JP2008082925A

JP2008082925A - ナビゲーション装置、その制御方法及び制御プログラム

Info

Publication number: JP2008082925A
Application number: JP2006264269A
Authority: JP
Inventors: Kenju Iwasaki; 健樹岩崎
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】ナビゲーションの技術において、交差点での右左折を必須とする場所的条件に制限されること無く車速パルスの単位距離を補正可能とする。
【解決手段】走行距離算出手段１２が、所定の時間の前後におけるカメラ５からの各画像をもとに、同じ特徴物とその変位量を検出することにより、その時間における車両の走行距離を算出する（走行距離算出処理）。このように算出した走行距離と、その走行距離に対応する前記時間における車速パルスに基いて、単位距離補正手段１４が、ナビゲーション手段１０における単位距離を補正する（単位距離補正処理）。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナビゲーション技術の改良に関する。

近年、電子技術の発達に伴い、車載用などのナビゲーション装置の普及がめざましい。ナビゲーション装置は、道路地図データをもとに、ＧＰＳなどで特定する自車の位置や方位を周辺地図上に表示したり、利用者が施設検索や地図スクロールなどで指定する目的地への経路を探索計算して設定し、画面表示や音声出力などで交差点での進行方向などの誘導案内を行うものである。

このようなナビゲーション装置が自車の走行距離や車速を把握するには、車両からタイヤ１回転ごとに所定回数伝達される車速パルスをもとに、ある時間内に発生した車速パルス数に、１パルス当たりの距離（単位距離）を乗じて走行距離を推定することが基本であり、その時間と走行距離から時速などの車速も得られる。

このような車速パルスに基く車速を、車載カメラからの画像を用いて補正する技術も本出願人は提案しているが（特許文献１参照）、車速把握の基本はあくまで車速パルスであり、その１パルス当たりの単位距離は、タイヤの種類（夏用／冬用など）や交換、タイヤ自身の磨耗、乗員数など荷重による変形、空気圧、車両周辺温度、走行による温度変化などにより変化するので、常に単位距離の再取得による補正が必要であり、この補正により走行距離や速度の算出精度を維持している。

具体的には従来、単位距離の補正は、例えば交差点での右左折時に、前回の交差点右左折地点と今回の交差点右左折地点との位置情報を地図情報から取得し、それら地点間の区間距離を算出し、この区間内の車速パルス総数と区間距離から、１パルス当たりの実際の走行距離を求めることによって補正していた。
特開２００５−２９１７３２号公報特開平３−９９９５２号公報特開平９−１７１３４８号公報特開２００１−１１４０４８号公報特開２００１−１１６５６７号公報

しかしながら、従来技術による単位距離の再取得処理は、上述のように、交差点での右左折が必要であるところ、走行する地域やルートなどによっては、長い直線走行のように、タイミングよく２回の交差点右左折に遭遇しないため単位距離を求めることができず、単位距離の誤差が解消できずに推定走行距離を誤ることがあるという問題があった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもので、その目的は、ナビゲーションの技術において、交差点での右左折を必須とする場所的条件に制限されること無く車速パルスの単位距離を補正可能とすることである。

上記の目的を達成するため、本発明のナビゲーション装置の一態様は、車両から伝達される車速パルスと、予め設定されている１パルスあたりの単位距離と、に基いて走行距離又は車速を検出することによりナビゲーション処理を行うナビゲーション手段と、車両に搭載したカメラと、所定の時間の前後における前記カメラからの各画像をもとに、同じ特徴物とその変位量を検出することにより、その時間における車両の走行距離を算出する走行距離算出手段と、前記走行距離算出手段で算出した走行距離と、その走行距離に対応する前記時間における前記車速パルスに基いて、前記ナビゲーション手段における前記単位距離を補正する単位距離補正手段と、を有することを特徴とする。

このように、前方・後方・側面などの確認用の車載カメラで撮影した車両周辺の映像を画像処理し、道路面上の特徴物とその変位量を検出して自車両の移動量を計算することにより、交差点が無い場所でも、特徴物の抽出が可能な場所であればいつでもどこでも車速パルスの単位距離を補正して自車位置精度を改善することが可能となる。

本発明の他の態様は、さらに、前記走行距離算出手段は、前記カメラからの複数の時点における各画像をそれぞれ俯瞰画像に変換する俯瞰画像変換手段と、前記各俯瞰画像から輪郭抽出を用いて特徴物を検出する特徴物検出手段と、相前後した画像間のパターンマッチングにより共通の特徴物を検出する特徴物照合手段と、検出した共通の特徴物について、各画像から変位量を算出する変位量算出手段と、算出した変位量を実空間における自車の移動量に変換する変位量変換手段と、ことを特徴とする。

