物體檢測裝置的製作方法

2023-05-18 15:03:16

專利名稱：物體檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據多個位置檢測結果**測物體的物體檢測裝置。
背景技術：
近年，開發有碰撞減輕裝置、車間距離控制裝置、以及跟蹤行駛裝 置等駕駛輔助裝置。在這些駕駛輔助裝置中，重要的是檢測行駛於本車 輛前方的車輛。對於物體檢測裝置，存在如下的裝置，即為了提高檢測 精度，而具有基於雷達的檢測單元以及基於立體照相機等的圖像的檢測 單元這2個檢測單元的裝置(例如，參照日本國特開2003-44995號公 報)。在具有這2個檢測單元的物體檢測裝置中，將根據雷達的信息所 檢測出的雷達檢測物和根據圖像的信息所檢測出的圖像檢測物進行對 照，判斷雷達檢測物和圖像檢測物是否為同一物體，將判斷為相同的物 體作為前方車輛等的檢測對象的物體來設定。特別地，在上述專利文獻 所記載的裝置中，在由雷達檢測出的多個檢測點中，將距離本車輛的距 離大致相等且彼此相互接近的檢測點彼此作為表示一個物體的點列組 合，將該組合後的點列作為雷達檢測物。
然而，根據車輛和人等檢測對象的物體的種類不同，物體的大小各 有不同。因此，若不管物體的種類而在同一搜索區域將多個檢測結果進 行綜合，則會出現將超過需要的檢測結果進行綜合的情況，因而有可能 推定出的物體比實際的要大。例如，對於上述的物體檢測裝置，當在同 一搜索區域進行了組合處理的情況下，若在距離本車輛大致相等距離的 位置存在相互接近的不同的物體(例如，行人從樹的旁邊通過，或摩託 車與汽車並行行駛)，則會將該不同的物體作為表示1個物體的點列而 組合。

發明內容
因此，本發明的課題在於提供可以根據物體的種類而高精度地檢測物 體的物#*測裝置。本發明所涉及的物^測裝置，其特徵在於，具備物體位置檢測單 元，用以檢測物體位置；物體種類推定單元，用以推定物體種類；物體推 定單元，其綜合搜索區域內的基於物體位置檢測單元得到的多個位置檢 測結果來推定物體的大小，該物體檢測裝置基於物體種類推定單元所推 定的物體種類來設定搜索區域。
在該物體檢測裝置中，利用物體位置檢測單元來檢測物體位置，取 得多個位置檢測結果。而且，在物體檢測裝置中，利用物體種類推定單 元來推定檢測出的物體的種類，並根據該推定出的種類來設定搜索區 域。並且，在物體位置檢測裝置中，利用物體推定單元將搜索區域內的 多個位置檢測結果綜合，利用該多個位置檢測結果來推定物體的大小。 物體，根據其種類(例如，人，汽車)的不同而大小各異。因此，為了 高精度地檢測出某個物體，也有必要將綜合了多個位置檢測結果後的物 體的大小作為對應於物體種類的合適的大小來進行推定。因此，在該物 體檢測裝置中，通過與物體的種類相應設定搜索區域，來按照物體的種 類對綜合了多個位置檢測結果的物體的大小加以限制。其結果，不會超 過需要地綜合位置檢測結果而作為大的物體進行推定，因此能夠與物體 的種類相應地高精度地檢測物體。
此外，也可以構成為，物體位置檢測單元由1個檢測單元構成，通 過該1個檢測單元來取得多個位置檢測結果，或者，也可以構成為，物 體位置檢測單元由多個檢測單元構成，取得利用多個檢測單元分別檢測 出的位置檢測結果。物體的大小，可以是物體橫向的大小、縱深方向的 大小、高度方向的大小中的任何一種大小，或者也可以是將2個方向大 小組合後的大小(二維大小)或將3個方向的大小組合後的大小(三維 大小)。
本發明的上述物體檢測裝置也可以構成為，物體位置檢測單元使用 多個位置檢測基準來檢測物體位置，物體種類推定單元基於由物體位置 檢測單元能檢測出物體位置的位置檢測基準來推定物體種類，基於能檢 測出物體位置的位置檢測基準來設定搜索區域。
在該物體檢測裝置中，利用物體位置檢測單元，使用多個位置檢測 基準來檢測物體位置。而且，在物體檢測裝置中，利用物體種類推定單 元，針對每個由物體位置檢測單元所檢測出的物體，根據檢測出該物體位置時的位置檢測基準來推定物體種類。從而，由於根據物體種類來設 定搜索區域，所以成為基於檢測出物體位置時的位置檢測基準來設定搜 索區域。例如，汽車和行人為檢測對象的情況下，在物體位置檢測單元 中設定了汽車用位置檢測基準和行人用位置檢測基準。在利用物體位置 檢測單元根據行人用位置檢測基準檢測出物體位置的情況下，物體種類 推定單元推定物體種類為行人，設定基於行人的大小的搜索區域( <基 於汽車大小的搜索區域)。從而，由在該搜索區域內被綜合的多個位置 檢測結果構成的物體的大小是考慮了該行人的大小之後的搜索區域以 下的大小，而不會是大大超過行人大小的大小。這樣，在該物體檢測裝 置中，通過設置與物體的種類相聯繫的位置檢測基準，可以容易地推定 物體種類(進而，可以按物體種類容易地設定搜索區域)。
本發明的上述物體檢測裝置也可以構成為，物體位置檢測單元是接
感器和對所拍攝的圖像進行解析來檢測物體位置的圖像傳感器，物體推 定單元綜合搜索區域內的基於雷達傳感器得到的位置檢測結果和基於 圖像傳感器得到的位置檢測結果，雷達傳感器使用多個位置檢測基準來 檢測物體位置，物體位置是物體橫向的位置，以由雷達傳感器所檢測的 物體位置為基準，基於由雷達傳感器能檢測出物體的位置檢測基準來設 定搜索區域。
