JP2019139575A - Vehicle position estimating apparatus and program - Google Patents
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Abstract
【課題】光源の方向が環境地図の特徴量取得時と異なる場合であっても、精度良く車両の位置を推定することができるようにする。【解決手段】修正係数決定部370が、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された光源の方向と、環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの当該特徴点の特徴量となるように当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定し、推定部400が、当該特徴点の特徴量と、当該特徴点の特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正した特徴量と、環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、特徴量修正部390が当該特徴点の特徴量を修正した特徴量と、環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、車両の位置を推定する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately estimate the position of a vehicle even when the direction of a light source is different from that at the time of acquiring a feature amount of an environmental map. SOLUTION: For each of a plurality of feature points, a correction coefficient determination unit 370 obtains a feature amount of the feature point, an estimated direction of a light source, and a feature amount of an environmental map obtained in advance. Based on the direction of, the feature amount correction coefficient for correcting the feature amount of the feature point so that it becomes the feature amount of the feature point when it is the direction of the light source when the feature amount of the environmental map is acquired. After determining, the estimation unit 400 determines the feature amount of the feature point and corrects the feature amount of the feature point based on the feature amount of the feature point and the feature amount correction coefficient of the feature point, and a plurality of feature points of the environmental map. Based on each feature amount, the feature amount correction unit 390 estimates the position of the vehicle based on the feature amount obtained by correcting the feature amount of the feature point and the feature amount of each of the plurality of feature points on the environmental map. do. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、車両位置推定装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a vehicle position estimation device and a program.
従来から、車両の位置を推定する技術として、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)が知られている。SLAMには、環境地図を作成するMappingモードと、環境地図上における自己位置を推定するLocalizationモードがある。 Conventionally, SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) is known as a technique for estimating the position of a vehicle. SLAM has a Mapping mode for creating an environment map and a Localization mode for estimating a self-position on the environment map.
また、カメラ等により得られた画像について、構造物のコーナーの様な特徴点の検出をFASTにより行い(図7の丸印)、特徴量記述としてORB特徴量を用いる、ORB−SLAMが知られている(非特許文献1)。 Also, ORB-SLAM is known in which feature points such as corners of structures are detected by FAST (circles in FIG. 7) for images obtained by cameras, etc., and ORB feature values are used as feature value descriptions. (Non-Patent Document 1).
ここで、ORB特徴量は、例えば、得られた特徴点を中心とした31×31ピクセルの中から5×5ピクセルの領域を2ヶ所選択し(図7の1aと1bとの組等)、その平均輝度の大小関係を得ることを256回行い、32バイトの特徴量として記述する(図8)。 Here, for the ORB feature quantity, for example, two 5 × 5 pixel regions are selected from 31 × 31 pixels centered on the obtained feature point (a pair of 1a and 1b in FIG. 7), and the like. Obtaining the magnitude relationship of the average luminance is performed 256 times and described as a 32-byte feature amount (FIG. 8).
上記の様にして得られた特徴量を比較することにより、別の画像における特徴点が同一か否かを判断しているが、図9の様に、図7の場合と光線方向が異なって影のできる面が変わる場合には、同じ特徴点であっても特徴量が異なる(図10)ために同一の点であるという判断ができない。 By comparing the feature quantities obtained as described above, it is determined whether or not the feature points in another image are the same. However, as shown in FIG. 9, the light ray direction is different from that in FIG. When the shadowable surface changes, even if the feature point is the same, the feature amount is different (FIG. 10), so it cannot be determined that the points are the same.
このため、Mappingモードによって最初に環境地図を作成する時に撮影した画像から得られた特徴点とその特徴量の情報は環境地図に含まれているが、照明条件が変わった場合にはLocalizationモードが上手く働かず、自己位置認識を行えない場合がある、という問題があった。 For this reason, the feature points obtained from the image taken when the environment map is first created in the mapping mode and the information on the feature amount are included in the environment map. However, if the lighting condition changes, the localization mode is set. There was a problem that it did not work well and could not recognize its own position.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、光源の方向が環境地図の特徴量取得時と異なる場合であっても、精度良く車両の位置を推定することができる車両位置推定装置及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can estimate the position of the vehicle with high accuracy even when the direction of the light source is different from the time when the feature amount of the environmental map is acquired. An object is to provide an apparatus and a program.
