JP6798331B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本開示は運転支援装置に関する。

従来、車載カメラを用いて画像を取得し、その画像において所望の対象物を認識する技術が知られている。特許文献１には、太陽光が車載カメラのフレームに入ると、逆光となるため、対象物を認識することが困難になるという課題が開示されている。また、同文献には、その課題を解決するために、逆光の影響を最小にする経路を探索することが開示されている。

特開２００７−３１５７９９号公報

車載カメラの画像等を用いて道路区画線を認識する技術が知られている。この技術において、太陽光だけではなく、様々な要因により、道路区画線の認識を誤ってしまうことがある。

本開示は、道路区画線の認識における誤りを抑制できる運転支援装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、車両前方の道路区画線を認識する道路区画線認識ユニットと、前記道路区画線認識ユニットによる道路区画線の認識における信頼度を推定する信頼度推定ユニットと、前記車両が走行中である第１のレーンを区画する道路区画線の認識における前記信頼度と、前記第１のレーンに隣接する第２のレーンを区画する道路区画線の認識における前記信頼度とを対比する対比ユニットと、前記第２のレーンを区画する道路区画線の認識における前記信頼度の方が、前記第１のレーンを区画する道路区画線の認識における前記信頼度よりも高いことを条件として、前記第２のレーンへのレーンチェンジを指示する指示ユニットと、を備える運転支援装置である。

本開示の一態様である運転支援装置は、第１のレーンを区画する道路区画線の認識における信頼度と、第２のレーンを区画する道路区画線の認識における信頼度とを対比し、第２のレーンを区画する道路区画線の認識における信頼度の方が、第１のレーンを区画する道路区画線の認識における信頼度より高い場合は、第１のレーンから第２のレーンへのレーンチェンジを指示する。第２のレーンへレーンチェンジすると、第１のレーンを走行する場合よりも、道路区画線の認識における信頼度が高くなる。その結果、道路区画線の認識を誤ってしまうことを抑制できる。

本開示の別の態様は、車両前方の道路区画線を認識する道路区画線認識ユニットと、前記車両の位置を取得する位置取得ユニットと、地図情報を記憶した地図データベースと、前記位置取得ユニットで取得した前記車両の位置、及び、前記地図情報を用いて、前記車両の周辺における道路環境を取得する道路環境取得ユニットと、前記道路環境取得ユニットで取得した前記道路環境が、予め設定された特定の道路環境であることを条件として、前記車両が走行中であるレーンから、他のレーンへのレーンチェンジを指示する指示ユニットと、を備える運転支援装置である。

本開示の別の態様である運転支援装置は、車両の周辺における道路環境を取得し、その道路環境が、予め設定された特定の道路環境である場合は、他のレーンへのレーンチェンジを指示する。他のレーンへレーンチェンジすると、特定の道路環境である元のレーンを走行する場合よりも、道路区画線の認識における信頼度が高くなる。その結果、道路区画線の認識を誤ってしまうことを抑制できる。

運転支援装置１の構成を表すブロック図である。 制御部３の機能的構成を表すブロック図である。 図３Ａ〜図３Ｄは、それぞれ、特定の道路環境の例を表す説明図である。 領域８１、８３、１０５を表す説明図である。 運転支援装置１が実行する処理を表すフローチャートである。 図６Ａ、図６Ｂは、それぞれ、第１の信頼度が低くなり易い状態の例を表す説明図である。 第１のレーンの両側に他のレーンが存在する場合と、第１のレーンの両側のうち、少なくとも一方の側には他のレーンが存在しない場合とを表す説明図である。

本開示の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１実施形態＞
１．運転支援装置１の構成
運転支援装置１の構成を図１〜図４に基づき説明する。運転支援装置１は車両に搭載される車載装置である。以下では、運転支援装置１を搭載する車両を自車両とする。図１に示すように、運転支援装置１は、制御部３と、地図データベース５と、を備える。

制御部３は、は、ＣＰＵ７と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ９とする）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。制御部３の各種機能は、ＣＰＵ７が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ９が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部３を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

制御部３は、ＣＰＵ７がプログラムを実行することで実現される機能の構成として、図２に示すように、道路区画線認識ユニット１１と、信頼度算出ユニット１３と、対比ユニット１５と、指示ユニット１７と、位置取得ユニット１９と、道路環境取得ユニット２１と、両側レーン判断ユニット２３と、他の車両判断ユニット２５と、を備える。道路区画線認識ユニット１１は、画像取得ユニット２７と、抽出ユニット２９と、認識処理ユニット３１と、から構成される。信頼度算出ユニット１３は、特徴点尤度算出ユニット３３と、推定処理ユニット３５と、から構成される。

