車両用道路形状認識方法及び装置、記録媒体
【課題】より正確な道路形状を頻度良く算出することができる車両用道路形状認識方法及び装置、記録媒体を提供する。
【解決手段】物体の相対速度及び自車速に基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定し、この認識種別の判定結果に基づいて、道路形状を認識するために有効な物体単位データを抽出する。また、抽出した物体単位データの中から、車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出すると共に、車幅方向において最も自車側の停止物体の横位置から所定距離だけ離れた範囲内に位置し、かつ、自車からの直接の距離が最も小さい停止物体を起点に決定する。そして、接続条件として距離が単調増加であるデータ同士を起点から接続してグルーピングして路側物群のデータを形成し、その形成された路側物群のデータに基づき道路端を認識する。
【解決手段】物体の相対速度及び自車速に基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定し、この認識種別の判定結果に基づいて、道路形状を認識するために有効な物体単位データを抽出する。また、抽出した物体単位データの中から、車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出すると共に、車幅方向において最も自車側の停止物体の横位置から所定距離だけ離れた範囲内に位置し、かつ、自車からの直接の距離が最も小さい停止物体を起点に決定する。そして、接続条件として距離が単調増加であるデータ同士を起点から接続してグルーピングして路側物群のデータを形成し、その形成された路側物群のデータに基づき道路端を認識する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用道路形状認識方法及び装置、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自車が走行する道路を認識する方法が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、セグメント化した計測データを角度順にソートし、セグメントの形状や移動物体の近傍という条件にて余分なデータを排除した上で、その道路形状認識に有効なセグメントを左角度方向から右角度方向及び右角度方向から左角度方向についてグルーピングし、さらに最遠セグメントについて疑わしいものは排除した上で得た路側物群（左）及び路側物群（右）に基づいて、道路端を認識する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４２７８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、路側物をグループ化する基点が正しくない場合があり、路側物群のグループピングを精度良くできない場合がある。その結果、道路端をより正確に頻度良く算出できず、ひいてはより正確な道路形状を認識することが望まれる。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、より正確な道路形状を頻度良く算出することができる車両用道路形状認識方法及び装置、記録媒体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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて車両周囲の道路形状を認識するにあたり、次のように認識を行う。つまり、反射波に基づいて、少なくとも物体までの距離を含む物体単位データを車幅方向角度に対応して取得すると共に、反射波に基づいて得た物体の相対速度及び自車速に基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定する。そして、この認識種別の判定結果に基づいて、道路形状を認識するために有効な物体単位データを抽出する。この後、抽出した物体単位データの中から、車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出すると共に、車幅方向において最も自車側の停止物体の横位置から所定距離だけ離れた範囲内に位置し、かつ、自車からの直接の距離が最も小さい停止物体を起点に決定する。そして、左角度方向から右角度方向及び右角度方向から左角度方向の両方向についてそれぞれ、接続条件として距離が単調増加であるデータ同士を起点から接続してグルーピングして路側物群のデータを形成し、その形成された路側物群のデータに基づき道路端を認識する。
【０００７】
これにより、車幅方向を基準とした角度が最も小さくさらに自車から離れた場所に位置する停止物体を起点とした群接続の開始を防止することができる。また、路側が二重に見えている場合に遠くの停止物体を起点とせずに内側の停止物体から優先的にグルーピングして路側物群を形成することができる。このため、道路端の認識の精度が向上し、ひいてはより正確な道路形状を頻度良く算出することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、路側物群のデータを形成する際、第１接続条件範囲（ａ）と、この第１接続条件範囲に含まれると共に範囲が当該第１接続条件範囲よりも小さい第２接続条件範囲（ｂ）と、を設定し、起点を出発点として当該起点を基点とした第１接続条件範囲および第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を起点に接続する。そして、この接続後の停止物体を次の基点として第１接続条件範囲および第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を接続し、これを繰り返して停止物体をグルーピングすることにより路側物群のデータを形成する。
【０００９】
このように、グルーピングの際には第１接続条件範囲および第２接続条件範囲を設定しているので、第１接続条件範囲に含まれたとしても第２接続条件範囲に含まれない停止物体は接続されない。このため、停止物体の角度順で比較することにより距離差は大きいが角度差が小さい停止物体が先に比較および接続されてしまうのを防ぐことができる。したがって、群接続をより実際の道路形状に近づけることができ、ひいては道路端認識の精度を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、路側物群のデータに基づいて道路端を認識する際、路側物群のデータを複数形成した後、路側物群を通る円と車幅方向の軸との交点を複数の路側物群毎にそれぞれ求め、車幅方向において最も自車側の交点から所定の閾値だけ離れた範囲内に位置する交点に対応した路側物群のみを用いて道路端の認識を行う。
【００１１】
これにより、車幅方向において自車から遠く離れた路側物群を道路端認識から対象外とすることができる。したがって、算出される平均の道路端は自車側の各路側部群を通るように認識されるので、道路端認識の精度を向上させることができる。
【００１２】
一方、請求項４に記載の発明は請求項１に示した車両用道路形状認識方法を実現するための装置としての一例である。また、請求項５に記載の発明は請求項２に示した車両用道路形状認識方法を実現するための装置としての一例であり、請求項６に記載の発明は請求項３に示した車両用道路形状認識方法を実現するための装置としての一例である。これら車両用道路形状認識装置においても、上述したものと同様の効果を発揮できる。
【００１３】
そして、請求項７に記載の発明のように、車両用道路形状認識装置の認識手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。
【００１４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】道路形状認識処理の概要を示す説明図である。
【図３】（ａ）は計測データのセグメント化の内容を示す説明図であり、（ｂ）はセグメントデータのグルーピング化の内容を示す説明図である。
【図４】起点の停止物体から順に停止物体を接続する内容を示す説明図である。
【図５】路側物群（左）における最遠セグメントへの対処を示す説明図である。
【図６】路側物群（左）と路側物群（右）の最遠セグメントが重複する場合の対処を示す説明図である。
【図７】道路端を線分の集合として認識する内容を示す説明図である。
【図８】（ａ）は全てのセグメントを用いて道路端を認識する内容を示す説明図であり、（ｂ）は閾値以下のセグメントを用いて道路端を認識する内容を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
次に、本発明が適用された車両制御装置１について、図面と共に説明する。この車両制御装置１は、自動車に搭載され、警報すべき領域に障害物が所定の状況で存在する場合に警報を出力したり、前車（先行車両）に合わせて車速を制御したりする装置である。
【００１７】
図１は、そのシステムブロック図である。車両制御装置１はコンピュータ３を中心に構成されている。コンピュータ３はマイクロコンピュータを主な構成として入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
【００１８】
