驾驶辅助装置及驾驶辅助方法
【专利摘要】本发明提供了一种对在道路上行驶的车辆(3)进行驾驶辅助的驾驶辅助装置(1)。采用这种装置，用行驶车道检测装置(5、25)对道路行驶车道进行检测。如果未能检测到行驶车道，则由外推装置(25)对先前检测到的行驶车道进行外推并且设定所得到的外推行驶车道。基于先前检测到的行驶车道与车辆间的距离和/或车辆的横向速度，由外推时间决定装置(25)决定用于设定外推行驶车道的时间长度。还通过偏离判定装置(25)判定车辆是否在预先设定的参考时间内偏离所检测到的行驶车道或设定的外推行驶车道。根据判定结果来进行驾驶辅助。
【专利说明】驾驶辅助装置及驾驶辅助方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于为车辆的驾驶者提供驾驶上辅助的驾驶辅助装置和驾驶辅助方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，为车辆驾驶者提供各种类型的驾驶辅助的装置是已知的。作为这种装置， 例如，提出了一种在专利公开PTL 1中公开的系统。该装置使用已由车载摄像机捕捉的在 车辆行驶方向上的区域的图像。具体地，该装置使用图像识别从该图像检测道路上的行驶 车道（简言之，诸如白线之类的车道）。然后，该装置基于检测到的行驶车道与车辆之间的 位置关系来进行驾驶辅助，比如发出警报。
[0003] 文献列表
[0004] 专利文献
[0005] [PTL 1JJP-A-2010-247656
【发明内容】
[0006] 技术问题
[0007] 在上述的基于行驶车道的检测来执行驾驶辅助的驾驶辅助装置的情况下，当未能 检测到行驶车道时，不能执行驾驶辅助。因此，当未能检测到行驶车道时，可以考虑通过对 过去已经检测到的行驶车道进行外推来设定外推行驶车道。然后，可以使用外推行驶车道 来执行驾驶辅助。
[0008] 然而，即使设定了外推行驶车道，但如果用于外推行驶车道的设定条件不适当，则 不能适当地执行驾驶辅助。
[0009] 鉴于上述问题达成了本发明。本发明的目的是提供一种即使未能检测到行驶车道 也能够适当地执行驾驶辅助的驾驶辅助装置。
[0010] 解决问题的方案
[0011] 根据一个合适的方面的驾驶辅助装置是对行驶在道路上的车辆进行驾驶辅助的 驾驶辅助装置。驾驶辅助装置包括：行驶车道检测装置，其用于对道路上的行驶车道进行检 测；以及外推装置，其用于当行驶车道检测装置未能检测到行驶车道时设定外推行驶车道， 该外推行驶车道通过对先前检测到的行驶车道进行外推而形成。
[0012] 此外，驾驶辅助装置包括：外推时间决定装置，其用于基于先前检测到的行驶车道 与车辆之间的距离和/或车辆的横向速度来决定用于设定外推行驶车道的时间长度；以及 偏离判定装置，其用于判定车辆在预先设定的参考时间内是否会偏离由行驶车道检测装置 检测到的行驶车道或由外推装置设定的外推行驶车道。
[0013] 因此，即使当未能检测到行驶车道时，驾驶辅助装置也可以使用外推行驶车道来 执行驾驶辅助。
[0014] 另外，驾驶辅助装置基于先前检测到的行驶车道与车辆之间的距离和/或车辆的 横向速度来决定用于设定外推行驶车道的时间长度。因此，可以适当地决定用于设定外推 行驶车道的时间。
[0015] 另外，根据另一方面的驾驶辅助方法还实现了与上述的作用效果类似的作用效 果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是根据实施方式的驾驶辅助装置的构成的框图；
[0017] 图2是由驾驶辅助装置执行的驾驶辅助处理的流程图；
[0018] 图3是由驾驶辅助装置执行的行驶车道检测处理的流程图；
[0019] 图4是由驾驶辅助装置执行的警报控制处理的流程图；
