JP7203985B2 - センサ情報処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、センサ情報処理装置に関する。
従来から高速自動車道など複数の車線が存在する道路環境を自動走行するときに、走行区分線(車線境界線)の連続性を判定して特定しつつ自動走行できるようにした自動走行車両が知られている(下記特許文献1を参照)。この従来の自動走行車両は、車両進行方向の走行路を認識して得られた道路画像から走行区分線を認識する装置を備えている(同文献、請求項1等を参照)。
上記認識装置は、次の(a)から(f)の手段を備えている(同文献、請求項1等を参照)。(a)前記道路画像から少なくとも1つの線分を抽出する手段。(b)所定時刻毎に抽出された線分から道路の走行区分線を識別する手段。(c)前回識別時から今回識別時までの車両の走行軌跡を推定する手段。(d)推定された走行軌跡と今回識別された走行区分線に基づいて前回までに識別された走行区分線と今回識別された走行区分線との連続性を判定する手段。(e)該判定結果に基づいて識別された走行区分線に同一の識別子を付与する手段。(f)該識別子を付与された走行区分線の情報をストアする手段。
このような構成により、上記従来の自動走行車両では、車線境界線の連続性を判定して同一の識別子を付与してその特定情報をストアするので、車線境界線の特定が極めて容易となって演算量も低減する(同文献、第0007段落等を参照)。
特開2003-203298号公報
上記従来の自動走行車両は、最も右側の車線境界線を基準車線境界線とし、原点である自車から各車線境界線までの距離を測定し、基準車線境界線から各車線境界線までの距離を求め、各車線境界線に車線境界線番号を付与する(同文献、第0017段落-第0023段落等を参照)。すなわち、この従来の自動走行車両は、自車から直近の車線境界線までの距離に基づいて、車線境界線の連続性を判定している。そのため、たとえば走行車線から分岐する車線や、走行車線に合流する車線などによって車線数が増減すると、異なる車線境界線を同一の車線境界線として誤認識するおそれがある。
本開示は、車線を区切るレーンマーカーを認識する複数の外界センサの検出結果を処理し、従来よりも正確にレーンマーカーを識別可能なセンサ情報処理装置を提供する。
本開示の一態様は、車線を区切るレーンマーカーを認識する複数の外界センサの検出結果を処理して前記レーンマーカーを識別するセンサ情報処理装置であって、過去の前記検出結果を時系列データとして記憶する記憶装置と、前記時系列データに基づいて前記レーンマーカーを識別する中央処理装置と、を備え、前記中央処理装置は、前記時系列データに含まれない新規の前記検出結果と前記時系列データとの比較に基づいて、前記新規の前記検出結果が既存の前記レーンマーカーまたは新規の前記レーンマーカーに属することを判定することを特徴とするセンサ情報処理装置である。
本開示の上記一態様によれば、車線を区切るレーンマーカーを認識する複数の外界センサの検出結果を処理し、従来よりも正確にレーンマーカーを識別可能なセンサ情報処理装置を提供することができる。
本開示に係るセンサ情報処理装置の一実施形態を示すハードウェア構成図。 図1に示すセンサ情報処理装置の機能ブロック図。 図1に示すセンサ情報処理装置を搭載した車両の車線走行時の平面図。 図3Aに示す車両の外界センサの新規の検出結果の概念図。 図3Aに示す車両の外界センサの検出結果の時系列データの概念図。 図2に示すセンサ情報処理装置の識別子付与機能の機能ブロック図。 図4に示す識別子付与機能による処理のフロー図。 図4に示す距離計算機能による処理のフロー図。 図4に示す距離計算機能による処理の説明図。 図4に示す関連付け機能による処理のフロー図。 図4に示す近似曲線生成機能による処理のフロー図。 本開示に係るセンサ情報処理装置の一実施形態を示す機能ブロック図。
以下、図面を参照して本開示に係るセンサ処理装置の実施形態を説明する。
[実施形態1]
図1は、本開示に係るセンサ情報処理装置の一実施形態を示すハードウェア構成図である。本実施形態のセンサ情報処理装置100は、たとえば車両Vに搭載され、先進運転支援システム(Advanced Driver Assistance System:ADAS)や自動走行システム(Automated Driving:AD)の一部を構成する。
センサ情報処理装置100は、たとえば、中央処理装置(Central Processing Unit:CPU)101と、メモリやハードディスクなどの記憶装置102と、その記憶装置102に記憶されたコンピュータプログラムと、図示を省略する入出力装置とを備える。センサ情報処理装置100は、たとえば、ファームウェアまたはマイクロコントローラなどのコンピュータシステムである。また、センサ情報処理装置100は、たとえば車両Vに搭載されたADASまたはAD用の電子制御ユニット(Electronic Control Unit:ECU)の一部であってもよい。
センサ情報処理装置100は、たとえば、車両Vに搭載された外界センサ200、車両センサ300、測位センサ400、およびレーンマーカー情報統合装置500に対し、CAN(Controller Area Network)や車載用イーサネットなどを介して情報通信可能に接続されている。センサ情報処理装置100は、外界センサ200、車両センサ300および測位センサ400からそれぞれ検出結果De,Dv,Dpが入力され、これらのセンサ情報の処理結果Rをレーンマーカー情報統合装置500へ出力する。センサ情報処理装置100が備える機能の詳細は後述する。
センサ情報処理装置100は、たとえば、所定の周期で繰り返し動作するように構成されている。センサ情報処理装置100の動作の周期は、特に限定はされないが、たとえば100[msec]程度の固定周期とすることができる。センサ情報処理装置100の動作の周期は、たとえば、車両制御に適した周期に設定することができる。具体的には、たとえば、センサ情報処理装置100の動作の周期を固定せず、外界センサ200および車両センサ300の動作の周期に応じて適宜変更することができる。たとえば、周期の揺らぎやずれの影響を考慮して、外界センサ200からの情報が確実にセンサ情報処理装置100によって取得できるようにする。
外界センサ200は、車両Vに搭載され、車両Vの周囲の環境を認識するセンサである。外界センサ200は、たとえば、ステレオカメラ装置、全周囲俯瞰カメラシステム、LIDAR(Light Detection and Ranging)、単眼カメラ装置、およびその他のレーンマーカーを認識可能なセンサのうち、二つ以上すなわち複数の外界センサを含む。ここで、レーンマーカーまたはレーンマーキングとは、道路上の車線を区分する道路標示であり、白色または黄色の実線または破線で表示される車線境界線を含む。なお、レーンマーカーとしては、たとえば、路面標示用塗料、道路鋲、ポール、石などが一般に用いられている。
外界センサ200によるレーンマーカーの認識について、ステレオカメラ装置を例として説明する。外界センサ200であるステレオカメラ装置は、たとえば画像情報からレーンマーカーを認識する。また、ステレオカメラ装置は、たとえば二つのカメラの画像から視差画像を生成し、レーンマーカーの画像の各画素に対して車両Vからの距離および方向を算出する。
複数の外界センサ200のうち、少なくとも一つの検出結果Deは、たとえば、レーンマーカーを認識する処理を行った時刻と、レーンマーカーの認識点列と、点列メタ情報とを含む。レーンマーカーの認識点列とは、複数の外界センサ200が認識した各々のレーンマーカー上の点を、車両座標系で表した配列すなわち点列である。車両座標系とは、たとえば車両Vの後輪の車軸の中心を原点とし、車両Vの前方を正方向とするX軸と、車両Vの左方向を正方向とするY軸とからなる座標系である。
また、点列メタ情報とは、複数の外界センサ200に含まれる各々の外界センサの種別や、区画線の線種などのレーンマーカーの種別を含む情報である。外界センサ200の検出結果Deがこのような点列メタ情報を含む場合には、レーンマーカー情報統合装置500において、たとえば区画線の線種などのレーンマーカーの種別に基づいて、複数のレーンマーカーの情報の統合処理を行うことが可能になる利点がある。
