JP6834330B2 - Track boundary detection method and track boundary detection device - Google Patents
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Description
本発明は、走路境界検出方法及び走路境界検出装置に関するものである。 The present invention relates to a track boundary detection method and a track boundary detection device.
複数の撮影画像を用いて路側物を検出する路側物検出装置が知られている(特許文献1参照)。特許文献1では、ステレオカメラを用いて得られた視差画像から車両近傍の路面構造を推定し、画像上の走査水平ラインに沿って路面の高さを読み出し、高さが閾値程度変化した場合、段差を検出している。
A roadside object detection device that detects a roadside object using a plurality of captured images is known (see Patent Document 1). In
しかし、急峻に高さが変化する縁石のような走路境界は、狭い探索幅での路面の高さ変化で判別できる。しかし、なだらかに高さが変化するスロープのような走路境界は、狭い探索幅での路面の高さ変化が小さいため、走路境界を検出するのが困難であった。また、広い探索幅での路面の高さ変化で判定すると、走路境界の端点を正確に特定するのが困難であった。 However, a curb-like track boundary whose height changes sharply can be identified by a change in the height of the road surface in a narrow search width. However, it is difficult to detect a track boundary such as a slope whose height changes gently because the height change of the road surface in a narrow search width is small. In addition, it was difficult to accurately identify the end points of the track boundary when judging by the height change of the road surface over a wide search width.
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、急峻に高さが変化する走路境界も、なだらかに高さが変化する走路境界も、両方検出することができる走路境界検出方法及び走路境界検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to detect both a track boundary whose height changes sharply and a track boundary whose height changes gently. It is to provide a detection method and a track boundary detection apparatus.
本発明の一態様に係わる走路境界検出方法及び走路境界検出装置は、車両の周囲の路面に第一探索領域を設定し、第一探索領域内の各位置座標について、第一探索幅での路面の第一高さ変化を算出し、路面に第一探索領域より狭い第二探索領域を設定し、第二探索領域内の各位置座標について、第一探索幅より狭い第二探索幅での路面の第二高さ変化を算出し、第二探索幅が最も狭いときの第二高さ変化に基づいて段差の位置を検出する。 The track boundary detection method and the track boundary detection device according to one aspect of the present invention set a first search area on the road surface around the vehicle, and for each position coordinate in the first search area, the road surface with the first search width. The first height change of is calculated, the second search area narrower than the first search area is set on the road surface, and the road surface with the second search width narrower than the first search width for each position coordinate in the second search area. The second height change of is calculated, and the position of the step is detected based on the second height change when the second search width is the narrowest.
本発明の一態様に係わる走路境界検出方法及び走路境界検出装置によれば、急峻に高さが変化する走路境界も、なだらかに高さが変化する走路境界も、両方検出することができる。 According to the track boundary detection method and the track boundary detection device according to one aspect of the present invention, both a track boundary whose height changes sharply and a track boundary whose height changes gently can be detected.
図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。 An embodiment will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
(第1実施形態)
図1を参照して、実施形態に係わる走路境界検出装置1の全体構成を説明する。走路境界検出装置1は、車両の周囲における道路の表面(以後、「路面」という)の高さを検出し、路面の高さ変化幅から路面上にある段差の位置を検出する。
(First Embodiment)
The overall configuration of the track
具体的に、走路境界検出装置1は、測距センサ12と、マイクロコンピュータ13と、データベース19とを備える。測距センサ12は、車両の周囲における路面の三次元形状を検出する。マイクロコンピュータ13は、測距センサ12による路面の高さデータから段差の位置を検出する一連の情報処理を実行する。データベース19は、段差の位置を検出する一連の情報処理を実行する際に使用する各種データ、及び当該一連の情報処理を実行する途中で発生する中間データを記憶する。
Specifically, the track
測距センサ12の一例は、レーザレンジファインダ(LRF)である。レーザレンジファインダは、パルス状のレーザを射出して車両の周囲にある物体からの反射光を検出することにより、車両から物体の表面までの距離及び方位を検出する。物体の表面には、道路、縁石、及びスロープ、盛り土の表面(路面)が含まれる。測距センサ12の他の例は、ステレオカメラである。ステレオカメラは、車両の周囲にある物体を複数の異なる方向から同時に撮影することにより、車両の周囲にある物体の奥行き方向の情報も記録することができる。ステレオカメラにより得られたステレオ画像に対して所定の画像処理を施すことにより、ステレオ画像に映る物体の表面までの距離及び方位を取得することができる。
