JP6342104B1 - 車両位置推定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、高精度な車両位置の推定を行うことが可能な車両位置推定装置を提供することを目的とする。本発明による車両位置推定装置は、映像情報に基づいて車両の左右両側の道路に描かれた描画線の車両に対する相対的な位置を認識する描画線認識部（５）と、車両の車線変更の有無および車両が車線変更した場合における車線変更の方向を算出する描画線認識結果処理部（６）と、地図情報取得部（１１）と、車線変更の有無および車線変更の方向と車線接続関係とに基づいて車両が走行中の車線および当該車線内における車両の横方向の位置である車両横位置を算出する車両横位置算出部（７）と、前進距離を算出する車両前進距離算出部（１０）と、地図情報と車両が走行中の車線および車両横位置と前進距離とに基づいて地図上の道路における車両の位置を算出する地図上車両位置算出部（８）とを備える。

Description

本発明は、車両の現在位置を推定する車両位置推定装置に関する。

ナビゲーションシステムは、通常、衛星から受信するＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）座標情報、車両の車輪回転数から算出される車速信号情報、およびジャイロセンサから得られる加速度情報等を考慮してデッドレコニング処理を行って得られる車両位置推定座標を保持している。

また、道路をリンク、ノード、およびそれらに紐付く属性情報のみで表現するナビゲーション向けの地図を用いる場合、ナビゲーションシステムは、マップマッチング処理を行うことによって車両が走行中の道路のリンクと、当該リンク上における車両位置とを算出することによって地図上における車両位置の表示位置を決定している。なお、地図上における車両位置は、カーマークともいう。

上記のナビゲーション向けの地図は、車線レベルの詳細形状の情報を含まず、複数の車線を含む道路全体が線分群または曲線等で表現されているため、マップマッチング処理によって車両の走行車線、または車線内における車両の横方向の相対位置を推定するための地図情報を提供していない。車両の横方向とは、車両の進行方向に直交する方向のことである。通常、デッドレコニング処理によって得られる車両位置の推定精度は、マルチパス等の衛星受信環境の影響を受けやすく、受信環境によっては１０ｍ程度の誤差が含まれる。従って、たとえ車線ごとの詳細形状が分かっているとしても、デッドレコニング処理の結果と車線ごとの詳細形状とを照合することによって、実際の走行車線および車線内における車両の横方向の相対位置を正確に推定することができる見込みは低い。

このように、ＧＮＳＳ座標情報、車速信号情報、および角速度情報を組み合わせたデッドレコニング処理によって算出した車両位置だけでは、走行車線の推定に必要な車両の横位置を得ることは困難である。従って、車載カメラが撮影した映像情報の分析結果を併用して車両位置を特定する技術開発が進められている。車載カメラから得られる映像情報を分析することによって、走行車線の左区画線および右区画線に相当する、道路に描画された線である描画線を検出することが可能である。以下、道路の車線を区画する区画線のうち、車両の左側の区画線、すなわち走行車線と当該走行車線の左側に存在する車線との境界を示す線を左区画線という。また、車両の右側の区画線、すなわち走行車線と当該走行車線の右側に存在する車線との境界を示す線を右区画線という。区画線に用いられる色および形状は、国または地域ごとによって異なる。例えば、日本では、区画線の色として白色および黄色がよく用いられる。

車両位置推定システムは、車両に対する描画線の相対位置と、地図情報に含まれている区画線の絶対位置とに基づいて、車線内における車両位置の高精度な推定が可能となる。カメラによる描画線認識の位置精度は、一般的に数十ｃｍ程度であるため、車両の横位置についても数十ｃｍ程度の精度が期待できる。

上記のようなカメラによる描画線認識の技術は、運転支援機能向けの種々の機能に利用されつつあり、描画線認識機能を内蔵したＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）用途の汎用カメラが製品化されている。当該カメラによる描画線認識機能は、車両直近すなわち車両の左側直近および右側直近の２本の描画線を検出し、検出した各描画線の形状を、車両の位置および進行方向を基準とした直交座標系における多項式すなわち曲線で表現して出力する仕様が一般的である。出力される描画線の本数が２本であるという仕様は、カメラによる描画線認識機能を車線維持機能に適用することを意識しているものと推測される。

カメラによる描画線認識の精度は、自車両周辺の走行環境によって変化する。本来は、左区画線および右区画線の両方が検出されることが期待されるが、例えば道路構造物に起因して発生する道路上のコントラストの違い、トンネル内の照度不足、並走車両による描画線隠れ、または描画線のかすれ等に起因して、一方の区画線しか認識することができない場合がしばしば存在する。

このようなカメラによる描画線認識の不確実性に対して、検出された描画線の線種に関してあらかじめ想定した線種の遷移パターンと、検出された線種の時系列データとに基づいて補正を行うことによって車両の進行方向を推定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。描画線の線種としては、例えば分岐線、実線、または破線が挙げられる。分岐線は、通常の車線間の区画線よりも幅が広くかつ破線の長さが短い線である。車両の進行方向としては、例えば分岐方向または本線方向が挙げられる。

特許文献１では、地図データに基づいて車両の前方に分岐線を発見したときに、車両の前方を撮影したカメラの映像に対して横方向に３分割して各エリア内で描画線検出を行っている。そして、各エリア内における描画線の検出結果と、予め想定した各エリア内における線種の遷移パターンとを照合することによって、検出された描画線の種別を補正している。

特開２００８−１０２６８４号公報

特許文献１では、横方向に３分割された各エリア内における描画線の検出結果を用いることを前提としている。すなわち、特許文献１では、最大３本の描画線の認識結果が必要となる。従って、上述の運転支援機能向けの標準的な描画線の認識結果の出力仕様である、車両の直近の２本の描画線のみを用いることができない。また、特許文献１では、３本の描画線を認識することが可能な専用の描画線認識モジュールを使用する必要があり、幅広い製品への適用が困難であるという問題がある。

さらに、特許文献１では、補正対象はカメラによって検出された描画線の線種のみであり、描画線の検出位置および描画線の有無について何ら言及されていない。従って、特許文献１を車両位置推定技術にそのまま適用しても、車両位置の精度向上に貢献しない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、高精度な車両位置の推定を行うことが可能な車両位置推定装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による車両位置推定装置は、車両の前方の道路を撮影した映像情報を取得する映像情報取得部と、映像情報取得部が取得した映像情報に基づいて、車両の左右両側の道路に描かれた描画線の車両に対する相対的な位置を認識する描画線認識部と、描画線認識部が認識した左右両側の相対的な位置を道路の車線を区画する左右両側の区画線の位置とし、車両の車線変更の有無、および車両が車線変更した場合における車線変更の方向を算出する描画線認識結果処理部と、少なくとも車線の道路の延在方向の接続関係である車線接続関係を含む地図情報を取得する地図情報取得部と、描画線認識結果処理部が算出した車線変更の有無および車線変更の方向と、地図情報取得部が取得した車線接続関係とに基づいて、車両が走行中の車線および当該車線内における車両の横方向の位置である車両横位置を算出する車両横位置算出部と、車両が前進した距離である前進距離を算出する車両前進距離算出部と、地図情報取得部が取得した地図情報と、車両横位置算出部が算出した車両が走行中の車線および車両横位置と、車両前進距離算出部が算出した前進距離とに基づいて、地図上の道路における車両の位置を算出する地図上車両位置算出部とを備え、描画線認識結果処理部は、描画線認識部が認識した左右両側の相対的な位置に基づいて、左右両側の描画線の位置が時間的に連続となるように補正する描画線連続化補正部と、描画線連続化補正部が補正した左右両側の描画線の相対的な位置と、過去の左右両側の区画線の位置とに基づいて、車線変更の方向を含む車両の車線変更の状態を判定する車線変更状態判定部と、描画線連続化補正部が補正した左右両側の描画線の相対的な位置と、車線変更状態判定部が判定した車両の車線変更の状態とに基づいて、左右両側の区画線の位置を算出する区画線位置算出部と、区画線位置算出部が算出した左右両側の区画線の位置を時系列データとして蓄積する時系列データ蓄積部とを備え、地図情報取得部が取得する地図情報は、車線の幅である車線幅を含み、描画線連続化補正部は、時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前における車両の左側の区画線である左区画線の位置と、現時点で描画線認識部が認識した車両の右側の描画線である右描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、右描画線は現時点における左区画線であると判定し、現時点における左区画線と地図情報に含まれる車線幅とに基づいて現時点における車両の右側の区画線である右区画線の位置を算出し、時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前における右区画線の位置と、現時点で描画線認識部が認識した車両の左側の描画線である左描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、左描画線は現時点における右区画線であると判定し、現時点における右区画線と車線幅とに基づいて現時点における左区画線の位置を算出する。

本発明によると、車両位置推定装置は、車両の前方の道路を撮影した映像情報を取得する映像情報取得部と、映像情報取得部が取得した映像情報に基づいて、車両の左右両側の道路に描かれた描画線の車両に対する相対的な位置を認識する描画線認識部と、描画線認識部が認識した左右両側の相対的な位置を道路の車線を区画する左右両側の区画線の位置とし、車両の車線変更の有無、および車両が車線変更した場合における車線変更の方向を算出する描画線認識結果処理部と、少なくとも車線の道路の延在方向の接続関係である車線接続関係を含む地図情報を取得する地図情報取得部と、描画線認識結果処理部が算出した車線変更の有無および車線変更の方向と、地図情報取得部が取得した車線接続関係とに基づいて、車両が走行中の車線および当該車線内における車両の横方向の位置である車両横位置を算出する車両横位置算出部と、車両が前進した距離である前進距離を算出する車両前進距離算出部と、地図情報取得部が取得した地図情報と、車両横位置算出部が算出した車両が走行中の車線および車両横位置と、車両前進距離算出部が算出した前進距離とに基づいて、地図上の道路における車両の位置を算出する地図上車両位置算出部とを備え、描画線認識結果処理部は、描画線認識部が認識した左右両側の相対的な位置に基づいて、左右両側の描画線の位置が時間的に連続となるように補正する描画線連続化補正部と、描画線連続化補正部が補正した左右両側の描画線の相対的な位置と、過去の左右両側の区画線の位置とに基づいて、車線変更の方向を含む車両の車線変更の状態を判定する車線変更状態判定部と、描画線連続化補正部が補正した左右両側の描画線の相対的な位置と、車線変更状態判定部が判定した車両の車線変更の状態とに基づいて、左右両側の区画線の位置を算出する区画線位置算出部と、区画線位置算出部が算出した左右両側の区画線の位置を時系列データとして蓄積する時系列データ蓄積部とを備え、地図情報取得部が取得する地図情報は、車線の幅である車線幅を含み、描画線連続化補正部は、時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前における車両の左側の区画線である左区画線の位置と、現時点で描画線認識部が認識した車両の右側の描画線である右描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、右描画線は現時点における左区画線であると判定し、現時点における左区画線と地図情報に含まれる車線幅とに基づいて現時点における車両の右側の区画線である右区画線の位置を算出し、時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前における右区画線の位置と、現時点で描画線認識部が認識した車両の左側の描画線である左描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、左描画線は現時点における右区画線であると判定し、現時点における右区画線と車線幅とに基づいて現時点における左区画線の位置を算出するため、高精度な車両位置の推定を行うことが可能となる。

