移动体的起动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种装置，测量与先行的移动体(汽车等)间的距离，根据该测量结果控制本移动体的速度，以使先行移动体与本移动体之间的距离为预先设定的一定距离，控制在先行移动体停止后起动时的本移动体的起动。
背景技术：
在移动体、特别是汽车中采用所谓的自适应巡航控制(ACC)，使用雷达(不论是光学式还是电波式)测量与先行车辆之间的车距，维持与车速相适应的车距并在预先设定的最高速度范围内跟随。
并且，在采用了上述ACC的车辆中，实现了在先行车辆停止时也在保持安全车距的同时停止的功能。
另外，从推进上述ACC的自动化的观点出发，正在研究如下技术，即检测先行车辆停止后起动的状态，根据该起动检测也自动地起动本车。但是，如果仅仅是单纯地检测先行车辆起动而自动起动，则在停止中行人或二轮车进入先行车辆和本车之间时将发生事故，例如在专利文献1中，使用雷达来检测先行车辆和本车之间是否有行人或二轮车，当检测出有行人或二轮车时推迟本车的自动起动，从而进行安全的自动起动控制。
专利文献1 日本特开2001-76299号公报但是，如果仅仅使用雷达来检测先行车辆和本车之间的障碍物，有可能产生如下所述的问题。
如图1所示，从本车2朝向其前方的先行车辆1扫描雷达的检测波束3，但在本车2的正前方产生由波束3的死角引起的死区，存在先行车辆1和本车2停止时、若行人4或二轮车进入该区域，则不能检测出该情况的问题。并且，检测波束的束径为越接近本车2越小，所以能够可靠地检测来自位于接近本车的区域内的障碍物的反射光的可能性相对较小。例如，在障碍物是二轮车时，如果检测波束3在设于二轮车后方的平面金属板上发生正反射，则有可能不能检测到该二轮车。这样，如果使用检测波束3检测先行车辆1和本车2之间的障碍物，则根据该障碍物的位置和状况，有可能不能检测到这些障碍物。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种移动体的起动控制装置，通过在移动体的起动控制中利用由摄像单元检测出的图像，从而能够可靠地检测出行人和二轮车的存在。
在本发明涉及的起动控制装置中，例如采用以往使用的ACC(自适应巡航控制)作为测量与先行移动体之间的距离的测距单元。搭载于ACC中的雷达，例如使用发射近红外激光、接受其反射波的光学式雷达(以下称为L/R)。
根据利用上述L/R测量的距离，控制本移动体的速度以使与先行移动体之间的距离恒定。并且，当根据L/R的信号而检测到先行移动体的停止时，根据该停止检测形成本移动体的停止控制信号。
在本发明中，另外设有与上述L/R不同的摄像单元。该摄像单元拍摄在检测出先行移动体停止之前的本移动体的前方图像、或者刚刚检测出停止后的本移动体的前方图像作为第1图像，而且拍摄先行移动体即将起动前的本移动体的前方图像作为第2图像。并且，在这些第1图像和第2图像不一致时，判断为本移动体的前方存在障碍物，不起动本移动体。
通过这种控制，在先行移动体从停止状态起动时，可以正确判断该先行移动体和本移动体之间是否存在障碍物(即，是否有行人或二轮车)，在有障碍物时进行抑制以使本移动体不起动。在本发明中，所说的抑制起动控制信号指使起动控制信号无效或不输出，以便不进行车辆的起动。
作为本移动体的前方图像，也可以拍摄本移动体的前方路面的图像。
并且，也可以设置在摄像单元拍摄本移动体的前方时照射前方的照射单元。作为照射单元，例如可以使用照射在水平方向上扩散、在垂直方向上不扩散的光线的装置。如果使用这种照射单元，则在前方不存在障碍物时，通过该光线仅拍摄到先行车辆的后部轮廓。并且，在存在障碍物时，拍摄到射中该障碍物的光。因此，如果在照射该光线的状态下取得第1图像和第2图像，则通过比较这些图像，可以更加简单地判定有无障碍物。
