JP2002163661A - 白線検出装置 - Google Patents

白線検出装置

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JP2002163661A JP2000356565A JP2000356565A JP2002163661A JP 2002163661 A JP2002163661 A JP 2002163661A JP 2000356565 A JP2000356565 A JP 2000356565A JP 2000356565 A JP2000356565 A JP 2000356565A JP 2002163661 A JP2002163661 A JP 2002163661A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、CCDカメラに生じるスミアエッ
ジを白線として誤検出することなく白線位置を検出する
ことができる白線検出装置を提供することにある。 【解決手段】 CCDカメラ13で撮像された画像から
エッジ画像生成部17でエッジ画像を生成し、前回白線
検出部23で検出した白線位置に基づいて決定される領
域のエッジ画像からスミアエッジ検出部19でスミアの
エッジ位置を検出し、生成されたエッジ画像からスミア
のエッジ位置に対応するスミアエッジをスミアエッジ除
去部21で除去し、さらに、スミアエッジが除去された
エッジ画像から白線位置を白線検出部23で検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CCDカメラを用
いて白線を検出する白線検出装置に関し、特に、CCD
カメラに生じるスミアエッジを白線として誤検出するこ
となく白線位置を検出することができる白線検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、車両の自動運転や運転補助のため
に、車載カメラから出力される画像を処理して白線の検
出や前方車両の抽出等が行われている。このような画像
処理においては、照明状態が安定していることが理想で
あるが、使用環境により必ずしも実現できない状況にあ
る。例えば、車載したCCDカメラを用いて白線を検出
する場合、太陽や対向車両のヘッドライトなどの光源自
身や、その光の周囲の構造物や車両による反射により、
撮像範囲内に強い光源が存在し、光源から白い筋が電荷
転送方向に延びる、いわゆるスミア現象が生じる。
【0003】白線の検出においては、撮像画像でのスミ
アは白線と特徴が似ているため誤検出の可能性があり、
車線逸脱警報やレーン保持アシスト機能をもつシステム
では問題となっていた。このため、白線とスミアを間違
わずに検出することが切望されている。そこで、従来の
白線検出装置としては、特開平9−190537号公報
に開示された技術が報告されている。この方法では、ス
ミアがCCDの電荷の飽和により生じ、白線より画素値
が飽和レベルに近いことを利用しており、エッジが強
く、かつ、画素値が所定のしきい値より小さいときにの
み白線と判断するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の白線検出装置では、単に、画素値が所定のし
きい値より小さいという条件判断としていたために、白
線部分の画素値が飽和値に近い状況、例えば路面に塀や
建物の影がある場面や、トンネルの出入り口などのよう
に撮像範囲に影と日向が混在する輝度差の大きい場面で
は、白線をスミアと誤判断してこの白線を検出できない
といった問題があった。本発明は、上記に鑑みてなされ
たもので、その目的としては、CCDカメラに生じるス
ミアエッジを白線として誤検出することなく白線位置を
検出することができる白線検出装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するため、路面を撮像するCCDカメラ
から出力される画像により路面上の白線を検出する白線
検出装置において、CCDカメラで撮像された画像から
エッジ画像を生成するエッジ画像生成手段と、前回検出
した白線位置に基づいて決定される領域のエッジ画像か
らスミアのエッジ位置を検出するスミアエッジ検出手段
