車間距離検出装置および車間距離検出方法
【課題】マルチパス等の影響によってレーダにより周辺車両が検出できなくなった場合でも、自車両から周辺車両までの車間距離を正確に測定することが可能な「車間距離検出装置および車間距離検出方法」を提供する。
【解決手段】レーダ１によって周辺車両が捉えられているときに、そのレーダ１で求めた正確な車間距離Ｌと、カメラ２により撮影された画像から求めた正確な車両見込み角θ１とから周辺車両の車幅Ｗを算出してメモリ５に保存しておく。レーダ１によって周辺車両が捉えられなくなったときには、メモリ５にあらかじめ保存しておいた周辺車両の正確な車幅Ｗと、その時点でカメラ２により撮影された画像から求めた正確な車両見込み角θ２とに基づいて、三角関数の定理を利用して周辺車両までの車間距離Ｘを算出する。
【解決手段】レーダ１によって周辺車両が捉えられているときに、そのレーダ１で求めた正確な車間距離Ｌと、カメラ２により撮影された画像から求めた正確な車両見込み角θ１とから周辺車両の車幅Ｗを算出してメモリ５に保存しておく。レーダ１によって周辺車両が捉えられなくなったときには、メモリ５にあらかじめ保存しておいた周辺車両の正確な車幅Ｗと、その時点でカメラ２により撮影された画像から求めた正確な車両見込み角θ２とに基づいて、三角関数の定理を利用して周辺車両までの車間距離Ｘを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車間距離検出装置および車間距離検出方法に関し、特に、車載カメラと車載レーダとを用いて自車両から周辺車両までの車間距離を検出する装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載のカメラやレーダで周辺車両を検知し、検知した周辺車両の位置情報をユーザに提示したり、状況に応じて操舵を制御したりするシステムが提供されている。また、カメラやレーダで周辺車両を検知し、その結果に応じてブレーキやアクセルを制御することによって先行車両との車間距離を一定に保つといった追従走行の動作をするシステムなども提供されている。これらのシステムでは、何れも自車両から周辺車両までの距離を検出することが必須となる。
【０００３】
レーダを用いる方法では、ミリ波等の電波を出射してから周辺車両で反射して返ってくるまでの伝搬時間をもとに、自車両から周辺車両までの距離を測定するようになっている。また、カメラを用いる方法では、例えば、一対のカメラを互いに離隔させて配置したステレオカメラが用いられる。この方法では、一対のカメラで捉らえた周辺車両の２つの画像を比較して両画像のずれを検出し、三角測量の原理を用いて周辺車両までの距離を測定するようになっている。
【０００４】
レーダを用いる方法では、周辺車両までの距離を正確に測定することが可能である。ところが、周辺車両で反射してレーダに直接返ってくる直接波と、路面等で更に反射してから間接的にレーダに返ってくる間接波とが相殺し合って受信強度が弱められるといった、いわゆるマルチパスの影響によって、周辺車両が検出できなくなってしまうことがあった。一方、カメラを用いる方法では、測定される距離の精度がレーダに比べて悪いものの、上述のような周辺車両の未検出現象は起こらない。
【０００５】
そこで、周辺車両までの距離が測定できない事態を回避するための方法として、レーダにより周辺車両が検出できているときは当該レーダの情報を用いて周辺車両までの距離を測定し、レーダで周辺車両が検出できなくなったらカメラの撮影画像を用いて距離を測定するという方法が考えられる。しかしながら、レーダとカメラとを単純に切り替えるだけでは、レーダにより周辺車両が検出できていないときの測定距離の精度が悪くなってしまうという問題が生じる。
【０００６】
なお、レーダによって得られたデータから測定された車間距離と、カメラによって得られたデータから測定された車間距離についての信頼度を計算し、信頼度が大きい方の車間距離検出値を採用するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この特許文献１に記載の技術では、カメラを用いて測定された距離の信頼度を計算しているのみで、当該測定距離の精度を上げることはできない。
【特許文献１】特開平６−２３０１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、マルチパス等の影響によってレーダにより周辺車両が検出できなくなった場合でも、自車両から周辺車両までの車間距離を正確に測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明では、レーダによって周辺車両が捉えられているときに、そのレーダで求めた距離と、カメラにより撮影された画像から求めた周辺車両に対する見込み角とから、周辺車両の幅を算出して記録媒体に保存しておく。そして、レーダによって周辺車両が捉えられなくなったときには、記録媒体に記憶しておいた周辺車両の幅情報と、その時点でカメラにより撮影された画像から求めた周辺車両に対する見込み角とから、周辺車両までの距離を算出する。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明において、レーダにより求められる距離と、カメラにより撮影された画像から求められる周辺車両に対する見込み角は、共に高精度なものであるから、レーダによって周辺車両が捉えられているときに、これらの情報から周辺車両の正確な幅を算出することができる。また、レーダによって周辺車両が捉えられなくなったときには、記録媒体に記憶されている周辺車両の正確な幅情報と、その時点でカメラにより撮影された画像から求められる周辺車両に対する正確な見込み角とから周辺車両までの距離が算出されるので、測定される距離は正確なものとなる。
【００１０】