在本发明的另一种实施方式中，在先行移动体和本移动体之间检测到障碍物而不能起动后，在经过了一定时间时，再次拍摄本移动体的前方图像作为第3图像。并且，当所述第1图像和所述第3图像一致时，自动地起动本移动体。这样，即使行人进入本移动体和先行移动体之间，也能够在该行人移动后前方的障碍物消失时自动地起动本移动体。
根据本发明，在先行移动体停止后起动时，能够可靠地识别先行移动体和本移动体之间的行人或二轮车等障碍物，所以能够极大地提高先行移动体起动后本移动体起动时的安全性。
图1是表示采用了现有的ACC系统的车辆和先行车辆的关系的俯视图。
图2是表示在本发明的实施方式的ACC系统中使用的HDRC的安装位置的图。
图3是表示采用了上述ACC系统的车辆和先行车辆的关系的俯视图。
图4是表示采用了上述ACC系统的车辆和先行车辆的关系的侧视图。
图5是上述ACC系统的方框图。
图6是表示上述ACC系统的动作的流程图。
图7是表示摄影区域的图。
图8是表示照明区域的图。
图9是表示产生阴影的状态的图。
图10是表示球进入的状态的图。
图11是表示检测球时的动作的流程图。
图12是表示车辆进入相邻车道的状态的图。
图13是表示车辆进入相邻车道时的动作的流程图。
图14是表示采用了本发明的另一实施方式的ACC系统的车辆和先行车辆的关系的俯视图。
图15是表示采用了本发明的另一实施方式的ACC系统的车辆和先行车辆的关系的侧视图。
标号说明1先行车辆；2本车；3检测波束；4行人；5L/R；6HDRC；20L/R系统；M1第1图像；M2第2图像；M3第3图像。
具体实施例方式
图2是表示在本发明的实施方式的ACC系统中使用的HDRC(HighDynamic Range Camera，高动态范围摄像机)的配置位置的图。另外，图3是表示采用了ACC系统的本车和先行车辆的关系的俯视图，图4是其侧视图。图5是ACC系统的结构图。
本实施方式的ACC系统使用向前方照射近红外激光束(检测波束)、测量与反射物体之间的距离的L/R，和拍摄本车前方的摄像单元。使用HDRC作为摄像单元。另外，在本实施方式中，虽然使用HDRC作为摄像单元，但也可以使用普通的CCD摄像机。
如图3、图4所示，在本车2前部的适当位置(例如保险杠的位置)设置L/R 5，从该L/R 5在水平方向上扫描用于检测先行车辆1的检测波束3。另外，作为垂直方向的直径较长的纵长波束而发射检测波束3，其具有适当的扩散角，从而垂直方向的直径随着波束的行进距离而变长。由此，在先行车辆1离开本车2数米～数十米的状态下，可以利用检测波束3可靠地照射先行车辆1，而且可以可靠地接受其反射光。L/R 5在照射检测波束3的同时接受其反射光，所以通过计量从发射到到达的时间来测量与先行车辆1之间的距离。
如图2所示，与本车2的室内镜相邻地设置HDRC 6。该HDRC 6的水平方向的视场角θ(参照图3)如图3所示，被设定为覆盖本车2前部的水平距离的大小。因此，在该视场角θ内包含了存在于先行车辆1和本车2之间的水平方向的所有障碍物。
如图4所示，来自L/R 5的检测波束3表现出垂直方向的扩散性。由于检测波束3具有这种垂直方向的扩散性，所以能够可靠地照射先行车辆1的后部，由此可以最大限度地保证接收到来自后部的反射光。
在设于室内镜9(参照图2)的旁边的状态下，所述HDRC 6的垂直方向的视场角α被设定为能够最大限度地拍摄本车2前部的垂直方向的大小。因此，存在于先行车辆1和本车2之间的垂直方向的障碍物基本上全部包含在该视场角α内。
图5是上述ACC系统的结构图。
该ACC系统具有包括L/R 5的L/R系统20、HDRC 6、进行整体的控制的控制部21、图像存储器22。
L/R系统20具有L/R 5和L/R控制部7。
