(57)【要約】【課題】対応可能な輝度のダイナミックレンジを拡大することと、位置検出に要する時間の抑制とを両立することができる位置検出装置を提供する。【解決手段】車両周囲環境を撮像する撮像手段と、撮像手段によって取得された撮像画像に基づいて視差画像を取得する視差画像取得手段と、複数の視差画像に基づく位置情報を合成して合成位置情報を生成する合成手段と、周囲物に対する車両の衝突危険度を取得する危険度情報取得手段とを備え、合成手段は、互いに異なる露光パターンで撮像された複数の撮像画像から取得された複数の視差画像に基づく位置情報を合成し、合成手段は、危険度情報取得手段によって取得された衝突危険度（例えば、自車速）が大きい場合、衝突危険度が小さい場合よりも、少ない数の視差画像から合成位置情報を生成する。【選択図】図５
2015197823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両周囲環境を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって取得された撮像画像に基づいて視差画像を取得する視差画像取得手段と、
複数の前記視差画像に基づく位置情報を合成して合成位置情報を生成する合成手段と、
周囲物に対する車両の衝突危険度を取得する危険度情報取得手段と
を備え、
前記合成手段は、互いに異なる露光パターンで撮像された複数の前記撮像画像から取得された複数の前記視差画像に基づく位置情報を合成し、
前記合成手段は、前記危険度情報取得手段によって取得された前記衝突危険度が大きい場合、前記衝突危険度が小さい場合よりも、少ない数の前記視差画像から前記合成位置情報を生成する
ことを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の異なる露出で撮像したステレオ画像から位置検出する技術がある。例えば、非特許文献１では、モバイルロボット用の位置検出技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Stefan  Hrabar,  Peter  Corke  and  Michael  Bosse,  "High  Dynamic  Range  Stereo  Vision  for  Outdoor  Mobile  Robotics",  2009  IEEE  International  Conference  on  Robotics  and  Automation,  Kobe,  Japan,  May  2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、車両などの高速で移動することが可能な移動体から周囲の物標の位置を検出する場合、位置を検出するまでに要する時間が問題となることがある。多くの露光パターンで画像を生成すれば、輝度のダイナミックレンジが大きな環境に対応することができるものの、位置検出に多くの時間を要することとなる。例えば、高車速で走行している場合など、周囲物に対する衝突危険度が大きい場合、衝突危険度が小さい場合よりも、位置検出に要する時間や位置検出のサイクルが短い方が好ましい。
【０００５】
本発明の目的は、対応可能な輝度のダイナミックレンジを拡大することと、位置検出に要する時間の抑制とを両立することができる位置検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の位置検出装置は、車両周囲環境を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された撮像画像に基づいて視差画像を取得する視差画像取得手段と、複数の前記視差画像に基づく位置情報を合成して合成位置情報を生成する合成手段と、周囲物に対する車両の衝突危険度を取得する危険度情報取得手段とを備え、前記合成手段は、互いに異なる露光パターンで撮像された複数の前記撮像画像から取得された複数の前記視差画像に基づく位置情報を合成し、前記合成手段は、前記危険度情報取得手段によって取得された前記衝突危険度が大きい場合、前記衝突危険度が小さい場合よりも、少ない数の前記視差画像から前記合成位置情報を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