(57)【要約】【課題】障害物の検出性能を低下させずに、検出処理の負荷を低減する。【解決手段】ステップＳ３１において、位置判定部は、レーザレーダにより検出されたオブジェクトのうち、自車の速度に基づいて設定される検知領域内のオブジェクトを抽出する。ステップＳ３２において、速度判定部は、ステップＳ３１で抽出されたオブジェクトのうち、自車の距離方向の速度が所定の閾値以下のオブジェクトを抽出する。ステップＳ３３において、ROI設定部は、抽出された各オブジェクトについて、オブジェクトの自車からの距離に応じた大きさのROIを設定する。本発明は、車載用の障害物検出装置に適用できる。【選択図】図６
2008172441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の周囲の障害物を検出する検出装置において、
前記車両に設けられたレーダにより前記車両の周囲において検出されたオブジェクトのうち、前記車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出手段と、
前記車両に設けられたカメラにより前記車両の周囲を撮影した画像において、抽出された前記オブジェクトの一部または全部を含み、抽出された前記オブジェクトの前記車両からの距離に応じた大きさの領域を障害物の検出を行う領域に設定する領域設定手段と
を含む検出装置。
【請求項２】
前記オブジェクト抽出手段は、前記車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトのうち、前記車両の速度に基づいて設定される前記車両の周囲の領域内に存在するオブジェクトを抽出する
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記領域内の画素の特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記領域内において、前記特徴量が所定の閾値以上となる画素である特徴点候補の中から前記オブジェクトの特徴を検出するための特徴点を、前記オブジェクトの前記車両からの距離が遠いほど高い密度で抽出する特徴点抽出手段と
をさらに含む請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記特徴点における動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、
検出された前記動きベクトルの成分から、前記車両の旋回方向への前記カメラの回転により生じた成分を除去することにより前記動きベクトルを変換するベクトル変換手段と、
変換された前記動きベクトルの前記画像の水平方向の成分の大きさ、前記動きベクトルに対応する前記特徴点の前記画像の水平方向における位置、前記オブジェクトの前記車両からの距離、および、前記車両の移動距離に基づいて、前記動きベクトルが移動している物体の動きベクトルである移動物体動きベクトルであるか否かを検出することにより前記動きベクトルを分類するベクトル分類手段と、
前記領域内の前記動きベクトルを分類した結果に基づいて、前記オブジェクトが移動しているか否かを判定する移動判定手段と
をさらに含む請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
車両の周囲の障害物を検出する検出方法において、
前記車両に設けられたレーダにより前記車両の周囲において検出されたオブジェクトのうち、前記車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出ステップと、
前記車両に設けられたカメラにより前記車両の周囲を撮影した画像において、抽出された前記オブジェクトの一部または全部を含み、抽出された前記オブジェクトの前記車両からの距離に応じた大きさの領域を障害物の検出を行う領域に設定する領域設定ステップと
を含む検出方法。
【請求項６】
車両の周囲の障害物を検出する検出処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
前記車両に設けられたレーダにより前記車両の周囲において検出されたオブジェクトのうち、前記車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出ステップと、
前記車両に設けられたカメラにより前記車両の周囲を撮影した画像において、抽出された前記オブジェクトの一部または全部を含み、抽出された前記オブジェクトの前記車両からの距離に応じた大きさの領域を障害物の検出を行う領域に設定する領域設定ステップと
を含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置および方法、並びに、プログラムに関し、特に、車両の周囲の障害物を検出する検出装置および方法、並びに、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用の物体検出装置において、ミリ波レーダによる検出結果と画像認識による検出結果とを照合して、ミリ波レーダと画像認識の両方で検出された障害物候補、ミリ波レーダのみで検出された障害物候補のうち移動速度が所定の閾値以上の障害物候補、および、画像認識のみで検出された障害物候補のうち大きさが所定の範囲内かつ移動速度が所定の閾値未満の障害物候補を障害物であると特定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０２８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ミリ波レーダおよび画像認識の両方により障害物候補の検出が行われるため、検出処理の負荷が増大してしまう。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、障害物の検出性能を低下させずに、検出処理の負荷を低減するようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面の検出装置は、車両の周囲の障害物を検出する検出装置であって、車両に設けられたレーダにより車両の周囲において検出されたオブジェクトのうち、車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出手段と、車両に設けられたカメラにより車両の周囲を撮影した画像において、抽出されたオブジェクトの一部または全部を含み、抽出されたオブジェクトの車両からの距離に応じた大きさの領域を障害物の検出を行う領域に設定する領域設定手段とを備える。
【０００７】
本発明の一側面の検出装置においては、車両に設けられたレーダにより車両の周囲において検出されたオブジェクトのうち、車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトが抽出され、車両に設けられたカメラにより車両の周囲を撮影した画像において、抽出されたオブジェクトの一部または全部を含み、抽出されたオブジェクトの車両からの距離に応じた大きさの領域が障害物の検出を行う領域に設定される。
【０００８】
従って、障害物の検出性能を低下させずに、検出処理の負荷を低減することができる。
【０００９】
このオブジェクト抽出手段、領域設定手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）により構成される。
【００１０】
このオブジェクト抽出手段には、車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトのうち、車両の速度に基づいて設定される車両の周囲の領域内に存在するオブジェクトを抽出させることができる。
【００１１】
これにより、さらに、障害物の検出性能を低下させずに、検出処理の負荷を低減することができる。
【００１２】
この検出装置は、領域内の画素の特徴量を算出する特徴量算出手段と、領域内において、特徴量が所定の閾値以上となる画素である特徴点候補の中からオブジェクトの特徴を検出するための特徴点を、オブジェクトの車両からの距離が遠いほど高い密度で抽出する特徴点抽出手段とをさらに備えることができる。
【００１３】
これにより、遠方の障害物を精度よく検出することができ、近くの障害物の検出処理の負荷を抑制することができる。
【００１４】
この特徴量算出手段、特徴点抽出手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）により構成される。
【００１５】
この検出装置は、特徴点における動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、検出された動きベクトルの成分から、車両の旋回方向へのカメラの回転により生じた成分を除去することにより動きベクトルを変換するベクトル変換手段と、変換された動きベクトルの画像の水平方向の成分の大きさ、動きベクトルに対応する特徴点の画像の水平方向における位置、オブジェクトの車両からの距離、および、車両の移動距離に基づいて、動きベクトルが移動している物体の動きベクトルである移動物体ベクトルであるか否かを検出することにより動きベクトルを分類するベクトル分類手段と、領域内の動きベクトルを分類した結果に基づいて、オブジェクトが移動しているか否かを判定する移動判定手段とをさらに備えることができる。
