JP2010069921A - 車線認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自車両の前方を撮像した時に車線の認識ができなくても、運転支援を継続することができる車線認識装置を提供する。
【解決手段】 運転支援装置１は、自車両の前方を撮像する前方カメラ２と、自車両の左側方、右側方、後方をそれぞれ撮像する左側方カメラ３、右側方カメラ４及び後方カメラ５と、ＥＣＵ１０とを備えている。ＥＣＵ１０は、カメラ２〜６の撮像画像を画像処理し、走行路の車線（白線）を認識する車線認識部１１と、白線認識判定部１３とを有している。白線認識判定部１３は、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が予め設定された許容レベル以下であるかどうかを判断し、当該白線認識信頼度が許容レベル以下であるときは、前方カメラ２以外のカメラ３〜６のうち使用していないカメラを起動（ＯＮ）し、起動したカメラに応じた適切な運転支援モードを決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行路の撮像画像に基づいて走行路の車線を認識する車線認識装置に関するものである。

従来の車線認識装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、ＣＣＤカメラにより車両前方を撮影し、その撮影信号に基づいて道路上の白線（車線）を抽出し、運転支援としてレーンキープアシストを実行するものが知られている。
特開２００６−２４０３５３号公報

しかしながら、上記従来技術においては、例えば雨や逆光等といった悪天候等の影響によってＣＣＤカメラによる白線の抽出ができなくなると、運転支援を中止せざるを得なくなり、結果的にドライバーの期待に応じた運転支援を提供することができなくなる。

本発明の目的は、自車両の前方を撮像した時に車線の認識ができなくても、運転支援を継続することができる車線認識装置を提供することである。

本発明は、自車両が走行する走行路の撮像画像に基づいて走行路の車線を認識する車線認識装置において、自車両の前方を撮像する第１撮像手段と、第１撮像手段の撮像範囲とは異なる範囲を撮像する第２撮像手段と、第１撮像手段により取得された撮像画像または第２撮像手段により取得された撮像画像に基づいて、走行路の車線を認識する認識手段と、第１撮像手段により取得された撮像画像における車線認識信頼度を判定する信頼度判定手段とを備え、認識手段は、信頼度判定手段により判定された車線認識信頼度に応じて、車線の認識に使用する撮像画像を切り替えることを特徴とするものである。

このように本発明の車線認識装置においては、第１撮像手段により取得された撮像画像における車線認識信頼度を判定し、その車線認識信頼度に応じて車線の認識に使用する撮像画像を切り替えることにより、例えば第１撮像手段により取得された撮像画像に基づいて車線の認識を行っていても、悪天候等の影響によって上記の車線認識信頼度が低くなると、第２撮像手段により取得された撮像画像に基づいて車線の認識を行うようにするといった事が可能となる。この場合には、その時の車線の認識率等に応じた適切な運転支援を実施することが可能となる。従って、第１撮像手段により取得された撮像画像に基づいて車線を認識して運転支援を実施している最中に、当該撮像画像に基づいた車線認識ができなくなっても、何らかの運転支援を継続することができる。

好ましくは、認識手段は、車線認識信頼度が所定値よりも高いときは、第１撮像手段により取得された撮像画像に基づいて車線を認識し、車線認識信頼度が所定値よりも低いときは、第２撮像手段により取得された撮像画像に基づいて車線を認識する。この場合には、第１撮像手段により取得された撮像画像における車線認識信頼度に応じた臨機応変な車線認識を行うことができる。

このとき、信頼度判定手段は、自車両の前方を走行する前方車両と自車両との車間距離が所定距離より短いことが検出されたときに、車線認識信頼度が所定値よりも低いと判定することが好ましい。車線の認識を正確に行うには、自車両の前方にある程度の距離が必要となる。従って、前方車両と自車両との車間距離が所定距離より短いときには、第１撮像手段により取得された撮像画像における車線認識信頼度が所定値よりも低いと判定するのが好適である。

本発明によれば、自車両の前方を撮像した時に車線の認識ができなくても、運転支援を継続することができる。これにより、様々な状況に応じて信頼性の高い運転支援を実現することが可能となる。

以下、本発明に係わる車線認識装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる車線認識装置の一実施形態を含む運転支援装置の概略構成を示すブロック図である。同図において、運転支援装置１は、自車両に搭載され、自車両が走行する走行路の車線を認識して運転支援を行う装置である。

