JP2019067345A - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】より精度よく車両が走行可能な領域を認識することができる。【解決手段】車両制御装置は、車両の周辺を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識する道路区画線認識部と、前記道路区画線認識部により認識された道路区画線の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する運転制御部と、電磁波を放射して反射波を検出することで前記車両の周辺の物体を検出する物体検出部と、を備え、前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムに関する。
近年、車両を自動的に制御すること（以下、自動運転制御）について研究が進められている。自動運転制御において、カメラにより撮像された画像から道路区画線を認識し、認識した道路区画線に基づいて、車両を走行させる場合がある。
特許第４０５５６５３号公報 特開平１１−２０３４５８号公報
しかしながら、画像から道路区画線が認識できない場合、車両が走行可能な領域を認識することができず、自動運転制御が実現することができないことがある
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、より精度よく車両が走行可能な領域を認識することができる車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。
（１）：車両の周辺を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識する道路区画線認識部と、前記道路区画線認識部により認識された道路区画線の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する運転制御部と、
電磁波を放射して反射波を検出することで前記車両の周辺の物体を検出する物体検出部と、を備え、前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する車両制御装置である。
（２）：（１）の車両制御装置であって、前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される、前記所定値以上の反射率を有し且つ道路に沿って所定間隔で配置された物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御するものである。
（３）：（２）の車両制御装置であって、前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される、前記所定値以上の反射率を有し且つ道路に沿って所定間隔で配置された物体の位置に基づいて、道路の幅方向の端部の位置を推定し、前記端部の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御するものである。
（４）：（２）の車両制御装置であって、前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できず、且つ地図情報に前記所定値以上の反射率を有し且つ道路に沿って所定間隔で配置された物体と道路区画線との位置関係が記録されている場合に、前記所定値以上の反射率を有し且つ道路に沿って所定間隔で配置された物体の位置と前記位置関係とに基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御するものである。
（５）：（１）から（４）のうちいずれかに記載の車両制御装置であって、前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できず、且つ、地図情報に前記所定値以上の反射率を有する物体の位置が記録されている場合に、前記物体検出部により検出される、前記所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御するものである。
（６）：撮像部が、車両の周辺を撮像し、道路区画線認識部が、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識し、運転制御部が、前記道路区画線認識部により認識された道路区画線の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御し、
物体検出部が、電磁波を放射して反射波を検出することで前記車両の周辺の物体を検出し、前記運転制御部が、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する車両制御方法である。
（７）：車両の周辺を撮像する撮像部と、電磁波を放射して反射波を検出することで前記車両の周辺の物体を検出する物体検出部と、を備える車両に搭載されるコンピュータに、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識させ、前記認識された道路区画線の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御させ、前記道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御させるプログラムである。
（１）〜（７）によれば、より精度よく車両が走行可能な領域を認識することができる。
