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JP7602636B2 - External world recognition device and external world recognition method - Google Patents
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Description

本発明は、先行車追従等の車両制御時に利用される、外界認識装置、および、外界認識方法に関する。The present invention relates to an external environment recognition device and an external environment recognition method used during vehicle control such as following a preceding vehicle.

近年、車速に応じた安全な車間距離を保って先行車に追従走行する、先行車追従制御(Adaptive Cruise Control、ACC)を搭載した自動車が普及しつつある。このACCに関連する先行技術文献として、例えば、特許文献1がある。In recent years, automobiles equipped with Adaptive Cruise Control (ACC), which allows the vehicle to follow the vehicle ahead while maintaining a safe distance according to the vehicle speed, are becoming more common. Prior art documents related to ACC include, for example, Patent Document 1.

特許文献1の要約書には、課題として「割り込みを早期に判定する物体検出方法及び物体検出装置を提供する。」と記載されており、また、解決手段として「物体検出装置100は、自車両50の周囲の画像を取得するステレオカメラ10、11と、コントローラ20とを備える。コントローラ20は、画像から複数の特徴点を抽出し、複数の特徴点の中から、移動物体を構成する複数の特徴点を抽出する。コントローラ20は、異なる時刻に取得された複数の画像から移動物体を構成する複数の特徴点の動きベクトルの分散を算出する。コントローラ20は、動きベクトルの道路幅方向における成分の分散が閾値以上である場合、移動物体は自車両が走行する車線に割り込む可能性が有ると判定する。」と記載されている。The abstract of Patent Document 1 states that the problem is to "provide an object detection method and object detection device that quickly determine whether or not a vehicle will cut in," and states that the solution is to "provide a method and device for detecting whether or not a vehicle will cut in." The abstract states that the problem is to "provide an object detection method and device for detecting whether or not a vehicle will cut in." and a solution is "The object detection device 100 includes stereo cameras 10, 11 that capture images of the area around the vehicle 50, and a controller 20. The controller 20 extracts a plurality of feature points from the images and extracts a plurality of feature points that constitute a moving object from the plurality of feature points. The controller 20 calculates the variance of the motion vectors of the plurality of feature points that constitute a moving object from a plurality of images captured at different times. If the variance of the components of the motion vector in the road width direction is equal to or greater than a threshold value, the controller 20 determines that the moving object is likely to cut in to the lane in which the vehicle is traveling."

さらに、特許文献1の段落0014には「オプティカルフロー算出部22は、過去の画像の特徴点と現在の画像の特徴点から、オプティカルフローを算出する。オプティカルフローとは、ステレオ画像中における物体の動きをベクトルで表すものである。オプティカルフロー算出部22は、過去の特徴点に対応する実空間中の対象と同一の対象に対応する現在の特徴点を、関連する特徴点として検出する。オプティカルフロー算出部22は、互いに関連する、過去の特徴点と現在の特徴点との組み合わせをオプティカルフローとして算出する。」との説明がある。Furthermore, paragraph 0014 of Patent Document 1 explains, "The optical flow calculation unit 22 calculates an optical flow from feature points of a past image and feature points of a current image. Optical flow is a vector that represents the movement of an object in a stereo image. The optical flow calculation unit 22 detects, as related feature points, current feature points that correspond to the same object in real space as an object corresponding to a past feature point. The optical flow calculation unit 22 calculates a combination of mutually related past feature points and current feature points as an optical flow."

このように、特許文献1の物体検出装置では、自車前方に割り込む他車両を、ステレオ画像中のオプティカルフローを活用して認識していた。In this way, the object detection device of Patent Document 1 recognizes other vehicles that cut in front of the vehicle by utilizing optical flow in stereo images.

特開2020-3971号公報JP 2020-3971 A

特許文献1の段落0030には、「車両制御部30は、割込み判定部28によって他車両が割り込む可能性が有ると判定された場合、例えば、乗員が違和感を感じないように自車両を制動させる。また、車両制御部30は、割込み判定部28によって他車両が割り込むと判定された場合にも、乗員が違和感を感じないように自車両を制動させてもよい。」との記載がある。すなわち、特許文献1では、他車両の割り込みの可能性がある場合や、他車両が割り込むと判定された場合に、その割り込みの態様によらず、自車両を制動させていた。しかしながら、接近する車両がいたとしても、実際に接近車両の輪郭形状や、速度ベクトルなどをもとに接触するか、いつ接触しそうなのかを正確に判断することができなければ、乗員に違和感を与える制御となることは明らかである。Paragraph 0030 of Patent Document 1 states that "When the cut-in determination unit 28 determines that there is a possibility that another vehicle will cut in, the vehicle control unit 30 brakes the vehicle so that the occupants do not feel uncomfortable. Also, the vehicle control unit 30 may brake the vehicle so that the occupants do not feel uncomfortable even when the cut-in determination unit 28 determines that another vehicle will cut in." In other words, in Patent Document 1, when there is a possibility that another vehicle will cut in or when it is determined that another vehicle will cut in, the vehicle is braked regardless of the manner of the cut-in. However, even if there is an approaching vehicle, if it is not possible to accurately determine whether or when contact is likely to occur based on the contour shape or speed vector of the approaching vehicle, it is clear that the control will cause the occupants to feel uncomfortable.

また、特許文献1の段落0004では、「先行車追従制御などで速度制御が行われる場合、割り込みの判定が遅れると急な減速が発生し、乗員が違和感を感じるおそれがある。
」と指摘しているが、乗員に違和感を与えない先行車追従制御の具体的な実現方法については特段の言及がない。
Furthermore, in paragraph 0004 of Patent Document 1, it is stated that "when speed control is performed using preceding vehicle following control or the like, if the cut-in determination is delayed, sudden deceleration may occur, which may cause passengers to feel uncomfortable.
" However, there is no specific mention of how to achieve control to follow the preceding vehicle without causing discomfort to the occupants.

そこで、本発明では、先行車と自車両の間に割込車が割り込んだ場合、その割込車の側面情報に基づいて、その割込車を車両と認識する外界認識装置および外界認識方法を提供することを目的とする。また、その割込車と接触可能性があれば自車両を制動する一方、接触可能性がなければ、先行車追従制御における追従対象車を、従前の先行車から割込車に切り替えることで安定した走行を継続することができる、外界認識装置および外界認識方法を提供することを目的とする。Therefore, the present invention aims to provide an external environment recognition device and an external environment recognition method that, when a cutting-in vehicle cuts in between a preceding vehicle and the vehicle itself, recognizes the cutting-in vehicle as a vehicle based on side information of the cutting-in vehicle. It also aims to provide an external environment recognition device and an external environment recognition method that brakes the vehicle itself if there is a possibility of contact with the cutting-in vehicle, but if there is no possibility of contact, switches the vehicle to be followed in the preceding vehicle following control from the previous preceding vehicle to the cutting-in vehicle, thereby allowing the vehicle to continue stable driving.

自車両に接近中の他車両の一部を撮像した左右の画像の視差に基づいて、前記他車両の側面情報を前記画像から抽出する側面抽出部と、前記側面情報に基づいて、前記他車両の背面位置を探索する背面探索部と、前記側面情報および前記背面位置に基づいて、前記画像中の前記他車両に近似する直方体形状をフィッティングする形状フィッティング部と、前記直方体形状を用いて、前記他車両を前記自車両の前方車両として認識する他車両認識部と、を有することを特徴とする外界認識装置。An external environment recognition device comprising: a side extraction unit that extracts side information of the other vehicle from the image based on the parallax between left and right images capturing a portion of the other vehicle approaching the host vehicle; a rear search unit that searches for the rear position of the other vehicle based on the side information; a shape fitting unit that fits a rectangular parallelepiped shape that approximates the other vehicle in the image based on the side information and the rear position; and an other vehicle recognition unit that uses the rectangular parallelepiped shape to recognize the other vehicle as a vehicle ahead of the host vehicle.

本発明によれば、先行車と自車両の間に割込車が割り込んだ場合、その割込車の側面情報に基づいて、その割込車を車両と認識することができる。また、その割込車と接触可能性があれば自車両を制動する一方、接触可能性がなければ、先行車追従制御における追従対象車を、従前の先行車から割込車に切り替えることで安定した走行を継続することができる。According to the present invention, when a vehicle cuts in between the preceding vehicle and the vehicle itself, the vehicle can be recognized as a vehicle based on the side information of the vehicle. If there is a possibility of contact with the vehicle, the vehicle itself is braked, whereas if there is no possibility of contact, the vehicle to be followed in the preceding vehicle following control is switched from the previous preceding vehicle to the vehicle that cuts in, allowing the vehicle to continue driving stably.

一実施例の外界認識装置を取り付けた自車両の正面図FIG. 1 is a front view of a vehicle equipped with an external environment recognition device according to an embodiment of the present invention; 一実施例の外界認識装置の機能ブロック図Functional block diagram of an external environment recognition device according to an embodiment. 先行車と自車両の間への割り込みシーンの俯瞰図A bird's-eye view of a scene where a vehicle cuts in between the vehicle ahead and the vehicle in question 先行車と自車両の間への割り込みシーンでの自車前方環境The environment ahead of the vehicle when a car cuts in between the vehicle ahead and the vehicle itself 視差値の投票後のUD空間の一例An example of UD space after voting for disparity values 図4のUD空間から抽出した立体物候補の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of three-dimensional object candidates extracted from the UD space in FIG. 図5Aの立体物候補に基づいて画像内に設定した検知枠の説明図FIG. 5B is an explanatory diagram of a detection frame set in an image based on the three-dimensional object candidate of FIG. 5A; 先行車識別部の機能ブロック図Functional block diagram of the preceding vehicle identification unit 側面抽出部の機能ブロック図Functional block diagram of side surface extraction unit 図4のUD空間から抽出した自車進路に平行な線分の説明図An explanatory diagram of a line segment parallel to the vehicle path extracted from the UD space in FIG. 側面候補線の抽出手順の説明図Illustration of the procedure for extracting side candidate lines 直角形状フィッティング部の機能ブロック図Functional block diagram of right-angle fitting 側面先端のフィッティング手順の説明図Illustration of side end fitting procedure 側面後端のフィッティング手順の説明図Illustration of fitting procedure for rear side 割込車の一部を撮像時の側面ベースの背面探索手順の説明図An explanatory diagram of the side-based rear search procedure when capturing an image of a part of a cutting-in vehicle 割込車の全部を撮像時の側面ベースの背面探索手順の説明図An explanatory diagram of the side-based rear search procedure when capturing an image of the entire cutting-in vehicle 画像上での車両の輪郭形状の見え方の説明図An illustration of how the vehicle's outline appears on the image 背面ベースの側面探索手順の説明図Illustration of the back-based side-searching procedure 詳細形状フィッティング手順の説明図Detailed shape fitting procedure diagram 輪郭内での特徴点追跡/速度推定手順の説明図Diagram of the procedure for tracking feature points within a contour and estimating speed 割込車判定部の機能ブロック図Functional block diagram of the cutting-in vehicle determination unit 衝突追跡判定部の機能ブロック図Functional block diagram of the collision tracking determination unit 衝突追跡判定が実行される環境の一例を示す俯瞰図An overhead view of an example of an environment in which collision tracking determination is performed. 一実施例の外界認識装置の処理フローチャートProcessing flow chart of an external environment recognition device according to an embodiment

以下、本発明の外界認識装置の一実施例を、図面を用いて説明する。 Below, one embodiment of the external environment recognition device of the present invention is explained using drawings.

<外界認識装置100>
図1は、本発明の一実施例に係る外界認識装置100を取り付けた、自車両V0の正面図であり、図2は、図1の外界認識装置100の機能ブロック図である。
<External world recognition device 100>
FIG. 1 is a front view of a vehicle V0 to which an external environment recognition device 100 according to an embodiment of the present invention is attached, and FIG. 2 is a functional block diagram of the external environment recognition device 100 of FIG. 1.

図1の正面図に示すように、外界認識装置100は、自車両V0のフロントガラスの内面上部に取り付けられ、先行車追従制御(ACC)等の車両制御時に自車両V0の前方環境を認識するための装置である。As shown in the front view of Figure 1, the external environment recognition device 100 is attached to the upper inner surface of the windshield of the host vehicle V0 and is a device for recognizing the environment in front of the host vehicle V0 during vehicle control such as adaptive cruise control (ACC).

また、図2の機能ブロック図に示すように、外界認識装置100は、ステレオカメラ部1と、視差投票部2と、背面抽出部3と、先行車識別部4と、接触追跡判定部5と、側面抽出部6と、直角形状フィッティング部7と、割込車判定部8を有している。なお、外界認識装置100の構成のうち、ステレオカメラ部1以外の各部は、具体的には、CPU等の演算装置、半導体メモリ等の記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたコンピュータユニットである。そして、記憶装置に記憶されたプログラムを演算装置が実行することで、上記した各機能を実現するが、以下では、このようなコンピュータ分野の周知技術を適宜省略しながら、各部の詳細を順次説明する。As shown in the functional block diagram of FIG. 2, the external environment recognition device 100 includes a stereo camera unit 1, a parallax voting unit 2, a back surface extraction unit 3, a preceding vehicle identification unit 4, a contact tracing determination unit 5, a side surface extraction unit 6, a right-angle shape fitting unit 7, and an intrusion vehicle determination unit 8. In addition, each unit other than the stereo camera unit 1 in the configuration of the external environment recognition device 100 is specifically a computer unit equipped with hardware such as a calculation device such as a CPU, a storage device such as a semiconductor memory, and a communication device. The calculation device executes a program stored in the storage device to realize each of the above-mentioned functions, and the details of each unit will be described in sequence below while appropriately omitting such well-known technologies in the computer field.

<ステレオカメラ部1>
ステレオカメラ部1は、自車前方に向けた左カメラ1Lと右カメラ1R、および、画像処理部で構成される。画像処理部では、各カメラの撮像素子で撮影した左画像PLと右画像PRに対して周知のステレオマッチング処理を施すことで視差画像(左右画像の視差値Dを二次元配置した情報)を生成し、これを自車前方の3次元情報として出力する。なお、本実施例では、3次元情報の生成にステレオカメラ部1を利用するが、ステレオカメラ部1に代え、単眼カメラやLidar等の他種のフロントセンサを用いて、3次元情報を生成しても良い。
<Stereo camera unit 1>
The stereo camera unit 1 is composed of a left camera 1L and a right camera 1R facing the front of the vehicle, and an image processing unit. In the image processing unit, a known stereo matching process is performed on the left image PL and the right image PR captured by the image pickup elements of each camera to generate a parallax image (information in which the parallax value D of the left and right images is arranged in two dimensions), and this is output as three-dimensional information in front of the vehicle. In this embodiment, the stereo camera unit 1 is used to generate the three-dimensional information, but instead of the stereo camera unit 1, other types of front sensors such as a monocular camera or Lidar may be used to generate the three-dimensional information.

<視差投票部2>
視差投票部2では、縦軸を視差値D、横軸を画像横座標Uとした視差投票空間(以下「UD空間」と称する)に、ステレオカメラ部1でのステレオマッチングの結果である視差値Dを投票する。なお、三角測量の原理を応用すれば、視差値Dを撮像物までの奥行き距離に換算できるため、図4等に図示するUD空間の縦軸には、視差値Dの大小に加え、奥行き距離の遠近も併記している。
<Disparity Voting Unit 2>
The disparity voting unit 2 votes for the disparity value D, which is the result of stereo matching in the stereo camera unit 1, in a disparity voting space (hereinafter referred to as "UD space") with the vertical axis representing the disparity value D and the horizontal axis representing the image horizontal coordinate U. By applying the principle of triangulation, the disparity value D can be converted into the depth distance to the captured object, so that the vertical axis of the UD space shown in FIG. 4 and other figures indicates not only the magnitude of the disparity value D but also the near or far depth distance.

