JP4738360B2 - レーン判定装置及びレーン判定方法、並びにそれを用いたナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
地図データベース22は、所定の領域毎に分けられた複数の地図情報Mと、この地図情報Mに関連付けられた道路情報Hとが格納されたデータベースである。図2は、地図データベース22に格納されている地図情報M及び道路情報Hの構成の例を示す説明図である。この図に示すように、地図データベース22には、道路ネットワークレイヤm1、道路形状レイヤm2、道路情報レイヤm3が格納されている。本実施形態においては、これらの各レイヤm1〜m3に格納された情報により地図情報Mが構成され、その中の道路情報レイヤm3に格納された情報により道路情報Hが構成されている。
画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像した自車位置周辺の画像情報G(図3参照)を取得する画像情報取得手段として機能する。ここで、撮像装置21は、撮像素子を備えたカメラ等であって、少なくとも自車両の周辺の道路の路面を撮像可能な位置に設けられている。このような撮像装置21としては、例えばバックカメラ等を用いると好適である。そして、画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像したアナログの撮像情報を所定の時間間隔で取り込み、デジタル信号の画像情報Gに変換して取得する。この際の画像情報Gの取り込みの時間間隔は、例えば、10〜50ms程度とすることができる。これにより、画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像した複数フレームの画像情報Gを連続的に取得することができる。ここで取得された画像情報Gは、画像認識部5へ出力される。
自車位置情報取得部6は、自車位置すなわち自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段として機能する。ここでは、自車位置情報取得部6は、GPS受信機23、方位センサ24、及び距離センサ25と接続されている。ここで、GPS受信機23は、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号を受信する装置である。このGPS信号は、通常1秒おきに受信され、自車位置情報取得部6へ出力される。自車位置情報取得部6では、GPS受信機23で受信されたGPS衛星からの信号を解析し、自車両の現在位置(緯度及び経度)、進行方位、移動速度等の情報を取得することができる。方位センサ24は、自車両の進行方位又はその進行方位の変化を検出するセンサである。この方位センサ24は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ハンドルの回転部に取り付けた光学的な回転センサや回転型の抵抗ボリューム、車輪部に取り付ける角度センサ等により構成される。そして、方位センサ24は、その検出結果を自車位置情報取得部6へ出力する。距離センサ25は、自車両の車速や移動距離を検出するセンサである。この距離センサ25は、例えば、車両のドライブシャフトやホイール等が一定量回転する毎にパルス信号を出力する車速パルスセンサ、自車両の加速度を検知するヨー・Gセンサ及び検知された加速度を積分する回路等により構成される。そして、距離センサ25は、その検出結果としての車速及び移動距離の情報を自車位置情報取得部6へ出力する。
