JPH10185590A - 車両用走行区分帯検出装置 - Google Patents

車両用走行区分帯検出装置

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JPH10185590A
JPH10185590A JP8350862A JP35086296A JPH10185590A JP H10185590 A JPH10185590 A JP H10185590A JP 8350862 A JP8350862 A JP 8350862A JP 35086296 A JP35086296 A JP 35086296A JP H10185590 A JPH10185590 A JP H10185590A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学式カメラを用いて自車両前方の所定距離
にある走行区分帯の位置を常に正確に且つ安定に検出す
ることのできる車両用走行区分帯検出装置を得る。 【解決手段】 車載光学系1、2を介して結像されるイ
メージセンサ3、4からの画像信号G1、G2を比較処
理する信号処理装置30Aを備え、信号処理装置は、各
画像の一方を基準として他方を順次シフトしながら整合
させる画像整合手段と、各画像のずれに基づく三角測量
原理を用いて車両の走行路上の対象物までの距離Aを演
算する距離演算手段と、走行区分帯41のエッジを検出
するエッジ検出手段と、他方の画像内の走行区分帯エッ
ジを所定シフト量だけずらすシフト手段と、一方のエッ
ジとシフト後のエッジとの交点に基づいて、走行区分帯
に対する車両の相対位置を演算する相対位置演算手段と
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両の走行路上
の走行区分帯(白線または中央分離帯など)の位置を検
出する車両用走行区分帯検出装置に関し、特に走行中の
カメラ振動などの不安定要因によらず検出信頼性を向上
させた車両用走行区分帯検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、一対の光学系を介して二次元
のイメージセンサ上に結像された2つの画像を比較し、
三角測量原理を用いて走行路上の対象物または車線(白
線や中央分離帯)までの距離を検出する画像認識装置は
よく知られており、たとえば特開昭62−221800
号公報および特開平5−303625号公報などに開示
されている。
【0003】上記各公報に記載された装置においては、
いずれも、車両に搭載されたカメラにより車両前方の走
行路面を撮影し、撮影された二次元の画像信号を比較処
理することによって走行路上の車線を認識している。
【0004】また、イメージセンサを用いた光学式の距
離検出装置は、たとえば特公昭63−38085号公報
および特公昭63−46363号公報などに開示されて
おり、これらの公報に記載された装置は、基線長だけ離
間配置された左右(または、上下)一対の光学系(ステ
レオカメラ)を備えている。
【0005】図10はステレオカメラを用いた従来の車
両用走行区分帯検出装置を示す構成図である。図10に
おいて、1および2は基線長Lだけ離れて左右(また
は、上下)に配置されたレンズであり、車両に搭載され
た一対の光学系すなわちステレオカメラを構成してお
り、走行路面に描かれた走行区分帯を含む車両前方を撮
像する。
【0006】3および4は各レンズ1および2の焦点距
離fの位置に配置された一対のイメージセンサであり、
レンズ1および2で撮像された各画像が個別に結像され
る。30はAD変換器、メモリおよびマイクロコンピュ
ータ(いずれも図示せず)などを含む信号処理装置であ
り、イメージセンサ3および4からの画像信号G1およ
びG2に基づいて、各イメージセンサ3および4上に結
像された画像の比較演算処理を行う。
【0007】31はレンズ1および2の前方の距離Aに
位置する任意の対象物であり、レンズ1および2を含む
ステレオカメラにより撮像され、信号処理装置30にお
いて距離Aが検出される。信号処理装置30は距離検出
装置として機能し、撮像画面から自動車の走行路上の走
行区分帯(白線)を検出する車両用走行区分帯検出装置
として適用される。
