JP2883131B2 - 走行車線判別方法 - Google Patents

走行車線判別方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は走行路に描かれた車線区分線を画像処理によ
って認識し、走行路の車線を判別する走行車線判別方法
に関するものである。
〔従来の技術〕
走行路の車線を認識するためには、車線区分線を判別
することが必要である。このためには、TVカメラなどに
よって得られたデータを画像処理し、車線区分線に対応
した線分を抽出することが必要になる。この一方法とし
て、特開昭62−24310号公報や特開昭62−70961号公報に
開示されたハフ(Hough)変換を用いたものがある。こ
れによれば、画像データとして得られた画像上の各特徴
点に対してハフ変換を行うことにより、特徴点の分布に
対応した直線群を求めることが出来る。
〔発明が解決しようとする課題〕
車線区分線には破線が用いられる場合があり、この破
線を識別することにより破線が持つ道路標識としての記
号的意味を理解することが出来る。つまり、車線区分線
が破線であれば、その車線区分線は道路の中央線を意味
したり、また、前方を走行する車両を追い越すために走
行中の車線からはみだすことが可能であることを意味し
たり、また、走行車線を変更することが可能であること
を意味したりする。しかしながら、上記従来の走行車線
判別方法は、車線区分線の有無を判断することは出来る
が、車線区分線の種類を判別することは困難であり、カ
メラに撮像された画像情報は有効に利用されていなかっ
た。
一方、車線区分線の破線を判断するために、車線区分
線が連続していなければ破線、または車線区分線の途切
れが規則的にあれば破線であると法則付けることも考え
られる。しかし、実際の走行路における実線であるべき
車線区分線はかすれたり途切れたりしており、また、カ
メラに写される長さも走行状況により変化するため、上
記のような法則付けは絶対的には成立せず、車線区分線
の種類の判別は困難である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような課題を解決するためになされたも
ので、上記の方法により検出された少なくとも2本以上
の直線に着目し、その区分線毎に特徴点列の途切れ部分
の最大長さを求め、これら最大長さのうちさらに一番長
い途切れ部分を有する車線区分線は破線とするステップ
と、この破線を基にして各車線区分線の位置関係を判断
するステップとを備えたものである。
また、上記の方法により検出された少なくとも2本以
上の直線毎に特徴点列の途切れ部分の長さの和を求め、
これら長さの和のうち最大の和を有する車線区分線は破
線と識別するステップと、この破線を基にして各車線区
分線の位置関係を判断するステップとを備えたものであ
る。
〔作用〕
途切れ部分の長さが最大の車線区分線、または、途切
れ部分の長さの和が最大の車線区分線は破線と識別さ
れ、この破線を基準に各走行車線の意味付けがなされ
る。
〔実施例〕
第1図は、本発明を自動車の走行車線判別方法に適用
した場合における一実施例の基本概念を示す図である。
走行車両に搭載されたカメラにより撮像された情景
が、例えば、第1図(a)のようになっているとする。
すなわち、走行路1は2つの車線に区分されており、各
車線の中央部には破線2が描かれている。また、左側車
線の端部は車線区分線3、右側車線の端部は車線区分線
4で示されており、各区分線は地平線5まで続いている
ものとする。このような情景の原画像は微分されてエッ
ジ画像に変換され、図示しないドット表示により現わさ
れる。そして、このエッジ画像についてハフ変換が行わ
れ、特徴点の並びに近似した直線群が得られる。
この直線群の中から走行路の道幅に基づいて車線区分
線に対応する直線を選定する。この結果、同図(b)に
示される3本の直線が得られる。直線6は破線2、直線
7は車線区分線3、直線8は車線区分線4に相当してお
り、これら直線6〜8の中から破線2に相当する直線6
が後述するように識別される。この際の概念は同図
(c)に示される。そして、各検出直線6〜8の位置関
係が後述するように判別され、同図(d)に示されるよ
うに直線6は中央線、直線7は左側車線の端部を示す車
線区分線3、直線8は右側車線の端部を示す車線区分線
4と判断される。この判断結果は、走行路1を走行する
車両の進行方向の決定に供される。
上述した基本概念における主要な演算方法について以
下に詳述する。
第1図(b)に示される各検出直線6〜8の中から、
同図(c)に示されるように直線6が破線2に相当する
ものであるとの識別は次のように行われる。ここで、識
別の対象として第2図に示される検出直線Lを想定し、
