JP2009251671A - 白線認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白線検出可能範囲を拡大し、車線内における自車の横位置検出精度の向上が図られた白線認識装置を提供すること。
【解決手段】自車の前方を撮像した画像である自車前方画像に基づいて、白線を認識する白線認識手段１１を備えた白線認識装置１において、先行車における白線認識結果を取得する先行車白線認識結果取得手段６，１１を備え、先行車白線認識結果取得手段６，１１によって取得された先行車における白線認識結果と、自車前方画像に基づく白線認識結果とから白線を認識する構成とすることで、白線検出可能範囲を拡大する。これにより、先行車によって白線が隠されてしまった場合であっても、自車線における自車の横位置を精度良く検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、白線認識装置に関する。

従来、車載カメラによって自車前方を撮像し、撮像された画像に基づいて白線を認識する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術では、認識された白線に基づいて、車線内の横位置を検出して自車の横位置制御を行っている。
特開２００２−１７５５９７号公報

近年、車間距離を短くして隊列走行（短車間車群走行）を行う自動隊列走行システムの開発が行われている。そして、隊列走行では、車間距離が短いほど、交通容量を増加させることができると共に、車両に作用する空気抵抗を低減させて燃費を向上させることができるという利点がある。

このような自動隊列走行を行う場合には、車線内における横位置を精度良く検出することが求められている。例えば、先行車との車間距離が比較的短い場合には、先行車によって白線が隠されてしまうため、白線を検出可能な範囲が狭くなり、横位置検出精度が低下するという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、白線検出可能範囲を拡大し、車線内における自車の横位置検出精度の向上が図られた白線認識装置を提供することを目的とする。

本発明による白線認識装置は、自車の前方を撮像した画像である自車前方画像に基づいて、白線を認識する白線認識手段を備えた白線認識装置において、先行車における白線認識結果を取得する先行車白線認識結果取得手段を備え、先行車白線認識結果取得手段によって取得された先行車における白線認識結果と、自車前方画像に基づく白線認識結果とから白線を認識することを特徴としている。

このような白線認識装置によれば、先行車による白線認識結果を取得する先行車白線認識結果取得手段を備える構成であるため、先行車における白線認識結果及び自車前方画像に基づく白線認識結果を重ね合わせて、白線を認識することができる。これにより先行車の白線認識結果を自車で利用することで、白線認識可能範囲を拡大することができる。その結果、先行車によって白線が隠されてしまった場合であっても、自車線における自車の横位置を精度良く検出することができる。なお、「先行車における白線認識結果」は、先行車で撮像された撮像画像（生情報）でも、この撮像画像から算出された白線の位置情報（加工情報）でもよく、先行車が、さらに前方の先行車より取得した白線認識結果でもよい。

ここで、先行車の走行状態を示す先行車状態量、及び自車の走行状態を示す自車状態量に基づいて、先行車における白線認識結果を、自車位置を基点とした白線認識結果に変換する白線認識結果変換手段を更に備えることが好ましい。これにより、先行車を基点とする白線認識結果を、自車を基点とする白線認識結果に変換することで、自車における白線認識結果として利用することができる。

本発明によれば、先行車における白線認識結果を自車で利用することが可能となり、白線認識可能範囲を拡大することができるため、先行車によって白線が隠されてしまった場合であっても、精度良く白線を認識し、自車の横位置検出精度の向上を図ることができる。

以下、本発明による白線認識装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、実施形態に係る白線認識装置を示すシステム構成図である。

図１に示す白線認識装置１は、自車の前方画像を取得して、取得された前方画像に基づいて白線ＷＬ_１，ＷＬ_２（図２参照）を認識するものである。この白線認識装置１は、前方撮像カメラ２、車輪速センサ３、ヨーレートセンサ４、ミリ波レーダ５、車々間通信部６、白線認識ＥＣＵ７を備えている。そして、前方撮像カメラ２、車輪速センサ３、ヨーレートセンサ４、ミリ波レーダ５、車々間通信部６は、白線認識ＥＣＵ７と電気的に接続されている。

図２は、実施形態に係る白線認識装置を搭載した車両Ａ〜Ｃの隊列走行を示す平面図である。図２では、白線ＷＬ１，ＷＬ２によって区画された車線１００内を、白線認識装置１を搭載した車両Ａ〜Ｃが隊列走行している。なお、以下の説明において、車両Ｂを自車Ｂ、車両Ａを自車Ｂの直前に存在する先行車Ａ、車両Ｃを自車Ｂの直後に存在する後続車Ｃとして説明する。

