JP2010079573A

JP2010079573A - 車線逸脱防止装置

Info

Publication number: JP2010079573A
Application number: JP2008246610A
Authority: JP
Inventors: Van Quy Hung Nguyen; ヴァンクイフングエン
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: JP5045628B2

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、自車両の車線逸脱判定を行うことができる車線逸脱防止装置を提供する。
【解決手段】車線逸脱防止装置１は、自車両の右側方を撮像する右側方カメラ３と、自車両の左側方を撮像する左側方カメラ４と、ＥＣＵ５とを備えている。ＥＣＵ５は、側方カメラ３，４で取得された撮像画像に基づいて、自車両が走行する走行路の車線（白線）を認識し、自車両が白線を逸脱するかどうかを判定する。具体的には、ＥＣＵ５は、撮像画像に基づいて、自車両の前側部位及び後側部位と白線とにより作り出される逸脱判定用面積Ｓと、自車両の前側部位から白線までの距離Ｌ_１と、自車両の後側部位から白線までの距離Ｌ_２とを求め、逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも小さく、且つ距離Ｌ_１が距離Ｌ_２よりも短いときに、自車両が白線を逸脱する可能性が高いと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自車両の車線逸脱を防止するための車線逸脱防止装置に関するものである。

従来の車線逸脱防止装置としては、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、その撮像信号に基づいて道路上の白線（車線）を抽出した上で、自車両の車線逸脱を防止する支援を行うようにした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（前方カメラ）による車線の抽出が行えなくなると、車線逸脱判定を行う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、自車両の車線逸脱判定を行うことができる車線逸脱防止装置を提供することである。

本発明は、自車両の車線逸脱を防止するための車線逸脱防止装置において、自車両の側方を撮像する撮像手段と、撮像手段により取得された撮像画像に基づいて自車両の側方の車線を認識し、認識された車線に対する自車両の向きと、自車両と認識された車線とで作り出される逸脱判定用面積とを求める判定指標取得手段と、自車両の向きが認識された車線と交差する方向であると共に逸脱判定用面積が基準面積よりも小さいかどうかを判断し、自車両の向きが認識された車線と交差する方向であると共に逸脱判定用面積が基準面積よりも小さいと判断されたときに、自車両が認識された車線を逸脱すると判定する逸脱判定手段とを備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逸脱防止装置においては、自車両の側方を撮像し、その撮像画像に基づいて自車両の側方の車線を認識し、その認識された車線（以下、認識車線）に対する自車両の向きと、自車両と認識車線とで作り出される逸脱判定用面積とを求める。ここで、自車両の向きが真っ直ぐであれば、自車両が認識車線を逸脱することは無い。また、たとえ自車両の向きが認識車線と交差する方向であっても、自車両と認識車線とで作り出される逸脱判定用面積が基準面積よりも大きければ、直ちに自車両が認識車線を逸脱することは無い。そこで、自車両の向きが認識車線と交差する方向であると共に逸脱判定用面積が基準面積よりも小さいと判断されたときに、自車両が認識車線を逸脱すると判定する。これにより、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、自車両の車線逸脱判定を行うことができる。

好ましくは、判定指標取得手段は、自車両の前側部位から認識された車線までの距離と自車両の後側部位から認識された車線までの距離とに基づいて、認識された車線に対する自車両の向きを求めると共に、自車両の前側部位及び後側部位と認識された車線とで作り出される逸脱判定用面積を求める。この場合には、認識車線に対する自車両の向きを容易に且つ確実に求めることができると共に、自車両の車線逸脱判定に適切な逸脱判定用面積を得ることができる。

また、好ましくは、自車両の車速を検出する車速検出手段を更に備え、判定指標取得手段は、自車両の車速に基づいて、現在から将来までの自車両の向き及び逸脱判定用面積を予測する。このように現在から将来までの自車両の向き及び逸脱判定用面積を予測するので、自車両の車線逸脱判定を早い段階で行うことができる。

