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技術 車両位置判定装置及び車両位置判定方法

出願人 日産自動車株式会社
発明者 奧山豪志
出願日 2015年6月26日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2015-128428
公開日 2017年1月12日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-009554
状態 特許登録済
技術分野 教示用装置 航行(Navigation)
主要キーワード レーザーレンジファインダー 距離標 スリップセンサ ガントリークレーン 非常駐車帯 電信柱 自動運転制御 走行場所
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年1月12日)のものです。
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図面 (6)

課題

様々な走行環境において精度良く車両の現在位置を補正することができる車両位置判定装置を提供する。

解決手段

車両位置判定装置は、道路周辺に存在する地物の位置を含む地図情報51を記憶する記憶装置5と、地図情報51における車両の現在位置を推定する車両位置推定部61と、車両の周囲の画像を撮影するカメラ1と、画像において、認識対象とする地物が存在する領域Qを所定の条件に基づいて特定する領域特定部64と、領域Qから地物を認識する地物認識部65と、認識された地物の地図情報51における位置に対する車両の相対位置を算出する相対位置算出部66と、相対位置算出部66により算出された相対位置に基づいて、車両Pの現在位置を補正する位置補正部67とを備える。

概要

背景

測位装置により検出された車両の現在位置を補正する技術として、車両に搭載されたカメラを用いて車両から交差点までの距離を求め、地図情報における、交差点に対する車両の位置を特定することにより、車両の現在位置を補正する技術が提案されている(特許文献1参照)。

概要

様々な走行環境において精度良く車両の現在位置を補正することができる車両位置判定装置を提供する。車両位置判定装置は、道路周辺に存在する地物の位置を含む地情報51を記憶する記憶装置5と、地情報51における車両の現在位置を推定する車両位置推定部61と、車両の周囲の画像を撮影するカメラ1と、画像において、認識対象とする地物が存在する領域Qを所定の条件に基づいて特定する領域特定部64と、領域Qから地物を認識する地物認識部65と、認識された地物の地情報51における位置に対する車両の相対位置を算出する相対位置算出部66と、相対位置算出部66により算出された相対位置に基づいて、車両Pの現在位置を補正する位置補正部67とを備える。

目的

本発明は、上記問題点を鑑み、様々な走行環境において精度良く車両の現在位置を補正することができる車両位置判定装置及び車両位置判定方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

道路周辺に存在する地物の位置を含む地図情報を記憶する記憶装置と、前記地図情報における車両の現在位置を推定する車両位置推定部と、前記車両の周囲の画像を撮影するカメラと、前記画像において、認識対象とする地物が存在する領域を所定の条件に基づいて特定する領域特定部と、前記領域特定部により特定された領域から地物を認識する地物認識部と、前記地物認識部により認識された地物の前記地図情報における位置に対する前記車両の相対位置を算出する相対位置算出部と、前記相対位置算出部により算出された相対位置に基づいて、前記車両の現在位置を補正する位置補正部とを備えることを特徴とする車両位置判定装置

請求項2

前記領域特定部は、前記車両の周囲環境に基づいて前記領域を特定することを特徴とする請求項1に記載の車両位置判定装置。

請求項3

前記領域特定部は、前記車両の走行状態に基づいて前記領域を特定することを特徴とする請求項1または2に記載の車両位置判定装置。

請求項4

前記地物認識部は、前記領域内に存在すると考えられる地物の位置、大きさ、種類の少なくともいずれかに基づいて、前記領域から選択的に地物を認識することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両位置判定装置。

請求項5

道路周辺に存在する地物の位置を含む地図情報における車両の現在位置を推定することと、前記車両の周囲の画像を撮影することと、前記地図情報において、認識対象とする地物が存在する領域を所定の条件に基づいて特定することと、特定された前記領域内の地物を前記画像から認識することと、認識された前記地物の前記地図情報における位置に対する前記車両の相対位置を算出することと、算出された前記相対位置に基づいて、前記車両の現在位置を補正することとを含むことを特徴とする車両位置判定方法

技術分野

0001

本発明は、車両の位置を判定する車両位置判定装置及び車両位置判定方法に関する。

背景技術

0002

測位装置により検出された車両の現在位置を補正する技術として、車両に搭載されたカメラを用いて車両から交差点までの距離を求め、地図情報における、交差点に対する車両の位置を特定することにより、車両の現在位置を補正する技術が提案されている(特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開平9−243389号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1に記載の技術は、高速道路走行時等、交差点の検出が困難な状況において車両の現在位置を補正できない場合がある。

