(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられたカメラが前記車両の周囲を撮像するステップと、
前記カメラにより撮像された画像に含まれる対象物の動きベクトルを検出するステップと、
前記動きベクトルにもとづいて自車の並進成分および回転成分を求めるステップと、
前記並進成分による移動量と、現在の対象物の位置における前記回転成分による移動量および現在から所定の時間後の前記並進成分のみの移動を仮定した場合の対象物の位置における前記回転成分による移動量を所定の割合で合成した移動量と、を合成した合成移動量を求めるステップと、
前記合成移動量にもとづいて前記所定の時間内に前記車両と前記対象物とが衝突するか否かを判定するステップと、
を有する衝突判定方法。
【請求項２】
前記並進成分のみの移動を仮定した場合に前記車両と前記対象物とが衝突するまでの仮衝突時間を求めるステップと、
前記仮衝突時間があらかじめ定められた警告時間よりも小さいと、前記仮衝突時間を前記所定の時間として設定し、前記仮衝突時間が前記警告時間以上であると、前記警告時間を前記所定の時間として設定するステップと、
をさらに有する請求項１記載の衝突判定方法。
【請求項３】
前記合成移動量にもとづいて前記車両と前記対象物とが衝突するか否かを判定するステップは、
前記合成移動量にもとづいて前記車両の正面と前記対象物とが衝突するか否かを判定するステップと、
前記車両の正面と前記対象物とが衝突しないと判定されると、前記車両の側面と前記対象物とが衝突するか否かを判定するステップと、
を有する、
請求項１または２に記載の衝突判定方法。
【請求項４】
前記合成移動量にもとづいて前記車両と前記対象物との衝突時刻を予測するステップ、
をさらに有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の衝突判定方法。
【請求項５】
前記合成移動量にもとづいて前記所定の時間内に前記車両と前記対象物とが衝突するか否かを判定するステップは、
前記対象物の端点を複数選択し、これらの端点のそれぞれについて前記合成移動量にもとづいて前記所定の時間内に前記車両と衝突するか否かを判定するステップである、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の衝突判定方法。
【請求項６】
前記所定の時間内に前記車両と前記対象物とが衝突すると判定されると、前記車両の運転者に対して、前記車両のスピーカを介した音声出力およびブザー出力ならびに前記車両の運転者が視認可能な位置に設けられた表示装置に対する警告表示の少なくとも１つにより危険を報知するステップ、
をさらに有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の衝突判定方法。
【請求項７】
コンピュータに、
車両に設けられたカメラが撮像した前記車両の周囲の画像を取得するステップと、
前記カメラにより撮像された画像に含まれる対象物の動きベクトルを検出するステップと、
前記動きベクトルにもとづいて自車の並進成分および回転成分を求めるステップと、
前記並進成分による移動量と、現在の対象物の位置における前記回転成分による移動量および現在から所定の時間後の前記並進成分のみの移動を仮定した場合の対象物の位置における前記回転成分による移動量を所定の割合で合成した移動量と、を合成した合成移動量を求めるステップと、
前記合成移動量にもとづいて前記所定の時間内に前記車両と前記対象物とが衝突するか否かを判定するステップと、
を実行させるための衝突判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、衝突判定方法および衝突判定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、自動車などの車両の運転を支援するための技術として、車両と対象物との衝突可能性を判定する技術の開発が望まれている。この種の技術には、たとえば、車両に搭載されたカメラにより撮像された画像にもとづいて車両と対象物との衝突可能性を判定する技術などがある。車両に搭載されたカメラにより撮像された画像を用いる場合、レーダを用いる場合に比べてデジタル化された画像データを利用することができることから、自車がカーブを走行中であっても対象物の接近角度などの複雑な判断が可能であり、対象物の接近を容易に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５６７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、自車が回転成分を持つ場合、自車と対象物とは、自車の並進成分で近づきつつ、回転成分で近づく場合もあれば遠ざかる場合もある。このため、自車と対象物との位置関係の時間変化を予測することは難しい。
【０００５】
