車両用運転支援装置
【課題】地理的な対象物の探索に関して、処理速度と検出精度とを高めることができる車両用運転支援装置を提供する。
【解決手段】前方監視カメラ３、ＧＰＳ４、ジャイロセンサ５、制御ユニットＵを利用して、ナビゲーション装置６が保有する三次元地図データとしてのボクセルＢを抽出すると共に、そのボクセルＢのうちから、区画線２３等を含むものを抽出し、それらを前方監視カメラ３が撮影した撮影画像に組み込む。そして、その撮影画像２１全域ではなく、その撮影画像２１のうち、区画線２３等を含むボクセルＢについてのみ、区画線２３等の検出処理を行う。これにより、探索領域（検出範囲）を少なくする。
【解決手段】前方監視カメラ３、ＧＰＳ４、ジャイロセンサ５、制御ユニットＵを利用して、ナビゲーション装置６が保有する三次元地図データとしてのボクセルＢを抽出すると共に、そのボクセルＢのうちから、区画線２３等を含むものを抽出し、それらを前方監視カメラ３が撮影した撮影画像に組み込む。そして、その撮影画像２１全域ではなく、その撮影画像２１のうち、区画線２３等を含むボクセルＢについてのみ、区画線２３等の検出処理を行う。これにより、探索領域（検出範囲）を少なくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用運転支援装置としては、特許文献１に示すように、撮像手段により取得された画像の全画像にハフ変換を行って、走行路上の白線（対象物）を検出するものがある。また、特許文献２には、レーザとカメラとにより取得された画像に基づいて、走行路上の白線を検出するものが示されている。このように、従来、地理的な対象物としての白線を検出するに際しては、撮影画像の全域について、探索が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８５９９９号公報
【特許文献２】特開２００４−９８７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のように、撮影画像の全域から対象物を探索する場合には、処理負担が大きく、検出処理に時間がかかると共に、検出精度が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、地理的な対象物の検出に関して、その処理速度と検出精度とを向上させることができる車両用運転支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を達成するために本発明（請求項１に係る発明）においては、
三次元空間を三次元地図データとして所定の大きさのボクセルに分割し、その各ボクセルの三次元位置座標と、その各ボクセルに含まれる対象物種別の属性データと、を記憶するボクセル地図データ記憶手段と、
車両位置を検出する車両位置検出手段と、
車両進行方向を検出する車両進行方向検出手段と、
車両周囲の対象物を撮影する撮像手段と、
前記車両位置検出手段が検出する車両位置と、前記車両進行方向検出手段が検出する車両進行方向とに基づいて、前記撮像手段の撮影可能範囲を算出して該撮影可能範囲に属するボクセルを前記ボクセル地図データ記憶手段から抽出すると共に、該撮影可能範囲に属する各ボクセルに含まれる属性データに基づき対象物を含むボクセルを抽出するボクセル抽出手段と、
前記ボクセル抽出手段が抽出した属性データとして対象物を含むボクセルを、前記撮像手段が撮影した撮影画像に組み込んだ上で、その組み込み画像において、該属性データとして対象物を含むボクセルに対して該対象物の検出処理を行う対象物位置検出手段と、
が備えられている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置とした構成とされている。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２以下の記載の通りとなる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、対象物の位置を検出するに際して、地物の属性を有するボクセルの三次元地図情報を、撮像手段が撮影した撮影画像に組み込んで、撮影画像の全域ではなく、属性データとして対象物を含むボクセルのみに対して対象物の検出処理を行うことができ、探索領域（検出範囲）を少なくすることができる。このため、対象物の検出処理速度及び検出精度の向上を図ることができる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、対象物位置検出手段が、対象物の種類に応じた該対象物の抽出ロジックを複数備えて、該各抽出ロジックに基づいて検出機能を発揮するように設定されていると共に、対象物の種類に基づき、対象物位置検出手段が使用すべき抽出ロジックを選択して、選択した抽出ロジックを対象物位置検出手段の使用すべき抽出ロジックとして設定する抽出ロジック設定手段が備えられていることから、検出処理速度及び検出精度を高めつつ、各種対象物の位置を的確に検出できる。
【０００９】
請求項３の発明によれば、対象物位置検出手段が、前記ボクセル抽出手段が抽出した属性データとして対象物を含むボクセル内を所定範囲に限って探索（検出）するように設定されていることから、探索範囲をさらに狭めることができ、検出処理速度及び検出精度を、一層向上させることができる。
【００１０】
請求項４の発明によれば、対象物位置検出手段が、前記各ボクセルについて対象物の検出処理を行うに際して、該各ボクセルの周囲におけるボクセルが形成する属性データとしての対象物の有無パターンが所定パターンであるときには、予め設定された所定方向で且つ所定幅の領域の範囲を探索範囲とするように設定されていることから、請求項３の作用効果を具体的に実現できる。
【００１１】
請求項５の発明によれば、対象物位置検出手段が、検出処理を終えたボクセルに隣接する隣接ボクセルについて対象物の検出処理を行うに際して、該検出処理を終えたボクセルの検出結果に基づく対象物と該隣接ボクセルの境界線との交点を基準に、対象物の進行方向側を探索範囲とするように設定されていることから、請求項３の作用効果を具体的に実現できる。
【００１２】
請求項６の発明によれば、対象物が、区画線又は路肩段差であることから、対象物としての区画線又は路肩段差の検出処理速度及び検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る車両用支援運転装置を搭載した車両を平面的に示す図。
【図２】実施形態に係る車両用支援運転装置を示す構成図。
【図３】ボクセルを概念的に説明ずる説明図。
【図４】第１実施形態に係る制御例を示すフローチャート。
【図５】図４の続きを示すフローチャート。
【図６】前方監視カメラが撮影する撮影画像の一例を示す図。
【図７】カメラ撮影可能範囲に属するボクセルの存在を概念的に示す図。
【図８】カメラ撮影可能範囲に属するボクセルのうち、区画線（データ）のみを含むボクセルＢ、路肩段差（データ）のみを含むボクセル、区画線及び路肩段差の両方（データ）を含むボクセルＢが抽出された状態を概念的に示す図。
【図９】区画線のみを含むボクセル、路肩段差のみを含むボクセル、区画線及び路肩段差の両方を含むボクセル等を画像変換して、撮影画像に組み込んだ状態を示す図。
【図１０】第１実施形態を一部分のボクセルを用いて説明する説明図。
【図１１】第１実施形態を他部分のボクセルを用いて説明する説明図。
【図１２】第２実施形態を一部分のボクセル用いて説明する説明図。
【図１３】第２実施形態を他部分のボクセル用いて説明する説明図。
【図１４】第２実施形態に係る制御例を示すフローチャート。
【図１５】図１４の続きを示すフローチャート。
【図１６】第３実施形態に係る車両用支援運転装置を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１〜図１０は第１実施形態を示す。この第１実施形態を示す図１において、符号１は車両（自車）で、この車両１には、地理的な対象物としての区画線（白線）、路肩段差等を検出する実施形態に係る車両用運転支援装置２が搭載されている。この車両用運転支援装置２は、前方を監視する前方監視カメラ（ステレオカメラ）３と、自車位置を検出する車両（自車）位置検出手段としてのＧＰＳ４と、車両（自車）進行方向を検出する車両進行方向検出手段としてのジャイロセンサ５と、ボクセル三次元地図データ記憶手段としてのナビゲーション装置６と、それらからの各種情報を入力情報として、区画線（白線）・路肩段差等の地理的な対象物の検出処理を実行する制御ユニットＵ（図２参照）と、が備えられている。
