TWI723679B - 車道定位系統以及車道定位方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種車道定位系統以及車道定位方法。車道定位系統包括多個影像擷取單元、車輛定位模組以及處理器。多個影像擷取單元取得車輛右方路面的第一影像、車輛左方路面的第二影像以及車輛的前方車道影像。車輛定位模組取得車輛所在的地理位置。處理器依據地理位置判斷定位道路的車道數量，依據第一影像、第二影像以及前方車道影像的至少其一產生所述多個車道的多個車道標記值以及車輛的定位標記值，並依據定位標記值以及所述多個車道標記值對車輛進行車道定位。

Description

車道定位系統以及車道定位方法

本發明是有關於一種車道定位系統以及車道定位方法，且特別是有關於一種車道定位系統以及車道定位方法。

目前車輛行駛在高速公路或快速道路上，車輛在車道上的精準定位都需要較為高階的定位系統，藉以協助駕駛決定何時需要切換車道。尤其自動駕駛車輛更需要仰賴具有高解析度的地圖資料以及昂貴的定位系統，例如是使用光學雷達（light detection and ranging，LiDAR）。因此，如何對車輛進行精準的車道定位並且降低定位系統成本，是車輛定位系統的重點開發課題之一。

本發明提供一種對車輛進行精準的車道定位並且低成本的車道定位系統以及車道定位方法。

本發明的車道定位系統用於對車輛進行車道定位。車道定位系統包括多個影像擷取單元、車輛定位模組以及處理器。多個影像擷取單元分別設置於車輛。所述多個影像擷取單元用以取得車輛右方的第一影像、車輛左方的第二影像以及車輛的前方車道影像。車輛定位模組設置於車輛。車輛定位模組用以取得車輛所在的地理位置。處理器耦接於所述多個影像擷取單元以及車輛定位模組。處理器用以依據對應於地理位置的車道資料判斷車輛所在的定位道路的多個車道的數量，依據第一影像、第二影像以及前方車道影像的至少其一對所述多個車道進行標記以產生對應於所述多個車道的多個車道標記值以及車輛的定位標記值，並依據定位標記值對車輛進行車道定位。定位道路是高速公路以及快速道路的至少其中一者。

在本發明的車道定位方法適用於車道定位系統。車道定位系統用於對車輛進行車道定位。車道定位系統包括多個影像擷取單元以及車輛定位模組。車道定位方法包括：藉由所述多個影像擷取單元取得車輛右方的第一影像、車輛左方的第二影像以及車輛的前方車道影像，並藉由車輛定位模組取得車輛所在的地理位置；依據對應於地理位置的車道資料判斷車輛所在的定位道路的多個車道的數量；依據第一影像、第二影像以及前方車道影像的至少其一對所述多個車道進行標記以產生對應於所述多個車道的多個車道標記值以及車輛的定位標記值，其中定位道路是高速公路以及快速道路的至少其中一者；以及依據定位標記值對車輛進行車道定位。

基於上述，本發明的車道定位系統以及車道定位方法是依據地理位置判斷車道的數量，並依據第一影像、第二影像以及前方車道影像的至少一者產生多個車道標記值以及車輛的定位標記值，並依據定位標記值以及車道標記值對車輛進行車道定位。如此一來，本發明可以實現精準的車道定位。除此之外，本發明的車道定位系統以及車道定位方法是藉由多個影像擷取單元以及車輛定位模組取得車道的數量、車道標記值以及定位標記值。因此，本發明的車道定位系統以及車道定位方法可利用較低的成本來實現。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請同時參考圖1以及圖2，圖1是依據本發明一實施例所繪示的車道定位系統的系統示意圖。圖2是依據本發明一實施例所繪示的車道定位方法的方法流程圖。在本實施例中，車道定位系統100適用於對車輛10進行車道定位。車輛10可以是任何車種的自動駕駛車輛或非自動駕駛車輛。在本實施例中，車道定位系統100包括影像擷取單元CM1~CM3、車輛定位模組110以及處理器120。影像擷取單元CM1~CM3分別設置於車輛10。在步驟S110中，影像擷取單元CM1~CM3取得車輛10右方路面的第一影像MS1、車輛10左方路面的第二影像MS2以及車輛10的前方車道影像MS3。舉例來說，影像擷取單元CM1被設置於車輛10的右側。影像擷取單元CM1取得車輛10右方路面的第一影像MS1。影像擷取單元CM2被設置於車輛10的左側。影像擷取單元CM2取得車輛10左方路面的第二影像MS2。影像擷取單元CM3例如是被設置於車輛10內部的後視鏡上。影像擷取單元CM3取得車輛10的前方車道影像MS3。影像擷取單元CM3可擷取到車輛10前方的視野的所有車道。影像擷取單元CM1~CM3可以是由多個攝影機或至少一組行車紀錄器來實現。為了便於說明，本實施例以3個影像擷取單元為例。然本發明影像擷取單元可以是多個，並不本實施例為限。

