JPH03225513A - 自律走行車両方向制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は道路上を自律走行する車両の操舵を制御する自
律走行車両方向制御装置に関し、特に、進行方向前方を
とらえたテレビカメラからの走行道路帯の画像より、遠
方領域から近傍領域までの道路帯構造を計算し、計算さ
れた道路帯構造をもとに自動的に操舵制卸する自律走行
車両方向制御装置に間する。

（従来の技術） 従来、車を自律走行させる方法として、路面に走行目標
軌道に沿って誘導ゲーブルまたは金膜テーア等のガイド
ラインを連続的に設置する方法があるが、ガイドライン
の設置に多額の費用を要し、実際の路上での走行として
は現実的ではない。

走行車にテレビカメラを搭載して実際の道路を走行する
方法として、特開昭６０−３７１１号［自動車用自動走
行操舵装置］が提案されている。

この方法では、２つのテレビカメラが左右両側の道路白
線部を各々検出し、検出された境界線が前記テレビカメ
ラでとらえた画像上のどの位置にあるかを照合すること
により、走行車の操舵を自動的に制御することができ、
自律走行車両への自律走行のための設備の搭載は必要で
あるが走行道路に対しては特別な開発を必要としない。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、後者の方法では前記自律走行車両に搭載
されているテレビカメラが左右両側に間室されており、
ある特定の速度範囲においては前記テレビカメラでとら
えた画像中の道路帯境界線を用いて有効に操舵制御でき
るが、速度に関して適応範囲外においては、例えば、よ
り高速な走行状態においては、前記テレビカメラにより
検出される道路帯の対象領域よりも遠方の領域の道路帯
境界線の形状が操舵制御において重要な要素となるが、
遠方の道路帯構造を算出し、操舵制御を行うことができ
ない。

本発明は、走行車両の速度に応じて、走行車両の操舵を
効率的に制御することのできる自律走行車両方向制御装
置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、自律走行する車両にその走行方向に向けて取
り付けられたテレビカメラと、該テレビカメラで撮影さ
れた画像から道路帯を抽出する画像処理部と、前記道路
帯画像から得られる情報に基づき前記車両の走行を制御
する走行制御部とを備える自律走行車両方向制御装置で
あって、前記走行制御部は、前記画像処理部からの道路
帯画像に基づき道路帯境界線から前記車両までの距離を
計算し、予め設定されている道路帯の構造上の条件のも
とでの道路帯領域において遠方領域の道路帯境界線の形
状を仮定し、さらに該遠方領域の道路帯境界線の形状を
もとに前記遠方領域に隣接した領域の道路帯境界線の形
状の予測をし、前記車両の走行中に修正を繰り返し前記
車両近傍領域までの道路帯境界線の形状を計算する道路
ｍ造計算部と、該道路構造計算部で計算された道路構造
に基づき走行に際しての操舵制御を行う操舵制御手段と
を有することを特徴とする。

（作用） 前記道路構造計算部には、第１図に示すように、道路を
３次元的に規定する道路帯構造モデルの条件１およご走
行車両の速度条件２がそれぞれ与えられる。道路帯構造
モデルの条件１は、路面は局所的に平面である。道路帯
境界線は局所的に平行であるなどの局所的構造条件、高
速道路等の道路における曲率と勾配との関係を示す構造
条件などを大む。これに対し、走行車両の速度条件２は
、道路帯領域を走行速度に応して遠方領域、中間領域、
近傍領域に分割するための車速データを含む。