と、生成されたエッジ画像からスミアのエッジ位置に対
応するスミアエッジを除去するスミアエッジ除去手段
と、スミアエッジが除去されたエッジ画像から白線位置
を検出する白線検出手段とを有することを要旨とする。
【0006】請求項2記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記スミアエッジ検出手段は、前記白線検出手
段で検出した白線位置を含まない領域に検出領域を設定
してスミアエッジ候補点を検出するスミアエッジ候補点
検出手段と、前記スミアエッジ候補点の検出領域に接
し、前記CCDカメラの電荷転送方向とは逆方向に平行
移動した検証領域において、前記検出されたスミアエッ
ジ候補点の座標に基づいて、検証領域内のスミアエッジ
点となる位置を検証するスミアエッジ検証手段とを有す
ることを要旨とする。
【0007】請求項3記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記スミアエッジ除去手段は、前記スミアエッ
ジ検出手段により検出されたスミアのエッジ位置が白線
検出時の探索領域に含まれるとき、探索領域内部のスミ
アエッジを除去することを要旨とする。
【0008】請求項4記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記スミアエッジ候補点検出手段は、前記スミ
アエッジ候補点の検出領域内の前記CCDカメラの電荷
転送方向のエッジ蓄積値に関する極値と平均値に基づい
て、第1のしきい値を算出する第1のしきい値算出手段
と、第1のしきい値を超えるエッジ蓄積値の極値の座標
およびエッジ蓄積値を検出してスミアエッジ候補点とす
る座標検出手段とを有し、前記スミアエッジ検証手段
は、前記スミアエッジ候補点のエッジ蓄積値に対応する
それぞれの第2のしきい値を算出する第2のしきい値算
出手段と、前記スミアエッジ候補点に対する検証領域に
おけるエッジ蓄積値が第2のしきい値よりも大きい場合
に、その座標をスミアエッジ位置として検出するスミア
エッジ位置検出手段とを有することを要旨とする。
【0009】
【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、CCD
カメラで撮像された画像からエッジ画像を生成し、前回
検出した白線位置に基づいて決定される領域のエッジ画
像からスミアのエッジ位置を検出し、さらに、生成され
たエッジ画像からスミアのエッジ位置に対応するスミア
エッジを除去し、スミアエッジが除去されたエッジ画像
から白線位置を検出するので、スミアエッジを白線とし
て誤検出することなく白線位置を検出することができ、
白線位置の検出精度の向上に寄与することができる。
【0010】請求項2記載の本発明によれば、検出した
白線位置を含まない領域に検出領域を設定してスミアエ
ッジ候補点を検出し、このスミアエッジ候補点の検出領
域に接し、CCDカメラの電荷転送方向とは逆方向に平
行移動した検証領域において、検出されたスミアエッジ
候補点の座標に基づいて、検証領域内のスミアエッジ点
となる位置を検証することで、スミアエッジの検出精度
を向上するようにでき、この結果、スミアエッジを白線
として誤検出することなく白線位置を検出することがで
きる。
【0011】請求項3記載の本発明によれば、スミアの
エッジ位置が白線検出時の探索領域に含まれるとき、探
索領域内部のスミアエッジを除去することで、スミアエ
ッジの除去に係る処理時間を低減することができる。
【0012】請求項4記載の本発明によれば、スミアエ
ッジ候補点の検出領域内のCCDカメラの電荷転送方向
のエッジ蓄積値に関する極値と平均値に基づいて、第1
のしきい値を算出し、第1のしきい値を超えるエッジ蓄
積値の極値の座標およびエッジ蓄積値を検出してスミア
エッジ候補点としておき、さらに、スミアエッジ候補点
のエッジ蓄積値に対応するそれぞれの第2のしきい値を
算出し、スミアエッジ候補点に対する検証領域における
エッジ蓄積値が第2のしきい値よりも大きい場合に、そ
の座標をスミアエッジ位置として検出することで、スミ
アエッジの検出精度を向上するようにでき、この結果、
スミアエッジを白線として誤検出することなく白線位置
