JP5966440B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転支援装置に関する。

従来、車載カメラにより撮像した車両進行方向の画像から、画像認識により道路上の走行レーン（例えば白線）を検出し、その検出した走行レーンと車両との位置関係に基づき、警告等の運転支援を行う運転支援装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２４７６５６号公報

走行レーンの検出に基づいて運転支援を行う上記の運転支援装置の場合、走行レーンを検出できないときは、運転支援を実行できない。そこで、走行レーンを検出できないとき、過去に検出した走行レーンを外挿して外挿走行レーンを設定し、その外挿走行レーンを用いて運転支援を行うことが考えられる。

しかしながら、外挿走行レーンを設定したとしても、その設定条件が不適切であれば、運転支援を適切に実行できなくなってしまう。本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、走行レーンを検出できないことがあっても、運転支援を適切に行うことができる運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明の運転支援装置は、道路上を走行する車両の運転を支援するものであって、道路における走行レーンを検出する走行レーン検出手段と、走行レーン検出手段により走行レーンを検出できなかった場合、過去に検出した走行レーンを外挿して成る外挿走行レーンを設定する外挿手段とを備える。

さらに、本発明の運転支援装置は、過去に検出した走行レーンと車両との距離、及び／又は、車両の横速度に基づいて、外挿走行レーンを設定する時間の長さを決定する外挿時間決定手段と、予め設定された基準時間内に、車両が走行レーン検出手段により検出した走行レーン、又は外挿手段により設定した外挿走行レーンを逸脱するか否かを判断する逸脱判断手段とを備える。

よって、本発明の運転支援装置は、走行レーンを検出できない場合でも、外挿走行レーンを用いて運転支援を行うことができる。
また、本発明の運転支援装置は、過去に検出した走行レーンと車両との距離、及び／又は、車両の横速度に基づいて、外挿走行レーンを設定する時間の長さを決定するので、外挿走行レーンを設定する時間を適切に決定することができる。
また、本発明の運転支援装置は、走行レーン検出手段が走行レーンを検出している場合、又は外挿走行レーンが設定されている場合に、所定の表示を行う表示手段を備えるので、例えば、基本的には走行レーンを検出できている状態において、走行レーンを検出していない時間帯が短時間生じたとしても、表示手段の表示は、保たれる。よって、表示手段の表示が短い周期で変化するようなことがなく、ユーザに違和感を与えない。

運転支援装置１の構成を表すブロック図である。 運転支援装置１が実行する運転支援処理を表すフローチャートである。 運転支援装置１が実行する走行レーン検出処理を表すフローチャートである。 運転支援装置１が実行する警報制御処理を表すフローチャートである。 運転支援装置１が実行する外挿処理を表すフローチャートである。 運転支援装置１が実行する表示処理を表すフローチャートである。 （ａ）（ｂ）は、走行レーン１０１、外挿走行レーン１０３、及び外挿フレームを表す説明図である。 （ａ）（ｂ）は、走行レーン１０１、外挿走行レーン１０３、及び外挿フレームを表す説明図である。 （ａ）は表示装置１５の表示βを表す説明図であり、（ｂ）は表示装置１５の表示αを表す説明図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
１．運転支援装置１の構成
運転支援装置１の構成を図１に基づいて説明する。運転支援装置１は、車両３に搭載され、道路上を走行する車両３の運転を支援する車載装置である。運転支援装置１は、カメラ（走行レーン検出手段）５、車速検出装置７、ヨー検出装置９、操舵トルク検出装置１１、ＬＤＷ／ＬＫＡスイッチ１３、表示装置（表示手段）１５、操舵トルク発生装置１７、ブザー発生装置（警報手段）１９、ブレーキ踏込量センサ２１、ウインカースイッチ２３、ステアリング角度検出装置２４、及び運転支援ＥＣＵ（走行レーン検出手段、外挿手段、外挿時間決定手段、逸脱判断手段）２５を備える。

カメラ５は、車両３の中央前方側に装着され、車両３前方の道路を含む風景を撮像してその画像データを出力する。
車速検出装置７は、車両３の車速を検出する。ヨー検出装置９は、車両３の旋回方向への角速度（ヨーレート）を検出する。操舵トルク検出装置１１は、車両３の運転者によってステアリングにかかる操舵トルク量Ｍを検出する。

