JP2000059764A - 車両の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】位置検出センサの振動に伴う計測誤差や、車線
区分線の汚れ等に起因する計測信頼性の低下を防止す
る。車両のロール角変動やヨー角変動を補償して、車線
区分線までの横方向距離を精度よく検出する。 【解決手段】カメラ２で撮像された画像から、車線区分
線３までの横方向距離Ｙが決定される。車速ｖとヨーレ
ートｒと道路の曲率半径Ｒとから、自動車１の走行軌跡
Ｓ１が演算される。上記走行軌跡と横方向距離Ｙの履歴
Ｓ２とのマッチングを利用して、今回検出された横方向
距離Ｙが補正される。間隔（または幅）の既知の車線区
分線３の画像上での検出間隔と、既知の間隔との比較に
より、ロール角が演算されて、演算されたロール角に基
づいて横方向距離が補正される。画像上での車線区分線
までの最短距離が、ヨー角の変動が補償された横方向距
離として選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の位置検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】走行路上における車両位置、例えば走行
領域を示す車線区分線に対する車両の位置（横位置）を
検出するために、カメラによって車両の横方向を撮像し
て、撮像された画像上での車線区分線の位置から、車線
区分線と車両との実際の横方向距離を決定することが行
われている。特開昭６４−６１１５号公報には、車両横
方向を撮像するカメラから得られる画像に基づいて、車
両のヨー角を決定することが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カメラ等の
車両周囲環境を検出するセンサからの信号に基づいて、
走行路上での車両位置を決定する場合、車体やセンサの
振動によって計測誤差を生じやすいものとなる。また、
センサによって得られる検出値（センサがカメラの場合
は撮像された画像）にノイズが多く含まれて、車両の位
置決定を精度よく行えない場合も生じやすいものとなる
（計測の信頼性低下）。特に、車線区分線としての白線
は、汚れやかすれなどが発生していることが多く、局所
的な誤差を生じやすいものとなる。

【０００４】また、車両は、走行に伴って、ロール角の
変動やヨー角の変動を生じ易いものであり、このような
ロール角の変動やヨー角の変動が発生すると、路面に対
するセンサの取付位置の変動となって、車両の位置決定
に誤差を生じさせてしまうことになる。

【０００５】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、その第１の目的は、車体、位置検出用セン
サの振動に伴う計測誤差や、車線区分線の汚れ等に起因
する計測の信頼性低下を補償して、車両位置をより高精
度かつ高い信頼性でもって得られるようにした車両の位
置検出装置を提供することにある。

【０００６】本発明の第２の目的は、車両のロール角の
変動を補償して、車両位置をより高い精度でもって得ら
れるようにした車両の位置検出装置を提供することにあ
る。

【０００７】本発明の第３の目的は、車両のヨー角の変
動を補償して、車両位置をより高い精度でもって得られ
るようにした車両の位置検出装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、本発明はその解決手法として次のようにしてあ
る。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載
のように、走行路上における車両の位置に関する情報を
検出する位置検出センサと、前記位置検出センサからの
出力に基づいて、車両の位置を決定する位置決定手段
と、道路形状を検出する道路形状検出手段と、車速を検
出する車速検出手段と、車両に発生しているヨーレート
を検出するヨーレート検出手段と、前記道路形状検出手
段で検出された道路形状と前記車速検出手段で検出され
た車速と前記ヨーレート検出手段で検出されたヨーレー
トとから、車両の走行軌跡を決定する走行軌跡決定手段
と、前記走行軌跡決定手段で決定された走行軌跡に基づ
いて、前記位置決定手段で決定された車両の位置を補正
する補正手段と、を備えたものとしてある。上記解決手
法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲におけ
る請求項２〜請求項７に記載のとおりである。

【０００９】前記第２の目的を達成するため、本発明は
その解決手法として次のようにしてある。すなわち、特
許請求の範囲における請求項８に記載のように、車両の
側方にある走行領域を示す車線区分線を撮像するための
カメラと、前記カメラで撮像された車線区分線の画像に
基づいて、車線区分線と車両との実際の距離を決定する
位置決定手段と、幅または間隔が真の値として既知であ
る車線区分線の該真の値と、前記画像上での車線区分線
の幅または間隔の検出値とに基づいて、車両のロール角
を決定するロール角決定手段と、前記ロール角決定手段
により決定されたロール角に基づいて、前記位置決定手
段で決定された車両の位置を補正する補正手段と、を備
えたものとしてある。

【００１０】前記第３の目的を達成するため、本発明は
その解決手法として次のようにしてある。すなわち、特
許請求の範囲における請求項９に記載のように、車両の
側方にある走行領域を示す車線区分線を撮像するための
カメラと、前記カメラで撮像された車線区分線を示す画
像上において車線区分線までの最短距離を検出して、該
検出された最短距離に基づいて車両と車線区分線までの
実際の距離を決定する位置決定手段と、を備えたものと
してある。

