(57)【要約】【課題】  物体の移動状態を精度良く判定できる物体検出装置を提供する。【解決手段】  車両に搭載され、進行方向に存在する物体を検出する物体検出装置であって、車両の進行方向の画像を撮像する撮像部1と、撮像された画像の中から隣接画素との輝度変化が大きな画素を抽出する特徴点抽出部2と、抽出された特徴点の速度ベクトルを検出する特徴点移動速度検出部3と、速度ベクトルが類似した特徴点群から物体の検出を行う物体検出部4と、車両の進行方向における物体と撮像部1との相対的な速度変動状態を検出する自車移動検出部5と、を備え、物体検出部4は、所定の速度変動状態が検出された状態における速度ベクトルの方向の変化に基づいて、検出された物体の移動状態を判定する。【選択図】  図１
2015090499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、進行方向に存在する物体を検出する物体検出装置であって、
前記移動体の進行方向の画像を撮像する撮像手段と、
撮像された画像の中から隣接画素との輝度変化が大きな画素を抽出する特徴点抽出手段と、
抽出された特徴点の速度ベクトルを検出する速度ベクトル検出手段と、
速度ベクトルが類似した特徴点群から物体の検出を行う物体検出手段と、
前記移動体の進行方向における前記物体と前記撮像手段との相対的な速度変動状態を検出する速度変動検出手段と、
を備え、
前記物体検出手段は、所定の速度変動状態が検出された状態における前記速度ベクトルの方向の変化に基づいて、検出された物体の移動状態を判定することを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物体検出装置において、
前記物体検出手段は、前記所定の速度変動状態が検出された状態で、前記速度ベクトルの方向が変化しない特徴点群を含む物体を静止物体であると判定し、前記速度ベクトルの方向が変化する特徴点群を含む物体を移動物体であると判定することを特徴とする物体検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の物体検出装置において、
前記物体検出手段は、前記所定の速度変動状態が検出された状態で、前記速度ベクトルの方向が左右に変化する特徴点群を含む物体を前記移動体の進行方向に進入する可能性のある物体と判定することを特徴とする物体検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の物体検出装置において、
前記物体と前記撮像手段との間に前記所定の速度変動状態を発生させるための前記移動体の速度変動量および速度変動周期を求め、前記速度変動量および速度変動周期に応じて前記移動体の進行方向速度を制御する速度制御手段を備えたことを特徴とする物体検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の物体検出装置において、
前記移動体に対し前記撮像手段を前記移動体の進行方向前後方向に振動させる振動手段を備え、
前記物体検出手段は、前記振動手段により前記撮像手段を振動させることで前記撮像手段を前記所定の速度変動状態とすることを特徴とする物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、自車両の前方をカメラで撮像し、撮像した時間連続な画像列に基づいて画像上の特徴点の速度ベクトルを算出すると共に、自車両の予測進路を算出し、速度ベクトルと自車両の予測進路とに基づいて、物体の検出を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-209019号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術にあっては、物体までの距離に応じて速度ベクトルが変化するため、移動物体と静止物体との判別に誤差が生じやすいという問題があった。
本発明の目的は、物体の移動状態を精度良く判定できる物体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、移動体の進行方向に所定の速度変動状態が検出された状態における特徴点群の速度ベクトルの方向の変化に基づいて、検出された物体の移動状態を判定する。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明では、移動体が所定の速度変動状態のときの移動ベクトルの方向の変化を見ることで、物体の移動状態を精度良く判定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の物体検出装置の制御ブロック図である。
