JP2008287572A - 車両運転支援システム、運転支援装置、車両及び車両運転支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】交差点手前の停止線で車両を安全かつ正確に停止させることができる車両運転支援システム、運転支援装置、車両及び車両運転支援方法を提供する。
【解決手段】運転支援装置は、路上装置２２との交信地点で停止線までの距離を修正するとともに、距離計の誤差範囲を修正する。運転支援装置は、停止線までの距離及び誤差範囲に基づいて、停止線が存在すると推定される距離範囲を算出し、算出した距離範囲、停止線の形状などに基づいて、停止線の検知範囲を求め、検知範囲を撮像画像上の座標に変換することにより検索領域を特定する。運転支援装置は、特定した検索領域を検索して、停止線の位置を検出し、車両の運転を支援する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の運転支援に関し、特に交差点手前の停止線で車両を安全かつ正確に停止させる車両運転支援システム、該車両運転支援システムを構成する運転支援装置、該運転支援装置を搭載した車両及び車両運転支援方法に関する。

車両の安全運転支援には、走行中の車両を減速させて停止させる停止制御に関する技術、信号の切り替え時間を考慮したジレンマ制御に関する技術、車両の位置を検出する技術など多くの技術が適用されている。

例えば、交差点手前の停止線で車両を停止させるために、カメラから得られた画像に基づいて停止線を検出し、車両の速度又は加減速度の情報により車両の走行制御を行って停止線で車両を停止させる技術が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

また、交差点の位置情報を含む地図データ、並びに自車両の位置及び方位の演算結果に基づいて車両の交差点への接近を検出するとともに、カメラ画像により停止線を検出し、両者の検出結果に基づいて交差点での運転補助を行う車両用運転補助装置が開示されている（特許文献３参照）。

また、道路幅員データ、停止線幅データを地図データに含めて記憶しておき、自車両の進行方向前方の路面及び道路近傍の画像から横幅方向及び前後幅方向の画像認識を行うことにより停止線を検知する車両用停止線検出装置が開示されている（特許文献４参照）。

一方、ナビゲーションで広く利用されている車両の位置を検出する方法として、自立航法、衛星航法、地図マッチング法、ハイブリッド航法などがある。自立航法は、距離センサ、方位センサ又は角速度センサなど用い、例えば、経緯度座標系を基にした直交座標系に対する車両の走行の方位角と単位時間当たりの走行距離に基づいて、逐次車両位置を算出するものであるが、道路との整合性は考慮されておらず、走行距離の増加に応じて車両位置の誤差が累積するという問題がある。

また、衛星航法は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いるものであり、検出される位置には、１０〜２０ｍ程度の誤差を含む。ＧＰＳを用いるため、距離センサ、方位センサ又は角速度センサ等の車載のセンサは不要である。しかし、高架下の道路、建物に挟まれた道路、山道、街路樹等で覆われた道路では、所定数のＧＰＳ衛星から電波を受信することができず、検出精度が大きく劣化するという問題がある。

また、地図マッチング法は、自立航法による走行軌跡と道路地図との整合性（マッチング）を考慮して車両の位置を検出するものである。すなわち、自立航法による軌跡と、道路地図データとを比較して相関をとりながら、走行していると考えられる複数の道路候補の中から、最も確からしい道路を選定してゆく。そして、候補となる道路が１本に限定された時点で、自立航法により得られた車両の走行軌跡を道路に合致させる。しかし、限定した道路が間違っている場合、それ以降の位置検出が不能になるという問題がある。

また、ハイブリッド航法は、衛星航法と地図マッチング法とを組み合わせたものであり、自立航法と衛星航法の誤差を勘案しながら、合理的に車両の位置を推定し、走行している道路を特定するものである。ハイブリッド航法では、例えば、通常時には、地図マッチング法を用いて車両の位置を検出する。地図マッチング法で車両の位置が検出不能に陥った場合、衛星航法により車両の位置、方位を検出して車両の位置を推定し、道路地図データとの整合性を考慮して車両の位置を検出するものである。ハイブリッド航法を用いれば、特殊な場合を除けば、車両が走行している道路を間違う可能性は殆どなく、道路方向の位置精度も、平均的には１０ｍ程度の誤差範囲内であり、道路案内目的のナビゲーションという目的であれば、実用上殆ど問題ない精度レベルである。
特開２００２−１９０１００号公報 特開２００６−１５１０１４号公報 特開２００４−８６３６３号公報 特開２００４−２９５５９７号公報

しかしながら、従来の車両位置検出方法にあっては、検出精度が平均的に１０ｍ程度の誤差を有するため、交差点付近での交通事故を未然に防止する事態が生じた場合に、車両の位置を検出して停止線手前で停止させようとしたときでも、車両が停止線を越えて停止して横断歩道に進入してしまい、横断している歩行者に危害を与える恐れがある。車両の安全運転支援という目的には、車両位置の検出精度として、少なくとも誤差が１ｍ程度以内である必要があると考えられるものの、従来の車両位置検出方式では対応できないという問題があった。

また、特許文献１及び特許文献２の技術では、車両が停止線に接近しない限り停止線を検出することができない。このため、停止線を検出できた時点では、車両は停止線付近に到達しているため、車両を停止線で停止させるための時間的余裕が十分でなく、車両を安全に停止させることができないおそれがある。また、停止線の位置情報が事前に把握できないため、カメラ画像により常時停止線の検出処理を行う必要があり、停止線でないものを停止線と誤って検出する確率が大きくなるという問題がある。特に、二輪車用の停止線と乗用車用の停止線とが異なる場合、誤検出の確率が一層大きくなる。

