JP2013186660A - Lane mark detection device and lane mark search range setting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーンマーク検出装置およびレーンマークの検索範囲設定方法に関し、特に、カメラにより撮影された画像の処理によって路上のレーンマークを検出する装置に用いて好適なものである。 The present invention relates to a lane mark detection apparatus and a lane mark search range setting method, and is particularly suitable for use in an apparatus that detects a lane mark on a road by processing an image photographed by a camera.
従来、カメラにより撮影された画像の処理によって路上のレーンマーク(車線境界線)を検出するレーンマーク検出装置が提供されている。この種のレーンマーク検出装置では一般的に、撮影画像の中に一定の検索範囲を設定し、設定した検索範囲の中からレーンマークを検出するようになされている。この場合の検索範囲の設定方法としては、種々のものが提案されている。例えば、あるタイミングで検出したレーンマークの位置を基準とし、その検出位置から左右に所定幅ずつとった範囲を次のタイミングの検索範囲として設定する技術が存在する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided a lane mark detection device that detects a lane mark (lane boundary line) on a road by processing an image captured by a camera. In this type of lane mark detection apparatus, generally, a certain search range is set in a captured image, and a lane mark is detected from the set search range. Various methods for setting the search range in this case have been proposed. For example, there is a technique for setting a range of a predetermined width on the left and right sides from the detected position as a reference range for the next timing based on the position of the lane mark detected at a certain timing.
しかしながら、このような技術では、撮影画像内に写るレーンマークの横方向の移動量が大きくなる場合に、次のタイミングの検索範囲内にレーンマークが入らず、レーンマークを検出できないことがあるという問題があった。レーンマークの横方向の移動量が大きくなる場合としては、車両が高速にレーン変更をする場合がある。また、車両が少しずつレーン変更している場合でも、処理能力の低いCPUが使用されていると、撮影画像のフレームを取り込む時間間隔が長くなり、フレーム間でのレーンマークの横方向の移動量が大きくなる。 However, with such a technique, when the amount of lateral movement of the lane mark appearing in the captured image increases, the lane mark may not be detected within the search range of the next timing, and the lane mark may not be detected. There was a problem. As a case where the amount of movement of the lane mark in the lateral direction becomes large, the vehicle may change the lane at high speed. Even if the vehicle is changing lanes little by little, if a CPU with low processing capability is used, the time interval for capturing frames of captured images becomes long, and the amount of lateral movement of the lane mark between frames Becomes larger.
このような問題を解消するために、検索範囲を広げることが考えられる。しかしながら、検索範囲を広げると、その検索範囲の中に複数のレーンマーク候補が入り、レーンマークを誤検出する可能性が高くなってしまう。また、検索範囲が広がることで、処理時間も長くなってしまう。これに対して、検出したレーンマーク位置を基準として次の検索範囲を設定するのとは異なる方法で検索範囲を設定する技術がいくつか提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
In order to solve such a problem, it is conceivable to expand the search range. However, if the search range is expanded, a plurality of lane mark candidates are included in the search range, and the possibility of erroneous detection of lane marks increases. In addition, the processing time becomes longer due to the expanded search range. On the other hand, several techniques for setting the search range using a method different from setting the next search range based on the detected lane mark position have been proposed (see, for example,
特許文献1に記載の技術では、白線検出のために画像処理を行うウィンドウの設定において、車両の移動量を車輪速センサ等により検出し、この車両移動量に基づいて次のウィンドウを設定している。特許文献2に記載の技術では、白線検出のために設定するウィンドウの水平方向位置を、過去データ並びに車両速度および操舵角度に基づいて予測した走行車線区分線(予測走行軌跡)の位置に設定している。特許文献3に記載の技術では、ナビゲーション装置から出力される直線路やカーブ路などの道路形状情報に合わせて白線検出におけるサーチ範囲を任意に変更している。
In the technique described in
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、検索範囲を設定するために車輪速センサ等が必要となる。また、特許文献2に記載の技術では、検索範囲を設定するために操舵角センサ等が必要となる。また、特許文献3に記載の技術では、検索範囲を設定するためにナビゲーション装置が必要となる。そのため、車両に後付けする市販品のレーンマーク検出装置では、車輪速センサや操舵角センサ、ナビゲーション装置の出力情報を利用することができず、特許文献1〜3に記載の技術を適用することができないという問題があった。
However, the technique described in
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、撮影画像内に写るレーンマークの横方向の移動量が大きくなる場合でも、撮影画像以外の外部からの情報を用いずに、レーンマークを確実に検出できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and does not use external information other than the photographed image even when the lateral movement amount of the lane mark appearing in the photographed image becomes large. Another object of the present invention is to make it possible to reliably detect lane marks.
上記した課題を解決するために、本発明では、撮像装置より入力される撮影画像内に検索範囲を設定し、設定した検索範囲からレーンマークを検出するレーンマーク検出装置において、撮影画像の処理によって得られる過去のレーンマークの検出結果に基づいて、レーンマークの単位時間当たりの移動量を算出する。そして、過去に検出したレーンマークの位置およびレーンマークの単位時間当たりの移動量に基づいて、レーンマークを検出する際の検索範囲を設定するようにしている。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a search range is set in a captured image input from an imaging device, and a lane mark detection device detects a lane mark from the set search range, by processing the captured image. Based on the obtained past lane mark detection result, the movement amount of the lane mark per unit time is calculated. The search range for detecting the lane mark is set based on the position of the lane mark detected in the past and the movement amount of the lane mark per unit time.