【００１５】
前記車両用運転支援装置２の構成要素のうち、三次元地図データ記憶手段としてのナビゲーション装置６は、図３に示すボクセルＢを用いて、三次元地図データを記憶している。ボクセルＢは、三次元空間を所定の大きさ、例えば一辺１ｍの立方体に分割したものであり、その各ボクセルＢには、その三次元位置座標、各ボクセルＢに含まれる対象物種別の属性データ、例えば、区画線、路肩段差等が含まれている。図３中、○印は各ボクセルＢの中心位置を示す。
【００１６】
前記制御ユニットＵは、前記区画線・路肩段差等の検出処理を行うべく、図２に示す構成を有しており、その検出処理に基づき、表示・警報出力装置をも兼ねる前記ナビゲーション装置６、レーンキープ制御装置（例えば操舵装置）２０に出力信号を出力することになっている。
【００１７】
制御ユニットＵは、図２に示すように、撮影画像保存処理部７、自車位置検出処理部８、マップマッチング処理部９、自車位置補正処理部１０、進行方向検出処理部１１を備えている。撮影画像保存処理部７には、前方監視カメラ３により撮影された撮影画像情報が入力されることになり、そこにおいて、撮影画像情報が保存される。自車位置検出処理部８には、前記ＧＰＳ４からの出力信号が入力されることになり、そこにおいて、ＧＰＳ４からの出力信号に基づき自車位置が検出される。そして、自車位置は、マップマッチング処理部９において、ナビゲーション装置６から読み出した地図上において所定の（本来の）道路から外れている場合には、マップマッチング処理部９から自車位置補正処理部１０にその情報が出力され、そこにおいて、自車位置は所定の道路上に修正されることになる。進行方向検出処理部１１には、ジャイロセンサ５からの出力信号が入力されることになり、そこにおいて、自車の進行方向が検出される。
【００１８】
また、制御ユニットＵは、図２に示すように、カメラ撮影範囲算出処理部１２、第１ボクセル抽出処理部１３、第２ボクセル抽出処理部１４、画像変換処理部１５、画像解析領域抽出処理部１６、抽出ロジック設定部２０、区画線・路肩段差検出処理部１７を備えている。カメラ撮影範囲算出処理部１２には、進行方向検出処理部１１からの自車の進行方向データ、自車位置補正処理部１０からの自車位置データ、さらには、前方監視カメラ３の撮影角度データが入力され、そこにおいて、それら入力情報に基づきカメラ撮影範囲が算出される。第１ボクセル抽出処理部１３には、カメラ撮影範囲算出処理部１２からのカメラ撮影範囲情報、前記ナビゲーション装置６からのボクセル三次元地図データが入力され、そこにおいて、カメラ撮影範囲内に存在するボクセルＢの抽出処理が行われる。第２ボクセル抽出処理部１４には、第１ボクセル抽出処理部１３で抽出されたボクセル情報が入力され、その第２ボクセル抽出処理部１４において、第１ボクセル抽出処理部１３で抽出されたボクセルＢのうちから、その各属性データにより、対象物としての区画線（白線）、路肩段差を含むボクセルＢが抽出される。画像変換処理部１５には、第２ボクセル抽出処理部１４において抽出されたボクセル情報が入力され、その画像変換処理部１５において、入力された各ボクセルＢと自車位置の相対距離と方位とから、撮影画像における投影画像として、ボクセルＢ形状が画像変換され、その形状変換されたボクセルが撮影画像に位置合わせされる（組み込みまれる）。画像解析領域抽出処理部１６には、画像変換処理部１５からの情報が入力され、そこにおいて、その撮影画像の限られた範囲で後述の区画線、路肩段差検出処理を行うべく、画像解析領域が抽出される。この第１実施形態においては、撮影画像の全てではなく、区画線、路肩段差を含むものとして抽出された各ボクセルＢ内全域が解析領域として抽出される。抽出ロジック設定部２０は、区画線又は路肩段差を検出するための抽出ロジックをそれぞれ記憶しており、抽出ロジック設定部２０は、第２ボクセル抽出処理部１４からの出力信号に基づき、区画線又は路肩段差を検出するための抽出ロジックのいずれかを設定して、その情報を出力する機能を発揮する。区画線・路肩段差検出処理部１７には、画像解析領域抽出処理部１６からの画像解析領域抽出情報と、抽出ロジック設定部２０からの設定抽出ロジック情報と、が入力され、その区画線・路肩段差検出処理部１７においては、前方監視カメラ３の撮影画像の中のうち、画像解析領域抽出情報に基づき抽出された領域（区画線、路肩段差が存在するとして抽出されている各ボクセルＢ）において、区画線・路肩段差検出処理を行うことにより、区画線、路肩段差が検出される。
【００１９】
ここで、区画線・路肩段差検出処理としては、既存の方法が用いられる。例えば、区画線検出方法に関しては、特開２００４−２４０６３６号公報等に示すように、撮像手段の画像から画素情報の変化量が所定値を超えるエッジ部を検出して区画線候補点を抽出し、画像の所定領域において抽出された区画線候補点の数又は分布を参照してノイズを除去することにより、所望の区画線候補点を得、その複数の区画線候補点の位置から区画線を検出するもの等が用いられる。また、路肩段差等、道路端の検出方法に関しては、例えば特開２００８−３９４１号公報に示すように、車体側方の道路環境を撮像した画像内で、所定の条件を満たす全てのレーン方向ラインを道路端の候補として選出し、前記画像内に所定の条件を満たす鉛直方向ラインが存在するときに、当該鉛直方向ラインの下端位置に基づいて前記候補を１つに特定し、特定した候補を道路端として認識するもの等が用いられる。
【００２０】
さらに、制御ユニットＵは、図２に示すように、警報出力判定処理部１８、操舵制御処理部１９を備えている。警報出力判定処理部１８及び操舵制御処理部１９には、前記区画線・路肩段差検出処理部１７からの処理信号がそれぞれ入力されることになり、警報出力判定処理部１８及び操舵制御処理部１９は、自車と区画線又は路肩段差との間の距離が所定距離以下になると、警報、警報表示信号をナビゲーション装置６に出力し、操舵制御処理部１９からは制御信号がレーンキープ制御装置２０に出力される。
【００２１】
次に、前記制御ユニットＵの制御内容を、図４，図５に示すフローチャート及び図６〜図１１に基づいて具体的に説明する。尚、図４，図５において、符号Ｓはステップを示す。
【００２２】
Ｓ１において、前方監視カメラ３により前方走行路面が撮影され、その撮影画像が撮影画像保存処理部７に保存される。本実施形態においては、前方監視カメラ３が撮影している撮影画像２１を、図６に示すように、走行路２２の左右両側に区画線（白線）２３が走行路２２に沿ってそれぞれ延びると共に、車両１の進行方向右側区画線２３の外側（図６中の右側線）において、路肩段差２４がその区画線２３に沿って延びている一般的なものとする。
【００２３】
撮影画像２１が撮影画像保存処理部７に保存されると、S２において、ＧＰＳ４、ジャイロセンサ５により自車位置、自車の進行方向が検出され、次のS３においては、S２の自車位置、自車の進行方向、さらには前方監視カメラ３の撮影角度から、前方監視カメラ３のカメラ撮影可能範囲が算出される。次のS４においては、S３のカメラ撮影可能範囲に基づき、そのS３のカメラ撮影可能範囲に属するボクセルＢがナビゲーション装置６（保有するボクセル三次元地図データ）から抽出される。図７において、破線領域が、前方監視カメラ３によるカメラ撮影可能範囲であり、その図７において実線で示されるボクセルＢが、カメラ撮影可能範囲に属するボクセルＢとして示されるものである。
【００２４】
次に、S５において、前記S４において抽出された各ボクセルＢの属性データがそれぞれ読み出され、その次のS６において、ボクセルＢが保有する属性データが、区画線２３又は路肩段差２４を含むか否かが判別される。区画線・路肩段差検出処理の対象領域をその存在の高いものにだけに限定するためである。図８は、このようなカメラ撮影可能範囲に属するボクセルＢ全てについての判定結果を概念的に示すものであり、その図８には、ボクセルＢが、属性データとして、区画線２３のみが含まれるもの、路肩段差２４のみが含まれるもの、区画線２３及び路肩段差２４の両方が含まれるもの、いずれも含まれないものかをボクセルＢ内のパターンの違いをもって識別した状態が示されている。
