JP2005329765A - 走行路認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行路の態様に応じて適切な走行路の認識が行える走行路認識装置を提供すること。
【解決手段】走行路２０の態様に応じて走行路パラメータ適否判断に用いる適否判断しきい値を設定し（Ｓ１６）、撮影画像１１における白線３０の位置情報に基づいて走行路２０に関するパラメータを推定し（Ｓ１８）、推定されたパラメータが適正なパラメータであるか否かを適否判断しきい値を用いて判断する（Ｓ２０）。これにより、単線レーンマーカの道路などレーンマーカを検出しやすくパラメータを正確に推定しやすい走行路では適否判断しきい値を厳しい値に設定し、複合線レーンマーカの道路などレーンマーカを検出しにくくパラメータを正確に推定しくにい走行路では適否判断しきい値を緩い値に設定することができる。従って、走行路の態様に応じて適切なしきい値が設定でき、走行路のパラメータを精度よく推定でき、適切な走行路の認識が行える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両が走行する走行路における走行路パラメータを推定する走行路認識装置に関するものである。

従来、走行路パラメータを推定する装置として、特開２００２−１９７４４４号公報に記載されるように、車両の走行路を撮影した撮像画像上に複数のレーンマーカ候補点を設定し、それらのレーンマーカ候補点の座標値に基づいて走行路のパラメータを算出するものが知られている。この装置は、走行路のパラメータから予測される予測候補点とレーンマーカ候補点との偏差に基づいて、撮像画像がレーンマーカを検出できる画像である否かを判断し、レーンマーカを検出できる画像でないと判断したときにパラメータの更新を行わず前回値を用いて走行路を認識しようとするものである。
特開２００２−１９７４４４号公報

しかしながら、この装置にあっては、適切な走行路の認識が行えないという問題点がある。例えば、撮像画像がレーンマーカを検出できる画像である否かを判断する際の判断基準値となるしきい値が厳しく設定されていると、撮影画像の多くがレーンマーカを検出でない画像と判断されることとなり、走行路の検出自体が行えないという状況が頻繁に起こってしまう。一方、しきい値が緩く設定されると、レーンマーカを誤って検出する場合が増え、精度の高い走行路認識が行えない。このため、このあたりのバランスを調整したしきい値を設定することが考えられる。ところが、高速道路などレーンマーカが検出しやすい走行路では、しきい値が緩すぎるおそれがある。一方、一般道や多重線のレーンマーカを表示した道路などではレーンマーカが正確に検出しにくく、しきい値が厳しすぎるおそれがあり、適切な走行路の認識が困難となる。

そこで本発明は、車両の走行路の態様に応じて適切な走行路の認識が行える走行路認識装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る走行路認識装置は、車両の周囲を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された撮影画像におけるレーンマーカ情報に基づいて前記走行路に関するパラメータを推定するパラメータ推定手段と、前記パラメータ推定手段により推定されたパラメータが適正なパラメータであるか否かを判断するパラメータ適否判断手段と、現在車両が走行する走行路の態様を検出する走行路態様検出手段と、前記走行路態様検出手段により検出された前記走行路の態様に応じて前記パラメータ適否判断に用いる適否判断しきい値を設定するしきい値設定手段とを備えて構成されている。

この発明によれば、走行路の態様に応じてパラメータ適否判断に用いられる適否判断しきい値を設定することにより、単線レーンマーカの道路や高速道路などレーンマーカを検出しやすい走行路では適否判断しきい値を厳しい値に設定し、複合線レーンマーカの道路や一般道路などレーンマーカを検出しにくい走行路では適否判断しきい値を緩い値に設定することができる。これにより、走行路の態様に応じて適切なしきい値が設定でき、走行路のパラメータを精度よく推定でき、適切な走行路の認識が行える。

また本発明に係る走行路認識装置は、前記走行路態様検出手段が前記走行路の態様として前記走行路におけるレーンマーカの線種を検出し、前記しきい値設定手段が前記レーンマーカが複合線である場合、前記レーンマーカが単線である場合に比べて前記適否判断しきい値を緩く（適正なパラメータと判断されやすくなる値に）設定することを特徴とする。