本実施形態では、複数の外界センサ200の検出結果Deが、認識処理時刻、認識点列、および点列メタ情報を含むものとする。なお、これ以降に説明する処理において、認識処理時刻、すなわち、レーンマーカーを認識する処理を行った時刻は、外界センサ200の検出結果Deがセンサ情報処理装置100に入力された時刻によって代替してもよい。これにより、センサ情報処理装置100の入力における転送帯域を節約することが可能になる。
なお、複数の外界センサ200のうち、少なくとも一つの検出結果Deは、たとえば、レーンマーカーの形状に基づく二次曲線の係数等、レーンマーカーの形状に基づく近似曲線のパラメータであってもよい。この場合、検出結果Deが認識点列である場合と比較して、検出結果Deの情報容量を小さくすることができる。なお、近似曲線のパラメータは、たとえば、その近似直線上で0.5[m]毎に点を取ることで、点列に変換することができる。
車両センサ300は、たとえば、車両Vに搭載された、速度センサ、加速度センサ、角速度センサ、舵角センサ、ブレーキセンサ、アクセルセンサ、ジャイロセンサ、エンジン回転センサ、およびシフトセンサなどを含む。車両センサ300は、たとえば、車両Vの速度、加速度、角速度、操舵角、ブレーキの踏力、アクセルの開度、グローバル座標系での姿勢、エンジン回転数、シフト位置などを含む検出結果Dvを、センサ情報処理装置100へ出力する。なお、車両センサ300が出力する検出結果Dvは、必ずしも前述のすべての情報を含む必要はないが、たとえば、少なくとも車両Vの速度、加速度および角速度を含む。
測位センサ400は、たとえば、車両Vに搭載されたGPS(Global Navigation Satellite System)やGNSS(Global Navigation Satellite System)などの衛星測位システムであり、車両Vの位置と方位を検出結果Dpとしてセンサ情報処理装置100へ出力する。また、測位センサ400は、たとえば、車両センサ300に含まれる速度センサ、角速度センサ、ジャイロセンサ等を用い、たとえばトンネルや高層ビルの間などで衛星測位システムによる測位を補完してもよい。
なお、測位センサ400によって車両Vの位置と方位を短い周期で正確に求め、前回の周期と今回の周期とにおける位置と方位の差分を算出してもよい。この場合、車両センサ300によるホイールやステアリングの検出結果に基づいて車両Vの位置と方位を求めたときに、ホイールや地面の状態で速度や回転速度が変化する誤差を排除するようにしてもよい。
レーンマーカー情報統合装置500は、たとえば、CPU501と、記憶装置502と、その記憶装置502に記憶されたコンピュータプログラムと、図示を省略する入出力装置とを備える。レーンマーカー情報統合装置500は、たとえば、ファームウェアまたはマイクロコントローラなどのコンピュータシステムである。また、レーンマーカー情報統合装置500は、たとえば車両Vに搭載されたADASまたはAD用のECUの一部であってもよい。
レーンマーカー情報統合装置500は、センサ情報処理装置100から出力された処理結果Rや、レーンマーカーを認識可能な他のセンサの検出結果や、別の時刻におけるレーンマーカーの識別結果などを、記憶装置502に記憶させる。そして、記憶装置502に記憶させた処理結果R、検出結果および識別結果などを、CPU501によって統合する。これにより、レーンマーカー情報統合装置500は、レーンマーカーの識別結果の精度、範囲、滑らかさ、必要なメモリ量などを改善する。
その具体的な改善方法としては、たとえば、CPU501は、まず複数のレーンマーカーの識別結果のうち、同一の識別子を有する識別結果の単純な集合和を取った点列を求める。次に、CPU501は、点列に含まれる点のうち互いに近い複数の点の平均をとり、いくつかの代表点を求めることで点列の点数を減少させ、大数の法則により誤差の影響を減らしつつ、必要なメモリ量が少ない点列を求める。なお、レーンマーカー情報統合装置500による処理は、上記の方法に限定されない。たとえば、CPU501は、集合和をとった点列から近似曲線を求めて近似曲線のパラメータを算出してもよい。また、CPU501は、近似曲線上に一定の間隔でとった点を新たな点列として滑らかさを改善してもよい。
以下、図2から図9を参照して、本実施形態のセンサ情報処理装置100の機能を詳細に説明する。図2は、図1に示すセンサ情報処理装置100の機能ブロック図である。
センサ情報処理装置100は、たとえば、点列情報を取得する機能F1と、識別子を付与する機能F2と、レーンマーカー情報を出力する機能F3と、を有している。これらの各機能は、たとえば、センサ情報処理装置100を構成するCPU101と、記憶装置102と、その記憶装置102に記憶されたコンピュータプログラムと、図示を省略する入出力装置とによって構成される。
図3Aは、センサ情報処理装置100、外界センサ200、車両センサ300、測位センサ400およびレーンマーカー情報統合装置500が搭載された車両Vが、道路Rd上のレーンマーカーLmによって区切られた車線Lを走行している様子を示す平面図である。図3Bは、図3Aに示す車両Vの外界センサ200の新規の検出結果Deの概念図である。図3Cは、図3Aに示す車両Vの外界センサ200の検出結果Deの時系列データtd1,td2,td3の概念図である。
たとえば、車両Vに搭載された外界センサ200に含まれるステレオカメラや単眼カメラなどの撮像装置は、図3Aに示すように、車両Vが道路Rd上の車線Lを走行中に、車両Vの周囲の他の車両、歩行者、障害物、道路Rd、およびレーンマーカーLmなどの画像を撮影する。外界センサ200は、前述のように、たとえばレーンマーカーLmの認識処理時刻、認識点列、および点列メタ情報を含む検出結果Deを、センサ情報処理装置100へ出力する。
センサ情報処理装置100は、複数の外界センサ200に含まれる個々のセンサの検出結果Deを逐次処理する。すなわち、センサ情報処理装置100は、各々の外界センサ200の検出結果Deの処理を所定の周期で順次実行する。センサ情報処理装置100は、たとえば、情報量が多い外界センサ200の検出結果Deを優先的に処理する。これにより、次に処理する外界センサ200の検出結果Deと、記憶装置102に記憶された情報量がより多い先の外界センサ200の検出結果Deとを比較することができ、比較の精度が向上する。
なお、センサ情報処理装置100は、たとえば、複数の外界センサ200の検出結果Deを並列処理するようにしてもよい。これにより、複数の外界センサ200の検出結果Deの処理時間を削減することができる。また、センサ情報処理装置100は、外界センサ200毎の検出結果Deの時系列データを記憶装置102に記憶させ、個々の外界センサ200の検出結果De間の差異の影響を低減させてもよい。
図3Bに示すように、外界センサ200の新規の検出結果Deは、たとえば、入力i1,i2,i3として、センサ情報処理装置100の記憶装置102に記憶される。また、記憶装置102は、図3Cに示すように、外界センサ200の過去の検出結果Deに基づくレーンマーカーLmの識別結果Idが、たとえば、時系列データtd1,td2,td3として記憶されている。なお、図3Bおよび図3Cに示す例において、入力i1,i2,i3および時系列データtd1,td2,td3は、それぞれ、外界センサ200によるレーンマーカーLmの認識結果である点列、すなわち、認識点列によって構成されている。
点列情報を取得する機能F1は、たとえば、外界センサ200の検出結果Deと、車両センサ300の検出結果Dvとを入力とする。この機能F1において、中央処理装置101は、外界センサ200から入力された検出結果Deに含まれるレーンマーカーLmの認識結果の形式を揃え、認識処理時刻を同期する。その後、中央処理装置101は、複数の外界センサ200に含まれるセンサ毎のレーンマーカーLmの識別結果Idを、識別子を付与する機能F2およびレーンマーカー情報を出力する機能F3へ出力する。
外界センサ200の検出結果Deに含まれるレーンマーカーLmの認識結果が、近似曲線のパラメータである場合、点列情報を取得する機能F1において、中央処理装置101は、近似曲線上に適当な間隔で複数の点を生成して点列の形式に変換する。なお、点列の点の間隔は、固定でも可変でもよい。点の間隔が可変である場合は、たとえば、認識点列に含まれる点の数の上限を固定し、車両Vの速度が低い場合に点の間隔を狭くし、車両Vの速度が高い場合に点の間隔を広くする。これにより、必要な情報量の見積が容易になる。
