(57)【要約】【課題】レーンマーカが不連続であり、走行車線の幅が一定でない場合であっても、正確な運転支援を実行する。【解決手段】車両周囲の撮像画像に基づいてレーンマーカを検出するレーンマーカ検出機能と、注視点を算出する注視点算出機能と、レーンマーカの不連続点を検出する不連続点検出機能と、注視点が不連続点よりも自車両に近い場合には、不連続点よりも自車両に近い第１レーンマーカを選択し、注視点が不連続点よりも自車両から遠い場合には、不連続点よりも自車両から遠い第２レーンマーカを選択するレーンマーカ選択機能と、選択されたレーンマーカの相対位置を認識する車線認識機能と、相対位置に基づいて設定された目標横位置を基準とする操舵操作を制御する操舵制御機能と、を実行する制御装置１０を備える運転支援装置１００を提供する。【選択図】  図１
2015067030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両に搭載されたカメラによる車両周囲の撮像画像を取得する画像取得手段と、
前記撮像画像に基づいて、道路に表示されたレーンマーカを検出するレーンマーカ検出手段と、
前記自車両が将来走行すると予測される地点に応じた注視点を算出する注視点算出手段と、
前記レーンマーカ間の幅が変化する不連続点を検出する不連続点検出手段と、
前記注視点が前記不連続点よりも前記自車両に近い場合には、前記不連続点よりも前記自車両に近い第１レーンマーカを選択し、前記注視点が前記不連続点よりも前記自車両から遠い場合には、前記不連続点よりも前記自車両から遠い前記第２レーンマーカを選択するレーンマーカ選択手段と、
前記選択されたレーンマーカの相対位置を認識する車線認識手段と、
前記相対位置に基づいて設定された目標横位置を基準とする操舵操作を制御する操舵制御手段と、を有することを特徴とする運転支援装置。
【請求項２】
前記操舵制御手段は、前記注視点と前記不連続点との距離が所定値未満である場合には、前記第１レーンマーカの前記相対位置に基づいて設定された第１目標横位置と、前記第２レーンマーカの前記相対位置に基づいて設定された第２目標横位置との差が経時的に漸減するように、前記目標横位置を設定することを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
【請求項３】
前記注視点算出手段は、前記操舵制御手段により設定された目標横位置に基づいて前記注視点を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両の運転走行を支援する運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置に関し、車両からの距離が異なる３点のレーンマーカ候補点を抽出し、その結果から幅方向横変位、走行路の曲率、車両偏角等の車両状態を推定し、推定した車両状態から制御用の前方注視点位置における操舵制御量を算出する操舵制御装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６２１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、車線幅が変化する場合であっても、車両からの距離が異なる３点のレーンマーカ候補点を抽出し、抽出されたレーンマーカ候補点を車線幅が一定の道路モデルにあてはめるので、自車両の目標地点が誤って設定され、誤った方向に自車両が誘導されるおそれがあるという問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、車線幅が変化する場面であっても、正しい目標地点が設定され、正しい方向に自車両を誘導することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、レーンマーカ間の幅が変化する不連続点を検出し、自車両が将来走行すると予測される注視点が不連続点よりも自車両に近い場合には、不連続点よりも自車両に近い第１レーンマーカを選択し、注視点が不連続点よりも自車両から遠い場合には、不連続点よりも自車両から遠い第２レーンマーカを選択し、選択されたレーンマーカの相対位置に基づいて設定された目標横位置を基準として操舵操作を制御することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、不連続地点の位置に応じて目標横位置を算出するためのレーンマーカを選択するので、レーンマーカの車線幅が変化する場面においても、正しい目標地点を設定し、正しい方向に自車両を誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る運転支援装置１００を含む運転支援システム１のブロック構成図である。
【図２Ａ】本実施形態のカメラの設置例、及び道路パラメータを説明するための第１の図である。
【図２Ｂ】本実施形態のカメラの設置例、及び道路パラメータを説明するための第２の図である。
【図３】レーンマーカモデルを説明するための図である。
【図４】本実施形態の車線認識処理及び運転支援処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図５Ａ】本実施形態のレーンマーカ検出処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】レーンマーカ候補点の検出領域の設定手法を説明するための図である。
【図６】本実施形態のレーンマーカ選択処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態の車線認識処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態の運転支援処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図９】不連続なレーンマーカが検出される場面の一例を示す図である。