L/R控制部7具有速度控制部70、停止控制部71、起动控制部72。另外，在本实施方式中，把速度控制部70、停止控制部71、起动控制部72设在L/R系统20内，但它们也可以设在控制部21中，还可以独立设置。
并且，图像存储器22具有存储第1图像M1的区域、存储第2图像M2的区域、存储第3图像M3的区域。
在控制部21上连接着上述L/R系统20、HDRC 6、图像存储器22，在进行它们的控制的同时，对未图示的车辆控制部分别输出用于控制本车的速度的信号、用于使本车停止的信号、用于起动本车的信号。
所述速度控制部70根据利用HDRC 6测量的先行车辆1和本车2之间的距离，形成用于控制本车2的速度、以使与先行车辆1之间的距离恒定的信号。
所述停止控制部71根据利用所述HDRC 6测量的先行车辆1和本车2之间的距离，检测先行车辆1的停止；根据该停止检测形成本车2的停止控制信号。
所述起动控制部72根据利用所述HDRC 6测量的先行车辆1和本车2之间的距离，检测先行车辆1的起动，根据该起动检测形成本车2的起动控制信号。例如可以在上述距离大于等于一定距离时、先行车辆的加速度大于等于一定值时检测出先行车辆的起动。
由L/R控制部7形成的信号被传递给控制部21，该信号被从控制部21发送给未图示的进行发动机控制和制动控制等的车辆控制部。在车辆控制部中根据上述各个信号进行预定的控制(速度控制、停止控制、起动控制)。
HDRC 6根据来自控制部21的信号，按照恰当的定时拍摄前方图像。
在所述停止控制部71检测出先行车辆1的停止之前的适当定时，例如在速度控制部70进行本车2的速度控制以使先行车辆1和本车2之间的距离恒定的期间，HDRC 6每隔一定期间起动，拍摄本车2的前方图像。并且，拍摄由所述停止控制部71检测出先行车辆1已停止后的本车2的前方图像。对这些图像进行平均处理，或者选择最后拍摄的图像，把其作为第1图像M1存储在图像存储器22中。
并且，在由所述起动控制部72检测出先行车辆1的起动时，HDRC 6拍摄紧接在该时刻之前或之后的本车2的前方图像，把其作为第2图像M2存储在图像存储器22中。作为在起动控制部72检测出先行车辆1的起动时拍摄紧接在该时刻之前的本车2的前方图像的方法，有利用HDRC 6每隔一定时间拍摄前方图像，在检测出先行车辆1起动时选择紧接在该时刻之前的图像的方法。
起动控制部72比较存储在所述图像存储器22中的第1图像M1和第2图像M2，在两者不一致时，判断为在本车2的前方存在行人或二轮车等障碍物，不向控制部21输出起动控制信号。即，起动控制部72进行抑制本车2的起动控制信号的处理，该起动控制信号是根据先行车辆1的起动检测而形成的。由此，不从控制部21向车辆控制部输出用于使本车2起动的信号。
通过以上处理，在先行车辆1停止、而且本车2停止的状态下先行车辆1再次起动时，可以防止在此期间行人或二轮车等进入先行车辆1和本车2之间时本车2自动起动。
另外，在上述第1图像M1和第2图像M2一致时，根据由起动控制部72形成的起动控制信号，本车2自动起动。
在该ACC系统中，在上述起动控制信号被无效后经过一定时间时，利用HDRC 6再次拍摄前方图像，把其作为第3图像M3存储在图像存储器22中。HDRC 6在起动控制信号被抑制后每隔一定时间拍摄该第3图像M3、更新存储。起动控制部72定期比较该第3图像M3和上述第1图像M1，当两个图像M1、M3一致时，解除起动控制信号的抑制，输出给控制部21。由此，在先行车辆1已起动时，即使在先行车辆1和本车2之间存在行人等，也可以在该行人等消失后，判断该状态、使本车2自动起动。
图6是表示上述实施方式的动作的流程图。
在检测出先行车辆的速度小于等于预定速度时(ST1)，在HDRC 6中拍摄前方(ST2)，只要先行车辆不超过预定速度就持续拍摄，直到由停止控制部71检测出停止。
