WO2014007052A1 - 車線逸脱判定装置，車線逸脱警報装置及びそれらを使った車両制御システム - Google Patents

車線逸脱判定装置，車線逸脱警報装置及びそれらを使った車両制御システム Download PDF

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WO2014007052A1
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WO
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lane
vehicle
road
distance
departure
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PCT/JP2013/066576
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今井　正人
雅幸 竹村
彰二 村松
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クラリオン株式会社
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    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/167—Driving aids for lane monitoring, lane changing, e.g. blind spot detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • H—ELECTRICITY
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R2300/804—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the intended use of the viewing arrangement for lane monitoring
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    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30248—Vehicle exterior or interior
    • G06T2207/30252—Vehicle exterior; Vicinity of vehicle
    • G06T2207/30256—Lane; Road marking

Definitions

  • the present invention relates to a lane departure determination device, a lane departure warning device, and a vehicle control system using them.
  • a lane departure warning device that recognizes a traveling route by an on-vehicle camera and notifies that a vehicle deviates from a traveling lane is known.
  • Patent Document 1 when a tendency to deviate from the lane of the host vehicle is predicted using a road recognition camera that captures the road surface, and it is determined that the possibility that the host vehicle departs from the lane is high.
  • a lane departure warning device for reporting by an alarm is described.
  • the prior art has a problem that departure warnings are frequently issued when the vehicle is likely to depart from the road, such as a road having a narrow lane width.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to perform an appropriate departure determination even when the vehicle is likely to depart from the road.
  • the image pickup device detects a lane line from image information output by imaging the outside of the vehicle, and determines whether or not the vehicle departs from the lane line based on the distance between the vehicle and the lane line.
  • the lane departure determination apparatus for determining a vehicle travels on a road having a lane line width wider than a predetermined width and a road having a lane line width narrower than a predetermined width, with the same vehicle angle with respect to the detected lane line. In some cases, the distance between the vehicle and the lane marking when determining departure is different.
  • the lane departure determining apparatus has a lane line wider than a predetermined width when the angle of the vehicle with respect to the detected lane line is the same and the vehicle deviates from the lane line. It is preferable that the time for determining the deviation is earlier for a road having a width than for a road having a division line width narrower than a predetermined width.
  • the image pickup device detects a lane line from image information output by imaging the outside of the vehicle, and determines whether or not the vehicle deviates from the lane line based on the distance between the vehicle and the lane line.
  • the lane departure determination device for determining is a case where the vehicle is traveling on a road having the same angle with respect to the detected lane marking and having a road larger than a predetermined curvature radius and a road smaller than a predetermined curvature radius. It is preferable that the distance between the vehicle and the lane marking is different.
  • the lane departure determining apparatus according to the third aspect is configured such that the road angle greater than the predetermined curvature radius when the angle of the vehicle with respect to the detected lane line is the same and the vehicle departs from the lane line. It is preferable that the time for judging the departure is earlier than that of a road having a smaller radius of curvature.
  • the lane departure determination device includes a lane line detection unit that detects a lane line from image information output by the imaging device imaging the outside of the vehicle, and a lane line to the optical axis of the imaging device.
  • the yaw angle calculation unit Based on the distance calculation unit that calculates the distance for each predetermined period, the yaw angle calculation unit that calculates the yaw angle of the vehicle with respect to the lane marking, and the road parameter that represents the characteristics of the road on which the vehicle is traveling, the yaw angle calculation unit A deviation determination unit that corrects the calculated yaw angle and performs a vehicle deviation determination with respect to the lane line based on the distance from the lane line to the optical axis calculated by the distance calculation unit and the corrected yaw angle; Is provided.
  • the departure determining unit calculates the yaw angle based on at least one road parameter of the road lane width and the road curvature radius. It is preferable to correct.
  • the lane departure determining apparatus according to the fifth or sixth aspect calculates a time-series variation of the distance from the lane marking to the optical axis calculated by the distance calculation unit. And a deviation determination unit that corrects the yaw angle calculated by the yaw angle calculation unit based on the magnitude of variation calculated by the shake amount calculation unit and the road parameter, and the distance calculation unit.
  • a lane departure warning device outputs a lane departure warning signal based on a lane departure determination device according to any one of the first to seventh aspects and a departure determination result by the lane departure determination device.
  • a vehicle control system includes the lane departure warning device according to the eighth aspect, and a warning notification unit that notifies a warning based on an output result of a warning signal from the lane departure warning device. .
  • FIG. 3 is a flowchart showing processing contents of a lane departure determination device 100.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating image data captured from the imaging apparatus 1 and edge strength detected by a lane marking detection unit 4. It is a figure which shows the image data (a) taken in from the imaging device 1, and the top view (b) which looked at the vehicle and road at the time of the image data being imaged. It is the top view which showed typically a mode that the vehicle 501 was drive
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a lane departure determination apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the lane departure determination device 100 includes a lane marking detection unit 4, a road parameter calculation unit 5, a correction coefficient setting unit 6, a yaw angle calculation unit 7, a rear distance calculation unit 8, a front distance calculation unit 9, and a departure determination unit 10. Is done.
  • the lane departure determination device 100 realizes the functions of these units by causing a computer (not shown) to execute a predetermined control program.
  • An imaging device 1, a yaw rate detection unit 2, and a vehicle speed detection unit 3 are connected to the lane departure determination device 100.
  • the lane departure determination device 100 uses the image data input from the imaging device 1, the vehicle yaw rate input from the yaw rate detection unit 2, and the vehicle speed input from the vehicle speed detection unit 3. It is configured to determine whether there is a possibility of deviating from the inside lane and to output the determination result to the outside. That is, the lane departure determination device 100 detects a lane that is a lane line from image information output by the imaging device imaging the outside of the vehicle, and determines whether the vehicle departs from the lane line as a distance between the vehicle and the lane line. Judgment based on.
  • the present invention provides a road having a lane line width (lane width) wider than a predetermined width and a road having a lane line width (lane width) narrower than a predetermined width, with the same vehicle angle with respect to the detected lane line.
  • a road having a lane line width wider than a predetermined width is a road having a lane line width narrower than a predetermined width.
  • the vehicle travels on a road having the same angle with respect to the detected lane marking and having a road larger than a predetermined radius of curvature and a road having a radius smaller than the predetermined radius of curvature.
  • the distance is different.
  • the angle of the vehicle with respect to the detected lane line is the same and the vehicle departs from the lane line, the time for judging the departure is greater on a road having a larger radius of curvature than a road having a smaller radius of curvature. It is fast.
  • the in-vehicle imaging device 1 captures the outside of the vehicle by an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, and the obtained image is converted into analog data. As it is, or digitally processed and converted into image data that can be handled by a computer, the image data is output to the lane departure determination apparatus 100 (the lane marking detection unit 4) using a dedicated line or the like.
  • the imaging device 1 is installed behind the vehicle such that the road surface behind the vehicle is included in the imaging range.
  • the yaw rate detector 2 detects the yaw rate (rotational speed in the turning direction) of the vehicle using the output of a gyroscope, for example.
  • the vehicle speed detection unit 3 averages values obtained by, for example, wheel speed sensors mounted on the front, rear, left, and right wheels of the vehicle, or integrates the acceleration value of the own vehicle obtained by an acceleration sensor mounted on the own vehicle. Thus, the speed at which the vehicle travels is detected.
  • the lane marking detection unit 4 analyzes image data (image information) created by imaging the outside of the vehicle by the imaging device 1, thereby creating a lane line painted on the road (for example, a pair of left and right vehicles on the left and right sides of the vehicle). A line, a roadway outer line, etc.) are detected every predetermined processing cycle.
  • the road parameter calculation unit 5 calculates road parameters representing the characteristics of the running road such as the lane width and the radius of curvature.
  • the lane width is calculated from the position of the lane line detected by the lane line detection unit 4. Further, the radius of curvature of the running road is calculated from the yaw rate detected by the yaw rate detector 2.
