CN101959739B - 车辆行驶辅助装置、车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种即使在行车路线标识的识别精度很低的情况下也可继续工作的车辆行驶辅助装置。根据本发明的车辆行驶辅助装置(10)，行车路线标识的可靠度越高，对转向装置(14)与制动装置(16)的一方或两方的动作的控制程度也设定得越高。从而，在由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度较高的情况下，对车辆(1)实施使其不会驶出行驶区域的较强的或积极的辅助控制。此外，行车路线标识的可靠度较低，则对转向装置(14)等的动作的控制程度也设定得较低。从而在由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度较低的情况下，对车辆(1)实施使其不会驶出行驶区域的较弱的或消极的辅助控制。

Description

车辆行驶辅助装置、车辆
技术领域
本发明涉及一种辅助车辆行驶的装置，该装置基于配备在车辆上的摄像装置所拍摄的图像对该车辆的行驶进行辅助控制。 
背景技术
现有技术中存在有这样一种技术：在车辆上配备相机，根据该相机所拍摄的图像来识别车辆的行驶道路上的行车线、道钉等行车路线标识(参照日本发明专利公开公报特开2001-023094)。并且，还有这样一种技术：识别出分别配置在车辆行驶路线的左侧及右侧的行车路线标识，对行驶转向装置等的动作进行控制，以使车辆不会驶出所识别出的左侧及右侧行车路线标识之间的行驶区域(参照日本发明专利公开公报特开2006-264405)。 
然而，在降雨、降雪或相机逆光拍摄等外部影响的情况下，行车路线标识的识别精度会降低，从而有可能需要使车辆行驶辅助装置停止工作。 
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种即使在行车路线标识的识别精度很低的情况下也可继续工作的车辆行驶辅助装置。 
技术方案 
第1技术方案：车辆行驶辅助装置包括第1处理机构与第2处理机构。车辆上配备有摄像装置，通过该摄像装置可得到表示所述车辆所行驶的道路的情况的图像，第1处理机构根据该图像识别出行车路线标识在所述道路上的设置，进而识别出由所述行车路线标识界定的行驶区域。第2处理机构控制配备在所述车辆上的转向装置及制动装置中一方或两方的动作，以使该车辆不会驶出由所述第1处理机构识别出的所述行驶区域。第1处理机构对行车路线标识的可靠度进行评价，由该第1处理机构评价出的该可靠度越高，则第2处理机构对所述转向装置及所述制动装置二者中一方或两方的动作的控制程度阶段性地升高或连续地升高。 
若采用第1技术方案的车辆行驶辅助装置，行车路线标识的可靠度越高，对转向装置与制动装置的一方或两方的动作的控制程度也设定得越高。从而，在由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度较高的情况下，对车辆实施使其不会驶出行驶区域的较强的或积极的辅助控制。此外，行车路线标识的可靠度较低，则对转向装置等的动作的控制程度也设定得较低。从而在由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度较低的情况下，对车辆实施使其不会驶出行驶区域的较弱的或消极的辅助控制。即，防止出现在行车路线标识的可靠度及行驶区域的可靠度较低时，车辆行驶辅助装置停止工作的问题。另外，即使在行车路线标识的可靠度及行驶区域的可靠度较低的情况下，也并不立即中断对车辆的行驶的辅助控制，虽然控制较弱但也进行辅助控制。所以，从对车辆的行驶进行辅助控制以使其不会驶出行驶区域的观点来看，能够适当地控制转向装置等的动作。 
另外，本发明中所说的“识别”包括：从外部接收信息；从数据库中检索信息；从存储装置中读取信息；根据传感器等部件的输出信号测定、计算、推定、判断信息；将通过测定等得到的信息存储在存储装置中；为了进一步处理该信息而进行的准备中所必需的信息处理。 
