JP6314655B2 - 標示線検出装置、標示線検出方法 - Google Patents
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Description
本発明の課題は、路面に標示された標示線の検出精度を向上させることである。
《第1実施形態》
《構成》
本実施形態は、路面に標示された停止線の位置を検出するものである。
標示線検出装置11の構成を、図1に基づいて説明する。
本実施形態の標示線検出装置11は、挟角カメラ12Nと、広角カメラ12Wと、車速センサ13と、コントローラ14と、を備える。
挟角カメラ12Nは、例えば車室内のフロントウィンドウ上部に設けられており、その取付け位置は、レンズの位置が地面からh1の高さであり、取付け角度は、光軸が水平面に対して下向きにθ1だけ傾いている。この挟角カメラ12Nの取付け位置や取付け角度が第一の視点である。広角カメラ12Wは、例えばフロントグリルに設けられており、その取付け位置は、レンズの位置が地面からh2の高さであり、取付け角度は、光軸が水平面に対して下向きにθ2だけ傾いている。この広角カメラ12Wの取付け位置や取付け角度が第二の視点である。
挟角カメラ12Nでは、標準的なレンズを用いており、広角カメラ12Wと比べると、画角は狭いが、遠くの被写体を大きく写すことができる。
ここでは、自車両が交差点の手前に位置している状態を示しており、この挟角カメラ画像では、路面に標示された停止線LSを観測できている。
広角カメラ12Wでは、広角レンズを用いており、挟角カメラ12Nと比べると、画角が広く、近くの被写体を大きく写すことができる。また、画像中央から外側に向かって膨らんだように見える樽型の歪曲収差(ディストーション)が生じる。
ここでも、自車両が交差点の手前に位置している状態を示しており、この広角カメラ画像でも、路面に標示された停止線LSを観測できている。なお、図中のハッチング部は車体である。
車輪速センサ13は、各車輪の車輪速度VwFL〜VwRRを検出する。この車輪速センサ13は、例えば車輪と共に回転し円周に突起部(ギヤパルサ)が形成されたセンサロータと、このセンサロータの突起部に対向して設けられたピックアップコイルを有する検出回路と、を備える。そして、センサロータの回転に伴う磁束密度の変化を、ピックアップコイルによって電圧信号に変換してコントローラ14に出力する。コントローラ14は、入力された電圧信号から車輪速度VwFL〜VwRRを判断し、例えば非駆動輪(従動輪)の車輪速平均値や全輪の車輪速平均値を車速として演算する。
俯瞰画像生成部21は、狭角カメラ12Nで撮像した画像、及び広角カメラ12Wで撮像した画像を、夫々、視点変換により俯瞰画像に変換する。俯瞰画像とは、上空から路面を見下ろした画像である。
ここでは、図3に示した挟角カメラ画像を俯瞰変換しており、路面に標示された停止線LSを観測できている。俯瞰変換後の画像は、自車両から離れるほど幅が広くなる略台形となる。
広角カメラ画像を俯瞰変換した画像を図6に示す。
ここでは、図4に示した広角カメラ画像を俯瞰変換しており、やはり路面に標示された停止線LSを観測できている。俯瞰変換後の画像は、略四角形となる。
ここでは、平面視(俯瞰)で、挟角カメラ12Nの撮像範囲をANで表し、広角カメラ12Wの撮像範囲をAWで表す。挟角カメラ12Nの撮像範囲ANは、自車両前方の特に自車両から遠い範囲を写しており、広角カメラ12Wの撮像範囲AWは、自車両前方の特に自車両に近い範囲を写している。そして、撮像範囲ANにおける後方側の一部と、撮像範囲AWにおける前方側の一部とが重なっており、これら撮像範囲の重なり合う共通領域をAcNWとして表す。
広角カメラ俯瞰画像における縦方向の走査線を図9に示す。
座標変換部23は、各画像座標系のエッジの座標を、自車両を基準とする世界座標系に変換する。カメラの内部パラメータと外部パラメータを予め測定しておけば画像中の任意の座標を、世界座標系に変換できる。外部パラメータとは、ヨー角、ピッチ角、ロール角といったカメラの姿勢や、カメラの取り付け高さ等である。世界座標系は、車体左右方向をXw軸、車体前後方向をYw軸、車体上下方向をZw軸とし、車体前端の中央を座標原点Oとする。但し、Zw=0とし、高さは無視するものとする。
