JP4679648B2 - 車線認識装置 - Google Patents
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Description
本発明は、道路の車線を区分するレーンマークを検出して、車両とレーンマークとの相対位置を認識する車線認識装置に関する。
従来より、車両に搭載されたカメラにより所定の制御周期毎に道路画像を取得して、各道路画像から検出されたレーンマークの画像部分の候補をある短時間分集め、各画像部分のカメラ座標を実空間座標に変換することによって、レーンマークと自車両との相対距離等を算出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上述した従来の技術においては、連続する制御周期毎に取得された道路画像から検出されたレーンマークの画像部分の候補を、ある短時間分集めて実空間座標に変換することによって、レーンマークの実空間位置を認識している。そして、この場合に、レーンマークの実空間位置の認識の信頼性の尺度として、図８に示したように、直前の所定期間における平均的なレーンマークの検出率が一般的に採用されている。
図８では、制御周期Ｔ10毎に実行されるレーンマーク検出処理の結果を、レーンマークが検出されたときを○で示し、レーンマークが検出されなかったときを×で示している。また、レーンマーク検出の信頼性が高いと判断して、レーンマークと車両との相対位置の認識を実行したときを○で示し、レーンマーク検出の信頼性が低いと判断して、レーンマークと車両との相対位置の認識を停止したときを×で示している。
そして、レーンマーク検出の信頼性について、判断時点ｔp1の直前のｎ個分の周期の期間（ｔ11〜ｔp1）において、レーンマークが検出された周期の個数がｍ以上であるときに、レーンマーク検出の信頼性が高いと判断して、レーンマークと車両との相対位置を認識している。
この場合、レーンマークが検出されない状態（×が続いた状態、〜ｔ14）から、レーンマークが検出される状態（×から○に移行、ｔ15〜）に切り換わったときに、最低でもｍ×Ｔ10に相当する時間が経過するまでは、レーンマーク検出の信頼性が高くなったと判断されないため、レーンマークと車両との相対位置の認識を開始することができない。
そのため、例えば車両が交差点を通過する場合や、道路の分岐若しくは合流箇所を走行する場合のように、レーンマークが敷設されていない箇所を一時的に走行して、レーンマーク検出の信頼性の低下によりレーンマークと車両との相対位置の認識を停止したときに、その後、レーンマークが敷設された状態に復帰しても、レーンマーク検出の信頼性が高いと判断されるようになるまでには、ある程度の時間を要する。
そして、この場合には、車両が交差点や道路の分岐若しくは合流箇所を通過して、レーンマークが安定して検出可能な状態に復帰したにも拘わらず、レーンマークと車両との相対位置の認識が停止した状態が継続する。そのため、車線維持のためにステアリングをアシスト駆動する車線維持制御や、車線からの逸脱警報制御等を速やかに再開することができないという不都合があった。
本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、レーンマークと車両との相対位置の認識が停止する期間を、レーンマーク検出の信頼性の高さを確保した上で短縮することができる車線認識装置を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、車両に搭載されたカメラにより撮像される車両周囲の道路の画像から、道路の車線を区分するレーンマークを検出する処理を、所定の制御周期毎に実行するレーンマーク検出手段と、前記各制御周期におけるレーンマークの検出の有無を示す検出有無データを、順次追加して保持するデータ保持手段と、前記データ保持手段に保持された最新のものから所定個数分前までの前記検出有無データから、レーンマークの平均的な検出率であるレーンマーク検出率を算出するレーンマーク検出率算出手段と、前記レーンマーク検出率が所定の信頼性閾値よりも高いときに、前記レーンマーク検出手段によるレーンマークの検出結果に基づいて、前記車両とレーンマークとの相対位置を認識するレーンマーク位置認識手段とを備えた車線認識装置に関する。
そして、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したことを検知する走行状況検知手段を備え、前記レーンマーク位置認識手段は、前記走行状況検知手段により、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したことが検知されたときは、該通過が検知された時点から所定条件が成立するまでの間は、前記レーンマーク検出率が前記信頼性閾値以下であっても、前記車両とレーンマークとの相対位置を認識し、該通過が検知された時点から前記所定条件が成立するまでの間以外においては、前記レーンマーク検出率が前記信頼性閾値以下であるときに、前記車両とレーンマークとの相対位置の認識を停止することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記レーンマーク位置認識手段は、基本的には前記レーンマーク検出率が前記信頼性閾値よりも高いときに限定して、前記レーンマーク検出手段により検出されたレーンマークと前記車両との相対位置を認識することによって、レーンマーク検出の信頼性を高めている。
