JP2017198566A - Lane marker recognition device and own vehicle position estimation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はセンサを用いたレーンマーカ認識装置、およびそれを利用した自車両位置の推定装置に関する。 The present invention relates to a lane marker recognizing device using a sensor, and a host vehicle position estimating device using the same.
自動運転システムでは自車両の正確な位置を推定する必要がある。特許文献1では、車両前方の撮像画像から道路特性や周辺特徴を判断し、道路特性や周辺特徴を予め対応づけた道路特性データを参照して、相関の高い地点を含む道路を自車両が走行する道路であると特定し、特定された道路を含む地図情報と検出された現在位置とに基づいて、地図情報上における自車両の位置を算出する方法が開示されている。 In an automatic driving system, it is necessary to estimate the exact position of the host vehicle. In Patent Document 1, the vehicle travels on a road including a highly correlated point by determining road characteristics and surrounding characteristics from a captured image in front of the vehicle and referring to road characteristic data in which the road characteristics and surrounding characteristics are associated in advance. A method for calculating the position of the host vehicle on the map information based on the map information including the specified road and the detected current position is disclosed.
特許文献1では、道路特性や周辺特徴を基準に自車両位置を推定している。しかし、自動運転システムにおいては車線と自車両位置の関係が重要になるため、車線あるいは車線と車線の間の境界線を示すレーンマーカを基準とした自車両位置の推定手段が必要となる。そこで、本発明ではセンサを用いたレーンマーカ認識手段、およびそれを利用した自車両位置の推定手段を提供する。 In patent document 1, the own vehicle position is estimated on the basis of road characteristics and surrounding features. However, since the relationship between the lane and the own vehicle position is important in the automatic driving system, a means for estimating the own vehicle position based on the lane marker indicating the lane or the boundary line between the lane and the lane is required. Therefore, the present invention provides a lane marker recognizing unit using a sensor and a vehicle position estimating unit using the lane marker recognizing unit.
上記課題を解決するため、代表的な本発明の実施の形態の1つは、自車情報センサの出力による自車軌跡の生成と、センサによって認識されたレーンマーカの情報により、自車両周辺のレーンマーカ地図を広範囲に生成するものである。 In order to solve the above-described problem, one of the typical embodiments of the present invention is that a lane marker around the host vehicle is generated by generating the vehicle trajectory based on the output of the host vehicle information sensor and information on the lane marker recognized by the sensor. The map is generated extensively.
本発明によれば車線に対する自車両位置の推定精度を向上させることができる。上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to improve the estimation accuracy of the vehicle position with respect to the lane. Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
