JP2022104108A - 車両制御システム及び区画線推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】区画線の位置を推定することができる距離を十分に確保する。
【解決手段】車両制御システムは、車両が走行する走行路の画像を撮影する撮像装置と、撮像装置が撮影した画像に基づいて走行路上の区画線の位置を推定する区画線推定部と、を備え、区画線推定部は、車両が第１の位置Ａ１を走行しているときに撮像装置が撮影した画像に基づいて第１区画線点列Ｐ１を生成し、車両が第１の位置Ａ１よりも車両走行方向後方の第２の位置Ａ２を走行しているときに撮像装置が撮影した画像に基づいて第１区画線点列Ｐ１に対して車両走行方向後方にずれた第２区画線点列Ｐ２を生成し、第１区画線点列Ｐ１及び第２区画線点列Ｐ２に基づいて、第１区画線点列Ｐ１に対して車両走行方向後方に延長された補正区画線点列Ｐ３を生成し、補正区画線点列Ｐ３に基づいて走行路上の区画線の位置を推定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両制御システム及び区画線推定方法に関する。

従来、撮像装置が撮影した画像に基づいて走行路上の区画線の位置を推定する方法が種々提案されている。例えば、特許文献１では、現在の区画線（白線）の画像から生成した微分画像に一定時間前の区画線の画像から生成した微分画像を重ね合わせ、この重ね合わせた微分画像上の区画線の候補点列を近似する直線を求め、この直線の位置を区画線の位置として推定している。

特許第３５８４１９４号公報

特許文献１では、現在の区画線の画像と一定時間前の区画線の画像が重ね合わされた区間でのみ、区画線の位置を推定することができる。そのため、区画線の位置を推定することができる距離が不十分となり、推定された区画線の位置と地図上の区画線の位置とを照合して地図上の自車位置を推定する場合に、地図上の自車位置を正確に推定することが困難になる虞がある。

本発明は、以上の背景に鑑み、区画線の位置を推定することができる距離を十分に確保することが可能な車両制御システム及び区画線推定方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様に係る車両制御システム（１）は、車両（Ｖ）が走行する走行路の画像を撮影する撮像装置（１８）と、前記撮像装置が撮影した画像に基づいて前記走行路上の区画線の位置を推定する区画線推定部（３１）と、を備え、前記区画線推定部は、前記車両が第１の位置（Ａ１）を走行しているときに前記撮像装置が撮影した画像に基づいて第１区画線点列（Ｐ１）を生成し、前記車両が前記第１の位置よりも車両走行方向後方の第２の位置（Ａ２）を走行しているときに前記撮像装置が撮影した画像に基づいて前記第１区画線点列に対して車両走行方向後方にずれた第２区画線点列（Ｐ２）を生成し、前記第１区画線点列及び前記第２区画線点列に基づいて、前記第１区画線点列に対して車両走行方向後方に延長された補正区画線点列（Ｐ３）を生成し、前記補正区画線点列に基づいて前記走行路上の前記区画線の位置を推定することを特徴とする。

この態様によれば、第１区画線点列に対して車両走行方向後方に延長された補正区画線点列に基づいて走行路上の区画線の位置が推定される。そのため、第１区画線点列そのものに基づいて走行路上の区画線の位置を推定する場合と比較して、走行路上の区画線の位置を推定することができる距離を延ばすことができる。また、第１区画線点列だけでなく第２区画線点列にも基づいて走行路上の区画線の位置が推定される。そのため、車両が第１の位置を走行しているときに撮像装置が撮影した画像に含まれるノイズによって走行路上の区画線の位置の推定精度が低下するのを抑制することができる。

上記の態様において、前記第１区画線点列、前記第２区画線点列、前記補正区画線点列は、それぞれ、複数の第１区画点（Ｑ１）、複数の第２区画点（Ｑ２）、複数の補正区画点（Ｑ３）によって構成され、前記区画線推定部は、前記第１区画線点列と前記第２区画線点列の車両走行方向の位置が重なる重複区間（Ｂ）では、前記各第１区画点から前記各補正区画点までの距離と前記各第２区画点から前記各補正区画点までの距離の比が一定になるように、前記補正区画線点列を生成しても良い。

この態様によれば、重複区間において、補正区画線点列を適切な位置に生成することができる。

上記の態様において、前記区画線推定部は、前記第１区画線点列と前記第２区画線点列の車両走行方向の位置が重ならない非重複区間（Ｃ１、Ｃ２）では、前記重複区間のうちで前記非重複区間に最も近い位置における前記第１区画点又は前記第２区画点から前記補正区画点までの距離と前記非重複区間における前記第１区画点又は前記第２区画点から前記補正区画点までの距離とが一致するように、前記補正区画線点列を生成しても良い。

この態様によれば、重複区間だけでなく非重複区間においても、補正区画線点列を適切な位置に生成することができる。

上記の態様において、前記第１区画線点列は、前記車両の真横の点である基準点（Ｒ）を含み、前記区画線推定部は、前記基準点の軌跡である基準点軌跡を生成し、前記補正区画線点列と前記基準点軌跡とのずれ量に応じて前記補正区画線点列の回転補正量を算出し、前記補正区画線点列を前記回転補正量だけ回転させ、回転した前記補正区画線点列に基づいて前記走行路上の前記区画線の位置を推定しても良い。

この態様によれば、補正区画線点列の角度と走行路上の区画線の角度のずれを抑制することができる。

上記の態様において、前記区画線推定部は、前記回転補正量が所定の閾値を超える場合に、前記回転補正量から前記閾値を超える部分を差し引いても良い。

この態様によれば、補正区画線点列の回転補正量を閾値以内に留めることで、回転後の補正区画線点列の位置が回転前の補正区画線点列の位置に対して過度にずれるのを抑制することができる。

上記の態様において、前記撮像装置は、車外カメラであり、前記区画線推定部は、前記車外カメラが撮影した画像に基づいて認識される前記区画線であるカメラ区画線が有効であるか否かを判定し、前記カメラ区画線が有効であると判定した場合に限り、前記補正区画線点列を生成しても良い。

