JP7149234B2 - 車線データ生成装置、位置特定装置、車線データ生成方法および位置特定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車線の位置情報を含む車線データを生成する車線データ生成装置およびこの車線データを用いて移動体の位置を特定する位置特定装置、ならびに車線データ生成方法および位置特定方法に関する。

この種の装置として、従来、車両に搭載された車載カメラとＧＰＳ受信機とからの信号に基づいて、車載カメラにより撮像された車線を規定する左右の境界線の絶対位置（緯度、経度、高度）を算出するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１：特開２０１８－５５７１５号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、複数の車線が設けられた路面上に車両が位置して車載カメラで全ての境界線を認識することが困難な場合に、十分な車線データを得ることが難しい。

本発明の一態様は、路面上に左右方向に互いに離間して延在する複数の境界線によって区画された複数の車線の車線データを生成する車線データ生成装置であって、複数の境界線は、右端の車線の右側および左端の車線の左側に形成された左右一対の端部境界線と、左右一対の端部境界線の内側に、端部境界線に対し略平行に形成された中間境界線と、を含む。車線データ生成装置は、移動体の位置を検出する位置検出部と、移動体の左右両側に位置する境界線を撮像する撮像部と、撮像部により撮像された境界線が端部境界線および中間境界線のいずれであるかを判定する境界線判定部と、撮像部により撮像された境界線の画像情報に基づいて、移動体から左右両側の境界線までの距離を算出する距離算出部と、位置検出部により検出された移動体の位置に基づいて、移動体が位置する路面の車線数の情報を取得する情報取得部と、境界線判定部により左右両側の境界線が端部境界線および中間境界線であると判定されたときの距離算出部により算出された距離データと、位置検出部により検出された移動体の位置データと、情報取得部により取得された車線数の情報と、に基づいて、複数の車線の位置データを生成するデータ生成部と、を備える。データ生成部は、境界線判定部により左右両側の境界線が端部境界線および中間境界線であると判定されたときの距離算出部により算出された距離データと位置検出部により検出された位置データとに基づいて撮像部により撮像された左右両側の境界線の位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて左端または右端の車線の位置データを生成し、さらにこの車線の位置データを情報取得部により取得された車線数の分だけ左右方向にオフセットさせることにより、他の車線の位置データを生成する。

本発明の他の態様である位置特定装置は、上記の車線データ生成装置と、車線データ生成装置により生成された複数の車線の位置データと、位置検出部により検出された移動体の位置データと、に基づいて、移動体が位置する車線を特定する車線特定部と、を備える。

本発明のさらに他の態様は、路面上に左右方向に互いに離間して延在する複数の境界線によって区画された複数の車線の車線データを生成する車線データ生成方法であって、複数の境界線は、右端の車線の右側および左端の車線の左側に形成された左右一対の端部境界線と、左右一対の端部境界線の内側に、端部境界線に対し略平行に形成された中間境界線と、を含む。車線データ生成方法は、移動体の位置を検出する位置検出ステップと、移動体の左右両側に位置する境界線を撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像された境界線が端部境界線および中間境界線のいずれであるかを判定する判定ステップと、撮像ステップで撮像された境界線の画像情報に基づいて、移動体から左右両側の境界線までの距離を算出する算出ステップと、位置検出ステップで検出された移動体の位置に基づいて、移動体が位置する路面の車線数の情報を取得する取得ステップと、判定ステップで左右両側の境界線が端部境界線および中間境界線であると判定されたときの算出ステップで算出された距離データと、位置検出ステップで検出された移動体の位置データと、取得ステップで取得された車線数の情報と、に基づいて、複数の車線の位置データを生成するデータ生成ステップと、を含む。データ生成ステップは、判定ステップで左右両側の境界線が端部境界線および中間境界線であると判定されたときの算出ステップで算出された距離データと位置検出ステップで検出された位置データとに基づいて撮像ステップで撮像された左右両側の境界線の位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて左端または右端の車線の位置データを生成し、さらにこの車線の位置データを取得ステップで取得された車線数の分だけ左右方向にオフセットさせることにより、他の車線の位置データを生成することを含む。

本発明のさらにまた他の態様は、路面上に左右方向に互いに離間して延在する複数の境界線によって区画された複数の車線の車線データを用いて、移動体が位置する車線を特定する位置特定方法であって、複数の境界線は、右端の車線の右側および左端の車線の左側に形成された左右一対の端部境界線と、左右一対の端部境界線の内側に形成された中間境界線と、を含む。位置特定方法は、移動体の位置を検出する位置検出ステップと、移動体の左右両側に位置する境界線を撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像された境界線が端部境界線および中間境界線のいずれであるかを判定する判定ステップと、撮像ステップで撮像された境界線の画像情報に基づいて、移動体から左右両側の境界線までの距離を算出する算出ステップと、位置検出ステップで検出された移動体の位置に基づいて、移動体が位置する路面の車線数の情報を取得する取得ステップと、位置検出ステップで検出された移動体の位置データと、判定ステップで左右両側の境界線が端部境界線および中間境界線であると判定されたときの算出ステップで算出された距離データと、取得ステップで取得された車線数の情報と、に基づいて、複数の車線の位置データを生成するデータ生成ステップと、データ生成ステップで生成された複数の車線の位置データと、位置検出ステップで検出された移動体の位置データと、に基づいて、移動体が位置する車線を特定する車線特定ステップと、を含む。データ生成ステップは、判定ステップで左右両側の境界線が端部境界線および中間境界線であると判定されたときの算出ステップで算出された距離データと位置検出ステップで検出された位置データとに基づいて撮像ステップで撮像された左右両側の境界線の位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて左端または右端の車線の位置データを生成し、さらにこの車線の位置データを取得ステップで取得された車線数の分だけ左右方向にオフセットさせることにより、他の車線の位置データを生成することを含む。

