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JP5172366B2 - 車両運転支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両運転支援装置に関し、特に、自車両の前方を移動中の移動体(例えば、歩行者や二輪車)の進路を予測して、自車両との衝突の危険を回避させるよう適応された車両運転支援装置に関する。
近年、運転者の負担を軽減し、安全運転を支援するための装置が開発され実用化されてきている。このような先進安全自動車(ASV:Advanced Safety Vehicle)に係る運転を支援する装置として、例えば、走行中、前方に障害物があるときに警告を発する装置や、前方の走行車両との車間距離を一定に保つようにする装置がある。また、ASVの機能として、車両の周辺や路面の状況などを検知して、危険な状況に対して警告を出す機能や、ドライバーの表情や車両のふらつき具合から居眠りを検知して音声で注意する機能などが検討されている。危険な状況としては、例えば、見通しの悪い交差点等での車両同士の衝突や、歩行者の急な飛び出しによる歩行者と車両との衝突、又は、駐車時のバック走行において死角の範囲に入る電柱等の静止物と車両との衝突が考えられる。
このような危険な状況を検出する技術として、特許文献1には、自車両周辺の歩行者及び他車両を検出し、歩行者と他車両の進路を予測して、歩行者と他車両とが衝突する可能性があるときに衝突回避メッセージを通知するシステムが記載されている。
また、車両をバック走行して駐車する際に、静止物と車両との間隔を検出し、衝突の危険性があるときに警告を発する装置が検討されている。
特開2006−31443号公報
上記したように、歩行者と車両、又は静止物と車両との衝突を回避する装置が検討されている。上記した静止物と車両との衝突を回避する技術では、車両と静止物との間の距離を検出し、その距離の変化を検出して静止物が障害物になるか否かを判定している。
このように、障害物が静止物であれば車両と障害物とが衝突する危険性を判定することが可能であるが、障害物が歩行者や二輪車等の移動体の場合には、移動体の動きを予測して衝突の危険性を判定することは困難である。
また、特許文献1の技術では、歩行者や他車両の進路を予測しているが、それぞれの進行方向に障害物が存在していない状況において、過去の動きのデータを基に進路を予測している。そのため、歩道上の歩行者や二輪車などが車道に飛び出すような、急な進路変更を予測することは困難である。
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、歩行者や二輪車等の移動体の急な進路変更を予測し、車両との衝突を未然に防止することが可能な車両運転支援装置を提供することを目的とする。
上述した従来技術の課題を解決するため、本発明の一形態によれば、車両に搭載された撮像手段と、情報提供手段と、前記撮像手段により撮像された画像から前記車両前方の複数の物体を検出する画像認識手段と、前記画像認識手段により検出された複数の物体のうち前記車両が走行する走行車線に隣接する歩道又は車道上の移動体と静止物とを含む前後2つの物体間の距離の変化から、前記移動体と静止物との相対速度を算出して、前記移動体が走行車線に進入するまでの時間を算出し、前記車両の速度と前記静止物との距離から前記車両が前記静止物の近くを通行する時間を算出し、前記車両が前記静止物の近くを通行する時間と、前記移動体が走行車線に進入するまでの時間が同時刻になると算出されたときに、前記車両と前記移動体とが衝突する危険性があると判定し前記情報提供手段を介してその旨を通知する制御手段とを有することを特徴とする車両運転支援装置が提供される。
また、上記形態に係る車両運転支援装置において、前記情報提供手段は、少なくとも注意を喚起する音声を出力する音声出力手段又は注意を喚起する情報を可視表示する表示手段のいずれかであるようにしてもよい。