さらに、特許文献３及び特許文献４の装置にあっては、停止線に関する情報を地図データから取得するが、停止線の情報が変更された場合に、その変更に対応して地図データが修正されるとは限らない。このため、誤った情報に基づいて車両を制御するという事態を招きかねず、安全上問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、交差点手前の停止線で車両を安全かつ正確に停止させることができる車両運転支援システム、該車両運転支援システムを構成する運転支援装置、該運転支援装置を搭載した車両及び車両運転支援方法を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両運転支援システムは、車両に搭載した撮像装置と運転支援装置とを備え、前記撮像装置で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、車両の運転を支援する車両運転支援システムにおいて、前記運転支援装置は、道路上の所定地点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報に関する誤差範囲を取得する誤差範囲取得手段と、前記位置情報及び誤差範囲に基づいて、撮像画像上の検索領域を特定する特定手段と、該特定手段で特定した検索領域を検索して前記所定地点の位置を検出する検出手段とを備え、該検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援するように構成してあることを特徴とする。

第２発明に係る車両運転支援システムは、第１発明において、前記運転支援装置は、天候情報を取得する天候情報取得手段と、該天候情報取得手段で取得した天候情報に基づいて、前記誤差範囲の大きさを調整する調整手段とを備えることを特徴とする。

第３発明に係る車両運転支援システムは、第１発明又は第２発明において、前記検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の停止を制御する停止制御手段を備えることを特徴とする。

第４発明に係る車両運転支援システムは、車両に搭載した撮像装置と運転支援装置とを備え、前記撮像装置で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、車両の運転を支援する車両運転支援システムにおいて、前記運転支援装置は、道路上の所定地点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、車速を取得する車速取得手段と、前記位置情報及び車速に基づいて、所定の減速度で車両の減速を開始する第１地点の位置を算出する第１地点算出手段と、前記第１地点と異なる第２地点の位置を算出する第２地点算出手段と、前記第２地点で前記撮像画像を検索して前記所定地点の位置の検出を開始する検出手段とを備え、該検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援するように構成してあることを特徴とする。

第５発明に係る車両運転支援システムは、第４発明において、前記第１地点で所定の減速度で車両の減速を制御する第１制御手段と、前記第２地点で車両の速度を微調整制御する第２制御手段とを備えることを特徴とする。

第６発明に係る車両運転支援システムは、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記所定地点は、停止線が設けられた地点であり、前記検出手段で検出した位置に基づいて、前記停止線までの距離を算出する距離算出手段を備えることを特徴とする。

第７発明に係る運転支援装置は、道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて車両の運転を支援する運転支援装置において、道路上の所定地点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報に関する誤差範囲を取得する誤差範囲取得手段と、前記位置情報及び誤差範囲に基づいて、撮像画像上の検索領域を特定する特定手段と、該特定手段で特定した検索領域を検索して前記所定地点の位置を検出する検出手段とを備え、該検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援するように構成してあることを特徴とする。

第８発明に係る運転支援装置は、道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて車両の運転を支援する運転支援装置において、道路上の所定地点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、車速を取得する車速取得手段と、前記位置情報及び車速に基づいて、所定の減速度で車両の減速を開始する第１地点の位置を算出する第１地点算出手段と、前記第１地点と異なる第２地点の位置を算出する第２地点算出手段と、前記第２地点で前記撮像画像を検索して前記所定地点の位置の検出を開始する検出手段とを備え、該検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援するように構成してあることを特徴とする。

第９発明に係る車両は、前述の発明に係る運転支援装置を備えることを特徴とする。

第１０発明に係る車両運転支援方法は、車両に搭載した撮像装置で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、運転支援装置で車両の運転を支援する車両運転支援方法において、前記運転支援装置は、道路上の所定地点の位置情報を取得し、前記位置情報に関する誤差範囲を取得し、取得した位置情報及び誤差範囲に基づいて、撮像画像上の検索領域を特定し、特定した検索領域を検索して前記所定地点の位置を検出し、検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援することを特徴とする。

第１１発明に係る車両運転支援方法は、車両に搭載した撮像装置で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、運転支援装置で車両の運転を支援する車両運転支援方法において、前記運転支援装置は、道路上の所定地点の位置情報を取得し、車速を取得し、取得した位置情報及び車速に基づいて、所定の減速度で車両の減速を開始する第１地点の位置を算出し、前記第１地点と異なる第２地点の位置を算出し、前記第２地点で前記撮像画像を検索して前記所定地点の位置の検出を開始し、検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援することを特徴とする。

第１発明、第７発明及び第１０発明にあっては、運転支援装置は、道路上の所定地点（例えば、交差点手前の停止線）の位置情報を取得する。位置情報は、所定地点の相対位置（例えば、運転支援装置がその位置情報を取得した地点から所定地点までの距離）でもよく、所定地点の絶対位置でもよい。また、運転支援装置は、所定地点の位置情報を、通信機能を有する路側装置から取得することができる。この場合、運転支援装置は、交差点に設置された信号機の信号パラメータ（たとえば、現示時間、切り替わり時間など）、停止線の形状情報（例えば、長さ、幅などの寸法）を取得することもできる。運転支援装置は、位置情報に関する誤差範囲を取得する。誤差範囲は、例えば、車両に搭載した距離計測装置で計測する距離に関する誤差範囲であり、単位距離走行当たりの走行距離誤差の範囲である。