実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。 第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。 推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。 カメラ１０により撮像された画像ＩＭ１の一例を示す図である。 道路区画線が認識できないと判定される場合の一例を示す図である。 所定の１走査処理が行われた際の処理結果の一例を示す図である。 実平面状の位置に変換されたデリニエータｄｅ１〜ｄｅ４の位置の一例を示す図である。 設定部１４２の処理結果の一例を示す図である。 設定部１４２の処理結果の他の一例を示す図である。 両端にデリニエータが存在する道路が撮像された画像ＩＭ２の一例を示す図である。 実平面状の位置に変換されたデリニエータｄｅ１〜ｄｅ８の位置の一例を示す図である。 走行可能な領域が設定される様子の一例を示す図である。 １つのデリニエータが存在する道路が撮像された画像ＩＭ３の一例を示す図である。 第２地図情報６２に記憶された位置関係を概念的に示す図である。 設定部１４２の処理の一例を示す図である。 第１制御部１２０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態の自動運転制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。
［全体構成］
図１は、実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。車両システム１が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機を備える場合、電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。
車両システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ファインダ１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０と、車両センサ４０と、ナビゲーション装置５０と、ＭＰＵ（Map Positioning Unit）６０と、運転操作子８０と、自動運転制御装置１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。
カメラ１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１０は、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）の任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。
レーダ装置１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。
ファインダ１４は、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）である。ファインダ１４は、自車両Ｍの周辺に光などの電磁波を放射し、放射した電磁波が物体に当たって生じた反射波を検出する。ファインダ１４は、反射波の検出結果に基づいて、対象までの距離や対象の種類等を検出する。検出結果とは、例えば、放射波の放射から反射波の検出までの時間や、反射波の光線量、放射した放射波に対する反射波の状態である反射率等である。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ファインダ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。反射波の検出結果に基づいて、対象までの距離や対象の種類等を検出する処理は、物体認識装置１６または自動運転制御装置１００において行われてもよい。
物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御装置１００に出力する。また、物体認識装置１６は、必要に応じて、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４の検出結果をそのまま自動運転制御装置１００に出力してよい。
例えば、物体認識装置１６は、カメラ１０により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識することができるか否かを判定する。道路区画線の位置を認識することができた場合は、物体認識装置１６は、道路区間線の位置を示す情報を自動運転制御装置１００に出力する。道路区画線の位置を認識することができなかった場合は、物体認識装置１６は、道路区画線の位置を認識することができないことを示す情報を自動運転制御装置１００に出力する。この判定処理の詳細については後述する［道路区画線の認識］で説明する。
通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用して、自車両Ｍの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。
ＨＭＩ３０は、自車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。
車両センサ４０は、自車両Ｍの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。
ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機５１と、ナビＨＭＩ５２と、経路決定部５３とを備え、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に第１地図情報５４を保持している。ＧＮＳＳ受信機５１は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、自車両Ｍの位置を特定する。自車両Ｍの位置は、車両センサ４０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。ナビＨＭＩ５２は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。ナビＨＭＩ５２は、前述したＨＭＩ３０と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部５３は、例えば、ＧＮＳＳ受信機５１により特定された自車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路（以下、地図上経路）を、第１地図情報５４を参照して決定する。第１地図情報５４は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第１地図情報５４は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報などを含んでもよい。経路決定部５３により決定された地図上経路は、ＭＰＵ６０に出力される。また、ナビゲーション装置５０は、経路決定部５３により決定された地図上経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。なお、ナビゲーション装置５０は、例えば、乗員の保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、通信装置２０を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから返信された地図上経路を取得してもよい。
ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１として機能し、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に第２地図情報６２を保持している。推奨車線決定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、第２地図情報６２を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部６１は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部６１は、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。
第２地図情報６２は、第１地図情報５４よりも高精度な地図情報である。第２地図情報６２は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、第２地図情報６２には、道路情報、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報などが含まれてよい。第２地図情報６２は、通信装置２０を用いて他装置にアクセスすることにより、随時、アップデートされてよい。
運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール、異形ステア、ジョイスティックその他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御装置１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一部または全部に出力される。
自動運転制御装置１００は、例えば、第１制御部１２０と、第２制御部１６０とを備える。第１制御部１２０と第２制御部１６０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
図２は、第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。第１制御部１２０は、例えば、認識部１３０と、行動計画生成部１４０とを備える。第１制御部１２０は、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence；人工知能）による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件（パターンマッチング可能な信号、道路標示などがある）に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現される。これによって、自動運転の信頼性が担保される。
認識部１３０は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４から物体認識装置１６を介して入力される情報に基づいて、自車両Ｍの周辺にある物体の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの代表点（重心や駆動軸中心など）を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、表現された領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。また、認識部１３０は、カメラ１０の撮像画像に基づいて、自車両Ｍがこれから通過するカーブの形状を認識する。認識部１３０は、カーブの形状をカメラ１０の撮像画像から実平面に変換し、例えば、二次元の点列情報、或いはこれと同等なモデルを用いて表現した情報を、カーブの形状を示す情報として行動計画生成部１４０に出力する。