An example of the ranging
マイクロコンピュータ13は、例えば、CPU、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコントローラからなり、予めインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、走路境界検出装置1が備える複数の情報処理回路(14〜18)を構成する。マイクロコンピュータ13を構成する各部は、一体のハードウェアから構成されてもよく、別個のハードウェアから構成されてもよい。マイクロコンピュータ13は、例えば自動運転制御等の車両Vcに関わる他の制御に用いる電子制御ユニット(ECU)と兼用されてもよい。マイクロコンピュータ13は、測距センサ12により取得されたデータから路面上の段差を検出する一連の情報処理サイクルを所定の時間間隔で繰り返し実行する。
The
マイクロコンピュータ13により構成される複数の情報処理回路には、演算回路14と、段差判定位置回路15と、段差候補絞込回路16と、段差検出回路18とが含まれる。段差候補絞込回路16には、高さ変化回路17aと、探索領域回路17bとが含まれる。
The plurality of information processing circuits configured by the
演算回路14は、測距センサ12と共に高さ検出センサ11を構成する。演算回路14は、レーザレンジファインダにより得られた車両から物体までの距離及び方位(極座標)に対して、座標変換処理を施すことにより、車両の周囲にある物体の三次元形状(直交座標)の情報を取得する。直交座標系として、例えば、車両を中心として、進行方向にx軸を取り、車幅方向にy軸を取り、鉛直方向にz軸をとれば、高さ検出センサ11は、車両の周囲における路面の高さ(高さデータ)をz座標として検出することができる。
The
段差判定位置回路15は、段差の位置を検出するための線状の段差判定位置を、高さデータの座標上の路面に設定する。その一例として、車幅方向に延びる直線状の段差判定位置を路面に設定する。例えば、図2及び図3に示すように、測距センサ12から所定方向(Da)に所定距離だけ離れ、所定方向(Da)に直交する方向に延びる段差判定位置(Pa)を、高さデータの座標上の路面に設定する。図3に示す俯瞰図において、段差判定位置(Pa)は直線状であることが分かる。図2及び図3は、車両(Vc)の前部に測距センサ12を設置し、車両(Vc)の進行方向を所定方向(Da)とした例を示す。よって、車幅方向に延びる段差判定位置(Pa)が、車両(Vc)の前方に設定される。なお、段差判定位置(Pa)は、測距センサ12の検出範囲内において設定される。なお、所定方向(Da)は車両(Vc)の進行方向に限定されず、例えば、車幅方向であってもよい。設定された段差判定位置(Pa)は、データベース19に記憶される。
The step determination position circuit 15 sets a linear step determination position for detecting the position of the step on the road surface on the coordinates of the height data. As an example, a linear step determination position extending in the vehicle width direction is set on the road surface. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the height data of the step determination position (Pa) extending in the direction orthogonal to the predetermined direction (Da) from the
図2及び図3に示す例で、車両(Vc)が走行可能な車道の車幅方向の端部である路肩には、路面の高さが非連続的或いは急激に変化する段差(LD)が形成されている。そして、段差(LD)を境にして車道よりも外側には、車道よりも路面が一段高い段差部(例えば、歩道や路肩)が設けられている。このように、図2及び図3に示す例において、道路は、車道及び段差部(歩道や路肩)からなり、車道と段差部(歩道や路肩)の境界には、段差(LD)が形成されている。線状の段差判定位置(Pa)は、車道、段差(LD)、及び段差部(歩道や路肩)を横断する方向に延びている。 In the examples shown in FIGS. 2 and 3, a step (LD) in which the height of the road surface changes discontinuously or abruptly is formed on the shoulder, which is the end in the width direction of the roadway on which the vehicle (Vc) can travel. It is formed. On the outside of the roadway with the step (LD) as a boundary, a stepped portion (for example, a sidewalk or a shoulder) whose road surface is one step higher than that of the roadway is provided. As described above, in the examples shown in FIGS. 2 and 3, the road is composed of a roadway and a step portion (sidewalk or shoulder), and a step (LD) is formed at the boundary between the roadway and the step portion (sidewalk or shoulder). ing. The linear step determination position (Pa) extends in a direction crossing the roadway, the step (LD), and the step portion (sidewalk or shoulder).
上記した測距センサ12に対する段差判定位置(Pa)の位置関係は一例にすぎない。他の例は、図7及び図8を参照して後述する。
The positional relationship of the step determination position (Pa) with respect to the
これに対して、図示は省略するが、車道の車幅方向の端部である路肩に、緩やかに高さが変化するスロープや盛り土が形成されている場合もある。本実施形態に係わる走路境界検出装置は、車道(Rr)と段差部(Rd)との境界に形成された、スロープや盛り土(なだらかな段差)も、縁石(急激な段差)と同様にして検出することができる。 On the other hand, although not shown, there are cases where a slope or embankment whose height changes gently is formed on the shoulder, which is the end of the roadway in the vehicle width direction. The track boundary detection device according to the present embodiment detects slopes and embankments (gentle steps) formed at the boundary between the roadway (Rr) and the step portion (Rd) in the same manner as curbs (steep steps). can do.
