(57)【要約】【課題】自車両及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合であっても、画像に基づいて自車両から先行車までの距離を適切に求める。【解決手段】先行車検出装置（１００）は、自車両（１）前方を撮像した画像から、自車両の前方を走行する先行車を検出するとともに、自車両の進行方向に対する先行車の傾きに係る角度情報を推定する推定手段（１１、１２）と、自車両が走行している道路の形状を示す道路情報を取得する取得手段（１３）と、角度情報及び道路情報に基づいて、先行車と自車両との間の距離に係る距離情報を算出する算出手段（１４）と、を備える。【選択図】図１
2020030732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両前方を撮像した画像から、前記自車両の前方を走行する先行車を検出するとともに、前記自車両の進行方向に対する前記先行車の傾きに係る角度情報を推定する推定手段と、
前記自車両が走行している道路の形状を示す道路情報を取得する取得手段と、
前記角度情報及び前記道路情報に基づいて、前記先行車と前記自車両との間の距離に係る距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする先行車検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両の前方を走行する先行車を検出する先行車検出装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、水平面内においてスキャンするスキャン型レーザレーダで検出された先行車の位置データと、道路形状データとを用いて、該先行車が自車線内に存在するか否かを判定する装置が提案されている（特許文献１参照）。或いは、単眼カメラで撮像された画像における先行車の車幅画素数に基づいて、自車両から先行車までの距離を計測する装置が提案されている（特許文献２参照）。その他、関連する技術として、特許文献３及び４に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８７８００号公報
【特許文献２】特開２０１３−０５７９９２号公報
【特許文献３】特開２０００−１３１４３６号公報
【特許文献４】特開２０１０−１４６１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１に記載のスキャン型レーザレーダの検出可能距離は、カメラの（言い換えれば、画像に基づく）検出可能距離に比べて短い。このため、例えば特許文献２に記載の技術を用いれば、スキャン型レーザレーダの検出可能距離よりも遠くに存在する先行車までの距離を測定することができる。一方で、特許文献２に記載の技術のように、画像に基づいて自車両から先行車までの距離を計測する技術では、自車両及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合、先行車の後面に加えて側面も画像に写るため、正しい車幅画素数が取得することが困難になる。この結果、自車両から先行車までの正しい距離を計測することができない可能性があるという技術的問題点がある。特許文献１、３及び４に記載の技術では、この問題を解決することはできない。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、自車両及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合であっても、画像に基づいて自車両から先行車までの距離を適切に求めることができる先行車検出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】
本発明の一態様に係る先行車検出装置は、自車両前方を撮像した画像から、前記自車両の前方を走行する先行車を検出するとともに、前記自車両の進行方向に対する前記先行車の傾きに係る角度情報を推定する推定手段と、前記自車両が走行している道路の形状を示す道路情報を取得する取得手段と、前記角度情報及び前記道路情報に基づいて、前記先行車と前記自車両との間の距離に係る距離情報を算出する算出手段と、を備えるというものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る先行車検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】画像から距離を求める場合の問題点を説明するための図である。
【図３】実施形態に係る距離算出処理を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に係る距離算出処理において、画像から先行車の角度を算出する方法の具体例を示す図である。
【図５】実施形態に係る距離算出処理において、先行車の距離を算出する方法の概念を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
先行車検出装置に係る実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。
【０００９】
（構成）
実施形態に係る先行車検出装置の構成について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る先行車検出装置の構成を示すブロック図である。
【００１０】
図１において、先行車検出装置１００は、車両１に搭載されている。先行車検出装置１００は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０、画像センサ２１、測位装置２２、地図データベース２３（以降、“地図ＤＢ２３”と表記する）及び内界センサ２４を備えて構成されている。