その始点のx,y座標を(XS,YS)、終点のx,y座標を(X
E,YE)とする。また、この検出直線Lは、X軸に対する
傾きが45゜以上135゜未満とする。
識別の大要を述べる。まず、検出直線Lに沿ってエッ
ジ画像を図示の矢印のように一定の幅Wドットだけ走査
する。そして、走査した各エッジ点の強度を所定のしき
い値と比較し、直線の途切れ部分、つまり、エッジ点列
の途切れ部分を検出することにより、検出直線Lの最大
の途切れ部分の長さを求める。この処理を各検出直線に
ついて行い、各検出直線毎に途切れ部分の最大長さを求
める。さらに途切れ部分の最大長さの中から一番長い途
切れ部分を求め、この一番長い途切れ部分を有する車線
区分線を破線とする。
第3図はこの識別処理の詳細を示すフローチャートで
ある。
まず、直線Lに沿ったドット点列のスタートポイント
を設定する。各ドットのX,Y座標を(x,y)とすると、ス
タートポイントの座標(x,y)はx=XS−W/2,y=YSで
ある。また、直線の途切れ部分の最大長さを記憶するた
めのメモリMAXをクリアする(ステップ101)。次に、各
座標(x,y)に位置するエッジ点の強度データを検出直
線Lに沿ってエッジ画像から読み取る(ステップ10
2)。そして、読み取った強度データが予め定められた
しきい値THLより大きいか否かを判断する(ステップ10
3)。このしきい値THLはハフ変換を行う際に主成分分析
法により求まる値である。
読み取ったエッジ強度がしきい値よりも小さい場合に
は、そのエッジ点は直線の途切れ部分に相当するものと
してカウンタBreakをカウントアップする(ステップ10
4)。このカウンタBreakは強度データが所定のしきい値
以下のエッジ点数を計数するものであり、これにより直
線の途切れ部分の長さが測定される。そして、次に、読
み取ったエッジ点のx座標がXn+W/2であるか否かを判
断する(ステップ105)。ここで、Xnは、検出直線Lに
沿って幅Wで走査される際の各走査の始点のx座標であ
り、第2図の検出直線Lに沿った各矢印の始点のx座標
に相当する。このx座標がXn+W/2であるか否かの判断
は、矢印に沿った走査の終点に達したか否かを判断する
ものである。
矢印の終点に達していない場合には走査するエッジ点
のx座標値に1を加算し、矢印に沿った走査を進める
(ステップ106)。また、矢印の終点に達した場合に
は、走査するエッジ点のy座標から1を減算し、次の矢
印に沿った走査に備える(ステップ107)。次に、この
減算結果のy座標値が検出直線Lの終点に相当するy座
標値YEより小さいか否かを判断し、検出直線Lに沿っ
た走査の終了であるか否かを判断する(ステップ10
8)。減算結果のy座標値がYEに等しいかYEより大き
い場合には、検出直線Lのチェックが終了したものとし
て次の他の検出直線のチェックを行う(ステップ10
9)。減算結果のy座標値がYEより小さい場合には、走
査するエッジ点のx座標値をXn−W/2とし、次に走査す
るエッジ点の座標を次の矢印の始点に合わせる(ステッ
プ110)。
ステップ106またはステップ110の処理が終了した次に
は、読み取ったエッジ点の座標値がハフ変換領域H(第
2図参照)内に存在するか否かを判断する(ステップ11
1)。ハフ変換領域Hの外部であればステップ105に戻っ
て一旦設定した走査すべきエッジ点の座標値を再度設定
しなおす。ハフ変換領域Hの内部であれば、ステップ10
2に戻って検出直線Lについて矢印に沿って走査を進
め、途切れ部分の長さをカウンタBreakのカウント値に
よって測定する。
一方、ステップ103において読み取ったエッジ点の強
度データがしきい値THLよりも大きい場合には、読み取
ったデータに相当するエッジ点は直線の連続部分であ
り、途切れ部分が終了したものと判断する。そして、カ
ウンタBreakのカウント数がメモリMAXに記憶された直線
の途切れ部分の長さに相当する数値よりも大きいか否か
を判断する(ステップ112)。カウンタBreakのカウント
数の方がメモリMAXの記憶数よりも大きい場合には、メ
モリMAXの記憶数をカウンタBreakのカウント数に書き替
え、新たな直線の途切れ部分長さデータとする(ステッ
プ113)。処理の初期時にはメモリMAXにはデータが記憶
されていないから、カウンタBreakのカウント数の方が
メモリMAXの記憶数よりも大きくなる。また、メモリMAX
にデータが記憶されている場合には、メモリMAXにはそ
の処理時点までの最大の途切れ部分長さデータが記憶さ
れることになる。
ステップ112の判断結果がカウンタBreakのカウント数
の方がメモリMAXの記憶数よりも小さいことを示す場合
には、検出された途切れ部分の長さはその処理時点まで
に検出された最大のとぎれ部分の長さよりも短いことを
