JP2015069287A - 自車位置認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行する道路に分岐車線又は合流車線が含まれる場面において、レーンマーカに対する自車両の相対横位置を算出する。【解決手段】自車両に搭載されたカメラ２０の撮像画像に基づいて、自車両が走行する第１走行車線を区分する第１レーンマーカと、第１走行車線に隣接する第２レーンマーカとを検出するレーンマーカ検出機能と、第１レーンマーカの第１道路パラメータによって算出される第１評価値と、第２レーンマーカの第２道路パラメータによって算出される第２評価値とを比較して算出される評価比較値が第１所定閾値未満である場合には検出された第１レーンマーカに対する自車両の第１相対横位置を算出し、評価比較値が第１所定閾値以上である場合には、第２レーンマーカに対する自車両の第２相対横位置を算出する自車位置認識装置１００を提供する。【選択図】 図１

Description

本発明は、自車両が走行するレーンマーカに対する横位置を認識する自車位置認識装置に関する。

この種の装置に関し、自車が本線を走行する場合に道路のレーンマーカに基づいて算出された走路曲率又はピッチ角が所定値よりも大きい場合に、その道路が右左折をするための分岐路（分岐車線）であると認識する装置が知られている（特許文献１）。

特開２００５−３４６３８２号公報

しかしながら、従来の技術では走路が増加する分岐車線が検出された場合には、現在の情報ではなく過去の情報を用いてレーンマーカの位置を推測するので、例えば、過去と現在で道路曲率が異なるような状況では、現在のレーンマーカの位置に対してずれが生じてしまうという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、現在の情報に基づいてレーンマーカに対する自車両の相対横位置を算出することである。

本発明は、自車両が走行する第１走行車線を区分する左右一対の第１レーンマーカと、第２走行車線を区分し、第１レーンマーカ以外の左右一対の第２レーンマーカとを検出し、第１レーンマーカの相対位置から求められる第１走行車線の第１道路パラメータによって算出される第１評価値と、第２レーンマーカの相対位置から求められる第２走行車線の第２道路パラメータによって算出される第２評価値とを比較して評価比較値を算出し、評価比較値が第１所定閾値未満である場合には、検出された第１レーンマーカに対する自車両の第１相対横位置を算出し、評価比較値が第１所定閾値以上である場合には、検出された第２レーンマーカに対する自車両の第２相対横位置を算出することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、算出された評価比較値道路に応じて、第１レーンマーカ又は第２レーンマーカの何れか一方を自車両の相対横位置の基準とするので、車線数が増減する分岐・合流道路が存在する場面においても、リアルタイムの情報に基づいてレーンマーカに対する自車両の現在の位置関係を算出することができる。

本実施形態に係る自車位置認識装置１００を含む走行支援システム１のブロック構成図である。 本実施形態のカメラの設置例、及び道路パラメータを説明するための第１の図である。 本実施形態のカメラの設置例、及び道路パラメータを説明するための第２の図である。 レーンマーカモデルを説明するための図である。 本実施形態の自車位置認識処理の制御手順を示すフローチャートである。 本実施形態のレーンマーカ検出処理の制御手順を示すフローチャートである。 レーンマーカ候補点の検出領域の設定手法を説明するための図である。 本実施形態の判定処理における第１手法の制御手順を示すフローチャートである。 本実施形態の認識処理における第２手法の制御手順を示すフローチャートである。 本実施形態の判定処理における第３手法の制御手順を示すフローチャートである。 本実施形態の判定処理における他の第３手法の制御手順を示すフローチャートである。 本実施形態の走行制御処理の制御手順を示すフローチャートである。 本実施形態の分岐車線の態様の一例を示す図である。 本実施形態の合流車線の態様の一例を示す図である。 本実施形態の分岐車線における判定処理を説明するための図である。 本実施形態の分岐車線における判定処理を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る自車位置認識装置を、車両用の走行支援システムに適用した場合を例にして説明する。

図１は、本実施形態に係る自車位置認識装置１００を備える車両用の走行支援システム１のブロック構成を示す図である。自車位置認識装置１００及びこれを含む車両用の走行支援システム１は、車両に搭載されている。車両用の走行支援システム１は、自車両の操舵操作や加減速操作などの一部又は全部を実行し、又は自車両の走行に必要な情報を出力して自車両の走行を支援する。自車位置認識装置１００は、自車両が走行する車線に対して、自車両が存在する相対横位置を認識する。相対横位置とは、レーンマーカにより区分される車線の幅方向における自車両の位置である。本実施形態において、認識した相対横位置の情報は運転支援処理に利用される。なお、本実施形態では分岐車線を例にして説明するが、本実施形態の自車位置認識装置１００及び走行制御装置１は、走行車線の幅が変化するという点で共通する合流車線についても同様に適用可能であり、同様の作用効果を奏する。また、本実施形態の分岐車線は車線数が増加する態様のものを含み、本実施形態の合流車線は車線数が減少する態様のものを含む。

図１に示すように、車両用の走行支援システム１は、自車位置認識装置１００と、車載装置２００とを有する。車載装置２００は、車両コントローラ５０と、駆動系６０と、操舵装置７０と、走行支援装置８０と、ナビゲーション装置９０とを備える。自車位置認識装置１００と各車載装置２００とは、相互に情報の授受を行うためにＣＡＮ（Controller Area Network）その他の車載ＬＡＮによって接続されている。

車両コントローラ５０は、車両全体の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。車両コントローラ５０は、車載された各種のセンサ５１からの検出信号を取得する。取得した信号は車両制御に用いられ、走行支援装置８０、自車位置認識装置１００へ送出される。各種センサ５１は、車両の状態を検出するものであり、具体的には車速センサ、操舵角センサ、ステアリングアクチュエータの電流センサを含む。また、ヨーレートセンサを含んでもよい。車速は変速機の出力側の回転数や車輪の回転数を計測することにより検出する。操舵角は、ステアリングシャフトの回転変位を直接またはギヤ機構等により増幅した後、ロータリエンコーダやポテンショメータ等の角度検出機構によって操舵角検出信号として検出する。

駆動系６０は、車両Ｖの駆動機構であり、運転者のアクセル操作及びブレーキ操作による入力信号、車両コントローラ５０又は走行支援装置８０から取得した制御信号に基づいて車両を駆動させる。操舵制御装置７０は、ステアリングアクチュエータを備える。ステアリングアクチュエータは、ステアリングのコラムシャフトに取り付けられるモータ等を含む。運転者のステアリング操作による入力信号、車両コントローラ５０又は走行支援装置８０から取得した制御信号に基づいて車両を動かす。

走行支援装置８０は、自車位置認識装置１００により算出された走行車線と自車両との相対位置関係を表現するレーンマーカモデルを用いて、自車両が車線中央の位置を維持して走行するように、又は自車両が車線に対して設定された横位置を維持して走行するように操舵装置７０の制御を行う。走行支援装置８０は、車両コントローラ５０の各種センサ５１から取得した車速、操舵角、およびステアリングアクチュエータの電流の情報に基づいて、操舵制御量を算出し、ステアリングアクチュエータに電流指令を送ることで、自車両が目標の横位置を走行するように制御を行う。

ナビゲーション装置９０は、現在位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System）９１と、地点情報、道路情報、施設情報などを位置情報に対応づけた地図情報とを有する。

