JP6261832B1 - 走行路認識装置及び走行路認識方法 - Google Patents

Abstract

走行路の認識を適切に行うことが可能な技術を提供することを目的とする。走行路認識装置は、走行路認識部を備える。走行路認識部は、車両挙動の車速に基づいて、区画線情報の取得時から現在まで車両が走行した走行距離を求める。そして、走行路認識部は、車両の位置から前方への距離であって区画線情報の区画線を取得可能な距離として予め定められた区画線取得可能距離と、走行距離とに基づいて、区画線情報が走行路の認識に使用可能な使用期間内の情報であるか否かを判定する。

Description

本発明は、車両が走行する走行路を認識する走行路認識装置及び走行路認識方法に関する。

レーンキープアシスト機能を備える車両では、車両が走行する走行路を認識する走行路認識装置が用いられている。例えば特許文献１に開示の走行路認識装置は、検出した車線境界に対応する車線候補点の点列に基づいて車線境界を推定し、今回の演算時を基準として設定時間進む前における点列に基づいて設定時間進み後の予測パラメータ係数を設定する。そして、走行路認識装置は、この予測パラメータ係数に基づいて設定時間進み後の車線を推定する。つまり、特許文献１に開示の走行路認識装置によれば、過去の車線候補点の点列に基づいて設定時間進み後の予測パラメータ係数を設定し、この予測パラメータ係数に基づいて車線を推定するようにしている。

特開２０１２−０５８９８４号公報

上記特許文献１に記載の技術では、先行車両を追走する車両の運転者の遠方視野が、先行車両によって遮られる場合などのように、車線認識距離が十分確保できずに、区画線を検出できない場合には、古いパラメータを使用して区画線を推定することによって安定性を確保している。しかしながら、各パラメータの使用期間を定めたものではなく、検出した車線の情報を使用できる使用期間について特に言及していない。このため、車両が走行する走行路の認識を適切に行うことができないことがあるという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、走行路の認識を適切に行うことが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る走行路認識装置は、車両の位置を基準とする、前記車両前方の区画線の位置及び形状に関する区画線情報を取得する区画線取得部と、前記区画線情報の取得時から現在までの、前記車両の車速に関する車両挙動を取得する車両挙動取得部と、前記区画線情報に基づいて前記車両が走行する走行路を認識する走行路認識部とを備える。前記走行路認識部は、前記区画線取得部で取得された前記区画線情報を記憶し、前記車両挙動の前記車速に基づいて、前記区画線情報の取得時から現在まで前記車両が走行した走行距離を求め、前記区画線情報の取得時の前記車両の前記位置から前方への距離であって前記区画線情報の前記区画線を取得可能な距離として予め定められた区画線取得可能距離のうち、記憶されている前記区画線情報に対応した区画線取得可能距離と、前記走行距離とに基づいて、記憶されている前記区画線情報が前記走行路の認識に使用可能な使用期間内の情報であるか否かを判定する。

本発明によれば、走行路認識部は、車両挙動の車速に基づいて、区画線情報の取得時から現在まで車両が走行した走行距離を求め、車両の位置から前方への距離であって区画線情報の区画線を取得可能な距離として予め定められた区画線取得可能距離と、走行距離とに基づいて、区画線情報が走行路の認識に使用可能な使用期間内の情報であるか否かを判定する。これにより、走行路の認識を適切に行うことができる。

本発明の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

コントロールユニットを備える運転支援装置の構成の一例を示す図である。 実施の形態１に係る走行路認識装置の機能を示すブロック図である。 実施の形態１に係る走行路認識装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る走行路認識装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る走行路認識装置の推定区画線情報算出処理の一例を示す図である。 実施の形態２に係る走行路認識装置の推定区画線情報算出処理の一例を示す図である。 実施の形態３に係る走行路認識装置の推定区画線情報算出処理の一例を示す図である。 走行路認識装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 走行路認識装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係る走行路認識装置は、車両に搭載されたコントロールユニットによって実現される。図１は、本実施の形態１に係るコントロールユニット１０を備える運転支援装置の構成の一例を示す構成図である。なお、各実施の形態において、同一または類似する部分は同一符号で示し、重複する説明は適宜省略する。

操舵装置４は、操舵装置４に連結されたハンドル２の挙動に基づいてタイヤ５を転舵する。操舵装置４には、一般的な電動パワーステアリング装置と同様に、モータ３が連結されており、モータ３が発生するトルクが操舵装置４に適宜付与される。モータ３は、コントロールユニット１０が出力する目標電流に基づいて駆動する。

車輪速センサ６は、車両１の車速に関する車速情報を検出する。車速情報には、例えば、車両１の車速、時間微分によって当該車速が得られる車両１の走行距離、時間積分によって当該車速が得られる車両１の加速度などが用いられる。

ヨーレートセンサ７は、車両１のヨーレートに関するヨーレート情報を検出する。ヨーレート情報には、例えば、車両１のヨーレート、時間微分によって当該ヨーレートが得られる車両１のヨー角、所定の計算によって当該ヨーレートが得られる車両１のヨーモーメントなどが用いられる。

