車両誘導装置
【課題】路面勾配などがある場合でも車両を高精度に誘導できる車両誘導装置を提供することを課題とする。
【解決手段】車両を目的位置まで誘導する車両誘導装置であって、車両周辺を撮像する撮像手段と、車両の目的位置を設定する目的位置設定手段と、車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出する誘導軌跡算出手段と、誘導軌跡に従って車両を誘導する車両誘導手段と、車両誘導中に異なる時刻に撮像された複数の画像に基づいて車両の進行方向を判定する判定手段と、その判定した車両の進行方向に基づいて車両の現在位置を更新する現在位置更新手段を備え、誘導軌跡算出手段は、現在位置更新手段で更新した車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出することを特徴とする。
【解決手段】車両を目的位置まで誘導する車両誘導装置であって、車両周辺を撮像する撮像手段と、車両の目的位置を設定する目的位置設定手段と、車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出する誘導軌跡算出手段と、誘導軌跡に従って車両を誘導する車両誘導手段と、車両誘導中に異なる時刻に撮像された複数の画像に基づいて車両の進行方向を判定する判定手段と、その判定した車両の進行方向に基づいて車両の現在位置を更新する現在位置更新手段を備え、誘導軌跡算出手段は、現在位置更新手段で更新した車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駐車支援などに適用される車両誘導装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両を駐車する場合に運転者を支援する駐車支援装置が開発されている。駐車支援装置では、駐車スペースまでの目標走行軌跡を演算し、目標走行軌跡に追従するように舵角制御を行う。特許文献１に記載の装置では、時間的に連続する複数の画像における一致領域の移動ベクトルを演算し、その移動ベクトルに基づいて車両の駐車支援時の予測進路を予測し、その予測進路を車載モニタに表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８３９１３号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２４１２号公報
【特許文献３】特開平１１−２０８４９６号公報
【特許文献４】特開２００８−２７９９４９号公報
【特許文献５】特開２００５−２９０２５号公報
【特許文献６】特開２００４−３３８６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の装置では路面が平坦であることを前提としているが、路面には勾配がある場合がある。路面に勾配がある場合、車両が進むべき方向（例えば、バック駐車時には車両が後方に進む方向）とは逆方向に進むこともある。その結果、適切な駐車支援ができなくなる。このような場合を想定し、車両が実際にはどちらの方向に進んでいるのかを加速度センサや正逆判定回路付の車輪速センサなどのセンサで検知することも考えられるが、標準的に装備されないこのようなセンサを別途設けることによってコストアップする。
【０００５】
そこで、本発明は、路面勾配などがある場合でも車両を高精度に誘導できる車両誘導装置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】
本発明に係る車両誘導装置は、車両を目的位置まで誘導する車両誘導装置であって、車両周辺を撮像する撮像手段と、車両の目的位置を設定する目的位置設定手段と、車両の現在位置から目的位置設定手段で設定した目的位置までの誘導軌跡を算出する誘導軌跡算出手段と、誘導軌跡算出手段で算出した誘導軌跡に従って車両を誘導する車両誘導手段と、車両誘導中に撮像手段で異なる時刻に撮像された複数の画像に基づいて車両の進行方向を判定する判定手段と、判定手段で判定した車両の進行方向に基づいて車両の現在位置を更新する現在位置更新手段を備え、誘導軌跡算出手段は、現在位置更新手段で更新した車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出することを特徴とする。
【０００７】
この車両誘導装置では、目的位置設定手段によって車両を誘導する目的位置（例えば、駐車位置）を設定する。そして、車両誘導装置では、誘導軌跡算出手段によってその車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出し、車両誘導手段によって誘導軌跡に従って車両を誘導する。特に、車両誘導装置では、撮像手段によって所定時間毎に車両周辺を撮像しており、判定手段によってその異なる時刻に撮像された複数の画像に基づいて車両誘導中に車両の進行方向（車両が実際に進んでいる方向）を判定する。そして、車両誘導装置では、現在位置更新手段によってその判定した進行方向に応じて車両の現在位置を更新し、誘導軌跡算出手段によってその更新された車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出する。このように、車両誘導装置では、時系列の画像を用いて車両の進行方向を判定することにより、車両が実際に進んでいる方向に応じて高精度な車両の現在位置を取得できるとともにその現在位置を用いて適切な誘導軌跡に更新（補正）でき、高精度に車両を誘導することができる。例えば、路面勾配などによって車両が進むべき方向に対して逆方向に進んだ場合でも、車両が実際に進んでいる逆方向を高精度に判定でき、その実際に進んでいる逆方向に応じて現在位置を更新でき、適切な車両の誘導が可能となる。また、車両誘導装置では、車両の進行方向を判定するために、車両誘導装置に通常搭載される撮像手段による時系列の画像を用いているので、他のセンサを必要とせず、コストアップしない。
【０００８】
本発明の上記車両誘導装置では、判定手段は、車両誘導中に撮像手段で異なる時刻に撮像された複数の画像間のオプティカルフローを算出し、当該オプティカルフローに基づいて車両の進行方向を判定すると好適である。
【０００９】
この車両誘導装置では、異なる時刻に撮像された複数の画像間から導出されるオプティカルフローを利用して車両の進行方向を判定することにより、車両の進行方向を高精度に判定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、時系列の画像を用いて車両の進行方向を判定することにより、車両が実際に進んでいる方向に応じて高精度な車両の現在位置を取得できるとともにその現在位置を用いて適切な誘導軌跡に更新でき、高精度に車両を誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るＩＰＡシステムの構成図である。
【図２】駐車支援開始時の自車位置と駐車スペースの位置関係の一例である。
【図３】図２の自車位置と駐車スペースの位置関係における目標走行軌跡の一例である。
【図４】オプティカルフローの説明図である。
【図５】車両の駐車支援時の進行方向に対して前進と判定した場合の自車位置演算の説明図であり、（ａ）が前進前であり、（ｂ）が前進後である。
【図６】車両の駐車支援時の進行方向に対して後退と判定した場合の自車位置演算の説明図であり、（ａ）が後退前であり、（ｂ）が後退後である。
【図７】図１のＩＰＡＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両誘導装置の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
本実施の形態では、本発明に係る車両誘導装置を、オートマチック車両に搭載されるＩＰＡ[Intelligent Parking Assist]システムに適用する。本実施の形態に係るＩＰＡシステムは、駐車支援システムであり、車両を駐車する際に運転者による駐車支援要求があると、リバースレンジ（Ｒレンジ）で車両が後退を始めると駐車スペースまでステアリング操作を自動的に行う。この際、運転者は、周囲の安全を確認しながらブレーキ操作だけをすればよい。車両の駐車支援時の駆動力は、オートマッチク車両のＲレンジでのクリープトルクによって得られる。なお、本実施の形態では、車両が駐車支援時に進むべき方向は、駐車支援時に運転者が意図する方向である車両の後方向（車両がバックする方向）であり、この方向を車両の駐車支援時の通常の進行方向とする。
