(57)【要約】【課題】運転者の希望する車間を許容しつつ、レーンキープ制御のための道路形状の検出精度を向上させることができる車両走行制御装置の提供。【解決手段】本発明による車両走行制御装置は、車両前方の道路を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像画像から画像認識された道路形状に基づいて、車両が車線を維持して走行するように制御するレーンキープ制御手段とを備え、車両前方の先行車との車間に応じて、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を変更する認識範囲変更手段を備えることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前方の道路を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像画像から画像認識された道路形状に基づいて、車両が車線を維持して走行するように制御するレーンキープ制御手段とを備え、
車両前方の先行車との車間に応じて、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を変更する認識範囲変更手段を備えることを特徴とする、車両走行制御装置。
【請求項２】
先行車との車間を設定値に基づいて制御する車間制御手段を更に備え、
前記認識範囲変更手段は、前記設定値に応じて、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を変更する、請求項１に記載の車両走行制御装置。
【請求項３】
車両前方の先行車との車間を検出する車間検出手段を更に備え、
前記認識範囲変更手段は、前記車間算出手段により検出された車間に応じて、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を変更する、請求項１に記載の車両走行制御装置。
【請求項４】
認識範囲変更手段は、前記車間が所定の基準値以下である場合には、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を車両側方に移動させる、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の車両走行制御装置。
【請求項５】
認識範囲変更手段は、前記車間が所定の基準値以下である場合には、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を、車両の走行車線よりも左側又は右側にある別の車線が画像認識されるように、変更する、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の車両走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーンキープ制御を行う車両走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、先行車を検出できるときは車速に応じた安全距離に車間距離を設定し、カーブで先行車が検出できないときは、レーン形状に基づいて速度（車間距離）を設定する車間距離制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３３０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の車間距離制御装置では、カーブ走行中に車間距離が自動的に変更されるので、運転者の希望する車間距離で走行を維持することができないという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、運転者の希望する車間を許容しつつ、レーンキープ制御のための道路形状の検出精度を向上させることができる車両走行制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明は、車両前方の道路を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像画像から画像認識された道路形状に基づいて、車両が車線を維持して走行するように制御するレーンキープ制御手段とを備え、
車両前方の先行車との車間に応じて、前記撮像手段の撮像範囲、又は撮像画像における画像認識範囲を変更する認識範囲変更手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係る車両走行制御装置において、
先行車との車間を設定値に基づいて制御する車間制御手段を更に備え、
前記認識範囲変更手段は、前記車間制御手段による制御された車間に応じて、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を変更することを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１の発明に係る車両走行制御装置において、