上記のように構成した本発明によれば、撮影画像内に写るレーンマークの横方向に対する単位時間当たりの移動量が大きくなる場合でも、その移動量を考慮した位置にレーンマークの検索範囲が設定されるので、撮影画像の検索範囲内からレーンマークを確実に検出することができる。しかも、当該移動量は、撮影画像の処理によって得られる過去のレーンマークの検出結果に基づいて求められるので、撮影画像以外の外部からの情報を用いずに、レーンマークを検出することができる。 According to the present invention configured as described above, even when the movement amount per unit time in the horizontal direction of the lane mark appearing in the captured image becomes large, the lane mark search range is set at a position that takes the movement amount into consideration. Therefore, the lane mark can be reliably detected from within the search range of the photographed image. In addition, since the movement amount is obtained based on the detection result of the past lane mark obtained by the processing of the captured image, the lane mark can be detected without using external information other than the captured image.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態によるレーンマーク検出装置10の機能構成例を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態のレーンマーク検出装置10は、カメラ等の撮像装置20に接続されている。撮像装置20は、例えば、車両の後方に設置されたリアカメラである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a lane
レーンマーク検出装置10は、その機能構成として、レーンマーク候補抽出部1、レーンマーク検出部2およびレーンマーク位置推定部3を備えている。なお、これらの各機能ブロック1〜3は、ハードウェア構成、DSP、ソフトウェアの何れによっても実現することが可能である。例えばソフトウェアによって実現する場合、上記各機能ブロック1〜3は、実際にはコンピュータのCPUあるいはMPU、RAM、ROMなどを備えて構成され、RAMやROMに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。
The lane
レーンマーク候補抽出部1は、撮像装置20より入力される撮影画像内からレーンマーク候補を抽出する。レーンマーク候補とは、撮影画像内に写っている被写体の輝度の違いや形状等をもとに、レーンマークの可能性がある部分として特定されるものである。なお、レーンマーク候補の抽出処理に関する詳細は後述する。
The lane mark
レーンマーク検出部2は、撮影画像内に検索範囲を設定し、設定した検索範囲からレーンマークを検出する。具体的には、レーンマーク検出部2は、撮影画像内に設定された検索範囲の中にあるレーンマーク候補からレーンマークを検出する。本実施形態においてレーンマーク検出部2は、レーンマーク位置推定部3により推定されたレーンマークの位置を基準として検索範囲を設定し、その検索範囲内からレーンマークを検出する。
The lane
また、レーンマーク検出部2は、レーンマーク候補が検索範囲の中にある場合は、当該レーンマーク候補をレーンマークとして検出する一方、レーンマーク候補が検索範囲の中にない場合は、レーンマーク位置推定部3により推定されたレーンマーク位置においてレーンマークが検出されたとみなす。なお、このレーンマーク検出部2によるレーンマーク検出処理についても、その詳細は後述する。
In addition, when the lane mark candidate is within the search range, the lane
レーンマーク位置推定部3は、特許請求の範囲における位置推定部に相当し、特許請求の範囲における移動量算出部を含んでいる。移動量算出部は、レーンマーク検出部2による過去のレーンマークの検出結果に基づいて、レーンマークの横方向に対する単位時間当たりの移動量(Y軸方向の移動速度)を算出する。レーンマーク位置推定部3は、レーンマーク検出部2により検出された過去のレーンマークの位置と、移動量算出部により算出したレーンマークの単位時間当たりの移動量とに基づいて、次の単位時間後におけるレーンマーク位置を推定する。なお、このレーンマーク位置の推定処理についても、その詳細は後述する。
The lane mark
図2は、本実施形態によるレーンマーク検出装置10の動作の概略を説明するための図である。図2(a)は、ある時間tにおいて撮影画像内から検出されたレーンマークの位置を示す。時間tにおける車両中心から左レーンマークまでの距離をDLt、車両中心から右レーンマークまでの距離をDRtとする。本実施形態では、レーンマークの位置を、車両中心からの距離で表すものとする。
FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the operation of the lane
図2(b)は、次の単位時間後における時間t+d(d:単位時間)において撮影画像内から検出されたレーンマークの位置(車両中心からの距離)を示す。時間t+dにおける車両中心から左レーンマークまでの距離をDLt+d、車両中心から右レーンマークまでの距離をDRt+dとする。図2(c)は、更に次の単位時間後における時間t+2dにおいて撮影画像内から検出されるレーンマークの位置を示す。 FIG. 2B shows the position of the lane mark (distance from the vehicle center) detected from the captured image at time t + d (d: unit time) after the next unit time. The distance from the vehicle center to the left lane mark at time t + d is D Lt + d , and the distance from the vehicle center to the right lane mark is D Rt + d . FIG. 2C shows the position of the lane mark detected from the captured image at time t + 2d after the next unit time.
レーンマーク位置推定部3の移動量算出部は、時間t+2dにおいてレーンマーク検出装置10がレーンマークを検出する際に、レーンマーク検出部2により時間tにおいて検出されたレーンマークの位置DLt,DRtと、時間t+dにおいて検出されたレーンマークの位置DLt+d,DRt+dとに基づいて、レーンマークの横方向に対する単位時間当たりの移動量を算出する。この場合、左レーンマークの単位時間当たりの移動量は、車両が左レーンマークに近づく方向に(DLt−DLt+d)/{(t+d)−t}である。一方、右レーンマークの単位時間当たりの移動量は、車両が右レーンマークから遠ざかる方向に(DRt+d−DRt)/{(t+d)−t}である。
When the lane
レーンマーク位置推定部3は、レーンマーク検出部2により時間t+dにおいて検出されたレーンマークの位置DLt+d,DRt+dと、移動量算出部により算出されたレーンマークの単位時間当たりの移動量(DLt−DLt+d)/{(t+d)−t},(DRt+d−DRt)/{(t+d)−t}とに基づいて、時間t+2dにおけるレーンマーク位置を推定する。
The lane mark
具体的には、時間t+dにおいて検出された左レーンマークの位置DLt+dから、左レーンマークの単位時間当たりの移動量(DLt−DLt+d)/{(t+d)−t}×dを減算することによって得られる位置を、時間t+2dにおける左レーンマークの推定位置とする。また、時間t+dにおいて検出された右レーンマークの位置DRt+dに、右レーンマークの単位時間当たりの移動量(DRt+d−DRt)/{(t+d)−t}×dを加算することによって得られる位置を、時間t+2dにおける右レーンマークの推定位置とする。図2(c)において、21Lが左レーンマークの推定位置、21Rが右レーンマークの推定位置である。 Specifically, the amount of movement of the left lane mark per unit time (D Lt −D Lt + d ) / {(t + d) −t} × d is subtracted from the position D Lt + d of the left lane mark detected at time t + d. The position obtained by this is the estimated position of the left lane mark at time t + 2d. Further, it is obtained by adding the movement amount (D Rt + d −D Rt ) / {(t + d) −t} × d per unit time of the right lane mark to the position D Rt + d of the right lane mark detected at time t + d. This position is the estimated position of the right lane mark at time t + 2d. In FIG. 2C, 21 L is the estimated position of the left lane mark, and 21 R is the estimated position of the right lane mark.