【図２】実施例１の物体検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】所定の速度変動状態の説明図である。
【図４】実施例１の移動物体判定方法を示す説明図である。
【図５】実施例２の物体検出装置の制御ブロック図である。
【図６】実施例２の物体検出処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施例１〕
図１は、実施例１の物体検出装置の制御ブロック図である。実施例１の物体検出装置は、車両に搭載され、車両前方の物体を検出する。
撮像部（撮像手段）1は、CCDイメージセンサーやCMOSイメージセンサー等の撮像素子を有するカメラを備え、車両前方を撮像した画像を取得する。
特徴点抽出部（特徴点抽出手段）2は、撮像部1により撮像された時間連続な画像列から隣接画素との輝度変化が大きな画素を特徴点として抽出する。
特徴点移動速度検出部（速度ベクトル検出手段）3は、特徴点抽出部2により抽出された各特徴点の空間配置の時間変化に基づいて、画像中における特徴点の速度ベクトルを算出する。
【０００９】
物体検出部（物体検出手段）4は、速度ベクトルが類似した特徴点群に基づき物体の検出を行う。実施例１では、後述する自車移動検出部5により自車両と撮像部1のカメラとの相対的な速度変動状態が所定の速度変動状態であると検出されたときの特徴点群の速度ベクトルの方向の変化に基づいて、検出された物体の移動状態（静止物体、移動物体）を判定する。所定の速度変動状態については後述する。
自車移動検出部（速度変動検出手段）5は、自車両の進行方向における撮像部1のカメラとの相対的な速度変動状態を検出する。
車両制御部（速度制御手段）6は、ドライバのアクセル操作に応じて自車両の速度（車速）を制御する。また、車両制御部6は、所定の速度変動状態でないと検出された場合、所定の速度変動状態を発生させるための自車両の車速の変動幅および変動周期を求め、この変動幅および変動周期に応じて車速を制御する。
【００１０】
［物体検出処理］
図２は、実施例１の物体検出処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS1では、物体検出部4において、自車移動検出部5で検出された速度変動状態が所定の速度変動状態であるか否かを判定し、YESの場合はステップS3へ進み、NOの場合はステップS2へ進む。
ステップS2では、車両制御部6において、所定の速度変動状態を発生させるための自車両の車速の変動幅および変動周期を求め、車速変動幅および変動周期に応じて車速を変動させる。
ステップS3では、撮像部1において自車両前方の画像を撮像、取得する。
【００１１】
ステップS4では、特徴点抽出部2において、撮像部1により撮像された画像中から輝度変化の大きな画素を特徴点として抽出する。
ステップS5では、特徴点移動速度検出部3において、特徴点抽出部2により抽出された特徴点の空間配置の時間変化に基づいて、画像中における特徴点の移動方向および移動速度を表す速度ベクトルを算出する。
ステップS6では、物体検出部4において、速度ベクトルが類似した特徴点を特徴点群としてグループ化する。
【００１２】
ステップS7以降の処理は、グループ化された特徴点群毎に行われる。
ステップS7では、物体検出部4において、特徴点群の速度ベクトルの方向が変動しているか否かを判定し、YESの場合はステップS8へ進み、NOの場合はステップS9へ進む。
ステップS8では、物体検出部4において、当該特徴点群を含む物体を移動物体としてラベリングする。
ステップS9では、物体検出部4において、当該特徴点群を含む物体を静止物体としてラベリングする。
【００１３】
ステップS10では、物体検出部4において、特徴点群の速度ベクトルの方向が左右に変動したか否かを判定し、YESの場合はステップS11へ進み、NOの場合はステップS12へ進む。
ステップS11では、物体検出部4において、当該特徴点群を含む物体を自車両の進行方向に進入する可能性の高い移動物体としてラベリングする。
ステップS12では、物体検出部4において、当該特徴点群を含む物体を自車両の進行方向に進入する可能性の低い移動物体としてラベリングする。
ステップS13では、物体検出部4において、すべてのグループで判定（ラベリング）が終了したか否かを判定し、YESの場合はリターンへ進み、NOの場合はステップS7へ戻る。
【００１４】
［所定の速度変動状態について］
所定の速度変動状態の具体例を示す。
