(57)【要約】【課題】立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置を迅速に精度良く予測することができる、車両用歩行者検出装置を提供する。【解決手段】車両用歩行者検出装置(1)は、自車両の前方を撮像して画像を生成するカメラ(2)と、画像から立ち止まっている歩行者を検出する歩行者検出部(4)と、検出された歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度を検出する体幹前傾角度検出部(6)と、検出された体幹の最大前傾角度に基づき、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測する将来位置予測部(10)とを有する。【選択図】図６
2016126598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立ち止まっている歩行者の歩行開始後の将来位置を予測する車両用歩行者検出装置であって、
自車両の前方を撮像して画像を生成する撮像手段と、
上記画像から立ち止まっている歩行者を検出する歩行者検出手段と、
検出された上記歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度を検出する体幹前傾角度検出手段と、
検出された上記体幹の最大前傾角度に基づき、第１歩の着地から所定時間経過したときの上記歩行者の将来位置を予測する将来位置予測手段と、
を有することを特徴とする車両用歩行者検出装置。
【請求項２】
更に、上記歩行者が第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度の最大時間変化率を検出する前後開脚角度検出手段を有し、
上記将来位置予測手段は、検出された上記体幹の最大前傾角度及び上記股関節の前後開脚角度の最大時間変化率に基づき、第１歩の着地から所定時間経過したときの上記歩行者の将来位置を予測する、請求項１に記載の車両用歩行者検出装置。
【請求項３】
上記将来位置予測手段は、歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度の１次関数として、第１歩の着地から所定時間経過したときの上記歩行者の将来位置を予測する請求項１又は２に記載の車両用歩行者検出装置。
【請求項４】
上記将来位置予測手段は、歩行者が第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度の最大時間変化率の１次関数として、第１歩の着地から所定時間経過したときの上記歩行者の将来位置を予測する請求項２に記載の車両用歩行者検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用歩行者検出装置に係わり、特に、歩行者の歩行開始後の将来位置を予測する車両用歩行者検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像手段の高機能化及び数値演算処理装置の高速化が進んだことにより、高度な画像処理機能が安価に提供可能となってきている。このため、撮像手段で取得した画像を処理することで得られる情報を活用して車両の運転支援を行う種々の運転支援装置の車両への搭載が進められている。そのような運転支援装置は、例えば、車両の進路上の歩行者を画像から検出して緊急自動ブレーキを作動させることができる。
【０００３】
例えば、下記の特許文献２には、歩行者の意思が反映された膝部位置移動速度及び肩部位置移動速度を検出することにより、歩行者の横断開始の判定を早く精度よく行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６６８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に開示の技術により、歩行者の立ち止まり状態からの動き出しを判定することが可能となったが、車両の運転支援機能をより向上させるためには、歩行者の動き出しを判定することに加えて、歩き出した後の歩行者の将来位置を迅速に精度良く予測することが望ましい。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置を迅速に精度良く予測することができる車両用歩行者検出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】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明によれば、歩行者の歩行開始後の将来位置を予測する車両用歩行者検出装置であって、自車両の前方を撮像して画像を生成する撮像手段と、画像から立ち止まっている歩行者を検出する歩行者検出手段と、検出された歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度を検出する体幹前傾角度検出手段と、検出された体幹の最大前傾角度に基づき、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測する将来位置予測手段と、を有することを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、将来位置予測手段は、立ち止まっていることが検出された歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度に基づき、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測するので、歩行速度が定常状態に到達する前であっても、歩行者が第１歩を着地した時点でその将来位置を予測することができ、これにより、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置を迅速に精度良く予測することができる。
【０００８】
また、本発明において、好ましくは、車両用歩行者検出装置は、更に、歩行者が第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度の最大時間変化率を検出する前後開脚角度検出手段を有し、将来位置予測手段は、検出された体幹の最大前傾角度及び股関節の前後開脚角度の最大時間変化率に基づき、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測する。
