WO1999060545A1 - Procede et appareil de detection de la deviation d'une automobile par rapport a une voie de circulation - Google Patents

Description

¾g 糸田 ¾ 自動車運転時の車線逸脱検出方法及び検出装置 技術分野

本発明は、 自動車に、 ドライバ一のハンドル操作による操舵角検出 手段と、 テレビジ ョ ンカメラと、 テレビジョ ンカメラからの画像信号 を処理するコンピューターとを搭載し、 前記操舵角検出手段からの操 舵角とコンビ ターが演算処理する仮想の基準操舵角とを比較する ことによる走行する自動車の車線逸脱検出することを特徴とする自動 車運転時の車線逸脱検出方法及び車線逸脱検出装置に関するものであ る o 背景技術

走行する自動車を自動運転する方法は数多く提案されている。 例え ば、 本発明者らの一人が提案した日本特公昭 6 2 - 3 3 6 0 7号公報 に記載の従来の自動車の自動運転方法は、 自動車の現在位置と目的地 点との間に適宜数の目標点を設定し、 この目標点を順次追従すること によって自動車を次第に目標地点に近付けるように自動誘導する方法 でめる。

前記従来の前記自動車の自動運転では、 走行する自動車が、 障害物 等の回避ゃノィズ等により目標点からある程度離れたとしても、 その 目標点に向って容易に復帰させることができ、 自由度のある誘導をす ることができる。

しかし、 出発点と目標地点とを結ぶ車線に所要の配列で目標点列を 設定し、 その目標点列を自動車が通過するように誘導するので、 目標 点を高密度に、 確実に設定しなければならない。

従って、 この発明は、 出発点と目標地点とを結ぶ車線に多数の目標 点を設定することなく、 走行中の自動車の車線の逸脱を検出する方法 及びその検出装置を提供することを目的としている。 発明の開示

本発明は、 自動車に、 ドライバ一が運転時にハン ドル操作すること による実際の操舵角検出手段と、 走行車線を撮影するテレビジョン力 メラと、 前記テレビジョンカメラが撮影した画像を処理するコンピュ —ターとを搭載し、 ドライバ一による自動車の走行時に前記テレビジ ヨンカメラによつて車線のマ一力を撮影してコンピューターに画像信 号を入力し、 前記コンピューターでは入力されるマーカの画像信号を 処理して仮想の参照線を設定し、 前記設定された参照線から三次曲線 を近似するとともに、 前記三次曲線の係数から仮想される基準操舵角 を演算処理し、 前記ドライバーによる操舵角検出手段からの操舵角と 前記コンピューターで演算処理された仮想の基準操舵角とを比較する ことにより、 自動車が車線から逸脱する方向に向かっているのか、 逸 脱しているのか、 逸脱から回復する方向に向かっているのかを検出す るようにしたことを特徴とする自動車運転時の車線逸脱検出方法、 及 びこの車線逸脱検出方法を実行するための車線逸脱検出装置である。 上述の如く、 本発明では、 車線のマ一力一として、 例えば、 各車線 の仕切りライ ン、 車線の縁石や路肩等既存のものを利用することがで きるので、 殆どの道路での車線の逸脱の検出が可能で、 交通事故等を 著しく減少させることができる。 図面の簡単な説明

第 1図は本発明の自動車運転時の車線逸脱検出方法の概略説明図で あり、 第 2図は本発明の車線逸脱検出装置の概略構成図であり、 第 3 図は本発明の車線逸脱検出方法を説明するためのコンピュータ一シミ ユレ一ション結果を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明をよ り詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説 明する。

本発明の自動車運転時の車線逸脱検出方法の原理を第 1図に基づい て説明すると、 走行する自動車 1にテレビジョ ンカメラ 2を搭載し、 前記テレビジョンカメラ 2の視野範囲 3の内部に、 自動車 1が走行す る車線のマーカ 4を設定してテレビジョンカメラ 2で撮影する。