【００１４】
図１〜図６を参照して、本実施の形態に係るＩＰＡシステム１について説明する。図１は、本実施の形態に係るＩＰＡシステムの構成図である。図２は、駐車支援開始時の自車位置と駐車スペースの位置関係の一例である。図３は、図２の自車位置と駐車スペースの位置関係における目標走行軌跡の一例である。図４は、オプティカルフローの説明図である。図５は、車両の駐車支援時の進行方向に対して前進と判定した場合の自車位置演算の説明図であり、（ａ）が前進前であり、（ｂ）が前進後である。図６は、車両の駐車支援時の進行方向に対して後退と判定した場合の自車位置演算の説明図であり、（ａ）が後退前であり、（ｂ）が後退後である。
【００１５】
ＩＰＡシステム１では、駐車スペースを設定すると、自車両の現在位置から駐車スペースまでの目標走行軌跡を演算し、その目標走行軌跡に追従して走行するようにＥＰＳ[Electric Power Steering]システムを利用して舵角制御を行う。特に、ＩＰＡシステム１では、自車両の駐車支援時の進行方向に対する前進（車両の後方向に進んでいる）／後退（車両の前方向に進んでいる）をオプティカルフローを利用して判定し、その判定した進行方向に対する前進／後退に応じて現在位置を更新し、現在位置を更新する毎に目標走行軌跡を更新（補正）する。
【００１６】
ＩＰＡシステム１は、バックモニタカメラ１０、舵角センサ１１、ブレーキスイッチ１２、ＩＰＡスイッチ１３、シフトポジションセンサ１４、ＶＳＣ[Vehicle Stability Control]ＥＣＵ[Electronic Control Unit]１５、ＥＰＳＥＣＵ２０、ディスプレイ２１及びＩＰＡＥＣＵ３０などからなる。なお、本実施の形態では、バックモニタカメラ１０が特許請求の範囲に記載する撮像手段に相当する。
【００１７】
バックモニタカメラ１０は、自車両の後方周辺（車両がバックするときに必要となる後方画像）を撮像するカメラである。バックモニタカメラ１０は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を備え、広角レンズによって比較的広角な範囲を撮像できる。バックモニタカメラ１０は、自車両の後端の中央に取り付けられる。バックモニタカメラ１０では、一定時間毎に、自車両の後方周辺を撮像し、その撮像画像情報からなるカメラ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。この撮像画像は、一定時間（例えば、１／３０秒）毎のフレームの画像である。
【００１８】
舵角センサ１１は、運転者の操作によるステアリングホイール（図示せず）の舵角を検出するセンサである。舵角センサ１１では、一定時間毎に、舵角を検出し、その検出した舵角を舵角信号としてＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００１９】
ブレーキスイッチ１２は、運転者によってブレーキペダル（図示せず）が踏まれたか否かを検出するスイッチである。ブレーキスイッチ１２では、一定時間毎に、ブレーキペダルが踏まれたか否かを検出し、ブレーキペダルが踏まれた場合にはＯＮ信号、踏まれていない場合にはＯＦＦ信号を設定したブレーキ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００２０】
ＩＰＡスイッチ１３は、運転者がＩＰＡシステム１の起動（ＯＮ）／停止（ＯＦＦ）を選択するためのスイッチである。ＩＰＡスイッチ１３では、その選択されているスイッチ情報をＩＰＡ信号としてＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００２１】
シフトポジションセンサ１４は、運転者によって選択されているシフトレバーのポジションを検出するセンサである。シフトポジションセンサ１４では、その検出したシフトレバーのポジション情報をシフトポジション信号としてＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００２２】
ＶＳＣＥＣＵ１５は、車両の横滑り状態を検知し、各輪のブレーキ力や駆動力を制御することにより横滑り状態を防止するＶＳＣシステムを統括制御するためのＥＣＵである。特に、ＶＳＣＥＣＵ１５では、一定時間毎に、車輪速センサ（図示せず）からの車輪速信号に基づいて車速を演算する。ＶＳＣＥＣＵ１５では、その車速をＥＣＵ内で利用する以外に、ＶＳＣ車速信号としてＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。なお、ＶＳＣシステムが搭載されていない場合、車輪速センサを用いて車速を演算するＡＢＳシステムなどの他のシステムから車速を取得してもよいし、あるいは、車輪速センサを用いるシステムが搭載されていない場合にはＩＰＡシステム用に車輪速センサを備える構成としてもよい。
【００２３】
ＥＰＳＥＣＵ２０は、ＥＰＳモータ（図示せず）によるアシストトルクをステアリング系に付加して運転者による操舵操作をアシストするＥＰＳシステムを統括制御するためのＥＣＵである。ＥＰＳＥＣＵ２０では、通常、車速や操舵トルクなどに基づいてアシストトルクを設定し、このアシストトルクを発生するためにＥＰＳモータの駆動を制御する。特に、ＥＰＳＥＣＵ２０では、ＩＰＡＥＣＵ３０から舵角制御信号を受信すると、舵角制御信号に示されている目標舵角と実際の舵角との差を無くすための操舵トルクを発生するためにＥＰＳモータの駆動を制御する。
【００２４】
ディスプレイ２１は、ナビゲーションシステムなどの他のシステムと共用される車載のディスプレイである。ディスプレイ２１では、ＩＰＡＥＣＵ３０から画像表示信号を受信すると、その画像表示信号に示される画像を表示する。
【００２５】
ＩＰＡＥＣＵ３０は、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[RandomAccess Memory]及び画像処理チップなどからなる電子制御ユニットであり、ＩＰＡシステム１を統括制御する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、ＲＯＭに記憶されているアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することにより、駐車スペース設定機能、目標走行軌跡演算機能、舵角制御機能、オプティカルフロー推定機能、前進／後退判定機能、現在位置更新機能が構成される。なお、本実施の形態では、ＩＰＡＥＣＵ３０における駐車スペース設定機能が特許請求の範囲に記載する目標位置設定手段に相当し、目標走行軌跡演算機能が特許請求の範囲に記載する誘導軌跡算出手段に相当し、オプティカルフロー推定機能及び前進／後退判定機能が特許請求の範囲に記載する判定手段に相当し、現在位置更新機能が特許請求の範囲に記載する現在位置更新手段に相当し、舵角制御機能及びＥＰＳＥＣＵ２０における処理が特許請求の範囲に記載する車両誘導手段に相当する。
【００２６】
ＩＰＡＥＣＵ３０では、一定時間毎に、バックモニタカメラ１０からのカメラ信号を受信し、車両の後方周辺の各フレームの画像を時系列で記憶する。また、ＩＰＡＥＣＵ３０では、一定時間毎に、舵角センサ１１、ブレーキスイッチ１２の各検出信号を受信し、各検出情報（舵角、ブレーキ操作のＯＮ／ＯＦＦ）を取得する。また、ＩＰＡＥＣＵ３０では、一定時間毎に、ＶＳＣＥＣＵ１５からＶＳＣ車速信号を受信し、自車両の車速を取得する。
【００２７】
ＩＰＡＥＣＵ３０では、ＩＰＡスイッチ１３からのＩＰＡ信号を受信し、ＩＰＡ信号がＯＮの場合にはシステムを起動し、ＩＰＡ信号がＯＦＦの場合にはシステムを停止する。そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、シフトポジションセンサ１４からのシフトポジション信号を受信し、システム起動かつシフトポジションがＲレンジの場合に上記の各機能を実行し、舵角制御信号をＥＰＳＥＣＵ２０に送信するとともに画像表示信号をディスプレイ２１に送信する。また、ＩＰＡＥＣＵ３０では、ブレーキ操作がＯＦＦからＯＮに切り替わった場合、上記の各機能を実行を中断する。また、ＩＰＡＥＣＵ３０では、自車両が駐車スペースに到着した場合、上記の各機能を実行を終了する。
【００２８】
