JP2007193651A - 車線検出装置および車線逸脱警報装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自車両が車線のある方向へ逸脱している場合と車線のない方向へ逸脱している場合とで異なる警報を行うことができるようにする。
【解決手段】車線検出装置2は、カメラ4で撮像した路面画像から生成した俯瞰画像に対して複数の車線検出領域を設定し、各車線検出領域において算出した輝度プロファイルに基づいて、自車両の走行車線、およびこの走行車線の両側外側における車線の有無を検知する。車線逸脱警報装置1は、車線検出装置2で得た車線検知情報と、横移動速度検出部12で検出された横移動速度情報とに基づいて、自車両が走行車線から車線のない隣側または車線のある隣側のいずれかの側に逸脱傾向にあるか否かを判定し、自車両が車線のある方向へ逸脱している場合と車線のない方向へ逸脱している場合とで異なる警報を行う。
【選択図】図1
【解決手段】車線検出装置2は、カメラ4で撮像した路面画像から生成した俯瞰画像に対して複数の車線検出領域を設定し、各車線検出領域において算出した輝度プロファイルに基づいて、自車両の走行車線、およびこの走行車線の両側外側における車線の有無を検知する。車線逸脱警報装置1は、車線検出装置2で得た車線検知情報と、横移動速度検出部12で検出された横移動速度情報とに基づいて、自車両が走行車線から車線のない隣側または車線のある隣側のいずれかの側に逸脱傾向にあるか否かを判定し、自車両が車線のある方向へ逸脱している場合と車線のない方向へ逸脱している場合とで異なる警報を行う。
【選択図】図1
Description
本発明は、車載カメラからの入力画像に基づいて車線を検出する車線検出装置、および該車線検出装置を備えた車線逸脱警報装置に関する。
自車両の走行車線の左右に位置する車線(白線)を検出する車線検出装置として、車載カメラで路面を撮像して、撮像されたカメラ画像を視点変換して俯瞰画像(平面画像)に変形し、この俯瞰画像から自車両の走行車線の左右に位置する車線(白線)を検出する装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
前記特許文献1に記載のレーンマーカ位置検出装置(車線検出装置)では、自車両の走行車線の左右に位置する車線を車両のリアに搭載した車載カメラで撮像して、撮像されたカメラ画像を視点変換して俯瞰画像に変形し、この俯瞰画像の路面の幅方向に直交する方向の座標の輝度を積分して、この積分輝度を路面の幅方向の座標別に算出する。そして、車線に対応する高い積分輝度(輝度ピーク)を示した位置を検出して、自車両の走行車線の左右に位置する車線を検出するようにしている。
特開2004−145852号公報
ところで、前記特許文献1に記載のレーンマーカ位置検出装置(車線検出装置)は、自車両の左右に位置する車線(白線)を検出するだけで、これらの車線の外側に他の車線があるか否かは検出していない。
これにより、前記特許文献1に記載のレーンマーカ位置検出装置(車線検出装置)を備えた車線逸脱警報装置では、このレーンマーカ位置検出装置による車線の検出結果に基づいて、自車両が片道複数車線の道路を走行中に走行車線から逸脱傾向にあると判定した場合に単に警報を発するだけで、自車両がどちら側(車線のある隣側か車線のない隣側)に逸脱傾向にあるかは、発せられた警報からは判断することができなかった。
このため、片道複数車線の道路を走行しているときに、自車両が車線のある隣側へ逸脱傾向にある場合と自車両が車線のない隣側へ逸脱傾向にある場合とで、異なる警報を報知するようにして、運転者に対して自車両の逸脱方向を正確に認識させることが可能な車線逸脱警報装置が望まれている。
そこで、本発明は、自車両の走行車線、およびこの走行車線の両側外側における車線の有無を検知することができる車線検出装置、および自車両が車線のある隣側へ逸脱しているか車線のない隣側へ逸脱しているかを判定して、逸脱方向に応じて異なる警報を行うことができる車線逸脱警報装置を提供する。