データ抽出部7は、自車位置情報取得部6で取得された自車位置情報等に基づいて、地図データベース22から必要な地図情報Mや地物情報Fを含む道路情報Hを抽出する。すなわち、データ抽出部7は、画像認識部5による画像認識処理の対象となる地物の地物情報Fを含む道路情報Hを抽出し、画像認識部5へ出力する。また、データ抽出部7は、自車位置情報取得部6によるマップマッチングに用いる自車位置周辺の地図情報Mを抽出し、自車位置情報取得部6へ出力する。更に、データ抽出部7は、レーン判定部8による自車レーンの判定に用いる自車位置周辺の道路情報Hを抽出し、レーン判定部8へ出力する。また、データ抽出部7は、ナビゲーション用演算部9によるナビゲーション処理に用いるために、ナビゲーション用演算部9から要求があった領域の地図情報Mを地図データベース22から抽出し、ナビゲーション用演算部9へ出力する。ここで、データ抽出部7により抽出されてレーン判定部8に出力される自車位置周辺の道路情報Hには、自車両が走行中の道路R0に対して、交差点Cを挟んで道なり方向に存在する直進道路R1(図5参照)のレーン数及びレーン幅の情報、並びに交差点Cを有して交差する交差道路R2(図9参照)のレーン数及びレーン幅の情報も含まれる。したがって、本実施形態においては、このデータ抽出部7が本発明における道路情報取得手段として機能する。
画像認識部5は、画像情報取得部4で取得された画像情報G(図3参照)に対する画像認識処理を行う画像認識手段として機能する。本実施形態においては、画像認識部5は、データ抽出部7で抽出された地物情報Fを用いて、主に道路の路面に設けられた区画線等の道路標示の地物についての画像認識処理を行う。具体的には、画像認識部5は、取得された画像情報Gに対して二値化処理やエッジ検出処理等を行い、当該画像情報Gに含まれている地物(道路標示)の輪郭情報を抽出する。その後、画像認識部5は、データ抽出部7で抽出された地物情報Fに含まれる地物の形態情報に基づいて、当該形態情報が示す形態と一致する輪郭情報を有する地物を抽出する。そして、当該形態情報と一致する輪郭情報を有する地物を抽出した場合には、自車両と当該地物との位置関係を演算し、当該地物の地物種別及び自車両との位置関係の情報を、画像認識結果としてレーン判定部8に出力する。自車両と画像情報G中の地物との位置関係は、当該地物の画像情報G中の位置と、自車両30への撮像装置21の取付位置、取付角度、及び画角等に基づいて予め演算された自車位置と画像情報G中の各位置との関係を示す情報とに基づいて演算することができる。
レーン判定部8は、画像認識部5による画像認識結果、自車位置情報取得部6により取得される自車位置情報、及びデータ抽出部7により取得される道路情報Hに基づいて、自車両が走行中の道路のレーンである自車レーンの判定を行う。そのため、本実施形態においては、レーン判定部8は、第一レーン判定部10、進入方位検出部11、移動量検出部13、及び第二レーン判定部14を備えている。なお、レーン判定部8は、自車レーンの判定が必要な場合、すなわち自車両が走行中の道路が進行方向(片側)に複数レーンを有している場合にのみ自車レーンを判定する演算処理を行う。そして、レーン判定部8は、判定結果としての自車レーン情報を自車位置情報取得部6へ出力する。これにより、ナビゲーション装置1は自車レーン情報を取得することができ、ナビゲーション用演算部9等において、自車レーン情報を参照した進路案内や経路探索等のナビゲーション動作を行うことができる。以下、このレーン判定部8が備える各処理部10〜13における処理について、図3〜13を用いて詳細に説明する。
第一レーン判定部10は、交差点C(図5参照)内及び交差点Cの通過直後以外の領域において自車レーンの判定を行う。本実施形態においては、第一レーン判定部10は、画像認識部5による地物の画像認識結果と、データ抽出部7により取得される道路情報Hに含まれる自車両の周辺の地物の地物情報Fとに基づく自車レーンの判定である第一レーン判定処理を行う。具体的には、例えば、第一レーン判定部10は、画像認識部5による画像認識結果に示される自車両の周辺の区画線の種別(実線、破線、二重線等の線種)及び各区画線と自車両との位置関係と、自車位置周辺の道路情報Hに含まれる区画線の地物情報Fとに基づいて、自車両が進行中のレーンを特定する。例えば、撮像装置21としてのバックカメラにより、図3に示すような画像情報Gが取得された場合において、図4に示すような自車両周辺の道路情報Hが取得された場合には、自車両が存在するレーンは、3車線の中の中央車線であると特定することができる。すなわち、図3に示す画像情報Gに示される画像中では、自車両の位置である画像の幅方向中央に対して両側に破線の区画線があり、更にその両外側にそれぞれ実線の区画線がある。