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JP2850608B2 - Roadway detection device for vehicles - Google Patents

Roadway detection device for vehicles

Info

Publication number
JP2850608B2
JP2850608B2 JP3314775A JP31477591A JP2850608B2 JP 2850608 B2 JP2850608 B2 JP 2850608B2 JP 3314775 A JP3314775 A JP 3314775A JP 31477591 A JP31477591 A JP 31477591A JP 2850608 B2 JP2850608 B2 JP 2850608B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
straight line
point
edge
equation
curve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3314775A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05151341A (en
Inventor
千典 農宗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP3314775A priority Critical patent/JP2850608B2/en
Publication of JPH05151341A publication Critical patent/JPH05151341A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2850608B2 publication Critical patent/JP2850608B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50Context or environment of the image
    • G06V20/56Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/588Recognition of the road, e.g. of lane markings; Recognition of the vehicle driving pattern in relation to the road

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車や無人
搬送車などにおける自動走行用の道路領域を、画像処理
によって認識する走行路検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a travel path detecting apparatus for recognizing, by image processing, a road area for automatic traveling in, for example, an automobile or an automatic guided vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の道路領域の認識装置としては、例
えば、特開昭63−142478号公報に記載のものが
ある。上記の装置においては、車両前方に設置されたカ
メラから画像を入力し、白線候補点を抽出した後、Hou
gh変換によって直線を検出し、その直線を走行路の端を
示す白線として認識するものである。また、この装置に
おいては、白線候補点の検出の前処理として、縦方向の
エッジを持つ点を白線以外の点として除去することによ
って精度を上げるように構成している。
2. Description of the Related Art A conventional road area recognition apparatus is disclosed, for example, in JP-A-63-142478. In the above device, after inputting an image from a camera installed in front of the vehicle and extracting white line candidate points,
A straight line is detected by gh conversion, and the straight line is recognized as a white line indicating the end of the traveling road. Further, in this apparatus, as a pre-process for detecting a white line candidate point, a point having a vertical edge is removed as a point other than the white line, thereby increasing the accuracy.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の道路領域の認識装置においては、黒から白
そして黒に変化する点を白線候補点とし、かつ、候補点
全体にわたってHough変換を行なうことによって直線検
出を行なう手法となっていた。そのため、 (1)画面全体の白線候補点についてHough変換を行な
う必要があるので処理時間が長くなる。 (2)白線の無い道路端の検出ができない。 (3)直線近似のみであり、カーブ度合の検出が出来な
い。そのため特に急カーブの個所では直線近似した場合
に誤差が大きくなる。 という問題があった。
However, in the above-described conventional road region recognition apparatus, a point at which black changes to white and then black is set as a white line candidate point, and Hough transform is performed over the entire candidate point. Thus, a method of detecting a straight line has been used. Therefore, (1) it is necessary to perform the Hough transform on the white line candidate points on the entire screen, so that the processing time becomes long. (2) Road edges without white lines cannot be detected. (3) Only linear approximation is performed, and the degree of curve cannot be detected. Therefore, particularly at a sharp curve, an error becomes large when a straight line is approximated. There was a problem.

【0004】上記の問題を解決するため、本出願人は、
前回の演算結果を基にウィンドウを設定し、ウィンドウ
内で決められた傾きを持つエッジを追跡し、直線近似と
時間フィルタリングによる直線式の修正を行なうように
構成した車両用走行路検出装置を既に出願している(特
願平2−141269号)。この車両用走行路検出装置
においては、処理時間が短く高応答性であり、かつ高信
頼性でレーンマーカと走行車線の認識を行なうことが出
来る。しかし、上記の車両用走行路検出装置において
は、走行路上の2本あるいは3本の直線(道路左端を示
す直線、車線境界線、センターライン等、)の検出を各
々独立に行なっているため、当該車両前方を走行中の他
車に一部が隠されるような線、或いはセンターラインや
車線境界線のように途切れた線については精度よく求め
ることが困難な場合があり、特に車体が上下に振動して
いるような場合には、精度良く求まらない畏れがある、
という問題があり、また、上記(3)のカーブ度合の検
出が出来ない、という問題も残されていた。
[0004] In order to solve the above problems, the present applicant has
We have already set up a window based on the result of the previous calculation, tracked an edge with a predetermined slope in the window, and modified the linear expression by linear approximation and time filtering. An application has been filed (Japanese Patent Application No. 2-141269). In this vehicle traveling path detection device, the processing time is short, the response is high, and the lane marker and the traveling lane can be recognized with high reliability. However, in the above-described vehicle travel path detection device, two or three straight lines (a straight line indicating the left end of the road, a lane boundary line, a center line, etc.) on the travel road are independently detected, It may be difficult to accurately determine a line that is partially hidden by other vehicles traveling in front of the vehicle, or a broken line such as a center line or a lane boundary line. If it is vibrating, there is a fear that it cannot be obtained with high accuracy.
There is also a problem that the curve degree cannot be detected in the above (3).

【0005】本発明は上記のごとき問題を解決するため
になされたものであり、車体の振動に強く、処理速度が
速く、かつ途切れた線も確実に検出することの出来る車
両用走行路検出装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明の他の目的は、上記の目的に加えて走行路の
曲線の度合を検出することにより、急カーブでも誤差の
少ない走行路検出を行なうことの出来る車両用走行路検
出装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and is a vehicle traveling path detecting device which is resistant to vibration of a vehicle body, has a high processing speed, and can reliably detect broken lines. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a vehicular travel path detecting device capable of detecting a travel path with a small error even on a sharp curve by detecting the degree of a curve of the travel path in addition to the above-mentioned objects. It is to be.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、車両前方の道路画像を撮像する画像入力手段
と、エッジ点を抽出する前処理手段と、前回の演算時に
おける直線式の近傍にウィンドウを設定し、その設定さ
れた各ウインドウ内における複数のエッジ点の座標を計
測し、直線近似によって複数の直線式を求める直線適合
手段と、上記の求められた複数の直線式に基づき、各直
線式間の誤差の2乗和が最小となるように消失点のxy
座標と該消失点を通る各直線の傾きに対応する量とを推
定して今回の結果とする直線・消失点決定手段と、を備
えている。なお、上記画像入力手段は、例えば後記図2
のビデオカメラ1に相当し、また、上記前処理手段、直
線適合手段および直線・消失点決定手段の部分は、例え
ば後記図2の画像処理部2に相当し、例えばマイクロコ
ンピュータで構成される。また、請求項2に記載の発明
においては、上記請求項1に記載の構成要素に加えて、
上記前処理手段の結果と上記直線適合手段の検出結果と
に基づき、レーンマーカに対応するエッジ点を抽出する
エッジ点追跡手段と、上記の抽出されたエッジ点に曲線
式を当てはめ、曲線の曲率を検出する曲線適合手段と、
上記曲線適合手段の結果を平滑する平滑手段と、を備え
ている。なお、上記のエッジ点追跡手段、曲線適合手段
および平滑手段は、例えば後記第2図の画像処理部2内
に含まれる。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, according to the first aspect of the present invention, an image input unit that captures a road image ahead of a vehicle, a preprocessing unit that extracts an edge point, and a window are set near a straight line expression at the time of the previous calculation. A straight line fitting means for measuring coordinates of a plurality of edge points in each set window and obtaining a plurality of straight line formulas by straight line approximation, and an error between the straight line formulas based on the plurality of straight line formulas obtained above. Xy of the vanishing point so that the sum of squares of
And a straight line / vanishing point determining means for estimating the coordinates and the amount corresponding to the inclination of each straight line passing through the vanishing point and obtaining the result of this estimation. The image input means is, for example, as shown in FIG.
The pre-processing means, the straight-line fitting means, and the straight-line / vanishing-point determining means correspond to, for example, an image processing unit 2 in FIG. 2 described later, and are constituted by, for example, a microcomputer. According to the second aspect of the present invention, in addition to the components described in the first aspect,
Edge point tracking means for extracting an edge point corresponding to a lane marker based on the result of the preprocessing means and the detection result of the straight line fitting means, and applying a curve equation to the extracted edge point to calculate a curvature of the curve. A curve fitting means for detecting;
And a smoothing means for smoothing the result of the curve fitting means. The above-mentioned edge point tracking means, curve fitting means and smoothing means are included, for example, in the image processing unit 2 shown in FIG.