を検出することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施の形態に
係る白線検出装置11のブロック構成を示す図である。
CCDカメラ13は、車両の進行方向の画像を撮像可能
な車室内の部位に取り付けられており、CCDカメラ1
3で撮像された画像はエッジ画像生成部15に出力され
る。CCDカメラ13で撮像された画像は、図2に示す
ように、画像の座標系を左上の角を原点として下向きを
Y軸の正方向、右向きをX軸の正方向とする。CCDカ
メラ13での電荷転送方向は、画像上ではY軸の正方向
とする。太陽などの強い光源がある場合、図2に示すよ
うに、道路の画像に光源(太陽)からCCDカメラ13
の電荷転送方向(Y軸の正方向)に白い線が重なった、
いわゆるスミアが発生した画像となる。
【0014】制御部15は、制御プログラムに従って装
置全体を制御するCPUと、制御プログラムを記憶する
ROMと、制御データを記憶するRAMとを有してお
り、制御プログラムに従って、エッジ画像生成処理、ス
ミアエッジ検出処理、スミアエッジ除去処理、白線検出
処理などをソフトウエア・モジュールが実行する。な
お、このような実行内容は、ハードウエアによって実現
してもよい。
【0015】以下、制御部15に設けられた各部の処理
内容を説明する。エッジ画像生成部17は、CCDカメ
ラ13から画像を入力し、入力画像から縦方向および横
方向のエッジを例えば周知のsobelフィルタなどの
エッジ検出処理を行って検出する。
【0016】スミアエッジ検出部19は、前回の白線検
出した位置に基づいて決定される領域において、エッジ
画像から高輝度光源により生じるスミアのエッジを検出
する。スミアエッジ除去部21は、エッジ画像生成部1
7で生成されたエッジ画像からスミアエッジ検出部19
で検出されたスミアのエッジ位置に対応するスミアエッ
ジを除去する。
【0017】白線検出部23は、現在の白線エッジ位置
と、3次元道路モデルからカメラ姿勢パラメータを用い
て2次元座標変換したものを比較して変位量を求め、変
化量に基づいて道路モデルを更新していく方法により、
白線位置および撮像装置の姿勢を推定する。
【0018】図3に示すフローチャートを参照して、白
線検出装置の動作について説明する。まず、ステップS
10では、エッジ画像生成部15は、CCDカメラ13
から画像を入力し、入力画像から縦方向および横方向の
エッジを検出する。この結果、スミアは、図2に示すよ
うにエッジ画像の中で縦方向に生じる。ステップS20
は、スミア検出のための領域座標の計算として、スミア
候補検出領域35とスミア検証領域34の2つの領域に
関する座標計算を行う。
【0019】ここで、図4を参照して、白線検出処理の
位置について説明しておく。白線検出処理は、図4に示
すように、矩形の白線探索領域40で行われ、白線位置
は各探索領域の上下Y座標値でのX座標値として表され
る。k番目の白線探索領域40の下辺のY座標をSYk
とし、検出白線位置を左側(SLXk ,SYk )、右側
(SRXk ,SYk )とする。白線探索領域40は、左
右n個ずつあり、左右の各探索領域のY座標は同じとす
る。検出白線位置の最下点は、左側SLn (SLXn ,
SYn )、右側SRn (SRXn ,SYn )とする。な
お、実空間では、検出白線位置33の最下点は、例えば
車両前方約10mであり、撮像画面の下辺は約6m前方
となる。
【0020】スミア候補検出領域35は、図2に示すよ
うに、前回の白線検出処理で検出された白線位置の最下
点を表す2点SLn (SLXn ,SYn )、SRn (S
RXn ,SYn )にX方向オフセットを付けた2点PL
H(LXn +Xoff ,SYn)、PRH(RXn −Xoff
,SYn )とその点からY軸正方向にDYだけ移動し
た2点PLL(LXn +Xoff ,SYn +DY)、PR
L(RXn +Xoff ,SYn +DY)の計4点を頂点に
持つ矩形領域とする。
【0021】Xoff は、スミア候補検出領域35に白線
が含まれないように設けており、例えば10画素程度で
ある。DYは、検出した白線位置から画面下辺までの長
さで、例えば20画素である。スミア検証領域34は、
