車両用走行路面検出装置
【課題】簡単な構成でかつ小さい処理負担で、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出できるようにする。
【解決手段】第１地点で撮像された第１画像中の走行路面に基づいて、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定して、その仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出し（ステップＳ３，Ｓ４）、第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面に基づいて第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出し（ステップＳ８，Ｓ９）、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定する（ステップＳ１０）。
【解決手段】第１地点で撮像された第１画像中の走行路面に基づいて、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定して、その仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出し（ステップＳ３，Ｓ４）、第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面に基づいて第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出し（ステップＳ８，Ｓ９）、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定する（ステップＳ１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出する車両用走行路面検出装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自車両が走行する走行路面の勾配を検出する装置は知られている。例えば特許文献１では、自車両の進行方向に並列に配置されて進行方向前方の道路を２箇所から撮像し、この撮像された前方路面上の１地点までの距離を求め、その距離と１地点が撮像されている画像上の位置より、カメラの光軸と１地点との高低差を求めることで、前方の道路の勾配を求めるようにしている。
【０００３】
また、特許文献２では、路面を撮像する撮像手段によって撮像された複数の撮像画像同士について、任意の領域のオプティカルフローを検出し、そのオプティカルフローのフローベクトルが大きくなっている領域を登坂路として、フローベクトルが小さくなっている領域を降坂路とするようにしている。
【特許文献１】特開平０９−３２５０２６号公報
【特許文献２】特開２００８−３３７８１号公報
【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、上記特許文献１のものでは、自車両前方の走行路面を撮像する２つのカメラ（ステレオカメラ）が必要であるとともに、２つのカメラによる撮像画像に対する処理が必要であるため、処理負担が大きく処理に時間がかかるという問題がある。また、特許文献２のものでも、オプティカルフローという複雑な処理が必要であるため、多大な処理時間を要するという問題がある。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成でかつ小さい処理負担で、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明では、自車両が走行路面の第１地点を走行しているときに撮像された第１画像中の走行路面において、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する特定位置での第１画像上の走行路幅を求め、かつ該第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出する第１走行路幅算出手段と、自車両が走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求め、かつ該第２画像上の走行路幅に基づいて上記第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出する第２走行路幅算出手段と、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との大小関係に基づいて、上記第２地点での走行路面の勾配状態を判定する勾配状態判定手段とを備えるものとした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出する車両用走行路面検出装置を対象とする。
【０００８】
そして、自車両前方の上記走行路面を撮像する撮像手段と、自車両が上記走行路面の第１地点を走行しているときに上記撮像手段により撮像された第１画像中の走行路面において、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する特定位置での第１画像上の走行路幅を求め、かつ該第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出する第１走行路幅算出手段と、自車両が上記走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求め、かつ該第２画像上の走行路幅に基づいて上記第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出する第２走行路幅算出手段と、上記第１走行路幅算出手段により算出された第１走行路幅と、上記第２走行路幅算出手段により算出された第２走行路幅との大小関係に基づいて、上記第２地点での走行路面の勾配状態を判定する勾配状態判定手段とを備えているものとする。
【０００９】
上記の構成により、第１走行路幅算出の際には、第２地点の実際の勾配が第１地点と同じで第１地点から継続したものである場合（実際の走行路面が仮想走行路面と同じ場合）には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際の走行路面の第２地点に対応する位置となる。一方、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して上り勾配である場合には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際には第２地点よりも手前の地点に対応する位置となる。逆に、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して下り勾配である場合には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際には第２地点よりも遠方の地点に対応する位置となる。
【００１０】
そして、第２地点の手前近傍の地点で撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置は、上記第１画像中の走行路面の特定位置とは異なり、第２地点の勾配に関係なくほぼ正確に第２地点に対応する位置であるといえる（それ故、第２走行路幅は第２地点の実際の走行路幅と等しい）。このことは、第２画像を撮像する地点が第２地点に近いほど当てはまるので、第２地点を撮像可能な範囲で出来る限り第２地点に近い地点で第２画像を撮像すればよい。
【００１１】
したがって、第２地点の実際の勾配が第１地点と同じで継続したものである場合には、第１走行路幅と第２走行路幅とが略同じ値になる（両者の差が所定値以下になる）が、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して上り勾配である場合には、第１画像上の走行路幅は、第２地点とその手前の地点との距離の分だけ、同じ勾配が継続する場合に比べて大きくなる。この結果、第１走行路幅が第２走行路幅よりも大きくなる。逆に、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して下り勾配である場合には、第１画像上の走行路幅は、第２地点とその遠方の地点との距離の分だけ、同じ勾配が継続する場合に比べて小さくなる。この結果、第１走行路幅が第２走行路幅よりも小さくなる。
