JP2006331389A - 車線認識装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車線認識装置1は、自車輌の進行路を撮像する撮像手段2と、撮像画像の設定領域における実空間上の距離Lを算出する画像処理手段6と、車線を検出する検出手段9とを備え、検出手段9は、輝度pnijと距離Lに基づいて道路面上の画素を車線候補点として検出し、車線候補点に対してハフ変換を行い、ハフ変換により得られる直線の中から少なくとも自車輌の位置又は挙動に基づいて車線としてふさわしい直線r1、l1を自車輌の左右に1本ずつ検出し、直線r1、l1を基準として車線候補点の中から車線ポジションを記録していくことで直線状または曲線状の車線LR、LLを検出する。
【選択図】 図1
Description
車線認識装置において、
道路を含む自車輌の進行路を撮像して一対の画像を出力する撮像手段と、
前記撮像された一対の画像に基づいて少なくとも一方の画像の設定領域における実空間上の距離を算出する画像処理手段と、
車線を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段は、
前記一方の画像について輝度および前記距離に基づいて道路面上にある画素を車線候補点として検出し、前記車線候補点に対してハフ変換を行う車線候補点検出変換処理部と、
前記ハフ変換により得られる直線の中から少なくとも自車輌の位置又は挙動に基づいて車線としてふさわしい直線を自車輌の右側および左側に1本ずつ検出する車線直線検出処理部と、
前記検出された直線を基準として前記車線候補点の中から車線を表す車線候補点である車線ポジションを記録していくことで直線状または曲線状の車線を検出する車線検出処理部と
を備えることを特徴とする。
前記左右の車線ポジション間の画素数から換算された実空間上の道幅が前記最小値から前記最大値までの範囲内から外れる場合には、自車輌の推定軌跡との平行度が高い方の車線ポジションが属する車線を基準とすべき車線として検出することを特徴とする。
X=CD/2+Z×PW×(i−IV) …(2)
Y=CH+Z×PW×(j−JV) …(3)
Z=CD/(PW×(dp−DP)) …(4)
条件1:その探索画素の輝度p1ijが道路面輝度proadより第1開始点輝度閾値pth1以上大きく、かつ、輝度微分値で表されるエッジ強度Eijが第1開始点エッジ強度閾値Eth1以上であること。
条件2:その探索画素に対応する実空間上の点が道路面上にあること。
y=h×f/Lm …(5)
で表される。
ypixel=y/p=h×f/(Lm×p) …(6)
すなわち、
Lm=h×f/(p×ypixel) …(7)
の関係が成り立つ。消失点Vpのj座標は予め分かっているから、水平ラインjのj座標から(7)式に基づいて実空間上の自車輌から点mまでの距離Lmが算出される。
条件3:その探索画素の輝度p1ijが道路面輝度proadより第2開始点輝度閾値pth2以上大きく、かつ、輝度微分値で表されるエッジ強度Eijが第2開始点エッジ強度閾値Eth2以上であること。ただし、pth2>pth1。
条件4:開始点Psからその探索画素の左隣の画素までの平均輝度と道路面輝度proadとの差が第1車線平均輝度閾値Ath1以下であること。
条件5:その探索画素に対応する実空間上の点が道路面上にあること。
条件6:その探索画素の輝度微分値で表されるエッジ強度Eijが終了点エッジ強度閾値−Eth2以下であるか、またはその探索画素の輝度値が開始点Psにおける輝度値より小さいこと。これは、図示を省略するが、終了点Peが車線に対応する高輝度の画素から道路面に対応する低輝度の画素に移行する点であることを表す。
条件7:開始点Psから終了点Peの左隣の画素までの平均輝度と道路面輝度proadとの差が前記第1車線平均輝度閾値Ath1以下であること。
条件8:車線候補点から対応する終了点Peの左隣の画素までの平均輝度と道路面輝度proadとの差が第2車線平均輝度閾値Ath2以上であること。
i=aj+b …(8)
上に存在すると仮定すると、Ij、Jjは、
Ij=aJj+b …(9)
を満たす。
b=−Jj×a+Ij …(10)
と変形できる。(10)式から分かるように、図12に示すように前記車線候補点検出処理で水平ラインj上に車線候補点(Ij,Jj)が検出されると、そのIj、−Jjをb切片および傾きとして図13に示すようにハフ平面であるa−b平面上に1本の直線を引くことができる。
ρ=isinθ+jcosθ …(11)
上にある、すなわち、
ρ=Ijsinθ+Jjcosθ …(12)
が成り立つとして、ρ−θ平面の各升目にそれぞれ計数値が加算された状態を形成するようにしてもよい。
条件9:検出された車線候補点に対応する開始点Psにおける輝度微分値が第3開始点エッジ強度閾値Eth3より小さく、かつ、開始点Psから終了点Peまでの画素数が第2車線閾値Wth2より大きいこと。ただし、Eth3>Eth1、Wth2<Wth1。
条件10:検出された車線候補点に対応する開始点Psにおける輝度微分値が第3開始点エッジ強度閾値Eth3以上であり、かつ、開始点Psから終了点Peまでの画素数が第2車線閾値Wth2以下であること。ただし、Eth3>Eth1、Wth2<Wth1。