  • the correction coefficient setting unit 6 sets a correction coefficient described later from the road parameters calculated by the road parameter calculation unit 5.
  • the yaw angle calculation unit 7 calculates the yaw angle of the vehicle with respect to the lane line based on the position of the lane line detected by the lane line detection unit 4, the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit 3, and the like.
  • the rear distance calculation unit 8 calculates the distance between the lane line detected by the lane line detection unit 4 and the optical axis of the imaging device 1 (the distance from the optical axis to the lane line) at a predetermined position behind the vehicle.
  • the front distance calculation unit 9 calculates the distance between the lane line detected by the lane line detection unit 4 and the front wheel of the vehicle (distance from the front wheel of the vehicle to the lane line).
  • the departure determination unit 10 determines whether or not the vehicle may deviate from the lane based on the distance from the front wheel to the lane marking calculated by the forward distance calculation unit 9.
  • the lane departure judgment here is assumed to be used for a vehicle departure warning based on the JIS standard (JIS D 0804). That is, the departure determination unit 10 departs from the lane based on the yaw angle of the vehicle calculated by the yaw angle calculation unit 7 and the distance between the lane line calculated by the front distance calculation unit 9 and the front wheels of the vehicle. Determine if there is a risk.
  • the above JIS standard stipulates that the necessity of a vehicle departure warning is determined based on the distance from the outside of the front wheel of the vehicle to the lane marking.
  • the imaging device 1 is installed so as to capture an image behind the vehicle.
  • the front distance calculation unit 9 of the present embodiment is a vehicle in which the yaw angle calculation unit 7 calculates the distance to the lane marking at the rear of the vehicle calculated by the rear distance calculation unit 8 in order to comply with the JIS standard. Based on the yaw angle, the distance from the outside of the vehicle front wheel to the lane marking is corrected.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of the lane departure determination apparatus 100. The processing shown in FIG. 2 is repeatedly executed at predetermined processing cycles.
  • step S100 the lane marking detection unit 4 captures image data captured by the imaging device 1 and subjected to digital processing.
  • step S110 the lane marking detector 4 detects the lane marking painted on the road from the image data captured in step S100.
  • the lane marking detection process in step S110 will be described with a specific example.
  • FIG. 3 is a diagram showing the image data captured from the imaging apparatus 1 and the edge strength detected by the lane marking detection unit 4.
  • the lane marking detection unit 4 of the present embodiment uses a method of calculating edge strengths in an image and extracting lane lines as a method for detecting these lane markings.
  • the edge is a point where the luminance value changes abruptly in the image.
  • FIG. 3B shows the result of detecting the edge strength from point A to point B in FIG.
  • the points A and B are predetermined points in the imaging range, and the lane marking detection unit 4 detects the lane line by detecting the edge strength on the straight line connecting the points A and B.
  • the edge detection results shown in FIG. 3B are peaks 303 and 305 representing points at which the road changes from the road to the lane line (points at which the luminance value suddenly changes from dark to light), and points at which the lane line changes from the road to the road (luminance value). Includes peaks 304 and 306, respectively, representing the point at which the light suddenly changes from light to dark.
  • the lane line detection unit 4 finds the combination of the peak 303 and the peak 304 and the combination of the peak 305 and the peak 306 shown in FIG. 3B, and determines the lane line 301 and the lane line 302 corresponding to each combination. To detect.
  • step S ⁇ b> 120 the rear distance calculation unit 8 calculates the distance from the optical axis of the imaging device 1 to the lane marking detected in step S ⁇ b> 110.
  • the distance calculation process in step S120 will be described with a specific example.
  • FIG. 4 is a diagram showing the image data (a) taken from the imaging device 1 and a plan view (b) of the vehicle and the road when the image data is captured as viewed from above.
  • FIG. 4 shows a state where the vehicle is traveling on a road where the right lane line 401 and the left lane line 402 exist.
  • An arrow 403 is the optical axis of the imaging apparatus 1. Since the imaging device 1 is installed at the rear of the vehicle, the lane marking 401 visible on the left side of FIG. 4 is a right lane marking on the right side with respect to the traveling direction of the vehicle, and the lane marking visible on the right side of FIG.
  • a line 402 is a left dividing line existing on the left side with respect to the traveling direction of the vehicle.
  • a distance d1 from the optical axis 403 to the left lane marking 402 (hereinafter referred to as a left rear distance d1) is calculated from the position of the left lane marking 402 detected by the lane marking detector 4. Can do.
  • the rear distance calculation unit 8 detects the coordinates of point C, which is the point where the straight line connecting points A and B intersects with the inner edge of the left lane marking 402, and the edge intensity peak detected by the lane marking detection unit 4. Ask from.
  • the left rear distance d1 is calculated by converting the coordinates into the actual coordinate system of FIG.
  • the lane marking detection unit 4 further performs the same calculation, and calculates a distance d2 from the optical axis 403 to the right lane marking 401 (hereinafter referred to as a right rear distance d2).
  • the left rear distance d1 is the distance from the optical axis 403 to the inside of the left partition line 402, and the left rear distance d1 is calculated using the coordinates of point C on the inner edge of the left partition line 402.
  • this may be the distance to the outside or center of the left lane marking line 402, as long as the definition is consistent.
  • the distance to the lane marking (left rear distance d1, right rear distance d2) is not one for each lane marking in the image (left lane marking 402, right lane marking 401), but for each lane marking.
  • a plurality of (for example, 10) may be calculated.
  • a plurality of pairs of points may be provided in the imaging range, edge detection may be performed for each of them, and the distance between the optical axis 403 and the edge may be calculated.
  • the road parameter calculation unit 5 acquires the yaw rate of the vehicle detected by the yaw rate detection unit 2.
  • the vehicle yaw rate is the rotational speed in the turning direction of the vehicle as described above, and is detected by a known technique such as a gyroscope, for example.
  • the road parameter calculation unit 5 calculates the road parameters of the running road based on the lane line detected by the lane line detection unit 4 and the vehicle yaw rate detected by the yaw rate detection unit 2. .
  • the road parameters in this embodiment are two, that is, the lane width and the road radius of curvature.
  • the road parameter calculation unit 5 calculates the distance between the peak 304 and the peak 305 (the distance between the two lane lines detected by the lane line detection unit 4) as the lane width.
  • a specific calculation method is the same as that described in step S120.
  • the road parameter calculation unit 5 of the present embodiment calculates the curvature radius of the road based on the yaw rate input from the yaw rate detection unit 2. Specifically, it is assumed that a yaw rate of N degrees / second corresponds to a radius of curvature of M meters (M and N are respectively predetermined numerical values), and the radius of curvature is calculated by multiplying the detected yaw rate by M / N. . For example, even if the vehicle is traveling on a straight road, a constant value is detected as the yaw rate if the vehicle is turned off. In such a case, the above calculation result may be regarded as the curvature radius of the road. Absent.
  • the correction coefficient setting unit 6 sets a correction coefficient based on the road parameter calculated by the road parameter calculation unit 5.
  • the definition of the correction coefficient and the correction coefficient setting method by the correction coefficient setting unit 6 will be described in detail later.
  • the yaw angle calculator 7 determines the vehicle yaw based on the left rear distance d1, the right rear distance d2, and the vehicle speed detected by the vehicle speed detector 3 calculated by the rear distance calculator 8. Calculate the corner.
  • the yaw angle of the vehicle is calculated from the left rear distance d1 calculated at time t1, the left rear distance d1 calculated at time t2, and the traveling distance of the vehicle between time t1 and time t2.
  • time t2 is the time at which the left rear distance d1 was last calculated
  • time t1 is a time before time t2.
  • the traveling distance of the vehicle between time t1 and time t2 is obtained from the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit 3.