駐車スペース設定機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、最初に、自車両ＭＶの現在位置（駐車支援開始時のスタート位置）から駐車したいスペースＰＳ（そのスペースの中心位置ＣＰ）を設定する（図２参照）。この設定方法としては、例えば、運転者がディスプレイ２１に表示されている自車両の後方周辺の画像から駐車したい位置をカーソル操作あるいはタッチディスプレイ操作で設定すると、その設定された位置に従って駐車スペースを設定する。この場合、ディスプレイ２１にバックモニタカメラ１０で撮像した画像の表示や駐車位置の設定を促す操作案内などが必要となる。あるいは、画像認識によってバックモニタカメラ１０で撮像した画像から駐車場の区画線ＰＬを認識し、その区画線ＰＬで区画された各スペースの中から空いているスペースを判断し、空いているスペースと自車両ＭＶの現在位置との関係から駐車スペースＰＳを設定する（図２参照）。
【００２９】
目標走行軌跡演算機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、平面座標系において、駐車スペースＰＳの中心位置ＣＰを駐車支援時の最終到達点として、自車両ＭＶの現在位置ＭＰ（初回はスタート位置、それ以外は現在位置更新機能で更新された現在位置）からの目標走行軌跡（例えば、自車両の中心位置が辿るべき軌跡）ＴＬを演算する（図３参照）。この目標走行軌跡の演算方法としては、従来の方法を適用する。さらに、ＩＰＡＥＣＵ３０では、その目標走行軌跡ＴＬ及び自車両ＭＶの現在位置ＭＰなどを現時刻Ｔ（ｎ）の自車両後方周辺の画像に重畳した表示用の画像を生成し、その画像情報からなる画像表示信号をディスプレイ２１に送信する。
【００３０】
舵角制御機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、車速と舵角に基づいて、自車両ＭＶのスタート位置からの移動距離あるいは前時刻Ｔ（ｎ−１）から現時刻Ｔ（ｎ）までの移動距離を演算する。そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、その演算した移動距離に応じて、目標走行軌跡演算機能で演算した目標走行軌跡ＴＬから今回の目標舵角を演算する。さらに、ＩＰＡＥＣＵ３０では、その目標舵角からなる舵角制御信号をＥＰＳＥＣＵ２０に送信する。
【００３１】
オプティカルフロー推定機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、現時刻Ｔ（ｎ）のフレームの画像と前時刻Ｔ（ｎ−１）のフレームの画像からオプティカルフローを推定演算する。オプティカルフローは、時間的に連続する画像から画像内の対応する各領域の速度場を求め、画像内の物体の動きをベクトルで表したものである。オプティカルフローの演算方法として、従来の方法を適用し、例えば、ブロックマッチング法、勾配法がある。例えば、図４に示すように、前時刻Ｔ（ｎ−１）の画像Ｉｎ−１における所定の画素数（例えば、３×３の９画素、４×４の１６画素、５×５の２５画素）からなる各領域Ａ１ｎ−１、Ａ２ｎ−１、Ａ３ｎ−１（物体の特徴部分）に対応する現時刻Ｔ（ｎ）の画像Ｉｎにおける各領域Ａ１ｎ、Ａ２ｎ、Ａ３ｎを探索し、その各領域間Ａ１ｎ−１−Ａ１ｎ、Ａ２ｎ−１−Ａ２ｎ、Ａ３ｎ−１−Ａ３ｎの移動方向と移動距離からなる各移動ベクトルＶ１、Ｖ２、Ｖ３を演算する。
【００３２】
前進／後退判定機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、オプティカルフロー推定機能で推定したオプティカルフロー、自車両ＭＶにおけるカメラの設置位置（あるいは、画像内における位置）及び舵角状態に基づいて、自車両ＭＶが駐車支援時の進行方向に対して前進しているかあるいは後退しているかを判定する。ちなみに、運転者によってシフトレバーでＲレンジが選択され、ブレーキ操作がＯＦＦの場合、クリープトルクによって、通常、自車両ＭＶは、後方にゆっくりと進む（自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して前進する）。しかし、路面に勾配があり、自車両ＭＶの前側のほうが低い場合、自車両ＭＶが、前方に進むことがある（自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して後退する）。
【００３３】
具体的に、この判定方法について説明する。ここでは、説明を判り易くするために、自車両ＭＶの側面に設置されるサイドカメラで撮像した時系列の画像でオプティカルフローを推定し、Ｒレンジで自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向がバックする方向であり、舵角がニュートラル状態の場合で説明する。車両の左側のサイドカメラの場合、図４に示すようなオプティカルフローＶ１、Ｖ２、Ｖ３が得られたとすると、時系列の画像間において自車両ＭＶの左側の各物体が自車両ＭＶの後方から前方に移動しているので、自車両ＭＶが後方に進んでいると判断でき、自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して前進と判定される。また、車両の右側のサイドカメラの場合、図４に示すようなオプティカルフローＶ１、Ｖ２、Ｖ３が得られたとすると、時系列の画像間において自車両ＭＶの右側の各物体が自車両ＭＶの前方から後方に移動しているので、自車両ＭＶは前方に進んでいると判断でき、自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して後退と判定される。
【００３４】
バックモニタカメラ１０で撮像した時系列の画像間でオプティカルフローを推定した場合についても説明しておく。バックモニタカメラ１０による画像において自車両ＭＶよりも左側の各領域から図４に示すようなオプティカルフローＶ１、Ｖ２、Ｖ３が得られたとすると、上記の車両の左側のサイドカメラの場合と同様の判定結果となる。また、バックモニタカメラ１０による時系列の画像間において自車両ＭＶよりも右側の各領域から図４に示すようなオプティカルフローＶ１、Ｖ２、Ｖ３が得られたとすると、上記の車両の右側のサイドカメラの場合と同様の判定結果となる。また、バックモニタカメラ１０による時系列の画像間において中央周辺（自車両ＭＶの真後ろ）の各領域でも判定が可能であり、各領域が拡大してゆくかあるいは縮小してゆくかによって自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して前進／後退を判定できる。
【００３５】
現在位置更新機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、車速と舵角に基づいて、自車両ＭＶの前時刻Ｔ（ｎ−１）から現時刻Ｔ（ｎ）までの移動距離を演算する。そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、前進／後退判定機能で判定した自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対する前進又は後退に応じて、その演算した移動距離分を前時刻Ｔ（ｎ−１）での現在位置から移動させて現時刻Ｔ（ｎ）の現在位置を演算する。なお、この更新された現在位置を利用して、目標走行軌跡演算機能で目標走行軌跡が更新（補正）される。
【００３６】
具体的には、前進判定の場合、図５（ａ）に示すように前時刻Ｔ（ｎ−１）の現在位置ＭＰｎ−１から、図５（ｂ）に示すように自車両ＭＶがバックする方向に移動距離Ｌ分移動させた現時刻Ｔ（ｎ）の現在位置ＭＰｎが演算される。また、後退判定の場合、図６（ａ）に示すように前時刻Ｔ（ｎ−１）の現在位置ＭＰｎ−１から、図６（ｂ）に示すように自車両ＭＶがバックする方向とは逆方向（自車両ＭＶの前方向）に移動距離Ｌ分移動させた現時刻Ｔ（ｎ）の現在位置ＭＰｎが演算される。
【００３７】
図１〜図６を参照して、ＩＰＡシステム１の動作について説明する。特に、ＩＰＡＥＣＵ３０における処理について図７のフローチャートに沿って説明する。図７は、図１のＩＰＡＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
