JPH09318369A

JPH09318369A - レーン幅計測装置およびこの装置を用いた位置関係検出装置、ならびにこの位置関係検出装置が搭載された車輌

Info

Publication number: JPH09318369A
Application number: JP8160592A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Niimoto; 祐一新本; Hideki Touei; 英樹東影; Takeshi Ishida; 毅石田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】走行方向における走行レーン幅の正確な計測
値を得て、レーン方向を正しく認識する。【解決手段】２個の受光部２ａ，２ｂを有する観測部
２により車輌前方の所定の領域内を観測する。ＣＰＵ３
は、各受光部２ａ，２ｂから観測領域内の受光量データ
を入力してそれぞれ走行ラインの境界線を示す特徴を抽
出した後、この抽出位置のずれ度合いに基づく演算を実
行して、観測位置から境界線の抽出位置までの距離を算
出する。さらにＣＰＵ３は、算出された距離と観測領域
の視野角とを用いて、観測位置から見た両境界線間の距
離を算出し、この算出値と走行レーン幅の設定値とから
車輌の走行レーンに対するずれ量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車輌の走行方向に対
する走行レーンの幅を計測するためのレーン幅計測装
置、およびこの計測結果を用いて車輌とその走行レーン
との位置関係を検出するための位置関係検出装置、なら
びにこの位置関係検出装置が搭載された車輌に関連す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、車輌開発の多様化に伴い、車輌の
自動走行制御に関する技術の開発が進められている。一
般に、車輌を自動走行させるためには、前方車輌との車
間距離などに基づき自車輌の走行速度を制御するととも
に、車輌前方の走行レーンの伸びる方向（以下「レーン
方向」という）を抽出してその抽出結果から車輌の走行
方向を調整する必要がある。

【０００３】上記したレーン方向の抽出は、画像処理の
手法を用いて行われるもので、車輌には前方位置におけ
る２次元画像を取り込むための撮像装置と、この２次元
画像を処理するための制御装置とが搭載される。制御装
置は、撮像装置から得られた２次元画像上のレーン境界
を示す白線部分を抽出し、この抽出結果を用いて自車の
進行方向を検出する。

【０００４】図２５は、上記画像処理の一例を示すもの
で、撮像装置から得られた２次元画像につき、所定の輝
度を有する画素の連続体３０，３１が白線部分として抽
出されている。制御装置は、抽出された各白線部分３
０，３１の交点３２をレーン消失点として認識した後、
このレーン消失点３２と両白線部分３０，３１との位置
関係から割り出される走行レーンの中心線（図中破線で
示す）を割り出して、その伸び方向を前記レーン方向と
して特定し、ハンドル角の調整を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の方
法は、走行レーンの幅が一定であるという前提に基づく
もので、レーン幅が変動する場合には、レーン消失点が
正確に求められなくなり、レーン方向を正しく認識でき
なくなるという問題がある。また２次元画像を処理して
も、画像の各構成点の３次元座標までは判別できないの
で、本来の境界以外の画像部分が境界として認識される
虞がある。さらに境界が風景などの絵が描かれた壁によ
り構成されている場合には、境界が認識できなくなるな
ど、認識精度が著しく悪いという問題がある。

【０００６】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たもので、少なくとも２個の視覚系を有する観測手段に
より観測を行って、各視覚系の観測結果より走行レーン
の両境界を示す特徴を抽出した後、この抽出位置のずれ
度合いに基づく演算処理を実行することにより、走行方
向における走行レーン幅の正確な計測値を得て、レーン
方向を正しく認識することを第１の技術課題とする。

【０００７】またこの発明は、上記の方法による計測結
果を用いて車輌と走行レーンとの位置関係を検出するこ
とにより、車輌の走行方向の制御に必要なデータを高精
度で提供する位置関係検出装置を提供することを第２の
技術課題とする。

【０００８】さらにこの発明は、上記の位置関係検出装
置を車輌に搭載し、その検出結果を表示したり、あるい
はその検出結果から走行レーンの中心線に対する車輌の
逸脱度合いを計測するなどの処理を実行することによ
り、走行時の安全性の高い車輌を提供することを第３の
技術課題とする。

【０００９】さらにこの発明は、上記の位置関係検出装
置による検出結果を用いて進行方向の制御を行うことに
より、車輌を確実かつ安全に自動走行させることを第４
の技術課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明
は、車輌の走行方向に対する走行レーンの幅を計測する
ためのレーン幅計測装置であって、少なくとも２個の視
覚系を有する観測手段と、前記観測手段の観測領域内に
おいて、前記各視覚系の観測結果よりそれぞれ走行レー
ンの両境界を示す特徴を抽出する特徴抽出手段と、各視
覚系における前記特徴の抽出位置のずれ度合いを用いて
観測位置から各特徴までの距離を測定する距離測定手段
と、少なくとも１つの視覚系において結像された前記両
境界を示す特徴間の距離（以下、これを「特徴間の結像
間隔」という）と、前記距離測定手段により測定された
距離とを用いて抽出された各特徴間の距離を算出し、こ
の算出値を走行レーン幅として特定するレーン幅計測手
段とを備えている。

【００１１】請求項２〜５にかかる発明は、車輌と走行
レーンとの位置関係を検出するための位置関係検出装置
に関連する。請求項２の発明の装置は、前記請求項１と
同様の観測手段、特徴抽出手段、距離測定手段を備える
ほか、前記特徴間の結像間隔と前記距離測定手段により
測定された距離とを用いて抽出された各特徴間の距離を
算出する算出手段と、前記算出手段による算出結果と走
行レーン幅の所定の設定値との比から走行レーンに対す
る車輌の傾きを検出する傾き検出手段とを備えている。

