JP5124876B2

JP5124876B2 - 車両走行支援装置、車両、車両走行支援プログラム

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Publication number: JP5124876B2
Application number: JP2008062280A
Authority: JP
Inventors: 幸男小林; 裕康久保田; 友好青木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP2009214787A

Description

本発明は、車両に搭載されている撮像装置を通じて得られた画像に基づいてこの車両の走行を支援する装置等に関する。

車両に搭載されているカメラにより撮像された画像に基づき、この車両が走行している道路における車線、道路鋲などのレーンマークの配置を認識するための技術が提案されている（特許文献１参照）。また、車両からその進行方向を臨んだときに左側および右側のそれぞれにおいて配置が認識されたレーンマークにより挟まれた走行領域から車両が外れないように操舵装置等の動作を制御する技術が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００１−０２３０９４号公報特開２００６−２６４４０５号公報

しかし、たとえばレーンマークが追い越し禁止を意味している場合に、レーンマークが追い越し可能を意味している場合と同じ態様で車両の挙動が制御されると、車両が追い越し禁止を意味しているレーンマークを簡単に越えてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、レーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作を制御することができる装置等を提供することを解決課題とする。

第１発明の車両走行支援装置は、車両に搭載されている撮像装置を通じて得られた前記車両が走行している道路を示す画像に基づき、前記道路におけるレーンマークの配置を認識し、前記レーンマークにより画定される走行領域を認識する第１処理要素と、前記車両が前記第１処理要素により認識された前記走行領域から外れずに目標移動経路に従って走行するように前記車両に搭載されている操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作を制御する第２処理要素とを備えている車両走行支援装置であって、前記第１処理要素が前記レーンマークの種類を認識し、前記第２処理要素が前記第１処理要素により認識された前記レーンマークの種類に応じて、前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作の制御度合を段階的にまたは連続的に調節し、前記レーンマークが追い越し禁止又ははみ出し禁止を意味していると前記第１処理要素により認識された場合は、前記レーンマークが追い越し可能又ははみ出し可能を意味していると前記第１処理要素により認識された場合よりも、前記第２処理要素が制御度合を高く設定することを特徴とする。

第１発明の車両走行支援装置によれば、レーンマークの種類に応じて、操舵装置および制動装置のうち一方または両方（適宜「操舵装置等」という。）の動作の制御度合が調節される。たとえば、レーンマークが追い越し禁止またははみ出し禁止等を意味している場合は制御度合が高く設定される。これにより、車両が当該レーンマークを可能な限り越えないように操舵装置等の動作が比較的積極的にまたは強めに制御されうる。その一方、レーンマークが追い越し可能またははみ出し可能等を意味している場合は制御度合が低く設定される。これにより、車両が当該レーンマークを必要に応じて容易に越えることができるように操舵装置等の動作が比較的消極的にまたは弱めに制御されうる。このように、レーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作が制御されうる。

なお、本発明の構成要素が情報を「認識する」とは、当該構成要素が情報をデータベースから検索すること、メモリ等の記憶装置から情報を読み取ること、センサ等の出力信号に基づき情報を測定、算定、推定、判定すること、測定等された情報をメモリに格納すること等、当該情報をさらなる情報処理のために準備または用意するために必要なあらゆる情報処理を実行することを意味する。

第２発明の車両走行支援装置は、第１発明の車両走行支援装置において、前記第２処理要素が、前記第１処理要素により認識された前記レーンマークの種類に基づき、ゲイン係数と、制御量の数とのうち一方または両方を変化させることにより、前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作の制御度合を変化させることを特徴とする。

第２発明の車両走行支援装置によれば、レーンマークの種類に応じて、ゲイン係数の大小および制御量の多少のうち一方または両方が調節されることにより、操舵装置等の動作の制御度合が調節される。これにより前記のように、レーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作が制御されうる。

