(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段により車両の走行領域を決定する走行ラインを撮像し、撮像された画像上における走行ラインの位置から、走行ラインに対する相対的な車両位置を計測するようにした車両の位置検出装置において、
第１のシャッター速度による長時間露光によってきわがぼけている走行ラインの画像を得るための第１撮像手段と、
前記第１のシャッター速度よりも早い第２のシャッター速度による短時間露光によってきわがぼけることのない走行ラインの画像を得るための第２撮像手段と、
長時間露光画像上において、走行ラインの位置を仮決定する第１位置決定手段と、
短時間露光画像上において、走行ラインの位置を、前記第１位置決定手段で決定された仮位置を基準として決定する第２位置決定手段と、
前記第２位置決定手段で決定された短時間露光画像上における走行ラインの位置に基づいて、車両位置を計測する車両位置計測手段と、
を備えていることを特徴とする車両の位置検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記各撮像手段がそれぞて、車両の横方向を撮像するように設定されている、ことを特徴とする車両の位置検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記走行ラインが、路面に表示された走行区分線とされている、ことを特徴とする車両の位置検出装置。
【請求項４】
請求項１において、
１つのカメラを備え、
前記第１撮像手段と第２撮像手段とが、前記１つのカメラのシャッター速度を早い状態と遅い状態とで交互に切換えて撮像するものとして構成されている、
ことを特徴とする車両の位置検出装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記シャッター速度の異なる２種類の画像が、１つの画像フレームでの奇数フィールドと偶数フィールドとに分けて撮像される、ことを特徴とする車両の位置検出装置。
【請求項６】
撮像手段により車両の走行領域を決定する走行ラインを撮像し、撮像された画像上における走行ラインの位置から、走行ラインに対する相対的な車両位置を計測するようにした車両の位置検出装置において、
第１のシャッター速度による長時間露光によってきわがぼけている走行ラインの画像を得るための第１撮像手段と、
前記第１のシャッター速度よりも早い第２のシャッター速度による短時間露光によってきわがぼけることのない走行ラインの画像を得るための第２撮像手段
長時間露光画像上において、走行ラインの位置を仮決定する第１位置決定手段と、
長時間露光画像上において、前記仮決定位置での濃度値と濃度の最大値との比となる重み係数と、該仮決定位置での濃度の傾きとに基づいて、真の走行ライン位置からのずれを推定する推定手段と、
短時間露光画像上において、前記仮決定位置と前記推定されたずれとから、走行ライン位置を決定する第２位置決定手段と、
前記第２位置決定手段で決定された短時間露光画像上における走行ラインの位置に基づいて、車両位置を計測する車両位置計測手段と、
を備えていることを特徴とする車両の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
走行路上における車両位置、例えば走行領域を示す路面表示された車線区分線に対する車両の位置（横位置）を検出するために、カメラによって車両の横方向を撮像して、撮像された画像上での車線区分線の位置から、車線区分線と車両との実際の横方向位置つまり横方向距離を決定することが行われている。特開昭６４−６１１５号公報には、車両横方向を撮像するカメラから得られる画像に基づいて、車両のヨー角を決定することが提案されている。また、特開平４−２９９７１０号公報には、車線区分線が間欠的に表示されている場合でも、車線区分線は事実上連続性を有するという前提の処理を行って、車両位置の誤検出を防止することが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、走行領域を決定する走行ライン、特に路面表示された車線区分線の付近には、例えば制限速度表示等の路面表示が行われていることが多い。このような路面表示がある部分では、この路面表示を車線区分線と誤って認識してしまうおそれが多分にあり、このことは車線区分線に対する車両位置の誤計測となってしまう。
