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JP7429136B2 - Track estimation device and track estimation program - Google Patents
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Description

本発明は、走路推定装置、および走路推定プログラムに関する。 The present invention relates to a running route estimation device and a running route estimation program.

走路推定装置においては、まず走路のモデル化が必要になる。従来、走路のモデル化の一つの手法として、B-スプラインを用いた手法が知られている。B-スプライン、特に次数3のB-スプラインは、従来CG(Computer Graphics)の分野で曲線や曲面を表現するためによく利用されていた。近年、B-スプラインは、自動運転や運転支援の分野で、走路形状、移動経路、地図の道路線形の表現に利用されつつある。 In the route estimation device, it is first necessary to model the route. Conventionally, a method using B-splines has been known as one method for modeling a running route. B-splines, particularly B-splines of degree 3, have been commonly used in the field of CG (Computer Graphics) to express curves and curved surfaces. In recent years, B-splines have been increasingly used in the fields of automated driving and driving support to express road shapes, travel routes, and road alignment on maps.

B-スプラインを用いた走路モデルについて開示した文献として、例えば非特許文献1が知られている。1次元の次数3のB-スプライン(以下、「3次B-スプライン」という場合がある)の基底関数の重ねあわせとして走路モデルを表現し、車載カメラ画像によって取得した車線境界データを用いて、モデルパラメータ(B-スプラインの基底関数の重み)を推定している。 For example, Non-Patent Document 1 is known as a document disclosing a track model using B-splines. A road model is expressed as a superposition of basis functions of one-dimensional order 3 B-splines (hereinafter sometimes referred to as "cubic B-splines"), and lane boundary data obtained from in-vehicle camera images is used to The model parameters (weights of the B-spline basis functions) are estimated.

H.Loose, U Franke,”B-spline-based road model for 3d lane recognition,”13th International IEEE Conference on Intelligent Transportation System, 2010.H. Loose, U Franke, “B-spline-based road model for 3d recognition,” 13th International IEEE Conference on Intelligent Transportation System, 2010.

ところで、1次元の3次B-スプラインを走路モデルに利用した場合、S字カーブなどの曲線はモデル表現しやすく推定精度や追従性能も良いが、カーブと直線の接続部で推定精度や追従性能が低下する傾向がある。 By the way, when a one-dimensional cubic B-spline is used as a track model, curves such as S-curves are easy to model and have good estimation accuracy and tracking performance, but estimation accuracy and tracking performance are poor at the connection between curves and straight lines. tends to decrease.

これは、一次元の3次B-スプラインでは、1つの基底関数で角度のある直線を表現することは極めて困難であり、複数の基底関数の重ねあわせで近似表現しなければならないことに起因している。特に、カーブから直線に、あるいは直線からカーブに切り替わる接続箇所では、車載カメラで撮像される走路形状が見かけ上大きく変動するが、複数の基底関数の追従性能が揃っていないと追従遅れによる推定誤差が発生し、制御や運転支援の性能低下につながる。 This is because in a one-dimensional cubic B-spline, it is extremely difficult to express a straight line with an angle using one basis function, and it must be approximated by superimposing multiple basis functions. ing. In particular, at connection points where a curve changes to a straight line or a straight line to a curve, the road shape captured by the in-vehicle camera appears to fluctuate greatly, but if the tracking performance of multiple basis functions is not consistent, estimation errors will occur due to tracking delays. occurs, leading to a decline in control and driving support performance.

図7を参照して、3次B-スプラインを用いて走路をモデル化した場合の問題点についてより詳細に説明する。図7(a)は、車両(図7(a)では「車」と表記)の進行方向に沿ってカーブ、直線路が連続する走路(以下、「複合走路」という場合がある)を示している。図7では、Z方向を車両の進行方向としている。上記のように、3次B-スプラインを用いた走路モデルでは、複合走路をモデル化することが極めて困難であり、特に遠方(例えば、車両から100~200m程度前方に離れた領域)における推定誤差の増大が避けられない。 Referring to FIG. 7, the problems when modeling a running route using cubic B-splines will be explained in more detail. Figure 7(a) shows a running track (hereinafter sometimes referred to as a "compound running track") that has continuous curves and straight roads along the traveling direction of a vehicle (denoted as a "car" in Fig. 7(a)). There is. In FIG. 7, the Z direction is the traveling direction of the vehicle. As mentioned above, it is extremely difficult to model a composite track using a track model using a cubic B-spline, and the estimation error is particularly large in a far distance (for example, an area about 100 to 200 meters in front of the vehicle). increase is inevitable.

図7(b)は、カーブから直線へと連続する複合走路について、3次B-スプラインでモデル化する場合の基底関数の配置を示している。図7(b)に示す例では、3次B-スプラインの基底関数1と基底関数2とを重み付け加算して、該複合走路のモデル化を試みている。しかしながら、3次B-スプラインの基底関数の重み付け加算では、特にカーブと直線の接続部分、および直線部分において曲線の和で表現することになり、走路に沿ったモデル化が十分にできず、大きな推定誤差が発生している。 FIG. 7(b) shows the arrangement of basis functions when modeling a compound travel path that continues from a curve to a straight line using a cubic B-spline. In the example shown in FIG. 7(b), modeling of the composite trajectory is attempted by adding weighted basis functions 1 and 2 of cubic B-splines. However, in the weighted addition of the basis functions of cubic B-splines, the connection part between a curve and a straight line, and the straight part are expressed by the sum of curves, so modeling along the travel path is not possible, and large An estimation error has occurred.

以上のように、近年の走路推定装置においては、あるB-スプラインを想定した場合に、1つの基底関数でカーブ路と直線路が組み合わされた複合走路を表現でき、複数の基底関数を組み合せることで様々な曲率、線分長のカーブ路と直線路を精度よく表現できる走路推定装置が求められていた。 As described above, in recent travel route estimation devices, when a certain B-spline is assumed, a composite route in which a curved road and a straight road are combined can be expressed with one basis function, and multiple basis functions can be combined. Therefore, there was a need for a route estimation device that can accurately represent curved roads and straight roads with various curvatures and line segment lengths.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、3次のB-スプラインによる走路モデルを用いる場合と比較して、様々な形状を含む走路についての走路パラメータを推定する場合の、推定精度や追従性能の向上が図られた走路推定装置、および走路推定プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and improves the estimation accuracy when estimating track parameters for tracks including various shapes, compared to the case where a track model using a cubic B-spline is used. The object of the present invention is to provide a running route estimation device and a running route estimation program with improved tracking performance.