第３発明の車両は、撮像装置と、操舵装置と、制動装置と、第１発明の車両走行支援装置を備えていることを特徴とする。

第３発明の車両によれば、車両走行支援装置によりレーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作が適当に制御されうる。

第４発明の走行支援プログラムは、車両に搭載されているコンピュータを第１発明の車両走行支援装置として機能させることを特徴とする。

第４発明の走行支援プログラムによれば、車載のコンピュータを、レーンマークの種類に鑑みて車両の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作を制御する車両走行支援装置として機能させることができる。

本発明の車両走行支援装置等の実施形態について図面を用いて説明する。

図１および図２に示されている車両（四輪自動車）１には、ＣＣＤカメラや近赤外線カメラ等のカメラ（撮像装置）１２と、車両走行支援装置１０とが搭載されている。カメラ１２は車両１の前方の様子をフロントウィンドウ越しに撮像するように車内空間に取り付けられている。車両１には図２に示されているように車速センサ１２２、加速度センサ１２４、ヨーレートセンサ１２６およびトルクセンサ１２８等のセンサと、操舵装置１４と、制動装置１６とがさらに搭載されている。車速センサ１２２、加速度センサ１２４およびヨーレートセンサ１２６のそれぞれは車両１の速度、加速度およびヨーレートのそれぞれに応じた信号を出力する。トルクセンサ１２８は、特開２００３−１５４９６０号公報に開示されているように、運転者によるステアリングホイールの操作により、ステアリングホイールにステアリング軸等を介して連結されたピニオンに生じる操舵トルクに応じた信号を出力する。操舵装置１４はステアリングホイールの操作により駆動される前輪操舵機構をアクチュエータにより駆動するように構成されている。なお、操舵装置１４により前輪駆動機構に代えてまたは加えて後輪操舵機構が駆動されてもよい。

車両走行支援装置１０はコンピュータまたはＥＣＵ（電子制御ユニット）（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭならびにＩ／Ｏ回路およびＡ／Ｄ変換回路等の電子回路等により構成されている。）により構成されている。車両走行支援装置１０にはカメラ１２および速度センサ１２２等からの出力信号が入力される。ＣＰＵにより「車両走行支援プログラム」がメモリから読み出され、かつ、読み出されたプログラムにしたがって後述する種々の処理が実行される。なお、プログラムは任意のタイミングでサーバからネットワークや衛星を介して車両１に配信または放送され、車載コンピュータのＲＡＭ等の記憶装置に格納されてもよい。

車両走行支援装置１０は第１処理要素１１０および第２処理要素１２０を備えている。第１処理要素１１０はカメラ１２を通じて得られた、車両１が走行している道路を示す画像に基づき、この道路におけるレーンマークの有無および配置を認識し、当該レーンマークにより左右が画定される走行領域を認識する。第１処理要素１１０はレーンマークの種類を認識する。第２処理要素１２０は車両１が第１処理要素１１０により認識された走行領域から外れずに走行するように操舵装置１４および制動装置１６のうち一方または両方の動作を制御する。第２処理要素１２０は第１処理要素１１０により認識されたレーンマークの種類に応じて、操舵装置１４および制動装置１６のうち一方または両方の動作の制御度合を段階的にまたは連続的に調節する。

前記構成の車両１および車両走行支援装置１０の機能について説明する。

まず、カメラ１２を通じて車両１の走行方向の状況を表わす画像が取得される（図３／Ｓ００２）。これにより、たとえば図４（ａ）（ｂ）または（ｃ）に示されているような車両１の前方に延びる道路の画像（ディジタル画像）が取得される。なお、図４（ａ）はレーンマークとして連続白線Ｍ₁が配置されている状況を表わす画像であり、図４（ｂ）はレーンマークとして断続白線Ｍ₂が配置されている状況を表わす画像であり、図４（ｃ）はレーンマークとしてボッツドッツ（道路鋲）Ｍ₃が配置されている状況を表わす画像である。