本発明の目的、特徴、態様、および利点は、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。

本発明の実施の形態１による車両位置推定システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１による描画線認識部の動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による描画線認識部が認識した描画線位置の時系列データを示す図である。 本発明の実施の形態１による描画線認識部が認識した描画線位置の時系列データを示す図である。 本発明の実施の形態１による車両横位置算出部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１による地図上車両位置算出部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１による車線接続関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による車線接続関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による車両位置推定装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態２による車両位置推定システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２による描画線連続化補正部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２による車線変更状態判定部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２による描画線認識結果処理部における内部変数の演算順序を説明するための図である。 本発明の実施の形態３による車両位置推定システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３による位置統合部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３による車両位置推定装置の動作を説明するための図である。

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。

＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１は、本発明の実施の形態１による車両位置推定システム１の構成の一例を示すブロック図である。車両位置推定システム１は、車両等の移動体が走行している道路における車両の位置を推定する。以下では、移動体は車両であるものとして説明する。

車両位置推定システム１は、車両位置推定装置２と、道路撮像装置３と、衛星測位装置１２とを備えている。車両位置推定装置２は、映像情報取得部４と、描画線認識部５と、描画線認識結果処理部６と、車両横位置算出部７と、地図上車両位置算出部８と、地図上車両位置初期化部９と、車両前進距離算出部１０と、地図情報取得部１１とを備えている。

道路撮像装置３は、例えば単眼カメラまたはステレオカメラであり、車両の前方を撮影可能なように設定されている。道路撮像装置３は、車両の進行方向、すなわち車両の前方に存在する描画線または道路標識等を撮像する。映像情報取得部４は、道路撮像装置３が撮像した映像情報を取得する。

描画線認識部５は、映像情報取得部４が取得した映像情報を解析し、道路上の区画線表示に相当すると推定される描画線を検出する。また、描画線認識部５は、検出した描画線のうち、車両付近の描画線、より望ましくは車両に対しておおよそ並行する車両の左右近傍の描画線を特定し、車両に対する描画線の相対位置を算出する。すなわち、描画線認識部５は、映像情報取得部４が取得した映像情報に基づいて、車両の左右両側の道路に描かれた描画線の車両に対する相対的な位置を認識する。

描画線認識結果処理部６は、描画線認識部５が認識した２本の描画線の位置の時系列の変化に基づいて、車両の車線変更の有無、および車線が車線変更した場合はその方向を算出する。また、描画線認識結果処理部６は、車両が現在走行中の車線における左区間線および右区間線の位置を算出する。

車両前進距離算出部１０は、車両の前進に伴って生じるタイヤの回転数または回転角などの検出結果に基づいて、車両の前進距離を算出する。

地図情報取得部１１は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはメモリカード等であり、車線ごとの詳細形状を含む高精度地図情報を格納している。高精度地図情報では、車線ごとの車線中心線および区画線の形状が点列で表現されている。また、高精度地図情報は、車線中心線上の各地点における車線幅、および車線の道路の延在方向の接続関係である車線接続関係を含んでいる。なお、車線幅は、区画線の形状を表現する点列から算出してもよい。地図情報取得部１１は、高精度地図情報を必要に応じて外部から取得するようにしてもよい。

車両横位置算出部７は、描画線認識結果処理部６による認識結果と、地図情報取得部１１に格納されている車線接続関係とに基づいて、現在走行中の車線内における車両の横方向位置である車両横位置を算出する。

地図上車両位置算出部８は、車両横位置算出部７から車両横位置が通知された場合は地図上における車両横位置を更新し、車両前進距離算出部１０から車両の前進距離が通知された場合は地図上における車両の前後方向位置を更新する。車両の前後方向位置は、車両の進行方向に沿った位置であり、車両縦位置ともいう。

衛星測位装置１２は、衛星からの電波を受信するＧＮＳＳアンテナが接続されており、衛星からの電波によって車両の緯度経度を含む現在位置を計測する。地図上車両位置初期化部９は、初回の地図上における車両位置を特定するために、衛星測位装置１２で計測した現在位置を地図上車両位置算出部８に通知する。なお、図１では、衛星測位装置１２が車両位置推定装置２の外部に設けられている場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、衛星測位装置１２は、車両位置推定装置２の内部に設けてもよい。

＜動作＞
＜描画線認識部５の動作＞
描画線認識部５は、映像情報取得部４が取得した車両前方の映像から、道路上の区画線標示に相当すると推定される複数の描画線を検出する。そして、描画線認識部５は、検出した複数の描画線のうち、車両の左右直近にある区画線に相当すると推定される２本の描画線を特定し、当該２本の描画線と車両との相対的な位置関係を算出する。

具体的には、図２に示すように、描画線認識部５は、車両位置を原点、車両の前方方向をＸ軸方向、車両の右方向をｙ軸方向と定めた２次元直交座標系において、２本の描画線の形状を１次元以上の多項式で表現する。すなわち、２本の描画線は、それぞれ下記の式（１），（２）で表現される。
ｙ＝Ｌ_０＋Ｌ_１・ｘ＋ｆ_Ｌ（ｘ） ・・・（１）
ｙ＝Ｒ_０＋Ｒ_１・ｘ＋ｆ_Ｒ（ｘ） ・・・（２）

式（１），（２）において、ｆ_Ｌ（ｘ）およびｆ_Ｒ（ｘ）の各々は、２次元以上の多項式を表しており、本実施の形態では誤差項として取り扱う。また、このとき２本の描画線の車両に対する相対的な横位置はそれぞれＬ_０およびＲ_０であり、２本の車両の進行方向に対する傾きはそれぞれＬ_１およびＲ_１である。以下、Ｌ_０のことを左描画線の横位置、Ｒ_０のことを右描画線の横位置、Ｌ_１のことを左描画線の傾き、Ｒ_１のことを右描画線の傾きという。なお、原点は車両位置としているが、具体的には道路撮像装置３の設置位置である。

＜描画線認識結果処理部６の動作＞
描画線認識結果処理部６は、描画線認識部５が算出した２本の描画線の横位置に基づいて、車両の車線変更の有無と、車線変更した場合は車線変更方向とを算出する。車線変更の有無は、「無し」、「有り」、「不定」のいずれかの状態を表す。「無し」は車線変更が行われていないことを示す。「有り」は車線変更が行われたことを示す。「不定」は描画線認識部５が算出した２本の描画線の横位置に基づいて車線変更が行われたか否かが判断できないことを示す。

次に、車線変更の有無および車線変更方向の算出について説明する。

描画線認識部５が算出した現時刻（ｔ）における左描画線および右描画線の位置がそれぞれ下記の式（３），（４）であり、直前時刻（ｔ−１）における左描画線および右描画線の位置がそれぞれ下記の式（５），（６）であるものとする。
ｙ＝Ｌ_０，ｔ＋Ｌ_１，ｔ・ｘ＋ｆ_Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（３）
ｙ＝Ｒ_０，ｔ＋Ｒ_１，ｔ・ｘ＋ｆ_Ｒ，ｔ（ｘ） ・・・（４）
ｙ＝Ｌ_{０，ｔ−１}＋Ｌ_{１，ｔ−１}・ｘ＋ｆ_{Ｌ，ｔ−１}（ｘ） ・・・（５）
ｙ＝Ｒ_{０，ｔ−１}＋Ｒ_{１，ｔ−１}・ｘ＋ｆ_{Ｒ，ｔ−１}（ｘ） ・・・（６）

式（３）〜（６）において、Ｌ_０，ｔは描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける左描画線の横位置であり、Ｒ_０，ｔは描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける右描画線の横位置であり、Ｌ_１，ｔは描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける左描画線傾きであり、Ｒ_１，ｔは描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける右描画線の傾きである。また、ｆ_Ｌ，ｔ（ｘ）は描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける左描画線の２次元以上の多項式を表し、ｆ_Ｒ，ｔ（ｘ）は描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける右描画線の２次元以上の多項式を表し、これらは本実施の形態では誤差項として取り扱う。

例えば、下記の式（７），（８）の両方を満たす場合は、図３に示すように、左描画線および右描画線ともに１車線分相当の距離だけ右方向に移動したことが読み取れる。これにより、描画線認識結果処理部６は、右車線への車線変更が行われたと判定し、車線変更の有無は「有り」、車線変更方向は「右」とする。
（Ｌ_０，ｔ−Ｌ_{０，ｔ−１}）＞θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}×Ｗｉｄ_ｔ ・・・（７）
（Ｒ_０，ｔ−Ｒ_{０，ｔ−１}）＞θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}×Ｗｉｄ_ｔ ・・・（８）

式（７），（８）において、Ｗｉｄ_ｔは車線幅であり、地図情報取得部１１から取得した現在地点付近の車線幅をそのまま使用してもよく、カメラで撮像した車線幅と実際の車線幅との差異を考慮した下記の式（９）を用いて算出してもよい。また、θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}は車線幅の誤差を許容するためのパラメータであり、例えばθ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}＝０．７とするなど、１より小さく１に近いパラメータに設定するとよい。
Ｗｉｄ_ｔ＝（Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}）×（Ｗ_{Ｍａｐ，ｔ}／Ｗ_{Ｍａｐ，ｔ−１}） ・・・（９）

式（９）において、Ｗ_{Ｍａｐ，ｔ}は現時刻（ｔ）に地図情報取得部１１から取得した走行中車線の車線幅であり、Ｗ_{Ｍａｐ，ｔ−１}の直前時刻（ｔ−１）に地図情報取得部１１から取得した走行中車線の車線幅である。

同様に、下記の式（１０），（１１）の両方を満たす場合は、図４に示すように、左描画線および右描画線ともに１車線分相当の距離だけ左方向に移動したことが読み取れる。これにより、描画線認識結果処理部６は、左車線への車線変更が行われたと判定し、車線変更の有無は「有り」、車線変更方向は「左」とする。
（Ｌ_０，ｔ−Ｌ_{０，ｔ−１}）＜θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}×Ｗｉｄ_ｔ ・・・（１０）
（Ｒ_０，ｔ−Ｒ_{０，ｔ−１}）＜θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}×Ｗｉｄ_ｔ ・・・（１１）