また、点列情報を取得する機能F1において、中央処理装置101は、レーンマーカーLmの認識結果である近似曲線のパラメータを点列の形式に変換するときに、点列を構成する各点の座標をローカル座標系の座標に統一する。ローカル座標系は、車両Vの後輪の車軸の中心を原点とし、車両Vの前方を正方向とするX軸と、車両Vに左方向を正方向とするY軸からなる座標系である。
また、外界センサ200の検出結果Deに含まれるレーンマーカーLmの認識結果が点
列である場合、点列情報を取得する機能F1において、中央処理装置101は、その認識結果をそのまま取得する。取得した点列の座標が、ローカル座標系の座標でない場合、中央処理装置101は、点列の座標をローカル座標系の座標に変換する。また、点列情報を取得する機能F1において、中央処理装置101は、各々の外界センサ200の認識処理時刻を、センサ情報処理装置100による処理周期の開始時刻に合わせる。
具体的には、点列情報を取得する機能F1において、中央処理装置101は、処理周期の開始時刻と各々の外界センサ200の認識処理時刻の差分時間を算出する。さらに、中央処理装置101は、車両Vの差分時間における移動量を、車両センサ300の検出結果Dvに含まれる車両Vの速度および角速度に基づき、等速円運動モデルで推定し、認識点列の位置を調整する。さらに、中央処理装置101は、外界センサ200の検出結果Deに含まれる認識処理時刻を、同期後の処理周期の開始時刻に変更する。
以上により、センサ情報処理装置100の識別子を付与する機能F2において、同じ処理周期のレーンマーカーLmの検出結果Deを、時刻を意識することなく活用できる。なお、車両Vの差分時間における移動量を推定するための運動モデルは、等速円運動モデルに限定されず、等速直線運動モデルでもよいし、加速度を加味したモデルでもよく、センサ情報処理装置100の処理周期に応じて変更することが可能である。
識別子を付与する機能F2は、たとえば、測位センサ400の出力である車両Vの位置と方位を含む検出結果Dpと、点列情報を取得する機能F1の出力である複数の外界センサ200に含まれるセンサ毎のレーンマーカーLmの識別結果Idと、を入力とする。また、識別子を付与する機能F2は、これらの入力に基づいて、レーンマーカーLmの識別結果Idに対応する識別子Idnを出力する。
図4は、図2に示すセンサ情報処理装置100の識別子を付与する機能F2の機能ブロック図である。図5は、図4に示す識別子を付与する機能F2による処理P2のフロー図である。センサ情報処理装置100の識別子を付与する機能F2は、たとえば、座標変換機能F21と、距離計算機能F22と、関連付け機能F23と、データ更新機能F24と、近似曲線を生成する機能F25と、データ管理機能F26と、を含む。
座標変換機能F21は、点列情報を取得する機能F1の出力である外界センサ200のセンサ毎のレーンマーカーLmの識別結果Idと、測位センサ400の検出結果Dpとを入力とする。本実施形態において、点列情報を取得する機能F1から、識別子を付与する機能F2へ入力される識別結果Idは、点列情報である。すなわち、座標変換機能F21において、中央処理装置101は、点列情報を取得する機能F1から識別結果Idを点列情報として取得する処理P21を実行する。
また、座標変換機能F21において、中央処理装置101は、入力された情報に含まれるローカル座標系の座標を、固定座標系であるグローバル座標系の座標に変換する処理P22を実行する。さらに、座標変換機能F21において、中央処理装置101は、外界センサ200の新規の検出結果Deである入力i1,i2,i3に新規の識別子を付与する処理P23を実行する。さらに、座標変換機能F21において、中央処理装置101は、レーンマーカーLmの識別結果Idの時系列データtd1,td2,td3の存否を判定する処理P24を実行する。
処理P24において、たとえば、記憶装置102にレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3が記憶されていない場合、中央処理装置101は、レーンマーカーLmの識別結果Idは存在しない(NO)と判定する。すると、中央処理装置101は、新規の識別子が付与された外界センサ200の新規の検出結果Deである入力i1,i2,i3を、距離計算機能F22および関連付け機能F23を経由してデータ更新機能F24へ出力する。その後、データ更新機能F24により、後述するデータを削除する処理P27が実行される。
一方、処理P24において、たとえば、記憶装置102にレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3が記憶されている場合、中央処理装置101は、レーンマーカーLmの識別結果Idが存在する(YES)と判定する。この場合、近似曲線を生成する機能F25による前回の処理P28で生成されたレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3の近似曲線が、データ管理機能F26によって記憶装置102に記憶されている。そのため、中央処理装置101は、距離計算機能F22において、レーンマーカーLmの新規の識別結果Idである入力i1,i2,i3と、レーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3との平均距離を算出する処理P25を実行する。
距離計算機能F22における距離を計算する処理P25では、中央処理装置101は、座標変換機能F21の出力、すなわち新規の識別子が付与された外界センサ200からの新規の入力i1,i2,i3を入力とする。また、この処理P25では、中央処理装置101は、データ管理機能F26の出力、すなわち記憶装置102に記憶されたレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3を入力とする。そして、この処理P25において、中央処理装置101は、レーンマーカーLmの新規の入力i1,i2,i3と、時系列データtd1,td2,td3との平均距離を算出する。
図6は、図4に示す距離計算機能F22による処理P25のフロー図である。距離計算機能F22による距離を計算する処理P25は、たとえば、近似曲線との距離を算出する処理P251と、誤差楕円に基づく補正を行う処理P252と、全距離の平均を算出する処理P253とを含む。
処理P251において、中央処理装置101は、レーンマーカーLmの新規の入力i1,i2,i3のそれぞれの点列を構成する各点と、時系列データtd1,td2,td3のそれぞれを構成する点列から生成した近似曲線との距離を求める。たとえば、図3Bおよび図3Cに示すように、複数の入力i1,i2,i3の点列と、複数の時系列データtd1,td2,td3の近似曲線が存在する場合を想定する。この場合、中央処理装置101は、たとえば、入力i1,i2,i3の点列と、時系列データtd1,td2,td3の近似曲線のすべての組み合わせについて距離を算出する。
本実施形態では、後述する近似曲線を生成する機能F25による、近似曲線を生成する処理P28において、時系列データtd1,td2,td3に基づいて、中央処理装置101により、近似直線と近似円とを含む近似曲線が生成される。その理由は、一般的な道路Rdの形状が、直線と円弧を基本として構成されているためである。
したがって、本実施形態では、近似曲線との距離を算出する処理P251において、中央処理装置101は、入力i1,i2,i3の点列と、時系列データtd1,td2,td3の近似直線および近似円のそれぞれとの間で、平均距離を算出する。すなわち、処理P251では、時系列データtd1,td2,td3の近似直線に対する平均距離と、時系列データtd1,td2,td3の近似円に対する平均距離との二通りの平均距離が算出される。
さらに、近似曲線との距離を算出する処理P251において、中央処理装置101は、上記の二通りの平均距離のうち、小さい方の平均距離を時系列データtd1,td2,td3の近似曲線に対する平均距離として選択する。その理由は、時系列データtd1,td2,td3の近似円が実際の道路Rdの形状に対する誤差を含みやすいことと、道路Rdの形状がカーブから直線に変化する場合など、近似曲線の種類が変化する状況に対応するためである。
近似曲線との距離を算出する処理P251の次に、誤差楕円に基づく補正を行う処理P252が実行される。この処理P252において、中央処理装置101は、入力i1,i2,i3と時系列データtd1,td2,td3のぞれぞれの組み合わせ毎に、時系列データtd1,td2,td3の点列から生成した誤差楕円を用い、前の処理P251で求めた平均距離を補正する。具体的には、時系列データtd1,td2,td3の点列から生成した誤差楕円の長軸の長さを用いて、平均距離を補正する。
