JP2010009361A - 車線逸脱警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状況に応じて最適な警報を行うことが可能な車線逸脱警報装置を提供する。
【解決手段】警報制御処理では、画像認識部（車載カメラ）から車線情報（走行車線の形状，区画線の種類）を取得し（Ｓ１２０）、この車線情報と、走行軌跡算出部にて算出した予測走行軌跡（車速，ヨーレート）とに基づき、走行車線の逸脱に要する逸脱時間Ｔｄを算出する（Ｓ１３０）。そして、走行車線における区分線の種類に応じた基準時間Ｔｃ及び基準閾値Ｍｃを設定し（Ｓ１５０）、逸脱時間Ｔｄが基準時間Ｔｃ以内の場合（Ｓ１７０；ＹＥＳ）、車線逸脱警報を発生させる（Ｓ１８０）。なお、車両の操舵トルク量Ｍが基準閾値Ｍｃ以上であれば（Ｓ１６０；ＹＥＳ）、車線逸脱警報を終了させる（Ｓ１９０）。つまり、走行車線に応じて基準時間Ｔｃ及び基準閾値Ｍｃを的確に変更することによって、警報タイミングを最適化する。
【選択図】図２

Description

本発明は、走行中の自車両が走行車線から逸脱する可能性が高いときに警報を行う車線逸脱警報装置に関する。

従来より、車載カメラにより撮像される画像データに画像認識処理を施すことで走行車線の形状を表す車線情報を生成し、この車線情報と、車載センサにより検出された自車両の速度（自車速）及びヨーレートを表す挙動情報とに基づいて走行判定処理を行い、自車両の車線逸脱の可能性が高いと判定したときに、ブザーや画像表示による警報を行う車線逸脱警報装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

なお、ここでの走行判定処理では、自車速及びヨーレートが現状のまま推移した場合の自車両の走行軌跡を算出し、この算出した走行軌跡（予測走行軌跡）上の位置座標（車両位置）と、予め設定された基準時間とに基づいて、基準時間後の車両位置が走行車線外である場合、自車両の車線逸脱の可能性が高いと判定している。
特開２００４−３８４８７号公報

しかし、従来の車線逸脱警報装置では、どのような走行状況であっても一律な基準（判定基準）に沿って走行判定処理を行うため、判定基準を厳しくすると、例えば車線変更を行うことが可能な走行車線で警報が多発することで運転者に煩わしさを感じさせたり、逆に、判定基準を緩くすると、例えば追い越しが禁止されている走行車線で警報がなかなか行われないことで運転者に不安を感じさせたりしてしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、車両の走行状況に応じて最適な警報を行うことが可能な車線逸脱警報装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の車線逸脱警報装置は、自動車等の車両に搭載される装置であって、車線情報取得手段が、車両の走行車線の形状およびその走行車線における区画線の種類を表す車線情報を取得し、挙動情報取得手段が、車両の挙動を表す挙動情報を取得する。

そして、走行判定手段が、車線情報取得手段により取得した車線情報と、挙動情報取得手段により取得した挙動情報とに基づいて、予め設定された基準時間内に車両が走行車線を逸脱するか否かを判定し、警報手段が、走行判定手段により車両が走行車線を逸脱すると判定したときに警報を行う。さらに、基準時間設定手段が、車線情報取得手段により取得した車線情報に基づいて、基準時間を区画線の種類に応じて可変設定する。

このように構成された車線逸脱警報装置では、走行車線における区画線の種類に応じて、基準時間が短く設定された場合、車両が走行車線を逸脱するまで残り少ない時間の段階（即ち、遅めのタイミング）で警告が行われ、逆に、基準時間が長く設定された場合、車両が走行車線を逸脱するまで充分な時間がある段階（即ち、早めのタイミング）で警告が行われる。

したがって、本発明の車線逸脱警報装置によれば、走行車線における区画線の種類に応じて警報タイミングが変更されるため、例えば車線変更を行うことが可能な区分線（白色線等）に対して基準時間を短く設定し、逆に追い越し禁止を表す区分線（オレンジ色線等）に対して基準時間を長く設定することで、運転者に煩わしさや不安感を感じさせずに済み、ひいては、車両の走行状況に応じて最適な警報を行うことができる。

また、本発明の車線逸脱警報装置は、請求項２に記載のように、操舵量検出手段が、車両に設けられたステアリングの操舵量を検出し、警報禁止手段が、操舵量検出手段により検出された操舵量が、予め設定された基準閾値以上である場合、警報手段による警報を禁止することが望ましい。なお、ここでいう操舵量とは、車両の運転者によるステアリング操作を量的に表す値（ステアリング操作量）であり、例えば車両の操舵角や操舵トルク量等が挙げられる。