以下、図面を用いて実施例を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係るレーンマーカ認識装置と、そのレーンマーカ認識装置を利用した自車両位置推定装置の実施の形態を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a lane marker recognition device according to the present embodiment and a host vehicle position estimation device using the lane marker recognition device.
レーンマーカ認識装置100は、信頼度生成部102、自車軌跡生成部104、マーカ位置算出部105、マーカ認識データ106、マネージャ107、間引き処理部108から構成される。レーンマーカ認識装置100は1つ以上のm個の周辺認識センサ101、1つ以上のn個の自車情報センサ103からデータを入力される。レーンマーカ認識装置100は形状マッチ処理部113に対してレーンマーカ認識結果を出力する。
The lane
周辺認識センサ101は、例えばカメラやレーダ、レーザレーダのような、自車両の周辺を認識するセンサであり、レーンマーカを認識して、その位置データをレーンマーカ認識装置100に向けて出力する。また、周辺認識センサ101は、レーンマーカ認識の信頼度に関わるデータをレーンマーカ認識装置100に向けて出力しても良い。例えば周辺認識センサ101がカメラで合った場合、撮像された画像の明るさや、認識されたレーンマーカのかすれ具合、車線の曲率半径をレーンマーカ認識の信頼度に関わるデータとすることができる。レーンマーカ認識装置100では、その構成要素である信頼度生成部102が周辺認識センサ101の個数mと同じ個数だけ準備され、周辺認識センサ101からの入力を受け取る。
The
自車情報センサ103は、例えばヨーレートセンサ、車速センサのような、自車両の走行状態を認識するセンサであり、データをレーンマーカ認識装置100に向けて出力する。レーンマーカ認識装置100では、その構成要素である自車軌跡生成部104が自車情報センサ103の個数nと同じ個数だけ準備され、自車情報センサ103からの入力を受け取る。
The own
信頼度生成部102は、周辺認識センサ101から受け取ったレーンマーカの位置データに対して信頼度を生成し、レーンマーカ位置とその信頼度をマーカ位置算出部105に向けて出力する。信頼度の生成には、周辺認識センサ101から入力されたレーンマーカ認識の信頼度に関わるデータを用いることができる。例えば、撮像された画像が明るいほうが正しい認識が可能だと判断し、撮像された画像の明るさが明るくなるに応じて高い信頼度を設定することができる。レーンマーカがかすれている場合には認識が困難となるため、認識されたレーンマーカがかすれるに応じて低い信頼度を設定することができる。車線の曲率半径小さく、急なカーブの場合にはレーンマーカの認識が困難になるため、車線の曲率半径が小さくなるに応じて低い信頼度を設定することができる。また、位置が遠くなるほどレーンマーカの認識は困難となるため、レーンマーカ位置の遠さに応じて低い信頼度を設定することができる。
The
自車軌跡生成部104は、自車情報センサ103から受け取った自車両の走行状態のデータから、自車の走行軌跡を生成し、その結果をマーカ位置算出部105に向けて出力する。
The own vehicle
マーカ位置算出部105は、信頼度生成部102からレーンマーカ位置データとその信頼度を受け取り、自車軌跡生成部104から自車の走行軌跡を受け取る。マーカ位置算出部105は、レーンマーカ位置データとその信頼度、自車の走行軌跡から、過去に取得したレーンマーカ位置データと現在のレーンマーカ位置データの位置関係を算出し、その結果に応じてマーカ認識データ106に格納されているデータを更新する。その動作内容を図2で説明する。レーンマーカ位置データ201が周辺認識センサ101から受け取ったレーンマーカの位置データ、走行軌跡202が自車軌跡生成部104から受け取った自車軌跡を示す。ここでは、周辺認識センサ101が自車の前方のレーンマーカをある程度の距離にわたって認識できることを想定している。走行軌跡202内で、211が2回前に測定された自車位置、212が1回前に測定された自車位置、213が現在の自車位置を示している。レーンマーカ位置算出結果203は、過去に取得したレーンマーカ位置データと現在のレーンマーカ位置データの位置関係の算出結果を示している。221が2回前に測定されたレーンマーカ位置データ、222が1回前に測定されたレーンマーカ位置データ、213が現在のレーンマーカ位置データを示している。マーカ位置算出部105は、マーカ認識データ106に格納されている過去に測定されたレーンマーカ位置データを読み出し、走行軌跡202で得られる過去に測定された自車位置と現在の自車位置の位置・方向の関係に基づいてレーンマーカ位置データの位置を修正して、レーンマーカ位置データ221、222とし、さらに現在のレーンマーカ位置データ223を付け加えて、マーカ認識データ106を更新する。マーカ認識データ106を更新する際には、レーンマーカ位置データに対応する信頼度データをペアにして更新する。マーカ位置算出部105は自車位置の情報をマネージャ107に向けて出力する。
The marker
マーカ認識データ106は、レーンマーカ位置データと信頼度のペアを格納する。データはマーカ位置算出部105とマネージャ107によって更新される。また、マーカ認識データ106に格納されたデータは間引き処理部108の処理で使用される。
The
