JP2009048566A - 車両検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前方撮影画像に前方車両の制動ランプが含まれているか否かの判断を誤る可能性を低減した車両検出装置を提供すること。
【解決手段】自車両の前方を撮像するように、自車両に設置された車載カメラ１０を備え、撮像された画像において、赤色の領域を抽出し、抽出した赤色領域を結んだ形状が、当該赤色領域を頂点とする略二等辺三角形となる場合に、それらの赤色領域を有する物体が前方車両であると認識する。これにより、一対の制動ランプに加えてハイマウントストップランプも考慮して、それらを全て有する場合に前方車両と認識するので、前方車両を誤認識してしまう可能性を著しく低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像センサを用いて、自車両の前方を走行する前方車両を検出する車両検出装置に関するものである。

従来、画像センサを用いて、前方車両を認識する装置として、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。この特許文献１の装置は、車両の前方を撮影するカラー撮像装置を備え、この撮像装置で撮影したカラー画像の映像信号から、制動ランプの色彩に相当する色のカラー画像信号を抽出する。そして、この抽出されたカラー画像信号に基づいて、前方を走行する車両の制動ランプの点灯状態を認識する。さらに、制動ランプの画像パターンは、前方車両との距離の変化に対応して変化するものであるので、その時間経過に伴う画像パターンの変化によって車間距離の変化状態も算出し、危険が予測される場合には、運転者に報知する。
特開昭６２−１２１５９９号公報

上述した装置では、まず、Ｒ（赤）、Ｇ（緑），Ｂ（青）からなるカラー画像の映像信号において、Ｒ（赤）の値が、Ｇ（緑）及びＢ（青）の値の２倍以上となる画像信号を抽出することにより、制動ランプの色彩に相当する色の画像データを抽出する。そして、抽出した画像データにおいて、道路に対応する設定範囲内に、同じ高さの２つの赤い色の点映像が存在するか否かによって、抽出した画像データが制動ランプに相当するものであるか否かを判断している。

しかしながら、このように単に同じ高さに２つの赤色の点映像が存在するか否かによって制動ランプであるか否かを判断する場合、制動ランプに類似する赤色領域が前方撮影画像中に生じた場合に、判断を誤る可能性がある。

本願発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、カメラなどの撮像手段によって撮像した前方撮影画像に制動ランプが含まれているか否かの判断を誤る可能性を低減した車両検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両検出装置は、
自車両の前方を撮像するように、自車両に設置された撮像手段と、
撮像手段によって撮像された画像において、赤色の領域を抽出する抽出手段と、
抽出手段によって抽出された赤色領域を結んだ形状が、当該赤色領域を頂点とする略二等辺三角形となる場合に、それらの赤色領域を有する物体が前方車両であると認識する前方車両認識手段とを備えることを特徴とする。

最近の車両は、後方を走行している車両等の運転者に対して制動中であることを確実に知らせるために、ほとんど全ての車両にハイマウントストップランプが装備されている。このハイマウントストップランプも、車両の後面において水平方向の左右端部に設けられた一対の制動ランプと同様に、必ず赤色で発光するとともに、赤色のレンズカバーで覆われていることがほとんどである。そして、ハイマウントストップランプが車両に装備される場合には、ハイマウントストップランプは、車両の後面の左右方向中央であって、制動ランプよりも高い位置に配置される。

従って、ハイマウントストップランプと、一対の制動ランプとは、それぞれのランプを頂点として、それらの頂点を結んだ場合の形状が二等辺三角形となる位置関係を持つ。ハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプではないにも係らず、前方撮影画像中に、二等辺三角形の頂点となる位置関係を持つ赤色領域が現われる可能性は、単に同じ高さに２つの赤色領域が現われる可能性よりも極めて低いことは明らかである。このため、上述した請求項１に記載のように、赤色領域を結んだ形状が、当該赤色領域を頂点とする略二等辺三角形となった場合に、それらの赤色領域を有する物体が前方車両であると認識することにより、誤って制動ランプであると判断して、前方車両を誤認識してしまう可能性を著しく低減することができる。

請求項２に記載したように、撮像手段は、繰り返し自車両の前方を撮像した画像を出力するものであれば、前方車両認識手段は、前方車両であると認識した領域における赤色領域の輝度変化に基づいて、前方車両における制動の有無を判断することができる。すなわち、赤色領域の輝度が増加した場合には制動が開始され、輝度が減少した場合には制動が終了したと判断できる。

請求項３に記載したように、前方車両が、自車両の走行する走行車線から横方向にずれていることを検出する横方向位置検出手段を備え、前方車両認識手段は、横方向位置検出手段によって前方車両が自車両の走行する走行車線から横方向にずれていることが検出された場合、赤色領域を結んだ形状が二等辺三角形から歪んだ形状であっても、その赤色領域を結んだ形状を略二等辺三角形であるとみなすことが好ましい。