【００２５】
前記S６がYESのときには、S７において、そのボクセルＢは、自車位置との相対位置、方位により撮影画像に適合した形状に変換され、そのS７の形状変換されたボクセルＢは、S８において、撮影画像（保存画像）に位置合わせされる。図９は、このような位置合わせを該当ボクセルＢ全て（Ｓ６がＹＥＳとなる全てのボクセルＢ）について行った結果を示しており、その図９の撮影画像においては、属性データとして、区画線２３のみ、路肩段差２４のみ、区画線２３と路肩段差２４の両方がそれぞれ含まれる各ボクセルＢが投影されることになる。
【００２６】
S８の処理を終えると、S９においては、そのボクセルＢの属性データに基づき区画線２３のみを含むボクセルＢか否かが判別される。区画線２３検出のための抽出ロジックを用いるか否かを判断するためである。このS９がYESのときは、そのボクセルＢが属性データとして区画線２３のみを含むものであり、このときには、S１０において、撮影画面２１内におけるそのボクセルＢ内で、区画線２３検出のための抽出ロジックを用いて検出が実施され、次のS１１において、その検出により区画線２３位置が検出される。次のS１２において、検出位置データとそのボクセルＢ中心位置データとの差が所定範囲内にあるか否かが判別され、そのS１２がYESのときには、Ｓ１３において、そのボクセルＢ内における区画線位置データは保存される。
【００２７】
前記S９がNOのときには、S１４において、そのボクセルＢが属性データに基づき区路肩段差２４のみを含むボクセルＢか否かが判別される。路肩段差２４検出のための抽出ロジックを用いるか否かを判断するためである。このS１４がYESのときには、S１５において、そのボクセルＢに対して路肩段差２４検出のための抽出ロジックを用いて検出が実施され、次のS１６において、その検出により路肩段差２４位置が検出され、その上で、前記S１２に進むことになる。
【００２８】
前記S１４がNOのときは、そのボクセルＢが区画線２３及び区路肩段差２４を含むものであり、このときには、S１７において、そのボクセルＢに対して前述の区画線２３検出のための抽出ロジック及び路肩段差２４検出のための抽出ロジックを用いて検出が実施され、次のS１８において、その検出により路区画線２３位置及び肩段差位置が検出され、その上で、前記S１２に進むことになる。
【００２９】
前記S１３の処理を終えると、Ｓ１９において、前記S４で抽出された全ボクセルＢについて、前記S５〜S１８までの一連の処理、判定が終了したか否かが判別される。このS１９がNOのときには、未だ全てのボクセルＢについて、一連の処理、判定が終了していないものがあるとして、S５に戻される。
また、前記S６がNOのときは、そのボクセルＢが、カメラ撮影可能範囲内に属するものであっても、区画線２３も路肩段差２４も含んでいないものであり、このときには、前記S１９に進むことになる。
さらに、前記S１２がNOのときは、前方に車両等が存在し、走行路２２の区画線２３等が検出できないときであり、このときには、位置データをＳ１３で保存せず、直接、前記S１９に進むことになる。
【００３０】
前記S１９がYESのときは、前記S４で抽出した全ボクセルＢについて、一連の処理、判定が終了したときであり、このときには、S２０において、区画線２３位置及び路肩段差２４位置データが読み出され、次のS２１において、自車位置と、区画線２３又は路肩段差２４との間の車幅方向距離が算出される。具体的には、X-Y座標データにより、鳥瞰図が作成され、それにより、自車位置と、区画線２３又は路肩段差２４との間の車幅方向距離が求められる。
【００３１】
Ｓ２１の処理を終えると、次のS２２においては、自車位置と、区画線２３又は路肩段差２４との間の車幅方向距離が所定距離以下か否かが判別される。そのS２２がYESのときには、S２３において、警報、自動操舵制御が単独又は複合的に実施され、S２２がNOのときにはリターンされる。
【００３２】
したがって、この第１実施形態においては、取得した撮影画像の全域について区画線２３等の検出処理を行うのではなく、撮影画像２１に取り込んだボクセルＢのうち、区画線２３等の存在が極めて高いもののみに対して検出処理を行って、区画線２３等の位置を特定することから、区画線２３等の検出処理負担を低減してその区画線２３等の検出処理速度を高めることができると共に、その検出精度を高めることができる。
【００３３】
この点に関して、図１０，図１１をもってより具体的に説明する。図１０は、図９中の一部を示しており、その図１０においては、カメラ撮影可能範囲内に存在するボクセルＢａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄのうち、ボクセルＢａ，Ｂｂ，Ｂｄに属性データとして区画線２３が含まれている状態を示している。このようなときには、Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｄの各ボクセルＢについて区画線検出処理が行われ、ボクセルＢｃについては、区画線検出処理は行われない。図１１は、図９中の図１０に示す部分以外の部分を示すものであるが、この場合にも同様に、カメラ撮影可能範囲内に存在するボクセルＢｅ，Ｂｆ，Ｂｇ，Ｂｈのうち、属性データとして、区画線２３が含まれるとされるＢｅ，Ｂｇ，Ｂｈの各ボクセルＢについて区画線２３の検出処理が行われ、ボクセルＢｆについては、区画線２３の検出処理は行われない。このように、ボクセル三次元地図データを有効に利用することにより、区画線２３の検出処理範囲（探索範囲）を、撮影画像２１の全域について検出処理する場合に比べて大幅に減らすことができ、上述の通り、区画線２３等の検出処理速度及び検出精度を高めることができる。
【００３４】
図１２〜図１５は第２実施形態、図１６は第３実施形態を示す。この各実施形態において、前記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図１２〜図１５に示す第２実施形態は、前記第１実施形態をさらに進め、属性データとして、区画線２３等（区画線２３を例にして示す）を含むボクセルＢ内全域を検出処理するのではなく、そのボクセルＢ内の検出範囲（探索範囲）をさらに絞った内容を示している。尚、第２実施形態に係る図１４，図１５のフローチャートにおいて、第１実施形態に係る図４，図５のフローチャートのステップと同一内容をなすものについては同一符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態も、前記第１実施形態同様、Ｓ１〜Ｓ５を経てＳ６に至る。そのS６（当該ボクセルＢが、属性データとして区画線２３又は路肩段差２４を含むか否かの判別ステップ）がYESのときには、Ｓ６ａにおいて、当該ボクセルＢに隣接するボクセルＢ（当該ボクセルＢの周囲のボクセルＢ）の属性データが読み出され、次のＳ６ｂにおいて、処理中の当該ボクセルＢに隣接するボクセルＢ（周囲のボクセルＢ）における対象物の有無パターンが、該当パターンのいずれかであるかが判別される。
具体的に説明する。図１２に示すように、処理中の当該ボクセルＢａの周囲のボクセルＢｂ、Ｂｃ、Ｂｄのうち、ボクセルＢｂ、Ｂｄが、属性データとして、対象物（区画線２３、路肩段差２４）を含むか否か、また、図１３に示すように、処理中の当該ボクセルＢａの周囲のボクセルＢｂ、Ｂｃ、Ｂｄのうち、ボクセルＢｃ、Ｂｄが、属性データとして、対象物（区画線２３、路肩段差２４）を含むか否かがＳ６ｂで判別される。尚、図１２，図１３は、後述のＳ７’、Ｓ８’の形状変換がなされた状態で示されている。
【００３７】
上記Ｓ６ｂの判別がＹＥＳとされて、図１２に示す対象物有無パターンに該当すると判定されたときには、Ｓ６ｃにおいて、処理中の当該ボクセルＢａ内における区画線２３等の探索領域（検出範囲）は、図１２中において平行線（一点鎖線）をなす範囲確定線ｍ１，ｍ２内と設定され、ボクセルＢａ内全域は探索領域とはならない。また、Ｓ６ｂの判別がＹＥＳとされて、図１３に示す対象物有無パターンに該当すると判定されたときには、処理中の当該ボクセルＢａ内における区画線２３等の探索領域（検出範囲）は、図１３中において平行線をなす範囲確定線ｍ３，ｍ４（一点鎖線）内と設定され、ボクセルＢａ内全域は探索範囲とはならない。