一方、図4に示す道路情報Hによれば、自車両が走行している道路は3車線であり、道路の幅方向両側には実線の区画線の地物情報Fが存在し、道路の幅方向中央側には各車線を区切る2本の破線の区画線の地物情報Fが存在していることがわかる。したがって、第一レーン判定部10は、これらの情報を対比することにより、自車両が存在するレーンが3車線の中の中央車線であると特定することができる。また、第一レーン判定部10は、画像認識部5による画像認識結果に示される区画線の位置情報に基づいて、自車両が区画線を跨いだか否かにより車線変更の有無を判定し、その判定結果に基づく自車レーンの判定処理も行う。本実施形態においては、この第一レーン判定部10が第一レーン判定手段として機能する。
進入方位検出部11は、自車両の交差点Cへの進入方位Iを検出する進入方位検出手段として機能する。また、本実施形態においては、進入方位検出部11は、交差点Cへの自車両の進入を検出する進入検出手段としても機能する。例えば図5に示すように、進入方位検出部11は、自車両が走行中の道路R0と交差点Cとの境界付近に存在する交差点境界地物fcについての画像認識結果と、道路情報Hに含まれる当該交差点境界地物fcの情報とに基づいて、進入方位Iを検出する処理を行う。また、進入方位検出部11は、このような交差点境界地物fcの画像認識がされた際に、自車両が交差点Cに進入したことを検出する。ここで、交差点境界地物fcとなる地物としては、例えば、停止線や横断歩道等が含まれる。なお、図5は、交差点境界地物fcが停止線である場合の例を示している。進入方位Iの検出に際して、進入方位検出部11は、具体的には、画像認識部5による画像認識結果に示される交差点境界地物fcと自車両との位置関係に基づいて、交差点境界地物fcの配置方向(例えば、停止線の長辺の絶対方位等)を基準とする自車両の進行方位を演算する。ここで、交差点境界地物fcの実際の配置方向の情報は、道路情報Hに含まれる当該交差点境界地物fcの地物情報Fから取得することができる。そして、進入方位検出部11は、このように検出された自車両の進行方向を交差点Cへの進入方位Iとして検出する。本実施形態においては、進入方位検出部11は、進入方位Iを絶対方位として検出する。例えば、進入方位検出部11は、真北を0°とした360°までの角度で表す値として進入方位Iを検出する。
進路変更判定部12は、交差点Cにおける自車両の進路変更の有無を判定する進路変更判定手段として機能する。本実施形態においては、進路変更判定部12は、自車レーンの進行方向の指定、図示しない方向指示器の動作状況、ナビゲーション装置1により案内中の案内経路等に基づいて、自車両の進路変更の有無、すなわち自車両が交差点Cにおいて道なりに直進するか、進路変更(右折又は左折)するかを総合的に判定する。ここで、自車レーンの進行方向の指定の情報は、第一レーン判定部10により判定された自車レーンと、道路情報Hに含まれる自車両が走行中の道路R0の各レーンの進行方向の指定(右折専用、左折専用、直進専用等)に関する情報とに基づいて取得することができる。そして、進路変更判定部12は、交差点Cへの進入前の自車レーンの進行方向の指定が右折専用又は左折専用である場合には進路変更が有る可能性が高いと判定し、それ以外の場合には進路変更が無い可能性が高いと判定する。また、進路変更判定部12は、方向指示器が動作状態のまま交差点Cに進入した場合には進路変更が有る可能性が高いと判定し、それ以外の場合には進路変更が無い可能性が高いと判定する。また、進路変更判定部12は、案内中の案内経路が当該交差点Cにおいて進路変更する経路となっている場合には進路変更が有る可能性が高いと判定し、それ以外の場合には進路変更が無い可能性が高いと判定する。そして、後述するように、この進路変更判定部12により、自車両の進路変更が無いと判定された場合には、移動量検出部13及び第二レーン判定部14は、直進用の処理を行い、自車両の進路変更が有ると判定された場合には、移動量検出部13及び第二レーン判定部14は、進路変更用の処理を行う。