本発明によれば、複数の車線の車線データを容易かつ良好に得ることができる。

本発明の実施形態に係る車線データ生成装置が適用される道路の一例を示す平面図。 本発明の実施形態に係る車線データ生成装置の要部構成を示すブロック図。 図２の演算部で実行される処理の一例を説明するための図。 図２の車線データ生成装置により得られる車線データの一例を示す図。 図４の演算部で実行される処理の一例を示すフローチャート。 図２の変形例を示す図。 図６の位置算出部の処理を説明するための図。 本発明の実施形態に係る位置特定装置の要部構成を示すブロック図。 図８の車線特定部の処理を説明するための図。

以下、図１～図９を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車線データ生成装置は、例えば自動運転機能を有する車両に搭載される。この種の車両は、複数の車線を有する幅広の道路を走行中に、どの車線を走行しているかが特定された上で走行動作が制御される。このため、車線の位置データを車両が正確に把握する必要があるが、これを例えば通信手段を介してダイナミックマップ（ＨＤマップとも呼ぶ）に含まれるデータなどから取得しようとすると、データ取得のための高度な通信手段が必要となり、コストの上昇を招く。そこで、本実施形態に係る車線データ生成装置は、ダイナミックマップからデータを得るのではなく、独自に車線データを生成するように構成される。

図１は、複数の車線（例えば片側５車線）を有する道路の一例を示す平面図である。車線とは、車両１０１の走行領域を規定する所定幅の走行レーンである。以下では、図示のように前後方向および左右方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。前後方向は車線ＬＮの延在する方向であり、左右方向は車線ＬＮに直交する車線幅方向である。図示のように車線ＬＮに沿って車両１０１が走行しているとき、前後方向は車両１０１の長さ方向に相当し、左右方向は車幅方向に相当する。複数の車線ＬＮ（ＬＮ１～ＬＮ５）を左側から順番に第１車線ＬＮ１、第２車線ＬＮ２、第３車線ＬＮ３、第４車線ＬＮ４、第５車線ＬＮ５と呼ぶ。図１では、車線データ生成装置１００を有する車両１０１が、第１車線ＬＮ１を走行している。

各車線ＬＮは、互いに左右方向に離間して平行に延在する複数の境界線ＢＬ（ＢＬ１～ＢＬ６）によって規定される。すなわち、第１車線ＬＮ１は左右一対の境界線ＢＬ１，ＢＬ２により、第２車線ＬＮ２は左右一対の境界線ＢＬ２，ＢＬ３により、第３車線ＬＮ３は左右一対の境界線ＢＬ３，ＢＬ４により、第４車線ＬＮ４は左右一対の境界線ＢＬ４，ＢＬ５により、第５車線ＬＮ５は左右一対の境界線ＢＬ５，ＢＬ６によりそれぞれ規定される。境界線ＢＬ１～ＢＬ６のうち、左右両端部の境界線ＢＬ１，ＢＬ６、すなわち道路領域を規定する境界線を端部境界線と呼び、端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６の内側の境界線ＢＬ２～ＢＬ５を中間境界線と呼ぶ。

端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６と中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５とは、互いに異なる形態で表される。例えば、図１に示すように端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６は実線で、中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５は破線で表される。なお、図１に一点鎖線で示す、各車線ＬＮの中央を通る仮想線ＣＬを、中央線と呼ぶ。各車線ＬＮの車線データは、各車線ＬＮを規定する左右一対の境界線ＢＬの位置データ（緯度、経度など）と、各車線ＬＮの中央線ＣＬの位置データ（緯度、経度など）とを含む。

図２は、本実施形態に係る車線データ生成装置１００の要部構成を示すブロック図である。図２に示すように、車線データ生成装置１００は、ＧＰＳユニット１と、カメラ２と、地図データベース３と、通信ユニット４と、コントローラ１０とを備える。ＧＰＳユニット１とカメラ２と地図データベース３と通信ユニット４とは、それぞれコントローラ１０に通信可能に接続される。

ＧＰＳユニット（ＧＮＳＳユニット）１は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信するＧＰＳ受信機（ＧＰＳセンサ）を有し、ＧＰＳ受信機が受信した測位信号に基づいて車両１０１の基準点の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。基準点は、車両１０１の車幅方向中央の所定位置、例えばフロントガラスの上方に設定される。

カメラ２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子（イメージセンサ）を有する単眼カメラである。カメラ２は、例えばフロントガラスの上方の基準点に取り付けられ、車両１０１の前方空間を撮像し、対象物の画像（カメラ画像）を取得する。対象物には、車両斜め前方の左右一対の境界線ＢＬが含まれる。カメラ画像上の対象物の位置と対象物の実際の位置（カメラ２を基準とした相対位置）との間には所定の相関関係がある。この相関関係は予め記憶部１２に記憶されており、この相関関係を用いて、カメラ画像から対象物の実位置（カメラ２からの相対位置）を検出できる。なお、単眼カメラに代えてステレオカメラをカメラ２として用い、ステレオカメラにより対象物の実位置を検出してもよい。

地図データベース３は、不図示のナビゲーション装置に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクや半導体素子により構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３に記憶される地図情報を、コントローラ１０の記憶部１２に記憶してもよい。

通信ユニット４は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３や記憶部１２に出力され、地図情報が更新される。

