JPH05257531A - ライン検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 種々の明るさ及び順光／逆光によらずカメラ
で撮影した路面画像から白線を確実に検出する。 【構成】 カメラ１０で得られた路面画像はビデオ信号
として画像処理ＥＣＵ１４に供給される。一方、カメラ
１０と同一画角の照度計１６で得られた路面照度も画像
処理ＥＣＵ１４に供給される。画像処理ＥＣＵ１４で
は、太陽方位算出部２０及び車両進行方向算出部２２か
らの信号により順光か逆光かを判断し、また照度に応じ
てカメラ１０のシャッタスピードを増減する。さらに、
同一シャッタスピード内の照度の変化に対応させるべ
く、照度に応じて二値化しきい値を設定、あるいは操舵
注視点の白線が検出されるまで順次複数の二値化しきい
値をサイクリックに変化させ、白線座標を検出して車両
制御ＥＣＵ１８に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はライン検出装置、特に車
両の自動運転等のために道路に沿って設けられた白色等
のガイドラインを検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、運転者の運転操作を軽減すべ
く、各種の運転制御装置が車両に搭載されている。この
中で、操舵操作も自動的に行う自動運転が研究されてお
り、一般道路を走行する自動車においてもこのような自
動運転が可能となる制御装置を搭載することも検討され
ている。

【０００３】このような自動運転のためには、車両の走
路（道路）に対する位置を常時把握し、車両がこの道路
に沿って正確に走行するように操舵制御しなければなら
ない。そして、この道路の検出の方法として、道路に沿
って形成されている白線等のガイドラインをテレビカメ
ラによって撮影し、このガイドラインの位置から車両の
道路に対する位置を検出することが提案されている。

【０００４】道路には、周知の如くセンターラインや車
線を分割するためのライン等が設けられており、自動運
転のための位置検出を白線検出によって行えば、道路側
に特別な設備を設置することなく（例えば誘導ビーコン
等）位置検出を行うことができる。

【０００５】例えば、特開昭６３−４０９１３号公報に
開示された画像式無人車の走行速度決定方法において
は、車両に搭載されたＣＣＤカメラを用いて前方の白線
を検出する方法が示されている。この従来例において
は、ＣＣＤカメラによって得られた路面の輝度が所定値
以上の部分を白線と判定するものであり、通常の道路で
はアスファルト等の比較的黒い部分に白線が形成されて
おり、この白線の部分の輝度はその他のアスファルトの
部分より十分大きいため、白線検出が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにテレビカメラを用いて白線等の特定の色部分を検出
しようとする場合、テレビカメラから出力されるＲ信
号、Ｇ信号、Ｂ信号の量的関係から検出することとなる
が、このような色バランスは道路の明るさやテレビカメ
ラと太陽との相対方位（すなわち順光か逆光か）によっ
て種々変化するため、従来技術のように一義的にしきい
値をある値に設定し、このしきい値を用いて白色部分を
検出する構成では種々変化する走行条件に対応できず、
特に一般道路における白線検出には適当でない問題があ
った。

【０００７】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、種々変化する一般道
路におけるライン検出を確実に可能とするライン検出装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のライン検出装置は、所定範囲の道路
の画像を得るカメラと、このカメラの画角の照度を検出
する照度検出手段と、前記照度に応じて前記カメラのシ
ャッタスピードを制御するシャッタスピード制御手段
と、このシャッタスピード制御手段により設定されたシ
ャッタスピードにおける前記照度に応じてしきい値を制
御するしきい値制御手段と、前記しきい値を用いて前記
画像を二値化処理する二値化手段と、二値化した結果に
基づいて前記画像内のガイドライン位置を算出する位置
算出手段とを有することを特徴とする。

【０００９】また、上記目的を達成するために、請求項
２記載のライン検出装置は、請求項１記載のライン検出
装置において、太陽方位を算出する太陽方位算出手段
と、車両の進行方位を算出する進行方位算出手段と、前
記太陽方位及び進行方位に基づき前記カメラと太陽との
相対方位を判定する順光／逆光判定手段と、前記相対方
位に基づき前記カメラのシャッタスピードを制御する第
２シャッタスピード制御手段とを有することを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】本発明のライン検出装置はこのような構成を有
しており、カメラの画角の照度を検出し、この照度に応
じてカメラのシャッタスピード及び二値化のためのしき
い値を制御することにより、道路の明るさに応じた適切
な二値化処理を行い、ガイドライン位置を算出するもの
である。

【００１１】また、請求項２記載のライン検出装置にお
いては、太陽方位と車両の進行方位からカメラと太陽の
相対方位、すなわち順光か逆光かを判定し、順光あるい
は逆光に応じてシャッタスピードを制御することによ
り、より確実なガイドライン検出を可能とするものであ
る。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係るライン
検出装置の好適な実施例を説明する。