したがって、自車が回転成分を持って移動している場合、車両に搭載されたカメラにより撮像された画像を用いても、対象物の接近を検出することはできるものの、衝突するか否かの判定や衝突までの時間を求めることは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る衝突判定方法は、上述した課題を解決するために、車両に設けられたカメラが車両の周囲を撮像するステップと、カメラにより撮像された画像に含まれる対象物の動きベクトルを検出するステップと、動きベクトルにもとづいて自車の並進成分および回転成分を求めるステップと、並進成分による移動量と、現在の対象物の位置における回転成分による移動量および現在から所定の時間後の並進成分のみの移動を仮定した場合の対象物の位置における回転成分による移動量を所定の割合で合成した移動量と、を合成した合成移動量を求めるステップと、合成移動量にもとづいて所定の時間内に車両と対象物とが衝突するか否かを判定するステップと、を有する方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る衝突判定方法を実施するための衝突判定装置の一例を示すブロック図。
【図２】図１に示す主制御部のＣＰＵにより自車の回転成分を考慮して衝突判定を行う際の手順を示すフローチャート。
【図３】座標系と回転方向の関係の一例を示す説明図。
【図４】図３のステップＳ５で衝突判定部により実行される衝突判定・衝突時間予測処理の手順の前半部を示すサブルーチンフローチャート。
【図５】図３のステップＳ５で衝突判定部により実行される衝突判定・衝突時間予測処理の手順の後半部を示すサブルーチンフローチャート。
【図６】平均回転移動量ＡＢＲと、この平均回転移動量ＡＢＲおよび並進成分Ｔとの合成移動量ＲＴと、の関係の一例を示す説明図。
【図７】側面衝突を予測する様子の一例を示す説明図。
【図８】初期位置での回転成分のみの移動では衝突面に対して向かう方向に移動する場合における正しい軌道と近似計算軌道との関係の一例を示す説明図。
【図９】初期位置での回転成分のみの移動では衝突面に対して離れる方向に移動する場合における正しい軌道と近似計算軌道との関係の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に係る衝突判定方法および衝突判定プログラムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る衝突判定方法を実施するための衝突判定装置１０の一例を示すブロック図である。
【００１０】
衝突判定装置１０は、カメラ１１、主制御部１２、車両情報取得部１３、灯火装置１６、クラクション１７、スピーカ１８および表示装置１９を有する。
【００１１】
カメラ１１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサにより構成され、自家用自動車等の車両の周囲の映像を取り込んで画像データを生成して主制御部１２に与える。
【００１２】
たとえば後方を監視する場合、カメラ１１は車両後部のナンバープレート付近に路面と平行な線からやや下向きに配設される。カメラ１１には、より広範な車両外画像が取得可能なように広角レンズや魚眼レンズが取り付けられてもよい。また、車両の側方を監視する場合、カメラ１１はサイドミラー付近に配設される。また、複数のカメラ１１を用いることにより広範な車外周囲画像を取り込むようにしてもよい。
【００１３】
主制御部１２は、たとえばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコントローラにより構成される。主制御部１２のＣＰＵは、ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶された衝突判定プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードし、このプログラムに従って自車の回転成分を考慮して衝突判定を行う処理を実行する。主制御部１２のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。主制御部１２のＲＯＭなどの記憶媒体は、衝突判定プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。
【００１４】
なお、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は図示しないネットワーク接続部を介して電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。
【００１５】
