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JP4703706B2 - 車両用走路判定装置 - Google Patents
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Description

本発明は、車両用走路判定装置に関する。
従来、車両が走行する路面上に描かれた標示線を検出する車両用走路判定装置が知られ
ている。その車両用走路判定装置により検出された標示線は、標示線を基準として車両の
レーン・キーピング・オペレーション(車線維持動作)を実行する運転支援システムに用
いられたり、標示線を基準として車両の横変位を検出し、その結果として車両が走路を逸
脱する傾向にあると判定する場合に警報を発する逸脱警報システムに用いられることがあ
る。ここで、標示線には、各車線を区分する通行区分、白線や黄線のような区画線を含む
車線境界位置と、乗員に対して注意を促すために設けられた破線状の走行誘導線とが含ま
れる。
ところで、従来一般の車両用走路判定装置において、標示線が検出されるに際しては、
例えば図14に示すような方法で、標示線の幅が求められることにより、標示線の幅と位
置が検出されていた。即ち、図14に示すように、路面画像において車両の進行方向(標
示線が延在する方向、図14の上下方向)と概ね直交する水平方向Xのライン上に位置す
る複数の画素のそれぞれの輝度値に基づいて、その立上りと立下りから標示線の幅が求め
られていた。又は、図14に示すように、水平方向Xのライン上において互いに隣接する
画素間の輝度値の偏差を輝度微分値として演算し、その立上りピークと立下りピークから
標示線の幅が求められていた。
特開平8−320997号公報 特開2001−14595号公報
例えば上記のような方法により、標示線が検出される際には、検出の対象とすべき範囲
を決める標示線の許容幅が設定されている。即ち、図15に示すように、ライン上の複数
の画素群の輝度値又は輝度微分値の立上り(ピーク)と立下り(ピーク)の距離d1が、
標示線の許容幅dsを超える場合には、その立上り(ピーク)と立下り(ピーク)は、標
示線ではない(検出の対象外である)と判断されている。一方、ライン上の複数の画素群
の輝度値又は輝度微分値の立上り(ピーク)と立下り(ピーク)の距離d1が、標示線の
許容幅dsに収まる場合には、その立上り(ピーク)と立下り(ピーク)は、標示線(の
候補)として検出される対象であると判断されている。
従来、標示線の許容幅は、その直前の処理フレームまでに検出した標示線の幅を基準と
して決められていた。これは、通常の場合、標示線の幅は、直前の処理フレームにて検出
された標示線の幅から急に変化するものではない上に、標示線として検出すべき対象の範
囲が広過ぎると、例えば車両の影などによる輝度の変化を標示線として誤検出する可能性
があるという理由から、その直前の処理フレームまでに検出した標示線の幅に基づいて、
標示線の許容幅を決定するのが妥当と考えられていたからである。
これに対し、上記のような標示線の許容幅の決定方法では、分岐や登坂車線などのよう
に標示線の幅が急激に変化する場所においては、標示線の幅が許容幅に収まらないために
、標示線が検出されない場合があった。標示線の幅が急激に変化する場面においても、標
示線が速やかに検出されて、標示線が検出されない時間を短く抑えることが望まれている
本発明の目的は、標示線の幅が急激に変化する場面においても、標示線が速やかに検出
されて、標示線が検出されない時間を短く抑えることが可能な車両用走路判定装置を提供
することである。
本発明の車両用走路判定装置は、検出信号に基づいて路面上の標示線を検出する車両用走路判定装置であって、前記検出信号と、前記路面における前記標示線の部分と前記標示線以外の部分との境界を示す前記検出信号のしきい値とに基づいて抽出されたエッジ点から構成されるエッジ線のうち、前記標示線の幅方向の一方側の前記境界である立上りエッジ点から構成される立上り線と他方側の前記境界である立下りエッジ点から構成される立下がりエッジ線との間の距離を検出する第1検出部と、少なくとも前記距離が所定値以下であるという条件を満たしたときに、前記立上りエッジ線と前記立下りエッジ線を前記標示線の候補として検出する第2検出部と、複数回入力される前記検出信号のうち前記標示線の候補が検出されない頻度に基づいて前記所定値を変更する所定値変更部と、を備えたことを特徴としている。
上記本発明において、前記検出信号には、輝度信号、輝度微分値、又は電磁波の受信信号などが含まれることができる。
本発明の車両用走路判定装置において、前記所定値変更部は、前記複数回入力される前
記検出信号のうち、以前に検出された前記標示線についての検出結果に基づいて選択され
るべき前記標示線の候補が検出されない頻度に基づいて、前記所定値を変更することを特
徴としている。
本発明の車両用走路判定装置において、前記頻度に関し、前記標示線の候補が検出され
ない場合には、更に、前記標示線の候補として選択された仮想線分の形状が異常であると
判定された場合が含まれることを特徴としている。
本発明の車両用走路判定装置において、前記所定値変更部は、前記頻度が高いときに、
前記所定値が大きくなるように変更することを特徴としている。
本発明の車両用走路判定装置において、前記所定値変更部は、前記頻度が高いときに、
前記所定値を、前記車両用走路判定装置による標示線の検出範囲として想定している最大
値に変更することを特徴としている。
本発明によれば、標示線の幅が急激に変化する場面においても、標示線が速やかに検出
されて、標示線が検出されない時間を短く抑えることが可能となる。
以下、本発明の車両用走路判定装置の一実施形態として標示線検出装置について図面を
参照しつつ詳細に説明する。本実施形態の標示線検出装置は、レーン・キーピング・オぺ
レーションを実行する運転支援装置に適用される。
(第1実施形態)
図6は、本実施形態が適用される車両1を示す平面図である。図7は、車両1の側面図
である。図6及び図7に示されるように、この車両1の前方、例えば車両1の車室前部中
