(57)【要約】【課題】警報タイミングの精度を向上させることが可能な車線逸脱警報装置を提供する。【解決手段】車線逸脱警報処理では、車載カメラから入力された道路画像に画像認識処理を施すことで車線境界を認識し、この車線境界と車両との距離（ＤＴＬＢ）を決定する（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）。そして、車速センサの検出結果、及び道路画像から特定される車両の進行方向と車線境界とがなす角に基づき、逸脱速度を算出する（Ｓ１４０）と共に、逸脱速度の変化分に基づき、逸脱加速度を算出する（Ｓ１５０）。これら算出結果と、所定の見込時間（ＴＴＬＣ）とを用いて、距離閾値（ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ）を設定し（Ｓ１６０）、ＤＴＬＢがＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ以下である場合に車線逸脱警報を行う（Ｓ１９０）。つまり、逸脱速度の変化分を加味したタイミングで警報を行うことで、実際のＴＴＬＣに対するタイミング誤差を低減する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に対する走行車線を撮像範囲に含む道路画像を取得する画像取得手段と、
前記車両の走行速度を検出する速度検出手段と、
前記画像取得手段により取得した道路画像に基づいて、前記走行車線の境界線を表す車線境界を認識し、該車線境界と前記車両との距離が予め設定された距離閾値以下であるときに警報を行う警報制御手段と、
前記速度検出手段により検出された走行速度、及び、前記道路画像から特定される前記車両の進行方向と前記車線境界とがなす角に基づいて、前記車両が前記車線境界に接近する速度を表す逸脱速度を算出する逸脱速度算出手段と、
前記逸脱速度算出手段により算出した逸脱速度、前記車線境界の逸脱を回避可能に予め固定された見込時間、及び前記逸脱速度の変化分に基づいて、前記距離閾値を設定する距離閾値設定手段と、
を備えることを特徴とする車線逸脱警報装置。
【請求項２】
前記距離閾値設定手段は、前記逸脱速度算出手段により算出した逸脱速度をＶｄ、前記車線境界の逸脱を回避可能に予め固定された見込時間をＴＴＬＣ、前記逸脱速度の変化分に基づく補正値をＡとして、次式（Ｉ）
ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ＝Ｖｄ×ＴＴＬＣ＋Ａ  ・・・（Ｉ）
により算出した値ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅを、前記距離閾値として設定することを特徴とする請求項１に記載の車線逸脱警報装置。
【請求項３】
前記逸脱速度算出手段により算出した逸脱速度の変化分に基づいて、前記車両が前記車線境界に接近する加速度を表す逸脱加速度を算出する逸脱加速度算出手段を備え、
前記距離閾値設定手段は、前記逸脱加速度算出手段により算出した逸脱加速度をαとして、次式（ＩＩ）
Ａ＝（α×ＴＴＬＣ2）／２  ・・・（ＩＩ）
により算出した値Ａを前記補正値とすることを特徴とする請求項２に記載の車線逸脱警報装置。
【請求項４】
前記車両の運転者によって行われた運転操作を検出する操作検出手段と、
前記操作検出手段による検出結果に基づいて、前記運転操作が予め規定された車線変更操作である場合、前記警報制御手段による警報を禁止する警報禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車線逸脱警報装置。
【請求項５】
前記運転操作は、ステアリングホイールまたはウインカーの操作であることを特徴とする請求項４に記載の車線逸脱警報装置。
【請求項６】
前記警報制御手段による警報は、聴覚的な警報、視覚的な警報、触覚的な警報のいずれか又はこれらの組合せであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車線逸脱警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両が走行車線から逸脱する可能性が高いときに警報を行う車線逸脱警報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車載カメラにより撮像される画像データに画像認識処理を施すことで、自車両に対する走行車線上の車線区分線や道路の端を示す特徴物等の相対位置を認識し、これらの認識結果に基づき、自車両が走行車線から逸脱する可能性が高いと判定したときに警報を行う車線逸脱警報装置が知られている。
【０００３】
具体的に車線逸脱警報装置では、車線区分線や特徴物等の相対位置に基づき、走行車線の境界線を表す車線境界を決定し、この車線境界と自車両との距離（Distance To Lane Boundary；以下、ＤＴＬＢと略す）が、所定の距離閾値（以下、ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅという）に達したか否かを判定する。そして、ＤＴＬＢがＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ以下であるときに、自車両が走行車線から逸脱する（即ち、車線境界を逸脱する）可能性が高い状況であるとみなしている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