【００１１】

【発明の効果】請求項１によれば、センサを利用して得
られた累積誤差を生じにくい車両位置を、局所的な誤差
を生じにくい理論的な走行軌跡で補正して、車両位置を
最終的に高精度かつ信頼性の高いものとして得ることが
できる。

【００１２】請求項２によれば、車両の周囲環境をカメ
ラを利用して画像として取り込むことができる。請求項
３によれば、車両と車線区分線との横方向位置関係を高
精度かつ高い信頼性でもって得ることができる。

【００１３】請求項４によれば、道路形状に関する情報
を車両外部から得ることができる。請求項５によれば、
補正による悪影響を防止する上で好ましいものとなる。
請求項６によれば、理論的な走行軌跡が十分得られない
状態でもって補正を行うことを禁止して、補正による悪
影響を防止する上で好ましいものとなる。請求項７によ
れば、車両位置決定が正しく行われない事態の発生を、
センサにより決定された位置と理論的な走行軌跡との差
を比較することにより容易に判別して、車両位置を大き
く誤った状態で決定してしまう事態を防止する上で好ま
しいものとなる。

【００１４】請求項８によれば、車線区分線の既知の幅
または間隔を利用して、ロール角の変動を加味しつつ、
車両と車線区分線との実際の横方向位置つまり実際の横
方向距離を高精度に決定することができる。請求項９に
よれば、画像上での最短距離決定という簡単な手法によ
って、ヨー角の変動を加味しつつ、車両と車線区分線と
の実際の横方向位置つまり実際の横方向距離を高精度に
決定することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図７の説明 図１において、車両としての自動車１の側面には、位置
検出用センサとしてのカメラ（実施形態ではビデオカメ
ラ）２が設置されている。このカメラ２は、横方向でか
つ下方の路面状況を撮像するものとなっており、より具
体的には自動車１の横方向にある車線区分線（図面では
白線として記載）３を撮像するためのものとなってい
る、図１では、自動車１の左側面にのみカメラ２を設け
た場合が示されるが、右側面にも同様にカメラ２が設け
られているものである（右側方撮像用）。カメラ２で撮
像された画像（車線区分線の画像）から、自動車１と撮
像されている車線区分線３との間の横方向距離（相対距
離）Ｙが、後述のようにして決定される。

【００１６】図２には、自動車１と車線区分線３との距
離決定と、決定された距離に基づいて所定の安全制御を
行うための制御系統がブロック図的に示される。この図
２において、Ｕはマイクロコンピュ−タを利用して構成
された制御ユニット（コントロ−ラ）であり、この制御
ユニットＵは、横位置決定部４と、車線逸脱判断部５と
を有する。横位置決定部４は、基本的にカメラ２で撮像
された車線区分線の画像から、自動車１と車線区分線３
との横方向距離を決定する。また、横位置決定部４は、
後述するように、検出手段としてのセンサＺ１〜Ｚ３か
ら得られる車速とヨーレートと道路形状（道路の曲率半
径）とに基づいて、自動車１の走行軌跡を決定して、こ
の決定された走行軌跡に基づいて、カメラ２を利用して
得られた横位置を補正する。なお、道路形状を検出する
センサＺ３は、車両外部から発信される道路形状情報を
受信するものとされており、道路形状情報の発信源とし
ては、ナビゲーション（人工衛星）、道路に埋め込まれ
た磁気ネイル、道路脇に設置された発信アンテナ等があ
る。

【００１７】車線逸脱判断部５は、横位置決定部４で決
定された横位置（横方向距離Ｙを補正した後のｙ）に基
づいて、現在の走行状況からして自動車１が車線区分線
３を逸脱する可能性を判断する。そして、車線逸脱判断
部５によって、車線逸脱の可能性が高いと判断されたと
きは、ブザー等の警報器６が作動され、車線逸脱の可能
性が極めて高いときはブレーキ７が自動作動されて自動
車１が減速される。なお、上記５〜７の構成要素は、自
動車１と車線区分線３との横方向距離をどのように利用
するかの例示のために記載されているものであり、上記
横方向距離の利用の仕方はこれに限定されるものではな
い。

【００１８】次に、車速とヨーレート道路形状（曲率半
径）とに基づいて、自動車１の走行軌跡を理論的に求め
る場合について説明する。いま、車線区分線３に対する
直交方向での自動車１の横偏差をｙ（ｔ）、ヨー角をθ
（ｔ）、サンプリング間隔を△ｔとすると、横偏差ｙ
（ｔ）は式１に示すように、またヨー角θ（ｔ）は式２
に示すように、ヨーレートｒ（ｔ）、車速ｖ（ｔ）、道
路曲率半径Ｒ（ｔ）を用いた漸化式で示される（ｔは時
間）。なお、横偏差の初期値ｙ０はｙ（ｔ０）であり、
ヨー角の初期値θ０はθ（ｔ０）である。