また本発明に係る走行路認識装置は、前記走行路態様検出手段が前記走行路の態様として前記走行路におけるレーンマーカの線種を検出し、前記しきい値設定手段が前記レーンマーカが破線である場合、前記レーンマーカが実線である場合に比べて前記適否判断しきい値を緩く（適正なパラメータと判断されやすくなる値に）設定することを特徴とする。

これらの発明によれば、レーンマーカが複合線である場合に単線である場合に比べて適否判断しきい値を緩く設定し、またレーンマーカが破線である場合に実線である場合に比べて適否判断しきい値を緩く設定する。これにより、レーンマーカが複合線や破線である場合には、適正なパラメータとして判断されやすくなり、不適なパラメータとして頻繁にキャンセルされ走行路のパラメータが取得できないという事態を防止できる。また、レーンマーカが単線や実線である場合には厳しい適否判断しきい値を設定することにより、パラメータの誤推定を防止して精度よく走行路パラメータを推定でき、適切な走行路認識が可能となる。

また本発明に係る走行路認識装置は、前記走行路態様検出手段が前記走行路の態様として前記走行路における曲率を検出し、前記しきい値設定手段が前記走行路が所定の曲率以上である場合、前記走行路が所定の曲率以上でない場合に比べて前記適否判断しきい値を緩く（適正なパラメータと判断されやすくなる値に）設定することを特徴とする。

この発明によれば、走行路が所定の曲率以上である場合にそうでない場合に比べて適否判断しきい値を緩く設定する。これにより、走行路が所定の曲率以上である場合には、適正なパラメータとして判断されやすくなり、不適なパラメータとして頻繁にキャンセルされ走行路のパラメータが取得できないという事態を防止できる。また、走行路が所定の曲率以上でない場合には厳しい適否判断しきい値を設定することにより、パラメータの誤推定を防止して精度よく走行路パラメータを推定でき、適切な走行路認識が可能となる。

また本発明に係る走行路認識装置は、前記走行路態様検出手段が前記走行路の態様として前記走行路の種類を検出し、前記しきい値設定手段が前記走行路が高速道路又は自動車専用道路である場合、前記走行路が高速道路又は自動車専用道路でない場合に比べて前記適否判断しきい値を厳しく（適正なパラメータと判断されにくくなる値に）設定すること
を特徴とする。

この発明によれば、走行路が高速道路又は自動車専用道路である場合にそうでない場合に比べて適否判断しきい値を厳しく設定する。これにより、走行路が高速道路又は自動車専用道路である場合には、適正なパラメータとして判断されにくくなり、道路の分岐、車線の減少又は料金所の手前など道路状態が変化した場合には不適なパラメータとしてそのパラメータを適切にキャンセルして走行路パラメータを精度よく推定できる。従って、適切な走行路認識が可能となる。

また本発明に係る走行路認識装置において、前記パラメータ適否判断手段により推定されたパラメータが適正なパラメータでないと判断された場合に、前回推定されたパラメータを設定するパラメータ設定手段を備えることが好ましい。

本発明によれば、車両の走行路の態様に応じて適切な走行路の認識が行える。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係る走行路認識装置の構成概要図である。

図１に示すように、本実施形態に係る走行路認識装置１は、車両５に搭載される装置であって、車両５が走行する走行路２０における走行路パラメータを推定するものである。

走行路認識装置１には、撮像部２が設けられている。撮像部２は、車両の周囲を撮像する撮像手段として機能するものであり、例えば車両５の前方を撮影するように設置される。この撮像部２としては、例えばＣ−ＭＯＳカメラが用いられる。

撮像部２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３に接続されている。ＥＣＵ３は、装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。ＥＣＵ３は、撮像部２から撮像画像を入力して画像処理する。そして、ＥＣＵ３は、走行路のパラメータを推定するパラメータ推定手段、そのパラメータの適否を判断するパラメータ適否判断手段、パラメータ適否判断に用いる適否判断しきい値を設定するしきい値設定手段として機能する。