ＬＤＷ／ＬＫＡスイッチ１３は、車両３の運転者によりＯＮ／ＯＦＦ操作可能なスイッチであり、ＯＮの場合は運転支援装置１が後述する運転支援処理を実行し、ＯＦＦの場合は実行しない。

表示装置１５は、液晶ディスプレイにより構成され、後述する運転支援処理において、所定の表示（例えば後述する表示α又は表示β）を表示する。操舵トルク発生装置１７は、後述する運転支援処理において、車両３のステアリングに対し、警報用の弱い操舵トルクを、後述する逸脱方向の反対方向に付加する。

ブザー発生装置１９は、後述する運転支援処理において、警報ブザーを発生させる。ブレーキ踏込量センサ２１は、車両３におけるブレーキ操作状態を検出する。ウインカースイッチ２３は、車両３のウインカーの操作状態を検出する。ステアリング角度検出装置２４は、ステアリングの角度（切れ角）を検出する。

運転支援ＥＣＵ２５は、各部からの入力に応じて後述する運転支援処理を実行する。運転支援ＥＣＵ２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等を備えた周知のマイクロプロセッサである。

２．運転支援装置１が実行する処理
運転支援装置１が実行する運転支援処理を図２〜図９に基づいて説明する。運転支援処理は、車両３の電源がＯＮ状態にされると開始され、その後、一定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。図２のステップ１０では、カメラ５の露出を制御する。カメラ５の露出は、後述する走行レーン検出処理において、道路における走行レーンと路面の輝度差が充分大きくなるよう制御される。

ステップ２０では、走行レーン検出処理を実行する。この走行レーン検出処理を図３に基づいて説明する。図３のステップ１１０では、カメラ５によって、車両３の進行方向を撮像し、その画像を取り込む。画像中には、車両３の進行方向における道路が含まれる。

ステップ１２０では、前記ステップ１１０で取り込んだ画像中のエッジを抽出する処理であるエッジ抽出処理を実行する。このエッジ抽出処理では、まず、画像において水平ライン（縦方向の座標値が全て等しい全ての画素）毎に、微分フィルタを使用して微分値を算出する。つまり、水平ラインを構成する複数の画素において、隣接する画素間における輝度値の変化率を算出する。なお、カメラ５がカラーカメラである場合には、カラーカメラから出力されるＲＧＢ信号や、ＲＧＢ信号を輝度信号と色差信号とに変換した際の色差信号の変化率を算出するようにしてもよい。

次に、算出した微分値が、所定の閾値以上であるか否かを判定し、微分値が閾値以上であれば隣接する画素間で輝度値が大きく変化したものとして、その画素の座標値をエッジとして登録する。画像中の全ての画素について上記の処理を実行する。

ステップ１３０では、前記ステップ１２０で登録されたエッジに基づき、周知の直線抽出ハフ（Hough）変換処理等により白線候補を抽出する。なお、白線候補は、１フレームの画像において複数抽出される場合もある。複数の白線候補が検出された場合は、公知のパターンマッチング（画像処理）により複合線を検出し、走行レーン（車線境界）を決定する。

ステップ１４０では、前記ステップ１３０で検出した走行レーンを、運転支援ＥＣＵ２５が備えるＲＡＭに記憶する。一方、前記ステップ１３０において走行レーンを検出できなかった場合は、未検出である旨を登録する。

図２に戻り、ステップ３０では、警報制御処理を実行する。この警報制御処理を図４に基づいて説明する。図４のステップ２１０では、ブレーキ踏込量センサ２１及びウインカースイッチ２３からの入力情報に基づいて、ブレーキ操作状態またはウインカー操作状態のいずれかであるかを判断し、肯定（ＹＥＳ）の場合はステップ３００に進み、否定（ＮＯ）の場合（ブレーキ操作状態、ウインカー操作状態のいずれでもない場合）はステップ２２０に進む。

ステップ２２０では、次の条件Ａ、条件Ｂのうちの少なくとも一方が満たされるか否かを判断する。
条件Ａ：直前の３フレームのいずれかにおいて、走行レーンが検出できた。

条件Ｂ：外挿走行レーン（後述）が設定され、その外挿フレーム（後述）が未だ終了していない。
なお、１フレームとは、運転支援処理の１回の実行を意味する。フレームの間隔は、一定時間（例えば１００ｍｓ）である。