央(ルームミラー付近など)には、撮像用のCCDカメラ11が設置されている。図7に
示すように、CCDカメラ11は、水平方向に対して俯角φを有するように設けられてい
る。
このCCDカメラ11は、図8に示す態様で車両1前方の路面の画像(映像)を取得す
るもので、その撮像範囲内に走行する車線4の境界線(車線標示で規定される車線の境界
位置)である左白線5L及び右白線5Rの画像を含むように搭載されている。
図5は、本実施形態の標示線検出装置20が適用された運転支援装置10を示す概略構
成図である。同図に示されるように、この運転支援装置10は、CCDカメラ11と、メ
インスイッチ12と、標示線検出装置20と、レーンキープ制御ECU30と、車速セン
サ38と、表示装置40と、ブザー41と、ステアリングトルク制御ECU(駆動回路)
31と、ステアリングホイル32に連結されたステアリングシャフト33に配設された操
舵角センサ34及びトルクセンサ35と、ステアリングシャフト33にギヤ機構36を介
して連結されたモータ37とを備えている。
CCDカメラ11は、取得した画像をアナログの映像信号として標示線検出装置20に
出力する。メインスイッチ12は利用者(運転者など)により操作されるシステム作動・
停止用の操作スイッチであり、その操作状態に応じた信号をレーンキープ制御ECU30
に出力する。レーンキープ制御ECU30は、メインスイッチ12がOFFからONに切
り替えられたときに、運転支援システム(運転支援装置10)が作動状態となるように、
標示線検出装置20に対して作動状態であることを示す信号を出力する。
表示装置40は、車両1の例えば車室内のインストルメントパネルに設けられており、
レーンキープ制御ECU30により点灯駆動されることで利用者によるシステムの作動確
認に供される。例えば、車両1の両側に標示線5L、5Rが検出されているとき、レーン
キープ制御ECU30は表示装置40を点灯駆動する。ブザー41は、車線逸脱の可能性
有りと判定されることでレーンキープ制御ECU30により発声駆動される。
標示線検出装置20は、制御部21と、輝度信号抽出回路22と、RAM(ランダムア
クセスメモリ)23と、過去履歴バッファ24とを備えている。
輝度信号抽出回路22は、CCDカメラ11からの映像信号を入力して輝度信号を抽出
し、この輝度信号を制御部21に出力する。制御部21は、輝度信号抽出回路22から入
力した信号に基づいて、図6に示すように、標示線5L、5Rの検出、道路パラメータ(
後述する)の演算、車線4のカーブR、ヨー角θ1及びオフセット量の検出等の処理を行
うとともに、当該処理に係る各種データをRAM23に一時記憶する。制御部21は、検
出した標示線5L、5Rの幅、及び演算した道路パラメータを過去履歴バッファ24に格
納する。
ここで、ヨー角θ1とは、車両1が走行している向きと車線4が延在する向きとの間の
ずれに対応する角度である。オフセット量とは、車両1の幅方向の中心位置と、車線4の
幅(レーン幅)の中心位置とのずれの大きさである。標示線検出装置20は、標示線5L
、5Rの位置を示す情報、カーブR、ヨー角θ1及びオフセット量のそれぞれを示す情報
をレーンキープ制御ECU30に出力する。
レーンキープ制御ECU30は、標示線検出装置20から入力した、道路パラメータ、
標示線5L、5Rの位置、カーブR、ヨー角θ1及びオフセット量と、車速センサ38か
ら入力した車速に基づいて、車両1がカーブを通過するために必要なステアリングトルク
を演算するとともに、車線4の逸脱判定等の処理を行う。レーンキープ制御ECU30は
、演算により求めた運転支援に必要なステアリングトルクを示す信号をステアリングトル
ク制御ECU31に出力する。ステアリングトルク制御ECU31は、その入力したステ
アリングトルクに対応する指令信号をモータ37に出力する。また、レーンキープ制御E
CU30は、車線逸脱の判定結果に応じて駆動信号をブザー41に出力して、ブザー41
を発声駆動する。
操舵角センサ34は、ステアリングホイル32の操舵角θ2に応じた信号をレーンキー
プ制御ECU30に出力する。レーンキープ制御ECU30は、操舵角センサ34から入
力した信号に基づいて操舵角θ2を検出する。トルクセンサ35は、ステアリングホイル
32に伝達される操舵トルクTに応じた信号をレーンキープ制御ECU30に出力する。
レーンキープ制御ECU30は、トルクセンサ35から入力した信号に基づいて、操舵ト
ルクTを検出する。ギヤ機構36は、モータ37の発生するトルクをステアリングシャフ
ト33に伝達する。モータ37は、ステアリングトルク制御ECU31から出力される指
令信号に応じたトルクを発生する。
図1−1から図4は、本実施形態での車両用走路判定の処理態様を示すフローチャート
である。この処理は、メインスイッチ12がオン操作されていることを前提に所定時間ご
との定時割り込みにて繰り返し実行される。処理がこのルーチンに移行すると、制御部2
1は、まず各種データの入力処理を実行する。
[ステップS101]
次に、制御部21は、ステップS101に移行して、カメラ映像の入力処理を実行する
。具体的には、制御部21は、CCDカメラ11の映像信号から抽出された輝度信号を入
力してこれを各画素ごとにA/D(アナログ/デジタル)変換し、画素位置に関連づけた
輝度データとしてRAM23に一時記憶する。この画素位置は、CCDカメラ11の撮像
範囲(図8参照)に準じて定義される。
なお、上記輝度データは、対応する輝度が明るい(白い)ほど大きく、暗い(黒い)ほ
ど小さい値になる。例えば、この輝度データは8ビット(0〜255)で表されており、
輝度が明るいほど値「255」に近づき、暗いほど値「0」に近づく。
[ステップS102]
次に、制御部21は、ステップS102に移行して、エッジ点抽出(白線候補点検出)
処理を実行する。具体的には、制御部21は、RAM23に一時記憶した各画素の輝度デ
ータを順次、水平方向に1ライン分ずつ読み込む(走査する)。すなわち、制御部21は
、RAM23より画素位置が水平方向に並ぶ各画素の輝度データをまとめて読み込む。図