そして、前記走行状況検知手段により、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所（以下、レーンマーク不設置箇所という）を通過したことが検知されたときには、その後は道路の左右のレーンマークが安定して検出される状態に復帰すると想定される。そこで、前記レーンマーク位置認識手段は、前記走行状況検知手段により、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したことが検知されたときには、該通過が検知された時点から所定条件が成立するまでの間は、前記レーンマーク検出率が前記信頼性閾値以下であっても、前記車両とレーンマークとの相対位置を認識する。
これにより、レーンマーク検出の信頼性の高さを維持した上で、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したときに、前記レーンマーク位置認識手段による前記車両とレーンマークとの相対位置の認識を速やかに再開させることができる。
また、前記走行状況検知手段は、前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間における前記車両の軌跡を算出し、前記軌跡の道路幅方向の変化量が、所定の幅方向変化量閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記走行状況検知手段は、レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間の前記車両の軌跡を算出する。そして、道路幅方向での前記車両の軌跡の変化量が前記幅方向変化量閾値以下である場合には、前記車両の道路幅方向の移動量が小さく、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記車両の直進性が高いと判断することができる。そこで、この場合に、前記走行状況検知手段は、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したと検知することができる。
また、前記走行状況検知手段は、前記軌跡の道路幅方向の変化量が前記幅方向変化量閾値以下であり、且つ、前記第１の時点の直前に前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅と、前記第２の時点で前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅との差が、所定の道路幅変化閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる発明において、前記第１の時点の直前に前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅と、前記第２の時点で前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅との差が、前記道路幅変化閾値以下であるときには、レーンマーク不検出状態の前後におけるレーンマークの連続性が高いと判断することができる。そのため、前記走行状況検知手段による、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したことの検知の信頼性を高めることができる。
また、前記車両の走行速度を検出する車速センサを備え、前記走行状況検知手段は、前記軌跡の道路幅方向の変化量が前記幅方向変化量閾値以下であり、且つ、交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所の通過距離の想定値と、前記車速センサにより検出された前記車両の走行速度とを用いて算出された交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所の予想通過時間よりも、前記第１の時点から前記第２の時点までの経過時間が短いときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる本発明によれば、例えば、道路の補修工事等により道路のレーンマークが設けられていない状況が前記予想通過時間以上継続したときには、前記レーンマーク位置認識手段による前記車両とレーンマークとの相対位置の認識は実行されない。そのため、前記走行状況検知手段による、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したことの検知の信頼性を高めることができる。
また、前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間の前記車両の軌跡を算出し、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記軌跡の向きの変化量が、所定の進行方向閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記走行状態検知手段は、レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間の前記車両の軌跡を算出する。そして、前記第１の時点での前記車両の進行方向からの前記軌跡の向きの変化量が前記進行方向閾値以下である場合には、前記車両の進行方向の変化が少なく、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記車両の直進性が高いと判断することができる。そこで、この場合に、前記走行状況検知手段は、前記車両が交差点又は道路の左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が設けられていない分岐・合流路を通過したと検知することができる。