【０００４】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、走行ラインと路面表示とを明確に識別しつつ、走行ラインに対する車両位置を常に精度よく計測できるようにした車両の位置検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明はその第１の解決手法として次のようにしてある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
撮像手段により車両の走行領域を決定する走行ラインを撮像し、撮像された画像上における走行ラインの位置から、走行ラインに対する相対的な車両位置を計測するようにした車両の位置検出装置において、
第１のシャッター速度による長時間露光によってきわがぼけている走行ラインの画像を得るための第１撮像手段と、
前記第１のシャッター速度よりも早い第２のシャッター速度による短時間露光によってきわがぼけることのない走行ラインの画像を得るための第２撮像手段と、
長時間露光画像上において、走行ラインの位置を仮決定する第１位置決定手段と、
短時間露光画像上において、走行ラインの位置を、前記第１位置決定手段で決定された仮位置を基準として決定する第２位置決定手段と、
前記第２位置決定手段で決定された短時間露光画像上における走行ラインの位置に基づいて、車両位置を計測する車両位置計測手段と、
を備えたものとしてある。上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２〜請求項５に記載のとおりである。
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明はその第２の解決手法として次のようにしてある。すなわち、特許請求の範囲における請求項６に記載のように、
撮像手段により車両の走行領域を決定する走行ラインを撮像し、撮像された画像上における走行ラインの位置から、走行ラインに対する相対的な車両位置を計測するようにした車両の位置検出装置において、
第１のシャッター速度による長時間露光によってきわがぼけている走行ラインの画像を得るための第１撮像手段と、
前記第１のシャッター速度よりも早い第２のシャッター速度による短時間露光によってきわがぼけることのない走行ラインの画像を得るための第２撮像手段
長時間露光画像上において、走行ラインの位置を仮決定する第１位置決定手段と、
長時間露光画像上において、前記仮決定位置での濃度値と濃度の最大値との比となる重み係数と、該仮決定位置での濃度の傾きとに基づいて、真の走行ライン位置からのずれを推定する推定手段と、
短時間露光画像上において、前記仮決定位置と前記推定されたずれとから、走行ライン位置を決定する第２位置決定手段と、
前記第２位置決定手段で決定された短時間露光画像上における走行ラインの位置に基づいて、車両位置を計測する車両位置計測手段と、
を備えたものとしてある。
【０００７】
長時間露光画像では、走行ラインと路面表示とを明確に識別できる。ただし、長時間露光画像では、走行ラインのきわがぼけてしまうので、長時間露光画像では走行ラインの仮の位置を決定するだけとされる。短時間露光画像では、走行ライン等の画像のきわがぼけることがない一方、走行ラインと路面表示との識別がむずかしいものとなる。そして、短時間露光画像において、上記仮の位置に基づいて走行ラインを路面表示と識別して（最終的な走行ライン位置の決定）、この識別された短時間露光画像上での走行ラインに基づいて車両位置が精度よく計測される。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１によれば、走行ラインを路面表示等と確実に識別して、路面表示を走行ラインであると誤って認識してしまう事態を防止して、車両位置の大きな計測誤差発生を防止することができる。