在該物體檢測裝置中，利用雷達傳感器，使用多個位置檢測基準， 基於雷達信息檢測物體位置(至少是橫向位置)。另外，在物體檢測裝 置中，利用圖像傳感器，基於拍攝圖像來檢測物體位置(至少橫向位置)。 而且，在物體檢測裝置中，按雷達傳感器所檢測出的每個物體，基於檢 測出該物體位置時的位置檢測基準來推定物體種類，將由雷達傳感器檢 測出的物體的橫向位置作為基準，設定基於檢測出該物體位置時的位置 檢測基準的搜索區域。並且，在物體檢測裝置中，利用物體推定單元， 按雷達傳感器所檢測出的每個物體，綜合所設定的各搜索區域內的基於 雷達信息的位置檢測結果和基於拍攝圖像的位置檢測結果，利用該多個 位置檢測結果來推定物體的橫向大小。這樣，在該物體檢測裝置中，通 過在雷達傳感器中以多個位置檢測基準來檢測物體位置，可以按每個物 體種類容易地設定搜索區域，並且，通過使用雷達信息和拍攝圖像可以 高精度地推定物體橫向的大小。本發明的上述物體檢測裝置也可以構成為，雷達傳感器中的位置檢
的閾值，在使用大的接收強度的閾值進行了檢測時與使用小的接收強度 的閾值進行了檢測時相比，其搜索區域大。
在該物體檢測裝置中，利用雷達傳感器，接收所掃描的電磁波被物 體反射回來的反射波，利用多個位置檢測基準(閾值)來分別判斷其接 收強度。而且，在物體檢測裝置中，對於用大的接收強度的閾值檢測出 的物體，與用小的接收強度的閾值檢測出的物體相比，設定大的搜索區
域。這裡，基於每個物體種類針對電磁波的反射特性來設定位置檢測基 準，對於電磁波反射率高的物體作為接收強度的閾值設定較大的值，對 於電磁波反射率低的物體作為接收強度的閾值設定較小的值。並且，對 於電磁波反射率高的物體，假定是比電磁波反射率低的物體大的物體， 較大地設定其搜索區域。例如，汽車相當於電磁波反射率高的物體，而 行人(人)相當於電磁波反射率低的物體。這樣，在該物體檢測裝置中， 通過利用對應每一物體種類電磁波接收強度不同這點，可以容易地按每 一物體種類設定搜索區域。


圖l是本實施方式涉及的碰撞減輕裝置的構成圖。
圖2是針對高閾值毫米波目標的搜索範圍。 圖3是針對低閾值毫米波目標的搜索範圍。
圖4是針對行人的搜索範圍的比較例，其中(a)是設成低閾值用的 搜索範圍的情況，(b)是設成高閾值用的搜索範圍的情況。
圖5是針對路上鐵板的搜索範圍的比較例，其中(a)是設成低閾值 用的搜索範圍的情況，(b)是設成高閾值用的搜索範圍的情況。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明涉及的物體檢測裝置的實施方式進行說明。在本實施方式中，將本發明涉及的物體檢測裝置適用於搭載於車輛 的碰撞減輕裝置中。本實施方式涉及的碰撞減輕裝置作為檢測對象檢測 前方的汽車和行人，為了防止、減輕與這些檢測物體之間的碰撞而進行 各種控制。特別地，在本實施方式涉及的碰撞減輕裝置中，為了檢測前
方物體，而具有毫米波雷達和立體照相機這2種檢測單元，通過將基於 毫米波雷達得到的檢測物體和基於立體照相機得到的檢測物體進行對 照來檢測前方物體。
參照圖1~圖3，對碰撞減輕裝置1進行說明。圖1是本實施方式涉 及的碰撞減輕裝置的構成圖。圖2是針對高閾值毫米波目標的搜索範圍。 圖3是針對低閾值毫米波目標的搜索範圍。
碰撞減輕裝置l對前方的物體(汽車、行人)進行檢測，在檢測到 物體的情況下，根據碰撞的可能性來進行制動控制、懸架(suspension) 控制、座席安全帶控制、以及報警控制。碰撞減輕裝置1，為了檢測前 方物體，根據毫米波雷達的信息來設定毫米波目標，並且根據立體照相 機的立體圖像來設定圖像目標，通過對照毫米波目標與圖像目標來設定 合成(fusion)目標。在該對照中，根據檢測毫米波目標時的2個閾值 來對檢測出的物體的種類進行推定，並將與該推定出的種類相應的搜索 範圍(搜索區域)內存在的毫米波目標和圖像目標綜合，來設定合成目 標。碰撞減輕裝置1具備毫米波雷達2、立體照相機3、車速傳感器4、 舵角傳感器5、橫擺率(yaw rate )傳感器6、制動ECU( Electronic Control Unit) 7、懸架控制致動器8、安全帶致動器9、蜂鳴器IO、以及碰撞減 輕ECU20等，這些單元利用CAN (Controller Area Network)(車內 LAN的標準接口規格)通信來收發各種信號。
首先，對各目標進行說明。亳米波目標是根據亳米波雷達2的信息 檢測出的物體。作為毫米波目標信息，設定可根據雷達信息獲得的到物 體的距離、物體的橫向位置。圖像目標是根據立體照相機3的立體圖像 檢測出的物體。作為圖像目標信息，設定可根據立體圖像獲得的到物體 的距離、物體的橫向位置(也包含物體的橫向寬度的信息)。合成目標 是可以判斯毫米波目標與圖像目標為同一物體的物體，且是將在同一搜 索範圍內存在的毫米波目標與圖像目標綜合後的物體。對於合成目標， 設定基於毫米波目標信息的距離、將毫米波目標信息和圖像目標信息綜合後的橫向位置(包含橫向寬度的信息)。橫向位置是以本車輛的車寬 方向的中心位置的本車輛的行進方向上的位置為基準的位置，將中心位
置的行進方向設為0，右側的橫向位置為正值，左側的橫向位置為負值.