コンピュータ３は、車両用障害物検出装置としての距離・角度測定器５、車速センサ７、ブレーキスイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々所定の検出データを入力している。またコンピュータ３は、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に所定の駆動信号を出力している。
【００１９】
更にコンピュータ３は、警報音量を設定する警報音量設定器２４、後述の警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７及びヨーレートセンサ２８を備えている。またコンピュータ３は、電源スイッチ２９を備え、その「オン」により、所定の処理を開始する。
【００２０】
ここで、距離・角度測定器５は、送受信部５ａおよび距離・角度演算部５ｂを備え、送受信部５ａからは所定の光軸（中心軸）を中心にして車両前方へレーザ光を車幅方向の所定角度の範囲で不連続に掃引照射（スキャン）して出力し、かつ反射光を検出すると共に、距離・角度演算部５ｂにて反射光を捉えるまでの時間に基づき、前方の物体までの距離ｒを検出する装置である。なお、レーザ光を用いるものの他に、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよいし、走査方法についても、送信部をスキャンさせるものに限られるものではなく、例えば受信部をスキャンするものであってもよい。
【００２１】
コンピュータ３は、このように構成されていることにより、障害物が所定の警報領域に所定時間存在した場合等に警報する警報判定処理を実施している。障害物としては、自車の前方を走行する前車やまたは停止している前車あるいは路側にある物体（ガードレールや支柱物体等）等が該当する。また、コンピュータ３は、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することにより、前車の状況に合わせて車速を制御する、いわゆる車間制御も同時に実施している。
【００２２】
続いてコンピュータ３の内部構成について制御ブロックとして説明する。距離・角度測定器５の距離・角度演算部５ｂから出力された距離ｒとスキャン角度θとのデータは、データのグルーピングブロック４１に送られ、レーザレーダ中心を原点（０，０）とし、車幅方向をＸ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＺ直交座標に変換された後、その変換後のデータをグルーピングしてセグメントを形成する。このセグメント化の様子は後述する。なお、データのグルーピングブロック４１にてセグメント化された物体単位のデータは、物体認識ブロック４３及び道路形状認識ブロック４５へ出力される。
【００２３】
物体認識ブロック４３では、上記データのグルーピングブロック４１から出力された上記物体の中心位置の時間的変化に基づいて、自車位置を基準とする前車等の障害物の相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）が求められる。さらに物体認識ブロック４３では、車速センサ７の検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される車速（自車速）Ｖと上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの認識種別が求められ、この認識種別と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択され、その距離が距離表示器１５により表示される。なお、物体の大きさを示す（Ｗ，Ｄ）は、それぞれ（横幅，奥行き）である。
【００２４】
この物体認識ブロック４３にて求めたデータが異常な範囲の値かどうかがセンサ異常検出ブロック４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、センサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。一方、道路形状認識ブロック４５では、グルーピングブロック４１から出力された上記物体の中心位置のデータと、物体認識ブロック４３にて求めたデータとに基づいて道路形状の認識を行う。この道路形状の認識処理の詳細は後述する。なお、道路形状認識ブロック４５にて得られたデータは先行車判定ブロック５３へ出力される。
【００２５】
また、ステアリングセンサ２７からの信号に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求められ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。カーブ半径（曲率半径）算出ブロック６３では、車速演算ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９からの操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレートとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。先行車判定ブロック５３では、このカーブ半径Ｒおよび物体認識ブロック４３にて求められた認識種別、中心位置座標（Ｘ，Ｚ）、物体の大きさ（Ｗ，Ｄ）、相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）及び道路形状認識ブロック４５にて得られた道路形状データに基づいて先行車を選択し、その先行車に対する距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを求める。
【００２６】
そして、車間制御部及び警報判定部ブロック５５が、この先行車との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、自車速Ｖｎ、先行車加速度、物体中心位置、物体幅、認識種別、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態、スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定する。その結果、警報が必要ならば、警報発生信号を警報音発生器１３に出力する。また、クルーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制御を実施する。そして、これらの制御実行時には、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知している。
【００２７】
次に、以上のように構成される車両制御装置１において実行される道路形状の認識にかかる動作について、図２のフローチャートに従って説明する。図２の最初のステップであるＳ１０００では、距離・角度計測データの読み込みを行う。この処理は距離・角度測定器５にて実行されるのであるが、１スキャン分の距離・角度計測データを取り込む。このスキャン周期は１００ｍｓｅｃとし、１００ｍｓｅｃ毎にデータを取り込むこととする。
【００２８】
続くＳ２０００では、停止物体のデータ（物体単位データ）のセグメント化を行う。このセグメント化はデータのグルーピングブロック４１にて実行されるのであるが、上述したように、距離・角度計測データを極座標系からＸＺ直交座標系に変換し、その変換後のデータをグルーピングしてセグメント（路側物群）を形成する。
【００２９】
具体的には、図３（ａ）の左側に示すように、セグメントである路側物群の生成の起点選択処理を行う。この起点選択処理は、角度順にソートした停止物体のうちのどの停止物体をセグメント形成の起点とするかを選択する処理である。
【００３０】
具体的には、角度順にソートした後、左角度方向では、
（１）左側エリア内で自車に対して最も内側（自車側）の停止物体の横位置を抽出する
（２）横位置が（１）に近く、自車との直接の距離が最も小さい停止物体を起点とする
上記の条件（１）については、車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出する。そして、条件（２）については、「自車との直接の距離」は、車幅方向における自車からの距離ではなく、自車から停止物体までの最短の距離である。
【００３１】
一方、右角度方向は上記の逆の条件となる。すなわち、（１）では、右側エリア内で自車に対して最も内側の路側停止物群の横位置を抽出することとなる。
【００３２】
図３（ａ）の左側に示すように、例えば自車の右角度方向においては、自車を中心にＺ軸方向に対して６°の傾きよりも右側の範囲において、自車からＸ軸方向に１ｍ〜８ｍの幅およびＺ軸方向に自車から３０ｍまでの距離の範囲に「０」番から「８」番までの停止物体が存在する。図３（ａ）の左側ではこの範囲を点ハッチングで示している。
【００３３】
各停止物体のうち、「０」番の停止物体はＸ軸に対する角度が最も小さいが、Ｘ軸方向の距離が自車から最も離れている。また、「１」番から「８」番までの各停止物体は、Ｘ軸方向の距離が最も小さい「８」番の位置（Ｘ＿ｍｉｎ）から例えば２ｍ離れた位置までの範囲内に存在している。
【００３４】
このような状況を、上記の条件（１）および（２）に当てはめると、「８」番の停止物体のＸ軸方向における横位置（Ｘ＿ｍｉｎ）を抽出する（条件（１））。そして、横位置が「８」番に近く、さらに自車との距離が最も小さい「１」番の停止物体を起点に決定する（条件（２））。これにより、「０」番の停止物体のように自車から離れた場所からの群接続の開始を防止できる。また、路側が二重に見えている場合、内側の路側列から優先的にグルーピングすることができる。
【００３５】