また、請求項４に記載したように、自車両の前方道路が曲がっていることを検出する道路検出手段を備え、前方車両認識手段は、道路検出手段によって自車両の前方道路が曲がっていることが検出された場合、赤色領域を結んだ形状が二等辺三角形から歪んだ形状であっても、その赤色領域を結んだ形状を略二等辺三角形であるとみなすことが好ましい。

前方車両の後面が自車両の前方正面に正対している場合には、前方撮影画像において、前方車両のハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプは、それらを結んだ形状が正しく二等辺三角形となる位置関係となる。しかしながら、カメラ等の撮像手段の特性上、前方車両が、自車両の前方正面から横方向にずれたり、自車両の進行方向に対して、前方車両が斜め方向に進行して、前方車両の後面が自車両に正対していない場合、前方撮影画像における前方車両のハイマウントストップランプと一対の制動ランプとを結んだ形状は、正しい二等辺三角形から歪むことになる。

従って、上述したように、前方車両のハイマウントストップランプと一対の制動ランプとを結んだ形状が歪んだ二等辺三角形となる状況を検出する。そして、そのような状況が検出されたときには、正しい二等辺三角形に対して、上述した歪みを許容できる程度の誤差範囲を設定する。前方撮影画像における、前方車両のハイマウントストップランプと一対の制動ランプとを結んだ形状がその誤差範囲に含まれていれば、完全な二等辺三角形でなくとも、実質的に二等辺三角形であるとみなす。これにより、前方車両が自車両とは異なる車線を走行していたり、前方車両がカーブ路に差し掛かって、前方車両の後面が自車両に正対しなくなった状況においても、前方車両を見落とすことを極力防止できる。

以下、本発明の第１実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態による車両検出装置を備えた車両制御装置の構成を示す構成図である。

図１において、車載カメラ１０は、例えばカラーデジタルビデオカメラ等のカラー撮像装置である。この車載カメラ１０はデコーダを内蔵しており、車載カメラ１０によって撮像されたカラー画像信号は、デコーダにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑），Ｂ（青）それぞれのカラー画像信号として出力される。なお、車載カメラ１０は、自車両の前方を撮影することができるように、車載カメラ１０の撮影方向が所定の基準方向（例えば水平方向）に一致するよう、自車両に設置、固定される。

本実施形態では、前方車両後面に配置されるハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプを認識することにより、前方車両を検出する。そのため、上述したように、車載カメラ１０として、カラー撮像装置を用いている。しかしながら、カラー撮像装置ではなく、例えば、赤色フィルタを装備したモノクロ撮像装置を用いても良い。これによっても、ハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプは、必ず赤色で発光するとともに、赤色のレンズカバーで覆われていることがほとんどであるため、ハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプを画像に映し出すことができる。

前方車両検出装置２０は、車載カメラ１０から入力された画像信号に対して、画像処理を施すことにより、前方車両の後面に配置されたハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプによる赤色領域を検出する。

ここで、ハイマウントストップランプが車両に装備される場合、図２に示すように、ハイマウントストップランプは、車両の後面の左右方向中央であって、制動ランプよりも高い位置に配置される。このため、ハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプによる赤色領域は、各赤色領域の中心を結んだ場合の形状が二等辺三角形となる位置関係を持つことになる。前方車両検出装置２０では、入力された画像信号において、それぞれ頂点として、二等辺三角形を形作る位置関係を持った赤色領域を探索する。そして、そのような位置関係を持った赤色領域が探索できた場合には、それら赤色領域の集合は、ハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプに該当するとみなして、それら赤色領域の集合を含む物体を前方車両と認識する。

このような二等辺三角形の各頂点となる位置関係を持つ赤色領域が、前方車両のハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプ以外の物体によって、車載カメラ１０が撮像する画像に映し出されることは極めて稀である。従って、このような位置関係を持つ赤色領域に基づくことで、前方車両の認識精度を高めることができる。前方車両検出装置２０は、前方車両の認識結果に基づく、前方車両の検出情報を制御装置３０に出力する。

制御装置３０は、前方車両検出装置２０から出力された、前方車両の検出情報に基づいて、所望の車載機器を制御する。例えば、制御装置３０は、前方車両が検出された場合に、その前方車両との距離を、車載カメラ１０の画像信号に対して画像処理を施すことによって算出する。なお、前方車両までの距離は、公知のように、左右制動ランプ間の距離や、前方撮影画像における赤色領域の位置などから算出することができる。この前方車両までの距離は、別に設けたレーダセンサなどによって検出しても良い。

