JPH0421100A - 走行路上の白線認識方法と装置 - 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」 本発明は走行路上の左右の白線を検出して車両がその２
本の白線の中心から異常にずれたかどうかを認識する方
法と装置に関するものである。

「従来の技術」 従来より、自動車の自動運転とか運転者への補助支援な
どのため、走行路の状態の認識システムの研究が国内外
で種々試みられている。それらの多くは車両に、標準の
ＴＶ走査またはこれに準じたＴＶカメラを取付け、この
ＴＶカメラからの走行路の映像信号をアナログからディ
ジタルに変換し、さらに電子計算機で画像処理を行い、
その中から必要な情報を抽出して自動運転、警報などの
信号として利用しようとするものである。

［発明が解決しようとする課題」 しかし、このような方法では、装置が極めて複雑テ、高
価になり、しかもＴＶ画像の情報量は白黒でも２３２ビ
ット／秒にのぼり、それらの間の関係を調べ、求める情
報を抽出し、さらに演算を施こすことは容易でなかった
。

本発明は簡単なシステムレニよって目的の走行路上の白
線を検出して車両の位置ずれを認識できる方法と装置を
得ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 本発明は車両に取付けたＴＶカメラにより走行路に沿っ
て設けられた白線を検出し、この白線の情報から車両の
位置情報を得るようにした方法において、前記走行路の
遠近に応じた２本の白線のなす間隔の変化に対応して前
記ＴＶカメラの光電面上を台形または３角形走査してそ
れぞれの走査線上の映像信号を積分してその積分値によ
り白線位置を検出するようにしたことを特徴とする走行
路上の白線認識方法である。

「作用」 ＴＶカメラを、車両の前端のやや上方に取付けて走行路
を観測すると、映像信号中の左右２本の白線は近いとこ
ろは間隔が広く、遠くになるに従って狭くなり、台形ま
たは３角形となる。この白線を高いＳ／Ｎ比で抽出する
ため、水平走査線をこの白線に沿って走査すれば、その
アナログ映像信号の積分値が白線のない部分より大きく
なる。

そこで、水平走査線を白線に沿って、すなわち、台形ま
たは３角形に走査する。そのためにはＸ軸とＹ軸を９０
度回転し、かつ水平走査線がある１点に収束するような
走査方法とする。そして水平走査線の映像情報の積分値
の大小で白線であるかどうかを認識する。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基き説明する。

車両の先端やや上部にＴＶカメラを据付けて走行路を映
すと、その再生画像は第４図のように、２本の白線（１
）　（１）と、その両側の景色（２）　（２）とが画像
として映し出される。この画像において、目的の白線情
報だけを効率よくとり出すためにはつぎの３つの条件を
具備することが要求される。

■両側の白線（１）（１）は基本的には台形（または３
角形）となる。

■この台形（または３角形）の白線（１）（１）の情報
を高いＳ／Ｎ比で抽出する必要がある。

■白線（１）（１）の外側の景色（２）（２）の情報（
横線部分）は不要であるから情報として取込まない。

以上の■■■を満足する情報を得るには、第５図（ａ）
　（ｂ）　（ｃ）に示すように、水平走査線（Ｈ）に平
行なＸ軸と垂直走査線（Ｖ）に平行なＹ軸とをそれぞれ
９０度回転する。さらに水平走査線（Ｈ）は同（ｂ）ま
たは（ｃ）のようにある１点に収束するような台形走査
とすることが簡易でしかも合理的なシステムになる。第
４図に基きさらに詳しく説明する。

（１）水平路面上で白線（１）　（１）の台形の形状、
すなわち、下辺（近距離）での長さ（Ｑｌ）、上辺（速
比１１１）での長さ（ρ２）、上下辺間の高さ（ｈ）は
、ＴＶカメラの取付は位置、路面からの高さ、レンズの
視野、前傾角などの数個のパラメータが決定すれば一義
的に決定し不変なものとなる。

（２）白線（１）（１）の情報を高いＳ／Ｎ比で抽出す
る場合、白線（１）（１）を横切る走査線のアナログ信
号の微分処理によって検出しようとすると、同一走査線
上の白い物体の情報とのちがいが区別できない。そこで
、白線（１）　（１）に沿って走査線を走らせ、その走
査線上のアナログ情報をすべて積分すれば、白線（１）
（１）にかすれ、途切れなどがあっても他の部分的な白
い物体の情報とは明白に区別できる。

以上のような考えに鑑みて発明された回路が第１図であ
る。

第１図において、（５）は撮像管からなるＴＶカメラで
、このＴＶカメラ（５）はレンズ（６）、光電面（７）
、水平（Ｘ軸）、垂直（Ｙ軸）偏向コイル（８）（９）
を具備している。このＴＶカメラ（５）の出力側は映像
増幅器（１０）、プロセス増幅器（１１）を介してモニ
タＴ　Ｖ　（４）に結合されている。前記水平、垂直偏
向コイル（８）（９）は偏向コイル制御器（１２）に結
合されている。（１３）は同期信号発生器、（１４）は
電源である。

