JP6389119B2 - 車線境界線認識装置 - Google Patents

Description

本発明は、車線境界線認識装置に関する。

従来、自車両前方の路面を撮影して画像を取得し、その画像から車線境界線（例えば白線等）を認識する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、以下のようにして車線境界線を認識する。まず、画像からエッジ点を抽出する。次に、エッジ点に基づいて車線境界線候補を抽出する。次に、車線境界線候補の車線境界線らしさを算出する。最後に、車線境界線らしさが閾値を超える車線境界線候補を車線境界線として認識する。

特開２０１４−１６４４９２号公報

道路の態様として、暫定２車線道路がある。暫定２車線道路とは、４車線以上の道路として計画されたが、２車線のみを暫定的に開通させたものを意味する。暫定２車線道路では、一般的に、道路の汚れ等のため、車線境界線を認識しにくい。暫定２車線道路において、車線境界線を認識しようとすると、反対車線の車線境界線やポール等を誤認識してしまうおそれがある。

本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、上述した問題を解決できる車線境界線認識装置を提供することを目的としている。

本発明の車線境界線認識装置は、自車両前方の路面を撮影して画像を取得する画像取得ユニットと、画像からエッジ点を抽出するエッジ点抽出ユニットと、エッジ点に基づいて車線境界線候補を抽出する車線境界線候補抽出ユニットと、車線境界線候補の車線境界線らしさを算出する車線境界線らしさ算出ユニットと、車線境界線らしさが閾値を超える車線境界線候補を車線境界線として認識する車線境界線認識ユニットとを備える。

さらに、本発明の車線境界線認識装置は、以下の条件Ａが成立した後、以下の条件Ｂが成立した場合、閾値として、通常の閾値ＴＮよりも大きい閾値ＴＨを設定する閾値設定ユニットを備える。

条件Ａ：自車両の車線における路側サイドに、単一の車線境界線を認識するとともに、路側サイドとは反対のサイドに複合的な車線境界線を認識すること。
条件Ｂ：少なくとも反対のサイドにおいて車線境界線を認識できない状況が所定時間継続すること。

本発明の車線境界線認識装置は、条件Ａが成立した後、条件Ｂが成立した場合、閾値として、通常モードにおける閾値ＴＮより大きい閾値ＴＨを設定する。ここで、条件Ａは、暫定２車線道路において成立しやすく、他の道路では成立しにくい条件である。

よって、本発明の車線境界線認識装置は、自車両が走行中の道路が暫定２車線道路であり、汚れ等により、少なくとも反対のサイドにおいて車線境界線を認識できない状況が所定時間継続する場合（条件Ｂが成立する場合）、閾値を大きくする。そのことにより、例えば、反対車線における車線境界線やポール等を、自車両の車線の車線境界線として誤認識してしまうことを抑制できる。

車線境界線認識装置１の構成を表すブロック図である。 車線境界線認識装置１が実行する車線境界線認識処理を表すフローチャートである。 車線境界線認識装置１が実行する閾値設定処理を表すフローチャートである。 路側サイドの車線境界線２７、及び反対のサイドの複合的な車線境界線２１を表す説明図である。 車線境界線認識装置１が実行する閾値設定処理を表すフローチャートである。

本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施形態＞
１．車線境界線認識装置１の構成
車線境界線認識装置１の構成を図１に基づき説明する。車線境界線認識装置１は、車両に搭載される車載装置である。以下では、車線境界線認識装置１が搭載された車両を自車両とする。車線境界線認識装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えた周知のコンピュータである。車線境界線認識装置１は、ＲＯＭに記憶されたプログラムにより、後述する処理を実行する。

車線境界線認識装置１は、機能的に、画像取得ユニット３、エッジ点抽出ユニット５、車線境界線候補抽出ユニット７、車線境界線らしさ算出ユニット９、車線境界線認識ユニット１１、及び閾値設定ユニット１３を備える。各ユニットの機能は後述する。

自車両は、車線境界線認識装置１に加えて、カメラ１５、及びレーンキープアシスト制御部１７を備える。カメラ１５は、自車両前方の路面を撮影して画像を生成する。この画像はカラー画像であってもよいし、モノクロ画像であってもよい。カメラ１５は、例えば、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラである。