上記の目的を達成するために、請求項1に記載の走路推定装置は、移動体に搭載され、前記移動体の走行する走路の画像である走路画像を撮像する撮像部と、前記移動体の走行に伴う状態である走行状態を検知する検知部と、前記走路画像に基づいて前記走路の境界に対応する境界情報を抽出する抽出部と、予め定められた複数の関数の各々の二回積分の集合である関数群を記憶する記憶部と、前記境界情報に基づいて前記関数群に予め定められた処理を施し、直線路および曲線路を含む走路の走路モデルを生成する生成部と、前記走行状態、および前記走路モデルを用いて前記走路の走路パラメータを推定する推定部と、を含むものである。 In order to achieve the above object, the running route estimation device according to claim 1 includes: an imaging unit that is mounted on a moving body and captures a running route image that is an image of the running route of the moving body; a detection unit that detects a running state that is a state associated with running; an extraction unit that extracts boundary information corresponding to the boundary of the running track based on the running track image; and double integration of each of a plurality of predetermined functions. a storage unit that stores a function group that is a set of; a generation unit that performs predetermined processing on the function group based on the boundary information to generate a track model of a track including a straight road and a curved road; The estimation unit includes a driving state and an estimating unit that estimates running route parameters of the running route using the running route model.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記予め定められた複数の関数が、次数0のB-スプラインの基底関数、または次数1のB-スプラインの基底関数であるものである。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, in which the plurality of predetermined functions are basis functions of a B-spline of degree 0 or basis functions of a B-spline of degree 1. It is something that is.

また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記予め定められた処理が、前記関数群の各々の関数の重み付き線形和を所定のモデル式に組み込む処理であるものである。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the predetermined process converts a weighted linear sum of each function of the function group into a predetermined model formula. This is a process to incorporate.

また、請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の発明において、前記生成部は、前記直線路と前記曲線路との連結部を円弧形状またはクロソイド曲線形状で近似するものである。 Further, the invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, in which the generating unit is configured to form a connecting portion between the straight path and the curved path into an arc shape or a clothoid shape. It is approximated by a curved shape.

また、請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の発明において、前記走行状態が、前記移動体の速度およびヨーレイトであるものである。 Moreover, the invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, in which the traveling state is the speed and yaw rate of the moving body.

また、請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の発明において、前記走路パラメータは、前記走路と交差する方向の前記移動体の横位置、ヨー角、ピッチ角、および前記走路の形状の少なくとも1つであるものである。 Further, the invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, in which the traveling path parameters include a lateral position of the moving body in a direction intersecting the traveling path, a yaw angle , pitch angle, and the shape of the running path.

上記の目的を達成するために、請求項7に記載の走路推定プログラムは、移動体に搭載され、前記移動体の走行する走路の画像である走路画像を撮像する撮像部、および前記移動体の走行に伴う状態である走行状態を検知する検知部を含む走路推定装置を用いた走路推定プログラムであって、コンピュータを、前記走路画像に基づいて前記走路の境界に対応する境界情報を抽出する抽出手段と、予め定められた複数の関数の各々の二回積分の集合である関数群を記憶する記憶手段と、前記境界情報に基づいて前記関数群に予め定められた処理を施して、直線路および曲線路を含む走路の走路モデルを生成する生成手段と、前記走行状態、および前記走路モデルを用いて前記走路の走路パラメータを推定する推定手段と、として機能させるためのものである。 In order to achieve the above object, the running route estimation program according to claim 7 includes an imaging unit that is mounted on a moving body and captures a running route image that is an image of the running track on which the moving body runs; A track estimation program using a track estimation device including a detection unit that detects a running state that is a state associated with running, the program causing a computer to extract boundary information corresponding to a boundary of the track based on the track image. a storage means for storing a function group that is a set of double integrals of each of a plurality of predetermined functions; and a generating means for generating a running route model of a running route including a curved road, and an estimating means for estimating running route parameters of the running route using the running condition and the running route model.

本発明によれば、3次のB-スプラインによる走路モデルを用いる場合と比較して、様々な形状を含む走路についての走路パラメータを推定する場合の、推定精度や追従性能の向上が図られた走路推定装置、および走路推定プログラムを提供することができるという効果を奏する。 According to the present invention, estimation accuracy and tracking performance are improved when estimating track parameters for tracks including various shapes, compared to the case where a track model using a cubic B-spline is used. The present invention has the advantage of being able to provide a running route estimation device and a running route estimation program.

実施の形態に係る走路推定装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a running route estimating device according to an embodiment. 実施の形態に係る走路モデルを説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a track model according to an embodiment. (a)、(b)は0次B-スプラインによる走路のモデル化を説明する図、(c)(d)は1次B-スプラインによる走路のモデル化を説明する図である。(a) and (b) are diagrams illustrating modeling of a running route using a zero-order B-spline, and (c) and (d) are diagrams explaining modeling of a running route using a linear B-spline. (a)から(d)は1次B-スプラインを例にとって、各種走路の形状にフィッティングさせる基底関数の配列を説明する図、(e)は基底関数の他の形態を説明する図である。(a) to (d) are diagrams illustrating arrays of basis functions that are fitted to the shapes of various travel paths, taking a linear B-spline as an example, and (e) is a diagram illustrating other forms of basis functions. (a)は1次B-スプラインによる走路のモデル化の効果を説明する図、(b)は本実施の形態に係る走路推定装置の推定誤差を、3次関数、3次B-スプラインを用いた場合の推定誤差と比較したグラフである。(a) is a diagram explaining the effect of modeling a running route using a linear B-spline, and (b) is a diagram illustrating the estimation error of the running route estimation device according to the present embodiment using a cubic function and a cubic B-spline. This is a graph comparing the estimation error when 実施の形態に係る走路推定装置が実行する走路推定プログラムの、処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of processing of the course estimation program which the course estimation device concerning an embodiment executes. (a)はカーブと直線が組み合わされた複合走路の一例を示す図、(b)は3次B-スプラインを用いて走路をモデル化した場合の推定誤差を説明する図である。(a) is a diagram showing an example of a compound course in which a curve and a straight line are combined, and (b) is a diagram illustrating an estimation error when the course is modeled using a cubic B-spline.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下の説明では、本発明に係る走路推定装置、および走路推定プログラムを、車両等に搭載され、走行車線を含む領域の走路を推定する走路推定装置、および走路推定プログラムに適用した形態を例示して説明する。本実施の形態に係る走路推定装置、および走路推定プログラムは、車両に搭載された単眼カメラの画像から、白線レーンマーク等の境界情報を抽出し、走行車線を遠方まで精度よくモデル表現することが可能なように構成されている。そして、特にカーブ路と直線路の接続部でのモデル化誤差を低減させることが可能となっており、その結果、S字カーブとともに、カーブ路、直線路の接続部を精度よく表現できる走路推定装置、および走路推定プログラムが実現されている。ここで、本実施の形態でいう「遠方」とは、約100~200m先までを想定している。なお、以下の説明では、数式において斜体の文字を斜体でない文字で表す場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a form in which the running route estimation device and the running route estimation program according to the present invention are applied to a running route estimation device and a running route estimation program that are mounted on a vehicle and estimate a running route in an area including a driving lane will be exemplified. I will explain. The driving route estimation device and the driving route estimation program according to the present embodiment are capable of extracting boundary information such as white line lane marks from images taken by a monocular camera mounted on a vehicle, and accurately representing driving lanes over long distances as a model. configured so that it is possible. In addition, it is possible to reduce modeling errors, especially at the junction between a curved road and a straight road, resulting in route estimation that can accurately represent S-curves as well as junctions between curved roads and straight roads. A device and a route estimation program have been realized. Here, "far away" in this embodiment is assumed to be approximately 100 to 200 meters away. Note that in the following description, italicized characters in mathematical formulas may be represented by non-italicized characters.