【００１３】第１実施例 図１には本実施例の構成ブロック図が示されている。白
線検出カメラ１０が車両の所定位置に設けられ、車両進
行方向前方の道路を撮影する。このカメラ１０にて得ら
れた画像は電気信号に変換され、ビデオ信号としてカメ
ラコントローラ１２を介して画像処理用コンピュータで
ある画像処理ＥＣＵ１４に供給される。ここで、カメラ
コントローラは後述するように画像処理ＥＣＵ１４から
の電子シャッタ指令値に基づきカメラ１０の電子シャッ
タの開閉時間を制御してシャッタスピードを所望の値に
セットする機能を有している。

【００１４】また、カメラ１０と同様に車両の所定位置
には道路の明るさを検出するための照度計１６が設けら
れており、検出された照度を画像処理ＥＣＵ１４に供給
する。図２にはカメラ１０及び照度計１６の配置が示さ
れており、カメラ１０及び照度計１６は車両ルーフ１か
ら並列して垂設され、フロントガラス２を介して道路を
撮影し、その照度を検出する構成となっている。図３に
はこの照度計１６の内部構造が示されており、照度計１
６はレンズ１６ａ、スリット１６ｂ及び光センサ１６ｃ
を含んで構成され、レンズ１６ａにて集光された光はス
リット１６ｂにより遮光され、所定範囲内の光だけが光
センサ１６ｃに入射する。このように、スリット１６ｂ
によって所定領域だけの光を光センサ１６ｃに入射させ
ることによりカメラ１０の画角の内、道路部分に相当す
るエリアの光のみが光センサ１６ｃに入射し、その照度
を検出することができる（図４にはカメラ１０及び照度
計１６の画角ならびに照度計の検出エリアが示されてい
る）。

【００１５】そして、画像処理ＥＣＵ１４はこのように
して照度計１６で検出された路面照度に基づいて前述の
カメラ１０のシャッタスピードを制御するとともに、照
度に応じて二値化のしきい値を決定してカメラ１０から
のビデオ信号を二値化し、白線ガイドラインの画像内位
置を算出して車両制御（操舵制御）ＥＣＵ１８に供給す
る。

【００１６】さらに、画像処理ＥＣＵ１４には車両搭載
クロック及び暦から現在の太陽方位を算出する太陽方位
算出部２０及びＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・
システム）や地磁気センサで車両の進行方向を算出する
進行方向算出部２２からの信号も供給され、カメラ１０
と太陽との相対位置から順光か逆光かを判断してカメラ
１０のシャッタスピードを制御する構成である。

【００１７】以下、図５乃至図７のフローチャートを用
いて画像処理ＥＣＵ１４の動作を詳細に説明する。

【００１８】図５には画像処理ＥＣＵ１４のメイン処理
フローチャートが示されており、設定されたシャッタス
ピードで撮影された画像信号をカメラコントローラ１２
を介して取り込み（Ｓ１０１）、画像信号を設定された
しきい値で二値化し、白線部分を抽出してその位置座標
を算出する（Ｓ１０２）。なお、画像内における位置座
標の算出は周知の方法を用いることができ、例えば本願
出願人がさきに提案した特願平２−２７８７４３号で開
示された手法を用いることができる。そして、算出され
た位置座標を車両制御ＥＣＵ１４に供給して（Ｓ１０
３）、車両の道路に対する位置関係から操舵量を決定す
る。

【００１９】ここで、このメイン処理の間には図６乃至
図７に示されるような割り込み処理が行われ、前述のシ
ャッタスピード及びしきい値が適当な値に設定される。
すなわち、まずＧＰＳや地磁気センサなどの進行方向算
出部２２からの信号及びクロック、暦等を格納する太陽
方位算出部２０からのクロック、暦信号を取り込み（Ｓ
２０１、Ｓ２０２）、さらに照度計１６で検出された路
面照度を取り込む（Ｓ２０３）。そして、現在のカメラ
１０と太陽との相対方位が順光であるか逆光であるかを
判定すべく、以下の処理に移行する。すなわち、取り込
んだ照度が一定値以上か否かを判定し（Ｓ２０４）、一
定以上である場合には、次に進行方向算出部２２からの
信号を用いて進行方向が北西乃至南西か否かが判定され
る（Ｓ２０５）。そして、進行方向が北西乃至南西であ
ると判定された場合には、さらに太陽方位算出部２０か
ら供給されたクロック信号を用いて時刻が１３：００乃
至１７：００であるか否かが判定される（Ｓ２０６）。