レーンキープアシスト制御部１７は、車線境界線認識装置１により認識した車線境界線を用いて、公知のレーンキープアシストを行う。レーンキープアシストとは、自車両が走行中の車線から逸脱しそうなときに、警報ブザー等によりドライバに注意を与えるとともに、ステアリング操作をサポートする制御を意味する。

２．車線境界線認識装置１が実行する車線境界線認識処理
車線境界線認識装置１が所定時間ごとに繰り返し実行する車線境界線認識処理を図２に基づき説明する。図２のステップ１では、画像取得ユニット３が、カメラ１５から画像を取得する。

ステップ２では、エッジ点抽出ユニット５が、前記ステップ１で取得した画像からエッジ点を抽出する。具体的には、まず、画像において水平ライン（縦方向の座標値が全て等しい全ての画素）ごとに、微分フィルタを使用して微分値を算出する。つまり、水平ラインを構成する複数の画素において、隣接する画素間における輝度値の変化率を算出する。

次に、算出した微分値が、所定の上限値以上であるか否かを判定し、微分値が上限値以上であれば隣接する画素間で輝度値が大きく変化したものとして、その画素の座標値をエッジ点として抽出し、登録する。画像中の全ての画素について上記の処理を実行する。

ステップ３では、車線境界線候補抽出ユニット７が、前記ステップ２で抽出したエッジ点に基づき、車線境界線候補を抽出する。車線境界線候補の抽出は、周知の直線抽出ハフ（Hough）変換処理等により行うことができる。なお、車線境界線候補は、１フレームの画像において複数検出される場合もある。

ステップ４では、車線境界線らしさ算出ユニット９が、前記ステップ３で抽出した車線境界線候補の車線境界線らしさ（尤度）を算出する。車線境界線らしさは、周知の方法で算出することができる。例えば、車線境界線候補を構成するエッジ点の数、車線境界線候補の形状、車線境界線候補の他の物体に対する相対的な位置等の各項目について、それぞれ、車線境界線らしさの値を算出し、それらを全て乗算した値を、最終的な車線境界線らしさとすることができる。

ステップ５では、車線境界線認識ユニット１１が、その時点で設定されている閾値を取得する。なお、閾値は、後述する閾値設定処理により設定される。
ステップ６では、車線境界線認識ユニット１１が、前記ステップ４で算出した車線境界線らしさと、前記ステップ５で取得した閾値とを比較する。車線境界線候補が複数ある場合は、それぞれの車線境界線らしさと、閾値とを比較する。そして、車線境界線候補のうち、車線境界線らしさが閾値を超えるものを、車線境界線として認識する。

ステップ７では、前記ステップ６で認識した車線境界線を、レーンキープアシスト制御部１７に出力する。
３．車線境界線認識装置１が実行する閾値設定処理
車線境界線認識装置１（特に閾値設定ユニット１３）が所定時間ごとに繰り返し実行する閾値設定処理を図３、図４に基づき説明する。

図３のステップ１１では、車線境界線認識装置１のその時点でのモードが通常モードであるか否かを判断する。なお、車線境界線認識装置１のモードには、通常モード、暫定モード、及び抑制モードの３種類があり、車線境界線認識装置１は、いずれか１つのモードにある。３つのモードは、閾値の値において異なる。すなわち、通常モードのときの閾値はＴＮであり、暫定モードのときの閾値はＴＬであり、抑制モードのときの閾値はＴＨである。それらの大小関係は、ＴＨ＞ＴＮ＞ＴＬである。

通常モード中である場合はステップ１２に進み、通常モード中ではない場合はステップ１５に進む。
ステップ１２では、閾値設定処理の前回実行時以降に、以下の条件Ａが成立したか否かを判断する。

条件Ａ：自車両の車線における路側サイドに、単一の車線境界線を所定時間以上継続して認識するとともに、路側サイドとは反対のサイドに複合的な車線境界線を所定時間以上継続して認識すること。