制御部３を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。

地図データベース５は、地図情報を記憶している。地図情報は、場所と関連付けて、道路環境を記憶している。道路環境には、道路の構造、道路の形状等が含まれる。道路の構造として、例えば、図３Ｂに示すように、レーン４７、４９、５１のうち、レーン４７が途中で無くなることでレーン数が減少する構造がある。また、道路の構造として、例えば、図３Ｃに示すように、レーン５３、５５が存在する道路において、レーン５３からレーン５７が分岐する構造がある。また、道路の構造として、例えば、図３Ｄに示すように、レーン５９、６１が存在する道路において、レーン６３がレーン５９に合流する構造がある。道路の形状として、例えば、図３Ａに示すように、カーブしている形状がある。この例では、道路はレーン６５、６７を備える。

図１に示すように、自車両は、運転支援装置１に加えて、ＧＰＳ６９、カメラ７１、車両検出センサ７３、車両制御部７５、及びスピーカ７７を備える。
ＧＰＳ６９は自車両の位置を取得する。カメラ７１は、図４に示すように、自車両７９の前方の領域８１を撮像して画像を作成する。この領域８１には、自車両７９の前方の道路が含まれる。カメラ７１は、画像を運転支援装置１に出力する。カメラ７１は、ステレオカメラでもよいし、単眼カメラでもよい。また、カメラ７１の代わりに、ライダー（ＬＩＤＡＲ）を用いてもよい。

車両検出センサ７３は、図４に示すように、自車両７９の周辺の領域８３において、他の車両を検出することができる。領域８３には、自車両７９の前方、自車両７９の後方、及び第２のレーン８５の一部が含まれる。なお、第２のレーン８５は、自車両７９が走行中のレーンである第１のレーン８７に隣接するレーンである。車両検出センサ７３は、検出結果を運転支援装置１に出力する。車両検出センサ７３として、例えば、ミリ波レーダ、ライダー等が挙げられる。

車両制御部７５は、運転支援装置１から送られる指示に応じて、自車両７９のレーンチェンジを実行する。また、車両制御部７５は、運転支援装置１が認識した道路区画線に基づき、自車両７９が走行中のレーンから逸脱しないように、操舵、警告等の処理を行う。道路区画線としては、例えば、白線、ボッツドッツ等が挙げられる。また、車両制御部７５は、前方車両に追随して走行する機能を有する。

スピーカ７７は自車両７９の車室内に設置されており、運転支援装置１から送られる信号に応じて音声を出力する。
運転支援装置１は、車載ネットワーク８９に接続している。運転支援装置１は、車載ネットワーク８９から、車両情報を取得することができる。車両情報として、例えば、自車両７９の車速、ヨーレート等が挙げられる。車両情報は、後述する処理において適宜使用される。

２．運転支援装置１が実行する処理
運転支援装置１が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を図３〜図７に基づき説明する。図５のステップ１では、他の車両判断ユニット２５が、車両検出センサ７３を用いて、自車両７９の周辺に存在する他の車両（以下では周辺車両とする）を認識する処理を実行する。なお、この周辺車両には、他の車両のうち、自車両７９と同じレーンを走行中であり、自車両７９の前方に存在する他の車両（以下では前方車両とする）は含まれない。

ステップ２では、前記ステップ１の処理の結果に基づき、周辺車両が存在するか否かを他の車両判断ユニット２５が判断する。周辺車両が存在しない場合はステップ３に進み、周辺車両が存在する場合は本処理を終了する。

ステップ３では、他の車両判断ユニット２５が、車両検出センサ７３を用いて、前方車両を認識する処理を実行する。
ステップ４では、前記ステップ３の処理の結果に基づき、前方車両が存在するか否かを他の車両判断ユニット２５が判断する。前方車両が存在しない場合はステップ５に進み、前方車両が存在する場合は本処理を終了する。

ステップ５では、道路区画線認識ユニット１１が、第１のレーンを区画する道路区画線のうち、自車両７９よりも前方にある部分を認識する。その認識の方法は以下のとおりである。まず、画像取得ユニット２７が、カメラ７１を用いて画像を取得する。その画像には、自車両７９の前方の道路が含まれる。次に、抽出ユニット２９が、その画像において特徴点を抽出する。特徴点とは、画像において輝度が大きく変化している点である。次に、認識処理ユニット３１が、抽出した特徴点に基づき、公知の方法で、第１のレーンを区画する道路区画線を認識する。

