JP2007066305A - 路面標示認識システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両2から所定範囲内に検出対象となるカスレパターンに分類された路面標示が存在すると判定された場合(S2:YES)に、後方カメラ3によって撮像された画像から路面標示を認識する(S5)とともに、車両2から認識された路面標示に関連付けられた制御対象物までの距離を算出し(S7〜S10)、制御対象物までの距離が所定距離となったと判定された場合(S11:YES)に、関連付けられた制御対象物の種類に応じた走行の案内又は車両の制御を行う(S14)ように構成する。
【選択図】図10
Description
そして、そのような運転支援装置の中には、より正確なタイミングで必要な報知や車両の制御を行う為に、車両の全面にカメラ等の撮像手段を設け、撮像された画像に基づいて報知や車両の制御を行うものがあった。例えば、特開平2004−86363号公報には、自車両が走行する道路上に形成された一時停止線を、車両の前方に向けて設置されたCCDカメラにより撮像した画像データから検出し、検出結果に基づいて交差点での運転補助を実行する車両用運転補助装置について記載されている。
そのような路面標示に対してカメラで撮像した画像から路面標示の検出を行うこととすると、その外形を正しく把握することが困難であり、誤認識が生じる可能性が高かった。また、誤認識の可能性が高い路面標示を含めて全ての路面標示の検出を行うことは、装置の処理負荷が大きくなり、画像処理用の制御部を別途必要とすることとなっていた。それによって、装置全体が高価なシステムとなり、このようなカメラを用いた車両の制御装置の普及を妨げる結果となっていた。
尚、ここで「路面標示」とは、道路交通に対し、必要な案内、誘導、警戒、規制、指示等についてペイント類又は道路鋲又はこれに類するもの等を用い、一定の様式化された線及び文字、記号を路面に設置したものをいい、例えば、停止線や横断歩道等がある。
また、「路面標示の状態」とは、路面標示の外形やカスレ具合、ペイントの濃度、色などを含む。
また、必要性のある処理のみを行わせることによって、路面標示の検出における装置の処理負荷を最小限とすることが可能となる。従って、画像処理用の制御部を別途必要とすることなく、安価なシステムにより構成することが可能となる。
先ず、第1実施形態に係る運転支援装置1の概略構成について図1を用いて説明する。図1は第1実施形態に係る運転支援装置1の概略構成図である。
図1に示すように、第1実施形態に係る運転支援装置1は、車両2に対して設置された後方カメラ(撮像手段)3、ナビゲーション装置4、車両ECU5等で構成されている。
ナビゲーションECU(路面標示検出手段、標示情報抽出手段、標示状態判定手段、距離算出手段)6は、通常の経路探索及び経路案内の処理の他に、後方カメラ3で撮像した撮像画像から車両2が走行する路面に形成された路面標識を検出する検出処理、車両2から停止線や交差点、カーブ進入口等の制御対象物までの距離を検出した路面標示から間接的に算出する算出処理、算出された距離に基づいて車両2の駆動制御の指示及び経路の案内処理等を行う電子制御ユニットである。尚、ナビゲーションECU6の詳細な構成については後述する。
図2において、運転支援装置1の制御系は、ナビゲーション装置4と、車両ECU5を基本にして構成され、各制御手段に対して所定の周辺機器が接続されている。
また、ロケーション部52は、現在地検出部9から供給される各情報に基づいて、車両2の現在の絶対位置(緯度・経度)を検出する。更に、検出した現在位置と路面標示DB42に格納された情報から車両2の所定範囲(前方30m〜後方20m)内にペイントのカスレ状態が所定基準を満たす良好な状態の路面標示が存在するか否かを判定し、存在する場合には、後方カメラ3によって撮像した画像を取り込んで解析処理を行い、路面上の路面標示の検出及び認識を行う。また、撮像した画像から検出した路面標示と車両2との距離を算出し、更にその距離から路面標示に関連付けられた制御対象物までの距離を算出し、算出した距離に応じてブレーキアクチュエータ11、アクセルアクチュエータ12を制御して車両2の駆動制御を行い、又は液晶ディスプレイ7及びスピーカ8により走行の案内を行う。
更に、経路探索・案内処理部53は、目的地が設定された場合においてデータ記録部10に記憶されたノード点データや探索データに基づいて現在地から目的地までの経路探索を行うとともに、設定された誘導経路に従って液晶ディスプレイ7やスピーカ8を用いて経路の案内を行う。