運転支援装置は、取得した位置情報及び誤差範囲に基づいて、撮像画像上の検索領域を特定する。例えば、運転支援装置は、停止線までの距離及び走行距離に対する距離誤差に基づいて、停止線が存在すると推定される距離範囲を算出し、算出した距離範囲を撮像画像上の座標に変換することにより検索領域を特定する。運転支援装置は、特定した検索領域を検索して所定地点の位置（停止線の位置）を検出し、車両の運転を支援する。上述の所定地点の位置は、道路上の実際の地点の位置でもよく、あるいは、撮像画像上の座標の位置であってもよい。後者の場合、撮像画像上で車両の座標と停止線に対応する座標との距離（例えば、画素数）の大小に応じて、停止線までの距離を間接的に求めることができる。これにより、交差点手前の停止線で車両を安全かつ正確に停止させることができる。また、停止線までの距離及び走行距離誤差を利用することにより、撮像画像上で常時停止線の検出処理を行う必要がなく、また撮像画像全体を検索する必要もないため、停止線でないものを停止線として誤検出するおそれを低減することができる。

第２発明にあっては、運転支援装置は、天候情報を取得し、取得した天候情報に基づいて、誤差範囲の大きさを調整する。例えば、晴天時には、タイヤのスリップは通常状態であるとし、それに応じた誤差範囲を設定しておく。また、雨天時には、晴天時に比べてタイヤのスリップが発生しやすいため、誤差範囲を晴天時の場合に比べて大きくする。これにより、停止線の検索範囲を天候によらず適切に特定することができ、停止線の誤検出を一層低減することができる。

第３発明にあっては、運転支援装置は、検出した所定地点（停止線）の位置に基づいて、車両の停止を制御する。これにより、精度良く停止線の位置を検出することができるため、車両を停止線で正確に停止させることができる。

第４発明、第８発明及び第１１発明にあっては、運転支援装置は、道路上の所定地点（例えば、交差点手前の停止線）の位置情報を取得する。位置情報は、所定地点の相対位置（例えば、運転支援装置がその位置情報を取得した地点から所定地点までの距離）でもよく、所定地点の絶対位置でもよい。また、運転支援装置は、通信機能を有する路側装置から所定地点の位置情報を取得することができる。この場合、運転支援装置は、交差点に設置された信号機の信号パラメータ（たとえば、現示時間、切り替わり時間など）、停止線の形状情報（例えば、長さ、幅などの寸法）を取得することもできる。運転支援装置は、車速を取得し、取得した位置情報及び車速に基づいて、所定の減速度で車両の減速を開始する第１地点の位置を算出する。例えば、第１地点は、車速をｖ、所定の減速度（例えば、標準減速度）をα、第１地点から停止線までの距離をＬａとして、２×α×Ｌａ＝ｖの２乗、という式で算出することができる。

運転支援装置は、算出した第１地点の位置に基づいて、第２地点の位置を算出する。第２地点の位置の算出には、第１地点の位置と車速又は標準減速度とを用いることができる。例えば、車両の速度が所定の値になる地点でもよく、あるいは、停止線からの距離が所定の値である地点でもよい。運転支援装置は、第２地点（第２地点付近も含む）で撮像画像を検索して所定地点（停止線）の位置の検出を開始し、車両の運転を支援する。上述の所定地点の位置は、道路上の実際の地点の位置でもよく、あるいは、撮像画像上の座標の位置であってもよい。後者の場合、撮像画像上で車両の座標と停止線に対応する座標との距離（例えば、画素数）の大小に応じて、停止線までの距離を間接的に求めることができる。これにより、交差点手前の停止線で車両を安全かつ正確に停止させることができる。また、停止線からの距離が比較的長い第１地点で車両を標準減速度で減速し、停止線にさらに近づいた第２地点で撮像画像に基づいて停止線を検出するので、停止線の位置を確実に検出することができる。

第５発明にあっては、運転支援装置は、第１地点で所定の減速度（例えば、標準減速度）で車両の減速を制御し、第２地点（第２地点付近も含む）で、時々刻々所定地点の位置を検出し、その位置に基づいて車両の速度を微調整する制御を行う。車両の速度を微調整する場合、減速させるだけではなく、減速し過ぎている場合には、加速させることで、速度を微調整する。これにより、車両の速度を微調整することができ、車両を停止線に確実に停止させることができる。

第６発明にあっては、所定地点は、停止線が設けられた地点であり、運転支援装置は、検出した位置に基づいて、停止線までの距離を算出する。これにより、運転支援装置は、車両を停止線に確実に停止させることができる。

第９発明にあっては、車両は前述の運転支援装置を備えるため、該車両の運転支援を行うことができる。

本発明にあっては、交差点手前の停止線で車両を安全かつ正確に停止させることができる。

以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る車両運転支援システムの概要を示す模式図である。本発明に係る車両運転支援システムでは、道路の交差点手前に停止線を設けてあり、停止線から道路に沿って適長の離隔距離（例えば、２００ｍ）を有し、停止線からの距離がそれぞれＬ２、Ｌ３の位置に路上装置２１、２２を設置してある。また、路上装置２１の上流側（例えば、路上装置２１から上流３００ｍ程度）であって、停止線からの距離がＬ１の位置には、光ビーコン１０を設置している。図１の例では、交差点手前に停止線を設けてあるが、必ずしも交差点に限定されるものではなく、幹線道路に合流する道路の合流点付近に停止線を設けることもできる。