【0008】次に、図10に示した従来の車両用走行区
分帯検出装置の処理動作について説明する。信号処理装
置30は、イメージセンサ3および4からの各画像信号
G1およびG2を取り込み、各画像信号G1およびG2
により得られた画像の一方を基準として、画素単位で左
右方向に順次シフトさせながら電気的に重ね合わせる。
【0009】そして、各画像が最もよく一致したときの
シフト量Sから、対象物31までの距離Aを、三角測量
原理に基づく以下の(1)式により求める。
【0010】A=f・L/S …(1)
【0011】ただし、(1)式において、fは各レンズ
1および2の焦点距離、Lは各レンズ1および2の間の
基線長であり、シフト量Sは、シフト画素数×画素ピッ
チにより求められる。したがって、上記(1)式は、シ
フト画素数nおよび画素ピッチPを用いて、以下の
(2)式のようにも表わされる。
【0012】A=f・L/(n・P) …(2)
【0013】また、従来より、(1)式により演算され
る距離Aの信頼性を向上させるために、たとえば特開平
4−113212号公報および特公平8−27187号
公報などに参照されるように、画像内の所定個所に複数
のウインドウを設け、各ウインドウにより捕らえられた
対象物31までの距離Aを検出する装置も提案されてい
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従来の車両用走行区分
帯検出装置は以上のように、イメージセンサから得られ
た二次元画像に基づいて、自車両に対する白線の相対位
置を検出しているので、走行中の車載カメラの振動によ
り画像が不安定となり、白線の位置を正確に検出するこ
とができないという問題点があった。
【0015】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、光学式カメラを用いて自車両前
方の所定距離にある走行区分帯の位置を安定に検出する
ことのできる車両用走行区分帯検出装置を得ることを目
的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る車両用走行区分帯検出装置は、車両に搭載された一対
の光学系と、各光学系を介して一対の画像が結像される
イメージセンサと、イメージセンサからの一対の画像信
号を比較処理する信号処理装置とを備え、信号処理装置
は、各画像のうちの一方を基準として他方を順次シフト
しながら各画像を整合させる画像整合手段と、各画像の
ずれに基づく三角測量原理を用いて車両の走行路上の対
象物までの距離を演算する距離演算手段と、走行路上の
走行区分帯のエッジを検出するエッジ検出手段と、他方
の画像内の走行区分帯のエッジを車両から所定距離に相
当する所定シフト量だけずらすシフト手段と、所定シフ
ト量だけずらした他方の画像内の走行区分帯のエッジと
一方の画像内の走行区分帯のエッジとの交点に基づい
て、走行区分帯に対する車両の相対位置を演算する相対
位置演算手段とを含むものである。
【0017】また、この発明の請求項2に係る車両用走
行区分帯検出装置は、請求項1において、車両の車速を
検出する車速センサを備え、シフト手段は、車速の増大
に応じて所定シフト量を減少させるものである。
【0018】また、この発明の請求項3に係る車両用走
行区分帯検出装置は、請求項1または請求項2におい
て、信号処理装置は、車両の相対位置を所定位置に調整
するための操舵制御手段を含むものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.以下、この発明の実施の形態1を図につ
いて説明する。図1はこの発明の実施の形態1を示す構
成図であり、図1において、30Aは前述(図10参
照)の信号処理装置30に対応しており、1〜4、A、
fおよびLは前述と同様のものである。
【0020】41および42は自車両の走行車線に沿っ
て描かれている白線(走行区分帯)であり、左側の白線
41は走行路上に連続的に描かれた白線、右側の白線4
2は走行路上に断続して描かれた白線である。
【0021】なお、白線41および42は撮像画面内で
斜めに表示されるので、前述のように、レンズ1および
2ならびにイメージセンサ3および4は、上下または左