図１２，図１３の各ボクセルＢａ〜Ｂｄの各周囲に便宜上、点ｔ１〜ｔ８を付して、より具体的に説明すれば、図１２に示す対象物有無パターンに該当すると判定されたときには、範囲確定線ｍ１は、ボクセルＢａ上の点ｔ１とボクセルＢｄ上の点ｔ５を結ぶ線となり、範囲確定線ｍ２は、ボクセルＢａ上の点ｔ２とボクセルＢｄ上の点ｔ４を結ぶ線となり、その平行線をなす範囲確定線ｍ１，ｍ２の間において、ボクセルＢａについて、区画線の検出が行われる。一方、図１３に示す対象物有無パターンに該当すると判定されたときには、範囲確定線ｍ３は、ボクセルＢａ上の点ｔ８とボクセルＢｄ上の点ｔ５を結ぶ線となり、範囲確定線ｍ４は、ボクセルＢａ上の点ｔ１とボクセルＢｄ上の点ｔ４を結ぶ線となり、その平行線をなす範囲確定線ｍ３，ｍ４の間において、ボクセルＢａについて、区画線の検出が行われる。つまり、範囲確定線ｍ１，ｍ２と範囲確定線ｍ３，ｍ４とは、図１２，図１３のパターンの違いに基づき、点ｔ５，ｔ４を維持しつつ、点ｔ１，ｔ２と点ｔ８，ｔ１との間で切換えられる関係となっている。
【００３８】
上記Ｓ６ｃの処理を終えると、Ｓ７’において、Ｓ６ｃにおいて設定された探索領域が、自車位置との相対位置、方位により撮影画像に適合した形状に変換され、そのS７’の形状変換された探索領域は、S８’において、撮影画像（保存画像）に位置合わせされる。そしてこの後、当該ボクセルＢａが、前記第１実施形態同様、属性データとして、区画線２３のみを含むか否か、路肩段差２４のみを含むか否か、区画線２３及び路肩段差２４の両方を含むか否かを判別して（Ｓ９、Ｓ１４）、その該当するものにあった抽出ロジックを用いて区画線２３、路肩段差２４等の位置が検出される（Ｓ１０’、Ｓ１５’、Ｓ１７’、Ｓ１１，Ｓ１６，Ｓ１８）。この後、第１実施形態のフローチャートのＳ１２に進み、それ以後、同様の処理がなされることになる。
【００３９】
一方、前記Ｓ６ｂがＮＯと判定され、対象物有無パターンが図１２，図１３のいずれのパターンでもないときには、処理中のボクセルＢａの探索領域が、そのボクセルＢａ内全域と設定され（第１実施形態と同様）、そのボクセルＢａ内全域（探索領域）について形状変換すべく、前記Ｓ７’に進み、以後、前述の処理と同様の処理が行われる。
【００４０】
したがって、この第２実施形態においては、処理中の当該ボクセルＢａの周囲のボクセルＢの対象物有無パターンの判断に基づき、該当する場合には、区画線２３等を含むとされるボクセルＢ内の探索領域がさらに絞り込まれることになり、検出処理速度及び検出精度は、第１実施形態の場合よりもさらに、高められることになる。
尚、上記第２実施形態は、車両１の進行方向左側区画線２３を例にとって説明しているが、車両の進行方向右側区画線２３等についても、図１２，図１３と対称配置関係をもって適用することができる。
【００４１】
図１６に示す第３実施形態も、区画線２３等（区画線２３を例にして示す）を含むボクセルＢ内全域を検出処理するのではなく、その検出範囲（探索範囲）を絞った内容を示す。
この第３実施形態においては、属性データとして区画線２３を含むボクセルＢが、車両進行方向に対して左右いずれの区画線２３に該当するものかを把握した上で（図１６の例では左側区画線２３を示す）、先ず、属性データとして区画線２３を含む一のボクセルＢｉについて、そのボクセルＢｉ内全域について区画線検出処理が行われる。そして、そのボクセルＢｉにおける検出処理の結果に基づき、区画線２３が入り込む隣り合うボクセルＢｊとの境界縦線Ｌｈ、境界横線Ｌｂのどれに交差するかが判断される。図１６においては、ボクセルＢｉからＢｊに入り込む区画線２３が境界縦線Ｌｈに対して交差することから、このときには、境界縦線Ｌｈと所定幅の区画線２３の下側線との交点Ｐ１よりも上側部分の領域Ｂｊｓ（区画線２３の進行方向側）が、ボクセルＢｊの検出範囲（探索領域）となり、その検出範囲において、ボクセルＢｊ内の区画線検出処理が行われる。同様に、ボクセルＢｊの検出処理結果を得て、区画線２３が、図１６に示すようにボクセルＢｌの境界横線Ｌｂに交差する場合には、区画線２３の左側線と境界横線Ｌｂとの交点Ｐ２よりも右側部分の領域Ｂｌｓ（区画線２３の進行方向側）が、ボクセルＢｌの検出範囲（探索領域）となる。ボクセルＢｍについては、前述のボクセルＢｊと同様の処理により、ボクセルＢｍ内全域が検出範囲となる。
【００４２】
したがって、属性データとして区画線２３等を含むボクセルＢ内全域について区画線２３等の検出処理を行うのではなく、さらにその検出範囲が絞られることになり、検出処理速度及び検出精度は、一層、高められることになる。
上記例では、区画線２３が、車両の進行方向に対して左側線をもって示したが、区画線２３が、車両の進行方向に対して右側線の場合においては、ボクセルＢの境界横線Ｌｂと区画線２３とが交差するときには、区画線２３の右側線とボクセルＢの境界横線Ｌｂとの交点よりも左側部分領域が、区画線２３が入り込むボクセルＢの検出範囲（探索領域）となるが、その点を除き、他の処理は同様のものとなる。また、この第３実施形態が区画線２３に限らず、路肩段差２４にも適用あることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
１ 車両
２ 車両用運転支援装置
３ 前方監視カメラ（撮像手段）
４ ＧＰＳ（車両位置検出手段）
５ ジャイロセンサ（車両進行方向検出手段）
６ ナビゲーション装置（ボクセル三次元地図データ記憶手段）
１２ カメラ撮影範囲算出処理部
１３ 第１ボクセル抽出処理部
１４ 第２ボクセル抽出処理部
１６ 画像解析領域抽出処理部
１７ 区画線・路肩段差検出処理部
Ｐ１，Ｐ２ 交点
Ｕ 制御ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用運転支援装置としては、特許文献１に示すように、撮像手段により取得された画像の全画像にハフ変換を行って、走行路上の白線（対象物）を検出するものがある。また、特許文献２には、レーザとカメラとにより取得された画像に基づいて、走行路上の白線を検出するものが示されている。このように、従来、地理的な対象物としての白線を検出するに際しては、撮影画像の全域について、探索が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８５９９９号公報
【特許文献２】特開２００４−９８７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のように、撮影画像の全域から対象物を探索する場合には、処理負担が大きく、検出処理に時間がかかると共に、検出精度が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、地理的な対象物の検出に関して、その処理速度と検出精度とを向上させることができる車両用運転支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を達成するために本発明（請求項１に係る発明）においては、
三次元空間を三次元地図データとして所定の大きさのボクセルに分割し、その各ボクセルの三次元位置座標と、その各ボクセルに含まれる対象物種別の属性データと、を記憶するボクセル地図データ記憶手段と、
車両位置を検出する車両位置検出手段と、
車両進行方向を検出する車両進行方向検出手段と、
車両周囲の対象物を撮影する撮像手段と、
前記車両位置検出手段が検出する車両位置と、前記車両進行方向検出手段が検出する車両進行方向とに基づいて、前記撮像手段の撮影可能範囲を算出して該撮影可能範囲に属するボクセルを前記ボクセル地図データ記憶手段から抽出すると共に、該撮影可能範囲に属する各ボクセルに含まれる属性データに基づき対象物を含むボクセルを抽出するボクセル抽出手段と、
前記ボクセル抽出手段が抽出した属性データとして対象物を含むボクセルを、前記撮像手段が撮影した撮影画像に組み込んだ上で、その組み込み画像において、該属性データとして対象物を含むボクセルに対して該対象物の検出処理を行う対象物位置検出手段と、
