JP5780140B2 - 道路形状推定装置及びプログラム - Google Patents
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Description
従来の道路形状推定方法は、車両に搭載されるカメラが、画角が30度程度の比較的画角が狭いカメラを車両に搭載することを前提としている。狭角カメラを用いると、得られる画像の分解能が高いため、路面の奥行き方向で遠方まで解像度高く撮影でき、手前から奥までの長い範囲で撮影することができる。このため、車線区分線が破線であっても、画像中には進行方向に沿って複数の破線線素を観測することができる。
区分線検出部は、道路の路面を撮影した画像から車線区分線のエッジ情報を検出する。第1のパラメータ推定部は、区分線検出部が第1の時間区間内の1つ以上の時刻における画像から検出したエッジ情報に基づいて、道路の道路形状パラメータのうちの曲率及び幅を求める。格納部は、第1のパラメータ推定部が求めた曲率及び幅を格納する。
図5は、道路形状モデルの例を示している。ここでは、車線の中央線Lcにおける曲率半径をRとし、車線の各位置で水平方向(X軸方向)に測って道路幅(車線幅)が常にWとなるモデルを考える。このモデルでは、中央線Lcに直交する方向での車線幅がWとならないため、実際の車線とは異なるが、カメラによる観測点から比較的近い範囲では誤差が小さく、解析的な取り扱いが簡単になる。
Lr:車線の右側の車線区分線
Ll:車線の左側の車線区分線
W:道路幅
R:曲率半径
e:点ROから中央線Lcまでの距離
P:車線区分線Lr又はLl上の着目点
A:車線区分線LrとXY平面の交点
B:着目点PをXY平面に垂直に投影した点
C:曲率中心
D:XY平面から着目点Pまでの距離
8+N<4N (11)
(xj m,yj m):区間内のm番目のフレームから得られるj番目のエッジ点の座標
ρm:区間内のm番目のフレームにおける道路曲率
Wm:区間内のm番目のフレームにおける道路幅
em:区間内のm番目のフレームにおけるオフセット
θm:区間内のm番目のフレームにおけるヨー角
φm:区間内のm番目のフレームにおけるピッチ角
また、オフセットem及びヨー角θmについては、それぞれ等加速度運動を仮定して、次式で近似する。
GET_BOTH_TOP(S1,S2):=MIN(GET_TOP(S1),GET_TOP(S2))
YTOP=GET_BOTH_TOP(SEL,SER)
曲率及び幅推定部1214は、区間決定部1213から実行トリガを受け取ると、格納部1212に格納されている(SEL 1,SER 1),(SEL 2,SER 2),...,(SEL m,SER m)から、区間内の道路曲率ρ*及び道路幅W*を推定し、格納部1205に格納する。そして、格納部1212内の境界エッジ線の集合を消去し、区間内のフレームの順番mの値を1に初期化する。
1.R11=R12=R13=R14=R15=R16=R17=R18=R19=0
R21=R22=R23=R24=R25=R26=R27=R28=R29=0
R31=R32=R33=R34=R35=R36=R37=R38=R39=0
R41=R42=R43=R44=R45=R46=R47=R48=R49=0
R51=R52=R53=R54=R55=R56=R57=R58=R59=0
R61=R62=R63=R64=R65=R66=R67=R68=R69=0
R71=R72=R73=R74=R75=R76=R77=R78=R79=0
R81=R82=R83=R84=R85=R86=R87=R88=R89=0
2.tgt=−1
3.tgt=tgt+1
4.if tgt==0 then
エッジ集合E=SEL m,NE=SEL mの要素数,k=−1
else if tgt==1 then
エッジ集合E=SER m,NE=SER mのエッジ数,k=1
else goto 12 endif
5.j=0
6.j=j+1
7.if j>=NE then goto 3 endif
8.エッジ集合Eからj番目の要素であるエッジ点の位置(xj,yj)を取得する。
9.式(42)〜(50)から(aj,bj,cj,dj,ej,fj,gj,hj,qj)を算出する。
10.R11+=ajaj,R12+=ajbj,R13+=ajcj,R14+=ajdj,
R15+=ajej,R16+=ajfj,R17+=ajgj,R18+=ajhj,
R19+=ajqj,
R21+=bjaj,R22+=bjbj,R23+=bjcj,R24+=bjdj,
R25+=bjej,R26+=bjfj,R27+=bjgj,R28+=bjhj,
R29+=bjqj,