前記マ一力 4としては、 例えば車線の中央ライ ン、 2車線以上の場 合の各車線の仕切りライ ン、 車線の縁石や路肩等、 車線に沿って点状 に若しくは連続的に存在する既設の線等を利用することができる。 そして、 前記自動車 1には、 前記テレビジョ ンカメラ 2が撮影した 画像信号を処理するコンピュータ一 5を搭載し、 テレビジョ ンカメラ 2が撮影したマ一力 4の画像信号をコンピュータ一 5に入力してマ一 力 4に沿う仮想の参照線 6を設定し、 前記参照線 6から三次曲線 7を 近似し、 近似した三次曲線 7の係数から走行する自動車 1の仮想され る基準操舵角を演算処理するのである。

そして、 自動車 1にはハン ドル機構等に操舵角検出手段を設け、 前 記操舵角検出手段によってドライバーがハンドル操作することによる 自動車 1の実際の操舵角を検出する。

したがって、 前記操舵角検出手段からのドライバ一による実際の操 舵角と、 前記コンピューター 5で演算された仮想の基準操舵角とを比 較することにより、 雨操舵角に差がある場合、 走行する自動車が車線 を逸脱していることを判定することができる。

具体的には、 コンピュータ一 5によつて演算される基準操舵角をひ v(t)とし、 ドライバーのハンドル操作による操舵角を ah(t)とすると ヽ

I av(t)— a h(t) I ≥ K

として表すことができる。

ここで、 Κは車線逸脱を判定する閾値で、 K = I av(t)- ah(t) I であれば走行する自動車が車線を逸脱していないが、 K < I av(t)- cc (t) I であれば、 その閾値の程度によるが車線から逸脱しているこ とを判定することができる。

また、 ある時間（t) と、 その時間から一定時間だけ経過した時間（t - 1) との関係おいて、

I a v(t-l) - h(t-l) | ― I a v(t) - a h(t) I < 0 が成立すれば、 走行する自動車が車線から逸脱する方向に向かってお り、

I av(t-l)- ah(t-l) I - I a v(t)- ah(t) I > 0 が成立すれば、 走行する自動車が逸脱から回復する方向に向かってい ることを判定することができる。

また、 前記数値によっても、 走行する自動車が逸脱していることを 判定することができる。

したがって、 これらの数値を有効に利用することによ り、 走行する 自動車が車線を逸脱した場合に、 ドライバーに視覚、 聴覚によって車 線復帰への情報を与えることができる。 また、 居眠り運転、 飲酒運転 等正常ではない運転状況での操舵の検出も、 操舵パターンからだけで はなく、 前記閾値等から判定することができる。

次に、 本発明の車線逸脱検出装置の実施の形態を図 2に基づいて説 明する。

自動車 1には前述のごとくテレビジョンカメラ 2とコンピュータ一 5とが搭載され、 前記コンピュータ一 5には、 自動車の走行時に前記 テレビジョンカメラ 2によつて撮影される車線のマーカ 4を処理する 画像信号処理手段 5 1と、 前記画像信号処理手段 5 1から出力される マーカ信号から仮想の参照線を設定する参照線設定手段 5 2と、 前記 参照線設定手段 5 2からの出力信号により三次曲線 7を近似し、 前記 '三次曲線 7の係数から仮想される基準操舵角を演算処理する操舵角演 算処理手段 5 3と、 比較手段 54とを有する。

前記比較手段 54は、 前記操舵角演算処理手段 53からの基準操舵 角と、 自動車 1の走行時にドライバ一が操作するハン ドル機構等 6 1 によつて実際の操舵角を出力する操舵角検出手段 6 2からの操舵角と を比較判断するもので、 比較手段 5 4により比較判定された出力が自 動車の状況判断手段 6 3を構成し、 走行する自動車が車線から逸脱す る方向に向かっているのか、 逸脱しているのか、 逸脱から回復する方 向に向かつているのかを検出して判定することができる。

そして、 走行する自動車が車線を逸脱していることを判定すれば、 例えば運転席に設けた警報手段が作動して聴覚により ドライバ一に逸 脱を認識させたり、 ランプやディスプレイによって視覚により ドライ バーに逸脱を認識させることができる。 また、 自動車のハン ドル機構 を強制的に作動させて、 逸脱を回復させることもできる。