また、同図に示すように、本実施形態の自車位置認識装置１００は、制御装置１０と、車両の前方を、側方を含む車両周囲を撮影するカメラ２０と、自車両の相対横位置の認識結果を出力する出力装置３０とを備える。

本実施形態のカメラ２０は、車両の車幅方向の略中央位置に設けられる。本実施形態では、車室内のフロントウィンドウの上部に取り付けられる。カメラ２０は、ＣＣＤ等の撮像素子を用いたカメラであり、車両Ｖの進行方向の映像を撮像する。カメラ２０は、重力方向に沿って下側のピッチ角をもって車両に取り付けられる。ピッチ角は、車両の高さやカメラ２０の性能に応じて適宜に設定することができる。このため、本実施形態のカメラ２０は、車両前方の数ｍ〜数１０ｍ先の路面を撮像する。また、本実施形態では、自車が走行する走行車線のみならず、隣の車線、さらには隣の隣の車線の道路も撮像できる。この場合には広角のカメラ２０を用いることが好ましい。

本実施形態の出力装置３０としてのディスプレイ３１やスピーカ３２は、車両のドライバが視認可能なダッシュボード周囲に設置され、自車両の相対横位置の認識結果に関する情報、自車両の相対横位置に応じた走行支援に関する情報などをドライバに提示する。また、本実施形態の出力装置３０は、無線又は有線の通信機能を備え、制御装置１０の指令に従い、算出結果を自車位置認識装置１００外の走行支援装置８０その他の車載装置２００へ送出する。算出結果には、第１相対横位置、第２相対横位置を含む。また算出結果に、第１評価値、第２評価値、評価比較値、道路パラメータを含ませてもよい。

続いて、本実施形態の自車位置認識装置１００の制御装置１０について説明する。自車位置認識装置１００は、撮像画像に基づいて、自車両と、各車線を区分するレーンマーカとの相対的な位置関係を認識する。本実施形態の制御装置１０は、自車両の位置を認識するプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、自車位置認識装置１００と車両用の走行支援システム１として機能する動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、を備えるコンピュータである。

本実施形態に係る自車位置認識装置１００の制御装置１０は、画像取得機能と、レーンマーカ検出機能と、評価値算出機能と、自車相対横位置算出機能とを有する。本実施形態の制御装置１０は、上記機能を実現するためのソフトウェアと、上述したハードウェアの協働により各機能を実行するコンピュータである。

以下、本実施形態に係る自車位置認識装置１００の各機能について説明する。

まず、本実施形態の制御装置１０の画像取得機能について説明する。制御装置１０は、カメラ２０が撮像する車両周囲の撮像画像を取得する。撮像画像は、車両の前方、前側方の道路表面の映像を含む。

本実施形態の制御装置１０のレーンマーカ検出機能について説明する。制御装置１０は、撮像画像に基づいて、自車両が走行する第１走行車線を区分する一対（二本）の第１レーンマーカを検出する。走行車線のレーンマーカの検出手法は特に限定されず、出願時に知られた白線検知機能、走行支援機能、キープレーンサポート機能などの技術を適宜に用いることができる。本実施形態の制御装置１０は、撮像画像に含まれる道路とレーンマーカ（白線）との境界に対応するエッジを抽出し、抽出されたエッジを解析することによりレーンマーカを検出する。

また、本実施形態の制御装置１０は、自車両が走行する第１走行車線に隣接する第２走行車線をそれぞれ区分する第２レーンマーカを検出する。第１走行車線と第２走行車線とが隣接する場合には、中央のレーンマーカは第１レーンマーカでもあり、第２レーンマーカでもある。具体的に、３本のレーンマーカによって区分される自車両が走行する第１走行車線と、その右側に並行して隣接する第２走行車線とが存在する場合において、最左側と中央の一対（二本）のレーンマーカは第１走行車線を区分する第１レーンマーカであり、最右側と中央の一対（二本）のレーンマーカが第２走行車線を区分する第２レーンマーカともいえる。
中央のレーンマーカの属性を明確にするために、本実施形態において、第２レーンマーカは第１レーンマーカを含まないと定義してもよい。つまり、第２レーンマーカは、第１レーンマーカ以外のレーンマーカに限定する。上述の例を用いて説明すると、３本のレーンマーカのうち最左側と中央のレーンマーカを第１レーンマーカとし、最右側のレーンマーカのみを第２レーンマーカとしてもよい。
本実施形態の第２走行車線は、第１走行車線に隣接する車線を少なくとも含む。また、第２走行車線は、第１走行車線と走行方向が同じ車線のみならず、第１走行車線と走行方向が反対の対向車線を含む。第２走行車線は、自車両が走行する車線の隣に存在する隣接車線、さらに、この隣接車線の隣に存在する隣々接車線（自車走行車線の隣の隣の車線）を含む。制御装置１０は、自車両の走行車線、その隣の隣接車線、さらにその隣の隣々接車線など、自車両が走行する道路に属する複数のレーンマーカを検出する。制御装置１０は、検出されたレーンマーカの位置を取得する。

本実施形態の制御装置１０の評価値算出機能について説明する。本実施形態の制御装置１０は、撮像画像における第１レーンマーカの相対位置に基づいて算出された、第１レーンマーカにより区分される第１走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つ以上を含む第１道路パラメータを用いて第１評価値を算出する。また、本実施形態の制御装置１０は、撮像画像における第２レーンマーカの相対位置に基づいて算出された、第２レーンマーカににより区分される第２走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つ以上を含む第２道路パラメータを用いて第２評価値を算出する。第１評価値、第２評価値は、道路パラメータとして定義された走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角から所定の演算処理を経て得られる値である。走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角の何れか一つの値を用いて評価値（第１評価値、第２評価値を含む、以下同じ）を算出してもよいし、二つ以上の値を組み合わせて評価値を算出してもよい。道路パラメータの種類ごとに異なる演算処理を定義してもよい。

本実施形態の制御装置１０は、以下の何れか一つの手法により、道路に分岐車線又は合流車線が含まれるか否かを判断するための評価値を算出する。

第１の手法として、本実施形態の制御装置１０は、第１道路パラメータから算出された第１評価値と第２道路パラメータの走行車線の道路曲率から算出された第２評価値との差が各道路パラメータの種類や各道路パラメータの組み合わせに応じて設定された第１所定閾値以上である場合には、第１走行車線に分岐車線又は合流車線が含まれると判定する。他方、第１評価値と第２評価値との差が所定閾値未満である場合には第１走行車線に分岐車線又は合流車線は含まれないと判定する。なお、本処理において、分岐車線又は合流車線が第２走行車線に含まれる場合もあり得るが、分岐車線又は合流車線の存在を予測する手法としては採用しても問題はない。

ちなみに、本実施形態における第１所定閾値は、レーンマーカの幅が一定である直進道路と、レーンマーカの幅が増減する分岐車線又は合流車線とを識別するという目的を達成するために設定される値である。第１所定閾値は、走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、及び自車両に対する相対ヨー角のそれぞれについて、異なる値が設定される。

