JP2016045015A - Road curvature detection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a road curvature detection device in which a curvature of a curve road ahead of a vehicle is accurately calculated.SOLUTION: A road curvature detection device 1 comprises: an imaging part 12 that images an area ahead of a vehicle; an extraction unit 20 that extracts from an image captured by the imaging part 12 a first curve marker and a second curve marker which are made on a roadside object of a curve road ahead of the vehicle, arranged along the curve road, and have the same shape and size as each other; a disappearance point search unit 18 that searches for a disappearance point of the image, from the image captured by the imaging part; and a curvature calculation unit 22 that calculates a curvature of the curve road on the basis of an inter-pixel distance from the disappearance point to the first curve marker in the image, an inter-pixel distance from the disappearance point to the second curve marker in the image, and a shape variation rate of the second curve marker to the first curve marker in the image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、道路曲率検出装置に関する。   The present invention relates to a road curvature detection device.

従来、車両の前方に存在するカーブ路の曲率を取得する装置が知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の装置では、カーブ路に沿って設置されたガードレールを一対のイメージセンサにより撮像して一対の画像を取得し、一方の画像中にガードレールを含む複数のウインドウを設定する。次いで、他方の画像から当該複数のウインドウ内の画像と最も整合する領域をそれぞれ探索し、当該領域内の画像と当該ウインドウ内の画像とのずれから車両からガードレールまでの距離をウインドウ毎に算出する。そして、このウインドウに対応する位置毎の車両からガードレールまでの距離に基づいて曲路の曲率を算出している。   2. Description of the Related Art Conventionally, a device that acquires the curvature of a curved road existing in front of a vehicle is known (for example, Patent Document 1). In the apparatus described in Patent Document 1, a pair of images are acquired by imaging a guard rail installed along a curved road with a pair of image sensors, and a plurality of windows including the guard rail are set in one image. Next, the area that most closely matches the images in the plurality of windows is searched from the other image, and the distance from the vehicle to the guardrail is calculated for each window from the difference between the image in the area and the image in the window. . Then, the curvature of the curved road is calculated based on the distance from the vehicle to the guard rail for each position corresponding to this window.

特開平4−262498号公報JP-A-4-262498

上記のように、特許文献1に記載の装置では、一方の画像内のウインドウの画像領域と最も整合する領域を他方の画像から探索する(マッチングさせる)必要がある。しかし、ガードレールには特徴形状が少ないので、探索精度(マッチング精度)を確保することが難しい。このため、特許文献1に記載の装置では、道路の曲率を精度よく算出することが困難なことがある。   As described above, in the apparatus described in Patent Document 1, it is necessary to search (match) from the other image the area that most closely matches the image area of the window in one image. However, since the guard rail has few characteristic shapes, it is difficult to ensure search accuracy (matching accuracy). For this reason, in the apparatus described in Patent Document 1, it may be difficult to accurately calculate the curvature of the road.

このため、当技術分野においては、道路の曲率を精度よく算出することが求められている。   For this reason, in this technical field, calculating | requiring the curvature of a road accurately is calculated | required.

本発明の一側面に係る道路曲率検出装置では、車両の前方を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された画像から、車両の前方のカーブ路の路側物に対して形成され、カーブ路に沿って並ぶと共に、互いに同一形状且つ同一の大きさである第1のカーブマーカー及び第2のカーブマーカーを抽出する抽出部と、撮像部によって撮像された画像から、画像の消失点を探索する消失点探索部と、画像内における消失点から第1のカーブマーカーまでの画素間距離、画像内における消失点から第2のカーブマーカーまでの画素間距離、及び画像内における第1のカーブマーカーに対する第2のカーブマーカーの形状変化率に基づいて、道路の曲率を算出する曲率算出部と、を備える。   In the road curvature detection device according to one aspect of the present invention, an imaging unit that images the front of the vehicle and an image captured by the imaging unit are formed with respect to a roadside object on the curved road ahead of the vehicle. An extraction unit that extracts the first curve marker and the second curve marker having the same shape and the same size as each other, and an erasure that searches for the vanishing point of the image from the image captured by the imaging unit A point search unit, a pixel-to-pixel distance from the vanishing point to the first curve marker in the image, an inter-pixel distance from the vanishing point to the second curve marker in the image, and a first curve marker for the first curve marker in the image A curvature calculation unit that calculates the curvature of the road based on the shape change rate of the second curve marker.

本発明の一側面によれば、道路の曲率を精度よく算出することができる。   According to one aspect of the present invention, the curvature of a road can be calculated with high accuracy.

一実施形態に係る道路曲率検出装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the road curvature detection apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る道路曲率検出装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the road curvature detection apparatus which concerns on one Embodiment. 撮像部によって撮像された画像の例である。It is an example of the image imaged by the imaging part. (a)は図3に示す画像からエッジ成分を抽出した例であり、(b)はエッジ抽出の重み付けについて説明する図である。(A) is the example which extracted the edge component from the image shown in FIG. 3, (b) is a figure explaining the weighting of edge extraction. 撮像部によって撮像された画像の別の例である。It is another example of the image imaged by the imaging part. 各記号の対応関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the correspondence of each symbol. カーブマーカーの方位方向及び角度方向について説明する図である。It is a figure explaining the azimuth | direction direction and angle direction of a curve marker. 各記号の対応関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the correspondence of each symbol.