意味する。このため、カウンタBreakのカウント数を0
とし、今回検出された途切れ部分の長さデータをクリア
して、次回の途切れ部分長さの検出に備える(ステップ
114)。
第1図(d)の基本概念の説明における各検出直線の
位置関係の判断は次のように行われ、各直線の意味付け
がなされる。
例えば、第4図に示される3本の検出直線l1,l2,l3が
得られた場合を想定する。この場合、直線lm(m=1〜
3)が破線の車線区分線であると識別されたとし、この
時の他の検出直線li(i=1〜3)の意味付け、つま
り、直線lmに対する他の直線liの位置関係の判断は以下
のように行われる。ここで、各検出直線l1〜3は第5図
に示されるρ,θを用いて表現される。ρはハフ変換座
標であるX,Y座標の原点から検出直線に降ろした垂直の
長さであり、θはX軸からの回転角である。
第6図は各検出直線の意味付けの処理を示すフローチ
ャートである。
まず、破線と識別された直線lmを2車線の中央区分線
とする。直線lmは上記の表現方法に従って、ρ=ρm,θ
=θmによって表現する(ステップ201)。第4図に例
示された検出直線l1〜3では、直線l3が直線lmに相当す
る。次に、θmの大きさが0゜以上90゜未満(0゜≦θ
m<90゜)か否かを判断する(ステップ202)。この条
件を満たす場合には、さらにθiがθmを越え90゜未満
(θm<θi<90゜)か否かを判断する(ステップ20
3)。この条件を満たす場合には、直線liは中央区分線l
mの右側車線の端部を示す境界線であると判断する(ス
テップ204)。
この時の直線lm,直線liの位置の相対関係は第7図
(a)に示される。つまり、θmは0゜〜90゜の範囲内
にあり、かつ、θiはθmよりも大きく90゜未満であ
る。なお、第7図における点線は地平線を示している。
また、ステップ203において、θiが条件式θm<θi
<90゜を満たさない場合には、直線liは中央区分線lmの
左側車線の端部を示す境界線であると判断する(ステッ
プ205)。この時の直線lm,liの位置の相対関係は第7図
(b)に示される。つまり、θmは0゜〜90゜の範囲内
にあるが、θiは90゜よりも大きい。
また、ステップ202においてθmが条件式0゜≦θm
<90゜を満たさない場合には、次にθiが90゜を越えθ
m未満(90゜<θi<θm)であるか否かを判断する
(ステップ206)。この条件を満たす場合には、直線li
は中央区分線lmの左側車線の端部を示す境界線であると
判断する(ステップ207)。この時の直線lm,liの位置の
相対関係は第7図(c)に示される。つまり、θmは90
゜を越え、かつ、θiは90゜を越えθmよりも小さい。
また、ステップ206において、θiが条件式90゜<θi
<θmを満たさない場合には、直線liは中央区分線lmの
右側車線の端部を示す境界線であると判断する(ステッ
プ208)。この時の直線lm,liの位置の相対関係は第7図
(d)に示される。つまり、θmは90゜を越えるがθi
は90゜よりも小さい。
なお、以上の説明は検出直線が3本の場合について説
明したが、この本数の限定される必要は無く、例えば2
本であっても良い。
本実施例によれば、第1図(a)に示されるような走
行路の車線を判別できるばかりではなく、次のような利
点をも有する。つまり、第8図に示される走行路1全体
が画像に写っていない場合でも、破線2を識別すること
により、自車が走行路1のどの位置にいるのかを判定す
ることができる。なお、同図において第1図(a)と同
一部分については同符号を用いてある。
限られた条件下(工場内等)で走行路に描かれた白線
を認識し、車両もしくはロボットが自立走行する技術は
多数提供されているが、厳しい条件下(一般道路等)で
走行路帯を正確に認識し、自立走行する技術はほとんど
紹介されていない。従って、本実施例によれば、破線が
あり、しかも連続線がかすれたり、途切れたりしている
現実的な走行路帯を自立走行するうえで有効な技術とな
る。
なお、上記実施例の説明においては、各検出直線毎に
直線の最大途切れ部分の長さを求め、さらにこの最大長
さのうち一番長い途切れ部分を求めることにより破線を
識別したが、次のような処理を上記実施例に準じて行う
ことにより、上記実施例と同様に破線を識別することが
できる。つまり、各検出直線毎に直線の途切れ部分の長
さの和を求め、この和のうち最大の和を有する検出直線
を破線とすることができる。この際においても、各検出
直線に沿ってエッジ画像を走査し、各エッジ点の強度デ
ータを所定のしきい値と比較判断することにより途切れ
部分の長さの和を求めることができる。
また、直線の途切れ部分の長さではなく、直線の連続
部分の長さを求め、上記実施例と同様にして連続部分の
長さを基にして車線区分線が破線であるか否かを判断す
