(57)【要約】【課題】遠方からでも交差点路面内にレーザーマーカーを形成でき、且つ検出したマーカーによって他車両がどの方向から交差点に進入してくるかを判定することができる前方障害物検知装置を提供する。【解決手段】本実施形態の前方障害物検知装置５０は、自車両が走行する路面上に該自車両を特定する自車両マーカーを投射する出力装置１と、自車両が走行する路面と交差する路面上に投射された自車両マーカー、及び他車両を特定する他車両マーカーを検出して、衝突の可能性があるか否かを判断する検出装置７と、交差点内でのマーカー生成位置の特定、及び障害物への衝突可能性を判断する制御装置４と、マーカーの位置を特定するために見通しの悪い交差点においても、相手車両の存在を早期に認知できるＩＴＳシステム５、及び自車両の正確な位置を特定するＧＰＳ受信機６を有する補足手段８と、を備えて構成されている。【選択図】図１
2013061773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、当該車両の進路前方に対して交差する他の進路から進入してくる他の車両の有無を検知する前方障害物検知装置であって、
前記車両の進路前方の路面上に当該車両を特定する車両マーカーを投射する出力装置と、前記他の車両が搭載した前記出力装置から前記各進路の交差点の路面に投射された他の車両マーカーを検出する検出装置と、を備え、
前記出力装置は、光の偏向角を可変する光偏向素子を備えることにより、前記車両が前記交差点に向けて接近中であっても前記車両マーカーを前記交差点の路面上の特定位置に停止させ続けることを特徴とする前方障害物検知装置。
【請求項２】
前記出力装置は、レーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を収束する光学系と、該光学系により収束されたレーザー光を偏向する光偏向素子と、を備え、
前記車両と前記交差点との相対位置情報により決定された印加電圧を用いて前記光偏向素子の偏向角を制御することにより、前記交差点の特定位置に前記レーザー光を投射することを特徴とする請求項１に記載の前方障害物検知装置。
【請求項３】
前記出力装置は、前記車両が前記交差点に進入するまでの期間、該車両を特定するマーカーを該車両の進行方向にある車線幅と等しい幅で投射することを特徴とする請求項１又は２に記載の前方障害物検知装置。
【請求項４】
前記出力装置は、前記車両が前記交差点に進入するまでの期間、前記交差点の車線幅と等しい幅で前記マーカーを投射する第１の光偏向素子と、前記交差点より遠方に前記マーカーを投射する第２の光偏向素子とを少なくとも備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の前方障害物検知装置。
【請求項５】
前記検出装置は、前記路面に投射されたマーカーを撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像されたマーカーが前記車両に係るマーカーであるか、或いは前記他車両から投射されたマーカーであるかを判断する画像処理手段と、該画像処理手段により判断された前記他車両のマーカーの位置と形状に基づいて前記他車両との衝突判定を行なう衝突判定手段と、該衝突判定手段により衝突の可能性が高いと判定された場合に警報を発する警報手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の前方障害物検知装置。
【請求項６】
前記検出装置は、前記撮像手段により撮像された画像を処理してエッジ及び白線を検出することにより前記交差点を複数の路面部分に分割する路面分割手段を備え、何れの前記路面部分に前記他車両からのマーカーが投射されているかという情報に基づいて前記他車両の進行方向を判断することを特徴とする請求項１又は５に記載の前方障害物検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向器を用いたレーザー出力装置と画像認識を用いた前方障害物検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交差点での出会いがしらによる衝突事故を未然に防止するために、各種センサを用いた衝突回避システムが提案されている。車両の衝突回避システムとして広く実用化されているもののひとつに車載レーダがある。車載レーダは、大きく分けてレーザー光を出射する投光部、検出対象である障害物からの反射光を検出する受光部、光の投光制御と検出信号の処理を行う信号処理部、及び障害物への衝突確率が高まったことを車両操縦者に伝える警報器部などにより構成される。