前記道路構造計算部においては、道路帯構造モデルの条
件１および走行車両の速度条件２より、前記画像処理部
で抽出された道路帯に対して、十分遠方の道路帯境界線
の形状を「仮設」とし、走行しなから「検証」１、「修
ＪＥ、／を繰り返すことによって、中間領域での道路帯
境界線の形状を定義し、同様にして中間領域での道路帯
境界線の形状を「仮設」として近傍領域までの道路帯境
界線の形状を定義することにより、遠方領域道路帯境界
線形状４、中間領域道路帯境界線形状５および近傍領域
道路帯境界線形状６からなる道路帯領域境界線形状３が
検出されるから、道路帯構造モデルの条件１、走行車両
速度条件２および道路帯領域境界線形状３に基づき走行
速度に応じて方向制御するための道路帯境界線のｆｉｎ
な領域を決定することができる。前記道路構造計算部で
決定された最適な領域の道路帯境界線形状は前記操舵制
御手段に与えられ、該操舵制御手段は前記道路帯項線形
状に基づき操舵制御を行うことにより、方向制御可能な
自律走行車の速度条件を拡張することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図は本発明の自律走行車両方向制御装置の一実施例
が用いられている自律走行車両を示すブロック図である
。第２図において、自律走行車両に搭載されているテレ
ビカメラ１０が進行方向前方の道路帯画像をとらえ、該
道路帯画像は画像認識部１１へ出力される。画像認識部
１１において、色彩抽出、エツジ検出、ラベリング等の
画像処理をおこなうことにより、前記道路帯画像から道
路帯頭載、道路帯境界線、道路帯白線部を抽出し、抽出
結果を出力画像として入力画像とともにモニタ１２へ出
力する。

前記自律走行車両には、テレビカメラ１０の他に、ステ
アリングの操作角を検出する操作角センサ（図示せず）
、前記自律走行車両の走行速度を検出する車速センサ（
図示せず）、前記自律走行車両に走行中にかかるモーメ
ント力を検出する慣性力センサ（図示せず）等が搭載さ
れている。各センサ情報は各種センサ処理部２０より走
行制御部１３へ出力される６ 走行制御部１３は道路帯構造モデル１４、道路帯構造計
算部１５、走行指令部１６、操舵制御部１７、および道
路帯構造記憶部１８により構成される。道路構造計算部
１５はステアリングの操作角、速度センサ情報に基づき
画像認識部１１で抽出された画像に対して、道路帯構造
モデル１４における道路帯構造に関する制限条件を与え
、走行指令部１６に操舵制御に関連した情報を出力し、
また道路帯構造の情報を道路帯構造記憶部１８へ出力す
る。

走行指令部１６は、各種センサ処理部２０からの情報お
よび道路帯構造計算部１５からの情報に基づいて、自律
走行車両の走行状態を確認し、道路状況に応じた制御指
令を操舵制御部１７へ出力する。操舵制御部１７は走行
指令部１６からの制御指令に基づいて、操舵信号をアク
チュエータ制御部２１へ出力する。走行指令部１６およ
び操舵制御部１７は操舵制御手段１９を構成する。アク
チュエータ制御部２１は内蔵された操舵アクチュエータ
、アクセルアクチュエータ、およびブレーキアクチュエ
ータ等の複数のアクチュエータを制御し、操舵制御部１
７からの入力により、この操舵信号に対してステアリン
グ操作、アクセル操作、ブレーキ操作等の操作制御を実
行する。

道路帯構造記憶部１８は道路帯！ｆ４造計算部１５から
の道路帯構造の情報を記憶する。

次に、道路帯構造計算部１５における道路構造の算出課
程を説明する。

第３図は第２図の自律走行車両に搭載したカメラがとら
れた進行方向の道路画像からウィンドウ設定までの概要
図である。テレビカメラ１０でとらえることのできる最
遠方領域区分線３４より地平線３０を最遠方領域区分線
とした領域が走行対象領域となる。走行対象領域におい
て、自立走行車の走行速度に応じて領域区分線３１，３
２．３３が垂直方向に変動し、走行対象領域は、領域区
分線３１．３２．３３によって遠方走行領域３５、中間
走行領域３６．３７、近傍走行領域３８に分割される。

走行中にテレビカメラ１０によりとらえた進行方向の道
路帯画像において、消失点が存在することは既知である
が、そのことから、遠方領域での道路境界検出のための
ウィンドウ４０゜４４は左右画境界において固定しても
、道路帯境界線、あるいは道路白線部を検出することは
可能であると考えられる。ウィンドウ４０において、図
４に示す次領域でのウィンドウ位置決定方法を用いて、
ウィンドウ４１の位置を決定し、順にウィンドウ４２．
４３の位置を決定し、道路境界線の検出をおこなう、ウ
ィンドウ４４，４５，４６．４７においても同様である
。