【００１２】
この結果、撮像手段としての１つのカメラ等で撮像された２地点の画像から第１及び第２走行路幅をそれぞれ算出して、これら第１及び第２走行路幅の大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定（検出）することが可能になり、複雑な処理を行わなくても済む。また、第１走行路幅と第２走行路幅との差の大きさにより、第１地点に対してどの程度上り勾配又は下り勾配であるかも分かる。よって、簡単な構成でかつ小さい処理負担で、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との差が所定値以下である場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点と同じ勾配であると判定するように構成されているものとする。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅が上記第２走行路幅よりも大きくかつ両者の差が所定値を超える場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点に対して上り勾配であると判定するように構成されているものとする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅が上記第２走行路幅よりも小さくかつ両者の差が所定値を超える場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点に対して下り勾配であると判定するように構成されているものとする。
【００１６】
これら請求項２〜４の発明により、第１及び第２走行路幅の大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を正確に検出することができる。
【００１７】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、上記第１走行路幅算出手段は、上記第１画像中の走行路面の車線幅又は左右両側の路側端間の距離を第１画像上の走行路幅として求めるように構成され、上記第２走行路幅算出手段は、上記第２画像中の走行路面において上記第１走行路幅算出手段により求められた第１画像上の走行路幅に対応して第２画像上の走行路幅を求めるように構成されているものとする。
【００１８】
このことで、第１及び第２画像から車線を区画する白線や路側端を抽出するのは容易であるので、第１及び第２画像上の走行路幅を求める際の処理負担をより一層軽減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の車両用走行路面検出装置によると、自車両が走行路面の第１地点を走行しているときに撮像された第１画像中の走行路面において、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する特定位置での第１画像上の走行路幅を求め、かつ該第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出するとともに、自車両が走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求め、かつ該第２画像上の走行路幅に基づいて上記第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出して、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との大小関係に基づいて、上記第２地点での走行路面の勾配状態を判定するようにしたことにより、撮像手段として１つのカメラを設けるだけで済み、また、そのカメラによる画像処理も簡単で済み、簡単な構成でかつ小さい処理負担で、自車両が走行する走行路面の勾配状態を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】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る車両用走行路面検出装置が搭載された車両Ｗ（自車両に相当し、本実施形態では自動車である）の概略構成を示す。同図において、１は、車両Ｗ前方の走行路面を撮像する撮像手段としての前方撮像カメラであり、ＣＣＤ等の撮像素子を有するデジタルカメラにより構成されている。この前方撮像カメラ１により撮像された画像は、各種の演算を行う制御ユニット１０に送信される。また、この制御ユニット１０には、車両Ｗの走行距離を検出する距離センサ２からの情報が入力されるようになっている。そして、制御ユニット１０にて、前方撮像カメラ１からの画像及び距離センサ２からの情報を基に後述の如く演算が行われて、車両Ｗが走行する走行路面の勾配状態が検出されるようになっている。この勾配状態の検出情報が、ナビゲーション装置の表示装置５、車両Ｗのエンジンを制御するエンジン制御ユニット６及び車両Ｗの自動変速機を制御する変速機制御ユニット７へ送信される。尚、本実施形態では、車両Ｗは、その左右両側にある白線２１で区画された車線の走行路面上を走行しているものとし、両白線２１間の距離である車線幅を走行路幅という。白線２１の有無に関わらず、左右両側の路側端間の距離を走行路幅としてもよい。
【００２２】
上記制御ユニット１０内には、図２に示すように、白線検出部１１、走行路幅算出部１２及び勾配状態判定部１３が設けられている。白線検出部１１は、上記前方撮像カメラ１により撮像された画像から、上記左右両白線２１に対応する部分を通常の画像処理によって検出する。
【００２３】
上記走行路幅算出部１２は、先ず、車両Ｗが走行している走行路面の或る地点（第１地点）で前方撮像カメラ１により撮像された画像（第１画像）中の走行路面の特定位置での第１画像上の走行路幅（白線検出部１１により検出された、両白線２１に対応する部分の間の距離、つまり第１画像上の車線幅）を求める。上記特定位置は、図３に示すように、前方撮像カメラ１の光軸に相当する点を原点とする２次元座標のＹ座標がＹ１となる位置である。この第１画像中の走行路面においてＹ座標がＹ１となる特定位置は、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離（Ｌ）先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する位置である。尚、左右両側の路側端間の距離を走行路幅とする場合には、左右両側の路側端にある段差やガードレール等を検出して、それらに対応する部分の間の距離を求めるようにすればよい。
【００２４】
図４に示すように、第１画像中の走行路面においてＹ座標がＹ１となる特定位置は、上記の仮定により、第２地点の実際の勾配が第１地点と同じで第１地点から継続したもの（図４では水平状態が継続）である場合には、実際の走行路面の第２地点（Ａ１）に対応する位置となるが、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して上り勾配である場合には、実際には第２地点（この場合にはＡ２点となる）よりも手前のＰ地点に対応する位置となり、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して下り勾配である場合には、実際には第２地点（この場合にはＡ３点となる）よりも遠方のＱ地点に対応する位置となる。尚、図４中、一点鎖線で示すラインＣは、前方撮像カメラ１の光軸であり、実線で示すラインＥは、第１画像においてＹ座標がＹ１となる特定位置に到達する光線のラインである。
【００２５】