R31+=cjaj,R32+=cjbj,R33+=cjcj,R34+=cjdj,
R35+=cjej,R36+=cjfj,R37+=ajgj,R38+=cjhj,
R39+=cjqj,
R41+=djaj,R42+=djbj,R43+=djcj,R44+=djdj,
R45+=djej,R46+=djfj,R47+=djgj,R48+=djhj,
R49+=djqj,
R51+=ejaj,R52+=ejbj,R53+=ejcj,R54+=ejdj,
R55+=ejej,R56+=ejfj,R57+=ejgj,R58+=ejhj,
R59+=ejqj,
R61+=fjaj,R62+=fjbj,R63+=fjcj,R64+=fjdj,
R65+=fjej,R66+=fjfj,R67+=fjgj,R68+=fjhj,
R69+=fjqj,
R71+=gjaj,R72+=gjbj,R73+=gjcj,R74+=gjdj,
R75+=gjej,R76+=gjfj,R77+=gjgj,R78+=gjhj,
R79+=gjqj,
R81+=qjaj,R82+=qjbj,R83+=qjcj,R84+=qjdj,
R85+=qjej,R86+=qjfj,R87+=qjgj,R88+=qjhj,
R89+=qjqj
11.goto 6
12.以下の連立方程式の解を数値計算により求める。
(xj,yj):現在のフレームから得られるj番目のエッジ点の座標
e:現在のフレームにおけるオフセット
θ:現在のフレームにおけるヨー角
φ:現在のフレームにおけるピッチ角
1.(φ0,e0,θ0)を前のフレームの値に初期化する。
2.R11=R12=R13=R14=0
R21=R22=R23=R24=0
R31=R32=R33=R34=0
3.tgt=−1
4.tgt=tgt+1
5.if tgt==0 then
エッジ集合E=SEL,NE=SELの要素数,k=−1
else if tgt==1 then
エッジ集合E=SER,NE=SERのエッジ数,k=1
else goto 13 endif
6.j=0
7.j=j+1
8.if j>=NE then goto 4 endif
9.エッジ集合Eからj番目の要素であるエッジ点の位置(xj,yj)を取得する。
10.式(73)及び(75)から(aj,bj,cj,dj)を算出する。
11.R11+=ajaj,R12+=ajbj,R13+=ajcj,R14+=ajdj,
R21+=bjaj,R22+=bjbj,R23+=bjcj,R24+=bjdj,
R31+=cjaj,R32+=cjbj,R33+=cjcj,R34+=cjdj
12.goto 7
13.以下の連立方程式の解を数値計算により求める。
if |Δφ|>ThR or |Δe|>ThR or |Δθ|>ThR
then
else
φ=φ0,e=e0,θ=θ0
endif
15.終了
ThRは解の収束性を評価するための微小な閾値である。
1.R11=R12=R13=R14=R15=R16=R17=0
R21=R22=R23=R24=R25=R26=R27=0
R31=R32=R33=R34=R35=R36=R37=0
R41=R42=R43=R44=R45=R46=R47=0
R51=R52=R53=R54=R55=R56=R57=0
R61=R62=R63=R64=R65=R66=R67=0
2.tgt=−1
3.tgt=tgt+1
4.if tgt==0 then
エッジ集合E=SEL m,NE=SEL mの要素数,k=−1
else if tgt==1 then
エッジ集合E=SER m,NE=SER mのエッジ数,k=1
else goto 12 endif
5.j=0
6.j=j+1
7.if j>=NE then goto 3 endif
8.エッジ集合Eからj番目の要素であるエッジ点の位置(xj,yj)を取得する。
9.式(84)〜(90)から(aj,bj,cj,dj,ej,fj,qj)を算出する。
10.R11+=ajaj,R12+=ajbj,R13+=ajcj,R14+=ajdj,
R15+=ajej,R16+=ajfj,R17+=ajqj,
R21+=bjaj,R22+=bjbj,R23+=bjcj,R24+=bjdj,
R25+=bjej,R26+=bjfj,R27+=bjqj,
R31+=cjaj,R32+=cjbj,R33+=cjcj,R34+=cjdj,
R35+=cjej,R36+=cjfj,R37+=cjqj,
R41+=djaj,R42+=djbj,R43+=djcj,R44+=djdj,
R45+=djej,R46+=djfj,R47+=djqj,
