JP2005128790A

JP2005128790A - 制限速度認識装置、制限速度表示装置、速度警報装置及び速度制御装置

Info

Publication number: JP2005128790A
Application number: JP2003363625A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Amagasa; 天笠　　義則
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】走行路の制限速度をリアルタイムに認識できるようにする。
【解決手段】画像認識部４ではＣＣＤカメラ２で撮像した車両前方の画像に基づいて道路標識１５や路面標識１６に表示されている制限速度１５ａ，１６ａを認識し、得られた制限速度Ｓｒを警報制御部５へ出力する。警報制御部５では車速Ｓと制限速度Ｓｒとを比較して、速度超過を判定し、速度超過の場合は警報手段１２を駆動させて運転者に速度超過を知らせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、道路標識等に表示されている制限速度を認識する制限速度認識装置、及び認識した制限速度を表示する制限速度表示装置、及び自車の速度が制限速度を超えている場合に警報を発する速度警報装置、及び自車の速度が制限速度を超えている場合に減速制御する速度制御装置に関する。

一般に、運転者は道路標識或いは路面上の路面標識に表示されている制限速度を認識することで、自車両の速度が制限速度以内にあるか否かを判断し、制限速度を超えている場合には、アクセルペダルに対する踏込み量を緩める等の減速操作を行い、制限速度に収まるように車速を制御している。

しかし、走行路の制限速度を常に認識することは困難で、道路標識を見過ごしたり、或いは制限速度が設定されていない走行路であると勘違いして、通常の法定速度で走行してしまうことが多々ある。

このような運転者の不注意による速度オーバを防止するため、例えば特開平９−７３６００号公報には、ナビゲーションシステムを用いて自車の現在位置を検出し、ＣＤ−ＲＯＭ等に記憶されている現在位置の道路データから当該道路の制限速度データを読み込み、自車の速度が制限速度を超えている場合、警報を発する技術が開示されている。
特開平９−７３６００号公報

ところで、制限速度はある期間毎に見直されており、又、新しい道路が開通することもある。このような場合、ナビゲーションシステムのＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の地図情報記憶手段に記憶されている古い制限速度データでは対応することができず、それらのデータを一定期間毎に最新のデータに更新する必要がある。

しかし、地図情報記憶手段に記憶されているデータの更新を継続させるには多大な費用が必要となり、現実的ではない。

これに対処するに、例えば道路脇に設けた光或いは電波によるビーコン(beacon)からの情報に基づいて制限速度を判断することも考えられる。しかし、ビーコンを受信することのできない地域を走行している場合には、正確な制限速度情報を得ることができない不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、ナビゲーションシステムの地図情報記憶手段に記憶されている制限速度データを逐次更新する必要が無く、又、ビーコン等の道路情報を発信するインフラの整備を待つことなく、走行路の制限速度をリアルタイムに認識することのできる制限速度認識装置、制限速度表示装置、速度警報装置及び速度制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、自車両前方を撮像する撮像手段と、上記撮像手段で撮像した画像に基づき道路標識と路面標識との少なくとも一方に表示されている制限速度を認識する画像認識手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ナビゲーションシステムの地図情報記憶手段に記憶されている制限速度データを逐次更新する必要が無く、又、ビーコン等の道路情報を発信するインフラの整備を待つことなく、走行路の制限速度をリアルタイムに認識することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１に示すように、本形態で採用する自動車等の車両１には、自車両１の前方を撮像する撮像手段としてのＣＣＤカメラ２と、ＣＣＤカメラ２で撮像した自車両１の前方の画像から、道路標識１５や道路に直接表示されている路面標識１６（図５、図７参照）を識別すると共に、それらに記載されている制限速度を認識し処理する認識処理ユニット３とを備えている。

認識処理ユニット３はマイクロコンピュータ等のコンピュータを主体に構成されており、図２に示すように、認識処理ユニット３には、制限速度を認識し処理する機能として、画像認識手段としての画像認識部４、警報制御手段としての警報制御部５、及びテンプレートデータ記憶部６を有している。

画像認識部４では、ＣＣＤカメラ２で撮像した自車両１の前方の画像データを処理し、後述するテンプレートデータ記憶部６に記憶されているテンプレートデータと比較して、道路標識１５や路面標識１６（図５、図７参照）を識別すると共に、各標識１５，１６に表示されている制限速度１５ａ，１６ａを認識して制限速度Ｓｒｃａｍを設定する。