コントローラ１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。より具体的には、コントローラ１０は、ＣＰＵ等の演算部１１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部１２と、Ｉ／Ｏインターフェース等の図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部１２には、道路情報が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。車線データ生成装置１００により生成された車線データ、すなわち車線ＬＮの位置データ（境界線ＢＬの位置データ、中央線ＣＬの位置データ等）も、道路情報の一部として記憶部１２に記憶される。記憶部１２には、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部１１は、車線データの生成に関する機能的構成として、境界線判定部１１１と、距離算出部１１２と、情報取得部１１３と、データ生成部１１４とを有する。

図３は、演算部１１で実行される処理の一例を説明するための図である。なお、図３には、道路の平面図上に車両１０１が模式的な円形のマークで示されるとともに、車両１０１が右端の第５車線ＬＮ５から左隣の第４車線ＬＮ４に移動した状態が示される。車両１０１の向きは円形マーク内の突起状のマークの向きによって示され、車両１０１は車線ＬＮの延在する方向を向いている。突起状のマークの先端Ｐは、ＧＰＳユニット１により検出される車両１０１の位置、すなわち基準点である。円形マークから車両進行方向に向けて延びるハッチングの領域は、基準点Ｐに設けられたカメラ２による撮像範囲ＡＲを表す。撮像範囲ＡＲには制限があり、例えば第５車線ＬＮ５に車両１０１が位置するとき、車線ＬＮ５の左右両側の境界線ＢＬ５，ＢＬ６は撮像範囲に含まれるが、全ての境界線ＢＬ１～ＢＬ６を撮像範囲ＡＲに含めることは期待できない。

境界線判定部１１１は、カメラ２により撮像された画像に含まれる境界線ＢＬの画像を、エッジ検出やパターンマッチングの処理を行うことにより認識する。さらに、境界線判定部１１１は、認識された境界線ＢＬの画像の特徴点を抽出し、抽出された特徴点に基づいて、認識された境界線ＢＬが端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６（実線）および中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５（破線）のいずれであるかを判定する。

距離算出部１１２は、カメラ２により撮像された左右両側の境界線ＢＬの画像情報に基づいて、車両１０１の左右方向中央の基準点Ｐから左右両側の境界線ＢＬ（例えば所定幅を有する境界線ＢＬの中心または境界線ＢＬの左右方向内側のエッジ）までの距離Ｄ１，Ｄ２を算出する。より詳しくは、予め記憶部１２に記憶された画像上の位置と実位置との相関関係を用いることで、基準点Ｐに位置するカメラ２から境界線判定部１１１で認識された境界線ＢＬまでの左右方向の距離、すなわち、境界線ＢＬと中央線ＣＬとに垂直な方向の距離を算出する。例えば図３に示すように、車両１０１が第５車線ＬＮ５に位置するとき、基準点Ｐから中間境界線ＢＬ５までの左側の距離Ｄ１と端部境界線ＢＬ６までの右側の距離Ｄ２とを算出する。

情報取得部１１３は、ＧＰＳユニット１から送信された信号に基づいて車両１０１が位置する道路地点を特定するとともに、記憶部１２に記憶された道路情報から、当該道路地点に対応する車線数の情報を取得する。図３の例では、車線数＝５の情報を取得する。

データ生成部１１４は、境界線判定部１１１により左右の境界線ＢＬのいずれか一方が端部境界線ＢＬ１またはＢＬ６であると判定されたときの距離算出部１１２により算出された距離Ｄ１，Ｄ２のデータ（距離データ）と、ＧＰＳユニット１により検出された車両１０１（基準点Ｐ）の位置データと、情報取得部１１３により取得された車線数の情報とに基づいて、複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データを生成する。

より具体的には、カメラ２により認識された境界線ＢＬの画像が、図３に示すように、端部境界線ＢＬ６の画像であると認識されると、データ生成部１１４は、基準点Ｐからその左右両側の境界線ＢＬ５，ＢＬ６までの距離Ｄ１，Ｄ２のデータを用いて、車両１０１が位置する車線ＬＮ５の位置データ（車線データ）、すなわち境界線ＢＬ５，ＢＬ６と中央線ＣＬの位置データを生成する。さらに、この車線データに含まれる境界線ＢＬ５，ＢＬ６の位置データから車線幅ΔＷを算出し、ＧＰＳユニット１により検出された自車位置に対応する、情報取得部１１３により取得された道路の車線数の数だけ、車線幅ΔＷの長さ分、境界線ＢＬ５、ＢＬ６の位置データを左方向にオフセットすることにより、残りの車線ＬＮ１～ＬＮ４の位置データ（境界線ＢＬ１～ＢＬ４の位置データ等）を生成する。

なお、基準点Ｐからの距離Ｄ１，Ｄ２を算出することにより得られる車線ＬＮ５の位置データを実測車線データ、この実測車線データを用いて得られる残りの車線ＬＮ１～ＬＮ４の位置データを推測車線データと呼ぶ。以上により複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の車線データを得ることができる。カメラ２により認識された境界線ＢＬの画像が端部境界線ＢＬ１の画像であると認識されたときは、データ生成部１１４は、車両１０１が位置する第１車線ＬＮ１の位置データを車線数の数だけ右方向にオフセットすることにより、車線ＬＮ２～ＬＮ５の推測車線データを生成する。データ生成部１１４により生成された位置データは、車線データ（実測車線データ、推測車線データ）として記憶部１２に記憶される。

