JP2009214787A - Vehicle travel support device, vehicle, and vehicle travel support program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載されている撮像装置を通じて得られた画像に基づいてこの車両の走行を支援する装置等に関する。 The present invention relates to an apparatus and the like that supports the traveling of a vehicle based on an image obtained through an imaging device mounted on the vehicle.
車両に搭載されているカメラにより撮像された画像に基づき、この車両が走行している道路における車線、道路鋲などのレーンマークの配置を認識するための技術が提案されている(特許文献1参照)。また、車両からその進行方向を臨んだときに左側および右側のそれぞれにおいて配置が認識されたレーンマークにより挟まれた走行領域から車両が外れないように操舵装置等の動作を制御する技術が提案されている(特許文献2参照)。
しかし、たとえばレーンマークが追い越し禁止を意味している場合に、レーンマークが追い越し可能を意味している場合と同じ態様で車両の挙動が制御されると、車両が追い越し禁止を意味しているレーンマークを簡単に越えてしまう可能性がある。 However, if the behavior of the vehicle is controlled in the same manner as when the lane mark indicates that overtaking is possible, for example, when the lane mark indicates that overtaking is prohibited, the lane that indicates that the vehicle is prohibited from overtaking. There is a possibility of easily exceeding the mark.
そこで、本発明は、レーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作を制御することができる装置等を提供することを解決課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a device that can control the operation of a steering device or the like so as to appropriately support the traveling of the vehicle in view of the type of lane mark.
第1発明の車両走行支援装置は、車両に搭載されている撮像装置を通じて得られた前記車両が走行している道路を示す画像に基づき、前記道路におけるレーンマークの配置を認識し、前記レーンマークにより画定される走行領域を認識する第1処理要素と、前記車両が前記第1処理要素により認識された前記走行領域から外れずに走行するように前記車両に搭載されている操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作を制御する第2処理要素とを備えている車両走行支援装置であって、前記第1処理要素が前記レーンマークの種類を認識し、前記第2処理要素が前記第1処理要素により認識された前記レーンマークの種類に応じて、前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作の制御度合を段階的にまたは連続的に調節することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle travel support device that recognizes an arrangement of lane marks on the road based on an image showing a road on which the vehicle is traveling, obtained through an imaging device mounted on the vehicle. A first processing element for recognizing a travel region defined by the vehicle, and a steering device and a braking device mounted on the vehicle so that the vehicle travels without departing from the travel region recognized by the first processing element. And a second processing element that controls one or both of the operations, wherein the first processing element recognizes the type of the lane mark, and the second processing element is the second processing element. Depending on the type of the lane mark recognized by one processing element, the control degree of the operation of one or both of the steering device and the braking device is stepwise or continuously. Characterized in that it section.
第1発明の車両走行支援装置によれば、レーンマークの種類に応じて、操舵装置および制動装置のうち一方または両方(適宜「操舵装置等」という。)の動作の制御度合が調節される。たとえば、レーンマークが追い越し禁止またははみ出し禁止等を意味している場合は制御度合が高く設定される。これにより、車両が当該レーンマークを可能な限り越えないように操舵装置等の動作が比較的積極的にまたは強めに制御されうる。その一方、レーンマークが追い越し可能またははみ出し可能等を意味している場合は制御度合が低く設定される。これにより、車両が当該レーンマークを必要に応じて容易に越えることができるように操舵装置等の動作が比較的消極的にまたは弱めに制御されうる。このように、レーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作が制御されうる。 According to the vehicle travel support device of the first invention, the control degree of the operation of one or both of the steering device and the braking device (referred to as “steering device etc.” as appropriate) is adjusted according to the type of the lane mark. For example, when the lane mark means prohibition of overtaking or prohibition of protrusion, the degree of control is set high. Thus, the operation of the steering device or the like can be controlled relatively positively or strongly so that the vehicle does not exceed the lane mark as much as possible. On the other hand, when the lane mark means that overtaking or overhanging is possible, the degree of control is set low. Accordingly, the operation of the steering device or the like can be controlled relatively passively or weakly so that the vehicle can easily cross the lane mark as necessary. In this manner, the operation of the steering device or the like can be controlled so as to appropriately support the traveling of the vehicle in view of the type of lane mark.
なお、本発明の構成要素が情報を「認識する」とは、当該構成要素が情報をデータベースから検索すること、メモリ等の記憶装置から情報を読み取ること、センサ等の出力信号に基づき情報を測定、算定、推定、判定すること、測定等された情報をメモリに格納すること等、当該情報をさらなる情報処理のために準備または用意するために必要なあらゆる情報処理を実行することを意味する。 Note that the component of the present invention “recognizes” information means that the component retrieves information from a database, reads information from a storage device such as a memory, and measures information based on an output signal from a sensor or the like. It means performing any information processing necessary to prepare or prepare the information for further information processing, such as calculating, estimating, determining, storing the measured information in a memory, and the like.