この態様によれば、有効性が不十分なカメラ区画線（例えば、長さが不十分なカメラ区画線）に基づいて補正区画線点列が生成されるのを抑制することができる。

上記の態様において、前記車両制御システムは、前記区画線推定部が推定した前記走行路上の前記区画線の位置に基づいて車線維持支援制御を実行する走行制御部（４２）を更に備えていても良い。

この態様によれば、補正区画線点列に基づいて精度良く推定された走行路上の区画線の位置に基づいて、車線維持支援制御を実行することができる。そのため、車線維持支援制御の有効性を高めることができる。

上記の態様において、前記車両制御システムは、前記車両の周辺領域の地図を生成する地図生成部（５３）と、前記区画線推定部が推定した前記走行路上の前記区画線の位置と前記地図上の前記区画線の位置とを照合することで前記地図上の前記車両の位置を推定する自車位置推定部（５４）と、を更に備えていても良い。

この態様によれば、補正区画線点列（第１区画線点列に対して車両走行方向後方に延長された区画線点列）に基づいて推定された走行路上の区画線の位置と地図上の区画線の位置が照合されることになる。そのため、両者の照合距離を十分に確保することができ、地図上の車両の位置を正確に推定することができる。

上記課題を解決するために、本発明のある態様に係る区画線推定方法は、車両（Ｖ）が走行する走行路上の区画線の位置を推定する区画線推定方法であって、前記車両が第１の位置（Ａ１）を走行しているときに撮影された画像に基づいて第１区画線点列（Ｐ１）を生成するステップと、前記車両が前記第１の位置よりも車両走行方向後方の第２の位置（Ａ２）を走行しているときに撮影された画像に基づいて前記第１区画線点列に対して車両走行方向後方にずれた第２区画線点列（Ｐ２）を生成するステップと、前記第１区画線点列及び前記第２区画線点列に基づいて、前記第１区画線点列よりも車両走行方向後方に延長された補正区画線点列（Ｐ３）を生成するステップと、前記補正区画線点列に基づいて前記走行路上の前記区画線の位置を推定するステップと、を含むことを特徴とする。

この態様によれば、第１区画線点列に対して車両走行方向後方に延長された補正区画線点列に基づいて走行路上の区画線の位置が推定される。そのため、第１区画線点列そのものに基づいて走行路上の区画線の位置を推定する場合と比較して、走行路上の区画線の位置を推定することができる距離を延ばすことができる。また、第１区画線点列だけでなく第２区画線点列にも基づいて走行路上の区画線の位置が推定される。そのため、撮像装置が第１の位置で撮影した画像に含まれるノイズによって走行路上の区画線の位置の推定精度が低下するのを抑制することができる。

以上の構成によれば、区画線の位置を推定することができる距離を十分に確保することが可能な車両制御システム及び区画線推定方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車両制御システムの構成図 本発明の一実施形態に係る区画線推定制御を示すフローチャート 本発明の一実施形態に係る有効判定処理を示すフローチャート 本発明の一実施形態に係る点列生成処理を示す平面図 本発明の一実施形態に係る軌跡生成処理を示す平面図 本発明の一実施形態に係る回転補正処理を示すフローチャート 本発明の一実施形態に係る推定処理を示すフローチャート

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る車両制御システム１について説明する。図１に示すように、車両制御システム１は、車両Ｖに搭載された車両システム２と、車両システム２にネットワークＮを介して接続された高精度地図サーバ３（以下、「地図サーバ３」と略称する）とを含む。以下、「車両Ｖ」と記載する場合には、車両システム２が搭載された車両（即ち、自車両）を示す。

＜車両システム２＞
まず、車両システム２について説明する。車両システム２は、推進装置４、ブレーキ装置５、ステアリング装置６、外界センサ７、車両センサ８、通信装置９、ＧＮＳＳ受信機１０、ナビゲーション装置１１、運転操作子１２、運転操作センサ１３、ＨＭＩ１４、スタートスイッチ１５、及び制御装置１６を有している。車両システム２の各構成要素は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信手段によって信号伝達可能に互いに接続されている。

推進装置４は、車両Ｖに駆動力を付与する装置であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と電動機の少なくとも一方を有する。ブレーキ装置５は、車両Ｖに制動力を付与する装置であり、例えば、ブレーキロータにパッドを押し付けるブレーキキャリパと、ブレーキキャリパに油圧を供給する電動シリンダとを含む。ブレーキ装置５は、ワイヤケーブルによって車輪の回転を規制するパーキングブレーキ装置を含んでいてもよい。ステアリング装置６は、車輪の舵角を変えるための装置であり、例えば、車輪を転舵するラックアンドピニオン機構と、ラックアンドピニオン機構を駆動する電動モータとを有する。推進装置４、ブレーキ装置５、及びステアリング装置６は、制御装置１６によって制御される。

外界センサ７は、車両Ｖの周辺からの電磁波や音波等を捉えて、車外の物体等を検出するセンサである。外界センサ７は、ソナー１７及び車外カメラ１８（撮像装置の一例）を含んでいる。外界センサ７は、ミリ波レーダやレーザライダを含んでいてもよい。外界センサ７は、検出結果を制御装置１６に出力する。

ソナー１７は、いわゆる超音波センサであり、超音波を車両Ｖの周囲に発射してその反射波を捉えることにより、物体の位置（距離及び方向）を検出する。ソナー１７は、車両Ｖの後部及び前部にそれぞれ複数設けられている。

車外カメラ１８は、車両Ｖの周囲を撮像する装置であり、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。車外カメラ１８は、ステレオカメラであっても良いし、単眼カメラであってもよい。車外カメラ１８は、車両Ｖの前方を撮像する前方カメラと、車両Ｖの後方を撮像する後方カメラと、車両Ｖの左右側方を撮像する一対の側方カメラと、を含んでいる。車両Ｖの走行時に、車外カメラ１８は、所定の間隔（例えば、所定の距離的間隔又は所定の時間的間隔）で車両Ｖが走行する走行路の画像を撮影する。