【００１１】
画像センサ２１は、車両１の前方を撮像するカメラを有する。該カメラを有する画像センサ２１により、車両１の前方が撮像された画像が生成される。測位装置２２の具体例として、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）等が挙げられる。地図ＤＢ２３は、例えば道路形状（カーブ曲率、曲率変化率、車線幅等）を示す情報を含む地図情報を有する。内界センサ２４は、例えば車速センサ、ヨーレートセンサ等を有する。尚、画像センサ２１、測位装置２２、地図ＤＢ２３及び内界センサ２４には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細な説明については省略する。
【００１２】
ＥＣＵ１０は、その内部に論理的に実現される処理ブロックとして又は物理的に実現される処理回路として、車両検出装置１１、角度／方位算出装置１２、角度／方位群推定装置１３、距離算出装置１４及び距離出力装置１５を備えて構成されている。ＥＣＵ１０の動作についての説明は後述する。
【００１３】
（画像から距離を求める場合の問題点）
ここで、画像から距離を求める方法について図２を参照して説明する。図２は、画像から距離を求める場合の問題点を説明するための図である。
【００１４】
画像から距離を求める場合、例えば特許文献２に記載されているように、画像に写っている先行車の種別に該当する車体寸法（例えば車両の幅等）と、画像における先行車の幅に相当する画素数とに基づいて、先行車までの距離が求められる。
【００１５】
具体的には、自車両（車両１に相当）から先行車までの距離を“Ｚ”、自車両に搭載されている画像センサ（画像センサ２１に相当）の焦点距離を“ｆ”、先行車の幅を“Ｗ”、画像における先行車の幅（即ち、画素数）を“ｗ”として、“Ｚ＝ｆ・Ｗ／ｗ”という関係式を用いて求められる。
【００１６】
ところで、自車両及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合、例えば図２に示すように、先行車が傾いて（即ち、水平面上で回転した状態で）画像に写る。このとき、図２の破線で示す矩形の幅を、画像における先行車の幅としてしまうと、上記関係式の分子（即ち、“ｗ”）が本来の値より大きくなるので、上記関係式により求められた距離Ｚは、実際の距離よりも短くなってしまう。他方で、図２の一点鎖線で示す矩形の幅を、画像における先行車の幅としてしまうと、上記関係式の分子が本来の値より小さくなるので、上記関係式により求められた距離Ｚは、実際の距離よりも長くなってしまう。つまり、何らの対策もしなければ、自車両及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合、画像から、自車両から先行車までの正しい距離を求めることができない。
【００１７】
（距離算出処理）
本実施形態に係る先行車検出装置１００は、車両１及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合であっても、車両１から先行車までの距離を適切に求めるために、以下に説明する距離算出処理を実行する。尚、該距離算出処理は、車両１及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合に実行され、それ以外の場合には、例えば上述した関係式を用いて、車両１から先行車までの距離が求められる。
【００１８】
図３において、先行車検出装置１００の一部としてのＥＣＵ１０は、画像センサ２１から、車両１の前方を撮像した画像を取得する（ステップＳ１０１）。ＥＣＵ１０の車両検出装置１１は、取得された画像から、車両１の前方を走行する先行車を検出する（ステップＳ１０２）。このとき、車両検出装置１１により複数の先行車が検出されてよい。尚、画像から先行車を検出する方法には既存の技術を適用可能であるので、その詳細な説明は省略する。
【００１９】
次に、ＥＣＵ１０の角度／方位算出装置１２は、検出された先行車の車両１に対する傾き角度（即ち、水平面上での回転角）及び車両１から見た該先行車の方向を表す方位（角）を算出する（ステップＳ１０３）。ここで、ステップＳ１０３の処理の具体例について図４を参照して説明する。
【００２０】
先行車の車両１に対する傾き角度を求める第１の具体例について図４（ａ）を参照して説明する。図４（ａ）上段に示すように、画像における先行車の後面左下隅の座標を（ｕ１，ｖ１）とし、後面右下隅の座標を（ｕ２，ｖ２）とする。図４（ａ）下段に示すように、車両１の上方から平面的に見て、車両１の前端から先行車の後面左下隅までの前後方向の距離を“Ｚ１”、車両１の前端から先行車の後面右下隅までの前後方向の距離を“Ｚ２”、車両１の中心軸から先行車の後面左下隅までの左右方向の距離を“Ｘ１”、車両１の中心軸から先行車の後面右下隅までの左右方向の距離を“Ｘ２”とする。
【００２１】
先行車の車両１に対する傾き角度を“θ”とすると、“ｔａｎθ＝（Ｚ２−Ｚ１）／（Ｘ１−Ｘ２）”という関係式が成立する。ここで、“Ｚ１＝ｆ・Ｘ１／ｕ１”、“Ｚ１＝ｆ・Ｙ／ｖ１”、“Ｚ２＝ｆ・Ｘ２／ｕ２”、“Ｚ２＝ｆ・Ｙ／ｖ２”と表されるので、上記関係式は、“ｔａｎθ＝ｆ・（ｖ１−ｖ２）／（ｕ１・ｖ２−ｕ２・ｖ１）”と変形できる。尚、“ｆ”は画像センサ２１の焦点距離であり、“Ｙ”は先行車の後面下端の高さである。
【００２２】
第１の具体例では、画像座標（ｕ１，ｖ１）及び（ｕ２，ｖ２）と、上記関係式とから、先行車の車両１に対する傾き角度が求められる。