エッジ保持部24は、現時点の画像から検出された各エッジの、世界座標系での座標位置を、メモリに格納する。
標示線位置推定部27は、演算周期に従った前回の演算で、停止線LS(n−1)の位置を検出してから、今回の演算までに自車両が移動した移動量の距離ΔDに応じて、現在の停止線LSの推定位置を算出する。なお、検出した停止線と、推定する停止線とを区別するために、推定する停止線をLE(n)として表記する。この停止線LE(n)の推定位置とは、世界座標系におけるXw軸座標であり、Xw=XE(n)で表す。世界座標系の原点Oは、車体前端であるため、停止線LE(n)の推定位置は、自車両の前端から停止線LE(n)までの距離に相当する。
ここでは、Yw軸及びXw軸からなる世界座標系において、演算周期に従った前回の演算で検出した停止線LS(n−1)を太い破線で示し、今回の演算で推定する停止線LE(n)を太い実線で示している。自車両が等速直進運動していると仮定した場合、停止線LE(n)の座標XE(n)は、下記の式に示すように、前回の演算で検出した停止線LS(n−1)の座標XS(n−1)から、今回の演算までに自車両が移動した移動量の距離ΔDを減じた値で表される。
XE(n)=XS(n−1)−ΔD
ここで、移動量の距離ΔDは、下記の式に示すように、自車速V[km/h]、及び演算周期(1/f)に応じて算出される。fは1秒間あたりの演算回数である。
ΔD=V/(3.6×f)[m]
ei=(Xi−XE(n))2
ここでは、Yw軸及びXw軸からなる世界座標系において、今回の演算で推定した停止線LE(n)を示している。そして、挟角カメラ俯瞰画像で検出したエッジを「○」印で示し、広角カメラ俯瞰画像で検出したエッジを「△」印で示している。挟角カメラ俯瞰画像で検出した各エッジ、及び広角カメラ俯瞰画像で検出した各エッジにおいて、停止線LE(n)の推定位置XE(n)に対するXw軸方向の僅かな差分(ばらつき)が生じており、その差分をエッジごとに算出する。
eAVE=(1/m)Σei
ei≦eAVE → ki=α
ei>eAVE → ki=β
ここでは、横軸がエッジの頻度を示し、縦軸がXw軸座標を示す。エッジの頻度とは、Xw軸座標が同一となるエッジの個数に相当する。各エッジは、挟角カメラ俯瞰画像で検出したエッジを「○」印で示し、広角カメラ俯瞰画像で検出したエッジを「△」印で示している。ここでは、単にエッジの個数を投票しているため、どのエッジも均一の尤度である。そして、「○」や「△」印が最も多い位置(最頻位置)を、今回の停止線LS(n)の位置として検出することが考えられる。しかしながら、単にエッジの個数だけに注目すると、Xw軸座標がX1となる位置で「○」印がピークとなり、X2の位置でも「△」印がピークとなり、ピークが均衡してしまう。つまり、X1及びX2の二つの位置を検出してしまうので、検出精度が低下する可能性がある。
標示線位置検出部25は、重なり合う共通領域AcNWで、停止線LSのエッジを検出しているときには、停止線LE(n)の推定位置XE(n)を基準としたときの、各エッジの位置に応じて、停止線LS(n)の位置を検出する。すなわち、エッジごとに算出した尤度kiに応じて、停止線LS(n)の位置を検出する。この停止線LS(n)の検出位置とは、世界座標系におけるXw軸座標であり、Xw=XS(n)で表す。世界座標系の原点Oは、車体前端であるため、停止線LS(n)の検出位置は、自車両の前端から停止線LS(n)までの距離に相当する。
ここでは、横軸がエッジの頻度を示し、縦軸がXw軸座標を示す。エッジの頻度とは、単にXw軸座標が同一となるエッジの個数だけではなく、エッジごとに尤度kiを考慮して重み付けを加えたものである。各エッジは、前述と同様に、挟角カメラ俯瞰画像で検出したエッジを「○」印で示し、広角カメラ俯瞰画像で検出したエッジを「△」印で示している。そして、高尤度αを設定したエッジについては、エッジの頻度を増大するように重み付けを与えて各印を幅方向に拡大して表記し、低尤度βを設定したエッジについては、エッジの頻度を減少するように重み付けを与えて各印を幅方向に縮小して表記している。