車両センサ８は、車両Ｖの状態を測定するセンサである。車両センサ８は、車両Ｖの速度を検出する車速センサ、車両Ｖの加速度を検出する加速度センサ、車両Ｖの鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、車両Ｖの向きを検出する方位センサ等を含む。ヨーレートセンサは、例えばジャイロセンサである。車両センサ８は、車体の傾きを検出する傾きセンサや車輪の回転速度を検出する車輪速センサを含んでいてもよい。

通信装置９は、制御装置１６と車外の機器（例えば、地図サーバ３）との間の通信を媒介する。通信装置９は、制御装置１６をインターネットに接続するルータを含む。通信装置９は、車両Ｖの制御装置１６と周辺車両の制御装置との間の無線通信や車両Ｖの制御装置１６と道路上の路側機との間の無線通信を媒介する無線通信機能を有するとよい。

ＧＮＳＳ受信機１０は、全地球航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＮＳＳ）を構成する複数の衛星から車両Ｖの位置（緯度や経度）に関する信号（以下、「ＧＮＳＳ信号」と称する）を受信する。ＧＮＳＳ受信機１０は、受信したＧＮＳＳ信号をナビゲーション装置１１及び制御装置１６に出力する。

ナビゲーション装置１１は、公知のハードウェアによるコンピュータによって構成されている。ナビゲーション装置１１は、直前の走行履歴やＧＮＳＳ受信機１０から出力されたＧＮＳＳ信号に基づいて、車両Ｖの位置（緯度や経度）を特定する。ナビゲーション装置１１は、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等に、車両Ｖが走行する地域や国の道路情報に関するデータ（以下、「ナビ地図データ」と称する）を記憶している。

ナビゲーション装置１１は、ＧＮＳＳ信号及びナビ地図データに基づいて車両Ｖの現在位置から乗員が入力した目的地までのルートを設定し、制御装置１６に出力する。ナビゲーション装置１１は、車両Ｖが走行を開始すると、乗員に対する目的地までのルート案内を行う。

運転操作子１２は、車室内に設けられ、車両Ｖを制御するために乗員が行う入力操作を受け付ける。運転操作子１２は、ステアリングホイール、アクセルペダル、及びブレーキペダルを含む。更に、運転操作子１２は、シフトレバー、パーキングブレーキレバー、ウィンカーレバー等を含んでいてもよい。

運転操作センサ１３は、運転操作子１２の操作量を検出するセンサである。運転操作センサ１３は、ステアリングホイールの操作量を検出する舵角センサと、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサと、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサとを含む。運転操作センサ１３は、検出した操作量を制御装置１６に出力する。運転操作センサ１３は、乗員がステアリングホイールを把持したことを検出する把持センサを含んでいてもよい。把持センサは、例えば、ステアリングホイールの外周部に設けられた静電容量センサによって構成される。

ＨＭＩ１４は、乗員に対して表示や音声によって各種情報を報知すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ１４は、例えば、液晶や有機ＥＬ等を含み、乗員による入力操作を受け付けるタッチパネル２３と、ブザーやスピーカ等の音発生装置２４とを含む。ＨＭＩ１４は、タッチパネル２３上に運転モード切換ボタンを表示することができる。運転モード切換ボタンは、乗員による車両Ｖの運転モード（例えば、自動運転モードと手動運転モード）の切換操作を受け付けるボタンである。

ＨＭＩ１４は、ナビゲーション装置１１への出入力を媒介するインターフェースとしても機能する。即ち、ＨＭＩ１４が乗員による目的地の入力操作を受け付けると、ナビゲーション装置１１が目的地までのルート設定を開始する。また、ＨＭＩ１４は、ナビゲーション装置１１が目的地までのルート案内を行う際に、車両Ｖの現在位置及び目的地までのルートを表示する。

スタートスイッチ１５は、車両システム２を起動させるためのスイッチである。即ち、乗員が運転席に着座し、ブレーキペダルを踏み込んだ状態でスタートスイッチ１５を押圧すると、車両システム２が起動する。

制御装置１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む一又は複数の電子制御装置（ＥＣＵ）によって構成されている。制御装置１６は、ＣＰＵがプログラムに沿った演算処理を実行することで、各種の車両制御を実行する。制御装置１６は、１つのハードウェアとして構成されていてもよく、複数のハードウェアからなるユニットとして構成されていてもよい。制御装置１６の各機能部の少なくとも一部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のハードウェアによって実現されていてもよく、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせによって実現されていてもよい。

制御装置１６は、外界認識部３１（区画線推定部の一例）と、移動量算出部３２と、運転制御部３３と、地図処理部３４とを有する。これらの構成要素は、別々の電子制御装置によって構成されていても良いし、一体の電子制御装置によって構成されていても良い。

外界認識部３１は、外界センサ７の検出結果に基づいて車両Ｖの周辺に存在する物標を認識し、物標の位置や大きさに関する情報を取得する。外界認識部３１が認識する物標には、車両Ｖの走行路上の区画線、車線、路端、路肩、障害物等が含まれる。区画線は、車両走行方向に沿って表示された線である。車線は、一又は複数の区画線によって区画された領域である。路端は、車両Ｖの走行路の端部である。路肩は、車幅方向（左右方向）の端部に位置する区画線と路端の間の領域である。障害物は、防壁（ガードレール）、電柱、周辺車両、歩行者等を含む。

外界認識部３１は、車外カメラ１８が撮影した画像（以下、「カメラ画像」と称する）に基づいて、カメラ画像上の区画線（以下、「カメラ区画線」と称する）の位置を認識する。例えば、外界認識部３１は、カメラ画像上で濃度値が閾値以上に変化している複数の点（以下、「複数の候補点」と称する）を抽出し、複数の候補点を通過する直線をカメラ区画線として認識しても良い。外界認識部３１は、カメラ画像に基づいて、カメラ区画線の種別を特定する。カメラ区画線の種別は、単一実線、単一破線、減速表示線、２重実線等を含む。減速表示線は、例えば、単一破線よりも間隔が狭く幅が広い破線によって構成される。

