JPH0990026A - 物体検出装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】例えば、前走車を正確に追尾する。 【解決手段】単に、速度と位置が既知の物体５３Ｐの一
定時間経過後の予測位置ＰＥに最も近い検出物体を、そ
の速度と位置が既知の物体（記憶物体）に対応させるの
ではなく、その記憶物体５３Ｐの位置ＰＰを基準とする
速度ベクトル方向の予測位置ＰＥと、検出物体５４、５
５、５６を終点とする位置ベクトルＰｉのそれぞれの内
積から予測位置ＰＥと検出物体５４、５５、５６の各位
置との間の距離（変位ベクトルＰｄの絶対値）を引いた
値が最大のものを前記記憶物体５３Ｐの一定時間後の検
出物体の位置としているので、一層正確に物体を追尾す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、自動車
に搭載され、当該自動車を基準とする複数の先行車（前
走車）あるいは対向車等、相対移動する物体を検出し、
検出した物体を好適に追尾（追跡）することの可能な物
体検出装置およびその方法に関する。

【０００２】なお、この物体検出装置では、検出した物
体に、いわゆるＩＤ（アイディ：Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａ
ｔｉｏｎ）を継続して付けて追尾する。

【０００３】

【従来の技術】まず、物体検出装置を利用する一般的な
追尾原理を説明する。すなわち、ある時点まで何らかの
方法により位置（過去位置と考える。）が検出された移
動物体を記憶物体と呼び、次の時点で何らかの方法によ
り位置（現在位置と考える）が検出された移動物体（前
記移動物体と同じ場合も異なる場合もある。）を検出物
体という。この場合、それぞれの時点における記憶物体
と検出物体との対応を採ることにより同一の移動物体を
追尾することができる。

【０００４】このような追尾原理に基づいた従来技術と
して、特開平６−１５０１９５号公報あるいは特開平６
−１５０１９６号公報に公表された「物体検出装置」を
挙げることができる。

【０００５】この物体検出装置は、ある時点において記
憶物体が有する位置情報と速度情報とから、次の時点に
おける当該記憶物体の存在する位置を予測し、この予測
位置｛この予測位置は、過去位置に移動距離（前記速度
情報×かかった時間）を加算した位置として与えられ
る。｝と前記次の時点において検出された検出物体の検
出位置とを比較し、前記予測位置と前記検出位置との距
離差が最も小さい検出物体を前記記憶物体であると同定
する技術を採用している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の物体検出装置では、比較対象である、予測位置
と検出位置とが、スカラー量であるために、次に説明す
る誤対応等を引き起こすという問題が発生する。

【０００７】図１２Ａに示すように、図示しないステレ
オカメラ等の物体検出装置が搭載され、矢印Ｍ方向に進
行する自車３の移動物体検出範囲４内に、既検出のＩＤ
番号１の記憶物体１とＩＤ番号２の記憶物体２が存在す
るとき、次の位置検出時点までに相互に点線で囲んだ位
置に車線を変更して左右位置が入れ替わってしまった場
合、図１２Ｂに示すように、ＩＤ番号１の記憶物体１を
ＩＤ番号２の記憶物体２と認識し、ＩＤ番号２の記憶物
体２をＩＤ番号１の記憶物体１として認識してしまう、
いわゆる誤対応（誤認識）、換言すれば、いわゆる間違
ったＩＤ承継が発生するおそれがある。

【０００８】同様に、図１３Ａに示すように、ＩＤ番号
１の記憶物体１とＩＤ番号２の記憶物体２が、次の位置
検出時点までに相互に点線で囲んだ位置に相対的に移動
して前後位置が入れ替わってしまった場合、図１３Ｂに
示すように、ＩＤ番号１の記憶物体１をＩＤ番号２の記
憶物体２と認識し、ＩＤ番号２の記憶物体２をＩＤ番号
１の記憶物体１として認識してしまうおそれがある。

【０００９】さらに、図１４Ａに示すように、記憶物体
１と記憶物体２に順位を付け、順位の高い記憶物体（こ
の場合、記憶物体１とする。）から対応付け（探索）を
行う場合、記憶物体２が点線で囲んだ位置に移動して順
位の高い記憶物体１と進行方向Ｍ上で一直線上に並んだ
場合において、順位の高い記憶物体１がノイズ等の影響
で一時的に検出できなかった時、図１４Ｂに示すよう
に、次の順位の記憶物体２をより順位の高い記憶物体１
と同定してしまうおそれがある。

【００１０】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、複数の移動物体を誤対応なく正確に追
尾することを可能とする物体検出装置およびその方法を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、相対的に移
動する物体の現在位置を一定時間毎に検出する物体位置
検出手段と、検出された物体の現在位置と過去位置と前
記一定時間とに基づいて前記検出物体の速度ベクトルを
算出する速度ベクトル算出手段と、前記検出物体の現在
位置と速度ベクトルとを対として記憶する記憶手段と、
前記記憶された検出物体（以下、記憶物体という。）の
現在位置と速度ベクトルとに基づいて、当該現在位置を
基準過去位置として、この基準過去位置を始点とし前記
一定時間経過後の前記記憶物体の到達予測位置を終点と
する予測位置ベクトルを算出する予測手段と、前記物体
位置検出手段により新たに検出された物体の現在位置を
終点とし前記記憶物体の前記基準過去位置を始点とする
位置ベクトルを算出し、算出した位置ベクトルのうち、
前記予測位置ベクトルに対応する位置ベクトルを前記記
憶物体の現在位置を表す位置ベクトルと同定する対応決
定手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、記憶物体の位置を基準
（始点）として一定時間後の予測位置ベクトルを算出
し、一方、現時点で検出した検出物体の位置を終点とし
前記記憶物体の位置を始点とする位置ベクトル（記憶物
体の現在位置を求めるための候補となる位置ベクトルで
あるので、ここでは、候補位置ベクトルという。）を算
出する。そして、対応決定手段により、前記予測位置ベ
クトルに対応する候補位置ベクトルを前記記憶物体の現
在位置を表す位置ベクトルと同定している。