データ生成部１１４は、例えば所定時間毎に車線データを生成し、記憶部１２に記憶された車線データを更新する。図３に示すように、車両１０１が第５車線ＬＮ５から第４車線ＬＮ４に車線変更したときには、データ生成部１１４は、車両１０１から左右両側の境界線ＢＬ４，ＢＬ５までの距離Ｄ１，Ｄ２を算出し、算出された距離Ｄ１，Ｄ２のデータを用いて第４車線ＬＮ４の車線データ（実測車線データ）を生成する。そして、記憶部１２に記憶されていた第４車線ＬＮ４の推測車線データを実測車線データに置き換えて更新するとともに、この車線データの更新（例えば境界線ＢＬ４の位置データの変更）に伴い、第１車線ＬＮ１～第３車線ＬＮ３の推測車線データを修正（更新）する。

なお、車両１０１が第１車線ＬＮ１～第３車線ＬＮ３に移動したときも同様に、各車線ＬＮ１～ＬＮ３の実測車線データを生成し、推測車線データを実測車線データに置き換えて車線データを更新する。このように実測された距離Ｄ１，Ｄ２のデータを用いて車線データを更新することで、車線データが実際の車線ＬＮの位置を精度よく表すようになり、車線データの生成精度が高まる。

以上のようにして生成された車線データは、車両１０１から車線ＬＮの延在する方向における所定距離（カメラ２の撮像範囲）内に存在する複数の車線ＬＮの位置データ（第１の車線データと呼ぶ）である。データ生成部１１４は、この第１の車線データと、地図データベース３により得られる地図情報（道路情報）とに基づいて、車両１０１から所定距離を越えて存在する複数の車線ＬＮの位置データ（第２の車線データと呼ぶ）をさらに生成する。

具体的には、ＧＰＳユニット１により検出された自車位置と地図情報とに基づいて地図上の自車位置を認識する。そして、データ生成部１１４が、例えば図４に示すように、道路が所定曲率のカーブ路になると判断すると、このカーブ路に沿って車線データが変化するように（例えば図４の矢印で示すように中央線ＣＬの位置が変化するように）、車両１０１から所定距離を越える各車線ＬＮ１～ＬＮ５の車線データを生成し、この車線データを記憶部１２に記憶する。このように道路形状に応じて第２の車線データを生成することで、車両１０１から離れた位置における複数の車線ＬＮの車線データを、精度よく生成することができる。また、車両１０１から所定距離内に存在するが、カメラ２により認識することができない車線ＬＮがある場合の車線データも、道路形状のデータを用いることで良好に生成することができる。すなわち、第２の車線データだけでなく第１の車線データも、道路形状のデータを用いて生成することができる。

図５は、予め記憶部１２に記憶されたプログラムに従い演算部１１で実行される処理の一例、特に第１の車線データの生成に係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば車両電源のオンにより開始され、所定周期で繰り返される。なお、以下のフローチャートの説明では、便宜上、図１の車線ＬＮ１～ＬＮ５を用いる。

まず、ステップＳ１で、ＧＰＳユニット１により検出された車両１０１（基準点Ｐ）の位置データを読み込む。次いで、ステップＳ２で、カメラ２により取得されたカメラ画像を読み込む。次いで、ステップＳ３で、記憶部１２から、ステップＳ１の車両１０１の位置データに対応する道路の情報を取得する。すなわち、車線数の情報と、車両１０１の進行方向における道路形状の情報を取得する。次いで、ステップＳ４で、エッジ検出やパターンマッチングの処理を行うことにより、ステップＳ２で読み込まれたカメラ画像に境界線ＢＬの画像が含まれているか否かを判定する。ステップＳ４で肯定されるとステップＳ５に進み、否定されると処理を終了する。

ステップＳ５では、ステップＳ４で判定された境界線ＢＬの画像が端部境界線ＢＬ１またはＢＬ６の画像であるか否かを判定する。ステップＳ５で肯定されるとステップＳ６に進み、ステップＳ２で読み込まれたカメラ画像に基づいて、車両１０１（基準点Ｐ）から左右両側の境界線ＢＬ１，ＢＬ２またはＢＬ５，ＢＬ６までの距離Ｄ１，Ｄ２を算出する。次いで、ステップＳ７で、車両１０１が位置する車線ＬＮ１またはＬＮ５の位置データ（実測車線データ）を生成するとともに、ステップＳ３で取得した道路情報に含まれる車線数の数だけ、車線データを左右方向（車線幅方向）にオフセットして残りの車線ＬＮ２～ＬＮ５またはＬＮ１～ＬＮ４の位置データ（推測車線データ）を生成する。そして、これら生成した車線データを記憶部１２に記憶する。

一方、ステップＳ５で否定されるとステップ８に進み、車両１０１の位置データに対応する車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データ（車線データ）が既に記憶部１２に記憶されているか否かを判定する。この車線データには、ステップＳ７で車線ＬＮの位置データを車線幅方向にオフセットすることにより得られた推測車線データが含まれる。ステップＳ８で肯定されるとステップＳ９に進み、否定されると処理を終了する。ステップＳ９では、ステップＳ２で読み込んだカメラ画像に基づいて、車両１０１から左右両側の境界線ＢＬまでの距離Ｄ１，Ｄ２を算出する。次いで、ステップＳ１０で、ステップＳ９で算出された距離Ｄ１，Ｄ２のデータを用いて車両１０１が位置する車線ＬＮの位置データ（実測車線データ）を生成し、さらに、ステップＳ７で生成された当該車線ＬＮの位置データ（推測車線データ）をこの実測車線データによって更新する。