図7は、図4に示す距離計算機能F22による誤差楕円Eに基づく補正処理P252の説明図である。誤差楕円Eに基づく補正処理P252において、中央処理装置101は、たとえば、次の手順により補正後の距離Dを算出する。中央処理装置101は、まずレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3の各点Ptに基づく近似曲線ACから新規の入力i1,i2,i3を構成する点Piまでの距離dと、誤差楕円Eの長軸方向における中心から点Piまでの距離bと、誤差楕円Eの長半径aとを算出する。次に、中央処理装置101は、式:D=d×b/aにより、補正後の距離Dを算出する。
このような補正処理P252は、レーンマーカーLmの識別結果Idの新規の入力i1,i2,i3の各点Piからの平均距離がより小さい時系列データtd1,td2,td3の近似直線または近似円を選択するために行われる。また、補正処理P252は、単に距離dのみを用いた場合に、実際には時系列データの点列の分布から遠いにもかかわらず、点Piがその近くを通る時系列データに関連付けられるのを防止するために実施する。
なお、図7は、時系列データtd1,td2,td3の直線近似における距離計算の概念を示している。時系列データtd1,td2,td3の円近似を行う場合は、直線近似で用いた直交座標系に代えて、入力i1,i2,i3と時系列データtd1,td2,td3の点列の座標を極座標系で表現した場合の距離を利用する。
次に、全距離の平均を算出する処理P253において、中央処理装置101は、入力i1,i2,i3と時系列データtd1,td2,td3のぞれぞれの組み合わせ毎に、各補正後の距離Dの平均値を算出する。以上により、図4に示す距離計算機能F22による、図5および図6に示す距離を算出する処理P25が終了する。
次に、図4に示す関連付け機能F23は、図5に示す識別子を上書きする処理P26を実行する。この処理P26において、関連付け機能F23は、距離計算機能F22の出力である補正後の距離Dの平均値と、データ管理機能F26の出力である記憶装置102に記憶されたレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3の近似曲線とを入力とする。この処理P26において、中央処理装置101は、これらの入力に基づいて、レーンマーカーLmの入力i1,i2,i3と、時系列データtd1,td2,td3との関連性を判定する。
さらに、この処理P26において、中央処理装置101は、関連性の判定結果に基づいて識別子が付与された入力i1,i2,i3の点列をデータ更新機能F24へ出力する。そして、データ更新機能F24において、中央処理装置101は、記憶装置102に記憶された入力i1,i2,i3の点列の識別子を、新規の識別子または関連する時系列データtd1,td2,td3の識別子によって上書きする。
ここで、図1および図3Aから図3Cを用いて、レーンマーカーLmの入力i1,i2,i3と、時系列データtd1,td2,td3との関連性の判定について、より詳細に説明する。ここでは、一例として、車両Vに搭載された外界センサ200によって三本のレーンマーカーLmが認識された場合を想定する。この場合、各々のレーンマーカーLmの検出結果Deに対応する新規の入力i1,i2,i3の点列が、外界センサ200からセンサ情報処理装置100に入力される。また、センサ情報処理装置100を構成する記憶装置102に、過去のレーンマーカーLmの検出結果Deに対応する時系列データtd1,td2,td3が記憶されている。
ここで、入力i1,i2,i3と、時系列データtd1,td2,td3とが、一対一のペアで関連付けられるとする。この場合、入力i1,i2,i3のうちの一つが、時系列データtd1,td2,td3のうちの一つに関連付けられると、一つの入力と一つの時系列データのペアの候補、すなわち一つの入力と一つの時系列データのセットが作成される。すると、そのペアまたはセットを構成する入力または時系列データを含む他のペアまたはセットの候補は削除することができ、残りが次に採用される候補となる。
ここでは、一例として、時系列データtd1と入力i1のペアと、時系列データtd2と入力i3のペアと、時系列データtd3と入力i2のペアとを、それぞれ「候補」と呼び、各候補をまとめたものを「組み合わせ」と呼ぶ。たとえば、時系列データtd1と入力i1の候補が採用されたとする。この場合、時系列データtd1または入力i1を含む他の候補、たとえば、時系列データtd1と入力i2、時系列データtd1と入力i3、時系列データtd2と入力i1、および時系列データtd3と入力i1の各候補は、削除することができる。そして、残りの候補、すなわち、時系列データtd2と入力i2、時系列データtd2と入力i3、時系列データtd3と入力i2、および時系列データtd3と入力i3から、次の候補を採用する。
さらに、図8を参照して、図4に示す関連付け機能F23による、識別子を上書きする処理P26の一例を詳細に説明する。図8は、関連付け機能F23による、識別子を上書きする処理P26の一例を示すフロー図である。この識別子を上書きする処理P26は、たとえば、組み合わせ作成処理P261と、組み合わせ抽出処理P262,P265,P267と、抽出結果判定処理P263,P266,P268と、識別子上書き処理P264と、候補絞り込み処理P269と、を含んでいる。
まず、組み合わせ作成処理P261において、中央処理装置101は、すべての時系列データtd1,td2,td3とすべての入力i1,i2,i3とのペアの候補と、その組み合わせのリストを作成する。次に、中央処理装置101は、作成したリストに基づいて、たとえば、組み合わせ抽出処理P262,P265,P267と、抽出結果判定処理P263,P266,P268と、候補絞り込み処理P269とを実行し、全候補の組み合わせの中からより適した組み合わせを抽出していく。
具体的には、第1の組み合わせ抽出処理P262において、中央処理装置101は、レーンマーカーLmの入力i1,i2,i3の点列と、レーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3の近似曲線との距離Dがしきい値以下である組み合わせを抽出する。この距離Dのしきい値としては、たとえば、車線Lの幅を用いることができる。さらに、中央処理装置101は、抽出した組み合わせの中で、時系列データと入力とのペアである候補の数が最大となる組み合わせを抽出する。
これにより、たとえば、時系列データtd1,td2,td3のいずれかと、入力i1,i2,i3のいずれかとが、関連付けられずに余るのを回避することができる。また、車線Lの幅をしきい値とすることで、入力i1,i2,i3のそれぞれと、時系列データtd1,td2,td3のそれぞれとが、一つの車線Lの幅よりも離れている場合に、異なるレーンマーカーLmであることを判定することができる。
この第1の組み合わせ抽出処理P262の終了後、中央処理装置101は、第1の抽出結果判定処理P263を実行する。第1の抽出結果判定処理P263において、中央処理装置101は、第1の組み合わせ抽出処理P262によって抽出された、採用する候補の数が最大となる組み合わせが、一つであるか否かを判定する。この判定処理P263において、中央処理装置101は、組み合わせが一つである(YES)と判定すると、識別子上書き処理P264を実行する。
識別子上書き処理P264において、中央処理装置101は、入力i1,i2,i3と時系列データtd1,td2,td3とが関連付けられた組み合わせのうち、入力i1,i2,i3の識別子を、時系列データtd1,td2,td3の識別子で上書きする。また、識別子上書き処理P264において、中央処理装置101は、入力i1,i2,i3と時系列データtd1,td2,td3とが関連付けられなかった組み合わせのうち、入力i1,i2,i3の識別子を、新規の識別子で上書きする。以上により、識別子を上書きする処理P26が終了する。