【図１０Ａ】本実施形態の不連続レーンマーカが検出された場面における運転支援処理を説明するための第１の図である。
【図１０Ｂ】本実施形態の不連続レーンマーカが検出された場面における運転支援処理を説明するための第２の図である。
【図１０Ｃ】本実施形態の不連続レーンマーカが検出された場面における運転支援処理を説明するための第３の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る運転支援装置を、車両用の運転支援システムに適用した場合を例にして説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る運転支援装置１００を備える車両用の運転支援システム１のブロック構成を示す図である。運転支援装置１００及びこれを含む車両用の運転支援システム１は、車両に搭載されている。車両用の運転支援システム１は、道路の車線を区分するレーンマーカを検出し、レーンマーカと自車両の相対位置関係を認識し、自車両がレーンマーカとの位置関係を維持して走行するように車両の運転を支援する。具体的には、自車両の操舵操作や加減速操作などの一部又は全部を実行し、又は自車両の運転に必要な情報を出力して、運転を支援する。
【００１１】
図１に示すように、車両用の運転支援システム１は、運転支援装置１００と、車載装置２００とを有する。車載装置２００は、車両コントローラ５０と、駆動系６０と、操舵装置７０と、ナビゲーション装置９０とを備える。運転支援装置１００と各車載装置２００とは、相互に情報の授受を行うためにＣＡＮ（Controller Area Network）その他の車載ＬＡＮによって接続されている。
【００１２】
車両コントローラ５０は、車両全体の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。車両コントローラ５０は、車載された各種のセンサ５１からの検出信号を取得する。取得した信号は車両制御に用いられ、運転支援装置１００へ送出される。各種センサ５１は、車両の状態を検出するものであり、具体的には車速センサ、操舵角センサ、ステアリングアクチュエータの電流センサを含む。また、ヨーレートセンサを含んでもよい。車速は変速機の出力側の回転数や車輪の回転数を計測することにより検出する。操舵角は、ステアリングシャフトの回転変位を直接またはギヤ機構等により増幅した後、ロータリエンコーダやポテンショメータ等の角度検出機構によって操舵角検出信号として検出する。
【００１３】
駆動系６０は、車両Ｖの駆動機構であり、運転者のアクセル操作及びブレーキ操作による入力信号、車両コントローラ５０から取得した制御信号に基づいて車両を駆動させる。操舵制御装置７０は、ステアリングアクチュエータを備える。ステアリングアクチュエータは、ステアリングのコラムシャフトに取り付けられるモータ等を含む。運転者のステアリング操作による入力信号、車両コントローラ５０から取得した制御信号に基づいて車両を動かす。
【００１４】
ナビゲーション装置９０は、現在位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System）９１と、地点情報、道路情報、施設情報などを位置情報に対応づけた地図情報とを有する。
【００１５】
また、同図に示すように、本実施形態の運転支援装置１００は、制御装置１０と、車両の前方を、側方を含む車両周囲を撮影するカメラ２０と、車線の認識結果を出力する出力装置３０とを備える。
【００１６】
本実施形態のカメラ２０は、車両の車幅方向の略中央位置に設けられる。本実施形態では、車室内のフロントウィンドウの上部に取り付けられる。カメラ２０は、ＣＣＤ等の撮像素子を用いたカメラであり、車両Ｖの進行方向の映像を撮像する。カメラ２０は、重力方向に沿って下側のピッチ角をもって車両に取り付けられる。ピッチ角は、車両の高さやカメラ２０の性能に応じて適宜に設定することができる。このため、本実施形態のカメラ２０は、車両前方の数ｍ〜数１０ｍ先の路面を撮像する。また、本実施形態では、自車が走行する走行車線のみならず、隣の車線、さらには隣の隣の車線の道路も撮像できる。この場合には広角のカメラ２０を用いることが好ましい。
【００１７】
本実施形態の出力装置３０としてのディスプレイ３１やスピーカ３２は、車両のドライバが視認可能なダッシュボード周囲に設置され、車線の認識結果に関する情報、車線の認識結果に応じた運転支援に関する情報などをドライバに提示する。また、本実施形態の出力装置３０は、無線又は有線の通信機能を備え、制御装置１０の指令に従い、車両の駆動制御指令を各車載装置２００へ送出する。
【００１８】
本実施形態の運転支援装置１００は、自車両がレーンマーカ又は車線との位置関係を維持して走行するように車両の運転を支援する。この運転支援装置１００の制御装置１０について説明する。本実施形態の制御装置１０は、運転支援処理を行うプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、運転支援装置１００と車両用の運転支援システム１として機能する動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、を備えるコンピュータである。
【００１９】
制御装置１０は、画像取得機能と、レーンマーカ検出機能と、注意点算出機能と、不連続点検出機能と、レーンマーカ選択機能と、操舵制御機能とを有する。本実施形態の制御装置１０は、上記機能を実現するためのソフトウェアと、上述したハードウェアの協働により各機能を実行する。
【００２０】
以下、本実施形態に係る運転支援装置１００の各機能について説明する。
【００２１】
まず、本実施形態の制御装置１０の画像取得機能について説明する。制御装置１０は、カメラ２０が撮像する車両周囲の撮像画像を取得する。撮像画像は、車両の前方、前側方の道路表面の映像を含む。
【００２２】