なお、ステップＳ７で車線データを生成する際に、ステップＳ３で取得した道路情報に含まれる道路形状の情報を用いて車両１０１の進行方向の車線データ（第２の車線データ）を同時に生成するようにしてもよい。さらに、ステップＳ８で、第２の車線データの有無を判定し、ステップＳ１０で、第２の車線データを更新するようにしてもよい。

本実施形態に係る車線データ生成装置１００の動作をまとめると以下のようになる。車両１０１が複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５のうちの、例えば右端の第５車線ＬＮ５を走行すると、カメラ２により撮像された右側の境界線ＢＬ６の画像が端部境界線画像であると認識される。これにより、カメラ画像に基づいて車両１０１から左右両側の境界線ＢＬ５、ＢＬ６までの距離Ｄ１，Ｄ２が算出される（ステップＳ６）。さらに、この距離データと自車位置に対応する道路の車線数の情報とを用いて、全ての車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データ（車線データ）が生成される（ステップＳ７）。これによりカメラ２により全ての車線ＬＮを認識できない場合であっても、車線データを容易に生成することができる。

その後、車両１０１が第４車線ＬＮ４に車線変更すると、自車位置（基準点Ｐ）からカメラ２により認識された境界線ＢＬ４，ＢＬ５までの距離Ｄ１，Ｄ２が算出される（ステップＳ９）。そして、この距離データを用いて第４車線ＬＮ４の車線データが更新される（ステップＳ１０）。これにより推測車線データが実測車線データに置き換わり、車線データの生成精度が向上する。

図６は、図２の変形例としての車線データ生成装置１００Ａの概略構成を示すブロック図である。図６では、コントローラ１０の演算部１１が、機能的構成として、境界線判定部１１１と距離算出部１１２と情報取得部１１３とデータ生成部１１４とに加え、位置算出部１１５を有する。

位置算出部１１５は、データ生成部１１４により生成された車線データと、距離算出部１１２により算出された距離Ｄ１，Ｄ２と、に基づいて、車両１０１（基準点Ｐ）の位置、より詳しくは車線幅方向の位置を算出する。すなわち、車線データに含まれる車両１０１の左右一方（例えば右側）の境界線ＢＬの位置データから距離Ｄ２を減算して基準点Ｐの位置データを算出する。図７のＰ１は、位置算出部１１５により算出された基準点の一例であり、基準点Ｐ１は、記憶部１２に記憶された境界線ＢＬ５（２点鎖線）の位置データからカメラ画像により算出された距離Ｄ２を減算することにより得られる。図７のＰ２は，基準点Ｐ１を算出した後に、ＧＰＳユニット１により検出された基準点の一例である。すなわち、基準点Ｐ１は第１時点で得られ、基準点Ｐ２は第１時点よりも後の第２時点で得られる。

データ生成部１１４は、これら基準点Ｐ１，Ｐ２の位置偏差（例えば基準点Ｐ１，Ｐ２間の車線幅方向の距離）を算出する。そして、偏差が所定値以上であるとき、基準点Ｐ２の位置データを用いて車線データを生成し直す。つまり、距離算出部１１２で基準点Ｐ２から境界線（図４の例では境界線ＢＬ４，ＢＬ５）までの距離Ｄ１，Ｄ２を算出するとともに、この距離データと基準点Ｐ２の位置データと車線数の情報とに基づいて車線データを生成し、第１時点の車線データを第２時点の車線データにより更新する。更新後の車線データによる境界線ＢＬ４，ＢＬ５の位置を破線で、境界線ＢＬ６の位置を実線で示す。

このように最新の車両１０１の位置データに基づいて車線データを生成することで、例えば車両１０１の走行に伴い車両周囲の車線ＬＮの形状が変化したときに、その変化に対応した良好な車線データに更新することができる。すなわち、本実施形態の車線データ生成装置１００は、車線データが生成されていない箇所の車線データを生成するだけでなく、車線データが既に生成されている箇所の車線データの更新も行うので、例えば道路工事等を行った後で境界線ＢＬの位置が変化した場合にも、適切に対処することができる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車線データ生成装置１００は、車両１０１に設けられ、路面上に左右方向に互いに離間して延在する複数の境界線ＢＬによって区画された複数の車線ＬＮの車線データを生成する。複数の境界線ＢＬは、右端の車線ＬＮ５の右側および左端の車線ＬＮ１の左側に形成された左右一対の端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６と、左右一対の端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６の内側に、端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６に対し略平行に形成された中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５と、を含む（図１）。この車線データ生成装置１００は、車両１０１の位置を検出するＧＰＳユニット１と、車両１０１の左右両側に位置する境界線ＢＬを撮像するカメラ２と、カメラ２により撮像された境界線ＢＬが端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６および中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５のいずれであるかを判定する境界線判定部１１１と、カメラ２により撮像された境界線ＢＬの画像情報に基づいて、車両１０１（基準点Ｐ）から左右両側の境界線ＢＬまでの距離Ｄ１，Ｄ２を算出する距離算出部１１２と、ＧＰＳユニット１により検出された車両１０１の位置に基づいて、車両１０１が位置する路面の車線数の情報を取得する情報取得部１１３と、境界線判定部１１１により左右両側の境界線ＢＬが端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６のいずれかおよび中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５のいずれかであると判定されたときの距離算出部１１２により算出された距離データと、ＧＰＳユニット１により検出された車両１０１の位置データと、情報取得部１１３により取得された車線数の情報と、に基づいて、複数の車線ＬＮの位置データを生成するデータ生成部１１４と、を備える（図２）。