肯定（ＹＥＳ、条件Ａ又は条件Ｂが満たされている）場合はステップ２３０に進み、否定（ＮＯ、条件Ａ、条件Ｂのいずれも満たされていない）場合はステップ３００に進む。
ステップ２３０では、直前の３フレームにおいて検出され、運転支援ＥＣＵ２５が備えるＲＡＭに記憶されていた（前記ステップ１４０参照）走行レーン、又は、後述するように設定され、運転支援ＥＣＵ２５が備えるＲＡＭに記憶されていた外挿走行レーン（以下、走行レーン等とする）を取得する。ただし、取得する外挿走行レーンは、外挿フレームが未だ終了していないものだけである。

ステップ２４０では、以下のようにして、車両３の予測走行軌跡を算出する。車速検出装置７から入力された車速をＶ（ｍ／ｓｅｃ）、ヨー検出装置９から入力されたヨーレートをω（ｒａｄ／ｓｅｃ）、車両３の現在位置における進行方向をＹ方向、車幅方向をＸ方向とすると、車両３は０．１秒間で０．１Ｖ前進し、その間に回転角（走行車線に対する車両３の進行方向の角度）は０．１ωずつ増加するため、車両３の現在位置を原点とした場合のＴ秒後の車両位置（Ｘ（Ｔ）、Ｙ（Ｔ））は、次のように表される。

Ｘ（Ｔ）＝０．１Ｖ（ｓｉｎ０．１ω＋ｓｉｎ０．２ω＋・・・＋ｓｉｎ（Ｔ−０．１）ω））
Ｙ（Ｔ）＝０．１Ｖ（ｃｏｓ０．１ω＋ｃｏｓ０．２ω＋・・・＋ｃｏｓ（Ｔ−０．１）ω））
上記の車両位置の軌跡が、車両３の予測走行軌跡である。

ステップ２５０では、前記ステップ２３０で取得した走行レーン等と、前記ステップ２４０で算出した予測走行軌跡とに基づいて、車両３が走行レーン等を逸脱する場合に要する時間である逸脱時間Ｔｄを算出する。逸脱時間Ｔｄは、その時点から、予測走行軌跡が走行レーン等を超えるまでの時間である。

ステップ２６０では、前記ステップ２５０において逸脱時間Ｔｄを算出した際に予測走行軌跡が左右いずれの走行レーン等を超えたかにより、車両３の逸脱方向（右又は左）を検出する。

ステップ２７０では、操舵トルク検出装置１１により検出した操舵トルクＭが、予め設定されていた基準閾値Ｍｃ以上であるか否かを判断する。基準閾値Ｍｃ以上である場合はステップ３００に進み、基準閾値Ｍｃ未満である場合はステップ２８０に進む。
ステップ２８０では、前記ステップ２５０で算出した逸脱時間Ｔｄが、予め設定されていた基準時間Ｔｃ以下であるか否かを判断する。基準時間Ｔｃ以下である場合はステップ２９０に進み、基準時間Ｔｃを超える場合はステップ３００に進む。
ステップ２９０では、運転支援を発生させる。すなわち、ブザー発生装置１９によりブザーを発生させるとともに、操舵トルク発生装置１７により、前記ステップ２６０で検出した逸脱方向とは反対方向に、ステアリングに操舵トルクをかける。その後、本処理を終了する。

ステップ２９０では、運転支援を終了させる。すなわち、ブザー発生装置１９のブザーを停止し、操舵トルク発生装置１７の操舵トルクを０にする。その後、本処理を終了する。

図２に戻り、ステップ４０では、直前の（同じフレームの）前記ステップ２０では走行レーンを検出できず、且つその前のフレームにおける前記ステップ２０では、走行レーンを検出できていた（すなわち、走行レーンを検出できていた状態から、検出できない状態に変化した）という条件が満たされるか否かを判断する。肯定（ＹＥＳ）の場合はステップ５０に進み、否定（ＮＯ）の場合はステップ６０に進む。

ステップ５０では外挿処理を実行する。この外挿処理を図５に基づいて説明する。図５のステップ３１０では、１回前のフレームにおいて検出した走行レーンの位置情報を取得する。

ステップ３２０では、ステアリング角度検出装置２４から、ステアリングの角度（車両情報）を取得するとともに、車速検出装置７から、車速（車両情報）を取得する。
ステップ３３０では、車両３のタイヤ（走行レーン側のタイヤ）から、前記ステップ３１０で取得した走行レーンまでの、車幅方向における距離（以下、ＤＴＬＢとする）を算出する。

