JPH06124398A - 道路形状認識装置 - Google Patents

道路形状認識装置

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JPH06124398A
JPH06124398A JP4272615A JP27261592A JPH06124398A JP H06124398 A JPH06124398 A JP H06124398A JP 4272615 A JP4272615 A JP 4272615A JP 27261592 A JP27261592 A JP 27261592A JP H06124398 A JPH06124398 A JP H06124398A
Authority
JP
Japan
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vehicle
road
road shape
image
pitch angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP4272615A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Koreishi
純 是石
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP4272615A priority Critical patent/JPH06124398A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】車両が道路面に対して前後方向に傾いた場合で
も道路形状のパラメータを正確に推定することの出来る
道路形状認識装置を提供する。 【構成】ビデオカメラ1で車両の前方の車線端を含む走
行路を撮像し、その画像データを画像メモリ2に記憶
し、その画像データを画像処理プロセッサ3で処理して
車線端の情報を求める。一方、測距センサ6で車両の前
後の車高値を検出し、車速センサで車速を検出する。そ
してCPU4では、画像処理プロセッサ3によって処理
された画像情報から道路の形状を計算して、該道路形状
のパラメータをRAM5に記憶し、かつ測距センサ6か
ら得られる車高値から車両のピッチ角を算出し、ピッチ
角が所定の範囲外で車両が傾いていると判断した場合に
は、車速センサ7等に基づいて移動量を計算し、RAM
5に記憶しておいた過去の値の最新値と上記の移動量か
ら道路形状のパラメータを推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像処理によって車両
の走行路前方の道路形状、例えば車線端を認識する道路
形状認識装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の道路形状認識装置、例えば走行路
の車線端を認識する装置としては、特開平3−1946
69号公報に開示されているものがある。上記の車線端
認識装置においては、ビデオカメラ等の撮像手段で撮像
した画像情報のうちから車線端が撮像される所定の領域
を決定し、該所定の領域における明度分布をフィルタ手
段で強調し、この強調された明度分布に基づいて車線端
を検出するものである。上記の従来技術においては、白
黒ビデオカメラを用いても車線端を明確に認識すること
が出来るので、撮像手段として高価なカラービデオカメ
ラを用いる必要がなく、小型化および経済化を図ること
が出来ると共に、途切れた車線端も認識することが可能
になるという利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来の車
線端認識装置においては、道路面は平面であると仮定
し、撮像面に投影された車線端をあらかじめ同定された
道路面と撮像面との幾何学的な関係から計算することに
よって道路形状を推定している。しかし、道路にある突
起や凹みに車両が乗り上げると、撮像手段が前後方向に
傾くため、撮像した撮像面と実際の道路との対応に誤差
が生じる。例えば、図4に示すように、車両の基準面と
道路面とのなす角度をθとし、車両が前下がりになった
場合をθ>0、前上がりになった場合をθ<0とすれ
ば、図5(a)に示すような右曲がりの曲線路を走行中
に、平坦路(θ=0)であれば図5(b−1)のように
なるべき画像がθ>0であれば(b−2)のようにな
り、また、平坦路であれば図5(c−1)のようになる
