JP2578120B2 - Road shape recognition device - Google Patents

Road shape recognition device

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JP2578120B2
JP2578120B2 JP62150461A JP15046187A JP2578120B2 JP 2578120 B2 JP2578120 B2 JP 2578120B2 JP 62150461 A JP62150461 A JP 62150461A JP 15046187 A JP15046187 A JP 15046187A JP 2578120 B2 JP2578120 B2 JP 2578120B2
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vehicle
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traveling direction
angle
image
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千典 農宗
則政 岸
邦彦 倉見
彰 服部
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、道路形状認識装置、特に車両の進行方向の
画像情報から、例えば車両案内線としての道路の白線を
検出し、該白線の曲率を算出することにより道路の形状
を認識する道路形状認識装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention detects a white line of a road as a vehicle guide line, for example, from image information in a traveling direction of a vehicle. A road shape recognition device that recognizes the shape of a road by calculating the curvature of the white line.

(従来の技術) 従来、車両の進行方向の道路形状を判定する技術とし
て、特開昭60−170715号公報に記載されたようなものが
知られている。これは、操舵角センサを使って、現在走
行しているカーブ路の緩急を判別するものである。
(Prior Art) Conventionally, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-170715 is known as a technique for determining a road shape in a traveling direction of a vehicle. This is to determine whether the vehicle is currently traveling on a curved road using a steering angle sensor.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、現時点でのカーブ路の緩急は判別でき
るものの、これから走行しようとする道路の形状、例え
ばカーブの程度については正確に把握できず、そのた
め、車両の操舵制御やカメラの撮像方向の制御等に利用
する場合にはカーブ路では制御が遅れる等の課題を有し
ていた。
(Problems to be Solved by the Invention) However, although the speed of a curved road can be determined at the present time, the shape of a road to be driven, for example, the degree of a curve, cannot be accurately grasped. When used for controlling the imaging direction of a camera or the like, there is a problem that control is delayed on a curved road.

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、高い信頼性をもって、車両の進
行方向の道路形状を認識できる道路形状認識装置を提供
することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a road shape recognition device capable of recognizing a road shape in the traveling direction of a vehicle with high reliability.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するため、本発明の道路形状認識装
置は、第1図に示すように、車両の進行方向の斜視画像
を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した斜視画像
情報を平面画像情報に変換する画像変換手段と、該画像
変換手段からの平面画像情報から車両の進行方向に延出
する車両を案内するための車両案内線を検出する車両案
内線検出手段と、車両の進行方向の第1および第2の所
定距離における前記車両案内線上の第1および第2の点
の車両案内線に対する各接線を求める接線算出手段と、
該接線算出手段で算出した各接線の車両の進行方向に対
する各角度を算出する角度算出手段と、該角度算出手段
で算出した各角度に基づいて車両の進行方向における車
両案内線の曲率を検出する曲率検出手段とを有し、該角
度算出手段により算出された各接線の車両の進行方向に
対する角度と、該曲率検出手段により検出された車両案
内線の曲率とを道路形状として認識することを要旨とす
る。
[Configuration of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the road shape recognition device of the present invention captures a perspective image in the traveling direction of the vehicle as shown in FIG. Imaging means, image conversion means for converting perspective image information captured by the imaging means into plane image information, and a vehicle for guiding a vehicle extending in the traveling direction of the vehicle from the plane image information from the image conversion means Vehicle guide line detecting means for detecting a guide line, and tangent calculating means for obtaining respective tangents to the vehicle guide line at first and second points on the vehicle guide line at first and second predetermined distances in the traveling direction of the vehicle When,
Angle calculating means for calculating each angle of each tangent calculated by the tangent calculating means with respect to the traveling direction of the vehicle, and detecting the curvature of the vehicle guide line in the traveling direction of the vehicle based on each angle calculated by the angle calculating means. A curvature detecting means for recognizing, as a road shape, an angle of each tangent to the traveling direction of the vehicle calculated by the angle calculating means and a curvature of the vehicle guide line detected by the curvature detecting means. And

(作用) 本発明の道路形状認識装置では、車両の進行方向に撮
像した斜視画像を平面画像に変換し、この平面画像から
車両の進行方向に延出する車両を案内するための車両案
内線を検出し、車両の進行方向の第1および第2の所定
距離における車両案内線上の第1および第2の点の各接
線を検出し、この各接線の車両の進行方向における各角
度から車両案内線の曲線を検出することで、算出された
各接線の車両の進行方向に対する各角度と、検出された
車両案内線の曲率とを道路形状として認識するようにし
ている。
(Operation) In the road shape recognition device of the present invention, a perspective image captured in the traveling direction of the vehicle is converted into a planar image, and a vehicle guide line for guiding a vehicle extending in the traveling direction of the vehicle is converted from the planar image. Detecting the tangents of the first and second points on the vehicle guide line at the first and second predetermined distances in the traveling direction of the vehicle, and detecting the vehicle guide line from each angle of the tangents in the traveling direction of the vehicle. , The calculated angles of the respective tangents with respect to the traveling direction of the vehicle and the detected curvature of the vehicle guide line are recognized as the road shape.

(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図は本発明の道路形状認識装置が適用される自律
走行車両制御装置の一実施例の全体構成を示すブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of an autonomous traveling vehicle control device to which the road shape recognition device of the present invention is applied.