さらに、好ましくは、自車両の操舵方向を検出する操舵方向検出手段と、基準面積を設定する基準面積設定手段と、認識された車線側に操舵が行われたことが操舵方向検出手段により検出されたときは、基準面積を大きくし、認識された車線の反対側に操舵が行われたことが操舵方向検出手段により検出されたときは、基準面積を小さくする基準面積変更手段とを更に備える。認識車線側に操舵が行われたときは基準面積を大きくすることにより、自車両が認識車線を逸脱すると判定されやすくなるため、車線逸脱防止支援の開始タイミングを早くすることができる。一方、認識車線の反対側に操舵が行われたときは基準面積を小さくすることにより、自車両が認識車線を逸脱すると判定されにくくなるため、車線逸脱防止支援の開始タイミングを遅くすることができる。

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、自車両の車線逸脱判定を行うことができる。これにより、悪天候等の状況下においても信頼性の高い車線逸脱防止支援を実施することが可能となる。

以下、本発明に係わる車線逸脱防止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逸脱防止装置の第１実施形態の概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施形態の車線逸脱防止装置１は、車両の車線逸脱を防止するための装置であり、車両に搭載されている。

車線逸脱防止装置１は、前方カメラ２と、右側方カメラ３と、左側方カメラ４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５と、警報器６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。右側方カメラ３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。左側方カメラ４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。

ＥＣＵ５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。ＥＣＵ５は、画像処理部７と、車線逸脱判定部８と、逸脱防止支援部９とを有している。

画像処理部７は、前方カメラ２、右側方カメラ３及び左側方カメラ４で取得された撮像画像に対して二値化や特徴抽出等の画像処理を施し、画像データを得る。

車線逸脱判定部８は、画像処理部７で得られた画像データに基づいて、自車両が走行する走行路の車線（白線）を認識し、自車両が白線を逸脱する可能性があるかどうかを判定する。

具体的には、車線逸脱判定部８は、通常は前方カメラ２による撮像画像から得られた画像データに基づいて白線を認識するが、当該画像データを基にして白線を認識することができないときは、右側方カメラ３及び左側方カメラ４による撮像画像から得られた画像データに基づいて白線を認識する。なお、白線を認識できるかどうかの判断は、例えば画像データの輝度値を用いて行う。

逸脱防止支援部９は、車線逸脱判定部８により自車両が白線を逸脱する可能性があると判定されたときに、まず警報器６より警報音を発生させ、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。

図２は、車線逸脱判定部８により実行される車線逸脱判定処理手順の詳細を示すフローチャートである。本フローチャートは、右側方カメラ３による撮像画像から得られた画像データを用いて右車線（右白線）逸脱を判定する処理の手順を示したものである。

同図において、まず画像処理部７で得られた画像データに基づいて、自車両の右前側部位及び右後側部位と右白線とにより作り出される逸脱判定用面積Ｓ（図３及び図４参照）と、自車両の右前側部位から右白線までの距離Ｌ_１（同図参照）と、自車両の右後側部位から右白線までの距離Ｌ_２（同図参照）とを求める（手順Ｓ５１）。

逸脱判定用面積Ｓは、図３及び図４に示すように、自車両の右前側部位から右白線まで車線幅方向に結んだ前側仮想線と、自車両の右後側部位から右白線まで車線幅方向に結んだ後側仮想線と、自車両と、右白線とで囲まれた領域の面積である。また、自車両から右白線までの距離Ｌ_１，Ｌ_２から、右白線に対する自車両の向きが得られることとなる。このとき、距離Ｌ_１が距離Ｌ_２よりも短い場合は、自車両の向きは右白線に対して交差する方向となる（図４参照）。

なお、右側方カメラ３及び左側方カメラ４の設置位置は予め分かっているため、右側方カメラ３及び左側方カメラ４の数が１つずつであっても、上記の逸脱判定用面積Ｓ及び距離Ｌ_１，Ｌ_２は画像データから容易に求めることができる。

続いて、逸脱判定用面積Ｓが予め設定された基準面積Ｓ_０（図３参照）よりも小さいかどうかを判断する（手順Ｓ５２）。逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも小さいと判断されたときは、自車両の右前側部位から右白線までの距離Ｌ_１が自車両の右後側部位から右白線までの距離Ｌ_２よりも短いかどうかを判断する（手順Ｓ５３）。