ステップ６では、道路区画線認識ユニット１１が、第２のレーンを区画する道路区画線のうち、自車両７９よりも前方にある部分を認識する。その認識の方法は、第１のレーンを区画する道路区画線を認識する方法と同様である。

ステップ７では、信頼度算出ユニット１３が、第１のレーンを区画する道路区画線の認識における信頼度（以下では第１の信頼度とする）と、第２のレーンを区画する道路区画線の認識における信頼度（以下では第２の信頼度とする）と、をそれぞれ推定する。

第１の信頼度を推定する方法は以下のとおりである。まず、特徴点尤度算出ユニット３３が、特徴点ごとに、その特徴点が道路区画線に起因する特徴点である尤度を算出する。この特徴点は、第１のレーンを区画する道路区画線のうち、第２のレーンとは反対側にある道路区画線を認識するときに抽出したものである。尤度は、複数の要素から総合的に算出される。その要素として、例えば、特徴点同士の幅が道路区画線の線幅に近いか否かという要素、特徴点における色が道路区画線の色に近いか否かという要素、特徴点とその周囲との輝度差が、道路区画線内外の輝度差に近いか否かという要素、過去に認識した道路区画線の延長線に特徴点が近いか否かという要素等が挙げられる。

特徴点同士の幅が道路区画線の線幅に近いほど、それらの特徴点の尤度は高くなる。特徴点における色が道路区画線の色に近いほど、その特徴点の尤度は高くなる。特徴点とその周囲との輝度差が、道路区画線内外の輝度差に近いほど、その特徴点の尤度は高くなる。過去に認識した道路区画線の延長線に特徴点が近いほど、その特徴点の尤度は高くなる。

次に、推定処理ユニット３５は、特徴点のうち、上記のように算出した尤度が所定の閾値以上である特徴点（以下では高尤度特徴点とする）と、尤度が閾値未満である特徴点（以下では低尤度特徴点とする）とをそれぞれカウントする。次に、推定処理ユニット３５は、高尤度特徴点のカウント数と、低尤度特徴点のカウント数とに基づき、第１の信頼度を推定する。第１の信頼度は、高尤度特徴点のカウント数が多いほど高く、低尤度特徴点のカウント数が少ないほど高い。

例えば、図６Ａに示すように、第１のレーン８７を区画する道路区画線９１の一部９３が、かすれたり、消失したりしている場合、高尤度特徴点のカウント数が少なくなり、第１の信頼度が低くなる。また、例えば、図６Ｂに示すように、道路区画線９１の内側に、道路区画線９１以外の事象に起因する特徴点９５が存在する場合、低尤度特徴点のカウント数が多くなり、第１の信頼度が低くなる。道路区画線９１以外の事象として、例えば、工事跡、落下物等が挙げられる。工事跡として、例えば、タール、補修跡、道路区画線の消し忘れ等が挙げられる。

それに対し、道路区画線９１に、かすれたり、消失したりしている部分がなく、道路区画線９１以外の事象に起因する特徴点９５が少ない場合は、高尤度特徴点のカウント数が多くなり、低尤度特徴点のカウント数が少なくなるため、第１の信頼度が高くなる。

第２の信頼度を推定する方法は、基本的には、第１の信頼度を推定する方法と同様である。ただし、第２の信頼度を推定する場合は、第２のレーンを区画する道路区画線を認識するときに抽出した特徴点を用いる。

ステップ８では、前記ステップ７で推定した第２の信頼度の方が、第１の信頼度より高いか否かを対比ユニット１５が判断する。第２の信頼度の方が、第１の信頼度より高い場合はステップ９に進み、それ以外の場合はステップ１０に進む。

ステップ９では、指示ユニット１７が、車両制御部７５に対しレーンチェンジを指示する。この場合、車両制御部７５は、第１のレーンから第２のレーンへのレーンチェンジを実行する。また、指示ユニット１７は、レーンチェンジの実行よりも早いタイミングで、スピーカ７７を用いて報知を行う。

ステップ１０では、両側レーン判断ユニット２３が、第１のレーンの両側に他のレーンが存在するか否かを判断する。両側レーン判断ユニット２３は、前記ステップ５、６で取得した画像に基づき、第１のレーンの両側に他のレーンが存在するか否かを判断することができる。

例えば、図７に示すように、レーン９７、９９、１０１、１０３が存在する道路において、第１のレーンがレーン９９、１０１である場合は、第１のレーンの両側に他のレーンが存在する。一方、第１のレーンがレーン９７、１０３である場合は、第１のレーンの両側のうち、少なくとも一方の側には他のレーンが存在しない。