各ウィンドウの位置決定方法を図４に示す。ウィンドウ
５１において道路帯境界線が検出され、道路帯境界線と
領域区分線５３．５４の交点Ｐ１とＰ２の画像座標（Ｘ
（ＰＩ）、Ｙ（ＰＩ））。

＜Ｘ　（Ｐ２＞、Ｙ　（Ｐ２＞）を用いて点Ｐ２におけ
る接線の勾配ｔａｎθが求められる。この勾配を用いて
Ｐ２での接線と次近傍領域区分線５５との交点のＸ座標
、Ｘ（Ｐ３） Ｘ　（Ｐ３）＝　（Ｄ１＋Ｄ２）＊Ｘ　（Ｐ２＞−Ｄ２
ネＸ＜Ｐｌ）ｌ／Ｄｌ と固定値Ｗより縦幅Ｄ２、横幅（Ｘ　（Ｐ２）　−Ｘ（
Ｐｉ　））＊Ｄ２／Ｄ１＋Ｗのウィンドウが決定される
、ＤＩ、Ｄ２は領域区分線の垂直位差であり、スピード
センサ情報により決定される。Ｗは定数である。なお本
実施例では、センターラインとサイドラインの両方の認
識にて自動操舵制御をおこなうものを示したが、センタ
ーライン、サイドラインといった道路白線部のほかに道
路両端の道路帯境界線による認識、また、センターライ
ン、サイドライン、あるいは、片方の道路帯境界線のみ
の認識より基準位置から所定化離隔てた位置に保つよう
にしてもよい。また、走行道路帯とそれに交差する道路
帯３９との互いに交わる領域が存在するとき、遠方領域
から道路帯境界線の形状を予測するから、前記交差領域
に隣接する遠方領域で検出した道路帯境界線の認識結果
に基づき自律走行のための方向制御に適当な道路帯境界
線の形状および道路帯白線部の形状を予測することがで
きる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、遠方領域か
らの道路帯境界線の形状の予測をおこなうことにより、
走行道路帯と該走行道路帯と交差する道路帯とが交わる
領域が存在しても、隣接遠方領域で検出した、道路帯境
界線の認識結果より自律走行のための方向制御に適当な
道路帯境界線の形状、道路帯白線部の形状を予測するこ
とができ、また、自律走行車の方向制御において、上記
自律走行車の走行速度に対して最適な領域での算出され
た道路帯境界線の形状を用いた操舵制御をおこなうこと
により、方向制御可能な自律走行車の速度条件を拡張す
ることができるから、走行車両の速度に応じて、走行車
両の操舵を効率的に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は道路横遣計算部における処理内容の説明図、第
２図は本発明の自律走行車両方向制御装置の一実施例が
用いられている自律走行車両を示すブロック図、第３図
は第２図の自律走行車両に搭載したカメラがとらえた進
行方向の道路画像からウィンドウ設定までの概要図、第
４図は道路境界線を検出したウィンドウから隣接近傍ウ
ィンドウのサイズと位置を決定するまでの説明図である
。 １０・・・テレビカメラ、１１・・・画像認識部、１３
・・・走行制御部、１５・・・道路帯構造計算部、１６
・・・走行指令部、１７・・・操舵制御部、１９・・・
操舵制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自律走行する車両にその走行方向に向けて取り付けられ
   たテレビカメラと、該テレビカメラで撮影された画像か
   ら道路帯を抽出する画像処理部と、前記道路帯画像から
   得られる情報に基づき前記車両の走行を制御する走行制
   御部とを備える自律走行車両方向制御装置であって、前
   記走行制御部は、前記画像処理部からの道路帯画像に基
   づき道路帯境界線から前記車両までの距離を計算し、予
   め設定されている道路帯の構造上の条件のもとでの道路
   帯領域において遠方領域の道路帯境界線の形状を仮定し
   、さらに該遠方領域の道路帯境界線の形状をもとに前記
   遠方領域に隣接した領域の道路帯境界線の形状の予測を
   し、前記車両の走行中に修正を繰り返し前記車両近傍領
   域までの道路帯境界線の形状を計算する道路構造計算部
   と、該道路構造計算部で計算された道路構造に基づき走
   行に際しての操舵制御を行う操舵制御手段とを有するこ
   とを特徴とする自律走行車両方向制御装置。