JP5971020B2 - レーン認識装置 - Google Patents
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Description
この従来技術では、先ず、撮像画像内に路面輝度算出用ウインドウを設定する。そして、この従来技術では、設定した路面輝度算出用ウインドウ内の画像における輝度の平均値又は最頻値を路面輝度として算出する。そして、この従来技術では、算出した路面輝度よりも大きい輝度を有するエッジを抽出してレーン認識を行う。
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、より安定的なレーン認識が行えるレーン認識装置を提供することを目的とする。
本実施形態は、車線逸脱警報システムに搭載されるレーン認識装置である。
(構成)
図1は、車線逸脱警報システム1の構成例を示すブロック図である。
車線逸脱警報システム1は、図1に示すように、レーン認識装置10、車線逸脱警報部2、車速センサ3、及びブザー4を有している。
レーン認識装置10は、自車走行路を認識し、車線に対する車両状態量(車両位置、車両姿勢等)及び道路形状を検出する。
レーン認識装置10は、図1に示すように、カメラ11及びコントローラ20を有している。
ここで、カメラ11は、車両室内の天井の前方中央部に取り付けられている。そして、カメラ11は、フロントガラスを通して車両前方の走行路を撮像する。なお、この取り付け位置の例は、レーン認識を行うカメラの一般例であり、自車走行路を撮像できる位置であればこの例に限定しない。例えば、バックビューカメラのように車両後方にカメラを取り付けたり、車両前端にカメラを取り付けたりしても良い。
そして、コントローラ20は、図1に示すように、プログラムにより実現される機能として車線標示位置検出部30及び道路パラメータ推定部21を有している。
車線標示位置検出部30は、撮像画像に対して画像処理を行い車線標示位置を検出する。そして、車線標示位置検出部30は、車線標示位置の検出結果を道路パラメータ推定部21に出力する。車線標示位置検出部30の詳細については後で詳述する。
道路パラメータ推定部21は、状態推定器を用いて、車線標示位置に基づいて道路パラメータ(道路形状及びこの道路に対する車両位置、車両姿勢等)を推定する。そして、道路パラメータ推定部21は、推定した道路パラメータを車線逸脱警報部2に出力する。
x=((A−W/2)/H)(y+f・D)−(B・H・f2)/(y+f・D)−C・f+j・W・(y+f・D) ・・・(1)
車線逸脱警報部2は、レーン認識装置10が検出した道路パラメータ(車線に対する車両位置や車両姿勢等)及び車速センサ3が検出した自車速に基づいて、自車両の車線逸脱を検出する。そして、車線逸脱警報部2は、自車両の車線逸脱を検出すると、ブザー4を作動させて運転者に車線逸脱を警告する。
ここで、例えば、車線逸脱警報部2は、前記コントローラ20の機能として実現されても良く、デバイスによって構成されても良い。
図2は、車線標示位置検出部30の構成例を示すブロック図である。
車線標示位置検出部30は、図2に示すように、車線標示検出部31、車線幅算出部32、車線標示位置推定部33、広域車線標示検出部34、検出結果照合部35、レーン認識状況判断部36、及び車線標示検出結果修正部37を有している。
ここで、具体的には、先ず、車線標示検出部31は、図3に示すように、撮像画像100内のレーン101,102に沿うように撮像画像100内の左右両方に画像処理領域(検出領域)121,122を設定する。このとき、車線標示検出部31は、レーン認識装置10内に記憶されている道路パラメータ又は車線標示の検出位置の過去履歴に基づいて画像処理領域121,122を設定する。
そして、車線標示検出部31は、抽出した車線標示エッジから車線標示を直線近似する。具体的には、車線標示検出部31は、車線標示エッジが検出されている画素を予め設定した値以上通過しかつ画像処理領域(検出領域)の上辺の1点と下辺の1点とを結ぶ直線をハフ変換によって検出する。そして、車線標示検出部31は、検出した直線を車線標示の近似直線として取得する。
車線幅算出部32は、自車両が走行している道路の車線幅を算出する。そして、車線幅算出部32は、算出した道路の車線幅を車線標示位置推定部33に出力する。
車線標示位置推定部33は、車線標示検出部31が検出した左右一方の車線標示(左右の画像処理領域から検出した車線標示)と車線幅算出部32で算出した車線幅とに基づいて、左右一方の車線標示について対となる反対側(左右他方側)の車線標示位置を推定する。そして、車線標示位置推定部33は、推定した車線標示位置を検出結果照合部35に出力する。
ここで、車線標示位置推定部33は、具体的には次のように車線標示位置を推定する。