このように、本発明によれば、レーダにより周辺車両が検出できていている間は当該レーダにより自車両から周辺車両までの車間距離を正確に測定し、レーダにより周辺車両が検出できなくなった場合でも、既に記憶されている正確な車幅と画像認識処理により求めた正確な車両見込み角とから車間距離を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態による車間距離検出装置の構成例を示すブロック図である。また、図２および図３は、第１の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、図２は車幅を求める処理の原理を示し、図３は車間距離を求める処理の原理を示している。図２において、（ａ）は自車両と周辺車両との位置関係を示し、（ｂ）はカメラにより撮影される画像を示している。同様に、図３（ａ）は自車両と周辺車両との位置関係を示し、図３（ｂ）はカメラにより撮影される画像を示している。
【００１２】
図１において、１はレーダであり、例えば車両の後部に設置されている。このレーダ１は、ミリ波等の電波を車両の後方に出射するとともに、後方から反射されてくるミリ波を受信して、自車両の後方にいる周辺車両の位置（自車両からの距離および方向）や自車両との相対速度を測定する。自車両から周辺車両までの距離（車間距離）については、ミリ波を出射してから周辺車両で反射してくるミリ波を受信するまでの伝搬時間を計測し、当該伝搬時間とミリ波の速度とから車間距離を測定する。なお、レーダ１としては、ミリ波レーダのほかに赤外線レーダあるいはその他のレーダを用いても良い。
【００１３】
２はカメラであり、これも車両の後部に設置され、車両の後方を撮影する。車両の後方に周辺車両がいれば、その周辺車両がカメラ２により撮影される。本実施形態のカメラ２はステレオカメラである必要はなく、例えば車両の後部中央に１つ配置されていれば充分である。なお、カメラ２の設置位置は後部中央である必要は必ずしもないが、中央であることが好ましい。
【００１４】
３は画像処理部であり、カメラ２で撮影された画像に対して画像認識処理を行うことにより、カメラ２から周辺車両に対する見込み角を求める。ここで言う見込み角とは、カメラ２から周辺車両の車幅の範囲（車両の幅方向に対する一端から他端までを見込む範囲）を臨んだときの画角を言う。図２および図３の例では、θ１およびθ２がこの車両見込み角に相当する。なお、θ１はレーダ１により周辺車両が捉えられているときに画像処理部３により求められる車両見込み角であり、θ２はマルチパス等の影響によってレーダ１により周辺車両が捉えられなくなったときに画像処理部３により求められる車両見込み角である。
【００１５】
４は幅演算部であり、レーダ１により求められた周辺車両までの距離と、画像処理部３により求められた車両見込み角とに基づいて、周辺車両の車幅を算出する。すなわち、図２（ａ）に示すように、レーダ１により求められた周辺車両までの距離をＬ、画像処理部３により求められた車両見込み角をθ１とした場合に、幅演算部４は、周辺車両の車幅Ｗを、
Ｗ＝２Ｌ×ｔａｎ（θ１／２） ・・・（式１）
なる演算によって算出する。
【００１６】
５はメモリであり（本発明の記録媒体に相当する）、幅演算部４により求められた周辺車両の幅情報Ｗを記憶する。上述の幅演算部４は、レーダ１によって周辺車両が捉えられているときは、周辺車両までの距離Ｌをレーダ１から、車両見込み角θ１を画像処理部３から周期的に（例えば、所定の時間間隔で）入力し、周辺車両の車幅Ｗを周期的に求めている。そして、求めた車幅情報Ｗをその都度メモリ５に記憶する。メモリ５には、少なくとも最新の車幅情報Ｗが保存されていれば良く、古い情報に最新の情報を上書きして保存するようにしても良い。このメモリ５は、不揮発性であっても揮発性であっても良い。
【００１７】
６は距離演算部であり、メモリ５に記憶されている周辺車両の車幅情報Ｗおよび画像処理部３により求められた車両見込み角θ２をもとに、周辺車両までの距離Ｘを算出する。すなわち、図３（ａ）に示すように、距離演算部６は、レーダ１により周辺車両が捉えられていないときにおける周辺車両までの距離Ｘを、
Ｘ＝Ｗ／２ｔａｎ（θ２／２） ・・・（式２）
なる演算により算出する。
【００１８】
７は制御部であり、画像処理部３、幅演算部４、距離演算部６の動作を制御する。具体的には、制御部７は、レーダ１で受信される電波の受信強度をもとに、周辺車両が検出されているか否かを判定する。例えば、電波の受信強度が所定のしきい値以下のときは周辺車両が検出されていないと判断し、受信強度がしきい値より大きいときは周辺車両が検出されていると判断する。
【００１９】
レーダ１により周辺車両が検出されていると判断したときに、制御部７は、幅演算部４を動作させるとともに、距離演算部６の動作を停止するように制御する。このとき、制御部７は、追従走行機能や操舵アシスト機能のために利用する車間距離情報として、レーダ１により求められる距離Ｌを採用する。一方、レーダ１により周辺車両が検出されていないと判断したときに、制御部７は、距離演算部６を動作させるとともに、幅演算部４の動作を停止するように制御する。このとき、制御部７は、追従走行機能や操舵アシスト機能のために利用する車間距離情報として、距離演算部６により求められる距離Ｘを採用する。
【００２０】
以上に示した幅演算部４、距離演算部６および制御部７の機能は、ハードウェア構成、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても実現することが可能である。例えばソフトウェアによって実現する場合、幅演算部４、距離演算部６および制御部７は、実際にはコンピュータのＣＰＵあるいはＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。
【００２１】
なお、ここではレーダ１による周辺車両の検出の有無を、レーダ１での電波の受信強度をもとに判定する例を示したが、この例に限定されない。例えば、画像処理部３での画像認識処理の結果を併用して周辺車両の検出の有無を判定するようにしても良い。画像認識処理によれば、カメラ２により撮影された画像中に車両が含まれているか否かを容易に判断することができる。