そして、制御装置３０は、その前方車両との車間距離が、所定の基準車間距離よりも短い場合に、運転者に対して警報を与える。その他にも、制御装置３０は、自車両と前方車両との車間距離が極めて短くなり、衝突する危険があると判断した場合に、シートベルトの引き込み制御を行ったり、自動的にブレーキ装置を作動させて自車両を制動するものであっても良い。

次に、前方車両検出装置２０における、前方車両検出のための具体的な処理手順を図２のフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップＳ１１０では、車載カメラ１０によって自車両前方を撮像した画像信号をメモリに取り込む。この画像信号は、上述したように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑），Ｂ（青）それぞれのカラー画像信号からなる。ステップＳ１２０では、メモリに取り込まれたカラー画像信号から赤色の領域を検出（抽出）する。例えば、Ｒカラー画像信号の値が、Ｇカラー画像信号及びＢカラー画像信号の値よりも、所定値以上もしくは所定数倍以上大きい領域を赤色領域として抽出する。

次に、ステップＳ１３０では、抽出した赤色領域が、各赤色領域の中心を結んだ場合の形状が二等辺三角形となる位置関係を持つか否かを判定する。この判定処理では、例えば、各赤色領域の中心座標を定め、任意の３個の赤色領域に関して、第１と第２の赤色領域及び第１と第３の赤色領域の中心座標間の距離が略等しく、第１の赤色領域が、第２及び第３の赤色領域よりも高い位置にある場合、その３個の赤色領域を結んだ形状が二等辺三角形であると判定する。換言すると、この判定処理では、一対の制動ランプに相当する第２及び第３の赤色領域を結んだ線が底辺となり、ハイマウントストップランプに相当する第１の赤色領域と一対の制動ランプに相当する第２及び第３の赤色領域間の距離が等しい場合に、それら第１乃至第３の赤色領域が二等辺三角形の頂点となる位置関係を有すると判定する。

ステップＳ１３０において“Ｙｅｓ”と判定された場合には、ステップＳ１４０に進み、“Ｎｏ”と判定された場合には、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０において、二等辺三角形の頂点となる位置関係を有すると判定された３個の赤色領域を含む物体を前方車両と認識する。なお、このような位置関係を有する３個の赤色領域が複数組あった場合には、各組ごとに、前方車両と認識される。そして、ステップＳ１５０では、前方車両の認識結果に基づいて、前方車両の検出情報を制御装置３０に出力する。

上述した処理により、前方車両検出装置２０は、前方車両を精度よく認識して、その検出結果を制御装置に与えることが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々、変形して実施することが可能である。

例えば、前方車両検出装置２０は、所定時間毎に繰り返し車載カメラ１０から入力されるカラー画像信号から前方車両のハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプに相当する赤色領域を検出した場合、それら赤色領域の輝度を記憶しておく。そして、新たに入力されるカラー画像信号から抽出される、前方車両のハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプに相当する赤色領域の輝度と比較して、その比較結果に基づいて、前方車両における制動の有無を判断し、前方車両の検出情報の一部として制御装置３０に出力しても良い。前方車両が制動を行った場合には、その前方車両との車間距離が急激に短くなる可能性がある。従って、前方車両が制動中であるか否かは、制御装置３０の制御内容如何によっては重要な情報になりえるためである。なお、言うまでもないが、新たに入力されたカラー画像信号から抽出される、前方車両のハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプに相当する赤色領域の輝度が、記憶した輝度よりも増加した場合には、前方車両において制動が開始され、減少した場合には制動が終了したと判断する。

また、上述した実施形態では、抽出した赤色領域が、各赤色領域の中心を結んだ場合の形状が二等辺三角形となる位置関係を持つか否かを判定したが、この判定処理の際に、前方撮影画像における、ハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプに相当する各赤色領域の位置関係の歪みを考慮するようにしても良い。

車載カメラ１０による前方撮影画像では、いわゆる線遠近法のように、近距離にあるものは大きく、遠距離になるほど小さく映し出されるとともに、図２に示される車線区画線のように、遠方になるほど画像の中央に近づくように斜めに映し出される。車載カメラ１０による前方撮影画像は、このような特性を持っているので、複数車線からなる道路において、自車両と前方車両との走行車線が異なっており、前方車両が自車両の前方正面から横方向にずれた位置を走行している場合や、自車両の前方道路がカーブしており、前方車両がそのカーブに進入して、自車両の進行方向に対して前方車両の向きが斜めとなり、前方車両の後面が自車両に正対しなくなった場合は、前方撮影画像における前方車両のハイマウントストップランプと一対の制動ランプとに相当する赤色領域を結んだ形状は、正しい二等辺三角形から歪むことになる。