例えば、図3Aの俯瞰図に例示するように、先行車追従制御中の自車両V0と、現在の追従対象車である先行車V1の間に、左車線から割込車V2が割り込んできた場合、自車両V0の前方は図3Bに例示するような見え方の環境になる。For example, as illustrated in the overhead view of Figure 3A, if a cutting-in vehicle V2 cuts in from the left lane between the host vehicle V0, which is undergoing control to follow the preceding vehicle, and the preceding vehicle V1, which is the current vehicle to be followed, the environment in front of the host vehicle V0 will appear as illustrated in Figure 3B.

図4は、図3Bの環境下でステレオカメラ部1が出力した視差画像の視差値Dを投票したUD空間である。視差投票部2は、視差画像の一端から順に1画素列ずつ(または複数画素列ずつ)縦方向に視差値Dをスキャンしながら、UD空間の画素列毎に視差値Dを投票していくことで図4のようなUD空間を完成させる。視差画像が立体物を含む場合、その立体物の同じ奥行き距離の部分では視差値Dがほぼ同じ値となるので、UD空間の各列の縦軸方向では、ある値の近傍に視差値Dの投票が集中する。図4では、視差値Dの投票集中を、高輝度(濃白色)で表示している。図3Bの環境下で生成した図4のUD空間では、先行車V1の背面、割込車V2の側面、割込車V2の背面の夫々に対応する横軸(画像横座標U)の位置に、夫々の奥行きに相当する視差値Dの投票集中が発生するため、UD空間上の3カ所に高輝度領域(濃白色領域)が表現された結果となっている。なお、図3Bに示したように、自車両V0の右側には、縁石が設置されているため、図4のUD空間の右側には、縁石に起因する視差値Dの投票集中(傾斜した薄白色領域)も表現されている。 Figure 4 shows a UD space in which the disparity value D of the disparity image output by the stereo camera unit 1 in the environment of Figure 3B is voted. The disparity voting unit 2 completes the UD space as shown in Figure 4 by scanning the disparity value D vertically, one pixel row at a time (or multiple pixel rows at a time) from one end of the disparity image, and voting for the disparity value D for each pixel row in the UD space. If the disparity image includes a three-dimensional object, the disparity value D will be approximately the same value at the same depth distance of the three-dimensional object, so that in the vertical axis direction of each row in the UD space, the votes for the disparity value D will be concentrated near a certain value. In Figure 4, the vote concentration of the disparity value D is displayed with high luminance (dark white). In the UD space of Fig. 4 generated under the environment of Fig. 3B, vote concentrations of the parallax value D corresponding to the depth of each of the positions on the horizontal axis (image horizontal coordinate U) corresponding to the back of the preceding vehicle V1, the side of the cutting-in vehicle V2, and the back of the cutting-in vehicle V2 are generated, resulting in high luminance areas (dark white areas) being expressed in three places in the UD space. Note that, as shown in Fig. 3B, a curb is installed on the right side of the host vehicle V0, so that a vote concentration of the parallax value D caused by the curb (a tilted light white area) is also expressed on the right side of the UD space of Fig. 4.

<背面抽出部3>
背面抽出部3では、視差投票部2で得たUD空間(図4)に基づいて立体物を検知する。先行車V1や対向車(図示せず)のように、自車両V0と平行移動する幅広の立体物に関しては、UD空間上で視差値Dの投票集中が横方向に並ぶことになるため、背面抽出部3では、UD空間を横方向にスキャンして横方向に長い高輝度領域を抽出することで立体物候補(背面)を検知することが可能となる。以下、図5A、図5Bを用いて、背面抽出部3の処理の概要を説明する。
<Back surface extraction unit 3>
The back surface extraction unit 3 detects a three-dimensional object based on the UD space (FIG. 4) obtained by the parallax voting unit 2. For a wide three-dimensional object that moves parallel to the host vehicle V0, such as a preceding vehicle V1 or an oncoming vehicle (not shown), the vote concentrations of the parallax value D are aligned horizontally in the UD space, so the back surface extraction unit 3 can detect a three-dimensional object candidate (back surface) by scanning the UD space horizontally and extracting a high-brightness area that is long in the horizontal direction. Below, an overview of the processing by the back surface extraction unit 3 will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

図5Aは、背面抽出部3が図4のUD空間を横方向にスキャンすることで、視差値Dの投票集中(濃白色)が横方向に連続する領域を、立体物候補として抽出した図である。なお、図5AのUD空間は本来、図4に示した輝度情報も備えているが、図5Aでの説明対象を強調するため、図5Aでは輝度情報を省略し、図4にない情報のみを表示している。
この扱いは後述する図8等のUD空間でも同様である。
Fig. 5A is a diagram in which the back surface extraction unit 3 horizontally scans the UD space in Fig. 4 to extract regions where vote concentrations (dark white) of the disparity value D are continuous in the horizontal direction as solid object candidates. Note that the UD space in Fig. 5A originally also includes the luminance information shown in Fig. 4, but in order to emphasize the subject of explanation in Fig. 5A, the luminance information is omitted in Fig. 5A and only information not in Fig. 4 is displayed.
This treatment is the same in the UD space shown in FIG. 8, which will be described later.

図5Aに示す立体物候補を抽出すると、背面抽出部3は、自車両V0と平行移動する先行車V1の背面などの立体物を、図5Bの画像内の検知枠に示すように正常に抽出することができる。一方、自車両V0と平行でない方向に移動する割込車V2のような立体物に対しては、背面抽出部3は、画像内の割込車V2の背面と側面を夫々独立した立体物と誤検知する可能性がある。また、ステレオカメラ部1で連続撮像した各フレームにおいて、割込車V2の進行方向(見え方)が徐々に変化すると、割込車V2に起因する2つの立体物候補(図5A参照)の幅や比率が徐々に変化するため、背面抽出部3では、大きさ、位置、姿勢、速度などが不安定な2つの立体物を抽出することとなる。 When the three-dimensional object candidate shown in FIG. 5A is extracted, the back surface extraction unit 3 can correctly extract a three-dimensional object such as the back surface of the preceding vehicle V1 moving parallel to the vehicle V0 as shown in the detection frame in the image in FIG. 5B. On the other hand, for a three-dimensional object such as the cutting-in vehicle V2 moving in a direction not parallel to the vehicle V0, the back surface extraction unit 3 may erroneously detect the back surface and side surface of the cutting-in vehicle V2 in the image as independent three-dimensional objects. In addition, if the traveling direction (appearance) of the cutting-in vehicle V2 gradually changes in each frame continuously captured by the stereo camera unit 1, the width and ratio of the two three-dimensional object candidates (see FIG. 5A) caused by the cutting-in vehicle V2 gradually change, so that the back surface extraction unit 3 extracts two three-dimensional objects with unstable size, position, attitude, speed, etc.

ここで、背面抽出部3は、連続撮像画像の各フレームで抽出された立体物の検知枠(図5Bの点線)を時系列に追跡し、安定した横位置、奥行きとして追跡された場合に、安定した立体物として確定する。そして、時系列に安定して立体物として追跡可能な物体のみを、以降の処理に利用し、時系列に安定しない物体は、ノイズ要因として排除する。このため割込車V2の側面のように、不安定な物体に対する検知枠は時系列に安定せず立体物としては利用されない、また背面に関しても、ある程度幅が不安定であり、不検知になる場合や、ある程度追跡できていたとしても位置、姿勢、速度などが不安定であり、警報や制御の正しい対象とならない場合が多い。誤警報や誤制御を、抑制するためには、不安定な位置や速度の物体には、制御を実施しないような設計とする必要がある。Here, the back surface extraction unit 3 tracks the detection frame (dotted line in FIG. 5B) of the three-dimensional object extracted in each frame of the continuous captured images in a time series, and if it is tracked as a stable horizontal position and depth, it is determined to be a stable three-dimensional object. Then, only objects that can be tracked stably as a three-dimensional object in a time series are used for subsequent processing, and objects that are not stable in a time series are excluded as noise factors. For this reason, the detection frame for an unstable object, such as the side of the cutting-in vehicle V2, is not stable in a time series and is not used as a three-dimensional object. Also, as for the back surface, the width is unstable to a certain extent, and it may not be detected, or even if it can be tracked to a certain extent, the position, attitude, speed, etc. are unstable, and it is often not the correct target for warning or control. In order to suppress false warnings and erroneous control, it is necessary to design it so that control is not performed on objects with unstable positions and speeds.

このように、背面抽出部3による立体物抽出では、背面と側面の一部が同時に撮像される割込車V2、特に、渋滞時等に近距離から急角度で割り込んできたため、全体を撮像できない割込車V2を正確に認識することが困難であった。In this way, when extracting a three-dimensional object using the back surface extraction unit 3, it was difficult to accurately recognize the cutting-in vehicle V2, whose back surface and part of its side surface are captured simultaneously, and in particular, because the cutting-in vehicle V2 cuts in at a steep angle from close range during traffic jams, etc., and therefore cannot be captured in its entirety.

<先行車識別部4>
先行車識別部4では、背面抽出部3で抽出した立体物候補の中から、時系列に安定して抽出可能な立体物(例えば、図5A中の、先行車V1に起因する立体物候補)を選定し、更に、この中から大きさ、画像上見た目から、車両かどうかの確定処理を実施する。このような処理を実行するため、先行車識別部4は、図6に示す、追跡部41、車両背面候補選定部42、車両識別部43、位置速度推定部44を有している。以下、各部を順次説明する。
<Preceding vehicle identification unit 4>
The preceding vehicle identification unit 4 selects three-dimensional objects that can be stably extracted in time series from among the three-dimensional object candidates extracted by the back surface extraction unit 3 (for example, the three-dimensional object candidate caused by the preceding vehicle V1 in FIG. 5A), and further performs a process of determining whether or not one of these is a vehicle based on its size and appearance in the image. To perform this process, the preceding vehicle identification unit 4 has a tracking unit 41, a vehicle back surface candidate selection unit 42, a vehicle identification unit 43, and a position and speed estimation unit 44, all of which are shown in FIG. 6. Each unit will be described in turn below.

最初に、追跡部41では、連続撮像した画像中の、時系列に位置や大きさが安定した立体物に対して追跡処理を実施し、位置と速度を簡易的に計算する。First, the tracking unit 41 performs a tracking process on three-dimensional objects whose positions and sizes are stable over time in continuously captured images, and simply calculates their positions and speeds.

次に、車両背面候補選定部42では、追跡中の立体物の中から、車両としてありうる大きさ及び速度の立体物を選別して、車両背面候補を選定する。Next, the vehicle back surface candidate selection unit 42 selects from the three-dimensional objects being tracked those that have a size and speed that could possibly be a vehicle, and selects vehicle back surface candidates.

車両識別部43は、選定された車両背面と思われる大きさの立体物候補に対して、識別処理を実施し、車かどうかを識別する。具体的には、毎フレーム識別処理を実施し、数フレーム連続で識別スコアが高かった立体物を最終的に車両として識別する。The vehicle identification unit 43 performs an identification process on the selected three-dimensional object candidates that are the size of the back of a vehicle, and identifies whether they are cars or not. Specifically, the identification process is performed for each frame, and a three-dimensional object that has a high identification score for several consecutive frames is finally identified as a vehicle.

位置速度推定部44では、車両として識別された立体物の位置と速度を高精度に推定する。The position and speed estimation unit 44 estimates with high accuracy the position and speed of a three-dimensional object identified as a vehicle.

図3Bの先行車V1のように自車両V0と同じ車線内を先行する他車両や、隣接車線を走行する他車両であってもある程度遠方を走行している、側面があまり見えない他車両であれば、背面を安定してとらえることができるため、先行車識別部4で車両として識別可能となる。また、遠距離での割込車V2に関しては、多少の認識遅延があっても衝突の可能性が低いことから、先行車識別部4の出力を利用した割込車V2の対応も可能であった。 As for other vehicles traveling ahead in the same lane as the vehicle V0, such as the preceding vehicle V1 in Fig. 3B, or other vehicles traveling in adjacent lanes that are traveling at a certain distance and whose sides are not easily visible, the rear of the vehicle can be captured stably, and therefore the preceding vehicle identification unit 4 can identify the vehicle as a vehicle. In addition, as for the cutting-in vehicle V2 at a long distance, even if there is some recognition delay, the possibility of a collision is low, so it was also possible to deal with the cutting-in vehicle V2 using the output of the preceding vehicle identification unit 4.

しかし、渋滞時等に至近距離から急角度で割り込んで来る割込車V2に関しては、そもそも背面抽出部3での、立体物としての抽出も不安定かつ識別もうまくいかない場合もあり、先行車識別部4での背面をベースとする先行車識別手法ではうまく対応ができないことが多かった。このような状況下で割込車V2を正確に認識するため、本実施例の外界認識装置100では、以下で述べる、側面抽出部6や直角形状フィッティング部7を追加している。However, when it comes to a cutting-in vehicle V2 that cuts in at a steep angle from close range during a traffic jam, the back surface extraction unit 3 may not be able to extract the vehicle as a three-dimensional object reliably and may not be able to identify it properly, so the preceding vehicle identification method based on the back surface of the preceding vehicle identification unit 4 often does not work well. In order to accurately recognize the cutting-in vehicle V2 under such circumstances, the external environment recognition device 100 of this embodiment adds a side surface extraction unit 6 and a right-angle shape fitting unit 7, which will be described below.

<側面抽出部6>
側面抽出部6では、図4で例示したUD空間を利用して、割込車V2の側面候補を探索する。この処理を実行するため、側面抽出部6は、図7に示す、側面候補線探索部61、車両候補判定部62、追跡部63、側面速度解析部64を有している。以下、各部を順次説明する。
<Side surface extraction unit 6>
The side surface extraction unit 6 searches for side surface candidates of the cutting-in vehicle V2 by using the UD space exemplified in Fig. 4. To execute this process, the side surface extraction unit 6 has a side surface candidate line search unit 61, a vehicle candidate determination unit 62, a tracking unit 63, and a side surface speed analysis unit 64, all of which are shown in Fig. 7. Each unit will be described below in order.

まず、側面候補線探索部61では、図4のUD空間上の高輝度領域から、図8に示すような、自車進路R0に沿って伸びる線分(俯瞰図上で、自車進路R0に対して所定角度内の線分)を探索する。なお、図8の例では、自車進路R0の左側では、割込車V2の側面に起因する線分が探索されており、自車進路R0の右側では、縁石に起因する線分が探索されている。First, the side candidate line search unit 61 searches for a line segment extending along the vehicle path R0 (a line segment within a predetermined angle with respect to the vehicle path R0 on the overhead view) as shown in Fig. 8 from the high-luminance area in the UD space in Fig. 4. In the example of Fig. 8, a line segment caused by the side of the cutting-in vehicle V2 is searched for on the left side of the vehicle path R0, and a line segment caused by a curb is searched for on the right side of the vehicle path R0.

