンネット、路側帯の固定物等を処理範囲から外すことにより、処理速度を更に高速化させることができる。
【００４３】
また、自動車Ａが中高速で走行している場合には、前記の処理方法を用いることができないため、公知の方法である二値パターン・マッチング、濃淡（輝度）テンプレート・マッチング、輪郭形状パターン・マッチング、遺伝的アルゴリズム応用、ニュートラルネットワーク等を用いることができる。特に、輪郭データとその法線方向のグレイ値の勾配データを用いた輪郭形状パターン・マッチングは、画質が悪い画像（例えば、悪天候時の画像）内の移動物体を認識する場合に有効であるため、本発明のように、各種の気象条件で撮影された画像を処理する場合に有効である。
【００４４】
また、走行速度に関係なく夜間の場合には、自動車Ａのヘッドライト、テールランプおよびブレーキ等の灯火装置の点灯状態を基準のテンプレートとして設定し、灯火装置の輝度レベルによって段階的に分類しておくことにより、日が暮れ始めた状態から自動車Ａの灯火装置の点灯の有無によって影響を受け難い安定した画像処理を行うことができる。
【００４５】
また、レーダ２０（図２参照）によって走査された前方からの反射波に基づいて、前方の物体（自動車Ｂ）の方角を示す方位情報を検出し、この方位情報に基づいて、カメラ３０によって撮影した前方の撮影画像３１全体から所定の範囲のみを画像処理することにより、前方の自動車Ｂの画像を認識し、前方の自動車Ｂの画像が含まれるように、撮影画像３１内に処理領域３２を設定することもできる。この場合には、物体の方位情報に基づいて、画像処理の範囲を絞り込んでいるため、画像処理の負荷を低減することができる。
【００４６】
反射波抽出手段１２は、レーダ２０（図２参照）によって走査された前方からの反射波のうち、処理領域設定手段１１によって設定された処理領域３２における反射波を抽出するように構成されている。
【００４７】
処理領域物体検出手段１３は、反射波抽出手段１２によって抽出された反射波を分析処理する手段であり、反射波抽出手段１２によって抽出された反射波の方角に基づいて、前方の自動車Ｂの方角を特定し、特定された方角における反射波の広がりに基づいて、前方の自動車Ｂの領域を検出するとともに、反射波の強度等に基づいて、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出するように構成されている。
【００４８】
この処理領域物体検出手段１３では、図３（ｂ）に示すように、抽出された反射波の方角と強度との関係を示したグラフ１３ａを作成している。
ここで、図４に示すように、前方の自動車Ｂから反射した反射波のうち、前方の自動車Ｂのバンパやドアミラー、あるいは車体の平坦面部のように、レーダの照射方向に対して垂直な面によって反射した成分は、他の成分よりも強くなる。したがって、反射波の方角と強度との関係を示したグラフ１３ａにおいて、強度のピーク値に対応する方角が前方の自動車Ｂの方角を示していることになる。なお、本実施形態では、カメラ３０として単眼カメラを用いており、カメラ３０が検出する物体の領域と、レーダ２０が検出する物体の領域との左右位置が一致している。
【００４９】
処理領域物体検出手段１３では、強度のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する方角を前方の自動車Ｂの方角として定め、その方角における反射波の広がりに基づいて、前方の自動車Ｂの領域を検出するとともに、ピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の強度に基づいて、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出するように構成されている。
本実施形態の自動車Ｂでは、リアバンパの背面に位置する三点の反射ポイントＢ１，Ｂ２，Ｂ３からの反射波が特に強くなっているが、反射ポイントの位置は物体の形状によって変化するものである。
【００５０】
なお、処理領域物体検出手段１３で前方の自動車Ｂの領域の幅を検出する方法としては、図５に示す処理領域３２の幅Ｗ１と、この処理領域３２から抽出された反射波の領域である反射領域の幅Ｗ２と、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波の差異に基づいて、前方の自動車Ｂからの反射波であると推定された領域である反射処理領域の幅Ｗ３とに対して、入力された条件に応じて重み付けの係数を掛けた後に、処理領域３２の幅Ｗ１、反射領域の幅Ｗ２、反射処理領域の幅Ｗ３を加算して得られた領域の幅を、前方の自動車Ｂの領域の幅に定める方法を用いることができる。
【００５１】
処理領域３２から抽出された反射波の領域である反射領域では、複数の物体が近距離で前後方向に重なっている場合には、一体の物体として検出されてしまうため、物体の検出精度が低くなってしまう。
そこで、所定時間ごとに検出された反射領域の反射波から検出された距離値および相対速度値を順次に比較して、その距離値および相対速度値の差が予め設定された闘値以下となる反射波を、同一の物体からの反射波と推定している。そして、推定された反射波の方角を定め、その方角における反射波の広がりに基づいて、前方の自動車Ｂの領域と推定される反射処理領域を検出している。なお、反射処理領域は、実際の物体の領域よりも小さく検出されるため、反射処理領域の検出を繰り返してデータ量を増やすことにより、検出精度を向上させることができる。
【００５２】
さらに、処理領域物体検出手段１３では、以下の式１のように、処理領域３２の幅Ｗ１、反射領域の幅Ｗ２、反射処理領域の幅Ｗ３に対して、入力された条件に応じて重み付けの係数α、β、γを掛けた後に、各幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を加算することにより、前方の自動車Ｂの領域を定めている。
前方の自動車Ｂの領域（幅）＝α＊Ｗ１＋β＊Ｗ３＋γ＊Ｗ２ （式１）
【００５３】
ここで、入力された条件とは、昼夜や天候等の交通環境であり、本実施形態では、図６の表に示すように、六つの条件に分類して各係数を設定したものが制御部１０（図１参照）の記憶部に記憶されており、照度センサ５０（図１参照）によって検出された車外の明るさや、ヘッドライトスイッチのＯＮ・ＯＦＦに基づいて、処理領域物体検出手段１３が条件を選択するように構成されている。