図1に示すように、本実施の形態に係る走路推定装置10は、車線境界特徴抽出部11、パラメータ推定部12、関数記憶部13、カメラ14、車速センサ15、およびヨーレイトセンサ16を含んで構成されている。 As shown in FIG. 1, the driving route estimation device 10 according to the present embodiment includes a lane boundary feature extraction section 11, a parameter estimation section 12, a function storage section 13, a camera 14, a vehicle speed sensor 15, and a yaw rate sensor 16. It is configured.

カメラ14は、一例として、車室内のリアビューミラーの位置に前向きに配置され、車両前方の走路の画像(以下、「走路画像」という場合がある)を撮像する撮像装置である。本実施の形態では、カメラ14の水平路面に対する高さ、俯角は予め既知の値に設定されているものとする。図1に示すように、カメラ14で撮像された画像は車線境界特徴抽出部11へ出力される。なお、本実施の形態では単眼カメラを想定しているが、これに限られずステレオカメラを用いてもよい。 The camera 14 is, for example, an imaging device that is disposed facing forward at a rear view mirror in the vehicle interior and captures an image of a road in front of the vehicle (hereinafter sometimes referred to as a "road image"). In this embodiment, it is assumed that the height and depression angle of the camera 14 with respect to the horizontal road surface are set to known values in advance. As shown in FIG. 1, the image captured by the camera 14 is output to the lane boundary feature extraction section 11. Note that although a monocular camera is assumed in this embodiment, the present invention is not limited to this, and a stereo camera may also be used.

車速センサ15は、自車両の路面に対する速度を計測する部位、ヨーレイトセンサ16は、自車両のヨーレイトを計測する部位である。車速センサ15で計測された速度、およびヨーレイトセンサ16で計測されたヨーレイトは、例えば、図示しない車載CAN(Controller Area Network)等を経由してパラメータ推定部12へ出力される。なお、「車速センサ15」、および「ヨーレイトセンサ16」は、本発明に係る「検知部」の一例である。また、「車速」、および「ヨーレイト」は、本発明に係る「走行状態」の一例である。 The vehicle speed sensor 15 is a part that measures the speed of the own vehicle relative to the road surface, and the yaw rate sensor 16 is a part that measures the yaw rate of the own vehicle. The speed measured by the vehicle speed sensor 15 and the yaw rate measured by the yaw rate sensor 16 are output to the parameter estimation unit 12 via, for example, an in-vehicle CAN (Controller Area Network) (not shown). Note that the "vehicle speed sensor 15" and the "yaw rate sensor 16" are examples of the "detection unit" according to the present invention. Further, "vehicle speed" and "yaw rate" are examples of "driving state" according to the present invention.

車線境界特徴抽出部11は、カメラ14によって撮像された走路画像に基づいて、自車両が走行中の走行車線の左右に敷設された白線や、縁石等の車線境界に対応する観測点(以下、「白線点」という場合がある)のカメラ画像上の座標値(カメラ座標値)(ixobs、iyobs)を取得する。ここで、車線境界は、走路面と車線境界との境には画像上の輝度差があると仮定し、Sobelフィルタ等のエッジ抽出フィルタにより抽出される。さらに、画像中の小領域内では、車線境界は直線と仮定して、ハフ変換等により直線に対応する白線が選択される。または、深層学習により車線境界特徴を学習して車線境界を抽出するように構成してもよい。 Based on the road image captured by the camera 14, the lane boundary feature extraction unit 11 extracts observation points (hereinafter referred to as Obtain the coordinate values (camera coordinate values) (ix obs , iy obs ) of the camera image (sometimes referred to as "white line point"). Here, the lane boundary is extracted by an edge extraction filter such as a Sobel filter, assuming that there is a brightness difference on the image at the boundary between the road surface and the lane boundary. Furthermore, within a small area in the image, the lane boundary is assumed to be a straight line, and a white line corresponding to the straight line is selected by Hough transform or the like. Alternatively, lane boundaries may be extracted by learning lane boundary features through deep learning.

関数記憶部13は、パラメータ推定部12で使用するB-スプラインに関連した関数(基底関数b、基底関数bの一回積分、基底関数bの二回積分g)を記憶している。基底関数bの二回積分gは、以下に示す(式1)で表現される。

後述するように、各車線境界点がZ軸上のどの区間に入るかに対応して、個々の添え字i(対応する基底関数の番号)が特定される。
The function storage unit 13 stores functions related to the B-spline used in the parameter estimating unit 12 (basis function b i , one-time integration of basis function b i , and two-time integration g i of basis function b i ). There is. The double integral g i of the basis function b i is expressed by (Equation 1) shown below.

As will be described later, each subscript i (corresponding basis function number) is specified corresponding to which section on the Z-axis each lane boundary point falls.

パラメータ推定部12は、左右の車線境界点のカメラ座標値を観測値とし、最小二乗法、RANSAC(Random Sample Consensus)、拡張カルマンフィルタ、パーティクルフィルタ等を用いて、以下に示す(式2)および(式3)で表現される走路モデルのパラメータ値を求める。このとき、車線境界点のZ座標値は平面路面仮定か、または車線幅一定仮定によって算出する。あるいは、ステレオカメラによる立体視に基づく視差から算出しても良い。


このとき、
G(Z):B-スプラインの二回積分gの線形和で表した平面線形(走路形状)、
:Z=0における車線中心のオフセット、
θ:Z=0におけるヨー角、
w:車線幅、
θα:Z=Zにおける走路の平面線形の接線傾き、すなわち、

:i番目のB-スプラインの基底関数の重み、すなわち、走路形状を表すパラメータ、
n:B-スプラインの基底関数の数
である。
The parameter estimating unit 12 uses the camera coordinate values of the left and right lane boundary points as observed values, and uses the least squares method, RANSAC (Random Sample Consensus), extended Kalman filter, particle filter, etc. to calculate (Equation 2) and ( The parameter values of the track model expressed by Equation 3) are determined. At this time, the Z coordinate value of the lane boundary point is calculated based on the assumption of a flat road surface or the assumption of constant lane width. Alternatively, it may be calculated from parallax based on stereoscopic vision using a stereo camera.


At this time,
G(Z): Planar linearity (travel shape) expressed as the linear sum of the two-time integral g i of the B-spline,
X 0 : Offset of lane center at Z=0,
θ 0 : Yaw angle at Z=0,
w: lane width,
θα: The tangent slope of the plane linearity of the running path at Z=Z j , that is,

c i : Weight of the basis function of the i-th B-spline, that is, a parameter representing the trajectory shape;
n: Number of basis functions of B-spline.