続いて、走行路幅算出部１２は、上記第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出する。すなわち、第１走行路幅Ｂ１は、第１画像上の走行路幅をｂ１とし、前方撮像カメラ１の焦点距離をｆとして、
Ｂ１＝ｂ１・Ｌ／ｆ
により算出する。
【００２６】
次いで、走行路幅算出部１２は、車両Ｗが上記走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求める。本実施形態では、第１画像上の走行路幅として、車線幅を求めたので、第２画像上の走行路幅としても、第１画像上の走行路幅に対応して車線幅を求める。
【００２７】
上記第２画像中の走行路面において第２地点に対応する位置は、図５に示すように、第２画像の下端に近い位置、つまり車両Ｗに出来る限り近い位置である。このように、第２画像は、第２地点を撮像可能な範囲で第２地点に出来る限り近い地点で撮像される。これにより、第２画像中の走行路面において第２地点に対応する位置は、上記第１画像中の走行路面の特定位置とは異なり、第２地点の勾配に関係なくほぼ正確に第２地点に対応する位置となる。この結果、第２走行路幅は第２地点の走行路幅と等しくなる。
【００２８】
上記第２画像が撮像される地点は、距離センサ２により検出される、第１地点からの走行距離が、上記所定距離Ｌに対して、上記の如く第２地点を撮像可能な範囲で第２地点に出来る限り近くするという観点から予め設定された設定距離Ｌｂだけ小さい距離Ｌａとなった地点である。そして、第２画像中の走行路面において第２地点に対応する位置は、第２画像が撮像された地点から第２地点までの距離が上記設定距離Ｌｂであることから求めることができ、本実施形態では、Ｙ座標が−Ｙ２となる位置であるとする。
【００２９】
続いて、走行路幅算出部１２は、上記第２画像上の走行路幅に基づいて、第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出する。すなわち、第２走行路幅Ｂ２は、第２画像上の走行路幅をｂ２とし、前方撮像カメラ１の焦点距離をｆとして、
Ｂ２＝ｂ２・Ｌｂ／ｆ
により算出する。
【００３０】
上記勾配状態判定部１３は、上記第１走行路幅Ｂ１と第２走行路幅Ｂ２との大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定（検出）する。すなわち、上記の如く、第１走行路幅Ｂ１の算出の際には、第１画像中の走行路面が第１地点から第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定しているので、第２地点の実際の勾配が第１地点と同じで継続したものである場合（実際の走行路面が仮想走行路面と同じ場合）には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際にも第２地点（Ａ１）に対応する位置となり、第１走行路幅Ｂ１と第２走行路幅Ｂ２とが略同じ値になる（両者の差が所定値以下になる）。一方、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して上り勾配である場合には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際には第２地点（この場合には、Ａ２地点となり、第２走行路幅Ｂ２は、Ａ２地点での走行路幅である）よりも手前のＰ地点に対応する位置となり、このため、第１画像上の走行路幅ｂ１は、第２地点（Ａ２）とその手前のＰ地点との距離の分だけ、同じ勾配が継続する場合に比べて大きくなる。この結果、第１走行路幅Ｂ１が第２走行路幅Ｂ２よりも大きくなる。逆に、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して下り勾配である場合には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際には第２地点（この場合には、Ａ３地点となり、第２走行路幅Ｂ２は、Ａ３地点での走行路幅である）よりも遠方のＱ地点に対応する位置であり、この結果、第１画像上の走行路幅ｂ１は、第２地点（Ａ３）とその遠方のＱ地点との距離の分だけ、同じ勾配が継続する場合に比べて小さくなる。この結果、第１走行路幅Ｂ１が第２走行路幅Ｂ２よりも小さくなる。
【００３１】
したがって、勾配状態判定部１３は、第１走行路幅Ｂ１と第２走行路幅Ｂ２との差が所定値以下である場合には、両者の大小に拘わらず、第２地点での走行路面が第１地点と同じ勾配であると判定し、第１走行路幅Ｂ１が第２走行路幅Ｂ２よりも大きくかつ両者の差が上記所定値を超える場合には、第２地点での走行路面が第１地点に対して上り勾配であると判定し、第１走行路幅Ｂ１が第２走行路幅Ｂ２よりも小さくかつ両者の差が上記所定値を超える場合には、第２地点での走行路面が第１地点に対して下り勾配であると判定する。上記所定値は、第１走行路幅Ｂ１及び第２走行路幅Ｂ２の算出誤差を考慮して出来る限り小さい値に設定すればよい。
【００３２】
尚、第２地点での走行路面が第１地点に対して上り又は下り勾配であると判定した場合には、第１走行路幅Ｂ１と第２走行路幅Ｂ２との差の大きさに応じて、勾配度を算出するようにしてもよい（上記差が大きいほど勾配度が大きくなる）。
【００３３】
また、本実施形態では、第２地点での走行路面の勾配状態は、第１地点に対する相対的なものであるが、水平状態等の基準状態を検出するようにすれば、第２地点での走行路面の絶対的な勾配状態や勾配度が分かる。
【００３４】
ここで、上記制御ユニット１０による処理動作を、図６のフローチャートにより説明する。
【００３５】
最初のステップＳ１では、前方撮像カメラ１により撮像された画像（第１画像）を入力し、次のステップＳ２で、白線検出部１１にて、その入力された第１画像から左右両白線２１に対応する部分を検出する。
【００３６】
次のステップＳ３では、走行路幅算出部１２にて、第１画像中の走行路面においてＹ座標がＹ１となる特定位置での第１画像上の走行路幅ｂ１を求め、次のステップＳ４で、走行路幅算出部１２にて、上記第１画像上の走行路幅ｂ１に基づいて第１走行路幅Ｂ１を算出する。
【００３７】
次のステップＳ５では、距離センサ２により検出される、第１地点からの走行距離がＬａになったか否かを判定する。尚、距離センサ２の代わりに車速センサを用いて、第１地点からの走行において車速センサにより検出された車速と、第１地点（第１画像の撮像時）からの経過時間とから、第１地点からの走行距離がＬａになったか否かを判定するようにしてもよい。
【００３８】
上記ステップＳ５の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５の動作を繰り返す一方、判定がＹＥＳになると、ステップＳ６に進んで、前方撮像カメラ１により撮像された画像（第２画像）を入力し、次のステップＳ７で、白線検出部１１にて、その入力された第２画像から左右両白線２１に対応する部分を検出する。
【００３９】
次のステップＳ８では、走行路幅算出部１２にて、第２画像中の走行路面においてＹ座標が−Ｙ２となる位置での第２画像上の走行路幅ｂ２を求め、次のステップＳ９で、走行路幅算出部１２にて、上記第２画像上の走行路幅ｂ２に基づいて第２走行路幅Ｂ２を算出する。
【００４０】
次のステップＳ１０では、勾配状態判定部１３にて、上記第１走行路幅Ｂ１と上記第２走行路幅Ｂ２との大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定し、しかる後にリターンする。
【００４１】
尚、第２画像が撮像された地点を新たな第１地点とし、第２画像を新たな第１画像として、この新たな第１画像に基づいて新たな第１走行路幅Ｂ１を算出し、その新たな第１地点から距離Ｌａだけ走行した地点で撮像された新たな第２画像に基づいて新たな第２走行路幅Ｂ２を算出し、これら新たな第１走行路幅Ｂ１及び新たな第２走行路幅Ｂ２から新たな第２地点での走行路面の勾配状態を判定し、これを繰り返すようにしてもよい。こうすれば、走行路面の勾配状態を連続的に検出していくことができる。
【００４２】
