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2014年9月26日

株式会社富士通研究所（注1）（以下简称，富士通研究所）开发了通过安装在车辆行车记录仪（注2）的摄像头辅助安全驾驶的车道偏离报警技术。

开发背景

作为减少交通事故的预防性安全措施，为了防止车辆行驶过程中偏离车道，利用前方摄像头的车道偏离警报装置将被法律强制性安装，通过导入辅助金促进安装的行动正在国内外展开。对装置所要求的性能标准是与白线距离大约小于30cm时发出警报。作为满足这一标准的装置，利用专门的窄角摄像头的车道偏离报警装置正处于实用化之中。另一方面，作为事故证据和出于安全教育的目的，安装带有广角摄像头的行车记录仪正不断增加。在成本方面也无需为了车道偏离报警再安装新的摄像头，共用行车记录仪的广角摄像头便可实现车道偏离报警性能。该技术目前备受瞩目。

课题

目前为止的车道偏离报警装置，通过使用视角30度左右的专用窄角摄像头拍摄远处路面，可以稳定地识别出各种各样的车道线的形状，实现了对于偏离警报必须的性能标准。但是，行车记录仪的广角照相机由于其记录用途的原因，虽然有130度左右的角度范围，但是存在着对远处物体的分辨率低下，只能拍摄到距离车身较近的路面上的白线，无法识别车道线形状，不能达到偏离警报的性能标准的问题。为了使广角摄像头满足车道偏离报警的性能标准，有以下课题需要解决。

A. 虚线转弯路段的白线形状误识

用窄角摄像头拍摄虚线转弯路段时，沿着道路可以观测到多条白色虚线（图1-a），但是由于广角摄像头（130度）只能拍摄近处的区域，因而只能观测到左右一对的虚线（图1-b）。由于虚线的长度在8m左右的时候是较短的，仅仅凭这些长度无法判别转弯路段的弯曲程度（弧线曲率）。传统的方法会将弯曲路段误认为直线路段，产生了直线到实际白线间距离的识别误差。

B. 纵向减速标线上的误识

曲率大的转弯路段上，为了使驾驶人员减速，在内侧会设置短虚线由此形成了多重车道线。用广角摄像头拍摄多重车道线的时候，由于广角的分辨率不高，对接近的内侧辅助线和实际车道线无法进行分离（图2），会将内侧的辅助线误认为实际车道线，产生了内侧辅助线与实际车道线之间的距离误差。

开发的技术

为了弥补广角摄像头分辨率不高的缺陷，开发了通过路面时序图像中的多个白线图像，推算路面整体的正确车道线形状的白线检测技术。

开发的技术有以下优点：

1. 适用于虚线转弯路段

(1) 通过多个图像合成推断车道线形状（方式1）

短时间内着眼于道路形状变化较少的区域。例如，通过连接多个100毫秒间隔的时序图像中的虚线来还原车道线形状。但是事实上，随着车辆的移动白线位置会随着每一个图像发生错位，直接简单地连接起来会产生问题。因此，开发了同时考虑了车辆的移动和车道线形状的车道线形状计算方式（图3）。

具体程序如下所示：

① 用横向移动（等速移动）和旋转（等速旋转）将车辆的移动模型化，将时序的白线图像运用到移动模型中，制成已修正了移动影响的路面合成图像（图3-A）；

② 从合成图像的白线推断车道线形状（图3-B）。移动模型同实际的移动不同时，将产生如（图3-B）所示的推断误差；

③ 为了减少误差不断修正移动模型（横向速度、旋转速度）直到推算误差达到最小为止（图3-D），再一次从（图3-A）循环，最终推算出已修正了车辆移动的正确车道线形状（图3-E）。

(2) 基于时间差的参数推算（方式2）

为了避免车道偏离危险信号的发送延迟，根据各时刻图像推算车道线的计算实时性十分重要。上述方式1虽然能够稳定地识别包含弯曲形状的车道线，但是利用多个时刻的图像的处理本身就是间续的，如何确保实时性将成为一大课题。通常情况下，如果了解道路的弯曲状况（转弯曲率），通过任何时刻的一张图像也能估算出车道线形状。因此仅转弯曲率可以借助车辆前方的最近几个图像，然后借助方式1计算出剩余的车道线形状（道路宽度、车辆朝向等），从现在时刻的单一图像中计算出时间差，由此开发出参数的推算方式（图4）。由于转弯曲率在短时间内的变化较少，因此从时间上最近的图像中计算并不会使车道线形状的推算精度降低。通过该方式，可以实现在任意时刻实时地推算车道线形状。

2. 通过道路宽度修正多重线的方式

在多重线路内侧的辅助线是平行设置在实际的车道线内侧，并与其保持一定距离的一条线。富士通研究所开发了一种可以正确推算车道线形状的技术，将内侧的辅助线作为假设车道线，随着行驶过程中实际的车道线逐渐接近车辆且更大地显示出来时，利用测量所得的辅助线和车道线之间的偏差量，修正假定的道路宽度（图5）。

效果

对在实际道路上用广角摄像头拍摄的视频数据（160分钟）进行评测后，跟传统的方式相比，以大约2倍性能，占96%的部分满足性能指标的精度（误差小于30cm），测量出到白线的距离（图6）。

另外，在车道偏离报警性能上，对合计460次的车道变更做出的评测，确认在95%的精确度下可正确对车道偏离发出报警。

通过本技术，使用广角摄像头也能稳定地检测出车道白线，利用正在普及中的行车记录仪，有望实现能满足各种性能标准的低成本高精度的车道偏离报警。

今后

富士通研究所面向行车记录仪等搭载车道偏离报警功能，争取在2014年实现该技术的实用化。此外，作为行驶过程中的安全辅助，不仅仅是对驾驶者的警报，同时考虑研究开发通过行车记录仪得到的行驶偏离状态对驾驶风险进行分析的技术。

注释

注1 株式会社富士通研究所:

社长 佐相秀幸

总公司所在地 日本神奈川县川崎市

注2 行车记录仪:

通过安装在车辆上的摄像头与传感器，自动记录危险时刻周围影像和车辆行驶过程的装置。