本実施形態の制御装置１０のレーンマーカ検出機能について説明する。制御装置１０は、撮像画像に基づいて、自車両が走行する走行車線を区分するレーンマーカを検出する。レーンマーカの検出手法は特に限定されず、出願時に知られた白線検知機能、運転支援機能、キープレーンサポート機能などの技術を適宜に用いることができる。本実施形態の制御装置１０は、撮像画像に含まれる道路とレーンマーカ（白線）との境界に対応するエッジを抽出し、抽出されたエッジを解析することによりレーンマーカを検出する。
【００２３】
本実施形態の制御装置１０の注視点算出機能について説明する。本実施形態の制御装置１０は、自車両が将来走行すると予測される地点に応じた注視点を算出する。注視点は、車両の操舵角、車速、車両のパラメータに基づいて算出することができる。本実施形態では、後述する操舵制御機能により算出される所定時間後の目標横位置に基づいて、注視点を算出する。これにより、自車両が数秒後（所定時間後）に走行するであろう地点に基づいて注視点を算出することができる。所定時間は、任意に設定することができる。例えば、所定時間は車速、自車両が走行する道路種別に応じて設定することができる。なお、道路種別は、ナビゲーション装置９０の地図情報９２を参照し、ＧＰＳが検出した現在位置が含まれる道路種別を読み込んで判断してもよい。自車両が将来走行すると予測される地点としての注視点の算出手法は特に限定されず、出願時に知られた手法を適宜に用いることができる。
【００２４】
本実施形態の制御装置１０の不連続点検出機能について説明する。本実施形態の制御装置１０は、道路の両側に存在する二本のレーンマーカ間の幅が変化する不連続点を検出する。一対のレーンマーカ間の幅が変化する場面ではレーンマーカが不連続となる。また。レーンマーカが途切れて不連続となる場面では、道路の両側に存在し、車線を区分する二本のレーンマーカ間の幅が変化する傾向がある。制御装置１０は、撮像画像に基づいて、路面の左右の所定位置にある右側領域及び左側領域において検出されるレーンマーカが途切れる（連続性が失われる）点を不連続点として検出する。また、制御装置１０は、撮像画像に基づいて、路面の左右の所定位置にある右側領域及び左側領域において検出される一対のレーンマーカの距離の偏差が所定値以上となる点を不連続点として検出する。もちろん、制御装置１０は、路面の左右の所定位置にある右側領域及び左側領域において検出されるレーンマーカが途切れる（連続性が失われる）点であって、かつ一対のレーンマーカの距離の偏差が所定値以上となる点を不連続点として検出してもよい。
【００２５】
本実施形態の制御装置１０のレーンマーカ選択機能について説明する。本実施形態の制御装置１０は、不連続点が検出された場合には、その不連続点の位置と注視点との位置との位置関係に基づいてレーンマーカを選択する。特に限定されないが、本実施形態の制御装置１０は、不連続点を介して互いに隣り合う二つのレーンマーカが検出された場合には、注視点が不連続点よりも自車両に近い場合には、不連続点よりも自車両に近い第１のレーンマーカを選択し、注視点が不連続点よりも自車両に近い場合には、不連続点よりも自車両から遠い第２レーンマーカを選択する。
【００２６】
次に、本実施形態の制御装置１０の車線認識機能について説明する。制御装置１０は、レーンマーカの検出結果に基づいて、レーンマーカの相対位置を算出する、レーンマーカの相対位置は、自車両を基準とした位置である。
【００２７】
本実施形態の制御装置１０は、自車両の位置を基準としたレーンマーカモデルを用いて、レーンマーカに対応する走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つ以上を含む道路パラメータを、自車両に対するレーンマーカの相対位置として算出する。これにより、自車両に対するレーンマーカの相対位置を具体的に算出することができる。また、これらの値を用いた運転支援を行うことができる。
【００２８】
制御装置１０は、カメラ２０の撮影画像を処理することにより道路上のレーンマーカを検出し、次いで、道路形状と車両挙動を表す複数のパラメータ（以下「道路パラメータ」ともいう）を用いて道路車線の形状を数学的に表現したレーンマーカのモデルと、レーンマーカの検出結果とが一致するように道路パラメータを時間と共に更新していくことによって、車線を認識する。そして、制御装置１０は、認識した車線の道路形状及び車両挙動を推定する。また、制御装置１０は、この処理において得られた道路パラメータを用いて道路判定処理を行う。
【００２９】
ここで、本実施形態の道路パラメータについて説明する。図２Ａ，図２Ｂは道路形状と車両挙動を表現する複数のパラメータを説明するための図である。図２Ａ，図２Ｂに示すように、道路パラメータは基準となるレーンマーカに対する自車の重心点横変位ｙr、車線に対する自車のヨー角φr、車両のピッチ角η、カメラの路面からの高さｈ、道路曲率（曲率半径の逆数）ρ、走行車線幅Ｗ等である。
【００３０】
そして、図３に示すような画面座標系ｘ，ｙ上において、レーンマーカモデルを、道路パラメータを用いて式（１）で表す。なお、レーンマーカモデルの表現手法は、特に限定されず、出願時に知られたモデルを用いることができる。
【００３１】
【数１】
2015067030.tif 000003
【００３２】
式（１）において、ａ〜ｅは道路パラメータであり、路面からのカメラ１の高さｈを一定とすると、それぞれの道路パラメータは、次のような道路及び白線の形状又は車両挙動を表す。すなわち、ａは車線内の自車両の横変位量ｙrに、ｂは道路の曲率ρに、ｃは自車両（カメラ１の光軸）の道路に対するヨー角φrに、ｄは自車両（カメラ１の光軸）の道路に対するピッチ角ηに、ｅは道路の車線幅Ｗにそれぞれ対応する。横変位量ｙrは自車に対する基準となるレーンマーカの位置横変位を示す。本例では、横変位量ｙrは車線中央からの横変位を示す。
【００３３】
車両に固定された実座標系ｘ（車両の左右方向）、ｙ（車両の上下方向）、ｚ（車両の前後方向）上の任意の点を画面座標系ｘ，ｙに投影すると下記の式（２）となる。