上記制御ユニット１０の勾配状態判定部１３による勾配状態の検出情報は、ナビゲーション装置の表示装置５、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７へそれぞれ送信され、表示装置５は、車両Ｗの乗員に知らせるために勾配状態の検出情報を表示し、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７は、勾配状態の検出情報をエンジンや自動変速機の制御に用いる。
【００４３】
本実施形態では、上記走行路幅算出部１２が、本発明の第１及び第２走行路幅算出手段を構成し、上記勾配状態判定部１３が、本発明の勾配状態判定手段を構成することになる。
【００４４】
したがって、本実施形態では、第１地点で撮像された第１画像中の走行路面に基づいて、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定して算出した、仮想走行路面での第２地点の走行路幅である第１走行路幅と、第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面に基づいて算出した第２地点の走行路幅である第２走行路幅との大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定（検出）するようにしたので、ステレオカメラのように２つのカメラは必要なくて、１つのカメラを設けるだけで済み、また、そのカメラによる画像処理も簡単で済み、簡単な構成でかつ小さい処理負担で、車両Ｗが走行する走行路面の勾配状態を検出することができる。
【００４５】
尚、上記実施形態では、第１画像からは第２地点での勾配状態を検出することはできないが、過去の走行路幅の変化から推定することは可能である。すなわち、第１画像及び第２画像においてＹ座標が−Ｙ２となる位置での第１及び第２画像上の走行路幅ｄ１，ｄ２（ｄ２＝ｂ２）をそれぞれ求め、これら第１及び第２画像上の走行路幅ｄ１，ｄ２から、Ｙ座標が−Ｙ２となる位置に対応する地点での実際の走行路幅Ｄ１，Ｄ２をそれぞれ算出する（例えば上記実施形態における走行路幅算出部１２にて実行）。そして、例えば制御ユニット１０内に新たに設けた変化率算出部にて、これら実際の走行路幅Ｄ１，Ｄ２の差を、当該両地点間の距離（Ｌａ）で割って走行路幅の変化率を求める。
【００４６】
続いて、上記第２画像を新たな第１画像として、上記実施形態と同様にして新たな第１画像上の走行路幅ｂ１を求める。一方、新たな第１地点から新たな第２地点まで、上記変化率で走行路幅が変化しかつ新たな第１地点での勾配が継続していると仮定して、上記第２画像（新たな第１画像）上の走行路幅ｄ２から、第１画像中の走行路面の特定位置での第１画像上の走行路幅ｂ１′を求める（例えば上記実施形態における走行路幅算出部１２にて実行）。
【００４７】
そして、例えば制御ユニット１０内に新たに設けた勾配状態推定部にて、上記新たな第１画像上の走行路幅ｂ１とｂ１′と差が基準値以下である場合には、新たな第２地点での走行路面が新たな第１地点と同じ勾配であると推定し、ｂ１がｂ１′よりも大きくかつ両者の差が上記基準値を超える場合には、新たな第２地点での走行路面が新たな第１地点に対して上り勾配であると推定し、ｂ１がｂ１′よりも小さくかつ両者の差が上記基準値を超える場合には、新たな第２地点での走行路面が新たな第１地点に対して下り勾配であると推定する。最終的には、上記実施形態と同様に、上記新たな第１画像上の走行路幅ｂ１から算出される第１走行路幅Ｂ１と、新たな第２画像に基づいて算出される第２走行路幅Ｂ２との大小関係により、新たな第２地点での走行路面が検出される。
【００４８】
上記推定情報は、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７へ送信され、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７は、その推定情報に基づいて、車両Ｗが新たな第２地点の手前近傍の地点に達する前に事前の準備をしておく。例えば、新たな第２地点での走行路面が新たな第１地点に対して下り勾配であるとの推定情報を入力したときには、車両Ｗが新たな第２地点の手前の地点に達して勾配状態の検出情報を入力したときに直ぐにシフトダウンできるような前処理を実行しておく。そして、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７は、勾配状態の検出情報を入力したとき、上記推定と同じ結果であれば、上記準備に続けて本処理を実行し、上記推定と異なる結果になった場合には、制御を修正して本処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出する車両用走行路面検出装置に有用であり、特に撮像手段として１つのカメラを設ける場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用走行路面検出装置が搭載された車両の概略図である。
【図２】車両用走行路面検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１画像を示す図である。
【図４】第１画像中の走行路面の特定位置が実際の走行路面のどの地点に対応するかを説明するための図である。
【図５】第２画像を示す図である。
【図６】制御ユニット１０による処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１ 前方撮像カメラ（撮像手段）
１０ 制御ユニット
１２ 走行路幅算出部（第１走行路幅算出手段）（第２走行路幅算出手段）
１３ 勾配状態判定部（勾配状態判定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出する車両用走行路面検出装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自車両が走行する走行路面の勾配を検出する装置は知られている。例えば特許文献１では、自車両の進行方向に並列に配置されて進行方向前方の道路を２箇所から撮像し、この撮像された前方路面上の１地点までの距離を求め、その距離と１地点が撮像されている画像上の位置より、カメラの光軸と１地点との高低差を求めることで、前方の道路の勾配を求めるようにしている。
【０００３】
また、特許文献２では、路面を撮像する撮像手段によって撮像された複数の撮像画像同士について、任意の領域のオプティカルフローを検出し、そのオプティカルフローのフローベクトルが大きくなっている領域を登坂路として、フローベクトルが小さくなっている領域を降坂路とするようにしている。
【特許文献１】特開平０９−３２５０２６号公報
【特許文献２】特開２００８−３３７８１号公報
【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、上記特許文献１のものでは、自車両前方の走行路面を撮像する２つのカメラ（ステレオカメラ）が必要であるとともに、２つのカメラによる撮像画像に対する処理が必要であるため、処理負担が大きく処理に時間がかかるという問題がある。また、特許文献２のものでも、オプティカルフローという複雑な処理が必要であるため、多大な処理時間を要するという問題がある。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成でかつ小さい処理負担で、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明では、自車両が走行路面の第１地点を走行しているときに撮像された第１画像中の走行路面において、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する特定位置での第１画像上の走行路幅を求め、かつ該第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出する第１走行路幅算出手段と、自車両が走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求め、かつ該第２画像上の走行路幅に基づいて上記第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出する第２走行路幅算出手段と、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との大小関係に基づいて、上記第２地点での走行路面の勾配状態を判定する勾配状態判定手段とを備えるものとした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出する車両用走行路面検出装置を対象とする。