作為相對於本車輛的相對的位置，可以用距離和橫向位置來規定各目標 位置。此外，作為毫米波目標信息此外還可以設定相對速度等，作為圖 像目標信息，此外還可以設定物體的縱深、物體高度和高度位置、以及 相對速度等。與此相應，合成目標信息也可以設定其他信息。
毫米波雷達2是用於利用毫米波檢測物體的雷達。將毫米波雷達2 安裝於本車輛的前側的中央。毫米波雷達2， 一邊在水平面內掃描，一 邊從本車輛向前方發送毫米波，並接收反射回來的毫米波。並且，在毫 米波雷達2中，將該毫米波的收發數據作為雷達信號發送到碰撞減輕 ECU20。在該收發數據中包含發送的毫米波信息(以本車輛行進方向 為中心的發送角度、發送時刻等)、是否接收到相對所發送的毫米波的 反射波的信息、在接收到反射波時其接收信息(接收角度、接收時刻、 接收強度等)等。該接收強度與毫米波的反射水平相當，表示反射毫米 波的物體的反射特性。
立體照相機3由2臺CCD (Charge Coupled Device)相機組成， 將2臺CCD相機配置在水平方向上且相隔有規定間隔。將立體照相機 3安裝於本車輛的前側中央。在立體照相機3中，將由2個CCD相機 拍攝的左右立體圖像的數據作為各圖像信號發送到碰撞減輕ECU20。
車速傳感器4是檢測本車輛的速度的傳感器。車速傳感器4將該檢 測值作為車速信號發送到碰撞減輕ECU20。舵角傳感器5是檢測方向 盤的舵角的傳感器。舵角傳感器5，將該檢測值作為舵角信號發送到碰 撞減輕ECU20。橫擺率傳感器6是檢測本車輛的橫擺率(旋轉角速度) 的傳感器。橫擺率傳感器6將該檢測值作為橫擺率信號發送到碰撞減輕 ECU20。
制動ECU7是對4輪的各車輪制動油缸的油壓進行調節，並對4輪 的制動力進行控制的ECU。制動ECU7根據各輪的目標制動力分別設 定油壓控制信號，並將該各油壓控制信號分別發送到改變各車輪制動油 缸油壓的制動控制致動器。特別地，制動ECU7，若從碰撞減輕ECU20 接收到針對各輪的目標制動力信號，則根據該目標制動力信號所表示的目標制動力來分別設定油壓控制信號。另外，制動控制致動器，若接收 到了油壓控制信號，則根據油壓控制信號所表示的目標油壓來改變車輪 制動油釭的油壓。
懸架控制致動器8是使4輪的各油壓式主動懸架的油壓變化的致動 器。懸架控制致動器8，若從碰撞減輕ECU20接收到針對各輪的目標 衰減力信號，則根據各目標衰減力信號所表示的目標衰減力來設定目標 油壓，並根據目標油壓使油壓式主動懸架的油壓變化。此外，圖l中雖 然只畫了 一個懸架控制致動器8 ，但分別按4輪的懸架的每一個設置了 該致動器。
安全帶致動器9是收拉各安全帶使安全帶的約束力發生變化的致動 器。安全帶致動器9，若從碰撞減輕ECU20接收到針對各安全帶的目 標收拉量信號，則根據各目標收拉量信號所表示的目標收拉量收拉安全 帶。此外，圖1中，雖然只畫了一個安全帶致動器9，但分別按每個安 全帶設置了該致動器。
蜂鳴器IO，若從碰撞減輕ECU20接收到報警信號，則輸出蜂鳴聲。
碰撞減輕ECU20是由CPU( Central Processing Unit )、 ROM( Read Only Memory)、 RAM (Random Access Memory)等構成的電子控制 單元，統一控制碰撞減輕裝置1。在碰撞減輕ECU20中，構成有行進 方向推定部21、亳米波目標設定部22、圖像目標設定部23、合成邏輯 部24、碰撞預測部25及車輛控制部26。碰撞減輕ECU20接收來自亳 米波雷達2的雷達信號及來自立體照相機3的各圖像信號，並且接收來 自車速傳感器4的車速信號、來自舵角傳感器5的舵角信號、及來自橫 擺率傳感器6的橫擺率信號。並且，碰撞減輕ECU20，每隔基於CPU 主時鐘的一定時間，使用各信號進行各部分21-26的處理，檢測前方的 汽車和行人等，根據與這些檢測出的物體之間碰撞的可能性進行針對制 動ECU7、懸架控制致動器8、安全帶致動器9、蜂鳴器10的控制。
此外，在本實施方式中，亳米波雷達2及亳米波目標設定部22相 當於權利要求中記載的雷達傳感器(物體位置檢測單元)，立體照相機3 及圖像目標設定部23相當於權利要求中記載的圖像傳感器(物體位置 檢測單元)，合成邏輯部24相當於權利要求中記載的物體種類推定單元以及物體推定單元。
對行進方向推定部21進行說明。碰撞減輕ECU20根據車速、舵角、 橫擺率來推定本車輛的行進方向。此外，這裡構成為使用車速、舵角、 橫擺率來求出行進方向，但也可以只使用其中 一部分的車輛信息來求出 行進方向，或者使用其他的車輛信息來求出行進方向。