【００１９】

【数１】

【００２０】上記式１、式２の関係を用いて、時間Ｔ１
からＴ２までの所定時間ＤＴの間での横偏差の履歴Ｓ１
を計算すると、例えば図３のようになる。一方、カメラ
２の画像から計測した横偏差の履歴Ｓ２は、例えば図４
に示すようになる。なお、図３、図４でのＳは、自動車
１の真の横偏差履歴である。上記履歴Ｓ１は、上記漸化
式の初期値誤差、センサ信号の累積誤差のために、真の
履歴Ｓとは一致しないことが多い。また、履歴Ｓ２は、
カメラ２の振動や車線区分線３の汚れ、かすれ等による
計測誤差のために、真の履歴Ｓと一致しないことが多
い。

【００２１】上記２つの履歴Ｓ１とＳ２とのマッチング
をとることにより、真の横偏差履歴Ｓが推定される。こ
のマッチングにより、初期値誤差、累積誤差、計測誤差
（ばらつき）が除去されて、高精度かつ信頼性の高い横
偏差計測を行うことが可能となる。上記マッチングの手
法としては、例えば、履歴Ｓ１とＳ２との誤差を最小に
する初期値ｙ０、θ０を最小自乗法により求め、求めら
れた初期値ｙ０、θ０と式１、式２から計算した横偏差
を、現在の横偏差ｙとして決定（推定）される。このよ
うにして決定された横偏差ｙが、図２の車線逸脱部５で
の判断用として用いられる。

【００２２】マッチング処理の対象とする時間幅ＤＴが
長くなると、Ｓ１に含まれる累積誤差が大きくなる。累
積誤差が大きくなり過ぎるのを防止するために、センサ
仕様から計算される累積誤差予想値とＤＴとの関係を例
えば図６に示すようにあらかじめ求め、累積誤差がしき
い値Ａと等しくなる時間幅をＤＴとして用いるようにす
ることができる。なお、しきい値Ａは、例えばビデオカ
メラ２による計測の誤差最大値の数分の１にする等の方
法で決定することができる。

【００２３】走行開始直後においては、履歴のデータが
ないためマッチングの処理は行わずに、カメラ２による
計測結果をそのまま最終的な横偏差（横方向位置）とし
て決定すればよい。また、Ｓ１とＳ２との誤差が大きく
なりすぎたとき、例えばＳ１とＳ２との誤差の最小値が
所定のしきい値を越えたときは、カメラ２やセンサＺ１
〜Ｚ３の異常等が考えられるので、この場合は位置決定
を中止して、システム異常を示すフェイル信号を出力す
ることができる。

【００２４】前述した制御内容を図７のフロ−チャ−ト
を参照しつつ説明するが、このフロ−チャ−トは図２の
横位置決定部４での制御内容に相当する。なお、以下の
説明でＱはステップを示す。まず、Ｑ１において、履歴
計測時間ＤＴが設定された後、Ｑ２において、カメラ２
で撮像された車線区分線３の画像が入力される。次い
で、Ｑ３において、画像上において、車線区分線に対す
る横偏差Ｙが検出（計測）される。

【００２５】Ｑ４では、走行開始後、ＤＴ以上の時間が
経過したか否かが判別される。このＱ４の判別でＹＥＳ
のときは、Ｑ５において、センサＺ１〜Ｚ３からの信
号、つまり車速ｖと、ヨーレートｒと、道路曲率半径Ｒ
とが読み込まれる。Ｑ６では、車速ｖとヨーレートｒと
道路曲率半径Ｒとから、式１、式２を用いて、横偏差
ｙ′の履歴（Ｓ１）が演算される。Ｑ７では、２つの履
歴ｙ′とＹとのマッチングにより、初期値ｙ０、θ０が
決定される。Ｑ８においては、マッチングの誤差が所定
のしきい値よりも大きいか否かが判別される。Ｑ８の判
別でＮＯのときは、Ｑ９において、上記初期値ｙ０、θ
０を用いて、式１、式２により、現在の横偏差ｙが演算
される。この後、Ｑ１０において、横偏差ｙが車線逸脱
判断部５へ出力される。

【００２６】前記Ｑ４の判別でＮＯのときは、Ｑ１１に
おいて、カメラ２を用いて決定された横偏差Ｙが、その
まま最終的な横偏差ｙとして設定された後、Ｑ１０へ移
行する。前記Ｑ８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１２にお
いて、横位置決定の処理が中断（中止）されると共に、
ランプ、ブザー等の警報器が作動される。