同図に示す自律走行車両制御装置は、カメラやセンサ
等で検知した進行方向の道路状況を適宜判断しながら例
えば設定された目的地に向かった車両を無人で自律的に
走行させるための制御を行なう装置であって、車両の進
行方向の画像を撮像して画像処理する画像情報処理部10
0と、超音波センサ、レーザレーダ等により車両の進行
方向や側方等の物体、例えば先行車、ガードレール、障
害物等を検知するとともに、車輪速等も検知し処理する
検知処理部200と、車両を無人で走行させるための車両
のステアリング、アクセル、ブレーキ、ウィンカ等を作
動させるアクチュエータを有し、これらを制御するアク
チュエータ制御部300と、目的地までの地図情報を記憶
している地図情報記憶部400と、各部からの情報により
車両を目的地に向けて障害物等に衝突しないように走行
させるべく前記アクチュエータ制御部300等を制御する
走行制御部500と、該走行制御部500に対して目的地に関
する情報を入力するとともに、前記画像情報処理部100
からの画像やその他の情報を表示するマンマシンインタ
フェース部600と、非常ブレーキをかけたり、最高速度
を制限する等の機能を有する付帯制御部700と、例えば
飛行機のフライトレコーダ等のように衝突時や非常ブレ
ーキ等の場合の車両の各部の状況を記録するデータ収録
部800とから構成されている。
The autonomous traveling vehicle control device shown in the figure performs control for making a vehicle heading to a set destination unmanned and autonomous while appropriately judging a road condition in a traveling direction detected by a camera, a sensor, or the like. An image information processing unit 10 that captures an image in the traveling direction of the vehicle and performs image processing.
0, an ultrasonic sensor, a detection processing unit 200 that detects an object such as a traveling direction or a side by a laser radar, for example, a preceding vehicle, a guardrail, an obstacle, and the like, and also detects and processes a wheel speed and the like, An actuator control unit 300 that has actuators for operating the steering, accelerator, brake, blinker, etc. of the vehicle for driving the vehicle unmanned, and an actuator control unit 300 that controls these, and map information storage that stores map information to the destination A travel control unit 500 that controls the actuator control unit 300 and the like to cause the vehicle to travel toward the destination according to information from each unit so as not to collide with an obstacle or the like; While inputting information on the destination, the image information processing unit 100
A man-machine interface unit 600 that displays images and other information from the vehicle, an auxiliary control unit 700 that has functions such as applying an emergency brake and limiting the maximum speed, and a collision state such as a flight recorder of an airplane. And a data recording unit 800 for recording the status of each part of the vehicle in the case of emergency braking or the like.

前記画像情報処理部100は、2台からなる1組のカメ
ラ101,103を有する。このカメラ101,103は車両の前部の
例えば左右に設けられ、これにより車両の進行方向のス
テレオ画像、すなわちステレオ斜視画像を撮像する。こ
のカメラ101,103で撮像された斜視画像は画像処理用コ
ンピュータ105に供給されて画像処理を施され、これに
より視差を求めて障害物の有無を判断したり、障害物ま
での距離および方向を計測するために使用されたり、ま
た斜面画像はこの画像処理用コンピュータ105により平
面画像に変換され、すなわち逆斜視変換される。画像処
理用コンピュータ105はこの平面画像から例えば道路上
に描かれている一対の車両案内線である白線または路速
帯、センタライン等を検出して、その位置を計測する。
The image information processing unit 100 has a set of two cameras 101 and 103. The cameras 101 and 103 are provided, for example, on the left and right of the front part of the vehicle, and capture a stereo image in the traveling direction of the vehicle, that is, a stereo perspective image. The oblique images captured by the cameras 101 and 103 are supplied to an image processing computer 105 and subjected to image processing, whereby parallax is determined to determine the presence or absence of an obstacle, and the distance and direction to the obstacle are measured. The image processing computer 105 converts the oblique image into a planar image, that is, the image is inverted. The image processing computer 105 detects, for example, a white line or a road speed zone, a center line, or the like, which is a pair of vehicle guide lines drawn on the road, from the planar image, and measures the position.

また、更に詳しくは、道路上の白線等を検出すること
により、道路と車両との相対関係、すなわち車両から左
側の白線までの距離XL、右側の白線までの距離XR、車
両の進行方向と道路のなす角度θ等を算出し、これらの
値により道路のカーブの方向や曲率等を求める。また、
交差点の手前においては白線の切れ方等を計測すること
により交差点までの距離Yを求める。
More specifically, by detecting a white line or the like on the road, the relative relationship between the road and the vehicle, that is, the distance XL from the vehicle to the left white line, the distance XR from the right white line, the traveling direction of the vehicle and the road Is calculated, and the direction and curvature of the curve of the road are obtained from these values. Also,
Before the intersection, the distance Y to the intersection is determined by measuring how the white line is cut.

このように画像処理用コンピュータ105で求められた
距離XL,XR,角度θ,距離Y等は、ローカル自車位置推
定部107に供給され、これにより道路と車両との位置関
係、すなわちローカル自車位置を推定できるのである。
なお、ローカル自車位置とは、このように画像処理用コ
ンピュータ105における画像処理によって局部的に細く
求めた自車位置を称するものとする。また、このローカ
ル自車位置に対して後述するようにおおまかに求めた自
車位置をグローバル自車位置と称する。
The distances XL, XR, the angle θ, the distance Y, and the like obtained by the image processing computer 105 are supplied to the local vehicle position estimating unit 107, whereby the positional relationship between the road and the vehicle, ie, the local vehicle The position can be estimated.
It should be noted that the local vehicle position refers to the vehicle position locally narrowly obtained by the image processing in the image processing computer 105 as described above. In addition, the host vehicle position roughly obtained from the local host vehicle position as described later is referred to as a global host vehicle position.

