(57)【要約】【課題】障害物としてなり得ない立体物を除外することが可能な車両の周辺監視装置を提供する。【解決手段】カメラ１１および１２は、車両の前方を異なる視点からステレオ画像で撮像する。物標検出部２１は、カメラ１１および１２で撮影された一対の画像に含まれている物標を検出する。物標除外部２２は、検出された物標のうち、他の物標と基準幅以上の空間を介して離れておりかつ基準高さ以上にある物標を、検出結果から除外する。立体物判定部２３は、物標除外部２２で不要なものが除外された物標に基づいて、画像で捉えられた立体物を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の周辺を監視する装置であって、
車両の周辺にある物標に関する情報を取得する物標情報取得部と、
前記物標情報取得部で取得された物標のうち、車両からの距離が所定の範囲内にある複数の物標を抽出し、第１の物標から高さ方向に所定幅以上の空間を介して離れている第２の物標を検出結果から除外する物標除外部と、
前記物標除外部から出力される物標の検出結果に基づいて、車両の周辺に存在する立体物を特定する立体物特定部とを備えることを特徴とする、車両の周辺監視装置。
【請求項２】
前記物標検出部は、物標が有する特徴箇所を複数の検出点として検出し、
前記物標除外部は、前記物標検出部で検出された、前記第１の物標が有する複数の検出点の分布領域と前記第２の物標が有する複数の検出点の分布領域とが、高さ方向に所定幅以上の空間を介して離れているか否かを判断することを特徴とする、請求項１に記載の車両の周辺監視装置。
【請求項３】
前記物標除外部は、所定の基準高さ以上ある前記第２の物標を検出結果から除外することを特徴とする、請求項２に記載の車両の周辺監視装置。
【請求項４】
前記所定の基準高さは、前記車両から所定の範囲内の距離にある複数の物標が有する検出点の高さ分布状況に基づいて決定されることを特徴とする、請求項３に記載の車両の周辺監視装置。
【請求項５】
前記第１の物標は、道路面上の物標であることを特徴とする、請求項１に記載の車両の周辺監視装置。
【請求項６】
前記立体物特定部は、三次元実空間を分割して形成される上下方向に延在する複数の区分空間のそれぞれについて、前記検出された物標に基づいたヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づいて立体物を特定することを特徴とする、請求項１に記載の車両の周辺監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の周辺監視装置に関し、より特定的には、車両に搭載され、車両の周囲を監視して立体物を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体物との衝突回避や自動走行などの車両運転支援を実現するために、車両の周辺を監視して走行の障害となる立体物を検出する装置が種々開発されている。この立体物検出装置では、例えば、車両の周辺に存在する様々な物標を検出し、所定の手法に従って、この検出した物標が障害物となる立体物であるか否かを特定することを行う。このような技術は、特許文献１などで提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載されている技術では、三次元の実空間を上下に延在する複数の区分空間に分割し、車両の周辺で検出された物標の検出点を複数の区分空間のいずれかに投影する。そして、この特許文献１に記載されている技術では、区分空間ごとに検出点の距離に関するヒストグラムを作成し、このヒストグラムの結果に基づいて各区分空間における立体物の特定および車両から立体物までの距離を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７６０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている技術では、上下に延在する区分空間を利用しているので、道路面に近い位置にある物標（例えば、歩行者や車両など）と車両の高さよりも高い位置にある物標（例えば、看板や樹木など）とが、車両から同じぐらいの距離および方向に存在していた場合、それぞれの物標に対して検出された検出点は同じ区分空間に投影されることになる。
【０００６】
このため、ヒストグラムの結果によっては、車両走行の障害となり得ない車両の高さよりも高い位置にある物標が、道路面に近い位置にある障害物となる物標とグルーピング処理されて、１つのまとまった障害物となり得る立体物として誤検出されてしまうおそれが生じる、という問題がある。この立体物の誤検出は、衝突回避などの運転支援制御における精度の低下を招く。
【０００７】