移動量算出部３２は、車両センサ８からの信号に基づいて、オドメトリや慣性航法等のデッドレコニングによって車両Ｖの移動量（車両Ｖの移動距離及び移動方向）を算出する。例えば、移動量算出部３２は、車輪速センサが検出する車輪の回転速度と、加速度センサが検出する車両Ｖの加速度と、ジャイロセンサが検出する車両Ｖの角速度とに基づいて、車両Ｖの移動量を算出すると良い。以下、移動量算出部３２がデッドレコニングによって算出した車両Ｖの移動量のことを、「車両ＶのＤＲ移動量」と称する。

運転制御部３３は、行動計画部４１と、走行制御部４２と、モード設定部４３とを有する。

行動計画部４１は、ナビゲーション装置１１によって設定されたルートに沿って車両Ｖを走行させるための行動計画を作成する。行動計画部４１は、作成した行動計画に対応する走行制御信号を走行制御部４２に出力する。

走行制御部４２は、行動計画部４１からの走行制御信号に基づいて、推進装置４、ブレーキ装置５、及びステアリング装置６を制御する。即ち、走行制御部４２は、行動計画部４１が作成した行動計画に従って、車両Ｖを走行させる。

モード設定部４３は、手動運転モードと自動運転モードとの間で車両Ｖの運転モードを切り換える。手動運転モードでは、乗員による運転操作子１２に対する入力操作に応じて走行制御部４２が推進装置４、ブレーキ装置５、及びステアリング装置６を制御し、車両Ｖを走行させる。一方で、自動運転モードでは、乗員による運転操作子１２に対する入力操作に関わらず走行制御部４２が推進装置４、ブレーキ装置５、及びステアリング装置６を制御し、車両Ｖを自律的に走行させる。

地図処理部３４は、地図取得部５１と、地図記憶部５２と、ローカルマップ生成部５３（地図生成部の一例：以下、「ＬＭ生成部５３」と称する）と、位置特定部５４（自車位置推定部の一例）とを有する。

地図取得部５１は、地図サーバ３にアクセスし、地図サーバ３からダイナミックマップデータ（詳細は後述）を取得する。例えば、地図取得部５１は、ナビゲーション装置１１が設定したルートに対応する地域のダイナミックマップデータを地図サーバ３取得すると良い。

地図記憶部５２は、ＨＤＤやＳＳＤ等の記憶装置によって構成されており、自動運転モードにおける車両Ｖの自律的な走行に必要な各種情報を保持している。地図記憶部５２は、地図取得部５１が地図サーバ３から取得したダイナミックマップデータを記憶している。

ＬＭ生成部５３は、地図記憶部５２に記憶されたダイナミックマップデータに基づいて、車両Ｖの周辺領域の詳細な地図（以下、「ローカルマップ」と称する）を生成する。ローカルマップは、ダイナミックマップデータから車両Ｖの周辺領域に関するデータを抽出することで生成される。従って、ローカルマップは、ダイナミックマップデータに含まれるあらゆる情報を含みうる。例えば、ローカルマップは、走行路上の車線に関する情報（例えば、車線の本数や車線番号）や走行路上の区画線に関する情報（例えば、区画線の種別）を含む。更に、ローカルマップは、カメラ画像に基づいて外界認識部３１が認識した物標（例えば、障害物）に関する情報を含んでも良いし、車両Ｖの過去のＤＲ移動量（即ち、車両Ｖの移動軌跡）に関する情報を含んでも良い。自動運転モードで車両Ｖが自律的に走行している時に、ＬＭ生成部５３は、車両Ｖの走行位置に応じてローカルマップを随時更新すると良い。

位置特定部５４は、ローカルマップ上において各種ローカリゼーション処理を実行する。例えば、位置特定部５４は、ＧＮＳＳ受信機１０から出力されるＧＮＳＳ信号、車両ＶのＤＲ移動量、カメラ画像等に基づいて、ローカルマップ上における車両Ｖの位置を推定する。また、位置特定部５４は、ＧＮＳＳ受信機１０から出力されるＧＮＳＳ信号、カメラ画像等に基づいて、ローカルマップ上において車両Ｖが走行する自車線の位置を特定する。自動運転モードで車両Ｖが自律的に走行している時に、位置特定部５４は、車両Ｖの走行位置に応じてローカルマップ上における車両Ｖの位置や自車線の位置を随時更新すると良い。

＜地図サーバ３＞
次に、地図サーバ３について説明する。図１に示すように、地図サーバ３は、ネットワークＮ（本実施形態では、インターネット）及び通信装置９を介して制御装置１６に接続されている。地図サーバ３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び、ＨＤＤやＳＳＤ等の記憶装置を備えたコンピュータである。地図サーバ３の記憶装置には、ダイナミックマップデータが記憶されている。

ダイナミックマップデータは、静的情報、準静的情報、準動的情報、及び動的情報を含む。静的情報は、ナビ地図データよりも高精度な３次元地図データを含む。準静的情報は、交通規制情報、道路工事情報、広域気象情報を含む。準動的情報は、事故情報、渋滞情報、狭域気象情報を含む。動的情報は、信号情報、周辺車両情報、歩行者情報を含む。

ダイナミックマップデータの静的情報は、走行路上の車線に関する情報（例えば、車線の本数や車線番号）や走行路上の区画線に関する情報（例えば、区画線の種別）を含む。例えば、静的情報の区画線は、所定の間隔ごとに配置されたノードと、ノードを接続するリンクとによって表現される。

＜区画線推定制御＞
次に、図２を参照して、カメラ画像に基づいて走行路上の区画線の位置を推定するための区画線推定制御（区画線推定方法の一例）の概要について説明する。制御装置１６の外界認識部３１は、車両Ｖの左右両側の区画線に対してそれぞれ区画線推定制御を行う。以下、車両Ｖの左側の区画線に対して行われる区画線推定制御のみを説明し、車両Ｖの右側の区画線に対して行われる区画線推定制御の説明は省略する。

区画線推定制御が開始されると、外界認識部３１は、有効判定処理を実行する（ステップＳ１）。有効判定処理において、外界認識部３１は、カメラ区画線が有効であるか否かを判定する。有効判定処理においてカメラ区画線が無効であると判定した場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、外界認識部３１は、走行路上の区画線の位置を推定することなく区画線推定制御を終了する。