る位置検出装置は、車両周囲環境を撮像する撮像手段と、撮像手段によって取得された撮像画像に基づいて視差画像を取得する視差画像取得手段と、複数の視差画像に基づく位置情報を合成して合成位置情報を生成する合成手段と、周囲物に対する車両の衝突危険度を取得する危険度情報取得手段とを備え、合成手段は、互いに異なる露光パターンで撮像された複数の撮像画像から取得された複数の視差画像に基づく位置情報を合成し、合成手段は、危険度情報取得手段によって取得された衝突危険度が大きい場合、衝突危険度が小さい場合よりも、少ない数の視差画像から合成位置情報を生成する。本発明に係る位置検出装置によれば、対応可能な輝度のダイナミックレンジを拡大することと、位置検出に要する時間の抑制とを両立することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る位置検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図２】図２は、実施形態に係る位置検出装置のブロック図である。
【図３】図３は、撮像画像の一例を示す図である。
【図４】図４は、露光パターンの説明図である。
【図５】図５は、露光パターンマップの一例を示す図である。
【図６】図６は、測光領域の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態に係る位置検出装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１０】
［実施形態］
図１から図６を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、位置検出装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係る位置検出装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態に係る位置検出装置のブロック図、図３は、撮像画像の一例を示す図、図４は、露光パターンの説明図、図５は、露光パターンマップの一例を示す図、図６は、測光領域の説明図である。
【００１１】
本実施形態の位置検出装置１は、例えば、２つ以上のカメラを用いて、輝度ダイナミックレンジが広い環境で、対象の三次元位置を計測する技術に関する。位置検出装置１は、シーンに応じた応答性とダイナミックレンジのバランスを適応的に制御する手法を有する。本実施形態の位置検出装置１は、自車の速度などの衝突危険度に応じて露光パラメータの振り方を制御する。安全運転支援システムにおいて高い応答性が求められる高速時は、振る露光パターンを少なくして応答性を高める。一方、低速時は高速時に比べて応答性に余裕があるため、振る露光パターンを多くして画角的に広い範囲を位置検出対象とする。これにより、本実施形態の位置検出装置１によれば、対応可能な輝度のダイナミックレンジを拡大することと、位置検出に要する時間の抑制とを両立することができる。
【００１２】
本実施形態の位置検出装置１は、車両２に搭載されている。位置検出装置１は、撮像手段１００と、視差画像取得手段５００と、合成手段６００と、自車運動情報取得手段２００と、露光パラメータ設定部３００と、過去画像データ保存部４００とを含んで構成されている。
【００１３】
撮像手段１００は、車両周囲環境を撮像する。本実施形態の撮像手段１００は、複数のカメラを含んで構成されている。撮像手段１００は、例えば、一対のカメラ１０１，１０２によってステレオ画像を生成するステレオカメラである。右カメラ１０１と、左カメラ１０２は、車幅方向に並べて配置されている。本実施形態の撮像手段１００は、車両２の前方のステレオ画像を生成する。右カメラ１０１および左カメラ１０２は、予め定められたフレームレートで、連続的に撮像画像を生成する。撮像手段１００は、例えば、１００［ｍｓ］の間隔で連続して撮像する。右カメラ１０１と左カメラ１０２は、同期されたタイミングで撮像画像を生成する。撮像手段１００によって生成された撮像画像は、過去画像データ保存部４００に出力される。
【００１４】