右のいずれに配置されても検出可能であるが、ここで
は、たとえば上下に配設されているものとする。すなわ
ち、レンズ1およびイメージセンサ3は下側に配置さ
れ、レンズ2およびイメージセンサ4は上側に配置され
た場合を示している。
【0022】また、信号処理装置30Aは、以下の構成
要素7〜11を含んでいる。7および8は各イメージセ
ンサ3および4に接続されたAD変換器であり、イメー
ジセンサ3および4からの画像信号G1およびG2をア
ナログ信号からデジタル信号に変換する。
【0023】9および10は各AD変換器7および8に
接続されたメモリであり、デジタル変換された一対の画
像信号G1およびG2に基づく画像F1およびF2を個
別に記憶する。11はメモリ9および10に接続された
マイクロコンピュータであり、AD変換器8および9、
ならびに、メモリ9および10などを制御する。
【0024】マイクロコンピュータ11は、各画像信号
G1およびG2により構成される画像を比較演算処理し
て、後述するように、自車両から対象物または白線41
および42までの距離、ならびに走行路上の自車両の相
対位置などを検出する。12はイメージセンサ3および
4に撮像されてメモリ9および10に格納された画像を
表示する表示装置であり、マイクロコンピュータ11に
より制御されている。
【0025】図2は図1内のマイクロコンピュータ11
の具体的構成を示す機能ブロック図であり、図2におい
て、9、10、11は前述(図1参照)と同様のもので
ある。
【0026】Aは自車両から走行路上の対象物(または
白線)までの距離、Dは走行路上の白線41に対する自
車両の相対位置、F1およびF2は各画像信号G1およ
びG2に対応してメモリ9および10内に格納された画
像、E1およびE2は各画像F1およびF2内の白線4
1のエッジ、Sは画像整合処理におけるシフト量であ
る。
【0027】14は各画像F1およびF2内の白線41
のエッジE1およびE2を検出するエッジ検出手段、1
5は画像F2内の白線41のエッジE2を車両から所定
距離に相当する所定シフト量ΔS(後述する)だけずら
すシフト手段である。
【0028】16は相対位置Dを演算する相対位置演算
手段であり、所定シフト量ΔSだけずらした画像F2内
のエッジE2と基準側の画像F1内のエッジE1とを比
較し、各エッジE1およびE2の交点Q(後述する)に
基づいて、白線41に対する車両の相対位置Dを演算す
る。
【0029】20は各画像F1およびF2を整合させる
画像整合手段であり、各画像F1およびF2のうちの一
方(この場合、画像F1)を基準として他方を順次シフ
トさせ、対象物に対して画像成分が最も一致したときの
シフト量Sを出力する。22はシフト量Sに基づいて対
象物(たとえば、白線)までの距離Aを演算する距離演
算手段である。
【0030】図3は走行路上の白線41および42を撮
像した画像F1の一例を示す説明図、図4は走行路上の
白線41および42を撮像した画像F2の一例を示す説
明図である。図5は各画像F1およびF2内の白線41
のエッジE1およびE2を示す説明図であり、画像F1
内の白線41の内側のエッジE1と、画像F2内の白線
41の内側のエッジE2とを、同一画面上に重畳表示さ
せた状態を示している。
【0031】図6は図5の状態からエッジE2をシフト
させて比較した状態を示す説明図であり、基準側のエッ
ジE1に対してエッジE2を所定シフト量ΔSだけずら
せた場合の交点Qおよび相対位置Dの関係を示してい
る。
【0032】図6において、白線41に対する車両の相
対位置Dは、画面の中心線Cから交点Qまでの距離で表
わされる。図6のように、白線41に関する一対の画像
の一方のエッジE2を所定シフト量ΔSだけずらせて得
られる交点Qは、自車両から所定距離の白線41上の位
置を示している。
【0033】なお、ここでは、イメージセンサ3側の画
像信号G1に基づくメモリ9内の画像F1を基準として
いるが、各画像F1およびF2のうちの任意の一方を基
準とすればよい。
【0034】次に、図1および図2に示したこの発明の
実施の形態1の動作について説明する。まず、マイクロ
コンピュータ11による一般的な距離検出機能、すなわ
ち、画像整合手段20および距離演算手段22の動作に
ついて説明する。
