JPH10307998A

JPH10307998A - 車両用自動操舵装置

Info

Publication number: JPH10307998A
Application number: JP9117168A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imanishi; 勝之今西; Mare Kitagawa; 希北川; Tetsuya Abe; 哲也阿部
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【目的】走行路面のレーンマークデータを有効に利用
できないとき前方車両の位置データを利用することで、
余分な部材を用いることなく、多種多様な走行環境に合
致した質の高い自動操舵を可能にする車両用自動操舵装
置を提供する。【解決手段】撮影装置１０が白線を表示した走行路面
上の自車両の前方を画像データとして撮影する。レーザ
レーダ３０が自車両の前方に位置する物体の距離分布を
距離分布データとして計測する。マイクロコンピュータ
６０が画像データに基づきレーンマークデータを形成
し、距離分布データに基づき自車両の前方に位置する前
方車両の位置データを形成し、レーンマークデータ及び
位置データが正しいか否かにつき判定する。操舵アクチ
ュエータ８０は、その自動操舵制御を、レーンマークデ
ータが正しいとの判定時に当該レーンマークデータに基
づき行い、また、位置データのみが正しいとの判定時に
は位置データに基づき行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用自動操舵装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の車両用自動操舵装置にお
いては、車両の前方を撮影してなる撮影画像に基づき画
像処理でもって当該車両の走行路を示すレーンマークを
検出し、このレーンマークを利用して車両の操舵制御を
行うようにしたものがある（例えば、特開平４−２７３
３０１号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記自動操舵
装置では、例えば、走行路面にレーンマークがない場
合、走行路面が汚れている場合、走行路面からの逆光が
ある場合や豪雨の場合、レーンマークを検出できず、自
動操舵できないという不具合がある。これに対しては、
走行路面に磁石を１ｍ毎に埋設しておき、車両が各磁石
上を通過するときに当該各磁石の磁力を計測すること
で、走行路面上における当該車両の走行位置を検出し、
この検出位置に応じて当該車両の自動操舵制御すること
も考えられる。

【０００４】しかし、この場合、各磁石の走行路面に対
する埋設作業が膨大となり、その実現には多くの時間と
コストが必要となる。そこで、本発明は、以上のような
ことに対処するため、走行路面のレーンマークデータを
有効に利用できないときに前方車両の位置データを利用
することで、余分な部材を用いることなく、多種多様な
走行環境に合致した質の高い自動操舵を可能にする車両
用自動操舵装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題に解決にあた
り、請求項１及び２に記載の発明によれば、撮影手段
が、白線等のレーンマークを表示した走行路面上の自車
両の前方を画像データとして撮影する。また、計測手段
が自車両の前方に位置する物体の距離分布を距離分布デ
ータとして計測する。

【０００６】また、レーンマークデータ形成手段が、画
像データに基づきレーンマークデータとして形成し、位
置データ形成手段が、計測手段による距離分布データに
基づき自車両の前方に位置する前方車両の位置データを
形成する。そして、判定手段によりレーンマークデータ
が正しいと判定されたときには、操舵制御手段は、レー
ンマークデータに基づいて自車両の自動操舵制御を行
う。一方、判定手段により前方車両の位置データのみが
正しいと判定されたときには、操舵制御手段は、当該位
置データに基づいて自車両の自動操舵制御を行う。

【０００７】これにより、走行路面のレーンマークデー
タを有効に利用できないときに前方車両の位置データを
利用することで、自車両の自動操舵制御がなされること
となる。その結果、余分な部材を用いることなく、多種
多様な走行環境に合致した質の高い自車両の自動操舵制
御が可能なる。ここで、請求項２に記載の発明によれ
ば、判定手段によりレーンマークデータ及び位置データ
の双方が正しくないと判定されたときには、警報手段
が、自車両の自動操舵制御が不能である旨を警報する。

