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JPH0674732A - Track recognizing apparatus - Google Patents

Track recognizing apparatus

Info

Publication number
JPH0674732A
JPH0674732A JP5009279A JP927993A JPH0674732A JP H0674732 A JPH0674732 A JP H0674732A JP 5009279 A JP5009279 A JP 5009279A JP 927993 A JP927993 A JP 927993A JP H0674732 A JPH0674732 A JP H0674732A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
angle
lane marker
image data
radius
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5009279A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hide Yoshioka
秀 吉岡
Haruki Soma
春樹 早馬
Takehiro Kurono
剛弘 黒野
Yukio Maruhashi
幸雄 丸橋
Koji Ichie
更治 市江
Kazuo Kurasawa
一男 倉沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP5009279A priority Critical patent/JPH0674732A/en
Publication of JPH0674732A publication Critical patent/JPH0674732A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Image Processing (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make highly accurate high speed measurement of a yaw angle possible by determining an angle corresponding to the maximum energy of a two-dimensional power spectrum for each of more than one imaging region and then determining curvature or radius of a lane marker based on the difference. CONSTITUTION:Image data VD in cartesian coordinates (x-y) is converted into image data DD in cartesian coordinates (X-Y) corresponding to imaging in the direction normal to the running pavement thus eliminating the effect of distance. The image data DD is then split into front and rear region image data DDA, DDB in the advancing direction and the data DDA, DDB are subjected to fast Fourier transform. Power spectrum in cartesian coordinates system thus obtained is then converted into polar coordinates system of radius (r) and angle theta and integrated for every predetermined angle within an angle range of 0-180 deg. thus determining angles theta1, theta2 corresponding to the maximum peaks in a unique spectrum distribution corresponding to the trace feature of the lane marker. Radius or curvature of the lane marker can be determined based on the difference ¦theta1-theta2¦ of the angles theta1, theta2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、走行路に記載表示され
たレーンマーカーに対する走行車両の進行方向との成す
角度を判定することによって、正規走行からのズレを認
識する走路認識装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a road recognizing device for recognizing a deviation from regular running by determining an angle formed by a traveling direction of a running vehicle with respect to a lane marker displayed and displayed on a running road.

【0002】[0002]

【従来の技術】かかる走路認識装置は、例えば高速道路
等を走行している際に車両が正規の走行路から逸脱する
と、これを自動認識して運転席に設けられているディス
プレイ装置に正規の走行路からのズレを画像表示したり
ブザーを鳴動させる等して、運転者に異常を警告したり
安全運転の励行を示唆する等の運転支援装置に適用され
たり、正規の走行路に沿うように画像認識しながら自走
する物資搬送ロボットや自律移動車両等、広範囲の技術
に適用されている。
2. Description of the Related Art When a vehicle deviates from a regular traveling road while traveling on a highway, for example, such a traveling road recognizing device automatically recognizes this and recognizes it on the display device provided in the driver's seat. It is applied to driving assistance devices that warn the driver of abnormalities or suggest safe driving by displaying an image of the deviation from the running path or sounding a buzzer, and so as to follow the regular running path. It has been applied to a wide range of technologies such as self-propelled material transfer robots and autonomous mobile vehicles while recognizing images.

【0003】そして、この走路認識装置は、車両が走行
すべき経路に沿って予め記載表示されたラインマーカー
(道路面に記載表示された所謂センターラインや、工場
内等の床に記載表示された走行線等)を撮像するビデオ
カメラと、この撮像によって得られる撮像データに対し
てエッジ検出等を行うことによってレーンマーカーを含
む領域とそれ以外の領域とを分別する領域判別手段と、
該領域判別手段で分別されたレーンマーカーの領域の撮
像データに基づいて、認識処理の対象とすべきレーンマ
ーカーの撮像データを抽出する抽出手段と、該抽出手段
から得られた撮像データに基づいてハフ変換(Hough Tra
nsform) 等の信号処理を行うことによってレーンマーカ
ーと車両の進行方向との成す角(以下、ヨー角という)
を判定する確定手段等で構成されている。そして、ヨー
角が大きい場合には、車両が正規の経路方向に沿って走
行していないと判断して上記の異常警報等を発したり、
進路を正規の経路に復帰させる等の制御に適用される。
尚、これらの信号処理を行う領域判別手段、抽出手段、
確定手段等は、演算機能を備えたマイクロプロセッサ等
で実現されている。
In addition, the track recognition device of the present invention recognizes and displays line markers in advance along a route along which a vehicle should travel (a so-called center line described and displayed on the road surface or a floor such as a factory floor). A video camera for picking up a travel line, etc., and an area discriminating means for discriminating an area including the lane marker from other areas by performing edge detection or the like on the imaged data obtained by this imaging,
Based on the imaged data of the area of the lane marker separated by the area discrimination means, based on the imaged data obtained from the extracting means and the imaged data of the lane marker to be the target of the recognition process. Hough Transform
The angle between the lane marker and the traveling direction of the vehicle by performing signal processing (such as nsform) (hereinafter referred to as the yaw angle)
It is composed of a determining means for determining Then, when the yaw angle is large, it is determined that the vehicle is not traveling along the regular route direction, and the above-mentioned abnormality warning is issued,
It is applied to control such as returning the route to a regular route.
In addition, a region discriminating means for performing these signal processing, an extracting means
The deciding means and the like are realized by a microprocessor or the like having an arithmetic function.