【００２７】以上の説明から理解されるように、図２に
おいて、横位置決定部４が、特許請求の範囲における請
求項１での位置決定手段と、走行軌跡決定手段と、補正
手段とを構成する。また、図７においては、Ｑ３が位置
決定手段となり、Ｑ６が走行軌跡決定手段となり、Ｑ
７、Ｑ９が補正手段となる。

【００２８】図８〜図１０の説明 図８〜図１０は、車体のロール角変動を補償して、横方
向位置を精度よく検出するための手法を示すものである
（図７のＱ３での横方向距離Ｙそのものを高精度に決
定）。まず、図８において、車線区分線が、互いに所定
の小間隔を有する２本によって構成され、その所定間隔
Ｄは既知とされている（Ｄは真の値）。また、自動車１
（の車体）が、車線区分線３の方へθだけロールされて
いる。図８の状態において、カメラ２で撮像された２本
の車線区分線３のエッジが、図９のように示される。こ
の場合、近い方の車線区分線３に対する自動車１の実際
の横方向位置はａ１であり、遠い方の車線区分線３に対
する実際の横方向位置はａ２であるが、ロールによりａ
１をｂ１として、またａ２をｂ２として誤計測してしま
う。

【００２９】図９は、図８を幾何学的に示したもので、
カメラ２の高さ位置ｈは、ロール変動にかかわらず一定
とみなしてある。この図９の幾何学関係において、以下
に示す式３〜式６が成立する。２本の車線区分線３の間
隔Ｄが真の値として既知なので、式３、式４より、以下
に示す式５が成立する。式１、式２、式５より、θ、φ
１、φ２を数値計算などにより求めることにより、ロー
ル角θが求められる。求められたロール角θとφ１を用
いることで、真の横偏差ａ１は、以下の式８により求め
られる。

【００３０】

【数２】

【００３１】真の値としての間隔Ｄは、自動車１の横方
向片側に位置する２本の車線区分線３の間隔に限らず、
１本の車線区分線３の自動車１に近い側と遠い側とのエ
ッジ部同士の間隔でもよく、また、自動車１を挟んで自
動車１の左右に位置する２本の車線区分線３同士の間隔
でもよい。なお、前記各式２〜式８による演算（図２の
横位置決定部４での演算内容）が、特許請求の範囲にお
ける請求項８でのロール角決定手段、補正手段の内容を
示すものとなる。

【００３２】図１１〜図１４の説明 図１１〜図１４は、車体のヨー角変動を補償して、横方
向位置を精度よく検出するための手法を示すものである
（図７のＱ３での横方向距離Ｙそのものを高精度に決
定）。まず、図１１において、自動車１の車体前後方向
中心線が車線区分線３に対してθだけ傾いていると（ヨ
ー角がθ）、実際の横方向位置がＹであるのに対して、
カメラ２で得られる画像に基づいて得られる横方向位置
は、Ｙとは異なるＹ′を計測してしまうことになる。カ
メラ２により得られる画像は、図１２に示すようになる
が、上記実際の横方向位置Ｙは、画面の基準点に対して
もっとも近い距離である。図１２に示すように、画像上
の基準点（カメラ２の基準位置）から画像上の車線区分
線３に対して垂線を下ろすことにより、この垂線上の距
離が最小距離Ｙとなる（最小距離決定の一手法）。

【００３３】また、図１３に示すように、上記基準点を
中心として、画像上での車線区分線３に対しての距離を
全て計測していくと（走査角度φの変更）、図１４のよ
うになり、図１４上での最小距離が実際の距離Ｙとなる
（最小距離決定の別の手法）。さらに、図１２での画像
上におけるＸＹ軸平面上における車線区分線３を１次関
数として決定して、この決定された１次関数から最小距
離Ｙを決定するようにすることもできる（（最小距離決
定のさらに別の手法）。

【００３４】図１５、図１６の説明 図１５、図１６は、車線区分線３の汚れやかすれにより
生じる横方向位置の誤計測を防止あるいは抑制する手法
を示し、図２の横位置決定部４でのカメラ２で得られる
画像からの横位置決定の手法に相当する。

【００３５】まず、図１１に示すように、車線区分線３
に対して自動車１がヨー角θだけ傾いている場合を想定
して、カメラ２により得られる画像上での車線区分線３
の傾き方向（ヨー角θ）が、例えば前述した式２を用い
て決定される。図１５の部分拡大図が図１６に示される
が、車線区分線３は汚れやかすれによって、画像上にお
いて部分的に欠落して示されることになる。この図１６
において、欠落部分での横方向距離を計測すると、実際
の横方向距離よりも長い距離ｙを計測してしまうことに
なる。