第2技术方案：第2技术方案是在第1技术方案的基础上实现的，在技术方案1所记载的车辆行驶辅助装置的结构的基础上，第1处理机构将以所述车辆为基准的所述行车路线标识的可识别距离以及所述行车路线标识的的密度二者中的一方或两方的函数作为行车路线标识的可靠度进行评价。 
若采用第2技术方案所记载的车辆行驶辅助装置，在以车辆为基准的较远处的行车路线标识也可被识别的情况下，或者在所识别出的行车路线标识的可靠度较高的情况下，对行车路线标识的可靠度的评价也较高。与此相对，在以车辆为基准的较近处的行车路线标识不能识别的情况下，或者在所识别出的行车路线标识的可靠度较低的情况下，对行车路线标识的可靠度的评价也较低。并且，如前所述，根据识别密度的高低来设定对转向装置等的动作的控制程度的高低，因此，从对车辆的行驶进行辅助控制以使其不会驶出行驶区域的观点来看，能够适当地控制转向装置等的动作。 
第3技术方案：第3技术方案是在第1技术方案或第2技术方案的基础上实现的，在第1技术方案或第2技术方案所记载的车辆行驶辅助装置的基础上，基于由所述第1处理机构评价出的所述行车路线标识的可靠度，第2处理机构根据增益系数与控制量数二者中的一方或两方的函数，来设定所述转向装置及所述制动装置二者中一方或两方的动作的控制程度。 
若采用技术方案3所记载的车辆行驶辅助装置，根据由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度的高低，来调节增益系数的大小以及控制量的多少中的一方或两方。从而，在由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度较高的情况下，对车辆实施使其不会驶出行驶区域的较强的或积极的辅助控制。此外，在由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度较低的情况下，对车辆实施使其不会驶出行驶区域的较弱的或消极的辅助控制。所以，从对车辆的行驶进行辅助控制以使其不会驶出行驶区域的观点来看，能够适当地控制转向装置等的动作。 
第4技术方案：第4技术方案的车辆包括摄像装置、转向装置、制动装置、以及第1技术方案所记载的车辆行驶辅助装置。 
若采用第4技术方案所记载的车辆，从由车辆行驶辅助装置对车辆的行驶进行辅助控制以使其不会驶出行驶区域的观点来看，能够适当地控制转向装置等的动作。 
第5技术方案：第5技术方案的车辆行驶辅助程序，使配备在车辆上的计算机起到第1技术方案所记载的车辆行驶辅助装置的功能。 
若采用第5技术方案的车辆行驶辅助程序，可使车载计算机起到，从对车辆的行驶进行辅助控制以使其不会驶出行驶区域的观点来看能够适当地控制转向装置等的动作的车辆行驶辅助装置的功能。 
附图说明
图1为本发明中的车辆的结构示意图； 
图2为本发明中的车辆行驶辅助装置的结构示意图； 
图3为表示本发明车辆行驶辅助装置的功能的流程图； 
图4为行车路线标识的识别结果说明图之一； 
图5为行车路线标识的识别结果说明图之二； 
图6为车辆行驶辅助控制的说明图。 
具体实施方式
下面参照附图对本发明车辆行驶辅助装置等的实施方式进行说明。 
图1及图2所示的车辆(四轮汽车)1配备有CCD照相机、例如CMOS图像传感器或近红外线照相机等的照相机(摄像装置)12、车辆行驶辅助装置10。照相机12安装在车厢内部空间，透过车前玻璃拍摄车辆1前方的景象。如图2所示，车辆1还配备有车速传感器122、加速度传感器124、偏航角速度传感器126及扭矩传感器等的传感器、转向装置14、制动装置16。车速传感器122、加速度传感器124及偏航角速度传感器126分别输出与车辆1的速度、加速度及偏航角速度分别相应的信号。在操作者转动方向盘时，通过转向轴等与方向盘连接的齿轮上会产生转向扭矩，如日本发明专利公开公报2003-154960中的记载，扭矩传感器128输出与该转向扭矩相应的信号。转向装置14通过驱动器对转动方向盘时所驱动的前轮转向机构进行驱动。另外，转向装置14也可不驱动前轮转向机构而是驱动后轮转向机构，或者既驱动前轮转向机构又驱动后轮转向机构。 