【0004】更に、車両の走行に対してリアルタイムで
処理するため、即ち、高速処理を実現するために、上記
抽出手段で求められたレーンマーカーの撮像データを、
レーンマーカーに沿って複数の小領域毎の撮像データに
区分けし、その区分けされた小領域内に含まれるレーン
マーカーの細かな部分についてのみ画像処理することに
よってデータの処理量を低減し、上記高速化を行うよう
にしている。
Further, in order to process the traveling of the vehicle in real time, that is, in order to realize high-speed processing, the image data of the lane marker obtained by the extracting means is
By dividing the image data into multiple small areas along the lane marker and performing image processing only on the small parts of the lane markers included in the divided small areas, the amount of data processing is reduced and the above high speed is achieved. I am trying to make it.

【0005】又、カーブした走行路に対応してレーンマ
ーカーが弧を描いているような場合には、その弧を1又
は2以上の特定半径の円で近似処理することによって曲
率を求め、その半径と曲率に基づいて円の接線方向に対
するヨー角を求める等の補正処理を行っている。
Further, when the lane marker draws an arc corresponding to a curved road, the curvature is obtained by approximating the arc with a circle having a specific radius of 1 or 2 or more. Correction processing such as obtaining the yaw angle with respect to the tangential direction of the circle based on the radius and the curvature is performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
走路認識装置において、ヨー角を高精度で判定するため
に、次のような解決すべき課題があった。第1に、ビデ
オカメラの受像面(以下、画角という)に投影される走
行路画像には、レーンマーカーだけでなく家屋や樹々等
の背景画像が含まれるので、これらの処理対象でない背
景画像とレーンマーカーの画像とを精度良く分離する必
要があることから、処理の複雑化と処理の遅延化を招く
問題があった。第2に、レーンマーカーの生の撮像デー
タには路面の画像等も含まれるので、不要な路面画像等
を排除してレーンマーカーの軌跡のみを現わす特徴デー
タを抽出するには処理量が膨大となり、高速処理が困難
となる問題があった。第3に、第1,第2の課題を解決
するための一手法として、前記のレーンマーカーに沿っ
て複数の小領域毎の撮像データに区分けし、その区分け
された小領域内に含まれるレーンマーカーの細かな部分
についてのみ画像処理することで処理データ量を低減す
る場合には、レーンマーカーの画像を細かく区切ってし
まうのでレーンマーカー全体の特徴を抽出することが困
難となり、ヨー角の判定精度が低下する。即ち、小領域
毎のレーンマーカーの部分には、かすれや損傷、破断し
た部分等が特徴として顕著となるので、本来のレーンマ
ーカーの軌跡の特徴を正確に抽出することができない。
そして、これらの小領域から得られる夫々の特徴からレ
ーンマーカー全体の特徴を得ようとすれば、更に他の補
正手段が必要となり、装置の大型化等を招来する。
In order to determine the yaw angle with high accuracy in such a road recognition device, there are the following problems to be solved. First, since the road image projected on the image receiving surface (hereinafter referred to as the angle of view) of the video camera includes not only lane markers but also background images of houses, trees, etc. Since it is necessary to accurately separate the image of the lane marker and the image of the lane marker, there is a problem that the process is complicated and the process is delayed. Secondly, since the raw image data of the lane marker includes the image of the road surface and the like, the amount of processing is enormous to extract characteristic data showing only the trajectory of the lane marker by eliminating unnecessary road surface images and the like. Therefore, there is a problem that high-speed processing becomes difficult. Thirdly, as one method for solving the first and second problems, the lane marker is divided into imaging data for each of a plurality of small areas along the lane marker, and lanes included in the divided small areas. When the amount of processed data is reduced by performing image processing only on the small part of the marker, the image of the lane marker is divided into small parts, making it difficult to extract the features of the entire lane marker, and the yaw angle determination accuracy Is reduced. That is, in the lane marker portion for each small region, the features such as faintness, damage, and broken portions become prominent, so that the original trajectory feature of the lane marker cannot be accurately extracted.
If the characteristics of the entire lane marker are to be obtained from the respective characteristics obtained from these small areas, another correction means is required, which leads to an increase in the size of the device.

【0007】本発明は、このような従来技術における各
種の問題点を解決し、高速処理及び高精度でヨー角を判
定することができる走路認識装置を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the various problems in the prior art and to provide a track recognition device capable of determining a yaw angle with high speed processing and high accuracy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、走行路に表示されたレーンマーカー
を走行車両に設けられた撮像装置によって撮像し、該撮
像されたレーンマーカーの撮像データに基づいて、該レ
ーンマーカーの半径又は曲率と、走行車両のヨー角を判
定する走路認識装置を対象とし、上記撮像装置の光軸に
対して直交する2次元座標上に在る受像面で得られた前
記撮像データを、前記走行路面に対して平行に対向する
2次元座標に投影された画像データに変換するデータ変
換手段と、前記撮像データを、前記走行車両の進行方向
に対して前後2以上の撮像領域における夫々の画像デー
タに分割するデータ分割手段と、夫々の画像データに基
づいて、半径と角度で規定される極座標上での2次元パ
ワースペクトラムを求める演算手段と、夫々の2次元パ
ワースペクトラムに基づいて上記角度毎のエネルギー分
布を求めると共に夫々の最大エネルギーに対する角度を
求め、更に所定の2個の角度についての角度差に対して
予め決められた第一の相関データからレーンマーカーの
半径又は曲率を求め、該半径又は曲率と上記最大エネル
ギーに対する角度に対して、予め決められた第二の相関
データから前記ヨー角を判定する判定手段とを有する構
成とした。
In order to achieve such an object, the present invention takes an image of a lane marker displayed on a traveling road by an imaging device provided on a traveling vehicle, and displays the lane marker of the imaged lane marker. An image receiving surface that is on a two-dimensional coordinate orthogonal to the optical axis of the image pickup device, which is intended for a track recognition device that determines the radius or curvature of the lane marker and the yaw angle of a traveling vehicle based on image pickup data. Data conversion means for converting the imaged data obtained in 1. into image data projected in two-dimensional coordinates that are parallel and opposed to the traveling road surface; and the imaged data with respect to the traveling direction of the traveling vehicle. Data dividing means for dividing each image data in two or more imaging regions in the front and rear, and two-dimensional power spectrum on polar coordinates defined by radius and angle based on each image data The calculation means and the energy distribution for each angle are calculated based on the respective two-dimensional power spectrums, the angle with respect to each maximum energy is calculated, and the angle difference between the predetermined two angles is predetermined. And a determination means for determining the radius or curvature of the lane marker from the first correlation data, and determining the yaw angle from the predetermined second correlation data with respect to the radius or curvature and the angle with respect to the maximum energy. It was configured.

