JP4861850B2 - レーン判定装置及びレーン判定方法 - Google Patents
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Description
本願において、「特定区画線」とは、撮像順レーン判定において画像認識対象とする特定の種別の区画線である。例えば、ゼブラゾーンを伴う区画線や減速帯を伴う区画線等のような特徴的な形状を有する区画線を特定区画線とすると好適である。また、本願において、「分岐点」とは、自車両が少なくとも2方向に進行可能となるように2つ以上の道路が接続している点を指し、狭角分岐点や交差点等を含む。
本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るレーン判定装置2を含むナビゲーション装置1の全体構成を模式的に示すブロック図である。このレーン判定装置2は、取得した画像情報G(図3、図4、図7参照)に含まれる区画線(レーンの両側に車両通行帯境界線として設けられている実線又は破線の白線など)の画像認識結果と地図データベース20から取得した道路情報Hとに基づいて自車両Cが走行中の道路のレーンである自車レーンの判定を行うことができる。更に、このレーン判定装置2は、このような区画線の画像認識結果を用いたレーン判定を行うことが困難な分岐点(図5、図6等参照)の通過直後にも、特定区画線の画像認識結果を用いることにより、自車両Cが走行する自車レーンの判定を迅速に行うことができる構成となっている。そして、ナビゲーション装置1は、地図データベース20から取得した地図情報M及びレーン判定装置2により判定されたレーンの判定結果としての自車レーン情報Rを参照して所定のナビゲーション動作を行う。
地図データベース20は、所定の領域毎に分けられた複数の地図情報Mと、この地図情報Mに関連付けられた道路情報Hとが格納されたデータベースである。図2は、地図データベース20に格納されている地図情報M及び道路情報Hの構成の例を示す説明図である。この図に示すように、地図データベース20には、道路ネットワークレイヤm1、道路形状レイヤm2、道路情報レイヤm3が格納されている。本実施形態においては、これらの各レイヤm1〜m3に格納された情報により地図情報Mが構成され、その中の道路情報レイヤm3に格納された情報により道路情報Hが構成されている。
自車位置情報取得部3は、自車位置すなわち自車両Cの現在位置を示す自車位置情報Sを取得する自車位置情報取得手段として機能する。ここでは、自車位置情報取得部3は、GPS受信機22、方位センサ23、及び距離センサ24と接続されている。ここで、GPS受信機22は、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号を受信する装置である。このGPS信号は、通常1秒おきに受信され、自車位置情報取得部3へ出力される。自車位置情報取得部3では、GPS受信機22で受信されたGPS衛星からの信号を解析し、自車両Cの現在位置(緯度及び経度)、進行方位、移動速度等の情報を取得することができる。方位センサ23は、自車両Cの進行方位又はその進行方位の変化を検出するセンサである。この方位センサ23は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ハンドルの回転部に取り付けた光学的な回転センサや回転型の抵抗ボリューム、車輪部に取り付ける角度センサ等により構成される。そして、方位センサ23は、その検出結果を自車位置情報取得部3へ出力する。距離センサ24は、自車両Cの車速や移動距離を検出するセンサである。この距離センサ24は、例えば、自車両Cのドライブシャフトやホイール等が一定量回転する毎にパルス信号を出力する車速パルスセンサ、自車両Cの加速度を検知するヨー・Gセンサ及び検知された加速度を積分する回路等により構成される。そして、距離センサ24は、その検出結果としての車速及び移動距離の情報を自車位置情報取得部3へ出力する。
道路情報取得部4は、自車位置情報取得部3で取得された自車位置情報S等に基づいて、地図データベース20から必要な地図情報Mや地物情報Fを含む道路情報Hを取得する。すなわち、道路情報取得部4は、画像認識部6による画像認識処理の対象となる地物(区画線など)の地物情報Fを含む道路情報Hを取得し、画像認識部6へ出力する。また、道路情報取得部4は、レーン判定部7による自車レーンの判定に用いる自車位置周辺の道路情報Hを取得し、レーン判定部7へ出力する。さらに、道路情報取得部4は、ナビゲーション用演算部8によるナビゲーション処理に用いるために、ナビゲーション用演算部8から要求があった領域の地図情報Mを地図データベース20から取得し、ナビゲーション用演算部8へ出力する。ここで、道路情報取得部4により取得されてレーン判定部7に出力される自車位置周辺の道路情報Hには、自車両Cが走行中の道路(図5、図8参照)の区画線(特定区画線を含む)の情報、進行方向に存在する分岐点(特に、狭角分岐点)の情報、レーン数及びレーン幅の情報なども含まれる。したがって、本実施形態においては、この道路情報取得部4が本発明における道路情報取得手段として機能する。