段差判定位置回路15は、演算回路14により取得された路面の高さ(高さデータ)から、段差判定位置(Pa)における路面の高さデータを抽出する。図4の縦軸は路面(Fr)の高さを示し、横軸は車幅方向に延びる段差判定位置(Pa)を示す。抽出された路面の高さデータは、データベース19に記憶される。
The step determination position circuit 15 extracts the road surface height data at the step determination position (Pa) from the road surface height (height data) acquired by the
図4に示すように、車道(Rr)と段差部(Rd)との境界には、段差(LD)が形成されている。車道(Rr)の路面(Fr)には、その高さが中央部から両端部である路肩に向けて低くなる傾斜(カント)が設けられている。これは、車道の水捌けを良くして車道に水が溜まらないような一般的な道路設計及び構造である。段差(LD)において、路面(Fr)は急激に高くなり、段差部(Rd)の路面(Fr)は、車道(Rr)よりも一段高い平坦な面を形成している。例えば、歩道などが設けられている。 As shown in FIG. 4, a step (LD) is formed at the boundary between the roadway (Rr) and the step portion (Rd). The road surface (Fr) of the roadway (Rr) is provided with a cant whose height decreases from the central portion toward the shoulders at both ends. This is a general road design and structure that improves the drainage of the roadway and prevents water from accumulating on the roadway. In the step (LD), the road surface (Fr) rises sharply, and the road surface (Fr) of the step portion (Rd) forms a flat surface one step higher than the roadway (Rr). For example, a sidewalk is provided.
次に、図5を参照して、段差判定位置(Pa:計測ライン)における路面の高さデータから、段差候補位置(CP)を徐々に絞り込み、最終的に段差の位置(CP4)を決定する手順を説明する。本実施形態では、路面(Fr)の高さ変化の一例として、空間周波数を用いる。 Next, with reference to FIG. 5, the step candidate position (CP) is gradually narrowed down from the road surface height data at the step determination position (Pa: measurement line), and finally the step position (CP4) is determined. The procedure will be explained. In this embodiment, the spatial frequency is used as an example of the height change of the road surface (Fr).
図5は、段差判定位置(Pa)における路面(Fr)の高さ分布と、空間周波数(f0〜fn)との関係を示している。空間周波数(f0〜fn)は、車幅方向の距離に対する高さ変動の周期である。空間周波数の強度は、段差があり、路面の高さが急激に変化する部分で強くなる。換言すれば、高低の変化が現れる部分で空間周波数の強度が上昇する。 FIG. 5 shows the relationship between the height distribution of the road surface (Fr) at the step determination position (Pa) and the spatial frequency (f 0 to f n). The spatial frequency (f 0 to f n ) is a period of height fluctuation with respect to the distance in the vehicle width direction. The intensity of the spatial frequency becomes stronger in the part where there is a step and the height of the road surface changes abruptly. In other words, the intensity of the spatial frequency increases in the part where the change in height appears.
図5において、段差位置の検出には、複数の空間周波数(fk)を用いる。kは、0〜n(nは自然数)の範囲で変化する整数である。空間周波数(f0)は最も高い周波数の探索を示し、空間周波数(f0)の探索幅は最も狭い。kが増加するほど、空間周波数(fk)は、より低い周波数の探索となり、探索幅は広くなる。そして、空間周波数(fn)は最も低い周波数の探索を示し、空間周波数(fn)の探索幅は最も広い。
In FIG. 5, a plurality of spatial frequencies (f k ) are used to detect the step position. k is an integer that varies in the
高周波数の探索では路面の高低差を敏感に検出し、段差(LD)の位置も正確に検出できる。しかし、ノイズ等による路面の高さ変化にも反応してしまう。一方、低周波数の探索では緩やかな路面の高低差を検出でき、且つノイズにも強い。しかし、広い探索幅の単位で段差位置を特定するため、検出誤差が大きい。 In the high frequency search, the height difference of the road surface can be sensitively detected, and the position of the step (LD) can be accurately detected. However, it also reacts to changes in the height of the road surface due to noise and the like. On the other hand, in the low frequency search, a gentle road surface height difference can be detected, and it is also resistant to noise. However, since the step position is specified in units of a wide search width, the detection error is large.