図 3は実際に自動車 1を走行させた場合のシユミ レ一シ ヨ ン結果を 示す図で、 直線の車道の白色の仕切りライ ンをマ一力 4とし、 このマ —力 4から 1 . 8メー トルの位置に自動車 1の中央が位置するように 走行させ、 テレビジョンカメラ 2で撮影した。

テレビジョ ンカメラ 2は、 2〜 2 0メ一 トルまでの間において 2メ — トル毎に 1 0本の探索線を持つものとし、 自動車 1の走行速度は 5 0 K m Z h、 制御周期は 0 . l s e c、 閾値を 1 . 5 d e g としてい 図 3で示すように、 自動車の走行により車線の逸脱が検出すること ができ、 また車線に対する自動車の走行状態の判断も可能であつた。 産業上の利用可能性

以上要するに、 本発明によれば車線の既設のレーンを使用するのみ で、 走行する自動車の状況を判定して車線を逸脱しているのか否かを きわめて正確に判断できるので、 判定の出力信号を利用すれば、 交通 事故等を著しく減少することができるものと認められる。 そして、 本 発明によれば、 自動車の前方にある二次元的な視野を有効に利用する ことができ、 スムーズで口バス トな自動車の操舵が可能という著しく 効果的な特徴を有するものである。

Claims

請求の範囲

1. 自動車（ 1 ) に、 ドライバ一が運転時にハン ドル操作することによ る実際の操舵角検出手段 （ 62 ) と、 走行車線を撮影するテレビジョ ンカメラ （ 2 ) と、 前記テレビジョンカメラが撮影した画像を処理す るコンピューター （ 5 ) とを搭載し、 ドライバ一による自動車の走行 時に前記テレビジョンカメラによって車線のマーカ （ 4 ) を撮影して コンピュ一ターに画像信号を入力し、 前記コンピューターでは入力さ れるマーカの画像信号を処理して仮想の参照線 （ 6 ) を設定し、 前記 設定された参照線から三次曲線 （ 7 ) を近似するとともに前記三次曲 線の係数から仮想される基準操舵角を演算処理し、 前記ドライバ一に よる操舵角検出手段 （ 6 2 ) からの操舵角と前記コンピューターで演 算処理された仮想の基準操舵角とを比較することにより、 自動車が車 線から逸脱する方向に向かっているのか、 逸脱しているのか、 逸脱か ら回復する方向に向かつているのかを検出するようにしたことを特徴 とする自動車運転時の車線逸脱検出方法。

2. 自動車 （ 1 ) に、 ドライバ一が運転時にハン ドル操作することに よる実際の操舵角検出手段 （ 6 2 ) と、 走行車線を撮影するテレビジ ヨンカメラ （ 2 ) と、 前記テレビジョンカメラが撮影した画像を処理 するコンピュータ一 （ 5 ) とを搭載し、

前記コンピューターには、 自動車の走行時に前記テレビジヨ ンカメ ラによって撮影される車線のマーカ （ 4 ) を処理する画像信号処理手 段 （ 5 1 ) と、 画像信号処理手段から出力されるマーカ信号に基づい て仮想の参照線 （ 6 ) を設定する参照線設定手段 （ 5 2 ) と、 参照線 設定手段からの出力信号から三次曲線 （ 7 ) を近似し、 前記三次曲線 •の係数から仮想される基準操舵角を演算処理する操舵角演算処理手段 ( 53 ) と、 ドライバ一による操舵角検出手段 （ 6 2 ) からの操舵角 と前記操舵角演算処理手段から出力される基準操舵角とを比較する比 較手段 （ 54 ) とを設け、 両操舵角を比較手段によって比較すること により、 自動車が車線から逸脱する方向に向かっているのか、 逸脱し ているのか、 逸脱から回復する方向に向かっているのかを検出するよ うにしたことを特徴とする自動車運転時の車線逸脱検出装置。