前方撮像カメラ２は、例えば、自車Ｂの車室前方中央に配置され、フロントガラス越しに車両前方の路面の画像（前方画像）を取得する。また、前方撮像カメラ２では、先行車Ａの画像も取得する。取得された画像データは、白線認識ＥＣＵ７に出力される。なお、図２において仮想線で示すＦａ，Ｆｂ，Ｆｃは、前方撮像カメラ２による撮像範囲を例示している。

車輪速センサ３は、車両の４輪にそれぞれ設けられ、車輪の回転速度（車輪の回転に応じたパルス数）を検出し、検出した情報を白線認識ＥＣＵ７に出力する。ヨーレートセンサ４は、自車Ｂの鉛直軸方向の回転角速度（ヨーレート、自転速度）を検出し、検出した情報を白線認識ＥＣＵ７に出力する。ミリ波レーダ５は、自車Ｂの前面に設けられ、ミリ波を利用して自車Ｂ前方の物体（移動体）を検出し、自車Ｂの前方に存在する先行車Ａを検出することができる。ミリ波レーダ５では、先行車Ａの位置情報（方位及び距離に関する情報）及び相対速度を、白線認識ＥＣＵ７に出力する。

車々間通信部６は、自車Ｂの周辺に存在する他車両（先行車Ａ、後続車Ｃ）と通信を行うための処理部であり、車々間通信用アンテナを介して他車両Ａ，Ｃと通信する。車々間通信部７は、自車Ｂの位置や速度などの情報を他車両Ａ，Ｃに送信すると共に、他車両Ａ，Ｃの位置や速度などの情報を他車両Ａ，Ｃから受信する。また、車々間通信部６は、他車両Ａ，Ｃとの間でその他の有用な情報を送受信する。

白線認識ＥＣＵ７は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部１０となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成され、先行車における白線認識結果と、自車前方画像に基づく白線認識結果とから白線を認識するものである。白線認識ＥＣＵ７のＣＰＵでは、記憶部１０に記憶されたプログラムを実行することで、自車認識結果取得部１１、先行車認識結果取得部１２、相対位置ベクトル算出部１３、座標変換部１４、合成部１５、白線認識送信部１６が構成される。また、白線認識ＥＣＵ７では、車輪速センサ３、ヨーレートセンサ４、ミリ波レーダ５からの信号を入力し、自車速、ヨーレート、先行車Ａとの位置及び相対速度などを算出する。

自車認識結果取得部１１は、前方撮像カメラ２から出力された映像信号に基づいて、画像処理を行い、自車Ｂが走行している走行車線（レーン）１００の両端を区画する白線（道路区画線）ＷＬ_１，ＷＬ_２を認識して、自車前方画像に基づく白線認識結果（例えば、白線の位置情報）を取得する。なお、「白線」とは、道路に描かれた白線、黄色線や、道路上に配置または埋め込まれたブロックなどの道路区画線を含むものである。

先行車認識結果取得部１２は、車々間通信部６からの信号を入力し、先行車Ａにおける白線認識結果を取得する。なお、「先行車における白線認識結果」は、先行車で撮像された撮像画像（生情報）でも、この撮像画像から算出された白線の位置情報（加工情報）でもよく、先行車が、さらに前方の先行車より取得した白線認識結果でもよい。また、例えば、隣接する走行車線を走行する他車両（先行車、後続車）が撮像した撮像画像に基づく白線認識結果を、他車両から取得してもよい。

図２では、各車両Ａ〜Ｃにおける中心点（前後方向の中心且つ車幅方向の中心）を、各車両Ａ〜ＣにおけるＸＹ座標系の基準点Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃとし、車両Ａ〜Ｃの前後方向の軸をＹａ，Ｙｂ，Ｙｃとし、Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃ軸と直交する車幅方向の軸をＸａ，Ｘｂ，Ｘｃとしている。

相対位置ベクトル算出部１３は、入力された情報に基づいて、先行車Ａとの相対距離ｄ_１２と、先行車Ａとの相対ヨー角θ_１２を算出（認識）して、相対位置ベクトルＤ_１２を算出する。相対位置ベクトル算出部１３では、例えば、ミリ波レーダ６、車々間通信部７などから入力された情報に基づいて、自車Ｂと先行車Ａとの相対距離ｄ_１２を算出する。自車Ｂと先行車Ａとの相対距離とは、例えば、自車Ｂの基準点（中心点）Ｏｂと先行車Ａの基準点（中心点）Ｏａとの距離である。また、相対位置ベクトル算出部１３では、例えば、自車前方画像に含まれる先行車Ａの画像に基づいて、自車Ｂと先行車Ａとの相対ヨー角θ_１２を算出する。自車Ｂと先行車Ａとの相対ヨー角θ_１２とは、例えば、自車Ｂの前後軸Ｙｂと先行車Ａの前後軸Ｙａとの角度θ_１２である。なお、基準点は、車両の中心点でもよく、例えば、車両の前端かつ車幅方向の中央の点でもよい。