在一些實施例中，車道定位系統100的影像擷取單元CM1可以會取得車輛10右方路面的第一影像MS1以及部分的前方車道影像MS3。影像擷取單元CM2可以會取得車輛10左方路面的第二影像MS2以及另一部分的前方車道影像MS3。也就是說，車道定位系統100可藉由影像擷取單元CM1、CM2取得第一影像MS1、第二影像MS2以及前方車道影像MS3。

在本實施例中，車輛定位模組110設置於車輛10。在步驟S110中，車輛定位模組110取得車輛10所在的地理位置。在本實施例中，車輛定位模組110可藉由全球定位系統（Global Positioning System，GPS）取得車輛10所在的地理位置。

在本實施例中，處理器120耦接於影像擷取單元CM1~CM3以及車輛定位模組110。在步驟S120中，處理器120依據對應於地理位置的車道資料LD1判斷車輛10所在的定位道路的多個車道的數量。在本實施例中，上述車道資料LD1可以來自於車輛定位模組110所提供的地理位置。處理器120可以由地理位置的地圖資料獲知定位道路的車道資料LD1（本發明並不以此為限）。在步驟S130中，處理器120依據第一影像MS1、第二影像MS2以及前方車道影像MS3的至少其一對車道進行標記以產生對應於車道的車道標記值LV以及車輛10的定位標記值PV。在獲知車道標記值LV以及定位標記值PV後，處理器120在步驟S140會依據定位標記值PV以及車道標記值LV對車輛10進行車道定位。在本實施例中，前述的定位道路是高速公路以及快速道路的至少其中一者。也就是說，車道定位系統100可適用於高速公路以及快速道路的車道定位。處理器120例如是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合，其可載入並執行電腦程式。

在此值得一提的是，本實施例的車道定位系統10以及車道定位方法是依據地理位置判斷車道的數量，並依據第一影像MS1、第二影像MS2以及前方車道影像MS3的至少一者產生多個車道標記值LV以及車輛10的定位標記值PV，並依據車道標記值LV以及定位標記值PV對車輛10進行車道定位。如此一來，本發明可以實現精準的車道定位。

除此之外，本實施例的車道定位系統10以及車道定位方法是藉由影像擷取單元CM1~CM3以及車輛定位模組110取得車道的數量以及車道資訊LD1，藉以產生車道標記值LV以及定位標記值PV。因此，本發明的車道定位系統以及車道定位方法可利用較低的成本來實現。

進一步來說明步驟S120以及S130的實施細節，請同時參考圖1、圖2、圖3以及圖4。圖3是依據本發明一實施例所繪示的產生車道標記值的示意圖。圖4是依據步驟S130所繪示的方法流程圖。在本實施例中，處理器120在步驟S120中可以依據對應於地理位置的車道資料LD1判斷車輛10所在的定位道路具有5個車道L1~L5。

在本實施例中，步驟S130包括步驟S131~S135。在步驟S131中，車道定位系統100會藉由處理器120初使化車道標記值LV以及定位標記值PV。在步驟S131中的步驟S131a中，處理器120會將對應於外線車道（即，車道L1）的車道標記值LV設定為「1」，並且將對應於內線車道（即，車道L5）的車道標記值LV設定為「N」。N等於定位道路的車道L1~L5的數量並且是大於1的正整數。因此對應於內線車道的車道標記值LV被設定為「5」。此外，其餘的車道L2~L4的車道標記值LV也被設定。由右到左，車道L2的車道標記值LV被設定為「2」，車道L3的車道標記值LV被設定為「3」，車道L4的車道標記值LV被設定為「4」。在步驟S131a中，處理器120會依據第一影像MS1識別出右側邊線是實線（如，白色實線）的車道L1是外線車道，並將對應於外線車道的車道標記值設定為「1」。車道L2~L4的右側邊線以及左側邊線都是虛線。因此車道L2~L4的車道標記值LV會由右到左依序被設定，並且由「2」開始被遞增。也因此，車道L2的車道標記值LV被設定為「2」，車道L3的車道標記值LV被設定為「3」，並且車道L4的車道標記值LV被設定為「4」。