9は、水平方向の所定ラインに並ぶ各画素の位置と対応する輝度データの一例を示すグラ
フである。
図9に示されるように、水平方向に並ぶ各画素の輝度データは、例えば車線4の左白線
5L、右白線5Rに対応して明るくなることでピークを示す(図14の輝度値と同様)。
従って、制御部21は、各水平方向のラインごとに輝度データと所定のエッジ点検出しき
い値とを大小比較することで、標示線に対応する画素位置の候補(エッジ点、白線候補点
)を抽出する。制御部21は、所要数(あるいは全て)の水平方向のラインについて上記
エッジ点を抽出する。そして、制御部21は、抽出された全てのエッジ点(画素位置)を
RAM23に一時記憶する。
輝度が暗から明に変わるエッジ点を立上りエッジ点Puと称し、輝度が暗から明に変わ
るエッジ点を立下りエッジ点Pdと称する。この立上りエッジ点Puと立下りエッジ点P
dのペアを検出することにより、1本の標示線が検出されることになり、そのペアを構成
する立上りエッジ点Puと立下りエッジ点Pdの距離が1本の標示線の幅(図8、図15
の符号d1)に相当する。図8及び図9に示すように、単一の水平方向のライン上に、立
上りエッジ点Puと立下りエッジ点Pdのペアが2つ存在すれば、車線4の左白線5Lと
右白線5Rに対応していることになる。但し、実際には、ノイズや車両や建物等の影によ
って、左白線5Lと右白線5Rのエッジ点以外のエッジ点(図示せず)が検出される場合
が多い。
[ステップS103]
次いで、制御部21は、ステップS103に移行して、エッジ線抽出(白線候補直線検
出)処理を実行する。具体的には、制御部21は、RAM23に一時記憶したエッジ点を
読み込んでこの点群を直線にあてはめる。この直線にあてはめる手法として、例えばHo
ugh(ハフ)変換が文献等(「松山隆司他:コンピュータビジョン、149/165、
新技術コミュニケーションズ:1999」、「P.V.C.Hough:Methods
and means for recognizing complex patterns
,U.S.PatentNo.3069654(1962)」)で知られている。また、
この点群を最小2乗法で直線にあてはめてもよい。あるいは、特徴量抽出等のその他各種
の手法を採用してもよい。
この場合、ある一本の直線は、複数の立上りエッジ点Puのみ(即ち、立下りエッジ点
Pdを含まない)から構成され、他の一本の直線は、複数の立下りエッジ点Pdのみ(即
ち、立上りエッジ点Puを含まない)から構成されることになる。立上りエッジ点Puの
みから構成されるエッジ線を立上りエッジ線と称し、立下りエッジ点Pdのみから構成さ
れるエッジ線を立下りエッジ線と称する。上記ステップS102の結果、左白線5Lと右
白線5Rのエッジ点以外のエッジ点(図示せず)が検出される場合が多いことから、ステ
ップS103の結果、カメラ11により撮像された単一の画像(処理フレーム)の中には
、左白線5Lと右白線5Rのエッジ線以外のエッジ線(図示せず)が検出される場合が多
い。
[ステップS104]
次に、制御部21は、ステップS104に移行して、標示線(エッジ線ペア)抽出処理
を実行する。具体的には、制御部21は、立上りエッジ線と立下りエッジ線のペア(エッ
ジ線ペア)を抽出する。上記ステップS103の結果、左白線5Lと右白線5Rのエッジ
線以外のエッジ線(図示せず)が検出される場合が多いことから、ステップS104の結
果、立上りエッジ線と立下りエッジ線のペアの組み合わせも、複数できることになる。
ステップS104において、制御部21は、このような左白線5Lと右白線5Rのそれ
ぞれのエッジ線ペア以外のエッジ線ペアを含む複数のエッジ線ペアの中から、標示線の許
容幅(ステップS200)を参照して、エッジ線ペアを構成する立上りエッジ線と立下り
エッジ線の距離(図8、図15の符号d1)が、標示線の許容幅(図15の符号ds)の
範囲に収まっているエッジ線ペアを抽出する。
例えば、標示線の許容幅dsが0〜30cmに設定されているときに、ある立上りエッ
ジ線とある立下りエッジ線との距離d1が50cmであるものは、標示線の許容幅dsの
範囲に入らないために、エッジ線ペアとして抽出されない(幅寸法の点で標示線の候補か
ら除外される)。これに対し、ある立上りエッジ線とある立下りエッジ線との距離d1が
20cmであるものは、標示線の許容幅dsの範囲に入っているために、エッジ線ペアと
して抽出される(幅寸法の点で標示線の候補に選ばれる)。
標示線の許容幅dsは、後述するステップS200で設定される。即ち、メインスイッ
チ12の状態によって決定される所定の期間の間、図1−1及び図1−2の制御フローは
複数回繰り返し行われるが、N回目の制御フローにおいてステップS104のエッジ線ペ
アの抽出処理に使用される標示線の許容幅dsは、(N−1)回目の制御フローのステッ
プ200で求められた標示線の許容幅dsである。
[ステップS105]
次に、制御部21は、ステップS105に移行して、上記ステップS104で抽出され
た複数のエッジ線ペア(直線)から標示線の候補として、標示線として最も確からしいエ
ッジ線ペアを2つ選択する。このエッジ線ペアは、車両1の両側に対応する画素位置にお
いて各1つずつ選択される。このエッジ線ペアの選択に当たっては、例えば前回の検出結
果からの車両1のピッチ、ロール、ヨーの各角度、横方向の移動距離つまり、車両1が所
定時間内で移動しうる範囲が考慮される。即ち、ステップS105において、選択される
エッジ線ペアは、前回の検出結果との整合性の点で(前回の検出結果を反映させた上で)
標示線の候補として選択されるものである。制御部21は、選択された一対の標示線(エ
ッジ線ペア)を画素位置に対応させてRAM23に一時記憶する。
このステップS105において、標示線として最も確からしいとして選択された2つの
エッジ線ペアは、後述するステップS106においてその2つのエッジ線ペアに関して道
路パラメータの計算をした結果が正常な範囲であって、かつ、その2つのエッジ線ペアが
所定の時間(制御フローの所定の実行回数)だけ連続的/継続的に検出された場合(図示
せず)には、標示線であるとして検出される(図示せず)。