具体的には、条件１や条件２のように、車外が明るい場合には、カメラ３０（図１参照）による検出結果の依存率を高めて前方の自動車Ｂの領域の幅を定めている。また、条件３から条件６のように、車外が暗く、カメラ３０の画像の信頼度が低下するに連れて、車外の明るさに影響されないレーダ２０（図１参照）による検出結果の依存率を高めて前方の自動車Ｂの領域を定めている。
なお、夜間やトンネル内でカメラ３０の画像の信頼度が著しく低下する場合には、レーダ２０による検出結果のみを用いて前方の自動車Ｂの領域を検出するように設定することもできる。
【００５４】
このように、昼夜や天候等の条件に応じて設定された重み付けの係数を用いて、前方の自動車Ｂの領域を検出することにより、各種の条件において信頼度の高いセンサの依存率を高めることができるため、車外の交通環境等に影響されることなく、前方の自動車Ｂの領域の検出精度を高めることができるとともに、検出にかかる時間を短縮することができる。
【００５５】
前方領域物体検出手段１５は、レーダ２０が走査して検出した車両前方からの反射波に基づいて、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、前方領域物体検出手段１５を用いて前方の自動車Ｂを検出する場合には、前方領域物体検出手段１５によって検出された前方の自動車Ｂの領域と、処理領域設定手段１１を用いて撮影画像３１内に設定された処理領域３２（図３（ａ）参照）との位置や大きさを比較することにより、物体の検出精度を検査して、物体検出の信頼性を向上させている。
【００５６】
衝突判定手段１４は、図１（ａ）に示すように、処理領域物体検出手段１３や前方領域物体検出手段１５によって検出された前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度に基づいて、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの位置関係を求め、予め設定された所定値よりも前方の自動車Ｂが近づいた場合には、自動車Ａが前方の自動車Ｂと衝突の可能性があると判定し、保護装置４０に対して始動信号を送信するように構成されている。
【００５７】
保護装置４０は、衝突判定手段１４から始動信号を受信した場合に、フロントバンパ４１を前方に移動させ、衝突前にフロントバンパ４１と車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させるように構成されている。
【００５８】
予知方式選択手段１６は、照度センサ５０から入力された明るさに適した衝突の予知を実行するために必要な手段を、制御部１０の各手段１２，１３，１４，１５の中から選択するように構成されており、本実施形態では、車外が所定値よりも明るい場合には、処理領域設定手段１１と、反射波抽出手段１２と、処理領域物体検出手段１３と、衝突判定手段１４とを選択し、車外が所定値よりも暗い場合には、処理領域設定手段１１と、前方領域物体検出手段１５と、衝突判定手段１４とを選択するように構成されている。
【００５９】
次に、本実施形態の衝突予知装置１を用いた衝突予知方法について説明する。以下の説明において、衝突予知装置１の各構成要素についての記載は、図１（ｂ）を適宜に参照するものとする。
自動車Ａを始動すると、照度センサ５０が車外の明るさを検出し、そのデータを予知方式選択手段１６に送る。予知方式選択手段１６では、照度センサ５０から入力された明るさに適した衝突の予知を実行するために必要な手段を、制御部１０の各手段１２，１３，１４，１５の中から選択する。
【００６０】
まず、車外が所定値よりも明るい場合について説明する。このとき、予知方式選択手段１６は、処理領域設定手段１１と、反射波抽出手段１２と、処理領域物体検出手段１３と、衝突判定手段１４とを選択することになる。
【００６１】
続いて、図２に示すように、レーダ２０が自動車Ａの前方の走査を開始するとともに、カメラ３０が自動車Ａの前方の撮影を開始する。
なお、カメラ３０によって撮影された撮影画像３１（図３（ａ）参照）は、自動車Ａの運転室Ａ２（図１（ａ）参照）内に設けたモニタ等に表示してもよいが、特に必要がない場合には表示しなくてもよい。
【００６２】
処理領域設定手段１１では、図３（ａ）に示すように、撮影画像３１内から前方の自動車Ｂの画像を認識し、前方の自動車Ｂの画像が含まれるように、撮影画像３１内に処理領域３２を設定する。
【００６３】
また、反射波抽出手段１２では、レーダ２０によって走査された前方からの反射波のうち、処理領域設定手段１１によって設定された処理領域３２における反射波を抽出する。
【００６４】
さらに、処理領域物体検出手段１３では、図３（ｂ）に示すように、反射波抽出手段１２によって抽出された反射波の方角と強度との関係を示したグラフ１３ａを作成し、強度のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する方角を前方の自動車Ｂ（図３（ａ）参照）の方角として定め、その方角における反射波の広がりに基づいて、前方の自動車Ｂの領域を検出するとともに、ピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の強度に基づいて、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出する。
【００６５】
このとき、処理領域物体検出手段１３では、前方からの反射波を全て分析処理することなく、図３（ａ）に示すように、撮影画像３１内に設定された処理領域３２における反射波を分析処理することによって、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出することができるため、制御部１０の処理量を増やすことなく、前方の自動車Ｂからの反射波の分析能力を向上させることができ、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離を短時間で正確に検出することができる。
【００６６】
そして、衝突判定手段１４では、処理領域物体検出手段１３によって検出された前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度に基づいて、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの位置関係を求め、あらかじめ設定された所定値よりも前方の自動車Ｂが近づいた場合には、自動車Ａが前方の自動車Ｂと衝突の可能性があると判定し、図１（ａ）に示すように、保護装置４０に対して始動信号を送信する。