また、認識部１３０は、例えば、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）を認識する。例えば、認識部１３０は、第２地図情報６２から得られる道路区画線のパターン（例えば実線と破線の配列）と、カメラ１０によって撮像された画像から認識される自車両Ｍの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。なお、認識部１３０は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界（道路境界）を認識することで、走行車線を認識してもよい。この認識において、ナビゲーション装置５０から取得される自車両Ｍの位置やＩＮＳによる処理結果が加味されてもよい。また、認識部１３０は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。
認識部１３０は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。認識部１３０は、例えば、自車両Ｍの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Ｍの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識してもよい。また、これに代えて、認識部１３０は、走行車線のいずれかの側端部（道路区画線または道路境界）に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。
また、認識部１３０は、上記の認識処理において、認識精度を導出し、認識精度情報として行動計画生成部１４０に出力してもよい。例えば、認識部１３０は、一定期間において、道路区画線を認識できた頻度に基づいて、認識精度情報を生成する。
また、認識部１３０は、物体認識装置１６により出力されたファインダ１４の検出結果を取得し、取得した検出結果に基づいて、車両の周辺の物体を検出する。車両の周辺の物体とは、例えば、道路区間線が認識されない場合において、車両が走行可能な領域を導出するのに利用される物体である。走行可能な領域を導出するのに利用される物体とは、ファインダ１４により放射された放射波に対する反射波の指標である反射率が所定値以上の物体である。例えば、視線誘導施設（デリニエータ）や、反射率が所定値以上であるガードレールや、道路に沿って設けられた道路照明灯、標識、信号などを含む。以下の説明では、反射率が所定値以上の物体は、デリニエータであるものとして説明する。
行動計画生成部１４０は、原則的には推奨車線決定部６１により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自動運転において順次実行されるイベントを決定する。イベントには、例えば、一定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、前走車両に追従する追従走行イベント、前走車両を追い越す追い越しイベント、障害物との接近を回避するための制動および／または操舵を行う回避イベント、カーブを走行するカーブ走行イベント、交差点や横断歩道、踏切などの所定のポイントを通過する通過イベント、車線変更イベント、合流イベント、分岐イベント、自動停止イベント、自動運転を終了して手動運転に切り替えるためのテイクオーバイベントなどがある。
行動計画生成部１４０は、起動したイベントに応じて、自車両Ｍが将来走行する目標軌道を生成する。各機能部の詳細については後述する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、自車両Ｍの到達すべき地点（軌道点）を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離（例えば数［ｍ］程度）ごとの自車両Ｍの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Ｍの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。
図３は、推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。図示するように、推奨車線は、目的地までの経路に沿って走行するのに都合が良いように設定される。行動計画生成部１４０は、推奨車線の切り替わり地点の所定距離（イベントの種類に応じて決定されてよい）手前に差し掛かると、通過イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベントなどを起動する。各イベントの実行中に、障害物を回避する必要が生じた場合には、図示するように回避軌道が生成される。
また、行動計画生成部１４０は、例えば、設定部１４２を含む。設定部１４２は、道路区画線が認識されない場合に、認識部１３０により認識された反射率が所定値以上の物体に基づいて、自車両Ｍが走行可能な領域を設定するための目印や、走行可能な領域を設定する。
第２制御部１６０は、行動計画生成部１４０によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を制御する。
図２に戻り、第２制御部１６０は、例えば、取得部１６２と、速度制御部１６４と、操舵制御部１６６とを備える。取得部１６２は、行動計画生成部１４０により生成された目標軌道（軌道点）の情報を取得し、メモリ（不図示）に記憶させる。速度制御部１６４は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置２００またはブレーキ装置２１０を制御する。操舵制御部１６６は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置２２０を制御する。速度制御部１６４および操舵制御部１６６の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部１６６は、自車両Ｍの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。