この形態に係る車両運転支援装置においては、自車両の前方の歩道上に存在する移動体を含む2つの物体を検出し、その物体間の距離の変化と自車両から移動体までの距離に応じて、危険状況が発生するか否かを判定している。例えば、2物体間の距離が短くなればいずれその移動体が自車両の走行車線に進入すると予測し、2物体間の距離が5mとなり、自車両が60km/hの速度で走行しているときに自車両と移動体との距離が20mとなったとき、自車両と移動体が衝突する危険性が高いとして、危険状況の警告を発する。これにより、危険の発生を予め把握することができ、運転者は危険発生が予測される地点(例えば左前方の車両が駐車している地点)に注意を払うことができ、余裕を持って速度を下げる等の対策をとることができるため、安全走行に寄与することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る車両運転支援装置100の構成を示すブロック図である。車両運転支援装置100は、制御部10、カメラ11、レーダ12、車速検出部13、画像処理部14、記憶部15、音声出力部16、表示部18、及びスピーカ17を有する。
カメラ11は、自車両の前方を撮影するものであり、撮影画像を電気信号に変換した画像信号を出力する。カメラ11に使用するレンズは、標準レンズでもよいし、広角レンズでもよく、例えば電荷結合素子(CCD)等の固体撮像素子を用いて車両の前方に設置する。また、左右一組のカメラを車両に設置するようにしてもよい。
レーダ12は、赤外線領域のレーザ光を応用したレーザレーダ又はマイクロ波やミリ波を用いた電波式のレーダを使用する。このレーダを使用して、車両と物体との間の距離の測定が行われる。具体的には、物体に向けて、車両前方に設置したレーダ装置から特定の周波数のレーダを放射し、物体に反射して返ってくるレーダを受信して、物体との距離を計測する。
車速検出部13は、例えば、一定の走行距離毎にパルスを発生する走行距離センサを使用して、自車の走行速度を検出する。
画像処理部14は、カメラ11で撮像された撮像画像に対して、フィルタリングやエッジ検出、輪郭抽出などの処理を行い、対象物体特定部14aにおいて、物体の特定を行う。本実施形態においては、自車両と衝突する危険性があるか否かを判定するための対象物体(「危険状況判定の対象物体」とも呼ぶ)となる2つの物体を特定する。対象物体特定部14aでは、特定された対象物体の特徴を抽出して記憶部15にその特徴を記憶させておく。抽出された特徴は、単位時間毎に取得する異なる画像間において、同じ対象物体の検出を可能にする。また、距離検出部14bでは、対象物体特定部14aにおいて特定された2つの物体間の距離を算出する。なお、対象となる物体は、例えば、車両前方の歩道上の歩行者や二輪車等の移動体、又は駐車している車両等の静止物である。また、歩行者や二輪車等が移動している状況の検出は、例えば、単位時間毎に撮影し取得される画像間を比較し、特定した物体の位置が変化していなければ静止物と判定され、位置が変化していれば移動体であると判定される。
音声出力部16は、制御部10からの信号に基づいて音声信号を合成し、その音声信号をスピーカ17に供給する。表示部18は、表示による通知を行う手段であり、制御部10からの信号に基づいて警告表示を合成して表示画面に表示する。
制御部10は、例えばマイクロコンピュータで構成され、上記各部の制御を行う。特に、画像処理部14で算出された対象物体間の距離、及びレーダ12を用いて検出された自車両と物体との間の距離等を基に、危険状況が発生するか否かを判定し、危険状況が発生すると判定した場合には、表示部18にその旨を表示したり、スピーカ17から警告音を出力する。
このように構成された車両運転支援装置100において、車両に搭載されたカメラ11を用いて撮像された車両の前方の画像を、画像処理部で解析して車両前方の移動体又は静止物を検出する。特に、自車両の走行車線に隣接する歩道上に存在する2つの物体を特定する。この2つの物体間の距離を画像を解析して求めて距離の変化を検出し、自車両の車速及び歩道上の物体との距離との関係が所定の条件を満たすときに、危険な状況であると予測して警告を発する。