距離Ｌ_１が距離Ｌ_２よりも短いと判断されたときは、例えば逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも小さく且つ距離Ｌ_１が距離Ｌ_２よりも短いと最初に判断されてから所定時間が経過したかどうかを判断し（手順Ｓ５４）、所定時間が経過していないと判断されたときは、手順Ｓ５１に戻る。一方、所定時間が経過したと判断されたときは、自車両が右白線を逸脱する可能性が高いと判定する（手順Ｓ５５）。

手順Ｓ５２において逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも小さくないと判断されたとき、手順Ｓ５３において距離Ｌ_１が距離Ｌ_２よりも短くないと判断されたときは、自車両が右白線を逸脱しないと判定する（手順Ｓ５６）。

このような処理手順により、図３に示すように、逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも大きい場合には、自車両Ｐが右白線ＨＲを逸脱しないと判定されることとなる。一方、図４に示すように、逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも小さく、且つ自車両Ｐの右前側部位から右白線ＨＲまでの距離Ｌ_１が自車両Ｐの右後側部位から右白線ＨＲまでの距離Ｌ_２よりも短いという状態が所定時間続いた場合には、自車両Ｐが右白線ＨＲを逸脱する可能性が高いと判定されることとなる。

なお、左側方カメラ４による撮像画像から得られた画像データを用いて左車線（左白線）逸脱を判定する処理についても、上記と同等の手順によって行うことができる。

以上において、画像処理部７及び車線逸脱判定部８の上記手順Ｓ５１は、撮像手段３，４により取得された撮像画像に基づいて自車両の側方の車線を認識し、認識された車線に対する自車両の向きと、自車両と認識された車線とで作り出される逸脱判定用面積とを求める判定指標取得手段を構成する。車線逸脱判定部８の上記手順Ｓ５２〜Ｓ５５は、自車両の向きが認識された車線と交差する方向であると共に逸脱判定用面積が基準面積よりも小さいかどうかを判断し、自車両の向きが認識された車線と交差する方向であると共に逸脱判定用面積が基準面積よりも小さいと判断されたときに、自車両が認識された車線を逸脱すると判定する逸脱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、右側方カメラ３及び左側方カメラ４により自車両の側方を撮像して、自車両の側方の白線を認識し、自車両と白線とにより作り出される逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも小さく、且つ自車両の前側部位から白線までの距離Ｌ_１が自車両の後側部位から白線までの距離Ｌ_２よりも短いときは、自車両が当該白線を逸脱する可能性が高いと判定する。これにより、例えば雨や逆光等といった悪天候等の影響によって前方カメラ２による撮像画像に基づいて白線を認識できなくても、自車両の車線逸脱判定を確実に行うことができる。また、自車両から白線までの距離のみに基づいて逸脱判定を行う方法に比べて、ロバスト性の高い判定指標が得られることとなる。その結果、信頼性の高い車線逸脱防止支援を実現することが可能となる。

図５は、本発明に係わる車線逸脱防止装置の第２実施形態の概略構成を示すブロック図である。図中、第１実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の車線逸脱防止装置１０は、上記第１実施形態の構成に加え、自車両の車速を検出する車速センサ１１を備えている。また、ＥＣＵ５は、上記第１実施形態における車線逸脱判定部８に代えて、車線逸脱判定部１２を有している。

図６は、車線逸脱判定部１２により実行される車線逸脱判定処理手順の詳細を示すフローチャートであり、図２に示すフローチャートに相当するものである。

同図において、手順Ｓ５１が実行された後、手順Ｓ５１の処理結果と車速センサ１１で検出された車速とに基づいて、現在から将来までの逸脱判定用面積Ｓ、自車両の右前側部位から右白線までの距離Ｌ_１及び自車両の右後側部位から右白線までの距離Ｌ_２を予測する（手順Ｓ５８）。

続いて、予測された逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも小さく、且つ予測された距離Ｌ_１が予測された距離Ｌ_２よりも短いかどうかを判断する（手順Ｓ５９）。予測された逸脱判定用面積Ｓが基準面積Ｓ_０よりも小さく、且つ予測された距離Ｌ_１が予測された距離Ｌ_２よりも短いと判断されたときは、自車両が右白線を逸脱する可能性が高いと判定する（手順Ｓ５５）。