座標変換部１４は、先行車Ａによる白線認識結果を、自車Ｂの中心点Ｏｂを基準とした座標系（Ｘｂ，Ｙｂ）に変換する。先行車Ａにおいて認識された白線の座標（位置ベクトル）Ｐ_１は、自車Ｂの座標系ではＰ_２＝Ｒ（θ_１２）Ｐ_１＋Ｄ_１２…（１）によって表現される。ただし、Ｒ（θ_１２）は、相対ヨー角θ_１２に対する回転行列、Ｐ_１は、先行車Ａにおける座標系（Ｘａ，Ｙａ）での白線位置ベクトル、Ｐ_２は、自車Ｂにおける座標系での白線位置ベクトル（変換後の位置ベクトル）、Ｄ_１２は、先行車Ａと自車Ｂの相対位置ベクトルである。そして、白線認識ＥＣＵ７は、先行車Ａの走行状態を示す先行車状態量、及び自車の走行状態を示す自車状態量に基づいて（相対位置ベクトルＤ１２、相対ヨー角θ１２に基づいて）、先行車Ａにおける白線認識結果を、自車位置Ｏｂを基点とした白線認識結果に変換する本発明の白線認識結果変換手段として機能する。

また、座標変換部１４では、先行車Ａと自車Ｂの通信にともなう遅延ｔ（ｓ）がある場合、相対位置ベクトルの補正を行う。補正後の相対位置ベクトルＤ_ｔ１２は、Ｄ_ｔ１２＝Ｄ_１２−ｖ_１２ｔ…（２）によって表現される。ただし、ｖ_１２は、先行車Ａと自車Ｂの相対速度ベクトル（相対位置の変化率に基づいて算出）、ｔは、車々間通信にともなう遅延時間である。

合成部１４は、座標変換部１４によって変換された先行車Ａにおける白線認識結果と、自車認識結果取得部１１によって取得された白線認識結果の重ねあわせを行い、白線位置情報を取得する。

白線認識結果送信部１６は、白線認識結果を車々間通信部６に出力し、車々間通信部６は、白線認識結果を後続車Ｃに送信する。なお、送信される白線認識結果は、自車Ｂで撮像された撮像画像（生情報）でも、この撮像画像から算出された白線の位置情報（加工情報）でもよく、自車前方画像に基づく白線認識結果に、先行車Ａにおける白線認識結果を重ねあわせたものでもよい。

このように構成された白線認識装置１では、先行車Ａによる白線認識結果を取得することが可能であるため、先行車Ａにおける白線認識結果及び自車前方画像に基づく白線認識結果を重ね合わせて、白線を認識することができる。これにより先行車Ａの白線認識結果を自車で利用することで、白線認識可能範囲を拡大することができる。その結果、先行車Ａによって白線が隠されてしまった場合であっても、自車線１００における自車Ｂの横位置を精度良く検出することができる。

また、先行車状態量及び自車状態量に基づいて、先行車Ａにおける白線認識結果を、自車位置Ｏｂを基点とした白線認識結果に変換することで、自車Ｂから白線が直接見えている場合と同様に利用可能とし、自車における白線認識結果として有効利用することができる。また、車々間通信にともなう遅延がある場合にも、これを考慮して座標変換を行うことが可能とされている。

また、このような白線認識装置１を、自動隊列走行システム、車線逸脱警報システム、車線維持支援システム、その他の運転支援システムなどに適用することで、制御精度が向上されたシステムを提供することができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、同一走行車線１００内を走行する先行車Ａにおける白線認識結果を取得しているが、例えば、走行車線１００に隣接する追越車線内の他の先行車における白線認識結果を取得して、走行車線１００を区画する白線を認識してもよい。

実施形態に係る白線認識装置を示すシステム構成図である。 車線内を隊列走行する車群を示す平面図である。

符号の説明

１…白線認識装置、２…前方撮像カメラ、６…車々間通信部、７…白線認識ＥＣＵ、Ａ…先行車、Ｂ…自車、ＷＬ_１，ＷＬ_２…白線。

Claims (2)

1. 自車の前方を撮像した画像である自車前方画像に基づいて、白線を認識する白線認識手段を備えた白線認識装置において、
   先行車における白線認識結果を取得する先行車白線認識結果取得手段を備え、
   前記先行車白線認識結果取得手段によって取得された先行車における白線認識結果と、前記自車前方画像に基づく白線認識結果とから白線を認識することを特徴とする白線認識装置。
2. 先行車の走行状態を示す先行車状態量、及び自車の走行状態を示す自車状態量に基づいて、前記先行車における白線認識結果を、自車位置を基点とした白線認識結果に変換する白線認識結果変換手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の白線認識装置。

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