【００３６】２値化（明暗化）後に、車線区分線３の伸
び方向に濃度ヒストグラムを作成すると、欠落部分が補
償されて車線区分線３の位置する部分が大きなピーク値
を示すものが得られる。この大きなピーク値とそうでな
い部分との境界位置を示す図１６の符号Ｐで示す位置
は、画像上の車線区分線３のうち自動車１に近い側のエ
ッジ位置を示すことになる。したがって、位置Ｐを通
り、ヨー角θより求めた車線区分線３の傾きを持つ線
が、正しい車線区分線３の位置となる。したがて、正し
い車線区分線３の位置と画像上の車線区分線探索ウイン
ドの中央線との交点を求めることによって、車線区分線
までの横方向距離がｙ′として得られることになる（欠
落部分が存在しないように車線区分線３が推定されて、
推定された車線区分線３により横方向距離が計測され
る）。

【００３７】図１７〜図２２の説明 図１７〜図２２は、路面ノイズが存在したり低コントラ
ストのときに、画像上での車線区分線３を明確に認識で
きるようにしたものである（２値化のためのしきい値の
好ましい設定手法）。まず、図１７の（ａ）は、ノイズ
が少なくかつコントラストが十分なときに得られる画像
濃度状態であり、車線区分線３を識別するための２値化
のしきい値設定が極めて容易な場合を示す（理想的な画
像状態）。また、図１７の（ｂ）はノイズがあるときの
画像濃度状態であり、図１７の（ｃ）は低コントラスト
のときの画像濃度状態である。この図１７の（ｂ）、
（ｃ）から明らかなように、ノイズがあるときや低コン
トラストのときは、画像上での車線区分線３を認識する
ための２値化のためのしきい値設定が極めて難しい状況
となる。

【００３８】一方、図１８〜図１９は、図１７の（ａ）
〜（ｃ）での濃度画像から得られた微分ヒストグラムで
ある。図１８は図１７の（ａ）に対応し、図１９は図１
７の（ｂ）に対応し，図２０は図１７の（ｃ）に対応す
る。なお、微分ヒストグラムは、ある濃度における微分
値の総和を求めるものであり、例えば全画素ｘに対して
ＳＤを微分値の総和とすると、以下の式９により得られ
るものである。

【００３９】

【数３】

【００４０】次に、微分ヒストグラムＳＤ濃度に対し
て、しきい値Ｔで２つのクラスに分割する。この際、２
つのクラスの平均の分散と各クラスの分散の和との比を
最大にするようにすれば、しきい値Ｔが常に自動的に決
定できることになる。いま、全画素の平均をＭとし、Ｔ
＝ｋとしたときの各クラスの値を図２１のようにしたと
き、各クラスの分散の和は次の式１０のようになり、ク
ラス間の分散は次の式１１のようになる。

【００４１】

【数４】

【００４２】「クラス間の分散／各クラスの分散の和」
を最大にするには、クラス間の分散を最大にするＴ＝ｋ
を求めればよいことになる。図２２のフロ−チャ−ト
は、上述の手法でＴを決定する手順を示すものである。
勿論、この決定されたしきい値Ｔでもってカメラ２から
得られた画像が２値化されて、車線区分線３が画像上に
おいて明確に識別されることになる。

【００４３】図２３〜図２６の説明 図２３〜図２６は、車線区分線３と、その付近において
路面に表示されている制限速度表示等の路面表示とを識
別して、車線区分線３までの横方向距離を精度よく計測
するための手法を示すものである。このため、基本的
に、同じ位置を撮像する２つのカメラ２が用いられる
（図１のカメラ２が２台存在する）。一方のカメラで路
面の明るさに応じて長時間露光させるが、図２５に示す
ように、路面が明るいほどシャッター速度が小さくされ
る（通常のシャッター速度よりは小さくされる）。ま
た、他方のカメラでは、車速に応じた短時間露光を行う
が、図２６に示すように、車速が大きいほどシャッター
速度が小さくされる。

【００４４】長時間露光により得られる画像は、図２３
に示すように、路面表示に影響されない車線区分線を識
別するための２値化のしきい値Ｔの設定が容易となる。
そして、しきい値Ｔでもって２値化された後の車線区分
線のエッジ位置がｘ０として決定される。ただし、位置
ｘ０は、長時間露光であるためにエッジ部がぼけた状態
での車線区分線に基づいており、位置ｘ０が正確に横方
向距離を示すものとはなり難い。一方、短時間露光で得
られた画像は、車線区分線等のエッジ部を明確に示すも
のの、図２４に示すように、車線区分線と路面表示とが
明確に識別しにくいものとなる。そこで、短時間露光で
得られた画像上において、その２値化後に、長時間露光
で得られた位置ｘ０にもっとも近い位置ｘを選択して、
この選択された位置ｘが最終的な横方向距離を示す位置
とされる。