露光パラメータ設定部３００は、撮像手段１００の露光パラメータを設定する。撮像手段１００は、露光パラメータ設定部３００によって指令された露光パラメータで車両２の前方を撮像する。本実施形態の露光パラメータは、例えば、ゲイン、シャッター時間、絞り等を含む。
【００１５】
過去画像データ保存部４００は、撮像手段１００から取得した撮像画像を保存する記憶部である。過去画像データ保存部４００は、複数の撮像画像を保存することが可能な記憶部を有している。過去画像データ保存部４００は、右カメラ１０１によって生成された撮像画像（以下、単に「右カメラ画像」とも称する。）および左カメラ１０２によって生成された撮像画像（以下、単に「左カメラ画像」とも称する。）をそれぞれ複数枚記憶する。
【００１６】
視差画像取得手段５００は、撮像手段１００によって取得された撮像画像に基づいて視差画像を取得する。視差画像取得手段５００は、同時に撮像された右カメラ画像および左カメラ画像に基づいて、視差画像を取得する。視差画像取得手段５００は、右カメラ画像の着目画素に対応する左カメラ画像の画素（以下、「対応画素」と称する。）を選択する。視差画像取得手段５００は、右カメラ画像における着目画素の位置と、左カメラ画像における対応画素の位置とに基づいて、視差値を算出する。右カメラ画像における各画素の画素位置と、当該画素について算出された視差値とを関連づけて視差画像が生成される。
【００１７】
合成手段６００は、複数の視差画像に基づく位置情報を合成して合成位置情報を生成する。合成手段６００は、各視差画像から、位置情報を生成する。１つの視差画像から取得される位置情報は、当該視差画像の基になる一対の撮像画像が撮像されたときの位置情報である。ここで、視差画像から得られる位置情報は、撮像された物標等の車両２の位置に対する相対位置を示す情報である。本明細書では、車両２に対する相対位置を示す位置情報を「相対位置情報」と称する。本実施形態の合成手段６００は、相対位置情報として、撮像手段１００の位置を基準とする３次元の相対位置を算出する。撮像手段１００を基準とする座標系は、例えば、撮像手段１００の光軸方向をｘ軸、車両２の車幅方向をｙ軸、鉛直方向をｚ軸とするものである。合成手段６００は、撮像画像の各画素の画像上における位置と、当該画素の視差値に基づいて、３次元座標値を算出する。
【００１８】
また、合成手段６００は、複数の視差画像から得られた複数の位置情報を合成して合成位置情報を生成する。合成手段６００は、合成する複数の位置情報が、異なるタイミングで撮像された撮像画像に基づくものである場合、車両２の移動量に基づく補正を行う。車両２が走行している間に間隔をあけて複数の画像を撮像すると、同じ撮像対象であっても、画像上の位置や視差値にずれが生じる。合成手段６００は、複数の撮像画像を撮像している間の車両２の進行方向車速とヨーレートから、自車の並進移動量、回転移動量を推定し、その推定移動量の分だけ三次元点位置を補正した上で複数の位置情報を合成する。
【００１９】
本実施形態の合成手段６００は、互いに異なる露光パターンで撮像された複数の撮像画像から取得された視差画像の位置情報を合成する。これにより、以下に説明するように、輝度ダイナミックレンジが広い環境で対象の三次元位置を計測することができる。例えば、図３に示すように、トンネル内を走行中に車両２の前方を撮像する場合、トンネル内の暗い領域と、トンネル外の明るい領域とが撮像領域に混在する場合がある。こうした輝度のダイナミックレンジが広い環境では、暗い領域に適した露光パターンで撮像すると、明るい領域において露光過多となり、所謂白飛びが発生して対象物の位置が適切に検出できないことがある。一方、明るい領域に適した露光パターンで撮像すると、暗い領域において露光不足となり、対象物の位置が適切に検出できないことがある。
【００２０】
本実施形態の撮像手段１００は、露光パラメータ設定部３００による指令に従い、互いに異なる露光パターンで複数のステレオ画像を撮像する。合成手段６００は、互いに異なる露光パターンで撮像された複数組のステレオ画像から取得された複数の視差画像に基づく位置情報を合成して１つの位置情報に集約する。本実施形態の撮像手段１００は、図４を参照して説明するように、第１の露光パターンから第３の露光パターンの３つの露光パターンで撮像することができる。
【００２１】