移動量検出部13は、交差点内Cにおける進入方位Iに直交する方向又は平行な方向の自車両の移動量Dを検出する移動量検出手段として機能する。本実施形態においては、移動量検出部13は、進路変更判定部12により自車両の進路変更が無いと判定された場合には、交差点内Cにおける進入方位Iに直交する方向の自車両の移動量Dを検出する直進用移動量検出処理を行う。具体的には、直進用移動量検出処理を行う場合、例えば図5及び図7に示すように、移動量検出部13は、進入方位検出部11により検出された進入方位Iに直交する基準軸Xを設定し、当該基準軸X方向の自車両の移動量Dのみを推測航法により検出する。すなわち、移動量検出部13は、推測航法で得られる情報の中から基準軸X方向の情報のみを用いて、進入方位Iに直交する基準軸X方向の移動量Dを検出する。ここで、推測航法は、方位センサ24及び距離センサ25による検出結果に基づいて、自車両が移動した軌跡を検出する公知の航法である。本実施形態においては、この推測航法に係る演算処理は、自車位置情報取得部6により行われる。
第二レーン判定部14は、自車両が交差点Cを通過したときに、直進道路R1(図5参照)又は交差道路R2(図9参照)における自車レーンを判定する第二レーン判定手段として機能する。本実施形態においては、第二レーン判定部14は、進路変更判定部12により自車両の進路変更が無いと判定された場合には、自車両が交差点Cを通過したときに、直進道路R1における自車レーンを判定する直進用第二レーン判定処理を行う。一方、第二レーン判定部14は、進路変更判定部12により自車両の進路変更(右折又は左折)が有ると判定された場合には、自車両が交差点Cを通過したときに、交差道路R2における自車レーンを判定する進路変更用第二レーン判定処理を行う。そして、第二レーン判定部14は、自車レーンの判定結果の情報を、ナビゲーション用演算部9へ出力する。以下に、第二レーン判定部14による第二レーン判定処理を、直進用第二レーン判定処理と進路変更用第二レーン判定処理とに分けて詳細に説明する。
まず、直進用第二レーン判定処理について説明する。第二レーン判定部14は、直進用第二レーン判定処理を、第一レーン判定部10により判定された交差点Cへの進入前の自車レーンと、データ抽出部7により抽出された自車位置周辺の道路情報Hと、移動量検出部13による直進用移動量検出処理により検出された進入方位Iに直交する基準軸X方向の自車両の移動量Dと、に基づいて行う。本実施形態においては、例えば図5に示すように、第二レーン判定部14は、第一レーン判定部10により判定された交差点Cへの進入前の自車レーン(図5の例では第二レーンL2)と、進入方位Iと、道路情報Hとに基づいて、基準軸X方向の移動量Dに関して直進道路R1の各レーンL1、L2、L3に対応するレーン範囲A1、A2、A3を設定し、基準軸X方向の移動量Dが、どのレーン範囲に含まれるかに応じて、直進道路R1における自車レーンを判定する。
次に、進路変更用第二レーン判定処理について説明する。第二レーン判定部14は、進路変更用第二レーン判定処理を、データ抽出部7により抽出された自車位置周辺の道路情報Hと、移動量検出部13による進路変更用移動量検出処理により検出された進入方位Iに平行な基準軸Y方向の自車両の移動量Dと、に基づいて行う。本実施形態においては、例えば図9に示すように、第二レーン判定部14は、進入方位Iと、道路情報Hとに基づいて、基準軸Y方向の移動量Dに関して交差道路R2の各レーンL1、L2、L3に対応するレーン範囲A1、A2、A3を設定し、基準軸Y方向の移動量Dが、どのレーン範囲に含まれるかに応じて、交差道路R2における自車レーンを判定する。
ナビゲーション用演算部9は、自車位置表示、出発地から目的地までの経路探索、目的地までの進路案内、目的地検索等のナビゲーション機能を実行するためにアプリケーションプログラム15に従って動作する演算処理手段である。例えば、ナビゲーション用演算部9は、アプリケーションプログラム15に従い、データ抽出部7により地図データベース22から自車両周辺の地図情報Mを取得して表示装置26に地図の画像を表示するとともに、当該地図の画像上に、自車位置情報に基づいて自車位置マークを重ね合わせて表示する処理を行う。また、ナビゲーション用演算部9は、アプリケーションプログラム15に従い、公知の方法により計算された出発地から目的地までの経路と自車位置情報とに基づいて、表示装置26及び音声出力装置27の一方又は双方を用いて進路案内を行う。