【0007】[0007]

【作用】図1は、本発明の機能を示すブロック図であ
り、(a)は請求項1の発明に相当し、(b)は請求項
2の発明に相当する。まず、図1(a)において、画像
入力手段101は、車両前方の道路画像を撮像するもの
であり、例えばビデオカメラである。また、前処理手段
102は、画像入力手段101からの信号を入力してエ
ッジ点を抽出するものである。なお、このエッジ点と
は、レーンマーカや道路端に相当すると予想される明暗
度の変化する点、具体的には、例えば「暗→明→暗」又
は「明→暗」のように変化する点である。なお、本発明
において、レーンマーカとは、道路上に引かれた白線な
どのように走行路の端やセンターラインなどを示す線状
の目印である。また、道路端とは道路の端部と他の領域
との境となる溝、段差、中央分離帯(芝生や植木等)な
どであって画像上で明暗の識別が出来るものを意味す
る。次に、直線適合手段103は、前回の演算時におけ
る直線式の近傍にウィンドウを設定し、その設定された
各ウインドウ内における複数のエッジ点の座標を計測
し、直線近似によって複数の直線式を求める。なお、直
線適合とは、複数のエッジ点に直線を当てはめて最も適
合する直線式を求めることである。次に、直線・消失点
決定手段104は、上記の求められた複数の直線式に基
づき、各直線式間の誤差の2乗和が最小となるように消
失点のxy座標と該消失点を通る各直線の傾きに対応す
る量とを推定して今回の結果とする。上記直線・消失点
決定手段104の出力、すなわち検出された直線はレー
ンマーカや道路端に対応するものであるから、この直線
を車両前方の走行路を示すものとして後続の表示装置や
自動操舵装置等に与える。
FIG. 1 is a block diagram showing the functions of the present invention, wherein (a) corresponds to the first aspect of the present invention, and (b) corresponds to the second aspect of the present invention. First, in FIG. 1A, an image input unit 101 captures a road image ahead of a vehicle, and is, for example, a video camera. Further, the preprocessing means 102 is for inputting a signal from the image input means 101 and extracting an edge point. Note that the edge point is a point at which the lightness / darkness expected to correspond to a lane marker or a road edge changes, specifically, a point at which the lightness changes, for example, “dark → bright → dark” or “bright → dark” It is. In the present invention, a lane marker is a linear mark indicating an end of a traveling road, a center line, or the like, such as a white line drawn on a road. In addition, the road edge means a groove, a step, a median strip (grass, tree plant, or the like) serving as a boundary between the edge of the road and another area, which can be distinguished between light and dark on an image. Next, the straight-line fitting unit 103 sets a window near the straight-line equation at the time of the previous calculation, measures the coordinates of a plurality of edge points in each of the set windows, and calculates a plurality of straight-line equations by straight-line approximation. Ask. Note that the straight line fitting is to find a best fit straight line formula by fitting straight lines to a plurality of edge points. Next, the straight-line / vanishing-point determining means 104 calculates the xy coordinates of the vanishing point and the vanishing point based on the plurality of obtained linear equations so as to minimize the sum of squares of the error between the linear equations. An amount corresponding to the slope of each straight line passing is estimated and the result is taken as the current result. Since the output of the straight line / vanishing point determining means 104, that is, the detected straight line corresponds to a lane marker or a road edge, the straight line indicates a running path ahead of the vehicle, and a subsequent display device, automatic steering device, or the like is used. Give to.

【0008】なお、本説明では2車線道路を想定し、3
本のレーンマーカを求めるものとして進めるが、求める
レーンマーカ本数は2本以上であれば何本でもかまわな
い。道路端が平行であると仮定すると、3本(2車線の
場合)のレーンマーカは画像上で1点に交わる。この消
失点(無限遠点、複数の直線が本来交わるべき点)の水
平方向の座標xは、車両と道路との相対角度に対応する
最も重要なパラメータである。しかし、前記の先行技術
のように3本のレーンマーカを独立に求めると、必ずし
も1点で交わるとは限らず、したがって、それぞれのレ
ーンマーカの検出結果も誤差を含んでいることになる。
本発明は、他車等によって隠されたレーンマーカやノイ
ズに対して、より正確なレーンマーカ位置推定を行なう
ため、3本のレーンマーカは平行であり、かつレーン幅
やレーンマーカ幅は時間的に大きく変動しないことを利
用し、また、車両は垂直方向には車両の上下運動で大き
く速い動きをするが、水平方向(車両の操舵に対応)に
は速い動きはないと仮定することにより、画像からまず
3本のレーンマーカの左右端をそれぞれ直線適合し、求
まった6本の直線式を基に、上記仮定を考慮にいれた時
間的空間的平滑化を行なうことによって直線と消失点を
求めるように構成したものである。それによって、本発
明においては、整合性がよく、かつ車体のピッチ角変動
や高さの変動に強い走行路検出を行なうことが出来る。
In this description, a two-lane road is assumed, and
The process proceeds assuming that the number of lane markers is determined, but the number of lane markers to be determined may be any number as long as it is two or more. Assuming that the road edges are parallel, three (two lanes) lane markers intersect one point on the image. The horizontal coordinate x of the vanishing point (infinity point, a point at which a plurality of straight lines should intersect) is the most important parameter corresponding to the relative angle between the vehicle and the road. However, when three lane markers are independently obtained as in the above-described prior art, they do not always intersect at one point, and therefore, the detection results of the respective lane markers also include errors.
According to the present invention, three lane markers are parallel and the lane width and the lane marker width do not greatly vary with time in order to more accurately estimate the lane marker position with respect to the lane marker or noise hidden by another vehicle or the like. By taking advantage of this fact and assuming that the vehicle makes a large and fast movement in the vertical direction due to the vertical movement of the vehicle, there is no fast movement in the horizontal direction (corresponding to the steering of the vehicle). The left and right ends of the lane markers are fitted with straight lines, and based on the six straight line formulas obtained, the straight line and the vanishing point are obtained by performing temporal and spatial smoothing in consideration of the above assumptions. Things. As a result, in the present invention, it is possible to detect a traveling path that has good consistency and is resistant to fluctuations in the pitch angle and height of the vehicle body.

【0009】次に、請求項2に記載の発明においては、
上記の請求項1に記載の構成によって求めた直線式と消
失点とを用いて、エッジ点を追跡し、追跡点の座標値に
曲線を当てはめた後、複数本の曲線式から道路の曲率を
求めるように構成したものである。上記のように請求項
2に記載の発明においては、先に直線検出し、その後に
直線上の点を出発点としてエッジ方向画像をエッジ方向
に沿って追跡するため、他車の存在や路面上の汚れに強
い曲線式(走行路)や曲率情報が得られる。
Next, in the invention according to claim 2,
The edge point is tracked by using the straight line formula and the vanishing point obtained by the configuration according to claim 1, and a curve is applied to the coordinate value of the tracking point. Then, the curvature of the road is calculated from the plurality of curve formulas. It is configured to be required. As described above, according to the second aspect of the present invention, a straight line is detected first, and then the edge direction image is tracked along the edge direction with a point on the straight line as a starting point. Curve information (runway) and curvature information that are resistant to dirt can be obtained.

【0010】[0010]

【実施例】図2は、本発明の一実施例のブロック図であ
る。図2において、1はビデオカメラであり、車両前部
に前向きに設置され、車両前方の道路画像を撮像して電
気信号に変換する。また、画像処理部2は、例えばマイ
クロコンピュータで構成され、ビデオカメラ1からの映
像信号を入力して画像処理を行ない、走行路を検出す
る。この画像処理部の検出結果は、図示しない車両制御
装置等の外部装置に送られ、自動走行制御等に用いられ
る。また、表示部3は画像処理部2の検出結果を表示す
るものであり、例えばCRT表示装置や液晶表示装置等
である。上記の画像処理部の処理内容は、前記図1の1
02〜104に示したごときものであるが、図3は、上
記の内容をより詳細に説明したブロック図である。図3
の内容は、大別して“画像入力”、“前処理”、“画面
振動(ピッチ角変動)成分の計測”、“直線適合”、
“各直線式と消失点の決定”、“表示”の各部分に分け
られる。基本的には前記図1(a)と同様であるが、
“画面振動成分の計測”の部分が追加されている。この
部分は必須のものではないが、これを設けることによっ
てレーンマーカ検出の追従性を向上させることが出来
る。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a video camera which is installed in front of a vehicle and captures a road image ahead of the vehicle and converts it into an electric signal. Further, the image processing unit 2 is configured by, for example, a microcomputer, receives a video signal from the video camera 1, performs image processing, and detects a traveling road. The detection result of the image processing unit is sent to an external device such as a vehicle control device (not shown) and used for automatic traveling control and the like. The display unit 3 displays a detection result of the image processing unit 2, and is, for example, a CRT display device or a liquid crystal display device. The processing contents of the image processing unit are the same as those in FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating the above contents in more detail, as shown in FIGS. FIG.
Are roughly divided into "image input", "pre-processing", "measurement of screen vibration (pitch angle fluctuation) component", "straight line fit",
It can be divided into each part of "determination of each linear equation and vanishing point" and "display". It is basically the same as FIG. 1 (a),
"Measurement of screen vibration component" has been added. Although this part is not essential, the provision of this part can improve the followability of lane marker detection.

