(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、前記位置情報に基づいて該第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出する第１代表距離導出部と、
前記第１代表距離に基づき前記第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成する第１分割領域群生成部と、
前記第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、前記相対距離が前記第１代表距離に近接する第２分割領域をグループ化して第２分割領域群を生成する第２分割領域群生成部と、
を備え、
前記第１代表距離導出部は、前記第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、前記第１代表距離を導出する対象範囲を、前記第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする車外監視装置。
【請求項２】
前記第２分割領域群生成部は、前記第１代表距離に近接する相対距離が前記第２分割領域中の相対距離の総数に対して所定比率含まれる場合に、該第２分割領域をグループ化の対象とすることを特徴とする請求項１に記載の車外監視装置。
【請求項３】
検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、前記位置情報に基づいて該第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出する第１代表距離導出部と、
前記第１代表距離に基づき前記第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成する第１分割領域群生成部と、
前記第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、前記位置情報に基づいて該第２分割領域毎の距離分布のピークに相当する第２代表距離を導出する第２代表距離導出部と、
前記第２代表距離に基づき第２分割領域をグループ化し、相対距離が最短でありかつ前記第１代表距離との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群を生成する第２分割領域群生成部と、
を備え、
前記第１代表距離導出部は、前記第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、前記第１代表距離を導出する対象範囲を、前記第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする車外監視装置。
【請求項４】
検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、前記位置情報に基づいて該第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出する第１代表距離導出部と、
前記第１代表距離に基づき前記第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成する第１分割領域群生成部と、
前記第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、前記相対距離が前記第１代表距離に近接する第２分割領域をグループ化して第２分割領域群を生成する処理と、該第２分割領域毎の距離分布のピークに相当する第２代表距離に基づき第２分割領域をグループ化し、相対距離が最短でありかつ前記第１代表距離との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群を生成する処理とを排他的に実行する第２分割領域群生成部と、
を備え、
前記第１代表距離導出部は、前記第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、前記第１代表距離を導出する対象範囲を、前記第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする車外監視装置。
【請求項５】
前記第１代表距離導出部は、前記第２分割領域群が生成された第１分割領域群毎に独立して、前記対象範囲をそれぞれの前記鉛直範囲に制限することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車外監視装置。
【請求項６】
前記第１代表距離導出部は、前記鉛直範囲内の相対距離の平均値、該鉛直範囲内の相対距離の中央値、または、該鉛直範囲内で最短となる相対距離のいずれかを前記第１代表距離とすることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車外監視装置。
【請求項７】
前記第２分割領域群生成部は、前記鉛直範囲を所定範囲拡張して設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車外監視装置。
【請求項８】
前記第２分割領域群生成部は、前記鉛直範囲を前記第１分割領域群の下端まで拡張して設定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の車外監視装置。
【請求項９】
前記第２分割領域群生成部は、前記第１代表距離が第２閾値以上の場合、鉛直範囲を更新しないことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車外監視装置。
【請求項１０】
検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得し、
前記検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、
前記位置情報に基づいて前記第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出し、
前記第１代表距離に基づき前記第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成し、
前記第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、前記相対距離が前記第１代表距離に近接する第２分割領域をグループ化して第２分割領域群を生成し、
前記第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、前記第１代表距離を導出する対象範囲を、前記第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする車外監視方法。
【請求項１１】
検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得し、
前記検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、
前記位置情報に基づいて前記第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出し、
前記第１代表距離に基づき前記第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成し、
前記第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、前記位置情報に基づいて該第２分割領域毎の距離分布のピークに相当する第２代表距離を導出し、
前記第２代表距離に基づき第２分割領域をグループ化し、相対距離が最短でありかつ前記第１代表距離との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群を生成し、
前記第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、前記第１代表距離を導出する対象範囲を、前記第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする車外監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車外に位置する立体物の自車両に対する距離分布に基づいて車外の状況を監視する車外監視装置および車外監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車両の前方に位置する車両（先行車両および前方で停止している車両）や障害物といった立体物を検出し、検出した立体物との衝突を回避したり、先行車両との車間距離を安全な距離に保つように制御する技術が知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