前記2点PLH(LXn +Xoff ,SYn )、PRH
(RXn −xoff ,SYn )と、そこからY軸負方向に
DYだけ移動した2点PLM(LXn +Xoff ,SYn
−DY)、PRM(RXn +Xoff ,SYn−DY)を
頂点にもつ矩形領域とする。
【0022】上記2つの領域は、路面上の車両直前の両
側白線の内側となり、周囲構造物や前方車両が撮像され
にくい領域であり、検出におけるノイズ混入の少ない領
域である。特に、スミア候補検出領域35は白線を含ま
ないので、白線をスミアとして誤検出することがない。
【0023】図3に戻り、ステップS30〜S110に
おいてスミア候補検出処理を実行する。ステップS30
では、縦エッジ画像において、前記矩形の領域内で、各
X座標においてY方向の蓄積値をとる。この蓄積値は、
図5(a)に示すように、スミアや路面表示など縦のエ
ッジを持つ部分で大きな極値をとる。
【0024】ステップS40では、蓄積値での正側の最
大値と負側の最小値、正側および負側の平均値を求め
る。縦エッジ画像においては、原画像での高画素値領域
の左側エッジが正、右側エッジが負の値を持つので、蓄
積値においても正負の値をとる。この正側の値について
強度の最大値Vpmaxと平均値Ap を求める。そして、こ
の負側の値について強度の最小値Vmminと平均値Am を
求める。
【0025】ステップS50の判断処理では、正側の強
度の最大値Vpmaxが平均値Ap の一定倍率γ以上である
場合、または、負側の強度の最小値Vmminが平均値Am
の一定倍率γ以下である場合に、スミアが起こっている
と判断する。例えばγ=20としている。それ以外で
は、スミアが起こっていないと判断して、ステップS1
20に進み、白線検出処理へ移行する。
【0026】スミアが起こっている場合、ステップS6
0では、ステップS40で求めた正側と負側のそれぞれ
の強度の最大値Vpmax,最小値Vmminと平均値Ap ,A
m に基づいて、正側負側のそれぞれのしきい値TA1、
TA2を以下の(1),(2)式により求める。
【0027】
【数1】 TA1=α*(Vpmax+Ap ) …(1) TA2=α*(Vmmin+Am ) …(2) なお、αは、路面の凹凸エッジなどによる平均値とスミ
アエッジのような極値を分離する値で、しきい値TA
1,TA2が路面エッジ強度とスミアエッジ強度の間に
入るように決定する。例えばα=0.5としている。
【0028】ステップS70では、スミア候補検出領域
35において、しきい値TA1以上の正側の極値の座標
値と蓄積値、しきい値TA2以下の負側の極値の座標値
と蓄積値を、X座標値AXi と蓄積値AVi として求め
る。図5(a)では、スミアエッジ候補点となる極値の
X座標AX1〜AX3とその蓄積値AV1〜AV3が検
出される。
【0029】ステップS80では、スミアエッジ候補点
毎に個々の蓄積値AVi にそれぞれ対応するしきい値T
Bi を、
【数2】 TBi =β*AVi …(3) (3)式により算出する。なお、βはスミアエッジ強度
のスミア候補検出領域35での蓄積値とスミア検証領域
34での蓄積値の比の統計値に基づいて求まるもので、
例えばβ=0.5としている。
【0030】ステップS90では、前記スミアエッジ候
補点のX座標AXi について、前記ステップS20で求
めたスミア検証領域34内で、ステップS30と同様に
Y方向の蓄積値BVi を求める。
【0031】ステップS100では、ステップS80で
求めたしきい値TBi とステップS90で求めたスミア
検証領域34内で求めたY方向の蓄積値BVi を同じX
座標毎に比較し、蓄積値BVi がしきい値TBi 以上の
場合に、そのX座標AXi をスミアエッジ座標として検
出する。図5(b)では、しきい値TB1,TB2以上
の蓄積値をもつAX1,AX2がスミアエッジ座標とし
て検出される。
【0032】以下、このようなスミア検出処理方法の長
所を説明する。第1に、白線検出に影響を与えるスミア
の場合は、スミア候補検出領域35およびスミア検証領
域34の両方において垂直エッジが生じているが、路面
表示の場合、両方のエリアに連続して存在するような長
い、撮像画像上垂直の直線表示はないので、路面表示を
誤検出する可能性が低減できる。