先ずステップS101では、挟角カメラ12Nで撮像した挟角カメラ画像、及び広角カメラ12Wで撮像した広角カメラ画像を取得する。
続くステップS102は、俯瞰画像生成部21での処理に対応し、挟角カメラ画像及び広角カメラ画像を俯瞰変換し、挟角カメラ俯瞰画像及び広角カメラ俯瞰画像を生成する。
続くステップS104は、座標変換部23での処理に対応し、各画像座標系のエッジの座標を、世界座標系に変換する。
続くステップS105は、エッジ保持部24での処理に対応し、各エッジの世界座標系での座標位置をメモリに格納する。
ステップS108では、前回の演算処理で検出した停止線LS(n−1)の位置XS(n−1)を読込む。
続くステップS109では、前回の演算から今回の演算までに自車両が移動した移動量の距離ΔDを算出する。
続くステップS110は、推定位置推定部27での処理に対応し、移動量の距離ΔDに応じて、現在の停止線LE(n)の推定位置XE(n)を算出する。
続くステップS112は、尤度設定部29での処理に対応し、偏差eiの平均値eAVEに応じて、各エッジの尤度kiを設定する。
続くステップS113は、標示線位置検出部25での処理に対応し、停止線LE(n)の推定位置XE(n)を基準としたときの、各エッジの位置に応じて、停止線LS(n)の位置を検出してから所定のメインプログラムに復帰する。
上記が標示線検出処理である。
次に、第1実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、挟角カメラ12Nが、自車両における第一の視点から前方の走行路を撮像している。また、広角カメラ12Wが、自車両における第二の視点から前方の走行路を撮像し、挟角カメラ12Nの撮像範囲と一部が重なるように前方の走行路を撮像している。これら挟角カメラ画像及び広角カメラ画像で、路面に標示された停止線LSのエッジを検出する(ステップS103)。
例えば、自車両が前進しながら停止線LSに近づいているシーンでは、先ず挟角カメラ12Nの撮像範囲ANのうち、重なり合う共通領域AcNW以外に停止線LSのエッジが現れる。したがって、挟角カメラ俯瞰画像に基づいて停止線LSの位置XS(n)を検出する。
そこで、前回の演算で検出した停止線LS(n−1)の位置XS(n−1)を読込み(ステップS108)、前回の演算で停止線LS(n−1)を検出してからの自車両の移動量の距離ΔDを算出する(ステップS109)。この移動量の距離ΔDに応じて、現在の停止線LE(n)の推定位置XE(n)を算出する(ステップS110)。
その後、自車両がさらに前進すると、広角カメラ12Wの撮像範囲AWのうち、重なり合う共通領域AcNW以外に停止線LSのエッジが移る。このときには、広角カメラ俯瞰画像に基づいて停止線LSの位置XS(n)を検出する。
本実施形態では、挟角カメラ12N及び広角カメラ12Wのうち、一方が「第一の撮像部」に対応し、他方が「第二の撮像部」に対応する。エッジ検出部22、ステップS103の処理が「エッジ検出部」に対応する。標示線位置検出部25、ステップS107、S113の処理が「標示線位置検出部」に対応する。標示線位置推定部27、ステップS110の処理が「標示線位置推定部」に対応する。偏差算出部28、ステップS111の処理が「偏差算出部」に対応する。尤度設定部29、ステップS112の処理が「尤度設定部」に対応する。座標変換部23、ステップS104の処理が「座標変換部」に対応する。
次に、第1実施形態における主要部の効果を記す。