第２の手法として、本実施形態の制御装置１０は、異なるタイミングにおける第１道路パラメータ及び第２道路パラメータを用いて、道路に分岐車線又は合流車線が含まれるか否かを判定する。具体的に、制御装置１０は、第１のタイミングにおける第１レーンマーカの相対位置に基づいて算出された、第１レーンマーカが区分する第１走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つ以上を含む第１道路パラメータを算出する。そして、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、制御装置１０は第１レーンマーカの相対位置に基づいて算出された第１道路パラメータを算出する。制御装置１０は、第１タイミングにおける第１道路パラメータと、第２タイミングにおける第１道路パラメータとの第１差分に基づいて第１評価値を算出する。これにより、異なるタイミング、例えば現在と過去の道路パラメータを考慮した第１評価値を取得する。

同様に、自車が走行する第１走行車線以外の第２走行車線についても同様の処理を行う。つまり、制御装置１０は、第１のタイミングにおける第２レーンマーカの第２道路パラメータと、その後の第２タイミングにおける第２レーンマーカの第２道路パラメータを算出する。制御装置１０は、第１タイミングにおける第２道路パラメータと、第２タイミングにおける第２道路パラメータとの第２差分に基づいて第２評価値を算出する。これにより、異なるタイミング、例えば現在と過去の道路パラメータを考慮した第２評価値を取得する。道路パラメータ、評価値は処理時間に対応づけて逐次記憶したものを、本処理において読み込んでもよい。

本実施形態の制御装置１０は、第１差分と第２差分との差分が第２所定閾値以上である場合には、第１走行車線又はこれを含む道路に分岐車線又は合流車線が含まれると判定する。分岐車線又は合流車線は第２走行車線に含まれる場合もあり得るが、分岐車線又は合流車線の存在を予測する手法としては採用しても問題はない。

ちなみに、本実施形態における第２所定閾値は、レーンマーカの幅が一定である直進道路と、レーンマーカの幅が増減する分岐車線又は合流車線とを識別するという目的を達成するために設定される値である。第２所定閾値は、走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、及び自車両に対する相対ヨー角のそれぞれについて、異なる値が設定される。第２所定閾値は、第１所定閾値と同値であってもよいし、異なる値であってもよい。

本手法は、上述した第１の手法、後述する第３の手法と独立に行うことができる。つまり、本実施形態の制御装置１０は、レーンマーカ検出機能と、上記第２の手法を用いて第１評価値及び第２評価値を算出する評価値算出機能と、上記第２の手法を用いて評価比較値を算出し、自車両の相対横位置を算出する自車相対横位置算出機能とを実行するように構成することができる。

第３の手法は、第２走行車線が複数ある場合に適した手法である。本実施形態の制御装置１０は、自車両に対する第１レーンマーカのの第１道路パラメータに基づいて第１評価値を算出する。制御装置１０は、自車両に対する複数の第２レーンマーカのの第２道路パラメータに基づいて第２評価値を算出する。

本実施形態の制御装置１０は、第１評価値及び第２評価値を母集団とし、この母集団に対する第１評価値（又は第２評価値）の偏差を算出する。第１評価値(又は第２評価値)の偏差が第３所定閾値以上である場合には、自車両が走行する第１第１走行車線（又は第２走行車線）に分岐車線又は合流車線が含まれると判定する。

本実施形態における偏差は、第１道路パラメータ及び第２道路パラメータを含む母集団に対する、各パラメータの偏り度合である。特に限定されないが、本実施形態における偏差は、第１道路パラメータ及び第２道路パラメータを含む母集団の平均からの各第１道路パラメータの差であってもよいし、第１道路パラメータ及び第２道路パラメータを含む母集団に対する各第１道路パラメータの標準偏差であってもよい。

ちなみに、本実施形態における第３所定閾値は、レーンマーカの幅が一定である直進道路と、レーンマーカの幅が増減する分岐車線又は合流車線とを識別するという目的を達成するために設定される値である。第３所定閾値は、走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、及び自車両に対する相対ヨー角のそれぞれについて、異なる値が設定される。第３所定閾値は、第１所定閾値又は第２所定閾値と同値であってもよいし、異なる値であってもよい。

本手法は、上述した第１の手法、第２の手法と独立に行うことができる。つまり、本実施形態の制御装置１０は、レーンマーカ検出機能と、上記第３の手法を用いて第１評価値及び第２評価値を算出する評価値算出機能と、上記第３の手法を用いて評価比較値を算出し、自車両の相対横位置を算出する自車相対横位置算出機能とを実行するように構成することができる。

制御装置１０は、レーンマーカに対する自車両の相対横位置を算出する自車相対横位置算出機能を備える。制御装置１０は、評価値算出機能から取得した第１評価値と第２評価値とを比較して評価比較値を算出する。そして、制御装置１０は、この評価比較値が第１所定閾値未満である場合には、検出された第１レーンマーカに対する自車両の第１相対横位置を算出し、評価比較値が第１所定閾値以上である場合には、前記検出された第２レーンマーカに対する自車両の第２相対横位置を算出する。評価比較値は、第１評価値と第２評価値との差分であってもよいし、第１評価値の第２評価値（又は第１評価値と第２評価値を含む母集団）に対する偏差値であってもよい。

制御装置１０は、レーンマーカの検出結果に基づいて、車両とレーンマーカとの相対位置を認識する車線認識機能を備えてもよい。制御装置１０は、カメラ２０の撮影画像を処理することにより道路上のレーンマーカを検出し、次いで、道路形状と車両挙動を表す複数のパラメータ（以下「道路パラメータ」ともいう）を用いて道路車線の形状を数学的に表現したレーンマーカのモデルと、レーンマーカの検出結果とが一致するように道路パラメータを時間と共に更新していくことによって、車線に対する自車両の相対位置又は自車両に対する車線の相対位置を認識する。そして、制御装置１０は、認識した車線の道路形状及び車両挙動を推定する。制御装置１０は、この処理において得られた道路パラメータを用いて評価値算出処理を行う。

ここで、第１道路パラメータ、第２道路パラメータを含む本実施形態の道路パラメータについて説明する。図２Ａ，図２Ｂは道路形状と車両挙動を表現する複数のパラメータを説明するための図である。図２Ａ，図２Ｂに示すように、道路パラメータは基準となるレーンマーカに対する自車の重心点横変位ｙ_r、車線に対する自車のヨー角φ_r、車両のピッチ角η、カメラの路面からの高さｈ、道路曲率（曲率半径の逆数）ρ、走行車線幅Ｗ等である。

そして、図３に示すような画面座標系ｘ，ｙ上において、レーンマーカモデルを、道路パラメータを用いて式（１）で表す。なお、レーンマーカモデルの表現手法は、特に限定されず、出願時に知られたモデルを用いることができる。

式（１）において、ａ〜ｅは道路パラメータであり、路面からのカメラ１の高さｈを一定とすると、それぞれの道路パラメータは、次のような道路及び白線の形状又は車両挙動を表す。すなわち、ａは車線内の自車両の横変位量ｙ_rに、ｂは道路の曲率ρに、ｃは自車両（カメラ１の光軸）の道路に対するヨー角φ_rに、ｄは自車両（カメラ１の光軸）の道路に対するピッチ角ηに、ｅは道路の車線幅Ｗにそれぞれ対応する。なお、ここでは基準とするレーンマーカを自車走行車線左側に設定しているが、他のレーンマーカを基準として設定することも可能で、その際は式（１）中の｛｝の部分が変化する。｛a＋2e｝、｛a+3e｝又は｛a-2e｝、｛a-3e｝とすることで、隣の車線だけでなくその隣の隣の車線などの複数の車線のレーンマーカを表現することができる。横変位量ｙ_rは自車に対する基準となるレーンマーカの位置横変位を示す。例えば車線中央を目標走行位置とする場合には、ｙ_r= −Ｗ／２を目標として設定すればよい。以下に、上記（１）式の説明をする。

