JP3114544B2 - 走行路計測法 - Google Patents

走行路計測法

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JP3114544B2 JP06340563A JP34056394A JP3114544B2 JP 3114544 B2 JP3114544 B2 JP 3114544B2 JP 06340563 A JP06340563 A JP 06340563A JP 34056394 A JP34056394 A JP 34056394A JP 3114544 B2 JP3114544 B2 JP 3114544B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行路における
左右カーブ及びまたは上下勾配の状況を計測する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の走行路認識装置においては、特開
平4ー138505号公報に示されているように、マス
ク格納部に格納されたマスク画像と、実際にえられた走
行路画像との各頂点位置を比較し、走行路画像の頂点が
マスク画像の頂点より右にあれば走行路が右にカーブし
ていると認識し、また、走行路画像の頂点がマスク画像
の頂点より左にあれば走行路が左にカーブしていると認
識し、さらには、走行路画像の頂点がマスク画像の頂点
より上方にあれば走行路が上り坂であると認識し、ま
た、走行路画像の頂点がマスク画像の頂点より下方にあ
れば、走行路が下り坂であると認識するように構成され
ているが、各頂点の位置関係のみで走行路の左右カーブ
及び上下勾配を計測するため、その計測精度を上げるこ
とは難しいと共に、走行路画像の頂点が前方の走行車両
等により隠されていると、上記計測ができなくなるとい
う不具合があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、カメラによ
りえられた走行路画像から、走行路における左右カーブ
や上下勾配の状況を確実に計測できるようにしようとす
るものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかる走行路計測法は、横幅が一定な走行
路に対しカメラによりえられた走行路画像と走行路モデ
ル画像とを対比して、走行路左右側端線間の水平方向長
さが上記走行路画像における基準点と同等の上記走行路
モデル画像上の対応点を求め、上記基準点と上記対応点
との間の画像偏差を検出し、上記画像偏差によって上記
走行路における左右カーブ及びまたは上下勾配の状況を
計測するようにしている。
【0005】
【作用】すなわち、走行路画像と走行路モデル画像との
対比により、走行路左右側端線間の水平方向長さが走行
路画像における基準点と同等な走行路モデル画像上の対
応点を求め、基準点と対応点との間の画像偏差に基づ
き、走行路における左右カーブ及びまたは上下勾配の状
況を計測するようにしているので、その計測は常時継続
的に行うことができると共に、走行路における左右カー
ブ及びまたは上下勾配の状況を確実に計測することがで
き、また、基準点を適宜の個所に複数設定することによ
って、前方の走行車両等により邪魔されることなく計測
を実施することができる。
【0006】
【実施例】以下、図面に示す本発明の実施例について具
体的に説明する。図1において、ステレオカメラ1は、
車両前面の上下部にそれぞれ車両前方へ向けて配置され
た2個のCCDカメラを有し、各CCDカメラの端子2
が画像処理コントローラ3に接続されると共に、ステレ
オカメラ1のクロック端子4が画像処理コントローラ3
に接続されている。
【0007】画像処理コントローラ3では、図2のよう
に、各CCDカメラの画面10にその各CCDカメラの
取り付け位置に応じた前方の横幅が一定な直線平坦路モ
デル画像11、すなわち、走行路が直線平坦路のため、
車両前面からの遠近に相応してほぼ中央へ直線的に収れ
んする画像がえがかれると共に、そのCCDカメラによ
り写された同じ大きさの一定横幅を有する前方走行路の
実画像12が重ね合わせてえがかれ、この場合、路面が
平坦であれば、画面10の下端から上方への長さが車両
から前方への実水平距離を表している。
【0008】画面10において、走行路実画像12の左
側端白線13上に1つの基準点Pを設定し、基準点P
と、この基準点Pを通る水平線が走行路実画像12の右
側端白線14と交わる点Qとの間の水平方向長さをwと
すると、直線平坦路モデル画像11の左側端白線15と
右側端白線16との間の水平方向長さが同じwである白
線15、16上の点p、qを求めれば、走行路及び直線
平坦路モデルが同じ大きさの横幅を有しているため、車
両前面から画面10内の点P、Qに相当する走行路の地
点までの実水平距離と、画面10内の点p、qに相当す
る直線平坦路の地点までの水平距離とが等しいことにな
る。
【0009】従って、基準点Pから点pまでの水平方向
の長さaは、走行路実画像12の左側端白線13と直線
平坦路モデル画像11の左側端白線15との間における
基準点Pでの水平方向の画像間偏差を表し、また、基準
点Pから点pまでの上下長さhは、走行路実画像12の
左側端白線13と直線平坦路モデル画像11の左側端白
線15との間における基準点Pでの上下方向の画像間偏
差を表している。
【0010】一方、図3に示されているように、画面1
0上に倒立してえがかれた水平画像17とその実像18