【００１３】この場合、同定された位置ベクトルの先端
で表される現在位置と、同定された位置ベクトルと一定
時間に基づいて算出された速度ベクトルとを対として、
記憶物体のレコードの内容を更新する記憶更新手段を設
けることにより、連続的に移動物体を追尾することがで
きる。

【００１４】また、記憶更新手段が、対応決定手段にお
いて、所定回数、対応する同定された位置ベクトルが存
在しない記憶物体のレコードを当該記憶手段から消去
し、かつ、対応する同定された位置ベクトルが存在しな
い新たに検出された物体の現在位置と速度ベクトルとを
対で新たなレコードとして記憶手段に記憶させるように
することで、移動物体を確実に追尾するとともに、移動
物体を効率よく追尾することができる。

【００１５】さらに、対応決定手段は、予測位置ベクト
ルをＰｅ、物体位置検出手段により新たに検出された物
体の現在位置を終点とし記憶物体の基準過去位置を始点
とする位置ベクトルをＰｉ、任意係数をｋ、対応度をＣ
ｉとするとき、対応度ＣｉをＣｉ＝Ｐｅ・Ｐｉ−ｋ｜Ｐ
ｉ−Ｐｅ｜で表し、この対応度Ｃｉの値が最大になる位
置ベクトルＰｉを、予測位置ベクトルＰｅに対応する位
置ベクトルと同定することにより、容易に記憶物体に対
応する検出物体を同定することができる。

【００１６】その理由は、ベクトルの内積Ｐｅ・Ｐｉが
最大とは、位置ベクトルＰｉと予測位置ベクトルＰｅと
が同方向であることを意味し、さらに変位ベクトルＰｉ
−Ｐｅの絶対値（スカラー量）が最小とは速度差および
方向差が最小であることを意味するからである。

【００１７】さらにまた、この発明方法は、相対的に移
動する物体を検出して追尾する際に用いられる物体検出
方法において、物体の既知の位置で得られている速度か
ら一定時間経過後の物体の予測位置を算出する予測位置
算出過程と、前記一定時間経過後の時点において、物体
の位置を検出する物体位置検出過程と、前記物体の既知
の位置と前記物体の予測位置を結ぶ方向と、前記物体の
既知の位置と前記物体の検出位置を結ぶ方向とのなす変
位角を計算するとともに、前記物体の予測位置と前記物
体の検出位置との間の距離を計算する対応度計算過程
と、前記変位角が小さく、かつ前記距離が小さい検出物
体の位置が、前記既知の位置が分かっている物体の一定
時間経過後の実際の位置であると判断する判断過程とを
有することを特徴とする。

【００１８】この方法によれば、予測位置に最も近い検
出物体を位置が既知の物体（記憶物体）に対応させるの
ではなく、その記憶物体の位置を基準とする速度ベクト
ル方向からの変位角と予測位置と検出位置の距離をも考
慮に入れて対応の度合いを評価するようにしているの
で、より一層正確に物体を追尾することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて、まず、図１の機能ブロック図を参照して説明す
る。

【００２０】図１は、図示しない自車等に搭載される物
体検出装置８の本発明に係る機能ブロックの構成を示し
ている。

【００２１】図１において、位置検出手段１０は、自車
に対して相対的に移動する複数の物体の３次元位置また
は２次元位置を一定時間（サンプリング時間）毎に検出
することの可能なセンサであり、例えば、２台のＣＣＤ
ビデオカメラを利用したステレオカメラ、あるいはスキ
ャン方式・アレイ式のレーザレーダまたはミリ波レーダ
等を用いることができる。

【００２２】記憶手段１１は、ＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）であり、例えば、他車、人、その他の自車に
とって障害物となる移動物体の２次元位置または３次元
位置、速度、および幅などの情報（以下、属性情報とい
う。）を記憶する。この実施の形態において、これらの
属性情報が記憶物体毎にまとめて保持され、この属性情
報を単位としての追加削除を行う。この属性情報の単位
を以下、レコードという。

【００２３】図２は、レコード５１の構成例を示してい
る。図２に示すように、レコード５１には、当該レコー
ド５１の前後のレコード、すなわち、次のレコードのポ
インタと前のレコードのポインタとが定められる。

【００２４】また、当該レコード５１の作成時点（計算
時点）、言い換えれば、物体を検出したときの検出時点
ｔ₀ が記憶される。さらに、この検出時点ｔ₀ における
物体の位置（ｘ，ｙ）、また、この検出時点ｔ₀ より過
去の複数の数時点前までの各時点ｔ_-1、…ｔ_-nにおける
物体の位置（ｘ，ｙ）がそれぞれ記憶される。前後の時
点、例えば、時点ｔ₀ と時点ｔ_-1との間の一定時間がサ
ンプリング時間、すなわち、検出時間間隔である。な
お、物体の位置（ｘ，ｙ）は、その検出時点における自
車位置を座標原点とする座標点、すなわち、位置ベクト
ルとして記憶される。

【００２５】また、複数の連続時点における物体の位置
を考慮することで、これら物体の位置情報、時間情報に
適当なフィルタ処理を行うことにより、位置情報に含ま
れるノイズを除去し、速度算出の精度を上げることがで
きる。時間の配列は、例えば、前記サンプリング時間で
ある物体検出サイクルを３３ｍｓとした場合、１０配列
〜１５配列程度とすればよい。このような考えに基づい
て、時点ｔ₀ において算出した速度ベクトルＶ（この速
度ベクトルＶは、ｘ方向の速度成分ベクトルＶｘとｙ方
向の速度成分ベクトルＶｙとから構成される。）も、レ
コード５１に記憶される。

