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JP2008189148A - 走行状態検知装置 - Google Patents

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Yasutoshi Ota
泰稔 太田
Michiyuki Asami
道之 浅見
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Abstract

【課題】先行車が発する光とその類似光とを区別しながら先行車が発する光に基づいて先行車の走行状態を検知する走行状態検知装置を提供すること。
【解決手段】走行状態検知装置100は、車両前方を撮影して画像データを取得する画像データ取得手段2と、画像データ取得手段2が取得した画像データに基づいて先行車の車種を判定する車種判定手段10と、車種判定手段10が判定した車種に応じて画像データにおける所定領域を監視領域として決定する監視領域決定手段12と、監視領域決定手段12が決定した監視領域における輝度の変化に基づいて先行車の走行状態を検知する走行状態検知手段11と、を備える。また、走行状態検知装置100は、走行状態検知手段11が検知した先行車の走行状態に応じて自車の運転を支援する運転支援手段13を更に備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、先行車の走行状態を検知する走行状態検知装置に関し、特に、先行車が発する光とその類似光とを区別しながら先行車が発する光に基づいて先行車の走行状態を検知する走行状態検知装置に関する。
従来、自車の進行方向をCCDカメラで撮影し、撮影により取得した画像データに基づいて先行車のブレーキランプ(制動灯)が点灯したことを認識できるようにしたブレーキランプ認識装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このブレーキランプ認識装置は、取得した画像データの中からテールランプ(尾灯)及びブレーキランプに共通する特定色を有する部分を抽出し、抽出した部分の輝度が閾値以上である場合にブレーキランプが点灯しているものと判定し、抽出した部分の輝度が閾値未満である場合にテールランプが点灯しているだけであるものと判定する。
また、このブレーキランプ認識装置は、先行車が入れ替わった場合、入れ替わった後の先行車におけるテールランプ点灯時及びブレーキランプ点灯時の各輝度に応じて、ブレーキランプが点灯しているか否かを判定するための閾値を更新するので、入れ替わった後の先行車のランプ(テールランプ及びブレーキランプを含む。)の輝度が入れ替わる前の先行車のものに比べて変化しても、入れ替わった後の先行車のブレーキランプが点灯したことを確実に認識することができる。
特開平8−221700号公報
しかしながら、特許文献1に記載のブレーキランプ認識装置は、特定色を有する部分の輝度に基づいて先行車のブレーキランプが点灯しているか否かを判定するので、先行車が発する光(ブレーキランプ)とその類似光(先行車のさらに先を走行する先々行車のブレーキランプ、繁華街のイルミネーション、対向車のヘッドライト、太陽光等がある。)とを区別できず、先行車のブレーキランプが点灯したことを誤って認識してしまう場合がある。
また、ブレーキランプが存在し得ない部分に特定色を検知した場合であっても、ブレーキランプが点灯したか否かを判定するためにその部分の輝度を監視するという無駄な処理を継続させてしまうという問題がある。
以上の点に鑑み、本発明は、先行車が発する光とその類似光とを区別しながら先行車が発する光に基づいて先行車の走行状態を検知する走行状態検知装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、第一の発明に係る走行状態検知装置は、車両前方を撮影して画像データを取得する画像データ取得手段と、前記画像データ取得手段が取得した画像データに基づいて先行車の車種を判定する車種判定手段と、前記車種判定手段が判定した車種に応じて前記画像データにおける所定領域を監視領域として決定する監視領域決定手段と、前記監視領域決定手段が決定した監視領域における画像情報に基づいて先行車の走行状態を検知する走行状態検知手段と、を備えることを特徴とする。
