JPH10320559A - 車両用走行路検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カーブ路および直線路を問うことなく、また白
線が実線であるか破線であるかを問うことなく、走行路
の方向検出を高精度に行うことができる車両用走行路検
出装置を提供する。 【解決手段】車両に搭載され車両前方の道路画像を撮像
する画像入力手段101と、画像入力手段101からの信号を
入力してエッジ点を抽出する前処理手段102と、車両前
方の走行路のカーブの度合いを検出するカーブ検出手段
106と、前回の演算時における直線又は曲線式の近傍に
ウィンドウを設定するウィンドウ設定手段104と、ウィ
ンドウ設定手段104により設定されたウィンドウ内にお
けるエッジ点の座標を計算する候補点抽出手段103と、
候補点抽出手段103で抽出したエッジ点の座標を参照し
て、エッジ点を表す画素が直線又は曲線を形成するよう
に結ぶことにより走行路の形状を算出する走行路算出手
段107とを備えた車両用走行路検出装置である。ウィン
ドウ設定手段104は、カーブ検出手段106で検出されたカ
ーブの度合いに応じてウィンドウの設定方向を水平方向
又は垂直方向に切換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や無人搬送
車における自動走行技術に関し、とくに車載カメラで道
路を撮像し、これを画像処理して道路領域の形状を認識
する車両用走行路検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の道路領域の認識装置として
は、例えば特開平６−２２５３０８号公報に記載された
ものが知られている。この装置では、車両に設置された
カメラで前方画像を入力し、複数のウィンドウを路面平
面視で等間隔になるように設定し、これらのウィンドウ
を水平方向に移動可能として、ウィンドウの水平方向の
位置を過去のデータと車両速度と操舵角度とに基づいて
予測した走行路区分線（白線）の位置に設定し、各ウィ
ンドウ内で得られたデータを二次曲線で近似して、走行
路の方向を検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の従来の
技術では、横長のウィンドウを水平方向に移動させて走
行路を検出するようにしていたため、走行路がカーブ路
で遠方の白線が画像上で水平線に近づいた場合にあって
は、横長のウィンドウ内全体に白線情報が存在するよう
になって正確な白線位置の検出ができなくなることがあ
った。

【０００４】また走行路の白線が破線で描かれている場
合においては、破線の途切れ部分に設定されたウィンド
ウが路面の汚れ等を白線であると誤って検知してしまう
など、ノイズの影響を受けるという問題点もあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、カーブ路および直線路を問うことなく、また白線が
実線であるか破線であるかを問うことなく、走行路の方
向検出を高精度に行うことができる車両用走行路検出装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の車両用走行路検出装置は、車両に搭
載され車両前方の道路画像を撮像する画像入力手段と、
前記画像入力手段からの信号を入力してエッジ点を抽出
する前処理手段と、車両前方の走行路のカーブの度合い
を検出するカーブ検出手段と、前回の演算時における直
線又は曲線式の近傍にウィンドウを設定するウィンドウ
設定手段と、前記ウィンドウ設定手段により設定された
ウィンドウ内におけるエッジ点の座標を計算する候補点
抽出手段と、前記候補点抽出手段で抽出したエッジ点の
座標を参照して、エッジ点を表す画素が直線又は曲線を
形成するように結ぶことにより走行路の形状を算出する
走行路算出手段とを備え、前記ウィンドウ設定手段は、
前記カーブ検出手段で検出されたカーブの度合いに応じ
てウィンドウの設定方向を水平方向又は垂直方向に切換
えることを特徴とする。

【０００７】この請求項１記載の車両用走行路検出装置
では、走行路がカーブ路であると判断されると、カーブ
の度合いに応じて車両からある程度以上の遠方の領域に
おいて、ウィンドウの形状を垂直方向の縦長に設定し
て、垂直方向に水平エッジを走査して白線の位置を検出
する。なお車両付近の手前側においてはウィンドウを水
平方向の横長に設定して、水平方向に垂直エッジを走査
する。

【０００８】この場合、請求項２に記載したように、走
行路の白線が実線か破線かを判定する白線種類判定手段
を備えるようにすることが望ましく、さらに請求項３に
記載したように、前記ウィンドウ設定手段を、前記白線
種類判定手段からの出力に応じて、破線の途切れ部分に
はウィンドウを設定しないように制御することが望まし
い。

【０００９】この請求項２及び３記載の車両用走行路検
出装置では、白線の種類を判定して白線の存在しないと
ころには検出ウィンドウを設定しないようにする。これ
により路面の汚れやノイズに強い走行路検出を行うこと
が可能になる。