在一些實施例中，處理器120會依據第一影像MS1識別出右側邊線是實線以及左側邊線是虛線的車道L1是外線車道，並將對應於外線車道的車道標記值LV設定為「1」。處理器120會依據第二影像MS2識別出左側邊線是實線（如，黃色實線）以及右側邊線是虛線的車道是內線車道，並將對應於內線車道的車道標記值LV設定為「5」。

在步驟S131中的步驟S131b中，當處理器120依據第一影像MS1以及第二影像MS2的至少其一判斷出車輛10行駛在外線車道時，將定位標記值PV設定為「1」。當處理器120依據第一影像MS1以及第二影像MS2的至少其一判斷出車輛10行駛在內線車道時，將定位標記值PV設定為「N」，也就是「5」。

此外，當處理器120判斷出車輛10沒有行駛在內線車道或外線車道時，會依據前方車道影像MS3、第一影像MS1以及第二影像MS2判斷車輛10行駛在車道L2~L4的其中之一。舉例來說，當處理器120依據第一影像MS1、前方車道影像MS3判斷車輛10所行駛的車道是相鄰於外線車道的左側車道時，獲知車輛10目前行駛在車道L2。因此處理器120將定位標記值PV設定為「2」。另舉例來說，當處理器120依據第二影像MS2、前方車道影像MS3判斷車輛10所行駛的車道是相鄰於內線車道的右側車道時，獲知車輛10目前行駛在車道L4。因此處理器120將定位標記值PV設定為「4」。再舉例來說，當處理器120判斷車輛10所行駛的車道的相鄰右側車道不是外線車道，而相鄰左側車道不是內線車道時，則將定位標記值PV設定為「3」。

在本實施例中，定位標記值PV在被設定為「1」的情況下，表示車輛10行駛在車道標記值LV被設定為「1」的車道L1上。定位標記值PV在被設定為「2」的情況下，表示車輛10行駛在車道標記值LV被設定為「2」的車道L2上，依此類推。因此，定位標記值PV可指示出車輛10行駛在與定位標記值PV相同的車道標記值LV的車道上。

在本實施例中，車道定位系統100可以在進入定位道路時執行步驟S131。車道定位系統100也可以在進入定位道路的外線車道或內線車道時執行步驟S131。

在步驟S132中，車道定位系統100會藉由處理器120判斷車輛10是否切換車道。如果處理器120依據前方車道影像MS3判斷出車輛10完全越過左側虛線/右側虛線並成功進入隔壁車道時，處理器120獲知車輛10已切換車道。車道定位系統100會執行步驟S133。在另一方面，如果處理器120依據前方車道影像MS3判斷出車輛10沒有完全越過左側虛線/右側虛線，處理器120則獲知車輛10沒有成功地切換車道。車道定位方法則會回到步驟S132。

在步驟S133中，車道定位系統100會藉由處理器120判斷車輛10已向左成功地切換一個車道，或已向右成功地切換一個車道。如果處理器120依據前方車道影像MS3判斷出車輛10完全越過左側虛線並成功進入隔壁車道時，車道定位方法進入步驟S134。在步驟S134中，處理器120會將定位標記值PV加1。在本實施例中，步驟S134結束後，車道定位方法會回到步驟S132。

在另一方面，如果處理器120依據前方車道影像MS3判斷出車輛10完全越過左側虛線並成功進入隔壁車道時，車道定位方法進入步驟S135。在步驟S135中，處理器120會將定位標記值減1。步驟S135結束後，車道定位方法會回到步驟S132。

舉例來說，如果車輛10由車道L1成功地向左切換到車道L2，定位標記值PV會由「1」被設定為「2」。如果車輛10由車道L2成功地向左切換到車道L3，定位標記值PV會由「2」被設定為「3」。如果車輛10由車道L3成功地向左切換到車道L2，定位標記值PV會由「3」被設定為「2」。由此可知，定位標記值PV可指示出車輛10行駛在與定位標記值PV相同的車道標記值LV的車道上。如此一來，處理器120能夠在步驟S140中依據定位標記值PV以及車道標記值LV對車輛10進行車道定位。