この構成により、複数の車線ＬＮを有する道路上に車両１０１が位置する場合において、通信手段を介してダイナミックマップ等から車線データを得ることなく、車載カメラ２の画像に基づいて独自に車線ＬＮの位置データを生成することができる。これにより、例えば自動運転機能を有する車両が自車の走行車線を認識することができ、自動運転車両の走行動作を良好に制御することができる。

（２）データ生成部１１４は、境界線判定部１１１により左右両側の境界線ＢＬが端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６のいずれかおよび中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５のいずれかであると判定されたときの距離算出部１１２により算出された距離データとＧＰＳユニット１により検出された位置データとに基づいてカメラ２により撮像された左右両側の境界線ＢＬの位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて、左端の車線ＬＮ１または右端の車線ＬＮ５の位置データを生成する。さらに、この車線ＬＮ１，ＬＮ５の位置データを情報取得部１１３により取得された車線数の分だけ左右方向にオフセットさせることにより、他の車線ＬＮ２～ＬＮ５またはＬ１～ＬＮ４の位置データを生成する。これにより全ての車線ＬＮ１～ＬＮ５の車線データを容易かつ良好に生成することができる。

（３）上記のようにデータ生成部１１４により生成された複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データは、車両１０１から複数の車線ＬＮが延在する方向における所定距離以内に位置する複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データである第１の車線データである。情報取得部１１３は、さらに道路形状の情報を取得し、データ生成部１１４は、第１の車線データを生成した後、第１の車線データと情報取得部１１３により取得された道路形状の情報とに基づいて、車両１０１から所定距離を越えて位置する複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データである第２の車線データを生成する（図４）。これにより車両１０１から離れた位置における複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の車線データを、精度よく生成することができる。また、車両１０１から所定距離内に存在するが、カメラ２により認識することができない車線ＬＮがある場合の車線データも、道路形状のデータを用いることで良好に生成することができる。

（４）変形例の車線データ生成装置１００Ａは、データ生成部１１４により生成された複数の車線ＬＮの位置データと、距離算出部１１２により算出された距離データとに基づいて、車両１０１の位置を算出する位置算出部１１５をさらに備える（図６）。ＧＰＳユニット１は、第１時点と第１時点よりも後の第２時点の車両１０１の位置をそれぞれ検出し、データ生成部１１４は、第１時点に位置算出部１１５により算出された車両１０１の位置Ｐ１と、第２時点にＧＰＳユニット１により検出された車両１０１の位置Ｐ２との偏差が所定値以上であるとき、第２時点にＧＰＳユニット１により検出された車両１０１の位置データに基づいて、複数の車線ＬＮの位置データを生成し直す（図７）。最新の車両１０１の位置データに基づいて車線データを生成することで、車両１０１の走行に伴い車両周囲の車線ＬＮの形状が変化したときに、その変化に対応した良好な車線データに更新することができる。

以上の車線データ生成装置１００，１００Ａにより生成された車線データを用いることにより、車両１０１が位置する車線ＬＮを特定することができる。以下、本発明の実施形態に係る位置特定装置について説明する。

図８は、本実施形態に係る位置特定装置２００の概略構成を示すブロック図である。位置特定装置２００は、例えば図２の車線データ生成装置１００をベースとして構成される。すなわち、位置特定装置２００は、図２の演算部１１に、機能的構成として車線特定部１１６が追加して構成される。なお、図６の演算部１１に、車線特定部１１６を追加して構成してもよい。

図９は、車線特定部１１６の処理を説明するための道路の平面図である。図９の実線および破線の境界線ＢＬ１～ＢＬ６は、予め車線データ生成装置１００により生成されて記憶部１２に記憶された境界線である。車線特定部１１６は、車線データ生成装置１００により生成された複数の車線ＬＮの位置データと、ＧＰＳユニット１により検出された車両１０１の位置データとに基づいて、車両１０１が位置する車線ＬＮを特定する。

より詳しくは、車線特定部１１６は、ＧＰＳユニット１により検出された車両１０１の位置データと、距離算出部１１２により算出された距離Ｄ１，Ｄ２のデータとに基づいて、カメラ２により撮像された境界線ＢＬの位置を算出する。例えば、図９に示すように第３車線ＬＮ３に車両１０１が位置する場合において、車両１０１からの距離Ｄ２を用いて車両１０１の右側の境界線ＢＬの位置を算出する。なお、算出された境界線ＢＬの位置を、図９では点線で示す。そして、この境界線ＢＬの位置と予め記憶部１２に記憶された複数の境界線ＢＬ１～ＢＬ６の位置とのそれぞれの偏差を算出し、偏差が最も小さい境界線ＢＬを抽出する。図９の例では、偏差が最も小さい境界線として、複数の境界線ＢＬ１～ＢＬ６のうち境界線ＢＬ４が抽出される。これにより、右側に境界線ＢＬ４を有する第３車線ＬＮ３が、車両１０１の位置する車線ＬＮとして特定される。

このように位置特定装置２００においては、車線特定部１１６が、ＧＰＳユニット１により検出された車両１０１の位置データと、距離算出部１１２により算出された距離データとに基づいて、カメラ２により撮像された境界線ＢＬの位置を算出するとともに、この境界線ＢＬの位置データと車線データ生成装置１００により生成された複数の車線（境界線ＢＬ１～ＢＬ６）の位置データとを比較し、比較結果に基づいて車両１０１が位置する車線ＬＮを特定する。これにより、複数の車線ＬＮのうち自車両１０１が位置する走行車線を常に把握することができる。