對毫米波目標設定部22進行說明。碰撞減輕ECU20,為了判斷前 方是否存在物體，作為判定亳米波的反射波的接收強度的閾值，具有高 閾值和低閾值。高閾值是用於檢測針對毫米波的反射率高的物體的閾 值，是主要假定了汽車為檢測對象的閾值。低閾值是用於檢測針對毫米 波的反射率低的物體的閾值，是主要假定了行人為檢測對象的閾值。因 此，可以根據毫米波目標是利用高閾值檢測出來的還是利用低閾值檢測 出來的，來推定該檢測出的物體的種類。高閾值及低閾值是根據將檢測 對象設為汽車和人的基於毫米波雷達的實驗而被預先設定的，且保持於 碰撞減輕ECU20。
碰撞減輕ECU20,對接收強度是否高於高閾值進行判定。在接收強 度高於高閾值的情況下(前方存在針對毫米波的反射率高的物體的情 況)，碰撞減輕ECU20，利用表示高於該高閾值的接收強度的毫米波收 發數據來設定高閾值毫米波目標。在接收強度在高閾值以下的情況下， 碰撞減輕ECU20對處於該高閾值以下的接收強度是否高於低閾值進行 判定。在接收強度比低閾值高的情況下(前方存在針對亳米波的反射率 低的物體的情況)，碰撞減輕ECU20，利用表示高於該低閾值的接收強 度的亳米波收發數據來設定低閾值亳米波目標。在接收強度在低閾值以 下的情況下，該接收強度處於噪聲水平，不作為物體檢測出。在基於毫 米波雷達2的物體檢測中，如這樣，在接收到接收強度比高閾值或低閾 值高的亳米波的情況下，表示已經檢測到物體，因此，每接收到一次比 高閾值或低閾值高的亳米波，就會得到一個毫米波目標。
在設定高閾值毫米波目標或低閾值毫米波目標時，碰撞減輕 ECU20,根據表示比該高閾值或低閾值高的接收強度的毫米波從發射到 接收為止的時間來運算到前方物體的距離。另外，碰撞減輕ECU20檢 測比高閾值或低閾值高的接收強度的反射波的方向，根據該方向來求出 本車輛行進方向和物體的方向所成的角度，根據該角度來運算物體的橫向位置(距離本車輛的車寬方向的中心位置的行進方向的橫向的位置)。 該距離和橫向位置是毫米波目標信息。
對圖像目標設定部23進行說明。碰撞減輕ECU20,利用左右立體 圖像中的物體觀測的差異，以三角測量的方式，確定前方的物體，在確 定了物體的情況下設定圖像目標。在設定圖像目標時，碰撞減輕ECU20 根據立體圖像來運算自立體照相機3到物體的距離、物體的橫向位置。 該距離和橫向位置是圖像目標信息。特別地，橫向位置是包含物體橫向 寬度的信息，表示用立體照相機3檢測到物體的橫向的範圍。在基於立 體照相機3的物體檢測中，在根據左右立體圖像確定了物體的情況下， 表示已經檢測到物體，因此每一次確定物體時就會得到一個圖像目標。
對合成邏輯部24進行說明。在由毫米波目標設定部22檢測出了高 閾值亳米波目標的情況下，碰撞減輕ECU20將作為合成目標而設定的 物體推定為汽車，以對該高閾值毫米波目標設定的距離和橫向位置為中 心，來設定在距離方向上土L1和在橫向土W1的搜索範圍(參照圖2)。 由於將利用高閾值檢測出的毫米波目標主要假定了汽車，因此，作為搜 索範圍，設定足夠包含寬度較寬且長度較長的汽車的那樣的範圍。該高 閾值用的搜索範圍是考慮汽車的平均大小而預先設定的，並被保持於碰 撞減輕ECU20。而且，碰撞減輕ECU20對如下情況進行判定，即是否 有由圖像目標設定部23檢測出的圖像目標中的、在該高閾值用搜索範 圍內包含圖像目標的位置(距離與橫向位置)的目標。當存在包含在該 搜索範圍內的圖像目標時，碰撞減輕ECU20，判定該高閾值毫米波目 標和圖像目標具有相似性，判斷為同一物體。
另一方面，在由亳米波目標設定部22檢測出了低閾值毫米波目標 的情況下，碰撞減輕ECU20將作為合成目標而設定的物體推定為行人， 以對該低閾值亳米波目標設定的距離和橫向位置為中心，來設定在距離 方向上土L2與在橫向土W2的搜索範圍(參照圖3)。由於將利用低閾 值檢測出的毫米波目標主要假定了行人，因此，作為搜索範圍，設定比 高閾值毫米波目標的搜索範圍充分小且足夠包含行人的那樣的範圍。因 此，L1>L2， W1>W2。該低閾值用的搜索範圍是考慮到行走中的人的 平均大小而預先設定的，並被保持於碰撞減輕ECU20。而且，碰撞減 輕ECU20對如下情況進行判定，即，是否有由圖像目標設定部23檢測出的圖像目標中的、在該低閾值用搜索範圍內包含圖像目標的位置(距 離與橫向位置)的目標。當存在包含在該搜索範圍內的圖像目標時，碰
撞減輕ECU20判定該低閾值毫米波目標和圖像目標具有相似性，判斷 為同一物體。