【００２２】
レーダ１の受信強度がしきい値以下となるケースとしては、路面反射等によるマルチパスの影響を受けて、本当は周辺車両がいるのに受信強度が弱められてしまっているケースと、本当に周辺車両がいないケースとが考えられる。本当に周辺車両がいないときには、画像処理部３では車両見込み角θ２を求めることができず、距離演算部６でも車間距離Ｘを求めることができない。周辺車両がいないときにはそもそも車間距離を求める必要がないので特に問題はないが、周辺車両がいないことを認識して幅演算部４および距離演算部６の動作を停止することにより、無駄な電力消費を抑制することができる。
【００２３】
次に、以上のように構成した第１の実施形態による車間距離検出装置の動作を説明する。図４は、第１の実施形態による車間距離検出の動作例（車間距離検出方法）を示すフローチャートである。
【００２４】
図４において、制御部７は、レーダ１における電波の受信強度をもとに、レーダ１による周辺車両の検出の有無を判定する（ステップＳ１）。ここで、レーダ１により周辺車両が検出されていると判断したときは、制御部７は、レーダ１により求められる車間距離Ｌを入力して、これを追従走行機能や操舵アシスト機能のために利用する車間距離情報として採用する（ステップＳ２）。このとき制御部７は、距離演算部６の動作を停止させる。
【００２５】
次に、画像処理部３は、カメラ２で撮影された画像に対して画像認識処理を行うことにより、カメラ２から周辺車両の車幅の範囲を見込んだときの画角である車両見込み角θ１を求める（ステップＳ３）。さらに、幅演算部４は、レーダ１により求められた周辺車両までの距離Ｌと、画像処理部３により求められた車両見込み角θ１とに基づいて、上述の（式１）から周辺車両の車幅Ｗを算出し、求めた車幅情報Ｗをメモリ５に記憶する（ステップＳ４）。
【００２６】
また、上記ステップＳ１で、レーダ１により周辺車両が検出されていないと判断したときは、制御部７は、幅演算部４の動作を停止して、距離演算部６を動作させる。このときも画像処理部３は動作している。画像処理部３は、カメラ２で撮影された画像に対して画像認識処理を行うことにより、カメラ２から周辺車両の車幅の範囲を見込んだときの画角である車両見込み角θ２を求める（ステップＳ５）。
【００２７】
また、距離演算部６は、メモリ５に記憶されている周辺車両の車幅Ｗと、画像処理部３により求められた車両見込み角θ２とに基づいて、上述の（式２）から周辺車両までの距離Ｘを算出する（ステップＳ６）。上記ステップＳ４またはステップＳ６の処理の後は、ステップＳ１に戻って同様の処理を継続する。
【００２８】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、レーダ１によって周辺車両が捉えられているときに、そのレーダ１で求めた車間距離Ｌと、カメラ２により撮影された画像から求めた車両見込み角θ１とから、（式１）により周辺車両の車幅Ｗを算出してメモリ５に保存しておく。そして、レーダ１によって周辺車両が捉えられなくなったときには、メモリ５に保存されている周辺車両の車幅Ｗと、その時点でカメラ２により撮影された画像から求めた車両見込み角θ２とから、（式２）により周辺車両までの距離Ｘを算出する。
【００２９】
レーダ１では周辺車両までの距離Ｌを正確に測定することができ、カメラ２の撮影画像からは画像認識により正確な車両見込み角θ１を求めることができる。したがって、レーダ１によって周辺車両が捉えられているときには、これらの正確な測定値を用いた（式１）のような三角関数の定理により、周辺車両の正確な車幅Ｗを求めることができる。
【００３０】
また、レーダ１によって周辺車両が捉えられなくなったときには、上述のようにしてあらかじめ求めておいた周辺車両の正確な車幅Ｗと、その時点でカメラ２により撮影された画像から求められる周辺車両に対する正確な車両見込み角θ２とから、三角関数の定理を利用した（式２）に従って、周辺車両までの正確な距離Ｘを求めることができる。これにより、レーダ１により周辺車両が検出できなくなった場合でも、車間距離の測定精度を良好に保つことができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。第２の実施形態では、周辺車両が自車両の後方斜め方向に存在する場合でも車間距離Ｘを求めることができるようにしたものである。第２の実施形態による車間距離検出装置の構成は、図１と同様である。
【００３２】
図５は、第２の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、周辺車両の車幅を求める処理の原理を示している。この図５において、（ａ）は自車両と周辺車両との位置関係を示し、（ｂ）はカメラ２により撮影される画像を示している。
【００３３】
第２の実施形態において、画像処理部３は、レーダ１により周辺車両が検出されているときに、カメラ２の撮像面に対して垂直な方向（カメラ２をその撮像面が車両の真後ろを向くように設置した場合は、車両の真後ろの方向）から周辺車両の車幅の一端（図５（ａ）の点Ａ）までの範囲を見込む第１の見込み角θ３Ａと、カメラ２の撮像面に対して垂直な方向から周辺車両の車幅の他端（図５（ａ）の点Ｂ）までの範囲を見込む第２の見込み角θ３Ｂとを求める。
【００３４】
また、幅演算部４は、レーダ２により求められた周辺車両までの距離、すなわち、カメラ２から周辺車両の点Ａまでの距離をＬとした場合に、周辺車両の幅Ｗを次の（式３）に従って算出する。
Ｗ＝Ｌ（ｃｏｓθ３Ａ×ｔａｎθ３Ｂ−ｓｉｎθ３Ａ） ・・・（式３）
【００３５】
すなわち、カメラ２の位置を点Ｏ、直線ＡＢと点Ｏからカメラ２の撮像面に対して垂直な方向に降ろした垂線との交点を点Ｃとした場合、
ＯＣ＝Ｌ×ｃｏｓθ３Ａ
ＡＣ＝Ｌ×ｓｉｎθ３Ａ
ＢＣ＝ＯＣ×ｔａｎθ３Ｂ＝Ｌ×ｃｏｓθ３Ａ×ｔａｎθ３Ｂ
であるから、
Ｗ＝ＡＢ＝ＢＣ−ＡＣ
＝Ｌ×ｃｏｓθ３Ａ×ｔａｎθ３Ｂ−Ｌ×ｓｉｎθ３Ａ
となる。
【００３６】