(式2)における±の符号については、正の符号は右車線境界の場合に用い、負の符号は左車線境界の場合に用いる。CGで利用されるB-スプラインは一般にベクトルであるが、本実施の形態では、カメラ画像の逆透視変換の処理しやすさを考慮して、Xを定義域、Zを値域とした1次元の関数と見なして、cを重みを表すスカラー値として扱う。ここで、「逆透視変換」とはカメラ座標の画像から世界座標の画像への変換をいう。これに対し、「透視変換」は世界座標の画像からカメラ座標の画像への変換をいう。 Regarding the sign of ± in (Equation 2), a positive sign is used in the case of a right lane boundary, and a negative sign is used in the case of a left lane boundary. B-splines used in CG are generally vectors, but in this embodiment, in consideration of the ease of processing inverse perspective transformation of camera images, we use one-dimensional B-splines with X as the domain and Z as the range. Considering it as a function, treat c i as a scalar value representing a weight. Here, "reverse perspective transformation" refers to transformation from an image in camera coordinates to an image in world coordinates. On the other hand, "perspective transformation" refers to transformation from an image in world coordinates to an image in camera coordinates.

図2は、上記(式2)、(式3)との対応を示した、走路の走行平面図である。図2に示すように、本実施の形態に係る走路モデルは、走路を、カメラ位置を原点とした二次元直交座標系XZ上の曲線として表現する。このとき、Z軸はカメラの光軸方向(車両の進行方向)を示し、X軸は横位置方向を示す。図2に示す座標系では、重力方向がY軸となっている。また、路面からカメラ14までのカメラの高さは既知であるとする。図2において、wは走路の幅(車線幅)を表し、XはZ=0における車両中心のオフセット、θ0はZ=0における車両のヨー角を表し、θαは走路の座標(X、Z)における接線の傾きを表している。1/cosθαの項は接線角度による車線幅の見かけ上の変動分を表している。また、G(Z)は平面線形(走路形状)を表し、重みcで重みづけされたB-スプラインの基底関数の二回積分gの線形和で表現されている。ここで、本実施の形態でいう基底関数の「平面線形」とは、ある直線から傾きの異なる直線に遷移する場合の遷移部および直線部をいう。また、車両のヨー角とは、所定の基準に対する平面視での移動体の角度をいう。ヨー角の変化する割合がヨーレイトである。これに対し、後述する「ピッチ角」は、所定の基準に対する断面視での移動体の角度をいう。 FIG. 2 is a running plan view of a running path showing the correspondence with the above (Formula 2) and (Formula 3). As shown in FIG. 2, the running route model according to the present embodiment expresses the running route as a curved line on a two-dimensional orthogonal coordinate system XZ with the camera position as the origin. At this time, the Z axis indicates the optical axis direction of the camera (vehicle traveling direction), and the X axis indicates the lateral position direction. In the coordinate system shown in FIG. 2, the direction of gravity is the Y axis. It is also assumed that the height of the camera 14 from the road surface is known. In Fig. 2, w represents the width of the road (lane width), X 0 represents the offset of the vehicle center at Z=0, θ 0 represents the yaw angle of the vehicle at Z = 0, and θα represents the coordinates of the road (X j , Z j ). The term 1/cosθα represents the apparent variation in lane width due to the tangent angle. Further, G(Z) represents a plane linear shape (travel shape), and is expressed as a linear sum of two-time integrals g i of the basis functions of the B-spline weighted by a weight c i . Here, the "plane linear" of the basis function in this embodiment refers to a transition part and a straight line part where there is a transition from a certain straight line to a straight line with a different slope. Further, the yaw angle of the vehicle refers to the angle of the moving body in plan view with respect to a predetermined reference. The rate at which the yaw angle changes is the yaw rate. On the other hand, "pitch angle", which will be described later, refers to the angle of the moving body in a cross-sectional view with respect to a predetermined reference.

再び図1を参照して、警報・制御部20では、パラメータ推定部12で推定したパラメータc、X、θに基づいて警報の報知、あるいは所定の対象の制御を実行する。 Referring again to FIG. 1, the alarm/control unit 20 issues an alarm or controls a predetermined target based on the parameters c i , X 0 , and θ 0 estimated by the parameter estimation unit 12 .

ここで、上述したように、特に3次B-スプラインを走路モデルに適用した場合、S字カーブなどの曲線は表現しやすく推定精度や追従性能も良いが、カーブと直線の接続部で推定精度や追従性能が低下する傾向がある。これは、3次B-スプラインの1つの基底関数で角度のある直線を表現することは極めて困難であり、複数の基底関数の重ねあわせで近似表現しなければならないからである。 As mentioned above, especially when cubic B-splines are applied to the track model, curves such as S-curves are easy to express and the estimation accuracy and tracking performance are good, but the estimation accuracy is poor at the connection between the curve and the straight line. There is a tendency for tracking performance to deteriorate. This is because it is extremely difficult to express a straight line with an angle using one basis function of a cubic B-spline, and it must be approximated by superimposing a plurality of basis functions.

そこで本発明では、次数0または次数1のB-スプライン(以下、各々「0次B-スプライン」、「1次B-スプライン」という場合がある)で走路の平面線形の傾きの変化(曲率が小さい場合には曲率の近似値)を表現し、その二回積分で平面線形(走路形状、オフセット成分)を表現する。このことにより、1つの基底関数で、任意の箇所の直線部(傾きの変化が0)を表現することができるため、従来の3次B-スプラインを用いた場合に比べ、推定精度や追従性能の向上を図ることが可能となった。 Therefore, in the present invention, a change in the slope (curvature) of the plane linearity of the running track is achieved using a B-spline of degree 0 or degree 1 (hereinafter sometimes referred to as "0th order B-spline" or "1st order B-spline", respectively). If it is small, the approximate value of curvature) is expressed, and the plane linearity (travel shape, offset component) is expressed by its double integration. As a result, a straight line section (change in slope is 0) at any point can be expressed with one basis function, which improves estimation accuracy and tracking performance compared to the case of using conventional cubic B-splines. It has become possible to improve the

次に、図3を参照して、本実施の形態で採用しているB-スプラインについて、より具体的に説明する。図3(a)、(b)は0次B-スプラインを説明する図であり、図3(c)、(d)は1次B-スプラインを説明する図である。図3(a)、(c)は各々のB-スプラインの基底関数の配置を示し、図3(b)、(d)は、各々の基底関数bとその一回積分、および二回積分gの関係を示している。 Next, referring to FIG. 3, the B-spline employed in this embodiment will be described in more detail. FIGS. 3(a) and 3(b) are diagrams for explaining a zero-order B-spline, and FIGS. 3(c) and (d) are diagrams for explaining a first-order B-spline. 3(a) and 3(c) show the arrangement of basis functions of each B-spline, and FIGS. 3(b) and 3(d) show each basis function b i and its one-time integration and two-time integration. It shows the relationship between g i .