前記目的を達成するために、本発明に係る車線検出装置は、自車両の前方側または後方側の路面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像を俯瞰画像に変形する俯瞰画像生成手段と、前記俯瞰画像手段で生成された俯瞰画像に対して、路面幅方向に対して複数の車線検出領域を設定する車線検出領域設定手段と、前記車線検出領域設定手段で設定された前記各車線検出領域に対して、路面幅方向に沿った輝度プロファイルをそれぞれ算出する輝度プロファイル算出手段と、前記輝度プロファイル算出手段で算出された前記各輝度プロファイルに基づいて前記各車線検出領域における路面上の車線を検出し、前記各車線検出領域における検出結果から自車両が走行している走行車線、およびこの走行車線の両側外側における車線の有無を検知する車線検出手段と、を備えたことを特徴としている。
また、本発明に係る車線逸脱警報装置は、請求項1または2に記載の車線検出装置と、自車両の横移動速度を検出する横移動速度検出手段と、前記車線検出装置で得られた自車両の走行車線の検知情報およびこの走行車線の両側外側における車線の有無の検知情報と、前記横移動速度検出手段で検出された自車両の横移動速度情報とに基づいて、自車両が走行中の走行車線から車線のない隣側または車線のある隣側のいずれかの側に逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱判定手段と、前記車線逸脱判定手段により、自車両が車線のない隣側に逸脱傾向にあると判定した場合と、自車両が車線のある隣側に逸脱傾向にあると判定した場合とで、警報報知手段に対して異なる警報を報知するような警報信号を出力する警報信号出力手段と、を備えたことを特徴としている。
本発明に係る車線検出装置によれば、撮像手段で撮像した路面画像から生成した俯瞰画像に対して複数の車線検出領域を設定し、各車線検出領域において路面幅方向に沿って算出した輝度プロファイルに基づいて、自車両の走行車線、およびこの走行車線の両側外側における車線の有無を検知することができる。
また、本発明に係る車線逸脱警報装置によれば、車線検出装置で得られた車線検知情報と横移動速度検出手段で検出された自車両の横移動速度検出情報とに基づいて、自車両が車線のない隣側に逸脱傾向にあると判定した場合と、自車両が車線のある隣側に逸脱傾向にあると判定した場合とで、警報報知手段に異なる警報を報知させることができるので、運転者に対して、自車両が車線のない隣側に逸脱傾向にあるのか、もしくは、自車両が車線のある隣側に逸脱傾向にあるのかを確実に認識させることが可能となる。
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る車線検出装置を備えた車線逸脱警報装置を示す概略構成図である。なお、本明細書では、道路上において、車両の走行車線(車両通行帯)を区分する車線区分線としての白色や黄色などの線(一定間隔の破断線も含む)を「車線」と定義する。
図1に示すように、本実施形態に係る車線逸脱警報装置1は、この車線逸脱警報装置1を搭載した車両が走行車線から左右のいずれかの車線側に逸脱傾向にあると判定したときに運転者に対して警報を行うものであり、車線検出装置2と車線逸脱警報ユニット3とを主要構成部として備えている。
車線検出装置2は、撮像手段としてのCCDカメラ(以下、「カメラ」という)4と車線検出ユニット5とで構成されており、車線検出ユニット5は、画像処理部6、俯瞰画像生成部7、フレームメモリ8、車線検出領域設定部9、輝度プロファイル算出部10および車線検出部11を有している。車線逸脱警報ユニット3は、横移動速度検出部12、車線逸脱判定部13、警報信号出力部14を有している。車線逸脱警報ユニット3および車線検出ユニット5は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに所定の処理を実行させるためのプログラム等を記憶しているROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM等により構成されている。