そして、上記のように決定した起点を出発点として路側物群（セグメント）を形成する。これについて、図４を参照して説明する。なお、図４では自車に対して右角度方向に位置する各停止物体の接続の例を示している。
【００３６】
図４に示すように、自車に最も近い停止物体（図３（ａ）の左側の「１」）を起点として、接続条件範囲ａと、この接続条件範囲ａに含まれると共にａよりも範囲が小さい接続条件範囲ｂとの両方に含まれる停止物体を順に接続していく。すなわち、停止物体を角度順に比較し、接続条件範囲ａを満たす停止物体が見つかった場合、さらに接続条件範囲ｂを満たす停止物体を検索し接続する。そして、接続後の停止物体を次の基点として接続条件範囲ａおよび接続条件範囲ｂに含まれる停止物体を検索し接続する。このように、接続後の停止物体を基点として接続条件範囲ａおよび接続条件範囲ｂに含まれる停止物体を順に検索し接続していく。
【００３７】
図４では、接続条件範囲ａに２つの停止物体が存在しているが、接続条件範囲ｂに含まれる停止物体が存在するので、この停止物体を接続する。これを繰り返すことにより、停止物体を次々に接続して路側物群を形成する。
【００３８】
なお、図４では接続条件範囲ｂは接続条件範囲ａのうちの左側（Ｚ軸側）に位置しているが、これは接続条件範囲ａに対する接続条件範囲ｂの位置の一例である。例えば、接続条件範囲ｂは接続条件範囲ａの車幅方向（Ｘ軸方向）の中心に位置していても良い。このように、接続条件範囲ｂを接続条件範囲ａのうちのどこに位置させるかについては適宜設定すれば良い。
【００３９】
上記のようにして停止物体の点集合を一体化してセグメントデータを求める。このセグメントデータは、一体化された点集合を含むような大きさに設定された、Ｘ軸及びＺ軸に平行な２辺を持つ長方形の領域であり、図３（ａ）の右側に示すように中心座標（Ｘ，Ｚ）と大きさを示すための２辺のデータ（Ｗ，Ｄ）をデータ内容とする。なお、この領域の左右両端の座標もデータとして持っておく。
【００４０】
続くＳ３０００では物体認識を行う。この物体認識は物体認識ブロック４３で実行され、その内容は上述した通りである。続くＳ４０００以降の処理は、道路形状認識ブロック４５にて実行される処理であり、Ｓ４０００では、Ｓ２０００で得られたセグメントの中心位置を極座標に変換して角度順にソートする。
【００４１】
続くＳ５０００では、Ｓ４１００で得た角度に基づいて、左角度方向から右角度方向へと、条件に合うセグメントをグルーピングし、路側物群（左）を形成する。この様子を図３（ｂ）も参照しながら説明する。本実施形態では、道路形状の認識を路側に設置されたデリニエータに基づいて行うため、まず、例えば余計な看板や車両などのデリニエータ以外のセグメントデータを排除するために、次の、いずれか一方の排除条件でも満たすセグメントを看板や車両などと判断して排除する。
【００４２】
横幅Ｗが大のセグメント
排除条件：横幅Ｗ≧１．２ｍ且つ縦横比Ｄ／Ｗ＜５
認識種別が移動物体の近傍のセグメント
排除条件：中心間距離がΔＸ≦２ｍ，ΔＺ≦２ｍ
次に、この排除条件を用いて排除した後に残ったセグメントに対して、左角度方向から右角度方向へと、距離Ｚが単調増加で且つ次の接続条件を満たすものを、満たすセグメントが存在する間、順に接続してグルーピングし、路側物群（左）を形成する。
【００４３】
接続条件：中心間距離がΔＸ≦３．５ｍ，ΔＺ≦５５ｍ
そして、距離が減少した場合、あるいは距離は単調増加であっても上記接続条件を満たさない場合には、別の新たな路側物群（左）を形成していく。なお、ここでは、構成セグメントが１つの場合であっても路側物群（左）とするが、道路端の認識に際しては、構成セグメントが３つ以上の路側物群（左）のみを使用する。したがって、図３（ｂ）に示す状況であれば、上記の排除条件にて排除した後に残ったデータをグルーピングした結果、No.1〜No.４の路側物群（左）が得られたが、構成セグメントが３つ以上の路側物群（左）はNo.1の場合だけであるので、この路側物群（左）No.1を道路端認識に用いる。
【００４４】
続くＳ５１００では、路側物群（左）（この場合は当然であるが路側物群（左）No.1を意味する）を構成するセグメントの中で、距離Ｚが最も大きい、つまり最遠セグメントについては、それが道路の左側のものか右側のものかを判断する。この判断の詳細は後述するが、道路右側のものであると判断した場合には、路側物群（左）から除外する。構成セグメント数が３つ以上の路側物群（左）で、道路右側のセグメントが混じっている例を図５（ａ）に示す。この図からも判るように、左角度方向から右角度方向へと距離が単調増加の間グルーピングしていくときには、最遠セグメントだけ本当に道路の左側か否かを判断すれば、ほとんどの場合は問題ない。最遠セグメントの一つ手前のセグメント（以下「第２最遠セグメント」と称す。）も右側である状況がほとんど想定できないからである。
【００４５】
そこで、この最遠セグメントについて、次のような判断を行う。図５（ｂ）に示すように、まず、最遠セグメントを除いた残りの構成セグメントを滑らかな曲線で結び、この曲線近傍に最遠セグメントが存在するか否かで判断する。曲線は、ここでは距離Ｚが最も小さい「最近セグメント」と第２最遠セグメントの２点を通り、Ｘ軸に直交する円を求める。Ｘ軸に直交するための中心がＸ軸上に存在し、円周上の２点が判っているので、円の方程式を導くことができる。
【００４６】
そして、その円と最遠セグメントのＸ軸方向への距離ΔＸが１．５ｍ未満であれば道路左側のセグメントであると判断して路側物群（左）に含めたままにし、逆に距離ΔＸが１．５以上の場合には、道路右側のセグメントであると判断して路側物群（左）から除外する。なお、最遠セグメントと円との最も近い距離、すなわち、最遠セグメントから円に下した垂線の長さで判断してもよいが、現実的には、上述したようにＸ軸方向への距離ΔＸのみ考えれば特段問題はない。
【００４７】
続くＳ６０００，Ｓ６１００では、Ｓ５０００，Ｓ５１００にて実行した内容を、左右逆にして実行する。つまり、Ｓ６０００では、Ｓ４０００で得た角度に基づいて、右角度方向から左角度方向へと条件に合うセグメントをグルーピングして路側物群（右）を形成する。余計な看板などを排除する条件は左の場合と同じである。そして、排除した後に残ったセグメントに対して、右角度方向から左角度方向へと、距離Ｚが単調増加で且つ接続条件を満たすものを順に接続してグルーピングし、路側物群（右）を形成する。接続条件も左の場合と同じであり、また構成セグメントが３つ以上の路側物群（右）のものだけを道路端認識に用いる点も同じである。
【００４８】
また、Ｓ６１００では、路側物群（右）中の最遠セグメントについては、左の場合と同様の手法で、道路の左側のものか右側のものかを判断し、左側のセグメントであれば路側物群（右）から除外する。このようにして、路側物群（左）と路側物群（右）とが得られたら、続くＳ７０００では、路側物群（左）における最遠セグメントと路側物群（右）における最遠セグメントが同じ場合、つまり、図６（ａ）に示すように、１つの最遠セグメントが路側物群（左）にも属し、路側物群（右）にも属するという競合状態にある場合には、図６（ｂ）に示すように、その最遠セグメントは排除する。もちろん、重複していない場合にはこのような処理は行わない。
【００４９】
そして、Ｓ８０００では、構成セグメントが３つ以上の路側物群（左）と路側物群（右）とに基づいて、道路の左右端をそれぞれ認識する。なお、本実施形態においては、図７に示すように、各路側物群の構成セグメント間を補間することで道路左右端を線分の集合として認識する。さらに、路側物群データ間の補間結果を利用し、Ｘ軸との交点を算出し、この交点までの間も補間することによって、自車位置近傍からの道路形状を線分の集合として認識するようにしている。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の車両制御装置１では、その道路形状認識処理において、抽出した停止物体のうち最も内側（自車側）の停止物体の横位置を抽出し、自車からこの横位置に近くさらに自車との直接の距離が最も小さい停止物体を起点とすることが特徴となっている。これにより、ソートの角度順に最も角度が小さく、自車から離れた場所に位置する停止物体を起点とした群接続の開始を防止することができる。また、路側が二重に見えている場合に内側の路側列から優先的にグルーピングを行うようにすることができる。このため、道路端の認識の精度が向上し、ひいてはより正確な道路形状を頻度良く算出することができる。
【００５１】
また、上記のように決定した起点となる停止物体を出発点として接続条件範囲ａおよびｂに含まれる停止物体を接続することが特徴となっている。このように、狭い接続条件範囲ｂに含まれる停止物体を接続していくので、群接続をより実際の道路形状に近づけることができる。このため、道路端認識の精度を向上させることができる。また、停止物体の角度順で比較することにより距離差は大きいが角度差が小さい停止物体が先に比較および接続されてしまうのを防ぐことができる。もちろん、接続条件範囲を２つ設けて接続条件を二重化しているので、現行の性能は維持できる。
【００５２】
そして、このように良好に認識された道路形状を用いて先行車を判定し、車間制御や車間警報を行うので、これらの制御が良好に実施されることとなる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、距離・角度測定器５がレーダ手段に相当し、コンピュータ３のデータのグルーピングブロック４１、物体認識ブロック４３及び道路形状認識ブロック４５が認識手段に相当する。但し、その内のデータのグルーピングブロック４１及び物体認識ブロック４３が物体認識手段に相当し、道路形状認識ブロック４５が有効データ抽出手段、起点選択手段、路側物群データ形成手段、道路端認識手段に相当する。