例えば、パターン1は、大きなペイントのカスレが無く全体の形がはっきりと残っている状態のものが分類される。また、パターン2は、ペイントが欠落していたり、薄くなっているカスレ部分61が存在するものの外形は残っている状態のものが分類される。また、パターン3は、車両の進行方向に対して手前側にペイントが欠落していたり、薄くなっているカスレ部分61が存在する状態のものが分類される。また、パターン4は、車両の進行方向に対して奥側にペイントが欠落していたり、薄くなっているカスレ部分61が存在する状態のものが分類される。また、パターン5は、車両の進行方向に対して左側にペイントが欠落していたり、薄くなっているカスレ部分61が存在する状態のものが分類される。また、パターン6は、車両の進行方向に対して右側にペイントが欠落していたり、薄くなっているカスレ部分61が存在する状態のものが分類される。また、パターン7は、マンホールの蓋や道路の継ぎ目等による障害物62によってペイントの一部が欠落している状態のものが分類される。また、パターン8は、ペイントが欠落していたり、薄くなったりすることによって外形をとどめていない状態のものが分類される。
以下の具体例では、車両2が走行する路面65に形成された路面標示の内、特に制御対象物として停止線の路面標示69が対応付けられたカスレパターンがパターン1の「横断歩道有り」の路面標示60を撮像した場合を示すこととする。図6は路面標示60を撮像する車両2を示した俯瞰図、図7は路面標示60を撮像する車両2を示した側面図、図8は図6及び図7の状態における車両2の後方カメラ3によって撮像された撮像画像70を示した模式図である。
その場合には、距離D2から距離D1を減算することによって、路面標示60検出時点での車両2から制御対象物までの距離(D2−D1)を算出することが可能となる。また、ナビゲーションECU6はエンジンから一定走行距離毎に発生される車速パルスに基づいて距離センサ35により車両2の走行距離Sを算出する。そして、車両2から制御対象物までの距離(D2−D1)から走行距離Sを減算することによって、走行中の車両2から制御対象物までの距離(D2−D1−S)を算出することが可能となる。また、算出された「停止線」の路面標示69までの距離(D2−D1−S)に基づいてブレーキアクチュエータ11を制御することにより、停止線に沿って車両2が停止されるようにブレーキ圧を調整することが可能となる。
以上のように、直接制御対象物を認識することなく、後方カメラ3によって検出された路面標示から前方にある制御対象物までの距離を間接的に算出することにより、より早い段階で正確な制御対象物までの距離(D2−D1−S)を算出することが可能となる。そして、算出された正確な制御対象物までの距離(D2−D1−S)に基づいて適切な車両の制御や、より的確なタイミングでの走行案内ができる。
一方、パターン8のカスレパターンに分類されている路面標示に関してはカスレによって外形の正しい検出ができない認識が困難な路面標示であり、後方カメラ3による検出対象としない路面標示であると判定される。尚、このS4が標示状態判定手段の処理に相当する。
具体的には、先ず、NTSCのようなアナログ通信手段や、i−linkのようなデジタル通信手段を用いて後方カメラ3で撮像した映像を入力し、jpeg、mpeg等のデジタル画像フォーマットに変換する。次に、路面標示が一般に白線又は黄線であることを用いて、撮像画像中の路面標示が描かれた路面と他の路面を輝度差に基づいて輝度補正を行う。その後、対象となる路面標示を画像から分離する2値化処理、歪みを補正する幾何学処理、画像の雑音を除去する平滑化処理等を行い、路面標示と他の路面との境界線及び測定開始点を検出する。
その後、検出された境界線及び特定された測定開始点の配置から検出された路面標示の種類を特定し、更には特定された路面標示の種類が前記S2で自車の所定範囲に存在すると判定された路面標示の種類と一致するか否かを判定する。
例えば、図6に示すようにカスレパターン1に分類された「横断歩道有り」の路面標示60が車両2の周囲に位置する路面表示として認識された場合には、測定開始点60Aが先ず距離測定の起点として選択され、路面標示の境界線に基づいて検出される。但し、測定開始点60Aが砂や水溜り等の障害物によって検出できない場合には、測定開始点60B、60C、60Dの優先順で他の測定開始点が選択され、検出される。