請回到圖1以及圖2的實施例。在本實施例中，影像擷取單元CM1~CM3的至少一者還能夠取得車輛10前方的至少一路標影像。舉例來說，影像擷取單元CM3除了取得前方車道影像MS3以外，還能夠取得一個路標影像MK1。處理器120接收路標影像MK1以及前方車道影像MS3，並依據路標影像MK1以及前方車道影像MS3判斷定位道路的實際車道數量，藉以產生關聯於路標影像MK1的車道資料LD2。本實施例的路標影像MK1可以是前方影像中的感興趣區域（region of interest，ROI）的影像。應注意的是，關聯於路標影像MK1的車道資料LD2是定位道路的車道的當前實際數量。因此，關聯於路標影像MK1的車道資料LD2是較正確的資訊。

在本實施例中，車道定位系統100還包括車道資料庫130。車道資料庫130耦接於車輛定位模組110以及處理器120。車道資料庫130用以儲存車道資料，例如對應於地理位置的車道資料LD1及/或關聯於路標影像MK1的車道資料LD2。在本實施例中，車道資料庫130還會所儲存車道資料提供到處理器120。因此，一旦處理器120接收到路標影像MK1，車道資料庫130會將關聯於路標影像MK1的車道資料LD2提供到處理器120。一旦處理器120接收到車輛定位模組110所取得的地理位置，車道資料庫130會將對應於地理位置的車道資料LD1提供到處理器120。

在本實施例中，處理器120還能夠比對前方車道影像MS3與車道資料LD1、LD2的至少其一。進一步來說明，處理器120會判斷前方車道影像MS3與目前的車道資料LD1、LD2是否一致。當處理器120判斷出前方車道影像MS3與目前的車道資料LD1、LD2不一致時，表示目前的車道資料LD1、LD2需要被更新。因此，處理器120會更新目前的車道資料LD1、LD2，並將更新後的車道資料儲存在車道資料庫130。在另一方面，當處理器120判斷出前方車道影像MS3與目前的車道資料LD1、LD2一致時，處理器120不會更新目前的車道資料。

在一些實施例中，車道資料庫130可以被設置在雲端。因此，車道資料LD1、LD2可以被共同分享到其他的車輛的車道定位系統或被其他車輛的車道定位系統所更新。

綜上所述，本發明的車道定位系統以及車道定位方法是依據地理位置判斷車道的數量，並依據第一影像、第二影像以及前方車道影像的至少一者產生多個車道標記值以及車輛的定位標記值，並依據定位標記值對車輛以及車道標記值進行車道定位。如此一來，本發明可以實現精準的車道定位。除此之外，本發明的定位系統以及車道定位方法是藉由多個影像擷取單元以及車輛定位模組取得車道的數量、車道標記值以及定位標記值。因此，本發明的車道定位系統以及車道定位方法可利用較低的成本來實現。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:車輛 100:車道定位系統 110:車輛定位模組 120:處理器 130:車道資料庫 CM1、CM2、CM3:影像擷取單元 L1、L2、L3、L4、L5:車道 LD:車道資料 LV:車道標記值 MK1:路標影像 MS1:第一影像 MS2:第二影像 MS3:前方車道影像 PV:定位標記值 S110、S120、S130、S140:步驟 S131、S131a、S131b、S132、S133、S134、S135:步驟

圖1是依據本發明一實施例所繪示的車道定位系統的系統示意圖。 圖2是依據本發明一實施例所繪示的車道定位方法的方法流程圖。 圖3是依據本發明一實施例所繪示的產生車道標記值的示意圖。 圖4是依據步驟S130所繪示的方法流程圖。

10:車輛

100:車道定位系統

110:車輛定位模組

120:處理器

130:車道資料庫

CM1、CM2、CM3:影像擷取單元

LD:車道資料

LV:車道標記值

MK1:路標影像

MS1:第一影像

MS2:第二影像

MS3:前方車道影像

PV:定位標記值

Claims (10)

