(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行路を撮像する撮像部と、
撮像した画像の輝度情報に基づいて前記画像のエッジ情報を抽出するエッジ処理部と、
抽出した前記エッジ情報に対して凸型形状の関数を用いて畳み込み処理を行う畳み込み処理部と、
前記畳み込み処理の結果に基づいて前記走行路を認識する認識処理部と、
を備える走行路認識装置。
【請求項２】
前記関数は、三角形状の関数である、請求項１に記載の走行路認識装置。
【請求項３】
前記関数は、前記画像上での認識対象物の幅の２〜３倍に相当する幅を有する、請求項１または２に記載の走行路認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行路認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両前方の走行路を撮像し、撮像した画像の輝度情報に基づいてエッジ情報を抽出し、抽出したエッジ情報に基づいて走行路を認識する走行路認識装置が知られている。このような装置は、例えば、路面に描かれた白線などの区画線、路面に隣接して路肩に敷かれた縁石などの境界物を認識する。
【０００３】
例えば特開２０００−２４２８００号公報が開示するように、区画線は、画像の幅方向での輝度の大きな変化点を示す立ち上りエッジと立ち下りエッジの両方を検知し、これらのエッジをペアリングすることにより検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４２８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、境界物は、一般に、輝度の差分値を示すエッジの大きさを閾値と比較することにより検知される。よって、区画線と境界物を検知する際には、互いに異なる検知処理を行わなければならず、処理構成が複雑となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、処理構成を簡略化できる走行路認識装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の走行路認識装置は、走行路を撮像する撮像部と、撮像した画像の輝度情報に基づいて画像のエッジ情報を抽出するエッジ処理部と、抽出したエッジ情報に対して凸型形状の関数を用いて畳み込み処理を行う畳み込み処理部と、畳み込み処理の結果に基づいて走行路を認識する認識処理部とを備えて構成される。
【０００８】
本発明の走行路認識装置によれば、画像のエッジ情報に対して凸型形状の関数を用いて畳み込み処理が行われる。これにより、エッジのペアリングにより検知される認識対象物（例えば区画線）の部分と、エッジの大きさにより検知される認識対象物（例えば境界物）の部分の処理結果が同様なピーク形状を示すことになる。よって、ピーク値を閾値と比較するなどの同一の検知処理により、これらの認識対象物（例えば区画線と境界物）を検知でき、処理構成を簡素化できる。
【０００９】
ここで、関数の形状は、台形状、山形状などの凸型形状であり、好ましくは三角形状であり、さらに好ましくは二等辺三角形状である。これにより、処理結果上でピーク形状が明らかとなり、認識対象物の位置を特定し易くなる。
【００１０】
また、関数の幅は、画像上での認識対象物の幅の２〜３倍に相当することが好ましい。これにより、処理結果上でピーク形状が明らかとなり、認識対象物の位置を特定し易くなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、処理構成を簡略化できる走行路認識装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る走行路認識装置の構成を示すブロック図である。
【図２】走行路認識装置の動作を示すフロー図である。
【図３】畳み込み処理の原理を示す概要図である。
【図４】走行路の画像とともに畳み込み処理の結果の一例を示す図である。
【図５】関数の幅と畳み込み処理の結果との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る走行路認識装置１の構成について説明する。走行路認識装置１は、画像のエッジ情報に対して凸型形状の関数を用いて畳み込み処理を行い、畳み込み処理の結果に基づいて走行路を認識する装置である。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る走行路認識装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両に搭載される走行路認識装置１は、カメラ１０と画像処理ユニット２０を備えている。
【００１６】
カメラ１０は、走行路を撮像する撮像部として機能する。カメラ１０は、例えば車両前方を撮像し、撮像した画像の画像情報を画像処理ユニット２０に供給する。画像情報は、所定のフレーム周期毎に図示されていない画像メモリに書き込まれる。
【００１７】