なお、カメラは、画角を広く取るために、3組程度設
置し、切り替えて使用することにより右前方、左前方、
前方の画像から上記パラメータを得ることができる。
In addition, in order to take a wide angle of view, about three sets of cameras are installed and switched to be used, so that the right front, the left front,
The above parameters can be obtained from the image in front.

検知処理部200は、超音波センサ、レーザレーダ等を
使用し、車両の進行方向や側方等の物体、例えば先行
車、ガードレール、障害物等を検知するとともに、車輪
速等も検知するものであるが、これは例えば前記画像情
報処理部100による画像情報がない場合にもある程度の
走行を可能にし、これによりフェイルセーフ的役割も果
そうとするものである。
The detection processing unit 200 uses an ultrasonic sensor, a laser radar, and the like, and detects an object such as a traveling direction or a side, such as a preceding vehicle, a guardrail, and an obstacle, and also detects a wheel speed and the like. However, this makes it possible to run to some extent even when there is no image information from the image information processing unit 100, thereby trying to fulfill a fail-safe role.

検知処理部200は車両の側方、前後左右の4ケ処にそ
れぞれ設けている4つの超音波センサ201,203,205,207
を有し、これらの超音波センサ201の出力はフェイルセ
ーフローカル自車位置検出部215に供給され、これらの
センサによって車両と道路のガードレールとの間隔距離
を測定し、これにより前記画像情報処理部100で求めた
と同様なパラメータ、すなわち距離XL,XR,角度θ等を
計測することができる。また、ガードレールの切れ目の
判断を行なうことにより例えば交差点の手前Yメートル
の位置にガードレールの切れ目を規則的に作っておく
と、交差点までの距離も知ることができる。すなわち、
これらの情報により前記画像情報処理部100で求めたと
同じローカル自車位置情報を得ることができるのであ
る。
The detection processing unit 200 includes four ultrasonic sensors 201, 203, 205, and 207 provided at four locations on the side, front, rear, left, and right sides of the vehicle.
The outputs of these ultrasonic sensors 201 are supplied to a fail-safe local host vehicle position detection unit 215, which measures the distance between the vehicle and the guardrail on the road by using these sensors. The same parameters as those obtained at 100, that is, the distances XL, XR, the angle θ, etc. can be measured. Also, by determining the break of the guardrail, for example, if the break of the guardrail is regularly formed at a position Y meters before the intersection, the distance to the intersection can be known. That is,
With these information, the same local vehicle position information as obtained by the image information processing unit 100 can be obtained.

また、検知処理部200は車両前部に設けられ、車両の
前方等に存在する障害物等を検出するレーザレーダ209
および前方超音波センサ210を有し、これらの出力はフ
ェイルセーフ障害物判断部217に供給されている。これ
らのレーザレーダ209および前方超音波センサ210は障害
物までの距離も算出し、前記画像情報処理部100のカメ
ラ101,103で認識できない場合にも、このレーザレーダ2
09が障害物を検出した場合には車両の走行を一時的に停
止または減速するようになっている。
The detection processing unit 200 is provided at the front of the vehicle, and detects an obstacle or the like existing in front of the vehicle.
And a forward ultrasonic sensor 210, and the outputs thereof are supplied to a fail-safe obstacle determining unit 217. The laser radar 209 and the front ultrasonic sensor 210 also calculate the distance to the obstacle, and even when the cameras 101 and 103 of the image information processing unit 100 cannot recognize the distance, the laser radar 2
When 09 detects an obstacle, the running of the vehicle is temporarily stopped or decelerated.

更に、検知処理部200は後輪の左右に設けられている
一対の車輪速センサ211,213を有し、これらのセンサの
出力は車輪速データ処理部218に供給され、更にこの車
輪速データ処理部218からグローバル車両位置推定部219
に供給されている。この車輪速センサ211,213は車輪の
回転を検出し、この回転に同期して車輪の1回転毎に数
千個(具体的には、1000〜4000)のパルスを左右の車輪
毎に発生する。従って、この左右の車輪毎に発生する両
パルスの数の差を取れば、走行距離の差となり、この差
から車両がカーブして走行しているか否かを判断するこ
とができる。また、左右の車輪の走行距離はそのまま車
両の走行距離となる。従って、これらの情報を時々刻々
計算することにより車両の変位(ΔX,ΔY,Δθ)を求め
ることができる。具体的には、ある時点の車両の姿勢、
すなわち位置を基準とした相対的な車両の位置情報、す
なわち相対的なX,Y座標における位置およびθ等の情報
を求めることができ、これにより走行前の車両の位置が
既知であるならば、車輪速処理を逐次行なうことにより
走行中の車両の現在位置を常に検出することができる。
但し、誤差は累積されるので、走行距離が長くなると、
計測誤差が大きくなる。このように求められるおおよそ
の車両の位置がグローバル車両位置(X,Y)である。
Further, the detection processing unit 200 has a pair of wheel speed sensors 211 and 213 provided on the left and right sides of the rear wheel, and outputs of these sensors are supplied to a wheel speed data processing unit 218. From global vehicle position estimator 219
Is supplied to The wheel speed sensors 211 and 213 detect the rotation of the wheel, and generate thousands (specifically, 1000 to 4000) of pulses for each of the right and left wheels for each rotation of the wheel in synchronization with the rotation. Therefore, if the difference between the numbers of the two pulses generated for each of the left and right wheels is calculated, the difference in the traveling distance is obtained. From this difference, it can be determined whether or not the vehicle is traveling in a curve. The traveling distance of the left and right wheels is the traveling distance of the vehicle as it is. Therefore, the displacement (ΔX, ΔY, Δθ) of the vehicle can be obtained by calculating these information every moment. Specifically, the attitude of the vehicle at a certain point in time,
That is, the relative vehicle position information based on the position, that is, the relative position of the X, Y coordinates and information such as θ can be obtained, and if the position of the vehicle before traveling is known, The current position of the running vehicle can be constantly detected by sequentially performing the wheel speed processing.
However, since errors are accumulated, if the mileage becomes longer,
Measurement error increases. The approximate vehicle position obtained in this way is the global vehicle position (X, Y).

