特許 7613354 車間距離推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】車間距離推定装置

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/16 20060101AFI20250107BHJP

【ＦＩ】

G08G1/16 E

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021213990

(22)【出願日】2021-12-28

(65)【公開番号】P2023097738

(43)【公開日】2023-07-10

【審査請求日】2024-03-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100187311

【弁理士】

【氏名又は名称】小飛山 悟史

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】宮里 和宏

【審査官】上野 博史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１１８００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５７９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０１６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２４０１４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｇ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自車両の前方カメラの撮像画像に基づいて、前記撮像画像上における先行車の車両幅と予め設定された車両想定幅とから前記自車両と前記先行車との車間距離を推定する車間距離推定装置であって、
前記前方カメラの撮像画像に基づいて、前記撮像画像上の前記先行車の車両幅と前記撮像画像上で前記先行車に対応する車線幅である第一車線幅との比率である第一比率を算出する第一比率算出部と、
前記前方カメラの撮像画像に基づいて、前記撮像画像上で前記自車両から一定距離だけ前方の位置に対応する車線幅である第二車線幅と前記撮像画像上で前記自車両から前記一定距離だけ前方の位置に投影した前記車両想定幅である画像上車両想定幅との比率である第二比率を算出する第二比率算出部と、
前記第一比率と前記第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であるか否かを判定する比率判定部と、
前記比率判定部により前記第一比率と前記第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であると判定された場合に、前記第一車線幅と前記第一比率に応じて前記車両想定幅を補正する幅補正部と、
前記幅補正部により前記車両想定幅が補正された場合に、補正後の前記車両想定幅を用いて前記自車両と前記先行車との車間距離を推定する車間距離推定部と、
を備える、車間距離推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車間距離推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車間距離推定装置に関する技術文献として、特開２０１２－１５９４６９号公報が知られている。この公報には、自車両のカメラの撮像画像上における道路標識の大きさを利用して先行車などの測距対象までの測距を行う装置が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１５９４６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、常に道路標識が撮像画像上に存在するとは限らない。このため、自車両と先行車との車間距離の推定について、より汎用的な手法が求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、自車両の前方カメラの撮像画像に基づいて、撮像画像上における先行車の車両幅と予め設定された車両想定幅とから自車両と先行車との車間距離を推定する車間距離推定装置であって、前方カメラの撮像画像に基づいて、撮像画像上の先行車の車両幅と撮像画像上で先行車に対応する車線幅である第一車線幅との比率である第一比率を算出する第一比率算出部と、前方カメラの撮像画像に基づいて、撮像画像上で自車両から一定距離だけ前方の位置に対応する車線幅である第二車線幅と撮像画像上で自車両から一定距離だけ前方の位置に投影した車両想定幅である画像上車両想定幅との比率である第二比率を算出する第二比率算出部と、第一比率と第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であるか否かを判定する比率判定部と、比率判定部により第一比率と第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であると判定された場合に、第一車線幅と第一比率に応じて車両想定幅を補正する幅補正部と、幅補正部により車両想定幅が補正された場合に、補正後の車両想定幅を用いて自車両と先行車との車間距離を推定する車間距離推定部と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明の一態様によれば、前方カメラの撮像画像に基づく自車両と先行車との車間距離の推定精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る車間距離推定装置を示すブロック図である。

【図2】車間距離の推定方法を説明するための平面図である。

【図3】第一比率の算出を説明するための平面図である。

【図4】撮像画像上の車両幅及び第一車線幅を説明するための図である。

【図5】第二車線幅を説明するための平面図である。

【図6】（ａ）画像上車両想定幅の横位置の求め方を説明するための図である。（ｂ）画像上車両想定幅の縦位置の求め方を説明するための図である。

【図7】画像上車両想定幅を説明するための図である。

【図8】車間距離推定処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】（ａ）変形例における車線幅の認識方法を説明するための平面図である。（ｂ）撮像画像上の白線と地図情報の白線とのフィッティングを説明するための図である。