が備えられている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置とした構成とされている。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２以下の記載の通りとなる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、対象物の位置を検出するに際して、地物の属性を有するボクセルの三次元地図情報を、撮像手段が撮影した撮影画像に組み込んで、撮影画像の全域ではなく、属性データとして対象物を含むボクセルのみに対して対象物の検出処理を行うことができ、探索領域（検出範囲）を少なくすることができる。このため、対象物の検出処理速度及び検出精度の向上を図ることができる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、対象物位置検出手段が、対象物の種類に応じた該対象物の抽出ロジックを複数備えて、該各抽出ロジックに基づいて検出機能を発揮するように設定されていると共に、対象物の種類に基づき、対象物位置検出手段が使用すべき抽出ロジックを選択して、選択した抽出ロジックを対象物位置検出手段の使用すべき抽出ロジックとして設定する抽出ロジック設定手段が備えられていることから、検出処理速度及び検出精度を高めつつ、各種対象物の位置を的確に検出できる。
【０００９】
請求項３の発明によれば、対象物位置検出手段が、前記ボクセル抽出手段が抽出した属性データとして対象物を含むボクセル内を所定範囲に限って探索（検出）するように設定されていることから、探索範囲をさらに狭めることができ、検出処理速度及び検出精度を、一層向上させることができる。
【００１０】
請求項４の発明によれば、対象物位置検出手段が、前記各ボクセルについて対象物の検出処理を行うに際して、該各ボクセルの周囲におけるボクセルが形成する属性データとしての対象物の有無パターンが所定パターンであるときには、予め設定された所定方向で且つ所定幅の領域の範囲を探索範囲とするように設定されていることから、請求項３の作用効果を具体的に実現できる。
【００１１】
請求項５の発明によれば、対象物位置検出手段が、検出処理を終えたボクセルに隣接する隣接ボクセルについて対象物の検出処理を行うに際して、該検出処理を終えたボクセルの検出結果に基づく対象物と該隣接ボクセルの境界線との交点を基準に、対象物の進行方向側を探索範囲とするように設定されていることから、請求項３の作用効果を具体的に実現できる。
【００１２】
請求項６の発明によれば、対象物が、区画線又は路肩段差であることから、対象物としての区画線又は路肩段差の検出処理速度及び検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る車両用支援運転装置を搭載した車両を平面的に示す図。
【図２】実施形態に係る車両用支援運転装置を示す構成図。
【図３】ボクセルを概念的に説明ずる説明図。
【図４】第１実施形態に係る制御例を示すフローチャート。
【図５】図４の続きを示すフローチャート。
【図６】前方監視カメラが撮影する撮影画像の一例を示す図。
【図７】カメラ撮影可能範囲に属するボクセルの存在を概念的に示す図。
【図８】カメラ撮影可能範囲に属するボクセルのうち、区画線（データ）のみを含むボクセルＢ、路肩段差（データ）のみを含むボクセル、区画線及び路肩段差の両方（データ）を含むボクセルＢが抽出された状態を概念的に示す図。
【図９】区画線のみを含むボクセル、路肩段差のみを含むボクセル、区画線及び路肩段差の両方を含むボクセル等を画像変換して、撮影画像に組み込んだ状態を示す図。
【図１０】第１実施形態を一部分のボクセルを用いて説明する説明図。
【図１１】第１実施形態を他部分のボクセルを用いて説明する説明図。
【図１２】第２実施形態を一部分のボクセル用いて説明する説明図。
【図１３】第２実施形態を他部分のボクセル用いて説明する説明図。
【図１４】第２実施形態に係る制御例を示すフローチャート。
【図１５】図１４の続きを示すフローチャート。
【図１６】第３実施形態に係る車両用支援運転装置を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１〜図１０は第１実施形態を示す。この第１実施形態を示す図１において、符号１は車両（自車）で、この車両１には、地理的な対象物としての区画線（白線）、路肩段差等を検出する実施形態に係る車両用運転支援装置２が搭載されている。この車両用運転支援装置２は、前方を監視する前方監視カメラ（ステレオカメラ）３と、自車位置を検出する車両（自車）位置検出手段としてのＧＰＳ４と、車両（自車）進行方向を検出する車両進行方向検出手段としてのジャイロセンサ５と、ボクセル三次元地図データ記憶手段としてのナビゲーション装置６と、それらからの各種情報を入力情報として、区画線（白線）・路肩段差等の地理的な対象物の検出処理を実行する制御ユニットＵ（図２参照）と、が備えられている。
【００１５】
前記車両用運転支援装置２の構成要素のうち、三次元地図データ記憶手段としてのナビゲーション装置６は、図３に示すボクセルＢを用いて、三次元地図データを記憶している。ボクセルＢは、三次元空間を所定の大きさ、例えば一辺１ｍの立方体に分割したものであり、その各ボクセルＢには、その三次元位置座標、各ボクセルＢに含まれる対象物種別の属性データ、例えば、区画線、路肩段差等が含まれている。図３中、○印は各ボクセルＢの中心位置を示す。
【００１６】
前記制御ユニットＵは、前記区画線・路肩段差等の検出処理を行うべく、図２に示す構成を有しており、その検出処理に基づき、表示・警報出力装置をも兼ねる前記ナビゲーション装置６、レーンキープ制御装置（例えば操舵装置）２０に出力信号を出力することになっている。
【００１７】
制御ユニットＵは、図２に示すように、撮影画像保存処理部７、自車位置検出処理部８、マップマッチング処理部９、自車位置補正処理部１０、進行方向検出処理部１１を備えている。撮影画像保存処理部７には、前方監視カメラ３により撮影された撮影画像情報が入力されることになり、そこにおいて、撮影画像情報が保存される。自車位置検出処理部８には、前記ＧＰＳ４からの出力信号が入力されることになり、そこにおいて、ＧＰＳ４からの出力信号に基づき自車位置が検出される。そして、自車位置は、マップマッチング処理部９において、ナビゲーション装置６から読み出した地図上において所定の（本来の）道路から外れている場合には、マップマッチング処理部９から自車位置補正処理部１０にその情報が出力され、そこにおいて、自車位置は所定の道路上に修正されることになる。進行方向検出処理部１１には、ジャイロセンサ５からの出力信号が入力されることになり、そこにおいて、自車の進行方向が検出される。
【００１８】
また、制御ユニットＵは、図２に示すように、カメラ撮影範囲算出処理部１２、第１ボクセル抽出処理部１３、第２ボクセル抽出処理部１４、画像変換処理部１５、画像解析領域抽出処理部１６、抽出ロジック設定部２０、区画線・路肩段差検出処理部１７を備えている。カメラ撮影範囲算出処理部１２には、進行方向検出処理部１１からの自車の進行方向データ、自車位置補正処理部１０からの自車位置データ、さらには、前方監視カメラ３の撮影角度データが入力され、そこにおいて、それら入力情報に基づきカメラ撮影範囲が算出される。第１ボクセル抽出処理部１３には、カメラ撮影範囲算出処理部１２からのカメラ撮影範囲情報、前記ナビゲーション装置６からのボクセル三次元地図データが入力され、そこにおいて、カメラ撮影範囲内に存在するボクセルＢの抽出処理が行われる。第２ボクセル抽出処理部１４には、第１ボクセル抽出処理部１３で抽出されたボクセル情報が入力され、その第２ボクセル抽出処理部１４において、第１ボクセル抽出処理部１３で抽出されたボクセルＢのうちから、その各属性データにより、対象物としての区画線（白線）、路肩段差を含むボクセルＢが抽出される。画像変換処理部１５には、第２ボクセル抽出処理部１４において抽出されたボクセル情報が入力され、その画像変換処理部１５において、入力された各ボクセルＢと自車位置の相対距離と方位とから、撮影画像における投影画像として、ボクセルＢ形状が画像変換され、その形状変換されたボクセルが撮影画像に位置合わせされる（組み込みまれる）。画像解析領域抽出処理部１６には、画像変換処理部１５からの情報が入力され、そこにおいて、その撮影画像の限られた範囲で後述の区画線、路肩段差検出処理を行うべく、画像解析領域が抽出される。この第１実施形態においては、撮影画像の全てではなく、区画線、路肩段差を含むものとして抽出された各ボクセルＢ内全域が解析領域として抽出される。抽出ロジック設定部２０は、区画線又は路肩段差を検出するための抽出ロジックをそれぞれ記憶しており、抽出ロジック設定部２０は、第２ボクセル抽出処理部１４からの出力信号に基づき、区画線又は路肩段差を検出するための抽出ロジックのいずれかを設定して、その情報を出力する機能を発揮する。区画線・路肩段差検出処理部１７には、画像解析領域抽出処理部１６からの画像解析領域抽出情報と、抽出ロジック設定部２０からの設定抽出ロジック情報と、が入力され、その区画線・路肩段差検出処理部１７においては、前方監視カメラ３の撮影画像の中のうち、画像解析領域抽出情報に基づき抽出された領域（区画線、路肩段差が存在するとして抽出されている各ボクセルＢ）において、区画線・路肩段差検出処理を行うことにより、区画線、路肩段差が検出される。