【００２３】
先行車の車両１に対する傾き角度を求める第２の具体例について図４（ｂ）を参照して説明する。図４（ｂ）上段に示すように、画像における先行車の側面の幅（即ち、画素数）を“ｗ１”とし、後面の幅を“ｗ２”とする。図４（ｂ）下段に示すように、車両１の上方から平面的に見て、車両１の前端から先行車の後端までの距離を“Ｚ”、先行車の実際の幅を“Ｗ”、先行車の実際の長さを“Ｌ”とする。
【００２４】
先行車の車両１に対する傾き角度を“θ”とすると、“ｗ１＝ｆ・Ｌ・ｓｉｎθ／Ｚ”、“ｗ２＝ｆ・Ｗ・ｃｏｓθ／Ｚ”という関係式が成立する。これらの関係式から“ｔａｎθ＝（ｗ１・Ｗ）／（ｗ２・Ｌ）”という関係式が導かれる。第２の具体例では、幅“ｗ１”及び“ｗ２”と、該導かれた関係式とから、先行車の車両１に対する傾き角度が求められる。
【００２５】
尚、方位（角）は、画像における先行車の座標と、該画像の角度分解能とを用いた既存の方法により算出される。
【００２６】
再び図３に戻り、ステップＳ１０３の処理と並行して、ＥＣＵ１０は、測位装置２２の出力に基づいて、車両１の現在の位置を推定する（ステップＳ１０４）。次に、ＥＣＵ１０の角度／方位群推定装置１３は、先ず、車両１の現在の位置に基づいて地図ＤＢ２３から、車両１が走行している道路に対応する地図情報を取得する。角度／方位群推定装置１３は、次に、地図情報に含まれる道路形状に基づいて、カーブ路（即ち、車両１及び先行車の少なくとも一方が走行しているカーブ路）に沿って先行車が走行した場合の、先行車の車両１に対する傾き角度及び車両１から見た該先行車の方向を表す方位（角）の複数の候補を、角度／方位群として推定する（ステップＳ１０５）。角度／方位群の概念を図示すると、例えば図５において点線で示す複数の矩形のようになる。
【００２７】
次に、ＥＣＵ１０の距離算出装置１４は、ステップＳ１０５の処理において推定された角度／方位群（図５参照）から、ステップＳ１０３の処理において算出された先行車の車両１に対する傾き角度及び車両１から見た該先行車の方向を表す方位（角）に相当する一の候補（即ち、図５の複数の点線矩形のうち一の点線矩形）を選択する。そして、距離算出装置１４は、車両１の現在の位置（即ち、ステップＳ１０４の処理において推定された位置）と該選択された一の候補とに基づいて、車両１から先行車までの距離を算出する（ステップＳ１０６）。
【００２８】
ＥＣＵ１０の距離出力装置１５は、ステップＳ１０６の処理において算出された距離を、例えば衝突被害軽減ブレーキシステム等の他の装置に出力する。
【００２９】
（技術的効果）
当該先行車検出装置１００では、先行車を撮像した画像から、先行車の車両１に対する傾き角度及び車両１から見た該先行車の方向を表す方位（角）が求められる。そして、車両１の現在の位置及び道路形状から、上記求められた傾き角度及び方位（角）となるような先行車の位置が求められる。つまり、当該先行車検出装置１００では、画像での先行車の写り方から、地図上における先行車の位置が求められる。このため、当該先行車検出装置１００によれば、車両１及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合であっても、車両１から先行車までの距離を適切に求めることができる。
【００３０】
以上に説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。
【００３１】
発明の一態様に係る先行車検出装置は、自車両前方を撮像した画像から、前記自車両の前方を走行する先行車を検出するとともに、前記自車両の進行方向に対する前記先行車の傾きに係る角度情報を推定する推定手段と、前記自車両が走行している道路の形状を示す道路情報を取得する取得手段と、前記角度情報及び前記道路情報に基づいて、前記先行車と前記自車両との間の距離に係る距離情報を算出する算出手段と、を備えるというものである。
【００３２】
上述の実施形態においては、「車両検出装置１１」及び「角度／方位算出装置１２」が「推定手段」の一例に相当し、「角度／方位群推定装置１３」が「取得手段」の一例に相当し、「距離算出装置１４」が「算出手段」の一例に相当する。上述の実施形態に係る「先行車の車両１に対する傾き角度」及び「車両１から見た該先行車の方向を表す方位（角）」は、「角度情報」の一例に相当する。
【００３３】
当該先行車検出装置では角度情報から、先行車が自車両の進行方向に対してどの程度傾いているかがわかるので、道路情報により示される道路の形状に基づいて、道路上での自車両と先行車との位置関係を特定することができる。従って、当該先行車検出装置によれば、自車両及び先行車の少なくとも一方がカーブ路を走行している場合であっても、画像に基づいて自車両から先行車までの距離を適切に求めることができる。
【００３４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う先行車検出装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１…車両、１０…ＥＣＵ、１１…車両検出装置、１２…角度／方位算出装置、１３…角度／方位群推定装置、１４…距離算出装置、１５…距離出力装置、２１…画像センサ、２２…測位装置、２３…地図データベース、２４…内界センサ、１００…先行車検出装置
【図１】
2020030732.tif 000003
【図２】
2020030732.tif 000004
【図３】
2020030732.tif 000005
【図４】
2020030732.tif 000006
【図５】
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