条件11:所定の前方距離におけるピーク直線の位置が、自車輌の中心から換算した車幅の位置より内側に存在すること。ただし、連続して検出されている車線の場合は前回検出された車線位置からの変化量を用いて所定の閾値以内であれば条件11は適用しない。
条件12:自車輌の前記推定軌跡Lestとの平行度が一定の閾値より大きいこと。
条件13:図19および図20に一点破線Ldで表される所定の前方距離における自車輌の中心からの左右差距離が規定値far_th以上に遠いピーク直線と規定値near_th以下のピーク直線がある場合の規定値far_th以上のピーク直線であること。ただし、far_th>near_th。
条件14:前回検出された車線の位置や幅から推定した車線推定中心位置に最も近いピーク直線を残すこと。
条件15:下記の(i)〜(iii)の条件をいずれも満たさないこと。
(i)左右のピーク直線の平行度が閾値以上である。
(ii)左右のピーク直線の道幅が最小幅閾値以下である。
(iii)左右のピーク直線の道幅が最大幅閾値以上である。
ΔLpre={L(0)+L(1)+L(2)+L(3)}/4 …(13)
ΔLt=(ΔLpre+3×ΔLt-1)/4 …(14)
2 撮像手段
6 画像処理手段
9 検出手段
91 車線候補点検出変換処理部
92 車線直線検出処理部
93 車線検出処理部
T 基準画像
j 水平ライン
L 距離
pnij 輝度
Pcandi 車線候補点
a、b、c、d 車線ポジション
LR、LL 車線
r1、l1 車線直線
S、Sr、Sl、Sb 探索領域
Lest 推定軌跡
pth1 第1開始点輝度閾値
pth2 第2開始点輝度閾値
Eth1 第1開始点エッジ強度閾値
Eth2 第2開始点エッジ強度閾値
Eth3 第3開始点エッジ強度閾値
Ath1 第1車線平均輝度閾値
Ath2 第2車線平均輝度閾値
LWth1 第1離間距離閾値
LWth2 第2離間距離閾値
−Eth2 終了点エッジ強度閾値
Wth1 第1車線幅閾値
Wth2 第2車線幅閾値
Lmaxth、Lminth 道幅の最大値、最小値
ΔL 推定道幅
Claims (26)
- 道路を含む自車輌の進行路を撮像して一対の画像を出力する撮像手段と、
前記撮像された一対の画像に基づいて少なくとも一方の画像の設定領域における実空間上の距離を算出する画像処理手段と、
車線を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段は、
前記一方の画像について輝度および前記距離に基づいて道路面上にある画素を車線候補点として検出し、前記車線候補点に対してハフ変換を行う車線候補点検出変換処理部と、
前記ハフ変換により得られる直線の中から少なくとも自車輌の位置又は挙動に基づいて車線としてふさわしい直線を自車輌の右側および左側に1本ずつ検出する車線直線検出処理部と、
前記検出された直線を基準として前記車線候補点の中から車線を表す車線候補点である車線ポジションを記録していくことで直線状または曲線状の車線を検出する車線検出処理部と
を備えることを特徴とする車線認識装置。 - 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前回の検出で前記車線が検出されている場合または前記車線が検出されずに前記直線が検出されている場合には、今回の検出において、前記一方の画像上の前回検出された前記車線または前記直線の検出位置の周囲のみで車線候補点の探索を行うように前記一方の画像上に探索領域を設定することを特徴とする請求項1に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、所定回数前記車線と前記直線がともに検出されなかった場合には、今回の検出において、前記一方の画像上に表される自車輌の挙動から推定される推定軌跡から所定距離離間した位置の周囲のみで車線候補点の探索を行うように前記一方の画像上に探索領域を設定することを特徴とする請求項1に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、今回の検出の探索領域を前回の検出の際の探索領域より拡大して設定することを特徴とする請求項3に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前回の検出で検出された前記車線または前記直線が今回の検出における自車輌の挙動から推定される推定軌跡から第1離間距離閾値以上離間している場合には、その推定軌跡から前記第1離間距離閾値以上離間している車線部分または直線部分については前記探索領域を前記推定軌跡から推定される自車輌の端部付近にまで拡大することを特徴とする請求項2に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前回の検出で検出された前記車線または前記直線が今回の検出における自車輌の挙動から推定される推定軌跡に対して第2離間距離閾値以内に接近している場合には、その推定軌跡に対して前記第2離間距離閾値以内に接近している車線部分または直線部分については前記探索領域を自車輌から離れる方向に所定量だけ拡大することを特徴とする請求項2に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