(57)【要約】【課題】道路端を精度よく検出できる道路端検出装置を提供すること。【解決手段】画像を取得する画像取得ユニット７と、前記画像において車線境界線を認識する車線境界線認識ユニット１３と、最も外側にある前記車線境界線のさらに外側の領域を道路端検出領域として設定する検出領域設定ユニット１５と、前記画像においてエッジ点を抽出するエッジ点抽出ユニット９と、前記エッジ点に基づき候補線を算出する候補線算出ユニット１１と、前記道路端検出領域に、以下の道路端条件を充足する前記候補線が存在する場合、その候補線を道路端として検出する道路端検出ユニット１７と、を備える道路端検出装置１。道路端条件：前記候補線から車幅方向における所定範囲内に、前記候補線における画素値の変化の方向とは反対方向に画素値が変化する他の候補線が存在しないこと。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の周囲を表す画像を取得する画像取得ユニットと、
前記画像において車線境界線を認識する車線境界線認識ユニットと、
前記画像において、前記車線境界線認識ユニットが認識した前記車線境界線のうち、前記自車両から見て最も外側にある前記車線境界線のさらに外側の領域を道路端検出領域として設定する検出領域設定ユニットと、
前記画像において、画素値が変化するエッジ点を抽出するエッジ点抽出ユニットと、
前記エッジ点に基づき候補線を算出する候補線算出ユニットと、
前記道路端検出領域に、以下の道路端条件を充足する前記候補線が存在する場合、その候補線を道路端として検出する道路端検出ユニットと、
を備える道路端検出装置。
道路端条件：前記候補線から車幅方向における所定範囲内に、前記候補線における画素値の変化の方向とは反対方向に画素値が変化する他の候補線が存在しないこと。
【請求項２】
請求項１に記載の道路端検出装置であって、
前記車線境界線認識ユニットが、車幅方向における一方の側に前記車線境界線を認識しない場合、前記検出領域設定ユニットは、前記自車両における前記一方の端よりも外側の領域を前記道路端検出領域として設定する道路端検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の道路端検出装置であって、
前記車線境界線認識ユニットが認識した前記車線境界線のうち、前記道路端検出ユニットで検出した前記道路端に最も近い前記車線境界線のヨー角又は曲率を用いて、前記道路端検出ユニットで検出した前記道路端のヨー角又は曲率を補正する補正ユニットをさらに備える道路端検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の道路端検出装置であって、
前記補正ユニットは、前記道路端に最も近い前記車線境界線が前記道路端の位置にあると仮定した場合のヨー角又は曲率を算出し、算出したヨー角又は曲率を、前記道路端のヨー角及び曲率とするように構成された道路端検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の道路端検出装置であって、
前記道路端検出ユニットが検出した前記道路端に対してフィルタリングを行うフィルタリングユニットをさらに備える道路端検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は道路端検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車両の前方を撮像した画像からエッジ点を抽出し、そのエッジ点に基づいて車線境界線を認識する車線境界線認識装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９７８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像から道路端を検出し、その検出結果に基づき、逸脱抑制、逸脱回避等の運転支援を行うことが考えられる。従来の車線境界線認識装置では、道路端を精度よく検出することは困難であった。本開示は、道路端を精度よく検出できる道路端検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の道路端検出装置は、自車両の周囲を表す画像を取得する画像取得ユニットと、前記画像において車線境界線を認識する車線境界線認識ユニットと、前記画像において、前記車線境界線認識ユニットが認識した前記車線境界線のうち、前記自車両から見て最も外側にある前記車線境界線のさらに外側の領域を道路端検出領域として設定する検出領域設定ユニットと、前記画像において、画素値が変化するエッジ点を抽出するエッジ点抽出ユニットと、前記エッジ点に基づき候補線を算出する候補線算出ユニットと、前記道路端検出領域に、以下の道路端条件を充足する前記候補線が存在する場合、その候補線を道路端として検出する道路端検出ユニットと、を備える。
【０００６】
道路端条件：前記候補線から車幅方向における所定範囲内に、前記候補線における画素値の変化の方向とは反対方向に画素値が変化する他の候補線が存在しないこと。
本開示の道路端検出装置によれば、道路端を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】道路端検出装置１の構成を表すブロック図である。