(1)本実施形態に係る標示線検出装置は、挟角カメラ12Nが第一の視点から自車両の周囲を撮像し、挟角カメラ画像を取得する。また、広角カメラ12Wが第一の視点とは異なる第二の視点から、挟角カメラ12Nの撮像範囲と一部が重なり合う共通領域を有するように自車両の周囲を撮像し、広角カメラ画像を取得する。これら挟角カメラ画像及び広角カメラ画像から、自車両の周囲の路面に標示された停止線LSの画像上のエッジの位置を検出する。そして、検出したエッジの位置から自車両に対する停止線LSの位置XS(n)を検出する。また、停止線LSの位置と自車両の移動量の距離ΔDとから、停止線LE(n)の位置XE(n)を推定する。そして、狭角カメラ画像及び広角カメラ画像のうち、重なり合う共通領域AcNWで停止線LSのエッジの位置を検出しているときには、停止線LE(n)の推定位置XE(n)を基準としたときの、挟角カメラ画像及び広角カメラ画像で検出した各エッジの位置に応じて、自車両に対する停止線LSの位置XS(n)を検出する。
このように、停止線LE(n)の推定位置XE(n)に対する各エッジの位置偏差eiを利用することにより、停止線LSの検出精度を向上させることができる。
(3)本実施形態に係る標示線検出装置は、位置偏差eiに応じた各エッジの重み付けにより、停止線LSの位置XS(n)を検出する。
このように、位置偏差eiに応じた重み付けを加えたエッジの頻度により、停止線LSの検出精度を向上させることができる。
このように、位置偏差eiと平均値eAVEとを比較し、その大小関係に応じて、予め定めたα及びβによって重み付けすることにより、容易に、且つ的確に、エッジごとの尤度kiを設定することができる。この尤度kiを考慮することにより、停止線LSの検出精度を向上させることができる。
《構成》
本実施形態は、路面に標示された駐車枠の位置を検出するものである。
標示線検出装置11の構成を、図15に基づいて説明する。
本実施形態の標示線検出装置11は、前方カメラ12Fと、後方カメラ12Rと、左方カメラ12SLと、右方カメラ12SRと、車輪速センサ13と、コントローラ14と、ヨーレートセンサ15と、を備える。
前方カメラ12Fは、例えばフロントグリルに設けられており、その取付け位置は、レンズの位置が地面からh3の高さであり、取付け角度は、光軸が水平面に対して下向きにθ3だけ傾いている。この前方カメラ12Fの取付け位置や取付け角度が第三の視点である。後方カメラ12Rは、例えばバックドアフィニッシャに設けられ、その取付け位置は、レンズの位置が地面からh4の高さであり、取付け角度は、光軸が水平面に対して下向きにθ4だけ傾いている。この後方カメラ12Rの取付け位置や取付け角度が第四の視点である。
左方カメラ12SLは、例えば左のドアミラーに設けられており、その取付け位置は、レンズの位置が地面からh5の高さであり、取付け角度は、光軸が水平面に対して下向きにθ5だけ傾いている。この左方カメラ12SLの取付け位置や取付け角度が第五の視点である。右方カメラ12SRは、例えば右のドアミラーに設けられ、その取付け位置は、レンズの位置が地面からh6の高さであり、取付け角度は、光軸が水平面に対して下向きにθ6だけ傾いている。この右方カメラ12SRの取付け位置や取付け角度が第六の視点である。
俯瞰画像生成部21は、前方カメラ画像、後方カメラ画像、左方カメラ画像、及び右方カメラ画像を、夫々、視点変換により俯瞰画像に変換する。
各カメラ画像の重なり合う共通領域を図18に示す。
ここでは、平面視(俯瞰)で、前方カメラ12Fの撮像範囲をAFで表し、後方カメラ12Rの撮像範囲をARで表し、左方カメラ12SLの撮像範囲をASLで表し、右方カメラ12SRの撮像範囲をASRで表す。
重なり合う共通領域AcRLで駐車枠LPのエッジを検出している状態を図19に示す。
ここでは、自車両が左斜め後方に存在する駐車枠LPへ駐車するために、左方向にステアリング操作しながら後退しているものとする。
駐車枠線モデルMPは、太い波線で示すように、平行に並んだ一対の長手線分と、これら長手線分と略直角方向に延在し、長手線分の一端側同士に連結される短手線分とで構成されており、長手方向の他端側に開いた略「コ」の字形をしている。ここで、駐車枠モデルMPの座標位置PP(n)とは、例えば長手線分の他端同士の中央とする。また、駐車枠モデルMPの傾きθP(n)とは、駐車枠モデルMPの長手方向と、世界座標系におけるXw軸と、がなす角度である。