【０００９】
上記効果に加えて、走行ライン位置を短時間露光画像上において精度よく決定して、走行ラインに対する車両位置を常に精度よく計測することができる。
【００１０】
請求項２によれば、車両の横方向にある走行ラインに対する車両の横方向位置を計測する上で好ましいものとなる。
請求項３によれば、走行ラインとして一般的でありかつ付近に路面表示がなされることが多い車線区分線に対して、車両位置を精度よく決定することができる。
【００１１】
請求項４によれば、１つのカメラを有効に利用して、長時間露光画像と短時間露光画像とを得ることができる。
【００１２】
請項求５によれば、１つの画像フレームにおいて、長時間露光画像と短時間露光画像とを得ることができる。
【００１３】
請求項６によれば、請求項１に対応した効果を得ることができると共に、短時間露光画像上における真の走行ライン位置を極めて精度よく決定して、最終的に走行ラインに対する車両位置を極めて精度よく計測することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明が適用される車両の横方向位置決定の全体について、図１〜図１４を参照しつつ説明し、その後、長時間露光画像と短時間露光画像とに基づく車両位置の検出（計測）の点について、図１５以下を参照しつつ説明することとする。
【００１５】
図１〜図７の説明
図１において、車両としての自動車１の側面には、位置検出用センサとしてのカメラ（実施形態ではビデオカメラ）２が設置されている。このカメラ２は、横方向でかつ下方の路面状況を撮像するものとなっており、より具体的には自動車１の横方向にある車線区分線（図面では白線として記載）３を撮像するためのものとなっている、図１では、自動車１の左側面にのみカメラ２を設けた場合が示されるが、右側面にも同様にカメラ２が設けられているものである（右側方撮像用）。カメラ２で撮像された画像（車線区分線の画像）から、自動車１と撮像されている車線区分線３との間の横方向距離（相対距離）Ｙが、後述のようにして決定される。
【００１６】
図２には、自動車１と車線区分線３との距離決定と、決定された距離に基づいて所定の安全制御を行うための制御系統がブロック図的に示される。この図２において、Ｕはマイクロコンピュ−タを利用して構成された制御ユニット（コントロ−ラ）であり、この制御ユニットＵは、横位置決定部４と、車線逸脱判断部５とを有する。横位置決定部４は、基本的にカメラ２で撮像された車線区分線の画像から、自動車１と車線区分線３との横方向距離を決定する。また、横位置決定部４は、後述するように、検出手段としてのセンサＺ１〜Ｚ３から得られる車速とヨーレートと道路形状（道路の曲率半径）とに基づいて、自動車１の走行軌跡を決定して、この決定された走行軌跡に基づいて、カメラ２を利用して得られた横位置を補正する。なお、道路形状を検出するセンサＺ３は、車両外部から発信される道路形状情報を受信するものとされており、道路形状情報の発信源としては、ナビゲーション（人工衛星）、道路に埋め込まれた磁気ネイル、道路脇に設置された発信アンテナ等がある。
【００１７】
車線逸脱判断部５は、横位置決定部４で決定された横位置（横方向距離Ｙを補正した後のｙ）に基づいて、現在の走行状況からして自動車１が車線区分線３を逸脱する可能性を判断する。そして、車線逸脱判断部５によって、車線逸脱の可能性が高いと判断されたときは、ブザー等の警報器６が作動され、車線逸脱の可能性が極めて高いときはブレーキ７が自動作動されて自動車１が減速される。なお、上記５〜７の構成要素は、自動車１と車線区分線３との横方向距離をどのように利用するかの例示のために記載されているものであり、上記横方向距離の利用の仕方はこれに限定されるものではない。
【００１８】
次に、車速とヨーレート道路形状（曲率半径）とに基づいて、自動車１の走行軌跡を理論的に求める場合について説明する。いま、車線区分線３に対する直交方向での自動車１の横偏差をｙ（ｔ）、ヨー角をθ（ｔ）、サンプリング間隔を△ｔとすると、横偏差ｙ（ｔ）は式１に示すように、またヨー角θ（ｔ）は式２に示すように、ヨーレートｒ（ｔ）、車速ｖ（ｔ）、道路曲率半径Ｒ（ｔ）を用いた漸化式で示される（ｔは時間）。なお、横偏差の初期値ｙ０はｙ（ｔ０）であり、ヨー角の初期値θ０はθ（ｔ０）である。