このように構成された本発明においては、将来位置予測手段は、立ち止まっていることが検出された歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度に加えて、歩行者の股関節の前後開脚角度の最大時間変化率に基づき、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測するので、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置を更に精度良く予測することができる。
【０００９】
また、本発明において、好ましくは、将来位置予測手段は、歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度の１次関数として、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測する。
このように構成された本発明においては、将来位置予測手段は、歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度の１次関数として、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測するので、少ない計算負荷で歩行者の将来位置を予測することができ、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置をより迅速に且つ精度よく予測することができる。
【００１０】
また、本発明において、好ましくは、将来位置予測手段は、歩行者が第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度の最大時間変化率の１次関数として、第１歩の着地から所定時間経過したときの上記歩行者の将来位置を予測する。
このように構成された本発明においては、将来位置予測手段は、歩行者が第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度の最大時間変化率の１次関数として、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測するので、少ない計算負荷で歩行者の将来位置を予測することができ、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置をより迅速に且つ精度よく予測することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による車両用歩行者検出装置によれば、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置を迅速に精度良く予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】歩行者の体幹の前傾角度の説明図である。
【図３】歩行者の股関節の前後開脚角度の説明図である。
【図４】本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置が体幹の最大前傾角度に基づき歩行者の将来位置を予測するときに参照する将来位置予測マップである。
【図５】本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置が股関節の前後開脚角度の最大時間変化率に基づき歩行者の将来位置を予測するときに参照する将来位置予測マップである。
【図６】本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置が実行する歩行者検出処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置を説明する。
【００１４】
まず、図１乃至図３により、本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置の構成を説明する。図１は本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置の電気的構成を示すブロック図であり、図２は歩行者の体幹の前傾角度の説明図であり、図３は歩行者の股関節の前後開脚角度の説明図である。
【００１５】
図１において、符号１は車両用歩行者検出装置を示し、この車両用歩行者検出装置１は、自車両の前方を撮像して画像を生成するカメラ２と、その画像から立ち止まっている歩行者を検出する歩行者検出部４と、検出された歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度を検出する体幹前傾角度検出部６と、歩行者が第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度の最大時間変化率を検出する前後開脚角度検出部８と、第１歩の着地から所定時間経過したときの歩行者の将来位置を予測する将来位置予測部１０と、将来位置予測部１０が歩行者の将来位置を予測するときに参照する将来位置予測マップを記憶する記憶部１２とを有する。
これらの歩行者検出部４、体幹前傾角度検出部６、前後開脚角度検出部８、及び将来位置予測部１０は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを格納するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えたコンピュータにより構成される。
【００１６】
カメラ２は、車室内からフロントガラス越しに車両前方に向けて取り付けられ、自車両の前方の走行路及びその周辺を撮像する。また、カメラ２がステレオカメラである場合には、撮像された物標までの距離も画像上の視角差から取得することができる。カメラ２がステレオカメラでない場合には、例えばミリ波レーダのような、物標までの距離を測定する手段を設けるとよい。
【００１７】
歩行者検出部４は、既知の画像解析手法により、カメラ２により撮像された画像の中から歩行者を抽出し、時系列に連続する複数の撮像画像において抽出された歩行者の中から、立ち止まっている歩行者を検出する。立ち止まっている歩行者は、画像中、車両前方の走行路の周囲の領域のみから検出するようにしてもよい。
【００１８】
体幹前傾角度検出部６は、歩行者の体幹の前傾角度を、撮像された歩行者の輪郭から図形的（幾何学的）な処理で取得する。なお、体幹の検出については、公知の任意好適な技術を利用することができる。
図２に示すように、歩行者の体幹の前傾角度θは、歩行者の頭部位置と股関節位置とを結ぶ直線が垂直方向から前傾した角度として定義される。
【００１９】
前後開脚角度検出部８は、歩行者の股関節の前後開脚角度を、撮像された歩行者の輪郭から図形的（幾何学的）な処理で取得する。なお、股関節の検出については、公知の任意好適な技術を利用することができる。