一方、前述の判定処理P263において、中央処理装置101は、組み合わせが複数である(NO)と判定すると、第2の組み合わせ抽出処理P265を実行する。この第2の組み合わせ抽出処理P265において、中央処理装置101は、複数の組み合わせの中から、レーンマーカーLmの入力i1,i2,i3の点列と、レーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3の近似曲線との距離Dの合計が最小となる組み合わせを抽出する。これは、第1の組み合わせ抽出処理P262で抽出された組み合わせは、時系列データと入力とのペアである候補の数が同数であるため、距離Dの合計が小さい組み合わせの方が入力と時系列データの候補の距離が近く関連性が高いと判定できるからである。
この第2の組み合わせ抽出処理P265の終了後、中央処理装置101は、第2の抽出結果判定処理P266を実行する。この第2の抽出結果判定処理P266において、中央処理装置101は、第2の組み合わせ抽出処理P265によって抽出された組み合わせが、一つであるか否かを判定する。この判定処理P266において、中央処理装置101は、組み合わせが一つである(YES)と判定すると、前述の識別子上書き処理P264を実行し、識別子を上書きする処理P26を終了する。
一方、第2の抽出結果判定処理P266において、中央処理装置101は、組み合わせが複数である(NO)と判定すると、第3の組み合わせ抽出処理P267を実行する。この第3の組み合わせ抽出処理P267において、中央処理装置101は、複数の組み合わせの中から、レーンマーカーLmの入力i1,i2,i3の点列と、レーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3の近似曲線との距離Dの最小値が最小となる組み合わせを抽出する。
この第3の組み合わせ抽出処理P267の終了後、中央処理装置101は、第3の抽出結果判定処理P268を実行する。この第3の抽出結果判定処理P268において、中央処理装置101は、第3の組み合わせ抽出処理P267によって抽出された組み合わせが、一つであるか否かを判定する。この判定処理P268において、中央処理装置101は、組み合わせが一つである(YES)と判定すると、前述の識別子上書き処理P264を実行し、識別子を上書きする処理P26を終了する。
一方、第3の抽出結果判定処理P268において、中央処理装置101は、組み合わせが複数である(NO)と判定すると、候補絞り込み処理P269を実行する。候補絞り込み処理P269において、中央処理装置101は、複数の組み合わせの中から、たとえば、識別子の番号が小さい組み合わせを抽出する。なお、多くの場合、第2の抽出結果判定処理P266までで一つの組み合わせに絞られるため、候補絞り込み処理P269では、一つの組み合わせを任意に抽出したり、直近の更新時刻の組み合わせを抽出したりするなど、別の基準で組み合わせを絞ってもよい。候補絞り込み処理P269の終了後、中央処理装置101は前述の識別子上書き処理P264を実行し、識別子を上書きする処理P26を終了する。
前述のように、本実施形態では、関連付け機能F23において、レーンマーカーLmの新規の入力i1,i2,i3と、時系列データtd1,td2,td3との類似性を、これらの平均距離によって判定している。そのため、識別子を付与する機能F2は、距離計算機能F22により、レーンマーカーLmの新規の入力i1,i2,i3と、時系列データtd1,td2,td3との平均距離を算出している。
しかし、関連付け機能F23において、レーンマーカーLmの新規の入力i1,i2,i3と、時系列データtd1,td2,td3との類似性をこれらの近似曲線のなす角によって判定することも可能である。この場合、識別子を付与する機能F2は、座標変換機能F21の後の機能として、距離計算機能F22に代えて、レーンマーカーLmの新規の入力i1,i2,i3との近似曲線と、時系列データtd1,td2,td3の近似曲線とのなす角を算出する機能を有してもよい。これにより、中央処理装置101における計算量を削減することが可能になる。
識別子を上書きする処理P26の終了後は、図4に示すデータ更新機能F24により、図5に示すデータを削除する処理P27が実行される。この処理P27において、データ更新機能F24は、関連付け機能F23の出力である識別子が付与されたレーンマーカーLmの入力i1,i2,i3の点列と、データ管理機能F26の出力である識別子が付与されたレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3とを入力とする。これらの入力に基づいて、データ更新機能F24は、中央処理装置101により、レーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3を更新してデータ管理機能F26へ出力する。
具体的には、この処理P27において、中央処理装置101は、レーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3に関連付けられたレーンマーカーLmの入力i1,i2,i3の点列を、時系列データtd1,td2,td3にタイムスタンプとともに追加する。さらに、この処理P27において、中央処理装置101は、同一の識別子を有する時系列データtd1,td2,td3の点列のうち、所定の距離のしきい値よりも車両Vから後方に離れた点を削除し、所定の時間のしきい値よりも前の時間が記録された点を削除する。
これにより、時系列データtd1,td2,td3に含まれる点の数が際限なく増加することが防止され、CPUやメモリなどの計算機資源の有効活用が可能になる。なお、前述の距離のしきい値および時間のしきい値は、固定値でも可変値でもよく、メモリの容量など、他の指標に基づいて時系列データtd1,td2,td3に含まれる点の削除を行ってもよい。このデータを削除する処理P27の終了後は、図5に示すように、近似曲線を生成する処理P28が実行される。
近似曲線を生成する処理P28において、近似曲線を生成する機能F25は、データ管理機能F26の出力であるレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3を入力とする。この処理P28において、近似曲線を生成する機能F25は、入力されたレーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3に基づいて、中央処理装置101により、近似曲線と誤差楕円のパラメータを算出してデータ管理機能F26へ出力する。以下、図9を参照して、この近似曲線を生成する処理P28を詳細に説明する。
図9は、図4に示す近似曲線を生成する機能F25による近似曲線を生成する処理P28のフロー図である。この処理P28は、たとえば、パラメータを算出する処理P281と、誤差楕円を生成する処理P282と、近似曲線を選択する処理P283とを含む。まず、パラメータを算出する処理P281において、近似曲線を生成する機能F25は、中央処理装置101により、時系列データtd1,td2,td3の点列に対して、直線と円の二種類の近似曲線のパラメータを算出する。すなわち、本実施形態において、近似曲線は、直線のみの場合と、円弧のみの場合と、直線および円弧を含む場合とがある。
時系列データtd1,td2,td3のそれぞれの近似直線のパラメータは、たとえば時系列データtd1,td2,td3のそれぞれの点列を用い、最小二乗法によって算出する。たとえば、時系列データtd1,td2,td3のそれぞれの点列に含まれる点Piの数をn点とし、点Piの座標を(x,y)とする。そして、以下の式(1)のパラメータa,b,cと、以下の式(2)のパラメータa’,b’,c’を求める。
Figure 0007203985000001
Figure 0007203985000002
ここで、不等式:b>a’を満たす場合は、上記の式(2)のパラメータa’,b’,c’を、近似直線のパラメータとして採用する。それ以外の場合は、上記の式(1)のパラメータa,b,cを、近似直線のパラメータとして採用する。上記の式(1)において、xとyは対象であり、上記の式(2)は、上記の式(1)のxとyを入れ替えた形式である。しかし、上記の式(1)と式(2)のパラメータは一致せず、点のx座標およびy座標の分布に応じて、一方の式が他方の式よりも高い精度で近似することができる。
一方、時系列データtd1,td2,td3の近似円のパラメータは、たとえば時系列データtd1,td2,td3のそれぞれの点列から代表点として3点を求め、さらにその代表点を通る円を求めることによって算出する。近似円の代表点の選び方として、時系列データtd1,td2,td3のそれぞれの点列を車両Vとの距離で並べ替え、3つのクラスタに分類する。そして、各クラスタの重心を求めることで、3つの代表点を算出する。
