JP2015087969A - 隊列走行装置、交通事故防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隊列走行を行う場合、専用の通信システムやレーザ、超音波を用いて前方を走行する車両との距離や方位を計測するため、装置構成が複雑で高価となる。【解決手段】前方を走行する前方車両に追随して隊列走行を行う後方車両に搭載される隊列走行装置であって、前方車両の後部ナンバープレートを撮像する撮像部と、撮像部が撮像した画像から前記後部ナンバープレートを認識し、ナンバープレートの文字等を取得するナンバー認識部と、後部ナンバープレートの画像中の位置と文字等の大きさに基づいて前方車両が走行する方位と距離を算出する方位、距離演算部と、方位と距離に基づき後方車両が前方車両を追随するように後方車両の走行動作を制御する制御部からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載して前方の車両に対して隊列走行を実施する隊列走行装置に関するものである。

車両が自動走行を行う技術として、隊列走行が検討されている。隊列走行において、２両目以降の車両の走行制御を行う際には、その一つ前を走行する車両との距離、その車両との方位の情報が必要である。
従来、距離と方位の情報を取得するため、車両に専用の通信システムやレーザ、超音波を搭載し、これらの機器を用いて距離と方位の計測をしていた。場合によっては機器全体を制御する中央装置が必要であった。
近年、一般の車両にも追突防止や運転補助、警告を発する装置が採用されてきている。これら一般の車両では、白線認識の利用や、正面にレーザ、超音波を発して物体を検知する方法で追突防止等を行っている（例えば、特許文献１〜４参照）。

特許第３０５９６２７号公報 特開平１１−３２１３８０号公報 特開２０００−６８９２３号公報 特許第３６２２７０６号公報 特開２００７−１７２２２７号公報

隊列走行を行う場合、専用の通信システムやレーザ、超音波を用いて前を走行する車両との距離、方位を計測するための専用の装置が必要となり、装置構成が複雑あるいは高価となるという課題があった。
また、一般車両に採用されている追突防止や運転補助、警告を発する装置で白線認識を利用する場合、車両の正面位置からレーザや超音波を発して物体を検知する方法では、物体を誤認識し易く、信頼性が低いという課題があった。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成で、車両の前方または後方に存在する車両の位置とその方位を知ることにより、車両の速度と方向を修正して隊列走行を実施可能な隊列走行装置を提供することを目的とする。

この発明に係る隊列走行装置は、前方を走行する前方車両に追随して隊列走行を行う後方車両に搭載される隊列走行装置であって、前記前方車両の後部ナンバープレートを撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像から、前記後部ナンバープレートを認識し、前記後部ナンバープレートに記載の文字または数字を取得するナンバー認識部と、前記ナンバー認識部が認識した前記後部ナンバープレートの前記画像の中の位置と、前記ナンバー認識部が取得した文字または数字に基づいて、前記後方車両を基準とした前記前方車両が位置する方位と、前記後方車両と前記前方車両との距離を算出する方位、距離演算部と、
前記方位と前記距離に基づき、前記後方車両が前記前方車両を追随するように前記後方車両の走行動作を制御する制御部とからなる。

この発明によれば、簡易な装置構成により、対象とする車両の前方又は後方に存在する車両の位置とその方位を知ることができ、対象車両が自ら速度と方向を修正して隊列走行を行うことができる。
また、一般車両においては、簡易な装置構成により、追突防止や運転補助、警告を発することが可能となる。
更に、距離と方位を時系列的に分析することにより、周囲を走行する車両が自車両に近づいているのか、遠ざかっているのかが判り、衝突可能性の判断も可能となる。