ここでの探索処理は、自車進路R0に割り込んでくる割込車V2の側面を探索できるように、自車進路R0に対して±50°程度の傾きの線分を探索対象とする。なお、この「50°」という角度は、図4のUD空間や、図3Bのような実画像上での角度ではなく、俯瞰図(図3A参照)上における車両の実際の相対的な姿勢を意味する。探索対象とする線分の角度に制限を付けるのはそもそも背面を探索する処理においても、ある程度の背面の傾きには対応しているからである。また、完全に横方向から飛び出すような、俯瞰図上で、自車両V0に対して角度90°の方向に進行する車両に対しては、出会い頭の事故対応として別途対策がなされているため、本実施例では探索の対象外とした。なお、以下では、バイクも含めた割込車V2を検知することを想定し、例えば、長さ1.5m以上15m以下を対象として、自車側方に存在する線分を探索する。UD空間上では、路肩や建築物の壁など、側方にいる車両以外にも多くの立体物が存在するため、複数の側面を探索することができる。ただし、自車両V0に対する安全性を考慮すると、最も近距離の物体さえ考慮できればよい。In this search process, the search target is a line segment with an inclination of about ±50° with respect to the vehicle's path R0 so that the side of the cutting-in vehicle V2 that cuts into the vehicle's path R0 can be searched for. Note that this angle of "50°" does not refer to the angle in the UD space of FIG. 4 or the angle on the actual image as in FIG. 3B, but refers to the actual relative posture of the vehicle on the overhead view (see FIG. 3A). The reason for limiting the angle of the line segment to be searched is that even the process of searching the back side can handle a certain degree of inclination of the back side. In addition, for vehicles that jump out completely from the side and proceed in a direction at an angle of 90° with respect to the vehicle V0 on the overhead view, separate measures have been taken to deal with head-on accidents, so they are not searched for in this embodiment. Note that, in the following, it is assumed that the cutting-in vehicle V2, including motorcycles, is detected, and line segments that exist on the side of the vehicle are searched for, for example, with a length of 1.5 m to 15 m. In the UD space, many three-dimensional objects exist other than the vehicle on the side, such as road shoulders and building walls, so multiple sides can be searched. However, when considering the safety of the vehicle V0, it is sufficient to consider only the nearest object.

このため、側面候補線探索部61は、図9に示す手順により、図4のUD空間から左右別に、近距離の割込車V2が割り込みそうな大凡の横位置を検出する。 For this reason, the side candidate line search unit 61 detects the approximate lateral position where the nearby cutting-in vehicle V2 is likely to cut in from the left and right sides of the UD space in Figure 4 using the procedure shown in Figure 9.

まず、図9(1)に示すように、UD空間(図4)上に、俯瞰図上での自車進路R0と平行な線分を多数設定する。次に、図9(2)に示すように、各線分について、線上での視差値Dの投票数を累積したヒストグラムを生成する。側面をもつ立体物(割込車V2)がある位置(図9(1)の一点鎖線矢印の近傍)では、側面の角度が多少ずれていても線上の投票数の累積が他より多くなるため、ヒストグラムでは、この線分に対応する横軸(画像横座標U)の位置で投票数累積の山(極大値)が生じる。First, as shown in Fig. 9 (1), many lines parallel to the vehicle's path R0 on the overhead view are set in UD space (Fig. 4). Next, as shown in Fig. 9 (2), a histogram is generated that accumulates the number of votes for the disparity value D on each line. At the position where a three-dimensional object with a side (cutting-in vehicle V2) is located (near the dashed-dotted arrow in Fig. 9 (1)), the accumulated number of votes on the line is greater than elsewhere even if the angle of the side is slightly off, so in the histogram, a peak (maximum value) of the accumulated number of votes appears at the position on the horizontal axis (image horizontal coordinate U) that corresponds to this line.

図9(3)では、自車進路R0(中心)から外側に向けて閾値以上の投票数が累積した山を探索する。例えば、自車進路R0の左側に、割込車V2の側面、路肩、壁の三者が順に存在する環境では、ヒストグラムの左側には、山が3個ならぶことになる。但し、ここでの処理は、自車両V0に接触する立体物、もしくは、自車両V0の車両挙動に直接影響する立体物を探索するための処理であるため、ヒストグラムの中心に近い山(割込車V2の側面に起因する山)を抽出した時点で、それより外側への探索処理を停止し、その山が側面を有する立体物である可能性が高いと判定して、この山に対する詳細な解析を実施しても良い。In FIG. 9 (3), a peak with a cumulative number of votes equal to or greater than a threshold is searched for outward from the vehicle's path R0 (center). For example, in an environment in which the side of the cutting-in vehicle V2, the road shoulder, and a wall are present, in that order, on the left side of the vehicle's path R0, three peaks will be lined up on the left side of the histogram. However, since the process here is for searching for a three-dimensional object that comes into contact with the vehicle V0 or a three-dimensional object that directly affects the vehicle behavior of the vehicle V0, once a peak close to the center of the histogram (a peak caused by the side of the cutting-in vehicle V2) is extracted, the search process outward from that point can be stopped, and it can be determined that the peak is highly likely to be a three-dimensional object with a side, and a detailed analysis of this peak can be performed.

次に、図9(4)では、図9(3)で選んだヒストグラムの山の位置から、UD空間上における、自車進路R0に沿って伸びる線分の概略位置に相当する線分(図9(1)の一点鎖線矢印)を特定する。その後、図9(5)では、図9(4)で選ばれた線分を基準として、その周辺に位置と角度を変化させた多数の線分を設定し、各線分に対して、図9(2)と同様に、視差値Dの投票数を累積したヒストグラムを生成する。そして、線上の投票数の累積量が最も多い線(例えば、図9(5)の一点鎖線矢印)を、側面候補線として抽出する。 Next, in FIG. 9 (4), a line segment (dashed line arrow in FIG. 9 (1)) that corresponds to the approximate position of the line segment extending along the vehicle's path R0 in UD space is identified from the position of the histogram peak selected in FIG. 9 (3). After that, in FIG. 9 (5), a number of line segments with varying positions and angles are set around the line segment selected in FIG. 9 (4) as a reference, and a histogram is generated for each line segment by accumulating the number of votes for the disparity value D, as in FIG. 9 (2). Then, the line with the largest accumulated number of votes on the line (for example, the dashed line arrow in FIG. 9 (5)) is extracted as a candidate side line.

次に、車両候補判定部62では、抽出した側面候補線に基づいて、側面の長さを仮決めする。例えば、側面候補線上の投票値で、ある閾値以上の投票が連続して3回つづくと、最初の1回目からを線分の開始点とし、途中2回程度閾値を下回る場合は線分が継続しているとして、線分をなぞるように長さを確認し3連続閾値を下回ると、3連続の前の点が線分の終点として登録する。このようにして得られた線分の長さが、2輪車の側面長さに相当する1.5m以上、かつ、大型トラックの側面長さに相当する15m以下であれば、車両候補として線分を抽出する。一方、この範囲外の長さであれば、ノイズもしくは路肩や壁などであるとして車両の側面候補線から除外する。更に、車両の側面候補線と判定した場合であれば、長さが1m以上かつ有効視差が40%程度以上は存在すると想定し、線分上の投票量が、奥行きによって変化するものの高さ1mを想定した40%分が投票量として存在することを確認する。部分的に下回る個所が存在することは許容し、平均して上記40%を上回ることを確認して車両候補とする。投票が集まらないような状況においては、対象物が路肩のように路面から背の低い物体であり、2輪車などを含む車両ではないと判断する。Next, the vehicle candidate determination unit 62 provisionally determines the length of the side based on the extracted side candidate line. For example, if the vote value on the side candidate line is greater than or equal to a certain threshold three times in a row, the first vote is set as the starting point of the line, and if the vote value falls below the threshold twice along the way, the line is considered to be continuing, and the length is checked by tracing the line, and if it falls below the threshold three times in a row, the point before the three consecutive votes is registered as the end point of the line. If the length of the line obtained in this way is 1.5 m or more, which corresponds to the side length of a two-wheeled vehicle, and 15 m or less, which corresponds to the side length of a large truck, the line is extracted as a vehicle candidate. On the other hand, if the length is outside this range, it is excluded from the vehicle side candidate line as noise, road shoulder, wall, etc. Furthermore, if it is determined to be a vehicle side candidate line, it is assumed that the length is 1 m or more and the effective parallax is about 40% or more, and it is confirmed that the vote amount on the line changes depending on the depth, but 40% of the vote amount is present assuming a height of 1 m. It is acceptable for there to be some areas that fall below the threshold, but if the average exceeds the 40% threshold, the vehicle is considered a candidate. In situations where there are not enough votes, the target object is determined to be a low object from the road surface, such as a road shoulder, and is not a vehicle, including motorcycles.

追跡部63では、車両候補判定部62で選定した側面候補線に対して、追跡を実施する。一度追跡が始まった側面候補線に対しては、上記の車両候補判定部62で長さや高さの基準を満たさなかった線分もトラッキング対象とすることで、追跡失敗による追跡の途切れを減らすように処理を実施する。The tracking unit 63 performs tracking of the side candidate lines selected by the vehicle candidate determination unit 62. Once tracking of the side candidate lines has begun, processing is performed to reduce interruptions in tracking due to tracking failures by including line segments that do not meet the length or height criteria set by the vehicle candidate determination unit 62 as tracking targets.

側面速度解析部64では、追跡部63で追跡した側面候補線の速度(奥行き方向速度、横移動方向速度)を算出する。更に、側面速度解析部64では、時系列に安定化を実施し、抽出した側面候補線が自車両V0に対して接近しているかどうか、また、自車挙動の横移動分を考慮しても接近してくる側面であるかの判定を毎フレーム実施する。The side speed analysis unit 64 calculates the speed (depth direction speed, lateral movement direction speed) of the side candidate line tracked by the tracking unit 63. Furthermore, the side speed analysis unit 64 performs stabilization in a time series and determines for each frame whether the extracted side candidate line is approaching the host vehicle V0 and whether it is an approaching side even when the lateral movement of the host vehicle behavior is taken into account.

<直角形状フィッティング部7>
直角形状フィッティング部7では、側面抽出部6で抽出した側面候補線に対してのみ直角形状を詳細にフィッティングすることで、演算処理負荷を軽減しつつ、割込車V2の輪郭形状を正確に抽出する。また、直角形状フィッティング部7では、割込車V2の位置や速度も算出し、自車両V0が安全かつ快適な運転を継続するうえで、監視対象とすべき割込車V2かを判別する。ここで、監視対象と判別される割込車V2は、主に、(1)自車両V0が緊急ブレーキや緊急回避等の対応を採らなければ、接触の可能性のある割込車V2、(2)自車両V0が減速しなければ、安全な車間距離未満まで接近する可能性のある割込車V2、の2態様である。以上の処理を実行するため、直角形状フィッティング部7は、図10に示す、側面先端フィッティング部71、側面後端フィッティング部72、側面ベースの背面探索部73、検知ベース線切替部74、背面ベースの側面探索部75、詳細形状フィッティング部76、特徴点追跡/速度推定部77、車両識別部78を有している。以下、各部を順次説明する。
<Right-angle fitting portion 7>
The right-angle fitting unit 7 precisely extracts the contour shape of the cutting-in vehicle V2 while reducing the computational processing load by fitting a right-angle shape only to the side candidate lines extracted by the side extraction unit 6. The right-angle fitting unit 7 also calculates the position and speed of the cutting-in vehicle V2, and determines whether the cutting-in vehicle V2 should be monitored in order to continue safe and comfortable driving of the host vehicle V0. Here, the cutting-in vehicle V2 that is determined to be a monitoring target mainly includes two types: (1) a cutting-in vehicle V2 that may come into contact with the host vehicle V0 unless the host vehicle V0 takes measures such as emergency braking or emergency avoidance, and (2) a cutting-in vehicle V2 that may approach to a distance less than a safe distance unless the host vehicle V0 decelerates. 10, the right-angle shape fitting unit 7 has a side leading edge fitting unit 71, a side trailing edge fitting unit 72, a side-based back surface searching unit 73, a detection base line switching unit 74, a back surface-based side surface searching unit 75, a detailed shape fitting unit 76, a feature point tracking/speed estimation unit 77, and a vehicle identification unit 78. Each unit will be described in turn below.

・側面先端フィッティング部71
側面抽出部6では、割込車V2の側面長さを大まかに抽出したが、側面先端フィッティング部71では、割込車V2の先端を詳細に探索する。そのため、側面先端フィッティング部71では、視差を使った距離をベースに先端を見つける手法、あるいは、テクスチャをベースに先端を見つける手法を実行する。
Side end fitting part 71
The side surface extraction unit 6 roughly extracts the side surface length of the cutting-in vehicle V2, but the side surface tip fitting unit 71 searches for the tip of the cutting-in vehicle V2 in detail. To this end, the side surface tip fitting unit 71 executes a method of finding the tip based on distance using parallax, or a method of finding the tip based on texture.

まず、図11を用いて、視差を使った距離をベースに割込車V2の先端を再探索する手法を説明する。この手法では、図11に示すように、UD空間上で抽出した側面先端位置(初期値)を基準として、原画像上での割込車V2の先端の奥行きを、視差画像を利用して計測する。その際、視差画像における、車体と路面の奥行きの差を利用して、車体先端位置を特定する。図11上図に示すように、原画像上で割込車V2のバンパー付近(例えば、割込車V2の下端から50cmの高さに相当)を横切る一点鎖線上の奥行きを確認すると、一点鎖線の左側では車体側面までの奥行き距離に相当する視差値Dが算出されるのに対して、一点鎖線の右側では車体側面より遠方にある路面までの奥行き距離に相当する視差値Dが算出されるので、視差値D(奥行きの距離)には、ある位置の左右で大きな差が生じる。この差が生じる境界を、より正確な車両先端の位置として抽出することで、割込車V2の正確な先端を探索することができる。First, a method of re-searching the tip of the cutting-in vehicle V2 based on the distance using parallax will be described with reference to FIG. 11. In this method, as shown in FIG. 11, the depth of the tip of the cutting-in vehicle V2 on the original image is measured using a parallax image, based on the side tip position (initial value) extracted in the UD space. In this case, the difference in depth between the vehicle body and the road surface in the parallax image is used to identify the tip position of the vehicle body. As shown in the upper diagram of FIG. 11, when checking the depth on a dashed line that crosses near the bumper of the cutting-in vehicle V2 (e.g., corresponding to a height of 50 cm from the bottom end of the cutting-in vehicle V2) on the original image, a parallax value D corresponding to the depth distance to the side of the vehicle body is calculated on the left side of the dashed line, whereas a parallax value D corresponding to the depth distance to the road surface that is farther away than the side of the vehicle body is calculated on the right side of the dashed line, so that there is a large difference in the parallax value D (depth distance) between the left and right of a certain position. By extracting the boundary where this difference occurs as a more accurate position of the vehicle front end, it is possible to search for the accurate front end of the cutting-in vehicle V2.