一方で、有効判定処理においてカメラ区画線が有効であると判定した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、外界認識部３１は、点列生成処理を実行する（ステップＳ２）。点列生成処理において、外界認識部３１は、第１区画線点列Ｐ１及び第２区画線点列Ｐ２を生成すると共に、第１区画線点列Ｐ１及び第２区画線点列Ｐ２に基づいて補正区画線点列Ｐ３を生成する。

次に、外界認識部３１は、軌跡生成処理を実行する（ステップＳ３）。軌跡生成処理において、外界認識部３１は、第１区画線点列Ｐ１上の車両Ｖの真横の点の軌跡を生成する。

次に、外界認識部３１は、回転補正処理を実行する（ステップＳ４）。回転補正処理において、外界認識部３１は、補正区画線点列Ｐ３と車両Ｖの真横の点の軌跡とのずれ量に応じて補正区画線点列Ｐ３を回転させることで、補正区画線点列Ｐ３を補正する。

次に、外界認識部３１は、推定処理を実行する（ステップＳ５）。推定処理において、外界認識部３１は、回転補正処理で回転させた補正区画線点列Ｐ３又は回転補正処理で回転させる前の補正区画線点列Ｐ３に基づいて走行路上の区画線の位置を推定し、推定した走行路上の区画線の位置を走行制御部４２及び位置特定部５４に出力する。

＜有効判定処理＞
次に、図３を参照して、区画線推定制御における有効判定処理（ステップＳ１）について説明する。

有効判定処理が開始されると、外界認識部３１は、カメラ区画線の種別が所定の種別（例えば、単一実線又は単一破線）であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。カメラ区画線の種別が所定の種別でない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、外界認識部３１は、カメラ区画線が無効であると判定する（ステップＳ１２）。

一方で、カメラ区画線の種別が所定の種別である場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、外界認識部３１は、カメラ区画線が第１長さＬ１以上の欠落部分を含むか否か（カメラ区画線に飛びがあるか否か）を判定する（ステップＳ１３）。カメラ区画線が第１長さＬ１以上の欠落部分を含む場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、外界認識部３１は、カメラ区画線が無効であると判定する（ステップＳ１２）。

一方で、カメラ区画線が第１長さＬ１以上の欠落部分を含まない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、外界認識部３１は、カメラ区画線の長さ（全長）が第２長さＬ２（但し、Ｌ２＞Ｌ１）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。カメラ区画線の長さが第２長さＬ２未満である場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、外界認識部３１は、カメラ区画線が無効であると判定する（ステップＳ１２）。

一方で、カメラ区画線の長さが第２長さＬ２以上である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、外界認識部３１は、カメラ区画線の信頼度を算出する。例えば、外界認識部３１は、カメラ区画線が通過する複数の候補点の数に基づいて、カメラ区画線の信頼度を算出しても良い。この場合、外界認識部３１は、カメラ区画線が通過する複数の候補点の数が増加するのに応じて、カメラ区画線の信頼度を増加させると良い。または、外界認識部３１は、カメラ区画線を連続的に認識している時間の長さに基づいて、カメラ区画線の信頼度を算出しても良い。この場合、外界認識部３１は、カメラ区画線を連続的に認識している時間が長くなるのに応じて、カメラ区画線の信頼度を増加させると良い。

次に、外界認識部３１は、算出されたカメラ区画線の信頼度が基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。カメラ区画線の信頼度が基準値未満である場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、外界認識部３１は、カメラ区画線が無効であると判定する（ステップＳ１２）。一方で、カメラ区画線の信頼度が基準値以上である場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、外界認識部３１は、カメラ区画線が有効であると判定する（ステップＳ１６）。

なお、他の実施形態では、上記の複数の判定基準（ステップＳ１１、Ｓ１３－１５参照）のうちの一部のみを用いて有効判定処理を実行しても良いし、上記の複数の判定基準に加えて他の判定基準（例えば、カメラ区画線の種別が一定であるか否か）を用いて有効判定処理を実行しても良い。

＜点列生成処理＞
次に、図４を参照して、区画線推定制御における点列生成処理（ステップＳ２）について説明する。以下、単に「前方」又は「後方」と記載する場合には、車両走行方向Ｘにおける「前方」又は「後方」を示す。

点列生成処理が開始されると、外界認識部３１は、車両Ｖが第１の位置Ａ１を走行しているときのカメラ画像（最新のカメラ画像）に基づいて第１区画線点列Ｐ１を生成する。第１区画線点列Ｐ１は、第１の位置Ａ１における車両Ｖの真横から前方に向かって延びている。第１区画線点列Ｐ１は、車両走行方向Ｘにおいて一定の間隔Ｚで配置された複数の第１区画点Ｑ１（図４において三角形の点で表示）によって構成されている。各第１区画点Ｑ１は、車両Ｖが第１の位置Ａ１を走行しているときのカメラ画像から認識されるカメラ区画線上の点である。

また、外界認識部３１は、車両Ｖが第２の位置Ａ２を走行しているときのカメラ画像（１サンプル前のカメラ画像）に基づいて第２区画線点列Ｐ２を生成する。第２の位置Ａ２は第１の位置Ａ１よりも距離Ｙだけ後方に位置しているため、第２区画線点列Ｐ２は第１区画線点列Ｐ１に対して距離Ｙだけ後方にずれている。第２区画線点列Ｐ２の車両走行方向Ｘの位置は、第１区画線点列Ｐ１の車両走行方向Ｘの位置と部分的に重なっている。第２区画線点列Ｐ２は、車両走行方向Ｘにおいて一定の間隔Ｚで配置された複数の第２区画点Ｑ２（図４において四角い点で表示）によって構成されている。各第２区画点Ｑ２は、車両Ｖが第２の位置Ａ２を走行しているときのカメラ画像から認識されるカメラ区画線上の点である。