第2発明の車両走行支援装置は、第1発明の車両走行支援装置において、前記第2処理要素が、前記第1処理要素により認識された前記レーンマークの種類に基づき、ゲイン係数と、制御量の数とのうち一方または両方を変化させることにより、前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作の制御度合を変化させることを特徴とする。 The vehicle travel support apparatus according to a second aspect of the present invention is the vehicle travel support apparatus according to the first aspect, wherein the second processing element is based on a type of the lane mark recognized by the first processing element, and a control coefficient. The degree of control of the operation of one or both of the steering device and the braking device is changed by changing one or both of the number of the steering wheel and the braking device.
第2発明の車両走行支援装置によれば、レーンマークの種類に応じて、ゲイン係数の大小および制御量の多少のうち一方または両方が調節されることにより、操舵装置等の動作の制御度合が調節される。これにより前記のように、レーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作が制御されうる。 According to the vehicle travel support device of the second aspect of the invention, the degree of control of the operation of the steering device or the like is adjusted by adjusting one or both of the gain coefficient and the control amount according to the type of lane mark. Adjusted. Thereby, as described above, the operation of the steering device or the like can be controlled so as to appropriately support the traveling of the vehicle in view of the type of the lane mark.
第3発明の車両は、撮像装置と、操舵装置と、制動装置と、第1発明の車両走行支援装置を備えていることを特徴とする。 A vehicle according to a third aspect of the invention includes an imaging device, a steering device, a braking device, and the vehicle travel support device according to the first aspect of the invention.
第3発明の車両によれば、車両走行支援装置によりレーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作が適当に制御されうる。 According to the vehicle of the third aspect of the invention, the operation of one or both of the steering device and the braking device can be appropriately controlled so that the vehicle travel support device appropriately supports the travel of the vehicle in view of the type of lane mark.
第4発明の走行支援プログラムは、車両に搭載されているコンピュータを第1発明の車両走行支援装置として機能させることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a driving support program for causing a computer mounted on a vehicle to function as the vehicle driving support device of the first invention.
第4発明の走行支援プログラムによれば、車載のコンピュータを、レーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作を制御する車両走行支援装置として機能させることができる。 According to the driving support program of the fourth invention, the in-vehicle computer can function as a vehicle driving support device that controls the operation of the steering device or the like so as to appropriately support the driving of the vehicle in view of the type of lane mark. it can.
本発明の車両走行支援装置等の実施形態について図面を用いて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a vehicle travel support device and the like of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2に示されている車両(四輪自動車)1には、CCDカメラや近赤外線カメラ等のカメラ(撮像装置)12と、車両走行支援装置10とが搭載されている。カメラ12は車両1の前方の様子をフロントウィンドウ越しに撮像するように車内空間に取り付けられている。車両1には図2に示されているように車速センサ122、加速度センサ124、ヨーレートセンサ126およびトルクセンサ128等のセンサと、操舵装置14と、制動装置16とがさらに搭載されている。車速センサ122、加速度センサ124およびヨーレートセンサ126のそれぞれは車両1の速度、加速度およびヨーレートのそれぞれに応じた信号を出力する。トルクセンサ128は、特開2003−154960号公報に開示されているように、運転者によるステアリングホイールの操作により、ステアリングホイールにステアリング軸等を介して連結されたピニオンに生じる操舵トルクに応じた信号を出力する。操舵装置14はステアリングホイールの操作により駆動される前輪操舵機構をアクチュエータにより駆動するように構成されている。なお、操舵装置14により前輪駆動機構に代えてまたは加えて後輪操舵機構が駆動されてもよい。
