(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別装置であって、
前記車両前方に電磁波を走査させ、その反射電磁波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出して、この検出した点列の前記車両からの距離及び方位を示す位置情報を出力する物体検出手段と、
前記車両前方の画像を撮像し、この画像から前記車両前方に存在する物体のエッジを検出してエッジ画像として出力するエッジ検出手段と、
前記物体検出手段から出力された点列の位置情報と、前記エッジ検出手段から出力されたエッジ画像とに基づいて、前記車両前方に存在する物体の種別を判別する判別手段とを備え、
前記判別手段は、
前記物体検出手段から出力された点列の位置情報をもとに、前記エッジ検出手段から出力されたエッジ画像上において、前記物体検出手段により検出された点列で示される物体が存在する位置での路面高さを検出し、この検出したエッジ画像上の路面高さを基準にして前記車両の高さに相当する高さ位置を求め、この車両の高さに相当する高さ位置よりも上方に、前記車両前方に存在する物体を示すエッジがある場合に、前記車両前方に存在する物体を車両の走行の妨げにならない物体と判別すると共に、
前記物体検出手段により検出された点列の位置情報の経時変化率と、前記エッジ検出手段により検出された一対のエッジ間の距離の経時変化率とをそれぞれ求め、これらが略等しい場合に、前記物体検出手段により複数の検出点の点列として検出された物体と、前記エッジ検出手段によりエッジが検出された物体とが同一の物体であると判断することを特徴とする物体種別判別装置。
【請求項２】
車両に搭載されて車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別装置であって、
前記車両前方に電磁波を走査させ、その反射電磁波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出して、この検出した点列の前記車両からの距離及び方位を示す位置情報を出力する物体検出手段と、
前記車両前方の画像を撮像し、この画像から前記車両前方に存在する物体のエッジを検出してエッジ画像として出力するエッジ検出手段と、
前記物体検出手段から出力された点列の位置情報と、前記エッジ検出手段から出力されたエッジ画像とに基づいて、前記車両前方に存在する物体の種別を判別する判別手段とを備え、
前記判別手段は、
前記物体検出手段から出力された点列の位置情報をもとに、前記エッジ検出手段から出力されたエッジ画像上において、前記物体検出手段により検出された点列で示される物体が存在する位置での路面高さを検出し、この検出したエッジ画像上の路面高さを基準にして前記車両の高さに相当する高さ位置を求め、この車両の高さに相当する高さ位置よりも上方に、前記車両前方に存在する物体を示すエッジがある場合に、前記車両前方に存在する物体を車両の走行の妨げにならない物体と判別すると共に、
前記物体検出手段により検出された点列の長さをもとにこの点列で示される物体の実際の幅を算出すると共に、前記エッジ検出手段により検出された一対のエッジ間の距離をもとにこのエッジが検出された物体の実際の幅を算出し、これらが略等しい場合に、前記物体検出手段により複数の検出点の点列として検出された物体と、前記エッジ検出手段によりエッジが検出された物体とが同一の物体であると判断することを特徴とする物体種別判別装置。
【請求項３】
車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別方法であって、
前記車両前方に電磁波を走査させ、その反射電磁波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出して、この検出した点列の前記車両からの距離及び方位を示す位置情報を生成する物体検出ステップと、
前記車両前方の画像を撮像し、この画像から前記車両前方に存在する物体のエッジを検出してエッジ画像を生成するエッジ検出ステップと、
前記物体検出ステップで生成された点列の位置情報と、前記エッジ検出ステップで生成されたエッジ画像とに基づいて、前記車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別ステップとを有し、
前記物体種別判別ステップでは、
前記点列の位置情報をもとに、前記エッジ画像上において、前記点列で示される物体が存在する位置での路面高さを検出し、この検出したエッジ画像上の路面高さを基準にして前記車両の高さに相当する高さ位置を求め、この車両の高さに相当する高さ位置よりも上方に、前記車両前方に存在する物体を示すエッジがある場合に、前記車両前方に存在する物体を車両の走行の妨げにならない物体と判別すると共に、
前記物体検出ステップで検出された点列の位置情報の経時変化率と、前記エッジ検出ステップで検出された一対のエッジ間の距離の経時変化率とをそれぞれ求め、これらが略等しい場合に、前記物体検出ステップにおいて複数の検出点の点列として検出された物体と、前記エッジ検出ステップにおいてエッジが検出された物体とが同一の物体であると判断することを特徴とする物体種別判別方法。
【請求項４】
車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別方法であって、
前記車両前方に電磁波を走査させ、その反射電磁波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出して、この検出した点列の前記車両からの距離及び方位を示す位置情報を生成する物体検出ステップと、