[ステップS106]
次に、制御部21は、ステップS106に移行して、道路パラメータ(曲率、ピッチ角
、レーン幅)の計算を行う。ここでは、上記ステップS105で抽出された最も確からし
い2本の直線のエッジ線のデータから、そのエッジ線に対応するエッジ点のデータに戻し
た後に、そのエッジ点のデータに基づいて、上記道路パラメータの計算(曲率、ピッチ角
、レーン幅)を行う。まず、図11−1〜図11−3を参照して、ステップS106で計
算されるピッチ角について説明する。
図11−1は、カメラ11により撮影された画像が解析されて生成されている、路面に
対する垂直方向上方から鳥瞰した形式の路面画像(路面の平面図)を示している。図11
−1に示すように、車載カメラ11により撮像された画像が解析されて生成された路面画
像には、ピッチ角(車両1が水平の状態であるときを基準としたときの車両1の前後方向
の傾斜角)が無い場合(車両1の後部が下がったり、車両1がダイブしていない場合)に
は、平行度が高い2本の標示線(上記ステップS105で抽出された標示線として最も確
からしい2本の直線)が示される。
ここで、ピッチ角は、車両1が水平の状態であるときのカメラ11の俯角φを基準とし
、車両1が前後方向に傾斜したときのカメラ11の俯角φの変化量であり、上記路面画像
に示された上記ステップS105で抽出された標示線として最も確からしい2本の直線の
角度により求められる。
これに対し、車両1の後部が下がったり、車両1がダイブした場合には、その路面画像
にピッチ角が付与されて、図11−2や図11−3に示すように、2本の標示線が逆ハの
字型やハの字型として示される。このステップS106で算出されたピッチ角は、後述す
るステップS200において、異常であるか否かが判定される。図11−4は、ピッチ角
が異常である路面画像の例を示している。予め設定された、通常想定される車両1の挙動
の範囲に対応する車両1のピッチ角の範囲を超える路面画像は、ピッチ角が異常である、
即ち、標示線が誤検出されたと判定される(後述するステップS204−Y→ステップS
205→ステップS206)。
また、ステップS106では、道路パラメータの一つとして、曲率が計算される。曲率
とは、図6のカーブRに対応している。図12−1を参照して、曲率について説明する。
車載カメラ11により撮像された道路がカーブ路である場合には、図12−1に示すよう
に、路面画像において、その道路の曲率は、上記ステップS105で抽出された標示線と
して最も確からしい2本の直線の傾き(曲率)として表される。
このステップS106で算出された曲率は、後述するステップS200において、異常
であるか否かが判定される。図12−2は、曲率が異常である路面画像の例を示している
。ここで、規格化された道路(公道)においては、車両1の車載カメラ11から撮像され
る撮像範囲の道路の曲率は、車速に対する変化(時間的変化)が、ある所定の範囲内に収
まるようになっている。したがって、路面画像の標示線の曲率の時間的変化が所定の範囲
を超える場合には、曲率が異常である、即ち、標示線が誤検出されたと判定される(後述
するステップS204−Y→ステップS205→ステップS206)。
また、ステップS106では、道路パラメータの一つとして、レーン幅が計算される。
図13−1を参照して、レーン幅について説明する。2本の標示線が正しく検出された場
合、それらの2本の標示線の間隔(レーン幅)は、車両1の車両幅に対して、ある所定の
範囲内に収まるようになっている。したがって、検出されたレーン幅(上記ステップS1
05で抽出された標示線として最も確からしい2本の直線の間隔)が車両1の車両幅に対
して所定の範囲を超えている場合には、それらの標示線は誤検出されたと判定される(後
述するステップS204−Y→ステップS205→ステップS206)。このステップS
106で算出されたレーン幅は、後述するステップS200において、異常であるか否か
が判定される。図13−2は、レーン幅が異常である路面画像の例を示している。
[ステップS200]
次に、制御部21は、ステップS200のサブルーチンに移行して、図2の道路パラメ
ータの異常判定処理を実行する。制御部21は、道路パラメータの異常判定処理を開始す
ると(ステップS201)、過去履歴バッファ24に、過去の道路パラメータ(ピッチ角
、曲率、レーン幅)を格納する(ステップS202)。
次に、制御部21は、ステップS203に移行して、過去履歴バッファ24から、複数
の道路パラメータ(ピッチ角、曲率、レーン幅)を読み出し、その読み出した複数の道路
パラメータに基づいて、ピッチ角、曲率、レーン幅のそれぞれの基準値を求める。この場
合、ピッチ角、曲率、レーン幅のそれぞれの基準値は、それぞれ複数のピッチ角、曲率、
レーン幅の平均値であることができる。
次に、制御部21は、ステップS204に移行して、以下の動作を行う。即ち、上記ス
テップS106で求めたピッチ角と、上記ステップS203で求めたピッチ角の基準値(
1)との差の絶対値を求め、その絶対値がしきい値(1)よりも大きいか、又は、上記ス
テップS106で求めた曲率と、上記ステップS203で求めた曲率の基準値(2)との
差の絶対値を求め、その絶対値がしきい値(2)よりも大きいか、又は、上記ステップS
106で求めたレーン幅と、上記ステップS203で求めたレーン幅の基準値(3)との
差の絶対値を求め、その絶対値がしきい値(3)よりも大きいか、を判定する(ステップ
S204)。
制御部21は、そのステップS204の判定の結果、上記3つの条件のうち、少なくと
もいずれか1つが成立すれば、すなわち、絶対値がしきい値よりも大きければ、ステップ
S205に移行して、道路パラメータが異常であると判定する。
次いで、制御部21は、ステップS206に移行して、検出フラグ(F1)をOFFに
セットし、その後、ステップS200の道路パラメータの異常判定のサブルーチンを終了
する。一方、制御部21は、上記ステップS204の判定の結果、上記3つの条件の全て
が不成立であれば、ステップS205及びステップS206を行うことなく、ステップS
