JP3395289B2

JP3395289B2 - 車線認識装置

Info

Publication number: JP3395289B2
Application number: JP27167293A
Authority: JP
Inventors: 常太宮倉
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 2003-04-07
Anticipated expiration: 2018-04-07
Also published as: JPH07129886A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車線認識装置に関し、特
に車両の前方の路面状態をラインカメラ等によって車線
（白線又は黄線）を認識するための装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より知られている車線認識装置は、
図６(a) 及び(b) に示すように、車両１０の所定の前部
中央に車線センサとしてのラインカメラ（一次元ＣＣＤ
カメラ）１０を取り付け、路面１２上の車線ＷＬを検出
して二値化することにより車線を認識するものであり、
例えば車両１１と車線ＷＬとの位置関係から車線逸脱を
判定し、逸脱していると判断したときには警報をドライ
バーに発する等の用途に使用されるものである。

【０００３】この様な車線認識装置の構成は図１に示す
様なものであり、レンズ１で撮像した光信号を露光制御
部（撮像部）２において露光制御を行うと共に電気信号
に変換し、更にこの電気信号をＡ／Ｄ変換部３において
アナログ信号からディジタル信号に変換する。このＡ／
Ｄ変換部３からのディジタル信号は画像メモリ４に記憶
されると共に、制御手段としてのＣＰＵ５によって一定
の処理が行われることにより車線検出が行われると共
に、次回の画像信号の露光時間を画像信号の観測レベル
から目標値に従って制御する為の露光制御信号を露光制
御部２に与えている。尚、通常、レンズ１と露光制御部
２とで車線センサが構成される。

【０００４】そして、車線検出に際しては、例えば特開
平４−１５２４０６号公報に示すように、ＣＰＵ５はレ
ンズ１、露光制御部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び画像メモ
リ４を経て得られる道路の画像信号全体の信号レベルの
最大値及び平均値を検出し、この両者に基づいて閾値＝
（最大値＋平均値）／２を決定する（図７（ａ）参
照）。

【０００５】そして、この閾値に基づいて画像信号を二
値化するので、路面の状態に応じた閾値による二値化を
行うことができ、車線の誤り検出を低減させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような特開平４
−１５２４０６号公報に示す従来の車線認識装置におい
ては、図７（ａ）に示すように二値化するための閾値が
全画素について同じであるため、図示のように影−日向
が混在する画面では、日向レベルが高ければ日向アスフ
ァルト部分の信号レベルと車線レベルとが同じになって
しまい、また、日向レベルが低い場合においては日陰ア
スファルト部分の信号レベルと車線レベルとが同じにな
ってしまい、車線検出が正確にできない。

【０００７】また、別の車線認識方法としては、微分値
を求めて一定値以上の立ち上がりエッジと立ち下がりエ
ッジとが或る制限幅以内に収まれば車線とみなすものも
提案されている。

【０００８】しかしながら、このような従来例では、図
７（ｂ）に示すように、微分演算によりあらゆるエッジ
部分を検出してしまい、図示の右側のような車線検出は
容易であるが、左側のように車線に汚れやカスレ部分
があった場合には、検出できないという問題点があっ
た。

【０００９】従って本発明は、車両の前方を撮影する車
外の車線センサから得られた画像信号を信号処理手段が
二値化することにより路面上の車線を抽出する車線認識
装置において、影−日向に影響されずにまた車線の汚れ
やカスレの影響を受けずに車線検出を正確且つ効率的に
行うことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る車線認識装置は、信号処理手段が、二
値化する画素を中心として車線幅を越える所定長に渡っ
て左右均等にサンプリングし、該所定長を分割した所定
範囲毎の平均値に基づき、該所定範囲毎の動的閾値を求
め、該動的閾値に基づく二値化の結果から該車線幅以上
の車線予備候補を決定すると共に該車線予備候補の両端
部分の微分値を求め両微分値が一定値以上のとき該車線
予備候補を車線と認識するものである。

【００１１】また上記の本発明では該信号処理手段が、
該車線幅以下であっても所定画素幅以上連続した二値化
結果が得られた場合は、その後の所定画素分のみ不連続
を連続とみなすことができる。

【００１２】

【作用】本発明の動作を図２を参照して以下に説明す
る。

【００１３】まず信号処理手段は、車線センサから得ら
れた画像信号を二値化する際の動的な閾値を求める。

【００１４】これは、画素を中心として車線幅を越える
所定長に渡って左右均等にサンプリングし、該所定長を
分割した所定範囲毎の平均値に基づき、該所定範囲毎の
信号レベルの平均値を求めて定数を掛けることにより求
めることができる。