しかしながら、このような構成の車載レーダを用いた場合、車両走行中に検出対象からの反射光を得られない状況が発生する場合がある。即ち、建物が立ち並んで見通しの悪い交差点では、当該建物が障害となって車両が実際に交差点に進入してくるまで、車両の反射光を検知することはできないといった問題がある。
この問題を解決するために特許文献１には、交通事故の発生が最も多い交差点で適応可能なＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）システムとして、見通しの悪い交差点においても、相手車両の存在を早期に認知できる車両運転支援システムが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示されている従来技術は、前方に投射したレーザー光を検出することにより他車両との衝突の危険を早期に認知することができるが、一方で、外光によるノイズの影響や路面の凹凸により、ビーム点列の形状が変化して誤検知が発生することが懸念される。また、車両から遠方にビーム点列を形成することが困難であるため、遠方からある程度の速度で交差点に進入してくる他車両については、検出後に回避するための十分な時間を確保することが事実上不可能であるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、遠方からでも交差点路面内にレーザーマーカーを形成でき、且つ検出したマーカーによって他車両がどの方向から交差点に進入してくるかを判定することができる前方障害物検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、車両に搭載され、当該車両の進路前方に対して交差する他の進路から進入してくる他の車両の有無を検知する前方障害物検知装置であって、前記車両の進路前方の路面上に当該車両を特定する車両マーカーを投射する出力装置と、前記他の車両が搭載した前記出力装置から前記各進路の交差点の路面に投射された他の車両マーカーを検出する検出装置と、を備え、前記出力装置は、光の偏向角を可変する光偏向素子を備えることにより、前記車両が前記交差点に向けて接近中であっても前記車両マーカーを前記交差点の路面上の特定位置に停止させ続けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、遠方から交差点に進入する車両の検知が可能になり実用的な前方障害物検知装置を実現することができる。また、交差点で適用可能なＩＴＳシステムや測距レーザーレーダのサブシステムとしての適用等が期待される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係る前方障害物検知装置の機能を表すブロック図である。
【図２】（ａ）は本実施形態に係る前方障害物検知装置の出力装置の内部構成を示すブロック図であり、（ｂ）は検出装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る出力装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】（ａ）は本実施形態の前方障害物検知装置における出力動作を説明する図であり、（ｂ）は本実施形態の前方障害物検知装置における検出動作を説明する図である。
【図６】４台の車両が交差点に進入する様子を模式的に示す図である。
【図７】白線検知、及びエッジ検知の認識技術を用いて交差点内を分割しマーカー生成位置を特定する方法を説明する図である。
【図８】本実施形態に係る検出装置において画像分割で他車両の進入方向を判定する方法を説明する図である。
【図９】（ａ）は、光偏向素子が１つの場合のマーカー生成方法を説明する図であり、（ｂ）は、光偏向素子が２つの場合のマーカー生成方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【０００８】