なお、第２の位置Ａ２から第１の位置Ａ１まで車両Ｖが距離Ｙだけ前進するのに伴って、第２区画線点列Ｐ２も距離Ｙだけ前進し、第２区画線点列Ｐ２の始点（即ち、後端の第２区画点Ｑ２）が第２の位置Ａ２よりも距離Ｙだけ前方にずれる。そこで、外界認識部３１は、第２の位置Ａ２から第１の位置Ａ１まで車両Ｖが距離Ｙだけ前進したときに、第２区画線点列Ｐ２を距離Ｙだけ後方に移動させる。図４では、このような後方への移動が完了した後の第２区画線点列Ｐ２が表示されている。

次に、外界認識部３１は、第１区画線点列Ｐ１と第２区画線点列Ｐ２を合成することで、補正区画線点列Ｐ３を生成する。補正区画線点列Ｐ３は、車両走行方向Ｘにおいて一定の間隔Ｚで配置された複数の補正区画点Ｑ３（図４において丸い点で表示）によって構成されている。各補正区画点Ｑ３の車両走行方向Ｘにおける位置は、各第１区画点Ｑ１及び各第２区画点Ｑ２の車両走行方向Ｘにおける位置と一致している。補正区画線点列Ｐ３の終点（即ち、前端の補正区画点Ｑ３）の車両走行方向Ｘにおける位置は、第１区画線点列Ｐ１の終点（即ち、前端の第１区画点Ｑ１）の車両走行方向Ｘにおける位置と一致している。補正区画線点列Ｐ３の始点（即ち、後端の補正区画点Ｑ３）は、第１区画線点列Ｐ１の始点（即ち、後端の第１区画点Ｑ１）よりも後方にずれている。このように、補正区画線点列Ｐ３は、第１区画線点列Ｐ１に対して後方に延長されている。

図４の区間Ｂは、第１区画線点列Ｐ１と第２区画線点列Ｐ２の車両走行方向Ｘの位置が重なっている区間（以下、「重複区間Ｂ」と称する）を示している。この重複区間Ｂでは、外界認識部３１は、各第１区画点Ｑ１から各補正区画点Ｑ３までの距離（Ｌ３、Ｌ４、・・・、Ｌ７、Ｌ８）と各第２区画点Ｑ２から各補正区画点Ｑ３までの距離（Ｍ３、Ｍ４、・・・、Ｍ７、Ｍ８）の比が一定になるように、補正区画線点列Ｐ３を生成する。即ち、図４では、Ｌ３：Ｍ３＝Ｌ４：Ｍ４＝・・・＝Ｌ７：Ｍ７＝Ｌ８：Ｍ８となっている。例えば、上記の距離の比は、１：１である。

図４の区間Ｃ１は、第１区画線点列Ｐ１は存在しているが第２区画線点列Ｐ２は存在していない区間（以下、「第１非重複区間Ｃ１」と称する）を示している。この第１非重複区間Ｃ１では、外界認識部３１は、第３の位置Ａ３（重複区間Ｂのうちで第１非重複区間Ｃ１に最も近い位置）における第１区画点Ｑ１から補正区画点Ｑ３までの距離と第１非重複区間Ｃ１における各第１区画点Ｑ１から各補正区画点Ｑ３までの距離とが一致するように、補正区画線点列Ｐ３を生成する。即ち、図４では、Ｌ８＝Ｌ９＝Ｌ１０となっている。

図４の区間Ｃ２は、第２区画線点列Ｐ２は存在しているが第１区画線点列Ｐ１は存在していない区間（以下、「第２非重複区間Ｃ２」と称する）を示している。この第２非重複区間Ｃ２では、外界認識部３１は、第１の位置Ａ１（重複区間Ｂのうちで第２非重複区間Ｃ２に最も近い位置）における第２区画点Ｑ２から補正区画点Ｑ３までの距離と第２非重複区間Ｃ２における各第２区画点Ｑ２から各補正区画点Ｑ３までの距離とが一致するように、補正区画線点列Ｐ３を生成する。即ち、図４では、Ｍ１＝Ｍ２＝Ｍ３となっている。

＜軌跡生成処理＞
次に、図４、図５を参照して、区画線推定制御における軌跡生成処理（ステップＳ３）について説明する。

図４を参照して、外界認識部３１は、第１区画線点列Ｐ１を生成する度に、第１区画線点列Ｐ１上の車両Ｖの真横の点Ｒ（以下、「基準点Ｒ」と称する）を制御装置１６内の記憶領域（図示せず）に記憶させる。即ち、外界認識部３１は、基準点Ｒのバッファリングを実行する。

図５を参照して、外界認識部３１は、記憶領域に記憶されている基準点Ｒを並べていくことで、基準点Ｒの軌跡（以下、「基準点軌跡」と称する）を生成する。基準点軌跡の始点（即ち、後端の基準点Ｒ）の車両走行方向Ｘにおける位置は、補正区画線点列Ｐ３の始点（即ち、後端の補正区画点Ｑ３）の車両走行方向Ｘにおける位置と一致している。

＜回転補正処理＞
次に、図６を参照して、区画線推定制御における回転補正処理（ステップＳ４）について説明する。

回転補正処理が開始されると、外界認識部３１は、算出処理（ステップＳ２１）を実行する。算出処理において、外界認識部３１は、補正区画線点列Ｐ３と基準点軌跡とのずれ量（以下、「基準ずれ量」と称する）を算出する。例えば、外界認識部３１は、各補正区画点Ｑ３と各基準点Ｒのずれ量の最大値又は総和に基づいて、基準ずれ量を算出しても良い。次に、外界認識部３１は、基準ずれ量に応じて補正区画線点列Ｐ３の回転補正量を算出する。例えば、外界認識部３１は、基準ずれ量が増加するのに応じて回転補正量を増加させると良い。

次に、外界認識部３１は、リミット処理を実行する（ステップＳ２２）。リミット処理において、外界認識部３１は、算出処理で算出した回転補正量が所定の閾値を超える場合に、回転補正量から閾値を超える部分を差し引く。即ち、外界認識部３１は、回転補正量を閾値以下の値に制限する。