第１のレーンの両側のうち、少なくとも一方の側には他のレーンが存在しない場合はステップ１１に進む。第１のレーンの両側に他のレーンが存在する場合は本処理を終了する。

ステップ１１では、位置取得ユニット１９が、ＧＰＳ６９を用いて、自車両の位置を取得する。
ステップ１２では、道路環境取得ユニット２１が、前記ステップ１１で取得した自車両の位置と、地図データベース５に記憶された地図情報とを用いて、自車両の周辺における道路環境を取得する。取得する道路環境は、図４に示すように、自車両７９よりも前方にある領域１０５での道路環境である。

ステップ１３では、前記ステップ１２で取得した道路環境が、予め設定された特定の道路環境であるか否かを指示ユニット１７が判断する。特定の道路環境は、第１のレーンを区画する道路区画線を認識するときの信頼度が低くなり易い道路環境である。

特定の道路環境としては、例えば、図３Ａに示すように、自車両７９の前方に急カーブが存在し、第１のレーン（図３Ａに示す例ではレーン６７）が急カーブのインコースである道路環境がある。この道路環境では、インコースの領域１０７はカメラ７１の画角から外れ易いため、第１のレーンを区画する道路区画線を認識するときの信頼度が低くなり易い。

また、特定の道路環境としては、例えば、図３Ｂに示すように、レーン４７が途中で無くなることでレーン数が減少する道路環境であって、レーン４７が第１のレーンである道路環境がある。この道路環境では、レーン４７の前方の領域１０９において道路区画線の形状が複雑になるため、第１のレーンを区画する道路区画線を認識するときの信頼度が低くなり易い。

また、特定の道路環境としては、例えば、図３Ｃに示すように、レーン５３からレーン５７が分岐する道路環境であって、レーン５３が第１のレーンである道路環境がある。この道路環境では、レーン５３の前方の領域１１１において道路区画線の形状が複雑になるため、第１のレーンを区画する道路区画線を認識するときの信頼度が低くなり易い。

また、特定の道路環境としては、例えば、図３Ｄに示すように、レーン６３がレーン５９に合流する道路環境であって、レーン５９が第１のレーンである道路環境がある。この道路環境では、レーン５９の前方の領域１１３において道路区画線の形状が複雑になるため、第１のレーンを区画する道路区画線を認識するときの信頼度が低くなり易い。

また、特定の道路環境としては、例えば、第１のレーンを区画する左右の道路区画線が平行でない道路環境、レーン数が増加する道路環境、第１のレーンを区画する道路区画線の少なくとも一部がボッツドッツである道路環境、第１のレーンにゼブラゾーンが存在する道路環境、第１のレーンに路面ペイントが存在する道路環境等が挙げられる。これらの特定の道路環境も、第１のレーンを区画する道路区画線を認識するときの信頼度が低くなり易い道路環境である。

道路環境が特定の道路環境である場合はステップ９に進み、それ以外の場合は本処理を終了する。
３．運転支援装置１が奏する効果
（１Ａ）運転支援装置１は、第１の信頼度と第２の信頼度とを対比し、第２の信頼度の方が第１の信頼度より高い場合は、第１のレーンから第２のレーンへのレーンチェンジを指示する。第２のレーンへレーンチェンジすると、第１のレーンを走行する場合よりも、道路区画線の認識における信頼度が高くなる。その結果、道路区画線の認識を誤ってしまうことを抑制できる。

（１Ｂ）運転支援装置１は、道路を含む領域を表す画像を取得し、取得した画像において特徴点を抽出する。さらに、運転支援装置１は、抽出した特徴点ごとに、その特徴点が道路区画線に起因する特徴点である尤度を算出し、その尤度に基づき、第１の信頼度及び第２の信頼度を推定する。そのため、第１の信頼度及び第２の信頼度を一層正確に推定できる。

（１Ｃ）運転支援装置１は、自車両の周辺における道路環境を取得し、その道路環境が、予め設定された特定の道路環境である場合は、第１のレーンから第２のレーンへのレーンチェンジを指示する。特定の道路環境ではない第２のレーンへレーンチェンジすると、第１のレーンを走行する場合よりも、道路区画線の認識における信頼度が高くなる。その結果、道路区画線の認識を誤ってしまうことを抑制できる。

（１Ｄ）第１のレーンの両側に他のレーンが存在する場合は、道路の構造や道路の形状によって道路区画線の認識における信頼度が低下してしまうことが生じにくい。運転支援装置１は、第１のレーンの両側に他のレーンが存在する場合は、レーンチェンジを指示しない。そのため、必要性が低いレーンチェンジを指示してしまうことを抑制できる。