【００１５】これにより、この閾値は同図（ａ）及び
（ｂ）に示すように信号レベルが大きいときに低くなる
が、同図（ａ）の場合には、車線以外では影−日向が混
在する画像信号のエッジ部分のみで小さくなる。

【００１６】そして、このような閾値Ｔｈを用いて二値
化処理を行うと、同図に示すように〜の部分におい
て信号レベル＞閾値となり、例えば論理値では“１”と
なる。

【００１７】このような部分〜が予め分かっている
車線幅以上であるとき、これを車線予備候補と決定す
る。

【００１８】そして、この車線予備候補の左端部分及び
右端部分のそれぞれの微分値を求め両微分値が一定値Ｐ
以上のとき、上記の車線予備候補を車線と認識する。

【００１９】但し、同図（ａ）に示すように画面中に影
−日向が混在する場合のエッジ部分では片方の微分値
しか発生せず、また、ノイズ部分で得られた微分値は
一定値Ｐに達しないので車線とは認識されない。従っ
て、影−日向混在時のエッジ部分は車線とは認識され
ない。

【００２０】更に同図（ｂ）に示す場合には、車線候補
の境界部分のみが微分されるので、この場合の微分値は
図示のように一定値Ｐを越えるほど大きくなり、車線と
認識することができる。

【００２１】この場合、同図（ｂ）に示す部分のよう
に車線部分に汚れやカスレ等により信号レベルの切れ目
が存在していても、微分値はその両端部分にしか発生
せず、容易に車線検出が可能となる。

【００２２】更に、同図（ｂ）に示す部分が点線で示
すように車線部分に深い切れ目が存在していても、信
号処理手段は、この切れ目の前の画像信号部分の二値
化された値（図示の“１”部分）の幅が車線幅以下であ
っても所定画素幅以上連続していれば、その後の所定画
素分のみ不連続（図示の“０”部分）部分を連続部分と
みなすことができる。

【００２３】これにより、車線の汚れやカスレが酷くて
も一定画素範囲内であれば無視して上記の車線候補を決
定することができる。

【００２４】

【実施例】本発明に係る車線認識装置の構成は図１に示
した従来の車線認識装置の構成と同様であるが、以下に
述べるように信号処理手段としてのＣＰＵ５に格納され
且つ実行される車線認識処理が異なっている。この車線
認識処理を以下、図３乃至図５に示すフローチャートに
従い、図２を参照して説明する。

【００２５】（１）全体処理：図３先ず図３はＣＰＵ５による車線認識の全体の処理の流れ
を示しており、先ず、露光時間を設定する（ステップＳ
１）。これはＣＰＵ５から露光制御部（撮像部）２に対
する露光制御信号を設定するための通常のステップであ
り、通常の目標値に対応する露光時間が設定される。

【００２６】従って、レンズ１で集光された光信号はＣ
ＰＵ５によって制御された露光制御部２を通過し、Ａ／
Ｄ変換部３並びに画像メモリ４を経てデータとしてＣＰ
Ｕ５に取り込まれる（ステップＳ２）。

【００２７】そして、この様にして取り込まれたデータ
の二値化を行う（ステップＳ３）。この二値化について
は図４に示すフローチャートにより後述する。

【００２８】ステップＳ３の後は車線を検出する（ステ
ップＳ４）。このステップＳ４は後述する如く図５に示
すフローチャートによって実行される。

【００２９】そして、このような車線認識が必要なだけ
実行すると終了する（ステップＳ５）。

【００３０】（２）二値化処理：図４図４（ａ）は、上記の様に二値化（ステップＳ３）のア
ルゴリズムを示したものである。

【００３１】先ずＣＰＵ５はデータを入力し（ステップ
Ｓ１１）、画素数を示す変数ｉを“０”に初期化し（ス
テップＳ１２）、この変数ｉが画面の最大画素数「５１
２」に達した時には図５に示す車線領域検出ルーチンへ
進む（ステップＳ１４）が、最大画素数「５１２」に達
していないときには以下の二値化処理を実行する。