このような技術では、距離センサ等を用い、前方に位置する立体物の、自車両に対する相対距離を含む相対的な三次元位置（位置情報）を導出し、その立体物を特定している。しかし、相対距離を検出する距離センサ自体は、通常、検出した被検出部位がどのような立体物の一部であるかを認識できないため、その３次元位置は、立体物単位ではなく、検出領域における検出分解能単位で独立して導出されることとなる。そこで、検出分解能単位の３次元位置が近接する位置情報同士を抽出してグループ化し、それを立体物として特定する処理が必要になる。
【０００４】
上述した特許文献１、２の技術では、まず、検出領域を、複数の短冊形状の分割領域に分割し、分割領域毎に、検出された複数の位置情報を統計処理して距離分布を求め、距離分布のピークに相当する相対距離をその分割領域の代表値（代表距離）を求める。そして、代表距離同士の比較を通じて立体物としてのグループ化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３４９０６０号
【特許文献２】特開平１０−２８３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１、２の技術で実行されているグループ化処理において、鉛直方向に延びる短冊形状の分割領域に分割しているのは、その分割領域において、道路上の最後尾に位置する先行車両を一意に特定できるからである。また、距離分布のピークに相当する相対距離を代表距離としているのは、誤検出による突発的な位置情報を排除するためである。
【０００７】
しかし、一体的に形成されている一つの立体物に対し、短冊形状の領域において複数の相対距離が検出される場合がある。例えば、トラック等の車両において、キャビン部と荷台背面部とは自車両に対する相対距離が異なるので、短冊形状の領域内の距離分布には、主としてキャビン部と荷台背面部の２つの相対距離が検出される。
【０００８】
このとき、上述した特許文献１、２の技術では、分割領域における距離分布のピークに相当する相対距離を代表距離としているので、キャビン部や荷台背面部の占有面積や検出可能な部位の総数等の検出状況に応じて、距離分布が変化し得る。このような距離分布の変化に伴ってピークとなる相対距離が変化し、代表距離がいずれの部の相対距離となるか定まり難い場合がある。そうすると、キャビン部や荷台背面部を一つの立体物としてグループ化できず、立体物を正しく認識できなくなるおそれがある。例えば、立体物との相対距離として、キャビン部の相対距離と荷台背面部の相対距離とが時間的に前後して検出されると、以下の事態が生じ得る。即ち、先行車両との車間距離を安全に保つ制御（クルーズコントロール）を通じて、自己の車両が、先行車両の相対距離の変化に忠実に反応してしまい、搭乗者は自己の車両の加減速による違和感を覚えることとなり得る。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、分割領域内で距離分布のピーク候補となる相対距離が複数ある場合においても、所望する相対距離を特定し、立体物を正しく認識することが可能な、車外監視装置および車外監視方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の車外監視装置は、検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得する位置情報取得部と、検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、位置情報に基づいて第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出する第１代表距離導出部と、第１代表距離に基づき第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成する第１分割領域群生成部と、第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、相対距離が第１代表距離に近接する第２分割領域をグループ化して第２分割領域群を生成する第２分割領域群生成部と、を備え、第１代表距離導出部は、第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、第１代表距離を導出する対象範囲を、第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする。
【００１１】
第２分割領域群生成部は、第１代表距離に近接する相対距離が第２分割領域中の相対距離の総数に対して所定比率含まれる場合に、第２分割領域をグループ化の対象としてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の他の車外監視装置は、検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得する位置情報取得部と、検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、位置情報に基づいて第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出する第１代表距離導出部と、第１代表距離に基づき第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成する第１分割領域群生成部と、第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、位置情報に基づいて第２分割領域毎の距離分布のピークに相当する第２代表距離を導出する第２代表距離導出部と、第２代表距離に基づき第２分割領域をグループ化し、相対距離が最短でありかつ第１代表距離との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群を生成する第２分割領域群生成部と、を備え、第１代表距離導出部は、第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、第１代表距離を導出する対象範囲を、第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の他の車外監視装置は、検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得する位置情報取得部と、検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、位置情報に基づいて第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出する第１代表距離導出部と、第１代表距離に基づき第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成する第１分割領域群生成部と、第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、相対距離が第１代表距離に近接する第２分割領域をグループ化して第２分割領域群を生成する処理と、第２分割領域毎の距離分布のピークに相当する第２代表距離に基づき第２分割領域をグループ化し、相対距離が最短でありかつ第１代表距離との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群を生成する処理とを排他的に実行する第２分割領域群生成部と、を備え、第１代表距離導出部は、第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、第１代表距離を導出する対象範囲を、第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする。
【００１４】
第１代表距離導出部は、第２分割領域群が生成された第１分割領域群毎に独立して、対象範囲をそれぞれの鉛直範囲に制限してもよい。
【００１５】
第１代表距離導出部は、鉛直範囲内の相対距離の平均値、鉛直範囲内の相対距離の中央値、または、鉛直範囲内で最短となる相対距離のいずれかを第１代表距離としてもよい。
【００１６】
第２分割領域群生成部は、鉛直範囲を所定範囲拡張して設定してもよい。
【００１７】
第２分割領域群生成部は、鉛直範囲を第１分割領域群の下端まで拡張して設定してもよい。
【００１８】