R51+=ejaj,R52+=ejbj,R53+=ejcj,R54+=ejdj,
R55+=ejej,R56+=ejfj,R57+=ejqj,
R61+=fjaj,R62+=fjbj,R63+=fjcj,R64+=fjdj,
R65+=fjej,R66+=fjfj,R67+=fjqj
11.goto 6
12.以下の連立方程式の解を数値計算により求める。
1.(ρ* 0,W* 0,Aφ0,Bφ0,Cφ0,Dφ0,Ae0,Be0,Ce0,Aθ0,Bθ0,Cθ0)を前のフレームの値に初期化する。
2.R0101=R0102=R0103=R0104=R0105
=R0106=R0107=R0108=R0109=R0110
=R0111=R0112=0R113=0
R0201=R0202=R0203=R0204=R0205
=R0206=R0207=R0208=R0209=R0210
=R0211=R0212=R0213=0
R0301=R0302=R0303=R0304=R0305
=R0306=R0307=R0308=R0309=R0310
=R0311=R0312=R0313=0
R0401=R0402=R0403=R0404=R0405
=R0406=R0407=R0408=R0409=R0410
=R0411=R0412=R0413=0
R0501=R0502=R0503=R0504=R0505
=R0506=R0507=R0508=R0509=R0510
=R0511=R0512=R0513=0
R0601=R0602=R0603=R0604=R0605
=R0606=R0607=R0608=R0609=R0610
=R0611=R0612=R0613=0
R0701=R0702=R0703=R0704=R0705
=R0706=R0707=R0708=R0709=R0710
=R0711=R0712=R0713=0
R0801=R0802=R0803=R0804=R0805
=R0806=R0807=R0808=R0809=R0810
=R0811=R0812=R0813=0
R0901=R0902=R0903=R0904=R0905
=R0906=R0907=R0908=R0909=R0910
=R0911=R0912=R0913=0
R1001=R1002=R1003=R1004=R1005
=R1006=R1007=R1008=R1009=R1010
=R1011=R1012=R1013=0
R1101=R1102=R1103=R1104=R1105
=R1106=R1107=R1108=R1109=R1110
=R1111=R1112=R1113=0
R1201=R1202=R1203=R1204=R1205
=R1206=R1207=R1208=R1209=R1210
=R1211=R1212=R1213=0
3.tgt=−1
4.tgt=tgt+1
5.if tgt==0 then
エッジ集合E=SEL m,NE=SEL mの要素数,k=−1
else if tgt==1 then
エッジ集合E=SER m,NE=SER mのエッジ数,k=1
else goto 13 endif
6.j=0
7.j=j+1
8.if j>=NE then goto 4 endif
9.エッジ集合Eからj番目の要素であるエッジ点の位置(xj,yj)を取得する。
10.式(114)及び(116)から(aj,bj,cj,dj,ej,fj,gj,hj,mj,nj,oj,pj,qj)を算出する。
11.R0101+=ajaj,R0102+=ajbj,R0103+=ajcj,
R0104+=ajdj,R0105+=ajej,R0106+=ajfj,
R0107+=ajgj,R0108+=ajhj,R0109+=ajmj,
R0110+=ajnj,R0111+=ajoj,R0112+=ajpj,
R0113+=ajqj,
R0201+=bjaj,R0202+=bjbj,R0203+=bjcj,
R0204+=bjdj,R0205+=bjej,R0206+=bjfj,
R0207+=bjgj,R0208+=bjhj,R0209+=bjmj,
R0210+=bjnj,R0211+=bjoj,R0212+=bjpj,
R0213+=bjqj,
R0301+=cjaj,R0302+=cjbj,R0303+=cjcj,
R0304+=cjdj,R0305+=cjej,R0306+=cjfj,
R0307+=cjgj,R0308+=cjhj,R0309+=cjmj,
R0310+=cjnj,R0311+=cjoj,R0312+=cjpj,
R0313+=cjqj,
R0401+=djaj,R0402+=djbj,R0403+=djcj,