  • the yaw angle of the vehicle can be calculated more precisely by using two or more left rear distances d1 calculated in the past. Specifically, a regression line is obtained by the least square method for the plurality of left rear distances d1, and the yaw angle of the vehicle is calculated from the regression line and the travel distance of the vehicle.
  • the method of calculating the yaw angle of the vehicle is not limited to these, and any method can be used.
  • the front distance calculation unit 9 calculates the distance from the front wheel of the vehicle to the lane marking based on the left rear distance d1, the right rear distance d2, and the vehicle yaw angle ⁇ .
  • the calculation process of the distance from the vehicle front wheel to the lane marking in step S170 will be described with a specific example.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a state where the vehicle 501 is traveling on a road where two lane markings 502 and 503 exist.
  • the yaw angle ⁇ is calculated by the yaw angle calculator 7 and is known.
  • the left rear distance d1 and the right rear distance d2 are calculated by the rear distance calculation unit 8 and are known.
  • the distance C1 from the imaging device 1 to the outside of the left front wheel of the vehicle, the distance C2 from the imaging device 1 to the outside of the right front wheel of the vehicle, and the point where the left rear distance d1 is calculated point A in FIG. 4).
  • the distance L from the straight line connecting the point B to the front wheels of the vehicle is input in advance to the lane departure determination device 100 based on the installation position of the imaging device 1.
  • ⁇ is a correction coefficient set by the correction coefficient setting unit 6.
  • the correction coefficient ⁇ is set to a value between 0 and 1 by the correction coefficient setting unit 6.
  • the left front distance D1 calculated by the above equation (1) matches the geometric length of the distance D1 indicated by the arrow in FIG.
  • the correction coefficient ⁇ set by the correction coefficient setting unit 6 is a coefficient for correcting the vehicle yaw angle ⁇ to be smaller than the actual angle in the calculation of the left front distance D1.
  • the front distance calculation unit 9 calculates a distance D2 (hereinafter referred to as a right front distance D2) from the outside of the right front wheel of the vehicle to the right lane marking based on the following equation (2).
  • D2 d2 + L ⁇ tan ( ⁇ ) ⁇ C2 (2)
  • the departure determination unit 10 may use the left front distance D1 and the right front distance D2 calculated in step S170 to cause the vehicle to depart from the lane. Determine whether or not. Specifically, when one of the left front distance D1 and the right front distance D2 is equal to or less than a predetermined distance, the departure determination unit 10 determines that there is a possibility of departing from the lane.
  • the lane departure determination device 100 outputs a result of determining whether or not the vehicle may depart from the lane.
  • a lane departure warning device corresponding to the JIS standard (JIS D 0804) can be realized.
  • JIS D 0804 JIS D 0804
  • a predetermined range for example, within 5 cm
  • an alarm is generated by a sound emitted from a speaker, a message displayed on a display, or the like.
  • the timing for releasing the alarm may be after the alarm is generated and a predetermined time has elapsed (for example, after 2 seconds).
  • the left front distance D1 and the right front distance D2 are calculated according to the expressions (1) and (2) in which the correction coefficient ⁇ does not exist, it is determined that the vehicle may deviate from the lane depending on the characteristics of the traveling road. May be made frequently. For example, when the width of the traveling lane is narrow, there is little room between the vehicle and the lane marking, so the change in the vehicle yaw angle ⁇ frequently fluctuates the result of the departure determination. In addition, when the radius of curvature of the road being traveled is small (when traveling on a tight curve), the same result occurs because there is little room between the vehicle and the lane marking.
  • the correction coefficient ⁇ is a coefficient for correcting the vehicle yaw angle ⁇ to a value smaller than the actual value in the calculation of the left front distance D1 and the right front distance D2 in order to suppress such vibration of the departure determination result.
  • the correction coefficient setting unit 6 of the present embodiment first calculates the corresponding correction coefficients ⁇ 1 and ⁇ 2 for each of the two road parameters such as the lane width and the curvature radius. Then, the final correction coefficient ⁇ is set by calculating the arithmetic average of the plurality of correction coefficients ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • FIG. 6 is an example of a graph showing the correspondence between road parameters and correction coefficients ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • the correction coefficient setting unit 6 sets the correction coefficient ⁇ 1 to 0 when the lane width is less than 2.5 meters, and the correction coefficient when the lane width is greater than 3 meters. ⁇ 1 is set to 1. When the lane width is 2.5 meters or more and 3 meters or less, the correction coefficient ⁇ 1 is set by a linear function having a value range of 0 to 1.
  • the correction coefficient setting unit 6 sets the correction coefficient ⁇ 2 to 0 when the radius of curvature is less than 400 meters, and the correction coefficient when the radius of curvature is greater than 800 meters.
  • ⁇ 2 is set to 1.
  • the correction coefficient ⁇ 2 is set by a linear function having a value range of 0 to 1.
  • the lane marking detection unit 4 detects a lane marking from image information output by the imaging apparatus 1 imaging the outside of the vehicle.
  • the rear distance calculation unit 8 calculates the distance from the lane marking to the optical axis 403 of the imaging device 1 for each predetermined period.
  • the yaw angle calculation unit 7 calculates the yaw angle of the vehicle with respect to the lane marking based on the distance calculated by the rear distance calculation unit 8 and the vehicle travel distance traveled by the vehicle during a predetermined period.
  • the correction coefficient setting unit 6 sets the correction coefficient based on the road parameter that is calculated by the road parameter calculation unit 5 and represents the characteristics of the road on which the vehicle is traveling.
  • the front distance calculation unit 9 corrects the yaw angle calculated by the yaw angle calculation unit 7 with the set correction coefficient, and corrects the distance from the lane marking calculated by the rear distance calculation unit 8 to the optical axis 403. Based on the yaw angle, the distance from the vehicle front wheel to the lane marking is calculated.
  • the departure determination unit 10 determines the departure of the vehicle from the lane line based on the distance from the vehicle front wheel to the lane line calculated by the forward distance calculation unit 9. Since it did in this way, appropriate departure judgment can be performed also when a vehicle will be in the state which is easy to deviate from a road.
  • the departure determination unit 10 performs departure determination based on the road parameters of the road lane width and the road curvature radius. Since it did in this way, it becomes possible to perform suitable deviation determination according to the characteristic of a road.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a lane departure determination apparatus 200 according to the second embodiment.
  • the lane departure determination device 200 further includes a rear distance fluctuation amount calculation unit 11 in addition to the components constituting the lane departure determination device 100 according to the first embodiment.
  • the rear distance shake amount calculation unit 11 calculates a time-series shake amount (rear distance shake amount) of the left rear distance d1 and the right rear distance d2 calculated by the rear distance calculation unit 8.
  • the correction coefficient setting unit 6 calculates a correction coefficient ⁇ 3 corresponding to the magnitude of the shake amount, and sets the correction coefficient ⁇ based on the three values combined with the correction coefficients ⁇ 1 and ⁇ 2 described in the first embodiment. To do.
  • the correction coefficient setting unit 6 calculates the correction coefficient ⁇ 3 to be smaller as the backward distance shake amount is larger, that is, as the lane line detection by the lane line detection unit 4 is more unstable.
  • FIG. 8 is an example of a graph showing the correspondence between the backward distance shake amount and the correction coefficient ⁇ 3.
  • the rear distance fluctuation amount calculation unit 11 of the present embodiment calculates the standard deviation of the position of the lane line detected in a predetermined period (or the position of the lane line detected continuously for a predetermined number of times) as the above-mentioned rear distance. Calculated as shake amount. Then, a shake level corresponding to the magnitude of the backward distance shake amount is output to the correction coefficient setting unit 6.
  • the shake level is an integer greater than or equal to 0 representing the magnitude of the backward distance shake amount, and takes a larger value as the backward distance shake amount is larger.
  • the correction coefficient setting unit 6 sets the correction coefficient ⁇ 3 to 1 when the shake level output from the rear distance shake amount calculation unit 11 is 0. When the shake level is 1, the correction coefficient ⁇ 3 is set to 0.5, and when it is 2 or more, it is set to 0.