そこで、段差候補絞込回路16は、先ず、低い周波数の探索で強度の高い位置座標を検出した後、その周囲で高い周波数の探索で強度の強い位置を段差候補位置として検出し、徐々に高い周波数で探索していく、そして、段差検出回路18は、段差候補位置の絞込結果から、最終的に段差(LD)の位置を特定する。
Therefore, the step
図5に示すように、探索領域回路17b(第一探索領域回路)は、段差判定位置(Pa)上に探索領域(SR1:第一探索領域)を設定する。高さ変化回路17a(第一高さ変化回路)は、探索領域(SR1:第一探索領域)における各位置座標について、第一探索幅での路面(Fr)の高さ変化(第一高さ変化)を算出する。第一探索幅での路面(Fr)の高さ変化(第一高さ変化)は、図5に示す空間周波数(fn)の強度p(y、f)に相当する。高さ変化回路17aは、先ず、最も探索幅が広い空間周波数(fn)の強度p(y、f)を算出する。
As shown in FIG. 5, the
探索領域回路17b(第二探索領域回路)は、第一探索幅での路面(Fr)の高さ変化、すなわち空間周波数(fn)の強度p(y、f)が閾値以上である位置座標(CP1)を段差候補位置として検出する。探索領域回路17bは、位置座標(CP1)に対して、新たな探索領域(SR2:第二探索領域)を設定する。具体的には、位置座標(CP1)を含み且つ第一探索領域(SR1)より狭い領域に第二探索領域(SR2)を設定する。
The
例えば、第二探索領域(SR2)が第一探索領域(SR1)に包含されるように設定すればよい。第二探索領域(SR2)の幅を、第一探索幅に設定してもよい。或いは、第二探索領域(SR2)の幅を、前回探索した空間周波数(fn)の探索幅(第一探索幅)の半分に狭めてもよい。 For example, the second search area (SR2) may be set to be included in the first search area (SR1). The width of the second search area (SR2) may be set to the first search width. Alternatively, the width of the second search region (SR2) may be narrowed to half the search width (first search width) of the previously searched spatial frequency (f n).
第1実施形態では、第一探索領域(SR1)から同時に2以上の段差候補位置(CP1)が検出された場合、第一高さ変化が最も大きい段差候補位置(CP1)に対して、第二探索領域(SR2)を設定する。ここでは、1つの探索領域から1つの段差候補位置に絞り込む場合を示すが、勿論、強度p(y、f)が閾値以上である全ての位置座標(CP1)に、第二探索領域SR2を設定しても構わない。路面上の段差を漏れなく検出することができる。 In the first embodiment, when two or more step candidate positions (CP1) are simultaneously detected from the first search area (SR1), the second step candidate position (CP1) having the largest first height change is found. The search area (SR2) is set. Here, the case of narrowing down from one search area to one step candidate position is shown, but of course, the second search area SR2 is set in all the position coordinates (CP1) where the intensity p (y, f) is equal to or more than the threshold value. It doesn't matter. It is possible to detect steps on the road surface without omission.
高さ変化回路17a(第二高さ変化回路)は、探索領域(SR2:第二探索領域)における各位置座標について、第一探索幅より狭い第二探索幅での路面(Fr)の高さ変化(第二高さ変化)を算出する。第二探索幅での路面(Fr)の高さ変化(第二高さ変化)は、図5に示す空間周波数(f2)の強度p(y、f)に相当する。ここでn=3とする。
The
このように、走路境界検出装置は、探索幅(周波数)及び探索領域(SR)を徐々に狭めながら、探索領域の設定と段差候補位置の検出とを繰り返すことにより、段差候補位置(CP)を徐々に絞り込み、最終的に段差の位置(CP4)を決定する。 In this way, the track boundary detection device determines the step candidate position (CP) by repeating the setting of the search area and the detection of the step candidate position while gradually narrowing the search width (frequency) and the search area (SR). Gradually narrow down and finally determine the position of the step (CP4).
本実施形態では、路面(Fr)の高さ変化として空間周波数を用いたが、空間周波数は例えばウェーブレット変換を用いて求めることができる。計算したい周波数の波を重ね合わせて探索幅のウェーブレットを作成する。周波数が高いほど、狭い探索幅のウェーブレットを作成する。ウェーブレットと路面の高さ変化の相関を取ることにより、空間周波数(fk)の強度p(y、f)を得ることができる。探索領域の各位置座標について、毎空間周波数の強度を求めることで路面全体の高さ変化を求めることができる。例えば、特開2009-204462号公報に開示されたウェーブレット変換方法を用いることができる。 In the present embodiment, the spatial frequency is used as the height change of the road surface (Fr), but the spatial frequency can be obtained by using, for example, the wavelet transform. Create a wavelet with a search width by superimposing waves of the frequency you want to calculate. The higher the frequency, the narrower the search width of the wavelet. By correlating the wavelet with the height change of the road surface, the intensity p (y, f) of the spatial frequency (f k) can be obtained. The height change of the entire road surface can be obtained by obtaining the intensity of each spatial frequency for each position coordinate of the search area. For example, the wavelet transform method disclosed in JP-A-2009-204462 can be used.