また、第１処理要素１１０により、取得画像においてレーンマーク、具体的には、レーンマークのエッジ点の有無および位置が認識される（図３／Ｓ００６）。これにより、画像においてたとえば図５（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに示されているような配置でレーンマークＭ₁、Ｍ₂またはＭ₃が存在していることが認識される。ボッツドッツや車線（白線）等のレーンマークは、特開２００６−２６９６０５号公報、特開２００６−３０９４９９号公報または特開２００６−３３１１９３号公報等に開示されている画像処理方法にしたがって認識されうる。また、レーンマークにより走行領域の左右両側の画定可否が判定される（図３／Ｓ００６）。たとえば、画像の左右両側においてレーンマークが認識された場合は走行領域の画定が可能であると判定される一方、画像の左右片側または左右両側においてレーンマークが認識されなかった場合は走行領域の画定が不可能であると判定される。走行領域の画定が不可能であると判定された場合（図３／Ｓ００６‥ＮＯ）_、走行領域の認識および後述する第１および第２車両走行支援制御は省略される。

さらに、第１処理要素１１０により、走行領域の画定が可能であると判定された場合（図３／Ｓ００６‥ＹＥＳ）_、レーンマークの種類が認識される（図３／Ｓ００８）。具体的には、図５（ａ）〜（ｃ）に示されているように画像の左右それぞれにおける各レーンマークの高さｈ_mおよび配置周期ｈ_pが測定される。また、レーンマークの高さｈ_mが最も高い側にある第１高さ範囲に含まれる場合はこのレーンマークは「連続線」に該当すると認識される。さらに、レーンマークの高さｈ_mが第１高さ範囲よりも低い側にある第２高さ範囲に含まれ、かつ、レーンマークの配置周期ｈ_pが比較的短い第１周期範囲に含まれる場合はこのレーンマークは「断続線」に該当すると認識される。また、レーンマークの高さｈ_mが第２高さ範囲よりも低い側にある第３高さ範囲に含まれ、かつ、レーンマークの配置周期ｈ_pが比較的長い第２周期範囲に含まれる場合はこのレーンマークは「ボッツドッツ」に該当すると認識される。そして、連続線、断続線およびボッツドッツのそれぞれの、国、地域、州等に固有の交通関連法上の意味が記憶装置にあらかじめ格納されているテーブルを用いて認識される。このテーブルはＧＰＳ機能等を用いて測定される車両１の現在位置が属する地域に応じて、適宜更新されてもよい。これにより、たとえば連続線または断続線が追い越し禁止を意味する「第１種のレーンマーク」に該当し、ボッツドッツが追い越し可能を意味している「第２種のレーンマーク」に該当することが認識される。なお、レーンマークの色彩も認識された上で、このレーンマークの種類が判定されてもよい。また、レーンマークの種類は車両１の左側および右側のそれぞれにおいて認識されうる。

第１処理要素１１０によりレーンマークの種類が「第１種」であると判定された場合（図３／Ｓ０１０‥Ａ）、第２処理要素１２０により制御度合が比較的高く設定された上で「第１車両走行支援制御」が実行される（図３／Ｓ０１２）。具体的には、操舵装置１４および制動装置１６のうち一方または両方（正確には操舵装置１４等を構成するアクチュエータ）の動作制御のゲイン係数が比較的大きく設定される。また、制御量の数が比較的多く設定される。たとえば、第１車両走行支援制御における制御量の数が「２」に設定され、当該２つの制御量として車両１の横方向の位置および進行方位角度が制御される。車両１の位置と、図６に示されている車両座標系のｙ軸および基準経路（一点鎖線）の交点との間隔が、基準経路を基準とする車両１の横方向の位置偏差δｙとして定義されている。車両１の位置に最も近い点における基準経路の接線とｘ軸とがなす角度が、基準経路の角度を基準とする車両１の進行方位角度の偏差δθとして定義されている。