【0011】以下、図3に示す各処理について詳細に説
明する。なお、本実施例においては、2車線道路を想定
し、白線や黄線で引かれた3本のレーンマーカ(道路上
に引かれた線状の標識)を求める場合について説明する
が、求めるレーンマーカ本数は2本以上であれば何本で
もかまわない。また、画像は256×240のモノクロ
ーム濃淡画像で、連続的に入力される画像を処理するも
のとする。そして、現時刻をkで表わす。また、6本の
直線を直線iまたは直線式i(i=1〜6)と表わし、
直線1(i=1)と直線2(i=2)は最も左側のレー
ンマーカのそれぞれ左端と右端を、直線3と4は中央の
レーンマーカのそれぞれ左端と右端を、直線5と6は最
も右側のレーンマーカのそれぞれ左端と右端を表わすも
のとする。3本のレーンマーカの検出結果は、それぞれ
の左端と右端の2本の直線の平均値として求め、この場
合は添字jにて表わす。したがってj=1〜3である。
Hereinafter, each processing shown in FIG. 3 will be described in detail. In the present embodiment, a case will be described in which a two-lane road is assumed and three lane markers (linear markers drawn on the road) drawn by white lines or yellow lines are obtained. May be any number as long as it is two or more. The image is a 256 × 240 monochrome light and shade image, which is a continuously processed image. Then, the current time is represented by k. Further, the six straight lines are represented by a straight line i or a straight line formula i (i = 1 to 6),
Lines 1 (i = 1) and 2 (i = 2) are the left and right ends of the leftmost lane marker, lines 3 and 4 are the left and right ends of the center lane marker, and lines 5 and 6 are the rightmost lane markers. The left and right ends of the lane markers are respectively represented. The detection results of the three lane markers are obtained as an average value of two straight lines at the left end and the right end, respectively, and are represented by a subscript j in this case. Therefore, j = 1 to 3.

【0012】(1)画像入力と前処理 前処理は、濃度勾配によってエッジの方向を求める。す
なわち、各時刻kにおける入力画像A(x,y)に対
し、SOBELオペレータを用いてx方向とy方向の1
次微分を求め、それぞれSx(x,y)、Sy(x,y)と
する。エッジ方向画像G(x,y)は、 G(x,y)=sign{Sx(x,y)}・tan~1{Sx(x,y)/Sy(x,y)} で与えられる。ただし、 |Sx(x,y)|+|Sy(x,y)|<Cs (Cs=しきい値) の点はエッジ点ではないと判断する。上記のごとき前処
理はパイプライン式の画像処理装置において高速度で実
行することが出来るので、画像入力と同時に演算を行な
ってもよい。
(1) Image input and pre-processing In pre-processing, the direction of an edge is determined by a density gradient. That is, for the input image A (x, y) at each time k, one of the x direction and the y direction is
The second derivative is obtained, and is set as S x (x, y) and S y (x, y), respectively. The edge direction image G (x, y) is expressed as G (x, y) = sign { Sx (x, y)} · tan ~ 1 { Sx (x, y) / Sy (x, y)}. Given. However, it is determined that the point of | S x (x, y) | + | S y (x, y) | <C s (C s = threshold) is not an edge point. Since the pre-processing as described above can be executed at a high speed in a pipeline type image processing apparatus, the calculation may be performed simultaneously with the image input.

【0013】(2)画面振動成分の計測 路面の勾配が変化しないとすると、画像上でのレーンマ
ーカ位置は、車両操舵に伴ってx軸方向に緩やかに動く
と考えられる。しかしながら、ピッチ角変動に起因する
画面振動により、レーンマーカ位置はy軸方向にも急峻
に移動する。そこで、レーンマーカ検出の追従性向上を
ねらいとして、レーンマーカ検出と独立して画面振動成
分の計測を行ない、後の消失点や各直線の推定の際に使
用する。時刻k=0において、エッジ方向画像G(x,
y)をy軸に沿って下から上へ走査し、最初に見つかっ
たエッジ点のy座標をY(x,0)として初期値とす
る。また、エッジの連続数を表わすR(x,0)を0に
クリアする。時刻kにおいては、Y(x,k−1)を中
心とした幅Cyの範囲内でG(x,y)をやはり下から上
に走査し、エッジ点のy座標Y(x,k)を得る。そし
て、 R(x,k)=R(x,k−1) とする。もしCyの範囲内にエッジ点が存在しなけれ
ば、最下点から再び走査してY(x,k)を求め、R
(x,k)=0とする。レーンマーカやガードレールの
上端など、車両の進行と平行な方向をもつエッジについ
ては、車両が走行中でも画面上の位置は見かけ上変化し
ないものと考えられるので、画面振動によるy軸方向の
移動のみが観測される。R(x,k)はこのようなエッ
ジ点、すなわち、時間的に位置変化の少ないエッジ点を
選択するためのものであり、エッジが何フレームか連続
して現われたかを示すものである。Y(x,k)とR
(x,k)を画面全体にわたって求めた後、しきい値を
cとしてR(x,k)>Ccなるxにおいて、 Y(x,k)−Y(x,k−1) を平均して画面振動速度v(k)とする。すなわち、 v(k)=Y(x,k)−Y(x,k-1) for{x|R(x,k)>Cc} である。なお、y軸の走査は密に行なう必要はなく、x
pライン毎に間引き走査が可能である。画面振動成分
は、消失点(無限遠点、複数の直線が一点で交わるべき
点)のy座標に現われるため、v(k)は消失点を求め
るための1つのパラメータとして用いる。
(2) Measurement of Screen Vibration Component Assuming that the gradient of the road surface does not change, it is considered that the lane marker position on the image moves slowly in the x-axis direction with the steering of the vehicle. However, the lane marker position moves sharply also in the y-axis direction due to the screen vibration caused by the pitch angle fluctuation. Therefore, in order to improve the followability of the lane marker detection, the screen vibration component is measured independently of the lane marker detection, and is used in estimating a vanishing point and each straight line later. At time k = 0, the edge direction image G (x,
y) is scanned from bottom to top along the y axis, and the y coordinate of the edge point found first is set as an initial value as Y (x, 0). Also, R (x, 0) representing the number of continuous edges is cleared to zero. At time k, Y (x, k- 1) is also scanned from bottom to top the G (x, y) within the range of the width C y around the, edge points y coordinate Y (x, k) Get. Then, R (x, k) = R (x, k-1). If no edge points are present in the range of C y, determine the Y (x, k) is scanned again from the lowest point, R
(x, k) = 0. Edges that have a direction parallel to the traveling direction of the vehicle, such as lane markers and the upper ends of guardrails, are considered to have apparently no change in position on the screen even while the vehicle is running, so only movement in the y-axis direction due to screen vibration is observed. Is done. R (x, k) is used to select such an edge point, that is, an edge point whose position changes little with time, and indicates how many frames of the edge appear continuously. Y (x, k) and R
After (x, k) is obtained over the entire screen, Y (x, k) −Y (x, k−1) is averaged at x where R (x, k)> C c with a threshold value C c. To be the screen vibration speed v (k). That is, v (k) = Y (x, k) -Y (x, k-1) for {x | R (x, k)> C c }. It is not necessary to scan the y-axis densely.
Thinning scanning is possible for each p line. Since the screen vibration component appears on the y coordinate of the vanishing point (infinity point, a point where a plurality of straight lines should intersect at one point), v (k) is used as one parameter for obtaining the vanishing point.