1. 一種車道定位系統，用於對一車輛進行一車道定位，該車道定位系統包括：多個影像擷取單元，分別設置於該車輛，用以取得該車輛右方路面的一第一影像、該車輛左方路面的一第二影像以及該車輛的一前方車道影像；一車輛定位模組，設置於該車輛，用以取得該車輛所在的一地理位置；以及一處理器，耦接於該些影像擷取單元以及該車輛定位模組，用以依據對應於該地理位置的一第一車道資料判斷該車輛所在的一定位道路的多個車道的數量，依據該第一影像、該第二影像以及該前方車道影像的至少其一對該些車道進行標記以產生對應於該些車道的多個車道標記值以及該車輛的一定位標記值，並依據該定位標記值以及該些車道標記值對該車輛進行該車道定位，其中當該處理器依據該前方車道影像判斷出該車輛已向左切換一個車道時，將該定位標記值加1，其中當該處理器依據該前方車道影像判斷出該車輛已向右切換一個車道時，將該定位標記值減1，其中該定位道路是高速公路以及快速道路的至少其中一者。
2. 如申請專利範圍第1項所述的車道定位系統，其中該處理器依據該第一影像識別出右側邊線是實線的車道是該些車道中的一外線車道，並將對應於該外線車道的車道標記值設定為1，並 依據該第二影像識別出左側邊線是實線的車道是該些車道中的一內線車道，並將對應於該內線車道的車道標記值設定為N，其中N等於該定位道路的該些車道的數量並且是大於1的正整數。
3. 如申請專利範圍第2項所述的車道定位系統，其中：當該處理器依據該第一影像以及該第二影像的至少其一判斷出該車輛行駛在該外線車道時，將該定位標記值設定為1，當該處理器依據該第一影像以及該第二影像的至少其一判斷出該車輛行駛在該內線車道時，將該定位標記值設定為N。
4. 如申請專利範圍第1項所述的車道定位系統，其中：該些影像擷取單元的至少一者還用以取得該車輛前方的至少一路標影像，該處理器還用以接收該至少一路標影像以及該前方車道影像，依據該至少一路標影像以及該前方車道影像判斷該定位道路的實際的多個車道的數量，藉以產生關聯於該至少一路標影像的一第二車道資料。
5. 如申請專利範圍第4項所述的車道定位系統，還包括：一車道資料庫，耦接於該處理器，用以儲存該第一車道資料以及該第二車道資料的至少其中之一。
6. 如申請專利範圍第4項所述的車道定位系統，其中該處理器還用以比對該前方車道影像與該第一車道資料以及該第二車 道資料的至少其中之一，藉以判斷該第一車道資料以及該第二車道資料的至少其中之一是否需要被更新。
7. 一種車道定位方法，適用於一車道定位系統，該車道定位系統用於對一車輛進行一車道定位，該車道定位系統包括多個影像擷取單元以及一車輛定位模組，其中該車道定位方法包括：藉由該些影像擷取單元取得該車輛右方路面的一第一影像、該車輛左方路面的一第二影像以及該車輛的一前方車道影像，並藉由該車輛定位模組取得該車輛所在的一地理位置；依據對應於該地理位置的一第一車道資料判斷該車輛所在的一定位道路的多個車道的數量；依據該第一影像、該第二影像以及該前方車道影像的至少其一對該些車道進行標記以產生對應於該些車道的多個車道標記值以及該車輛的一定位標記值，其中該定位道路是高速公路以及快速道路的至少其中一者；以及依據該定位標記值以及該些車道標記值對該車輛進行該車道定位，其中取得對應於該些車道的該些車道標記值以及該車輛的該定位標記值的步驟包括：當依據該前方車道影像判斷出該車輛已向左切換一個車道時，將該定位標記值加1；以及當依據該前方車道影像像判斷出該車輛已向右切換一個車道時，將該定位標記值減1。
8. 如申請專利範圍第7項所述的車道定位方法，其中初使化該些車道標記值以及該定位標記值的步驟包括：依據該第一影像識別出右側邊線是實線的車道是該些車道中的一外線車道，並將對應於該外線車道的車道標記值設定為1；以及依據該第二影像識別出左側邊線是實線的車道是該些車道中的一內線車道，並將對應於該內線車道的車道標記值設定為N，其中N等於該定位道路的該些車道的數量並且是大於1的正整數。
9. 如申請專利範圍第8項所述的車道定位方法，其中初使化該些車道標記值以及該定位標記值的步驟還包括：當依據該第一影像以及該第二影像的至少其一判斷出該車輛行駛在該外線車道時，將該定位標記值設定為1；以及當依據該第一影像以及該第二影像的至少其一判斷出該車輛行駛在該內線車道時，將該定位標記值設定為N。
10. 如申請專利範圍第7項所述的車道定位方法，其中該車道定位方法還包括：藉由該些影像擷取單元的至少一者取得該車輛前方的至少一路標影像；以及接收該至少一路標影像以及該前方車道影像，依據該至少一路標影像以及該前方車道影像判斷該定位道路的實際的多個車道的數量，藉以產生關聯於該至少一路標影像的該第二車道資料。

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