JPH07117523A - 自動車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 「自動車の走行制御装置」を、自車が走行し
ている車線と同じ車線を走行している先行車の情報に基
づき実現する場合に、前記車線の検出を合理的に行なう
ことができるようにすることを目的とする。 【構成】 自車が走行している車線の前方の画像をステ
レオ視カメラで撮影し、この画像情報を処理して自車が
走行している車線で先行車両を追尾する自動車の走行制
御装置において、前記画像情報（ステップＳ₁ ）に基づ
き自車が走行している車線を示す白線を認識する場合、
前記先行車両との車間距離（ステップＳ₂ ）に応じて前
記先行車両の画像情報を処理エリアから除くよう拡大・
縮小し（ステップＳ₃ ）、この処理エリアの画像情報に
基づきレーン位置情報を取得（ステップＳ₆ ）するよう
にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の走行制御装置に
関し、特に自車の車速に応じた目標車間距離を保った状
態で先行車を追尾しつつ走行する際に適用して有用なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の運転操作を軽減するために、定
速走行装置が実用化され、また車間距離制御装置が開発
されている。

【０００３】「定速走行装置」は、「オートマチック・
スピード・コントロール」や「クルーズ・コントロー
ル」とも称ばれている。この装置を備えた自動車では、
セットスイッチを押すと、アクセルペダルから足を離し
ても、設定した車速を維持して走行を行う。設定車速は
コントロールスイッチの操作により変更することができ
る。運転者がブレーキを踏んだり、クラッチを踏んだ
り、ギヤシフトをするなどの操作をすると、この機能が
キャンセルされるようになっている。

【０００４】上述した定速走行装置を利用したときの安
全性を確保するため、次のような機能を付加したものも
ある。即ち先行車との距離をレーザレーダ等で検出して
おき、先行車に異常接近したときには、警報を発して運
転者に注意を促したり、ギヤシフト段を４速（オーバー
ドライブ）から３速へシフトダウンしてエンジンブレー
キを作動させるオーバドライブオフにより減速したりす
る。

【０００５】一方「車間距離制御装置」を備えた自動車
では、セットスイッチを押すと、そのときの自車の車速
から目標車間距離を演算し、また先行車との車間距離を
検出し、先行車との車間距離が目標車間距離となるよう
にエンジン出力やブレーキの制御をして、先行車を追尾
して走行する。この場合、先行車との車間距離の検出
は、カメラでとらえた画像を画像処理して求めたり、レ
ーザレーダ等により求める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の「定速
走行装置」では、車速の遅い先行車に追いついた場合に
は、運転者が減速操作をして定速走行制御を解除しなけ
ればならない。そのため、混雑した道路では操作が頻繁
になり、かえって面倒で危険度が高くなる。

【０００７】一方、従来の「車間距離制御装置」では、
先行車がいないときには制御ができない。

【０００８】本願発明者は、定速走行装置と車間距離制
御装置の機能を併せ持った「自動車の走行制御装置」を
開発している。この「自動車の走行制御装置」を備えた
自動車では、詳細は後述するが、先行車がいない場合は
設定車速で定速走行し、先行車が存在する場合には目標
車間距離を保持しつつ先行車を追尾していき、更に割り
込みがあったときや高速の自車が低速の先行車に追いつ
いたときに減速制御をする。この「自動車の走行制御装
置」を高速道路の本線を走行するときに利用すれば、運
転者はハンドル操作するだけで走行でき、いわゆるイー
ジードライブが実現でき、安全性の向上も期待できる。