【００１０】

【発明の効果】請求項１記載の車両用走行路検出装置に
よれば、走行路がカーブ路の場合にはカーブの度合いに
応じてウィンドウを水平方向の横長に設定したり垂直方
向の縦長に設定したりするので、カーブ路でも精度の高
い走行路検出ができるようになる。

【００１１】請求項２記載の車両用走行路検出装置によ
れば、白線の種類が実線であるか破線であるかを検出で
きるので、複数車線上での車線位置を判断したり、隣接
車線の有無を判断したりすることが可能となり、大局的
な道路情報を後続の装置に与えることができる。

【００１２】請求項３記載の車両用走行路検出装置によ
れば、白線の存在しない領域にはウィンドウを設定しな
いようにするので、破線の切れた部分における路面の汚
れなど、ノイズ要因に影響されることがなくなり、精度
の高い走行路検出ができるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係る車両用走行路検出装置の実施形態を説明する。

【００１４】図１は車両用走行路検出装置を示すブロッ
ク図である。

【００１５】画像入力手段１０１は、車両前方の道路画
像を撮像して電気信号に変換するもので、車両前部に前
向きに設置されたビデオカメラ等である。

【００１６】前処理手段１０２は、前記画像入力手段１
０１からの信号を入力してエッジ点を抽出するものであ
る。ここでエッジ点とは、明暗度が「暗→明」又は「明
→暗」に変化する点のことで、走行路区分線や道路端に
相当すると考えられる点である。なお走行路区分線とは
道路上に引かれた白線などのようにセンターラインや走
行路の端を示す線状の目印である。また道路端とは道路
の端部と他の領域との境界をなす中央分離帯，溝，段差
等であって、画像上で明暗で識別ができるものをいう。

【００１７】前処理手段１０２でのエッジ検出は具体的
には次のように行う。画像入力手段１０１からの入力画
像をＡ（ｘ，ｙ）（ｘ＝１〜２５６，ｙ＝１〜２４０）
とし、前処理画像を垂直エッジ画像Ｂｘ（ｘ，ｙ）及び
水平エッジ画像Ｂｙ（ｘ，ｙ）とすると、前処理画像は
次のように求められる。

【数１】Ｂｘ（ｘ，ｙ）＝Ａ(x-1,y-1)＋２・Ａ(x-1,y)
＋Ａ(x-1,y+1)−｛Ａ(x+1,y-1)＋２・Ａ(x+1,y)＋Ａ(x+
1,y+1)｝ Ｂｙ（ｘ，ｙ）＝Ａ(x-1,y-1)＋２・Ａ(x,y-1)＋Ａ(x+
1,y-1)−｛Ａ(x-1,y+1)＋２・Ａ(x,y+1)＋Ａ(x+1,y+
1)｝ このような前処理はパイプライン式の画像処理装置によ
り高速度で実行することができるので、画像入力と同時
に演算処理を行うようにするとよい。

【００１８】カーブ検出手段１０６は、走行路前方のカ
ーブ度合いを検出するものである。具体的には、例えば
特開平５−１５１３４０号公報記載のような方法で画像
処理によりエッジ点のエッジ方向を求めることにより画
像上での白線の傾きを直接求めたり、あるいはナビゲー
ションシステムの曲率情報を用いて透視変換により画像
上での白線の傾きを求める。

【００１９】白線種類判別手段１０５は、白線はある程
度同一の状態が続くものと仮定して、あらかじめ設定し
た監視領域の白線データの時系列変化により、白線が実
線であるか破線であるかを判定する。ウィンドウ設定手
段１０４は、前回の演算時における直線又は曲線式の近
傍にウィンドウを設定する。候補点抽出手段１０３は、
その設定された各ウィンドウ内で前処理画像を走査しな
がら候補点を探索する。

【００２０】走行路算出手段１０７は、前記候補点抽出
手段１０３で抽出したエッジ点の座標を参照して、例え
ば最小自乗法によりエッジ点を表す画素が直線又は曲線
を形成するように近似する。走行路算出手段１０７が出
力した直線又は曲線は、走行路区分線や道路端に対応す
るものであり、車両前方の走行路の形状を示すものとし
て、後続の自動走行装置や表示装置等に与えられる。

【００２１】図２は車両用走行路検出装置の全体構成を
模式的に示すブロック図である。

【００２２】図において撮像部１は前記画像入力手段１
０１に相当する。前記各手段のうち画像入力手段１０１
を除く各手段１０２〜１０７は画像処理部２としてマイ
クロコンピュータで構成されている。画像処理部２は撮
像部１からの映像信号に対して画像処理を行って走行路
を検出する。画像処理部２での検出結果は車両制御装置
や警報装置等の外部装置に送られ、自動走行制御の情報
などとして使用される。表示部３は画像処理部２の検出
結果を表示するためのＣＲＴ表示装置や液晶表示装置で
ある。