车辆行驶辅助装置10由计算机或ECU(电控单元，由CPU、ROM、 RAM等构成)构成。车辆行驶辅助装置10接收从照相机12及速度传感器122等输出的信号。CPU从存储机构中读取出“车辆行驶辅助程序”，并且，按照读出的该程序进行下述的各种处理。另外，该程序可由服务器通过网络或卫星随时向车辆1发送或传送，从而存储在车载计算机的RAM等存储装置中。车辆行驶辅助装置10对转向装置14及制动装置16中的一方或两方进行控制，从而执行“行驶辅助控制”，以使车辆1不会行驶到“行驶区域”之外。 
车辆行驶辅助装置10具有第1处理机构110及第2处理机构120。根据通过照相机12得到的表示车辆1的行驶道路的图像，第1处理机构识别出该道路的行车路线标识，进而识别出由该行车路线标识从左右两侧界定出的“行驶区域”。第1处理机构110对识别到的行车路线标识的可靠度进行评价。第2处理机构120对转向装置14及制动装置16中的一方或两方进行控制，以使车辆1不会行驶到“行驶区域”之外。第1处理机构110所评价出的行车路线标识的可靠度越高，第2处理机构120对转向装置14及制动装置16中的一方或两方的动作进行的控制程度(控制量)也设定得越高，并且，与行车路线标识的可靠度相对应，所设定的控制程度阶段性地变化或连续地改变。即，控制程度的设定方式可为，随着行车路线标识的可靠度的升高控制程度连续地升高；或者，一定数值范围的行车路线标识的可靠度对应于一个控制程度，但在整体上使得行车路线标识的可靠度越高控制程度也越高。 
下面，对上述的车辆1及车辆行驶辅助装置10的功能进行说明。 
首先，通过照相机12拍摄得到表示车辆1的前方或行驶方向的状况的图像(图3/S002)。从而得到例如图4中(a)或图5中(a)所示的车辆1前方的道路的图像(数字图像)。另外，图4中(b)为在没有外部影响的情况下所拍摄到的图像，可以看出，道路上设置的距离车辆1较远的行车路线标识也能够被识别。图5中(a)为在降雨、降雪或逆光拍摄等情况即有外部干扰的情况下所拍摄到的图像，可以看出，在图像中只能识别出道路上设置的距车辆1较近的行 车路线标识。 
由第1处理机构根据所得到的图像识别出行车路线标识在车辆坐标系(以车辆1为基准的坐标系)或自然空间坐标系中的设置位置(图3/S004)。从而，如图4中(b)或图5中(b)所示，在图像中识别出行车路线标识所代表的边界或者说边界点(黑点)的位置，并进行坐标变换，将该边界或边界点在图像坐标系中的位置变换为在车辆坐标系中的位置，从而识别出该边界点在车辆坐标系中的位置。例如图6所示，将车辆1前方定义为+x方向，将车辆1左方定义为+y方向。关于识别虫点(Botts Dots)或行车线(白线)的图像处理方法采用的是现有技术，例如日本发明专利公开公报特开2006-269605、特开2006-309499、特开2006-331193中的记载。之后，由第1处理机构110识别出由行车路线标识所界定的行驶区域(图3/S006)。另外，如果行车路线标识识别失败的话，则不会进行行驶区域的识别以及下述的车辆行驶辅助控制。 
之后，由第1处理机构110评价所识别的行车路线标识的可靠度(图3/S008)。具体为，分别如图4中(b)及图5中(b)所示，以图像下边缘为基准识别出图像左侧的边界点的最高位置hL以及边界点的个数nL，并且，以图像下边缘为基准识别出图像右侧的边界点的最高位置hR以及边界点的个数nR。在图像中的边界点的最高位置hL及hR对应于，车辆行驶辅助装置10在自然空间中以车辆1为基准对行车路线标识的可识别距离。图像左侧的边界点的密度(nL/hL)以及图像右侧的边界点的密度(nR/hR)分别对应于自然空间中车辆1前方左侧及右侧的行车路线标识的密度。并且，边界点的最高位置hL、hR以及边界点的密度(nL/hL)、(nR/hR)中的至少一个越高，对行车路线标识的可靠度的评价也阶段性地或连续地升高。例如，可以根据边界点的最高位置hL及hR的平均值、最高值或最低值(以下将这三者称为“平均值等”)，或者是根据“平均值等”的函数来评价行车路线标识的可靠度p。另外，也可以根据边界点的密度(nL/hL)及(nR/hR)的平均值等或者平均值等的函数来评价行车路线标识的可靠度p。另 外，如果车辆1前方左侧与右侧的行车路线标识的可识别距离或密度的偏差较大，则也可将可靠度p评价得越低，且与该偏差的增大相对应，该可靠度p阶段性降低或连续降低。 