また、図11に示すようにカスレパターン4に分類された「横断歩道有り」の路面標示60が車両2の周囲に位置する路面表示として認識された場合には、測定開始点60Bが先ず距離測定の起点として選択され、路面標示の境界線に基づいて検出される。但し、測定開始点60Bが砂や水溜り等の障害物によって検出できない場合には、測定開始点60Dが選択され、検出される。
また、制御対象物として「交差点」が対応付けられていた場合には、該当する交差点のノードとの距離が10mとなった時点で設定された誘導経路に従って経路案内を行う。例えば、左折を示す案内表示を液晶ディスプレイ7に表示させ、「次の交差点を左折して下さい。」の案内音声をスピーカ8から出力する。
また、制御対象物として「コーナ」が対応付けられていた場合には、該当するコーナ開始点のノードとの距離が50mとなった時点でコーナ進入前に地図DB41に記録されたコーナのRに対する最適な速度(例えば、R30で40km/h)となるようにブレーキアクチュエータ11及びアクセルアクチュエータ12を制御して加速、減速制御を行う。
更に、検出することが困難なカスレパターンに分類された路面標示を予め検出対象から外すことができ、路面標示の認識における誤認識率を低下させ、一方で必要性のある処理のみを行わせることによってナビゲーションECU6の処理負荷を低減させることが可能となる。従って、本来のナビゲーション装置4が有するナビゲーション機能の処理と並行して処理をすることも可能であり、また、画像処理用の制御部を別途必要とすることなく、安価なシステムにより構成することが可能となる。
更に、分類されるカスレパターン毎に設定された測定開始点に基づいて適当な測定開始点を選択し、車両2から最も進行方向側にある測定開始点(図4及び図5の「横断歩道有り」の路面標示60では測定開始点60A)までの距離を算出するので、路面標示のカスレの少ない部分を距離測定の起点とすることが可能であり、距離測定の精度を向上させることができる。
次に、第2実施形態に係る運転支援装置について図13乃至図15に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図1乃至図12の第1実施形態に係る運転支援装置1の構成と同一符号は、前記第1実施形態に係る運転支援装置1等の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。
そして、第2実施形態に係る運転支援装置では、路面標示として特に高速道路の本線と取り付け道の接続部(分岐点、合流点)に位置する太い破線からなる車線境界線を検出し、制御対象物に対する制御を行う。
例えば、パターン1は、大きなペイントのカスレが無く矩形の枠が完全に残っていて、内部もペイントが均一である状態のものが分類される。また、パターン2は、矩形の枠は完全に残っているものの、内部のペイントにむらのある状態のものが分類される。また、パターン3は、ペイントが欠落していたり、薄くなっているカスレ部分81が存在し、短形の枠が一部欠けている状態のものが分類される。また、パターン4は、ペイントが欠落していたり、薄くなったりすることによって外形をとどめておらず太い破線に見えない状態のものが分類される。更に、パターン5は、破線のペイントの長さ方向に亀裂82が入ることにより左右に分割され、2重線に見える状態のものが分類される。
一方、パターン3とパターン4のカスレパターンに分類されている路面標示に関してはカスレによって外形の正しい検出ができない認識が困難な路面標示であり、後方カメラ3による検出対象としない路面標示であると判定される。
更に、パターン5のカスレパターンに分類されている路面標示に関してはカスレによって2重線に誤認識される可能性の高い路面標示であり、後述のように2重線が認識された場合であっても一定条件を満たした場合には太い破線が認識されたと置き換えて検出する処理を行う路面標示であると判定される。尚、このS104が標示状態判定手段の処理に相当する。
そして、読み出された「太い破線」の路面標示87が図15に示すようにペイントの消失しているカスレパターン4に分類される「太い破線」の路面標示であった場合には、その後に後方カメラ3で撮像した画像に基づく路面標示87の画像認識処理(S105)を行わないようにする。