また、前記走行状況検知手段は、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記軌跡の向きの変化量が前記進行方向閾値以下であり、且つ、前記第１の時点の直前に前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅と、前記第２の時点で前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅との差が、所定の道路幅変化閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる発明において、前記第１の時点の直前に前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅と、前記第２の時点で前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅との差が、前記道路幅変化閾値以下であるときには、レーンマーク不検出状態の前後におけるレーンマークの連続性が高いと判断することができる。そのため、前記走行状況検知手段による、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したことの検知の信頼性を高めることができる。
また、前記車両の走行速度を検出する車速センサを備え、前記走行状況検知手段は、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記軌跡の向きの変化量が前記進行方向閾値以下であり、且つ、交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所の通過距離の想定値と、前記車速センサにより検出された前記車両の走行速度とを用いて算出された交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所の予想通過時間よりも、前記第１の時点から前記第２の時点までの経過時間が短いときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる本発明によれば、例えば、道路の補修工事等により道路のレーンマークが設けられていない状況が前記予想通過時間以上継続したときには、前記レーンマーク位置認識手段による前記車両とレーンマークとの相対位置の認識は実行されない。そのため、前記走行状況検知手段による、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したことの検知の信頼性を高めることができる。
また、前記車両の走行速度を検出する車速センサと、前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサとを備え、前記走行状況検知手段は、前記車速センサにより検出される前記車両の走行速度と、前記ヨーレートセンサにより検出される前記車両のヨーレートとを用いて、前記第１の時点から前記第２の時点までの間の前記車両の軌跡を算出することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記車両のヨーレート（車両の鉛直軸回りの角加速度）から前記車両の進行方向を認識し、前記車両の走行速度から前記車両の走行距離を認識して、前記車両の軌跡を算出することができる。
また、前記車両のステアリングに加えられるトルクを検出するトルクセンサを備え、前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間に、前記トルクセンサにより検出されたトルクの最大値が、所定のトルク閾値以下であるとき、又は前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記トルクセンサにより検出されたトルクの変化量が、所定のトルク変化量閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記トルクセンサにより検出されたトルクが前記トルク閾値以下である場合には、運転者によるステアリングの操作が緩やかであり、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記車両の直線性が高いと判断することができる。そこで、この場合に、前記走行状況検知手段は、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したと検知することができる。
また、前記車両のステアリング舵角を検出する舵角センサを備え、前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間に、前記舵角センサにより検出された前記車両のステアリング舵角の最大値が、所定の舵角閾値以下であるとき、又は前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記舵角センサにより検出された前記車両のステアリング舵角の変化量が、所定の舵角変化量閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記舵角センサにより検出されたステアリング舵角が前記舵角閾値以下である場合には、運転者によるステアリングの操作量が少なく、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記車両の直進性が高いと判断することができる。そこで、この場合に、前記走行状況検知手段は、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したと検知することができる。