【0014】(3)直線適合 まず、図4に示すような追跡領域内で、エッジ点画像G
(x,y)から各直線の候補点を探索する。そして、候
補点の座標から直線適合を行ない、各直線式を求める。
なお、図4において、(xs(k−1),ys(k−1))
は前回の演算(前フレーム)で求めた消失点の座標であ
る。また、左から2本目のレーンマーカは、例えばセン
ターラインのように途切れた線を示す。候補点の探索領
域は、図4に示すように前フレームのレーンマーカ検出
の結果に基づき3つの領域で行なう。すなわち、直線1
と直線2の候補点は同一の領域(j=1)内で探索す
る。直線3と4(領域j=2)、直線5と6(領域j=
3)も同様である。3つの探索領域を添字jで区別す
る。また、隣接する2つの領域のx軸の方向の境界は、
図4に示すように前フレームの2つのレーンマーカ検出
結果の中点を結ぶ直線XM1、XM2とする。また、各
領域のy軸の上限は、前フレームの消失点の座標をy
s(k−1)とすれば、 ys(k−1)+v(k)+ytj (j=1〜3) とする。各上限からypjライン毎にnjラインを探索す
る。ytjとypjやnjは各領域毎に設定する。車両が左
車線を走行しているとすると、最も右側のレーンマーカ
は傾きが水平に近く、レーンマーカの手前は画面からは
みでる。このようなレーンマーカでも確実に捉えられる
ように、対応する探索領域のypjは他の領域よりも上部
に設定し、走査は密に行なう。探索の走査は、画面中央
から外側に向かって行なう。これは、混在する他車のエ
ッジ点や道路外のノイズの影響を緩和するためである。
すなわち、左側の領域(j=1)は右から左へ行ない、
右側の領域(j=3)は左から右に行ない、中央の領域
(j=2)は、左車線を走行中は左から右へ、右車線を
走行中は右から左へ行なう。候補点としては、各ライン
の走査において最初に現われた、以下の条件を満たすエ
ッジ点とし、その座標値を記憶する。上記の条件は下記
の通りである。直線1と直線2は右上がりで、それぞれ (π/8)<G(x,y)<(3π/8) (直線
1) (−7π/8)<G(x,y)<(−5π/8) (直
線2) なる勾配を持つエッジ点であり、直線3と4は、それぞ
れ (π/6)<G(x,y)<(5π/6) (直線
3) (−5π/6)<G(x,y)<(−π/6) (直
線4) なる勾配を持つエッジ点であり、直線5と6は、それぞ
れ (5π/8)<G(x,y)<(7π/8) (直線
5) (−3π/8)<G(x,y)<(−π/8) (直
線6) なる勾配を持つエッジ点である。
(3) Straight Line Fit First, in the tracking area as shown in FIG.
A candidate point of each straight line is searched from (x, y). Then, straight line fitting is performed from the coordinates of the candidate points, and each straight line equation is obtained.
Incidentally, in FIG. 4, (x s (k- 1), y s (k-1))
Is the coordinates of the vanishing point obtained in the previous calculation (previous frame). The second lane marker from the left indicates a broken line such as a center line. As shown in FIG. 4, the search area of the candidate point is performed in three areas based on the result of the lane marker detection of the previous frame. That is, the straight line 1
And the candidate point of the straight line 2 are searched in the same area (j = 1). Lines 3 and 4 (region j = 2), lines 5 and 6 (region j =
The same applies to 3). The three search areas are distinguished by a subscript j. Also, the boundary in the x-axis direction between two adjacent regions is
As shown in FIG. 4, straight lines XM1 and XM2 connecting the midpoints of the two lane marker detection results of the previous frame are set. In addition, the upper limit of the y-axis of each area is represented by the coordinates of the vanishing point of the previous frame.
if s (k-1), and y s (k-1) + v (k) + y tj (j = 1~3). An n j line is searched for every y pj lines from each upper limit. y tj , y pj and n j are set for each area. Assuming that the vehicle is traveling in the left lane, the rightmost lane marker has a nearly horizontal inclination, and the front of the lane marker protrudes from the screen. As captured reliably even in such a lane marker, y pj corresponding search area is set to the upper than the other regions, the scanning is closely performed. The search scan is performed outward from the center of the screen. This is to mitigate the influence of mixed edge points of other vehicles and noise outside the road.
That is, the left area (j = 1) goes from right to left,
The right area (j = 3) goes from left to right, and the central area (j = 2) goes from left to right while traveling in the left lane and from right to left while traveling in the right lane. The candidate points are edge points that first appear in the scanning of each line and satisfy the following conditions, and their coordinate values are stored. The above conditions are as follows. The straight line 1 and the straight line 2 rise to the right, and are respectively (π / 8) <G (x, y) <(3π / 8) (Line 1) (−7π / 8) <G (x, y) <(− 5π / 8) (Line 2) is an edge point having a gradient, and Lines 3 and 4 are (π / 6) <G (x, y) <(5π / 6) (Line 3) (−5π / 6) ) <G (x, y) <(− π / 6) (Line 4) An edge point having a gradient of: (5π / 8) <G (x, y) <(7π / 8) (Line 5) (−3π / 8) <G (x, y) <(− π / 8) (Line 6) An edge point having a gradient:

【0015】上記のようにして3つの探索領域から6組
の候補点を得た後、それぞれ直線適合を行なって6本の
直線式を求める。すなわち、候補点の中で任意の2点を
選び、2点を結ぶ線分上に他の候補点が何点乗っている
かをカウントする。そして全ての2点の組み合わせの中
で、カウント数の最も大きな値を与える2点を直線の端
点として決定する。また、定数ncによってカウント数
を正規化して、直線iの確からしさpiとする(0≦pi
≦1)。上記のごとき直線適合の結果として、直線式 x=ai′(k)・y+bi′(k) (i=1〜6) を得る。以下、ai′(k)とbi′(k)については単に
i′、bi′と記す。
After six sets of candidate points are obtained from the three search areas as described above, straight line fitting is performed to obtain six straight line equations. That is, any two points are selected from the candidate points, and how many other candidate points are on the line connecting the two points is counted. Then, of the combinations of all two points, the two points giving the largest value of the count number are determined as the end points of the straight line. Further, normalized number of counts by the constant n c, and the probability p i of the straight line i (0 ≦ p i
≦ 1). As a result of the straight-line fit such above, to obtain a linear equation x = a i '(k) · y + b i' (k) (i = 1~6). Hereinafter, a i '(k) and b i' (k) merely a i for ', b i' referred to.

【0016】(4)消失点と直線式の決定 3本のレーンマーカは、路面上で平行であり、かつレー
ンマーカ幅も一定であると仮定し、無限遠点の画像上で
の座標、すなわち消失点で6本の直線が必ず交わるよう
に各直線と消失点とを推定する。上記のように仮定すれ
ば、各直線は消失点を通るため、求めるパラメータは、
消失点の座標xs(k)とys(k)、および直線式iのパ
ラメータとして傾きai(k)である。ここでは、d
i(k)=ai(k)・ycとおいてdi(k)を推定する。こ
れは変数の単位を画素に統一するためである。消失点と
各直線は、次の条件を最もよく満たすよう推定する。な
お、直線適合の結果の式はx=ai′・y+bi′で表わ
されている。
(4) Determination of vanishing point and straight line formula Assuming that the three lane markers are parallel on the road surface and the lane marker width is constant, the coordinates of the point at infinity on the image, that is, the vanishing point Is used to estimate each straight line and the vanishing point so that the six straight lines always intersect. Assuming the above, since each straight line passes through the vanishing point, the parameter to be obtained is
The coordinates x s (k) and y s (k) of the vanishing point, and the slope a i (k) as parameters of the linear expression i. Here, d
i (k) = put with a i (k) · y c to estimate the d i (k). This is for unifying the unit of the variable to the pixel. The vanishing point and each straight line are estimated to best satisfy the following conditions. The equation of the result of the straight-line fitting is represented by x = a i ′ · y + b i ′.