第２分割領域群生成部は、第１代表距離が第２閾値以上の場合、鉛直範囲を更新しないとしてもよい。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の車外監視方法は、検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得し、検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、位置情報に基づいて第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出し、第１代表距離に基づき第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成し、第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、相対距離が第１代表距離に近接する第２分割領域をグループ化して第２分割領域群を生成し、第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、第１代表距離を導出する対象範囲を、第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の他の車外監視方法は、検出領域内に存在する立体物の、自車両に対する相対距離を含む位置情報を取得し、検出領域を水平方向に対して複数の第１分割領域に分割し、位置情報に基づいて第１分割領域毎の距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出し、第１代表距離に基づき第１分割領域をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成し、第１分割領域群を鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、位置情報に基づいて第２分割領域毎の距離分布のピークに相当する第２代表距離を導出し、第２代表距離に基づき第２分割領域をグループ化し、相対距離が最短でありかつ第１代表距離との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群を生成し、第２分割領域群が生成された第１分割領域群における、第１代表距離を導出する対象範囲を、第２分割領域群に相当する鉛直範囲に制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、分割領域内で距離分布のピーク候補となる相対距離が複数ある場合においても、所望する相対距離を特定し、立体物を正しく認識すると共に、検出範囲を制限することで処理負荷の軽減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】車外監視システムの接続関係を示したブロック図である。
【図２】距離画像を説明するための説明図である。
【図３】第１の実施形態における車外監視装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図４】位置情報取得部による三次元の位置情報への変換を説明するための説明図である。
【図５】第１分割領域と第１代表距離とを説明するための説明図である。
【図６】第１分割領域群を説明するための説明図である。
【図７】第２分割領域と第２分割領域群を説明するための説明図である。
【図８】第２分割領域群を生成した後の第１代表距離導出部の動作を説明するための説明図である。
【図９】車外監視方法の全体的な流れを示したフローチャートである。
【図１０】第１代表距離導出処理の流れを示したフローチャートである。
【図１１】第１分割領域群生成処理の流れを示したフローチャートである。
【図１２】第２分割領域群生成処理の流れを示したフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態における車外監視装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図１４】第２分割領域と第２分割領域群を説明するための説明図である。
【図１５】第２分割領域群生成処理の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２４】
（車外監視システム１００）
図１は、車外監視システム１００の接続関係を示したブロック図である。車外監視システム１００は、車両１内に設けられた、複数（本実施形態では２つ）の撮像装置１１０と、画像処理装置１２０と、車外監視装置１３０と、車外制御装置１４０とを含んで構成される。
【００２５】
撮像装置１１０は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を含んで構成される。また、撮像装置１１０は、車両１の進行方向側において２つの撮像装置１１０それぞれの光軸が略平行になるように、略水平方向に離隔して配置される。撮像装置１１０は、車両１の前方の検出領域に存在する立体物を撮像した画像データを、例えば１／６０秒毎（６０ｆｐｓ）に連続して生成する。以下の実施形態における各機能部は、このような画像データの更新を契機として各処理を遂行する。
【００２６】
画像処理装置１２０は、２つの撮像装置１１０それぞれから画像データを取得し、２つの画像データに基づいて、画像中の任意のブロック（所定数の画素を集めたもの）の視差、および、任意のブロックの画面中の位置を示す画面位置を含む視差情報を導出する。画像処理装置１２０は、一方の画像データから任意に抽出したブロック（例えば水平４画素×垂直４画素の配列）に対応するブロックを他方の画像データから検索する、所謂パターンマッチングを用いて視差を導き出す。水平は画面横方向を示し実空間上の水平に相当し、垂直は画面縦方向を示し実空間上の鉛直方向に相当する。
【００２７】
このパターンマッチングとしては、２つの画像データ間において、任意の画像位置を示すブロック単位で輝度値（Ｙ色差信号）を比較することが考えられる。例えば、輝度値の差分をとるＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）、差分を２乗して用いるＳＳＤ（Sum of Squared intensity Difference）や、各画素の輝度値から平均値を引いた分散値の類似度をとるＮＣＣ（Normalized Cross Correlation）等の手法がある。画像処理装置１２０は、このようなブロック単位の視差導出処理を検出領域（例えば６００画素×２００画素）に映し出されている全てのブロックについて行う。ここでは、ブロックを４画素×４画素としているが、ブロック内の画素数は任意に設定することができる。
【００２８】
ただし、画像処理装置１２０では、検出分解能単位であるブロック毎に視差を導出することはできるが、そのブロックがどのような立体物の一部であるかを認識できない。したがって、視差情報は、立体物単位ではなく、検出領域における検出分解能単位で独立して導出されることとなる。ここでは、このようにして導出された視差情報を画像データに対応付けた画像を距離画像という。
【００２９】
図２は、距離画像を説明するための説明図である。例えば、２つの撮像装置１１０を通じ、検出領域１２２について図２（ａ）のような撮像画像（画像データ）１２４が生成されたとする。ただし、ここでは、理解を容易にするため、２つの画像データの一方のみを模式的に示し、アスペクト比を約２：１として説明している。画像処理装置１２０は、このような撮像画像１２４からブロック毎の視差を求め、図２（ｂ）のような距離画像１２６を形成する。距離画像１２６における各ブロックには、そのブロックの視差が関連付けられている。ここでは、説明の便宜上、視差が導出されたブロックを黒のドットで表している。
【００３０】
視差は、画像のエッジ部分（隣り合う画素間で明暗の差分が大きい部分）で特定され易いので、距離画像１２６において黒のドットが付されている、視差が導出されたブロックは、元の撮像画像１２４においてもエッジとなっていることが多い。したがって、図２（ａ）に示す元の撮像画像１２４と図２（ｂ）に示す距離画像１２６とは似たものとなる。
【００３１】
車外監視装置１３０は、画像処理装置１２０で導出された、検出領域１２２内のブロック毎の視差情報（距離画像１２６）を、所謂ステレオ法を用いて、相対距離を含む三次元の位置情報に変換し、車両１外の道路形状や立体物を特定する。ここで、ステレオ法は、三角測量法を用いることで、立体物の視差からその立体物の撮像装置１１０に対する相対距離を導出する方法である。かかる車外監視装置１３０に関しては、後ほど詳述する。
【００３２】
車外制御装置１４０は、車外監視装置１３０で特定された立体物との衝突を回避したり、先行車両との車間距離を安全な距離に保つ制御を実行する。具体的に、車外制御装置１４０は、操舵の角度を検出する舵角センサ１４２や車両１の速度を検出する車速センサ１４４等を通じて現在の車両１の走行状態を取得し、アクチュエータ１４６を制御して先行車両との車間距離を安全な距離に保つ。また、車外制御装置１４０は、立体物との衝突が想定される場合、運転者の前方に設置されたディスプレイ１４８にその旨警告表示（報知）を行うと共に、アクチュエータ１４６を制御して車両１を自動的に制動する。かかる車外制御装置１４０は、車外監視装置１３０と一体的に形成することもできる。