走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。
ブレーキ装置２１０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、第２制御部１６０から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。
ステアリング装置２２０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。
また、以下に説明するように自動運転制御装置１００は、認識部１３０により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、自車両Ｍの少なくとも操舵を制御する。後述する［具体的な処理例１］は、第２地図情報６２に所定値以上の反射率を有する物体（デリニエータ）と道路区間線との位置関係が記憶されていない場合の処理の一例である。［具体的な処理例２］は、第２地図情報６２にデリニエータと道路区間線との位置関係が記憶されている場合の処理の一例である。
［具体的な処理例１］
［道路区画線の認識］
図４は、カメラ１０により撮像された画像ＩＭ１の一例を示す図である。なお、以下、画像ＩＭ１等における上方向（車両の進行方向）をＸ方向と称し、横方向（車両の幅方向）をＹ方向と称する。画像ＩＭ１は、自車両Ｍが走行する車線Ｌ１、車線Ｌ１の対向車線である車線Ｌ２、車線Ｌ１の左側（マイナスＹ側）に描画された道路区画線ＳＬ１、車線Ｌ１と車線Ｌ２とを区画する道路区画線ＳＬ２、および車線Ｌ２の右側（プラスＹ側）に描画された道路区画線ＳＬ３を含む。
また、画像ＩＭ１は、道路区画線ＳＬ１の左側に設置されたデリニエータｄｅ１〜ｄｅ４を含む。デリニエータｄｅ１〜ｄｅ４は、画像ＩＭ１の手前側（マイナスＸ側）から、所定間隔でｄｅ１、ｄｅ２、ｄｅ３、ｄｅ４の順で存在する。デリニエータｄｅ１〜ｄｅ４は、「道路に沿って所定間隔で配置された物体」の一例である。
物体認識装置１６は、画像ＩＭ１において、ＳＯＢＥＬフィルタなどを用いて着目する画素における隣接画素との間の輝度勾配を求め、求めた輝度勾配のうち、閾値以上の勾配を有する領域をエッジとして抽出する。そして、物体認識装置１６は、抽出したエッジに基づいて、道路区画線が認識できるか否かを判定する。例えば、物体認識装置１６は、抽出したエッジが所定の条件を満たす場合、道路区画線を認識できると判定する。また、例えば、物体認識装置１６は、抽出したエッジに所定のアルゴリズムを適用し、適用した結果が所定の条件を満たす場合、道路区画線を認識できると判定してもよい。
例えば、抽出したエッジの数が所定の画素数未満である場合、道路区画線が認識できないと判定される。図５は、道路区画線が認識できないと判定される場合の一例を示す図である。図５は、図４の画像においてエッジが抽出された結果を示している。
［デリニエータの認識］
認識部１３０は、物体認識装置１６により出力されたファインダ１４の検出結果を取得し、取得した検出結果に基づいて、デリニエータを検出する。例えば、認識部１３０は、ファインダ１４の検出結果において、Ｘ方向の最も手前側の位置を選択して、Ｙ方向に走査するようにして、反射率を取得する。この処理を、「１走査処理」と称する。そして、認識部１３０は、選択したＸ方向の位置をプラスＸ方向にずらしながら、上述したようにＹ方向に走査して反射率を取得する処理を繰り返す。このような処理が画像ＩＭ１に対して行われることにより、画像全体における反射率が取得される。
図６は、所定の１走査処理が行われた際の処理結果の一例を示す図である。図６で示す１走査処理が行われた領域は、後述する図７の領域ＡＲに相当する。図６の縦軸は反射率を示し、図６の横軸はＹ方向の位置を示している。例えば、認識部１３０は、反射率が所定値Ｔｈ以上の領域を抽出する。この領域は、例えば、デリニエータが存在する領域であるとみなされる。そして、認識部１３０は、抽出した領域の位置を実平面状の位置に変換することにより、デリニエータｄｅ１〜ｄｅ４の位置を認識する。図７は、実平面状の位置に変換されたデリニエータｄｅ１〜ｄｅ４の位置の一例を示す図である。
［走行可能な領域の設定処理］
設定部１４２は、図７で示したデリニエータｄｅ１〜ｄｅ４に基づいて、自車両Ｍが走行可能な領域を設定するための目印や、走行可能な領域を設定する。図８は、設定部１４２の処理結果の一例を示す図である。例えば、設定部１４２は、デリニエータｄｅ１〜ｄｅ４のそれぞれの位置から、プラスＹ方向（或いはプラスＹ方向から角度θの）に所定距離の位置Ｐ１〜Ｐ４を設定し、設定した位置を通過するようにＸ方向に設定した仮想線ＩＬ１を設定する。所定距離は、例えば、自車両Ｍの幅に相当する距離の半分に余裕距離を加算した距離である。そして、設定部１４２は、仮想線ＩＬ１を目標軌道として設定する。
なお、上記の例では、設定部１４２は、目標軌道に相当する仮想線ＩＬ１を設定するものとして説明したが、これに代えて（或いは加えて）、道路区画線や、車線を設定してもよい。例えば、設定部１４２は、図９に示すようにデリニエータｄｅ１〜ｄｅ４のそれぞれの位置からプラスＹ方向に、第１の距離の地点に位置Ｐ１ａ〜Ｐ４ａ、第２の距離の地点に位置Ｐ１ｂ〜Ｐ４ｂ、および第３の距離の地点に位置Ｐ１ｃ〜Ｐ４ｃを設定する。位置Ｐ１ａ〜Ｐ４ａまたは位置Ｐ１ｃ〜Ｐ４ｃは、「道路の幅方向の端部の位置」の一例である。
第１の距離は、予め設定されたデリニエータと最も近い道路の幅方向の端部の位置と推定される距離である。第２の距離は、第１の距離の地点から予め設定された１車線分の車線の幅に相当する距離である。第３の距離は、第２の距離の地点から予め設定された１車線分の車線の幅に相当する距離である。また、第２地図情報６２に、検出されたデリニエータ付近の車線数や車線幅が記憶されている場合、第２の距離または第３の距離は、その車線数や車線幅に基づいて設定される。