カメラ８は、車両１内のルームミラー周辺に設置され、車両１のフロントガラスを通じて車両１の前方画像を撮影する。カメラ８で撮影された前方画像は、後で詳細に説明する区画線情報の検出に用いられる。

ミリ波レーダ９は、車両１前方の別の車両である先行車両と、車両１との間の車間距離を計測する。

コントロールユニット１０は、モータ３、車輪速センサ６、ヨーレートセンサ７、カメラ８及びミリ波レーダ９と直接的または間接的に接続されている。コントロールユニット１０には、各センサからの信号、カメラ８からの前方画像、及び、ミリ波レーダ９からの車間距離が入力され、これら入力に基づいてモータ３の駆動信号である目標電流を決定し、当該目標電流をモータ３に出力する。なお、コントロールユニット１０は、一般的な電動パワーステアリング装置の制御機能を有してもよい。

図２は、コントロールユニット１０によって実現される走行路認識装置の機能を示すブロック図である。図２の走行支援装置は、車両挙動検出部２１と、区画線情報を検出する区画線検出部２２と、走行路認識部２３と、車間距離検出部２４とを備える。

車両挙動取得部である車両挙動検出部２１は、車速検出部２１ａと、ヨーレート検出部２１ｂとを備える。車速検出部２１ａは、車輪速センサ６で検出された車速情報に基づいて、区画線検出部２２が区画線情報を検出した時から現在までの車両１の車速を随時検出する。ヨーレート検出部２１ｂは、ヨーレートセンサ７で検出されたヨーレート情報に基づいて、区画線検出部２２が区画線情報を検出した時から現在までの車両１のヨーレートを随時検出する。

以上のように構成された車両挙動検出部２１は、区画線情報の検出時から現在までの、車両１の車速及びヨーレートに関する車両挙動を検出する。車両挙動検出部２１は、検出した車両挙動を走行路認識部２３に出力する。

車間距離取得部である車間距離検出部２４は、ミリ波レーダ９で検出された、先行車両と車両１との間の車間距離の信号を取得し、当該車間距離を走行路認識部２３に出力する。なお、カメラ８で撮影された前方画像に基づいて、先行車両と車両１との間の車間距離が検出されるように構成されてもよい。この場合、ミリ波レーダ９を削減することができるので、コストダウンを図ることができる。

区画線取得部である区画線検出部２２は、カメラ８で撮影された前方画像のデータに基づいて区画線情報を検出し、検出した区画線情報を例えば０．１ｍｓｅｃ周期で走行路認識部２３に出力する。区画線情報は、画像撮影時の車両１の位置を基準とする、車両１前方の区画線の位置及び形状に関する情報である。区画線情報には、例えば、車両１と区画線の車両１側方の部分と間の距離である車区画線距離と、区画線の当該部分に対する車両１の進行方向の傾きである車両角度と、区画線の曲率と、区画線の曲率変化率とが含まれる。

ここで、区画線情報の検出方法について説明する。区画線検出部２２は、カメラ８で撮影された前方画像から、当該前方画像において道路の左右両側に位置する白線等の区画線を公知の方法で抽出する。そして、区画線検出部２２は、得られた区画線について曲率及び曲率変化率を求める。以下、求められた曲率変化率は、撮像範囲内において一定であるものとして説明する。この場合、区画線検出部２２は、撮像（検出）位置の曲率と、撮像範囲内において一定である曲率変化率とから、撮像された区画線のうち車両１前方部分について、撮像時点の車両１の位置を基準とする上述の曲率を求める。また、区画線検出部２２は、公知の方法で車両１の位置まで延長した区画線を外挿法によって推定し、撮像時点の車両１の位置から、推定された区画線までの距離を、上述の車区画線距離として求める。また、区画線検出部２２は、推定された区画線に対する、車両１の撮像時点の進行方向の傾きを、上述の車両角度として求める。なお、以下の説明では、区画線情報を検出したときの車両１の位置を「検出位置」と記すこともある。

走行路認識部２３の詳細については後でフローチャートを用いて説明する。このため、ここでは走行路認識部２３の主要な構成について説明する。

走行路認識部２３は、区画線検出部２２で検出された区画線情報に基づいて、車両１が走行する走行路を認識する。また、走行路認識部２３は、区画線検出部２２で検出された区画線情報を記憶する。以下の説明では、走行路認識部２３が記憶した区画線情報を「記憶区画線情報」と記すこともある。

走行路認識部２３は、区画線情報を記憶するだけでなく、当該区画線情報に対応する車両挙動及び区画線検出可能距離を記憶する。ここで、区画線検出可能距離とは、車両１の検出位置から前方への距離であって区画線情報の区画線を検出可能な予め定められた距離である。なお区画線検出可能距離は、区画線取得可能距離と呼ぶこともできる。本実施の形態１では、走行路認識部２３は、車間距離検出部２４で検出された車間距離に基づいて区画線検出可能距離を制御する。