図3(a)は、0次B-スプラインの基底関数を示している。図3(a)に示すように、0次B-スプラインの基底関数の形状は矩形であり、図3(a)では、b~bの6個の基底関数を例示している。この矩形の基底関数群を用いてZ軸上の走路の設定区間の傾きの変化(近似的に曲率成分)のパターンを表現する。すなわち、各車線境界点がZ軸上のどの区間に入るかに対応して、個々の添え字i(対応する基底関数の番号)を特定する。 FIG. 3(a) shows basis functions of a zero-order B-spline. As shown in FIG. 3(a), the shape of the basis functions of the zero-order B-spline is rectangular, and FIG. 3(a) shows six basis functions b 0 to b 5 as examples. Using this rectangular basis function group, a pattern of changes in slope (approximately curvature component) of the set section of the travel route on the Z-axis is expressed. That is, each subscript i (corresponding basis function number) is specified in accordance with which section on the Z axis each lane boundary point falls.

図3(b)は、0次B-スプラインの基底関数の形状(<1>)、一回積分の形状(<2>)、および二回積分の形状を表している。そして、基底関数は傾きの変化を表現し、一回積分は傾き(ヨー角)を表現し、二回積分は平面線形(走路形状)を表現している。
図3(b)に示すように、0次B-スプラインの場合は、走路を表現する基底関数の平面線形が2次曲線となり(<3>)、その傾きが直線となる(<2>)。図3(b)の例の場合、図3(b)<3>に示すように平面形状、すなわち走路形状は、I、II、IIIの3つの領域に分けられ、領域Iは直線、領域IIは2次曲線、領域IIIは直線となる。なお、図3(b)に示す縦軸は平面線形の縦軸をXで表現した場合を例示しており(<3>)、従って、傾きの縦軸はXのZに関する一階偏微分で表現され(<2>)、傾きの変化の縦軸はXのZに関する二階偏微分で表現される(<1>)。
FIG. 3(b) shows the shape of the basis function of the zero-order B-spline (<1>), the shape of one-time integration (<2>), and the shape of two-time integration. The basis function expresses the change in slope, the single integral expresses the slope (yaw angle), and the double integral expresses the plane linearity (trajectory shape).
As shown in Figure 3(b), in the case of a zero-order B-spline, the plane linearity of the basis function representing the trajectory is a quadratic curve (<3>), and its slope is a straight line (<2>). . In the case of the example in FIG. 3(b), as shown in FIG. 3(b)<3>, the planar shape, that is, the runway shape, is divided into three regions I, II, and III, where region I is a straight line, and region II is a straight line. is a quadratic curve, and region III is a straight line. The vertical axis shown in Figure 3(b) exemplifies the case where the horizontal linear vertical axis is expressed by X (<3>), so the vertical axis of the slope is the first partial differential of X with respect to Z. (<2>), and the vertical axis of the change in slope is expressed by the second partial differential of X with respect to Z (<1>).

一方図3(c)は、1次B-スプラインの基底関数を示している。図3(b)に示すように、1次B-スプラインの基底関数の形状は三角形であり、図3(b)では、b~bの6個の基底関数を例示している。この三角形を用いてZ軸上の走路の設定区間の傾きの変化(近似的に曲率成分)のパターンを表現する。すなわち、各車線境界点がZ軸上のどの区間に入るかに対応して、個々の添え字i(対応する基底関数の番号)を特定する。 On the other hand, FIG. 3(c) shows the basis functions of a linear B-spline. As shown in FIG. 3(b), the shape of the basis functions of the linear B-spline is triangular, and FIG. 3(b) illustrates six basis functions b 0 to b 5 . This triangle is used to express a pattern of changes in inclination (approximately curvature component) of the set section of the running route on the Z-axis. That is, each subscript i (corresponding basis function number) is specified in accordance with which section on the Z axis each lane boundary point falls.

図3(d)は、1次B-スプラインの基底関数の形状(<1>)、一回積分の形状(<2>)、および二回積分の形状を表している。そして、基底関数は傾きの変化を表現し、一回積分は傾き(ヨー角)を表現し、二回積分は平面線形(走路形状)を表現している。
図3(d)に示すように、1次B-スプラインの場合は、走路を表現する基底関数の平面線形が2つの3次曲線となり(<3>)、その傾きが2つの2次曲線となる(<2>)。
図3(d)の例の場合、図3(d)<3>に示すように、平面形状、すなわち走路形状は、I、II、III、IVの4つの領域に分けられ、領域Iは直線、領域II、IIIは3次曲線、領域IVは直線となる。なお、図3(d)に示す縦軸は平面線形の縦軸をXで表現した場合を例示しており(<3>)、従って、傾きの縦軸はXのZに関する一階偏微分で表現され(<2>)、傾きの変化の縦軸はXのZに関する二階偏微分で表現される(<1>)。
FIG. 3(d) shows the shape of the basis function of the linear B-spline (<1>), the shape of one-time integration (<2>), and the shape of two-time integration. The basis function expresses the change in slope, the single integral expresses the slope (yaw angle), and the double integral expresses the plane linearity (trajectory shape).
As shown in Fig. 3(d), in the case of a linear B-spline, the plane linearity of the basis function representing the trajectory becomes two cubic curves (<3>), and the slope thereof becomes two quadratic curves. It becomes (<2>).
In the case of the example in FIG. 3(d), as shown in FIG. 3(d) <3>, the planar shape, that is, the runway shape, is divided into four regions I, II, III, and IV, and region I is a straight line. , regions II and III are cubic curves, and region IV is a straight line. The vertical axis shown in Figure 3(d) exemplifies the case where the horizontal linear vertical axis is expressed by X (<3>), so the vertical axis of the slope is the first partial differential of X with respect to Z. (<2>), and the vertical axis of the change in slope is expressed by the second partial differential of X with respect to Z (<1>).

図4(a)から(d)は、各平面線形(走路形状)をモデル化する場合の基底関数の重みづけの例を、1次B-スプラインを例にとって示している。図4(a)は円弧の、図4(b)はクロソイド曲線の、図4(c)は直線から円弧への接続部の、図4(d)は円弧から直線への接続部の、重みづけされた基底関数c(i=0~5)の配置を示している。このように、本実施の形態に係る走路推定装置10では、1つの基底関数でカーブ路とそれに接続する直線路を表現することが可能である。 FIGS. 4(a) to 4(d) show examples of basis function weighting when modeling each plane line (travel shape) using a linear B-spline as an example. Figure 4(a) shows the weight of a circular arc, Figure 4(b) shows the weight of a clothoid curve, Figure 4(c) shows the weight of a connection from a straight line to a circular arc, and Figure 4(d) shows the weight of a connection from a circular arc to a straight line. The arrangement of basis functions c i b i (i=0 to 5) is shown. In this way, the route estimating device 10 according to the present embodiment can express a curved road and a straight road connected thereto using one basis function.