ここでは、運転者は、バックで車両を駐車させるために、車両を駐車場の区画線の前で停車させ、ＩＰＡスイッチ１３をＯＮに切り替えるとともにシフトレバーをＲレンジに切り替える。この際、ＩＰＡスイッチ１３では、ＯＮを示すＩＰＡ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。また、シフトポジションセンサ１４では、Ｒレンジを示すシフトポジション信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、このＩＰＡ信号及びシフトポジション信号を受信すると、システムを起動する。また、運転者は、システム起動後、安全を確認してから、ブレーキペダルの踏み込みを解除し、ブレーキをＯＦＦする。この際、ブレーキスイッチ１２では、ＯＦＦを示すブレーキ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００３９】
バックモニタカメラ１０では、一定時間毎に、自車両の後方周辺を撮像し、カメラ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信している。ＩＰＡＥＣＵ３０では、そのカメラ信号を受信し、その後方周辺の画像を時系列で記憶する。舵角センサ１１では、一定時間毎に、舵角を検出し、舵角信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信している。ＩＰＡＥＣＵ３０では、その舵角信号を受信し、舵角を取得する。ＶＳＣＥＣＵ１５では、一定時間毎に、車輪速センサからの車輪速信号に基づいて車速を演算し、ＶＳＣ車速信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信している。ＩＰＡＥＣＵ３０では、そのＶＳＣ車速信号を受信し、車速を取得する。
【００４０】
システム起動後、最初に、ＩＰＡＥＣＵ３０では、自車位置からの駐車スペースを設定する（Ｓ１）。
【００４１】
ＩＰＡＥＣＵ３０では、自車位置から駐車スペースまでの目標走行軌跡を演算する（Ｓ２）。ＩＰＡＥＣＵ３０では、その目標走行軌跡などをバックモニタカメラ１０で撮像した画像に重畳した表示用の画像を生成し、画像表示信号をディスプレイ２１に送信する。ディスプレイ２１では、ＩＰＡＥＣＵ３０から画像表示信号を受信すると、その画像表示信号に示される画像を表示する。
【００４２】
そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、目標走行軌跡に追従するように、車速や舵角から導いた移動距離に応じて目標走行軌跡から今回の目標舵角を演算し、舵角制御信号をＥＰＳＥＣＵ２０に送信する。ＥＰＳＥＣＵ２０では、この舵角制御信号を受信すると、目標舵角と実際の舵角との差に基づいてＥＰＳモータの駆動を制御する。このＥＰＳモータの駆動によって、転舵輪が転舵し、目標舵角になる。これによって、自車両が、目標走行軌跡に沿って走行する。この際、運転者によるブレーキ操作がＯＦＦされているので、クリープトルクによって、自車両は、転舵輪の転舵角に応じて後方にゆっくりと旋回しながら又は真っ直ぐ進む。
【００４３】
ＩＰＡＥＣＵ３０では、現時刻Ｔ（ｎ）の画像と前時刻Ｔ（ｎ−１）の画像間からオプティカルフローを推定する（Ｓ４）。そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、そのオプティカルフローと舵角状態などに基づいて自車両が駐車支援時の進行方向に対して前進かあるいは後退かを判定する（Ｓ５）。
【００４４】
Ｓ５にて進行方向に対して前進と判定した場合、ＩＰＡＥＣＵ３０では、車速と舵角に基づいて自車両の前時刻Ｔ（ｎ−１）から現時刻Ｔ（ｎ）までの移動距離を演算し、前時刻Ｔ（ｎ−１）の自車位置から自車両が後方（進行方向）に進んだ分としてその移動距離分移動させた現時刻Ｔ（ｎ）の自車位置を演算する（Ｓ６）。一方、Ｓ５にて進行方向に対して後退と判定した場合、ＩＰＡＥＣＵ３０では、上記と同様に移動距離を演算し、前時刻Ｔ（ｎ−１）の自車位置から自車両が前方（進行方向の逆方向）に進んだ分としてその移動距離分移動させた現時刻Ｔ（ｎ）の自車位置を演算する（Ｓ７）。
【００４５】
そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、自車両が駐車スペースに到着したか否かを判定する（Ｓ８）。Ｓ８にて自車両が駐車スペースに到着していないと判定した場合、ＩＰＡＥＣＵ３０では、Ｓ２の処理に戻って、Ｓ５又はＳ６で更新した自車位置を用いてＳ２以降の処理を再度実行する。Ｓ８にて自車両が駐車スペースに到着したと判定した場合、ＩＰＡＥＣＵ３０では、処理を終了する。この際、ＩＰＡＥＣＵ３０では、駐車支援を終了したことを示す案内を運転者に知らせるために、ディスプレイ２１に対する表示制御やスピーカ（図示せず）に対する音声制御などを行ってもよい。
【００４６】
このＩＰＡシステム１によれば、時系列の画像を用いて自車両の駐車支援時の進行方向に対する前進／後退を判定することにより、その前進／後退を用いて駐車支援中の自車両の現在位置を高精度に演算できる。そして、その現在位置を用いて適切な目標走行軌跡に更新（補正）でき、高精度な駐車支援を行うことができる。例えば、路面勾配によって自車両の駐車支援時の進行方向に対して後退するような場合でも、自車両が実際に進んでいる方向を高精度に判定でき、その実際に進んでいる方向に応じて現在位置を更新でき、適切な駐車支援が可能となる。
【００４７】
また、ＩＰＡシステム１では、自車両が実際に進んでいる方向を判定するために、駐車支援システムに標準的に装備されるバックモニタカメラ１０による時系列の画像を用いるので、他のセンサ（Ｇセンサ、正逆判定回路付の車輪速センサなど）を必要とせず、コストアップしない。
【００４８】
また、ＩＰＡシステム１では、異なる時刻に撮像された複数の画像間の物体の動きをオプティカルフローを利用して推定しているので、自車両の駐車支援時の進行方向に対する前進／後退を高精度に判定できる。
【００４９】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００５０】
例えば、本実施の形態では駐車支援を行うＩＰＡシステムに適用したが、駐車支援以外の車両誘導装置に適用してもよい。
【００５１】
また、本実施の形態ではバックモニタカメラを備える構成としたが、サイドカメラやフロントカメラで撮像した時系列の画像から推定したオプティカルフローでも自車両の進行方向に対する前進／後退を判定できるので、バックモニタカメラの代わりに、サイドカメラあるいはフロントカメラを用いてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態ではＥＰＳシステムを利用して舵角制御を行う構成としたが、このようなＥＰＳシステムを備えない車両の場合には他の操舵システムを利用してもよいし、あるいは、ＩＰＡシステムで操舵用のモータを直接制御するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施の形態ではクリープトルクによって駐車支援時の後方向への駆動力を得たが、駐車支援時の最適な駆動力（ひいては、車速）が得られるように、エンジンなどの駆動源に対して駆動力制御を行ってもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では現在位置を更新する毎に目標走行軌跡を更新する構成としているが、自車両の駐車支援時の進行方向に対して後退するようなことなく、目標走行軌跡に従って正常に駐車支援が行われている場合には目標走行軌跡を更新しなくてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…ＩＰＡシステム、１０…バックモニタカメラ、１１…舵角センサ、１２…ブレーキスイッチ、１３…ＩＰＡスイッチ、１４…シフトポジションセンサ、１５…ＶＳＣＥＣＵ、２０…ＥＰＳＥＣＵ、２１…ディスプレイ、３０…ＩＰＡＥＣＵ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駐車支援などに適用される車両誘導装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両を駐車する場合に運転者を支援する駐車支援装置が開発されている。駐車支援装置では、駐車スペースまでの目標走行軌跡を演算し、目標走行軌跡に追従するように舵角制御を行う。特許文献１に記載の装置では、時間的に連続する複数の画像における一致領域の移動ベクトルを演算し、その移動ベクトルに基づいて車両の駐車支援時の予測進路を予測し、その予測進路を車載モニタに表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８３９１３号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２４１２号公報