運転支援装置１は、前方カメラ２と、左側方カメラ３と、右側方カメラ４と、後方カメラ５と、床下カメラ６と、支援ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７と、支援モード選択スイッチ８と、報知部９と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０とを備えている。

前方カメラ２は、例えばルームミラーに取り付けられ、自車両の前方を撮像して前方の撮像画像を取得する。左側方カメラ３は、例えば左サイドミラーに取り付けられ、自車両の左側方を撮像して左側方の撮像画像を取得する。右側方カメラ４は、例えば右サイドミラーに取り付けられ、自車両の右側方を撮像して右側方の撮像画像を取得する。後方カメラ５は、例えば車体後部に取り付けられ、自車両の後方を撮像して後方の撮像画像を取得する。床下カメラ６は、車体床下に取り付けられ、例えば自車両の側方を撮像して側方の撮像画像を取得する。つまり、カメラ３〜６は、前方カメラ２の撮像範囲とは異なる範囲を撮像するようになっている。

支援ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７は、運転支援を実行するか否かを設定するスイッチである。支援モード選択スイッチ８は、支援ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７がＯＮ設定されたときに、運転支援モードを選択するスイッチである。運転支援モードとしては、レーンキーピングアシスト（ＬＫＡ：車線維持支援）モードや車線逸脱防止支援モード等がある。なお、支援ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７がＯＮ設定されると、例えばＬＫＡモードがデフォルトモードとして自動的に選択されるようにしても良い。

報知部９は、ＥＣＵ１０によって運転支援モードが設定された（後述）ときに、その運転支援モードを音声や表示等により報知する。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、入出力回路等により構成されている。ＥＣＵ１０は、車線認識部１１と、支援制御部１２と、白線認識判定部１３とを有している。

車線認識部１１は、カメラ２〜６の撮像画像を画像処理して、自車両が走行する走行路の車線（白線）を認識する。

支援制御部１２は、車線認識部１１で認識された白線に基づいて、支援モード選択スイッチ８または車線認識判定部１２で指定された運転支援モードを実行するように操舵機構（図示せず）等を制御する。

具体的には、運転支援モードがＬＫＡモードである場合は、前方カメラ２の撮像画像から認識された白線に基づいて自車両のレーンオフセットやヨー角度等を求め、自車両が走行路の中央を維持して走行するように操舵機構（図示せず）を制御する。

運転支援モードが車線逸脱防止支援モードである場合には、カメラ２〜６の撮像画像から認識された白線に基づいて自車両と白線との相対距離等を求め、自車両が車線を逸脱する可能性があるかどうかを判断し、自車両が車線を逸脱する可能性があるときに警報音を発生させ、更にその警報にも拘わらず、ドライバーが適切な逸脱回避操作を行わない場合には、車線逸脱を防止するように操舵機構（図示せず）を制御する。

白線認識判定部１３は、カメラ２〜６の撮像画像を取得し、撮像画像における白線認識信頼度を判定し、その判定結果に応じて適切な運転支援モードを決定する。また、車線認識判定部１３は、カメラ２〜６の起動を制御する。ここで、良天候時において自車両の直前に他車両が走行していない場合には、前方カメラ２のみで白線認識を十分精度良く行うことができる。このため、通常時には、前方カメラ２をＯＮ（起動）とし、他のカメラ３〜６をＯＦＦとしている。

図２は、白線認識判定部１３により実行される処理手順を示すフローチャートである。同図において、まず支援ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７の出力信号（操作信号）に基づいて支援ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７がＯＮになっているかどうかを判断し（手順Ｓ１０１）、支援ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７がＯＮになっているときは、前方カメラ２の撮像画像データを入力する（手順Ｓ１０２）。

続いて、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が予め設定された許容レベル以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。この判断処理の詳細を図３に示す。

図３において、まず前方カメラ２の撮像画像に基づいて、自車両の前方を走行する前方車両と自車両との車間距離が閾値より短いかどうかを判断する（手順Ｓ２０１）。前方カメラ２による白線の認識は、自車両の前方に約３０ｍ以上の距離の空間がないと行うことができないため、上記閾値を例えば３０ｍとする。なお、前方車両と自車両との車間距離は、レーダ等により計測しても良い。前方車両と自車両との車間距離が閾値より短いときは、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下であると判定する（手順Ｓ２０２）。