また、前記車両は少なくとも一対の左右の車輪を有し、前記左右の車輪の回転速度差を検出する回転速度差検出手段を備え、前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間に、前記回転速度差検出手段により検出された前記左右の車輪の回転速度差の最大値が、所定の回転速度差閾値以下であるとき、又は前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記回転速度差検出手段により検出された前記左右の車輪の回転速度差の変化量が、所定の車輪速度差変化量閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記回転速度差検出手段により検出される前記車両の左右の車輪の速度差は、前記車両の進行方向の変化（曲がり度合い）に応じて変化する。そのため、前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記回転速度差検出手段により検出された前記左右の車輪の回転速度差、又はその変化量が前記車輪速度差変化量閾値以下であるときには、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記車両の直進性が高いと判断することができる。そこで、この場合に、前記走行状況検知手段は、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したと検知することができる。
また、前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点の直前における前記レーンマーク検出手段によるレーンマークの検出結果に基づいて、前記レーンマーク位置認識手段により検出された前記車両とレーンマークとの相対位置と、次にレーンマーク検出状態に切替わった第２の時点における前記レーンマーク検出手段によるレーンマークの検出結果に基づいて、前記レーンマーク位置認識手段により検出された前記車両とレーンマークとの相対位置との差が、所定の相対位置差閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記第１の時点の直前における前記車両とレーンマークとの相対位置と、前記第２の時点における前記車両とレーンマークとの相対位置との差が、前記相対位置差閾値以下であるときには、前記第１の時点と前記第２の時点におけるレーンマーク間の幅の変化が少なく、且つ、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記車両の直進性が高いと判断することができる。そこで、この場合に、前記走行状況検知手段は、前記車両がレーンマーク不設置箇所を通過したと検知することができる。
本発明の実施の形態の一例について、図１〜図７を参照して説明する。図１を参照して、車線認識装置１０は、車両１（本発明の車両）に搭載して使用され、車両１の前方を撮像するカメラ２により撮像される道路の画像から、走行車線を区分するために道路に敷設されたレーンマークを検出して、レーンマークと車両１との相対位置を認識するものである。
車線認識装置１０により認識されたレーンマークと車両１との相対位置のデータは、車両１のＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０に出力される。ＥＣＵ３０は、レーンマークと車両１との相対位置に基いて、車両１が走行車線内に維持されるように、ステアリング５をアシスト駆動する車線維持制御と、車両１が走行車線から逸脱しそうな状況となったときに、警報（図示しないスピーカからの音声出力等による）を行なう車線逸脱警報制御とを実行する。
また、車両１には、車両１の走行速度を検出する車速センサ２０、車両１の鉛直軸回りの角加速度を検出するヨーレートセンサ２１、ステアリング５の操舵角を検出する舵角センサ２２、及びステアリング２３に加えられるトルクを検出するトルクセンサ２３が備えられている。
次に、図２を参照して、車線認識装置１０は、制御周期毎にカメラ２により撮像される車両前方の道路の画像から、レーンマーク（白線、黄線、キャッツアイ、Botts Dots等）を検出するレーンマーク検出手段１１と、レーンマーク検出手段１１によるレーンマーク検出の有無を示す検出有無データが順次書き込まれて保持されるリングバッファ１４（本発明のデータ保持手段に相当する）と、リングバッファ１４に保持された検出有無データから、レーンマークの平均的な検出率であるレーンマーク検出率を算出するレーンマーク検出率算出手段１２と、車両とレーンマークとの相対位置を認識するレーンマーク位置認識手段１３と、車両１が交差点を通過したことを検知する走行状況検知手段１５とを備えている。
車線認識装置１０は、マイクロコンピュータ等により構成された電子ユニットであり、該マイクロコンピュータに車線認識用プログラムを実行させることによって、該マイクロコンピュータが、レーンマーク検出手段１１、レーンマーク検出率算出手段１２、レーンマーク位置認識手段１３、及び走行状況検知手段１５として機能する。また、車線認識装置１０には、車速センサ２０、ヨーレートセンサ２１、舵角センサ２２、及びトルクセンサ２３による各検出信号が入力される。
リングバッファ１４は、図３に示したように、検出有無データを３０個分（配列要素ａ[1]，ａ[2]，…，ａ[30]）保持する容量を有している。そして、新たに追加される検出有無データはａ[1]に保持され、それまでａ[1]に保持されていたデータはａ[2]にシフトする。同様に、それまでａ[2]，ａ[3]，…，ａ[29]に保持されていたデータが、ａ[3]，ａ[4]，…，ａ[30]にシフトする。そして、それまでａ[30]に保持されていたデータが廃棄される。