また、車線逸脱警報装置の一例として、警報タイミングを明確にするために、自車両が車線境界を逸脱するまでに見込まれる時間（Time To Line Crossing；以下、ＴＴＬＣと略す）が、車線逸脱を回避することが可能に予め設定された臨界時間に達したときに警報を行う装置（以下、ＴＴＬＣ優先式装置という）が知られている。
【０００５】
具体的にＴＴＬＣ優先式装置では、次式（ｉ）に示すように、ＴＴＬＣを臨界時間に予め固定しておき、自車両が車線境界に接近する速度を表す逸脱速度ＶｄをＴＴＬＣに乗じることで、ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅを可変設定し、前述したようにＤＴＬＢとＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅとを比較して警報タイミングを決定している。
【０００６】
ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ＝Ｖｄ×ＴＴＬＣ  ・・・（ｉ）
なお、詳しく言うと、逸脱速度Ｖｄは、図４に示すように、自車両の走行速度をＶ、自車両の進行方向と車線境界とがなす角（以下、車線ヨー角という）をθｙとして、次式（ｉｉ）を用いて、車線境界に対する走行速度Ｖの直交成分として算出される。
【０００７】
Ｖｄ＝Ｖｓｉｎθｙ  ・・・（ｉｉ）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｄ  ０８０４，日本工業規格，２００７／７／２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来のＴＴＬＣ優先式装置では、実質的に、逸脱速度Ｖｄが一定であると仮定した場合のＴＴＬＣと臨界時間とを比較して警報タイミングを決定しているため、走行速度Ｖや車線ヨー角θｙの変化に対して脆弱であるという問題があった。具体的に言うと、例えばカーブ進入時や、ブレーキ、アクセル、及びステアリング等の操作がなされた場合に、実際のＴＴＬＣと臨界時間との差が許容誤差を上回ることにより、警報タイミングと車線逸脱回避のための余裕時間との整合性が取れなくなり、ひいては運転者に違和感や不安感を与えてしまう可能性があるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するために、警報タイミングの精度を向上させることが可能な車線逸脱警報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】
【００１１】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の車線逸脱警報装置は、車両に搭載される装置であって、画像取得手段が、その車両に対する走行車線を撮像範囲に含む道路画像を取得し、速度検出手段が、車両の走行速度を検出する。そして、警報制御手段が、画像取得手段により取得した道路画像に基づいて、走行車線の境界線を表す車線境界を認識し、その車線境界と車両との距離（以下、ＤＴＬＢという）が予め設定された距離閾値以下であるときに警報を行う。
【００１２】
ここで、逸脱速度算出手段が、速度検出手段により検出された走行速度、及び、道路画像から特定される車両の進行方向と車線境界とがなす角（以下、車線ヨー角という）に基づいて、車両が車線境界に接近する速度を表す逸脱速度を算出する。そして、距離閾値設定手段が、逸脱速度算出手段により算出した逸脱速度、車線境界の逸脱を回避可能に予め固定された見込時間、及び逸脱速度の変化分に基づいて、距離閾値を設定することを要旨とする。
【００１３】
このように構成された車線逸脱警報装置では、運転操作により走行速度や車線ヨー角が変化した場合であっても、これらの変化分に基づいて距離閾値が可変設定されることにより、見込時間として予め見積もられた車線逸脱回避のための余裕時間と、実際のＴＴＬＣとの誤差を変更前に比べて減少させることが可能となる。
【００１４】
したがって、本発明の車線逸脱警報装置によれば、警報タイミングと余裕時間との整合性が保たれるようになり、警報タイミングの精度を向上させることができる。なお、ＤＴＬＢ及び車線ヨー角は、周知のカメラキャリブレーションにより予め設定されるパラメータに基づいて、道路画像上の位置方向と車両の位置方向とを対応付けることにより算出され得るものである。
【００１５】
具体的に言うと、本発明の車線逸脱警報装置は、請求項２に記載のように、距離閾値設定手段が、逸脱速度算出手段により算出した逸脱速度をＶｄ、車線境界の逸脱を回避可能に予め固定された見込時間をＴＴＬＣ、逸脱速度Ｖｄの変化分に基づく補正値をＡとして、次式（Ｉ）
ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ＝Ｖｄ×ＴＴＬＣ＋Ａ  ・・・（Ｉ）
により算出した値ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅを、距離閾値として設定すればよいことになる。
【００１６】