【００４５】図２７、図２８の説明 図２７、図２８は、短時間露光と長時間露光との２つの
画像を利用して、車線区分線３のかすれや汚れによる部
分的な欠落を補償して、横方向距離を精度よく計測する
ようにした例を示す。まず、図２７には、長時間露光に
より得られた画像から、車線区分線３のエッジ部（ぼけ
ている）の位置がｘ０として決定される。図２８には、
短時間露光により得られた車線区分線の画像が示される
が、かすれ等により部分的に欠落がある。そこで、短時
間露光により得られた画像上において、図２８に示すよ
うに検出ラインを複数設定して、この複数の検出ライン
上において上記位置ｘ０にもっとも近い位置ｘが、最終
的な横方向距離のための位置として決定される。

【００４６】図２９〜図３１の説明 図２９〜図３１は、図２７、図２８の例の変形例を示
す。図３０は、図２８に対応するものであり、短時間露
光により得られた画像である。なお、長時間露光により
得られる画像は図２７と同じなので、省略してある。図
２９は、長時間露光画像での位置ｘ０における濃度値が
ｖ１として示され、濃度の最大値がｖ２として示され
る、そして、ｖ１／ｖ２が重み係数Ｗとして設定され
る。さらに、位置ｘ０における濃度の傾きが、Ｒとて設
定される。

【００４７】重み係数Ｗと傾きＲとを用いれば、真の車
線区分線（のエッジ部）位置が位置ｘ０とどの程度離れ
ているのかかが正確に推定される。すなわち、図２８の
例では、ｘ０にもっとも近い位置ｘが最終的に選択され
るが、図３０のｘｔで示すように、真の車線区分線に近
い位置を最終決定することができる。本例によれば、Ｗ
とＲとを基準にして探索範囲を絞ることも可能となり、
処理の高速化の上でも好ましいものとなる。

【００４８】図３１は、上記重み係数Ｗと傾きＲとを用
いて最終的に位置ｘｔを選択するまでの具体的な手法を
示すフロ−チャ−トである。この図３１のＱ３１におい
て、長時間露光画像の２値化用のしきい値Ｔが設定され
る。Ｑ３２において、しきい値Ｔを用いて２値化した後
の状態から、位置ｘ０が決定される。Ｑ３３では、位置
ｘ０での濃度ｖ１が求められる。Ｑ３４では、濃度の最
大値ｖ２とその位置ｘ０′とが求められる。

【００４９】Ｑ３５では、ｖ１とｖ２との比となる重み
係数Ｗが算出される。Ｑ３６では、位置ｘ０での濃度の
傾きＲが演算される。Ｑ３７では、ＷとＲとが乗算され
る。画像上での各検出ラインのそれぞれについてＷとＲ
との乗算値を得た後、Ｑ３８において、この乗算値を最
大とする検出ライン上での位置ｘｔが最終選択される。

【００５０】図３２の説明 図３２は、１つのカメラでもって、長時間露光画像と短
時間露光画像とを得るための例を示すものである。ま
ず、カメラ２としてＣＣＤカメラが用いられる。１１
は、カメラ駆動回路であり、シャッター速度切替部１２
と、２つのタイミングＩＣと、シャッター制御部１５
と、画像読み出し部１６とを有する。タイミングＩＣ１
３は、画像の偶数フィールド用（または奇数フィールド
用）であり、長時間露光用のシャッター速度を設定する
（例えば１／１００秒）。タイミングＩＣ１４は、画像
の奇数フィールド用（または偶数フィールド用）であ
り、短時間露光用のシャッター速度を設定する（例えば
１／３００秒）。制御部１５は、所定時間（例えば１／
６０秒）毎に、タイミングＩＣ１３と１４との設定速度
でもって交互にシャッターを切らせるように制御する。
画像読出し部１６での画像読み出し（例えば１／６０秒
毎）と同期してシャッター速度の切替えが行われ、これ
により、偶数フィールドには長時間露光画像が得られ、
奇数フィールドには短時間露光画像が得られる。なお、
フレーム（実施形態では１／３０秒）毎の切換も可能で
あるため、時間分解能は１／２に低下するが、解像度は
低下させずに１／１５秒でシャッター時間の異なる２枚
の画像を得ることが可能である。

【００５１】図３３、〜図３５の説明 図３３〜図３５は、自動車１の前後方向に隔置された２
台のカメラ２Ａ、２Ｂから得られる画像の相関処理によ
って、ヨー角θを検出すると共に、その処理速度を向上
させるようにしたものである。まず、図３３において、
２台のカメラ２Ａ、２Ｂの間隔が符号Ｗで示される。前
方カメラ２Ａで得られる画像が図３４に、後方カメラ２
Ｂで得られる画像が図３５に示されるが、図３５の破線
が、前画像での車線区分線位置に相当する。