【００１２】請求項３の発明にかかる位置関係検出装置
は、上記請求項２の構成に加えて、前記傾き検出手段に
より検出された傾きと前記各視覚系における特徴の抽出
位置とから走行レーンに対する車輌の位置ずれ量を算出
するずれ量算出手段を有している。

【００１３】請求項４の発明にかかる位置関係検出装置
は、請求項２の構成に加えて、前記算出手段により過去
所定期間内において算出された算出値の中の最小値を前
記レーン幅の設定値として設定する設定手段を有してい
る。

【００１４】請求項５の発明にかかる位置関係検出装置
は、少なくとも２個の視覚系を有する複数個の観測手段
と、各観測手段の観測領域毎に、その観測手段が有する
各視覚系の観測結果よりそれぞれ走行レーンの両境界を
示す特徴を抽出する特徴抽出手段と、各観測領域毎に、
各視覚系における前記特徴の抽出位置のずれ度合いを用
いて観測位置から各特徴までの距離を測定する距離測定
手段と、各観測領域についての前記距離測定手段による
測定値およびその観測領域の各視覚系による特徴の抽出
位置、ならびに各観測手段による特徴間の結像間隔を用
いて、走行レーンに対する車輌の傾き、および走行レー
ンに対する車輌の位置ずれ量を算出する算出手段とを備
えている。

【００１５】請求項６にかかる車輌には、上記請求項２
〜５のいずれかに記載された位置関係検出装置が搭載さ
れており、請求項７にかかる車輌は、さらにこの位置関
係検出装置による検出結果を報知する報知手段を具備し
ている。

【００１６】請求項８にかかる車輌は、前記位置関係検
出装置による検出結果により走行レーンの中心線に対す
る自車輌の逸脱度合いを計測する計測手段を具備してお
り、請求項９にかかる車輌は、さらにこの計測された逸
脱度合いが所定の条件を満たしたとき、運転者に対する
警告情報を出力する警告情報出力手段を具備している。

【００１７】請求項１０にかかる車輌は、前記位置関係
装置と、車輌のハンドル角を入力するハンドル角入力手
段と、前記位置関係検出装置による検出結果および入力
されたハンドル角に基づき、車輌の進路を予測する進路
予測手段と、前記進路予測手段による予測結果を報知す
る報知手段とを具備している。

【００１８】請求項１１にかかる車輌は、前記位置関係
検出装置と、この前記位置関係検出装置による検出結果
が所定の条件を満たすように、車輌の走行方向を制御す
る走行制御手段とを具備している。

【００１９】

【作用】請求項１にかかるレーン幅計測装置では、観測
手段の各視覚系による観測結果により走行レーンの両境
界を示す特徴が抽出されると、各抽出位置のずれ度合い
に基づき観測位置から各特徴までの距離が測定され、さ
らにこの測定結果と特徴間の結像間隔とを用いて、観測
位置から見た各特徴部分間の距離が正確に算出される。

【００２０】請求項２にかかる位置関係検出装置では、
上記と同様の方法により算出された各特徴部分間の距離
とレーン幅の設定値との比により、走行レーンに対する
車輌の傾きが検出される。さらに請求項３にかかる位置
関係検出装置では、請求項２と同様にして車輌の傾きが
検出されると共に、この傾きと各特徴部分の特定された
位置関係とを用いて走行レーンの中心線に対する車輌の
位置ずれ量が算出される。

【００２１】請求項４にかかる位置関係検出装置では、
車輌の走行方向がレーン方向と一致するとき、特徴部分
間の距離は走行レーン幅に一致して最小値をとるという
原則に基づき、過去所定期間内の算出手段による算出値
の中の最小値が、レーン幅の設定値として採用される。

【００２２】請求項５にかかる位置関係検出装置では、
複数個の観測手段により観測を行って、それぞれ上記と
同様の方法により各測定位置から走行レーンの境界を示
す特徴までの距離が測定された後、各観測領域毎の測定
値および各特徴の抽出位置、ならびに各観測手段の特徴
間の結像間隔を用いて、走行レーンに対する車輌の傾き
および走行レーンの中心線に対する車輌の位置ずれ量が
算出される。これによりレーン幅の計測が困難であって
も、車輌と走行レーンとの相対位置関係を正確に把握す
ることができる。

【００２３】請求項６にかかる発明では、上記の位置関
係検出装置を車輌に搭載することにより、車輌の走行レ
ーンに対する相対位置関係を正確に把握して、車輌を走
行させることができる。

【００２４】請求項７にかかる発明では、報知手段によ
り、車輌と走行レーンとの現在の位置関係を運転者に認
識させることができる。

【００２５】請求項８にかかる発明では、走行レーンの
中心線に対する自車輌の逸脱度合いが計測され、さらに
請求項９にかかる発明では、この逸脱度合いが所定値を
越えたとき、運転者に警告情報が出力される。

【００２６】請求項１０の発明では、位置関係検出装置
の検出結果と車輌のハンドル角とに基づき、車輌の進路
が予測された後、その予測結果が報知されるので、運転
者は、報知された情報を参考にして車輌の進行方向を容
易に決定できる。さらに請求項１１の発明では、位置関
係検出装置による検出結果が所定の条件を満たすよう
に、車輌の走行方向を制御することにより、車輌の走行
方向の自動調整を実現できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下の図１〜図１３を用いて、こ
の発明の好適な実施例である位置関係検出装置１を説明
する。この位置関係検出装置１のＣＰＵ３は、２個の受
光部２ａ，２ｂを有する観測部２により、その観測領域
ＡＲ内の各受光部２ａ，２ｂによる受光量データから走
行ラインの境界線を示す特徴を抽出した後、その抽出結
果のずれ度合いに基づき、観測位置から特徴抽出位置ま
での距離Ｌを算出し、さらにこの距離Ｌおよび処理領域
ＡＲの広がり角度θ（各受光部２ａ，２ｂの視野角度に
相当する）または少なくともいずれかの受光部における
特徴間の結像間隔のいずれかを用いて、各特徴間の距離
Ｒを算出する。