【００１６】
これにより、車両の周囲の移動する物体を簡単かつ正確に検出することができる。
【００１７】
このベクトル検出手段、ベクトル変換手段、ベクトル分類手段、および、移動判定手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）により構成される。
【００１８】
本発明の一側面の検出方法またはプログラムは、車両の周囲の障害物を検出する検出方法または車両の周囲の障害物を検出する検出処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、車両に設けられたレーダにより車両の周囲において検出されたオブジェクトのうち、車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出ステップと、車両に設けられたカメラにより車両の周囲を撮影した画像において、抽出されたオブジェクトの一部または全部を含み、抽出されたオブジェクトの車両からの距離に応じた大きさの領域を障害物の検出を行う領域に設定する領域設定ステップとを含む。
【００１９】
本発明の一側面の検出方法またはプログラムにおいては、車両に設けられたレーダにより車両の周囲において検出されたオブジェクトのうち、車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトが抽出され、車両に設けられたカメラにより車両の周囲を撮影した画像において、抽出されたオブジェクトの一部または全部を含み、抽出されたオブジェクトの車両からの距離に応じた大きさの領域が障害物の検出を行う領域に設定される。
【００２０】
従って、障害物の検出性能を低下させずに、検出処理の負荷を低減することができる。
【００２１】
このオブジェクト抽出ステップは、例えば、CPUにより、車両に設けられたレーダにより車両の周囲において検出されたオブジェクトのうち、車両の距離方向の速度の絶対値が所定の閾値以下であるオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出ステップにより構成され、この領域設定ステップは、例えば、CPUにより、抽出されたオブジェクトの一部または全部を含み、抽出されたオブジェクトの車両からの距離に応じた大きさの領域を障害物の検出を行う領域に設定する領域設定ステップにより構成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一側面によれば、障害物の検出を行う画像の領域を設定することができる。特に、本発明の一側面によれば、障害物の検出性能を低下させずに、検出処理の負荷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明を適用した障害物検出システムの一実施の形態を示すブロック図である。図１の障害物検出システム１０１は、例えば、車両に設けられ、障害物検出システム１０１が設けられた車両（以下、自車とも称する）の前方の人（例えば、歩行者、立ち止まっている人など）の検出を行い、検出結果に応じて、自車の動作を制御する。
【００２５】
障害物検出システム１０１は、レーザレーダ１１１、カメラ１１２、車速センサ１１３、ヨーレートセンサ１１４、障害物検出装置１１５、および、車両制御装置１１６を含むように構成される。
【００２６】
レーザレーダ１１１は、例えば、水平方向に走査を行う１次元スキャン方式のレーザレーダにより構成される。レーザレーダ１１１は、自車の前方に向けて自車の底面に対してほぼ水平に設置され、レーザレーダ１１１からのビーム（レーザ光）の反射光の強度が所定の閾値以上となる自車の前方のオブジェクト（例えば、車両、人、障害物、建築物、路側構造物、道路標識、信号など）を検出する。レーザレーダ１１１は、所定の間隔で、検出したオブジェクトのレーダ座標系におけるｘ軸およびｚ軸方向の位置（X，Z）、および、ｘ軸およびｚ軸方向の自車に対するオブジェクトの相対速度（dX，dZ）を含むオブジェクト情報を障害物検出装置１１５に供給する。レーザレーダ１１１から供給されたオブジェクト情報は、障害物検出装置１１５の図示せぬメモリなどに一時的に記憶され、障害物検出装置１１５の各部が使用できる状態にされる。
【００２７】
なお、レーダ座標系は、レーザレーダ１１１のビームの出射口を原点とし、自車の距離方向（前後方向）をｚ軸方向とし、ｚ軸方向に垂直な高さ方向をｙ軸方向とし、ｚ軸方向およびｙ軸方向に垂直な自車の横断方向（左右方向）をｘ軸方向とする座標系である。なお、レーダ座標系の右方向をｘ軸の正の方向とし、上方向をy軸の正の方向とし、前方向をｚ軸の正の方向とする。
【００２８】
また、オブジェクトのｘ軸方向の位置Xは、オブジェクトからの反射光を受信したときのビームの走査角度により求められ、ｚ軸方向の位置Zは、ビームが出射されてからオブジェクトからの反射光を受信するまでの遅延時間により求められる。また、時刻tにおけるオブジェクトの相対速度(dX(t)，dZ(t))は、以下の式（１）および式（２）により求められる。
【００２９】
【数１】
2008172441.tif 000003
【００３０】
なお、式（１）および式（２）のNはオブジェクトを追跡した回数を示し、X(t-k)およびZ(t-k)は、k回前のオブジェクトのx軸方向およびz軸方向の位置を示す。すなわち、オブジェクトの相対速度は、オブジェクトの位置の変位量に基づいて算出される。
【００３１】
カメラ１１２は、例えば、CCD撮像素子、CMOS撮像素子、または、対数変換型撮像素子などを用いたカメラにより構成される。カメラ１１２は、自車の前方に向けて自車の底面に対してほぼ水平に設置され、所定の間隔で、自車の前方を撮影した画像（以下、前方画像と称する）を障害物検出装置１１５に出力する。カメラ１１２から供給された前方画像は、障害物検出装置１１５の図示せぬメモリなどに一時的に記憶され、障害物検出装置１１５の各部が使用できる状態にされる。
【００３２】
なお、レーザレーダ１１１とカメラ１１２の中心軸（光軸）は、相互にほぼ平行であることが望ましい。
【００３３】
車速センサ１１３は、自車の車速を検出し、検出した車速を示す信号を障害物検出装置１１５の位置判定部１５１、速度判定部１５２、および、クラスタリング部１６５のベクトル分類部２６２（図４）に供給する。なお、車速センサ１１３を、例えば、自車に設けられている車速センサにより構成するようにしてもよいし、専用のセンサにより構成するようにしてもよい。
【００３４】
ヨーレートセンサ１１４は、自車の旋回方向の角速度を検出するセンサであり、検出した角速度を示す信号を障害物検出装置１１５のクラスタリング部１６５のベクトル変換部２６１（図４）に供給する。なお、ヨーレートセンサ１１４を、例えば、自車に設けられているヨーレートセンサにより構成するようにしてもよいし、専用のセンサにより構成するようにしてもよい。
【００３５】
障害物検出装置１１５は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）などにより構成され、自車の前方に存在する人を検出し、検出結果を示す情報を車両制御装置１１６に供給する。
【００３６】
ここで、図２および図３を参照して、障害物検出装置１１５により行われる処理の概要について説明する。図２は、レーザレーダ１１１の検出結果の例を示す鳥瞰図である。図内の距離は自車からの距離を示しており、４本の縦線のうち内側の２本は、自車の車幅を示し、外側の２本は自車が走行している車線の幅を示している。図２の例においては、車線内右側の自車からの距離が20mを超えた付近にオブジェクト２０１が検出され、車線の左側外の自車からの距離が30mを超えた付近および40ｍ付近に、それぞれ、オブジェクト２０２および２０３が検出されている。
【００３７】
図３は、図２に示される検出が行われた時刻と同時刻にカメラ１１２により撮影された前方画像の例を示している。障害物検出装置１１５は、図５などを参照して後述するように、図３に示される前方画像において、オブジェクト２０１に対応する領域２１１、オブジェクト２０２に対応する領域２１２、および、オブジェクト２０３に対応する領域２１３をROI（Region Of Interest、関心領域）に設定し、設定したROIに対して画像処理を行うことにより、自車の前方の人の検出を行う。そして、図３の例の場合、ROI２１１内の領域２２１内に存在する人の位置、移動方向、速度などが検出結果として、障害物検出装置１１５から車両制御装置１１６に出力される。
【００３８】
なお、図５などを参照して後述するように、障害物検出装置１１５は、レーザレーダ１１１により検出された全てのオブジェクトに対して処理を行うのではなく、オブジェクトの位置および速度に基づいて、処理対象となるオブジェクトを抽出し、抽出したオブジェクトに対してのみ処理を行う。