具体的には、先ず、NTSCのようなアナログ通信手段や、i−linkのようなデジタル通信手段を用いて後方カメラ3で撮像した映像を入力し、jpeg、mpeg等のデジタル画像フォーマットに変換する。次に、路面標示が一般に白線又は黄線であることを用いて、撮像画像中の路面標示が描かれた路面と他の路面を輝度差に基づいて輝度補正を行う。その後、対象となる路面標示を画像から分離する2値化処理、歪みを補正する幾何学処理、画像の雑音を除去する平滑化処理等を行い、路面標示と他の路面との境界線を検出する。その後、検出された境界線の形状から検出された路面標示の種類を特定する。尚、上記S105が画像認識手段の処理に相当する。
そして、読み出された「太い破線」の路面標示93が図16に示すようにペイントが長さ方向に分割されたカスレパターン5に分類される「太い破線」の路面標示であった場合には、車両2の所定範囲内(例えば、車両2の前方30m〜後方20m)に他の2重線を備えた路面標示が無いことを条件として、その後に後方カメラ3で撮像した画像に基づく路面標示93の画像認識処理が行われた際に、2重線が認識されたとしても「太い破線」の路面標示93が認識されたものとして処理する。その結果、2重線に分割されていたとしても「太い破線」の路面標示93を正確に検出することが可能となる。尚、以上のS101〜S108が路面標示検出手段の処理に相当する。
S111でナビゲーションECU6は、後方カメラ3によって検出され、且つ跨いだと判定された「太い破線」の路面標示80に関連付けられた制御対象物までの距離(路面標示DB42に記憶されている)に基づいて、車両2から検出された路面標示に関連付けられた制御対象物までの距離を算出する。そして、一定走行距離毎に発生される車速パルスに基づいて距離センサ35により路面標示を跨いだ地点からの車両2の走行距離を算出し、走行中の車両2から制御対象物までの残距離を算出する。
また、制御対象物として「交差点」が対応付けられていた場合には、該当する交差点のノードとの距離が10mとなった時点で設定された誘導経路に従って経路案内を行う。例えば、左折を示す案内表示を液晶ディスプレイ7に表示させ、「次の交差点を左折して下さい。」の案内音声をスピーカ8から出力する。
また、制御対象物として「コーナ」が対応付けられていた場合には、該当するコーナ開始点のノードとの距離が50mとなった時点でコーナ進入前に地図DB41に記録されたコーナのRに対する最適な速度(例えば、R30で40km/h)となるようにブレーキアクチュエータ11及びアクセルアクチュエータ12を制御して加速、減速制御を行う。
更に、検出することが困難なカスレパターンに分類された路面標示を予め検出対象から外すことができ、路面標示の認識における誤認識率を低下させ、一方で必要性のある処理のみを行わせることによってナビゲーションECU6の処理負荷を低減させることが可能となる。従って、本来のナビゲーション装置4が有するナビゲーション機能の処理と並行して処理をすることも可能であり、また、画像処理用の制御部を別途必要とすることなく、安価なシステムにより構成することが可能となる。
また、特に、パターン5に分類される破線のペイントの長さ方向に亀裂82が入ることにより分割され、2重線に見える状態の「太い破線」の路面標示80が存在すると判定された場合には(S102:YES)、その後の画像認識処理(S105)において2重線が認識された場合に自車周辺に2重線を備えた路面標示が無いことを条件として太い破線が認識されたと置き換えて「太い破線」の路面標示80を検出したと取り扱う。それによって、ペイントが剥がれる等して2重線に分割されてしまった路面標示においても、正しい種類の路面標示として検出することが可能となる。その結果、ペイントが剥がれて2重線へと分割され易い車線境界線の路面標示に対しても少しでも多くの路面標示を検出対象とすることができ、検出結果を用いた運転の支援や情報開示など様々なサービスを提供することが可能となる。
次に、第3実施形態に係る運転支援装置100について図17に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図1乃至図12の第1実施形態に係る運転支援装置1の構成と同一符号は、前記第1実施形態に係る運転支援装置1等の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。