また、この際、アプリケーションプログラム15は、レーン判定部8により判定された自車レーンの情報を参照し、自車位置表示、経路探索、及び進路案内等のナビゲーション動作を行う。具体的には、例えば、表示装置26に判定された自車レーンを表示し、自車レーンに応じて無理な車線変更が必要になる進路案内を中止する等の動作を行う。本実施形態においては、ナビゲーション用演算部9、表示装置26及び音声出力装置27が、本発明における案内情報出力手段28として機能する。なお、図示は省略するが、ナビゲーション用演算部9は、この他にも、リモートコントローラや表示装置26と一体的に設けられたタッチパネルなどのユーザインタフェース等、ナビゲーション装置として必要な公知の各種構成に接続されている。
次に、本実施形態に係るレーン判定装置2を含むナビゲーション装置1において実行される、レーン判定方法について説明する。図14は、本実施形態に係るレーン判定方法の全体処理順序を示すフローチャートであり、図15は、本実施形態に係る第二レーン判定処理の詳細な処理順序を示すフローチャートである。
(1)上記の実施形態では、第二レーン判定部14は、直進用第二レーン判定処理において、基準軸X方向の移動量Dに関して直進道路R1の各レーンL1、L2、L3に対応するレーン範囲A1、A2、A3を設定するに際し、各レーン範囲A1、A2、A3が互いに隙間無く接するように設定する場合の例について説明した。しかし、第二レーン判定部14によるレーン範囲A1、A2、A3の設定方法はこれに限定されない。例えば、図16及び図17に示すように、各レーン範囲A1、A2、A3が、互いに隣接するレーン範囲A1、A2、A3との間に境界領域T1、T2を設定することも本発明の好適な実施形態の一つである。ここでは、各レーンL1、L2、L3間のレーン境界線(各レーンL1、L2、L3を区切る区画線の中心線)からレーン幅方向両側に等間隔ずつ離れた位置に各レーン範囲A1、A2、A3の境界を設定し、各レーン範囲A1、A2、A3の隙間の領域をそれぞれ境界領域T1、T2としている。そして、第二レーン判定部14は、基準点O´からの基準軸X方向の移動量D(退出点P)が、境界領域T1、T2内に含まれる場合には、当該境界領域T1、T2の両側に隣接する2つのレーン範囲A1及びA2、又はA2及びA3のそれぞれに対応する2つのレーンL1及びL2、又はL2及びL3の双方に自車レーンの可能性があると判定する。例えば、図16及び図17に示すように、基準点O´からの基準軸X方向の移動量Dが、境界領域T1内に含まれる場合には、第一レーン範囲A1に対応する第一レーンL1及び第二レーン範囲A2に対応する第二レーンL2の双方に自車レーンの可能性があると判定する。この場合、第二レーン判定部14は、例えば、自車レーンの判定結果の情報として、第一レーンL1の可能性が50%であり、第二レーンL2の可能性が50%である旨の情報を、ナビゲーション用演算部9へ出力すると好適である。
2:レーン判定装置
4:画像情報取得部(画像情報取得手段)
5:画像認識部(画像認識手段)
6:自車位置情報取得部(自車位置情報取得手段)
7:データ抽出部(道路情報取得手段)
8:レーン判定部
10:第一レーン判定部(第一レーン判定手段)
11:進入方位検出部(進入方位検出手段)
12:進路変更判定部(進路変更判定手段)
13:移動量検出部(移動量検出手段)
14:第二レーン判定部(第二レーン判定手段)
15:アプリケーションプログラム
22:地図データベース
28:案内情報出力手段
H:道路情報
M:地図情報
F:地物情報
G:画像情報
I:進入方位
D:移動量
fc:交差点境界地物
X:進入方位に直交する基準軸
Y:進入方位に平行な基準軸
O:進入点
P:退出点
O´:基準点
C:交差点
R0:自車両が走行中の道路
R1:直進道路
R2:交差道路
L1〜L3:レーン
A1〜A3:レーン範囲
Claims (11)
- 自車両が走行中の道路のレーンである自車レーンを判定する第一レーン判定手段と、
自車両が走行中の道路に対して交差点を有して交差する交差道路のレーン数及びレーン幅の情報を含む道路情報を取得する道路情報取得手段と、