[0020] 图5是由驾驶辅助装置执行的外推处理的流程图；
[0021] 图6是由驾驶辅助装置执行的显示处理的流程图；
[0022] 图7(a)和图7(b)是行驶车道、外推行驶车道以及外推帧的说明图；
[0023] 图8(a)和图8(b)是行驶车道、外推行驶车道以及外推帧的说明图；以及
[0024] 图9(a)和图9(b)是在显示装置中的显示的说明图和在显示装置中的另一显示的 说明图。
[0025] 实施方式的描述
[0026] 将参照附图描述本发明的实施方式。
[0027][驾驶辅助装置的构成]
[0028] 将参照图1描述驾驶辅助装置1的构成。驾驶辅助装置1是安装在车辆3中的车 载装置。驾驶辅助装置1可以对在道路上行驶的车辆3进行驾驶辅助。驾驶辅助装置1包 括摄像机5 (对应于行驶车道检测装置）、车速检测装置7、偏航检测装置9、转向扭矩检测装 置11、车道偏离报警/车道保持辅助（LDW/LKA)开关13、显示装置15(对应于显示装置）、 转向扭矩产生装置17、蜂鸣产生装置19 (对应于警报装置）、制动下踏量传感器21、转向信 号开关23、方向盘角度检测装置24以及驾驶辅助电子控制单元（ECU) 25(在功能上由行驶 车道检测装置、外推装置、外推时间决定装置和偏离判定装置组成）。
[0029] 摄像机5安装在车辆3的中央前方侧上。摄像机5捕捉包括自身车辆3前方的道 路的景象并且输出其图像数据。
[0030] 车速检测装置7对车辆3的车速进行检测。偏航检测装置9对车辆3的转弯方向 上的角速度（偏航率）进行检测。转向扭矩检测装置11对由车辆3的驾驶者施加给方向 盘的扭矩Μ的量进行检测。
[0031] LDW/LKA开关13是能够通过车辆3的驾驶者打开和关闭的开关。当LDW/LKA开 关13被打开时，驾驶辅助装置1执行下文描述的驾驶辅助处理。当LDW/LKA开关13被关 闭时，驾驶辅助装置1不执行驾驶辅助处理。
[0032] 显示装置15由液晶显示器构成。在下文描述的驾驶辅助处理期间，显示装置15 对预定的显示（如下文描述的显示α或显示β)进行显示。在下文描述的驾驶辅助处理 期间，转向扭矩产生装置17在与偏离方向相反的方向上对车辆3的方向盘添加用于警报的 微弱的转向扭矩，下文描述。
[0033] 在下文描述的驾驶辅助处理期间，蜂鸣产生装置19产生警报蜂鸣声。制动下踏量 传感器21对车辆3的制动操作状态进行检测。转向信号开关23对车辆3的转向信号操作 进行检测。方向盘角度检测装置24对方向盘的角度（转向角）进行检测。
[0034] 驾驶辅助E⑶25基于来自各部的输入来执行下文描述的驾驶辅助处理。驾驶辅 助ECU 25是包括中央处理单元（CPU)、只读存储器（ROM)、随机访问存储器（RAM)、电可擦可 编程只读存储器（EEPR0M)、数字信号处理器（DSP)等的已知的微处理器。
[0035] 由驾驶辅助装置执行的处理
[0036] 将参照图2至图9描述由驾驶辅助装置1执行的驾驶辅助处理。当车辆3的电源 接通时，开始驾驶辅助处理。随后，每固定时间量（比如100msec)重复执行该驾驶辅助处 理。在图2中的步骤S10,驾驶辅助装置1对摄像机5的曝光进行控制。摄像机5的曝光控 制为使得在下文描述的行驶车道检测处理期间在道路上的行驶车道（或简言之，车道）与 道路表面之间的辉度差足够大。
[0037] 在步骤20,驾驶辅助装置1执行行驶车道检测处理。将参照图3描述行驶车道检 测处理。在图3中的步骤110,驾驶辅助装置1使用摄像机5捕捉车辆3在行驶方向上的图 像。然后，驾驶辅助装置1下载捕捉到的图像。图像包括车辆3在行驶方向上的道路。