マネージャ107は、マーカ位置算出部105から自車位置の情報を受け取り、マーカ認識データ106を更新する。マーカ認識データ106に格納されているデータのうち、自車位置から遠く離れた位置のデータは不要となるため、マーカ位置算出部105から受けとった自車位置情報を基準として、ある閾値を越えて遠く離れた位置のレーンマーカ位置データを削除する。また、過去のデータは現在のデータと比べて信頼度が低下するため、マーカ認識データ106に格納されたデータの信頼度を、時間の経過に応じて低下させる。以上の変更に従って、マネージャ107はマーカ認識データ106のデータを更新する。
The
間引き処理部108は、マーカ認識データ106に格納されているデータを読み出し、データの間引きを実施して、形状マッチ処理部113に向けて出力する。この出力は、レーンマーカ認識装置100の出力となる。マーカ認識データ106に格納されるデータは、そのデータ量が大きくなる傾向にあり、そのままでは形状マッチ処理部113の処理量が増大するという問題がある。その問題に対応するため、間引き処理部108でデータの間引きを実施する。また、マーカ認識データ106に格納されるデータは、同一位置に対するレーンマーカ認識データを複数保持している可能性があるため、間引き処理部108では信頼度を用いて複数のレーンマーカ認識データを融合する。
The
実車位置センサ109は、例えばGlobal Positioning System(GPS)のような自車位置を測定するセンサであり、測定された自車位置を自車周辺地図取得部110に向けて出力する。
The actual
自車周辺地図取得部110は、実車位置センサ109から受け取った自車位置データに基づき、高精度地図111に格納されている高精度地図から、自車周辺の部分を選択して取り出す。高精度地図111が格納している地図は、位置精度の高い地図であり、車線あるいはレーンマーカの位置情報や車線幅の情報も地図として保持している。自車周辺地図取得部110は、取り出した自車周辺の高精度地図を車線−マーカ変換部112へ向けて出力する。
The own vehicle surrounding
車線−マーカ変換部112は、自車周辺地図取得部110から受け取った高精度地図に保持されている車線位置情報と、車線幅情報から、レーンマーカを算出して、形状マッチ処理部113に向けて出力する。
The lane-
形状マッチ処理部113は、レーンマーカ認識装置100の構成要素である間引き処理部108からレーンマーカ認識データを受け取り、車線−マーカ変換部112からレーンマーカの高精度位置情報を受け取る。形状マッチ処理部113は受け取った2つのレーンマーカ位置情報に対してマッチング処理を実施する。マッチング処理方法にはIterative Closest Point(ICP)のような公知のアルゴリズムを活用することができる。これにより、レーンマーカ認識装置100から入力されたレーンマーカが、車線−マーカ変換部112から入力されたレーンマーカの高精度位置情報の中で、どの位置に相当するかを算出することができる。この結果により、高精度地図111に格納されている地図の範囲内で、自車位置がどの場所に相当するかを算出することができる。形状マッチ処理部113は、ここで算出された高精度地図上の自車位置データを、フィルタ処理部114に向けて出力する。
The shape
フィルタ処理部114は、形状マッチ処理部113から受け取った高精度地図上の自車位置データにフィルタ処理を実施する。フィルタ処理とは、例えばカルマンフィルタ処理のことであり、自車位置の推定精度を向上させるために実施される。この結果で得られる自車位置推定値が自動運転等のアプリケーションで利用される。
The
レーンマーカ認識装置100は、周辺認識センサと自車情報センサのデータの組み合わせにより、自車周辺の広い範囲のレーンマーカ認識データを構築して出力することが可能なレーンマーカ認識装置を実現することができる。このレーンマーカ認識装置100用いて図1に示すような自車両位置推定装置を構成することで、広い範囲のレーンマーカ認識データを高精度地図とマッチングすることで、精度の高い自車位置推定値を得ることが可能となる。
The lane
図3は、図1に記載の間引き処理部108の実施の形態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the thinning
レーンマーカ位置データ221、222、223は、それぞれ2回前、1回前、現在のレーンマーカ位置データである。ここでは2回前までを図示してあるが、処理負荷や使用メモリ量が許す限り多くのレーンマーカ位置データを使用しても良い。これらのレーンマーカ位置データからデータを間引くため、間引きレーンマーカ算出位置213−1、213−2、213−3、213−4、213−5、213−6を設定する。間引きレーンマーカ算出位置の設定に制限は無いが、例えば自車位置を基準として、道なりに等間隔に間引きレーンマーカ算出位置を定めることができる。ここで定めた間引きレーンマーカ算出位置におけるレーンマーカ位置を推定して間引き処理部108の出力とする。
The lane