【０００９】本発明は、上記「自動車の走行制御装置」
を、自車が走行している車線と同じ車線を走行している
先行車の情報に基づき実現する場合に、前記車線の検出
を合理的に行なうことができるようにすることを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、自車が走行している車線の前方の画像を撮影する
撮像手段と、撮像手段の出力信号である画像情報に基づ
き車両を認識する車両認識手段と、前記画像情報に基づ
き自車が走行している車線を示す白線を認識するレーン
認識手段と、車両認識手段とレーン認識手段との処理情
報に基づき自車が走行している車線に先行する車両があ
った場合、これを目標追尾車両と認識する目標追尾車両
認識部と、自車が走行している車線の先行車両との間の
車間距離を検出する車間距離検出手段とを有する自動車
の走行制御装置において、前記レーン認識部は、前記車
間距離検出手段が検出する車間距離情報に基づき、先行
車両の画像情報を除くよう、車間距離が小さい場合には
狭い処理エリアの画像情報を処理するとともに、車間距
離の増大に応じて処理エリアを広げて画像情報を処理す
るように構成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明によれば、自車が走行してい
る車線と同じ車線を走行している先行車との車間距離に
応じ、車間距離が短かい場合には狭いエリアの、また長
い場合には広いエリアの前記車線の情報を、前記先行車
の情報に邪魔されることのない、必要なエリアに関して
のみ処理する。

【００１２】

【実施例】

＜「自動車の走行制御装置」の全体説明＞まずはじめに
現在開発しつつある自動車の走行制御装置を説明する。
この自動車の走行制御装置は、高速道路及び自動車専用
道路（以下両者を代表して「高速道路」と記す）を走行
するときに使用する。

【００１３】図１は自動車の走行制御装置を備えた自動
車を示す。同図において、１はステレオ視カメラ、２は
レーザレーダ、３はスロットルアクチュエータ、４はブ
レーキアクチュエータ、５は操作スイッチ・情報表示
部、６はコントローラ、７は車速センサ、７ａはハンド
ル角センサ、７ｂはブレーキスイッチ、７ｃはブレーキ
ペダルスイッチ、７ｄはアクセルペダルスイッチであ
る。

【００１４】ステレオ視カメラ１は、正面図である図２
に示すように、自動車の前方の景色を撮影する２つのＣ
ＣＤカメラ１１，１２を横置き配置したものであり、ボ
ディー１３内に映像基板，絞り基板等の電子部品を搭載
している。このステレオ視カメラ１は、車室内でルーム
ミラーの近傍に取り付けられている。各カメラ１１，１
２の水平面内での視野角はそれぞれ２３度である。そし
てカメラ１１，１２で撮影した画像を示すビデオ信号が
コントローラ６に送られる。

【００１５】２つのカメラ１１，１２で撮像した画像
を、コントローラ６の画像処理部にて画像処理をするこ
とにより、次の認識をする。 先行する自動車（先行車）の認識。 高速道路の複数の車線（レーン）のうち、自車が走
行している車線を示す白線の認識。 先行車と自車との間の車間距離の認識。

【００１６】上述したの先行車の認識は、例えば次の
ようにして行う。即ち画像の中から縦方向の直線に囲ま
れるエリアを抽出し、抽出したエリアのうち左右対称
で、且つ、次々と取り込んでいく画像の中で位置があま
り動かないものを、先行車として認識する。

【００１７】上述したの自車の走行車線を示す白線の
認識は例えば次のようにして行う。即ち、図３（ａ）に
示すように、ステレオ視カメラ１から前方道路画面の取
り込みをし、次に図３（ｂ）に示すように、水平方向の
４本のラインＷ１〜Ｗ４に沿い画素の明度を調べ、明る
い点を白線候補として選定し、図３（ｃ）に示すよう
に、上方の候補点と下方の候補点を補間して結んだ線分
を白線として抽出する。

【００１８】上述したの先行車と自車との間の車間距
離の認識は次のようにして行う。即ち、ステレオ視カメ
ラ１の２つのカメラ１１，１２からは、図４（ａ）
（ｂ）に示すように２つの画像が得られる。右側の画像
のウインドウで囲まれた自動車画像と同じ画像は、左側
の画像の中に少し横方向にズレた位置にある。そこでウ
インドウで囲んだ右側の自動車画像を、左側の画像のサ
ーチ領域内で１画素づつシフトしながら、最も整合する
画の位置を求める。このとき図５に示すようにカメラ１
１，１２のレンズの焦点距離をｆ、左右カメラ１１，１
２の光軸間の距離をＬとし、ＣＣＤの画素ピッチをＰ、
図４（ａ）（ｂ）において左右の自動車画像が整合する
までに右画像をシフトした画素数をｎとすると、先行し
ている自動車までの距離（車間距離）Ｒは、三角測量の
原理により、次式で計算できる。 Ｒ＝（ｆ・Ｌ）／（ｎ・Ｐ）