この3点の代表点に基づいて、円の中心点や半径を算出することができる。そのため、この3点の代表点を近似円のパラメータとする。本実施形態のセンサ情報処理装置100において、データ更新機能F24は、入力i1,i2,i3の点列をタイムスタンプとともに時系列データtd1,td2,td3に追加している。そのため、時系列データtd1,td2,td3の点列の代表点の選択方法として、たとえば、最古の時刻、中間の時刻、最新の時刻などの時刻情報で選択することも可能である。なお、代表点は、時刻情報以外の基準で選択してもよい。
次に、誤差楕円を生成する処理P282において、近似曲線を生成する機能F25は、中央処理装置101により、近似直線および近似円のそれぞれについて、時系列データtd1,td2,td3の点列から誤差楕円のパラメータ、たとえば、中心、長径、および短径を求める。誤差楕円は、分布の共分散からχ分布を仮定して求められる一般的な計算式で求める。
本実施形態のセンサ情報処理装置100において、近似曲線を生成する機能F25は、たとえば以下のように分布を求める。誤差楕円の中心を、時系列データtd1,td2,td3のそれぞれの点列の重心点に最も近い点とする。誤差楕円の長径を、近似曲線の方向、すなわち近似直線または近似円の接線方向とし、誤差楕円の短径を、長径に垂直な方向とする。
そして、近似直線の場合は、近似直線の表す方向の分散から長径を計算し、近似直線の表す方向と垂直な方向の分散から短径を計算する。近似円の場合は、極座標を用いて角度と距離を乗じた値、すなわち近似円の円周方向で求めた分散から、誤差楕円の長径を求め、半径方向、すなわち円周上で近似円の中心方向の分散から、短径を求める。これらの定義では、短径は、近似曲線と時系列データtd1,td2,td3の各点の距離から計算でき、長径は、近似曲線上での誤差楕円の中心から時系列データtd1,td2,td3の各点までの距離により計算できる。
すなわち、誤差楕円のパラメータは、近似曲線を基準として、時系列データtd1,td2,td3に含まれる点の分布を表現する。直線近似の場合、もとのローカル座標系の固定座標値のままで共分散行列を求め、その固有値に対して2自由度のχ分布を仮定することで、誤差楕円の長径および短径を求める。円近似の場合は、時系列データtd1,td2,td3の各点に関して、直交座標から近似円の中心を原点に重心をθ=0(反時計回りを正)とした極座標に変換し、この極座標で(r,θ)となる点を(rθ,r-r)に変換した座標系における共分散行列から、直線近似と同様に、誤差楕円の長径および短径を求める。
次に、近似曲線を選択する処理P283において、近似曲線を生成する機能F25は、中央処理装置101により、時系列データtd1,td2,td3の点列に対して、近似直線と近似円のいずれか一方の近似曲線を選択する。ここでは、時系列データtd1,td2,td3のそれぞれの点列に対して、近似曲線との距離を計算して標準偏差を求める。そして、標準偏差のより小さい近似曲線を、より適した近似曲線として選択する。これは、標準偏差は、その値が大きいほど、近似曲線と点列が異なることを表すためである。
ここで、中央処理装置101は、標準偏差の値が標準的な道路Rdの幅よりも大きい場合、近似曲線で代表されていないとみなして、時系列データtd1,td2,td3自体を削除する。近似曲線を生成する機能F25の出力には、たとえば、次の(a)から(f)のようなパラメータが含まれている。(a)時系列データtd1,td2,td3の点列の重心点座標。(b)近似直線のパラメータの3つの係数、すなわち、係数a,b,cまたは係数a’,b’,c’。(c)直線近似の場合の誤差楕円のパラメータ、すなわち、誤差楕円の長径および短径。(d)近似円のパラメータ、すなわち、円の中心点座標および半径。(e)円近似の場合の誤差楕円のパラメータ、すなわち、誤差楕円の長径および短径。(f)近似曲線の判定フラグ、すなわち、直線近似フラグまたは円近似フラグ。
以上のように、近似曲線を生成する機能F25は、中央処理装置101により、同一の識別子を有する時系列データtd1,td2,td3に対し、直線や円弧を含む近似曲線を生成する。換言すると、中央処理装置101は、各々の時系列データtd1,td2,td3の点列情報から、その点列分布を表現する近似曲線パラメータを算出し、データ管理機能F26へ出力する。
これにより、距離計算機能F22による時系列データtd1,td2,td3と入力i1,i2,i3との比較の際に、時系列データtd1,td2,td3を近似曲線のパラメータを用いて処理時間を抑制することができる。なお、近似曲線のパラメータは、たとえば、近似曲線自体のパラメータに加え、時系列データtd1,td2,td3の点列分布を表す誤差楕円等の統計情報を含んでもよい。
また、本実施形態のセンサ情報処理装置100の近似曲線を生成する機能F25は、時系列データtd1,td2,td3に対する近似曲線として、直線近似と円近似の二種類を採用している。これは、一般の道路Rdの形状が、線分、円弧、およびサイクロイド曲線を基本形状として構成されているためである。なお、直線および円は、車両Vの外部の固定座標系のX軸とY軸に対して対称的な形式となる陰関数で表現し、固定座標系でも車両Vの方向に依存しない表現を実現する。
データ管理機能F26は、データ更新機能F24の出力である更新された時系列データtd1,td2,td3と、近似曲線を生成する機能F25の出力である時系列データtd1,td2,td3の近似曲線のパラメータを入力とする。データ管理機能F26は、中央処理装置101により、入力された情報を記憶装置102に記憶させる。また、データ管理機能F26は、中央処理装置101により、時系列データtd1,td2,td3を、距離計算機能F22、関連付け機能F23、データ更新機能F24、近似曲線を生成する機能F25へ出力する。以下の表1および表2に、記憶装置102に記憶される時系列データtd1,td2,td3の一例を示す。なお、紙面の都合上、表1と表2に分けて記載しているが、これらは識別子の項目を先頭列とする連続する一つの表である。
Figure 0007203985000003
Figure 0007203985000004
時系列データtd1,td2,td3の一例である履歴管理表は、たとえば、表1に示す部分において、識別子と、タイムスタンプと、点列リストと、点列の点数と、点列の重心座標とを含む。また、履歴管理表は、表1に示す部分において、たとえば、点列を直線近似で表現したときの近似直線の係数を表す近似曲線パラメータと、近似直線を算出したときに利用した点列と近似直線から求めた長径と短径を表す誤差楕円パラメータを含む。
また、履歴管理表は、表2に示す部分において、たとえば、点列を円近似で表現したときの近似円の中心座標と半径を表す近似曲線パラメータと、近似円を算出した際に利用した点列と近似円から求めた誤差楕円の長径と短径を表す誤差楕円パラメータとを含む。さらに、履歴管理表は、表2に示す部分において、たとえば、それぞれの時系列データtd1,td2,td3に適用すべき近似曲線が、直線近似と円近似のどちらであるかを表す近似曲線判定フラグを含む。
データ管理機能F26は、たとえば、記憶装置102に記憶された履歴管理表により、レーンマーカーLmの時系列データtd1,td2,td3の点列情報を、識別子、タイムスタンプ、近似曲線判定フラグなどのエントリ毎に管理している。データ管理機能F26は、データ更新機能F24および近似曲線を生成する機能F25の出力を入力とし、中央処理装置101により、入力に基づいて、識別子を基準として履歴管理表のエントリを編集し、または、履歴管理表に新規のエントリを追加する。
センサ情報処理装置100は、たとえば、図5に示す近似曲線を生成する処理P28の終了後、識別子を付与する機能F2による処理P2の終了判定処理P29を実行する。終了判定処理P29において、識別子を付与する機能F2は、中央処理装置101によって処理P2が終了していない(NO)と判定すると、座標変換機能F21によって、点列情報を取得する機能F1から識別結果Idを点列情報として取得する処理P21に戻る。一方、終了判定処理P29において、識別子を付与する機能F2は、中央処理装置101によって処理P2が終了した(YES)と判定すると、識別子を付与する機能F2による処理P2を終了する。