当先行车辆停止时(ST3)，把最后拍摄的图像作为图像M1存储在图像存储器22中(ST5)。
然后，进行用于检测行人等障碍物的区域设定(ST6、ST7)。在本实施方式中，如图7所示。设定前方的区域A及与该区域相邻的区域B。
在采用根据前后图像的差分来检测出行人等进入了先行车辆1和本车2之间的情况的方法时，从处理速度的观点来看，优选能够对利用摄像机所拍摄的范围中必要的最小限度范围进行处理。作为必要的最小限度的范围，有被本车2的前端和先行车辆1的后端包围的区域A。但是，仅依靠该范围，不能检测到不久将要进入本车2的前方的物体。因此，优选对包含其左右区域B1、B2在内的范围进行比较。另外，除了该范围外，还优选包含先行车辆1的车体部分。这是因为当行人等通过本车2前方时先行车辆的车体部分被挡住的可能性较大。并且，优选将先行车辆1的车窗部分除外。这是因为在通过车窗前方的风景变化时也存在差分，即使没有行人等通过本车前方的状态下也有可能判定为有行人。这对于先行车辆1的前方和横向方向也同样，这是因为即使在没有行人等通过本车前方的情况下，由于发生某种变化而出现差分。
并且，也可以将作为图像而拍摄到的本车车顶的前端部分除外。因为障碍物不会在车顶上通过。
图7(A)中示出了区域A、B1、B2。另外，利用L/R表示的区域是L/R 5的检测区域。左侧区域B1和对面右侧区域B2是将要进入本车前方的物体通过的范围，表示在区域A之后应该注意的区域。B1、B2的横向宽度可以到使用白线检测功能检测出的本车道的左右白线为止，也可以是预先设定的横向宽度。在横向宽度采用白线检测位置时，左右的检测宽度因本车2停止的位置而不同，所以优选使用预先设定的宽度。
然后，从ST8开始进行用于排除与障碍物检测无关的部分的处理。在图7(B)中，利用斜线表示的区域是与障碍物检测无关的部分。即，在ST8中求出先行车辆1的车体区域，在ST9中求出比较对象外区域。
在ST10中，当在起动控制部72中检测出先行车辆1已起动时，之后马上拍摄前方、获取图像M2(ST20)。然后，从图像M1和M2中分别排除比较对象外区域，并进行各自的比较(ST21)。在上述比较中，比较图像M1的制动灯等的照明亮度和拍摄图像M2后制动灯等的区域的亮度，如果是相同的亮度则进行上述比较，如果不同则可以再次获取图像M2。由此，减少因制动灯和方向指示器的明灭造成的差异，提高比较的精度。并且，也可以检测出先行车辆1的制动灯和方向指示器的部分，在将该部分屏蔽后再进行比较。这样，不需要确认明灭状态、等待两者成为相同状态。就算屏蔽了制动灯等，也要考虑到在夜间、特别是雨天的夜间，亮灯时在路面等上亮灯状态发生反射，由此产生差分。因此，也可以在拍摄时照明先行车辆1等的附近。图8表示照明前方的状态。
并且，也可以屏蔽先行车辆后部的灯火类，并如图8所示增加对前方的照明，由此可以消除先行车辆1的灯火类及其它的明灭的影响，利用来自本车的照明削减因先行车辆1的灯火类的明灭造成的周围的亮度变化。
并且，通过增加上述照明，可以排除因为设在道路周围的建筑物上的照明的明灭使得阴影反复出现和消失而造成的外部干扰。图9(A)表示侧道的看板的阴影呈现于路面上的状态，图9(B)表示上述阴影呈现于路面上而且有行人的状态，图9(C)表示上述阴影转移到先行车辆的后部的状态，图9(D)表示设在建筑物上的照明消失了时的状态。通过增加图8所示的照明能够容易地去除这些阴影造成的外部干扰。另外，此时使用的光源优选为所用的摄像机能够进行摄影的光源、而且使用人类的非可见区域的波长。这是为了不因明灭而给人带来不舒适感。并且，照明装置可以设在本车2的前面部，但如果在LED头灯的一部分上安装了以非可见区域的波长发光的LED，则不需要设置新的设置场所。