【００５４】
また、接続条件範囲ａが第１接続条件範囲に対応し、接続条件範囲ｂが第２接続条件範囲に対応する。
【００５５】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、自車側のセグメント（停止物群）を優先的に用いてセグメントを接続し、これにより道路端テーブルを生成することが特徴となっている。
【００５６】
例えば、全てのセグメントを用いて平均の道路端を求める場合、図８（ａ）に示すように道路端の平均が車幅方向（Ｘ軸方向）にばらついてしまう。そこで、本実施形態では、自車側（内側）のセグメントを用いてグルーピングを行う。なお、本実施形態に係るグルーピングは、第１実施形態のＳ５０００およびＳ６０００の処理に該当する。
【００５７】
具体的には、図８（ｂ）に示すように、各セグメントを通る円とＸ軸との交点をそれぞれ求め、最も内側の交点から所定の閾値だけ離れた範囲内に交点のあるセグメントのみを用いてグルーピングを行う。これにより、図８（ｂ）においてＸ軸方向に自車から最も離れたセグメントはグルーピングの対象外となる。したがって、算出される平均の道路端は内側（自車側）の各セグメントを通るように認識される。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、より自車側（内側）で同じ曲線上にある路側物群を優先的にグルーピングに使っている。すなわち、自車側（内側）のセグメントを優先的に使用した道路端テーブルを生成しているので、車幅方向（Ｘ軸方向）にセグメントが複数存在して路側が二重に見えているとき等の状況においても道路端の認識の精度が向上する。したがって、より正確な道路形状を頻度良く算出することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
本発明は上記の実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。例えば、下記の（１）〜（４）のように変更可能である。
【００６０】
（１）例えば、上記実施形態では、Ｓ７０００にて両路側物群に属する最遠セグメントについては除外したが、その重複した最遠セグメントについて、左右両方向の路側物群データのいずれにより属する可能性が高いかを判定し属する可能性が高い側の路側物群データに含めてもよい。このようにすれば、重複した最遠データもできるだけ生かすことができる。なお、判定に際しては、例えばＳ５１００，Ｓ６１００での手法を援用してもよい。すなわち、最遠セグメントの位置と、両路側物群に対応する各円とのＸ軸方向への距離ΔＸの大小を判定し、距離ΔＸが小さい方に含めるといったことである。なお、例えば両方の円の間には不感帯を設け、その不感帯を超えて近い方の路側物群に含めるようにしてもよい。
【００６１】
（２）上記実施形態あるいは上記（１）の内容は、最遠データをなるべく生かそうという観点からの対処であったが、誤判定をなるべく回避するという観点であれば、Ｓ５１００，Ｓ６１００において最遠セグメントを無条件に除外することも考えられる。このようにすれば、その最遠データを用いることによる誤判定は確実に回避できる。
【００６２】
（３）上記実施形態では、路側物群を構成するセグメント間を補間することで道路端を線分の集合として認識しているが、補間の方法としてはこれに限られることはなく、例えばセグメント間を曲線によって補間し、道路端を滑らかな曲線として認識してもよい。
【００６３】
（４）上記実施例形態では「レーダ手段」としてレーザ光を用いた距離・角度測定器５を採用したが、ミリ波等を用いてもよいことは既に述べた。そして、例えばミリ波のＦＭＣＷレーダやドップラーレーダを用いた場合には、反射波（受信波）から先行車までの距離情報と先行車の相対速度情報が一度に得られるため、レーザ光を用いた場合のように、距離情報に基づいて相対速度を算出するという過程は不要となる。
【符号の説明】
【００６４】
１ 車両制御装置
３ コンピュータ
５ 距離・角度測定器
４１ グルーピングブロック
４３ 物体認識ブロック
４５ 道路形状認識ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用道路形状認識方法及び装置、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自車が走行する道路を認識する方法が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、セグメント化した計測データを角度順にソートし、セグメントの形状や移動物体の近傍という条件にて余分なデータを排除した上で、その道路形状認識に有効なセグメントを左角度方向から右角度方向及び右角度方向から左角度方向についてグルーピングし、さらに最遠セグメントについて疑わしいものは排除した上で得た路側物群（左）及び路側物群（右）に基づいて、道路端を認識する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４２７８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、路側物をグループ化する基点が正しくない場合があり、路側物群のグループピングを精度良くできない場合がある。その結果、道路端をより正確に頻度良く算出できず、ひいてはより正確な道路形状を認識することが望まれる。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、より正確な道路形状を頻度良く算出することができる車両用道路形状認識方法及び装置、記録媒体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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて車両周囲の道路形状を認識するにあたり、次のように認識を行う。つまり、反射波に基づいて、少なくとも物体までの距離を含む物体単位データを車幅方向角度に対応して取得すると共に、反射波に基づいて得た物体の相対速度及び自車速に基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定する。そして、この認識種別の判定結果に基づいて、道路形状を認識するために有効な物体単位データを抽出する。この後、抽出した物体単位データの中から、車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出すると共に、車幅方向において最も自車側の停止物体の横位置から所定距離だけ離れた範囲内に位置し、かつ、自車からの直接の距離が最も小さい停止物体を起点に決定する。そして、左角度方向から右角度方向及び右角度方向から左角度方向の両方向についてそれぞれ、接続条件として距離が単調増加であるデータ同士を起点から接続してグルーピングして路側物群のデータを形成し、その形成された路側物群のデータに基づき道路端を認識する。
【０００７】
これにより、車幅方向を基準とした角度が最も小さくさらに自車から離れた場所に位置する停止物体を起点とした群接続の開始を防止することができる。また、路側が二重に見えている場合に遠くの停止物体を起点とせずに内側の停止物体から優先的にグルーピングして路側物群を形成することができる。このため、道路端の認識の精度が向上し、ひいてはより正確な道路形状を頻度良く算出することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、路側物群のデータを形成する際、第１接続条件範囲（ａ）と、この第１接続条件範囲に含まれると共に範囲が当該第１接続条件範囲よりも小さい第２接続条件範囲（ｂ）と、を設定し、起点を出発点として当該起点を基点とした第１接続条件範囲および第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を起点に接続する。そして、この接続後の停止物体を次の基点として第１接続条件範囲および第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を接続し、これを繰り返して停止物体をグルーピングすることにより路側物群のデータを形成する。
【０００９】
このように、グルーピングの際には第１接続条件範囲および第２接続条件範囲を設定しているので、第１接続条件範囲に含まれたとしても第２接続条件範囲に含まれない停止物体は接続されない。このため、停止物体の角度順で比較することにより距離差は大きいが角度差が小さい停止物体が先に比較および接続されてしまうのを防ぐことができる。したがって、群接続をより実際の道路形状に近づけることができ、ひいては道路端認識の精度を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、路側物群のデータに基づいて道路端を認識する際、路側物群のデータを複数形成した後、路側物群を通る円と車幅方向の軸との交点を複数の路側物群毎にそれぞれ求め、車幅方向において最も自車側の交点から所定の閾値だけ離れた範囲内に位置する交点に対応した路側物群のみを用いて道路端の認識を行う。
【００１１】
これにより、車幅方向において自車から遠く離れた路側物群を道路端認識から対象外とすることができる。したがって、算出される平均の道路端は自車側の各路側部群を通るように認識されるので、道路端認識の精度を向上させることができる。