なお、この場合、ネットワーク接続部は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装し、この各種プロトコルに従って主制御部１２と他の車両のＥＣＵなどの電気機器とを電子ネットワークを介して接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続などを適用することができる。ここで電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線／有線ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。
【００１６】
車両情報取得部１３は、少なくとも自車の現在の加速度の情報を取得し、主制御部１２に出力する。車両情報取得部１３は、たとえば加速度センサにより構成してもよいし、ＣＡＮ（Controller Area Network）において一般的に用いられる車両情報取得機能を有するものであってもよい。本実施形態において、車両情報取得部１３は、自車の移動パラメータを利用するために用いられるものである。このため、主制御部１２がカメラ１１の撮影した画像にもとづいて自車の移動パラメータを算出可能である場合、この車両情報取得１３は設けられずともよい。
【００１７】
灯火装置１６は、一般的なヘッドライトにより構成され、主制御部１２により制御されて点滅（いわゆるパッシング）を行うことにより、たとえば自車両の外部に対して警告を行う。
【００１８】
クラクション１７は、主制御部１２により制御されて自車両の外部に対して警告音を出力する。
【００１９】
スピーカ１８は、自車両の車内に設けられ、主制御部１２により制御されて自車両の運転者に対してビープ音や危険が迫っていることを知らせるための情報などの各種情報に対応した音声を出力する。
【００２０】
表示装置１９は、運転者が視認可能な位置に設けられ、車載用の一般的なディスプレイやカーナビゲーションシステム、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）などの表示出力装置を用いることができ、主制御部１２の制御に従って、カメラ１１の撮像画像や危険が迫っていることを知らせるための情報などの各種情報を表示する。
【００２１】
続いて、主制御部１２のＣＰＵによる機能実現部の構成について説明する。
【００２２】
図１に示すように、主制御部１２のＣＰＵは、衝突判定プログラムによって、少なくとも平面画像生成部２１、動きベクトル検出部２２、自車移動算出部２３、静止ベクトル検出部２４、衝突判定部２５および警報部２６として機能する。この各部２１−２６は、ＲＡＭの所要のワークエリアを、データの一時的な格納場所として利用する。なお、これらの機能実現部は、ＣＰＵを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって構成してもよい。
【００２３】
平面画像生成部２１は、カメラ１１により撮像された画像にもとづいて平面画像を生成する。たとえばカメラ１１に魚眼レンズが取り付けられている場合は、平面画像生成部２１は、カメラ１１により撮像された魚眼画像を通常の２次元画像に正規化するとともに、この正規化画像にもとづいて、あらかじめ定められた視点の平面画像を生成する。
【００２４】
動きベクトル検出部２２は、ブロックマッチング法や勾配法などを用いて、平面画像生成部２１により生成された複数の平面画像から画素ごとに動きベクトルを検出する。
【００２５】
自車移動算出部２３は、動きベクトル検出部２２より検出された動きベクトルにもとづいて自車の移動パラメータ（自車の並進成分Ｔおよび回転成分Ｒ）を求める。なお、衝突判定装置１０が車両情報取得部１３を備える場合は、自車移動算出部２３は、車両情報取得部１３から自車の移動パラメータを取得してもよい。また、自車移動算出部２３は、自車の移動パラメータから自車の移動ベクトルを算出する。
【００２６】
静止ベクトル検出部２４は、対象物の動きベクトルと自車の移動ベクトルの角度を比較し、角度の差が所定の角度差以下となり、また、動きベクトルの大きさの方が大きい対象物を静止物であるとして検出する。
【００２７】
衝突判定部２５は、並進成分による移動量と、現在の対象物の位置における回転成分による移動量および現在から所定の時間後の並進成分のみの移動を仮定した場合の対象物の位置における回転成分による移動量を平均した移動量と、を合成した合成移動量を求める。そして、衝突判定部２５は、この合成移動量にもとづいて、自車と対象物とが衝突するまでの時間（以下、衝突時間という）を予測して、所定の時間内に自車と対象物とが衝突するか否かを判定する。
【００２８】
警報部２６は、衝突判定部２５により所定の時間内に自車と対象物とが衝突すると判定されると、灯火装置１６の点滅（パッシング）およびクラクション１７を介した警告音出力の少なくとも一方により、車外の人間に危険を報知することができる。また、警報部２６は、衝突判定部２５より所定の時間内に自車と対象物とが衝突すると判定されると、自車両の運転者に対して、スピーカ１８を介してビープ音や衝突の危険を知らせる音声を出力することができる。また、警報部２６は、表示装置１９に対して衝突の危険がある旨の情報（警告）を表示することができる。なお、警報部２６は、自車両の運転者に対する危険報知として、ビープ音出力、音声出力および警告表示の少なくとも１つを行い、全てを同時に行ってもよい。また、車外の人間に対する危険報知および自車両の運転者に対する危険報知の両方を同時に行ってもよいし、いずれか一方のみを行ってもよい。
