JP5160114B2 - 車両の通り抜け判断装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体検知手段を備えた車両の通り抜け判断装置に関するものである。

車両にレーダを搭載して周囲の物体を検知する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２９４８７０号公報

車両に搭載されたレーダを使用して、複数の物体間の距離を測定し、自車両の通り抜けが可能か判断する技術の開発が望まれている。
しかしながら、車両に搭載されるレーザレーダやミリ波レーダは一般に走査範囲が狭く、そのレーダを使用して広範囲で物体を検知することは不可能であった。
なお、走査範囲が広いレーダを使用すると、全範囲の走査に時間がかかるため、物体を検知するまでの時間が長くなる。また狭角および広角の２種類のレーダを装備するのは、コスト面から困難である。

また、レーザ自体の走査に加え、レーザを回動させることにより、広角走査を実現することが考えられる。この場合には、目的の走査範囲の中心位置までレーザを回動する必要がある。しかしながら、レーザの走査位置を直接目視することができないため、走査範囲の中心位置まで手動でレーザを回動するのは困難である。
そこで本発明は、任意の範囲で物体を検知し、複数の物体間の距離を求めることが可能な、車両の通り抜け判断装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両（例えば、実施形態における車両５）に搭載され、物体検知手段を使用して複数の物体（例えば、実施形態における壁１４ａおよび電柱１６ａ）間の距離を検出し、前記車両の通り抜けが可能か判断する車両の通り抜け判断装置（例えば、実施形態における物体検知装置１）であって、画像を撮影する撮像手段（例えば、実施形態におけるカメラ２０）と、前記撮像手段で撮影した画像を表示する表示手段（例えば、実施形態におけるディスプレイ３０）と、前記表示手段により表示された画像上で前記車両の通り抜け検知範囲を設定する設定手段（例えば、実施形態におけるタッチパネル３０ａ）と、電磁波を走査し物体からの反射波を受信して物体を検知する物体検知手段（例えば、実施形態におけるレーダ１０）と、前記物体検知手段の向きを変化させる回動手段（例えば、実施形態におけるモータ１０ａ）と、前記物体検知手段の検知結果に基づいて、前記撮像手段から所定距離の地点における前記反射波の反射点を複数検出する反射点検出手段（例えば、実施形態における反射点検出手段４４）と、複数の前記反射点間の距離（例えば、実施形態における距離Ｃ）を算出する反射点間距離算出手段（例えば、実施形態における反射点間距離算出手段４６）と、前記反射点間の距離と前記車両の車幅とを比較して前記車両の通り抜けが可能か判断する制御手段と、を備え、前記設定手段は、前記表示手段の表面に配置されたタッチパネルを備え、前記タッチパネル上で前記通り抜け検知範囲の始点（例えば、実施形態における始点３４）および終点（例えば、実施形態における終点３６）を押圧指示することで前記通り抜け検知範囲を設定し、前記制御手段は、設定された前記通り抜け検知範囲に基づいて前記回動手段を駆動することにより前記物体検知手段を走査し、前記表示手段は、設定された前記通り抜け検知範囲をハイライト表示（例えば、実施形態におけるハイライト表示部５５）するとともに、前記通り抜け検知範囲から画面下端部にかけて車幅相当ラインを表示（例えば、実施形態におけるライン表示部５８）することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、物体検知手段の向きを変化させる回動手段を備えているので、走査範囲の狭い物体検知手段を採用した場合でも、任意の範囲で物体を検知することができる。また、表示された画像上で物体検知手段の走査範囲となる車両の通り抜け検知範囲を設定する設定手段を備えているので、設定者の意思に応じて走査範囲を簡単に設定することができる。さらに、設定された走査範囲に基づいて物体検知手段を走査する制御手段を備えているので、物体検知手段の走査位置を目視できなくても、設定された走査範囲に対して自動的に物体検知手段を回動し、走査を行うことができる。
また、複数の反射点間の距離を算出して、複数の物体間の距離を求めることができる。

請求項２に係る発明によれば、複数の反射点間の距離を算出して、複数の物体間の距離を求めることができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
（物体検知装置）
図１は、本実施形態に係る物体検知装置の概略構成図である。本実施形態に係る物体検知装置１は車両５に搭載され、電磁波を走査し物体からの反射波を受信して物体を検知するレーダ（物体検知手段）１０と、画像を撮影するカメラ（撮像手段）２０と、カメラ２０で撮影した画像を表示するディスプレイ（表示手段）３０と、ディスプレイ３０により表示された画像上でレーダ１０の走査範囲を設定するタッチパネル（設定手段）３０ａと、設定された走査範囲に基づいてレーダ１０を走査する制御手段４０と、を備えている。