車線変更の有無が判断できない場合は、車線変更の有無が「不定」であると判断する。車線変更の有無が判断できない場合としては、具体的には、（Ａ）描画線認識部５が２本の描画線のうちの一方または両方を認識することができない場合、（Ｂ）左描画線および右描画線の変化が同期していない場合等がある。（Ｂ）の場合の判断基準は、例えば、下記の式（１２），（１３）の両方を満たす場合とすればよい。
（（Ｌ_０，ｔ−Ｌ_{０，ｔ−１}）−θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}×Ｗｉｄ_ｔ）×（（Ｒ_０，ｔ−Ｒ_{０，ｔ−１}）−θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}×Ｗｉｄ_ｔ）＜０ ・・・（１２）
（（Ｌ_０，ｔ−Ｌ_{０，ｔ−１}）＋θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}×Ｗｉｄ_ｔ）×（（Ｒ_０，ｔ−Ｒ_{０，ｔ−１}）＋θ_{Ｌｃｈａｎｇｅ}×Ｗｉｄ_ｔ）＜０ ・・・（１３）

左区画線の横位置は、現時刻（ｔ）において描画線認識部５が認識した左描画線の横位置Ｌ_０，ｔであり、右区画線の横位置は、現時刻（ｔ）において描画線認識部５が認識した右描画線の横位置Ｒ_０，ｔである。

＜車両横位置算出部７の動作＞
図５は、車両横位置算出部７の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、車両横位置算出部７は、描画線認識結果処理部６から区画線位置算出結果が通知されるか、または地図上車両位置算出部８から車線接続関係が通知されるまで待機し、区画線算出結果または車線接続関係が通知されるとステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２において、車両横位置算出部７は、区画線位置算出結果または車線接続関係のいずれが通知されたのか判断する。区画線位置算出結果が通知された場合は、ステップＳ１０３に移行する。一方、車線接続関係が通知された場合は、ステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０３において、車両横位置算出部７は、描画線認識結果処理部６が通知した区画線位置算出結果について、車線変更の有無が「有り」である場合は保持している車線番号を±１し、車線変更の有無が「無し」および「不定」の場合は直前時刻における車線番号と同一の車線番号とする。

例えば、区画線位置算出結果の通知を受ける直前の走行車線番号が２であり、通知された区画線位置算出結果について車線変更の有無が「有り」かつ車線変更方向が「左」である場合、更新後の走行車線番号は１となる。走行車線番号が１である場合は、車両が道路の第１車線を走行していることを示す。走行車線番号が２である場合は、車両が道路の第２車線を走行していることを示す。

ステップＳ１０４において、車両横位置算出部７は、描画線認識結果処理部６から通知された左区画線の位置および右区画線の位置から、車線内における車両横位置を算出する。ステップＳ１０５において、車両横位置算出部７は、保持していた車両横位置をステップＳ１０４で算出した車両横位置に更新する。具体的には、例えば下記の式（１４）によって、車線内における車両横位置Ｙ_ｃａｒを算出する。
Ｙ_ｃａｒ＝（−Ｌ^（Ｄ） _０，ｔ）／（Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}） ・・・（１４）

式（１４）において、Ｌ^（Ｄ） _０，ｔは描画線認識結果処理部６によって確定された時刻（ｔ）における左区画線の横位置であり、Ｒ^（Ｄ） _０，ｔは描画線認識結果処理部６によって確定された時刻（ｔ）における右区画線の横位置である。また、Ｙ_ｃａｒ＝０は左描画線上を車両が走行することを意味し、Ｙ_ｃａｒ＝１は右描画線上を車両が走行することを意味し、Ｙ_ｃａｒ＝０．５は車線の中心上を車両が走行していることを意味する。

ステップ１０６において、車両横位置算出部７は、地図上車両位置算出部８から通知された車線接続関係に基づいて車線番号を更新する。通知された車線接続関係に含まれる内容は、直前の走行地点における車線構成と、現在の走行地点における車線構成との接続関係である。

図７，８は、車線接続関係の一例を示す図である。図７の例では、直前の走行地点での第１走行車線は、現在の走行地点での第２走行車線に接続している。直前の走行地点での第２走行車線は、現在の走行地点での第３走行車線に接続している。図８はこれらの対応関係を示している。例えば、直前の走行車線番号が１の状況で図７，８に示す車線接続関係が通知された場合、更新後の走行車線番号は２となる。

＜地図上車両位置算出部８の動作＞
図６は、地図上車両位置算出部８の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、地図上車両位置算出部８は、車両前進距離算出部１０から前進距離が通知されるか、または車両横位置算出部７から車両横位置が通知されるまで待機し、前進距離または車両横位置が通知されるとステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０２において、地図上車両位置算出部８は、前進距離または車両横位置のいずれが通知されたのか判断する。前進距離が通知された場合は、ステップＳ２０３に移行する。一方、車両横位置が通知された場合は、ステップＳ２０６に移行する。

ステップＳ２０３において、地図上車両位置算出部８は、車両横位置をそのままにして車両位置を前方に進め、保持している地図上車両位置を前進後の車両位置に更新する。

ステップＳ２０４において、地図上車両位置算出部８は、前進前の車両位置と前進後の車両位置とにおける車線接続関係を地図情報取得部１１から取得する。そして、ステップＳ２０５において、地図上車両位置算出部８は、地図情報取得部１１から取得した車線接続関係を車両横位置算出部７に通知する。

ステップＳ２０６において、地図上車両位置算出部８は、車両縦位置をそのままにして、通知された車両横位置と合致するように車両位置を道路内で横方向に移動し、保持している地図上車両位置を横方向に移動後の車両位置に更新する。

上記より、地図上車両位置算出部８は、地図上車両位置初期化部９から与えられた初期位置に対して車両前進距離算出部１０から取得した前進距離を累積することによって、現在の地図上における車両縦位置を算出する。また、地図上車両位置算出部８は、車両横位置算出部７から取得した車両横位置を用いて、現在の地図上における車両横位置を特定する。なお、車両が分岐地点に到達した場合は、走行中の車線と車線内における位置に基づいて車両の進行方向を特定する。

＜地図上車両位置初期化部９の動作＞
地図上車両位置初期化部９は、車両の走行開始時点で基準となる絶対座標を地図上車両位置算出部８に通知する。例えば、地図上車両位置初期化部９は、走行開始直後の衛星測位が可能となった時点で、１度だけ衛星測位装置１２から取得した衛星測位結果を地図上車両位置算出部８に通知してもよい。

なお、描画線認識結果処理部６が通知した区画線位置算出結果について、車線変更の有無が一度「不定」となった場合は、車線変更の有無が「不定」である間にどのような車線変更が行われたのかが不明であるため、その後の走行車線を特定することができなくなる。このような場合にも、地図上車両位置初期化部９による車両位置の特定、すなわち車両位置の再初期化が必要となる。

従って、地図上車両位置初期化部９は、走行開始直後に限らず、車線変更の有無が一度「不定」となった場合、または地図上車両位置算出部８が算出した地図上における車両位置と、衛星測位装置１２によって得られる衛星測位結果が大きく異なる場合は、衛星測位装置１２によって得られる衛星測位結果を地図上車両位置算出部８に通知することが望ましい。

また、高速道路の進入時または光ビーコンの接地地点等、特定の地点においてレーン単位で車両位置の特定が可能な地点では、当該特定した位置情報を地図上車両位置算出部８に通知してもよい。

＜車両位置推定装置２の全体的な動作＞
車両位置推定装置２の全体的な動作について、図９を用いて説明する。前提として、地図上車両位置初期化部９は、位置１０００の情報を地図上車両位置算出部８に通知しているものとする。

まず、地図上車両位置算出部８は、車両前進距離算出部１０から前進距離を取得する。取得した前進距離を反映した車両位置は、位置１００１となる。これに伴い、地図上車両位置算出部８は、位置１００１における車線接続関係を地図情報取得部１１から取得し、取得した車線接続関係を車両横位置算出部７に通知する。図９の例では、道路の左側から合流があったため、合流前の第１車線は位置１００１では第２車線に、合流前の第２車線は位置１００１では第３車線に相当する情報が車線接続関係の内容に含まれている。車両横位置算出部７は、車線内における位置はそのままで走行車線を第１車線から第２車線に切り替える。

次に、描画線認識部５が描画線認識を行い、描画線認識結果処理部６は車線変更の有無が「無し」と判断する。車両横位置算出部７は、描画線認識結果処理部６から通知された区画線位置算出結果に基づいて算出した車両横位置を地図上車両位置算出部８に通知する。地図上車両位置算出部８で再計算された地図上における車両横位置は位置１００２となる。

次に、地図上車両位置算出部８は、車両前進距離算出部１０から前進距離を取得する。取得した前進距離を反映した後の車両位置は位置１００３となる。また、地図上車両位置算出部８は、位置１００３における車線接続関係を地図情報取得部１１から取得し、取得した車線接続関係を車両横位置算出部７に通知する。

次に、描画線認識部５が描画線認識を行い、描画線認識結果処理部６は左描画線の横断を完了したことを確認したことから車線変更の状態が「有り」と判定する。車両横位置算出部７は、車両横位置を第１車線に変更する。車両横位置算出部７は、地図上車両位置算出部８に車両横位置を通知する。地図上車両位置算出部８で再計算された地図上における車両横位置は位置１００４となる。

＜効果＞
本実施の形態１では、車両横位置算出部７は、描画線認識結果処理部６が算出した車線変更の情報と区画線の検出位置とに基づいて、車線内における車両横位置を算出する。一方、地図上車両位置算出部８は、車両前進距離算出部１０から取得した前進距離に基づいて車両縦位置を算出する。これにより、走行中は衛星測位を用いることなく車線内における車両横位置および車両縦位置を推定することが可能となる。また、地図上車両位置算出部８は、分岐地点付近では車線接続関係の情報を加味することによって、地図上における車両位置を算出することができる。本実施の形態１では、カメラで撮像した描画線位置を利用しているため、デッドレコニング処理のような方位誤差の累積が生じず、道路から外れた位置を示すことがないため、車両位置を精度良く算出することが可能となる。

＜実施の形態２＞
＜構成＞
実施の形態１では、カメラが撮像した映像と、車両前進距離算出部１０が算出した前進距離とを用いることによって、累積誤差を低減することが可能な車両位置の推定が可能である。しかし、描画線認識部５による描画線認識結果に含まれるノイズまたは認識誤りに起因する横位置の誤差が依然として課題となる。本発明の実施の形態２では、このような課題を解決する。

図１０は、本発明の実施の形態２による車両位置推定システム１３の構成の一例を示すブロック図である。図１０に示すように、本実施の形態２による車両位置推定装置１４は、描画線認識結果処理部１５を備えていることを特徴としている。その他の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

描画線認識結果処理部１５は、描画線連続化補正部１６と、車線変更状態判定部１７と、区画線位置算出部１８と、時系列データ蓄積部１９とを備えている。

描画線連続化補正部１６は、路面の描画線は図形的に連続であるという事実に基づいて、描画線認識部５による描画線認識結果に含まれるノイズまたは認識誤りを、時系列データ蓄積部１９に蓄積された情報を用いて補正し、連続的な描画線認識結果を出力する。すなわち、描画線連続化補正部１６は、描画線認識部５が認識した左右両側の相対的な位置に基づいて、左右両側の描画線の位置が時間的に連続となるように補正する。