【００２９】
次に、本実施形態に係る衝突判定装置１０の動作の一例について説明する。
【００３０】
図２は、図１に示す主制御部１２のＣＰＵにより自車の回転成分を考慮して衝突判定を行う際の手順を示すフローチャートである。図２において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。
【００３１】
まず、ステップＳ１において、平面画像生成部２１は、カメラ１１により撮像された画像にもとづいて平面画像を生成する。
【００３２】
次に、ステップＳ２において、動きベクトル検出部２２は、ブロックマッチング法や勾配法などを用いて、平面画像生成部２１により生成された複数の平面画像から画素ごとに動きベクトルを検出する。
【００３３】
次に、ステップＳ３において、自車移動算出部２３は、動きベクトル検出部２２より検出された動きベクトル、もしくは、車両情報取得部１３からの情報にもとづいて自車の移動パラメータを求め、この自車の移動パラメータにもとづいて自車の移動ベクトルを算出する。
【００３４】
ここで、自車移動算出部２３による自車移動パラメータにもとづく自車移動ベクトルの算出方法について説明する。
【００３５】
図３は、座標系と回転方向の関係の一例を示す説明図である。以下の説明では、図３に示すように、進行方向をｚ軸、路面法線方向をｙ軸、進行方向および路面法線方向に互いに直交する方向をｘ軸とする座標系を用いる場合の例について示す。また、図３においては、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸周りの回転をそれぞれＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚとして示した。
【００３６】
図３に示すように、カメラ１１により撮像された画像は、平面画像生成部２１により、理想的にはｙ＝ｆで表されるカメラ投影面３１に展開されることになる。ここで、ｆはカメラ１１の焦点距離であるものとする。
【００３７】
自車移動での画面の回転方向および並進方向をそれぞれＲ（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ）およびＴ（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ）とする。このとき、自車移動の回転方向と並進方向は（−Ｒｘ、−Ｒｙ、−Ｒｚ）および（−Ｔｘ， −Ｔｙ， −Ｔｚ）となる。
【００３８】
カメラ投影面３１上の画像の位置を（ｘ、ｙ、ｆ）すると、公知の式により、自車移動ベクトル（ｘ、ｙ、ｃｕ、ｃｖ）＝（ｘ座標位置、ｙ座標位置、ｘ方向ベクトル、ｙ方向ベクトル）は、自車移動パラメータから次のように求めることができる。
wu = -(x・y / f)・Rx + ((f・f + x・x) / f)・Ry - y・Rz
wv = -((f・f + y・y) / f)・Rx + (x・y / f )・Ry + x・Rz
tu = (f・Tx - x・Tz) / z
tv = (f・Ty - y・Tz) / z
cu = tu + wu
cv = tv + wv
【００３９】
wuは自車移動ベクトルの回転成分のx方向、wvは自車移動ベクトルの回転成分のy方向、tuは自車移動ベクトルの並進成分のx方向、tvは自車移動ベクトルの並進成分のy方向をそれぞれ表す。ｚは画面方向の奥行きであるが、ある遠い距離（例えば１０ｍ）を１として、それより必ず近い位置となる路面のみ、１より小さい値に奥行きを変えて設定すればよい。その設定した距離に比例して自車移動パラメータの並進成分（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ）の大きさが変わることになる。
【００４０】
次に、ステップＳ４において、静止ベクトル検出部２４は、動きベクトル検出部２２により検出された動きベクトルと自車の移動ベクトルの角度を比較し、この角度の差が所定の角度差以下となり、また、動きベクトルの大きさの方が大きい対象物を静止物であるとして検出する。たとえば、動きベクトル検出部２２により検出された動きベクトルを（ｘ、ｙ、ｐｕ、ｐｖ）＝(ｘ座標位置、ｙ座標位置、ｘ方向ベクトル、y方向ベクトル)とすると、（ｐｕ − ｗｕ、ｐｖ − ｗｖ）と（ｔｕ、ｔｖ）との角度の差が所定の角度差以下であり、また、（ｐｕ − ｗｕ、ｐｖ − ｗｖ）の大きさが（ｔｕ、ｔｖ）の大きさより所定の割合以上大きいと、静止ベクトル検出部２４は、この動きベクトルを静止物のベクトルであると判定する。
【００４１】