このように構成された車線逸脱警報装置によれば、警告タイミングであっても、運転者がステアリング操作を行っていれば警告が行われないため、運転者が意図的に走行車線を逸脱する際（例えば、車線変更時）に警報を発生させずに、運転者がうっかり車線を逸脱しそうな場合等の事故発生の可能性がある程度高いと想定される状況で警報を発生させることができ、従って、運転者の意識レベルに応じて最適な警報を行うことができる。

さらに、本発明の車線逸脱警報装置は、基準閾値設定手段が、車線情報取得手段により取得した車線情報に基づいて、基準閾値を区画線の種類に応じて可変設定することが望ましい。

このように構成された車線逸脱警報装置では、走行車線における区画線の種類に応じて、基準閾値が小さく設定された場合、警告タイミング時でステアリング操作量が少ない状態であっても警告が行われなくなり、逆に、基準閾値が大きく設定された場合、警告タイミング時でステアリング操作量が多い状態であるときにだけ警告が行われなくなる。

したがって、このように構成された車線逸脱警報装置によれば、警告を禁止させるための判定基準が、走行車線における区画線の種類に応じて変更されるため、例えば白色線等に対して基準閾値を小さく設定し、逆にオレンジ色線等に対して基準閾値を大きく設定することで、運転者に煩わしさや不安感をさらに感じさせずに済み、ひいては、車両の走行状況および運転者の意識レベルに応じて最適な警報を行うことができる。

また、基準時間および基準閾値は、請求項４に記載のように、区画線の種類毎に予め定められた逸脱危険度が高いほど大きい値であることが望ましい。なお、逸脱危険度は、例えば、白色破線、白色実線、白色およびオレンジ色からなる複合線、オレンジ色線、車道中央線上で２本の複合線の間にセンターポールが立てられて形成される暫定式の中央分離帯（暫定供用部）、縁石の順に大きい値に設定される。

このように構成された車線逸脱警報装置によれば、車両が走行車線を逸脱したときに車両事故が予測される危険性、或いは、予測される事故の被害の大きさ等に基づいて、最適なタイミングで警報を発生させることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜車線逸脱警報装置の構成＞
図１は、本発明が適用された車線逸脱警報装置１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、車線逸脱警報装置１は、自動車等の車両に搭載される装置であって、車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ２と、車両の旋回方向への角速度（即ち、ヨーレート）を検出するヨーセンサ３と、車両の例えば中央前方側に装着されて、車両前方の走行道路を含む風景を撮像してその画像データを出力する車載カメラ４と、車両の運転者による操作時にステアリングＳｇにかかる操舵トルク量Ｍを検出する操舵トルクセンサ５と、ブレーキ操作状態を検出するブレーキ踏込量センサ６と、ウインカー操作状態を検出するウインカースイッチ（以下、ウインカーＳＷという）７とを備えている。

また、車線逸脱警報装置１は、ステアリングＳｇに対して警報用の弱い操舵トルクを後述する逸脱方向の反対側方向に付加する操舵トルク印加部８と、警報ブザーを発生させるためのブザー発生部９と、警報ランプをメータに点灯表示させるためのメータ表示部１０と、前述した各部２〜７からの入力に応じて各種処理を実行し、操舵トルク印加部８，ブザー発生部９，メータ表示部１０を制御する制御部１１とを備えている。

＜制御部の構成＞
制御部１１は、車載カメラ４から入力される画像データに後述する画像認識処理を施すことで、車両の走行車線の形状およびその走行車線における区画線の種類を表す車線情報を生成する画像認識部１２と、車速センサ２及びヨーセンサ３による検出結果と、画像認識部１２にて生成された車線情報とに基づいて、車速およびヨーレートが現状のまま走行車線を推移した場合の車両の走行軌跡を算出する走行軌跡算出部１３とを備えている。

また、制御部１１は、操舵トルク，ブレーキ踏込量センサ６，６及びウインカーＳＷ７からの入力情報（操舵トルク量Ｍ，ブレーキ操作状態，ウインカー操作状態）、画像認識部１２にて生成された車線情報、及び、走行軌跡算出部１３により算出した走行軌跡（以下、予測走行軌跡という）に基づいて、後述する警報制御処理を実行するメイン制御部１４を備えている。

なお、画像認識部１２，走行軌跡算出部１３，メイン制御部１４は、いずれも、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等を備えた周知のマイクロコンピュータ上で実行される処理として実現される。

このうち、画像認識部１２では、エッジ抽出やパターン検出などの周知の画像処理手法を用いて、走行道路上のペイントや道路鋲等による区画線（車道中央線，車道外側線，車線境界線など）を認識する画像認識処理を実行することで、車両の走行車線の曲率半径Ｒや車線幅Ｗ（即ち、走行車線の形状）を求めると共に、その走行車線における区画線の種類を特定する。

なお、ここでの区画線の種類は、白色破線、白色実線、白色およびオレンジ色からなる複合線（以下、単に「複合線」という）、オレンジ色線、車道中央線（所謂、センターライン）上で２本の複合線の間にセンターポール（小型のポストコーン等）が立てられて形成される暫定式の中央分離帯（以下、暫定供用部という）、縁石などにより分類される。

そして、走行軌跡算出部１３では、例えば以下のようにして予測走行軌跡上の位置座標を算出する座標算出処理を実行する。即ち、車速センサ２から入力された車速をＶ［ｍ／ｓｅｃ］、ヨーセンサ３から入力されたヨーレートをω［ｒａｄ／ｓｅｃ］、車両の現在位置における進行方向をＹ方向，車幅方向をＸ方向とすると、０．１秒間で０．１Ｖ前進し、その間に回転角（走行車線に対する車両の進行方向角度）は０．１ωずつ増加するため、車両の現在位置を原点とした場合のＴ秒後の車両位置（Ｘ（Ｔ），Ｙ（Ｔ））は、例えば、
Ｘ（Ｔ）＝０．１Ｖ｛ｓｉｎ０．１ω＋ｓｉｎ０．２ω＋・・・＋ｓｉｎ（Ｔ−０．１）ω｝・・・（１）
Ｙ（Ｔ）＝０．１Ｖ｛１＋ｃｏｓ０．１ω＋ｃｏｓ０．２ω＋・・・＋ｃｏｓ（Ｔ−０．１）ω｝・・・（２）
として求めることができる（詳しくは、特開２００４−３８４８７号公報参照）。

なお、座標算出処理では、上記の算出方法に限らず、０．１秒間よりも時間間隔を短くしてもよいし、ヨーレートωが充分小さい値であると仮定した場合の近似式等を用いて、Ｔ秒後の車両位置（Ｘ（Ｔ），Ｙ（Ｔ））を算出してもよい。

＜警報制御処理＞
ここで、図２は、メイン制御部１４が実行する警報制御処理の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理は、車線逸脱警報装置１に電源が投入されると起動され、電源が遮断されるまで繰り返し実行される。

図２に示すように、本処理が起動されると、Ｓ１１０では、ブレーキ踏込量センサ６及びウインカーＳＷ７からの入力情報に基づいて、ブレーキ操作状態またはウインカー操作状態のいずれかがオン状態であるか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ１９０に進み、否定判断した場合（即ち、共にオフ状態である場合）にはＳ１２０に進む。

Ｓ１２０では、画像認識部１２から車線情報（走行車線の形状，区画線の種類）を取得する。
続くＳ１３０では、Ｓ１２０で取得した車線情報と、走行軌跡算出部１３にて算出した予測走行軌跡とに基づいて、車両が走行車線を逸脱する場合に要する時間（以下、逸脱時間という）Ｔｄを算出する。

なお、本実施形態では、走行車線を構成する左右両側の区画線のうち、車両の現在位置から左側区画線までの距離ＷＬ、及び右側区画線までの距離ＷＲと、走行車線の曲率半径Ｒとに基づいて、車両の現在位置を原点とした左側および右側区画線の位置を近似した関数Ｆ（ＸＬ，ＹＬ），Ｆ（ＸＲ，ＹＲ）を求め、ＹＬ＝ＹＲ＝Ｙ（Ｔ）、且つ、ＸＬまたはＸＲのいずれかがＸ（Ｔ）と等しくなる時間Ｔ（＝逸脱時間Ｔｄ）を算出する。

続くＳ１４０では、Ｓ１３０で逸脱時間Ｔｄを算出した際に、左側および右側のいずれの区画線のＸ座標が、逸脱時間Ｔｄ後の車両位置のＸ座標と等しくなったかによって、車両の逸脱方向を検出する。

続くＳ１５０では、Ｓ１２０で取得した車線情報に基づいて、Ｓ１４０で検出した逸脱方向側の区分線の種類に応じた基準時間Ｔｃ、及び操舵トルク量Ｍに対しての判定基準となる基準閾値Ｍｃを設定する。但し、基準時間Ｔｃおよび基準閾値Ｍｃは、区間線の種類毎に予め定められた逸脱危険度が高いほど大きい値となり、例えば、図３に示すように、白色破線、白色実線、複合線、オレンジ色線、暫定供用部、縁石の順に大きい値となる。なお、図３において、ＴＴＬＣは、区画線が白色破線の場合の基準時間Ｔｃであり、例えば０．５〜０．７秒程度の時間とする。

