JPH0830770A - 車両の走行路画像処理装置 - Google Patents
車両の走行路画像処理装置Info
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Abstract
て画像処理禁止領域を設定する。また前回入力画像を用
いて走行中の区分線の検知エリアを設定すると共に、新
たに登場する走行路区分線に備えた検知エリアを設定す
る。 【効果】 走行路認識を誤ることがない。また車線(走
行路)数が未知であっても車線数の変化や車線変更に柔
軟に対応することができる。
Description
装置に関し、より具体的には高速自動車道など複数の走
行路(車線)が存在する走行路環境において、走行路を
正確に認識して走行できるようにした車両の走行路画像
処理装置に関する。
Vカメラなどから入力した画像中で処理対象とする領域
を決定する手法については、米国特許第4,970,6
53号公報記載の技術を挙げることができる。その従来
技術では図55に示すように、以前の画像により決定さ
れた走行路区分線位置に基づき、見失われた走行路区分
線を含む走行路区分線を動的に決定すると共に、前回フ
レームで決定された走行路区分線に基づいてハフ空間で
の探査領域を決定することが提案されている。
載の技術も同様に、前回の処理結果から予測される走行
路区分線の位置を設定する手法を開示しており、更に特
開平1−161403号公報記載の技術は、車両の運動
情報を用いて前回処理結果の位置から今回入力画像にお
ける走行路区分線の位置を予測する手法を提案してい
る。
画像処理については今まで様々な技術が提案されている
が、現実の交通状況では前走車などの障害物がカメラ視
野内に入ってくることがあり、それと処理領域が重なっ
た場合、図56に示すように、走行路認識を誤ることが
ある。
決し、画像上の前走車などの障害物が走行路認識に影響
しないように処理領域を設定すると共に、他車を含む障
害物が存在する走行路(道路)環境において最適な車線
(走行路)を選択して安定して自動走行するようにした
車両の走行路画像処理装置を提供することにある。
技術は走行路(道路)を検出する技術を提案している。
その提案技術において、破線として認識することができ
れば、その外側の走行路の存在を検知することが可能で
あるが、あらゆる走行状況において常に破線を破線とし
て完全に認識できるとは限らず、その点で図57に示す
ように車線数が変化するとき不安が残るものであった。
数が未知であってもその変化に柔軟に対応することがで
きる走行路認識を可能とする車両の走行路画像処理装置
を提供することにある。
めに、この発明は請求項1項において、外界を認識しつ
つ走行する車両において、車両に取り付けられ、該車両
の走行路を含む、所定の撮像範囲内のシーンを撮像し、
画像データを出力する撮像手段と、少なくとも前記撮像
範囲内に位置する障害物の位置情報を出力する検知手段
と、前記撮像手段により撮像された画像データ上に、画
像処理領域を設定する画像処理領域設定手段と、前記障
害物の位置情報に基づき、前記撮像手段により撮像され
た画像データ上に画像処理禁止領域を設定する画像処理
禁止領域設定手段と、前記画像処理領域内にあり、かつ
前記画像処理禁止領域外にある前記画像データを処理
し、前記走行路の示す情報を出力する画像処理手段とか
らなる如く構成した。
請求項2項において、前記画像処理領域が左右に設定さ
れると共に、中心部付近においてオーバーラップする如
く構成した。
発明は請求項3項において、外界を認識しつつ走行する
車両において、車両に取り付けられ、該車両の走行路区
分線を含む所定の撮像範囲内のシーンを撮像し、画像デ
ータを出力する撮像手段と、前記画像から所望の特徴点
を抽出して出力する特徴点抽出手段と、前記特徴点につ
いてハフ変換を行い、ハフ写像空間上に点群を発生させ
るハフ変換手段と、前記ハフ写像空間上の点群のヒスト
グラムを作成する手段と、前記ヒストグラム上で複数の
探査領域を設定する探査領域設定手段と、前記探査領域
内のヒストグラムに基づき、前記画像中の直線成分を検
出する手段と、前記検出された直線成分に基づき、走行
路区分線の前記画像上における位置を決定する走行路区
分線決定手段と、を備えると共に、前記探査領域設定手
段は、前記走行路区分線決定手段により過去の所定期間
内に決定された走行路区分線の前記画像上における位置
に基づいて少なくとも1つの第1の探査領域を設定する
と共に、新たに出現する可能性のある走行路区分線の前
記画像上における位置に基づいて少なくとも1つの第2
の探査領域を設定するものである如く構成した。
発明は請求項4項において、前記第2の探査領域が画像
上での地平線付近に相当する領域に設定される如く構成
した。
車両の走行路を含む、所定の撮像範囲内のシーンを撮像
し、画像データを出力する撮像手段と、少なくとも前記
撮像範囲内に位置する障害物の位置情報を出力する検知