上記の目的を達成するために、本発明の車両位置推定装置は、各々の位置が既知の複数の特徴点における特徴量が格納された環境地図を用いて車両の位置を推定する車両位置推定装置であって、車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する特徴量算出部と、センサ情報に基づいて、前記画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する光源方向推定部と、前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記推定された前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに基づいて、前記環境地図の特徴量を取得したときの前記光源の方向であるときの前記特徴点の特徴量となるように前記特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する修正係数決定部と、前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記特徴点の特徴量修正係数とに基づいて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正部と、前記複数の特徴点の各々についての前記修正した特徴量と、前記環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、前記車両の位置を推定する推定部と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, a vehicle position estimation apparatus according to the present invention estimates a vehicle position using an environmental map in which feature quantities at a plurality of feature points whose positions are known are stored. A feature point extraction unit that extracts a plurality of feature points from an image of the periphery of the vehicle, and a feature amount calculation that calculates a feature amount based on luminance of the feature points for each of the plurality of feature points. A light source direction estimating unit that estimates a direction of a light source with respect to a shooting direction at the time of shooting the image based on sensor information, a feature amount of the feature point for each of the plurality of feature points, and the estimation The direction of the light source when the feature amount of the environmental map is acquired based on the direction of the light source and the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired Before A correction coefficient determining unit that determines a feature quantity correction coefficient for correcting the feature quantity of the feature point so as to be a feature quantity of the feature point; and for each of the plurality of feature points, the feature quantity of the feature point; Based on the feature amount correction coefficient of the feature point, a feature amount correction unit that corrects the feature amount of the feature point, the corrected feature amount for each of the plurality of feature points, and a plurality of the environment map And an estimation unit that estimates the position of the vehicle based on the feature amount of each feature point.
また、本発明のプログラムは、各々の位置が既知の複数の特徴点における特徴量が格納された環境地図を用いて車両の位置を推定するためのプログラムであって、コンピュータを、車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部、前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する特徴量算出部、センサ情報に基づいて、前記画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する光源方向推定部、前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記推定された前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに基づいて、前記環境地図の特徴量を取得したときの前記光源の方向であるときの前記特徴点の特徴量となるように前記特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する修正係数決定部、前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記特徴点の特徴量修正係数とに基づいて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正部、及び、前記複数の特徴点の各々についての前記修正した特徴量と、前記環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、前記車両の位置を推定する推定部として機能させるためのプログラムである。 The program of the present invention is a program for estimating the position of a vehicle using an environmental map in which feature quantities at a plurality of feature points whose positions are known are stored. Based on sensor information, a feature point extraction unit that extracts a plurality of feature points from the captured image, a feature amount calculation unit that calculates a feature amount based on luminance of the feature points for each of the plurality of feature points, A light source direction estimating unit that estimates a direction of a light source with respect to a shooting direction at the time of shooting an image; for each of the plurality of feature points, the feature amount of the feature point, the estimated direction of the light source, and the environment map The feature amount of the feature point when the feature amount of the environmental map is obtained based on the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the feature map is acquired. A correction coefficient determination unit for determining a feature quantity correction coefficient for correcting the feature quantity of the feature point, and for each of the plurality of feature points, the feature quantity of the feature point and the feature quantity correction of the feature point A feature amount correcting unit that corrects the feature amount of the feature point based on a coefficient, the corrected feature amount for each of the plurality of feature points, and a feature of each of the plurality of feature points of the environment map It is a program for functioning as an estimation part which estimates the position of the said vehicle based on quantity.
本発明の状態予測装置及びプログラムによれば、特徴点抽出部が、車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出し、特徴量算出部が、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の輝度に基づく特徴量を算出し、光源方向推定部が、センサ情報に基づいて、画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する。 According to the state prediction device and the program of the present invention, the feature point extraction unit extracts a plurality of feature points from an image obtained by photographing the periphery of the vehicle, and the feature amount calculation unit applies to each of the plurality of feature points. A feature amount based on the luminance of the feature point is calculated, and the light source direction estimation unit estimates the direction of the light source with respect to the shooting direction at the time of shooting the image based on the sensor information.
