JP5154286B2

JP5154286B2 - 運行支援装置

Info

Publication number: JP5154286B2
Application number: JP2008099246A
Authority: JP
Inventors: 徹鈴木
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-04-07
Also published as: JP2009251944A

Description

本発明は、運行支援装置に係り、道路の走行車線を区分する車線境界線を認識して車両がどの車線を走行しているかを判別する運行支援装置に関する。

車両の運転支援や安全技術のひとつとして、走行車線を認識し、その認識に応じて蛇行運転の発生を検知してドライバに注意を促したり、また、車線維持を支援したりする技術が導入されている。

そのような技術において適用される技術に、車線境界線として路面に設けられている白線を認識して自動車等の車両が走行する車線を認識する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この技術では、認識した白線の種類（実線又は破線）によって車両が走行する車線が走行車線であるか追い越し車線レーンであるかを認識できる。また、認識した白線を基に、蛇行運転などの危険運転を判定する技術もある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１４５９５号公報特開２０００−２７６６９７号公報

ところで、例えば、トラックなどの貨物車両により運送業を営む事業者（運行管理者）は、適正な安全運行管理が求められ、車両に運行記録装置（又は走行記録装置）を搭載し、走行記録に基づき安全運行管理や輸送品質向上、省燃費の指導等を行っている。しかし、現在の運行記録装置に記録される内容には限りがあり、運行記録装置に記録されない項目についても上記の安全運行管理等を行いたいという要望があった。具体的には例えば、トラックなどにおいて適正な速度を維持しつつも、頻繁に追い越し車線を走行する場合、その走行状況は運行記録装置の記録に現れないが、実際問題として、ドライバに注意を促す必要があった。特に、重被牽引車を牽引するトラックなどの牽引自動車は、通行区分として原則一番左側車線に定められている。しかし、運行管理者側は、実際に走行している車線についてまでは把握できなかった。また、運行記録装置に映像を記録することで走行車線の把握は可能であるが、記憶容量の観点や実際の再生確認作業が長時間になる等の課題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決して、車両がどの車線を走行しているかを認識して認識結果を走行状態とともに記録する技術を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、運行支援装置に関する。この装置は、ＧＰＳのデータを基に、車両が走行している高速道路における位置を特定する走行位置特定手段と、走行中の車両前方の画像を取得し、前記画像を基に車線の境界線を判別する境界線判別手段と、前記車線の境界線の判別の結果を基に、前記車両が走行している車線の種類を判定する車線判定手段と、前記車両の走行状態を取得し、当該走行状態と前記車線の種類と前記高速道路の位置とを関連づけて運行データとして記録する運行記録手段と、を備え、前記車線判定手段は、前記車両が走行している車線の種類が第１の走行車線の場合に、前記車線の種類の前記運行記録手段への通知を行わない。
また、前記境界線判別手段は、前記車両の速度が所定以下のときに、前記境界線の判別を行わなくてもよい。
また、前記境界線判別手段は、渋滞または車線規制が発生していると判断できる場合に、前記境界線の判別を行わなくてもよい。
前記運行記録手段は、前記車両が走行している車線の種類が前記第１の走行車線でない場合に、前記走行中の車両前方の画像も併せて記録してもよい。

本発明によれば、車両がどの車線を走行しているかを認識して認識結果を走行状態とともに記録する技術を提供することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の概要は、まず、高速道路において、車両がどの車線を走行しているか判定し、車両が搭載している運行記録機器にその判定内容と一般的に記録されている速度やアクセル操作、時刻等とともに記録する。また、その記録の時に、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置から取得した位置情報があわせて記録される。

図１は、本実施形態に係る運行支援装置１０の概略構成を示す機能ブロック図である。この運行支援装置１０は、車両に搭載されて、車両の走行状態を記録するとともに、その記録の際に、走行している車線の種類、例えば「走行車線」や「追い越し車線」等をあわせて記録する。

図示のように、運行支援装置１０は、車線認識用カメラ４０と、白線画像認識システム２０と、運行記録機器５０を備えている。

車線認識用カメラ４０は、車両の前方を撮影するように設置されており、撮影した映像を白線画像認識システム２０に出力する。

白線画像認識システム２０は、認識システム制御部２２と画像認識処理部２４を備えている。認識システム制御部２２は、白線画像認識システム２０を統括的に制御するとともに白線画像認識システム２０に接続されるＧＰＳ装置４２やＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）車載器４４、運行記録機器５０との通信を制御する。認識システム制御部２２や画像認識処理部２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、メモリ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現され、ここではそれらの連携によって実現される構成を描いている。機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者に理解されるところである。また、後述の運行記録機器５０についても同様である。

