JP2009193507A - 逆走防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】より早期に自車両の逆走を検出して自車両の逆走を防止する逆走防止システムを提供すること。
【解決手段】自車両に搭載された撮像装置２の出力に基づいて自車両が逆走しているか否かを判定し合流路から本線に合流する自車両がその本線を逆走するのを防止する逆走防止システム１００は、撮像装置２が順次撮像した画像データのそれぞれにおける合流路周辺の静止物Ｅを抽出する静止物抽出手段１０と、自車両の移動に応じて画像データ上の位置を変える静止物Ｅの変位パターンを取得する変位パターン取得手段１１と、静止物Ｅの変位パターンに基づいて自車両が逆走しているか否かを判定する逆走判定手段１２と、逆走していると判定された場合に逆走の防止を支援する逆走防止支援手段１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の逆走を防止する逆走防止システムに関し、特に、高速道路等の合流路から本線に進入する車両が本線を逆走してしまうのを防止する逆走防止システムに関する。

従来、自車両の前方を撮像するカメラが取得した道路標識の画像データに基づいて自車両が逆走しているか否かを判定し、逆走していると判定した場合に警報を発する装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
特開２００７−２９３３９０号公報 特開２００７−１４０８８３号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の装置は、自車両が逆走している最中に撮影した自車両前方の画像データに含まれる道路標識に基づいて自車両が逆走しているか否かを判定するので、自車両が実際にある程度の距離に亘って逆走を行った後でしか自車両が逆走していることを検出することができず、自車両が逆走していることを判定するまでに時間が掛かり過ぎてしまうという問題がある。

上述の点に鑑み、本発明は、より早期に自車両の逆走を検出して自車両の逆走を防止する逆走防止システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第一の発明に係る逆走防止システムは、自車両に搭載された撮像装置の出力に基づいて自車両が逆走しているか否かを判定し合流路から本線に合流する自車両が該本線を逆走するのを防止する逆走防止システムであって、前記撮像装置が順次撮像した画像データのそれぞれにおける合流路周辺の所定の静止物を抽出する静止物抽出手段と、自車両の移動に応じて前記画像データ上の位置を変える前記静止物の変位パターンを取得する変位パターン取得手段と、前記静止物の変位パターンに基づいて自車両が逆走しているか否かを判定する逆走判定手段と、逆走していると判定された場合に逆走の防止を支援する逆走防止支援手段と、を備えることを特徴とする。

また、第二の発明は、第一の発明に係る逆走防止システムであって、前記変位パターン取得手段は、前記静止物の前記画像データにおける平行移動パターン又は回転パターンを取得することを特徴とする。

また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る逆走防止システムであって、前記静止物は、道路標識、道路標示、ガードレール、中央分離帯、防音壁、照明柱を含むことを特徴とする。

また、第四の発明は、第一乃至第三の何れかの発明に係る逆走防止システムであって、前記逆走防止支援手段は、逆走であると判定された場合に、音声メッセージ若しくは警報を音声出力させたり、テキストメッセージ若しくはグラフィック情報を表示させたり、自車両の加速を制限させたり、或いは、自車両を減速させたりすることを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、より早期に自車両の逆走を検出して自車両の逆走を防止する逆走防止システムを提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明に係る逆走防止システムの構成例を示すブロック図であり、逆走防止システム１００は、制御装置１、画像センサ２、ナビゲーション装置３、音声出力装置４、表示装置５及びスロットル制御装置６を含む。

制御装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータであって、例えば、静止物抽出手段１０、変位パターン取得手段１１、逆走判定手段１２及び逆走防止支援手段１３のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、各手段に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

画像センサ２は、自車両周辺を撮像するための装置であり、例えば、ＣＣＤ(Charge-Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)の撮像素子を有するカメラであって、自車両後方のナンバープレート付近に設置され、自車両後方の路面を撮像する。

画像センサ２は、白黒カメラ、カラーカメラ又は赤外線カメラであってもよく、自車両の前方又は側方に設置され、自車両の前方又は側方を撮像するようにしてもよい。

ナビゲーション装置３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）機能により取得される自車両の位置情報（緯度、経度、高度）と、ハードディスクやＤＶＤ等に記憶された地図情報とに基づいて目的地までの経路を示し、自車両を目的地まで誘導するための装置である。