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当する部分に対しては同一の符号を附すこととする。   Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、一実施形態に係る道路曲率検出装置の機能構成を示すブロック図である。図1に示す道路曲率検出装置1は、車両に搭載され、車両前方の道路(カーブ路)の曲率を検出する装置である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a road curvature detection device according to an embodiment. A road curvature detection apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus that is mounted on a vehicle and detects the curvature of a road (curved road) ahead of the vehicle.

道路曲率検出装置1は、撮像部12、車速センサ14、道路曲率検出ECU16、及び車両制御ECU24を備えている。撮像部12は、車両に搭載され、車両の前方を撮像する装置である。撮像部12は、例えばC−MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charged Coupled Device)などの撮像素子を主要部品として構成されるカメラである。撮像部12は、ステレオカメラであってもよい。撮像部12は、撮像した画像を道路曲率検出ECU16に出力する。   The road curvature detection device 1 includes an imaging unit 12, a vehicle speed sensor 14, a road curvature detection ECU 16, and a vehicle control ECU 24. The imaging unit 12 is a device that is mounted on a vehicle and images the front of the vehicle. The imaging unit 12 is a camera that includes an imaging element such as a complementary metal oxide semiconductor (C-MOS) or a charged coupled device (CCD) as a main component. The imaging unit 12 may be a stereo camera. The imaging unit 12 outputs the captured image to the road curvature detection ECU 16.

車速センサ14は、車両の車速を検出する装置である。車速センサ14は、例えば車両の車輪に設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサであり得る。車速センサ14は、検出された車両の速度に関する情報を道路曲率検出ECU16に出力する。   The vehicle speed sensor 14 is a device that detects the vehicle speed of the vehicle. The vehicle speed sensor 14 may be a wheel speed sensor that is provided, for example, on a vehicle wheel and detects the rotational speed of the wheel. The vehicle speed sensor 14 outputs information regarding the detected vehicle speed to the road curvature detection ECU 16.

道路曲率検出ECU16は、道路曲率検出装置1を統括的に制御する電子制御用のコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)などを備えて構成されている。道路曲率検出ECU16は、カーブ路の路側物に所定間隔で形成された複数のカーブマーカーを利用して、カーブ路の曲率を検出する。路側物とは、道路に沿って道路の側方に設けられた構造物であり、側壁、ガードレール、所定間隔で配置された道路標識等が例示される。カーブマーカーは、例えば、カーブ路に沿って並んで設置することにより、運転者にカーブの曲がり具合等を認識しやすくするものである。複数のカーブマーカーは、互いに同一形状且つ同一の大きさである。本実施形態において、カーブマーカーは少なくとも二つ並んで設けられていればよい。   The road curvature detection ECU 16 is a computer for electronic control that comprehensively controls the road curvature detection device 1, and includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. It is configured. The road curvature detection ECU 16 detects the curvature of the curved road using a plurality of curve markers formed at predetermined intervals on the roadside object of the curved road. The roadside object is a structure provided on the side of the road along the road, and examples thereof include side walls, guardrails, road signs arranged at predetermined intervals, and the like. For example, the curve marker is installed side by side along a curve road so that the driver can easily recognize the curve of the curve. The plurality of curve markers have the same shape and the same size. In the present embodiment, it is sufficient that at least two curve markers are provided side by side.

道路曲率検出ECU16は、消失点探索部18、抽出部20及び曲率算出部22を備えている。消失点探索部18は、撮像部12によって撮像された画像から消失点を探索する機能要素である。消失点については、後述する。抽出部20は、撮像部12によって撮像された画像から、複数のカーブマーカーのうち、第1のカーブマーカー及び第2のカーブマーカーを抽出する。曲率算出部22は、第1のカーブマーカーに対する第2のカーブマーカーの画像内での縮小率に基づいて、道路の曲率を算出する。道路曲率検出ECU16は、検出した道路の曲率に関する情報を車両制御ECU24に出力する。   The road curvature detection ECU 16 includes a vanishing point search unit 18, an extraction unit 20, and a curvature calculation unit 22. The vanishing point searching unit 18 is a functional element that searches for the vanishing point from the image captured by the imaging unit 12. The vanishing point will be described later. The extraction unit 20 extracts a first curve marker and a second curve marker from the plurality of curve markers from the image captured by the imaging unit 12. The curvature calculation unit 22 calculates the curvature of the road based on the reduction rate in the image of the second curve marker with respect to the first curve marker. The road curvature detection ECU 16 outputs information on the detected road curvature to the vehicle control ECU 24.