そして、設定部１４２は、位置Ｐ１ａ〜Ｐ４ａを通過するようにＸ方向に設定した仮想線ＩＬ１ａ、位置Ｐ１ｂ〜Ｐ４ｂを通過するようにＸ方向に設定した仮想線ＩＬ１ｂ、および位置Ｐ１ｃ〜Ｐ４ｃを通過するようにＸ方向に設定した仮想線ＩＬｃを設定する。更に、設定部１４２は、仮想線ＩＬ１ａ〜ＩＬ１ｃを道路区画線とみなし、仮想線ＩＬ１ａと仮想線ＩＬｂで区画された車線を自車両Ｍが走行する車線、仮想線ＩＬ１ｂと仮想線ＩＬｃで区画された車線を自車両Ｍが走行する車線に隣接する車線とみなす。行動計画生成部１４０は、設定部１４２に設定された車線に基づいて、目標軌道を生成する。
［デリニエータが道路の両端に存在する場合の例］
図１０は、両端にデリニエータが存在する道路が撮像された画像ＩＭ２の一例を示す図である。画像ＩＭ１と異なる点を中心に説明する。画像ＩＭ２は、道路区画線ＳＬ３の右側に設置されたデリニエータｄｅ５〜ｄｅ８を含む。デリニエータｄｅ５〜ｄｅ８は、画像ＩＭの手前側（マイナスＸ側）から、所定間隔でｄｅ５、ｄｅ６、ｄｅ７、ｄｅ８の順で設置されている。デリニエータｄｅ５〜ｄｅ８は、「道路に沿って所定間隔で配置された物体」の他の一例である。
認識部１３０は、物体認識装置１６により出力されたファインダ１４の検出結果に基づいて、デリニエータを検出する。そして、認識部１３０は、検出したデリニエータの位置を実平面状の位置に変換することにより、デリニエータｄｅ１〜ｄｅ８の位置を認識する。
図１１は、実平面状の位置に変換されたデリニエータｄｅ１〜ｄｅ８の位置の一例を示す図である。設定部１４２は、デリニエータｄｅ１〜ｄｅ８に基づいて、走行可能な領域を設定する。例えば、設定部１４２は、デリニエータｄｅ１〜ｄｅ８のうち、Ｘ方向に関して、同一または近い座標上に存在するデリニエータの組を抽出する。例えば、デリニエータｄｅ１およびｄｅ５と、ｄｅ２およびｄｅ６と、ｄｅ３およびｄｅ７と、ｄｅ４およびｄｅ８とが１つの組として抽出される。
設定部１４２は、組として抽出されたデリニエータ同士を仮想線で結び、その仮想線の中点である位置Ｐ１１〜Ｐ１４を設定する。更に設定部１４２は、設定した位置Ｐ１１〜Ｐ１４を通過するようにＸ方向に設定した仮想線ＩＬ１１を設定する。そして、設定部１４２は、設定した仮想線ＩＬ１１からマイナスＹ方向に所定距離の位置を連ねた位置を目標軌道として設定する。
また、設定部１４２は、図１２に示すように走行可能な領域を設定してもよい。例えば、設定部１４２は、デリニエータｄｅ１〜ｄｅ４のそれぞれの位置から、プラスＹ方向に所定距離の位置Ｐ２１〜Ｐ２４を設定し、設定した位置を通過するようにＸ方向に設定した仮想線ＩＬ１２を設定する。また、設定部１４２は、デリニエータｄｅ５〜ｄｅ８のそれぞれの位置から、マイナスＹ方向に所定距離の位置Ｐ３１〜Ｐ３４を設定し、設定した位置を通過するようにＸ方向に設定した仮想線ＩＬ１３を設定する。
そして、設定部１４２は、仮想線ＩＬ２とＩＬ３との間隔を導出し、導出した間隔と、基準距離とに基づいて、車線を導出する。図示するように、上述した処理と同様に、仮想線ＩＬ２とＩＬ３との間隔が基準距離ｄ（例えば通常の車線幅に相当する距離）の２倍に相当する場合、仮想線ＩＬ２とＩＬ３との間の中間地点に仮想的な道路区画線ＩＬ１４を設定する。なお、第２地図情報６２に、検出されたデリニエータ付近の車線数や車線幅が記憶されている場合、道路区画線ＩＬ１４は、その車線数や車線幅に基づいて設定される。設定部１４２は、仮想的な道路区画線ＩＬ１４と仮想線ＩＬ１２との間を走行可能な領域として設定する。
上述したように、行動計画生成部１４０は、認識部１３０により道路区画線の位置が認識できない場合、物体認識装置１６により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、自車両Ｍの少なくとも操舵を制御することにより、より精度よく車両が走行可能な領域を認識することができる。
［１つのデリニエータが道路の方端に存在する場合の例］
図１３は、１つのデリニエータが存在する道路が撮像された画像ＩＭ３の一例を示す図である。画像ＩＭ１と異なる点を中心に説明する。画像ＩＭ３は、道路区画線ＳＬ１の左側に設置された１つのデリニエータｄｅ９を含む。このデリニエータは、「所定値以上の反射率を有する物体」の一例である。
認識部１３０は、物体認識装置１６により出力されたファインダ１４の検出結果に基づいて、デリニエータｄｅ９を検出する。そして、認識部１３０は、検出したデリニエータｄｅ９の位置を実平面状の位置に変換することにより、デリニエータｄｅ９の位置を認識する。
設定部１４２は、デリニエータｄｅ９に基づいて、走行可能な領域を設定する。例えば、設定部１４２は、デリニエータｄｅ９の位置から、プラスＹ（或いはプラスＹ方向から角度θの）方向に所定距離の位置Ｐ５を設定し、設定した位置Ｐ５を自車両Ｍの基準点が通過するように自車両Ｍを制御する。
上述したように、行動計画生成部１４０は、認識部１３０により道路区画線の位置が認識できない場合、１つの所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、自車両Ｍの少なくとも操舵を制御することにより、より精度よく車両が走行可能な領域を認識することができる。
なお、上述した各例において、設定部１４２は、認識部１３０により認識された反射率が所定値以上の物体に加え、更に物体認識装置１６により認識された物体の種類や位置等を加味して、走行可能な領域を設定してもよい。例えば、物体認識装置１６により認識された物体とは、例えば、周辺車両（例えば、前走車両や後続車両、対向車両等）や、道路に設置された物体（例えば、信号機や、標識、中央分離帯等）である。