路上装置２１、２２は、例えば、超音波感知器、ＩＣタグ、磁気ネール、光センサ等であり、電波、音波、光、磁気などをセンシングすることにより交信地点を特定することができるものである。路上装置２１、２２は、道路上に車両に搭載した車載装置（運転支援装置）との交信領域を有する。車両が交信領域を通過する際に、車載装置は、路上装置２１、２２から交信領域を通過することを示す信号を受信する。なお、路上装置２１、２２は、車載装置との間で一方向通信を行うものでも双方向通信を行うものでもよい。

光ビーコン１０は、道路上に車載装置との交信領域を有する。車両が交信領域を通過する際に、車載装置は、光ビーコン１０から所定の情報を受信する。所定の情報としては、例えば、停止線の位置情報（例えば、停止線までの距離、停止線の絶対位置など）、路上装置２１、２２の位置情報（例えば、停止線から交信領域までの距離、交信領域の絶対位置など）、停止線の形状情報（例えば、形状、長さ及び幅等の寸法など）、信号機の信号パラメータ（信号灯の現示時間、切り替わり時間など）、天候情報などがある。停止線の形状情報を取得することにより、交差点に応じて停止線の形状が異なる場合、あるいは停止線の近くに横断歩道などが設けられている場合でも、停止線の検出を精度良く行うことができる。光ビーコン１０に代えて、電波ビーコン、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication：狭域通信）などを用いることもできる。

車両が交差点に向かって道路を走行する場合、車載装置は、光ビーコン１０との通信により、所定の情報を取得する。例えば、車載装置は、この時点で停止線までの距離がＬ１（７００ｍ）であることを確認することができる。車載装置は、距離計で走行距離を測定する際の測定誤差（距離誤差）を取得することにより、車両が停止線まで走行した場合の走行距離の誤差（すなわち、停止線の位置の誤差）の範囲を求めることができる。例えば、単位距離当たりの誤差を±ｐとすると、実際の停止線の位置は、Ｌ１±ｐ×Ｌ１の範囲にあると求めることができる。

車両が交差点に向かって道路をさらに走行し、車載装置が路上装置２１と交信することにより、車載装置は、自車両の位置が停止線から距離Ｌ２（４００ｍ）の地点にあることを確認することができる。すなわち、車載装置は、停止線までの距離を補正することができる。また、車載装置は、車両が停止線まで走行した場合の走行距離の誤差（すなわち、停止線の位置の誤差）の範囲を修正して、停止線の位置検出の誤差をリセットすることができる。例えば、単位距離当たりの誤差が±ｐである場合、実際の停止線の位置は、Ｌ２±ｐ×Ｌ２の範囲にあると求めることができる。Ｌ１＞Ｌ２であるから、誤差範囲は小さくなる。また、車載装置が路上装置２２と交信した場合も同様である。これにより、車載装置は、交差点の上流地点で、予め停止線の位置の誤差範囲を小さくしておくことができる。

車載装置は、停止線までの距離を補正することができる最終地点（最終リセット位置、図１では、路上装置２２との交信地点）を通過した後は、後述する処理を行うことにより、停止線の位置を検出し、停止線で車両を正確に停止させる。

図２は車載装置３０の構成を示すブロック図である。車載装置３０には、車両に搭載されたビデオカメラ４０を接続してある。ビデオカメラ４０は、例えば、車両のフロントグリル、前部バンパなどに配置され、車両前方の道路を撮像できるようにしてある。また、車載装置３０には、車両の走行状態を制御する車両制御部５０を接続してある。車載装置３０が出力する加減速制御信号に応じて、車両制御部５０は、所要の加減速度で車両を加減速させる。

車載装置３０は、各種の演算処理を行うＣＰＵからなる制御部３１を備える。なお、制御部３１は、専用のハードウエア回路で構成してもよく、又は予め処理手順を定めたコンピュータプログラムを実行する構成であってもよい。制御部３１には、内部バスを介して通信部３２、測位部３３、地図データベース３４、表示部３５、画像処理部３６、操作部３７、記憶部３８、報知部３９などが接続されている。測位部３３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）３３１、車速センサ３３２、ジャイロセンサ３３３、走行距離を計測する距離計３３４などを備えている。また、車載装置３０は、専用装置のみならず、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話など車両に搭載可能なものであってもよい。

通信部３２は、光ビーコン１０との間で路車間通信を行う通信機能を有する。なお、通信部３２は、光ビーコン、電波ビーコン、ＤＳＲＣなどの狭域通信に限定されるものではなく、例えば、中域通信としてＵＨＦ帯又はＶＨＦ帯等の無線ＬＡＮ機能を備えるものでもよく、あるいは、広域通信として携帯電話、ＰＨＳ、多重ＦＭ放送、インターネット通信などの通信機能を備えるものでもよい。また、通信部３２は、路上装置２１、２２が送信する信号を受信する受信機能を備えている。

測位部３３は、複数のＧＰＳ衛星からの電波をＧＰＳ３３１で受け取り、自車の位置を測位する。また、測位部３３は、ＧＰＳ衛星からの電波が届かない場所、あるいはＧＰＳ３３１により測位される位置の誤差を小さくするため、車速センサ３３２、ジャイロセンサ３３３から出力される信号に基づいて自車位置を推定し、地図データベース３４の道路データと照合することにより自車の位置をさらに精度良く測位する。なお、ＧＰＳ３３１に加えて、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）を搭載することもできる。ＤＧＰＳは、予め位置が分かっている基準局から発信されるＦＭ放送又は中波を受信し、ＧＰＳで算出した位置のずれを補正することができ、自車の位置の精度を向上させることができる。

