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JP4104233B2 - 走行環境認識装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に登載された走行環境認識センサを用いて自車の走行に関わる情報を認識する走行環境認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の性能が向上するにつれ、走行レーンや、他車両など、自車が走行する周囲の環境を認識して、事故が発生しそうな状況を検出し、ドライバーに警報を出して危険回避操作を促したり、あるいは積極的に車を自動制御して事故を未然に防止する予防安全の付与が重要になってきている。
【０００３】
この予防安全を実現するためには、センサを用いて走行環境を認識する装置が重要となっている。この種の走行環境認識装置を実現するには、従来より、カメラ、レーザレーダ、ミリ波レーダ等が一般的に用いられている。
【０００４】
具体的には、自車の前方を走行する先行車との車間距離を計測して車間距離が所定値より短くなった場合に警報を発する車間距離警報システムや、更に、ドライバーに警告を出すだけでなく、積極的に車の制御をし、例えば車間距離を一定に制御して走行する自動クルーズシステムが製品化されてきている。
【０００５】
しかし、これらシステムで使用されているレーザレーダやミリ波レーダ（以下、レーダと略す）は、限られた電力で自車４０の遠方を走行中の先行車４１との車間距離を計測する必要があるため、図４に示すようにレーダのビーム幅を広く取ることができず、検知領域４３が狭いと言う問題が有った。そのため、先行車４１との間に割込車があった場合、割込車が自車にかなり接近するまで警報の発生や車間距離一定走行制御が働かず、ドライバーに不安感を与えることになる。また、割込車が検知されると、例えば車間距離一定走行時は急減速が発生するためドライバーに不快感を与えることにもなる。
【０００６】
このため、割込車両の検知が重要な課題であるが、従来より、自車前方に割り込んでくる割込車両を検出装置として、例えば、特開平７−２３０６００号公報に開示されている装置が知られている。この装置では、以下のように割込車を検出している。まず、カメラで自車前方のカメラの視野領域４４内の画像を撮影し、その画像より自車の走行レーンと画像の輪郭線から先行車４２と推定しうる物体の幅を検出する。先行車４２と推定した物体が走行レーンに割り込んだ幅を求めて、物体の幅と割り込んだ幅に基づいて割込度を演算し、この割込度の大きさにより警報発生とブレーキ制御を切り替えるものである。
【０００７】
もし、割込車両までの距離を推定する場合は、画像内の位置をもとに座標変換により計算することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、車両に取り付けられたカメラの高さが、搭乗者の数によって変動する車高と共に変化することに対して考慮されていなかった。また、車種やデザインによってカメラの取り付け位置はさまざま変化するが、実際の取り付け位置は設計値とはならないことが多く、必ず微調整（以下、チューニングと呼ぶ）が必要になる。しかし、従来技術ではこれにも対応することが困難であった。以下でこれらについて詳しく述べる。
【０００９】
まず、カメラで撮像した画像から割込車両の距離を推定するには次のようにおこなう。ここでは、カメラのレンズを原点とする座標系（ワールド座標系という）と画像面上に設定された座標系（画像座標系という）との間の座標変換とを用いる。
【００１０】
以下、これらについて
Ａ．ワールド座標系、画像座標系の定義
Ｂ．画像座標系の割込車両の距離の推定
の順で説明する。
【００１１】
Ａ．ワールド座標系、画像座標系の定義について
＜ワールド座標系＞
ワールド座標系（X, Y, Z）は、図２に示すように、車両に固定された座標系で、レンズの中心から進行方向をＺ軸とする右手座標系であり、従って、原点Ｏ（0, 0, 0）は、レンズの中心となる。
【００１２】
＜画像座標系＞
画像座標系（x, y）のｘ軸は、図２に示すように、ワールド座標系のＸ軸に平行で逆方向、ｙ軸はＹ軸と逆方向で、撮像装置のレンズの光軸に対する上下方向の傾き角（俯角）φだけ傾いている。
【００１３】