図2に示すように、レーンマーカー情報を出力する機能F3は、識別子を付与する機能F2の出力であるレーンマーカーLmの識別子Idnと、点列情報を取得する機能F1の出力であるレーンマーカーLmの識別結果Idと、を入力とする。レーンマーカー情報を出力する機能F3は、これらの入力に基づいて、識別子を付与したレーンマーカーLmの認識結果Rを出力する。たとえば、レーンマーカー情報を出力する機能F3は、中央処理装置101により、各々の外界センサ200によるレーンマーカーLmの検出結果Deに識別子を付与する。また、レーンマーカー情報を出力する機能F3は、レーンマーカー情報統合装置500における取り扱いを容易にするために、同一の識別子を有するレーンマーカーLmの識別結果Idの点列を統合し、一つの識別子に対して一つのレーンマーカーLmの識別結果Idが対応するようにしてもよい。
以下、従来の技術との対比に基づいて、本実施形態のセンサ情報処理装置100の作用を説明する。
モビリティを取り巻く環境としてクルマの増加・ドライバーの高齢化などが進んでいる。それに対する社会的ニーズとして、交通事故の撲滅、渋滞解消、二酸化炭素排出量削減が要求されている。その要求に応えるために、自動運転の実現のための技術開発が加速している。たとえば、米国のSAE(Society of Automotive Engineers)による自動運転レベル3以上では、自動運転を担う主体はシステム側に移る。そのため、たとえば自動運転車両の車線からの逸脱を防止するために、外界センサによって車線を区分するレーンマーカーを認識して、その検出結果に基づいて各々のレーンマーカーを高精度に識別する必要がある。
前述の特許文献1に記載された従来の自動走行車両は、最も右側の車線境界線を基準車線境界線とし、原点である自車から各車線境界線までの距離を測定し、基準車線境界線から各車線境界線までの距離を求め、各車線境界線に車線境界線番号を付与する。さらに、この従来の自動走行車両は、自車の道路内相対位置を求め、前回時刻に算出した道路内相対位置を自車の移動軌跡に応じて補正した値を得る。
しかし、この従来の自動走行車両は、自車から直近の車線境界線までの距離に基づいて、車線境界線の連続性を判定している。そのため、たとえば走行車線から分岐する車線や、走行車線に合流する車線の存在などによって車線の数が増減すると、異なる車線境界線を同一の車線境界線として誤認識するおそれがある。
これに対し、本実施形態のセンサ情報処理装置100は、車線Lを区切るレーンマーカーLmを認識する複数の外界センサ200の検出結果Deを処理してレーンマーカーLmを識別する装置である。センサ情報処理装置100は、外界センサ200の過去の検出結果Deを時系列データtd1,td2,td3として記憶する記憶装置102と、時系列データtd1,td2,td3に基づいてレーンマーカーLmを識別する中央処理装置101と、を備えている。この中央処理装置101は、時系列データtd1,td2,td3に含まれない新規の検出結果Deと時系列データtd1,td2,td3との比較に基づいて、新規の検出結果Deが既存のレーンマーカーLmまたは新規のレーンマーカーLmに属することを判定する。
この構成により、車両Vに搭載された複数の外界センサ200の新規の検出結果Deに基づく入力i1,i2,i3と、過去に取得した検出結果Deに基づく時系列データtd1,td2,td3の関連性を判定し、入力i1,i2,i3に識別子を付与することができる。すなわち、外界センサ200の検出結果Deに基づく新規の入力i1,i2,i3が、既存または新規のレーンマーカーLmに属することを、入力i1,i2,i3と時系列データtd1,td2,td3との比較に基づいて判定することができる。このように、すでにレーンマーカーLmが識別された時系列データtd1,td2,td3との比較を行うことで、レーンマーカーLmの新規の入力i1,i2,i3と、既存のレーンマーカーLmとの同一性を、より正確に判定することができる。これにより、車両Vの前方や後方のレーンマーカーLmの増加に対しても、異なる複数の外界センサ200の検出結果Deに対しても、より正確にレーンマーカーLmの同一性を判定することができる。
そのため、たとえば車両Vが走行している車線Lから分岐する車線や、車両Vが走行している車線に合流する車線の存在などによって車線Lの数が増減しても、異なるレーンマーカーLmを同一のレーンマーカーLmとして認識することが防止される。これにより、複数の外界センサ200を用いた場合のレーンマーカーLmの統合を容易にすることができ、レーンマーカーLmの識別精度および検知率を向上させることが可能になる。したがって、本実施形態によれば、車線Lを区切るレーンマーカーLmを認識する複数の外界センサ200の検出結果Deを処理し、従来よりも正確にレーンマーカーLmを識別可能なセンサ情報処理装置100を提供することができる。
また、本実施形態のセンサ情報処理装置100において、中央処理装置101は、外界センサ200の新規の検出結果Deに基づく入力i1,i2,i3が、既存のレーンマーカーLmまたは新規のレーンマーカーLmに属することを判定した後の入力i1,i2,i3を時系列データtd1,td2,td3として記憶装置102に記憶させる。この構成により、時系列データtd1,td2,td3を最新の外界センサ200の検出結果Deに基づいて更新することができる。
また、本実施形態のセンサ情報処理装置100において、中央処理装置101は、識別した各々のレーンマーカーLmに固有の識別子を、時系列データtd1,td2,td3および新規の検出結果に基づく入力i1,i2,i3に付与する。この構成により、各々の入力i1,i2,i3を、各々の時系列データtd1,td2,td3に関連付けることができる。
また、本実施形態のセンサ情報処理装置100において、外界センサ200の検出結果Deは、点列情報を含む。この構成により、容量を抑制しつつ、前述のような各種の処理および演算を実行することが可能になる。
また、本実施形態のセンサ情報処理装置100において、外界センサ200の検出結果Deは、近似曲線のパラメータを含む。より具体的には、たとえば外界センサ200の過去の検出結果Deに基づく時系列データtd1,td2,td3は、近似曲線のパラメータを含む。この構成により、時系列データtd1,td2,td3に基づくレーンマーカーLmの識別や、入力i1,i2,i3と時系列データtd1,td2,td3との比較に基づく判定における演算量を削減することが可能になる。
以上説明したように、本実施形態によれば、車線Lを区切るレーンマーカーLmを認識する複数の外界センサ200の検出結果Deを処理し、従来よりも正確にレーンマーカーLmを識別可能なセンサ情報処理装置100を提供することができる。
[実施形態2]
次に、図1、図3Aから図3C、図5から図9を援用し、図10を参照して、本開示に係るセンサ情報処理装置の実施形態2を説明する。図10は、本実施形態のセンサ情報処理装置100Aの機能ブロック図である。なお、図10は、実施形態1のセンサ情報処理装置100における図2および図4に対応している。
本実施形態のセンサ情報処理装置100Aは、中央処理装置101と記憶装置102の構成が前述の実施形態1のセンサ情報処理装置100と異なっている。本実施形態のセンサ情報処理装置100Aのその他の構成は、前述の実施形態1に係るセンサ情報処理装置100と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のセンサ情報処理装置100Aは、主に、地図情報保持機能F4を備える点と、識別子を付与する機能F2Aが地図情報抽出機能F27Aを備えるとともにデータ更新機能F24を有しない点で、実施形態1のセンサ情報処理装置100と異なっている。また、識別子を付与する機能F2Aが備える距離計算機能F22A、関連付け機能F23A、近似曲線を生成する機能F25A、およびデータ管理機能F26Aが、実施形態1の距離計算機能F22、関連付け機能F23、近似曲線を生成する機能F25、およびデータ管理機能F26と異なっている。
なお、本実施形態のセンサ情報処理装置100Aにおける上記の各機能は、実施形態1のセンサ情報処理装置100と同様に、たとえば、センサ情報処理装置100Aを構成するCPU101と、記憶装置102と、その記憶装置102に記憶されたコンピュータプログラムと、図示を省略する入出力装置とによって構成される。本実施形態のセンサ情報処理装置100Aにおいて、記憶装置102は、レーンマーカーLmの情報を含む地図情報が記憶されている。