【００３４】
【数２】
2015067030.tif 000004
【００３５】
ただし、ｆはレンズパラメータであり、レンズの焦点距離に対応した係数である。道路曲率ρがあまり大きくなく、かつ道路面は平面であると仮定すると、Ｚ［ｍ］前方における車両中心線（カメラ中心線）に対する道路白線の座標は下記の（３）式で与えられる。ただし、この仮定はモデルの簡略化のために設定した仮定であり、モデルの次数を大きくすることにより、一般的な条件でも成立するようになる。
【００３６】
【数３】
2015067030.tif 000005
【００３７】
上記（２）〜（３）式よりＸ，Ｙ，Ｚを消去することにより、下式（４）が得られる。
【００３８】
【数４】
2015067030.tif 000006
【００３９】
各変数の中で最も変動の小さいカメラ高さｈを一定として（５）式を用いて各パラメータを正規化することにより上記（１）式を得る。
【００４０】
【数５】
2015067030.tif 000007
【００４１】
なお、初期状態では、道路及びレーンマーカの形状や車両挙動が不明であるから、各道路パラメータには、例えば、中央値に相当する値を初期値として設定する。つまり、例えば、車線内の自車両の横変位量対応パラメータａには車線中央を設定し、道路曲率対応パラメータｂには直線を設定し、車線に対するヨー角対応パラメータｃには零度、車線に対するピッチ角度対応パラメータｄには停止状態のη度分を設定し、車線幅対応パラメータｅには、一般的な道路の車線幅を設定する。
【００４２】
次に、本実施形態の制御装置１０の操舵制御機能について説明する。制御装置１０は、選択されたレーンマーカと自車両との相対位置に基づいて、自車両が走行する走行車線における目標横位置を設定し、走行車線の目標横位置と自車両との相対位置関係が維持されるように車両の操舵操作を支援する。レーンマーカと自車両との相対位置は、レーンマーカを基準とする自車両の横位置を含む。横位置とは、二本のレーンマーカが区分する車線の車線幅（車両の車幅）方向に沿う位置である。具体的に、レーンマーカモデルを用いて、自車両が目標横位置との位置を維持して走行するように、操舵装置７０の制御を行う。車両コントローラ５０の各種センサ５１から取得した車速、操舵角、およびステアリングアクチュエータの電流の情報に基づいて、操舵制御量を算出し、ステアリングアクチュエータに電流指令を送ることで、目標の走行位置を走行するように制御を行う。
【００４３】
不連続点の前後においてレーンマーカ間の幅は異なるため、第１レーンマーカに基づいて設定される第１目標横位置と、第２レーンマーカに基づいて設定される第２目標横位置との位置は異なる。目標横位置が変化すると、操舵制御の制御内容も異なるので、車両の挙動は変化する。目標横位置の変化量が大きいと操舵制御中の車両の挙動変化量が大きくなり、乗員に違和感を感じさせてしまう。このため、本実施形態の制御装置１０は、レーンマーカが切り替わる際、つまり、注視点と不連続点との距離が所定値未満である場合には、第１レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて設定された第１目標横位置と、第２レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて設定された第２目標横位置との差が経時的に漸減するように、目標横位置を設定する。つまり、第１目標位置から第２目標位置への変化が直線的になるように第２目標位置を設定する。これにより、適切な目標横位置レーンマーカが切り替わる際の車両の動きをスムーズにできる。
【００４４】
本実施形態の運転支援処理の手順を、図４乃至図８に基づいて説明する。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態の運転支援システム１の運転支援装置１００は、車線認識処理として、エッジ抽出処理Ｓ１、レーンマーカ検出処理Ｓ２、道路パラメータ算出処理Ｓ３、不連続レーンマーカ検出処理Ｓ４、レーンマーカ選択処理Ｓ５、車線認識・道路パラメータ出力処理Ｓ５、運転支援処理Ｓ６を行う。
【００４６】
エッジ抽出処理Ｓ１では、道路の映像を含む撮像画像からレーンマーカに対応する画像のエッジを抽出する。一般に、レーンマーカは道路と識別可能な色等が付されているため、その色のコントラストに基づいてエッジを抽出することができる。
【００４７】
レーンマーカ検出処理Ｓ２では、エッジ抽出処理Ｓ１にて抽出されたエッジの連続性などを検討し、レーンマーカを構成するエッジ情報に基づいてレーンマーカの存在及びその位置を検出する。エッジの抽出は、自車両の走行車線と、その隣の走行車線の映像が含まれる範囲において行う。必要に応じて、自車両の走行車線と、その隣の走行車線、さらに自車両の走行車線の隣の隣の走行車線の映像が含まれる範囲において行う。制御装置１０は、撮像画像におけるレーンマーカの位置と、カメラ２０のパラメータ（設置位置、光軸設定など）とに基づいて、自車両に対するレーンマーカの位置（相対位置）を算出することができる。制御装置１０は、自車両が走行する車線のレーンマーカに対する自車両の相対位置を算出する。自車両が走行する車線は、レーンマーカにより区分される。
【００４８】
レーンマーカの検出処理Ｓ２のサブルーチンを図５Ａに示す。ステップＳ１０１において、初期状態では道路及びレーンマーカの形状や車両挙動が不明であるから、各道路パラメータには、例えば、中央値に相当する値を初期値として設定する。例えば、車線内の自車両の横変位量対応パラメータａには車線中央を設定し、道路曲率対応パラメータｂには直線を設定し、車線に対するヨー角対応パラメータｃには零度、車線に対するピッチ角度対応パラメータｄには停止状態のη度分を設定し、車線幅対応パラメータｅには、一般的な道路の車線幅を設定する。車線幅は、ナビゲーション装置９０が記憶する道路幅その他の道路情報を含む地図情報９２を参照し、ＧＰＳ９１により検出された位置情報が属する道路の道路情報から読み出してもよい。