前記車両前方の画像を撮像し、この画像から前記車両前方に存在する物体のエッジを検出してエッジ画像を生成するエッジ検出ステップと、
前記物体検出ステップで生成された点列の位置情報と、前記エッジ検出ステップで生成されたエッジ画像とに基づいて、前記車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別ステップとを有し、
前記物体種別判別ステップでは、
前記点列の位置情報をもとに、前記エッジ画像上において、前記点列で示される物体が存在する位置での路面高さを検出し、この検出したエッジ画像上の路面高さを基準にして前記車両の高さに相当する高さ位置を求め、この車両の高さに相当する高さ位置よりも上方に、前記車両前方に存在する物体を示すエッジがある場合に、前記車両前方に存在する物体を車両の走行の妨げにならない物体と判別すると共に、
前記物体検出ステップで検出された点列の長さをもとにこの点列で示される物体の実際の幅を算出すると共に、前記エッジ検出ステップで検出された一対のエッジ間の距離をもとにこのエッジが検出された物体の実際の幅を算出し、これらが略等しい場合に、前記物体検出ステップにおいて複数の検出点の点列として検出された物体と、前記エッジ検出ステップにおいてエッジが検出された物体とが同一の物体であると判断することを特徴とする物体種別判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されて車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別装置及び物体種別判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両が走行する道路上及びその周囲の物体を認識し、その認識結果に応じて車両のブレーキアクチュエータやスロットルアクチュエータを駆動することで、車両の走行を自動制御する車両走行自動制御システムの研究開発が盛んに進められている。このような車両走行自動制御システムでは、スキャニングレーザレーダを用いた物体種別判別装置により車両前方に存在する物体の種別を判別し、その判別結果に基づいて、例えば、先行車両との車間距離を調整したり、障害物を回避するといったような走行制御を行うようにしているものが一般的である。
【０００３】
スキャニングレーザレーダを用いた物体種別判別装置では、通常、車両前方に向けてパルス状のレーザ光を出射してこれを路面に対して水平に走査させ、車両前方に存在する物体にて反射された反射レーザ光を複数の検出点の点列として検出する。そして、検出された複数の検出点の中から、車両からの距離が略等しく、互いに近接した位置にあるものを同一の物体を示す検出点の点列としてグルーピングする。そして、このグルーピングされた検出点の点列の大きさや形状、車両や他のグルーピングされた検出点の点列との位置関係等から、この検出点の点列で示される物体の種別を判別するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の物体種別判別装置に用いられるスキャニングレーザレーダからの出力、すなわち、スキャニングレーザレーダにより検出される検出点からは、車両前方に存在する物体の高さに関する情報が得られない。このため、従来の物体種別判別装置では、例えば、車両の走行の妨げにならない高さ位置に看板等が設置されている場合に、これを車両前方の障害物として判別してしまい、その結果、これを避けるような不要な走行制御が行われるといった不都合が生じる場合があった。
【０００５】
車両の走行の妨げにならない看板等を適切に認識する方法としては、例えば特開平２０００−３４６６５３号公報にて開示されるように、車両前方の画像を撮像し、この車両前方の画像上に現れる物体と、予めデータベースに格納された形状パターンとのパターンマッチングを行って、車両前方に現れる物体が看板等を示す形状パターンと一致した場合に、この物体を看板等であると認識する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、このような方法では、予めデータベースに格納された形状パターンと一致しない物体については、その種別を適切に認識できないという問題がある。また、このような問題に対処すべく、多様な形状パターンをデータベースに格納して様々な形状に対応できるようにすると、認識処理に長時間を要することになり、瞬時の判断が要求される車両走行自動制御システムへの適用が困難となる。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、物体の形状に拘わらず、車両前方に存在する物体が車両の走行の妨げになるものかどうかを適切に判別することができる物体種別判別装置及び物体種別判別方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、車両に搭載されて車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別装置であって、前記車両前方に電磁波を走査させ、その反射電磁波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出して、この検出した点列の前記車両からの距離及び方位を示す位置情報を出力する物体検出手段と、前記車両前方の画像を撮像し、この画像から前記車両前方に存在する物体のエッジを検出してエッジ画像として出力するエッジ検出手段と、前記物体検出手段から出力された点列の位置情報と、前記エッジ検出手段から出力されたエッジ画像とに基づいて、前記車両前方に存在する物体の種別を判別する判別手段とを備え、前記判別手段が、前記物体検出手段から出力された点列の位置情報をもとに、前記エッジ検出手段から出力されたエッジ画像上において、前記物体検出手段により検出された点列で示される物体が存在する位置での路面高さを検出し、この検出したエッジ画像上の路面高さを基準にして前記車両の高さに相当する高さ位置を求め、この車両の高さに相当する高さ位置よりも上方に、前記車両前方に存在する物体を示すエッジがある場合に、前記車両前方に存在する物体を車両の走行の妨げにならない物体と判別すると共に、前記物体検出手段により検出された点列の位置情報の経時変化率と、前記エッジ検出手段により検出された一対のエッジ間の距離の経時変化率とをそれぞれ求め、これらが略等しい場合に、前記物体検出手段により複数の検出点の点列として検出された物体と、前記エッジ検出手段によりエッジが検出された物体とが同一の物体であると判断することを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、車両に搭載されて車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別装置であって、前記車両前方に電磁波を走査させ、その反射電磁波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出して、この検出した点列の前記車両からの距離及び方位を示す位置情報を出力する物体検出手段と、前記車両前方の画像を撮像し、この画像から前記車両前方に存在する物体のエッジを検出してエッジ画像として出力するエッジ検出手段と、前記物体検出手段から出力された点列の位置情報と、前記エッジ検出手段から出力されたエッジ画像とに基づいて、前記車両前方に存在する物体の種別を判別する判別手段とを備え、前記判別手段が、前記物体検出手段から出力された点列の位置情報をもとに、前記エッジ検出手段から出力されたエッジ画像上において、前記物体検出手段により検出された点列で示される物体が存在する位置での路面高さを検出し、この検出したエッジ画像上の路面高さを基準にして前記車両の高さに相当する高さ位置を求め、この車両の高さに相当する高さ位置よりも上方に、前記車両前方に存在する物体を示すエッジがある場合に、前記車両前方に存在する物体を車両の走行の妨げにならない物体と判別すると共に、前記物体検出手段により検出された点列の長さをもとにこの点列で示される物体の実際の幅を算出すると共に、前記エッジ検出手段により検出された一対のエッジ間の距離をもとにこのエッジが検出された物体の実際の幅を算出し、これらが略等しい場合に、前記物体検出手段により複数の検出点の点列として検出された物体と、前記エッジ検出手段によりエッジが検出された物体とが同一の物体であると判断することを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別方法であって、前記車両前方に電磁波を走査させ、その反射電磁波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出して、この検出した点列の前記車両からの距離及び方位を示す位置情報を生成する物体検出ステップと、前記車両前方の画像を撮像し、この画像から前記車両前方に存在する物体のエッジを検出してエッジ画像を生成するエッジ検出ステップと、前記物体検出ステップで生成された点列の位置情報と、前記エッジ検出ステップで生成されたエッジ画像とに基づいて、前記車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別ステップとを有し、前記物体種別判別ステップでは、
前記点列の位置情報をもとに、前記エッジ画像上において、前記点列で示される物体が存在する位置での路面高さを検出し、この検出したエッジ画像上の路面高さを基準にして前記車両の高さに相当する高さ位置を求め、この車両の高さに相当する高さ位置よりも上方に、前記車両前方に存在する物体を示すエッジがある場合に、前記車両前方に存在する物体を車両の走行の妨げにならない物体と判別すると共に、前記物体検出ステップで検出された点列の位置情報の経時変化率と、前記エッジ検出ステップで検出された一対のエッジ間の距離の経時変化率とをそれぞれ求め、これらが略等しい場合に、前記物体検出ステップにおいて複数の検出点の点列として検出された物体と、前記エッジ検出ステップにおいてエッジが検出された物体とが同一の物体であると判断することを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別方法であって、前記車両前方に電磁波を走査させ、その反射電磁波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出して、この検出した点列の前記車両からの距離及び方位を示す位置情報を生成する物体検出ステップと、前記車両前方の画像を撮像し、この画像から前記車両前方に存在する物体のエッジを検出してエッジ画像を生成するエッジ検出ステップと、前記物体検出ステップで生成された点列の位置情報と、前記エッジ検出ステップで生成されたエッジ画像とに基づいて、前記車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別ステップとを有し、前記物体種別判別ステップでは、