間引きレーンマーカ算出位置213−5におけるレーンマーカ位置推定を例にして推定方法を説明する。間引きレーンマーカ算出位置213−5付近を拡大して図3右に示す。間引きレーンマーカ算出位置213−5付近には、レーンマーカ位置データ221と222のデータが存在する。レーンマーカ位置データ221の左側レーンマーカ位置データが311−L、312−L、右側レーンマーカ位置データが311−R、312−Rである。レーンマーカ位置データ222の左側レーンマーカ位置データが321−L、322−L、右側レーンマーカ位置データが321−R、322−Rである。ここでは、間引きレーンマーカ算出位置213−5における左側レーンマーカ位置331−Lの推定について説明するが、右側レーンマーカ位置331−Rの推定も同様に可能である。まず、間引きレーンマーカ算出位置213−5が、レーンマーカ位置データ221の左側レーンマーカ位置データ311−L、312−Lを結ぶ直線上のどの位置にあたるかを算出して、レーンマーカ位置データ313−Lとする。そして、左側レーンマーカ位置データ311−L、312−Lとレーンマーカ位置データ313−Lとの距離をそれぞれx321、x322とする。以上のデータを用いてレーンマーカ位置データ313−Lの信頼度を算出する。例えば、左側レーンマーカ位置データ311−L、312−Lの信頼度と、距離x321、x322を用いて線形補完することでレーンマーカ位置データ313−Lの信頼度を算出することができる。同様に、間引きレーンマーカ算出位置213−5が、レーンマーカ位置データ222の左側レーンマーカ位置データ321−L、322−Lを結ぶ直線上のどの位置にあたるかを算出してレーンマーカ位置データ323−Lとし、その信頼度を算出する。さらに、レーンマーカ位置データ313−Lの信頼度と、レーンマーカ位置データ323−Lの信頼度から、間引きレーンマーカ算出位置213−5における左側レーンマーカ位置331−Lを推定する。例えば、レーンマーカ位置データ313−Lの座標と、レーンマーカ位置データ323−Lの座標に対して、それぞれの信頼度を重みとして、重み付き平均を計算することで左側レーンマーカ位置331−Lを推定することができる。
An estimation method will be described using lane marker position estimation at the thinned lane marker calculation position 213-5 as an example. The vicinity of the thinning lane marker calculation position 213-5 is enlarged and shown on the right side of FIG. The lane
ここでは、自車走行車線のレーンマーカのみについて記載したが、隣接車線等、複数車線についてのレーンマーカが認識されていれば、それぞれについて同様の処理を実施することが可能である。また、ここでは、レーンマーカ位置データが2つ存在する場合を説明したが、3つ以上存在する場合にも同様に処理することが可能である。 Here, only the lane marker for the host vehicle lane is described, but if lane markers for a plurality of lanes such as adjacent lanes are recognized, the same processing can be performed for each. Although the case where two lane marker position data are present has been described here, the same processing can be performed when there are three or more lane marker position data.
以上の方法によって、間引き処理部108において、信頼度を用いた複数のレーンマーカ認識データの融合を実現することができる。
By the above method, the thinning
図3を用いて、図1に記載の間引き処理部108の実施の形態について、実施例2とは異なる形態を説明する。
With reference to FIG. 3, an embodiment of the thinning
レーンマーカ位置データ313−Lは左側レーンマーカ位置データ311−L、312−Lを結ぶ直線状の点である。レーンマーカ位置データ311−L、312−Lのうち、レーンマーカ位置データ313−Lに近い方を選択する。図3ではレーンマーカ位置データ311−Lが選択される。 The lane marker position data 313-L is a straight point connecting the left lane marker position data 311-L and 312-L. Of the lane marker position data 311-L and 312-L, the one closer to the lane marker position data 313-L is selected. In FIG. 3, the lane marker position data 311-L is selected.
レーンマーカ位置データ323−Lは左側レーンマーカ位置データ321−L、322−Lを結ぶ直線状の点である。レーンマーカ位置データ321−L、322−Lのうち、レーンマーカ位置データ323−Lに近い方を選択する。図3ではレーンマーカ位置データ322−Lが選択される。 The lane marker position data 323-L is a straight point connecting the left lane marker position data 321-L and 322-L. Of the lane marker position data 321 -L and 322 -L, the one closer to the lane marker position data 323 -L is selected. In FIG. 3, the lane marker position data 322-L is selected.