ところで、本形態による車両１はナビゲーションシステム１４が搭載されている。ナビゲーションシステム１４は、ＧＰＳ衛星等からの位置情報に基づき、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶手段に記憶されている地図情報を参照して、到達地点までの経路情報をモニタに表示し誘導するシステムである。本形態で採用するナビゲーションシステム１４の経路情報には各地点における制限速度情報が含まれており、この制限速度情報が画像認識部４に読み込まれる。

更に、画像認識部４では、画像認識により設定した制限速度Ｓｒｃａｍとナビゲーションシステム１４に記憶されている制限速度Ｓｒｎａｖとを比較し、両制限速度Ｓｒｃａｍ，Ｓｒｎａｖが一致している場合は、制限速度Ｓｒｃａｍの値を制限速度Ｓｒとして警報制御部５、及び、車両１のインストルメントパネル等に設けられている表示手段１１に出力する。その結果、表示手段１１には、走行路に設定されている制限速度Ｓｒが表示される。

一方、両制限速度Ｓｒｃａｍ，Ｓｒｎａｖが不一致の場合は優先条件を判定し、何れかの制限速度Ｓｒｃａｍ或いはＳｒｎａｖを制限速度Ｓｒとして設定して警報制御部５、及び、表示手段１１に出力する。尚、優先条件の判定については後述する画像認識処理ルーチンのステップＳ１０において詳述する。

テンプレートデータ記憶部６は、道路標識、路面標識に関するテンプレートデータ、及びそれらに記載されている制限速度に関するテンプレートデータを記憶するデータベースである。図６に示すように、制限速度１５ａを表示する道路標識１５は、円形のプレート状に形成されている。一方、図５、図７に示すように、制限速度１６ａを表示する路面標識１６は、おおよそ変則の６角形を有している。

又、制限速度に関するテンプレートデータは、道路標識１５及び路面標識１６毎に、予め設定されている制限速度を表す数字（例えば５０，４０，３０）に対応するテンプレートデータが記憶されている。

警報制御部５は、車速センサ８で検出した自車両１の車速Ｓと画像認識部４で設定した制限速度Ｓｒとを比較し、車速Ｓが制限速度Ｓｒを超えているか否かを調べる。そして、車速Ｓが制限速度Ｓｒを超えている場合（Ｓ＞Ｓｒ）、警報手段１２に対して警報指令を出力する。警報手段１２は、ランプ、ブザー、スピーカ等を１つ或いは複数備えたもので有り、視覚的手段と聴覚的手段との少なくとも一方の動作により、運転者に対し速度超過を知らせる。尚、警報手段１２としては、更に、ステアリング或いはアクセルペダルに対して振動を付与する手段を装備し、ステアリング或いはアクセルペダルを振動させることで、速度超過を触覚的に知らせることも可能である。

更に、警報制御部５は、速度超過を検出後、設定時間を経過しても車速Ｓが制限速度Ｓｒ以下にならない場合は、速度制御手段１３に対して減速指令を出力する。

速度制御手段１３は、車速Ｓが制限速度Ｓｒに収まるように、燃料噴射制御、スロットル開度制御を行う。燃料噴射制御ではインジェクタ（図示せず）からの燃料噴射量を制限し、又、スロットル開度制御ではスロットル開度を制限する。この場合、燃料噴射制御とスロットル開度制御とを協調制御するようにしても良い。又、車両の挙動をエンジン出力とブレーキ制御とにより強調制御するＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）搭載車の場合は、ＶＤＣに備えられているブレーキ制御機能を利用して車速Ｓが制限速度Ｓｒに収まるように制御しても良い。

上述した画像認識部４において実行される画像認識処理は、具体的には、図３に示す画像認識処理ルーチンに従って行われる。

このルーチンでは、先ず、ステップＳ１でＣＣＤカメラ２で撮像した自車両１前方の画像を読み込む。尚、ＣＣＤカメラ２で撮像する画像は、１秒間に数十フレームの連続した静止画の集合であり、ステップＳ１では、所定時間毎に１フレーム画像ずつ読み込む。

そして、ステップＳ２へ進み、読み込んだ画像に対して２値化処理を行い、ステップＳ３で、画像の各領域に表示されている輪郭と、テンプレートデータ記憶部６に記憶されている、道路標識及び路面標識に関するテンプレートデータとを比較する。