前記点列の位置情報をもとに、前記エッジ画像上において、前記点列で示される物体が存在する位置での路面高さを検出し、この検出したエッジ画像上の路面高さを基準にして前記車両の高さに相当する高さ位置を求め、この車両の高さに相当する高さ位置よりも上方に、前記車両前方に存在する物体を示すエッジがある場合に、前記車両前方に存在する物体を車両の走行の妨げにならない物体と判別すると共に、前記物体検出ステップで検出された点列の長さをもとにこの点列で示される物体の実際の幅を算出すると共に、前記エッジ検出ステップで検出された一対のエッジ間の距離をもとにこのエッジが検出された物体の実際の幅を算出し、これらが略等しい場合に、前記物体検出ステップにおいて複数の検出点の点列として検出された物体と、前記エッジ検出ステップにおいてエッジが検出された物体とが同一の物体であると判断することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に係る物体種別判別装置によれば、物体検出手段から出力される車両前方の物体を示す点列の位置情報と、エッジ検出手段から出力される車両前方の物体を示すエッジ画像との双方を用いて、車両前方の物体の高さ位置についても判断し、これに基づき車両前方の物体の種別を判別するようにしているので、車両前方の物体が車両の走行の妨げとなるものであるかどうかを適切に判別することができる。特に、物体検出手段により点列として検出された物体と、エッジ検出手段によりエッジが検出された物体との同一性の判断が行われるので、車両前方の物体が車両の走行の妨げとなるものであるかどうかの判断をより確実に行うことができる。したがって、この物体種別判別装置を用いて車両前方の物体の種別を判別しながら車両の走行制御を行うようにすれば、車両の走行制御をより適切に行うことができる。
【００１６】
また、請求項２に係る物体種別判別装置によれば、物体検出手段から出力される車両前方の物体を示す点列の位置情報と、エッジ検出手段から出力される車両前方の物体を示すエッジ画像との双方を用いて、車両前方の物体の高さ位置についても判断し、これに基づき車両前方の物体の種別を判別するようにしているので、車両前方の物体が車両の走行の妨げとなるものであるかどうかを適切に判別することができる。特に、物体検出手段により点列として検出された物体と、エッジ検出手段によりエッジが検出された物体との同一性の判断が行われるので、車両前方の物体が車両の走行の妨げとなるものであるかどうかの判断をより確実に行うことができ、更に、この車両前方の物体の実際の幅が検出されるので、例えば、この物体が車両の走行の妨げになる場合には、この物体の幅に関する情報をもとに、この物体を避けるような車両の走行制御を行うことができる。したがって、この物体種別判別装置を用いて車両前方の物体の種別を判別しながら車両の走行制御を行うようにすれば、車両の走行制御をより適切に行うことができる。
【００１７】
また、請求項３に係る物体種別判別方法によれば、物体検出ステップにおいて生成される車両前方の物体を示す点列の位置情報と、エッジ検出ステップにおいて生成される車両前方の物体を示すエッジ画像との双方を用いて、車両前方の物体の高さ位置についても判断し、これに基づき車両前方の物体の種別を判別するようにしているので、車両前方の物体が車両の走行の妨げとなるものであるかどうかを適切に判別することができる。特に、物体検出ステップにおいて点列として検出された物体と、エッジ検出ステップにおいてエッジが検出された物体との同一性の判断が行われるので、車両前方の物体が車両の走行の妨げとなるものであるかどうかの判断をより確実に行うことができる。したがって、この物体種別判別方法により車両前方の物体の種別を判別しながら車両の走行制御を行うようにすれば、車両の走行制御をより適切に行うことができる。
【００１９】
また、請求項４に係る物体種別判別方法によれば、物体検出ステップにおいて生成される車両前方の物体を示す点列の位置情報と、エッジ検出ステップにおいて生成される車両前方の物体を示すエッジ画像との双方を用いて、車両前方の物体の高さ位置についても判断し、これに基づき車両前方の物体の種別を判別するようにしているので、車両前方の物体が車両の走行の妨げとなるものであるかどうかを適切に判別することができる。特に、物体検出ステップにおいて点列として検出された物体と、エッジ検出ステップにおいてエッジが検出された物体との同一性の判断が行われるので、車両前方の物体が車両の走行の妨げとなるものであるかどうかの判断をより確実に行うことができ、更に、この車両前方の物体の実際の幅が検出されるので、例えば、この物体が車両の走行の妨げになる場合には、この物体の幅に関する情報をもとに、この物体を避けるような車両の走行制御を行うことができる。したがって、この物体種別判別方法により車両前方の物体の種別を判別しながら車両の走行制御を行うようにすれば、車両の走行制御をより適切に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
本発明を適用した物体種別判別装置の概略構成を図１に示す。この図１に示す物体種別判別装置１は、車両（以下、自車両という。）に搭載されて、自車両前方に存在する物体の種別を判別するものであり、物体検出手段２を構成するスキャニングレーザレーダ３及びグルーピング処理部４と、エッジ検出手段５を構成するカメラ６及び画像処理部７と、判別部８とを備えている。
【００２２】
スキャニングレーザレーダ３は、レーザ光を出射して自車両前方を路面に水平な方向に二次元的にスキャニングし、反射レーザ光を受光することによって、自車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出する。このスキャニングレーザレーダ３により検出される検出点は、自車両からの距離を示す情報と方位を示す情報とを有する点である。スキャニングレーザレーダ３は、このような検出点の点列を所定の時間間隔ΔＴで連続的に検出するようになっている。このときの時間間隔ΔＴは、判別部８におけるデータ処理能力や、物体種別判別装置１に要求される精度等に応じて適宜設定される。