表示部３５は、フロントガラスディスプレイ又はヘッドアップディスプレイ、あるいは、カーナビゲーションシステム又は後方監視モニタなどの液晶表示パネルであって、運転者に所要の情報を表示する。

画像処理部３６は、制御部３１から画像処理開始の信号を受け付けた場合、ビデオカメラ４０で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、停止線を検出するための処理を行う。以下、撮像画像に基づいて停止線の位置を検出する方法について説明する。

ビデオカメラ４０のレンズ中心を原点として、道路座標系を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、カメラ座標系を（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）とし、道路座標系は、道路の進行方向をＹ軸（前方向を正）、道路方向と垂直な道路面上の方向をＸ軸（前方に向かって右方向を正）、路面と垂直な方向をＺ（上方を正）とする。また、カメラ座標系は、カメラレンズの光軸をＹ’軸、光軸に垂直であって水平方向の軸をＸ’軸、カメラの上方向をＺ’軸とする。さらに、カメラ座標系の各軸の道路座標系の各軸に対する回転角を、それぞれθ（ピッチ角）、φ（ロール角）、ψ（ヨー角）とし、全て右ねじの進む方向を正（θ：水平面より上向きが正、φ：右回りが正、ψ：左回りが正）とする。この場合、道路座標系からカメラ座標系の変換式は、式（１）で表すことができる。

変換行列の係数Ｐ１１〜Ｐ３３それぞれは、式（２）で表すことができる。また、撮像画像上の座標（ｘ、ｙ）は、レンズの焦点距離をＦとすると、式（３）で表すことができる。

距離計３３４の計測誤差を±ｐ（単位は小数とする）、最終リセット位置（路上装置２２との交信地点）から停止線までの距離をＬ３、停止線の長さの範囲を±Ｗ（Ｗは車線幅程度である）とする。ビデオカメラ４０で撮像して得られた撮像画像に基づいて、停止線の検出を開始する時点（地点Ｂ、第２地点）において、停止線から車両までの距離をＬｂとする。また、ビデオカメラ４０は、レンズの光軸が車両の走行方向と平行になるように設置され、設置高さは路面からＨであるとする。さらに、車両の走行方向は、道路の方向とｒラジアンだけ左方向にずれているとする。

この場合、停止線の検出を開始するタイミングでは、停止線までの実際の距離は、Ｌｂ±ｐ×Ｌ３の範囲内となる。車両は、停止線の位置に接近しているため、道路面は平面と考えることができ、道路座標系における停止線の検知範囲（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）は、Ｘｓ＝±Ｗ、Ｙｓ＝Ｌｂ±ｐ×Ｌ３、Ｚｓ＝−Ｈとなる。ビデオカメラ４０の光軸は、道路の方向に対してｒラジアンずれているため、ヨー角ψ＝ｒとなる。また、降雨時には、検知範囲の大きさを大きくすることもできる。

これらを式（３）に代入することにより、道路座標系における停止線の検知範囲（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）を撮像画像上の検索領域に変換することができ、撮像画像上で停止線を検索するための検索領域を特定することができる。これにより、撮像画像上で停止線を検出する場合に、撮像画像全体を検索する必要がなく、また、検索領域を比較的小さくすることができるため、撮像画像全体を検索する場合に比べて、検索に要する処理労力を低減することができるとともに、停止線の検出エラーを防止することができる。以下、数値例を用いて検索領域について説明する。

図３は停止線を検出するための検索領域の一例を示す説明図である。撮像画像は、例えば、６４０×４８０の解像度（画素）を有する。数値例として、例えば、θ（ピッチ角）＝−１０°、φ（ロール角）＝０、ψ（ヨー角）＝０、Ｗ＝３（ｍ）、Ｌｂ＝１０（ｍ）、Ｌ３＝２００（ｍ）、ｐ＝０．０１、Ｈ＝−１（ｍ）、Ｆ＝６４０とすると、式（３）より、検索領域は、撮像画像上の点ｅ、ｆ、ｇ、ｈで特定された領域となる。また、点ｅ、ｆ、ｇ、ｈの座標は、ｅ（−２３８、３２）、ｆ（−１６０、５９）、ｇ（１６０、５９）、ｈ（２３８、３２）となる。なお、点ｄは、消失点である。

検索領域は、停止線の位置を検出する場合の誤差範囲を考慮した停止線の検出範囲であり、この検索領域内だけの画像に基づいて、停止線の有無を判定すればよい。停止線の有無の判定は、撮像画像の各画素の画素値に基づいて、エッジ点を抽出し、抽出したエッジ点より得られるエッジ画像と停止線の形状とのパターンマッチングを行うことにより判定することができる。切り出された停止線が撮像画像のｙ軸と交わる点のｙ座標を求め、求めたｙ座標を式（３）に代入すれば、誤差範囲内で推定可能であった停止線までの距離を補正して精度良く距離を算出することができる。

なお、停止線の位置検出は、上述の方法に限定されるものではなく、撮像画像上で車両の座標と停止線に対応する座標との距離（例えば、画素数）の大小に応じて、停止線の位置を検出することもできる。例えば、図３において、撮像画像上の点ａの座標を車両の位置とし、点ｂ、ｃの間で検出された停止線の座標との撮像画像上の距離（例えば、画素数）を間接的に停止線までの距離とし、その距離が小さくなるにつれて停止線に接近するものと考えることもできる。

操作部３７は、各種操作パネルを備え、運転者と車載装置３０とのユーザインタフェースとして機能する。例えば、操作部３７は、運転者の操作により車載装置３０の動作の開始又は停止の操作を受け付ける。