【００３３】
（車外監視装置１３０）
図３は、車外監視装置１３０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。図３に示すように、車外監視装置１３０は、Ｉ／Ｆ部１５０と、データ保持部１５２と、中央制御部１５４とを含んで構成される。
【００３４】
Ｉ／Ｆ部１５０は、画像処理装置１２０や車外制御装置１４０との双方向の情報交換を行うためのインターフェースである。データ保持部１５２は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、画像処理装置１２０から受信した視差情報（距離画像１２６）や、以下に示す各機能部の処理に必要な様々な情報を一時的に保持する。
【００３５】
中央制御部１５４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、システムバス１５６を通じて、Ｉ／Ｆ部１５０やデータ保持部１５２を制御する。また、本実施形態において、中央制御部１５４は、位置情報取得部１６０、第１代表距離導出部１６２、第１分割領域群生成部１６４、第２分割領域群生成部１６６としても機能する。
【００３６】
位置情報取得部１６０は、画像処理装置１２０で導出された、検出領域１２２内のブロック毎の視差情報を、ステレオ法を用いて、相対距離を含む三次元の位置情報に変換する。
【００３７】
図４は、位置情報取得部１６０による三次元の位置情報への変換を説明するための説明図である。位置情報取得部１６０は、まず、距離画像１２６を図４の如く画素単位の座標系として認識する。ここでは、図４中、左下隅を原点（０，０）とし、横方向をｉ座標軸、縦方向をｊ座標軸とする。したがって、視差をｄｐとする距離画像１２６上のブロック（ドット）は、画素位置ｉ、ｊと視差ｄｐによって（ｉ，ｊ，ｄｐ）のように表すことができる。
【００３８】
本実施形態における実空間上の三次元座標系を、車両１を中心とした相対座標系で考える。ここでは、車両１の進行方向右側方をＸ軸の正方向、車両１の上方をＹ軸の正方向、車両１の進行方向（前方）をＺ軸の正方向、２つの撮像装置１１０の中央を通る鉛直線と道路面との交点を原点（０，０，０）とする。このとき、道路を平面と仮定すると、道路面がＸ−Ｚ平面（Ｙ＝０）と一致することとなる。位置情報取得部１６０は、以下の（数式１）〜（数式３）によって距離画像１２６上のブロック（ｉ，ｊ，ｄｐ）を、実空間上の三次元の点（ｘ，ｙ，ｚ）に座標変換する。
ｘ＝ＣＤ／２＋ｚ・ＰＷ・（ｉ−ＩＶ）  …（数式１）
ｙ＝ＣＨ＋ｚ・ＰＷ・（ｊ−ＪＶ）      …（数式２）
ｚ＝ＫＳ／ｄｐ                        …（数式３）
ここで、ＣＤは撮像装置１１０同士の間隔（基線長）であり、ＰＷは１画素当たりの視野角であり、ＣＨは撮像装置１１０の道路面からの配置高さであり、ＩＶ、ＪＶは車両１の真正面における無限遠点の画像上の座標（画素）であり、ＫＳは距離係数（ＫＳ＝ＣＤ／ＰＷ）である。
【００３９】
続いて、位置情報取得部１６０は、変換した位置情報を利用して実空間上における道路２００上の白線２０２だけを分離して抽出し、データ保持部１５２に予め保持されている道路モデルのパラメータを実際の道路形状と合致するよう修正して道路形状を認識する。
【００４０】
上記道路モデルは、道路２００上の自車線（検出端まで）を、予め定められた間隔で複数の区間に分け、区間毎に左右の白線を３次元の直線式で近似して放射状に連結したものである。位置情報取得部１６０は、かかる道路モデルを用いて、実空間上の座標系における水平方向の直線式のパラメータａ、ｂ、および、鉛直方向の直線式のパラメータｃ、ｄを求め、以下の数式４に示す水平方向の直線式や数式５に示す鉛直方向の直線式を得る。
ｘ＝ａ・ｚ＋ｂ  …（数式４）
ｙ＝ｃ・ｚ＋ｄ  …（数式５）
【００４１】
第１代表距離導出部１６２は、まず、検出領域１２２を、水平方向に対して複数の第１分割領域に分割する。続いて、第１代表距離導出部１６２は、道路表面より上に位置するブロックを対象に、位置情報に基づいて第１分割領域毎に、複数区分した所定距離それぞれに含まれる相対距離を積算してヒストグラムを生成する。そして、第１代表距離導出部１６２は、積算した距離分布のピークに相当する第１代表距離を導出する。ここで、ピークに相当するとは、ピーク値またはピーク近傍で任意の条件を満たす値をいう。
【００４２】
図５は、第１分割領域２１０と第１代表距離２１４とを説明するための説明図である。図４に示したような、距離画像１２６を水平方向に複数分割すると、第１分割領域２１０は図５（ａ）のような短冊形状になる。このような短冊形状の第１分割領域２１０は、本来、例えば、水平幅４画素のものが１５０個配列して成るが、ここでは、説明の便宜上、検出領域１２２を２０等分している。
【００４３】
続いて、第１代表距離導出部１６２は、各第１分割領域２１０において、ブロック毎の相対距離を参照し、ヒストグラム（図５（ｂ）中、横長の四角（バー）で示す）を作成すると、図５（ｂ）のような距離分布２１２が得られる。ここで、縦方向は、車両１に対する相対距離を、横方向は区分した所定距離それぞれに含まれる相対距離の個数を示している。ただし、図５（ｂ）は計算を行う上での仮想的な画面であり、実際には視覚的な画面の生成を伴わない。そして、第１代表距離導出部１６２は、このようにして導出された距離分布２１２を参照し、ピークに相当する相対距離である第１代表距離（図５（ｂ）、黒で塗りつぶした四角で示す）２１４を特定する。
【００４４】
第１分割領域群生成部１６４は、隣接する第１分割領域２１０同士の第１代表距離２１４を順次比較し、第１代表距離２１４が近接する（例えば、１ｍ以内に位置する）第１分割領域２１０をグループ化して１または複数の第１分割領域群を生成する。このとき、３以上の第１分割領域２１０で第１代表距離２１４が近接していた場合にも、連続する全ての第１分割領域２１０を第１分割領域群として纏める。
【００４５】
図６は、第１分割領域群２２２を説明するための説明図である。第１分割領域群生成部１６４は、第１分割領域２１０同士を比較し、図６に示すように第１代表距離２１４をグループ化する（グループ化後の仮想的なグループを２２０で示す）。かかるグループ化によって、第１分割領域群生成部１６４は、道路表面より上方に位置する立体物を特定することができる。また、第１分割領域群生成部１６４は、そのグループ化された立体物中における水平方向および鉛直方向の相対距離の推移に基づいて、先行車両の後部、側部、またはガードレール等の道路に沿った構造物等のいずれであるかを認識することが可能となる。
【００４６】
このようなグループ化処理を通じ、例えば、図２（ａ）において撮像画像１２４中央に位置するトラックも、図６中ハッチングが施されたグループ２２０ａのように、一体的な立体物としてその相対距離が特定される。しかし、トラック等は、キャビン部と荷台背面部といったように、短冊形状の第１分割領域２１０において相異なる複数の相対距離が検出される場合がある。
【００４７】
このとき相対距離が最短となる荷台背面部がトラックの相対距離と判定されれば問題ないが、キャビン部の占有面積が大きかったり、視差が検出されたブロックの総数が多かったりすると、以下の事態が生じ得る。即ち、任意の第１分割領域２１０における距離分布のピークがキャビン部の相対距離となったり、キャビン部に対してグループ化が行われ破線で示したグループ２２０ｂが形成されたりすることがある。このとき、仮にトラックが荷台に荷物を積載していると、さらに異なる相対距離が認識される場合もある。
【００４８】
本実施形態において、第１分割領域群生成部１６４は、そのグループ化した第１代表距離が含まれる第１分割領域２１０同士を関連付けて第１分割領域群２２２とし、後述する処理に引き継ぐ。
【００４９】
第２分割領域群生成部１６６は、第１分割領域群２２２を、鉛直方向に対して複数の第２分割領域に分割し、第２分割領域内の相対距離が第１代表距離２１４に近接している第２分割領域同士をグループ化して第２分割領域群を生成する。
【００５０】
図７は、第２分割領域２３０と第２分割領域群２３４を説明するための説明図である。ここでは、改めて図２（ｂ）で示した距離画像１２６が用いられる。第２分割領域群生成部１６６は、第１分割領域群生成部１６４が生成した全ての第１分割領域群２２２それぞれを、鉛直方向に対して複数の第２分割領域２３０に分割する。ただし、ここでは、理解を容易にするため、検出領域１２２中央に位置するトラックが含まれる第１分割領域群２２２に着目して説明する。
【００５１】