図３は、20km/hで直進する自車両の20m先に5km/hで移動する歩行者が存在するシーンを示している。歩行者は自車両の20m先の到達位置の中心から5mだけ右側に離れている。図３のシーンにおいて、自車両の進行方向に進入する可能性の有る歩行者は、車両から見て、右側14°方向固定で観測される。この場合、撮像部1のカメラで観測される速度ベクトル（オプティカルフロー）は、ゼロとなる。
ここで、カメラの画角を50°とし、撮像素子の横方向（車幅方向）の画素数を640画素とした場合、20m先の1画素当たりの空間分解能は0.078°となり、歩行者の方位角を、±1°だけ変化させることで、当該歩行者の自車進路への進入可能性の大小を判定するために必要な速度ベクトルの変化量を得ることができる。
【００１５】
速度ベクトルを±1°変動させるために、変更する自車両の車速の変動幅は、
5/3.6/tan(13°)*3.6 = 21.66km/h
5/3.6/tan(15°)*3.6 = 18.66km/h
となる。
上記の速度変化が、4回の撮像時間（例えば、500fpsのカメラでは、撮像間隔は2msecであるから、4回の撮像時間は8msecとなる。）で1周期するような状況下で、速度ベクトルのゼロ付近の変動（正負の符号の入れ替わり）が観測される場合、すなわち、移動方向が左右に変動する場合には、自車進路への進入の可能性が有ると判定できる。
なお、±0.5°でも検出可能であると仮定した場合、19.3km/h〜20.8km/hの速度変化が生じた状態を所定の速度変動状態とする。
【００１６】
すなわち、所定の速度変動状態とは、時間連続な所定枚数の画像列から自車両の進行方向を横切る方向に移動する物体の速度ベクトルが左右に変動することを検出可能な状態であるときの物体に対する撮像部1（カメラ）の車両進行方向における速度の変動幅および変動周期であり、当該変動幅および変動周期は、車速やカメラの諸元等に応じて変化する。このとき、移動速度の最も低い物体は歩行者であるから、上記のように歩行者に対応した所定の速度変動状態を設定することで、想定されるすべての物体について、自車進路への進入可能性の高低を判定できる。
【００１７】
次に、作用を説明する。
図４は、実施例１の移動物体判定方法を示す説明図であり、３つの物体A,B,Cが検出されている。通常、撮像部1のカメラで観測される速度ベクトル（オプティカルフロー）は、自車両の移動に伴うベクトル成分（破線）と物体の移動に伴うベクトル成分（一点鎖線）とを合成した合成ベクトル（実線）となる。ここで、進行方向に対する自車両の速度を増減した場合、自車両の移動に伴うベクトル成分のみが影響を受けることとなる。このとき、静止物体である物体Cの特徴点の速度ベクトルの方向は不変であり、振幅のみの変化となる。ところが、移動物体である物体A,Bについては、物体の移動に伴うベクトル成分は変化せず、自車両の移動に伴うベクトル成分のみが変化するため、速度ベクトルは、振幅と方向の双方が変動することとなる。
【００１８】
そこで、実施例１では、自車両に所定の速度変動状態が検出された状態における特徴点群の速度ベクトルを観測し、速度ベクトルの方向が変化しない特徴点群を含む物体を静止物体であると判定し、速度ベクトルの方向が変化する特徴点群を含む物体を移動物体であると判定する。これにより、静止物体と移動物体とを精度良く判別できる。
【００１９】
また、実施例１では、所定の速度変動状態が検出された状態で、速度ベクトルの方向が左右に変動する特徴点群を含む物体を自車両の進行方向に進入する可能性の高い移動物体であると判定し、速度ベクトルの方向が左右に変動しない特徴点群を含む物体を自車両の進行方向に進入する可能性の低い移動物体であると判定する。自車両の進行方向に沿って移動する移動物体は自車進路への進入可能性が低く、自車両の進行方向を横切る方向に移動する移動物体は自車進路への進入可能性が高い。よって、両者を判別することは物体検出において特に有用である。ここで、移動物体が自車の進行方向を横切る方向に移動している場合、自車両が所定の速度変動状態にあるとき、当該移動物体の移動に伴うベクトル成分の向きは左右に変化するため、速度ベクトルも左右に変動する。よって、速度ベクトルの左右の動きを見ることで、自車進路への進入可能性の高低を精度良く判定できる。
【００２０】
実施例１では、自車両に所定の速度変動状態が検出されない場合、所定の速度変動状態を発生させるための自車両の車速の変動幅および変動周期を求め、この変動幅および変動周期に応じて車速を変動させる。一般的に、車両の走行中、車速は常に変動しているが、車速の変動が少ないシーンでは、上述した物体検出部4により移動状態のラベリングが実施不能となる。そこで、車速の変動が少ないシーンでは、車速を制御して所定の速度変動状態を発生させることにより、走行シーンにかかわらず、移動状態の高精度なラベリングを実現できる。
【００２１】