前記偏向コイル制御器（１２）はＸ軸とＹ軸を所定角度
θだけ回転させるための回転ラスタゼネレータ（１５）
と矩形走査を台形走査に変換するための台形ラスタゼネ
レータ（１６）からなり、具体的回路は第２図に示され
る。これらの回路のうち、回転ラスタゼネレータ（１５
）は、本出願人が先に提案した特公昭５６−２４４３４
号の発明を利用している。この回転ラスタゼネレータ（
１５）において、（１７）はコサイン波入力端子、（１
８）はサイン波入力端子、（１９）は増幅器、（２０）
　（２１）　（２２）　（２３）は積分器、（２４）　
（２５）は加算器、（２６）はＸ軸出力端子、（２７）
はＹ軸呂カ端子で、また（２８）　（２９）は水平同期
信号（ＨＤ）でリセットされるスイッチ、（３０）（３
１）は垂直同期信号（ＶＤ）でリセットされるスイッチ
である。

前記台形ラスタゼネレータ（１６）において、（３２）
（３３）はサンプルホールド回路、　（３４）（３５）
は積分器、（３６）　（３７）　（３８）　（３９）は
ＨＤでリセットされるスイッチ、（４０）（４１）は傾
き調整用可変抵抗である。そして、他方の積分器（３５
）は抵抗からなる加算ＩＩ（４３）を介してＸ軸出力端
子（２６）に、一方の積分器（３４）は加算器（４２）
を介してＹ軸出力端子（２７）に結合されている。

つぎに以上の回路の作用を説明する。

ＴＶカメラ（５）によって路上の白線（１）　（１）を
撮像する。すると、２本の白線（１）（１）は第４図に
示すように遠方になるに従い間隔が狭くなって、通常状
態では台形（または３角形）になって表示される。　そ
こで、本発明では、Ｘ軸とＹ軸を、９０度回転し、かつ
水平走査線（Ｈ）が、白線（１）（１）上を走査するよ
うに制御する。ここで、回転角度θ＝９０度であるから
、回転ラスタゼネレータ（１５）において、ｓｉｎθ＝
ｌ、ｃｏｓθ：０とすると、積分器（２０）の出力端（
ａ）点には第３図（ａ）の出力波形が、積分器（２１）
の出力端（ｄ）点には第３図（ｄ）の出力波形があられ
れる。また１台形ラスタゼネレータ（１６）において、
出力端（ａ）点の出力はサンプルホールド回路（３２）
を経て角度調整用可変抵抗（４０）を介して積分器（３
４）に送られ、この出力端（ｂ）点の出力は前記（ａ）
点の出力と加算され、（ｃ）点には第３図（ｃ）の出力
波形があられれて、Ｙ軸の偏向コイル（９）に加えられ
る。なお、ｃｏｓ＝ｏであるから、積分器（２２）　（
２３）の出力はなく、したがって、サンプルホールド回
路（３３）、可変抵抗（４１）、積分器（３５）の出力
がないから、前記（ｄ）点の出力がそのままＸ軸偏向コ
イル（８）に加えられる。このように出力波形（ｅ）は
Ｙ軸（垂直）偏向コイル（９）に、出力波形（ｄ）はＸ
軸（水平）偏向コイル（８）にそれぞれ加えられると、
第５図のようにＸ軸とＹ軸が９０度回転し。

水平走査線（Ｈ）は垂直になる。ここで、可変抵抗（４
０）は台形すなわち白線（１）の傾きを調整するもので
、アース側のとき第５図（ａ）のように傾き最小（略平
行）で、中間では同（ｂ）のように台形で、抵抗値最大
のとき同（ｃ）のように傾き最大（３角形）となっであ
る１点に収束するように走査する。この台形走査による
映像信号は映像増幅器（１０）、プロセス増幅器（１１
）を介してモニタＴ　Ｖ　（４）へ送られる。このモニ
タＴ　Ｖ　（４）によって通常の矩形走査を行うことに
よって、同（ｄ）に示すように、白線（１）（１）が近
いところでも、遠いところでも同一間隔をもって表示さ
れる。

つぎに、水平走査線（Ｈ）の台形走査によって得した白
線を走査したとき（イ）と、断続した白線を走査したと
き（ロ）は白色成分が多くあられれる。

白線以外では白色成分が少ないため（ハ）のような特性
となる。そのため、同（ｂ）のように、水平同期信号の
映像信号をすべて積分したときの電位値（ｖｌ）を検出
し、これがある一定値（Ｖｒ）以上のときを白線と認識
する。

また、ＴＶカメラの位置（車両の位置）と白線の位置と
の関係は、第７図に示すように、垂直同期信号（ＶＤ）
から白線（１）（１）までの距離（ｄ、）（ｄ、）を知
ることにより知ることができる。すなわち、ＴＶカメラ
（５）の位置は白線（１）（１）の位置に拘らず２つの
ＶＤの中心線（ＣＬ）と考えられるから、ＴＶカメラ（
５）が左側の白線（１）へ近づけば一方の距離（ｄｌ）
が大で、他方の距離（ｄ２）が小となる。この距離（ｄ
、　’）　（ｄ、’）を測定するには、前記水平走査線
の積分値（Ｖ□）が、第７図（Ｃ）のように変化するの
で。