【００１９】一方、レーザレーダ２は車両の前端右側位
置と前端左側位置に１本づつ配置されている。レーザレ
ーダ２から出射するレーザビームの広がり角は２度であ
る。そしてレーザレーダ２からレーザビームを出射して
から、対象物で反射してきたレーザビームが、再びレー
ザレーダ２に戻ってくるまでの時間を計測することによ
り、対象物までの距離を計測することができる。

【００２０】レーザレーダ２は遠距離（１００ｍ〜数百
ｍ）の対象物であっても短時間でその有無を検出できる
が、対象物が自動車であるかどうかの判定はできない。
これに対しカメラを用いた画像処理は、対象物が自動車
であるかどうかの判定は正確にできるが、判定するまで
の処理時間が長くかかってしまう。そこでレーザレーダ
２により対象物の有無を検出し、対象物が存在すること
を確認したら、その検出エリアに絞ってカメラ画像の画
像処理をして自動車の有無を検出するように役割分担を
してもよい。このようにすれば先行車を迅速且つ正確に
検出することができる。

【００２１】また高速道路を走行している自動車を上方
から見た図６に示すように、レーザレーダ２から出射す
るレーザビーム２ａは直線状に進むのに対し、カメラ１
の視野１ａは２３度であるので、自車の前方に他車が急
に割り込んできたときには、まずレーザビーム２ａが他
車に当って反射してくる（このとき割り込んできた他車
はカメラ１の視野１ａに入ってきていない）。そこで割
り込み車の検出は、割り込み車を先に検出でき且つ応答
の早いレーザレーダ２が担当している。なお図６におい
て８，８ａ，８ｂは白線である。連続した白線８は高速
道路の端にあり、点線の白線８ａ，８ｂは車線を仕切る
位置にある。

【００２２】コントローラ６の指令によりスロットルア
クチュエータ３が作動しスロットルの開度が大きくなっ
ていったら、エンジンの回転数が上昇して車速が大きく
なる。逆にスロットルの開度を小さくしていくとエンジ
ンブレーキが作動して減速していく。後述する追尾走行
制御や定速走行制御は、スロットル開度を調整して実行
する。またコントローラ６の指令によりブレーキアクチ
ュエータ４が作動してブレーキがかかると、急減速して
いく。この急減速は、自車の直前に他車が割り込んでき
たときや、後述するブレーキ制御をするとき、即ち高速
で走行していた自車が低速走行している先行車に近づい
てきて、車間距離が安全車間距離よりも短くなったとき
などに行なう。なお、本システムではコントローラ６の
指令により、急減速することはあっても急停車すること
はなく、急停車は運転者がブレーキペダルを踏むことに
よってのみ行なわれる。

【００２３】次に図７を基に、コントローラ６を中心と
して行う走行制御の概要を説明する。コントローラ６の
画像処理部６１は、ステレオ視カメラ１で撮影した画像
を画像処理し、車両認識部６１ａでは前方の景色の中か
ら自動車の画像を認識し、レーン認識部６１ｂでは自車
が走行している車線を示す白線を認識し、車間距離認識
部６１ｃでは先行車と自車との間の車間距離を認識す
る。目標追尾車両認識部６２は、自車が走行している車
線に先行する自動車があった場合に、この自動車を目標
追尾車両と認識する。