レーンマーク検出部2は、時間t+2dにおいて撮像装置20から入力された撮影画像について、レーンマーク位置推定部3により推定されたレーンマーク位置21L,21Rを基準として検索範囲を設定し、その検索範囲内からレーンマークを検出する。具体的には、図2(c)に示すように、レーンマークの推定位置21L,21Rを中心として所定幅の検索範囲22L,22Rを設定し、当該検索範囲22L,22Rの中から左右レーンマークを検出する。本実施形態では、レーンマーク検出部2は、移動量算出部により算出されたレーンマークの単位時間当たりの移動量の大きさに応じて、検索範囲として設定する所定幅の大きさを変えるようにしている(これについては詳細を後述する)。
The lane
図2(d)は、図2(c)に示す本実施形態の動作例と比較するために示した従来の動作例である。図2(d)に示すように、従来は、時間t+dにおけるレーンマークの検出位置DLt+d,DRt+dを中心として所定幅の検索範囲23L,23Rを設定し、当該検索範囲23L,23Rの中から左右レーンマークを検出していた。そのため、レーンマークの単位時間当たりの移動量(DLt−DLt+d)/{(t+d)−t},(DRt+d−DRt)/{(t+d)−t}が大きいと、設定した検索範囲23L,23Rの中にレーンマークが入らず、レーンマークを検出できないことがあった。 FIG. 2D is a conventional operation example shown for comparison with the operation example of the present embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 2 (d), conventionally, setting the search range 23 L, 23 R of a predetermined width around the detection position D Lt + d, D Rt + d of the lane mark at time t + d, the search range 23 L, 23 Left and right lane marks were detected in R. Therefore, if the amount of movement of the lane mark per unit time (D Lt −D Lt + d ) / {(t + d) −t}, (D Rt + d −D Rt ) / {(t + d) −t} is large, the set search range In some cases, no lane mark is entered in 23 L and 23 R , and the lane mark cannot be detected.
これに対し、図2(c)に示す本実施形態によれば、レーンマークの横方向に対する単位時間当たりの移動量(DLt−DLt+d)/{(t+d)−t},(DRt+d−DRt)/{(t+d)−t}が大きくなる場合でも、その移動量を考慮した位置にレーンマークの検索範囲22L,22Rが設定されるので、撮影画像の検索範囲22L,22R内からレーンマークを確実に検出することができる。 On the other hand, according to the present embodiment shown in FIG. 2C, the amount of movement per unit time in the horizontal direction of the lane mark (D Lt −D Lt + d ) / {(t + d) −t}, (D Rt + d − Even if D Rt ) / {(t + d) −t} becomes large, the lane mark search range 22 L , 22 R is set at a position that takes the movement amount into consideration, so the captured image search range 22 L , 22 Lane marks can be reliably detected from within R.
<レーンマーク候補抽出部1の処理内容>
以下に、レーンマーク候補抽出部1による処理内容を具体的に説明していく。
<Processing contents of lane mark
Below, the processing content by the lane mark
図3は、本実施形態によるレーンマーク候補抽出部1の動作例を示すフローチャートである。まず、レーンマーク候補抽出部1は、撮像装置20より入力された撮影画像から、グレースケールの輝度画像を生成する(ステップS1)。そして、レーンマーク候補抽出部1は、図4に示すように、輝度画像を水平方向にスキャンして、閾値以上の輝度が一定間隔続く水平部分をラインとして取り出す(ステップS2)。これを撮影画像の全体に対して行う。なお、取り出したラインの1つ1つを「スライス」という。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation example of the lane mark
次に、レーンマーク候補抽出部1は、図5に示すように、取り出した各スライスに対して、垂直方向に隣接するスライスどうしで水平方向の座標値の少なくとも一部が重複している複数のスライスをグルーピングする(ステップS3)。図5に示す例では、撮影画像内からスライスの3つのグループ1〜3が抽出されている。
Next, as shown in FIG. 5, the lane mark
さらに、レーンマーク候補抽出部1は、図6に示すように、各グループ1〜3のスライスを3次元座標の路面(Z=0)に投影した後、各スライスの中点から、最小2乗法でレーンマーク候補となる線分の直線式Y=aX+b(Z=0)を抽出する(ステップS4)。ここで、aは線分の傾き、bは線分のY切片である。なお、3次元座標の路面への投影とは、撮像装置20より入力した撮影画像を、車両上方の仮想視点から見た真上からの画像に視点変換することをいう。3次元座標の原点は、車両中心の位置である。また、X軸において車両の前方がプラス、Y軸において車両の左側がプラスで右側がマイナスである。
Further, as shown in FIG. 6, the lane mark
スライスのグループ1から抽出される線分の直線式はY=a1X+b1、グループ2から抽出される線分の直線式はY=a2X+b2、グループ3から抽出される線分の直線式はY=a3X+b3である。
The line expression extracted from
ここで、レーンマーク候補抽出部1は、以上のように各グループ1〜3について算出した線分の直線式のうち、傾きaおよびY切片bの値がある範囲内に入る複数の直線式がある場合は、それらの直線式に該当するグループを1つにまとめる。図6の例では、グループ2とグループ3を1つのグループにまとめている。そして、レーンマーク候補抽出部1は、1つにまとめたグループについて、その中に含まれる各スライスの情報から1本の線分を再度抽出する。その結果、まとめた線分の直線式はY=a4X+b4となる。
Here, the lane mark
レーンマーク候補抽出部1は、各スライスの中点から線分を抽出したのと同様に、各スライスの左端および右端についても最小2乗法により線分をそれぞれ抽出する。これにより、スライスの中点から抽出した線分と平行な線分を両側に引き、スライスの幅を算出する。図6の例では、グループ1の線分Y=a1X+b1についてスライス幅を算出するとともに、グループ2,3をまとめた1つのグループの線分Y=a4X+b4についてスライス幅を算出する。
The lane mark
次に、レーンマーク候補抽出部1は、以上のようにして抽出した各線分について、レーンマークとしての確からしさを示す信頼度を算出する(ステップS5)。信頼度の算出方法は種々あるが、ここでは、各スライスの中点のばらつきから信頼度を算出するものとする。すなわち、次のような式により線分の信頼度(0〜10000の値)を算出する。
信頼度=10000−(線分の直線式から各スライスの中点までの距離の絶対値の平均/距離誤差の閾値)×10000
Next, the lane mark
Reliability = 10000− (average of absolute value of distance from straight line formula of line segment to midpoint of each slice / threshold of distance error) × 10000
なお、信頼度の算出方法としては、これ以外に、レーンマークの縦横比、スライスの左右端のばらつき、グループのスライス数などを用いること、これらの組合せを用いることも可能である。 As a method for calculating the reliability, it is also possible to use the aspect ratio of the lane mark, the variation of the left and right ends of the slice, the number of slices of the group, and the like, or a combination thereof.