図2は本実施形態の車両運転支援装置100が作動し、危険である旨の警告が出される状況を概念的に示した図である。図2(a)は、自車両21が走行する走行車線22の左側が歩道23になっており、その歩道23上に駐車車両24が存在し、駐車車両24に向って移動体25(二輪車)が移動している状況を示した図である。この状況では、駐車車両24に向って移動している二輪車25は、駐車車両24を避けるために走行車線22側に進路を変更する可能性がある。いつ二輪車25が進路を変更するかは、二輪車25から駐車車両24までの距離d1で判定する。例えば、二輪車25から駐車車両24までの距離d1が時間の経過とともに短くなり、5mになったとき、危険状況が発生する可能性があると予測する。このとき、自車両21から二輪車25までの距離が離れていれば二輪車25が走行車線22に飛び出したとしても自車両21とは衝突しないと判定する。よって、この場合には、危険状況の警告はしない。この自車両21と二輪車25との距離に対しても予め警告を発する基準となる距離を決定しておく。例えば、自車両21が60km/hの速度で走行しているときに、自車両21から二輪車25までの距離が20mになれば、警告を発するようにする。
図2(b)は、自車両21が走行する走行車線22の左側が歩道23になっており、その歩道23上を歩行者26と二輪車27が移動中であり、歩行者26が二輪車27の前にいる状況を示した図である。この状況では、歩行者26よりも二輪車27の移動速度が速いため、いずれ、二輪車27が歩行者26を追い越すことになる。その際、二輪車27が走行車線22側に進路を変更すると予測する。二輪車27がいつ走行車線22側に進路を変更するかは、図2(a)の例と同様に判定する。すなわち、二輪車27から歩行者26までの距離d2が所定の距離となったときに、危険予知を開始する。そして、自車両21の走行速度と自車両21から二輪車27までの距離とを判定し、所定の走行速度及び所定の距離になったときに危険状況である旨の警告を発するようにする。
図2(c)は、図2(b)の例とは逆に、二輪車28が歩行者29の前にいて、同方向に移動している状況を示した図である。この場合は、歩行者29から二輪車28までの距離d3が時間の経過とともに離れていく状況を示しており、危険状況にはならないため警告を発することはない。
図2(a)及び図2(b)に示したように、危険状況が発生する可能性が高い場合は、前方後方の2つの物体間の距離が時間の経過とともに短くなっていく場合である。ここで、2物体の並び方に着目すると、(1)前方の物体が静止物であり後方の物体が移動体の場合、(2)前方後方の物体が共に移動体の場合、及び(3)前方の物体が移動体であり後方の物体が静止物の場合の3パターンに分類される。このうち、(1)の場合において、移動体が自車進行方向に移動している場合は、移動体から静止物までの距離が短くなっていくため、いずれ移動体が静止物を除けるために車道に進入する可能性がある。一方、(1)の場合において、移動体が自車進行方向と反対方向に移動している場合は、移動体が静止物から離れていくため、移動体が車道に進入する可能性はない。
また、(2)の場合において、前後の移動体が共に自車進行方向に移動している場合は、前方の移動体が後方の移動体よりも移動速度が遅ければ、後方の移動体から前方の移動体までの距離が時間の経過とともに短くなっていき、いずれ、後方の移動体が車道に進入する可能性がある。一方、前方の移動体が後方の移動体よりも移動速度が速ければ、前方の移動体に追いつくことはないので、後方の移動体が車道に進入する可能性はない。
また、(2)の場合において、前後の移動体が共に自車進行方向と反対方向に移動している場合は、前方の移動体が後方の移動体よりも移動速度が速ければ、後方の移動体から前方の移動体までの距離が時間の経過とともに短くなっていき、いずれ、前方の移動体が車道に進入する可能性がある。一方、前方の移動体が後方の移動体よりも移動速度が遅ければ、後方の移動体に追いつくことなないので、前方の移動体が車道に進入する可能性はない。
また、(2)の場合において、前方の移動体が自車進行方向に移動し、後方の移動体が自車進行方向と反対方向に移動している場合は、移動体同士が離れていくため、前後の移動体が車道に進入する可能性はない。一方、前方に移動体が自車進行方向と反対方向に移動し、後方の移動体が自車進行方向に移動している場合は、前後の移動体間の距離が時間の経過とともに短くなり、いずれどちらかの移動体が車道に進入する可能性がある。
また、(3)の場合において、移動体が自車進行方向に移動している場合は、移動体が静止物から離れていくため、移動体が車道に進入する可能性はない。一方、移動体が自車進行方向と反対方向に移動している場合は、移動体から静止物までの距離が時間の経過とともに短くなっていき、いずれ移動体が車道に進入する可能性がある。