車両前方の先行車との車間を検出する車間検出手段と、
前記認識範囲変更手段は、前記車間算出手段により検出された車間に応じて、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を変更することを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１〜３のうちのいずれかの発明に係る車両走行制御装置において、
認識範囲変更手段は、前記車間が所定の基準値以下である場合には、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を車両側方に移動させることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第１〜４のうちのいずれかの発明に係る車両走行制御装置において、
認識範囲変更手段は、前記車間が所定の基準値以下である場合には、前記撮像手段の撮像範囲、又は前記撮像手段の撮像画像における画像認識範囲を、車両の走行車線よりも左側又は右側にある別の車線が画像認識されるように、変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、運転者の希望する車間を許容しつつ、レーンキープ制御のための道路形状の検出精度を向上させることができる車両走行制御装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１２】
図１は、本発明による車両走行制御装置１０の一実施例を含むシステムの主要構成を示す図である。
【００１３】
本実施例の車両走行制御装置１０は、レーンキープアシスト（ＬＫＡ）用のカメラ１２、モータ１３、画像処理装置１４、角度制御ＥＣＵ２０、レーンキープＥＣＵ５０、ＥＰＳ・ＥＣＵ５２、車間制御ＥＣＵ７０、制駆動力装置７２、及び、レーダー７４を含む。各ＥＣＵ２０，３０，５０及び５２は、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。
【００１４】
カメラ１２は、ＣＣＤ（charge-coupled  device）やＣＭＯＳ（complementary  metal  oxide  semiconductor）等の撮像素子により、車両前方の路面を含む前方環境画像を取得する。カメラ１２は、例えばルームミラーの裏側（車両前側の面）に取り付けられる。カメラ１２は、車両走行中にリアルタイムに前方環境画像を取得し、所定のフレーム周期のストリーム形式で画像処理装置１４に供給するものであってよい。カメラ１２は、車両前方を広角に撮像できるように、車体に対して回転可能（向き調整可能）に搭載される。カメラ１２の回転は、モータ１３のようなアクチュエータにより実現される。
【００１５】
モータ１３は、例えばＤＣモータやブラシレスモータのようなサーボモータであってよい。モータ１３は、角度制御ＥＣＵ２０による制御下で駆動される。制御は、セミクローズドループであってもフルセミクローズドループであってもよい。
【００１６】
画像処理装置１４は、カメラ１２から得られる前方環境画像を画像処理して、道路区画線に関する道路区画線情報を生成する。道路区画線情報は、典型的には、道路区画線の位置や形状（曲率半径）、レーン数等の情報である。本例では、画像処理装置１４は、例えば上述のレーンキープＥＣＵ５０からのレーン認識指示に応答して動作し、カメラ１２の撮像画像を受信及び処理することにより、車両の走行道路における車両両側の道路区画線を検出・認識し、その形状を認識する。この種の道路区画線の画像認識方法は、多種多様でありえ、任意の適切な方法が採用されてよい。例えば、撮像画像の所定領域を画像処理対象領域としてエッジ処理を行い、パターンマッチング等を用いて、道路区画線を認識してよい。画像処理装置１４によるレーンの検出結果（道路区画線情報）は、レーンキープＥＣＵ５０に供給される。
【００１７】
図２（Ａ）は、カーブ走行時におけるカメラ１２の通常の撮像範囲をハッチングにより模式的に示す図であり、図２（Ｂ）は、カーブ走行時におけるカメラ１２の好ましい撮像範囲をハッチングにより模式的に示す図である。カメラ１２は、図２（Ａ）に示すように、車両の目前の道路区画線を撮像するように構成されてもよいが、好ましくは、図２（Ｂ）に対照的に示すように、道路区画線の曲率半径（ひいてはカーブの曲率半径）、レーン数等を認識できるように、車両前方を広範囲（奥行き方向と幅方向の双方において）に撮像するように構成される。
【００１８】
レーンキープＥＣＵ５０は、画像処理装置１４から得られる道路区画線情報（特に道路区画線認識結果）に基づいて、車両が車線（レーン）を適切に維持できるように支援する制御（レーンキープアシスト）を実行する。例えば、レーンキープＥＣＵ５０は、画像処理装置１４から得られる道路の形状（道路区画線の曲率半径）に基づいて、当該形状に沿って車両が旋回するようにアシストする。尚、レーンキープアシストは、パワーステアリング装置を制御するＥＰＳ・ＥＣＵ５２を介して、操舵トルクを制御することで実現されてよいし、若しくは、舵角を制御することで実現されてもよい。或いは、レーンキープアシストは、ＥＰＳ・ＥＣＵ５２による介入制御を行わず走行レーンから車両がはみ出したとき又ははみ出そうになったときに警報を出力するものであってもよい。レーンキープアシストは、例えばユーザからの指示（スイッチ操作）があった場合に開始される。
