组Xl (i = 0,…，N)时（参见图7)，道路边界检测单元lg可以 定义下面给出的方程fi(S)，该方程代表了点组与直线之间的匹配度，并且该道路边界检测 单元lg估计使fi(s)最大的直线参数s= {'SJ。图7示出了三维空间的俯视图。当原点 是照相机位置时，图示出了在直线附近分布的点越多，匹配度越高。例如，"S. Johnson，The NLopt nonlinear-optimization package,http: //ab-initio. mit. edu/nlopt'，中所述的 方法可以用作非线性优化方法。
[0050] [表达式1]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054] 表达式（2)中的g(x)是随着x的值越接近于0而返回越大的值的方程。最优参 数可以利用非线性优化方法，根据表达式（1)中所示的方程f\(s)以及参数的初始值和范 围来计算。当应用了二次曲线或者缓和曲线时，需要改变表达式（1)和估计参数s。
[0055] 在本实施例中，如果表示与模板图像的相似性的对比评估值（即，边界候选点的 对比评估值）大于所设定的阈值，则对比确定单元If记录匹配模板图像的矩形区域的中心 位置，作为立体车道边界的候选的边界候选点。另一方面，如果边界候选点的对比评估值低 于阈值，则模板对比的结果的可靠性变低，并且因此，对比确定单元If不记录匹配模板图 像的矩形区域的中心位置作为立体车道边界的候选的边界候选点。原因是模板对比通常 依据上述图1A和图1B所示的亮度信息。因此，如图1B所示，在诸如桥这样的周围物体的 阴影落在路缘边界上的区域（iii)中，光与影的密度的改变变小，并且因此，模板对比变得 不稳定并且有时不能够检测到正确的位置。当车辆到达阴影落在路缘边界上的图4中所示 的区域（ii)时，边界候选点的对比评估值变得低于阈值，并且模板对比的结果的稳定性变 低。因此，对比确定单元If不记录匹配模板图像的矩形区域的中心位置作为边界候选点。
[0056] 在这样的情况下，如图6所示，本实施例中的E⑶1确定在搜索区域1中不存在通 过模板对比而匹配模板图像的区域，并且利用相同的模板图像，使得搜索区域设定单元le 设定用于模板对比的接下来的搜索区域2至3。以这种方式，如果没有在搜索区域中找到与 模板相似的可靠位置，则ECU1跳过由对比确定单元If所执行的边界候选点的记录，并且在 使得搜索区域设定单元le将搜索区域移位到更远距离的同时，继续利用对比确定单元If 来搜索边界候选点。以这种方式，如果对比确定单元If不能够找到模板对比的对比评估值 大的位置，则本实施例中的搜索区域设定单元le重新设定在更远距离处的区域作为新的 搜索区域并且继续搜索。如果对比确定单元If跳过边界候选点的记录，则ECU1应当使得 搜索区域设定单元le以这样的方式设定下一搜索区域：如图6所示，下一搜索区域比之前 的（更下方的）搜索区域水平上更宽。在这样的情况下，还期望考虑道路的曲率或者边界 候选点的连续性来设定下一搜索区域。图8示出了执行跳过搜索步骤以使得能够成功地估 计在越过桥的阴影的远处的路缘边界。不像图4中（ii)所示的部分，图8 (iv)中所述的部 分表示搜索没有由阴影区域而终止。
[0057] 当搜索持续指定距离时或者当超过了指定的跳过宽度时，搜索区域设定单元le 终止搜索，而后，处理移动到道路边界检测单元lg的处理。跳过宽度应当基于三维空间中 的距离而设定。例如，因为路缘中断的位置用于车辆的入口 /出口，所以例如，可以将指定 的距离或者指定的跳过宽度设定成等于两辆车辆的宽度（大约5m)。以这种方式，在本实施 例中，当利用搜索区域设定单元le来设定更远距离处的搜索区域时，期望的是基于三维空 间中的深度宽度来设定最大跳过宽度（图像数据中的高度），并且如果超过了该宽度则终 止搜索。