画像情報取得部5は、撮像装置21により撮像した自車位置周辺の画像情報G(図3、図4、図7参照)を取得する画像情報取得手段として機能する。ここで、撮像装置21は、撮像素子を備えたカメラ等であって、少なくとも自車両Cの周辺の道路の区画線(特定区画線を含む)を撮像可能な位置に設けられている。このような撮像装置21としては、例えばバックカメラ等を用いると好適である。なお、図3は、図6のY地点からバックカメラにより撮像した画像情報Gであり、図4は、図6のZ地点からバックカメラにより撮像した画像情報Gである。そして、画像情報取得部5は、撮像装置21により撮像したアナログの撮像情報を所定の時間間隔で取り込み、デジタル信号の画像情報Gに変換して取得する。この際の画像情報Gの取り込みの時間間隔は、例えば、10〜50ms程度とすることができる。これにより、画像情報取得部5は、撮像装置21により撮像した複数フレームの画像情報Gを連続的に取得することができる。ここで取得された画像情報Gは、画像認識部6へ出力される。
画像認識部6は、画像情報取得部5で取得された画像情報G(図3、図4、図7参照)に対する画像認識処理を行う画像認識手段として機能する。本実施形態においては、画像認識部6は、道路情報取得部4で取得された道路情報Hを用いて、道路の路面に設けられた道路標示としての区画線(特定区画線を含む)について画像認識処理を行う。具体的には、画像認識部6は、取得された画像情報Gに対して二値化処理やエッジ検出処理等を行い、当該画像情報Gに含まれている地物(区画線)の輪郭情報を抽出する。その後、画像認識部6は、道路情報取得部4で取得された道路情報Hに含まれる区画線の形態情報に基づいて、当該形態情報が示す形態と一致する輪郭情報を有する区画線を抽出する。そして、当該形態情報と一致する輪郭情報を有する区画線を抽出した場合には、自車両Cと当該区画線との位置関係を演算し、当該区画線の撮像順序の情報、区画線種別の情報、自車両Cとの位置関係の情報を、画像認識結果としてレーン判定部7に出力する。自車両Cと画像情報G中の区画線との位置関係は、当該区画線の画像情報G中の位置と、自車両Cへの撮像装置21の取付位置、取付角度、及び画角等に基づいて予め演算された自車位置と画像情報G中の各位置との関係を示す情報とに基づいて演算することができる。
レーン判定部7は、画像認識部6による画像認識結果、自車位置情報取得部3により取得される自車位置情報S、及び道路情報取得部4により取得される道路情報Hに基づいて、自車両Cが走行中の道路のレーンである自車レーンの判定を行うレーン判定手段として機能する。本実施形態においては、レーン判定部7は、第一レーン判定部7a、及び第二レーン判定部7bを備えている。そして、レーン判定部7は、判定結果としての自車レーン情報Rを自車位置情報取得部3へ出力する。これにより、ナビゲーション装置1は自車レーン情報Rを取得することができ、ナビゲーション用演算部8等において、自車レーン情報Rを参照した進路案内や経路探索等のナビゲーション動作を行うことができる。
第一レーン判定部7aは、自車両Cの進行方向に自車レーンを判定することができない可能性が高い領域(例えば、図6の領域A)以外において、第一の自車レーン判定を行う。すなわち、分岐点が存在しない、若しくは分岐点が存在しても、その周辺で区画線の全部が撮像されている場合には、レーンの両側に存在する実線40又は破線41の区画線を用いて第一の自車レーン判定を行う。本実施形態においては、第一レーン判定部7aは、画像認識部6による区画線(実線40又は破線41の白線)の画像認識結果と、道路情報取得部4により取得される道路情報Hに含まれる自車両Cの周辺の区画線の地物情報Fとに基づいて、自車レーンの判定を行う。一例として、第一レーン判定部7aが、図7に示す画像情報G、及び図8に示す道路情報Hに基づいて、自車レーンの判定を行う場合について説明する。具体的には、第一レーン判定部7aは、画像認識部6による画像認識結果に示される自車両Cの周辺の区画線の種別及び各区画線と自車両Cとの位置関係と、自車位置周辺の道路情報Hに含まれる区画線の地物情報Fとに基づいて、自車両Cが走行中のレーンを特定する。例えば、図7に示すように、自車両Cの両側に破線41の区画線が連続的に現れる画像情報Gが取得された場合において、図8に示す、3車線道路であって4本設けられた区画線のうちの最外側線の2本が実線F40で中央よりの2本が破線F41である自車両周辺の道路情報Hが取得された場合には、自車両Cが走行するレーンは、3車線の中の中央車線であると特定することができる。すなわち、そのような画像情報Gに示される画像中では(図7参照)、自車両Cの位置である画像の幅方向中央に対して両側に破線41の区画線があり、更にその両外側にそれぞれ実線40の区画線がある。