図３に示すように、歩行者の股関節の前後開脚角度γは、歩行者の左右の脚のそれぞれにおいて股関節位置と足首位置とを結ぶ直線が歩行者の前後方向に開いた角度として定義される。本実施形態では、この股関節の前後開脚角度γの時間変化率をωとする。
【００２０】
次に、図４及び図５により、将来位置予測部１０が歩行者の将来位置を予測する原理を説明する。図４は、本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置１が体幹の最大前傾角度に基づき歩行者の将来位置を予測するときに参照する将来位置予測マップであり、図５は、本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置１が股関節の前後開脚角度の最大時間変化率に基づき歩行者の将来位置を予測するときに参照する将来位置予測マップである。
【００２１】
本発明の発明者らは、歩行者が立ち止まっている状態から歩行を開始した場合における身体の各部位の動作と、定常状態に到達したときの歩行速度（定常歩行速度）とを、複数の被験者について実験的に計測した結果、歩行者が立ち止まっている状態から第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmaxの１次関数、及び、歩行者が立ち止まっている状態から第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxの１次関数として、定常歩行速度を推定できることを見出した。
更に、本発明の発明者らは、定常歩行速度が同じ場合には、歩行者の体格等に関わらず、第１歩の着地後の将来位置の時間変化がほぼ一致することを見出した。
【００２２】
即ち、歩行者が立ち止まっている状態から第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmax又は股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxから定常歩行速度を推定し、その推定した定常歩行速度に基づき、第１歩の着地後の将来位置を推定することができる。しかしながら、この推定手法では、定常歩行速度の推定時の誤差と将来位置の推定時の誤差との蓄積によって将来位置の推定精度が低下する可能性がある。
【００２３】
そこで、本発明の発明者らは、歩行者が立ち止まっている状態から第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmax及び股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxから、第１歩の着地後の将来位置を直接的に推定することを想到し、図４及び図５に示す将来位置予測マップを得た。
【００２４】
まず、図４において、横軸は歩行者が立ち止まっている状態から第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmaxを示し、縦軸は第１歩の着地後の将来位置（第１歩の着地点からの距離）を示している。また、図４における丸、三角、四角、ひし形及び星形は、それぞれ異なる被験者による実験結果をプロットしたものであり、中実の点は第１歩の着地から１秒後の将来位置を示し、白抜きの点は第１歩の着地から２秒後の将来位置を示し、二重線の点は第１歩の着地から３秒後の将来位置を示している。
この図４に示すように、第１歩の着地から所定時間ｔ（図４においては１秒、２秒及び３秒）経過したときの歩行者の将来位置は、歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmaxの１次関数Ｆt（θmax）として近似できる。
即ち、歩行者が立ち止まっている状態から第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmaxを検出できれば、その最大前傾角度θmaxを１次関数Ｆt（θmax）に代入することにより、第１歩の着地から所定時間ｔ経過したときの歩行者の将来位置を予測することができる。本実施形態においては、この１次関数Ｆt（θmax）が、車両用歩行者検出装置１の記憶部１２に記憶されている。
【００２５】
次に、図５において、横軸は歩行者が立ち止まっている状態から第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxを示し、縦軸は第１歩の着地後の将来位置（第１歩の着地点からの距離）を示している。また、図５における丸、三角、四角、ひし形及び星形は、それぞれ異なる被験者による実験結果をプロットしたものであり、中実の点は第１歩の着地から１秒後の将来位置を示し、白抜きの点は第１歩の着地から２秒後の将来位置を示し、二重線の点は第１歩の着地から３秒後の将来位置を示している。
この図５に示すように、第１歩の着地から所定時間ｔ（図４においては１秒、２秒及び３秒）経過したときの歩行者の将来位置は、歩行者が第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxの１次関数Ｇt（ωmax）として近似できる。
即ち、歩行者が立ち止まっている状態から第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxを検出できれば、その最大時間変化率ωmaxを１次関数Ｇt（ωmax）に代入することにより、第１歩の着地から所定時間ｔ経過したときの歩行者の将来位置を予測することができる。本実施形態においては、この１次関数Ｇt（ωmax）が、車両用歩行者検出装置１の記憶部１２に記憶されている。
【００２６】
次に、図６により、本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置１が実行する歩行者検出処理を説明する。図６は、本発明の実施形態による車両用歩行者検出装置１が実行する歩行者検出処理のフローチャートである。
この歩行者検出処理は、立ち止まっている歩行者の歩行開始後の将来位置を予測する処理であり、例えば、車両のイグニッションがオンにされ、車両用歩行者検出装置１に電源が投入された場合に起動され、繰り返し実行される。
【００２７】
まず、図６に示すように、歩行者検出処理が開始されると、ステップＳ１において、カメラ２は、自車両の前方を撮像して画像を生成する。
【００２８】
次いで、ステップＳ２において、歩行者検出部４は、既知の画像解析手法により、カメラ２により撮像された画像の中から歩行者を抽出する。
続いて、ステップＳ３において、歩行者検出部４は、時系列に連続する複数の撮像画像において抽出された歩行者の中から、立ち止まっている（即ち位置が変化しない）歩行者が検出されたか否かを判定する。
【００２９】
その結果、立ち止まっている歩行者が検出されない場合、歩行開始後の将来位置を予測する対象となる歩行者が存在しないので、車両用歩行者検出装置１は歩行者検出処理を終了する。