當判斷為高閾值毫米波目標和圖像目標為同一物體時，或判斷為低 閾值毫米波目標和圖像目標為同一物體時，碰撞減輕ECU20將判斷為 同一物體的亳米波目標信息和圖像目標信息進行綜合併生成合成目標。 將作為合成目標信息的距離按原樣設定為毫米波目標的距離。對於作為 合成目標信息的橫向位置，設定將毫米波目標的橫向位置和一個或多個 圖像目標的橫向位置中的、右端的位置和左端的位置設為兩端的橫向位 置。因此，該橫向位置是包含物體橫向寬度的信息，表示由亳米波雷達 2和立體照相機3檢測到物體的最寬的橫向範圍。
此外，在搜索範圍內包含多個圖像目標時，判斷為該多個圖像目標 和毫米波目標為同一物體。將高閾值亳米波目標和圖像目標綜合後的合 成目標是汽車的可能性高，所設定的橫向寬度不會超過高閾值用搜索範 圍的橫向寬度(=W1 x 2 )。將低閾值毫米波目標和圖像目標綜合後的合 成目標是行人的可能性高，所設定的橫向寬度不會超過低閾值用搜索範 圍的橫向寬度(=W2x2)。
在圖2中所示的例的情況下，以高閾值毫米波目標HMP1為中心設 定搜索範圍SA1。在該搜索範圍SA1內存在一個圖像目標IP1。因此， 判斷為該高閾值亳米波目標HMP1和圖像目標IP1是對同一物體(汽 車)進行了檢測的目標，作為合成目標設定高閾值毫米波目標HMP1 的距離，以及將高閾值亳米波目標HMP1的橫向位置設為右端將圖像 目標IP1的橫向位置的左端位置設為左端的橫向位置。
在圖3所示例的情況下，以低閾值毫米波目標LMP2為中心設定搜 索範圍SA2，在該搜索範圍SA2內存在一個圖像目標IP2。因此，判斷 該低閾值亳米波目標LMP2和圖像目標IP2是對同一物體(行人)進行 了檢測的目標，作為合成目標設定低閾值亳米波目標LMP2的距離，以 及將圖像目標IP2的橫向位置的兩端設為左端和右端的橫向位置。此外， 圖2等中的表示圖像目標的H形記號，表示利用橫向長度對圖像目標設 定的橫向寬度。圖2的情況下，作為圖像目標IP1隻檢測汽車的左端側，在圖3的情況下，作為圖像目標IP2檢測行人的整個寬度。
圖4所示的例，表示在樹的附近有個行人，對檢測到行人的毫米波 目標設定了搜索範圍的情況。圖4中(a)，表示了碰撞減輕ECU20中 的搜索處理，對於檢測到行人的低閾值毫米波目標LMP3設定低閾值用 的搜索範圍SA3，在該窄小的搜索範圍SA3內只存在檢測到行人的圖像 目標IP3。因此，綜合該低閾值毫米波目標LMP3和圖像目標IP3得到 合成目標。這時，由於檢測到樹的圖像目標IP4未存在於搜索範圍SA3 內，因此未將圖像目標IP4作為合成目標而綜合。其結果，作為合成目 標的橫向位置設定將圖像目標IP3的橫向位置的兩端設為左端和右端的 橫向位置，對於行人來說是適合的橫向寬度。另一方面，圖4中(b) 表示將搜索範圍固定為高閾值用的搜索範圍的情況，對於檢測到行人的 毫米波目標MP3設定高閾值用的搜索範圍SA5，在該較寬的搜索範圍
IP4。因此，將該毫米波目標MP3和圖像目標IP3以及圖像目標IP4綜 合成為合成目標。其結果，作為合成目標的橫向位置，設定了將圖像目 標IP3的橫向位置的左端和圖像目標IP4的橫向位置的右端設為兩端的 橫向位置，對於行人而言是非常寬的橫向寬度。
如圖5所示的例，表示了在路上的鐵板的附近有棵樹，對檢測到鐵 板的亳米波目標設定了搜索範圍的情況。由於路上的鐵板，無法作為立 體圖4象來檢測，因此未設定圖像目標。圖5中(a)表示了碰撞減輕ECU20 中的搜索處理，對於檢測到鐵板的低閾值毫米波目標LMP6設定低閾值 用的搜索範圍SA6,在該窄小的搜索範圍SA6內不存在圖像目標。因此， 未設定合成目標。這時，由於檢測到樹的圖像目標IP7不在搜索範圍 SA6內，因此，未將圖像目標IP7作為合成目標而綜合。另一方面，圖 5中(b)表示了將搜索範圍固定在高閾值用的搜索範圍的情況，對於 檢測到鐵板的亳米波目標MP6設定高閾值用的搜索範圍SA8，在該較 寬的的搜索範圍SA8內存在檢測到樹的圖像目標IP7。因此，將該亳米 波目標MP6和圖像目標IP7綜合成為合成目標。其結果，作為合成目 標的橫向位置，設定將毫米波目標MP6的橫向位置和圖像目標IP7的 橫向位置的右端設為兩端的橫向位置，對於鐵板而言是非常寬的橫向寬 度。這樣，若對於檢測對象的物體的大小來說設定較寬的搜索範圍，則 有時會將檢測對象以外的圖像目標也包含在搜索範圍內。因此，有可能 也將檢測到其他物體的圖像目標作為合成目標而綜合，作為合成目標的