次に、外界認識部３１は、回転処理を実行する（ステップＳ２３）。回転処理において、外界認識部３１は、基準ずれ量が減少する方向に補正区画線点列Ｐ３を回転補正量だけ回転させることで、補正区画線点列Ｐ３を補正する。このとき、外界認識部３１は、第１の位置Ａ１における補正区画点Ｑ３を中心に補正区画線点列Ｐ３を回転させると良い。

＜推定処理＞
次に、図７を参照して、区画線推定制御における推定処理（ステップＳ５）について説明する。

推定処理が開始されると、外界認識部３１は、算出処理（ステップＳ２１）で算出した回転補正量が有効であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。このとき、外界認識部３１は、基準点軌跡を構成する基準点Ｒの数、補正区画線点列Ｐ３の全長、基準ずれ量の評価値等に基づいて、回転補正量が有効であるか否かを判定すると良い。例えば、外界認識部３１は、基準点軌跡を構成する基準点Ｒの数が所定数以上である場合に回転補正量が有効であると判定し、基準点軌跡を構成する基準点Ｒの数が上記所定数未満である場合に回転補正量が無効であると判定すると良い。

回転補正量が有効である場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、外界認識部３１は、第１推定処理を実行する（ステップＳ３２）。第１推定処理において、外界認識部３１は、回転処理（ステップＳ２３）によって回転させた補正区画線点列Ｐ３に基づいて走行路上の区画線の位置を推定する。例えば、外界認識部３１は、回転処理によって回転させた補正区画線点列Ｐ３を通過する直線や曲線の位置を走行路上の区画線の位置と推定しても良い。または、外界認識部３１は、回転処理によって回転させた補正区画線点列Ｐ３に基づいて生成される近似直線や近似曲線の位置を走行路上の区画線の位置と推定しても良い。

一方で、回転補正量が有効でない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、外界認識部３１は、第２推定処理を実行する（ステップＳ３３）。第２推定処理において、外界認識部３１は、回転処理（ステップＳ２３）によって回転させる前の補正区画線点列Ｐ３に基づいて走行路上の区画線の位置を推定する。例えば、第２推定処理において、外界認識部３１は、回転処理によって回転させる前の補正区画線点列Ｐ３を通過する直線や曲線の位置を走行路上の区画線の位置と推定しても良い。または、外界認識部３１は、回転処理によって回転させる前の補正区画線点列Ｐ３に基づいて生成される近似直線や近似曲線の位置を走行路上の区画線の位置と推定しても良い。

次に、外界認識部３１は、第１推定処理（ステップＳ３２）又は第２推定処理（ステップＳ３３）で推定した走行路上の区画線（以下、「推定区画線」と称する）の位置を走行制御部４２及び位置特定部５４に出力する（ステップＳ３４）。

＜推定区画線の位置に基づく制御＞
外界認識部３１から推定区画線の位置が出力されると、走行制御部４２は、推定区画線の位置に基づいて走行路上の自車線の位置を推定し、推定した走行路上の自車線の位置に基づいて車線維持支援制御を実行する。車線維持支援制御において、走行制御部４２は、推定した走行路上の自車線を車両Ｖが走行するように、ステアリング装置６やステアリングホイールを制御する。

外界認識部３１から推定区画線の位置が出力されると、位置特定部５４は、推定区画線の位置とローカルマップ上の区画線の位置とを照合することで、ローカルマップ上における車両Ｖの位置を推定する。例えば、位置特定部５４は、ローカルマップ上において推定区画線の位置とローカルマップ上の区画線の位置を合わせた上で、車両Ｖと推定区画線の位置関係に基づいてローカルマップ上の車両Ｖの位置を推定する。

＜効果＞
本実施形態では、外界認識部３１は、第１区画線点列Ｐ１に対して後方に延長された補正区画線点列Ｐ３に基づいて、走行路上の区画線の位置を推定している。そのため、第１区画線点列Ｐ１そのものに基づいて走行路上の区画線の位置を推定する場合と比較して、走行路上の区画線の位置を推定することができる距離を延ばすことができる。また、外界認識部３１は、第１区画線点列Ｐ１だけでなく第２区画線点列Ｐ２にも基づいて、走行路上の区画線の位置を推定している。そのため、車両Ｖが第１の位置Ａ１を走行しているときのカメラ画像に含まれるノイズによって走行路上の区画線の位置の推定精度が低下するのを抑制することができる。

また、重複区間Ｂ（第１区画線点列Ｐ１と第２区画線点列Ｐ２の車両走行方向Ｘの位置が重なっている区間）では、外界認識部３１は、各第１区画点Ｑ１から各補正区画点Ｑ３までの距離と各第２区画点Ｑ２から各補正区画点Ｑ３までの距離の比が一定になるように、補正区画線点列Ｐ３を生成している。そのため、重複区間Ｂにおいて、補正区画線点列Ｐ３を適切な位置に生成することができる。

また、第１、第２非重複区間Ｃ１、Ｃ２（第１区画線点列Ｐ１と第２区画線点列Ｐ２の車両走行方向Ｘの位置が重ならない区間）では、外界認識部３１は、重複区間Ｂのうちで第１、第２非重複区間Ｃ１、Ｃ２に最も近い位置における第１区画点Ｑ１又は第２区画点Ｑ２から補正区画点Ｑ３までの距離と第１、第２非重複区間Ｃ１、Ｃ２における各第１区画点Ｑ１又は各第２区画点Ｑ２から各補正区画点Ｑ３までの距離とが一致するように、補正区画線点列Ｐ３を生成している。そのため、重複区間Ｂだけでなく第１、第２非重複区間Ｃ１、Ｃ２においても、補正区画線点列Ｐ３を適切な位置に生成することができる。

また、外界認識部３１は、基準ずれ量に応じて補正区画線点列Ｐ３の回転補正量を算出し、回転補正量だけ回転した補正区画線点列Ｐ３に基づいて走行路上の区画線の位置を推定している。そのため、補正区画線点列Ｐ３の角度と走行路上の区画線の角度のずれを抑制することができる。