また、距離演算部６は、レーダ１により周辺車両が検出されていないときに画像処理部３により求められた第１の見込み角をθ４Ａ、第２の見込み角をθ４Ｂとした場合に、周辺車両までの距離Ｘを、
Ｘ＝Ｗ／（ｃｏｓθ４Ａ×ｔａｎθ４Ｂ−ｓｉｎθ４Ａ） ・・・（式４）
なる演算により算出する。
【００３７】
以上詳しく説明したように、第２の実施形態によれば、周辺車両が自車両の真後ろにいなくても、レーダ１により周辺車両が検出できなくなった場合でも周辺車両との車間距離を正確に測定することができる。
【００３８】
なお、上記第１および第２の実施形態では、自車両とその後方にいる周辺車両との車間距離を測定する方法について説明しているが、これに限定されない。例えば、自車両の前方あるいは側方にいる周辺車両との車間距離を測定する場合にも、本発明を適用することが可能である。この場合は、車間距離を測定したい方向に向けてレーダ１およびカメラ２を設置すれば良い。
【００３９】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、カメラとレーダとを用いて自車両から周辺車両までの車間距離を検出する装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１および第２の実施形態による車間距離検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、車幅を求める処理の原理を示す図である。
【図３】第１の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、車間距離を求める処理の原理を示す図である。
【図４】第１の実施形態による車間距離検出の動作例（車間距離検出方法）を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、車幅を求める処理の原理を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ レーダ
２ カメラ
３ 画像処理部
４ 幅演算部
５ メモリ
６ 距離演算部
７ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は車間距離検出装置および車間距離検出方法に関し、特に、車載カメラと車載レーダとを用いて自車両から周辺車両までの車間距離を検出する装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載のカメラやレーダで周辺車両を検知し、検知した周辺車両の位置情報をユーザに提示したり、状況に応じて操舵を制御したりするシステムが提供されている。また、カメラやレーダで周辺車両を検知し、その結果に応じてブレーキやアクセルを制御することによって先行車両との車間距離を一定に保つといった追従走行の動作をするシステムなども提供されている。これらのシステムでは、何れも自車両から周辺車両までの距離を検出することが必須となる。
【０００３】
レーダを用いる方法では、ミリ波等の電波を出射してから周辺車両で反射して返ってくるまでの伝搬時間をもとに、自車両から周辺車両までの距離を測定するようになっている。また、カメラを用いる方法では、例えば、一対のカメラを互いに離隔させて配置したステレオカメラが用いられる。この方法では、一対のカメラで捉らえた周辺車両の２つの画像を比較して両画像のずれを検出し、三角測量の原理を用いて周辺車両までの距離を測定するようになっている。
【０００４】
レーダを用いる方法では、周辺車両までの距離を正確に測定することが可能である。ところが、周辺車両で反射してレーダに直接返ってくる直接波と、路面等で更に反射してから間接的にレーダに返ってくる間接波とが相殺し合って受信強度が弱められるといった、いわゆるマルチパスの影響によって、周辺車両が検出できなくなってしまうことがあった。一方、カメラを用いる方法では、測定される距離の精度がレーダに比べて悪いものの、上述のような周辺車両の未検出現象は起こらない。
【０００５】
そこで、周辺車両までの距離が測定できない事態を回避するための方法として、レーダにより周辺車両が検出できているときは当該レーダの情報を用いて周辺車両までの距離を測定し、レーダで周辺車両が検出できなくなったらカメラの撮影画像を用いて距離を測定するという方法が考えられる。しかしながら、レーダとカメラとを単純に切り替えるだけでは、レーダにより周辺車両が検出できていないときの測定距離の精度が悪くなってしまうという問題が生じる。
【０００６】
なお、レーダによって得られたデータから測定された車間距離と、カメラによって得られたデータから測定された車間距離についての信頼度を計算し、信頼度が大きい方の車間距離検出値を採用するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この特許文献１に記載の技術では、カメラを用いて測定された距離の信頼度を計算しているのみで、当該測定距離の精度を上げることはできない。
【特許文献１】特開平６−２３０１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、マルチパス等の影響によってレーダにより周辺車両が検出できなくなった場合でも、自車両から周辺車両までの車間距離を正確に測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明では、レーダによって周辺車両が捉えられているときに、そのレーダで求めた距離と、カメラにより撮影された画像から求めた周辺車両に対する見込み角とから、周辺車両の幅を算出して記録媒体に保存しておく。そして、レーダによって周辺車両が捉えられなくなったときには、記録媒体に記憶しておいた周辺車両の幅情報と、その時点でカメラにより撮影された画像から求めた周辺車両に対する見込み角とから、周辺車両までの距離を算出する。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明において、レーダにより求められる距離と、カメラにより撮影された画像から求められる周辺車両に対する見込み角は、共に高精度なものであるから、レーダによって周辺車両が捉えられているときに、これらの情報から周辺車両の正確な幅を算出することができる。また、レーダによって周辺車両が捉えられなくなったときには、記録媒体に記憶されている周辺車両の正確な幅情報と、その時点でカメラにより撮影された画像から求められる周辺車両に対する正確な見込み角とから周辺車両までの距離が算出されるので、測定される距離は正確なものとなる。