報知部３９は、スピーカを備え、制御部３１の制御のもと、運転者に警告する場合、警告の内容を音声で出力する。例えば、車両を停止線で停止させるために減速処理などの自動運転を行う場合、その旨を出力する。

記憶部３８は、距離計３３４で走行距離を計測する場合の走行距離の誤差範囲を記憶している。走行距離の誤差範囲としては、例えば、単位距離走行での走行距離誤差の標準偏差（又は分散）とすることができる。また、走行距離誤差の標準偏差は、車両のタイヤを含む距離計３３４又は天候に依存するため、タイヤの種類、空気圧、天候に応じて標準偏差の値を変更することができる。また、記憶部３８は、通信部３２を通じて受信された所定の情報を記憶する。

次に車載装置３０の停止制御について説明する。図４は停止制御の一例を示す説明図である。図４において、横軸は車両の停止線からの位置（距離）であり、縦軸は車両の速度（車速）である。地点Ａ（第１地点）は、例えば、最終リセット位置（路上装置２２との交信地点）と停止線との間の地点であり、車両は地点Ａに到達するまでは、運転者の手動により運転制御される手動運転領域である。

地点Ａから地点Ｂ（第２地点）までの間は、車載装置３０が運転者に代わって標準減速度（例えば、０．３Ｇ）で車両を減速させる標準減速制御領域である。また、車両が地点Ｂ（地点Ｂ付近も含む）に到達した時点で、車載装置３０は、ビデオカメラ４０で撮像した撮像画像に基づいて、停止線を検出し、検出した停止線までの距離を算出して、算出した距離に応じて標準減速度よりもさらに緩やかな加減速度で速度を制御する微調整制御領域である。微調整制御領域では、車載装置３０は、撮像画像に基づいて停止線を検出し、検出した停止線までの距離を時々刻々算出することで、停止線までの距離の補正を繰り返す。微調整制御を実施しない場合に比べて、微調整制御を実施した場合には、距離の補正を時々刻々行うので、車両を確実に停止線（地点Ｃ）で停止させることができる。なお、停止線の位置は、道路上の実際の地点の位置に限定されるものではなく、撮像画像上の座標の位置であってもよい。すなわち、撮像画像上で車両の座標と停止線に対応する座標との距離（例えば、画素数）の大小に応じて、停止線までの距離を間接的に求めることができる。

地点Ａは、車速をｖ、標準減速度をα、地点Ａから停止線までの距離をＬａとして、２×α×Ｌａ＝ｖの２乗、という式で算出することができる。例えば、車速が７２ｋｍ／ｈ、標準減速度を０．３Ｇ（Ｇ＝９．８ｍ／ｓ² ）とすると、Ｌａは、６８ｍ程度となる。

また、地点Ｂは、車速が１０ｋｍ以下になる地点、あるいは、停止線から１０ｍ程度手前の地点など、地点Ａと停止線との間の地点とすることができる。例えば、地点Ｂの停止線からの距離が１０ｍとすると、車速は７．７ｋｍ／ｓとなる。

上述の停止制御は、信号機のある交差点において、黄、赤信号のために停止線で停止する場合や、信号機のない交差点で、自車両が走行している道路が非優先道路又は幹線道路に合流する道路などの理由で一旦停止する場合に適用することができる。なお、常時自動モードで運転制御を行うこともできるが、通常は運転者による手動モードで運転制御を行うようにし、運転支援システムが、車両の走行に危険があると判定した場合にのみ、制御の一部を自動的に実施することもできる。

次に車載装置３０の動作について説明する。図５及び図６は車載装置３０の処理手順を示すフローチャートである。制御部３１は、光ビーコン１０との通信の有無を判定し（Ｓ１１）、通信がない場合（Ｓ１１でＮＯ）、ステップＳ１１の処理を続け、光ビーコン１０との通信があるまで待機する。

光ビーコン１０との通信があった場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、制御部３１は、光ビーコン１０から停止線の位置情報、停止線の形状情報、路上装置２１、２２の位置情報、信号パラメータなどを受信し（Ｓ１２）する。

制御部３１は、停止線の位置情報に関する誤差範囲（例えば、距離計３３４で走行距離を測定する際の単位距離当たりの走行距離誤差など）を取得し（Ｓ１３）、距離計３３４から出力される信号に基づいて、車両の位置を算出する（Ｓ１４）。車両の位置は、停止線からの距離でもよく、光ビーコンとの交信地点からの距離でもよく、あるいは地図上の絶対座標でもよい。

制御部３１は、停止線位置の誤差を算出する（Ｓ１５）。停止線位置の誤差は、誤差範囲を±ｐ、停止線までの距離をＬとすると、Ｌ±ｐ×Ｌにより算出する。制御部３１は、路上装置から信号を受信したか否かを判定し（Ｓ１６）、信号を受信した場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、車両位置、停止線位置の誤差を修正する（Ｓ１７）。例えば、停止線から路上装置との交信地点までの距離をＬ３とすると、車両の位置を、停止線から距離Ｌ３にあると修正し、停止線位置の誤差を、Ｌ３±ｐ×Ｌ３に修正する。ここで、Ｌ３＜Ｌであるから、停止線位置の誤差は小さくなる。