車両１０１が位置する車線ＬＮは、車両１０１が境界線ＢＬをまたいだ回数をカウントすることによっても把握できるが、そのためにはこの回数を正確にカウントする必要がある。このため、正確なカウントが困難な状況においては、車線ＬＮの位置を誤認識するおそれがある。この点、本実施形態では、境界線ＢＬをまたいだ回数をカウントする必要がないため、車両１０１が位置する車線ＬＮを精度よく認識することができる。

なお、上記実施形態では、車線データ生成装置１００，１００Ａと位置特定装置２００とを自動運転車両１０１に設ける例を説明したが、これらを自動運転車両以外の種々の車両に設けることもでき、車両以外の他の移動体に車線データ装置と位置特定装置とを設けることもできる。上記実施形態では、ＧＰＳユニット１により車両１０１の位置を検出するようにしたが、移動体の位置を検出する位置検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、車両１０１の基準点Ｐに設けられたカメラ２により左右の境界線ＢＬを撮像するようにしたが、撮像部の構成はこれに限らない。

本実施形態の車線データ生成装置１００，１００Ａを、車線データ生成方法として構成することもできる。この場合には、移動体（車両１０１）の位置を検出する位置検出ステップと、移動体の左右両側に位置する境界線ＢＬを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像された境界線ＢＬが端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６および中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５のいずれであるかを判定する判定ステップと、撮像された境界線ＢＬの画像情報に基づいて、移動体から左右両側の境界線ＢＬまでの距離Ｄ１，Ｄ２を算出する算出ステップと、位置検出ステップで検出された移動体の位置に基づいて、移動体が位置する路面の車線数の情報を取得する取得ステップと、判定ステップで左右両側の境界線ＢＬが端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６および中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５であると判定されたときの算出ステップで算出された距離データと、位置検出ステップで検出された移動体の位置データと、取得ステップで取得された車線数の情報と、に基づいて、複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データを生成するデータ生成ステップと、を含むように車線データ生成方法を構成することができる（図５）。

また、本実施形態の位置特定装置２００を、位置特定方法として構成することもできる。この場合には、移動体（車両１０１）の位置を検出する位置検出ステップと、移動体の左右両側に位置する境界線ＢＬを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像された境界線ＢＬが端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６および中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５のいずれであるかを判定する判定ステップと、撮像された境界線ＢＬの画像情報に基づいて、移動体から左右両側の境界線ＢＬまでの距離Ｄ１，Ｄ２を算出する算出ステップと、位置検出ステップで検出された移動体の位置に基づいて、移動体が位置する路面の車線数の情報を取得する取得ステップと、位置検出ステップで検出された移動体の位置データと、判定ステップで左右両側の境界線ＢＬが端部境界線ＢＬ１，ＢＬ６および中間境界線ＢＬ２～ＢＬ５であると判定されたときの算出ステップで算出された距離データと、取得ステップで取得された車線数の情報と、に基づいて、複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データを生成するデータ生成ステップと、データ生成ステップで生成された複数の車線ＬＮ１～ＬＮ５の位置データと、位置検出ステップで検出された移動体の位置データと、に基づいて、移動体が位置する車線ＬＮを特定する車線特定ステップと、を含むように位置特定方法を構成することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ ＧＰＳユニット、２ カメラ、１２ 記憶部、１００，１００Ａ 車線データ生成装置、１０１ 車両、１１１ 境界線判定部、１１２ 距離算出部、１１３ 情報取得部、１１４ データ生成部、１１５ 位置算出部、１１６ 車線特定部、２００ 位置特定装置、ＢＬ１，ＢＬ６ 端部境界線、ＢＬ２～ＢＬ５ 中間境界線

Claims (7)