車線変更状態判定部１７は、描画線連続化補正部１６による補正結果と、時系列データ蓄積部１９に蓄積された情報とに基づいて、車線変更の状態を判定する。すなわち、車線変更状態判定部１７は、描画線連続化補正部１６が補正した左右両側の描画線の相対的な位置と、過去の左右両側の区画線の位置とに基づいて、車線変更の方向を含む車両の車線変更の状態を判定する。車線変更の状態としては、「車線変更開始」、「車線変更中」、「車線変更完了」、および「車線変更中断」が挙げられる。

区画線位置算出部１８は、描画線連続化補正部１６の補正結果と、車線変更状態判定部１７が判定した車線変更状態の判定結果とに基づいて描画線位置を確定し、現在走行中の車線における左区画線の位置および右区画線の位置を算出する。すなわち、区画線位置算出部１８は、描画線連続化補正部１６が補正した左右両側の描画線の相対的な位置と、車線変更状態判定部１７が判定した車両の車線変更の状態とに基づいて、左右両側の区画線の位置を算出する。

時系列データ蓄積部１９は、区画線位置算出部１８が算出した左右両側の区画線の位置を時系列データとして記憶して蓄積する。蓄積したデータがバッファサイズを超えた場合は、古いデータから順に消去する。

＜動作＞
＜描画線連続化補正部１６の動作＞
図１１は、描画線連続化補正部１６の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ３０１において、描画線連続化補正部１６は、描画線認識部５から描画線認識結果が通知されるまで待機する。そして、描画線認識結果が通知されるとステップＳ３０２に移行し、以後、時系列上での連続性を保つように描画線認識結果の補正を行う。その際、過去の描画線認識結果は、時系列データ蓄積部１９が蓄積している時系列データを参照する。

描画線認識部５による描画線認識結果には、走行環境または路面標示の状態に起因するノイズが含まれるため、描画線の横位置および傾きに誤差が含まれる可能性がある。具体的には、区画線の路面標示が連続であっても、描画線の横位置が不連続であるとして検出したり、区画線の路面標示以外の線状のものを誤検出したり、走行中の車線以外の区画線の路面標示を検出したりすることが考えられる。従って、左描画線および右描画線の検出位置の時間的変化に着目し、（Ｃ）ノイズの影響による描画線の位置検出誤差の検知および補正、すなわち描画線位置の検出および補正、（Ｄ）検出された描画線が隣の描画線に移動したことの検知および補正、すなわち描画線変化の検出および補正を行う。

まず、（Ｃ）ノイズの影響による描画線位置の検出および補正について説明する。描画線位置の補正を行う条件は、描画線の横位置の時間的な変化量が閾値を超えたこととする。このことは、ステップＳ３０３において描画線位置の補正が可能である場合に、ステップＳ２０４に移行することに相当する。ただし、右描画線の横位置および左描画線の横位置の両方の時間的な変化が閾値を超えた場合は、描画線位置の補正が不可能であると判断する。このことは、ステップＳ３０３において描画線位置の補正が不可能である場合にステップＳ３０５に移行することに相当する。

ステップＳ３０６で行う描画線位置の補正方法は、左描画線および右描画線のうち、横位置の時間的な移動量が小さい方を信頼度が高いと判断し、信頼度が高い描画線の位置を基準として地図情報に含まれる車線幅を利用して他方の描画線の位置を算出する。このような処理は、ステップＳ３０４に相当する。すなわち、描画線連続化補正部１６は、時系列データ蓄積部１９が蓄積している現時点から予め定められた時間前における車両の左側の区画線である左区画線の位置と、現時点で描画線認識部５が認識した車両の右側の描画線である右描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、右描画線は現時点における左区画線であると判定し、現時点における左区画線と地図情報に含まれる車線幅とに基づいて現時点における車両の右側の区画線である右区画線の位置を算出し、時系列データ蓄積部１９が蓄積している現時点から予め定められた時間前における右区画線の位置と、現時点で描画線認識部５が認識した車両の左側の描画線である左描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、左描画線は現時点における右区画線であると判定し、現時点における右区画線と車線幅とに基づいて現時点における左区画線の位置を算出する。

例えば、描画線認識部５による現時刻（ｔ）における左描画線の位置および右描画線の位置の各々が下記の式（１５），（１６）であるとする。
ｙ＝Ｌ_０，ｔ＋Ｌ_１，ｔ・ｘ＋ｆ_Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（１５）
ｙ＝Ｒ_０，ｔ＋Ｒ_１，ｔ・ｘ＋ｆ_Ｒ，ｔ（ｘ） ・・・（１６）

式（１５），（１６）において、Ｌ_０，ｔは描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける左描画線の横位置であり、Ｒ_０，ｔは描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける右描画線の横位置であり、Ｌ_１，ｔは描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける左描画線傾きであり、Ｒ_１，ｔは描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける右描画線の傾きである。また、ｆ_Ｌ，ｔ（ｘ）は描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける左描画線の２次元以上の多項式を表し、ｆ_Ｒ，ｔ（ｘ）は描画線認識部５で算出された時刻ｔにおける右描画線の２次元以上の多項式を表し、これらは本実施の形態では誤差項として取り扱う。

また、時系列データ蓄積部１９が蓄積している直前時間（ｔ−１）における左区画線の位置および右区画線の位置の各々が下記の式（１７），（１８）であるとする。
ｙ＝Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}＋Ｌ^（Ｄ） _{１，ｔ−１}・ｘ＋ｆ^（Ｄ） _{Ｌ，ｔ−１}（ｘ） ・・・（１７）
ｙ＝Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}＋Ｒ^（Ｄ） _{１，ｔ−１}・ｘ＋ｆ^（Ｄ） _{Ｒ，ｔ−１}（ｘ） ・・・（１８）

式（１７），（１８）において、Ｌ^（Ｄ） _０，ｔは区画線位置算出部１８によって確定されて時系列データ蓄積部１９に蓄積されている時刻ｔにおける左区画線の横位置であり、Ｒ^（Ｄ） _０，ｔは区画線位置算出部１８によって確定されて時系列データ蓄積部１９に蓄積されている時刻ｔにおける右区画線の横位置であり、Ｌ^（Ｄ） _１，ｔは区画線位置算出部１８によって確定されて時系列データ蓄積部１９に蓄積されている時刻ｔにおける左区画線の傾きであり、Ｒ^（Ｄ） _１，ｔは区画線位置算出部１８によって確定されて時系列データ蓄積部１９に蓄積されている時刻ｔにおける右区画線の傾きである。また、ｆ^（Ｄ） _Ｌ，ｔ（ｘ）は区画線位置算出部１８によって確定された時刻ｔにおける左描画線の２次元以上の多項式を表し、ｆ^（Ｄ） _Ｒ，ｔ（ｘ）は区画線位置算出部１８によって確定された時刻ｔにおける右描画線の２次元以上の多項式を表し、これらは本実施の形態では誤差項として取り扱う。

上記の変数の定義の下、各パラメータ間の関係が例えば下記の式（１９），（２０）を満たしているものとする。
｜Ｌ_０，ｔ−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜≦θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（１９）
｜Ｒ_０，ｔ−Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜＞θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（２０）

式（１９），（２０）において、θ_{０，ｄｉｆｆ}は描画線の０次の係数に関する連続性の上限を表す閾値パラメータであり、例えば、描画線認識結果の出力が１０Ｈｚの場合はθ_{０，ｄｉｆｆ}＝５０ｃｍと設定し、描画線認識結果の出力が２Ｈｚの場合はθ_{０，ｄｉｆｆ}＝１００ｃｍと設定するといったように、描画線認識結果の出力周期に応じて変化させてもよい。この場合、式（１９）から左描画線は連続的に変化したとみなせるが、式（２０）から右描画線は連続的に変化していないとみなせる。従って、左描画線の位置を基準として右描画線の位置の補正を行うこととする。具体的には、下記の式（２１），（２２）のような、連続性を満たすように補正された後の左描画線の位置および右描画線の位置の係数を下記の式（２３）〜（２８）のように算出する。
ｙ＝Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ＋Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ・ｘ＋ｆ^（Ｃ） _Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（２１）
ｙ＝Ｒ^（Ｃ） _０，ｔ＋Ｒ^（Ｃ） _１，ｔ・ｘ＋ｆ^（Ｃ） _Ｒ，ｔ（ｘ） ・・・（２２）
Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ＝Ｌ_０，ｔ ・・・（２３）
Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ＝Ｌ_１，ｔ ・・・（２４）
ｆ^（Ｃ） _Ｌ，ｔ（ｘ）＝ｆ_Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（２５）
Ｒ^（Ｃ） _０，ｔ＝Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ＋Ｗｉｄ_ｔ ・・・（２６）
Ｒ^（Ｃ） _１，ｔ＝Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ＋Ｄｉｒ_ｔ ・・・（２７）
ｆ^（Ｃ） _Ｒ，ｔ（ｘ）＝ｆ^（Ｃ） _Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（２８）

式（２１）〜（２８）において、Ｌ^（ｃ） _０，ｔは描画線連続化補正部１６によって連続化補正後の時刻ｔにおける左描画線の横位置であり、Ｒ^（Ｃ） _０，ｔは描画線連続化補正部１６によって連続化補正後の時刻ｔにおける右描画線の横位置であり、Ｌ^（Ｃ） _１，ｔは描画線連続化補正部１６によって連続化補正後の時刻ｔにおける左描画線の傾きであり、Ｒ^（Ｃ） _１，ｔは描画線連続化補正部１６によって連続化補正後の時刻ｔにおける右描画線の傾きである。また、ｆ^（Ｃ） _Ｌ，ｔ（ｘ）は描画線連続化補正部１６によって連続化補正後の時刻ｔにおける左描画線の２次元以上の多項式を表し、ｆ^（Ｃ） _Ｒ，ｔ（ｘ）は描画線連続化補正部１６によって連続化補正後の時刻ｔにおける右描画線の２次元以上の多項式を表し、これらは本実施の形態では誤差項として取り扱う。

さらに、Ｗｉｄ_ｔは車線幅を表しており、地図情報取得部１１から取得した現在地点付近の車線幅をそのまま使用してもよく、カメラで撮像した車線幅と実際の車線幅との差異を考慮した下記の式（２９）を用いて算出してもよい。
Ｗｉｄ_ｔ＝（Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}）×（Ｗ_{Ｍａｐ，ｔ}／Ｗ_{Ｍａｐ，ｔ−１}） ・・・（２９）

式（２９）において、Ｗ_{Ｍａｐ，ｔ}は現時刻（ｔ）に地図情報取得部１１から取得した走行中車線の車線幅であり、Ｗ_{Ｍａｐ，ｔ−１}の直前時刻（ｔ−１）に地図情報取得部１１から取得した走行中車線の車線幅である。