そして、修正係数決定部が、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの当該特徴点の特徴量となるように当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定し、特徴量修正部が、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、当該特徴点の特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正し、推定部が、複数の特徴点の各々についての修正した特徴量と、環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、車両の位置を推定する。 Then, the correction coefficient determination unit is the direction of the light source when the feature amount of the environment map is acquired based on the feature amount of the feature point and the estimated direction of the light source for each of the plurality of feature points. A feature amount correction coefficient for correcting the feature amount of the feature point is determined so as to be the feature amount of the feature point at the time, and the feature amount correction unit performs a feature of the feature point for each of the plurality of feature points The feature amount of the feature point is corrected based on the feature amount and the feature amount correction coefficient of the feature point, and the estimation unit corrects the feature amount corrected for each of the feature points and the features of the environment map. The position of the vehicle is estimated based on the feature amount of each point.
このように、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された光源の方向と、環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの当該特徴点の特徴量となるように当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定し、当該特徴点の特徴量と、当該特徴点の特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正した特徴量と、環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、車両の位置を推定することにより、光源の方向が環境地図の特徴量取得時と異なる場合であっても、精度良く車両の位置を推定することができる。 Thus, for each of the plurality of feature points, based on the feature amount of the feature point, the estimated light source direction, and the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired, A feature amount correction coefficient for correcting the feature amount of the feature point is determined so as to be the feature amount of the feature point in the direction of the light source when the feature amount of the environment map is acquired, and the feature point Based on the feature amount and the feature amount correction coefficient of the feature point, the feature amount obtained by correcting the feature amount of the feature point and the feature amount of each of the plurality of feature points of the environment map By estimating the position of the vehicle, it is possible to accurately estimate the position of the vehicle even when the direction of the light source is different from that at the time of acquiring the feature amount of the environmental map.
本発明の車両位置推定装置は、各々の位置が既知の複数の特徴点における特徴量が格納された環境地図を用いて車両の位置を推定する車両位置推定装置であって、車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する特徴量算出部と、センサ情報に基づいて、前記画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する光源方向推定部と、前記環境地図の複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記推定された前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに基づいて、前記環境地図の特徴量を取得したときの前記光源の方向であるときの前記特徴点の特徴量となるように前記環境地図の前記特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する修正係数決定部と、前記環境地図の複数の特徴点の各々について、前記環境地図の前記特徴点の特徴量と、前記特徴点に対応する特徴量修正係数とに基づいて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正部と、前記環境地図の複数の特徴点の各々についての前記修正した特徴量と、前記複数の特徴点の各々についての特徴量とに基づいて、前記車両の位置を推定する推定部と、を含んで構成されている。 A vehicle position estimation apparatus according to the present invention is a vehicle position estimation apparatus that estimates the position of a vehicle using an environmental map in which feature quantities at a plurality of feature points whose positions are known are stored. Based on the sensor information, a feature point extraction unit that extracts a plurality of feature points from the image, a feature amount calculation unit that calculates a feature amount based on the luminance of the feature points for each of the plurality of feature points, A light source direction estimating unit that estimates a direction of a light source with respect to a shooting direction at the time of shooting the image; a feature amount of the feature point for each of a plurality of feature points of the environment map; and the estimated direction of the light source And the feature of the feature point when it is the direction of the light source when the feature amount of the environment map is acquired based on the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired With quantity A correction coefficient determination unit for determining a feature quantity correction coefficient for correcting a feature quantity of the feature point of the environment map, and for each of a plurality of feature points of the environment map, the feature point of the environment map And a feature amount correction unit that corrects the feature amount of the feature point based on the feature amount and a feature amount correction coefficient corresponding to the feature point, and the correction for each of the plurality of feature points of the environment map An estimation unit configured to estimate a position of the vehicle based on a feature amount and a feature amount for each of the plurality of feature points.
また、本発明のプログラムは、各々の位置が既知の複数の特徴点における特徴量が格納された環境地図を用いて車両の位置を推定するためのプログラムであって、コンピュータを、車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部、前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する特徴量算出部、センサ情報に基づいて、前記画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する光源方向推定部、前記環境地図の複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記推定された前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに基づいて、前記環境地図の特徴量を取得したときの前記光源の方向であるときの前記特徴点の特徴量となるように前記環境地図の前記特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する修正係数決定部、前記環境地図の複数の特徴点の各々について、前記環境地図の前記特徴点の特徴量と、前記特徴点に対応する特徴量修正係数とに基づいて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正部、及び、前記環境地図の複数の特徴点の各々についての前記修正した特徴量と、前記複数の特徴点の各々についての特徴量とに基づいて、前記車両の位置を推定する推定部として機能させるためのプログラムである。 The program of the present invention is a program for estimating the position of a vehicle using an environmental map in which feature quantities at a plurality of feature points whose positions are known are stored. Based on sensor information, a feature point extraction unit that extracts a plurality of feature points from the captured image, a feature amount calculation unit that calculates a feature amount based on luminance of the feature points for each of the plurality of feature points, A light source direction estimating unit for estimating a direction of a light source with respect to a shooting direction at the time of shooting an image; for each of a plurality of feature points of the environment map; and a feature amount of the feature point; The feature point when it is the direction of the light source when the feature amount of the environment map is acquired based on the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired A correction coefficient determining unit for determining a feature quantity correction coefficient for correcting the feature quantity of the feature point of the environment map so as to be a feature quantity; for each of a plurality of feature points of the environment map, the environment map A feature amount correcting unit that corrects a feature amount of the feature point based on a feature amount of the feature point and a feature amount correction coefficient corresponding to the feature point, and each of the plurality of feature points of the environment map A program for causing the vehicle to function as an estimation unit that estimates the position of the vehicle based on the corrected feature value and the feature value for each of the plurality of feature points.