ΔD=V/(3.6×f)[m]
また、ヨー角変化量Δψは、下記の式に示すように、ヨーレートγ[deg/s]、及び演算周期(1/f)に応じて算出される。fは1秒間あたりの演算回数である。
Δψ=γ/(3.6×f)[deg]
ei=(Xi−Xm)2+(Yi−Ym)2
ここでは、Yw軸及びXw軸からなる世界座標系において、今回の演算で推定した駐車枠モデルMPを示している。そして、左方カメラ俯瞰画像で検出したエッジを「○」印で示し、後方カメラ俯瞰画像で検出したエッジを「△」印で示している。左方カメラ俯瞰画像で検出した各エッジ、及び後方カメラ俯瞰画像で検出した各エッジにおいて、駐車枠モデルMPの推定位置に対する僅かな差分(ばらつき)が生じており、その差分をエッジごとに算出する。
その他の処理ブロックについては、停止線LS(n)の代わりに駐車枠LP(n)を検出していることを除けば、前述した第1実施形態と同様であるため、共通する部分については、詳細な説明を省略する。
先ずステップS101では、前方カメラ12Fで撮像した前方カメラ画像、後方カメラ12Rで撮像した後方カメラ画像、左方カメラ12SLで撮像した左方カメラ画像、及び右方カメラ12SRで撮像した右方カメラ画像を取得する。
続くステップS103は、エッジ検出部22での処理に対応し、前方カメラ俯瞰画像、後方カメラ俯瞰画像、左方カメラ俯瞰画像、及び右方カメラ俯瞰画像で、駐車枠LPの候補となるエッジを検出する。
続くステップS104は、座標変換部23での処理に対応し、各画像座標系のエッジの座標を、世界座標系に変換する。
続くステップS106では、重なり合う共通領域AcFL、AcFR、ARL、AcRRで駐車枠LPのエッジを検出しているか否かを判定する。ここで、重なり合う共通領域AcFL、AcFR、ARL、AcRR以外で、駐車枠LPのエッジを検出しているときにはステップS107に移行する。一方、重なり合う共通領域AcFL、AcFR、ARL、AcRRで駐車枠LPのエッジを検出しているときにはステップS108に移行する。
ステップS108では、前回の演算処理で検出した駐車枠LP(n−1)の位置(PP(n−1)及びθP(n−1))を読込む。
続くステップS109では、前回の演算から今回の演算までに自車両が移動した移動量の距離ΔD、及びヨー角変化量ψを算出する。
続くステップS111は、偏差算出部28での処理に対応し、駐車枠LE(n)の推定位置(PE(n)及びθE(n))に対する各エッジの位置偏差eiと、全ての位置偏差eiの平均値eAVEと、を算出する。
続くステップS113は、標示線位置検出部25での処理に対応し、駐車枠LE(n)の推定位置(PE(n)及びθE(n))を基準としたときの、各エッジの位置に応じて、駐車枠LP(n)の位置(PP(n)及びθP(n))を検出してから所定のメインプログラムに復帰する。
上記が標示線検出処理である。
次に、第2実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、前方カメラ12Fが、自車両における第三の視点から前方の走行路を撮像し、後方カメラ12Rが、自車両における第四の視点から後方の走行路を撮像している。また、左方カメラ12SLが、自車両における第五の視点から左方の走行路を撮像し、且つ前方カメラ12Fの撮像範囲の一部、及び後方カメラ12Rの撮像範囲の一部が重なるように左方の走行路を撮像している。さらに、右方カメラ12SRが、自車両における第六の視点から右方の走行路を撮像し、且つ前方カメラ12Fの撮像範囲の一部、及び後方カメラ12Rの撮像範囲の一部が重なるように右方の走行路を撮像している。
本実施形態において、その他、前述した第1実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。また、各実施形態は、任意に組み合わせて採用することができる。
12N 狭角カメラ
12W 広角カメラ
13 車輪速センサ
14 コントローラ