A vehicle (four-wheeled vehicle) 1 shown in FIGS. 1 and 2 is equipped with a camera (imaging device) 12 such as a CCD camera or a near infrared camera, and a vehicle
車両走行支援装置10はコンピュータまたはECU(電子制御ユニット)(CPU,ROM,RAMならびにI/O回路およびA/D変換回路等の電子回路等により構成されている。)により構成されている。車両走行支援装置10にはカメラ12および速度センサ122等からの出力信号が入力される。CPUにより「車両走行支援プログラム」がメモリから読み出され、かつ、読み出されたプログラムにしたがって後述する種々の処理が実行される。なお、プログラムは任意のタイミングでサーバからネットワークや衛星を介して車両1に配信または放送され、車載コンピュータのRAM等の記憶装置に格納されてもよい。
The vehicle
車両走行支援装置10は第1処理要素110および第2処理要素120を備えている。第1処理要素110はカメラ12を通じて得られた、車両1が走行している道路を示す画像に基づき、この道路におけるレーンマークの有無および配置を認識し、当該レーンマークにより左右が画定される走行領域を認識する。第1処理要素110はレーンマークの種類を認識する。第2処理要素120は車両1が第1処理要素110により認識された走行領域から外れずに走行するように操舵装置14および制動装置16のうち一方または両方の動作を制御する。第2処理要素120は第1処理要素110により認識されたレーンマークの種類に応じて、操舵装置14および制動装置16のうち一方または両方の動作の制御度合を段階的にまたは連続的に調節する。
The vehicle
前記構成の車両1および車両走行支援装置10の機能について説明する。
Functions of the vehicle 1 and the vehicle
まず、カメラ12を通じて車両1の走行方向の状況を表わす画像が取得される(図3/S002)。これにより、たとえば図4(a)(b)または(c)に示されているような車両1の前方に延びる道路の画像(ディジタル画像)が取得される。なお、図4(a)はレーンマークとして連続白線M1が配置されている状況を表わす画像であり、図4(b)はレーンマークとして断続白線M2が配置されている状況を表わす画像であり、図4(c)はレーンマークとしてボッツドッツ(道路鋲)M3が配置されている状況を表わす画像である。 First, an image representing the situation in the traveling direction of the vehicle 1 is acquired through the camera 12 (S002 in FIG. 3). Thereby, for example, an image (digital image) of a road extending in front of the vehicle 1 as shown in FIG. 4 (a), (b) or (c) is acquired. 4A is an image showing a situation where a continuous white line M 1 is arranged as a lane mark, and FIG. 4B is an image showing a situation where an intermittent white line M 2 is arranged as a lane mark. There, FIG. 4 (c) is an image representing a situation where Botts' dots (studs) M 3 is arranged as a lane mark.
また、第1処理要素110により、取得画像においてレーンマーク、具体的には、レーンマークのエッジ点の有無および位置が認識される(図3/S006)。これにより、画像においてたとえば図5(a)〜(c)のそれぞれに示されているような配置でレーンマークM1、M2またはM3が存在していることが認識される。ボッツドッツや車線(白線)等のレーンマークは、特開2006−269605号公報、特開2006−309499号公報または特開2006−331193号公報等に開示されている画像処理方法にしたがって認識されうる。また、レーンマークにより走行領域の左右両側の画定可否が判定される(図3/S006)。たとえば、画像の左右両側においてレーンマークが認識された場合は走行領域の画定が可能であると判定される一方、画像の左右片側または左右両側においてレーンマークが認識されなかった場合は走行領域の画定が不可能であると判定される。走行領域の画定が不可能であると判定された場合(図3/S006‥NO)、走行領域の認識および後述する第1および第2車両走行支援制御は省略される。
Further, the
さらに、第1処理要素110により、走行領域の画定が可能であると判定された場合(図3/S006‥YES)、レーンマークの種類が認識される(図3/S008)。具体的には、図5(a)〜(c)に示されているように画像の左右それぞれにおける各レーンマークの高さhmおよび配置周期hpが測定される。また、レーンマークの高さhmが最も高い側にある第1高さ範囲に含まれる場合はこのレーンマークは「連続線」に該当すると認識される。さらに、レーンマークの高さhmが第1高さ範囲よりも低い側にある第2高さ範囲に含まれ、かつ、レーンマークの配置周期hpが比較的短い第1周期範囲に含まれる場合はこのレーンマークは「断続線」に該当すると認識される。また、レーンマークの高さhmが第2高さ範囲よりも低い側にある第3高さ範囲に含まれ、かつ、レーンマークの配置周期hpが比較的長い第2周期範囲に含まれる場合はこのレーンマークは「ボッツドッツ」に該当すると認識される。そして、連続線、断続線およびボッツドッツのそれぞれの、国、地域、州等に固有の交通関連法上の意味が記憶装置にあらかじめ格納されているテーブルを用いて認識される。このテーブルはGPS機能等を用いて測定される車両1の現在位置が属する地域に応じて、適宜更新されてもよい。これにより、たとえば連続線または断続線が追い越し禁止を意味する「第1種のレーンマーク」に該当し、ボッツドッツが追い越し可能を意味している「第2種のレーンマーク」に該当することが認識される。なお、レーンマークの色彩も認識された上で、このレーンマークの種類が判定されてもよい。また、レーンマークの種類は車両1の左側および右側のそれぞれにおいて認識されうる。