本発明の実施の形態１に係る隊列走行装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る隊列走行を行う車両の位置関係を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る後方車両が搭載するカメラによって撮像した画像１００の一例である。 本発明の実施の形態１に係る隊列走行装置の動作を示すフロー図である。 本発明の実施の形態２に係る隊列走行を行う車両の位置関係を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る後方車両が搭載するカメラによって撮像した画像１０１の一例である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る隊列走行装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、隊列走行装置１０の構成を示す図である。隊列走行装置は前方を走行する前方車両に追随して隊列走行を行う後方車両（自車両、後続車両ともいう）に搭載される装置であり、車両前方を撮像するカメラ１１と、カメラ１１が撮像した撮像画像から前方を走行する前方車両５０のナンバープレートを認識し、ナンバープレートに記載のナンバー情報を読み取るナンバー認識部１２と、撮像画像中のナンバープレートの位置とナンバー情報を用いて、後方車両の位置を基準として前方車両が位置する方位と、前方車両と後方車両との距離を演算する方位、距離演算部１３と、算出した方位と距離の情報に基づき後方車両の走行を制御して、前方車両との隊列走行を維持する制御部１４から構成させる。

図２は、隊列走行を行う車両の位置関係を説明する図であり、後方車両１と前方車両５０が一組となり隊列を組んで隊列走行を行う様子を示した図である。後方車両１には、後述するようにカメラ１１、ナンバー認識部１２、方位、距離演算部１３、制御部１４が搭載される。カメラ１１は、後方車両１の正面位置（例えば正面バンパーの内側）にはカメラ１１が設置されており、カメラ１１の視界２０の範囲で車両前方を撮像する。
ナンバープレート５１は前方車両５０に取り付けられた後部ナンバープレートであり、車両後部の所定位置に取り付けられる。
ナンバープレート５１の番号は既知の番号であり、また、車両５０の後部におけるナンバープレート５１の取付け位置も既知である。
ナンバープレート３のプレート番号とその取付け位置は、共に、後方車両１のナンバー認識部１２の記憶部（図示せず）に記憶されている。
なお、以下の説明では前方車両のナンバープレート５１は、車両後端面の中央位置に取り付けられていることを前提とする。また、後方車両１のカメラ１１は、車両前端面の中央位置に設置されていることを前提とする。

図３は、後方車両１が搭載するカメラ２によって撮像された画像１００の一例である。画像１００の右下に、前方を走行する前方車両１０のナンバープレート３の画像４が表示されている。
５は画像１００の中心位置であり、７は表示されたナンバープレートの数字部分（図３の例では「４６-４９」）の中心位置である。
６は画像の中心位置５とナンバープレートの数字部分の中心位置７の位置関係を示すベクトルである。また、８は文字（数字）の幅、９は文字（数字）の高さである。
ナンバー認識部１２はカメラ２が撮像した画像１００に対して画像処理を施すことにより、ナンバープレートを認識し、ナンバープレートのプレート番号を取得する。
ナンバー認識部１２は、取得したプレート番号と予め記憶部に記憶されている前方車両５０のプレート番号を照合し、プレート番号が一致していることを確認する。照合により一致しない場合は、前方車両が隊列走行の車両ではないと判断し、警報を発するなどの異常報告を行う。

なお、カメラが取得した画像からナンバープレートを認識し、プレートの番号を取得する手段については従来の番号読取り技術を用いることができる。例えば、特許文献５に記載の文字読取装置により、至近距離から撮像された画像の文字を読み取ることが可能であり、ここでは詳細については省略する。

次に、方位、距離演算部１３の動作について説明する。
方位、距離演算部１３は、ベクトル６を確認することにより、隊列走行装置１０が搭載される自車両である後方車両１が前方車両５０の左側にいるか、右側にいるかを判断する。すなわち、ベクトル６の方向が右方向である場合は、自車両である後方車両１は前方車両５０の車両中心軸に対して右側を走行しており、ベクトル６の方向が左方向である場合は、後方車両１は前方車両５０の車両中心軸に対して右側を走行していることが判る。また、ベクトル６の長さにより、前方車両５０の車両中心軸からのずれ量を取得することができる。
このようにして、方位、距離演算部１３は前方車両５０との方向関係を認識することができる。
なおこの方向関係の認識は、先述のようにナンバープレート５１が前方車両５０の中央位置に設けられており、カメラ１１が後方車両１の中央に設置されていることが前提であるが、ナンバープレート５１の位置やカメラ１１の位置を予め記憶しておくことにより、他の位置に設置されている場合であっても方位、距離演算部１３は、前方車両５０との方向関係を認識することができる。