、今回の検出において前回検出された前記車線または前記直線を基準として探索領域を設定する際に、前回検出されたその車線または直線の反対車線または反対側の直線から所定量だけその車線または直線の方向に離間した位置まで前記探索領域を拡大することを特徴とする請求項2に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、今回の検出において前回検出された前記車線または前記直線を基準として探索領域を設定し、前記探索領域内で前記一方の画像の水平ラインを1画素分ずつ上向きにずらしながら車線候補点を探索する際に、現在の水平ライン上に検出された車線候補点とその直前に検出された車線候補点と結ぶ線分が前記探索領域を逸脱する場合には、前記線分方向に前記探索領域を拡大することを特徴とする請求項2に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、車線候補点の探索において、自車輌の挙動から推定される推定軌跡を中心とする自車輌の車幅分の領域については探索を行わないことを特徴とする請求項1に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、車線候補点の探索において、自車輌の挙動から推定される推定軌跡を中心とする自車輌の車幅分の領域のうち、前回の検出で検出された前記車線または前記直線から所定距離離間した位置までは探索を行うことを特徴とする請求項9に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前記車線候補点の探索において、前記画像処理手段により算出された距離の情報に基づいて前記一方の画像上で抽出された立体物を表す画素部分以外の画素部分を探索領域とし、その探索領域内で車線候補点の探索を行うことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線直線検出処理部は、前記画像検出手段により検出された距離データと、車線間の画素数とから算出した車線間の距離に基づき前記車線としてふさわしい直線を検出することを特徴とする請求項1に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線直線検出処理部は、前記ハフ変換により得られる直線の中から、前記画像検出手段により検出された距離データに基づいて計算される自車輌の推定軌跡との平行度、前回検出された車線との距離、および前回検出されている反対車線から推定される車線との距離に基づいて、前記車線としてふさわしい直線として自車輌の右側および左側にそれぞれ1本ずつ検出することを特徴とする請求項1に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線直線検出処理部は、前記車線としてふさわしい直線として自車輌の右側および左側にそれぞれ1本ずつ検出した直線の実空間上の道幅が所定の距離範囲内になく、または両直線の平行度が設定した閾値より悪い場合には、各直線のハフ平面における各計数値、前記画像検出手段により検出された距離データに基づいて計算される自車輌の前記推定軌跡との平行度、および前回検出された車線位置からの変位量に基づいていずれか一方の直線のみを前記車線としてふさわしい直線として検出することを特徴とする請求項13に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線検出処理部は、前記自車輌の右側および左側にそれぞれ1本ずつ検出された直線を基準として前記車線候補点の中から車線を表す車線候補点である車線ポジションを記録する際に、左右両方の車線ポジションが検出されている場合には、左右の車線ポジション間の画素数を前記距離データに基づいて実空間上の道幅に換算し、換算された道幅に基づいて道幅の最大値と最小値を算出することを特徴とする請求項1に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線検出処理部は、前記一方の画像の水平ラインを1画素分ずつ上向きにずらしながら前記検出された直線を基準として水平ライン上に検出された前記車線ポジションが所定の個数に達した後、その上方の水平ラインで検出された前記車線候補点と最後に検出された車線ポジションとの上下方向および水平方向の変位がそれぞれ規定値以内であればその車線候補点を車線ポジションとして記録していくことを特徴とする請求項1に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線検出処理部は、前記一方の画像の水平ラインを1画素分ずつ上向きにずらしながら前記検出された直線を基準として水平ライン上に検出された前記車線ポジションが所定の個数に達した後、その上方の水平ラインで検出された前記車線候補点と最後に検出された車線ポジションとの上下方向および水平方向の変位がそれぞれ規定値以内であればその車線候補点を車線ポジションとして記録していき、