カメラ4は、本実施形態では、図2に示すように、車両(自車両)20の後部に設置されており、車両20の後方下側の路面(車両後端直下付近と路面の両側周囲も含む)を撮像する。図2において、左側がこの車両20の進行方向である。このカメラ4は、例えば片道2車線道路以上でも路面幅以上の広角範囲が撮像可能な広角レンズが取付けられている。なお、この車両20に、後退車庫入れや縦列駐車するときに車両後方の撮像画像を車室内のモニタに表示する後方モニタ装置が装備されている場合には、この後方モニタ装置用のカメラを前記カメラ4として使用することもできる。また、前記カメラ4を車両20の前部側に設けて、車両前方側の路面を撮像する構成でもよい。
車線検出ユニット5の画像処理部6は、カメラ4からの撮像信号に基づいて車両後方下側の路面画像を生成する。なお、カメラ4は広角レンズで広角範囲を撮像するので、画像処理部6で得られる路面画像は、全体的に湾曲した画像となる。
俯瞰画像生成部7は、周知の手法により画像処理部6で得られた湾曲した路面画像(湾曲画像)の歪を修正処理し、かつ、視点変換(180度回転)して路面の真上から見たような俯瞰画像(平面画像)を生成する。
フレームメモリ8は、俯瞰画像生成部7で得られた俯瞰画像の1フレーム分の画面を格納する。車線検出領域設定部9は、フレームメモリ8から読み出された俯瞰画像の画面に対して、複数(本実施形態では3つ)の車線検出領域をそれぞれ設定する(詳細は後述する)。
輝度プロファイル算出部10は、車線検出領域設定部9で設定した各車線検出領域から輝度プロファイル(ヒスグラム)をそれぞれ算出し、車線検出部11は、輝度プロファイル算出部10で算出された輝度プロファイルに基づいて各車線検出領域における路面上の車線を検出する(詳細は後述する)。
車線逸脱警報ユニット3の車線逸脱判定部13は、前記車線検出部11で得られた車線検知結果と、横移動速度検出部12で検出された車両20の進行方向に対する横方向の移動速度情報とに基づいて、車両20が走行車線から左右のいずれかの車線側に逸脱傾向にあるか否かを判定する。横移動速度検出部12は、本実施形態では、車両20(図2参照)に搭載されている車速センサ15から入力される車速情報と、操舵角センサ16から入力される操舵角情報とを含む横移動速度検出情報に基づいて、車両20の横移動速度を検出する。
警報信号出力部14は、車線逸脱判定部13で車両20が走行車線から左右のいずれかの車線側に逸脱傾向にあると判定した場合に、車線逸脱傾向の向きに応じて異なる警報信号を車室内に設けたスピーカ17と表示部18に出力し、スピーカ17から所定の警報音を発せさせ、表示部18に警報灯を点灯(または点滅)させる。なお、スピーカ17または表示部18のどちらか一方のみで警報を行う構成でもよい。
次に、前記した車線逸脱警報装置1による車線検出処理、車線逸脱警報処理を、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、以下の説明では、この車線逸脱警報装置1を搭載した車両(自車両)20が、片道2車線道路の左側(路側帯側)の走行車線を走行している状況である。
先ず、走行車線を走行中の車両20(図2参照)は、車両後部のカメラ4で車両後部下側の路面を撮像し、この撮像情報(撮像信号)を車線検出ユニット5の画像処理部6に入力する(ステップS1)。画像処理部6は、入力される撮像情報(撮像信号)に基づいて車両後方下側の路面画像(全体的に湾曲した画像)を生成する(ステップS2)。
そして、俯瞰画像生成部7により前記路面画像の歪を修正処理し、かつ、視点変換(180度回転)して路面の真上から見たような俯瞰画像(平面画像)に変換する(ステップS3)。図4は、俯瞰画像生成部7で得られた俯瞰画像の一例である。図4において、上側が車両後部直下近傍の路面であり、下側が車両20の後方側の路面である。
なお、図4において、21は走行車線、22はその右側の隣接車線、23は路側帯24側との境界を示す車線(以下、「第1車線」という)、25は走行車線21と隣接車線22との境界を示す破線状の車線(以下、「第2車線」という)、26は隣接車線22と中央分離帯27側との境界を示す車線(以下、「第3車線」という)、28は路側帯24の外側に設けた遮音壁、29は走行車線21上に設けた速度マーク(図では、40)である。また、図4において、29a,29bの部分は、カメラ4の非撮像領域である。俯瞰画像生成部7で得られた1フレームの画像(図4参照)は、フレームメモリ8に格納される(ステップS4)。