【0035】画像整合手段20および距離演算手段22
は、基準側の画像F1とシフト側の画像F2とを比較し
て、対象物(たとえば、白線)を検出するとともに、車
両から対象物までの距離Aを求める。このとき、必要に
応じて、対象物を含む演算領域限定用のウインドウが設
定される。
【0036】すなわち、前述の特開平4−113212
号公報および特公平8−27187号公報などから周知
の演算処理を用いて、画像整合手段20は、画像F1に
対して画像F2を1画素づつ順次シフトしながら最も整
合する画像位置を求め、距離演算手段22は、整合時の
画像F2のシフト量Sから、上記(1)式から対象物ま
での距離Aを演算する。
【0037】次に、図7のフローチャートとともに図3
〜図6を参照しながら、図1および図2に示したこの発
明の実施の形態1による自車両位置の演算動作について
説明する。たとえば、白線41および42の描かれた道
路上を車両が走行すると、表示装置12には、図3およ
び図4のように車両前方の画像F1およびF2が表示さ
れる。
【0038】すなわち、下側のイメージセンサ3により
撮像された画像F1(図3)においては、各白線41お
よび42が水平方向につぶれた状態で表示され、上側の
イメージセンサ4により撮像された画像F2(図4)に
おいては、各白線41および42が垂直方向に立設した
状態で表示される。
【0039】このように、一対のレンズ1および2を介
してイメージセンサ3および4上に撮像された車両前方
の画像信号は、信号処理装置30A内のAD変換器7お
よび8を介してメモリ9および10内に画像F1および
F2として格納された後、マイクロコンピュータ11に
入力される。
【0040】すなわち、図7において、まず、マイクロ
コンピュータ11内のエッジ検出手段14は、イメージ
センサ3の画素信号が記憶されているメモリ9から画像
F1(図3参照)を読み出し、白線41の内側のエッジ
E1(図5参照)を抽出する(ステップS101)。こ
のとき、断続した右側の白線42のエッジも抽出される
が、後の重ね合わせ処理に用いられないので、ここでは
図示を省略する。
【0041】同様に、エッジ検出手段14は、イメージ
センサ4の画素信号が記憶されているメモリ10から画
像F2(図4参照)を読み出し、白線41の内側のエッ
ジE2を抽出し(ステップS102)、図5のように、
エッジE1と同一画面上に表示させる。
【0042】続いて、図6のように、基準側のエッジE
1に対して、画面上の下側に位置するエッジE2を所定
シフト量ΔSだけ上方にシフトさせて重ね合わせる(ス
テップS103)。
【0043】最後に、マイクロコンピュータ11内の相
対位置演算手段16ハ、エッジE1とシフト後のエッジ
E2との交点Q(図6参照)を求め、画面上の中心線C
からの相対位置Dを演算する(ステップS104)。図
6内の相対位置Dは、走行路画面上の自車両の位置、す
なわち、白線41に対する車両の相対位置を示してい
る。
【0044】以上で図7のルーチンを終了し、再びステ
ップS101に戻って上記動作を繰り返し実行する。
【0045】なお、所定シフト量ΔSに対応するレンズ
1および2から交点Qまでの所定距離ΔAは、所定シフ
ト量ΔSによる画面上の画素シフト数をΔnとすれば、
画素ピッチPから所定シフト量ΔS(=Δn・P)が求
まるので、前述の(1)式から求められる。
【0046】また、所定シフト量ΔSを常に一定に設定
して交点Qを求めれば、レンズ1および2から白線41
の所定位置までの距離ΔAは(1)式から得られるよう
に常に一定となる。
【0047】したがって、車両の運転状況によらず、ス
テレオカメラを搭載した車両の前方走行路上の所定距離
ΔAにある白線41の位置を常に正確に且つ安定に検出
することができる。
【0048】実施の形態2.なお、上記実施の形態1で
は、所定距離にある白線41に対する自車両の相対位置
Dを演算するのみであったが、相対位置Dを一定に維持
するように自車両を追従走行させてもよい。また、自車
両の走行速度に応じて所定シフト量ΔSを変更し、演算
および制御の応答性を向上させてもよい。
【0049】図8は自動追従走行機能を付加させたこの
発明の実施の形態2を示す構成図であり、図8におい
て、11Aは前述(図1)のマイクロコンピュータ11