大小設定比檢測對象的物體寬的橫向寬度。然而，由於碰撞減輕ECU20 考慮檢測對象的物體的大小來設定合適的搜索範圍，因此可以儘量抑制 將檢測對象以外的圖像目標包含於搜索範圍內。因此，只是將檢測到檢 測對象的物體的圖像目標作為合成目標而綜合的可能性變得很高，作為 合成目標的大小設定與檢測對象的物體相應的橫向寬度。
對碰撞預測部25進行說明。在已設定合成目標的情況下(也就是 在前方存在汽車等物體的情況)，碰撞減輕ECU20，結合車速，根據對 合成目標所設定的到前方物體的距離來設定碰撞可能性的等級(例如， 可能性高、低、無三個等級)。此外，在作為合成目標信息設定相對速 度的情況下，用相對速度來除到該前方物體的距離求出TTC (Time To Collision )，可根據該TTC來設定碰撞可能性的等級。
對車輛控制部26進行說明。若設定了碰撞可能性的等級，碰撞減 輕ECU20則根據碰撞可能性的等級來控制制動ECU7、懸架控制致動
器8.....安全帶致動器9.....蜂鳴器IO。例舉碰撞可能性的等級為
3等級的情況對該控制進行說明。在無碰撞可能性的等級下，碰撞減輕
ECU20不進行針對制動ECU7、懸架控制致動器8.....安全帶致動器
9.....蜂鳴器10的控制。
在碰撞可能性低的等級下，碰撞減輕ECU20不進行針對制動
ECU7、懸架控制致動器8、…的控制，而進行針對安全帶致動器9.....
蜂鳴器10的控制。具體而言，碰撞減輕ECU20為了告知在前方有物體 接近，而設定用於稍微收拉安全帶的目標收拉量信號，將該目標收拉量 信號分別發送到安全帶致動器9、…、(也可以只是發送到駕駛席的安全 帶致動器9)。另外，碰撞減輕ECU20為了告知在前方有物體接近，而 設定報警信號，並將該報警信號發送給蜂鳴器IO。
在碰撞可能性高的等級下，碰撞減輕ECU20進行針對所有的制動
ECU7、懸架控制致動器8.....安全帶致動器9.....蜂鳴器10的控
制。具體而言，碰撞減輕ECU20設定用於使車輛減速的目標制動力信 號，並將該目標制動力信號發送到制動器ECU7。另外，碰撞減輕ECU20設定用於避免車輛傾斜(避免前部下沉)的目標衰減力信號，並將該目
標衰減力信號分別發送到懸架控制致動器8、....另外，碰撞減輕ECU20 設定用於較強地約束乘員的目標收拉量信號，並將該目標收拉量信號分
別發送到安全帶致動器9.....另外，碰撞減輕ECU20為了告知在前
方有車輛接近，而設定報警信號，並將該報警信號發送給蜂鳴器10。
此外，對於綜合了低閾值毫米波目標的合成目標，作為前方物體而 假定了行人，對於綜合了高閾值亳米波目標的合成目標，作為前方物體 而假定了汽車，因此，也可以，根據這些假定的前方物體的種類來改變 由車輛控制部26進行的控制。另外，作為合成目標的寬度信息設定與 前方物體的種類(行人或汽車)相應的合適的橫向寬度，因此，也可以 還求出與前方物體之間的重疊量等，結合這些其他信息來進行車輛控制 部26中的控制。
參照圖1~圖3對碰撞減輕裝置1中的動作進行說明。
毫米波雷達2向前方一邊掃描一邊發送毫米波，並且對其反射波進 行接收，將該收發數據作為雷達信號發送到碰撞減輕ECU20。立體照 相機3分別對前方進行拍攝，將該拍攝到的左右的立體圖像作為各圖像 信號發送到碰撞減輕ECU20。車速傳感器4檢測本車輛的車速，將該 檢測值作為車速信號發送到碰撞減輕ECU20。舵角傳感器5檢測方向 盤的舵角，將該檢測值作為舵角信號發送到碰撞減輕ECU20。橫擺率 傳感器6檢測作用於本車輛的橫擺率，將該檢測值作為橫擺率信號發送 到碰撞減輕ECU20。碰撞減輕ECU20對這些各個信號進行接收。
碰撞減輕ECU20每隔一定時間，根據基於車速信號得到的車速、 基於舵角信號得到的舵角、以及基於橫擺率信號得到的橫擺率來對本車 輛的行進方向進行推定。
碰撞減輕ECU20每隔一定時間，對雷達信號的雷達信息中的接收 強度是否高於高閾值進行判定。當接收強度比高閾值高時，碰撞減輕 ECU20根據有關接收強度比該高閾值高的毫米波的雷達信息來運算從 本車輛到前方物體的距離以及距本車輛的行進方向的中央的前方物體 的橫向位置，設定高闊值亳米波目標。當接收強度在高閾值以下時，碰 撞減輕ECU20對雷達信號的雷達信息中的亳米波的接收強度是否高於低閾值進行判定。當接收強度高於低閾值時，碰撞減輕ECU20根據有 關接收強度比該低閾值高的毫米波的雷達信息來運算從本車輛到前方 物體的距離以及距本車輛的行進方向的中央的前方物體的橫向位置，設 定低閾值毫米波目標。當接收強度在低閾值以下時，碰撞減輕ECU20 不設定毫米波目標。