アクチュエータ制御部300は、車両を無人で走行させ
るために必要な種々のアクチュエータ、すなわちステア
リングを操舵する操舵アクチュエータ301、アクセルに
対応するスロットルアクチュエータ303、ブレーキアク
チュエータ305、ウィンカ駆動部307を有し、これらの各
アクチュエータをアクチュエータ制御部309が走行制御
部500からの制御情報に基づいて制御するようになって
いる。なお、車両がAT車で前進走行のみである場合に
は、上述したアクチュエータのみでよいが、MT車や後進
の制御を行なう場合には、クラッチやシフトレバー等の
操作用アクチュエータ等も必要となる。アクチュエータ
制御部309は走行操舵制御部505からの加減速指令または
目標車速指令を受け、アクセルやブレーキ等を制御す
る。操舵制御は同様に右または左への回転指令または目
標操舵角指令を受けて作動する。
Actuator control unit 300 has various actuators necessary for running the vehicle unmanned, that is, steering actuator 301 for steering, throttle actuator 303 corresponding to the accelerator, brake actuator 305, blinker drive unit 307, these The actuator control unit 309 controls each of the actuators based on control information from the travel control unit 500. When the vehicle is an AT car and only runs forward, only the above-described actuator may be used, but when controlling an MT car or a reverse movement, an actuator for operation such as a clutch or a shift lever is also required. . The actuator control unit 309 receives an acceleration / deceleration command or a target vehicle speed command from the traveling steering control unit 505, and controls an accelerator, a brake, and the like. The steering control is similarly operated upon receiving a rotation command to the right or left or a target steering angle command.

地図情報記憶部400は、目的地に関する地図情報、目
的地までの地図情報、例えば目的地までの道路に存在す
る交差点位置、交差点間距離等の地図情報を記憶してい
る地図データ記憶部401および該地図データ記憶部401に
対して走行制御部500からのアクセスを制御する地図情
報アクセス制御部403から構成されている。
The map information storage unit 400 includes a map data storage unit 401 storing map information on the destination, map information to the destination, for example, map information such as an intersection position existing on a road to the destination, an intersection distance, and the like. A map information access control unit 403 controls access to the map data storage unit 401 from the travel control unit 500.

走行制御部500は、前記画像情報処理部100および検知
処理部200で検出した進行方向の道路情報を適宜判断す
るとともに地図情報記憶部400からの地図情報を参照し
ながら、マンマシンインタフェース部600から入力され
る目的地に向けて車両を走行させるべく前記アクチュエ
ータ制御部300を駆動制御するものであり、前記画像情
報処理部100の画像処理用コンピュータ105から障害物デ
ータを供給され、この障害物データに基づいて障害物の
回避方向を決定する障害物回避方向決定部501と、地図
情報記憶部400からの地図情報、検知処理部200のグロー
バル自車位置推定部219からのグローバル自車位置情報
(X,Y)、画像情報処理部100のローカル自車位置推定部
107からの補正データ、マンマシンインタフェース部600
からの目的地情報等の情報を供給され、これらの情報に
より目的地までの経路等を含む大局的な走行戦略情報を
立案し、この情報に従って直進、右左折、減速、加速、
停止等の走行動作に関する情報、交差点までの距離情報
等の制御情報を出力するプランナである走行指令部503
と、該走行指令部503からの制御情報、画像情報処理部1
00のローカル自車位置推定部107からの道路端からの距
離、角度等を含むローカル自車位置情報、障害物回避方
向決定部501からの障害物回避方向情報、検知処理部200
の車輪速データ処理部218からの車両の変位(ΔX,ΔY,
Δθ)を含む車両姿勢(位置)情報、検知処理部200の
フェールセーフローカル自車位置検出部215からの道路
端からの距離、角度等を含むローカル自車位置情報、フ
ェイルセーフ障害物判断部217からの障害物までの距離
情報、付帯制御部700からの情報等を供給され、これら
の情報に基づいてアクチュエータ制御部300の制御に必
要な各種制御信号、例えば目標車速、目標操舵角情報等
の情報をアクチュエータ制御部300に供給し、これによ
り操舵制御等を行なう走行操舵制御部505とを有する。
The traveling control unit 500 determines the road information of the traveling direction detected by the image information processing unit 100 and the detection processing unit 200 as appropriate and refers to the map information from the map information storage unit 400, and outputs the information from the man-machine interface unit 600. The actuator control unit 300 is driven and controlled to drive the vehicle toward the input destination, and obstacle data is supplied from the image processing computer 105 of the image information processing unit 100. Obstacle avoiding direction determining unit 501 that determines the avoiding direction of the obstacle based on the map information from the map information storage unit 400, and the global own vehicle position information from the global own vehicle position estimating unit 219 of the detection processing unit 200 ( X, Y), local vehicle position estimation unit of image information processing unit 100
Correction data from 107, man-machine interface 600
Is supplied with information such as destination information from, and based on this information, comprehensive driving strategy information including a route to the destination etc. is planned, and straight ahead, right / left turn, deceleration, acceleration,
A travel command unit 503 which is a planner that outputs control information such as information on a travel operation such as a stop and a distance to an intersection.
And the control information from the traveling command unit 503, the image information processing unit 1
00 local vehicle position information including the distance, angle, etc. from the road edge from the local vehicle position estimating unit 107, obstacle avoiding direction information from the obstacle avoiding direction determining unit 501, the detection processing unit 200
Of the vehicle (ΔX, ΔY,
Δθ), local self-vehicle position information including the distance and angle from the road edge from the fail-safe local self-vehicle position detection unit 215 of the detection processing unit 200, and the fail-safe obstacle determination unit 217. Information on the distance from the vehicle to the obstacle, information from the auxiliary control unit 700, etc. are supplied, and various control signals necessary for controlling the actuator control unit 300 based on the information, such as target vehicle speed, target steering angle information, etc. A travel steering control unit 505 that supplies information to the actuator control unit 300 and thereby performs steering control and the like.