【特許文献３】特開平１１−２０８４９６号公報
【特許文献４】特開２００８−２７９９４９号公報
【特許文献５】特開２００５−２９０２５号公報
【特許文献６】特開２００４−３３８６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の装置では路面が平坦であることを前提としているが、路面には勾配がある場合がある。路面に勾配がある場合、車両が進むべき方向（例えば、バック駐車時には車両が後方に進む方向）とは逆方向に進むこともある。その結果、適切な駐車支援ができなくなる。このような場合を想定し、車両が実際にはどちらの方向に進んでいるのかを加速度センサや正逆判定回路付の車輪速センサなどのセンサで検知することも考えられるが、標準的に装備されないこのようなセンサを別途設けることによってコストアップする。
【０００５】
そこで、本発明は、路面勾配などがある場合でも車両を高精度に誘導できる車両誘導装置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】
本発明に係る車両誘導装置は、車両を目的位置まで誘導する車両誘導装置であって、車両周辺を撮像する撮像手段と、車両の目的位置を設定する目的位置設定手段と、車両の現在位置から目的位置設定手段で設定した目的位置までの誘導軌跡を算出する誘導軌跡算出手段と、誘導軌跡算出手段で算出した誘導軌跡に従って車両を誘導する車両誘導手段と、車両誘導中に撮像手段で異なる時刻に撮像された複数の画像に基づいて車両の進行方向を判定する判定手段と、判定手段で判定した車両の進行方向に基づいて車両の現在位置を更新する現在位置更新手段を備え、誘導軌跡算出手段は、現在位置更新手段で更新した車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出することを特徴とする。
【０００７】
この車両誘導装置では、目的位置設定手段によって車両を誘導する目的位置（例えば、駐車位置）を設定する。そして、車両誘導装置では、誘導軌跡算出手段によってその車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出し、車両誘導手段によって誘導軌跡に従って車両を誘導する。特に、車両誘導装置では、撮像手段によって所定時間毎に車両周辺を撮像しており、判定手段によってその異なる時刻に撮像された複数の画像に基づいて車両誘導中に車両の進行方向（車両が実際に進んでいる方向）を判定する。そして、車両誘導装置では、現在位置更新手段によってその判定した進行方向に応じて車両の現在位置を更新し、誘導軌跡算出手段によってその更新された車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出する。このように、車両誘導装置では、時系列の画像を用いて車両の進行方向を判定することにより、車両が実際に進んでいる方向に応じて高精度な車両の現在位置を取得できるとともにその現在位置を用いて適切な誘導軌跡に更新（補正）でき、高精度に車両を誘導することができる。例えば、路面勾配などによって車両が進むべき方向に対して逆方向に進んだ場合でも、車両が実際に進んでいる逆方向を高精度に判定でき、その実際に進んでいる逆方向に応じて現在位置を更新でき、適切な車両の誘導が可能となる。また、車両誘導装置では、車両の進行方向を判定するために、車両誘導装置に通常搭載される撮像手段による時系列の画像を用いているので、他のセンサを必要とせず、コストアップしない。
【０００８】
本発明の上記車両誘導装置では、判定手段は、車両誘導中に撮像手段で異なる時刻に撮像された複数の画像間のオプティカルフローを算出し、当該オプティカルフローに基づいて車両の進行方向を判定すると好適である。
【０００９】
この車両誘導装置では、異なる時刻に撮像された複数の画像間から導出されるオプティカルフローを利用して車両の進行方向を判定することにより、車両の進行方向を高精度に判定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、時系列の画像を用いて車両の進行方向を判定することにより、車両が実際に進んでいる方向に応じて高精度な車両の現在位置を取得できるとともにその現在位置を用いて適切な誘導軌跡に更新でき、高精度に車両を誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るＩＰＡシステムの構成図である。
【図２】駐車支援開始時の自車位置と駐車スペースの位置関係の一例である。
【図３】図２の自車位置と駐車スペースの位置関係における目標走行軌跡の一例である。
【図４】オプティカルフローの説明図である。
【図５】車両の駐車支援時の進行方向に対して前進と判定した場合の自車位置演算の説明図であり、（ａ）が前進前であり、（ｂ）が前進後である。
【図６】車両の駐車支援時の進行方向に対して後退と判定した場合の自車位置演算の説明図であり、（ａ）が後退前であり、（ｂ）が後退後である。
【図７】図１のＩＰＡＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両誘導装置の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
本実施の形態では、本発明に係る車両誘導装置を、オートマチック車両に搭載されるＩＰＡ[Intelligent Parking Assist]システムに適用する。本実施の形態に係るＩＰＡシステムは、駐車支援システムであり、車両を駐車する際に運転者による駐車支援要求があると、リバースレンジ（Ｒレンジ）で車両が後退を始めると駐車スペースまでステアリング操作を自動的に行う。この際、運転者は、周囲の安全を確認しながらブレーキ操作だけをすればよい。車両の駐車支援時の駆動力は、オートマッチク車両のＲレンジでのクリープトルクによって得られる。なお、本実施の形態では、車両が駐車支援時に進むべき方向は、駐車支援時に運転者が意図する方向である車両の後方向（車両がバックする方向）であり、この方向を車両の駐車支援時の通常の進行方向とする。
【００１４】
図１〜図６を参照して、本実施の形態に係るＩＰＡシステム１について説明する。図１は、本実施の形態に係るＩＰＡシステムの構成図である。図２は、駐車支援開始時の自車位置と駐車スペースの位置関係の一例である。図３は、図２の自車位置と駐車スペースの位置関係における目標走行軌跡の一例である。図４は、オプティカルフローの説明図である。図５は、車両の駐車支援時の進行方向に対して前進と判定した場合の自車位置演算の説明図であり、（ａ）が前進前であり、（ｂ）が前進後である。図６は、車両の駐車支援時の進行方向に対して後退と判定した場合の自車位置演算の説明図であり、（ａ）が後退前であり、（ｂ）が後退後である。
【００１５】
ＩＰＡシステム１では、駐車スペースを設定すると、自車両の現在位置から駐車スペースまでの目標走行軌跡を演算し、その目標走行軌跡に追従して走行するようにＥＰＳ[Electric Power Steering]システムを利用して舵角制御を行う。特に、ＩＰＡシステム１では、自車両の駐車支援時の進行方向に対する前進（車両の後方向に進んでいる）／後退（車両の前方向に進んでいる）をオプティカルフローを利用して判定し、その判定した進行方向に対する前進／後退に応じて現在位置を更新し、現在位置を更新する毎に目標走行軌跡を更新（補正）する。
【００１６】
ＩＰＡシステム１は、バックモニタカメラ１０、舵角センサ１１、ブレーキスイッチ１２、ＩＰＡスイッチ１３、シフトポジションセンサ１４、ＶＳＣ[Vehicle Stability Control]ＥＣＵ[Electronic Control Unit]１５、ＥＰＳＥＣＵ２０、ディスプレイ２１及びＩＰＡＥＣＵ３０などからなる。なお、本実施の形態では、バックモニタカメラ１０が特許請求の範囲に記載する撮像手段に相当する。
【００１７】