また、本発明の車線逸脱警報装置は、請求項３に記載のように、逸脱加速度算出手段が、逸脱速度算出手段により算出した逸脱速度の変化分に基づいて、車両が車線境界に接近する加速度を表す逸脱加速度を算出し、距離閾値設定手段が、逸脱加速度算出手段により算出した逸脱加速度をαとして、次式（ＩＩ）
Ａ＝（α×ＴＴＬＣ2）／２  ・・・（ＩＩ）
により算出した値Ａを補正値とすることが望ましい。
【００１７】
この場合、車両の走行加速度を検出するためのセンサ類を設ける必要がなく、逸脱速度の算出結果を利用して容易に逸脱加速度を算出できることに加えて、その逸脱加速度を用いてＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅを的確に補正することができる。
【００１８】
さらに、本発明の車線逸脱警報装置は、請求項４に記載のように、操作検出手段が、車両の運転者によって行われた運転操作を検出し、警報禁止手段が、操作検出手段による検出結果に基づいて、運転操作が予め規定された車線変更操作であると判定した場合、警報制御手段による警報を禁止することが望ましい。
【００１９】
つまり、運転者による車線変更操作があるということは、運転者が意図的に車線境界に接近している可能性が高いため、そのような場合は、車線逸脱警報を禁止することにより、不要な警報によって運転者を煩わせる可能性を低減することができる。
【００２０】
なお、このような運転操作は、運転者の意図が反映されやすいものであることが望ましく、例えば請求項５に記載のように、ステアリングホイールまたはウインカーの操作であればよい。具体的に警報禁止手段は、ステアリングホイールの操舵量が予め設定された基準閾値以上である場合、あるいはウインカーがオンに操作された場合に、車線逸脱警報を禁止すればよいことになる。
【００２１】
また、本発明の車線逸脱警報装置において、請求項６に記載のように、警報制御手段により行われる警報は、聴覚的な警報、視覚的な警報、触覚的な警報のいずれかであればよく、特にこれらの組合せであることが望ましい。この場合、運転者が車線逸脱警報に気付かない可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が適用された車線逸脱警報装置１の構成を示すブロック図。
【図２】制御部１０のＣＰＵが実行する車線逸脱警報処理の詳細を示すフローチャート。
【図３】補正前と補正後のＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅを比較するためのグラフ。
【図４】逸脱速度Ｖｄの定義を説明するための補助図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
【００２４】
＜車線逸脱警報装置の構成＞
図１は、本発明が適用された車線逸脱警報装置１の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、車線逸脱警報装置１は、自動車等の車両に搭載される装置であって、車両の走行速度を検出する車速センサ２と、車両の例えば中央前方側に装着されて、車両前方の走行道路を含む風景を撮像してその画像データ（道路画像に相当する）を出力する車載カメラ３と、車両の運転者による操作時にステアリングホイール（以下、ステアリングと略す）Ｓｇにかかる操舵トルク量を検出する操舵トルクセンサ４と、ウインカーの操作状態を検出するウインカースイッチ（以下、ウインカーＳＷと略す）５とを備えている。
【００２６】
また、車線逸脱警報装置１は、ステアリングＳｇに対して警報用の弱い操舵トルクを車線逸脱の回避方向に付加する操舵トルク印加部６と、警報ブザーを発生させるブザー発生部７と、警報ランプをメータに点灯表示させるためのメータ表示部８と、前述した各センサ／スイッチ類２〜５からの入力に基づいて各種処理を実行し、これら各警報発生部６〜８を制御する制御部１０とを備えている。
【００２７】
制御部１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ及びバスライン等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、このうちＣＰＵが、ＲＡＭを作業エリアとして、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づき、以下で詳述する車線逸脱警報処理を実行する。また、ＲＯＭには、車載カメラ３のカメラパラメータ（内部パラメータ及び外部パラメータ）が記憶されている。なお、カメラパラメータとは、周知のカメラキャリブレーションにより予め特定されるものであり、このうち内部パラメータがカメラの焦点距離等に基づくものを指し、外部パラメータがカメラの取り付け位置や姿勢等に基づくものを指す。
【００２８】
＜車線逸脱警報処理＞
次に、図２は、制御部１０のＣＰＵが実行する車線逸脱警報処理の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理は、車線逸脱警報装置１の電源がオンにされると起動されて、その電源（又は車両のＩＧスイッチ）がオフにされるまで、所定の制御周期Δｔで繰り返し実行される。
【００２９】
まず、本処理が開始されると、Ｓ１１０では、車載カメラ３から入力された画像データをＲＡＭに記憶することにより、道路画像を取得する。
