JP2002197444A - 車両の走行路認識装置 - Google Patents
車両の走行路認識装置Info
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Abstract
誤認識を排除できる走行路認識装置を提供する。 【解決手段】車両周囲の道路風景を撮像する撮像部10
1と、複数のレーンマーカの候補点の、撮像部により取
り込まれた撮像面上の座標値を検出するレーンマーカ検
出部104と、レーンマーカ検出部により検出されたレ
ーンマーカ候補点の座標値に基づいて、道路モデルパラ
メータを算出する道路モデルパラメータ算出部105
と、レーンマーカ候補点と、道路モデルパラメータから
予測される予測候補点との偏差を算出する偏差算出部1
06と、偏差算出部により算出された偏差算出結果に基
づいて、撮像画面がレーンマーカを検出できる画面であ
るかどうかを判断するレーンマーカ検出可否判断部10
7と、を有する。
Description
車などの各種移動体の走行路を認識する装置に関する。
おいては、危険回避のために補助的な警報を発したり、
人間の判断操作を補助したり、あるいは全面的な自動運
転を目的として、種々の形式の走行路の認識装置が検討
されている。たとえば、特開平11−259639号公
報には、図13に示すように、予測線L1から所定距離
2D1内にあるレーンマーカ(誘導線)候補点Ciを検
出し、検出候補点Ciと同一垂直座標の予測線L1上の
候補点biの差di=Ci−biの平均値を算出し、そ
の平均値だけ平行移動させた予測線L2から所定距離2
D2内にあるレーンマーカ候補点Ciを正しく認識され
た候補点と判断し、それ以外を誤認識した候補点と判断
する方法が提案されている。
た従来の認識方法では、検出されたレーンマーカ候補点
の分散を基に各候補点の真偽を検証するという構成であ
るため、図14に示すように正しい認識結果を誤認識と
判断したり、図15に示すように誤認識を正しいと判断
することがあった。
右のレーンマーカをLL,LR、候補点をPで表してい
るが、図14には先行車Vの存在により正しく認識して
いるにも拘わらず誤認識であると判断した場合の例を示
し、図15には二重車線或いはレーンマーカに類似する
線Dの存在により誤認識しているにも拘わらず正しい候
補点として判断した場合の例を示す。
した画面からレーンマーカを画像処理で検出する場合、
レーンマーカが描かれている部分の明るさ(輝度)と描
かれていない部分の明るさとを比較し、明るさが変化し
た位置にレーンマーカのエッジがあると判断する。すな
わち、明るさの変化点を検出するので、撮像した画面か
ら画像処理する領域を限定してレーンマーカを検出する
ように処理ウィンドを限定したとき、レーンマーカの近
傍に、予期しない明るい部分、たとえば夜間に路面の水
膜に街灯光が反射した場合などにおいては、その部分に
レーンマーカのエッジがあると誤認識してしまう。
鑑みてなされたものであり、レーンマーカ候補点の誤検
出による道路形状の誤認識を排除できる走行路認識装置
を提供することを目的とする。
るために、本発明によれば、車両周囲を撮像する撮像部
と、複数のレーンマーカの候補点の、前記撮像部により
取り込まれた撮像面上の座標値を検出するレーンマーカ
検出部と、前記レーンマーカ検出部により検出されたレ
ーンマーカ候補点の座標値に基づいて、道路モデルパラ
メータを算出する道路モデルパラメータ算出部と、前記
レーンマーカ候補点と、前記道路モデルパラメータから
予測される予測候補点との偏差を算出する偏差算出部
と、前記偏差算出部により算出された偏差算出結果に基
づいて、撮像画面がレーンマーカを検出できる画面であ
るかどうかを判断するレーンマーカ検出可否判断部と、
を有する車両の走行路認識装置が提供される(請求項1
参照)。
偏差算出部は、レーンマーカ候補点と、走行路上におい
て自車両から当該レーンマーカ候補点と等距離にある道
路モデルパラメータから予測される予測候補点との撮像
画面上における差の絶対値を算出し、前記レーンマーカ
検出部により検出された全てのレーンマーカ候補点の差
の絶対値の平均値を偏差として出力する(請求項2参
照)。
ンマーカ候補点と、走行路上において自車両から当該レ
ーンマーカ候補点と等距離にある道路モデルパラメータ
から予測される予測候補点との撮像画面上における差の
二乗値を算出し、前記レーンマーカ検出部により検出さ
れた全てのレーンマーカ候補点の差の二乗値の平均値を
偏差として出力する(請求項3参照)。
たレーンマーカ候補点と、前回の処理までの道路モデル