ステップ３４０では、前記ステップ３２０で取得したステアリング角度及び車速から、車両３の横方向（車幅方向）における速度（以下、横速度とする）を算出する。
ステップ３５０では、前記ステップ３３０で算出したＤＴＬＢ及び前記ステップ３４０で算出した横速度に基づき、外挿フレームを決定する。この外挿フレームとは、後述するステップ３８０で設定する外挿走行レーンを維持するフレームの数（すなわち、外挿走行レーンを設定する時間の長さ）である。運転支援ＥＣＵ２５が備えるＲＯＭに、ＤＴＬＢ及び横速度を入力すると、それらに対応する外挿フレームを出力するマップが記憶されており、このマップを用いて外挿フレームが決定される。外挿フレームは、横速度が同じ条件においては、ＤＴＢＬが短いほど、短く設定される。また、外挿フレームは、ＤＴＢＬが同じ条件においては、横速度が大きいほど、短く設定される。

ステップ３６０では、前記ステップ３５０で決定した外挿フレームが、予め設定されていた上限値（例えば１０）以内であるか否かを判断する。上限値以内の場合はステップ３８０に進み、上限値を超えている場合はステップ３７０に進む。

ステップ３７０では、外挿フレームとして、前記ステップ３５０で決定した値に代えて、前記ステップ３６０で用いた上限値を設定する。
ステップ３８０では、外挿走行レーンを設定する。図７（ａ）（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）に示すように、外挿走行レーン１０３は、前記ステップ３１０で取得した走行レーン１０１を外挿して成る仮想の走行レーンである。前記ステップ３１０で取得した走行レーン１０１が直線である場合、その走行レーンを車両３の進行方向に延長した直線が外挿走行レーン１０３となる。また、前記ステップ３１０で取得した走行レーン１０１が曲線である場合、同じ曲率でその走行レーンを車両３の進行方向に延長した曲線が外挿走行レーン１０３となる。また、外挿走行レーン１０３は、走行レーン１０１の形状によらず、直線であってもよい。

なお、設定された外挿走行レーンは、前記ステップ３５０又は前記ステップ３７０で決定された外挿ステップの間だけ、維持される。図７（ａ）（ｂ）に示すように、外挿ステップは、横速度が同じ条件においては、ＤＴＢＬが短いほど、短く設定される。また、図８（ａ）（ｂ）に示すように、外挿フレームは、ＤＴＢＬが同じ条件においては、横速度が大きいほど、短く設定される。

図２に戻り、ステップ６０では、表示処理を実行する。この表示処理を図６に基づいて説明する。図６のステップ４１０では、直前の（同じフレームの）前記ステップ２０において走行レーンを検出したか否かを判断する。検出した場合はステップ４２０に進み、検出しなかった場合はステップ４３０に進む。

ステップ４３０では、過去に（前回またはそれ以前のフレームにおいて）外挿走行レーンが設定され、その外挿フレームがその時点でも終了していないか否かを判断する。外挿フレームが終了していない場合はステップ４２０に進み、それ以外の場合はステップ４４０に進む。

ステップ４２０では、表示装置１５に、図９（ｂ）に示す表示αを示す。この表示は、走行レーンを検出しているか、外挿走行レーンが設定されていることを示す。ステップ４４０では、表示装置１５に、図９（ａ）に示す表示βを示す。この表示は、走行レーンを検出できず、且つ外挿走行レーンが設定されていないことを示す。以上で運転支援処理を終了する。

３．運転支援装置１が奏する効果
（１）運転支援装置１は、ＤＴＬＢ、及び車両３の横速度に基づいて、外挿フレームを決定するので、外挿フレームを適切な値とすることができる。例えば、運転支援装置１によれば、ＤＴＬＢが短い場合や、横速度が大きい場合（外挿走行レーンを使用すると、本来は不必要な運転支援処理の実行が生じ易い場合）に、外挿フレームを短くするので、走行レーンを検出できない状態において、本来は不必要な運転支援処理の実行を防止することができる。

また、運転支援装置１によれば、ＤＴＬＢが長い場合や、横速度が小さい場合（運転支援処理を適切に実行できる可能性が高い場合）に、外挿フレームを長くするので、走行レーンを検出できない状態においても、適切な運転支援処理を長時間にわたって実行できる。
（２）運転支援装置１は、走行レーンを検出していない場合でも、外挿走行レーンが設定されている期間中は、走行レーンを検出している場合と同様に、表示αを示す。そのため、例えば、基本的には走行レーンを検出できている状態において、走行レーンを検出していない時間帯が短時間生じたとしても、表示装置１５の表示は、表示αのままに保たれる。よって、表示装置１５の表示が短い周期で変化するようなことがなく、ユーザに違和感を与えない。

尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、カメラは前方以外にも側方、後方用カメラであってもよい。

例えば、前記ステップ２９０において、運転支援は、ブザー発生装置１９によるブザーの発生と、操舵トルク発生装置１７による操舵トルクの発生のうちの一方であってもよい。

また、前記ステップ３４０では、前記ステップ１３０で検出した走行レーンの曲率を算出し、その曲率と車両３の速度とから、横速度を算出してもよい。
また、前記ステップ３５０では、ＤＴＬＢと横速度のうちの一方に基づいて、外挿フレームを決定してもよい。

また、ＤＴＬＢの代わりに、車両３における所定の位置（例えば、車両３の車幅方向における中心位置、運転者の位置、左右いずれかの方向におけるボディーの端部等）と走行レーンとの距離を用いてもよい。

また、前記ステップ３８０では、１回前のフレームで検出した走行レーンだけではなく、過去の複数のフレーム（例えば、ｎ回前のフレームから、１回前のフレームまで）で検出した複数の走行レーンを外挿して外挿走行レーンを設定してもよい。前記ｎは、例えば、２、３、４、５、６・・・・のいずれかとすることができる。

また、運転支援処理において、走行レーン検出処理（前記ステップ２０）、外挿処理（前記ステップ５０）は、車両３の左方の走行レーンと、右方の走行レーンとで、それぞれ独立して実行してもよいし、一方の走行レーンについて実行してもよい。また、表示処理（前記ステップ６０）では、左右の走行レーンそれぞれについて、検出／未検出を表示してもよい。

１・・・運転支援装置、３・・・車両、５・・・カメラ、７・・・車速検出装置、
９・・・ヨー検出装置、１１・・・操舵トルク検出装置、
１３・・・ＬＤＷ／ＬＫＡスイッチ、１５・・・表示装置、
１７・・・操舵トルク発生装置、１９・・・ブザー発生装置、
２１・・・ブレーキ踏込量センサ、２３・・・ウインカースイッチ、
２４・・・ステアリング角度検出装置、２５・・・運転支援ＥＣＵ、
１０１・・・走行レーン、１０３・・・外挿走行レーン

Claims (4)

1. 道路上を走行する車両（３）の運転を支援する運転支援装置（１）であって、
   前記道路における走行レーンを検出する走行レーン検出手段（５、２５）と、
   前記走行レーン検出手段により前記走行レーンを検出できなかった場合、過去に検出した前記走行レーンを外挿して成る外挿走行レーンを設定する外挿手段（２５）と、
   過去に検出した前記走行レーンと前記車両との間の距離が長いほど、前記外挿走行レーンを設定する時間の長さを長く決定する外挿時間決定手段（２５）と、
   予め設定された基準時間内に、前記車両が前記走行レーン検出手段により検出した走行レーン、又は前記外挿手段により設定した外挿走行レーンを逸脱するか否かを判断する逸脱判断手段（２５）と、
   を備え、
   前記走行レーン検出手段が前記走行レーンを検出している場合、又は前記外挿走行レーンが設定されている場合に、所定の表示を行う表示手段（１５）を備えることを特徴とする運転支援装置。
2. 前記外挿手段は、前記走行レーンを検出していた状態から、検出しない状態に変化したときに、直前に検出していた前記走行レーンを外挿して前記外挿走行レーンを設定することを特徴とする請求項１記載の運転支援装置。
3. 前記逸脱判断手段が逸脱すると判断した場合、警報を発する警報手段（１９）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の運転支援装置。
4. 道路上を走行する車両（３）の運転を支援する運転支援方法（１）であって、
   前記道路における走行レーンを検出することを試み、
   前記走行レーンを検出できなかった場合、過去に検出した前記走行レーンを外挿して成る外挿走行レーンを設定し、
   過去に検出した前記走行レーンと前記車両との間の距離が長いほど、前記外挿走行レーンを設定する時間の長さを長く決定し、
   予め設定された基準時間内に、前記車両が、検出した前記走行レーン、又は、設定された外挿走行レーンを逸脱するか否かを判断し、
   前記走行レーンを検出している場合、又は前記外挿走行レーンが設定されている場合に、所定の表示を行う
   ステップを有することを特徴とする運転支援方法。