[0038] 在步骤120,驾驶辅助装置1执行边缘提取处理。边缘提取处理是用于对已经在上 述步骤110下载的图像的边缘进行提取的处理。在边缘提取处理中，首先，使用微分滤波器 来计算图像中的每条水平线（所有像素在垂直方向上的所有坐标值是相等的）的微分值。 换句话说，计算出构成水平线的多个像素的相邻像素之间的辉度值的变化率。当摄像机5 是彩色摄像机时，可以计算从彩色摄像机输出的RGB信号的变化率、或者当RGB信号转化成 辉度信号和色差信号时色差信号的变化率。
[0039] 然后，驾驶辅助装置1判定所计算的微分值是否为预定阈值或更大值。当判定微 分值为阈值或更大值时，则认为在相邻像素之间的辉度值具有明显的变化。驾驶辅助装置 1将像素的坐标值记录为边缘。驾驶辅助装置1对图像中的所有像素执行上述的处理。
[0040] 在步骤130,驾驶辅助装置1基于上述步骤120所记录的边缘使用已知的直线提取 技术（例如，霍夫（Hough)变换处理等）来提取白线候选。可以从单个帧中的图像提取多 个白线候选。当检测到多个白线候选时，通过已知的图案匹配（图像处理）来检测复合线 并且检测行驶车道（交通车道边界）。
[0041] 在步骤140,驾驶辅助装置1将在上述步骤130检测到的行驶车道存储在被设置于 驾驶辅助ECU 25中的RAM中。另一方面，当在步骤130未检测到行驶车道时，驾驶辅助装 置1记录未检测到行驶车道这个事实。
[0042] 返回至图2,在步骤30,驾驶辅助装置1执行警报控制处理。将参照图4描述警报 控制处理。在图4中的步骤210,驾驶辅助装置1基于来自制动下踏量传感器21和转向信 号开关23的输入信息来判定状态是否为制动操作状态或转向信号操作状态。当得到肯定 的回答（是）时，驾驶辅助装置1前进至步骤300。当得到否定的回答（否）（当状态不是 制动操作状态或转向信号操作状态）时，驾驶辅助装置1前进至步骤220。
[0043] 在步骤220,驾驶辅助装置1判定是否满足下述条件A和条件B中的至少一个条 件。
[0044] 条件A :在三个刚刚前面的帧中的任一帧中检测到行驶车道。
[0045] 条件B :设定了外推行驶车道（下文描述）并且外推帧（下文描述）尚未完成。
[0046] 单个帧是指驾驶辅助处理的单次执行。帧之间的间隔是固定的时间量（如 100ms)。
[0047] 当得到肯定的回答（是，满足条件A或条件B)时，驾驶辅助装置1前进至步骤230。 当得到否定的回答（否，即不满足条件A也不满足条件B)时，驾驶辅助装置1前进至步骤 300。
[0048] 在步骤230,驾驶辅助装置1获取在刚刚前面的三个帧内已经检测到并且被存储 在设置于驾驶辅助E⑶中的RAM中（参考上述步骤140)的行驶车道。替代性地，驾驶辅助 装置1获取如下文描述的已经被设定并且被存储在设置于驾驶辅助E⑶25中的RAM中的 外推行驶车道（下文中称为行驶车道等）。然而，所获取的外推行驶车道仅是外推帧尚未完 成的车道。
[0049] 在步骤240,驾驶辅助装置1以下述方式来计算车辆3的预计行驶轨迹。当从车速 检测装置7输入的车速为VOn/sec)、从偏航检测装置9输入的偏航率为ω (rad/sec)、车辆 3在当前位置的行驶方向为Y方向、以及车辆宽度方向为X方向时，车辆3在0.1秒内向前 运动0. IV。在这个时间期间，转动角度（车辆3的行驶方向相对于行驶交通车道的角度） 增加0. 1ω。因此，当车辆3的当前位置是原点时，T秒之后的车辆位置（X(T))，（Y(T))如 下所述。
[0050] X (Τ) = 0· IV (sinO. 1 ω +sin0. 2 ω +... +sin (Τ-0· 1) ω))
[0051] Υ (Τ) = 0· IV (cosO. 1 ω +cosO. 2 ω +... +cos (Τ_0· 1) ω))
[0052] 车辆位置的上述轨迹是车辆3的预计行驶轨迹。