0005

本発明は、上記問題点を鑑み、様々な走行環境において精度良く車両の現在位置を補正することができる車両位置判定装置及び車両位置判定方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

車両位置判定装置は、撮影する画像において、認識対象とする地物が存在する領域を所定の条件に基づいて特定し、画像において特定された領域から地物を認識することにより、地物の位置に対する車両の相対位置を算出し、車両の現在位置を補正する。

発明の効果

0007

本発明によれば、所定の条件に応じて、認識対象とする地物を含む画像の領域を特定することにより、様々な走行環境において精度良く車両の現在位置を補正することができる車両位置判定装置及び車両位置判定方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0008

図1は、本発明の実施の形態に係る車両位置判定装置の構成の一例を説明するブロック図である。
図2は、本発明の実施の形態に係る車両位置判定装置が雨又はの場合に画像において特定する領域を図示した一例である。
図3は、本発明の実施の形態に係る車両位置判定装置が晴れ又はの場合に画像において特定する領域を図示した一例である。
図4は、本発明の実施の形態に係る車両位置判定装置が渋滞時に画像において特定する領域を図示した一例である。
図5は、本発明の実施の形態に係る車両位置判定装置の処理フローを説明するフローチャートである。

0009

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。

0010

(車両位置判定装置)
本実施の形態に係る車両位置判定装置は、図1に示すように、カメラ1と、測位装置2と、通信インターフェース(I/F)3と、センサ群4と、記憶装置5と、処理部6と、ディスプレイ7と、入力I/F8と、スピーカ9とを備える。本発明の実施の形態に係る車両位置判定装置は、車両に搭載され、車両の現在位置を判定する。

0011

カメラ1は、車両の周囲の画像を撮影する。カメラ1は、例えば、CCD、CMOS等の固体撮像素子により、画像処理可能なデジタル画像を生成する。カメラ1は、撮影した画像を処理部6に逐次出力する。カメラ1は、車両の前方の画像を撮影する固定カメラであってもよく、車両の周囲の全方位の画像を撮影する全方位カメラであってもよい。或いは、カメラ1は、処理部6による制御に応じて、パンチルトロールのうち少なくとも1方向の回転や、ズームインアウトを行うようにしてもよい。

0012

測位装置2は、全地球測位システム(GPS)等の測位ステムにより、現在位置を測定する。測位装置2は、例えばGPS受信機からなる。測位装置2は、測定した現在位置を処理部6に逐次出力する。

0013

通信I/F3は、例えば、無線で外部と信号を送受信する通信機である。通信I/F3は、例えば、渋滞情報交通規制等の交通情報や、天気情報等をリアルタイムに送信する高度道路交通システム(ITS)により、外部から種々の情報を受信する。ITSは、VICS(Vehicle Information and Communication System:登録商標)、テレマティクス等を含む。通信I/F3は、受信した情報を処理部6に逐次出力する。

0014

センサ群4は、速度センサ加速度センサ角速度センサ操舵角センサ等から構成可能である。センサ群4は、各センサにより車両の速度、3次元直交座標系における3軸の加速度及び角速度等を検出し、検出結果を処理部6に逐次出力する。センサ群4は、車両から対象までの距離及び方向を検出するレーザーレンジファインダー(LRF)等の距離センサ、車両の方位を検出する方位センサ等を備えるようにしてもよい。

0015

記憶装置5は、道路周辺に存在する地物の位置及び種類を含む地図情報51を記憶する。記憶装置5は、半導体メモリ磁気ディスク等から構成可能である。記憶装置5は、その他、処理部6において行われる処理に必要なプログラムを記憶するようにしてもよい。記憶装置5は、1つのハードウェアから構成されてもよく、複数のハードウェアから構成されてもよい。

0016

地図情報51は、道路情報施設情報等が記録される。地図情報51は、道路周辺に存在する様々な地物の位置、大きさ、種類等を含む地物情報が記録される。道路周辺の地物は、速度制限一時停止一方通行横断歩道駐車禁止等を知らせる道路標識と、停止線、横断歩道、横断歩道予告区画線等を示す道路標示と、方面、サービスエリアパーキングエリア分岐、各種施設等を案内する案内標識とを含む。その他、地物は、距離標信号機電信柱トンネル橋梁橋脚非常駐車帯、非常電話料金所ガントリークレーン鉄道等の道路構造物設備を含む。

0017

処理部6は、車両位置推定部61と、環境情報取得部62と、条件判断部63と、領域特定部64と、地物認識部65と、相対位置算出部66と、位置補正部67と、経路設定部68とを有する。経路設定部68は、地図情報51において車両の現在位置から目的地までの車両の走行経路設定経路として設定する。