車両制御ECU24は、車両の各種制御を行う電子制御用のコンピュータである。この車両制御ECU24は、道路曲率検出ECU16から取得したカーブ路の曲率に関する情報に基づいて運転支援を実行する。例えば、車両制御ECU24は、道路曲率検出ECU16から取得した道路の曲率に基づいて車両の目標速度を設定し、当該目標速度になるように車両を制御する。   The vehicle control ECU 24 is an electronic control computer that performs various controls of the vehicle. The vehicle control ECU 24 performs driving support based on information on the curvature of the curved road acquired from the road curvature detection ECU 16. For example, the vehicle control ECU 24 sets a target speed of the vehicle based on the curvature of the road acquired from the road curvature detection ECU 16 and controls the vehicle so that the target speed is reached.

次に、図2を参照して、道路曲率検出装置1の動作について説明しつつ、道路曲率検出方法の一実施形態について説明する。   Next, an embodiment of the road curvature detection method will be described with reference to FIG. 2 while explaining the operation of the road curvature detection device 1.

まず、工程S1においては、撮像部12によって車両の前方が撮像される。次いで、工程S2においては、撮像部12から車両前方の画像が取得され、消失点探索部18によって当該画像内の消失点が探索される。消失点とは、撮像された被写体のエッジ成分が互いに交わる交点座標である。ここでは、撮像部12によって図3に示すような車両前方の画像が撮像された例について説明する。この場合、消失点探索部18は、撮像部12から画像を取得すると、当該画像から直線とみなすことができる領域を抽出する。具体的に、消失点探索部18は、車両から20m以内の路面、及び、車両の側方において高さ1.5mまでの路側物が写る範囲の領域を設定し、当該領域を除く領域にマスクMを重畳させた画像を生成する。ここで、マスクMは、輝度値が一定である画像領域である。   First, in step S1, the front of the vehicle is imaged by the imaging unit 12. Next, in step S <b> 2, an image ahead of the vehicle is acquired from the imaging unit 12, and the vanishing point searching unit 18 searches for vanishing points in the image. The vanishing point is an intersection coordinate at which the edge components of the captured subject intersect each other. Here, an example in which an image in front of the vehicle as shown in FIG. In this case, when the vanishing point search unit 18 acquires an image from the imaging unit 12, the vanishing point search unit 18 extracts an area that can be regarded as a straight line from the image. Specifically, the vanishing point searching unit 18 sets a range of a road surface within 20 m from the vehicle and a range of a roadside object up to a height of 1.5 m on the side of the vehicle, and masks the region excluding the region. An image in which M is superimposed is generated. Here, the mask M is an image region having a constant luminance value.

次いで、消失点探索部18は、マスクMを重畳させた画像から、横方向(幅方向)及び縦方向(高さ方向)のエッジ成分を抽出する。これにより、図4(a)に示すように、マスクMが重畳された画像から、車両の近傍位置に対応する領域エッジ成分が抽出される。具体的に、図4(a)では、道路の中央線、路肩線、路側物等のエッジ成分が抽出されている。上記のように、画像の直線とみなし得る範囲の領域を除いた領域にマスクMを重畳ことにより、消失点抽出の精度を向上することが可能となる。   Next, the vanishing point searching unit 18 extracts edge components in the horizontal direction (width direction) and the vertical direction (height direction) from the image on which the mask M is superimposed. As a result, as shown in FIG. 4A, the region edge component corresponding to the position near the vehicle is extracted from the image on which the mask M is superimposed. Specifically, in FIG. 4A, edge components such as a road center line, a shoulder line, and roadside objects are extracted. As described above, the accuracy of vanishing point extraction can be improved by superimposing the mask M on a region excluding a region that can be regarded as a straight line of the image.

なお、消失点探索部18は、図4(b)に示すように、エッジ抽出処理を行う際、画像の横方向中心に近づくにつれて、横方向のエッジ抽出の重み付けを大きくし、画像の横方向中心から離れるにつれて縦方向のエッジ抽出の重み付けを大きくしてもよい。例えばエッジ抽出の閾値を小さくすることにより、エッジ抽出の重み付けを大きくすることができる。次いで、消失点探索部18は、中央線、車道外側線、路側物等のエッジ成分の延長線が交わる点の画像内の位置(座標)を消失点Diとして取得する(図3参照)。   As shown in FIG. 4B, the vanishing point searching unit 18 increases the weighting of the edge extraction in the horizontal direction as it approaches the horizontal center of the image, and performs the horizontal direction of the image. The weighting of edge extraction in the vertical direction may be increased as the distance from the center increases. For example, the edge extraction weight can be increased by reducing the edge extraction threshold. Next, the vanishing point searching unit 18 acquires, as the vanishing point Di, the position (coordinates) in the image at the point where the extension lines of the edge components such as the center line, the roadway outer line, and the roadside object intersect (see FIG. 3).