【0017】条件は下記の(a)〜(f)である。 (a) y=ys(k)における直線適合結果のx座標の
値ai′・ys(k)+bi′はxs(k)と一致する。 (b) y=ys(k)+ycにおける直線適合結果のx
座標ai′{ys(k)+yc}+bi′はxs(k)+d
i(k)と一致する(図5参照)。 (c) xs(k)の時間変化量xs(k)−xs(k−1)
は小さい(すなわち車両の操舵は滑らかと仮定)。 (d) 直線の傾きの時間変化量di(k)−di(k−
1)は小さい(すなわち道路の形状変化や車両の操舵は
滑らかと仮定)。 (e) ys(k)の単位時間変化量ys(k)−ys(k−
1)は画面振動速度v(k)と一致する。 (f) 隣合う直線の傾きの差di+1(k)−di(k)は
時間的に一定である(すなわちレーン幅やレーンマーカ
幅は一定と仮定)。
The conditions are as follows (a) to (f). (A) The x-coordinate value a i ′ · y s (k) + b i ′ of the result of the straight line fitting at y = y s (k) coincides with x s (k). (B) x of the line fitting result at y = y s (k) + y c
The coordinates a i ′ {y s (k) + y c b + b i ′ are x s (k) + d
i (k) (see FIG. 5). (C) x s time variation x s of (k) (k) -x s (k-1)
Is small (ie, the steering of the vehicle is assumed to be smooth). (D) Time change amount d i (k) −d i (k−
1) is small (that is, it is assumed that changes in road shape and vehicle steering are smooth). (E) a unit time variation of y s (k) y s ( k) -y s (k-
1) coincides with the screen vibration speed v (k). (F) The difference d i + 1 (k) −d i (k) between the inclinations of adjacent straight lines is temporally constant (that is, the lane width and the lane marker width are assumed to be constant).

【0018】次に、上記のそれぞれの条件に対する誤差
を以下のように定義する。 (a)の誤差 Eai=xs(k)−ai′・ys(k)−bi′ (b)の誤差 Ebi=xs(k)+di(k)−ai′{y
s(k)+yc}−bi′ (c)の誤差 Ex=xs(k)−xs(k−1) (d)の誤差 Eci=di(k)−di(k−1) (e)の誤差 Ey=ys(k)−ys(k−1)−v(k) (f)の誤差 Edi=di+1(k)−di(k)−gi+1,
i(k) なお、上記(f)の誤差におけるgi+1,i(k)はd
i+1(k)−di(k)の時間的な平均値であり、 gi+1,i(k)=(1-wg){di+1(k-1)-di(k-1)}+wg・gi+1,i(k-1) によって求める。ただし、i=1〜6であるがi=6の
時はi+1=1とする。また、wgは平滑化時定数であ
る(0<wg<1)。
Next, the error for each of the above conditions is defined as follows. Error E ai = x s (k) -a i '· y s (k) -b i' error E bi = x s of (b) (k) + d i (k) -a i of (a) '{ y
s (k) + y c} -b i ' error E ci = d i of the error in (c) E x = x s (k) -x s (k-1) (d) (k) -d i (k -1) (error of e) E y = y s ( k) -y s (k-1) -v (k) ( the error in f) E di = d i + 1 (k) -d i (k) −g i + 1 ,
i (k) Note that g i + 1 , i (k) in the above error (f) is d
i + 1 (k) is a temporal average value of -d i (k), g i + 1, i (k) = (1-w g) {d i + 1 (k-1) -d i (k−1)} + w g · g i + 1 , i (k−1). However, i = 1 to 6, but when i = 6, i + 1 = 1. W g is a smoothing time constant (0 <w g <1).

【0019】次に、上記の各誤差を2乗し、重みをかけ
て総和をとる。その値をE2とおけば、E2は下記(数
1)式で示される。
Next, the above errors are squared, weighted and summed. If the value is set to E 2 , E 2 is expressed by the following (Equation 1).

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】上記(数1)式において、wpiは直線iの
直線適合の確からしさpiに対応させる。また、wqとw
xは時間的平滑化の時定数に相当する。wyは直線適合結
果に対する画面振動成分計測結果の重みである。そして
wはレーン幅やレーンマーカ幅の重みで、いわば空間
的平滑化係数であり、それぞれ適切な値に設定する。次
に、上記(数1)式で示される誤差の総和E2を最小に
するようにdi(k)、xs(k)、ys(k)を推定する。
この最小化は、各変数で偏微分してそれぞれ0にするこ
とによって行なうことが出来る。上記の結果として下記
(数2)式に示す連立1次方程式が得られる。
In the above equation (1), w pi is made to correspond to the probability p i of the straight line fit of a straight line i. Also, w q and w
x corresponds to a time constant of temporal smoothing. w y is the weight of the screen vibration component measurement result with respect to the straight line fitting result. And w w is the weight of the lane width and lane marker width, so to speak a spatial smoothing coefficients, respectively set to an appropriate value. Next, di (k), x s (k), and y s (k) are estimated so as to minimize the sum E 2 of the errors represented by the above (Equation 1).
This minimization can be performed by partially differentiating each variable to zero. As a result, a simultaneous linear equation expressed by the following equation (2) is obtained.

【0022】[0022]

【数2】 (Equation 2)

【0023】ただし、 wi=wpi+wq+2wwai=−wpi・ai′ とおいた。上記(数2)式で示す連立1次方程式は、容
易に解くことができ、時刻kにおける消失点xs(k)、
s(k)、および消失点を通る直線iが求められる。
Where w i = w pi + w q + 2w w w ai = −w pi · a i ′. The simultaneous linear equation expressed by the above (Equation 2) can be easily solved, and the vanishing point x s (k) at time k,
y s (k) and a straight line i passing through the vanishing point are obtained.

【0024】3本のレーンマーカ検出結果としては、各
レーンマーカの左右端に対応する2本の直線検出結果の
平均とする。すなわち、レーンマーカjの傾きをf
j(k)/ycとすると、 {(d2i-1(k)+d2i(k))/2}−xs(k) i=1〜3 である。上記の消失点xs(k)、ys(k)とレーンマー
カの傾きに対応する値fj(k)(j=1〜3)をレーン
マーカ検出の結果とする。
The detection result of the three lane markers is an average of the detection results of two straight lines corresponding to the left and right ends of each lane marker. That is, the inclination of the lane marker j is expressed by f
When j (k) / y c, {(d 2i-1 (k) + d 2i (k)) / 2} is -x s (k) i = 1~3 . The values f j (k) (j = 1 to 3) corresponding to the vanishing points x s (k) and y s (k) and the inclination of the lane marker are defined as lane marker detection results.

【0025】(5)走行車線の識別 前記図3には、走行車線の識別は記載していないが、現
在走行中の車線の識別は次のようにして容易に行なうこ
とが出来る。走行中の車線の識別は、候補点探索におけ
る中央の領域の走査方向と、左右の探索領域の上限(y
tj)や探索ライン数(nj)などを、決定するための情
報として用いる。識別は単に中央のレーンマーカ(j=
2)の傾きf2(k)の符号によって行なう。すなわち、
2(k)が正なら左車線を、負なら右車線を走行中と判
断することが出来る。
(5) Identification of Traveling Lane Although the identification of the traveling lane is not described in FIG. 3, the identification of the currently traveling lane can be easily performed as follows. The identification of the traveling lane is performed by determining the scanning direction of the center area in the candidate point search and the upper limit (y
tj) and search line number and (n j), is used as information for determining. The identification is simply the center lane marker (j =
This is performed by the sign of the slope f 2 (k) in 2). That is,
If f 2 (k) is positive, it can be determined that the vehicle is traveling in the left lane, and if f 2 (k) is negative, it can be determined that the vehicle is traveling in the right lane.

【0026】次に、前記図1(b)にブロック図を示し
た本願の第2の実施例について説明する。この実施例
は、前記図1(a)の実施例に、曲線状のレーンマーカ
のカーブの度合(曲率)を検出する構成を追加したもの
である。図1(b)において、画像入力手段101、前
処理手段102、直線適合手段103、直線・消失点決
定手段104の部分は、前記図1(a)および図2〜図
5で説明したものと同一である。本実施例は、上記10
1〜104の各手段の他に、エッジ点追跡手段105、
曲線適合手段106および平滑手段107を設けたもの
である。以下、上記の追加した部分について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention whose block diagram is shown in FIG. 1B will be described. In this embodiment, a configuration for detecting the degree (curvature) of a curve of a curved lane marker is added to the embodiment of FIG. In FIG. 1B, the image input unit 101, the preprocessing unit 102, the straight line adaptation unit 103, and the straight line / vanishing point determination unit 104 are the same as those described in FIG. 1A and FIGS. Are identical. In this embodiment, the above 10
1 to 104, an edge point tracking means 105,
A curve fitting means 106 and a smoothing means 107 are provided. Hereinafter, the added portion will be described.