なお、上記特許文献１では、道路面からの単純な高さが所定値以上である検出点については、ヒストグラムに反映させないことで誤検出を防ぐ手法も開示されている。しかし、道路面からの高さを正確に判断するには、道路面の推定が必須となり、装置の処理負荷が増大するという課題がある。また、道路面の推定に誤差が生じれば、立体物の検出に影響が及ぶことになる。さらに、上り坂や下り坂の走行中には道路面の勾配を正確に考慮する必要があり、立体物の道路面からの高さだけで処理の対象か否かを判断することは、非常に困難であるといえる。
【０００８】
それ故に、本発明の目的は、障害物としてなり得ない物標と障害物となり得る物標とが１つの立体物として特定されることを回避して、衝突回避などの運転支援制御における精度の低下を防ぐことが可能な車両の周辺監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両の周辺を監視する装置に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の車両の周辺監視装置は、車両の周辺にある物標に関する情報を取得する物標情報取得部と、物標情報取得部で取得された物標のうち、車両からの距離が所定の範囲内にある複数の物標を抽出し、第１の物標（例えば、道路面上の物標である）から高さ方向に所定幅以上の空間を介して離れている第２の物標を検出結果から除外する物標除外部と、物標除外部から出力される物標の検出結果に基づいて、車両の周辺に存在する立体物を特定する立体物特定部とを備えることを特徴としている。
【００１０】
典型的には、物標検出部は、物標が有する特徴箇所を複数の検出点として検出する。そして、物標除外部は、物標検出部で検出された、第１の物標が有する複数の検出点の分布領域と第２の物標が有する複数の検出点の分布領域とが、高さ方向に所定幅以上の空間を介して離れているか否かを判断する。
【００１１】
好ましくは、物標除外部は、所定の基準高さ以上ある第２の物標を検出結果から除外する。なお、所定の基準高さは、車両から所定の範囲内の距離にある複数の物標が有する検出点の高さ分布状況に基づいて決定されるとよい。
【００１２】
また、典型的には、立体物特定部は、三次元実空間を分割して形成される上下方向に延在する複数の区分空間のそれぞれについて、検出された物標に基づいたヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づいて立体物を特定することを行う
【発明の効果】
【００１３】
上述した車両の周辺監視装置によれば、障害物としてなり得ない物標と障害物となり得る物標とが１つの立体物として特定されることを回避するので、正確な立体物に基づいた精度の高い衝突回避などの運転支援制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の周辺監視装置１の概略構成を示す図
【図２Ａ】走行車両が遭遇する周辺環境の一場面を示す図
【図２Ｂ】図２Ａに示す一場面において検出される物標の検出点の一例を示す図
【図３】立体物判定部２３がグルーピング処理の結果として特定した立体物の一例を示す図
【図４】物標除外部２２が行う対象とならない物標を除外する処理の手順を示すフローチャート
【図５Ａ】物標除外部２２が行う物標除外の判断手法を説明する図
【図５Ｂ】物標除外部２２が行う物標除外の判断手法を説明する図
【図６Ａ】立体物判定部２３が定義する二次元平面領域の一例を説明するための図
【図６Ｂ】図６Ａに示した二次元平面領域上に図２Ｂで検出された物標の検出点を投影した場合を説明するための図
【図６Ｃ】図６Ｂに示した二次元平面領域上に投影された検出点に対するグルーピング処理を説明するための図
【図６Ｄ】物標除外部２２によって物標が除外された後で二次元平面領域上に投影された検出点に対するグルーピング処理を説明するための図
【図７Ａ】立体物判定部２３が図６Ｃのグルーピング処理の結果として特定した立体物の一例を示す図
【図７Ｂ】立体物判定部２３が図６Ｄのグルーピング処理の結果として特定した立体物の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の周辺監視装置１の概略構成を示す図である。図１において、本実施形態に係る車両の周辺監視装置１は、物標情報取得部１０と、立体物特定部２０とを備えている。
【００１６】
まず、本実施形態の車両の周辺監視装置１に含まれる各構成を説明する。
物標情報取得部１０は、車両の周辺に存在する障害物などの物標に関する情報を取得するために用いられる。この物標情報取得部１０には、典型的には、同じ物標を異なる２つの視点から撮影した画像を取得できるステレオカメラ装置を含んだ構成で実現されるか、または電磁波などのレーダ波を物標に向けて発信して反射波を受信できるレーダ装置を含んだ構成で実現されるか、あるいはステレオカメラ装置とレーダ装置とを含んだ構成で実現される。
以下の本実施形態では、ステレオカメラ装置を含んだ構成による物標情報取得部１０を一例に挙げて説明する。
【００１７】