パラメータの変化から予測される予測候補点との偏差を
算出し、その偏差が所定時間以上、所定値を超えていた
ら、現在の走行路環境がレーンマーカを正しく検出でき
る状況ではないと判断する。これにより、レーンマーカ
候補点の誤検出による道路形状の誤認識を排除すること
ができる。
いが、撮像部により取り込まれた画像を前処理する前処
理部をさらに有し、前記前処理部は前記撮像部により取
り込まれた画像を微分処理し、前記偏差算出部は、レー
ンマーカ候補点と予測候補点との偏差を算出する際にレ
ーンマーカ候補点の微分濃度値を偏差の値に重み付けす
る(請求項4参照)。
ーンマーカ候補点の微分濃度値を重み付けするので、誤
認識判断にレーンマーカ検出結果の信頼性を付加するこ
とができる。
いが、偏差算出部は、レーンマーカ候補点と予測候補点
との偏差を算出する際に、走行路上における自車両から
レーンマーカ候補点までの距離に応じて偏差の値に重み
付けする(請求項5参照)。
行路における自車両からレーンマーカ候補点までの距離
に応じた重み付けを行うため、画素のズレ量を路面上で
のズレ量に変換することができる。
いが、道路モデルパラメータ算出部は、前記レーンマー
カ検出可否判断部がレーンマーカを検出できないと判断
したとき、道路モデルパラメータを初期化する(請求項
6参照)。
タ算出部は、前記レーンマーカ検出可否判断部がレーン
マーカを検出できないと判断したとき、道路モデルパラ
メータを更新せずに前回の値を用いる(請求項7参
照)。
ータ算出部は、前記レーンマーカ検出可否判断部がレー
ンマーカを検出できないと判断したとき、レーンマーカ
候補点に関する情報を用いないで道路モデルパラメータ
を算出する(請求項8参照)。
ーカを検出するのに適切でないと判断された画面でのレ
ーンマーカ候補点の検出結果を道路モデルパラメータの
算出に用いないので、道路形状の誤認識を防止すること
ができる。
ーンマーカ候補点の誤検出による道路形状の誤認識を排
除することができる。
ば、誤認識判断にレーンマーカ検出結果の信頼性を付加
することができる。
ズレ量を路面上でのズレ量に変換することができる。
ンマーカを検出するのに適切でないと判断された画面で
のレーンマーカ候補点の検出結果を道路モデルパラメー
タの算出に用いないので、道路形状の誤認識を防止する
ことができる。
基づいて説明する。第1実施形態 図1は本発明の車両の走行路認識装置の実施形態を示す
ブロック図である。本例の車両の走行路認識装置1は、
車両前方を撮像するCCDカメラ101(本発明の撮像
部に相当する。)と、CCDカメラ101からの映像信
号に対して画面全体に一様な処理を施す前処理部102
と、入力画面上にレーンマーカを検出するための複数の
小領域を設定するレーンマーカ検出用小領域設定部10
3と、複数の小領域に対してレーンマーカの一部をレー
ンマーカ候補点として検出するレーンマーカ検出部10
4と、レーンマーカ検出部104の検出結果に基づいて
車両前方の道路形状を表すための道路パラメータを算出
する道路パラメータ算出部105と、レーンマーカ候補
点と道路モデルパラメータから予測される予測候補点と
の偏差を算出する偏差算出部106と、この偏差算出部
106の偏差算出結果から撮像画面がレーンマーカを検
出できる画面であるかどうかを判断するレーンマーカ検
出可否判断部107とにより構成されている。
図2は本例の処理の流れを示すフローチャートであり、
まずステップ201でドライバーのスイッチ操作又は車
両のイグニッションによりシステムが始動すると、ステ
ップ202では、車両前方の道路形状を認識するための
道路パラメータの初期化が実行される。
る。すなわち、道路座標系を、図5に示すように、CC
Dカメラ101の撮像レンズの中心を原点として、車両
進行方向に向かって右→左上方にX軸、車両の高さ方向
へ上向きにY軸、レンズ光軸を車両進行方向にZ軸とす
るXYZ系で定義する。一方、画像処理画面の平面座標
系は、同図に示すように、NTSC等のテレビジョン通
信方式の画面操作方向にしたがい、画面左上を原点とし
て左から右へ水平方向にx軸、上から下へ垂直方向にy
軸と定義する。
うになるが、これを簡略化するために同図のように平面
座標系の原点が道路座標系のZ軸上にあるとすると、道
路座標系から平面座標系への座標変換は次式(1)
(2)で表される。
およびこれらを滑らかに結ぶための曲率変化率一定のク
ロソイド曲線で定義されるが、車両前方の数十mの区間
は、曲率一定の曲線路又は直線路とみなすことができ
る。そこで、図6(a)に示すように車線区分線(レー