【００２６】レコード５１中の対応カウンタは、後にも
説明するが、当該レコード５１が表す物体の検出回数と
見失い回数（非検出回数）とを計数値として記憶するカ
ウンタである。

【００２７】図３は、所定の記憶物体に対する当該レコ
ード５１のリスト５２の構成を示している。レコード５
１は記憶物体毎に作成される。図３から分かるように、
当該レコード５１（図３中、例えば、レコード２と考え
る。）は、ポインタを介して前後のレコード５１Ｅ（図
３中、レコード１と考える。）とレコード５１Ｐ（図３
中、レコード３と考える。）に連結されたリスト５２の
構成となっている。なお、新たな検出位置に係る新たな
レコードが作成されたとき、そのレコードは図３に示す
リスト５２の最後尾に追加されレコード４となる。

【００２８】リスト５２は移動物体毎に作成されるの
で、レコードの順序がそのまま移動物体の探索の優先順
位となる。また、任意の２つのレコードを入れ替えるこ
とができるので、探索の優先順位を変更することも容易
である。

【００２９】図１中、速度ベクトル算出手段、予測位置
ベクトル算出手段（予測手段）としても機能する対応度
演算手段１２は、例えば、以下に説明するように、位置
検出手段１０で新たに検出された物体（検出物体）と、
記憶手段１１に記憶されている物体（記憶物体）との対
応度を計算する。

【００３０】図４は対応度の計算の説明に供される図で
ある。図４は、物体検出装置８により検出された符号○
で表す記憶物体（記憶物体○ともいう。）５３Ｐ、５３
Ｐ′、５３Ｐ″、…と符号△で表す現在検出された検出
物体（検出物体△ともいう。）５４、５５、５６の位置
関係の例を示す。まず、記憶物体○の過去の位置と速度
とから次の時点（検出物体△が検出された時点、結局、
現在時点である。）で検出されると予測される到達予測
位置（単に、予測位置ともいう。）ＰＥを終点とし、過
去（その現在時点の１サンプリング時間前の時点）の位
置（基準過去位置ともいう。）ＰＰを始点とする予測位
置ベクトル（変位ベクトルと見ることもできるが、過去
の位置ＰＰを基準とするベクトルであるので、位置ベク
トルという。）Ｐｅを求める。

【００３１】次に、図４に示すように、予測位置ＰＥを
中心として物体探索範囲５８を決定する。なお、この探
索範囲５８は、図１２〜図１４に示した物体検出範囲４
内の範囲に設定される。そして、物体探索範囲５８の大
きさと形は、対象とする物体に応じて、この場合、対象
とする物体が車や人などであるので、それらの物理的な
移動速度の限界から決めることができる。形は、四角形
でも円形でもその他の形状でもよく、円形にした場合に
は、四角形に比較して探索範囲を狭くすることができる
ので、トータル的な演算時間を少なくすることができ
る。

【００３２】次いで、検出物体５４、５５、５６の現在
位置（図４に示す位置）を終点とし、図５に示すよう
に、基準過去位置ＰＰを始点とする位置ベクトルＰｉ
（図面が繁雑になるので、基準過去位置ＰＰを始点とし
検出物体５４の現在位置を終点とする位置ベクトルＰｉ
のみを描いている。これも変位ベクトルと見ることもで
きる。）をそれぞれ求める。なお、これらの位置ベクト
ルＰｉのうち、いずれか１つの位置ベクトルＰｉの終点
の位置が記憶物体５３Ｐの現在位置と同定されるので、
この意味から、位置ベクトルＰｉを候補位置ベクトルＰ
ｉとも呼ぶこととする。

【００３３】次に、対応度演算手段１２は、予測位置ベ
クトルＰｅと候補位置ベクトルＰｉとから、例えば、次
の（１）式に示す演算式の演算結果に基づいて、記憶物
体５３Ｐと検出物体５４、５５、５６のそれぞれの対応
度Ｃｉを計算する。

【００３４】 Ｃｉ＝Ｐｅ・Ｐｉ−ｋ｜Ｐｉ−Ｐｅ｜ ＝Ｐｅ・Ｐｉ−ｋＰｄ …（１） （１）式は、対応度Ｃｉが、予測位置ベクトルＰｅと候
補位置ベクトルＰｉとの内積Ｐｅ・Ｐｉから、候補位置
ベクトルＰｉから予測位置ベクトルＰｅを減算して得ら
れる変位ベクトル｛（Ｐｉ−Ｐｅ）＝Ｐｄ｝の絶対値｜
Ｐｉ−Ｐｅ｜に任意係数ｋをかけたものを引いた値で表
されることを意味している。なお、符号ｉは、一般的に
は、１から数えてｉ番目の検出物体に対する候補位置ベ
クトルＰｉを表しているが、図４、図５例の場合には、
明細書作成技術上、ｉ＝５４、５５、５６とする。

【００３５】そして、図１中の対応決定手段１３は、こ
の対応度Ｃｉの値が最も大きい値となる候補位置ベクト
ルＰｉの終点位置を記憶物体５３Ｐの現在位置として同
定する。

【００３６】この場合、（１）式の最大値は、ベクトル
の内積Ｐｅ・Ｐｉが最大値であって、言い換えれば、予
測位置ベクトルＰｅと候補位置ベクトルＰｉとが同方向
であって、変位ベクトルＰｄ＝（Ｐｉ−Ｐｅ）の絶対値
｜Ｐｉ−Ｐｅ｜が最小値、すなわち、速度差と方向差が
最小であるときに得られる。