手段と、前記撮像手段により撮像された画像データ上
に、画像処理領域を設定する画像処理領域設定手段と、
前記障害物の位置情報に基づき、前記撮像手段により撮
像された画像データ上に画像処理禁止領域を設定する画
像処理禁止領域設定手段と、前記画像処理領域内にあ
り、かつ前記画像処理禁止領域外にある前記画像データ
を処理し、前記走行路の示す情報を出力する画像処理手
段とからなる如く構成したので、前走車などの障害物が
撮像手段の視野内に入っても、それと処理領域とが重な
ることがなく、よって走行路認識を誤ることがない。
左右に設定されると共に、中心部付近においてオーバー
ラップする如く構成したので、より具体的には画像処理
開始時に、走行路の区分線をまたいで走行するようなと
きに画像処理が始まっても、左右どちらか、或いは両方
の処理範囲にて当該の区分線を検知することができる。
は、前記走行路区分線決定手段により過去の所定期間内
に決定された走行路区分線の前記画像上における位置に
基づいて少なくとも1つの第1の探査領域を設定すると
共に、新たに出現する可能性のある走行路区分線の前記
画像上における位置に基づいて少なくとも1つの第2の
探査領域を設定するものである如く構成したので、複数
の車線(走行路)を有する環境を走行するときも、予め
車線数を認識しておく必要がなく、車線数の変化に柔軟
に対応することができる。
が画像上での地平線付近に相当する領域に設定される如
く構成した、即ち、新たな車線が出現する可能性が高い
地平線付近に設定される如く構成したので、新たな車線
(走行路)が登場するときも一層的確に検知することが
できる。
説明する。
を備えた車両を全体的に示す説明透視図である。図にお
いて、車両はCCDカメラ(モノクロTVカメラ)10
を1基備える。CCDカメラ10は運転席上方のルーム
ミラー取り付け位置に固定され、車両進行方向を単眼視
する。符号12はミリ波レーダからなるレーダユニット
を示し、車両前方に取り付けられた2基の前方レーダか
らなり、反射波を通じて他車などの立体障害物の存在を
検出する。車両室内の中央部付近にはヨーレートセンサ
14が設けられ、車両の鉛直軸(z軸)回りの角加速度
を検出する。更に、車両のドライブシャフト(図示せ
ず)の付近にはリードスイッチからなる車速センサ16
が設けられ、車両の進行速度を検出すると共に、舵角セ
ンサ18が車両のステアリングシャフト20の付近に設
けられてステアリング舵角を検出する。
角制御モータ22が取り付けられると共に、スロットル
弁(図示せず)にはパルスモータからなるスロットルア
クチュエータ24が取り付けられ、更にブレーキ(図示
せず)にはブレーキ圧力アクチュエータ26(図1で図
示省略)が取り付けられる。この構成において、車両は
算出された舵角制御量に応じて舵角制御されると共に、
スロットル弁が開閉されて車速が調節され、また必要に
応じてブレーキが作動させられて走行する。
ク図である。CCDカメラ10の出力は画像処理ハード
ウェア30に送られてエッジ検出とハフ(Hough)
変換により直線成分の抽出が行われ、その結果はバス3
2を介して通信用メモリ34にストアされる。画像処理
CPU36は、直線成分から走行路区分線候補を抽出し
て通信用メモリ34にストアする。画像評価CPU38
は、所定時刻ごとにストア値を読み出して走行路区分線
を決定する。レーダユニット12の出力はレーダ処理回
路40およびバス32を介して通信用メモリ34にスト
アされる。レーダ評価CPU42は所定時刻ごとにスト
ア値を読み出して障害物の位置を座標上で検出する。
CPU44に送られて自車両の移動軌跡が推定される。
行動計画意思決定CPU50は前記ストア値から目標経
路を作成する。その目標経路と推定された自車の移動軌
跡は軌跡追従制御CPU46に送られ、そこで軌跡(目
標経路)追従制御量が決定される。更に、軌跡追従制御
CPU46は、舵角制御量を算出して舵角制御CPU5
2に出力する。舵角制御CPU52は、PWMコントロ
ーラ54およびドライバ56を介して前記舵角制御モー
タ22を駆動する。尚、モータ駆動量はエンコーダ58
を通じて検出され、フィードバック制御が行われる。
度・追従制御部で後述のように車体の目標加速度を求
め、車速制御CPU60に送出する。車速制御CPU6
0はアクセルパルスモータコントローラ62、ドライバ
64を介してスロットルアクチュエータ24を駆動する
と共に、ブレーキソレノイドコントローラ66およびド
ライバ68を介してブレーキ圧力アクチュエータ26を
駆動する。その駆動量は圧力センサ70を介して検出さ
れ、第2のフィードバック制御が行われる。
形整形回路などセンサの処理回路は省いた。図3は図2
ブロック図を機能的に示すものである。図4は図2の画
像処理ハードウェア、即ち、この発明に係る走行路画像
処理装置の詳細構成を示すブロック図である。図2の画
像処理ハードウェア30は具体的には、画像処理デジタ
イズハードウェア30a、リアルタイムエッジ検出ハー