次に、図４に示したフローチャートに従って、車線認識装置１０の作動について説明する。車線認識装置１０は、図４のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ７の処理を、所定の制御周期毎に繰り返し実行する。
先ず、車線認識装置１０は、ＳＴＥＰ１でカメラ２により車両前方の道路の画像を取り込む。続くＳＴＥＰ２はレーンマーク検出手段１１による処理である。レーンマーク検出手段１１は、道路の画像から抽出したエッジ点に対するハフ変換等の直線抽出処理を行って、レーンマークを検出する。また、レーンマーク検出手段１１は、レーンマークが検出されたか否かを示す検出有無データをリングバッファ１４に追加する。
次のＳＴＥＰ３で、車線認識装置１０はレーンマークの画像部分が検出されたか否かを判断する。そして、レーンマークの画像部分が検出されたときはＳＴＥＰ３に進み、レーンマークの画像部分が検出されなかったときにはＳＴＥＰ８に進んで、処理を終了する。
続くＳＴＥＰ４では、車両１が交差点を通過した時点から所定時間以内であるか否かが判断される。ここで、車両１が交差点を通過したことの検知は走行状況検知手段１５により実行され、車両１が交差点を通過した時点から所定時間以内であるか否かの判断は、レーンマーク位置認識手段１３により実行される。なお、ＳＴＥＰ４における所定時間の経過は、本発明の所定条件に相当する。
なお、走行状況検知手段１５による車両１が交差点を通過したことの検知処理については後述する。また、ＳＴＥＰ４における所定時間は、レーンマーク検出率算出手段１２により算出されるレーンマーク検出率Ｒtが、信頼性閾値Ｒthよりも高くなる時間を想定して設定されている。
ＳＴＥＰ４で車両１が交差点を通過した時から所定時間が経過していたときはＳＴＥＰ５に進む。ＳＴＥＰ５はレーンマーク検出率算出手段１２による処理であり、レーンマーク検出率算出手段１２は、以下の式（１）によりレーンマーク検出率Ｒtを算出する。
但し、Ｒt：最新に追加されたものからｎ個分の配列要素における平均的なレーンマーク検出率、ｎ：リングバッファの配列要素の総個数（本実施の形態では３０）、ｍ：レーンマーク検出有りを示す検出有無データを保持したリングバッファの配列要素の個数。
続くＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ７はレーンマーク位置認識手段による処理である。ＳＴＥＰ６で、レーンマーク位置認識手段１３は、レーンマーク検出率Ｒtが信頼性判定値Ｒthよりも高いか否かを判断する。
レーンマーク検出率Ｒtが信頼性判定値Ｒthよりも高いときはＳＴＥＰ７に進み、レーンマーク位置認識手段１６は、レーンマーク検出手段１１によるレーンマークの検出結果に基づいて、実空間上の車両１とレーンマークとの相対位置を認識する。そして、レーンマーク位置認識手段１６は、この相対位置のデータをＥＣＵ３０に送信し、ＳＴＥＰ８に進んで、車線認識装置１０は１制御周期の処理を終了する。
一方、ＳＴＥＰ６でレーンマーク検出率Ｒtが信頼性判定値Ｒth以下であったときにはＳＴＥＰ８に分岐する。この場合は、レーンマーク位置認識手段１３による車両１とレーンマークとの相対位置の認識は実行されずに、車線認識装置１０は１制御周期の処理を終了する。
また、ＳＴＥＰ４で車両１が交差点を通過した時から所定時間以内であるときには、ＳＴＥＰ７に進む。この場合には、ＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ６によるレーンマーク検出率Ｒtが信頼性閾値Ｒthよりも高いか否かの判断は行われずに、ＳＴＥＰ７で、レーンマーク位置認識手段１３が、車両１とレーンマークとの相対位置を算出する。
ここで、図５は、交差点を通過するときの車両１の軌跡を示したものであり、ｔ1は、車両１の左右のレーンマーク５０Ｌ，５０Ｒが検出された状態（レーンマーク検出状態）から、レーンマーク５０Ｒ，５０Ｌが検出されない状態（レーンマーク不検出状態）に切替わった時点を示している。
また、ｔ3は、レーンマーク不検出状態からレーンマーク検出状態に切替わった時点を示している。また、ｔ5は、従来の車線認識装置のように、レーンマーク検出率Ｒtが信頼性閾値Ｒthよりも高いときに限定して、車両１とレーンマークとの相対位置の認識を実行した場合に、レーンマーク位置認識手段１３による車両１とレーンマークとの相対位置の認識処理が実行されていない状態（レーンマーク位置不認識状態）から、車両１とレーンマークとの相対位置の認識処理が実行されている状態（レーンマーク位置認識状態）に切替わった時点を示している。
ここで、図６は図５に示した状況のタイミングチャートであり、上から順に、レーンマーク検出状態とレーンマーク不検出状態の切替わり、従来の車線認識装置におけるレーンマーク位置認識状態とレーンマーク位置不認識状態の切替わり、本実施形態の車線認識装置におけるレーンマーク位置認識状態とレーンマーク位置不認識状態の切替わり、を示している。
図６中、ｔ2はレーンマーク位置認識状態からレーンマーク位置不認識状態に切替わった時点であり、ｔ4はレーンマーク位置不認識状態からレーンマーク位置認識状態に切替わった時点を示している。
従来の車線認識装置では、車両１が交差点を通過してレーンマーク不検出状態からレーンマーク検出状態に切替わったときに、レーンマーク検出率Ｒtが信頼性閾値Ｒthよりも高くなるのを待つ必要がある。そのため、車両１が交差点を通過して、レーンマーク不検出状態からレーンマーク検出状態に切替わったｔ3から、レーンマーク不認識状態がレーンマーク認識状態に切替わるｔ5までの時間が長くなる。そして、ｔ5までは、上述したＥＣＵ３０による車線維持制御と車線逸脱警報制御が実行されない。