そして、前記1フレーム分の俯瞰画像(図4参照)が例えば30msec間隔でフレームメモリ8から読み出され、図5(a),(b)に示すように、車線検出領域設定部9により前記1フレーム分の俯瞰画像に対して車線検出領域(図5(a))A、および車線検出領域(図5(b))B1,B2をそれぞれ設定する(ステップS5)。
車線検出領域Aは、図5(a)に示すように、四角形状の枠で囲まれた領域であり、自車両が走行している走行車線21(第1車線23と第2車線25の間)と、その両側に位置する路側帯24の一部および隣接車線22の一部を含むように設定される。車線検出領域B1,B2は、図5(b)に示すように、それぞれ四角形状の枠で囲まれた領域であり、路面幅方向(図5(b)の左右方向)に沿って走行車線21のほぼ中央部で近接するように設定されている。なお、本実施形態では、車線検出領域B1,B2は車線検出領域Aよりも少し後方側に位置している。
車線検出領域B1は、走行車線21のほぼ中央部(路側帯24側)から遮音壁28の一部を含む範囲であり、第1車線23を含んでいる。車線検出領域B2は、走行車線21のほぼ中央部(隣接車線22側)から中央分離帯27の一部を含む範囲であり、第2車線25と第3車線26を含んでいる。なお、各車線検出領域A、B1,B2の範囲(枠)は、前記1フレーム分の俯瞰画像(図4参照)に応じて自動的に設定されるが、運転者の操作によって任意に設定することもできる。
そして、輝度プロファイル算出部10は、車線検出領域設定部9で設定した各車線検出領域A、B1,B2から輝度プロファイルをそれぞれ算出する(ステップS6)。すなわち、輝度プロファイル算出部10は、各車線検出領域A、B1,B2における俯瞰画像の路面の幅方向に直交する方向の座標(画素)の明るさ(輝度)を積分して、この積分輝度を路面の幅方向における座標(画素)ごとの輝度ファイルを算出する。
図6(a)は車線検出領域A、図6(b)は車線検出領域Aに対する輝度ファイル、図7(a)は車線検出領域B1、図7(b)は車線検出領域B1に対する輝度ファイル、図8(a)は車線検出領域B2、図8(b)は車線検出領域B2に対する輝度ファイルである。図6(b)、図7(b)、図8(b)において、横軸は路面幅方向、縦軸は積分輝度の強度である。なお、図6(b)、図7(b)、図8(b)における各輝度ファイルは、ノイズ等のない理想的な状態であるが、実際にはノイズが生じている輝度ファイルとなる。
そして、車線検出部11は、輝度プロファイル算出部10から入力される輝度プロファイル情報(積分輝度の強度(ピーク値))に基づいて、路面上の車線を検出する(ステップS7)。
すなわち、車線検出部11は,車線検出領域Aにおいては強度の高い積分輝度a1,a2(図6(b)参照)を、自車両の走行車線21の両側に位置する車線(第1車線23と第2車線25(図6(a)参照)として検出する。また、車線検出領域B1においては強度の高い積分輝度a1(図7(b)参照)を、車線(第1車線23(図7(a)参照)として検出する。更に、車線検出領域B2においては強度の高い積分輝度a2,a3(図8(b)参照)を、車線(第2車線25と第3車線26(図8(a)参照)として検出する。
ところで、前記した車線検出領域Aに対して少し後方(遠方)に位置する車線検出領域B1,B2は、その画像のボケが大きくなる。そのため、車線検出領域B1,B2ではその輝度ファイルに高周波成分が少なく、積分輝度のピークが幅広となり、車線を精度よく検出することが難しくなる場合がある。なお、車線検出領域Aでは、車線検出領域B1,B2よりも輝度ファイルに高周波成分が多く、積分輝度のピークが鋭くなる。
そこで、車線検出領域Aの輝度ファイルから車線を検出する場合は、周知の微分フィルタを用いて積分輝度のピークの鋭いエッジを検出することにより、精度よく車線を検出することができる。一方、車線検出領域B1,B2の輝度ファイルから車線を検出する場合は、周知のローパスフィルタ(LPF)を用いて積分輝度のピークの中心位置を検出することにより、精度よく車線を検出することができる。
このようにして車線検出部11は、車線検出領域Aにおける輝度ファイル(図6(b)参照)から、自車両の走行車線21の両側に第1車線23と第2車線25があることを検出し、また、車線検出領域B1における輝度ファイル(図7(b)参照)から、第1車線23の外側(進行方向に対して左側)には車線がないことを検出し、更に、車線検出領域B2における輝度ファイル(図8(b)参照)から、第2車線25と第3車線26があることを検出する。