に対応しており、1〜4、7〜10、12、41、4
2、A、f、L、G1およびG2は前述と同様のもので
ある。
【0050】また、図9は図8内のマイクロコンピュー
タ11Aの具体的構成を示す機能ブロック図であり、図
9において、15Aは前述(図2参照)のシフト手段1
5に対応しており、9、10、14、16、20および
22は前述と同様のものである。
【0051】図8および図9において、17は自車両の
走行速度すなわち車速Vを検出する車速センサ、18は
マイクロコンピュータ11A内に設けられた操舵制御手
段、19は車両の運転席に配置されたハンドル、Mは操
舵制御手段18からの操舵制御信号Hに応答してハンド
ル19を自動的に操舵駆動するモータである。
【0052】この場合、シフト手段15Aは、車速Vに
応じて所定シフト量ΔSを変更し、車速Vの増大に応じ
て所定シフト量ΔSを減少するようになっている。操舵
制御手段18は、相対位置Dの変化量を常に検出してお
り、相対位置Dの変化量が0(相対位置Dが常に一定)
となるように操舵制御信号Hを出力して、モータMを駆
動する。
【0053】これにより、図6内の交点Qの位置が常に
一定に保持されるように、ハンドル19が自動的に操舵
され、白線41に追従するように自車両の進行方向が調
整され、自車両は白線41に沿って自動走行することが
できる。
【0054】また、シフト手段15Aが車速Vの増大に
応じて所定シフト量ΔSを減少させるので、相対位置演
算手段16は、自車両の高速走行時には遠距離位置にあ
る白線41の交点Qを検出することになる。
【0055】したがって、交点Qの演算時間やモータM
の駆動時間などに起因する進行方向制御の遅れ時間によ
る悪影響を実質的に回避することができる。なお、交点
Qの演算時間のみに注目すれば、操舵制御手段18の有
無にかかわらず、車速Vに応じた所定シフト量ΔSの変
更は、遅れ時間による悪影響を解消させる効果を奏す
る。
【0056】実施の形態3.また、上記実施の形態1で
は、ステレオカメラを構成するレンズ1および2、なら
びにイメージセンサ3および4を、走行路の路面に対し
て垂直方向すなわち上下に配置したが、前述のように走
行路面に平行方向すなわち左右に配置してもよい。なぜ
なら、撮像画面上の白線41は斜めに表示されるので、
画像エッジのシフト方向が左右であっても、交点検出に
対して何ら支障がないからである。
【0057】実施の形態4.また、上記実施の形態1で
は、走行区分帯として白線41を対象としたが、他の走
行区分帯、たとえば路肩に設置されたガードレールなど
(図示せず)を対象としてもよい。
【0058】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項1によれ
ば、車両に搭載された一対の光学系と、各光学系を介し
て一対の画像が結像されるイメージセンサと、イメージ
センサからの一対の画像信号を比較処理する信号処理装
置とを備え、信号処理装置は、各画像のうちの一方を基
準として他方を順次シフトしながら各画像を整合させる
画像整合手段と、各画像のずれに基づく三角測量原理を
用いて車両の走行路上の対象物までの距離を演算する距
離演算手段と、走行路上の走行区分帯のエッジを検出す
るエッジ検出手段と、他方の画像内の走行区分帯のエッ
ジを車両から所定距離に相当する所定シフト量だけずら
すシフト手段と、所定シフト量だけずらした他方の画像
内の走行区分帯のエッジと一方の画像内の走行区分帯の
エッジとの交点に基づいて、走行区分帯に対する車両の
相対位置を演算する相対位置演算手段とを含むようにし
たので、光学式カメラを用いて自車両前方の所定距離に
ある走行区分帯の位置を常に正確に且つ安定に検出する
ことのできる車両用走行区分帯検出装置が得られる効果
がある。
【0059】また、この発明の請求項2によれば、請求
項1において、車両の車速を検出する車速センサを備
え、シフト手段は、車速の増大に応じて所定シフト量を
減少させるようにしたので、演算処理などの動作遅れに
よる悪影響を実質的になくした車両用走行区分帯検出装
置が得られる効果がある。
【0060】また、この発明の請求項3によれば、請求
項1または請求項2において、信号処理装置は、車両の