前記左右の車線ポジション間の画素数から換算された実空間上の道幅が前記最小値から前記最大値までの範囲内から外れる場合には、自車輌の推定軌跡との平行度が高い方の車線ポジションが属する車線を基準とすべき車線として検出することを特徴とする請求項15に記載の車線認識装置。 - 前記検出手段の車線検出処理部は、前記左右の車線ポジション間の画素数から換算された実空間上の道幅が前記最大値を超える場合には、自車輌の推定軌跡との平行度が低い方の車線ポジションが属する車線を車線分岐の車線として検出し、算出した道幅が前記最大値を最初に超えた車線ポジションの実空間上の位置を計算し、自車輌からその車線ポジションまでの距離を算出して車線分岐が開始される距離として検出することを特徴とする請求項17に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線検出処理部は、前記左右の車線ポジション間の画素数から換算された実空間上の道幅が前記最小値を下回る場合には、自車輌の推定軌跡との平行度が低い方の車線ポジションが属する車線を車線合流の車線として検出し、算出した道幅が前記最小値を最初に下回った車線ポジションの実空間上の位置を計算し、自車輌からその車線ポジションまでの距離を算出して車線合流が開始される距離として検出することを特徴とする請求項17に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線検出処理部は、検出した車線に属する車線ポジション間の距離を算出して車線が連続線であるか破線であるかを検出し、検出した車線の情報または車線ポジションの情報を連続線または破線として特徴付けて出力することを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の車線認識装置。
- 車線候補点検出変換処理部は、前記一方の画像についての画素ごとの前記輝度および前記距離に基づいて道路面上にあり輝度値および輝度微分値がそれぞれ所定の第1開始点輝度閾値および第1開始点エッジ強度閾値以上である前記一方の画像上の画素を車線候補点として検出し、前記車線候補点に対してハフ変換を行うことを特徴とする請求項1記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前記一方の画像の水平ライン上を探索して、輝度値が前記第1開始点輝度閾値より大きい第2開始点輝度閾値以上であり、輝度微分値が第2開始点エッジ強度閾値以上であり、かつ、車線に対応する高輝度の画素部分の平均輝度が所定の第1車線平均輝度閾値以上である画素部分が見出された場合に、既に検出されている高輝度の画素部分の平均輝度が前記第1車線平均輝度閾値より小さい画素部分に対応する車線候補点を削除し、前記新たに見出された画素部分に対応する車線候補点を保存し、前記ハフ変換の対象とすることを特徴とする請求項21に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前記車線候補点となり得る開始点から前記一方の画像の水平ライン上を探索して、輝度微分値が所定の終了点エッジ強度閾値以下であり、または輝度値が前記開始点における輝度値より小さい画素が、前記水平ラインの実空間上での自車輌からの距離および車線幅に応じて設定された車線幅閾値に対応する画素数分探索しても検出されない場合には、前記開始点を車線候補点とせずに前記ハフ変換の対象としないことを特徴とする請求項21に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前記車線候補点となり得る開始点から前記一方の画像の水平ライン上を探索して、輝度微分値が所定の終了点エッジ強度閾値以下であり、または輝度値が前記開始点における輝度値より小さい画素を終了点として検出し、前記開始点から前記終了点までの画素の平均輝度と道路面輝度との差が所定の第2車線平均輝度閾値より小さい場合には、前記開始点を車線候補点とせずに前記ハフ変換の対象としないことを特徴とする請求項21に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前記開始点における輝度微分値が前記第1開始点エッジ強度閾値より大きい値に設定された第3開始点エッジ強度閾値より小さく、かつ、前記開始点から前記終了点までの画素数が前記水平ラインの実空間上での自車輌からの距離および車線幅に基づいて通常の車線幅に対応して設定された第2車線幅閾値より大きい場合には、前記第2車線平均輝度閾値をより高い値に設定して前記開始点から前記終了点までの画素の平均輝度と道路面輝度との差と第2車線平均輝度閾値とを比較することを特徴とする請求項24に記載の車線認識装置。
- 前記検出手段の車線候補点検出変換処理部は、前記開始点における輝度微分値が前記第1開始点エッジ強度閾値より大きい値に設定された第3開始点エッジ強度閾値以上であり、かつ、前記開始点から前記終了点までの画素数が前記水平ラインの実空間上での自車輌からの距離および車線幅に基づいて通常の車線幅に対応して設定された第2車線幅閾値以下である場合には、前記第2車線平均輝度閾値をより低い値に設定して前記開始点から前記終了点までの画素の平均輝度と道路面輝度との差と第2車線平均輝度閾値とを比較することを特徴とする請求項24に記載の車線認識装置。
Priority Applications (2)
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