続くＳ１６０では、操舵トルクセンサ５から入力された操舵トルク量Ｍと、Ｓ１５０で設定した基準閾値Ｍｃとを比較して、操舵トルク量Ｍが基準閾値Ｍｃ以上であるか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ１９０に進み、否定判断した場合にはＳ１７０に進む。

Ｓ１７０では、Ｓ１３０で算出した逸脱時間Ｔｄと、Ｓ１５０で設定した基準時間Ｔｃとを比較して、逸脱時間Ｔｄが基準時間Ｔｃ以下であるか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ１８０に進み、否定判断した場合にはＳ１９０に進む。

Ｓ１８０では、操舵トルク印加部８，ブザー発生部９，メータ表示部１０に対して、車線逸脱警報を発生させるように制御コマンドを出力し、本処理を終了する。
一方、Ｓ１９０では、操舵トルク印加部８，ブザー発生部９，メータ表示部１０に対して、車線逸脱警報を終了させるように制御コマンドを出力し、本処理を終了する。

＜動作例＞
このように構成された車線逸脱警報装置１では、図４（ａ）に示すように、自車両の予測走行軌跡がオレンジ色線を逸脱する可能性がある（即ち、逸脱方向側の区分線がオレンジ色線である）とき、逸脱方向側の区分線が白色破線であるときよりも基準時間Ｔｃが長く設定され、逸脱時間Ｔｄがこの基準時間Ｔｃ以下である段階、つまり、白色破線を逸脱する可能性が高いときよりも早いタイミングで車線逸脱警報を発生する。これは、オレンジ色線が、追い越しのためのはみ出し通行を禁止する意味を有し、白色線に比べて自車両の逸脱する危険度が高いことに基づくものであり、例えば、対向車との衝突あるいは接触を早期に回避するようにしている。

また、車線逸脱警報装置１では、図４（ｂ）に示すように、自車両の予測走行軌跡が暫定供用区間線（暫定供用部と自車両の走行車線との境界線）を逸脱する可能性がある（即ち、逸脱方向側の区分線が暫定供用部である）とき、逸脱方向側の区分線が白色実線であるときよりも基準時間Ｔｃが長く設定され、逸脱時間Ｔｄがこの基準時間Ｔｃ以下である段階、つまり、白色実線を逸脱する可能性が高いときよりも早いタイミングで車線逸脱警報を発生する。これは、暫定供用部が、暫定的に対向車線と区分するために高速道路で多く用いられる線やセンターポール等から構成されることに基づくものであり、例えば、高速道路における車両事故を早期に回避するようにしている。

なお、上記実施形態において、車載カメラ４及び画像認識部１２が車線情報取得手段、車速センサ２及びヨーセンサ３が挙動情報取得手段、座標算出処理および警報制御処理が走行判定手段、Ｓ１５０が基準時間設定手段および基準閾値設定手段、操舵トルク印加部８，ブザー発生部９，及びメータ表示部１０が警報手段、操舵トルクセンサ５が操舵量検出手段、Ｓ１６０が警報禁止手段に相当する。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の車線逸脱警報装置１は、車両の走行車線における区画線の種類に応じて、基準時間Ｔｃを、逸脱危険度が高いほど大きい値に設定すると共に、逸脱危険度が低いほど小さい値に設定し、車両が走行車線を逸脱する場合に要する時間（逸脱時間）Ｔｄが基準時間Ｔｃ以下であるときに車線逸脱警報を発生するように構成されている。

したがって、本実施形態の車線逸脱警報装置１によれば、走行車線の逸脱危険度に応じて警報タイミングが的確に変更されるため、運転者に煩わしさや不安感を感じさせずに済み、ひいては、車両の走行状況に応じて運転者に最適な警報を行うことができる。

また、車線逸脱警報装置１では、逸脱時間Ｔｄと基準時間Ｔｃとを比較して警報を発生するか否かを判定するため、基準時間Ｔｃ後の車両位置が走行車線内であっても、基準時間Ｔｃを経過するまでの予測走行軌跡上で車両位置が走行車線外に出ることがあれば、車線逸脱警報を発生することができる。

なお、車線逸脱警報装置１では、車両の走行速度（車速）と、車両の旋回方向への角速度（ヨーレート）とに基づいて、予測走行軌跡上の車両位置を簡易な算出方法によって求めるため、制御負担を軽減することができる。