【００１０】
このように、本発明によれば、レーダにより周辺車両が検出できていている間は当該レーダにより自車両から周辺車両までの車間距離を正確に測定し、レーダにより周辺車両が検出できなくなった場合でも、既に記憶されている正確な車幅と画像認識処理により求めた正確な車両見込み角とから車間距離を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態による車間距離検出装置の構成例を示すブロック図である。また、図２および図３は、第１の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、図２は車幅を求める処理の原理を示し、図３は車間距離を求める処理の原理を示している。図２において、（ａ）は自車両と周辺車両との位置関係を示し、（ｂ）はカメラにより撮影される画像を示している。同様に、図３（ａ）は自車両と周辺車両との位置関係を示し、図３（ｂ）はカメラにより撮影される画像を示している。
【００１２】
図１において、１はレーダであり、例えば車両の後部に設置されている。このレーダ１は、ミリ波等の電波を車両の後方に出射するとともに、後方から反射されてくるミリ波を受信して、自車両の後方にいる周辺車両の位置（自車両からの距離および方向）や自車両との相対速度を測定する。自車両から周辺車両までの距離（車間距離）については、ミリ波を出射してから周辺車両で反射してくるミリ波を受信するまでの伝搬時間を計測し、当該伝搬時間とミリ波の速度とから車間距離を測定する。なお、レーダ１としては、ミリ波レーダのほかに赤外線レーダあるいはその他のレーダを用いても良い。
【００１３】
２はカメラであり、これも車両の後部に設置され、車両の後方を撮影する。車両の後方に周辺車両がいれば、その周辺車両がカメラ２により撮影される。本実施形態のカメラ２はステレオカメラである必要はなく、例えば車両の後部中央に１つ配置されていれば充分である。なお、カメラ２の設置位置は後部中央である必要は必ずしもないが、中央であることが好ましい。
【００１４】
３は画像処理部であり、カメラ２で撮影された画像に対して画像認識処理を行うことにより、カメラ２から周辺車両に対する見込み角を求める。ここで言う見込み角とは、カメラ２から周辺車両の車幅の範囲（車両の幅方向に対する一端から他端までを見込む範囲）を臨んだときの画角を言う。図２および図３の例では、θ１およびθ２がこの車両見込み角に相当する。なお、θ１はレーダ１により周辺車両が捉えられているときに画像処理部３により求められる車両見込み角であり、θ２はマルチパス等の影響によってレーダ１により周辺車両が捉えられなくなったときに画像処理部３により求められる車両見込み角である。
【００１５】
４は幅演算部であり、レーダ１により求められた周辺車両までの距離と、画像処理部３により求められた車両見込み角とに基づいて、周辺車両の車幅を算出する。すなわち、図２（ａ）に示すように、レーダ１により求められた周辺車両までの距離をＬ、画像処理部３により求められた車両見込み角をθ１とした場合に、幅演算部４は、周辺車両の車幅Ｗを、
Ｗ＝２Ｌ×ｔａｎ（θ１／２） ・・・（式１）
なる演算によって算出する。
【００１６】
５はメモリであり（本発明の記録媒体に相当する）、幅演算部４により求められた周辺車両の幅情報Ｗを記憶する。上述の幅演算部４は、レーダ１によって周辺車両が捉えられているときは、周辺車両までの距離Ｌをレーダ１から、車両見込み角θ１を画像処理部３から周期的に（例えば、所定の時間間隔で）入力し、周辺車両の車幅Ｗを周期的に求めている。そして、求めた車幅情報Ｗをその都度メモリ５に記憶する。メモリ５には、少なくとも最新の車幅情報Ｗが保存されていれば良く、古い情報に最新の情報を上書きして保存するようにしても良い。このメモリ５は、不揮発性であっても揮発性であっても良い。
【００１７】
６は距離演算部であり、メモリ５に記憶されている周辺車両の車幅情報Ｗおよび画像処理部３により求められた車両見込み角θ２をもとに、周辺車両までの距離Ｘを算出する。すなわち、図３（ａ）に示すように、距離演算部６は、レーダ１により周辺車両が捉えられていないときにおける周辺車両までの距離Ｘを、
Ｘ＝Ｗ／２ｔａｎ（θ２／２） ・・・（式２）
なる演算により算出する。
【００１８】
７は制御部であり、画像処理部３、幅演算部４、距離演算部６の動作を制御する。具体的には、制御部７は、レーダ１で受信される電波の受信強度をもとに、周辺車両が検出されているか否かを判定する。例えば、電波の受信強度が所定のしきい値以下のときは周辺車両が検出されていないと判断し、受信強度がしきい値より大きいときは周辺車両が検出されていると判断する。
【００１９】
レーダ１により周辺車両が検出されていると判断したときに、制御部７は、幅演算部４を動作させるとともに、距離演算部６の動作を停止するように制御する。このとき、制御部７は、追従走行機能や操舵アシスト機能のために利用する車間距離情報として、レーダ１により求められる距離Ｌを採用する。一方、レーダ１により周辺車両が検出されていないと判断したときに、制御部７は、距離演算部６を動作させるとともに、幅演算部４の動作を停止するように制御する。このとき、制御部７は、追従走行機能や操舵アシスト機能のために利用する車間距離情報として、距離演算部６により求められる距離Ｘを採用する。
【００２０】