【００３０】
一方、立ち止まっている歩行者が検出された場合、ステップＳ４に進み、体幹前傾角度検出部６及び前後開脚角度検出部８は、将来位置予測マップを記憶部１２から読み込む。
具体的には、体幹前傾角度検出部６は、図４に示した体幹の最大前傾角度θmaxの関数Ｆt（θmax）を記憶部１２から読み込む。また、前後開脚角度検出部８は、図５に示した股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxの１次関数Ｇt（ωmax）を記憶部１２から読み込む。
【００３１】
次に、ステップＳ５に進み、歩行者検出部４は、ステップＳ３において立ち止まっていることが検出された歩行者の輪郭（シルエット）を抽出する。
次に、ステップＳ６において、体幹前傾角度検出部６は、歩行者の体幹の前傾角度θを、ステップＳ５において抽出された歩行者の輪郭から図形的（幾何学的）な処理により検出する。
【００３２】
また、ステップＳ７において、前後開脚角度検出部８は、歩行者の股関節の前後開脚角度γを、ステップＳ５において抽出された歩行者の輪郭から図形的（幾何学的）な処理で取得する。
次に、ステップＳ８において、前後開脚角度検出部８は、時系列に連続する複数の撮像画像において検出された歩行者の股関節の前後開脚角度γに基づき、股関節の前後開脚角度の時間変化率ωを算出する。
なお、例えば対象とする歩行者がスカートを着用していたり、下肢が障害物に隠れていたりする等、歩行者の下肢を検出することができない場合があるが、この場合、前後開脚角度検出部８は、歩行者の股関節の前後開脚角度γの検出及び前後開脚角度の時間変化率ωの算出を行うことなくステップＳ７及びＳ８を終了し、ステップＳ９に進む。
【００３３】
次に、ステップＳ９において、将来位置予測部１０は、ステップＳ３において立ち止まっていることが検出された歩行者が、第１歩を着地したか否かを判定する。
その結果、歩行者が第１歩を着地していない場合、ステップＳ５に戻る。以降、ステップＳ９において歩行者が第１歩を着地したと判定されるまで、ステップＳ５からＳ８の処理を繰り返す。
【００３４】
一方、ステップＳ３において立ち止まっていることが検出された歩行者が第１歩を着地した場合、ステップＳ１０に進み、将来位置予測部１０は、第１歩の着地から所定時間ｔ経過したときの歩行者の将来位置を予測する。
具体的には、将来位置予測部１０は、まず、ステップＳ３において立ち止まっていることが検出された歩行者が第１歩を着地するまでの間にステップＳ６において検出された歩行者の体幹の前傾角度θの最大値θmaxを取得し、その最大前傾角度θmaxをステップＳ４において読み込んだ１次関数Ｆt（θmax）に代入することにより、第１歩の着地から所定時間ｔ経過したときの歩行者の将来位置Ｆt（θmax）を算出する。
更に、将来位置予測部１０は、ステップＳ３において立ち止まっていることが検出された歩行者が第１歩を着地するまでの間にステップＳ８において算出された股関節の前後開脚角度の時間変化率ωの最大値ωmaxを取得し、その最大時間変化率ωmaxをステップＳ４において読み込んだ１次関数Ｇt（ωmax）に代入することにより、第１歩の着地から所定時間ｔ経過したときの歩行者の将来位置Ｇt（ωmax）を算出する。
そして、将来位置予測部１０は、算出した将来位置Ｆt（θmax）及びＧt（ωmax）に基づき、第１歩の着地から所定時間ｔが経過したときの歩行者の将来位置を予測し、その予測結果を出力する。例えば、将来位置予測部１０は、Ｆt（θmax）及びＧt（ωmax）の平均値を歩行者の将来位置として算出する。あるいは、Ｆt（θmax）又はＧt（ωmax）の何れか一方を選択して、歩行者の将来位置としてもよい。
このステップＳ１０の後、車両用歩行者検出装置１は歩行者検出処理を終了する。
【００３５】
次に、上述した本実施形態の車両用歩行者検出装置１による作用効果を説明する。
【００３６】
まず、将来位置予測部１０は、立ち止まっていることが検出された歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmaxに基づき、第１歩の着地から所定時間ｔが経過したときの歩行者の将来位置を予測するので、歩行速度が定常状態に到達する前であっても、歩行者が第１歩を着地した時点でその将来位置を予測することができ、これにより、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置を迅速に精度良く予測することができる。
【００３７】
また、将来位置予測部１０は、立ち止まっていることが検出された歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmaxに加えて、歩行者の股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxに基づき、第１歩の着地から所定時間ｔが経過したときの歩行者の将来位置を予測するので、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置を更に精度良く予測することができる。
【００３８】
特に、将来位置予測部１０は、歩行者が第１歩を着地するまでの体幹の最大前傾角度θmaxの１次関数Ｆt（θmax）として、第１歩の着地から所定時間ｔが経過したときの歩行者の将来位置を予測するので、少ない計算負荷で歩行者の将来位置を予測することができ、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置をより迅速に且つ精度よく予測することができる。
【００３９】
また、将来位置予測部１０は、歩行者が第１歩を着地するまでの股関節の前後開脚角度γの最大時間変化率ωmaxの１次関数Ｇt（ωmax）として、第１歩の着地から所定時間ｔが経過したときの歩行者の将来位置を予測するので、少ない計算負荷で歩行者の将来位置を予測することができ、立ち止まり状態から歩き出した後の歩行者の将来位置をより迅速に且つ精度よく予測することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  車両用歩行者検出装置
２  カメラ
４  歩行者検出部
６  体幹前傾角度検出部
８  前後開脚角度検出部
１０  将来位置予測部
１２  記憶部
【図１】
2016126598.tif 000003
【図２】
2016126598.tif 000004
【図３】
2016126598.tif 000005
【図４】
2016126598.tif 000006
【図５】
2016126598.tif 000007
【図６】
2016126598.tif 000008