図4(e)は、矩形、三角形以外の形状の基底関数の例を示している。図4(e)は一例として台形形状の基底関数の例を示している。図4(e)に示すような台形形状の基底関数によれば、定常カーブ区間の推定精度を改善できる可能性がある。定常カーブでは曲率一定が一定区間継続することを反映し、クロソイド曲線区間も表現するという考え方に基づく。このように、本実施の形態では、基底関数の形状は矩形形状、三角形状に限られない。 FIG. 4(e) shows an example of a basis function having a shape other than a rectangle or a triangle. FIG. 4E shows an example of a trapezoidal basis function. According to the trapezoidal basis function as shown in FIG. 4(e), there is a possibility that the estimation accuracy of the stationary curve section can be improved. It is based on the idea that a steady curve reflects the fact that the curvature is constant over a certain period, and also represents a clothoid curve section. Thus, in this embodiment, the shape of the basis functions is not limited to rectangular or triangular shapes.

上述したように、図3に示す各関数は予め関数記憶部13に記憶されており、必要に応じてパラメータ推定部12が読み出して使用する。 As described above, each function shown in FIG. 3 is stored in advance in the function storage section 13, and is read out and used by the parameter estimating section 12 as needed.

次に、図5を参照して、本実施の形態に係る走路推定装置10の効果について、より具体的に説明する。図5(a)は、1次B-スプラインの基底関数の二回積分を用いて、カーブ路と直線路を有する複合走路を平面線形(走路形状)表現したモデル化の例である。
図5(a)に示すように、基底関数の二回積分を重み付け加算することにより、複合走路を精度よく、かつ簡易にモデル化することができる。
Next, with reference to FIG. 5, the effects of the running route estimating device 10 according to the present embodiment will be described in more detail. FIG. 5(a) is an example of modeling in which a composite track having a curved road and a straight road is expressed linearly (road shape) using double integration of a basis function of a linear B-spline.
As shown in FIG. 5(a), by weighting and adding the twice integrals of basis functions, it is possible to accurately and easily model a composite trajectory.

図5(b)は、3次関数を用いてモデル化した場合、3次B-スプラインを用いてモデル化した場合、そして本実施の形態によりモデル化した場合の180m先の推定誤差(m)のシミュレーション結果を示している。図5(b)では縦軸に180m先推定誤差(m)をとり、横軸に曲率半径をとり、曲率半径を1000m、500m、200m、100mとした場合の推定誤差を示している。図5(b)を参照して明らかなように、3次関数を用いてモデル化した場合の推定誤差は他の関数を用いた場合に比べて非常に大きい。本実施の形態によるモデル化は全体的に3次B-スプラインによるモデル化と遜色ないが、一般に推定誤差が増大すると考えられる走路の曲率半径が小さい領域において、3次B-スプラインに対する優位性が確認された。これは、本実施の形態に係る走路推定装置10では、1つの基底関数でカーブ路とそれに接続する直線路を表現でき、1つの基底関数を複数組み合せることで様々な曲率、線分長のカーブ路と直線路を精度よく表現できるからである。また、本実施の形態に係る走路推定装置10では矩形、あるいは三角形と比較的単純な形状の基底関数を用いているので、3次B-スプラインに比べて計算負荷が少なくできるという効果も奏する。 FIG. 5(b) shows the estimation error (m) at 180 m ahead when modeling using a cubic function, when modeling using a cubic B-spline, and when modeling according to this embodiment. shows the simulation results. In FIG. 5(b), the vertical axis represents the estimation error (m) 180 m ahead, and the horizontal axis represents the radius of curvature, showing the estimation errors when the radius of curvature is 1000 m, 500 m, 200 m, and 100 m. As is clear with reference to FIG. 5(b), the estimation error when modeling using a cubic function is much larger than when using other functions. Although the modeling according to this embodiment is generally comparable to modeling using cubic B-splines, it has an advantage over cubic B-splines in areas where the radius of curvature of the running track is small, where estimation errors are generally considered to increase. confirmed. This is because the route estimation device 10 according to the present embodiment can express a curved road and a straight road connected to it using one basis function, and can express various curvatures and line segment lengths by combining multiple one basis functions. This is because curved roads and straight roads can be expressed with high accuracy. Furthermore, since the route estimating device 10 according to the present embodiment uses basis functions having relatively simple shapes such as rectangular or triangular shapes, it has the advantage that the calculation load can be reduced compared to cubic B-splines.

次に、パラメータ推定部12で実行される、B-スプラインで規定された走路モデルを用いた走路パラメータの推定について、より詳細に説明する。 Next, the estimation of track parameters using a track model defined by a B-spline, which is executed by the parameter estimation unit 12, will be described in more detail.

上述したように、パラメータ推定部12は、左右の車線境界点のカメラ座標値(ixobs、iyobs)を観測値として、最小二乗法やRANSAC、あるいは拡張カルマンフィルタやパーティクルフィルタ等により走路モデルのパラメ一タ値(走路パラメータ)を求める。このとき、カメラ座標値(ixobs、iyobs)から対応する世界座標値(X、Z)への座標変換は、路面を平面と仮定して(平面路面仮定)、または、車線の幅を一定と仮定して(車線幅一定仮定)算出する。なお、本実施の形態に係る走路パラメータには、ピッチ角、ヨー角(図3(b)<2>、図3(d)<2>に示す傾きに相当)、移動体の横位置(走行車線等と自車両の相対的な位置、「オフセット」ともいう)、平面線形(走路形状、図3(b)<3>、図3(d)<3>参照)、車線幅、傾きの変化(図3(b)<1>、図3(d)<1>参照)が含まれる。パラメータ推定部12で推定された走路パラメータは、上述したように警報・制御部20に出力され、所定の警報の発出、あるいは所定の車両の制御に供される。 As described above, the parameter estimation unit 12 uses the camera coordinate values (ix obs , iy obs ) of the left and right lane boundary points as observed values to estimate the parameters of the road model using the least squares method, RANSAC, extended Kalman filter, particle filter, etc. Calculate the data value (travel parameter). At this time, the coordinate transformation from the camera coordinate values (ix obs , iy obs ) to the corresponding world coordinate values (X, Z) can be performed by assuming that the road surface is flat (flat road surface assumption) or by keeping the lane width constant. (assuming constant lane width). Note that the traveling route parameters according to this embodiment include pitch angle, yaw angle (corresponding to the inclination shown in FIG. 3(b) <2> and FIG. 3(d) <2>), and the lateral position of the moving object (traveling Changes in the relative position of the vehicle and lanes, etc. (also called "offset"), horizontal alignment (road shape, see Figure 3 (b) <3> and Figure 3 (d) <3>), lane width, and slope (See FIG. 3(b) <1> and FIG. 3(d) <1>). The road parameters estimated by the parameter estimating section 12 are output to the warning/control section 20 as described above, and are used for issuing a predetermined warning or controlling a predetermined vehicle.

平面路面仮定と透視変換により、走路モデル(世界座標)上のj番目の点(X、Y)は、カメラ画像(カメラ座標)上の点(ixj、iyj)へ、以下に示す(式4)、(式5)を用いて投影される。



By assuming a flat road surface and perspective transformation, the j-th point (X j , Y j ) on the track model (world coordinates) is transferred to the point (ix j , iy j ) on the camera image (camera coordinates) as shown below. It is projected using (Equation 4) and (Equation 5).