ドウェア30b、ハフ変換ハードウェア30cおよび画
像データバスコントローラ30dを備える。
この走行路画像処理装置の動作を説明する。
タを読み取る。
起動時を時刻0として、そのときの車両の位置を原点と
した絶対座標上での移動を推定して行う。時刻Tでの車
両位置(x,y)と座標軸に対する変位角θは、車両セ
ンサが検出した車速とヨーレートを用いて軌跡推定部
(図2の軌跡推定CPU44)で計算される。画像処理
CPU36は、画像入力に先立ち、このデータを受け取
って画像入力時の車両位置、変位角情報とする。
から、カメラピッチ角補正値を求める。
勢が変化し、それによりCCDカメラ10の位置、俯角
も変動することから、それを補正するためである。具体
的には車両の四隅に車高センサ(図1および図2で省
略)を設けて車体と路面との位置関係を求め、その情報
によりカメラ俯角分を補正することで画像上の座標と実
平面座標との写像計算における誤差を修正した。
評価CPU38にて推定される走行路区分線位置を読み
取り、自車両側の区分線をヒストリー情報とする。この
情報が、今回入力した画像の処理領域設定とハフ変換に
よる検出直線の制限のための重要な要素となる。
明すると、先ずS100で画像データ評価からの前回ま
での推定走行路区分線データを読む。即ち、図8に示す
ような画像データ評価の実平面上での推定走行路区分線
を読む。
るか否か判断する。当然ながら最初のシステム起動時に
は否定されてS104に進み、「ヒストリー情報なし」
というフラグを格納する。他方、S102で肯定される
ときはS106に進み、評価後の全推定走行路区分線点
列データの中から自車の両側の走行路区分線データを求
める。画像データ評価で評価された推定走行路区分線デ
ータは、図9に示すようなルールで左側からの順番ID
(識別番号)と、自車位置IDが決められている。
データから近似直線とする始点、終点を各々求める。こ
れは図10に示すように、各推定走行路区分線点列デー
タの、2番目を始点、3番目を終点とすることで行う。
図11に自車の両側の推定走行路区分線と選んだ始点、
終点を示す。
の画像入力時の軌跡推定データと、今回画像入力時の軌
跡推定データを用いて各々の始点、終点を今回画像入力
時の位置に補正する。これは図12に示すように、画像
データ評価が評価に使った最新の画像処理結果の画像入
力時刻T1 での自車を原点とした相対座標(Xrl,Y
rl)上の4点、Left-Start, Left-End, Right-Start,
Right-Endを、今回画像処理する画像入力時刻T2での
相対座標(Xr2,Yr2)上の点に変換することで行
う。
終点位置からそれぞれの直線の傾き、切片を求める。図
13はその作業を示す説明図である。続いてS114に
進み、実平面上の各直線の傾き、切片からそれぞれ画像
上での(ρ,θ)を求め、それらをヒストリー情報とす
る。図14フロー・チャートのS200からS204に
その作業を示す。
原点とした実平面座標上での左右の直線 Left (傾きA-L,切片B-L ) Right(傾きA-R,切片B-R ) を画像上での座標に変換し、ハフ変換座標での(ρ,
θ) Left’ (ρ- L,θ- L) Right’(ρ- R,θ- R) を求め、それらを「ヒストリー情報」として格納する作
業である。尚、本実施例では図15に示す如く、画像上
でのハフ変換座標は、画像横方向中心と画像下端の交点
を原点とし、ある直線Lに対して原点から垂線を引き、
その長さをρとし、画像下端の線とその垂線との左回り
になす角度をθとする。
を行うに際しては、図16に示すようなカメラパラメー
タを用いた。実施例では、カメラ高さH=1150〔m
m〕、カメラ俯角Th=0.043〔rad〕、レンズ
焦点距離F=12〔mm〕に設定した。また映像素子は
1/2インチCCD(512×512ドット)を用い、
Xα=0.0115〔mm/ドット〕,Yα=0.00
95〔mm/ドット〕に設定した。ここで、Xαおよび
Yαは、画像メモリでの1ドットが撮像面上で何mmの
長さになるかを示すパラメータである。図7フロー・チ
ャートにおいて続いてS116に進み、「ヒストリー情
報あり」とフラグに格納する。
16に進んで障害物までの距離を読み取る。ここで、障
害物は主として前走車を意味するが、それに限らず固定
物であっても良い。
ロー・チャートであり、先ずS300でレーダデータ評
価(図2のレーダ評価CPU42)から最新の前方障害
物データを読む。続いてS302に進んで「障害物デー
タなし」とフラグを初期設定し、S304に進んで障害
物データがあり、かつ障害物数が0より大きいか否か判
断する。
み、障害物検知時刻の軌跡推定データと、今回画像入力
時の軌跡推定データを用いて今回画像入力時の位置に各
障害物位置を補正する。図18はその作業を示す説明図
であり、図示の如く、レーダデータ評価が評価に使った
最新の障害物検知時刻T1での自車を原点とした相対座