【００２８】さらにＣＰＵ３は、算出された距離Ｒから
車輌のレーン方向に対する傾きや、走行レーンに対する
位置ずれ量を算出し、出力回路４を介して外部に出力す
る。また図１４に示す位置関係装置は、２個の観測部
２，２により観測を行うもので、それぞれの観測位置か
ら特徴抽出位置までの距離Ｌ１，Ｌ２，受光量データに
おける各境界線の位置データ，および各観測部２，２の
視野角θ１，θ２または特徴間の結像間隔のいずれかを
用いて、車輌の走行レーンに対する位置ずれ量が算出さ
れる。

【００２９】図１５以下に示す各実施例は、上記の位置
関係検出装置１を車輌の適所に配備して各種の制御を行
うもので、このうち図１５〜１７に示す実施例では、車
輌の適所に算出された傾き角や位置ずれ量を表示するた
めの表示装置１２を設けるとともに、位置ずれ量より走
行レーンの中心線に対する車輌の逸脱度合いを計測し、
この逸脱度合いが所定値を越えたとき、警報装置１１よ
り警報を出力するよう構成している。

【００３０】また図１８〜２０に示す実施例では、位置
ずれ量や車輌のハンドル角から今後の車輌の進行方向を
予測して、その予測結果を表示しており、さらに図２２
〜２４に示す実施例では、計測値に基づき車輌のハンド
ル角を制御することにより、車輌の自動駐車や自動走行
が行われる。

【００３１】

【実施例】図１は、この発明の一実施例にかかる位置関
係検出装置１の構成例を示す。この位置関係検出装置１
は、車輌の前方適所に配備されて、自車輌の走行レーン
に対する相対位置関係を検出するためのもので、２個の
受光部２ａ，２ｂより成る観測部２，一連の計測処理を
実行するＣＰＵ３，ＣＰＵ３による計測結果を出力する
ための出力回路４などを構成として含んでいる。

【００３２】前記観測部２の各受光部２ａ，２ｂは、図
２に示すように、所定の基線長Ｂを隔てて配備されてお
り、それぞれ等しい焦点距離ｆを有するレンズ５ａ，５
ｂと、一次元の受光素子６ａ，６ｂ（ＣＣＤやＰＤアレ
イなど）により構成されている。

【００３３】また各受光部２ａ，２ｂの光軸は、それぞ
れ車輌進行方向に対し所定の角度分だけ下側を向くよう
に設定されており、これにより図２および図３に示すよ
うに、車輌前方に各受光素子６ａ，６ｂと同じ大きさの
視野角θを有する平面状の観測領域ＡＲが設定される。
なお図３中、Ｃは車輌を、７は走行レーンを、８は境界
線をそれぞれ示す。またＷ_maxは、前記処理領域ＡＲが
走行レーン７と交わる位置、すなわち観測領域ＡＲの実
質上の終端位置における幅長さを示す（以下このＷ_max
を「最大領域幅」ということにする）。

【００３４】上記構成により、各受光部２ａ，２ｂは、
それぞれ観測領域ＡＲ内の光強度分布を示す受光量デー
タを生成する。ＣＰＵ３は、各受光部２ａ，２ｂからの
受光量データを入力して、それぞれ両境界線８，８を示
す特徴を抽出し、さらに後述する位相差相関法による演
算を実行して、観測位置から特徴抽出位置までの距離Ｌ
を算出する。さらにＣＰＵ３は、算出された距離と前記
観測領域ＡＲの視野角θとを用いて、各特徴間の距離を
算出し、その算出結果に基づき車輌Ｃの走行レーン７に
対する位置ずれ量を求め出力する。

【００３５】つぎに図４（１）（２）を用いて、各受光
部２ａ，２ｂによる距離の計測原理を説明する。各受光
部２ａ，２ｂは、それぞれの基準線ａ，ｂ（レンズと受
光素子との各中心点を結ぶ線）が平行になるように配備
されている。

【００３６】図中、Ｐは前記観測領域ＡＲ内の一観測対
象を示し、この観測対象Ｐからの反射光は、各レンズ５
ａ，５ｂを介して受光素子６ａ，６ｂに入射し、それぞ
れ前記基準線ａ，ｂに対し、外側に所定の距離ｘ１，ｘ
２だけずれた位置に結像する。なお図４（１）中、
ｒ₁，ｒ₂は、各受光素子６ａ，６ｂ上で前記最大領域
幅Ｗ_maxに相当する領域（以下「有効領域ｒ₁，ｒ₂」
という）であって、この有効領域ｒ₁，ｒ₂内の画素の
受光量データのみが、以後の処理対象として用いられ
る。

【００３７】いま各受光素子６ａ，６ｂにおける反射光
像の重心点ｇ₁，ｇ₂と前記基準線ａ，ｂとの距離によ
り、各基準線ａ，ｂに対する反射光像のずれ量ｘ１，ｘ
２を表すものとすると、各基準線と重心点とにより特定
される直角三角形ｔｒ₁，ｔｒ₂を合わせた三角形と、
観測対象Ｐと各レンズとの距離により特定される三角形
ＴＲとは相似の関係にあるから、各ずれ量ｘ１，ｘ２の
和Ｄ（Ｄ＝ｘ１＋ｘ２）をつぎの（１）式に当てはめる
ことにより、観測位置から観測対象Ｐまでの距離Ｌが算
出される。