物標情報取得部１０は、２台のカメラ１１およびカメラ１２を含む。このカメラ１１およびカメラ１２は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）またはＣＣＤ（Charge Coupled Device ）などのイメージセンサである。好ましくは、カメラ１１およびカメラ１２は、画角および画素数が等しく、車両のフロントガラス内側に前方の視野領域を撮像可能な状態で、道路面から同じ高さ位置に所定の間隔を有して取り付けられている。そして、カメラ１１とカメラ１２とは、所定の周期で互いに同期して車両前方を撮像し、この撮像した一対の画像を立体物特定部２０へ出力する。
【００１８】
物標情報取得部１０がステレオカメラ装置である本実施形態の場合、立体物特定部２０は、画像処理装置に該当することとなる。この場合において、立体物特定部２０は、物標検出部２１、物標除外部２２、および立体物判定部２３を含む。
【００１９】
物標検出部２１は、物標情報取得部１０のカメラ１１およびカメラ１２で撮影された異なる視点から撮影した一対の画像を入力し、この一対の画像に含まれている物標を検出する。
典型的には、物標検出部２１は、いわゆるステレオ法の技術を利用し、カメラ１１で撮像された画像とカメラ１２で撮像された画像とに対してステレオマッチング処理などを施して、２つの画像の相関を求める。そして、物標検出部２１は、同じ物標に対する視差を用いた三角測量の原理に基づいて、三次元実空間内における物標の存在位置、すなわち車両（の基準点）から物標までの距離、および車両（の基準点）から物標への方向を抽出する。
【００２０】
具体例を用いて、物標検出部２１で行われる処理を説明する。
例えば、図２Ａに示すような道路を車両が走行している場面を考える。この場面では、物標検出部２１は、走行車両から撮像される画像領域５５に含まれる物標として、歩行者５１および街路樹５２に対して図２Ｂに示すように物標の検出点（図中黒丸）を複数検出することとなる。この検出点として検出される箇所は、エッジ部分やコントラスト差が生じている部分などの物標の特徴ある箇所である。そして、物標検出部２１では、この検出された複数の検出点に関して、車両からの距離および車両からの方向に関する位置情報がそれぞれ抽出される。
【００２１】
後述する立体物判定部２３が実行する技術では、図２Ｂで示した車両から同じぐらいの距離（車両から所定の範囲内の距離）に、障害物となり得ない物標（この例では街路樹５２）の複数の検出点と、障害物となり得る物標（この例では歩行者５１）の複数の検出点とが、同時に検出されてしまえば、図３に示すように２つの物標を１つの立体物６２ａとして認識してしまう（グルーピング処理）。このような認識処理は、衝突回避などの運転支援制御の精度を著しく低下させることとなる。
【００２２】
そこで、本発明は、物標除外部２２の構成を新たに備えて、物標検出部２１で検出された物標（図２Ａの例では歩行者５１および街路樹５２）を解析し、従来技術では実施することができなかった「障害物としてなり得ない物標と障害物となり得る物標とが１つの立体物として特定されることを回避する」ことを可能とする点を特徴としている。
以下に、本発明の特徴的な構成である物標除外部２２を説明する。
【００２３】
図４は、図１に示した物標除外部２２が行う物標を除外する処理の手順を示すフローチャートである。
まず、物標除外部２２は、物標検出部２１で検出された複数の検出点について、車両から所定の範囲内の距離にある１つの検出点グループを選択する（ステップＳ４０１）。そして、物標除外部２２は、選択した検出点グループについて検出点の分布状況を確認する（ステップＳ４０２）。この検出点の分布状況に従って、物標除外部２２は、ある任意の２つの物標について物標間の空間幅ｗが所定の基準幅以上であるものが存在するか否かを判断する（ステップＳ４０３）。
【００２４】
具体的な例で説明すると、図５Ａに示すように、歩行者５１（第１の物標）の検出点５１ａと街路樹５２（第２の物標）の検出点５２ａとが、１つの検出点グループとなる。そして、歩行者５１の検出点５１ａから街路樹５２の検出点５２ａまでの空間幅ｗが、所定の基準幅以上であるか否かが判断される。ここで、２つの物標が所定の基準幅以上の空間を介して離れているということは、この２つの物標が１つの立体物を形成するものではないことを意味している。
【００２５】
第２の物標が第１の物標から所定の基準幅以上の空間幅ｗを介して存在していることが確認できると（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、物標除外部２２は、次にこの第２の物標が所定の基準高さｈを超えるか否かを判断する（ステップＳ４０４、図５Ｂ）。この判断は、第２の物標が、第１の物標とまとまって１つの立体物を形成し得ない高い位置にある物標であることを確定するために行われる。この所定の基準高さｈは、選択した検出点グループに含まれる複数の検出点の高さ平均Ａｖｅと検出点分布の標準偏差σとを用いて、例えば次式［１］に基づいて設定される。