一方、道路情報Hによれば(図8参照)、自車両Cが走行している道路は3車線であり、道路の幅方向両側には実線F40の区画線の地物情報Fが存在し、道路の幅方向中央側には各車線を区切る2本の破線F41の区画線の地物情報Fが存在していることがわかる。したがって、第一レーン判定部7aは、これらの情報を対比することにより、自車両Cが存在するレーンが3車線の中の中央車線であると特定することができる。また、第一レーン判定部7aは、画像認識部6による画像認識結果に示される区画線の位置情報に基づいて、自車両Cが区画線を跨いだか否かにより車線変更の有無を判定し、その判定結果に基づく自車レーンの判定処理も行う。
第二レーン判定部7bは、自車両Cの進行方向に自車レーンを判定することができない可能性が高い領域が存在する場合に、第二の自車レーン判定(撮像順レーン判定)を行う。すなわち、例えば、図6の領域Aのように、自車両Cの進行方向に分岐点(特に、狭角分岐点)が存在し、かつ当該分岐点の手前に実線40又は破線41の区画線の全部又は一部がない領域が存在する場合がある。このような領域では、自車レーンの判定を行うことができない。そこで、本実施形態においては、第二レーン判定部7bにより、画像認識部6による特定区画線(ゼブラゾーン44を伴う区画線、減速帯45を伴う区画線など)の画像認識結果と、道路情報取得部4により取得される道路情報Hに含まれる自車両Cの周辺の特定区画線の地物情報Fとに基づいて、自車レーンの判定を行う。具体的には、まず、上記第一レーン判定部7aにおいて自車レーンを判定することができなくなる前の自車レーン情報R1に示される自車レーン自体及びこれに隣接したレーンを、上記分岐点を通過した後の自車レーンの候補として限定する。これにより、自車レーンとなる可能性が低いレーンを候補から外すことができるので、撮像順レーン判定の正確性を高めることが可能となる。そして、第二レーン判定部7bは、この限定された自車レーン付近の道路情報Hに含まれる特定区画線(ゼブラゾーン44を伴う区画線、減速帯45を伴う区画線など)の地物情報Fと、画像情報Gに含まれる特定区画線の画像認識結果とに基づいてレーン判定を行う。ここで、画像認識結果から、自車両Cの周辺に存在する特定区画線の有無、当該特定区画線の撮像順序、当該特定区画線の種別、及び当該特定区画線と自車両Cとの位置関係が判明している。したがって、第二レーン判定部7bは、この画像認識結果に基づいて、分岐点を通過した後の自車レーンを判定して自車レーン情報R2を出力することができる。
ナビゲーション用演算部8は、自車位置表示、出発地から目的地までの経路探索、目的地までの進路案内、目的地検索等のナビゲーション機能を実行するためにアプリケーションプログラム8aに従って動作する演算処理手段である。例えば、ナビゲーション用演算部8は、道路情報取得部4により地図データベース20から自車両周辺の地図情報Mを取得して表示装置25に地図の画像を表示するとともに、当該地図の画像上に、自車位置情報Sに基づいて自車位置マークを重ね合わせて表示する処理を行う。また、ナビゲーション用演算部8は、公知の方法により計算された出発地から目的地までの経路と自車位置情報Sとに基づいて、表示装置25及び音声出力装置26の一方又は双方を用いて進路案内を行う。また、この際、アプリケーションプログラム8aは、レーン判定部7により判定された自車レーン情報Rを参照し、自車位置表示、経路探索、及び進路案内等のナビゲーション動作を行う。具体的には、例えば、判定された自車レーンを表示装置25に表示し、自車レーンに応じて無理な車線変更が必要になる進路案内を中止する等の動作を行う。したがって、本実施形態においては、ナビゲーション用演算部8、表示装置25及び音声出力装置26が、本発明における案内情報出力手段27として機能する。なお、図示は省略するが、ナビゲーション用演算部8は、この他にも、リモートコントローラや表示装置25と一体的に設けられたタッチパネルなどのユーザインタフェース等、ナビゲーション装置として必要な公知の各種構成に接続されている。
次に、本実施形態に係るレーン判定装置2を含むナビゲーション装置1において実行される、レーン判定方法について説明する。図9は、本実施形態に係るレーン判定方法の全体処理順序を示すフローチャートであり、図10は、本実施形態に係る第二のレーン判定処理の詳細な処理順序を示すフローチャートである。
本発明のその他の実施形態について説明する。