【００４９】
ステップＳ１０２では、図５Ｂに示すように、レーンマーカ候補点を検出するための領域の初期設定を行う。レーンマーカ候補点を検出するための領域は、まず、自車両が走行する走行車線について行う。初期状態においては、道路パラメータに初期値を設定した白線モデルと、実際の画面上の道路白線との間には大きな開きがあると予想されるので、できる限り大きな領域を設定するのが望ましい。
【００５０】
次いでステップＳ１０３に移行し、エッジ点情報を入力する。ステップＳ１０４において、初期状態では、Ｓ１０２で設定した検出領域を利用する。前回の処理までにレーンマーカが既に検出されている場合には、前回検出位置が領域の中心になるようにレーンマーカ候補点の検出領域を設定する。さらに、前回の処理で道路パラメータが算出されている場合には、前回の処理で求めたレーンマーカモデルから車両の変化方向にオフセットした位置にレーンマーカ候補点検出領域を設定するようにしてもよい。
【００５１】
続くステップＳ１０５において、レーンマーカ候補点検出領域の中に存在するエッジ点をレーンマーカ候補点として検出する。ステップＳ１０６において、レーンマーカ候補点の点数が所定値以上かどうかを確認し、所定値より少なければ、レーンマーカ候補点検出領域内にレーンマーカが含まれていなかったと判断する。所定値よりも大きければ、ステップＳ１０７に移行し、検出したレーンマーカに含まれるレーンマーカ候補点情報を出力する。レーンマーカ候補点情報は、次に行われる道路パラメータ算出処理において用いられる。なお、ステップＳ１０４において、前回の処理で算出した道路パラメータを元に、前回検出したレーンマーカを基準に道路幅Ｗオフセットさせた位置にレーンマーカ候補点検出領域を設定することで、隣の車線のレーンマーカが存在しうる領域を、候補点検出領域として設定することができる。
【００５２】
道路パラメータ算出処理Ｓ３では、レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて算出された各レーンマーカに対応する走行車線の道路曲率、自車両に対する相対ピッチ角、又は自車両に対する相対ヨー角のいずれか一つ以上を含む道路パラメータを算出する。制御装置１０は、自車両が走行する走行車線についての道路パラメータを算出する。
【００５３】
具体的に、画像中央の２本のレーンマーカを選択し、自車両が走行する走行車線に基づく道路パラメータを算出する。この算出方法は、例えば、検出された複数のレーンマーカ候補点を最小二乗法によりレーンマーカモデル式（１）にフィッティングする手法により算出できる。さらに式（５）を用いて実際の物理量に変換する。このようにしてカメラ２０の撮像画像から検出されたレーンマーカモデルの道路パラメータに基づいて、自車両と各走行車線との相対的な位置関係を認識する。
【００５４】
図４に戻り、不連続レーンマーカ検出処理Ｓ４において、レーンマーカの不連続点を検出する。不連続点は、線状のレーンマーカの連続性が失われる点として検出する。制御装置１０は、撮像画像の左右両側の領域からレーンマーカの像に対応するエッジを検出し、そのエッジの輝度や明度の連続性に基づいて、レーンマーカの連続性を評価する。レーンマーカの連続性が失われ、レーンマーカに連なる別の物体（路面を含む）が検出された場合には、その点をレーンマーカの不連続点として検出する。また、制御装置１０は、撮像画像の左右両側の領域から検出された一対のレーンマーカの距離をレーンマーカの延在方向に沿って算出し、その距離の偏差が所定値以上となった点をレーンマーカの不連続点として検出する。
【００５５】
次に、不連続レーンマーカが検出された場合におけるレーンマーカの選択処理Ｓ５について説明する。図６は、レーンマーカ選択処理Ｓ５のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００５６】
ステップＳ１１において、制御装置１０は、検出された不連続点の位置情報と、算出された注視点の位置情報とを取得する。制御装置１０は、不連続レーンマーカ検出処理Ｓ４において算出された不連続点の位置情報を取得する。また、制御装置１０は、自車両が走行すると予測される地点に基づいて定義された注視点の位置情報を取得する。制御装置１０は、前回の運転支援処理Ｓ６において算出された自車両の現在位置（レーンマーカに対する相対位置）に基づいて算出された、所定時間後に自車両が走行すると予測される地点に基づいて、注視点を算出する。注視点は、所定時間後に自車両が走行すると予測される地点と同一、又はその地点から所定距離前方の地点としてもよい。また、所定距離前方の地点とする際には、自車両の車速に応じて所定距離を決定する。
【００５７】
ステップＳ１２において、制御装置１０は、検出された不連続点よりも自車両に近く、撮像画像において手前側の第１レーンマーカと、検出された不連続点よりも自車両から遠く、撮像画像において奥手側の第２レーンマーカを識別する（例えば、図９，１０におけるＰ１Ｒ１が第１レーンマーカであり、同Ｐ１Ｒ２が第２レーンマーカであり、ＶＰが注視点であり、ＤＰが不連続点である）。
【００５８】
ステップＳ１３において、制御装置１０は、不連続点の位置と注視点との位置との位置関係に基づいて第１又は第２のレーンマーカを選択する。具体的に、注視点が不連続点よりも自車両に近い手前側にある場合には、ステップＳ１４に進み、制御装置１０は不連続点よりも自車両に近い第１のレーンマーカを選択する。他方、注視点が不連続点よりも自車両から遠い奥手側にある場合には、ステップＳ１５に進み、制御装置１０は不連続点よりも自車両から遠い第２レーンマーカを選択する。
【００５９】
ステップＳ１４、Ｓ１５において選択された第１又は第２レーンマーカの特定情報を出力する。この第１又は第２レーンマーカの特定情報は、車線認識処理Ｓ６、道路パラメータの出力処理Ｓ７の処理において用いられる。
【００６０】