碰撞減輕ECU20每隔一定時間，根據各圖像信號的立體圖像對前 方是否存在物體進行判定。當判定為前方存在物體時，碰撞減輕ECU20 根據該立體圖像運算從本車輛到前方物體的距離以及距本車輛的行進 方向的中央的前方物體的橫向位置(橫向寬度)，設定圖像目標。
在設定了高閾值亳米波目標的情況下，碰撞減輕ECU20以該高閾 值毫米波目標的位置為中心，設定高閾值用的搜索範圍，在該搜索範圍 內搜索是否有圖像目標存在。在搜索範圍內存在圖像目標的情況下，碰 撞減輕ECU20判定為該圖像目標和高閾值亳米波目標為同一物體。而 且，碰撞減輕ECU20將該圖像目標信息和高閾值毫米波目標信息進行 綜合，並設定距離以及橫向位置(橫向寬度)，生成合成目標。
在設定了低閾值亳米波目標的情況下，碰撞減輕ECU20以該低閾 值亳米波目標的位置為中心，設定低閾值用的搜索範圍，在該搜索範圍 內搜索是否有圖像目標存在。在搜索範圍內存在圖像目標的情況下，碰 撞減輕ECU20判定為該圖像目標和低閾值亳米波目標為同一物體。而 且，碰撞減輕ECU20將該圖像目標信息和低閾值毫米波目標信息進行 綜合併設定距離以及橫向位置(橫向寬度)，生成合成目標。
在生成了合成目標的情況下，碰撞減輕ECU20根據對該合成目標 設定的信息來設定碰撞可能性的等級。而且，碰撞減輕ECU20根據碰
撞可能性的等級來控制制動ECU7、懸架控制致動器8.....安全帶致
動器9.....蜂鳴器IO。通過該控制，在與前方物體碰撞的可能性低的
等級時，通過基於安全帶致動器9、...的安全帶的收拉和基於蜂鳴器10
的蜂鳴音的輸出來使駕駛員意識到前方有物體接近。並且，若與前方物 體碰撞的可能性變高時，進行基於制動ECU7的由自動制動力引起的減 速的調節和基於懸架控制致動器8、...的懸架的硬度的調節，通過基於 安全帶致動器9、...的安全帶的進一步收拉來較強地約束乘員，通過基 於蜂鳴器10的蜂鳴音的輸出來使駕駛員意識到前方物體更接近了。另一方面，在未生成合成目標時或無碰撞的可能性時，碰撞減輕ECU20 不進行用於進行減輕碰撞的控制。
根據該碰撞減輕裝置1，利用毫米波目標的閾值來推定前方物體的 種類(假定行人和汽車)，根據該種類來改變用於搜索圖像目標的搜索 範圍的大小，由此，能夠抑制誤將毫米波目標和圖像目標合成的情況。 因此，可以將有關同一物體的毫米波目標和圖像目標合成，並可以作為 合成目標設定精度高的信息。特別地，可以高精度地推定物體的橫向大 小。
另外，根據碰撞減輕裝置1，結合汽車和人針對亳米波的反射特性 來設定用於判定毫米波的接收強度的高閾值和低閾值，利用兩個閾值來 檢測毫米波目標，由此，可以容易地推定前方物體的種類(可以容易地 決定搜索範圍的大小)。
以上，對本發明涉及的實施方式進行了說明，但本發明並不限於上 述實施方式可以以多種方式實施。
例如，本實施方式，雖然適用於搭載在車輛上的碰撞減輕裝置，但 也可以適用於車間距控制裝置、跟蹤行駛裝置等其他駕駛輔助裝置或周 邊監視裝置等其他裝置中，還可以作為物體檢測裝置單體而活用。另外， 作為檢測對象，除了前方的汽車和行人以外，也可以檢測出其他物體。 另外，作為搭載對象，除了車輛以外，還可以搭載在機器人等上。
另外，在本實施方式中，構成為，作為雷達傳感器而使用了亳米波 雷達，但也可以使用雷射雷達等其他的雷達傳感器。另外，在本實施方 式中，構成為，作為圖像傳感器而使用了立體照相機，但也可以使用立 體照相機以外的照相機。另外，作為物體位置檢測單元，也可以使用雷 達傳感器和圖像傳感器以外的檢測單元。另外，構成為，作為物體位置 檢測單元而使用了亳米波雷達和立體照相機這兩個檢測單元，但也可以 使用一個檢測單元。例如，在只使用亳米波雷達時，只要從基於亳米波 雷達而得到的多個毫米波目標中進行搜索即可，或在只使用立體照相機 時，只要從基於立體照相機而得到的多個圖像目標中進行搜索即可。
另外，在本實施方式中，從車速傳感器、舵角傳感器、橫擺率傳感器來接收各檢測信號，但也可以構成為，從接收了各檢測信號的其他的
車輛ECU獲得車速、舵角、橫擺率等車輛信息。另外，也可以取得其 他車輛ECU求出的轉彎半徑等，根據轉彎半徑等來推定本車輛的行進 方向。
另外，在本實施方式中，構成為，由碰撞減輕ECU來進行如下i更 定，即根據毫米波雷達的信息的毫米波目標的設定，和根據立體照相機 的立體圖像的圖像目標的設定，但也可以構成為，在毫米波傳感器中具 備毫米波雷達以及處理部，在毫米波傳感器內設定亳米波目標，另外， 也可以構成為，在圖像傳感器中具備立體照相機以及圖像處理部，在圖 像傳感器內設定圖像目標。