本発明の要旨は、車両に搭載され、当該車両の進路前方に対して交差する他の進路から進入してくる他の車両の有無を検知する前方障害物検知装置である。
更に、実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本実施形態に係る前方障害物検知装置の機能を表すブロック図である。本実施形態の前方障害物検知装置５０は、車両の進路前方の路面上に当該車両を特定する車両マーカーを投射する出力装置１と、他の車両が搭載した出力装置１から各進路の交差点の路面に投射された他の車両マーカーを検出する検出装置７と、交差点内でのマーカー生成位置の特定、及び障害物への衝突可能性を判断する制御装置４と、マーカーの位置を特定するために見通しの悪い交差点においても、他車両の存在を早期に認知できるＩＴＳシステム５、及び車両の正確な位置を特定するＧＰＳ受信機６を有する補足手段８と、を備えて構成されている。
尚、検出装置７は、車両前方の路面を含む周囲の画像を撮像するカメラ（撮像手段）２と、制御装置４が障害物への衝突の可能性が高まったと判断した場合に、車両操縦者に警報を報知する警報装置３と、を含んでいる（詳細は後述する）。また、制御装置４には、カメラ２により撮像した画像を処理する画像処理部４ａが含まれている。尚、補足手段８は必ずしも必要ではなく、本実施形態に係る前方障害物検知装置５０がマーカーの位置を特定する場合の精度を更に高めるための補足的な手段である。
【０００９】
図２（ａ）は本実施形態に係る前方障害物検知装置の出力装置の内部構成を示すブロック図であり、図２（ｂ）は検出装置の内部構成を示すブロック図である。図２（ａ）の出力装置１は、レーザー光源１ａと、光偏向素子１ｃにレーザー光を導入する光学系１ｂと、光学系１ｂから出射したレーザー光を偏向する光偏向素子１ｃと、を備え、自車両と交差点との相対位置情報により決定された印加電圧８を用いて光偏向素子１ｃに係る偏向角θを制御することにより、交差点の特定位置をリアルタイムに追尾することができる。これにより、本実施形態に係る前方障害物検知装置５０の出力装置１は、光の偏向角θを可変する光偏向素子１ｃを備えることにより、車両が交差点に接近中であっても車両マーカーを路面上の特定位置に停止状態で投射することができる。
図２（ｂ）の検出装置７は、路面に投射されたマーカーを撮像するカメラ２と、カメラ２により撮像されたマーカーが自車両に係るマーカーであるか、或いは他車両から投射されたマーカーであるかを判断する画像処理手段４ａと、画像処理手段４ａにより判断された自車両のマーカー及び他車両のマーカーの位置と形状に基づいて自車両と他車両との衝突判定を行なう衝突判定手段４ｂと、衝突判定手段４ｂにより衝突の可能性が高いと判定された場合に警報を発する警報手段３と、を備えて構成されている。尚、検出装置７に警報手段３を含まないように構成しても構わない。また、衝突判定手段４ｂは、制御装置４に備えられた演算装置（ＣＰＵ等）により演算された結果に基づいて警報を発するか否かが判断される。
【００１０】
図３は本実施形態に係る出力装置の動作を説明するフローチャートである。このフローチャートでは、交差点に自車両が進入する場合を想定して説明する。まず、出力装置１は、カメラ２により交差点の画像を撮影する（Ｓ１）。撮影された画像は画像処理部４ａにより画像処理が施されて、建物のエッジや路面の白線等を認識して、そこから交差点内路面でのマーカー生成位置を特定する（Ｓ２）。マーカー生成位置が特定されると、その位置にマーカーが投射されるように光偏向素子１ｃに印加電圧８の値を決定する（Ｓ３）。光偏向素子１ｃは決定された印加電圧８に基づいてレーザー光の偏向角を制御する（Ｓ４）。その結果、交差点の所定のマーカー生成位置にマーカーを生成する（Ｓ５）。以下、この一連の動作を自車両と交差点との位置関係をみながらリアルタイムに偏向角を可変して、常に一定の生成位置にマーカーが投射されるように制御する。
【００１１】