之后，由第2处理机构120判断第1处理机构110所评价出的行车路线标识的可靠度p的数值是否在第1可靠度范围[p1-，p1+]之内(图3/S010)。可以将由图像本身的高度等原因决定的最高可靠度Pmax设定为第1可靠度范围的上限值p1+。若判断结果为可靠度p不在第1可靠度范围内(图3/S010-NO)，则由第2处理机构判断可靠度p的数值是否在比第1可靠度范围的可靠性低的第2可靠度范围[p2-，p2+]之内(图3/S012)。 
若判断结果为可靠度p在第1可靠度范围内(图3/S010-YES)，则设定较高的控制程度，并执行“第1车辆行驶辅助控制”。具体为，对于转向装置14与制动装置16(准确地说应该是构成转向装置14等的驱动器)的一方或两方的动作控制的增益系数，将其设定得较大。而且，控制量也设定得比较多。例如，将第1车辆行驶辅助控制的控制量设定为2，从而对车辆1的横向位置及行进方位角度这两个量进行控制。如图6所示，车辆坐标系的y轴与基准路线(点划线)具有交点，将该交点与车辆1的位置之间的间隔定义为以基准路线为基准的车辆1横向的位置偏差δy。将基准路线上在距车辆1的位置最近的点处的切线与x轴所成的角度，定义为以基准路线为基准的车辆1行进方位角度的偏差δθ。 
在进行车辆行驶辅助控制时，根据车速传感器122的输出信号计算车辆1的速度v，将该速度v乘以特定的时间常数τ从而计算出注视点距离Lm。而且，如图6所示，将基准路线上的在车辆的前方(+x方向)距车辆距离为Lm的点设定为目标位置p。关于基准路线，例如，将由第1处理机构110识别出的行驶区域的路线或者从该路线向左或向右稍稍偏离的路线定义为基准路线。将以一定的曲率从车辆1的当前位置向目标位置p变化的路线设定为目标移动路线(如图6中实线所示)。根据偏航角速度传感器126的输出信号计算车辆1的偏 航角速度，根据车速v与该偏航角速度，根据车速v与该偏航角速度识别出车辆1的预测移动路线(如图6中虚线所示)。计算目标移动路线与预测移动路线在x轴坐标等于注视点距离Lm处的偏差(距离)Em。并且，基于车速v、注视点距离Lm及该偏差Em，按照式(1)计算出横向加速度修正量Gcmp。 
Gcmp＝2Em·v2/(Lm2+Em2)      ……(1) 
并且，控制转向装置14等的动作以使横向加速度修正量Gcmp作用于车辆1。从而使得车辆1不是按照预测移动路线(参照图6中虚线)行驶，而是按照目标移动路线(参照图6中实线所示)行驶。如上所述，增益系数设定得比较大，所以，当车辆1的横向位置偏离基准路线时，或者当车辆1的行进方位角偏离基准路线的角度时，可以对转向装置14等的动作实施比较有效的或积极的控制。从而，使较强的助力扭矩作用于车辆1，尽快地消除横向位置偏差δy及角度偏差δθ，以辅助车辆1的行驶，使其不会驶出行驶区域。另外，也可以将第1车辆行驶辅助控制的控制量设定为3，从而对车辆1的横向位置、行进方位角度及行进方位角速度这三个量进行控制。 
若判断结果为可靠度p在第2可靠度范围内(图3/S012-YES)，则将控制程度设定得比较低，并执行“第2车辆行驶辅助控制”(图3/S016)。具体为，将转向装置14与制动装置16一方或两方的动作控制的增益系数设定得较小。而且，控制量也设定得比较少。例如，将第2车辆行驶辅助控制的控制量设定为1，从而对车辆1的横向位置这1个量进行控制。因为增益系数设定得比较小，所以，当车辆1的横向位置偏离设定在行驶区域内的基准路线时，对转向装置14的动作实施较弱的或消极的控制。从而，使较弱的助力扭矩作用于车辆1，从而缓慢地消除横向位置偏差δy及角度偏差δθ，以辅助车辆1的行驶，使其不会驶出行驶区域。另外，也可以将第1车辆行驶辅助控制的控制量设定为2，从而对车辆1的横向位置及行进方位角度这两个量进行控制。另外，若判断结果为行车路线标识的可靠度p也不处在第2可靠度范围内(图3/S012-NO)，则不进行行驶辅助控制。 