【００３７】図６は、図５の状態における探索範囲５８
内の検出物体５４、５５、５６の候補位置ベクトルＰ５
４、Ｐ５５、Ｐ５６と予測位置ベクトルＰｅとの（１）
式の演算結果に基づく、各対応度Ｃ₅₄、Ｃ₅₅、Ｃ₅₆を立
体的に表したものである。図６において、座標のＺ軸は
対応度を表し、Ｘ軸とＹ軸は検出物体の位置を表し、メ
ッシュは探索範囲５８内の各位置に検出物体があった場
合の対応度の分布を表している。

【００３８】図６から対応度Ｃ₅₅の値が最大であること
が分かる。したがって、検出物体５５が記憶物体５３Ｐ
であると容易に同定することができる。

【００３９】この場合、従来技術によれば、図７に示す
ように、単に予測位置ＰＥに最も近い位置か、基準過去
位置ＰＰに最も近い位置に存在する検出物体５４を記憶
物体５３Ｐに対応する検出物体であると間違えて誤対応
させてしまう可能性、言い換えれば、実際には記憶物体
５４Ｐに対応する検出物体５４を記憶物体５３Ｐに対応
する検出物体と誤対応（誤認識）させてしまう可能性が
あるが、この発明によれば、図６に示すように、検出物
体５５の対応度Ｃ₅₅が検出物体５４の対応度Ｃ ₅₄よりも
やや高い値となっており、検出物体５５が記憶物体５３
Ｐに対応する検出物体であるとして正しくＩＤの承継を
行うことができる。

【００４０】任意係数ｋの効果について一般的に説明す
ると、（１）式において、任意係数ｋの値を大きな値に
した場合には、予測位置ベクトルＰｅの方向により近い
位置に存在する検出物体に対する対応度Ｃｉの値が相対
的に大きな値となって対応をとる場合に、いわゆる指向
性が強くなる。このようにすれば、複数の障害物が接近
した場合においても、誤ってＩＤを付けてしまう確率が
減少する。反対に、任意係数ｋの値を小さくした場合に
は指向性が弱くなり、ノイズなどの影響で障害物の検出
位置が安定しない場合でも見失うことなく継続して正し
いＩＤを付けることができる。

【００４１】図１中の対応決定手段１３は、上述したよ
うに、この対応度Ｃｉの値が最も大きい値となる候補位
置ベクトルＰｉの終点位置を記憶物体５３Ｐの現在位置
として同定するものであるが、正確には、記憶物体５３
Ｐに対して対応度Ｃｉが計算された検出物体５４、５
５、５６の中で対応度Ｃｉの最も大きいものを選び、そ
の値が所定の閾値以上の値である場合に、その記憶物体
５３Ｐに対応するものと決定するようにしている。

【００４２】図１中、速度演算手段１４は、対応決定手
段１３で対応する検出物体５５が検出された記憶物体５
３Ｐに対して、記憶物体５３Ｐの過去の位置｛基準過去
位置ＰＰと記憶物体５３Ｐ′、５３Ｐ″…の過去位置Ｐ
Ｐ′、ＰＰ″…（図７参照）を含む。｝と検出物体５５
の現在位置５５Ｎとから適当なフィルタ、例えば、ウィ
ナーフィルタやカルマンフィルタを使用して、現在位置
５５Ｎにおける速度ベクトル（予測速度ベクトルまたは
単に速度ともいう。）Ｖを求める。速度ベクトルＶは、
例えば、ｘ軸方向の速度成分Ｖｘ（なお、後の説明を分
かり易くするために、この値は、以下、スカラー量と考
える。ベクトル量を考える場合には、ｘ軸の単位ベクト
ルを掛ければよい。）とｙ軸方向の速度成分Ｖｙ（同様
にスカラー量と考える。）とを有する。

【００４３】図１中、記憶更新手段１５は、対応決定手
段１３の決定に基づいて、記憶手段１１に記憶されてい
るリスト５２（図３参照）の先頭のものから順次各記憶
物体情報を格納するレコード（ここではレコード５１
Ｅ、５１、５１Ｐ）の内容を更新する。すなわち、記憶
物体が対応する検出物体を持てば、この検出物体の現在
位置を記憶物体の最新位置とし、速度演算手段１４によ
って計算されたベクトル量である速度Ｖをその最新位置
に係る記憶物体の速度とする。なお、記憶物体が対応す
る検出物体を持たない場合であって、当該記憶物体のレ
コード中の対応カウンタの計数値が所定の閾値以下の場
合には、その記憶物体のレコードを削除し、一方、対応
カウンタの計数値が閾値より大きいとき、例えば、以下
の（２）式に基づいて現在位置を推定してレコードの内
容を更新しておく。

【００４４】 Ｘｉ＝Ｘｉ−１＋Ｖｘ×Δｔ Ｙｉ＝Ｙｉ−１＋Ｖｙ×Δｔ …（２） ここで、Ｘｉ、Ｙｉは推定した現在位置、Ｘｉ−１、Ｙ
ｉ−１は過去の位置、Ｖｘ、Ｖｙは過去の速度、Δｔは
位置検出手段１０のサンプリング時間である。