200の道路パラメータの異常判定のサブルーチンを終了する。
[ステップS300]
次いで、制御部21は、ステップS300のサブルーチンに移行して、図3の標示線の
許容幅dsの設定処理を実行する。制御部21は、標示線の許容幅dsの設定を開始する
と(ステップS301)、標示線が予め設定された回数、又は期間、連続して未検出か否
かを判定する(ステップS302)。ここで、未検出とは、ステップS105の結果、標
示線として最も確からしいエッジ線ペアが2つ選択されなかった場合を意味する。
ステップ302の判定の結果、標示線が連続して未検出であれば(ステップS302−
Y)、本システム(標示線検出装置20)が想定する最小及び最大の標示線幅を標示線の
許容幅dsと設定する(ステップS303)。一方、ステップS302の判定の結果、標
示線が連続して未検出でなければ(ステップS302−N)、現在時刻までに検出した標
示線の幅(複数の検出値)d1に基づいて、標示線の許容幅dsを設定する(ステップS
304)。ここで、ステップ304では、過去履歴バッファ24に格納された過去の複数
の標示線の幅d1の検出値を参照し、例えばそれらの検出値の平均値を考慮して、標示線
の許容幅dsを設定することができる。
以下、具体例を用いて説明する。
例えば、本システム(標示線検出装置20)の初期設定では、標示線の許容幅dsは、
0〜100cmに設定されているとする。したがって、本システムの起動後の最初(1回
目)の制御フローのステップS104では、エッジ線ペアを構成する立上りエッジ線と立
下りエッジ線の距離が、0〜100cmの範囲に収まっているものであれば、それは、エ
ッジ線ペアとして抽出される。
そのステップS104で抽出された複数のエッジ線ペアの中から、ステップS105で
は、上記のように、標示線として最も確からしいエッジ線ペアが2つ選択され、その次の
ステップS300(ステップS304)では、ステップS105で選択された2つのエッ
ジ線ペアのそれぞれのエッジ線間の距離d1と、現在時刻までに検出/設定した標示線の
幅(本例では0〜100cm)を基準に標示線の許容幅dsが設定される。
例えば、ステップS105で選択された2つのエッジ線ペアのそれぞれのエッジ線間の
距離d1が両エッジ線間とも20cmであったとすると、このステップS304では、初
期値の0〜100cmと、上記選択されたエッジ線間の距離20cmとに基づいて、例え
ば、0〜30cmが新たな標示線の許容幅dsとして更新される。これに対し、例えば、
ステップS105で選択された2つのエッジ線ペアのそれぞれのエッジ線間の距離d1が
両エッジ線間とも45cmであったとすると、このステップS304では、初期値の0〜
100cmと、上記選択されたエッジ線間の距離45cmとに基づいて、例えば、10〜
60cmが新たな標示線の許容幅dsとして更新される。
以後、制御フローが繰り返し実行される度毎に、ステップS304において、例えば過
去直近の10秒間において検出/設定した標示線の幅の平均値が新たな標示線の許容幅と
して更新される。
このステップS304において、現在時刻までに検出した標示線の幅d1を基準に標示
線の許容幅dsが設定されるに際しては、標示線の許容幅dsの上限値側に比べて、下限
値側は、初期値から大きく離れることなく、なるべくゼロに近い小さな値となるように設
定される。標示線の許容幅dsの下限値を、上限値と同様のレベルで、現在時刻までに検
出した標示線の幅d1を基準に標示線の許容幅dsが設定されると、例えば、標示線の幅
d1が大きな標示線が複数回連続して検出された後に、標示線の幅d1が小さな標示線を
検出しようとした場合に、その標示線の小さな幅d1が、標示線の許容幅dsの下限値か
ら外れてしまい、検出されないおそれがあるためである。
ここで、通常一般の典型的な標示線(白線)の幅d1は、15cm乃至は20cmであ
る。これよりも幅の大きなものとして、例えば、登坂車線を示す標示線(白線)の幅d1
は、45cmである。これら以外の種類の標示線も含めた、各種の標示線の幅を考慮して
も、上記のように、本システムの初期設定において、標示線の許容幅dsが例えば0〜1
00cmのように幅広く設定されているのは、次の理由からである。即ち、本システムの
起動後の最初に車両1の撮像範囲の標示線が検出されるときには、その標示線の幅d1が
どの程度であるのかが不明であり、最初は標示線を確実に検出するためである。
また、この上記例における初期値である0〜100mが、上記ステップS303におけ
る、本システムが想定する最小及び最大の標示線幅である。
本実施形態では、標示線が連続して未検出である場合(ステップS302−Y)には、
システムが想定する最小及び最大の標示線の幅が標示線の許容幅dsとして設定される(
ステップS303)。ここで、標示線が連続して未検出である場合に、システムが想定す
る最小及び最大の標示線の幅が標示線の許容幅dsとして設定される理由は、次の通りで
ある。
即ち、標示線が連続して未検出である場合とは、分岐や登坂車線などのように、標示線
の幅d1が、許容幅ds(許容幅dsは、現在時刻までに検出した標示線の幅d1を基準
に設定されている)に収まらない程度に急激に変化した結果として、標示線が検出されな
くなったことが多い。このことからすると、その状況において、システム側では、その未
検出の標示線の変化(幅及び位置を含む)の態様が全く分らない状態になっていることか
ら、直ちに、システムが想定する最大幅まで広げることで、標示線を速やかに検出し、標
示線が検出されない時間を最小限に抑える必要がある。
また、本実施形態において、標示線が連続して未検出で無い場合(ステップS302−
N)には、標示線の許容幅dsは、その直前の処理フレームまでに検出した標示線の幅d
1を基準として決められる(ステップS304)。
制御部21は、ステップS303又はステップS304の次に、標示線の許容幅dsの
設定を終了し(ステップS305)、ステップS300の標示線の許容幅dsの設定処理
のサブルーチンを終了する。
[ステップS107〜ステップS109]
次に、制御部21は、図1−2のステップS107に移行して、上記ステップ105で