走行路認識部２３は、区画線検出部２２で区画線情報が検出された場合には、検出された区画線情報を走行路の認識に使用したり外部に出力したりする。

一方、走行路認識部２３は、区画線検出部２２で区画線情報が検出されなかった場合には、記憶区画線情報を走行路の認識に使用する。その際、走行路認識部２３は、記憶区画線情報が走行路の認識に使用可能な使用期間内の情報であるか否かを判定する。

具体的には、走行路認識部２３は、車両挙動検出部２１で検出された車両挙動の車速に基づいて、区画線情報の検出時から現在まで車両１が走行した走行距離である検出後走行距離を求める。そして、走行路認識部２３は、上記検出後走行距離と、上記区画線検出可能距離とに基づいて、記憶区画線情報が走行路の認識に使用可能な使用期間内の情報であるか否かを判定する。

走行路認識部２３は、記憶区画線情報が使用期間内の情報であると判定した場合には、車両挙動に基づいて、使用期間内の当該記憶区画線情報を現在位置区画線情報に補正し、現在位置区画線情報を走行路の認識に使用する。なお、現在位置区画線情報とは、車両１の現在位置を基準とする、区画線の位置及び形状に関する情報である。一方、走行路認識部２３は、記憶区画線情報が使用期間内の情報でないと判定した場合には、当該記憶区画線情報を破棄、つまり記憶から消去する。

＜動作＞
図３は、本実施の形態１に係る走行路認識装置の動作を示すフローチャートである。この図３の動作は、例えば０．０１秒を周期とする一定周期で実行される。

まずステップＳ１にて、区画線検出部２２は、区画線検出処理を実施して区画線情報を検出する。区画線検出部２２は、上述した検出方法などを用いることによって、上述した車区画線距離、車両角度、曲率及び曲率変化率を含む区画線情報を検出する。なお図示しないが、区画線情報の検出に応じて、車両挙動も検出されるものとする。

ステップＳ２にて、走行路認識部２３は、走行路認識処理を実施し、条件に応じて上述した現在位置区画線情報を推定区画線情報として推定する。これにより、検出性悪化等により区画線検出部２２で区画線情報を検出できない場合であっても、走行路認識部２３は、適切な推定区画線情報を出力したり、推定区画線情報に基づいて車両１が走行する走行路を認識したりする。本実施の形態１では、走行路認識装置を実現するコントロールユニット１０（図２）が、走行路認識部２３で認識された走行路に基づいてモータ３の電流を制御することによって、公知の操舵角制御を実行する。これにより、例えば、車両１が車線間の中央部分などの部分を走行することを維持するレーンキープアシスト機能を適切化することができる。

図４は、図３のステップＳ２における走行路認識処理の詳細を示すフローチャートである。

まずステップＳ１１にて、走行路認識部２３は、記憶区画線情報に対応する車両挙動を積算する車両挙動積算を実施する。走行路認識部２３は、区画線を検出した時から現在までの車両挙動を周期毎に積算することで、検出時から現在までに変化した車両１の位置及び進行方向を取得する。これらは、後述の中間区画線情報の座標系の変換などに使用される。

ステップＳ１２にて、走行路認識部２３は、区画線検出部２２で最新の区画線情報である新規区画線情報が検出されたか否かを判定する。新規区画線情報が検出されたと判定した場合にはステップＳ１３に処理が進み、新規区画線情報が検出されなかったと判定した場合にはステップＳ１５に処理が進む。

ステップＳ１３にて、走行路認識部２３は、新規区画線情報と、新規区画線情報の検出時における車両１の位置とを、区画線検出部２２などから取得して記憶する。

なお、検出時の車両１の位置については、区画線検出部２２が区画線検出した第１時点から走行路認識部２３が区画線情報を取得した第２時点までの時間差による影響が無視できない場合がある。この時間差の原因としては、カメラ８が撮影した前方画像を処理して区画線情報を求める際の演算に必要な時間、及び、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信線の経由による通信遅れなどがある。例えば時間差が無視できるレベル（例えば０．０１ｓｅｃ程度）であれば、上記第１時点と上記第２時点とは同時とみなせるため、時間差に起因する走行距離及び車両回転角のずれはともに０でよい。一方、例えば時間差が無視できないレベル（例えば０．１ｓｅｃ程度）であれば、その間に車両１は数ｍ走行する。このような場合には、走行路認識部２３は、取得した車両１の位置を、取得時点から０．１ｓｅｃ前に検出された車両１の位置として用いればよい。０．１ｓｅｃ前の車両１の位置は、０．１ｓｅｃ間の車両挙動を、前述のステップＳ１１と同様に積算することで得られる。

ステップＳ１４にて、走行路認識部２３は、車間距離検出部２５で検出された車間距離に基づいて、車両１前方の区画線を検出可能な範囲を推定することによって、上述した区画線検出可能距離を制御する。区画線検出可能距離の制御には、区画線検出可能距離の設定、変更及び記憶などが含まれる。