車両５の前部には、レーザレーダやミリ波レーダ等のレーダ１０が搭載されている。レーダ１０は、電磁波を送信する送信部および反射波を受信する受信部を備えている。送信部は、前方に向かって電磁波を送信しつつ、所定の角度範囲（−α２〜＋α１）を走査しうるようになっている。受信部は、送信部から送信され物体で反射された反射波を受信するようになっている。

そのレーダ１０は、モータ１０ａに装着されている。モータ１０ａはステッピングモータ等で構成され、その回動軸は垂直方向に配置されている。その回動軸に装着されたモータ１０ａは、水平面内を回動しうるようになっている。図１では、レーダ１０が車両前方（Ｒｚ０方向）から回動角度θだけ回動してＲｚ１方向を向いている。そして、そのＲｚ１方向を中心に走査角度−α２〜＋α１の範囲で電磁波を走査しうるようになっている。

車両５の前部には、ＣＣＤカメラ等のカメラ２０が搭載されている。カメラ２０は、車両前方の画像を撮影するものである。
車両５の室内には、カメラ２０で撮影した画像を表示するディスプレイ３０が搭載されている。そのディスプレイ３０の表面には、押圧位置を認識しうる透明なタッチパネル３０ａが配置されている。これにより、ディスプレイ３０に表示された画像上で、走査したい範囲を押圧することにより、レーダ１０の走査範囲を設定しうるようになっている。

上述した構成部材の動作を制御するため、車載コンピュータ等に制御手段４０が構築されている。制御手段４０は、設定されたレーダ１０の走査範囲に基づいて、レーダ１０の回動角度θおよび走査角度−α２〜＋α１を算出する。具体的には、走査範囲の中心点の座標からレーダ１０の回動角度θを算出し、走査範囲の両端点の座標からレーダ１０の走査角度−α２〜＋α１を算出する。そして、算出された回動角度θだけレーダ１０を回動するとともに、走査角度−α２〜＋α１の範囲で電磁波を走査する。

また制御手段４０は、レーダ１０の検知結果に基づいて、カメラ２０から所定距離の地点における反射波の反射点を検出する反射点検出手段４４を備えている。この反射点検出手段４４は、カメラ２０から所定距離に存在する複数の反射点を検出する。
また制御手段４０は、複数の反射点の距離を算出する反射点間距離算出手段４６を備えている。複数の反射点間の距離は、車両前方に存在する複数の物体間の隙間に相当する。

また制御手段４０は、算出された反射点間の距離と、予め登録された自車両の車幅とを比較し、自車両が物体間を通り抜けられるか判断する。そして制御手段４０は、算出した物体間の距離および通り抜け可否の判断結果を、ディスプレイ３０に表示する。また制御手段４０は、上述した所定距離を、物体までの距離としてディスプレイ３０に表示する。

（物体検知方法）
次に、本実施形態に係る物体検知装置を使用した物体検知方法について説明する。
まず、カメラ２０により車両前方の画像を撮影し、撮影した画像をディスプレイ３０に表示する。

図２（ａ）は、表示手段に表示された画像の例である。ディスプレイ３０の画像の隅部には、車両通過検知範囲の指示ボタン３１が設定されている。車両の搭乗者は、この指示ボタン３１を押して、車両の通り抜け可否の検知範囲（すなわち、レーダ１０の走査範囲）を指示する。検知範囲の指示は、搭乗者が指で画像上の検知範囲を押圧することによって行う。上述したようにディスプレイ３０の表面には透明なタッチパネル３０ａが配置されているので、このタッチパネル３０ａを押圧することにより検知範囲が設定される。なお、検知範囲の始点３４および終点３６のみを押圧してもよく、始点３４から終点３６までを線状に押圧してもよい。図２（ａ）の例では、路面８の左側にある壁３４ａを始点３４とし、右側にある電柱３６ａを終点３６として、両者間の路面８を車両の通り抜け可否の検知範囲に指示している。