第１分割領域群２２２を鉛直方向に複数分割した第２分割領域２３０は、図７（ａ）のような水平方向に延びる短冊形状になる。このような短冊形状の第２分割領域２３０は、本来、例えば、垂直幅４画素のものが５０個配列して成るが、ここでは、説明の便宜上、検出領域１２２を２０等分している。
【００５２】
続いて、第２分割領域群生成部１６６は、各第２分割領域２３０において、ブロック毎の相対距離を参照し、ヒストグラム（図７（ｂ）中、縦長の四角で示す）を作成し、図７（ｂ）のような距離分布２３２を得ることができる。ここで、横方向は、車両１に対する相対距離を、縦方向は区分した所定距離それぞれに含まれる相対距離の個数を示している。ただし、図７（ｂ）は計算を行う上での仮想的な画面であり、実際には視覚的な画面の生成を伴わない。
【００５３】
第２分割領域群生成部１６６は、第１代表距離２１４に基づいて（図７（ｂ）中、一点鎖線で示す）、その第１代表距離２１４との差分が所定距離以下である相対距離を有する第２分割領域２３０を全て抽出し、グループ化して第２分割領域群２３４とする。かかる第１代表距離２１４は、第１分割領域群生成部１６４が当該第１分割領域群２２２をグループ化する際に基準とした第１代表距離２１４である。
【００５４】
図８は、第２分割領域群２３４が生成された後の第１代表距離導出部１６２の動作を説明するための説明図である。第１代表距離導出部１６２は、図５を用いて説明したように、距離画像１２６を水平方向に複数分割し、図５（ａ）のような短冊形状の第１分割領域２１０を得る。ここでは、理解を容易にするため、図８（ａ）に示すように、検出領域１２２中央に位置するトラックが含まれる第１分割領域群２２２に着目して説明する。
【００５５】
第１代表距離導出部１６２は、各第１分割領域２１０において、ブロック毎の相対距離を参照し、ヒストグラムを作成する。本実施形態では、第２分割領域群生成部１６６が第２分割領域群２３４を生成した後においては、第２分割領域群２３４が生成された第１分割領域群２２２における、第１代表距離を導出する対象範囲を、特定された第２分割領域群２３４に相当する鉛直範囲に制限する。
【００５６】
したがって、第１代表距離導出部１６２は、第１分割領域群２２２に関して、鉛直範囲のみを対象範囲とし、図８（ｂ）のような距離分布２１２を得る。ここでは、第２分割領域群２３４に相当する鉛直範囲に制限して距離分布２１２を生成しているので、図５（ｂ）では出現していた、荷台背面部以外の例えばキャビン部に対応する相対距離が出現しなくなる（図８（ｂ）中、点線で示す）。このように、第１代表距離導出部１６２は、荷台背面部に対応する相対距離のみを抽出することができる。
【００５７】
そして、第１代表距離導出部１６２は、このように鉛直範囲が制限された状態で導出された距離分布２１２を参照し、ピークに相当する相対距離である第１代表距離（図８（ｂ）中、黒で塗りつぶした四角で示す）２１４を特定する。こうして、以後の処理では、第１代表距離導出部１６２は、監視対象となる先行車両の最後尾、即ち、トラックの荷台背面部の相対距離のみを第１代表距離として確実に認識することができる。また、第１分割領域群生成部１６４は、それらをグループ化して、適切に第１分割領域群２２２を生成することが可能となる。
【００５８】
また、ここでは、検出領域１２２中央に位置するトラックが含まれる第１分割領域群２２２に着目して説明したが、他の立体物を認識した第１分割領域群２２２に関しても同様の処理が可能なのはいうまでもない。このとき、第１代表距離導出部１６２は、第２分割領域群２３４が生成された第１分割領域群２２２毎に独立して、対象範囲をそれぞれの鉛直範囲に制限し、第１代表距離２１４を導出する。即ち、第１分割領域群２２２毎に独立して鉛直範囲が設けられ、それぞれ個別に第１代表距離２１４が求められることとなる。
【００５９】
（車外監視方法）
以下、車外監視装置１３０の具体的な処理を図９〜図１２のフローチャートに基づいて説明する。図９は、画像処理装置１２０から視差情報が送信された場合の割込処理に関する全体的な流れを示し、図１０〜図１２は、その中の個別のサブルーチンを示している。
【００６０】
図９に示すように、距離画像１２６の受信を契機に当該車外監視方法による割込が発生すると、画像処理装置１２０で導出された、検出領域１２２内のブロック毎の視差情報に基づき、第１分割領域２１０毎に第１代表距離２１４が導出される（Ｓ３００）。次に、立体物単位で水平方向にグループ化された第１分割領域群２２２が生成される（Ｓ３０２）。そして、第１分割領域群２２２内で、さらに鉛直方向の第２分割領域２３０について相対距離が判定され、第２分割領域群２３４が生成される（Ｓ３０４）。こうして生成された第２分割領域群２３４は、次回の第１分割領域群２２２の生成時において、第１代表距離２１４を導出する対象範囲を制限するための鉛直範囲として用いられる。
【００６１】
（第１代表距離導出処理Ｓ３００）
図１０を参照すると、位置情報取得部１６０は、道路形状パラメータを読み込み（Ｓ３５０）、検出領域１２２を、水平方向に対して例えば４画素単位で１５０個の第１分割領域２１０に分割する（Ｓ３５２）。次に、位置情報取得部１６０は、分割した１５０個の第１分割領域２１０から１の第１分割領域２１０を、例えば水平方向左側から順次抽出して、その第１分割領域２１０内に存在する全ての位置情報を設定する（Ｓ３５４）。
【００６２】
ここで、前回の割込処理において、鉛直範囲が設定されたか否か判定され（Ｓ３５６）、鉛直範囲が設定されていなければ（Ｓ３５６におけるＮＯ）、次の位置情報抽出処理Ｓ３６０に処理を移す。一方、鉛直範囲が設定されていれば（Ｓ３５６におけるＹＥＳ）、位置情報取得部１６０は、第１分割領域２１０内の位置情報から、設定された鉛直範囲に存在する位置情報のみを抽出して、位置情報設定処理Ｓ３５４で設定した位置情報を更新する（Ｓ３５８）。
【００６３】
位置情報取得部１６０は、設定された複数の位置情報から１の位置情報を順次抽出し（Ｓ３６０）、数式１〜３を用いて、距離画像１２６上のブロック（ｉ，ｊ，ｄｐ）を実空間上の点（ｘ，ｙ，ｚ）に座標変換する（Ｓ３６２）。そして、数式４、５を用いて、実空間上の点の座標ｚにおける道路表面の高さｙｒを算出し（Ｓ３６４）、実空間上の点の座標ｙが道路表面の高さｙｒ以上となるブロックであれば立体物として有効な相対距離ｚとみなす（Ｓ３６６）。第１代表距離導出部１６２は、所定距離間隔で区分したヒストグラムにその相対距離を積算（投票）する（Ｓ３６８）。ここで、実空間上の点の座標ｙが道路表面の高さｙｒ以上であったとしても、道路表面から高さ０．１ｍ以下のブロックは、道路上の白線や汚れ、影等であるとみなして処理対象から除外する。また、自己の車両１の高さより上に位置するブロックも、歩道橋や標識等であるとみなして処理対象から除外する。
【００６４】
位置情報取得部１６０は、設定された複数の位置情報全てに関して、当該ヒストグラムへの積算処理を遂行したか判定する（Ｓ３７０）。ここで、全てが完了していなければ（Ｓ３７０におけるＮＯ）、ヒストグラムへの積算処理を遂行していない位置情報抽出処理Ｓ３６０からを繰り返す。
【００６５】
第１代表距離導出部１６２は、このようにして生成されたヒストグラムを参照し、ヒストグラムの度数（相対距離の個数）が所定の閾値（適宜設定される）以上となる区間が存在したら当該第１分割領域２１０には立体物が存在すると判定する。そして、第１代表距離導出部１６２は、ヒストグラムの度数が所定の閾値以上、かつ、最大値となる区間に対応する相対距離を、第１代表距離２１４とする（Ｓ３７２）。ここでは単純にヒストグラムの最大値を第１代表距離２１４としているが、相対距離が短いブロックほど、優先的に第１代表距離２１４として抽出されるように、上記所定の閾値を相対距離に応じて異なるように設定してもよい。
【００６６】
そして、第１代表距離導出部１６２は、複数の第１分割領域２１０全てに関して、当該第１代表距離２１４の導出処理を遂行したか判定する（Ｓ３７４）。ここで、全てが完了していると判定されなければ（Ｓ３７４におけるＮＯ）、新たな第１分割領域に関して位置情報の設定処理Ｓ３５４からを繰り返す。一方、第１代表距離２１４の導出処理が全て完了していれば（Ｓ３７４におけるＹＥＳ）、当該第１代表距離導出処理Ｓ３００を終了する。
【００６７】
ここで、画像処理装置１２０から受信された位置情報には、誤検出された位置情報も含まれているおそれがあるが、そのような位置情報はヒストグラム上で大きな度数とならない。ここでは、度数が所定の閾値以上となる場合にはじめて立体物が存在すると判定することとし、誤検出された位置情報の影響を最小限に抑えることができる。
【００６８】
（第１分割領域群生成処理Ｓ３０２）