[0058] 如上所述，如果由阶梯差检测单元lc所检测的立体车道边界的检测评估值低于 预定值，并且存在由对比确定单元If?所检测的边界候选点的对比评估值低于预定值的低 评估搜索区域，则基准图像设定单元Id重新设定比低评估搜索区域更靠近车辆的图像区 域作为模板图像。由基准图像设定单元Id重新设定的图像区域可以视作本发明的第二图 像区域。此外，重新设定的图像区域可以具有预定的尺寸。用于立体车道边界的预定值是 指基于实验结果而提前设定的阈值，能够利用该阈值检测立体车道边界作为具有等于或者 高于预定等级的精度的立体车道边界。相似地，用于边界候选点的预定值是指基于实验结 果而提前设定的阈值，能够利用该阈值比较边界候选点作为具有等于或者高于预定等级的 精度的边界候选点。其后，搜索区域设定单元le重新设定远处区域中与跳过的低评估搜索 区域的图像区域紧挨的新的搜索区域。对比确定单元If继续重新设定的搜索区域中的模 板对比。以这种方式，当车辆到达既不能够利用阶梯差检测，也不能够利用模板对比来检测 立体车道边界的区域时，本实施例中的对比确定单元If跳过该区域，并且开始在下一个远 处区域中开始的模板对比。更具体地，在阶梯差检测时间或者模板对比时间内，，即使因为 基于阶梯差检测的立体车道边界的检测评估值是低的而没有检测到立体车道边界，并且同 时，因为基于模板对比的立体车道边界的对比评估值是低的而没有检测到立体车道边界， 例如当立体车道边界中断或者阴影落在立体车道边界上时，本实施例中的边界估计装置跳 过该区域并且使得模板对比能够在紧挨跳过区域的远处区域处开始。结果，车道边界估计 技术能够减少不能够估计远处区域中的立体车道边界的情况的发生。
[0059] 在本实施例中，当在重新设定的搜索区域中执行模板对比时，期望对比确定单元 If或者将表示与模板图像的相似性的对比评估值的阈值重新设定为更大的值，或者模糊模 板图像。通过当对比确定单元If执行跳过之后重新设定的搜索区域中的模板对比时，将 表示与模板图像的相似性的对比评估值的阈值重新设定成更大的值、或者通过模糊模板图 像，本实施例减少了错误检测并且提高了对比精度。这是因为在跳过之后增加了来自模板 图像的差，因此，为了只在可靠性高时检测边界候选点，增加表示与模板图像的相似性的对 比评估值的阈值是有效的。另外，考虑远处区域中的空间分辨率的降低的影响，能够通过模 糊模板图像来增加对比精度。
[0060] 在本实施例中，当在重新设定的搜索区域中执行模板对比时，期望基准图像设定 单元Id基于距离来调整模板图像的大小或者调整模板图像的大小并且重新提取模板图 像。在本实施例中，当在重新设定的搜索区域中执行模板对比时，能够基于距离利用基准图 像设定单元ld，调整模板图像的大小，或者能够调整模板图像的大小且重新提取模板图像， 以减少错误检测并且增加对比精度。该距离信息可以用于调整大小。例如，模板图像的减 小比Y能够利用下面给出的表达式（3)通过模板图像的三维空间中的深度z T和搜索区域 的深度2;3来确定。
[0061] 「表达式31
[0062]
[0063] 当成像装置2是立体照相机时，不需要计算深度z ;相反，能够直接根据视差d(模 板的视差dT和搜索区域的视差d s)(表达式4)来计算缩小比Y。
[0064][表达式4]
[0065]
[0066] 基于由道路边界检测单元lg所检测的车辆周围的交通环境中的立体车道边界， ECU1的车辆控制单元lh执行沿着立体车道边界的驾驶支持控制。该驾驶支持控制包括LKA 控制。例如，基于表示车辆的车速和加速度以及基于所检测的立体车道边界车辆能够行驶 的区域的各种信息，车辆控制单元lh计算车辆的行驶路径或者行驶速度。车辆控制单元lh 将基于算术处理结果所产生的控制信号输出到执行器3并且通过运行执行器3来执行驱动 支持控制。
[0067] 已经描述了第一实施例中的车道边界估计装置的构造。
[0068] 接着，下面参考图9至图13描述由如上所述构造的第一实施例中的车道边界估计 装置所执行的第一实施例中的车道边界估计方法。图9是示出第一实施例中的车道边界估 计装置的基本处理的实例的流程图。图10是示出模板切换逻辑A的实例的图。图11是示 出模板切换逻辑A的具体处理的流程图。图12是示出模板切换逻辑B的实例的图。图13 是示出模板切换逻辑B的具体处理的流程图。