ることができる。この場合においては、検出直線に沿う
各エッジ点の強度データが所定のしきい値よりも大きい
場合には連続部分であると判定する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、途切れ部分の長
さが最大の車線区分線、または、途切れ部分の長さの和
が最大の車線区分線は破線で識別され、この破線を基準
に各走行車線の意味付けがなされる。
このため、本発明によれば車線区分線の有無を判断す
ることが可能なうえに、車線区分線の種類をも判別する
ことが可能になり、カメラに撮像された画像情報を有効
に利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の基本概念を説明するための
図、第2図はこの実施例における検出直線とエッジ化デ
ータ画像との照合を説明するためのグラフ、第3図はこ
の実施例において破線の識別処理を示すフローチャー
ト、第4図はこの実施例において検出された直線の例を
説明するための画像図、第5図は検出直線の表現方法を
説明するためのグラフ、第6図はこの実施例における各
検出直線の意味付けの処理を示すフローチャート、第7
図は第6図の処理結果から得られる各検出直線の位置の
相対関係を示すグラフ、第8図はカメラに撮像された他
の原画像図である。 1……走行路、2……破線、3……左側車線の端部を示
す境界線、4……右側車線の端部を示す境界線、5……
地平線、6,7,8……検出直線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 1/00 G06T 7/00 - 7/60 G08G 1/00 - 1/16

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行路を撮像して原画像データを得る第1
    のステップと、該原画像データに含まれる特徴点を求め
    る第2のステップと、該特徴点の並びに近似した直線群
    を求める第3のステップと、該直線群の中から走行路に
    描かれた車線区分線に対応する直線を抽出する第4のス
    テップと、抽出された前記各直線毎に直線の途切れ部分
    の長さを求めて該長さを基にして破線を識別する第5の
    ステップと、該破線を基にして前記各車線区分線の位置
    関係を判断する第6のステップとを備え、前記走行路の
    車線を判別することを特徴とする走行車線判別方法。
  2. 【請求項2】第5のステップにおいて、第4のステップ
    で抽出された各直線毎に直線の途切れ部分の最大長さを
    求め、該最大長さを基にして破線を識別することを特徴
    とする請求項1記載の走行車線判別方法。
  3. 【請求項3】第5のステップにおいて、求めた途切れ部
    分の最大長さのうちさらに一番長い途切れ部分を有する
    直線を破線と識別することを特徴とする請求項2記載の
    走行車線判別方法。
  4. 【請求項4】第5のステップにおいて、第4のステップ
    で抽出された各直線毎に直線の途切れ部分の長さの和を
    求め、該長さの和が最大となる直線を破線と識別するこ
    とを特徴とする請求項1記載の走行車線判別方法。
  5. 【請求項5】第5のステップにおいて、第4のステップ
    で抽出された各直線と第2のステップで求まった特徴点
    とを照合し、該特徴点の強度が所定レベル以下の場合に
    途切れ部分とすることを特徴とする請求項1または請求
    項2または請求項3または請求項4記載の走行車線判別
    方法。
  6. 【請求項6】第6のステップにおいて、破線の角度と他
    の各車線区分線の角度との大小関係からの各車線区分線
    の位置関係を判断することを特徴とする請求項1または
    請求項2または請求項3または請求項4または請求項5
    記載の走行車線判別方法。
  7. 【請求項7】走行路を撮像して原画像データを得る第1
    のステップと、該原画像データに含まれる特徴点を求め
    る第2のステップと、該特徴点の並びに近似した直線群
    を求める第3のステップと、該直線群の中から走行路に
    描かれた車線区分線に対応する直線を抽出する第4のス
    テップと、抽出された前記各直線毎に直線の連続部分の
    長さを求めて該長さを基にして破線を識別する第5のス
    テップと、該破線を基にして前記各車線区分線の位置関
    係を判断する第6のステップとを備え、前記走行路の車
    線を判別することを特徴とする走行車線判別方法。
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