次いで、工程S3においては、路側物に設けられた複数のカーブマーカーのうち、第1のカーブマーカーが抽出される。図5に示すように、道路上のカーブ区間には、カーブの視認性を向上するために、略矢印形状の複数のカーブマーカーCMが設けられている場合がある。これらのカーブマーカーCMは、道路のカーブに沿って所定間隔で設けられており、互いに同一形状を有している。以下では、路側に設けられた側壁に対して描かれたカーブマーカーCMをカーブマーカーとして抽出する例について説明する。工程S3においては、道路曲率検出ECU16の抽出部20は、例えば、画像の消失点Diから最も遠いカーブマーカー、すなわち、車両に直近のカーブマーカーCM1を第1のカーブマーカーとして抽出する。   Next, in step S3, a first curve marker is extracted from the plurality of curve markers provided on the roadside object. As shown in FIG. 5, a plurality of curve markers CM having a substantially arrow shape may be provided in a curve section on the road in order to improve the visibility of the curve. These curve markers CM are provided at predetermined intervals along the road curve and have the same shape. Below, the example which extracts the curve marker CM drawn with respect to the side wall provided in the roadside as a curve marker is demonstrated. In step S3, the extraction unit 20 of the road curvature detection ECU 16 extracts, for example, the curve marker farthest from the vanishing point Di of the image, that is, the curve marker CM1 closest to the vehicle as the first curve marker.

次いで、工程S4においては、車両とカーブマーカーCM1との車両幅方向の距離Yが算出される。この距離Yは、車両の走行に伴って変化するカーブマーカーCM1の見え方の変化に基づいて算出される。具体的に、距離Yは、例えば下記の式(1)により算出される。   Next, in step S4, a distance Y in the vehicle width direction between the vehicle and the curve marker CM1 is calculated. This distance Y is calculated based on the change in the appearance of the curve marker CM1 that changes as the vehicle travels. Specifically, the distance Y is calculated by the following formula (1), for example.

Figure 2016045015
Figure 2016045015

式(1)においてΔXは、時刻tから時刻(t+Δt)までの間に車両が進行した距離であり、δは撮像部12の焦点距離である。ΔXは、車速センサ14から出力される車両の速度と時間差Δtとに基づいて算出することができる。また、時刻tにおける車両位置をXとし、時刻(t+Δt)における車両位置をX’とした場合に、y1は位置Xにおいて撮像した画像内の消失点DiからカーブマーカーCM1までの画素間距離を表しており、y2は位置X’において撮像した画像内の消失点DiからカーブマーカーCM1までの画素間距離を表している。図6は、X、X’、ΔX、y1、y2の対応関係を模式的に示す図である。図6において、Oは撮像部12の中心位置を示している。なお、車両とカーブマーカーCM1との車両幅方向の距離Yは、ステレオカメラを利用して測定してもよく、レーザレーダ等の測距器を利用して測定してもよい。   In Expression (1), ΔX is the distance traveled by the vehicle from time t to time (t + Δt), and δ is the focal length of the imaging unit 12. ΔX can be calculated based on the vehicle speed output from the vehicle speed sensor 14 and the time difference Δt. When the vehicle position at time t is X and the vehicle position at time (t + Δt) is X ′, y1 represents the inter-pixel distance from the vanishing point Di in the image captured at the position X to the curve marker CM1. Y2 represents the inter-pixel distance from the vanishing point Di in the image captured at the position X ′ to the curve marker CM1. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a correspondence relationship between X, X ′, ΔX, y1, and y2. In FIG. 6, O indicates the center position of the imaging unit 12. The distance Y in the vehicle width direction between the vehicle and the curve marker CM1 may be measured using a stereo camera, or may be measured using a range finder such as a laser radar.

次いで、工程S5においては、第1のカーブマーカーとは異なる第2のカーブマーカーを抽出すると共に、第1のカーブマーカーに対する第2のカーブマーカーの画像内での縮小率(形状変化率)が算出される。形状変化率とは、画像内において、第1のカーブマーカーの形状を基準とした第2のカーブマーカーの形状の変化率(拡大率・縮小率)である。以下では、カーブマーカーCM1を第1のカーブマーカーとし、カーブマーカーCM1の消失点Di側に隣り合うカーブマーカーCM2を第2のカーブマーカーとして抽出する例について説明する(図5参照)。また、形状変化率を縮小率として説明する。   Next, in step S5, a second curve marker different from the first curve marker is extracted, and a reduction rate (shape change rate) in the image of the second curve marker with respect to the first curve marker is calculated. Is done. The shape change rate is a change rate (enlargement rate / reduction rate) of the shape of the second curve marker with reference to the shape of the first curve marker in the image. Hereinafter, an example in which the curve marker CM1 is used as the first curve marker and the curve marker CM2 adjacent to the vanishing point Di side of the curve marker CM1 is extracted as the second curve marker will be described (see FIG. 5). Further, the shape change rate will be described as a reduction rate.