一方、上記の手法を利用できない場合、例えば、撮像範囲に割込車V2の極一部しか入っておらず割込車V2のテクスチャが不足している場合や、夜間であるため暗色の割込車V2のテクスチャを鮮明に撮像できなかった場合等には、正常なステレオマッチングを実行できずに、無効視差が多発するため、上記の先端位置のフィッティングを実施できないこともある。このような場合には、視差値だけでなく、テクスチャ情報もうまく活用する。具体的には、路面テクスチャと、車体テクスチャの違いから境界位置を特定するような手法を活用することで、車体先端を補正するような手法でもよい。On the other hand, when the above method cannot be used, for example, when only a small portion of the cutting-in vehicle V2 is included in the imaging range and the texture of the cutting-in vehicle V2 is insufficient, or when it is nighttime and the texture of the cutting-in vehicle V2 is dark and cannot be imaged clearly, normal stereo matching cannot be performed, and invalid parallax occurs frequently, so fitting of the tip position described above may not be possible. In such cases, not only parallax values but also texture information can be used effectively. Specifically, a method of correcting the tip of the vehicle body by utilizing a method of identifying the boundary position from the difference between the road surface texture and the vehicle body texture may be used.

テクスチャで分離するような手法としては、輝度やカラー情報の異なりから境界を抽出する手法であってもよいし、類似テクスチャを小領域に分割する手法を活用してもよいし、Semantic Segmentationを活用する手法でもよい。視差と輝度を併用する手法で、安定性を改善する手法を活用してもよい。 A method for separating by texture may be a method for extracting boundaries based on differences in brightness or color information, a method for dividing similar textures into small regions, or a method for utilizing semantic segmentation. A method for improving stability by using both parallax and brightness may also be used.

・側面後端フィッティング部72
側面後端フィッティング部72では、既に抽出された割込車V2の側面の線分に対して、後端位置を再度フィッティングする。自車両V0の前方に割り込んでくる割込車V2であっても、基本的には自車両V0に並走しながら割り込んでくるため、自車両V0のステレオカメラ部1で撮像した画像内に、割込車V2の後端がある程度入ってくれば、少なくとも車両後端(背面)部分の視差がUD空間上でほぼ横方向にならぶ視差投票値(高輝度領域)として見えるはずである。もちろん、割り込みの角度が過度に鋭い場合には、この限りではなく、多少の傾いた投票の線となることもあるが、基本的にはUD空間の横方向に車体背面視差が並ぶこととなる。
Side rear end fitting portion 72
In the side rear end fitting unit 72, the rear end position is fitted again to the line segment of the side of the cutting-in vehicle V2 that has already been extracted. Even if the cutting-in vehicle V2 cuts in front of the host vehicle V0, it basically cuts in while running parallel to the host vehicle V0. Therefore, if the rear end of the cutting-in vehicle V2 enters the image captured by the stereo camera unit 1 of the host vehicle V0 to some extent, the parallax of at least the rear end (rear) part of the vehicle should be visible as parallax vote values (high brightness areas) that are aligned almost horizontally in the UD space. Of course, if the angle of the cut-in is too sharp, this is not the case and the voting line may be slightly inclined, but basically the vehicle rear parallax is aligned horizontally in the UD space.

図12下図に示すように、事前に抽出された車両側面の候補線の後端に対して、横方向に投票値を累積しヒストグラム化する分析を実施する。ヒストグラム化すると、横方向に投票値があつまる背面部分が累積値のピークとなる。このためこのピーク部分を詳細な背面位置として抽出する。フィッティング後の結果として側面候補線分の延長と、ヒストグラムピークの交点を白四角点として抽出し、これを後端フィッティング結果として採用する。割り込み角度が鋭く、ヒストグラムのピークが比較的分散するような場合には、今回の補正値は暫定として、後段処理における補正を重要視しても良い。 As shown in the lower diagram of Figure 12, an analysis is performed to accumulate voting values horizontally for the rear end of the candidate line on the side of the vehicle that was extracted in advance and create a histogram. When created as a histogram, the rear part where voting values accumulate horizontally becomes the peak of the accumulated value. For this reason, this peak part is extracted as the detailed rear position. As a result after fitting, the extension of the candidate line segment on the side and the intersection of the histogram peak are extracted as white square points, and this is used as the rear end fitting result. If the cut-in angle is sharp and the histogram peaks are relatively dispersed, the current correction value can be treated as provisional, with emphasis placed on correction in subsequent processing.

・側面ベースの背面探索部73
側面ベースの背面探索部73では、側面後端フィッティング部72で抽出したUD空間上での側面後端の位置を起点として、背面線分を探索する。例えば、図13Aは、割込車V2の一部を撮像時の側面ベースの背面探索手順の説明図であり、図13Bは、割込車V2の全部を撮像時の側面ベースの背面探索手順の説明図である。これらの図に示すように、側面の傾きに対して、実空間(俯瞰図上)で直角となる位置を中心に多少の側面線分の角度ずれも想定して、角度を変化させて探索する。探索開始の起点となる各図の側面後端位置を中心に、角度と縦方向位置を変化させてラインスキャンする。ラインスキャンでは、UD空間上で、線上の投票値を累積してヒストグラムを生成する。このため実際の車両背面に沿って引いた線での投票値の累積が最も高くなるため、ヒストグラムから累積値の最も高い線を特定することで、車体背面位置を探索することができる。側面後端位置自体は誤差がある可能性があるため、この位置を基準として、位置、角度を変化させて探索することで、側面後端位置自体の誤差も吸収し、側面の角度にずれがあった場合にも背面の線分をUD空間上でただしく安定的に検索することが可能となる。また、側面後端位置が画面端であるかつ、探索してもヒストグラムの累積値が高くならないことをもって背面が画面内にほぼないことを確認することも可能である。
Side-based back surface search unit 73
The side-based rear search unit 73 searches for a rear line segment starting from the position of the rear end of the side surface in the UD space extracted by the side rear end fitting unit 72. For example, FIG. 13A is an explanatory diagram of the side-based rear search procedure when a part of the cutting-in vehicle V2 is imaged, and FIG. 13B is an explanatory diagram of the side-based rear search procedure when the entire cutting-in vehicle V2 is imaged. As shown in these figures, the angle is changed to search, assuming some angular deviation of the side line segment centered on the position that is perpendicular to the inclination of the side surface in the real space (on the bird's-eye view). Line scanning is performed by changing the angle and vertical position centered on the rear end position of the side surface of each view, which is the starting point for starting the search. In line scanning, a histogram is generated by accumulating the vote values on the line in the UD space. Therefore, the accumulated vote values are highest on the line drawn along the actual rear surface of the vehicle, so the vehicle rear position can be searched for by identifying the line with the highest accumulated value from the histogram. Since the side rear end position itself may contain an error, by searching while changing the position and angle using this position as a reference, the error in the side rear end position itself can be absorbed, and even if there is a deviation in the angle of the side, it is possible to correctly and stably search for the line segment of the back surface in the UD space. Also, it is possible to confirm that the back surface is almost not within the screen by checking that the side rear end position is at the edge of the screen and that the cumulative value of the histogram does not become high even after searching.

・検知ベース線切替部74
検知ベース線切替部74では、画像に映る割込車V2を背面ベースで検知処理した方が安定するか、側面ベースで検知処理した方が安定するかを判定する。割込車V2のより安定した検知には、画像上でより長い線分をベース線にした方がよく、より長いベース線を手掛かりとして、直角方向に見えづらいもう一方の線分を探索すれば、車両の輪郭形状(背面および側面の長さ、位置)を安定して検知できる。そこで、検知ベース線切替部74では、背面と側面の何れをベースとするかを判定する。
Detection base line switching unit 74
The detection base line switching unit 74 determines whether it is more stable to perform detection processing of the cutting-in vehicle V2 shown in the image based on the back or the side. For more stable detection of the cutting-in vehicle V2, it is better to use a longer line segment on the image as the base line, and by using the longer base line as a clue to search for the other line segment that is difficult to see in the perpendicular direction, the vehicle's outline shape (length and position of the back and side) can be stably detected. Therefore, the detection base line switching unit 74 determines whether to use the back or side as the base.

ここで、側面をベースに割込車V2の輪郭を検知した方が安定する状況の一例として、図14の左図を示し、背面をベースに割込車V2の輪郭を検知した方が安定する状況の一例として、図14の右図を示す。図14の左上図に示すように、割込車V2が自車両V0の直前に割り込んでくる場合、ステレオカメラ部1で撮像した画像(図14左下図)では、割込車V2の側面の長さが背面の長さよりも長くなる。従って、側面をベースにすれば割込車V2の輪郭検知が安定すると考えられる。一方、図14の右上図に示すように、割込車V2が遠方で割り込んでくる場合、ステレオカメラ部1で撮像した画像(図14右下図)では、割込車V2の背面の長さが側面の長さよりも長くなる。従って、背面をベースにすれば割込車V2の輪郭検知が安定すると考えられる。Here, the left diagram of FIG. 14 is shown as an example of a situation in which it is more stable to detect the contour of the cutting-in vehicle V2 based on the side, and the right diagram of FIG. 14 is shown as an example of a situation in which it is more stable to detect the contour of the cutting-in vehicle V2 based on the back. As shown in the upper left diagram of FIG. 14, when the cutting-in vehicle V2 cuts in just before the vehicle V0, the length of the side of the cutting-in vehicle V2 is longer than the length of the back in the image captured by the stereo camera unit 1 (lower left diagram of FIG. 14). Therefore, it is considered that the contour detection of the cutting-in vehicle V2 is stable if the side is used as the base. On the other hand, as shown in the upper right diagram of FIG. 14, when the cutting-in vehicle V2 cuts in from a distance, the length of the back of the cutting-in vehicle V2 is longer than the length of the side in the image captured by the stereo camera unit 1 (lower right diagram of FIG. 14). Therefore, it is considered that the contour detection of the cutting-in vehicle V2 is stable if the back is used as the base.

この図14のように、自車両V0のステレオカメラ部1で撮像した画像(図14の左下図または右下図参照)上で、割込車V2の正確な輪郭形状(背面の長さ、側面の長さ)が分かる場合であれば、側面と背面の何れが画像上でより長いかを計算可能であるが、背面と側面の特定前の段階では、背面と側面のどちらかをベース線として選ぶ処理が必要となる。このため、検知ベース線切替部74は、割込車V2の背面のみを特定した時点、または、割込車V2の側面のみを特定した時点で、割込車V2の大まかな重心位置を推定し、推定した重心とステレオカメラカメラ部1の角度から、どちらをベースとして輪郭形状を抽出するかを選定する。なお、この際、側面や背面の抽出結果、及びその相対位置などから基準となるような標準的な車両大きさを利用して重心位置を推定してもよい。なお、ここでは、背面と側面のどちらをベースとすれば全体処理が安定するかを大凡判断するだけであるので、背面と側面が大凡同じ長さの場合には、どちらをベースに探索しても結果としては、大きく変わらない。 As shown in FIG. 14, if the exact contour shape (length of the back and length of the side) of the cutting-in vehicle V2 is known on the image captured by the stereo camera unit 1 of the vehicle V0 (see the lower left or lower right diagram of FIG. 14), it is possible to calculate which of the side and the back is longer on the image. However, before the back and the side are identified, a process is required to select either the back or the side as the base line. For this reason, the detection base line switching unit 74 estimates the rough center of gravity position of the cutting-in vehicle V2 at the time when only the back of the cutting-in vehicle V2 is identified or when only the side of the cutting-in vehicle V2 is identified, and selects which of the estimated center of gravity and the angle of the stereo camera unit 1 is used to extract the contour shape. In this case, the center of gravity position may be estimated using a standard vehicle size that serves as a reference from the extraction results of the side and back, and their relative positions. Note that this only roughly determines whether the back or side should be used as the base to stabilize the overall processing, so if the back and side are roughly the same length, the results will not differ significantly regardless of which is used as the base for the search.

輪郭検知性能が大きく劣化するのは、図15のように、割込車V2の側面が良く見えない状況で、側面をベースに背面を抽出しようとする場合である。この場合、不安定な側面抽出の結果に基づいて背面を探索することとなるため、安定した輪郭形状(背面および側面の長さ)を最終的に得ることが難しくなる。また、反対に、図13Aのように画像に背面全体が撮像されていない割込車V2や、図13Bのように割り込み角度が鋭く背面よりも側面が長く見えている割込車V2に対して、背面をベースにすると、不安定な背面から側面を抽出することになるため、結果として、探索した側面も不安定で信頼性の低いものとなりやすい。Contour detection performance is significantly degraded when trying to extract the back of the vehicle V2 based on the side when the side of the vehicle V2 is not clearly visible, as in FIG. 15. In this case, the back is searched for based on the unstable side extraction results, making it difficult to ultimately obtain a stable contour shape (length of the back and side). Conversely, for a vehicle V2 whose entire back is not captured in the image as in FIG. 13A, or a vehicle V2 whose side appears longer than the back due to a sharp cut-in angle as in FIG. 13B, using the back as a base results in the extraction of the side from the unstable back, and as a result, the searched side is likely to be unstable and unreliable.

このため、検知ベース線切替部74は、割込車V2が一般的な乗用車程度の大きさであると仮定したり、割込車V2が自車両V0に対して平行に走行していると仮定したりするなどの各条件下で、割込車V2の大凡の重心位置を推定した後、その重心位置と自車両V0のステレオカメラ部1の設置位置の角度算出結果に基づいて、背面と側面の何れをベース線として利用するかを選定してもよい。もしくは、検知ベース線切替部74は、抽出した側面や背面の長さ、及び、重心と自車両V0の角度を利用して、検知処理のベース線の切り替えを実施してもよい。For this reason, the detection base line switching unit 74 may estimate the approximate center of gravity position of the cutting-in vehicle V2 under various conditions, such as assuming that the cutting-in vehicle V2 is about the same size as a typical passenger car or that the cutting-in vehicle V2 is traveling parallel to the host vehicle V0, and then select whether the back or side is to be used as the base line based on the angle calculation result between the center of gravity position and the installation position of the stereo camera unit 1 of the host vehicle V0. Alternatively, the detection base line switching unit 74 may switch the base line for the detection process using the extracted length of the side or back, and the angle between the center of gravity and the host vehicle V0.

また、追跡が始まった割込車V2が、徐々に自車前方に進入し、最終的に自車両V0の先行車V1になるような場合には、検知ベース線切替部74は、あるタイミングで、側面ベース検知処理から背面ベース検知処理に切り換えても良い。 In addition, if the cutting-in vehicle V2, which has begun to be tracked, gradually moves in front of the host vehicle and eventually becomes the preceding vehicle V1 of the host vehicle V0, the detection base line switching unit 74 may switch from side-based detection processing to rear-based detection processing at a certain point in time.

・背面ベースの側面探索部75
背面ベースの側面探索部75では、探索された背面内端位置を活用して、側面の線分をUD空間上で探索する。図15の下図に示すように、割込車V2背面の傾きに対して、俯瞰図上で直角となる位置を中心に、多少の背面線分の角度ずれも想定して、UD空間上で角度を変化させて側面を探索する。更に背面内端の位置ずれも考慮して、背面内端位置をベースに横方向の位置も変化させて探索する。探索開始の基準位置となる図15下図の背面内端を中心に、背面に対して直角を中心の角度として角度と位置を変化させてラインスキャンする。ラインスキャンでは、UD空間上で、線を引き線上の投票値を累積しヒストグラムを生成する。このため投票値が高い車両側面部分をなぞるように引いた線が最も累積値が高くなるため、車体側面位置を探索することができる。背面内側位置自体は誤差がある可能性があるため、位置、角度を変化させて探索することで、背面内側位置のずれを吸収し、安定的に側面線分をUD空間上で正しく検索することが可能となる。
Back-based side search unit 75
The rear surface-based side surface search unit 75 uses the searched rear surface inner end position to search for the side surface line segment in the UD space. As shown in the lower diagram of FIG. 15, the side surface is searched for by changing the angle in the UD space, assuming some angle deviation of the rear surface line segment, centered on the position that is perpendicular to the inclination of the rear surface of the cutting-in vehicle V2 on the bird's-eye view. Furthermore, considering the position deviation of the rear surface inner end, the lateral position is also changed and searched for. Line scanning is performed by changing the angle and position with the angle at the center being a right angle to the rear surface, centered on the rear surface inner end in the lower diagram of FIG. 15, which is the reference position for starting the search. In line scanning, a line is drawn in the UD space, and the voting values on the line are accumulated to generate a histogram. Therefore, the line drawn to trace the vehicle side portion with a high voting value has the highest cumulative value, and the vehicle body side position can be searched for. Since the rear surface inner position itself may have an error, by changing the position and angle and searching, it is possible to absorb the deviation of the rear surface inner position and stably search the side surface line segment correctly in the UD space.