図１１を参照すると、第１分割領域群生成部１６４は、複数の第１分割領域２１０から任意の第１分割領域２１０を、例えば水平方向左側から順次特定し、その任意の第１分割領域２１０の水平方向右側に隣接する第１分割領域２１０も特定する（Ｓ４００）。そして、第１分割領域群生成部１６４は、両第１分割領域２１０に第１代表距離２１４が存在するか否か判定する（Ｓ４０２）。ここで、両第１分割領域２１０に第１代表距離２１４が存在していなければ（Ｓ４０２におけるＮＯ）、次の第１分割領域２１０に関して第１分割領域特定処理Ｓ４００からを繰り返す。一方、両第１分割領域２１０に第１代表距離２１４が存在していれば（Ｓ４０２におけるＹＥＳ）、両第１分割領域２１０の第１代表距離２１４同士を比較する（Ｓ４０４）。
【００６９】
ここで、両第１代表距離２１４の差分が所定の閾値（同一の立体物とみなせる値）以下であれば、両第１代表距離２１４は近接しているとみなされ、第１分割領域群生成部１６４は、第１分割領域２１０同士をグループ化する。そして、第１分割領域群生成部１６４は、そのグループ化した情報を車外制御装置１４０に送信すると共に、グループ化された第１代表距離２１４を有する第１分割領域２１０同士を第１分割領域群２２２として設定する（Ｓ４０６）。このとき、一方の第１分割領域２１０が既に第１分割領域群２２２として設定されている場合、他方の第１分割領域２１０は、その第１分割領域群２２２に統合される。
【００７０】
かかるグループ化においては、さらに、複数のグループに対して相互の位置関係が判定される。例えば、同種類の立体物のグループ間で、端点の位置が接近し、かつ、立体物中における水平方向および鉛直方向の相対距離の推移がほぼ等しい（連続する）場合には、同一立体物の同一の面であると判断されて、それらのグループが一つのグループに統合される。このとき立体物中における水平方向および鉛直方向の相対距離の推移は、ハフ変換あるいは最小二乗法による近似直線によって特定することができる。また、先行車両であれば、ｚ座標に対する相対移動速度が等しいことによっても複数のグループを一つのグループに統合することができる。
【００７１】
そして、第１分割領域群生成部１６４は、複数の第１分割領域２１０全てに関して、当該第１分割領域群２２２の生成処理を遂行したか判定する（Ｓ４０８）。ここで、全てが完了していなければ（Ｓ４０８におけるＮＯ）、新たな第１分割領域２１０に関して特定処理Ｓ４００からを繰り返す。一方、第１分割領域群２２２の生成処理が全て完了していれば（Ｓ４０８におけるＹＥＳ）、当該第１分割領域群生成処理Ｓ３０２を終了する。
【００７２】
（第２分割領域群生成処理Ｓ３０４）
図１２を参照すると、第２分割領域群生成部１６６は、設定された複数の第１分割領域群２２２から１の第１分割領域群２２２を、例えば、水平方向左側から順次抽出する（Ｓ４５０）。次に、抽出した第１分割領域群２２２を、鉛直方向に対して例えば垂直幅４画素単位で５０個の第２分割領域２３０に分割する（Ｓ４５２）。第２分割領域群生成部１６６は、分割した５０個の第２分割領域２３０から１の第２分割領域２３０を、例えば、垂直方向下側から順次抽出して、その第２分割領域２３０内に存在する全ての位置情報を設定する（Ｓ４５４）。ただし、上記鉛直範囲判定処理Ｓ３５６において鉛直範囲が設定されている場合、第２分割領域群生成部１６６は、その鉛直範囲のみに関して第２分割領域２３０に分割することとなる。
【００７３】
第２分割領域群生成部１６６は、設定された複数の位置情報から１の位置情報を順次抽出し（Ｓ４５６）、ブロック毎に、数式４、５を用いて、実空間上の点の座標ｚにおける道路表面の高さｙｒを算出する（Ｓ４５８）。そして、実空間上の点の座標ｙが道路表面の高さｙｒ以上となるブロックであれば立体物として有効な相対距離ｚとみなし（Ｓ４６０）、第２分割領域群生成部１６６は、所定距離間隔で区分したヒストグラムにその相対距離を積算（投票）する（Ｓ４６２）。ここで、実空間上の点の座標ｙが道路表面の高さｙｒ以上であったとしても、図１０で説明したヒストグラム同様、道路表面から高さ０．１ｍ以下のブロックは、道路上の白線や汚れ、影等であるとみなして処理対象から除外する。また、自己の車両１の高さより上に位置するブロックも、歩道橋や標識等であるとみなして処理対象から除外する。
【００７４】
第２分割領域群生成部１６６は、設定された複数の位置情報全てに関して、当該ヒストグラムへの積算処理を遂行したか判定する（Ｓ４６４）。ここで、全てが完了していなければ（Ｓ４６４におけるＮＯ）、ヒストグラムへの積算処理を遂行していない位置情報の抽出処理Ｓ４５６からを繰り返す。一方、全てが完了していれば（Ｓ４６４におけるＹＥＳ）、第２分割領域群生成部１６６は、生成されたヒストグラムを参照し、第１分割領域群生成部１６４が当該第１分割領域群２２２をグループ化する際に基準とした第１代表距離２１４との差分を導出する。第２分割領域群生成部１６６は、この差分が所定閾値（同一の立体物における同一の部位とみなせる値）以下である相対距離群を特定する。そして、その第１代表距離２１４と近接する相対距離群（ヒストグラムの面積に相当）が当該第２分割領域２３０中の相対距離の総数に対して所定比率（例えば５０％）含まれるか判定する。所定比率含まれる場合、第２分割領域群生成部１６６は、その相対距離群のピークに相当する第２代表距離をグループ化候補として抽出する（Ｓ４６６）。このように相対距離群が所定比率以上である場合にのみグループ化候補とすることで、第１代表距離と等しいとみなすことができる立体物を確実に抽出することが可能となる。
【００７５】
そして、第２分割領域群生成部１６６は、設定された複数の第２分割領域２３０全てに関して、当該第２代表距離抽出を遂行したか判定する（Ｓ４６８）。ここで、全てが完了していなければ（Ｓ４６８におけるＮＯ）、位置情報設定処理Ｓ４５４からを繰り返す。一方、全てが完了していれば（Ｓ４６８におけるＹＥＳ）、当該第１分割領域群２２２をグループ化する際に基準とした第１代表距離２１４が所定の第２閾値未満であるか否か判定する（Ｓ４７０）。ここで、第１代表距離が第２閾値未満であれば（Ｓ４７０におけるＹＥＳ）、第２分割領域群生成処理Ｓ４７２に処理を移す。
【００７６】
第２分割領域群生成部１６６は、第２代表距離抽出処理Ｓ４６６において第２代表距離が抽出された第２分割領域２３０をグループ化して、第２分割領域群２３４を生成する（Ｓ４７２）。かかる第２分割領域群２３４は、第１代表距離２１４を導出する対象範囲を制限するための鉛直範囲となる。このとき、第２代表距離が抽出された第２分割領域２３０の間に、第２代表距離が抽出されなかった第２分割領域２３０が所定の閾値（同一の立体物における同一の部位ではないと判定できる値）以上含まれる場合がある。この場合、第２分割領域群生成部１６６は、その第２代表距離が抽出されなかった第２分割領域２３０の鉛直方向下方に位置する第２代表距離が抽出された第２分割領域２３０のみをグループ化する。こうすることで、本来抽出すべき立体物に絞って第２分割領域群２３４を生成することができる。
【００７７】
また、本実施形態において、第２分割領域群生成部１６６は、一旦生成された鉛直範囲を、鉛直方向上下に所定範囲拡張して設定し直す。先行車両等の立体物は、自己の車両１に対する相対距離に応じて、例えば、監視対象が自車線の先行車両であった場合、その相対距離が長くなるほど、鉛直範囲は、検出領域１２２の中央（無限遠点）に近くなると共にその範囲は小さくなる。ここで、立体物の今回の位置に基づいて次回の位置を厳密に制限してしまうと、立体物の検出領域１２２内の位置の変化に対応できないおそれがある。そこで、鉛直範囲を上下に拡張して鉛直範囲を設定し直すことで、自己の車両１との位置関係により立体物の検出範囲が変化した場合においても、その変化した部位が適切に抽出可能となる。また、鉛直範囲を水平方向左右に拡張することも可能である。
【００７８】
また、本実施形態において、第２分割領域群生成部１６６は、一旦生成された鉛直範囲を、鉛直方向下方における第１分割領域群２２２の下端まで拡張して設定し直すとしてもよい。したがって、鉛直範囲は、第２分割領域群２３４の上端から第１分割領域群２２２の下端までとなる。上述したように、先行車両等の立体物は、自己の車両１に対する相対距離に応じて、例えば、監視対象が自車線の先行車両であった場合、その相対距離が長くなるほど、先行車両の検出位置が検出領域１２２の中央（無限遠点）に近くなる。換言すれば、現在認識している先行車両より上方に位置する立体物は、先行車両より自車両１に対する相対距離が長く、下方に位置する立体物は、先行車両より相対距離が短いこととなる。本実施形態では、相対距離の短い立体物の抽出を目的としているので、直前の先行車両もさることながら、直前の先行車両よりさらに相対距離が短い立体物、例えば、自車両１と先行車両１との間に割り込んできた車両等を抽出することが望ましい。そこで、鉛直範囲を第１分割領域群２２２の下端まで拡張して鉛直範囲を設定し直すことで、監視対象より手前に立体物が生じたとしても、その立体物を適切に抽出可能となる。
【００７９】