0018

処理部6は、例えば、中央演算処理装置(CPU)、メモリ、及び入出力I/F等を備える集積回路であるマイクロコントローラにより構成可能である。この場合、マイクロコントローラに予めインストールされたコンピュータプログラムをCPUが実行することにより、処理部6を構成する複数の情報処理部(61〜68)が実現される。処理部6を構成する各部は、一体のハードウェアから構成されてもよく、別個のハードウェアから構成されてもよい。マイクロコントローラは、例えば自動運転制御等の車両に関わる他の制御に用いる電子制御ユニット(ECU)と兼用されてもよい。

0019

車両位置推定部61は、測位装置2により測定された現在位置と、センサ群4の検出結果から算出される車両の運動量とに基づいて、地図情報51における車両の現在位置を推定する。

0020

環境情報取得部62は、車両が現在走行している地域の交通情報、天気情報等を通信I/F3から取得する。

0021

条件判断部63は、カメラ1により撮影された画像、センサ群4の検出結果、車両位置推定部61により推定された車両の現在位置、環境情報取得部62により取得された情報、経路設定部68により設定された走行経路の少なくともいずれかに基づいて、車両の走行条件を判断する。条件判断部63が判断する走行条件は、天候時間帯路面状態走行場所等の周囲環境と、走行状況走行車線等の走行状態と、車両の走行経路とのうち、少なくともいずれかを含む。

0022

条件判断部63は、環境情報取得部62により取得された天気情報等に基づいて、天候について、例えば、晴れ、雨、雪、霧等を判断する。条件判断部63は、センサ群4が備える雨滴センサの検出結果、車両が備えるワイパー駆動状態等に基づいて、天候を判断するようにしてもよい。条件判断部63は、日の出及び日の入り時刻に対する現在時刻、又は、センサ群4が備える照度センサの検出結果等に基づいて、時間帯について昼間か夜間かを判断する。

0023

条件判断部63は、環境情報取得部62により取得された天気情報、又はカメラ1により撮影された画像等に基づいて、車両が走行する路面状態として、ウェット積雪凍結、適正に舗装された状態で表面が露出されていない道路である悪路等を判断する。条件判断部63は、センサ群4が備える、車両の車輪スリップを検出するスリップセンサの検出結果に基づいて、路面状態を判断するようにしてもよい。また、条件判断部63は、車両位置推定部61により推定された現在位置に基づいて、車両の走行場所について、都市部、郊外高速道路一般道山道等を判断する。

0024

条件判断部63は、環境情報取得部62により取得された交通情報に基づいて、走行状況として、高速道路(又は自動車専用道路)走行時、渋滞時等を判断する。条件判断部63は、センサ群4が備える速度センサの検出結果に基づいて高速走行時、低速走行時等の走行状況を判断するようにしてもよい。或いは、条件判断部63は、カメラ1により撮影された画像に基づいて、前後の他の車両との距離を算出し、距離が短い状態が所定時間維持される場合において、渋滞時と判断するようにしてもよい。

0025

条件判断部63は、カメラ1により撮影された画像、車両位置推定部61により推定された現在位置、センサ群4の検出結果に基づいて算出された車両の運動等に基づいて、走行車線として、右車線左車線、右車線及び左車線に挟まれた中央車線等を判断する。

0026

領域特定部64は、条件判断部63により判断される各走行条件に基づいて、カメラ1により撮影された画像において、認識対象とする地物が存在する範囲として領域Q(図2−4参照)を特定する。領域特定部64は、例えば、車両の進行方向の画像において、領域Qを特定する。

0027

地物認識部65は、カメラ1により撮影された画像のうち、領域特定部64により特定された領域Qから地物を認識する。地物認識部65は、画像の領域Qに対して、エッジ検出や、予め記憶するテンプレートとの類似度を算出するパターンマッチング等の所定の画像処理を施すことにより、地図情報51における地物に対応する地物を領域Qから認識する。地物認識部65は、地図情報51における地物と、認識した地物とを関連付ける。また、地物認識部65は、カメラ1により撮影された画像に基づいて、認識した地物の車両に対する方向及び車両からの距離を算出する。地物認識部65は、センサ群4が備えるLRF等により、認識した地物までの距離及び方向を取得するようにしてもよい。