・詳細形状フィッティング部76
割込車V2との衝突判定には、割込車V2の後角位置を精度よく推定することが重要である。なぜならば、割込車V2との衝突や接触は、背面、後角、側面、前角で発生する可能性があるが、背面との衝突や接触の回避に関しては、先行車V1への追突を回避する従来技術で対処できるのに対し、後角、側面、前角との衝突や接触回避は、その従来技術では実現できないため、正確に推定した後角位置を基準として、側面や前角の位置も正確に推定することが、割込車V2の後角、側面、前角との衝突、接触を避けるために有効だからである。
Detailed shape fitting section 76
In determining a collision with the cutting-in vehicle V2, it is important to accurately estimate the rear corner position of the cutting-in vehicle V2. This is because, although a collision or contact with the cutting-in vehicle V2 may occur at the rear, rear corner, side, or front corner, and while a collision or contact with the rear can be avoided by using a conventional technology for avoiding a rear-end collision with the preceding vehicle V1, a collision or contact with the rear corner, side, or front corner cannot be avoided by the conventional technology, so that accurately estimating the positions of the side and front corners based on an accurately estimated rear corner position is effective in avoiding a collision or contact with the rear corner, side, or front corner of the cutting-in vehicle V2.

上記した何れかの方法により、側面の大凡の位置は推定できるが、割込車V2が、四隅の丸まったデザインの車両である場合や、視差を演算しづらい車体形状や色調の車両である場合などには、側面線分の長さ(すなわち、前角と後角の位置)を正確に推定できていない可能性もある。そこで、詳細形状フィッティング部76では、割込車V2が俯瞰図上で長方状の輪郭を有すると仮定して、車両の外形枠をフィッティングするとともに、後角の位置も正確に抽出する。Although the general position of the side can be estimated by any of the above methods, if the cutting in vehicle V2 is a vehicle with rounded corners, or if the vehicle has a body shape or color that makes it difficult to calculate parallax, it may not be possible to accurately estimate the length of the side line segment (i.e., the positions of the front and rear corners). Therefore, the detailed shape fitting unit 76 assumes that the cutting in vehicle V2 has a rectangular outline on the overhead view, fits the vehicle's outline, and also accurately extracts the positions of the rear corners.

図16は、詳細形状フィッティング部76による、外形枠のフィッティング手順の一例を説明する図である。まず、図16(a)に示すように、ステレオカメラ部1で撮像した側面の視差を利用して、側面各点での法線を計算するとともに、ステレオカメラ部1で撮像した背面における視差を利用して、背面各点での法線を計算する。これにより、割込車V2の側面と背面に多数の法線を引くことができる。次に、図16(b)に示すように、背面法線に対する俯瞰図上での垂直線と、側面法線に対する俯瞰図上での垂直線を計算し、側面垂直線と背面垂直線のペアを順次選択し、各ペアの交点を計算する。すると、割込車V2の後角付近に、交点が集中する箇所が計算されるので、この部分を後端角として抽出する。このような手法により、視差の抜けや、線分の長さの誤差から受ける影響をノイズとして除去しながら、後角の位置を正確に抽出することができる。 Figure 16 is a diagram illustrating an example of the procedure for fitting an outline frame by the detailed shape fitting unit 76. First, as shown in Figure 16(a), the parallax of the side imaged by the stereo camera unit 1 is used to calculate the normal at each point on the side, and the parallax of the back imaged by the stereo camera unit 1 is used to calculate the normal at each point on the back. This allows a large number of normals to be drawn on the side and back of the cutting-in vehicle V2. Next, as shown in Figure 16(b), a vertical line on the overhead view to the back normal and a vertical line on the overhead view to the side normal are calculated, pairs of side normals and back normals are selected in sequence, and the intersections of each pair are calculated. Then, a point where the intersections are concentrated near the rear corner of the cutting-in vehicle V2 is calculated, and this part is extracted as the rear end corner. With this method, the position of the rear corner can be accurately extracted while removing the influence of missing parallax and errors in the length of the line segment as noise.

もしくは、図16(b)に代えて、図16(c)の処理を実行することで後角の位置を正確に抽出しても良い。すなわち、図16(c)のように、図16(a)で求めた多数の法線と、予め用意した長方形(例えば、一般的な普通車の輪郭に相当する長方形)をセットして、その法線と長方形が交わる距離の合計が最も短くなるように(二乗誤差合計が最小となるように)、長方形を回転させることにより、長方形が割込車V2に最もフィッティングする角度を推定する。これによって、後端角と先端を正確に推定することが可能となる。Alternatively, instead of Fig. 16(b), the position of the rear corner may be accurately extracted by executing the process of Fig. 16(c). That is, as shown in Fig. 16(c), the multiple normals obtained in Fig. 16(a) and a rectangle prepared in advance (for example, a rectangle corresponding to the outline of a typical passenger vehicle) are set, and the rectangle is rotated so that the total distance at which the normals intersect with the rectangle is the shortest (so that the total squared error is minimized), and the angle at which the rectangle best fits the cutting-in vehicle V2 is estimated. This makes it possible to accurately estimate the rear end corner and the leading edge.

・特徴点追跡/速度推定部77
これまでの検知処理により、割込車V2の輪郭形状(背面および側面の長さ、位置)を推定することが可能となった。しかしながら、画像に割込車V2の側面や背面の一部しか撮像されていない状況では、上記手法による輪郭形状のフィッティング後に、画面内に割込車V2が進入してくるにつれて、車両サイズがより大きく検知されることが多い。このため、重心を利用した速度推定手法や、車体全体が見えていると仮定した速度推定手法では、割込車V2に関して推定した速度の誤差が大きい可能性がある。そこで、ステレオカメラ部1で撮像した画像に進入してきた割込車V2の速度を安定して推定するには、画像上の車体の特徴的な部位(部品の角など)を追跡する手法が有効であり、かつ、正確な車両の速度を抽出するためには、原画像であり最も高解像度な画像を利用することが有効であると考える。一般的なUD空間は、原画像と比較して低解像度であることが多く、分解能的にも正確な速度を算出しにくい場合がある。もっとも原画像とおなじ解像度であれば、解像度の影響はない。ただし、より正確な速度を算出するためには、画像のコーナーなどを利用して速度算出する方が、画像上に撮影されている部分が画像の一部であろうとなかろうと安定的な速度算出が可能となる。
Feature point tracking/speed estimation unit 77
The detection process described above has made it possible to estimate the contour shape (length and position of the back and side) of the cutting-in vehicle V2. However, in a situation where only a part of the side or back of the cutting-in vehicle V2 is captured in the image, after fitting of the contour shape by the above method, the vehicle size is often detected as being larger as the cutting-in vehicle V2 enters the screen. For this reason, in a speed estimation method using the center of gravity or a speed estimation method assuming that the entire vehicle body is visible, there is a possibility that the error in the speed estimated for the cutting-in vehicle V2 is large. Therefore, in order to stably estimate the speed of the cutting-in vehicle V2 that has entered the image captured by the stereo camera unit 1, a method of tracking characteristic parts of the vehicle body in the image (such as corners of parts) is effective, and in order to extract the accurate vehicle speed, it is considered that it is effective to use the original image, which is the image with the highest resolution. A general UD space often has a lower resolution than the original image, and it may be difficult to calculate an accurate speed in terms of resolution. However, if the resolution is the same as that of the original image, there is no effect of the resolution. However, to calculate the speed more accurately, it is better to use the corners of the image, etc., as this allows for a stable calculation of the speed regardless of whether the part captured on the image is part of the image or not.

そこで、特徴点追跡/速度推定部77では、図17に示すように、詳細形状フィッティング部76でフィッティングした長方形に相当する直方体内の割込車V2に対し、連続する撮像フレーム間の特徴点を追跡する。特に、多フレーム間で安定的に追跡できている特徴点を優先的に活用することで、1フレームだけ追跡できたようなノイズ成分は除去し、また、追跡できた特徴点の中からも大きく外れた移動距離のものをノイズ成分として除去しながら、安定的に追跡できた特徴点のみを利用して、割込車V2の速度を算出する。 As a result, the feature point tracking/speed estimation unit 77 tracks feature points between successive image frames for the cutting-in vehicle V2 within a rectangular parallelepiped equivalent to the rectangle fitted by the detailed shape fitting unit 76, as shown in Fig. 17. In particular, by preferentially using feature points that can be stably tracked across multiple frames, noise components that could only be tracked in one frame are removed, and from among the tracked feature points, those with a moving distance that deviates significantly are removed as noise components, and only the feature points that could be stably tracked are used to calculate the speed of the cutting-in vehicle V2.

なお、車両の輪郭形状、及び特徴点の3次元位置が、ステレオカメラ部1の視差画像から計測可能であるため、図17では、この車体輪郭形状にある3次元点の移動方向(奥行き方向、横方向)を速度ベクトルで表現している。このように、特徴点が複数算出されるため、車体輪郭形状の表面のそれぞれの位置を原点として、複数の速度ベクトルが算出される。剛体である車体を想定すれば、3次元空間上で原点は異なっても、同じ方向へ同じ速度となることを利用し、得られた速度ベクトルにはノイズ成分を含むものの、外れ値除去した後に平均値を利用することで安定した速度ベクトルを算出する。 Because the vehicle's contour shape and the three-dimensional positions of the feature points can be measured from the parallax images of the stereo camera unit 1, in FIG. 17 the movement directions (depth direction, lateral direction) of the three-dimensional points on the vehicle body contour shape are expressed as velocity vectors. In this way, because multiple feature points are calculated, multiple velocity vectors are calculated with each position on the surface of the vehicle body contour shape as the origin. Assuming the vehicle body is a rigid body, even if the origin is different in three-dimensional space, the same speed will be obtained in the same direction. Although the obtained velocity vector contains noise components, a stable velocity vector is calculated by removing outliers and using the average value.

また、画像中の背景や白線なども同様に特徴点をトラッキングすることで速度ベクトルを算出し、白線に対して割込車V2が接近しているか、白線をまたいで接近しているか、自車両V0の挙動は関係なく、相手車両が自分の車両側に接近しているかなど、割込車V2が自車両V0にとって衝突、接触のリスクがあるかどうかを判定するために必要な相対速度ベクトルと、絶対速度ベクトル(静止物に対してどのような方向へ動いているか)、車線内の位置などを算出する。In addition, the speed vector is calculated by tracking feature points of the background and white lines in the image in the same way, and the relative speed vector, absolute speed vector (the direction in which the vehicle is moving relative to stationary objects), position within the lane, etc., required to determine whether the cutting in vehicle V2 poses a risk of collision or contact with the host vehicle V0, such as whether the cutting in vehicle V2 is approaching a white line, whether it is approaching across a white line, or whether the other vehicle is approaching the host vehicle regardless of the behavior of the host vehicle V0, are calculated.

・車両識別部78
特徴点追跡/速度推定部77での速度ベクトルの推定が完了した時点で、立体物候補が直方体形状かや、自車両V0に接近しているかが判断できるため、ある程度の確度で立体物候補が割込車V2であると特定できる。しかしながら、割込車V2の検知精度をさらに高めるため、車両識別部78では、割込車V2の背面幅や側面長等の情報に基づいて、割込車V2が4輪車か2輪車かを識別できるようにする。これにより、カーブを走行中に自車両V0が壁に接近するような状況など、自車挙動や他車両候補の動きに誤差が生じやすい環境において、静止物を割込車候補と誤検知することが抑制される。
Vehicle identification unit 78
When the feature point tracking/speed estimation unit 77 completes the estimation of the speed vector, it can be determined whether the three-dimensional object candidate is a rectangular parallelepiped and whether it is approaching the host vehicle V0, so that the three-dimensional object candidate can be identified with a certain degree of accuracy as the cutting-in vehicle V2. However, in order to further improve the detection accuracy of the cutting-in vehicle V2, the vehicle identification unit 78 is configured to identify whether the cutting-in vehicle V2 is a four-wheeled vehicle or a two-wheeled vehicle based on information such as the rear width and side length of the cutting-in vehicle V2. This prevents a stationary object from being erroneously detected as a cutting-in vehicle candidate in an environment where errors are likely to occur in the host vehicle behavior and the movement of other vehicle candidates, such as a situation in which the host vehicle V0 approaches a wall while traveling around a curve.

<割込車判定部8>
割込車判定部8では、直角形状フィッティング部7で得られた情報を時系列に活用して、自車両V0に対して制御の対象とすべき割込車V2であるかどうかを総合的に判定する。以上の処理を実行するため、割込車判定部8は、図18に示す、白線情報部81、同一車線合流判定部82、混雑複雑環境判定部83、先行車候補判定部84、接触可能性判定部85を有している。以下、各部を順次説明する。
<Cut-in vehicle determination unit 8>
The cutting-in vehicle determination unit 8 utilizes the information obtained in the right-angle shape fitting unit 7 in a time series manner to comprehensively determine whether the cutting-in vehicle V2 should be subject to control with respect to the host vehicle V0. To execute the above processes, the cutting-in vehicle determination unit 8 has a white line information unit 81, a same lane merging determination unit 82, a complex congested environment determination unit 83, a preceding vehicle candidate determination unit 84, and a contact possibility determination unit 85, all of which are shown in Fig. 18. Each unit will be described in turn below.

・白線情報部81
まず、白線情報部81では、総合判定するための一情報として、白線認識の結果を観測する。具体的には、白線情報部81は、自車両V0が走行する車線の左右白線を把握するとともに、左右白線内での自車挙動が安定しているかも把握する。また、並走車両がいる場合には、並走車両が、交通規則を順守しながら白線内を走行しているかも把握する。そして、自他車とも白線内を安定走行している場合は、同一車線合流判定部82を有効にする。一方、そうでなければ、混雑複雑環境判定部83を有効にする。
White line information unit 81
First, the white line information unit 81 observes the results of white line recognition as one piece of information for making a comprehensive judgment. Specifically, the white line information unit 81 grasps the left and right white lines of the lane in which the host vehicle V0 is traveling, and also grasps whether the host vehicle's behavior is stable within the left and right white lines. Furthermore, if there is a vehicle traveling parallel to the vehicle, it grasps whether the vehicle traveling parallel to the vehicle is traveling within the white lines while complying with traffic rules. Then, if both the host vehicle and the other vehicle are traveling stably within the white lines, the same lane merging judgment unit 82 is activated. On the other hand, if not, the congested complex environment judgment unit 83 is activated.