ここで、先行車両が存在せずに車間距離が十分長い場合には、区画線検出部２２が前方の区画線を検出できる範囲を妨げるものがない。このため、走行路認識部２３は、カメラ８の性能等により車両１前方の区画線を検出できる最大距離（例えば１００ｍなど）を区画線検出可能距離として設定する。一方、この最大距離以上、車両１から離れた区画線については、当該区画線の記憶区画線情報は適切ではないといえる。このため、記憶区画線情報の検出時から車両１が走行した距離である検出後走行距離が区画線検出可能距離を超えた場合には、その記憶区画線情報の精度は低下しているといえる。そこで、後述するように、走行路認識部２３は、新規区画線情報が検出されなかったと判定して処理がステップＳ１２からステップＳ１５に進み、かつ検出後走行距離が区画線検出可能距離を超える場合には、ステップＳ１９にて記憶区画線情報を記憶から消去する。

先行車両が存在して車間距離が短い場合には、区画線検出部２２が車両１前方の区画線を検出できる範囲が、先行車両に妨げられて狭くなることが想定される。本実施の形態１では、車間距離検出部２４で検出される情報は車間距離のみであり、先行車両の大きさ及び車線内の横位置は検出できない。そこで、車間距離が短い場合には、走行路認識部２３は、先行車両までの車間距離を区画線検出可能距離として設定する。

なお、車間距離の検出をミリ波レーダ９の代わりにカメラ８で検出する構成において、先行車両の形状や車線内の横位置が得られるのであれば、走行路認識部２３は、それらを区画線検出可能距離の制御に利用してもよい。例えば、先行車両が小型車の場合であれば、先行車両よりも前方の区画線を検出することができる場合もあるため、先行車両の陰にならない部分を求めて前方の区画線を検出できる範囲を推定するとよい。この場合には、走行路認識部２３は、車両１から先行車両までの車間距離以上の距離を区画線検出可能距離に設定してもよい。ステップＳ１４の後、処理がステップＳ１８に進む。

ステップＳ１２からステップＳ１５に処理が進んだ場合、走行路認識部２３は、ステップＳ１１で更新された車両挙動から得られ、ステップＳ１３で記憶された検出後走行距離と、ステップＳ１４で制御された区画線検出可能距離とを比較して、当該区画線情報が使用期間内の情報であるか否かを判定する。

ここでは、検出後走行距離が区画線検出可能距離以下である場合には、走行路認識部２３は、ステップＳ１３で記憶された区画線情報が使用期間内の情報であると判定して、処理がステップＳ１６に進む。一方、検出後走行距離が区画線検出可能距離を超える場合には、走行路認識部２３は、ステップＳ１３で記憶された区画線情報が使用期間内の情報でないと判定して、処理がステップＳ１９に進む。

ステップＳ１６及びＳ１７では、走行路認識部２３は、使用期間内の記憶区画線情報に基づいて現在位置区画線情報を推定区画線情報として推定する。以下、推定区画線情報の推定の一例を示す図５を用いて、ステップＳ１６及びＳ１７の動作を説明する。

まずステップＳ１６にて、走行路認識部２３は、記憶区画線情報から区画線情報を読み出し、当該区画線情報に含まれる車区画線距離ｋ０、車両角度ｋ１、曲率ｋ２及び曲率変化率ｋ３から、中間区画線情報を求める。

なお中間区画線情報は、区画線情報から現在位置区画線情報に変換する途中の情報である。ここでは、中間区画線情報は、車両１が、区画線情報を検出したときの車両１の位置である検出位置ＤＰ（図５）から現在位置ＣＰ（図５）に進んだ場合の、検出位置座標系における区画線の位置及び形状に関する情報である。

検出位置座標系は、検出位置ＤＰを基準とする座標系である。図５の例では、検出位置ＤＰにおける車両１の前後方向及び左右方向をそれぞれｘ方向及びｙ方向とする直交座標系が、検出位置座標系として用いられている。中間区画線情報は、上述したように区画線の位置及び形状に関する情報であることから、区画線情報と同様に車区画線距離、車両角度、曲率及び曲率変化率を含む。

次に、走行路認識部２３が中間区画線情報を求める動作について説明する。

車両１が検出位置ＤＰから距離Ｌ［ｍ］進んだ場合の、検出位置座標系における区画線の車区画線距離ｋ０（Ｌ）、車両角度ｋ１（Ｌ）、及び、曲率ｋ２（Ｌ）は、区画線情報のｋ０〜ｋ２を含む次式（１）を用いて求めることができる。なお、曲率変化率ｋ３（Ｌ）は上述したように一定であり、ｋ３と同じである。

走行路認識部２３は、ステップＳ１１及びＳ１３で取得及び更新した車両挙動の積算値に基づいて、検出位置ＤＰから現在位置ＣＰまでの距離を求める。そして、走行路認識部２３は、当該距離を、上式（１）のＬに代入することにより、中間区画線情報の車区画線距離、車両角度及び曲率を求める。