一方、前方車両と自車両との車間距離が閾値より短くないときは、引き続いて前方カメラ２の撮像画像における白線に対応する領域の輝度値が閾値よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ２０３）。良天候時には、図４（ａ）に示すように、前方カメラの撮像画像における白線に対応する領域Ｈの輝度値が閾値Ｓよりも高くなるため、白線を認識することが可能となる。しかし、雨や逆光等の悪天候時には、図４（ｂ）に示すように、前方カメラ２の撮像画像における白線に対応する領域Ｈの輝度値が閾値Ｓよりも低くなるため、白線と他の部分との区別がつきにくくなり、白線の認識が困難となる。

従って、前方カメラ２の撮像画像における白線に対応する領域の輝度値が閾値よりも低いときは、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下であると判定する（手順Ｓ２０２）。一方、前方カメラ２の撮像画像における白線に対応する領域の輝度値が閾値よりも低くないときは、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下でないと判定する（手順Ｓ２０４）。

図２に戻り、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下でないときは、手順Ｓ１０２に戻る。前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下であるときは、前方カメラ２以外のカメラ３〜６のうち使用していないカメラを起動（ＯＮ）するように制御する（手順Ｓ１０４）。続いて、起動したカメラの撮像画像データを入力する（手順Ｓ１０５）。

そして、起動したカメラの撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０６）。この判断処理は、図４に示すように、撮像画像における白線に対応する領域Ｈの輝度値が閾値Ｓよりも高いかどうかを判断することにより行う。

起動したカメラの撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以上でないときは、手順Ｓ１０４に戻り、カメラ３〜６のうち更に未だ使用していないカメラを起動するように制御し、再び手順Ｓ１０５，Ｓ１０６を実行する。

一方、起動したカメラの撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以上であるときは、その時の白線認識信頼度や起動したカメラの搭載位置等に応じた適切な運転支援モードを決定する（手順Ｓ１０７）。これにより、白線認識の高信頼性を確保することができる。このとき、支援モード選択スイッチ８で指定された運転支援モードが実施可能であれば、運転支援モードを変更せずにそのままとし、支援モード選択スイッチ８で指定された運転支援モードが実施不可能であれば、実施可能な運転支援モードに切り替える。

続いて、その適切な運転支援モードを支援制御部１２に通知すると共に、カメラ３〜６のうち撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以上であるカメラを車線認識部１１に通知する（手順Ｓ１０８）。

また、手順Ｓ１０７で決定された運転支援モードを音声等でドライバーに知らせるように報知部９を制御する（手順Ｓ１０９）。このとき、実施する運転支援モードが変更される場合のみ、運転支援モードの報知を行っても良いし、実施する運転支援モードの変更の有無に拘わらず、運転支援モードの報知を行っても良い。

以上の処理手順により、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベルよりも高いときは、車線認識部１１は、そのまま前方カメラ２の撮像画像に基づいて白線の認識を行い、支援制御部１２は、現状の運転支援モードを継続することとなる。一方、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下であるときは、車線認識部１１は、カメラ３〜６の何れかの撮像画像に基づいて白線の認識を行い、支援制御部１２は、白線認識判定部１３で決定された運転支援モードを実施することとなる。

次に、本実施形態に係わる運転支援装置１の動作について説明する。なお、支援ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７はＯＮに設定され、支援モード選択スイッチ８により運転支援モードとしてＬＫＡモードが選択されているものとする。

この場合には、前方カメラ２の撮像画像に基づいて白線を認識し、自車両が走行路の中央を維持して走行するような支援が行われる。このとき、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下に低下したかどうかが判断され（図２の手順Ｓ１０３参照）、白線認識信頼度が許容レベル以下に低下していないときは、現状のＬＫＡモードが継続して実施される。

一方、例えば雨や逆光等の悪天候の影響や、交通渋滞により前方車両との車間距離が短くなることで、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下に低下すると、左側方カメラ３、右側方カメラ４、後方カメラ５及び床下カメラ６の何れかが起動（ＯＮ）される（図２の手順Ｓ１０４参照）。