0028

領域特定部64は、例えば、図2に示すように、条件判断部63により周囲環境として天候が雪と判断される場合、積雪により道路標示を正確に認識することが難しくなるので、道路の上方に存在する案内標識、道路標識等を認識するため、画像の上半分を領域Q1として特定する。領域特定部64は、認識の見込みが低い地物が位置する画像上の範囲を除いて、認識可能と見込まれる地物が位置すると考えられる範囲に領域Qを特定することにより、画像処理が施される画像の範囲が限定され、地物認識部65の処理負荷を低減することができる。

0029

図2に示す例では、画像上に存在する道路標識M1、案内標識M2及び案内標識M3のうち、道路標識M1及び案内標識M2のみが領域Qに含まれる。領域特定部64は、認識可能な距離に存在する地物である案内標識M3も領域Qに含まれるように、画像の下部を除く範囲を領域Qとして特定するようにしてもよい。領域特定部64は、天候が雨の場合、濡れた路面の反射等により、ペイントされた道路標示等の地物を正確に認識することが難しくなるため、雪の場合と同様に処理するようにしてもよい。

0030

また、領域特定部64は、図3に示すように、天候が晴れや曇の場合等、画像上の地物が概ね認識可能と見込まれる場合において、画像の全範囲に領域Q2を特定するようにしてもよい。或いは、領域特定部64は、例えば天候が晴れの場合、認識精度を向上するために、比較的車両から近距離に位置する道路標示、距離標等が位置すると考えられる画像の下部、又は上部を除く範囲に領域Qを特定するようにしてもよい。また、領域特定部64は、天候が霧の場合、車両から離れた地物を認識することが難しくなるため、同様に、画像の下部、又は上部を除く範囲に領域Qを特定するようにしてもよい。また、領域特定部64は、条件判断部63により判断される路面状態に基づいて、領域Qを同様に特定するようにしてもよい。

0031

図4に示すように、渋滞している一般道路の場合、道路標示は、他の車両に隠れて認識されにくい。この場合、領域特定部64は、道路の上方に存在する地物が位置すると考えられる画像の上半分に領域Q3を特定する。領域Q3は、画像の上部であっても下部を除く範囲に特定されてもよい。図4に示す例では、領域Q3に、信号機M4、道路標識M5及び電信柱M6が含まれる。このように、領域特定部64は、認識可能と見込まれる地物が位置すると考えられる範囲に領域Qを設定する。

0032

その他、領域特定部64は、走行状態が、所定の閾値以上の速度の高速走行時の場合、側方に位置する地物が認識困難となるため、画像の水平方向における両端部を除く範囲に領域Qを特定するようにしてもよい。また、領域特定部64は、走行車線が複数車線(例えば3車線)あって車両が右車線を走行している場合、画像の左部を除く範囲に領域Qを特定するようにしてもよい。同様に、領域特定部64は、左車線走行時に画像の右部を除く範囲に領域Qを特定するようにしてもよく中央車線走行時に画像の水平方向における両端部を除く範囲に領域Qを特定するようにしてもよい。

0033

或いは、領域特定部64は、条件判断部63により判断された各走行条件の組み合わせから統合的に領域Qに特定する画像の範囲を選択するようにしてもよい。以上のように、領域特定部64は、高速道路のように交差点がほとんどない環境や、認識されにくい地物の存在が見込まれる環境であっても、効果的に認識可能な地物が存在し得る領域Qを特定することができ、地物認識部65の処理負荷を低減することができる。

0034

相対位置算出部66は、地物認識部65により認識された地物の位置に対する車両の相対位置を算出する。相対位置算出部66は、地物認識部65により認識された地物に関連付けられた、地図情報51における地物の位置を特定する。更に、相対位置算出部66は、地物認識部65によって算出された地物の方向及び地物までの距離から、地図情報51における車両の相対位置を算出する。

0035

位置補正部67は、相対位置算出部66により算出された車両の相対位置に基づいて、車両位置推定部61により推定された車両の現在位置を補正する。すなわち、位置補正部67は、相対位置算出部66により算出された車両の相対位置を、車両位置推定部61により推定された車両の現在位置として、車両の現在位置を判定する。

0036

ディスプレイ7は、処理部6による制御に応じて、画像や文字を表示することにより、車両の乗員に種々の情報を提示する。ディスプレイ7は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置からなる。ディスプレイ7は、処理部6による制御に応じて、地図情報51に記録される道路、施設を含む地図を表示し、表示された地図上に、位置補正部67により補正された車両の現在位置を表示することができる。

0037

入力I/F8は、例えば、乗員の操作を受け付け、操作に応じた信号を処理部6に出力する。ディスプレイ7及び入力I/F8は、タッチパネルディスプレイとして一体に構成されてもよい。スピーカ9は、処理部6による制御に応じて、音声再生することにより、車両の乗員に種々の情報を提示する。