【0009】[0009]

【作用】このような構成を有する本発明の走路認識装置
は、上記半径と角度で規定される極座標上での2次元パ
ワースペクトラムが、走行車両とレーンマーカーとの成
す角に沿って高いエネルギー分布を示すという特性を利
用したものである。更に、2以上の撮像領域毎にこの2
次元パワースペクトラムを求めて夫々の最大エネルギー
に対する角度を求め、更に、これらの角度差に基づいて
レーンマーカーの曲率または半径を求めるようにしたの
で、精度良く曲率または半径が求まる。そして、これら
の曲率または半径に基づいてヨー角を求めるので、走行
路に対する車両の進行方向のズレを高い精度で求めるこ
とができる。
In the track recognizing device of the present invention having such a structure, the two-dimensional power spectrum on the polar coordinates defined by the radius and angle has a high energy distribution along the angle formed by the traveling vehicle and the lane marker. Is used. In addition, this 2
Since the dimensional power spectrum is obtained and the angle with respect to each maximum energy is obtained, and further, the curvature or radius of the lane marker is obtained based on these angle differences, the curvature or radius can be obtained with high accuracy. Since the yaw angle is obtained based on these curvatures or radii, the deviation of the traveling direction of the vehicle with respect to the traveling path can be obtained with high accuracy.

【0010】又、撮像装置を車両の高所部分に設置し
て、その光軸を俯角を持って走行路側へ向けることで走
行路外の不要な映像を遮断することができるので、ヨー
角をより精度良く求めることができる。
Further, since the image pickup device is installed at a high place of the vehicle and its optical axis is directed to the traveling road side with a depression angle, unnecessary images outside the traveling road can be blocked, so that the yaw angle can be reduced. It can be obtained more accurately.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。まず、自動車等の車両に設置する場合には、図1に
示すように、車両2の高所部分にビデオカメラや電子ス
チルカメラ等の電子撮像装置4が設置され、電子撮像装
置4の撮像によって得られるフレーム画の撮像データを
信号処理する走路認識装置の本体部分6と、処理結果を
表示するディスプレイ装置や警報時に鳴動を行う警報装
置等の表示装置8とが車両2内等に設置されている。こ
こで、電子撮像装置4は、受光軸が走行路10の路面前
方を所定の俯角をもって指向するように設置される結
果、車両2の前方の所定の路面範囲(電子撮像装置4の
画角で設定される範囲)Wを、斜め上方から見下すよう
にして撮像するようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, when installing in a vehicle such as an automobile, as shown in FIG. 1, an electronic image pickup device 4 such as a video camera or an electronic still camera is installed in a high place of the vehicle 2 and an image is picked up by the electronic image pickup device 4. A main body portion 6 of a track recognition device for signal-processing the obtained frame image pickup data, and a display device 8 for displaying the processing result and a display device 8 such as an alarm device for ringing at the time of alarm are installed in the vehicle 2 or the like. There is. Here, as a result of the electronic image pickup device 4 being installed so that the light-receiving axis is directed toward the front of the road surface of the traveling road 10 with a predetermined depression angle, a predetermined road surface range in front of the vehicle 2 (at the angle of view of the electronic image pickup device 4). An image of the set range W is looked down from diagonally above.

【0012】更に、走路認識装置の本体部分6は、図2
に示すように、電子撮像装置4が出力するフレーム画の
撮像データVDを受信して前処理を行う画像変換及び画
像分割部12と、画像変換及び画像分割部12の処理に
よって得られる画像データをフーリエ変換することによ
って画像データのパワースペクトラムを求める2次元パ
ワースペクトラム演算部14と、2次元パワースペクト
ラム演算部14で求められた直交座標系における2次元
のパワースペクトラムを半径と角度で規定される極座標
系の2次元のパワースペクトラムに変換し、更に、角度
毎のパワースペクトラムの積分演算を行うことによって
角度毎のエネルギー分布を求めるエネルギー分布演算部
16と、該エネルギー分布が最大ピークとなるときの角
度をヨー角の特徴データとする特徴抽出部18と、その
特徴データに基づいて最終的なヨー角を判定する判定部
20を備えている。具体的には、これらの部分はマイク
ロプロセッサや論理回路等の演算機能を有する構成で実
現されている。
Further, the main body portion 6 of the track recognition device is shown in FIG.
As shown in, the image conversion and image division unit 12 that receives the image data VD of the frame image output from the electronic imaging device 4 and performs preprocessing, and the image data obtained by the processing of the image conversion and image division unit 12 are A two-dimensional power spectrum calculation unit 14 that obtains a power spectrum of image data by performing a Fourier transform, and a two-dimensional power spectrum in a rectangular coordinate system obtained by the two-dimensional power spectrum calculation unit 14 in polar coordinates defined by a radius and an angle. An energy distribution calculation unit 16 for obtaining an energy distribution for each angle by converting the power spectrum into a two-dimensional power spectrum of the system and further performing an integral calculation of the power spectrum for each angle, and an angle at which the energy distribution has a maximum peak. Based on the feature data, and And a determination unit 20 a final yaw angle Te. Specifically, these parts are realized by a structure having an arithmetic function such as a microprocessor and a logic circuit.