従って、撮像装置のカメラのレンズの焦点距離をＦとすると、画像座標系の原点は、ワールド座標系の（0, Fsinφ, −Fcosφ）になる。
【００１４】
そして、ワールド座標系の点Ｐ（X, Y, Z）と、点Ｐが画像上に透視されたときの画像座標系の点ｑ（x, y）との関係は、次の数１で表される。
【００１５】
【数１】
Figure 0004104233
【００１６】
Ｂ．画像座標系の割込車両の距離の推定方法について
割込車両Ｐは道路上を走行しているので、路面からカメラのレンズ中心までの高さをＹｄとすると、割込車両Ｐの座標はワールド座標系では（X, -Yd, Z）となる。従って、上記数１を用いて、割込車両Ｐの座標（X, -Yd, Z）は次の数２で表される。
【００１７】
【数２】
Figure 0004104233
【００１８】
この数２を用いることにより、割込車両の位置を画像位置から対応付けることができる。
【００１９】
数２から分かるように、カメラの取り付け位置Ｙｄが変動した場合、割込車両の位置精度に大きな影響を及ぼすことになる。
【００２０】
ここでは、カメラを撮像装置（センサ）として用いた走行環境認識装置を例としたが、走行環境を認識するためのセンサであれば、カメラ以外のセンサ、例えばレーダ等についても同様な課題がある。
【００２１】
すなわち、センサの検知領域は、該センサに対応して設定される画像座標系上の領域である。このため、例えば、車両に取り付ける際に起こりうる取り付け位置の設計値からのずれや、搭載する荷物や搭乗員数により発生する車両の沈み込みあるいは走行状態によって変化する車両の姿勢の変化により、走行環境認識装置のセンサの取り付け位置や姿勢が変化すると、それに対応して画像座標系における検知領域の位置も変化する。
【００２２】
本発明の目的は、上記の点を鑑みてなされたもので、走行環境認識のためのセンサの取り付け位置が変動した場合でも精度よく自車の走行に関わる情報を認識することが可能な走行環境認識装置、およびそれを用いた車両走行制御装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、車両に取り付けられ、センサを用いて車両の走行環境を認識する走行環境認識装置において、外部から入力される前記センサの車両への取付け位置に関するデータの受信を少なくとも行う通信手段と、前記通信手段を介して受信した前記データに基づいて前記センサが検知する検知領域を決定する検知領域決定手段と、前記検知領域決定手段で決定された検知領域と前記センサでの検知結果とから、走行環境を認識する認識手段とを備える。
【００２４】
また、上記目的を達成するために本発明は、車両の走行を制御する車両走行制御装置において、当該車両の走行環境を認識する少なくとも１つの上記本発明による走行環境認識装置と、前記少なくとも１つの走行環境認識装置による認識結果に基づいて、当該車両の走行制御内容を変更する走行制御内容変更手段とを備える。
【００２５】
前記通信手段は、前記センサが検知した検知結果、前記検知領域決定部により決定された検知領域、および、前記認識手段による認識結果のうち少なくとも認識結果を、外部の装置との間で通信する構成とすることが好ましい。
【００２６】
また、上記本発明による走行環境認識装置を複数個車両に取り付けて、車両の周囲の環境を認識する走行環境認識システムを構成してもよい。
【００２７】
前記走行環境認識システムは、例えば、前記複数個の走行環境認識装置の各々との間でデータ通信を行う通信手段と、前記通信手段を介して各走行環境認識装置から送られてきたデータを用いて自車の周囲の状況を表示するための画像データを生成して表示装置へ送る処理手段とを備え、前記処理手段は、前記画像データを生成する際に、前記各走行環境認識装置からのデータが互いに識別可能であるように、個別の走行環境認識装置に対応して表示方法を変更するように構成する。
【００２８】
また、前記走行環境認識システムにおいて、前記各走行環境認識装置から出力されるデータに、その検知領域に対応した信頼度を付加する構成としてもよい。
【００２９】