【図10】（ａ）変形例における第二比率の算出方法を説明するための平面図である（ｂ）変形例における第二比率の算出方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0009】

図１に示す車間距離推定装置１００は、乗用車などの車両（以下、自車両と称する）に搭載され、自車両と先行車との車間距離を推定する装置である。車間距離推定装置１００は、自車両に搭載された前方カメラ１の撮像画像を用いて自車両と先行車との車間距離を推定する。先行車とは、自車両の走行する車線上で自車両の一つ前を走行する車両である。

【0010】

前方カメラ１は、自車両の前方の状況を撮像する撮像機器である。前方カメラ１は、例えば自車両のフロントガラスの裏側に設けられる。前方カメラ１は、例えば単眼カメラである。

【0011】

図２は、車間距離の推定方法の一例を説明する図である。図２に、先行車Ｎ、画像平面Ｇ、車両想定幅Ｗ、撮像画像上の車両幅ｘ、車間距離Ｚ、前方カメラ１のレンズ中心を基準とした平面角度θを示す。車両想定幅Ｗ及び車間距離Ｚの単位はメートル、画像上の車両幅ｘの単位はピクセルである。

【0012】

車両想定幅Ｗとは、車間距離Ｚの推定のために先行車の車両幅として想定された幅である。車両想定幅Ｗは予め設定された値の幅となっており、後述する幅補正部１４において補正される。図２に示すように、車間距離推定装置１００は、撮像画像上における先行車の車両幅ｘと車両想定幅Ｗとを用いて自車両と先行車との車間距離Ｚを推定する。車間距離Ｚの推定について詳しくは後述する。

【0013】

［車間距離推定装置の構成］
以下、本実施形態に係る車間距離推定装置１００の構成について説明する。図１に示すように、車間距離推定装置１００は、装置を統括的に管理するＥＣＵ[ElectronicControl Unit]１０を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central ProcessingUnit]とＲＯＭ[Read Only Memory]又はＲＡＭ[Random Access Memory]などの記憶部を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、例えば、記憶部に記憶されているプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。ＥＣＵ１０は、前方カメラ１と接続されている。

【0014】

ＥＣＵ１０の機能的構成について説明する。図１に示すように、ＥＣＵ１０は、第一比率算出部１１、第二比率算出部１２、比率判定部１３、幅補正部１４、及び、車間距離推定部１５を有している。

【0015】

第一比率算出部１１は、前方カメラ１の撮像画像に基づいて、撮像画像上の先行車Ｎの車両幅ｘと撮像画像上で先行車Ｎに対応する車線幅である第一車線幅との比率である第一比率を算出する。図３は、第一比率の算出を説明するための平面図である。図３に、車線Ｒ、先行車Ｎに対応する車線幅ＬＡ、先行車Ｎの車両幅Ｘ、撮像画像上となる第一車線幅Ｌａ、及び撮像画像上の車両幅ｘを示す。先行車Ｎに対応する車線幅ＬＡ及び先行車Ｎの車両幅Ｘの単位はメートル、画像上の第一車線幅Ｌａの単位はピクセルである。

【0016】

また、図４は、撮像画像上の車両幅及び車線幅を説明するための図である。図４に、先行車認識結果Ｎｃ、白線認識結果Ｂ、先行車下端位置Ｕを示す。図４に示すように、第一比率算出部１１は、撮像画像における先行車認識結果Ｎｃから、撮像画像上の先行車の車両幅ｘを認識する。

【0017】

また、第一比率算出部１１は、例えば撮像画像上で先行車認識結果Ｎｃの枠の下端の位置である先行車下端位置Ｕと二本の白線の認識結果である白線認識結果Ｂとの交点を結ぶ直線の長さから、先行車Ｎに対応する画像上の第一車線幅Ｌａを認識する。なお、第一車線幅Ｌａの認識方法は特に限定されず、周知の手法を採用することができる。第一比率算出部１１は、撮像画像上の先行車の車両幅ｘと撮像画像上の第一車線幅Ｌａとから第一比率を算出する。