さらに、方位、距離演算部１３は文字の幅８と文字の高さ９に基づき、前方車両５０との距離を推定することができる。
ナンバープレート５１のプレート番号の大きさは既知であるため、カメラ１１のＣＣＤの画素数、サイズ、カメラの焦点距離等を用いて、プレート番号の大きさを距離に転換できるからである。
なお、予め記憶していたプレート番号以外の任意の車両の場合であっても、原則としてナンバープレートの文字やプレート番号の大きさは規格で規定されているため、方位、距離演算部１３は文字の幅８と文字の高さ９に基づき、前方車両５０との距離を推定することができる。
このようにして、方位、距離演算部１３は、前方を走行する車両のナンバープレートを認識した画像に基づき、前方車両５０と自車両の後方車両１との距離および方位を取得できる。このようにして後方車両１は隊列走行に必要な制御情報を得る事ができる

次に、制御部１４は、方位、距離演算部１３が取得した距離および方位の情報に基づき、車両の制御を行う。
たとえば、前方車両５０に対して許容範囲を超えて右側を走行していれば後方車両１はハンドル制御や車速制御を行い、現在の走行速度と前方車両５０との距離に応じて進行方向を左方向に向ける等の車両制御を行い、隊列走行を維持する。方位が許容範囲内であれば、方向制御は行わず隊列走行を維持する。
また、前方車両５０に対して距離が離れすぎた場合は速度を上げて、所定の距離範囲内に入るようにし、隊列走行を維持する。また、前方車両５０に対して距離が近すぎる場合は衝突の危険があるため、速度を落として所定の距離範囲内に入るようにし、隊列走行を維持する。

図４は、上記で説明した隊列走行装置１０の動作の一例を示したフロー図である。
隊列走行を行う後方車両１の隊列走行装置１０は、搭載するカメラ１１により前方を撮像する（ステップＳ０１）。ナンバー認識部１２はカメラ１１から画像データを取得し、画像データに基づき所定の画像処理によりナンバープレートを認識し、プレート番号を取得する（Ｓ０２）。ナンバー認識部１２は予め記憶していた前方車両５０のプレート番号と番号照合を行い（Ｓ０３）、前を走行する車両が隊列走行の前の車両であるか否かを判断し（Ｓ０４）、違う車両である場合は警報等の異常報告を発する（Ｓ０５）。次に、方位、距離演算部１３は、画像全体におけるナンバープレートのプレート番号の中心位置のある場所に基づき、自車両（後方車両１）に対する前方車両５０の方位を推定する（Ｓ０６）。方位、距離演算部１３は、推定した方位が予め定めた許容範囲にあるか否かを判断し（Ｓ０７）、許容範囲を超えて右側や左側を走行している場合は、制御部１４に対して指示を出し前方車両５０の後ろを走行するように自車両の方向制御を行い、隊列走行を維持できない場合は危険の警告を発する（Ｓ０８）。また、方位、距離演算部１３は、プレート番号の大きさから前方車両５０との距離を推定する（Ｓ０９）。方位、距離演算部１３は距離が許容範囲であるか否かを判断し（Ｓ１０）、許容範囲でないときは制御部１４に対して指示を出し速度調整を行い、衝突の危険があるときは危険の警告を発する（Ｓ１１）。

以上のように、実施の形態１に係る隊列走行装置１０は、カメラ１１と、ナンバー認識部１２と、方位、距離演算部１３と、制御部１４を備え、カメラ１１で撮像した画像中の前方車両のナンバープレートの位置と、ナンバープレートのプレート番号の大きさに基づいて、前方車両との方位、距離を取得するようにした。そして取得した方位、距離に応じて車両を制御することで、前方車両５０の後方を所定の距離で走行することで、隊列走行を維持するようにした。

本実施の形態に係る隊列走行装置によれば、専用の通信システムやレーザ、あるいは超音波を用いて前を走行する車両との距離、方位を計測するための専用の装置が不要であり、カメラや演算処理装置などの簡易な構成で、隊列走行を実施可能となる。