カーブマーカーCM2は、カーブマーカーCM1よりも車両から離れた位置に設けられているので、撮像部12によって撮像された画像内では、カーブマーカーCM2はカーブマーカーCM1よりも小さく表示される。すなわち、カーブマーカーCM2は、カーブマーカーCM1に対して縮小表示される。この原理を利用して、工程S5では、抽出部20がカーブマーカーCM1に対応する画像を方位方向及び角度方向に縮小させながら、縮小されたカーブマーカーCM1に類似する被写体を、カーブマーカーCM1から消失点Diに向かう方向に沿って探索する。ここで、図7に示すように、カーブマーカーCMの方位方向とはカーブマーカーCMから消失点Diに向かう方向(すなわち、車両の進行方向)として定義され、カーブマーカーCMの角度方向とは方位方向に垂直な方向(すなわち、車両の高さ方向)として定義される。抽出部20は、縮小されたカーブマーカーCM1に類似する被写体を発見した場合には、その被写体をカーブマーカーCM2として抽出し、発見した際の方位方向及び角度方向の縮小率をカーブマーカーCM2に対応付けて記憶する。   Since the curve marker CM2 is provided at a position farther from the vehicle than the curve marker CM1, the curve marker CM2 is displayed smaller than the curve marker CM1 in the image captured by the imaging unit 12. That is, the curve marker CM2 is reduced and displayed with respect to the curve marker CM1. Using this principle, in step S5, the extraction unit 20 reduces the image corresponding to the curve marker CM1 in the azimuth direction and the angular direction, and an object similar to the reduced curve marker CM1 disappears from the curve marker CM1. Search along the direction toward the point Di. Here, as shown in FIG. 7, the azimuth direction of the curve marker CM is defined as the direction from the curve marker CM toward the vanishing point Di (that is, the traveling direction of the vehicle), and the angular direction of the curve marker CM is the azimuth direction. Is defined as the direction perpendicular to the vehicle (ie, the vehicle height direction). When the extraction unit 20 finds a subject similar to the reduced curve marker CM1, the extraction unit 20 extracts the subject as the curve marker CM2, and corresponds the reduction rate in the azimuth direction and the angle direction when the subject is found to the curve marker CM2. Add and remember.

なお、カーブマーカーCM1に対するカーブマーカーCM2の縮小率は、上述の方法とは異なる方法で算出されてもよい。例えば、消失点DiからカーブマーカーCM1までの画素間距離D1と、消失点DiからカーブマーカーCM2までの画素間距離D2との比に基づいて、カーブマーカーCM1に対するカーブマーカーCM2の角度方向の縮小率を算出してもよい。また、車両の進行方向に対するカーブマーカーCM1の傾き(角度)と車両の進行方向に対するカーブマーカーCM2の傾き(角度)とに基づいて、カーブマーカーCM1に対するカーブマーカーCM2の方位方向の縮小率を算出してもよい。なお、カーブマーカーCM1とカーブマーカーCM2との位置が逆の場合には、形状変化率として拡大率が算出される。   Note that the reduction ratio of the curve marker CM2 with respect to the curve marker CM1 may be calculated by a method different from the method described above. For example, based on the ratio of the inter-pixel distance D1 from the vanishing point Di to the curve marker CM1 and the inter-pixel distance D2 from the vanishing point Di to the curve marker CM2, the reduction ratio in the angular direction of the curve marker CM2 with respect to the curve marker CM1 May be calculated. Further, the reduction ratio in the azimuth direction of the curve marker CM2 with respect to the curve marker CM1 is calculated based on the inclination (angle) of the curve marker CM1 with respect to the traveling direction of the vehicle and the inclination (angle) of the curve marker CM2 with respect to the traveling direction of the vehicle. May be. When the positions of the curve marker CM1 and the curve marker CM2 are opposite, the enlargement rate is calculated as the shape change rate.

次いで、工程S6においては、曲率算出部22によって、工程S5で取得されたカーブマーカーCM1に対するカーブマーカーCM2の画像内での縮小率に基づいて、道路の曲率が算出される。以下では、図8に示すように、撮像部12の中心位置をO、カーブマーカーCM1の車両近傍側端部をR1、カーブマーカーCM1の車両遠方側端部をS1、カーブマーカーCM2の車両近傍側端部をR2、カーブマーカーCM2の車両遠方側端部をS2として説明する。   Next, in step S6, the curvature calculator 22 calculates the curvature of the road based on the reduction ratio in the image of the curve marker CM2 with respect to the curve marker CM1 acquired in step S5. In the following, as shown in FIG. 8, the center position of the imaging unit 12 is O, the vehicle vicinity side end of the curve marker CM1 is R1, the vehicle far side end of the curve marker CM1 is S1, and the vehicle marker side of the curve marker CM2 The description will be made assuming that the end is R2, and the far end of the curve marker CM2 is S2.