以上において、画像処理部７及び車線逸脱判定部１２の上記手順Ｓ５１，Ｓ５８は、撮像手段３，４により取得された撮像画像に基づいて自車両の側方の車線を認識し、認識された車線に対する自車両の向きと、自車両と認識された車線とで作り出される逸脱判定用面積とを求める判定指標取得手段を構成する。車線逸脱判定部１２の上記手順Ｓ５９，Ｓ５５は、自車両の向きが認識された車線と交差する方向であると共に逸脱判定用面積が基準面積よりも小さいかどうかを判断し、自車両の向きが認識された車線と交差する方向であると共に逸脱判定用面積が基準面積よりも小さいと判断されたときに、自車両が認識された車線を逸脱すると判定する逸脱判定手段を構成する。

このような本実施形態においては、自車両が白線を逸脱する可能性が高いかどうかを早い段階で推定することができる。従って、より信頼性の高い車線逸脱防止支援を実現することが可能となる。

図７は、本発明に係わる車線逸脱防止装置の第３実施形態の概略構成を示すブロック図である。図中、第１及び第２実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の車線逸脱防止装置２０は、上記第２実施形態の構成に加え、自車両のハンドルの操舵角度及び方向を検出する操舵角センサ２１を備えている。また、ＥＣＵ５は、上記第１実施形態における車線逸脱判定部８に代えて、車線逸脱判定部２２を有している。

図８は、車線逸脱判定部２２により実行される車線逸脱判定処理手順の詳細を示すフローチャートであり、図２に示すフローチャートに相当するものである。

同図において、まず車速センサ１１の検出値に基づいて、基準面積Ｓ_０を初期設定する（手順Ｓ６１）。このとき、車速センサ１１で検出された車速が高くなるほど、基準面積Ｓ_０を大きくするように設定する。なお、基準面積Ｓ_０は、予め決められた固定値であっても良い。

続いて、操舵角センサ２１の検出値に基づいて、ハンドルが右側に切られているかどうかを判断し（手順Ｓ６２）、ハンドルが右側に切られていると判断されたときは、基準面積Ｓ_０を大きくする（手順Ｓ６３）。このとき、基準面積Ｓ_０の増加量としては、固定値であっても良いし、車速センサ１１で検出された車速に応じた値であっても良い。

一方、ハンドルが右側に切られていないと判断されたときは、同様に操舵角センサ２１の検出値に基づいて、ハンドルが左側に切られているかどうかを判断する（手順Ｓ６４）。ハンドルが左側に切られていると判断されたときは、基準面積Ｓ_０を小さくする（手順Ｓ６５）。このとき、基準面積Ｓ_０の減少量としては、固定値であっても良いし、車速センサ１１で検出された車速に応じた値であっても良い。

手順Ｓ６３，Ｓ６５が実行された後、上述した手順Ｓ５１〜Ｓ５６を実行する。また、手順Ｓ６２，Ｓ６４においてハンドルが右側にも左側に切られていないと判断されたときは、そのまま上述した手順Ｓ５１〜Ｓ５６を実行する。

このようにハンドルが右側に切られているときは、基準面積Ｓ_０を大きくするので、自車両が右白線を逸脱すると判定されやすくなる。このため、自車両の右前側部位から右白線までの距離Ｌ_１が自車両の右後側部位から右白線までの距離Ｌ_２よりも短くなると、自車両が右白線を逸脱する可能性が高いと早く判定されるようになるため、警報器６より警報音を発生させるタイミングが早くなる。これにより、ドライバーは、直ちに逸脱回避操作を行うことができる。一方、ハンドルが左側に切られているときは、基準面積Ｓ_０を小さくするので、自車両が右白線を逸脱すると判定されにくくなる。このため、警報器６より警報音を発生させるタイミングが遅くなるため、ドライバーが感じる煩わしさを軽減することができる。

また、上述したように車速センサ１１で検出された車速に応じて基準面積Ｓ_０を初期設定する場合には、自車両の車速が高くなるほど基準面積Ｓ_０が大きくなるため、結果的に自車両が右白線を逸脱すると判定されやすくなる。