また、上記目的を達成するために本発明は、車両に取り付けられ、センサを用いて車両の走行環境を認識する走行環境認識装置において、外部の装置で決定され送信されてきた当該センサの検知領域に関するデータを受信する受信手段と、前記受信した検知領域と前記センサでの検知結果とから、走行環境を認識する認識手段とを備える。また、このような走行環境認識装置を複数個用いて、上述した走行環境認識システムを構成してもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明による走行環境認識装置の一実施形態を図１を参照して説明する。
【００３１】
本実施形態による走行環境認識装置１は、図１に示すように、通信部１１と、検死領域決定部１２と、センサを備えるセンシング部１３とを備える。
【００３２】
通信部１１は、バス１２００を介して外部の装置に接続され、走行環境認識装置１の車両への取付け位置に関するデータを通信する。ここで、外部の装置としては、車両の沈み込み等を検出する車両姿勢検出部１４や、設計値あるいは計測された実際の取り付け位置を入力するための設計支援用計算装置１５等がある。通信部１１は、RS232Cなどの公知のデータ通信手段で実現すればよい。
【００３３】
検知領域決定部１２は、通信部１１を介して受信した走行環境認識装置１の車両への取付け位置に関するデータに基づいて、走行環境認識装置１が検知する検知領域を決定する。検知領域決定部１２は、情報の記憶部および処理部とを備えるものである。この記憶部には、設計支援用計算装置１５あるいは車両姿勢検出部１４から通信部１１を介して送られてくる当該走行環境認識装置１の取り付け位置に関するデータを記憶し、該記憶されたデータに基づいて処理部では検知領域が決定される。
【００３４】
例えば、走行環境認識装置１のセンサ（センシング手段）としてカメラを用いる場合は、上記数１に示す焦点距離Ｆ、俯角φ、取り付け高さＹｄ、その他の車両特性等の走行環境認識装置１の取り付け位置に関する情報を記憶部に記憶しておく。そして、例えば、通信部１１から新しい取り付け高さＹ*ｄが送られてきた場合は、取り付け高さの値ＹｄをＹ*ｄに書き換える。あるいは、運転席、助手席及び後部座席の荷重分布が送られてきた場合は、検知領域決定部１２に記憶されている車両特性から車両の沈み具合を判断して高さＹｄ、俯角φを修正し、該修正値に応じて検知領域を決定する。
【００３５】
センシング部１３は、外部環境の検知を行うカメラやレーダ等のセンシング部と、検知された外部環境に関する情報を用いてある特定の走行環境を認識するための所定の処理を行う処理部とを備えるもので、検知領域決定部１２で決定された検知領域をもとに走行環境に関する認識結果を求め、該認識結果を直接あるいは通信部１１を介して外部に出力する。センシング部１３は、例えば、カメラをセンシングに用いて割込車両を検知する場合は、特開平７‐２３０６００号公報に開示されている方法で判定し、その位置を計算するときは修正された高さＹｄ、俯角φを用いて上記数２により計算すればよい。なお、割込車両の検出方法については、詳細に後述する。
【００３６】
次に、本発明による走行環境認識装置１を用いた車両走行制御装置の一実施形態を図３を参照して説明する。
【００３７】
本実施形態の車両走行制御装置は、本発明による走行環境認識装置１で構成された割込車検出部１０１と、割込車検出部１０１とバス１２００を介してデータの授受を行い車両の走行動作を制御する本体側装置とから構成される。また、割込車検出部１０１は、バス１２００を介して、荷重分布検出部１４や設計支援用計算装置１５とも通信可能に接続されている。
【００３８】
本体側装置は、バス１２００を介して外部の装置と通信を行うための通信部１００、制御内容変更部１０３、目標距離設定部１０７、速度指令設定部１０８、車両速度制御部１０９、相対速度検出部１０２及び距離検出部１０４を備えるレーダ１０５、自車速度検出部１１０、スロットルアクチュエータ１１１、変速機アクチュエータ１１２、ブレーキアクチュエータ１１３、警報発生部１１４、および、走行車線検出部１１５を備えている。
【００３９】
なお、本実施形態では、割込車検出部１０１と、本体側装置との２つに分けた構成を示したが、本発明における構成はこれに限定されるものではない。例えば、上記本体側装置を複数のユニットに分割し、該分割した複数のユニットと割込車検出部１０１を、バスあるいは車内ＬＡＮを介して接続する構成としても構わない。また、本発明で行われる走行制御処理は以下に示す例に限定されるものではなく、割込車検出部１０１からの検出結果を用いて車両の速度制御を実行するものであれば、他の処理方法を利用する構成としてもよい。