【００４５】このようにして記憶物体のリストのレコー
ドの内容を全て更新した後、記憶物体と対応しなかった
新たな記憶物体のレコードをリストの最後尾につけ加え
る。

【００４６】以上の説明が、図１の機能ブロック図を参
照したこの発明の一実施の形態の説明である。

【００４７】次に、この発明のさらに具体的な実施の形
態について説明する。

【００４８】図８は、この具体的な実施の形態に係る物
体検出装置を適用した移動障害物検出装置３０の構成を
示している。この移動障害物検出装置３０は、検出範囲
内に存在する物体の自己からの相対的な位置情報の集合
を求める位置検出装置２０と、この位置検出装置２０か
ら出力される位置情報の集合を演算処理し障害物の位置
を継続して出力する演算制御手段（速度ベクトル算出手
段、予測手段、対応決定手段、記憶更新手段を兼ね
る。）としてのコンピュータ２１とから構成される。
この位置検出装置２０は、いわゆる両眼視距離測定にか
かるステレオカメラ等を用いることができる。ステレオ
カメラは、左右のエリアセンサであるＣＣＤビデオセン
サを有し、この両方のエリアセンサの画枠内に映出され
た物体の画素位置情報（位置情報の集合）をコンピュー
タ２１に供給する。コンピュータ２１により、例えば、
両方のエリアセンサに係る画像のマッチングを行って物
体を特定し、三角測量の原理に基づき自己（ステレオカ
メラ配設位置）からその物体までの距離を計算し、物体
位置を検出（測位）することができる。

【００４９】このため、コンピュータ２１は、位置検出
装置２０からの位置情報の集合を受け取る入力用のＲＡ
Ｍ２２と、その位置情報の集合からまとまった検出物体
を抽出してその位置を求め、記憶物体と検出物体との対
応処理を行うＣＰＵ２３と、記憶物体のリスト、システ
ムプログラム、制御プログラム等の各種プログラムやパ
ラメータ等を記憶するＲＡＭ２４と、ＣＰＵ２３による
演算の結果である更新された記憶物体の位置情報等を出
力するためのＲＡＭ２５と、これらを相互に接続するた
めのバス２６等から構成されている。

【００５０】次に、図８に示す移動障害物検出装置３０
の物体追尾動作動作について、図９〜図１１のフローチ
ャートを参照して説明する。処理実行の制御主体はコン
ピュータ２１である。

【００５１】図９のゼネラルフローチャートにおいて、
まず、位置検出装置２０から出力される位置情報の集合
に基づき、物体までの距離と画素位置とから物体の相対
位置を計算し、位置情報をクラスタリングしてまとまっ
た検出物体の位置を抽出し、クラスタに属する位置情報
の集合の代表値を求め、これを検出物体の位置（現在位
置）とする。この場合、位置情報の集合の代表値は、例
えば集合の要素の平均を計算することにより求めること
ができる（ステップＳ１００）。

【００５２】次に、ＲＡＭ２４に記憶されている記憶物
体リストの先頭へ探索ポインタをセット（設定）する
（ステップＳ２００）。

【００５３】そして、探索ポインタの内容がＮＩＬ（何
もない）となったかどうか、すなわち、記憶物体リスト
を最後まで調べたかどうかを判断する（ステップＳ３０
０）。

【００５４】ステップＳ３００の判定が否定的である場
合には、探索ポインタの指すレコードの中の次のレコー
ドのポインタの値を探索ポインタにセットし、対応決定
処理を行う（ステップＳ５００）。この対応決定処理で
は、探索ポインタが指すレコードが記憶している記憶物
体または当該記憶物体と探索範囲内にある各検出物体と
の対応度Ｃｉを計算し、記憶物体に対応する検出物体が
あるかどうか、ある場合にはどの検出物体が対応するの
かを決定する。

【００５５】ステップＳ３００の判定が肯定的である場
合には、記憶物体リストを最後まで調べたとして、決定
された検出物体の現在位置と記憶物体の過去の位置とか
ら現在の速度を求める（ステップＳ６００）。

【００５６】次に、記憶物体リストを先頭から調べてい
き、対応する検出物体の有無、対応カウンタの値などの
条件に応じて記憶物体のレコードを更新し、また、対応
する記憶物体がない検出物体をリストに加える（ステッ
プＳ７００）。

【００５７】最後に、更新された記憶物体リストの内容
に従って障害物である車両等の位置をＩＤとともに出力
用のＲＡＭ２５に書き込むことで、位置検出装置２０か
らサンプリング時間毎に供給される位置情報の集合に基
づく物体検出処理を終了する（ステップＳ８００）。

【００５８】次に、図１０のフローチャートを参照し
て、ステップＳ５００の対応決定処理の詳細について説
明する。

【００５９】まず、記憶物体の過去の位置とその過去の
位置からの速度ベクトルとサンプリング時間に基づく予
測位置とから検出物体の探索範囲を決定する（ステップ
Ｓ５０１）。ここで、探索範囲の大きさや形状は検出対
象の物理的な移動速度の限界などから決めることができ
る。例えば、片側一車線の有料道路などで対向車を検出
することを考慮すると、相対速度として２５０ｋｍ／ｈ
程度を見込めばよいので、移動障害物検出装置３０のサ
ンプリング時間が３３ｍｓの場合には、一検出時間間隔
中の移動範囲である、半径２．３１ｍの円の範囲を探索
範囲とすれば、記憶物体に対応する検出物体をほぼ検出
することができる。

【００６０】そこで、このようにして決定した探索範囲
内にある検出物体をリストアップする（ステップＳ５０
２）。

【００６１】次いで、リストアップされた検出物体の有
無を判断する（ステップＳ５０３）。検出物体が存在し
ない場合には、対応する検出物体が無かったことを記憶
するために対応カウンタの計数値を１だけ減らす（ステ
ップＳＳ５０５）。なお、この対応カウンタの計数値が
所定の閾値以下の値になった場合には、後に詳細を説明
する記憶更新処理ステップＳ７００で、検出装置の検出
範囲から物体がなくなったとして記憶物体のレコードを
削除する。