以上から、危険状況が発生する場合として、次の(a)から(e)の5つの状況が考えられる。(a)前方の物体が静止物で後方の物体が移動体であって、移動体が自車進行方向に移動している場合、(b)前方後方の物体が共に移動体であって、移動体が共に自車進行方向に移動し、前方の移動体が後方の移動体よりも移動速度が遅い場合、(c)前方後方の物体が共に移動体であって、移動体が共に自車と反対方向に移動し、前方の移動体が後方の移動体よりも移動速度が速い場合、(d)前方後方の物体が共に移動体であって、前方の移動体が自車と反対方向に移動し、後方の移動体が自車進行方向に移動している場合、及び、(e)前方が移動体で後方が静止物であって、移動体が自車と反対方向に移動している場合。
これら(a)から(e)の状況において危険状況の警告を発する本実施形態に係る車両運転支援装置100は、その基本的な特徴として、車両前方に存在する2つの物体(移動体と移動体、又は移動体と静止物)の間の距離をカメラによって撮像された画像を解析して求め、所定の距離になったときに自車両が走行している走行車線に飛び出してくることを予測し、運転者に警告するようにしている。かかる処理を行うことで、危険な状況が発生し得ることを予め把握することが可能となる。例えば、自車両が速度60km/hで走行しているときに、左前方の歩道上の2物体間の距離が5m以下となり、自車両と2物体のうちの移動体との距離が20m以下になれば、その移動体が自車両の走行車線に進路変更すると予測し、自車両と移動体とが衝突する危険がある旨の警告が発せられる。これにより、運転者は危険状況が起こり得ることを認識し、左前方に注意を払うことができ、走行の安全性に寄与することができる。
以下、本実施形態に係る車両運転支援装置100が行う危険状況警告処理について、その処理フローの一例を示す図3及び危険状況警告が行われる状況を説明する図4を参照しながら説明する。
まず、ステップS11において、自車両の前方の画像を取得する。この処理は、カメラから出力される画像信号を画像処理部14に取り込み、撮像画像を読み込むことによって行われる。撮像画像は、車両の前方を撮像した画像であり、デジタル画像として記憶される。
次のステップS12では、ステップS11において撮像された車両前方の画像から、車両が走行中の車線に隣接する車線(ここでは、歩道)上に存在する移動体を含む2つの対象物を検索する。2つの対象物は、危険状況が発生するか否かを判定するための対象物体であり、例えば、二輪車(移動体)と駐車車両(静止物)である。この2つの物体は、自車両から近い順に並んだ物体であり、少なくとも1つは歩行者や二輪車等の移動体とする。この2物体は、その組み合わせとして、前方の物体が静止物であり後方の物体が移動体の場合、前方と後方の物体が共に移動体の場合、及び前方の物体が移動体であり後方の物体が静止物の場合がある。
図4は、危険状況判定の対象物体が特定された状況を模式的に示した図である。図4において特定された2つの対象物体のうち、自車両41に近い方の移動体43が静止物である駐車車両42に向って移動していることを示している。移動体43から静止物42までの距離をxとし、自車両41から移動体43までの距離をyとする。
次のステップS13では、ステップS12で特定した2つの対象物体間の距離を測定する。2対象物体間の距離は、画像処理部14の距離検出部14bにおいてデジタル画像処理が施された撮像画像を解析することによって行う。例えば、特定された2物体間の画素(ピクセル)数を検出し、1ピクセルのサイズと実際の距離との関係を用いて実際の2物体間の距離を算出する。また、自車両に搭載したレーダにより測定した、自車両からそれぞれの物体までの距離を利用して、2物体間の距離を算出するようにしてもよい。
次のステップS14において、自車両から移動体までの距離を測定する。自車両から移動体までの距離は撮像画像を解析して算出する。また、カメラを2台使用する場合には、ステレオ視の画像を基に三角測量の原理を用いて算出してもよく、レーダを用いて自車から移動体までの距離を式t=(2×r)/cを用いて検出するようにしてもよい。ここで、rは対象物までの距離、tは反射波が帰ってくる時間、cは電波の空気中の伝搬速度であり、一般的に3×108m/sとして計算する。
次のステップS15において、車速検出部13を介して自車両の車速を検出する。