このように、複数の時点におけるカメラ画像をもとに、画像処理分野で技術が確立普及している俯瞰画像への変換及びパターンマッチングを用いることにより、車両に斜めに設置されたカメラの画像からでも、車両の移動量すなわち走行距離を容易かつ高精度に取得可能となる。

なお、方法及びプログラムにおいても、上記各態様に準ずる。

以上のように、本発明によれば、ナビゲーションの技術において、交差点での右左折を必須とする場所的条件に制限されること無く車速パルスの単位距離を補正可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、背景技術や課題での説明と共通の前提事項は適宜省略する。

〔１．構成〕
本実施形態におけるナビゲーション装置（以下「本装置」と呼ぶ）は、指定される目的地への経路案内など、コンピュータによる運転支援を行うもので、本装置の構成を図１に示す。なお、一般的なナビゲーション、例えば、施設検索や目的地の指定受付、自車位置推定などの航法計算、経路探索、誘導案内出力などに関する構成と処理については、従来と共通であるから詳細は省略する。

図１に示す本装置の構成のうち、１は、コンピュータのＣＰＵなどの制御部であり、２は、交差点の位置を含む道路地図データの記憶手段で、例えばＤＶＤ−ＲＯＭやＨＤＤなどのディスク装置を用いる。また、３は、液晶パネルなど画面表示用の表示部であり、４は、スイッチやリモコンユニットなど情報入力用の操作部である。

また、５は、車両の前方・後方・側面などに設け、道路面を撮影するカメラであり、例えば、（１）フロントノーズに取り付け、見通しの悪い交差点への進入時に交差点内の死角を確認するためのカメラ、（２）車両をバックさせる時の後方確認用のカメラ、（３）また、運転支援システムなどで検討されている車両搭載用のサイドビューカメラで、道路左側（運転席の反対側）の状況を確認するものとの共用も可能である。

画像処理部５１は、カメラからの入力信号（アナログ）をデジタル変換して画像データに変換し、必要な画像処理を施した後、画像メモリ５２に記憶するブロックである。

また、ＧＰＳ受信機６と、ジャイロセンサ７と、車速検出器（車速パルス処理部）８は、航法用のセンサ群である。その他、本装置は、動作用のメモリ９と、ＶＩＣＳ受信機１０と、入出力用ユーザインタフェース１１と、を有する。

また、制御部１は、組込等の制御プログラムにより、図１に示す各手段１０〜２５を実現し、これら各手段は、以下のような本発明及び本実施形態の各機能作用を実現実行する処理手段である。なお、このうちナビゲーション手段１０は、車両から伝達され車速検出器８でカウントする車速パルスと、予め設定されている１パルスあたりの単位距離と、に基いて走行距離又は車速を検出することによりナビゲーション処理を行う。

〔２．作用〕
上記のように構成された本装置は、以下のように働く。
〔２−１．概要〕
概要としては、走行距離算出手段１２が、所定の時間の前後におけるカメラ５からの各画像をもとに、同じ特徴物とその変位量を検出することにより、その時間における車両の走行距離を算出し（走行距離算出処理）、このように算出した走行距離と、その走行距離に対応する前記時間における車速パルスに基いて、単位距離補正手段１４が、ナビゲーション手段１０における単位距離を補正する（単位距離補正処理）。

〔２−２．動作手順〕
上記のような作用を実現する本装置における動作手順を、図２のフローチャートに例示する。この動作手順では、まず、走行距離算出手段１２で、カメラ５からの複数の時点（時刻ｋ，Ｋ＋１）における各画像を画像メモリ５２から読み出し（ステップＳ０１，Ｓ０３）、俯瞰画像変換手段２１がそれぞれ俯瞰画像に変換し（俯瞰画像変換処理）、これら各俯瞰画像から特徴物検出手段２２が、輪郭抽出などにより特徴物を検出する（ステップＳ０２，Ｓ０４。特徴物検出処理）。

また、特徴物照合手段２３が、相前後した時刻ｋとｋ＋１の画像をパターンマッチングで比較判定することにより共通の特徴物を検出し（ステップＳ０５。特徴物照合処理）、一致した共通の特徴物については、変位量算出手段２４が各画像から変位量を算出し（ステップＳ０６。変位量算出処理）、算出した変位量を変位量変換手段２５が、実空間における自車の移動量すなわち走行距離に変換する（ステップＳ０７。変位量変換処理）。

そして、単位距離補正手段１４が、車速検出器８で取得すなわちカウントした時刻ｋからｋ＋１までの車速パルス数を読み出し（ステップＳ０８）、ステップＳ０７で算出した移動量（走行距離）を車速パルス数で除することにより、車速パルス１パルスあたりの真の単位距離を算出する。