【００３９】
図１に戻り、障害物検出装置１１５は、オブジェクト情報処理部１３１、画像処理部１３２、および、出力部１３３を含むように構成される。
【００４０】
オブジェクト情報処理部１３１は、レーザレーダ１１１からのオブジェクト情報の処理を行うブロックであり、オブジェクト抽出部１４１および特徴点密度パラメータ設定部１４２を含むように構成される。
【００４１】
オブジェクト抽出部１４１は、レーザレーダ１１１により検出されたオブジェクトのうち、画像処理部１３２において処理する対象となるオブジェクトを抽出するブロックであり、位置判定部１５１および速度判定部１５２を含むように構成される。
【００４２】
位置判定部１５１は、図６などを参照して後述するように、車速センサ１１３により検出された自車の速度に基づいて検知領域を設定し、レーザレーダ１１１により検出されたオブジェクトの中から検知領域内に存在するオブジェクトを抽出することにより、画像処理部１３２の処理対象とするオブジェクトを絞り込む。位置判定部１５１は、オブジェクトの抽出結果を示す情報を速度判定部１５２に供給する。
【００４３】
速度判定部１５２は、図６などを参照して後述するように、位置判定部１５１により抽出されたオブジェクトの中から、速度が所定の条件を満たすオブジェクトを抽出することにより、画像処理部１３２の処理対象とするオブジェクトを絞り込む。速度判定部１５２は、オブジェクトの抽出結果を示す情報、および、抽出したオブジェクトに対応するオブジェクト情報をROI設定部１６１に供給する。また、速度判定部１５２は、オブジェクトの抽出結果を示す情報を特徴点密度パラメータ設定部１４２に供給する。
【００４４】
特徴点密度パラメータ設定部１４２は、図１１などを参照して後述するように、ROI設定部１６１により設定された各ROIについて、ROI内のオブジェクトの自車からの距離に基づいて、ROI内において抽出する特徴点の密度を示す特徴点密度パラメータを設定する。特徴点密度パラメータ設定部１４２は、設定した特徴点密度パラメータを示す情報を特徴点抽出部１６３に供給する。
【００４５】
画像処理部１３２は、カメラ１１２により撮影された前方画像を画像処理するブロックであり、ROI設定部１６１、特徴量算出部１６２、特徴点抽出部１６３、ベクトル検出部１６４、および、クラスタリング部１６５を含むように構成される。
【００４６】
ROI設定部１６１は、図９などを参照して後述するように、オブジェクト抽出部１４１により抽出された各オブジェクトに対するROIを設定する。ROI設定部１６１は、各ROIの前方画像上の位置を示す情報を特徴量算出部１６２に供給する。また、ROI設定部１６１は、各ROI内のオブジェクトの自車からの距離を示す情報をクラスタリング部１６５のベクトル分類部２６２（図４）に供給する。さらに、ROI設定部１６１は、各ROIの前方画像上およびレーダ座標系における位置を示す情報を特徴点密度パラメータ設定部１４２に供給する。また、ROI設定部１６１は、各ROIの前方画像上の位置およびレーダ座標系における位置を示す情報、並びに、各ROI内のオブジェクトに対応するオブジェクト情報を出力部１３３に供給する。
【００４７】
特徴量算出部１６２は、図１１などを参照して後述するように、各ROI内の各画素の所定の種類の特徴量を算出する。特徴量算出部１６２は、処理を行ったROIの前方画像上の位置、および、ROI内の各画素の特徴量を示す情報を特徴点抽出部１６３に供給する。
【００４８】
特徴点抽出部１６３は、特徴点抽出部１６３は、特徴点を抽出するROIの前方画像上の位置を示す情報を特徴点密度パラメータ設定部１４２に供給する。特徴点抽出部１６３は、図１１などを参照して後述するように、各画素の特徴量および特徴点密度パラメータに基づいて、各ROIの特徴点を抽出する。特徴点抽出部１６３は、処理を行ったROIの前方画像上の位置を示す情報、および、抽出した特徴点の位置を示す情報をベクトル検出部１６４に供給する。
【００４９】
ベクトル検出部１６４は、図１１などを参照して後述するように、特徴点抽出部１６３により抽出された各特徴点における動きベクトルを検出する。ベクトル検出部１６４は、処理を行ったROIの前方画像上の位置、および、検出した動きベクトルを示す情報をクラスタリング部１６５のベクトル変換部２６１（図４）に供給する。
【００５０】
クラスタリング部１６５は、図２２などを参照して後述するように、各ROI内のオブジェクトの種類を分類する。クラスタリング部１６５は、分類した結果を示す情報を出力部１３３に供給する。
【００５１】
出力部１３３は、検出されたオブジェクトの種類、位置、移動方向、および、速度などの検出結果を示す情報を車両制御装置１１６に供給する。
【００５２】
車両制御装置１１６は、例えば、ECU（Electronic Control Unit）により構成され、障害物検出装置１１５による検出結果に基づいて、自車および自車に設けられている各種の車載装置の動作を制御する。
【００５３】
図４は、クラスタリング部１６５の機能的構成を詳細に示すブロック図である。クラスタリング部１６５は、ベクトル変換部２６１、ベクトル分類部２６２、オブジェクト分類部２６３、移動物体分類部２６４、および、静止物体分類部２６５を含むように構成される。
【００５４】
ベクトル変換部２６１は、図２２を参照して後述するように、ヨーレートセンサ１１４により検出された自車の旋回方向の角速度に基づいて、ベクトル検出部１６４により検出された動きベクトルの成分から、自車の旋回方向の回転に伴うカメラ１１２の旋回方向の回転により生じた成分を除いた動きベクトル（以下、変換ベクトルとも称する）を求める。ベクトル変換部２６１は、処理を行ったROIの前方画像上の位置、および、求めた変換ベクトルを示す情報をベクトル分類部２６２に供給する。
【００５５】
ベクトル分類部２６２は、図２２などを参照して後述するように、変換ベクトル、前方画像における特徴点の位置、自車からオブジェクトまでの距離、および、車速センサ１１３により検出された自車の速度に基づいて、各特徴点において検出された動きベクトルの種類を検出する。ベクトル分類部２６２は、処理を行ったROIの前方画像上の位置、および、検出した動きベクトルの種類を示す情報をオブジェクト分類部２６３に供給する。
【００５６】
オブジェクト分類部２６３は、図２２を参照して後述するように、動きベクトルの分類結果に基づいて、ROI内のオブジェクトを移動している物体（以下、移動物体とも称する）、または、静止している物体（以下、静止物体とも称する）のいずれかに分類する。オブジェクト分類部２６３は、ROI内のオブジェクトを移動物体に分類した場合、その移動物体を含むROIの前方画像上における位置を示す情報を移動物体分類部２６４に供給する。また、オブジェクト分類部２６３は、ROI内のオブジェクトが静止物体であると判定した場合、その静止物体を含むROIの前方画像上における位置を示す情報を静止物体分類部２６５に供給する。
【００５７】
移動物体分類部２６４は、所定の画像認識の手法を用いて、ROI内の移動物体の種類を検出する。移動物体分類部２６４は、移動物体の種類、および、その移動物体を含むROIの前方画像上の位置を示す情報を出力部１３３に供給する。
【００５８】
静止物体分類部２６５は、所定の画像認識の手法を用いて、ROI内の静止物体の種類を分類する。静止物体分類部２６５は、静止物体の種類、および、その静止物体を含むROIの前方画像上の位置を示す情報を出力部１３３に供給する。
【００５９】
次に、図５のフローチャートを参照して、障害物検出システム１０１により実行される障害物検出処理について説明する。なお、この処理は、例えば、自車のエンジンが始動されたとき、開始される。
【００６０】
ステップＳ１において、レーザレーダ１１１は、オブジェクトの検出を開始する。レーザレーダ１１１は、検出したオブジェクトの位置および相対速度を含むオブジェクト情報の障害物検出装置１１５への供給を開始する。レーザレーダ１１１から供給されたオブジェクト情報は、障害物検出装置１１５の図示せぬメモリなどに一時的に記憶され、障害物検出装置１１５の各部が使用できる状態にされる。
【００６１】
ステップＳ２において、カメラ１１２は、撮影を開始する。カメラ１１２は、自車の前方を撮影した前方画像の障害物検出装置１１５への供給を開始する。カメラ１１２から供給された前方画像は、障害物検出装置１１５の図示せぬメモリなどに一時的に記憶され、障害物検出装置１１５の各部が使用できる状態にされる。
【００６２】
ステップＳ３において、車速センサ１１３は、車速の検出を開始する。車速センサ１１３は、検出した車速を示す信号の位置判定部１５１、速度判定部１５２、および、ベクトル分類部２６２への供給を開始する。
【００６３】
ステップＳ４において、ヨーレートセンサ１１４は、車両の旋回方向の角速度の検出を開始する。また、ヨーレートセンサ１１４は、検出した角速度を示す信号のベクトル変換部２６１への供給を開始する。
【００６４】
ステップＳ５において、障害物検出装置１１５は、ROI設定処理を行う。ここで、図６のフローチャートを参照して、ROI設定処理の詳細について説明する。