更に具体的には、走行指令部503はマンマシンインタ
フェース部600から目的地情報が入力されると、地図情
報記憶部400をアクセスしながら、目的地までの経路を
探索し、最短経路を決定する。そして、この決定した最
短経路の情報と車輪速センサ211,213で検出された情報
に基づいて算出されたグローバル自車位置情報とを比較
しながら走行制御情報を作成する。例えば、交差点に近
付いたときには、およその減速指令を出力したり、「あ
と何メートルで左折する」というような情報を走行操舵
制御部505に出力する。また、走行操舵制御部505におけ
るアクチュエータに対する制御はFuzzy制御等の知能制
御により行なわれる。すなわち、「if…then…」の形式
で記述されたプロダクションルールに従って制御され
る。また、障害物の回避は画像情報処理部100による障
害物までの距離と方向とに基づいてどの方向に進めばよ
いかを決定する。
More specifically, when destination information is input from the man-machine interface unit 600, the travel command unit 503 searches for a route to the destination while accessing the map information storage unit 400, and determines the shortest route. . Then, travel control information is created while comparing the determined information on the shortest route with the global host vehicle position information calculated based on the information detected by the wheel speed sensors 211 and 213. For example, when approaching an intersection, the vehicle outputs an approximate deceleration command or outputs information such as "how many meters to turn left" to the traveling steering control unit 505. Control of the actuator in the traveling steering control unit 505 is performed by intelligent control such as fuzzy control. That is, it is controlled in accordance with the production rules described in the format of "if ... then ...". In addition, the direction of the obstacle avoidance is determined based on the distance and the direction to the obstacle by the image information processing unit 100.

マンマシンインタフェース部600は、目的地情報等を
入力するキーボード601と、目的地までの地図を表示し
たり、その他種々の情報、例えば交差点までの情報等を
表示するCRTディスプレイ603とを有する。なお、キーボ
ード601は代りとしてディジタイザ等でもよい。また、
マンマシンインタフェース部600はマンマシンインタフ
ェースとして音声認識や合成装置等を有してもよい。
The man-machine interface unit 600 has a keyboard 601 for inputting destination information and the like, and a CRT display 603 for displaying a map to the destination and displaying various other information such as information to an intersection. Note that the keyboard 601 may be a digitizer or the like instead. Also,
The man-machine interface unit 600 may include a voice recognition or synthesis device as a man-machine interface.