【００２３】
このスキャニングレーザレーダ３は、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、スキャニング中心軸が自車両１００の走行方向に沿い、且つ、スキャニング原点が自車両１００の幅方向における中心に位置するように、自車両１００に取り付けられている。
【００２４】
グルーピング処理部４は、スキャニングレーザレーダ３により検出された複数の検出点のうちで、自車両からの距離が略等しく互いに近接する検出点同士を１つの物体を示す点列としてグルーピングする。そして、グルーピング処理部４は、グルーピング処理の結果として、１つの物体を示すものとしてグルーピングした点列の自車両からの距離及び方位を示す位置情報を出力する。このグルーピング処理部４から出力された点列の位置情報は、判別部８に供給されることになる。
【００２５】
カメラ６は、自車両前方の画像を撮像するものである。このカメラ６は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示したように、その光軸がスキャニングレーザレーダ３のスキャニング中心軸と同様に自車両１００の進行方向に沿い、且つ、その原点がスキャニングレーザレーダ３のスキャニング原点と同様に自車両１００の幅方向における中心に位置し、路面に垂直な方向においてスキャニングレーザレーダ３と異なる位置となるように、自車両１００に取り付けられている。
【００２６】
なお、以上はスキャニングレーザレーダ３及びカメラ６の自車両１００に対する取り付け方として理想的な例を説明したが、スキャニングレーザレーダ３のスキャニング中心軸やカメラ６の光軸が自車両１００の走行方向に沿わない場合や、スキャニングレーザレーダ３のスキャニング原点やカメラ６の原点が自車両１００の幅方向における中心にない場合であっても、これらスキャニングレーザレーダ３やカメラ６の自車両１００に対する取り付け角度や取り付け位置を幾何学計算時に考慮するようにすれば、スキャニングレーザレーダ３やカメラ６が理想的に取り付けられた場合と同様に取り扱うことができる。
【００２７】
画像処理部７は、カメラ６により撮像された自車両前方の画像を処理して、この画像に現れる物体のエッジを検出する。そして、自車両前方の画像をエッジ画像として出力する。ここで、エッジの検出には、例えばハフ変換等の一般的な直線検出手法が適用可能である。この画像処理部７から出力された自車両前方のエッジ画像は、判別部８に供給されることになる。
【００２８】
判別部８は、グルーピング処理部４から供給される点列の位置情報と、画像処理部７から供給されるエッジ画像とに基づいて、自車両前方に存在する物体の種別を判別する。特に、この判別部８は、グルーピング処理部４から供給される点列の位置情報と、画像処理部７から供給されるエッジ画像とを照合することによって、自車両前方に存在する物体の高さ位置についても判断し、この物体が自車両の走行の妨げになるものかどうかを判別するようにしている。
【００２９】
具体的には、この判別部８では、まず、グルーピング処理部４から供給される点列の位置情報をもとに、この点列で示される物体の自車両からの距離が認識され、この点列で示される物体の存在する位置が、画像処理部７から供給されるエッジ画像上でどの位置に該当するかが判断される。そして、このエッジ画像上において、点列で示される物体の存在する位置での路面高さが検出される。このエッジ画像上における物体存在位置の路面高さの検出は、カメラ６の自車両に対する取付位置や取付角度、カメラ６の光学系の倍率等から、光学的な計算によって求めることができる。
【００３０】
次に、判別部８では、予め記憶された自車両の高さに関する情報をもとに、点列で示される物体の存在する位置での路面高さを基準とした自車両の高さに相当する高さ位置、すなわち、点列で示される物体の存在する位置を自車両が走行する場合に、自車両の上端が位置する高さ位置が、画像処理部７から供給されるエッジ画像上でどこになるかが求められる。
【００３１】
そして、判別部８では、自車両前方に存在する物体を示すエッジが、エッジ画像上で以上のように求められた高さ位置よりも上方にある場合には、このエッジで示される物体は、例えば頭上に設置された看板等のように、自車両の走行の妨げにならない物体であると判断される。一方、自車両前方に存在する物体を示すエッジが、エッジ画像上で以上のように求められた高さ位置よりも下方にある場合には、このエッジで示される物体は、例えば路上に停止している大型車両等の障害物のように、自車両の走行の妨げとなる物体であると判断される。
【００３２】
本発明を適用した物体種別判別装置１では、以上のように、判別部８において自車両前方に存在する物体の高さ位置についての判断も行い、この自車両前方に存在する物体が自車両の走行の妨げになるものかどうかを判別するようにしているので、この物体種別判別装置１を用いて自車両前方の物体の種別を判別しながら自車両の走行制御を行うようにすれば、例えば自車両前方に停車した大型車両等の障害物が存在する場合にはこれを避けるような走行制御を行い、自車両前方に頭上の看板等のような自車両の走行の妨げとならない物体が存在する場合には、これを迂回することなく直進させるといったように、適切な走行制御を行うことができる。
【００３３】