【０００８】これにより、自車両の運転者は、自動操舵
制御からマニュアル操舵への切り換え時期を、タイミン
グよく正しく知ることができる。これにより、自車両の
自動操舵制御が不能となった後も自車両の安全運転を確
実に実現させ得る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明に係る車両用自動
操舵装置の一例を示している。この自動操舵装置は、撮
影装置１０を備えており、この撮影装置１０は、当該車
両の前部に装着されて、当該車両の前方を撮影し撮影出
力として発生する。なお、撮影装置１０は、ＣＣＤカメ
ラにより構成されている。

【００１０】ヨーレートセンサ２０は、当該車両の適所
の装備されてこの車両のヨーレートを検出する。レーザ
レーダ３０は、走査式のもので、当該車両の前部に装備
されている。そして、このレーザレーダ３０は、逐次、
光を走査して放射し、放射時の走査角と、光を放射して
その光が反射体に反射して戻ってくるまでの伝搬遅延時
間を計測し、この計測時間と光の速度から反射体までの
距離を算出して、前方の距離分布データとして出力す
る。

【００１１】Ａ−Ｄ変換器４０は、撮影装置１０の撮影
出力、ヨーレートセンサ２０の検出出力及びレーザレー
ダ３０の走査出力をディジタル変換してマイクロコンピ
ュータ６０に出力する。車速センサ５０は、当該車両の
車速を検出しこの検出車速に比例する周波数にてパルス
信号をマイクロコンピュータ６０に出力する。

【００１２】マイクロコンピュータ６０は、図２及び図
３にて示すフローチャートに従い主制御プログラムを実
行し、また、図４にて示すフローチャートに従い割り込
み制御プログラムを実行する。そして、マイクロコンピ
ュータ６０は、これら実行中において、操舵アクチュエ
ータ８０及び警報機９０にそれぞれ接続した各駆動回路
８０ａ、９０ａを駆動制御するに要する演算処理をす
る。なお、主制御プログラム及び割り込み制御プログラ
ムはマイクロコンピュータ６０のＲＯＭに予め記憶され
ている。

【００１３】操舵アクチュエータ８０は、駆動回路８０
ａにより駆動されて、当該車両の前輪の操舵角を制御す
る。警報機９０はスピーカにより構成されており、この
警報機９０は駆動回路９０ａにより駆動されて鳴動し警
報する。このように構成した本実施形態において、当該
車両が走行路面を走行しているものとする。そして、マ
イクロコンピュータ６０が作動状態にあれば、主制御プ
ログラムが図２及び図３のフローチャートに従い実行さ
れるとともに、割り込み制御プログラムの割り込み処理
が所定割り込み時期毎に図４のフローチャートに従い実
行される。なお、上記所定割り込み時期は、マイクロコ
ンピュータ６０に内蔵したタイマーによる各所定計時値
により特定される。

【００１４】割り込み制御プログラムの実行中において
は、ステップ２００にて、撮影装置１０の撮影出力に対
するＡ−Ｄ変換器４０のディジタル変換データ（以下、
画像データという）がマイクロコンピュータ６０に入力
される。すると、ステップ２１０において、白線データ
の抽出処理が次のようにしてなされる。

【００１５】走行路面上の白線は、一定の幅をもち、か
つ、走行路面のアスファルトよりも明るいという特徴を
有する。そこで、この特徴を利用して白線データだけを
抽出する。具体的には、ステップ２００にてマイクロコ
ンピュータ６０に入力された画像データが、例えば、図
５にて示すものであるとする。ここで、走行路面上のセ
ンターラインを示す白線Ｃは、所定間隔で線状に描いた
複数の白線部Ｃｏにより構成されている。また、走行路
面の左右両側に位置する各白線は、それぞれ、一本の線
により、左側白線ＳＬ及び右側白線ＳＲとして構成され
ている。