厳密には、現在位置ＣＰにおける車両１の傾き分のずれが生じる。しかしながら、レーンキープアシストが作動する状態では、車両１が比較的高速で走行していることが想定されるので、実際には車両１の傾きのずれはほとんど生じない。このため、中間区画線情報を求めるためには、検出位置ＤＰから現在位置ＣＰまでのｘ方向の移動量である垂直移動量（図５ではｄｘ）をＬに代入すればよい。一方、渋滞時の先行車両への追従する場合などのように、低速走行で操舵角が比較的大きくて上記ずれが許容できない場合には、現在位置ＣＰにおける車両傾き分を考慮して計算すればよい。

次に、車両挙動の積算値に基づいて垂直移動量ｄｘを求めることについて説明する。なお、車両挙動の積算値に基づいて求めることができる値としては、上記垂直移動量ｄｘのほかに、検出位置ＤＰから現在位置ＣＰまでのｙ方向の移動量である横方向移動量ｄｙと、検出位置ＤＰのｘ方向と現在位置ＣＰのｘ方向とがなす角度である自車角度変化θとがある。これらは以下のように計算することができる。

まず、自車角度変化θは、ヨーレートを検出時から現在まで積算することによって求めることができる。垂直移動量ｄｘ及び横方向移動量ｄｙは、車速を検出時から現在まで積算し、当該積算によって得られる走行距離（Ｓｖｓｐ）を、自車角度変化θを用いてｘ方向成分とｙ方向成分とに分離することによって求めることができる。垂直移動量ｄｘ及び横方向移動量ｄｙなどの車両移動距離に関しても、厳密には蛇行等により誤差が生じるが、上記同様、車両１は比較的高速で走行していることを想定しているので、誤差及びその影響は小さいといえる。なお、θが小さい場合には、ｓｉｎ（θ）≒θ、ｃｏｓ（θ）≒１−θ^２／２として近似することで、次式（２）のように演算負荷を低減してもよい。

以上のことに鑑みて、走行路認識部２３は、ステップＳ１１及びＳ１３で取得及び更新した車両挙動の積算値に基づいて垂直移動量ｄｘを求め、垂直移動量ｄｘを、上式（１）のＬに代入することにより、中間区画線情報を求めるように構成されている。

以上のステップＳ１６（図４）によって、走行路認識部２３は中間区画線情報を取得する。

ステップＳ１６の後、ステップＳ１７にて、走行路認識部２３は、ステップＳ１６で得られた中間区画線情報の座標系を、検出位置ＤＰ（図５）を基準とする検出位置座標系から、現在位置ＣＰ（図５）を基準とする現在位置座標系に変換することにより、現在位置区画線情報に補正する。これにより、車両１の現在位置に対応した値を制御に使用することなどが可能となる。

なお現在位置区画線情報は、現在位置座標系を基準とする区画線の位置及び形状に関する情報である。図５の例では、現在位置ＣＰにおける車両１の前後方向及び左右方向をそれぞれｘ’方向及びｙ’方向とする直交座標系が、現在位置座標系として用いられている。現在位置区画線情報は、上述したように区画線の位置及び形状に関する情報であることから、区画線情報と同様に車区画線距離、車両角度、曲率及び曲率変化率を含む。

次に、走行路認識部２３が現在位置区画線情報を求める動作について説明する。

まず、現在位置区画線情報の車区画線距離については、ｋ０（ｄｘ）を、公知の座標変換方法で、検出位置座標系から現在位置座標系に変換すればよい。例えば、ｋ０（ｄｘ）に対して、検出位置ＤＰから現在位置ＣＰまでの移動距離（ｄｘ、ｄｙ）分ずらした後、自車角度変化（θ）分だけ回転させれば、現在位置区画線情報の車区画線距離ｋ０’が得られる。なお、ｋ０’の検出位置座標系のｘ方向における車両１の位置はｄｘであり、現在位置座標系のｘ’方向における車両１の位置は０になることに注意する。以上より、現在位置区画線情報の車区画線距離ｋ０’は、次式（３）のように表される。そこで、走行路認識部２３は、中間区画線情報のｋ０（ｄｘ）と、車両挙動から求められるｄｙ及びθとを次式（３）に適用して、現在位置区画線情報の車区画線距離ｋ０’を求める。

現在位置区画線情報の車両角度は、検出位置座標系における検出時の車両傾きと区画線との傾きであるため、現在の車両傾きに変換する必要がある。検出時から現在までの車両傾きの変化量はθであることから、現在位置区画線情報の車両角度は、次式（４）のように表される。そこで、走行路認識部２３は、中間区画線情報のｋ１（ｄｘ）と、車両挙動から求められるθとを次式（４）に適用して、現在位置区画線情報の車両角度ｋ１’を求める。

現在位置区画線情報の区画線の曲率は、車両１の傾きは影響しないため、中間区画線情報の区画線の曲率をそのまま使用でき、現在位置区画線情報の曲率は、次式（５）のように表される。そこで、走行路認識部２３は、中間区画線情報のｋ２（ｄｘ）を次式（５）に適用して、現在位置区画線情報の曲率を求める。

