JP2022142976A - 移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラム - Google Patents

移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】合流車線の走行時に車線変更のタイミングを適切に判断すること。【解決手段】移動体の外部空間を撮像した画像を取得する画像取得部と、前記画像に基づいて、前記移動体が合流車線を走行しているか否かを判定する合流車線判定部と、前記移動体が合流車線を走行していると判定された場合、第１参照オブジェクトと第２参照オブジェクトとを画像処理によって検出する検出部と、仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定する設定部と、少なくとも前記第２参照オブジェクトと前記複数の第３参照オブジェクトの第１交点に基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報を導出する導出部と、を備える、移動体制御装置。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムに関する。
車両が走行する車線が合流車線であるか否かを判定する技術が知られている。例えば、特許文献１には、地図情報に基づいて、自車両が走行する車線が合流車線であるか否かを判定する技術が開示されている。
特開２０２０－２７３１６号公報
特許文献１に記載の技術は、車線が合流車線であるか被合流車線であるかを判定するものである。しかしながら、この技術は、合流車線の車線幅が減少を開始する開始点と、車線幅が減少を終了する終了点とを検出するものではない。その結果、例えば、車両の自動運転制御において、合流車線の走行時に車線変更のタイミングを適切に判断できない場合があった。
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、合流車線の走行時に車線変更のタイミングを適切に判断することができる移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。
この発明に係る移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る移動体制御装置は、移動体の外部空間を撮像した画像を取得する画像取得部と、前記画像に基づいて、前記移動体が前記移動体の進行方向側で消失する合流車線を走行しているか否かを判定する合流車線判定部と、前記合流車線判定部によって前記移動体が合流車線を走行していると判定された場合、前記画像において前記移動体の本線側に存在し前記移動体の進行方向側に延在する第１参照オブジェクトと、前記画像において前記移動体の前記本線と反対側に存在し、前記移動体の進行方向側に延在する第２参照オブジェクトとを画像処理によって検出する検出部と、仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定する設定部と、少なくとも前記第２参照オブジェクトと前記複数の第３参照オブジェクトの第１交点に基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報を導出する導出部と、を備えるものである。
（２）：上記（１）の態様において、前記検出部は、前記第１参照オブジェクトにある、前記合流車線の車線幅が減少を終了する終了点を検出し、前記導出部は、前記第１交点と前記終了点とに基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報である、前記合流車線の車線幅が減少を開始する開始点を導出するものである。
（３）：上記（１）の態様において、前記設定部は、仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して前記第１所定幅とは異なる第２所定幅をもって平行に延在する複数の第４参照オブジェクトを仮想的に設定し、前記導出部は、前記第１参照オブジェクトと、前記第１交点と、前記第２参照オブジェクトと前記複数の第４参照オブジェクトの第２交点とに基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報である、前記合流車線の車線幅が減少を開始する開始点と前記合流車線の車線幅が減少を終了する終了点を導出するものである。