また、外界認識部３１は、補正区画線点列Ｐ３の回転補正量が所定の閾値を超える場合に、補正区画線点列Ｐ３の回転補正量から閾値を超える部分を差し引いている。そのため、補正区画線点列Ｐ３の回転補正量を閾値以内に留めることができ、回転後の補正区画線点列Ｐ３の位置が回転前の補正区画線点列Ｐ３の位置に対して過度にずれるのを抑制することができる。

また、外界認識部３１は、カメラ区画線が有効であると判定した場合に限り、補正区画線点列Ｐ３を生成する。そのため、有効性が不十分なカメラ区画線（例えば、長さが不十分なカメラ区画線）に基づいて補正区画線点列Ｐ３が生成されるのを抑制することができる。

また、走行制御部４２は、補正区画線点列Ｐ３に基づいて精度良く推定された推定区画線の位置に基づいて、車線維持支援制御を実行している。そのため、車線維持支援制御の有効性を高めることができる。

また、位置特定部５４は、補正区画線点列Ｐ３（第１区画線点列Ｐ１に対して後方に延長された区画線点列）に基づいて推定された推定区画線の位置とローカルマップ上の区画線の位置を照合している。そのため、両者の照合距離を十分に確保することができ、ローカルマップ上の車両Ｖの位置を正確に推定することができる。

以上で具体的な実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態や変形例に限定されることなく、幅広く変形実施することができる。

１ 車両制御システム
１８ 車外カメラ（撮像装置の一例）
３１ 外界認識部（区画線推定部の一例）
４２ 走行制御部
５３ ＬＭ生成部（地図生成部の一例）
５４ 位置特定部（自車位置推定部の一例）
Ａ１ 第１の位置
Ａ２ 第２の位置
Ｂ 重複区間
Ｃ１ 第１非重複区間
Ｃ２ 第２非重複区間
Ｒ 基準点
Ｐ１ 第１区画線点列
Ｐ２ 第２区画線点列
Ｐ３ 補正区画線点列
Ｑ１ 第１区画点
Ｑ２ 第２区画点
Ｑ３ 補正区画点
Ｖ 車両
Ｘ 車両走行方向

Claims (9)

1. 車両が走行する走行路の画像を撮影する撮像装置と、
   前記撮像装置が撮影した画像に基づいて前記走行路上の区画線の位置を推定する区画線推定部と、を備えた車両制御システムであって、
   前記区画線推定部は、
   前記車両が第１の位置を走行しているときに前記撮像装置が撮影した画像に基づいて第１区画線点列を生成し、
   前記車両が前記第１の位置よりも車両走行方向後方の第２の位置を走行しているときに前記撮像装置が撮影した画像に基づいて前記第１区画線点列に対して車両走行方向後方にずれた第２区画線点列を生成し、
   前記第１区画線点列及び前記第２区画線点列に基づいて、前記第１区画線点列に対して車両走行方向後方に延長された補正区画線点列を生成し、
   前記補正区画線点列に基づいて前記走行路上の前記区画線の位置を推定することを特徴とする車両制御システム。
2. 前記第１区画線点列、前記第２区画線点列、前記補正区画線点列は、それぞれ、複数の第１区画点、複数の第２区画点、複数の補正区画点によって構成され、
   前記区画線推定部は、前記第１区画線点列と前記第２区画線点列の車両走行方向の位置が重なる重複区間では、前記各第１区画点から前記各補正区画点までの距離と前記各第２区画点から前記各補正区画点までの距離の比が一定になるように、前記補正区画線点列を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記区画線推定部は、前記第１区画線点列と前記第２区画線点列の車両走行方向の位置が重ならない非重複区間では、前記重複区間のうちで前記非重複区間に最も近い位置における前記第１区画点又は前記第２区画点から前記補正区画点までの距離と前記非重複区間における前記第１区画点又は前記第２区画点から前記補正区画点までの距離とが一致するように、前記補正区画線点列を生成することを特徴とする請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記第１区画線点列は、前記車両の真横の点である基準点を含み、
   前記区画線推定部は、
   前記基準点の軌跡である基準点軌跡を生成し、
   前記補正区画線点列と前記基準点軌跡とのずれ量に応じて前記補正区画線点列の回転補正量を算出し、
   前記補正区画線点列を前記回転補正量だけ回転させ、
   回転した前記補正区画線点列に基づいて前記走行路上の前記区画線の位置を推定することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両制御システム。
5. 前記区画線推定部は、前記回転補正量が所定の閾値を超える場合に、前記回転補正量から前記閾値を超える部分を差し引くことを特徴とする請求項４に記載の車両制御システム。
6. 前記撮像装置は、車外カメラであり、
   前記区画線推定部は、前記車外カメラが撮影した画像に基づいて認識される前記区画線であるカメラ区画線が有効であるか否かを判定し、前記カメラ区画線が有効であると判定した場合に限り、前記補正区画線点列を生成することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の車両制御システム。
7. 前記区画線推定部が推定した前記走行路上の前記区画線の位置に基づいて車線維持支援制御を実行する走行制御部を更に備えていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の車両制御システム。
8. 前記車両の周辺領域の地図を生成する地図生成部と、
   前記区画線推定部が推定した前記走行路上の前記区画線の位置と前記地図上の前記区画線の位置とを照合することで前記地図上の前記車両の位置を推定する自車位置推定部と、を更に備えていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の車両制御システム。
9. 車両が走行する走行路上の区画線の位置を推定する区画線推定方法であって、
   前記車両が第１の位置を走行しているときに撮影された画像に基づいて第１区画線点列を生成するステップと、
   前記車両が前記第１の位置よりも車両走行方向後方の第２の位置を走行しているときに撮影された画像に基づいて前記第１区画線点列に対して車両走行方向後方にずれた第２区画線点列を生成するステップと、
   前記第１区画線点列及び前記第２区画線点列に基づいて、前記第１区画線点列よりも車両走行方向後方に延長された補正区画線点列を生成するステップと、
   前記補正区画線点列に基づいて前記走行路上の前記区画線の位置を推定するステップと、を含むことを特徴とする区画線推定方法。

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