工程S6では、下記式(2)、(3)、(4)により、それぞれカーブマーカーCM1の方位方向に沿った幅L(すなわち、カーブマーカーCM1の車両近傍側端部R1と車両遠方側端部S1との間の距離、及び、カーブマーカーCM2の車両近傍側端部R2と車両遠方側端部S2との間の距離)、撮像部12の中心位置OとカーブマーカーCM1の車両近傍側端部R1との間の距離D、撮像部12の中心位置OとカーブマーカーCM2の車両近傍側端部R2との間の距離Dを算出する。なお、式(2)〜(4)において、aは画像内のカーブマーカーCM1の角度方向(高さ方向)に沿った幅を示し、bは画像内のカーブマーカーCM1の方位方向(車両進行方向)に沿った幅を示している。また、aは画像内のカーブマーカーCM2の角度方向(高さ方向)に沿った幅を示し、yは消失点DiからカーブマーカーCM1までの画素間距離を示している。なお、下記式(4)に示すa/aはカーブマーカーCM1に対するカーブマーカーCM2の角度方向の縮小率の逆数である。すなわち、距離DはカーブマーカーCM1に対するカーブマーカーCM2の角度方向の縮小率に基づいて算出されているといえる。 In step S6, according to the following formulas (2), (3), and (4), the width L along the azimuth direction of the curve marker CM1 (that is, the vehicle vicinity side end R1 and the vehicle far side end of the curve marker CM1). Distance between S1 and the distance between the vehicle vicinity side end R2 and the vehicle far side end S2 of the curve marker CM2), the center position O of the imaging unit 12 and the vehicle vicinity side end of the curve marker CM1. The distance D 0 between R1 and the distance D between the center position O of the imaging unit 12 and the vehicle vicinity side end R2 of the curve marker CM2 are calculated. Incidentally, formula (2) in ~ (4), a 0 indicates a width along the angular direction of the curve markers CM1 in the image (height direction), b 0 is the azimuth direction (the vehicle curve markers CM1 in the image The width along the traveling direction) is shown. Further, a is indicated the width along the angular direction of the curve marker CM2 in the image (height direction), y 0 represents the inter-pixel distance from the vanishing point Di to the curve marker CM1. Note that a 0 / a shown in the following formula (4) is the reciprocal of the reduction ratio in the angular direction of the curve marker CM2 with respect to the curve marker CM1. That is, it can be said that the distance D is calculated based on the reduction ratio in the angular direction of the curve marker CM2 with respect to the curve marker CM1.

Figure 2016045015
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Figure 2016045015
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次いで、曲率算出部22は、下記式(5)、(6)、(7)により、角度ψ、φ、θを算出する。角度ψは、撮像部12の中心位置O及び車両遠方側端部S1を結ぶ直線と、車両の進行方向に沿った直線Cとがなす角度である。角度φは、撮像部12の中心位置O及び車両近傍側端部R1を結ぶ直線と、撮像部12の中心位置O及び車両遠方側端部S1を結ぶ直線がなす角度である。角度θは、車両近傍側端部R1及び車両遠方側端部S1を結ぶ直線と、撮像部12の中心位置O及び車両遠方側端部S1を結ぶ直線とがなす角度である。 Next, the curvature calculation unit 22 calculates the angles ψ 1 , φ 1 , and θ 1 by the following formulas (5), (6), and (7). The angle ψ 1 is an angle formed by a straight line connecting the center position O of the imaging unit 12 and the vehicle far end S1 and a straight line C along the traveling direction of the vehicle. Angle phi 1 is a straight line connecting the center position O and the vehicle near side end portion R1 of the imaging section 12, the angle which the straight line forms connecting the center position O and the vehicle distal end portion S1 of the imaging unit 12. Angle theta 1 is an angle formed between the line connecting the vehicle near the side end portion R1 and the vehicle distal end portion S1, and a straight line connecting the center position O and the vehicle distal end portion S1 of the imaging unit 12.

Figure 2016045015
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Figure 2016045015
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更に、曲率算出部22は、下記式(8)、(9)、(10)により、角度ψ、φ、θを算出する。角度ψは、撮像部12の中心位置O及び車両遠方側端部S2を結ぶ直線と、車両の進行方向に沿った直線Cとがなす角度である。角度φは、撮像部12の中心位置O及び車両近傍側端部R2を結ぶ直線と、撮像部12の中心位置O及び車両遠方側端部S2を結ぶ直線がなす角度である。角度θは、車両近傍側端部R2及び車両遠方側端部S2を結ぶ直線と、撮像部12の中心位置O及び車両遠方側端部S2とを結ぶ直線とがなす角度である。なお、式(8)〜(10)において、bは画像内のカーブマーカーCM2の方位方向(車両進行方向)に沿った幅を示し、yは消失点DiからカーブマーカーCM2までの画素間距離を示している。 Further, the curvature calculation unit 22 calculates the angles ψ 2 , φ 2 , and θ 2 by the following formulas (8), (9), and (10). The angle ψ 2 is an angle formed by a straight line connecting the center position O of the imaging unit 12 and the vehicle far side end S2 and a straight line C along the traveling direction of the vehicle. Angle phi 2 is a straight line connecting the center position O and the vehicle near side end portion R2 of the imaging unit 12 is the angle which the straight line forms connecting the center position O and the vehicle distal end portion S2 of the imaging unit 12. Angle theta 2 is the angle between a straight line connecting the straight line connecting the vehicle near the side end portion R2 and the vehicle distal end portion S2, and a center position O and the vehicle distal end portion S2 of the imaging unit 12. In Expressions (8) to (10), b represents the width along the azimuth direction (vehicle traveling direction) of the curve marker CM2 in the image, and y represents the inter-pixel distance from the vanishing point Di to the curve marker CM2. Show.