<レーンマーク検出部2の処理内容>
次に、レーンマーク検出部2による処理内容を具体的に説明する。
<Processing contents of lane
Next, the processing content by the lane
図7は、レーンマーク検出装置10を起動したときに実行されるレーンマーク検出部2の初期化処理を示すフローチャートである。初期化処理において、レーンマーク検出部2は、左レーンマーク情報、右レーンマーク情報とも“無し”に設定する(ステップS11,S12)。なお、レーンマーク情報とは、図8に示すように、レーンマークの位置を示す直線式Y=aX+b、レーンマークの幅、レーンマークの信頼度を含む情報である。なお、本実施形態では、レーンマーク情報は、最大で過去10回分の検出結果を格納するものとする。
FIG. 7 is a flowchart showing an initialization process of the lane
また、レーンマーク検出部2は、処理時間を計るために使用する最終時刻と処理時間を0クリアする(ステップS13,S14)。なお、処理時間とは、撮像装置20から入力した撮影画像を処理する単位時間(d)のことをいう。また、最終時刻とは、レーンマークを最後に検出した直近の時刻のことをいう。
Further, the lane
図9は、レーンマーク検出部2によるレーンマーク検出処理を示すフローチャートである。このレーンマーク検出処理は、過去に検出された左右のレーンマーク情報と、レーンマーク候補抽出部1により抽出されたレーンマーク候補の線分とを用いて行う。図9において、レーンマーク検出部2は、最初に処理時間の算出を行う(ステップS21)。このステップS21における処理時間算出処理の詳細を図10に示す。
FIG. 9 is a flowchart showing lane mark detection processing by the lane
図10において、レーンマーク検出部2は、まず現在時刻を取得する(ステップS2101)。次に、レーンマークを最後に検出した最終時刻が設定されているかどうか判断し(ステップS2102)、設定されていれば、現在時刻から最終時刻を減算することによって処理時間を算出する(ステップS2103)。そして、最終時刻の設定を現在時刻によって更新し(ステップS2104)、処理時間算出処理を終了する。一方、図7の初期化処理が行われた直後でまだ最終時刻が設定されていない場合は、ステップS2103の処理は行わず、現在時刻を最終時刻として設定する(ステップS2104)。
In FIG. 10, the lane
図9において、ステップS21の処理時間算出処理を行った後、レーンマーク検出部2は、レーン変更処理を行う(ステップS22)。レーン変更処理は、車両がレーンマークを跨いで移動するレーン変更が起きたときに、左レーンマーク情報と右レーンマーク情報との入れ替えを行う。例えば、車両が左車線へとレーン変更した場合、レーン変更前には車両の左側にあったレーンマークが、レーン変更後は車両の右側に位置することになる。そのため、左レーンマーク情報を右レーンマーク情報に変更することが必要となる。このようなレーン変更処理の詳細を図11に示す。
In FIG. 9, after performing the processing time calculation process of step S21, the lane
図11において、レーンマーク検出部2は、まず、左レーンマークの次位置の推定結果Y=a’X+b’(後述するように、レーンマーク位置推定部3により求められる)のY切片b’がマイナスの値かどうか判断する(ステップS2201)。Y切片b’がマイナスの値ならば、左レーンマークの推定位置は、車両中心より右側にあることになるので、車両が左車線にレーン変更をしたと判断する。この場合、レーンマーク検出部2は、現在の左レーンマーク情報を右レーンマーク情報として設定し直すとともに(ステップS2202)、左レーンマーク情報を“無し”にして(ステップS2203)、レーン変更処理を終了する。
In FIG. 11, the lane
一方、推定される左レーンマークの次位置のY切片b’がマイナスの値でないと判断した場合、レーンマーク検出部2は、右レーンマークの次位置の推定結果Y=a’X+b’のY切片b’が0以上の値かどうか判断する(ステップS2204)。Y切片b’が0以上の値ならば、右レーンマークの推定位置は、車両中心より左側にあることになるので、車両が右車線にレーン変更したと判断する。この場合、レーンマーク検出部2は、現在の右レーンマーク情報を左レーンマーク情報として設定し直すとともに(ステップS2205)、右レーンマーク情報を“無し”にして(ステップS2206)、レーン変更処理を終了する。
On the other hand, when it is determined that the Y intercept b ′ of the next position of the left lane mark to be estimated is not a negative value, the lane
なお、左レーンマークの推定位置のY切片b’がマイナスの値でもなく(車両が左車線へレーン変更していない)、右レーンマークの推定位置のY切片b’が0以上の値でもない(車両が右車線へレーン変更していない)場合、レーンマーク検出部2は、左右レーンマーク情報の入れ替えを何も行うことなく、レーン変更処理を終了する。
Note that the Y intercept b ′ of the estimated position of the left lane mark is not a negative value (the vehicle has not changed the lane to the left lane), and the Y intercept b ′ of the estimated position of the right lane mark is not 0 or more. When the vehicle has not changed the lane to the right lane, the lane
図9において、ステップS22のレーン変更処理を終了した後、レーンマーク検出部2は、左右レーンマーク情報の有無を判断して(ステップS23,S26,S29)、その判断結果に応じたレーンマーク情報の更新処理を行う。すなわち、レーンマーク検出部2は、まず、左右レーンマーク情報が両方ともあるか否かを判断し(ステップS23)、両方ともあると判断した場合、左レーンマーク情報にマッチングするレーンマーク候補の線分を左レーンマークとして検索するとともに(ステップS24)、右レーンマーク情報にマッチングするレーンマーク候補の線分を右レーンマークとして検索する(ステップS25)。
In FIG. 9, after finishing the lane change process of step S22, the lane
左右レーンマーク情報が両方ともにはないと判断した場合、次にレーンマーク検出部2は、左レーンマーク情報のみがあるか否かを判断する(ステップS26)。そして、左レーンマーク情報のみ存在すると判断した場合、レーンマーク検出部2は、左レーンマーク情報にマッチングするレーンマーク候補の線分を左レーンマークとして検索するとともに(ステップS27)、左レーンマーク情報を基に基準レーン幅を考慮して、右レーンマークをレーンマーク候補の線分から選択する(ステップS28)。なお、基準レーン幅は、あらかじめ定められた値であり、例えば高速道路の場合3.5mである。
If it is determined that both the left and right lane mark information are not present, the lane