車両に固定された実座標系ｘ（車両の左右方向）、ｙ（車両の上下方向）、ｚ（車両の前後方向）上の任意の点を画面座標系ｘ，ｙに投影すると下記の式（２）となる。

ただし、ｆはレンズパラメータであり、レンズの焦点距離に対応した係数である。道路曲率ρがあまり大きくなく、かつ道路面は平面であると仮定すると、Ｚ［ｍ］前方における車両中心線（カメラ中心線）に対する道路白線の座標は下記の（３）式で与えられる。ただし、この仮定はモデルの簡略化のために設定した仮定であり、モデルの次数を大きくすることにより、一般的な条件でも成立するようになる。

上記（２）〜（３）式よりＸ，Ｙ，Ｚを消去することにより、下式（４）が得られる。

各変数の中で最も変動の小さいカメラ高さｈを一定として（５）式を用いて各パラメータを正規化することにより上記（１）式を得る。

なお、初期状態では、道路及びレーンマーカの形状や車両挙動が不明であるから、各道路パラメータには、例えば、中央値に相当する値を初期値として設定する。例えば、車線内の自車両の横変位量対応パラメータａには車線中央を設定し、道路曲率対応パラメータｂには直線を設定し、車線に対するヨー角対応パラメータｃには零度、車線に対するピッチ角度対応パラメータｄには停止状態のη度分を設定し、車線幅対応パラメータｅには、一般的な道路の車線幅を設定する。

分岐車線又は合流車線に進入する場面においては、分岐車線又は合流車線に連なる車線のレーンマーカの幅は変化する一方で、その車線と同じ道路に属し、分岐車線又は合流車線に連ならない車線のレーンマーカの幅が変化しない。本実施形態ではこの点に着目し、自車両が走行する第１走行車線のレーンマーカと自車両の位置関係と別の第２走行車線のレーンマーカと自車両との位置関係の差に基づいて、その道路に分岐車線又は合流車線が含まれるか否かを判定する。

本実施形態の自車位置認識装置１００によれば、本線車線が複数存在する道路において、各車線と自車両との位置関係の変化に基づいて、分岐車線、合流車線（車線が増加する道路を含む）の存在を迅速かつ正確に判定し、分岐車線、合流車線が存在しない車線を区分するレーンマーカに対する自車両の相対横位置を算出できる。算出された自車両の相対横位置は、自車両の走行支援に利用される。

続いて、本実施形態の自車位置認識処理、及び走行支援処理の手順を、図４乃至図８に基づいて説明する。

図４に示すように、本実施形態の走行支援システム１の自車位置認識装置１００は、自車位置認識処理として、エッジ抽出処理Ｓ１、レーンマーカ検出処理Ｓ２、道路パラメータ算出処理Ｓ３、分岐車線及び合流車線の判定処理Ｓ４、自車相対横位置の出力処理Ｓ５を行う。これに続いて走行支援装置８０は、走行支援処理Ｓ６を行う。

エッジ抽出処理Ｓ１では、道路の映像を含む撮像画像からレーンマーカに対応する画像のエッジを抽出する。一般に、レーンマーカは道路と識別可能な色等が付されているため、その色のコントラストに基づいてエッジを抽出することができる。

レーンマーカ検出処理Ｓ２では、エッジ抽出処理Ｓ１にて抽出されたエッジの連続性などを検討し、レーンマーカを構成するエッジ情報に基づいてレーンマーカの存在及びその位置を検出する。エッジの抽出は、自車両の走行車線と、その隣の走行車線の映像が含まれる範囲において行う。必要に応じて、自車両の走行車線と、その隣の走行車線、さらに自車両の走行車線の隣の隣の走行車線の映像が含まれる範囲において行う。

レーンマーカの検出処理Ｓ２のサブルーチンを図５に示す。ステップＳ１０１において、初期状態では道路及びレーンマーカの形状や車両挙動が不明であるから、各道路パラメータには、例えば、中央値に相当する値を初期値として設定する。例えば、車線内の自車両の横変位量対応パラメータａには車線中央を設定し、道路曲率対応パラメータｂには直線を設定し、車線に対するヨー角対応パラメータｃには零度、車線に対するピッチ角度対応パラメータｄには停止状態のη度分を設定し、車線幅対応パラメータｅには、一般的な道路の車線幅を設定する。車線幅は、ナビゲーション装置９０が記憶する道路幅その他の道路情報を含む地図情報９２を参照し、ＧＰＳ９１により検出された位置情報が属する道路の道路情報から読み出してもよい。

ステップＳ１０２では、図６に示すように、レーンマーカ候補点を検出するための領域ＬＭの初期設定を行う。レーンマーカ候補点を検出するための領域ＬＭは、まず、自車両が走行する第１走行車線について行い、順次、第１走行車線の隣の第２走行車線について行う。必要があれば、さらに第１走行車線の隣の隣の第２走行車線についても行う。初期状態においては、道路パラメータに初期値を設定した白線モデルと、実際の画面上の道路白線との間には大きな開きがあると予想されるので、できる限り大きな領域を設定するのが望ましい。

次いでステップＳ１０３に移行し、エッジ点情報を入力する。ステップＳ１０４において、初期状態では、Ｓ１０２で設定した検出領域を利用する。前回の処理までにレーンマーカが既に検出されている場合には、前回検出位置が領域の中心になるようにレーンマーカ候補点の検出領域を設定する。さらに、前回の処理で道路パラメータが算出されている場合には、前回の処理で求めたレーンマーカモデルから車両の変化方向にオフセットした位置にレーンマーカ候補点検出領域を設定するようにしてもよい。

続くステップＳ１０５において、レーンマーカ候補点検出領域の中に存在するエッジ点をレーンマーカ候補点として検出する。ステップＳ１０６において、レーンマーカ候補点の点数が所定値以上かどうかを確認し、所定値より少なければ、レーンマーカ候補点検出領域内にレーンマーカが含まれていなかったと判断する。所定値よりも大きければ、ステップＳ１０７に移行し、検出したレーンマーカに含まれるレーンマーカ候補点情報を出力する。レーンマーカ候補点情報は、次に行われる道路パラメータ算出処理において用いられる。同様の処理を、自車両が走行する第１走行車線の第１レーンマーカのみではなく、他の走行車線についても行い、第２走行車線の第２レーンマーカも検出する。なお、ステップＳ１０４において、前回の処理で算出した道路パラメータを元に、前回検出したレーンマーカを基準に道路幅Ｗオフセットさせた位置にレーンマーカ候補点検出領域を設定することで、隣の車線のレーンマーカが存在しうる領域を、候補点検出領域として設定することができる。