標(Xrl,Yrl)上の各障害物位置を、今回画像処
理する画像入力時刻T2での相対座標(Xr2,Yr
2)上の位置に変換する。
害物を求め、視野内に障害物があった場合は「障害物デ
ータあり」とフラグ格納する。図19および図20を参
照してカメラ視野内の障害物を求める作業を説明する
と、図19に示す画像の左右端の判断ゾーン最近、最遠
における4点、P1,P2,P3,P4を、図20に示
すように画像上から実平面上に変換する式を用いて変換
し、左右各2点を通る視野境界の直線L,Rの式、y=
AL・x+BL,y=AR・x+BR、を求めて行う。
前方5mから80mに設定した(xN=5〔m〕,xF
=80〔m〕)。上記の直線L,Rの式に障害物位置
(x,y)のxを代入し、得られるyL,yRの間にy
があり、かつ判断ゾーン内の距離にあれば、視野内と判
断する。
障害物位置を、実平面上から画像上の座標位置に変換す
る。図21はそれを示す説明図である。また変換の際に
は前述したカメラパラメータを用いる。尚、S304で
否定されたときは、直ちにプログラムのメインフロー
(図5)に戻る。
進み、ヒストリー情報と障害物位置によって今回処理領
域を設定する。
ロー・チャートである。先ずS400でヒストリー情報
があるか否か判断する。否定されるときはS402に進
み、あらかじめ定められた左右の処理領域を設定する。
図23フロー・チャートのS500およびS502にそ
の作業を示す。
部分でオーバーラップさせた左右の処理領域を設定す
る。中心部にオーバーラップさせるのは、区分線上を自
車がまたいだような状況でも検知できるようにするため
である。続いて、S502で設定値を処理領域(Defalu
t-L,R)として格納する。ここで処理領域は図25に示す
ように、左右それぞれ、左上角を始点(sx,sy)と
し、そこから横、縦の長さを(lx,ly)で表す。
す。実施例では、認識距離最近を5m、認識距離最遠を
80mとした。画像上でのこれらの距離の位置は、前述
した実平面上から画像上への位置変換式によって求め
る。尚、実施例では画像中心線から左右に16ドットず
つのオーバーラップ幅を設けた。これは高速道路走行時
の通常の車線(走行路)変更の際、区分線に対する車両
の傾きに対応するためである。また画像の左右の端には
エッジ検出処理などのフィルタリングの影響を避けるた
め、8ドット幅のマージンを設けた。
か判断し、あると判断されたときはS406に進み、上
記で設定された左右の処理領域に対して障害物位置に基
づく処理禁止領域を設ける。ここで障害物は図5のS1
6で読み取った前走車などである。図27はその場合の
処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。ま
た図28はその作業の説明図である。
ゾーンごとに分け(S600)、各ゾーンごとに最近の
障害物を選び出し(S602)、各ゾーンごとに所定幅
Wの処理禁止領域を設定する(S604,S606,S
608)。ヒストリー情報がないことから、処理禁止領
域は障害物情報を中心に設定される。
れたときはS408に進み、障害物データがあるか否か
判断し、否定されたときはS410に進んであらかじめ
定められた検知距離とヒストリー情報を用いて左右の処
理領域を設定する。図29はその場合の処理を示すサブ
ルーチン・フロー・チャートであり、図30はその作業
を示す説明図である。
片とで表される左右の直線を用い、先ず左側について傾
きの方向に応じて検知距離との交点を求めて処理領域を
設定し(S700,S702,S704,S706)、
続いて右側についても同様の処理を行う(S708,S
710,S712,S714)。この場合は障害物がな
いことから、S402で設定したものとほぼ同様にな
る。
たときはS412に進み、自車の走行レーン(走行路)
内の最も近い障害物を探す。図31はその作業を示すサ
ブルーチン・フロー・チャートである。
し(S800)、その値を1つインクリメントし(S8
02)、視野内障害物のy軸上の値ynが値Ymax
(後述の自車の走行レーン内の最も近い障害物のy軸上
の値)未満であることを確認し(S804)、ヒストリ
ー情報の直線式に代入してx軸上の値Lx,Rxを求め
(S806)、前記障害物のx軸上の値xnがその間に
あるか否か判断し(S808)、肯定されれば自車走行
レーン内障害物ありとのフラグを立てる(S810)。
否定されるときは値xnとLxとを比較し(S81
2)、それに応じて障害物が自車走行レーン外の左右い
ずれにあるか検知して自車走行レーン外障害物ありとの
フラグを立てる(S814,S816,S818)。
たことを確認し、自車走行レーン内障害物ありと判断さ
れるとき、自車の走行レーン内の最も近い障害物のx,
y軸上の位置情報を格納すると共に、ヒストリー直線と
の交点Lxm,Rxmも格納する(S820,S82
2,S824)。尚、自車に最も近い障害物を探すのは
言うまでもなく、遠いものは検知の妨げとならないから