なお、本実施形態では、路面(Fr)の高さ変化の一例として、空間周波数を取り上げた。しかし、これに限らず、例えば、路面(Fr)の高さのヒストグラム、路面(Fr)の高さの平均値或いは標準偏差を含む、探索幅内の統計解析を、空間周波数の代わりに用いてもよいし、或いはこれらを空間周波数と組み合わせて用いても構わない。 In this embodiment, the spatial frequency is taken up as an example of the height change of the road surface (Fr). However, the present invention is not limited to this, and statistical analysis within the search width including, for example, a histogram of the height of the road surface (Fr), the mean value or the standard deviation of the height of the road surface (Fr), is used instead of the spatial frequency. Alternatively, these may be used in combination with the spatial frequency.
図6を参照して、図1の走路境界検出装置を用いた走路境界検出方法の一例を説明する。走路境界検出装置は、路面上の段差を検出する一連の情報処理サイクルを所定の時間間隔で繰り返し実行する。 An example of the track boundary detection method using the track boundary detection device of FIG. 1 will be described with reference to FIG. The track boundary detection device repeatedly executes a series of information processing cycles for detecting a step on the road surface at predetermined time intervals.
まず、ステップ01において、レーザレンジファインダは、車両から物体の表面までの距離及び方位を検出することにより、車両から物体までの距離及び方位を計測する。そして、演算回路14は、レーザレンジファインダにより得られた車両から物体までの距離及び方位から、座標変換処理を施すことにより、車両の周囲にある物体の三次元形状を取得する。
First, in step 01, the laser range finder measures the distance and orientation from the vehicle to the object by detecting the distance and orientation from the vehicle to the surface of the object. Then, the
ステップS03に進み、空間周波数(fk)のkの初期値として、k=nを設定する。nは予め定めた自然数である。空間周波数の初期値(fn)は、想定される走路境界物標の形状から計算される物標の持つ周波数に設定する。本実施形態では、例えば、物標の横幅の2倍を波長とし、物標の高さを強度(振幅)とした空間周波数を初期値(fn)として使用する。縁石(急峻な段差)の場合は、縁石の幅の2倍が波長となり、スロープ(なだらかな段差)であればスロープの一番低いところから一番高いところまでの幅の2倍を波長とする。複数種類の走路境界物標が想定される場合には、幅の最も広い物標に合わせて、空間周波数の初期値(fn)を決めればよい。 Proceeding to step S03, k = n is set as the initial value of k of the spatial frequency (f k). n is a predetermined natural number. The initial value (f n ) of the spatial frequency is set to the frequency of the target calculated from the shape of the assumed runway boundary target. In the present embodiment, for example, a spatial frequency having twice the width of the target as the wavelength and the height of the target as the intensity (amplitude) is used as the initial value (f n). In the case of a curb (steep step), the wavelength is twice the width of the curb, and in the case of a slope (gentle step), the wavelength is twice the width from the lowest point to the highest point of the slope. .. When a plurality of types of track boundary targets are assumed, the initial value (f n ) of the spatial frequency may be determined according to the widest target.
ステップS05に進み、段差判定位置回路15は、物体の三次元形状に対して段差判定位置(Pa)を設定する。探索領域回路17bは、段差判定位置(Pa)上に第一探索領域SR1を設定する。そして、高さ変化回路17aは、第一探索領域SR1における各位置座標について、第一探索幅での路面(Fr)の高さ変化、すなわち空間周波数(fn)の強度p(y、f)を算出する。
Proceeding to step S05, the step determination position circuit 15 sets the step determination position (Pa) with respect to the three-dimensional shape of the object. The
ステップS07に進み、探索領域回路17b(第二探索領域回路)は、空間周波数(fn)の強度p(y、f)が閾値以上である位置座標(CP1)を段差候補位置として検出する。
Proceeding to step S07, the
ステップS09に進み、段差候補位置が検出されたか否かを判断する。段差候補位置(CP1)が検出された場合(S09でYES)、ステップS11に進む。そして、空間周波数(fn)が最も小さい周波数(f0)ではないので(S11でNO)、段差候補位置を絞り込むために、ステップS17に進む。 The process proceeds to step S09, and it is determined whether or not the step candidate position has been detected. When the step candidate position (CP1) is detected (YES in S09), the process proceeds to step S11. Then, since the spatial frequency (f n ) is not the smallest frequency (f 0 ) (NO in S11), the process proceeds to step S17 in order to narrow down the step candidate positions.