べき画像がθ<0であれば(c−2)のようになってし
まう。上記のように、従来の装置においては、道路にあ
る突起や凹みに車両が乗り上げて撮像手段が傾いた場合
には、道路面と撮像面の幾何学的関係が同定された関係
と異なってしまうので、正確な道路形状を推定すること
ができない、という問題があった。
【0004】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、車両が道路面に対し
て前後方向に傾いた場合でも道路形状のパラメータを正
確に推定することの出来る道路形状認識装置を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。図1は、本発明のクレーム対応図であ
る。図1において、撮像手段21は、車両前方の道路画
像を撮像する。この撮像手段21は、例えば後記図2の
実施例におけるビデオカメラ1に相当する。また、情報
抽出手段22は、上記撮像手段21で撮像した画像から
車線端の情報を抽出する。この情報抽出手段22は、例
えば後記図2の実施例における画像メモリ2と画像処理
プロセッサ3の部分に相当する。また、ピッチ検出手段
23は、車両のピッチ角またはピッチ角の変化量(ピッ
チ角の微分値)あるいはそれらの相当量を検出する。こ
のピッチ検出手段は、例えば後記図2の実施例における
測距センサ6と、その結果からピッチ角等を演算するC
PU4に相当する。また、移動量検出手段24は、車両
の移動量を検出する。移動量の成分としては、X軸方向
の移動量Δx、Y軸方向の移動量Δyおよび車両のヨー
方向の移動量Δφが考えられる。この移動量検出手段2
4は、例えば後記図2の実施例における車速センサ7
と、その結果から移動量を演算するCPU4に相当す
る。なお、上記の移動量は、車速センサ7で求めた車両
速度と図示しないジャイロスコープや操舵角センサ等で
求めたヨーレイトから求めることもできるし、あるい
は、以前に求めた車線端の情報から演算手段25で演算
によってヨーレイトを求め、それと車両速度とによって
求めることも出来る。また、演算手段25は、通常時は
情報抽出手段22からの車線端の情報に基づいて道路形
状のパラメータを演算して記憶し、ピッチ検出手段23
の検出値が所定のしきい値の範囲外(例えば±10°以
上)の場合には、記憶しておいた道路形状のパラメータ
の過去の最新値と上記移動量とに基づいて現在の道路形
状のパラメータを推定する。上記の道路形状のパラメー
タとは、例えば、画像のxy画面上で車線端を示す直線
をx=ay+bとした場合に、aやbを意味する。この
パラメータを決定することによって車線端を示す直線を
推定することが出来る。また、上記の例は、1次式を用
いて直線近似した例であるが、2次式を用いて曲線近似
することもできる。なお、この演算手段25は、例えば
後記図2の実施例におけるCPU4に相当する。
【0006】
【作用】上記のように、本発明においては、ピッチ検出
手段23で検出した車体の傾斜角が大きく、撮像手段2
1の画像が実際の道路状況からずれていると判断した場
合には、記憶しておいた過去の正常なパラメータの最新
値と、その最新値を記憶した時点から現在までの車両の
移動量とに基づいて現在のパラメータを推定するように
構成している。したがって、道路上の凹凸に車輪が乗り
上げて車体が前後方向に傾いたような場合でも、車線端
等を示す道路形状のパラメータを正確に推定することが
出来る。
【0007】
【実施例】図2は、本発明の一実施例図である。図2に
おいて、1は車両の前方の車線端を含む走行路を撮像す
るビデオカメラ、2はビデオカメラ1で撮像された画像
信号を画像データとして記憶する画像メモリ、3は画像
メモリ2に取り込まれた画像データを処理するための画
像処理プロセッサ、6は車両の前後に取り付けられ、車
高を測定するための測距センサ、7は車両速度を検出す
る車速センサである。また、CPU4は、画像処理プロ
セッサ3によって処理された画像情報から道路の形状を
計算して、該道路形状のパラメータをRAM5に記憶
し、かつ測距センサ6から得られる車高値から車両のピ
ッチ角を算出し、ピッチ角が所定の範囲外の場合には、
車速センサ7等に基づいて移動量を計算し、RAM5に
記憶しておいた過去の値の最新値と上記の移動量とによ
って現在の道路形状のパラメータを推定する。
【0008】次に、図3は、図2の実施例における演算
処理を示すフローチャートである。以下、図3に基づい
て、全体の処理の概要および本発明の特徴的な部分であ