ただし、第1実施形態に係る運転支援装置1が、撮像手段として後方環境を撮像する後方カメラ3を設け、後方カメラによって撮像した画像に基づいて路面標示の認識を行い、制御対象物に対する制御を行っていたのに対し、第3実施形態に係る運転支援装置100では、撮像手段として後方カメラ3のほかに車両2の前方環境を撮像する前方カメラ101を設け、後方カメラ3に加えて前方カメラ101で撮像した画像に基づいて路面標示の認識を行い、制御対象物に対する制御を行う点で前記第1実施形態に係る運転支援装置1と異なっている。
図17に示すように、第3実施形態に係る運転支援装置1は、車両2に対して設置された前方カメラ101、後方カメラ3、ナビゲーション装置4、車両ECU5等で構成されている。
また、前方カメラ101によって撮像した車両2の前方環境の画像の画像解析に基づいて、現在の車両2の周囲状況に応じたより的確な走行案内や車両の駆動制御を行うことが可能となる。更に、予め前方カメラ101によって路面標示を認識させることにより、視野が狭い後方カメラ3を用いた場合であっても路面標示の認識率を向上させることが可能となる。
例えば、第1実施形態乃至第3実施形態では、制御対象物が停止線、交差点、コーナ進入口である場合について説明したが、制御対象物は上記のものに限られること無く、例えば、横断歩道等の路面標示の他、インターチェンジ等の施設であっても良い。
2 車両
3 後方カメラ
5 車両ECU
6 ナビゲーションECU
7 液晶ディスプレイ
8 スピーカ
9 現在地検出部
11 ブレーキアクチュエータ
12 アクセルアクチュエータ
42 路面標示DB
Claims (5)
- 車両に配置され、車両の周辺を撮像する撮像手段と、
路面に形成された路面標示の状態を記憶した標示状態記憶手段と、
前記撮像手段により撮像した画像に基づいて、前記車両が走行する路面に形成された路面標示の内、所定の基準を満たした状態を有する路面標示に対する検出を行う路面標示検出手段と、を有することを特徴とする路面標示認識システム。 - 路面に形成された路面標示の位置情報を記憶した標示位置記憶手段と、
車両の現在地を検出する現在地検出手段と、を有し、
前記路面標示検出手段は、
前記現在地検出手段の検出結果と前記標示位置記憶手段に記憶された位置情報とに基づいて、車両の現在地から所定範囲内に位置する路面標示の情報を前記標示状態記憶手段から抽出する標示情報抽出手段と、
前記標示情報抽出手段によって情報が抽出された路面標示が所定の基準を満たした状態を有する路面標示であるか否かを判定する標示状態判定手段と、を備え、
前記標示状態判定手段によって条件を満たした路面標示が存在すると判定された場合に路面標示の検出を行うことを特徴とする請求項1に記載の路面標示認識システム。 - 前記路面標示検出手段によって検出された路面標示と車両との距離を算出する距離算出手段を有し、
前記路面標示は前記距離算出手段によって距離を算出する際に用いる測定開始点を複数箇所に備え、
前記距離算出手段は前記複数の測定開始点の内、前記路面標示検出手段によって検出された路面標示の状態に基づいて選択された所定の測定開始点から車両までの距離を算出することにより路面標示と車両との距離を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の路面標示認識システム。 - 前記所定の基準を満たした状態を有する路面標示は高速道路の本線と取り付け道の接続部に位置する車線境界線の路面標示であって、前記車線境界線が長さ方向に分割された状態にあることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の路面標示システム。
- 路面に形成された路面標示の位置情報を記憶した標示位置記憶手段と、
車両の現在地を検出する現在地検出手段と、を有し、
前記路面標示検出手段は、
前記現在地検出手段の検出結果と前記標示位置記憶手段に記憶された位置情報とに基づいて、車両の現在地から所定範囲内に位置する路面標示の情報を前記標示状態記憶手段から抽出する標示情報抽出手段と、
前記撮像手段により撮像した画像に基づいて路面上に形成された路面標示の形状を認識する画像認識手段と、を備え、
前記画像認識手段によって所定間隔で並行する2重線が路面上に形成されていると認識された場合であって、前記標示情報抽出手段により2重線を備えた路面標示が抽出されなかった場合に、前記2重線を前記車線境界線の路面標示の一部又は全部として検出することを特徴とする請求項4に記載の路面標示システム。
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