R0404+=djdj,R0405+=djej,R0406+=djfj,
R0407+=djgj,R0408+=djhj,R0409+=djmj,
R0410+=djnj,R0411+=djoj,R0412+=djpj,
R0413+=djqj,
R0501+=ejaj,R0502+=ejbj,R0503+=ejcj,
R0504+=ejdj,R0505+=ejej,R0506+=ejfj,
R0507+=ejgj,R0508+=ejhj,R0509+=ejmj,
R0510+=ejnj,R0511+=ejoj,R0512+=ejpj,
R0513+=ejqj,
R0601+=fjaj,R0602+=fjbj,R0603+=fjcj,
R0604+=fjdj,R0605+=fjej,R0606+=fjfj,
R0607+=fjgj,R0608+=fjhj,R0609+=fjmj,
R0610+=fjnj,R0611+=fjoj,R0612+=fjpj,
R0613+=fjqj,
R0701+=gjaj,R0702+=gjbj,R0703+=gjcj,
R0704+=gjdj,R0705+=gjej,R0706+=gjfj,
R0707+=gjgj,R0708+=gjhj,R0709+=gjmj,
R0710+=gjnj,R0711+=gjoj,R0712+=gjpj,
R0713+=gjqj,
R0801+=hjaj,R0802+=hjbj,R0803+=hjcj,
R0804+=hjdj,R0805+=hjej,R0806+=hjfj,
R0807+=hjgj,R0808+=hjhj,R0809+=hjmj,
R0810+=hjnj,R0811+=hjoj,R0812+=hjpj,
R0813+=hjqj,
R0901+=mjaj,R0902+=mjbj,R0903+=mjcj,
R0904+=mjdj,R0905+=mjej,R0906+=mjfj,
R0907+=mjgj,R0908+=mjhj,R0909+=mjmj,
R0910+=mjnj,R0911+=mjoj,R0912+=mjpj,
R0913+=mjqj,
R1001+=njaj,R1002+=njbj,R1003+=njcj,
R1004+=njdj,R1005+=njej,R1006+=njfj,
R1007+=njgj,R1008+=njhj,R1009+=njmj,
R1010+=njnj,R1011+=njoj,R1012+=njpj,
R1013+=njqj,
R1101+=ojaj,R1102+=ojbj,R1103+=ojcj,
R1104+=ojdj,R1105+=ojej,R1106+=ojfj,
R1107+=ojgj,R1108+=ojhj,R1109+=ojmj,
R1110+=ojnj,R1111+=ojoj,R1112+=ojpj,
R1113+=ojqj,
R1201+=pjaj,R1202+=pjbj,R1203+=pjcj,
R1204+=pjdj,R1205+=pjej,R1206+=pjfj,
R1207+=pjgj,R1208+=pjhj,R1209+=pjmj,
R1210+=pjnj,R1211+=pjoj,R1212+=pjpj,
R1213+=pjqj
12.goto 7
13.以下の連立方程式の解を数値計算により求める。
if |Δρ* 0|>ThR or |ΔW* 0|>ThR or
|ΔAφ0|>ThR or |ΔBφ0|>ThR or
|ΔCφ0|>ThR or |ΔDφ0|>ThR or
|ΔAe0|>ThR or |ΔBe0|>ThR or
|ΔCe0|>ThR or |ΔAθ0|>ThR or
|ΔBθ0|>ThR or |ΔCθ0|>ThR
then
else
ρ*=ρ* 0,W*=W* 0,
Aφ=Aφ0,Bφ=Bφ0,Cφ=Cφ0,Dφ=Dφ0,
Ae=Ae0,Be=Be0,Ce=Ce0,
Aθ=Aθ0,Bθ=Bθ0,Cθ=Cθ0
endif
15.終了
ThRは解の収束性を評価するための微小な閾値である。
121 矩形領域
122 黒色領域
301、302 破線ブロック
311、312、321、322、車線区分線
331、332 距離誤り
1001、1901 道路形状推定装置
1011、1203 区分線検出部
1012、1204、1801 第1のパラメータ推定部
1013、1205、1212 格納部
1014、1206 第2のパラメータ推定部
1201 カメラ
1202 映像入力部
1211 区分線情報保存部
1213 区間決定部
1214 曲率及び幅推定部
1501 探索範囲
1601、1602 境界エッジ線
1811 区間フレームカウント部