次のステップS16において、ステップS12で特定された2つの対象物体間の距離が時間の経過とともに短くなっているか否かを判定する。短くなっていると判定されれば、危険状況が発生する可能性があり、ステップS18に移行する。一方、2つの対象物体間の距離が広がっていけば、移動体が進路を変更する可能性は低いと判定し、ステップS17に移行して、2つの対象物体のうちの自車両に近い物体を危険状況判定の対象からはずし、ステップS11に戻り、本処理を継続する。
次のステップS18において、自車両の車速が所定の値以上か否かを判定する。所定の値以下であれば危険状況が発生する可能性は低いと判定し、ステップS11に戻り本処理を継続する。
次のステップS19において、2つの対象物体間の距離が所定の距離x1(例えば5m)以下か否かを判定する。2つの対象物体間の距離が所定の距離x1以下でない場合(例えば、図4において、移動体43から静止物42までの距離xが5m以上)は、移動体が静止物の近くに到達していない状況であり、移動体が走行車線に飛び出すことはなく、危険状況が発生する可能性は低いとして、ステップS11に戻り本処理を継続する。所定の距離x1以下であると判定されたときは、ステップS20に移行する。
次のステップS20において、自車両から移動体までの距離が所定の距離y1(例えば50m)以下であるか否かを判定する。自車両から移動体までの距離が所定の速度において所定の距離y1以上離れていれば(例えば、図4において、自車両41から移動体43までの距離yが100m)、たとえ移動体が進路を変更して自車両の走行車線に進入したとしても、自車両と移動体とが衝突する危険状況が発生する可能性は低いと判定し、ステップS11に戻り本処理を継続する。所定の距離y1以下であると判定された場合は、危険状況が発生する可能性が高いと判定し、ステップS21に移行する。
次のステップS21において、2つの対象物体間の距離が所定の距離x2(例えば2m)以下であるか否かを判定する。2つの対象物体間の距離が所定の距離x2以下(例えば、図4において、移動体43から静止物42までの距離xが1m)になれば、移動体が静止物を避けて自車両の走行車線に進入する可能性が高いと判定し、ステップS23に移行する。一方、2つの対象物体間の距離が所定の距離x2以下でなければ、ステップS22に移行する。
ステップS23では、危険状況が発生する可能性が高いとして警告を発生する。この警告は、例えば、「ぴっ」という警告音を発生したり、「飛び出しの可能性があります」というメッセージを画面に表示して警告する。なお、画面表示する場合は画面に赤色の枠内にメッセージを表示したり、点滅させて表示する等、運転者がひと目でわかるような表示態様にする。
一方、ステップS22では、自車両から移動体までの距離が所定の距離y2(例えば20m)以下であるか否かを判定する。自車両から移動体までの距離が所定の距離y2以下でなければ、ステップS11に戻り、本処理を継続する。2つの対象物体間の距離が所定の距離x2(2m)以下でない場合であっても、自車両と移動体との距離が接近している場合(例えば、図4において、自車両41から移動体43までの距離が10m)には危険状況が発生する可能性の高い地点に近づくため、危険状況を早めに知らせるようにしている。本ステップの条件を満たす場合は、ステップS23に移行し、警告を発して、本危険状況警告処理を終了する。
なお、ステップS18からステップS22における危険状況の判定は車速が所定の値の場合を想定したものであり、車速に応じて詳細な条件設定がなされる。
また、本実施形態の車両運転支援装置100では、上記ステップS20に示すように自車両から移動体までが所定の距離y1になった時点で危険状況が発生する可能性を判定し、ステップS21において、2つの対象物体間の距離が所定の距離x2になったときに移動体が進路変更をして自車両の走行車線に進入すると予測しているが、これに限らず、危険状況が発生する時間をより詳細に分析して警告を発するようにしてもよい。
例えば、移動体と静止物との間の距離の変化から移動体の相対速度を算出して、移動体が走行車線に進入する時間を算出し、自車両の速度と静止物までの距離から自車両が静止物の近くを通行する時間を算出し、これらの時間が同時刻になると算出されたときに警告を発するようにする。これにより、警告の必要がないときに警告を発しないようにすることが可能となる。