【００３８】

【数１】

【００３９】つぎに図５〜７を用いて、ＣＰＵ３による
距離Ｌの算出処理の詳細を説明する。図５（１）（２）
は、前記図４の結像例において、それぞれの受光素子６
ａ，６ｂ上の受光量データの分布状態を示すもので、こ
こでは説明を簡単にするために、各画素のアドレスとそ
の画素における受光量とを対応づけた２次元データの形
にして表している（以下この２次元データを「受光量分
布データ」という）。なお図中、ｐ_a，ｐ_bは、前記観
測対象Ｐの反射光像に相当する受光量のピークを示す。

【００４０】ＣＰＵ３は、図６に示すように、各受光量
分布データを基準線ａ，ｂが一致するように重ね合わ
せ、以後、いずれか一方の受光量分布データを１画素ず
つ移動させ、各移動位置において両データ間の類似度を
チェックする。この結果、図７に示すように、移動量が
前記ずれ量ｘ１，ｘ２の総和分になった時点で、両デー
タ中の反射光像の類似度が最大になるので、ＣＰＵ３
は、この時点での基準線ａ，ｂ間の距離をＤとして特定
し、さらにこのＤの値を前記（１）式に当てはめて、受
光位置から観測対象物Ｐまでの距離を算出する。

【００４１】観測領域ＡＲ内に走行レーンの境界を示す
白線が含まれている場合、この白線からの反射光量は他
の部分からの反射光量よりも大きくなるので、各受光部
２ａ，２ｂによる受光量分布データには、図８に示すよ
うに、各白線からの反射光を反映した２つのピークｐ
１，ｐ２が出現する。この場合もＣＰＵ３は、各受光素
子により得られた受光量分布データについて上記と同様
の処理を実行して、両受光量分布データ中の各ピークの
一致度が最大となった時点での基準線ａ，ｂ間の距離を
ずれ量の総和Ｄとして算出する。さらにＣＰＵ３は、こ
のＤの値を前記（１）式にあてはめて、観測位置から観
測領域ＡＲにおける境界抽出位置までの距離Ｌを算出す
る。

【００４２】図９は、図８に示した受光量分布データが
得られた時点での車輌Ｃと走行レーン７との位置関係
を、上方より見た概略図である。この図示例から明らか
なように、観測位置から見た両境界線８，８の距離Ｒ
（以下「境界間距離Ｒ」という）は、つぎの（２）式で
求められる。ただし（２）式において、ｗ₀は、図８に
おいて、受光素子上の前記有効領域に相当する画素数
（すなわち前記最大領域幅Ｗ_maxに相当する画素数）を
示し、またｗは、受光量分布データ中の各ピークｐ１，
ｐ２間の画素数を示すものとする。

【００４３】

【数２】

【００４４】なお、前記ｗは、各受光部１ａ，１ｂの受
光量分布データについてそれぞれ計測されるので、各受
光部毎の計測値を用いて上記（２）式を実行し、それぞ
れの算出結果の差異が所定の設定値以内である場合の
み、計測結果を出力するようにすれば、白線の誤認識な
どに基づく距離の誤計測を避けることができる。また前
記受光部１ａ，１ｂの少なくともいずれかの受光量分布
データにおけるピークｐ１，ｐ２により各境界と観測位
置とのなす角度θ_Pを算出しておき、前記（２）式の角
度θをこの角度θ_Pに代えて境界間距離Ｒを算出するよ
うにしても良い。

【００４５】前記図８および図９の例は、車輌Ｃが走行
レーン７上の中心線９（以下「レーン中心線９」とい
う）上でレーン方向に沿って位置していることを想定し
ており、この場合、境界間距離Ｒは走行レーン７のレー
ン幅Ｒ₀に一致することになる。これに対し、図１０
は、車輌Ｃの走行方向がレーン方向に対し、角度φだけ
傾いている例を示すもので、この場合の傾き角度φは、
つぎの（３）式により算出される。

【００４６】

【数３】

【００４７】ただし上記の（３）式では、車輌が走行レ
ーン７の左右いずれの側に傾いているかまでは把握でき
ないので、ＣＰＵ３は、前記受光量分布データを用いて
車輌の位置を判別し、その判別結果に応じて前記角度φ
の符号を特定する。

【００４８】つぎに図１１を用いて上記符号決定処理の
原理を説明する。図示例は前記受光部２ａ，２ｂのいず
れか一方の受光量分布データを示すもので、前記有効領
域の左端に位置する画素のアドレスを０，各境界を示す
ピークｐ１，ｐ２間の中心点のアドレスをＭ，観測領域
の右端における画素のアドレスをＮとして、それぞれ表
している。またｗ１は、有効領域内の中点（アドレスＮ
／２の画素）と前記アドレスＭの画素との間の距離を示
すもので、後記する図１３中の距離Ｂに対応する。

【００４９】ＣＰＵ３は、前記アドレスＭとアドレスＮ
／２とを比較し、その比較結果により走行方向の走行レ
ーンに対する傾きを判別するもので、図示例のように前
記ＭがＮ／２よりも小さいときには、車輌が走行レーン
の右サイドに位置していると判別し、前記角度φの符号
を＋と特定する。反対に前記ＭがＮ／２よりも大きいと
きには、ＣＰＵ３は車輌前部が走行レーンの左サイドに
位置するものと判別し、角度φの符号を−に特定する。