・同一車線合流判定部82
同一車線合流判定部82は、白線の位置や有無を利用して、自車両V0が走行する車線内への割り込みを判定する。この同一車線合流判定部82では、自車走行白線内に割り込んでくる可能性の高い、すでに若干白線をまたいで接近してきている車両、もしくは、所定時間内に接触の可能性が高い車両を、割込車候補として抽出する。反対に、白線を割り込んで来ない車両に関しては、ある程度の自車両V0に接近している状況においても、割り込みの意図がないものと判断する。ただし、自車もしくは他車の白線内での横位置が素早く変化している場合には、斜線逸脱に至らずとも、この変化度合いから予測して接触可能性を判定してもよい。
Same lane merging determination unit 82
The same lane merging determination unit 82 uses the position and presence of white lines to determine whether a vehicle will cut in to the lane in which the vehicle V0 is traveling. The same lane merging determination unit 82 extracts, as candidates for cutting in vehicles, vehicles that are likely to cut in to the lane in which the vehicle V0 is traveling, that are already approaching the lane by slightly straddling the white line, or vehicles that are likely to come into contact within a predetermined time. Conversely, for vehicles that do not cut in to the white line, even if they are approaching the vehicle V0 to a certain extent, it is determined that the vehicle has no intention of cutting in. However, if the lateral position of the vehicle or another vehicle within the white line is changing quickly, the possibility of contact may be determined by predicting the degree of change even if the vehicle does not deviate from the lane.

・混雑複雑環境判定部83
混雑複雑環境判定部83では、白線内を走行するようなルールを順守しない環境かつそもそも白線がかすれているもしくは白線が存在しないような走行環境であることを判断し、白線認識の結果があったとしてもこれを利用しない。他車も自車両V0も白線内を走行することを順守しないのであれば、白線の認識結果を利用する意味がないからである。このような走行環境においては基本的に、自車両V0の挙動と相手車両の挙動に基づいて制御すべきかどうかを判定する。
Congested and complex environment determination unit 83
The complex congested environment determination unit 83 determines that the driving environment is one in which the rule of driving within the white lines is not observed and the white lines are blurred or do not exist in the first place, and does not use the results of white line recognition even if they are available. This is because if neither other vehicles nor the subject vehicle V0 observe the rule of driving within the white lines, there is no point in using the results of white line recognition. In such a driving environment, it is basically determined whether control should be performed based on the behavior of the subject vehicle V0 and the behavior of the opposing vehicle.

・先行車候補判定部84
先行車候補判定部84は、自車両V0が先行車追従制御(ACC)を実施する場合、近隣の車両が追従対象である先行車V1の候補になりえるかを判定し、該当する場合は、その車両を先行車V1の候補に設定する。特に、図3Aや図3Bに示すように、自車両V0が先行車V1に自動追従しているときに、先行車V1より低速の割込車V2が自車進路に割り込んできた場合には、追従対象車両を先行車V1から割込車V2に素早く切り替えることが安全な先行車追従制御の継続に重要である。このような状況下で追従対象車両の切り替えが遅れれば、自車両V0が減速しないまま低速の割込車V2に追突する可能性もあるし、ある程度の減速により追突を免れたとしても、自車両V0が割込車V2に過度に接近すれば、自車両V0の乗員に不安を与え、自動追従運転中にもかかわらず、ドライバーが自分でブレーキや回避などの操作をすることも考えられる。
- Leading vehicle candidate determination unit 84
When the host vehicle V0 performs adaptive cruise control (ACC), the preceding vehicle candidate determination unit 84 determines whether a nearby vehicle can be a candidate for the preceding vehicle V1 to be followed, and if so, The vehicle is set as a candidate for the preceding vehicle V1. In particular, as shown in FIG. 3A and FIG. 3B, when the host vehicle V0 is automatically following the preceding vehicle V1, the vehicle V2 that cuts in at a lower speed than the preceding vehicle V1 is set as a candidate for the preceding vehicle V1. When the preceding vehicle V1 cuts in on the path of the vehicle, it is important to quickly switch the vehicle to be followed from the preceding vehicle V1 to the cutting-in vehicle V2 in order to continue safe control of following the preceding vehicle. If the vehicle switching is delayed, there is a possibility that the vehicle V0 will not decelerate and will collide with the low-speed cutting-in vehicle V2. Even if the vehicle V0 avoids a collision by decelerating to a certain extent, the vehicle V0 may be overly close to the cutting-in vehicle V2. If the vehicle V0 approaches the obstacle, it may cause anxiety to the occupants of the vehicle V0, and the driver may take action such as braking or evading the obstacle even though the vehicle is in automatic following driving mode.

そこで、先行車候補判定部84は、例えば、白線内走行を順守する走行エリアと判断された場合には、割込車V2が白線を越えて自車線内に割り込んで来ることを先行車候補の判定条件の一つとし、反対に、白線内走行を順守する必要のない走行エリアと判断された場合にはその条件を利用しない。Therefore, for example, when the preceding vehicle candidate determination unit 84 determines that the driving area is one in which driving within the white lines is required, it uses as one of the conditions for determining whether the preceding vehicle is a candidate that the cutting in vehicle V2 crosses the white lines and cuts in to the own lane, but conversely, when the driving area is determined to be one in which driving within the white lines is not required, it does not use that condition.

・接触可能性判定部85
接触可能性判定部85では、自車両V0と他車の輪郭形状を利用した接触判定を実施する。他車背面のみを利用した従来の接触判定手法では、他車両の先端部分との接触の可能性や、側面同士の接触の可能性などを判定することが難しかった。そこで、本実施例の接触可能性判定部85では、他車両の輪郭形状を正確に推定し、この輪郭形状を利用し、自車両V0の形状は既知であるとし輪郭形状どうしの接触判定を実施する。そして、白線内を走行するルールを順守するエリアにおいては、白線を割り込んで接近してきた車両に対して警報や制御を早めに実施する。反対に、白線内を走行するルールを順守しないエリアにおいては、白線内を割り込んでくるかどうかも利用せず、接触間際になるまで警報や制御を実施しない。これは日常的に、他車両と自車両V0が、接触間際の運転をすることも多いため、意図的な運転なのか、意図せずに接触の危険があるようなシーンかどうかの判別が困難である。このため接触間際になるまでは、警報や制御を実施しない。
・Contact possibility determination unit 85
The contact possibility determination unit 85 performs contact determination using the contour shapes of the vehicle V0 and the other vehicle. In a conventional contact determination method that uses only the rear surface of the other vehicle, the possibility of contact with the tip of the other vehicle is low. In the past, it was difficult to determine the possibility of side-to-side contact, etc. Therefore, the contact possibility determination unit 85 of this embodiment accurately estimates the outline shape of the other vehicle and uses this outline shape to The shape of the vehicle V0 is assumed to be known, and a collision judgment between the contour shapes is performed. In areas where the rule of driving within the white lines is observed, a warning or control is issued to a vehicle that cuts through the white lines and approaches. On the other hand, in areas where the rule of driving within the white lines is not observed, the system does not take into account whether the vehicle is cutting in between the white lines, and does not issue warnings or control until the vehicle is close to contact. In general, the host vehicle V0 and another vehicle are often driven so close to coming into contact with each other that it is difficult to determine whether the driving is intentional or whether the scene poses an unintentional risk of collision. For this reason, no warnings or controls will be issued until contact is imminent.

<接触追跡判定部5>
接触追跡判定部5では、車両として識別され、かつ位置、速度が車両としてありうる変化をする物体に対して、自車両V0との接触、衝突などに対する警報、制御の判定を実施する。また、先行車自動追従ACCを利用している最中の追跡対象として利用する。この処理を実行するため、接触追跡判定部5は、図19に示す、衝突判定部51、先行車追跡部52、追跡対象変更部53、統合判定部54を有している。以下、各部を順次説明する。
<Contact tracing determination unit 5>
The contact tracing determination unit 5 performs determination of warning and control for contact, collision, etc. with the vehicle V0 for objects that are identified as vehicles and whose position and speed change in a manner that is likely to occur for a vehicle. The objects are also used as tracking targets while the preceding vehicle automatic tracking (ACC) is in use. To execute this process, the contact tracing determination unit 5 has a collision determination unit 51, a preceding vehicle tracking unit 52, a tracking target change unit 53, and an integrated determination unit 54, as shown in FIG. 19. Each unit will be described in order below.

図20の俯瞰図には、同一車線内に先行車V1と自車両V0が存在する状況を示している。まず、この図を使いながら、衝突判定部51と先行車追跡部52について説明する。
図20の先行車V1が自車両V0より低速であったり、停車中であったりした場合には、自車両V0が先行車V1に追突する可能性がある。先行車V1と自車両V0の距離が十分に遠ければ、ドライバーが自分でブレーキをかけて減速または停止可能な状況であり、追突予防措置としては、警報で足り、緊急ブレーキは必要ないと考えられる。
20 shows a situation where a preceding vehicle V1 and a vehicle V0 are present in the same lane. First, the collision determination unit 51 and the preceding vehicle tracking unit 52 will be described with reference to this diagram.
20 is moving slower than the host vehicle V0 or is stopped, there is a possibility that the host vehicle V0 will collide with the preceding vehicle V1. If the distance between the preceding vehicle V1 and the host vehicle V0 is sufficiently large, the driver can apply the brakes to slow down or stop the vehicle, and a warning is sufficient as a collision prevention measure, and emergency braking is not necessary.

そこで、衝突判定部51は、先行車識別部4で認識された車両の位置と速度から、相対速度と距離を利用して、何秒後に自車両V0と接触するかを判定し、ドライバーがブレーキを踏めば十分に追突を回避できる状況であれば警報の発動を判断し、一方、ドライバー操作では追突回避困難というタイミングであれば緊急ブレーキの発動を判断する。Therefore, the collision judgment unit 51 uses the relative speed and distance from the position and speed of the vehicle recognized by the preceding vehicle identification unit 4 to judge how many seconds it will take for the vehicle to come into contact with the vehicle's own vehicle V0, and decides to issue an alarm if the situation is such that the rear-end collision can be avoided by the driver applying the brakes, but on the other hand, decides to issue an emergency brake if the timing is such that it is difficult to avoid the rear-end collision through the driver's operation.

次に、先行車追跡部52では、ドライバーがACC実行時において、先行車V1と自車両V0の距離が、ドライバー設定の一定距離かつ上限速度未満に保たれるように、先行車V1と自車両V0の相対速、距離から、先行車V1になめらかに追従できるように自車両V0のアクセルやブレーキなどの制御量を決定する。Next, the preceding vehicle tracking unit 52 determines the control amount of the accelerator, brake, etc. of the host vehicle V0 so that the host vehicle V0 can smoothly follow the preceding vehicle V1 based on the relative speed and distance between the preceding vehicle V1 and the host vehicle V0 when the driver is performing ACC, so that the distance between the preceding vehicle V1 and the host vehicle V0 is maintained at a constant distance set by the driver and below the upper limit speed.

追跡対象変更部53では、先行車追従中に割込車V2が、先行車V1と自車両V0の間に割り込んで来ていると先行車候補判定部84で判定された場合には、追従対象とする車両を変更するタイミングを判断する。 In the tracking target change unit 53, when the preceding vehicle candidate determination unit 84 determines that a cutting-in vehicle V2 has cut in between the preceding vehicle V1 and the vehicle itself V0 while following the preceding vehicle, the tracking target change unit 53 determines the timing to change the vehicle to be followed.

反対に、近距離から接近する車両は、ステレオカメラ部1の画像上で側面のみが撮像されていたり、背面が撮像されている場合であっても画像内の背面は極一部のみであったりする。このような場合、側面が大きく映るシーンにおいては、従来手法では接近車両の検知や速度推定が不安定となり、制御利用不可などの判断になる場合も多い。On the other hand, when a vehicle approaches from a close distance, only the side of the vehicle is captured in the image of the stereo camera unit 1, or even if the rear of the vehicle is captured, only a small part of the rear of the vehicle is shown in the image. In such cases, in scenes where the side of the vehicle is widely visible, conventional methods tend to be unstable in detecting the approaching vehicle and estimating its speed, and it is often determined that control cannot be used.

このため、本実施例においては、側面抽出部6からはじめる側面をベースとした割込車検知手法で、側面が大きく見える車両の安定的な車体輪郭の検知と速度推定を実施している。これらにより得られた情報を基に、割込車判定部8での判定結果を利用して、近距離における割込車V2による緊急ブレーキや回避など含めて統合判定部54において警報タイミングや制御内容を決定する。For this reason, in this embodiment, a side-based cutting-in vehicle detection method beginning with side extraction unit 6 is used to stably detect the vehicle body contour and estimate the speed of vehicles whose sides appear large. Based on the information obtained by these methods, and using the judgment results from cutting-in vehicle judgment unit 8, the integrated judgment unit 54 determines the timing of warnings and the content of control, including emergency braking and avoidance measures for cutting-in vehicle V2 at close range.

また、統合判定部54においては、上記の得られた情報から、車線内もしくは走行路内を避ける制御をドライバーが許可している場合において、ブレーキを踏むだけの制御とすべきか、車線内の立体物の空き状況、もしくは、路肩までを含めた走行路の立体物の空き状況を見たうえで操舵しながらの回避とブレーキ制御がよいか統合的な判断を実施してもよい。また、白線内の回避だけでなく路肩検知や自車全周をセンシングできている場合においては、路肩への退避なども統合判定部において実施する。自車両V0の少し斜め先を進んでいる車両が右前などにいるような場合において周囲を走る車両がいないような場合には、左側に白線を超えながらの回避操舵の判定を実施、左側車線を走行する車両や路肩なども同時にセンシングすることで退避を実施する。 In addition, in the integrated judgment unit 54, when the driver has permitted control to avoid obstacles within the lane or the roadway, based on the information obtained above, an integrated judgment may be made as to whether to simply apply the brakes, or whether avoidance while steering and braking should be performed after checking the availability of three-dimensional objects within the lane or the availability of three-dimensional objects on the roadway including the shoulder. In addition to avoidance within the white lines, when shoulder detection and sensing of the entire circumference of the vehicle are possible, the integrated judgment unit may also perform evacuation to the shoulder. When a vehicle traveling slightly diagonally ahead of the vehicle V0 is on the right front and there are no surrounding vehicles, a judgment is made to perform evasive steering while crossing the white line to the left, and evacuation is performed by simultaneously sensing vehicles traveling in the left lane and the shoulder of the road.

・車両制御部9
車両制御部9においては、上記で判別された警報、制御内容に従って、音や車速制御、緊急ブレーキ、操舵などを実施する。
Vehicle control unit 9
The vehicle control unit 9 performs sound and vehicle speed control, emergency braking, steering, etc., in accordance with the warning and control content determined above.

<図21 処理フロー>
以下、図21のフローチャートを用いて、上記した構成の外界認識装置100による処理手順を説明する。
<Fig. 21 Processing flow>
Hereinafter, a processing procedure performed by the external environment recognition device 100 having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップS1では、ステレオカメラ部1の左右カメラは、自車両V0の前方の左画像PLと右画像PRを撮像する(図3B参照)。First, in step S1, the left and right cameras of the stereo camera unit 1 capture a left image PL and a right image PR of the area in front of the host vehicle V0 (see Figure 3B).

次に、ステップS2では、ステレオカメラ部1の画像処理部は、左右画像の平行化と感度補正を実施後に、ステレオマッチングを実施し、視差画像を生成する。Next, in step S2, the image processing unit of the stereo camera unit 1 performs stereo matching after parallelizing the left and right images and performing sensitivity correction, to generate a disparity image.