【００２３】次に画像処理部２の動作を図３のフローチ
ャートを参照して説明する。

【００２４】ステップＳ１は図１のウィンドウ設定手段
１０４に相当するもので、前回の演算における走行路の
形状の検出結果をもとに走査ウィンドウを設定する。走
査ウィンドウは、そのウィンドウ内で白線を検出するも
ので、前方の走行路の形状によって画像中での設定方向
が水平方向又は垂直方向に切換えられる。

【００２５】ここで各走査ウィンドウの設定の仕方につ
いて説明すると、各走査ウィンドウは走行路に沿って等
間隔になるように設定され、透視変換後の画像上では図
４に示すように、ウィンドウ６相互間の間隔は、車両付
近では大きく、遠ざかるにつれて小さくなる。また走査
ウィンドウ６の走行路５上における間隔は、走行路５の
境界を示す白線が破線である場合を考慮して、例えば破
線の実線部の１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）以下に設定
する。そうすれば、車両付近から遠方まで、１つの破線
上に少なくともＮ個のウィンドウを設定することができ
る。なお、走査ウィンドウ６の走行路５における相互間
隔を、破線の実線部の長さとは無関係に、例えば２ｍと
いう比較的小さな値に設定しても破線上にウィンドウを
設定することができる。

【００２６】走査ウィンドウ６の中心位置は、前回検出
した走行路の形状を表す二次曲線ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ
と直線ｘ＝Ｌ（Ｌは車両から走査ウィンドウ６までの距
離）との交点として求める。各走査ウィンドウ６の短い
方の幅Ｗは例えば１画素に固定する。走査ウィンドウ６
の長い方の幅は、例えば上記のようにして求めた交点の
座標を中心とした３ｍの幅の領域に相当する画素数とす
る。従って、走査ウィンドウ６の長い方の幅は、車両付
近では比較的大きく、遠ざかるにつれて小さくなる。

【００２７】２つめ以降の走査ウィンドウ６は、ｎを整
数、ｒを走行路上における走査ウィンドウ６の間隔と
し、直線ｘ＝Ｌの代わりに直線ｘ＝Ｌ＋ｎｒを用いて、
二次曲線ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃとの交点を求めることに
より設定される。このとき前回の白線の形態の判定結果
が破線である場合には、走査ウィンドウ６の設定位置が
制限される。すなわち、前回破線が検出された場合に
は、白線の形態はある程度の連続性を有すると考えて現
時点でも破線であると想定し、図５に示すように破線の
途切れ部分にあたる領域には走査ウィンドウ６を設定し
ない。また、前回算出された走行路の形状から、図６に
示すようにカーブの度合いに応じた走査ウィンドウ６の
設定方向の切換えを行う。なお、初回の処理時の初期条
件は、白線は実線で、走行路は直線路であるとして走査
ウィンドウ６を設定する。

【００２８】ステップＳ２は図１の候補点抽出手段１０
３に相当するもので、Ｓ１で設定された各走査ウィンド
ウ６に対して、それぞれ白線候補点の検索を行う。各走
査ウィンドウ６内での白線候補点の抽出方法はいくつか
考えられるが、例えば２値化又は一次元フィルタによっ
て白色又は黄色候補領域を抽出し、その領域の中心点と
して求める方法がある。また別の方法としては前処理で
作成したエッジ画像Ｂｘ及びＢｙを用いて、走査ウィン
ドウ６が横長の場合にはエッジ画像Ｂｘの領域から、走
査ウィンドウ６が縦長の場合はエッジ画像Ｂｙの領域か
ら、それぞれ最大値又は最小値を検索することでも白線
候補点を求めることができる。

【００２９】ステップＳ３は図１の白線種類判定手段１
０５に相当するもので、走行路の白線が実線であるか破
線であるかを判定する。ステップＳ１で設定された走査
ウィンドウ６のうち車両にいちばん近い領域を白線種類
判定領域とし、この位置で白線の種別を判定する。白線
種類判定領域中に白線候補点が常時存在している場合に
は、走行路の白線は実線であると判断し、すべての走査
ウィンドウを設定する。一方、領域中に白線候補点が存
在するタイミングと存在しないタイミングとが一定周期
で繰返される場合には、白線は破線であると判断し、白
線候補点が存在するパターンと存在しないパターンを解
析し、次回の処理時に破線の実線部が存在する場所を推
定する。