それに対して、本実施の形態では、車両１が交差点を通過したと検知された時から所定時間内は、レーンマーク検出率Ｒtが信頼性閾値Ｒth以下であっても、レーンマーク位置認識手段１３により車両１とレーンマークとの相対位置が認識される。そのため、車両１が交差点を通過したｔ3に演算による遅れ時間が加わったｔ4で、車両１とレーンマークとの相対位置の算出を速やかに再開することができる。
次に、走行状況検知手段１５による車両１が交差点を通過したことの検知処理の第１実施形態について説明する。図５を参照して、走行状況検知手段１５は、レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わったｔ1（本発明の第１の時点に相当する）から、次にレーンマーク検出状態に切替わったｔ3（本発明の第２の時点に相当する）までの間における車両１の軌跡６０を算出する。
具体的には、走行状況検知手段１５は、車速センサ２０により検出される車両１の走行速度と、ヨーレートセンサ２１により検出される車両１のヨーレートから、車両１の軌跡６０を算出する。そして、以下の(1)及び(2)の条件が満たされるときに、車両１が交差点を通過したと検知する。
(1) ｔ1における道路幅方向についての、軌跡６０の変化量が所定の幅方向変化量閾値（例えば、レーンマーク５０Ｒ，５０Ｌ間の幅の１７％程度（３．６ｍ幅であれば０．６ｍ）に設定される）以下。
(2) ｔ1におけるレーンマーク５０Ｒ，５０Ｌ間の幅と、ｔ3におけるレーンマーク５１Ｒ，５１Ｌ間の幅との差が、所定の道路幅変化閾値（例えば、レーンマーク５１Ｒ，５１Ｌ間の幅の１０％（３．６ｍ幅であれば±０．３６ｍ）程度に設定される）以下。
なお、上記(1)の条件のみを用いて、車両１が交差点を通過したことを検知してもよい。また、車両１が交差点を通過したことを検知する条件として、さらに以下の(3)の条件を追加することで、交差点通過の検知精度を高めることができる。
(3) ｔ1からｔ3までの経過時間が、予め想定された交差点の通過距離を車両１の走行速度で除して算出し予想通過時間以下。
また、走行状況検知手段１５による車両１が交差点を通過したことの検知処理として、以下の第２形態〜第９形態を採用してもよい。
［第２実施形態］走行状況検知手段１５は、以下の(4)及び上記(2)の条件が満たされるときに、車両１が交差点を通過したと検知する。
(4) ｔ1からｔ3までの車両１の軌跡６０の向きの変化量が、所定の進行方向閾値（例えば、１．２度（交差点の幅が２５ｍであれば、車両１が交差点を走行するときの横方向の移動量が０．５ｍとなる）以下。
なお、上記(4)の条件のみを用いて、車両１が交差点を通過したことを検知してもよい。また、車両１が交差点を通過したことを検知する条件として、さらに上記(3)の条件を追加することで、交差点通過の検知精度を高めることができる。
［第３実施形態］走行状況検知手段１５は、以下の(5)又は(6)の条件が成立するときに、車両１が交差点を通過したと検知する。
(5) ｔ1からｔ3までの間において、トルクセンサ２３により検出されるステアリング５に加わるトルク（絶対値）の最大値が、所定のトルク閾値以下。
(6) ｔ1からｔ3までの間において、トルクセンサ２３により検出されるステアリング５に加わるトルクの変化量が、所定のトルク変化量閾値以下。なお、トルクの変化量として、トルクセンサ２３により検出されるトルクの２乗値の積分値を用いてもよい。
［第４実施形態］走行状況検知手段１５は、以下の(7)又は(8)の条件が成立するときに、車両１が交差点を通過したと検知する。
(7) ｔ1からｔ3までの間において、舵角センサ２２により検出されるステアリング５の操舵角（絶対値）の最大値が、所定の操舵角閾値以下。
(8) ｔ1からｔ3までの間において、舵角センサ２２により検出されるステアリング５の操舵角の変化量が、所定の操舵角変化量閾値以下。
［第５実施形態］走行状況検知手段１５は、以下の(9)又は(10)の条件が成立するときに、車両１が交差点を通過したと検知する。
(9) ｔ1からｔ3までの間において、車両１の左右の前輪の回転速度差が、所定の回転速度差閾値以下。ここで、左右の前輪の回転速度差は、車速センサ２０による右前輪の回転速度の検出信号と左前輪の回転速度の検出信号とに基づいて、車線認識装置１０又はＥＣＵ３０内部の演算処理により求められる。なお、このようにして左右の前輪の回転速度差を求める構成が、本発明の回転速度差検出手段に相当する。
(10) ｔ1からｔ3までの間において、車両１の左右の前輪の回転速度差の変化量が、所定の回転速度差閾値以下。
［第６実施形態］走行状況検知手段１５は、以下の(11)の条件が成立するときに、車両１が交差点を通過したと検知する。
(11) ｔ1の直前のレーンマークの検出結果に基づいて、レーンマーク位置認識手段１３により認識された車両１とレーンマークとの相対位置と、ｔ3でのレーンマークの検出結果に基づいて、レーンマーク位置認識手段１３により認識された車両１とレーンマークとの相対位置との差が、所定の相対位置差閾値以下。
なお、上記第１実施形態〜第６実施形態において、車両１の走行速度が、交差点のある一般道路での走行速度を想定した走行速度閾値以下であるときに限定して、車両１が交差点を通過したことを検知するようにしてもよい。
また、上記第１実施形態〜第６実施形態において、車両１の走行速度が、上記車線維持制御及び上記車線逸脱警報制御を実行する最低速度以上であるときに限定して、車両１が交差点を通過したことの検知を行うようにしてもよい。
また、本実施の形態では、車両１が交差点を通過したことを検知したが、図７（ａ）に示したように、車両１が道路の分岐箇所を通過するときにも、左右のレーンマーク７０Ｒ，７０Ｌのうちの一方が検出されない区間Ａ1が存在する。