【００１２】
一方、請求項４に記載の発明は請求項１に示した車両用道路形状認識方法を実現するための装置としての一例である。また、請求項５に記載の発明は請求項２に示した車両用道路形状認識方法を実現するための装置としての一例であり、請求項６に記載の発明は請求項３に示した車両用道路形状認識方法を実現するための装置としての一例である。これら車両用道路形状認識装置においても、上述したものと同様の効果を発揮できる。
【００１３】
そして、請求項７に記載の発明のように、車両用道路形状認識装置の認識手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。
【００１４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】道路形状認識処理の概要を示す説明図である。
【図３】（ａ）は計測データのセグメント化の内容を示す説明図であり、（ｂ）はセグメントデータのグルーピング化の内容を示す説明図である。
【図４】起点の停止物体から順に停止物体を接続する内容を示す説明図である。
【図５】路側物群（左）における最遠セグメントへの対処を示す説明図である。
【図６】路側物群（左）と路側物群（右）の最遠セグメントが重複する場合の対処を示す説明図である。
【図７】道路端を線分の集合として認識する内容を示す説明図である。
【図８】（ａ）は全てのセグメントを用いて道路端を認識する内容を示す説明図であり、（ｂ）は閾値以下のセグメントを用いて道路端を認識する内容を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
次に、本発明が適用された車両制御装置１について、図面と共に説明する。この車両制御装置１は、自動車に搭載され、警報すべき領域に障害物が所定の状況で存在する場合に警報を出力したり、前車（先行車両）に合わせて車速を制御したりする装置である。
【００１７】
図１は、そのシステムブロック図である。車両制御装置１はコンピュータ３を中心に構成されている。コンピュータ３はマイクロコンピュータを主な構成として入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
【００１８】
コンピュータ３は、車両用障害物検出装置としての距離・角度測定器５、車速センサ７、ブレーキスイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々所定の検出データを入力している。またコンピュータ３は、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に所定の駆動信号を出力している。
【００１９】
更にコンピュータ３は、警報音量を設定する警報音量設定器２４、後述の警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７及びヨーレートセンサ２８を備えている。またコンピュータ３は、電源スイッチ２９を備え、その「オン」により、所定の処理を開始する。
【００２０】
ここで、距離・角度測定器５は、送受信部５ａおよび距離・角度演算部５ｂを備え、送受信部５ａからは所定の光軸（中心軸）を中心にして車両前方へレーザ光を車幅方向の所定角度の範囲で不連続に掃引照射（スキャン）して出力し、かつ反射光を検出すると共に、距離・角度演算部５ｂにて反射光を捉えるまでの時間に基づき、前方の物体までの距離ｒを検出する装置である。なお、レーザ光を用いるものの他に、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよいし、走査方法についても、送信部をスキャンさせるものに限られるものではなく、例えば受信部をスキャンするものであってもよい。
【００２１】
コンピュータ３は、このように構成されていることにより、障害物が所定の警報領域に所定時間存在した場合等に警報する警報判定処理を実施している。障害物としては、自車の前方を走行する前車やまたは停止している前車あるいは路側にある物体（ガードレールや支柱物体等）等が該当する。また、コンピュータ３は、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することにより、前車の状況に合わせて車速を制御する、いわゆる車間制御も同時に実施している。
【００２２】
続いてコンピュータ３の内部構成について制御ブロックとして説明する。距離・角度測定器５の距離・角度演算部５ｂから出力された距離ｒとスキャン角度θとのデータは、データのグルーピングブロック４１に送られ、レーザレーダ中心を原点（０，０）とし、車幅方向をＸ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＺ直交座標に変換された後、その変換後のデータをグルーピングしてセグメントを形成する。このセグメント化の様子は後述する。なお、データのグルーピングブロック４１にてセグメント化された物体単位のデータは、物体認識ブロック４３及び道路形状認識ブロック４５へ出力される。
【００２３】
物体認識ブロック４３では、上記データのグルーピングブロック４１から出力された上記物体の中心位置の時間的変化に基づいて、自車位置を基準とする前車等の障害物の相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）が求められる。さらに物体認識ブロック４３では、車速センサ７の検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される車速（自車速）Ｖと上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの認識種別が求められ、この認識種別と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択され、その距離が距離表示器１５により表示される。なお、物体の大きさを示す（Ｗ，Ｄ）は、それぞれ（横幅，奥行き）である。
【００２４】
この物体認識ブロック４３にて求めたデータが異常な範囲の値かどうかがセンサ異常検出ブロック４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、センサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。一方、道路形状認識ブロック４５では、グルーピングブロック４１から出力された上記物体の中心位置のデータと、物体認識ブロック４３にて求めたデータとに基づいて道路形状の認識を行う。この道路形状の認識処理の詳細は後述する。なお、道路形状認識ブロック４５にて得られたデータは先行車判定ブロック５３へ出力される。
【００２５】
また、ステアリングセンサ２７からの信号に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求められ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。カーブ半径（曲率半径）算出ブロック６３では、車速演算ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９からの操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレートとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。先行車判定ブロック５３では、このカーブ半径Ｒおよび物体認識ブロック４３にて求められた認識種別、中心位置座標（Ｘ，Ｚ）、物体の大きさ（Ｗ，Ｄ）、相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）及び道路形状認識ブロック４５にて得られた道路形状データに基づいて先行車を選択し、その先行車に対する距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを求める。
【００２６】
そして、車間制御部及び警報判定部ブロック５５が、この先行車との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、自車速Ｖｎ、先行車加速度、物体中心位置、物体幅、認識種別、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態、スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定する。その結果、警報が必要ならば、警報発生信号を警報音発生器１３に出力する。また、クルーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制御を実施する。そして、これらの制御実行時には、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知している。
【００２７】
次に、以上のように構成される車両制御装置１において実行される道路形状の認識にかかる動作について、図２のフローチャートに従って説明する。図２の最初のステップであるＳ１０００では、距離・角度計測データの読み込みを行う。この処理は距離・角度測定器５にて実行されるのであるが、１スキャン分の距離・角度計測データを取り込む。このスキャン周期は１００ｍｓｅｃとし、１００ｍｓｅｃ毎にデータを取り込むこととする。
【００２８】