本発明の状態予測装置及びプログラムによれば、特徴点抽出部が、車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出し、特徴量算出部が、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の輝度に基づく特徴量を算出し、光源方向推定部が、センサ情報に基づいて、画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する。 According to the state prediction device and the program of the present invention, the feature point extraction unit extracts a plurality of feature points from an image obtained by photographing the periphery of the vehicle, and the feature amount calculation unit applies to each of the plurality of feature points. A feature amount based on the luminance of the feature point is calculated, and the light source direction estimation unit estimates the direction of the light source with respect to the shooting direction at the time of shooting the image based on the sensor information.
そして、修正係数決定部が、環境地図の複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された光源の方向と、環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの当該特徴点の特徴量となるように環境地図の当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定し、特徴量修正部が、環境地図の複数の特徴点の各々について、当該環境地図の当該特徴点の特徴量と、当該特徴点に対応する特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正し、推定部が、環境地図の複数の特徴点の各々についての修正した特徴量と、複数の特徴点の各々についての特徴量とに基づいて、車両の位置を推定する。 Then, for each of a plurality of feature points of the environment map, the correction coefficient determination unit obtains the feature amount of the feature point, the estimated direction of the light source, and the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired. The feature amount for correcting the feature amount of the feature point of the environment map to be the feature amount of the feature point in the direction of the light source when the feature amount of the environment map is acquired based on the direction of the environment map A correction coefficient is determined, and the feature amount correction unit, for each of a plurality of feature points of the environment map, based on the feature amount of the feature point of the environment map and the feature amount correction coefficient corresponding to the feature point, The feature amount of the feature point is corrected, and the estimation unit determines the position of the vehicle based on the corrected feature amount for each of the plurality of feature points of the environment map and the feature amount for each of the plurality of feature points. presume.
このように、当該環境地図の複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された光源の方向と、環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの特徴点の特徴量となるように当該環境地図の当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定し、当該環境地図の当該特徴点の特徴量と、当該特徴点に対応する特徴量修正係数とに基づいて、当該環境地図の当該特徴点の特徴量を修正した特徴量と、複数の特徴点の各々についての特徴量とに基づいて、車両の位置を推定することにより、光源の方向が環境地図の特徴量取得時と異なる場合であっても、精度良く車両の位置を推定することができる。 Thus, for each of the plurality of feature points of the environment map, the feature amount of the feature point, the estimated direction of the light source, and the direction of the light source determined in advance when the feature amount of the environment map is acquired Based on the feature map, a feature value correction coefficient for correcting the feature value of the feature point of the environment map to be the feature value of the feature point in the direction of the light source when the feature value of the environment map is acquired. A plurality of features determined by correcting the feature amount of the feature point of the environment map based on the feature amount of the feature map of the environment map and the feature amount correction coefficient corresponding to the feature point By estimating the position of the vehicle based on the feature amount for each of the points, the position of the vehicle can be accurately estimated even when the direction of the light source is different from that at the time of acquiring the feature amount of the environmental map. it can.