【００５０】なお走行レーン幅Ｒ₀は、前記したよう
に、車輌の進行方向がレーン方向と一致するとき、すな
わち前記角度φが０°となるときの距離Ｒに一致する。
また運転者は、一般に、車輌をレーンに方向に沿って走
行させているので、所定時間内における距離Ｒの最小値
Ｒ_minにより走行レーン幅Ｒ₀の近似値が表されると考
えることができる。

【００５１】計測処理が開始されると、ＣＰＵ３は、ま
ず図１２に示すように、所定期間、境界間距離Ｒを算出
し、この期間中の算出値の中の最小値Ｒ_minを走行レー
ン幅Ｒ₀の設定値として採用する。以後このレーン幅Ｒ
₀の設定値に基づき前記（１）〜（３）式が実行されて
距離Ｌ，Ｒおよび角度φが算出されるもので、ＣＰＵ３
は、これらの算出結果を用いて、レーン中心線９に対す
る車輌Ｃのずれ量を算出する。

【００５２】図１３は、上記ずれ量の算出原理を示す。
車輌のレーン中心線９に対するずれ量ｚは、レーン幅方
向における車輌の位置ずれ量ｚ１と、レーン方向に対す
る車輌の傾き角度φによる回転ずれ量ｚ２との総和によ
り決定される（ｚ＝ｚ１＋ｚ２）もので、各ずれ量ｚ
１，ｚ２は、それぞれつぎの（４）（５）式により算出
される。

【００５３】なお、また（４）（５）式において、角度
φには、前記図１１に示した原理に基づき、正負いずれ
かの符号が付与されており、その結果として車輌Ｃがレ
ーン中心線９より右側にずれている場合にはずれ量ｚに
＋の符号が、車輌Ｃがレーン中心線９より左側にずれて
いる場合にはずれ量ｚに−の符号が、それぞれ付与され
る。

【００５４】

【数４】

【００５５】

【数５】

【００５６】図１４は、装置に視野角の異なる２個の観
測部２を設けて車輌のずれ量を計測するようにした例を
示す。この実施例では、各観測部２，２によりそれぞれ
視野角θ１，θ２を有する観測領域ＡＲ１，ＡＲ２が設
定されており、ＣＰＵ３は、それぞれの観測領域ＡＲ
１，ＡＲ２毎に前記（１）式を実行することにより、各
観測位置から境界抽出位置までの距離Ｌ１，Ｌ２を算出
する。この後、ＣＰＵ３は、車輌Ｃの走行方向のレーン
中心線に対する傾き角度φを、つぎの（６）式を用いて
算出する。

【００５７】

【数６】

【００５８】ただし上記（６）式において、Ｅは各観測
領域ＡＲ１，ＡＲ２の最大領域幅の中心点ｃ₁，ｃ₂間
の距離であって、各観測部２，２で得られた受光量分布
データにおいて中心点ｃ₁，ｃ₂に相当する画素のアド
レスをそれぞれＭ１，Ｍ２とすると、Ｅはつぎの（７）
式により算出される。

【００５９】

【数７】

【００６０】これにより車輌の回転ずれ量ｚ１および位
置ずれ量ｚ２は、それぞれつぎの（８）（９）式により
算出される。

【００６１】

【数８】

【００６２】

【数９】

【００６３】上記の方法によれば、第１の実施例のよう
に、過去所定期間内の距離Ｒの計測値からレーン幅Ｒ₀
を設定する必要がなく、速やかに計測処理を開始でき
る。なお、観測部は２個に限らず、視野角の異なる観測
部を多数個設けても良い。

【００６４】つぎに上記の位置関係検出装置１から得ら
れた計測値を用いた各種の処理システムについて説明す
る。この位置関係検出装置１の取付け位置は特に限定さ
れるものではなく、用途に応じて車体の任意の場所に取
り付けることができる。例えば前記図３に示したように
ルームミラーの背面に取り付けるほか、ダッシュボード
上などの車室内適所に取り付けたり、車輌前面のバンパ
ーやフロントグリル部などに取り付けることも可能であ
る。また車輌の後部位置に取り付けて、後述するよう
に、バック駐車支援システムを構成することもできる。

【００６５】図１５は、上記処理システムの一構成例を
示す。このシステムは、車輌の前方位置に前記した構成
の位置関係検出装置１を取り付けており、この計測結果
を処理するための制御装置１０，警報装置１１，表示装
置１２などを構成として含んでいる。なお表示装置１２
は、図１６に示すように、車輌のダッシュボード１２な
ど運転席の近傍に配備するのが望ましい。

【００６６】位置関係検出装置１は、前記した処理によ
り車輌のずれ量ｚや走行方向の回転角度φを制御装置１
０に出力する。制御装置１０は、これら出力データを所
定のフォーマットに編集して表示装置１２に表示するほ
か、ずれ量ｚから車輌の走行レーンの中心線に対する逸
脱度合いを計測する。警報装置１１は、ブザーなどによ
り構成されるもので、前記逸脱度合いが所定の大きさを
上回ったとき、警報を出力する。

【００６７】制御装置１０は、前記逸脱度合いとして、
例えば、所定の時間間隔毎に（例えば１ｍｓ毎に）ずれ
量ｚの二乗和を算出し、この算出値を所定のしきい値ｔ
ｈと比較する。図１７は、この逸脱度合いの算出結果の
一例を示すもので、前記ずれ量ｚの二乗和がしきい値ｔ
ｈを越えた時点（図中Ｔの時点）で、警報装置１１に駆
動信号が出力される。

【００６８】上記の処理によれば、運転者の居眠り運転
やわき見運転などにより、車輌が走行レーンの中心線か
ら大きく逸脱した場合、直ちに警報が出力されるので、
運転者の注意が喚起され、事故を防止することができ
る。