【００６５】
ステップＳ３１において、位置判定部１５１は、オブジェクトの位置に基づいて、処理対象を絞り込む。具体的には、位置判定部１５１は、レーザレーダ１１１により検出されたオブジェクトの位置（X，Z）に基づいて、以下の式（３）を満たすオブジェクトを抽出することにより、処理対象を絞り込む。
【００６６】
|X|＜Xth  and  Z＜Zth  ・・・（３）
【００６７】
なお、式（３）のXthおよびZthは所定の閾値である。従って、図７の車両３０１を自車とした場合、車両３０１の前方の幅Xth×長さZthの検知領域Rth内に存在するオブジェクトが抽出される。
【００６８】
閾値Xthは、例えば、自車の車幅（図７においては、車両３０１の車幅Xc）、または、自車が走行中の車線幅に、余裕分として所定の長さを加えた値に設定される。
【００６９】
また、Zthは、例えば、以下の式（４）に基づいて算出される値に設定される。
【００７０】
Zth(m)＝自車の速度（m/s）×Tc(s)  ・・・（４）
【００７１】
なお、時間Tcは、例えば、自車が所定の速度（例えば、60km/h）で走行しているときに、自車の前方の所定の距離（例えば、100m）だけ離れた位置にいる歩行者に衝突するまでの衝突時間（TTC（Time to Collision））などに基づいて設定される定数である。
【００７２】
これにより、自車に衝突する可能性が低い検知領域Rthの外に存在するオブジェクトが処理対象から除かれる。
【００７３】
なお、検知領域は、その領域内に存在するオブジェクトに自車が衝突する可能性に基づいて設定される領域であり、必ずしも図７のように矩形の領域である必要はない。また、例えば、カーブの場合には検知領域のXthを広げるようにしてもよい。
【００７４】
位置判定部１５１は、オブジェクトの抽出結果を示す情報を速度判定部１５２に供給する。
【００７５】
ステップＳ３２において、速度判定部１５２は、オブジェクトの速度に基づいて、処理対象を絞り込む。具体的には、速度判定部１５２は、位置判定部１５１により抽出されたオブジェクトの中から、以下の式（５）を満たすオブジェクトを抽出することにより、処理対象を絞り込む。
【００７６】
|Vv(t)＋dZ(t)|≦ε  ・・・（５）
【００７７】
なお、Vv(t)は、時刻tにおける自車の速度を表し、dZ(t)は、上述したように、時刻tにおける自車に対するオブジェクトのz軸方向（距離方向）の相対速度を表す。また、εは所定の閾値を表す。
【００７８】
これにより、図８に示されるように、検知領域内に存在するオブジェクトのうち、自車の距離方向の速度が所定の閾値より大きいオブジェクト、例えば、先行車両および対向車両などが処理対象から除かれ、自車の距離方向の速度が所定の閾値以下のオブジェクト、例えば、歩行者、路側構造物、停止車両、自車に対して横断方向に走行している車両などが処理対象として抽出される。従って、動きベクトルを用いた画像認識において歩行者との区別が困難な先行車両および対向車両が処理対象から除かれるため、処理の負荷を軽減できるとともに、検出性能を向上させることができる。
【００７９】
速度判定部１５２は、オブジェクトの抽出結果、および、抽出したオブジェクトに対応するオブジェクト情報を、ROI設定部１６１に供給する。また、速度判定部１５２は、オブジェクトの抽出結果を示す情報を特徴点密度パラメータ設定部１４２に供給する。
【００８０】
ステップＳ３３において、ROI設定部１６１は、ROIを設定する。ここで、図９を参照して、ROIの設定方法の一例について説明する。
【００８１】
まず、図９の左側のオブジェクト３２１によりビームＢＭ１１が反射された場合について考える。なお、レーザレーダ１１１から出射されるビームは、実際には縦長の楕円形をしているが、図９では、説明を簡単にするために長方形により示している。まず、BM１１の幅および高さとほぼ等しい長方形の領域ＯＲ１１の中心点ＯＣ１１が、オブジェクト３２１の中心として求められる。中心点ＯＣ１１のレーダ座標系における位置を（X1，Y1，Z1）とした場合、X1およびZ1はレーザレーダ１１１から供給されるオブジェクト情報から求められ、Y1はレーザレーダ１１１の設置位置の地面からの高さから求められる。そして、中心点ＯＣ１１を中心とする高さ２Ａ（ｍ）×幅２Ｂ（ｍ）の領域３２２が、オブジェクト３２１に対するROIに設定される。なお、２Ａおよび２Ｂの値は、標準的な歩行者の大きさに余裕分として所定の長さを加えた値に設定される。
【００８２】
次に、図９の右側のオブジェクト３２３によりビームＢＭ１２−１乃至ＢＭ１２−３が反射された場合について考える。この場合、反射点の距離の差が所定の閾値以内であるビームは同じオブジェクトから反射されてきたものと判断され、ビームＢＭ１２−１乃至ＢＭ１２−３がグループ化される。次にグループ化されたビームＢＭ１２−１乃至ＢＭ１２−３の幅および高さとほぼ等しい長方形の領域ＯＲ１２の中心点ＯＣ１２が、オブジェクト３２３の中心として求められる。中心点ＯＣ１２のレーダ座標系における位置を（X2，Y2，Z2）とした場合、X2およびZ2はレーザレーダ１１１から供給されるオブジェクト情報から求められ、Y２はレーザレーダ１１１の設置位置の地面からの高さから求められる。そして、中心点ＯＣ１２を中心とする高さ２Ａ(m)×幅２Ｂ(ｍ)の領域３２４が、オブジェクト３２３に対するROIに設定される。
【００８３】
そして、オブジェクト抽出部１４１により抽出された各オブジェクトに対するROIの位置が、以下の関係式（６）乃至（８）に基づいて、レーダ座標系における位置から前方画像における位置に変換される。
【００８４】
【数２】
2008172441.tif 000004
【００８５】
なお、(XL，YL，ZL)はレーダ座標系における座標を示し、(Xc，Yc，Zc)はカメラ座標系における座標を示し、(Xp，Yp)は前方画像の座標系における座標を示す。なお、前方画像の座標系は、周知のキャリブレーションによって設定された前方画像の中心(X0，Y0)を原点とし、水平方向をｘ軸方向、垂直方向をｙ軸方向とし、右方向をx軸の正の方向、上方向をy軸の正の方向とする座標系とされる。また、Ｒは３×３の行列、Ｔは３×１の行列を表し、ＲおよびＴは周知のカメラキャリブレーションにより設定される。さらに、Ｆはカメラ１１２の焦点距離を表し、dXpは前方画像の１画素の水平方向の長さ、dYpは前方画像の１画素の垂直方向の長さを表す。
【００８６】
これにより、前方画像において、抽出された各オブジェクトについて、オブジェクトの一部または全部を含み、オブジェクトまでの距離に応じた大きさのROIが設定される。
【００８７】
なお、レーダ座標系を前方画像の座標系に変換する方法の詳細については、例えば、特開２００６−１５１１２５号公報などに開示されている。
【００８８】
ROI設定部１６１は、各ROIの前方画像上の位置を示す情報を特徴量算出部１６２に供給する。また、ROI設定部１６１は、各ROIの前方画像上およびレーダ座標系における位置を示す情報を特徴点密度パラメータ設定部１４２に供給する。さらに、ROI設定部１６１は、各ROIの前方画像上の位置およびレーダ座標系における位置を示す情報、並びに、各ROI内のオブジェクトに対応するオブジェクト情報を出力部１３３に供給する。
【００８９】
図１０は、前方画像およびROIの例を示している。図１０の前方画像３４１においては、前方を横断している歩行者３５１を含むROI３５２、および、車線の左側に設置されているガードレール３５３の一部を含むROI３５４の２つのROIが設定されている。なお、以下、適宜、前方画像３４１を例に挙げながら、障害物検出処理の説明を行う。
【００９０】
図５に戻り、ステップＳ６において、特徴量算出部１６２は、未処理のROIを１つ選択する。すなわち、特徴量算出部１６２は、ROI設定部１６１により設定されたROIのうち、後述するステップＳ７乃至Ｓ９の処理を行っていないROIを１つ選択する。なお、以下、ステップＳ６において選択されたROIを選択ROIとも称する。
【００９１】
ステップＳ７において、障害物検出装置１１５は、特徴点抽出処理を実行する。ここで、図１１のフローチャートを参照して、特徴点抽出処理の詳細について説明する。
【００９２】
ステップＳ５１において、特徴量算出部１６２は、特徴量を算出する。例えば、特徴量算出部１６２は、所定の手法（例えば、ハリスのコーナー検出法など）に基づいて、選択ROI内の画像のコーナーの強度を特徴量として算出する。特徴量算出部１６２は、選択ROIの前方画像上の位置、および、選択ROI内の各画素の特徴量を示す情報を特徴点抽出部１６３に供給する。
【００９３】
ステップＳ５２において、特徴点抽出部１６３は、特徴点候補を抽出する。具体的には、特徴点抽出部１６３は、選択ROI内の各画素のうち、特徴量が所定の閾値を超える画素を特徴点候補として抽出する。
【００９４】
ステップＳ５３において、特徴点抽出部１６３は、特徴量の大きい順に特徴点候補をソートする。
【００９５】