【0018】

第二比率算出部１２は、前方カメラ１の撮像画像に基づいて、撮像画像上で自車両から一定距離Ｄだけ前方の位置における車線幅である第二車線幅と撮像画像上で自車両から一定距離Ｄだけ前方の位置に投影された車両想定幅Ｗである画像上車両想定幅との比率である第二比率を算出する。

【0019】

図５は、第二車線幅を説明するための平面図である。図５に、一定距離Ｄ、自車両から一定距離Ｄだけ前方の位置における車線幅ＬＢ、撮像画像上となる第二車線幅Ｌｂ、自車両から一定距離Ｄだけ前方の位置における車両想定幅Ｗ、画像上車両想定幅ｗを示す。

【0020】

一定距離Ｄは、予め設定された値の距離である。一定距離Ｄは、固定値であってもよく、先行車Ｎよりも手前になるような距離とされていてもよい。一定距離Ｄは、一つ前に推定した車間距離Ｚより短い距離となるように補正されてもよい。第二車線幅Ｌｂは、自車両から一定距離Ｄだけ前方の位置における車線幅ＬＢを撮像画像に投影した車線幅である。車線幅ＬＢの単位はメートル、第二車線幅Ｌｂの単位はピクセルである。図５に示すように、第二比率算出部１２は、自車両から一定距離Ｄだけ前方の位置における車線幅ＬＢを撮像画像に投影した第二車線幅Ｌｂを認識する。

【0021】

図６（ａ）は、画像上車両想定幅ｗの横位置の求め方を説明するための図である。図６（ａ）に、自車両Ｍ、一定距離Ｄと車両想定幅Ｗのなす角度θｗを示す。図６（ｂ）は、画像上車両想定幅ｗの縦位置の求め方を説明するための図である。図６（ｂ）に、カメラ搭載高さＨ、一定距離Ｄとカメラ搭載高さＨとのなす角度θｈを示す。カメラ搭載高さＨは前方カメラ１の搭載されている高さである。

【0022】

また、図７は、画像上車両想定幅ｗを説明するための図である。ＦＯＥとは、前方カメラ１の拡張焦点［Focus of expansion］である。図６（ａ）、図６（ｂ）及び図７に示すように、第二比率算出部１２は、一例として、一定距離Ｄと車両想定幅Ｗのなす角度θｗから画像上車両想定幅ｗの横位置を求めると共に、一定距離Ｄとカメラ搭載高さＨとのなす角度θｈから画像上車両想定幅ｗの高さｈ（縦位置）を求めることができる。これにより、第二比率算出部１２は、自車両Ｍから一定距離Ｄだけ前方の位置の車両想定幅Ｗを撮像画像上に投影した画像上車両想定幅ｗを認識する。第二比率算出部１２は、第二車線幅Ｌｂと画像上車両想定幅ｗとから第二比率を算出する。

【0023】

比率判定部１３は、第一比率算出部１１の算出した第一比率と第二比率算出部１２の算出した第二比率とに基づいて、第一比率と第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であるか否かを判定する。比率閾値は、予め設定された値の閾値である。

【0024】

幅補正部１４は、比率判定部１３により第一比率と第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であると判定された場合に、第一車線幅Ｌａと第一比率に応じて車両想定幅Ｗを補正する。幅補正部１４は、補正後の車両想定幅Ｗと第一車線幅Ｌａとの比率が第一比率に近づくように車両想定幅Ｗの長さを補正する。幅補正部１４は、補正後の車両想定幅Ｗを用いた第二比率が第一比率に近づくように車両想定幅Ｗの長さを補正してもよい。幅補正部１４は、補正後の車両想定幅Ｗと第一車線幅Ｌａとの比率が第一比率と同一の値となるように車両想定幅Ｗを補正してもよく、補正後の車両想定幅Ｗを用いた第二比率が第一比率と同一の値となるように車両想定幅Ｗの長さを補正してもよい。