【００２０】このようにして判定された結果、進行方向
が北西乃至南西であり、かつ時刻が１３：００乃至１
７：００である場合には、車両進行方向に太陽が存在す
ることを意味し、従ってカメラ１０で道路を撮影する際
に逆光となることを意味している。また、判定の結果、
進行方向が北西乃至南西でない場合には、進行方向が北
東乃至南東か否かが判定される（Ｓ２０７）。そして、
進行方向が北東乃至南東である場合にはさらに時刻が
６：００乃至９：００であるか否かが判定される（Ｓ２
０８）。そして、進行方向が北東乃至南東であり、かつ
時刻が６：００乃至９：００である場合にも前述の場合
と同様、車両進行方向に太陽が存在することを意味し、
従ってカメラ１０で撮影する際に逆光となることを意味
している。

【００２１】一方、Ｓ２０４で照度が一定値以下であ
る、あるいはＳ２０５、Ｓ２０７で進行方向が真北付近
である、あるいはＳ２０８で進行方向が北東であり時刻
が１３：００である、等と判定された場合にはカメラ１
０が道路を撮影する際に順光となると判断される。な
お、Ｓ２０６とＳ２０８の判定ステップにおける時刻及
びＳ２０５及びＳ２０７における方位は太陽方位算出部
２０から供給される信号に応じて、つまり暦に応じて適
宜設定されることは言うまでもない。

【００２２】このようにして時刻、暦並びに進行方向に
より順光／逆光が判定された後、画像処理ＥＣＵ１６は
照度及び順光／逆光に応じてシャッタスピードを最適な
値に設定する。すなわち、予め複数のシャッタスピード
値Ｓ（ｉ）として、１／１２５、１／５００、１／１０
００、１／２０００、１／４０００を設定しておき、照
度計１６によって検出された照度範囲に応じてこれらの
値のいずれかを選択してカメラコントローラ１２に供給
する。実施例の場合、順光条件下において照度Ｌ（ルク
ス）が０≦Ｌ≦５００ではシャッタスピードＳはＳ＝１
／５００、５００＜Ｌ≦２０００ではＳ＝１／１００
０、２０００＜ＬではＳ＝１／２０００に設定され（Ｓ
２０９）、また逆光においては、０≦Ｌ≦４００ではＳ
＝１／１２５、４００＜Ｌ≦１８００ではＳ＝１／５０
０、１８００＜Ｌでは１／１０００に設定される（Ｓ２
１０）。これにより、照度及び順光／逆光によらず、ほ
ぼ一定の明るさの画像をカメラ１０で撮影し、ビデオ信
号として画像処理ＥＣＵ１４に供給することが可能とな
る。

【００２３】そして、画像処理ＥＣＵ１４にほぼ一定の
明るさで供給されたビデオ信号はしきい値を用いて二値
化されるが、この二値化しきい値も本実施例では照度に
応じて設定されることになる（Ｓ２１４）。図８にはこ
のしきい値設定グラフが示されている。前述したように
照度及び順光／逆光に応じてシャッタスピードが設定さ
れるため、画像処理ＥＣＵ１４に取り込まれる画像の明
るさはほぼ一定であるが、シャッタスピードは連続的に
変化させているのではなく段階的に変化させているた
め、同一シャッタスピード内でも照度の大小が生じてし
まい、画像処理ＥＣＵ１４に取り込まれる明るさも図８
（Ｂ）に示されるような鋸状の変化を示すことになる。
この場合、同一シャッタスピードで同一しきい値を用い
ると、照度の小さいところでは白線部分もアスファルト
同様黒と誤判定され、また照度の大きいとことではアス
ファルト部分も白線同様白と誤判定される可能性があ
る。そこで、このような照度変化のある画像を正確に二
値化するために、図８（Ａ）に示されるように、予め複
数の二値化しきい値ＴＨ（１）、ＴＨ（２）、ＴＨ
（３）、ＴＨ（４）を設定し、同一シャッタスピード内
で照度が大きいほど二値化しきい値の値を大きく設定す
る。本実施例では、１／１２５、１／２５０、１／５０
０、１／１０００の各シャッタスピードにおいて照度が
大きくなるほど順次ＴＨ（１）、ＴＨ（２）、ＴＨ
（３）としきい値を選択している。具体的には、これら
複数のしきい値をメモリに格納しておき、検出された照
度範囲に応じてこれらしきい値が格納されたアドレスを
指定すればよい。

【００２４】このように、同一シャッタスピード内でも
照度が大きくなるほどしきい値を大きく設定することに
より、白線以外の部分の明るさが大きい場合でも二値化
しきい値を大きく設定してこれを白線と誤検出してしま
うことを防止して確実に白線部分を抽出することができ
る。

【００２５】第２実施例 上述した第１実施例においては、照度に応じたしきい値
を設定したが、本実施例では白線検出の用途が自動運
転、特に操作制御であることに着目し、操舵注視点にお
ける白線検出の有無を判断し、この操舵注視点の白線を
検出するために順次しきい値を変化させて適当なしきい
値を選択する手法が採用される。