ステップＳ５４において、特徴点密度パラメータ設定部１４２は、特徴点密度パラメータを設定する。具体的には、特徴点抽出部１６３は、選択ROIの前方画像上の位置を示す情報を特徴点密度パラメータ設定部１４２に供給する。特徴点密度パラメータ設定部１４２は、選択ROIのレーダ座標系における位置を求める。そして、特徴点密度パラメータ設定部１４２は、選択ROI内のオブジェクトが歩行者であると仮定して、以下の式（９）に基づいて、その歩行者の前方画像における高さ（単位はピクセル）を推定する。
【００９６】
歩行者の高さ（ピクセル）＝身長（ｍ）×焦点距離（ピクセル）÷距離（ｍ）  ・・・（９）
【００９７】
なお、式（９）において、身長は、想定される歩行者の身長の平均値などに基づく定数（例えば、1.7m）であり、焦点距離は、カメラ１１２の焦点距離をカメラ１１２の撮像素子の画素ピッチを用いて表した値であり、距離は、選択ROI内のオブジェクトまでの距離を表し、選択ROIのレーダ座標系における位置により求められる。
【００９８】
次に、特徴点密度パラメータ設定部１４２は、以下の式（１０）に基づいて、特徴点密度パラメータを算出する。
【００９９】
特徴点密度パラメータ（ピクセル）＝歩行者の高さ（ピクセル）÷Pmax  ・・・（１０）
【０１００】
なお、Pmaxは所定の定数であり、例えば、歩行者の動きを検出するために、歩行者の高さ方向において抽出することが望ましい特徴点の数などに基づいて設定される。
【０１０１】
特徴点密度パラメータは、前方画像におけるオブジェクトが歩行者であると仮定した場合、歩行者の大きさに関わらず、換言すれば、歩行者までの距離に関わらず、その歩行者の画像の高さ方向において抽出される特徴点の数がほぼ一定となるように、各特徴点間に設ける間隔の最小値を表す。すなわち、特徴点密度パラメータは、選択ROI内のオブジェクトの自車からの距離が遠いほど小さくなるように設定される。
【０１０２】
特徴点密度パラメータ設定部１４２は、特徴点密度パラメータを示す情報を特徴点抽出部１６３に供給する。
【０１０３】
ステップＳ５５において、特徴点抽出部１６３は、ROI内の全ての画素の選択フラグをオンに設定する。選択フラグは、特徴点に設定できる画素であるか否かを示すフラグであり、特徴点に設定される画素の選択フラグはオンに設定され、特徴点に設定できない画素の選択フラグはオフに設定される。特徴点抽出部１６３は、まず、選択ROI内の全ての画素を特徴点に設定できるように、選択ROI内の全ての画素の選択フラグをオンに設定する。
【０１０４】
ステップＳ５６において、特徴点抽出部１６３は、未処理の特徴点候補の中から最も順位の高い特徴点候補を選択する。具体的には、特徴点抽出部１６３は、後述するステップＳ５６乃至Ｓ５８の処理を行っていない特徴点候補の中から、ソート順において最も順位が高い特徴点候補、すなわち、特徴量が最も大きい特徴点候補を選択する。
【０１０５】
ステップＳ５７において、特徴点抽出部１６３は、選択した特徴点候補の選択フラグがオンであるかを判定する。選択した特徴点候補の選択フラグがオンであると判定された場合、処理はステップＳ５８に進む。
【０１０６】
ステップＳ５８において、特徴点抽出部１６３は、選択した特徴点候補の近傍の画素の選択フラグをオフに設定する。具体的には、特徴点抽出部１６３は、選択した特徴点候補からの距離が特徴点密度パラメータの範囲内の画素の選択フラグをオフに設定する。これにより、選択した特徴点候補からの距離が特徴点密度パラメータの範囲内の画素から新たに特徴点が抽出されなくなる。
【０１０７】
ステップＳ５９において、特徴点抽出部１６３は、選択した特徴点候補を特徴点リストに追加する。すなわち、選択した特徴点候補が特徴点として抽出される。
【０１０８】
一方、ステップＳ５７において、選択した特徴点候補の選択フラグがオフであると判定された場合、ステップＳ５８およびＳ５９の処理はスキップされ、選択した特徴点候補が特徴点リストに追加されずに、処理はステップＳ６０に進む。
【０１０９】
ステップＳ６０において、特徴点抽出部１６３は、全ての特徴点候補について処理したかを判定する。全ての特徴点候補について処理していないと判定された場合、処理はステップＳ５６に戻り、ステップＳ６０において、全ての特徴点候補について処理したと判定されるまで、ステップＳ５６乃至Ｓ６０の処理が、繰り返し実行される。すなわち、ROI内の全ての特徴点候補について、特徴量が大きい順にステップＳ５６乃至Ｓ６０の処理が実行される。
【０１１０】
ステップＳ６０において、全ての特徴点候補について処理したと判定された場合、処理はステップＳ６１に進む。
【０１１１】
ステップＳ６１において、特徴点抽出部１６３は、抽出結果を通知し、特徴点抽出処理は終了する。具体的には、特徴点抽出部１６３は、選択ROIの前方画像上の位置および特徴点リストをベクトル検出部１６４に供給する。
【０１１２】
ここで、図１２乃至図１７を参照して、特徴点抽出処理の具体例について説明する。
【０１１３】
図１２は、ROI内の各画素の特徴量の一例を示している。図１２のROI３５１内の正方形の各欄は画素を示しており、各画素内には各画素の特徴量が示されている。なお、以下、ROI３５１の左上隅の画素を原点（０，０）とし、水平方向をx軸方向、垂直方向をy軸方向とする座標系を用いて、ROI３５１内の各画素の座標を表す。
【０１１４】
ステップＳ５２において、閾値を０に設定し、ROI３５１において特徴量が０を超える画素を特徴点候補として抽出した場合、座標が（２，１）、（５，１）、（５，３）、（２，５）および（５，５）の画素が、特徴点候補ＦＰ１１乃至ＦＰ１５として抽出される。
【０１１５】
ステップＳ５３において、図１３に示されるように、ROI３５１内の特徴点候補が特徴量の大きい方から、特徴点候補ＦＰ１２、ＦＰ１３、ＦＰ１５、ＦＰ１１、ＦＰ１４の順にソートされる。
【０１１６】
ステップＳ５４において、特徴点密度パラメータが設定されるが、以下、特徴点パラメータが２画素（２ピクセル）に設定されたものとして説明する。
【０１１７】
ステップＳ５５において、ROI３５１内の全ての画素の選択フラグがオンに設定される。
【０１１８】
ステップＳ５６において、まず、順位が最も高い特徴点候補ＦＰ１２が選択され、ステップＳ５７において、特徴点候補ＦＰ１２の選択フラグがオンであると判定され、ステップＳ５８において、特徴点候補ＦＰ１２からの距離が２画素以内の画素の選択フラグがオフに設定され、ステップＳ５９において、特徴点候補ＦＰ１２が特徴点リストに追加される。
【０１１９】
図１４は、この時点におけるROI３５１の状態を示している。図内の斜線で示される画素は、選択フラグがオフに設定されている画素である。この時点で、特徴点候補ＦＰ１２からの距離が２画素である特徴点候補ＦＰ１３の選択フラグがオフに設定されている。
【０１２０】
その後、ステップＳ６０において、まだ全ての特徴点候補について処理していないと判定され、処理はステップＳ５６に戻り、ステップＳ５６において、次に特徴点候補ＦＰ１３が選択される。
【０１２１】
ステップＳ５７において、特徴点候補ＦＰ１３の選択フラグはオフであると判定され、ステップＳ５８およびＳ５９の処理はスキップされ、特徴点候補ＦＰ１３は特徴点リストに追加されずに、処理はステップＳ６０に進む。
【０１２２】
図１５は、この時点におけるROI３５１の状態を示している。特徴点候補ＦＰ１３が特徴点リストに追加されず、かつ、特徴点候補ＦＰ１３の近傍の画素の選択フラグがオフに設定されないため、ROI３５１の状態は、図１４に示される状態から変化しない。
【０１２３】
その後、ステップＳ６０において、まだ全ての特徴点候補について処理していないと判定され、処理はステップＳ５６に戻り、ステップＳ５６において、次に特徴点候補ＦＰ１５が選択される。
【０１２４】
ステップＳ５７において、特徴点候補ＦＰ１５の選択フラグがオンであると判定され、ステップＳ５８において、特徴点候補ＦＰ１５からの距離が２画素以内の画素の選択フラグがオフに設定され、ステップＳ５９において、特徴点候補ＦＰ１５が特徴点リストに追加される。
【０１２５】
図１６は、この時点のROI３５１の状態を示している。特徴点候補ＦＰ１２および特徴点候補ＦＰ１５が特徴点リストに追加され、特徴点候補ＦＰ１２または特徴点候補ＦＰ１５からの距離が２画素以内の画素の選択フラグがオフに設定されている。
【０１２６】
その後、特徴点候補ＦＰ１１、特徴点候補ＦＰ１４の順番で、ステップＳ５６乃至Ｓ６０の処理が行われ、特徴点候補ＦＰ１４の処理が終わったとき、ステップＳ６０において、全ての特徴点候補について処理したと判定され、処理はステップＳ６１に進む。
【０１２７】
図１７は、この時点のROI３５１の状態を示している。すなわち、特徴点候補ＦＰ１１、ＦＰ１２、ＦＰ１４、および、ＦＰ１５が特徴点リストに追加され、特徴点候補ＦＰ１１、ＦＰ１２、ＦＰ１４、または、ＦＰ１５からの距離が２画素以内の画素の選択フラグがオフに設定されている。
【０１２８】
そして、ステップＳ６１において、特徴点候補ＦＰ１１、ＦＰ１２、ＦＰ１４、および、ＦＰ１５が登録された特徴点リストがベクトル検出部１６４に供給される。すなわち、特徴点候補ＦＰ１１、ＦＰ１２、ＦＰ１４、および、ＦＰ１５が特徴点としてROI３５１から抽出される。