【００６７】
衝突判定手段１４から始動信号を受信した保護装置４０では、フロントバンパ４１を前方に移動させ、衝突前にフロントバンパ４１と車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させる。
【００６８】
このように、車外が明るい場合には、図３（ａ）に示すように、撮影画像３１内に設定された処理領域３２におけるレーダの反射波を分析処理することによって、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出して衝突の可能性を判定しており、前方からの反射波を全て分析処理する必要がなくなるため、制御部１０の処理量を増やすことなく、前方の自動車Ｂからの反射波の分析能力を向上させることができ、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離を短時間で正確に検出することができる。これにより、処理能力が高い演算器を用いることなく、衝突を精度良くかつ短時間に予知することができ、衝突の予知能力を向上させることができる。
【００６９】
次に、車外が所定値よりも暗い場合について説明する。このとき、予知方式選択手段１６は、処理領域設定手段１１と、前方領域物体検出手段１５と、衝突判定手段１４とを選択することになる。
【００７０】
図２に示すように、レーダ２０が自動車Ａの前方の走査を開始するとともに、カメラ３０が自動車Ａの前方の撮影を開始すると、前方領域物体検出手段１５では、レーダ２０が走査して検出した車両前方からの反射波に基づいて、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出する。
【００７１】
処理領域設定手段１１では、図３（ａ）に示すように、撮影画像３１内から前方の自動車Ｂの画像を認識し、前方の自動車Ｂの画像が含まれるように、撮影画像３１内に処理領域３２を設定する。このとき、車外は暗いため、撮影画像３１は不鮮明であり、処理領域３２の信頼度は低下している。
【００７２】
前方領域物体検出手段１５では、検出した前方の自動車Ｂの領域と、処理領域設定手段１１によって設定された処理領域３２との位置や大きさを比較することにより、物体の検出精度を検査して、物体検出の信頼性を向上させている。
【００７３】
そして、車外が明るい場合と同様に、前方領域物体検出手段１５によって検出された前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度に基づいて、衝突判定手段１４が前方の自動車Ｂと衝突の可能性があると判定した場合には、保護装置４０では、フロントバンパ４１を前方に移動させ、衝突前にフロントバンパ４１と車体フレームとの間に空間を設けることにより、衝突時の衝撃吸収性能を向上させる。
【００７４】
このように、車外が所定値よりも暗い場合には、レーダ２０からの情報を優先させ、カメラ３０からの情報を比較することにより、前方の自動車Ｂの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｂまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの相対速度を検出するように構成されているため、車外が暗くてカメラの撮影画像が不鮮明になり、その信頼性が低下したような場合であっても、車両前方の物体を検出することができ、衝突を予知することができる。
【００７５】
したがって、本実施形態の衝突予知装置１では、入力された交通環境等の条件に適した衝突の予知方式を選択して、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの衝突を予知するように構成されているため、様々な交通環境の変化に対応して、前方の自動車Ｂを正確に検出することができ、衝突を精度良く予知することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。図７は、本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、複数の自動車を検出した場合の撮影画像である。
【００７７】
前記実施形態では、図２に示すように、自動車Ａの前方に存在する一台の自動車Ｂとの衝突を予知する構成について説明したが、図７に示すように、自動車Ａの前方に存在する複数の自動車Ｃ，Ｄ，Ｅとの衝突を予知するように構成することもできる。
【００７８】
この構成では、処理領域設定手段１１は、撮影画像３１を前方の所定距離に対応する位置で区分し、所定距離よりも近い領域３３内の自動車Ｃ，Ｄに処理領域３２，３２を設定するように構成されている。
これにより、自動車Ａからの距離が遠く、衝突の可能性が低い自動車Ｅからの反射波を分析処理する必要がなくなるため、制御部１０の処理量を低減させることができ、衝突の予知にかかる時間を短縮することができる。
なお、撮影画像３１を前方の所定距離に対応する位置で区分する方法としては、例えば、二台のカメラの視差によって、前方の所定距離に対応する位置を定める方法や、撮影画像３１内における対象物の上下方向の位置（垂直座標）から対象物までの距離を求めて、前方の所定距離に対応する位置を定める方法があり、特に限定されるものではない。
【００７９】
また、図７に示すように、自動車Ａの前方に複数の自動車Ｃ，Ｄが存在し、前方の自動車Ｃ、Ｄが前後方向に重なっているような場合であっても、処理領域設定手段１１では、撮影画像３１内における前方の自動車Ｃ，Ｄの画像を認識することによって、各自動車Ｃ，Ｄに対応する処理領域３２，３２を設定しているため、各処理領域３２，３２を重ならない状態で設定することができる。
これにより、前方の自動車Ｃ、Ｄが前後方向に重なっている場合であっても、前方の各自動車Ｃ、Ｄを個別に検出して、前方の各自動車Ｃ、Ｄとの距離を正確に検出して衝突を予知することができる。
【００８０】
このように、処理領域設定手段１１において、撮影画像３１内に複数の処理領域３２，３２が設定された場合に、処理領域３２，３２ごとに衝突の可能性を判定するように制御部１０を構成することにより、前方の各自動車Ｃ、Ｄとの衝突の可能性を正確に予知することができるため、複雑な交通環境に対応することができる。