【0027】(1)エッジ点追跡 エッジ点追跡は、曲線適合のための候補点座標を求める
ものであり、外乱(他車のエッジ点や路面上の汚れ)の
影響をなるべく避けるために行なう。これは前記の前処
理手段101で求めたエッジ点と直線適合手段103で
求めた直線式とによって行なう。図6はエッジ点追跡を
説明するための画像を示す図である。図6において、
は第1のレーンマーカの左端線、は第1のレーンマー
カの右端に対応する直線、は第2のレーンマーカの左
端に対応する直線、は第2のレーンマーカの右端線、
は第3のレーンマーカの左端に対応する直線、は第
3のレーンマーカの右端線である。なお、第2のレーン
マーカはセンターラインであって図示のごとく途切れた
線になっている。また、太線の矢印はエッジ点追跡を示
す。或る直線において、画面下方のymaxにおけるxの
値を直線式から求めて、x0とおく。すなわち、x0=a
imax+bi(i=1〜6)である。そして、前処理画
像B(x,y)において、B(x0,ymax)がエッジ点で
あるか否かを調べる。もしエッジ点でなければB(x0
1,ymax)、B(x0−1,ymax)などの近傍点につい
て調べる。エッジ点があれば、その点の座標をx1、y1
として記憶する。もし、エッジ点がなければ、エッジ点
数を表わすNを0として処理を終了する。次にx1、y1
を出発点としてエッジの追跡を行なう。B(x1,y1
はエッジの方向角を表わしているので、画面上方に向か
って、このエッジ方向で示された方向に追跡する。具体
的には、現在の座標をxj、yjとすると、下記(数3)
式で示されるxj+1、yj+1を求め、点B(xj+1
j+1)がエッジ点か否かを調べる。
(1) Edge Point Tracking Edge point tracking is for finding candidate point coordinates for curve fitting, and is performed in order to minimize the influence of disturbance (edge points of other vehicles or dirt on the road surface). This is performed based on the edge points obtained by the preprocessing unit 101 and the straight line formula obtained by the straight line fitting unit 103. FIG. 6 is a diagram showing an image for explaining edge point tracking. In FIG.
Is a left end line of the first lane marker, is a straight line corresponding to the right end of the first lane marker, is a straight line corresponding to the left end of the second lane marker, is a right end line of the second lane marker,
Is a straight line corresponding to the left end of the third lane marker, and is a right end line of the third lane marker. Note that the second lane marker is a center line and is a broken line as shown in the figure. In addition, thick arrows indicate edge point tracking. In a certain straight line, the value of x at y max at the lower part of the screen is obtained from a straight line equation and is set to x 0 . That is, x 0 = a
i y max + b i (i = 1 to 6). Then, it is checked whether or not B (x 0 , y max ) is an edge point in the preprocessed image B (x, y). If it is not an edge point, B (x 0 +
1, y max ) and B (x 0 -1, y max ). If there is an edge point, the coordinates of that point are x 1 , y 1
To be stored. If there is no edge point, N representing the number of edge points is set to 0, and the process is terminated. Next, x 1 , y 1
Is used as a starting point to perform edge tracking. B (x 1, y 1)
Represents the directional angle of the edge, so that the image is tracked upward in the direction indicated by the edge direction. Specifically, assuming that the current coordinates are x j and y j ,
X j + 1 and y j + 1 given by the equation are obtained, and a point B (x j + 1 ,
Check whether y j + 1 ) is an edge point.

【0028】 (数3) 0°≦B(xj,yj)≦45° xj+1=xj+m { の時{ −180°≦B(xj,yj)<−135° yj+1=yj−m・tanB(xj,yj) 45°<B(xj,yj)≦90° xj+1=m・tan{90°−B(xj,yj)}+xj { の時{ −135°≦B(xj,yj)<−90° yj+1=yj−m 90°<B(xj,yj)≦135° xj+1=xj−tan{B(xj,yj)−90°} { の時{ − 90°≦B(xj,yj)<−45° yj+1=yj−m 135°<B(xj,yj)≦180° xj+1=xj−m { の時{ − 45°≦B(xj,yj)< 0° yj+1=yj−m・tanB(xj,yj) なお、(数3)式において、jは、j=1を初期値とし
て、何番目のエッジ点かを表わす添字である。また、定
数mは2〜8画素程度が適切である。上記の結果、もし
B(xj+1,yj+1)がエッジ点であれば、座標xj+1、y
j+1を記憶し、j+1をjとして繰り返し処理を行な
う。エッジ点でない時は、±1画素の範囲で近傍画素を
調べる。それでもエッジ点がない時はN=jとして処理
を終了する。近傍にエッジ点があった時はその座標をx
j+1、yj+1として記憶し、j=j+1として繰り返す。
また、上記の処理において、レーンマーカや道路端は、
大きくは折れ曲がらないことを考慮して、エッジ点に制
約をつけることができる。例えば B(xj,yj)−α<B(xj+1,yj+1)<B(xj,yj)+α の範囲である時にのみ、エッジ点であると判断する。な
お、αは15°〜30°程度が適当である。この制限に
より、ノイズや他車の混入に強いエッジ点追跡が可能と
なる。なお、図6に示した例の場合、第2のレーンマー
カは途切れた線になっているので、エッジ点の追跡は中
断される。
(Equation 3) 0 ° ≦ B (x j , y j ) ≦ 45 ° When x j + 1 = x j + m {−180 ° ≦ B (x j , y j ) <− 135 ° y j + 1 = y j -m · tanB (x j, y j) 45 ° <B (x j, y j) ≦ 90 ° x j + 1 = m · tan {90 ° -B (x j, y j )} + X j {−135 ° ≦ B (x j , y j ) <− 90 ° y j + 1 = y j− m 90 ° <B (x j , y j ) ≦ 135 ° x j + 1 = x j −tan {B (x j , y j ) −90 °} {−90 ° ≦ B (x j , y j ) <− 45 ° y j + 1 = y j −m 135 ° <B (x j , y j ) ≦ 180 ° x j + 1 = x j −m {−45 ° ≦ B (x j , y j ) <0 ° y j + 1 = y j −m · tanB (x j , y j ) In the expression (3), j is a suffix indicating the number of an edge point with j = 1 as an initial value. It is appropriate that the constant m is about 2 to 8 pixels. As a result of the above, if B (x j + 1 , y j + 1 ) is an edge point, the coordinates x j + 1 , y
j + 1 is stored, and the process is repeated with j + 1 as j. If it is not an edge point, the neighboring pixels are checked within a range of ± 1 pixel. If there is still no edge point, the process is terminated with N = j. When there is an edge point in the vicinity, its coordinates are x
j + 1 and y j + 1 are stored and j = j + 1 is repeated.
In the above processing, the lane marker and the road edge are
Considering that the bend is not large, the edge point can be restricted. For example B (x j, y j) -α <B (x j + 1, y j + 1) <B (x j, y j) only when the range of + alpha, it is determined that the edge point. Α is suitably about 15 ° to 30 °. Due to this limitation, edge point tracking that is resistant to noise and mixing of other vehicles can be performed. In the case of the example shown in FIG. 6, since the second lane marker is a broken line, the tracking of the edge point is interrupted.

【0029】(2)曲線適合 以上の処理を各直線についてそれぞれ行なうと3組のエ
ッジ点座標列が得られるので、それぞれの組で曲線適合
を行なう。曲線適合は、当てはめる曲線は下記(数4)
式で示されるものとし、係数ci、di、ei(i=1〜
6)を求めることによって行なう。
(2) Curve Fitting When the above processing is performed for each straight line, three sets of edge point coordinate sequences are obtained. Curve fitting is performed for each set. The curve fit is as follows (Equation 4)
Where coefficients c i , d i , e i (i = 1 to 1)
6).