図４は本実施形態に係る検出装置の動作を説明するフローチャートである。このフローチャートでは、交差点に自車両が進入する場合を想定して説明する。まず、カメラ２により交差点を撮影して、交差点内に自車両を含む他のマーカーが存在するか否かを画像処理部４ａで画像処理して検索する（Ｓ１１）。その結果、マーカーが存在すると（Ｓ１１でＹ）、そのマーカーの中に他車両のマーカーがあるか否かをチェックする（Ｓ１２）。もし、自車両のマーカーのみで、他車両のマーカーが存在しなければ（Ｓ１２でＮ）、その時点で終了する。また、自車両のマーカーと他車両のマーカーが存在する場合は（Ｓ１２でＹ）、自車両の速度と交差点までの距離から衝突の可能性を判定する（Ｓ１３）。その結果、他車両のマーカーを認知していながら自車両が交差点に進入した場合は、衝突の可能性が有りと判断して（Ｓ１４でＹ）、警報装置３に対して警報を発するように信号を出す（Ｓ１５）。
【００１２】
図５（ａ）は本実施形態の前方障害物検知装置における出力動作を説明する図であり、図５（ｂ）は本実施形態の前方障害物検知装置における検出動作を説明する図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。
図５（ａ）において、まず自車両のカメラ２が交差点を撮影する。撮影された画像は画像処理部４ａにより、交差点内路面でのマーカー生成位置を特定する。この際の処理は白線検知や路肩のエッジ検知、または参照データとして用意されている交差点進入画像を基に自車両走行レーンを区分し、ここをマーカー生成位置とする。また、位置特定のための補足的な手段としてＩＴＳインフラ５やＧＰＳセンサ５による自車両の位置、地図情報などを利用したデータを参照することも可能である。
マーカー生成位置を特定することにより、その位置にマーカーを投射するために光偏向素子１ｃへの印加電圧９を決定する。光偏向素子１ｃは印加電圧によってレーザーの偏向角を制御し、狙いの位置にマーカーを生成する。自車両が走行中であれば、自車両と交差点の相対関係により狙いの位置が逐次変化するため、制御装置４は光偏向素子１ｃに印加する印加電圧を変えることで、位置変化をリアルタイムにトラッキングすることができる。
図５（ｂ）において、検出動作では、まず自車両のカメラ２が交差点を撮影する。撮影された画像は画像処理部４ａにより、マーカーが自車両走行レーンのものか、また自車両に対してどの方向から進入してくる他車両が発するマーカーなのかを判断する。この際の処理は出力動作で行なわれる手段と同様の検知技術を用いて画像分割を行うことで実現できる。マーカーの位置と形状によって他車両との衝突判定を行う衝突判定手段４ｂを通じて、警報手段３が運転手にその旨の警告を行う。
【００１３】
図６は、４台の車両が交差点に進入する様子を模式的に示す図である。交差点１４に進入してくる４台の車両Ａ、Ｂ、ａ、ｂがそれぞれ矢印の方向に進入してくる場合、車両ａは●で示すマーカーを車線１２の前方の交差点１４内に生成し、車両ｂは○で示すマーカーを車線１３の前方の交差点１４内に生成し、車両Ａは△で示すマーカーを車線１０の前方の交差点１４内に生成し、車両Ｂは□で示すマーカーを車線１１の前方の交差点１４内に生成する。また、マーカーは図のように必ずしもスポット形状でなくてもよく、縦長に繋がって伸びるような形状でも良い。図６では、交差点１４の四隅には建物１５、１６、１７、１８があり、それぞれの車両は、直交する車線から進入する他の車両が視認できない状態である。従って、交差点に進入する手前から各自車両特有のマーカーを投射して、そのマーカーと交差する他車両のマーカーが存在する場合、交差点に進入時に衝突の可能性があると判断して警戒を促す。
【００１４】
図７は白線検知、及びエッジ検知の認識技術を用いて交差点内を分割しマーカー生成位置を特定する方法を説明する図である。交差点を分割するために必要な情報が画像処理だけでは得られない場合、交差点への進入速度や相対位置から交差点を分割するフレームを推定する。その一つの方法として、交差点には、障害となる建物があるため、その建物のエッジ２０を検出したり、交差点内に描かれた白線２１を検出する技術を利用する。また、補足的にカーナビゲーションシステムのＧＰＳ情報６や地図情報を活用するなどの手段が考えられる。自車両に搭載しているカメラ２がマーカーの位置を認識できるので、位置ずれがあった場合は、フィードバックをかけて認識のアルゴリズムを調整することは容易である。
【００１５】