  • the correction coefficient may be set using a shake index that is a continuous value instead of a shake level that is a discrete value corresponding to the back distance shake amount.
  • the correction coefficient ⁇ 4 based on the shake index shown in FIG. 8B may be calculated, and the correction coefficient ⁇ may be set based on the correction coefficients ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 4. .
  • the lane departure determination device 200 includes a rear distance fluctuation amount calculation unit 11 that calculates the magnitude of time-series variation in the distance from the lane line calculated by the rear distance calculation unit 8 to the optical axis 403. .
  • the correction coefficient setting unit 6 sets the correction coefficient ⁇ based on the magnitude of the variation calculated by the rear distance shake amount calculation unit 11 and the road parameter.
  • the forward distance calculation unit 9 corrects the yaw angle by the correction coefficient ⁇ , and calculates the distance from the vehicle front wheel to the lane marking based on the corrected yaw angle.
  • the departure determination unit 10 performs departure determination based on the calculated distance. Since it did in this way, it becomes possible to perform suitable departure determination irrespective of the detection accuracy of a lane marking.
  • the method of setting the correction coefficient ⁇ by the correction coefficient setting unit 6 is not limited to that described above.
  • the correction coefficient may be set based on a value obtained by subtracting the vehicle width from the lane width.
  • the method of calculating the correction coefficient ⁇ from the correction coefficients ⁇ 1 and ⁇ 2 calculated from the individual road parameters may be a weighted average based on a predetermined weight, for example, instead of an arithmetic average.
  • the correction coefficient ⁇ instead of setting the correction coefficient ⁇ after calculating the correction coefficients ⁇ 1 and ⁇ 2 individually for each road parameter, the correction coefficient ⁇ may be directly calculated from a plurality of road parameters. Furthermore, a smaller value may be selected from the correction coefficients ⁇ 1 and ⁇ 2 calculated from the individual road parameters to obtain the correction coefficient ⁇ .
  • the front distance calculation unit 9 calculates the distance from the outside of the front wheel of the vehicle to the lane marking based on the distance to the lane marking calculated by the rear distance calculation unit 8. You may comprise this so that the distance to the lane marking in arbitrary places, such as the distance from the corner ahead of a vehicle, for example, may be calculated.
  • the road parameters are not limited to the road lane width and the radius of curvature described above. Further, these two road parameters need not always be used.
  • the correction coefficient ⁇ may be set using only the road lane width.
  • the road parameter calculation unit 5 may calculate the road lane width from information other than the lane width calculated by the lane marking detection unit 4, and the road curvature radius is detected by the yaw rate detection unit 2. You may make it calculate from information other than a yaw rate.
  • the lane width and the radius of curvature of the currently traveling road may be calculated from the current location of the vehicle detected by a GPS receiver or the like and road information stored in a storage device such as an HDD.
  • the lane departure warning device 900 includes a lane departure judgment device 100 according to the first embodiment or a lane departure judgment device 200 according to the second embodiment, and a warning output unit 20. Composed.
  • the lane departure warning device 900 determines whether or not the vehicle departs from the lane line by the lane departure determination device 100 or 200. Is output to the outside.
  • the warning output unit 20 is configured not to output a lane departure warning signal to the outside when a warning suppression condition is satisfied.