車線標示位置推定部33は、図4(a)及び(b)に示すように、車線標示検出部31が検出した撮像画像100内の左側の車線標示131Lと車線幅算出部32が算出した車線幅とに基づいて、対となる右側の車線標示位置(車線標示131LDの位置)を推定する。また、車線標示位置推定部33は、図4(a)及び(c)に示すように、車線標示検出部31が検出した撮像画像100内の右側の車線標示132Rと車線幅算出部32が算出した車線幅とに基づいて、対となる左側の車線標示位置(車線標示132RDの位置)を推定する。
ここで、具体的には、先ず、広域車線標示検出部34は、カメラ11からの撮像画像を圧縮し低解像度化する。
ここで、検出結果照合部35は、具体的には次のようにマッチングを行う。
ここで、具体的には、レーン認識状況判断部36は、次の第1及び第2条件の両条件を満たす場合、車線標示検出部31が誤検出していると判断する。
なお、第1条件として、車線標示検出部31の車線標示の検出結果と広域車線標示検出部34の車線標示の検出結果とでマッチングできていない場合であって、車線標示位置推定部33の車線標示位置の推定結果と車線標示検出部31の車線標示の検出結果が乖離していることを用いても良い。
第2条件は、撮像画面内の左右他方(反対側)において、車線標示位置推定部33の車線標示位置の推定結果と広域車線標示検出部34の車線標示の検出結果とでマッチングする車線標示の候補がないことである。
以上の第1及び第2条件の両条件を満たす場合、レーン認識状況判断部36は、前記左右一方における車線標示検出部31の車線標示の検出結果が誤検出によるものと判断する。そして、レーン認識状況判断部36は、その判断結果をレーン認識状況判断結果として車線標示検出結果修正部37に出力する。
車線標示検出結果修正部37は、レーン認識状況判断部36のレーン認識状況判断結果に基づいて車線標示検出部31の検出結果を修正する。そして、車線標示検出結果修正部37は、修正した検出結果を道路パラメータ推定部21に出力する。
また、道路パラメータを用いて車線標示検出部31の画像処理領域を配置する構成となっているレーン認識装置10で、道路パラメータの更新の遅れによって次回処理周期における車線標示検出部31の画像処理領域を車線区分線上に配置できない場合は、次回処理周期において画像処理領域を修正する。
図9は、レーン認識装置10における一連の処理手順を示すフローチャートである。ここで、レーン認識装置10では、カメラ11の画像取得周期に同期してフローチャートに基づくループ処理を繰り返すものとする。
先ず、ステップS1において、車線標示位置検出部30は、カメラ11にて撮像した自車走行路の道路画像を取得する。
次に、ステップS3において、広域車線標示検出部34は、前記ステップS1で取得した道路画像に対して画像処理を行い、道路画像内に設定した広域画像処理領域内に存在する全ての車線標示を検出する。
次に、ステップS5において、車線標示位置推定部33は、前記ステップS2の車線標示検出結果とステップS4で算出した車線幅の情報とを用いて車線標示位置を推定する。
次に、ステップS6において、検出結果照合部35は、前記ステップS2の車線標示検出結果及び前記ステップS5の車線標示位置の推定結果に対して、前記ステップS3の広域画像処理領域を用いた車線標示検出結果とのマッチング処理を行う。
次に、ステップS8において、車線標示検出結果修正部37は、前記ステップS7のレーン認識状況判断結果が誤検出を示す場合、前記ステップS3の広域画像処理領域を用いた車線標示検出結果に基づいて、前記ステップS2の車線標示検出結果を修正する。
次に、ステップS9において、道路パラメータ推定部21は、車線標示位置検出部30(車線標示検出結果修正部37)から出力された車線標示位置検出結果を用いて道路パラメータを推定する。
車線標示位置検出部30における処理を、図10に示す撮像画像100の例を用いて説明する。
車線標示位置検出部30は、図10(a)及び(b)に示すように、カメラ11の撮像画像に対して左右それぞれに画像処理領域121,122を設定する。そして、車線標示位置検出部30は、設定した画像処理領域121,122内からそれぞれ車線標示133L,132Rを検出する。
一方、車線標示位置検出部30は、図10(a)及び(e)に示すように、カメラ11の撮像画像を圧縮し低解像度化した画像に対して広域画像処理領域141を設定する。そして、車線標示位置検出部30は、設定した広域画像処理領域141内から車線標示151L,152L,153R,154Rを検出する。
また、車線標示位置検出部30は、図10(c)、(d)、(e)及び(g)に示すように、推定した車線標示位置(車線標示133LD,132RDの位置)と、広域画像処理領域141を設定して検出した車線標示151L,152L,153R,154Rとでマッチングできた車線標示171Lを特定する。