ステップS3では、視差投票部2は、ステップS2で得た視差画像を利用して、UD空間に視差値Dを投票する(図4参照)。この視差値投票では、奥行きが同一かつ画像上の横座標が同一であるような視差が存在する場合、つまり画像上に映る路面に鉛直に立つ立体物がある場合に視差の投票が、UD空間の同じ場所に集まりやすい仕組みとなる。つまり、このUD空間を利用することで、立体物が存在する場所には視差投票値が累積されることとなる。このためUD空間上で投票値が高い場所を探索することで、立体物の存在がわかることとなる。このUD空間を利用しながら、周囲環境をセンシングする。In step S3, the disparity voting unit 2 uses the disparity image obtained in step S2 to vote for a disparity value D in the UD space (see FIG. 4). In this disparity value voting, when there is disparity with the same depth and the same horizontal coordinate on the image, that is, when there is a three-dimensional object standing vertically on the road surface reflected in the image, the disparity votes tend to gather in the same place in the UD space. In other words, by using this UD space, disparity vote values are accumulated in places where three-dimensional objects exist. Therefore, by searching for places in the UD space with high vote values, the presence of a three-dimensional object can be detected. The surrounding environment is sensed using this UD space.

ステップS4では、背面抽出部3は、UD空間に投票された結果を利用して立体物の背面を抽出するために、UD空間を横方向にスキャンし、立体物候補を探索する(図5A参照)。横方向に探索するために、背面がカメラから見て横方向に広がっている立体物に関しては安定的な検知が可能となる。特に、車両背面に関しては、車両同士が基本的に同一な方向を向いていることが多いため、基本的にはこの処理にて車両の背面が検出することが可能であり、先行車V1への緊急ブレーキや、先行車V1の追従にはこの処理によって抽出された車両背面候補を利用する。この処理の中では2輪車や歩行者、電柱などの立体物も抽出対象となっており、幅がある程度以上ある立体物については一旦抽出し、この後、歩行者か4輪車か2輪車などの、走行物体に関しては、その種別特定処理まで実施する。In step S4, the back surface extraction unit 3 horizontally scans the UD space to search for three-dimensional object candidates in order to extract the back surface of the three-dimensional object using the results of voting in the UD space (see FIG. 5A). Since the search is performed horizontally, a three-dimensional object whose back surface extends horizontally as viewed from the camera can be detected stably. In particular, since the vehicles are often facing the same direction, the back surface of the vehicle can be detected by this process, and the vehicle back surface candidates extracted by this process are used for emergency braking of the preceding vehicle V1 and following the preceding vehicle V1. In this process, three-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, pedestrians, and utility poles are also extracted, and three-dimensional objects with a certain width or more are extracted once, and then, for running objects such as pedestrians, four-wheeled vehicles, and two-wheeled vehicles, the type identification process is performed.

ステップS5では、先行車識別部4は、ステップS4で抽出した立体物候補の中から、車両想定幅以内の立体物候補に対しては識別処理を実施し、車両かどうかを識別する。更に、レーン認識結果が得られる場合には、この結果を併用することで、隣接車線の車両か先行車V1かどうかを判断する。更に、立体物候補の中から2輪車としての想定幅以内の物体に対して、2輪車かどうかの判別も同時に実施する。同様に、歩行者に関しても実施し、特に車両運転中に、衝突、接触などを気にする移動体に関しては種別なども特定することで、信頼性を向上させる。In step S5, the preceding vehicle identification unit 4 performs an identification process on the three-dimensional object candidates extracted in step S4 that are within the vehicle's expected width, and identifies whether they are vehicles or not. Furthermore, if a lane recognition result is obtained, this result is used in combination to determine whether the object is a vehicle in an adjacent lane or the preceding vehicle V1. Furthermore, for objects within the expected width for a two-wheeled vehicle among the three-dimensional object candidates, a determination is simultaneously made as to whether they are two-wheeled vehicles or not. Similarly, this is also performed on pedestrians, and by identifying the type of moving object for which collisions or contact are of concern, particularly while driving a vehicle, reliability is improved.

上記したステップS4,S5による、従来の立体物検知や車両検知などは基本的に、自車両V0に対して対面する壁を探すような手法で、立体物をとらえることで処理を簡素化したものである。この手法自体は、自車進路R0に存在する立体物をとらえ緊急ブレーキをかけるため、もしくは、先行車V1への追従という観点でいえば、非常に効率的な手法であった。しかしながら欠点としては、自車両V0の側面に対して接触するような壁、割込車側面などを扱うには、不十分であり、立体物の傾きや位置などを正確にとらえにくい欠点がある。Conventional three-dimensional object detection and vehicle detection using steps S4 and S5 described above are basically methods for searching for walls facing the vehicle V0, and are simplified by capturing three-dimensional objects. This method itself is very efficient from the viewpoint of capturing three-dimensional objects in the vehicle's path R0 and applying emergency braking, or following the preceding vehicle V1. However, it has drawbacks, such as being insufficient for handling walls that come into contact with the side of the vehicle V0, or the side of a cutting-in vehicle, and making it difficult to accurately capture the inclination and position of three-dimensional objects.

これまでの基本機能といえる車両や歩行者など比較的、立体物の高さが高く、かつ自車進路R0に入った場合だけ制御対象となるような場合には充分であったが、近年基本機能の搭載だけでなく、進路周囲の走行環境に対する制御なども考慮した場合には不足もある手法であった。このため、本発明では、背面を探索する従来処理(ステップS4,S5)では、対応が困難な割込車V2との接触判定や、割り込み時の先行車追従対象の切替判定などを実施するため、上記のステップS4,S5と並行して、以下のステップS6~S8を実行する。 The basic function of the past was sufficient when three-dimensional objects such as vehicles and pedestrians were relatively high and were controlled only when they entered the vehicle's path R0, but in recent years, this method has been insufficient when considering not only the incorporation of basic functions but also control of the driving environment around the path. For this reason, in the present invention, in order to perform contact judgment with a cutting-in vehicle V2, which is difficult to handle in the conventional processing (steps S4 and S5) that searches for the rear, and to perform switching judgment of the preceding vehicle to be followed when cutting in, the following steps S6 to S8 are executed in parallel with the above steps S4 and S5.

隣接車線を走行する近距離の割込車V2の場合には、自車両V0から大きく側面が見えるために背面よりも側面を抽出する方が安定性である場合が多く、特に背面の一部もしくはすべてがカメラから見えていない場合も存在し、横方向に探索する背面抽出処理(ステップS4)では、安定かつ正確に割込車V2の側面を抽出できない。In the case of a cutting-in vehicle V2 traveling close by in an adjacent lane, the side of the vehicle is largely visible from the vehicle's own vehicle V0, so it is often more stable to extract the side of the vehicle rather than the back. In particular, there are cases in which part or all of the back of the vehicle is not visible from the camera, and the back extraction process (step S4), which searches laterally, cannot stably and accurately extract the side of the cutting-in vehicle V2.

そこで、ステップS6では、側面抽出部6は、側面探索を実施し、割込車V2の側面を抽出する(図8、図9参照)。更に、本ステップでは割込車V2を探索対象としているので、側面抽出部6は、ある程度の高さがある立体物かつ、奥行き長さがある程度以上あるか、さらに、自車方向へ接近しているかを判断することで割込車候補であるかどうかを判定する。Therefore, in step S6, the side surface extraction unit 6 performs a side surface search and extracts the side surface of the cutting-in vehicle V2 (see Figures 8 and 9). Furthermore, since the cutting-in vehicle V2 is the search target in this step, the side surface extraction unit 6 determines whether it is a three-dimensional object with a certain height, a certain depth length, and whether it is approaching the vehicle's own vehicle, thereby judging whether it is a candidate for a cutting-in vehicle.

ステップS7では、直角形状フィッティング部7は、割込車候補が実際に割込車V2であれば、その側面線分に対して直角に背面線分が存在することを利用して、側面線分の先端と後端位置の再フィッティング処理(図11,図12参照)と、さらには背面探索処理(図13A、図13B参照)を実施することで、より安定的な直角形状を探索する。これにより従来は難しかった、自車両V0に対して側面のみ、もしくは背面の一部が欠けた車両、側面の方が背面より大きく見える車両に対して安定的な輪郭形状をとらえることが可能となり、接触や、追従対象の先行車の切替などを正確に判断するための情報が取得可能となる。In step S7, if the candidate vehicle is actually the vehicle V2, the right-angle fitting unit 7 uses the fact that a back line segment exists at a right angle to the side line segment to perform a refit process (see Figs. 11 and 12) of the leading edge and trailing edge positions of the side line segment, and further a back search process (see Figs. 13A and 13B) to search for a more stable right-angle shape. This makes it possible to capture a stable outline shape for vehicles that are missing only the side or part of the back relative to the vehicle V0, or vehicles whose side appears larger than the back, which was previously difficult to do, and makes it possible to obtain information for accurately determining contact, switching of the preceding vehicle to be followed, etc.

更に、車両の速度に関しては、この輪郭形状内の特徴点の動きを画像上で探索することで更なる高精度化を実施する(図17参照)。これは視差画像と原画像の解像度に差があるときに特に必要となってくる。視差画像など、後処理用に加工された画像情報は、原画像と比較して解像度が低いことが多い。このため、速度算出には解像度の高い原画像を利用すれば精度が高い。このため原画像を利用し、抽出された輪郭形状内においてフローを算出することで相対速度を算出、輪郭形状であることを考慮することで、視差を利用した奥行き方向の速度と、横方向の速度を同時に算出する。更に背景に対しても同じように静止物の速度を算出することで、静止物に対する割込車V2の移動速度(絶対速度も算出する。)
ステップS8では、割込車判定部8は、割込車候補の相対位置、速度、絶対的な位置、速度、白線位置、自車挙動などを利用することで、自車両V0の運転に影響を及ぼす割込車V2かどうかを判定する。接触などの可能性がある場合には、接触の角度にもよるがお互いの輪郭形状を考慮した場合には、自車両V0が緊急ブレーキする方がよいか、もしくは操舵による車線内回避、もしくは路肩も含めた回避候補がよいかなどを判断する。また、先行車追従中であれば、接触や衝突の恐れがないにしても、追従するための対象屋の切替をどのタイミングで実施するかなどを判断する。
Furthermore, regarding the speed of the vehicle, the movement of the characteristic points within this contour shape is searched for on the image to further improve the accuracy (see FIG. 17). This is especially necessary when there is a difference in resolution between the parallax image and the original image. Image information processed for post-processing, such as parallax images, often has a lower resolution than the original image. For this reason, accuracy is high if the original image with a high resolution is used for the speed calculation. For this reason, the original image is used, and the relative speed is calculated by calculating the flow within the extracted contour shape, and by taking into account the contour shape, the speed in the depth direction using parallax and the speed in the lateral direction are calculated simultaneously. Furthermore, the speed of stationary objects in the background is calculated in the same way, and the moving speed of the cutting-in vehicle V2 relative to the stationary objects (the absolute speed is also calculated).
In step S8, the cutting-in vehicle determination unit 8 uses the relative position, speed, absolute position, speed, white line position, vehicle behavior, etc. of the cutting-in vehicle candidate to determine whether the cutting-in vehicle V2 will affect the driving of the host vehicle V0. If there is a possibility of contact, etc., depending on the angle of contact and taking into account the contour shapes of each vehicle, it determines whether the host vehicle V0 should apply emergency braking, or whether it should avoid the vehicle within the lane by steering, or whether it should consider avoidance candidates including the shoulder of the road. Also, if the host vehicle is following the preceding vehicle, it determines when to switch the target vehicle to follow, even if there is no risk of contact or collision.

ステップS9では、接触追跡判定部5は、先行車識別情報と自車挙動、更には、割込車V2と判断された車両の情報を利用して、自車両V0との衝突、接触を判定する。自車挙動を考慮しながら自車両V0の輪郭情報と、他車両の輪郭情報を利用することで、正面に対する衝突以外に接触や、車体角と側面の衝突などを含めて正確な接触事故の判定を可能とする。また、誤警報、誤制御の抑制も可能とする。In step S9, the contact tracing determination unit 5 uses the preceding vehicle identification information, the vehicle's behavior, and information on the vehicle determined to be the cutting-in vehicle V2 to determine a collision or contact with the vehicle V0. By using the contour information of the vehicle V0 and the contour information of the other vehicle while taking into account the vehicle's behavior, it is possible to accurately determine a contact accident, including not only a head-on collision, but also contact, collisions with the vehicle corners and sides, etc. It is also possible to suppress false alarms and erroneous control.

また、接触間際の近距離を走行し、自車両V0にとっての新たな先行車V1として切り替わるような場合にも、先行車V1への乗り換えタイミングを適切に切り替えることで、自車両V0の自動追従走行自体がドライバーへ不安をいだかせるような速度などにならないような調整を実施する。安心できるタイミングで先行追従車両の切り替えを割込車V2に切り替えることで、安心できる車間の確保などに努める。他車両の運転自体がそうであったとしても自車両V0はできる限りすばやく、正確に安心できる相対距離や位置に移動するなど、安全、安心をドライバーに提供することが可能となる。自車両V0と他車両それぞれの直角形状であることを利用した簡易的ではあるが輪郭形状を利用した衝突、追跡判定を実施することで、従来は難しかった自車両V0の側面間際を通過するような割込車V2に対する適切な自車両V0の制御を安定的に実施することを可能とする。 In addition, even if the vehicle V0 travels close enough to come into contact with the preceding vehicle V1 and switches to the new preceding vehicle V1, the timing of switching to the preceding vehicle V1 is appropriately adjusted so that the automatic following driving of the vehicle V0 itself does not become a speed that makes the driver feel uneasy. By switching the preceding following vehicle to the cutting-in vehicle V2 at a safe timing, efforts are made to ensure a safe vehicle distance. Even if the driving of the other vehicle itself is like that, the vehicle V0 moves as quickly and accurately as possible to a safe relative distance and position, making it possible to provide safety and security to the driver. By performing a collision and tracking judgment that uses the outline shapes, which is simple but takes advantage of the right-angle shapes of the vehicle V0 and the other vehicle, it is possible to stably control the vehicle V0 appropriately against the cutting-in vehicle V2 that passes close to the side of the vehicle V0, which was previously difficult.

ステップS10では、車両制御部9は、ステップS9の判定結果に基づいて、警報、制御を実施、もしくは追従車の対象切替を実施する。In step S10, the vehicle control unit 9 issues an alarm, performs control, or switches the target vehicle to be followed based on the judgment result of step S9.

以上で説明したように、本実施例の外界認識装置によれば、先行車と自車両の間に割込車が割り込んだ場合、その割込車の側面情報に基づいて、その割込車を車両と認識することができる。また、その割込車と接触可能性があれば自車両を制動する一方、接触可能性がなければ、先行車追従制御における追従対象車を、従前の先行車から割込車に切り替えることで安定した走行を継続することができる。As described above, according to the external environment recognition device of this embodiment, when a vehicle cuts in between the preceding vehicle and the vehicle itself, the vehicle can be recognized as a vehicle based on the side information of the vehicle. Also, if there is a possibility of contact with the vehicle, the vehicle itself is braked, whereas if there is no possibility of contact, the vehicle to be followed in the preceding vehicle following control is switched from the previous preceding vehicle to the vehicle that cuts in, allowing the vehicle to continue driving stably.