そして、起動されたカメラの撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以上であるかどうかが判断され（図２の手順Ｓ１０６参照）、起動されたカメラの撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以上であるときは、適切な運転支援モードが決定される（図２の手順Ｓ１０７参照）。このとき、運転支援モードが車線逸脱防止支援モードに切り替わった場合には、起動されたカメラの撮像画像に基づいて白線を認識し、自車両と白線との相対距離等を求め、その結果から自車両が車線を逸脱する可能性があると判断されると、逸脱防止支援を実施する。

以上において、車線認識部１１は、第１撮像手段２により取得された撮像画像または第２撮像手段３〜６により取得された撮像画像に基づいて、走行路の車線を認識する認識手段を構成する。車線認識判定部１３の上記手順Ｓ１０２，Ｓ１０３は、第１撮像手段２により取得された撮像画像における車線認識信頼度を判定する信頼度判定手段を構成する。

以上のように本実施形態にあっては、前方カメラ２に加えて左側方カメラ３、右側方カメラ４、後方カメラ５及び床下カメラ６を搭載し、通常時には前方カメラ２のみを用いて運転支援を行い、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベル以下に低下すると、カメラ３〜６の何れかを用いてリアルタイムで適切な運転支援を実施する。従って、雨や逆光等といった悪天候の影響や、自車両と前方車両との車間距離が短くなることで、前方カメラ２の撮像画像に基づいて白線が認識できなくなったとしても、運転支援を中止させなくて済み、前方カメラ２以外のカメラ３〜６を臨機応変的に用いて、何らかの運転支援を継続することができる。その結果、ドライバーの運転負担を十分軽減することが可能となる。

また、前方カメラ２の撮像画像における白線認識信頼度が許容レベルよりも高いときには、カメラ３〜６を使用しないので、カメラ３〜６の撮像画像の画像処理等を行わなくて済む。これにより、ＥＣＵ１０の処理負荷を低く抑えることができる。その結果、前方カメラ２の撮像画像に基づいた白線認識を十分精度良く且つ高速に行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、運転支援モードとしてレーンキーピングアシスト（ＬＫＡ）モード及び車線逸脱防止支援モードを例にとって説明したが、白線を認識する必要のある他の運転支援モード、例えば高速道路でのレーンチェンジアシストモード等に適用することも可能である。

本発明に係わる車線認識装置の一実施形態を含む運転支援装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示した白線認識判定部により実行される処理手順を示すフローチャートである。 図２に示した手順Ｓ１０３の判断処理の詳細を示すフローチャートである。 前方カメラの撮像画像の輝度に基づいて白線認識信頼度が許容レベル以下であるかどうかを判定する手法を示すグラフである。

符号の説明

１…運転支援装置（車線認識装置）、２…前方カメラ（第１撮像手段）、３…左側方カメラ（第２撮像手段）、４…右側方カメラ（第２撮像手段）、５…後方カメラ（第２撮像手段）、６…床下カメラ（第２撮像手段）、１０…ＥＣＵ、１１…車線認識部（認識手段）、１３…白線認識判定部（信頼度判定手段）。

Claims (3)

1. 自車両が走行する走行路の撮像画像に基づいて前記走行路の車線を認識する車線認識装置において、
   前記自車両の前方を撮像する第１撮像手段と、
   前記第１撮像手段の撮像範囲とは異なる範囲を撮像する第２撮像手段と、
   前記第１撮像手段により取得された撮像画像または前記第２撮像手段により取得された撮像画像に基づいて、前記走行路の車線を認識する認識手段と、
   前記第１撮像手段により取得された撮像画像における車線認識信頼度を判定する信頼度判定手段とを備え、
   前記認識手段は、前記信頼度判定手段により判定された車線認識信頼度に応じて、前記車線の認識に使用する撮像画像を切り替えることを特徴とする車線認識装置。
2. 前記認識手段は、前記車線認識信頼度が所定値よりも高いときは、前記第１撮像手段により取得された撮像画像に基づいて前記車線を認識し、前記車線認識信頼度が前記所定値よりも低いときは、前記第２撮像手段により取得された撮像画像に基づいて前記車線を認識することを特徴とする請求項１記載の車線認識装置。
3. 前記信頼度判定手段は、前記自車両の前方を走行する前方車両と前記自車両との車間距離が所定距離より短いことが検出されたときに、前記車線認識信頼度が前記所定値よりも低いと判定することを特徴とする請求項２記載の車線認識装置。
   
   
   
   

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