【0013】更に各部の機能を詳述する。上述したよう
に、電子撮像装置4は、路面から所定の高さhに設置さ
れると共に、走行路10の前方の所定範囲Wに対して所
定の俯角αをもって設置されており、この幾何学的関係
を示すと図3のようになっている。そして、受光軸上に
設置された撮像光学系22を介して入射される範囲Wの
画像は、受光軸に対して直交して配置される2次元固体
撮像素子(CCD)の受像面24に結像される。この結
果、受像面24には、所定範囲W中に含まれるレーンマ
ーカーが遠方になるほど狭まり、近い部分ほど大きな画
像となって結像されることとなる。
The function of each unit will be further described in detail. As described above, the electronic image pickup device 4 is installed at a predetermined height h from the road surface and is installed at a predetermined depression angle α with respect to a predetermined range W in front of the traveling road 10. The relationship is shown in FIG. The image in the range W incident through the image pickup optical system 22 installed on the light receiving axis is formed on the image receiving surface 24 of the two-dimensional solid-state image pickup device (CCD) arranged orthogonal to the light receiving axis. To be imaged. As a result, on the image receiving surface 24, the lane marker included in the predetermined range W becomes narrower as it gets farther, and a larger image is formed as it gets closer.

【0014】ここで、この実施例では、2次元固体撮像
素子の画素群で撮像されたピクセルデータ群からなる撮
像データVDを直交座標系(x−y)のフレーム画像デ
ータとして画像変換及び画像分割部12へ出力される。
Here, in this embodiment, the image conversion data and the image division are performed by using the image data VD formed of the pixel data group imaged by the pixel group of the two-dimensional solid-state image pickup device as the frame image data of the orthogonal coordinate system (xy). It is output to the unit 12.

【0015】画像変換及び画像分割部12は、直交座標
系(x−y)で表された上記撮像データVDを、走行路
10の路面に対して平行に対向する仮想投影面の直交座
標系(X−Y)の画像データDDにデータ変換する。即
ち、直交座標系(x−y)の撮像データVDは、例えば
図4(a)に示すように、車両からの遠近差に起因して
遠い所の像は小さく、近い所の像はそれに較べて大きく
なるので、図4(b)に示すように、走行路の路面に対
して鉛直方向から撮像した場合に相当する直交座標系
(X−Y)の画像データDDにデータ変換して、この遠
近差の影響を無くすようにしている。この結果、画像デ
ータDDは車両2の進行方向をY軸、それに直交する方
向をX軸とする直交座標データとなる。尚、この座標変
換は、高さをh、俯角をα、撮像光学系の焦点距離をf
とすると、次式(1)(2)によって求められる。
The image conversion and image division unit 12 converts the above-mentioned image pickup data VD represented by the Cartesian coordinate system (xy) into a Cartesian coordinate system of a virtual projection plane (parallel to the road surface of the traveling road 10). (X-Y) data conversion to image data DD. That is, in the imaging data VD of the orthogonal coordinate system (xy), as shown in FIG. 4A, for example, the image at the far place is small due to the distance difference from the vehicle, and the image at the near place is smaller than that. As shown in FIG. 4B, the data is converted into the image data DD of the orthogonal coordinate system (XY) corresponding to the case where the image is taken from the vertical direction with respect to the road surface of the traveling road. I try to eliminate the effect of perspective. As a result, the image data DD becomes orthogonal coordinate data in which the traveling direction of the vehicle 2 is the Y axis and the direction orthogonal thereto is the X axis. In this coordinate conversion, the height is h, the depression angle is α, and the focal length of the imaging optical system is f.
Then, it is calculated by the following equations (1) and (2).

【0016】[0016]

【数1】 [Equation 1]

【0017】更に、このようにして求められた画像デー
タDDについてエッジ強調処理を施すことによって、レ
ーンマーカーの映像を路面映像に対して鮮明化させ、次
に、進行方向の前方領域Aの画像データDDAと後方領
域Bの画像データDDBに分割して、夫々を2次元パワ
ースペクトラム演算部14に供給する。
Further, the image data DD thus obtained is subjected to edge enhancement processing to sharpen the image of the lane marker with respect to the image of the road surface, and then the image data of the front area A in the traveling direction. The image data DDB of the DDA and the rear area B are divided and supplied to the two-dimensional power spectrum calculation unit 14.

【0018】2次元パワースペクトラム演算部14は、
画像データDDAについて高速フーリエ変換(FFT)
して、そのフーリエ変換で得られる直交座標系における
パワースペクトラムを、半径rと角度θで規定される極
座標系のパワースペクトラム|FA (r,θ)|2 に座
標変換することで、図4(c)に示すような分布を得
る。画像データDDBについても同様に、高速フーリエ
変換(FFT)して、そのフーリエ変換で得られる直交
座標系におけるパワースペクトラムを、半径rと角度θ
で規定される極座標系のパワースペクトラム|F
B (r,θ)|2 に座標変換することで、図4(d)に
示すような分布を得る。このような演算処理を行うと、
図4(c)(d)において、角度θ=0°の基準座標L
0に対してある角度θ1の方向L1や、角度θ2の方向
L2に沿って、レーンマーカーの軌跡の特徴を示す特有
のスペクトラム分布が現れる。
The two-dimensional power spectrum calculation unit 14 is
Fast Fourier Transform (FFT) for image data DDA
Then, the power spectrum in the Cartesian coordinate system obtained by the Fourier transform is transformed into the power spectrum | F A (r, θ) | 2 in the polar coordinate system defined by the radius r and the angle θ. A distribution as shown in (c) is obtained. Similarly, for the image data DDB, the fast Fourier transform (FFT) is performed, and the power spectrum in the orthogonal coordinate system obtained by the Fourier transform is calculated with the radius r and the angle θ.
Power spectrum of polar coordinate system defined by | F
By performing coordinate conversion into B (r, θ) | 2 , a distribution as shown in FIG. 4 (d) is obtained. When such arithmetic processing is performed,
In FIGS. 4C and 4D, the reference coordinate L of the angle θ = 0 °
A unique spectrum distribution showing the characteristics of the locus of the lane marker appears along the direction L1 of an angle θ1 with respect to 0 and the direction L2 of the angle θ2.