また、第二の発明は、第一の発明に係る走行状態検知装置であって、自車と先行車との間の距離を取得する距離データ取得手段を更に備え、前記車種判定手段は、前記画像データ取得手段が取得した画像データ及び前記距離データ取得手段が取得した距離データの少なくとも一つに基づいて先行車の車種を判定することを特徴とする。
また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る走行状態検知装置であって、前記画像データ取得手段は、ステレオカメラであることを特徴とする。
また、第四の発明は、第一乃至第三の何れかの発明に係る走行状態検知装置であって、前記画像データ取得手段は、赤外線カメラであることを特徴とする。
また、第五の発明は、第一乃至第四の何れかの発明に係る走行状態検知装置であって、前記走行状態検知手段が検知した先行車の走行状態に応じて自車の運転を支援する運転支援手段を更に備えることを特徴とする。
上述の手段により、本発明は、先行車が発する光とその類似光とを区別しながら先行車が発する光に基づいて先行車の走行状態を検知する走行状態検知装置を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
図1は、本発明に係る走行状態検知装置の構成例を示す図であり、走行状態検知装置100は、先行車の走行状態を検知するための車載装置であって、制御部1、カメラ2、車間距離センサ3、記憶装置4、音声出力装置5及びブレーキ制御装置6から構成される。
制御部1は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory)等を備えたコンピュータであり、CAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)等の車載ネットワークを介して、カメラ2、車間距離センサ3、記憶装置4から必要な情報を取得し、取得した情報に基づいて各種演算を行った上で音声出力装置5、ブレーキ制御装置6に制御信号を送信してそれら装置を制御する。
また、制御部1は、車種判定手段10、走行状態検知手段11、監視領域決定手段12及び運転支援手段13のそれぞれに対応するプログラムをNVRAMに記憶し、それらプログラムをRAM上に展開して対応する処理をCPUに実行させる。
カメラ2は、自車周辺を撮影して自車周辺の画像データを取得するための画像データ取得手段であり、例えば、車室内のルームミラー付近に設置されたCCD(Charge-Coupled Device)カラーカメラであって、自車前方の画像データを取得する。
また、カメラ2は、被写体までの距離を測定可能なステレオカメラであってもよく、夜間での撮影が可能な赤外線カメラであってもよく、双方の機能を備えた赤外線ステレオカメラであってもよい。
また、カメラ2は、ヘッドライト等の点灯が開始された場合に、カラーカメラ(通常モード)を赤外線カメラ(暗視モード)に切り替えるようにしてもよい。
車間距離センサ3は、自車周辺の物体までの距離データを取得するための距離データ取得手段であり、例えば、フロントグリル内に設置されたミリ波レーダであって、自車と先行車との間の車間距離を測定する。なお、車間距離センサ3は、赤外線レーザレーダ又は超音波センサ等であってもよい。
記憶装置4は、走行状態検知装置100が必要とする情報を記憶するための装置であり、例えば、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体であって、車種別灯火類情報DB(Database)40を有する。
車種別灯火類情報DB40は、大型車、普通乗用車、又は、自動二輪車等の車種別に、灯火類の位置及びサイズに関する情報(以下、「灯火類情報」とする。)を記憶したデータベースである。
なお、灯火類には、後退灯、非常点滅表示灯、方向指示器、補助方向指示器、制動灯、補助制動灯、大型後部反射器、後部上側端灯、後部霧灯、駐車灯、尾灯又は番号灯等がある。
音声出力装置5は、音声を出力するための装置であり、例えば、車載スピーカであって、制御部1が出力する制御信号に応じて音声メッセージ又は警告音等を出力する。
ブレーキ制御装置6は、ブレーキによる制動力を制御するための装置であり、例えば、制御部1が出力する制御信号に応じてモータやアクチュエータを駆動させ、ブレーキによる制動力を自動的に発生させたり、ブレーキが操作された際のブレーキアシスト力を制御したりする。
