JP7103981B2 - 路面検出装置 - Google Patents
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Description
自車両が走行する道路の路面を検出する路面検出装置であって、
前記路面を含むレイヤをスキャンすることにより各検出点の3次元の位置情報を検出するセンサと、
前記レイヤに含まれる各検出点の位置情報から高さ方向の位置情報を除いた2次元の位置情報を演算し、2次元の位置情報に基づいて2次元の座標面における各検出点の点列を演算し、前記点列の変移状態に応じて前記路面に存在する縁石を検出する外界認識部と、を備える。
以下で説明する第1実施形態では、自車両80(図3A等)の車両制御装置10に用いられる路面検出装置76(図1)を想定する。自車両80は、走行制御(加速、減速、操舵の車両制御)を乗員が行う手動運転と走行制御の少なくとも一部を自動で行う自動運転との切り替えが可能である。
図1を用いて車両制御装置10の構成を説明する。車両制御装置10は、制御部12と、制御部12に対して各種情報を入力する入力装置群と、制御部12から出力される各種情報に基づいて自車両80を動作させる出力装置群と、を有する。入力装置群には、外界センサ14と、ナビゲーション装置16と、測位部18と、通信部20と、車体挙動センサ22と、操作センサ24と、が含まれる。出力装置群には、駆動力出力装置28と、制動装置30と、操舵装置32と、HMI34と、が含まれる。
外界センサ14には、1以上のカメラ40と、1以上のレーダ42と、1以上のLiDAR44と、が含まれる。カメラ40は、自車両80の周辺環境を撮影し、画像情報を制御部12に出力する。レーダ42は、自車両80の周辺の物標を検出し、検出情報を制御部12に出力する。LiDAR44は、自車両80の周辺の物標および道路90を検出し、検出情報を制御部12に出力する。
制御部12は、ECUにより構成される。制御部12は、入出力装置56と、演算装置58と、記憶装置60と、を有する。入出力装置56は、A/D変換回路、通信インターフェース、ドライバ等により構成される。演算装置58は、例えばCPU等を備えるプロセッサにより構成される。演算装置58は、記憶装置60に記憶されるプログラムを実行することにより各種機能を実現する。演算装置58の各種機能については下記[1.1.4.]で説明する。記憶装置60は、RAM、ROM等のメモリにより構成される。記憶装置60は、各種プログラムと、演算装置58が行う処理で使用される数値情報等を記憶する。
駆動力出力装置28は、駆動力出力ECUと、駆動力出力ECUの制御対象であるアクチュエータ(駆動モータ、スロットルバルブ等を含む)と、を有する。駆動力出力装置28は、乗員が行うアクセルペダルの操作または制御部12から出力される指示情報(駆動指示)に応じて駆動力を調整する。
図2を用いて演算装置58が実現する各種機能について説明する。演算装置58は、外界認識部66と、自車位置認識部68と、行動計画部70と、車両制御部72と、報知制御部74として機能する。
路面検出装置76は、LiDAR44と制御部12により構成される。路面検出装置76の演算処理は、主に制御部12の外界認識部66が行う。路面検出装置76の検出結果は、制御部12の行動計画部70で使用される。
図3Aに示されるように、LiDAR44は、高さ方向と平行する第1軸82を中心にしてレーザ光88の照射角度θ1を変化させて単一のレイヤ86内でスキャンを行う。更に、図3Bに示されるように、LiDAR44は、水平方向と平行する第2軸84を中心にしてレーザ光88の照射角度θ2を変化させて複数のレイヤ86でスキャンを行い、各検出点の位置情報(距離情報)を検出する。LiDAR44は、レーザ光88を道路90の路面92に向けて照射することにより、路面92の位置情報を検出することができる。
第2実施形態の構成は、図1、図2に示される第1実施形態の構成と同じである。第2実施形態は、第1実施形態を応用したものである。
図7、図8を用いて第2実施形態に係る路面検出装置76が行う路面検出処理を説明する。以下で説明する一連の処理は、LiDAR44が1つのレイヤ86をスキャンした後に行われる。なお、図7に示されるステップS11~ステップS16の処理は、図5に示されるステップS1~ステップS6の処理と同じであるため、その説明を省略する。
第1実施形態および第2実施形態において、外界認識部66は、単一のレイヤ86のスキャン結果に基づいて縁石94の有無と位置を判断する。更に、外界認識部66は、複数のレイヤ86で点列102の変移状態が同じとなった場合に、縁石94が存在すると判断してもよい。
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
自車両80が走行する道路90の路面92を検出する路面検出装置76であって、
前記路面92を含むレイヤ86をスキャンすることにより各検出点の3次元の位置情報を検出するセンサ(LiDAR44)と、