Figure 2016045015
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次いで、曲率算出部22は、下記式(11)、(12)により、カーブマーカーCM1の車両近傍側端部R1の座標(p,q)、及び、カーブマーカーCM2の車両近傍側端部R2の座標(p,q)を算出する。これらの座標は、撮像部12の中心位置Oを原点とし、車幅方向及び車両の進行方向を座標軸とする直交座標系における車両近傍側端部R1及び車両近傍側端部R2の位置を示している。 Next, the curvature calculation unit 22 calculates the coordinates (p 1 , q 1 ) of the vehicle vicinity side end R1 of the curve marker CM1 and the vehicle vicinity side end of the curve marker CM2 according to the following formulas (11) and (12). The coordinates (p 2 , q 2 ) of R2 are calculated. These coordinates indicate the positions of the vehicle vicinity side end portion R1 and the vehicle vicinity side end portion R2 in an orthogonal coordinate system having the center position O of the imaging unit 12 as an origin and the vehicle width direction and the traveling direction of the vehicle as coordinate axes. Yes.

Figure 2016045015
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Figure 2016045015
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次いで、曲率算出部22は、曲路の曲率中心CCの座標(p,q)を算出する。座標(p,q)は、車両近傍側端部R1を起点とするカーブマーカーCM1に対して垂直な直線と、車両近傍側端部R2を起点とするカーブマーカーCM2に対して垂直な直線との交点を算出することにより得られる。具体的に、曲率算出部22は、下記式(13)により、曲率中心CCの座標(p,q)を算出する。なお、式(13)のΘはθ+ψを示し、Θはθ+ψを示している。 Next, the curvature calculation unit 22 calculates the coordinates (p 0 , q 0 ) of the curvature center CC of the curved path. The coordinates (p 0 , q 0 ) are a straight line perpendicular to the curve marker CM1 starting from the vehicle vicinity side end R1 and a straight line perpendicular to the curve marker CM2 starting from the vehicle vicinity side end R2. It is obtained by calculating the intersection with. Specifically, the curvature calculation unit 22 calculates the coordinates (p 0 , q 0 ) of the curvature center CC by the following equation (13). In Equation (13), Θ 1 represents θ 1 + ψ 1 , and Θ 2 represents θ 2 + ψ 2 .

Figure 2016045015
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次いで、曲率算出部22は、下記の式(14)により、曲路の曲率半径Rを算出する。また、下記の式(15)により、曲路の曲率kを算出する。   Next, the curvature calculation unit 22 calculates the curvature radius R of the curved path according to the following equation (14). Further, the curvature k of the curved road is calculated by the following equation (15).

Figure 2016045015
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Figure 2016045015
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図2に戻り、工程S7においては、車両制御ECU24によって道路に曲率に応じた運転支援が実行される。例えば、車両制御ECU24は、工程S6において算出された道路の曲率kに基づいて車両の目標速度を設定し、当該目標速度になるように車両を制御する。工程S7において、運転支援が実行されると、一連の道路曲率の検出が終了する。   Returning to FIG. 2, in step S <b> 7, driving assistance corresponding to the curvature of the road is executed by the vehicle control ECU 24. For example, the vehicle control ECU 24 sets a target speed of the vehicle based on the curvature k of the road calculated in step S6, and controls the vehicle so that the target speed is reached. In step S7, when driving assistance is executed, a series of road curvature detection ends.

以上説明したように、一実施形態に係る道路曲率検出装置1は、第1のカーブマーカーに対する第2のカーブマーカーの画像内での縮小率に基づいて、カーブ路の曲率を算出する。この道路曲率検出装置1では、単一の画像内の複数のカーブマーカーからカーブ路の曲率を検出しているので、一対の画像間で整合する領域を探索する従来技術に比べて、曲率の検出精度を向上することが可能となる。また、単眼カメラに比べて車両に搭載するための制約が大きなステレオカメラを搭載することなく、カーブ路の曲率を検出することができる。更に、上記実施形態では、カーブ路の側方に立設する路側物に描かれたカーブマーカーCMを抽出している。路側物に描かれたカーブマーカーCM2は、遠方からでも容易に認識することが可能であるため、カーブ路から離れた位置からでも当該曲路の曲率を算出することが可能である。また、路側物に描かれたカーブマーカーは、道路上に描かれた場合と比べて他の車両に遮蔽されにくいので、曲率の検知率を向上することが可能となる。   As described above, the road curvature detection device 1 according to an embodiment calculates the curvature of a curved road based on the reduction rate in the image of the second curve marker with respect to the first curve marker. In this road curvature detection device 1, since the curvature of a curved road is detected from a plurality of curve markers in a single image, the curvature detection is performed as compared with the conventional technique for searching for a matching region between a pair of images. The accuracy can be improved. Further, it is possible to detect the curvature of a curved road without mounting a stereo camera that has a greater restriction for mounting on a vehicle than a monocular camera. Further, in the above embodiment, the curve marker CM drawn on the roadside object standing on the side of the curved road is extracted. Since the curve marker CM2 drawn on the roadside object can be easily recognized even from a distance, the curvature of the curve can be calculated even from a position away from the curve road. In addition, since the curve marker drawn on the roadside object is less likely to be shielded by other vehicles than when drawn on the road, the curvature detection rate can be improved.