【0025】

車間距離推定部１５は、自車両Ｍと先行車Ｎとの車間距離Ｚを推定する。車間距離推定部１５は、車両想定幅Ｗ、撮像画像上の車両幅ｘ、カメラ分解能α、及び前方カメラ１のレンズ中心を基準とした平面角度θに基づいて、車間距離Ｚを推定する（図２参照）。カメラ分解能αとは、前方カメラ１のカメラ分解能である。カメラ分解能αは例えば固定値である。

【0026】

車間距離推定部１５は、例えば下記の式（１）～（３）を用いて、車両想定幅Ｗ、撮像画像上の車両幅ｘ、カメラ分解能α、及び平面角度θから車間距離Ｚを推定する。

【数1】

【0027】

車間距離推定部１５は、幅補正部１４により車両想定幅Ｗが補正された場合には、補正後の車両想定幅Ｗを用いて車間距離Ｚの推定を行う。

【0028】

［車間距離推定装置の処理］
次に、本実施形態に係る車間距離推定装置１００の処理について図８を参照して説明する。図８は、車間距離推定処理の一例を示すフローチャートである。

【0029】

図８に示すように、車間距離推定装置１００のＥＣＵ１０は、Ｓ１０として、第一比率算出部１１により第一比率を算出する。第一比率算出部１１は、前方カメラ１の撮像画像に基づいて、撮像画像上の先行車の車両幅ｘと撮像画像上で先行車Ｎに対応する車線幅である第一車線幅との比率である第一比率を算出する。その後、ＥＣＵ１０はＳ１１に移行する。

【0030】

Ｓ１１において、ＥＣＵ１０は、第二比率算出部１２により第二比率を算出する。第二比率算出部１２は、前方カメラ１の撮像画像に基づいて、撮像画像上で自車両Ｍから一定距離Ｄだけ前方の位置における車線幅である第二車線幅と撮像画像上で自車両Ｍから一定距離Ｄだけ前方の位置に投影された車両想定幅Ｗである画像上車両想定幅との比率である第二比率を算出する。その後、ＥＣＵ１０はＳ１２に移行する。

【0031】

Ｓ１２において、ＥＣＵ１０は、比率判定部１３により第一比率と第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、第一比率と第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であると判定された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１３に移行する。ＥＣＵ１０は、第一比率と第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上であると判定されなかった場合（Ｓ１２：ＮＯ）、Ｓ１４に移行する。

【0032】

Ｓ１３において、ＥＣＵ１０は、幅補正部１４により第一車線幅Ｌａと第一比率に応じて車両想定幅Ｗを補正する。幅補正部１４は、補正後の車両想定幅Ｗと第一車線幅Ｌａとの比率が第一比率に近づくように車両想定幅Ｗの長さを補正する。その後、ＥＣＵ１０はＳ１４に移行する。

【0033】

Ｓ１４において、ＥＣＵ１０は、車間距離推定部１５により自車両Ｍと先行車との車間距離Ｚを推定する。車間距離推定部１５は、車両想定幅Ｗ、撮像画像上の車両幅ｘ、カメラ分解能α、及び前方カメラ１のレンズ中心を基準とした平面角度θに基づいて、例えば上述の式（１）～（３）を用いて車間距離Ｚを推定する。その後、ＥＣＵ１０は今回の車間距離推定処理を終了する。