さらに、第２分割領域群生成部１６６は、第１分割領域群生成部１６４が当該第１分割領域群２２２をグループ化する際に基準とした第１代表距離２１４を記憶しておく。そして、前回導出された第１代表距離２１４と今回導出された第１代表距離が所定の閾値（同一の立体物がフレーム間で移動しうる範囲を超える値）以上離隔している場合、鉛直範囲の設定をキャンセルする。これは、所定の閾値以上離隔していると、前回検出した立体物と自己の車両１の間に新たな立体物が侵入してきたか、または、前回検出した立体物が検出不能になったとみなせるからである。すると第１代表距離導出部１６２は、鉛直範囲に制限されず、第１分割領域群２２２全てに渡って第１代表距離２１４の導出処理を遂行することとなる。
【００８０】
また、第１代表距離が第２閾値以上であれば（Ｓ４７０におけるＮＯ）、第２分割領域群生成部１６６は、第２分割領域群２３４を生成せず、前回生成された第２分割領域群２３４を今回の第２分割領域群２３４として、前回値を維持する（更新しない）。これは、遠方に位置する立体物に関しては、検出分解能や受光可能な輝度との関係で、相対距離の検出精度が劣化する場合あり、そのような検出精度が劣化した相対距離を用いるより、前回値を用いた方が本実施形態の目的を達成できるからである。
【００８１】
第２分割領域群生成部１６６は、設定された複数の第１分割領域群２２２全てに関して、当該第２分割領域群の生成処理を遂行したか判定する（Ｓ４７６）。ここで、全てが完了していなければ（Ｓ４７６におけるＮＯ）、第１分割領域群２２２の抽出処理Ｓ４５０からを繰り返す。一方、全てが完了していれば（Ｓ４７６におけるＹＥＳ）。当該第２分割領域群生成処理Ｓ３０４を終了する。
【００８２】
以上、説明したように、本実施形態の車外監視装置１３０によれば、距離分布のピーク候補となり得る相対距離が複数ある場合においても、鉛直範囲に制限して第１代表距離２１４を導出することで、車両１の直前に位置する立体物を正しく認識することができる。
【００８３】
また、第１代表距離導出部１６２の第１代表距離２１４を導出する対象範囲が第１分割領域群２２２全てではなく、上記鉛直範囲に制限されることで、制限された分の処理負荷を軽減できる。また、それに伴って、車外監視システム１００全体の処理速度を高め、システム全体の応答性を向上すると共に、高い安全性を確保することが可能となる。
【００８４】
さらに、第１代表距離導出部１６２は、第１分割領域群２２２毎に独立して、対象範囲をそれぞれの鉛直範囲に制限しているので、処理負荷を軽減しつつ、効率的かつ適切に、車両１の直前に位置する立体物を認識することが可能となる。
【００８５】
また、第１代表距離導出部１６２は、同一のフレーム内で鉛直範囲に制限して第１代表距離２１４を再度導出することもできるが、鉛直範囲を次のフレームの第１代表距離２１４の導出に反映するとしてもよい。フレームは、例えば１／６０秒毎に切り換わるので、次のフレームに反映するとしても、計算結果にはほとんど影響を及ぼすことなく、第１代表距離の導出処理が１つのフレーム間に１回で済むので、システム全体の応答性をさらに向上することが可能となる。
【００８６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、第１分割領域群生成部１６４が第１分割領域群２２２をグループ化する際に基準とした第１代表距離２１４に近接する相対距離を有する第２分割領域２３０をグループ化して第２分割領域群２３４を導出した。かかる構成によると、処理負荷を軽くできるメリットがある。しかし、仮に第１代表距離２１４が所望する相対距離、即ち、車両１の直前に位置する立体物の相対距離となっていない場合、適切な第１代表距離２１４が導出されるまで、数フレーム分の時間を費やすおそれがある。
【００８７】
そこで、第２の実施形態においては、多少処理負荷は重くなるものの、車両１の直前に位置する立体物の相対距離を第１代表距離２１４として適切に導出可能な技術について説明する。
【００８８】
（車外監視装置５３０）
図１３は、第２の実施形態における車外監視装置５３０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。図１３に示すように、車外監視装置５３０は、Ｉ／Ｆ部１５０と、データ保持部１５２と、中央制御部１５４とを含んで構成される。また、中央制御部１５４は、位置情報取得部１６０、第１代表距離導出部１６２、第１分割領域群生成部１６４、第２代表距離導出部５３２、第２分割領域群生成部５３４としても機能する。第１の実施形態における構成要素として既に述べたＩ／Ｆ部１５０と、データ保持部１５２と、中央制御部１５４と、位置情報取得部１６０と、第１代表距離導出部１６２と、第１分割領域群生成部１６４とは、実質的に機能が同一なので重複説明を省略する。ここでは、構成が相違する第２代表距離導出部５３２、第２分割領域群生成部５３４を主に説明する。
【００８９】
第２代表距離導出部５３２は、第１分割領域群生成部１６４が生成した第１分割領域群２２２を、鉛直方向に対して複数の第２分割領域２３０に分割し、位置情報に基づいて第２分割領域２３０毎の距離分布のピークに相当する第２代表距離を導出する。
【００９０】
第２分割領域群生成部５３４は、第２代表距離導出部５３２が導出した第２代表距離に基づき第２分割領域２３０をグループ化し、相対距離が最短でありかつ第１代表距離２１４との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群２３４を生成する。
【００９１】
図１４は、第２分割領域２３０と第２分割領域群２３４を説明するための説明図である。第２分割領域群生成部５３４は、第１分割領域群生成部１６４が生成した全ての第１分割領域群２２２それぞれを、鉛直方向に対して複数の第２分割領域２３０に分割する。ただし、ここでも、理解を容易にするため、検出領域１２２中央に位置するトラックが含まれる第１分割領域群２２２に着目して説明する。
【００９２】
第２代表距離導出部５３２は、各第２分割領域２３０において、ブロック毎の相対距離を参照し、ヒストグラム（図１４（ｂ）中、縦長の四角で示す）を作成し、図７（ｂ）同様に、図１４（ｂ）のような距離分布２３２を得ることができる。ここで、横方向は、車両１に対する相対距離を、縦方向は区分した所定距離それぞれに含まれる相対距離の個数を示している。そして、第２代表距離導出部５３２は、このようにして導出された距離分布２３２を参照し、ピークに相当する相対距離である第２代表距離（図１４（ｂ）、黒で塗りつぶした四角で示す）５４０を特定する。
【００９３】
第２分割領域群生成部５３４は、隣接する第２分割領域２３０同士の第２代表距離５４０を順次比較し、第２代表距離５４０が近接する（例えば、１ｍ以内に位置する）第２分割領域２３０をグループ化して１または複数の第２分割領域群候補５４２を生成する。このとき、３以上の第２分割領域２３０で第２代表距離５４０が近接していた場合にも、連続する全ての第２分割領域２３０を第２分割領域群候補５４２として纏める。続いて、第２分割領域群生成部５３４は、第２分割領域群候補５４２のうち、相対距離が最短でありかつ第１代表距離２１４との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群候補５４２を抽出して、それを第２分割領域群２３４とする。ここで、第１閾値は、第１代表距離２１４を有する立体物と同一の立体物であると判定可能な値である。
【００９４】
以下、車外監視装置５３０の具体的な処理を説明する。ただし、車外監視方法の全体的な流れ（図９）、第１代表距離導出処理Ｓ３００（図１０）、および、第１分割領域群生成処理Ｓ３０２（図１１）は、その処理が実質的に等しいので、その詳細な説明を省略する。ここでは、図１５のフローチャートを用いて、第２分割領域群生成処理Ｓ３０４を説明するが、実質的に等しい処理については図１２と同一の符号を付すことで説明を省略する。
【００９５】
（第２分割領域群生成処理Ｓ３０４）
図１５を参照すると、第１分割領域群２２２が抽出され（Ｓ４５０）、さらに垂直方向に対して分割された第２分割領域２３０のヒストグラムが生成される（Ｓ４６２）。第２代表距離導出部５３２は、生成されたヒストグラムを参照し、ヒストグラムの度数（相対距離の個数）が所定の閾値（適宜設定される）以上、かつ、最大値となる区間に対応する相対距離を第２代表距離とする（Ｓ５５０）。ここでは単純にヒストグラムの最大値を第２代表距離としているが、相対距離が短い、即ち、近くに位置することが想定されるブロックほど、優先的に第２代表距離として抽出されるように、上記所定の閾値を相対距離に応じて異なるように設定してもよい。
【００９６】
このようにして第２代表距離５４０が全ての第２分割領域２３０について導出され（Ｓ４６８におけるＹＥＳ）、第１代表距離２１４が第２閾値未満であると判定されれば（Ｓ４７０におけるＹＥＳ）、第２分割領域特定処理Ｓ５５２に処理を移す。