【００１９】
車間制御ＥＣＵ７０には、制駆動力装置７２及びレーダー７４が接続されている。レーダー７４は、車両前方の車両、即ち先行車に関する情報を収集する前方監視レーダーであってよい。この場合、レーダー７４は、検出波を放射し、その放射された検出波のうち、レーダー７４の検出ゾーン内の先行車によって反射した検出波を受けることにより、先行車の自車からの距離や、先行車の自車に対する相対的な方向や速度を算出する。レーダー７４が放射する検出波としては、光波（例えば、レーザ波）や電波（例えば、ミリ波）、音波（例えば、超音波）であってよい。
【００２０】
車間制御ＥＣＵ７０は、先行車に対して設定された車間（車間距離・車間時間）で追従走行する追従制御を行う。車間は、ユーザからの入力により可変設定可能とされてもよい。例えば、車間制御ＥＣＵ７０は、レーダー７４からの情報に基づいて、先行車に対する距離や相対速度から追従加速度（先行車に適切に追従するために必要な加速度）を算出し、当該追従加速度を目標加速度に設定し、当該設定した目標加速度が実現されるように、制駆動力装置７２（例えばブレーキ装置、エンジン及びトランスミッション）を介して走行速度を制御する。尚、追従制御の実行態様は、多種多様であり、他の適切な方法が用いられてもよい。
【００２１】
図３は、本実施例の車両走行制御装置１０により実行される主要処理の一例の流れを示すフローチャートである。図３に示す処理ルーチンは、例えばイグニッションスイッチがオンにされると起動され、その後、イグニッションスイッチがオフにされるまで所定周期毎に繰り返し実行されてもよい。
【００２２】
ステップ１００では、カメラ１２の最新の前方環境画像（映像）が取得され、画像処理装置１４によりレーン認識等の画像認識処理が実行される。
【００２３】
ステップ１０２では、車両前方の先行車との車間が所定の基準値Ｌ以下であるか否かが判定される。車両前方の先行車との車間は、車両前方の先行車との距離（車間距離）で評価されてよい。車両前方の先行車との車間は、レーダー７４により検出されてもよいし、或いは、カメラ１２の画像を用いた画像処理により算出されてもよい。或いは、車間制御ＥＣＵ７０による車間制御中の場合には、車両前方の先行車との車間は、設定された車間（制御目標値）が用いられてもよい。
【００２４】
ここで、所定の基準値Ｌは、図４に模式的に示すように、車両前方の先行車がカメラ１２の撮像範囲を遮ることで自車の走行レーン両側の道路区画線が認識できなくなる最大距離に相当する。所定の基準値Ｌは、１つのレーンの幅（道路幅員）や、カメラ１２の水平方向に対する画角や設置位置等を考慮して決定される。所定の基準値Ｌは、車線間の幅や、車両前方の先行車のサイズ等に応じて可変されてもよい。車両前方の先行車のサイズを考慮するのは、図４に模式的に示すように、車両前方の先行車が大型車である場合には、その分だけ大きくカメラ１２の撮像範囲が遮られるからである。
【００２５】
本ステップ１０２において、車両前方の先行車との車間が所定の基準値Ｌ以下である場合には、ステップ１０４に進む。他方、車両前方の先行車との車間が所定の基準値Ｌよりも大きい場合には、ステップ１０６に進む。この場合、図５に模式的に示すように、カメラ１２により十分な範囲の道路区画線が捕捉可能であり、前方環境画像から道路形状等が検出可能であるので、後述のステップ１０４の処理（カメラ１２の向きの変更処理）が不要となる。尚、本ステップ１０２において、前方環境画像から車両の走行レーンに係る道路区画線が消失した場合や、車両の走行レーンに係る道路区画線の認識精度ないし信頼度が所定基準値以下の場合に、車両前方の先行車との車間が所定の基準値Ｌ以下であると判定することとしてもよい。
【００２６】
ステップ１０４では、角度制御ＥＣＵ２０によりモータ１３を介してカメラ１２の向きが変更される。具体的には、図６に変更後の撮像範囲Ｘ１，Ｘ２をハッチングで模式的に示すように、カメラ１２の向きは、車両側方（外側）に移動される。即ち、カメラ１２の向きは、図６に示すように、車両の走行レーンの左右のレーンの遠い側の道路区画線が捕捉されるように、変更される。尚、図６に示す例のように、車両の走行レーンの両側に別のレーンが存在する場合には、カメラ１２の向きは、撮像範囲Ｘ１，Ｘ２に対応する左右のいずれかに変更されてもよいし、時間をおいて左右双方に変更されてもよい。後者の場合には、撮像範囲Ｘ１，Ｘ２の双方を撮像して得られる前方環境画像から道路区画線情報（特に道路形状）が認識されてもよい。また、車両の走行レーンの左右一方の側にしか別のレーンが存在しない場合には、当該別のレーンが存在する側にカメラ１２の向きが変更されればよい。
【００２７】