ここで、路側サイドとは、例えば図４に示すように、左側通行の場合、自車両１９の車線２０における左側のサイドであり、反対のサイドとは、自車両１９の車線２０における右側のサイドである。なお、暫定２車線道路の場合、自車両１９の車線２０の隣の車線は、対向車２２が走行する反対車線２４となる。また、複合的な車線境界線とは、道路の幅方向において、２以上の車線境界線が存在することを意味する。

図４に示すように、複合的な車線境界線２１を構成する２以上の車線境界線２３、２５は、隙間なく接合していてもよいし、それらの間に隙間を有していてもよい。また、複合的な車線境界線を構成する２以上の車線境界線２３、２５の色は同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい（例えば白色の車線境界線２３と、黄色又は橙色の車線境界線２５のように）。複合的な車線境界線２１を構成する個々の車線境界線２３、２５は、それぞれ、連続的な線であってもよいし、破線であってもよい。

条件Ａにおける単一の車線境界線とは、道路の幅方向において２以上に区分できない１本の車線線境界線を意味する。図４に、単一の車線境界線２７の例を示す。単一の車線境界線２７は、連続的な線であってもよいし、破線でもよい。

条件Ａが成立した場合はステップ１３に進み、条件Ａが成立しなかった場合は本処理を終了する。
ステップ１３では、通常モードから暫定モードに変更する。

ステップ１４では、閾値として、閾値ＴＬを設定する。
前記ステップ１１で否定判断した場合、ステップ１５にて、その時点でのモードが暫定モードであるか否かを判断する。暫定モードである場合はステップ１６に進み、暫定モードではない場合はステップ１９に進む。

ステップ１６では、閾値設定処理の前回実行時以降に、以下の条件Ｂが成立したか否かを判断する。
条件Ｂ：少なくとも反対のサイドにおいて車線境界線を認識できない状況が所定時間継続すること。

条件Ｂが成立した場合はステップ１７に進み、条件Ｂが成立しなかった場合は本処理を終了する。なお、路側サイドと反対のサイドの両方で車線境界線を認識できない状況が所定時間継続した場合、条件Ｂは成立する。また、路側サイドでは車線境界線を認識したが、反対のサイドでは車線境界線を認識できない状況が所定時間継続した場合も条件Ｂは成立する。

ステップ１７では、暫定モードから抑制モードに変更する。
ステップ１８では、閾値として、閾値ＴＨを設定する。
前記ステップ１５で否定判断した場合（すなわち、その時点のモードが抑制モードである場合）、ステップ１９にて、閾値設定処理の前回実行時以降に、以下の条件Ｃが成立したか否かを判断する。

条件Ｃ：路側サイド及び反対のサイドの車線境界線を所定時間以上継続して認識した。
条件Ｃが成立した場合はステップ２０に進み、条件Ｃが成立しなかった場合は本処理を終了する。

ステップ２０では、抑制モードから通常モードに変更する。
ステップ２１では、閾値として、閾値ＴＮを設定する。
４．車線境界線認識装置１が奏する効果
（１Ａ）車線境界線認識装置１は、通常モードにおいて条件Ａが成立するか否かを判断し、成立すれば、暫定モードに移行する。条件Ａは、暫定２車線道路において成立しやすく、他の道路では成立しにくい条件である。よって、車線境界線認識装置１は、自車両が走行中の道路が暫定２車線道路である場合、暫定モードに移行することができる。

また、車線境界線認識装置１は、条件Ａが成立し、暫定モードに移行した後、条件Ｂが成立するか否かを判断し、条件Ｂが成立する場合は、抑制モードに移行し、閾値として、通常モードにおける閾値ＴＮより大きい閾値ＴＨを設定する。

すなわち、車線境界線認識装置１は、走行中の道路が暫定２車線道路であり、汚れ等により、少なくとも反対のサイドにおいて車線境界線を認識できない状況が所定時間継続する場合（条件Ｂが成立する場合）、閾値を大きくする。そのことにより、反対車線における車線境界線やポール等を、自車両の車線の車線境界線として誤認識してしまうことを抑制できる。

（１Ｂ）車線境界線認識装置１は、暫定モードにおいて（条件Ａが成立してから、条件Ｂが成立するまでの期間）、閾値として、閾値ＴＮより小さい閾値ＴＬを設定し、車線境界線を認識しやすくする。そのため、反対のサイドにおける車線境界線を認識できるか否かを一層適切に判断できる。