【００４０】
まず、全体の概略動作を説明し、次に各部の詳細動作を説明する。
【００４１】
（概略動作）
本実施形態では、走行環境認識装置１として、カメラを用いて追従走行している先行車との間に割り込んでくる割込車を検出する割込車検出部１０１を構成する。割込車検出部１０１は、画像処理により、自車を追い越す車を検出、追跡し、その位置と速度を演算する。そして、自車速度及び自車位置と追越し車位置より割込車かどうかを判定する。
【００４２】
なお、本実施形態では、走行環境認識装置１として割込車検出部１０１を構成する場合を例に挙げて説明するが、本発明において走行環境認識装置１の具体的構成はこれに限定されるものではなく、他のセンシング手段を用いて他の種類の走行環境を検出する構成、例えば、レーダを利用して車間距離を検出する構成としてもよい。
【００４３】
さらに、本実施形態の車両走行制御装置においては、割込車検出部１０１の検出結果に応じて自車の速度制御内容を変更する制御内容変更部１０３を設ける。制御内容変更部１０３は、割込車検出部１０１が割込車を検出した場合、その時の自車の速度を維持して走行するか、自車の速度より所定の割合だけ減速して走行するか、自車の速度と割込車の速度を比較して遅い速度で走行するか、を判断して速度指令を生成する。
【００４４】
（詳細動作）
割込車検出部１０１からは割込車の有無を示す割込車検出フラグＦｃと割込車の速度Ｖｃとが出力される。制御内容変更部１０３は、割込車検出フラグＦｃと割込車の速度Ｖｃと自車速度検出部１１０で検出される自車速度Ｖｏに基づき速度指令Ｖｃｏｐを出力する。
【００４５】
一方、相対速度検出部１０２と距離検出部１０４とからなるレーダ１０５からは、測定距離Ｄｍと測定相対速度Ｖｒが検出される。また自車速度検出部１１０で検出される自車速度Ｖｏに基づき、目標距離設定部１０７において目標距離Ｄｒが設定される。速度指令設定部１０８では目標距離Ｄｒと測定距離Ｄｍ、測定相対速度Ｖｒに基づき速度指令Ｖｃｍｄが設定される。
【００４６】
そして車両速度制御部１０９に置いて、自車速度ｖｏ、速度指令Ｖｃｍｄ、割込車検出フラグＦｃ、速度指令Ｖｃｏｐに基づいてスロットル開度指令、変速指令、ブレーキ指令を算出し、スロットルアクチュエータ１１１、変速機アクチュエータ１１２、ブレーキアクチュエータ１１３を駆動する。警報発生部１１４は割込車検出フラグＦｃに基づいて、割込車の存在をドライバーに告知するためのドライバー警報を発生する。
【００４７】
目標距離設定部１０７と速度指令設定部１０８とでは、例えば図５に示すような処理が実行される。
【００４８】
ステップ３０１は自車速度検出部１１０より自車速度Ｖｏを取り込む。ステップ３０２では自車速度Ｖｏに応じた目標距離Ｄｒを設定する。
【００４９】
この設定方法としては、例えば、自車速度Ｖｏが１８ｋｍ／ｈ未満のときは目標距離Ｄｒを１０ｍとする。自車速度Ｖｏが１８ｋｍ／ｈから４５ｋｍ／ｈの間は、目標距離を１０ｍから自車速度に比例して長くし、自車速度Ｖｏが４５ｋｍ／ｈのときに目標距離Ｄｒを２５ｍとする。さらに自車速度Ｖｏが４５ｋｍ／ｈ以上でも目標距離を自車速度に比例して長くし、自車速度Ｖｏが９０ｋｍ／ｈのときに目標距離Ｄｒが７５ｍとする。これ以外の設定方法としては、自車速度Ｖｏに所定時間（例えば、１秒）を掛けて求める方法を用いてもよい。
【００５０】
ステップ３０３では距離検出部１０５より測定距離Ｄｍを取り込む。さらにステップ３０４では測定相対速度Ｖｒを取り込む。ステップ３０５では速度指令Ｖｃｍｄを目標距離Ｄｒ、測定距離Ｄｍ、測定相対速度Ｖｒ、自車速度Ｖｏから次の数３により算出する。
【００５１】
【数３】
Figure 0004104233
【００５２】
車両速度制御部１０９は図６に示すような処理を実行する。
【００５３】
ステップ４０１では、割込車検出部１０１から割込み検出フラグＦｃを取り込む。ステップ４０２において、割込み検出フラグＦｃが真か偽か、すなわち、割込車があるかどうかを判定する。もし、割込車がなければステップ４０４へ進み、割込車がある場合はステップ４０３へ進む。
【００５４】
ステップ４０３は割込車がある場合に実行される処理で、制御内容変更部１０３から速度指令Ｖｃｏｐを取り込み、それを速度指令Ｖｃｍｄに再設定する。
【００５５】