（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記設定部は、前記複数の第３参照オブジェクトのうち、前記第２参照オブジェクトと交わる最初のオブジェクトと、前記最初のオブジェクトの直前のオブジェクトとを抽出し、前記直前のオブジェクトから前記最初のオブジェクトの方向に、前記第１参照オブジェクトと平行な複数のオブジェクトを、前記複数の第３参照オブジェクトの間の間隔よりも短い間隔で設定し、前記短い間隔で設定された複数のオブジェクトのうち、前記第２参照オブジェクトと交わる最初のオブジェクトと、前記最初のオブジェクトの直前のオブジェクトとを抽出する処理を所定回数繰り返すことによって得られた前記最初のオブジェクトを、前記第１交点として設定するものである。
（５）：上記（３）又は（４）の態様において、前記設定部は、前記複数の第４参照オブジェクトのうち、前記第２参照オブジェクトと交わる最初のオブジェクトと、前記最初のオブジェクトの直前のオブジェクトとを抽出し、前記直前のオブジェクトから前記最初のオブジェクトの方向に、前記第１参照オブジェクトと平行な複数のオブジェクトを、前記複数の第４参照オブジェクトの間の間隔よりも短い間隔で設定し、前記短い間隔で設定された複数のオブジェクトのうち、前記第２参照オブジェクトと交わる最初のオブジェクトと、前記最初のオブジェクトの直前のオブジェクトとを抽出する処理を所定回数繰り返すことによって得られた前記最初のオブジェクトを、前記第２交点として設定するものである。
（６）：上記（３）から（５）のいずれかの態様において、前記導出部は、前記第１交点と前記第２交点とを結んだ線分を延長することによって、前記延長した線分と前記第１参照オブジェクトの第３交点と、前記延長した線分から前記第１参照オブジェクトに引いた垂線の長さが前記車線幅に等しい前記第２参照オブジェクト上にある第４交点を検出し、前記第３交点を前記合流車線の車線幅が減少を開始する開始点として導出し、前記第４交点を前記合流車線の車線幅が減少を終了する終了点として導出するものである。
（７）：上記（１）から（６）のいずれかの態様において、前記第１所定幅は、前記移動体の幅である。
（８）：上記（１）から（７）のいずれかの態様において、前記移動体制御装置は、前記導出部によって導出された前記合流車線の終了点に前記移動体が到達する前に、前記移動体が車線変更を完了するような前記移動体の目標軌道を生成し、生成した前記目標軌道に沿って前記移動体が走行するように、前記移動体の運転者の操作に依らずに前記移動体の操舵および加減速を制御する運転制御部を更に備えるものである。
（９）：この発明の一態様に係る移動体制御方法は、移動体に搭載されたコンピュータが、移動体の外部空間を撮像した画像を取得し、前記画像に基づいて、前記移動体が前記移動体の進行方向側で消失する合流車線を走行しているか否かを判定し、前記合流車線判定部によって前記移動体が合流車線を走行していると判定された場合、前記画像において前記移動体の本線側に存在し前記移動体の進行方向側に延在する第１参照オブジェクトと、前記画像において前記移動体の前記本線と反対側に存在し、前記移動体の進行方向側に延在する第２参照オブジェクトとを画像処理によって検出し、仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定し、少なくとも前記第２参照オブジェクトと前記複数の第３参照オブジェクトの第１交点に基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報を導出するものである。
（１０）：この発明の一態様に係るプログラムは、移動体に搭載されたコンピュータに、移動体の外部空間を撮像した画像を取得させ、前記画像に基づいて、前記移動体が前記移動体の進行方向側で消失する合流車線を走行しているか否かを判定させ、前記合流車線判定部によって前記移動体が合流車線を走行していると判定された場合、前記画像において前記移動体の本線側に存在し前記移動体の進行方向側に延在する第１参照オブジェクトと、前記画像において前記移動体の前記本線と反対側に存在し、前記移動体の進行方向側に延在する第２参照オブジェクトとを画像処理によって検出させ、仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定させ、少なくとも前記第２参照オブジェクトと前記複数の第３参照オブジェクトの第１交点に基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報を導出させるものである。
（１）～（１０）の態様によれば、合流車線の走行時に車線変更のタイミングを適切に判断することができる。