以上、一実施形態の道路曲率検出装置について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、曲率算出部22は、第1のカーブマーカーと第2のカーブマーカーとの縮小率に基づいて曲率を算出する限り、任意の曲率算出手順を採用することが可能である。具体的に、曲率算出部22は、下記式(16)、(17)により曲路の曲率半径R、Rを算出し、曲率半径R、Rの平均を曲路の曲率半径として得てもよい。或いは、η及びηがπ/4以上である場合には、下記式(17)を用いて曲路の曲率半径を算出し、η又はηがπ/4未満の場合には下記式(16)を用いて曲路の曲率半径を算出してもよい。これにより、曲路半径の算出精度を向上することができる。ここで、ηはθ−ψであり、η2はθ2−ψ2である。 As mentioned above, although the road curvature detection apparatus of one embodiment has been described, various modifications can be made without being limited to the above-described embodiment. For example, as long as the curvature calculation unit 22 calculates the curvature based on the reduction ratio of the first curve marker and the second curve marker, any curvature calculation procedure can be adopted. Specifically, the curvature calculation unit 22 calculates the curvature radii R A and R B of the road by the following equations (16) and (17), and the average of the curvature radii R A and R B is used as the curvature radius of the curvature. May be obtained. Alternatively, when η 1 and η 2 are π / 4 or more, the curvature radius of the curved path is calculated using the following formula (17), and when η 1 or η 2 is less than π / 4, You may calculate the curvature radius of a curved path using Formula (16). Thereby, the calculation accuracy of the curved path radius can be improved. Here, η 1 is θ 1 −ψ 1 and η 2 is θ 2 −ψ 2 .

Figure 2016045015
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Figure 2016045015
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また、上記実施形態では、路側物に描かれたカーブマーカーCMを用いたが、カーブマーカは必ずしも路側物に描かれている必要はなく、例えば上述の略矢印形状を有する構造物が路側物に取り付けられたものであってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the curve marker CM drawn on the roadside thing was used, the curve marker does not necessarily need to be drawn on the roadside thing, for example, the structure which has the above-mentioned substantially arrow shape is used as a roadside thing. It may be attached.

1…道路曲率検出装置、12…撮像部、14…車速センサ、16…道路曲率検出ECU、18…消失点探索部、20…抽出部、22…曲率算出部、24…車両制御ECU、CM…カーブマーカー、Di…消失点。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Road curvature detection apparatus, 12 ... Imaging part, 14 ... Vehicle speed sensor, 16 ... Road curvature detection ECU, 18 ... Vanishing point search part, 20 ... Extraction part, 22 ... Curvature calculation part, 24 ... Vehicle control ECU, CM ... Curve marker, Di ... Vanishing point.

Claims (1)

車両の前方を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された画像から、前記車両の前方のカーブ路の路側物に対して形成され、前記カーブ路に沿って並ぶと共に、互いに同一形状且つ同一の大きさである第1のカーブマーカー及び第2のカーブマーカーを抽出する抽出部と、
前記撮像部によって撮像された画像から、前記画像の消失点を探索する消失点探索部と、
前記画像内における前記消失点から前記第1のカーブマーカーまでの画素間距離、前記画像内における前記消失点から前記第2のカーブマーカーまでの画素間距離、及び前記画像内における前記第1のカーブマーカーに対する前記第2のカーブマーカーの形状変化率に基づいて、前記カーブ路の曲率を算出する曲率算出部と、
を備える、道路曲率検出装置。
An imaging unit for imaging the front of the vehicle;
A first curve marker formed on the roadside object on the curved road ahead of the vehicle from the image taken by the imaging unit, arranged along the curved road, and having the same shape and the same size as each other And an extraction unit for extracting the second curve marker;
A vanishing point searching unit for searching for a vanishing point of the image from an image captured by the imaging unit;
The inter-pixel distance from the vanishing point in the image to the first curve marker, the inter-pixel distance from the vanishing point in the image to the second curve marker, and the first curve in the image A curvature calculator that calculates a curvature of the curved road based on a shape change rate of the second curve marker with respect to a marker;
A road curvature detection device comprising:
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