この走行路認識装置１は、好適には、操舵制御システムの一部として用いられる。走行路認識装置１により推定される走行路パラメータに基づいて車両５の自動操舵制御が行われる。例えば、運転者のハンドル操作に不備があるときにはそれを補うように操舵制御を行い、安全な車両走行を確保する。

次に本実施形態に係る走行路認識装置の動作について説明する。

図２は、本実施形態に係る走行路認識装置の動作を示すフローチャートである。図３〜４は、図２の制御処理における画像処理の説明図である。図２における制御処理は、ＥＣＵ３により予め設定された所定周期で繰り返し実行される。

まず、図２のＳ１０に示すように、撮影画像の読み込みが行われる。この撮影画像の読み込みは、撮像部２により撮影された撮影画像をＥＣＵ３に入力し、その撮影画像信号をデジタル画像データとして読み込むことによって行われる。その際、図３に示すように、撮影画像１１は、車両が走行路２０に沿って走行する場合、走行路２０が上下方向に向くように表示される。走行路２０には、レーンマーカである白線３０、３０が設けられている。

そして、図２のＳ１２に移行し、レーンマーカ検出処理が行われる。レーンマーカ検出処理は、撮影画像１１を画像処理することにより、走行路２０の白線３０、３０の位置を検出する処理である。例えば、撮影画像１１内に所定のレーンマーカ検出ウインドウを設定し、その検出ウインドウ内についてエッジ処理などを行って白線３０の候補部を抽出する。

そして、図４に示すように、白線３０、３０に沿って所定の間隔で配置されるレーンマーカ候補点３１を抽出して、白線３０の位置を検出する。このとき、レーンマーカ候補点３１としては、例えば左右の白線３０に対しそれぞれ５つずつ検出される。レーンマーカ候補点３１は、撮影画像１１においてＸＹ軸の座標点として位置が特定される。

次に、図２のＳ１４に移行し、走行路態様検出処理が行われる。この走行路態様検出処理は、走行路２０の態様を検出する処理であり、例えば走行路２０におけるレーンマーカの種類の検出を行う。この道路態様検出処理は、撮影画像１１を画像処理することにより、白線３０の種類を検出して行われる。図４の場合、検出された白線３０が破線でなく実線であると判断される。

そして、図２のＳ１６に移行し、パラメータ適否判断のしきい値設定処理が行われる。このしきい値設定処理は、走行路態様検出処理により検出された走行路２０の態様に応じてパラメータ適否判断における適否判断しきい値を設定する処理である。適否判断しきい値は、推定される走行路２０のパラメータの適否を判断する上で用いられる判断基準値である。

しきい値設定処理は、走行路２０におけるレーンマーカの線種に応じて適否判断しきい値を設定する。例えば、レーンマーカである白線３０が複合線である場合、白線３０が単線である場合に比べて適否判断しきい値を緩く設定する。すなわち、白線３０が複合線である場合、白線３０が単線である場合に比べて適否判断しきい値を適正なパラメータと判断されやすくなる値に設定する。

具体的に説明すると、レーンマーカ候補点３１の座標データに基づいて走行路パラメータとして、車両の車幅方向における車線（走行レーン）中心からのオフセット量（ズレ量）、車線に対する車両のヨー角、車線幅（レーン幅）、車線のカーブ曲率及び車両のピッチ角変動量の五つの走行路パラメータが推定される場合、これらの各走行路パラメータに対して下限しきい値、上限しきい値、最大変動量しきい値の適否判断しきい値がそれぞれ設定される。

その際、レーンマーカである白線３０が複合線である場合、白線３０が単線である場合に比べて、下限しきい値が小さい値に設定され、上限しきい値が大きい値に設定され、最大変動量しきい値が大きい値に設定される。これにより、適否判断しきい値を緩くなり、推定されたパラメータが頻繁に不適とされることが防止される。