以上で選択されたレーンマーカ位置データ311−L、322−Lを用いて、間引きレーンマーカ算出位置213−5における左側レーンマーカ位置331−Lを推定する。例えば、レーンマーカ位置データ311−Lの座標と、レーンマーカ位置データ322−Lの座標に対して、それぞれの信頼度を重みとして、重み付き平均を計算することで左側レーンマーカ位置331−Lを推定することができる。 The left lane marker position 331-L at the thinned lane marker calculation position 213-5 is estimated using the lane marker position data 311-L and 322-L selected above. For example, the left lane marker position 331 -L is estimated by calculating a weighted average with respect to the coordinates of the lane marker position data 311 -L and the coordinates of the lane marker position data 322 -L and using the respective reliability as a weight. Can do.
ここでは、自車走行車線のレーンマーカのみについて記載したが、隣接車線等、複数車線についてのレーンマーカが認識されていれば、それぞれについて同様の処理を実施することが可能である。また、ここでは、レーンマーカ位置データが2つ存在する場合を説明したが、3つ以上存在する場合にも同様に処理することが可能である。 Here, only the lane marker for the host vehicle lane is described, but if lane markers for a plurality of lanes such as adjacent lanes are recognized, the same processing can be performed for each. Although the case where two lane marker position data are present has been described here, the same processing can be performed when there are three or more lane marker position data.
以上の方法によって、間引き処理部108において、信頼度を用いた複数のレーンマーカ認識データの融合を実現することができる。
By the above method, the thinning
実施例1のマーカ位置算出部105において、レーンマーカ位置データとその信頼度、自車の走行軌跡から、過去に取得したレーンマーカ位置データと現在のレーンマーカ位置データの位置関係を算出し、その結果に応じてマーカ認識データ106に格納されているデータを更新する方法について、実施例1とは異なる形態を図4で説明する。
In the marker
周辺認識センサには、自車近傍のみを認識範囲とするセンサがあり、レーンマーカの認識可能範囲が狭い、あるいはレーンマーカを1点でしか認識できない場合がある。ここでは、そのような場合のマーカ認識データ106に格納されているデータの更新方法を示す。
The peripheral recognition sensor includes a sensor having a recognition range only in the vicinity of the own vehicle, and there are cases where the recognizable range of the lane marker is narrow or the lane marker can be recognized only at one point. Here, a method for updating the data stored in the
走行軌跡202内で、211が2回前に測定された自車位置、212が1回前に測定された自車位置、213が現在の自車位置を示している。レーンマーカ位置算出結果203は、過去に取得したレーンマーカ位置データと現在のレーンマーカ位置データの位置関係の算出結果を示している。221が2回前に測定されたレーンマーカ位置データ、222が1回前に測定されたレーンマーカ位置データ、213が現在のレーンマーカ位置データを示している。マーカ位置算出部105は、マーカ認識データ106に格納されている過去に測定されたレーンマーカ位置データを読み出し、走行軌跡202で得られる過去に測定された自車位置と現在の自車位置の位置・方向の関係に基づいてレーンマーカ位置データの位置を修正して、レーンマーカ位置データ241、242とし、さらに現在のレーンマーカ位置データ243を付け加えて、マーカ認識データ106を更新する。このとき、過去のレーンマーカ位置と、現在のレーンマーカ位置データ間には直線情のレーンマーカが存在するとして、レーンマーカ位置データ241、242、243が連結されているものとする。
In the
このようにマーカ認識データ106に格納されているデータを更新することで、実施例2、3に記載の間引き処理部108の実施が可能となる。
By updating the data stored in the
100:レーンマーカ認識装置
101:周辺認識センサ
102:自車情報センサ
103:信頼度生成部
104:自車軌跡生成部
105:マーカ位置算出部
106:マーカ認識データ
107:マネージャ
108:間引き処理部
109:自車位置センサ
110:自車周辺地図取得部
111:高精度地図
112:車線−マーカ変換部
113:形状マッチ処理部
114:フィルタ処理部
201:レーンマーカ位置データ
202:走行軌跡
203:レーンマーカ位置算出結果
211:2回前に測定された自車位置
212:1回前に測定された自車位置
213:現在の自車位置
221:2回前のレーンマーカ位置データ
222:1回前のレーンマーカ位置データ
223:現在のレーンマーカ位置データ
231:間引きレーンマーカ算出位置
241:2回前のレーンマーカ位置データ
242:1回前のレーンマーカ位置データ
243:現在のレーンマーカ位置データ
311、312、313:レーンマーカ位置データ221に属するレーンマーカ位置データ
321、322、323:レーンマーカ位置データ222に属するレーンマーカ位置データ
331:推定されたレーンマーカ位置