続くＳ２０００では、停止物体のデータ（物体単位データ）のセグメント化を行う。このセグメント化はデータのグルーピングブロック４１にて実行されるのであるが、上述したように、距離・角度計測データを極座標系からＸＺ直交座標系に変換し、その変換後のデータをグルーピングしてセグメント（路側物群）を形成する。
【００２９】
具体的には、図３（ａ）の左側に示すように、セグメントである路側物群の生成の起点選択処理を行う。この起点選択処理は、角度順にソートした停止物体のうちのどの停止物体をセグメント形成の起点とするかを選択する処理である。
【００３０】
具体的には、角度順にソートした後、左角度方向では、
（１）左側エリア内で自車に対して最も内側（自車側）の停止物体の横位置を抽出する
（２）横位置が（１）に近く、自車との直接の距離が最も小さい停止物体を起点とする
上記の条件（１）については、車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出する。そして、条件（２）については、「自車との直接の距離」は、車幅方向における自車からの距離ではなく、自車から停止物体までの最短の距離である。
【００３１】
一方、右角度方向は上記の逆の条件となる。すなわち、（１）では、右側エリア内で自車に対して最も内側の路側停止物群の横位置を抽出することとなる。
【００３２】
図３（ａ）の左側に示すように、例えば自車の右角度方向においては、自車を中心にＺ軸方向に対して６°の傾きよりも右側の範囲において、自車からＸ軸方向に１ｍ〜８ｍの幅およびＺ軸方向に自車から３０ｍまでの距離の範囲に「０」番から「８」番までの停止物体が存在する。図３（ａ）の左側ではこの範囲を点ハッチングで示している。
【００３３】
各停止物体のうち、「０」番の停止物体はＸ軸に対する角度が最も小さいが、Ｘ軸方向の距離が自車から最も離れている。また、「１」番から「８」番までの各停止物体は、Ｘ軸方向の距離が最も小さい「８」番の位置（Ｘ＿ｍｉｎ）から例えば２ｍ離れた位置までの範囲内に存在している。
【００３４】
このような状況を、上記の条件（１）および（２）に当てはめると、「８」番の停止物体のＸ軸方向における横位置（Ｘ＿ｍｉｎ）を抽出する（条件（１））。そして、横位置が「８」番に近く、さらに自車との距離が最も小さい「１」番の停止物体を起点に決定する（条件（２））。これにより、「０」番の停止物体のように自車から離れた場所からの群接続の開始を防止できる。また、路側が二重に見えている場合、内側の路側列から優先的にグルーピングすることができる。
【００３５】
そして、上記のように決定した起点を出発点として路側物群（セグメント）を形成する。これについて、図４を参照して説明する。なお、図４では自車に対して右角度方向に位置する各停止物体の接続の例を示している。
【００３６】
図４に示すように、自車に最も近い停止物体（図３（ａ）の左側の「１」）を起点として、接続条件範囲ａと、この接続条件範囲ａに含まれると共にａよりも範囲が小さい接続条件範囲ｂとの両方に含まれる停止物体を順に接続していく。すなわち、停止物体を角度順に比較し、接続条件範囲ａを満たす停止物体が見つかった場合、さらに接続条件範囲ｂを満たす停止物体を検索し接続する。そして、接続後の停止物体を次の基点として接続条件範囲ａおよび接続条件範囲ｂに含まれる停止物体を検索し接続する。このように、接続後の停止物体を基点として接続条件範囲ａおよび接続条件範囲ｂに含まれる停止物体を順に検索し接続していく。
【００３７】
図４では、接続条件範囲ａに２つの停止物体が存在しているが、接続条件範囲ｂに含まれる停止物体が存在するので、この停止物体を接続する。これを繰り返すことにより、停止物体を次々に接続して路側物群を形成する。
【００３８】
なお、図４では接続条件範囲ｂは接続条件範囲ａのうちの左側（Ｚ軸側）に位置しているが、これは接続条件範囲ａに対する接続条件範囲ｂの位置の一例である。例えば、接続条件範囲ｂは接続条件範囲ａの車幅方向（Ｘ軸方向）の中心に位置していても良い。このように、接続条件範囲ｂを接続条件範囲ａのうちのどこに位置させるかについては適宜設定すれば良い。
【００３９】
上記のようにして停止物体の点集合を一体化してセグメントデータを求める。このセグメントデータは、一体化された点集合を含むような大きさに設定された、Ｘ軸及びＺ軸に平行な２辺を持つ長方形の領域であり、図３（ａ）の右側に示すように中心座標（Ｘ，Ｚ）と大きさを示すための２辺のデータ（Ｗ，Ｄ）をデータ内容とする。なお、この領域の左右両端の座標もデータとして持っておく。
【００４０】
続くＳ３０００では物体認識を行う。この物体認識は物体認識ブロック４３で実行され、その内容は上述した通りである。続くＳ４０００以降の処理は、道路形状認識ブロック４５にて実行される処理であり、Ｓ４０００では、Ｓ２０００で得られたセグメントの中心位置を極座標に変換して角度順にソートする。
【００４１】
続くＳ５０００では、Ｓ４１００で得た角度に基づいて、左角度方向から右角度方向へと、条件に合うセグメントをグルーピングし、路側物群（左）を形成する。この様子を図３（ｂ）も参照しながら説明する。本実施形態では、道路形状の認識を路側に設置されたデリニエータに基づいて行うため、まず、例えば余計な看板や車両などのデリニエータ以外のセグメントデータを排除するために、次の、いずれか一方の排除条件でも満たすセグメントを看板や車両などと判断して排除する。
【００４２】
横幅Ｗが大のセグメント
排除条件：横幅Ｗ≧１．２ｍ且つ縦横比Ｄ／Ｗ＜５
認識種別が移動物体の近傍のセグメント
排除条件：中心間距離がΔＸ≦２ｍ，ΔＺ≦２ｍ
次に、この排除条件を用いて排除した後に残ったセグメントに対して、左角度方向から右角度方向へと、距離Ｚが単調増加で且つ次の接続条件を満たすものを、満たすセグメントが存在する間、順に接続してグルーピングし、路側物群（左）を形成する。
【００４３】
接続条件：中心間距離がΔＸ≦３．５ｍ，ΔＺ≦５５ｍ
そして、距離が減少した場合、あるいは距離は単調増加であっても上記接続条件を満たさない場合には、別の新たな路側物群（左）を形成していく。なお、ここでは、構成セグメントが１つの場合であっても路側物群（左）とするが、道路端の認識に際しては、構成セグメントが３つ以上の路側物群（左）のみを使用する。したがって、図３（ｂ）に示す状況であれば、上記の排除条件にて排除した後に残ったデータをグルーピングした結果、No.1〜No.４の路側物群（左）が得られたが、構成セグメントが３つ以上の路側物群（左）はNo.1の場合だけであるので、この路側物群（左）No.1を道路端認識に用いる。
【００４４】
続くＳ５１００では、路側物群（左）（この場合は当然であるが路側物群（左）No.1を意味する）を構成するセグメントの中で、距離Ｚが最も大きい、つまり最遠セグメントについては、それが道路の左側のものか右側のものかを判断する。この判断の詳細は後述するが、道路右側のものであると判断した場合には、路側物群（左）から除外する。構成セグメント数が３つ以上の路側物群（左）で、道路右側のセグメントが混じっている例を図５（ａ）に示す。この図からも判るように、左角度方向から右角度方向へと距離が単調増加の間グルーピングしていくときには、最遠セグメントだけ本当に道路の左側か否かを判断すれば、ほとんどの場合は問題ない。最遠セグメントの一つ手前のセグメント（以下「第２最遠セグメント」と称す。）も右側である状況がほとんど想定できないからである。
【００４５】
そこで、この最遠セグメントについて、次のような判断を行う。図５（ｂ）に示すように、まず、最遠セグメントを除いた残りの構成セグメントを滑らかな曲線で結び、この曲線近傍に最遠セグメントが存在するか否かで判断する。曲線は、ここでは距離Ｚが最も小さい「最近セグメント」と第２最遠セグメントの２点を通り、Ｘ軸に直交する円を求める。Ｘ軸に直交するための中心がＸ軸上に存在し、円周上の２点が判っているので、円の方程式を導くことができる。
【００４６】
そして、その円と最遠セグメントのＸ軸方向への距離ΔＸが１．５ｍ未満であれば道路左側のセグメントであると判断して路側物群（左）に含めたままにし、逆に距離ΔＸが１．５以上の場合には、道路右側のセグメントであると判断して路側物群（左）から除外する。なお、最遠セグメントと円との最も近い距離、すなわち、最遠セグメントから円に下した垂線の長さで判断してもよいが、現実的には、上述したようにＸ軸方向への距離ΔＸのみ考えれば特段問題はない。
【００４７】
続くＳ６０００，Ｓ６１００では、Ｓ５０００，Ｓ５１００にて実行した内容を、左右逆にして実行する。つまり、Ｓ６０００では、Ｓ４０００で得た角度に基づいて、右角度方向から左角度方向へと条件に合うセグメントをグルーピングして路側物群（右）を形成する。余計な看板などを排除する条件は左の場合と同じである。そして、排除した後に残ったセグメントに対して、右角度方向から左角度方向へと、距離Ｚが単調増加で且つ接続条件を満たすものを順に接続してグルーピングし、路側物群（右）を形成する。接続条件も左の場合と同じであり、また構成セグメントが３つ以上の路側物群（右）のものだけを道路端認識に用いる点も同じである。
【００４８】
また、Ｓ６１００では、路側物群（右）中の最遠セグメントについては、左の場合と同様の手法で、道路の左側のものか右側のものかを判断し、左側のセグメントであれば路側物群（右）から除外する。このようにして、路側物群（左）と路側物群（右）とが得られたら、続くＳ７０００では、路側物群（左）における最遠セグメントと路側物群（右）における最遠セグメントが同じ場合、つまり、図６（ａ）に示すように、１つの最遠セグメントが路側物群（左）にも属し、路側物群（右）にも属するという競合状態にある場合には、図６（ｂ）に示すように、その最遠セグメントは排除する。もちろん、重複していない場合にはこのような処理は行わない。