1902 距離計算装置
1903 逸脱判定装置
1904 逸脱警報装置
2001 ふらつき判定装置
2002 車両操舵装置
2101 CPU
2102 メモリ
2103 出力部
2104 外部記憶装置
2105 媒体駆動装置
2106 ネットワーク接続装置
2107 バス
2108 可搬型記録媒体
Claims (8)
- 道路の路面を広角カメラで撮影した画像から車線区分線のエッジ情報を検出する区分線検出部と、
前記区分線検出部が第1の時間区間内の1つ以上の時刻における画像から検出したエッジ情報に基づいて、前記道路の道路形状パラメータのうちの曲率及び幅を求める第1のパラメータ推定部と、
前記第1のパラメータ推定部が求めた曲率及び幅を格納する格納部と、
前記第1のパラメータ推定部が求めた曲率及び幅を第2の時間区間における曲率及び幅として用い、前記区分線検出部が該第2の時間区間における画像から検出したエッジ情報に基づいて、前記道路形状パラメータのうちの曲率及び幅以外のパラメータを求め、該曲率及び幅を含む該道路形状パラメータを出力する第2のパラメータ推定部と
を備えることを特徴とする道路形状推定装置。 - 前記第1のパラメータ推定部は、前記車線区分線が破線である場合、前記区分線検出部が検出したエッジ情報に基づいて、該破線の第1の切れ目に対応する第1の画像と該破線の第2の切れ目に対応する第2の画像を検出し、該第1の画像を検出した第1の時刻から該第2の画像を検出した第2の時刻までを前記第1の時間区間とみなして前記曲率及び幅を求めることを特徴とする請求項1記載の道路形状推定装置。
- 前記第1のパラメータ推定部は、前記区分線検出部がエッジ情報を検出する度にフレームカウンタの値をインクリメントし、該フレームカウンタの初期値に対応する第1の時刻から該フレームカウンタの値が所定値を超えた第2の時刻までを前記第1の時間区間とみなして前記曲率及び幅を求めることを特徴とする請求項1記載の道路形状推定装置。
- 前記第1のパラメータ推定部は、前記道路形状パラメータに含まれる、前記広角カメラの横方向オフセット及びヨー角のそれぞれを等速運動又は等加速度運動で表したモデルを用いて、前記曲率及び幅を求めることを特徴とする請求項1記載の道路形状推定装置。
- 前記第1のパラメータ推定部は、前記広角カメラのピッチ角を等速運動、等加速度運動、又は時間に関してより高次の項を含む高次運動で表したモデルを用いて、前記曲率及び幅を求めることを特徴とする請求項4記載の道路形状推定装置。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の道路形状推定装置と、
前記道路形状推定装置から出力される道路形状パラメータに基づいて、車両が車線を逸脱したか否かを判定する逸脱判定装置と、
前記車両が前記車線を逸脱した場合に警報を出力する逸脱警報装置と
を備えることを特徴とする車線逸脱警報システム。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の道路形状推定装置と、
前記道路形状推定装置から出力される道路形状パラメータに基づいて、車両がふらついているか否かを判定するふらつき判定装置と、
前記車両がふらついている場合に、車線上での走行を維持するように該車両を操舵する車両操舵装置と
を備えることを特徴とする車両操舵システム。 - 第1の時間区間内の1つ以上の時刻における道路の路面を広角カメラで撮影した画像から車線区分線のエッジ情報を検出し、
前記1つ以上の時刻における画像から検出したエッジ情報に基づいて、前記道路の道路形状パラメータのうちの曲率及び幅を求め、
第2の時間区間における画像から車線区分線のエッジ情報を検出し、
得られた曲率及び幅を前記第2の時間区間における曲率及び幅として用い、該第2の時間区間における画像から検出したエッジ情報に基づいて、前記道路形状パラメータのうちの曲率及び幅以外のパラメータを求め、
前記曲率及び幅を含む前記道路形状パラメータを出
力する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
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---|---|---|---|
JP2011264339A JP5780140B2 (ja) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | 道路形状推定装置及びプログラム |
Publications (2)
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