本実施形態に係る移動体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。 本実施形態に係る移動体制御装置の処理が実行される場面の一例を示す図である。 設定部１３０Ｃによって設定される複数の第３参照オブジェクトＲＯ３の一例を示す図である。 設定部１３０Ｃによって追加的に設定される複数の第３参照オブジェクトＲＯ３の一例を示す図である。 設定部１３０Ｃによって設定される複数の第４参照オブジェクトＲＯ４の一例を示す図である。 導出部１３０Ｄによって導出される合流車線Ｌ１の開始点ＳＰと終了点ＥＰの一例を示す図である。 行動計画生成部１４０によって生成される目標軌道の一例を示す図である。 本実施形態に係る移動体制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。本発明における移動体とは、四輪車両や二輪車両、マイクロモビリティ、ロボット等である。以下の説明において移動体は四輪車両であるものとする。
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る移動体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、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）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）の任意の箇所に取り付けられる。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。
ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの周辺に光（或いは光に近い波長の電磁波）を照射し、散乱光を測定する。ＬＩＤＡＲ１４は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。
物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４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。物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４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。本実施形態において、物体認識装置１６は、画像取得部１６Ａを備え、画像取得部１６Ａは、カメラ１０によって撮像された車両の外部空間の画像を取得し、後述する自動運転制御装置１００に出力する。
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とを備える。ナビゲーション装置５０は、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。地図上経路は、ＭＰＵ６０に出力される。ナビゲーション装置５０は、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。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。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地図上経路と同等の経路を取得してもよい。
ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１を含み、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から提供された地図上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、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、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が他装置と通信することにより、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、異形ステアリングホイール、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。プログラムは、予め自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。物体認識装置１６と自動運転制御装置１００とを合わせたものが「移動体制御装置」の一例であり、行動計画生成部１４０と第２制御部１６０を合わせたものが「運転制御部」の一例である。