【００５２】画像の横方向（ｙ方向）シフト量を相関処
理により演算する。すなわち、画像全体に対して、次の
式１２に示す演算を行う（ｉ＝−ｙ・・・・ｙ）。そし
て得られたＦ（ｉ）の最小値をとるｉが、シフト量とな
る（車線区分線３に対する前方カメラ位置と後方カメラ
位置との偏差に相当）。したがって、ヨー角θは、次の
式１３によって得られることになる。

【００５３】

【数５】

【００５４】図３６、図３７の説明 図３６、図３７は、２つのカメラを用いて、検出レンジ
を拡大しつつ、車線区分線の認識の信頼性をも十分確保
するようにしたものである。すなわち、図３６に示すよ
うに、一方のカメラの視野を近い位置とし（視野１）、
他方のカメラの視野を遠い位置とする（視野２で、視野
１と連続するように設定）。視野１となる一方のカメラ
のみでもって視野２の範囲まで検出しようとすると、図
３７波線で示すように距離分解能が悪くなってしまう。
一方のカメラのみでは距離分解能が悪くなる視野２を他
方のカメラでもって分担することにより、全体として、
視野１と視野２との広い検出レンジについて距離分解能
を悪くすることなく撮像することが可能となる。

【００５５】図３８、図３９の説明 図３８、図３９は、２つのカメラを用いて、路面の反射
状況にかかわらず車線区分線を明確に識別できるように
した例を示す。本例では、２台のカメラ共に、それぞれ
偏向フィルタを通して撮像する。ただし、２つのカメラ
の間での偏向フィルタの偏向方向が互いに異なるように
設定される（一方が縦偏向用、他方が横偏向用）。この
ように設定した場合、例えば一方のカメラで得られた画
像の濃度分布おいて、図３９に示すように路面反射によ
るノイズが大きいときでも、他方のカメラにより得られ
る画像の濃度分布は図３８に示すようにノイズの少ない
ものとなる。ノイズの少ない方の濃度分布の画像を用い
て、車線区分線を明確に識別（認識）することが可能と
なる。

【００５６】以上実施形態について説明したが、車両の
周囲環境を検出するために用いるセンサとしては、カメ
ラの他に、例えば赤外線レーダ等適宜のものを選択し得
る。また、路面に、車線区分線以外に路面表示がある場
合、この路面表示を車線区分線であると誤認識しないよ
うにするため、次のようにすることもできる。すなわ
ち、図３〜図７で説明したように、理論的な走行軌跡と
カメラにより検出された前回の横方向位置（車線区分線
位置）とから、今回の横方向位置を所定範囲に絞り込む
ことにより（予測）、この絞り込まれた範囲外にある路
面表示を確実に除外して、車線区分線を精度よく認識す
ることが可能となる。

【００５７】フロ−チャ−トに示す各ステップあるいは
センサ等の各種部材は、その機能の上位表現に手段の名
称を付して表現することができる。また、本発明の目的
は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるい
は利点として表現されたものを提供することをも暗黙的
に含むものである。さらに、本発明は、位置検出方法と
して表現することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車に搭載されたカメラと車線区分線とを示
す平面図。