地図情報保持機能F4は、たとえば、測位センサ400の出力である検出結果Dpを入力とする。地図情報保持機能F4において、中央処理装置101は、測位センサ400の検出結果Dpである位置情報に基づいて、記憶装置102に記憶された地図情報を地図情報抽出機能F27Aへ出力する。
ここで、記憶装置102に記憶された地図情報は、たとえば、LIDARによって高精度に計測されたデータをもとにオフラインで作成された高精度地図である。なお、地図情報は、たとえば、LIDARやステレオカメラを搭載した複数のプローブによる認識結果をクラウドストレージに収集することによって構築された動的生成地図であってもよい。また、地図情報として、カーナビゲーション用の地図を用いてもよい。
また、地図情報保持機能F4において、中央処理装置101は、たとえば、測位センサ400による検出結果Dpに含まれる車両Vの位置に基づいてクラウドストレージから車両Vの周囲の地図を取得し、その地図を地図情報として記憶装置102に記憶させる。なお、地図情報は、たとえば、道路Rdの車線Lの数、制限速度、曲率半径、縦断勾配、横断勾配、車線Lの幅、レーンマーカーLmの情報、車線中心点などを含む。
座標変換機能F21Aは、実施形態1の座標変換機能F21と同様の機能を有する。距離計算機能F22Aは、実施形態1の距離計算機能F22と同様の機能を有するが、データ管理機能F26Aからの入力が地図情報に含まれるレーンマーカーLmの情報になる。
関連付け機能F23Aは、実施形態1の関連付け機能F23と同様の機能を有するが、データ管理機能F26Aからの入力が地図情報に含まれるレーンマーカーLmの情報になる。また、関連付け機能F23Aでは、距離計算機能F22Aの出力と、データ管理機能F26Aの出力である地図情報に含まれるレーンマーカーLmの情報とを関連付けするが、距離計算機能F22Aの出力を記憶装置102に格納する必要がない。そのため、関連付け機能F23Aは、レーンマーカー情報を出力する機能F3のみへ識別子を付与されたレーンマーカーLmの識別結果Idnを出力する。
近似曲線を生成する機能F25Aは、実施形態1の近似曲線を生成する機能F25と同様の機能を有するが、データ管理機能F26Aからの入力が地図情報に含まれるレーンマーカーLmの情報になる。また、近似曲線を生成する機能F25Aは、データ管理機能F26Aから入力された地図情報に含まれるレーンマーカーLmの情報に基づいて、近似曲線を生成してデータ管理機能F26Aへ出力する。
地図情報抽出機能F27Aは、測位センサ400の出力である検出結果Dpと地図情報保持機能F4の出力である地図情報に基づいて、各車線LのレーンマーカーLmの情報を抽出してデータ管理機能F26Aへ出力する。地図情報抽出機能F27Aは、測位センサ400の検出結果Dpに含まれる車両Vの位置に基づいて必要とする範囲のレーンマーカーLmの情報を抽出する。
地図情報抽出機能F27Aは、外界センサ200が検知できる範囲のレーンマーカーLmの情報を抽出し、情報容量を削減してもよい。レーンマーカーLmの情報は、たとえば、各車線Lに紐づく識別子と位置に関する情報を含む。地図情報に基づくレーンマーカーLmの識別子は、予め測量によって決定されているため、関連付け機能F23Aで設定する識別子の基礎とすることができる。
本実施形態において、地図情報抽出機能F27Aの出力であるレーンマーカーLmの情報は、座標変換機能F21Aと同様の固定座標系において、点列形式とする。ただし、地図情報にレーンマーカーLmの情報が近似曲線パラメータの係数として含まれる場合は、点列情報を取得する機能F1と同様に、近似曲線パラメータの係数に基づいて点列に変換することができる。
また、地図情報抽出機能F27Aは、地図情報保持機能F4からの入力である近似曲線パラメータが、近似曲線を生成する機能F25Aにおいて生成する近似曲線の直線近似または円近似と同様の近似である場合、点列形式に変換しなくてもよい。この場合、地図情報抽出機能F27Aは、近似曲線を生成する機能F25Aの代わりに、近似曲線パラメータの係数をデータ管理機能F26Aへ出力してもよい。これにより、近似曲線を生成する機能F25Aの処理を省略し、処理負荷の低減が可能である。
データ管理機能F26Aは、実施形態1のデータ管理機能F26と同様の機能を有するが、地図情報抽出機能F27Aから入力されたレーンマーカーLmの情報を、距離計算機能F22A、関連付け機能F23Aおよび近似曲線を生成する機能F25Aへ出力する。
以上説明したように、本実施形態のセンサ情報処理装置100Aにおいて、記憶装置102は、レーンマーカーLmの情報を含む地図情報が記憶されている。また、本実施形態のセンサ情報処理装置100Aにおいて、中央処理装置101は、測位センサ400から入力された検出結果Dpである位置情報に基づいて、記憶装置102に記憶された地図情報に含まれるレーンマーカーLmと、時系列データtd1,td2,td3に基づくレーンマーカーLmとを関連付ける。
本実施形態のセンサ情報処理装置100Aによれば、地図情報に基づいて、レーンマーカーLmを識別することができる。地図情報は、オフラインで高精度に測量されたデータや複数のプローブにより収集および整形された最新のデータである。そのため、車両Vに搭載された外界センサ200による検出結果Deに基づくレーンマーカーLmの情報と高精度な関連付けを行うことができ、複雑な形状の道路Rd上のレーンマーカーLmであっても正確に識別することができる。したがって、本実施形態のセンサ情報処理装置100Aによれば、車両VのADやADASにおける高精度の車線追従および車線変更を実現することができる。
以上、図面を用いて本開示に係るセンサ情報処理装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。
L 車線、Lm レーンマーカー、100 センサ情報処理装置、101 中央処理装置、102 記憶装置、200 外界センサ、i1 入力(新規の検出結果)、i2入力(新規の検出結果)、i3入力(新規の検出結果)、td1 時系列データ、td2 時系列データ、td3 時系列データ

Claims (3)

  1. 車線を区切るレーンマーカーを認識する複数の外界センサの検出結果を処理して前記レーンマーカーを識別するセンサ情報処理装置であって、
    過去の前記検出結果を時系列データとして記憶する記憶装置と、
    前記時系列データに基づいて前記レーンマーカーを識別する中央処理装置と、を備え、
    前記複数の外界センサの前記検出結果は、前記レーンマーカーの認識点列または近似曲線のパラメータを含み、
    前記中央処理装置は、点列情報取得機能と、識別子付与機能と、を有し、
    前記点列情報取得機能は、前記検出結果が前記認識点列を含む場合に、前記認識点列をそのまま点列情報として取得し、前記検出結果が前記近似曲線のパラメータを含む場合に、前記近似曲線上に複数の点を生成して点列の形式に変換した点列情報を取得して、前記点列情報を含む前記レーンマーカーの識別結果を出力し、
    前記識別子付与機能は、前記点列情報取得機能から入力された前記識別結果に固有の識別子を付与し、前記時系列データに含まれない新規の前記識別結果の前記点列情報の各点と前記時系列データの前記点列情報から生成した近似直線と近似円とを含む近似曲線との平均距離を算出し、前記時系列データの前記点列情報から生成した誤差楕円を用いて前記平均距離を補正した補正後の距離の平均値を算出し、前記補正後の距離の平均値としきい値との比較に基づいて、前記新規の前記識別結果が既存の前記レーンマーカーまたは新規の前記レーンマーカーに属することを判定することを特徴とするセンサ情報処理装置。
  2. 前記中央処理装置は、前記判定後の前記新規の前記識別結果を前記時系列データとして前記記憶装置に記憶させることを特徴とする請求項1に記載のセンサ情報処理装置。
  3. 前記記憶装置は、前記レーンマーカーの情報を含む地図情報が記憶され、
    前記中央処理装置は、測位センサから入力された位置情報に基づいて、前記地図情報に含まれる前記レーンマーカーと、前記時系列データに基づく前記レーンマーカーとを関連付けることを特徴とする請求項1に記載のセンサ情報処理装置。
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