  • the alarm suppression conditions are during a blinker operation, within a predetermined time after the blinker operation is completed (for example, 2 seconds), a vehicle speed is equal to or less than a predetermined value (for example, 70 km / h or less), and a road curvature radius is equal to or less than a predetermined value (for example, , 200 m or less).
  • a vehicle control system may be configured using the lane departure warning device 900.
  • the vehicle control system 1000 includes at least an imaging device 1, a lane departure warning device 900, and a warning notification unit 30.
  • the vehicle control system 1000 notifies the driver and the occupant of the lane departure warning by the warning notification unit 30 when the lane departure warning device 900 outputs a lane departure warning signal.
  • the alarm notification unit 30 includes a speaker that conveys information by sound, a display that visually conveys information, a meter panel, a warning light, and the like.
  • a lane departure warning device is configured by using the lane departure determination device of the present invention, and further, a vehicle control system using the lane departure warning device is configured, whereby an appropriate lane departure determination of the lane departure determination device is performed. Therefore, it is possible to improve the sense of security and reliability for the driver and passengers.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .

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Abstract

　車線逸脱判定装置は、撮像装置が車外を撮像して出力した画像情報から区画線を検出し、車両が区画線を逸脱するか否かを車両と区画線との距離に基づいて判定する車線逸脱判定装置であって、検出された区画線に対する車両の角度が同一で、所定の幅より広い区画線幅を有する道路と所定の幅より狭い区画線幅を有する道路とを車両が走行する場合で、逸脱判定するときの車両と区画線との距離が異なる。

Description

車線逸脱判定装置，車線逸脱警報装置及びそれらを使った車両制御システム
　本発明は、車線逸脱判定装置、車線逸脱警報装置及びそれらを使った車両制御システムに関する。
　従来、車載カメラにより走行路を認識し、車両が走行車線を逸脱することを報知する車線逸脱警報装置が知られている。例えば特許文献１には、路面を撮影する走行路認識カメラなどを用いて自車両の車線からの逸脱傾向を予測し、自車両が車線から逸脱する可能性が高くなっていると判定した場合に警報器による報知を行う車線逸脱警報装置が記載されている。
日本国特開２００４－２６８８４５号公報
　しかしながら、従来技術には、例えば、車線幅が狭い道路のように、車両が道路を逸脱しやすい状態になった場合に逸脱警報が頻繁に発せられてしまうという問題があった。本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、車両が道路を逸脱しやすい状態になった場合にも適切な逸脱判定を行うことにある。
　本発明の第１の態様によると、撮像装置が車外を撮像して出力した画像情報から区画線を検出し、車両が区画線を逸脱するか否かを車両と区画線との距離に基づいて判定する車線逸脱判定装置は、検出された区画線に対する車両の角度が同一で、所定の幅より広い区画線幅を有する道路と所定の幅より狭い区画線幅を有する道路とを車両が走行する場合で、逸脱判定するときの車両と区画線との距離が異なる。
　本発明の第２の態様によると、第１の態様の車線逸脱判定装置は、検出された区画線に対する車両の角度が同一で、車両が区画線を逸脱する場合、所定の幅より広い区画線幅を有する道路の方が所定の幅より狭い区画線幅を有する道路に比べて、逸脱判定する時間が早いことが好ましい。
　本発明の第３の態様によると、撮像装置が車外を撮像して出力した画像情報から区画線を検出し、車両が区画線を逸脱するか否かを車両と区画線との距離に基づいて判定する車線逸脱判定装置は、検出された区画線に対する車両の角度が同一で、所定の曲率半径より大きい道路と所定の曲率半径より小さい道路とを車両が走行する場合で、逸脱判定するときの車両と区画線との距離が異なることが好ましい。
　本発明の第４の態様によると、第３の態様の車線逸脱判定装置は、検出された区画線に対する車両の角度が同一で、車両が区画線を逸脱する場合、所定の曲率半径より大きい道路の方が所定の曲率半径より小さい道路に比べて、逸脱判定する時間が早いことが好ましい。
　本発明の第５の態様によると、車線逸脱判定装置は、撮像装置が車外を撮像して出力した画像情報から区画線を検出する区画線検出部と、区画線から撮像装置の光軸までの距離を所定周期ごとに演算する距離演算部と、区画線に対する車両のヨー角を演算するヨー角演算部と、車両が走行中の道路の特性を表す道路パラメータに基づいて、ヨー角演算部により演算されたヨー角を補正し、距離演算部により演算された区画線から光軸までの距離と、補正されたヨー角と、に基づいて区画線に対する車両の逸脱判定を行う逸脱判定部と、を備える。
　本発明の第６の態様によると、第５の態様の車線逸脱判定装置は、逸脱判定部は、道路の車線幅と、道路の曲率半径と、の少なくとも一方の道路パラメータに基づいてヨー角を補正することが好ましい。
　本発明の第７の態様によると、第５または６の態様の車線逸脱判定装置は、距離演算部により演算された区画線から光軸までの距離の、時系列的なばらつきの大きさを演算する振れ量演算部を更に備え、逸脱判定部は、振れ量演算部により演算されたばらつきの大きさと道路パラメータとに基づいて、ヨー角演算部により演算されたヨー角を補正し、距離演算部により演算された区画線から光軸までの距離と、補正されたヨー角と、に基づいて逸脱判定を行うことが好ましい。
　本発明の第８の態様によると、車線逸脱警報装置は、第１～７のいずれか一態様の車線逸脱判定装置と、車線逸脱判定装置による逸脱判定の結果に基づいて車線逸脱の警報信号を出力する警報出力部と、を備える。
　本発明の第９の態様によると、車両制御システムは、第８の態様の車線逸脱警報装置と、車線逸脱警報装置による警報信号の出力結果に基づいて警報を報知する警報報知部と、を備える。
　本発明によれば、車両が道路を逸脱しやすい状態になった場合にも適切な逸脱判定を行うことができる。
第１の実施形態に係る車線逸脱判定装置１００の構成を示すブロック図である。 車線逸脱判定装置１００の処理内容を示すフローチャートである。 撮像装置１から取り込まれた画像データと区画線検出部４により検出されたエッジ強度とを示す図である。 撮像装置１から取り込まれた画像データ（ａ）と、その画像データが撮像された際の車両および道路を上空から見た平面図（ｂ）とを示す図である。 車両５０１が２本の区画線５０２および５０３の存在する道路を走行している様子を模式的に示した平面図である。 道路パラメータと補正係数α１，α２との対応関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係る車線逸脱判定装置２００の構成を示すブロック図である。 後方距離振れ量と補正係数α３との対応関係を示すグラフである。 本発明の車線逸脱判定装置を用いて車線逸脱警報装置を構成したときのブロック図である。 本発明の車線逸脱判定装置を用いて車両制御システムを構成したときのブロック図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
　図１は、第１の実施形態に係る車線逸脱判定装置１００の構成を示すブロック図である。車線逸脱判定装置１００は、区画線検出部４，道路パラメータ演算部５，補正係数設定部６，ヨー角演算部７，後方距離演算部８，前方距離演算部９，および逸脱判定部１０により構成される。車線逸脱判定装置１００は、不図示のコンピュータに所定の制御プログラムを実行させることにより、これらの各部の機能を実現している。