また、本発明の車両位置推定装置は、センサ情報により得られる明るさに基づいて、前記車両の日照条件を推定する日照条件推定部、を更に含み、前記修正係数決定部は、前記日照条件推定部により得られた日照条件が、前記光源の方向の違いにより特徴量に影響を与える日照条件である場合に、前記複数の特徴点の各々について、前記推定された特徴点と、前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに応じて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正係数を決定することができる。 The vehicle position estimation apparatus of the present invention further includes a sunshine condition estimation unit that estimates a sunshine condition of the vehicle based on brightness obtained from sensor information, and the correction coefficient determination unit includes the sunshine condition estimation. When the sunshine condition obtained by the unit is a sunshine condition that affects a feature amount due to a difference in the direction of the light source, the estimated feature point and the direction of the light source for each of the plurality of feature points The feature amount correction coefficient for correcting the feature amount of the feature point can be determined according to the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired.
以上説明したように、本発明の車両位置推定装置及びプログラムによれば、光源の方向が環境地図の特徴量取得時と異なる場合であっても、精度良く車両の位置を推定することができる。 As described above, according to the vehicle position estimation apparatus and program of the present invention, it is possible to accurately estimate the position of the vehicle even when the direction of the light source is different from that at the time of acquiring the feature amount of the environmental map.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<本発明の第1の実施の形態に係る車両位置推定装置の構成>
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る車両位置推定システム10は、撮影装置100と、センサ200と、車両位置推定装置300とを備えて構成される。
<Configuration of vehicle position estimation apparatus according to first embodiment of the present invention>
As shown in FIG. 1, the vehicle position estimation system 10 according to the embodiment of the present invention is configured to include an imaging device 100, a sensor 200, and a vehicle position estimation device 300.
撮影装置100は、車両に固定され、当該車両に対する所定方向を撮影するカメラである。 The photographing apparatus 100 is a camera that is fixed to a vehicle and photographs a predetermined direction with respect to the vehicle.
具体的には、撮影装置100は、例えば、車両の前方の道路を撮影する車載単眼カメラ等であり、車両が走行する走路の画像の一例として、車両の前方の道路画像を撮影する。 Specifically, the imaging device 100 is, for example, an in-vehicle monocular camera that captures a road ahead of the vehicle, and captures a road image in front of the vehicle as an example of an image of a runway on which the vehicle travels.
ここで、撮影される画像は、車両の前方に限定されず、車両の後方や左右であってもよい。 Here, the photographed image is not limited to the front of the vehicle, and may be the rear or the left and right of the vehicle.
センサ200は、照度計等の明るさを取得するセンサと、時刻を取得するセンサと、GPSや磁気センサ等の三次元測位情報や方角を取得するセンサとを、それぞれ1以上有する複数のセンサにより構成される。なお、これらのセンサは他の装置に構成されてもよい。なお、本実施形態では、センサ200は、照度計とGPSとから構成される場合について説明する。 The sensor 200 is a sensor that acquires brightness such as an illuminometer, a sensor that acquires time, and a sensor that acquires one or more three-dimensional positioning information and directions such as GPS and magnetic sensors. Composed. These sensors may be configured in other devices. In the present embodiment, the case where the sensor 200 includes an illuminometer and a GPS will be described.
車両位置推定装置300は、各々の位置が既知の複数の特徴点における特徴量が格納された環境地図を用いて車両の位置を推定する車両位置推定装置であって、CPUと、RAMと、後述する状態推定処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したROMとを備え、機能的には次に示すように構成されている。 The vehicle position estimation apparatus 300 is a vehicle position estimation apparatus that estimates the position of a vehicle using an environmental map in which feature amounts at a plurality of feature points whose positions are known is stored, and includes a CPU, a RAM, and a later-described CPU. And a ROM that stores a program for executing the state estimation processing routine to be performed, and is functionally configured as follows.
車両位置推定装置300は、画像入力部310と、特徴点抽出部320と、特徴量算出部330と、センサ情報入力部340と、光源方向推定部350と、日照条件推定部360と、修正係数決定部370と、修正係数保管部380と、特徴量修正部390と、推定部400と、環境地図特徴量保管部410と、運転支援システム500とを備えて構成される。 The vehicle position estimation apparatus 300 includes an image input unit 310, a feature point extraction unit 320, a feature amount calculation unit 330, a sensor information input unit 340, a light source direction estimation unit 350, a sunshine condition estimation unit 360, and a correction coefficient. The determination unit 370, the correction coefficient storage unit 380, the feature amount correction unit 390, the estimation unit 400, the environment map feature amount storage unit 410, and the driving support system 500 are configured.
画像入力部310は、撮影装置100から画像の入力を受け付ける。 The image input unit 310 receives an image input from the imaging apparatus 100.