付帯制御部700は、非常ブレーキアクチュエータ701を
有し、この非常ブレーキアクチュエータ701は通常走行
用のブレーキアクチュエータ305とパラレルに作動し、
安全性を向上している。この非常ブレーキアクチュエー
タ701はアンテナ705で受信した外部非常ブレーキ信号を
受信機707および制御部703を介して供給されたり、また
は車両内部に設けられている非常ブレーキスイッチ709
からの作動信号を制御部703を介して供給されると走行
制御部500の制御に関係なく作動し、車両を停止させ
る。また、付帯制御部700は最高車速リミッタ711、この
最高車速リミッタ711に対して最高車速を設定するため
の速度設定部713および最高車速リミッタ711に車両の実
際の車速情報を供給する車速センサ714を有し、速度設
定部713で設定された最高車速で走行し得るようになっ
ている。この最高車速リミッタ711は車両の乗員がゆっ
くりと走りたい場合に、その最高車速を設定するための
ものであり、この設定された最高車速情報は走行操舵制
御部505に供給され、走行操舵制御部505でこの速度を越
えないように制御される。なお、最高車速は走行指令部
503によって道路毎に設定することも可能である。ま
た、万一、設定された最高車速を越える車速が出た場合
には、車速センサ714が感知し、これにより走行制御部5
00の異常を判断し、非常ブレーキアクチュエータ701を
制御して非常ブレーキを作動させるようになっている。
The auxiliary control unit 700 has an emergency brake actuator 701, and the emergency brake actuator 701 operates in parallel with the brake actuator 305 for normal traveling,
Improves safety. The emergency brake actuator 701 is supplied with an external emergency brake signal received by the antenna 705 via the receiver 707 and the control unit 703, or an emergency brake switch 709 provided inside the vehicle.
When the operation signal is supplied from the control unit 703 via the control unit 703, it operates regardless of the control of the travel control unit 500, and stops the vehicle. Further, the auxiliary control unit 700 includes a maximum vehicle speed limiter 711, a speed setting unit 713 for setting the maximum vehicle speed for the maximum vehicle speed limiter 711, and a vehicle speed sensor 714 for supplying the actual vehicle speed information to the maximum vehicle speed limiter 711. And can travel at the maximum vehicle speed set by the speed setting unit 713. This maximum vehicle speed limiter 711 is for setting the maximum vehicle speed when the occupant of the vehicle wants to run slowly, and the set maximum vehicle speed information is supplied to the traveling steering control unit 505, and the traveling steering control unit At 505, control is performed so as not to exceed this speed. The maximum vehicle speed is determined by the driving command section.
503 can be set for each road. If the vehicle speed exceeds the set maximum vehicle speed, the vehicle speed sensor 714 detects the vehicle speed.
The emergency brake actuator 701 is controlled by operating the emergency brake actuator 701 so as to operate the emergency brake.

データ収録部800は、フライトレコーダ等のように衝
突時、非常ブレーキ作動時等に車両の各部の状況を記録
するためのメモリ等からなるデータ収録部801およびG
センサ803を有する。このデータ収録部801に記録された
データに基づいて後で原因等を解明するために使用する
ものである。
The data recording unit 800 includes a data recording unit 801 and a G that include a memory for recording the status of each part of the vehicle at the time of a collision, an emergency brake operation, and the like, such as a flight recorder.
It has a sensor 803. It is used later to clarify the cause or the like based on the data recorded in the data recording unit 801.

次に、第3図を参照して作用を説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIG.

この作用は、自律走行車両制御装置における自律走行
制御の中において特に画像情報処理部100で撮像した画
像情報を基にして車両のローカル自車位置の算出、具体
的にはカーブ路のカーブ度合いおよびカーブ路と自車と
の位置関係等を求めるものである。
This action is performed during the autonomous traveling control in the autonomous traveling vehicle control device, in particular, the calculation of the local own vehicle position of the vehicle based on the image information captured by the image information processing unit 100, specifically, the degree of curve of the curved road and This is for obtaining the positional relationship between the vehicle and the curved road.

前記画像情報処理部100のカメラ101,103で撮像した車
両の前方の画像は、第3図(a)に示すように、斜視画
像である。この斜視画像はカメラ101,103から画像処理
用コンピュータ105に供給されて逆斜視変換され、第3
図(b)に示すようなワールド座標系の平面画像とな
る。この平面画像では、図示のように一対の車両案内線
である一対の白線Lが図示されているが、この白線Lが
画像処理用コンピュータ105によって抽出される。
The image in front of the vehicle captured by the cameras 101 and 103 of the image information processing unit 100 is a perspective image as shown in FIG. This oblique image is supplied from the cameras 101 and 103 to the image processing computer 105 and subjected to reverse oblique conversion, and the third
A planar image in the world coordinate system as shown in FIG. In the plane image, a pair of white lines L, which are a pair of vehicle guide lines, are shown as shown in the figure, and the white lines L are extracted by the image processing computer 105.

このように抽出された白線Lに対して、第3図(c)
に示すように車両900の位置を原点としてX座標および
Y座標を設定し、車両900から前方にY1およびY2メート
ルの2ケ所の位置における一方の白線、図示では右側の
白線L上の第1および第2の点P1,P2のX座標の位置X1,
X2,すなわち車両900を原点とした中心から各点P1,P2ま
での距離X1,X2を求める。それから、各点P1,P2における
白線Lに対する各接線T1,T2を求め、この各接線T1,T2と
車両900の進行方向、すなわちY軸の方向との各角度θ
1,θ2を算出する。
With respect to the white line L thus extracted, FIG. 3 (c)
, The X coordinate and the Y coordinate are set with the position of the vehicle 900 as the origin, and one white line at two positions Y1 and Y2 meters ahead of the vehicle 900, the first and the second on the right white line L in the drawing. The position X1, of the X coordinate of the second point P1, P2
X2, that is, distances X1 and X2 from the center with the vehicle 900 as the origin to the points P1 and P2 are obtained. Then, tangents T1 and T2 to the white line L at the points P1 and P2 are obtained, and each angle θ between the tangents T1 and T2 and the traveling direction of the vehicle 900, that is, the direction of the Y axis.
1. Calculate θ2.

以上のように算出される角度θ1,θ2がローカル自車
位置推定部107に供給されることにより、これらの角度
θ1,θ2および両角度の差(θ2−θ1)の符号によっ
て次表のように車両の進行方向の道路の湾曲状態、すな
わち右カーブであるかまたは左カーブであるか等が判断
されるのである。なお、角度θは第3図(c)に示すよ
うに反時計方向が正の方向とする。
The angles θ1 and θ2 calculated as described above are supplied to the local host vehicle position estimating unit 107, so that the signs of the angles θ1 and θ2 and the difference between the two angles (θ2−θ1) are as shown in the following table. It is determined whether the road is curved in the traveling direction of the vehicle, that is, whether it is a right curve or a left curve. Note that the angle θ is positive in the counterclockwise direction as shown in FIG. 3 (c).