ステップ４０４では速度制御目標トルクＴｃｍｄを数４より算出する。
【００５６】
【数４】
Figure 0004104233
【００５７】
ここで、ＫｊとＫｑは予め設定した制御定数であり、例えば、Ｋｊ＝９３、Ｋｑ＝３６５と設定する。
【００５８】
ステップ４０５においては、予め設定した目標トルク閾値Ｔｔｈと比較する。Ｔｔｈは自車速度をスロットル開度指令を主に制御するか、それともブレーキ指令を主に制御するかの選択をするための閾値である。Ｔｃｍｄ≧Ｔｔｈの場合にはステップ４０６からステップ４０８を、Ｔｃｍｄ＜Ｔｔｈの場合にはステップ４０９からステップ４１１を実行する。
【００５９】
Ｔｃｍｄ≧Ｔｔｈの場合は、主にスロットル開度指令を使用して加速と、エンジンブレーキによる減速の制御をおこなう。ステップ４０６においてはスロットル開度指令を設定する。現在の変速比と速度制御目標トルクＴｃｍｄから目標エンジントルクを計算し、さらに目標エンジントルクとエンジン回転数からスロットル開度指令を設定する。これはエンジン回転数とスロットル開度、エンジントルクの関係を利用したものである。
【００６０】
次に、ステップ４０７においては変速指令を設定する。速度指令目標トルクＴｃｍｄがエンジンブレーキによる減速を必要とする場合にシフトダウンをおこなうよう変速指令を設定する。そしてステップ４０８においてブレーキ指令を設定する。ここではブレーキを操作する必要が無いので、ブレーキ指令はブレーキを解放するようブレーキアクチュエータ１１３が設定される。
【００６１】
一方、Ｔｃｍｄ＜Ｔｔｈの場合は主にブレーキを使用して減速制御をおこなう。ステップ４０９では、ブレーキを制御して減速をおこなうので、スロットル開度が全閉となるよう設定する。ステップ４１０では変速比を設定する。ステップ４１１では速度指令目標トルクＴｃｍｄに応じてブレーキ指令を設定する。そしてスロットルアクチュエータ１１１はスロットル開度指令に基づき、変速機アクチュエータ１１２は変速指令に基づき、ブレーキアクチュエータ１１３はブレーキ指令に基づいてそれぞれが駆動され、自車速度が制御される。
【００６２】
次に、制御内容変更部１０２が実行する処理手順を、図７〜図１０を参照して説明する。
【００６３】
図７は、割込車検出部１０１が割込車を検出した場合、その時の自車の速度を維持するように制御内容を設定する処理を示している。ステップ５０１で割込車検出部１０１からの割込検出フラグＦｃを取り込み、Ｆｃが立った時の自車速度Ｖｏを取り込んで保持し、以降割込み検出フラグＦｃが立っていても自車速度Ｖｏを取り込みは行わない（ステップ５０１〜５０２）。ステップ５０３では、ステップ５０２で保持した自車速度Ｖｏを速度指令Ｖｃｏｐに設定する。
【００６４】
図８は、割込車検出部１０１が割込車を検出した場合、その時の自車の速度より所定の割合だけ減速して走行するように設定する処理である。ステップ５０１で割込車検出部１０１からの割込み検出フラグＦｃを取り込み、Ｆｃが立った時の自車速度Ｖｏを取り込んで保持し（ステップ５０２）、以降割込み検出フラグＦｃが立っていても自車速度Ｖｏを取り込みは行わない。ステップ６０１では、ステップ５０２で保持している自車速度Ｖｏに所定値α掛け算してその値を速度指令Ｖｃｏｐに設定する。
【００６５】
図９は、割込車検出部１０１が割込車を検出した場合、その時の自車の速度または先行車の速度または割込車の速度を比較して遅い速度で走行するように設定する処理である。
【００６６】
ここで、ステップ５０１、５０２の処理は図７のステップ５０１、５０２と同じ処理である。ステップ７０１では、割込車検出部１０１から割込み車の速度Ｖｃを取り込む。次に、ステップ７０２では、相対速度検出部１０２からの相対速度Ｖｒを取り込んで、自車速度Ｖｏを用いて追従している先行車の速度Ｖｐを計算する。 ステップ７０３では、自車速度Ｖｏ、割込み車の速度Ｖｃ、先行車の速度Ｖｐの中で最も低速のものを選択して、その値を速度指令Ｖｃｏｐに設定する。
【００６７】
以上は、制御内容変更部１０３がそれぞれ１つの制御を実行する場合であるが、これらを組み合わせて実行することも考えられる。図１０は、その場合の処理フローの例を示した図である。
【００６８】
図１０の処理例では、割込車検出部１０１が割込車を検出した時の自車の速度を維持して走行するか、自車の速度より所定の割合だけ減速して走行するか、自車の速度、先行車の速度、割込車の速度を比較して遅い速度で走行するか、を自車の速度に基づいて選択する。