【００２４】目標追尾車両認識部６２により目標追尾車
両を認識したときには、設定指令部６３は追尾走行制御
をする。つまり設定指令部６３は車間距離認識部６１ｃ
またはレーザレーダ２を利用して目標追尾車両までの車
間距離Ｄを求めると共に、車速センサ７から得た自車の
車速Ｖ_a に設定時間（例えば２秒）を乗算して目標車間
距離Ｄ₀ を求める。そして実際の車間距離Ｄが目標車間
距離Ｄ₀ に等しくなるように、スロットルアクチュエー
タ３を作動させてエンジン回転数（∽スロットル開度）
をコントロールする。このようにすれば、車速に応じた
目標車間距離Ｄ ₀ をとった状態で、目標追尾車両を追尾
しつつ自車が走行していく。したがって、目標追尾車両
が高速走行（例えば１２０km／ｈ）しているときには、
目標車間距離Ｄ₀ が長くなり（例えば６６．７ｍ）、自
車は目標追尾車両を追尾しつつ高速走行（例えば１２０
km／ｈ）する。また目標追尾車両が低速走行（例えば６
０km／ｈ）しているときには、目標車間距離Ｄ₀ が短く
なり（例えば３３．３ｍ）、自車は目標追尾車両を追尾
しつつ低速走行（例えば６０km／ｈ）する。

【００２５】追尾走行制御をしているときに、目標追尾
車両が高速走行して自車よりも先に進みステレオ視カメ
ラ１やレーザレーダ２により目標追尾車両を捕捉するこ
とができなくなったり、目標追尾車両が他の車線に移っ
たりしたときには、設定指令部６３は、その時点の自車
の速度をあらかじめ設定した保持時間（例えば２秒）だ
け保持するように、スロットルアクチュエータ３による
スロットル開度（∽エンジン回転数）をコントロールす
る。つまり追尾走行制御から車速保持制御に移行する
（図８参照）。

【００２６】上述した保持時間が経過する前に、他の先
行車を目標追尾車両と認識したとき、つまり自車の走行
車線上に先行車を捕捉することができたときには、再び
前述した追尾走行制御をする。上述した保持時間が経過
したら、次に述べる定速走行制御に移る（図８参照）。

【００２７】定速走行制御に移ったら、設定指令部６３
は、先行車を捕捉できなくなった時点の速度またはあら
かじめ設定した設定速度Ｖ_s で自車が走行するように、
スロットルアクチュエータ３によるスロットル開度（∽
エンジン回転数）をコントロールする。定速走行制御中
に目標追尾車両を捕捉したら追尾走行制御に移る（図８
参照）。

【００２８】また追尾走行制御や車速保持制御や定速走
行制御をしているときに、レーザレーダ２により割り込
み車の存在が検出されたときは割り込み制御に移行し、
設定指令部６３は、一定時間スロットルを全閉とするよ
うスロットルアクチュエータ３をコントロールする。全
閉とする一定時が経過した後は、目標追尾車両を捕捉で
きるときは追尾走行制御に移行し、目標追尾車両を捕捉
できないときは定速走行制御に移行する（図８参照）。

【００２９】追尾走行制御、車速保持制御、定速走行制
御、割り込み制御をしている際に、自車と走行車との相
対速度と自車車速とにより決定する安全車間距離よりも
近い位置に先行車が存在することを検出したときには、
減速走行制御に移行する。つまり設定指令部６３は、ス
ロットルアクチュエータ３を作動させてスロットルを全
閉とすると共に、ブレーキアクチュエータ４を作動させ
てブレーキを作動させて減速する。この減速走行制御
は、低速走行している先行車に高速走行している自車が
追いついていったときや、先行車が急に減速したときな
どに行なわれる。そして減速制御は、先行車との車間距
離が安全車間距離に戻るまで行なわれる。減速走行制御
が終了したときに、目標追尾車両を捕捉できるときは追
尾走行制御に移行し、目標追尾車両を捕捉できないとき
は車速保持制御に移行する（図８参照）。

【００３０】追尾走行制御、車速保持制御、定速走行制
御、割り込み制御、減速走行制御をしているときに、運
転者がアクセルペダル、ブレーキペダル、ウインカを操
作したときにはマニュアル操作に移行する。このときに
は、設定指令部６３からスロットルアクチュエータ３及
びブレーキアクチュエータ４への制御指令を解除し、運
転者の操作を優先させる。マニュアル操作時にセットス
イッチ（後述）を投入すると、追尾走行制御や定速走行
制御に移行する。