【0030】[0030]

【数4】 (Equation 4)

【0031】上記の曲線式を用いると、係数diは、実
際の道路の曲率に比例した量として求まる。上記の曲線
適合は最小自乗法で容易に求めることができる。すなわ
ち、エッジ点列をxj、yjとし、N点のデータがあると
する。また、 rj=yj−ys、 sj=1/(yj−ys) とおく。上式においてysは先に求めた消失点のy座標
である。添字iを略して 、 ej=c・rj+d・sj+e−xj を誤差と考え、下記(数5)式を最小にするc、d、e
を求めればよい。
[0031] Using the above curve equation, the coefficient d i is determined as an amount in proportion to the actual curvature of the road. The above curve fitting can be easily obtained by the least square method. That is, assume that the edge point sequence is x j , y j, and there are N points of data. Also, placing r j = y j -y s, and s j = 1 / (y j -y s). Y s in the above equation is the y coordinate of the vanishing point previously determined. For short subscript i, e j = c · r j + d · s j + believed error of e-x j, c which minimizes the following equation (5), d, e
Should be obtained.

【0032】[0032]

【数5】 (Equation 5)

【0033】上記(数5)式を最小とするc、d、eを
求めるには、下記(数6)式から下記(数7)式に示す
方程式が求められるので、(数7)式を解けばよい。
In order to obtain c, d, and e that minimize the above equation (5), the following equation (7) is obtained from the following equation (6). I just need to solve it.

【0034】[0034]

【数6】 (Equation 6)

【0035】[0035]

【数7】 (Equation 7)

【0036】上記(数7)式を解くことにより、c、
d、eはそれぞれ下記(数8)式に示すようにして求め
られる。
By solving the above equation (7), c,
d and e are obtained as shown in the following equation (8).

【0037】[0037]

【数8】 (Equation 8)

【0038】ただし、上記(数8)式において、Dは下
記(数9)式に示すごときものである。
In the above equation (8), D is as shown in the following equation (9).

【0039】[0039]

【数9】 (Equation 9)

【0040】以上の処理により、各レーンマーカに対す
る曲線パラメータci、di、ei(i=1〜6)が求め
られる。また、それぞれの確からしさとしては、それぞ
れのエッジ点数Niを用いるものとする。
Through the above processing, the curve parameters c i , d i , and e i (i = 1 to 6) for each lane marker are obtained. In addition, as the likelihood, each edge point number Ni is used.

【0041】次に、カーブ度(曲率)を決定する。3本
のレーンマーカは平行に描かれているものと仮定する
と、画像上における曲率に対応した量diの値は近似的
に等しく(d1=d2=d3)となる。前記のエッジ点追
跡において、例えばセンターラインのように途切れた線
は、遠方まで追跡できないため、曲線式の適合結果もよ
い精度で求まるとは限らない。そこで、3本の曲線それ
ぞれのdiの値を平均化して曲率とする。このとき確か
らしさとしてはNiを用いる。
Next, the degree of curvature (curvature) is determined. If three lane marker is assumed to be drawn in parallel, the value of the quantity d i corresponding to the curvature on the image is an approximation equal (d 1 = d 2 = d 3). In the edge point tracking described above, a broken line such as a center line cannot be traced to a distant place, so that a curve-type matching result is not always obtained with good accuracy. Therefore, the curvature by averaging the values of the respective three curves d i. In this case using N i as probability.

【0042】上記の平均化した曲率をdaすると、da
下記(数10)式で求められる。
[0042] The averaged curvature of the d a result, d a is calculated by the following equation (10) below.

【0043】[0043]

【数10】 (Equation 10)

【0044】なお、上記のように3本の曲線の曲率を平
均化するのは、空間的な平滑化に相当する。
Note that averaging the curvatures of the three curves as described above corresponds to spatial smoothing.

【0045】(3)平滑化 次に、曲率は時間的に大きくは変化しないことを利用し
て、時間的な平滑化を行なう。すなわち、時刻tにおけ
る平滑曲率をd(t)とし、また、下記(数11)式の
ごとき値をN(t)とする。
(3) Smoothing Next, taking advantage of the fact that the curvature does not greatly change over time, temporal smoothing is performed. That is, the smooth curvature at the time t is d (t), and the value represented by the following equation (11) is N (t).

【0046】[0046]

【数11】 [Equation 11]

【0047】次に、上記のN(t)を正規化して、P
(t)を求める。例えば ただし、T1、T2:あらかじめ設定された適当なしきい
値とすると、0≦P(t)≦1となる。平滑化したd
(t)は、 d(t)={1−P(t)}・d(t−1)・β+P(t)・da とする。ここでβは1に近い定数(0.9〜0.99程度
で適切な値)であり、これは連続してP(t)が大きく
ない時には、以前に求まっていた曲率を用いるのではな
く、徐々に曲率を0に、すなわち直線に近づくように修
正するためのものである。すなわち、充分エッジ点が追
跡できれば、忠実な曲率が得られ、エッジ点が追跡でき
ないような環境においては、直線検出の結果が出力され
るようにする。なお、β=1の時は、P(t)=0であ
れば前回の値d(t−1)がそのまま出力される。
Next, by normalizing the above N (t), P
Find (t). For example However, if T 1 and T 2 are appropriate thresholds set in advance, 0 ≦ P (t) ≦ 1. Smoothed d
(t) is the d (t) = {1- P (t)} · d (t-1) · β + P (t) · d a. Here, β is a constant close to 1 (appropriate value of about 0.9 to 0.99). When P (t) is not large continuously, instead of using the curvature obtained previously, , So as to gradually correct the curvature to zero, that is, to approach a straight line. That is, if the edge points can be tracked sufficiently, a faithful curvature can be obtained, and in an environment where the edge points cannot be tracked, the result of the straight line detection is output. When β = 1, if P (t) = 0, the previous value d (t−1) is output as it is.

【0048】最後に曲率d(t)と、直線検出の結果を
組み合わせて、最終的な曲線式を3本求める。曲線式と
して曲線適合の結果(ci、ei)を用いないのは、エッ
ジ点追跡の信頼性が直線検出より低いからである。直線
式と曲線式は図7のような関係となる。図7において、
、、は直線を、、、は曲線を示す。図7に
示すように、画面下部の範囲においては、直線式と曲線
式は一致する。直線式を決定する時のy座標の凡その中
心座標をypとする。このypは追跡領域の上限
(ymin)と下限(ymax)の平均値とすればよい。ま
た、直線iにおけるypのx座標をxpiとすると、直線
式は xpi=ai・yp+bi (i=1〜6) となる。求めるべき曲線は、点(xpi,yp)を通り、
その点での傾きはaiで、曲率はd(t)(以下単にdを
表わす)とすると、求める式は下記(数12)式で示さ
れる。
Finally, three final curve equations are obtained by combining the curvature d (t) and the result of the straight line detection. The reason why the curve fitting result (c i , e i ) is not used as the curve equation is that the reliability of edge point tracking is lower than that of straight line detection. The linear equation and the curve equation have a relationship as shown in FIG. In FIG.
Indicates a straight line, and indicates a curve. As shown in FIG. 7, in the range at the lower part of the screen, the linear equation and the curve equation coincide. Let y p be the approximate center coordinate of the y coordinate when determining the linear equation. This y p may be an average value of the upper limit (y min ) and the lower limit (y max ) of the tracking area. Further, when the x-coordinate of y p in the linear i and x pi, linear equation becomes x pi = a i · y p + b i (i = 1~6). The curve to be determined passes through the point (x pi , y p )
Assuming that the inclination at that point is a i and the curvature is d (t) (hereinafter simply referred to as d), the equation to be obtained is shown by the following (Equation 12).

【0049】[0049]

【数12】 (Equation 12)

【0050】上記(数12)式から下記(数13)式に
示す演算を行なうことにより、曲線式の係数fiとgi
求められる。
The coefficients f i and g i of the curve equation can be obtained by performing the calculation represented by the following equation (13) from the equation (12).

【0051】[0051]

【数13】 (Equation 13)

【0052】なお、図8に示すように、3本の曲線に
おいて、本来giは等しくなるはずである。すなわち、
3本の直線 x=fi(y−ys)+gi (i=1〜6) は、点(gi,ys)で一点に集まる。したがって、gi
を平均化して、gとしてもよい。gは下記(数14)式
で示される。
As shown in FIG. 8, g i should be essentially equal in the three curves. That is,
Three straight lines x = f i (y−y s ) + g i (i = 1 to 6) converge at a point (g i , y s ). Therefore, g i
May be averaged to obtain g. g is represented by the following equation (14).