制御部３１は、車速、標準減速度に基づいて、第１地点の位置を算出する（Ｓ１８）。第１地点は、図４の地点Ａであり、標準減速度（例えば、０．３Ｇ）で車両の減速を開始する地点である。路上装置から信号を受信していない場合（Ｓ１６でＮＯ）、制御部３１は、ステップＳ１８の処理を行う。制御部３１は、自車両が第１地点に到達したか否かを判定し（Ｓ１９）、第１地点に到達していない場合（Ｓ１９でＮＯ）、ステップＳ１４以降の処理を繰り返す。この場合、自車両の運転は運転者による手動制御で行われる。

第１地点に到達した場合（Ｓ１９でＹＥＳ）、制御部３１は、手動で停止制御中であるか否かを判定し（Ｓ２０）、手動で停止制御中でない場合（Ｓ２０でＮＯ）、停止線で停止すべきか否かを判定する（Ｓ２１）。停止線で停止すべきか否かの判定は、取得した信号パラメータ、車速、停止線までの距離などに基づいて判定する。

停止線で停止すべき場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、制御部３１は、自動停止制御を実施する旨を運転者に報知し（Ｓ２２）、第２地点の位置を算出する（Ｓ２３）。第２地点は、図４の地点Ｂであり、ビデオカメラ４０で撮像した撮像画像に基づいて、停止線を検出するとともに、検出した停止線までの距離を算出して、算出した距離に応じて標準減速度よりもさらに緩やかな加減速度で速度を制御する微調整制御領域である。なお、停止線の位置は、道路上の実際の地点の位置に限定されるものではなく、撮像画像上の座標の位置であってもよい。すなわち、撮像画像上で車両の座標と停止線に対応する座標との距離（例えば、画素数）の大小に応じて、停止線までの距離を間接的に求めることができる。

制御部３１は、車両を標準減速度で減速制御し（Ｓ２４）、第２地点に到達したか否かを判定し（Ｓ２５）、第２地点に到達していない場合（Ｓ２５でＮＯ）、ステップＳ２４以降の処理を繰り返す。これにより、車両は、地点Ａと地点Ｂとの間で、標準減速度で減速される。

第２地点に到達した場合（Ｓ２５でＹＥＳ）、制御部３１は、停止線までの距離、停止線位置の誤差範囲、停止線の形状などに基づいて、撮像画像上の検索領域を特定し（Ｓ２６）、画像処理開始の信号を出力して停止線の検出処理を開始し、停止線を検出したか否かを判定する（Ｓ２７）。停止線を検出していない場合（Ｓ２７でＮＯ）、制御部３１は、ステップＳ２７の処理を繰り返し、停止線位置の検出処理を繰り返す。

停止線を検出した場合（Ｓ２７でＹＥＳ）、制御部３１は、停止線までの距離を補正して微調整制御で速度を制御し（Ｓ２８）、車両を停止させ（Ｓ２９）、処理を終了する。なお、制御部３１は、停止線を検出した場合、ステップＳ２８の処理を、車両が停止するまでの間繰り返し実行する。微調整制御は、時々刻々停止線の位置を検出して停止線までの距離を算出し、停止線までの距離に基づいて速度を徐々に変更するものである。手動で停止制御中である場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、制御部３１は、処理を終了する。また、停止線で停止すべきでない場合（Ｓ２１でＮＯ）、制御部３１は、処理を終了する。なお、停止線の位置は、道路上の実際の地点の位置に限定されるものではなく、撮像画像上の座標の位置であってもよい。すなわち、撮像画像上で車両の座標と停止線に対応する座標との距離（例えば、画素数）の大小に応じて、停止線までの距離を間接的に求めることができる。

車載装置３０が所定の情報を取得する方法は、上述の例に限定されるものではなく、他の構成を用いることができる。図７は本発明に係る車両運転支援システムの概要の他の例を示す模式図である。図７に示すように、路上装置２１、２２を設置せずに、光ビーコン１０のみを設置することもできる。この場合には、光ビーコン１０を、停止線の上流側２００ｍ〜１０００ｍ程度の位置に設けることができる。また、この場合、最終リセット位置は、光ビーコン１０との交信地点となる。また、この場合も、光ビーコン１０に代えて、電波ビーコン、ＤＳＲＣなどを用いることもできる。

図８は本発明に係る車両運転支援システムの概要の他の例を示す模式図である。車両位置検出システムの概要の他の例を示す模式図である。図８に示すように、光ビーコン１０、路上装置２１、２２に加えて、通信装置６０を設ける。通信装置６０は、例えば、無線ＬＡＮなどの中域通信機能を備え、信号パラメータなどの情報を広い範囲に送信する。なお、通信装置６０は、信号制御、交通情報収集、交通情報提供などの処理を行う装置などを利用することも可能である。また、通信装置６０は、中域通信に限らず、ＦＭ放送、携帯電話、インターネット通信等の広域通信機能を備えた装置でもよい。

図９は本発明に係る車両運転支援システムの概要の他の例を示す模式図である。図９の例では、図７の例と同様の構成であるが、交差点に信号機がない点が異なる。なお、交差点での信号機の有無、自車両が走行している道路が非優先道路か否かは、地図データベース３４から取得することもでき、あるいは、光ビーコン１０から取得することもできる。

以上説明したように、本発明にあっては、交差点手前の停止線で車両を安全かつ正確に停止させることができる。また、停止線までの距離及び走行距離誤差を利用することにより、撮像画像上で常時停止線の検出処理を行う必要がなく、また撮像画像全体を検索する必要もないため、停止線でないものを停止線として誤検出するおそれを低減することができる。