この表から、例えばθ1<0,θ2<0,(θ2−θ1)
<0の時、θ1>0,θ2<0,(θ2−θ1)<0の時、
およびθ1>0,θ1>0,(θ2−θ1)<0の時は、右
カーブであり、θ1<0,θ2<0,(θ2−θ1)>0の
時、θ1<0,θ2>0,(θ2−θ1)>0の時、および
θ1>0,θ2>0,(θ2−θ1)>0の時は、左カーブ
であり、またθ1=θ2の時は、直線路であると判断で
きる。
From this table, for example, θ1 <0, θ2 <0, (θ2−θ1)
When <0, θ1> 0, θ2 <0, (θ2−θ1) <0,
When θ1> 0, θ1> 0, (θ2−θ1) <0, the curve is a right curve. When θ1 <0, θ2 <0, (θ2−θ1)> 0, θ1 <0, θ2> 0. , (Θ2−θ1)> 0, and θ1> 0, θ2> 0, (θ2−θ1)> 0, the left curve is determined, and when θ1 = θ2, the road is determined to be a straight road. it can.

また、車両姿勢は、例えば直線路であればθ1=θ2
となり、θ1またはθ2と逆符号で同じ値となる。すな
わち、手前側Y1に対応するθ1の符号は逆にして、道路
と車両とのなす角度とする。θ1は車両前方Y1の位置に
おける角度であるため、もし現在位置における道路端か
らの距離や角度を求める必要があれば、時々刻々のθお
よびXを求めて記憶し、以前のθおよびXの値を使用す
ればよい。
The vehicle attitude is, for example, θ1 = θ2 on a straight road.
And have the same value with the opposite sign to θ1 or θ2. That is, the sign of θ1 corresponding to the near side Y1 is reversed, and the angle between the road and the vehicle is set. Since θ1 is the angle at the position of Y1 ahead of the vehicle, if it is necessary to obtain the distance and angle from the road edge at the current position, the instantaneous θ and X are obtained and stored, and the previous values of θ and X are obtained. Should be used.

更に、角度差(θ2−θ1)は(sin θ2−sin θ
1)の方が望ましいのであるが、この角度差が大きい
程、カーブ度合が大きく、急カーブであり、小さければ
直線に近いことになる。カーブの入り口ではカーブ度合
が小さく、徐々に大きくなっていく。
Further, the angle difference (θ2-θ1) is (sin θ2-sin θ
Although 1) is more desirable, the greater the angle difference, the greater the degree of curve, the sharper the curve, and the smaller the angle difference, the closer to a straight line. At the entrance of the curve, the degree of the curve is small and gradually increases.

カーブの度合として、カーブの曲率半径を求める場合
についての説明が第4図に示されているが、白線Lの各
点P1,P2における曲率半径Rは次式で表される。
FIG. 4 illustrates the case where the curvature radius of the curve is obtained as the degree of the curve. The curvature radius R at each point P1 and P2 of the white line L is expressed by the following equation.

R=(Y1−Y2)/(sin θ2−sin θ1) 従って、この場合、カーブ度合としては逆数を取って
次式のようになる。
R = (Y1−Y2) / (sin θ2−sin θ1) Therefore, in this case, the reciprocal of the curve degree is given by the following equation.

1/R=(sin θ2−sin θ1)/(Y2−Y1) このように求めた白線Lの曲率半径の逆数をカーブの
度合として使用すればよく、このカーブ度合はカーブが
きつい程大きな値となる。
1 / R = (sin θ2−sin θ1) / (Y2−Y1) The reciprocal of the radius of curvature of the white line L obtained in this manner may be used as the degree of the curve. Become.

以上のように求めた距離X1,X2,角度θ1,θ2等および
これらのデータから求めた白線Lのカーブ度合、右カー
ブか左カーブか等の情報が画像情報処理部100から走行
制御部500に供給され。これにより車両の自律走行制御
が適切に行なわれるのである。
Information such as the distances X1, X2, angles θ1, θ2, etc. obtained as described above and the degree of curve of the white line L, right curve or left curve obtained from these data is sent from the image information processing unit 100 to the travel control unit 500. Supplied. Thereby, the autonomous traveling control of the vehicle is appropriately performed.

なお、以上の処理は定時間毎、例えば0.1秒間隔に行
ないながら走行操舵の制御を行なう。
Note that the above processing is performed at regular intervals, for example, at intervals of 0.1 seconds, while controlling the traveling steering.

また、上記実施例では、右側の白線について説明した
が、左側の白線についても全く同じように行なうことが
できる。従って、左右両方の白線からの情報を結合すれ
ば左右の白線の幅、すなわち道幅が変化するような道路
であってもキープレストや中央を走行させる制御を行な
うことができる。
In the above embodiment, the right white line has been described. However, the same can be applied to the left white line. Therefore, by combining information from the white lines on both the left and right sides, it is possible to control to run the key presto and the center even on a road where the width of the left and right white lines, that is, the road width changes.