画像処理ユニット２０は、エッジ処理部２１、畳み込み処理部２２、認識処理部２３を備えている。画像処理ユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有しており、ＣＰＵは、ＲＯＭなどに記憶されているプログラムをＲＡＭ上で実行することにより、エッジ処理部２１、畳み込み処理部２２、認識処理部２３の機能を実現する。なお、エッジ処理部２１、畳み込み処理部２２、認識処理部２３の機能は、複数の処理ユニットにより実現されてもよい。
【００１８】
エッジ処理部２１は、画像の輝度情報に基づいて画像のエッジ情報を抽出する。輝度情報は、輝度値の空間分布を示しており、エッジ情報は、輝度の差分値（微分値）の空間分布を示している。
【００１９】
ここで、画像の幅方向には、検知処理の対象となる画素ライン（以下、「処理ライン」と称する。）が設定されている。エッジ処理部２１は、画像メモリから処理ラインの輝度情報を読み出し、画像の幅方向に隣接する画素間（または所定数の画素からなる画素ブロック間、以下同じ）での輝度の差分値をエッジ情報として抽出する。なお、エッジ情報の抽出には、例えば抽出用フィルタが用いられる。さらに、エッジ処理部２１は、差分値の空間分布、好ましくは差分絶対値の空間分布を示すエッジ情報を畳み込み処理部２２に供給する。
【００２０】
畳み込み処理部２２は、画像のエッジ情報に対して凸型形状の関数を用いて畳み込み処理を行う。畳み込み処理部２２は、エッジ処理部２１から供給される処理ラインのエッジ情報に対して凸型形状の関数を用いて畳み込み処理を行う。畳み込み処理の結果は、エッジ情報と凸型形状の関数との畳み込み積分値の空間分布を示している。
【００２１】
ここで、関数の形状は、横軸を画素数（または画素ブロック数）、縦軸をエッジ情報とする処理座標系上で設定される。関数の形状は、台形状、山形状などの凸型形状であり、好ましくは三角形状であり、さらに好ましくは（対辺の交点が上向きとなる）二等辺三角形状である。
【００２２】
また、関数の幅は、処理ライン上での認識対象物の幅（画素数）の２〜３倍に相当することが好ましい。例えば、処理座標系上で区画線の幅が１５ｃｍの幅に相当する場合、関数の幅は、３０〜４５ｃｍに相当する幅として設定される。関数の幅は、画像の奥行き方向（車両から遠い）ほど認識対象物の幅が狭く撮像されるので、処理ラインの位置に応じて設定されることが好ましい。
【００２３】
認識処理部２３は、畳み込み処理の結果に基づいて走行路を認識する。認識処理部２３は、処理ラインにおける畳み込み処理の結果を所定の閾値と比較することにより、畳み込み積分値のピークを検出する。認識処理部２３は、検出したピークに対応して認識対象物の位置を検知することにより、走行路を認識する。そして、走行路の認識結果は、例えば、路幅方向での車両の位置補正や走行路沿いの車両の自動操縦に用いられる。
【００２４】
つぎに、図２から図５を参照して、走行路認識装置１の動作について説明する。図２は、走行路認識装置１の動作を示すフロー図である。図３は、畳み込み処理の原理を示す概要図である。図３には、走行路の画像（ａ）、処理ラインの輝度情報（ｂ）、エッジ情報（ｃ）、畳み込み処理用の関数（ｄ）、畳み込み積分値情報（ｅ）が示されている。
【００２５】
画像処理ユニット２０は、図２に示す処理を所定の処理周期で繰り返し実行する。
【００２６】
図２に示すように、エッジ処理部２１は、まず、画像の輝度情報を読み出す（ステップＳ１１）。図３に示す例では、図３（ａ）に示す画像中の処理ラインＬにおいて、図３（ｂ）に示すように、区画線Ｗ部分に輝度値（brightness）のピークＢｐが検出され、境界物Ｃ部分に輝度値の高レベル部Ｂｈが検出されている。
【００２７】
エッジ処理部２１は、つぎに、輝度情報に基づいて画像のエッジ情報を抽出する（Ｓ１２）。図３に示す例では、図３（ｂ）に示すピークＢｐと高レベル部Ｂｈに対応して、区画線Ｗの両側にエッジ情報（edge）として立ち上がりエッジＥ１と立ち下りエッジＥ２が抽出され、境界物Ｃの位置に立ち下りエッジＥ３が抽出される。ここでは、図３（ｃ）に示すように、エッジ情報がエッジＥ１〜Ｅ３の絶対値として得られている。
【００２８】
畳み込み処理部２２は、畳み込み処理に用いる凸型形状の関数Ｆを設定し（Ｓ１３）、設定した関数Ｆを用いてエッジ情報に対して畳み込み処理を行う（Ｓ１４）。図３に示す例では、図３（ｃ）に示すエッジ情報に対して、図３（ｄ）に示すような、例えば二等辺三角形状の関数Ｆを用いて畳み込み処理が行われる。
【００２９】
認識処理部２３は、畳み込み処理の結果に基づいて畳み込み積分値のピークを検出し、認識対象物の位置を検知することにより、走行路を認識する（Ｓ１５）。図３に示す例では、図３（ｅ）に示すように、所定の閾値ｔｈを超えるピークを示す畳み込み積分値（convolution）の空間分布が得られている。図３（ｅ）に示すように、畳み込み積分値の空間分布は、区画線Ｗの中央位置に対応するピークＰｗと、境界物Ｃの位置に対応するピークＰｃを明らかにしている。
【００３０】