また、ナビゲーション装置３は、自車両の位置情報と地図情報とに基づいて、高速道路等の合流路を走行する自車両が本線への合流地点に到着したことを検出し、その検出結果を制御装置１に出力する。自車両がその本線を逆走しようとしているか否かを判定する処理（以下、「逆走判定処理」とし、詳細は後述される。）を、制御装置１が適時に開始させることができるようにするためであり、本線への合流が行われない地点で制御装置１が逆走判定処理を無闇に開始させることがないようにするためである。

音声出力装置４は、各種音声情報を出力するための装置であり、例えば、車載スピーカや警報ブザーであって、制御装置１が出力する制御信号に基づいて音声メッセージや警報音を音声出力する。

表示装置５は、各種映像情報を出力するための装置であり、例えば、液晶ディスプレイであって、制御装置１が出力する制御信号に基づいてテキストメッセージやグラフィック情報を映像出力する。

スロットル制御装置６は、スロットルバルブの開度を制御するための装置であり、例えば、制御装置１が出力する制御信号に基づいてスロットルバルブの最大開度を制限し、自車両の加速を制限したり、自車両を減速させたりできるようにする。

次に、制御装置１が有する各種手段について説明する。

静止物抽出手段１０は、画像センサ２が取得した画像データにおける特定の静止物を抽出するための手段であり、例えば、画像センサ２が取得した画像データにグレースケール化、二値化、エッジ検出等の画像処理を施し、更に、それら画像処理によって得られた画像データにハフ変換処理を適用して路面上の区画線に対応する直線を抽出する。

具体的には、静止物抽出手段１０は、画像データの所定範囲（画像センサ２の設置位置、設置角度、又は、視野角等に基づいて予め決定される。）にある画素のみを、所定の静止物が存在し得る範囲（例えば、区画線が存在し得るとしてハフ変換処理を適用する範囲）としながら、ハフ変換処理によって得られる所定長さ以上の線分を区画線（例えば、車道中央線、車線境界線又は車道外側線等があり、合流路と本線との間に設置される太い破線を含む。）として抽出する。

なお、静止物抽出手段１０は、同様の方法により、区画線以外の道路標示、道路標識、ガードレール、中央分離帯、防音壁、照明柱等の所定長さ以上の線分をその輪郭に含む静止物を抽出するようにしてもよい。

また、静止物抽出手段１０は、オプティカルフローによる動体物の認識アルゴリズムを利用して、画像データ上を変位する静止物のオプティカルフローを検出し、検出したオプティカルフローの形状に基づいて所定の静止物を抽出するようにしてもよい。

変位パターン取得手段１１は、静止物抽出手段１０が抽出した静止物の変位パターンを取得するための手段であり、例えば、抽出した静止物（車道外側線）に対応する直線と所定の直線（例えば、画像データの横軸又は縦軸である。）との間の角度を静止物毎に時系列でＲＡＭに記憶しながら、各静止物の変位パターン（車道外側線の回転パターン）を取得する。

また、変位パターン取得手段１１は、抽出した静止物（照明柱）に対応する直線上の一点と画像データの縦軸上の一点（例えば、右端の縦軸上の一点である。）との間の距離を時系列でＲＡＭに記憶しながら、照明柱の変位パターン（横軸上の平行移動パターン）を取得するようにしてもよい。

更に、変位パターン取得手段１１は、オプティカルフローによる動体物の認識アルゴリズムを利用して得られた各静止物の速度場を時系列でＲＡＭに記憶しながら、各静止物の変位パターンを取得するようにしてもよい。

逆走判定手段１２は、自車両が逆走しているか否かを判定するための手段であり、例えば、自車両後方のナンバープレート付近に設置された画像センサ２の出力に基づいて変位パターン取得手段１１が取得した車道外側線の回転パターンが反時計回りであり、かつ、所定角度以上の車道外側線の回転が検知された場合、自車両が逆走を開始したものと判定する。