（１Ｅ）運転支援装置１は、周辺車両が存在する場合はレーンチェンジを指示しない。そのため、レーンチェンジのときに自車両７９が周辺車両と接触してしまうことを抑制できる。

（１Ｆ）前方車両が存在する場合は、自車両７９が前方車両に追随すればよいので、仮に、道路区画線の認識における信頼度が低下しても問題が生じにくい。運転支援装置１は、前方車両が存在する場合はレーンチェンジを指示しない。そのため、必要性が低いレーンチェンジを指示してしまうことを抑制できる。

（１Ｇ）運転支援装置１は、周辺車両及び前方車両が存在するか否かの判断を、ステップ５以降の処理よりも先に行い、周辺車両又は前方車両が存在すると判断した場合は、その時点で処理を終了する。そのことにより、制御部３の計算負荷を軽減できる。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）前記ステップ８で否定判断した場合、本処理を終了してもよい。すなわち、前記ステップ１０〜１３の処理は実行しなくてもよい。
（２）前記ステップ６の後、すぐに前記ステップ１０に進んでもよい。すなわち、前記ステップ７、８の処理は実行しなくてもよい。

（３）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（４）上述した運転支援装置１の他、当該運転支援装置１を構成要素とするシステム、当該運転支援装置１の制御部３としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、運転支援方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…運転支援装置、３…制御部、７…ＣＰＵ、９…メモリ、１１…道路区画線認識ユニット、１３…信頼度算出ユニット、１５…対比ユニット、１７…指示ユニット、１９…位置取得ユニット、２１…道路環境取得ユニット、２３…両側レーン判断ユニット、２５…他の車両判断ユニット、２７…画像取得ユニット、２９…抽出ユニット、３１…認識処理ユニット、３３…特徴点尤度算出ユニット、３５…推定処理ユニット、６９…ＧＰＳ、７１…カメラ、７３…車両検出センサ、７５…車両制御部、７７…スピーカ、７９…自車両、８９…車載ネットワーク

Claims (4)

1. 車両前方の道路区画線を認識する道路区画線認識ユニットと、
   前記道路区画線認識ユニットによる道路区画線の認識における信頼度を推定する信頼度推定ユニットと、
   前記車両が走行中である第１のレーンを区画する道路区画線の認識における前記信頼度と、前記第１のレーンに隣接する第２のレーンを区画する道路区画線の認識における前記信頼度とを対比する対比ユニットと、
   前記第２のレーンを区画する道路区画線の認識における前記信頼度の方が、前記第１のレーンを区画する道路区画線の認識における前記信頼度よりも高いことを条件として、前記第２のレーンへのレーンチェンジを指示する指示ユニットと、
   を備え、
   前記道路区画線認識ユニットは、
   道路を含む領域を表す画像を取得する画像取得ユニットと、
   前記画像において特徴点を抽出する抽出ユニットと、
   前記特徴点に基づき前記道路区画線を認識する認識処理ユニットと、
   を備え、
   前記信頼度推定ユニットは、
   前記特徴点ごとに、その特徴点が道路区画線に起因する特徴点である尤度を複数の要素から総合的に算出する特徴点尤度算出ユニットと、
   前記尤度に基づき、前記信頼度を推定する推定処理ユニットと、
   を備える運転支援装置。
2. 車両前方の道路区画線を認識する道路区画線認識ユニットと、
   前記車両の位置を取得する位置取得ユニットと、
   地図情報を記憶した地図データベースと、
   前記位置取得ユニットで取得した前記車両の位置、及び、前記地図情報を用いて、前記車両の周辺における道路環境を取得する道路環境取得ユニットと、
   前記道路環境取得ユニットで取得した前記道路環境が、予め設定された特定の道路環境であることを条件として、前記車両が走行中であるレーンから、他のレーンへのレーンチェンジを指示する指示ユニットと、
   前記車両が走行中であるレーンの両側に他のレーンが存在するか否かを判断する両側レーン判断ユニットと、
   を備え、
   前記指示ユニットは、前記車両が走行中であるレーンの両側に他のレーンが存在すると前記両側レーン判断ユニットが判断した場合には、前記レーンチェンジを指示しないように構成された運転支援装置。
3. 請求項２に記載の運転支援装置であって、
   前記道路環境は、道路の構造、又は道路の形状を含む運転支援装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転支援装置であって、
   前記車両の周辺に他の車両が存在するか否かを判断する他の車両判断ユニットをさらに備え、
   前記指示ユニットは、前記他の車両が存在すると前記他の車両判断ユニットが判断した場合には、前記レーンチェンジを指示しないように構成された運転支援装置。

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