【００１９】
ここで、区画線・路肩段差検出処理としては、既存の方法が用いられる。例えば、区画線検出方法に関しては、特開２００４−２４０６３６号公報等に示すように、撮像手段の画像から画素情報の変化量が所定値を超えるエッジ部を検出して区画線候補点を抽出し、画像の所定領域において抽出された区画線候補点の数又は分布を参照してノイズを除去することにより、所望の区画線候補点を得、その複数の区画線候補点の位置から区画線を検出するもの等が用いられる。また、路肩段差等、道路端の検出方法に関しては、例えば特開２００８−３９４１号公報に示すように、車体側方の道路環境を撮像した画像内で、所定の条件を満たす全てのレーン方向ラインを道路端の候補として選出し、前記画像内に所定の条件を満たす鉛直方向ラインが存在するときに、当該鉛直方向ラインの下端位置に基づいて前記候補を１つに特定し、特定した候補を道路端として認識するもの等が用いられる。
【００２０】
さらに、制御ユニットＵは、図２に示すように、警報出力判定処理部１８、操舵制御処理部１９を備えている。警報出力判定処理部１８及び操舵制御処理部１９には、前記区画線・路肩段差検出処理部１７からの処理信号がそれぞれ入力されることになり、警報出力判定処理部１８及び操舵制御処理部１９は、自車と区画線又は路肩段差との間の距離が所定距離以下になると、警報、警報表示信号をナビゲーション装置６に出力し、操舵制御処理部１９からは制御信号がレーンキープ制御装置２０に出力される。
【００２１】
次に、前記制御ユニットＵの制御内容を、図４，図５に示すフローチャート及び図６〜図１１に基づいて具体的に説明する。尚、図４，図５において、符号Ｓはステップを示す。
【００２２】
Ｓ１において、前方監視カメラ３により前方走行路面が撮影され、その撮影画像が撮影画像保存処理部７に保存される。本実施形態においては、前方監視カメラ３が撮影している撮影画像２１を、図６に示すように、走行路２２の左右両側に区画線（白線）２３が走行路２２に沿ってそれぞれ延びると共に、車両１の進行方向右側区画線２３の外側（図６中の右側線）において、路肩段差２４がその区画線２３に沿って延びている一般的なものとする。
【００２３】
撮影画像２１が撮影画像保存処理部７に保存されると、S２において、ＧＰＳ４、ジャイロセンサ５により自車位置、自車の進行方向が検出され、次のS３においては、S２の自車位置、自車の進行方向、さらには前方監視カメラ３の撮影角度から、前方監視カメラ３のカメラ撮影可能範囲が算出される。次のS４においては、S３のカメラ撮影可能範囲に基づき、そのS３のカメラ撮影可能範囲に属するボクセルＢがナビゲーション装置６（保有するボクセル三次元地図データ）から抽出される。図７において、破線領域が、前方監視カメラ３によるカメラ撮影可能範囲であり、その図７において実線で示されるボクセルＢが、カメラ撮影可能範囲に属するボクセルＢとして示されるものである。
【００２４】
次に、S５において、前記S４において抽出された各ボクセルＢの属性データがそれぞれ読み出され、その次のS６において、ボクセルＢが保有する属性データが、区画線２３又は路肩段差２４を含むか否かが判別される。区画線・路肩段差検出処理の対象領域をその存在の高いものにだけに限定するためである。図８は、このようなカメラ撮影可能範囲に属するボクセルＢ全てについての判定結果を概念的に示すものであり、その図８には、ボクセルＢが、属性データとして、区画線２３のみが含まれるもの、路肩段差２４のみが含まれるもの、区画線２３及び路肩段差２４の両方が含まれるもの、いずれも含まれないものかをボクセルＢ内のパターンの違いをもって識別した状態が示されている。
【００２５】
前記S６がYESのときには、S７において、そのボクセルＢは、自車位置との相対位置、方位により撮影画像に適合した形状に変換され、そのS７の形状変換されたボクセルＢは、S８において、撮影画像（保存画像）に位置合わせされる。図９は、このような位置合わせを該当ボクセルＢ全て（Ｓ６がＹＥＳとなる全てのボクセルＢ）について行った結果を示しており、その図９の撮影画像においては、属性データとして、区画線２３のみ、路肩段差２４のみ、区画線２３と路肩段差２４の両方がそれぞれ含まれる各ボクセルＢが投影されることになる。
【００２６】
S８の処理を終えると、S９においては、そのボクセルＢの属性データに基づき区画線２３のみを含むボクセルＢか否かが判別される。区画線２３検出のための抽出ロジックを用いるか否かを判断するためである。このS９がYESのときは、そのボクセルＢが属性データとして区画線２３のみを含むものであり、このときには、S１０において、撮影画面２１内におけるそのボクセルＢ内で、区画線２３検出のための抽出ロジックを用いて検出が実施され、次のS１１において、その検出により区画線２３位置が検出される。次のS１２において、検出位置データとそのボクセルＢ中心位置データとの差が所定範囲内にあるか否かが判別され、そのS１２がYESのときには、Ｓ１３において、そのボクセルＢ内における区画線位置データは保存される。
【００２７】
前記S９がNOのときには、S１４において、そのボクセルＢが属性データに基づき区路肩段差２４のみを含むボクセルＢか否かが判別される。路肩段差２４検出のための抽出ロジックを用いるか否かを判断するためである。このS１４がYESのときには、S１５において、そのボクセルＢに対して路肩段差２４検出のための抽出ロジックを用いて検出が実施され、次のS１６において、その検出により路肩段差２４位置が検出され、その上で、前記S１２に進むことになる。
【００２８】
前記S１４がNOのときは、そのボクセルＢが区画線２３及び区路肩段差２４を含むものであり、このときには、S１７において、そのボクセルＢに対して前述の区画線２３検出のための抽出ロジック及び路肩段差２４検出のための抽出ロジックを用いて検出が実施され、次のS１８において、その検出により路区画線２３位置及び肩段差位置が検出され、その上で、前記S１２に進むことになる。
【００２９】
前記S１３の処理を終えると、Ｓ１９において、前記S４で抽出された全ボクセルＢについて、前記S５〜S１８までの一連の処理、判定が終了したか否かが判別される。このS１９がNOのときには、未だ全てのボクセルＢについて、一連の処理、判定が終了していないものがあるとして、S５に戻される。
また、前記S６がNOのときは、そのボクセルＢが、カメラ撮影可能範囲内に属するものであっても、区画線２３も路肩段差２４も含んでいないものであり、このときには、前記S１９に進むことになる。
さらに、前記S１２がNOのときは、前方に車両等が存在し、走行路２２の区画線２３等が検出できないときであり、このときには、位置データをＳ１３で保存せず、直接、前記S１９に進むことになる。
【００３０】
前記S１９がYESのときは、前記S４で抽出した全ボクセルＢについて、一連の処理、判定が終了したときであり、このときには、S２０において、区画線２３位置及び路肩段差２４位置データが読み出され、次のS２１において、自車位置と、区画線２３又は路肩段差２４との間の車幅方向距離が算出される。具体的には、X-Y座標データにより、鳥瞰図が作成され、それにより、自車位置と、区画線２３又は路肩段差２４との間の車幅方向距離が求められる。
【００３１】
Ｓ２１の処理を終えると、次のS２２においては、自車位置と、区画線２３又は路肩段差２４との間の車幅方向距離が所定距離以下か否かが判別される。そのS２２がYESのときには、S２３において、警報、自動操舵制御が単独又は複合的に実施され、S２２がNOのときにはリターンされる。