ンマーカ)の形状を定式化した。また同様に、縦断構造
ついては一定勾配とみなすことができるので、同図
(b)に示すように定式化した。これら定式化したもの
をそれぞれ下記(3)(4)に示す。
面の平面座標系に投影されるレーンマーカの形状を定式
化することができる。(1)〜(4)式より、X,Y,
Zを消去して整理すると次式(5)〜(10)が得られ
る。
座標系の原点を道路座標系のZ軸上としているのに対
し、実際には画像処理画面の左上を原点としているた
め、その分を補正する値である。
ーンマーカ候補点が満たす(5)式のパラメータa〜e
の値を求めることで、道路曲率、車両のピッチ角・ヨー
角、車線内での車両の横変位を推定することができる。
カメラ101によって撮像された画像の画像信号が前処
理部102に入力され、ここで前処理が実行される。レ
ーンマーカを検出するための前処理として、レーンマー
カと路面の境界強調するために、例えばSobelフィ
ルタによる一次空間微分を行う。レーンマーカ検出では
この境界を検出対象とする。レーンマーカは、道路曲率
により水平に近い部分と垂直に近い部分とがあるため、
水平方向微分と垂直方向微分との2つのエッジ画像を作
成する。なお、レーンマーカと路面との境界を強調する
ため、他のエッジ強調フィルタを用いてもよい。また、
レーンマーカを特徴的に抽出するための手段であるなら
その方式は問わない。
いる車線を表示するレーンマーカを画面内より検出する
ために、複数の小領域を設定する。検出領域は、図7に
示すように、前回の画像処理結果または初期設定の道路
パラメータから求められる道路形状に沿って所定の区間
ごとに区切られて設定される。なお、道路モデルパラメ
ータ算出部105には、道路モデルパラメータを記憶し
ておく記憶装置が含まれ、このステップ204では当該
記憶装置から道路モデルパラメータが読み出されて使用
される。
ステップ204で設定された小領域の領域内で最もレー
ンマーカと路面の境界らしい直線を検出し、その直線上
の1点をレーンマーカ候補点とする。図8に示す例で
は、直線検出結果の最上点をレーンマーカ候補点として
いる。
に、ステップ205で検出されたレーンマーカ候補点
の、前回までのレーンマーカ認識結果から予測された道
路モデルに対する偏差を算出する。この偏差の算出は、
図10に示すように、算出対象とするレーンマーカ候補
点と同一y座標上の道路モデル上の点を予測候補点と
し、レーンマーカ候補点のx座標をqi、予測候補点の
x座標をriとすると、その偏差piは、
レーンマーカ候補点の各点において算出できるので、p
iの平均値、
用いる。なお、偏差の演算は、
デルパラメータ算出部105に含まれる記憶装置から道
路モデルパラメータが読み出されて使用される。
で算出された偏差pに基づいて、入力された画像がレー
ンマーカを検出できる画面であるかどうかを判断する。
ここでは、上記(12)式の平均偏差pの値が所定値以
上となることが所定時間以上連続した場合に、レーンマ
ーカが検出できない画面であると判断しても良いし、図
11に示すように平均偏差pの時系列データにローパス
フィルタをかけた値が所定値(検出可否判断しきい値)
を超えた場合に、レーンマーカが検出できない画面であ
ると判断しても良い。図11に示された例において、検
出可能と判断された画面と、検出不可能であると判断さ
れた画面の一例を図12に示す。右図に示す検出不可能
な入力画面の例では、夜間の雨天時などにおいて路面に
水膜が発生した場合、道路照明の路面反射(画面左側の
縦線)や轍に溜まった水膜(画面右側)が、レーンマー
カのように撮像されて、検出結果に誤りが生じている状
態を示している。
検出できないと判断された場合には、ステップ202に
戻って処理の初期化から再実行し、レーンマーカが検出
できる画面であると判断されたらステップ208へ進
む。
で得られた画面上のレーンマーカ候補点の位置より道路
モデルのパラメータを算出する。このとき、当該道路モ
デルパラメータ算出部105に含まれる記憶装置から道
路モデルパラメータが読み出される。画像処理によるレ
ーンマーカ候補点の検出結果に基づいて二次元道路モデ
ル式を推定する手段として、たとえば拡張カルマンフィ
ルタを用いることができる。
4)式が得られる。この式は、拡張カルマンフィルタを
構成する際の出力方程式として用いられ、これにより道
路曲率と車両状態量とから画像処理平面上に定義したy
座標値におけるx座標値が算出される。
は、車両の横変位yc、道路曲率ρ、車両のヨー角φ、
ピッチ角η、CCDカメラ101の高さhとし、レンズ