次に、制御部1が有する各種手段について説明する。
車種判定手段10は、画像上の車両の車種を判定するための手段であり、例えば、カメラ2が取得した画像データに二値化処理、エッジ抽出処理等の画像処理を施して先行車の画像(先行車の全体画像及び部分画像を含む。以下、「先行車画像」とする。)を抽出し、抽出した先行車画像と記憶装置4に予め記憶された車種別の登録画像(各車種の全体画像及び部分画像を含む。)とをパターンマッチングにより照合することで、先行車の車種を判定する。
また、車種判定手段10は、カメラ2がステレオカメラである場合、カメラ2が取得した先行車の距離データに基づいて先行車のサイズ又は形状を導き出し、導き出したサイズ又は形状から先行車の車種を判定するようにしてもよく、カメラ2が取得した先行車画像と距離データとに基づいて先行車の車種を判定するようにしてもよい。
また、車種判定手段10は、カメラ2が取得した先行車の距離データの代わりに、或いは、その先行車の距離データに加えて、車間距離センサ3が取得した先行車の距離データを用いて先行車のサイズ又は形状を導き出し、導き出したサイズ又は形状から先行車の車種を判定するようにしてもよい。
また、車種判定手段10は、取得した画像データからナンバープレートの番号を読み取ることで先行車の車種を判定してもよく、ニューラルネットワーク等の既存の判定技術を用いながら、取得した画像データや距離データに基づいて先行車の車種を判定するようにしてもよい。
なお、車種判定手段10は、カメラ2が取得した画像データ又は車間距離センサ3が取得した距離データに基づいて制御部1が先行車を検知した場合に、その都度、先行車の車種判定を実行して判定結果を記憶装置4に記録する。
走行状態検知手段11は、先行車の走行状態を検知するための手段であり、例えば、カメラ2が取得した画像データにおける監視領域(例えば、先行車のハイマウントブレーキランプ(制動補助灯)が位置する領域である。)の画像情報(輝度、色調等である。)の変化を監視し、輝度が閾値以上となった場合にハイマウントブレーキランプが点灯したとして先行車のブレーキが操作されたことを検知する。
また、走行状態検知手段11は、複数の監視領域における輝度の値が同時に増大した場合(例えば、先行車の左右のブレーキランプが同時に点灯した場合をいう。)に限り、ブレーキ操作が行われたことを検知するようにしてもよい。
一台の先行車における複数のブレーキランプは、通常同時に点灯することから、複数の監視領域における輝度の値が同時に増大しない場合には、ブレーキランプの点灯ではないと推定できるからであり、このように検知条件を厳しくすることにより走行状態の検知精度を向上させることができるからである。
なお、走行状態検知手段11は、例えば、監視領域に含まれる全ピクセルの平均輝度、中間輝度、最大輝度又は最小輝度等を監視領域の輝度の値として周期的(例えば、一秒間隔)に算出する。
また、走行状態検知手段11は、監視領域に含まれる全ピクセルのそれぞれの輝度と閾値とを比較し、輝度の値が閾値以上となったピクセル数の全ピクセル数に占める割合が所定の割合(例えば、50%)を上回った場合に、監視領域にある灯火類が点灯したことを検知するようにしてもよい。
また、走行状態検知手段11は、例えば、画像データ中の特定の色(例えば、ブレーキランプの赤色、ハザードランプ(非常点滅表示灯)の橙色等である。)を有する領域を監視領域として決定し、その監視領域の輝度の変化を学習しながら、輝度が低いときの値と輝度が高いときの値とに基づいて、閾値を継続的に更新するようにしてもよい。
先行車が入れ替わり、入れ替わった後の先行車のランプ(テールランプ及びブレーキランプを含む。)の明るさが入れ替わる前の先行車のものに比べて変化した場合であっても、入れ替わった後の先行車のブレーキランプが点灯したことを確実に認識することができるようにするためである。
この場合、走行状態検知手段11は、各監視領域における輝度の値を制御部1が備えるRAMに記録し、RAMに記録した各監視領域における輝度の値を時系列で管理しながら、各監視領域における高輝度状態(例えば、ブレーキランプを点灯させた状態である。)、中輝度状態(例えば、テールランプを点灯させた状態である。)、又は、低輝度状態(例えば、ランプを消灯させた状態である。)を判別するための閾値(この場合、二つの閾値が用意される。)を継続的に更新する。