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てよい。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ＬＩＤＡＲ１４から物体認識装置１６を介して入力された情報に基づいて、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、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。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。
本実施形態において、認識部１３０は、特に、合流車線判定部１３０Ａと、検出部１３０Ｂと、設定部１３０Ｃと、導出部１３０Ｄとを含むが、これらの機能の詳細は後述する。
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、自車両Ｍが自動的に（運転者の操作に依らずに）将来走行する目標軌道を生成する。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。
行動計画生成部１４０は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベントを設定してよい。自動運転のイベントには、定速走行イベント、低速追従走行イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、テイクオーバーイベントなどがある。行動計画生成部１４０は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。
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（Electronic Control Unit）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。
［動作］
次に、図３から図８を参照して、本実施形態に係る移動体制御装置の処理について説明する。図３は、本実施形態に係る移動体制御装置の処理が実行される場面の一例を示す図である。図３において、自車両Ｍは自動運転にて合流車線Ｌ１を走行しており、車線変更を実行して、被合流車線Ｌ２に進入する。一般的に、合流車線は、ある地点から車線幅が減少を開始し、その先の別の地点にて車線幅がゼロとなり減少を終了するため、移動体制御装置は、車線変更を実行するタイミングを判定するために、合流車線の車線幅が減少を開始する開始点と当該合流車線の車線幅が減少を終了する終了点を事前に把握する必要がある。本発明は、このような開始点と終了点とを導出し、車線変更を実行するタイミングの判定に活用するものである。
合流車線判定部１３０Ａは、画像取得部１６Ａからカメラ１０によって撮像された自車両Ｍの外部空間の画像を取得すると、当該画像に基づいて、自車両Ｍが、自車両Ｍの進行方向側で消失する合流車線を走行しているか否かを判定する。具体的には、例えば、合流車線判定部１３０Ａは、第２地図情報６２が合流車線の走行を示すとき、自車両Ｍの外部空間の画像が、走行車線の左右の道路区画線（又はガードレール）が交わっていることを示すとき、或いは合流路特有の破線形状を示すときに、自車両Ｍが合流車線を走行していると判定する。
検出部１３０Ｂは、合流車線判定部１３０Ａによって自車両Ｍが合流車線を走行していると判定された場合、画像取得部１６Ａから取得した画像において自車両Ｍの本線側に存在し自車両Ｍの進行方向側に延在する第１参照オブジェクトＲＯ１と、当該画像において自車両Ｍの本線と反対側に存在し自車両Ｍの進行方向側に延在する第２参照オブジェクトＲＯ２とを画像処理によって検出する。具体的には、例えば、検出部１３０Ｂは、画像取得部１６Ａから取得した画像において隣接画素との輝度差が大きいエッジ点を抽出し、エッジ点を連ねた輪郭の延在する長さや形状などに基づいて、当該画像における左右二つの第１参照オブジェクトＲＯ１と第２参照オブジェクトＲＯ２とを検出する。ここで、第１参照オブジェクトＲＯ１と第２参照オブジェクトＲＯ２は、例えば、道路区画線やガードレールである。図３において、検出部１３０Ｂは、第１参照オブジェクトＲＯ１として道路区画線を検出し、第２参照オブジェクトＲＯ２としてガードレールを検出している。
設定部１３０Ｃは、画像取得部１６Ａから取得した画像を、仮想的に上空から見た想定平面に投影し、当該想定平面において、検出部１３０Ｂによって検出された第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトＲＯ３を仮想的に設定する。設定部１３０Ｃは、係る処理を画像平面上で行ってもよい。以下に説明する他の処理についても同様である。