【０００８】
そして、自車両前方の上記走行路面を撮像する撮像手段と、自車両が上記走行路面の第１地点を走行しているときに上記撮像手段により撮像された第１画像中の走行路面において、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する特定位置での第１画像上の走行路幅を求め、かつ該第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出する第１走行路幅算出手段と、自車両が上記走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求め、かつ該第２画像上の走行路幅に基づいて上記第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出する第２走行路幅算出手段と、上記第１走行路幅算出手段により算出された第１走行路幅と、上記第２走行路幅算出手段により算出された第２走行路幅との大小関係に基づいて、上記第２地点での走行路面の勾配状態を判定する勾配状態判定手段とを備えているものとする。
【０００９】
上記の構成により、第１走行路幅算出の際には、第２地点の実際の勾配が第１地点と同じで第１地点から継続したものである場合（実際の走行路面が仮想走行路面と同じ場合）には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際の走行路面の第２地点に対応する位置となる。一方、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して上り勾配である場合には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際には第２地点よりも手前の地点に対応する位置となる。逆に、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して下り勾配である場合には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際には第２地点よりも遠方の地点に対応する位置となる。
【００１０】
そして、第２地点の手前近傍の地点で撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置は、上記第１画像中の走行路面の特定位置とは異なり、第２地点の勾配に関係なくほぼ正確に第２地点に対応する位置であるといえる（それ故、第２走行路幅は第２地点の実際の走行路幅と等しい）。このことは、第２画像を撮像する地点が第２地点に近いほど当てはまるので、第２地点を撮像可能な範囲で出来る限り第２地点に近い地点で第２画像を撮像すればよい。
【００１１】
したがって、第２地点の実際の勾配が第１地点と同じで継続したものである場合には、第１走行路幅と第２走行路幅とが略同じ値になる（両者の差が所定値以下になる）が、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して上り勾配である場合には、第１画像上の走行路幅は、第２地点とその手前の地点との距離の分だけ、同じ勾配が継続する場合に比べて大きくなる。この結果、第１走行路幅が第２走行路幅よりも大きくなる。逆に、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して下り勾配である場合には、第１画像上の走行路幅は、第２地点とその遠方の地点との距離の分だけ、同じ勾配が継続する場合に比べて小さくなる。この結果、第１走行路幅が第２走行路幅よりも小さくなる。
【００１２】
この結果、撮像手段としての１つのカメラ等で撮像された２地点の画像から第１及び第２走行路幅をそれぞれ算出して、これら第１及び第２走行路幅の大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定（検出）することが可能になり、複雑な処理を行わなくても済む。また、第１走行路幅と第２走行路幅との差の大きさにより、第１地点に対してどの程度上り勾配又は下り勾配であるかも分かる。よって、簡単な構成でかつ小さい処理負担で、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との差が所定値以下である場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点と同じ勾配であると判定するように構成されているものとする。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅が上記第２走行路幅よりも大きくかつ両者の差が所定値を超える場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点に対して上り勾配であると判定するように構成されているものとする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅が上記第２走行路幅よりも小さくかつ両者の差が所定値を超える場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点に対して下り勾配であると判定するように構成されているものとする。
【００１６】
これら請求項２〜４の発明により、第１及び第２走行路幅の大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を正確に検出することができる。
【００１７】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、上記第１走行路幅算出手段は、上記第１画像中の走行路面の車線幅又は左右両側の路側端間の距離を第１画像上の走行路幅として求めるように構成され、上記第２走行路幅算出手段は、上記第２画像中の走行路面において上記第１走行路幅算出手段により求められた第１画像上の走行路幅に対応して第２画像上の走行路幅を求めるように構成されているものとする。
【００１８】
このことで、第１及び第２画像から車線を区画する白線や路側端を抽出するのは容易であるので、第１及び第２画像上の走行路幅を求める際の処理負担をより一層軽減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の車両用走行路面検出装置によると、自車両が走行路面の第１地点を走行しているときに撮像された第１画像中の走行路面において、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する特定位置での第１画像上の走行路幅を求め、かつ該第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出するとともに、自車両が走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求め、かつ該第２画像上の走行路幅に基づいて上記第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出して、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との大小関係に基づいて、上記第２地点での走行路面の勾配状態を判定するようにしたことにより、撮像手段として１つのカメラを設けるだけで済み、また、そのカメラによる画像処理も簡単で済み、簡単な構成でかつ小さい処理負担で、自車両が走行する走行路面の勾配状態を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】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る車両用走行路面検出装置が搭載された車両Ｗ（自車両に相当し、本実施形態では自動車である）の概略構成を示す。