【図２】横位置決定のための制御系統図。

【図３】理論的に得られた走行軌跡の一例を示す図。

【図４】カメラ画像から得られた横方向位置の一例を示
す図。

【図５】図３の走行軌跡と図４の横方向位置の履歴との
マッチングを示す図。

【図６】走行軌跡を演算する時間の設定例を説明するた
めの図。

【図７】走行軌跡とカメラ画像から得られた横方向位置
とに基づいて、最終的な横方向位置を決定するためのフ
ロ−チャ−ト。

【図８】ロール角変動を加味した横方向位置を決定する
ための説明図。

【図９】画像上での２つの車線区分線を示す図。

【図１０】図８を幾何学的に示す図。

【図１１】ヨー角変動を加味した横方向位置を決定する
ための説明図。

【図１２】ヨー角があるときに得られる画像から、横方
向位置を決定する一例を示す図。

【図１３】ヨー角があるときに得られる画像から、横方
向位置を決定する別の例を示す説明図。

【図１４】図１３の例において、横方向位置を最終決定
するときの説明図。

【図１５】画像上の車線区分線に欠落部分があるとき
に、横方向位置を精度よく決定する一例を示す図。

【図１６】図１５の部分拡大図とその濃度ヒストグラム
を示す図。

【図１７】画像濃度の微分ヒストグラムを用いて横方向
位置を精度よく検出する例を示す図。

【図１８】画像の濃度分布が理想的な場合の微分ヒスト
グラムを示す図。

【図１９】画像の濃度にノイズがある場合の微分ヒスト
グラムを示す図。

【図２０】画像が低コントラストである場合の微分ヒス
トグラムを示す図。

【図２１】微分ヒストグラムから２値化のためのしきい
値を決定する場合の説明図。

【図２２】図１７に対応した制御例を示すフロ−チャ−
ト。

【図２３】長時間露光のときの画像と濃度とを示す図。

【図２４】短時間露光のときの画像と濃度とを示す図。

【図２５】長時間露光のときのシャッター速度設定例を
示す図。

【図２６】短時間露光のときのシャッター速度設定例を
示す図。

【図２７】長時間露光画像の一例を示す図。

【図２８】図２７の部分拡大図。

【図２９】長時間露光画像での濃度分布を示す図。

【図３０】短時間露光画像の部分拡大図。

【図３１】図２９の濃度分布を利用して横方向位置を精
度よく決定するために用いるフロ−チャ−ト。

【図３２】１つのカメラで、長時間露光画像と短時間露
光画像とを得るための構成例を示す図。

【図３３】２つのカメラを用いてヨー角を決定するため
の説明図。

【図３４】図３４の前方カメラから得られる画像を示す
図。

【図３５】図３４の後方カメラから得られる画像を示す
図。

【図３６】２つのカメラ同士の間での視野を異ならる場
合の例を示す図。

【図３７】図３６の設定例での各カメラの距離分解能を
示す図。

【図３８】偏向フィルタを用いて撮像する例を示す図。

【図３９】図３８の場合とは異なる偏向方向とされた偏
向フィルタを用いて撮像する例を示す図。

【符号の説明】

１：自動車 ２：カメラ ２Ａ：カメラ ２Ｂ：カメラ ３：車線区分線 ４：横位置決定部 Ｚ１：車速センサ Ｚ２：ヨーレートセンサ Ｚ３：道路形状検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ０６Ｔ 1/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３８０

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行路上における車両の位置に関する情報
   を検出する位置検出センサと、 前記位置検出センサからの出力に基づいて、車両の位置
   を決定する位置決定手段と、 道路形状を検出する道路形状検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 車両に発生しているヨーレートを検出するヨーレート検
   出手段と、 前記道路形状検出手段で検出された道路形状と前記車速
   検出手段で検出された車速と前記ヨーレート検出手段で
   検出されたヨーレートとから、車両の走行軌跡を決定す
   る走行軌跡決定手段と、 前記走行軌跡決定手段で決定された走行軌跡に基づい
   て、前記位置決定手段で決定された車両の位置を補正す
   る補正手段と、を備えていることを特徴とする車両の位
   置検出装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記位置検出センサが、車両の周囲環境を撮影するカメ
   ラとされている、ことを特徴とする車両の位置検出装
   置。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記カメラが、車両の横方向を撮像するように設定さ
   れ、 前記位置決定手段が、前記カメラで撮像された走行路領
   域を示す車線区分線に対する車両の横位置関係を決定す
   るように設定されている、ことを特徴とする車両の位置
   検出装置。
4. 【請求項４】請求項２において、 前記道路形状検出手段が、車両外部から発信されている
   道路形状情報を受信することにより道路形状を検出する
   ものとして設定されている、ことを特徴とする車両の位
   置検出装置。
5. 【請求項５】請求項２において、 前記位置決定手段で検出された車両位置の履歴と前記走
   行軌跡決定手段で決定された走行軌跡とのマッチングが
   できない走行状態のときは、前記補正手段による補正が
   禁止される、ことを特徴とする車両の位置検出装置。
6. 【請求項６】請求項２または請求項５において、 車両の走行開始から所定時間経過するまでは、前記補正
   手段による補正が禁止される、ことを特徴とする車両の
   位置検出装置。
7. 【請求項７】請求項２において、 前記位置決定手段で検出された車両位置の履歴と前記走
   行軌跡決定手段で決定された走行軌跡との差が所定以上
   のときは、前記位置決定手段による車両の位置決定およ
   び前記補正手段による補正が中止される、ことを特徴と
   する車両の位置検出装置。
8. 【請求項８】車両の側方にある走行領域を示す車線区分
   線を撮像するためのカメラと、 前記カメラで撮像された車線区分線の画像に基づいて、
   車線区分線と車両との実際の距離を決定する位置決定手
   段と、 幅または間隔が真の値として既知である車線区分線の該
   真の値と、前記画像上での車線区分線の幅または間隔の
   検出値とに基づいて、車両のロール角を決定するロール
   角決定手段と、 前記ロール角決定手段により決定されたロール角に基づ
   いて、前記位置決定手段で決定された車両の位置を補正
   する補正手段と、を備えていることを特徴とする車両の
   位置検出装置。
9. 【請求項９】車両の側方にある走行領域を示す車線区分
   線を撮像するためのカメラと、 前記カメラで撮像された車線区分線を示す画像上におい
   て車線区分線までの最短距離を検出して、該検出された
   最短距離に基づいて車両と車線区分線までの実際の距離
   を決定する位置決定手段と、を備えていることを特徴と
   する車両の位置検出装置。