JP5246210B2 - 追従制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のロールオーバ、いわゆる横転を検出するロールオーバ検出装置に関する。

従来、自動車がロールオーバした場合、自動車室内でカーテンエアーバックが展開し、運転者を含む乗員を保護するように構成されている。
カーテンエアーバックを展開するためにはロールオーバの発生を検知して、即座にカーテンエアーバックを作動させる必要がある。
ロールオーバの検知には、ロール角速度センサが用いられている。
ロール角速度センサを用いてロールオーバを検出するロールオーバ検出装置として、車両の傾きの程度を検出する角度センサと、運転室の壁面等と乗員との間に展開して乗員を保護するエアーバッグと、角度センサで検出された車両の傾きの程度に基づき横転不可避を判断し、横転不可避を検知すると、前記エアーバッグのうち、少なくとも乗員の横転方向前方に位置するエアーバッグをトリガして展開させる判断回路とを設けた乗員保護装置がある（特許文献１参照）。

特開平８−１２７３０５号公報

したがって、従来のロールオーバ検出装置では、車両のロールオーバを検出するための専用のセンサを設ける必要があり、コストの上昇が避けられない課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コストの上昇を招くことなく車両のロールオーバを検出できるロールオーバ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、本発明は、路面上にマーキングされ、隣接する走行レーンとの境界を規定するレーンマーカを撮像可能な撮像装置を有した自車両のロールオーバを検出するロールオーバ検出装置において、前記撮像装置により撮像された時系列の画像から自車両が走行する路面上のレーンマーカを２本以上検知するレーンマーカ検知処理手段と、前記レーンマーカ検知処理手段により検出した２本以上のレーンマーカの交差する点である前記時系列の画像上の消失点を算出する消失点算出手段と、前記レーンマーカ検知処理手段により検知した前記レーンマーカを監視し、該レーンマーカが前記消失点を中心として一定時間以上回転しない場合、第１の水平基準を前記時系列の画像上に設定する第１の水平基準取得手段と、前記第１の水平基準を監視し、前記第１の水平基準が一定角度以上回転すると、ロールオーバと判定するレーンマーカロールオーバ判定手段とを備えたことを特徴とする。

また本発明は、自車両の走行する他の車両を撮像可能な撮像装置を有した自車両のロールオーバを検出するロールオーバ検出装置において、前記撮像装置により撮像された時系列の画像から他車両を認識する車両検知処理手段と、前記車両検知処理手段により認識した前記他車両の画像を監視し、該画像から第２の水平基準を前記時系列の画像上に設定する第２の水平基準取得手段と、前記第２の水平基準を監視し、該第２の水平基準が一定角度以上回転すると、ロールオーバと判定するロールオーバ判定手段とを備えたことを特徴とする。

また本発明は、路面上にマーキングされ、隣接する走行レーンとの境界を規定するレーンマーカおよび他の車両を撮像可能な撮像装置を有した自車両のロールオーバを検出するロールオーバ検出装置において、前記撮像装置により撮像された時系列の画像から自車両が走行する路面上のレーンマーカを２本以上検知するレーンマーカ検知処理手段と、前記レーンマーカ検知処理手段により検出した２本以上のレーンマーカの交差する点である前記時系列の画像上の消失点を算出する消失点算出手段と、前記レーンマーカ検知処理手段により検知した前記レーンマーカを監視し、該レーンマーカが前記消失点を中心として一定時間以上回転しない場合、第１の水平基準を前記時系列の画像上に設定する第１の水平基準取得手段と、前記時系列の画像から他車両を認識する車両検知処理手段と、前記車両検知処理手段により認識した前記他車両の画像を監視し、該画像から第２の水平基準を前記時系列の画像上に設定する第２の水平基準取得手段と、前記第１の水平基準および前記第２の水平基準を監視し、それら第１、第２の水平基準が一定角度以上回転すると、ロールオーバと判定するロールオーバ判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、車両のロールオーバを検出するための専用のセンサを新たに設けることなく、既設の撮像装置を用い、さらにその撮像装置により撮像した画像を処理することでロールオーバを検出することが可能となる。このため、コストの上昇を招くことなく車両のロールオーバを検出できるロールオーバ検出装置を提供できる効果がある。