【００６９】
ステップ９０１で自車速度を取り込む。ステップ９０２では、自車速度Ｖｏとあらかじめ設定してある第一の値Ｖｔｈ１を比較し、自車速度ＶｏがＶｔｈ１より大きい場合はステップ９０３へ進む。ステップ９０３では、図９の処理を実行する。もし、自車速度ＶｏがＶｔｈ１より小さい場合は、ステップ９０４へ進む。ステップ９０４では、更に、自車速度Ｖｏとあらかじめ設定してある第二の値Ｖｔｈ２を比較し、自車速度ＶｏがＶｔｈ２より大きい場合はステップ９０５へ進む。ステップ９０５では、図８の処理を実行する。もし、自車速度ＶｏがＶｔｈ２より小さい場合は、ステップ９０６へ進む。ステップ９０６では、図７の処理を実行する。
【００７０】
図１１は、割込車検出部１０１の一構成例を示した図である。本例の割込車検出部１０１では、カメラ１０００で自車の前方方向の画像を撮影し、その画像を画像処理装置１１００で処理する。画像処理装置１１００では、取得した画像データと共に、通信部１００及びバス１２００を介して送信されてくる自車速度検出部１１０で検出した自車速度Ｖｏと走行車線検出部１１５で検出した走行車線に関する情報とを用いて、割込車の検出を示す割込車検出フラグＦｃと割込車の速度Ｖｃとを求める。
【００７１】
なお、画像処理装置１１００においては、バス１２００を介して外部の装置１４、１５等から送られてくる取り付け位置に関するデータを予め又は必要に応じて取得し、当該カメラ１０００の撮像領域のチューニングを実施しておくものとする。
【００７２】
図１２は、本例における画像処理装置１１００が割込車検出を実現する際に設けられる機能ブロックの構成例を示した図である。
【００７３】
本例の画像処理装置１１００は、カメラ１０００で撮影した画像情報により自車前方の車両位置を認識する車両認識部１１１０と、自車中心位置と前記前方の車両位置から割込車を判定する割込車判定部１１２０と、自車中心位置を設定する自車中心位置設定部１１３０と、通信部１１と、検知領域決定部１２とから構成される。
【００７４】
通信部１１は、バス１２００を介して外部の各装置との通信を実行し、取り付け位置、自車速度、走行車線に関するデータを受信すると共に、割込車検出フラグと割込車速度とを送信する。
【００７５】
検知領域決定部１２は、バス１２００および通信部１１を介して送られてきた取付位置データ、例えば取り付け高さや車両の姿勢や荷重分布を示すデータを受け入れ、該データを用いてカメラ１０００が撮像した画像領域に対応する検知領域を決定する。
【００７６】
車両認識部１１１０は、検知領域決定部１で決定されたカメラ１０００の検知領域の情報とその時点で撮像された画像データとを利用して追越し車を検出・追跡するための、追越し車判定部１１１と追越し車追跡部１１１２とを備えている。追越し車判定部１１１１は、自車を追い越す車を検出する。追越し車追跡部１１１２は、追越し車判定部１１１１で追越し車が検出された時、その追越し車を追跡しその位置を画像から求めると同時に、前画像フレームからの移動量と自車速度より追越し車の速度も計算する。
【００７７】
なお、本例の構成では自車中心位置設定部１１３０を画像処理装置１１００内部に設けているが、外部から自車中心位置に関する情報を受け入れ、該情報を利用する構成としても良い。
【００７８】
追越し車判定部１１１１が自車を追い越す車を検出する方法の一例を図１３をを用いて説明する。図１３は、３車線の道路の真ん中の車線を自車が走行しており、自車前方に見える先行車に車間距離一定で追従走行している状況を、自車に取り付けたカメラで撮影した前方の画像を示している。
【００７９】
割込車は通常、自車が走行している車線と隣接している車線から自車を追越して先行車との間に割込んでくる。そこで、図１３に示すように、自車走行車線と隣接する車線に、追越し車判定ウィンドウを設ける。図１３では、２つの追越し車判定ウィンドウが設定されている。そして、このウィンドウ内の明るさの変化を毎回調べる。
【００８０】
本例の方法によれば、追越し車がくると、追越し車判定ウィンドウ内の明るさが急激に変化するため、車両認識の精度が向上する。追越し車判定ウィンドウ内の明るさが急激に変化したとき、これを追越し車と判定し、次に追越し車の追跡を行う。
【００８１】