1. 路面上に左右方向に互いに離間して延在する複数の境界線によって区画された複数の車線の車線データを生成する車線データ生成装置であって、
   前記複数の境界線は、右端の車線の右側および左端の車線の左側に形成された左右一対の端部境界線と、前記左右一対の端部境界線の内側に、前記端部境界線に対し略平行に形成された中間境界線と、を含み、
   移動体の位置を検出する位置検出部と、
   前記移動体の左右両側に位置する境界線を撮像する撮像部と、
   前記撮像部により撮像された境界線が前記端部境界線および前記中間境界線のいずれであるかを判定する境界線判定部と、
   前記撮像部により撮像された境界線の画像情報に基づいて、前記移動体から前記左右両側の境界線までの距離を算出する距離算出部と、
   前記位置検出部により検出された前記移動体の位置に基づいて、前記移動体が位置する路面の車線数の情報を取得する情報取得部と、
   前記境界線判定部により前記左右両側の境界線が前記端部境界線および前記中間境界線であると判定されたときの前記距離算出部により算出された距離データと、前記位置検出部により検出された前記移動体の位置データと、前記情報取得部により取得された前記車線数の情報と、に基づいて、前記複数の車線の位置データを生成するデータ生成部と、を備え、
   前記データ生成部は、前記境界線判定部により前記左右両側の境界線が前記端部境界線および前記中間境界線であると判定されたときの前記距離算出部により算出された距離データと前記位置検出部により検出された位置データとに基づいて前記撮像部により撮像された前記左右両側の境界線の位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて左端または右端の車線の位置データを生成し、さらにこの車線の位置データを前記情報取得部により取得された車線数の分だけ左右方向にオフセットさせることにより、他の車線の位置データを生成することを特徴とする車線データ生成装置。
2. 請求項１に記載の車線データ生成装置において、
   前記データ生成部により生成された前記複数の車線の位置データと、前記距離算出部により算出された距離データと、に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出部をさらに備え、
   前記位置検出部は、第１時点と該第１時点よりも後の第２時点の前記移動体の位置をそれぞれ検出し、
   前記データ生成部は、前記第１時点に前記位置算出部により算出された前記移動体の位置と、前記第２時点に前記位置検出部により検出された前記移動体の位置との偏差が所定値以上であるとき、前記第２時点に前記位置検出部により検出された前記移動体の位置データに基づいて、前記複数の車線の位置データを生成し直すことを特徴とする車線データ生成装置。
3. 請求項１または２に記載の車線データ生成装置において、
   前記データ生成部により生成された前記複数の車線の位置データは、前記移動体から前記複数の車線が延在する方向における所定距離以内に位置する複数の車線の位置データである第１の車線データであり、
   前記情報取得部は、さらに道路形状の情報を取得し、
   前記データ生成部は、前記第１の車線データを生成した後、前記第１の車線データと前記情報取得部により取得された道路形状の情報とに基づいて、前記移動体から前記所定距離を越えて位置する複数の車線の位置データである第２の車線データを生成することを特徴とする車線データ生成装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の車線データ生成装置と、
   前記車線データ生成装置により生成された複数の車線の位置データと、前記位置検出部により検出された前記移動体の位置データと、に基づいて、前記移動体が位置する車線を特定する車線特定部と、を備えることを特徴とする位置特定装置。
5. 請求項４に記載の位置特定装置において、
   前記車線特定部は、前記位置検出部により検出された前記移動体の位置データと、前記距離算出部により算出された前記距離データと、に基づいて、前記撮像部により撮像された境界線の位置を算出するとともに、この境界線の位置データと前記車線データ生成装置により生成された複数の車線の位置データとを比較し、比較結果に基づいて前記移動体が位置する車線を特定することを特徴とする位置特定装置。
6. 路面上に左右方向に互いに離間して延在する複数の境界線によって区画された複数の車線の車線データを生成する車線データ生成方法であって、
   前記複数の境界線は、右端の車線の右側および左端の車線の左側に形成された左右一対の端部境界線と、前記左右一対の端部境界線の内側に、前記端部境界線に対し略平行に形成された中間境界線と、を含み、
   移動体の位置を検出する位置検出ステップと、
   前記移動体の左右両側に位置する境界線を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップで撮像された境界線が前記端部境界線および前記中間境界線のいずれであるかを判定する判定ステップと、
   前記撮像ステップで撮像された境界線の画像情報に基づいて、前記移動体から前記左右両側の境界線までの距離を算出する算出ステップと、
   前記位置検出ステップで検出された前記移動体の位置に基づいて、前記移動体が位置する路面の車線数の情報を取得する取得ステップと、
   前記判定ステップで前記左右両側の境界線が前記端部境界線および前記中間境界線であると判定されたときの前記算出ステップで算出された距離データと、前記位置検出ステップで検出された前記移動体の位置データと、前記取得ステップで取得された前記車線数の情報と、に基づいて、前記複数の車線の位置データを生成するデータ生成ステップと、を含み、
   前記データ生成ステップは、前記判定ステップで前記左右両側の境界線が前記端部境界線および前記中間境界線であると判定されたときの前記算出ステップで算出された距離データと前記位置検出ステップで検出された位置データとに基づいて前記撮像ステップで撮像された前記左右両側の境界線の位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて左端または右端の車線の位置データを生成し、さらにこの車線の位置データを前記取得ステップで取得された車線数の分だけ左右方向にオフセットさせることにより、他の車線の位置データを生成することを含むことを特徴とする車線データ生成方法。
7. 路面上に左右方向に互いに離間して延在する複数の境界線によって区画された複数の車線の車線データを用いて、移動体が位置する車線を特定する位置特定方法であって、
   前記複数の境界線は、右端の車線の右側および左端の車線の左側に形成された左右一対の端部境界線と、前記左右一対の端部境界線の内側に形成された中間境界線と、を含み、
   前記移動体の位置を検出する位置検出ステップと、
   前記移動体の左右両側に位置する境界線を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップで撮像された境界線が前記端部境界線および前記中間境界線のいずれであるかを判定する判定ステップと、
   前記撮像ステップで撮像された境界線の画像情報に基づいて、前記移動体から前記左右両側の境界線までの距離を算出する算出ステップと、
   前記位置検出ステップで検出された前記移動体の位置に基づいて、前記移動体が位置する路面の車線数の情報を取得する取得ステップと、
   前記位置検出ステップで検出された前記移動体の位置データと、前記判定ステップで前記左右両側の境界線が前記端部境界線および前記中間境界線であると判定されたときの前記算出ステップで算出された距離データと、前記取得ステップで取得された前記車線数の情報と、に基づいて、前記複数の車線の位置データを生成するデータ生成ステップと、
   前記データ生成ステップで生成された前記複数の車線の位置データと、前記位置検出ステップで検出された前記移動体の位置データと、に基づいて、前記移動体が位置する車線を特定する車線特定ステップと、を含み、
   前記データ生成ステップは、前記判定ステップで前記左右両側の境界線が前記端部境界線および前記中間境界線であると判定されたときの前記算出ステップで算出された距離データと前記位置検出ステップで検出された位置データとに基づいて前記撮像ステップで撮像された前記左右両側の境界線の位置データを算出するとともに、この位置データに基づいて左端または右端の車線の位置データを生成し、さらにこの車線の位置データを前記取得ステップで取得された車線数の分だけ左右方向にオフセットさせることにより、他の車線の位置データを生成することを含むことを特徴とする位置特定方法。

Images