第1条件は、撮像画像100内の左右一方において、車線標示検出部31が検出した車線標示と広域車線標示検出部34が検出した車線標示とでマッチングできた車線標示163L,162Rが、車線標示位置推定部33が推定した車線標示位置と広域車線標示検出部34が検出した車線標示とでマッチングできた車線標示171Lと同一ではないことである。また、第2条件は、撮像画像100内の左右他方(反対側)において、車線標示位置推定部33が推定した車線標示位置と広域車線標示検出部34が検出した車線標示とでマッチングするものがないことである。
この例では、車線標示位置検出部30は、図10(f)及び(g)に示すように、撮像画像100内の左側において、車線標示検出部31が検出した車線標示と広域車線標示検出部34が検出した車線標示とでマッチングできた車線標示163Lが、車線標示位置推定部33が推定した車線標示位置と広域車線標示検出部34が検出した車線標示とでマッチングできた車線標示171Lと同一ではないと判断する。
また、車線標示位置検出部30は、図10(f)及び(g)に示すように、撮像画像100内の右側については、車線標示位置推定部33が推定した車線標示位置と広域車線標示検出部34が検出した車線標示とでマッチングできない。そのため、撮像画像100内の右側については、マッチングする車線標示の候補が存在しないことになる。
以上から、この例では、車線標示位置検出部30は、撮像画像100内の左側における車線標示検出部31の車線標示133Lの検出結果が誤検出によるものと判断する。
また、車線標示検出部31が設定する画像処理領域は、例えば、第1画像処理領域を構成する。また、広域車線標示検出部34が設定する広域画像処理領域は、例えば、第2画像処理領域を構成する。
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)車線標示検出部31は、自車両の走行路の撮像画像内に画像処理領域を左右個別に設定して、画像処理領域内から個別に車線標示を検出する。また、車線幅算出部32は、自車両の走行路の車線幅を算出する。さらに、車線標示位置推定部33は、車線標示検出部31が検出した撮像画像内の左右一方の車線標示の検出結果、及び車線幅算出部32が算出した車線幅に基づいて、撮像画像内において左右他方の車線標示位置を推定する。そして、広域車線標示検出部34は、自車両の走行路の撮像画像内に、車線標示検出部31が設定した左右2つの画像処理領域を含み、かつその左右2つの画像処理領域よりも広い広域画像処理領域を設定して、広域画像処理領域内に存在する車線標示を検出する。さらに、検出結果照合部35は、車線標示検出部31による車線標示の検出結果及び車線標示位置推定部33による車線標示位置の推定結果それぞれに対し、広域車線標示検出部34による車線標示の検出結果とのマッチングを行う。そして、レーン認識状況判断部36は、検出結果照合部35のマッチング結果に基づいてレーンを認識する。
これにより、レーン認識装置10は、レーン認識の精度を向上させることができる。
(3)車線標示検出結果修正部37は、検出結果照合部35のマッチング結果に基づいて、車線標示検出部31が車線標示の検出に用いる画像処理領域を修正する。
これにより、レーン認識装置10は、レーン認識の精度を向上させることができる。
これにより、広域車線標示検出部34は、車線標示検出のための処理負荷を抑えることができる。また、広域車線標示検出部34は、広域画像処理領域内の画像に対して時間積分してエッジを抽出しているので、低解像度の画像からも安定して車線標示を検出できる。
このように、レーン認識状況判断部36は、車線標示検出部31が検出した左右の車線標示の検出結果から各々反対側の車線標示を推定することで、互いの車線標示位置を相互確認できないときには車線標示検出部31が誤検出していると判断する。
この結果、レーン認識状況判断部36は、撮像画像上でレーンが映らないような場合にレーン以外のノイズを誤検出しているとの判断を行うことができるようになる。
これにより、レーン認識装置10は、レーン認識の精度をより確実に向上させることができる。
以下、本発明の第2実施形態を説明する。なお、レーン認識装置10の構成は、上記第1実施形態と同様であるため、その図示及び説明は省略する。
ここで、実際の道路環境では、一部区間において左右どちらか一方の車線標示が見えにくいことがあり、路面によっては左右どちらか一方の車線標示自体が消えてしまっている場合もある。そのような状況では、本来の車線標示がそもそも路面に存在しないため、第1実施形態のような処理では対処できない可能性もある。
即ち、この第2実施形態の第1実施形態からの変更点は、レーン認識状況判断部36及び車線標示検出結果修正部37における処理の内容である。
ここで、具体的には、レーン認識状況判断部36は、第1実施形態における条件とは別に、下記の第1及び第2条件の両条件を満たす場合に、車線標示検出部31が誤検出していると判断する。