監視領域決定手段12は、監視領域(走行状態検知手段11が先行車の走行状態を検知するために、その輝度を監視する領域である。)を決定するための手段であり、例えば、車種判定手段10により、カメラ2が取得した画像データにおける先行車の車種を判定し、判定した車種に対応する灯火類情報を車種別灯火類情報DB40から読み出して監視領域の位置及びサイズを決定する。
灯火類情報は、例えば、灯火類の位置及びサイズを先行車画像に対する相対的な位置及びサイズとして登録しており(例えば、先行車画像の左上端から先行車画像の幅(ピクセルで表される。)の8分の1だけ右に移動し、先行車画像の高さ(ピクセルで表される。)の4分の3だけ下に移動した位置にあるピクセルを灯火類の中心位置とし、先行車画像の幅の4分の1の幅と先行車画像の高さの5分の1の高さとから成るサイズを灯火類のサイズとして登録している。)、カメラ2が取得した先行車画像が小さければ(車間距離が大きいことを意味する。)、その先行車画像のサイズに応じて監視領域も小さく設定される。
運転支援手段13は、走行状態検知手段11が検知した先行車の走行状態に基づいて自車の運転を支援するための手段であり、例えば、走行状態検知手段11が先行車におけるブレーキ操作を検知した場合に音声出力装置5に制御信号を送信して、車載スピーカから音声メッセージ「前方注意」を出力させる。
また、運転支援手段13は、走行状態検知手段11が先行車におけるブレーキ操作を検知した場合にブレーキ制御装置6に制御信号を送信して、ブレーキによる制動力を自動的に発生させるようにしたり、ブレーキアシスト力を強化させるようにしたり、或いは、変速比を変化させエンジンブレーキを発生させるようにしたりしてもよい。
なお、運転支援手段13は、ブレーキアシスト力を強化させる場合、カメラ2が取得した画像データ又は車間距離センサ3が取得した距離データに基づいて自車に対する先行車の相対速度又は相対加速度を算出し、算出した相対速度又は相対加速度に応じてブレーキアシスト力を決定するようにしてもよい。
図2は、各種車両の背面視を示す図であり、図2(A)が大型車の背面視、図2(B)が普通乗用車の背面視、図2(C)が自動二輪車の背面視をそれぞれ示す。
また、図3は、各種車両に対応する監視領域の位置及びサイズを示す図であり、図3(A)は、車種判定手段10により画像データ内に存在すると判定された大型車の先行車画像サイズR1を一点鎖線枠で示し、監視領域決定手段12により車種別灯火類情報DB40を参照して決定された、大型車に対応する監視領域F10、F11を実線枠で示す。
同様に、図3(B)は、普通乗用車の先行車画像サイズR2を一点鎖線枠で示し、普通乗用車に対応する監視領域F20〜F22を実線枠で示す。
また、図3(C)は、自動二輪車の先行車画像サイズR3を一点鎖線枠で示し、自動二輪車に対応する監視領域F30を実線枠で示す。
なお、監視領域決定手段12は、車種判定手段10が判定した先行車の車種に応じて監視領域を能動的に決定するが、反対に、所定の領域を監視すべき領域から除外するようにして受動的に監視領域を決定するようにしてもよい。
図4は、先行車及び先々行車が存在する場合における監視領域の位置及びサイズを示す図であり、先行車が自動二輪車であり、先々行車が普通乗用車であることを示す。
この場合、車種判定手段10は、車間距離センサ3の出力に基づいて先行車が自動二輪車であると判定して先行車画像サイズR3を取得し、監視領域決定手段12は、先行車画像サイズR3と車種別灯火類情報DB40における灯火類情報とに基づいて監視領域F30を決定する。
その結果、走行状態検知装置100は、走行状態検知手段11により、先々行車である普通乗用車のブレーキランプが点灯した場合であっても、監視領域F30にある自動二輪車のブレーキランプが点灯しない限り、自動二輪車の走行状態に変化が見られないとして運転支援手段13による運転支援を開始させないようにする。
これにより、走行状態検知装置100は、先々行車が発する光による先行車の走行状態の誤検知を確実に防止することができる。
次に、図5を参照しながら、走行状態検知装置100が監視領域を決定する処理(以下、「監視領域決定処理」とする。)について説明する。なお、図5は、監視領域決定処理の流れを示すフローチャートである。