道路パラメータ算出処理Ｓ３では、各レーンマーカに対する自車両の相対位置に基づいて算出された各レーンマーカに対応する走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つ以上を含む道路パラメータを算出する。制御装置１０は、自車両が走行する第１走行車線についての第１道路パラメータに基づく第１評価値と、第１走行車線以外の第２走行車線についての第２道路パラメータに基づく第２評価値とをそれぞれ算出する。第１（第２）評価値は、第１（第２）道路パラメータと所定の相関関係を有する数値である。各種の第１（第２）道路パラメータを第１（第２）評価値として表現することにより、異なる種類の道路パラメータに基づく一の評価値を求めることができる。

具体的に、画像中央の自車両が走行する車線を区分する２本のレーンマーカを選択し、自車両が走行する第１走行車線に基づく第１道路パラメータを算出する。この算出方法は、例えば、検出された複数のレーンマーカ候補点を最小二乗法によりレーンマーカモデル式（１）にフィッティングする手法により算出できる。さらに式（５）を用いて実際の物理量に変換する。同様に、第１走行車線以外の第２走行車線の第２レーンマーカに対しても、その両側のレーンマーカに基づいて第２道路パラメータを算出する。このようにしてカメラ２０の撮像画像から検出されたレーンマーカモデルの第１・第２道路パラメータに基づいて、自車両と各走行車線との相対的な位置関係を認識する。

分岐車線及び合流車線の判定処理Ｓ４では、第１道路パラメータから算出された第１評価値と第２道路パラメータから算出された第２評価値とを比較し、その差分を評価比較値として算出する。この評価比較値が第１所定閾値以上である場合には、自車両が走行する道路に分岐車線又は合流車線が含まれていると判定する。本例において、制御装置１０は、各レーンマーカに対応する走行車線の道路曲率に関する第１所定閾値ρ₀₁と、自車両に対する相対ピッチ角に関する第１所定閾値η₀₁と、自車両に対する相対ヨー角に関する第１所定閾値φ_ｒ01とを予め記憶する。

分岐・合流車線の判定処理と、自車相対横位置の算出及び出力処理のサブルーチンを図７Ａ〜図７Ｄに示す。分岐車線又は合流車線の存在を判断する手法のうち、図７Ａは第１の手法に係る制御手順を示し、図７Ｂは第２の手法に係る制御手順を示し、図７Ｃ，Ｄは第３の手法に係る制御手順を示す。各フローチャートにおけるステップＳ２０３以外の処理は略共通する。

図７Ａに基づいて、分岐車線又は合流車線の存在を判断し、その判断結果に応じて自車相対横位置を求める第１の手法について説明する。

まず、ステップＳ２０１において、所定時間内の自車走行車線（第１走行車線）の道路パラメータを格納し、その平均値ρ_p，φ_ｒp，η_p，ｙ_ｒp，Ｗ_p，を算出する。この道路パラメータから第１評価値を算出する。ステップＳ２０２において、第１走行車線のみならず他の第２走行車線についての道路パラメータを算出しているか否かの判定を行う。第１走行車線の第１道路パラメータに基づく第１評価値及び第２走行車線の第２道路パラメータに基づく第２評価値が算出されている場合にはステップＳ２０３Ａに移行する。。

ステップＳ２０２において、自車走行車線以外の第２走行車線の第２道路パラメータによる第２評価値が算出されなかった場合はステップＳ２０１に戻って、ステップＳ２０１、Ｓ２０２を繰り返す。図示はしないが、自車走行車線以外の第２走行車線の第２道路パラメータによる第２評価値が算出されなかった場合に、自車走行車線の道路パラメータの第１評価値のみに基づいて自車両が走行する第１走行車線に分岐車線又は合流車線が存在するか否かを判定してもよい。この場合には、今回得られた第１道路パラメータに基づく第１評価値と過去の第１道路パラメータに基づく第１評価値とを比較し、いずれか１つの第１道路パラメータに基づく第１評価値の変化（今回と前回の第１道路パラメータの差）が設定された所定値以上である場合には、第１走行車線に分岐車線又は合流車線が存在すると判定する。第１道路パラメータの第１評価値の変化が設定された所定値未満である場合には、第１走行車線に分岐車線又は合流車線は存在せず、正常に自車両の位置を認識できる状態であると判断し、ステップＳ２０６に移行する。

第１手法におけるステップＳ２０３Ａでは、制御装置１０は、自車両が走行する第１走行車線の第１道路パラメータρ₁，φ_ｒ1，η₁，又はこれに基づいて算出された第１評価値と自車走行車線以外の第２走行車線の道路パラメータρ₂，φ_ｒ2，η₂，又はこれに基づいて算出された第２評価値との差分（変化）を算出する。制御装置１０は、第１道路パラメータρ₁，φ_ｒ1，η₁と第２走行車線の道路パラメータρ₂，φ_ｒ2，η₂，との差分が第１所定閾値ρ₀₁,η₀₁,φ_ｒ01未満である場合には、自車両が走行する道路に分岐車線又は合流車線は存在せず、正常に自車走行車線（第１走行車線）を認識できる状態であると判断し、ステップＳ２０６に移行する。ステップＳ２０６では、制御装置１０は、検出された第１レーンマーカに対する自車両の第１相対横位置を算出し、これを走行制御装置８０に出力する。

他方、ステップＳ２０３Ａにおいて、制御装置１０は、第１道路パラメータρ₁，φ_ｒ1，η₁に基づく第１評価値と第２走行車線の道路パラメータρ₂，φ_ｒ2，η₂，に基づく第２評価値とを比較して得られた評価比較値（例えば、第１評価値と第２評価値との差分）が第１所定閾値ρ₀₁,η₀₁,φ_ｒ01以上である場合には、ステップＳ２０５に移行する。ステップＳ２０５において、制御装置１０は、自車両が走行する第１走行車線を含む道路に分岐車線又は合流車線が存在すると判定する。ステップＳ２０７では、検出された第２レーンマーカに対する自車両の第２相対横位置を算出し、これを走行支援装置８０に出力する。ステップＳ２０７の処理とともに、制御装置１０は、第１道路パラメータの出力を停止してもよい。また、制御装置１０は、分岐車線又は合流車線が存在しないと判断された場面で求められた過去の第１道路パラメータを出力してもよい。さらに、ステップＳ２０７の処理に代えて、制御装置１０は、道路に分岐車線又は合流車線が存在しないと判断された場面で求められる第１道路パラメータが所定時間以上取得できない場合には、レーンマーカが不検出である旨の結果を出力し、第１道路パラメータの出力を停止してもよい。

次に、図７Ｂに基づいて、分岐車線又は合流車線の存在を判断し、その判断結果に応じて自車相対横位置を求める第２の手法について説明する。ここでは、図７Ａに基づく説明を援用し、異なる処理となるステップＳ２０３Ｂについて説明する。