また、認識システム制御部２２は、車線認識用カメラ４０の撮影した車両前方の映像を取得して、その映像を基に、道路の境界線を認識し、走行している車線の種類を判定する。道路の境界線とは、例えば、路側帯側に実線の白線で設けられている車道外側線、車線間に破線の白線で設けられている車線境界線、及び中央分離帯側に実線の白線で設けられている車道中央線などである。車線の認識技術については後述する。なお、車線の認識処理において車速等の車両の情報が必要な場合には、直接車両側からそれら情報を取得してもよいし、後述の運行記録機器５０が備える車両情報取得部６０から取得してもよい。

運行記録機器５０は、主制御部５１と、Ｉ／Ｆ部５２と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）５３と、メモリ５４と、ＲＯＭ５５と、時計５６と、カード挿入部５７と、記録カメラ５９と、車両情報取得部６０とを備える。なお、記録カメラ５９の代わりに、車線認識用カメラ４０がその機能を代替する構成としてもよい。

主制御部５１はＣＰＵ等の演算装置で構成され、ＲＯＭ５５に保存されているプログラムや記録されているデータや、Ｉ／Ｆ部５２から取得したデータ及び制御信号などを基に、運行記録機器５０の各機能を実現するための処理を行う。Ｉ／Ｆ部５２から取得したデータは、メモリ５４に一時的又は所定期間だけ記録される。

車両情報取得部６０は、車両の走行状態やドライバの車両に対する操作等を取得する。より具体的には、車両情報取得部６０は、速度センサ６１と、回転数センサ６２と、加速度センサ６３と、ブレーキ操作取得部６４と、ウィンカー操作部６５とを備える。

速度センサ６１は、車両が出力する車速パルスを取得して、車両の速度を算出する。回転数センサ６２は、車両のエンジンの回転数（回転速度）の信号を車両から取得する。加速度センサ６３は、車両に作用した衝撃等を重力加速度（Ｇ値）として検出する。ブレーキ操作取得部６４はドライバのブレーキ操作を車両から取得し、また、ウィンカー操作部６５は、ドライバの方向指示灯の操作を車両から取得する。なお、ここでは例示していないが、ライトの点灯状態や、ワイパー操作などが取得されてもよい。

カード挿入部５７は、車両又はドライバの認証情報が記録されていたり、車両情報取得部６０の各構成要素が検知した各センサの値やドライバの操作を記録するためのカード５８を挿入する。

時計５６は、タイマ機能や時刻特定機能を備えており、後述するように、この運行記録機器５０が走行状態を記録するときの時刻を特定する。ＨＭＩ５３は、スピーカや、ＬＥＤやＬＣＤ等の出力装置である。Ｉ／Ｆ部５２は、白線画像認識システム２０やＥＴＣ車載器４４に接続されて、双方向の通信を行う。つまり、主制御部５１により実行されているアプリケーションにより、Ｉ／Ｆ部５２を介して白線画像認識システム２０やＧＰＳ装置４２と通信する。

つづいて、車線の認識手法について説明する。この認識手法は、背景技術で例示した特許文献１や特許文献２に開示の技術を用いる。したがって、ここでは概略のみを簡単に説明する。図２は、車線認識に使用される模式的な画像例、図２（ａ）は車両が左側の走行車線を走行している画像例を示した図であり、図２（ｂ）は、画像認識により車線を特定した状態の図である。図２（ａ）に示すように、図中央から右側に向かって、第１の走行車線８０、第２の走行車線８２、追い越し車線８４の３車線が含まれている。そして、車線を区分する境界線として、第１の走行車線８０の左側（路肩側）の車道外側線９１と、第１の走行車線８０と第２の走行車線８２の境界となる第１の車線境界線９２と、第２の走行車線８２と追い越し車線８４の境界となる第２の車線境界線９３と、さらに、追い越し車線８４の右側の車道中央線９４とが含まれて表示されている。そして、車道外側線９１と車道中央線９４は実線、第１及び第２の車線境界線９２、９３は破線となっている。

これらの図を基に、白線認識工程について説明する。一般に、高速道路を走行している際に撮像される画像では、白線部分には、（１）路面と比較して輝度が高い、（２）自車両近傍では白線は直線に近似できる、（３）白線の検出位置には連続性がある、という特徴がある。そこでまず、画像認識処理部２４は、車線認識用カメラ４０が撮影した画像中の白線と路面との境界、つまり白線のエッジ点の検出を行う。一般には、輝度の分布について、微分処理を行うことで、微分した値が大きくなる点を白線のエッジ候補とする。そして、画像認識処理部２４は、図２（ｂ）に示すように白線のエッジ候補点を最小自乗法を用いて直線近似し二つの直線９５、９６（太い点線で図示）を白線と認識する。そして、車両の左右両側に認識された白線を延長した二つの線９５、９６を結んだ位置をＦＯＥ（Focus Of Expansion）とする。なお、所定の時間間隔で撮影された連続する２枚の映像を基に、速度ベクトル（またはオプティカルフロー）が算出され、それに基づき画像内にＦＯＥが特定されてもよい。なお、上記の白線のエッジを算出することで、実際に白線となっている領域（エッジに囲まれた領域）も求めることができる。そして、二つの近似直線により挟まれた領域が、車両が走行している車線（走行レーン）となる。