21 俯瞰画像生成部
22 エッジ検出部
23 座標変換部
24 エッジ保持部
25 標示線位置検出部
26 運転支援部
27 標示線位置推定部
28 偏差算出部
29 尤度設定部
12F 前方カメラ
12R 後方カメラ
12SL 左方カメラ
12SR 右方カメラ
15 ヨーレートセンサ
Claims (5)
- 車両に搭載され、第一の視点から前記車両の周囲を撮像し、第一の画像を取得する第一の撮像部と、
前記車両に搭載され、前記第一の視点とは異なる第二の視点から、前記第一の撮像部の撮像範囲と一部が重なり合う共通領域を有するように前記車両の周囲を撮像し、第二の画像を取得する第二の撮像部と、
前記第一の画像及び前記第二の画像から、前記車両の周囲の路面に標示された標示線の画像上のエッジの位置を検出するエッジ検出部と、
前記エッジ検出部が、検出した前記エッジの位置に応じて、前記車両に対する前記標示線の位置を検出する標示線位置検出部と、
前記標示線位置検出部で検出した前記車両に対する前記標示線の位置と前記車両の移動量とから、前記標示線の位置を推定する標示線位置推定部と、を備え、
前記標示線位置検出部は、
前記エッジ検出部が、前記第一の画像及び前記第二の画像のうち、前記重なり合う共通領域で前記標示線のエッジの位置を検出しているときには、前記標示線位置推定部で推定した前記標示線の推定位置を基準としたときの、前記第一の画像及び前記第二の画像で検出した各エッジの位置に応じて、前記車両に対する前記標示線の位置を検出することを特徴とする標示線検出装置。 - 前記標示線位置推定部で推定した前記標示線の推定位置に対する、前記第一の画像及び前記第二の画像で検出した各エッジの位置の位置偏差を算出する偏差算出部を備え、
前記標示線位置検出部は、
前記エッジ検出部が、前記第一の画像及び前記第二の画像のうち、前記重なり合う共通領域で前記標示線のエッジの位置を検出しているときには、前記偏差算出部で算出した位置偏差に応じて、前記標示線の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の標示線検出装置。 - 前記標示線位置検出部は、
前記エッジ検出部が、前記第一の画像及び前記第二の画像のうち、前記重なり合う共通領域で前記標示線のエッジの位置を検出しているときには、前記偏差算出部で算出した位置偏差に基づく各エッジの重み付けを加えたエッジの頻度により、前記標示線の位置を検出することを特徴とする請求項2に記載の標示線検出装置。 - 前記エッジごとに、前記位置偏差が、前記位置偏差の平均値以下であるか否かを判定し、前記位置偏差が前記平均値以下である前記エッジの尤度を高尤度に設定し、前記位置偏差が前記平均値より大きい前記エッジの尤度を前記高尤度より相対的に低い低尤度に設定する尤度設定部を備え、
前記標示線位置検出部は、前記尤度設定部で設定した尤度に基づいて前記重み付けを加えることを特徴とする請求項3に記載の標示線検出装置。 - 車両に搭載された第一の撮像部で第一の視点から前記車両の周囲を撮像することにより第一の画像を取得し、
前記車両に搭載された第二の撮像部で前記第一の視点とは異なる第二の視点から、前記第一の撮像部の撮像範囲と一部が重なり合う共通領域を有するように前記車両の周囲路を撮像することにより第二の画像を取得し、
前記第一の画像及び前記第二の画像で、前記車両の周囲の路面に標示された標示線の画像上のエッジの位置を検出し、
検出したエッジの位置に応じて、前記車両に対する前記標示線の位置を検出し、
前記車両に対する前記標示線の位置と前記車両の移動量とから、前記標示線の位置を推定し、
前記第一の画像及び前記第二の画像のうち、前記重なり合う共通領域で前記標示線のエッジを検出しているときには、前記標示線の推定位置を基準としたときの、前記第一の画像及び前記第二の画像で検出した各エッジの位置に応じて、前記車両に対する前記標示線の位置を検出することを特徴とする標示線検出方法。
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