左側のＶＤから左側の白線（１）のデータがあられれる
までの時間と、右側の白線（１）の右側のＶＤまでの時
間を測定すればよい、そして、これらの時間に基づく距
離（ｄｘ　”）　（ｄｔ　）間に許容以上の差が生じた
ときにランプ、ブザーなどを作動させるようにできる。

つぎに、走行路の白線（１）　（１）は直線である場合
ではなく、第８図（ａ）のようにカーブしている場合が
ある。このカーブしている方向を知るためには、画像を
走行路と直交する方向に例えば５つのゾーン（ｚｌ）〜
（Ｚ５）に分割する。そして、各ゾーン（Ｚｌ）〜（Ｚ
５）毎に同（ｂ）のような積分値の包絡線を得る。そし
てこれらの包絡線のピーク（Ｐｌ）（Ｐ２）がどちらの
方向に傾いているかを検出する。

この動作と時間差の計測は上述のように、アナログ積分
と加減算とで可能であるが、それ以外に。

走査線の番号をディジタル的に加減算することもできる
。このときの白線位置データに基き、白線が走査線に対
しなるべく平行になり、Ｓ／Ｎ比が最大になるように、
全体の台形ラスタの傾き制御を行う、つまり、垂直帰線
期間の時間内に新たに角度をセッテングすることができ
る。

さらには、時間分割で最初のフィールドでは、第１ゾー
ン（Ｚｌ）を計測して最も適した角度に設定し、ついで
第２ゾーン（Ｚ２）、第３ゾーン（Ｚ、）・・・へと角
度を設定することもできる。この場合、全体のデータを
得る時間は５７６０ｓｅｃとおちるが、実用上は全く問
題がない。

前記実施例では、ＴＶカメラに撮像管を用いたが、実用
的には、信頼性、小形軽量化、コストなどの面からセン
サの固体化が必要となる。この目的のため、第９図に示
すように、予め白線の傾きに一致させた台形の転送型ホ
トダイオードアレイ（例えばＣ０Ｄ）を用いてこの出力
を映像信号処理装置（５１）に結合してもよい。このよ
うにすれば、ラスタの形状や回転角を電気的に自由に変
更できないが、調整個所が不要になり、動作も安定する
。

なお、白線（１）　（１）がカーブしている場合は、検
出された位置信号を利用して、ホトダイオードアレイを
機械的に回転制御することになる。

「発明の効果」 本発明は上述のように構成したので、自動車走行路上の
白線が簡単な方法で確実に検出できる。

特に、白線は一部汚れていたり、破線状のものがあって
も、白線に沿って走査線を走らせてその映像信号をすべ
て積分することにより、部分的な白い物体と明確に区別
できる。また、白線の外側の不要な景色などの情報を最
初から取込まないようにしてあり、白線情報信号を取込
んだ後の処理も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例を示すブロック図
、第２図は要部の詳細な電気回路図、第３図は各部の波
形図、第４図はＴＶカメラによる映写図、第５図はｘ、
Ｙ軸を９０度回転した回転ラスタの説明図、第６図は水
平走査線間の波形図、第７図は垂直走査線間の波形図、
第８図は白線のカーブ検出の説明図、第９図は固体イメ
ージセンサの正面図である。 （１）・・・白線、（４）・・・モニタＴＶ、（５）・
・・ＴＶカメラ、（７）・・・光電面、（８）・・・水
平偏向コイル、（９）・・・垂直偏向コイル、（１２）
・・・偏向コイル制御器、（１３）・・・同期信号発生
器、（１５）・・・回転ラスタゼネレータ、（１６）・
・・台形ラスタゼネレータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両に取付けたＴＶカメラにより走行路に沿って
   設けられた白線を検出し、この白線の情報から車両の位
   置情報を得るようにした方法において、前記走行路の遠
   近に応じた２本の白線のなす間隔の変化に対応して前記
   ＴＶカメラの光電面上を台形または３角形走査してそれ
   ぞれの走査線上の映像信号を積分してその積分値により
   白線位置を検出するようにしたことを特徴とする走行路
   上の白線認識方法。
2. （２）車両に取付けたＴＶカメラにより走行路に沿って
   設けられた白線を検出し、この白線の情報から車両の位
   置情報を得るようにした装置において、前記ＴＶカメラ
   の偏向コイルに、偏向コイル制御器を結合し、この偏向
   コイル制御器は、Ｘ軸とＹ軸を９０度回転させるための
   回転ラスタゼネレータと、水平走査線を白線に沿った台
   形または３角形走査に変換するための台形ラスタゼネレ
   ータとからなることを特徴とする走行路上の白線認識装
   置。