另外，在本實施方式中，構成為，在根據毫米波雷達的信息的物體 檢測中，對於汽車設定高閾值，對於行人設定低閾值，但也可以不對所 檢測的物體進行這些限定，而可以將汽車、摩託車、路上鐵板等各種物 體作為對象，根據檢測對象的物體針對毫米波的反射特性來分別設置閾 值。
另外，在本實施方式中，構成為，在亳米波目標設定部中設置高閾 值和低閾值，根據是用哪一閾值設定的目標來推定是汽車還是行人，但 是，關於物體種類的推定方法，可以使用各種方法，例如根據圖像來推 定物體的種類(例如，利用基於模式匹配的物體識別來推定物體種類， 在彩色圖像的情況下，利用膚色等的顏色檢測來推定物體種類)等。
另外，在本實施方式中，構成為，通過將毫米波的接收強度與各閾 值進行比較來推定物體的種類，根據該種類來分別設定搜索範圍，但也 可以根據毫米波的接收強度的動態變化(例如，接收強度方差)來推定 物體的種類，分別設定搜索範圍。例如，對於行人，由於針對毫米波的 反射不穩定，因此，比汽車而言，接收強度的方差大。
另外，在本實施方式中，構成為，對用高閾值檢測出的毫米波目標 設定大的搜索範圍，而對用低閾值檢測出的毫米波目標設定小的搜索範 圍，但有時利用物體針對亳米波的反射特性和物體大小的關係，對用高 閾值檢測出的亳米波目標設定小的搜索範圍，而對用低閾值檢測出的毫 米波目標設定大的搜索範圍。另外，在能夠利用物體針對亳米波的反射特性和物體的大小之間的關係來設定3等級以上的閾值和搜索範圍的情 況下，可以設定3等級以上的閾值以及與各閾值相對應的搜索範圍。
另外，在本實施方式中，作為將多個位置檢測結果綜合而推定出的 物體大小，設定基於毫米波目標信息和圖像目標信息的橫向的大小，但 作為物體的大小，也可以是縱深方向的大小和高度方向的大小，或者二 維的大小和三維的大小。
產業上的可利用性
本發明，通過按每個物體的種類設定搜索區域，能夠與物體種類相 應而高精度地檢測物體。
權利要求
1. 一種物體檢測裝置，其特徵在於，具備物體位置檢測單元，用以檢測物體位置；物體種類推定單元，用以推定物體種類；物體推定單元，其綜合搜索區域內的基於上述物體位置檢測單元得到的多個位置檢測結果來推定物體的大小，基於上述物體種類推定單元所推定的物體種類來設定搜索區域。
2. 根據權利要求l所述的物體檢測裝置，其特徵在於， 上述物體位置檢測單元使用多個位置檢測基準來檢測物體位置， 上述物體種類推定舉元基於由上述物體位置檢測單元能檢測出物體位置的位置檢測基準來推定物體種類，基於能檢測出物體位置的位置檢測基準來設定搜索區域。
3. 根據權利要求2所述的物體檢測裝置，其特徵在於， 上述物體位置檢測單元是接收所掃描的電磁波被物體反射回來的反射波來檢測物體位置的雷達傳感器和對所拍攝的圖像進行解析來檢 測物體位置的圖 <象傳感器，上述物體推定單元綜合搜索區域內的基於上述雷達傳感器得到的 位置檢測結果和基於上述圖像傳感器得到的位置檢測結果，上述雷達傳感器使用多個位置檢測基準來檢測物體位置，物體位置是物體橫向的位置，以由上述雷達傳感器所檢測的物體位置為基準，基於由上述雷達傳 感器能檢測出物體的位置檢測基準來設定搜索區域。
4. 根據權利要求3所述的物體檢測裝置，其特徵在於， 上述雷達傳感器的位置檢測基準是接收到所掃描的電磁波被物體反射回來的反射波時的接收強度的閾值，使用大的接收強度的閾值進行檢測時，與使用小的接收強度的閾值 進行檢測相比，其搜索區域大。
全文摘要
本發明目的在於提供可以根據物體種類高精度地檢測物體的物體檢測裝置。本發明的物體檢測裝置的特徵在於，具備檢測物體位置的物體位置檢測單元(2、22、3、23)；推定物體種類的物體種類推定單元(24)；和物體推定單元(24)，其將在搜索區域內的由物體位置檢測單元(2、22、3、23)的多個位置檢測結果綜合來推定物體的大小，根據物體種類推定單元(24)所推定的物體種類來設定搜索區域。此外，物體位置檢測單元(2、22、3、23)使用多個位置檢測基準來檢測物體位置，物體種類推定單元(24)基於由物體位置檢測單元(2、22、3、23)檢測出物體位置的位置檢測基準來推定物體種類，基於能檢測出物體位置的位置檢測基準而設定搜索區域。
文檔編號B60R21/00GK101305295SQ20068004153
公開日2008年11月12日 申請日期2006年10月31日 優先權日2005年11月9日
發明者土田淳, 所節夫 申請人:豐田自動車株式會社