100: Lane marker recognition device 101: Surrounding recognition sensor 102: Own vehicle information sensor 103: reliability generation unit 104: own vehicle locus generation unit 105: marker position calculation unit 106: marker recognition data 107: manager 108: thinning processing unit 109: Own vehicle position sensor 110: own vehicle surrounding map acquisition unit 111: high accuracy map 112: lane-marker conversion unit 113: shape match processing unit 114: filter processing unit 201: lane marker position data 202: travel locus 203: lane marker position calculation result 211:
Claims (4)
前記自車情報センサから自車両の走行状態を受け取り、自車の走行軌跡を生成する自車軌跡生成部と、
前記周辺センサからレーンマーカ認識位置データ、前記自車軌跡生成部から前記自車の走行軌跡を受け取り、マーカ位置を算出して内部で記憶しているマーカ認識データを更新する、マーカ位置算出部を具備し、
レーンマーカ認識データを出力することを特徴とする、レーンマーカ認識装置。 In the lane marker recognition device that receives data from one or more surrounding recognition sensors and one or more vehicle information sensors and outputs lane marker recognition data,
A host vehicle trajectory generating unit that receives a travel state of the host vehicle from the host vehicle information sensor and generates a travel track of the host vehicle;
A marker position calculation unit that receives lane marker recognition position data from the peripheral sensor and a traveling locus of the vehicle from the vehicle locus generation unit, calculates a marker position, and updates the marker recognition data stored therein; And
A lane marker recognition device that outputs lane marker recognition data.
前記レーンマーカ認識位置データに信頼度を付与する信頼度生成部と、
前記信頼度を用いてマーカ認識データの間引き処理を実施する間引き処理部を具備し、
レーンマーカ認識データを出力することを特徴とする、レーンマーカ認識装置。 The lane marker recognition device according to claim 1,
A reliability generation unit for providing reliability to the lane marker recognition position data;
A decimation processing unit for performing decimation processing of marker recognition data using the reliability,
A lane marker recognition device that outputs lane marker recognition data.
前記周辺認識センサを複数具備し、
前記間引き処理部において、前記複数の周辺認識センサから受け取ったレーンマーカ認識位置データに対して、前記マーカ認識データの間引き処理を実施し、
レーンマーカ認識データを出力することを特徴とする、レーンマーカ認識装置 The lane marker recognition device according to claim 1,
A plurality of the peripheral recognition sensors;
In the thinning-out processing unit, the marker recognition data is thinned out for the lane marker recognition position data received from the plurality of peripheral recognition sensors,
Lane marker recognition device, characterized by outputting lane marker recognition data
前記請求項1から3のいずれかに記載のレーンマーカ認識装置を具備し、
前記高精度地図から生成したレーンマーカ地図と、前記レーンマーカ認識装置から受け取った前記レーンマーカ認識データでマッチング処理を行うことで自車位置推定値を生成し、
前期自車位置推定値を出力することを特徴とする自車両位置推定装置。 In the own vehicle position estimation device that estimates the own vehicle position using a high-precision map and outputs the estimated vehicle position value,
The lane marker recognition device according to any one of claims 1 to 3,
A lane marker map generated from the high-accuracy map and the vehicle position estimation value are generated by performing a matching process on the lane marker recognition data received from the lane marker recognition device,
A host vehicle position estimation device that outputs a host vehicle position estimated value in the previous period.
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