次に、ステップＳ５において、衝突判定部２５は、自車と対象物とが衝突するまでの時間（以下、衝突時間という）を予測して、所定の時間内に自車と対象物とが衝突するか否かを判定する処理を行う。
【００４２】
以上の手順により、自車の回転成分を考慮して衝突判定を行うことができる。
【００４３】
図４および図５は、図３のステップＳ５で衝突判定部２５により実行される衝突判定・衝突時間予測処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。図４には手順の前半部を、図５には手順の後半部を、それぞれ示した。
【００４４】
ステップＳ１１において、衝突判定部２５は、衝突面の向きを特定する。
【００４５】
以下、より具体的に説明する。衝突面の向きをＭ（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）とする。衝突面は基本的には路面に対して垂直になっているため、向きＭは収束点ＦＯＥ（ＦＯＥｘ、ＦＯＥｙ）を用いて次のように書ける。
Mx = FOEx
My = FOEy
Mz = f
【００４６】
衝突面の向きＭを用い、衝突面の式は下記のようになる。
Mx・x + My・y + Mz・z = 0
【００４７】
次に、ステップＳ１２において、衝突判定部２５は、静止物の位置を特定する。
【００４８】
以下、より具体的に説明する。まず、静止物ベクトルを用いて静止物のｚを計算する。
pu - wu = tu
pv - wv = tv
【００４９】
のｚを変数としてｚを算出するが、ｚは２つ導かれるが、ｐｕ−ｗｕとｐｖ−ｗｖで大きさが大きいほう、もしくはｚを１としたときのｔｕとｔｖで大きさが大きいほう、もしくは平均を用いるとよい。
【００５０】
得られたｚと得られた動きベクトルの位置（ｘ、ｙ、ｆ）より、静止物の位置Ａ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）は下記のようになる。
Ax = z・x / f
Ay = z・y / f
Az = z
【００５１】
次に、ステップＳ１３において、衝突判定部２５は、並進成分のみの移動における衝突時間ｔ１を算出する。
【００５２】
静止物の並進成分のみでの位置ＡＴ（ＡＴｘ、ＡＴｙ、ＡＴｚ）は、下記のようになる（ｔは変数）。
ATx = Ax + t・Tx
ATy = Ay + t・Ty
ATz = Az + t・Tz
【００５３】
上記の位置と衝突面との交点は、面の式にＡＴの位置を代入したときのｔでの値になる。また、そのときのｔはその面までの衝突の時間（フレーム数）である。そのときの時間を仮衝突時間ｔ１とすると、
Mx・(Ax + t1・Tx) + My・(Ay + t1・Ty) + Mz・(Az + t1・Tz) = 0
→t1 = (-Mx・Ax - My・Ay - Mz・Az) / (Mx・Tx + My・Ty + Mz・Tz)
【００５４】
となる。警告したい時間（警告時間）をｔａとすると、仮衝突時間ｔ１が警告時間ｔａより大きい場合、ｔ１＝ｔａとする。また、ｔ１がマイナスのときはｔ１＝０とする。０≦ｔ１≦ｔａの場合は、ｔ１のままとなる。
【００５５】
次に、ステップＳ１４において、衝突判定部２５は、並進成分のみの移動における衝突位置を算出する。
【００５６】
静止物の並進成分のみでのｔ１後の位置Ｂ（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）は、下記のようになる。
Bx = Ax + t1・Tx
By = Ay + t1・Ty
Bz = Az + t1・Tz
【００５７】
次に、ステップＳ１５において、衝突判定部２５は、現在の対象物の位置Ａにおける回転成分による移動量ＡＲと、静止物の並進成分のみでのｔ１後の位置Ｂにおける回転成分による移動量ＢＲと、の平均の回転移動量ＡＢＲを算出する。
【００５８】
図６は、平均回転移動量ＡＢＲと、この平均回転移動量ＡＢＲおよび並進成分Ｔとの合成移動量ＲＴと、の関係の一例を示す説明図である。なお、図６には、ｔ１＝ｔａ・３／２＞ｔａでありｔ１がｔａより大きいため、ｔ１＝ｔａとされる場合の例について示した。
【００５９】
まず、初期位置Ａにおける１フレームでの回転移動量ＡＲ（ＡＲｘ、ＡＲｙ、ＡＲｚ）は下記のようになる。
ARx = Az・Ry - Ay・Rz
ARy = Ax・Rz - Az・Rx
ARz = Ay・Rx - Ax・Ry
【００６０】
また、静止物４２の並進成分のみでのｔ１後の位置Ｂでの１フレームでの回転移動量ＢＲ（ＢＲｘ、ＢＲｙ、ＢＲｚ）は下記のようになる。
BRx = Bz・Ry - By・Rz
BRy = Bx・Rz - Bz・Rx
BRz = By・Rx - Bx・Ry
【００６１】
以上のように、物体位置が近くになるにつれ、回転成分での移動量や方向は変化する。本実施形態では、物体を検出した位置Ａ（ｔ＝０）での回転成分での移動量ＡＲと、ｔ１時間後の並進成分のみの移動を仮定した場合の位置Ｂでの回転成分での移動量ＢＲとの平均ＡＢＲを、１フレームでの回転成分での移動量としてあつかう。衝突までの時間は短いため、平均化した回転移動量ＡＢＲを用いても誤差はほとんどない。