よって、車線検出部11は、検出したこれらの車線検出情報に基づいて、自車両が路側帯24側に位置する走行車線21を走行していることを検知し(ステップS8)、更に、第1車線23の左外側には車線がなく、第2車線25の右外側には第3車線26との間に隣接車線22があることを検知する。
そして、車線逸脱判定部13は、車線検出部11から入力されるこれらの車線検知情報と、横移動速度検出部12で検出された車両20の横移動速度情報とに基づいて、自車両(車両20)が走行中の走行車線21からどちら側(車線のない路側帯24側か隣接する隣接車線22側)に逸脱傾向にあるか否かを判定する(ステップS9)。
すなわち、車線逸脱判定部13は、車線検出部11から入力される車線検知情報と、横移動速度検出部12で検出された横移動速度情報とに基づいて、自車両(車両20)が車線のない左側(路側帯24側)に横移動していると判断した場合は路側帯24側に逸脱傾向にあると判定し、また、自車両(車両20)が車線のある右側(隣接車線22)に横移動していると判断した場合は隣接車線22側に逸脱傾向にあると判定する。
そして、車線逸脱判定部13が車線逸脱傾向にあると判定すると(ステップS10;YES)、警報信号出力部14は、車線逸脱判定部13から入力される判定情報に基づいてスピーカ17、表示部18に警報信号を出力する(ステップS11)。そして、ステップS1に戻り、前記同様の処理を繰り返す。
警報信号出力部14は、本実施形態では、車線逸脱方向が路側帯24側か隣接車線22側かによって異なる警報信号をスピーカ17、表示部18に出力する。例えば、車線逸脱方向が路側帯24側のときは、第1の警報信号をスピーカ17、表示部18に出力して、スピーカ17から警報音を発せさせ、かつ表示部18に警告灯を点灯(または点滅)させる。一方、車線逸脱方向が追越車線22側のときは、前記第1の警報信号と異なる第2の警報信号をスピーカ17、表示部18に出力して、スピーカ17から異なる警報音を発せさせ、かつ表示部18に異なる警告灯を点灯(または点滅)させる。
この警報の違いによって、自車両が走行車線21からどちら側(路側帯24側か隣接車線22側)に車線逸脱傾向にあるかを運転者に認識させて、注意を喚起することができる。
なお、ステップS10で、車線逸脱傾向にないと判定された場合は(ステップS10;NO)、警報信号出力部14からスピーカ17、表示部18に警報信号が出力されている状態であれば停止させて(ステップS12)、ステップS1に戻り、前記同様の処理を繰り返す。
このように、本発明の実施形態によれば、車線検出装置2は、カメラ4で撮像した路面画像から生成した俯瞰画像に対して複数(本実施形態では3つ)の車線検出領域A、B1,B2を設定し、各車線検出領域車線検出領域A、B1,B2において算出した輝度プロファイルに基づいて、自車両の走行車線、およびこの走行車線の両側外側における車線の有無を検知することができる。
また、本発明の実施形態によれば、車線逸脱警報装置1は、車線検出装置2で得られた車線検知情報と、横移動速度検出部12で検出された横移動速度情報とに基づいて、自車両が車線のない側(路側帯側)に逸脱傾向にあると判定した場合と、自車両が車線のある側(隣接車線側)に逸脱傾向にあると判定した場合とで、スピーカ17と表示部18から異なる警報を報知させることにより、運転者に対して、自車両が車線のない隣側(路側帯側)に逸脱傾向にあるのか、もしくは、自車両が車線のある隣側(隣接車線側)に逸脱傾向にあるのかを確実に認識させることが可能となる。
更に、前記した本発明の実施形態に係る車線逸脱警報装置1を、車両に搭載されるナビゲーションシステムに備えることにより、自車両の走行車線、およびこの走行車線の両側外側における車線の有無を精度よく検知することができるので、ナビサービスの向上(ナビゲーションシステムによる車線変更の指示など)を図ることが可能となる。