観測値として、車載単眼カメラで撮像した走路画像に基づいて、車線の左右の白線から各々m個の白線点の座標値(ixobsj、iyobsj)を取得した場合、カルマンフィルタの観測値ベクトルは、以下に示す(式6)で表される。



逆透視変換と平面路面仮定により、iyobsから以下に示す(式7)を用いて、白線点の進行方向距離Zを算出する。


When the coordinate values (ix obsj , iy obsj ) of m white line points from the left and right white lines of the lane are obtained as observed values based on the road image captured by an on-vehicle monocular camera, the observed value vector of the Kalman filter is It is expressed by (Equation 6) shown below.



Using the inverse perspective transformation and the assumption of a flat road surface, the distance Z j of the white line point in the traveling direction is calculated from iy obs using (Equation 7) shown below.


(式2)および(式4)に基づき、(式7)を用いて算出したZから、ixの予測値を算出し、該予測値と観測値との差分から、公知のカルマンフィルタを用いて推定値ベクトルxを更新する。 Based on (Formula 2) and (Formula 4), calculate the predicted value of ix from Z j calculated using (Formula 7), and from the difference between the predicted value and the observed value, use a known Kalman filter. Update the estimate vector x.

以上から、カルマンフィルタの推定値ベクトルは以下に示す(式8)で表される。(式8)において、記号Tは転置記号を示す。
From the above, the estimated value vector of the Kalman filter is expressed by (Equation 8) shown below. In (Formula 8), the symbol T indicates a transposition symbol.

なお、制御や警報などでZ(m)前方の曲率cdとして、近似値ではなくより正確な値が必要な場合は,既知の幾何学の知見により、以下に示す(式9)を用いて算出してもよい。

In addition, if a more accurate value than an approximate value is required as the curvature c d in front of Z (m) for control or alarm purposes, use the following (Equation 9) based on known geometry knowledge. It may be calculated.

次に、図6を参照して、本実施の形態に係る走路推定装置10において実行される、走路推定処理について説明する。図6は当該走路推定処理において実行される走路推定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。本走路推定プログラムは走路推定装置10の図示しないROM等の記憶手段に記憶されており、ユーザインタフェース等を介して実行開始の指示を受け付けると、図示しないCPUがROM等の記憶手段から本走路推定プログラムを読み込み、RAM等に展開して実行する。 Next, with reference to FIG. 6, the route estimation process executed in the route estimation device 10 according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the process flow of the route estimation program executed in the route estimation process. The main course estimation program is stored in a storage means such as a ROM (not shown) of the course estimating device 10, and when an instruction to start execution is received via a user interface etc., the CPU (not shown) starts the main course estimation program from a storage means such as a ROM. Load the program, expand it to RAM, etc., and execute it.

ステップS100で、カメラ14から走路画像を取得する。取得した走路画像は、車線境界特徴抽出部11に送られる。 In step S100, a track image is acquired from the camera 14. The acquired road image is sent to the lane boundary feature extraction unit 11.

ステップS101で、センサ情報を取得する。すなわち、車速センサ15から車速を、ヨーレイトセンサ16からヨーレイトを取得する。取得した車速、およびヨーレイトは、パラメータ推定部12に送られる。 In step S101, sensor information is acquired. That is, the vehicle speed is acquired from the vehicle speed sensor 15 and the yaw rate is acquired from the yaw rate sensor 16. The acquired vehicle speed and yaw rate are sent to the parameter estimation section 12.

ステップS102で、ステップS100で取得した走路画像から、車線境界候補(白線点)を抽出する。すなわち、車線境界候補を抽出するように、車線境界特徴抽出部11を制御する。 In step S102, lane boundary candidates (white line points) are extracted from the road image acquired in step S100. That is, the lane boundary feature extraction unit 11 is controlled to extract lane boundary candidates.

ステップS103で、ステップS102で抽出した白線点を勘案して、関数記憶部13から適切な基底関数b、基底関数bの二回積分を読み込む。読み込んだ基底関数の二回積分を(式2)、(式3)に示すモデル式に組み込み、走路モデルを生成する。 In step S103, an appropriate basis function b i and a double integral of the basis function b i are read from the function storage unit 13 in consideration of the white line points extracted in step S102. The double integral of the read basis functions is incorporated into the model equations shown in (Equation 2) and (Equation 3) to generate a track model.

ステップS104で、ステップS103で生成した走路モデルを用いて走路パラメータを更新する。すなわち、車速、ヨーレイト、車線境界候補を入力とし、カルマンフィルタ等を用いて走路パラメータを更新するようにパラメータ推定部12を制御する。 At step S104, the route parameters are updated using the route model generated at step S103. That is, the parameter estimation unit 12 is controlled to receive the vehicle speed, yaw rate, and lane boundary candidates as input, and to update the road parameters using a Kalman filter or the like.

ステップS105で、走路パラメータを出力する。すなわち、更新された走路パラメータを、警報・制御部20に出力するようにパラメータ推定部12を制御する。 In step S105, the running route parameters are output. That is, the parameter estimation unit 12 is controlled to output the updated running route parameters to the warning/control unit 20.

ステップS106で、終了の指示があったか否か判定する。当該判定が否定判定となった場合にはステップS100に戻って走路推定処理を継続する。一方、当該判定が肯定判定となった場合には、本走路推定プログラムを終了する。終了の指示があったか否かの判定は、例えばユーザによって走路推定装置10の電源がオフにされたか否かを検出して判定してもよい。 In step S106, it is determined whether there is an instruction to end the process. If the determination is negative, the process returns to step S100 to continue the route estimation process. On the other hand, if the determination is affirmative, the main running route estimation program is ended. The determination as to whether an instruction to end has been given may be made, for example, by detecting whether or not the user has turned off the power to the route estimating device 10 .

上述した、本実施の形態に係る走路推定装置10の動作をまとめると、以下のようになる。すなわち、走路推定装置10は、カメラ14による走路画像、車速センサ15による車速、ヨーレイトセンサ16によるヨーレイト等を入力とする。そして、車線境界特徴抽出部11が該走路画像に基づいて白線点(車線境界点)を求める。さらに、パラメータ推定部12が該白線点を勘案して関数記憶部13から適切な関数を読み出す。引き続きパラメータ推定部12は読みだした関数を走路のモデル式((式2)、(式3))に組み込むことにより走路モデルを生成し、生成された走路モデル、および車速、ヨーレイトを用いて、走路パラメータ、すなわち、自車両の横位置(オフセット)、ヨー角、ピッチ角、車線幅等を出力する。 The operation of the route estimating device 10 according to the present embodiment described above can be summarized as follows. That is, the running route estimating device 10 receives as input a running route image obtained by the camera 14, a vehicle speed obtained by the vehicle speed sensor 15, a yaw rate obtained by the yaw rate sensor 16, and the like. Then, the lane boundary feature extraction unit 11 obtains white line points (lane boundary points) based on the road image. Further, the parameter estimating section 12 reads an appropriate function from the function storage section 13 in consideration of the white line point. Subsequently, the parameter estimating unit 12 generates a running track model by incorporating the read function into the running track model formula ((Formula 2), (Formula 3)), and uses the generated running track model, vehicle speed, and yaw rate, Outputs road parameters, ie, lateral position (offset), yaw angle, pitch angle, lane width, etc. of the own vehicle.