【００１９】
【数１】
0003952604.tif 000002
【００２０】
上記式１、式２の関係を用いて、時間Ｔ１からＴ２までの所定時間ＤＴの間での横偏差の履歴Ｓ１を計算すると、例えば図３のようになる。一方、カメラ２の画像から計測した横偏差の履歴Ｓ２は、例えば図４に示すようになる。なお、図３、図４でのＳは、自動車１の真の横偏差履歴である。上記履歴Ｓ１は、上記漸化式の初期値誤差、センサ信号の累積誤差のために、真の履歴Ｓとは一致しないことが多い。また、履歴Ｓ２は、カメラ２の振動や車線区分線３の汚れ、かすれ等による計測誤差のために、真の履歴Ｓと一致しないことが多い。
【００２１】
上記２つの履歴Ｓ１とＳ２とのマッチングをとることにより、真の横偏差履歴Ｓが推定される。このマッチングにより、初期値誤差、累積誤差、計測誤差（ばらつき）が除去されて、高精度かつ信頼性の高い横偏差計測を行うことが可能となる。上記マッチングの手法としては、例えば、履歴Ｓ１とＳ２との誤差を最小にする初期値ｙ０、θ０を最小自乗法により求め、求められた初期値ｙ０、θ０と式１、式２から計算した横偏差を、現在の横偏差ｙとして決定（推定）される。このようにして決定された横偏差ｙが、図２の車線逸脱部５での判断用として用いられる。
【００２２】
マッチング処理の対象とする時間幅ＤＴが長くなると、Ｓ１に含まれる累積誤差が大きくなる。累積誤差が大きくなり過ぎるのを防止するために、センサ仕様から計算される累積誤差予想値とＤＴとの関係を例えば図６に示すようにあらかじめ求め、累積誤差がしきい値Ａと等しくなる時間幅をＤＴとして用いるようにすることができる。なお、しきい値Ａは、例えばビデオカメラ２による計測の誤差最大値の数分の１にする等の方法で決定することができる。
【００２３】
走行開始直後においては、履歴のデータがないためマッチングの処理は行わずに、カメラ２による計測結果をそのまま最終的な横偏差（横方向位置）として決定すればよい。また、Ｓ１とＳ２との誤差が大きくなりすぎたとき、例えばＳ１とＳ２との誤差の最小値が所定のしきい値を越えたときは、カメラ２やセンサＺ１〜Ｚ３の異常等が考えられるので、この場合は位置決定を中止して、システム異常を示すフェイル信号を出力することができる。
【００２４】
前述した制御内容を図７のフロ−チャ−トを参照しつつ説明するが、このフロ−チャ−トは図２の横位置決定部４での制御内容に相当する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、Ｑ１において、履歴計測時間ＤＴが設定された後、Ｑ２において、カメラ２で撮像された車線区分線３の画像が入力される。次いで、Ｑ３において、画像上において、車線区分線に対する横偏差Ｙが検出（計測）される。
【００２５】
Ｑ４では、走行開始後、ＤＴ以上の時間が経過したか否かが判別される。このＱ４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ５において、センサＺ１〜Ｚ３からの信号、つまり車速ｖと、ヨーレートｒと、道路曲率半径Ｒとが読み込まれる。Ｑ６では、車速ｖとヨーレートｒと道路曲率半径Ｒとから、式１、式２を用いて、横偏差ｙ′の履歴（Ｓ１）が演算される。Ｑ７では、２つの履歴ｙ′とＹとのマッチングにより、初期値ｙ０、θ０が決定される。Ｑ８においては、マッチングの誤差が所定のしきい値よりも大きいか否かが判別される。Ｑ８の判別でＮＯのときは、Ｑ９において、上記初期値ｙ０、θ０を用いて、式１、式２により、現在の横偏差ｙが演算される。この後、Ｑ１０において、横偏差ｙが車線逸脱判断部５へ出力される。
【００２６】
前記Ｑ４の判別でＮＯのときは、Ｑ１１において、カメラ２を用いて決定された横偏差Ｙが、そのまま最終的な横偏差ｙとして設定された後、Ｑ１０へ移行する。前記Ｑ８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１２において、横位置決定の処理が中断（中止）されると共に、ランプ、ブザー等の警報器が作動される。