図４は、設定部１３０Ｃによって設定される複数の第３参照オブジェクトＲＯ３の一例を示す図である。図４において、設定部１３０Ｃは、複数の点状の第３参照オブジェクトＲＯ３を、第１参照オブジェクトＲＯ１に対して第１所定幅を空けて、所定間隔ＦＩ１で設定している。ここで、第１所定幅は、例えば、自車両Ｍの車幅ＭＷである。
設定部１３０Ｃは、さらに、複数の第３参照オブジェクトＲＯ３のうち、第２参照オブジェクトＲＯ２と交わる最初のオブジェクトＦＰ１と、最初のオブジェクトＦＰ１の直前のオブジェクトＰＰ１とを抽出する。第２参照オブジェクトＲＯ２と交わるオブジェクトを抽出できなかった場合には、設定部１３０Ｃは、所定間隔を短く設定し直し、再度、複数の第３参照オブジェクトＲＯ３を設定する。
次に、設定部１３０Ｃは、抽出した直前のオブジェクトＰＰ１から最初のオブジェクトＦＰ１の方向に、第１参照オブジェクトＲＯ１と平行な複数の第３参照オブジェクトＲＯ３を、複数の第３参照オブジェクトＲＯ３よりも短い間隔で追加的に設定する。図５は、設定部１３０Ｃによって追加的に設定される複数の第３参照オブジェクトＲＯ３の一例を示す図である。図５において、設定部１３０Ｃは、直前のオブジェクトＰＰ１から最初のオブジェクトＦＰ１の方向に、複数の第３参照オブジェクトＲＯ３を第１参照オブジェクトＲＯ１に対して第１所定幅を空けて、所定間隔ＦＩ２で設定している。このときの所定間隔ＦＩ２は、所定間隔ＦＩ１よりも短く設定される。設定部１３０Ｃは、短い間隔で生成された複数の第３参照オブジェクトＲＯ３のうち、第２参照オブジェクトＲＯ２と交わる最初のオブジェクトＦＰ２と、当該最初のオブジェクトＦＰ２の直前のオブジェクトＰＰ２とを抽出する。図５に示す通り、このとき抽出される最初のオブジェクトＦＰ２は、前回の最初のオブジェクトＦＰ１と比較して、自車両Ｍにより近い側に設定される。設定部１３０Ｃは、上記の処理を所定回数（Ｎ回）繰り返すことによって得られた最初のオブジェクトＦＰ（Ｎ）を、第２参照オブジェクトＲＯ２と第３参照オブジェクトＲＯ３の第１交点Ｉ１として設定する。代替的に、設定部１３０Ｃは、上記の処理を所定回数ではなく、前回の最初のオブジェクトＦＰ（Ｎ―１）と今回の最初のオブジェクトＦＰ（Ｎ）との間の距離が閾値未満（例えば、１ｍ）となったタイミングで、当該最初のオブジェクトＦＰ（Ｎ）を第１交点Ｉ１として設定してもよい。
次に、設定部１３０Ｃは、設定した複数の第３参照オブジェクトＲＯ３に加えて、第１参照オブジェクトＲＯ１に対して第１所定幅とは異なる第２所定幅をもって平行に延在する複数の第４参照オブジェクトＲＯ４を仮想的に設定する。図６は、設定部１３０Ｃによって設定される複数の第４参照オブジェクトＲＯ４の一例を示す図である。図６において、設定部１３０Ｃは、複数の点状の第４参照オブジェクトＲＯ４を、第１参照オブジェクトＲＯ１に対して第２所定幅を空けて、所定間隔ＳＩ１で設定している。ここで、第２所定幅は、例えば、自車両Ｍの車幅ＭＷの２分の１の長さであるが、第１所定幅と異なる値が設定されれば良い。所定間隔ＳＩ１は、所定間隔ＦＩ１と同じ値であっても、異なる値であってもよい。
設定部１３０Ｃは、さらに、複数の第３参照オブジェクトＲＯ４のうち、第２参照オブジェクトＲＯ２と交わる最初のオブジェクトＦＰ１と、最初のオブジェクトＦＰ１の直前のオブジェクトＰＰ１とを抽出する。第２参照オブジェクトＲＯ２と交わるオブジェクトを抽出できなかった場合には、設定部１３０Ｃは、所定間隔を短く設定し直し、再度、複数の第４参照オブジェクトＲＯ４を設定する。
次に、設定部１３０Ｃは、抽出した直前のオブジェクトＰＰ１から最初のオブジェクトＦＰ１の方向に、第１参照オブジェクトＲＯ１と平行な複数の第３参照オブジェクトＲＯ４を、複数の第３参照オブジェクトＲＯ４よりも短い間隔で追加的に設定する。設定部１３０Ｃは、図５の場合と同様にして、短い間隔で生成された複数の第４参照オブジェクトＲＯ４のうち、第２参照オブジェクトＲＯ２と交わる最初のオブジェクトＦＰ２と、当該最初のオブジェクトＦＰ２の直前のオブジェクトＰＰ２とを抽出する。設定部１３０Ｃは、上記の処理を所定回数（Ｎ回）繰り返すことによって得られた最初のオブジェクトＦＰ（Ｎ）を、第２参照オブジェクトＲＯ２と第４参照オブジェクトＲＯ４の第２交点Ｉ２として設定する。代替的に、設定部１３０Ｃは、上記の処理を所定回数ではなく、前回の最初のオブジェクトＦＰ（Ｎ―１）と今回の最初のオブジェクトＦＰ（Ｎ）との間の距離が閾値未満（例えば、１ｍ）となったタイミングで、当該最初のオブジェクトＦＰ（Ｎ）を第２交点Ｉ２として設定してもよい。以上の処理により、第２参照オブジェクトＲＯ２と第３参照オブジェクトＲＯ３の第１交点Ｉ１と、第２参照オブジェクトＲＯ２と第４参照オブジェクトＲＯ４の第２交点Ｉ２とが設定される。