の焦点距離fおよび車線幅Wは一定値として扱う。各推
定状態量の変化は、確率的な振る舞いをするものとし
て、白色ガウス雑音νによって駆動される離散系のラン
ダムウォークモデルとして定義すると、状態方程式は下
記(15)式のようになる。
をそれぞれ下記(16)(17)式のように簡略化して
表記すると、拡張カルマンフィルタは(18)〜(2
1)式で構成される。
て取り扱い、CCDカメラ101の地上高hを推定して
いたが、CCDカメラ101の地上高hを固定値として
車線幅Wを推定するようにしても良い。また、上記の例
では、道路パラメータの算出にカルマンフィルタを用い
たが、他の推定方法や最小二乗法などの同定方法を用い
て道路パラメータを算出しても良い。
プ208で算出された新たな道路パラメータをデータ記
憶領域(上述した道路モデルパラメータ算出部105に
含まれる記憶装置)に保存する。ここで保存された道路
パラメータが次回の画像処理におけるレーンマーカ検出
領域の設定や偏差の算出、新たな道路パラメータの算出
に用いられる。その後、ステップ203へ戻り、次画面
の処理の実行に移るべく画像の取り込みを行う。
る。
ローチャートである。本例では、まずステップ301で
ドライバーのスイッチ操作又は車両のイグニッションに
よりシステムが始動すると、ステップ302では、車両
前方の道路形状を認識するための道路パラメータの初期
化が実行されると同時に、カウンタCNTRの値を0に
設定する。道路パラメータの定義は上述した第1実施形
態と同じである。
7においては、上述した第1実施形態と同様にして、C
CDカメラ101によって撮像された画像の画像信号が
前処理部102に入力され、ここで前処理が実行され
(ステップ303)、自車が走行している車線を表示す
るレーンマーカを画面内より検出するために、複数の小
領域を設定し(ステップ304)、ステップ304で設
定された小領域の領域内で最もレーンマーカと路面の境
界らしい直線を検出し、その直線上の1点をレーンマー
カ候補点とする(ステップ305)。さらに、ステップ
305で検出されたレーンマーカ候補点の、前回までの
レーンマーカ認識結果から予測された道路モデルに対す
る偏差を算出し(ステップ306)、ステップ306で
算出された偏差pに基づいて、入力された画像がレーン
マーカを検出できる画面であるかどうかを判断する(ス
テップ307)。
が可能であると判断された場合には、ステップ308へ
進み、カウンタCNTRの値を0に設定する。その後、
ステップ309,310へと進み、上述した第1実施形
態と同様に、ステップ305で得られた画面上のレーン
マーカ候補点の位置より道路モデルのパラメータを算出
し(ステップ309)、ステップ309で算出された新
たな道路パラメータをデータ記憶領域に保存する(ステ
ップ310)。
レーンマーカの検出が不可能であると判断された場合に
は、ステップ311へ進み、カウンタCNTRの値に1
を加算する。そして、ステップ312へ進み、カウンタ
CNTRの値が所定値Nを超えていなければステップ3
03へ戻り、道路パラメータの更新を行うことなく次回
の画像処理ステップ303へ進む。また、ステップ31
2にてカウンタCNTRの値が所定値Nを超えている場
合には、ステップ302へ戻り、道路パラメータの初期
化およびカウンタクリア(CNTR=0)から再実行す
る。
る。
ローチャートである。本例では、まずステップ401で
ドライバーのスイッチ操作又は車両のイグニッションに
よりシステムが始動すると、ステップ402では、車両
前方の道路形状を認識するための道路パラメータの初期
化が実行されると同時に、カウンタCNTRの値を0に
設定する。道路パラメータの定義は上述した第1実施形
態と同じである。
7においては、上述した第1実施形態と同様にして、C
CDカメラ101によって撮像された画像の画像信号が
前処理部102に入力され、ここで前処理が実行され
(ステップ403)、自車が走行している車線を表示す
るレーンマーカを画面内より検出するために、複数の小
領域を設定し(ステップ404)、ステップ404で設
定された小領域の領域内で最もレーンマーカと路面の境
界らしい直線を検出し、その直線上の1点をレーンマー
カ候補点とする(ステップ405)。さらに、ステップ
405で検出されたレーンマーカ候補点の、前回までの
レーンマーカ認識結果から予測された道路モデルに対す
る偏差を算出し(ステップ406)、ステップ406で
算出された偏差pに基づいて、入力された画像がレーン
マーカを検出できる画面であるかどうかを判断する(ス
テップ407)。