具体的には、画像入力部310は、撮影装置100から撮影画像の入力を受け付け、当該画像を、特徴点抽出部320に渡す。 Specifically, the image input unit 310 receives an input of a photographed image from the photographing apparatus 100 and passes the image to the feature point extraction unit 320.
特徴点抽出部320は、車両の前方を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する。 The feature point extraction unit 320 extracts a plurality of feature points from an image obtained by photographing the front of the vehicle.
具体的には、特徴点抽出部320は、特徴点抽出アルゴリズム(例えば、FAST)を用いて、画像から特徴点を複数抽出する。 Specifically, the feature point extraction unit 320 extracts a plurality of feature points from the image using a feature point extraction algorithm (for example, FAST).
そして、特徴点抽出部320は、抽出した特徴点を、特徴量算出部330及び修正係数決定部370に渡す。 Then, the feature point extraction unit 320 passes the extracted feature points to the feature amount calculation unit 330 and the correction coefficient determination unit 370.
特徴量算出部330は、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する。 The feature amount calculation unit 330 calculates, for each of a plurality of feature points, a feature amount based on the luminance of the feature points.
具体的には、特徴量算出部330は、特徴点抽出部320により得られた複数の特徴点の各々について、特徴量を算出する。例えば、特徴量算出部330は、ORB特徴量を用いて、32バイトの特徴量を算出する。 Specifically, the feature amount calculation unit 330 calculates a feature amount for each of the plurality of feature points obtained by the feature point extraction unit 320. For example, the feature amount calculation unit 330 calculates a 32-byte feature amount using the ORB feature amount.
そして、特徴量算出部330は、算出した特徴量を、特徴量修正部390に渡す。 Then, the feature amount calculation unit 330 passes the calculated feature amount to the feature amount correction unit 390.
センサ情報入力部340は、センサ200から、照度計により得られる明るさと、GPSにより得られる三次元測位情報、及びその時刻との入力を受け付ける。 The sensor information input unit 340 receives input of the brightness obtained by the illuminometer, the three-dimensional positioning information obtained by the GPS, and the time from the sensor 200.
そして、センサ情報入力部340は、三次元測位情報及びその時刻を、光源方向推定部350に、明るさを日照条件推定部360に渡す。 Then, the sensor information input unit 340 passes the three-dimensional positioning information and the time thereof to the light source direction estimation unit 350 and the brightness to the sunshine condition estimation unit 360.
光源方向推定部350は、センサ情報に基づいて、画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する。 The light source direction estimation unit 350 estimates the direction of the light source with respect to the shooting direction at the time of shooting an image based on the sensor information.
具体的には、光源方向推定部350は、GPSの測位時刻から、光源の方向(例えば、北を基準とした太陽の方向)を推定する。本実施形態では、光源が太陽である場合について説明する。例えば、光源方向推定部350は、測位時刻について、その時刻の日付における平均的な日の出、日の入り、南中時刻等から、その時刻の太陽の方角や高度を推定する。 Specifically, the light source direction estimation unit 350 estimates the direction of the light source (for example, the direction of the sun with reference to the north) from the GPS positioning time. This embodiment demonstrates the case where a light source is the sun. For example, the light source direction estimation unit 350 estimates the direction and altitude of the sun for the positioning time from the average sunrise, sunset, south-central time, etc. on the date of that time.
また、光源方向推定部350は、車両の向きを算出するためのセンサ情報から、撮影方向の向きを推定する。例えば、GPSによる緯度経度と、前の時刻に取得したGPSによる緯度経度とを用いて、北を基準とした車両の向きを推定し、車両の向きと撮影方向とが一致しているため、推定した車両の向きを、撮影方向として推定する。なお、車両の向きと撮影方向とがずれている場合には、そのずれを考慮して、撮影方向を推定すればよい。 Further, the light source direction estimation unit 350 estimates the direction of the shooting direction from sensor information for calculating the direction of the vehicle. For example, using the latitude and longitude by GPS and the latitude and longitude by GPS acquired at the previous time, the direction of the vehicle with respect to the north is estimated, and the direction of the vehicle and the shooting direction are the same. The direction of the vehicle is estimated as the shooting direction. In addition, when the direction of the vehicle and the photographing direction are deviated, the photographing direction may be estimated in consideration of the deviation.