このように、算出された注視点が不連続点よりも自車両に近い位置にある場合には、自車両に近い手前側の第１レーンマーカを選択し、この第１レーンマーカの自車両に対する相対位置を認識する。第１レーンマーカが選択されたタイミングにおいては、そのタイミングにおいて注視点を導く第１レーンマーカの相対位置を認識する。
【００６１】
また、算出された注視点が、不連続点よりも自車両から遠い位置にある場合には、自車両から遠い奥手側の第２レーンマーカを選択し、この第２レーンマーカの自車両に対する相対位置を認識する。このため、第２レーンマーカが選択されたタイミングにおいては、そのタイミングにおいて注視点を導く第２レーンマーカの相対位置を認識する。このように認識された車線の相対位置に基づいて行われる操舵制御は運転者に違和感を与えない。
【００６２】
次に、選択されたレーンマーカに基づいて車線の認識を行う。これらの処理のサブルーチンを図７に示す。
【００６３】
ステップＳ２０１において、制御装置１０は、レーンマーカ検出処理においてレーンマーカが２本以上検出されたか否かを判定する。レーンマーカが２本以上検出されている場合にはステップＳ２０２に移行する。検出されたレーンマーカが不連続点を含む場合には、上述の手法により選択されたレーンマーカを検出結果として用いる。
【００６４】
他方、レーンマーカが２本以上検出されなかった場合には検出不可として処理を終了し、次回の処理まで待つ。ただし、制御装置１０は、一時的な検出不良・検出不能に対応するために、過去の道路パラメータ情報を格納しておき、過去の道路パラメータを出力してもよい。また、制御装置１０は、記憶された過去の道路パラメータのうちピッチ角ηの値を用いることにより、リアルタイムで求められた１本のレーンマーカの相対位置に基づいて道路パラメータを算出し、その値を出力してもよい。
【００６５】
ステップＳ２０２において、制御装置１０は、第１の条件として、前回の自車走行車線である走行車線の両側の二本のレーンマーカが検出されていたか否かを判断する。さらに、第２の条件として、レーンマーカ検出機能によって今回検出されたレーンマーカが、前回処理において検出された走行車線の両側の二本のレーンマーカの位置に応じて設定されたレーンマーカ候補点検出領域内において検出されたものであるか否かを判定する。第１の条件及び第２の条件がともに満たされる場合には、ステップＳ２０３に移行し、この２本のレーンマーカを選択する。他方、第１の条件及び第２の条件のうち、いずれか一方の条件が満たされない場合には、ステップＳ２０４に移行し、撮像画像の中央からの距離が最も短いレーンマーカと次に距離が短いレーンマーカの２本のレーンマーカを選択する。
【００６６】
ステップＳ２０５において、制御装置１０は、選択した２本のレーンマーカに基づいて道路パラメータを算出する。この算出方法は、例えば、検出された複数のレーンマーカ候補点を最小二乗法によりレーンマーカモデル式（１）にフィッティングすることで算出できる。さらに式（５）を用いて実際の物理量に変換する。
【００６７】
ステップＳ２０６において、制御装置１０は、Ｓ２０５で算出された各道路パラメータの全てが所定値以内であるかを判定する。現実に存在しうる道路の形状、及び車両の姿勢は限られている。このため、自車走行車線である走行車線を区分するレーンマーカに基づいて道路パラメータを算出した場合には、実際に取りうる値は所定値以内に収まると考えられる。算出された各道路パラメータの全てが所定値以内である場合には、ステップＳ２０７に移行し、選択した２本のレーンマーカが走行車線の両側のレーンマーカであると判定する。最後にステップＳ２０８に移行し、Ｓ２０５で算出した道路パラメータおよび認識対象となる車線特定情報、つまり走行車線を特定する情報を、操舵制御機能に出力する。
【００６８】
ステップＳ２０６において、道路パラメータのいずれかの値が所定の値域以外である場合には、ステップＳ２０９に移行する。ステップＳ２０９では、横変位量ｙr以外の道路パラメータが所定値以内であるか否かを判定する。横変位量ｙr以外の道路パラメータが所定値以内である場合には、Ｓ２１０に移行する。ステップＳ２１０では横変位量ｙrの値を評価する。横変位量ｙrが、ｙr＜−Ｗである場合にはＳ２１１に移行し、自車走行車線の左隣の他の走行車線を区切る両側二本のレーンマーカであると判定する。ステップＳ２０６において横変位量ｙrが所定値域以外であり、かつｙr＜−Ｗでない場合、つまりｙrが正に大きい値を取る場合には、Ｓ２１２に移行し、自車走行車線の右隣の他の走行車線を区切る両側二本のレーンマーカであると判定する。Ｓ２１１、Ｓ２１２の各ステップからＳ２０８に移行し、ステップＳ２０５で算出した道路パラメータと認識対象となる走行車線を特定する車線特定情報を出力する。
【００６９】
ステップＳ２０９において、制御装置１０は、いずれかの道路パラメータが所定値以外である場合は、今回選択された２本のレーンマーカは車線を表す一定間隔を保って同一方向に伸びるレーンマーカではないと判定し、Ｓ２１３に移行する。車線として評価できるレーンマーカに基づく道路パラメータは操舵制御などに利用することはできないからである。
【００７０】
ステップＳ２１３において、制御装置１０は、検出されたレーンマーカの内で他の２本のレーンマーカの組み合わせがあるか否かを判定する。他のレーンマーカの組み合わせが存在する場合にはＳ２１４に移行し、その２本の組み合わせを選択する。その後、上述したＳ２０５以降の処理を行う。ステップＳ２１３において、他の組み合わせが存在しない場合には、不検出として処理を終了する。なお、ステップＳ２０１における不検出時処理時には、過去の履歴を出力したり、過去の情報を用いて道路パラメータを出力することもできる。上記処理により、カメラ２０による撮像画像の情報から検出された各レーンマーカの各道路パラメータに基づいて、自車両と走行車線との相対的な位置関係を認識することができる。このように、カメラ２０の撮像画像情報から検出されたレーンマーカモデルの道路パラメータに基づいて、自車両と車線との相対的な位置関係を認識する。