【００２７】
以上の説明から理解されるように、図２において、横位置決定部４が、特許請求の範囲における請求項１での位置決定手段と、走行軌跡決定手段と、補正手段とを構成する。また、図７においては、Ｑ３が位置決定手段となり、Ｑ６が走行軌跡決定手段となり、Ｑ７、Ｑ９が補正手段となる。
【００２８】
図８〜図１０の説明
図８〜図１０は、車体のロール角変動を補償して、横方向位置を精度よく検出するための手法を示すものである（図７のＱ３での横方向距離Ｙそのものを高精度に決定）。まず、図８において、車線区分線が、互いに所定の小間隔を有する２本によって構成され、その所定間隔Ｄは既知とされている（Ｄは真の値）。また、自動車１（の車体）が、車線区分線３の方へθだけロールされている。図８の状態において、カメラ２で撮像された２本の車線区分線３のエッジが、図９のように示される。この場合、近い方の車線区分線３に対する自動車１の実際の横方向位置はａ１であり、遠い方の車線区分線３に対する実際の横方向位置はａ２であるが、ロールによりａ１をｂ１として、またａ２をｂ２として誤計測してしまう。
【００２９】
図９は、図８を幾何学的に示したもので、カメラ２の高さ位置ｈは、ロール変動にかかわらず一定とみなしてある。この図９の幾何学関係において、以下に示す式３〜式６が成立する。２本の車線区分線３の間隔Ｄが真の値として既知なので、式３、式４より、以下に示す式５が成立する。式１、式２、式５より、θ、φ１、φ２を数値計算などにより求めることにより、ロール角θが求められる。求められたロール角θとφ１を用いることで、真の横偏差ａ１は、以下の式８により求められる。
【００３０】
【数２】
0003952604.tif 000003
【００３１】
真の値としての間隔Ｄは、自動車１の横方向片側に位置する２本の車線区分線３の間隔に限らず、１本の車線区分線３の自動車１に近い側と遠い側とのエッジ部同士の間隔でもよく、また、自動車１を挟んで自動車１の左右に位置する２本の車線区分線３同士の間隔でもよい。なお、前記各式２〜式８による演算（図２の横位置決定部４での演算内容）が、特許請求の範囲における請求項８でのロール角決定手段、補正手段の内容を示すものとなる。
【００３２】
図１１〜図１４の説明
図１１〜図１４は、車体のヨー角変動を補償して、横方向位置を精度よく検出するための手法を示すものである（図７のＱ３での横方向距離Ｙそのものを高精度に決定）。まず、図１１において、自動車１の車体前後方向中心線が車線区分線３に対してθだけ傾いていると（ヨー角がθ）、実際の横方向位置がＹであるのに対して、カメラ２で得られる画像に基づいて得られる横方向位置は、Ｙとは異なるＹ′を計測してしまうことになる。カメラ２により得られる画像は、図１２に示すようになるが、上記実際の横方向位置Ｙは、画面の基準点に対してもっとも近い距離である。図１２に示すように、画像上の基準点（カメラ２の基準位置）から画像上の車線区分線３に対して垂線を下ろすことにより、この垂線上の距離が最小距離Ｙとなる（最小距離決定の一手法）。
【００３３】
また、図１３に示すように、上記基準点を中心として、画像上での車線区分線３に対しての距離を全て計測していくと（走査角度φの変更）、図１４のようになり、図１４上での最小距離が実際の距離Ｙとなる（最小距離決定の別の手法）。さらに、図１２での画像上におけるＸＹ軸平面上における車線区分線３を１次関数として決定して、この決定された１次関数から最小距離Ｙを決定するようにすることもできる（（最小距離決定のさらに別の手法）。
【００３４】
図１５〜図１８の説明
図１５〜図１８は、車線区分線３と、その付近において路面に表示されている制限速度表示等の路面表示とを識別して、車線区分線３までの横方向距離を精度よく計測するための手法を示すものである。このため、基本的に、同じ位置を撮像する２つのカメラ２が用いられる（図１のカメラ２が２台存在する）。一方のカメラで路面の明るさに応じて長時間露光させるが、図１７に示すように、路面が明るいほどシャッター速度が小さくされる（通常のシャッター速度よりは小さくされる）。また、他方のカメラでは、車速に応じた短時間露光を行うが、図１８に示すように、車速が大きいほどシャッター速度が小さくされる。