【００１６】しかして、白線ＳＬ及び各白線部Ｃｏの走
行路面上の輝度は、走行路面上の他の部分の輝度よりも
高いため、白線ＳＬの輝度ＰＬ及び白線部Ｃｏの輝度Ｐ
Ｃｏが、図６にて示すごとく、パルス状に高く維持され
る。この場合、白線ＳＲの輝度も高く輝度ＰＬと同じで
ある。また、白線ＳＬと白線部Ｃｏとの間の輝度Ｑは、
各輝度ＰＬ、ＰＣｏよりも低い。なお、各両白線部Ｃｏ
の間の輝度も同様に低く輝度Ｑである。

【００１７】そこで、ステップ２１０において、白線Ｓ
Ｌ、ＳＲの幅方向両端における各輝度変化が対のデータ
として図７にて示すごとく順次白線ＳＬ、ＳＲ方向に沿
い抽出される。また、各レーンマーク部Ｃｏの幅方向両
端の各輝度変化が、対のデータとして、図７にて示すご
とく順次白線Ｃに沿い抽出される。この場合、画面の上
部にいく程レーンマークが自車両よりも遠く位置するこ
とになるから、白線ＳＬ、ＳＲ及び白線部Ｃｏのパルス
状の輝度幅も、画面の上部にいく程狭くなっている。

【００１８】このようにしてステップ２１０における処
理が終了すると、次のステップ２２０において、画像上
の一般的な白線が、近距離では直線的になることを利用
して、直線検出法として一般的によく知られるハフ変換
処理により、白線ＳＬ、Ｃの各白線データ（図７参照）
に基づき、図８にて示すごとく、直線Ｌ１、Ｌ２が算出
される。

【００１９】その後、ステップ２３０において、白線探
索処理がなされる。即ち、画面の下部より直線Ｌ１、Ｌ
２に沿い、先にステップ２１０にて抽出した白線ＳＬ、
Ｃの白線データが探索される。これら白線データが曲が
っている場合は、両直線Ｌ１、Ｌ２の付近には、白線デ
ータがなくなる。このため、上記探索によりこれまでに
見つけた白線データの傾きに基づき、上記探索が探索方
向を変えつつなされる（図９にて図示矢印参照）。これ
により、白線ＳＬ及び白線Ｃ′（白線Ｃに対応）が形成
される。

【００２０】そして、ステップ２４０における俯瞰変換
処理にて、これら白線ＳＬ、Ｃを走行路面の真上から見
た俯瞰図（図８）に図９の探索後の２次元画像から変換
される。その後、ステップ２５０において、両白線Ｓ
Ｌ、Ｃ間の中央位置を表す中央位置が、自車両の進行方
向５ｍ毎に５ｍ乃至５０ｍまでの間にて、レーンマーク
データＭの自車両幅方向中央の進行方向（図１０にて矢
印Ｓ参照）からのずれ量（走行路データΔＤ）の算出の
もと、点状のレーンマークデータＭとして算出される。

【００２１】ついで、ステップ２６０にて、先回のレー
ンマークデータＭ１が後続のレーンマークデータＭ２と
更新され、ステップ２７０にて、今回のレーンマークデ
ータＭがレーンマークデータＭ１と更新される。また、
図２及び図３のフローチャートに従う主制御プログラム
の実行は次のようにしてなされる。

【００２２】ステップ３００にて、レーンマークデータ
Ｍ１が読み出される。ついで、ステップ３１０にて、近
似曲線データＬｃがレーンマークデータＭ１に基づき算
出される（図１１参照）。具体的には、レーンマークデ
ータＭ１を構成する５〜５０ｍまでの１０個の点状デー
タ分に対して最小自乗法により３次曲線等の近似式をあ
てはめることで、近似曲線データＬｃが算出される。

【００２３】ついで、ステップ３２０において、レーン
マークデータＭ１と近似曲線データＬｃとの残差ΔＧが
算出される。すると、ステップ３３０にて、残差ΔＧが
許容残差ΔＧｏ以下か否かが判定される。ここで、残差
ΔＧが許容残差ΔＧｏ以下でなければ、ステップ３３０
における判定がＮＯとなり、ステップ３３１にて、フラ
グＦ＝０とセットする。このフラグＦ＝０は、残差ΔＧ
が不適正であって近似曲線データＬｃが正しくないこと
を意味する。従って、白線ＳＬの形状が連続性（滑らか
さ）がなく正しくないこととなる。