[0069] 如图9所示，图像获取单元la获取通过捕捉车辆周围的交通环境所产生的图像数 据（步骤S11)。基于通过步骤S11中的图像获取单元la的处理而获取的图像数据，距离 图像产生单元lb产生距离图像（步骤S12)。基于通过步骤S12中的距离图像产生单元lb 的处理而产生的距离图像，阶梯差检测单元lc执行用于提取立体车道边界的高度改变的 位置的阶梯差检测，并且从而从车辆的近侧到远侧检测作为三维车道边界的立体车道边界 (步骤S13)。
[0070] 基准图像设定单元Id将最远区域中的指定尺寸的区域设定为模板图像（步骤 S14)。此处提及的最远区域是指距离车辆最远并且处于通过步骤S13中的阶梯差检测单元 lc的处理而检测到的立体车道边界上的图像区域。其后，在步骤S15中，搜索区域设定单元 le设定从通过阶梯差检测单元lc的处理而检测到的立体车道边界上的最远处区域到更远 侧的搜索区域，在该搜索区域中，将搜索没有通过阶梯差检测单元lc的处理而检测到的立 体车道边界（步骤S15)。在步骤S15中，基于通过阶梯差检测单元lc的处理的立体车道边 界的检测结果，搜索区域设定单元le还可以预测边界候选点可能出现的区域，并且设定预 测区域周围的搜索区域。在步骤S16中，在通过搜索区域设定单元1的处理而设定的搜索 区域中，对比确定单元If执行用于扫描匹配模板图像的区域的模板对比。通过这样做，对 比确定单元If?从通过阶梯差检测单元lc的处理而检测到的立体车道边界上的最远区域到 更远侧来检边界候选点，该边界候选点是用于没有通过步骤S15中的阶梯差检测单元lc的 处理而检测到的立体车道边界的候选（步骤S16)。在步骤S14至S16中，如果通过对比确 定单元If?的处理而检测到的边界候选点的对比评估值低于阈值，并且存在通过阶梯差检 测单元lc的处理而检测到的立体车道边界的检测评估值低于预定值的低评估搜索区域， 则基准图像设定单元Id重新设定比低评估搜索区域更靠近车辆的预定尺寸的区域的图像 数据作为模板图像。在这种情况下，搜索区域设定单元le重新设定与跳过的低评估搜索区 域的图像区域紧挨的远处区域中的新的搜索区域。其后，对比确定单元If继续执行通过搜 索区域设定单元le的处理而重新设定的搜索区域中的模板对比。之后将描述步骤S14至 S16中的处理的细节。
[0071] 在步骤S16中的处理之后，E⑶1确定是否终止在预定范围之内的边界候选点的搜 索（步骤S17)。如果在步骤S17中确定了不终止道路表面区域中的最大可搜索边界候选点 的搜索（步骤S17 :否），则E⑶1将处理返回至步骤S14中的处理。另一方面，如果步骤S17 中确定了终止道路表面区域中的最大可搜索边界候选点的搜索（步骤S17 :是），则ECU1将 处理进行到作为下一步骤的步骤S18中的处理。
[0072] 接着，基于通过步骤S13中的阶梯差检测单元lc的处理的立体车道边界的检测结 果，并且基于通过步骤S16中的对比确定单元If?的处理的边界候选点的检测结果，道路边 界检测单元lg检测车辆周围的交通环境中的立体车道边界（步骤S18)。其后，终止处理。
[0073] 在本实施例中，模板图像切换方法可以使用模板切换逻辑A，在该模板切换逻辑A 中，如图10和图11所示，当模板图像的对比度降低时模板图像改变。可替换地，模板图像 切换方法可以使用模板切换逻辑B，在该模板切换逻辑B中，如图12和图13所示，模板图像 连续地切换。图11和图13是示出上述的图9中的步骤S14至S17的细节的图。
[0074] 首先，通过参考图10和图11描述模板切换逻辑A的细节。图10示出了如下执行 的模板图像切换的实例。首先，将作为预定区域的矩形区域A设定为初始模板图像，该预定 区域的中心位置是通过阶梯差检测而检测到的立体车道边界上的最远点。其后，利用与矩 形区域A相对应的模板图像，对于分别包括矩形区域B至D的搜索区域顺序地执行模板对 比。因为作为利用与矩形区域A相对应的模板图