　車線逸脱判定装置１００には、撮像装置１，ヨーレート検出部２，および車速検出部３が接続されている。車線逸脱判定装置１００は、撮像装置１から入力された画像データと、ヨーレート検出部２から入力された車両のヨーレートと、車速検出部３から入力された車両の速度とを用いて、車両が走行中の車線から逸脱するおそれの有無を判定し、判定結果を外部に出力する構成となっている。つまり、車線逸脱判定装置１００は、撮像装置が車外を撮像して出力した画像情報から区画線である車線を検出し、車両が区画線を逸脱するか否かを車両と区画線との距離に基づいて判定している。
　本発明は、この検出された区画線に対する車両の角度が同一で、所定の幅より広い区画線幅（車線幅）を有する道路と所定の幅より狭い区画線幅（車線幅）を有する道路とを車両が走行する場合で、逸脱判定するときの車両と区画線との距離が異なる。また、検出された区画線に対する車両の角度が同一で、車両が区画線を逸脱する場合、所定の幅より広い区画線幅を有する道路の方が所定の幅より狭い区画線幅を有する道路に比べて、逸脱判定する時間が早くしている。また、検出された区画線に対する車両の角度が同一で、所定の曲率半径より大きい道路と所定の曲率半径より小さい道路とを車両が走行する場合で、逸脱判定するときの車両と区画線との距離が異なる。また、検出された区画線に対する車両の角度が同一で、車両が区画線を逸脱する場合、所定の曲率半径より大きい道路の方が所定の曲率半径より小さい道路に比べて、逸脱判定する時間が早くしている。
　車載用の撮像装置１は、ＣＣＤ（Charge?Coupled?Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子によって自車外を撮像し、得られた画像をアナログデータのまま、もしくはデジタル処理してコンピュータで扱える画像データに変換して専用線などを用いて車線逸脱判定装置１００（の区画線検出部４）に出力する。撮像装置１は、車両後方の路面が撮像範囲に含まれるように車両後方に設置される。
　ヨーレート検出部２は、例えばジャイロスコープ等の出力を用いて車両のヨーレート（旋回方向への回転速度）を検出する。
　車速検出部３は、例えば車両の前後左右各輪に装着された車輪速センサにより得られる値を平均したり、自車に搭載する加速度センサにより得られる自車の加速度の値を積分したりすることによって、車両が進行する速度を検出する。
　区画線検出部４は、撮像装置１が車外を撮像して作成した画像データ（画像情報）を解析することにより、道路上にペイントされている区画線（例えば自車の左右にある一対の左右線や車道外側線など）を所定の処理周期ごとに検出する。
　道路パラメータ演算部５は、車線幅や曲率半径など、走行中の道路の特性を表す道路パラメータを演算する。車線幅は、区画線検出部４により検出された区画線の位置から演算される。また、走行中の道路の曲率半径は、ヨーレート検出部２により検出されたヨーレートから演算される。
　補正係数設定部６は、道路パラメータ演算部５によって演算された道路パラメータから、後述する補正係数を設定する。
　ヨー角演算部７は、区画線検出部４により検出された区画線の位置や車速検出部３により検出された車速などに基づいて、区画線に対する車両のヨー角を演算する。
　後方距離演算部８は、車両後方の所定位置において、区画線検出部４で検出された区画線と撮像装置１の光軸との距離（光軸から区画線までの距離）を算出する。
　前方距離演算部９は、区画線検出部４で検出された区画線と車両の前輪との距離（車両の前輪から区画線までの距離）を算出する。
　逸脱判定部１０は、前方距離演算部９により算出された前輪から区画線までの距離に基づいて、車両が車線から逸脱するおそれがあるか否かを判定する。なお、ここでの車線逸脱判定は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｄ　０８０４）に基づく車両逸脱警報に利用することを想定している。つまり、逸脱判定部１０はヨー角演算部７により演算された車両のヨー角と、前方距離演算部９により算出された区画線と車両前輪との間の距離と、に基づいて車線から逸脱するおそれがあるか否かを判断する。
　上記のＪＩＳ規格では、車両前輪の外側と区画線までの距離に基づいて車両逸脱警報の要否を判定することが規定されている。他方、撮像装置１は、車両後方の映像を撮像するように設置されている。本実施形態の前方距離演算部９は、上記のＪＩＳ規格に対応するために、後方距離演算部８により算出された車両後方における区画線までの距離を、ヨー角演算部７により演算された車両のヨー角に基づいて、車両前輪の外側から区画線までの距離に補正する。
　次に、車線逸脱判定装置１００全体の処理内容について説明する。
　図２は、車線逸脱判定装置１００の処理内容を示すフローチャートである。図２に示す処理は、所定の処理周期ごとに繰り返し実行される。
　まずステップＳ１００において、区画線検出部４が、撮像装置１により撮像されデジタル処理が施された画像データを取り込む。
　次のステップＳ１１０では、区画線検出部４が、ステップＳ１００で取り込んだ画像データから道路上にペイントされている区画線を検出する。以下、ステップＳ１１０における区画線の検出処理について具体例を挙げて説明する。
　図３は、撮像装置１から取り込まれた画像データと区画線検出部４により検出されたエッジ強度とを示す図である。いま、図３（ａ）のように、２本の区画線３０１および３０２が存在する画像データが取り込まれた状態を考える。本実施形態の区画線検出部４は、これらの区画線を検出するための一手法として、画像内のエッジ強度を計算して区画線を抽出する方法を用いる。ここで、エッジとは画像中で輝度値が急激に変わる点である。
　図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ点からＢ点に向かってエッジ強度を検出した結果である。Ａ点およびＢ点は、撮像範囲内に予め定められた点であり、区画線検出部４はＡ点とＢ点とを結ぶ直線上においてエッジ強度を検出して区画線を検出する。図３（ｂ）に示すエッジ検出結果は、道路から区画線に変わる点（輝度値が暗から明に急変する点）をそれぞれ表すピーク３０３、３０５と、区画線から道路に変わる点（輝度値が明から暗に急変する点）をそれぞれ表すピーク３０４および３０６を含む。区画線検出部４は、図３（ｂ）に示したピーク３０３とピーク３０４の組み合わせ、およびピーク３０５とピーク３０６の組み合わせを見つけることによって、それぞれの組み合わせに対応する区画線３０１および区画線３０２を検出する。
　図２のフローチャートの説明に戻ると、ステップＳ１２０において後方距離演算部８が、撮像装置１の光軸からステップＳ１１０で検出した区画線までの距離を演算する。以下、ステップＳ１２０における当該距離の演算処理について具体例を挙げて説明する。
　図４は、撮像装置１から取り込まれた画像データ（ａ）と、その画像データが撮像された際の車両および道路を上空から見た平面図（ｂ）とを示す図である。図４には、右区画線４０１および左区画線４０２が存在する道路を走行している様子を示している。また、矢印４０３は撮像装置１の光軸である。なお、撮像装置１は車両の後方に設置されているので、図４の左側に見える区画線４０１は車両の走行方向に対して右側に存在する右区画線であり、図４の右側に見える区画線４０２は車両の走行方向に対して左側に存在する左区画線である。
　図４（ａ）において、光軸４０３から左区画線４０２までの距離ｄ１（以下、左後方距離ｄ１と称する）は、区画線検出部４により検出された左区画線４０２の位置から演算することができる。後方距離演算部８は、Ａ点とＢ点とを結ぶ直線と左区画線４０２の内側のエッジとが交差する点であるＣ点の座標を、区画線検出部４が検出したエッジ強度のピークから求める。そして、その座標を図４（ｂ）の実際の座標系に変換することにより、左後方距離ｄ１を演算する。区画線検出部４は更に同様の演算を行い、光軸４０３から右区画線４０１までの距離ｄ２（以下、右後方距離ｄ２と称する）も演算する。
　なお、上記の説明では、左後方距離ｄ１を光軸４０３から左区画線４０２の内側までの距離とし、左区画線４０２の内側のエッジ上のＣ点の座標を用いて左後方距離ｄ１を演算しているが、これを左区画線４０２の外側もしくは中心までの距離としてもよく、一貫して同じ定義であればよい。また、区画線までの距離（左後方距離ｄ１，右後方距離ｄ２）は画像内の各区画線（左区画線４０２，右区画線４０１）に対して１つずつではなく、各区画線に対して複数個（例えば、１０個）算出する構成としても良い。例えば、Ａ点とＢ点の組と同様に、一対の点を撮像範囲内に複数設けて、それらの各々についてエッジ検出を行い、光軸４０３と当該エッジとの距離を算出してもよい。
　次のステップＳ１３０において、道路パラメータ演算部５が、ヨーレート検出部２により検出された車両のヨーレートを取得する。車両のヨーレートは前述の通り車両の旋回方向への回転速度であり、例えばジャイロスコープなどの周知技術により検出される。
　次のステップＳ１４０では、道路パラメータ演算部５が、区画線検出部４により検出された区画線やヨーレート検出部２により検出された車両のヨーレートに基づいて、走行中の道路の道路パラメータを演算する。本実施形態における道路パラメータは、車線幅と道路の曲率半径の２つである。
　例えば図３において、道路パラメータ演算部５はピーク３０４とピーク３０５の間の距離（区画線検出部４により検出された２つの区画線の間の距離）を車線幅として演算する。具体的な演算方法は、ステップＳ１２０で説明したものと同様である。