同図において、１は、車両Ｗ前方の走行路面を撮像する撮像手段としての前方撮像カメラであり、ＣＣＤ等の撮像素子を有するデジタルカメラにより構成されている。この前方撮像カメラ１により撮像された画像は、各種の演算を行う制御ユニット１０に送信される。また、この制御ユニット１０には、車両Ｗの走行距離を検出する距離センサ２からの情報が入力されるようになっている。そして、制御ユニット１０にて、前方撮像カメラ１からの画像及び距離センサ２からの情報を基に後述の如く演算が行われて、車両Ｗが走行する走行路面の勾配状態が検出されるようになっている。この勾配状態の検出情報が、ナビゲーション装置の表示装置５、車両Ｗのエンジンを制御するエンジン制御ユニット６及び車両Ｗの自動変速機を制御する変速機制御ユニット７へ送信される。尚、本実施形態では、車両Ｗは、その左右両側にある白線２１で区画された車線の走行路面上を走行しているものとし、両白線２１間の距離である車線幅を走行路幅という。白線２１の有無に関わらず、左右両側の路側端間の距離を走行路幅としてもよい。
【００２２】
上記制御ユニット１０内には、図２に示すように、白線検出部１１、走行路幅算出部１２及び勾配状態判定部１３が設けられている。白線検出部１１は、上記前方撮像カメラ１により撮像された画像から、上記左右両白線２１に対応する部分を通常の画像処理によって検出する。
【００２３】
上記走行路幅算出部１２は、先ず、車両Ｗが走行している走行路面の或る地点（第１地点）で前方撮像カメラ１により撮像された画像（第１画像）中の走行路面の特定位置での第１画像上の走行路幅（白線検出部１１により検出された、両白線２１に対応する部分の間の距離、つまり第１画像上の車線幅）を求める。上記特定位置は、図３に示すように、前方撮像カメラ１の光軸に相当する点を原点とする２次元座標のＹ座標がＹ１となる位置である。この第１画像中の走行路面においてＹ座標がＹ１となる特定位置は、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離（Ｌ）先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する位置である。尚、左右両側の路側端間の距離を走行路幅とする場合には、左右両側の路側端にある段差やガードレール等を検出して、それらに対応する部分の間の距離を求めるようにすればよい。
【００２４】
図４に示すように、第１画像中の走行路面においてＹ座標がＹ１となる特定位置は、上記の仮定により、第２地点の実際の勾配が第１地点と同じで第１地点から継続したもの（図４では水平状態が継続）である場合には、実際の走行路面の第２地点（Ａ１）に対応する位置となるが、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して上り勾配である場合には、実際には第２地点（この場合にはＡ２点となる）よりも手前のＰ地点に対応する位置となり、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して下り勾配である場合には、実際には第２地点（この場合にはＡ３点となる）よりも遠方のＱ地点に対応する位置となる。尚、図４中、一点鎖線で示すラインＣは、前方撮像カメラ１の光軸であり、実線で示すラインＥは、第１画像においてＹ座標がＹ１となる特定位置に到達する光線のラインである。
【００２５】
続いて、走行路幅算出部１２は、上記第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出する。すなわち、第１走行路幅Ｂ１は、第１画像上の走行路幅をｂ１とし、前方撮像カメラ１の焦点距離をｆとして、
Ｂ１＝ｂ１・Ｌ／ｆ
により算出する。
【００２６】
次いで、走行路幅算出部１２は、車両Ｗが上記走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求める。本実施形態では、第１画像上の走行路幅として、車線幅を求めたので、第２画像上の走行路幅としても、第１画像上の走行路幅に対応して車線幅を求める。
【００２７】
上記第２画像中の走行路面において第２地点に対応する位置は、図５に示すように、第２画像の下端に近い位置、つまり車両Ｗに出来る限り近い位置である。このように、第２画像は、第２地点を撮像可能な範囲で第２地点に出来る限り近い地点で撮像される。これにより、第２画像中の走行路面において第２地点に対応する位置は、上記第１画像中の走行路面の特定位置とは異なり、第２地点の勾配に関係なくほぼ正確に第２地点に対応する位置となる。この結果、第２走行路幅は第２地点の走行路幅と等しくなる。
【００２８】
上記第２画像が撮像される地点は、距離センサ２により検出される、第１地点からの走行距離が、上記所定距離Ｌに対して、上記の如く第２地点を撮像可能な範囲で第２地点に出来る限り近くするという観点から予め設定された設定距離Ｌｂだけ小さい距離Ｌａとなった地点である。そして、第２画像中の走行路面において第２地点に対応する位置は、第２画像が撮像された地点から第２地点までの距離が上記設定距離Ｌｂであることから求めることができ、本実施形態では、Ｙ座標が−Ｙ２となる位置であるとする。
【００２９】
続いて、走行路幅算出部１２は、上記第２画像上の走行路幅に基づいて、第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出する。すなわち、第２走行路幅Ｂ２は、第２画像上の走行路幅をｂ２とし、前方撮像カメラ１の焦点距離をｆとして、
Ｂ２＝ｂ２・Ｌｂ／ｆ
により算出する。
【００３０】
上記勾配状態判定部１３は、上記第１走行路幅Ｂ１と第２走行路幅Ｂ２との大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定（検出）する。すなわち、上記の如く、第１走行路幅Ｂ１の算出の際には、第１画像中の走行路面が第１地点から第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定しているので、第２地点の実際の勾配が第１地点と同じで継続したものである場合（実際の走行路面が仮想走行路面と同じ場合）には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際にも第２地点（Ａ１）に対応する位置となり、第１走行路幅Ｂ１と第２走行路幅Ｂ２とが略同じ値になる（両者の差が所定値以下になる）。一方、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して上り勾配である場合には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際には第２地点（この場合には、Ａ２地点となり、第２走行路幅Ｂ２は、Ａ２地点での走行路幅である）よりも手前のＰ地点に対応する位置となり、このため、第１画像上の走行路幅ｂ１は、第２地点（Ａ２）とその手前のＰ地点との距離の分だけ、同じ勾配が継続する場合に比べて大きくなる。この結果、第１走行路幅Ｂ１が第２走行路幅Ｂ２よりも大きくなる。逆に、第２地点の実際の勾配が第１地点に対して下り勾配である場合には、第１画像中の走行路面の特定位置は、実際には第２地点（この場合には、Ａ３地点となり、第２走行路幅Ｂ２は、Ａ３地点での走行路幅である）よりも遠方のＱ地点に対応する位置であり、この結果、第１画像上の走行路幅ｂ１は、第２地点（Ａ３）とその遠方のＱ地点との距離の分だけ、同じ勾配が継続する場合に比べて小さくなる。この結果、第１走行路幅Ｂ１が第２走行路幅Ｂ２よりも小さくなる。
【００３１】