【００３１】図３に基づき説明したレーン認識部６１ｂ
（図７参照）における自車の走行車線を示す白線の認識
処理の際、ステレオ視カメラ１からの画像情報を全て処
理したのでは、不必要な情報のため誤認識を行なう可能
性が高くなるばかりでなく、余分な処理時間が必要とな
る。すなわち、前記ステレオ視カメラ１からの画像情報
には、先行車の画像情報も含まれているので、先行車の
画像情報を含む全体の画像情報を処理したのでは、先行
車の画像情報が白線の誤認識の原因となる場合がある。

【００３２】一方、ステレオ視カメラ１の出力画像情報
において、自車と先行車との位置関係に着目すると、図
９に示すように、白線Ｗの画像情報は画面６４上で殆ん
ど変化することがないのに対し、先行車Ｃの画像情報
は、白線Ｗの画像情報に対し画面６４上で上下に変化す
る。すなわち、車間距離Ｄが短かい場合には画面６４の
下部に在り、車間距離Ｄの増大に伴ない上方に移動す
る。

【００３３】そこで、本実施例に係るレーン認識部６１
ｂでは、設定指令部６３で検出する車間距離Ｄの情報を
パラメータとして前記画面６４上の処理エリアＥを適切
に切り出し得るように構成した。すなわち、レーン認識
部６１ｂでは、図１０に示すフローチャートに基づく処
理を行なう。

【００３４】図１０に示すように、先ずステレオ視カメ
ラ１から画像を取り込む（ステップＳ₁ ）。次に、設定
指令部６３からの車間距離Ｄの情報に基づき処理エリア
Ｅを決定する（ステップＳ₂ ，Ｓ₃ ）。このときの処理
エリアＥは、図９に示すように、車間距離Ｄに応じて予
め設定してある。車間距離Ｄが、例えば３０ｍのときは
斜線で示す部分となる。

【００３５】その後、画像処理部（図示せず）に対し処
理エリアＥを指令し、レーン認識処理の間の時間待ちを
経てレーン位置情報を取得する（ステップＳ₄ ，Ｓ₅ ，
Ｓ₆）。

【００３６】

【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、自動車の走行制御に必要な走行
車線を示す白線の認識を先行車との車間距離に基づき、
先行車の画像情報に邪魔されることなく正確に行なうこ
とができる。また、この際、不必要な画像情報は処理し
ないので、その分処理時間も短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る自動車の走行制御装置を
備えた自動車を示す構成図。

【図２】上記実施例におけるステレオ視カメラを示す正
面図。

【図３】上記実施例における画像処理により白線を検出
する手法を示す説明図。

【図４】上記実施例における画像処理により車間距離を
検出する手法を示す説明図。

【図５】上記実施例におけるステレオ視カメラによる三
角測量の原理を示す説明図。

【図６】高速道路を走行している上記実施例を搭載した
自動車を示す平面図。

【図７】上記実施例に係るコントローラを示すブロック
図。

【図８】上記実施例に係る走行制御の遷移状態を示す状
態図。

【図９】上記実施例に係るレーン認識部の画像処理の態
様を概念的に示す説明図。

【図１０】上記レーン認識部における処理手順を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】

１ ステレオ視カメラ ６１ａ 車両認識部 ６１ｂ レーン認識部 ６１ｃ 車間距離認識部 ６２ 目標追尾車両認識部 ６３ 設定指令部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自車が走行している車線の前方の画像を
   撮影する撮像手段と、撮像手段の出力信号である画像情
   報に基づき車両を認識する車両認識手段と、前記画像情
   報に基づき自車が走行している車線を示す白線を認識す
   るレーン認識手段と、車両認識手段とレーン認識手段と
   の処理情報に基づき自車が走行している車線に先行する
   車両があった場合、これを目標追尾車両と認識する目標
   追尾車両認識部と、自車が走行している車線の先行車両
   との間の車間距離を検出する車間距離検出手段とを有す
   る自動車の走行制御装置において、 前記レーン認識部は、前記車間距離検出手段が検出する
   車間距離情報に基づき、先行車両の画像情報を除くよ
   う、車間距離が小さい場合には狭い処理エリアの画像情
   報を処理するとともに、車間距離の増大に応じて処理エ
   リアを広げて画像情報を処理するように構成したことを
   特徴とする自動車の走行制御装置。