【００７１】
図４に戻り、道路パラメータ出力処理Ｓ７では、制御装置１０は、算出された道路パラメータと、車線認識処理の対象となった車線を特定する車線特定情報を出力する。運転支援処理Ｓ８では、取得した道路パラメータを用いて自車両の運転支援を行う。
【００７２】
以下、運転支援処理Ｓ６について説明する。本実施形態の制御装置１０は、車両から走行に関する車両情報を取得する車両情報取得機能と、運転支援装置１００の車線認識機能により算出された道路パラメータと、この道路パラメータに対応する走行車線を特定する車線特定情報とを取得する車線特定情報取得機能を有する。また制御装置１０は、取得した車両情報と、道路パラメータと、車線特定情報とに基づいて、走行車線に対する目標横位置を設定する目標横位置設定機能と、走行車線の目標横位置と自車両との相対位置関係が維持されるように車両の操舵操作を支援する操舵制御機能とを有する。
【００７３】
図８に基づいて、本実施形態の操舵制御処理について説明する。
ステップＳ３０１において、制御装置１０は、車両コントローラ５０の各種センサ５１から車両情報としての各センサ信号を取得する。具体的に、車両信号は、車速センサ、操舵角センサ、ステアリングアクチュエータの電流センサの信号を含む。
【００７４】
ステップＳ３０２において、制御装置１０は、算出された道路パラメータ及び車線認識処理の対象となる車線を特定する車線特定情報を取得する。
【００７５】
ステップＳ３０３において、制御装置１０は、ステップＳ３０２で取得した道路パラメータ及び車線認識処理の対象となる車線を特定する車線特定情報に基づいて、自車両を走行させる際の目標横位置を設定する。例えば、行車線の道路パラメータを取得した場合には、ｙr=−Ｗ／２とすることで車線の中央を目標横位置に設定できる。右隣車線に基づく道路パラメータを取得した場合には、ｙr=Ｗ／２が車線中央となる。もちろん、状況に応じて車線中央からオフセットした位置を目標横位置と設定することもできる。また、認識対象となる車線が切り替わった際に、既に取得した値を使用すると、目標横位置が急激に変化する恐れがある。このため、車線が切り替わる際には、切替直後の横変位量を目標横位置として設定することで、以前の横位置を持続した操舵制御により運転支援をすることができる。
【００７６】
ステップＳ３０４において、制御装置１０は、センサ信号、道路パラメータ及び目標横位置に応じた操舵制御量を算出する。算出した操舵制御量に基づいて、車両の制御指令を車両コントローラ５０及び／又は操舵装置７０へ送出する。
【００７７】
ステップＳ３０５において、車両コントローラ５０及び／又は操舵装置７０は、制御指令に含まれる操舵制御量に応じてステアリングアクチュエータ７１を駆動させる。これにより、自車両は、所定の走行道路の目標横位置に対して所定の位置関係を維持した状態で、走行することができる。
【００７８】
上述したように、本実施形態の運転支援装置１００は、レーンマーカが不連続点を含み、その幅が変化する場合には、注視点と不連続点との位置関係に基づいて、その不連続点で分断される第１レーンマーカ又は第２レーンマーカの何れか一方を選択し、選択された第１又は第２レーンマーカの相対位置を認識し出力する。このように、注視点と不連続点との位置関係に応じて選択されたレーンマーカの位置に基づいて自車両の操舵制御を実行することにより、レーンマーカ間の幅が変化しても、正確な相対位置に基づく操舵制御処理を含む運転支援処理を実行できる。
【００７９】
具体的に、図９に本実施形態の運転支援システム１が効果的に機能するレーンマーカが不連続点ＤＰを含むシーンを示す。図９に示すように、不連続点ＤＰが存在するため、本線のレーンマーカは途切れ、対向するレーンマーカ間の幅が不連続点ＤＰの前後で変化している。中央の車線に注目すると、右側車線であって不連続点ＤＰの手前側の２本のレーンマーカ（ＰＬ１とＰ１Ｒ１）の幅は相対的に広いが、不連続点ＤＰの奥手側の２本のレーンマーカ（ＰＬ１とＰ１Ｒ２）の幅は相対的に狭くなる。一般に、操舵制御や運転支援に用いられるレーンマーカモデルは、レーンマーカ間の幅が一定であることが前提となっている場合が多く、レーンマーカ間の幅が急激に変化すると、連続性のある操舵制御や運転支援を行うことが難しい。本実施形態では、このように、レーンマーカが不連続点を含み、その幅が変化する場面において、適切なレーンマーカを適時に選択し、選択されたレーンマーカと自車両との相対位置及び道路パラメータを算出する。
【００８０】
図１０Ａ〜図１０Ｃに基づいて、本実施形態の運転支援装置１００の作用を説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、自車両が走行する道路の一方のレーンマーカに不連続点ＤＰが存在する。このため、対向するレーンマーカＰＬ１とＰ１Ｒ１との距離Ｄ１と、レーンマーカＰＬ１とＰ１Ｒ２との距離Ｄ２とは異なる。
【００８１】
図１０Ａのように、算出された注視点ＶＰが、不連続点ＤＰよりも自車両に近い位置にある場合には、自車両に近い手前側の第１レーンマーカＰ１Ｒ１を選択し、この第１レーンマーカＰ１Ｒ１と自車両との相対位置を算出し、これを認識する。これにより、レーンマーカが選択されたタイミングにおいて、自車両が将来走行すると予測された位置である注視点ＶＰを導く第１レーンマーカＰ１Ｒ１と自車両との相対位置を認識できる。
【００８２】
また、図１０Ｂのように、算出された注視点ＶＰが、不連続点ＤＰよりも自車両から遠い位置にある場合には、自車両から遠い奥手側の第２レーンマーカＰ１Ｒ２を選択し、この第２レーンマーカＰ１Ｒ２と自車両との相対位置を算出し、これを認識する。これにより、レーンマーカが選択されたタイミングにおいて、自車両が将来走行すると予測された位置である注視点ＶＰを導く第２レーンマーカＰ１Ｒ２と自車両との相対位置を算出できる。
【００８３】