車両走行支援制御に際して、車速センサ１２２の出力信号に基づいて車両１の速度ｖが算出され、速度ｖおよび所定の時定数τを積算することにより注視点距離Ｌｍが算出される。また、図６に示されているように車両１からその前方（＋ｘ方向）に注視点距離Ｌｍだけ離れた位置において、基準経路上に目標位置ｐが設定される。たとえば、第１処理要素１１０により認識された走行領域の中心ラインまたは中心ラインから左右いずれかにわずかにオフセットしたラインが基準経路として定義される。さらに、図６に実線で示されているような車両１の現在位置から目標位置ｐまで一定の曲率で変化する経路が目標移動経路として設定される。また、ヨーレートセンサ１２６の出力信号に基づいて車両１のヨーレートが算出され、車速ｖおよびヨーレートに基づき、図６に破線で示されているような車両１の予測移動経路が認識される。さらに、車両１からその前方に注視点距離Ｌｍだけ離れた位置における目標移動経路および予測移動経路のずれＥｍが算出される。そして、車速ｖ、注視点距離Ｌｍおよび当該ずれＥｍに基づき、式（１）にしたがって横加速度補正量Ｇｃｍｐが算出される。

Ｇｃｍｐ＝２Ｅｍ・ｖ²／（Ｌｍ²＋Ｅｍ²） ‥（１）
そして、車両１に横加速度補正量Ｇｃｍｐが生じるように操舵装置１４等の動作が制御される。これにより、車両１が予測移動経路（図６破線参照）ではなく、目標移動経路（図６実線参照）にしたがって走行するように車両１の挙動が制御される。前記のようにゲイン係数が比較的大きく設定されることにより、車両１の横方向の位置が、基準経路の位置からずれた場合、または、車両１の進行方位角度が基準経路の角度からずれた場合、操舵装置１４等の動作が比較的強くまたは積極的に制御される。これにより、横位置偏差δｙおよび角度偏差δθが早期に解消されるように比較的強いアシストトルクが車両１に生じ、車両１が走行領域から外れないように車両１の走行が支援される。なお、第１車両走行支援制御における制御量の数が「３」に設定され、車両１の横方向の位置、進行方位角度および進行方位角速度が制御されてもよい。

第１処理要素１１０によりレーンマークの種類が「第２種」であると判定された場合（図３／Ｓ０１０‥Ｂ）、第２処理要素１２０により制御度合が比較的低く設定された上で「第２車両走行支援制御」が実行される（図３／Ｓ０１４）。具体的には、操舵装置１４および制動装置１６のうち一方または両方の動作の制御ゲイン係数が比較的小さく設定される。また、制御量の数が比較的少なく設定される。たとえば、第２車両走行支援制御における制御量の数が「１」に設定され、当該２つの制御量として車両１の横方向の位置が制御される。ゲイン係数が比較的小さく設定されることにより、車両１の横方向の位置が走行領域に設定された基準経路の位置からずれた場合、操舵装置１４等の動作が比較的弱くまたは消極的に制御される。これにより、前記の横位置偏差δｙが緩やかに解消されるように比較的弱いアシストトルクが車両１に生じ、車両１が走行領域から外れないように車両１の走行が支援される。なお、第２車両走行支援制御における制御量の数が「２」に設定され、車両１の横方向の位置および進行方位角度が制御されてもよい。

レーンマークの種類が左右両側において相違する場合、車両１の横方向の位置が基準経路よりも左右いずれにずれたかに応じて第１および第２車両走行支援制御が切り替えられて実行されてもよい。たとえば、車両１の位置が基準経路よりも左側にずれた場合、第１車両走行支援制御が実行されて操舵装置１４等の動作が比較的強くまたは積極的に制御される一方、車両１の横方向の位置が基準経路よりも左側にずれた場合、第２車両走行支援制御が実行されて操舵装置１４等の動作が比較的弱くまたは消極的に制御されてもよい。