【００６２】
なお、本実施形態においてはＡＲとＢＲの平均をＡＢＲとする場合の例について説明するが、ＡＢＲは、ＡＲとＢＲの平均に限られず、状況により平均ではなくどちらかよりにしてもよい。その場合、実測して決定すればよい。たとえば、ＡＲとＢＲを所定の割合で重み付けして合成したものをＡＢＲとしてもよいし、所定の割合で合成した後にさらに所定の条件で加工したものをＡＢＲとしてもよい。この所定の条件で加工したものをＡＢＲとする場合としては、たとえば、次に示すように、回転成分のみでは衝突面に対して遠ざかる方向になるという条件を満たす場合の処理における加工（衝突面への成分を０にした回転成分との平均値ＡＢＲ２を求める加工）をしたもの（ＡＢＲ２）をＡＢＲとする場合などが挙げられる。
【００６３】
回転成分での移動量の平均ＡＢＲ（ＡＢＲｘ、ＡＢＲｙ、ＡＢＲｚ）は下記のようになる。
ABRx = (ARx + BRx) / 2
ABRy = (ARy + BRy) / 2
ABRz = (ARz + BRz) / 2
【００６４】
なお、回転成分のみでは、衝突面に対して遠ざかる方向になることがある。遠ざかる方向となった場合は、通常、衝突面に対して平行方向は近づき、その分回転成分は小さくなる。このため、衝突面に対して逆側となった場合は、衝突面に対しての成分を０とした回転成分との平均を用いる。そうすることによって近い衝突位置、衝突時間になる。衝突時間は多少短くなることがあるので、警告したい時間ｔａを少し短くして時間的に衝突するかを確認してもよい。
【００６５】
回転成分の平均移動量ＡＢＲの衝突面に対して垂直なベクトルＮ（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ）は下記のようになる。
Nx = ABRx + Mx・t
Ny = ABRy + My・t
Nz = ABRz + Mz・t
【００６６】
上記のベクトルが衝突面の向きで（０，０，０）を通る面と交差すればよいので、交差した時のｔは下記の式より導き出される。
Mx・Nx + My・Ny + Mz・Nz = 0
【００６７】
導き出されたｔをｔ２とすると、衝突面への成分を０にした回転成分との平均値ＡＢＲ２（ＡＢＲ２ｘ、ＡＢＲ２ｙ、ＡＢＲ２ｚ）は下記のようになる。
ABR2x = ABRx + Mx・t2 / 2
ABR2y = ABRy + My・t2 / 2
ABR2z = ABRz + Mz・t2 / 2
【００６８】
したがって、回転成分のみでは衝突面に対して遠ざかる方向に移動する場合は、このＡＢＲ２をＡＢＲとして計算すればよい。また、ＡＢＲとその衝突面への成分を０にした回転成分の平均としたが、状況により平均ではなくどちらかよりにしてもよい。その場合、実測して決定すればよい。また、衝突面の平行方向位置や垂直方向位置によってその割合を変更してもよい。
【００６９】
そこで、ステップＳ１６において、衝突判定部２５は、回転成分のみでは衝突面に対して遠ざかる方向か否かを判定する。近づく方向である場合は、図５のステップＳ２１に進む。一方、遠ざかる方向である場合は、衝突面への成分を０にした回転成分との平均ＡＢＲ２を算出してから（ステップＳ１７）、図５のステップＳ２１に進む。
【００７０】
続いて、図５のステップＳ２１において、衝突判定部２５は、並進移動量と回転成分の平均移動量ＡＢＲとを合成した合成移動量ＲＴを算出する。
【００７１】
１フレームでの並進成分での移動量と回転成分の平均移動量との合成移動量を並進成分で表すとき、この合成移動量ＲＴ（ＲＴｘ、ＲＴｙ、ＲＴｚ）は下記のようになる。
RTx = Tx + ABRx 
RTy = Ty + ABRy
RTz = Tz + ABRz
【００７２】
次に、ステップＳ２２において、衝突判定部２５は、合成移動量ＲＴでの衝突時間ｔ２を算出する。
【００７３】
物体の回転成分を考慮した位置ＡＲＴ（ＡＲＴｘ、ＡＲＴｙ、ＡＲＴｚ）は、下記のようになる（ｔは変数）。
ARTx = Ax + t・RTx
ARTy = Ay + t・RTy
ARTz = Az + t・RTz
【００７４】
この位置ＡＲＴと衝突面との交点は、面の式にＡＲＴの位置を代入したときのｔでの値になる。また、そのときのｔはその面までの衝突の時間(フレーム数)である。そのときの時間をｔ２とすると、
Mx・(Ax + t2・RTx) + My・(Ay + t2・RTy) + Mz・(Az + t2・RTz) = 0
→t2 = (-Mx・Ax - My・Ay - Mz・Az) / (Mx・RTx + My・RTy + Mz・RTz)
【００７５】
となる。このとき、衝突までの時間(フレーム数)ｔ２の極性がプラスで警告したい時間ｔａより小さい場合、衝突候補とする。
【００７６】
次に、ステップＳ２３において、衝突判定部２５は、合成移動量ＲＴでの衝突位置Ｃを算出する。