【０１２９】
このように、特徴点候補の中から特徴量が高い順に特徴点が抽出されるとともに、抽出された特徴点からの距離が特徴点密度パラメータ以下の特徴点候補が特徴点として抽出されなくなる。換言すれば、各特徴点の間隔が特徴点密度パラメータより大きくなるように、特徴点が抽出される。
【０１３０】
ここで、図１８および図１９を参照して、特徴量の値のみに基づいて特徴点を抽出した場合と、上述した特徴点抽出処理を用いて特徴点を抽出した場合を比較する。図１８は、前方画像Ｐ１１およびＰ１２において、特徴量の値のみに基づいて特徴点を抽出した場合の例を示し、図１９は、同じ前方画像Ｐ１１およびＰ１２において、上述した特徴点抽出処理を用いて特徴点を抽出した場合の例を示している。なお、前方画像Ｐ１１およびＰ１２内の黒丸が抽出された特徴点を示している。
【０１３１】
特徴量の値のみに基づいて特徴点を抽出した場合、図１８の画像Ｐ１１内のオブジェクト３６１のように、自車からオブジェクトまでの距離が近く、オブジェクトの画像が大きく鮮明であるとき、オブジェクト３６１に対応するROI３６２内において、オブジェクト３６１の動きを正確に検出するのに十分な数の特徴点が抽出される。しかし、画像Ｐ１２内のオブジェクト３６３のように、自車からオブジェクトまでの距離が遠く、オブジェクトの画像が小さく不鮮明であるとき、オブジェクト３６３に対応するROI３６４内において、抽出される特徴点の数が減るととともに、オブジェクト３６３以外の領域から抽出される特徴点が増える。すなわち、オブジェクト３６３の動きを正確に検出するのに十分な数の特徴点が抽出されなくなる可能性が高くなる。また、図示はしていないが、逆に、ROI３６２内において、抽出される特徴点の数が増えすぎて、後段の処理において、負荷が増大してしまう場合がある。
【０１３２】
一方、上述した特徴点抽出処理を用いて特徴点を抽出した場合、自車からオブジェクトまでの距離が遠いほど高い密度で特徴点が抽出されるため、図１９に示されるように、画像Ｐ１１のROI３６２内および画像Ｐ１２のROI３６４内の両方において、それぞれ、オブジェクト３６１またはオブジェクト３６３の動きを正確に検出するために適切な数の特徴点が抽出される。
【０１３３】
図２０は、図１０の前方画像３４１において抽出される特徴点の例を示している。図内の黒丸が特徴点を示しており、ROI３５２およびROI３５４内の画像のコーナーおよびその付近において、特徴点が抽出されている。
【０１３４】
なお、以上の説明では、画像のコーナーの強度に基づいて特徴点を抽出する例を示したが、オブジェクトの動きベクトルの検出に適した特徴点を抽出することが可能であれば、それ以外の特徴量を用いて特徴点を抽出するようにしてもよい。また、特徴量を抽出する手法も、特定の手法に限定されるものではなく、正確に、迅速に、かつ、簡単な処理により特徴量を検出できる手法を適用することが望ましい。
【０１３５】
図５に戻り、ステップＳ８において、ベクトル検出部１６４は、動きベクトルを検出する。具体的には、ベクトル検出部１６４は、所定の手法に基づいて、選択ROIの各特徴点における動きベクトルを検出する。例えば、ベクトル検出部１６４は、選択ROI内の各特徴点に対応する、次のフレームの前方画像内の画素を検出し、各特徴点から検出した画素に向かうベクトルを、各特徴点における動きベクトルとして検出する。ベクトル検出部１６４は、選択ROIの前方画像上の位置、および、検出した動きベクトルを示す情報をクラスタリング部１６５に供給する。
【０１３６】
図２１は、図１０の前方画像３４１において検出される動きベクトルの例を示している。図内の黒丸で示される特徴点を始点とする線が、各特徴点における動きベクトルを示している。
【０１３７】
なお、ベクトル検出部１６４が動きベクトルを検出する手法は、例えば、周知のLucas-Kanade法、ブロックマッチング法が代表的であるが、特定の手法に限定されるものではなく、正確に、迅速に、かつ、簡単な処理により動きベクトルを検出できる手法を適用することが望ましい。
【０１３８】
図５に戻り、ステップＳ９において、クラスタリング部１６５は、クラスタリング処理を行う。ここで、図２２のフローチャートを参照して、クラスタリング処理の詳細について説明する。
【０１３９】
ステップＳ７１において、ベクトル変換部２６１は、未処理の特徴点を１つ選択する。具体的には、ベクトル変換部２６１は、選択ROI内の特徴点のうち、まだステップＳ７２およびＳ７３の処理を行っていない特徴点を１つ選択する。なお、以下、ステップＳ７１において選択された特徴点を選択特徴点とも称する。
【０１４０】
ステップＳ７２において、ベクトル変換部２６１は、選択した特徴点における動きベクトルを、カメラ１１２の回転角に基づいて変換する。具体的には、ベクトル変換部２６１は、ヨーレートセンサ１１４により検出された自車の旋回方向の角速度、および、カメラ１１２のフレーム間隔に基づいて、前方画像の現在処理中のフレームと次のフレームとの間に自車が旋回方向に回転した角度、すなわち、自車の旋回方向にカメラ１１２が回転した角度を算出する。ベクトル変換部２６１は、選択特徴点における動きベクトルの成分から、カメラ１１２が自車の旋回方向に回転したことにより生じた成分を除くことにより、自車（カメラ１１２）の距離方向の移動、および、選択特徴点における被写体の動きにより生じた動きベクトル（変換ベクトル）を求める。なお、カメラ１１２の自車の旋回方向の回転により生じる動きベクトルの成分の大きさは、被写体までの距離とは無関係である。
【０１４１】
ベクトル変換部２６１は、選択ROIの前方画像上の位置、および、求めた変換ベクトルを示す情報をベクトル分類部２６２に供給する。
【０１４２】
ステップＳ７３において、ベクトル分類部２６２は、動きベクトルの種類を検出する。具体的には、まず、ベクトル分類部２６２は、自車から選択ROI内のオブジェクトまでの距離を示す情報をROI設定部１６１から取得する。
【０１４３】
カメラ１１２が自車の旋回方向に回転していない場合、前方画像内の静止物体上の画素における動きベクトル（以下、背景ベクトルと称する）、すなわち、自車の距離方向の移動のみにより生じる動きベクトルの向きおよび大きさは、その画素の前方画像上の位置、その静止物体の自車からの距離、および、動きベクトルの検出に用いた２枚の前方画像のフレーム間の時間内に自車が移動した距離に基づいて求めることができる。変換ベクトルは、自車の旋回方向へのカメラ１１２の回転により生じた成分が除かれているため、選択特徴点における変換ベクトルと、選択特徴点において理論的に求められる背景ベクトルとを比較することにより、選択特徴点における動きベクトルが、移動物体の動きベクトル（以下、移動物体ベクトルと称する）または背景ベクトルのいずれであるかを検出することができる。換言すれば、選択特徴点が、移動物体または静止物体のいずれの上にある画素であるかを検出することができる。
【０１４４】
ベクトル分類部２６２は、選択特徴点における変換ベクトルと、選択特徴点における理論上の背景ベクトル（カメラ１１２が回転しておらず、かつ、選択特徴点が静止物体上の画素である場合の選択特徴点における動きベクトル）とのx軸方向（前方画像の水平方向）の向きが異なる場合、以下の式（１１）を満たすとき、選択特徴点における動きベクトルは移動物体ベクトルであると判定し、式（１１）を満たさないとき、選択特徴点における動きベクトルは背景ベクトルであると判定する。
【０１４５】
|vx|＞0  ・・・（１１）
【０１４６】
なお、vxは、変換ベクトルのx軸方向の成分を示している。すなわち、選択特徴点における動きベクトルは、選択特徴点における変換ベクトルと理論上の背景ベクトルとのx軸方向の向きが異なる場合、移動物体ベクトルであると判定され、x軸方向の向きが同じ場合、背景ベクトルであると判定される。
【０１４７】
また、ベクトル分類部２６２は、選択特徴点における変換ベクトルと理論上の背景ベクトルとのx軸方向の向きが同じ場合、以下の式（１２）を満たすとき、選択特徴点における動きベクトルは移動物体ベクトルであると判定し、式（１２）を満たさないとき、選択特徴点における動きベクトルは背景ベクトルであると判定する。
【０１４８】
|vx|＞x×tz÷Z  ・・・（１２）
【０１４９】
なお、xは、選択特徴点の前方画像の中心点（X0，Y0）からのx軸方向の距離（長さ）を表し、tzは、動きベクトルの検出に用いた２枚の前方画像のフレーム間の時間内に自車が移動した距離を表し、Zは、選択ROI内のオブジェクトの自車からの距離を表す。すなわち、式（１２）の右辺は、カメラ１１２が回転しておらず、かつ、選択特徴点が静止物体上にある場合の選択特徴点における動きベクトルの水平成分の大きさを表している。従って、選択特徴点における動きベクトルは、選択特徴点における変換ベクトルと理論上の背景ベクトルとのx軸方向の向きが同じ場合、変換ベクトルのx軸方向の成分の大きさが式（１２）の右辺より大きいとき、移動物体ベクトルであると判定され、変換ベクトルのx軸方向の成分の大きさが式（１２）の右辺以下のとき、背景ベクトルであると判定される。