また、Ｄｉｒ_ｔは、右区画線と左区画線との角度差分を表しており、車線増減地点付近を除き、ほとんどの場合では車線の右区画線および左区画線は並行であるため、Ｄｉｒ_ｔは０としてもよく、左区画線および右区画線の角度差分を考慮した下記の式（３０）を用いて算出してもよい。
Ｄｉｒ_ｔ＝Ｄｉｒ_{Ｍａｐ，Ｒ，ｔ}−Ｄｉｒ_{Ｍａｐ，Ｌ，ｔ} ・・・（３０）

式（３０）において、Ｄｉｒ_{Ｍａｐ，Ｒ，ｔ}は現時刻ｔの走行地点において地図情報取得部１１から取得した走行中の車線の右区画線の方位であり、Ｄｉｒ_{Ｍａｐ，Ｌ，ｔ}は現時刻ｔの走行地点において地図情報取得部１１から取得した走行中の車線の左区画線の方位である。

上記で説明した（Ｃ）ノイズの影響による描画線位置の検出および補正について、式（１９），（２０）を満足した場合、すなわち左描画線位置を基準として補正を行う場合について説明したが、右描画線位置を基準として補正を行う場合、すなわち下記の式（３１），（３２）を満たした場合も同様である。
｜Ｌ_０，ｔ−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜＞θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（３１）
｜Ｒ_０，ｔ−Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜≦θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（３２）

次に、（Ｄ）検出された描画線が隣の描画線に移動したことの検知および補正、すなわち描画線変化の検出および補正について説明する。直前時刻（ｔ−１）における左描画線の横位置と、現時刻（ｔ）における右描画線の横位置との差が閾値以内である場合、すなわち図１１のステップＳ３０５でＹｅｓの場合はステップＳ３０６に移行する。ステップＳ３０６において、描画線連続化補正部１６は、上記２本の描画線が同一であると判定し、現時刻（ｔ）において右描画線として検知した描画線を左区画線とする。このとき、右区画線の位置は、左区画線の位置を基準として、地図情報に含まれる車線幅を利用して算出する。

例えば、描画線認識部５が認識した現時刻（ｔ）における左描画線の位置および右描画線の位置が式（１５），（１６）で表され、時系列データ蓄積部１９に蓄積されている直前時刻（ｔ−１）における左区画線の位置および右区画線の位置が式（１７），（１８）で表されているとする。また、それぞれのパラメータ間の関係が下記の式（３３）を満たしているとする。
｜Ｒ_０，ｔ−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜≦θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（３３）

この場合、直前の左描画線および現在の右描画線の変化量が閾値以下であり、これらは同一の描画線であると推定される。従って、カメラが捉えた描画線が左の描画線に変化したと考えられるため、描画線情報の入れ替えを行う。

具体的には、下記の式（３４），（３５）のような、連続化補正後の左描画線の位置および右描画線の位置の係数を下記の式（３６）〜（４１）のように算出する。
ｙ＝Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ＋Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ・ｘ＋ｆ^（Ｃ） _Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（３４）
ｙ＝Ｒ^（Ｃ） _０，ｔ＋Ｒ^（Ｃ） _１，ｔ・ｘ＋ｆ^（Ｃ） _Ｒ，ｔ（ｘ） ・・・（３５）
Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ＝Ｒ_０，ｔ ・・・（３６）
Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ＝Ｒ_１，ｔ ・・・（３７）
ｆ^（Ｃ） _Ｌ，ｔ（ｘ）＝ｆ_Ｒ，ｔ（ｘ） ・・・（３８）
Ｒ^（Ｃ） _０，ｔ＝Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ＋Ｗｉｄ_ｔ ・・・（３９）
Ｒ^（Ｃ） _１，ｔ＝Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ＋Ｄｉｒ_ｔ ・・・（４０）
ｆ^（Ｃ） _Ｒ，ｔ（ｘ）＝ｆ^（Ｃ） _Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（４１）

式（３４）〜（４１）において、Ｗｉｄ_ｔは車線幅を表しており、地図情報取得部１１から取得した現在地点付近の車線幅をそのまま使用してもよく、式（２９）を用いて算出してもよい。

また、右区画線と左区画線との角度差分を表すＤｉｒ_ｔは０としてもよく、式（３０）を用いて算出してもよい。

上記で説明した（Ｄ）検出された描画線が隣の描画線に移動したことの検知および補正、すなわち描画線変化の検出および補正について、式（３３）を満足した場合、すなわちカメラが捉えた描画線が左の描画線に変化した場合について説明したが、カメラが捉えた描画線が右の描画線に変化した場合、すなわち左描画線位置を基準として補正を行う場合について説明したが、右描画線位置を基準として補正を行う場合、すなわち下記の式（４２）を満たした場合も同様である。
｜Ｌ_０，ｔ−Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜≦θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（４２）

ステップＳ３０３でＮｏ、かつステップＳ３０５でＮｏの場合、すなわち描画線連続化補正部１６で補正することができないノイズが含まれている場合、描画線連続化補正部１６は、ステップＳ３０７において描画線の補正が不可能であると判断する。具体的には、下記の式（４３）〜（４６）をすべて満たす場合、描画線連続化補正部１６は描画線の補正が不可能であると判断する。
｜Ｌ_０，ｔ−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜＞θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（４３）
｜Ｒ_０，ｔ−Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜＞θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（４４）
｜Ｌ_０，ｔ−Ｒ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜＞θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（４５）
｜Ｒ_０，ｔ−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−１}｜＞θ_{０，ｄｉｆｆ} ・・・（４６）

ステップＳ３０８において、描画線連続化補正部１６は、このようにして補正されたパラメータＬ^（Ｃ） _０，ｔ、Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ、Ｒ^（Ｃ） _０，ｔ、Ｒ^（Ｃ） _１，ｔ、および多項式ｆ^（Ｃ） _Ｌ，ｔ（ｘ）、ｆ^（Ｃ） _Ｒ，ｔ（ｘ）を補正結果として車線変更状態判定部１７および区画線位置算出部１８に通知する。

＜車線変更状態判定部１７の動作＞
図１２は、車線変更状態判定部１７の動作の一例を示すフローチャートである。車線変更状態判定部１７は、描画線連続化補正部１６による連続化補正後の描画線の位置情報に基づいて、車両の車線変更の状態を判定する。車線変更の状態には、「車線変更なし」、「車線変更開始」、「車線変更中」、「車線変更完了」、「車線変更中止」、および「車線変更不定」が含まれている。

ステップＳ４０１において、車線変更状態判定部１７は、描画線連続化補正結果が通知されるまで待機する。そして、描画線連続化補正結果が通知されるとステップＳ４０２に移行する。

ステップＳ４０２において、車線変更状態判定部１７は、描画線連続化補正部１６が描画線連続化の補正を行ったか否かを判断する。車線変更状態の特定は、描画線連続化補正部１６から取得した、連続的に変化する左描画線および右描画線の横位置および傾きを用いる。描画線連続化補正部１６が描画線連続化の補正を行っていない場合は、ステップＳ４０３に移行する。一方、描画線連続化補正部１６が描画線連続化の補正を行った場合は、ステップＳ４０４に移行する。ステップＳ４０３において、車線変更状態判定部１７は、車線変更の状態は「車線変更不定」であると判断する。

ステップＳ４０４において、車線変更状態判定部１７は、直前の車線変更の状態が「車線変更なし」、「車線変更完了」、「車線変更開始」、または「車線変更中」の何れであるのか判断する。「車線変更なし」または「車線変更完了」の場合は、ステップＳ４０５に移行する。一方、「車線変更開始」または「車線変更中」の場合は、ステップＳ４０９に移行する。

ステップＳ４０５において、直前の車線変更の状態が「車線変更なし」の場合、車線変更状態判定部１７は、車線変更の開始の予兆があるか否かを判断する。具体的には、左区画線の横位置を、左区画線までの傾きで除算することによって、車両が区画線を横切るまでの前進距離を算出する。これを、横断までの前進距離、または横断前進距離という。また、左区画線の横位置を、左区画線までの時間変化量で除算し、時間係数を乗算することによって、車両が区画線を横切るまでの所要時間を算出する。これを、横断までの所要時間、または横断所要時間という。

例えば、Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ＜０かつＬ^（Ｃ） _１，ｔ＞０という条件下において、左描画線横断までの前進距離Ｄ_Ｌおよび左描画線横断までの所要時間Ｔ_Ｌは、それぞれ下記の式（４７），（４８）によって算出される。
Ｄ_Ｌ＝（−Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ）／Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ ・・・（４７）
Ｔ_Ｌ＝（−Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ）／Ｌ^{（Ｃ，ＤｉｆｆＡＶＥ）} _０，ｔ×Ｔ_Ｄｉｆｆ ・・・（４８）

式（４８）において、Ｔ_Ｄｉｆｆは１フレームあたりの経過時間を表す。Ｌ^{（Ｃ，ＤｉｆｆＡＶＥ）} _０，ｔは現時刻（ｔ）付近における左描画線の横位置の１フレーム当たりの平均変化率を表しており、平均化パラメータＮを用いて下記の式（４９）によって算出される。
Ｌ^{（Ｃ，ＤｉｆｆＡＶＥ）} _０，ｔ＝（Ｌ^（Ｃ） _０，ｔ−Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−Ｎ}）／Ｎ ・・・（４９）

ただし、時刻（ｔ−Ｎ）における左描画線の横位置は、区画線位置算出部１８による補正処理によって確定した後の値Ｌ^（Ｄ） _{０，ｔ−Ｎ}を時系列データ蓄積部１９から取得して用いるものとする。また、現時刻（ｔ）における左描画線の横位置は未確定であるため、描画線連続化補正部１６によって連続化補正後の値Ｌ^（Ｃ） _０，ｔを用いるものとする。

ステップＳ４０６において、車線変更状態判定部１７は、横断までの前進距離および横断までの所要時間の各々が閾値以下であるか否かを判断する。横断までの前進距離および横断までの所要時間の各々が閾値以下である場合は、ステップＳ４０７に移行する。一方、横断までの前進距離および横断までの所要時間の各々が閾値以下でない場合は、ステップＳ４０８に移行する。

ステップＳ４０７において、車線変更状態判定部１７は、横断までの前進距離Ｄ_Ｌおよび横断までの所要時間Ｔ_Ｌの各々が、予め定められた閾値θ_Ｄおよびθ_Ｔを下回った場合、すなわち下記の式（５０），（５１）の両方を満たす場合は車線変更の予兆であると判断し、車線変更の状態が「車線変更開始」であると判断する。
Ｄ_Ｌ＜θ_Ｄ ・・・（５０）
Ｔ_Ｌ＜θ_Ｔ ・・・（５１）