【００８１】
また、前記実施形態の衝突予知装置１の他の構成としては、処理領域設定手段１１において、処理領域を前方の自動車の正面領域と側面領域とに区分し、この側面領域の移動方向に基づいて、自動車Ａと前方の自動車との衝突の可能性を判定する物体移動方向検出手段を制御部１０が備えているように構成することができる。
図８は、本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、（ａ）は前方の自動車の処理領域を正面領域と側面領域とに区分した状態の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の状態から前方の自動車が近づいた状態の撮影画像である。
【００８２】
この構成では、図８（ａ）に示すように、処理領域設定手段１１は、撮影画像３１内で認識した前方の自動車Ｆ，Ｇの画像における形状や明るさの変化等に基づいて、前方の自動車Ｆ，Ｇの各処理領域３２，３２を正面領域３２Ａと側面領域３２Ｂとに区分する。
このとき、図５（ａ）に示す撮影画像３１において、前方の自動車Ｆは、自動車Ａに対して背面（正面）を向けて同一方向に走行しているので、前方の自動車Ｆの処理領域３２には、正面領域３２Ａのみが設定される。一方、自動車Ａから逸れるように反対方向に向かって走行している前方の自動車Ｇは、自動車Ａに対して斜めに配置されているため、前方の自動車Ｇの処理領域３２は、正面領域３２Ａと側面領域３２Ｂとに区分されることになる。
【００８３】
物体移動方向検出手段は、図８（ａ）の状態と、その状態から時間が経過した図８（ｂ）の状態における側面領域３２Ｂの位置を比較することにより、側面領域３２Ｂの移動方向を認識し、側面領域３２Ｂが撮影画像３１の中央部から左右方向に向かって移動している場合には、衝突の可能性がないと判定するように構成されている。
また、処理領域物体検出手段１３は、物体移動方向検出手段において、自動車Ａと前方の自動車Ｇとが衝突の可能性があると判定された場合に、前方の自動車Ｇの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｇまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｇとの相対速度を検出するように構成されている。
【００８４】
なお、自動車Ａと同一方向に走行している自動車Ｆのように側面領域が設定されず、側面領域の移動を認識することができない場合には、物体移動方向検出手段は、自動車Ａと前方の自動車Ｆとが衝突の可能性があると判定するように構成されている。
【００８５】
このように、自動車Ａの前方に存在する自動車Ｇの処理領域３２を正面領域３２Ａと側面領域３２Ｂとに区分し、側面領域３２Ｂの移動方向を検出して、その自動車Ｇが自動車Ａに対してどの方向に移動しているかを把握することにより、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００８６】
また、前記実施形態の衝突予知装置１の他の構成としては、処理領域物体検出手段１３は、反射波抽出手段１２によって抽出された反射波の方角と強度との関係を所定時間ごとに作成し、衝突判定手段１４は、抽出された反射波の方角と強度との関係を順次に比較して、強度のピーク値の個数が減少した場合には、自動車Ａと前方の自動車との衝突の可能性がないと判定するように構成することができる。
図９は、本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、（ａ）は前方の自動車を検出した状態の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の状態から前方の自動車が近づくことにより、反射ポイントが減少した状態の撮影画像である。
【００８７】
この構成では、処理領域物体検出手段１３は、図９（ａ）の状態では、自動車Ａから逸れるように反対方向に向かって走行している前方の自動車Ｇにおける三点の反射ポイントＧ１，Ｇ２，Ｇ３からの反射波の強度のピーク値を認識することができるが、図９（ｂ）に示すように、前方の自動車Ｇが自動車Ａに近づくと、前方の自動車Ｇの処理領域３２内の反射ポイントＧ２，Ｇ３が撮影画像３１から外れ、一点の反射ポイントＧ１からの反射波の強度のピーク値のみを認識することになる。
【００８８】
そして、衝突判定手段１４は、前記したように、処理領域３２における反射波の強度のピーク値（反射ポイント）が時間の経過とともに減少した場合には、前方の自動車Ｇは自動車Ａから逸れた方向に移動し、自動車Ａと前方の自動車Ｇとの前後方向におけるオーバーラップ量が減少していると判断し、自動車Ａと前方の自動車Ｇとが衝突の可能性がない、あるいは衝突の重大性が低いと判定するように構成されている。
【００８９】
一方、自動車Ａと同一方向に向かって走行している自動車Ｆに対しては、図９（ａ）および図９（ｂ）の状態において、処理領域物体検出手段１３は、三点の反射ポイントＦ１，Ｆ２，Ｆ３を認識することができる。このような場合には、衝突判定手段１４は、前方の自動車Ｇの領域、自動車Ａから前方の自動車Ｇまでの距離、自動車Ａと前方の自動車Ｇとの相対速度に基づいて、衝突の可能性を判定するように構成されている。
【００９０】
このように、処理領域３２における反射波の強度のピーク値（反射ポイント）の個数が減少し、自動車Ａと前方の自動車Ｇとの前後方向におけるオーバーラップ量が減少した場合に、前方の自動車Ｇとの衝突の可能性がない、或いは衝突の重大性が低いと判定するように構成することにより、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００９１】
また、前記実施形態の衝突予知装置１の他の構成としては、処理領域物体検出手段１３は、前方の自動車の領域を所定時間ごとに作成し、衝突判定手段１４は、所定時間ごとに作成された前方の自動車の領域を順次に合成するように構成することができる。
図１０は、本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、前方の自動車との関係を所定時間ごとに示した平面図に対応させて、所定時間ごとの撮影画像および作成された前方の自動車の領域を示した概念図である。