本発明の実施の形態のロールオーバ検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態のロールオーバ検出装置の動作を説明するための自車と先行車両を含む道路状況を示す道路状況説明図である。 本発明の実施の形態のロールオーバ検出装置のカメラ装置により撮像された自車両前方の画像を示す説明図である。 本発明の実施の形態のロールオーバ検出装置において自車両にロールオーバが生じたときのカメラ装置により撮像された自車両前方の画像を示す説明図である。 本発明の実施の形態のロールオーバ検出装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態のロールオーバ検出装置１の構成を示すブロック図である。
ロールオーバ検出装置１は、レーン逸脱警報や標識認識に用いる既設のカメラ装置１１と、ＥＣＵ１２と、レーン逸脱警報や標識認識に用いるディスプレイ１３とを含んで構成されている。
ＥＣＵ１２は、画像処理部１２１と、画像メモリ１２２と、ＣＰＵ１２３と、プログラムを格納するＲＯＭ１２４と、ワークエリアとして使用されるＲＡＭ１２５とを含んで構成されている。

カメラ装置１１は、レーン逸脱警報や標識認識に用いるために車両に搭載されている既設のカメラであり、予め定められたフレームレートで時系列の画像を生成するものである。
この実施の形態では、カメラ装置１１は自車両の走行方向前方を撮像可能な位置、たとえば運転室中央のフロントウインドウ内側あるいはフロントバンパー中央部に設置されている。

画像処理部１２１は、画像処理コントローラを含む画像処理プロセッサにより構成されており、車両検知処理手段１２１Ａと、レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂとを備えている。

車両検知処理手段１２１Ａは、カメラ装置１１により撮像された時系列の画像に対し、車両後方の特徴から先行車を検知し、検知した先行車を画面上（画像上）で認識するものである。
車両検知処理手段１２１Ａによる先行車の認識は、以下のようにしてなされる。
すなわち、例えば、あらかじめ複数種類の車両後方の特徴画像データをデータベースとして作成しておく。
そして、前記検知した車両の画像と前記データベースの車両後方の特徴画像データの形状パターン特徴量を統計的識別手法を用いてパターンマッチングすることで画面上の先行車を認識し、さらに認識した先行車の描画エリアを例えば枠で囲うなどの識別表示を行う。

レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂは、カメラ装置１１により撮像したフレーム画像から自車両が走行する路面上のレーンマーカを２本以上検知するものである。ここで、レーンマーカとは、路面上にマーキングされ、隣接する走行レーンとの境界を規定するものである。
レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂによるレーンマーカの検知は、以下のようにしてなされる。
例えば、あらかじめ複数種類のレーンマーカの特徴画像データをデータベースとして作成しておく。
そして、前記撮像したレーンマーカの画像と前記データベースのレーンマーカの特徴画像データの形状パターン特徴量とを統計的識別手法を用いてパターンマッチングすることで画面上（画像上）のレーンマーカを検知する。
また、レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂは、前記検知したレーンマーカ上を通ってその延長方向へ延長させた検出レーンマーカ想定線を出力する。
検出レーンマーカ想定線は、カメラ装置１１により撮像された画面上のレーンマーカおよびその延長方向に重ねて描画される。
なお、レーンマーカの検知方法は、上述したパターンマッチングに限定されるものではなく、特開２００３−４００３６号公報、特開２００３−１７９９１５号公報などに記載されているように、画面を横走査したときに輝度変化の大きい点を候補点として、候補点群を直線式に当てはめる方法、Hough変換によって直線を検出する方法などを用いることができる。また、これらの方法を用いる場合には、検出された直線を検出レーンマーカ想定線として画面上に描画し、これら直線の交点を後述する消失点として求めることが一般的である。

車両検知処理手段１２１Ａおよびレーンマーカ検知処理手段１２１Ｂは、汎用のＣＰＵが画像処理プログラムを実行することによって実現してもよいが、時間遅れのない高速処理を図る上で、汎用のＣＰＵよりも処理速度が速い画像処理部１２１の前記画像処理コントローラが画像処理プログラムを実行することによって実現することが好ましい。