第２手法におけるステップＳ２０３Ｂでは、制御装置１０は、過去に算出された第１走行車線の第１道路パラメータρ_p，φ_rp，η_p，に対する、現在算出された第１走行車線の第１道路パラメータρ₁，φ_ｒ1，η₁，の第１差分（変化）から第１評価値を求める。第１差分を第１評価値としてもよい。また、制御装置１０は、過去に算出された第１走行車線以外の第２走行車線の第２道路パラメータρ_p，φ_rp，η_p，に対する、現在算出された第２走行車線の第２道路パラメータρ₂，φ_ｒ2，η₂の第２差分（変化）を第２評価値から求める。第２差分を第２評価値としてもよい。そして、制御装置１０は、第１差分と第２差分との差分が第２所定閾値ρ₀₂,η₀₂,φ_ｒ02未満である場合には、自車両が走行する道路に分岐車線又は合流車線は存在せず、正常に自車走行車線、及び自車両に位置を認識できる状態であると判断し、ステップＳ２０６に移行する。ステップＳ２０６では、自車両が走行する第１走行車線を区分する第１レーンマーカに対する自車両の第１相対横位置を算出し、これをを走行制御装置８０に出力する。

他方、ステップＳ２０３Ｂにおいて、制御装置１０は、予め算出されている第１道路パラメータρ_p，φ_rp，η_pと第１道路パラメータρ₁，φ_ｒ1，η₁との第１差分(第１評価値)と、予め算出されている第２道路パラメータρ_p，φ_rp，η_pと第２走行車線の道路パラメータρ₂，φ_ｒ2，η₂，との第２差分（第２評価値）との差分が、第２所定閾値ρ₀₂,η₀₂,φ_ｒ02以上である場合には、ステップＳ２０５に移行する。ステップＳ２０５は、自車両が走行する第１走行車線を含む道路に分岐車線又は合流車線が存在すると判定する。ステップ２０７の処理は、第１の手法と共通する。

次に、図７Ｃ、図７Ｄに基づいて、分岐車線又は合流車線の存在を判断し、その判断結果に応じて自車相対横位置を求める第３の手法について説明する。ここでは、図７Ａ、図７Ｂに基づく説明を援用し、異なる処理となるステップＳ２０３Ｃ、Ｓ２０３Ｄについて説明する。

第３手法におけるステップＳ２０３Ｃでは、制御装置１０は、第１走行車線の第１道路パラメータρ₁，φ_ｒ1，η₁と、複数の第２走行車線の第２道路パラメータ（ρ₂，φ_ｒ2，η₂），（ρ₃，φ_ｒ2，η₃），（ρ₄，φ_ｒ4，η₄）…（ρ_n，φ_ｒn，η_ｎ）とを求める。制御装置１０は、これら第１道路パラメータから算出した第１評価値及び複数の第２道路パラメータから算出した第２評価値を母集団とし、第１走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つの値について第１評価値の偏差をそれぞれ算出する。そして、制御装置１０は、いずれかの偏差が第３所定閾値ρ₀₃,η₀₃,φ_ｒ03未満である場合には、自車両が走行する道路に分岐車線又は合流車線は存在せず、正常に自車走行車線、及び自車両の位置を認識できる状態であると判断し、ステップＳ２０６に移行する。ステップＳ２０６では、自車両が走行する第１走行車線を区分する第１レーンマーカに対する自車両の第１相対横位置を算出し、これを走行制御装置８０に出力する。

他方、ステップＳ２０３Ｃにおいて、第１道路パラメータの偏差のいずれかが、第３所定閾値ρ₀₃,η₀₃,φ_ｒ03以上である場合には、制御装置１０は、ステップＳ２０５に移行する。ステップＳ２０５は、自車両が走行する第１走行車線に分岐車線又は合流車線が存在すると判定する。ステップ２０７の処理は、第１、第２の手法と共通する。

第３手法のもう一つの手法を図７Ｄに基づいて説明する。図７Ｃで説明した第３手法は、第１走行車線に分岐車線又は合流車線が存在するか否かを判断するが、図７Ｄに示す手法では、第１走行車線及び第２走行車線を含む走行車線のいずれかに分岐車線又は合流車線が存在するか否かを判断する。

先述したステップＳ２０３Ｃと同様に、図７ＤのステップＳ２０３Ｄにおいて、制御装置１０は、第１走行車線の第１道路パラメータρ₁，φ_ｒ1，η₁と、複数の第２走行車線の第２道路パラメータ（ρ₂，φ_ｒ2，η₂），（ρ₃，φ_ｒ2，η₃），（ρ₄，φ_ｒ4，η₄）…（ρ_n，φ_ｒn，η_ｎ）とを求める。そして、制御装置１０は、これら第１道路パラメータに基づいて算出された第１評価値及び第２道路パラメータ（ρ_n，φ_ｒn，η_ｎ：ｎは１を含む自然数）に基づいて算出された第２評価値を母集団とし、各評価値の偏差をそれぞれ算出する。そして、制御装置１０は、いずれかの偏差が第４所定閾値ρ₀₄,η₀₄,φ_ｒ04未満である場合には、自車両が走行する道路には分岐車線又は合流車線は存在せず、自車走行車線を正常に認識できる状態であると判断し、ステップＳ２０６に移行する。ステップＳ２０６では、自車両が走行する第１走行車線を区分する第１レーンマーカに対する自車両の第１相対横位置を算出し、これを走行制御装置８０に出力する。

他方、ステップＳ２０３Ｄにおいて、第１道路パラメータ又は各道路パラメータの偏差のいずれかが、第４所定閾値ρ₀₄,η₀₄,φ_ｒ04以上である場合には、制御装置１０は、ステップＳ２０５に移行する。ステップＳ２０５は、自車両が走行する第１走行車線を含む道路に分岐車線又は合流車線が存在すると判定する。ステップ２０７の処理は、第１、第２の手法と共通する。

第３の手法において、２つ以上の第２走行車線の第２道路パラメータが算出されている場合には、複数の走行車線に対する道路パラメータを母集団として、その偏差を考察する。自車両が走行する第１走行車線以外の複数の第２走行車線の第２道路パラメータに対して第１走行車線の第１道路パラメータが大きく異なる（大きい偏差が観察される）場合には、自車両が走行する第１走行車線に分岐車線又は合流車線が存在すると判定できる。このように、第１走行車線及び複数の第２走行車線の道路パラメータを比較することで、いずれかの走行車線の道路パラメータに偏差があるのか、さらにはどの走行車線の道路パラメータに偏差があるのか、を判断することができる。自車両が走行する第１走行車線の第１道路パラメータに偏差が生じている場合には、第１走行車線の第１レーンマーカが通常の幅一定の車線として認識されていない、又は第１レーンマーカを正しく検出できていない可能性があると判断できる。本処理によれば、道路パラメータの出力を停止させることにより、車線維持制御などの走行支援を停止させ、不正確な道路パラメータに基づいて自車両の走行が制御されることを防止することができる。

なお、本実施形態において、「道路に分岐車線又は合流車線が含まれると判定された場合」とは、第１走行車線が含まれる道路に属する走行車線（第１走行車線及び第２走行車線を含む）のうちの何れかに分岐車線又は合流車線が含まれると判定された場合と、第１走行車線に分岐車線又は合流車線が含まれると判定された場合とを含む、

図４に戻り、道路パラメータ出力処理Ｓ５では、制御装置１０は、算出された自車相対横位置と、必要に応じて第１又は第２道路パラメータと、自車位置認識処理の対象となった車線の特定情報を走行支援装置８０へ出力する。走行支援処理Ｓ６では、走行支援装置８０が自車位置認識装置１００から取得した道路パラメータを用いて自車両の走行支援を行う。