【００３０】
続くＳ１２０では、Ｓ１１０で取得した道路画像、及びＲＯＭに記憶されているカメラパラメータに基づいて、車両に対する走行車線上の車線区分線や道路の端を示す特徴物等の相対位置を認識する処理（画像認識処理）を行う。なお、画像認識処理には、エッジ検出やパターン検出などの周知の画像処理手法が用いられる。
【００３１】
続くＳ１３０では、Ｓ１２０で認識された車線区分線や特徴物等の相対位置に基づいて、走行車線の境界線を表す車線境界を決定し、この車線境界と自車両との距離（Distance To Lane Boundary；以下、ＤＴＬＢと略す）をＲＡＭに記憶する。なお、ここでの車線境界は、例えば車線区分線の中心線や、車線区分線以外の特徴物により決定される境界線をいう。また、ここでのＤＴＬＢとしては、例えば車両における車線境界側の前輪外側部と車線境界との距離が用いられる。
【００３２】
続くＳ１４０では、Ｓ１３０で決定された車線境界、及びＲＯＭに記憶されているカメラパラメータに基づき、車両の進行方向と車線境界とがなす角（以下、車線ヨー角という）θｙを算出し、この車線ヨー角と車速センサ２の検出結果（走行速度Ｖ）とに基づいて、車両が車線境界に接近する速度を表す逸脱速度Ｖｄを次式（１）
Ｖｄ＝Ｖｓｉｎθｙ  ・・・（１）
により算出し、ここで算出した逸脱速度ＶｄをＲＡＭに記憶する。
【００３３】
続くＳ１５０では、ＲＡＭに記憶されている逸脱速度の前回値Ｖｄ´と今回値Ｖｄとに基づき、本処理の制御周期をΔｔとして、車両が車線境界に接近する加速度を表す逸脱加速度αを次式（２）
α＝（Ｖｄ−Ｖｄ´）／Δｔ  ・・・（２）
により算出する。
【００３４】
続くＳ１６０では、車線逸脱警報が開始されるべき車線境界からの距離（距離閾値に相当する）であるＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅを、Ｓ１４０及びＳ１５０の算出結果と、運転者により車線逸脱を回避することが可能に予め固定された見込時間（Time To Line Crossing；以下、ＴＴＬＣと略す）とに基づいて、次式（３）
ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ＝Ｖｄ×ＴＴＬＣ＋（α×ＴＴＬＣ2）／２  ・・・（３）
を用いて設定する。つまり、式（３）は、逸脱速度ＶｄのみをＴＴＬＣに乗じてＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅを算出する従来の設定に対して、逸脱加速度αに基づく補正値Ａ（＝（α×ＴＴＬＣ2）／２）を加えることを意味する。
【００３５】
続くＳ１７０では、Ｓ１３０で記憶されたＤＴＬＢと、Ｓ１６０で設定されたＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅとを比較して、ＤＴＬＢがＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ以下であるか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にはＳ１８０に移行し、否定判断した場合にはＳ１１０に移行する。
【００３６】
Ｓ１８０では、センサ／スイッチ類４，５の検出結果に基づいて、運転者によって行われた運転操作が予め規定された車線変更操作であるか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にはＳ１１０に移行し、否定判断した場合にはＳ１９０に移行する。具体的に言うと、車線変更操作は、運転者が意図的に車線境界に接近しているとみなせる操作であり、操舵トルクセンサ４の検出結果に基づき、操舵トルク量が所定の基準閾値以上である場合、あるいはウインカーＳＷ５の入力信号に基づき、ウインカーがオン状態にある場合になされたものとする。
【００３７】
Ｓ１９０では、各警報発生部６〜８を介して車線逸脱警報を発生し、Ｓ１１０に移行する。具体的に言うと、ステアリングＳｇに対して警報用の弱い操舵トルクを車線境界の反対方向に付加させるための指令、警報ブザーを発生させるための指令、警報ランプをメータに点灯表示させるための指令を、操舵トルク印加部６、ブザー発生部７、及びメータ表示部８のうち対応する警報発生部に出力する。
【００３８】
＜動作例＞
次に、例えば車両の走行速度Ｖが一定、且つ、図３（ａ）に示すように、車線ヨー角θｙが時間変化するときに、車線逸脱警報処理のＳ１６０で設定されるＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅの補正前と補正後の値を比較することにより、車線逸脱警報装置１による警報タイミングを検証する。以下に、補正前（従来）におけるＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅの算出式（ｉ）、及び、補正後（本発明）におけるＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅの算出式（３）を再掲する。
【００３９】
ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ＝Ｖｄ×ＴＴＬＣ  ・・・（ｉ）
ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ＝Ｖｄ×ＴＴＬＣ＋（α×ＴＴＬＣ2）／２  ・・・（３）
図３（ｂ）に示すように、ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅは、補正前と補正後にかかわらず、逸脱速度Ｖｄに応じて変化するため、車線ヨー角θｙの増加に伴って大きく設定され、車線ヨー角θｙの減少に伴って小さく設定される（車線ヨー角θｙが変化しない間は一定となる）。
【００４０】
しかし、車線ヨー角θｙの変化開始時Ｐ，Ｑにおいて、補正前のＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅが連続性を保ちながら変化するのに対して、補正後のＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅが、車線ヨー角θｙの上昇開始時Ｐでより大きくなり、車線ヨー角θｙの下降開始時Ｑでより小さくなるように不連続に反応する点で両者は異なる。
【００４１】
ここで重要なことは、車線ヨー角θｙの上昇時には、逸脱加速度αが増加するため、実際に警報タイミング時から自車両が車線境界を逸脱するまでに見込まれる時間（実際のＴＴＬＣ）が、見込時間として予め見積もられた車線逸脱回避のための余裕時間より短くなり、車線ヨー角θｙの下降時には、実際のＴＴＬＣが余裕時間よりも長くなることである。
【００４２】
このため、従来の算出方法を用いた場合、車線ヨー角θｙの変化時に警報タイミングと余裕時間との整合性が取れなくなってしまうのに対し、車線逸脱警報装置１では、車線ヨー角θｙの上昇時および下降時に、ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅの増加分および減少分を常に先取りするように反応するため、実際のＴＴＬＣと余裕時間との誤差を補正前に比べて低減することが可能となる。そして、このように構成された車線逸脱警報装置１では、走行速度Ｖの変化時においても同様に動作することになる。
【００４３】
なお、上記実施形態において、Ｓ１１０が画像取得手段、車速センサ２が速度検出手段、Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１７０，及びＳ１９０が警報制御手段、Ｓ１４０が逸脱速度算出手段、Ｓ１６０が距離閾値設定手段、Ｓ１５０が逸脱加速度算出手段、操舵トルクセンサ４及びウインカーＳＷ５が操作検出手段、Ｓ１８０が警報禁止手段に相当する。
【００４４】
＜効果＞
以上説明したように、本実施形態の車線逸脱警報装置１では、逸脱速度Ｖｄの変化分に基づいて、距離閾値（ＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ）を可変設定することにより、車両の挙動に応じたタイミングで適切に警報を行うことが可能となる。
【００４５】
したがって、本実施形態の車線逸脱警報装置１によれば、警報タイミングと余裕時間との整合性が保たれるようになり、警報タイミングの精度を向上させることができ、ひいては運転者に違和感や不安感を与えてしまう可能性を低減することができる。
【００４６】
また、車線逸脱警報装置１では、警報時に、ステアリングＳｇに対して操舵トルクを車線境界の反対方向に付加するため、運転者に車線逸脱の回避操作の開始をスムーズに行わせることができる。
【００４７】
さらに、車線逸脱警報装置１では、車線逸脱警報処理を所定の制御周期Δｔで繰り返し実行するため、逸脱加速度α（ひいてはＤＴＬＢ＿ｔｈｒｅ）を容易に算出することができ、従って制御負担を軽減することができる。
【００４８】
［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ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００４９】
例えば、上記実施形態の車線逸脱警報装置１では、聴覚的な警報として警報ブザーを、視覚的な警報として警報ランプを、触覚的な警報として警報用の操舵トルクをそれぞれ発生するようにしているが、これらに限らず、ナビゲーション装置等と連動して警報用の音声や画像を出力してもよいし、ステアリングＳｇを振動させるようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態の車線逸脱警報装置１は、車載カメラ３を備えるように構成されているが、必須の構成要素ではなく、他の車載装置が備える車載カメラを利用してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…車線逸脱警報装置、２…車速センサ、３…車載カメラ、４…操舵トルクセンサ、５…ウインカーＳＷ、６…操舵トルク印加部、７…ブザー発生部、８…メータ表示部、１０…制御部。
【図１】
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【図２】
2010173367.tif 000004
【図３】
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【図４】
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