る道路形状の推定手順について説明する。図3におい
て、まず、ブロック100では、ビデオカメラ1によっ
て撮像され、画像メモリ2に記憶された画像データを入
力する。次に、ブロック110では、処理の高速化の理
由から画像内に所定のウインドウを設定する。次に、ブ
ロック120では、そのウインドウ内の画像に対してエ
ッジを検出する。なお、エッジとは、道路端や車線端に
相当すると予想される明暗度の変化する点、具体的には
「暗→明→暗」または「明→暗」のように変化する点で
ある。次に、ブロック130では、上記の検出されたエ
ッジから、ハフ(Hough)変換等の処理によって道路形
状のパラメータPを推定する。この道路形状のパラメー
タPとは、例えば、画像のxy画面上で車線端を示す直
線をx=ay+bとした場合に、aやbを意味する。こ
のパラメータを決定することによって車線端を示す直線
を推定することが出来る。なお、上記の例は、1次式を
用いて直線近似した例であるが、2次式を用いて曲線近
似することもできる。
【0009】次に、ブロック140では、測距センサ6
で計測された車高値から、車両のピッチ角θを計算し、
θが所定のしきい値以内(θmin≦θ≦θmax)か否かを
判断する。なお、ピッチ角θは、図4に示すように、車
両の基準面と道路面とのなす角度をθとし、車両が前下
がりになった場合をθ>0、前上がりになった場合をθ
<0とする。そして上記のしきい値θmaxは例えば+1
0°、θminは例えば−10°程度の値である。ピッチ
角の演算は、具体的には次にようにして行なう。すなわ
ち、図4に示すように、車両の前後に取り付けられた測
距センサ6によって測定した車両前部の車高値をhf、
車両後部の車高値をhrとし、両測距センサ間の距離を
Lenとすれば、車両のピッチ角θは下記(数1)式で示
される。
【0010】
【数1】
【0011】ブロック140でYESの場合、すなわち
ピッチ角θが所定の範囲内で車体が水平状態に近い場合
は、ピッチ角のずれによる道路形状のパラメータPの推
定誤差は少ないと判断して、ブロック150へ行き、ブ
ロック130で演算した道路形状のパラメータPをその
ままRAM5に記憶し、必要に応じて出力する。ブロッ
ク140でNO場合、すなわちピッチ角θがしきい値の
範囲外で、車体が前下がりまたは前上がりに傾いている
状態の場合には、道路形状のパラメータPの計算誤差が
許容値を越えると判断して、道路形状のパラメータをR
AM5に記憶された過去の道路形状のパラメータとその
間の車両の移動量から推定する。すなわち、ブロック1
40でNOの場合には、まず、ブロック160へ行き、
RAM5に記憶されたパラメータPの過去の最新値Pne
wを読み出す。
【0012】次に、ブロック170では、上記の最新値
Pnewを記憶した時点から現在までの車両の移動量ΔL
を求める。この移動量ΔLは、例えば下記のようにして
求める。すなわち、移動量ΔLの成分には、X軸方向の
移動量Δx、Y軸方向の移動量Δyおよび車両のヨー方
向の移動量Δφが含まれており、下記(数2)式で示さ
れる。 ΔL=(Δx、Δy、Δφ) …(数2) そして車両速度をv、車両のヨーレイトをω、最新値P
newが記憶された時点からの経過時間をτとすれば、Δ
x、Δy、Δφはそれぞれ下記(数3)式で示される。
【0013】
【数3】
【0014】なお、上記の車両速度は、例えば車速セン
サ7で求めた値を用い、また、上記ヨーレイトωは例え
ば図示しないジャイロスコープや操舵角センサ等で求め
た値を用いる。また、ヨーレイトωは、以前に求めた車
線端の情報から演算によって求めることも可能である。
次に、ブロック180では、上記の最新値Pnewと、上
記の移動量ΔL、すなわちPnewを記憶した時点から現
在までの車両の移動量とに基づいて、現在の道路形状の
パラメータPestを推定する。具体的には、前記のブロ
ック130で求めた1次式または2次式で表される道路
形状のパラメータPを上記Δx、Δy、Δφに応じて変
えてやればよい。
【0015】次に、図6および図7は、前記のピッチ角
の変動を示す図であり、図6は道路面と車両の断面図、
図7は移動距離とピッチ角との関係を示す特性図であ
る。
【0016】図6および図7において、Wは車両のホイ
ルベースであり、0は基準点(道路形状のパラメータP
の過去の最新値Pnewを記憶した時点の位置)、Lは基
準点0から路上の凸部までの距離である。図6(a)の
位置で、道路形状のパラメータPが算出されて記憶され