さらに言えば、車線逸脱警報装置１では、警報制御処理の開始直後に、ブレーキ操作状態またはウインカー操作状態のいずれかがオン状態であれば、車線逸脱警報を終了（禁止）するため、車両が停止している（若しくは停止しようとしている）場合や、車両の運転者が意図的に走行車線を逸脱する場合等に、不要な制御処理を省略することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態の警報制御処理では、車線情報（走行車線の形状，区画線の種類）を画像認識部１２（ひいては車載カメラ４）から取得しているが、これに限定されるものではなく、カーナビゲーション装置からＧＰＳ情報やＶＩＣＳ情報、地図情報等を取得し、これらの情報に基づいて走行車線の形状や区画線の種類を特定するようにしてもよい。

また、上記実施形態の警報制御処理では、逸脱時間Ｔｄを予測走行軌跡（ひいては車速およびヨーレート）に基づいて算出しているが、これに限定されるものではなく、例えば、車速とステアリングＳｇの操舵角とに基づいて算出してもよい。

そして、上記実施形態の警報制御処理では、基準時間Ｔｃ及び基準閾値Ｍｃを設定する際に用いる区間線の種類に白色破線，白色実線，複合線，オレンジ色線，暫定供用部，縁石を例示したが、これらに限定されずに、例えばボッツドッツやカープールレーン等の区分線やガードレールやポストコーン等の車線分離標も含めるようにしてもよい。なお、逸脱危険度は、必ずしも前述した順に高くなるように定められるものではなく、例えば、車線境界線，車道外側線，車道中央線に用いられる頻度が高い区間線の順に高くなるように定められていてもよい。

また、上記実施形態の警報制御処理では、車線逸脱警報を終了（禁止）させるか否かの判断に、操舵トルクセンサ５から入力された操舵トルク量Ｍを用いているが、これに限らず、例えばステアリングＳｇの操舵角を用いてもよい。

そして、上記実施形態の警報制御処理では、車線逸脱警報を発生させるための条件を、逸脱時間Ｔｄが基準時間Ｔｃ以下としているが、これに限らず、基準時間Ｔｃ後の車両位置が走行車線外であることであってもよい。

なお、上記実施形態の警報制御処理では、車線逸脱警報を、メータ表示部１０に表示させるようにしているが、これに限らず、例えば、ナビゲーション装置等に使用される液晶ディスプレイやヘッドアップディスプレイ等に表示させるようにしてもよい。

本発明が適用された車線逸脱警報装置１の構成を示すブロック図。 メイン制御部１４が実行する警報制御処理の詳細を示すフローチャート。 基準時間Ｔｃおよび基準閾値Ｍｃを説明するための一覧表。 車線逸脱警報装置１の動作例を説明するためのイメージ図。

符号の説明

１…車線逸脱警報装置、２…車速センサ、３…ヨーセンサ、４…車載カメラ、５…操舵トルクセンサ、６…ブレーキ踏込量センサ、７…ウインカーＳＷ、８…操舵トルク印加部、９…ブザー発生部、１０…メータ表示部、１１…制御部、１２…画像認識部、１３…走行軌跡算出部、１４…メイン制御部。

Claims (4)

1. 車両の走行車線の形状および該走行車線における区画線の種類を表す車線情報を取得する車線情報取得手段と、
   前記車両の挙動を表す挙動情報を取得する挙動情報取得手段と、
   前記車線情報取得手段により取得した車線情報と、前記挙動情報取得手段により取得した挙動情報とに基づいて、予め設定された基準時間内に前記車両が前記走行車線を逸脱するか否かを判定する走行判定手段と、
   前記車線情報取得手段により取得した車線情報に基づいて、前記基準時間を前記区画線の種類に応じて可変設定する基準時間設定手段と、
   前記走行判定手段により前記車両が前記走行車線を逸脱すると判定したときに警報を行う警報手段と、
   を備えることを特徴とする車線逸脱警報装置。
2. 前記車両に設けられたステアリングの操舵量を検出する操舵量検出手段と、
   前記操舵量検出手段により検出された操舵量が、予め設定された基準閾値以上である場合、前記警報手段による警報を禁止する警報禁止手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の車線逸脱警報装置。
3. 前記車線情報取得手段により取得した車線情報に基づいて、前記基準閾値を前記区画線の種類に応じて可変設定する基準閾値設定手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の車線逸脱警報装置。
4. 前記基準時間および前記基準閾値は、前記区画線の種類毎に予め定められた逸脱危険度が高いほど大きい値であることを特徴とする請求項３に記載の車線逸脱警報装置。

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