(1)上記第一の実施形態では、図6に基づいて、主として特定区画線がゼブラゾーン44を伴う区画線である場合について説明した。しかし、特定区画線として、図11に示すような減速帯45を伴う区画線を用いて上記第二の自車レーン判定を行うことも、本発明の好適な実施形態の一つである。減速帯45を伴う区画線も特徴的な形態で画像認識が容易である。この場合、図3から図10を用いた説明において、ゼブラゾーン44を伴う区画線を減速帯45を伴う区画線に置き換えればよい。これにより、ゼブラゾーン44を伴う区画線の場合と同様に、進行方向dに狭角分岐点が存在し、かつ区画線の全部又は一部が存在せず自車レーン判定が困難な場合でも、減速帯45を伴う区画線を用いて迅速な自車レーン判定を行うことが可能となる。なお、特定区画線は、分岐点通過後に存在する特徴的な形状を有する区画線であって、画像認識することにより、その撮像順序、自車両との位置関係、形態を特定することができる区画線であれば、他の区画線も特に制限なく用いることができる。
2 :レーン判定装置
3 :自車位置情報取得部(自車位置情報取得手段)
4 :道路情報取得部(道路情報取得手段)
5 :画像情報取得部(画像情報取得手段)
6 :画像認識部(画像認識手段)
7 :レーン判定部(レーン判定手段)
7a:第一レーン判定部
7b:第二レーン判定部
8 :ナビゲーション用演算部
8a:アプリケーションプログラム
20:地図データベース
21:撮像装置
22:GPS受信機
23:方位センサ
24:距離センサ
25:表示装置
26:音声出力装置
27:案内情報出力手段
40、42、43:実線(区画線)
41:破線(区画線)
44:ゼブラゾーンを伴う区画線(特定区画線)
45:減速帯を伴う区画線(特定区画線)
M :地図情報
H :道路情報
F :地物情報
S :自車位置情報
G :画像情報
R :自車レーン情報
C :自車両
d :自車両の進行方向
Claims (7)
- 自車両の周辺の少なくとも区画線を撮像した画像情報を取得する画像情報取得手段と、
前記自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段と、
前記自車位置情報に基づいて、前記自車両の周辺に存在する区画線の位置及び形態の情報を含む道路情報を取得する道路情報取得手段と、
前記画像情報に含まれている前記区画線の画像認識を行う画像認識手段と、
前記画像認識手段による画像認識結果と前記道路情報とに基づいて、前記自車両が走行する自車レーンを判定するレーン判定手段と、を備え、
前記レーン判定手段は、前記道路情報に基づいて、前記自車両の進行方向の道路に分岐点がある場合であり、かつ前記道路情報に基づいて、前記分岐点の手前に前記区画線の全部又は一部が存在しないことを検出した場合に、その後に撮像される特定区画線の撮像順序と、当該特定区画線の形態と、当該特定区画線の前記画像情報中の位置と、前記道路情報と、に基づいて前記自車レーンを判定する撮像順レーン判定を行うレーン判定装置。 - 前記分岐点は、道路の狭角分岐点である請求項1に記載のレーン判定装置。
- 前記レーン判定手段は、前記特定区画線の前記画像情報中の位置を、前記自車両の右側又は左側の何れかとして判別する請求項1又は2に記載のレーン判定装置。
- 前記撮像順レーン判定は、前記特定区画線として、ゼブラゾーンを伴う区画線及び減速帯を伴う区画線の一方又は双方を対象とする請求項1から3の何れか一項に記載のレーン判定装置。
- 前記レーン判定手段は、前記区画線の全部又は一部が撮像されなくなる前に判定された前記自車レーンに隣接するレーンを、前記撮像順レーン判定により判定する自車レーンの候補とする請求項1から4の何れか一項に記載のレーン判定装置。
- 請求項1から5の何れか一項に記載のレーン判定装置と、前記道路情報を含む地図情報が格納された地図データベースと、前記地図情報及び前記レーン判定装置により判定された自車レーンの情報を参照して動作するアプリケーションプログラムと、前記アプリケーションプログラムに従って動作して案内情報を出力する案内情報出力手段と、を備えるナビゲーション装置。
- 自車両の周辺の少なくとも区画線を撮像した画像情報を取得する画像情報取得ステップと、
前記自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得ステップと、
前記自車位置情報に基づいて、前記自車両の周辺に存在する区画線の位置及び形態の情報を含む道路情報を取得する道路情報取得ステップと、
前記画像情報に含まれている前記区画線の画像認識を行う画像認識ステップと、
前記道路情報に基づいて、前記自車両の進行方向の道路に分岐点があること、及び前記分岐点の手前に前記区画線の全部又は一部が存在しないことを検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて、前記分岐点があり、かつ前記分岐点の手前に前記区画線の全部又は一部が存在しないことが検出された場合に、その後に撮像される特定区画線の撮像順序と当該特定区画線の形態と当該特定区画線の前記画像情報中の位置と前記道路情報とに基づいて、前記自車両が走行する自車レーンを判定する撮像順レーン判定ステップと、を行うレーン判定方法。
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