一方、左レーンマーク情報がないと判断した場合、レーンマーク検出部2は、右レーンマーク情報のみがあるか否かを判断する(ステップS29)。そして、右レーンマーク情報のみ存在すると判断した場合、レーンマーク検出部2は、右レーンマーク情報にマッチングするレーンマーク候補の線分を右レーンマークとして検索するとともに(ステップS30)、右レーンマーク情報を基に基準レーン幅を考慮して、左レーンマークをレーンマーク候補の線分から選択する(ステップS31)。
On the other hand, when determining that there is no left lane mark information, the lane
また、右レーンマーク情報も左レーンマーク情報もないと判断した場合、レーンマーク検出部2は、左右のレーンマークをレーンマーク候補の線分から選択する(ステップS32,S33)。すなわち、レーンマーク検出部2は、ステップS32において、車両中心より左側の一定範囲に含まれるレーンマーク候補の線分の中から左レーンマークを選択する。
If it is determined that neither the right lane mark information nor the left lane mark information is present, the lane
ステップS32において左レーンマーク情報を設定できた場合、レーンマーク検出部2は、次のステップS33において、当該設定した左レーンマーク情報を基に基準レーン幅を考慮して、右レーンマークをレーンマーク候補の線分から選択する。一方、ステップS32において左レーンマーク情報が設定されなかった場合、レーンマーク検出部2は、次のステップS33において、車両中心より右側の一定範囲に含まれるレーンマーク候補の線分の中から右レーンマークを選択する。
When the left lane mark information can be set in step S32, the lane
以上のようなレーンマーク情報の更新処理後、レーンマーク検出部2は、レーンマーク情報の出力を行う(ステップS34)。これにより、図9のフローチャートに示すレーンマーク検出を終了する。
After the lane mark information update process as described above, the lane
図12は、図9に示したステップS24,S25,S27,S30で行われているレーンマークのマッチング処理の詳細を示すフローチャートである。図12において、レーンマーク検出部2は、まず、撮影画像の中に設定する検索範囲(図2(c)の例では2つの検索範囲22L,22R)の大きさを定める検索幅を算出する(ステップS41)。
FIG. 12 is a flowchart showing details of the lane mark matching process performed in steps S24, S25, S27, and S30 shown in FIG. In FIG. 12, the lane
本実施形態では、レーンマーク検出部2は、レーンマークのY軸方向の移動速度(単位時間当たりの移動量)と図10のステップS2103で求めた処理時間(単位時間d)とから算出した移動量に、所定の検索幅基準値を加算することによって検索幅を算出する。例えば、レーンマーク検出部2は、Y軸方向移動速度×処理時間×係数+検索幅基準値なる計算式によって検索幅を算出する。このように、本実施形態では、レーンマークのY軸方向の移動速度に応じて検索範囲の大きさを変えている。
In the present embodiment, the lane
次に、レーンマーク検出部2は、レーンマーク候補抽出部1により抽出されたレーンマーク候補の線分の中から、所定の条件を満たす線分を検索する(ステップS42)。すなわち、レーンマーク検出部2は、レーンマーク候補の直線式のY切片bが、レーンマークの推定位置を表す直線式のY切片b’±検索幅の検索範囲(図2(c)の例では、左右レーンマークの推定位置21L,21Rを中心として両側に検索幅をとって設定した検索範囲22L,22R)の中にあり、かつ、信頼度が最も大きい線分を検索する。
Next, the lane
レーンマーク検出部2は、上記ステップS42の検索により、該当する線分が見つかったかどうか判断する(ステップS43)。該当する線分があれば、それがレーンマークなので、レーンマーク情報の過去レーンマーク位置に線分の直線式Y=aX+bを追加し(ステップS44)、過去レーンマーク幅に線分の線幅を追加し(ステップS45)、過去信頼度に線分の信頼度を追加する(ステップS46)。これらの情報を追加するとき、格納先が満杯の場合には、1番古いデータを削除して追加する。
The lane
一方、上記ステップS42の検索で該当する線分が見つからなかった場合、レーンマーク検出部2は、レーンマーク情報の過去信頼度に0を追加する(ステップS47)。そして、レーンマーク検出部2は、過去信頼度に格納されているデータの平均値を求め、それが0かどうか判断する(ステップS48)。過去信頼度の平均値が0のときは、10回続けてレーンマークが見つからなかったということなので、レーンマーク検出部2はレーンマーク情報を“無し”に設定する(ステップS51)。
On the other hand, when the corresponding line segment is not found in the search in step S42, the lane
過去信頼度の平均値が0でない場合、レーンマーク検出部2は、レーンマーク位置推定部3により推定された位置をレーンマーク位置とみなし、その推定位置によってレーンマーク情報を設定する。すなわち、レーンマーク検出部2は、レーンマーク情報の過去レーンマーク位置に、レーンマークの推定位置を表す線分の直線式Y=aX’+b’を追加するとともに(ステップS49)、レーンマーク情報の過去レーンマーク幅に、過去レーンマーク幅へ最後に設定した値(最新値)を追加する(ステップS50)。
When the average value of the past reliability is not 0, the lane
図13は、図9に示したステップS28,S31,S32,S33で行われているレーンマークの選択処理の詳細を示すフローチャートである。図13において、レーンマーク検出部2は、まず、反対側のレーンマーク情報があるかどうかを確認する(ステップS61)。すなわち、右レーンマークを選択するときは左レーンマーク情報があるかどうかを確認し、左レーンマークを選択するときは右レーンマーク情報があるかどうかを確認する。
FIG. 13 is a flowchart showing details of the lane mark selection process performed in steps S28, S31, S32, and S33 shown in FIG. In FIG. 13, the lane
図14に示すように、反対側のレーンマーク情報がある場合には、この情報を基準に検索範囲を決める。すなわち、レーンマーク検出部2は、反対側のレーンマーク情報から求まるレーンマークのY軸方向の移動速度と処理時間とから算出した移動量に、所定の検索幅基準値を加算することによって検索幅を算出する(ステップS62)。この場合の検索幅基準値は、ステップS41で用いた検索幅基準値より大きな値とするのが好ましい。反対側のレーンマーク情報から検索幅を算出するため、誤差を含む可能性があるからである。