例えば、横断までの前進距離の閾値θ_Ｄは３０ｍ、横断までの所要時間の閾値θ_Ｔは３ｓｅｃとしてもよい。「車線変更開始」と判断した後は、「車線変更完了」または「車線変更中止」のいずれかであると判断するまでは、自動的に「車線変更中」であると判断する。すなわち、車線変更状態判定部１７は、時系列データ蓄積部１９が蓄積している現時点から予め定められた時間前までの時系列データと、描画線連続化補正部１６が補正した補正後の左区画線および右区画線の位置とに基づいて、横断前進距離と横断所要時間とを算出し、横断前進距離および横断所要時間に基づいて車両が車線変更を開始するか否か、および車線変更を開始する場合は車線変更の方向を判断する。

ステップＳ４０８において、車線変更状態判定部１７は、車線変更の状態が「車線変更無し」であると判断する。

ステップＳ４０９において、車線変更状態判定部１７は、車線変更が完了したか否かを判断する。車線変更が完了した場合は、ステップＳ４１０に移行する。一方、車線変更が完了していない場合は、ステップＳ４１１に移行する。

ステップＳ４１０において、車線変更状態判定部１７は、車線変更の状態が「車線変更完了」であると判断する。例えば、車線変更開始の方向が左であった場合、左区画線の横位置が０より大きい予め定められた第１閾値である閾値θ_{０，ｃｏｍｐｌｅｔｅ}を上回った場合に「車線変更完了」と判断する。閾値θ_{０，ｃｏｍｐｌｅｔｅ}は、例えば０．５ｍである。閾値θ_{０，ｃｏｍｐｌｅｔｅ}は、θ_{０，ｄｉｆｆ}と同様に、描画線認識結果の出力周期に応じて変化させてもよい。

ステップＳ４１１において、車線変更状態判定部１７は、車線変更が中止されたか否かを判断する。車線変更が中止された場合は、ステップＳ４１２に移行する。一方、車線変更が中止されていない場合は、ステップＳ４１３に移行する。

ステップＳ４１２において、車線変更状態判定部１７は、車線変更の状態が「車線変更中止」であると判断する。例えば、車線変更開始の方向が左であった場合、左区画線の横位置が０より小さい予め定められた第２閾値である閾値−θ_{０，ｃａｎｃｅｌ}を下回った場合に「車線変更中止」と判断する。閾値θ_{０，ｃａｎｃｅｌ}は、例えば−０．８ｍである。車線変更開始の方向が右である場合も同様である。閾値θ_{０，ｃａｎｃｅｌ}は、θ_{０，ｄｉｆｆ}と同様に、描画線認識結果の出力周期に応じて変化させてもよい。

ステップＳ４１３において、車線変更状態判定部１７は、車線変更の状態が「車線変更中」であると判断する。

ステップＳ４１４において、車線変更状態判定部１７は、区画線位置算出部１８に車線変更の状態を通知する。

上記では、車線変更開始の方向が左である場合について説明したが、車線変更開始の方向が右である場合も同様である。

＜区画線位置算出部１８の動作＞
区画線位置算出部１８は、描画線連続化補正部１６による連続化補正後の描画線の位置と、車線変更状態判定部１７が判定した車線変更の状態とに基づいて区画線の位置を算出する。車線変更状態判定部１７が車線変更の状態が「車線変更完了」であると判定した以外の場合は、区画線の位置は描画線連続化補正部１６によって補正された後の描画線の位置と同一である。以下では、車線変更状態判定部１７が車線変更の状態が「車線変更完了」であると判定した場合における処理について説明する。

例えば、車線変更状態判定部１７が右車線への車線変更が完了したと判断した場合、区画線位置算出部１８は、右車線における左区画線および右区画線の各横位置を算出する。右車線における左区画線および右区画線の各横位置は、次の方法で算出される。右車線における左区画線は、現車線の右区画線とする。右車線における右区画線は、右車線における左区画線を基準として地図情報に含まれる車線幅を用いて、描画線連続化補正部１６で描画線の変化を補正する際に用いた式（３４）〜（４１）と同一の方法で算出する。すなわち、区画線位置算出部１８は、車線変更状態判定部１７が車線変更を完了したと判断した場合において、描画線連続化補正部１６が算出した補正後の左区画線と、地図情報に含まれる車線幅とに基づいて、車線変更後の車両の両側の左区画線および右区画線の位置を算出する。

具体的には、下記の式（５２），（５３）のような、車線変更を考慮した後の左区画線の位置および右区画線の位置の係数を下記の式（５４）〜（５９）のように算出する。
ｙ＝Ｌ^（Ｄ） _０，ｔ＋Ｌ^（Ｄ） _１，ｔ・ｘ＋ｆ^（Ｄ） _Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（５２）
ｙ＝Ｒ^（Ｄ） _０，ｔ＋Ｒ^（Ｄ） _１，ｔ・ｘ＋ｆ^（Ｄ） _Ｒ，ｔ（ｘ） ・・・（５３）
Ｌ^（Ｄ） _０，ｔ＝Ｒ^（Ｃ） _０，ｔ ・・・（５４）
Ｌ^（Ｄ） _１，ｔ＝Ｒ^（Ｃ） _１，ｔ ・・・（５５）
ｆ^（Ｄ） _Ｌ，ｔ（ｘ）＝ｆ^（Ｃ） _Ｒ，ｔ（ｘ） ・・・（５６）
Ｒ^（Ｄ） _０，ｔ＝Ｌ^（Ｄ） _０，ｔ＋Ｗｉｄ_ｔ ・・・（５７）
Ｒ^（Ｄ） _１，ｔ＝Ｌ^（Ｄ） _１，ｔ＋Ｄｉｒ_ｔ ・・・（５８）
ｆ^（Ｄ） _Ｒ，ｔ（ｘ）＝ｆ^（Ｄ） _Ｌ，ｔ（ｘ） ・・・（５９）

式（５２）〜（５９）において、Ｌ^（Ｄ） _０，ｔは区画線位置算出部１８によって確定された時刻ｔにおける左区画線の横位置であり、Ｒ^（Ｄ） _０，ｔは区画線位置算出部１８によって確定された時刻ｔにおける右区画線の横位置であり、Ｌ^（Ｄ） _１，ｔは区画線位置算出部１８によって確定された時刻ｔにおける左区画線の傾きであり、Ｒ^（Ｄ） _１，ｔは区画線位置算出部１８によって確定された時刻ｔにおける右区画線の傾きである。また、Ｗｉｄ_ｔは車線幅を表しており、地図情報取得部１１から取得した現在地点付近の車線幅をそのまま使用してもよく、式（２９）を用いて算出してもよい。

次に、区画線位置算出部１８による車線変更の有無および車線変更の方向の判断について説明する。車線変更状態判定部１７が判定した車線変更の状態が「車線変更無し」、「車線変更開始」、「車線変更中」、「車線変更中止」のいずれかである場合、区画線位置算出部１８は車線変更の有無が「無し」と判断する。また、車線変更状態判定部１７が判定した車線変更の状態が「車線変更完了」である場合、区画線位置算出部１８は車線変更の有無が「有り」と判断し、この時の車線変更の方向は車線変更状態判定部１７から通知されたものを使用する。また、車線変更状態判定部１７が判定した車線変更の状態が「車線変更不可」である場合、区画線位置算出部１８は車線変更の有無が「不定」と判断する。

＜時系列データ蓄積部１９の動作＞
時系列データ蓄積部１９は、区画線位置算出部１８によって算出された過去の区画線の位置を時系列データとして記憶し蓄積する。時系列データ蓄積部１９で蓄積された時系列データは、描画線連続化補正部１６および車線変更状態判定部１７において過去の区画線の位置を照合する際に読み出されて用いられる。

時系列データ蓄積部１９のバッファサイズは固定長とし、バッファが満杯になった場合は古いデータから順に削除する。従って、時系列データ蓄積部１９は、リングバッファのデータ構造であることが適している。

＜描画線認識結果処理部１５における内部変数の演算順序＞
図１３は、描画線認識結果処理部１５における内部変数の演算順序を説明するための図である。

ステップＳ５０１において、描画線連続化補正部１６は、描画線認識部５から時刻ｔにおける左描画線の横位置Ｌ_０，ｔ、時刻ｔにおける右描画線の横位置Ｒ_０，ｔ、時刻ｔにおける左描画線傾きＬ_１，ｔ、時刻ｔにおける右描画線の傾きＲ_１，ｔが通知される。

ステップＳ５０２において、描画線連続化補正部１６は、車線幅Ｗｉｄ_ｔおよび方位差分Ｄｉｒ_ｔを考慮して、連続化補正後の時刻ｔにおける左描画線の横位置Ｌ^（ｃ） _０，ｔ、連続化補正後の時刻ｔにおける右描画線の横位置Ｒ^（Ｃ） _０，ｔ、連続化補正後の時刻ｔにおける左描画線の傾きＬ^（Ｃ） _１，ｔ、連続化補正後の時刻ｔにおける右描画線の傾きＲ^（Ｃ） _１，ｔを算出する。

ステップＳ５０３において、区画線位置算出部１８は、描画線連続化補正部１６が算出したＬ^（ｃ） _０，ｔ、Ｒ^（Ｃ） _０，ｔ、Ｌ^（Ｃ） _１，ｔ、Ｒ^（Ｃ） _１，ｔについて、車線幅Ｗｉｄ_ｔおよび方位差分Ｄｉｒ_ｔを考慮して、時刻ｔにおける左区画線の横位置Ｌ^（Ｄ） _０，ｔ、時刻ｔにおける右区画線の横位置Ｒ^（Ｄ） _０，ｔ、時刻ｔにおける左区画線の傾きＬ^（Ｄ） _１，ｔ、時刻ｔにおける右区画線の傾きＲ^（Ｄ） _１，ｔを算出する。区画線位置算出部１８が算出したＬ^（Ｄ） _０，ｔ、Ｒ^（Ｄ） _０，ｔ、Ｌ^（Ｄ） _１，ｔ、Ｒ^（Ｄ） _１，ｔは、時系列データ蓄積部１９および車両横位置算出部７に通知される。車両横位置算出部７がこれらの情報を取得した後の動作は、実施の形態１と同じである。

＜効果＞
本実施の形態２では、描画線認識部５が認識した描画線の位置に対して描画線連続化補正部１６が連続化の補正を行い、車線変更状態判定部１７では過去の区画線の位置を考慮して車線変更の状態を判定し、区画線位置算出部１８ではこれらの情報を総合して区画線の位置を算出するため、道路撮像装置３または描画線認識部５の出力に含まれるノイズまたは認識誤りに対するロバスト性が向上する。

＜実施の形態３＞
＜構成＞
実施の形態１，２では、車両位置推定システムは、カメラの撮像結果を用いて横位置を更新し、車両前進距離算出部１０が算出した前進距離に基づいて縦位置を更新する。このとき、更新の基準となる初期位置は、衛星測位装置１２から地図上車両位置初期化部９に入力される測位位置としている。しかし、衛星測位装置１２の測位結果が横方向の誤差を含む場合、誤った走行車線上に初期位置を設定することになり、その後、地図上車両位置算出部８は走行車線を誤って判定し続ける恐れがあるという課題が依然として残る。本発明の実施の形態３は、このような課題を解決する。