【００３５】
長時間露光により得られる画像は、図１５に示すように、路面表示に影響されない車線区分線を識別するための２値化のしきい値Ｔの設定が容易となる。そして、しきい値Ｔでもって２値化された後の車線区分線のエッジ位置が、仮の位置ｘ０として決定される。ただし、仮位置ｘ０は、長時間露光であるためにエッジ部がぼけた状態での車線区分線に基づいており、仮位置ｘ０が正確に横方向距離を示すものとはなり難い。一方、短時間露光で得られた画像は、車線区分線等のエッジ部を明確に示すものの、図１６に示すように、車線区分線と路面表示とが明確に識別しにくいものとなる。そこで、短時間露光で得られた画像上において、その２値化後に、長時間露光で得られた仮位置ｘ０にもっとも近い位置ｘを選択して、この選択された位置ｘが最終的な横方向距離を示す位置とされる。
【００３６】
図１９、図２０の説明
図１９、図２０は、短時間露光と長時間露光との２つの画像を利用して、車線区分線３のかすれや汚れによる部分的な欠落を補償して、横方向距離を精度よく計測するようにした例を示す。まず、図１９には、長時間露光により得られた画像から、車線区分線３のエッジ部（ぼけている）の位置が仮位置ｘ０として決定される。図２０には、短時間露光により得られた車線区分線の画像が示されるが、かすれ等により部分的に欠落がある。そこで、短時間露光により得られた画像上において、図２０に示すように検出ラインを複数設定して、この複数の検出ライン上において上記位置ｘ０にもっとも近い位置ｘが、最終的な横方向距離のための位置として決定される。
【００３７】
図２１〜図２３の説明
図２１〜図２３は、図１９、図２０の例の変形例を示す。図２２は、図２０に対応するものであり、短時間露光により得られた画像である。なお、長時間露光により得られる画像は図１９と同じなので、省略してある。図２１は、長時間露光画像での仮位置ｘ０における濃度値がｖ１として示され、濃度の最大値がｖ２として示される、そして、ｖ１／ｖ２が重み係数Ｗとして設定される。さらに、仮位置ｘ０における濃度の傾きが、Ｒとて設定される。
【００３８】
重み係数Ｗと傾きＲとを用いれば、真の車線区分線（のエッジ部）位置が位置ｘ０とどの程度離れているのかかが正確に推定される。すなわち、図２０の例では、ｘ０にもっとも近い位置ｘが最終的に選択されるが、図２２のｘｔで示すように、真の車線区分線に近い位置を最終決定することができる。本例によれば、ＷとＲとを基準にして探索範囲を絞ることも可能となり、処理の高速化の上でも好ましいものとなる。
【００３９】
図２３は、上記重み係数Ｗと傾きＲとを用いて最終的に位置ｘｔを選択するまでの具体的な手法を示すフロ−チャ−トである。この図２３のＱ３１において、長時間露光画像の２値化用のしきい値Ｔが設定される。Ｑ３２において、しきい値Ｔを用いて２値化した後の状態から、位置ｘ０が決定される。Ｑ３３では、位置ｘ０での濃度ｖ１が求められる。Ｑ３４では、濃度の最大値ｖ２とその位置ｘ０′とが求められる。
【００４０】
Ｑ３５では、ｖ１とｖ２との比となる重み係数Ｗが算出される。Ｑ３６では、位置ｘ０での濃度の傾きＲが演算される。Ｑ３７では、ＷとＲとが乗算される。画像上での各検出ラインのそれぞれについてＷとＲとの乗算値を得た後、Ｑ３８において、この乗算値を最大とする検出ライン上での位置ｘｔが最終選択される。
【００４１】
図２４の説明
図２４は、１つのカメラでもって、長時間露光画像と短時間画像とを得るための例を示すものである。まず、カメラ２としてＣＣＤカメラが用いられる。１１は、カメラ駆動回路であり、シャッター速度切替部１２と、２つのタイミングＩＣと、シャッター制御部１５と、画像読み出し部１６とを有する。タイミングＩＣ１３は、画像の偶数フィールド用（または奇数フィールド用）であり、長時間露光用のシャッター速度を設定する（例えば１／１００秒）。タイミングＩＣ１４は、画像の奇数フィールド用（または偶数フィールド用）であり、短時間露光用のシャッター速度を設定する（例えば１／３００秒）。制御部１５は、所定時間（例えば１／６０秒）毎に、タイミングＩＣ１３と１４との設定速度でもって交互にシャッターを切らせるように制御する。画像読出し部１６での画像読み出し（例えば１／６０秒毎）と同期してシャッター速度の切替えが行われ、これにより、偶数フィールドには長時間露光画像が得られ、奇数フィールドには短時間露光画像が得られる。なお、フレーム（実施形態では１／３０秒）毎の切換も可能であるため、時間分解能は１／２に低下するが、解像度は低下させずに１／１５秒でシャッター時間の異なる２枚の画像を得ることが可能である。