【0019】次に、エネルギー分布演算部16は、画像
データDDAに基づく極座標系のパワースペクトラム|
A (r,θ)|2 を、0°≦θ≦180°の角度範囲
で所定の角度Δθ毎に積分し、図4(e)に示すような
エネルギー分布のデータFA(θ)を求め、更に、画像
データDDBに基づく極座標系のパワースペクトラム|
B (r,θ)|2 に対しても同様に、0°≦θ≦18
0°の角度範囲で所定の角度Δθ毎に積分し、図4
(f)に示すようなエネルギー分布のデータFB(θ)
を求める。
Next, the energy distribution calculation unit 16 calculates the power spectrum of the polar coordinate system based on the image data DDA.
F A (r, θ) | 2 is integrated for each predetermined angle Δθ within an angle range of 0 ° ≦ θ ≦ 180 ° to obtain energy distribution data FA (θ) as shown in FIG. 4 (e). , And the power spectrum of polar coordinate system based on the image data DDB |
Similarly, for F B (r, θ) | 2 , 0 ° ≦ θ ≦ 18
As shown in FIG. 4, integration is performed for each predetermined angle Δθ in the angle range of 0 °.
Energy distribution data FB (θ) as shown in (f)
Ask for.

【0020】このような積分演算を行うと、上述したレ
ーンマーカーの軌跡特徴に対応する特有のスペクトラム
分布のピークが現れ、その最大ピークに対応する角度θ
1とθ2が求められる。
When such an integral calculation is performed, a peak of a peculiar spectrum distribution corresponding to the above-mentioned lane marker locus feature appears, and the angle θ corresponding to the maximum peak appears.
1 and θ2 are obtained.

【0021】特徴抽出部18は、エネルギー分布演算部
16で求められた角度θ1とθ2をレーンマーカーの特
徴データとする。尚、特徴データθ1は前方領域Aに含
まれるレーンマーカーの向きと車両2の進行方向との成
す角度を精度良く表し、特徴データθ2は後方領域Bに
含まれるレーンマーカーの向きと車両2の進行方向との
成す角度を精度良く表現する。
The feature extraction unit 18 uses the angles θ1 and θ2 obtained by the energy distribution calculation unit 16 as the feature data of the lane marker. The characteristic data θ1 accurately represents the angle formed by the direction of the lane marker included in the front area A and the traveling direction of the vehicle 2, and the characteristic data θ2 represents the direction of the lane marker included in the rear area B and the traveling direction of the vehicle 2. Accurately express the angle formed with the direction.

【0022】判定部20は、図5に示すような、特徴デ
ータθ2とθ1の差の絶対値|θ2−θ1|に対するレ
ーンマーカーの近似半径rの相関データを第1のルック
アップテーブルとして内蔵すると共に、図6に示すよう
な、レーンマーカーの近似半径をパラメータとして、特
徴データθ1又はθ2或いはこれらの平均値(θ1+θ
2)/2に対するヨー角の相関データを第2のルックア
ップテーブルとして予め具備している。
The determination unit 20 incorporates, as a first lookup table, correlation data of the approximate radius r of the lane marker with respect to the absolute value | θ2-θ1 | of the difference between the feature data θ2 and θ1 as shown in FIG. At the same time, the feature data θ1 or θ2 or their average value (θ1 + θ) is used with the approximate radius of the lane marker as a parameter, as shown in FIG.
The correlation data of the yaw angle with respect to 2) / 2 is provided in advance as a second lookup table.

【0023】尚、図5に示す相関データは、次の手法に
よって予め作成されROM等に記憶されたものである。
即ち、図7に示すように、まず、電子撮像装置4の受光
軸の方向と車両2の進行方向が一致し、前記(X−Y)
直交座標系を適用するものとし、電子撮像装置4の受像
面の中心を必ず円弧が通過する等しい半径rの複数の円
R1,R2,R3…を仮想的に設定し、更に、夫々の円
R1,R2,R3…の線分中、電子撮像装置4の画角に
対応する前記撮像範囲Wに含まれる円弧部分ΔR1,Δ
R2,ΔR3…のみのデータを、カーブしたレーンマー
カーの軌跡と近似する。
The correlation data shown in FIG. 5 is prepared in advance by the following method and stored in the ROM or the like.
That is, as shown in FIG. 7, first, the direction of the light receiving axis of the electronic image pickup device 4 and the traveling direction of the vehicle 2 coincide with each other, and the (XY)
A Cartesian coordinate system is applied, and a plurality of circles R1, R2, R3 ... Of equal radius r through which a circular arc always passes through the center of the image receiving surface of the electronic image pickup device 4 are virtually set, and further, each circle R1. , R2, R3, ..., Arc portions ΔR1, Δ included in the imaging range W corresponding to the angle of view of the electronic imaging device 4.
The data of only R2, ΔR3 ... Are approximated to the trajectory of the curved lane marker.