【００６９】図１８は、前記位置関係検出装置１を用い
たバック駐車支援システムの構成例を示すもので、前記
図１５と同様の構成のほかに、ハンドル角センサ１４，
バックランプ制御部１５などを構成として含んでいる。

【００７０】この実施例では、前記位置関係検出装置１
は、図１９に示す如く、車輌の後部位置に配備されてお
り、車輌Ｃのバック方向を基準と観測領域ＡＲにおい
て、駐車枠の幅を計測した後、この駐車枠に対する車輌
Ｃのずれ量ｚと、駐車枠の車輌進入方向に対する車輌の
傾き角度φを算出する。

【００７１】制御装置１０は、前記位置計測装置１によ
る計測値のほかに、ハンドル角検知センサ１４により検
出されたハンドル角や、バックランプ制御部１５の出力
するバックランプ制御信号を入力し、これら入力情報か
ら車輌Ｃの今後の進行方向を予測し、その予測結果を表
示装置１２に表示する。

【００７２】図２０は、上記の表示画面の一例を示すも
ので、車輌Ｃを示す画像１６，駐車枠を示す画像１７が
表示されると共に、予測した進行方向を示す矢印Ｓが表
示されている。運転者がこの表示を参照してハンドル角
を調節すると、表示画面もこの調節操作に応じて逐次変
動する。

【００７３】また制御装置１０は、前記図１２に示した
のと同様の方法で、駐車枠の幅方向の中心線に対する車
輌Ｃの逸脱度合いを計測しており、この計測結果が所定
値を越えた段階で警報装置１１を駆動する。

【００７４】図２１は、バック駐車支援システムの他の
構成例を示す。このシステムは、自車輌の駐車動作を自
動化する機能が付加されたもので、図１８の構成に加え
て、ハンドル角制御部１８，アクセル・ブレーキ制御部
１９を構成として含んでいる。

【００７５】バックランプ制御信号が入力されると、制
御装置１０は、自車輌のずれ量ｚやハンドル角に基づ
き、ハンドル角制御部１８やアクセルブレーキ制御部１
９に所定の制御信号を出力する。これによりハンドル角
や走行速度の調整が行われて、車輌は自動的に駐車枠内
に駐車する。

【００７６】なお前記位置関係検出装置１の各受光部２
ａ，２ｂにより得られた受光量分布データを詳細に分析
すれば、走行方向における他車輌や子供などの障害物を
検出することも可能であるので、この検知機能を位置関
係検出装置１のＣＰＵ３または制御装置１０に設定し、
障害物の検知に応じて警報を出力したり、ブレーキを制
御するように構成しても良い。

【００７７】図２２は、上記位置関係検出装置１を用い
た車輌の自動走行システムの構成例を示すもので、位置
関係検出装置１，制御装置１０のほか、距離測定装置２
０，速度センサ２１，表示装置１２，ハンドル角制御部
１８，アクセル・ブレーキ制御部１９などを構成として
含んでいる。

【００７８】距離測定装置２０は、前方車輌との車間距
離を測定するためのもので、前記位置関係検出装置１と
同様の構成の観測部により得られた受光量分布データか
ら前方車輌の車体からの反射光像を抽出し、その抽出結
果を用いて観測位置から前方車輌までの距離を算出す
る。なお前記位置関係検出装置１にこの距離測定装置２
の機能を合わせ持たせるように構成することも可能であ
る。また速度センサ２１には、車輌に通常設けられてい
るものを利用すれば良い。

【００７９】位置関係検出装置１は、前記した手順によ
り、前方の走行レーンに対する自車輌のずれ量ｚを計測
し、その計測結果を制御装置１０に出力する。制御装置
１０は、このずれ量ｚの計測値に基づき、ハンドル角制
御部１８に対し、ハンドル角を調節するための制御信号
を出力する。

【００８０】また制御装置１０は、距離測定装置および
速度センサからの各計測値を入力し、これら計測値を後
記する制御テーブルに当てはめて自車輌の走行速度の適
否を判断する。この結果、自車輌の走行速度に対し前方
車輌との車間距離が不適正であると判断すると、制御装
置１０は、この判断結果に基づき、現在の走行速度を上
昇または減少させる制御信号を生成する。アクセル・ブ
レーキ制御部１９は、この制御信号に基づき、アクセル
開度の調整やブレーキ作動にかかる制御を実行する。

【００８１】図２３は、前記した走行状態の適否を判断
するための制御テーブルであって、現在の自車速度と前
方車輌との車間距離とから自車輌の走行状態の適否が判
定できるように設定されている。図中、鎖線で示す曲線
Ｅは、理想的な走行状態を示すもので、この理想曲線Ｅ
を中心とする所定領域が現在の自車輌の走行状態を適切
と判断するための領域Ｆ１，Ｆ１として設定される。さ
らにこの領域Ｆ１，Ｆ１の外側には、それぞれ走行速度
に対し車間距離が開きすぎていると判断するための領域
Ｆ２，走行速度に対し車間距離が狭すぎると判断するた
めの領域Ｆ３が、それぞれ設定される。

【００８２】図２４は、前記自動走行にかかる制御手順
を示す。まずステップ１（図中「ＳＴ１」で示す）で、
前記位置関係検出装置１，距離測定装置２０，速度セン
サ２１からの各計測値が入力されると、制御装置１０
は、まず前記ずれ量ｚを所定のしきい値ＴＨと比較す
る。このときずれ量ｚがしきい値ＴＨを上回っている
と、ステップ２が「ＹＥＳ」となり、制御装置１０はそ
のずれ度合いに応じた制御信号を生成してハンドル角を
調整する（ステップ３）。