また、本発明にあっては、停止線の検索範囲を天候によらず適切に特定することができ、停止線の誤検出を一層低減することができる。また、停止線からの距離が比較的長い第１地点から標準減速度で減速し、停止線にさらに近づいた第２地点から撮像画像に基づいて停止線を検出するので、停止線の位置を確実に検出することができる。また、車両の減速度を微調整することができ、車両を停止線に確実に停止させることができる。

上述の実施の形態において、停止線位置の誤差範囲、すなわち、道路座標系における停止線の検知範囲を天候情報に基づいて変動させることもできるが、自車両の走行距離に応じて変動させることもでき、あるいは、予め余裕を加味して範囲を設定することもできる。

開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係る車両運転支援システムの概要を示す模式図である。 車載装置の構成を示すブロック図である。 停止線を検出するための検索領域の一例を示す説明図である。 停止制御の一例を示す説明図である。 車載装置の処理手順を示すフローチャートである。 車載装置の処理手順を示すフローチャートである。 本発明に係る車両運転支援システムの概要の他の例を示す模式図である。 本発明に係る車両運転支援システムの概要の他の例を示す模式図である。 本発明に係る車両運転支援システムの概要の他の例を示す模式図である。

符号の説明

１０ 光ビーコン
２１、２２ 路上装置
３０ 車載装置
３１ 制御部
３２ 通信部
３３ 測位部
３４ 地図データベース
３５ 表示部
３６ 画像処理部
３７ 操作部
３８ 記憶部
３９ 報知部
４０ ビデオカメラ
５０ 車両制御部
６０ 通信装置

Claims (11)

1. 車両に搭載した撮像装置と運転支援装置とを備え、前記撮像装置で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、車両の運転を支援する車両運転支援システムにおいて、
   前記運転支援装置は、
   道路上の所定地点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記位置情報に関する誤差範囲を取得する誤差範囲取得手段と、
   前記位置情報及び誤差範囲に基づいて、撮像画像上の検索領域を特定する特定手段と、
   該特定手段で特定した検索領域を検索して前記所定地点の位置を検出する検出手段と
   を備え、
   該検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援するように構成してあることを特徴とする車両運転支援システム。
2. 前記運転支援装置は、
   天候情報を取得する天候情報取得手段と、
   該天候情報取得手段で取得した天候情報に基づいて、前記誤差範囲の大きさを調整する調整手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両運転支援システム。
3. 前記検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の停止を制御する停止制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両運転支援システム。
4. 車両に搭載した撮像装置と運転支援装置とを備え、前記撮像装置で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、車両の運転を支援する車両運転支援システムにおいて、
   前記運転支援装置は、
   道路上の所定地点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   車速を取得する車速取得手段と、
   前記位置情報及び車速に基づいて、所定の減速度で車両の減速を開始する第１地点の位置を算出する第１地点算出手段と、
   前記第１地点と異なる第２地点の位置を算出する第２地点算出手段と、
   前記第２地点で前記撮像画像を検索して前記所定地点の位置の検出を開始する検出手段と
   を備え、
   該検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援するように構成してあることを特徴とする車両運転支援システム。
5. 前記第１地点で所定の減速度で車両の減速を制御する第１制御手段と、
   前記第２地点で車両の速度を微調整制御する第２制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の車両運転支援システム。
6. 前記所定地点は、停止線が設けられた地点であり、
   前記検出手段で検出した位置に基づいて、前記停止線までの距離を算出する距離算出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の車両運転支援システム。
7. 道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて車両の運転を支援する運転支援装置において、
   道路上の所定地点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記位置情報に関する誤差範囲を取得する誤差範囲取得手段と、
   前記位置情報及び誤差範囲に基づいて、撮像画像上の検索領域を特定する特定手段と、
   該特定手段で特定した検索領域を検索して前記所定地点の位置を検出する検出手段と
   を備え、
   該検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援するように構成してあることを特徴とする運転支援装置。
8. 道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて車両の運転を支援する運転支援装置において、
   道路上の所定地点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   車速を取得する車速取得手段と、
   前記位置情報及び車速に基づいて、所定の減速度で車両の減速を開始する第１地点の位置を算出する第１地点算出手段と、
   前記第１地点と異なる第２地点の位置を算出する第２地点算出手段と、
   前記第２地点で前記撮像画像を検索して前記所定地点の位置の検出を開始する検出手段と
   を備え、
   該検出手段で検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援するように構成してあることを特徴とする運転支援装置。
9. 請求項７又は請求項８に記載の運転支援装置を備えることを特徴とする車両。
10. 車両に搭載した撮像装置で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、運転支援装置で車両の運転を支援する車両運転支援方法において、
    前記運転支援装置は、
    道路上の所定地点の位置情報を取得し、
    前記位置情報に関する誤差範囲を取得し、
    取得した位置情報及び誤差範囲に基づいて、撮像画像上の検索領域を特定し、
    特定した検索領域を検索して前記所定地点の位置を検出し、
    検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援することを特徴とする車両運転支援方法。
11. 車両に搭載した撮像装置で道路を撮像して得られた撮像画像に基づいて、運転支援装置で車両の運転を支援する車両運転支援方法において、
    前記運転支援装置は、
    道路上の所定地点の位置情報を取得し、
    車速を取得し、
    取得した位置情報及び車速に基づいて、所定の減速度で車両の減速を開始する第１地点の位置を算出し、
    前記第１地点と異なる第２地点の位置を算出し、
    前記第２地点で前記撮像画像を検索して前記所定地点の位置の検出を開始し、
    検出した前記所定地点の位置に基づいて、車両の運転を支援することを特徴とする車両運転支援方法。

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