【００３２】先ず二値化する画素を中心として例えば１
２画素毎に左右３点づつ計７点の信号レベルの平均値を
求める（ステップＳ１５）。

【００３３】これは図４（ｂ）に示すように二値化する
中心画素をＮとしたとき、左側に１２画素づつずれた３
点と右側に１２画素づつずれた３点を含めた計７点の信
号レベルの和を求め、これを「７」で割ることにより求
めることができる。

【００３４】この平均値をａとすると平均値ａは以下の
式の様に表される。

【００３５】

【数１】この様にして求めた平均値ａに定数「１．１」を乗じた
閾値Ｔｈを求める（ステップＳ１６）。これは平均値ａ
を１割だけ大きくしたものである。

【００３６】この様な閾値Ｔｈの例は図２に示したが、
この閾値Ｔｈを求める意味は、同図（ｂ）に示したよう
に閾値Ｔｈ＜信号レベルとなる車線領域を検出するため
である。但し、同図（ａ）に示すように日向部分と日陰
部分が混在するような画面においては影−日向エッジ部
分も閾値Ｔｈ＜信号レベルとなるので、このエッジ部
分を後述するように車線認識の対象から外す必要があ
る。

【００３７】この様にして求めた閾値Ｔｈと二値化する
画素の信号レベルとを比較し（ステップＳ１７）、二値
化する中心画素Ｎの信号レベルが閾値Ｔｈ以上である時
には二値化した値を“１”とし（ステップＳ１８）、そ
うでない時には二値化した値を“０”とする（ステップ
Ｓ１９）。

【００３８】そしてこの様にして変数ｉが「５１２」に
達するまでインクリメントする（ステップＳ２０）。

【００３９】（３）車線領域検出処理：図５次に、図４に示したステップＳ１４に続く車線領域検出
のアルゴリズム（図３のステップＳ４）が図５に示され
ており、先ずこのフローチャートにおいても変数ｉを
“０”に初期化すると共に後述する車線切れ目フラグ及
び車線幅を共に“０”に初期設定しておく（ステップＳ
２１）。

【００４０】そして、変数ｉが「５１２」に達している
か否かを判定し（ステップＳ２２）、変数ｉが「５１
２」に達しているときには処理を終了する（ステップＳ
２３）が、変数ｉが「５１２」に達していない時には以
下のアルゴリズムを実行する。

【００４１】まず図４に示した二値化アルゴリズムにお
いて二値化した値が“１”か否かを判定し（ステップＳ
２４）、二値化した値が“１”である時には車線幅に
“１”を加え（ステップＳ２５）、変数ｉを“１”だけ
インクリメントする（ステップＳ２６）。

【００４２】ステップＳ２４において二値化した値が
“１”でない時、即ち“０”であることが判った時に
は、車線幅≧４で車線切れ目フラグ＝“０”か否かを判
定する（ステップＳ２７）。

【００４３】ここで、車線切れ目フラグは初期設定によ
り“０”となっており、更にステップＳ２４〜Ｓ２６に
より車線幅が既に「４」画素分以上となっているときに
は、車線幅を“１”だけインクリメントし車線切れ目フ
ラグを“１”にセットする（ステップＳ２８）。

【００４４】このようなステップＳ２７及びＳ２８を設
けた意味は、図２（ｂ）に示したように、車線領域に汚
れがありその信号レベルに深い切れ目が存在するよう
な場合に、この切れ目がなかったものとみなして車線
検出を続行させるためである。

【００４５】従って、次のプログラム周期ではフラグは
“１”となっているためステップＳ２７からステップＳ
２９に進むこととなり、「１」画素分だけの信号レベル
の切れ目を無視する形となる。但し、この無視する画
素分は上記のように「１」だけでなく種々設定できる。

【００４６】ステップＳ２９では、ステップＳ２４〜Ｓ
２６で積算した車線幅が「１０」以上「７０」画素以下
であるか否かを判定する。これは実際の道路の車線をラ
インカメラ等によって撮像した時の画面上の画素の車線
幅は１５〜６０cmであり、これはほぼ「１０」〜「７
０」画素分に相当するので、この「１０」〜「７０」画
素を基準として車線に相当する部分が検出されたか否か
を判定している。

【００４７】この結果、車線幅が「１０」〜「７０」画
素であることが判った時には、この車線を『車線予備候
補』とする。これは、図２に示した部分〜、即ち車
線ＷＬ自体か又は影−日向エッジ部分を検出するため
のものである。