以上に説明したステップＳ１７によって、走行路認識部２３は、現在位置区画線情報を取得し、当該現在位置区画線情報を推定区画線情報として用いる。

ステップＳ１４からステップＳ１８に処理が進んだ場合、走行路認識部２３は、ステップＳ１３で記憶された区画線情報を出力して、図４の処理が終了する。ステップＳ１７からステップＳ１８に処理が進んだ場合、走行路認識部２３は、ステップＳ１７で取得された現在位置区画線情報を出力して、図４の処理が終了する。

ステップＳ１５からステップＳ１９に処理が進んだ場合、走行路認識部２３は、ステップＳ１３で記憶された区画線情報の精度は低下していると判定して、当該区画線情報を記憶から消去する。その後、図４の処理が終了する。

＜実施の形態１のまとめ＞
以上のような本実施の形態１に係る走行路認識装置によれば、走行路認識部２３は、検出後走行距離と区画線検出可能距離とに基づいて、区画線情報が走行路の認識に使用可能な使用期間内の情報であるか否かを判定する。このため、走行路の認識を適切に行うことができる。

また本実施の形態１では、走行路認識部２３は、車間距離検出部２４で検出された車間距離に基づいて区画線検出可能距離を制御する。これにより、適切な区画線検出可能距離を用いることができるので、走行路の認識を適切に行うことができる。

また本実施の形態１では、走行路認識部２３は、現在位置区画線情報の推定に、車両挙動で補正された区画線情報を用いるため、当該推定精度を高めることができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１に係る走行路認識装置では、車間距離検出部２４で検出された車間距離に基づいて区画線検出可能距離を制御するように構成した。しかしこれに限ったものではなく、以下で説明する本発明の実施の形態２に係る走行路認識装置のように、道路形状に基づいて区画線検出可能距離を制御してもよい。

なお本実施の形態２に係る走行路認識装置のブロック構成及び動作は、ステップＳ１４（図４）を除けば、概ね、実施の形態１に係る走行路認識装置のブロック構成及び動作と同じである。そこで、以下、ステップＳ１４について主に説明する。

本実施の形態２に係るステップＳ１４では、走行路認識部２３は、車間距離検出部２４で検出された車間距離の代わりに、ステップＳ１３で取得した区画線情報に含まれる区画線の曲率に基づいて区画線検出可能距離を制御する。

図６は、区画線の曲率に基づいて区画線検出可能距離を制御する動作の一例を示す図である。

なお、ここで使用されるカメラ８（図１）は、視野角の境界部分、つまり画像周縁部でひずみ等が生じるものとする。また、画像周縁部は、左右±３０度（両側６０度）よりも外側の部分であるものとする。この場合、本実施の形態２に係る走行路認識装置では、扇型（図６ではその扇形の右側半分を図示）の範囲内にある区画線Ｌ１を検出できることになる。

車両１が、曲率半径Ｒの区画線Ｌ１の接線方向に沿って走行しているとし、区画線Ｌ１と検出範囲（右側）との交点Ｐ１が車両１から前方に距離Ｌｐ進んだ位置にあるとすれば、図６に示す３平方の定理の式から、距離Ｌｐは下式（６）で求められる。

交点Ｐ１より遠方では区画線Ｌ１を適切に検出することができないので、距離Ｌｐは区画線検出可能距離に用いることができる。なお、曲率半径Ｒ＝１／（区画線の曲率）が成り立つ。これらのことに鑑みて、走行路認識部２３は、ステップＳ１３で取得した区画線情報に含まれる区画線の曲率を、区画線検出可能距離＝１／（区画線の曲率）という式に適用することにより、区画線検出可能距離を制御する。

＜実施の形態２のまとめ＞
以上のような本実施の形態２に係る走行路認識装置によれば、走行路認識部２３は、区画線の曲率に基づいて区画線検出可能距離を制御する。これにより、適切な区画線検出可能距離を用いることができるので、走行路の認識を適切に行うことができる。また、この場合には、図１におけるミリ波レーダ９、図２における車間距離検出部２４、及び、図４におけるステップＳ１４の車間距離に基づく区画線検出可能距離の制御処理は不要となる。

ただし必要であれば、走行路認識部２３は、車間距離検出部２４で検出された車間距離と、区画線情報に含まれる区画線の曲率とに基づいて区画線検出可能距離を制御してもよい。例えば、走行路認識部２３は、車間距離に基づいて得られる距離と、区画線の曲率に基づいて得られる距離とのうち短い方の距離を区画線検出可能距離として用いてもよい。

＜実施の形態３＞
実施の形態２に係る走行路認識装置では、区画線の曲率に基づいて区画線検出可能距離を制御するように構成した。しかしこれに限ったものではなく、以下で説明する本発明の実施の形態３に係る走行路認識装置のように、区画線の曲率に加えて、区画線情報に含まれる車両角度も考慮して区画線検出可能距離を制御してもよい。

例えば、一般的に、渋滞時などの先行車両追従制御時には、高速道におけるレーンキープアシスト機能使用時よりも、車速が低く、曲率が大きく（カーブがきつく）、区画線に対する車両角度も大きくなる傾向にある。そこで本実施の形態３では、走行路認識部２３は、区画線及び車両挙動も考慮して区画線を検出できる範囲を推定し、区画線検出可能距離を制御する。