【０１５０】
ステップＳ７４において、ベクトル分類部２６２は、全ての特徴点について処理したかを判定する。全ての特徴点について処理していないと判定された場合、処理はステップＳ７１に戻り、ステップＳ７４において、全ての特徴点について処理したと判定されるまで、ステップＳ７１乃至Ｓ７４の処理が繰り返し実行される。すなわち、ROI内の全ての特徴点における動きベクトルの種類が検出される。
【０１５１】
一方、ステップＳ７４において、全ての特徴点について処理したと判定された場合、処理はステップＳ７５に進む。
【０１５２】
ステップＳ７５において、オブジェクト分類部２６３は、オブジェクトの種類を検出する。具体的には、ベクトル分類部２６２は、選択ROIの前方画像上の位置、および、選択ROI内の各動きベクトルの種類を示す情報をオブジェクト分類部２６３に供給する。
【０１５３】
オブジェクト分類部２６３は、選択ROI内の動きベクトルを分類した結果に基づいて、選択ROI内のオブジェクトの種類を検出する。例えば、オブジェクト分類部２６３は、選択ROI内の移動物体ベクトルの数が所定の閾値以上である場合、選択ROI内のオブジェクトが移動物体であると判定し、所定の閾値未満である場合、選択ROI内のオブジェクトが静止物体であると判定する。あるいは、例えば、オブジェクト分類部２６３は、選択ROI内の全ての動きベクトルに占める移動物体ベクトルの比率が所定の閾値以上である場合、選択ROI内のオブジェクトが移動物体であると判定し、所定の閾値未満である場合、選択ROI内のオブジェクトが静止物体であると判定する。
【０１５４】
ここで、図２３を参照して、オブジェクトの分類処理の具体例について説明する。なお、図２３は、前方画像を模式的に表した図であり、図内の黒の矢印は、ROI３８１内のオブジェクト３８２の動きベクトル、および、ROI３８３内のオブジェクト３８４の動きベクトルを表し、その他の矢印は背景ベクトルを表す。図２３に示されるように、背景ベクトルは、前方画像上のx軸方向のほぼ中央を境にして向きが変わり、左右の両端に近くなるほど、その大きさが大きくなる。また、線３８５乃至３８７は、路上の区分線を表し、線３８８および３８９は、検知領域の境界を表すための補助線である。
【０１５５】
図２３に示されるように、オブジェクト３８２は、背景ベクトルの向きとほぼ反対方向に移動している。従って、オブジェクト３８２の動きベクトルとオブジェクト３８２における理論上の背景ベクトルのx軸方向の向きが異なるため、上述した式（１１）に基づいて、オブジェクト３８２の動きベクトルは、移動物体ベクトルであると判定され、オブジェクト３８２は移動物体に分類される。
【０１５６】
一方、オブジェクト３８４は、背景ベクトルの向きとほぼ同じ方向に移動している。すなわち、オブジェクト３８４の動きベクトルとオブジェクト３８４における理論上の背景ベクトルのx軸方向の向きが同じになる。この場合、オブジェクト３８４の動きベクトルは、自車の移動による成分とオブジェクト３８４の移動による成分との和になり、理論上の背景ベクトルの大きさより大きくなる。従って、式（１２）に基づいて、オブジェクト３８４の動きベクトルは、移動物体ベクトルであると判定され、オブジェクト３８４は移動物体に分類される。
【０１５７】
このように、オブジェクトの移動方向と理論上の背景ベクトルの向きとの関係に関わらず、オブジェクトが移動物体であるか否かを正確に検出することができる。
【０１５８】
一方、例えば、特開６−２８２６５５号公報に記載されているように、動きベクトルと理論上の背景ベクトルとのx軸方向の向きのみに基づいて、移動物体を検出するようにした場合、背景ベクトルの向きとほぼ反対方向に移動しているオブジェクト３８２を移動物体に分類することはできるが、背景ベクトルとほほ同じ方向に移動しているオブジェクト３８４を移動物体に分類することはできない。
【０１５９】
図２２に戻り、ステップＳ７６において、オブジェクト分類部２６３は、移動物体であるかを判定する。オブジェクト分類部２６３は、ステップＳ７５の処理の結果に基づいて、選択ROI内のオブジェクトが移動物体であると判定した場合、処理はステップＳ７７に進む。
【０１６０】
ステップＳ７７において、移動物体分類部２６４は、移動物体の種類を検出し、クラスタリング処理は終了する。具体的には、オブジェクト分類部２６３は、選択ROIの前方画像上の位置を示す情報を移動物体分類部２６４に供給する。移動物体分類部２６４は、例えば、所定の画像認識の手法を用いて、選択ROI内のオブジェクトである移動物体が車両であるか否かを検出する。なお、上述したステップＳ５のROI設定処理において、対向車および先行車が処理対象から除かれているため、この処理により、選択ROI内の移動物体が、自車の横断方向に移動している車両であるか否かが検出される。
【０１６１】
このように、検出対象が移動物体に絞り込まれた後、自車に対して横断方向に移動している車両であるか否かを検出するので、検出精度を向上させることができる。また、選択ROI内の移動物体が車両でないと判定された場合、その移動物体は、検知領域内において車両以外の移動する物体であり、人である可能性が高くなる。
【０１６２】
移動物体分類部２６４は、選択ROIの前方画像上の位置、および、選択ROI内のオブジェクトの種類を示す情報を出力部１３３に供給する。
【０１６３】
一方、ステップＳ７６において、選択ROI内のオブジェクトが静止物体であると判定された場合、処理はステップＳ７８に進む。
【０１６４】
ステップＳ７８において、静止物体分類部２６５は、静止物体の種類を検出し、クラスタリング処理は終了する。具体的には、オブジェクト分類部２６３は、選択ROIの前方画像上の位置を示す情報を静止物体分類部２６５に供給する。静止物体分類部２６５は、例えば、所定の画像認識の手法を用いて、選択ROI内のオブジェクトである静止物体が人であるか否かを判定する。すなわち、選択ROI内の静止物体が人であるか、それ以外の物体（例えば、路側構造物、停止車両など）であるかが検出される。
【０１６５】
このように、検出対象が静止物体に絞り込まれた後、静止している人であるか否かを検出するので、検出精度を向上させることができる。
【０１６６】
静止物体分類部２６５は、選択ROIの前方画像上の位置、および、選択ROI内のオブジェクトの種類を示す情報を出力部１３３に供給する。
【０１６７】
図５に戻り、ステップＳ１０において、特徴量算出部１６２は、全てのROIについて処理したかを判定する。まだ全てのROIについて処理していないと判定された場合、処理はステップＳ６に戻り、ステップＳ１０において、全てのROIについて処理したと判定されるまで、ステップＳ６乃至Ｓ１０の処理が繰り返し実行される。すなわち、設定された全てのROI内のオブジェクトの種類が検出される。
【０１６８】
ステップＳ１１において、出力部１３３は、検出結果を供給する。具体的には、出力部１３３は、移動物体が検出されたROIのうち車両以外の移動物体が検出されたROI内のオブジェクト、および、静止物体が検出されたROIのうち人が検出されたROI内のオブジェクト、すなわち、人である可能性が高いオブジェクトのレーダ座標系における位置、移動方向、および、速度などの検出結果を示す情報を車両制御装置１１６に供給する。
【０１６９】
図２４は、図１０の前方画像３４１における検出結果の例を示す図である。ROI３５２内の領域４０１内のオブジェクト３５１が人である可能性が高いと判定され、オブジェクト３５１のレーダ座標系における位置、移動方向、および、速度などの検出結果を示す情報が車両制御装置１１６に供給される。
【０１７０】
ステップＳ１２において、車両制御装置１１６は、検出結果に応じた処理を行う。例えば、車両制御装置１１６は、図示せぬ表示や装置やスピーカなどを用いて、画像や音声により、検出した人との接触や衝突の回避を促す警報を行う。また、例えば、車両制御装置１１６は、検出した人との接触や衝突を回避するように、自車の速度や進行方向などを制御する。
【０１７１】
ステップＳ１３において、障害物検出システム１０１は、処理を終了するかを判定する。処理を終了しないと判定された場合、処理はステップＳ５に戻り、ステップＳ１３において、処理を終了すると判定されるまで、ステップＳ５乃至Ｓ１３の処理が繰り返し実行される。
【０１７２】
一方、ステップＳ１３において、例えば、自車のエンジンが停止された場合、処理を終了すると判定され、障害物検出処理は終了する。
【０１７３】
以上のように、自車の前方に存在するオブジェクトが移動物体または静止物体のいずれであるかを正確に検出することができ、その結果、自車の前方に存在する人の検出性能を向上させることができる。
【０１７４】
また、検出処理を行う領域がROI内に限定されるため、検出処理の負荷を軽減することができ、処理速度を高速化したり、検出処理を実現するための装置に要するコストを削減したりすることができる。
【０１７５】