【００４２】
図２５〜図２７の説明
図２５〜図２７は、自動車１の前後方向に隔置された２台のカメラ２Ａ、２Ｂから得られる画像の相関処理によって、ヨー角θを検出すると共に、その処理速度を向上させるようにしたものである。まず、図２５において、２台のカメラ２Ａ、２Ｂの間隔が符号Ｗで示される。前方カメラ２Ａで得られる画像が図２６に、後方カメラ２Ｂで得られる画像が図２７に示されるが、図２７の破線が、前画像での車線区分線位置に相当する。
【００４３】
画像の横方向（ｙ方向）シフト量を相関処理により演算する。すなわち、画像全体に対して、次の式９に示す演算を行う（ｉ＝−ｙ・・・・ｙ）。そして得られたＦ（ｉ）の最小値をとるｉが、シフト量となる（車線区分線３に対する前方カメラ位置と後方カメラ位置との偏差に相当）。したがって、ヨー角θは、次の式１０によって得られることになる。
【００４４】
【数３】
0003952604.tif 000004
【００４５】
図２８、図２９の説明
図２８、図２９は、２つのカメラを用いて、検出レンジを拡大しつつ、車線区分線の認識の信頼性をも十分確保するようにしたものである。すなわち、図２８に示すように、一方のカメラの視野を近い位置とし（視野１）、他方のカメラの視野を遠い位置とする（視野２で、視野１と連続するように設定）。視野１となる一方のカメラのみでもって視野２の範囲まで検出しようとすると、図２９波線で示すように距離分解能が悪くなってしまう。一方のカメラのみでは距離分解能が悪くなる視野２を他方のカメラでもって分担することにより、全体として、視野１と視野２との広い検出レンジについて距離分解能を悪くすることなく撮像することが可能となる。
【００４６】
図３０、図３１の説明
図３０、図３１は、２つのカメラを用いて、路面の反射状況にかかわらず車線区分線を明確に識別できるようにした例を示す。本例では、２台のカメラ共に、それぞれ偏向フィルタを通して撮像する。ただし、２つのカメラの間での偏向フィルタの偏向方向が互いに異なるように設定される（一方が縦偏向用、他方が横偏向用）。このように設定した場合、例えば一方のカメラで得られた画像の濃度分布おいて、図３１に示すように路面反射によるノイズが大きいときでも、他方のカメラにより得られる画像の濃度分布は図３０に示すようにノイズの少ないものとなる。ノイズの少ない方の濃度分布の画像を用いて、車線区分線を明確に識別（認識）することが可能となる。
【００４７】
以上実施形態について説明したが、路面表示を車線区分線であると誤認識しないようにするため、次のようにすることもできる。すなわち、図３〜図７で説明したように、理論的な走行軌跡とカメラにより検出された前回の横方向位置（車線区分線位置）とから、今回の横方向位置を所定範囲に絞り込むことにより（予測）、この絞り込まれた範囲外にある路面表示を確実に除外して、車線区分線をより精度よく認識することが可能となる。
【００４８】
フロ−チャ−トに示す各ステップあるいはセンサ等の各種部材は、その機能の上位表現に手段の名称を付して表現することができる。また、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。さらに、本発明は、位置検出方法として表現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車に搭載されたカメラと車線区分線とを示す平面図。
【図２】横位置決定のための制御系統図。
【図３】理論的に得られた走行軌跡の一例を示す図。
【図４】カメラ画像から得られた横方向位置の一例を示す図。