光源方向推定部350は、推定された光源の方向と、撮影方向の向きとに基づいて、画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する。そして、光源方向推定部350は、推定した撮影方向に対する光源の方向を、修正係数決定部370に渡す。 The light source direction estimation unit 350 estimates the direction of the light source with respect to the shooting direction at the time of shooting an image based on the estimated direction of the light source and the direction of the shooting direction. Then, the light source direction estimation unit 350 passes the light source direction with respect to the estimated shooting direction to the correction coefficient determination unit 370.
日照条件推定部360は、センサ情報により得られる明るさに基づいて、車両の日照条件を推定する。 The sunshine condition estimating unit 360 estimates the sunshine condition of the vehicle based on the brightness obtained from the sensor information.
具体的には、日照条件推定部360は、照度計による照度情報から、雲量を推定し、影ができるか否かを推定する。例えば、照度計により計測された明るさが所定の値以下であれば、曇りであると推定し、影ができないと推定する。 Specifically, the sunshine condition estimation unit 360 estimates the cloud amount from the illuminance information obtained by the illuminometer, and estimates whether or not a shadow is formed. For example, if the brightness measured by the illuminometer is less than or equal to a predetermined value, it is estimated to be cloudy and a shadow is not estimated.
そして、日照条件推定部360は、影ができるか否かを、修正係数決定部370に渡す。 Then, the sunshine condition estimation unit 360 passes to the correction coefficient determination unit 370 whether or not a shadow is formed.
修正係数決定部370は、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された撮影方向に対する光源の方向と、環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた撮影方向に対する光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの当該特徴点の特徴量となるように当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する。 For each of the plurality of feature points, the correction coefficient determination unit 370 obtains the feature amount of the feature point, the direction of the light source with respect to the estimated shooting direction, and the shooting direction obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired. Based on the direction of the light source with respect to, the feature amount correction for correcting the feature amount of the feature point to be the feature amount of the feature point when the feature amount of the environment map is obtained Determine the coefficient.
具体的には、修正係数決定部370は、まず、環境地図作成時の日照条件を、環境地図特徴量保管部410から取得し、日照条件推定部360により推定された日照条件が、環境地図作成時の日照条件の場合に対して影響を及ぼすか否かを判定する。 Specifically, the correction coefficient determination unit 370 first acquires the sunshine conditions at the time of creating the environment map from the environment map feature quantity storage unit 410, and the sunshine conditions estimated by the sunshine condition estimation unit 360 are the environment map creation. It is determined whether or not it influences the case of the sunshine condition of the hour.
日照条件の影響の有無は、日照条件推定部360により推定された影の有無、光源方向推定部350により推定された太陽の方向と環境地図の特徴量取得時の太陽の方向との違い、推定された太陽の方向が前方であるか否か(すなわち、カメラに対して逆光か否か)によって判断する。 The presence or absence of the influence of the sunshine condition is estimated by the difference between the presence or absence of the shadow estimated by the sunshine condition estimation unit 360, the direction of the sun estimated by the light source direction estimation unit 350 and the direction of the sun at the time of acquiring the feature quantity of the environmental map. Judgment is made based on whether or not the direction of the sun is forward (that is, whether or not the camera is backlit with respect to the camera).
例えば、環境地図作成時の日照条件において、影が無い場合には、雲量が多いと推定できる。このため、修正係数決定部370は、推定された日照条件も影ができない場合には、環境地図作成時の日照条件の場合に対して影響を及ぼさないと判定する。 For example, it can be estimated that the amount of clouds is large when there is no shadow in the sunshine conditions when creating the environmental map. For this reason, the correction coefficient determination unit 370 determines that there is no influence on the case of the sunshine condition at the time of creating the environmental map when the estimated sunshine condition cannot be shaded.
また、修正係数決定部370は、環境地図作成時の日照条件の場合に対して影響を及ぼすと判定した場合、環境地図作成時の撮影方向に対する太陽の方向と、画像の撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が一致するか否かを判定する。 In addition, when the correction coefficient determination unit 370 determines that the sunshine condition at the time of creating the environmental map has an influence, the correction coefficient determination unit 370 has the direction of the sun with respect to the shooting direction at the time of creating the environmental map and the shooting direction at the time of shooting the image. It is determined whether or not the directions of the sun match.
修正係数決定部370は、光源方向推定部350により推定された撮影方向に対する太陽の方向と環境地図の特徴量取得時の撮影方向に対する太陽の方向とが一致する場合、影響を及ぼさないと判定する。 The correction coefficient determination unit 370 determines that there is no effect when the sun direction with respect to the shooting direction estimated by the light source direction estimation unit 350 matches the sun direction with respect to the shooting direction at the time of acquiring the feature amount of the environmental map. .