である。
いてS414に進み、自車の走行レーン内に障害物があ
るか否か前記フラグから判断し、肯定されるときはS4
16に進み、自車の走行レーン内の最も近い障害物まで
の距離とヒストリー情報を用いて左右の処理領域を設定
する。図32はその場合を処理を示すサブルーチン・フ
ロー・チャートであり、図33はその作業を説明する説
明図である。
において左右の処理領域は、図33に示すように、障害
物の付近の所定の領域、即ち、障害物が走行路区分線の
検出を阻害する領域を決定し、それを回避するように設
定される。このように、左右の領域の間には、障害物を
基準として処理禁止範囲が設定される。尚、S414で
自車走行レーン内に障害物がないと判断されたときはS
418に進み、S410と同様にあらかじめ定められた
検知距離とヒストリー情報とを用いて左右の処理領域を
設定する。
の障害物があるか否か判断し、肯定されるときはS42
2に進み、上記で設定された左右の処理領域に対して、
自車走行レーン外の障害物位置に基づく処理禁止領域を
設ける。図34はその作業の詳細を示すサブルーチン・
フロー・チャートである。図35はその説明図である。
即ち、レーン外の障害物が左右いずれにあるか分別し
(S1000)、最近の障害物を選び出し(S100
2)、所定幅Wの処理禁止領域を設定する(S100
4,S1006)。
進み、ヒストリー情報を用いてハフ変換での制限を指定
する。ここで意図することは、影や路面上のマークなど
非定常的に出現するものの影響を防止するため、画像デ
ータ評価でのヒストリー情報を用いて少なくとも自車走
行レーンの推定区分線を優先した線分検出を行う。また
車線変更などにより新たな走行路区分線が見えてきた場
合に、それも検出することである。
図36を参照して説明すると、図示のように路上に影や
マークが存在する道路画像をハフ変換で処理すると、そ
れらの影響により区分線が抽出され難くなる。同図下部
はこの画像を処理したハフ変換の(ρ,θ)写像平面で
あるが、自車走行レーン右の破線に対応したピークが判
別し難い。このピークの他にも、路上マークの影響で同
程度の大きさのピークが多数生じているためである。
処理結果から今回区分線位置を推定し、それに対応した
ピーク付近についてのみハフ変換結果を得るようにすれ
ば良い。しかし、前回と同一の区分線だけを追跡してい
ては新たな区分線が発見できないため、車線変更や分岐
への対応が困難となる。本ステップではその不都合を解
消するようにした。
ロー・チャートである。先ず、S1100でヒストリー
情報があるか否か判断し、肯定されるときはS110
2,S1104に進み、左右処理領域用ソーティングエ
リアとして、あらかじめ定められた固定エリアとヒスト
リー情報の左右の側の直線のデータを中心とした所定の
大きさの可変エリアを指定する。図38はその説明図で
ある。
報の(ρ,θ)を中心に、ρ:32〔ドット〕、θ:1
0〔deg〕の幅で設定した。また固定エリアは(ρ:
100〜480〔ドット〕,θ:98〜116〔de
g〕)と(ρ:100〜480〔ドット〕,θ:65〜
82〔deg〕)の範囲で設定する。またS1100で
ヒストリー情報がないと判断されたときはS1106,
S1108に進んで左右処理領域用にあらかじめ定めら
れた範囲の2つのエリアを指定する。具体的には固定エ
リアは上記と同じに設定すると共に、可変エリアに相当
するものとして(ρ:10〜380〔ドット〕、θ:1
10〜179〔deg〕)と(ρ:10〜380「ドッ
ト〕、θ:1〜70〔deg〕)を設定する。
のハフ変換の(ρ,θ)平面でのソーティングエリア
を、ヒストリー情報の(ρ,θ)を中心に所定の幅で設
定する。図示の如く、新たに見えてくる区分線は地平線
上に現れると考えられる、即ち、θが90〔deg〕付
近では新たな道路端が発見される可能性があるので、ソ
ーティングエリアを固定幅で常設しておく。尚、ハフ変
換処理の後に可変と固定エリア内のピークから大きい順
に50番目までの直線を取り出すが、これについては後
述する。
た場合のハフ変換結果を示す。破線のピーク(矢印)の
判別が容易になっているのが見てとれよう。このように
画像データ評価からのヒストリー情報を用いて推定走行
路区分線をハフ変換結果から優先して抽出すると共に、
新たな走行路区分線が検出される可能性がある地平線付
近についても同様の優先的抽出を行うようにしたので、
自車走行レーンの検出安定と車線変更や車線増加に対応
できる柔軟性とを両立させることができた。
22に進み、画像入力とエッジ検出を行う。具体的には
CCDカメラ(モノクロTVカメラ)10から出力され
るNTSC映像信号をA/D変換にて512×512濃
度8ビットのデジタル画像に変換する。デジタル画像は
必要なライン数(実施例では3ライン)の遅延時間を与
えられ、エッジ検出処理に入力される。エッジ検出処理
は、この実施例ではソーベル(sobel)オペレータ