が可能であると判断された場合には、ステップ408へ
進み、カウンタCNTRの値を0に設定する。その後、
ステップ409,410へと進み、上述した第1実施形
態と同様に、ステップ405で得られた画面上のレーン
マーカ候補点の位置より道路モデルのパラメータを算出
し(ステップ409)、ステップ409で算出された新
たな道路パラメータをデータ記憶領域に保存する(ステ
ップ410)。
レーンマーカの検出が不可能であると判断された場合に
は、ステップ411へ進み、カウンタCNTRの値に1
を加算する。
ウンタCNTRの値が所定値Nを超えていなければステ
ップ413へ進み、今回検出されたパラメータ候補点を
用いないで、たとえばカルマンフィルタのような逐次形
の推定器を用いて前回までの道路パラメータの変化の様
子などから道路パラメータを推定する。また、ステップ
412にてカウンタCNTRの値が所定値Nを超えてい
る場合には、ステップ402へ戻り、道路パラメータの
初期化およびカウンタクリア(CNTR=0)から再実
行する。
る。
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
すブロック図である。
フローチャートである。
フローチャートである。
フローチャートである。
を示す図である。
ための図である。
ーカ候補点を説明するための図である。
道路モデルとの関係を示す図である。
る。
説明するためのグラフである。
よび不可能と判断された例を示す図である。
である。
めの図である。
めの図である。
Claims (8)
- 【請求項1】車両周囲を撮像する撮像部と、 複数のレーンマーカの候補点の、前記撮像部により取り
込まれた撮像面上の座標値を検出するレーンマーカ検出
部と、 前記レーンマーカ検出部により検出されたレーンマーカ
候補点の座標値に基づいて、道路モデルパラメータを算
出する道路モデルパラメータ算出部と、 前記レーンマーカ候補点と、前記道路モデルパラメータ
から予測される予測候補点との偏差を算出する偏差算出
部と、 前記偏差算出部により算出された偏差算出結果に基づい
て、撮像画面がレーンマーカを検出できる画面であるか
どうかを判断するレーンマーカ検出可否判断部と、を有
する車両の走行路認識装置。 - 【請求項2】前記偏差算出部は、レーンマーカ候補点
と、走行路上において自車両から当該レーンマーカ候補
点と等距離にある道路モデルパラメータから予測される
予測候補点との撮像画面上における差の絶対値を算出
し、前記レーンマーカ検出部により検出された全てのレ
ーンマーカ候補点の差の絶対値の平均値を偏差として出
力する請求項1記載の車両の走行路認識装置。 - 【請求項3】前記偏差算出部は、レーンマーカ候補点
と、走行路上において自車両から当該レーンマーカ候補
点と等距離にある道路モデルパラメータから予測される
予測候補点との撮像画面上における差の二乗値を算出
し、前記レーンマーカ検出部により検出された全てのレ
ーンマーカ候補点の差の二乗値の平均値を偏差として出
力する請求項1記載の車両の走行路認識装置。 - 【請求項4】前記撮像部により取り込まれた画像を前処
理する前処理部をさらに有し、 前記前処理部は前記撮像部により取り込まれた画像を微
分処理し、 前記偏差算出部は、レーンマーカ候補点と予測候補点と
の偏差を算出する際にレーンマーカ候補点の微分濃度値
を偏差の値に重み付けする請求項1乃至3記載の車両の
走行路認識装置。 - 【請求項5】前記偏差算出部は、レーンマーカ候補点と
予測候補点との偏差を算出する際に、走行路上における
自車両からレーンマーカ候補点までの距離に応じて偏差
の値に重み付けする請求項1乃至3記載の車両の走行路
認識装置。 - 【請求項6】前記道路モデルパラメータ算出部は、前記
レーンマーカ検出可否判断部がレーンマーカを検出でき
ないと判断したとき、道路モデルパラメータを初期化す
る請求項1乃至5記載の車両の走行路認識装置。 - 【請求項7】前記道路モデルパラメータ算出部は、前記
レーンマーカ検出可否判断部がレーンマーカを検出でき
ないと判断したとき、道路モデルパラメータを更新せず
に前回の値を用いる請求項1乃至5記載の車両の走行路
認識装置。 - 【請求項8】前記道路モデルパラメータ算出部は、前記
レーンマーカ検出可否判断部がレーンマーカを検出でき
ないと判断したとき、レーンマーカ候補点に関する情報
を用いないで道路モデルパラメータを算出する請求項1
乃至5記載の車両の走行路認識装置。
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