との間には、 V:画面10全体の上下長さ f:CCDカメラにおけるレンズ19の焦点距離 a:水平画像17の水平方向長さ L:レンズ19から実像18までの実水平距離 t:路面に対するレンズ19の取り付け高さ l:画面10の上端から水平画像17までの上下長さ A:実像18の水平距離 とすると、次式が成立する。
【数式1】
【0011】このため、画面10において、走行路実画
像12の左側端白線13上に適当な4つの基準点P1、
P2、P3、P4を設定し、これらの各基準点にそれぞ
れ相応して前記と同様に、図4に要部が抽出して示され
ているように、直線平坦路モデル画像11の左側端白線
15上に各基準点と道路幅の大きさが等しい点p1、p
2、p3、p4を求め、点p1、p2、p3、p4に対
応する水平方向の画像間偏差をそれぞれa1、a2、a
3、a4とし、また、上下方向の画像間偏差をそれぞれ
h1、h2、h3、h4とし、さらに、各点p1、p
2、p3、p4と画面10下端との上下長さをそれぞれ
l1、l2、l3、l4とすると、(1)式を使用する
ことにより、画面10における上記各水平方向長さa
1、a2、a3、a4を実際の水平距離A1、A2、A
3、A4にそれぞれ変換することができる。
【0012】なお、ステレオカメラ1が装備された車両
の前面から、画面10上の各点p1、p2、p3、p4
にそれぞれ相当する実際の左側端白線上における各地点
までの実水平距離L1、L2、L3、L4は、画面10
上の上下長さl1、l2、l3、l4からそれぞれ計測
し、あるいは、ステレオカメラ1のステレオ画像に基づ
く測距センサによりそれぞれ計測する。
【0013】次に、図5に示されているように、A−L
平面上において、点p1(A1、L1)、点p2(A
2、L2)、点p3(A3、L3)、点p4(A4、L
4)をそれぞれプロットすると、点p1と点p2、点p
2と点p3、点p3と点p4の各垂直2等分線m1、m
2、m3はそれぞれ次式で表される。
【数式2】
【0014】(2)式及び(3)式より垂直2等分線m
1、m2の交点(A01、L01)を求めると、
【数式3】 となり、これは点p1、点p2及び点p3を通る円の中
心座標となる。
【0015】すなわち、A01>0ならば走行路は点P
1〜点P3に相応する地点において右へカーブし、A0
1<0ならば走行路は点P1〜点P3に相応する地点に
おいて左へカーブしており、A01≒0ならば走行路は
点P1〜点P3に相応する地点においてほぼ直線路であ
るとそれぞれ判定することができる。
【0016】また、走行路のこれらの地点における水平
面内の曲率半径R1は、上記円の半径として次式で近似
的に求められる。
【数式4】
【0017】上記と同様にして、(3)式及び(4)式
より垂直2等分線m2、m3の交点を求め、その座標か
ら点P2〜点P4に相応する地点においては走行路が左
右のいずれにカーブしているかということと、これらの
地点を通る円弧の曲率半径R2とを求めることができ
る。
【0018】さらに、(5)式〜(7)式より、点p
1、点p2及び点p3を通る円の方程式は、
【数式5】 で表され、(8)式においてA=0とすると、
【数式6】 がえられ、(9)式におけるLの値は、走行路のカーブ
が車両の約何m先から始まっているかを表していること
になる。
【0019】他方、図6に示されているように、画面1
0上に倒立してえがかれた上下方向画像20とその実像
21との間には、 V:画面10全体の上下長さ f:CCDカメラにおけるレンズ19の焦点距離 h:上下方向画像20の上下長さ L:レンズ19から実像21までの実水平距離 t:路面に対するレンズ19の取り付け高さ l:画面10の上端から上下方向画像20までの上下長
さ H:実像21の上下距離 とすると、次式が成立する。 H=L/f×h=t/(V/2−l)×h (10)
【0020】従って、(10)式を使用することによ
り、図4に示された画面10における各上下長さh1、
h2、h3、h4を実際の上下距離H1、H2、H3、
H4にそれぞれ変換することができる。
【0021】次に、図7に示されているように、L−H
平面上において、点p1(L1、H1)、点p2(L
2、H2)、点p3(L3、H3)、点p4(L4、H
4)をそれぞれプロットし、各点p1、p2、p3、p
4を通る近似直線Sを最小2乗法により引き、その近似
直線Sが、 H=α(L−β) (11) と表されれば、走行路の勾配角度θは次式によって近似
的に求めることができる。 tan θ=α (12)
【0022】すなわち、θ>0ならば走行路は点P1〜
点P4に相応する地点において勾配角度θの上り坂と判
定し、θ<0ならば走行路は点P1〜点P4に相応する
地点において勾配角度θの下り坂と判定し、θ≒0なら
ば走行路は点P1〜点P4に相応する地点においてほぼ
平坦路であると判定することができる。
【0023】また、(11)式においてH=0とする
と、 L=β (13) すなわち、走行路の勾配が車両の前方約βの距離から始
まっていると推定することができる。
【0024】以上のことから、点P1〜点P4に相応す
る走行路の地点において、走行路が左右のいずれにカー
ブしているか、あるいは、走行路がほぼ直線路であるか
どうかが簡明に推定できると共に、走行路が左右のいず
れかにカーブしているときには、そのカーブの曲率半径
を数量的に算出することができ、これと同時に、点P1
〜点P4に相応する走行路の地点において、走行路に上
下いずれの勾配が現れるか、あるいは、走行路がほぼ平
坦路であるかどうかが簡明に推定できると共に、走行路
に上下いずれかの勾配が現れるときには、その勾配を数
量的に算出することができるので、前方の走行路におい