【００６２】ステップＳ５０３の判断処理により検出物
体が存在する場合には、ステップＳ５０２でリストアッ
プされた検出物体に対して、記憶物体の過去の位置と速
度と検出物体の現在位置とから、例えば、再掲する上記
（１）式に基づいて対応度Ｃｉを演算する（ステップＳ
５０４）。

【００６３】 Ｃｉ＝Ｐｅ・Ｐｉ−ｋ｜Ｐｉ−Ｐｅ｜ …（１） ここで、Ｐｅは記憶物体の過去の位置を始点とし速度ベ
クトル方向のサンプリング時間経過後の予測位置ＰＥ
（図５参照）を終点とする予測位置ベクトル、Ｐｉは記
憶物体の過去の位置を始点とし検出物体の位置を終点と
する候補位置ベクトル、ｋは任意定数である。

【００６４】予想位置ベクトルＰｅのｘ軸方向の成分を
Ｐｅｘ（スカラー量）、ｙ軸方向の成分をＰｅｙ（スカ
ラー量）、また、候補位置ベクトルＰｉのｘ軸方向の成
分をＰｉｘ（スカラー量）、ｙ軸方向の成分をＰｉｙ
（スカラー量）とすれば、（１）式は、次の（３）式に
示すように計算することができる。

【００６５】 Ｃｉ＝ＰｅｘＰｉｘ＋ＰｅｙＰｉｙ −ｋ√｛（Ｐｉｘ−Ｐｅｘ）² ＋（Ｐｉｙ−Ｐｅｙ）² ｝ …（３） （３）式から、対応度Ｃｉを計算する場合の演算回数
（ＲＡＭ、ＣＰＵ等の資源を利用するとともに、演算時
間がかかるのでので以下、計算コストという。）は、乗
算８回、加算３回、減算１回、平方根計算１回であり、
従来技術に係る最も近い検出物体を対応させる場合の計
算コスト（乗算２回、加算１回、減算２回、平方根計算
１回）に比べそれほど変わらない。なお、さらに計算コ
ストを少なくするためには、平方根計算を行わない次の
（４）式により対応度Ｃｉを求めることもできる。

【００６６】 Ｃｉ＝ＰｅｘＰｉｘ＋ＰｅｙＰｉｙ −ｋ｛（Ｐｉｘ−Ｐｅｘ）² ＋（Ｐｉｙ−Ｐｅｙ）² ｝ …（４） 次に、リスト中の検出物体の中で対応度Ｃｉの最も大き
いものを記憶物体に対応する候補として選択する（ステ
ップＳ５０６）。

【００６７】次に、選択された検出物体が記憶物体に対
応すると決定するのに足りる対応度Ｃｉを有するかどう
かを、最大の対応度Ｃｉが所定の閾値以上の値であるか
どうかにより判定する（ステップＳ５０７）。閾値未満
の値である場合には、上述のステップＳ５０５に戻る。

【００６８】ステップＳ５０７の判定が肯定的である場
合には、記憶物体に対応する検出物体が存在したことを
記憶するために対応カウンタの計数値を１だけ増加させ
る（ステップＳ５０８）。

【００６９】対応決定処理の最後の処理では、記憶物体
に対応する検出物体を検出物体の集合から削除する（ス
テップＳ５０９）。このように処理することで、記憶物
体のリストの順位がそのまま対応の優先度となり、一つ
の検出物体に対して複数の記憶物体が競合する場合の処
理を行う必要がなくなり、計算コストを大幅に削減する
ことができる。この実施の形態においては、後に説明す
るように、新しく検出された記憶物体をリストの最後尾
につけ加えていくが、これはそのまま、長く追尾（追
跡）されている物体ほど優先度が高いことを意味してい
る。

【００７０】次に、図１１のフローチャートを参照し
て、ステップＳ７００の記憶更新処理の詳細について説
明する。

【００７１】ステップＳ７０１では、ＲＡＭ２４に記憶
されている記憶物体リストの先頭へ探索ポインタをセッ
トする。ステップＳ７０２では、探索ポインタの内容が
ＮＩＬ（何もない）ならば、記憶物体リストを最後まで
調べたとしてステップＳ７０８に進み、そうでなければ
探索ポインタの指すレコード５１（図２参照）の中の次
のレコードのポインタの値を探索ポインタにセットし、
ステップＳ７０３に進む。

【００７２】ステップＳ７０３では、記憶物体が対応す
る検出物体を有するときにはステップＳ７０４へ、持た
ないときにはステップＳ７０５へ進む。

【００７３】ステップＳ７０４では、記憶物体のレコー
ド５１の過去の位置と過去の時間内で最も古い情報を削
除する。そして、対応する検出物体の現在位置を過去の
位置の配列へ格納し、検出時間（検出時刻、検出時点）
を時間の配列に格納し、ステップＳ６００の速度演算処
理で求めた速度をレコード５１の速度記憶領域｛図２
中、速度ベクトルＶ（Ｖｘ，Ｖｙ）の欄｝に格納する。

【００７４】ステップＳ７０５では、対応カウンタの値
によって処理を決定する。カウンタの値が所定の閾値以
下のときにはステップＳ７０６へ、そうでない場合には
ステップＳ７０７へ進む。

【００７５】ステップＳ７０６では、物体が移動障害物
検出装置３０の検出範囲または位置検出装置２０の検出
範囲（すなわち、図１２〜図１４に示す移動物体検出範
囲４にあたる。）から消えたとして当該記憶物体のレコ
ードを削除する。

【００７６】ステップＳ７０７では、物体が一時的に消
えたものとして過去の位置と速度とから現在の推定位置
を上記（２）式により求め、かつ過去の速度値を現在の
速度値とする。