また、本発明を適用した物体種別判別装置１では、自車両前方の物体の高さ位置をもとに、この物体が自車両の走行の妨げになるものかどうかを判別しているので、例えば画像のパターンマッチングによって物体の種別を判別する場合に比べて、多種多様な形状の物体に対して幅広く対応することができ、また、判別処理に要する時間を短縮することができる。
【００３４】
ここで、以上のように構成される本発明を適用した物体種別判別装置１の動作について、具体的な一例を挙げて説明する。なお、以下では、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示したように、スキャニングレーザレーダ３やカメラ６が理想的な状態で自車両１００に取り付けられているものとし、カメラ６のレンズ中心を原点とし、スキャニングレーザレーダ３のスキャニング中心軸及びカメラ６の光軸の方向をＺ軸、スキャニングレーザレーダ３のスキャニング中心軸（カメラ６の光軸）と直交し且つスキャニング面に平行な方向をＸ軸、スキャニングレーザレーダ３のスキャニング面に垂直な方向をＹ軸とした座標系を基準座標系として説明する。
【００３５】
例えば、自車両１００の前方に先行車両１０１が走行している場合、この先行車両１０１は、スキャニングレーザレーダ３により、図３（Ａ）に示すような検出点の点列として検出される。これらの各検出点は、スキャニングレーザレーダ３から出射されたパルス状のレーザ光が、先行車両１０１の左右のリフレクタにて反射され、この反射レーザ光がスキャニングレーザレーダの受光部にて受光されることで検出されるものであり、レーザ光の出射時から受光時までの遅延時間に基づいて計測される自車両１００からの距離の情報と、レーザ光の出射角度に基づいて計測される自車両１００からの方位の情報とを有している。
【００３６】
これらスキャニングレーザレーダ３により検出された検出点の点列は、グルーピング処理部４によって、図３（Ｂ）に示すように、互いに近接する検出点同士がグルーピングされる。そして、このグルーピング処理部４によってグルーピングされた検出点の点列の自車両１００からの距離及び方位を示す位置情報が、判別部８に供給されることになる。
【００３７】
判別部８では、グルーピング処理部４によってグルーピングされた点列の位置情報から、これらの点列が車両の左右のリフレクタに相当するものと判断される。すなわち、これらの点列が一対のリフレクタに相当する間隔を保ちながら時間的に連続して検出されることで、これらの点列が車両の左右のリフレクタに相当するものと判断される。また、これらの点列を時間的に連続して検出したときに、これらの点列の自車両１００からの距離がほとんど変化しないことから、これらの点列で示される物体が、自車両１００の前方を自車両１００に先行して走行する先行車両１０１を示すものであると判別されることになる。
【００３８】
また、自車両１００の前方にトラック等の大型車両１０２が停車している場合、この大型車両１０２は、スキャニングレーザレーダ３により、図４（Ａ）に示すような検出点の点列として検出される。すなわち、トラック等の大型車両１０２は、その後部にリフレクタの他にも多数の反射物を有している場合が多く、また、車体自体の反射率が高い場合が多い。このため、トラック等の大型車両１０２をスキャニングレーザレーダ３により検出すると、比較的大きな長さを有する検出点の点列として検出される。そして、自車両１００の前方に停車している大型車両１０２を示す点列は、グルーピング処理部４によって、図４（Ｂ）に示すようにグルーピングされ、その位置情報が判別部８に供給されることになる。
【００３９】
また、自車両１００前方の頭上（車両の走行の妨げとならない高さ位置）に看板１０３が設置されている場合、この看板１０３は、スキャニングレーザレーダ３により、図５（Ａ）に示すような検出点の点列として検出される。すなわち、看板１０３は、その全面に亘って高い反射率を有しているので、スキャニングレーザレーダ３により検出すると、比較的大きな長さを有する検出点の点列として検出される。そして、自車両１００前方の頭上の看板１０３を示す点列は、グルーピング処理部４によって、図５（Ｂ）に示すようにグルーピングされ、その位置情報が判別部８に供給されることになる。
【００４０】
ここで、自車両１００の前方に停車している大型車両１０１は、自車両１００の走行の妨げとなるものであり、一方、自車両１００前方の頭上に設置されている看板１０３は、自車両１００の走行の妨げとならないものである。したがって、物体種別判別装置１では、これら自車両１００の前方に存在する物体が、停車している大型車両１０１であるのか、或いは、頭上の看板１０２であるのかを適切に判別して、判別結果を車両の走行制御に反映させることが要求される。
【００４１】
しかしながら、自車両１００の前方にトラック等の大型車両１０２が停止している場合と、自車両１００前方の頭上に看板１０３が設置されている場合とでは、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）から分かるように、スキャニングレーザレーダ３によって同様の検出点の点列が検出されて、これらの点列がグルーピング処理部４によりグルーピングされ、判別部８には同様な点列の位置情報が供給されることになる。このため、スキャニングレーザレーダ３により検出されて、グルーピング処理部４によりグルーピングされた点列の位置情報だけからでは、これらの判別を適切に行うことができない。
【００４２】