【0024】ここで、円R2の中心OR2が座標軸X上に
あることから、円弧部分ΔR2に対する車両2の進行方
向Yの成すヨー角をθ=0°と決める。又、車両2より
前方側に中心OR3を有する円R3の円弧部分ΔR3に対
する車両2の進行方向Yの成すヨー角をθ+y、逆に、車
両2より後方側に中心OR1を有する円R1の円弧部分Δ
R1に対する車両2の進行方向Yの成すヨー角をθ-y
する。即ち、ここで定義されるヨー角は、座標軸Xを基
準にして夫々の円R1,R2,R3…の中心OR1
R2,OR3…と電子撮像装置4の受像面の中心を結ぶ線
との成す角度を言う。
Since the center O R2 of the circle R2 is on the coordinate axis X, the yaw angle of the traveling direction Y of the vehicle 2 with respect to the arc portion ΔR2 is determined to be θ = 0 °. Further, the yaw angle formed by the traveling direction Y of the vehicle 2 with respect to the arc portion ΔR3 of the circle R3 having the center O R3 on the front side of the vehicle 2 is θ + y , and conversely, the circle having the center O R1 on the rear side of the vehicle 2. Arc part of R1 Δ
The yaw angle formed by the traveling direction Y of the vehicle 2 with respect to R1 is θ −y . That is, the yaw angle defined here is the center O R1 , of the circles R1, R2, R3 ... With reference to the coordinate axis X.
The angle formed by O R2 , O R3 ... And the line connecting the centers of the image receiving surfaces of the electronic image pickup devices 4.

【0025】そして、これらの円弧部分ΔR1,ΔR
2,ΔR3…の夫々について、画角に対応する前記範囲
Wの前方領域Aと後方領域Bの部分毎に、前述したフー
ルエ変換を行うと共に極座標系におけるパワースペクト
ラムを求め、更に、前述した所定の角度Δθ毎に積分す
ることによってエレルギー分布を求め、エネルギー分布
がピークとなるときの夫々の角度θ2とθ1の差の絶対
値|θ2−θ1|の値と夫々の円弧部分ΔR1,ΔR
2,ΔR3…の半径rとの相関関係を示す相関データを
第1のルックアップテーブルとして作成し、更に、角度
θ1又はθ2或いはこれらの平均値(θ1+θ2)/2
に対するヨー角の相関データを第2のルックアップテー
ブルとして作成する。更に、一種類の半径rについての
相関データだけでなく、他の複数種類の半径rについて
の相関データと、走行方向に延びる直線をレーンマーカ
ーとした場合の相関データも第1,第2のルックアップ
テーブルに格納する。更に、図7に示した近似手法で
は、走行車両の進行方向Yに対して図の左側の座標領域
内に中心を有する円を適用しているが、走行車両の進行
方向Yに対して図の右側の座標領域内に中心を有する複
数種類の半径rの円を適用した場合についての相関デー
タも同時に作成する。即ち、図中の直交座標(X−Y)
の原点Oに対して左側(マイナス方向の座標)に中心を
有する円の領域W内における接線方向は車両進行方向Y
に対して左側方向となり、逆に原点Oに対して右側(プ
ラス方向の座標)に中心を有する円の領域W内における
接線方向は車両進行方向Yに対して右側方向となるの
で、左方向にカーブするラインマーカーと右方向にカー
ブするラインマーカーの両方の相関データを得るように
している。
Then, these arc portions ΔR1 and ΔR
For each of 2, ΔR3 ... The energy distribution is obtained by integrating for each angle Δθ, and the absolute value | θ2-θ1 | of the difference between the angles θ2 and θ1 when the energy distribution reaches a peak and the respective arc portions ΔR1, ΔR
Correlation data showing the correlation with the radius r of 2, ΔR3 ... Is created as a first look-up table, and further, the angle θ1 or θ2 or an average value (θ1 + θ2) / 2 of these is obtained.
The correlation data of the yaw angle with respect to is created as a second look-up table. Further, not only the correlation data for one type of radius r but also the correlation data for other types of radius r and the correlation data when a straight line extending in the traveling direction is used as the lane marker are the first and second look. Store in the up table. Further, in the approximation method shown in FIG. 7, a circle having a center in the coordinate area on the left side of the drawing is applied to the traveling direction Y of the traveling vehicle, but Correlation data for the case of applying a plurality of types of circles having a radius r and having a center in the coordinate area on the right side is also created at the same time. That is, the Cartesian coordinates (XY) in the figure
The tangential direction in the area W of the circle having the center on the left side (coordinates in the negative direction) with respect to the origin O of the
Since the tangential direction in the area W of the circle having the center on the right side (coordinates in the plus direction) with respect to the origin O is the right direction with respect to the vehicle traveling direction Y, the direction is left. The correlation data of both the curved line marker and the curved line marker to the right is obtained.

【0026】図5は第1のルックアップテーブルに格納
される相関データの一例、図6は第2のルックアップテ
ーブルに格納される相関データの一例を示す。尚、図6
において、カーブ半径にプラス又はマイナスの符号が付
けられているのは、例えば、マイナス符号のカーブ半径
が左方向にカーブするラインマーカーの相関データに関
し、プラス符号のカーブ半径が右方向にカーブするライ
ンマーカーの相関データに関するものである。
FIG. 5 shows an example of correlation data stored in the first lookup table, and FIG. 6 shows an example of correlation data stored in the second lookup table. Incidentally, FIG.
In the above, the plus or minus sign is attached to the curve radius, for example, regarding the correlation data of the line marker where the minus sign curve radius curves to the left, and the line where the plus sign curve radius curves to the right. It relates to marker correlation data.