実施例１にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) 車両に搭載され、進行方向に存在する物体を検出する物体検出装置であって、車両の進行方向の画像を撮像する撮像部1と、撮像された画像の中から隣接画素との輝度変化が大きな画素を抽出する特徴点抽出部2と、抽出された特徴点の速度ベクトルを検出する特徴点移動速度検出部3と、速度ベクトルが類似した特徴点群から物体の検出を行う物体検出部4と、車両の進行方向における物体と撮像部1との相対的な速度変動状態を検出する自車移動検出部5と、を備え、物体検出部4は、所定の速度変動状態が検出された状態における速度ベクトルの方向の変化に基づいて、検出された物体の移動状態を判定する。
よって、物体の移動状態を精度良く判定できる。
【００２２】
(2) 物体検出部4は、所定の速度変動状態が検出された状態で、速度ベクトルの方向が変化しない特徴点群を含む物体を静止物体であると判定し、速度ベクトルの方向が変化する特徴点群を含む物体を移動物体であると判定する。
よって、静止物体と移動物体とを精度良く判別できる。
【００２３】
(3) 物体検出部4は、所定の速度変動状態が検出された状態で、速度ベクトルの方向が左右に変化する特徴点群を含む物体を自車両の進行方向に進入する可能性のある物体と判定する。
よって、物体の自車進路への進入可能性の高低を精度良く判定できる。
【００２４】
(4) 自車両と撮像部1との間に所定の速度変動状態を発生させるための自車両の速度変動量および速度変動周期を求め、速度変動量および速度変動周期に応じて自車両の進行方向速度を制御する速度制御部6を備えた。
よって、走行シーンにかかわらず、移動状態の高精度な判定を実現できる。
【００２５】
〔実施例２〕
図５は、実施例２の物体検出装置の制御ブロック図であり、実施例２の物体検出装置では、図１に示した実施例１の構成に対し、車両制御部6に代えてカメラ振動部（振動手段）7を設けた点で相違する。
カメラ振動部7は、撮像部1を自車両の進行方向前後方向に振動させる。
物体検出部4は、自車両が所定の速度変動状態でないと検出された場合、カメラ振動部7を駆動し、撮像部1を所定の速度変動状態とする。
【００２６】
［物体検出処理］
図６は、実施例２の物体検出処理の流れを示すフローチャートである。なお、図２に示した実施例１の物体検出処理と同じ処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
ステップS21では、物体検出部4において、カメラ振動部7を駆動し、撮像部1を所定の速度変動状態とする。
【００２７】
次に、作用を説明する。
実施例２では、自車両に所定の速度変動状態が検出されない場合、カメラ振動部7を駆動して撮像部1を所定の速度変動状態とする。一般的に、車両の走行中、車速は常に変動しているが、車速の変動が少ないシーンでは、物体検出部4による移動状態のラベリングが実施不能となる。そこで、車速の変動が少ないシーンでは、撮像部1を車両の進行方向前後方向に振動させることにより、走行シーンにかかわらず、移動状態の高精度なラベリングを実現できる。
【００２８】
実施例２にあっては、実施例１の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果を奏する。
(5) 自車両に対し撮像部1を自車両の進行方向前後方向に振動させるカメラ振動部7を備え、物体検出部4は、カメラ振動部7により撮像部1を振動させることで撮像部1を所定の速度変動状態とする。
よって、走行シーンにかかわらず、移動状態の高精度な判定を実現できる。
【００２９】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例では、本発明の物体検出装置として車両に搭載するものを例示したが、これに限らず、例えば、鉄道、船舶、その他の移動体や、産業ロボット、警備ロボット、介護ロボットその他のロボット、産業機器などの動作を制御する装置、静止する物体または移動する物体の位置を測定する機器にも適用することができ、実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３０】
1  撮像部（撮像手段）
2  特徴点抽出部（特徴点抽出手段）
3  特徴点移動速度検出部（速度ベクトル検出手段）
4  物体検出部（物体検出手段）
5  自車移動検出部（速度変動検出手段）
6  車両制御部（速度制御手段）
7  カメラ振動部（振動手段）
【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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