As shown in FIG. 14, when there is lane mark information on the opposite side, the search range is determined based on this information. In other words, the lane
次に、レーンマーク検出部2は、反対側のレーンマーク情報で示されるレーンマークのY切片(図12のステップS44で追加された直線式のY切片bまたはステップS49で追加された直線式のY切片b’)の絶対値を基準レーン幅Wから引いた値が、求めるレーンマークの推定位置(図14の24R)になるので、その位置±検索幅の検索範囲(推定位置24Rから車両寄りの検索範囲1、推定位置24Rから車両とは反対側の検索範囲2)を設定する(ステップS63,S64)。
Next, the lane
一方、上記ステップS61で、反対側のレーンマーク情報が無いと判断した場合、レーンマーク検出部2は、車両中心から所定距離の位置を中心として、当該位置から車両寄りに基準範囲1をとって車両寄りの検索範囲1を設定するとともに(ステップS65)、当該位置から車両とは反対側に基準範囲2(基準範囲1<基準範囲2)をとって反対側の検索範囲2を設定する(ステップS66)。なお、基準範囲1および基準範囲2の値は、例えば、1.1mと3.0mのように任意に決めてよい。
On the other hand, if it is determined in step S61 that there is no lane mark information on the opposite side, the lane
上記ステップS62〜S64またはステップS65〜S66の何れかによって検索範囲を設定した後、レーンマーク検出部2は、求めるレーンマーク情報が右レーンマークに係る情報かどうかを判断する(ステップS67)。右レーンマークに係る情報ならば、3次元座標のY座標はマイナスなので、レーンマーク検出部2は検索範囲をマイナスの値に設定する(ステップS68,S69)。
After setting the search range in any of steps S62 to S64 or steps S65 to S66, the lane
次に、レーンマーク検出部2は、レーンマーク候補抽出部1により抽出されたレーンマーク候補の線分の中から、所定の条件を満たす線分を検索する(ステップS70)。すなわち、レーンマーク検出部2は、レーンマーク候補の直線式のY切片bが検索範囲1と検索範囲2との間にあり、かつ、信頼度が最も大きい線分を検索する。
Next, the lane
レーンマーク検出部2は、上記ステップS70の検索により該当する線分が見つかり、かつ、その線分の信頼度が選択基準値以上かどうか判断する(ステップS71)。該当する線分があり、かつ、その線分の信頼度が選択基準値以上ならば、レーンマーク検出部2はそれを新たなレーンマークとして選択する。すなわち、レーンマーク検出部2は、レーンマーク情報の過去レーンマーク位置に線分の直線式Y=aX+bを新規設定し(ステップS72)、過去レーンマーク幅に線分の線幅を新規設定し(ステップS73)、過去信頼度に線分の信頼度を新規設定する(ステップS74)。
The lane
一方、上記ステップS70の検索で該当する線分が見つからなかった場合、あるいは、線分の信頼度が選択基準値未満であった場合、レーンマーク検出部2は、求めるレーンマーク情報を“無し”に設定する(ステップS75)。ステップS72〜S74またはステップS75の処理により、図13に示すレーンマーク選択処理を終了する。
On the other hand, when the corresponding line segment is not found in the search in step S70, or when the reliability of the line segment is less than the selection reference value, the lane
<レーンマーク位置推定部3の処理内容>
以下に、レーンマーク位置推定部3による処理内容を具体的に説明する。
<Processing contents of lane mark
Below, the processing content by the lane mark
図15は、本実施形態によるレーンマーク位置推定部3の動作例を示すフローチャートである。レーンマーク位置推定部3は、レーンマーク検出部2によるレーンマークの検出結果であるレーンマーク情報に基づいて、Y軸方向の移動速度を算出するとともに、レーンマークの次位置(直線式Y=a’X+b’)を推定する。
FIG. 15 is a flowchart showing an operation example of the lane mark
具体的には、図15に示すように、レーンマーク検出部2によるレーンマークの検出結果である左レーンマーク情報に基づいて、Y軸方向の移動速度を算出するとともに、左レーンマークの次位置を推定する(ステップS81)。また、レーンマーク位置推定部3は、レーンマーク検出部2によるレーンマークの検出結果である右レーンマーク情報に基づいて、Y軸方向の移動速度を算出するとともに、右レーンマークの次位置を推定する(ステップS82)。
Specifically, as shown in FIG. 15, the moving speed in the Y-axis direction is calculated based on the left lane mark information that is the detection result of the lane mark by the lane
図16は、上記ステップS81,S82の処理の詳細を示すフローチャートである。まず、レーンマーク位置推定部3は、レーンマーク情報が無いかどうかを判断する(ステップS91)。レーンマーク情報が無ければ、レーンマークの次位置を推定することもY軸方向の移動速度を算出することもできないので、図16に示すフローチャートの処理を終了する。
FIG. 16 is a flowchart showing details of the processes in steps S81 and S82. First, the lane mark
一方、レーンマーク情報がある場合、レーンマーク位置推定部3は、当該レーンマーク情報に含まれる過去レーンマーク位置に設定されているデータ数が1つかどうかを判断する(ステップS92)。このデータ数が1つの場合、レーンマーク検出部2が新規にレーンマークを検出したということである。この場合、レーンマーク位置推定部3は、レーンマーク情報のY軸方向の移動速度を0に初期化するとともに(ステップS93)、推定されるレーンマークの次位置を表す直線式の傾きa’およびY切片b’を、新規に検出したレーンマークを表す直線式の傾きaおよびY切片bに初期化する(ステップS94,S95)。
On the other hand, when there is lane mark information, the lane mark
過去レーンマーク位置に設定されているデータ数が1つでない場合、レーンマーク位置推定部3は、このデータ数が2つかどうかを判断する(ステップS96)。このデータ数が2つの場合、レーンマーク位置推定部3は、当該2つの過去レーンマーク位置のY切片bと処理時間とに基づいて、レーンマークのY軸方向の移動速度を算出する(ステップS97)。具体的には、(最新の過去レーンマーク位置のY切片b−1つ前の過去レーンマーク位置のY切片b)/処理時間なる演算によって、レーンマークのY軸方向の移動速度を算出する。
If the number of data set in the past lane mark position is not one, the lane mark