【００２６】図９には本実施例の画像処理ＥＣＵ１４の
メイン処理フローチャートが示されている。システムが
オンされると（Ｓ３０１）、前述した第１実施例と同様
に照度及び順光／逆光に応じて設定されたシャッタスピ
ードで撮影された画像信号を取り込む（Ｓ３０２）。次
に、車両制御ＥＣＵ１８から操舵注視点の情報を取り込
む（Ｓ３０３）。この操舵注視点は車両速度に応じて変
化し、例えば車速３０ｋｍ／ｈのときには車両前方約１
０ｍが操舵注視点となり、この操舵注視点における白線
座標を予め定めた一のしきい値ＴＨ（ｉ0 ）（Ｓ３０１
の動作開始時に設定する）で二値化し算出する（Ｓ３０
４）。そして、この白線座標が存在しない場合には、設
定されたしきい値ＴＨ（ｉ0 ）が不適当であったと判断
し、ｉを１だけインクリメントして再び白線座標検出を
行う。ここで、１だけインクリメントした結果、予め用
意されたしきい値数ｎ（例えば４）を越えた場合には、
しきい値番号ｉを再び初期時のｉ0 に戻す。このよう
に、しきい値をＴＨ（１）→ＴＨ（２）→ＴＨ（３）→
ＴＨ（４）→ＴＨ（１）と順次サイクリックに変化させ
ることにより、いずれかのしきい値で操舵注視点の白線
座標が検出され、出力されることになる（Ｓ３０６−Ｓ
３０９）。

【００２７】なお、本実施例ではしきい値番号を１ずつ
インクリメントしてしきい値を順次増大させたが、ｉを
１ずつ減少させてしきい値を順次小さくして白線検出を
行うこともできる。路面照度が大きい場合には前者のし
きい値変化が時間的に有効（変化させるしきい値数が少
ない）であり、一方路面照度が小さい場合には後者のし
きい値変化が有効である。

【００２８】また、設定されるシャッタスピード数及び
しきい値数も必要な数だけ設定することもでき、その数
が多ければ多いほど検出精度が向上されることは言うま
でもない。

【００２９】さらに、上述した第１、第２実施例では道
路上の白線を検出する例を示したが、本発明は他の色、
例えば黄色等の検出にも同様に用いることが可能であ
る。この場合、Ｒ，Ｇ，Ｂ各信号毎にしきい値を設定す
る必要があるが、本実施例で示したしきい値決定手法を
各しきい値に用いることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車間
距離検出装置によれば、種々変化する一般道路、特に照
度変化に対する色ぐあいの変化に自動的に対応し、白線
等の特定色ガイドラインを確実に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成ブロック図である。

【図２】同実施例のカメラと照度計の配置説明図であ
る。

【図３】同実施例の照度計の構成図である。

【図４】同実施例におけるカメラと照度計の画角説明図
である。

【図５】同実施例の画像処理ＥＣＵの動作フローチャー
ト図である。

【図６】同実施例の画像処理ＥＣＵの時間割り込みで行
われる処理フローチャート図である。

【図７】同実施例の画像処理ＥＣＵの時間割り込みで行
われる処理フローチャート図である。

【図８】同実施例のしきい値設定説明図である。

【図９】本発明の他の実施例の画像処理ＥＣＵの動作フ
ローチャート図である。

【符号の説明】

１０ カメラ １２ カメラコントローラ １４ 画像処理ＥＣＵ １６ 照度計 １８ 車両制御ＥＣＵ ２０ 太陽方位算出部 ２２ 進行方向算出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載され、道路に沿って設けられ
   たガイドラインを検出するライン検出装置であって、 所定範囲の道路の画像を得るカメラと、 このカメラの画角の照度を検出する照度検出手段と、 前記照度に応じて前記カメラのシャッタスピードを制御
   するシャッタスピード制御手段と、 このシャッタスピード制御手段により設定されたシャッ
   タスピードにおける前記照度に応じてしきい値を制御す
   るしきい値制御手段と、 前記しきい値を用いて前記画像を二値化処理する二値化
   手段と、 二値化した結果に基づいて前記画像内のガイドライン位
   置を算出する位置算出手段と、 を有することを特徴とするライン検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のライン検出装置におい
   て、 太陽方位を算出する太陽方位算出手段と、 車両の進行方位を算出する進行方位算出手段と、 前記太陽方位及び進行方位に基づき前記カメラと太陽と
   の相対方位を判定する順光／逆光判定手段と、 前記相対方位に基づき前記カメラのシャッタスピードを
   制御する第２シャッタスピード制御手段と、 を有することを特徴とするライン検出装置。