〔３．具体例〕
例えば、図３は、サイドビューカメラで捉えた直進から左折時の画像例である。時系列に（１）、（２）、（３）、と続き（９）までの９枚のカメラ画像に、輪郭抽出のみを施した例である。例えば、時刻ｋの画像が（１）、時刻ｋ＋１の画像が（２）である。画像処理部５１は、このようにカメラ画像をある時間間隔で連続的に取得し、撮影角度による画像のゆがみ・視点変換による俯瞰画像取得や特徴物抽出のための輪郭抽出等を行い、画像メモリ５２に記憶する。

ここで、画像のゆがみとは、例えば、図４に示すカメラＡ（車両搭載）が、道路面を撮影するために斜め下向きに設置されている場合に、このカメラで撮影した画像において、対象物の各部分とカメラとの距離に応じて、対象物の形状が変化するものである。例えば、複数の長方形から成る横断歩道も、図５（１）に示すように、台形の集まりの如く見える。

また、俯瞰画像とは、撮像画像を視点変換することによって、図４に破線で示すように、あたかも車両上方に設置された仮想のカメラＡ’から車両前方を見下ろしたような俯瞰図を取得することである。このような俯瞰画像をカメラの画像から生成する原理や手法については、公知のものから適宜自由に選択することが可能で、一例としては、特許文献２，３，４，５などでも示されている。

このように、車両上方から真下を見下ろした頂上俯瞰処理をおこなうと、図５（１）のようなカメラ画像の横断歩道も、図５（２）に示されるように変換できる。

そして、図３の各カメラ画像（１）〜（９）に上記のような俯瞰処理を行った結果を示す模式図を図６に示す。この図でも、枠番号（１）、（２）、（３）、と続き（９）までが、図３の各画像（時刻）に対応した画像枠を示しており、画像メモリ５２には各枠に相当する画像が記憶されることとなる。

そして、走行距離算出手段１２では、画像メモリ内の連続する２枚の画像から、図３のＡやＢのような特徴物を例えば、パターンマッチング等の手法により見つけ出して、その変位量（移動距離）を算出することにより、車両の移動量（走行距離）を求めることができる。

より具体的な例として、例えば図７は、図６の時刻ｋすなわち（１）の画像を破線で、また、時刻ｋ＋１すなわち（２）の画像を実線で表し、両者を重ねた概念図である。この例において、図３に写っている特徴物Ａは停止線であるが、図７においてこの二つの特徴物Ａ間の距離すなわち変位量Ｍを求めることが車両走行距離の算出に相当する。これは、時刻ｋの特徴物Ａと時刻ｋ＋１の特徴物Ａとの同一性の判断を行い、画像内の座標値からその変位量を算出し、実空間での移動距離に変換することである。

別途、車速検出器８を用いて時刻ｋからｋ＋１間の車速パルス数を計測しており、その後、単位距離補正手段１４において、上記移動距離と車速パルス数から車速パルス１パルス当たりの単位距離を求め、これによってナビゲーション手段１０における単位距離を置き換えて補正する。

〔４．効果〕
以上のように、本実施形態では、前方・後方・側面などの確認用の車載カメラで撮影した車両周辺の映像を画像処理し、道路面上の特徴物とその変位量を検出して自車両の移動量を計算することにより、交差点が無い場所でも、特徴物の抽出が可能な場所であればいつでもどこでも車速パルスの単位距離を補正して自車位置精度を改善することが可能となる。

また、本実施形態では、複数の時点におけるカメラ画像をもとに、画像処理分野で技術が確立普及している俯瞰画像への変換及びパターンマッチングを用いることにより、車両に斜めに設置されたカメラの画像からでも、車両の移動量すなわち走行距離を容易かつ高精度に取得可能となる。

〔５．他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するもの及びそれ以外の他の実施形態も含むものである。例えば、走行距離算出手段１２に含まれる各手段（処理）２１〜２５の区分や順序は厳密なものではなく、例えば、輪郭抽出により俯瞰画像変換の角度を判断したり、画像間でパターンのマッチする輪郭部分を特徴点とするなど、処理手順に応じて自由な順序や構成で実装が可能である。

また、上記実施形態は、主にナビゲーション装置を念頭において説明したが、そのようなナビゲーション装置に対応する方法やコンピュータプログラムとしても把握可能であり、例えば、既存のナビゲーション装置のために有償無償でダウンロード提供する更新用等のプログラムも、本発明の一態様である。

本発明の実施形態の構成を示す機能ブロック図。本発明の実施形態における車速パルス単位距離算出の動作手順を示すフローチャート。本発明の実施形態において、車両左折時のカメラ映像による連続画像を例示する図。本発明の実施形態における俯瞰処理を説明する概念図。本発明の実施形態における俯瞰処理を例示する概念図。図３の連続画像を俯瞰処理した車両左折時の連続画像を例示する模式図。図６の模式図のうち、二つの時点における画像を重ね合わせた例を示す概念図。