一方、白線３０が単線である場合、白線３０が複合線である場合に比べて適否判断しきい値が厳しく設定される。すなわち、白線３０が単線である場合、白線３０が複合線である場合に比べて適否判断しきい値が適正なパラメータと判断されにくくなる値に設定する。具体的に説明すると、白線３０が単線である場合、白線３０が複合線である場合に比べて下限しきい値が大きい値に設定され、上限しきい値が小さい値に設定され、最大変動量しきい値が小さい値に設定される。これにより、適否判断しきい値を厳しくなり、推定された走行路パラメータが適正なパラメータと判断される範囲が狭くなって、走行路パラメータの誤認識を防止できる。

なお、ここで、「複合線」とは、複数の線からなるレーンマーカを意味し、例えば二本の実線からなるもの、三本の実線からなるもの、一本の実線と一本の破線からなるもの、一本の実線の両側に破線状の視線誘導線を有するもの、一本の破線の両側に実線を有するものなどが該当する。これに対し、「単線」とは、一本の線からなるレーンマーカを意味し、例えば一本の実線からなるもの、一本の破線からなるものなどが該当する。

また、このしきい値設定処理では、走行路２０の態様が変化した場合には、変化した走行路２０の態様に応じて適否判断しきい値が変更される。

そして、Ｓ１８に移行し、走行路パラメータの推定処理が行われる。この走行路パラメータ推定処理は、レーンマーカ候補点３１の座標データ（レーンマーカの位置情報）に基づいて走行路パラメータを推定する処理であり、走行路パラメータとしては、例えば、車両の車幅方向における車線中心からのオフセット量（ズレ量）、車線に対する車両のヨー角、車線幅、車線のカーブ曲率及び車両のピッチ角変動量の五つの走行路パラメータが推定される。

このパラメータ推定手法としては、走行路パラメータを推定できるものであればいずれの手法を用いてもよい。例えば、レーンマーカ候補点３１の座標データに基づいてカルマンフィルタを用いて車両の車幅方向における車線中心からのオフセット量、車線に対する車両のヨー角、車線幅、車線のカーブ曲率及び車両のピッチ角変動量が算出される。

なお、走行路パラメータは、これらの五つの全てを推定する場合に限られるものではなく、その一部を推定する場合、この五つのほかに異なるパラメータを推定する場合又はその他の走行路パラメータを推定する場合であってもよい。

そして、Ｓ２０に移行し、Ｓ１８にて推定された走行路パラメータが適正なものであるか否かが判断される。この判断処理は、Ｓ１６で設定された適否判断しきい値を用いて行われる。例えば、推定された走行路パラメータが下限しきい値以上である場合、上限しきい値以下である場合かつ推定された走行路パラメータの変動量が最大変動量しきい値以下である場合には、走行路パラメータが適正であると判断される。

一方、推定された走行路パラメータが下限しきい値を下回る場合、上限しきい値を上回る場合又は推定された走行路パラメータの変動量が最大変動量しきい値を上回る場合には、走行路パラメータが不適と判断される。

Ｓ２０にて推定された走行路パラメータが適正なものであると判断されたときには、走行路パラメータ確定処理が行われる（Ｓ２２）。この走行路パラメータ確定処理は、推定された走行路パラメータをそのまま走行路パラメータとしてセットする処理である。

一方、Ｓ２０にて推定された走行路パラメータが不適なものであると判断されたときには、パラメータリセット処理が行われる（Ｓ２４）。このパラメータリセット処理は、推定された走行路パラメータをそのまま走行路パラメータとしてセットせず、他のパラメータ値を走行路パラメータとしてセットする処理である。他のパラメータ値としては、例えば前回の走行路パラメータが用いられる。また、適正な値となる他のパラメータ値を用いてもよい。例えば、前回以前の所定回における走行路パラメータの平均値を用いてもよい。