【0027】そして、判定部20は、特徴抽出部18で
抽出された特徴データθ1とθ2に基づいて上記の第1
のルックアップテーブルの相関データ(図5参照)を検
索することによって、車両が走行している走行路のカー
ブまたはその曲率を求め、更に上記の第2のルックアッ
プテーブルの相関データ(図6参照)を検索することに
よって車両のヨー角を求める。
Then, the judging section 20 makes the above first judgment based on the characteristic data θ1 and θ2 extracted by the characteristic extracting section 18.
By searching the correlation data of the lookup table (see FIG. 5) for the curve or the curvature of the road on which the vehicle is traveling, and further the correlation data of the second lookup table (see FIG. 6). ) To find the yaw angle of the vehicle.

【0028】この実施例によれば、図8に示すように、
走行路の延設方向に沿って描かれたラインマーカーが直
線の場合(同図(a)(b))には、その描かれた方向
に対するヨー角の大きさと向きがθ+yとθ-yから求ま
り、ラインマーカーがカーブする場合(同図(c)〜
(f))には、ラインマーカーの接線方向に対するヨー
角の大きさと向きがθ+yとθ-yから求まる。更に、電子
撮像装置4の画角に対応する領域Wを上記2領域A,B
に区分してこれら領域に含まれるラインマーカー毎の特
徴データθ2とθ1の差の絶対値|θ2−θ1|を求め
るので、特にカーブしているラインマーカーの曲率及び
接線方向の特徴が精度良く得られる。
According to this embodiment, as shown in FIG.
When the line marker drawn along the extending direction of the traveling path is a straight line ((a) and (b) in the figure), the magnitude and direction of the yaw angle with respect to the drawn direction are θ + y and θ −. When the line marker is curved, obtained from y ((c) in the same figure ~
In (f), the magnitude and direction of the yaw angle with respect to the tangential direction of the line marker can be obtained from θ + y and θ −y . Further, the area W corresponding to the angle of view of the electronic image pickup device 4 is defined as the above-mentioned two areas A and B.
Since the absolute value | θ2-θ1 | of the difference between the feature data θ2 and θ1 for each line marker included in these regions is obtained, the curvature of the curved line marker and the feature in the tangential direction can be accurately obtained. To be

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
記半径と角度で規定される極座標上での2次元パワース
ペクトラムが、走行車両とレーンマーカーとの成す角に
沿って高いエネルギー分布を示すという特性を利用した
ものであり、更に、2以上の撮像領域毎にこの2次元パ
ワースペクトラムを求めて夫々の最大エネルギーに対す
る角度を求め、更に、これらの角度差に基づいてレーン
マーカーの曲率または半径を求めるようにしたので、精
度良く曲率または半径が求まる。そして、これらの曲率
または半径に基づいてヨー角を求めるので、走行路に対
する車両の進行方向のズレを高い精度で求めることがで
きる。又、撮像装置を車両の高所部分に設置して、その
受光軸を俯角を持って走行路側へ向けることで走行路外
の不要な映像を遮断することができるので、ヨー角をよ
り精度良く求めることができる。
As described above, according to the present invention, the two-dimensional power spectrum on the polar coordinates defined by the radius and the angle has a high energy distribution along the angle between the traveling vehicle and the lane marker. This characteristic is utilized. Further, the two-dimensional power spectrum is obtained for each of two or more imaging regions to find the angle with respect to each maximum energy, and the curvature of the lane marker or Since the radius is obtained, the curvature or radius can be obtained accurately. Since the yaw angle is obtained based on these curvatures or radii, the deviation of the traveling direction of the vehicle with respect to the traveling path can be obtained with high accuracy. Further, since the image pickup device is installed at a high place of the vehicle and the light receiving axis thereof is directed to the traveling road side with a depression angle, unnecessary images outside the traveling road can be blocked, so that the yaw angle can be more accurately measured. You can ask.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の走路認識装置を自動車等に設置した状
態を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a state in which a track recognition device of the present invention is installed in an automobile or the like.

【図2】実施例の走路認識装置の構成を示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a track recognition device of the embodiment.

【図3】実施例の撮像原理を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the imaging principle of the embodiment.

【図4】実施例の特徴抽出原理を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a feature extraction principle of the embodiment.

【図5】特徴抽出されたデータに基づいてレーンマーカ
ーの半径を判定するための原理を説明する説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a principle for determining a radius of a lane marker based on feature-extracted data.

【図6】特徴抽出されたデータに基づいて車両のヨー角
を判定するための原理を説明する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a principle for determining a yaw angle of a vehicle based on feature-extracted data.

【図7】レーンマーカーの半径と車両のヨー角を判定す
るために予め作成される相関データの作成原理を説明す
るための説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a principle of creating correlation data created in advance to determine a radius of a lane marker and a yaw angle of a vehicle.

【図8】実施例の作用を説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…車両、4…電子撮像装置、6…走路認識装置の本体
部分、8…表示装置、10…走行路、12画像変換及び
画像分割部、14…2次元パワースペクトラム演算部、
16…エネルギー分布演算部、18…特徴抽出部、20
…判定部、22…撮像光学系。
2 ... Vehicle, 4 ... Electronic imaging device, 6 ... Main part of runway recognition device, 8 ... Display device, 10 ... Runway, 12 Image conversion and image division unit, 14 ... Two-dimensional power spectrum calculation unit,
16 ... Energy distribution calculation unit, 18 ... Feature extraction unit, 20
... Judgment part, 22 ... Imaging optical system.