バックモニタカメラ１０は、自車両の後方周辺（車両がバックするときに必要となる後方画像）を撮像するカメラである。バックモニタカメラ１０は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を備え、広角レンズによって比較的広角な範囲を撮像できる。バックモニタカメラ１０は、自車両の後端の中央に取り付けられる。バックモニタカメラ１０では、一定時間毎に、自車両の後方周辺を撮像し、その撮像画像情報からなるカメラ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。この撮像画像は、一定時間（例えば、１／３０秒）毎のフレームの画像である。
【００１８】
舵角センサ１１は、運転者の操作によるステアリングホイール（図示せず）の舵角を検出するセンサである。舵角センサ１１では、一定時間毎に、舵角を検出し、その検出した舵角を舵角信号としてＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００１９】
ブレーキスイッチ１２は、運転者によってブレーキペダル（図示せず）が踏まれたか否かを検出するスイッチである。ブレーキスイッチ１２では、一定時間毎に、ブレーキペダルが踏まれたか否かを検出し、ブレーキペダルが踏まれた場合にはＯＮ信号、踏まれていない場合にはＯＦＦ信号を設定したブレーキ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００２０】
ＩＰＡスイッチ１３は、運転者がＩＰＡシステム１の起動（ＯＮ）／停止（ＯＦＦ）を選択するためのスイッチである。ＩＰＡスイッチ１３では、その選択されているスイッチ情報をＩＰＡ信号としてＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００２１】
シフトポジションセンサ１４は、運転者によって選択されているシフトレバーのポジションを検出するセンサである。シフトポジションセンサ１４では、その検出したシフトレバーのポジション情報をシフトポジション信号としてＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００２２】
ＶＳＣＥＣＵ１５は、車両の横滑り状態を検知し、各輪のブレーキ力や駆動力を制御することにより横滑り状態を防止するＶＳＣシステムを統括制御するためのＥＣＵである。特に、ＶＳＣＥＣＵ１５では、一定時間毎に、車輪速センサ（図示せず）からの車輪速信号に基づいて車速を演算する。ＶＳＣＥＣＵ１５では、その車速をＥＣＵ内で利用する以外に、ＶＳＣ車速信号としてＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。なお、ＶＳＣシステムが搭載されていない場合、車輪速センサを用いて車速を演算するＡＢＳシステムなどの他のシステムから車速を取得してもよいし、あるいは、車輪速センサを用いるシステムが搭載されていない場合にはＩＰＡシステム用に車輪速センサを備える構成としてもよい。
【００２３】
ＥＰＳＥＣＵ２０は、ＥＰＳモータ（図示せず）によるアシストトルクをステアリング系に付加して運転者による操舵操作をアシストするＥＰＳシステムを統括制御するためのＥＣＵである。ＥＰＳＥＣＵ２０では、通常、車速や操舵トルクなどに基づいてアシストトルクを設定し、このアシストトルクを発生するためにＥＰＳモータの駆動を制御する。特に、ＥＰＳＥＣＵ２０では、ＩＰＡＥＣＵ３０から舵角制御信号を受信すると、舵角制御信号に示されている目標舵角と実際の舵角との差を無くすための操舵トルクを発生するためにＥＰＳモータの駆動を制御する。
【００２４】
ディスプレイ２１は、ナビゲーションシステムなどの他のシステムと共用される車載のディスプレイである。ディスプレイ２１では、ＩＰＡＥＣＵ３０から画像表示信号を受信すると、その画像表示信号に示される画像を表示する。
【００２５】
ＩＰＡＥＣＵ３０は、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[RandomAccess Memory]及び画像処理チップなどからなる電子制御ユニットであり、ＩＰＡシステム１を統括制御する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、ＲＯＭに記憶されているアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することにより、駐車スペース設定機能、目標走行軌跡演算機能、舵角制御機能、オプティカルフロー推定機能、前進／後退判定機能、現在位置更新機能が構成される。なお、本実施の形態では、ＩＰＡＥＣＵ３０における駐車スペース設定機能が特許請求の範囲に記載する目標位置設定手段に相当し、目標走行軌跡演算機能が特許請求の範囲に記載する誘導軌跡算出手段に相当し、オプティカルフロー推定機能及び前進／後退判定機能が特許請求の範囲に記載する判定手段に相当し、現在位置更新機能が特許請求の範囲に記載する現在位置更新手段に相当し、舵角制御機能及びＥＰＳＥＣＵ２０における処理が特許請求の範囲に記載する車両誘導手段に相当する。
【００２６】
ＩＰＡＥＣＵ３０では、一定時間毎に、バックモニタカメラ１０からのカメラ信号を受信し、車両の後方周辺の各フレームの画像を時系列で記憶する。また、ＩＰＡＥＣＵ３０では、一定時間毎に、舵角センサ１１、ブレーキスイッチ１２の各検出信号を受信し、各検出情報（舵角、ブレーキ操作のＯＮ／ＯＦＦ）を取得する。また、ＩＰＡＥＣＵ３０では、一定時間毎に、ＶＳＣＥＣＵ１５からＶＳＣ車速信号を受信し、自車両の車速を取得する。
【００２７】
ＩＰＡＥＣＵ３０では、ＩＰＡスイッチ１３からのＩＰＡ信号を受信し、ＩＰＡ信号がＯＮの場合にはシステムを起動し、ＩＰＡ信号がＯＦＦの場合にはシステムを停止する。そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、シフトポジションセンサ１４からのシフトポジション信号を受信し、システム起動かつシフトポジションがＲレンジの場合に上記の各機能を実行し、舵角制御信号をＥＰＳＥＣＵ２０に送信するとともに画像表示信号をディスプレイ２１に送信する。また、ＩＰＡＥＣＵ３０では、ブレーキ操作がＯＦＦからＯＮに切り替わった場合、上記の各機能を実行を中断する。また、ＩＰＡＥＣＵ３０では、自車両が駐車スペースに到着した場合、上記の各機能を実行を終了する。
【００２８】
駐車スペース設定機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、最初に、自車両ＭＶの現在位置（駐車支援開始時のスタート位置）から駐車したいスペースＰＳ（そのスペースの中心位置ＣＰ）を設定する（図２参照）。この設定方法としては、例えば、運転者がディスプレイ２１に表示されている自車両の後方周辺の画像から駐車したい位置をカーソル操作あるいはタッチディスプレイ操作で設定すると、その設定された位置に従って駐車スペースを設定する。この場合、ディスプレイ２１にバックモニタカメラ１０で撮像した画像の表示や駐車位置の設定を促す操作案内などが必要となる。あるいは、画像認識によってバックモニタカメラ１０で撮像した画像から駐車場の区画線ＰＬを認識し、その区画線ＰＬで区画された各スペースの中から空いているスペースを判断し、空いているスペースと自車両ＭＶの現在位置との関係から駐車スペースＰＳを設定する（図２参照）。
【００２９】
目標走行軌跡演算機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、平面座標系において、駐車スペースＰＳの中心位置ＣＰを駐車支援時の最終到達点として、自車両ＭＶの現在位置ＭＰ（初回はスタート位置、それ以外は現在位置更新機能で更新された現在位置）からの目標走行軌跡（例えば、自車両の中心位置が辿るべき軌跡）ＴＬを演算する（図３参照）。この目標走行軌跡の演算方法としては、従来の方法を適用する。さらに、ＩＰＡＥＣＵ３０では、その目標走行軌跡ＴＬ及び自車両ＭＶの現在位置ＭＰなどを現時刻Ｔ（ｎ）の自車両後方周辺の画像に重畳した表示用の画像を生成し、その画像情報からなる画像表示信号をディスプレイ２１に送信する。
【００３０】
舵角制御機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、車速と舵角に基づいて、自車両ＭＶのスタート位置からの移動距離あるいは前時刻Ｔ（ｎ−１）から現時刻Ｔ（ｎ）までの移動距離を演算する。そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、その演算した移動距離に応じて、目標走行軌跡演算機能で演算した目標走行軌跡ＴＬから今回の目標舵角を演算する。さらに、ＩＰＡＥＣＵ３０では、その目標舵角からなる舵角制御信号をＥＰＳＥＣＵ２０に送信する。