同様に、図７（ｂ）に示したように、車両１が道路の合流箇所を通過するときにも、左右のレーンマーク７１Ｒ，７１Ｌのうちの一方が検出されない区間Ａ2が存在する。そのため、道路の分岐又は合流箇所を通過するときにも、上記車線維持制御及び上記車線逸脱警報制御を実行することができなくなる。
そこで、上述した車両１が交差点を通過したことの検知と同様にして、車両１が道路の分岐又は合流箇所を通過したことを検知するようにしてもよい。そして、車両１が道路の分岐又は合流箇所を通過したことを検知したときには、道路の分岐又は合流箇所を通過した時点から所定時間内においては、レーンマーク検出率が信頼性閾値以下であっても、車両１とレーンマークとの相対位置を認識することによって、上記車線位置制御及び上記車線逸脱警報制御が停止する時間を短縮することができる。
なお、本実施の形態においては、レーンマーク検出率Ｒtが信頼性閾値Ｒth以下であっても、車両１とレーンマークとの相対位置を認識する条件（本発明の所定条件に相当する）として、車両１が交差点を通過した時点から所定時間内を設定した。しかし、本発明の所定条件として、例えば、車両１が交差点を通過した時点から所定距離（レーンマーク検出率Ｒrが信頼性閾値Ｒthよりも高くなる距離を想定して設定される）を走行するまでや、車両１が交差点を通過した時点から、レーンマーク検出率Ｒtが信頼性閾値Ｒthよりも高くなるまでを設定してもよい。
なお、本実施の形態においては、車両１が交差点を通過したことを、レーンマークの検出の有無と、車速センサ２０等の各種センサによる検出値に基づいて検知したが、車両１がＧＰＳ（Global Positioning System）を備えているときには、ＧＰＳと地図データにより、車両１が交差点を通過したことを検知するようにしてもよい。
１…車両、２…カメラ、１０…車線認識装置、１１…レーンマーク検出手段、１２…レーンマーク検出率算出手段、１３…レーンマーク位置認識手段、１４…リングバッファ、１５…走行状況検知手段、３０…ＥＣＵ、２０…車速センサ、２１…ヨーレートセンサ、２２…舵角センサ、２３…トルクセンサ
Claims (12)
- 車両に搭載されたカメラにより撮像される車両周囲の道路の画像から、道路の車線を区分するレーンマークを検出する処理を、所定の制御周期毎に実行するレーンマーク検出手段と、
前記各制御周期におけるレーンマークの検出の有無を示す検出有無データを、順次追加して保持するデータ保持手段と、
前記データ保持手段に保持された最新のものから所定個数分前までの前記検出有無データから、レーンマークの平均的な検出率であるレーンマーク検出率を算出するレーンマーク検出率算出手段と、
前記レーンマーク検出率が所定の信頼性閾値よりも高いときに、前記レーンマーク検出手段によるレーンマークの検出結果に基づいて、前記車両とレーンマークとの相対位置を認識するレーンマーク位置認識手段とを備えた車線認識装置であって、
前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したことを検知する走行状況検知手段を備え、
前記レーンマーク位置認識手段は、前記走行状況検知手段により、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したことが検知されたときは、該通過が検知された時点から所定条件が成立するまでの間は、前記レーンマーク検出率が前記信頼性閾値以下であっても、前記車両とレーンマークとの相対位置を認識し、該通過が検知された時点から前記所定条件が成立するまでの間以外においては、前記レーンマーク検出率が前記信頼性閾値以下であるときに、前記車両とレーンマークとの相対位置の認識を停止することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項１記載の車線認識装置において、
前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間における前記車両の軌跡を算出し、
前記軌跡の道路幅方向の変化量が、所定の幅方向変化量閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項２記載の車線認識装置において、
前記走行状況検知手段は、前記軌跡の道路幅方向の変化量が前記幅方向変化量閾値以下であり、且つ、前記第１の時点の直前に前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅と、前記第２の時点で前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅との差が、所定の道路幅変化閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項２記載の車線認識装置において、
前記車両の走行速度を検出する車速センサを備え、
前記走行状況検知手段は、前記軌跡の道路幅方向の変化量が前記幅方向変化量閾値以下であり、且つ、交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所の通過距離の想定値と、前記車速センサにより検出された前記車両の走行速度とを用いて算出された交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所の予想通過時間よりも、前記第１の時点から前記第２の時点までの経過時間が短いときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項１記載の車線認識装置において、