Furthermore, when it is determined by the
第1処理要素110によりレーンマークの種類が「第1種」であると判定された場合(図3/S010‥A)、第2処理要素120により制御度合が比較的高く設定された上で「第1車両走行支援制御」が実行される(図3/S012)。具体的には、操舵装置14および制動装置16のうち一方または両方(正確には操舵装置14等を構成するアクチュエータ)の動作制御のゲイン係数が比較的大きく設定される。また、制御量の数が比較的多く設定される。たとえば、第1車両走行支援制御における制御量の数が「2」に設定され、当該2つの制御量として車両1の横方向の位置および進行方位角度が制御される。車両1の位置と、図6に示されている車両座標系のy軸および基準経路(一点鎖線)の交点との間隔が、基準経路を基準とする車両1の横方向の位置偏差δyとして定義されている。車両1の位置に最も近い点における基準経路の接線とx軸とがなす角度が、基準経路の角度を基準とする車両1の進行方位角度の偏差δθとして定義されている。
When the
車両走行支援制御に際して、車速センサ122の出力信号に基づいて車両1の速度vが算出され、速度vおよび所定の時定数τを積算することにより注視点距離Lmが算出される。また、図6に示されているように車両1からその前方(+x方向)に注視点距離Lmだけ離れた位置において、基準経路上に目標位置pが設定される。たとえば、第1処理要素110により認識された走行領域の中心ラインまたは中心ラインから左右いずれかにわずかにオフセットしたラインが基準経路として定義される。さらに、図6に実線で示されているような車両1の現在位置から目標位置pまで一定の曲率で変化する経路が目標移動経路として設定される。また、ヨーレートセンサ126の出力信号に基づいて車両1のヨーレートが算出され、車速vおよびヨーレートに基づき、図6に破線で示されているような車両1の予測移動経路が認識される。さらに、車両1からその前方に注視点距離Lmだけ離れた位置における目標移動経路および予測移動経路のずれEmが算出される。そして、車速v、注視点距離Lmおよび当該ずれEmに基づき、式(1)にしたがって横加速度補正量Gcmpが算出される。
In the vehicle travel support control, the speed v of the vehicle 1 is calculated based on the output signal of the
Gcmp=2Em・v2/(Lm2+Em2) ‥(1)
そして、車両1に横加速度補正量Gcmpが生じるように操舵装置14等の動作が制御される。これにより、車両1が予測移動経路(図6破線参照)ではなく、目標移動経路(図6実線参照)にしたがって走行するように車両1の挙動が制御される。前記のようにゲイン係数が比較的大きく設定されることにより、車両1の横方向の位置が、基準経路の位置からずれた場合、または、車両1の進行方位角度が基準経路の角度からずれた場合、操舵装置14等の動作が比較的強くまたは積極的に制御される。これにより、横位置偏差δyおよび角度偏差δθが早期に解消されるように比較的強いアシストトルクが車両1に生じ、車両1が走行領域から外れないように車両1の走行が支援される。なお、第1車両走行支援制御における制御量の数が「3」に設定され、車両1の横方向の位置、進行方位角度および進行方位角速度が制御されてもよい。
Gcmp = 2Em · v 2 / (Lm 2 + Em 2 ) (1)
Then, the operation of the
第1処理要素110によりレーンマークの種類が「第2種」であると判定された場合(図3/S010‥B)、第2処理要素120により制御度合が比較的低く設定された上で「第2車両走行支援制御」が実行される(図3/S014)。具体的には、操舵装置14および制動装置16のうち一方または両方の動作の制御ゲイン係数が比較的小さく設定される。また、制御量の数が比較的少なく設定される。たとえば、第2車両走行支援制御における制御量の数が「1」に設定され、当該2つの制御量として車両1の横方向の位置が制御される。ゲイン係数が比較的小さく設定されることにより、車両1の横方向の位置が走行領域に設定された基準経路の位置からずれた場合、操舵装置14等の動作が比較的弱くまたは消極的に制御される。これにより、前記の横位置偏差δyが緩やかに解消されるように比較的弱いアシストトルクが車両1に生じ、車両1が走行領域から外れないように車両1の走行が支援される。なお、第2車両走行支援制御における制御量の数が「2」に設定され、車両1の横方向の位置および進行方位角度が制御されてもよい。
When the
レーンマークの種類が左右両側において相違する場合、車両1の横方向の位置が基準経路よりも左右いずれにずれたかに応じて第1および第2車両走行支援制御が切り替えられて実行されてもよい。たとえば、車両1の位置が基準経路よりも左側にずれた場合、第1車両走行支援制御が実行されて操舵装置14等の動作が比較的強くまたは積極的に制御される一方、車両1の横方向の位置が基準経路よりも左側にずれた場合、第2車両走行支援制御が実行されて操舵装置14等の動作が比較的弱くまたは消極的に制御されてもよい。
When the types of lane marks are different between the left and right sides, the first and second vehicle travel support controls may be switched and executed depending on whether the lateral position of the vehicle 1 is shifted to the left or right with respect to the reference route. . For example, when the position of the vehicle 1 is shifted to the left side from the reference route, the first vehicle travel support control is executed, and the operation of the