【００３１】
オプティカルフロー推定機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、現時刻Ｔ（ｎ）のフレームの画像と前時刻Ｔ（ｎ−１）のフレームの画像からオプティカルフローを推定演算する。オプティカルフローは、時間的に連続する画像から画像内の対応する各領域の速度場を求め、画像内の物体の動きをベクトルで表したものである。オプティカルフローの演算方法として、従来の方法を適用し、例えば、ブロックマッチング法、勾配法がある。例えば、図４に示すように、前時刻Ｔ（ｎ−１）の画像Ｉｎ−１における所定の画素数（例えば、３×３の９画素、４×４の１６画素、５×５の２５画素）からなる各領域Ａ１ｎ−１、Ａ２ｎ−１、Ａ３ｎ−１（物体の特徴部分）に対応する現時刻Ｔ（ｎ）の画像Ｉｎにおける各領域Ａ１ｎ、Ａ２ｎ、Ａ３ｎを探索し、その各領域間Ａ１ｎ−１−Ａ１ｎ、Ａ２ｎ−１−Ａ２ｎ、Ａ３ｎ−１−Ａ３ｎの移動方向と移動距離からなる各移動ベクトルＶ１、Ｖ２、Ｖ３を演算する。
【００３２】
前進／後退判定機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、オプティカルフロー推定機能で推定したオプティカルフロー、自車両ＭＶにおけるカメラの設置位置（あるいは、画像内における位置）及び舵角状態に基づいて、自車両ＭＶが駐車支援時の進行方向に対して前進しているかあるいは後退しているかを判定する。ちなみに、運転者によってシフトレバーでＲレンジが選択され、ブレーキ操作がＯＦＦの場合、クリープトルクによって、通常、自車両ＭＶは、後方にゆっくりと進む（自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して前進する）。しかし、路面に勾配があり、自車両ＭＶの前側のほうが低い場合、自車両ＭＶが、前方に進むことがある（自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して後退する）。
【００３３】
具体的に、この判定方法について説明する。ここでは、説明を判り易くするために、自車両ＭＶの側面に設置されるサイドカメラで撮像した時系列の画像でオプティカルフローを推定し、Ｒレンジで自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向がバックする方向であり、舵角がニュートラル状態の場合で説明する。車両の左側のサイドカメラの場合、図４に示すようなオプティカルフローＶ１、Ｖ２、Ｖ３が得られたとすると、時系列の画像間において自車両ＭＶの左側の各物体が自車両ＭＶの後方から前方に移動しているので、自車両ＭＶが後方に進んでいると判断でき、自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して前進と判定される。また、車両の右側のサイドカメラの場合、図４に示すようなオプティカルフローＶ１、Ｖ２、Ｖ３が得られたとすると、時系列の画像間において自車両ＭＶの右側の各物体が自車両ＭＶの前方から後方に移動しているので、自車両ＭＶは前方に進んでいると判断でき、自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して後退と判定される。
【００３４】
バックモニタカメラ１０で撮像した時系列の画像間でオプティカルフローを推定した場合についても説明しておく。バックモニタカメラ１０による画像において自車両ＭＶよりも左側の各領域から図４に示すようなオプティカルフローＶ１、Ｖ２、Ｖ３が得られたとすると、上記の車両の左側のサイドカメラの場合と同様の判定結果となる。また、バックモニタカメラ１０による時系列の画像間において自車両ＭＶよりも右側の各領域から図４に示すようなオプティカルフローＶ１、Ｖ２、Ｖ３が得られたとすると、上記の車両の右側のサイドカメラの場合と同様の判定結果となる。また、バックモニタカメラ１０による時系列の画像間において中央周辺（自車両ＭＶの真後ろ）の各領域でも判定が可能であり、各領域が拡大してゆくかあるいは縮小してゆくかによって自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対して前進／後退を判定できる。
【００３５】
現在位置更新機能について説明する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、車速と舵角に基づいて、自車両ＭＶの前時刻Ｔ（ｎ−１）から現時刻Ｔ（ｎ）までの移動距離を演算する。そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、前進／後退判定機能で判定した自車両ＭＶの駐車支援時の進行方向に対する前進又は後退に応じて、その演算した移動距離分を前時刻Ｔ（ｎ−１）での現在位置から移動させて現時刻Ｔ（ｎ）の現在位置を演算する。なお、この更新された現在位置を利用して、目標走行軌跡演算機能で目標走行軌跡が更新（補正）される。
【００３６】
具体的には、前進判定の場合、図５（ａ）に示すように前時刻Ｔ（ｎ−１）の現在位置ＭＰｎ−１から、図５（ｂ）に示すように自車両ＭＶがバックする方向に移動距離Ｌ分移動させた現時刻Ｔ（ｎ）の現在位置ＭＰｎが演算される。また、後退判定の場合、図６（ａ）に示すように前時刻Ｔ（ｎ−１）の現在位置ＭＰｎ−１から、図６（ｂ）に示すように自車両ＭＶがバックする方向とは逆方向（自車両ＭＶの前方向）に移動距離Ｌ分移動させた現時刻Ｔ（ｎ）の現在位置ＭＰｎが演算される。
【００３７】
図１〜図６を参照して、ＩＰＡシステム１の動作について説明する。特に、ＩＰＡＥＣＵ３０における処理について図７のフローチャートに沿って説明する。図７は、図１のＩＰＡＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
ここでは、運転者は、バックで車両を駐車させるために、車両を駐車場の区画線の前で停車させ、ＩＰＡスイッチ１３をＯＮに切り替えるとともにシフトレバーをＲレンジに切り替える。この際、ＩＰＡスイッチ１３では、ＯＮを示すＩＰＡ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。また、シフトポジションセンサ１４では、Ｒレンジを示すシフトポジション信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。ＩＰＡＥＣＵ３０では、このＩＰＡ信号及びシフトポジション信号を受信すると、システムを起動する。また、運転者は、システム起動後、安全を確認してから、ブレーキペダルの踏み込みを解除し、ブレーキをＯＦＦする。この際、ブレーキスイッチ１２では、ＯＦＦを示すブレーキ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信する。
【００３９】
バックモニタカメラ１０では、一定時間毎に、自車両の後方周辺を撮像し、カメラ信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信している。ＩＰＡＥＣＵ３０では、そのカメラ信号を受信し、その後方周辺の画像を時系列で記憶する。舵角センサ１１では、一定時間毎に、舵角を検出し、舵角信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信している。ＩＰＡＥＣＵ３０では、その舵角信号を受信し、舵角を取得する。ＶＳＣＥＣＵ１５では、一定時間毎に、車輪速センサからの車輪速信号に基づいて車速を演算し、ＶＳＣ車速信号をＩＰＡＥＣＵ３０に送信している。ＩＰＡＥＣＵ３０では、そのＶＳＣ車速信号を受信し、車速を取得する。
【００４０】
システム起動後、最初に、ＩＰＡＥＣＵ３０では、自車位置からの駐車スペースを設定する（Ｓ１）。
【００４１】
ＩＰＡＥＣＵ３０では、自車位置から駐車スペースまでの目標走行軌跡を演算する（Ｓ２）。ＩＰＡＥＣＵ３０では、その目標走行軌跡などをバックモニタカメラ１０で撮像した画像に重畳した表示用の画像を生成し、画像表示信号をディスプレイ２１に送信する。ディスプレイ２１では、ＩＰＡＥＣＵ３０から画像表示信号を受信すると、その画像表示信号に示される画像を表示する。
【００４２】
そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、目標走行軌跡に追従するように、車速や舵角から導いた移動距離に応じて目標走行軌跡から今回の目標舵角を演算し、舵角制御信号をＥＰＳＥＣＵ２０に送信する。ＥＰＳＥＣＵ２０では、この舵角制御信号を受信すると、目標舵角と実際の舵角との差に基づいてＥＰＳモータの駆動を制御する。このＥＰＳモータの駆動によって、転舵輪が転舵し、目標舵角になる。これによって、自車両が、目標走行軌跡に沿って走行する。この際、運転者によるブレーキ操作がＯＦＦされているので、クリープトルクによって、自車両は、転舵輪の転舵角に応じて後方にゆっくりと旋回しながら又は真っ直ぐ進む。
【００４３】
ＩＰＡＥＣＵ３０では、現時刻Ｔ（ｎ）の画像と前時刻Ｔ（ｎ−１）の画像間からオプティカルフローを推定する（Ｓ４）。そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、そのオプティカルフローと舵角状態などに基づいて自車両が駐車支援時の進行方向に対して前進かあるいは後退かを判定する（Ｓ５）。
【００４４】
Ｓ５にて進行方向に対して前進と判定した場合、ＩＰＡＥＣＵ３０では、車速と舵角に基づいて自車両の前時刻Ｔ（ｎ−１）から現時刻Ｔ（ｎ）までの移動距離を演算し、前時刻Ｔ（ｎ−１）の自車位置から自車両が後方（進行方向）に進んだ分としてその移動距離分移動させた現時刻Ｔ（ｎ）の自車位置を演算する（Ｓ６）。一方、Ｓ５にて進行方向に対して後退と判定した場合、ＩＰＡＥＣＵ３０では、上記と同様に移動距離を演算し、前時刻Ｔ（ｎ−１）の自車位置から自車両が前方（進行方向の逆方向）に進んだ分としてその移動距離分移動させた現時刻Ｔ（ｎ）の自車位置を演算する（Ｓ７）。
【００４５】
そして、ＩＰＡＥＣＵ３０では、自車両が駐車スペースに到着したか否かを判定する（Ｓ８）。Ｓ８にて自車両が駐車スペースに到着していないと判定した場合、ＩＰＡＥＣＵ３０では、Ｓ２の処理に戻って、Ｓ５又はＳ６で更新した自車位置を用いてＳ２以降の処理を再度実行する。Ｓ８にて自車両が駐車スペースに到着したと判定した場合、ＩＰＡＥＣＵ３０では、処理を終了する。この際、ＩＰＡＥＣＵ３０では、駐車支援を終了したことを示す案内を運転者に知らせるために、ディスプレイ２１に対する表示制御やスピーカ（図示せず）に対する音声制御などを行ってもよい。
【００４６】
このＩＰＡシステム１によれば、時系列の画像を用いて自車両の駐車支援時の進行方向に対する前進／後退を判定することにより、その前進／後退を用いて駐車支援中の自車両の現在位置を高精度に演算できる。そして、その現在位置を用いて適切な目標走行軌跡に更新（補正）でき、高精度な駐車支援を行うことができる。例えば、路面勾配によって自車両の駐車支援時の進行方向に対して後退するような場合でも、自車両が実際に進んでいる方向を高精度に判定でき、その実際に進んでいる方向に応じて現在位置を更新でき、適切な駐車支援が可能となる。
【００４７】
また、ＩＰＡシステム１では、自車両が実際に進んでいる方向を判定するために、駐車支援システムに標準的に装備されるバックモニタカメラ１０による時系列の画像を用いるので、他のセンサ（Ｇセンサ、正逆判定回路付の車輪速センサなど）を必要とせず、コストアップしない。
【００４８】
また、ＩＰＡシステム１では、異なる時刻に撮像された複数の画像間の物体の動きをオプティカルフローを利用して推定しているので、自車両の駐車支援時の進行方向に対する前進／後退を高精度に判定できる。
【００４９】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００５０】
例えば、本実施の形態では駐車支援を行うＩＰＡシステムに適用したが、駐車支援以外の車両誘導装置に適用してもよい。
【００５１】
また、本実施の形態ではバックモニタカメラを備える構成としたが、サイドカメラやフロントカメラで撮像した時系列の画像から推定したオプティカルフローでも自車両の進行方向に対する前進／後退を判定できるので、バックモニタカメラの代わりに、サイドカメラあるいはフロントカメラを用いてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態ではＥＰＳシステムを利用して舵角制御を行う構成としたが、このようなＥＰＳシステムを備えない車両の場合には他の操舵システムを利用してもよいし、あるいは、ＩＰＡシステムで操舵用のモータを直接制御するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施の形態ではクリープトルクによって駐車支援時の後方向への駆動力を得たが、駐車支援時の最適な駆動力（ひいては、車速）が得られるように、エンジンなどの駆動源に対して駆動力制御を行ってもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では現在位置を更新する毎に目標走行軌跡を更新する構成としているが、自車両の駐車支援時の進行方向に対して後退するようなことなく、目標走行軌跡に従って正常に駐車支援が行われている場合には目標走行軌跡を更新しなくてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…ＩＰＡシステム、１０…バックモニタカメラ、１１…舵角センサ、１２…ブレーキスイッチ、１３…ＩＰＡスイッチ、１４…シフトポジションセンサ、１５…ＶＳＣＥＣＵ、２０…ＥＰＳＥＣＵ、２１…ディスプレイ、３０…ＩＰＡＥＣＵ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を目的位置まで誘導する車両誘導装置であって、
車両周辺を撮像する撮像手段と、
車両の目的位置を設定する目的位置設定手段と、
車両の現在位置から前記目的位置設定手段で設定した目的位置までの誘導軌跡を算出する誘導軌跡算出手段と、
前記誘導軌跡算出手段で算出した誘導軌跡に従って車両を誘導する車両誘導手段と、
車両誘導中に前記撮像手段で異なる時刻に撮像された複数の画像に基づいて車両の進行方向を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定した車両の進行方向に基づいて車両の現在位置を更新する現在位置更新手段
を備え、
前記誘導軌跡算出手段は、前記現在位置更新手段で更新した車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出することを特徴とする車両誘導装置。
【請求項２】
前記判定手段は、車両誘導中に前記撮像手段で異なる時刻に撮像された複数の画像間のオプティカルフローを算出し、当該オプティカルフローに基づいて車両の進行方向を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両誘導装置。
【請求項１】
車両を目的位置まで誘導する車両誘導装置であって、
車両周辺を撮像する撮像手段と、
車両の目的位置を設定する目的位置設定手段と、
車両の現在位置から前記目的位置設定手段で設定した目的位置までの誘導軌跡を算出する誘導軌跡算出手段と、
前記誘導軌跡算出手段で算出した誘導軌跡に従って車両を誘導する車両誘導手段と、
車両誘導中に前記撮像手段で異なる時刻に撮像された複数の画像に基づいて車両の進行方向を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定した車両の進行方向に基づいて車両の現在位置を更新する現在位置更新手段
を備え、
前記誘導軌跡算出手段は、前記現在位置更新手段で更新した車両の現在位置から目的位置までの誘導軌跡を算出することを特徴とする車両誘導装置。
【請求項２】
前記判定手段は、車両誘導中に前記撮像手段で異なる時刻に撮像された複数の画像間のオプティカルフローを算出し、当該オプティカルフローに基づいて車両の進行方向を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両誘導装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４８４２４（Ｐ２０１１−１４８４２４Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１９６４（Ｐ２０１０−１１９６４）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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