【００９２】
ここで、図１０に示すように、レーダ２０では、前方の自動車Ｈにおける反射波の反射ポイントＨ´・・・が時間の経過に伴って移動したり増減したりして変化してしまう場合がある。そこで、処理領域物体検出手段１３では、所定時間ごとに作成した前方の自動車Ｈの領域３４を順次に合成することにより、反射波の反射ポイントＨ´が時間の経過に伴って、その数や位置が変化してしまった場合であっても、それまでに作成された前方の自動車Ｈの領域３４に基づいて、前方の自動車Ｈ全体の領域３４を推定することができ、推定した前方の自動車Ｈの領域３４に基づいて、自動車Ａと前方の自動車Ｈとのオーバーラップ量を求めることができるため、衝突の予知精度を向上させることができる。
なお、前方の自動車Ｈの領域３４を順次に合成するときには、反射波の速度ベクトルに基づいて、所定時間経過後の前方の自動車Ｈの領域３４の大きさを推定し、この推定した前方の自動車Ｈの領域３４に、新たに作成した前方の自動車Ｈの領域３４に重ねて合成することになる。
【００９３】
さらに、前記実施形態の衝突予知装置１の他の構成としては、制御部１０は、処理領域設定手段１１で設定された処理領域３２（図３（ａ）参照）と、処理領域物体検出手段１３で検出された前方の自動車Ｂの領域との誤差を検出する物体誤差検出手段を備えているように構成することができる。
【００９４】
このように、処理領域設定手段１１で設定された処理領域３２と、処理領域物体検出手段１３で検出された前方の自動車Ｂの領域との誤差を検出することにより、カメラ３０の撮影画像から認識された前方の自動車Ｂの大きさと、レーダ２０の反射波に基づいて検出された前方の自動車Ｂの大きさとを比較することができ、カメラ３０とレーダ２０との検出精度を分析することができる。
この分析結果の利用形態としては、例えば、夜間等の車外が暗い交通環境において、レーダ２０からの情報を優先させて衝突を予知する場合に、レーダ２０の反射波によって検出された前方の自動車Ｂの領域に、車外が明るい間に物体誤差検出手段で検出された誤差を加えることにより、夜間等の車外が暗い交通環境における衝突の予知精度を向上させることができる。
【００９５】
また、前記実施形態では、図３（ｂ）に示すように、処理領域物体検出手段１３は、抽出された反射波の方角と強度との関係において、強度のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する方角を前方の自動車Ｂ（図２参照）の方角とするように構成されているが、他の方法によって前方の自動車の方角を特定することもできる。
図１１は、本実施形態の衝突予知装置における他の構成を示した図で、（ａ）は反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフをローパスフィルタ処理した図、（ｂ）は反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフである。
【００９６】
図１１（ａ）に示すように、処理領域物体検出手段１３において、抽出された反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフ１３ｂを作成し、このグラフ１３ｂをローパスフィルタ処理した後に、強度を積分して算出された領域１３ｃの重心位置１３ｄに対応する方角を前方の自動車の方角とするように構成してもよい。
【００９７】
また、図１１（ｂ）に示すように、処理領域物体検出手段１３において、抽出された反射波の強度における複数のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を結んだグラフ１３ｅを作成し、このグラフ１３ｅを積分して算出された領域１３ｆの重心位置１３ｇに対応する方角を前方の自動車の方角とするように構成してもよい。
【００９８】
このように、抽出された反射波の方角と強度との関係からなるグラフ１３ｂをローパスフィルタ処理した後に、強度を積分して算出された領域１３ｃの重心位置１３ｄや、抽出された反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフ１３ｅを積分して算出された領域１３ｆの重心位置１３ｇに対応する方角を前方の自動車の方角とすることにより、反射波に何らかのノイズが入っていても、前方の自動車の方角を特定することができ、衝突の予知精度を向上させることができる。
【００９９】
また、前記実施形態の衝突予知装置１では、図２に示すように、自動車Ａと前方の自動車Ｂとの衝突を予知しているが、衝突を予知する対象となる物体は、構造物や歩行者等の各種物体を対象とすることができ、自動車に限定されるものではない。
【０１００】
さらに、前記実施形態では、図１（ａ）に示すように、自動車Ａが前方の物体に衝突したときに乗員を保護するための保護装置として、フロントバンパと車体フレームとの間に空間を設ける保護装置４０を用いているが、保護装置の構成は限定されるものではなく、例えば、衝突予知装置１が前方の物体と衝突の可能性があると判定した場合に、シートベルト装置のプリテンショナ機構を作動させてシートベルトを巻き上げることにより、乗員をシートに固定する保護装置を用いてもよい。
【０１０１】
また、前方の自動車Ｂを検出するセンサとしては、レーダ２０やカメラ３０の他に、レーザを車両に搭載してもよく、様々な交通環境に対応して、レーダ２０、カメラ３０、レーザ等のセンサを組み合せたり、あるいは一種類のセンサを用いたりして衝突を予知することが望ましい。
【０１０２】
また、図１２は、本発明の衝突予知方法の一例を示した概念図であり、この図１２を参照して衝突予知方法の一例を説明する。
【０１０３】
まず、レーダによって自動車の前方を走査し、レーダの反射波に基づいて、前方の自動車の方角（方位情報）を検出する。
具体的には、抽出された反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフを作成し、このグラフをＦＦＴフィルタ処理し、前方の自動車の方角を検出している。また、所定時間ごとに検出された反射波から検出された距離値および相対速度値の履歴を順次に比較して、その距離値および相対速度値の差が予め設定された闘値以下となる反射波を、同一の物体（前方の自動車）からの反射波と推定（判別分類）している。
【０１０４】