なお本実施の形態３に係る走行路認識装置のブロック構成及び動作は、ステップＳ１４（図４）を除けば、概ね、実施の形態１に係る走行路認識装置のブロック構成及び動作と同じである。そこで、以下、ステップＳ１４について主に説明する。

本実施の形態３に係るステップＳ１４では、走行路認識部２３は、車間距離検出部２４で検出された車間距離の代わりに、ステップＳ１３で取得した区画線情報に含まれる区画線の曲率及び車両角度に基づいて区画線検出可能距離を制御する。

図７は、区画線の曲率及び車両角度に基づいて区画線検出可能距離を制御する動作の一例を示す図である。

図７には、図６の状態において、車両角度が、区画線Ｌ１と検出範囲が離れる方向にθ度傾いていた状態が示されている。このとき車両１の区画線Ｌ１の半径方向と、車両１から交点Ｐ１への方向とが成す角度は、視野角が３０度である場合、（６０＋θ）度となる。

本実施の形態３においても、実施の形態２と同様に、車両１が、曲率半径Ｒの区画線Ｌ１の接線方向に沿って走行しているとし、区画線Ｌ１と検出範囲（右側）との交点Ｐ１が車両１から前方に距離Ｌｐ進んだ位置にあるとすれば、図７に示す３平方の定理の式から、距離Ｌｐは下式（７）で求められる。

実施の形態２と同様にして、走行路認識部２３は、ステップＳ１３で取得した区画線情報に含まれる区画線の曲率及び車両角度を、区画線検出可能距離＝２×ｃｏｓ（６０＋車両角度）／（区画線の曲率）という式に適用することにより、区画線検出可能距離を制御する。

＜実施の形態３のまとめ＞
以上のような本実施の形態３に係る走行路認識装置によれば、走行路認識部２３は、区画線の曲率及び車両角度に基づいて区画線検出可能距離を制御する。これにより、適切な区画線検出可能距離を用いることができるので、走行路の認識を適切に行うことができる。また、この場合には、図１におけるミリ波レーダ９、図２における車間距離検出部２４、及び、図４におけるステップＳ１４の車間距離に基づく区画線検出可能距離の制御処理は不要となる。

ただし必要であれば、走行路認識部２３は、車間距離検出部２４で検出された車間距離と、区画線情報に含まれる区画線の曲率とに基づいて区画線検出可能距離を制御してもよい。例えば、走行路認識部２３は、車間距離に基づいて得られる距離と、区画線の曲率及び車両角度に基づいて得られる距離とのうち短い方の距離を区画線検出可能距離として用いてもよい。

＜変形例＞
以上の説明では、走行路の認識結果をレーンキープアシストに使用する装置について述べたが、これに限らず、走行路の認識結果を車線逸脱警報装置、自動運転装置等に使用してもよい。実施の形態で説明した技術は、それぞれの装置で区画線情報、ひいては走行路を使用する際に適用することができる。

＜その他の変形例＞
走行路認識装置における区画線取得部、車両挙動取得部及び走行路認識部を、以下「区画線取得部等」と記す。区画線取得部等は、図１のコントロールユニット１０に対応する図８の処理回路８１により実現される。すなわち、処理回路８１は、区画線情報を取得する区画線取得部と、区画線情報の取得時から現在までの、車両１の車速に関する車両挙動を取得する車両挙動取得部と、区画線情報に基づいて車両１が走行する走行路を認識する走行路認識部と、を備える。処理回路８１には、専用のハードウェアが適用されてもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサが適用されてもよい。プロセッサには、例えば、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などが該当する。

処理回路８１が専用のハードウェアである場合、処理回路８１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。区画線取得部等の各部の機能それぞれは、処理回路を分散させた回路で実現されてもよいし、各部の機能をまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。

処理回路８１がプロセッサである場合、区画線取得部等の機能は、ソフトウェア等との組み合わせにより実現される。なお、ソフトウェア等には、例えば、ソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェア及びファームウェアが該当する。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリに格納される。図９に示すように、処理回路８１に適用されるプロセッサ８３は、メモリ８４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、入出力制御インタフェース(Ｉ／Ｆ)８２を介して図１の車輪速センサ６、ヨーレートセンサ７、カメラ８及びモータ３等の外部装置との間で入出力される信号を処理する各部の機能を実現する。すなわち、走行路認識装置は、処理回路８１により実行されるときに、区画線情報を取得するステップと、区画線情報の取得時から現在までの、車両１の車速に関する車両挙動を取得するステップと、区画線情報に基づいて車両１が走行する走行路を認識するステップと、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ８４を備える。換言すれば、このプログラムは、区画線取得部等の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ８４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、そのドライブ装置等、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。

以上、区画線取得部等の各機能が、ハードウェア及びソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、区画線取得部等の一部を専用のハードウェアで実現し、別の一部をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、区画線取得部及び車両挙動取得部についてはレシーバなどの専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、それ以外についてはプロセッサ８３としての処理回路８１がメモリ８４に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