を用いている。エッジ検出処理結果は、エッジ強度を8
ビット(256濃度)で表した512×512のエッジ
画像として出力される。特に濃度補正やノイズ削除の前
処理は行っていないが、これはハフ変換による直線抽出
能力が極めてノイズに強いことと、更にその結果を選択
する際に制限を設けていることで、影や区分線以外の路
面マークの影響を十分防止できるためである。
点をハフ変換する。即ち、エッジ検出処理後のデジタル
画像データは、左右処理領域ごとに各々のしきい値SL
D以上の強度のエッジ点がハフ変換処理される(”大津
のしきい値決定法”による。例えば「画像解析ハンドブ
ック」503頁(東京大学出版会))。処理禁止領域内
のエッジ点は処理されない。
結果からクラスタリングにより各々代表直線を選出す
る。これは、図41のような道路画像からハフ変換によ
って得られた検出直線群を統計的に分類することによ
り、主要な線成分である道路区分線を選別するためであ
る。
線検出処理であるハフ変換を行うと、図41下部に示す
ように鮮明で長い区分線は大きなピークとなり、そこか
ら多くの直線が派生して検出される。従って、単に大き
いピークから順に拾っていっても望む道路区分線は得ら
れない。そこで先ず、多数の検出直線群を何等かの特徴
で分類し、代表的な直線のみに絞ることが必要となる。
しかし、ハフ変換による検出直線の分類(クラスタリン
グ)手法は、従来の最大距離アルゴリズム、クラスタ半
径指定法およびK平均法の中、これといって有効なもの
はなかった。
ラスタ分割の結果が最も自然なのはK平均法であった。
またクラスタ数の増減もK平均法ではKの値を変えるだ
けで可能であるが、他の手法では処理を終えるまで幾つ
のクラスタに分類されるのか判然としない。以上から、
道路区分線値抽出のためのクラスタリング手法として
は、K平均法をベースとしてそのクラスタ数Kをクラス
タ内の標準偏差に基づいてコントロールし、更に近接し
たクラスタ統合の機能を付加するようにした。
S1226は、ハフ変換により検出された直線群のクラ
スタリング作業を示す。図43はその手法を概略的に示
す説明図である。詳細な説明は省略するが、K平均法に
よるクラスタリング結果を各クラスタリング内の標準偏
差によって評価し、K(クラスタ数)を増減して繰り返
し処理を行う構造をとっている。
変更などにも柔軟に対応できる。分割の尺度になる標準
偏差と近接クラスタの再統合のための距離しきい値は、
実際の走行路区分線1本分の値を経験的に求めて用いて
いる。このため、目的に良く合致した分類が可能となっ
た。
28に進み、道路(走行路)幅を用いた自車走行レーン
の検出ミスをチェックする。
い区分線の検出ミスを道路幅を基にチェックするためで
ある。即ち、図44に示すように、破線は実線に比べて
ハフ変換後のピークの大きさが小さいため(実線の50
%未満)、ノイズとの区別がつきにくく、検出ミスとな
ることが多い。そこで、図45に示すように、クラスタ
リングで選ばれた直線の中で自車に最も近い直線を求
め、所定の道路(走行路)幅離れて対向した推定直線を
算出し、それに近い直線をハフ変換結果から小さなピー
クまで探すようにした。
されていた場合、その区分線はハフ変換の写像平面であ
る程度大きなピークを持っていたことになる。そのと
き、その検出直線は信頼できるものと考え、2本の直線
L1,L3から実平面での道路幅を求め、以降はその新
たな道路幅を用いるようにした。道路幅が変化したり、
初期設定値と若干の違いがあった場合でも対応すること
ができる。
み、代表線分とエッジ画像とのマッチングをチェックす
る。
として利用すると、ランプウェイへの分岐路などで実際
の区分線に合致していない線分が含まれてしまう。従来
技術、例えば、メリーランド大学のDARPA ALV
用道路端検出画像処理手法OPTICAL ENGINEERING March
1986, Vol. 25, No. 3, pp. 409-414 では、これを避け
るために、小さな処理領域による逐次的な処理を必要と
していた。
時間のかなりの割合を占めるハフ変換を逐次に何度も行
わなければならず、処理時間短縮の障害となっていた。
更に図46に示すように、小さな領域での探索は、破線
対応と曲がり角対応の両立に問題があり、影や路上のマ
ークなどの影響も受け易く、大局的な情報なしには困難
である。
ように折れ線近似で道路端認識が可能であるが、実際に
は高速道路のカーブは400R以上の緩いカーブが多
く、同図に示すような直線路と同様の画像となる。その
ため、従来は直線路と認識され、特にカーブ進入時やカ
ーブ出口での急激な変化を生じ、操舵制御の遅れと不安
定の原因となっていた。こうした点を解消するには、道
路端エッジを逐次探索してカーブをトレースするような
処理が必要となる。しかし、小さな領域を用いた逐次探
索型の処理では破線や影などへの対応が困難であること
は前述した。
ないし特開平4−36878号公報記載の技術では、前
回処理結果から予測される位置に狭い処理領域を設定