また、前記方位情報に基づいて、カメラ３０によって撮影した自動車の前方の撮影画像全体から、前方の自動車の画像を認識し、前方の自動車の画像が含まれるように、撮影画像内に図５に示す処理領域３２の幅Ｗ１を設定する。
【０１０５】
また、前記方位情報に基づいて、処理領域３２の幅Ｗ１内の反射波の領域である反射領域の幅Ｗ２を設定するとともに、処理領域３２の幅Ｗ１において、前方の自動車からの反射波であると推定された領域である反射処理領域の幅Ｗ３を検出する。なお、反射処理領域の幅Ｗ３は、処理領域３２内の複数の反射ポイントによって定められる。
また、処理領域３２の幅Ｗ１内の反射波に基づいて、自動車から前方の自動車までの距離、自動車と前方の自動車との相対速度を検出する。
【０１０６】
さらに、図５に示す処理領域３２の幅Ｗ１と、処理領域３２内の反射波の領域である反射領域の幅Ｗ２と、前方の自動車Ｂからの反射波であると推定された領域である反射処理領域の幅Ｗ３とに対して、昼夜や天候等の交通環境に応じて重み付けの係数を掛けた後に、処理領域３２の幅Ｗ１、反射領域の幅Ｗ２、反射処理領域の幅Ｗ３を加算して、前方の自動車の領域の幅を定める。
【０１０７】
そして、レーダやカメラの誤差情報等に基づいて、前方の自動車の領域の検出精度を推定して誤差を補正し、前方の自動車の領域、自動車から前方の自動車までの距離、自動車と前方の自動車との相対速度に基づいて、前方の自動車の軌道を推定することにより、衝突の可能性、衝突した場合のオーバーラップ量、衝突までの時間を判定する。
【０１０８】
このような衝突予知方法では、最初に方位情報を検出し、この方位情報に基づいて、所定の範囲のみを画像処理しており、画像処理の範囲を絞り込んでいるため、画像処理の負荷を低減することができる。
また、前方の自動車との距離や相対速度を検出するときには、撮影画像内に設定した処理領域３２の幅Ｗ１内の反射波に基づいて検出しているため、衝突予知の処理負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本実施形態の衝突予知装置を示した図で、（ａ）は全体構成の概略図、（ｂ）は制御部の概略図である。
【図２】本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出している態様を示した平面図である。
【図３】本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出した状態を示した図で、（ａ）は処理領域を設定した状態の撮影画像、（ｂ）は反射波の方角と強度の関係を示したグラフである。
【図４】本実施形態の衝突予知装置によって前方の自動車を検出している態様を示した模式図で、（ａ）は反射波の広がりと領域の関係を示した図、（ｂ）は検出された領域を撮影画像内に示した図である。
【図５】本実施形態の衝突予知装置によって検出した前方の自動車の領域を示した模式図である。
【図６】本実施形態の衝突予知装置において、前方の自動車の領域を検出するときに用いられる各種の条件を示した表である。
【図７】本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、複数の自動車を検出した場合の撮影画像である。
【図８】本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、（ａ）は前方の自動車の処理領域を正面領域と側面領域とに区分した状態の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の状態から前方の自動車が近づいた状態の撮影画像である。
【図９】本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、（ａ）は前方の自動車を検出した状態の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の状態から前方の自動車が近づくことにより、反射ポイントが減少した状態の撮影画像である。
【図１０】本実施形態の衝突予知装置の他の構成を示した図で、前方の自動車との関係を所定時間ごとに示した平面図に対応させて、所定時間ごとの撮影画像および作成された前方の自動車の領域を示した概念図である。
【図１１】本実施形態の衝突予知装置における他の構成を示した図で、（ａ）は反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフをローパスフィルタ処理した図、（ｂ）は反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフである。
【図１２】本発明の衝突予知方法の一例を示した概念図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 衝突予知装置
１０ 制御部
１１ 処理領域設定手段
１２ 反射波抽出手段
１３ 処理領域物体検出手段
１４ 衝突判定手段
１５ 前方領域物体検出手段
１６ 予知方式選択手段
２０ レーダ
３０ カメラ
３１ 撮影画像
３２ 処理領域
３２Ａ 正面領域
３２Ｂ 側面領域
４０ 保護装置
Ａ 自動車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる手段で車両前方の物体を検出する複数のセンサと、
入力された条件に適したセンサを選択し、前記選択されたセンサから得られた情報に基づいて、車両と前記物体との衝突を予知する制御部と、を備えていることを特徴とする衝突予知装置。
【請求項２】
前記複数のセンサには、
車両の前方を走査するレーダと、
前記車両の前方を撮影するカメラと、が含まれており、
前記制御部は、
車外が所定値よりも明るいという条件が入力された場合には、
前記カメラの撮影画像内から前記物体の画像を認識し、前記物体の画像が含まれるように、前記撮影画像内に処理領域を設定する処理領域設定手段と、
前記処理領域における前記レーダの反射波を抽出する反射波抽出手段と、
前記処理領域から抽出された反射波に基づいて、前記物体の領域、前記車両から前記物体までの距離、前記車両と前記物体との相対速度を検出する処理領域物体検出手段と、
前記車両から前記物体までの距離および前記車両と前記物体との相対速度に基づいて、前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定する衝突判定手段と、を用いて前記車両と前記物体との衝突を予知するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の衝突予知装置。