以上のように、処理回路８１は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

また、以上で説明した走行路認識装置は、ＰＮＤ（Portable Navigation Device）などのナビゲーション装置と、携帯電話、スマートフォン及びタブレットなどの携帯端末を含む通信端末と、これらにインストールされるアプリケーションの機能と、サーバとを適宜に組み合わせてシステムとして構築される走行路認識システムにも適用することができる。この場合、以上で説明した走行路認識装置の各機能あるいは各構成要素は、前記システムを構築する各機器に分散して配置されてもよいし、いずれかの機器に集中して配置されてもよい。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１ 車両、２１ 車両挙動検出部、２２ 区画線検出部、２３ 走行路認識部、２４ 車間距離検出部。

Claims (9)

1. 車両の位置を基準とする、前記車両前方の区画線の位置及び形状に関する区画線情報を取得する区画線取得部と、
   前記区画線情報の取得時から現在までの、前記車両の車速に関する車両挙動を取得する車両挙動取得部と、
   前記区画線情報に基づいて前記車両が走行する走行路を認識する走行路認識部と
   を備え、
   前記走行路認識部は、
   前記区画線取得部で取得された前記区画線情報を記憶し、
   前記車両挙動の前記車速に基づいて、前記区画線情報の取得時から現在まで前記車両が走行した走行距離を求め、
   前記区画線情報の取得時の前記車両の前記位置から前方への距離であって前記区画線情報の前記区画線を取得可能な距離として予め定められた区画線取得可能距離のうち、記憶されている前記区画線情報に対応した区画線取得可能距離と、前記走行距離とに基づいて、記憶されている前記区画線情報が前記走行路の認識に使用可能な使用期間内の情報であるか否かを判定する、走行路認識装置。
2. 請求項１に記載の走行路認識装置であって、
   前記走行路認識部は、前記区画線取得部で前記区画線情報が新しく取得された場合に、取得された前記区画線情報を記憶し、当該区画線情報に対応した前記区画線取得可能距離を設定する、走行路認識装置。
3. 請求項２に記載の走行路認識装置であって、
   前記走行路認識部は、前記区画線取得部で前記区画線情報が新しく取得されなかった場合に、前記走行距離と、予め設定された前記区画線取得可能距離とを比較して、当該区画線取得可能距離に対応した、記憶されている前記区画線情報が使用期間内の情報であるか否かを判定する、走行路認識装置。
4. 請求項３に記載の走行路認識装置であって、
   前記走行路認識部は、前記走行距離が前記区画線取得可能距離以下である場合に、当該区画線取得可能距離に対応した、記憶されている前記区画線情報が使用期間内の情報であると判定し、当該区画線情報に基づいて前記車両が走行する走行路を認識する、走行路認識装置。
5. 請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の走行路認識装置であって、
   前記車両前方の別の車両である先行車両と、前記車両との間の車間距離を取得する車間距離取得部をさらに備え、
   前記走行路認識部は、
   前記車間距離に基づいて前記区画線取得可能距離を設定する、走行路認識装置。
6. 請求項２から請求項５のうちのいずれか１項に記載の走行路認識装置であって、
   前記区画線情報は、前記区画線の曲率を含み、
   前記走行路認識部は、
   前記曲率に基づいて前記区画線取得可能距離を設定する、走行路認識装置。
7. 請求項２から請求項５のうちのいずれか１項に記載の走行路認識装置であって、
   前記区画線情報は、
   前記区画線の曲率と、前記区画線の前記車両側方の部分に対する前記車両の進行方向の傾きである車両角度とを含み、
   前記走行路認識部は、
   前記曲率及び前記車両角度に基づいて前記区画線取得可能距離を設定する、走行路認識装置。
8. 請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載の走行路認識装置であって、
   前記車両挙動は、
   前記区画線情報の取得時から現在までの、前記車両のヨーレートに関する挙動も含み、
   前記走行路認識部は、
   前記車両挙動に基づいて、前記使用期間内の前記区画線情報を、前記車両の現在位置を基準とする、前記区画線の位置及び形状に関する現在位置区画線情報に補正し、前記現在位置区画線情報を前記走行路の認識に使用する、走行路認識装置。
9. 車両の位置を基準とする、前記車両前方の区画線の位置及び形状に関する区画線情報を取得し、
   前記区画線情報の取得時から現在までの、前記車両の車速に関する車両挙動を取得し、
   前記区画線情報に基づいて前記車両が走行する走行路を認識し、
   前記走行路の認識は、
   取得された前記区画線情報を記憶し、
   前記車両挙動の前記車速に基づいて、前記区画線情報の取得時から現在まで前記車両が走行した走行距離を求め、前記区画線情報の取得時の前記車両の前記位置から前方への距離であって前記区画線情報の前記区画線を取得可能な距離として予め定められた区画線取得可能距離のうち、記憶されている前記区画線情報に対応した区画線取得可能距離と、前記走行距離とに基づいて、記憶されている前記区画線情報が前記走行路の認識に使用可能な使用期間内の情報であるか否かを判定することを含む、走行路認識方法。

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