　また、本実施形態の道路パラメータ演算部５は、ヨーレート検出部２から入力されたヨーレートに基づいて道路の曲率半径を演算する。具体的には、Ｎ度／秒のヨーレートがＭメートルの曲率半径に対応すると仮定し（Ｍ，Ｎはそれぞれ所定の数値）、検出されたヨーレートにＭ／Ｎを乗算して曲率半径を演算する。なお、例えばまっすぐな道路を走行中であっても、車両のハンドルを切ればヨーレートとして一定の値が検出されるが、そのような場合にも上記の演算結果を道路の曲率半径と見なして差し支えない。
　次のステップＳ１５０では、補正係数設定部６が、道路パラメータ演算部５により演算された道路パラメータに基づいて補正係数を設定する。補正係数の定義や補正係数設定部６による補正係数の設定方法については後に詳述する。
　次のステップＳ１６０で、ヨー角演算部７は、後方距離演算部８により演算された左後方距離ｄ１，右後方距離ｄ２，および車速検出部３により検出された車両速度に基づいて、車両のヨー角を演算する。例えば、時刻ｔ１に演算された左後方距離ｄ１と、時刻ｔ２に演算された左後方距離ｄ１と、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間における車両の進行距離とから、車両のヨー角を演算する。ここで、時刻ｔ２は最後に左後方距離ｄ１を演算した時刻であり、時刻ｔ１は時刻ｔ２より前の時刻である。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間における車両の進行距離は、車速検出部３により検出された車両速度から求められる。
　なお、過去に演算された左後方距離ｄ１を２つ以上用いることで、より精緻に車両のヨー角を演算することができる。具体的には、それら複数の左後方距離ｄ１に対して最小二乗法により回帰直線を求め、この回帰直線と車両の進行距離とから車両のヨー角を演算すればよい。車両のヨー角を演算する方法は、これらのものに限らず、任意の方法を利用することができる。
　次のステップＳ１７０では、前方距離演算部９が、左後方距離ｄ１，右後方距離ｄ２，および車両ヨー角θに基づいて、車両前前輪から区画線までの距離を演算する。以下、ステップＳ１７０における車両前輪から区画線までの距離の演算処理について具体例を挙げて説明する。
　図５は、車両５０１が２本の区画線５０２および５０３の存在する道路を走行している様子を模式的に示した平面図である。図５において、ヨー角θはヨー角演算部７により演算され既知である。また、左後方距離ｄ１および右後方距離ｄ２は、後方距離演算部８により演算され既知である。更に、撮像装置１から車両の左前輪の外側までの距離Ｃ１と、撮像装置１から車両の右前輪の外側までの距離Ｃ２と、左後方距離ｄ１が演算された地点（図４の点Ａと点Ｂとを結ぶ直線）から車両前輪までの距離Ｌと、は撮像装置１の設置位置に基づいて予め車線逸脱判定装置１００に入力されている。
　前方距離演算部９は、車両左前輪の外側から左区画線までの距離Ｄ１（以下、左前方距離Ｄ１と称する）を、左後方距離ｄ１と、左後方距離ｄ１が算出された地点から車両前輪までの距離Ｌと、撮像装置１から車両左前輪の外側までの距離Ｃ１と、車両ヨー角θとを用いて、下記（１）式により演算する。
　　Ｄ１＝ｄ１－Ｌ×tan(αθ)－Ｃ１　　　　　　　　　　　…（１）
　ここでαは、補正係数設定部６により設定された補正係数である。補正係数αは、補正係数設定部６により０以上１以下の値が設定される。補正係数αが１のとき、上式（１）により演算される左前方距離Ｄ１は、図５に矢印で示した距離Ｄ１の幾何的な長さと一致する。また、補正係数αが０のとき、実際の車両ヨー角θの値は無視され、車両が道路と同一方向を向いている状態を仮定して左前方距離Ｄ１が演算される。つまり、補正係数設定部６が設定する補正係数αは、左前方距離Ｄ１の演算において、車両ヨー角θを実際の角度より小さく補正して扱うための係数である。
　前方距離演算部９は同様に、車両右前輪の外側から右区画線までの距離Ｄ２（以下、右前方距離Ｄ２と称する）を、下記（２）式に基づいて演算する。
　　Ｄ２＝ｄ２＋Ｌ×tan(αθ)－Ｃ２　　　　　　　　　　　…（２）
　図２のフローチャートの説明に戻ると、次のステップＳ１８０では逸脱判定部１０が、ステップＳ１７０で演算された左前方距離Ｄ１および右前方距離Ｄ２を用いて、車両が車線を逸脱するおそれがあるか否かを判定する。具体的には、左前方距離Ｄ１と右前方距離Ｄ２のどちらか一方が予め定めた距離以下となった場合、逸脱判定部１０は車線を逸脱するおそれがあると判定する。
　以上に説明した処理によって、車線逸脱判定装置１００からは、車両が車線を逸脱するおそれがあるか否かを判定した結果が出力される。この車線逸脱判定装置１００を用いることで、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｄ　０８０４）に対応する車線逸脱警報装置を実現することができる。具体的には、左前方距離Ｄ１または右前方距離Ｄ２が所定の範囲内（例えば、５cm以内）になった場合に、スピーカーから発せられる音声やディスプレイに表示されるメッセージ等により警報を発生する。なお、警報を解除するタイミングは警報を発生して所定時間経過後（例えば、２秒後）とすればよい。
　次に、補正係数設定部６による補正係数の設定方法について説明する。
　補正係数αが存在しない式（１）および（２）によって左前方距離Ｄ１および右前方距離Ｄ２を演算した場合、走行中の道路の特性によっては、車両が車線を逸脱するおそれがある、という判定が頻繁になされることがある。例えば走行中の車線の幅が狭い場合、車両と区画線の間の余裕が少ないために、車両ヨー角θの変化が逸脱判定の結果を頻繁に変動させる。また、走行中の道路の曲率半径が小さい場合（きついカーブを走行中の場合）も、車両と区画線の間の余裕が少ないため、同様の結果が生じる。補正係数αは、このような逸脱判定結果の振動を抑止するために、左前方距離Ｄ１および右前方距離Ｄ２の演算において、車両ヨー角θを実際よりも小さい値に補正する係数である。
　本実施形態の補正係数設定部６は、まず、車線幅および曲率半径という２つの道路パラメータの各々について、対応する補正係数α１，α２を演算する。そして、それら複数の補正係数α１，α２の算術平均を演算することにより、最終的な補正係数αを設定する。
　図６は、道路パラメータと補正係数α１，α２との対応関係を示すグラフの一例である。
　図６（ａ）に示すように、補正係数設定部６は、車線幅が２．５メートル未満の場合には補正係数α１を０に設定し、車線幅が３メートルより大きい場合には補正係数α１を１に設定する。また、車線幅が２．５メートル以上３メートル以下の場合には、０～１の値域を有する一次関数により補正係数α１を設定する。
　また、図６（ｂ）に示すように、補正係数設定部６は、曲率半径が４００メートル未満の場合には補正係数α２を０に設定し、曲率半径が８００メートルより大きい場合には補正係数α２を１に設定する。また、曲率半径が４００メートル以上８００メートル以下の場合には、０～１の値域を有する一次関数により補正係数α２を設定する。
　上述した第１の実施の形態による車線逸脱判定装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）区画線検出部４は、撮像装置１が車外を撮像して出力した画像情報から区画線を検出する。後方距離演算部８は、区画線から撮像装置１の光軸４０３までの距離を所定周期ごとに演算する。ヨー角演算部７は、後方距離演算部８により演算された距離と所定期間の間に車両が進行した車両進行距離とに基づいて、区画線に対する車両のヨー角を演算する。補正係数設定部６は、道路パラメータ演算部５により演算された、車両が走行中の道路の特性を表す道路パラメータに基づいて補正係数を設定する。前方距離演算部９は、ヨー角演算部７により演算されたヨー角を設定された補正係数によって補正し、後方距離演算部８により演算された区画線から光軸４０３までの距離と、補正されたヨー角とに基づいて、車両前輪から区画線までの距離を演算する。逸脱判定部１０は、前方距離演算部９により演算された車両前輪から区画線までの距離に基づいて、区画線に対する車両の逸脱判定を行う。このようにしたので、車両が道路を逸脱しやすい状態になった場合にも適切な逸脱判定を行うことができる。
（２）逸脱判定部１０は、道路の車線幅と、道路の曲率半径と、の道路パラメータに基づいて逸脱判定を行う。このようにしたので、道路の特性に応じた適切な逸脱判定を行うことが可能になる。
（第２の実施の形態）
　図７は、第２の実施形態に係る車線逸脱判定装置２００の構成を示すブロック図である。車線逸脱判定装置２００は、第１の実施形態に係る車線逸脱判定装置１００を構成する各部に加えて、更に後方距離振れ量演算部１１を備えている。
　後方距離振れ量演算部１１は、後方距離演算部８により演算された左後方距離ｄ１および右後方距離ｄ２の時系列的な振れ量（後方距離振れ量）を演算する。補正係数設定部６は、この振れ量の大きさに応じた補正係数α３を演算し、第１の実施形態で説明した補正係数α１，α２と併せた３つの値に基づいて補正係数αを設定する。
　後方距離振れ量が大きいということはすなわち、区画線検出部４により検出された区画線の位置には大きなばらつきがあるということである。換言すれば、区画線検出部４による検出結果に大きなばらつきがあるということであり、区画線検出部４による区画線の検出がそれだけ安定していない（不正確である）ことを表している。補正係数設定部６は、後方距離振れ量が大きいほど、すなわち区画線検出部４による区画線の検出が不安定であるほど、補正係数α３を小さく演算する。
　図８は、後方距離振れ量と補正係数α３との対応関係を示すグラフの一例である。