[0053] 在步骤250,驾驶辅助装置1基于在上述步骤230获取的行驶车道等和在上述步骤 240计算的预计行驶轨迹来计算偏离时间Td。偏离时间Td是车辆3偏离行驶车道等所需 的时间量。偏离时间Td是从当前时间直到预计行驶轨迹偏离行驶车道等为止的时间量。
[0054] 在步骤260,当在上述步骤250计算出偏离时间Td时，驾驶辅助装置1根据预计 行驶轨迹是否偏离左行驶车道或右行驶车道等对车辆3的偏离方向（向左或向右）进行检 测。
[0055] 在步骤270,驾驶辅助装置1判定由转向扭矩检测装置11检测的转向扭矩Μ是否 为预先设定的参考阈值Me或更大值。当判定转向扭矩Μ为参考阈值Me或更大值时，驾驶 辅助装置1前进至步骤300。当判定转向扭矩Μ小于参考阈值Me时，驾驶辅助装置1前进 至步骤280。
[0056] 在步骤280,驾驶辅助装置1判定在上述步骤250计算的偏离时间Td是否为预先 设定的参考时间Tc或更小值。当判定偏离时间Td为参考时间Tc或更小值时，驾驶辅助装 置1前进至步骤290。当判定偏离时间Td超过参考时间Tc时，驾驶辅助装置1前进至步骤 300。在步骤290,驾驶辅助装置1产生驾驶辅助。换句话说，驾驶辅助装置1使用蜂鸣产生 装置19产生蜂鸣声。驾驶辅助装置1还使用转向扭矩产生装置17在与在上述步骤260检 测到的偏离方向相反的方向上对方向盘施加转向扭矩。然后，驾驶辅助装置1结束处理。
[0057] 在步骤290,驾驶辅助装置1结束驾驶辅助。换句话说，驾驶辅助装置1停止由蜂 鸣产生装置1产生的蜂鸣声并且将转向扭矩产生装置17的转向扭矩设定为零。然后，驾驶 辅助装置1结束处理。
[0058] 返回至图2,在步骤40,驾驶辅助装置1判定是否满足条件，该条件为在刚刚前面 的上述步骤20 (在同一帧中）未检测到行驶车道且在前一帧中在上述步骤20已经检测到 行驶车道（换句话说，检测到行驶车道的状态变成未检测到行驶车道的状态）。当得到肯定 的回答（是）时，驾驶辅助装置1前进至步骤50。当得到否定的回答（否）时，驾驶辅助装 置前进至步骤60。
[0059] 在步骤50,驾驶辅助装置1执行外推处理。将参照图5描述该外推处理。在图5 中的步骤310,驾驶辅助装置1获取在刚刚前一帧中检测到的行驶车道的位置信息。
[0060] 在步骤320,驾驶辅助装置1从方向盘角度检测装置24获取方向盘的角度（车辆 信息）以及从车速检测装置7获取车速（车辆信息）。
[0061] 在步骤330,驾驶辅助装置1计算在车辆宽度方向上从车辆3上的车胎（在行驶车 道一侧的车胎）到在上述步骤310获取的行驶车道的距离（下文中称为DTLB)。
[0062] 在步骤340,驾驶辅助装置1根据在上述步骤320获取的方向盘角度和车速来计算 车辆3的横向方向（车辆宽度方向）上的速度（下文中称为横向速度）。
[0063] 在步骤350,驾驶辅助装置1基于在上述步骤330计算出的DTLB和在上述步骤340 计算出的横向速度来决定外推帧。外推帧是指下文描述的在步骤380设定的外推行驶车道 得以保持的帧数（设定外推行驶车道的时间量）。当DTLB和横向速度被输入到设置于驾驶 辅助ECU 25中的ROM中时，存储用于输出与DTBL和横向速度对应的外推帧的映射。使用 映射决定外推巾贞。在相同的横向速度条件下，夕卜推巾贞被设定为随着DTBL的变短而变短。另 夕卜，在相同的DTBL条件下，夕卜推巾贞被设定成随着横向速度的增大而变短。
[0064] 在步骤360,驾驶辅助装置1判定在上述步骤350决定的外推帧是否在预先设定的 上限值（比如10)内。当判定外推帧在上限值内时，驾驶辅助装置1前进至步骤380。当判 定外推帧超过上限值时，驾驶辅助装置1前进至步骤370。
[0065] 在步骤370,驾驶辅助装置1将用于上述步骤360的上限值设定为外推帧，以替代 在上述步骤350决定的值。