ステップS17において、探索領域回路17bは、位置座標(CP1)に対して、新たな探索領域(SR2:第二探索領域)を設定する。ステップS19に進み、k−1を新たなkとして設定する。つまり、空間周波数(fn)よりも一段だけ高い空間周波数(fn−1)を設定する。これに伴い、探索幅も狭くなる。その後、ステップS05に戻り、探索領域回路17bは、第一探索領域SR1よりも狭い第二探索領域SR2を設定する。そして、第一探索幅よりも狭い第二探索幅での路面(Fr)の高さ変化、すなわち空間周波数(fn−1)の強度p(y、f)を算出する。
In step S17, the
上記したステップS05、S07、S09、S11、S17、S19からなるサイクルを、k=0になるまで繰り返し実施できた場合(S11でYES)、ステップS15に進み、段差検出回路18は、最後に検出された段差候補位置(CP4)を、段差(LD)の位置として出力する。なお、図5の例では、n=3としたが、これ以外の整数であっても構わない。
If the cycle consisting of steps S05, S07, S09, S11, S17, and S19 described above can be repeated until k = 0 (YES in S11), the process proceeds to step S15, and the
一方、上記サイクルをk=0になるまで繰り返し実施する前に、ステップS09で段差候補位置が検出されなくなった場合(S09でNO)、ステップS13に進み、段差検出回路18は、段差判定位置(Pa)上に段差(LD)は無い、という判断結果を出力する。
On the other hand, if the step candidate position is not detected in step S09 (NO in S09) before the cycle is repeatedly executed until k = 0, the process proceeds to step S13, and the
なお、ステップS07で使用する閾値は、想定される走路境界物標の形状、特に走路境界物標の高さに応じて設定される。具体的には、高い走路境界物標が想定される場合は高く設定され、低い走路境界物標が想定される場合は低く設定される。或いは、空間周波数に応じて複数の閾値を用意してもよい。例えば、高周波数ほど、閾値を高くする。これにより、ノイズ等の変化で誤判断しないようにできる。 The threshold value used in step S07 is set according to the assumed shape of the track boundary target, particularly the height of the track boundary target. Specifically, it is set high when a high track boundary target is assumed, and set low when a low track boundary target is assumed. Alternatively, a plurality of threshold values may be prepared according to the spatial frequency. For example, the higher the frequency, the higher the threshold. As a result, it is possible to prevent erroneous judgment due to changes in noise and the like.
第1実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。 According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
緩やかに高さが変化する段差(低周波数)から探索を始め、徐々に探索領域を絞って探索を継続することにより、低い周波数、つまりなだらかに高さが変化する段差を検出でき、且つ、高い周波数、つまり急激に高さが変化するノイズに影響されず、急峻な段差を検出することができる。 By starting the search from a step (low frequency) where the height changes slowly and continuing the search by gradually narrowing down the search area, it is possible to detect a low frequency, that is, a step whose height changes gently, and it is high. A steep step can be detected without being affected by the frequency, that is, the noise whose height changes suddenly.
高さ変化が閾値以上である位置座標に対して第二探索領域を設定する。第一高さ変化が閾値以上である位置座標を段差候補として抽出し、探索を継続するので、強度が小さい段差を誤って検出することを抑制でき、段差候補を的確に絞り込むことができる。 A second search area is set for the position coordinates whose height change is equal to or greater than the threshold value. Since the position coordinates whose first height change is equal to or greater than the threshold value are extracted as step candidates and the search is continued, it is possible to suppress erroneous detection of steps having low intensity and accurately narrow down the step candidates.
高さ変化が閾値以上である2以上の位置座標のうち、第一高さ変化が最も大きい位置座標に対して、第二探索領域を設定する。これにより、強度が最も大きい位置座標を段差候補として抽出できるので、段差を構成する物体の形状などによる誤検出を更に抑制でき、的確に絞り込むことができる。 The second search area is set for the position coordinate having the largest first height change among the two or more position coordinates whose height change is equal to or more than the threshold value. As a result, the position coordinates having the highest intensity can be extracted as a step candidate, so that erroneous detection due to the shape of an object constituting the step can be further suppressed, and the position can be narrowed down accurately.
第二探索領域の幅を、第一探索幅に設定する。つまり、探索領域の幅(CP)を、その前のサイクルで使用した空間周波数(fk)の探索幅とする。これにより、的確に探索領域を絞り込むことができ、かつ、探索領域の幅の計算に伴う誤差をおさえつつ、計算処理が少なく高速に処理できる。 The width of the second search area is set to the first search width. That is, the width of the search region (CP) is defined as the search width of the spatial frequency (f k) used in the previous cycle. As a result, the search area can be narrowed down accurately, and while suppressing the error associated with the calculation of the width of the search area, the calculation processing is small and the processing can be performed at high speed.