在所检测出的图像的差分中出现圆形区域时，推测该障碍物为球，继续进行差分检测。在继续检测出圆形的差分区域时，判定障碍物为球，进行起动抑制(起动控制信号的抑制)，使得即使在不能检测出障碍物时也不自动起动，或者使自动起动延迟、降低加速度等。这是为了应对可能有小孩追着球飞跑出来的情况。图10表示在前方检测出球的情况。图10(A)是最初检测出球时的图像，图10(B)是追踪的过程中的图像。
图11表示检测球时的动作。
拍摄前方区域(ST30)，将比较对象区域外排除之后对图像M1和M2进行比较(ST31)。当在ST32中检测出障碍物时(出现差分)，判定该障碍物是否是球(圆形)(ST34)，如果是球则进行追踪(ST35)，在以大致等速度移动时判断为不是外部干扰，对自动起动进行抑制(ST37)。并且，即使在不是大致等速度时，如果是重复抛物运动的情况，则判断为是正在弹跳的球，同样对自动起动进行抑制。该抑制指使自动起动延迟、使加速度降低等的起动抑制。在上述ST32中没有检测出障碍物时，进行起动。
如图12所示，在本车2停车后，当在相邻车道上停了新的车辆时，在本车2的正前方右边(区域B2)或左边(区域B1)，停车时的图像M1和先行车辆2起动时的图像M2不同，存在相邻车道的车辆不起动本车2就不能起动的问题。该情况时，在多个车辆持续通过相邻车道的情况下，由于本车不能自动起动而给后面的车辆带来不便。因此，在本车2正前方的左右区域中进入了障碍物时，判定该进入物的移动方向，如果与本车的行进方向大致相同，则进行不把该进入物视为障碍物的处理。进入物的移动方向可以利用图像处理中一般使用的光流(optical flow)方法来求出。并且，由于不把新进入相邻车道的车辆判定为障碍物，所以可以不更新图像M1。该情况时，在本车2的正前方区域，有可能存在正在等待进入相邻车道的车辆通过或停止的行人。在该状态下，如果更新图像M1整体，则即使本车正前方存在行人，也判定为没有障碍物，所以可以只更新车辆进入侧的本车正前方的左右区域B1或B2的图像。通过形成这种结构，即使在本车的正前方有正等待进入相邻车道的车辆的行人时，也能够在更新图像M1后正常地检测为障碍物。
图13表示车辆进入了相邻车道的情况下的动作。
从ST44开始与图11不同。即，在ST44中，判定本车正前方的左右区域中是否有障碍物进入，在ST45中跟踪障碍物，求出其移动方向。然后，判定所求出的移动方向是否与本车2的移动方向大致相同(ST46)，如果大致相同，则视为相邻车道的车辆，所以更新图像M1(ST47)。
通过以上动作，即使在有球进入时或有车辆进入相邻车道时，也能够安全地进行本车2的起动控制。
另外，说明本发明的另一实施方式。
图14是表示采用了本发明的另一实施方式的ACC系统的车辆和先行车辆的关系的俯视图，图15是其侧视图。
在该ACC系统中，在本车2的前部设置有照射近红外线11的照射部10。近红外线11是水平波束状，如图14所示在水平方向上具有扩散性，而且如图15所示在垂直方向上没有扩散性。通过向前方照射这种近红外线11，当该光线被照射到先行车辆1上时，HDRC 6只拍摄到先行车辆1的后部轮廓。并且，在行人4等位于先行车辆1和本车2之间时，拍摄到射中该行人4的光。由此，能够从图像中容易地检测出存在于先行车辆1和本车2之间的行人4等障碍物。把这种方法称为光切断法。另外，在从L/R 5向前方照射的近红外激光和照射部10照射的近红外线11的波长接近时，优选使各自的发光定时不同，以使两者互不干扰。并且，照射部10间断地进行前方照射，比较HDRC 6在照射时(亮灯时)和不照射时(灭灯时)获取的图像，并求出其差分，由此可以提取出行人4等障碍物的形状。