図８は、本実施形態に係る検出装置において画像分割で他車両の進入方向を判定する方法を説明する図である。図８に示したとおり、車両ａ、ｂ、Ａ、Ｂがそれぞれ衝突する可能性がある領域は、自車両走行レーンに対して交差する右方、左方から進入してくる２台の走行レーンが重なるところである。例えば車両Ａが自車両だとしたとき、交差点進入直後に右方から走行してくる車両ｂと衝突する恐れがある。また交差点の左方から走行してくる車両ａと衝突する恐れがある。また、対向車として走行する車両Ｂとはすれ違うだけなので衝突の恐れはない。交差点を画像分割して４つの領域に分けたとき、自車両Ａから見てフレーム（ｂ−Ａ）に検知したマーカーは右方からの走行車両ｂ、フレーム（ａ−Ａ）に検知したマーカーは左方からの走行車両ａと衝突する危険がある車両が発したマーカーである。また自車両Ａからみて右側２つのフレーム（ｂ−Ｂ）、（ａ−Ｂ）に検知したマーカーは自車両Ａと衝突する危険がない車両が発したマーカーである。衝突する危険がある車両が発したマーカーを検知したまま自車両Ａが交差点に進入した場合、運転手に警告を発する。また、各車両の交差点までの距離をＧＰＳで測定しておき、各車両の交差点への進入速度が一定以上になると予測した場合に警告を発するなどの方法が考えられる。
即ち、検出装置１は、カメラ２により撮像された画像を処理してエッジ及び白線を検出することにより交差点４を複数の路面部分（ａ−Ａ、ａ−Ｂ、ｂ−Ａ、ｂ−Ｂ）に分割する路面分割手段を備え、何れの路面部分に他車両からのマーカーが投射されているかという情報に基づいて他車両の進行方向を判断する。
【００１６】
図９（ａ）は、光偏向素子が１つの場合のマーカー生成方法を説明する図であり、（ｂ）は、光偏向素子が２つの場合のマーカー生成方法を説明する図である。
図９（ａ）を参照すると、マーカーの幅は実際の車線幅によって異なるが、ここでは車線幅４．５ｍ×１レーンにゆとりをもたせた３ｍから車線幅４．５×６レーンの２７ｍを最大とてマーカー幅のレンジとする。マーカーを発し始める交差点１４からの最大距離を５０ｍ（Ａ−Ｂ間）、マーカーを消す停止線位置（Ｃ）から交差点（Ｂ）までの距離を１５ｍとすると、５０ｍ離れた位置（Ａ）から３〜２７ｍのマーカー幅（偏向幅）で、且つ１５ｍ離れた位置（Ｃ）から３〜２７ｍのマーカー幅になるようにレーザーの偏向角θを調整できることが、本実施形態における出力装置１には求められる。
【００１７】
ここで、車高１．５ｍの箇所に出力装置１を設置した場合、具体的には１５°までの範囲で偏向角θを自由に変化させる必要がある。電気光学効果を有する材料を用いた導波路構造の光偏向素子では、出射光学系に拡大光学系を用いるなどて数１０°の偏向角を実現しているものがある。こうしたデバイスを用いることで、所望のマーカーを生成する出力装置を実現可能であると考える。
また、交差点から離れた位置からのマーカー生成と交差点に近い位置でのマーカー生成のために、２つの光偏向素子を用いることも考えられる。例えば図９（ｂ）のように同一基板上に形成された２つの光偏向機構を有する出力装置１では、遠距離からのマーカー生成のために必要な偏向角θは０．６°、近距離のマーカー生成のために必要な偏向角αは１４°となる。遠距離からのマーカー形成においては、路面に対してほぼ水平方向からビームが進入することからマーカーの形状が歪みやすくなるが、このときビームの広がり角が形状の歪みを増大させる。偏向角が小さい偏向機構を別途用意することで、ビームの広がり角を小さくし、マーカーの形状の歪みを抑制することが期待できる。
【符号の説明】
【００１８】
１  出力装置、２  カメラ、３  警報装置、４  制御装置、５  ＩＴＳ、６  ＧＰＳ受信機、７  検出装置、８  補足手段、９  印加電圧、１０〜１３  車線、１４  交差点、１５〜１８  建物（障害物）、２０  建物エッジ、２１  白線、５０  前方障害物検知装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００６−３４３１４８公報
【図１】
2013061773.tif 000003
【図２】
2013061773.tif 000004
【図３】
2013061773.tif 000005
【図４】
2013061773.tif 000006
【図５】
2013061773.tif 000007
【図６】
2013061773.tif 000008
【図７】
2013061773.tif 000009
【図８】
2013061773.tif 000010
【図９】
2013061773.tif 000011