て左右のカーブと上下の勾配とが組み合わされて現れて
も、その状況を正確に把握することができる。
【0025】また、これらの計測は瞬間々々に行うこと
ができるため、走行路における車両運転の容易化を図る
ことができると共に、車両前面の上下2個のCCDカメ
ラによりそれぞれ上記計測を行っているため、その精度
を容易に向上させることができる長所がある。
【0026】なお、上記実施例では、CCDカメラの画
面上で走行路実画像の左側端線上に4つの基準点をとっ
て、走行路の状況を計測するようにしているが、走行路
の左右カーブの検出及びそのカーブの曲率半径の計測に
ついては、前記基準点を簡略的に3点とすることもで
き、また、前記基準点をさらに多数選び、それらの連続
する3点毎に順次カーブの曲率半径を計測することによ
って、走行路におけるS字状のカーブ状況をも把握する
ことができるようになると共に、前記基準点をさらに多
数選び、例えば、連続する4つの基準点毎に1区間と
し、複数の区間について前記と同様に上下勾配の計測を
行えば、上り下りを繰り返す走行路においても、それぞ
れの連続した勾配変化を瞬間的に計測することができる
ようになる。
【0027】また、上記各実施例では、CCDカメラの
画面上で走行路実画像の左側端線上にそれぞれの基準点
をとるようにしているが、走行路実画像の右側端線上に
それぞれの基準点をとるようにしても、同等の処理によ
り同様な作用効果を奏することができるものである。
【0028】さらに、上記各実施例では、走行路と走行
路モデルとの左右側端線間距離が同じものについて説明
したが、これらに差がある場合であっても、両者の比に
反比例してそれぞれの画像を水平方向に伸縮させ、ある
いは、走行路画像の基準点における左右側端線間長さ
と、走行路モデル画像上の対応点における左右側端線間
長さとの割合を上記比に一致させるようにすれば、その
他は上記各実施例と同等の処理を施すことにより同様な
作用効果を奏することができるものである。
【0029】また、CCDカメラは単一のものを使用
し、あるいは、車両前面の左右にそれぞれ配置するよう
にして、上記各実施例と同様に処理することも可能であ
り、また、前記CCDカメラは車両前面のなるべく高い
位置に設置するのが計測精度の向上によいことはいうま
でもない。
【0030】
【発明の効果】本発明にかかる走行路計測法では、走行
路画像と走行路モデル画像との対比により、走行路左右
側端線間の水平方向長さが走行路画像における基準点と
同等な走行路モデル画像上の対応点を求め、基準点と対
応点との間の画像偏差に基づき、走行路における左右カ
ーブ及びまたは上下勾配の状況を計測するようにしてい
るので、その計測は常時継続的に行うことができると共
に、走行路における左右カーブ及びまたは上下勾配の状
況を常に確実に計測することができ、また、基準点を適
宜の個所に複数設定することによって、前方の走行車両
等により邪魔されることなく計測を実施することができ
るので、走行路の状況を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における概略構成図。
【図2】上記実施例の画像図。
【図3】上記実施例の計測説明図。
【図4】上記実施例の画像図。
【図5】上記実施例の計測説明図。
【図6】上記実施例の計測説明図。
【図7】上記実施例の計測説明図。
【符号の説明】
1 ステレオカメラ 3 画像処理コントローラ 10 カメラ画面 11 直線平坦路モデル画像 12 実画像 P 基準点 w 水平方向長さ a 水平方向長さ h 上下長さ l 上下長さ L 実水平距離 A 水平距離 H 上下距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G06T 1/00 G08G 1/16 C 7/00 H04N 7/18 J G08G 1/16 G06F 15/62 380 H04N 7/18 415 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 7/00 - 7/06 G01C 9/00 G05D 1/02 G06T 1/00 G06T 7/00 G08G 1/16 H04N 7/18 G01C 3/00 - 3/32

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横幅が一定な走行路に対しカメラにより
    えられた走行路画像と走行路モデル画像とを対比して、
    走行路左右側端線間の水平方向長さが上記走行路画像に
    おける基準点と同等の上記走行路モデル画像上の対応点
    を求め、上記基準点と上記対応点との間の画像偏差を検
    出し、上記画像偏差によって上記走行路における左右カ
    ーブ及びまたは上下勾配の状況を計測するようにした走
    行路計測法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記基準点が複数で
    あり、上記画像偏差が各上記基準点とその上記対応点と
    の間の画像偏差である走行路計測法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、上記
    画像偏差が上記基準点と上記対応点との間の水平方向偏
    差及びまたは上下方向偏差によりそれぞれ上記左右カー
    ブ及びまたは上記上下勾配を計測するようにした走行路
    計測法。
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