次に、画像認識処理部２４は、白線と認識して直線近似した領域における、上記処理にて実際に白線となっていると認識された領域の実線とした場合の面積に対する比率を算出する。そして算出結果が所定比率以上の場合に、実線と認識し、所定比率未満のときには破線と認識する。

そして、画像認識処理部２４は、図示のように、図示下側中央付近に相当する車両の右側からＦＯＥに延びる直線９５、９６の種類によって、車両がどの車線を走行しているかを判定する。つまり、画像認識処理部２４は、車両が第１の走行車線８０、第２の走行車線８２、追い越し車線８４のどの車線を走行しているかを判定する。具体的には、左右の境界線がともに実線の場合は、車線は片側一車線（図示しない）であると認識され、左が実線で右が破線なら第１の走行車線８０であると判定され、右が実線で左が破線であれば追い越し車線８４であると判定され、左右とも破線であれば第２の走行車線８２と判定される。

そして、画像認識処理部２４により判定された車線の種類は、運行記録機器５０に通知される。なお、画像認識処理部２４は、認識結果が第２の走行車線８２又は追い越し車線８４のときのみ運行記録機器５０に通知するようにしてもよい。運行記録機器５０を車両に搭載する目的のひとつは安全運行管理であり、第１の走行車線８０を走行している場合は、ドライバは法令に遵守し安全運転を行っていると推定できるので処理工程及び記録量を低減できる。

つぎに、上記構成及び車線認識方法による運行支援装置１０の動作について図３のフローチャートを基に説明する。まず、ＥＴＣ車載器４４と高速道路入口のＤＳＲＣ無線機との通信結果がＥＴＣ車載器４４から白線画像認識システム２０の認識システム制御部２２に通知され、その通知により認識システム制御部２２は、車両が高速道路に入ったことを認識する（Ｓ１０）。

つづいて、画像認識処理部２４は、ＧＰＳ装置４２から高速道路における走行位置を検出するともに（Ｓ１２）、進行している車線が上り車線又は下り車線のいずれかを検出する（Ｓ１４）。

さらに、画像認識処理部２４は、車線認識用カメラ４０を制御して車両前方の映像の撮影を開始させ、撮影した映像を取得する（Ｓ１６）。なお、この撮影開始は、車両の速度が所定以上、例えば、６０ｋｍ／ｈ以上となったときに開始してもよい。車両が第２の走行車線８２や追い越し車線８４を走行するときは、一般には、比較的速度が上がったときと想定されるので、比較的速度が高くない場合は、このフローで示す車線認識の処理を行わないようにする。また、処理が行われている場合でも、所定速度以下、例えば、４０ｋｍ／ｈ以下が所定時間、例えば、５分間続いたときに、渋滞や車線規制が発生した特徴とする判断して処理を停止してもよい。

そして、画像認識処理部２４は、撮影した前方の画像を基に白線の候補を検出し（Ｓ１８）、白線認識を行い（Ｓ２０）、さらに、車両が走行している車線の種類を判定する白線認識処理を実行する（Ｓ２２）。

まず、画像認識処理部２４は、左右の境界線が両方とも実線であるか否かを確認し（Ｓ２４）、左右の境界線とも実線であれば（Ｓ２４のＹ）、片側一車線の道路を通行していると判定する（Ｓ２６）。左右両方の境界線ともが実線でない場合（Ｓ２４のＮ）、画像認識処理部２４は、左の境界線が実線か否かを確認し（Ｓ２８）、左の境界線が実線であれば（Ｓ２８のＹ）、走行レーンは第１の走行車線８０（第１通行帯）であると判定する（Ｓ３０）。

左の境界線が実線でない場合（Ｓ２８のＮ）、画像認識処理部２４は右の境界線が実線であるかを確認する（Ｓ３２）。右の境界線が実線であれば（Ｓ３２のＹ）、走行レーンは追い越し車線８４であると判定する（Ｓ３４）。