フロントページの続き (72)発明者 丸橋 幸雄 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 市江 更治 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 倉沢 一男 静岡県浜松市半田町3826番地の8Front page continued (72) Inventor Yukio Maruhashi 1126, Ichinomachi, Hamamatsu, Shizuoka Prefecture 1126 Hamamatsu Photonics Co., Ltd. In-house (72) Inventor Kazuo Kurasawa 8 at 3826 Handamachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 走行路に表示されたレーンマーカーを走
行車両に設けられた撮像装置によって撮像し、該撮像さ
れたレーンマーカーの撮像データに基づいて、 走行車
両の走行方向に対するレーンマーカーの形状を判定する
走路認識装置において、 前記撮像装置の光軸に対して直交する2次元座標上に在
る受像面で得られた前記撮像データを、前記走行路面に
対して平行に対向する2次元座標に投影された画像デー
タに変換するデータ変換手段と、 変換後の画像データを、前記走行車両の進行方向に対し
て前後2以上の撮像領域における夫々の画像データに分
割するデータ分割手段と、 分割後の夫々の画像データに基づいて、半径と角度で規
定される極座標上での2次元パワースペクトラムを求め
る演算手段と、 前記夫々の2次元パワースペクトラムに基づいて上記角
度毎のエネルギー分布を求めると共に夫々の最大エネル
ギーに対する角度を求め、更に所定の2個の角度につい
ての角度差に対して予め決められた第一の相関データか
らレーンマーカーの半径又は曲率を求める判定手段と、
を具備する走路認識装置。
1. A lane marker displayed on a traveling road is imaged by an imaging device provided in a traveling vehicle, and the shape of the lane marker with respect to the traveling direction of the traveling vehicle is determined based on the imaged data of the imaged lane marker. In a road recognizing device for determining, the image data obtained on an image receiving surface existing on a two-dimensional coordinate orthogonal to an optical axis of the image capturing device is converted into a two-dimensional coordinate that is parallel and opposite to the road surface. Data conversion means for converting the image data into projected image data; data division means for dividing the converted image data into respective image data in two or more image pickup areas in the front and rear with respect to the traveling direction of the traveling vehicle; Calculating means for obtaining a two-dimensional power spectrum on polar coordinates defined by a radius and an angle based on the respective image data of The energy distribution for each angle is obtained based on the tram, the angles for the respective maximum energies are obtained, and the radius of the lane marker is determined from the first correlation data that is predetermined for the angle difference between the two predetermined angles. Or a determining means for obtaining the curvature,
A track recognition device comprising:
【請求項2】 走行路に表示されたレーンマーカーを走
行車両に設けられた撮像装置によって撮像し、該撮像さ
れたレーンマーカーの撮像データに基づいて、 該レーンマーカーに対する走行車両のヨー角を判定する
走路認識装置において、 前記撮像装置の光軸に対して直交する2次元座標上に在
る受像面で得られた前記撮像データを、前記走行路面に
対して平行に対向する2次元座標に投影された画像デー
タに変換するデータ変換手段と、 変換後の画像データを、前記走行車両の進行方向に対し
て前後2以上の撮像領域における夫々の画像データに分
割するデータ分割手段と、 分割後の夫々の画像データに基づいて、半径と角度で規
定される極座標上での2次元パワースペクトラムを求め
る演算手段と、 前記夫々の2次元パワースペクトラムに基づいて上記角
度毎のエネルギー分布を求めると共に夫々の最大エネル
ギーに対する角度を求め、更に所定の2個の角度につい
ての角度差に対して予め決められた第一の相関データか
らレーンマーカーの半径又は曲率を求め、該半径又は曲
率と上記最大エネルギーに対する角度に対して、予め決
められた第二の相関データから前記ヨー角を判定する判
定手段と、 を具備する走路認識装置。
2. A yaw angle of the traveling vehicle with respect to the lane marker is determined based on imaged data of the captured lane marker, by capturing an image of the lane marker displayed on the traveling path with an imaging device provided in the traveling vehicle. In the traveling road recognition device, the imaged data obtained on the image receiving surface on the two-dimensional coordinates orthogonal to the optical axis of the imaging device is projected onto the two-dimensional coordinates that are parallel and opposed to the traveling road surface. Data conversion means for converting the converted image data into image data after the conversion, and a data dividing means for dividing the converted image data into respective image data in two or more image pickup areas in the front and rear with respect to the traveling direction of the traveling vehicle. Calculating means for obtaining a two-dimensional power spectrum on polar coordinates defined by a radius and an angle based on each image data; and each of the two-dimensional power spectra Based on the above, the energy distribution for each angle is obtained, and the angles for the respective maximum energies are obtained, and the radius of the lane marker or the radius of the lane marker is determined from the first correlation data that is predetermined for the angle difference between the two predetermined angles. A lane recognition device, comprising: a determining unit that determines a curvature and determines the yaw angle from predetermined second correlation data with respect to the radius or the curvature and the angle with respect to the maximum energy.
【請求項3】 前記撮像装置は走行車両の高所部分に設
置されると共に、受光軸が俯角を持って走行路側へ向け
られることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
走路認識装置。
3. The roadway recognition according to claim 1 or 2, wherein the image pickup device is installed at a high place of a traveling vehicle, and a light-receiving axis is directed toward a traveling roadside with a depression angle. apparatus.
JP5009279A 1992-06-22 1993-01-22 Track recognizing apparatus Pending JPH0674732A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5009279A JPH0674732A (en) 1992-06-22 1993-01-22 Track recognizing apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-162825 1992-06-22
JP16282592 1992-06-22
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Publications (1)

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JPH0674732A true JPH0674732A (en) 1994-03-18

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ID=26343967

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JP5009279A Pending JPH0674732A (en) 1992-06-22 1993-01-22 Track recognizing apparatus

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JP (1) JPH0674732A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0973543A (en) * 1995-09-06 1997-03-18 Toshiba Corp Moving object recognition method/device
US7227996B2 (en) 2001-02-01 2007-06-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image processing method and apparatus for comparing edges between images

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