高さ変化回路17aは、第一高さ変化を、第一探索幅に対する第一空間周波数として算出し、第二高さ変化を、第二探索幅に対する第二空間周波数として算出する。つまり、高さ変化回路17aは、路面の高さ変化を、車幅方向の距離に対する高さ変動の周期として算出する。これにより、路面上にある段差を周波数の強度として算出できるので、段差が複雑な形状を持つ場合であっても、強度比較によって、段差位置を的確に絞り込むことができる。
The
(第2実施形態)
段差により車両(Vc)が走行可能な領域は区切られ、車両(Vc)は段差を超えて車走行することはできないため、段差が無い領域(走行可能領域)を確実に判断したいと要望がある。車両(Vc)が走路上にいる場合、走路の路面は平面であるため、平面上では空間周波数の強度が高くならない。このため、周波数の強度が閾値よりも高い位置座標(段差候補位置)が複数見つかった場合、そのうち、車両(Vc)に最も近い段差候補位置が道路境界(段差)である可能性が高い。よって、少なくとも車両(Vc)から車両(Vc)に最も近い段差候補位置までを、走行可能な領域と判断することができる。
(Second Embodiment)
The area where the vehicle (Vc) can travel is divided by the step, and the vehicle (Vc) cannot travel beyond the step. Therefore, there is a request to reliably determine the area where there is no step (travelable area). .. When the vehicle (Vc) is on the runway, the road surface of the runway is flat, so that the intensity of the spatial frequency does not increase on the flat surface. Therefore, when a plurality of position coordinates (step candidate positions) whose frequency intensity is higher than the threshold value are found, it is highly possible that the step candidate position closest to the vehicle (Vc) is the road boundary (step). Therefore, it can be determined that at least the area from the vehicle (Vc) to the step candidate position closest to the vehicle (Vc) is a travelable area.
そこで、第2実施形態では、第一探索領域(SR1)から同時に2以上の段差候補位置(CP1)が検出された場合、探索領域回路17bは、2以上の段差候補位置(CP1)のうち、車両(Vc)に最も近い位置座標(CP1)に対して、第二探索領域(SR2)を設定する。
Therefore, in the second embodiment, when two or more step candidate positions (CP1) are simultaneously detected from the first search area (SR1), the
具体的には、第一探索領域(SR1)内の複数の位置座標において、第一高さ変化が閾値以上となった場合、探索領域回路17bは、第一高さ変化が閾値以上の位置座標(CP1)のうち、車両(Vc)に最も近い位置座標(CP1)に対して、第二探索領域(SR2)を設定する。つまり、高さ変化が閾値以上となる複数の段差候補位置のうち、車両(Vc)に近い側の段差候補位置のみに対して、次のサイクルにおける探索領域に設定する。その他の点は、第1実施形態と同じであり、説明を省略する。或いは、第1実施形態と組み合わせて実施してもよい。つまり、第一高さ変化が最も大きい位置座標と、車両(Vc)に最も近い位置座標(CP1)とに対して、同時に第二探索領域(SR2)を設定してもよい。
Specifically, when the first height change is equal to or more than the threshold value in a plurality of position coordinates in the first search area (SR1), the
車両(Vc)に最も近い位置座標(CP)を段差候補位置として抽出できるので、車両(Vc)の周囲の段差が無い領域(走行可能領域)を確実に判断しておくことができる。第2実施形態の他の点は、第1実施形態と同じであり、説明を省略する。 Since the position coordinates (CP) closest to the vehicle (Vc) can be extracted as the step candidate position, it is possible to reliably determine the area (travelable area) around the vehicle (Vc) where there is no step. The other points of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
(第3実施形態)
図2及び図3では、車幅方向に延びる直線状の段差判定位置(Pa)を例示したが、水平面内の全方位を走査することができる360度レーダーを用いて、車両を囲むループ状の段差判定位置(Pa)を設定してもよい。図7及び図8には、360度の回転動作を行うことができるレーダレーザー12を車両(Vc)に搭載し、複数の円形の段差判定位置(Pa1〜Pa4)を設定した例を示す。このように、線状の段差判定位置(Pa)は、直線に限らず、曲線であっても良いし、さらに当該曲線は閉ループを形成してもよい。また、線状の段差判定位置(Pa)は、単数のみならず、複数であってもよい。第3実施形態の他の点は、第1実施形態と同じであり、説明を省略する。
(Third Embodiment)
In FIGS. 2 and 3, a linear step determination position (Pa) extending in the vehicle width direction is illustrated, but a loop-shaped loop surrounding the vehicle is used by using a 360-degree radar capable of scanning all directions in the horizontal plane. The step determination position (Pa) may be set. 7 and 8 show an example in which a
上述の各実施形態で示した各機能は、1又は複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路(ASIC)や従来型の回路部品のような装置を含む。 Each function shown in each of the above embodiments may be implemented by one or more processing circuits. The processing circuit includes a programmed processing device such as a processing device including an electric circuit. Processing devices also include devices such as application specific integrated circuits (ASICs) and conventional circuit components arranged to perform the functions described in the embodiments.