前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間の前記車両の軌跡を算出し、
前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記軌跡の向きの変化量が、所定の進行方向閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項５記載の車線認識装置において、
前記走行状況検知手段は、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記軌跡の向きの変化量が前記進行方向閾値以下であり、且つ、前記第１の時点の直前に前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅と、前記第２の時点で前記レーンマーク検出手段により検出された道路の左右のレーンマーク間の幅との差が、所定の道路幅変化閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項５記載の車線認識装置において、
前記車両の走行速度を検出する車速センサを備え、
前記走行状況検知手段は、前記第１の時点から前記第２の時点までの間における前記軌跡の向きの変化量が前記進行方向閾値以下であり、且つ、交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所の通過距離の想定値と、前記車速センサにより検出された前記車両の走行速度とを用いて算出された交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所の予想通過時間よりも、前記第１の時点から前記第２の時点までの経過時間が短いときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項２から請求項７のうちいずれか１項記載の車線認識装置において、
前記車両の走行速度を検出する車速センサと、
前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサとを備え、
前記走行状況検知手段は、前記車速センサにより検出される前記車両の走行速度と、前記ヨーレートセンサにより検出される前記車両のヨーレートとを用いて、前記第１の時点から前記第２の時点までの間の前記車両の軌跡を算出することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項１記載の車線認識装置において、
前記車両のステアリングに加えられるトルクを検出するトルクセンサを備え、
前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間に、前記トルクセンサにより検出されたトルクの最大値が、所定のトルク閾値以下であるとき、又は前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記トルクセンサにより検出されたトルクの変化量が、所定のトルク変化量閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項１記載の車線認識装置において、
前記車両のステアリング舵角を検出する舵角センサを備え、
前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間に、前記舵角センサにより検出された前記車両のステアリング舵角の最大値が、所定の舵角閾値以下であるとき、又は前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記舵角センサにより検出された前記車両のステアリング舵角の変化量が、所定の舵角変化量閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項１記載の車線認識装置において、
前記車両は少なくとも一対の左右の車輪を有し、
前記左右の車輪の回転速度差を検出する回転速度差検出手段を備え、
前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点から、次にレーンマーク検出状態に復帰した第２の時点までの間に、前記回転速度差検出手段により検出された前記左右の車輪の回転速度差の最大値が、所定の回転速度差閾値以下であるとき、又は前記第１の時点から前記第２の時点までの間に前記回転速度差検出手段により検出された前記左右の車輪の回転速度差の変化量が、所定の車輪速度差変化量閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。 - 請求項１記載の車線認識装置において、
前記走行状況検知手段は、前記レーンマーク検出手段により道路の左右のレーンマークが検出されたレーンマーク検出状態から、前記レーンマーク検出手段により左右のレーンマークのうちの少なくとも一方が検出されていないレーンマーク不検出状態に切替わったときに、
該レーンマーク検出状態からレーンマーク不検出状態に切替わった第１の時点の直前における前記レーンマーク検出手段によるレーンマークの検出結果に基づいて、前記レーンマーク位置認識手段により検出された前記車両とレーンマークとの相対位置と、次にレーンマーク検出状態に切替わった第２の時点における前記レーンマーク検出手段によるレーンマークの検出結果に基づいて、前記レーンマーク位置認識手段により検出された前記車両とレーンマークとの相対位置との差が、所定の相対位置差閾値以下であるときに、前記車両が交差点又は道路の分岐若しくは合流箇所を通過したと検知することを特徴とする車線認識装置。
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