【００３０】なお、白線種類判定領域の設定位置は必ず
しも車両にいちばん近い走査ウィンドウとする必要はな
く、新たに設定してもかまわない。また白線の種類の判
定は左右の白線それぞれについて別個に行い、左右の白
線の種類が異なる場合にも対応できるようにするのがよ
い。

【００３１】ステップＳ４は図１のカーブ検出手段１０
６に相当するもので、走行路前方のカーブの度合いを検
出する。本実施形態では画像処理を用いて画像上の白線
の傾きを直接求めることによりカーブの度合いを検出す
る方法について説明する。

【００３２】ステップＳ１で設定された各走査ウィンド
ウ６の中から、ステップＳ２で検出された白線候補点の
原画像Ａ上での座標をＡ（ｘ，ｙ）とすると、エッジ方
向を示す値ｇ（ｘ，ｙ）は、垂直エッジ画像Ｂｘ（ｘ，
ｙ）及び水平エッジ画像Ｂｙ（ｘ，ｙ）を用いて、次の
ように示される。

【数２】 ｇ(x,y)＝sgn{Ｂｘ(x,y)} tan^-1{Ｂｙ(x,y)/Ｂｘ(x,y)} ただし、 sgn{Ｂｘ(x,y)}＝ １ （Ｂｘ(x,y)≧０のとき） −１ （Ｂｘ(x,y)＜０のとき）ｇ（ｘ，ｙ）の値は０
〜３６０゜を示すが、実際には適当な数値に変換されて
格納される。次回のステップＳ１の処理の時には、この
値を参照して、カーブ路遠方のように白線が水平に近く
傾いている場合には走査ウィンドウ６を縦長に設定し、
直線路のように白線が垂直に近い場合には走査ウィンド
ウ６を横長に設定する。

【００３３】なお、走行路前方のカーブの度合いを検出
する方法としては、必ずしも画像処理により白線の傾き
を検出する方法に限定されるものではなく、例えばナビ
ゲーションシステムの曲率情報を元にカーブの度合いを
検出してもよく、あるいは、レーザレーダによって路側
のデリニエータを検出することによってカーブを推定す
るようにしてもよい。

【００３４】ステップＳ５は図１の走行路算出手段１０
７に相当するもので、ステップＳ２で検出された白線候
補点に基づいて、走行路の形状を算出する。道路面が平
面であり車両の上下動やローリング，ピッチングも微小
であると仮定して、各走査ウィンドウ６における白線候
補点を路面平面上に逆透視変換してから、例えば二次の
最小自乗法を適用して曲線近似する。これにより走行路
上の白線４の方向が求められ、走行路５の形状が求めら
れる。

【００３５】なお、以上説明した実施の形態は、本発明
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。したが
って、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明
の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む
趣旨である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による車両用走行路検出装置
を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態による車両用走行路検出装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図３】実施形態の車両用走行路検出装置の動作を示す
フローチャートである。

【図４】白線が実線の場合における走査ウィンドウの設
定図である。

【図５】白線が破線の場合における走査ウィンドウの設
定図である。

【図６】走行路の前方がカーブ路の場合における走査ウ
ィンドウの設定図である。

【符号の説明】

１…撮像部 ２…画像処理部 ３…表示部 ４…白線 ５…道路 ６…走査ウィンドウ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載され車両前方の道路画像を撮像
   する画像入力手段と、 前記画像入力手段からの信号を入力してエッジ点を抽出
   する前処理手段と、 車両前方の走行路のカーブの度合いを検出するカーブ検
   出手段と、 前回の演算時における直線又は曲線式の近傍にウィンド
   ウを設定するウィンドウ設定手段と、 前記ウィンドウ設定手段により設定されたウィンドウ内
   におけるエッジ点の座標を計算する候補点抽出手段と、 前記候補点抽出手段で抽出したエッジ点の座標を参照し
   て、エッジ点を表す画素が直線又は曲線を形成するよう
   に結ぶことにより走行路の形状を算出する走行路算出手
   段とを備え、 前記ウィンドウ設定手段は、前記カーブ検出手段で検出
   されたカーブの度合いに応じてウィンドウの設定方向を
   水平方向又は垂直方向に切換えることを特徴とする車両
   用走行路検出装置。
2. 【請求項２】 走行路の白線が実線か破線かを判定する
   白線種類判定手段が備えられていることを特徴とする請
   求項１記載の車両用走行路検出装置。
3. 【請求項３】 前記ウィンドウ設定手段は、前記白線種
   類判定手段からの出力に応じて、破線の途切れ部分には
   ウィンドウを設定しないように制御されることを特徴と
   する請求項２記載の車両用走行路検出装置。