そこで、本発明を適用した物体種別判別装置１においては、以上のように比較的大きな長さを有する点列が検出され、その位置情報が供給されたときは、カメラ６により撮像された自車両１００の前方の画像をもとに画像処理部７により生成されたエッジ画像を用いて、これらの高さについての情報も取得して、これらが自車両１００の走行の妨げとなる停止した大型車両１０２であるのか、或いは、自車両１００の走行の妨げとならない頭上の看板１０３であるのかの判別を行うようにしている。
【００４３】
自車両１００の前方にトラック等の大型車両１０２が停車している場合、カメラ６により自車両１００の前方の画像を撮像すると、例えば図６（Ａ）に示すような画像が得られる。そして、このカメラ６により撮像された自車両１００前方の画像を画像処理部７により処理して、この画像に現れる物体のエッジを検出すると、図６（Ｂ）に示すようなエッジ画像が生成されることになる。
【００４４】
判別部８は、スキャニングレーザレーダ３により比較的大きな長さを有する点列が検出され、グルーピング処理部４によりその点列の位置情報が供給されたときに、画像処理部７により図６（Ｂ）に示すようなエッジ画像が生成されると、このエッジ画像上において、点列で示される物体の存在する位置の路面高さＰ１を検出する。そして、この位置の路面高さＰ１を基準に、この位置を自車両１００が走行したときの自車両１００の高さに相当する高さ位置Ｐ２を求める。そして、自車両１００前方の物体を示すエッジが、求めた高さ位置Ｐ２よりも上方にあるか下方にあるかによって、自車両１００前方の物体が自車両１００の走行の妨げになる物体であるかどうかを判別する。図６（Ｂ）に示すエッジ画像では、自車両１００前方の物体を示すエッジが高さ位置Ｐ２よりも下方にあるので、この物体は、例えば自車両１００の前方に停車している大型車両１０２等の障害物であると判別されることになる。
【００４５】
一方、自車両１００前方の頭上に看板１０３が設置されている場合、カメラ６により自車両１００の前方の画像を撮像すると、例えば図７（Ａ）に示すような画像が得られる。そして、このカメラ６により撮像された自車両１００前方の画像を画像処理部７により処理して、この画像に現れる物体のエッジを検出すると、図７（Ｂ）に示すようなエッジ画像が生成されることになる。
【００４６】
判別部８は、スキャニングレーザレーダ３により比較的大きな長さを有する点列が検出され、グルーピング処理部４によりその点列の位置情報が供給されたときに、画像処理部７により図７（Ｂ）に示すようなエッジ画像が生成されると、このエッジ画像上において、点列で示される物体の存在する位置の路面高さＰ１を検出し、この位置の路面高さＰ１を基準に、この位置を自車両１００が走行したときの自車両１００の高さに相当する高さ位置Ｐ２を求める。そして、自車両１００前方の物体を示すエッジが、求めた高さ位置Ｐ２よりも上方にあるか下方にあるかによって、自車両１００前方の物体が自車両１００の走行の妨げになる物体であるかどうかを判別する。図７（Ｂ）に示すエッジ画像では、自車両１００前方の物体を示すエッジが高さ位置Ｐ２よりも上方にあるので、この物体は、例えば自車両１００前方の頭上に設置されている看板１０３等のような、自車両１００の走行の妨げとならない物体であると判別されることになる。
【００４７】
ところで、以上のような方法で自車両１００の前方の物体が自車両１００の走行の妨げになる物体であるかどうかを判別するには、スキャニングレーザレーダ３により点列として検出された物体と、画像処理部７によりエッジが検出された物体とが同一の物体であることが前提となる。そのため、判別部８は、以上のような物体の判別を行う際に、スキャニングレーザレーダ３により点列として検出された物体と、画像処理部７によりエッジが検出された物体とが同一の物体であることを確認することが望ましい。
【００４８】
スキャニングレーザレーダ３により点列として検出された物体と、画像処理部７によりエッジが検出された物体とが同一の物体であることを確認する方法としては、例えば、物体を示す点列の位置情報の経過時間に応じた変化率（経時変化率）と、エッジ画像に現れる物体を示す一対のエッジ間の距離の経過時間に応じた変化率（経時変化率）とをそれぞれ求め、これらが略等しい場合に、スキャニングレーザレーダ３により点列として検出された物体と、画像処理部７によりエッジが検出された物体とが同一の物体であると確認する方法が有効である。
【００４９】
詳述すると、例えば自車両１００前方に停車した大型車両１０２や頭上の看板１０３のように停止物が存在する場合、自車両１００の走行中にスキャニングレーザレーダ３によりこの停止物を時間的に連続して検出すると、検出される点列の自車両１００からの距離は、時間の経過と共に次第に小さくなっていくことになる。一方、カメラ６により撮像された自車両１００前方の画像から、画像処理部７によりこの停止物を示す一対のエッジ（一対の縦エッジ或いは一対の横エッジ）を時間的に連続して検出すると、検出される一対のエッジ間の距離は、時間の経過と共に次第に大きくなっていくことになる。
【００５０】
したがって、スキャニングレーザレーダ３により点列として検出された物体と、画像処理部７によりエッジが検出された物体とが同一の停止物である場合、この停止物を示す点列の自車両１００からの距離の経過時間に応じた変化が、この停止物を示す一対のエッジ間の距離の逆数の経過時間に応じた変化に一致することになる。すなわち、時刻ｔにおける停止物を示す点列の自車両１００からの距離をＺ（ｔ）、時刻ｔにおける停止物を示す一対のエッジ間の距離をＹ（ｔ）、時刻ｔ＋Δｔにおける停止物を示す点列の自車両１００からの距離をＺ（ｔ＋Δｔ）、時刻ｔ＋Δｔにおける停止物を示す一対のエッジ間の距離をＹ（ｔ＋Δｔ）とすると、点列で示される停止物と一対のエッジで示される停止物とが同一の停止物である場合、下記式（１）が成り立つことになる。