選択すべきエッジ線又は上記ステップS105で選択されたエッジ線が存在するか否かを
判定する。路面が汚れている場合などであって、標示線が汚れに隠れて見えない状態であ
ったり、汚れて標示線が薄く(標示線の境界が検出され難く)なっている状態であって、
エッジ線として抽出されない場合には、ステップS107において、エッジ線が存在しな
いと判定される。このステップS107には、エッジ線のロスト判定も含まれ、検出フラ
グ(F1)がOFFである場合(ステップS206、後述するステップS113)には、
エッジ線が存在しないと判定される。
ステップS107の結果、エッジ線が存在する場合には、エッジ線が連続して存在する
時間を示すエッジ線存在時間(T1)を加算する(ステップS108)。一方、ステップ
S107の判定の結果、エッジ線が存在しない場合には、エッジ線存在時間(T1)をゼ
ロにする(ステップS109)。
[ステップS110]
次に、制御部21は、ステップS110に移行して、道路パラメータが正常であるか否
かを判定する。道路パラメータが正常であるか否かは、上記のように、ステップS200
の道路パラメータの異常判定により行われる。ステップS110の判定の結果、道路パラ
メータが正常であると判定された場合には、ステップS111に進み、そうで無い場合に
は、ステップS114に進む。
[ステップS111]
ステップS111では、制御部21は、エッジ線存在時間(T1)が発見必要時間(T
2)よりも大きいか否かが判定される。即ち、上記ステップ105で選択すべきエッジ線
又は上記ステップS105で選択されたエッジ線が連続して存在する(ロストではないこ
とを含む)時間である、エッジ線存在時間(T1)が、発見必要時間(T2)よりも長い
間、連続(継続)しているか否かが判定される。そのステップS111の判定の結果、エ
ッジ線存在時間(T1)の方が発見必要時間(T2)よりも大きい場合には、ステップS
112に進み、そうでない場合には、ステップS113に進む。
[ステップS112]
ステップS112において、制御部21は、2本の標示線を示すエッジ線が正常に検出
されたと判断して、検出フラグ(F1)をONに設定する。ステップS112の次には、
ステップS114が行われる。
[ステップS113]
ステップS113において、制御部21は、2本の標示線を示すエッジ線が正常に検出
されなかったと判断して、検出フラグ(F1)をOFFに設定する。ステップS113の
次には、ステップS114が行われる。
[ステップS114]
ステップS114において、制御部21は、道路パラメータを検出フラグ(F1)の値
とともにレーンキープ制御ECU30に出力する。レーンキープ制御ECU30では、検
出フラグ(F1)を参照し、検出フラグ(F1)がONであるときの道路パラメータを演
算対象に含める一方、検出フラグ(F1)がOFFであるときの道路パラメータは、演算
対象から除外する。ステップS114の次に、図1−1のステップS101に戻る。
なお、本実施形態では、上記のように、標示線が連続して未検出である場合(ステップ
S302−Y)には、システムが想定する最小及び最大の標示線の幅が標示線の許容幅d
sとして設定される(ステップS303)として説明したが、標示線が連続して未検出で
ある場合の標示線の許容幅dsとしては、システムが想定する最小及び最大の標示線の幅
に限定されない。
例えば、標示線が連続して未検出である場合には、ステップS303に代えて、少なく
とも、現状の標示線の許容幅dsよりも大きな値に標示線の許容幅dsを更新するという
構成が採用されることも可能である。これにより、連続して標示線が未検出であるという
事態が解消される可能性を高めることができる。この場合、現状よりも大きな標示線の許
容幅dsに更新した後でも、なおも標示線が連続して未検出であるという状況が変わらな
い場合には、次のサイクルの制御フローにおいて、標示線の許容幅dsが更に大きくなる
ように更新されるため、連続して標示線が未検出であるという事態が解消される可能性が
更に高まる。その場合、現状の標示線の許容幅dsの値よりも大きな値に更新する場合の
拡大量は、一定でもよいし、標示線が連続して未検出である回数が大きくなるに応じて、
大きくすることもできる。
また、本実施形態では、上記のように、標示線が連続して未検出である場合(ステップ
S302−Y)には、システムが想定する最小及び最大の標示線の幅が標示線の許容幅d
sとして設定される(ステップS303)として説明したが、そのステップS303が行
われるのは、標示線が連続して未検出である場合に限定されない。例えば、ステップS3
02に代えて、標示線が未検出である頻度(最近、所定時間以内の未検出の回数)が高い
場合には、ステップS303が実行される構成が採用されることができる。
また、本実施形態では、上記ステップS302における「未検出」とは、ステップS1
05の結果、標示線として最も確からしいエッジ線ペアが2つ選択されなかった場合を意
味するとして説明したが、これに限定されない。上記ステップS302における「未検出
」とは、例えば、ステップS105の結果、標示線として最も確からしいエッジ線ペアが
2つ選択されなかった場合のみならず、ステップS106において、ステップS105に
より選択された2つの標示線として最も確からしいエッジ線ペアについての道路パラメー
タの計算が行われ、その結果、ステップS200において、道路パラメータが正常である
とは判定されなかった場合(検出フラグ(F1)がOFFである場合)も「未検出」に含
まれることができる(後述するステップSA302についても同様)。
次に、図4を参照して、図3の標示線の許容幅dsの設定処理のサブルーチンの動作例
について説明する。
制御部21は、ステップS300の標示線の許容幅dsの設定のサブルーチンとして、
以下のような動作を行う。制御部21は、標示線の許容幅dsの設定に際して、左右の標
示線について別々に標示線の許容幅dsを設定する。なお、図4は、左側の標示線の許容
幅dsの設定について記述したものであるが、右側の標示線の許容幅dsの設定について