第１の露光パターンは、最も低輝度側の輝度範囲を撮像するのに適している。第１の露光パターンで撮像した画像の輝度の主な分布範囲である第１輝度範囲Ｒｂ１は最も高輝度側に分布しており、これは影などの暗い領域が長時間露光・高いゲインで持ち上げられた結果である。第３の露光パターンは、最も高い輝度側の輝度範囲を撮像するのに適している。第３の露光パターンで撮像した画像の輝度の主な分布範囲である第３輝度範囲Ｒｂ３は最も低輝度側に分布している。第２の露光パターンで撮像した画像の輝度の主な分布範囲である第２輝度範囲Ｒｂ２は、第１輝度範囲Ｒｂ１と第３輝度範囲Ｒｂ３との中間の輝度の範囲である。各露光パターンで撮像した画像の輝度の主な分布範囲は、例えば、輝度平均値±輝度標準偏差の範囲である。
【００２２】
第２の露光パターンは、第２輝度範囲Ｒｂ２が第１輝度範囲Ｒｂ１および第３輝度範囲Ｒｂ３とそれぞれ重なりを有するように定められている。本実施形態の第２の露光パターンは、後述する目標輝度が第２輝度範囲Ｒｂ２の中心輝度となるように定められている。なお、本実施形態では、第１の露光パターンおよび第３の露光パターンは、第１輝度範囲Ｒｂ１の低輝度側の一部と、第３輝度範囲Ｒｂ３の高輝度側の一部とが重なりを有するように定められている。
【００２３】
撮像対象とする輝度範囲には、目標輝度が定められている。目標輝度は、撮像画像の平均輝度の目標値である。平均輝度は、撮像画像の各画素の輝度値を平均した値である。例えば、合成三次元位置を生成するために、第１乃至第３の３つの露光パターンで撮像された撮像画像を用いる場合、３つの撮像画像の平均輝度が目標輝度となることが好ましい。本実施形態では、第１乃至第３の露光パターンは、３つの撮像画像の平均輝度が目標輝度もしくは目標輝度の近傍の輝度となるように、予め定められている。
【００２４】
ここで、三次元位置を生成するために複数の露光パターンで画像を撮像する場合、撮像に要する時間の長さが問題となる場合がある。撮像パターンの数が多ければ多いほど、広い輝度範囲で密な三次元計測点が得られる。しかしながら、その背反として応答速度が遅くなる。例えば、撮像手段１００が５０［ｍｓ］の周期で撮像する場合、３つの露光パターンでの撮像が行われて三次元計測点が得られるまでの周期が１５０［ｍｓ］となる。露光パターン数の決め方として、例えば、測光領域の輝度分散に基づいて露光パターンを決めることが考えられる。ここで、測光領域とは、撮像手段１００によって撮像可能な領域のうち、視差画像や三次元計測点の生成対象とする領域である。位置検出の精度を高くする観点からは、測光領域の輝度分算の値が大きく輝度のダイナミックレンジが大きい場合には、測光領域の輝度分散の値が小さく輝度のダイナミックレンジが小さい場合よりも、露光パターン数を多くすることが有利であると考えられる。
【００２５】
しかしながら、車両運転支援を行う観点からは、上記のようにして決定された露光パターン数が適切でない可能性がある。例えば、車両２が高車速で走行しているときの運転支援を行う場合、短い周期で三次元計測点を取得できることが好ましい。一方で、低車速で走行しているときには、三次元計測点の生成周期として、それほど短い周期は要求されないと考えられる。
【００２６】
本実施形態の位置検出装置１は、周囲物に対する車両２の衝突危険度を取得する危険度情報取得手段を有する。本実施形態では、自車運動情報取得手段２００が危険度情報取得手段として機能する。自車運動情報取得手段２００は、車両２の運動状態に関する情報として、例えば、車両２の車速、ヨーレート、操舵角等を取得する。自車運動情報取得手段２００は、取得した情報に基づいて、周囲物に対する車両２の衝突危険度を取得する。車速が高い場合の衝突危険度は、車速が低い場合の衝突危険度よりも、高い危険度の値となる。自車運動情報取得手段２００が取得した運動状態に関する情報、および衝突危険度の情報は、露光パラメータ設定部３００に出力される。また、自車運動情報取得手段２００が取得した車両２の運動状態に関する情報は、合成手段６００に出力される。
【００２７】