前記レイヤ86に含まれる各検出点の位置情報から高さ方向の位置情報を除いた2次元の位置情報を演算し、2次元の位置情報に基づいて2次元の座標面(第1座標面100)における各検出点の点列102を演算し、前記点列102の変移状態に応じて前記路面92に存在する縁石94を検出する外界認識部66と、を備える。
前記外界認識部66は、前記道路90の幅方向における前記自車両80の位置よりも右方向または左方向の範囲で、前記点列102に所定曲率以上の曲率となる位置が存在する場合に、前記自車両80の位置よりも右方向または左方向に前記縁石94が存在すると判断してもよい。
前記外界認識部66は、複数の前記レイヤ86で前記点列102の変移状態が同じとなった場合に、前記縁石94が存在すると判断してもよい。
前記外界認識部66は、
前記点列102から所定数分の一部点列(カーネル104)を抽出する処理と、
前記一部点列(カーネル104)の分散共分散行列を演算する処理と、
前記分散共分散行列を固有値分解する処理と、
大きい固有値を前記固有値の総和にて割ることで前記固有値の比を演算する処理と、
を前記一部点列(カーネル104)の抽出範囲を前記点列102に沿ってずらしつつ行い、
前記固有値の比が小さくなる位置を前記縁石94の位置と判断してもよい。
前記外界認識部66は、前記道路90の幅方向における前記一部点列(カーネル104)の位置を示す第1座標軸と、前記一部点列(カーネル104)の前記固有値の比を示す第2座標軸と、を有し、前記座標面(第1座標面100)とは別の座標面(第2座標面110)において、前記固有値の比がゼロの方向に凸形状となる前記道路90の幅方向の位置を前記縁石94の位置と判断してもよい。
前記外界認識部66は、前記固有値の比が、所定深さdt以上の深さdかつ所定幅wt以下の幅wである前記凸形状となる前記道路90の幅方向の位置を前記縁石94の位置と判断してもよい。
76…路面検出装置 80…自車両
86…レイヤ 88…レーザ光
90…道路 92…路面
94…縁石 100…第1座標面(座標面)
102…点列 104…カーネル(一部点列)
110…第2座標面(座標面)
Claims (5)
- 自車両が走行する道路の路面を検出する路面検出装置であって、
前記路面を含むレイヤをスキャンすることにより各検出点の3次元の位置情報を検出するセンサと、
前記レイヤに含まれる各検出点の位置情報から高さ方向の位置情報を除いた2次元の位置情報を演算し、2次元の位置情報に基づいて2次元の座標面における各検出点の点列を演算し、前記点列の変移状態に応じて前記路面に存在する縁石を検出する外界認識部と、を備え、
前記外界認識部は、
前記点列から所定数分の一部点列を抽出する処理と、
前記一部点列の分散共分散行列を演算する処理と、
前記分散共分散行列を固有値分解する処理と、
大きい固有値を前記固有値の総和にて割ることで前記固有値の比を演算する処理と、
を前記一部点列の抽出範囲を前記点列に沿ってずらしつつ行い、
前記固有値の比が小さくなる位置を前記縁石の位置と判断する、路面検出装置。 - 請求項1に記載の路面検出装置であって、
前記外界認識部は、前記道路の幅方向における前記自車両の位置よりも右方向または左方向の範囲で、前記点列に所定曲率以上の曲率となる位置が存在する場合に、前記自車両の位置よりも右方向または左方向に前記縁石が存在すると判断する、路面検出装置。 - 請求項1または2に記載の路面検出装置であって、
前記外界認識部は、複数の前記レイヤで前記点列の変移状態が同じとなった場合に、前記縁石が存在すると判断する、路面検出装置。 - 請求項1に記載の路面検出装置であって、
前記外界認識部は、前記道路の幅方向における前記一部点列の位置を示す第1座標軸と、前記一部点列の前記固有値の比を示す第2座標軸と、を有し、前記座標面とは別の座標面において、前記固有値の比がゼロの方向に凸形状となる前記道路の幅方向の位置を前記縁石の位置と判断する、路面検出装置。 - 請求項4に記載の路面検出装置であって、
前記外界認識部は、前記固有値の比が、所定深さ以上の深さかつ所定幅以下の幅である前記凸形状となる前記道路の幅方向の位置を前記縁石の位置と判断する、路面検出装置。
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Wentao Yao et al.,Road Curb Detection using 3D Lidar and Integral Laser Points for Intelligent Vehicles,The 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and The 13th International Symposium on Advanced Intelligence Systems,IEEE,2012年,pp.100-105,https://ieeexplore.ieee.org/document/6505310 |
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