次に制御手段４０が、検知範囲の中心点３５の画面上における座標（以下「画面座標」という。）を算出する。中心点３５の画面座標は、検知範囲の始点３４および終点３６の画面座標から算出することが可能である。次に制御手段４０は、カメラ２０から検知範囲の中心点３５までの距離を算出する。
図３は、検知範囲の中心点までの距離の算出方法の説明図であり、車両前方の側面図である。車両に固定されたカメラ２０で路面８を撮影したとき、そのカメラ２０から、画像の下端点３２に対応する路面上の地点２２までの距離Ａは一定になる。このように、路面画像上の特定点の画面座標と、その画面座標に対応する路面上の地点２２までの距離は、一対一に対応する。したがって、中心点３５の画面座標が分かれば、中心点３５に対応する路面上の地点２５までの距離Ｂを求めることができる。

次に制御手段４０は、図２（ａ）に示す検知範囲の中心点３５の画面座標から、レーダ１０の回動角度θを算出する（なお図２（ａ）の例ではθ＝０である。）。カメラ２０は車両に固定されているので、画面上の中心座標の方向が図１のＲｚ０方向になり、検知範囲の中心点３５の画面座標の方向が図１のＲｚ１方向になる。この両者間の角度として、レーダ１０の回動角度を算出することができる。
次に制御手段４０は、図２（ａ）に示す検知範囲の始点３４および終点３６の画面座標から、レーダ１０の走査角度−α２〜＋α１を決定する。具体的には、検知範囲の中心点３５の画面座標の方向と始点３４の画面座標の方向とのなす角度α１、および検知範囲の中心点３５の画面座標の方向と終点３６の画面座標の方向とのなす角度α２を求める。

そして制御手段４０がモータ１０ａを駆動し、算出した回動角度θに基づいてレーダ１０を回動する。次に、制御手段４０がレーダ１０を駆動する。レーダ１０は、路面と平行に電磁波を送信し、物体からの反射波を受信する。その送信から受信までの時間に基づいて、物体までの距離を検出する。さらに制御手段４０は、算出した走査角度−α２〜＋α１に基づいてレーダ１０を走査する。

図２（ｂ）は、レーダによる物体検知結果の平面図である。なお図２（ｂ）では、走査角度−α２〜＋α１より広い範囲につき、物体が検知された位置を破線で示している。レーダ１０を走査することにより、図２（ｂ）に示すように、左側の壁１４ａ、中央奥の壁１５ａおよび右側の電柱１６ａが所定の位置に検出される。

次に、図１に示す反射点検出手段４４は、レーダ１０の検知結果に基づいて、カメラ２０から所定距離Ｂの地点における反射波の反射点を複数検出する。本実施形態では、カメラ２０およびレーダ１０が同等の位置に設置されているので、レーダ１０から所定距離Ｂの地点における反射点を検出する。所定距離Ｂとはレーダ１０から検知範囲までの距離であり、代表的に検知範囲の中心点までの距離を採用することが可能である。そこで図２（ｂ）の例では、レーダ１０から車両前方に距離Ｂだけ離れた反射点として、壁１４ａを構成する反射点１４と、電柱１６ａを構成する反射点１６とを検出する。

次に、図１に示す反射点間距離算出手段４６は、複数の反射点の距離を算出する。図２（ｂ）の例では、壁１４ａの反射点１４と、電柱１６ａの反射点１６との距離Ｃを算出する。両者間の距離Ｃが、壁１４ａと電柱１６ａとの距離に相当する。
次に、図１に示す制御手段４０が、反射点間距離算出手段４６により算出された反射点間の距離Ｃと、予め登録された自車両の車幅とを比較し、自車両による物体間の通り抜け可否を判断する。反射点間の距離Ｃが車幅より広ければ通り抜け可能と判断し、車幅より狭ければ通り抜け不能と判断する。

次に制御手段４０は、通り抜け可否の判断結果等を表示手段に表示する。
図４は、判断結果等を表示した画面の例である。図４の画面の隅部には、制御手段４０による判断結果等の表示部５１が設けられている。この表示部５１には、物体間の距離、通り抜け可否の判断結果、および物体までの距離が表示されている。具体的には、壁３４ａと電柱３６ａとの距離が「距離１．９２ｍ」と表示され、自車両の通り抜け可否の判断結果が「（ＯＫ）」と表示され、カメラから検知範囲の中心点までの距離が「距離９ｍ」と表示されている。