更に道路幅が一定と仮定できれば左右の白線からの情
報を平均化する等して確からしさを向上することも可能
である。左右の情報が異なる場合には、画像情報が正し
くないと判断できる。また、左右の白線の各角度の値の
ばらつき等を求めて、画像情報の信頼度とすることがで
きる。カメラ画角は限界があるため、右カーブ時は左側
の白線を、左カーブの時は右側の白線をガイドにして走
行するとよい。
Further, if the road width can be assumed to be constant, it is possible to improve the certainty by averaging information from the left and right white lines. If the left and right information are different, it can be determined that the image information is incorrect. In addition, it is possible to obtain the degree of reliability of the image information by obtaining the variation in the value of each angle of the left and right white lines. Since the camera angle of view is limited, it is recommended that the vehicle be driven with the white line on the left side as a guide during a right curve and the white line on the right side as a guide during a left curve.

尚、上記実施例では自律走行車両制御装置に本発明の
道路形状認識装置を適用した場合を例に説明したが、本
発明はこれ以外にも、例えばカーブ路の曲率に合わせて
レーダの走査方向やカメラの撮像方向を制御する装置に
も適用することができるものである。
In the above-described embodiment, the case where the road shape recognition device of the present invention is applied to the autonomous traveling vehicle control device has been described as an example. However, the present invention may be applied to other cases such as the radar scanning direction according to the curvature of a curved road. Also, the present invention can be applied to a device that controls the imaging direction of a camera.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、車両の進行方
向に撮像した斜視画像を平面画像に変換し、この平面画
像から車両の進行方向に延出する車両を案内するための
車両案内線を検出し、車両の進行方向の第1および第2
の所定距離における車両案内線上の第1および第2の点
における各接線を検出し、この各接線の車両の進行方向
における各角度から車両案内線の曲率を検出しており、
このように検出した曲率および各接線の角度から適確に
かつ高い信頼性をもって道路形状を認識することができ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a perspective image captured in the traveling direction of a vehicle is converted into a planar image, and a vehicle extending from the planar image in the traveling direction of the vehicle is guided. And the first and second vehicle traveling directions are detected.
Detecting each tangent at the first and second points on the vehicle guide line at a predetermined distance, and detecting the curvature of the vehicle guide line from each angle in the traveling direction of the vehicle of each tangent,
The road shape can be recognized accurately and with high reliability from the detected curvature and the angles of the tangents.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のクレーム対応図、第2図は本発明の一
実施例に係る自律走行車両制御装置の全体的構成を示す
ブロック図、第3図は第2図の自律走行車両制御装置の
作用の説明図、第4図は第2図の自律走行車両制御装置
において道路の白線の曲率を求めるための説明図であ
る。 1……撮像手段、3……画像変換手段、5……案内線検
出手段 7……接線算出手段、9……角度算出手段、11……曲率
検出手段
FIG. 1 is a diagram corresponding to claims of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of an autonomous traveling vehicle control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an autonomous traveling vehicle control apparatus shown in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for obtaining the curvature of the white line of the road in the autonomous traveling vehicle control device of FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image pick-up means, 3 ... Image conversion means, 5 ... Guide line detection means 7 ... Tangent line calculation means, 9 ... Angle calculation means, 11 ... Curvature detection means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 彰 横浜市神奈川区宝町2番地 日産自動車 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−52213(JP,A) 特開 昭58−181180(JP,A) 特開 昭51−12530(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Akira Hattori, Inventor Nissan Motor Co., Ltd., 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi (56) References JP-A-63-52213 (JP, A) JP-A-58-181180 (JP) , A) JP-A-51-12530 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車両の進行方向の斜視画像を撮像する撮像
手段と、 該撮像手段で撮像した斜視画像情報を平面画像情報に変
換する画像変換手段と、 該画像変換手段からの平面画像情報から車両の進行方向
に延出する車両を案内するための車両案内線を検出する
車両案内線検出手段と、 車両の進行方向の第1および第2の所定距離における前
記車両案内線上の第1および第2の点の車両案内線に対
する各接線を求める接線算出手段と、 該接線算出手段で算出した各接線の車両の進行方向に対
する各角度を算出する角度算出手段と、 該角度算出手段で算出した各角度に基づいて車両の進行
方向における車両案内線の曲率を検出する曲率検出手段
とを有し、 該角度算出手段により算出された各接線の車両の進行方
向に対する各角度と、該曲率検出手段により検出された
車両案内線の曲率とを道路形状として認識することを特
徴とする道路形状認識装置。
1. An image pickup means for picking up a perspective image in a traveling direction of a vehicle, an image conversion means for converting perspective image information picked up by the image pickup means into plane image information, and a plane image information from the image conversion means. Vehicle guide line detecting means for detecting a vehicle guide line for guiding a vehicle extending in the traveling direction of the vehicle; first and second positions on the vehicle guide line at first and second predetermined distances in the traveling direction of the vehicle; A tangent calculating means for calculating each tangent to the vehicle guide line at point 2; an angle calculating means for calculating each angle of the tangent calculated by the tangent calculating means with respect to the traveling direction of the vehicle; and each of the angles calculated by the angle calculating means. And a curvature detecting means for detecting a curvature of the vehicle guide line in the traveling direction of the vehicle based on the angle, each angle of the tangent line calculated by the angle calculating means with respect to the traveling direction of the vehicle, and the curvature detection Road shape recognition device and recognizes the curvature of the detected vehicle guide line by stages as the road shape.
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