その後、ステップＳ４へ進み、道路標識及び路面標識に関するテンプレートデータとマッチングする画像が存在するか、すなわち、道路標識又は路面標識を認識できたか否かを調べ、マッチングする画像を認識した場合、ステップＳ５へ進む。又、テンプレートデータとマッチングする画像が認識できなかった場合、ルーチンを抜ける。尚、パターンマッチングの度合いは１００％である必要はなく、実験などから判定可能なマッチング度を求め、それに基づいてマッチするか否かを判定する。

ステップＳ５では、認識した道路標識又は路面標識の表示と、テンプレートデータ記憶部６の道路標識又は路面標識毎に記憶されている制限速度（例えば５０，４０，３０）に関するテンプレートデータとを比較する。

そして、ステップＳ６へ進み、制限速度に関するテンプレートデータとマッチングする画像が道路標識又は路面標識中に存在するか、すなわち、制限速度Ｓｒｃａｍを認識できたか否かを調べ、認識した場合は、ステップＳ７へ進む。又、制限速度を認識できなかった場合は、ルーチンを抜ける。尚、マッチングの度合いは１００％である必要はなく、実験などから判定可能なマッチング度を求め、それに基づいてマッチするか否かを判定する。

ステップＳ７へ進むと、ナビゲーションシステム１４に記憶されている当該地点の制限速度Ｓｒｎａｖを読み込み、ステップＳ８へ進み、両制限速度Ｓｒｃａｍ，Ｓｒｎａｖを比較し、Ｓｒｃａｍ＝Ｓｒｎａｖの時は、ステップＳ９へ進み、制限速度Ｓｒを制限速度Ｓｒｃａｍで設定して、ルーチンを抜ける（Ｓｒ←Ｓｒｃａｍ）。尚、この場合、制限速度Ｓｒを、ナビゲーションシステム１４に記憶されている制限速度Ｓｒｎａｖに基づいて設定しても同じである。

一方、ステップＳ８で、両制限速度Ｓｒｃａｍ，Ｓｒｎａｖが不一致と判定した場合は、ステップＳ１０へ分岐し、何れの制限速度Ｓｒｃａｍ，Ｓｒｎａｖを採用するかの優先時要件を判定する。優先条件としては種々の手法が考えられる。例えば、同一地点で認識した過去の制限速度Ｓｒｃａｍを最も新しい順から複数データ読み込み、同一の制限速度Ｓｒｃａｍが連続して認識されている場合は、制限速度Ｓｒｃａｍを優先する。従って、過去に認識した制限速度Ｓｒｃａｍと今回認識した制限速度Ｓｒｃａｍとが一致しない場合、或いは同一地点の過去の制限速度Ｓｒｃａｍを示すデータが存在しない場合は、ナビゲーションシステム１４に記憶されている制限速度Ｓｒｎａｖを優先する。或いは、雨天等の撮像条件を判定し、ＣＣＤカメラ２による撮像条件が悪い場合は、ナビゲーションシステム１４に記憶されている制限速度Ｓｒｎａｖを優先する。この場合、撮像条件は、ワイパやヘッドランプのＯＮ／ＯＦＦで判断し、ワイパやヘッドランプがＯＮの場合、撮像条件が悪いと判断して制限速度Ｓｒｎａｖを優先する。

又、ナビゲーションシステム１４に記憶されている制限速度Ｓｒｎａｖ等の情報の更新日付を調べ、更新日付が、１年以内等、比較的新しい場合には、制限速度Ｓｒｎａｖを優先する。従って、ナビゲーションシステム１４に記憶されている情報の更新日付が古い場合は、制限速度Ｓｒｃａｍを優先する。

そして、ステップＳ１１へ進み、制限速度Ｓｒｃａｍを優先するか否かを調べ、制限速度Ｓｒｃａｍを優先する場合は、ステップＳ９へ戻り、制限速度Ｓｒを制限速度Ｓｒｃａｍで設定して、ルーチンを抜ける（Ｓｒ←Ｓｒｃａｍ）。

一方、制限速度Ｓｒｎａｖを優先する場合は、ステップＳ１２へ分岐して、制限速度Ｓｒを制限速度Ｓｒｎａｖで設定して、ルーチンを抜ける（Ｓｒ←Ｓｒｎａｖ）。

尚、ステップＳ１１において、ナビゲーションシステム１４に記憶されている制限速度Ｓｒｎａｖ等の情報の更新日付が古く、しかも過去に認識した制限速度Ｓｒｃａｍと今回認識した制限速度Ｓｒｃａｍとが一致しない場合、或いは同一地点の過去の制限速度Ｓｒｃａｍを示すデータが存在しない場合は、何れの制限速度Ｓｒｃａｍ，Ｓｒｎａｖも信頼できないとして、今回の画像認識処理ルーチンをホルト(Halt)させるようにしても良い。