【図２】道路端検出装置１の機能的構成を表すブロック図である。
【図３】道路端検出装置１が実行する処理の全体を表すフローチャートである。
【図４】道路端検出装置１が実行する道路端検出領域設定処理を表すフローチャートである。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、自車両２９の右側に車線境界線を認識した場合の道路端検出領域３３を表す説明図であり、図５Ｃは、自車両２９の右側に車線境界線を認識しなかった場合の道路端検出領域３３を表す説明図である。
【図６】図６Ａは、道路端条件を充足する候補線４１の例を表す説明図であり、図６Ｂは、道路端条件を充足しない候補線４１の例を表す説明図である。
【図７】図７Ａは、車線境界線４７を用いて道路端４５を補正する方法を表す説明図であり、図７Ｂは、補正後の道路端５１を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１実施形態＞
１．道路端検出装置１の構成
道路端検出装置１の構成を図１、図２に基づき説明する。道路端検出装置１は車両に搭載される車載装置である。以下では、道路端検出装置１を搭載する車両を自車両とする。
【０００９】
道路端検出装置１は、ＣＰＵ３と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ５とする）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。道路端検出装置１の各種機能は、ＣＰＵ３が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ５が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、道路端検出装置１を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。
【００１０】
道路端検出装置１は、ＣＰＵ３がプログラムを実行することで実現される機能の構成として、図２に示すように、画像取得ユニット７と、エッジ点抽出ユニット９と、候補線算出ユニット１１と、車線境界線認識ユニット１３と、検出領域設定ユニット１５と、道路端検出ユニット１７と、補正ユニット１９と、フィルタリングユニット２１と、出力ユニット２３と、を備える。道路端検出装置１を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。
【００１１】
図１に示すように、道路端検出装置１は、自車両が備える他の構成から車両信号を取得することができる。車両信号は、自車両の車速、ヨーレート等を表す。
自車両は、道路端検出装置１に加えて、単眼カメラ２５と、車両制御装置２７とを備える。単眼カメラ２５は自車両の周囲を撮影する。撮影範囲には自車両の前方の道路と、その道路の左右両側とが含まれる。単眼カメラ２５は画像データを道路端検出装置１に送る。
【００１２】
車両制御装置２７は、道路端検出装置１から、後述する道路端の検出結果を受け取る。車両制御装置２７は、道路端の検出結果に基づき、道路端の外へ自車両が逸脱しないように運転支援処理を実行する。
【００１３】
２．道路端検出装置１が実行する処理
道路端検出装置１が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を図３〜図７に基づき説明する。図３のステップ１では、画像取得ユニット７が、単眼カメラ２５を用いて、自車両の周囲を表す画像を取得する。
【００１４】
ステップ２では、エッジ点抽出ユニット９が、前記ステップ１で取得した画像においてエッジ点を抽出する。エッジ点とは、画素値が著しく変化する点である。
ステップ３では、候補線算出ユニット１１が、前記ステップ２で抽出したエッジ点に基づき候補線を算出する。すなわち、エッジ点に対し、ハフ変換やＲＡＮＳＡＣ等を用いて線を算出し、その線を候補線とする。
【００１５】
ステップ４では、車線境界線認識ユニット１３が、前記ステップ３で算出した候補線のそれぞれについて、車線境界線らしさの尤度を算出する。そして、尤度が予め設定された閾値を越えたものを、車線境界線として認識する。車線境界線としては、例えば、白線等が挙げられる。
【００１６】
ステップ５では、検出領域設定ユニット１５が、道路端検出領域を設定する。この処理を図４、図５に基づき説明する。図４のステップ１１では、前記ステップ４において自車両の右側に車線境界線を認識したか否かを判断する。自車両の右側に車線境界線を認識した場合はステップ１２に進み、認識しなかった場合はステップ１３に進む。
【００１７】
ステップ１２では、前記ステップ４において認識した車線境界線のうち、最も右側にある車線境界線のさらに右側の領域を道路端検出領域として設定する。最も右側にある車線境界線のさらに右側の領域は、自車両から見て最も外側にある車線境界線のさらに外側の領域に対応する。
【００１８】