相対位置を所定位置に調整するための操舵制御手段を含
むようにしたので、走行路上の白線に自動追従すること
のできる車両用走行区分帯検出装置が得られる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を概略的に示す構成
図である。
【図2】 図1内のマイクロコンピュータの具体的構成
を示す機能ブロック図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による白線の画像の
基準側の表示例を示す説明図である。
【図4】 この発明の実施の形態1による白線の画像の
シフト側の表示例を示す説明図である。
【図5】 図3および図4の各画像から抽出された白線
のエッジを示す説明図である。
【図6】 図5内の一方のエッジをシフトして各エッジ
を重畳させた状態を示す説明図である。
【図7】 この発明の実施の形態1の相対位置演算手段
による交点を求めるための動作手順を示すフローチャー
トである。
【図8】 この発明の実施の形態2を概略的に示す構成
図である。
【図9】 図8内のマイクロコンピュータの具体的構成
を示す機能ブロック図である。
【図10】 従来の車両用走行区分帯検出装置を概略的
に示す構成図である。
【符号の説明】
1、2 レンズ、3、4 イメージセンサ、9、10
メモリ、11、11Aマイクロコンピュータ、12 表
示装置、14 エッジ検出手段、15 シフト手段、1
6 相対位置演算手段、17 車速センサ、18 操舵
制御手段、19 ハンドル、20 画像整合手段、22
距離演算手段、30A 信号処理装置、41、42
白線、A 白線までの距離、D 相対位置、E1、E2
エッジ、F1、F2 画像、M モータ、S シフト
量、ΔS 所定シフト量、V車速、S101 画像F1
内の白線のエッジを検出するステップ、S102 画像
F2内の白線のエッジを検出するステップ、S103
所定シフト量により各エッジを重ね合わせるステップ、
S104 相対位置Dを演算するステップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G06T 7/00 H04N 7/18 J G08G 1/16 G06F 15/62 380 H04N 7/18 15/70 330G

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に搭載された一対の光学系と、 前記各光学系を介して一対の画像が結像されるイメージ
    センサと、 前記イメージセンサからの一対の画像信号を比較処理す
    る信号処理装置とを備え、 前記信号処理装置は、 前記各画像のうちの一方を基準として他方を順次シフト
    しながら前記各画像を整合させる画像整合手段と、 前記各画像のずれに基づく三角測量原理を用いて前記車
    両の走行路上の対象物までの距離を演算する距離演算手
    段と、 前記走行路上の走行区分帯のエッジを検出するエッジ検
    出手段と、 前記他方の画像内の前記走行区分帯のエッジを前記車両
    から所定距離に相当する所定シフト量だけずらすシフト
    手段と、 前記所定シフト量だけずらした前記他方の画像内の前記
    走行区分帯のエッジと前記一方の画像内の前記走行区分
    帯のエッジとの交点に基づいて、前記走行区分帯に対す
    る前記車両の相対位置を演算する相対位置演算手段とを
    含むことを特徴とする車両用走行区分帯検出装置。
  2. 【請求項2】 前記車両の車速を検出する車速センサを
    備え、 前記シフト手段は、前記車速の増大に応じて前記所定シ
    フト量を減少させることを特徴とする請求項1に記載の
    車両用走行区分帯検出装置。
  3. 【請求項3】 前記信号処理装置は、前記車両の相対位
    置を所定位置に調整するための操舵制御手段を含むこと
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用走
    行区分帯検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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