【0033】第2に、蓄積値の平均値と最大値の間にし
きい値を設定することで、相対的にエッジ強度の強い部
分を検出するので、道路表面の大小の凹凸などによるエ
ッジの影響が低減できる。第3に、検証時のしきい値を
スミア候補検出領域35の同座標での蓄積値から算出し
ているので、両方の領域で一様に生じているスミアを選
択性よく検出できる。第4に、スミア検証領域34で
は、候補についてのみ蓄積値をとるので、処理時間が少
なくてすむことである。
【0034】図3に戻り、ステップS110では、以上
のようにして検出されたスミアエッジ座標が、白線検出
での白線探索領域40内にある場合、白線検出に用いる
前記縦横のエッジ画像において、白線探索領域40のス
ミアエッジに相当する部分をクリアする。図4におい
て、先端からk番目の白線探索領域40を表す矩形領域
のY座標をSYk-1 ,SYk とすると、(AXi −D
X,SYk-1 ),(AXi+DX,SYk )を対角頂点
とする矩形領域に値“0”を書き込む。なお、DXは強
度の強いスミアエッジの存在する部分をクリアするよう
に決め、例えばDX=1としている。白線探索領域40
内のみクリアすることで、処理時間が短縮できる。
【0035】ステップS120では、縦横エッジ画像か
ら白線検出を行う。この方法としては、特開平9−19
0537号公報に開示された技術を用いる。すなわち、
現在の白線エッジ位置と、3次元道路モデルからカメラ
姿勢パラメータを用いて2次元座標変換したものを比較
して変位量を求め、この変化量に基づいて道路モデルを
更新していくことにより、白線位置および撮像装置の姿
勢を推定する。
【0036】前記ステップS110の処理により、スミ
アエッジが除去されているので、スミアエッジを誤検出
することなく、CCDカメラ13で撮像された画像から
白線を検出できる。また、この方法では、道路モデルを
使用しているため白線探索領域40全てについて白線エ
ッジ位置が求まらなくても安定に推定することができる
ので、スミアエッジ部分が白線エッジと一部重なって、
クリアされても白線位置を安定に推定することができ
る。以上のように、ステップS10〜S120の一連の
処理を繰り返し行うことで、CCDカメラ13で撮像さ
れスミアの生じている画像についても、スミアの影響を
低減して、道路白線を信頼性高く検出することができ
る。
【0037】このように、CCDカメラで撮像された画
像からエッジ画像を生成し、前回検出した白線位置に基
づいて決定される領域のエッジ画像からスミアのエッジ
位置を検出し、さらに、生成されたエッジ画像からスミ
アのエッジ位置に対応するスミアエッジを除去し、スミ
アエッジが除去されたエッジ画像から白線位置を検出す
るので、スミアエッジを白線として誤検出することなく
白線位置を検出することができ、白線位置の検出精度の
向上に寄与することができる。
【0038】また、検出した白線位置を含まない領域に
検出領域を設定してスミアエッジ候補点を検出し、この
スミアエッジ候補点の検出領域に接し、CCDカメラの
電荷転送方向とは逆方向に平行移動した検証領域におい
て、検出されたスミアエッジ候補点の座標に基づいて、
検証領域内のスミアエッジ点となる位置を検証すること
で、スミアエッジの検出精度を向上するようにでき、こ
の結果、スミアエッジを白線として誤検出することなく
白線位置を検出することができる。
【0039】さらに、スミアのエッジ位置が白線検出時
の探索領域に含まれるとき、探索領域内部のスミアエッ
ジを除去することで、スミアエッジの除去に係る処理時
間を低減することができる。また、スミアエッジ候補点
の検出領域内のCCDカメラの電荷転送方向のエッジ蓄
積値に関する極値と平均値に基づいて、第1のしきい値
を算出し、第1のしきい値を超えるエッジ蓄積値の極値
の座標およびエッジ蓄積値を検出してスミアエッジ候補
点としておき、さらに、スミアエッジ候補点のエッジ蓄
積値に対応するそれぞれの第2のしきい値を算出し、ス
ミアエッジ候補点に対する検証領域におけるエッジ蓄積
値が第2のしきい値よりも大きい場合に、その座標をス
ミアエッジ位置として検出することで、スミアエッジの
検出精度を向上するようにでき、この結果、スミアエッ