【００５１】
Ｚ（ｔ）／Ｚ（ｔ＋Δｔ）＝Ｙ（ｔ＋Δｔ）／Ｙ（ｔ）  ・・・（１）
したがって、判別部８は、スキャニングレーザレーダ３により検出された点列の位置情報と、画像処理部７により検出された一対のエッジ間の距離が上記式（１）に合う変化をしていることを確認することで、スキャニングレーザレーダ３により検出された点列で示される物体と、画像処理部７により検出されたエッジで示される物体とが同一の物体であると認識することができる。
【００５２】
また、スキャニングレーザレーダ３により点列として検出された物体と、画像処理部７によりエッジが検出された物体とが同一の物体であることを確認する方法としては、例えば、スキャニングレーザレーダ３により検出された点列の長さをもとにしてこの点列で示される物体の実際の幅を算出すると共に、画像処理部７により検出された一対の縦エッジ間の距離をもとにしてこれら一対の縦エッジで示される物体の実際の幅を算出し、これらが略等しい場合に、スキャニングレーザレーダ３により点列として検出された物体と、画像処理部７によりエッジが検出された物体とが同一の物体であると確認する方法も有効である。
【００５３】
詳述すると、スキャニングレーザレーダ３により検出された点列で示される物体の実際の幅Ｗ１は、図８に示すように、検出点の個数ｎ（点列の長さに相当）と、１つの検出点が検出されるスキャニングレーザレーダ３の走査角度Δθと、自車両１００から点列までの距離Ｚとから算出される。すなわち、スキャニングレーザレーダ３により検出された点列で示される物体の実際の幅Ｗ１は、下記式（２）によって求められる。
【００５４】
Ｗ１＝ｔａｎ（ｎ・Δθ）・Ｚ  ・・・（２）
また、画像処理部７により検出された一対の縦エッジで示される物体の実際の幅Ｗ２は、図９に示すように、一対の縦エッジ間の距離Ｘ１と、この一対の縦エッジで示される物体の自車両１００からの距離Ｚと、カメラ３の焦点距離ｆとから算出される。すなわち、画像処理部７により検出された一対の縦エッジで示される物体の実際の幅Ｗ２は、下記式（３）によって求められる。
【００５５】
Ｗ２＝Ｘ１・Ｚ／ｆ  ・・・（３）
したがって、判別部８は、上記式（２）からスキャニングレーザレーダ３により検出された点列で示される物体の実際の幅Ｗ１を求め、上記式（３）から画像処理部７により検出された一対の縦エッジで示される物体の実際の幅Ｗ２を求め、これらＷ１とＷ２とが略等しい値となることを確認することで、スキャニングレーザレーダ３により検出された点列で示される物体と、画像処理部７により検出されたエッジで示される物体とが同一の物体であると認識することができる。
【００５６】
また、この場合には、判別対象とする自車両１００の前方の物体の実際の幅が検出されるので、例えば、この物体が自車両１００の前方に停車している大型車両１０２等のように自車両１００の走行の妨げになる障害物であると判別した際に、この障害物の幅に関する情報をもとに、この障害物を避けるように自車両１００の走行制御を行うことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した物体種別判別装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】前記物体種別判別装置を構成するスキャニングレーザレーダ及びカメラの自車両に対する取り付け状態を説明する図であり、（Ａ）は自車両の側方から見た様子を模式的に示す図、（Ｂ）は自車両の上方から見た様子を模式的に示す図である。
【図３】自車両前方に先行車両が走行している場合にスキャニングレーザレーダにより検出される検出点の点列を示す図であり、（Ａ）はスキャニングレーザレーダにより検出点を検出した状態を示し、（Ｂ）は検出された検出点の点列をグルーピングした結果を示している。
【図４】自車両前方に大型車両が停車している場合にスキャニングレーザレーダにより検出される検出点の点列を示す図であり、（Ａ）はスキャニングレーザレーダにより検出点を検出した状態を示し、（Ｂ）は検出された検出点の点列をグルーピングした結果を示している。
【図５】自車両前方の頭上に看板が設置されている場合にスキャニングレーザレーダにより検出される検出点の点列を示す図であり、（Ａ）はスキャニングレーザレーダにより検出点を検出した状態を示し、（Ｂ）は検出された検出点の点列をグルーピングした結果を示している。
【図６】自車両前方に大型車両が停車している場合の画像を示す図であり、（Ａ）はカメラにより撮像された自車両前方の画像を示し、（Ｂ）は自車両前方の画像をもとに画像処理部により生成されたエッジ画像を示している。
【図７】自車両前方の頭上に看板が設置されている場合の画像を示す図であり、（Ａ）はカメラにより撮像された自車両前方の画像を示し、（Ｂ）は自車両前方の画像をもとに画像処理部により生成されたエッジ画像を示している。
【図８】スキャニングレーザレーダにより検出された点列で示される物体の実際の幅を算出する方法を説明する図である。
【図９】画像処理部により検出された一対の縦エッジで示される物体の実際の幅を算出する方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  物体種別判別装置
２  物体検出手段
３  スキャニングレーザレーダ
４  グルーピング処理部
５  エッジ検出手段
６  カメラ
７  画像処理部
８  判別部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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