ｈ＝Ａｖｅ＋２σ  …  ［１］
【００２６】
そして、第２の物標の高さが所定の基準高さｈを超えると判断した場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、物標除外部２２は、この第２の物標（街路樹５２）の検出点５２ａを検出結果から除外する（ステップＳ４０５）。
一方、第１の物標から所定の基準幅以上の空間幅ｗを介して存在している第２の物標が確認できない場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、または第２の物標の高さが所定の基準高さｈを超えないと判断した場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）には、物標除外部２２は、第２の物標（街路樹５２）の検出点５２ａを検出結果から除外しない。
【００２７】
なお、上記ステップＳ４０２〜Ｓ４０５で説明した処理は、車両から所定の範囲内の距離にあるすべての検出点グループについてそれぞれ実行される（ステップＳ４０１およびＳ４０６）。
【００２８】
立体物判定部２３は、この物標除外部２２から出力される検出結果に基づいて、立体物を判定する。
典型的には、立体物判定部２３は、格子状に複数の領域に区分された道路面に平行な二次元平面領域を定義しており、物標検出部２１で検出されかつ物標除外部２２において対象とならない物標が除外された三次元実空間上の物標の検出点を、この二次元平面領域上のいずれかの区分領域へ投影する。そして、立体物判定部２３は、検出点の二次元平面領域上への投影結果に従って、道路面上に存在している立体物を判定する。
【００２９】
上述した図２Ａに示すような道路を車両が走行している場面を用いて、立体物判定部２３で行われる処理を具体的に説明する。
立体物判定部２３において、図６Ａに示すような格子状に複数の区分領域６０に分割された二次元平面領域が定義されている場合を想定する。この場合、三次元の実空間は、区分領域６０を断面として道路面に垂直な角柱領域となる上下方向に延在した複数の区分空間に分割されることになる。立体物判定部２３は、図２Ｂのように検出された実空間上の複数の検出点を、図６Ｂのように該当する区分領域６０（投票箱ともいう）にそれぞれ投影する（投票するともいう）。すなわち、三次元空間上の高さ位置に関係なく、同じ区分空間に存在する検出点が、１つの区分領域６０に投影される。次に、立体物判定部２３は、各々の区分領域６０において投影された検出点の個数を判断して、予め定めた閾値以上の個数の検出点が投影された区分領域６０を求める。そして、立体物判定部２３は、この求めた検出点が閾値以上ある区分領域６０について、近接する領域を１つのグループにまとめ（グルーピングして）、立体物が存在する領域として判定する。
【００３０】
例えば、物標除外部２２において、第２の物標である街路樹５２の検出点５２ａを除外しないで立体物判定部２３における処理を行った場合には、図６Ｃにおいて斜線で網掛けされた街路樹５２の検出点を含めた区分領域６２が、立体物が存在する領域であると判定される。
立体物判定部２３は、立体物が存在すると判定した区分領域６２について、それぞれ検出点の位置情報に基づいて、道路面に最も近い検出点から道路面から最も遠い検出点までを１つのまとまった立体物であると解釈する。
この立体物判定部２３によって１つとして解釈された立体物は、図７Ａに示すように、歩行者５１および街路樹５２の両方を含む大きな矩形枠で表される１つの立体物６２ａとして特定される。
【００３１】
一方、物標除外部２２において、第２の物標である街路樹５２の検出点５２ａを除外して立体物判定部２３における処理を行った場合には、図６Ｄにおいて斜線で網掛けされた街路樹５２の検出点を含めない区分領域６１が、立体物が存在する領域であると判定される。
立体物判定部２３は、立体物が存在すると判定した区分領域６１について、それぞれ検出点の位置情報に基づいて、道路面に最も近い検出点から道路面から最も遠い検出点までを１つのまとまった立体物であると解釈する。
よって、この場合の立体物判定部２３によって１つとして解釈された立体物は、図７Ｂに示すように、歩行者５１だけを含む小さな矩形枠で表される１つの立体物６１ａとして特定される。
【００３２】
なお、上述した物標情報取得部１０、物標検出部２１、および立体物判定部２３が行う処理は、立体物の特定に関する既存の技術である。従って、本実施形態で述べた構成や処理手法などはあくまで一例に過ぎず、特許文献１に記載されている技術（三次元の実空間を上下に延在する複数の区分空間に分割し、複数の区分空間のそれぞれについてヒストグラムを作成し、ヒストグラムに基づいて立体物を特定する技術）や、当業者に周知の慣用技術などを用いて、立体物の特定を行っても構わない。
【００３３】