右の境界線が実線でない場合（Ｓ３２のＮ）、左右両方の境界線が破線であるので、画像認識処理部２４は、走行レーンは第２の走行車線８２であると判定する（Ｓ３６）。

これにより車両が走行している車線の種類が判定され、画像認識処理部２４は、認識システム制御部２２の処理を介して上記の判定結果を運行記録機器５０に通知する（Ｓ３８）。このとき、認識システム制御部２２は、ＧＰＳ装置４２が検知した位置情報を一緒に通知してもよい。

白線画像認識システム２０から車線の種類の通知を受けた運行記録機器５０の主制御部５１は、車両情報取得部６０が検知した車両の走行状態（速度や加速度、ブレーキ操作等）と、車線の種類と、時刻と、位置情報とを関連づけて、カード５８に記憶する（Ｓ４０）。そしてこの記録のときに、主制御部５１は、白線画像認識システム２０から受けた車線の種類が、第１の走行車線８０以外のときに、車線認識用カメラ４０又は記録カメラ５９で撮影した車両前方の映像もあわせて記録してもよい。例えば、工事や作業等により第１の走行車線８０が通行できないために仕方なしに第２の走行車線８２や追い越し車線８４を走行する場合もあるので、そのようなケースの確認のために撮影を行う。そして、Ｓ４０のステップによる記録の処理が終了すると、Ｓ１６のステップに戻り車線の認識の処理が継続する。なお、例えば、車両が高速道路を出たり、上述のように所定の条件（低速走行になったとき）になると、割り込み処理によりこのフローによる処理は終了する。

以上、本実施形態によると、車両が走行している車線の種類を判定でき、判定した車線の種類を、車両の走行状態及び位置情報とともに運行記録機器５０に記録できる。これによって、走行車線の運転状況を時系列的に把握することができる。したがって、車両の運行管理者等は、車両のドライバに対してより適正な安全運転の指導を行える。また、運行記録として追加するデータは、車線の種類を示すもの（例えば、フラグ）だけであるので、データ容量が大幅に増加することがない。したがって、カード５８として一般的な記録メディア（メモリカード）等を利用することができる。また、車両の速度だけでなく、車線の種類に応じて、ドライバに注意を促すことができ、一層の安全運転を促すことができる。また、追い越し車線を走行する比率が高い車両は、燃料消費が増加する傾向があるので、燃料消費効率の改善も行える。また、ＧＰＳと連動することで、上記の走行車線と追い越し車線の区別だけでなく、登坂車線についても区別することができる。

以上、本発明を実施形態を基に説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、道路の種類として、高速道路に限る趣旨ではなく、自動車専用道路や一般道路であってもよく、ナビゲーションシステムと連動して、指定可能であってもよい。また、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）の渋滞情報や規制情報等を基に、所定の条件時に車線を認識する処理を中断してもよい。

実施形態に係る、運行支援装置の構成を模式的に示す機能ブロック図である。実施形態に係る、車線（白線）認識に使用される高速道路の画像を模式的に示した図である。実施形態に係る、運行支援装置の白線画像認識システムによる車線認識処理及び運行記録機器への記録処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０運行支援装置
２０白線画像認識システム
２２認識システム制御部
２４画像認識処理部
４０車線認識用カメラ
４２ＧＰＳ装置
４４ＥＴＣ車載器
５０運行記録機器
５１主制御部
５２Ｉ／Ｆ部
５３ＨＭＩ
５４メモリ
５５ＲＯＭ
５６時計
５７カード挿入部
５８カード
５９記録カメラ
６０車両情報取得部
６１速度センサ
６２回転数センサ
６３加速度センサ
６４ブレーキ操作取得部
６５ウィンカー操作部

Claims

ＧＰＳのデータを基に、車両が走行している高速道路における位置を特定する走行位置特定手段と、
走行中の車両前方の画像を取得し、前記画像を基に車線の境界線を判別する境界線判別手段と、
前記車線の境界線の判別の結果を基に、前記車両が走行している車線の種類を判定する車線判定手段と、
前記車両の走行状態を取得し、当該走行状態と前記車線の種類と前記高速道路の位置とを関連づけて運行データとして記録する運行記録手段と、
を備え、
前記車線判定手段は、前記車両が走行している車線の種類が第１の走行車線の場合に、前記車線の種類の前記運行記録手段への通知を行わないことを特徴とする運行支援装置。
前記境界線判別手段は、前記車両の速度が所定以下のときに、前記境界線の判別を行わないことを特徴とする請求項１に記載の運行支援装置。
前記境界線判別手段は、渋滞または車線規制が発生していると判断できる場合に、前記境界線の判別を行わないことを特徴とする請求項１に記載の運行支援装置。
前記運行記録手段は、前記車両が走行している車線の種類が前記第１の走行車線でない場合に、前記走行中の車両前方の画像も併せて記録することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の運行支援装置。