【００４８】このようにして決定した車線予備候補の左
右両端、即ち車線予備候補と閾値Ｔｈとが交わる部分の
微分値を求める（ステップＳ３０）。

【００４９】そして、このようにして求めた両微分値が
図２に示した一定値Ｐを越えているか否かを判定する
（ステップＳ３１）。

【００５０】これにより、図２（ａ）に示したエッジ部
分には片方の微分値しか得られない場合は車線予備候
補から脱落する。また、両方の微分値が存在しても部分
のように一定値Ｐに達しない場合にはノイズと判断し
てやはりこの場合も車線予備候補から脱落する。

【００５１】尚、上記の一定値Ｐは実験等によって予め
求めることができる値であり、ノイズの他、影−日向−
影の路面状態で生じ得る緩やかな立ち上がり及び立ち下
がりによる微分値も排除できる値として求められる。

【００５２】実験等により適切な値を求めることができ
る。

【００５３】このようにして部分，は車線予備候補
から脱落することになるが、部分，は車線予備候補
から本当の車線領域ＷＬとして認識される（ステップＳ
３２）。

【００５４】そして、変数ｉを“１”だけインクリメン
トする（ステップＳ３３）。

【００５５】この後、ステップＳ３４では、車線切れ目
フラグを“０”にリセットすると共に車線幅を“０”に
戻しておく。

【００５６】以上の流れを一例を用いて簡単にまとめる
と次のようになる。（１）二値化結果“１”が「２」画素分だけ連続したと
き：Ｓ２４→Ｓ２７→Ｓ２９→Ｓ３３→Ｓ３４→Ｓ２２（２）二値化結果“１”が「５」画素分だけ連続したと
き（「６」画素目は“０”）：Ｓ２４→Ｓ２７→Ｓ２８
（車線幅増加）→Ｓ２６→Ｓ２２（３）二値化結果が「７」画素目で“１”に戻ったと
き：Ｓ２４→Ｓ２７→Ｓ２９→Ｓ３３→Ｓ３４→Ｓ２２（４）その後、二値化結果“１”が「１０」画素まで連
続したとき：Ｓ２４→Ｓ２７→Ｓ２９→Ｓ３０→Ｓ３１
→Ｓ３２（車線検出）→Ｓ３３→Ｓ３４→Ｓ２２

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車線
認識装置によれば、信号処理手段は、図２に示したよう
な画像信号からその動的な閾値Ｔｈを求め、この閾値Ｔ
ｈによる二値化結果から車線幅以上の車線予備候補を決
定すると共に該車線予備候補の両端部分の微分値を求め
両微分値が一定値以上のとき該車線予備候補を車線と認
識するように構成したので、影−日向の存在の有無に関
わらず、車線に汚れやカスレが存在していても正確に車
線を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び従来例に係る車線認識装置の構成を
示したブロック図である。

【図２】本発明に係る車線認識装置を動作説明するため
のグラフ図である。

【図３】本発明に係る車線認識装置のＣＰＵによる全体
処理を示したフローチャート図である。

【図４】本発明に係る車線認識装置における二値化のア
ルゴリズムを示したフローチャート図である。

【図５】本発明に係る車線認識装置において実行される
車線領域の検出アルゴリズムを示したフローチャート図
である。

【図６】車線認識装置に使用される車線センサの配置図
である。

【図７】従来例の問題点を説明するためのグラフ図であ
る。

【符号の説明】

１レンズ２露光制御部（撮像部）３Ａ／Ｄ変換部４画像メモリ５ＣＰＵ図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08G 1/09 G05D 1/02 G06T 1/00 G06T 5/00 H04N 7/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の前方を撮影する車外の車線センサ
から得られた画像信号を信号処理手段が二値化すること
により路面上の車線を抽出する車線認識装置において、該信号処理手段が、該二値化する画素を中心として車線
幅を越える所定長に渡って左右均等にサンプリングし、
該所定長を分割した所定範囲毎の平均値に基づき、該所
定範囲毎の動的閾値を求め、該動的閾値に基づく二値化
の結果から該車線幅以上の車線予備候補を決定すると共
に該車線予備候補の両端部分の微分値を求め両微分値が
一定値以上のとき該車線予備候補を車線と認識すること
を特徴とした車線認識装置。
【請求項２】該信号処理手段が、該車線幅以下であっ
ても所定画素幅以上連続した二値化結果が得られた場合
は、その後の所定画素分のみ不連続を連続とみなすこと
を特徴とした請求項１に記載の車線認識装置。