道路端検出領域の設定例を図５Ａ、図５Ｂに示す。図５Ａは、自車両２９の右側に１つの車線境界線３１を認識した例を示す。車線境界線３１は、自車線３２の右端を表す車線境界線である。この場合、車線境界線３１よりも右側の領域を道路端検出領域３３とする。
【００１９】
図５Ｂは、自車両２９の右側に２つの車線境界線３１Ａ、３１Ｂを認識した例を示す。車線境界線３１Ａは、自車線３２と隣接車線３５とを区画する車線境界線である。車線境界線３１Ｂは、隣接車線３５の右端を表す車線境界線である。最も右側にある車線境界線は、車線境界線３１Ｂである。この場合、車線境界線３１Ｂよりも右側の領域を道路端検出領域３３とする。
【００２０】
ステップ１３では、図５Ｃに示すように、自車両２９の右端２９Ｒよりも右側の領域を道路端検出領域３３として設定する。右端２９Ｒは自車両における一方の端に対応する。右端２９Ｒよりも右側の領域は、自車両における一方の端よりも外側の領域に対応する。
【００２１】
ステップ１４では、前記ステップ４において自車両の左側に車線境界線を認識したか否かを判断する。自車両の左側に車線境界線を認識した場合はステップ１５に進み、認識しなかった場合はステップ１６に進む。
【００２２】
ステップ１５では、前記ステップ４において認識した車線境界線のうち、最も左側にある車線境界線のさらに左側の領域を道路端検出領域として設定する。その設定方法は、左右が逆である点を除いて、前記ステップ１２と同様である。最も左側にある車線境界線のさらに左側の領域は、自車両から見て最も外側にある車線境界線のさらに外側の領域に対応する。
【００２３】
ステップ１６では、自車両の左端よりも左側の領域を道路端検出領域として設定する。その設定方法は、左右が逆である点を除いて、前記ステップ１３と同様である。自車両の左端は自車両における一方の端に対応する。自車両の左端よりも左側の領域は、自車両における一方の端よりも外側の領域に対応する。
【００２４】
図３に戻り、ステップ６では、道路端検出ユニット１７が道路端を検出する。道路端は、前記ステップ５で設定した道路端検出領域に存在する候補線であって、以下の道路端条件を充足する候補線である。
【００２５】
道路端条件：候補線から車幅方向における所定範囲内に、候補線における画素値の変化の方向とは反対方向に画素値が変化する他の候補線が存在しないこと。
道路端条件を図６Ａ、図６Ｂに基づき説明する。図６Ａ、図６Ｂは、横軸を車幅方向における走査線上の座標とし、縦軸を前記ステップ１で取得した画像における画素値とするグラフである。３７は、自車両から見て最も外側にある車線境界線であり、３９は道路端検出領域である。４１は、道路端条件を充足するか否かを検討する候補線である。候補線４１は道路端検出領域３９に存在する。図６Ｂにおける４３は他の候補線である。
【００２６】
図６Ａに示す例では、候補線４１から車幅方向における所定範囲Ｒ内に、候補線４１における画素値の変化の方向（図６Ａにおいて右に進むと画素値が増大する変化の方向）とは反対方向に画素値が変化する他の候補線が存在しない。よって、図６Ａに示す例では候補線４１は道路端条件を充足し、道路端として検出される。範囲Ｒの大きさは、一般的な車線境界線の幅より大きい値である。
【００２７】
一方、図６Ｂに示す例では、候補線４１から車幅方向における所定範囲Ｒ内に、他の候補線４３が存在する。候補線４３における画素値の変化の方向は、図６Ｂにおいて右に進むと画素値が減少する変化の方向である。この変化の方向は、候補線４１における画素値の変化の方向（図６Ｂにおいて右に進むと画素値が増大する変化の方向）とは反対方向である。よって、図６Ｂに示す例では候補線４１は道路端条件を充足せず、道路端として検出されない。
【００２８】
自車両から見て車幅方向における一方の側に、道路端条件を充足する候補線が複数存在する場合は、その複数の候補線のうち、自車両に最も近い候補線を道路端として検出する。
【００２９】
図３に戻り、ステップ７では、フィルタリングユニット２１が、前記ステップ６で検出した道路端に対してフィルタリングを行う。フィルタリングにより、検出した道路端におけるノイズを抑制できる。ノイズとは、例えば、短い周期での道路端の変動である。フィルタリングは、例えば、カルマンフィルタ、低域通過フィルタ等を用いて行うことができる。カルマンフィルタを用いる場合は、次時刻の道路端の位置を予測する際に、自車両の移動量を利用することができる。自車両の移動量は、例えば、車速センサやヨーレートセンサ等の車両信号に基づき算出することができる。
【００３０】
ステップ８では、補正ユニット１９が、前記ステップ６で検出した道路端のヨー角及び曲率を補正する。この補正を図７Ａ、図７Ｂに基づき説明する。図７Ａにおいて４５は、前記ステップ６で検出した道路端である。４７は、道路端４５に最も近い車線境界線である。補正ユニット１９は、まず、車線境界線４７のヨー角及び曲率を算出する。次に、補正ユニット１９は、車線境界線４７の位置を道路幅方向にずらし、車線境界線４７が道路端４５と重なる位置４９にあると仮定した場合のヨー角及び曲率（以下では、仮定のヨー角、仮定の曲率とする）を算出する。次に、補正ユニット１９は、道路端４５のヨー角及び曲率を、それぞれ、仮定のヨー角及び仮定の曲率で上書きする。その結果、図７Ｂに示すように、補正後の道路端５１が得られる。補正後の道路端５１は、補正前の道路端４５に比べて、形状が安定している。なお、道路端４５に近い車線境界線を認識していない場合は、前記補正を行わない。補正を行わない場合、前記ステップ６で検出した道路端のヨー角及び曲率をそのまま用いる。