画像メモリ１２２は、カメラ装置１により撮像した時系列の画像をフレーム単位で記憶するメモリである。
ＣＰＵ１２３は、ＣＰＵ１２３は画像処理部１２１との間でデータ伝送を行う。
ＣＰＵ１２３は、ＲＯＭ１２４およびＲＡＭ１２５とシステムバスにより接続されている。
ＣＰＵ１２３は、ＲＯＭ１２４に格納されているプログラムを実行することにより、第２の水平基準取得手段１２３Ａと、水平エッジロールオーバ判定手段（ロールオーバ判定手段）１２３Ｂと、消失点算出手段１２３Ｃと、レーンマーカロールオーバ判定手段１２３Ｄと、第１の水平基準取得手段１２３Ｅとを実現する。

第２の水平基準取得手段１２３Ａは、画像処理部１２１の車両検知処理手段１２１Ａにより車両が検知されると、車両後方の特徴から先行車の水平エッジのみを抽出し、抽出した水平エッジ群から二乗平均処理などにより第２の水平基準Ｈ２を求めるものである。

水平エッジロールオーバ判定手段１２３Ｂは、前記車両後方の特徴から抽出された先行車の水平エッジから求めた第２の水平基準Ｈ２を監視し、該第２の水平基準Ｈ２が一定以上回転したか否かを、時系列の画像から（言い換えるとフレーム画像間の差分から）判定し、第２の水平基準Ｈ２が一定以上回転した場合に、ロールオーバつまり自車両が横転した状態にあると判定するものである。

消失点算出手段１２３Ｃは、画像処理部１２１のレーンマーカ検知処理手段１２１Ｂにより検知された２本以上のレーンマーカの交差する時系列の画像上における消失点Ｐを算出するものである。

第１の水平基準取得手段１２３Ｅは、時系列の画像において消失点Ｐを中心としたレーンマーカを監視し、該レーンマーカが消失点Ｐを中心として一定時間以上回転しない場合、例えば前記画面上の水平線を第１の水平基準Ｈ１として決定し、該第１の水平基準Ｈ１を時系列の画像上に設定するものである。
あるいは、第１の水平基準取得手段１２３Ｅは、前記のレーンマーカが消失点Ｐを中心として一定時間以上回転しない場合、そのレーンマーカを第１の水平基準Ｈ１として決定し、時系列の画像上に設定するようにしてもよい。

レーンマーカロールオーバ判定手段１２３Ｄは、第１の水平基準取得手段１２３Ｅにより第１の水平基準Ｈ１が取得された後、時系列の画像において第１の水平基準Ｈ１を監視し、それら第１の水平基準Ｈ１が一定角度以上回転すると、ロールオーバつまり自車両が横転した状態にあると判定するものである。

また、ＥＣＵ１２は、レーン逸脱警報手段や標識認識手段を実現し、自車両の各部の制御を行うコンピュータである。
ディスプレイ１３は、カメラ装置１１により撮像された画像、レーン逸脱警報や標識認識手段による各種画像を表示出力する。

次に動作について説明する。
図２は、この実施の形態のロールオーバ検出装置の動作を説明するための自車両と先行車両を含む道路状況を示す道路状況説明図である。
図５は、この実施の形態のロールオーバ検出装置の動作を示すフローチャートである。

図２において、符号３０１は自車両１００が走行している走行レーン、符号３０２は走行レーン３０１の左側に隣接する走行レーン、符号３０３は走行レーン３０１の右側に隣接する走行レーンを示す。
また、符号３０８は走行レーン３０３と走行レーン３０１との間にマーキングされたレーンマーカ、符号３０９は走行レーン３０２と走行レーン３０１との間にマーキングされたレーンマーカである。
また符号３１１は自車両１００の前方を走行する先行車両、符号３１２は走行レーン３０３の自車両右前方を走行する先行車両、符号３１３は走行レーン３０２の自車両左前方を走行する先行車両を示す。
また、符号２０５は自車両１００に搭載されたカメラ装置１１の撮像範囲を示す。