なお、ナビゲーション装置などで、自車が走行している車線が判定できれば、すなわち、一番左端の車線あるいは一番右端の車線等、追越し車判定ウィンドウの設定場所を制御することができる。例えば、一番左端の車線を走行している場合は、その車線の左には車線はないので、追越し車判定ウィンドウを右にのみ設定することができる。あるいは、一番右端の車線を走行している場合は、その車線の右には車線はないので、追越し車判定ウィンドウを左にのみ設定すればよい。
【００８２】
追越し車追跡部１１１２は、追越し車と判定されたときに、追越し車判定ウィンドウ内の画像の一部をテンプレートとして持ち、次に取り込んだ画像の中からテンプレートに最も似通った部分を探す相関演算で追越し車の追跡を行うことができる。追越し車の位置計算は上記数２を用いて行う。図１３には、追越し車の追跡で、テンプレートに最も似通った部分の画像上のy座標から自車前方15ｍと推定している様子を示してある。
【００８３】
また、２枚の画像間で移動した距離を求めるれば、追越し車の相対速度を推定でき、自車速度を用いると追越し車の速度を計算できる。
【００８４】
また、追越し車追跡部１１１２は、相関演算で求めた追越し車の画像上のｘ座標を割込車判定部１１２０に出力する。
【００８５】
次に、割込車判定部１１２０で行われる割込車の判定の方法の一例を図１４を用いて説明する。
【００８６】
割込車判定部１１２０は、そのx座標と画像上の自車中心位置ｘ座標（図１４に一点鎖線で示す）とを用いて、追越し車が自車走行車線に割込んでくる割込車かどうかを判定する。例えば、図１４に示すように画像上の自車中心位置ｘ座標と追越し車追跡部１１１２で計算した追越し車ｘ座標との距離が所定距離（図１４で２点鎖線で示す割込車判定基準）より小さくなったかどうかで判定すればよい。
【００８７】
また、この割込車判定基準とした所定距離を自車の速度で変更してもよい。例えば、自車速度が所定速度より速い場合はこの距離を遠く、すなわち、自車走行車線の境界に近い所に移動させる。また、自車速度が所定速度より遅い場合はこの距離を近く、すなわち、自車中心位置に近い所に移動させる。
【００８８】
このようにすることで、高速に走行中のときは、割込車に対して早めに対応することが可能となる。
【００８９】
上記の実施形態では、走行環境認識装置１の取り付け位置に関するデータを外部から受け入れ、該装置１の検知領域を決定していたが、本発明における走行環境認識装置はこれに限定されるものではない。例えば、走行環境認識装置１が検知した検知データと検知領域決定部１２で決定した検知領域とを、通信部１１を介して外部装置との間で通信する構成としてもよい。
【００９０】
さらに、上述したような構成を備える走行環境認識装置１−１〜１−４を、図１５に示すように、車両３に複数設置するシステムを構成としてもよい。本構成例においては、制御装置２が、各走行環境認識装置１−１〜１−４との間で検知データと検知領域を通信して、その結果を表示装置４に表示する。
【００９１】
ここで、表示装置４に自車の周囲の状況を表示する際に、各走行環境認識装置に対応して検知結果の表示方法を、例えば図１６に示す１６０１〜１６０４のように、各装置毎に変更すれば、運転者はどの装置が検知したデータか一目で判断できることになる。なお、検知結果の表示（１６０１〜１６０４）だけでなく、各走行環境認識装置の検知領域についても１６１１〜１６１４のように、それぞれの装置に対応して識別可能であるように表示する構成としてもよい。
【００９２】
さらに、各走行環境認識装置１−１〜１−４が互いの検知領域を通信で判断できれば、ある特定の走行環境認識装置の検知領域限界で検知した場合に他の各走行環境認識装置でも検知可能であれば、例えばその検知領域に対応して、検知領域の中心部は１００％、検知領域限界では５０％のように検知データに信頼度を付加して出力する構成としてもよい。そして、検知データを使うに際しては、それらの信頼度の値によりそのデータを使うかどうかを判断すればよい。
【００９３】
さらに、上記実施形態では、各走行環境認識装置の中に検知領域を決定するための手段を設けているが、本発明では上記実施形態に限定されるものではない。例えば、各走行環境認識装置の中にそれぞれ検知領域決定部を設ける代わりに、各走行環境認識装置の取り付け位置に関するデータを受け付け、それぞれの検知領域を決定し、該決定した検知領域を該当する走行環境認識装置へ通信により送信する構成としてもよい。この場合、各走行環境認識装置では、通信手段を介して送られてくる検知領域に基づいて、認識動作を実行する。