例えば、設定部１４２は、デリニエータの位置に基づいて設定した走行可能な領域を、物体認識装置１６により認識された物体の位置と種類に基づいて補正したり、物体認識装置１６により認識された物体の位置と種類に基づいて設定した走行可能領域を、デリニエータの位置に基づいて補正したりしてもよい。具体的には、例えば、設定部１４２は、前走車両および後続車両が設定した走行可能な領域から外れて走行している場合、走行可能な領域を前走車両および後続車両が走行している位置を含むように補正する。
［具体的な処理例２］
第２地図情報６２にデリニエータと道路区間線との位置関係が記憶されている場合の処理の一例である。図１４は、第２地図情報６２に記憶された位置関係を概念的に示す図である。第２地図情報６２には、デリニエータｄｅの位置情報、およびデリニエータｄｅから道路区画線ＳＬまでの距離ｄ１が対応付けられて記憶されている。
この場合、設定部１４２は、デリニエータｄｅおよび上記の位置関係に基づいて、走行可能な領域を設定する。図１５は、設定部１４２の処理の一例を示す図である。図８との相違点について説明する。設定部１４２は、デリニエータｄｅ１〜ｄｅ４のそれぞれの位置から、プラスＹ方向に距離ｄ１の位置に位置Ｐ４１〜Ｐ４４を設定し、設定した位置を通過するようにＸ方向に設定した仮想線ＩＬ２１を設定する。
次に、設定部１４２は、仮想線ＩＬ２１からプラスＹ方向に距離ｄ１１の位置に仮想線ＩＬ２２、および仮想線ＩＬ２２からプラスＹ方向に距離ｄ１１の位置に仮想線ＩＬ２３を設定する。距離ｄ１１は、例えば、第２地図情報６２に記憶された車線の幅に相当する距離である。そして、設定部１４２は、仮想線ＩＬ１１と仮想線ＩＬ２１との間を自車両Ｍの走行車線とみなし、仮想線ＩＬ２１と仮想線ＩＬ２３との間を自車両Ｍの対向車線とみなす。
上述したように、行動計画生成部１４０は、認識部１３０により道路区画線の位置が認識できず、且つ、第２地図情報６２に所定値以上の反射率を有する物体の位置が記録されている場合に、物体認識装置１６により検出される、所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、自車両Ｍの少なくとも操舵を制御することにより、より精度よく車両が走行可能な領域を認識することができる。
［フローチャート］
図１６は、第１制御部１２０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、認識部１３０が、物体認識装置１６から取得した情報に基づいて、道路区画線を認識できたか否かを判定する（ステップＳ１００）。道路区画線を認識できない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。
道路区画線を認識できた場合、認識部１３０は、デリニエータを検出する（ステップＳ１０２）。次に、設定部１４２は、検出されたデリニエータの位置を特定し、検出されたデリニエータと、第２地図情報６２の情報とをマッチングする（ステップＳ１０４）。次に、設定部１４２は、第２地図情報６２において検出したデリニエータと道路区画線との位置関係が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
位置関係が記憶されていない場合、設定部１４２は、検出したデリニエータに基づいて、走行可能な領域を設定する（ステップＳ１０８）。すなわち、［具体的な処理例１］の処理が行われ、走行可能な領域が設定される。
位置関係が記憶されている場合、設定部１４２は、第２地図情報６２から求められる、検出したデリニエータと道路区画線との位置関係に基づいて、走行可能な領域を設定する（ステップＳ１１０）。すなわち、［具体的な処理例２］の処理が行われ、走行可能な領域が設定される。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。なお、上述したステップＳ１１０またはＳ１０８の処理のうち、一方は省略されてもよい。
上述したように、認識部１３０により道路区画線の位置が認識できない場合において、行動計画生成部１４０は、第２地図情報６２にデリニエータの位置が記録されている場合に、検出されたデリニエータの位置と第２地図情報６２に記憶されたデリニエータの位置関係に基づいて、自車両Ｍの少なくとも操舵を制御し、第２地図情報６２にデリニエータの位置が記録されていない場合に、検出されたデリニエータの位置に基づいて、自車両Ｍの少なくとも操舵を制御することにより、より精度よく車両が走行可能な領域を認識することができる。
以上説明した実施形態によれば、車両制御装置は、認識部１３０により道路区画線の位置が認識できない場合、物体認識装置１６により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、自車両Ｍの少なくとも操舵を制御することにより、より精度よく車両が走行可能な領域を認識することができる。
［ハードウェア構成］
上述した実施形態の自動運転制御装置１００は、例えば、図１７に示すようなハードウェアの構成により実現される。図１７は、実施形態の自動運転制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
自動運転制御装置１００は、通信コントローラ１００−１、ＣＰＵ１００−２、ＲＡＭ１００−３、ＲＯＭ１００−４、フラッシュメモリやＨＤＤなどの二次記憶装置１００−５、およびドライブ装置１００−６が、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。ドライブ装置１００−６には、光ディスクなどの可搬型記憶媒体が装着される。二次記憶装置１００−５に格納されたプログラム１００−５ａがＤＭＡコントローラ（不図示）などによってＲＡＭ１００−３に展開され、ＣＰＵ１００−２によって実行されることで、第１制御部１２０、および第２制御部１６０が実現される。また、ＣＰＵ１００−２が参照するプログラムは、ドライブ装置１００−６に装着された可搬型記憶媒体に格納されていてもよいし、ネットワークＮＷを介して他の装置からダウンロードされてもよい。