図３は、カメラ装置１１により撮像された自車両前方の画像を示す説明図である。
図３において、図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図３において符号３０４は、検出されたレーンマーカ３０９上およびその延長方向に想定されて描画された検出レーンマーカ想定線、符号３０６は検出されたレーンマーカ３０８上およびその延長方向に想定されて描画された検出レーンマーカ想定線である。

検出レーンマーカ想定線３０４と検出レーンマーカ想定線３０６とは、消失点Ｐにおいて交差している。
符号３２１，３２２，３２３，３２４は、先行車両３１１の後部の特徴から抽出された水平エッジ、符号３３１，３３２は、先行車両３３１の後部の特徴から抽出された水平エッジを示している。
また、符号Ｈ２は、先行車両３１１，３１２の後部の特徴から抽出された水平エッジ群から求められた水平基準を示している。

図４は、自車両１００にロールオーバが生じたときのカメラ装置１１により撮像された自車両前方の画像を示す説明図である。
図４に示す画像は、図３に示す画像に対しロールオーバした分の回転角θだけ、消失点Ｐを中心に反時計方向に回転した状態にある。
図４において符号３０４θは、自車両１００にロールオーバが生じたとき、検出されたレーンマーカ３０９上およびその延長方向に想定されて描画された検出レーンマーカ想定線である。
この検出レーンマーカ想定線３０４θは、自車両１００にロールオーバが生じていないときの検出レーンマーカ想定線３０４に対し、ロールオーバした分の回転角θだけ、消失点Ｐを中心に反時計方向に回転している。
符号３０６θは、自車両１００にロールオーバが生じたとき、検出されたレーンマーカ３０８上およびその延長方向に想定されて描画された検出レーンマーカ想定線である。
この検出レーンマーカ想定線３０６θは、自車両１００にロールオーバが生じていないときの検出レーンマーカ想定線３０６に対し、ロールオーバした分の回転角θだけ、消失点Ｐを中心に反時計方向に回転している。
符号Ｈ２θは、ロールオーバした分の回転角θだけ反時計方向に回転した水平基準を示す。

以下、図２、図３、図４と、図５に示すフローチャートとに従ってこの実施の形態のロールオーバ検出装置の動作を説明する。
今、自車両１００は、車両３１１，３１２，３１３を先行車両として図２の道路状況説明図に示すような状況で例えば高速道路を走行している。

自車両１００のカメラ装置１１により撮像されている自車両前方の画像は図３に示すような状況である。
ロールオーバ検出装置１のＣＰＵ１２３は、カメラ装置１１により撮像された時系列の画像から先行車両の有無を判定する（ステップＳ１）。この先行車両の有無の判定は、車両後方の特徴から車両検知処理手段１２１Ａにより先行車を検知することで行う。

自車両１００前方を走行する先行車を検知出来ない場合には、ＣＰＵ１２３は、“先行車両無し”と判定し、カメラ装置１１により撮像されている自車両前方の画像から検出した２本以上のレーンマーカの交差する点である消失点Ｐを消失点算出手段１２３Ｃにより算出する（ステップＳ２）。

続いて、第１の水平基準取得手段１２３Ｅにより第１の水平基準Ｈ１を設定する（ステップＳ３）。

そして、レーンマーカロールオーバ判定手段１２３Ｄにより、前記フレーム画像間の第１の水平基準Ｈ１の回転角から自車両１００のロールオーバを判定する（ステップＳ４）。
この場合、自車両１００にロールオーバが発生していると、第１の水平基準Ｈ１は、ロールオーバした角度θだけ回転する。
したがって、第１の水平基準Ｈ１が一定の角度以上回転した状態を、レーンマーカロールオーバ判定手段１２３Ｄが判定する。
この判定は、例えばフレーム画像ごとの第１の水平基準Ｈ１に着目し、第１の水平基準Ｈ１の回転角度から判定する。
そして、レーンマーカロールオーバ判定手段１２３Ｄは、第１の水平基準Ｈ１に回転が生じていなければ“ロールオーバ無し”、一定の角度以上の回転が生じていなければ“ロールオーバ有り”と判定する。