実施の形態１，２では、車両位置推定システムは、地図上車両位置初期化部９によって初期化された位置を基準とし、その後、カメラの撮像結果を入力として車両横位置算出部７によって算出された車両横位置で位置更新を行う。本実施の形態３では、車両位置推定システムが初期化位置と更新位置との両方に基づいて信頼度評価を行い、信頼度が一定の基準を満たした場合のみ、高精度の車両位置が確定できたと判断し、カメラの撮像結果を利用した更新位置を採用することによって、上記の課題の解決をめざす。一方、信頼度が基準を満たさない場合、車両位置推定システムは、低精度の初期化位置を採用し、高精度の車両位置は未測位とする。

図１４は、本実施の形態３による車両位置推定システム２０の構成の一例を示すブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態３による車両位置推定装置２１は、描画線認識部２２と、地図上車両位置算出部２４と、車両横位置算出部２８とを備えることを特徴としている。その他の構成および動作は、実施の形態２と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

描画線認識部２２は、線種認識部２３を備えている。

線種認識部２３は、映像情報取得部４が取得した車両前方の映像から、描画線認識部２２が道路上の複数の描画線を検出した際に、より詳細に描画線の分析を行うことによって、それぞれの描画線の線種を推定する。線種とは、線のパターン（形状）の種類を表しており、実際の道路環境に存在する線種に従って、実線、長破線、短破線、二重線等の種別に分類される。

地図上車両位置算出部２４は、走行車線信頼度推定部２５と、映像由来車両位置算出部２６と、位置統合部２７とを備えている。

走行車線信頼度推定部２５は、描画線認識部２２が描画線を認識できたか否か、線種認識部２３認識した線種が時系列上で安定した結果であるか、位置統合部２７が算出した地図上車両位置が時系列上で継続的に安定して車線の中心付近の位置を示しているかなどの基準から総合的に判断し、車両横位置算出部２８が算出した走行車線の信頼度を推定する。

映像由来車両位置算出部２６は、実施の形態１における地図上車両位置算出部８全体と同様の動作を行う。車両横位置算出部２８から車両横位置が通知された場合は地図上における車両横位置を更新し、車両前進距離算出部１０から車両の前進距離が通知された場合は地図上における前後方向位置を更新する。このようにして算出された車両位置は、映像情報取得部４から入力された映像情報に基づいて算出した横位置を利用して算出した車両位置であるため、映像由来車両位置と呼ぶ。

位置統合部２７は、走行車線信頼度推定部２５が推定した走行車線信頼度が閾値未満の場合には、映像由来車両位置算出部２６が算出した映像由来車両位置は信頼度が低いと判断し、地図上車両位置初期化部９が出力する初期化位置を採用し、これを地図上車両位置算出部２４の演算結果とする。

一方、位置統合部２７は、走行車線信頼度推定部２５が推定した走行車線信頼度が閾値以上の場合は、映像由来車両位置算出部２６が算出した映像由来車両位置を複数の評価軸で評価した結果、信頼度が高いと判断し、映像由来車両位置を地図上車両位置算出部２４の演算結果とする。

一旦、走行車線信頼度推定部２５が推定した走行車線信頼度が閾値以上となると、その後、描画線認識部２２が左右のうち少なくとも一方の描画線の認識を継続し、かつ描画線連続化補正部１６が正常に補正を行っている状態が継続する限りは、走行車線信頼度が閾値以上と判断するため、車両位置推定システム２０は映像由来車両位置を採用し続ける。

車両横位置算出部２８は、実施の形態１における車両横位置算出部７の役割に加え、走行車線信頼度推定部２５が信頼度推定を行うために必要となる、描画線認識部２２の描画線認識状態、描画線連続化補正部１６の補正可否状態、および車両横位置の整合性判断結果を走行車線信頼度推定部２５に通知する役割を備える。ここで、車両横位置の整合性判断結果とは、車線変更状態判定部１７が判定した車線変更によって車両横位置が車線（走行可能領域）よりも外側に位置していないかチェックした結果のことをいう。

＜動作＞
＜走行車線信頼度推定部２５の動作＞
走行車線信頼度推定部２５は、描画線認識部２２が描画線を認識できたか否か、線種認識部２３が認識した線種が時系列上で安定した結果であるか、位置統合部２７が算出した地図上車両位置が時系列上で継続的に安定して車線の中心付近の位置を示しているか、車両横位置算出部２８が通知する車両横位置が走行可能領域に位置しているかなどのきじゅんから総合的に判断し、車両横位置算出部２８が算出した走行車線の信頼度を推定する。以下では、信頼度推定の演算に関して、具体的なユースケースを例に挙げて説明する。

高速道路において、１車線のランプウェイを走行し、その後、複数車線から構成される本線に進入するシーンでは、描画線認識部２２が左右のうち少なくとも一方の描画線の認識を継続し、かつ描画線連続化補正部１６が正常に補正を行っている状態が継続すれば、本線進入時の走行車線は一意に定まるため、走行車線信頼度推定部２５は、本線進入時の走行車線信頼度は高いと判断する。

一方、料金所付近等では描画線が存在しないため、描画線の監視によって走行車線が特定できないようなシーンでは、走行車線信頼度推定部２５は走行車線信頼度が低いと判定し、その後の走行において、走行車線を特定するための判断材料がある場合には、その度合いに応じて信頼度が上昇していく。

また、走行中に、例えば描画線認識部２２が両側の描画線を見失った場合には、その見失っている経過時間に応じて、走行車線信頼度推定部２５は走行車線の信頼度が低下したと判断することが期待される。

以上の特徴を有する信頼度の演算方法として、例えば下記のような信頼度ポイントの算出式が挙げられる。
（現在の信頼度ポイント、２車線以上の場合）＝ｍｉｎ（（前回の信頼度ポイント）＋（差分ポイント），（初期化ポイント）） ・・・（６０）
（現在の信頼ポイント、１車線の場合）＝１００ ・・・（６１）
（差分ポイント）＝（線種ポイントＰｔ_１）＋（車線内一ポイントＰｔ_２）＋（描画線認識可否ポイントＰｔ_３）＋（連続化補正可否ポイントＰｔ_４） ・・・（６２）
（初期化ポイント）＝（道路外への車線変更ポイントＰｔ_５） ・・・（６３）
（信頼度ポイントの初期値）＝０ ・・・（６４）
Ｐｔ_１＝−１０（線種認識部２３が認識した左右区画線の種別と、位置統合部２７の位置における地図上での左右区画線の種別とが一致しない場合） ・・・（６５）
Ｐｔ_１＝１０（一致する場合） ・・・（６６）
Ｐｔ_２＝１０×（１−（車線中心からの距離［ｍ］）） ・・・（６７）
Ｐｔ_３＝−３０（左右のうち少なくとも一方の描画線が認識できていない場合） ・・・（６８）
Ｐｔ_３＝０（両方の描画線が認識できている場合） ・・・（６９）
Ｐｔ_４＝−３０（連続化補正ができないと判断された場合） ・・・（７０）
Ｐｔ_４＝０（連続化補正ができた場合） ・・・（７１）
Ｐｔ_５＝０（車線変更状態判定部１７による車線変更先が道路外である場合） ・・・（７２）
Ｐｔ_５＝０ｘＦＦＦＦ（許容される最大値：道路外ではない場合） ・・・（７３）

ここで、信頼度ポイントとは、信頼度をポイントの大きさで表現した指標であり、信頼度ポイントが大きいほど位置統合部２７によって推定された走行車線の信頼度が高いことを示す。

基本的には、走行車線信頼度推定部２５は、前回の時点の信頼度ポイントを基準として、差分ポイントを加算することによって、現在の信頼度ポイントを算出する。ただし、車線変更状態判断部１７によって判定された車線変更先が道路外である等、これまでの推定位置に大きな矛盾が判明した場合には、走行車線信頼度推定部２５は、これまで累積してきた信頼度ポイントを０でリセットすることによって、過去にカメラに基づいて累積演算された車両位置をリセットする。

式（６０）〜（７３）に従って走行車線信頼度推定部２５が演算した走行車線の信頼度ポイントは、位置統合部２７に通知される。

＜映像由来車両位置算出部２６の動作＞
映像由来車両位置算出部２６は、実施の形態１における地図上車両位置算出部８全体と同様の動作を行うため、そのフローチャートは図６に示す通りである。

＜位置統合部２７の動作＞
図１５は、位置統合部２７の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ６０１において、位置統合部２７は、前回の位置統合処理から所定の時間（例えば１００ｍｓｅｃ）が経過するまで待機する。従って、以降の処理は、定周期で実施されることになる。

ステップＳ６０２において、位置統合部２７は、直近で走行車線信頼度推定部２５が推定した走行車線信頼度を取得する。

ステップＳ６０３において、位置統合部２７は、取得した走行車線信頼度が閾値以上であるかどうかを判定する。本実施の形態３では、走行車線信頼度を信頼度ポイントで評価することとし、例えば信頼度ポイントが閾値として予め設定された値である１００以上であるか否かで判定を行う。

信頼度ポイントが閾値以上である場合はステップＳ６０４に移行し、この場合は車両横位置算出部２８が算出した横位置が信頼できると判断されたため、地図上車両位置を映像由来車両位置（映像に基づく横位置を用いて算出された位置）で更新する。

一方、信頼度ポイントが閾値未満である場合はステップＳ６０５に移行し、地図上車両位置初期化部９から通知された初期化位置で地図上車両位置を初期化する。映像に基づいて累積的に演算されてきた映像由来車両位置が信頼できないと判断されたためである。この後、ステップＳ６０６に移行する。

ステップＳ６０６において、位置統合部２７は、映像由来車両位置算出部２６に対して、初期化された地図上車両位置を通知する。この通知後、初期化された地図上車両位置を基準として、縦位置および横位置の更新を行うためである。

最後に、ステップＳ６０７において、位置統合部２７は、走行車線信頼度推定部２５に対して、映像由来車両位置または初期位置で更新された地図上車両位置を通知する。走行車線信頼度推定部２５では、次回の走行車線信頼度推定時に、車線に対する地図上車両位置の妥当性を評価する。

＜車両横位置算出部２８の動作＞
図５に示した、実施の形態１における車両横位置算出部７の動作に加えて、車両横位置算出部２８は、描画線認識部２２が正常に描画線を認識したか否か、描画線連続化補正部１６が正常に連続化補正処理を実施したか、および車線変更状態判定部１７によって判定された車線変更によって走行可能領域よりも外側に車両位置がはみ出していないかをそれぞれ判定し、その結果を走行車線信頼度推定部２５に通知する。