また、レーンマーク位置推定部3は、2つの過去レーンマーク位置の傾きaに基づいて、傾きの変化率を算出する(ステップS98)。具体的には、(最新の過去レーンマーク位置の傾きa−1つ前の過去レーンマーク位置の傾きa)/処理時間なる演算によって、レーンマークの傾きの変化率を算出する。
Further, the lane mark
次に、レーンマーク位置推定部3は、ステップS97,S98で求めた値を用いて、レーンマークの次位置(直線式Y=a’X+b’)を推定する。具体的には、最新の過去レーンマーク位置のY切片b+Y軸方向の移動速度×処理時間なる演算によって、推定されるレーンマークの次位置のY切片b’を算出する(ステップS101)。また、最新の過去レーンマーク位置の傾きa+傾きの変化率×処理時間なる演算によって、推定されるレーンマークの次位置の傾きa’を算出する(ステップS102)。
Next, the lane mark
上記ステップS96において、過去レーンマーク位置に設定されているデータ数が2つでないと判断した場合は、過去レーンマーク位置には3つ以上のデータが格納されているということである。この場合、レーンマーク位置推定部3は、過去レーンマーク位置の最新のデータと最も古いデータと処理時間とに基づいて、Y軸方向の移動速度と傾きの変化率を算出する。
If it is determined in step S96 that the number of data set in the past lane mark position is not two, it means that three or more data are stored in the past lane mark position. In this case, the lane mark
具体的には、レーンマーク位置推定部3は、(最新の過去レーンマーク位置のY切片b−最も古い過去レーンマーク位置のY切片b)/(処理時間×n)なる演算によって、レーンマークのY軸方向の移動速度を算出する(ステップS99)。なお、n=過去レーンマーク位置のデータ数−1である。また、レーンマーク位置推定部3は、(最新の過去レーンマーク位置の傾きa−最も古い過去レーンマーク位置の傾きa)/(処理時間×n)なる演算によって、レーンマークの傾きの変化率を算出する(ステップS100)。
Specifically, the lane mark
その後、レーンマーク位置推定部3は、ステップS99,S100で求めた値を用いて、レーンマークの次位置(直線式Y=a’X+b’)を推定する(ステップS101,S102)。これにより、図16に示すレーンマーク推定処理を終了する。なお、過去レーンマーク位置に3つ以上のデータが格納されている場合も、ステップS99,S100の処理ではなくステップS97,S98の処理を行うようにしてもよい。
Thereafter, the lane mark
以上詳しく説明したように、本実施形態では、撮像装置20より入力される撮影画像内に検索範囲を設定し、設定した検索範囲からレーンマークを検出するレーンマーク検出装置10において、撮影画像内から過去に検出したレーンマークの位置の変化に基づいて、レーンマークの単位時間当たりの移動量(Y軸方向の移動速度)を算出する。そして、当該算出したY軸方向の移動速度および過去に検出したレーンマークの位置に基づいてレーンマークの次位置を推定し、その推定位置を基準として検索範囲を設定するようにしている。
As described above in detail, in the present embodiment, a search range is set in a captured image input from the
このように構成した本実施形態のレーンマーク検出装置10によれば、例えば運転者が急ハンドルを切るなどして、撮影画像内に写るレーンマークの単位時間当たりの移動量が大きくなる場合でも、その移動量を考慮した位置にレーンマークの検索範囲が設定されるので、撮影画像の検索範囲内からレーンマークを確実に検出することができる。しかも、当該移動量は、撮影画像の処理によって得られる過去のレーンマークの検出結果に基づいて求められるので、撮影画像以外の外部からの情報を用いずに、レーンマークを検出することができる。
According to the lane
なお、上記実施形態では、レーンマーク検出部2は、過去に検出したレーンマーク位置から次のレーンマーク位置を推定し、その推定位置を基準として検索範囲を設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、レーンマーク検出部2は、過去に検出したレーンマークの位置を基準として検索範囲を仮設定する。その後、移動量算出部により算出されたレーンマークの単位時間当たりの移動量に基づいて、仮設定した検索範囲の位置を補正するようにしてもよい。このようにしても、最終的に設定される検索範囲は、レーンマークの推定位置を基準として設定する場合と同じとなる。
In the above embodiment, the lane
また、上記実施形態では、撮像装置20から入力した撮影画像の全体からレーンマーク候補抽出部1がレーンマーク候補となる線分を抽出する。そして、レーンマーク検出部2が、レーンマーク位置推定部3により算出されたレーンマークの推定位置とレーンマーク検出部2により算出された検索幅とから設定される検索範囲内で、レーンマーク候補となる線分からレーンマークを検出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、レーンマーク候補抽出部1は、レーンマーク位置推定部3により算出されたレーンマークの推定位置とレーンマーク検出部2により算出された検索幅とから設定される検索範囲内でレーンマーク候補となる線分を抽出してもよい。
In the above-described embodiment, the lane mark
また、上記実施形態では、レーンマーク候補となる線分を1次の直線式(Y=aX+b)で算出しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、道路が弧状に曲がったカーブに引かれているレーンマークがあることも考慮して、レーンマークを2次式で表すようにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the line segment used as a lane mark candidate is calculated by the linear equation (Y = aX + b), this invention is not limited to this. For example, the lane mark may be expressed by a quadratic expression in consideration of the fact that there is a lane mark drawn on a curved curve of the road.
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, each of the above-described embodiments is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist or the main features thereof.
1 レーンマーク候補抽出部
2 レーンマーク検出部
3 レーンマーク位置推定部
10 レーンマーク検出装置
20 撮像装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記レーンマーク検出部による過去のレーンマークの検出結果に基づいて、上記レーンマークの単位時間当たりの移動量を算出する移動量算出部とを備え、