さらに、図１０Ｃに示すように、算出された注視点ＶＰが不連続点ＤＰの横を通過する場合には、注視点ＶＰが不連続点ＤＰに接近し、選択されるレーンマーカが第１レーンマーカから第２レーンマーカに切り替わる。このタイミングにおいて、第１レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて設定された第１目標横位置と、第２レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて設定された第２目標横位置との差が経時的に漸減するように、目標横位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を設定する。つまり、第１目標横位置Ｐ１から第２目標横位置Ｐ３へ時間の結果とともに徐々に遷移させる。幅が変化する不連続なレーンマーカが存在する道路を走行する際に、車線幅の変化に応じて目標横位置を滑らかに変更し、レーンマーカが切り替わる際の車両の動きをスムーズにできる。本処理において、注視点ＶＰが不連続点ＤＰの横を通過する場合は、注視点ＶＰと不連続点ＤＰの距離が所定値未満であることにより判断する。
【００８４】
本実施形態の運転支援装置１００は以上のように構成され、動作するので、以下の効果を奏する。
【００８５】
[１]本実施形態の運転支援装置１００によれば、注視点ＶＰが不連続点よりも自車両に近い位置にある場合には、手前側の第１レーンマーカを選択し、この第１レーンマーカの相対位置を認識する。第１レーンマーカが選択されたタイミングでは、第１レーンマーカに基づいて注視点ＶＰが算出されている。第１レーンマーカを選択し、第１レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて設定された目標横位置を基準とした操舵制御処理を行うことにより、乗員に違和感を与えないようにすることができる。同様に、注視点が、不連続点よりも自車両から遠い位置にある場合には、奥手側の第２レーンマーカを選択し、この第２レーンマーカの相対位置を認識する。第２レーンマーカが選択されたタイミングでは、第１レーンマーカに基づいて注視点ＶＰが算出されている。第２レーンマーカを選択し、第２レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて設定された目標横位置を基準とした操舵制御処理を行うことにより、乗員に違和感を与えないようにすることができる。
【００８６】
[２]本実施形態の運転支援装置１００によれば、レーンマーカが切り替わる際、つまり、注視点と不連続点との距離が所定値未満である場合には、第１レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて設定された第１目標横位置と、第２レーンマーカと自車両との相対位置に基づいて設定された第２目標横位置との差が経時的に漸減するように、目標横位置を設定する。これにより、適切な目標横位置レーンマーカが切り替わる際の車両の動きをスムーズにすることができる。
【００８７】
[３]本実施形態の運転支援装置１００によれば、先の処理において設定された目標横位置に基づいて注視点を算出するので、自車両が走行する地点における適切な注視点を求めることができる。また、選択されたレーンマーカと自車両の位置関係に基づいて、適切な操舵制御処理を実行することができる。
【００８８】
なお、以上説明した実施形態は、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。
【００８９】
すなわち、本明細書では、本発明を、運転支援装置１００を含む車載装置２００とを備える車両用の運転支援システム１を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９０】
本明細書では、本発明に係る運転支援装置の一態様として、制御装置１０と、カメラ２０と、出力装置３０とを備える運転支援装置１００を一例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００９１】
本明細書では、画像取得手段と、レーンマーカ検出手段と、注視点算出手段と、不連続点検出手段と、レーンマーカ選択手段と、車線認識手段と、操舵制御手段と、を備える本発明に係る運転支援装置の一例として、画像取得機能と、レーンマーカ検出機能と、注視点算出機能と、不連続点検出機能と、レーンマーカ選択機能と、車線認識機能と、操舵制御機能とを実行する制御装置１０を備える運転支援装置１００を一例として説明するが、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９２】
１…運転支援システム
１００…運転支援装置
１０…制御装置
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＯＭ
１３…ＲＡＭ
２０…カメラ
３０…出力装置
３１…ディスプレイ
３１…スピーカ
２００…車載装置
５０…車両コントローラ
５１…各種センサ
６０…駆動系
７０…操舵装置
９０…ナビゲーション装置
９１…ＧＰＳ
９２…地図情報、道路情報、道路幅情報
【図１】
2015067030.tif 000008
【図２Ａ】
2015067030.tif 000009
【図３】
2015067030.tif 000010
【図４】
2015067030.tif 000011
【図５Ａ】
2015067030.tif 000012
【図５Ｂ】
2015067030.tif 000013
【図６】
2015067030.tif 000014
【図７】
2015067030.tif 000015
【図８】
2015067030.tif 000016
【図２Ｂ】
2015067030.tif 000017
【図９】
2015067030.tif 000018
【図１０Ａ】
2015067030.tif 000019
【図１０Ｂ】
2015067030.tif 000020
【図１０Ｃ】
2015067030.tif 000021