最初に、走行状態検知装置100の制御部1は、カメラ2が取得した画像データ又は車間距離センサ3が取得した距離データに基づいて先行車が存在するか否かを判定する(ステップS1)。
先行車が存在しないと判定した場合(ステップS1のNO)、制御部1は、監視領域決定処理を終了させる。先行車の走行状態を監視する必要がないからである。
先行車が存在すると判定した場合(ステップS1のYES)、制御部1は、車種判定手段10により先行車の車種を判定し(ステップS2)、かつ、車種判定手段10による前回の判定結果を記憶装置4から読み出す(ステップS3)。
その後、制御部1は、今回の判定結果と前回の判定結果とを比較し、今回の判定が初めての判定であるか否かを確認する(ステップS4)。
前回の判定結果が存在せず初めての判定であることが確認された場合(ステップS4のYES)、制御部1は、監視領域決定手段12により記憶装置4にある車種別灯火類情報DB40を参照し、今回判定した車種に対応する監視領域を実際に使用する監視領域として決定する(ステップS5)。
その後、制御部1は、後述のブレーキ判定処理を開始させて(ステップS6)、監視領域決定処理を終了させる。
前回の判定結果が存在し初めての判定でないことが確認された場合(ステップS4のNO)、制御部1は、今回の判定による車種と前回の判定による車種とが相違するか否かを判定する(ステップS7)。
今回の判定による車種と前回の判定による車種とが相違すると判定された場合(ステップS7のYES)、制御部1は、監視領域決定手段12により記憶装置4にある車種別灯火類情報DB40を参照し、今回判定した車種に対応する監視領域によって現在の監視領域を更新した上で(ステップS8)、後述のブレーキ判定処理を開始させて(ステップS6)、監視領域決定処理を終了させる。
また、今回の判定による車種と前回の判定による車種とが同じであると判定された場合(ステップS7のNO)、制御部1は、監視領域を更新することなく現在の監視領域をそのまま使用し、後述のブレーキ判定処理を開始させて(ステップS6)、監視領域決定処理を終了させる。
次に、図6を参照しながら、走行状態検知装置100が先行車におけるブレーキ操作の有無を判定する処理(以下、「ブレーキ判定処理」とする。)について説明する。なお、図6は、ブレーキ判定処理の流れを示すフローチャートである。
最初に、走行状態検知装置100の制御部1は、カメラ2(ステレオカメラ)が取得した画像データ又は車間距離センサ3が取得した距離データに基づいて自車と先行車との間の車間距離Lを導き出し、車間距離Lと閾値αとを比較する(ステップS10)。
車間距離Lが閾値α以上である場合(ステップS10のNO)、制御部1は、先行車の走行状態が自車に与える影響が小さいとして、運転支援手段13による運転支援を開始させることなくブレーキ判定処理を終了させる。
一方で、車間距離Lが閾値α未満である場合(ステップS10のYES)、制御部1は、監視領域決定手段12により決定された監視領域の輝度Kを取得し、輝度Kと閾値βとを比較する(ステップS11)。
輝度Kが閾値β未満である場合(ステップS11のNO)、制御部1は、走行状態検知手段11により先行車がブレーキ操作なしに走行を継続している状態を検知し、先行車の走行状態が自車に与える影響が小さいとして、運転支援手段13による運転支援を開始させることなくブレーキ判定処理を終了させる。
一方で、輝度Kが閾値β以上である場合(ステップS11のYES)、制御部1は、走行状態検知手段11により先行車でブレーキ操作が行われた状態を検知し、自車に与える影響が小さくないとして、運転支援手段13による運転支援を開始させる(ステップS12)。
その後、制御部1は、運転支援手段13により、音声出力装置5に制御信号を送信させて「前方注意」や「減速して下さい」といった注意メッセージを出力させたり、ブレーキ制御装置6に制御信号を送信させて自車を自動的に減速させたり、或いは、ブレーキアシスト力を増大させたりして、ブレーキ判定処理を終了させる。
以上の構成により、走行状態検知装置100は、先行車の車種に応じて監視領域をより厳密に決定するので、先行車の走行状態の検知精度を向上させ、走行状態の誤検知や検知漏れを防止することができ、その結果、自車の走行安全性を向上させることができる。