以上において、車線逸脱判定部２２の上記手順Ｓ６１は、基準面積を設定する基準面積設定手段を構成する。車線逸脱判定部２２の上記手順Ｓ６２〜Ｓ６５は、認識された車線側に操舵が行われたことが操舵方向検出手段２１により検出されたときは、基準面積を大きくし、認識された車線の反対側に操舵が行われたことが操舵方向検出手段２１により検出されたときは、基準面積を小さくする基準面積変更手段を構成する。

このように本実施形態においては、ハンドルの操舵方向に応じて基準面積Ｓ_０を変更するようにしたので、自車両の走行方向を早めに推定して、自車両の車線逸脱判定を行うことができる。従って、よりドライバーの運転感覚に合った車線逸脱防止支援を実現することが可能となる。

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、右側方カメラ３及び左側方カメラ４の数を１つずつとしたが、右側方カメラ３及び左側方カメラ４を２つずつ使用することにより、上記の逸脱判定用面積Ｓ、自車両から白線までの距離Ｌ_１，距離Ｌ_２をより高精度に求めることが可能となる。

本発明に係わる車線逸脱防止装置の第１実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示した車線逸脱判定部により実行される車線逸脱判定処理手順の詳細を示すフローチャートである。自車両が右白線を逸脱しないと判定される状態を示す概念図である。自車両が右白線を逸脱すると判定される状態を示す概念図である。本発明に係わる車線逸脱防止装置の第２実施形態の概略構成を示すブロック図である。図５に示した車線逸脱判定部により実行される車線逸脱判定処理手順の詳細を示すフローチャートである。本発明に係わる車線逸脱防止装置の第３実施形態の概略構成を示すブロック図である。図７に示した車線逸脱判定部により実行される車線逸脱判定処理手順の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

１…車線逸脱防止装置、３…右側方カメラ（撮像手段）、４…左側方カメラ（撮像手段）、５…ＥＣＵ、７…画像処理部（判定指標取得手段）、８…車線逸脱判定部（判定指標取得手段、逸脱判定手段）、１０…車線逸脱防止装置、１１…車速センサ（車速検出手段）、１２…車線逸脱判定部（判定指標取得手段、逸脱判定手段）、２０…車線逸脱防止装置、２１…操舵角センサ（操舵方向検出手段）、２２…車線逸脱判定部（判定指標取得手段、逸脱判定手段、基準面積設定手段、基準面積変更手段）。

Claims

自車両の車線逸脱を防止するための車線逸脱防止装置において、
前記自車両の側方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により取得された撮像画像に基づいて前記自車両の側方の車線を認識し、前記認識された車線に対する前記自車両の向きと、前記自車両と前記認識された車線とで作り出される逸脱判定用面積とを求める判定指標取得手段と、
前記自車両の向きが前記認識された車線と交差する方向であると共に前記逸脱判定用面積が基準面積よりも小さいかどうかを判断し、前記自車両の向きが前記認識された車線と交差する方向であると共に前記逸脱判定用面積が前記基準面積よりも小さいと判断されたときに、前記自車両が前記認識された車線を逸脱すると判定する逸脱判定手段とを備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。
前記判定指標取得手段は、前記自車両の前側部位から前記認識された車線までの距離と前記自車両の後側部位から前記認識された車線までの距離とに基づいて、前記認識された車線に対する前記自車両の向きを求めると共に、前記自車両の前側部位及び後側部位と前記認識された車線とで作り出される前記逸脱判定用面積を求めることを特徴とする請求項１記載の車線逸脱防止装置。
前記自車両の車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記判定指標取得手段は、前記自車両の車速に基づいて、現在から将来までの前記自車両の向き及び前記逸脱判定用面積を予測することを特徴とする請求項１または２記載の車線逸脱防止装置。
前記自車両の操舵方向を検出する操舵方向検出手段と、
前記基準面積を設定する基準面積設定手段と、
前記認識された車線側に操舵が行われたことが前記操舵方向検出手段により検出されたときは、前記基準面積を大きくし、前記認識された車線の反対側に操舵が行われたことが前記操舵方向検出手段により検出されたときは、前記基準面積を小さくする基準面積変更手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の車線逸脱防止装置。