も同様な処理として考えることができるため、その説明を省略する。
制御部21は、左側の標示線の許容幅dsの設定処理を開始すると(ステップSA30
1)、左側の標示線を未検出であるか否かを判定する(ステップSA302)。ここで、
未検出とは、ステップS105の結果、標示線として最も確からしいエッジ線ペアが車両
1の左側に対応する画素位置において1つ選択されなかった場合を意味する。
制御部21は、ステップSA302の判定の結果、左側の標示線が未検出であると判定
された場合(ステップSA302−Y)には、制御部21が有する左標示線未検出カウン
タに1を加算する(ステップSA303)。一方、ステップSA302の判定の結果、左
側の標示線が未検出であると判定されない場合(ステップSA302−N)には、制御部
21が有する左標示線未検出カウンタをゼロにセットする(ステップSA304)。
制御部21は、ステップSA303又はステップSA304を行うと次に、左側の標示
線が連続して未検出であるか否かを判定する(ステップSA305)。ステップSA30
5において、制御部21は、左標示線未検出カウンタが予め設定された設定値以上である
か否かを判定する。
ステップSA305の結果、左標示線未検出カウンタが予め設定された設定値以上であ
ると判定した場合(ステップSA305−Y)には、制御部21は、上記ステップS20
3と同様に、本システムが想定する最小及び最大の標示線幅を左側の標示線の許容幅ds
として設定する(ステップSA306)。一方、ステップSA305の結果、左標示線未
検出カウンタが予め設定された設定値未満であると判定した場合(ステップSA305−
N)には、制御部21は、上記ステップS204と同様に、現在時刻までに検出した左側
の標示線の許容幅dsを基準とした左側の標示線の許容幅dsを設定する(ステップSA
307)。ステップSA306又はステップSA307の次に、制御部21は、左側の標
示線の許容幅dsの設定処理を終了する(ステップSA308)。
なお、本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更
してもよい。
上記実施形態においては、エッジ点の検出にあたって水平方向の各画素の輝度データと
エッジ点検出しきい値とを比較した(ステップS102及び図9参照)。これに対して、
図10に示されるように、水平方向の各画素について当該位置に隣接する画素との輝度デ
ータの偏差を輝度微分値として演算し、この立ち上がり及び立ち下がりの微分値の大きさ
(絶対値)と同様のエッジ点検出しきい値とを比較することで、エッジ点(立上りエッジ
点Pu、立下りエッジ点Pd)を検出してもよい。
上記実施形態においては、エッジ点の検出にあたってCCDカメラ11の映像信号から
抽出された輝度信号をデジタル化した輝度データとエッジ点検出しきい値とを比較した。
これに対して、CCDカメラ11の映像信号から抽出された輝度信号をアナログのままエ
ッジ点検出しきい値相当のアナログ値と比較してもよい。同様に、上記輝度信号をアナロ
グのまま微分し、この微分信号の大きさ(絶対値)と上記に準じたエッジ点検出しきい値
(図10)相当のアナログ値と比較してもよい。
上記実施形態においては、CCDカメラ11からの映像信号から輝度信号を抽出して、
これに基づく輝度データにて標示線検出を行った。これに対して、例えばカラータイプの
カメラでは、その映像信号から色相(色合い)のデータを抽出し、これに基づき標示線検
出を行ってもよい。
上記実施形態においては、CCDカメラ11により車両1の前方画像を取得し、これに
基づく画像認識にて標示線5L,5Rを検出して車線4に対するレーンキープ制御又は逸
脱判定に供した。これに対して、例えばCCDカメラ11を車両1の側部若しくは後部に
設置する。そして、CCDカメラ11により車両1の側方画像若しくは後方画像を取得し
、これに基づく画像認識にて標示線5L,5Rを検出して車線4に対するレーンキープ制
御又は逸脱判定に供してもよい。このように変更をしても、上記実施形態と同様の効果が
得られる。
上記実施形態においては、車両1に搭載したCCDカメラ11により車両1の前方画像
を取得し、これに基づく画像認識にて標示線5L,5Rを検出して車線4に対するレーン
キープ制御又は逸脱判定に供した。これに対して、例えば道路に配設されたカメラの映像
を受信・取得し、これに基づく画像認識にて標示線5L,5Rを検出して車線4に対する
レーンキープ制御又は逸脱判定に供してもよい。このように変更をしても、上記実施形態
と同様の効果が得られる。あるいは、車両1に搭載されたナビゲーションシステムにより
車線4と自車両1との相対的位置関係を検出(取得)し、これを車線4に対するレーンキ
ープ制御又は逸脱判定に供してもよい。
上記実施形態においては、CCDカメラ11により車両1の前方画像を取得し、これに
基づく画像認識にて標示線5L,5Rを検出して車線4に対するレーンキープ制御又は逸
脱判定に供した。これに対して、例えば道路基盤(インフラ)として標示線5L,5Rに
磁気マーカなどの電磁波の発信源を配設・整備する。そして、車両1に設けた受信機にて
当該発信源の位置を特定し、これに基づき標示線5L,5Rを検出して車線4に対するレ
ーンキープ制御又は逸脱判定に供してもよい。また、磁気マーカに代えて電磁波の送信機
などであってもよい。このように変更をしても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
上記実施形態においては、撮像用にCCDカメラ11を採用したが、例えば赤外線カメ
ラやCMOSカメラなどでもよい。
例えば、無人搬送車やロボット、路線バスや自動倉庫などに適用しうる自動走行可能な
車両システムに本実施形態を適用してもよい。例えば、電波を介した遠隔操作で自動走行
させる車両システムに本実施形態を適用してもよい。