【００９７】
第２分割領域群生成部５３４は、複数の第２分割領域２３０から任意の第２分割領域２３０を、例えば垂直方向下側から順次特定し、その任意の第２分割領域２３０の垂直方向上側に隣接する第２分割領域２３０も特定する（Ｓ５５２）。そして、第２分割領域群生成部５３４は、両第２分割領域２３０に第２代表距離５４０が存在するか否か判定する（Ｓ５５４）。ここで、両第２分割領域２３０に第２代表距離５４０が存在していなければ（Ｓ５５４におけるＮＯ）、次の第２分割領域２３０に関して第２分割領域特定処理Ｓ５５２からを繰り返す。一方、両第２分割領域２３０に第２代表距離５４０が存在していれば（Ｓ５５４におけるＹＥＳ）、両第２分割領域２３０の第２代表距離５４０同士を比較する（Ｓ５５６）。
【００９８】
ここで、第２代表距離５４０の差分が所定の閾値（同一の立体物とみなせる値）以下であれば、両第２代表距離５４０は近接しているとみなされる。第２分割領域群生成部５３４は、差分が所定の閾値以下となる第１分割領域２１０同士をグループ化し、グループ化された第２代表距離５４０を有する第２分割領域２３０同士を第２分割領域群候補５４２として設定する（Ｓ５５８）。このとき、一方の第２分割領域２３０が既に第２分割領域群候補５４２として設定されている場合、他方の第２分割領域２３０は、その第２分割領域群候補５４２に統合される。
【００９９】
かかるグループ化においては、さらに、複数のグループに対して相互の位置関係が判定される。例えば、同種類の立体物のグループ間で、端点の位置が接近し、かつ、立体物中における水平方向および鉛直方向の相対距離の推移がほぼ等しい（連続する）場合には、同一立体物の同一の面であると判断されて、それらのグループが一つのグループに統合される。このとき立体物中における水平方向および鉛直方向の相対距離の推移は、ハフ変換あるいは最小二乗法による近似直線によって特定することができる。また、先行車両であれば、ｚ座標に対する相対移動速度が等しいことによっても複数のグループを一つのグループに統合することができる。
【０１００】
そして、第２分割領域群生成部５３４は、複数の第２分割領域２３０全てに関して、当該第２分割領域群候補５４２の生成処理を遂行したか判定する（Ｓ５６０）。ここで、全てが完了していなければ（Ｓ５６０におけるＮＯ）、新たな第２分割領域２３０に関して特定処理Ｓ５５２からを繰り返す。一方、全て完了していれば（Ｓ５６０におけるＹＥＳ）、全ての第２分割領域群候補５４２のうち、相対距離が最短でありかつ第１代表距離２１４との差分が第１閾値以下となる第２分割領域群候補５４２を抽出して第２分割領域群２３４とする（Ｓ５６２）。
【０１０１】
最後に、第２分割領域群生成部５３４は、設定された複数の第１分割領域群２２２全てに関して、当該第２分割領域群の生成処理を遂行したか判定する（Ｓ４７６）。ここで、全てが完了していれば（Ｓ４７６におけるＹＥＳ）、当該第２分割領域群生成処理Ｓ３０４を終了する。
【０１０２】
以上、説明したように、車外監視装置５３０によれば、距離分布のピーク候補となり得る相対距離が複数ある場合においても、鉛直範囲に制限して第１代表距離２１４を導出することで、車両１の直前に位置する立体物を正しく認識することができる。さらに、第２の実施形態においては、第２分割領域群２３４を生成する際、毎回、自己の車両１の直前に位置する立体物を特定するので、より正確に立体物を認識することが可能となる。また、第１の実施形態と同様の構成に関しては、第２の実施形態においても同様の作用、効果を得ることができるのはいうまでもない。
【０１０３】
また、コンピュータを、車外監視装置１３０、５３０として機能させるプログラムや当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
【０１０４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０５】
上述した実施形態においては、第１の実施形態と第２の実施形態に分けてその構成を説明したが、両者を並行して排他的に動作させることもできる。例えば、通常は、第１の実施形態に沿って、第１代表距離２１４に基づき、第２分割領域群２３４を生成し、定期的に、第２の実施形態に沿って、第２代表距離５４０を求め、車両１の直前に位置する立体物を特定し、立体物の前後関係を校正するとしてもよい。
【０１０６】
上述したように、第１の実施形態に基づく第２分割領域群２３４の生成処理では、第１代表距離２１４を基準にすることで処理負荷を軽減でき、第２の実施形態に基づく第２分割領域群２３４の生成処理では、自車両１の直前に位置する立体物を適切に導出できる。そこで、第２の実施形態に基づく第２分割領域群２３４の生成処理を間欠的に実施することで自車両１と直前に位置する立体物との位置関係を正確に把握する。また、そこで得た位置関係に基づき、通常時は、第１の実施形態に基づく第２分割領域群２３４の生成処理によって、所定の立体物を抽出する。こうして、処理負荷を軽減しつつ、直前の立体物の検出精度を高めることが可能となる。
【０１０７】
また、上述した実施形態においては、立体物の三次元位置を複数の撮像装置１１０を用い画像データ間の視差に基づいて導出しているが、かかる場合に限られず、例えば、レーザレーダ測距装置等、既知の様々な距離測定装置を用いることができる。ここで、レーザレーダ測距装置は、検出領域１２２にレーザビームを投射し、このレーザビームが物体に当たって反射してくる光を受光し、この所要時間から物体までの距離を測定するものである。
【０１０８】
また、上述した実施形態では、位置情報取得部１６０が、画像処理装置１２０から視差情報を受けて三次元の位置情報を生成している例を挙げている。しかし、かかる場合に限られず、画像処理装置１２０において予め三次元の位置情報を生成し、位置情報取得部１６０は、その生成された三次元の位置情報を取得するとしてもよい。このようにして、機能分散を図り、車外監視装置１３０、５３０の処理負荷を軽減することが可能となる。
【０１０９】
また、上述した実施形態においては、位置情報取得部１６０、第１代表距離導出部１６２、第１分割領域群生成部１６４、第２分割領域群生成部１６６、５３４、第２代表距離導出部５３２は中央制御部１５４によってソフトウェアで動作するように構成している。しかし、上記の機能部をハードウェアによって構成することも可能である。
【０１１０】
また、上述した実施形態において、第１代表距離導出部１６２は、第１分割領域２１０における相対距離の距離分布２１２におけるピーク値を第１代表距離２１４としている。しかし、本実施形態では、その対象範囲を鉛直範囲に制限することができることから、鉛直範囲内の相対距離の平均値、鉛直範囲内の相対距離の中央値、または、鉛直範囲内で最短となる相対距離のいずれかを第１代表距離とすることもできる。かかる構成により、容易に第１代表距離を導出できるので、処理負荷の軽減を図ることができる。
【０１１１】
なお、本明細書の車外監視方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、車外に位置する立体物の自車両に対する距離分布に基づいて車外の状況を監視する車外監視装置および車外監視方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１     …車両
１１０  …撮像装置
１２０  …画像処理装置
１２２  …検出領域
１２６  …距離画像
１３０、５３０  …車外監視装置
１６０  …位置情報取得部
１６２  …第１代表距離導出部
１６４  …第１分割領域群生成部
１６６、５３４  …第２分割領域群生成部
１６８  …鉛直範囲変更部
２１０  …第１分割領域
２１２、２３２  …距離分布
２１４  …第１代表距離
２２２  …第１分割領域群
２３０  …第２分割領域
２３４  …第２分割領域群
５３２  …第２代表距離導出部
５４０  …第２代表距離
【図１】
0005580233.tif 000002
【図２】
0005580233.tif 000003
【図３】
0005580233.tif 000004
【図４】
0005580233.tif 000005
【図５】
0005580233.tif 000006
【図６】
0005580233.tif 000007
【図７】
0005580233.tif 000008
【図８】
0005580233.tif 000009
【図９】
0005580233.tif 000010
【図１０】
0005580233.tif 000011
【図１１】
0005580233.tif 000012
【図１２】
0005580233.tif 000013
【図１３】
0005580233.tif 000014
【図１４】
0005580233.tif 000015
【図１５】
0005580233.tif 000016