このように、エッジ情報に対して凸型形状の関数Ｆを用いて畳み込み処理を行うことにより、区画線Ｗ部分と境界物Ｃ部分の処理結果が同様なピーク形状Ｐｗ、Ｐｃを示すことになる。よって、ピーク値を閾値ｔｈと比較するなどの同一の検知処理により区画線Ｗと境界物Ｃを検知できる。これにより、認識対象物の位置を検知し、走行路を認識できる。
【００３１】
走行路の認識結果は、例えば、次のような目的に用いることができる。つまり、１つまたは２つ以上の処理ラインＬ上で認識対象物の位置を検知し、路幅方向で車両の位置を補正するために用いられる。あるいは、複数の処理ラインＬ上で検知した認識対象物の位置を画像の高さ方向に繋いで走行路の形状として認識し、走行路に沿って車両を自動操縦するために用いられる。
【００３２】
図４は、走行路の画像とともに畳み込み処理の結果の一例を示す図である。図５は、関数Ｆの幅Ｂと畳み込み処理の結果との関係を示す図である。なお、図４と図５に示す処理例では、エッジ情報（edge）と畳み込み積分値（convolution）が正規化表示されている。
【００３３】
図４に示す例では、関数Ｆは、処理ラインＬ上での区画線Ｗの幅の２〜３倍に相当する幅Ｂを有する二等辺三角形状の関数として設定されている。この場合、図４（ａ）に示す区画線Ｗに対応して、図４（ｂ）に示すように、立ち上りエッジＥ１と立ち下りエッジＥ２の中央位置でピークＰｗが適正に検出されている。また、図４（ａ）に示す境界物Ｃに対応して、図４（ｂ）に示すように、路面と路肩の境界のエッジＥ３の位置でピークＰｃが検出されている。
【００３４】
一方、図５（ａ）に示す例では、関数Ｆは、図４に示す場合よりも狭い幅に設定されている。この場合、区画線Ｗに対応する２つのピークが立ち上りエッジＥ１と立ち下りエッジＥ２それぞれの位置で検出されており、区画線Ｗの中央位置を適切に検知できない。また、図５（ｂ）に示す例では、関数Ｆは、図４に示す場合よりも広い幅に設定されている。この場合、境界物Ｃに対応するピークが明確に検出されておらず、境界物Ｃの位置を適切に検知できない。
【００３５】
このように、区画線Ｗの中央位置と境界物Ｃの位置を適切に検知するためには、関数Ｆの幅Ｂを適正に設定することが重要となる。このため、関数Ｆの幅Ｂは、画像上、特に処理ラインＬ上での認識対象物の幅に応じて設定されることが好ましい。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る走行路認識装置１によれば、画像のエッジ情報に対して凸型形状の関数を用いて畳み込み処理が行われる。これにより、エッジのペアリングにより検知される認識対象物（例えば区画線）の部分と、エッジの大きさにより検知される認識対象物（例えば境界物）の部分の処理結果が同様なピーク形状を示すことになる。よって、ピーク値を閾値と比較するなど、同一の検知処理により、これらの認識対象物（例えば区画線と境界物）を検知でき、処理構成を簡素化できる。
【００３７】
ここで、関数の形状は、台形状、山形状などの凸型形状であり、好ましくは三角形状であり、さらに好ましくは二等辺三角形状である。これにより、処理結果上でピーク形状が明らかとなり、認識対象物の位置を特定し易くなる。
【００３８】
また、関数の幅は、画像上での認識対象物の幅の２〜３倍に相当することが好ましい。これにより、処理結果上でピーク形状が明らかとなり、認識対象物の位置を特定し易くなる。
【００３９】
なお、前述した実施形態は、本発明に係る走行路認識装置の最良な実施形態を説明したものであり、本発明に係る走行路認識装置は、本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る走行路認識装置は、各請求項に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲で本実施形態に係る走行路認識装置を変形し、または他のものに適用したものであってもよい。
【００４０】
また、本発明は、前述した方法に従って、画像のエッジ情報に対して凸型形状の関数を用いて畳み込み処理を行い、畳み込み処理の結果に基づいて走行路を認識するためのプログラム、または当該プログラムを記憶しているコンピュータ読取可能な記録媒体にも同様に適用することができる。
【００４１】
例えば、前述した実施形態では、車両前方の対象物を認識する場合について説明したが、車両後方の対象物を認識してもよい。また、前述した実施形態では、路面上の区画線と、路面と路肩間の境界物を認識する場合について説明したが、区画線、境界物以外の認識対象物を認識してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…走行路認識装置、１０…カメラ、２０…画像処理ユニット、２１…エッジ処理部、２２…畳み込み処理部、２３…認識処理部。
【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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