自車両の前記交差点への進入方位を検出する進入方位検出手段と、
前記交差点内における前記進入方位に平行な方向の自車両の移動量を検出する移動量検出手段と、
自車両が前記交差点を通過したときに、前記道路情報と、前記移動量とに基づいて、前記交差道路における自車レーンを判定する第二レーン判定手段と、
を備えるレーン判定装置。 - 前記第二レーン判定手段は、前記道路情報に基づいて、自車両の前記交差点への進入点から最も近い前記交差道路のレーンまでの前記移動量に相当する基準移動量に対して、前記移動量の前記基準移動量を超えた部分と前記道路情報に含まれるレーン幅とを比較して、前記交差点内で自車両が移動したレーン数を判定する請求項1に記載のレーン判定装置。
- 前記第二レーン判定手段は、前記進入方位と前記道路情報とに基づいて、前記移動量に関して前記交差道路の各レーンに対応するレーン範囲を設定し、前記移動量がどのレーン範囲に含まれるかに応じて、前記交差道路における自車レーンを判定する請求項1に記載のレーン判定装置。
- 自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段を更に備え、
前記道路情報取得手段は、前記自車位置情報に基づいて、自車両の周辺の前記道路情報を所定の地図データベースから取得する請求項1から3のいずれか一項に記載のレーン判定装置。 - 自車両の周辺の画像情報を取得する画像情報取得手段と、前記画像情報に含まれる地物の画像認識処理を行う画像認識手段と、を更に備え、
前記第一レーン判定手段は、前記画像認識手段による画像認識結果と前記道路情報に含まれる自車両の周辺の地物の情報とに基づいて前記自車レーンを判定する請求項1から4のいずれか一項に記載のレーン判定装置。 - 前記進入方位検出手段は、自車両が走行中の道路と前記交差点との境界付近に存在する交差点境界地物についての前記画像認識結果と、前記道路情報に含まれる当該交差点境界地物の情報とに基づいて、前記進入方位を検出する請求項5に記載のレーン判定装置。
- 前記移動量検出手段は、前記進入方位に平行な基準軸を設定し、当該基準軸方向の自車両の移動量を推測航法により検出する請求項1から6のいずれか一項に記載のレーン判定装置。
- 前記交差点における自車両の進路変更の有無を判定する進路変更判定手段を更に備え、
前記進路変更判定手段により自車両の進路変更が有ると判定された場合に、前記第二レーン判定手段による前記交差道路における自車レーンの判定を行う請求項1から7のいずれか一項に記載のレーン判定装置。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載のレーン判定装置と、前記道路情報を含む地図情報が格納された地図データベースと、前記地図情報及び前記レーン判定装置により判定された自車レーンの情報を参照して動作するアプリケーションプログラムと、前記アプリケーションプログラムに従って動作して案内情報を出力する案内情報出力手段と、を備えるナビゲーション装置。
- 自車両が走行中の道路のレーンである自車レーンを判定する第一レーン判定ステップと、
自車両が走行中の道路に対して交差点を有して交差する交差道路のレーン数及びレーン幅の情報を含む道路情報を取得する道路情報取得ステップと、
自車両の前記交差点への進入方位を検出する進入方位検出ステップと、
前記交差点内における前記進入方位に平行な方向の自車両の移動量を検出する移動量検出ステップと、
自車両が前記交差点を通過したときに、前記道路情報と、前記移動量とに基づいて、前記交差道路における自車レーンを判定する第二レーン判定ステップと、
を備えるレーン判定方法。 - 前記第二レーン判定ステップが、
前記進入方位と前記道路情報とに基づいて、前記移動量に関して前記交差道路の各レーンに対応するレーン範囲を設定するステップと、
前記移動量がどのレーン範囲に含まれるかに応じて、前記交差道路における自車レーンを判定するステップと、
を備える請求項10に記載のレーン判定方法。
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