また、逆走判定手段１２は、照明柱の平行移動パターンが左から右への反転を含む場合に、自車両が逆走を開始したものと判定するようにしてもよい。

逆走防止支援手段１３は、自車両の逆走防止を支援する手段であり、例えば、逆走判定手段１２により自車両が逆走していると判定された場合に、音声出力装置４、表示装置５又はスロットル制御装置６に制御信号を出力し、自車両が逆走していることや今後取るべき運転操作に関する音声メッセージや警報を音声出力させたり、テキストメッセージやグラフィック情報を映像出力させたり、或いは、自車両の加速を制限させたり自車両を減速させたりする。

図２及び図３は、高速道路の合流地点における自車両の動きと自車両後方のナンバープレート付近に設置された画像センサ２が撮像する画像データとの間の関係を示す図であり、図２は、自車両が合流路から本線に正しく合流したときの関係を示し、図３は、自車両が本線を逆走したときの関係を示す。

図２（Ａ）は、自車両が合流路から本線に正しく合流するときの自車両の移動軌跡を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）における自車両の四つの位置Ｖ１〜Ｖ４のそれぞれで画像センサ２が撮像した自車両後方の画像データＧ１〜Ｇ４を示し、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）における四つの画像データＧ１〜Ｇ４のそれぞれに画像処理及びハフ変換処理を施して車道外側線Ｅを表す直線Ｌ１を抽出した後の加工済み画像データＰ１〜Ｐ４を示す。

自車両が合流路から本線に正しく合流する場合、車道外側線Ｅを表す直線Ｌ１と画像データの横軸との間の角度θは、加工済み画像データＰ１及びＰ２に示すように、ほとんどその値を変えることなく推移し、場合によっては、加工済み画像データＰ３及びＰ４に示すように、車道外側線Ｅを表す直線Ｌ１が画像データ外に逸脱して検出することができなくなる。

一方、図３（Ａ）は、自車両が本線を逆走しようとするときの自車両の軌跡を示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における自車両の五つの位置Ｖ１１〜Ｖ１５のそれぞれで画像センサ２が撮像した自車両後方の画像データＧ１１〜Ｇ１５を示し、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）における五つの画像データＧ１１〜Ｇ１５のそれぞれに画像処理及びハフ変換処理を施して車道外側線Ｅを表す直線Ｌ１を抽出した後の加工済み画像データＰ１１〜Ｐ１５を示し、図３（Ｄ）は、加工済み画像データＰ１１〜Ｐ１５を重畳表示させた図を示す。

自車両が本線を逆走しようとする場合、車道外側線Ｅを表す直線Ｌ１と画像データの横軸との間の角度θは、加工済み画像データＰ１１〜Ｐ１５が示すように、直線Ｌ１が反時計回り（図３（Ｄ）参照。）に回転するにつれて徐々に減少する（角度θは、加工済み画像データＰ１１及びＰ１２でプラスの値を示し、加工済み画像データＰ１３でゼロの値を示し、加工済み画像データＰ１４及びＰ１５でマイナスの値を示す。）。

以上の事実より、逆走判定手段１２は、直線Ｌ１の回転パターンが反時計回りのときに、すなわち、直線Ｌ１と画像データの横軸との間の角度θが減少しながらゼロになったときに、自車両が逆走を開始したものと判定することができる。

また、逆走判定手段１２は、角度θが減少しながらゼロを超えて所定の値（例えば、−１０度）になったときに、自車両が逆走を開始したものと判定するようにしてもよい。

また、逆走判定手段１２は、所定時間（例えば、合流地点に至った時点から３０秒間である。）又は所定走行距離（例えば、合流地点に至った時点から５０メートル走行する期間である。）に亘って角度θの変動が所定角度（例えば、±５度）未満となった場合、自車両が本線を逆走することなく本線に正しく合流したものと判定するようにしてもよい。

図４は、図３と同様、自車両が本線を逆走しようとする場合における、高速道路の合流地点における自車両の動きと自車両後方のナンバープレート付近に設置された画像センサ２が撮像する画像データとの間の関係を示す図であり、静止物として照明柱Ｌを抽出する点において図３の場合と相違する。