【００３１】
ステップ９では、出力ユニット２３が、前記ステップ８で補正した後の道路端に関する情報を、車両制御装置２７に出力する。道路端に関する情報としては、制御目標位置における道路端の横位置、ヨー角、曲率等が挙げられる。
【００３２】
３．道路端検出装置１が奏する効果
（１Ａ）道路端検出装置１は、自車両から見て最も外側にある車線境界線のさらに外側の領域を道路端検出領域として設定する。そして、道路端検出装置１は、道路端検出領域において道路端を検出する。そのため、車線内に存在する候補線（例えば舗装の継ぎ目等に起因する候補線）を道路端として検出してしまうことを抑制できる。その結果、道路端検出装置１は、道路端を精度よく検出できる。
【００３３】
（１Ｂ）道路端検出装置１は、道路端条件を充足する候補線を、道路端として検出する。車線境界線に起因する候補線は、通常、その近くに「前記候補線における画素値の変化の方向とは反対方向に画素値が変化する他の候補線」が存在するので、道路端条件を充足しにくい。そのため、道路端検出装置１は、車線境界線を道路端として検出してしまうことを抑制できる。その結果、道路端検出装置１は、道路端を精度よく検出できる。
【００３４】
（１Ｃ）道路端検出装置１は、立体的な凹凸を有する道路端だけではなく、平面的な道路端も検出できる。
（１Ｄ）道路端検出装置１は、必ずしも、ステレオカメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ等を備えていなくても、道路端を検出することができる。
【００３５】
（１Ｅ）道路端検出装置１は、車幅方向における一方の側に車線境界線を認識しない場合、自車両における前記一方の端よりも外側の領域を道路端検出領域として設定する。そのため、車線境界線を認識しない場合でも、道路端を検出することができる。
【００３６】
（１Ｆ）一般的に、画像において道路端は、車線境界線に比べて情報量が少ない。また、道路構造令で規定されている車線境界線に比べ、道路端については、何の規定もない。そのため、検出した道路端のヨー角、曲率は不安定になりやすい。
【００３７】
道路端検出装置１は、認識した車線境界線のうち、道路端に最も近い車線境界線のヨー角及び曲率を用いて、検出した道路端のヨー角及び曲率を補正する。そのため、安定した形状の道路端を検出することができる。
【００３８】
（１Ｇ）検出した道路端のヨー角及び曲率を補正する方法は、道路端に最も近い車線境界線が道路端の位置にあると仮定した場合のヨー角及び曲率を算出し、算出したヨー角及び曲率を、検出した道路端のヨー角及び曲率とする方法である。そのため、一層安定した形状の道路端を検出することができる。
【００３９】
（１Ｈ）道路端検出装置１は、検出した道路端に対してフィルタリングを行う。そのことにより、検出した道路端におけるノイズを抑制できる。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００４０】
（１）道路端検出装置１は、自車両の右側及び左側のうちの一方で道路端を検出してもよいし、両方で道路端を検出してもよい。
（２）前記ステップ８における補正は、ヨー角と曲率のうちの一方の補正であってもよい。
【００４１】
（３）単眼カメラ２５の代わりにステレオカメラを用いてもよい。
（４）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。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から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００４２】
（５）上述した道路端検出装置１の他、当該道路端検出装置１を構成要素とするシステム、当該道路端検出装置１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半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、道路端検出方法、運転支援方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１…道路端検出装置、３…ＣＰＵ、５…メモリ、７…画像取得ユニット、９…エッジ点抽出ユニット、１１…候補線算出ユニット、１３…車線境界線認識ユニット、１５…検出領域設定ユニット、１７…道路端検出ユニット、１９…補正ユニット、２１…フィルタリングユニット、２３…出力ユニット、２５…単眼カメラ、２７…車両制御装置、２９…自車両、２９Ｒ…右端、３１、３１Ａ、３１Ｂ、４７…車線境界線、３２…自車線、３３…道路端検出領域、３５…隣接車線、４１、４３…候補線、４５、５１…道路端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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