第2条件は、撮像画面内の左右他方(反対側)において、車線標示検出部31の車線標示の検出結果と広域車線標示検出部34の車線標示の検出結果がマッチングできていて、この広域車線標示検出部34の車線標示の検出結果より車線標示位置推定部33で推定された上記マッチングがとれてない側の車線標示位置と、車線標示検出部31で検出した車線標示位置とが、所定以上離れているというものである。
車線標示検出結果修正部37において、誤検出していると判断した側の車線標示の検出結果をロスト処理(不検出処理)する。
図11は、第2実施形態における処理の概要を示すフローチャートである。なお、上記第1実施形態と同様の処理を実行するステップには、同じ符号を付している。
即ち、ステップS1〜S6の処理を行ったら、ステップS27に移行し、上記条件1及び2を用いて、レーン認識状況を判断する。
その後、ステップS9に移行し、道路パラメータ推定部21は、車線標示位置検出部30(車線標示検出結果修正部37)から出力された車線標示位置検出結果を用いて道路パラメータを推定する。
車線標示検出部31の検出結果と広域車線標示検出部34の検出結果とでマッチングがとれない場合は、レーン認識の確からしさが低い状態であるため、確からしさが高い方から既知の車線幅を用いて推定した車線標示の位置と車線標示検出部31の検出結果とが乖離している場合には、車線標示以外のノイズを誤検出している可能性が高いためロスト処理を行うという構成としたことで、誤検出を回避することができる。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。
この第3実施形態では、車線標示検出部31の検出結果の連続性と、その車線標示検出部31の検出結果及び広域車線標示検出部34の検出結果のマッチング結果とに基づき、現在の処理における車線標示の検出結果が正しく行われているか否かの確からしさを判断し、その確からしさが低い場合には、ロスト処理を行うことで誤検出を回避するというものである。
そして、連続性判断部38は、第1車線標示検出手段の検出結果について、過去の検出履歴と現在の検出位置(現在の画像処理領域における検出位置)とを比較することで、自車走行レーンの車遠標示を連続的に検出できているかどうかを判定し、検出結果照合手段35に出力する。この判定処理は、左右それぞれについて行う。
これによって、車線標示を正しく検出できていない状況を判断し、車線標示を検出している確からしさが低い対象をロスト処理することで、誤検出を回避することができる。
即ち、ステップS1〜S3を終えたら、ステップS34に移行し、連続性判断手段38は、ステップS2で検出した車線標示の位置について過去の検出履歴と現在の検出結果とで比較を行い、自車レーンの車線標示を連続的に検出できているかを判定する。例えば、検出位置のばらつきが大きい場合には、連続性がないと判断する。
ステップS37では、レーン認識状況判断部36は、ステップS34の連続性判断の結果と、ステップS6のマッチング結果とを用いて、レーン認識状況を判断する。
次に、ステップS9において、道路パラメータ推定部21は、車線標示位置検出部30(車線標示検出結果修正部37)から出力された車線標示位置検出結果を用いて道路パラメータを推定する。
車線標示検出部31の誤検出に起因して車線標示がその車線標示検出部31の画像処理領域に入らない状況となった場合であっても、広域車線標示検出部34によって、車線標示検出部31における画像処理領域外にある車線標示を検出し、この結果に基づいて車線標示検出31の検出結果を修正することで、車線標示検出部31の画像処理領域内に車線標示が入らないことに起因してレーン認識が不安定になることを回避することができる。
また、連続性判断部38で連続性が確認できず、かつ検出結果照合部35において車線標示検出部31の検出結果と広域車線標示検出部34の検出結果とのマッチングが取れない場合には、車線標示検出部31で検出した対象が車線標示である確からしさが低いと判断できるため、ロスト処理を行うことで誤った対象を誤検出することを避けることができる。
上記各実施形態では、レーン認識装置10からの道路形状及び車両状態量を用いて、車両制御として車線逸脱警報を行っているが、これに限定されない。例えば、本発明の実施形態は、レーン認識装置10にステアリングアクチュエーターと車両センサとを組み合わせてレーンキープを行うような運転支援装置でも良い。
Claims (9)
- 自車両の走行路の撮像画像内に左右個別に左右の車線標示を検出するための第1画像処理領域を設定して、前記各第1画像処理領域内から1本ずつ車線標示を検出する第1車線標示検出手段と、
前記自車両の走行路の車線幅を検出する車線幅検出手段と、