　本実施形態の後方距離振れ量演算部１１は、所定の期間において検出された区画線の位置（または所定の回数だけ連続して検出された区画線の位置）の標準偏差を、上記の後方距離振れ量として演算する。そして、後方距離振れ量の大小に応じた振れレベルを補正係数設定部６に出力する。振れレベルは後方距離振れ量の大きさを表す０以上の整数であり、後方距離振れ量が大きいほど大きな値を採る。補正係数設定部６は、後方距離振れ量演算部１１から出力された振れレベルが０の場合には補正係数α３を１に設定する。また、振れレベルが１の場合には補正係数α３を０．５に、２以上の場合には０に、それぞれ設定する。
　なお、後方距離振れ量に応じた離散的な値である振れレベルの代わりに、連続的な値である振れ指標を用いて補正係数を設定してもよい。例えば、上述した補正係数α３の代わりに、図８（ｂ）に示す振れ指標に基づく補正係数α４を演算し、補正係数α１，α２，α４に基づいて補正係数αを設定するようにしてもよい。
　上述した第２の実施の形態による車線逸脱判定装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）車線逸脱判定装置２００は、後方距離演算部８により演算された区画線から光軸４０３までの距離の、時系列的なばらつきの大きさを演算する後方距離振れ量演算部１１を備える。補正係数設定部６は、後方距離振れ量演算部１１により演算されたばらつきの大きさと道路パラメータとに基づいて補正係数αを設定する。前方距離演算部９は、補正係数αによってヨー角を補正し、補正されたヨー角に基づいて車両前輪から区画線までの距離を演算する。逸脱判定部１０は演算されたこの距離に基づいて逸脱判定を行う。このようにしたので、区画線の検出精度によらず適切な逸脱判定を行うことが可能になる。
　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
　補正係数設定部６による補正係数αの設定方法は、上述したものに限定されない。例えば、車線幅から車両の幅を引いた値に基づいて補正係数を設定してもよい。また、個々の道路パラメータから演算された補正係数α１，α２から補正係数αを演算する方法は、算術平均でなく、例えば所定の重みに基づく加重平均などであってもよい。更に、道路パラメータごとに個別に補正係数α１，α２を演算した後に補正係数αを設定するのではなく、複数の道路パラメータから補正係数αを直接演算してもよい。更には、個々の道路パラメータから演算された補正係数α１，α２から小さい値を選択して補正係数αとしてもよい。
（変形例２）
　上述の各実施例においては、車両後方を撮像する撮像装置１を用いて説明したが、車両前方を撮像する撮像装置１でもよく、また、撮像装置１の取付角度や取付位置が各実施例と異なっていてもよい。
（変形例３）
　上述の各実施例においては、後方距離演算部８により演算された区画線までの距離に基づいて、前方距離演算部９が車両前輪の外側から区画線までの距離を演算していた。これを、例えば車両前方の角から区画線までの距離など、任意の場所における区画線までの距離を演算するように構成してもよい。
（変形例４）
　道路パラメータは、上述した道路の車線幅と曲率半径に限定されない。また、必ずしもこれら２つの道路パラメータを用いなくてもよい。例えば、道路の車線幅のみを用いて補正係数αが設定されるようにしてもよい。更に、道路パラメータ演算部５が、道路の車線幅を区画線検出部４により演算された車線幅以外の情報から演算してもよく、また、道路の曲率半径をヨーレート検出部２により検出されたヨーレート以外の情報から演算するようにしてもよい。例えば、ＧＰＳ受信機等により検出された車両の現在地と、ＨＤＤ等の記憶装置に記憶されている道路情報とから、現在走行中の道路の車線幅や曲率半径を演算するようにしてもよい。
　また、本発明の車線逸脱判定装置を用いて外部に車線逸脱時の警報信号を出力する車線逸脱警報装置を構成してもよい。具体的には、図９に示すように、車線逸脱警報装置９００は、第１の実施形態に係る車線逸脱判定装置１００又は第２の実施形態に係る車線逸脱判定装置２００，警報出力部２０により構成される。
　車線逸脱警報装置９００は、車線逸脱判定装置１００又は２００で車両が区画線を逸脱するか否かを判定し、車両が区画線を逸脱すると判定された場合に警報出力部２０で車線逸脱警報信号を外部に出力する。なお、警報出力部２０では、警報抑制条件が成立している場合は車線逸脱警報信号を外部に出力しない構成とする。ここで、警報抑制条件とは、ウィンカー操作中、ウィンカー操作終了後所定時間内（例えば、２秒間）、車速が所定値以下（例えば、７０ｋｍ／ｈ以下）、道路曲率半径が所定値以下（例えば、２００ｍ以下）などがある。
　さらに、車線逸脱警報装置９００を用いて車両制御システムを構成してもよい。具体的には、図１０に示すように、車両制御システム１０００は、少なくとも、撮像装置１，車線逸脱警報装置９００，警報報知部３０により構成される。
　車両制御システム１０００は、車線逸脱警報装置９００で車線逸脱警報信号が出力された場合に警報報知部３０により運転者や乗員に対して車線逸脱警報を報知する。なお、警報報知部３０は、音で情報を伝えるスピーカーや、視覚的に情報を伝えるディスプレイ，メーターパネル，警告灯などで構成される。
　以上説明したように、本発明の車線逸脱判定装置を用いて車線逸脱警報装置を構成し、さらには、これらを用いた車両制御システムを構成することで、車線逸脱判定装置の適切な車線逸脱判定に基づいて車線逸脱警報の報知ができるため、運転者や乗員に対して安心感や信頼性を向上させることが可能となる。
　本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１２年第１４９８６３号（２０１２年７月３日出願）
１…撮像装置、２…ヨーレート検出部、３…車速検出部、４…区画線検出部、５…道路パラメータ演算部、６…補正係数設定部、７…ヨー角演算部、８…後方距離演算部、９…前方距離演算部、１０…逸脱判定部、１００，２００…車線逸脱判定装置、１０００…車両制御システム

Claims (9)

  1. 　撮像装置が車外を撮像して出力した画像情報から区画線を検出し、前記車両が前記区画線を逸脱するか否かを前記車両と前記区画線との距離に基づいて判定する車線逸脱判定装置であって、
    　検出された前記区画線に対する前記車両の角度が同一で、所定の幅より広い区画線幅を有する道路と所定の幅より狭い区画線幅を有する道路とを前記車両が走行する場合で、逸脱判定するときの前記車両と前記区画線との距離が異なる車線逸脱判定装置。
  2. 　請求項１に記載の車線逸脱判定装置において、
    　検出された前記区画線に対する前記車両の角度が同一で、前記車両が前記区画線を逸脱する場合、所定の幅より広い区画線幅を有する道路の方が所定の幅より狭い区画線幅を有する道路に比べて、逸脱判定する時間が早い車線逸脱判定装置。
  3. 　撮像装置が車外を撮像して出力した画像情報から区画線を検出し、前記車両が前記区画線を逸脱するか否かを前記車両と前記区画線との距離に基づいて判定する車線逸脱判定装置であって、
    　検出された前記区画線に対する前記車両の角度が同一で、所定の曲率半径より大きい道路と所定の曲率半径より小さい道路とを前記車両が走行する場合で、逸脱判定するときの前記車両と前記区画線との距離が異なる車線逸脱判定装置。
  4. 　請求項３に記載の車線逸脱判定装置において、
    　検出された前記区画線に対する前記車両の角度が同一で、前記車両が前記区画線を逸脱する場合、所定の曲率半径より大きい道路の方が所定の曲率半径より小さい道路に比べて、逸脱判定する時間が早い車線逸脱判定装置。
  5. 　撮像装置が車外を撮像して出力した画像情報から区画線を検出する区画線検出部と、
    　前記区画線から前記撮像装置の光軸までの距離を所定周期ごとに演算する距離演算部と、
    　前記区画線に対する前記車両のヨー角を演算するヨー角演算部と、
    　前記車両が走行中の道路の特性を表す道路パラメータに基づいて、前記ヨー角演算部により演算された前記ヨー角を補正し、前記距離演算部により演算された前記区画線から前記光軸までの距離と、補正された前記ヨー角と、に基づいて前記区画線に対する前記車両の逸脱判定を行う逸脱判定部と、
    を備える車線逸脱判定装置。
  6. 　請求項５に記載の車線逸脱判定装置において、
    　前記逸脱判定部は、前記道路の車線幅と、前記道路の曲率半径と、の少なくとも一方の前記道路パラメータに基づいて前記ヨー角を補正する車線逸脱判定装置。
  7. 　請求項５または６に記載の車線逸脱判定装置において、
    　前記距離演算部により演算された前記区画線から前記光軸までの距離の、時系列的なばらつきの大きさを演算する振れ量演算部を更に備え、
    　前記逸脱判定部は、前記振れ量演算部により演算された前記ばらつきの大きさと前記道路パラメータとに基づいて、前記ヨー角演算部により演算された前記ヨー角を補正し、前記距離演算部により演算された前記区画線から前記光軸までの距離と、補正された前記ヨー角と、に基づいて前記逸脱判定を行う車線逸脱判定装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の車線逸脱判定装置と、
    　前記車線逸脱判定装置による逸脱判定の結果に基づいて車線逸脱の警報信号を出力する警報出力部と、
    を備える車線逸脱警報装置。
  9. 　請求項８に記載の車線逸脱警報装置と、
    　前記車線逸脱警報装置による警報信号の出力結果に基づいて警報を報知する警報報知部と、
    を備える車両制御システム。
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