露光パラメータ設定部３００は、自車運動情報取得手段２００から取得した情報、および過去画像データ保存部４００から取得した情報に基づいて、露光パラメータを決定する。過去画像データ保存部４００には、少なくとも撮像手段１００によって前回取得された撮像画像のデータと、当該撮像画像群の平均輝度および輝度分散の値と、露光パターンと、測光領域が記憶されている。なお、平均輝度や輝度分散の値は、記憶される撮像画像のうち、測光領域内の画素について算出された値であることが好ましい。露光パラメータ設定部３００は、過去画像データ保存部４００から、前サイクルの露光パターン、および前サイクルの撮像画像群の平均輝度および輝度分散を取得する。露光パラメータ設定部３００は、取得した情報に基づいて、現在の三次元計測点生成サイクルにおける露光パターンおよび測光領域を決定する。
【００２８】
例えば、使用する露光パターン数は、実際に適用する運転支援システムに応じて決められる。一例として緊急停止支援システムへの適用を想定した場合、自車速に応じてブレーキの作動を開始したいタイミング（例えば、ブレーキの作動を開始する衝突予測時間の閾値）を事前に設計し、その時間に更に撮像手段１００の撮像周期と支援実施判断に要する時間を加味して、使用可能な露光パターン数の上限が決定される。
【００２９】
露光パラメータの決定は、実際にシステムを作動させたい光源環境を平均輝度・輝度分散で規定し、その環境のステレオカメラ画像を様々な露光パターン（シャッター、ゲイン）で撮像し、それらによって得られたデータに対して観測対象となるエリアに有効な視差点が最も多く算出されるパラメータの組合せを事前に決めて、図５に示す３次元のマップに事前に記録しておき、露光パラメータ設定部３００にて当該マップを参照して決定される。図５に示す３次元のマップは、平均輝度、輝度分散および自車速の３つのパラメータの組み合わせと、露光パターン数および使用する露光パターンの組み合わせとの対応関係を定めたものである。図５に示す露光パラメータマップでは、平均輝度、輝度分散、および自車速について、それぞれ範囲が区分されて、ブロック分けがなされている。各ブロック内では、露光パターン数および露光パターンの組合せが同一である。露光パラメータマップは、過去画像データ保存部４００に記憶されている。
【００３０】
また、急激に撮像画像の明るさが変化するように露光パラメータを変動させてしまうと、ハンチングが起こり得る。このため、前サイクルの露光パラメータから遷移可能な露光パラメータの変化量に制限が設けられることが好ましい。
【００３１】
露光パラメータ設定部３００は、決定した露光パターン数および露光パターンの組合せを撮像手段１００に指令する。撮像手段１００は、指令された露光パターンで順次撮像画像を生成する。撮像手段１００が生成した撮像画像は、過去画像データ保存部４００に出力される。過去画像データ保存部４００は、取得した撮像画像から、測光領域の平均輝度および輝度分散を算出し、算出された平均輝度および輝度分散と測光領域を当該撮像画像と関連づけて記憶する。
【００３２】
次に、図１を参照して、本実施形態の位置検出装置１の動作について説明する。図１の制御フローは、例えば、所定の間隔で繰り返し実行される。ステップＳ０１では、自車運動情報取得手段２００に自車運動量が入力される。自車運動情報取得手段２００は、例えば、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）上に流れている、車載の車速センサで計測された進行方向車速や、車載のヨーレートセンサで計測されたヨーレートを取得する。ステップＳ０１が実行されると、ステップＳ０２に進む。
【００３３】
ステップＳ０２では、露光パラメータ設定部３００により、露光パラメータ（露光パターン数、露光パターンの組み合わせ）および測光領域が設定される。露光パラメータ設定部３００は、ステップＳ０１で取得した自車運動量に基づいて、衝突危険度を算出し、衝突危険度に応じて露光パターン数の上限を決定する。車速が高いなど衝突危険度が高い場合の露光パターン数の上限は、車速が低いなど衝突危険度が低い場合の露光パターン数の上限よりも少ない。
【００３４】
露光パラメータ設定部３００は、過去画像データ保存部４００から取得した前サイクルの輝度パラメータに基づいて、使用する露光パターン数を決定する。例えば、輝度分散の値が大きい場合、輝度分散の値が小さい場合よりも、露光パターン数として大きな値が選択される。ただし、決定される露光パターン数の値は、衝突危険度に基づく露光パターン数の上限以下とされる。例えば、輝度分散に応じて選択された露光パターン数が３であったとしても、衝突危険度に基づく露光パターン数の上限が２である場合、最終的に決定される露光パターン数は２とされる。