したがって、勾配状態判定部１３は、第１走行路幅Ｂ１と第２走行路幅Ｂ２との差が所定値以下である場合には、両者の大小に拘わらず、第２地点での走行路面が第１地点と同じ勾配であると判定し、第１走行路幅Ｂ１が第２走行路幅Ｂ２よりも大きくかつ両者の差が上記所定値を超える場合には、第２地点での走行路面が第１地点に対して上り勾配であると判定し、第１走行路幅Ｂ１が第２走行路幅Ｂ２よりも小さくかつ両者の差が上記所定値を超える場合には、第２地点での走行路面が第１地点に対して下り勾配であると判定する。上記所定値は、第１走行路幅Ｂ１及び第２走行路幅Ｂ２の算出誤差を考慮して出来る限り小さい値に設定すればよい。
【００３２】
尚、第２地点での走行路面が第１地点に対して上り又は下り勾配であると判定した場合には、第１走行路幅Ｂ１と第２走行路幅Ｂ２との差の大きさに応じて、勾配度を算出するようにしてもよい（上記差が大きいほど勾配度が大きくなる）。
【００３３】
また、本実施形態では、第２地点での走行路面の勾配状態は、第１地点に対する相対的なものであるが、水平状態等の基準状態を検出するようにすれば、第２地点での走行路面の絶対的な勾配状態や勾配度が分かる。
【００３４】
ここで、上記制御ユニット１０による処理動作を、図６のフローチャートにより説明する。
【００３５】
最初のステップＳ１では、前方撮像カメラ１により撮像された画像（第１画像）を入力し、次のステップＳ２で、白線検出部１１にて、その入力された第１画像から左右両白線２１に対応する部分を検出する。
【００３６】
次のステップＳ３では、走行路幅算出部１２にて、第１画像中の走行路面においてＹ座標がＹ１となる特定位置での第１画像上の走行路幅ｂ１を求め、次のステップＳ４で、走行路幅算出部１２にて、上記第１画像上の走行路幅ｂ１に基づいて第１走行路幅Ｂ１を算出する。
【００３７】
次のステップＳ５では、距離センサ２により検出される、第１地点からの走行距離がＬａになったか否かを判定する。尚、距離センサ２の代わりに車速センサを用いて、第１地点からの走行において車速センサにより検出された車速と、第１地点（第１画像の撮像時）からの経過時間とから、第１地点からの走行距離がＬａになったか否かを判定するようにしてもよい。
【００３８】
上記ステップＳ５の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５の動作を繰り返す一方、判定がＹＥＳになると、ステップＳ６に進んで、前方撮像カメラ１により撮像された画像（第２画像）を入力し、次のステップＳ７で、白線検出部１１にて、その入力された第２画像から左右両白線２１に対応する部分を検出する。
【００３９】
次のステップＳ８では、走行路幅算出部１２にて、第２画像中の走行路面においてＹ座標が−Ｙ２となる位置での第２画像上の走行路幅ｂ２を求め、次のステップＳ９で、走行路幅算出部１２にて、上記第２画像上の走行路幅ｂ２に基づいて第２走行路幅Ｂ２を算出する。
【００４０】
次のステップＳ１０では、勾配状態判定部１３にて、上記第１走行路幅Ｂ１と上記第２走行路幅Ｂ２との大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定し、しかる後にリターンする。
【００４１】
尚、第２画像が撮像された地点を新たな第１地点とし、第２画像を新たな第１画像として、この新たな第１画像に基づいて新たな第１走行路幅Ｂ１を算出し、その新たな第１地点から距離Ｌａだけ走行した地点で撮像された新たな第２画像に基づいて新たな第２走行路幅Ｂ２を算出し、これら新たな第１走行路幅Ｂ１及び新たな第２走行路幅Ｂ２から新たな第２地点での走行路面の勾配状態を判定し、これを繰り返すようにしてもよい。こうすれば、走行路面の勾配状態を連続的に検出していくことができる。
【００４２】
上記制御ユニット１０の勾配状態判定部１３による勾配状態の検出情報は、ナビゲーション装置の表示装置５、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７へそれぞれ送信され、表示装置５は、車両Ｗの乗員に知らせるために勾配状態の検出情報を表示し、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７は、勾配状態の検出情報をエンジンや自動変速機の制御に用いる。
【００４３】
本実施形態では、上記走行路幅算出部１２が、本発明の第１及び第２走行路幅算出手段を構成し、上記勾配状態判定部１３が、本発明の勾配状態判定手段を構成することになる。
【００４４】
したがって、本実施形態では、第１地点で撮像された第１画像中の走行路面に基づいて、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定して算出した、仮想走行路面での第２地点の走行路幅である第１走行路幅と、第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面に基づいて算出した第２地点の走行路幅である第２走行路幅との大小関係に基づいて、第２地点での走行路面の勾配状態を判定（検出）するようにしたので、ステレオカメラのように２つのカメラは必要なくて、１つのカメラを設けるだけで済み、また、そのカメラによる画像処理も簡単で済み、簡単な構成でかつ小さい処理負担で、車両Ｗが走行する走行路面の勾配状態を検出することができる。
【００４５】
尚、上記実施形態では、第１画像からは第２地点での勾配状態を検出することはできないが、過去の走行路幅の変化から推定することは可能である。すなわち、第１画像及び第２画像においてＹ座標が−Ｙ２となる位置での第１及び第２画像上の走行路幅ｄ１，ｄ２（ｄ２＝ｂ２）をそれぞれ求め、これら第１及び第２画像上の走行路幅ｄ１，ｄ２から、Ｙ座標が−Ｙ２となる位置に対応する地点での実際の走行路幅Ｄ１，Ｄ２をそれぞれ算出する（例えば上記実施形態における走行路幅算出部１２にて実行）。そして、例えば制御ユニット１０内に新たに設けた変化率算出部にて、これら実際の走行路幅Ｄ１，Ｄ２の差を、当該両地点間の距離（Ｌａ）で割って走行路幅の変化率を求める。
【００４６】
続いて、上記第２画像を新たな第１画像として、上記実施形態と同様にして新たな第１画像上の走行路幅ｂ１を求める。一方、新たな第１地点から新たな第２地点まで、上記変化率で走行路幅が変化しかつ新たな第１地点での勾配が継続していると仮定して、上記第２画像（新たな第１画像）上の走行路幅ｄ２から、第１画像中の走行路面の特定位置での第１画像上の走行路幅ｂ１′を求める（例えば上記実施形態における走行路幅算出部１２にて実行）。
【００４７】
そして、例えば制御ユニット１０内に新たに設けた勾配状態推定部にて、上記新たな第１画像上の走行路幅ｂ１とｂ１′と差が基準値以下である場合には、新たな第２地点での走行路面が新たな第１地点と同じ勾配であると推定し、ｂ１がｂ１′よりも大きくかつ両者の差が上記基準値を超える場合には、新たな第２地点での走行路面が新たな第１地点に対して上り勾配であると推定し、ｂ１がｂ１′よりも小さくかつ両者の差が上記基準値を超える場合には、新たな第２地点での走行路面が新たな第１地点に対して下り勾配であると推定する。最終的には、上記実施形態と同様に、上記新たな第１画像上の走行路幅ｂ１から算出される第１走行路幅Ｂ１と、新たな第２画像に基づいて算出される第２走行路幅Ｂ２との大小関係により、新たな第２地点での走行路面が検出される。
【００４８】
上記推定情報は、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７へ送信され、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７は、その推定情報に基づいて、車両Ｗが新たな第２地点の手前近傍の地点に達する前に事前の準備をしておく。例えば、新たな第２地点での走行路面が新たな第１地点に対して下り勾配であるとの推定情報を入力したときには、車両Ｗが新たな第２地点の手前の地点に達して勾配状態の検出情報を入力したときに直ぐにシフトダウンできるような前処理を実行しておく。そして、エンジン制御ユニット６及び変速機制御ユニット７は、勾配状態の検出情報を入力したとき、上記推定と同じ結果であれば、上記準備に続けて本処理を実行し、上記推定と異なる結果になった場合には、制御を修正して本処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出する車両用走行路面検出装置に有用であり、特に撮像手段として１つのカメラを設ける場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用走行路面検出装置が搭載された車両の概略図である。