る。そして(c)の位置、すなわち移動距離がLの点で
前輪が路上の凸部に乗り上げ、図7に示すように、ピッ
チ角θがθminから逸脱する。次に、(d)の位置、す
なわち移動距離が(L+W)の点で、後輪が凸部に乗り
上げ、ピッチ角θがθmaxから逸脱する。
【0017】上記のように、本実施例においては、車体
の傾斜角が大きくてビデオカメラの画像が実際の道路状
況からずれていると判断した場合には、メモリに記憶し
ておいた過去の正常なパラメータの最新値Pnewと、そ
の最新値Pnewを記憶した時点から現在までの車両の移
動量とに基づいて現在のパラメータPestを推定するよ
うに構成しているので、道路上の凹凸に車輪が乗り上げ
て車体が前後方向に傾いたような場合でも、車線端等を
示す道路形状のパラメータを正確に推定することが出来
る。なお、車両のピッチ角θを検出する代わりに、ピッ
チ角θの変動(ピッチレート)を検出し、その値が許容
値を越えたときに上記と同様の処理を行なうように構成
してもよい。
【0018】次に、図8は、本発明の他の実施例図であ
る。
【0019】図8の実施例は、車両のピッチ角θまたは
ピッチ角の変動(ピッチレート)を検出するセンサとし
て、ジャイロセンサ12を用いたものである。その他、
上下方向の加速度Gを検出する加速度センサあるいはサ
スペンションのストローク量を検知するセンサを用いて
も同様の処理を行なうことが出来る。なお、上記のジャ
イロセンサ12を移動量算出に用いるヨーレイト検出装
置として兼用することもできる。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したごとく、本発明において
は、車両が道路面に対して前後方向に傾いた場合に、過
去の道路形状のパラメータと車両の移動量から現在の道
路形状のパラメータを推定するように構成したことによ
り、車両が道路面に対して前後方向に傾いた場合でも道
路形状のパラメータを正確に推定することが出来る、と
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクレーム対応図。
【図2】本発明の一実施例図。
【図3】本発明の一実施例における演算処理を示すフロ
ーチャート。
【図4】車両が道路上の突起物を通過することによって
生じる車両のピッチ角の変化を説明するための車両と路
面の断面図。
【図5】車両が曲線路を走行している際にピッチ角の変
化で撮像画面が変化することを説明するための撮像画面
を示す図。
【図6】ピッチ角の変動を示すための路面と車両の断面
図。
【図7】ピッチ角の変動を示すための移動量とピッチ角
との関係を示す特性図。
【図8】本発明の他の実施例図。
【符号の説明】
1…ビデオカメラ 12…ジャイロセン
サ 2…画像メモリ 21…撮像手段 3…画像処理プロセッサ 22…情報抽出手段 4…演算用CPU 23…ピッチ検出手
段 5…RAM 24…移動量検出手
段 6…測距センサ 25…演算手段 7…車速センサ θ…ピッチ角 hf…車両前部の車高 hr…車両後部の車
高 W…ホイルベース ΔL…移動量 Len…前部の測距センサと後部の測距センサとの間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06M 7/00 P 6947−2F G08G 1/00 J 2105−3H 1/09 P 2105−3H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両前方の道路画像を撮像する撮像手段
    と、 上記の撮像した画像から車線端の情報を抽出する情報抽
    出手段と、 車両のピッチ角またはピッチ角の変化量あるいはそれら
    の相当量を検出するピッチ検出手段と、 車両の移動量を検出する移動量検出手段と、 通常時は上記情報抽出手段からの車線端の情報に基づい
    て道路形状のパラメータを演算して記憶し、上記ピッチ
    検出手段の検出値が所定のしきい値の範囲外の場合に
    は、記憶しておいた道路形状のパラメータの過去の最新
    値と上記移動量とに基づいて現在の道路形状のパラメー
    タを推定する演算手段と、 を備えたことを特徴とする道路形状認識装置。
JP4272615A 1992-10-12 1992-10-12 道路形状認識装置 Pending JPH06124398A (ja)

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