前記構成の車両１および車両走行支援装置１０によれば、レーンマークの種類に応じて、操舵装置１４および制動装置１６のうち一方または両方の動作の制御度合が調節される。たとえば、レーンマークが追い越し禁止を意味している第１種のレーンマークに該当する場合は制御度合が高く設定される（図３／Ｓ０１０‥Ａ，Ｓ０１２参照）。これにより、車両１が当該レーンマークを可能な限り越えないように操舵装置１４等の動作が比較的積極的にまたは強めに制御されうる。その一方、レーンマークが追い越し可能を意味している第２種のレーンマークに該当する場合は制御度合が低く設定される（図３／Ｓ０１０‥Ｂ，Ｓ０１４参照）。これにより、車両１が当該レーンマークを必要に応じて容易に越えることができるように操舵装置１４等の動作が比較的消極的にまたは弱めに制御されうる。このように、レーンマークの種類に鑑みて車両１の走行を適当に支援するように操舵装置等の動作が制御されうる。

なお、前記実施形態ではレーンマークの種類が２つに区分され、各区分に応じて操舵装置１４等の制御度合が２段階にわたり段階的に調節されたが（図３／Ｓ０１２，Ｓ０１４，Ｓ０１４参照）、他の実施形態としてレーンマークの種類が３つ以上に区分され、各区分に応じて操舵装置１４等の制御度合が３段階以上にわたり段階的に調節されてもよい。また、操舵装置１４等の制御度合が段階的ではなく連続的に調節されてもよい。さらに、レーンマークの種類に応じてゲイン係数に代えて、注視点距離Ｌｍの長短、または、注視点距離Ｌｍの長短を定める時定数の大小が調節されてもよい（図６参照）。また、第１車両走行支援制御が実行されているときにトルクセンサ１２８の出力により表わされる操舵トルクが第１トルク閾値を超えたときに第１車両走行支援制御の実行が中断され、第２車両走行支援制御が実行されているときにトルクセンサ１２８の出力により表わされる操舵トルクが第１トルク閾値よりも低い第２トルク閾値を超えたときに第２車両走行支援制御の実行が中断されてもよい。

本発明の車両の構成説明図本発明の車両走行支援装置の構成説明図本発明の車両走行支援装置の機能を示すフローチャート撮像画像に関する説明図レーンマークの認識結果に関する説明図車両走行支援制御に関する説明図

符号の説明

１‥車両、１０‥車両走行支援装置、１２‥カメラ（撮像装置）、１４‥操舵装置、１６‥制動装置、１１０‥第１処理要素、１２０‥第２処理要素

Claims

車両に搭載されている撮像装置を通じて得られた前記車両が走行している道路を示す画像に基づき、前記道路におけるレーンマークの配置を認識し、前記レーンマークにより画定される走行領域を認識する第１処理要素と、
前記車両が前記第１処理要素により認識された前記走行領域から外れずに目標移動経路に従って走行するように前記車両に搭載されている操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作を制御する第２処理要素とを備えている車両走行支援装置であって、
前記第１処理要素が前記レーンマークの種類を認識し、前記第２処理要素が前記第１処理要素により認識された前記レーンマークの種類に応じて、前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作の制御度合を段階的にまたは連続的に調節し、
前記レーンマークが追い越し禁止又ははみ出し禁止を意味していると前記第１処理要素により認識された場合は、前記レーンマークが追い越し可能又ははみ出し可能を意味していると前記第１処理要素により認識された場合よりも、前記第２処理要素が制御度合を高く設定することを特徴とする車両走行支援装置。
請求項１記載の車両走行支援装置において、
前記第２処理要素が、前記第１処理要素により認識された前記レーンマークの種類に基づき、ゲイン係数と、制御量の数とのうち一方または両方を調節することにより、前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作の制御度合を調節することを特徴とする車両走行支援装置。
撮像装置と、操舵装置と、制動装置と、請求項１記載の車両走行支援装置とを備えていることを特徴とする車両。
車両に搭載されているコンピュータを請求項１記載の車両走行支援装置として機能させることを特徴とする車両走行支援プログラム。