導出部１３０Ｄは、第１参照オブジェクトＲＯ１と、第１交点Ｉ１と、第２交点Ｉ２とに基づいて、合流車線Ｌ１の消失する箇所に関する情報である、合流車線Ｌ１の車線幅が減少を開始する開始点Ｓ１と合流車線Ｌ１の車線幅が減少を終了する終了点ＥＰを導出する。図７は、導出部１３０Ｄによって導出される合流車線Ｌ１の開始点ＳＰと終了点ＥＰの一例を示す図である。図７に示す通り、導出部１３０Ｄは、第１交点Ｉ１と第２交点Ｉ２とを結んだ線分ＲＬを延長し、当該延長した線分ＲＬから第１参照オブジェクトＲＯ１に引いた垂線の長さが車線Ｌ１の幅ＬＷに等しい第２参照オブジェクトＲＯ２上の点を、合流車線Ｌ１の開始点Ｓ１として導出する。導出部１３０Ｄは、さらに、延長した線分ＲＬと第１参照オブジェクトの交点を、合流車線Ｌ１の終了点ＥＰとして導出する。
なお、上記の説明では、導出部１３０Ｄは、第３参照オブジェクトＲＯ３を用いて設定された第１交点Ｉ１と、第３参照オブジェクトＲＯ３を用いて設定された第２交点Ｉ２とを用いて、合流車線Ｌ１の開始点Ｓ１と終了点ＥＰとを導出している。しかし、本発明はこの構成に限定されない。例えば、検出部１３０Ｂが、任意の画像処理手法によって終了点ＥＰを検出した場合、導出部１３０Ｄは、第１交点Ｉ１と終了点ＥＰとに基づいて、開始点Ｓ１を導出してもよい。具体的には、導出部１３０Ｄは、第１交点Ｉ１と終了点ＥＰとを結んだ線分を延長し、当該延長した線分から第１参照オブジェクトＲＯ１に引いた垂線の長さが車線Ｌ１の幅ＬＷに等しい第２参照オブジェクトＲＯ２上の点を、開始点Ｓ１として導出する。
その後、行動計画生成部１４０は、認識部１３０から、合流車線Ｌ１の開始点Ｓ１と終了点ＥＰに関する情報を取得し、当該情報に基づいて、目標軌道を生成する。図８は、行動計画生成部１４０によって生成される目標軌道の一例を示す図である。図８に示す通り、行動計画生成部１４０は、合流車線Ｌ１の終了点ＥＰに自車両Ｍが到達する前に、自車両Ｍが車線変更を完了するような自車両Ｍの目標軌道ＴＴを生成する。第２制御部１６０は、生成した目標軌道ＴＴに沿って自車両Ｍが走行するように、自車両Ｍの運転者の操作に依らずに自車両Ｍの操舵および加減速を制御する。
次に、図９を参照して、本実施形態に係る移動体制御装置の処理の流れについて説明する。図９は、本実施形態に係る移動体制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、移動体制御装置によって所定の制御サイクル（例えば、１０ミリ秒）ごとに実行されるものである。
まず、移動体制御装置は、画像取得部１６Ａを用いて、カメラ１０が自車両Ｍの外部空間を撮像した画像を取得する（ステップＳ１００）。次に、移動体制御装置は、合流車線判定部１３０Ａを用いて、画像取得部１６Ａによって取得された画像に基づいて、自車両Ｍが合流車線を走行しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。合流車線判定部１３０Ａによって、自車両Ｍが合流車線を走行していないと判定された場合、移動体制御装置は処理をステップＳ１００に戻す。
一方、自車両Ｍが合流車線を走行していると判定された場合、移動体制御装置は、検出部１３０Ｂを用いて、画像において自車両Ｍの本線側に存在し自車両Ｍの進行方向側に延在する第１参照オブジェクトＲＯ１と、画像において自車両Ｍの本線と反対側に存在し、自車両Ｍの進行方向側に延在する第２参照オブジェクトＲＯ２とを画像処理によって検出する（ステップＳ１０２）。次に、移動体制御装置は、設定部１３０Ｃを用いて、仮想的に上空から見た想定平面において第１参照オブジェクトＲＯ１に対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定し、第２参照オブジェクトＲＯ２との第１交点を検出する（ステップＳ１０３）。また、移動体制御装置は、設定部１３０Ｃを用いて、想定平面において第１参照オブジェクトＲＯ１に対して第２所定幅をもって平行に延在する複数の第４参照オブジェクトを仮想的に設定し、第２参照オブジェクトＲＯ２との第２交点を検出する（ステップＳ１０４）。
次に、移動体制御装置は、導出部１３０Ｄを用いて、第１参照オブジェクトＲＯ１と、第１交点Ｉ１と、第２交点Ｉ２とに基づいて、合流車線Ｌ１の開始点Ｓ１とを終了点ＥＰを導出する（ステップＳ１０５）。次に、移動体制御装置は、行動計画生成部１４０を用いて、合流車線Ｌ１の終了点ＥＰに自車両Ｍが到達する前に、自車両Ｍが車線変更を完了するような自車両Ｍの目標軌道ＴＴを生成する。これにより、本フローチャートの処理が終了する。