【請求項３】
前記制御部は、
車外が所定値よりも暗いという条件が入力された場合には、
前記レーダが走査して検出した車両前方からの反射波に基づいて、前記物体の領域、前記車両から前記物体までの距離、前記車両と前記物体との相対速度を検出する前方領域物体検出手段と、
前記衝突判定手段と、を用いて前記車両と前記物体との衝突を予知するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の衝突予知装置。
【請求項４】
前記処理領域物体検出手段は、
前記処理領域と、
前記処理領域から抽出された反射波の領域である反射領域と、
所定時間ごとに検出された前記反射領域の反射波の差異に基づいて、前記物体からの反射波であると推定された領域である反射処理領域と、に対して、
入力された条件に応じて重み付けの係数を掛けた後に、前記処理領域、前記反射領域、前記反射処理領域を加算して得られた領域を、前記物体の領域に定めるように構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の衝突予知装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記処理領域設定手段で設定された処理領域と、前記処理領域物体検出手段で検出された前記物体の領域との誤差を検出する物体誤差検出手段を備えていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項６】
前記処理領域設定手段は、前記処理領域を前記物体の正面領域と側面領域とに区分するように構成されており、
前記制御部は、前記側面領域の移動方向に基づいて、前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定する物体移動方向検出手段を備えていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項７】
前記処理領域設定手段は、前記撮影画像を車両前方の所定距離に対応する位置で区分し、前記所定距離よりも近い領域内に前記処理領域を設定するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項８】
前記処理領域物体検出手段は、前記物体の領域を所定時間ごとに作成し、
前記衝突判定手段は、所定時間ごとに作成された前記物体の領域を順次に合成するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項９】
前記処理領域物体検出手段は、前記抽出された反射波の方角と強度との関係において、前記強度のピーク値に対応する前記方角を、前記物体の方角とするように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項１０】
前記処理領域物体検出手段は、前記抽出された反射波の方角と強度との関係を所定時間ごとに作成し、
前記衝突判定手段は、前記抽出された反射波の方角と強度との関係を順次に比較して、前記強度のピーク値の個数の変化に基づいて、前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の衝突予知装置。
【請求項１１】
前記処理領域物体検出手段は、前記抽出された反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフを作成し、前記グラフをローパスフィルタ処理した後に、前記強度を積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を前記物体の方角とするように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項１２】
前記処理領域物体検出手段は、前記抽出された反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフを作成し、前記グラフを積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を前記物体の方角とするように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記処理領域設定手段において、前記撮影画像内に複数の前記処理領域が設定された場合に、前記処理領域ごとに前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項１２のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項１４】
車両と、車両前方の物体との衝突を予知する衝突予知方法であって、
レーダによって前記車両の前方を走査し、前記レーダの反射波に基づいて、前記物体の方角を示す方位情報を検出する段階と、
前記方位情報に基づいて、カメラによって撮影した前記車両の前方の撮影画像全体から前記物体の画像を認識し、前記物体の画像が含まれるように、前記撮影画像内に処理領域を設定する段階と、
前記処理領域から前記物体の領域を検出するとともに、前記処理領域から抽出した前記レーダの反射波に基づいて、前記車両から前記物体までの距離、前記車両と前記物体との相対速度を検出する段階と、
前記物体の領域、前記車両から前記物体までの距離、前記車両と前記物体との相対速度に基づいて、前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定する段階と、を含むことを特徴とする衝突予知方法。
【請求項１】
異なる手段で車両前方の物体を検出する複数のセンサと、
入力された条件に適したセンサを選択し、前記選択されたセンサから得られた情報に基づいて、車両と前記物体との衝突を予知する制御部と、を備えていることを特徴とする衝突予知装置。
【請求項２】
前記複数のセンサには、
車両の前方を走査するレーダと、
前記車両の前方を撮影するカメラと、が含まれており、
前記制御部は、
車外が所定値よりも明るいという条件が入力された場合には、
前記カメラの撮影画像内から前記物体の画像を認識し、前記物体の画像が含まれるように、前記撮影画像内に処理領域を設定する処理領域設定手段と、