【0034】

以上説明した本実施形態に係る車間距離推定装置１００によれば、前方カメラ１の撮像画像から先行車Ｎの車両幅と自車両Ｍの走行する車線の車線幅を認識し、第一比率と第二比率との差分の絶対値が比率閾値以上である場合には、第一車線幅Ｌａと第一比率に応じて車両想定幅Ｗを補正するので、車両想定幅Ｗが実際の先行車Ｎの車両幅と大きく乖離しているときに、そのまま車間距離Ｚの推定に用いられることを避けることができ、車間距離Ｚの推定精度を高めることができる。

【0035】

以上、本発明の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限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

【0036】

［変形例］
以下、車間距離推定装置１００の変形例について図面を参照して説明する。図９（ａ）は、変形例における車線幅の認識方法を説明するための平面図である。図９（ａ）に、白線ＢＡ、先行車Ｎに対応する車線幅ＬＣ、画像上の第一車線幅Ｌｃを示す。第一車線幅Ｌｃは、撮像画像上における先行車Ｎに対応する車線幅ＬＣである。図９（ａ）では、道路の車線幅が変化しており、自車両Ｍの近辺の車線幅と先行車Ｎに対応する車線幅ＬＣとが異なっている場合を想定する。

【0037】

変形例に係る車間距離推定装置１００では、第一比率算出部１１による第一比率の算出において車線幅を地図情報から取得する。車間距離推定装置１００は、例えばＧＳＳＮ［global navigation satellite system］などから自車両Ｍの位置を認識すると共に、自車両Ｍの地図データベース又は車外の地図情報サーバから自車両Ｍの走行車線の車線幅を取得する。

【0038】

図９（ｂ）は、撮像画像上の白線と地図情報の白線とのフィッティングを説明するための図である。図９（ｂ）に、撮像画像上の白線Ｂａと地図情報の白線Ｂｍとを示す。第一比率算出部１１は、図９（ｂ）に示すように撮像画像上の白線Ｂａと地図情報の白線Ｂｍとをフィッティングさせることにより、地図情報の車線幅から撮像画像上の位置に対応する車線幅を認識する。

【0039】

なお、自車両Ｍから離れるほどカメラ分解能が粗くなり、フィッティングの誤差が大きくなるため、自車両Ｍからの距離に応じて撮像画像のエリアを複数に区切り（例えば数ｍ間隔で区切る）、各エリアにおける車線幅の平均値を当該エリアの車線幅として採用してもよい。

【0040】

変形例に係る車間距離推定装置１００では、先行車Ｎに対応する車線幅と自車両Ｍから一定距離Ｄの位置における車線幅とに差が生じている場合、その差を考慮して第二比率算出部１２による第二比率の算出を行ってもよい。

【0041】

図１０（ａ）は、変形例における第二比率の算出方法を説明するための平面図である。図１０（ａ）においても、図９（ａ）と同様に道路の車線幅が変化している。図１０（ａ）に、先行車Ｎに対応する車線幅ＬＣと一定距離Ｄの車線幅ＬＤとを示す。図１０（ｂ）は、変形例における第二比率の算出方法を説明するための図である。図１０場合に、一定距離Ｄに対応する位置、画像上の第一車線幅Ｌｃ、及び画像上の第二車線幅Ｌｄを示す。第二車線幅Ｌｄは、撮像画像上における一定距離Ｄの車線幅ＬＤである。

【0042】

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第二比率算出部１２は、撮像画像上で自車両Ｍから一定距離Ｄの位置に車両想定幅Ｗを投影する（ｂ）に、先行車Ｎに対応する第一車線幅Ｌｃも投影し、撮像画像上における画像上車両想定幅ｗと第一車線幅Ｌｃとを用いて第二比率を算出してもよい。すなわち、第一車線幅Ｌｃを第二車線幅Ｌｄとみなして第二比率を算出してもよい。

【符号の説明】

【0043】

１…前方カメラ、１０…ＥＣＵ、１１…第一比率算出部、１２…第二比率算出部、１３…比率判定部、１４…幅補正部、１５…車間距離推定部、１００…車間距離推定装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】