また、前記実施形態において、俯瞰画像生成部7で俯瞰画像を生成する場合に、カメラ4で撮像される路面画像を路面幅方向に圧縮することにより、例えば、図9に示すように、車線検出領域設定部9で設定される3つの車線検出領域30a,30b,30cもそれに応じて路面幅方向の解像度(車線検出領域の幅)を減じることが可能となる。これにより、フレームメモリ8に取り込まれる画像データ量を低減させることができる。
また、前記実施形態では、自車両が片道2車線道路の走行車線(路側帯側の車線)を走行している場合であったが、自車両が片道2車線道路の右側車線(中央分離帯側の隣接車線)を走行している場合においても同様に、自車両が右側車線からどちら側(中央分離帯側か走行車線側)に車線逸脱傾向にあるかを判定することができる。
1 車線逸脱警報装置
2 車線検出装置
3 車線逸脱警報ユニット
4 カメラ(撮像手段)
5 車線検出ユニット
6 画像処理部
7 俯瞰画像生成部(俯瞰画像生成手段)
8 フレームメモリ
9 車線検出領域設定部(車線検出領域設定手段)
10 輝度プロファイル算出部(輝度プロファイル算出手段)
11 車線検出部(車線検出手段)
12 横移動速度検出部(横移動速度検出手段)
13 車線逸脱判定部(車線逸脱判定手段)
14 警報信号出力部(警報信号出力手段)
15 車速センサ
16 操舵角センサ
17 スピーカ(警報報知手段)
18 表示部(警報報知手段)
20 車両(自車両)
2 車線検出装置
3 車線逸脱警報ユニット
4 カメラ(撮像手段)
5 車線検出ユニット
6 画像処理部
7 俯瞰画像生成部(俯瞰画像生成手段)
8 フレームメモリ
9 車線検出領域設定部(車線検出領域設定手段)
10 輝度プロファイル算出部(輝度プロファイル算出手段)
11 車線検出部(車線検出手段)
12 横移動速度検出部(横移動速度検出手段)
13 車線逸脱判定部(車線逸脱判定手段)
14 警報信号出力部(警報信号出力手段)
15 車速センサ
16 操舵角センサ
17 スピーカ(警報報知手段)
18 表示部(警報報知手段)
20 車両(自車両)
Claims (3)
- 自車両の前方側または後方側の路面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された画像を俯瞰画像に変形する俯瞰画像生成手段と、
前記俯瞰画像手段で生成された俯瞰画像に対して、路面幅方向に対して複数の車線検出領域を設定する車線検出領域設定手段と、
前記車線検出領域設定手段で設定された前記各車線検出領域に対して、路面幅方向に沿った輝度プロファイルをそれぞれ算出する輝度プロファイル算出手段と、
前記輝度プロファイル算出手段で算出された前記各輝度プロファイルに基づいて前記各車線検出領域における路面上の車線を検出し、前記各車線検出領域における検出結果から自車両が走行している走行車線、およびこの走行車線の両側外側における車線の有無を検知する車線検出手段と、を備えた、
ことを特徴とする車線検出装置。 - 前記撮像手段は、1フレーム画面に少なくとも片道2車線の路面幅方向全域を撮像可能である、
ことを特徴とする請求項1に記載の車線検出装置。 - 請求項1または2に記載の車線検出装置と、
自車両の横移動速度を検出する横移動速度検出手段と、
前記車線検出装置で得られた自車両の走行車線の検知情報およびこの走行車線の両側外側における車線の有無の検知情報と、前記横移動速度検出手段で検出された自車両の横移動速度情報とに基づいて、自車両が走行中の走行車線から車線のない隣側または車線のある隣側のいずれかの側に逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱判定手段と、
前記車線逸脱判定手段により、自車両が車線のない隣側に逸脱傾向にあると判定した場合と、自車両が車線のある隣側に逸脱傾向にあると判定した場合とで、警報報知手段に対して異なる警報を報知するような警報信号を出力する警報信号出力手段と、を備えた、
ことを特徴とする車線逸脱警報装置。
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- 2006-01-20 JP JP2006012352A patent/JP2007193651A/ja active Pending
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