【００７７】
合成移動量ＲＴで移動した場合のｔ＝ｔ２における静止物４２の位置Ｃ（Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ）は下記のようになる。
Cx = Ax + t2・RTx
Cy = Ay + t2・RTy
Cz = Az + t2・RTz
【００７８】
次に、ステップＳ２４において、衝突判定部２５は、静止物４２が自車の正面に衝突するか否かを判定する。具体的には、たとえば衝突判定部２５は、ステップＳ２２で算出した時間ｔ２がｔａ以下であることから衝突候補となった静止物４２について、ｔ＝ｔ２における位置Ｃが指定した範囲に収まっているか否かを判定する。衝突時間は多少短くなることがあるので、警告したい時間ｔａを少し短くして時間的に衝突するかを確認してもよい。
【００７９】
たとえば、例えばカメラからの高さをＨ、自車の正面の衝突面の左右の衝突範囲を±Ｗとすると、下記の条件が満たされた場合に衝突する。
-W <= Cx <= W
Cy >= -H
【００８０】
衝突範囲は、収束点ＦＯＥの位置や、真上方向のずれによって変更してもよい。その場合、Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚをその分原点を中心に回転計算させればよい。また、衝突範囲、形状を変更してもよい。
【００８１】
ステップＳ２４において正面衝突すると判定すると、ステップＳ２５において、衝突判定部２５は、警報部２６にその旨の情報を与える。そして、警報部２６は、たとえば表示装置１９に静止物４２との正面衝突の危険性がある旨の情報を表示する。また、衝突までの時間ｔ２や衝突位置の情報を表示してもよい。
【００８２】
他方、ステップＳ２４において正面衝突しないと判定すると、ステップＳ２６において、衝突判定部２５は、静止物４２が自車の側面に衝突するか否かを判定する。
【００８３】
図７は、側面衝突を予測する様子の一例を示す説明図である。
【００８４】
正面方向は基本的には前進するので、並進成分が静止物４２に向かわなかったら衝突しない。しかし、側面は並進成分で静止物４２に向かわなくても、回転成分で衝突する可能性がある。このため、図７に示すように、正面方向での計算（正面の衝突面までの計算、図７左側参照）と側面での計算（正面の衝突面以降の計算、図７右側参照）を分離して計算する。なお、図７には、正面の衝突面をｚ＝０とする場合の例について示した。
【００８５】
まず、正面の衝突面までの計算（正面方向での計算）は、ここまで説明した正面衝突を計算する方法と同様の方法を用い、合成移動量ＲＴにもとづいて衝突位置Ｃ０（Ｃ０ｘ、Ｃ０ｙ、Ｃ０ｚ）と衝突時間ｔ０を測定する。このとき、正面の衝突面がカメラから離れすぎている場合、ｚ＝０を衝突面としてもよい。
【００８６】
側面での警告したい時間ｔｂは、正面での衝突時間ｔ０より、
tb = ta-t0
【００８７】
となる。正面での計算式と同様に、側面でのｔ１を計算する。ｔ１がマイナスであった場合、警告したい時間と正面での時間よりｔｂにする。後は同様に計算を行う。
【００８８】
たとえば、左側の衝突面の式は、Ｍｕｐの割合分真上に対してｘ方向に傾いているとして正面の面方向より−９０°ｙ軸回転させて、下記のようになる。
-Mz・(x - Wl) + Mup・f・y + Mx・z = 0
【００８９】
ここで、Ｗｌはカメラからのｘ方向位置（左にあるのでマイナスになる）を表す。
【００９０】
また、同様に右側の衝突面の式は、Ｍｕｐの割合分真上に対してｘ方向に傾いているとして正面の面の方向より９０°ｙ軸回転させて、下記のようになる。
Mz・(x - Wr) - Mup・f・y - Mx・z = 0
【００９１】
ここで、Ｗｒはカメラからのｘ方向位置（右にあるのでプラスになる）を表す。
【００９２】
以上のように側面を指定して、さらに衝突位置が自車の範囲になるか確認して、自車の範囲であれば側面衝突すると判定する。たとえば、側面の衝突位置がＣ（Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ）として、カメラからの高さをＨ、カメラから手前側の長さＤまでを衝突範囲とすると、下記の条件が満たされた場合に側面衝突する。
Cy >= -H
-D <= Cz <= 0
【００９３】
衝突範囲は、収束点ＦＯＥの位置や、真上方向のずれによって変更してもよい。その場合Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚをその分原点を中心に回転計算させればよい。また、衝突範囲、形状を変更してもよい。
【００９４】
本実施形態に係る衝突判定装置１０は、自車の回転成分を考慮して衝突判定を行うことができる。このため、回転成分を無視する場合に比べ、非常に正確な衝突判定結果を得ることができるとともに、衝突時間を予測することができる。
【００９５】