以下、走行支援処理Ｓ６について説明する。本実施形態では、道路に分岐車線又は合流車線が含まれるか否かの判定結果に応じて算出された相対横位置は、走行支援装置８０において利用される。

本実施形態の走行支援装置８０は、車両から走行に関する車両情報を取得する車両情報取得機能と、自車位置認識装置１００の自車相対横位置算出機能により算出された第１又は第２レーンマーカに対する自車両の第１又は第２相対横位置とを取得する相対位置取得機能を有する。走行支援装置８０は、第１又は第２道路パラメータと、第１又は第２道路パラメータに対応する第１又は第２走行車線を特定する車線特定情報とを取得してもよい。

走行支援装置８０は、取得した車両情報と、第１又は第２道路パラメータと、車線特定情報とに基づいて、第１又は第２走行車線に対する目標横位置を設定する目標横位置設定機能と、第１又は第２走行車線の目標横位置と自車両との相対位置関係が維持されるように車両の走行を支援する走行支援機能とを有する。

図８に基づいて、本実施形態の走行支援処理について説明する。
ステップＳ３０１において、走行支援装置８０は、車両コントローラ５０の各種センサ５１から車両情報としての各センサ信号を取得する。具体的に、車両信号は、車速センサ、操舵角センサ、ステアリングアクチュエータの電流センサの信号を含む。

ステップＳ３０２において、走行支援装置８０は、自車位置認識装置１００により算出された自車両の相対横位置、第１又は第２道路パラメータ及び自車位置認識処理の対象となる車線を特定する車線特定情報を取得する。

ステップＳ３０３において、走行支援装置８０は、ステップＳ３０２で取得した第１又は第２道路パラメータ及び自車位置認識処理の対象となる車線を特定する車線特定情報に基づいて、自車両を走行させる際の目標横位置を設定する。例えば、第１走行車線の第１道路パラメータを取得した場合には、ｙ_r=−Ｗ／２とすることで車線の中央を目標横位置に設定できる。右隣車線に基づく第２道路パラメータを取得した場合には、ｙ_r=Ｗ／２が車線中央となる。もちろん、状況に応じて車線中央からオフセットした位置を目標横位置と設定することもできる。また、認識対象となる車線が切り替わった際に、既に取得した値を使用すると、目標横位置が急激に変化する恐れがある。このため、車線が切り替わる際には、切替直後の横変位量を目標横位置として設定することで、以前の横位置を持続して走行支援をすることができる。

ステップＳ３０４において、走行支援装置８０は、自車位置認識装置１００により算出された第１又は第２相対横位置、センサ信号、道路パラメータ及び目標横位置に応じた操舵制御量を算出する。算出した操舵制御量に基づいて、車両の制御指令を車両コントローラ５０及び／又は操舵装置７０へ送出する。

ステップＳ３０５において、車両コントローラ５０及び／又は操舵装置７０は、制御指令に含まれる操舵制御量に応じてステアリングアクチュエータ７１を駆動させる。これにより、第１又は第２相対横位置に存在する自車両は、所定の走行車線の目標横位置に対して所定の位置関係を維持した状態で、走行することができる。

具体的に、図９Ａに本実施形態の走行支援システム１が効果的に機能する分岐車線におけるシーンを示す。また、図９Ｂに、同じく本実施形態の走行支援システム１が効果的に機能する合流車線におけるシーンを示す。図９Ａに示すように、本線を区切るレーンマーカは同幅ではない。右側車線に注目すると、右側車線を区切る２本のレーンマーカの幅は手前側では広いが、進行方向となる奥手側では分岐し、急に狭くなる。また、図９Ｂに示すように、本線を区切るレーンマーカは同幅ではない。中央の本線に注目すると、２本のレーンマーカの幅は合流手前側では狭いが、進行方向となる奥手側で合流車線と合体し、急に広くなる。なお、本実施形態における「分岐車線」は車線数が減少する態様の車線を意味し、本実施形態における「合流車線」は車線数が増加する態様の車線を意味する。

さらに、具体的に、分岐車線を例にして、図１０Ａに基づき、本実施形態の自車位置認識処理の作用を説明する。図１０Ａのように、自車両が走行する道路の第１走行車線に分岐車線が存在し、第１走行車線の片側のレーンマーカＰ１Ｌが本流車線から逸れて行く場面を設定する。同図に示す場面では、第１走行車線の右隣の第２走行車線は分岐車線又は合流車線を含まない。

図１０Ａに示すように、第１走行車線のレーンマーカＰ１ＬとＰ１Ｒとの間隔Ｑ１１，Ｑ１２は、自車両Ｖの進行方向Ｅに沿って変化する。第２走行車線のレーンマーカＰ２ＬとＰ２Ｒとの間隔Ｑ２１，Ｑ２２は、自車両Ｖの進行方向Ｅに沿って変化しない。

また、図１０Ｂは、合流車線における自車位置認識処理の作用を説明するための図である。図１０Ｂのように、自車両が走行する道路の第１走行車線に合流する合流車線が存在する。このため、第１走行車線の片側のレーンマーカＰ１Ｌが途中で途切れ、その後、進行方向前方において合流車線のレーンマーカＰ１Ｌ´が第１走行車線の片側のレーンマーカＰ１Ｌに連なる。同図に示す場面では、第１走行車線の右隣の第２走行車線は分岐車線又は合流車線を含まない。

図１０Ｂに示すように、第１走行車線のレーンマーカＰ１Ｌ´（後にＰ１Ｌ）とＰ１Ｒとの間隔Ｑ１１，Ｑ１１´，Ｑ１２は、自車両Ｖの進行方向Ｅに沿って変化する。具体的に、第１走行車線の道路幅はＱ１１であったところ、合流車線の存在によりＱ１１´に増加する。合流完了点では再度Ｑ１１とほぼ同じＱ１２に狭まる。第２走行車線のレーンマーカＰ２ＬとＰ２Ｒとの間隔Ｑ２１，Ｑ２２は、自車両Ｖの進行方向Ｅに沿って変化しない。

図１０Ａ及び図１０Ｂの状況下において、第２走行車線の第２レーンマーカＰ２ＬとＰ２Ｒと第１走行車線又は第２走行車線を走行する自車両との相対位置及び道路パラメータは、複数回算出しても、処理ごとにバラツキが生じ難い。このため、本例の第２走行車線について今回の処理で算出される道路パラメータは、過去に算出された第２走行車線の道路パラメータとほぼ一致する。

一方、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す状況下において、自車両が走行する第１走行車線の両側のレーンマーカＰ１Ｌ（Ｐ１Ｌ´）とＰ１Ｒとの間隔は変化するため、道路パラメータの値には相対的に大きいバラツキが生じる傾向がある。このため、本例の第１走行車線について今回の処理で算出される道路パラメータと、過去に算出された第１走行車線の道路パラメータとの間には差が生じる。

本実施形態では、第１走行車線の第１道路パラメータと第２走行車線の第２道路パラメータを比較し、その評価結果に基づいて第１走行車線又は第２走行車線に分岐車線又は合流車線が含まれるか否かを判断する。