本発明の車両用走路判定装置の一実施形態の動作の一部を示すフローチャートである。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態の動作の他の一部を示すフローチャートである。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態の動作の更に他の一部を示すフローチャートである。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態の動作の更に他の一部を示すフローチャートである。 図3の動作例の更に具体的な動作例を示すフローチャートである。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態が適用される運転支援装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、車両と標示線を模式的に示した図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、カメラが搭載された車両を模式的に示した図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、カメラの画像を模式的に示した図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、水平方向の所定ラインに並ぶ各画素の位置と対応する輝度データの一例を示すグラフである。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、水平方向の所定ラインに並ぶ各画素の位置と対応する輝度微分値のデータの一例を示すグラフである。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、ピッチ角が無い場合の標示線として確からしい2本の線の例を示す図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、ピッチ角が有る正常な場合の標示線として確からしい2本の線の一例を示す図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、ピッチ角が有る正常な場合の標示線として確からしい2本の線の他の例を示す図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、ピッチ角が異常である場合の標示線として確からしい2本の線の他の例を示す図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、曲率が正常な場合の標示線として確からしい2本の線の例を示す図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、曲率が異常な場合の標示線として確からしい2本の線の一例を示す図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、レーン幅が正常な場合の標示線として確からしい2本の線の例を示す図である。 本発明の車両用走路判定装置の一実施形態において、レーン幅が異常な場合の標示線として確からしい2本の線の一例を示す図である。 従来の車両用走路判定装置において、標示線の幅を検出する方法を説明するための図である。 従来の車両用走路判定装置において、標示線の幅の許容値を説明するための図である。
符号の説明
1 車両
4 車線
5L 標示線(左白線)
5R 標示線(右白線)
10 運転支援装置
11 CCDカメラ
12 メインスイッチ
20 標示線検出装置
21 制御部
22 輝度信号抽出回路
23 RAM
24 過去履歴バッファ
30 レーンキープ制御ECU
31 ステアリングトルク制御ECU
32 ステアリングホイル
33 ステアリングシャフト
34 操舵角センサ
35 トルクセンサ
36 ギヤ機構
37 モータ
38 車速センサ
40 表示装置
41 ブザー
R 曲率
θ1 ヨー角
θ2 操舵角
φ 俯角

Claims (5)

  1. 検出信号に基づいて路面上の標示線を検出する車両用走路判定装置であって、
    前記検出信号と、前記路面における前記標示線の部分と前記標示線以外の部分との境界を示す前記検出信号のしきい値とに基づいて抽出されたエッジ点から構成されるエッジ線のうち、前記標示線の幅方向の一方側の前記境界である立上りエッジ点から構成される立上り線と他方側の前記境界である立下りエッジ点から構成される立下がりエッジ線との間の距離を検出する第1検出部と、
    少なくとも前記距離が所定値以下であるという条件を満たしたときに、前記立上りエッジ線と前記立下りエッジ線を前記標示線の候補として検出する第2検出部と、
    複数回入力される前記検出信号のうち前記標示線の候補が検出されない頻度に基づいて前記所定値を変更する所定値変更部と、
    を備えたことを特徴とする車両用走路判定装置。
  2. 請求項1記載の車両用走路判定装置において、
    前記所定値変更部は、前記複数回入力される前記検出信号のうち、以前に検出された前
    記標示線についての検出結果に基づいて選択されるべき前記標示線の候補が検出されない
    頻度に基づいて、前記所定値を変更する
    ことを特徴とする車両用走路判定装置。
  3. 請求項1または2に記載の車両用走路判定装置において、
    前記頻度に関し、前記標示線の候補が検出されない場合には、更に、前記標示線の候補
    として選択された仮想線分の形状が異常であると判定された場合が含まれる
    ことを特徴とする車両用走路判定装置。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用走路判定装置において、
    前記所定値変更部は、前記頻度が高いときに、前記所定値が大きくなるように変更する
    ことを特徴とする車両用走路判定装置。
  5. 請求項4記載の車両用走路判定装置において、
    前記所定値変更部は、前記頻度が高いときに、前記所定値を、前記車両用走路判定装置
    による標示線の検出範囲として想定している最大値に変更する
    ことを特徴とする車両用走路判定装置。
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