[0066] 在步骤380,驾驶辅助装置1设定外推行驶车道。如图7 (a)和图7(b)以及图8 (a) 和图8(b)所示，外推行驶车道103是通过对在上述步骤310获取的行驶车道101进行外推 而形成的虚拟的行驶车道。当在上述步骤310获取的行驶车道101是直线时，为行驶车道 在车辆3的行驶方向上的延长的直线变成外推行驶车道103。另外，当在上述步骤310获取 的行驶车道101是曲线时，为行驶车道在车辆3的行驶方向上以相同的曲率延长的曲线变 成外推行驶车道103。另外，不论行驶车道101的形状如何，外推行驶车道103都可以是直 线。
[0067] 已经设定的外推行驶车道仅在步骤350或步骤370决定的外推帧的持续时间中得 以保持。如图7(a)和图7(b)所示，在相同的横向速度条件下，外推帧被设定成随着DTBL 的变短而变短。另外，如图8(a)和图8(b)所示，在相同的DTBL的条件下，外推帧被设定成 随着横向速度的增大而变短。
[0068] 返回至图2,在步骤60,驾驶辅助装置1执行显示处理。将参照图6描述显示处理。 在图6中的步骤410,驾驶辅助装置1判定在刚刚前面的上述步骤20 (在同一帧中）是否检 测到行驶车道。当判定检测到行驶车道时，驾驶辅助装置1前进至步骤420。当判定未检测 到行驶车道时，驾驶辅助装置1前进至步骤430。
[0069] 在步骤430,驾驶辅助装置1判定是否在过去（在前面的或更早的帧中）已经设定 外推行驶车道并且外推帧目前尚未完成。当判定外推帧尚未完成时，驾驶辅助装置1前进 至步骤420。当判定是其它情况时，驾驶辅助装置1前进至步骤440。
[0070] 在步骤420,驾驶辅助装置1在显示装置15中显示于图9(b)中所示的显示α。这 个显示表示检测到行驶车道或者设定了外推行驶车道。在步骤440,驾驶辅助装置1在显示 装置15中显示于图9 (a)所示的显示β。这个显示表示未检测到行驶车道并且未设定外推 行驶车道。然后，驾驶辅助装置1完成驾驶辅助处理。
[0071] 作用效果
[0072] (1)驾驶辅助装置1基于车辆3的DTLB和横向速度来决定外推帧。因此，外推帧 可以被设定成合适的值。例如，在驾驶辅助装置1中，当DTLB较短或横向速度高时（当在 使用外推行驶车道时实际上不需要趋于发生的驾驶辅助处理的执行时），外推帧被设定得 较短。因此，在未能检测到行驶车道的状态下可以防止实际上不需要的驾驶辅助处理的执 行。
[0073] 另外，在驾驶辅助装置1中，当DTLB较长或横向速度较低时（当可以适当地执行 驾驶辅助处理的可能性较大时），外推帧被设定得较长。因此，可以在长的时间段内执行适 当的驾驶辅助处理，即使在未能检测到行驶车道的状态下亦是如此。
[0074] (2)即使当未检测到行驶车道时，驾驶辅助装置1也以与当检测到行驶车道时类 似的方式对显示α进行显示，同时外推行驶车道被设定。因此，例如，即使当在行驶车道基 本上能够被检测到的状态下发生短时间量期间未检测到行驶车道时，显示装置15中的显 示仍保持在显示α。因此，显示装置15中的显示在短周期内不变化。不会使用户感到不 适。
[0075] 本发明并未以任何方式限于上述的实施方式。当然，在不脱离本发明范围的前提 下的各种实施方式是可能的。
[0076] 例如，摄像机除了前方摄像机以外可以是侧面的或后方的摄像机。
[0077] 例如，在上述的步骤290,驾驶辅助可以是通过蜂鸣产生装置19产生的蜂鸣和转 向扭矩产生装置19产生的转向扭矩中的任一者。
[0078] 另外，在上述的步骤340,在上述步骤130检测到的行驶车道的曲率是可以计算出 的。然后，可以由该曲率和车辆3的速度来计算出横向速度。
[0079] 另外，在上述步骤350,可以基于DTLB和横向速度中的任一者来决定外推帧。