ステップ１０６では、カメラ１２の前方環境画像から障害物ないし車線規制が画像処理装置１４により認識されたか否かが判定される。例えば図７に模式的に示すように、障害物ないし車線規制が認識された場合には、ステップ１０８に進み、それ以外の場合には、ステップ１００に戻る。
【００２８】
ステップ１０８では、障害物ないし車線規制を避けるために、レーンを変更すべきアドバイスがスピーカやディスプレイのような車載情報出力装置（図示せず）を介して音声や映像により出力される。
【００２９】
以上説明した本実施例の車両走行制御装置１０によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
【００３０】
本実施例によれば、上述の如く、車両前方の先行車との車間が小さくなり、自車の走行レーンに係る道路区画線が認識できなくなった場合でも、カメラ１２の撮像範囲を車両側方に変更して、自車の走行レーンの横の別のレーンに係る道路区画線を認識することで、道路形状の認識精度を高く維持することができる。即ち、本実施例によれば、運転者の希望する車間を変更することなく、レーンキープ制御のための道路形状の検出精度を向上させることができる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３２】
例えば、上述した実施例では、カメラ１２の水平方向の向きを可変制御することで車間が小さいときも道路区画線の認識を可能としているが、カメラ１２の垂直方向の向きも併せて変化させることとしてもよい。例えば、上述の図３のステップ１０４において、カメラ１２の向きを通常時よりも下向きにすることで、先行車以外の風景をできるだけ大きな領域で捕捉できるようにし、道路形状の検出精度を向上させてもよい。
【００３３】
また、上述した実施例では、カメラ１２の向きを可変制御することで車間が小さいときも道路区画線の認識を可能としているが、例えば、複数のカメラを設定し、当該複数のカメラの適切なカメラを選択して用いることで、車間に応じた道路区画線の認識処理を実現してもよい。例えば、図２（Ｂ）に示した撮像範囲を有する第１カメラと、図６に示した撮像範囲Ｘ１又はＸ２を有する第２カメラとを設定し、車両前方の先行車との車間が所定の基準値Ｌより大きい場合には、第１カメラの前方環境画像から道路区画線を認識し、車両前方の先行車との車間が所定の基準値Ｌ以下の場合には、第２カメラの前方環境画像から道路区画線を認識することとしてもよい。
【００３４】
また、上述した実施例では、カメラ１２の向きを可変制御することで車間が小さいときも道路区画線の認識を可能としているが、例えば、広角レンズを備えたカメラでカメラ１２を構成し、当該広角カメラの撮像画像の適切な範囲を選択して用いることで、車間に応じた道路区画線の認識処理を実現してもよい。例えば、図８に示すように、車両前方の広角範囲を撮像範囲Ｙとする広角カメラを設定し、車両前方の先行車との車間が所定の基準値Ｌより大きい場合には、前方環境画像の車両前方の部分（撮像範囲Ｙ３の部分）から道路区画線を認識し、車両前方の先行車との車間が所定の基準値Ｌ以下の場合には、前方環境画像の車両側方の部分（撮像範囲Ｙ１及び／又はＹ２の部分）から道路区画線を認識することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による車両走行制御装置１０の一実施例を含むシステムの主要構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は、カーブ走行時におけるカメラ１２の通常の撮像範囲をハッチングにより模式的に示す図であり、図２（Ｂ）は、カーブ走行時におけるカメラ１２の好ましい撮像範囲をハッチングにより模式的に示す図である。
【図３】本実施例の車両走行制御装置１０により実行される主要処理の一例の流れを示すフローチャートである。
【図４】所定の基準値Ｌの説明図である。
【図５】車両前方の先行車との車間が十分に存在し、レーン認識可能な状態を示す図である。
【図６】カメラ１２の向きの変更後のカメラ１２の撮像範囲をハッチングで模式的に示す図である。
【図７】障害物ないし車線規制が認識される場面の一例を示す図である。
【図８】広角カメラを用いる実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    車両走行制御装置
１２    カメラ
１４    画像処理装置
２０    角度制御ＥＣＵ
５０    レーンキープＥＣＵ
５２    ＥＰＳ・ＥＣＵ
７０    車間制御ＥＣＵ
７２    制駆動力装置
７４    レーダー
【図１】
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【図２】
2009146289.tif 000004
【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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【図８】
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