また、図3の危険状況警告処理では、自車両の左前方(歩道上)に存在する2つの物体を対象として説明したが、左前方に限らない。例えば、自車両が片側2車線の道路の左側の車線を走行している場合、右側の車線を走行する2台の他車両を対象としてもよい。ただしこの場合は、移動体としての走行速度が上記例における二輪車や歩行者とは異なるため、ステップS18からステップS22の危険状況発生の判定条件の値を調整する。
また、図3の危険状況警告処理では、自車両の左前方(歩道上)の、自車両に最も近い方の2つの物体を対象として説明したが、自車両に2番目に近い方の2つの物体を対象とするようにしてもよい。図5は、自車両に最も近い2つの物体、及び自車両に2番目に近い2つの物体を対象とする例を示した図である。図5は、移動体53は自車両51の進行方向と同じ方向56に移動して静止物52に近づき、移動体54は自車両51の進行方向と反対方向55に移動して静止物52に近づいている状況を示している。この場合、移動体53と静止物52を危険状況判定の対象物体としてその間の距離の算出等を行うが、移動体54のほうが移動体53よりも先に静止物52に到達する場合が起こり得る。従って、危険状況の警告は移動体54の挙動に対して先に行うようにする。
以上説明したように、本実施形態に係る車両運転支援装置においては、自車両の前方の歩道上に存在する移動体を含む2つの物体を検出し、その物体間の距離の変化と自車両から移動体までの距離に応じて、危険状況が発生するか否かを判定している。例えば、2物体間の距離が短くなればいずれその移動体が自車両の走行車線に進入すると予測し、2物体間の距離が5mとなり、自車両が60km/hの速度で走行しているときに自車両と移動体との距離が20mとなったとき、自車両と移動体が衝突する危険性が高いとして、危険状況の警告を発する。これにより、危険の発生を予め把握することができ、運転者はその地点(例えば左前方)に注意を払うことができ、余裕を持って速度を下げる等の対策をとることができるため、安全走行に寄与することが可能となる。
本発明の実施形態に係る車両運転支援装置の構成を示すブロック図である。 図1に係る車両運転支援装置が作動する状況を概念的に示した図である。 図1に係る車両運転支援装置が行う危険状況警告処理の一例を示すフロー図である。 危険状況警告処理が行われる状況を説明する図(その1)である。 危険状況警告処理が行われる状況を説明する図(その2)である。
符号の説明
100…車両運転支援装置、
10…制御部(制御手段)、
11…カメラ(撮像手段)、
12…レーダ、
13…車速検出部、
14…画像処理部(画像認識手段)、
14a…対象物体特定部(画像認識手段)、
14b…距離検出部(画像認識手段)、
17…スピーカ(情報提供手段)、
18…表示部(情報提供手段)。

Claims (3)

  1. 車両に搭載された撮像手段と、
    情報提供手段と、
    前記撮像手段により撮像された画像から前記車両前方の複数の物体を検出する画像認識手段と、
    前記画像認識手段により検出された複数の物体のうち前記車両が走行する走行車線に隣接する歩道又は車道上の移動体と静止物とを含む前後2つの物体間の距離の変化から、前記移動体と静止物との相対速度を算出して、前記移動体が走行車線に進入するまでの時間を算出し、前記車両の速度と前記静止物との距離から前記車両が前記静止物の近くを通行する時間を算出し、前記車両が前記静止物の近くを通行する時間と、前記移動体が走行車線に進入するまでの時間が同時刻になると算出されたときに、前記車両と前記移動体とが衝突する危険性があると判定し前記情報提供手段を介してその旨を通知する制御手段とを有することを特徴とする車両運転支援装置。
  2. 前記情報提供手段は、少なくとも注意を喚起する音声を出力する音声出力手段又は注意を喚起する情報を可視表示する表示手段のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の車両運転支援装置。
  3. 前記移動体は、車両、二輪車、歩行者のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の車両運転支援装置。
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