なお、上記の実施形態では、本発明の移動体制御装置が自動運転に適用される例について説明した。しかし、本発明の移動体制御装置はその構成に限定されず、手動運転にも適用することができる。その場合、本発明の移動体制御装置は、運転制御部に代えて、導出された合流車線の開始点と終了点に基づいて目標軌道を生成し、生成した目標軌道に沿って自車両Ｍの乗員が運転を行うように操舵指示と加減速指示とのうちの少なくとも一方を与える運転指示部を更に備えればよい。運転指示部は、例えば、ナビゲーション装置５０の機能の一部として実現することができる。
以上の通り説明した本実施形態によれば、移動体制御装置は、カメラ１０によって撮像された画像に基づいて、合流車線の開始点と終了点とを導出し、当該開始点と終了点を考慮して、車線変更の実施タイミングを判断する。これにより、合流車線の走行時に車線変更のタイミングを適切に判断することができる。
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
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が前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
移動体の外部空間を撮像した画像を取得し、
前記画像に基づいて、前記移動体が前記移動体の進行方向側で消失する合流車線を走行しているか否かを判定し、
前記合流車線判定部によって前記移動体が合流車線を走行していると判定された場合、前記画像において前記移動体の本線側に存在し前記移動体の進行方向側に延在する第１参照オブジェクトと、前記画像において前記移動体の前記本線と反対側に存在し、前記移動体の進行方向側に延在する第２参照オブジェクトとを画像処理によって検出し、
仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定し、
少なくとも前記第２参照オブジェクトと前記複数の第３参照オブジェクトの第１交点に基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報を導出する、
移動体制御装置。
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。
１０ カメラ
１６ 物体認識装置
１６Ａ 画像取得部
１００ 自動運転制御装置
１２０ 第１制御部
１３０ 認識部
１３０Ａ 合流車線判定部
１３０Ｂ 検出部
１３０Ｃ 設定部
１３０Ｄ 導出部
１４０ 行動計画生成部
１６０ 第２制御部

Claims (10)

  1. 移動体の外部空間を撮像した画像を取得する画像取得部と、
    前記画像に基づいて、前記移動体が前記移動体の進行方向側で消失する合流車線を走行しているか否かを判定する合流車線判定部と、
    前記合流車線判定部によって前記移動体が合流車線を走行していると判定された場合、前記画像において前記移動体の本線側に存在し前記移動体の進行方向側に延在する第１参照オブジェクトと、前記画像において前記移動体の前記本線と反対側に存在し、前記移動体の進行方向側に延在する第２参照オブジェクトとを画像処理によって検出する検出部と、
    仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定する設定部と、
    少なくとも前記第２参照オブジェクトと前記複数の第３参照オブジェクトの第１交点に基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報を導出する導出部と、を備える、
    移動体制御装置。
  2. 前記検出部は、前記第１参照オブジェクトにある、前記合流車線の車線幅が減少を終了する終了点を検出し、
    前記導出部は、前記第１交点と前記終了点とに基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報である、前記合流車線の車線幅が減少を開始する開始点を導出する、
    請求項１に記載の移動体制御装置。
  3. 前記設定部は、仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して前記第１所定幅とは異なる第２所定幅をもって平行に延在する複数の第４参照オブジェクトを仮想的に設定し、
    前記導出部は、前記第１参照オブジェクトと、前記第１交点と、前記第２参照オブジェクトと前記複数の第４参照オブジェクトの第２交点とに基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報である、前記合流車線の車線幅が減少を開始する開始点と前記合流車線の車線幅が減少を終了する終了点を導出する、
    請求項１に記載の移動体制御装置。