し、その中からエッジ点列を抽出することで影などのノ
イズの影響を防止し、エッジ点探索や遠方と近傍に分割
した処理領域によりカーブに対応している。この手法で
は、あらかじめ設定された車線数にしか対応することが
できず、車線変更により新たに見えてきた区分線や分岐
路を検出することができない。
な手法を採用した。図49および図50フロー・チャー
トのS1300からS1334に、この手法に基づく候
補線分とエッジ画像との照合作業を示す。図51および
図52は図49の作業を説明する説明図である。このよ
うにして図53に示すように、前回処理結果を利用した
発見手法によって道路端を検出するようにした。尚、各
道路区分線候補点列は、図54に示すように、画像上の
座標から実平面上の座標に変換される。
減して、精度の良い区分線エッジ検出処理が可能となっ
た。即ち、ハフ変換は大きな領域で一度に処理するため
大局的な直線成分が得られ、あらかじめ車線数を限定す
る必要がなく、上記手法によって破線や曲がり角でのと
ぎれも意識せずに、しかもカーブについても忠実に再現
することができる。
点分布中心を検出位置とすることと、スキャン中心をオ
フセットする簡単なルールのみで成立しており、複雑な
条件分岐を持たない。ハフ変換後、クラスタリングによ
って選出された代表直線から互いの交点を求め、そこで
切り離したものを分割線分とすることから、以降の処理
は分割線分毎に独立して行うことができ、並列実行によ
る高速化が可能である。逐次的にエッジ点を探索追跡す
る手法に比べて影などの水平線の影響を受け難く、破線
や途切れにも複雑な探索ルールを用いずに対応可能であ
る。
2に進み、各候補線分間の幾何学的特徴を求める。これ
は、S30で検出された各道路区分線候補の線分につい
て、各々の間の幾何学的特徴を求めて出力データに添付
する作業である。特徴としては実平面上にて、ある線分
に着目したとき、他の線分となす接続角度などを挙げる
ことができる。
これは、検出した走行路区分線について、破線と連続線
とを識別し、道路構造の認識性能を向上させようとする
ものであるが、その詳細は本出願人が先に提案した特開
平3−158976号公報に記載されているので、説明
は省略する。
ータを画像データ評価部(図2の画像評価CPU38)
に出力して処理フローの先頭に戻る(S10へ)。
と障害物位置によって画像処理領域を設定し、前走車な
どの障害物が走行路認識に影響しないようにしたので、
追従走行中などに走行路認識を誤ることがない。またヒ
ストリー情報を用いてハフ変換での制限を指定するよう
にしたので、車線数が未知の環境を走行するときも、車
線数の変化に柔軟に対応することができる。
したが、両眼視による距離測定を用いて前方レーダなど
を省略しても良い。またレーダユニット12を車両前方
のみ設けたが、後方にも設けて車両後方の車線を認識し
ても良い。また、上記において、走行路を「道路」、
「車線」、「走行レーン」などとも呼んだが、同一のも
のを指称することは言うまでもない。
害物が撮像手段の視野内に入っても、それと処理領域と
が重なることがなく、よって走行路認識を誤ることがな
い。
またいで走行するようなときも、左右どちらか或いは両
方の処理範囲にて当該の区分線を検知することができ
る。
する環境を走行するときも、予め車線(走行路)数を認
識しておく必要がなく、車線数の変化に柔軟に対応する
ことができる。
路)が登場するときも一層的確に検知することができ
る。
両を全体的に示す説明透視図である。
示すブロック図である。
と同様の説明図である。
ち、走行路画像処理装置の詳細を示すブロック図であ
る。
フロー・チャートである。
読み取り作業を説明する説明図である。
取り、自車両側の区分線をヒストリー情報とする作業の
サブルーチン・フロー・チャートである。
推定走行路区分線の説明図である。
ールの説明図である。
データから近似直線とする始点、終点を求める作業での
始点、終点の決め方を示す説明図である。
推定走行路区分線と選んだ始点、終点を示す説明図であ
る。
画像入力時の軌跡推定データと、今回画像入力時の軌跡
推定データを用いて始点、終点を今回画像入力時の位置
に補正する作業を示す説明図である。
点位置からそれぞれ直線の傾き、切片を求める作業を説
明する説明図である。
傾きなどからそれぞれ画像上での(ρ,θ)を求めてヒ
ストリー情報とする作業を示すサブルーチン・フロー・
チャートである。
明図である。
メラパラメータを説明する説明図である。
取り作業を示すサブルーチン・フロー・チャートであ
る。
軌跡推定データと、今回画像入力時の軌跡推定データを
用いて今回画像入力時の位置に各障害物位置を補正する
作業を説明する説明図である。
害物を求める作業における画像上の判断ゾーンを示す説
明図である。
す説明図である。
平面上から画像上の座標位置への変換作業を示す説明図
である。
害物位置によって今回処理領域を設定する作業を示すサ
ブルーチン・フロー・チャートである。