【００８３】前記図２３に示した制御テーブルは、制御
装置１０の内部のメモリに記憶されており、制御装置１
０はつぎのステップ４で、前方車輌との車間距離および
自車輌の走行速度の各計測値をこの制御テーブルと照合
する。

【００８４】現在の自車輌の走行速度および車間距離が
制御テーブルの前記領域Ｆ１にあてはまると判別された
ときには、ステップ５および６がいずれも「ＮＯ」とな
り、運転者の運転操作に基づく走行制御が実行される。

【００８５】一方、各計測値が前記領域Ｆ２内にあては
まる場合には、ステップ５が「ＹＥＳ」となる。この場
合、制御装置１０は、現在の走行速度に対し車間距離が
開きすぎていると判断してステップ７へと移行し、アク
セル・ブレーキ制御部１９に対し、走行速度の上昇を指
示する制御信号を出力する。反対に、各計測値が前記領
域Ｆ３にあてはまる場合には、ステップ６が「ＹＥＳ」
となり、制御装置１０は、現在の走行速度に対し車間距
離が狭すぎると判断して、走行速度の減少を指示する制
御信号を出力する（ステップ８）。

【００８６】上記の走行制御によれば、自車輌を走行レ
ーンの中心線上をレーン方向に沿って走行し、かつ前方
車輌と適切な車間距離を隔てて走行するように制御でき
るので、車輌を確実かつ安全に自動走行させることがで
きる。

【００８７】

【発明の効果】請求項１のレーン幅計測装置では、少な
くとも２個の視覚系を有する観測手段により観測を行っ
て、各視野系の観測結果より走行レーンの両境界を示す
特徴を抽出し、その抽出結果のずれ度合いに基づく所定
の演算を実行して各特徴間の距離を計測するようにした
ので、走行方向における走行レーン幅が正確に計測で
き、レーン方向を正しく認識することができる。

【００８８】請求項２の位置関係検出装置では、上記と
同様の方法により算出された各特徴部分間の距離とレー
ン幅の設定値との比により、走行レーンに対する車輌の
傾きが検出されるので、この検出値を用いて車輌の走行
方向をレーン方向に沿うように調整することができる。
さらに請求項３の位置関係検出装置では、前記車輌の傾
きと各特徴部分の特定された位置関係とを用いて走行レ
ーンの中心線に対する車輌の位置ずれ量を算出するよう
にしたので、車輌が走行レーンの中心線に位置するよう
に制御することができる。

【００８９】請求項４の位置関係検出装置では、過去所
定期間内の算出手段による算出値の中の最小値をレーン
幅の設定値として採用するので、前記車輌の傾きの検出
に必要なレーン幅を簡単に設定することができる。

【００９０】請求項５の位置関係検出装置では、複数個
の観測手段により観測を行った結果に対し、上記と同様
の処理を実行して、各観測位置から特徴までの距離を測
定した後、各観測領域毎の測定値および各特徴の抽出位
置、ならびに各観測手段の特徴間の結像間隔を用いて、
走行レーンに対する車輌の傾きおよび走行レーンの中心
線に対する車輌の位置ずれ量を算出するようにしたの
で、レーン幅の計測が困難であっても、車輌と走行レー
ンとの相対位置関係を正確に把握することができる。

【００９１】請求項６の発明では、上記の位置関係検出
装置を車輌に搭載することにより、車輌の走行レーンに
対する相対位置関係を正確に把握して、車輌を安全に走
行させることができる。

【００９２】請求項７の発明では、車輌に位置関係検出
装置の検出結果を報知する手段を設けるので、車輌と走
行レーンとの現在の位置関係を運転者に認識させること
ができる。

【００９３】請求項８の発明では、走行レーンの中心線
に対する自車輌の逸脱度合いを計測するようにしたの
で、居眠り運転やわき見運転などによる車輌の不安定な
走行状態を検出して、事故を防止することができる。さ
らに請求項９にかかる発明では、この逸脱度合いが所定
値を越えたとき、運転者に警告情報を出力するようにし
たので、運転者の注意を喚起することができる。

【００９４】請求項１０の発明では、位置関係検出装置
の検出結果と車輌のハンドル角とに基づき、車輌の進路
が予測された後、その予測結果が報知されるので、運転
者は、報知された情報を参考にして、車輌の進行方向を
容易に決定できる。さらに請求項１１の発明では、位置
関係検出装置による検出結果が所定の条件を満たすよう
に、車輌の走行方向を制御することにより、車輌の走行
方向の自動調整を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる位置関係検出装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】各受光部の配置と観測領域との関係を示す説明
図である。