なお、衝突判定が点ではなく領域であった場合、領域の両端の点をｎ個選び（最低２点。たとえば水平線上の両端の２点。または左上、右上、左下、右下の４点など）、それぞれに対して衝突判定を行う。これらのいずれかが衝突するという判定であれば、一番衝突までの時間が短いものをこの領域の衝突判定結果とする。
【００９６】
また、どれも衝突しないと判定された場合、正面の面での衝突時間ｔ２がどれも衝突を警告したい時間ｔａより大きいのであれば衝突しないとする。一方、少なくとも一点の衝突時間ｔ２が衝突を警告したい時間ｔａより小さい場合は、ｔａとｔ２で小さい方の位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚ）とｔａでの位置Ｆ（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）をそれぞれ計算しておく。領域上の各点に対してＥとＦを作成すると（ＥとＦが同じ場合はどちらかを削除）、最小の場合は領域上の点数であるｎ個の点、最大の場合は領域上の点の２倍の数である２・ｎ個の点が得られる。得られた点から２点を選び線分とし、その線分が衝突領域とする自車の領域に交差していないかを判定する。すべての２点の組み合わせで試し、どれかの線分が自車の領域に交差している場合衝突すると判定する。衝突時間は、すべての自車の領域に交差した線分の中から、線分を作り出す２点の正面での衝突時間ｔ２の中で一番短いものとすればよい。
（実施例）
【００９７】
本実施形態に係る衝突予測計算の正しさを検証するためにシミュレーションを行った結果を以下に示す。
【００９８】
図８は、初期位置での回転成分のみの移動では衝突面に対して向かう方向に移動する場合における正しい軌道と近似計算軌道との関係の一例を示す説明図である。また、図９は、初期位置での回転成分のみの移動では衝突面に対して離れる方向に移動する場合における正しい軌道と近似計算軌道との関係の一例を示す説明図である。なお、図８および図９は真上視点における軌道比較結果の一例であり、図中のマーカは１フレームごとの位置を表す。
【００９９】
まず、計算を単純化するために、路面をｙ＝０の面、衝突面をｚ＝０とし、自車の並進成分はＴｚのみ、回転成分はＲｙのみとする。また、物体の奥行きｚを０．３に固定し、衝突まで警告したい時間ｔａを１５フレームとする。
【０１００】
衝突までの時間が長いほど計算結果に誤差が含まれる。このため、計算誤差があらわになるよう、並進成分Ｔｚは−０．０２（／フレーム）とする。
【０１０１】
また、本実施形態に係る衝突予測計算のうち回転成分を考慮した部分の効果を見るため、回転成分が車両の挙動上許される最大付近となるように、一番舵角をもった状態をＴｚの３倍とする。このとき、回転成分はＲｙ＝−０．０６となる。なお、車両の挙動上、並進成分を伴わない回転成分の移動は起こらない。
【０１０２】
ｎフレーム後の位置をＸ（ｎ）、Ｚ（ｎ）とすると、正しい軌道の計算式は下記のようになる。
X(n) = X(n-1) - Z(n-1)・Ry
Z(n) = Z(n-1) + Tz + X(n-1)・Ry
【０１０３】
一方、近似計算の軌道の計算式は下記のようになる。
X(n) = X(n-1) +(- z・Ry+0)/2
Z(n) = Z(n-1) + Tz + (x・Ry+ x・Ry)/α 
以上の条件により、ｘをずらして検証する。
【０１０４】
変数αは、軌道比較結果から、回転成分が向かう方向では約２．０とするとよいことがわかった。図８には、α＝２の場合の例について示した。一方、変数αは、軌道比較結果から、回転成分が向かう方向では約４．０とするとよいことがわかった。図９には、α＝４の場合の例について示した。
【０１０５】
図８および図９から明らかなように、αを適切に選ぶことにより、近似計算での軌道と正しい軌道とで衝突位置、衝突時間がほぼ同じ状態にすることができることがわかる。
【０１０６】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１０７】
また、本発明の実施形態では、フローチャートの各ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  衝突判定装置
１１  カメラ
１２  主制御部
２１  平面画像生成部
２２  動きベクトル検出部
２３  自車移動算出部
２４  静止ベクトル検出部
２５  衝突判定部
２６  警報部
【図１】
0005894413.tif 000002
【図２】
0005894413.tif 000003
【図３】
0005894413.tif 000004
【図４】
0005894413.tif 000005
【図５】
0005894413.tif 000006
【図６】
0005894413.tif 000007
【図７】
0005894413.tif 000008
【図８】
0005894413.tif 000009
【図９】
0005894413.tif 000010