【００３５】
露光パラメータ設定部３００は、決定された露光パターン数に基づいて、使用する露光パターンの組合せを決定する。本実施形態では、上記の第１乃至第３の露光パターンから、使用する露光パターンが決定される。露光パラメータ設定部３００は、例えば、決定された露光パターン数で撮像される撮像画像の平均輝度が目標輝度もしくは目標輝度に近い値となるように、露光パターンの組合せを決定する。例えば、使用する露光パターン数が３である場合、第１の露光パターン、第２の露光パターンおよび第３の露光パターンを使用すると決定される。また、使用する露光パターン数が２である場合、第１の露光パターンおよび第３の露光パターンを使用すると決定される。また、使用する露光パターン数が１である場合、第２の露光パターンを使用すると決定される。
【００３６】
なお、使用する露光パターンの組合せは、前サイクルの輝度パラメータに基づいて決定されてもよい。例えば、前サイクルで取得した撮像画像の平均輝度が目標輝度よりも低輝度側の値である場合、低輝度の撮像対象を撮像するのに適した露光パターンが選択されるようにしてもよい。また、前サイクルの輝度パラメータに基づいて、使用する露光パターンが補正されてもよい。例えば、前サイクルで取得した撮像画像の平均輝度が目標輝度よりも低輝度側の値である場合、低輝度の撮像対象を撮像するのに有利なように、露光パターンのゲインやシャッター時間、絞り等が調整されてもよい。
【００３７】
上記のような露光パラメータの決定は、上記の様に、図５に示すようなマップに基づいてなされてもよい。露光パラメータ設定部３００は、前サイクルの輝度分散および平均輝度の値と、取得した車速に基づいて、露光パラメータマップを参照して露光パターン数および使用する露光パターンの組合せを決定するようにしてもよい。
【００３８】
露光パラメータ設定部３００は、車速に基づいて、測光領域を決定する。図６には、車速に応じた測光領域の一例が示されている。図６には、第一測光領域Ａ１、第二測光領域Ａ２の２つの基本的な測光領域、および後述する右側測光領域Ａ２Ｒ、左側測光領域Ａ２Ｌが示されている。第一測光領域Ａ１は、車両２の車速が低速側の低速領域にある場合に選択される測光領域である。第二測光領域Ａ２は、車両２の車速が上記低速領域よりも高速側の高速領域にある場合に選択される測光領域である。
【００３９】
第一測光領域Ａ１は、第二測光領域Ａ２よりも広い領域である。第二測光領域Ａ２は、第一測光領域Ａ１に含まれる。第一測光領域Ａ１の画像横方向の幅（以下、単に「横幅」と称する。）は、第二測光領域Ａ２の横幅よりも広い。また、第一測光領域Ａ１の画像縦方向の幅（以下、単に「高さ」と称する。）は、第二測光領域Ａ２の高さよりもわずかに大きい。各測光領域Ａ１，Ａ２は、例えば、消失点が各測光領域Ａ１，Ａ２の中心点となるように設定される。撮像画像に写された物標のうち、撮像画像の中心部分に写されている物標は、撮像画像の周縁部に写されている物標よりも車両２との衝突の可能性が高いと考えられる。また、車速が高い場合、車速が低い場合よりも、衝突可能性が高い物標は撮像画像の中心部に集中すると考えられる。
【００４０】
このため、本実施形態では、車速が高い場合、車速が低い場合よりも測光領域が狭くされる。言い換えると、車速が高い場合、車速が低い場合よりも、画像中心部分に高い重み付けがなされて輝度平均や輝度分散が計数される。その結果、車速が高い場合、車速が低い場合よりも、画像中心部分の物標をより精度よく検出できる露光パターンが選択される。一方、車速が低い場合、車速が高い場合よりも、より広い領域において物標を検出できる露光パターンが選択される。これにより、車速の値に応じて物標の検出精度と物標を検出できる領域の広さとを両立させることができる。
【００４１】
更に、本実施形態では、自車運動量に基づいて測光領域の位置調整がなされる。露光パラメータ設定部３００は、車両２のヨーレートに基づいて、測光領域の画像横方向の位置を調整する。車両２が直進しているときには、第一測光領域Ａ１や第二測光領域Ａ２のように、画像の中心部、例えば消失点を中心として測光領域が定められる。これに対して、車両２がカーブ路を走行しているなど、車両２の向きが変化している場合、車両２の進行方向に応じて測光領域が定められる。