【図３】観測領域の具体的な設定例を示す説明図であ
る。

【図４】観測対象物までの距離の算出原理を示す説明図
である。

【図５】各受光素子による受光量分布データの一例を示
す説明図である。

【図６】ＣＰＵによる位置ずれ量の具体的な算出処理方
法を示す説明図である。

【図７】ＣＰＵによる位置ずれ量の具体的な算出処理方
法を示す説明図である。

【図８】レーン境界線の特徴を含む受光量分布データを
示す説明図である。

【図９】図８の受光量分布データが得られた時点での車
輌と走行レーンとの位置関係を示す説明図である。

【図１０】車輌が走行レーンに対して傾いた状態を示す
説明図である。

【図１１】車輌の傾き角度の符号を決定するための原理
を示す説明図である。

【図１２】レーン幅の設定値を特定する方法を示す説明
図である。

【図１３】車輌の位置ずれ量の算出原理を示す説明図で
ある。

【図１４】２個の観測部を用いて車輌の位置ずれ量を算
出する原理を示す説明図である。

【図１５】位置関係検出装置を用いた処理システムの一
構成例を示すブロック図である。

【図１６】表示装置の配置例を示す説明図である。

【図１７】車輌の逸脱度合いを検出する方法を示す説明
図である。

【図１８】位置関係検出装置を用いたバック駐車支援シ
ステムの一構成例を示すブロック図である。

【図１９】車輌の後方における観測領域の設定例を示す
説明図である。

【図２０】表示装置の表示画面の一例を示す説明図であ
る。

【図２１】バック駐車支援システムの他の構成例を示す
ブロック図である。

【図２２】位置関係検出装置を用いた車輌の自動走行シ
ステムの一構成例を示すブロック図である。

【図２３】速度制御に用いる制御テーブルの設定例を示
す説明図である。

【図２４】自動走行制御の手順を示すフローチャートで
ある。

【図２５】従来のレーン方向の抽出原理を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１位置関係検出装置２観測部２ａ，２ｂ受光部３ＣＰＵ７走行レーン８境界線１０制御装置１１警報装置１２表示装置ＡＲ観測領域Ｃ車輌

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｔ 7/60 Ｇ０６Ｆ 15/70 ３５０Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輌の走行方向に対する走行レーンの幅
を計測するための装置であって、少なくとも２個の視覚系を有する観測手段と、前記観測手段の観測領域内において、前記各視覚系の観
測結果よりそれぞれ走行レーンの両境界を示す特徴を抽
出する特徴抽出手段と、各視覚系における前記特徴の抽出位置のずれ度合いを用
いて観測位置から各特徴までの距離を測定する距離測定
手段と、少なくとも１つの視覚系において結像された前記両境界
を示す特徴間の距離と、前記距離測定手段により測定さ
れた距離とを用いて抽出された各特徴間の距離を算出
し、この算出値を走行レーン幅として特定するレーン幅
計測手段とを備えて成るレーン幅計測装置。
【請求項２】車輌と走行レーンとの位置関係を検出す
るための装置であって、少なくとも２個の視覚系を有する観測手段と、前記観測手段の観測領域内において、前記各視覚系の観
測結果よりそれぞれ走行レーンの両境界を示す特徴を抽
出する特徴抽出手段と、各視覚系における前記特徴の抽出位置のずれ度合いを用
いて観測位置から各特徴までの距離を測定する距離測定
手段と、少なくとも１つの視覚系において結像された前記両境界
を示す特徴間の距離と、前記距離測定手段により測定さ
れた距離とを用いて抽出された各特徴間の距離を算出す
る算出手段と、前記算出手段による算出結果と走行レーン幅の所定の設
定値との比から走行レーンに対する車輌の傾きを検出す
る傾き検出手段とを備えて成る位置関係検出装置。
【請求項３】請求項２に記載された位置関係検出装置
であって、さらに、前記傾き検出手段により検出された傾きと前記
各視覚系における特徴の抽出位置とから走行レーンに対
する車輌の位置ずれ量を算出するずれ量算出手段を有す
る位置関係検出装置。
【請求項４】請求項２に記載された位置関係検出装置
であって、さらに、前記算出手段により過去所定期間内において算
出された算出値の中の最小値を前記レーン幅の設定値と
して設定する設定手段を有する位置関係検出装置。
【請求項５】車輌と走行レーンとの位置関係を検出す
るための装置であって、少なくとも２個の視覚系を有する複数個の観測手段と、各観測手段の観測領域毎に、その観測手段が有する各視
覚系の観測結果よりそれぞれ走行レーンの両境界を示す
特徴を抽出する特徴抽出手段と、各観測領域毎に、各視覚系における前記特徴の抽出位置
のずれ度合いを用いて観測位置から各特徴までの距離を
測定する距離測定手段と、各観測領域についての前記距離測定手段による測定値お
よびその観測領域の各視覚系による特徴の抽出位置、な
らびに各観測手段の少なくとも１つの視覚系において結
像された前記両境界を示す特徴間の距離を用いて、走行
レーンに対する車輌の傾き、および走行レーンに対する
車輌の位置ずれ量を算出する算出手段とを備えて成る位
置関係検出装置。
【請求項６】請求項２〜５のいずれかに記載された位
置関係検出装置が搭載されて成る車輌。
【請求項７】請求項２〜５のいずれかに記載された位
置関係検出装置が搭載されて成る車輌であって、前記位
置関係検出装置による検出結果を報知する報知手段を具
備して成る車輌。
【請求項８】請求項２〜５のいずれかに記載された位
置関係検出装置が搭載されて成る車輌であって、前記位
置関係検出装置による検出結果により走行レーンの中心
線に対する自車輌の逸脱度合いを計測する計測手段を具
備して成る車輌。
【請求項９】請求項２〜５のいずれかに記載された位
置関係検出装置が搭載されて成る車輌であって、前記位
置関係検出装置による検出結果により走行レーンの中心
線に対する自車輌の逸脱度合いを計測する計測手段と、
この計測手段により計測された逸脱度合いが所定の条件
を満たしたとき、運転者に対する警告情報を出力する警
告情報出力手段とを具備して成る車輌。
【請求項１０】請求項２〜５のいずれかに記載された
位置関係検出装置が搭載されて成る車輌であって、車輌
のハンドル角を入力するハンドル角入力手段と、前記位
置関係検出装置による検出結果および入力されたハンド
ル角に基づき、車輌の進路を予測する進路予測手段と、
前記進路予測手段による予測結果を報知する報知手段と
を具備して成る車輌。
【請求項１１】請求項２〜５のいずれかに記載された
位置関係検出装置が搭載されて成る車輌であって、前記
位置関係検出装置による検出結果が所定の条件を満たす
ように、車輌の走行方向を制御する走行制御手段を具備
して成る車輌の進路制御装置。