一方、車両検知処理手段１２１ＡがステップＳ１において自車両１００前方を走行する先行車を検知すると、ＣＰＵ１２３は“先行車両有り”と判定し、前記検知した先行車を画面上で認識する（ステップＳ５）。
続いて、ＣＰＵ１２３は第２の水平基準取得手段１２３Ａにより前記認識した先行車の車両後方の特徴から水平エッジを抽出し（ステップＳ６）、さらに図３に示す第２の水平基準Ｈ２を求める（ステップＳ７）。

次に、ＣＰＵ１２３は、レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂによるレーンマーカの検出が可能か否かを判断する（ステップＳ８）。
このレーンマーカの検出可能か否かの判断は、レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂにおいて、カメラ装置１１により撮像したレーンマーカの画像と前記データベースのレーンマーカの特徴画像データの形状パターン特徴量とを統計的識別手法を用いてパターンマッチングした結果をもとに判断する。

この結果、レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂによるレーンマーカの検出が不可能と判断すると、ＣＰＵ１２３は、ステップＳ７において求めた第２の水平基準Ｈ２のみで画面上で一定以上の回転が生じているか否かを水平エッジロールオーバ判定手段１２３Ｂにより判定する（ステップＳ９）。
自車両１００にロールオーバが発生していると、図４に示すように第２の水平基準は、図３に示す第２の水平基準Ｈ２に比べてロールオーバした分の角度θだけ回転した第２の水平基準Ｈ２θとなる。
したがって、水平エッジロールオーバ判定手段１２３Ｂは、第２の水平基準Ｈ２が第２の水平基準Ｈ２θへ回転した状態を画像処理により判定する。
この判定は、例えばフレーム画像ごとの水平基準に着目し、第２の水平基準の差分、回転角から判定する。
そして、ＣＰＵ１２３は、第２の水平基準Ｈ２に回転が生じていなければ“ロールオーバ無し”（ステップＳ１１）、第２の水平基準Ｈ２に一定の角度以上の回転が生じていなければ“ロールオーバ有り”（ステップＳ１０）と判定する。

一方、レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂによるレーンマーカの検出が可能と判断すると、ＣＰＵ１２３は、レーンマーカ検知処理手段１２１Ｂによりレーンマーカを検出する（ステップＳ２１）。
そして、ステップＳ７において求めた第２の水平基準Ｈ２と、前記検出したレーンマーカ（第１の水平基準としてのレーンマーカ）とに一定以上の回転が生じているか否かをレーンマーカロールオーバ判定手段１２３Ｄにより判定する（ステップＳ２２）。
この結果、第２の水平基準Ｈ２と第１の水平基準としてのレーンマーカとに一定以上の回転が生じていると判定されるとＣＰＵ１２３は“ロールオーバ有り”と判定する（ステップＳ２３）。
また、第２の水平基準Ｈ２と第１の水平基準としてのレーンマーカとのいずれか一方、あるいは第２の水平基準Ｈ２と第１の水平基準としてのレーンマーカとのいずれにも一定以上の回転が生じていなければ“ロールオーバ無し”（ステップＳ２４）と判定する。

なお、以上の説明ではカメラ装置１１は自車両１００の前方を撮像可能な位置に取り付けられているとして説明したが、自車両１００の後方を撮像可能な位置に取り付けられていてもよい。
このように構成したときには、カメラ装置１１は自車両１００の後方を撮像しており、撮像されるレーンマーカは自車両後方の路面上にマーキングされたレーンマーカとなる。
また、カメラ装置１１により撮像される他の車両は、自車両１００の後方を自車両１００と同一方向あるいは逆方向へ向かって走行する車両である。

以上説明したように、この実施の形態によれば、自車両のロールオーバを検出するための専用のセンサを新たに設けることなく、レーン逸脱警報や標識認識に用いる既設のカメラ装置１１を用い、カメラ装置１１により撮像したレーンマーカや他の車両の画像を画像処理することで自車両のロールオーバを検出することが可能となる。
このため、コストの上昇を招くことなく自車両のロールオーバを検出できるロールオーバ検出装置を提供できる効果がある。