100…外界認識装置、1…ステレオカメラ部、1L…左カメラ、1R…右カメラ、2…視差投票部、3…背面抽出部、4…先行車識別部、41…追跡部、42…車両背面候補選定部、43…車両識別部、44… 位置速度推定部、5…接触追跡判定部、51…衝突判定部、52…先行車追跡部、53…追跡対象変更部、54…統合判定部、6…側面抽出部、61…側面候補線探索部、62…車両候補判定部、63… 追跡部、64… 側面速度解析部、7…直角形状フィッティング部、71…側面先端フィッティング部、72…側面後端フィッティング部、73…側面ベースの背面探索部、74…検知ベース線切替部、75…背面ベースの側面探索部、76…詳細形状フィッティング部、77…特徴点追跡/速度推定部、78…車両識別部、8…割込車判定部、81…白線情報部、82…同一車線合流判定部、83…混雑複雑環境判定部、84…先行車候補判定部、85…接触可能性判定部、9…車両制御部、V0…自車両、V1…先行車、V2…割込車 100...external environment recognition device, 1...stereo camera unit, 1L...left camera, 1R...right camera, 2...parallax voting unit, 3...back surface extraction unit, 4...preceding vehicle identification unit, 41...tracking unit, 42...vehicle back surface candidate selection unit, 43...vehicle identification unit, 44...position and speed estimation unit, 5...contact tracing determination unit, 51...collision determination unit, 52...preceding vehicle tracking unit, 53...tracking target change unit, 54...integrated determination unit, 6...side surface extraction unit, 61...side surface candidate line search unit, 62...vehicle candidate determination unit, 63...tracking unit, 64... Side speed analysis unit, 7...right angle shape fitting unit, 71...side leading edge fitting unit, 72...side trailing edge fitting unit, 73...side-based rear search unit, 74...detection base line switching unit, 75...rear-based side search unit, 76...detailed shape fitting unit, 77...feature point tracking/speed estimation unit, 78...vehicle identification unit, 8...cutting in vehicle determination unit, 81...white line information unit, 82...same lane merging determination unit, 83...congested complex environment determination unit, 84...preceding vehicle candidate determination unit, 85...contact possibility determination unit, 9...vehicle control unit, V0...own vehicle, V1...preceding vehicle, V2...cutting in vehicle

Claims (10)

自車両に接近中の他車両の一部を撮像した左右の画像の視差に基づいて、前記他車両の
側面情報を前記画像から抽出する側面抽出部と、
前記側面情報に基づいて、前記他車両の背面位置を探索する背面探索部と、
前記側面情報および前記背面位置に基づいて、前記画像中の前記他車両に近似する直方
体形状をフィッティングする形状フィッティング部と、
前記直方体形状を用いて、前記他車両を前記自車両の前方車両として認識する他車両認
識部と、を有する外界認識装置において、
前記他車両認識部は、
前記前方車両と前記自車両の相対姿勢、もしくは、前記前方車両の前記画像での側面と
背面の長さの推定値に基づいて、
前記前方車両の側面を基準に側面を探索するか、前記前方車両の背面を基準に側面を探
索するかを切り替えることを特徴とする外界認識装置。
Based on the parallax between left and right images of a part of a vehicle approaching the own vehicle,
a side surface extraction unit for extracting side surface information from the image;
a rear surface search unit that searches for a rear surface position of the other vehicle based on the side surface information;
Based on the side information and the rear position, a rectangular object that is close to the other vehicle in the image is
a shape fitting unit that fits a body shape;
Using the rectangular parallelepiped shape, the vehicle is recognized as a vehicle ahead of the host vehicle.
In an external environment recognition device having a recognition unit ,
The other vehicle recognition unit,
Based on an estimated value of a relative posture between the forward vehicle and the host vehicle, or a length of a side and a rear of the forward vehicle in the image,
An external environment recognition device characterized by switching between searching for a side based on the side of the vehicle in front and searching for a side based on the rear of the vehicle in front.
自車両に接近中の他車両の一部を撮像した左右の画像の視差に基づいて、前記他車両の
側面情報を前記画像から抽出する側面抽出部と、
前記側面情報に基づいて、前記他車両の背面位置を探索する背面探索部と、
前記側面情報および前記背面位置に基づいて、前記画像中の前記他車両に近似する直方
体形状をフィッティングする形状フィッティング部と、
前記直方体形状を用いて、前記他車両を前記自車両の前方車両として認識する他車両認
識部と、を有する外界認識装置において、
前記側面情報は、前記他車両の側面の位置と姿勢、および、前記側面の前記画像におけ
る奥行方向の長さであり、
前記側面抽出部は、視差値と横画像座標の2軸を持った視差投票空間に、前記左右の画
像の視差を投票することで、前記他車両の側面情報を抽出することを特徴とする外界認識
装置。
Based on the parallax between left and right images of a part of a vehicle approaching the own vehicle,
a side surface extraction unit for extracting side surface information from the image;
a rear surface search unit that searches for a rear surface position of the other vehicle based on the side surface information;
Based on the side information and the rear position, a rectangular object that is close to the other vehicle in the image is
a shape fitting unit that fits a body shape;
Using the rectangular parallelepiped shape, the vehicle is recognized as a vehicle ahead of the host vehicle.
In an external environment recognition device having a recognition unit ,
The side information includes a position and a posture of the side of the other vehicle, and
is the length in the depth direction,
The side extraction unit extracts side information of the other vehicle by voting the disparity of the left and right images in a disparity voting space having two axes, a disparity value and a horizontal image coordinate.
自車両に接近中の他車両の一部を撮像した左右の画像の視差に基づいて、前記他車両の
側面情報を前記画像から抽出する側面抽出部と、
前記側面情報に基づいて、前記他車両の背面位置を探索する背面探索部と、
前記側面情報および前記背面位置に基づいて、前記画像中の前記他車両に近似する直方
体形状をフィッティングする形状フィッティング部と、
前記直方体形状を用いて、前記他車両を前記自車両の前方車両として認識する他車両認
識部と、を有する外界認識装置において、
前記側面情報は、前記他車両の側面の位置と姿勢、および、前記側面の前記画像におけ
る奥行方向の長さであり、
前記側面抽出部は、
前記画像を横方向に解析し、テクスチャの異なる位置を特定することで、もしくは、
前記左右の画像の視差を横方向に解析し、視差値の急変する位置を特定することで、
前記前方車両の側面先端の位置を高精度に抽出することを特徴とする外界認識装置。
Based on the parallax between left and right images of a part of a vehicle approaching the own vehicle,
a side surface extraction unit for extracting side surface information from the image;
a rear surface search unit that searches for a rear surface position of the other vehicle based on the side surface information;
Based on the side information and the rear position, a rectangular object that is close to the other vehicle in the image is
A shape fitting unit that fits a body shape;
Using the rectangular parallelepiped shape, the vehicle is recognized as a vehicle ahead of the host vehicle.
In an external environment recognition device having a recognition unit ,
The side information includes a position and a posture of the side of the other vehicle, and
is the length in the depth direction,
The side surface extraction unit is
By analyzing the image laterally and identifying locations of different textures, or
The disparity between the left and right images is analyzed in the horizontal direction, and a position where the disparity value changes suddenly is identified.
An external environment recognition device characterized by extracting the position of the side tip of the vehicle ahead with high accuracy.
自車両に接近中の他車両の一部を撮像した左右の画像の視差に基づいて、前記他車両の
側面情報を前記画像から抽出する側面抽出部と、
前記側面情報に基づいて、前記他車両の背面位置を探索する背面探索部と、
前記側面情報および前記背面位置に基づいて、前記画像中の前記他車両に近似する直方
体形状をフィッティングする形状フィッティング部と、
前記直方体形状を用いて、前記他車両を前記自車両の前方車両として認識する他車両認
識部と、を有する外界認識装置において、
前記側面情報は、前記他車両の側面の位置と姿勢、および、前記側面の前記画像におけ
る奥行方向の長さであり、
前記側面抽出部は、
前記前方車両の側面に対して背面が直角であることを前提に、前記背面の視差を側面側
に投票し、投票が最も累積した位置を側面後端と特定することで、
前記前方車両の側面後端の位置を高精度に抽出することを特徴とする外界認識装置。
Based on the parallax between left and right images of a part of a vehicle approaching the own vehicle,
a side surface extraction unit for extracting side surface information from the image;
a rear surface search unit that searches for a rear surface position of the other vehicle based on the side surface information;
Based on the side information and the rear position, a rectangular object that is close to the other vehicle in the image is
a shape fitting unit that fits a body shape;
Using the rectangular parallelepiped shape, the vehicle is recognized as a vehicle ahead of the host vehicle.
In an external environment recognition device having a recognition unit ,
The side information includes a position and a posture of the side of the other vehicle, and
is the length in the depth direction,
The side surface extraction unit is
On the assumption that the rear surface of the vehicle in front is perpendicular to the side surface of the vehicle in front, the parallax of the rear surface is voted toward the side surface, and the position with the most votes is identified as the rear end of the side surface.
An external environment recognition device characterized by extracting the position of the rear end of the side of the vehicle ahead with high accuracy.
請求項に記載の外界認識装置において、
前記側面抽出部は、
前記前方車両の側面に対して背面が直角であることを前提に、前記視差投票空間上で、
直線状にならぶ背面位置の視差を探索し、線上に最も投票が累積した線を背面候補線とし
て抽出することを特徴とする外界認識装置。
The external environment recognition device according to claim 2 ,
The side surface extraction unit is
On the assumption that the rear surface of the vehicle in front is perpendicular to the side surface of the vehicle in front, in the disparity voting space,
An external environment recognition device that searches for disparity between rear surface positions arranged in a straight line and extracts the line with the most accumulated votes as a rear surface candidate line.
自車両に接近中の他車両の一部を撮像した左右の画像の視差に基づいて、前記他車両の
側面情報を前記画像から抽出する側面抽出部と、
前記側面情報に基づいて、前記他車両の背面位置を探索する背面探索部と、
前記側面情報および前記背面位置に基づいて、前記画像中の前記他車両に近似する直方
体形状をフィッティングする形状フィッティング部と、
前記直方体形状を用いて、前記他車両を前記自車両の前方車両として認識する他車両認
識部と、を有する外界認識装置において、
前記他車両認識部は、前記前方車両の側面の法線に対して垂直な直線と、前記前方車両
の背面の法線に対して垂直な直線の交点を算出することで、前記前方車両の後角を正確に
算出することを特徴とする外界認識装置。
Based on the parallax between left and right images of a part of a vehicle approaching the own vehicle,
a side surface extraction unit for extracting side surface information from the image;
a rear surface search unit that searches for a rear surface position of the other vehicle based on the side surface information;
Based on the side information and the rear position, a rectangular object that is close to the other vehicle in the image is
a shape fitting unit that fits a body shape;
Using the rectangular parallelepiped shape, the vehicle is recognized as a vehicle ahead of the host vehicle.
In an external environment recognition device having a recognition unit ,
The other vehicle recognition unit accurately calculates the rear angle of the vehicle ahead by calculating the intersection of a straight line perpendicular to the normal of the side of the vehicle ahead and a straight line perpendicular to the normal of the rear of the vehicle ahead.
自車両に接近中の他車両の一部を撮像した左右の画像の視差に基づいて、前記他車両の
側面情報を前記画像から抽出する側面抽出部と、
前記側面情報に基づいて、前記他車両の背面位置を探索する背面探索部と、
前記側面情報および前記背面位置に基づいて、前記画像中の前記他車両に近似する直方
体形状をフィッティングする形状フィッティング部と、
前記直方体形状を用いて、前記他車両を前記自車両の前方車両として認識する他車両認
識部と、を有する外界認識装置において、
前記他車両認識部は、前記画像を複数フレーム利用し、
前記直方体形状内の前記前方車両を追跡することで、前記前方車両の相対速度ベクトル
を算出するとともに、
前記直方体形状外において、静止物の速度ベクトルを算出することで、前記前方車両の
絶対速度を推定することを特徴とする外界認識装置。
Based on the parallax between left and right images of a part of a vehicle approaching the own vehicle,
a side surface extraction unit for extracting side surface information from the image;
a rear surface search unit that searches for a rear surface position of the other vehicle based on the side surface information;
Based on the side information and the rear position, a rectangular object that is close to the other vehicle in the image is
a shape fitting unit that fits a body shape;
Using the rectangular parallelepiped shape, the vehicle is recognized as a vehicle ahead of the host vehicle.
In an external environment recognition device having a recognition unit ,
The other vehicle recognition unit uses a plurality of frames of the image,
Calculating a relative velocity vector of the forward vehicle by tracking the forward vehicle within the rectangular parallelepiped shape;
An external environment recognition device characterized in that an absolute speed of the vehicle ahead is estimated by calculating a speed vector of a stationary object outside the rectangular parallelepiped shape.
先行車追従制御中に、車載フロントセンサから取得した自車両前方の3次元情報に基づ
いて、自車両前方に割り込む割込車を認識する外界認識方法であって、
前記3次元情報が示す奥行き距離を、奥行き距離と画像横座標の2軸を持った投票空間
に投票する投票ステップと、
俯瞰図上での自車両の進路に対して所定角度内の線分を、前記投票空間内で探索する線
分探索ステップと、
探索した前記所定角度内の線分から、前記割込車の側面を抽出する側面抽出ステップと

抽出した側面に基づいて、前記割込車の背面を抽出する背面抽出ステップと、
抽出した側面と背面に基づいて、前記割込車を認識する割込車認識ステップと、
を有することを特徴とする外界認識方法。
An external environment recognition method for recognizing a vehicle that cuts in ahead of a vehicle based on three-dimensional information of a front area of the vehicle acquired from an on-vehicle front sensor during a preceding vehicle following control, comprising:
a voting step of voting the depth distance indicated by the three-dimensional information in a voting space having two axes of the depth distance and the image abscissa;
a line segment searching step of searching, within the voting space, for a line segment within a predetermined angle with respect to a path of the host vehicle on the overhead view;
a side surface extraction step of extracting a side surface of the cutting-in vehicle from the line segment within the predetermined angle that has been searched for;
a back surface extraction step of extracting a back surface of the cutting-in vehicle based on the extracted side surface;
a cutting-in vehicle recognition step of recognizing the cutting-in vehicle based on the extracted side and rear faces;
An external environment recognition method comprising:
請求項に記載の外界認識方法において、
前記側面抽出ステップでは、前記所定角度内の線分のうち、前記自車両に最も近い線分
を前記割込車の側面として抽出することを特徴とする外界認識方法。
The method for recognizing an external environment according to claim 8 ,
The side surface extraction step includes extracting, from among the line segments within the predetermined angle, a line segment that is closest to the host vehicle as the side surface of the cutting-in vehicle.
請求項に記載の外界認識方法において、
前記割込車との接触可能性を判定する接触判定ステップと、
接触可能性があれば、前記自車両に制動を指令する制動指令ステップと、
制動可能性がなければ、前記割込車を追従対象に変更する追従対象変更ステップと、
を更に有することを特徴とする外界認識方法。
The method for recognizing an external environment according to claim 8 ,
a contact determination step for determining a possibility of contact with the cutting-in vehicle;
a braking command step of commanding the host vehicle to brake if there is a possibility of contact;
a step of changing the vehicle to be followed if there is no possibility of braking;
The external environment recognition method further comprises:
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