（１Ｃ）車線境界線認識装置１は、抑制モードにおいて条件Ｃが成立すると、通常モードに移行し、閾値を閾値ＴＮに戻す。そのことにより、例えば、暫定２車線道路を通過した後、通常の道路における車線境界線を適切に認識することができる。
＜第２の実施形態＞
１．車線境界線認識装置１の構成
車線境界線認識装置１の構成は前記第１の実施形態と同様である。

２．車線境界線認識装置１が実行する車線境界線認識処理
車線境界線認識装置１が実行する車線境界線認識処理は前記第１の実施形態と同様である。

３．車線境界線認識装置１が実行する閾値設定処理
車線境界線認識装置１（特に閾値設定ユニット１３）が所定時間ごとに繰り返し実行する閾値設定処理を図５に基づき説明する。

図５のステップ３１〜３９の処理は、それぞれ、前記第１の実施形態におけるステップ１１〜１９の処理と同様である。
ステップ３９で肯定判断した場合、ステップ４０にて、車線幅が３．３ｍ以上であるか否かを判断する。この車線幅とは、前記ステップ３９で認識したと判断した、路側サイドの車線境界線と反対のサイドの車線境界線との距離である。車線幅が３．３ｍ以上である場合はステップ４１に進み、３．３ｍ未満である場合はステップ４３に進む。なお、３．３ｍは下限幅の一例である。

ステップ４１では、抑制モードから通常モードに変更する。
ステップ４２では、閾値として、閾値ＴＮを設定する。
ステップ４３では、抑制モードから暫定モードに変更する。

ステップ４２では、閾値として、閾値ＴＬを設定する。
４．車線境界線認識装置１が奏する効果
以上詳述した第２の実施形態によれば、前述した第１の実施形態の効果（１Ａ）〜（１Ｃ）に加え、以下の効果が得られる。

（２Ａ）車線境界線認識装置１は、条件Ｃが成立した場合、認識した車線境界線における車線幅が３．３ｍ以上であるか否かを判断し、車線幅が３．３ｍ以上であれば通常モードに移行し、３．３ｍ未満であれば暫定モードに移行する。

ここで、条件Ｃが成立し、車線幅が３．３ｍ以上であることは、暫定２車線道路が終了した可能性が高いことに対応する。また、条件Ｃが成立し、車線幅が３．３ｍ未満であることは、暫定２車線道路が終了していない（例えば、暫定２車線道路内のトンネル区間から、暫定２車線道路内のトンネル区間以外の区間に進入した）可能性が高いことに対応する。

よって、車線境界線認識装置１は、暫定２車線道路が終了した可能性が高い場合は、通常モードに移行し、暫定２車線道路以外の道路における車線境界線を適切に認識することができる。

また、車線境界線認識装置１は、暫定２車線道路が終了していない可能性が高い場合は、暫定モードに移行する。その結果、前記（１Ｂ）と同様に、反対のサイドにおける車線境界線を認識できるか否かを一層適切に判断できる。
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。

（１）前記第１、第２の実施形態において、暫定モードのとき、反対のサイドでは車線境界線を認識する範囲を限定してもよい。例えば、反対のサイドにおいて車線境界線を認識する範囲を、路側サイドの車線境界線から、Ｘｍ以内の範囲とすることができる。Ｘの値は、例えば、３〜４の範囲内から適宜設定できる。こうすることにより、閾値として閾値ＴＬを設定していても、反対車線における車線境界線やポール等を、自車両の車線の車線境界線として誤認識してしまうことを抑制できる。

（２）前記第１、第２の実施形態において、暫定モードのとき、閾値の大小以外の点でも、複合的な車線境界線を認識しやすくしてもよい。例えば、複合的な車線境界線に現れる特有の色（例えば黄色、橙色等）を、通常モードのときより認識しやすくすることができる。その方法として、例えば、画像データのうち、前記特有の色の領域では、エッジ点を抽出するときの感度を向上させる方法がある。また、カラー画像をグレースケール画像に変換するとき、前記特有の色の領域では重み付けを行い、他の色の領域より、輝度値を大きくする方法が挙げられる。