【図２】車両用走行路面検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１画像を示す図である。
【図４】第１画像中の走行路面の特定位置が実際の走行路面のどの地点に対応するかを説明するための図である。
【図５】第２画像を示す図である。
【図６】制御ユニット１０による処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１ 前方撮像カメラ（撮像手段）
１０ 制御ユニット
１２ 走行路幅算出部（第１走行路幅算出手段）（第２走行路幅算出手段）
１３ 勾配状態判定部（勾配状態判定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出する車両用走行路面検出装置であって、
自車両前方の上記走行路面を撮像する撮像手段と、
自車両が上記走行路面の第１地点を走行しているときに上記撮像手段により撮像された第１画像中の走行路面において、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する特定位置での第１画像上の走行路幅を求め、かつ該第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出する第１走行路幅算出手段と、
自車両が上記走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求め、かつ該第２画像上の走行路幅に基づいて上記第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出する第２走行路幅算出手段と、
上記第１走行路幅算出手段により算出された第１走行路幅と、上記第２走行路幅算出手段により算出された第２走行路幅との大小関係に基づいて、上記第２地点での走行路面の勾配状態を判定する勾配状態判定手段とを備えていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用走行路面検出装置において、
上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との差が所定値以下である場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点と同じ勾配であると判定するように構成されていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用走行路面検出装置において、
上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅が上記第２走行路幅よりも大きくかつ両者の差が所定値を超える場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点に対して上り勾配であると判定するように構成されていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両用走行路面検出装置において、
上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅が上記第２走行路幅よりも小さくかつ両者の差が所定値を超える場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点に対して下り勾配であると判定するように構成されていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用走行路面検出装置において、
上記第１走行路幅算出手段は、上記第１画像中の走行路面の車線幅又は左右両側の路側端間の距離を第１画像上の走行路幅として求めるように構成され、
上記第２走行路幅算出手段は、上記第２画像中の走行路面において上記第１走行路幅算出手段により求められた第１画像上の走行路幅に対応して第２画像上の走行路幅を求めるように構成されていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項１】
自車両が走行する走行路面の勾配状態を検出する車両用走行路面検出装置であって、
自車両前方の上記走行路面を撮像する撮像手段と、
自車両が上記走行路面の第１地点を走行しているときに上記撮像手段により撮像された第１画像中の走行路面において、上記第１地点から該第１地点に対して所定距離先にある第２地点まで同じ勾配が継続すると仮定した仮想走行路面の該第２地点に対応する特定位置での第１画像上の走行路幅を求め、かつ該第１画像上の走行路幅に基づいて、上記仮想走行路面での第２地点の走行路幅を第１走行路幅として算出する第１走行路幅算出手段と、
自車両が上記走行路面の第２地点の手前近傍の地点に達したときに撮像された第２画像中の走行路面において該第２地点に対応する位置での第２画像上の走行路幅を求め、かつ該第２画像上の走行路幅に基づいて上記第２地点の走行路幅を第２走行路幅として算出する第２走行路幅算出手段と、
上記第１走行路幅算出手段により算出された第１走行路幅と、上記第２走行路幅算出手段により算出された第２走行路幅との大小関係に基づいて、上記第２地点での走行路面の勾配状態を判定する勾配状態判定手段とを備えていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用走行路面検出装置において、
上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅と上記第２走行路幅との差が所定値以下である場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点と同じ勾配であると判定するように構成されていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用走行路面検出装置において、
上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅が上記第２走行路幅よりも大きくかつ両者の差が所定値を超える場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点に対して上り勾配であると判定するように構成されていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両用走行路面検出装置において、
上記勾配状態検出手段は、上記第１走行路幅が上記第２走行路幅よりも小さくかつ両者の差が所定値を超える場合には、上記第２地点での走行路面が上記第１地点に対して下り勾配であると判定するように構成されていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用走行路面検出装置において、
上記第１走行路幅算出手段は、上記第１画像中の走行路面の車線幅又は左右両側の路側端間の距離を第１画像上の走行路幅として求めるように構成され、
上記第２走行路幅算出手段は、上記第２画像中の走行路面において上記第１走行路幅算出手段により求められた第１画像上の走行路幅に対応して第２画像上の走行路幅を求めるように構成されていることを特徴とする車両用走行路面検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１８２２３（Ｐ２０１０−１８２２３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８２５０２（Ｐ２００８−１８２５０２）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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