【００３２】
したがって、この第１実施形態においては、取得した撮影画像の全域について区画線２３等の検出処理を行うのではなく、撮影画像２１に取り込んだボクセルＢのうち、区画線２３等の存在が極めて高いもののみに対して検出処理を行って、区画線２３等の位置を特定することから、区画線２３等の検出処理負担を低減してその区画線２３等の検出処理速度を高めることができると共に、その検出精度を高めることができる。
【００３３】
この点に関して、図１０，図１１をもってより具体的に説明する。図１０は、図９中の一部を示しており、その図１０においては、カメラ撮影可能範囲内に存在するボクセルＢａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄのうち、ボクセルＢａ，Ｂｂ，Ｂｄに属性データとして区画線２３が含まれている状態を示している。このようなときには、Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｄの各ボクセルＢについて区画線検出処理が行われ、ボクセルＢｃについては、区画線検出処理は行われない。図１１は、図９中の図１０に示す部分以外の部分を示すものであるが、この場合にも同様に、カメラ撮影可能範囲内に存在するボクセルＢｅ，Ｂｆ，Ｂｇ，Ｂｈのうち、属性データとして、区画線２３が含まれるとされるＢｅ，Ｂｇ，Ｂｈの各ボクセルＢについて区画線２３の検出処理が行われ、ボクセルＢｆについては、区画線２３の検出処理は行われない。このように、ボクセル三次元地図データを有効に利用することにより、区画線２３の検出処理範囲（探索範囲）を、撮影画像２１の全域について検出処理する場合に比べて大幅に減らすことができ、上述の通り、区画線２３等の検出処理速度及び検出精度を高めることができる。
【００３４】
図１２〜図１５は第２実施形態、図１６は第３実施形態を示す。この各実施形態において、前記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図１２〜図１５に示す第２実施形態は、前記第１実施形態をさらに進め、属性データとして、区画線２３等（区画線２３を例にして示す）を含むボクセルＢ内全域を検出処理するのではなく、そのボクセルＢ内の検出範囲（探索範囲）をさらに絞った内容を示している。尚、第２実施形態に係る図１４，図１５のフローチャートにおいて、第１実施形態に係る図４，図５のフローチャートのステップと同一内容をなすものについては同一符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態も、前記第１実施形態同様、Ｓ１〜Ｓ５を経てＳ６に至る。そのS６（当該ボクセルＢが、属性データとして区画線２３又は路肩段差２４を含むか否かの判別ステップ）がYESのときには、Ｓ６ａにおいて、当該ボクセルＢに隣接するボクセルＢ（当該ボクセルＢの周囲のボクセルＢ）の属性データが読み出され、次のＳ６ｂにおいて、処理中の当該ボクセルＢに隣接するボクセルＢ（周囲のボクセルＢ）における対象物の有無パターンが、該当パターンのいずれかであるかが判別される。
具体的に説明する。図１２に示すように、処理中の当該ボクセルＢａの周囲のボクセルＢｂ、Ｂｃ、Ｂｄのうち、ボクセルＢｂ、Ｂｄが、属性データとして、対象物（区画線２３、路肩段差２４）を含むか否か、また、図１３に示すように、処理中の当該ボクセルＢａの周囲のボクセルＢｂ、Ｂｃ、Ｂｄのうち、ボクセルＢｃ、Ｂｄが、属性データとして、対象物（区画線２３、路肩段差２４）を含むか否かがＳ６ｂで判別される。尚、図１２，図１３は、後述のＳ７’、Ｓ８’の形状変換がなされた状態で示されている。
【００３７】
上記Ｓ６ｂの判別がＹＥＳとされて、図１２に示す対象物有無パターンに該当すると判定されたときには、Ｓ６ｃにおいて、処理中の当該ボクセルＢａ内における区画線２３等の探索領域（検出範囲）は、図１２中において平行線（一点鎖線）をなす範囲確定線ｍ１，ｍ２内と設定され、ボクセルＢａ内全域は探索領域とはならない。また、Ｓ６ｂの判別がＹＥＳとされて、図１３に示す対象物有無パターンに該当すると判定されたときには、処理中の当該ボクセルＢａ内における区画線２３等の探索領域（検出範囲）は、図１３中において平行線をなす範囲確定線ｍ３，ｍ４（一点鎖線）内と設定され、ボクセルＢａ内全域は探索範囲とはならない。
図１２，図１３の各ボクセルＢａ〜Ｂｄの各周囲に便宜上、点ｔ１〜ｔ８を付して、より具体的に説明すれば、図１２に示す対象物有無パターンに該当すると判定されたときには、範囲確定線ｍ１は、ボクセルＢａ上の点ｔ１とボクセルＢｄ上の点ｔ５を結ぶ線となり、範囲確定線ｍ２は、ボクセルＢａ上の点ｔ２とボクセルＢｄ上の点ｔ４を結ぶ線となり、その平行線をなす範囲確定線ｍ１，ｍ２の間において、ボクセルＢａについて、区画線の検出が行われる。一方、図１３に示す対象物有無パターンに該当すると判定されたときには、範囲確定線ｍ３は、ボクセルＢａ上の点ｔ８とボクセルＢｄ上の点ｔ５を結ぶ線となり、範囲確定線ｍ４は、ボクセルＢａ上の点ｔ１とボクセルＢｄ上の点ｔ４を結ぶ線となり、その平行線をなす範囲確定線ｍ３，ｍ４の間において、ボクセルＢａについて、区画線の検出が行われる。つまり、範囲確定線ｍ１，ｍ２と範囲確定線ｍ３，ｍ４とは、図１２，図１３のパターンの違いに基づき、点ｔ５，ｔ４を維持しつつ、点ｔ１，ｔ２と点ｔ８，ｔ１との間で切換えられる関係となっている。
【００３８】
上記Ｓ６ｃの処理を終えると、Ｓ７’において、Ｓ６ｃにおいて設定された探索領域が、自車位置との相対位置、方位により撮影画像に適合した形状に変換され、そのS７’の形状変換された探索領域は、S８’において、撮影画像（保存画像）に位置合わせされる。そしてこの後、当該ボクセルＢａが、前記第１実施形態同様、属性データとして、区画線２３のみを含むか否か、路肩段差２４のみを含むか否か、区画線２３及び路肩段差２４の両方を含むか否かを判別して（Ｓ９、Ｓ１４）、その該当するものにあった抽出ロジックを用いて区画線２３、路肩段差２４等の位置が検出される（Ｓ１０’、Ｓ１５’、Ｓ１７’、Ｓ１１，Ｓ１６，Ｓ１８）。この後、第１実施形態のフローチャートのＳ１２に進み、それ以後、同様の処理がなされることになる。
【００３９】
一方、前記Ｓ６ｂがＮＯと判定され、対象物有無パターンが図１２，図１３のいずれのパターンでもないときには、処理中のボクセルＢａの探索領域が、そのボクセルＢａ内全域と設定され（第１実施形態と同様）、そのボクセルＢａ内全域（探索領域）について形状変換すべく、前記Ｓ７’に進み、以後、前述の処理と同様の処理が行われる。
【００４０】
したがって、この第２実施形態においては、処理中の当該ボクセルＢａの周囲のボクセルＢの対象物有無パターンの判断に基づき、該当する場合には、区画線２３等を含むとされるボクセルＢ内の探索領域がさらに絞り込まれることになり、検出処理速度及び検出精度は、第１実施形態の場合よりもさらに、高められることになる。
尚、上記第２実施形態は、車両１の進行方向左側区画線２３を例にとって説明しているが、車両の進行方向右側区画線２３等についても、図１２，図１３と対称配置関係をもって適用することができる。
【００４１】
図１６に示す第３実施形態も、区画線２３等（区画線２３を例にして示す）を含むボクセルＢ内全域を検出処理するのではなく、その検出範囲（探索範囲）を絞った内容を示す。
この第３実施形態においては、属性データとして区画線２３を含むボクセルＢが、車両進行方向に対して左右いずれの区画線２３に該当するものかを把握した上で（図１６の例では左側区画線２３を示す）、先ず、属性データとして区画線２３を含む一のボクセルＢｉについて、そのボクセルＢｉ内全域について区画線検出処理が行われる。そして、そのボクセルＢｉにおける検出処理の結果に基づき、区画線２３が入り込む隣り合うボクセルＢｊとの境界縦線Ｌｈ、境界横線Ｌｂのどれに交差するかが判断される。図１６においては、ボクセルＢｉからＢｊに入り込む区画線２３が境界縦線Ｌｈに対して交差することから、このときには、境界縦線Ｌｈと所定幅の区画線２３の下側線との交点Ｐ１よりも上側部分の領域Ｂｊｓ（区画線２３の進行方向側）が、ボクセルＢｊの検出範囲（探索領域）となり、その検出範囲において、ボクセルＢｊ内の区画線検出処理が行われる。同様に、ボクセルＢｊの検出処理結果を得て、区画線２３が、図１６に示すようにボクセルＢｌの境界横線Ｌｂに交差する場合には、区画線２３の左側線と境界横線Ｌｂとの交点Ｐ２よりも右側部分の領域Ｂｌｓ（区画線２３の進行方向側）が、ボクセルＢｌの検出範囲（探索領域）となる。ボクセルＢｍについては、前述のボクセルＢｊと同様の処理により、ボクセルＢｍ内全域が検出範囲となる。