なお、別の実施の形態として、隊列走行を行う車両でない一般車両に本発明に係る隊列走行装置を搭載してもよい。前方を走行している車両との距離、方位が分かるため、追突防止や運転補助に有効である。この場合も、前述の通り、車両に義務付けされている前方車両の「ナンバープレート」を一般車両である自車両から撮像し、ナンバープレートを自動判別して、その文字や数字の大きさから距離を認識し、撮像画像中のナンバープレートの位置から自車両から前方車両への方位を推定する。
距離については、ナンバープレートの文字等の大きさは規定されているため、車両によって変化がなく、撮像した文字の大きさは基本的に車両の距離に比例して小さくなることを利用して、文字等の大きさと車両との距離をあらかじめ計測しておくか、レンズと撮像素子の画素を用いて計算することにより、自車両と撮像した車両との距離を知ることができる。方位については、撮像機器の自車両との取り付け方向をあらかじめ計測しておけば、撮像素子上のどの位置にナンバープレートが撮像されているか認識することにより、撮像した車両と自車両との方位関係を知ることができる。例えばカメラが車両の真正面についている場合、カメラ中央に撮像されれば、真正面に、右によって撮像されれば右前方にいることが認識できる。
このようにして前方車両を認識した結果、距離が接近して衝突の危険があれば警報を鳴らす、あるいはブレーキをかける等のことを行うことにより、追突防止や運転補助を行うことができる。

なお、本実施の形態では２台の車両による隊列走行について説明したが、３台以上の車両による隊列走行においても同様にして適用することができる。また、プレート番号に基づいて距離情報を取得することについて説明したが、プレート番号に限らず文字であってもよく、また、画像中のナンバープレートのサイズから距離情報を取得するようにしてもよい。また、実施の形態中のカメラは撮像装置の一例であり、動画を撮像するビデオ装置であっても構わない。

さらには、取得した方位と距離の関係を時系列で記録しておいてもよい。時系列で記録した方位と距離を解析することによって、前方車両と自車両との方位関係、距離関係がどのように変化しているのか認識することができる。
方位と距離の関係はカメラの撮像間隔ごとに認識できるので、撮像間隔を短くすることによってより早く方位と距離の情報を得ることができ、隊列走行を安定して実施することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、直線道路を真っ直ぐ走行する前方車両のプレート番号の画像処理後の文字の幅８と文字の高さ９に基づいて距離を推定していたが、実施の形態２では、画像の文字や数字の認識において、個別の文字や数字の大きさを測定する事によって、ナンバープレートの文字や数字の大きさの変化を認識するようにした。

図５は、隊列走行を行う車両の位置関係を説明する図であり、後方車両１と前方車両５０が一組となり隊列を組んで隊列走行を行う様子を示した図である。なお、実施の形態１と同じ構成には同一番号を付してその説明は省略する。図５では、後方車両１の車両進行方向に対して、前方車両５０は右前方に車両進行方向を向けている。

図６は、実施の形態２に係る後方車両が搭載するカメラ１１によって撮像した画像１０１の一例である。
前方車両５０が右方向にハンドル操作をした結果、後方車両１の進行方向と前方車両５０の進行方向が一致していない状態では、撮像した画像のプレート番号の個々の数字の大きさに異なりが生じる。
図で９ｂはプレート番号の右端の数字（「９」）の文字の高さであり、９ｃはプレート番号の左端の数字（「４」）の文字の高さである。また、８ｂはプレート番号（「４６４９」）の文字の幅である。このように右端の数字と左端の数字の高さが異なり、図６の例では右端の数字（「９」）の方が左端の数字（「４」）より大きく撮像されている。

これは前方車両５０の進行方向が自車両（後方車両１）に対して平行になっていない事を意味している。
また、前方車両５０は、自車両に対して時計回り方向に回転した方向に進んでいることを意味している。
すなわちカメラ１１が撮像した画像１０１から、後方車両の進行方向を基準として、前方車両５０の進行方向を認識することができる。