前記処理領域における前記レーダの反射波を抽出する反射波抽出手段と、
前記処理領域から抽出された反射波に基づいて、前記物体の領域、前記車両から前記物体までの距離、前記車両と前記物体との相対速度を検出する処理領域物体検出手段と、
前記車両から前記物体までの距離および前記車両と前記物体との相対速度に基づいて、前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定する衝突判定手段と、を用いて前記車両と前記物体との衝突を予知するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の衝突予知装置。
【請求項３】
前記制御部は、
車外が所定値よりも暗いという条件が入力された場合には、
前記レーダが走査して検出した車両前方からの反射波に基づいて、前記物体の領域、前記車両から前記物体までの距離、前記車両と前記物体との相対速度を検出する前方領域物体検出手段と、
前記衝突判定手段と、を用いて前記車両と前記物体との衝突を予知するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の衝突予知装置。
【請求項４】
前記処理領域物体検出手段は、
前記処理領域と、
前記処理領域から抽出された反射波の領域である反射領域と、
所定時間ごとに検出された前記反射領域の反射波の差異に基づいて、前記物体からの反射波であると推定された領域である反射処理領域と、に対して、
入力された条件に応じて重み付けの係数を掛けた後に、前記処理領域、前記反射領域、前記反射処理領域を加算して得られた領域を、前記物体の領域に定めるように構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の衝突予知装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記処理領域設定手段で設定された処理領域と、前記処理領域物体検出手段で検出された前記物体の領域との誤差を検出する物体誤差検出手段を備えていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項６】
前記処理領域設定手段は、前記処理領域を前記物体の正面領域と側面領域とに区分するように構成されており、
前記制御部は、前記側面領域の移動方向に基づいて、前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定する物体移動方向検出手段を備えていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項７】
前記処理領域設定手段は、前記撮影画像を車両前方の所定距離に対応する位置で区分し、前記所定距離よりも近い領域内に前記処理領域を設定するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項８】
前記処理領域物体検出手段は、前記物体の領域を所定時間ごとに作成し、
前記衝突判定手段は、所定時間ごとに作成された前記物体の領域を順次に合成するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項９】
前記処理領域物体検出手段は、前記抽出された反射波の方角と強度との関係において、前記強度のピーク値に対応する前記方角を、前記物体の方角とするように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項１０】
前記処理領域物体検出手段は、前記抽出された反射波の方角と強度との関係を所定時間ごとに作成し、
前記衝突判定手段は、前記抽出された反射波の方角と強度との関係を順次に比較して、前記強度のピーク値の個数の変化に基づいて、前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の衝突予知装置。
【請求項１１】
前記処理領域物体検出手段は、前記抽出された反射波の方角と強度との関係からなる波形のグラフを作成し、前記グラフをローパスフィルタ処理した後に、前記強度を積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を前記物体の方角とするように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項１２】
前記処理領域物体検出手段は、前記抽出された反射波の強度において、複数のピーク値を結んだグラフを作成し、前記グラフを積分して算出された領域の重心位置に対応する方角を前記物体の方角とするように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記処理領域設定手段において、前記撮影画像内に複数の前記処理領域が設定された場合に、前記処理領域ごとに前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項１２のいずれか一項に記載の衝突予知装置。
【請求項１４】
車両と、車両前方の物体との衝突を予知する衝突予知方法であって、
レーダによって前記車両の前方を走査し、前記レーダの反射波に基づいて、前記物体の方角を示す方位情報を検出する段階と、
前記方位情報に基づいて、カメラによって撮影した前記車両の前方の撮影画像全体から前記物体の画像を認識し、前記物体の画像が含まれるように、前記撮影画像内に処理領域を設定する段階と、
前記処理領域から前記物体の領域を検出するとともに、前記処理領域から抽出した前記レーダの反射波に基づいて、前記車両から前記物体までの距離、前記車両と前記物体との相対速度を検出する段階と、
前記物体の領域、前記車両から前記物体までの距離、前記車両と前記物体との相対速度に基づいて、前記車両と前記物体との衝突の可能性を判定する段階と、を含むことを特徴とする衝突予知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１５６７６（Ｐ２００７−１５６７６Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１３８１７（Ｐ２００５−３１３８１７）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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