  4. 前記設定部は、前記複数の第３参照オブジェクトのうち、前記第２参照オブジェクトと交わる最初のオブジェクトと、前記最初のオブジェクトの直前のオブジェクトとを抽出し、前記直前のオブジェクトから前記最初のオブジェクトの方向に、前記第１参照オブジェクトと平行な複数のオブジェクトを、前記複数の第３参照オブジェクトの間の間隔よりも短い間隔で設定し、前記短い間隔で設定された複数のオブジェクトのうち、前記第２参照オブジェクトと交わる最初のオブジェクトと、前記最初のオブジェクトの直前のオブジェクトとを抽出する処理を所定回数繰り返すことによって得られた前記最初のオブジェクトを、前記第１交点として設定する、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の移動体制御装置。
  5. 前記設定部は、前記複数の第４参照オブジェクトのうち、前記第２参照オブジェクトと交わる最初のオブジェクトと、前記最初のオブジェクトの直前のオブジェクトとを抽出し、前記直前のオブジェクトから前記最初のオブジェクトの方向に、前記第１参照オブジェクトと平行な複数のオブジェクトを、前記複数の第４参照オブジェクトの間の間隔よりも短い間隔で設定し、前記短い間隔で設定された複数のオブジェクトのうち、前記第２参照オブジェクトと交わる最初のオブジェクトと、前記最初のオブジェクトの直前のオブジェクトとを抽出する処理を所定回数繰り返すことによって得られた前記最初のオブジェクトを、前記第２交点として設定する、
    請求項３又は４に記載の移動体制御装置。
  6. 前記導出部は、前記第１交点と前記第２交点とを結んだ線分を延長することによって、前記延長した線分と前記第１参照オブジェクトの第３交点と、前記延長した線分から前記第１参照オブジェクトに引いた垂線の長さが前記車線幅に等しい前記第２参照オブジェクト上にある第４交点を検出し、前記第３交点を前記合流車線の車線幅が減少を開始する開始点として導出し、前記第４交点を前記合流車線の車線幅が減少を終了する終了点として導出する、
    請求項３から５のいずれか１項に記載の移動体制御装置。
  7. 前記第１所定幅は、前記移動体の幅である、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の移動体制御装置。
  8. 前記導出部によって導出された前記合流車線の終了点に前記移動体が到達する前に、前記移動体が車線変更を完了するような前記移動体の目標軌道を生成し、生成した前記目標軌道に沿って前記移動体が走行するように、前記移動体の運転者の操作に依らずに前記移動体の操舵および加減速を制御する運転制御部を更に備える、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の移動体制御装置。
  9. 移動体に搭載されたコンピュータが、
    移動体の外部空間を撮像した画像を取得し、
    前記画像に基づいて、前記移動体が前記移動体の進行方向側で消失する合流車線を走行しているか否かを判定し、
    前記合流車線判定部によって前記移動体が合流車線を走行していると判定された場合、前記画像において前記移動体の本線側に存在し前記移動体の進行方向側に延在する第１参照オブジェクトと、前記画像において前記移動体の前記本線と反対側に存在し、前記移動体の進行方向側に延在する第２参照オブジェクトとを画像処理によって検出し、
    仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定し、
    少なくとも前記第２参照オブジェクトと前記複数の第３参照オブジェクトの第１交点に基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報を導出する、
    移動体制御方法。
  10. 移動体に搭載されたコンピュータに、
    移動体の外部空間を撮像した画像を取得させ、
    前記画像に基づいて、前記移動体が前記移動体の進行方向側で消失する合流車線を走行しているか否かを判定させ、
    前記合流車線判定部によって前記移動体が合流車線を走行していると判定された場合、前記画像において前記移動体の本線側に存在し前記移動体の進行方向側に延在する第１参照オブジェクトと、前記画像において前記移動体の前記本線と反対側に存在し、前記移動体の進行方向側に延在する第２参照オブジェクトとを画像処理によって検出させ、
    仮想的に上空から見た想定平面において前記第１参照オブジェクトに対して第１所定幅をもって平行に延在する複数の第３参照オブジェクトを仮想的に設定させ、
    少なくとも前記第２参照オブジェクトと前記複数の第３参照オブジェクトの第１交点に基づいて、前記合流車線の消失する箇所に関する情報を導出させる、
    プログラム。
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