根据如上所述的车辆1及车辆行驶辅助装置10，行车路线标识的可靠度p越高，对转向装置14与制动装置16的一方或两方的动作的控制程度也设定得越高(参照图3/S010-YES、S014)。从而，在由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度较高的情况下，对车辆1实施使其不会驶出行驶区域的较强的或积极的辅助控制。此外，行车路线标识的可靠度p较低，则对转向装置14等的动作的控制程度也设定得较低(参照图3中S010-NO、S012-YES、S016)。从而在由行车路线标识所界定的行驶区域的可靠度较低的情况下，对车辆1实施使其不会驶出行驶区域的较弱的或消极的辅助控制。即，防止出现在行车路线标识的可靠度及行驶区域的可靠度较低时，车辆行驶辅助装置停止工作的问题。另外，即使在行车路线标识的可靠度及行驶区域的可靠度较低的情况下，也并不立即中断对车辆1的行驶的辅助控制，虽然控制较弱但也进行辅助控制。所以，从对车辆1的行驶进行辅助控制以使其不会驶出行驶区域的观点来看，能够适当地控制转向装置14等的动作。 
在上述实施方式中，对应于行车路线标识的可靠度p的高低，对转向装置14等的控制程度分为两个阶段，在该两个阶段中分别执行“第1车辆行驶辅助控制”与“第2车辆行驶辅助控制”(参照图3中S010、S012、S014、S016)。然而，作为其他实施方式，也可根据行车路线标识的可靠度p的高低，对转向装置14等实施三个阶段以上的控制。而且，关于转向装置14的控制程度，还可以不分成几个阶段，而是采用连续可调节的方式。另外，还可以不对增益系数进行调节，而是对决定注视点距离Lm长短的时间常数的大小进行调节(参照图6)。另外，在执行“第1车辆行驶辅助控制”时，如果扭矩传感器128的输出所表示的操作扭矩超出第1扭矩阈值，则可以中断该“第1车辆行驶辅助控制”的执行；在执行“第2车辆行驶辅助控制”时，如果扭矩传感器128的输出所表示的操作扭矩超出比第1扭矩阈值小的第2扭矩阈值，则可以中断该“第2车辆行驶辅助控制”的执行。 

Claims (4)

1.一种车辆行驶辅助装置，包括第1处理机构与第2处理机构，
车辆上配备有摄像装置，通过该摄像装置可得到表示所述车辆所行驶的道路的情况的图像，第1处理机构根据该图像识别出行车路线标识在所述道路上的设置，进而识别出由所述行车路线标识界定的行驶区域，
第2处理机构控制配备在所述车辆上的转向装置及制动装置中一方或两方的动作，以使该车辆不会驶出由所述第1处理机构识别出的所述行驶区域，其特征在于，
所述第1处理机构根据左侧行车路线标识与右侧行车路线标识的可识别距离的偏差、和/或、左侧行车路线标识与右侧行车路线标识的密度的偏差，对所述行车路线标识的可靠度进行评价，由该第1处理机构评价出的该可靠度越高，则第2处理机构对所述转向装置及所述制动装置二者中一方或两方的动作的控制程度阶段性地升高或连续地升高。
2.根据权利要求1所述的车辆行驶辅助装置，其特征在于，所述第1处理机构将以所述车辆为基准的所述行车路线标识的可识别距离以及所述行车路线标识的的密度二者中的一方或两方的函数作为所述行车路线标识的可靠度进行评价。
3.根据权利要求1或2所述的车辆行驶辅助装置，其特征在于，基于由所述第1处理机构评价出的所述行车路线标识的可靠度，第2处理机构根据增益系数与控制量数二者中的一方或两方的函数，来设定所述转向装置及所述制动装置二者中一方或两方的动作的控制程度。
4.一种车辆，其特征在于，包括摄像装置、转向装置、制动装置、权利要求1所述的车辆行驶辅助装置。
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