上記レーンマーク検出部は、過去に検出した上記レーンマークの位置および上記移動量算出部により算出された上記レーンマークの単位時間当たりの移動量に基づいて、上記レーンマークを検出する際の上記検索範囲を設定することを特徴とするレーンマーク検出装置。 A lane mark detection unit configured to set a search range in a captured image input from the imaging apparatus and detect a lane mark from the set search range;
A movement amount calculation unit that calculates a movement amount per unit time of the lane mark based on the detection result of the past lane mark by the lane mark detection unit;
The lane mark detection unit detects the lane mark when detecting the lane mark based on the position of the lane mark detected in the past and the movement amount of the lane mark per unit time calculated by the movement amount calculation unit. A lane mark detection device that sets a range.
上記レーンマーク検出部は、上記位置推定部により推定された次のレーンマーク位置を基準として上記検索範囲を設定することを特徴とする請求項1に記載のレーンマーク検出装置。 Based on the previous lane mark position detected by the lane mark detection unit and the movement amount per unit time of the lane mark calculated by the movement amount calculation unit, the lane mark position after the next unit time is determined. A position estimation unit for estimation;
The lane mark detection device according to claim 1, wherein the lane mark detection unit sets the search range based on a next lane mark position estimated by the position estimation unit.
上記レーンマーク検出部は、上記撮影画像内に設定された上記検索範囲の中にある上記レーンマーク候補から上記レーンマークを検出するようになされ、
上記レーンマーク検出部は、上記レーンマーク候補が上記検索範囲の中にある場合は、当該レーンマーク候補を上記レーンマークとして検出する一方、上記レーンマーク候補が上記検索範囲の中にない場合は、上記位置推定部により推定されたレーンマーク位置において上記レーンマークが検出されたとみなすことを特徴とする請求項2に記載のレーンマーク検出装置。 A lane mark candidate extraction unit that extracts lane mark candidates from the captured image;
The lane mark detection unit is configured to detect the lane mark from the lane mark candidates within the search range set in the captured image.
When the lane mark candidate is within the search range, the lane mark detection unit detects the lane mark candidate as the lane mark, whereas when the lane mark candidate is not within the search range, The lane mark detection apparatus according to claim 2, wherein the lane mark is regarded as being detected at the lane mark position estimated by the position estimation unit.
上記レーンマーク検出装置の移動量算出部が、上記レーンマーク検出装置のレーンマーク検出部による過去のレーンマークの検出結果に基づいて、上記レーンマークの単位時間当たりの移動量を算出する第1のステップと、
上記レーンマーク検出装置の検索範囲設定部が、上記レーンマーク検出部により過去に検出された上記レーンマークの位置および上記移動量算出部により算出された上記レーンマークの単位時間当たりの移動量に基づいて、上記検索範囲の位置を決定し、当該決定した位置に上記検索範囲を設定する第2のステップとを有することを特徴とするレーンマークの検索範囲設定方法。 A search range setting method for a lane mark in a lane mark detection device for setting a search range in a captured image input from an imaging device and detecting a lane mark from the set search range,
The movement amount calculation unit of the lane mark detection device calculates a movement amount per unit time of the lane mark based on a past detection result of the lane mark by the lane mark detection unit of the lane mark detection device. Steps,
The search range setting unit of the lane mark detection device is based on the position of the lane mark detected in the past by the lane mark detection unit and the movement amount per unit time of the lane mark calculated by the movement amount calculation unit. And a second step of determining the position of the search range and setting the search range at the determined position.
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