ステップＳ９、或いはステップＳ１２で設定した制限速度Ｓｒは、警報制御部５で読み込まれると共に、車両１のインストルメントパネル等に設けられている表示手段１１に出力される。

運転手は表示手段１１に表示されている制限速度Ｓｒを認識することで、現在の車速Ｓが制限速度Ｓｒ以内かどうかを、道路標識１５や路面標識１６に表示されている制限速度を逐一確認することなく、簡単に認識することができる。

警報制御部５では、画像認識部４で認識した制限速度Ｓｒに基づき、自車両１の車速Ｓが制限速度Ｓｒを超えているか否かを判定する。

警報制御部５において実行される警報制御処理は、具体的には、図４に示す警報制御処理ルーチンに従って行われる。このルーチンでは、先ず、ステップＳ２１で、車速センサ８で検出した車速Ｓを読み込み、又、ステップＳ２２で、画像認識部４で認識した制限速度Ｓｒを読み込む。

そして、ステップＳ２３で、車速Ｓと制限速度Ｓｒを比較する。尚、この場合、制限速度Ｓｒに変えて、制限速度Ｓｒに許容値αを加算した値と車速Ｓとを比較するようにしても良い。この許容値αは、制限速度Ｓｒに対して許容できる超過速度（例えば、１〜５Km/h程度）であり固定値であっても良いが、制限速度Ｓｒに応じて可変設定される値であっても良い。

そして、Ｓ≦Ｓｒのときは、ステップＳ２４へ分岐し、タイマＴをクリアしてルーチンを抜ける。一方、Ｓ＞Ｓｒのときは、ステップＳ２５へ進み、警報手段１２に対して警報指令を出力する。

その結果、警報手段１２が駆動して運転者に速度超過が知らされる。警報手段としては、ランプ、ブザー、スピーカ等の視覚的、聴覚的認識手段以外に、ステアリング或いはアクセルペダルに対して振動を付与して、速度超過を触覚的に知らせる方法も考えられる。

次いで、ステップＳ２６へ進み、タイマＴの値と設定値Ｔｓｅｔ（例えば１０secに相当する値）とを比較し、Ｔ≦Ｔｓｅｔ、すなわち、警報手段１２の駆動時間が設定値Ｔｓｅｔのときは、ステップＳ２７へ分岐し、タイマＴをインクリメントして（Ｔ←Ｔ＋１）、ルーチンを抜ける。

一方、Ｔ＞Ｔｓｅｔ、すなわち、警報手段１２の駆動時間が設定値Ｔｓｅｔを超えたときは、ステップＳ２８へ進み、速度制御手段１３に対して減速指令を出力してルーチンを抜ける。

速度制御手段１３では、警報制御部５からの減速制御指令に従い、減速制御処理を実行する。減速制御処理は、車速Ｓを強制的に制限速度Ｓｒに収まるようにフィードバック制御するものである。減速させる手段としては、インジェクタからの燃料噴射量を減少させる燃料噴射制御、スロットル開度を制限するスロットル開度制御が考えられる。更に、燃料噴射制御とスロットル開度制御とを協調制御するようにしても良い。又、ＶＤＣ搭載車では、このＶＤＣに備えられているブレーキ制御機能を動作させて強制的に減速させるようにしても良い。

尚、警報制御部５では、速度超過を検出したとき、速度制御手段１３に対し、遅延時間を設けることなく直ちに減速制御指令を出力するようにしても良い。

このように、本形態によれば、制限速度Ｓｒが表示手段１１に常時表示されているため、運転者は道路標識１５や路面標識１６に表示されている制限速度１５ａ，１６ａを逐一確認することなく、制限速度Ｓｒを常時把握することができるので、安心して運転することができる。

又、制限速度Ｓｒは、ＣＣＤカメラ２で撮像した道路標識１５或いは路面標識１６に表示されている制限速度１５ａ，１６ａに基づいて設定されるため、ナビゲーションシステム１４に記憶されている制限速度を示すデータが古い場合であっても、正しい制限速度Ｓｒを表示させることができる。従って、ビーコン等の道路情報を発信するインフラの整備を待つことなく、走行路の制限速度をリアルタイムに認識することができ、運転者には常に正しい制限速度情報を提供することができる。