＜車両位置推定システム２０の全体的な動作＞
車両位置推定装置２１の全体的な動作について、図１６を用いて説明する。前提として、位置統合部２７は、前回、位置２００１を算出しており、走行車線信頼度推定部２５によって推定された信頼度ポイントは１５０であったものとする。この場合、閾値である１００以上の信頼度ポイントであるため、映像由来車両位置算出部２６が算出した映像由来車両位置を採用している。そのため、描画線認識部２２によって認識された描画線を追跡することによって、横方向の位置を演算することが可能な状態である。しかし、ここでは、実際には位置統合部２７によって認識されていた走行車線が誤っている場合を想定する。

位置２００１において、線種ポイントＰｔ_１は、地図の区画線種別と線種認識部２３が認識した種別が異なっていたため、Ｐｔ_１＝−１０とする。車線内位置ポイントＰｔ_２は、車線中心から２０ｃｍと比較的中心に近い位置が演算されていたため、Ｐｔ_１＝−８とする。描画線認識および連続化補正は正常に実行できたため、描画線認識可否ポイントＰｔ_３および連続化補正可否ポイントＰｔ_４は共に０を設定する。道路外への車線変更ポイントＰｔ_５については、車線変更状態判定部１７によって車線変更と判定されていないため、Ｐｔ_５＝０とする。上記の結果から差分ポイントは−２と算出され、その結果、直後の信頼度ポイントは１４８ポイントと演算される。このことから、位置統合部２７は、直後も映像由来車両位置算出部２６の出力結果を採用することとなる。以降も同様に、信頼ポイントの演算を順次進める。

位置２００２において、車線変更状態判定部１７によって右車線変更と判定されたため、道路外への車線変更となったことから、道路外への車線変更ポイントＰｔ_５＝０となり、直後の信頼度ポイントは０ポイントと演算される。従って、地図上車両位置初期化部９による初期化位置を採用することになる。この時点で、これまで車両横位置算出部２８によって累積されてきた映像由来の横位置が一旦リセットされることになる。

位置２００３に到達した時点で、演算された信頼度ポイントが閾値である１００以上となったため、地図上車両位置初期化部９から入力された車両位置が安定し、かつ線種認識部２３が認識した線種情報との整合性も確認されたと判断し、映像由来車両位置算出部２６の出力結果を採用するモードに切り替わる。

その後、位置２００４に到達すると、車線変更状態判定部１７によって右車線変更と判定されたため、映像由来車両位置算出部２６は素早く車線変更後の自車位置を算出し、位置統合部２７は車線変更に追従した自車位置を演算することが可能となる。

＜効果＞
本実施の形態３では、線種認識部２３が認識した描画線の線種の時系列と、地図情報取得部１１から取得した地図に含まれる走行車線の左右の区画線と位置統合部２７が出力する地図上車両位置との位置関係の時系列と、描画線認識部２２によって描画線が正常に認識できない状態または描画線連続化補正部１６が描画線の補正が不可能であると判断した状態の継続時間とに基づいて、現在の走行車線の信頼度の判定を行い、信頼度が閾値以上の場合にはカメラの撮像結果に基づいて横位置（走行車線および車線内横位置）を判定し、信頼度が閾値に達しない場合には地図上車両位置初期化部９の出力を採用して信頼度が閾値以上となるのを待つため、地図上車両位置初期化部９の位置誤差の影響による走行車線の認識誤りおよびその影響によるその後のカメラの撮像結果に基づく走行車線の判定誤りを防止することが可能となる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略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、この発明がそれに限定されるものではない。例示していない無数の変形例が、この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 車両位置推定システム、２ 車両位置推定装置、３ 道路撮像装置、４ 映像情報取得部、５ 描画線認識部、６ 描画線認識結果処理部、７ 車両横位置算出部、８ 地図上車両位置算出部、９ 地図上車両位置初期化部、１０ 車両前進距離算出部、１１ 地図情報取得部、１２ 衛星測位装置、１３ 車両位置推定システム、１４ 車両位置推定装置、１５ 描画線認識結果処理部、１６ 描画線連続化補正部、１７ 車線変更状態判定部、１８ 区画線位置算出部、１９ 時系列データ蓄積部、２０ 車両位置推定システム、２１ 車両位置推定装置、２２ 描画線認識部、２３ 線種認識部、２４ 地図上車両位置算出部、２５ 走行車線信頼度推定部、２６ 映像由来車両位置算出部、２７ 位置統合部、２８ 車両横位置算出部。

Claims (6)

1. 車両の前方の道路を撮影した映像情報を取得する映像情報取得部と、
   前記映像情報取得部が取得した前記映像情報に基づいて、前記車両の左右両側の前記道路に描かれた描画線の前記車両に対する相対的な位置を認識する描画線認識部と、
   前記描画線認識部が認識した左右両側の前記相対的な位置を前記道路の車線を区画する左右両側の区画線の位置とし、前記車両の車線変更の有無、および前記車両が車線変更した場合における前記車線変更の方向を算出する描画線認識結果処理部と、
   少なくとも前記車線の道路の延在方向の接続関係である車線接続関係を含む地図情報を取得する地図情報取得部と、
   前記描画線認識結果処理部が算出した前記車線変更の有無および前記車線変更の方向と、前記地図情報取得部が取得した前記車線接続関係とに基づいて、前記車両が走行中の車線および当該車線内における前記車両の横方向の位置である車両横位置を算出する車両横位置算出部と、
   前記車両が前進した距離である前進距離を算出する車両前進距離算出部と、
   前記地図情報取得部が取得した前記地図情報と、前記車両横位置算出部が算出した前記車両が走行中の車線および前記車両横位置と、前記車両前進距離算出部が算出した前記前進距離とに基づいて、地図上の道路における前記車両の位置を算出する地図上車両位置算出部と、
   を備え、
   前記描画線認識結果処理部は、
   前記描画線認識部が認識した左右両側の前記相対的な位置に基づいて、左右両側の前記描画線の位置が時間的に連続となるように補正する描画線連続化補正部と、
   前記描画線連続化補正部が補正した左右両側の前記描画線の前記相対的な位置と、過去の左右両側の前記区画線の位置とに基づいて、前記車線変更の方向を含む前記車両の車線変更の状態を判定する車線変更状態判定部と、
   前記描画線連続化補正部が補正した左右両側の前記描画線の前記相対的な位置と、前記車線変更状態判定部が判定した前記車両の前記車線変更の状態とに基づいて、左右両側の前記区画線の位置を算出する区画線位置算出部と、
   前記区画線位置算出部が算出した左右両側の前記区画線の位置を時系列データとして蓄積する時系列データ蓄積部と、
   を備え、
   前記地図情報取得部が取得する前記地図情報は、前記車線の幅である車線幅を含み、
   前記描画線連続化補正部は、
   前記時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前における前記車両の左側の区画線である左区画線の位置と、現時点で前記描画線認識部が認識した前記車両の右側の描画線である右描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、前記右描画線は現時点における前記左区画線であると判定し、現時点における前記左区画線と前記地図情報に含まれる前記車線幅とに基づいて現時点における前記車両の右側の区画線である右区画線の位置を算出し、
   前記時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前における前記右区画線の位置と、現時点で前記描画線認識部が認識した前記車両の左側の描画線である左描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、前記左描画線は現時点における前記右区画線であると判定し、現時点における前記右区画線と前記車線幅とに基づいて現時点における前記左区画線の位置を算出することを特徴とする、車両位置推定装置。
2. 前記車線変更状態判定部は、
   前記時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前までの前記時系列データと、前記描画線連続化補正部が補正した補正後の前記左区画線および前記右区画線の位置とに基づいて、前記車両が前記左区画線または前記右区画線を横断するまでに前進する距離である横断前進距離と、前記車両が前記左区画線または前記右区画線を横断するまでの所要時間である横断所要時間とを算出し、前記横断前進距離および前記横断所要時間に基づいて前記車両が車線変更を開始するか否か、および前記車線変更を開始する場合は前記車線変更の方向を判断し、
   前記車両が前記車線変更を開始した後、前記車線変更の方向に位置する補正後の前記描画線の位置が第１閾値以上になると、前記車両が車線変更を完了したと判断し、
   前記車両が前記車線変更を開始した後、前記車線変更の方向に位置する補正後の前記描画線の位置が第２閾値以下になると、前記車両が車線変更を中止したと判断することを特徴とする、請求項１に記載の車両位置推定装置。
3. 前記区画線位置算出部は、
   前記車線変更状態判定部が前記車線変更の方向が左である前記車線変更を完了したと判断した場合において、前記描画線連続化補正部が算出した補正後の前記左区画線と、前記地図情報に含まれる車線幅とに基づいて、前記車線変更後の前記車両の両側の前記左区画線および前記右区画線の位置を算出し、前記車線変更状態判定部が前記車線変更の方向が右である前記車線変更を完了したと判断した場合において、前記描画線連続化補正部が算出した補正後の前記右区画線と、前記地図情報に含まれる車線幅とに基づいて、前記車線変更後の前記車両の前記左区画線および前記右区画線の位置を算出することを特徴とする、請求項２に記載の車両位置推定装置。
4. 前記映像情報取得部とは異なる測位手段による位置測位結果に基づいて、地図上車両位置算出部が保持する地図上車両位置を初期化するための初期化位置を出力する地図上車両位置初期化部を備え、
   前記地図上車両位置算出部は、
   前記車両横位置算出部が算出した前記地図上車両位置に基づく走行車線信頼度を推定する走行車線信頼度推定部と、
   前記車両前進距離算出部が算出した前記前進距離と、前記車両横位置算出部が算出した前記車両横位置とに基づいて映像由来車両位置を算出する映像由来車両位置算出部と、
   前記走行車線信頼度推定部が推定した前記走行車線信頼度に応じて、前記地図上車両位置初期化部が出力した前記初期化位置と、前記映像由来車両位置算出部が算出した前記映像由来車両位置とのいずれを車両位置として採用するのかを判断する位置統合部と、
   を備える、請求項１に記載の車両位置推定装置。
5. 前記走行車線信頼度推定部は、
   前記地図情報取得部が取得する前記地図情報に含まれる前記左右の区画線と前記地図上車両位置との位置関係の時系列と、前記描画線認識部によって前記描画線が正常に認識できない状態であると判断した状態の継続時間、または前記描画線連続化補正部が前記描画線の補正が不可能であると判断した状態の継続時間と、前記車線変更状態判定部が判定した車線変更によって前記地図上車両位置が道路外となるか否かとのうち少なくとも１つに基づいて現在の前記走行車線信頼度を算出することを特徴とする、請求項４に記載の車両位置推定装置。
6. 前記描画線認識部は、
   前記映像情報取得部が取得した前記映像情報に基づいて、認識した左右それぞれの前記描画線の線種を判定する線種認識部を備え、
   前記走行車線信頼度推定部は、前記線種認識部が認識した前記描画線の線種の時系列に基づいて現在の前記走行車線信頼度を算出することを特徴とする、請求項５に記載の車両位置推定装置。

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