前記第1車線標示検出手段が検出した前記撮像画像内の左右一方の車線標示の検出結果、及び前記車線幅検出手段が検出した車線幅に基づいて、前記撮像画像内において左右他方の車線標示位置を推定する車線標示位置推定手段と、
自車両の走行路の撮像画像内に、前記左右2つの第1画像処理領域を含み、かつ前記左右2つの第1画像処理領域よりも広い第2画像処理領域を設定して、前記第2画像処理領域内に存在する車線標示を検出する第2車線標示検出手段と、
前記第1車線標示検出手段による車線標示の検出結果及び前記車線標示位置推定手段による車線標示位置の推定結果それぞれに対し、前記第2車線標示検出手段による車線標示の検出結果とのマッチングを行うマッチング手段と、
前記マッチング手段のマッチング結果に基づいて、レーンを認識するレーン認識手段と、
を備えることを特徴とするレーン認識装置。 - 前記マッチング手段のマッチング結果に基づいて、前記第1車線標示検出手段による車線標示の検出結果を修正する車線標示検出結果修正手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載したレーン認識装置。
- 前記マッチング手段のマッチング結果に基づいて、前記第1画像処理領域を修正する画像処理領域修正手段をさらに備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載したレーン認識装置。
- 前記第2車線標示検出手段は、前記撮像画像を圧縮して低解像度化した画像内に前記第2画像処理領域を設定し、前記第2画像処理領域内の車線標示の特徴量を時間積分して前記第2画像処理領域内から車線標示の候補を抽出し、抽出した車線標示の候補に基づいて車線標示を検出することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載したレーン認識装置。
- 前記レーン認識手段は、前記マッチング手段のマッチング結果に基づいて、前記撮像画像内の左右一方において、前記第1車線標示検出手段が検出した車線標示とマッチングする前記第2車線標示検出手段が検出した車線標示が、前記車線標示位置推定手段が推定した車線標示位置とマッチングする前記第2車線標示検出手段が検出した車線標示と同一ではなく、かつ前記撮像画像内の左右他方において、前記車線標示位置推定手段が推定した車線標示位置と前記第2車線標示検出手段が検出した車線標示とがマッチングしないと判定すると、前記第1車線標示検出手段が前記撮像画像内の左右一方の車線標示を誤検出していると判断することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載したレーン認識装置。
- 前記レーン認識手段は、前記誤検出していると判断した場合には、前記第1車線標示検出手段が検出した車線標示を、前記車線標示位置推定手段が推定した車線標示位置とマッチングする前記第2車線標示検出手段が検出した車線標示に修正することを特徴とする請求項5記載のレーン認識装置。
- 前記レーン認識手段は、前記マッチング手段のマッチング結果に基づいて、前記撮像画像内の左右一方において、前記第1車線標示検出手段が検出した車線標示と前記第2車線標示手段が検出した車線標示とがマッチングせず、前記車線標示位置推定手段が推定した車線標示位置と前記第1車線標示検出手段が検出した車線標示の位置とが乖離している場合には、レーンの認識を行えなかったと判断することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載したレーン認識装置。
- 自車両の走行路の撮像画像内に左右個別に左右の車線標示を検出するための第1画像処理領域を設定して、前記各第1画像処理領域内から1本ずつ車線標示を検出する第1車線標示検出手段と、
自車両の走行路の撮像画像内に、前記左右2つの第1画像処理領域を含み、かつ前記左右2つの第1画像処理領域よりも広い第2画像処理領域を設定して、前記第2画像処理領域内に存在する車線標示を検出する第2車線標示検出手段と、
前記第1車線標示検出手段による車線標示の検出結果に対し、前記第2車線標示検出手段による車線標示の検出結果とのマッチングを行うマッチング手段と、
前記マッチング手段のマッチング結果に基づいて、レーンを認識するレーン認識手段と、
を備えることを特徴とするレーン認識装置。 - 前記第1車線標示検出手段が過去に検出した車線標示と、当該第1車線標示検出手段が現在の前記第1画像処理領域で検出した車線標示とを比較することで、前記車線標示の連続性を判断する連続性判断手段をさらに備え、
前記レーン認識手段は、前記マッチング手段のマッチング結果及び前記連続性判断手段の判断結果に基づき、車線標識を誤検出しているか否かを判断することを特徴とする請求項8記載のレーン認識装置。
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