【００４２】
したがって、属性データとして区画線２３等を含むボクセルＢ内全域について区画線２３等の検出処理を行うのではなく、さらにその検出範囲が絞られることになり、検出処理速度及び検出精度は、一層、高められることになる。
上記例では、区画線２３が、車両の進行方向に対して左側線をもって示したが、区画線２３が、車両の進行方向に対して右側線の場合においては、ボクセルＢの境界横線Ｌｂと区画線２３とが交差するときには、区画線２３の右側線とボクセルＢの境界横線Ｌｂとの交点よりも左側部分領域が、区画線２３が入り込むボクセルＢの検出範囲（探索領域）となるが、その点を除き、他の処理は同様のものとなる。また、この第３実施形態が区画線２３に限らず、路肩段差２４にも適用あることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
１ 車両
２ 車両用運転支援装置
３ 前方監視カメラ（撮像手段）
４ ＧＰＳ（車両位置検出手段）
５ ジャイロセンサ（車両進行方向検出手段）
６ ナビゲーション装置（ボクセル三次元地図データ記憶手段）
１２ カメラ撮影範囲算出処理部
１３ 第１ボクセル抽出処理部
１４ 第２ボクセル抽出処理部
１６ 画像解析領域抽出処理部
１７ 区画線・路肩段差検出処理部
Ｐ１，Ｐ２ 交点
Ｕ 制御ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元空間を三次元地図データとして所定の大きさのボクセルに分割し、その各ボクセルの三次元位置座標と、その各ボクセルに含まれる対象物種別の属性データと、を記憶するボクセル地図データ記憶手段と、
車両位置を検出する車両位置検出手段と、
車両進行方向を検出する車両進行方向検出手段と、
車両周囲の対象物を撮影する撮像手段と、
前記車両位置検出手段が検出する車両位置と、前記車両進行方向検出手段が検出する車両進行方向とに基づいて、前記撮像手段の撮影可能範囲を算出して該撮影可能範囲に属するボクセルを前記ボクセル地図データ記憶手段から抽出すると共に、該撮影可能範囲に属する各ボクセルに含まれる属性データに基づき対象物を含むボクセルを抽出するボクセル抽出手段と、
前記ボクセル抽出手段が抽出した属性データとして対象物を含むボクセルを、前記撮像手段が撮影した撮影画像に組み込んだ上で、その組み込み画像において、該属性データとして対象物を含むボクセルに対して該対象物の検出処理を行う対象物位置検出手段と、
が備えられている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記対象物位置検出手段が、前記対象物の種類に応じた該対象物の抽出ロジックを複数備えて、該各抽出ロジックに基づいて検出機能を発揮するように設定されていると共に、
前記対象物の種類に基づき、前記対象物位置検出手段が使用すべき抽出ロジックを選択して、該選択した抽出ロジックを該対象物位置検出手段の使用すべき抽出ロジックとして設定する抽出ロジック設定手段が備えられている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記対象物位置検出手段が、前記ボクセル抽出手段が抽出した属性データとして対象物を含むボクセル内を所定範囲に限って探索するように設定されている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記対象物位置検出手段が、前記各ボクセルについて対象物の検出処理を行うに際して、該各ボクセルの周囲におけるボクセルが形成する属性データとしての対象物の有無パターンが所定パターンであるときには、予め設定された所定方向で且つ所定幅の領域の範囲を探索範囲とするように設定されている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記対象物位置検出手段が、検出処理を終えたボクセルに隣接する隣接ボクセルについて対象物の検出処理を行うに際して、該検出処理を終えたボクセルの検出結果に基づく対象物と該隣接ボクセルの境界線との交点を基準に、対象物の進行方向側を探索範囲とするように設定されている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記対象物が、区画線又は路肩段差である、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項１】
三次元空間を三次元地図データとして所定の大きさのボクセルに分割し、その各ボクセルの三次元位置座標と、その各ボクセルに含まれる対象物種別の属性データと、を記憶するボクセル地図データ記憶手段と、
車両位置を検出する車両位置検出手段と、
車両進行方向を検出する車両進行方向検出手段と、
車両周囲の対象物を撮影する撮像手段と、
前記車両位置検出手段が検出する車両位置と、前記車両進行方向検出手段が検出する車両進行方向とに基づいて、前記撮像手段の撮影可能範囲を算出して該撮影可能範囲に属するボクセルを前記ボクセル地図データ記憶手段から抽出すると共に、該撮影可能範囲に属する各ボクセルに含まれる属性データに基づき対象物を含むボクセルを抽出するボクセル抽出手段と、
前記ボクセル抽出手段が抽出した属性データとして対象物を含むボクセルを、前記撮像手段が撮影した撮影画像に組み込んだ上で、その組み込み画像において、該属性データとして対象物を含むボクセルに対して該対象物の検出処理を行う対象物位置検出手段と、
が備えられている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記対象物位置検出手段が、前記対象物の種類に応じた該対象物の抽出ロジックを複数備えて、該各抽出ロジックに基づいて検出機能を発揮するように設定されていると共に、
前記対象物の種類に基づき、前記対象物位置検出手段が使用すべき抽出ロジックを選択して、該選択した抽出ロジックを該対象物位置検出手段の使用すべき抽出ロジックとして設定する抽出ロジック設定手段が備えられている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記対象物位置検出手段が、前記ボクセル抽出手段が抽出した属性データとして対象物を含むボクセル内を所定範囲に限って探索するように設定されている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記対象物位置検出手段が、前記各ボクセルについて対象物の検出処理を行うに際して、該各ボクセルの周囲におけるボクセルが形成する属性データとしての対象物の有無パターンが所定パターンであるときには、予め設定された所定方向で且つ所定幅の領域の範囲を探索範囲とするように設定されている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記対象物位置検出手段が、検出処理を終えたボクセルに隣接する隣接ボクセルについて対象物の検出処理を行うに際して、該検出処理を終えたボクセルの検出結果に基づく対象物と該隣接ボクセルの境界線との交点を基準に、対象物の進行方向側を探索範囲とするように設定されている、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記対象物が、区画線又は路肩段差である、
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１２９０３６（Ｐ２０１１−１２９０３６Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９１２７（Ｐ２００９−２８９１２７）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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