【００７７】ステップＳ７０８では、検出物体の集合が
空集合になっているかどうかを調べ、空集合でないなら
ばステップＳ７０９へ、空集合ならば処理を終了する。

【００７８】ステップＳ７０９では、残っている検出物
体の数だけ、記憶物体のレコードを生成し、検出物体の
現在位置をレコードの過去の位置の配列に格納し、検出
時点を時間の配列に格納する。また、速度値と対応カウ
ンタの計数値とは、それぞれゼロ値を入れ、記憶物体リ
ストの最後尾につけ加える。

【００７９】このように上述の実施の形態によれば、予
測位置に最も近い検出物体を記憶物体に対応させるので
はなく、過去の位置を基準とする速度ベクトル方向から
の変位角をも考慮に入れて対応度を評価するようにして
いるので、より一層正確に物体を追尾することができる
という効果が達成される。

【００８０】なお、対応度Ｃｉは、（１）式＝（３）式
または（４）式に示したような内積を直接利用したもの
ではなく、内積を逆演算した式を利用したものとするこ
ともできる。

【００８１】すなわち、対応度Ｃｉを（５）式に示す式
で算出することもできる。

【００８２】 Ｃｉ＝−（ｋθ＋｜Ｐｉ−Ｐｅ｜） …（５） （５）式において、θは、図５に示すように、予測位置
ベクトルＰｅと候補位置ベクトルＰｉのなす角度（変位
角という。）である。調整係数（任意係数）ｋは、スカ
ラー量であって定数でもよいが、記憶物体の過去の速度
ベクトル方向の安定度などを考慮して変化させることも
できる。例えば、速度ベクトルの方向が安定している場
合には、調整係数ｋの値を大きくして変位角θの影響を
強くし、反対に、速度の方向が不安定である場合には、
調整係数ｋの値を小さくして変位角の影響を弱くするこ
とで対応度Ｃｉの、いわゆる指向性を弱くすることもで
きる。

【００８３】（５）式において、変位角θは（６）式に
より、また、変位｜Ｐｉ−Ｐｅ｜は（７）式により実際
の値を求めることができる。

【００８４】 θ＝ａｒｃＣＯＳ（Ｐｅ・Ｐｉ／｜Ｐｅ｜｜Ｐｉ｜） ＝ａｒｃＣＯＳ｛ＰｅｘＰｉｘ＋ＰｅｙＰｉｙ／ √（Ｐｅｘ² ＋Ｐｅｙ² ）√（Ｐｉｘ² ＋Ｐｉｙ² ）｝ …（６） ｜Ｐｉ−Ｐｅ｜＝√｛（Ｐｉｘ−Ｐｅｘ）² ＋（Ｐｉｙ−Ｐｅｙ）² ｝ …（７） なお、変位角θは、候補位置ベクトルＰｉと予測位置ベ
クトルＰｅの内積に限らず、候補位置ベクトルＰｉと速
度ベクトルＶの内積の逆演算により求めることもできる
ことはいうまでもない。

【００８５】（６）式および（７）式から直ちに理解で
きるように、（５）式に係る計算は、（１）式に係る計
算に比較してはるかに面倒であるので、（１）式に係る
対応度Ｃｉの計算コストが（５）式に係る対応度Ｃｉの
計算コストに比較してはるかに小さいことが分かる。

【００８６】また、この発明は上述の実施の形態に限ら
ず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採
り得ることはもちろんである。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、単に速度と位置が既知の物体の一定時間経過後の予
測位置に最も近い検出物体を、その速度と位置が既知の
物体（記憶物体）に対応させるのではなく、その記憶物
体の位置を基準とする速度ベクトル方向からの変位角と
予測位置と検出位置の距離をも考慮に入れて、検出物体
の対応の度合いを評価するようにしているので、より一
層正確に物体を追尾することができるという効果が達成
される。

【００８８】この場合、対応の度合いは、例えば、物体
の既知位置を始点とし予測位置を終点とする予測位置ベ
クトルと、物体の既知位置を始点とし検出位置を終点と
する複数の候補位置ベクトルとの内積値から予測位置と
検出位置との間の距離（またはこの距離に定数をかけた
距離）を減算した値とすれば、計算が容易である。

【００８９】また、ある一つの検出時点で、割り込み等
が発生して物体を見失なったとしても、記憶物体のレコ
ードを保存した場合には、次の検出時点やその次の検出
時点において、再び見失った物体を検出することができ
るという効果が達成される。

【００９０】さらに具体的には、先行車両や障害物の軌
跡の交差やノイズがあっても、先行車両や障害物のＩＤ
が誤って継承されることなく正しく継承されるという効
果も達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る機能ブロックの
構成を示すブロック図である。

【図２】レコードの内容説明に供される図である。

【図３】レコードのポインタによる接続構造の説明に供
される図である。

【図４】予測位置ベクトルと探索範囲の説明に供される
図である。

【図５】予測位置ベクトルと候補位置ベクトルとの対応
度の演算の説明に供される図である。

【図６】検出物体の対応度を表す線図である。

【図７】物体の誤検出の動作説明に供される図である。

【図８】この発明の一実施の形態の具体的構成を表すブ
ロック図である。

【図９】この発明の一実施の形態の動作説明に供される
追跡処理ルーチンの全体的フローチャートである。

【図１０】対応決定処理の詳細フローチャートである。

【図１１】記憶更新処理の詳細フローチャートである。

【図１２】左右の前走車が入れ替わったときにＩＤの誤
承継が起こる場合の説明に供される図であって、Ａは、
入れ替わる前の状態を示す図、Ｂは、入れ替わった後に
ＩＤの誤継承が起こった状態を示す図である。

【図１３】前後の前走車が入れ替わったときにＩＤの誤
承継が起こる場合の説明に供される図であって、Ａは、
入れ替わる前の状態を示す図、Ｂは、入れ替わった後に
ＩＤの誤継承が起こった状態を示す図である。