以上に示した幅演算部４、距離演算部６および制御部７の機能は、ハードウェア構成、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても実現することが可能である。例えばソフトウェアによって実現する場合、幅演算部４、距離演算部６および制御部７は、実際にはコンピュータのＣＰＵあるいはＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。
【００２１】
なお、ここではレーダ１による周辺車両の検出の有無を、レーダ１での電波の受信強度をもとに判定する例を示したが、この例に限定されない。例えば、画像処理部３での画像認識処理の結果を併用して周辺車両の検出の有無を判定するようにしても良い。画像認識処理によれば、カメラ２により撮影された画像中に車両が含まれているか否かを容易に判断することができる。
【００２２】
レーダ１の受信強度がしきい値以下となるケースとしては、路面反射等によるマルチパスの影響を受けて、本当は周辺車両がいるのに受信強度が弱められてしまっているケースと、本当に周辺車両がいないケースとが考えられる。本当に周辺車両がいないときには、画像処理部３では車両見込み角θ２を求めることができず、距離演算部６でも車間距離Ｘを求めることができない。周辺車両がいないときにはそもそも車間距離を求める必要がないので特に問題はないが、周辺車両がいないことを認識して幅演算部４および距離演算部６の動作を停止することにより、無駄な電力消費を抑制することができる。
【００２３】
次に、以上のように構成した第１の実施形態による車間距離検出装置の動作を説明する。図４は、第１の実施形態による車間距離検出の動作例（車間距離検出方法）を示すフローチャートである。
【００２４】
図４において、制御部７は、レーダ１における電波の受信強度をもとに、レーダ１による周辺車両の検出の有無を判定する（ステップＳ１）。ここで、レーダ１により周辺車両が検出されていると判断したときは、制御部７は、レーダ１により求められる車間距離Ｌを入力して、これを追従走行機能や操舵アシスト機能のために利用する車間距離情報として採用する（ステップＳ２）。このとき制御部７は、距離演算部６の動作を停止させる。
【００２５】
次に、画像処理部３は、カメラ２で撮影された画像に対して画像認識処理を行うことにより、カメラ２から周辺車両の車幅の範囲を見込んだときの画角である車両見込み角θ１を求める（ステップＳ３）。さらに、幅演算部４は、レーダ１により求められた周辺車両までの距離Ｌと、画像処理部３により求められた車両見込み角θ１とに基づいて、上述の（式１）から周辺車両の車幅Ｗを算出し、求めた車幅情報Ｗをメモリ５に記憶する（ステップＳ４）。
【００２６】
また、上記ステップＳ１で、レーダ１により周辺車両が検出されていないと判断したときは、制御部７は、幅演算部４の動作を停止して、距離演算部６を動作させる。このときも画像処理部３は動作している。画像処理部３は、カメラ２で撮影された画像に対して画像認識処理を行うことにより、カメラ２から周辺車両の車幅の範囲を見込んだときの画角である車両見込み角θ２を求める（ステップＳ５）。
【００２７】
また、距離演算部６は、メモリ５に記憶されている周辺車両の車幅Ｗと、画像処理部３により求められた車両見込み角θ２とに基づいて、上述の（式２）から周辺車両までの距離Ｘを算出する（ステップＳ６）。上記ステップＳ４またはステップＳ６の処理の後は、ステップＳ１に戻って同様の処理を継続する。
【００２８】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、レーダ１によって周辺車両が捉えられているときに、そのレーダ１で求めた車間距離Ｌと、カメラ２により撮影された画像から求めた車両見込み角θ１とから、（式１）により周辺車両の車幅Ｗを算出してメモリ５に保存しておく。そして、レーダ１によって周辺車両が捉えられなくなったときには、メモリ５に保存されている周辺車両の車幅Ｗと、その時点でカメラ２により撮影された画像から求めた車両見込み角θ２とから、（式２）により周辺車両までの距離Ｘを算出する。
【００２９】
レーダ１では周辺車両までの距離Ｌを正確に測定することができ、カメラ２の撮影画像からは画像認識により正確な車両見込み角θ１を求めることができる。したがって、レーダ１によって周辺車両が捉えられているときには、これらの正確な測定値を用いた（式１）のような三角関数の定理により、周辺車両の正確な車幅Ｗを求めることができる。
【００３０】
また、レーダ１によって周辺車両が捉えられなくなったときには、上述のようにしてあらかじめ求めておいた周辺車両の正確な車幅Ｗと、その時点でカメラ２により撮影された画像から求められる周辺車両に対する正確な車両見込み角θ２とから、三角関数の定理を利用した（式２）に従って、周辺車両までの正確な距離Ｘを求めることができる。これにより、レーダ１により周辺車両が検出できなくなった場合でも、車間距離の測定精度を良好に保つことができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。第２の実施形態では、周辺車両が自車両の後方斜め方向に存在する場合でも車間距離Ｘを求めることができるようにしたものである。第２の実施形態による車間距離検出装置の構成は、図１と同様である。
【００３２】
図５は、第２の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、周辺車両の車幅を求める処理の原理を示している。この図５において、（ａ）は自車両と周辺車両との位置関係を示し、（ｂ）はカメラ２により撮影される画像を示している。
【００３３】
第２の実施形態において、画像処理部３は、レーダ１により周辺車両が検出されているときに、カメラ２の撮像面に対して垂直な方向（カメラ２をその撮像面が車両の真後ろを向くように設置した場合は、車両の真後ろの方向）から周辺車両の車幅の一端（図５（ａ）の点Ａ）までの範囲を見込む第１の見込み角θ３Ａと、カメラ２の撮像面に対して垂直な方向から周辺車両の車幅の他端（図５（ａ）の点Ｂ）までの範囲を見込む第２の見込み角θ３Ｂとを求める。
【００３４】