【００４９】
そして、Ｓ８０００では、構成セグメントが３つ以上の路側物群（左）と路側物群（右）とに基づいて、道路の左右端をそれぞれ認識する。なお、本実施形態においては、図７に示すように、各路側物群の構成セグメント間を補間することで道路左右端を線分の集合として認識する。さらに、路側物群データ間の補間結果を利用し、Ｘ軸との交点を算出し、この交点までの間も補間することによって、自車位置近傍からの道路形状を線分の集合として認識するようにしている。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の車両制御装置１では、その道路形状認識処理において、抽出した停止物体のうち最も内側（自車側）の停止物体の横位置を抽出し、自車からこの横位置に近くさらに自車との直接の距離が最も小さい停止物体を起点とすることが特徴となっている。これにより、ソートの角度順に最も角度が小さく、自車から離れた場所に位置する停止物体を起点とした群接続の開始を防止することができる。また、路側が二重に見えている場合に内側の路側列から優先的にグルーピングを行うようにすることができる。このため、道路端の認識の精度が向上し、ひいてはより正確な道路形状を頻度良く算出することができる。
【００５１】
また、上記のように決定した起点となる停止物体を出発点として接続条件範囲ａおよびｂに含まれる停止物体を接続することが特徴となっている。このように、狭い接続条件範囲ｂに含まれる停止物体を接続していくので、群接続をより実際の道路形状に近づけることができる。このため、道路端認識の精度を向上させることができる。また、停止物体の角度順で比較することにより距離差は大きいが角度差が小さい停止物体が先に比較および接続されてしまうのを防ぐことができる。もちろん、接続条件範囲を２つ設けて接続条件を二重化しているので、現行の性能は維持できる。
【００５２】
そして、このように良好に認識された道路形状を用いて先行車を判定し、車間制御や車間警報を行うので、これらの制御が良好に実施されることとなる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、距離・角度測定器５がレーダ手段に相当し、コンピュータ３のデータのグルーピングブロック４１、物体認識ブロック４３及び道路形状認識ブロック４５が認識手段に相当する。但し、その内のデータのグルーピングブロック４１及び物体認識ブロック４３が物体認識手段に相当し、道路形状認識ブロック４５が有効データ抽出手段、起点選択手段、路側物群データ形成手段、道路端認識手段に相当する。
【００５４】
また、接続条件範囲ａが第１接続条件範囲に対応し、接続条件範囲ｂが第２接続条件範囲に対応する。
【００５５】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、自車側のセグメント（停止物群）を優先的に用いてセグメントを接続し、これにより道路端テーブルを生成することが特徴となっている。
【００５６】
例えば、全てのセグメントを用いて平均の道路端を求める場合、図８（ａ）に示すように道路端の平均が車幅方向（Ｘ軸方向）にばらついてしまう。そこで、本実施形態では、自車側（内側）のセグメントを用いてグルーピングを行う。なお、本実施形態に係るグルーピングは、第１実施形態のＳ５０００およびＳ６０００の処理に該当する。
【００５７】
具体的には、図８（ｂ）に示すように、各セグメントを通る円とＸ軸との交点をそれぞれ求め、最も内側の交点から所定の閾値だけ離れた範囲内に交点のあるセグメントのみを用いてグルーピングを行う。これにより、図８（ｂ）においてＸ軸方向に自車から最も離れたセグメントはグルーピングの対象外となる。したがって、算出される平均の道路端は内側（自車側）の各セグメントを通るように認識される。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、より自車側（内側）で同じ曲線上にある路側物群を優先的にグルーピングに使っている。すなわち、自車側（内側）のセグメントを優先的に使用した道路端テーブルを生成しているので、車幅方向（Ｘ軸方向）にセグメントが複数存在して路側が二重に見えているとき等の状況においても道路端の認識の精度が向上する。したがって、より正確な道路形状を頻度良く算出することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
本発明は上記の実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。例えば、下記の（１）〜（４）のように変更可能である。
【００６０】
（１）例えば、上記実施形態では、Ｓ７０００にて両路側物群に属する最遠セグメントについては除外したが、その重複した最遠セグメントについて、左右両方向の路側物群データのいずれにより属する可能性が高いかを判定し属する可能性が高い側の路側物群データに含めてもよい。このようにすれば、重複した最遠データもできるだけ生かすことができる。なお、判定に際しては、例えばＳ５１００，Ｓ６１００での手法を援用してもよい。すなわち、最遠セグメントの位置と、両路側物群に対応する各円とのＸ軸方向への距離ΔＸの大小を判定し、距離ΔＸが小さい方に含めるといったことである。なお、例えば両方の円の間には不感帯を設け、その不感帯を超えて近い方の路側物群に含めるようにしてもよい。
【００６１】
（２）上記実施形態あるいは上記（１）の内容は、最遠データをなるべく生かそうという観点からの対処であったが、誤判定をなるべく回避するという観点であれば、Ｓ５１００，Ｓ６１００において最遠セグメントを無条件に除外することも考えられる。このようにすれば、その最遠データを用いることによる誤判定は確実に回避できる。
【００６２】
（３）上記実施形態では、路側物群を構成するセグメント間を補間することで道路端を線分の集合として認識しているが、補間の方法としてはこれに限られることはなく、例えばセグメント間を曲線によって補間し、道路端を滑らかな曲線として認識してもよい。
【００６３】
（４）上記実施例形態では「レーダ手段」としてレーザ光を用いた距離・角度測定器５を採用したが、ミリ波等を用いてもよいことは既に述べた。そして、例えばミリ波のＦＭＣＷレーダやドップラーレーダを用いた場合には、反射波（受信波）から先行車までの距離情報と先行車の相対速度情報が一度に得られるため、レーザ光を用いた場合のように、距離情報に基づいて相対速度を算出するという過程は不要となる。
【符号の説明】
【００６４】
１ 車両制御装置
３ コンピュータ
５ 距離・角度測定器
４１ グルーピングブロック
４３ 物体認識ブロック
４５ 道路形状認識ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて車両周囲の道路形状を認識する車両用道路形状認識方法であって、
前記反射波に基づいて、少なくとも物体までの距離を含む物体単位データを車幅方向角度に対応して取得し、
前記反射波に基づいて得た物体の相対速度及び自車速に基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定し、この認識種別の判定結果に基づいて、道路形状を認識するために有効な前記物体単位データを抽出し、
抽出した物体単位データの中から、前記車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出すると共に、前記車幅方向において前記最も自車側の停止物体の横位置から所定距離だけ離れた範囲内に位置し、かつ、自車からの直接の距離が最も小さい停止物体を起点に決定し、
左角度方向から右角度方向及び右角度方向から左角度方向の両方向についてそれぞれ、接続条件として距離が単調増加であるデータ同士を前記起点から接続してグルーピングして路側物群のデータを形成し、その形成された路側物群のデータに基づき道路端を認識することを特徴とする車両用道路形状認識方法。
【請求項２】
前記路側物群のデータを形成する際には、第１接続条件範囲（ａ）と、この第１接続条件範囲に含まれると共に範囲が当該第１接続条件範囲よりも小さい第２接続条件範囲（ｂ）と、を設定し、前記起点を出発点として当該起点を基点とした前記第１接続条件範囲および前記第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を前記起点に接続し、この接続後の停止物体を次の基点として前記第１接続条件範囲および前記第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を接続し、これを繰り返して停止物体をグルーピングすることにより前記路側物群のデータを形成することを特徴とする請求項１に記載の車両用道路形状認識方法。
【請求項３】
前記路側物群のデータに基づいて前記道路端を認識する際には、前記路側物群のデータを複数形成した後、前記路側物群を通る円と前記車幅方向の軸との交点を前記複数の路側物群毎にそれぞれ求め、前記車幅方向において最も自車側の交点から所定の閾値だけ離れた範囲内に位置する交点に対応した路側物群のみを用いて前記道路端の認識を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用道路形状認識方法。
【請求項４】
車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて物体を検出するレーダ手段（５）と、