ジを白線として誤検出することなく白線位置を検出する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る白線検出装置11
のブロック構成を示す図である。
【図2】撮像画像において処理領域を説明するための図
である。
【図3】白線検出装置の動作について説明するためのフ
ローチャートである。
【図4】スミアエッジの除去を説明するための図であ
る。
【図5】エッジ蓄積値での検出を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
13 CCDカメラ 15 制御部 17 エッジ画像生成部 19 スミアエッジ検出部 21 スミア除去部 23 白線検出部 30 太陽などの高輝度 31 前方車両 32 白線 33 検出白線位置 34 スミア検証領域 35 スミア候補検出領域 36 スミア 37 路面表示 40 白線探索領域 41 クリア部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B057 AA16 BA02 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CC02 DA06 DB02 DB09 DC16 DC25 5C054 AA01 EA01 FC03 FC12 FC14 FC15 HA29 HA30 5H180 AA01 CC04 5L096 BA04 CA14 EA45 FA03 FA32 FA46 GA17 GA41

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 路面を撮像するCCDカメラから出力さ
    れる画像により路面上の白線を検出する白線検出装置に
    おいて、 CCDカメラで撮像された画像からエッジ画像を生成す
    るエッジ画像生成手段と、 前回検出した白線位置に基づいて決定される領域のエッ
    ジ画像からスミアのエッジ位置を検出するスミアエッジ
    検出手段と、 生成されたエッジ画像からスミアのエッジ位置に対応す
    るスミアエッジを除去するスミアエッジ除去手段と、 スミアエッジが除去されたエッジ画像から白線位置を検
    出する白線検出手段とを有することを特徴とする白線検
    出装置。
  2. 【請求項2】 前記スミアエッジ検出手段は、 前記白線検出手段で検出した白線位置を含まない領域に
    検出領域を設定してスミアエッジ候補点を検出するスミ
    アエッジ候補点検出手段と、 前記スミアエッジ候補点の検出領域に接し、前記CCD
    カメラの電荷転送方向とは逆方向に平行移動した検証領
    域において、前記検出されたスミアエッジ候補点の座標
    に基づいて、検証領域内のスミアエッジ点となる位置を
    検証するスミアエッジ検証手段とを有することを特徴と
    する請求項1記載の白線検出装置。
  3. 【請求項3】 前記スミアエッジ除去手段は、 前記スミアエッジ検出手段により検出されたスミアのエ
    ッジ位置が白線検出時の探索領域に含まれるとき、探索
    領域内部のスミアエッジを除去することを特徴とする請
    求項1記載の白線検出装置。
  4. 【請求項4】 前記スミアエッジ候補点検出手段は、 前記スミアエッジ候補点の検出領域内の前記CCDカメ
    ラの電荷転送方向のエッジ蓄積値に関する極値と平均値
    に基づいて、第1のしきい値を算出する第1のしきい値
    算出手段と、 第1のしきい値を超えるエッジ蓄積値の極値の座標およ
    びエッジ蓄積値を検出してスミアエッジ候補点とする座
    標検出手段とを有し、 前記スミアエッジ検証手段は、 前記スミアエッジ候補点のエッジ蓄積値に対応するそれ
    ぞれの第2のしきい値を算出する第2のしきい値算出手
    段と、 前記スミアエッジ候補点に対する検証領域におけるエッ
    ジ蓄積値が第2のしきい値よりも大きい場合に、その座
    標をスミアエッジ位置として検出するスミアエッジ位置
    検出手段とを有することを特徴とする請求項2記載の白
    線検出装置。
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