【図１４】前後の前走車のうち、後ろ側の前走車が前側
の前走車と一直線に並んだときにＩＤの誤承継が起こる
場合の説明に供される図であって、Ａは、一直線に並ぶ
前の状態を示す図、Ｂは、一直線に並んだ後にＩＤの誤
継承が起こった状態を示す図である。

【符号の説明】

８…物体検出装置 １０…位置検出手段 １１…記憶手段 １２…対応度演算手
段 １３…対応決定手段 １４…速度演算手段 １５…記憶更新手段 ２０…位置検出装置 ２１…コンピュータ ３０…移動障害物検
出装置 ５１、５１Ｅ、５１Ｐ…レコード ５３Ｐ、５３Ｐ′、５３Ｐ″、５４Ｐ…記憶物体 ５４、５５、５６…検出物体 ５８…探索範囲 ＰＰ…基準過去位置 ＰＥ…予測位置 Ｐｅ…予測位置ベクトル Ｐｉ…候補位置ベク
トル θ…変位角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｊ Ｇ０８Ｇ 1/00 Ｊ Ｇ０８Ｇ 1/00 1/16 Ｅ 1/16 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ // Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０１Ｓ 13/93 Ｚ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対的に移動する物体の現在位置を一定時
   間毎に検出する物体位置検出手段と、 検出された物体の現在位置と過去位置と前記一定時間と
   に基づいて前記検出物体の速度ベクトルを算出する速度
   ベクトル算出手段と、 前記検出物体の現在位置と速度ベクトルとを対として記
   憶する記憶手段と、 前記記憶された検出物体（以下、記憶物体という。）の
   現在位置と速度ベクトルとに基づいて、当該現在位置を
   基準過去位置として、この基準過去位置を始点とし前記
   一定時間経過後の前記記憶物体の到達予測位置を終点と
   する予測位置ベクトルを算出する予測手段と、 前記物体位置検出手段により新たに検出された物体の現
   在位置を終点とし前記記憶物体の前記基準過去位置を始
   点とする位置ベクトルを算出し、算出した位置ベクトル
   のうち、前記予測位置ベクトルに対応する位置ベクトル
   を前記記憶物体の現在位置を表す位置ベクトルと同定す
   る対応決定手段とを備えることを特徴とする物体検出装
   置。
2. 【請求項２】相対的に移動する物体の現在位置を一定時
   間毎に検出する物体位置検出手段と、 検出された物体の現在位置と過去位置と前記一定時間と
   に基づいて前記検出物体の速度ベクトルを算出する速度
   ベクトル算出手段と、 前記検出物体の現在位置と速度ベクトルとを対としレコ
   ードとして記憶する記憶手段と、 前記記憶された検出物体（以下、記憶物体という。）の
   現在位置と速度ベクトルとに基づいて、当該現在位置を
   基準過去位置として、この基準過去位置を始点とし前記
   一定時間経過後の前記記憶物体の到達予測位置を終点と
   する予測位置ベクトルを算出する予測手段と、 前記物体位置検出手段により新たに検出された物体の現
   在位置を終点とし前記記憶物体の前記基準過去位置を始
   点とする位置ベクトルを算出し、算出された位置ベクト
   ルのうち、前記予測位置ベクトルに対応する位置ベクト
   ルを前記記憶物体の現在位置を表す位置ベクトルと同定
   する対応決定手段と、 前記同定された位置ベクトルの先端で表される現在位置
   と、前記同定された位置ベクトルと前記一定時間に基づ
   いて算出された速度ベクトルとを対として、前記記憶物
   体の前記レコードの内容を更新する記憶更新手段とを備
   えることを特徴とする物体検出装置。
3. 【請求項３】前記記憶更新手段は、前記対応決定手段に
   おいて、所定回数、対応する同定された位置ベクトルが
   存在しない前記記憶物体の前記レコードを前記記憶手段
   から消去し、かつ、対応する同定された位置ベクトルが
   存在しない新たに検出された物体の現在位置と速度ベク
   トルとを対で新たなレコードとして前記記憶手段に記憶
   させることを特徴とする請求項２記載の物体検出装置。
4. 【請求項４】前記対応決定手段は、予測位置ベクトルを
   Ｐｅ、前記物体位置検出手段により新たに検出された物
   体の現在位置を終点とし前記記憶物体の前記基準過去位
   置を始点とする位置ベクトルをＰｉ、任意係数をｋ、対
   応度をＣｉとするとき、対応度ＣｉをＣｉ＝Ｐｅ・Ｐｉ
   −ｋ｜Ｐｉ−Ｐｅ｜で表し、この対応度Ｃｉの値が最大
   になる位置ベクトルＰｉを、予測位置ベクトルＰｅに対
   応する位置ベクトルと同定することを特徴とする請求項
   ２または３記載の物体検出装置。
5. 【請求項５】相対的に移動する物体を検出して追尾する
   際に用いられる物体検出方法において、 物体の既知の位置で得られている速度から一定時間経過
   後の物体の予測位置を算出する予測位置算出過程と、 前記一定時間経過後の時点において、物体の位置を検出
   する物体位置検出過程と、 前記物体の既知の位置と前記物体の予測位置を結ぶ方向
   と、前記物体の既知の位置と前記物体の検出位置を結ぶ
   方向とのなす変位角を計算するとともに、前記物体の予
   測位置と前記物体の検出位置との間の距離を計算する対
   応度計算過程と、 前記変位角が小さく、かつ前記距離が小さい検出物体の
   位置が、前記既知の位置が分かっている物体の一定時間
   経過後の実際の位置であると判断する判断過程とを有す
   ることを特徴とする物体検出方法。