前記構成の車両1および車両走行支援装置10によれば、レーンマークの種類に応じて、操舵装置14および制動装置16のうち一方または両方の動作の制御度合が調節される。たとえば、レーンマークが追い越し禁止を意味している第1種のレーンマークに該当する場合は制御度合が高く設定される(図3/S010‥A,S012参照)。これにより、車両1が当該レーンマークを可能な限り越えないように操舵装置14等の動作が比較的積極的にまたは強めに制御されうる。その一方、レーンマークが追い越し可能を意味している第2種のレーンマークに該当する場合は制御度合が低く設定される(図3/S010‥B,S014参照)。これにより、車両1が当該レーンマークを必要に応じて容易に越えることができるように操舵装置14等の動作が比較的消極的にまたは弱めに制御されうる。このように、レーンマークの種類に鑑みて車両1の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作が制御されうる。
According to the vehicle 1 and the vehicle
なお、前記実施形態ではレーンマークの種類が2つに区分され、各区分に応じて操舵装置14等の制御度合が2段階にわたり段階的に調節されたが(図3/S012,S014,S014参照)、他の実施形態としてレーンマークの種類が3つ以上に区分され、各区分に応じて操舵装置14等の制御度合が3段階以上にわたり段階的に調節されてもよい。また、操舵装置14等の制御度合が段階的ではなく連続的に調節されてもよい。さらに、レーンマークの種類に応じてゲイン係数に代えて、注視点距離Lmの長短、または、注視点距離Lmの長短を定める時定数の大小が調節されてもよい(図6参照)。また、第1車両走行支援制御が実行されているときにトルクセンサ128の出力により表わされる操舵トルクが第1トルク閾値を超えたときに第1車両走行支援制御の実行が中断され、第2車両走行支援制御が実行されているときにトルクセンサ128の出力により表わされる操舵トルクが第1トルク閾値よりも低い第2トルク閾値を超えたときに第2車両走行支援制御の実行が中断されてもよい。
In the embodiment, the type of lane mark is divided into two, and the control degree of the
1‥車両、10‥車両走行支援装置、12‥カメラ(撮像装置)、14‥操舵装置、16‥制動装置、110‥第1処理要素、120‥第2処理要素 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 10 ... Vehicle travel support device, 12 ... Camera (imaging device), 14 ... Steering device, 16 ... Braking device, 110 ... First processing element, 120 ... Second processing element
Claims (4)
前記車両が前記第1処理要素により認識された前記走行領域から外れずに走行するように前記車両に搭載されている操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作を制御する第2処理要素とを備えている車両走行支援装置であって、
前記第1処理要素が前記レーンマークの種類を認識し、前記第2処理要素が前記第1処理要素により認識された前記レーンマークの種類に応じて、前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作の制御度合を段階的にまたは連続的に調節することを特徴とする車両走行支援装置。 Based on an image showing a road on which the vehicle is traveling, obtained through an imaging device mounted on the vehicle, a layout of a lane mark on the road is recognized, and a travel area defined by the lane mark is recognized. One processing element;
A second processing element for controlling the operation of one or both of a steering device and a braking device mounted on the vehicle so that the vehicle travels without departing from the travel area recognized by the first processing element; A vehicle travel support device comprising:
The first processing element recognizes the type of the lane mark, and the second processing element depends on the type of the lane mark recognized by the first processing element, one of the steering device and the braking device or A vehicle travel support apparatus that adjusts the control degree of both operations stepwise or continuously.
前記第2処理要素が、前記第1処理要素により認識された前記レーンマークの種類に基づき、ゲイン係数と、制御量の数とのうち一方または両方を調節することにより、前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作の制御度合を調節することを特徴とする車両走行支援装置。 The vehicle travel support device according to claim 1,
The second processing element adjusts one or both of a gain coefficient and the number of control amounts based on the type of the lane mark recognized by the first processing element, so that the steering device and the braking are controlled. A vehicle travel support device that adjusts the degree of control of one or both of the devices.
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