0038

(車両位置判定方法)
図15のフローチャートを参照して、本実施の形態に係る車両位置判定装置の動作の一例を説明する。

0039

テップS1において、車両位置推定部61は、測位装置2により測定された現在位置を、センサ群4の検出結果から算出される車両の運動量に基づいて、補正することにより、地図情報51における車両の現在位置を推定する。

0040

ステップS2において、条件判断部63は、天候、時間帯、路面状態、走行場所の少なくともいずれか周囲環境を判断する。ステップS3において、条件判断部63は、走行状況、走行車線の少なくともいずれかを含む走行状態を判断する。ステップS4において、条件判断部63は、車両の走行経路を判断する。

0041

ステップS5において、領域特定部64は、ステップS2〜S4において判断された走行条件に基づいて、認識対象が存在する範囲として、カメラ1により撮影された画像にいて領域Qを特定する。

0042

ステップS6において、地物認識部65は、領域特定部64により特定された領域Q内の画像から認識する。また、地物認識部65は、カメラ1により撮影された画像に基づいて、認識した地物の車両に対する方向及び車両からの距離を算出する。

0043

ステップS7において、相対位置算出部66は、地物認識部65により認識された地物の地図情報51における位置に対する車両の相対位置を算出する。ステップS8において、位置補正部67は、相対位置算出部66により算出された車両の相対位置に基づいて、車両位置推定部61により推定された車両の現在位置を補正する。

0044

以上のように、本実施の形態に係る車両位置判定装置によれば、車両の走行条件に基づいて領域Qを画像において特定し、領域Qに存在する様々な地物を認識することにより、車両の現在位置を補正する。これにより、本実施の形態に係る車両位置判定装置は、補正の頻度が増加し、様々な走行環境において、車両の現在位置の精度を高く維持することができる。また、本実施の形態に係る車両位置判定装置は、領域Qを特定することにより画像処理が施される画像の範囲を効率的に限定することができ、認識のための処理負荷を低減することができる。

0045

また、本実施の形態に係る車両位置判定装置によれば、天候、時間帯、路面状態、走行場所等、車両の周囲環境に適した領域Qを特定することにより、道路周辺の地物を効率的に認識することができ、精度良く車両の現在位置を補正することができる。また、本実施の形態に係る車両位置判定装置は、周囲環境に応じて、認識可能と見込まれる地物を含む領域Qを効率的に特定することができるため、認識のための処理負荷を低減することができる。

0046

また、本実施の形態に係る車両位置判定装置によれば、走行状況、走行車線等、車両の走行状態に適した領域Qを特定することにより、道路周辺の地物を効率的に認識することができ、精度良く車両の現在位置を補正することができる。また、本実施の形態に係る車両位置判定装置は、走行状態に応じて、認識可能と見込まれる地物を含む領域Qを効率的に特定することができるため、認識のための処理負荷を低減することができる。

0047

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明を上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

0048

例えば、上述の実施の形態において、地物認識部65は、領域Qから最も認識されやすい1つの地物を選択的に認識するようにしてもよい。図2に示す例では、車両は高速で走行しているため、大きな地物ほど認識されやすい。この場合、地物認識部65は、最も大きな案内標識M2を認識対象とする地物として選択することができる。よって、地物認識部65は、認識対象の数を低減することにより、処理負荷を更に低減することができる。

0049

同様に、図4に示す例では、形状に特徴があって発光する信号機M4が認識されやすい。この場合、地物認識部65は、最も認識されやすい信号機M4を認識対象とする地物として選択する。また、地物認識部65は、時間帯が夜間の場合、発光する地物以外の地物を認識することが難しくなるため、認識対象とする地物の種類として発光する非常電話、案内標識及び信号機等を選択するようにしてもよい。このように、地物認識部65は、領域Qに存在すると考えられる地物の位置、大きさ、種類や、走行条件等に基づいて、領域Qから認識対象とする地物を更に限定するようにしてもよい。

0050

また、上述の実施の形態において、カメラ1は、特定された領域Q内の地物を撮影するために、カメラ1が、処理部6による制御に応じて、撮影方向や倍率を変更するようにしてもよい。また、領域特定部64は、認識対象の地物の大きさが所定の閾値より大きい場合等、1つの地物を1つの領域Qとして特定するようにしてもよい。

0051

上記の他、上記の各構成を相互に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

0052

Q,Q1〜Q3 領域
1カメラ
5記憶装置
51地図情報
61 車両位置推定部
64領域特定部
65地物認識部
66 相対位置算出部
67位置補正部

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