図４（Ａ）は、自車両が本線を逆走しようとするときの自車両の軌跡を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における自車両の五つの位置Ｖ２１〜Ｖ２５のそれぞれで画像センサ２が撮像した自車両後方の画像データＧ２１〜Ｇ２５を示し、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）における五つの画像データＧ２１〜Ｇ２５のそれぞれに画像処理及びハフ変換処理を施して照明柱Ｒを表す直線Ｌ２を抽出した後の加工済み画像データＰ２１〜Ｐ２５を示し、図４（Ｄ）は、加工済み画像データＰ２１〜Ｐ２５を重畳表示させた図を示す。

自車両が本線を逆走しようとする場合、照明柱Ｒを表す直線Ｌ２上の一点と画像データの右端の縦軸上の一点との間の距離Ｄは、加工済み画像データＰ２１〜Ｐ２５が示すように、一旦増大した後減少に転ずる（距離Ｄは、増大しながら加工済み画像データＰ２３で最大値となった後、減少に転ずる。）。

以上の事実より、逆走判定手段１２は、直線Ｌ２の平行移動パターンが左から右に反転するパターン（図４（Ｄ）参照。）であるときに、すなわち、直線Ｌ２上の一点と画像データの右端の縦軸上の一点との間の距離Ｄが増大から減少に転じたときに、自車両が逆走を開始したものと判定することができる。

また、逆走判定手段１２は、所定時間（例えば、合流地点に至った時点から３０秒間である。）又は所定走行距離（例えば、合流地点に至った時点から５０メートル走行する期間である。）に亘って距離Ｄの反転が見られない場合、自車両が本線を逆走することなく本線に正しく合流したものと判定するようにしてもよい。

次に、図５を参照しながら、逆走防止システム１００による逆走防止処理の流れについて説明する。なお、図５は、逆走防止処理の流れを示すフローチャートであり、逆走防止システム１００は、自車両が高速道路等の合流地点に到達したことをナビゲーション装置３が検出したときにこの逆走防止処理を開始させ、所定時間又は所定走行距離に亘って、或いは、自車両が本線に正しく合流したと判定されるまで、この逆走防止処理を繰り返し実行するものとする。

最初に、逆走防止システム１００の制御装置１は、自車両の後方に向けて設置された画像センサ２により自車両後方の路面にある道路標示の画像データを取得する（ステップＳ１）。

その後、制御装置１は、静止物抽出手段１０により、取得した画像データをグレースケール化し、かつ、エッジ検出を行うことで、道路標示の輪郭を強調させた画像データを生成する（ステップＳ２）。

なお、制御装置１は、画像センサ２の設置位置、設置角度及び視野角等に基づいてグレースケール化及びエッジ検出等の画像処理を施す範囲を限定するようにしてもよい。画像処理に要する処理負荷を低減させるためである。

その後、制御装置１は、静止物抽出手段１０により、道路標示の輪郭を強調させた画像データにハフ変換処理を適用し、道路標示を表す直線を抽出する（ステップＳ３）。

更に、制御装置１は、静止物抽出手段１０により、抽出した直線のそれぞれの位置とそれらの線分長さとに基づいて、抽出した直線の中から車道外側線を表す直線を抽出する（ステップＳ４）。

その後、制御装置１は、変位パターン取得手段１１により、画像データ上の車両外側線を表す直線と画像データの横軸との間の角度θを導き出し（ステップＳ５）、導き出した角度θを時系列でＲＡＭに記憶する（ステップＳ６）。

その後、制御装置１は、逆走判定手段１２により、ＲＡＭに記憶された角度θを読み出し、角度θの推移パターンが所定の推移パターンと一致するか否かを判定する（ステップＳ７）。

角度θの推移パターンが所定の推移パターンと一致する場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、すなわち、車両外側線を表す直線が反時計回りに回転していることを表す推移パターンを逆走判定手段１２が検出した場合（角度θが所定角度以上に亘って減少し続けることを逆走判定手段１２が検出した場合）、制御装置１は、自車両が本線を逆走しようとしているものと判定し、逆走防止支援手段１３により、音声出力装置４に制御信号を出力して警報を音声出力させるようにする（ステップＳ８）。