情報がない場合の処理領域設定作業を示すサブルーチン
・フロー・チャートである。
処理領域に中心部をオーバーラップさせる理由を説明す
る説明図である。
処理領域の座標位置を説明する説明図である。
処理領域を示す説明図である。
情報がないが障害物データはある場合の処理禁止領域の
設定作業を示すサブルーチン・フロー・チャートであ
る。
明図である。
情報はあるが障害物データがない場合の処理領域の設定
作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
明図である。
内の最も近い障害物を探す作業を示すサブルーチン・フ
ロー・チャートである。
情報と自車走行レーン内の障害物データがある場合の処
理領域の設定作業を示すサブルーチン・フロー・チャー
トである。
である。
情報があり自車走行レーン外の障害物データがある場合
の処理禁止領域設定作業を示すサブルーチン・フロー・
チャートである。
明図である。
いてハフ変換での制限を指定する作業の前提を説明する
説明図である。
いてハフ変換での制限を指定する作業を示すサブルーチ
ン・フロー・チャートである。
明図である。
的に示す説明図である。
の手法を用いた場合のハフ変換結果を示すデータ図であ
る。
ラスタリングにより代表直線を選出する作業の前提を示
す説明図である。
ラスタリングにより代表直線を選出する作業を示すサブ
ルーチン・フロー・チャートである。
す説明図である。
線の走行路区分線の検出ミスチェックの前提を示す説明
図である。
線の走行路区分線の検出ミスチェックの概要を示す説明
図である。
像とのマッチングのチェックの前提を示す説明図であ
る。
像とのマッチングのチェックの前提において理想的なカ
ーブの認識と実際的なそれとを示す説明図である。
像とのマッチングのチェック作業を概略的に示す説明図
である。
像とのマッチングのチェック作業を候補線分をエッジ画
像と照合する作業を中心に説明するサブルーチン・フロ
ー・チャートの前半部である。
明図である。
する説明図である。
像とのマッチングのチェック作業を概要的に示す説明図
である。
像とのマッチングのチェック作業で行われる各走行路区
分線候補点位置を画像上の座標から実平面上座標に変換
する作業を説明する説明図である。
る。
の発明の解決しようとする第1の目的を説明する説明図
である。
解決しようとする第2の目的を説明する説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 外界を認識しつつ走行する車両におい
て、 a.車両に取り付けられ、該車両の走行路を含む、所定
の撮像範囲内のシーンを撮像し、画像データを出力する
撮像手段と、 b.少なくとも前記撮像範囲内に位置する障害物の位置
情報を出力する検知手段と、 c.前記撮像手段により撮像された画像データ上に、画
像処理領域を設定する画像処理領域設定手段と、 d.前記障害物の位置情報に基づき、前記撮像手段によ
り撮像された画像データ上に画像処理禁止領域を設定す
る画像処理禁止領域設定手段と、 e.前記画像処理領域内にあり、かつ前記画像処理禁止
領域外にある前記画像データを処理し、前記走行路の示
す情報を出力する画像処理手段と、 からなることを特徴とする車両の走行路画像処理装置。 - 【請求項2】 前記画像処理領域が左右に設定されると
共に、中心部付近においてオーバーラップすることを特
徴とする請求項1項記載の車両の走行路画像処理装置。 - 【請求項3】 外界を認識しつつ走行する車両におい
て、 a.車両に取り付けられ、該車両の走行路区分線を含む
所定の撮像範囲内のシーンを撮像し、画像データを出力
する撮像手段と、 b.前記画像から所望の特徴点を抽出して出力する特徴
点抽出手段と、 c.前記特徴点についてハフ変換を行い、ハフ写像空間
上に点群を発生させるハフ変換手段と、 d.前記ハフ写像空間上の点群のヒストグラムを作成す
る手段と、 e.前記ヒストグラム上で複数の探査領域を設定する探
査領域設定手段と、 f.前記探査領域内のヒストグラムに基づき、前記画像
中の直線成分を検出する手段と、 g.前記検出された直線成分に基づき、走行路区分線の
前記画像上における位置を決定する走行路区分線決定手
段と、 を備えると共に、前記探査領域設定手段は、前記走行路
区分線決定手段により過去の所定期間内に決定された走
行路区分線の前記画像上における位置に基づいて少なく
とも1つの第1の探査領域を設定すると共に、新たに出
現する可能性のある走行路区分線の前記画像上における
位置に基づいて少なくとも1つの第2の探査領域を設定
するものであることを特徴とする車両の走行路画像処理
装置。 - 【請求項4】 前記第2の探査領域が画像上での地平線
付近に相当する領域に設定されることを特徴とする請求
項3項記載の車両の走行路画像処理装置。
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