【００４２】
例えば、高速領域の車速で車両２が右カーブ路を走行している場合、右側測光領域Ａ２Ｒが選択される。右側測光領域Ａ２Ｒは、第二測光領域Ａ２を画像横方向の右側に平行移動した領域である。言い換えると、右側測光領域Ａ２Ｒは、第二測光領域Ａ２と同一形状の領域であって、かつ画像中心よりも画像横方向の右寄りの点を中心とする領域である。また、高速領域の車速で車両２が左カーブ路を走行している場合、左側測光領域Ａ２Ｌが選択される。左側測光領域Ａ２Ｌは、第二測光領域Ａ２を画像横方向の左側に平行移動した領域である。右側測光領域Ａ２Ｒおよび左側測光領域Ａ２Ｌによれば、車両２がこれから向かっていく方向にある物標を精度よく検出することができる。図６に示すように車両２が左カーブ路を走行している場合、ヨーレートの大きさに応じて、第二測光領域Ａ２あるいは左側測光領域Ａ２Ｌが選択される。ステップＳ０２が実行されると、ステップＳ０３に進む。
【００４３】
ステップＳ０３では、露光パターンのループが開始される。露光パラメータ設定部３００は、ステップＳ０２で決定された露光パターン数および露光パターンの組み合わせによる撮像画像の生成を撮像手段１００に指令する。ステップＳ０３が実行されると、ステップＳ０４に進む。
【００４４】
ステップＳ０４では、撮像手段１００により、ステレオ画像の撮像が実行される。撮像手段１００は、ステップＳ０２で決定された露光パターンの組合せのうちの１つの露光パターンで、右カメラ１０１および左カメラ１０２によりステレオ画像を撮像する。生成された撮像画像は、過去画像データ保存部４００に出力される。過去画像データ保存部４００は、取得した撮像画像の輝度パラメータを算出して、これを記憶領域に保存する。過去画像データ保存部４００は、例えば、右カメラ１０１によって生成された画像あるいは左カメラ１０２によって生成された画像の何れかについて、輝度パラメータを算出する。ステップＳ０４が実行されると、ステップＳ０５に進む。
【００４５】
ステップＳ０５では、視差画像取得手段５００により、視差値が算出される。視差画像取得手段５００は、ステップＳ０４で撮像されたステレオ画像の各画素について、視差値を算出する。本実施形態の視差画像取得手段５００は、測光領域内の全ての画素について、視差値を算出する。ステップＳ０５が実行されると、ステップＳ０６に進む。
【００４６】
ステップＳ０６では、合成手段６００により、三次元点が算出される。合成手段６００は、ステップＳ０５で算出された視差値に基づいて、測光領域内の各画素について、三次元の相対位置情報を算出する。ステップＳ０６が実行されると、ステップＳ０７に進む。
【００４７】
ステップＳ０７では、合成手段６００により、三次元点の重ね合わせが実行される。合成手段６００は、自車運動分だけ三次元点を補正して重ね合わせを実行する。具体的には、合成手段６００は、最後にステップＳ０６で算出された相対位置情報をそのまま重ね合わせ用の三次元点として用いる。また、合成手段６００は、露光パターンループにおける前回や前々回などの過去のサイクルにおいて算出された三次元点を補正して重ね合わせ用の三次元点とする。例えば、前回のサイクルにおいて算出された三次元点に対しては、前サイクルの撮像画像を生成したタイミングから現在までの車両２の移動量に応じて、座標値の補正がなされ、重ね合わせ用の三次元点が算出される。
【００４８】
合成手段６００は、重ね合わせ用の各三次元点を重ね合わせて、合成位置情報を生成する。なお、合成手段６００は、ステップＳ０６で三次元点を算出するごとに、既にある合成位置情報に新たに算出した三次元点を重ね合わせていくようにしてもよい。例えば、露光パターン数が３である場合、２サイクル目の三次元点が算出されたときに、補正後の１サイクル目の三次元点と２サイクル目の三次元点との重ね合わせにより合成位置情報の生成がなされ、更に、３サイクル目の三次元点が算出されると、先の合成位置情報を補正した三次元点に２サイクル目の三次元点を重ね合わせて最終的な合成位置情報の生成がなされてもよい。三次元点の重ね合わせにより合成位置情報が生成されると、ステップＳ０８に進む。
【００４９】