また、幅演算部４は、レーダ２により求められた周辺車両までの距離、すなわち、カメラ２から周辺車両の点Ａまでの距離をＬとした場合に、周辺車両の幅Ｗを次の（式３）に従って算出する。
Ｗ＝Ｌ（ｃｏｓθ３Ａ×ｔａｎθ３Ｂ−ｓｉｎθ３Ａ） ・・・（式３）
【００３５】
すなわち、カメラ２の位置を点Ｏ、直線ＡＢと点Ｏからカメラ２の撮像面に対して垂直な方向に降ろした垂線との交点を点Ｃとした場合、
ＯＣ＝Ｌ×ｃｏｓθ３Ａ
ＡＣ＝Ｌ×ｓｉｎθ３Ａ
ＢＣ＝ＯＣ×ｔａｎθ３Ｂ＝Ｌ×ｃｏｓθ３Ａ×ｔａｎθ３Ｂ
であるから、
Ｗ＝ＡＢ＝ＢＣ−ＡＣ
＝Ｌ×ｃｏｓθ３Ａ×ｔａｎθ３Ｂ−Ｌ×ｓｉｎθ３Ａ
となる。
【００３６】
また、距離演算部６は、レーダ１により周辺車両が検出されていないときに画像処理部３により求められた第１の見込み角をθ４Ａ、第２の見込み角をθ４Ｂとした場合に、周辺車両までの距離Ｘを、
Ｘ＝Ｗ／（ｃｏｓθ４Ａ×ｔａｎθ４Ｂ−ｓｉｎθ４Ａ） ・・・（式４）
なる演算により算出する。
【００３７】
以上詳しく説明したように、第２の実施形態によれば、周辺車両が自車両の真後ろにいなくても、レーダ１により周辺車両が検出できなくなった場合でも周辺車両との車間距離を正確に測定することができる。
【００３８】
なお、上記第１および第２の実施形態では、自車両とその後方にいる周辺車両との車間距離を測定する方法について説明しているが、これに限定されない。例えば、自車両の前方あるいは側方にいる周辺車両との車間距離を測定する場合にも、本発明を適用することが可能である。この場合は、車間距離を測定したい方向に向けてレーダ１およびカメラ２を設置すれば良い。
【００３９】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、カメラとレーダとを用いて自車両から周辺車両までの車間距離を検出する装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１および第２の実施形態による車間距離検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、車幅を求める処理の原理を示す図である。
【図３】第１の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、車間距離を求める処理の原理を示す図である。
【図４】第１の実施形態による車間距離検出の動作例（車間距離検出方法）を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態による車間距離検出処理の原理を示す図であり、車幅を求める処理の原理を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ レーダ
２ カメラ
３ 画像処理部
４ 幅演算部
５ メモリ
６ 距離演算部
７ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を出射してから周辺車両で反射してくる電波を受信するまでの時間を計測することで、上記周辺車両までの距離を検出するレーダと、
上記周辺車両を撮影するカメラと、
上記カメラで撮影された画像に対して画像認識処理を行うことで、上記カメラから上記周辺車両に対する見込み角を求める画像処理部と、
上記レーダにより求められた上記周辺車両までの距離および上記画像処理部により求められた上記周辺車両に対する見込み角をもとに、上記周辺車両の幅を算出する幅演算部と、
上記幅演算部により求められた上記周辺車両の幅情報を記憶する記録媒体と、
上記記録媒体に記憶されている上記周辺車両の幅情報および上記画像処理部により求められた上記周辺車両に対する見込み角をもとに、上記周辺車両までの距離を算出する距離演算部とを備えたことを特徴とする車間距離検出装置。
【請求項２】
上記レーダにより上記周辺車両が検出されないときに、上記距離演算部により上記周辺車両までの距離を算出するように制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車間距離検出装置。
【請求項３】
上記画像処理部は、上記周辺車両の車幅の範囲を見込む見込み角を求めることを特徴とする請求項１に記載の車間距離検出装置。
【請求項４】
上記レーダにより求められた上記周辺車両までの距離をＬ、上記画像処理部により求められた上記周辺車両の車幅の範囲を見込む見込み角をθ１とした場合に、上記幅演算部は、上記周辺車両の幅Ｗを、
Ｗ＝２Ｌ×ｔａｎ（θ１／２）
なる演算により算出することを特徴とする請求項３に記載の車間距離検出装置。
【請求項５】
上記距離演算部は、上記画像処理部により求められた上記周辺車両の車幅の範囲を見込む見込み角をθ２とした場合に、上記周辺車両までの距離Ｘを、
Ｘ＝Ｗ／２ｔａｎ（θ２／２）
なる演算により算出することを特徴とする請求項４に記載の車間距離検出装置。
【請求項６】
上記画像処理部は、上記カメラの撮像面に対して垂直な方向から上記周辺車両の車幅の一端までの範囲を見込む第１の見込み角と、上記カメラの撮像面に対して垂直な方向から上記周辺車両の車幅の他端までの範囲を見込む第２の見込み角とを求めることを特徴とする請求項１に記載の車間距離検出装置。
【請求項７】
上記レーダにより求められた上記周辺車両までの距離をＬ、上記画像処理部により求められた上記第１の見込み角をθ３Ａ、上記第２の見込み角をθ３Ｂとした場合に、上記幅演算部は、上記周辺車両の幅Ｗを、
Ｗ＝Ｌ（ｃｏｓθ３Ａ×ｔａｎθ３Ｂ−ｓｉｎθ３Ａ）
なる演算により算出することを特徴とする請求項６に記載の車間距離検出装置。
【請求項８】
上記距離演算部は、上記画像処理部により求められた上記第１の見込み角をθ４Ａ、上記第２の見込み角をθ４Ｂとした場合に、上記周辺車両までの距離Ｘを、
Ｘ＝Ｗ／（ｃｏｓθ４Ａ×ｔａｎθ４Ｂ−ｓｉｎθ４Ａ）
なる演算により算出することを特徴とする請求項７に記載の車間距離検出装置。
【請求項９】
レーダで受信される電波の受信強度をもとに、上記レーダによる周辺車両の検出の有無を判定する第１のステップと、