以上詳述したように、本実施の形態に係る走路推定装置、および走路推定プログラムによれば、カメラ画像やライダー(LiDAR)等の車載外界センサのデータを入力として走路形状や走路と車両との相対位置姿勢を推定する場合において、特にカーブ路と直線路との接続部における推定精度や追従性能がより向上した走路推定装置、および走路推定プログラムを提供することができるという効果を奏する。 As described in detail above, according to the running route estimation device and the running route estimation program according to the present embodiment, data from a camera image and an on-vehicle external sensor such as a lidar (LiDAR) are input to calculate the running route shape and the relationship between the running route and the vehicle. When estimating a relative position and orientation, it is possible to provide a running route estimation device and a running route estimation program that have improved estimation accuracy and tracking performance, particularly at the connection between a curved road and a straight road.

なお、上記実施の形態では、走路の両側の白線レーンマーク(白線点)を観測する形態を例示して説明したが、これに限られず、片側の白線レーンマークを観測する形態に適用してもよい。片側の白線レーンマークを観測する形態の場合、モデルパラメータとして車線幅wは使用しないか、または、車線幅wは固定値としてもよい。また、片側の白線レーンマークを観測する形態の場合は、路面の特徴点のSFM(Structure From Motion)に基づき、路面の高さや奥行き距離を算出して、その距離情報を走路推定に利用してもよい。一方、左右両側の白線レーンマークを観測する形態の場合、局所路面平面仮定と車線幅一定仮定に基づき、白線までの奥行き距離を算出するようにしてもよい。 In addition, although the above embodiment has been described by exemplifying a mode in which white line lane marks (white line points) on both sides of the road are observed, the present invention is not limited to this, and may also be applied to a mode in which white line lane marks on one side are observed. good. In the case of observing a white lane mark on one side, the lane width w may not be used as a model parameter, or the lane width w may be a fixed value. In addition, in the case of observing the white lane mark on one side, the height and depth of the road surface are calculated based on SFM (Structure From Motion) of the feature points on the road surface, and the distance information is used to estimate the driving route. Good too. On the other hand, in the case of observing the white line lane marks on both the left and right sides, the depth distance to the white line may be calculated based on the assumption of a local road surface plane and the assumption of constant lane width.

10 走路推定装置
11 車線境界特徴抽出部
12 パラメータ推定部
13 関数記憶部
14 カメラ
15 車速センサ
16 ヨーレイトセンサ
20 警報・制御部
10 Route estimation device 11 Lane boundary feature extraction unit 12 Parameter estimation unit 13 Function storage unit 14 Camera 15 Vehicle speed sensor 16 Yaw rate sensor 20 Warning/control unit

Claims (6)

移動体に搭載され、前記移動体の走行する走路の画像である走路画像を撮像する撮像部と、
前記移動体の走行に伴う状態である走行状態を検知する検知部と、
前記走路画像に基づいて前記走路の境界に対応する境界情報を抽出する抽出部と、
予め定められた複数の関数の各々の二回積分の集合である関数群を記憶する記憶部と、
前記境界情報に基づいて前記関数群に予め定められた処理を施し、直線路および曲線路を含む走路の走路モデルを生成する生成部と、
前記走行状態、および前記走路モデルを用いて前記走路の走路パラメータを推定する推定部と、を含み、
前記予め定められた複数の関数が、次数0のB-スプラインの基底関数、または次数1のB-スプラインの基底関数である、
走路推定装置。
an imaging unit that is mounted on a moving body and captures a track image that is an image of a track on which the moving body runs;
a detection unit that detects a running state that is a state accompanying the running of the moving body;
an extraction unit that extracts boundary information corresponding to the boundary of the runway based on the runway image;
a storage unit that stores a function group that is a set of double integrals of each of a plurality of predetermined functions;
a generation unit that performs predetermined processing on the function group based on the boundary information to generate a track model of a track including a straight road and a curved road;
an estimation unit that estimates a running route parameter of the running route using the running state and the running route model ,
The plurality of predetermined functions are basis functions of a B-spline of degree 0 or basis functions of a B-spline of degree 1,
Route estimation device.
前記予め定められた処理が、前記関数群の各々の関数の重み付き線形和を所定のモデル式に組み込む処理である
請求項に記載の走路推定装置。
The route estimation device according to claim 1 , wherein the predetermined process is a process of incorporating a weighted linear sum of each function of the function group into a predetermined model formula.
前記生成部は、前記直線路と前記曲線路との連結部を円弧形状またはクロソイド曲線形状で近似する
請求項1または請求項に記載の走路推定装置。
The travel route estimation device according to claim 1 or 2 , wherein the generation unit approximates a connecting portion between the straight road and the curved road with a circular arc shape or a clothoid curve shape.
前記走行状態が、前記移動体の速度およびヨーレイトである
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の走路推定装置。
The running route estimating device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the running state is a speed and a yaw rate of the moving object.
前記走路パラメータは、前記走路と交差する方向の前記移動体の横位置、ヨー角、ピッチ角、および前記走路の形状の少なくとも1つである
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の走路推定装置。
The running route parameter is at least one of a lateral position of the moving body in a direction intersecting the running route, a yaw angle, a pitch angle, and a shape of the running route. route estimation device.
移動体に搭載され、前記移動体の走行する走路の画像である走路画像を撮像する撮像部、および前記移動体の走行に伴う状態である走行状態を検知する検知部を含む走路推定装置を用いた走路推定プログラムであって、
コンピュータを、
前記走路画像に基づいて前記走路の境界に対応する境界情報を抽出する抽出手段と、
予め定められた複数の関数の各々の二回積分の集合である関数群を記憶する記憶手段と、
前記境界情報に基づいて前記関数群に予め定められた処理を施して、直線路および曲線路を含む走路の走路モデルを生成する生成手段と、
前記走行状態、および前記走路モデルを用いて前記走路の走路パラメータを推定する推定手段と、
として機能させ
前記予め定められた複数の関数が、次数0のB-スプラインの基底関数、または次数1のB-スプラインの基底関数である、
走路推定プログラム。
A route estimation device is used that is mounted on a moving body and includes an imaging unit that captures a route image, which is an image of the route traveled by the moving body, and a detection unit that detects a running state that is a state accompanying the travel of the moving body. It is a running route estimation program,
computer,
Extracting means for extracting boundary information corresponding to the boundary of the running track based on the running track image;
storage means for storing a function group that is a set of double integrals of each of a plurality of predetermined functions;
generating means for generating a track model of a track including a straight road and a curved road by subjecting the function group to predetermined processing based on the boundary information;
Estimating means for estimating running route parameters of the running route using the running state and the running route model;
function as
The plurality of predetermined functions are basis functions of a B-spline of degree 0 or basis functions of a B-spline of degree 1,
Track estimation program.
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