また図４の画像には、搭乗者により指示された通り抜け可否の検知範囲が枠状または帯状に表示されたハイライト表示部５５が設けられている。これにより、物体間の距離、通り抜け可否の判断結果、および物体までの距離の表示が、どの部分に関してなされているのか、一目で判断しうるようになっている。また通り抜け可否の検知範囲から画面下端部にかけて車幅相当のラインが表示された、ライン表示部５８が設けられている。これにより、物体間の幅と車幅との割合を一目で判断することが可能になり、通り抜けの難易度を推定することができる。

以上に詳述したように、本実施形態に係る物体検知装置１は、電磁波を走査し物体からの反射波を受信して物体を検知するレーダ１０と、レーダ１０の向きを変化させるモータ１０ａと、画像を撮影するカメラ２０と、カメラ２０で撮影した画像を表示するディスプレイ３０と、ディスプレイ３０により表示された画像上でレーダ１０の走査範囲を設定するタッチパネル３０ａと、設定された走査範囲に基づいてレーダ１０を走査する制御手段４０と、を備える構成とした。

この構成によれば、レーダ１０の向きを変化させるモータを備えているので、走査範囲の狭いレーダ１０を採用した場合でも、任意の範囲で物体を検知することができる。また、表示された画像上でレーダ１０の走査範囲を設定するタッチパネル３０ａを備えているので、搭乗者の意思に応じて走査範囲を簡単に設定することができる。さらに、設定された走査範囲に基づいてレーダ１０を走査する制御手段４０を備えているので、レーザの走査位置を目視できなくても、設定された走査範囲に対して自動的にレーダ１０を回動し、走査を行うことができる。

またレーダ１０の検知結果に基づいて、カメラ２０から所定距離の地点における反射波の反射点を複数検出する反射点検出手段４４と、複数の反射点間の距離を算出する反射点間距離算出手段４６とを備える構成とした。
この構成によれば、複数の反射点間の距離を算出して、複数の物体間の距離を求めることが可能になる。これにより、自車両による物体間の通り抜け可否を判断することができる。

なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、物体までの距離、物体間の幅および通り抜け可否の判断結果の表示は、ディスプレイの画面上への表示に限られず、他の場所に表示してもよいし、音声により呈示してもよい。また、上記表示項目は一例であり、一部の表示項目を除外してもよく、他の表示項目を追加してもよい。

実施形態に係る物体検知装置の概略構成図である。 （ａ）は表示手段に表示された画像の例であり、（ｂ）はレーダによる物体検知結果の平面図である。 検知範囲の中心点までの距離の算出方法の説明図である。 判断結果等を表示した画面の例である。

符号の説明

１…物体検知装置 １０…レーダ（物体検知手段） １０ａ…モータ（回動手段） ２０…カメラ（撮像手段） ３０…ディスプレイ（表示手段） ３０ａ…タッチパネル（設定手段） ４０…制御手段 ４４…反射点検出手段 ４６…反射点間距離算出手段

Claims (1)

1. 車両に搭載され、物体検知手段を使用して複数の物体間の距離を算出し、前記車両の通り抜けが可能か判断する車両の通り抜け判断装置であって、
   画像を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮影した画像を表示する表示手段と、
   前記表示手段により表示された画像上で前記車両の通り抜け検知範囲を設定する設定手段と、
   電磁波を走査し物体からの反射波を受信して物体を検知する物体検知手段と、
   前記物体検知手段の向きを変化させる回動手段と、
   前記物体検知手段の検知結果に基づいて、前記撮像手段から所定距離の地点における前記反射波の反射点を複数検出する反射点検出手段と、
   複数の前記反射点間の距離を算出する反射点間距離算出手段と、
   前記反射点間の距離と前記車両の車幅とを比較して前記車両の通り抜けが可能か判断する制御手段と、を備え、
   前記設定手段は、前記表示手段の表面に配置されたタッチパネルを備え、前記タッチパネル上で前記通り抜け検知範囲の始点および終点を押圧指示することで前記通り抜け検知範囲を設定し、
   前記制御手段は、設定された前記通り抜け検知範囲に基づいて前記回動手段を駆動することにより前記物体検知手段を走査し、
   前記表示手段は、設定された前記通り抜け検知範囲をハイライト表示するとともに、前記通り抜け検知範囲から画面下端部にかけて車幅相当ラインを表示することを特徴とする車両の通り抜け判断装置。

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