１……ロールオーバ検出装置、１１……カメラ装置、１００……自車両、１２１Ａ……車両検知処理手段、１２１Ｂ……レーンマーカ検知処理手段、１２３Ａ……第２の水平基準取得手段、１２３Ｂ……水平エッジロールオーバ判定手段（ロールオーバ判定手段）、１２３Ｃ……消失点算出手段、１２３Ｄ……レーンマーカロールオーバ判定手段、１２３Ｅ……第１の水平基準取得手段、３０８，３０９……レーンマーカ。

Claims (5)

1. 路面上にマーキングされ、隣接する走行レーンとの境界を規定するレーンマーカを撮像可能な撮像装置を有した自車両のロールオーバを検出するロールオーバ検出装置において、
   前記撮像装置により撮像された時系列の画像から自車両が走行する路面上のレーンマーカを２本以上検知するレーンマーカ検知処理手段と、
   前記レーンマーカ検知処理手段により検出した２本以上のレーンマーカの交差する点である前記時系列の画像上の消失点を算出する消失点算出手段と、
   前記レーンマーカ検知処理手段により検知した前記レーンマーカを監視し、該レーンマーカが前記消失点を中心として一定時間以上回転しない場合、第１の水平基準を前記時系列の画像上に設定する第１の水平基準取得手段と、
   前記第１の水平基準を監視し、前記第１の水平基準が一定角度以上回転すると、ロールオーバと判定するレーンマーカロールオーバ判定手段と、
   を備えたことを特徴とするロールオーバ検出装置。
2. 前記第１の水平基準取得手段による前記第１の水平基準の設定は、
   前記レーンマーカ検知処理手段により検知した前記レーンマーカが前記消失点を中心として一定時間以上回転しない場合、前記時系列の画像上の水平線を前記第１の水平基準として決定するか、あるいは、前記時系列の画像上のレーンマーカを前記第１の水平基準として決定することによってなされる、
   ことを特徴とする請求項１記載のロールオーバ検出装置。
3. 自車両の走行する他の車両を撮像可能な撮像装置を有した自車両のロールオーバを検出するロールオーバ検出装置において、
   前記撮像装置により撮像された時系列の画像から他車両を認識する車両検知処理手段と、
   前記車両検知処理手段により認識した前記他車両の画像を監視し、該画像から第２の水平基準を前記時系列の画像上に設定する第２の水平基準取得手段と、
   前記第２の水平基準を監視し、該第２の水平基準が一定角度以上回転すると、ロールオーバと判定するロールオーバ判定手段と、
   を備えたことを特徴とするロールオーバ検出装置。
4. 前記第２の水平基準取得手段による前記第２の水平基準の設定は、
   前記第２の水平基準取得手段が前記車両検知処理手段により認識された他車両の車両後方の特徴から先行車の水平エッジのみを抽出し、抽出した水平エッジ群をもとに前記第２の水平基準を決定することによってなされる、
   ことを特徴とする請求項３記載のロールオーバ検出装置。
5. 路面上にマーキングされ、隣接する走行レーンとの境界を規定するレーンマーカおよび他の車両を撮像可能な撮像装置を有した自車両のロールオーバを検出するロールオーバ検出装置において、
   前記撮像装置により撮像された時系列の画像から自車両が走行する路面上のレーンマーカを２本以上検知するレーンマーカ検知処理手段と、
   前記レーンマーカ検知処理手段により検出した２本以上のレーンマーカの交差する点である前記時系列の画像上の消失点を算出する消失点算出手段と、
   前記レーンマーカ検知処理手段により検知した前記レーンマーカを監視し、該レーンマーカが前記消失点を中心として一定時間以上回転しない場合、第１の水平基準を前記時系列の画像上に設定する第１の水平基準取得手段と、
   前記時系列の画像から他車両を認識する車両検知処理手段と、
   前記車両検知処理手段により認識した前記他車両の画像を監視し、該画像から第２の水平基準を前記時系列の画像上に設定する第２の水平基準取得手段と、
   前記第１の水平基準および前記第２の水平基準を監視し、それら第１、第２の水平基準が一定角度以上回転すると、ロールオーバと判定するロールオーバ判定手段と、
   を備えたことを特徴とするロールオーバ検出装置。

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