1 走路境界検出装置
11 高さ検出センサ
12 測距センサ(レーダレーザー、ステレオカメラ)
13 マイクロコンピュータ
14 演算回路
15 段差判定位置回路
16 段差候補絞込回路
17a 高さ変化回路
17b 探索領域回路
18 段差検出回路
CP1〜CP4 段差候補位置(位置座標)
Da 所定方向
Fr 路面
LD 段差
Pa、Pa1〜Pa4 段差判定位置
SR1 第一探索領域
SR2 第二探索領域
Vc 車両
1 Track
13
Da Predetermined direction F Road surface LD Step Pa, Pa1 to Pa4 Step determination position SR1 First search area SR2 Second search area Vc Vehicle
Claims (7)
前記段差判定位置上に第一探索領域を設定し、
前記第一探索領域内の各位置座標について、第一探索幅での前記路面の第一高さ変化を算出し、
前記第一高さ変化に基づいて、前記段差判定位置上に前記第一探索領域より狭い第二探索領域を設定し、
前記第二探索領域内の各位置座標について、前記第一探索幅より狭い第二探索幅での前記路面の第二高さ変化を算出し、
前記第一探索領域の設定から前記第二高さ変化の算出までのサイクルを、前記第二探索幅が最も狭い幅となるまで繰り返し、
前記第二探索幅が最も狭いときの前記第二高さ変化に基づいて、前記段差の位置を検出することを特徴とする走路境界検出方法。 A height detection sensor that detects the height of the road surface around the vehicle, and a step that sets a step determination position on the road surface that is separated from the height detection sensor by a predetermined distance in a predetermined direction and extends in a direction orthogonal to the predetermined direction. It is a track boundary detection method for detecting the position of a step on the road surface by using a determination position circuit.
A first search area is set on the step determination position, and
For each position coordinate in the first search area, the first height change of the road surface in the first search width is calculated.
Based on the first height change, a second search area narrower than the first search area is set on the step determination position.
For each position coordinate in the second search region, the second height change of the road surface in the second search width narrower than the first search width is calculated .
The cycle from the setting of the first search region to the calculation of the second height change is repeated until the second search width becomes the narrowest width.
Lane boundary detection method, wherein the second search width based on the previous SL second height change when the narrowest, to detect the position of the previous SL step.
前記段差判定位置上に第一探索領域を設定する第一探索領域回路と、
前記第一探索領域内の各位置座標について、第一探索幅での前記路面の第一高さ変化を算出する第一高さ変化回路と、
前記第一高さ変化に基づいて、前記段差判定位置上に前記第一探索領域より狭い第二探索領域を設定する第二探索領域回路と、
前記第二探索領域内の各位置座標について、前記第一探索幅より狭い第二探索幅での前記路面の第二高さ変化を算出する第二高さ変化回路と、
前記第二高さ変化回路が繰り返し算出する前記第二高さ変化のうち、前記第二探索幅が最も狭いときの前記第二高さ変化に基づいて、前記路面上にある段差の位置を検出する段差位置検出回路と、を備えることを特徴とする走路境界検出装置。 A height detection sensor mounted on the vehicle that detects the height of the road surface around the vehicle, and a step determination position that is separated from the height detection sensor by a predetermined distance in a predetermined direction and extends in a direction orthogonal to the predetermined direction. Is a track boundary detection device including a step determination position circuit for setting the above on the road surface.
A first search area circuit that sets the first search area on the step determination position,
For each position coordinate in the first search region, a first height change circuit that calculates the first height change of the road surface in the first search width, and
A second search area circuit that sets a second search area narrower than the first search area on the step determination position based on the first height change, and
A second height change circuit that calculates a second height change of the road surface in a second search width narrower than the first search width for each position coordinate in the second search region .
Among the second height variation which calculates repeatedly the second height changing circuit, based on the previous SL second height change when the second search width is the narrowest, the position of the step in front SL on the road surface A track boundary detection device comprising: a step position detection circuit for detecting.
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