以上のように、本発明の一実施形態に係る車両の周辺監視装置１によれば、車両から所定の範囲内の距離に、障害物となり得ない物標と障害物となり得る物標とが同時に検出された場合であっても、特定の物標から所定の基準幅以上の空間幅ｗを介して存在し、また所定の基準高さｈを超える物標が存在する場合には、当該物標を検出結果から除外することを行う。
これにより、障害物としてなり得ない物標と障害物となり得る物標とが１つの立体物として特定されることを回避することができるので、正確な立体物に基づいた精度の高い衝突回避などの運転支援制御を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、カメラ１１およびカメラ１２が車両のフロントガラスの内側に設けられ、車両進行方向の画像を撮影する場合を説明している。しかし、これ以外にも、カメラ１１およびカメラ１２を車両のリアガラスやサイドガラスの内側に設けて、車両の後方や側方の画像を撮影しても構わない。
【００３５】
なお、本発明の実施形態における車両の周辺監視装置を構成する一部または全部の機能ブロックは、中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、ハードディスクなど）、および入出力装置などのハードウエア資源を用いることで実現され、典型的には集積回路であるＩＣ（ＬＳＩ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどとも称される）として具現化される。これらの機能ブロックは、個別に１チップ化されてもよいし、一部または全部を含むように１チップ化されてもよい。
また、集積回路化の手法は、ＩＣに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＩＣ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＩＣ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別の技術により、ＩＣに置き換わる集積回路化の技術（バイオ技術など）が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
【００３６】
また、上述した本発明の一実施形態に係る車両の周辺監視装置が実行する立体物の特定方法は、記憶装置に格納された立体物の特定方法の手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現されてもよい。この場合、プログラムデータは、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどの記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。なお、記録媒体は、ＲＯＭやＲＡＭやフラッシュメモリなどの半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスクなどの磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤなどの光ディスクメモリ、およびメモリカードなどをいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路などの通信媒体も含む概念である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の車両の周辺監視装置は、障害物との衝突回避や自動走行などの車両運転支援システムを搭載した車両などに利用可能であり、特に障害物としてなり得ない物標を物標検出の結果から排除して、運転支援制御における精度の低下を防ぎたい場合などに有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１  車両の周辺監視装置
１０  物標情報取得部
１１、１２  カメラ
２０  立体物特定部
２１  物標検出部
２２  物標除外部
２３  立体物判定部
５１  歩行者
５２  街路樹
５５  画像領域
５１ａ、５２ａ  検出点
６０、６１、６２  区分領域
６１ａ、６２ａ  立体物
【図１】
2013161434.tif 000003
【図２Ａ】
2013161434.tif 000004
【図２Ｂ】
2013161434.tif 000005
【図３】
2013161434.tif 000006
【図４】
2013161434.tif 000007
【図５Ａ】
2013161434.tif 000008
【図５Ｂ】
2013161434.tif 000009
【図６Ａ】
2013161434.tif 000010
【図６Ｂ】
2013161434.tif 000011
【図６Ｃ】
2013161434.tif 000012
【図６Ｄ】
2013161434.tif 000013
【図７Ａ】
2013161434.tif 000014
【図７Ｂ】
2013161434.tif 000015