以上のように、本実施形態に係る走行路認識装置１によれば、走行路２０の態様に応じてパラメータ適否判断に用いる適否判断しきい値を設定することにより、単線レーンマーカの道路などレーンマーカを検出しやすくパラメータを正確に推定しやすい走行路では適否判断しきい値を厳しい値に設定し、複合線レーンマーカの道路などレーンマーカを検出しにくくパラメータを正確に推定しにくい走行路では適否判断しきい値を緩い値に設定する。これにより、走行路の態様に応じて適切なしきい値が設定でき、走行路２０のパラメータを精度よく推定でき、適切な走行路２０の認識が行える。

また、レーンマーカが複合線である場合に単線である場合に比べて適否判断しきい値を緩く設定することにより、適正なパラメータとして判断されやすくなり、不適なパラメータとして頻繁にキャンセルされ走行路２０のパラメータが取得できないという事態を防止できる。また、レーンマーカが単線である場合には厳しい適否判断しきい値を設定することにより、パラメータの誤推定を防止して精度よく走行路パラメータを推定でき、適切な走行路２０の認識が行える。

ここで、図５、６に走行路パラメータとしてレーン幅を推定した際のレーンマーカのレーン幅の検出分布を示す。図５は単線レーンマーカについて検出されたレーン幅値の分布グラフであり、図６は複合線レーンマーカについて検出されたレーン幅値の分布グラフである。また、図７、８に走行路パラメータとしてレーン幅を推定した際のレーンマーカのレーン幅の検出推移を示す。図５は単線レーンマーカについて検出されたレーン幅値の推移グラフであり、図６は複合線レーンマーカについて検出されたレーン幅値の推移グラフである。

図５に示されるように、単線レーンマーカの場合は、ある一つの値にレーン幅値が集中する。一方、図６に示されるように、複合線レーンマーカの場合は、二つの値にレーン幅値が分散する。これは、複合線において外側の線と内側の線にそれぞれレーンマーカ候補点３１が設定されてしまった結果によるものと考えられる。

また、図７に示されるように、単線レーンマーカの場合は、ある一つの値近傍でレーン幅値が推移している。一方、図８に示されるように、複合線レーンマーカの場合は、時間の推移に伴いレーン幅値が移動し、二つの値をとる。これは、複合線において、初めは外側の線にレーンマーカ候補点３１が設定されていたが、その後に内側の線にレーンマーカ候補点３１が設定されてしまった結果によるものと考えられる。

このように、複合線の場合には、適否判断しきい値を緩く設定することにより、適正なパラメータとして判断され、不適なパラメータとして頻繁にキャンセルされ走行路２０のパラメータが取得できないという事態を防止することができる。

なお、上述した各実施形態では、走行路態様検出処理にて走行路２０の態様としてレーンマーカの線種を検出し、しきい値設定処理にてレーンマーカが複合線である場合にレーンマーカが単線である場合に比べて適否判断しきい値を緩く設定する場合について説明したが、本発明に係る走行路認識装置はそのようなものに限られるものではない。

例えば、走行路態様検出処理にて走行路２０の態様として走行路２０のレーンマーカが実線であるか破線であるかを検出し、しきい値設定処理として走行路２０のレーンマーカが破線である場合にレーンマーカが実線である場合に比べて適否判断しきい値を緩く（適正なパラメータと判断されやすくなる値に）設定するものであってもよい。この場合であっても、上述した実施形態に係る走行路認識装置と同様な作用効果が得られる。

また、走行路態様検出処理にて走行路２０の態様として走行路２０におけるカーブ曲率を検出し、しきい値設定処理として走行路２０が所定の曲率以上である場合に走行路が所定の曲率以上でない場合に比べて適否判断しきい値を緩く設定するものであってもよい。

この場合、走行路２０が所定の曲率以上である場合にそうでない場合に比べて適否判断しきい値を緩く設定されるため、走行路２０が所定の曲率以上である場合には、適正なパラメータとして判断されやすくなり、不適なパラメータとして頻繁にキャンセルされ走行路２０のパラメータが取得できないという事態を防止できる。また、走行路２０が所定の曲率以上でない場合には厳しい適否判断しきい値を設定することにより、パラメータの誤推定を防止して精度よく走行路パラメータを推定でき、適切な走行路２０の認識が行える。なお、カーブ曲率の検出は、撮影画像１１の画像処理に基づくものでもよいが、ナビゲーションシステムの地図情報に基づいて検出するものであってもよい。