上記実施形態は、以下のように表現することができる。
記憶装置と前記記憶装置に格納されたプログラムを実行するハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサは、前記プログラムを実行することにより、
車両の周辺を撮像する撮像部により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識し、
前記認識された道路区画線の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御し、
電磁波を放射して反射波を検出することで前記車両の周辺の物体を検出し、
道路区画線の位置が認識できない場合、前記検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御するように構成されている、
車両制御装置。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
１ 車両システム
１０ カメラ
１２ レーダ装置
１４ ファインダ
１６ 物体認識装置
１３０ 認識部
１４０ 行動計画生成部
１４２ 設定部

Claims (7)

  1. 車両の周辺を撮像する撮像部と、
    前記撮像部により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識する道路区画線認識部と、
    前記道路区画線認識部により認識された道路区画線の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する運転制御部と、
    電磁波を放射して反射波を検出することで前記車両の周辺の物体を検出する物体検出部と、を備え、
    前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する、
    車両制御装置。
  2. 前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される、前記所定値以上の反射率を有し且つ道路に沿って所定間隔で配置された物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する、
    請求項１記載の車両制御装置。
  3. 前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される、前記所定値以上の反射率を有し且つ道路に沿って所定間隔で配置された物体の位置に基づいて、道路の幅方向の端部の位置を推定し、前記端部の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する、
    請求項２記載の車両制御装置。
  4. 前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できず、且つ地図情報に前記所定値以上の反射率を有し且つ道路に沿って所定間隔で配置された物体と道路区画線との位置関係が記録されている場合に、前記所定値以上の反射率を有し且つ道路に沿って所定間隔で配置された物体の位置と前記位置関係とに基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する、
    請求項２記載の車両制御装置。
  5. 前記運転制御部は、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できず、且つ、地図情報に前記所定値以上の反射率を有する物体の位置が記録されている場合に、前記物体検出部により検出される、前記所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する、
    請求項１から４のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
  6. 撮像部が、車両の周辺を撮像し、
    道路区画線認識部が、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識し、
    運転制御部が、前記道路区画線認識部により認識された道路区画線の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御し、
    物体検出部が、電磁波を放射して反射波を検出することで前記車両の周辺の物体を検出し、
    前記運転制御部が、前記道路区画線認識部により道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御する、
    車両制御方法。
  7. 車両の周辺を撮像する撮像部と、電磁波を放射して反射波を検出することで前記車両の周辺の物体を検出する物体検出部と、を備える車両に搭載されるコンピュータに、
    前記撮像部により撮像された画像に基づいて、道路区画線の位置を認識させ、
    前記認識された道路区画線の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御させ、
    前記道路区画線の位置が認識できない場合、前記物体検出部により検出される所定値以上の反射率を有する物体の位置に基づいて、前記車両の少なくとも操舵を制御させる、
    プログラム。
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