そのため、前方車両のハイマウントストップランプと一対の制動ランプとを結んだ形状が歪んだ二等辺三角形となる状況であるか否かを判定して、そのような状況であった場合には、前方車両のハイマウントストップランプと一対の制動ランプとに相当する赤色領域を結んだ形状が、正しい二等辺三角形から歪んでいても、それを実質的に二等辺三角形であるとみなすようにしても良い。

具体的には、図４のフローチャートに示すように、ステップＳ１２２からステップＳ１２６までの処理を追加する。ステップＳ１２２では、抽出した赤色領域が、自車両の前方正面にあるか、それとも、前方車両が自車両と異なる車線を走行して、前方正面からずれているかを判定する。この判定処理では、例えば、前方撮影画像において、道路上に描かれた白線を認識し、その白線を基準とすることにより、赤色領域の集合が自車両の走行車線と同一車線にあるか、それとも異なる車線にあるかを判定しても良い。また、単に、前方撮影画像において、左右方向の中心付近の領域、その中心付近の領域よりも右側の右側領域及び左側の左側領域を定め、赤色領域の集合がいずれの領域に属するかで、自車両の正面前方か否かを判定しても良い。

ステップＳ１２４では、自車両の前方道路がカーブしているか否かを判定する。この判定処理では、例えば、自車両のステアリングホイールの操舵角度等に基づいて、自車両が旋回を開始してから終了するまで、自車両の前方道路がカーブしていると判定することができる。また、自車両がナビゲーション装置を装備する場合には、そのナビゲーション装置が有する地図データに基づいて、ナビゲーション装置から、自車両の前方道路の形状に関する情報を取得するようにしても良い。

そして、ステップＳ１２２において、前方車両は、自車両の前方正面から横方向にずれていると判定された場合、あるいはステップＳ１２４において、自車両の前方道路はカーブであると判定された場合には、ステップＳ１２６に進み、抽出した赤色領域の集合を結んだ形状が、正しい二等辺三角形ではなくとも、実質的に二等辺三角形とみなす誤差範囲を設定する。このようにして、誤差範囲が設定された場合には、ステップＳ１３０における判定処理では、この誤差範囲を考慮して、ハイマウントストップランプに相当する第１の赤色領域と、一対の制動ランプに相当する第２及び第３の赤色領域とをそれぞれ結んだ線分の距離が等しいとみなしえるか否か判定される。

このようにすれば、前方車両が自車両とは異なる車線を走行していたり、前方車両がカーブ路に差し掛かって、前方車両の後面が自車両に正対しなくなった状況においても、前方車両を見落とすことを極力防止できる。

なお、前方車両のハイマウントストップランプ及び一対の制動ランプに相当する赤色領域を結んだ形状が、歪んだ二等辺三角形となる状況であることを判別せず、無条件に、上述した誤差範囲を設定して、赤色領域の集合が実質的に二等辺三角形の頂点となる位置関係を有しているか否かを判定するようにしても良い。これにより、判定精度は若干低下する可能性があるが、前方車両の検出処理を簡便に行なうことができる。

実施形態による車両検出装置を備えた車両制御装置の構成を示す構成図である。 前方車両の後面における、ハイマウントストップランプと一対の制動ランプとの位置関係を示す説明図である。 前方車両検出装置２０において実行される車両検出処理を示すフローチャートである。 変形例による、車両検出処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車載カメラ
２０ 車両検出制御装置
３０ ヘッドランプ制御装置

Claims (4)

1. 自車両の前方を撮像するように、自車両に設置された撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された画像において、赤色の領域を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段によって抽出された赤色領域を結んだ形状が、当該赤色領域を頂点とする略二等辺三角形となる場合に、それらの赤色領域を有する物体が前方車両であると認識する前方車両認識手段とを備えることを特徴とする車両検出装置。
2. 前記撮像手段は、繰り返し自車両の前方を撮像した画像を出力するものであり、
   前記前方車両認識手段は、前記前方車両であると認識した領域における赤色領域の輝度変化に基づいて、前記前方車両における制動の有無を判断することを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置。
3. 前記前方車両が、前記自車両の走行する走行車線から横方向にずれていることを検出する横方向位置検出手段を備え、
   前記前方車両認識手段は、前記横方向位置検出手段によって前記前方車両が前記自車両の走行する走行車線から横方向にずれていることが検出された場合、前記赤色領域を結んだ形状が二等辺三角形から歪んだ形状であっても、その赤色領域を結んだ形状を略二等辺三角形であるとみなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両検出装置。
4. 前記自車両の前方道路が曲がっていることを検出する道路検出手段を備え、
   前記前方車両認識手段は、前記道路検出手段によって前記自車両の前方道路が曲がっていることが検出された場合、前記赤色領域を結んだ形状が二等辺三角形から歪んだ形状であっても、その赤色領域を結んだ形状を略二等辺三角形であるとみなすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両検出装置。

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