また、走行状態検知装置100は、自車と先行車との間の車間距離を測定した上で、先行車の車種に応じて監視領域を決定するので、先行車が発する光とその光に類似する光とをより厳密に区別することができ、例えば、先行車が自動二輪車であり、先々行車が普通乗用車又は大型車であって多数の光が重複又は錯綜するような場合であっても、自動二輪車の走行状態を高精度に検知することができる。
また、走行状態検知装置100は、監視領域を必要十分な領域に限定するので、無駄な処理を防止しながら、必要な処理にリソースを重点的に配分することができる。
また、走行状態検知装置100は、必要十分となるまで限定された監視領域を集中的に監視するので、対向車のハイビームや濃霧等により視界が悪い場合であっても、先行車の走行状態の検知精度を向上させ、走行状態の誤検知や検知漏れを防止することができ、その結果、自車の走行安全性を向上させることができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上述の実施例では、車種別に決定された監視領域における先行車のブレーキランプの輝度に基づいて先行車でブレーキ操作が行われたことを検知するが、監視領域における先行車のウィンカーランプ(方向指示器)の輝度に基づいて先行車の車線変更を事前に検知するようにしてもよい。
この場合、走行状態検知装置100は、自車と同じ車線を走行する先行車ばかりでなく、自車と異なる車線を走行する先行車の走行状態を検知する。
また、走行状態検知装置100は、監視領域における先行車のウィンカーランプの輝度に基づいて先行車の右左折を事前に検知するようにしてもよく、監視領域における先行車のハザードランプの輝度に基づいて先行車が渋滞に接近したことを検知するようにしてもよい。
また、上述の実施例において、走行状態検知装置100は、走行状態検知手段11が先行車におけるブレーキ操作を検知した場合に、音声出力装置5に制御信号を送信して車載スピーカから音声メッセージを出力させ運転者の注意を喚起するが、ナビゲーションシステムにおける液晶ディスプレイやヘッドアップディスプレイ等の表示装置に警告メッセージを表示させたり、シートベルトを巻き上げたり、或いは、ステアリングホイールやシートを振動させたりして運転者の注意を喚起するようにしてもよい。
本発明に係る走行状態検知装置の構成例を示す図である。 各種車両の背面視を示す図である。 各種車両に対応する監視領域の位置及びサイズを示す図(その1)である。 各種車両に対応する監視領域の位置及びサイズを示す図(その2)である。 監視領域決定処理の流れを示すフローチャートである。 ブレーキ判定処理の流れを示すフローチャートである。
符号の説明
1 制御部
2 カメラ
3 車間距離センサ
4 記憶装置
5 音声出力装置
6 ブレーキ制御装置
10 車種判定手段
11 走行状態検知手段
12 監視領域決定手段
13 運転支援手段
40 車種別灯火類情報DB
100 走行状態検知装置
F10、F11、F20〜F22、F30 監視領域
R1〜R3 先行車画像サイズ

Claims (5)

  1. 車両前方を撮影して画像データを取得する画像データ取得手段と、
    前記画像データ取得手段が取得した画像データに基づいて先行車の車種を判定する車種判定手段と、
    前記車種判定手段が判定した車種に応じて前記画像データにおける所定領域を監視領域として決定する監視領域決定手段と、
    前記監視領域決定手段が決定した監視領域における画像情報に基づいて先行車の走行状態を検知する走行状態検知手段と、
    を備える走行状態検知装置。
  2. 自車と先行車との間の距離を取得する距離データ取得手段を更に備え、
    前記車種判定手段は、前記画像データ取得手段が取得した画像データ、及び、前記距離データ取得手段が取得した距離データの少なくとも一つに基づいて先行車の車種を判定する、
    請求項1に記載の走行状態検知装置。
  3. 前記画像データ取得手段は、ステレオカメラである、
    請求項1又は2に記載の走行状態検知装置。
  4. 前記画像データ取得手段は、赤外線カメラである、
    請求項1乃至3の何れか一項に記載の走行状態検知装置。
  5. 前記走行状態検知手段が検知した先行車の走行状態に応じて自車の運転を支援する運転支援手段を更に備える、
    請求項1乃至4の何れか一項に記載の走行状態検知装置。
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