また、走行路態様検出処理にて走行路２０の態様として走行路２０の種類を検出し、しきい値設定処理として走行路２０が高速道路又は自動車専用道路である場合に走行路が高速道路又は自動車専用道路でない場合に比べて適否判断しきい値を厳しく（適正なパラメータと判断されにくくなる値に）設定するものであってもよい。

この場合、走行路２０が高速道路又は自動車専用道路である場合にそうでない場合に比べて適否判断しきい値を厳しく設定することにより、走行路２０が高速道路又は自動車専用道路である場合には、適正なパラメータとして判断されにくくなるが、道路の分岐、車線の減少又は料金所の手前など道路状態が変化した場合には不適なパラメータとしてそのパラメータを適切にキャンセルして走行路パラメータを精度よく推定できる。従って、適切な走行路２０の認識が行える。なお、走行路２０の種類の検出は、撮影画像１１の画像処理に基づくものでもよいが、ナビゲーションシステムの地図情報に基づいて検出するものであってもよい。

本発明の実施形態に係る走行路認識装置の構成概略図である。 図１の走行路認識装置の動作を示すフローチャートである。 図２のフローチャートの制御処理における撮影画像の説明図である。 図２のフローチャートの制御処理内容の説明図である。 図１の走行路認識装置にて検出されるレーン幅値分布の説明図である。 図１の走行路認識装置にて検出されるレーン幅値分布の説明図である。 図１の走行路認識装置にて検出されるレーン幅値推移の説明図である。 図１の走行路認識装置にて検出されるレーン幅値推移の説明図である。

符号の説明

１…走行路認識装置、２…撮像部、３…ＥＣＵ、５…車両、１１…撮影画像、２０…走行路、３０…白線、３１…レーンマーカ候補点。

Claims (6)

1. 車両の周囲を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された撮影画像におけるレーンマーカ情報に基づいて前記走行路に関するパラメータを推定するパラメータ推定手段と、
   前記パラメータ推定手段により推定されたパラメータが適正なパラメータであるか否かを判断するパラメータ適否判断手段と、
   現在車両が走行する走行路の態様を検出する走行路態様検出手段と、
   前記走行路態様検出手段により検出された前記走行路の態様に応じて前記パラメータ適否判断に用いる適否判断しきい値を設定するしきい値設定手段と、
   を備えた走行路認識装置。
2. 前記走行路態様検出手段は、前記走行路の態様として前記走行路におけるレーンマーカの線種を検出し、
   前記しきい値設定手段は、前記レーンマーカが複合線である場合、前記レーンマーカが単線である場合に比べて前記適否判断しきい値を緩く設定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の走行路認識装置。
3. 前記走行路態様検出手段は、前記走行路の態様として前記走行路におけるレーンマーカの線種を検出し、
   前記しきい値設定手段は、前記レーンマーカが破線である場合、前記レーンマーカが実線である場合に比べて前記適否判断しきい値を緩く設定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の走行路認識装置。
4. 前記走行路態様検出手段は、前記走行路の態様として前記走行路における曲率を検出し、
   前記しきい値設定手段は、前記走行路が所定の曲率以上である場合、前記走行路が所定の曲率以上でない場合に比べて前記適否判断しきい値を緩く設定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の走行路認識装置。
5. 前記走行路態様検出手段は、前記走行路の態様として前記走行路の種類を検出し、
   前記しきい値設定手段は、前記走行路が高速道路又は自動車専用道路である場合、前記走行路が高速道路又は自動車専用道路でない場合に比べて前記適否判断しきい値を厳しく設定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の走行路認識装置。
6. 前記パラメータ適否判断手段により推定されたパラメータが適正なパラメータでないと判断された場合に、前回推定されたパラメータを設定するパラメータ設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走行路認識装置。

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