当該レーダ手段（５）による検出結果に基づき、車両前方の道路形状を認識する認識手段（４１、４３、４５）と、を備えた車両用道路形状認識装置であって、
前記レーダ手段（５）は、前記反射波に基づいて、少なくとも物体までの距離を含む物体単位データを車幅方向角度に対応して取得し、
前記認識手段（４１、４３、４５）は、
前記反射波に基づいて得た物体の相対速度及び自車速に基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定する物体認識手段（４１、４３）と、
当該物体認識手段（４１、４３）による認識結果に基づき、道路形状を認識するために有効な前記物体単位データを抽出する有効データ抽出手段（４５）と、
前記有効データ抽出手段（４５）で抽出された物体単位データの中から、前記車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出すると共に、前記車幅方向において前記最も自車側の停止物体の横位置から所定距離だけ離れた範囲内に位置し、かつ、自車からの直接の距離が最も小さい停止物体を起点に決定する起点選択手段（４５）と、
左角度方向から右角度方向及び右角度方向から左角度方向の両方向についてそれぞれ、接続条件として距離が単調増加であるデータ同士を前記起点選択手段（４５）で決定された前記起点から接続してグルーピングして路側物群のデータを形成する路側物群データ形成手段（４５）と、
前記路側物群データ形成手段（４５）にて形成された前記両方向の路側物群のデータに基づき道路端を認識する道路端認識手段（４１、４３、４５）と、を備えていることを特徴とする車両用道路形状認識装置。
【請求項５】
前記路側物群データ形成手段（４５）は、第１接続条件範囲と、この第１接続条件範囲に含まれると共に範囲が当該第１接続条件範囲よりも小さい第２接続条件範囲と、を有し、前記起点選択手段（４５）で決定された前記起点を出発点として当該起点を基点とした前記第１接続条件範囲および前記第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を前記起点に接続し、この接続後の停止物体を次の基点として前記第１接続条件範囲および前記第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を接続し、これを繰り返して停止物体をグルーピングすることにより前記路側物群のデータを形成することを特徴とする請求項４に記載の車両用道路形状認識装置。
【請求項６】
前記路側物群データ形成手段（４５）は、前記路側物群のデータを複数形成し、
前記道路端認識手段（４１、４３、４５）は、前記路側物群を通る円と前記車幅方向の軸との交点を前記複数の路側物群毎にそれぞれ求め、前記車幅方向において最も自車側の交点から所定の閾値だけ離れた範囲内に位置する交点に対応した路側物群のみを用いて前記道路端の認識を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の車両用道路形状認識装置。
【請求項７】
請求項４ないし６に記載の車両用道路形状認識装置の認識手段としてコンピュータシステムを機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて車両周囲の道路形状を認識する車両用道路形状認識方法であって、
前記反射波に基づいて、少なくとも物体までの距離を含む物体単位データを車幅方向角度に対応して取得し、
前記反射波に基づいて得た物体の相対速度及び自車速に基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定し、この認識種別の判定結果に基づいて、道路形状を認識するために有効な前記物体単位データを抽出し、
抽出した物体単位データの中から、前記車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出すると共に、前記車幅方向において前記最も自車側の停止物体の横位置から所定距離だけ離れた範囲内に位置し、かつ、自車からの直接の距離が最も小さい停止物体を起点に決定し、
左角度方向から右角度方向及び右角度方向から左角度方向の両方向についてそれぞれ、接続条件として距離が単調増加であるデータ同士を前記起点から接続してグルーピングして路側物群のデータを形成し、その形成された路側物群のデータに基づき道路端を認識することを特徴とする車両用道路形状認識方法。
【請求項２】
前記路側物群のデータを形成する際には、第１接続条件範囲（ａ）と、この第１接続条件範囲に含まれると共に範囲が当該第１接続条件範囲よりも小さい第２接続条件範囲（ｂ）と、を設定し、前記起点を出発点として当該起点を基点とした前記第１接続条件範囲および前記第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を前記起点に接続し、この接続後の停止物体を次の基点として前記第１接続条件範囲および前記第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を接続し、これを繰り返して停止物体をグルーピングすることにより前記路側物群のデータを形成することを特徴とする請求項１に記載の車両用道路形状認識方法。
【請求項３】
前記路側物群のデータに基づいて前記道路端を認識する際には、前記路側物群のデータを複数形成した後、前記路側物群を通る円と前記車幅方向の軸との交点を前記複数の路側物群毎にそれぞれ求め、前記車幅方向において最も自車側の交点から所定の閾値だけ離れた範囲内に位置する交点に対応した路側物群のみを用いて前記道路端の認識を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用道路形状認識方法。
【請求項４】
車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて物体を検出するレーダ手段（５）と、
当該レーダ手段（５）による検出結果に基づき、車両前方の道路形状を認識する認識手段（４１、４３、４５）と、を備えた車両用道路形状認識装置であって、
前記レーダ手段（５）は、前記反射波に基づいて、少なくとも物体までの距離を含む物体単位データを車幅方向角度に対応して取得し、
前記認識手段（４１、４３、４５）は、
前記反射波に基づいて得た物体の相対速度及び自車速に基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定する物体認識手段（４１、４３）と、
当該物体認識手段（４１、４３）による認識結果に基づき、道路形状を認識するために有効な前記物体単位データを抽出する有効データ抽出手段（４５）と、
前記有効データ抽出手段（４５）で抽出された物体単位データの中から、前記車幅方向の距離が最も自車側に位置する停止物体の横位置を抽出すると共に、前記車幅方向において前記最も自車側の停止物体の横位置から所定距離だけ離れた範囲内に位置し、かつ、自車からの直接の距離が最も小さい停止物体を起点に決定する起点選択手段（４５）と、
左角度方向から右角度方向及び右角度方向から左角度方向の両方向についてそれぞれ、接続条件として距離が単調増加であるデータ同士を前記起点選択手段（４５）で決定された前記起点から接続してグルーピングして路側物群のデータを形成する路側物群データ形成手段（４５）と、
前記路側物群データ形成手段（４５）にて形成された前記両方向の路側物群のデータに基づき道路端を認識する道路端認識手段（４１、４３、４５）と、を備えていることを特徴とする車両用道路形状認識装置。
【請求項５】
前記路側物群データ形成手段（４５）は、第１接続条件範囲と、この第１接続条件範囲に含まれると共に範囲が当該第１接続条件範囲よりも小さい第２接続条件範囲と、を有し、前記起点選択手段（４５）で決定された前記起点を出発点として当該起点を基点とした前記第１接続条件範囲および前記第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を前記起点に接続し、この接続後の停止物体を次の基点として前記第１接続条件範囲および前記第２接続条件範囲の両方に含まれる停止物体を接続し、これを繰り返して停止物体をグルーピングすることにより前記路側物群のデータを形成することを特徴とする請求項４に記載の車両用道路形状認識装置。
【請求項６】
前記路側物群データ形成手段（４５）は、前記路側物群のデータを複数形成し、
前記道路端認識手段（４１、４３、４５）は、前記路側物群を通る円と前記車幅方向の軸との交点を前記複数の路側物群毎にそれぞれ求め、前記車幅方向において最も自車側の交点から所定の閾値だけ離れた範囲内に位置する交点に対応した路側物群のみを用いて前記道路端の認識を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の車両用道路形状認識装置。
【請求項７】
請求項４ないし６に記載の車両用道路形状認識装置の認識手段としてコンピュータシステムを機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４２９３７（Ｐ２０１２−２４２９３７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０２２４（Ｐ２０１１−１１０２２４）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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