【００２４】一方、ステップ３３０における判定がＹＥ
Ｓとなる場合には、残差ΔＧが適正であって近似曲線デ
ータＬｃが正しい。このことは、白線ＳＬの形状が連続
性（滑らかさ）を有し正しいことを意味する。このた
め、ステップ３３２にて、レーンマークデータＭ２が読
み出され、ステップ３３３において、レーンマークデー
タＭ２に基づきレーンマークデータＭ１の存在範囲Ｒが
算出される。

【００２５】そして、ステップ３４０にて、レーンマー
クデータＭ１が存在範囲Ｒに入っているか否が判定され
る。この判定に関し、システム処理サイクル１００ｍｓ
の場合、１００ｍｓの間における自車両の移動可能範囲
に限り（図１２）があることを考慮して、白線データに
所定量以下の変化があるときは、レーンマークデータＭ
１は正しいと判定される。具体的には、各距離毎の変化
量を算出し、所定量以下の変化のとき、正しいと判定さ
れる。

【００２６】ついで、ステップ３４０の判定がＮＯとな
る場合には、上記フラグＦがＦ＝０とセットされる。一
方、ステップ３４０の判定がＹＥＳとなる場合には、上
記フラグＦがステップ３４１にてＦ＝１とセットされ
る。このＦ＝１は、適正な残差ΔＧのもとレーンマーク
データＭ１の存在範囲が正しいことを意味する。その
後、ステップ３５０にて、フラグＦ＝１か否かが判定さ
れる。ここで、フラグＦ＝１、即ち、レーンマークデー
タＭ１に基づいて自車両を自動操舵制御してよい場合に
は、ステップ３５０における判定がＹＥＳとなる。

【００２７】これに伴い、ステップ３５１にて、レーン
マークデータＭ１に基づく操舵アクチュエータ８０の制
御処理がなされる。このため、駆動回路８０ａが、マイ
クロコンピュータ６０の制御出力に基づき操舵アクチュ
エータ８０を駆動制御する。これにより、自車両の操舵
制御が、レーンマークデータＭ１に自動的になされ得
る。

【００２８】一方、ステップ３５０にてＮＯと判定され
る場合には、レーンマークデータＭ１が、走行路面上の
白線が検出されないために、正しくないと考えられる。
このため、ステップ３５２にて、レーザレーダ３０の計
測出力に対するＡ−Ｄ変換器４０のディジタル変換出力
が、自車両の前方の距離分布データ（図１３参照）とし
て、マイクロコンピュータ６０に入力される。

【００２９】そして、ステップ３５３において、上記距
離分布データのうち密度の高い領域に基づき前方物体の
存在が判定される。次に、ステップ３５４にて、ヨーレ
ートセンサ２０の検出出力に対するＡ−Ｄ変換器４０の
ディジタル変換出力が、ヨーレート出力としてマイクロ
コンピュータ６０に入力され、ステップ３５５にて、車
速センサ５０からのパルス信号に基づき自車両の車速が
演算される。

【００３０】その後、上記ヨーレート出力及び車速に基
づき、ステップ３５６にて、自車両の走行軌跡が算出さ
れ、ステップ３５７にて前方物体の走行軌跡が算出され
る。ここで、前方物体の走行軌跡の算出は、自車両の走
行軌跡に前方物体の相対位置を足すことで得られる。そ
して、自車両の走行軌跡が前方物体の走行軌跡上に重な
っていくとき、ｔ秒後にこの前方物体が前方車両である
と判定される（図１４参照）。

【００３１】このように前方車両と判定された場合に
は、ステップ３６０にてＹＥＳと判定される。そして、
ステップ３６１において、前方車両の位置データが、自
車両に関する上記データに基づき算出される。ついで、
ステップ３６２にて、当該前方車両の位置データに基づ
き操舵アクチュエータ８０の制御処理がなされ、制御デ
ータとし駆動回路８０ａに出力される。