ちなみに、第１走行車線の第１道路パラメータのみを用いて、つまり、過去に算出された第１道路パラメータと今回算出された第１道路パラメータとの変化を評価する処理を行う場合には、評価基準となる閾値は大きくならざるを得ない。分岐車線又は合流車線が含まれる第１走行車線の第１道路パラメータにおいて、実際に算出されるヨー角、ピッチ角、曲率変化のばらつきは大きいからである。つまり、道路パラメータの評価閾値を小さく設定すると、分岐車線又は合流車線の存否判断自体の精度が低下する。

しかし、分岐車線又は合流車線を含むことを前提に、道路パラメータの評価閾値を大きく設定すると、分岐車線又は合流車線が存否判断のタイミングが遅延する。分岐車線又は合流車線が存在する旨が判断された後には、走行支援処理において車両位置の基準となる目標横位置を是正する必要がある。分岐車線又は合流車線の存否判断のタイミングが遅延すると、目標横位置の是正処理も遅れるので、その是正量が大きくなる。このように、分岐車線又は合流車線の存否判断のタイミングが遅延し、走行支援処理において目標横位置が大幅に是正されると、乗員は車両の挙動が急激かつ大きく変化したように感じてしまう。本実施形態では、分岐車線又は合流車線の存否判断を迅速かつ正確に行うので、走行支援処理における目標横位置を早目に、かつ少量づつ是正できるので、乗員に違和感を感じさせないようにすることができる。

本実施形態では、自車両が走行する第１走行車線のみならず、第１走行車線に隣接する第２走行車線の第２道路パラメータを算出し、第１走行車線の第１道路パラメータとの差異を評価することにより、分岐車線又は合流車線が存否を迅速かつ高精度で行うことができる。この結果、分岐車線又は合流車線が存在し、道路パラメータが正確に算出できない場面（図１０Ａ又は図１０Ｂに示すような場面）を迅速に検出するので、不正確な道路パラメータに基づいた走行支援処理が実行されることを防止することができる。

本実施形態の自車位置認識装置１００は以上のように構成され、動作するので、以下の効果を奏する。

[１]本実施形態の自車位置認識装置１００は、自車両が走行する第１走行車線の道路パラメータから求められる第１評価値と、第２走行車線の道路パラメータから求められる第２評価値を比較して得た評価比較値を評価することにより、走行車線に対応するレーンマーカの形状が左右に拡張し又は狭まることを推測できるので、自車両の走行車線が分岐車線又は合流車線を含むか否かを、迅速かつ正確に判定することができる。自車両の走行車線が分岐車線又は合流車線を含む場合には第１走行車線を区分する第１レーンマーカに対する第１相対横位置を算出し、自車両の走行車線が分岐車線又は合流車線を含まない場合は第２走行車線を区分する第２レーンマーカに対する第２相対横位置を算出するので、幅が変化しないレーンマーカを基準とした信頼性の高い相対横位置を迅速に算出できる。

[２]本実施形態の自車位置認識装置１００によれば、現在と過去の第１道路パラメータの第１差分を第１評価値として算出し、現在と過去の第２道路パラメータの第２差分を第２評価値として算出し、第１評価値と第２評価値の比較結果である評価比較値を評価する。これにより、検出結果のバラツキによる誤判断を抑制し、自車両の走行車線が分岐車線又は合流車線を含むか否かを、迅速かつ正確に判定することができる。この結果、上記効果を奏することができる。

[３]本実施形態の自車位置認識装置１００によれば、第１道路パラメータから算出された第１評価値と一又は複数の第２道路パラメータから算出された第２評価値とを母集団とし、この母集団における第１評価値の偏差である評価比較値を評価する。これにより、自車両が走行する第１走行車線と並列して同じ方向に延びる複数の車線が存在する場面においても、自車両の走行車線が分岐車線又は合流車線を含むか否かを、迅速かつ正確に判定することができる。この結果、上記効果を奏することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

すなわち、本明細書では、本発明を、自車位置認識装置１００と走行支援装置８０を含む車載装置２００とを備える車両用の走行支援システム１を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本明細書では、本発明に係る自車位置認識装置の一態様として、制御装置１０と、カメラ２０と、出力装置３０とを備える自車位置認識装置１００を一例として説明するが、これに限定されるものではない。

本明細書では、画像取得手段と、レーンマーカ検出手段と、評価値算出手段とを備える本発明に係る自車位置認識装置の一例として、画像取得機能と、レーンマーカ検出機能と、評価値算出機能と、自車相対位置算出機能とを実行する制御装置１０を備える自車位置認識装置１００を一例として説明するが、これに限定されるものではない。

１…走行支援システム
１００…自車位置認識装置
１０…制御装置
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＯＭ
１３…ＲＡＭ
２０…カメラ
３０…出力装置
３１…ディスプレイ
３１…スピーカ
２００…車載装置
５０…車両コントローラ
５１…各種センサ
６０…駆動系
７０…操舵装置
８０…走行支援装置
９０…ナビゲーション装置
９１…ＧＰＳ
９２…地図情報、道路情報、道路幅情報

Claims (3)

1. 自車両に搭載されたカメラによる車両周囲の撮像画像を取得する画像取得手段と、
   記撮像画像に基づいて、前記自車両が走行する第１走行車線を区分する左右一対の第１レーンマーカと、前記第１走行車線に隣接する第２走行車線を区分する第２レーンマーカとを検出するレーンマーカ検出手段と、
   前記第１レーンマーカの相対位置に基づいて算出された、前記第１走行車線の道路曲率、前記自車両に対する相対ピッチ角、又は前記自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つ以上を含む第１道路パラメータによって第１評価値を算出し、前記第２レーンマーカの相対位置に基づいて算出された、前記第２走行車線の道路曲率、前記自車両に対する相対ピッチ角、又は前記自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つ以上を含む第２道路パラメータによって第２評価値を算出する評価値算出手段と、
   前記第１評価値と前記第２評価値を比較して算出される評価比較値が第１所定閾値未満である場合には、前記検出された前記第１レーンマーカに対する前記自車両の第１相対横位置を算出し、前記評価比較値が前記第１所定閾値以上である場合には、前記検出された前記第２レーンマーカに対する前記自車両の第２相対横位置を算出する自車相対横位置算出手段と、を有する自車位置認識装置。
2. 前記評価値算出手段は、
   第１のタイミングにおいて算出された前記第１道路パラメータと、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて算出された前記第１道路パラメータとの第１差分によって前記第１評価値を算出し、
   第１のタイミングにおいて算出された前記第２道路パラメータと、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて算出された前記第２道路パラメータとの第２差分によって前記第２評価値を算出し、
   自車相対横位置算出手段は、前記第１評価値と前記第２評価値を比較して算出された前記評価比較値が第２所定閾値未満である場合には、前記検出された前記第１レーンマーカに対する前記自車両の第１相対横位置を算出し、前記評価比較値が前記第２所定閾値以上である場合には、前記検出された前記第２レーンマーカに対する前記自車両の第２相対横位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の自車位置認識装置。
3. 自車相対横位置算出手段は、前記第１評価値と前記第２評価値を母集団とし、当該母集団における前記第１評価値の偏差を前記評価比較値として算出し、前記評価比較値が第３所定閾値未満である場合には、前記検出された前記第１レーンマーカに対する前記自車両の第１相対横位置を算出し、前記評価比較値が前記第３所定閾値以上である場合には、前記検出された前記第２レーンマーカに対する前記自車両の第２相対横位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の自車位置認識装置。