【0053】[0053]

【数14】 [Equation 14]

【0054】また、f2−f1=f3−f2は道路の幅に対
応する。したがって3本中の最も信頼できる曲線を確か
らしさから求めて、それを例えば曲線1とすると、曲線
1、曲線2、曲線3は、それぞれ下記(数15)式とし
てもよい。
[0054] Further, f 2 -f 1 = f 3 -f 2 corresponds to the width of the road. Therefore, if the most reliable curve among the three is obtained from the certainty, and the obtained curve is, for example, the curve 1, the curves 1, 2, and 3 may be expressed by the following (Equation 15).

【0055】[0055]

【数15】 (Equation 15)

【0056】なお、(数15)式において、wは道幅
(レーン幅)に対応する定数である。
In equation (15), w is a constant corresponding to the road width (lane width).

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明において
は、前処理によってエッジ点を抽出した後、それぞれの
レーンマーカの左右端に対応する計6本の直線(2車線
の場合)をまず求め、その後、すべての直線が消失点に
て1点に交わるように各直線を決定するように構成した
ことにより、 前処理はハードウェア化が簡単であり、高速で実行で
きる。 後処理(前処理以降の処理)は処理アルゴリズムが簡
便なので処理時間を短縮することが出来る。すなわち、
候補点の追跡などは画面全体を走査する必要がないこ
と、直線適合も候補点の数が少なければ高速で実行でき
ること、直線式の決定は8元連立1次方程式を解けばよ
い、ので処理速度の速い処理となる。 消失点においては、精度が良く、他車の影響やレーン
マーカの途切れやかすれにも強い検出を行なうことが出
来る。 等の優れた効果が得られる。
As described above, in the present invention, after extracting the edge points by the preprocessing, a total of six straight lines (in the case of two lanes) corresponding to the left and right ends of each lane marker are first obtained, and thereafter, Since each straight line is determined so that all the straight lines intersect one point at the vanishing point, the pre-processing is simple in hardware and can be executed at high speed. The post-processing (processing after the pre-processing) has a simple processing algorithm, so that the processing time can be reduced. That is,
It is not necessary to scan the entire screen for tracking candidate points, etc., straight line fitting can be performed at high speed if the number of candidate points is small, and the linear equation can be determined by solving an 8-ary simultaneous linear equation. This is a fast process. At the vanishing point, it is possible to perform detection with high accuracy and high resistance to the influence of other vehicles and interruption or blurring of the lane marker. And other excellent effects.

【0058】また、請求項2に記載の曲線を検出する装
置においては、直線検出後にエッジ点を追跡し、追跡点
の座標値に曲線を当てはめた後、複数本の曲線式から道
路の曲率を求めるように構成したことにより、 先に直線検出し、その後に直線上の点を出発点として
エッジ方向画像をエッジ方向に沿って追跡するため、他
車の存在や路面上の汚れに強い曲線式(走行路)や曲率
情報が得られる。 曲線式をx=ay+(b/y)+cのタイプとするこ
とにより、bの値が道路の曲率とほぼ等しくなり、複数
レーンで平均化することによってよって確かな曲率とす
ることができる。 曲率の時間平滑化において、確からしさを用い、確か
らしさが小さい時は直線に近づくようにすることで、自
動操縦車の制御等に用いる場合に信頼性が保てる。 等の優れた効果が得られる。
In the apparatus for detecting a curve according to the second aspect, after detecting a straight line, an edge point is tracked, and a curve is applied to a coordinate value of the tracking point, and then the curvature of the road is calculated from a plurality of curve expressions. With this configuration, a straight line is detected first, and then the edge direction image is tracked along the edge direction starting from a point on the straight line. (Runway) and curvature information can be obtained. By setting the curve equation to be of the type x = ay + (b / y) + c, the value of b becomes almost equal to the curvature of the road, and by averaging over a plurality of lanes, it is possible to obtain a certain curvature. In the time smoothing of the curvature, a certainty is used, and when the certainty is small, a straight line is approached, so that reliability can be maintained when used for control of an autopilot vehicle or the like. And other excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の機能を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing functions of the present invention.

【図2】本発明の一実施例のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の機能ブロック図。FIG. 3 is a functional block diagram of one embodiment of the present invention.

【図4】直線適合を説明するための画像を示す図。FIG. 4 is a view showing an image for explaining straight line fitting;

【図5】直線式と消失点を説明するためのxy座標図。FIG. 5 is an xy coordinate diagram for explaining a linear equation and a vanishing point.

【図6】エッジ点追跡を説明するための画像を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an image for explaining edge point tracking.

【図7】平滑化を説明するための画像を示す図。FIG. 7 is a view showing an image for explaining smoothing.

【図8】平滑化を説明するための画像を示す図。FIG. 8 is a view showing an image for explaining smoothing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ビデオカメラ 2…画像処理部 3…表示部 101…画像処理手段 102…前処理手段 103…直線適合手段 104…直線・消失点決定手段 105…エッジ点追跡手段 106…曲線適合手段 107…平滑手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Video camera 2 ... Image processing part 3 ... Display part 101 ... Image processing means 102 ... Preprocessing means 103 ... Straight line fitting means 104 ... Straight line / vanishing point determination means 105 ... Edge point tracking means 106 ... Curve fitting means 107 ... Smoothness means

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車両前方の道路画像を撮像する画像入力手
段と、 上記画像入力手段からの信号を入力してエッジ点を抽出
する前処理手段と、 前回の演算時における直線式の近傍にウィンドウを設定
し、その設定された各ウインドウ内における複数のエッ
ジ点の座標を計測し、直線近似によって複数の直線式を
求める直線適合手段と、 上記の求められた複数の直線式に基づき、各直線式間の
誤差の2乗和が最小となるように消失点のxy座標と該
消失点を通る各直線の傾きに対応する量とを推定して今
回の結果とする直線・消失点決定手段と、 を備えたことを特徴とする車両用走行路検出装置。
1. An image input means for capturing a road image ahead of a vehicle, a preprocessing means for inputting a signal from the image input means and extracting an edge point, and a window near a straight-line equation at the time of a previous calculation. Is set, the coordinates of a plurality of edge points in each of the set windows are measured, and straight line fitting means for obtaining a plurality of straight line formulas by straight line approximation. Straight line / vanishing point determining means for estimating the xy coordinates of the vanishing point and the amount corresponding to the slope of each straight line passing through the vanishing point so as to minimize the sum of squares of the error between the equations; A travel path detection device for a vehicle, comprising:
【請求項2】車両前方の道路画像を撮像する画像入力手
段と、 上記画像入力手段からの信号を入力してエッジ点を抽出
する前処理手段と、 前回の演算時における直線式の近傍にウィンドウを設定
し、その設定された各ウインドウ内における複数のエッ
ジ点の座標を計測し、直線近似によって複数の直線式を
求める直線適合手段と、 上記の求められた複数の直線式に基づき、各直線式間の
誤差の2乗和が最小となるように消失点のxy座標と該
消失点を通る各直線の傾きに対応する量とを推定して今
回の結果とする直線・消失点決定手段と、 上記前処理手段の結果と上記直線適合手段の検出結果と
に基づき、レーンマーカに対応するエッジ点を抽出する
エッジ点追跡手段と、 上記の抽出されたエッジ点に曲線式を当てはめ、曲線の
曲率を検出する曲線適合手段と、 上記曲線適合手段の結果を平滑する平滑手段と、 を備えたことを特徴とする車両用走行路検出装置。
2. An image input means for capturing a road image ahead of a vehicle, a preprocessing means for inputting a signal from the image input means and extracting an edge point, and a window near a straight line expression at the time of the previous calculation. Is set, the coordinates of a plurality of edge points in each of the set windows are measured, and straight line fitting means for obtaining a plurality of straight line formulas by straight line approximation. Straight line / vanishing point determining means for estimating the xy coordinates of the vanishing point and the amount corresponding to the slope of each straight line passing through the vanishing point so as to minimize the sum of squares of the error between the equations; An edge point tracking means for extracting an edge point corresponding to a lane marker based on a result of the preprocessing means and a detection result of the straight line fitting means; and applying a curve equation to the extracted edge point to obtain a curvature of the curve. Detect A curve fitting unit for a vehicle traveling road detecting apparatus characterized by comprising a smoothing means for smoothing the results of the curve fitting means.
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