（３）前記第１、第２の実施形態において、暫定モード中に所定の条件を満たせば通常モードに戻るようにしてもよい。
（４）前記第１、第２の実施形態において、条件Ａは、所定のフレーム数以上、路側サイドにおける単一の車線境界線と、反対のサイドにおける複合的な車線境界線とを認識し続けるという条件であってもよい。また、条件Ｂは、所定のフレーム数以上、少なくとも反対のサイドにおいて車線境界線を認識できない状況が継続するという条件であってもよい。また、条件Ｃは、所定のフレーム数以上、路側サイド及び反対のサイドの車線境界線を継続して認識したという条件であってもよい。

（５）前記第１、第２の実施形態において、複合的な車線境界線を構成する車線境界線の数は特に限定されず、例えば、２、３、３、５、６・・・とすることができる。また、複合的な車線境界線の領域内にポール等が設けられていてもよい。

（６）前記第１、第２の実施形態において、下限幅の値は３．３ｍには限定されず、適宜設定できる。
（７）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。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のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（８）上述した車線境界線認識装置の他、当該車線境界線認識装置を構成要素とするシステム、当該車線境界線認識装置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媒体、車線境界線認識方法等、種々の形態で本発明を実現することもできる。

１…車線境界線認識装置、３…画像取得ユニット、５…エッジ点抽出ユニット、７…車線境界線候補抽出ユニット、９…車線境界線らしさ算出ユニット、１１…車線境界線認識ユニット、１３…閾値設定ユニット、１５…カメラ、１７…レーンキープアシスト制御部、１９…自車両、２１…複合的な車線境界線、２３、２５、２７…車線境界線

Claims (4)

1. 自車両前方の路面を撮影して画像を取得する画像取得ユニット（３）と、
   前記画像からエッジ点を抽出するエッジ点抽出ユニット（５）と、
   前記エッジ点に基づいて車線境界線候補を抽出する車線境界線候補抽出ユニット（７）と、
   前記車線境界線候補の車線境界線らしさを算出する車線境界線らしさ算出ユニット（９）と、
   前記車線境界線らしさが閾値を超える前記車線境界線候補を車線境界線として認識する車線境界線認識ユニット（１１）と、
   以下の条件Ａが成立した後、以下の条件Ｂが成立した場合、前記閾値として、通常の閾値ＴＮよりも大きい閾値ＴＨを設定する閾値設定ユニット（１３）と、
   を備えることを特徴とする車線境界線認識装置（１）。
   条件Ａ：自車両の車線における路側サイドに、単一の車線境界線を認識するとともに、前記路側サイドとは反対のサイドに複合的な車線境界線を認識すること。
   条件Ｂ：少なくとも前記反対のサイドにおいて車線境界線を認識できない状況が所定時間継続すること。
2. 請求項１に記載の車線境界線認識装置であって、
   前記閾値設定ユニットは、前記条件Ａが成立してから、前記条件Ｂが成立するまでの期間、前記閾値として、前記閾値ＴＮより小さい閾値ＴＬを設定することを特徴とする車線境界線認識装置。
3. 請求項１又は２に記載の車線境界線認識装置であって、
   前記閾値設定ユニットは、前記閾値ＴＨが設定された状態において、前記路側サイド及び前記反対のサイドの車線境界線を所定時間以上継続して認識した場合、前記閾値として、前記閾値ＴＮを設定することを特徴とする車線境界線認識装置。
4. 請求項２に記載の車線境界線認識装置であって、
   前記閾値設定ユニットは、前記閾値ＴＨが設定された状態において、前記路側サイド及び前記反対のサイドの車線境界線を所定時間以上継続して認識し、且つ前記車線の幅が予め設定された下限幅以上である場合、前記閾値として、前記閾値ＴＮを設定し、
   前記閾値ＴＨが設定された状態において、前記路側サイド及び前記反対のサイドの車線境界線を所定時間以上継続して認識し、且つ前記車線の幅が前記下限幅未満である場合、前記閾値として、前記閾値ＴＬを設定することを特徴とする車線境界線認識装置。

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