ステップＳ０８では、露光パターンループが終了したか否かが判定される。ステップＳ０２で決定された露光パターン数の撮像が完了していれば、ステップＳ０８で肯定判定がなされる。ステップＳ０８の判定の結果、露光パターンループが終了したと判定された場合（ステップＳ０８−Ｙ）にはステップＳ０９に進み、そうでない場合（ステップＳ０８−Ｎ）にはステップＳ０４に移行する。
【００５０】
ステップＳ０９では、周辺環境の三次元位置計測結果が出力される。合成手段６００は、生成した合成位置情報を出力する。出力された三次元位置計測結果は、運転者に対して車両周辺の移動体の存在を知らせて注意喚起する情報提供支援や、移動体との衝突を回避するように運転操作を支援する車両運転支援制御に利用される。ステップＳ０９が実行されると、本制御フローは終了する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の合成手段６００は、互いに異なる露光パターンで撮像された複数の撮像画像から取得された複数の視差画像に基づく位置情報を合成する。これにより、輝度分散の値が大きな環境であっても、適切に位置情報を生成することが可能である。また、合成手段６００は、危険度情報取得手段によって取得された衝突危険度が大きい場合、衝突危険度が小さい場合よりも、少ない数の視差画像から合成位置情報を生成する。これにより、位置情報の検出に要する時間を短縮して応答性を高めることが可能となる。
【００５２】
なお、衝突危険度は、上記のように車速であっても、車速に代えて衝突予測時間ＴＴＣ（Time  To  Collision）であってもよい。衝突予測時間ＴＴＣは、現時点から、衝突対象と自車両とが衝突すると予測されるタイミングまでの時間である。例えば、自車両と衝突対象との相対距離をＤ、相対速度をＶとすると、衝突予測時間ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖとして算出することができる。また、衝突予測時間ＴＴＣは、その他の公知の算出方法によるものであってもよい。
【００５３】
また、合成手段６００は、衝突危険度が大きい場合における合成位置情報の生成に係る視差画像の枚数が、衝突危険度が小さい場合における合成位置情報の生成に係る視差画像の枚数よりも少なくなるように、予め定められた衝突危険度と用いる視差画像の枚数との関係を定めた規則に基づいて、用いる視差画像の枚数を設定する。衝突危険度と用いる視差画像の枚数との関係は、例えば、図５に示すようなマップであっても、衝突危険度の閾値であってもよい。
【００５４】
また、本実施形態の露光パラメータ設定部３００は、自車速等の衝突危険度が大きい場合、衝突危険度が小さい場合よりも測光領域を小さくする。これにより、衝突する可能性が高い物標が存在する領域に適応した露光パターンを採用することが可能となる。
【００５５】
［実施形態の変形例］
実施形態の変形例について説明する。位置検出装置１は、前サイクルの露光パラメータに応じた複数の露光パラメータマップを有していてもよい。前サイクルの露光パラメータに対して、現サイクルの露光パラメータが大きく変化しすぎると、ハンチングが起こり得るためである。各露光パラメータマップでは、前サイクルの露光パラメータの値と現サイクルの露光パラメータの値との変化量が予め定められた上限値以下となるように、現サイクルの露光パラメータが定められている。
【００５６】
撮像手段１００は、複数のカメラ１０１，１０２を有するものに代えて、単眼のカメラを有するものとされてもよい。つまり、撮像手段１００は、単眼のカメラによってステレオ画像を撮像するものであってもよい。
【００５７】
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  位置検出装置
２  車両
１００  撮像手段
１０１  右カメラ
１０２  左カメラ
２００  自車運動情報取得手段（危険度情報取得手段）
３００  露光パラメータ設定部
４００  過去画像データ保存部
５００  視差画像取得手段
６００  合成手段
Ａ１  第一測光領域
Ａ２  第二測光領域
Ａ２Ｌ  左側測光領域
Ａ２Ｒ  右側測光領域
【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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