上記第１のステップで上記周辺車両が検出されたときに、上記レーダより電波を出射してから上記周辺車両で反射してくる電波を受信するまでの時間をもとに、上記周辺車両までの距離を検出する第２のステップと、
カメラで撮影された画像に対して画像認識処理を行うことで、上記カメラから上記周辺車両に対する見込み角を求める第３のステップと、
上記第２のステップで求められた上記周辺車両までの距離および上記第３のステップで求められた上記周辺車両に対する見込み角をもとに、上記周辺車両の幅を算出し、求めた幅情報を記録媒体に記憶する第４のステップと、
上記第１のステップで上記周辺車両が検出されなかったときに、上記カメラで撮影された画像に対して画像認識処理を行うことで、上記カメラから上記周辺車両に対する見込み角を求める第５のステップと、
上記記録媒体に記憶されている上記周辺車両の幅情報および上記第５のステップで求められた上記周辺車両に対する見込み角をもとに、上記周辺車両までの距離を算出する第６のステップとを有することを特徴とする車間距離検出方法。
【請求項１】
電波を出射してから周辺車両で反射してくる電波を受信するまでの時間を計測することで、上記周辺車両までの距離を検出するレーダと、
上記周辺車両を撮影するカメラと、
上記カメラで撮影された画像に対して画像認識処理を行うことで、上記カメラから上記周辺車両に対する見込み角を求める画像処理部と、
上記レーダにより求められた上記周辺車両までの距離および上記画像処理部により求められた上記周辺車両に対する見込み角をもとに、上記周辺車両の幅を算出する幅演算部と、
上記幅演算部により求められた上記周辺車両の幅情報を記憶する記録媒体と、
上記記録媒体に記憶されている上記周辺車両の幅情報および上記画像処理部により求められた上記周辺車両に対する見込み角をもとに、上記周辺車両までの距離を算出する距離演算部とを備えたことを特徴とする車間距離検出装置。
【請求項２】
上記レーダにより上記周辺車両が検出されないときに、上記距離演算部により上記周辺車両までの距離を算出するように制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車間距離検出装置。
【請求項３】
上記画像処理部は、上記周辺車両の車幅の範囲を見込む見込み角を求めることを特徴とする請求項１に記載の車間距離検出装置。
【請求項４】
上記レーダにより求められた上記周辺車両までの距離をＬ、上記画像処理部により求められた上記周辺車両の車幅の範囲を見込む見込み角をθ１とした場合に、上記幅演算部は、上記周辺車両の幅Ｗを、
Ｗ＝２Ｌ×ｔａｎ（θ１／２）
なる演算により算出することを特徴とする請求項３に記載の車間距離検出装置。
【請求項５】
上記距離演算部は、上記画像処理部により求められた上記周辺車両の車幅の範囲を見込む見込み角をθ２とした場合に、上記周辺車両までの距離Ｘを、
Ｘ＝Ｗ／２ｔａｎ（θ２／２）
なる演算により算出することを特徴とする請求項４に記載の車間距離検出装置。
【請求項６】
上記画像処理部は、上記カメラの撮像面に対して垂直な方向から上記周辺車両の車幅の一端までの範囲を見込む第１の見込み角と、上記カメラの撮像面に対して垂直な方向から上記周辺車両の車幅の他端までの範囲を見込む第２の見込み角とを求めることを特徴とする請求項１に記載の車間距離検出装置。
【請求項７】
上記レーダにより求められた上記周辺車両までの距離をＬ、上記画像処理部により求められた上記第１の見込み角をθ３Ａ、上記第２の見込み角をθ３Ｂとした場合に、上記幅演算部は、上記周辺車両の幅Ｗを、
Ｗ＝Ｌ（ｃｏｓθ３Ａ×ｔａｎθ３Ｂ−ｓｉｎθ３Ａ）
なる演算により算出することを特徴とする請求項６に記載の車間距離検出装置。
【請求項８】
上記距離演算部は、上記画像処理部により求められた上記第１の見込み角をθ４Ａ、上記第２の見込み角をθ４Ｂとした場合に、上記周辺車両までの距離Ｘを、
Ｘ＝Ｗ／（ｃｏｓθ４Ａ×ｔａｎθ４Ｂ−ｓｉｎθ４Ａ）
なる演算により算出することを特徴とする請求項７に記載の車間距離検出装置。
【請求項９】
レーダで受信される電波の受信強度をもとに、上記レーダによる周辺車両の検出の有無を判定する第１のステップと、
上記第１のステップで上記周辺車両が検出されたときに、上記レーダより電波を出射してから上記周辺車両で反射してくる電波を受信するまでの時間をもとに、上記周辺車両までの距離を検出する第２のステップと、
カメラで撮影された画像に対して画像認識処理を行うことで、上記カメラから上記周辺車両に対する見込み角を求める第３のステップと、
上記第２のステップで求められた上記周辺車両までの距離および上記第３のステップで求められた上記周辺車両に対する見込み角をもとに、上記周辺車両の幅を算出し、求めた幅情報を記録媒体に記憶する第４のステップと、
上記第１のステップで上記周辺車両が検出されなかったときに、上記カメラで撮影された画像に対して画像認識処理を行うことで、上記カメラから上記周辺車両に対する見込み角を求める第５のステップと、
上記記録媒体に記憶されている上記周辺車両の幅情報および上記第５のステップで求められた上記周辺車両に対する見込み角をもとに、上記周辺車両までの距離を算出する第６のステップとを有することを特徴とする車間距離検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１５５４６９（Ｐ２００７−１５５４６９Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５０２７６（Ｐ２００５−３５０２７６）
【出願日】平成１７年１２月５日（２００５．１２．５）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月５日（２００５．１２．５）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
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