【００９４】
このような構成によれば、走行環境認識装置の小型モジュール化を図ることができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、センサを用いて走行環境認識装置の取り付け位置が変動した場合でも精度よく自車の走行に関わる情報を認識することができる。
【００９６】
さらに、本発明によれば、走行環境認識装置に組み込んだセンサのチューニングも効率よく行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による走行環境認識センサの構成例を示す構成図。
【図２】ワールド座標系と画像座標系の説明図。
【図３】本発明の走行環境認識センサを用いた車両走行制御装置の一実施形態の構成図。
【図４】レーダを用いた車間距離制御とレーダ及びカメラの視野の説明図。
【図５】目標距離設定部と速度指令設定部における処理の流れを示すフローチャート。
【図６】車両速度制御部における処理の流れを示すフローチャート。
【図７】制御内容変更部における処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図８】制御内容変更部における処理の流れの他の例を示すフローチャート。
【図９】制御内容変更部における処理の流れの他の例を示すフローチャート。
【図１０】制御内容変更部における処理の流れの他の例を示すフローチャート。
【図１１】本発明の走行環境認識センサを用いた割込車検出部の一実施形態の構成図。
【図１２】画像処理装置の構成例を示す構成図。
【図１３】車両認識部の処理の例を説明するための説明図。
【図１４】割込車判定部の処理の例を説明するための説明図。
【図１５】走行環境認識センサを用いた他のシステムの構成を示す説明図。
【図１６】図１５のシステムにおける表示例を示す説明図。
【符号の説明】
１…本発明の走行環境認識装置１１…通信部、１２…検知領域決定部、１０１…割込車検出部、１０２…相対速度検出部、１０３…制御内容変更部、１０４…距離検出部、１０５…レーダ、１０７…目標距離設定部、１０８…速度指令設定部、１０９…車両速度制御部、１１０…自車速度検出部、１１１…スロットルアクチュエータ、１１２…変速機アクチュエータ、１１３…ブレーキアクチュエータ、１１４…警報発生部、１０００…カメラ、１１００…画像処理装置、１１１０…車両認識部、１１２０…割込車判定部。

Claims (6)

  1. 車両に取り付けられ、カメラを用いて車両の走行環境を認識する走行環境認識装置であって、
    前記カメラで撮影した前方の画像内の自車走行車線と隣接する車線に追越し車判定ウィンドウを設け、前記ウィンドウの明るさの変化に基づき、追越し車の有無を判定する追越し車判定部を有し、
    前記追越し車判定部は、車両が走行している車線に応じて前記追越し車判定ウィンドウの数を異ならせる
    走行環境認識装置。
  2. 請求項１に記載の走行環境認識装置であって、
    前記追越し車判定部は、隣接する左右の車線用として２つの追越し車判定ウィンドウを設けた走行環境認識装置。
  3. 請求項１に記載の走行環境認識装置であって、
    前記追越し車判定部は、追越し車を認識した場合に、当該追越し車の追跡を行う走行環境認識装置。
  4. 請求項３に記載の走行環境認識装置であって、
    前記追越し車判定部は、前記追跡の手段として、追越し車判定ウィンドウ内の画像の一部をテンプレートとして持ち、次に取り込んだ画像の中から当該テンプレートに似通った部分を探す相関計算で追越し車の追跡を行う走行環境認識装置。
  5. 請求項１に記載の走行環境認識装置であって、
    前記追越し車判定部は、２つの画像間で移動した距離を求めることにより、前記追越し車の相対速度を求める走行環境認識装置。
  6. 請求項５に記載の走行環境認識装置であって、
    前記追越し車判定部は、自車速度を用いることによって、前記追越し車の速度を求める走行環境認識装置。
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