さらに、オブジェクトまでの距離に応じてROI内から抽出される特徴点の密度が適切に設定されるので、検出性能を向上させることができるとともに、特徴点が必要以上に抽出されてしまい、検出処理の負荷が増大することが防止される。
【０１７６】
なお、以上の説明では、障害物検出装置１１５から、自車の前方に存在する人の位置、移動方向、および、速度などを検出結果として出力する例を示したが、例えば、検出された全ての移動物体および静止物体の種類、位置、移動方向、および、速度などを検出結果として出力するようにしてもよい。あるいは、例えば、横断方向に走行している車両など、所望の種類のみの物体の位置、移動方向、および、速度などを検出結果として出力するようにしてもよい。
【０１７７】
また、必要に応じて、移動物体分類部２６４および静止物体分類部２６５において、さらに高精度な画像認識を行い、より詳細に移動物体または静止物体の種類を分類するようにしてもよい。
【０１７８】
さらに、移動物体または静止物体の種類を分類する必要がない場合、移動物体または静止物体の種類の検出を行わずに、移動物体または静止物体の位置、移動方向、および、速度などを検出結果として出力するようにしてもよい。
【０１７９】
また、図６のROI設定処理において、速度が所定の閾値より大きいオブジェクトを処理対象から除外するようにしたが、逆に、速度が所定の閾値より大きいオブジェクトのみを処理対象とするようにしてもよい。これにより、対向車および先行車の検出精度を低下させることなく、検出処理の負荷を低減させることができる。
【０１８０】
さらに、図６のROI設定処理において、速度が所定の閾値より大きいオブジェクトに対するROIを求め、求めたROI以外の領域を処理対象とするようにしてもよい。
【０１８１】
また、図１１の特徴点抽出の手法は、上述した動きベクトルを検出するための特徴点を抽出する以外にも、例えば、画像認識における特徴点抽出などにも適用することができる。
【０１８２】
さらに、以上の説明では、車両の前方のオブジェクトを検出する例を示したが、本発明は、前方以外の方向のオブジェクトを検出する場合にも適用することができる。
【０１８３】
また、以上の説明では、画像の高さ方向において抽出することが望ましい特徴点の数に基づいて、特徴点密度パラメータを設定する例を示したが、例えば、画像の所定の面積あたりにおいて抽出することが望ましい特徴点の数に基づいて、特徴点密度パラメータを設定するようにしてもよい。
【０１８４】
なお、本発明は、例えば、自動車、自動二輪車、電車などの車両に設ける障害物検出装置に適用することができる。
【０１８５】
上述した障害物検出装置１１５の一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。障害物検出装置１１５の一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【０１８６】
図２５は、上述した障害物検出装置１１５の一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
【０１８７】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）５０１，ROM（Read Only Memory）５０２，RAM（Random Access Memory）５０３は、バス５０４により相互に接続されている。
【０１８８】
バス５０４には、さらに、入出力インタフェース５０５が接続されている。入出力インタフェース５０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部５０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部５０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部５０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部５０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア５１１を駆動するドライブ５１０が接続されている。
【０１８９】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU５０１が、例えば、記憶部５０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース５０５及びバス５０４を介して、RAM５０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０１９０】
コンピュータ（CPU５０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア５１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
【０１９１】
そして、プログラムは、リムーバブルメディア５１１をドライブ５１０に装着することにより、入出力インタフェース５０５を介して、記憶部５０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部５０９で受信し、記憶部５０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM５０２や記憶部５０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０１９２】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１９３】
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。
【０１９４】
さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】本発明を適用した障害物検出システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】レーザレーダの検出結果の例を示す図である。
【図３】前方画像の例を示す図である。
【図４】図１のクラスタリング部の機能的構成の詳細を示すブロック図である。
【図５】障害物検出システムにより実行される障害物検出処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ５のROI設定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図７】検知領域の例を示す図である。
【図８】処理対象として抽出されるオブジェクトの種類を説明するための図である。
【図９】ROIの設定方法の例を説明するための図である。
【図１０】前方画像およびROIの例を示す図である。
【図１１】図５のステップＳ７の特徴点抽出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１２】ROI内の各画素の特徴量の例を示す図である。
【図１３】特徴点候補のソートを説明するための図である。
【図１４】特徴点抽出処理の具体例を説明するための図である。
【図１５】特徴点抽出処理の具体例を説明するための図である。
【図１６】特徴点抽出処理の具体例を説明するための図である。
【図１７】特徴点抽出処理の具体例を説明するための図である。
【図１８】特徴量のみに基づいて抽出した特徴点の例を示す図である。
【図１９】図１１の特徴点抽出処理により抽出した特徴点の例を示す図である。
【図２０】図１０の前方画像において抽出された特徴点の例を示す図である。
【図２１】図１０の前方画像において検出された動きベクトルの例を示す図である。
【図２２】図５のステップＳ９のクラスタリング処理の詳細を説明するための図である。
【図２３】動きベクトルの種類の検出方法を説明するための図である。
【図２４】図１０の前方画像における検出結果の例を示す図である。
【図２５】コンピュータの構成の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１９６】
１０１  障害物検出システム
１１１  レーザレーダ
１１２  カメラ
１１３  車速センサ
１１４  ヨーレートセンサ
１１５  障害物検出装置
１１６  車両制御装置
１３１  オブジェクト情報処理部
１３２  画像処理部
１３３  出力部
１４１  オブジェクト抽出部
１４２  特徴点密度パラメータ設定部
１５１  位置判定部
１５２  速度判定部
１６１  ROI設定部
１６２  特徴量算出部
１６３  特徴点抽出部
１６４  ベクトル検出部
１６５  クラスタリング部
２６１  ベクトル変換部
２６２  ベクトル分類部
２６３  オブジェクト分類部
２６４  移動物体分類部
２６５  静止物体分類部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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