尚、本発明は上述した形態に限るものではなく、例えばＣＣＤカメラ２を２台のカメラで構成したステレオカメラとし、画像情報に距離情報を加えて道路標識１５や路面標識１６を識別することで、これらの標識１５，１６をより高精度に識別し、制限速度Ｓｒｃａｍを高精度に認識することができる。

又、速度制御手段１３は運転者の意思により、スイッチ操作等でＯＮ／ＯＦＦできるようにし、警報制御部５で速度超過を検出した場合は、警報手段１２のみを動作させるようにしても良い。

更に、ナビゲーションシステム１４が搭載されていない車両１では、画像認識部４において処理されるルーチン（図３参照）において、ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ１０〜Ｓ１２の処理を省略し、画像認識により得られた制限速度Ｓｒｃａｍにて制限速度Ｓｒを設定するようにしても良い。

又、図３に示す画像認識処理ルーチンのステップＳ１０，Ｓ１１において、画像認識により得られた制限速度Ｓｒｃａｍを優先すると判定した場合、ナビゲーションシステム１４に記憶されている当該地点の制限速度Ｓｒｎａｖを、制限速度Ｓｒｃａｍで書き換えるようにしても良い。

画像認識状態を示す概略図認識処理ユニットの機能ブロック図画像認識処理ルーチンを示すフローチャート警報制御処理ルーチンを示すフローチャート道路標識と路面標識との認識状態を示す説明図道路標識の認識状態を示す説明図路面標識の認識状態の説明図

符号の説明

１車両
２カメラ
３認識処理ユニット
４画像認識部
５警報制御部
６テンプレートデータ記憶部
８車速センサ
１１表示手段
１２警報手段
１３速度制御手段
１４ナビゲーションシステム
１５道路標識
１５ａ，１６ａ制限速度
１６路面標識
α 許容値
Ｓ車速
Ｓｒ，Ｓｒｃａｍ，Ｓｒｎａｖ制限速度
Ｔタイマ

代理人弁理士伊藤進

Claims

自車両前方を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段で撮像した画像に基づき道路標識と路面標識との少なくとも一方に表示されている制限速度を認識する画像認識手段と
を備えることを特徴とする制限速度認識装置。
上記画像認識手段ではナビゲーションシステムの地理情報に記憶されている当該走行路の制限速度と画像認識により得られた制限速度とを比較し、両制限速度が一致している場合、当該制限速度を、当該走行路の制限速度として認識し、又両制限速度が一致していない場合、優先条件を判定して、何れかの制限速度を当該走行路の制限速度として認識することを特徴とする請求項１記載の制限速度認識装置。
上記優先条件は、上記撮像手段で認識した同一地点の過去の制限速度を最も新しい順から複数データ読み込み、同一の制限速度が連続して認識されている場合、上記撮像手段で認識した制限速度を優先させることを特徴とする請求項２記載の制限速度認識装置。
上記優先条件は、上記撮像手段の撮像条件を判定し、該撮像条件が悪い場合は、ナビゲーションシステムに記憶されている制限速度を優先することを特徴とする請求項２記載の制限速度認識装置。
上記撮像手段で認識した制限速度が優先する場合、該制限速度で上記ナビゲーションシステムに記憶されている当該地点の制限速度を書き換えることを特徴とする請求項３記載の制限速度認識装置。
上記画像認識手段で認識した上記制限速度を表示手段に表示することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の制限速度認識装置を用いた制限速度表示装置。
上記画像認識手段で認識した制限速度と自車両の車速とを比較し、速度超過を検出したとき警報手段を駆動させる警報制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の制限速度認識装置を用いた速度警報装置。
上記警報手段は、運転者に対し視覚的手段と聴覚的手段と触覚的手段との少なくとも１つを用いて警報することを特徴とする請求項７記載の速度警報装置。
上記画像認識手段で認識した制限速度と自車両の車速とを比較し、速度超過を検出した場合、速度制御手段を駆動させて車速を上記制限速度以内に収まるように制御する警報制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の制限速度認識装置を用いた速度制御装置。
上記画像認識手段で認識した制限速度と自車両の車速とを比較して速度超過を検出し、該車速超過状態が設定時間継続している場合、速度制御手段を駆動させて車速を上記制限速度以内に収まるように制御する警報制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の制限速度認識装置を用いた速度制御装置。
上記速度制御手段は、燃料噴射制御とスロットル開度制御とブレーキ制御との少なくとも１つを実行させることで減速させることを特徴とする請求項９或いは１０記載の速度制御装置。