[0080] 另外，车辆3的预定位置（比如车辆3在车辆宽度方向上的中心位置、驾驶者位置 或身体左方或右方的端部）与行驶车道之间的距离来替代DTLB。
[0081] 另外，在上述步骤380,可以外推出在多个前面的帧（比如从第η个前面的帧到刚 刚前一帧）中检测到的多个行驶车道，而不仅仅是在刚刚前一帧中检测到的行驶车道。从 而可以设定外推行驶车道。上述的η可以是2、3、4、5、6等中的任一个。
[0082] 另外，在驾驶辅助处理中，对于车辆3左侧的行驶车道和右侧的行驶车道可以单 独地执行行驶车道检测处理（上述步骤20)和外推处理（上述步骤50)。替代性地，对于 行驶车道中的任一条行驶车道可以执行行驶车道检测处理和外推处理。另外，在显示处理 (上述步骤60)中，对于左侧行驶车道和右侧行驶车道中的每条行驶车道可以显示检测/未 检测。
[0083] 附图标记列表
[0084] 1驾驶辅助装置
[0085] 3 车辆
[0086] 5摄像机
[0087] 7车速检测装置
[0088] 9偏航检测装置
[0089] 11转向扭矩检测装置
[0090] 13 LDW/LKA 开关
[0091] 15显示装置
[0092] 17转向扭矩产生装置
[0093] 19蜂鸣产生装置
[0094] 21制动下踏量传感器
[0095] 23转向信号开关
[0096] 24方向盘角度检测装置
[0097] 25驾驶辅助ECU
[0098] 101行驶车道
[0099] 103外推行驶车道
【权利要求】
1. 一种对行驶在道路上的车辆（3)进行驾驶辅助的驾驶辅助装置（1)，所述驾驶辅助 装置包括： 行驶车道检测装置（5、25)，所述行驶车道检测装置（5、25)用于对所述道路上的行驶 车道进行检测； 外推装置（25)，所述外推装置（25)用于当所述行驶车道检测装置未能检测到所述行 驶车道时设定外推行驶车道，所述外推行驶车道通过对先前检测到的行驶车道进行外推而 形成； 外推时间决定装置（25)，所述外推时间决定装置（25)用于基于所述先前检测到的行 驶车道与所述车辆之间的距离和/或所述车辆的横向速度来决定用于所述外推行驶车道 被设定的时间长度； 偏离判定装置（25)，所述偏离判定装置（25)用于判定所述车辆在预先设定的参考时 间内是否会偏离由所述行驶车道检测装置检测到的所述行驶车道或由所述外推装置设定 的所述外推行驶车道。
2. 根据权利要求1所述的驾驶辅助装置，其中： 当检测到所述行驶车道的状态变成检测不到所述行驶车道的状态时，所述外推装置对 刚刚之前检测到的所述行驶车道进行外推并且设定所述外推行驶车道。
3. 根据权利要求1或2所述的驾驶辅助装置，包括： 显示装置（15)，所述显示装置（15)用于当所述行驶车道检测装置检测所述行驶车道 时或者当设定了所述外推行驶车道时执行预定的显示。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的驾驶辅助装置，包括： 警报装置（19)，所述警报装置用于当所述偏离判定装置判定将会发生偏离所述行驶车 道时产生警报。
5. -种对行驶在道路上的车辆（3)进行驾驶辅助的驾驶辅助方法（1)，包括如下步 骤： 尝试对所述道路上的行驶车道进行检测； 当未能检测到所述行驶车道时设定外推行驶车道，所述外推行驶车道通过对先前检测 到的行驶车道进行外推而形成； 基于所述先前检测到的行驶车道与所述车辆之间的距离和/或所述车辆的横向速度 来决定用于所述外推行驶车道被设定的时间长度；以及 判定所述车辆在预先设定的参考时间内是否会偏离检测到的所述行驶车道或设定的 所述外推行驶车道。
【文档编号】B60R21/00GK104126196SQ201380010882
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】小川惠以子, 铃木俊辅 申请人:株式会社电装