一方、角度θの推移パターンが所定の推移パターンと一致しない場合（ステップＳ７のＮＯ）、制御装置１は、逆走防止支援手段１３により音声出力装置４に向けて制御信号を出力することなく、一旦この逆走防止処理を終了させるようにする。

以上の構成により、逆走防止システム１００は、自車両が逆走を開始させようとするときにその行為を検知するので、画像センサ２で撮像した道路標識の配置や態様に基づいて逆走中であるか否かを判定するよりも早く自車両の逆走を検出して自車両の逆走を早期に防止することができる。

また、逆走防止システム１００は、色情報に左右されることなく、形状が比較的単純であり、かつ、他車両等の存在によって遮蔽され難い静止物（道路標示やガードレール等である。）の変位パターンに基づいて自車両が逆走しているか否かを判定するので、雨天走行時、曇天走行時又は夜間走行時等にも効果的であり、気象条件や道路の混雑状況にも左右され難い高い信頼性を実現させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、逆走防止システム１００は、車道外側線を表す直線の回転パターンや照明柱を表す直線の平行移動パターンに基づいて逆走しているか否かを判定するが、ナビゲーション装置３が検出した自車両の走行軌跡、操舵角センサが検出した操舵角の大きさ等をも考慮しながら、自車両が逆走しているか否かを総合的に判断するようにしてもよい。

本発明に係る逆走防止システムの構成例を示すブロック図である。 高速道路の合流地点において自車両が正しく合流する際の自車両の動きと自車両後方に設置された画像センサが撮像する画像データとの間の関係を示す図である。 高速道路の合流地点において自車両が逆走する際の自車両の動きと自車両後方に設置された画像センサが撮像する画像データとの間の関係を示す図（その１）である。 高速道路の合流地点において自車両が逆走する際の自車両の動きと自車両後方に設置された画像センサが撮像する画像データとの間の関係を示す図（その２）である。 逆走防止処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ 画像センサ
３ ナビゲーション装置
４ 音声出力装置
５ 表示装置
６ スロットル制御装置
１０ 静止物抽出手段
１１ 変位パターン取得手段
１２ 逆走判定手段
１００ 逆走防止システム
Ｅ 車道外側線
Ｇ１〜Ｇ４、Ｇ１１〜Ｇ１５、Ｇ２１〜Ｇ２５ 画像データ
Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１１〜Ｐ１５、Ｐ２１〜Ｐ２５ 加工済み画像データ
Ｒ 照明柱
Ｖ１〜Ｖ４、Ｖ１１〜Ｖ１５、Ｖ２１〜Ｖ２５ 自車両位置

Claims (4)

1. 自車両に搭載された撮像装置の出力に基づいて自車両が逆走しているか否かを判定し合流路から本線に合流する自車両が該本線を逆走するのを防止する逆走防止システムであって、
   前記撮像装置が順次撮像した画像データのそれぞれにおける合流路周辺の所定の静止物を抽出する静止物抽出手段と、
   自車両の移動に応じて前記画像データ上の位置を変える前記静止物の変位パターンを取得する変位パターン取得手段と、
   前記静止物の変位パターンに基づいて自車両が逆走しているか否かを判定する逆走判定手段と、
   逆走していると判定された場合に逆走の防止を支援する逆走防止支援手段と、
   を備えることを特徴とする逆走防止システム。
2. 前記変位パターン取得手段は、前記静止物の前記画像データにおける平行移動パターン又は回転パターンを取得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の逆走防止システム。
3. 前記静止物は、道路標識、道路標示、ガードレール、中央分離帯、防音壁、照明柱を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の逆走防止システム。
4. 前記逆走防止支援手段は、逆走であると判定された場合に、音声メッセージ若しくは警報を音声出力させたり、テキストメッセージ若しくはグラフィック情報を表示させたり、自車両の加速を制限させたり、或いは、自車両を減速させたりする、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の逆走防止システム。