JP2004205527A - ナビゲーション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のナビゲーション装置は、車輌前方の道路を撮影する道路画像撮影手段71と、撮影した道路画像データから白線に対応した輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段72と、抽出した輪郭点から自車両が走行している道路および白線を検出する白線検出手段73と、地図データベース75と、目的地入力手段と、目的地情報と道路データから走行すべき経路を求める走行経路決定手段77と、GPSで車両の位置を推測するGPS車両位置計算手段78と、道路データと求めた走行経路と推定車両現在位置と白線検出手段73からの道路の車線数および自車両の走行している車線情報を使用して、走行すべき車線を決定し車両の移動方向と車線位置を決定する誘導手段79と、決定された移動方向情報と車線位置情報を運転者に知らせる情報指示手段70とを備える。
【選択図】 図15
Description
本発明の実施の形態1における道路白線検出装置は、車両前方の道路を撮影する道路画像撮影手段と、前記道路画像撮影手段からの道路画像データをストアする画像データメモリ手段と、前記画像データメモリ手段にストアされている道路画像データを使用して道路白線に対応する輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段と、前記輪郭点抽出手段からの道路白線に対応した輪郭点を使用して多項式曲線を算出する曲線検出手段と、前記曲線検出手段において求めた多項式曲線を使用してハフ変換の領域を限定するハフ変換限定手段と、前記曲線検出手段からの多項式曲線と前記ハフ変換限定手段により限定されたハフ変換領域を使用してハフ変換を行なうハフ変換手段と、アキュミュレータのうち極大点のものを求め対応する曲線を検出するハフ変換曲線検出手段とを備えたものである。
(数1)
th=0.8×max+0.2×mean
ここで、thは閾値、maxは画像中のエッジ強度の最大値、meanはエッジ強度の平均値である。ステップ4において、画像底部から上方に向けてエッジ画像の中心から左右方向にこの閾値thを初めて越える点を検索する。初めてこの閾値を越えた点を左右白線の輪郭点とする。ステップ5で左右の輪郭点それぞれで全部を使用してスプライン曲線を算出し、その係数を中心に±αだけの領域をハフ空間上に作る。ステップ6で、左右の輪郭点を使用して別々に白線の画像上での式を求める。左白線に対応する輪郭点N個のうちn個を選択し、スプライン補間式として次のようなこの点の近似式を求める。右白線も同様に近似多項式を求める。
(数2)
y=amxm+am-1xm-1+...+a0
ステップ7において、この多項式の係数に対応し、ステップ5で限定されたハフ空間上のアキュミュレータに1を足し、kにも1を足す。もし、ステップ8においてkがkmaxより小さければステップ6を繰り返し、白線に対応する輪郭点N個のうち別のn個を選択し同様に多項式を求める。もし、kmax以上であれば、ステップ9でハフ空間上のアキュミュレータのうち最も数字の大きいものを選び、それに対応する多項式の係数を求める。ステップ10でその係数で作られる多項式を道路白線の画像上での式とする。
本発明の実施の形態2における道路白線検出装置は、車両前方の道路を撮影する道路画像撮影手段と、前記道路画像撮影手段からの道路画像データをストアする画像データメモリ手段と、前記画像データメモリ手段にストアされている道路画像データを使用して道路白線に対応する輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段と、前記輪郭点抽出手段からの道路白線に対応した輪郭点を使用し画像の縦方向に区分した輪郭点から各区分の多項式曲線を算出する区分曲線検出手段と、前記区分曲線検出手段において求めた曲線を記憶する区分曲線記憶手段と、前記区分曲線記憶手段に記憶された曲線を画像上に描きその画像の解像度を下げる解像度変換手段と、前記解像度変換手段からの画像を使用して再度輪郭点を求める曲線輪郭点検出手段と、前記曲線輪郭点検出手段からの輪郭点を使用して再度多項式曲線を求める総合曲線検出手段とを備え、高精細度の画像データから道路白線に対応する曲線を求め、さらにその画像を低解像度の画像にしてさらに滑らかな曲線を検出するものである。
(数1)
th=0.8×max+0.2×mean
ここで、thは閾値、maxは画像中のエッジ強度の最大値、meanはエッジ強度の平均値である。ステップ4において、画像底部から上方に向けてエッジ画像の中心から左右方向にこの閾値thを初めて越える点を検索する。初めてこの閾値を越えた点を左右白線の輪郭点とする。ステップ5において画像を縦方向にn等分する。ステップ6において各区間内の輪郭点を使用して次のような区間内の曲線の近似多項式を求める。
(数2)
y=amxm+am-1xm-1+...+a0
ステップ7において、各区間の曲線の式に基づいて曲線を書き込む。ステップ8においてsinc関数を使用して解像度を下げる。ステップ9において、k=k+1を実行する。ステップ10においてkがkn以上か確かめる。もし、kn以下であればステップ11でnをn/2にしてステップ2に戻る。kn以上であればステップ12でステップ2と同様にしてエッジ強度を求める。次に、ステップ13で閾値を求めて,ステップ14でステップ4と同様にして輪郭点を求める。ステップ15で画像全体の左右道路に対応する輪郭点をそれぞれ使用して曲線多項式を求め、これを道路白線の式とする。
本発明の実施の形態3における道路白線検出装置は、車両前方の道路を撮影する道路画像撮影手段と、前記道路画像撮影手段からの道路画像データから白線に対応した輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段と、地図上の道路データがストアさている地図データベースと、GPSからの電波を受信して車両の位置を推測するGPS車両位置計算手段と、車両の車輪速を計測する車輪速計測手段と、前記車輪速計測手段からの車速パルスと前記地図データベースから道路データに基づいてマップマッチングで地図上の車両位置を推測するマップマッチング手段と、前記GPS車両位置計算手段からのGPSによる推測車両位置と前記マップマッチング手段からの推測車両位置を用いて正確な車両位置を決定する車両位置決定手段と、前記車両位置決定手段からの車両位置に基づいて前記地図データベースから車両前方の道路データを検索する前方道路データ検索手段と、前記前方道路データ検索手段からの道路データに基づいて、予め画像上での道路形状を算出し前記輪郭点抽出手段の輪郭点から予測道路形状との相関を求めて道路白線を抽出する道路白線抽出手段とを備え、地図データベースの道路情報を使用して画像上での白線形状を予測して道路画像データ上の白線を検出するものである。
(数1)
th=0.8×max+0.2×mean
ここで、thは閾値、maxは画像中のエッジ強度の最大値、meanはエッジ強度の平均値である。ステップ4において、画像底部から上方に向けてエッジ画像の中心から左右方向にこの閾値thを初めて越える点を検索する。初めてこの閾値を越えた点を左右白線の輪郭点とする。ステップ5において、車両の地図上の現在位置(X,Y)から地図データベースの前方道路データを取り出す。ステップ6において前方道路データを図10に示す世界座標系(x,y,z)から見た時の画像平面上の線図形に透視変換の式にしたがって変換する。ステップ7においてkに1を足す。ステップ8において、前記の輪郭点と変換画像の相関をとる。ステップ9において、もしkがk0より小さければ、ステップ10において地図データベースのデータをy軸の周りにθだけ回転した画像を作成し、ステップ7に戻る。もしkがk0よりも大きければ、ステップ11において相関値の最も大きかった画像を道路の白線とする。
本発明の実施の形態4における道路白線検出装置は、車両前方の道路を撮影する道路画像撮影手段と、前記道路画像撮影手段からの道路画像データから白線に対応した輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段と、予め前記道路画像撮影手段の路面からの高さと伏角から道路の形状パターンを複数ストアしている道路形状パターン記憶手段と、前記道路形状パターン記憶手段と前記輪郭点抽出手段の輪郭点から記憶している道路形状との相関を求めて道路白線を抽出する道路白線抽出手段とを備え、道路形状パターンのデータベースを使用して道路画像データ上の白線を検出するものである。
本発明の実施の形態5における曲率半径計算装置は、車両前方の道路を撮影する道路画像撮影手段と、前記道路画像撮影手段からの道路画像データから白線に対応した輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段と、前記輪郭点抽出手段の道路に対応する輪郭点を用いて車両前方から任意距離離れた2つの位置での接線を求める接線算出手段と、前記接線算出手段からの接線を実世界座標系に変換する座標変換手段と、前記座標変換手段で求めた前記実世界座標系での接線の成す角度から車両が走行している車線の曲率半径を近似計算する曲率半径算出手段とを備え、道路白線の2つの接線の成す角から車線の曲率半径を近似するものである。
(数3)
R=AC/tan(α/2)ここで
AC≒L/2 として
R=L/2tan(α/2)