また、前方車両５０の進行方向を認識する別の方法として、文字の幅８に基づき推測することも可能である。
ナンバープレートは、元々文字の縦横幅が既知なのに対して、撮像された文字の縦幅に対して横幅が短くなっているという事は、車両が平行でない事を示しており、この幅の違いに基づいて、前方車両５０の進行方向の違いを予測する事が可能である。

このように、カメラ１１が撮像した前方車両のナンバープレートのプレート番号の左右端の数字の大きさ（高さ）の違いや既知である文字の縦横幅を用いることにより、実施の形態２に係る方位、距離演算部１３は、前方車両５０の進行方向を認識することができる。

方位、距離演算部１３は、取得した前方車両５０の進行方向を制御部１４に出力し、制御部１４は前方車両５０の進行方向に追随するようにハンドルの制御を行うことで、隊列走行を実施する。

実施の形態２において説明した前方車両５０と後方車両１の進行方向の差異は、実施の形態１の隊列走行装置においても、距離と方位を時系列で分析することで判別することが可能である。しかしながら、実施の形態１の場合、時系列の複数の認識結果が必要なことから、判断をするまでに時間を要するという課題がある。これに対し、実施の形態２では１回のナンバープレートの識別によって進行方向の差異の判別が可能であり、短時間で追随動作を行うことができるという効果を発生させる。

このように、本実施の形態に係る隊列走行装置では、プレート番号の大小に基づき前を走行する車両の進行方向を認識可能となり、カメラや演算処理装置などの簡易な構成で、より適格な方向制御が可能となる。
これは、前方車両の方位が認識できることにより、次の時刻に前方車両が進む方向が容易に予測可能になるからであり、今現在の隊列走行の状態に対して車両制御をかけるのではなく、次の時刻に起こる隊列走行の状態に対して車両の制御を行うことができるからである。

なお、カメラ性能としてはプレート番号の数字の大きさ（高さ）の違いを比較可能な程度の画像の解像度は必要となる。

１ 後方車両（自車両）、４ ナンバープレートの撮像画像、７ ナンバープレートの数字部分の中心位置、８ ナンバープレートの画像中の文字（数字）の幅、９ ナンバープレートの画像中の文字（数字）の高さ、１０ 隊列走行装置、１１ カメラ、１２ ナンバー認識部、１３ 方位、距離演算部、１４ 制御部、２０ カメラの視界、５０ 前方車両、５１ （後部）ナンバープレート、１００、１０１ カメラ１１の撮像画像。

Claims (3)

1. 前方を走行する前方車両に追随して隊列走行を行う後方車両に搭載される隊列走行装置であって、
   前記前方車両の後部ナンバープレートを撮像する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した画像から、前記後部ナンバープレートを認識し、前記後部ナンバープレートに記載の文字または数字を取得するナンバー認識部と、
   前記ナンバー認識部が認識した前記後部ナンバープレートの前記画像の中の位置と、前記ナンバー認識部が取得した文字または数字に基づいて、前記後方車両を基準とした前記前方車両が位置する方位と、前記後方車両と前記前方車両との距離を算出する方位、距離演算部と、
   前記方位と前記距離に基づき、前記後方車両が前記前方車両を追随するように前記後方車両の走行動作を制御する制御部とからなることを特徴とする隊列走行装置。
2. 前記方位、距離演算部は、前記後部ナンバープレートに記載の個々の文字または数字の大きさを比較することにより、前記前方車両の進行方向を推定することを特徴とする請求項１記載の隊列走行装置。
3. 前方を走行する車両の後部ナンバープレートを撮像する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した画像から、前記後部ナンバープレートを認識し、前記後部ナンバープレートに記載の文字または数字を取得するナンバー認識部と、
   前記ナンバー認識部が認識した前記後部ナンバープレートの前記画像の中の位置と、前記ナンバー認識部が取得した文字または数字に基づいて、自車両を基準として、前記前方車両が位置する方位と、前記前方車両との距離を算出する方位、距離演算部と、
   前記方位と前記距離に基づき危険の有無を判断し、危険が有る場合は危険防止処理を行う制御部とからなることを特徴とする交通事故防止装置。

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