并且，在上述的各实施方式中，利用HDRC 6获取先行车辆1的后部的图像，但也可以在先行车辆1停止时，拍摄先行车辆1和本车2之间的路面12。该情况时，存储在图像存储器22中的第1图像M1、第2图像M2、第3图像M3分别成为路面12的图像，但如图4、图7所示，在先行车辆1和本车2之间有行人4等障碍物时，障碍物的图像进入到路面图像中。由此，能够容易地识别行人4等障碍物。
上述的实施方式中使用的HDRC 6相对于现有的CCD摄像机，输入信号的动态范围非常大，所以能够同时拍摄明亮的反射图像和暗的反射图像(路面图像等)。因此，即使在夜间亮着头灯的同时行驶或停止的状态下，也能够可靠地进行先行车辆1和本车2之间的障碍物检测。
本发明除了汽车外，还可以适用于船舶、飞行器等移动体。
权利要求
1.一种移动体的起动控制装置，其特征在于，具有测距单元，其测量与先行移动体之间的距离；速度控制单元，其根据由所述测距单元测量的距离来控制本移动体的速度，以使与先行移动体之间的距离恒定；停止控制单元，其根据由所述测距单元测量的距离来检测先行移动体的停止，根据该停止检测而形成本移动体的停止控制信号；起动控制单元，其根据由所述测距单元测量的距离来检测先行移动体的起动，根据该起动检测而形成本移动体的起动控制信号；以及摄像单元，其拍摄所述停止控制单元检测出先行移动体的停止之前的本移动体的前方图像、或者刚刚检测出停止后的本移动体的前方图像作为第1图像，而且拍摄紧接在所述起动控制单元检测出先行移动体的起动的时刻之前或之后的本移动体的前方图像作为第2图像，其中，在由所述摄像单元拍摄的所述第1图像和所述第2图像不一致时，所述起动控制单元判断为本移动体的前方存在障碍物，抑制所述起动控制信号。
2.根据权利要求1所述的移动体的起动控制装置，其特征在于，所述摄像单元拍摄本移动体的前方路面的图像。
3.根据权利要求1所述的移动体的起动控制装置，其特征在于，设有照射单元，其在所述摄像单元拍摄本移动体的前方时照射前方。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的移动体的起动控制装置，其特征在于，所述摄像单元在所述起动控制信号被抑制后经过了一定时间时，拍摄本移动体的前方的图像作为第3图像，在所述第1图像和所述第3图像一致时，所述起动控制单元解除起动控制信号的抑制。
全文摘要
移动体的起动控制装置。通过在移动体的起动控制中采用通过摄像单元检测出的图像，能够可靠地检测出行人和二轮车的存在。ACC系统具有L/R(5)，通过检测波束(3)的扫描来检测在前方行进的车辆和障碍物，并接受其反射波来进行测距；和拍摄前方图像的HDRC(6)。包括L/R(5)的L/R系统(20)进行车辆的速度控制、停止控制、起动控制，HDRC(6)拍摄先行车辆起动前后的图像作为第1图像(M1)、第2图像(M2)。起动控制部(72)在第1图像(M1)和第2图像(M2)不一致时，判断为在先行车辆和本车之间有障碍物，抑制起动控制信号。
文档编号G01S17/08GK1834577SQ20061005742
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月15日 优先权日2005年3月15日
发明者安藤丹一, 藤冈良治 申请人:欧姆龙株式会社
文档序号 :
【 6113402 】
技术研发人员：安藤丹一,藤冈良治
技术所有人：欧姆龙株式会社
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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技术研发人员：安藤丹一,藤冈良治
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