符号の説明

１…制御部
２…記憶手段
３…表示部
４…操作部
５…カメラ
６…ＧＰＳ受信機
７…ジャイロセンサ
８…車速検出器
９…メモリ
１０…ナビゲーション手段
１１…ユーザインタフェース
１２…走行距離算出手段
１４…単位距離補正手段
２１…俯瞰画像変換手段
２２…特徴物検出手段
２３…特徴物照合手段
２４…変位量算出手段
２５…変位量変換手段
５１…画像処理部
５２…画像メモリ

Claims

車両から伝達される車速パルスと、予め設定されている１パルスあたりの単位距離と、に基いて走行距離又は車速を検出することによりナビゲーション処理を行うナビゲーション手段と、
車両に搭載したカメラと、
所定の時間の前後における前記カメラからの各画像をもとに、同じ特徴物とその変位量を検出することにより、その時間における車両の走行距離を算出する走行距離算出手段と、
前記走行距離算出手段で算出した走行距離と、その走行距離に対応する前記時間における前記車速パルスに基いて、前記ナビゲーション手段における前記単位距離を補正する単位距離補正手段と、
を有することを特徴とするナビゲーション装置。
前記走行距離算出手段は、
前記カメラからの複数の時点における各画像をそれぞれ俯瞰画像に変換する俯瞰画像変換手段と、
前記各俯瞰画像から輪郭抽出を用いて特徴物を検出する特徴物検出手段と、
相前後した画像間のパターンマッチングにより共通の特徴物を検出する特徴物照合手段と、
検出した共通の特徴物について、各画像から変位量を算出する変位量算出手段と、
算出した変位量を実空間における自車の移動量に変換する変位量変換手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
車両から伝達される車速パルスと、予め設定されている１パルスあたりの単位距離と、に基いて走行距離又は車速を検出することによりナビゲーション処理を行うナビゲーション手段と、
車両に搭載したカメラと、
を有するナビゲーション装置の制御方法において、
所定の時間の前後における前記カメラからの各画像をもとに、同じ特徴物とその変位量を検出することにより、その時間における車両の走行距離を算出する走行距離算出処理と、
前記走行距離算出処理で算出した走行距離と、その走行距離に対応する前記時間における前記車速パルスに基いて、前記ナビゲーション手段における前記単位距離を補正する単位距離補正処理と、
を含むことを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
前記走行距離算出処理は、
前記カメラからの複数の時点における各画像をそれぞれ俯瞰画像に変換する俯瞰画像変換処理と、
前記各俯瞰画像から輪郭抽出を用いて特徴物を検出する特徴物検出処理と、
相前後した画像間のパターンマッチングにより共通の特徴物を検出する特徴物照合処理と、
検出した共通の特徴物について、各画像から変位量を算出する変位量算出処理と、
算出した変位量を実空間における自車の移動量に変換する変位量変換処理と、
を含むことを特徴とする請求項３記載のナビゲーション装置の制御方法。
車両から伝達される車速パルスと、予め設定されている１パルスあたりの単位距離と、に基いて走行距離又は車速を検出することによりナビゲーション処理を行うナビゲーション手段と、
車両に搭載したカメラと、
を有し、コンピュータで制御するナビゲーション装置の制御プログラムにおいて、
そのプログラムは前記コンピュータの制御部を制御することにより、走行距離算出手段と、単位距離補正手段と、を実現するとともに、
前記走行距離算出手段に、所定の時間の前後における前記カメラからの各画像をもとに、同じ特徴物とその変位量を検出することにより、その時間における車両の走行距離を算出する走行距離算出処理を行わせ、
前記単位距離補正手段に、前記走行距離算出処理で算出した走行距離と、その走行距離に対応する前記時間における前記車速パルスに基いて、前記ナビゲーション手段における前記単位距離を補正する単位距離補正処理を行わせる
ことを特徴とするナビゲーション装置の制御プログラム。
前記走行距離算出処理において、前記走行距離算出手段に、
前記カメラからの複数の時点における各画像をそれぞれ俯瞰画像に変換する俯瞰画像変換処理と、
前記各俯瞰画像から輪郭抽出を用いて特徴物を検出する特徴物検出処理と、
相前後した画像間のパターンマッチングにより共通の特徴物を検出する特徴物照合処理と、
検出した共通の特徴物について、各画像から変位量を算出する変位量算出処理と、
算出した変位量を実空間における自車の移動量に変換する変位量変換処理と、
を行わせることを特徴とする請求項５記載のナビゲーション装置の制御プログラム。