【００３２】これにより、自車両の自動操舵制御が、レ
ーンマークデータＭ１に代えて、前方車両の位置データ
に基づきなされ得る。以上説明したように、レーンマー
クデータＭ１が正しい場合には、このレーンマークデー
タＭ１に基づき自車両の自動操舵制御がなされ、また、
走行路面上の白線等のデータが走行路面の汚れ等により
正しく得られず、レーンマークデータＭ１が正しくない
場合には、レーンマークデータＭ１に代えて、前方車両
の位置データに基づき自車両の自動操舵制御がなされ
る。

【００３３】その結果、余分な部材を用いることなく、
多種多様な走行環境に合致した質の高い自車両の自動操
舵制御が可能なる。また、ステップ３６０における判定
がＮＯとなる場合には、レーンマークデータＭ１及び前
方車両の位置データの双方が利用不能である。このた
め、ステップ３６３において、警報機９０の鳴動処理が
なされる。

【００３４】これに基づき、警報機９０が駆動回路９０
ａにより駆動されて、自車両の自動操舵制御不能である
旨を運転者に知らせるべく鳴動する。その結果、自車両
の運転者は、自動操舵制御からマニュアル操舵への切り
換え時期を、タイミングよく正しく知るができる。これ
により、自車両の自動操舵制御が不能となった後も自車
両の安全運転を確実に実現させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】図１のマイクロコンピュータにより実行される
主制御プログラムのフローチャートの前段部である。

【図３】上記主制御プログラムのフローチャートの後段
部である。

【図４】図１のマイクロコンピュータにより実行される
割り込み制御プログラムのフローチャートである。

【図５】撮影装置の撮影画像を示す図である。

【図６】図５の撮影画像において白線の輝度を走行路面
の幅方向位置との関係で示すグラフである。

【図７】図５の撮影画像のデータから白線を抽出した状
態を示す図である。

【図８】図７の白線抽出データに基づき各直線を算出し
た状態を示す図である。

【図９】図８の各直線に基づき白線を探索する状態を示
す図である。

【図１０】図９における探索後の俯瞰図である。

【図１１】近似曲線データＬｃを算出するための図であ
る。

【図１２】レーンマークデータＭ１の存在範囲を調べる
状態を示す図である。

【図１３】レーザレーダの出力距離分布データの例を示
す図である。

【図１４】前方車両及び自車両の走行軌跡により前方車
両と判定する過程を示す図である。

【符号の説明】

１０…撮影装置、２０…ヨーレートセンサ、３０…レー
ザレーダ、５０…車速センサ、６０…マイクロコンピュ
ータ、８０…操舵アクチュエータ、９０…警報機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿部哲也愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】白線等のレーンマークを表示した走行路
面上の自車両の前方を画像データとして撮影する撮影手
段（１０）と、自車両の前方に位置する物体の距離分布を距離分布デー
タとして計測する計測手段（３０）と、前記画像データに基づきレーンマークデータを形成する
レーンマークデータ形成手段（２００乃至２７０）と、前記計測手段による距離分布データに基づき自車両の前
方に位置する前方車両の位置データを形成する位置デー
タ形成手段（３５３乃至３５７）と、前記レーンマークデータ及び位置データが正しいか否か
につき判定する判定手段（３５０、３６０）と、自車両を自動操舵制御する操舵制御手段（８０）とを備
え、この操舵制御手段は、その自動操舵制御を、前記判定手
段による前記レーンマークデータが正しいとの判定時に
は当該レーンマークデータに基づき行い、また、前記判
定手段による前記位置データのみが正しいとの判定時に
は前記位置データに基づき行うようにした車両用自動操
舵装置。
【請求項２】前記判定手段による前記レーンマークデ
ータ及び位置データの双方が正しくないとの判定時に
は、自車両の自動操舵制御が不能である旨を警報する警
報手段（９０）を備えることを特徴とする請求項１に記
載の車両用自動操舵装置。