【図５】図３の走行軌跡と図４の横方向位置の履歴とのマッチングを示す図。
【図６】走行軌跡を演算する時間の設定例を説明するための図。
【図７】走行軌跡とカメラ画像から得られた横方向位置とに基づいて、最終的な横方向位置を決定するためのフロ−チャ−ト。
【図８】ロール角変動を加味した横方向位置を決定するための説明図。
【図９】画像上での２つの車線区分線を示す図。
【図１０】図８を幾何学的に示す図。
【図１１】ヨー角変動を加味した横方向位置を決定するための説明図。
【図１２】ヨー角があるときに得られる画像から、横方向位置を決定する一例を示す図。
【図１３】ヨー角があるときに得られる画像から、横方向位置を決定する別の例を示す説明図。
【図１４】図１３の例において、横方向位置を最終決定するときの説明図。
【図１５】長時間露光のときの画像と濃度とを示す図。
【図１６】短時間露光のときの画像と濃度とを示す図。
【図１７】長時間露光のときのシャッター速度設定例を示す図。
【図１８】短時間露光のときのシャッター速度設定例を示す図。
【図１９】長時間露光画像の一例を示す図。
【図２０】図１９の部分拡大図。
【図２１】長時間露光画像での濃度分布を示す図。
【図２２】短時間露光画像の部分拡大図。
【図２３】図２１の濃度分布を利用して横方向位置を精度よく決定するために用いるフロ−チャ−ト。
【図２４】１つのカメラで、長時間露光画像と短時間露光画像とを得るための構成例を示す図。
【図２５】２つのカメラを用いてヨー角を決定するための説明図。
【図２６】図２５の前方カメラから得られる画像を示す図。
【図２７】図２５の後方カメラから得られる画像を示す図。
【図２８】２つのカメラ同士の間での視野を異ならる場合の例を示す図。
【図２９】図２８の設定例での各カメラの距離分解能を示す図。
【図３０】偏向フィルタを用いて撮像する例を示す図。
【図３１】図３０の場合とは異なる偏向方向とされた偏向フィルタを用いて撮像する例を示す図。
【符号の説明】
１：自動車
２：カメラ
２Ａ：カメラ
２Ｂ：カメラ
３：車線区分線
４：横位置決定部
Ｚ１：車速センサ
Ｚ２：ヨーレートセンサ
Ｚ３：道路形状検出センサ
【図１】
0003952604.tif 000005
【図２】
0003952604.tif 000006
【図３】
0003952604.tif 000007
【図４】
0003952604.tif 000008
【図５】
0003952604.tif 000009
【図６】
0003952604.tif 000010
【図７】
0003952604.tif 000011
【図８】
0003952604.tif 000012
【図９】
0003952604.tif 000013
【図１０】
0003952604.tif 000014
【図１１】
0003952604.tif 000015
【図１２】
0003952604.tif 000016
【図１３】
0003952604.tif 000017
【図１４】
0003952604.tif 000018
【図１５】
0003952604.tif 000019
【図１６】
0003952604.tif 000020
【図１７】
0003952604.tif 000021
【図１８】
0003952604.tif 000022
【図１９】
0003952604.tif 000023
【図２０】
0003952604.tif 000024
【図２１】
0003952604.tif 000025
【図２２】
0003952604.tif 000026
【図２３】
0003952604.tif 000027
【図２４】
0003952604.tif 000028
【図２５】
0003952604.tif 000029
【図２６】
0003952604.tif 000030
【図２７】
0003952604.tif 000031
【図２８】
0003952604.tif 000032
【図２９】
0003952604.tif 000033
【図３０】
0003952604.tif 000034
【図３１】
0003952604.tif 000035