このように道路曲率半径算出方法では、簡単な方式によって精度の高い曲率半径を求めることができる。
本発明の実施の形態6におけるナビゲーション装置は、車両前方の道路を撮影する道路画像撮影手段と、前記道路画像撮影手段からの道路画像データから白線に対応した輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段と、前記輪郭点抽出手段からの輪郭点を使用して自車両が走行している道路および道路の車線の白線を検出する白線検出手段と、地図上の道路データがストアされている地図データベースと、GPSからの電波を受信して車両の位置を推測するGPS車両位置計算手段と、前記白線検出手段からの画像内の白線位置や形状から車線幅や車線数を求める道路状態検出手段と、前記道路状態検出手段からの道路幅や車線数を前記GPS車両位置計算手段からの車両の現在位置にしたがって前記地図データベースの道路情報に関連付けて記憶する道路状態記憶手段と、前記GPS車両位置計算手段からの車両現在位置と前記地図データベースからの地図情報と前記道路状態記憶手段に記憶されている現在走行している道路情報を表示する表示手段とを備え、走行した道路の車幅や車線数を地図と関連付けて記憶することにより再度同じ道路を走行する場合事前情報として運転者に知らせることができるものである。
本発明の実施の形態7におけるナビゲーション装置は、車両前方の道路を撮影する道路画像撮影手段と、前記道路画像撮影手段からの道路画像データから白線に対応した輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段と、前記輪郭点抽出手段からの輪郭点を使用して自車両が走行している道路および道路の車線の白線を検出する白線検出手段と、地図上の道路データがストアされている地図データベースと、走行目的地を入力する目的地入力手段と、前記目的地入力手段から目的地情報と前記地図データベースからの道路データから走行すべき経路を求める走行経路決定手段と、GPSからの電波を受信して車両の位置を推測するGPS車両位置計算手段と、前記地図データベースからの道路データと前記走行経路決定手段からの走行経路とGPS車両位置計算手段からの推定車両現在位置と前記白線検出手段からの道路の車線数および自車両の走行している車線情報を使用して、走行すべき車線を決定し車両の移動方向と車線位置を決定する誘導手段と、前記誘導手段から移動方向情報と車線位置情報を運転者に知らせる情報指示手段とを備え、画像データから道路の車線数と現在走行している車線の情報と目的地に向かう時に走らなければならない車線の情報から運転者に適切な車線を知らせることができるものである。
2、12 画像データメモリ手段
3、13、22、42、52、62、72 輪郭点抽出手段
4 曲線検出手段
5 ハフ変換限定手段
6 ハフ変換手段
7 ハフ変換曲線検出手段
14 区分曲線検出手段
15 区分曲線記憶手段
16 解像度変換手段
17 曲線輪郭点検出手段
18 総合曲線検出手段
23、64、75 地図データベース
24、65、78 GPS車両位置計算手段
25 車輪速度計測手段
26 マップマッチング手段
27 車両位置決定手段
28 前方道路データ検索手段
29 道路白線抽出手段
43 道路形状パターン記憶手段
44 道路白線検出手段
53 接線算出手段
54 座標変換手段
55 曲率半径算出手段
63、73 白線検出手段
66、74 道路状態検出手段
67 道路状態記憶手段
68 表示手段
70 情報指示手段
76 目的地入力手段
77 走行経路決定手段
79 誘導手段
Claims (1)
- 車両前方の道路を撮影する道路画像撮影手段と、前記道路画像撮影手段からの道路画像データから白線に対応した輪郭点を抽出する輪郭点抽出手段と、前記輪郭点抽出手段からの輪郭点を使用して自車両が走行している道路および道路の車線の白線を検出する白線検出手段と、地図上の道路データがストアされている地図データベースと、走行目的地を入力する目的地入力手段と、前記目的地入力手段から目的地情報と前記地図データベースからの道路データから走行すべき経路を求める走行経路決定手段と、GPSからの電波を受信して車両の位置を推測するGPS車両位置計算手段と、前記地図データベースからの道路データと前記走行経路決定手段からの走行経路とGPS車両位置計算手段からの推定車両現在位置と前記白線検出手段からの道路の車線数および自車両の走行している車線情報を使用して、走行すべき車線を決定し車両の移動方向と車線位置を決定する誘導手段と、前記誘導手段から移動方向情報と車線位置情報を運転者に知らせる情報指示手段とを備えたナビゲーション装置。
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