また、光線方向推定部350により推定された撮影方向に対する太陽の方向と環境地図の特徴量取得時の撮影方向に対する太陽の方向が一致しない場合であっても、太陽の方向が前方である場合、すなわち、前方から光が照射されている場合であれば逆光となり、一様に輝度が下がるため、日照条件の影響無しであると判定する。 Further, even when the sun direction with respect to the shooting direction estimated by the light direction estimation unit 350 and the sun direction with respect to the shooting direction at the time of acquiring the feature amount of the environmental map do not match, That is, if light is irradiated from the front, the light is backlit, and the luminance is uniformly reduced. Therefore, it is determined that there is no influence of the sunshine condition.
一方、後方からの照射であれば、修正係数決定部370は、光線方向推定部350により推定された撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側か左側かを判定する。 On the other hand, if the irradiation is from the rear, the correction coefficient determination unit 370 determines whether the sun direction with respect to the imaging direction estimated by the light direction estimation unit 350 is on the right side or the left side with respect to the sun direction at the time of creating the environmental map. .
ここで、修正係数決定部370は、特徴点が凸か凹かを推定する。例えば、特徴点に対して左右の平均輝度を求める方法がある。具体的には、特徴点を中心とする範囲(例えば±15ピクセル)の内、左半分と右半分とに分けて平均輝度を求め、特徴点に対して左側に太陽光線が当たっており、かつ、左側の平均輝度が高い場合には凸、右側の平均輝度が高い場合には凹と推定する。また、太陽光線が右側から当たっている場合には、右側の平均輝度が高い場合には凸、左側の平均輝度が高い場合には凹と推定する。 Here, the correction coefficient determination unit 370 estimates whether the feature point is convex or concave. For example, there is a method of obtaining the average luminance on the left and right with respect to the feature point. Specifically, within the range centered on the feature point (for example, ± 15 pixels), the average luminance is obtained separately for the left half and the right half, and the sunlight hits the feature point on the left side, and When the left average luminance is high, it is estimated as convex, and when the right average luminance is high, it is estimated as concave. Further, when the sunlight hits from the right side, it is estimated that the projection is convex when the right average luminance is high, and concave when the left average luminance is high.
この他、特徴点の凹凸を推定する方法として、特徴点を中心としたある範囲(例えば±16ピクセル)をマス目状、もしくは特徴点を中心とした放射状に領域を分け、各領域の平均輝度を算出、比較する手段を用いてもよい。 In addition, as a method for estimating the unevenness of the feature points, a certain range (eg, ± 16 pixels) centered on the feature points is divided into grids or radial regions centered on the feature points, and the average luminance of each region A means for calculating and comparing the values may be used.
このように、修正係数決定部370は、全ての特徴点について凹凸を求める。 As described above, the correction coefficient determination unit 370 calculates unevenness for all feature points.
そして、修正係数決定部370は、光源方向推定部により推定された撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側か左側かと、特徴点の凹凸形状とに基づいて、特徴量修正係数を決定する。 Then, the correction coefficient determination unit 370 determines whether the sun direction relative to the shooting direction estimated by the light source direction estimation unit is on the right side or the left side of the sun direction at the time of creating the environmental map, and the uneven shape of the feature point. Determine the quantity correction factor.
まず、修正係数決定部370は、推定された日照条件が、環境地図作成時の日照条件の場合に対して影響を及ぼさないと判定した場合、特徴量を修正する必要が無いため、特徴量修正係数が全て0である特徴量修正係数A(図2)を特徴量修正係数として決定する。 First, the correction coefficient determination unit 370 does not need to correct the feature amount when it is determined that the estimated sunshine condition has no influence on the sunshine condition at the time of creating the environment map. A feature amount correction coefficient A (FIG. 2) whose coefficients are all 0 is determined as a feature amount correction coefficient.
また、修正係数決定部370は、光線方向推定部350により推定された撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凸の場合に、特徴量修正係数B(図2)を、特徴量修正係数として決定する。また、光線方向推定部350により推定された撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凹の場合に、特徴量修正係数B’(図2)を、特徴量修正係数として決定する。 Further, the correction coefficient determination unit 370 is characterized when the direction of the sun relative to the photographing direction estimated by the light direction estimation unit 350 is on the right side of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature point is convex. The amount correction coefficient B (FIG. 2) is determined as the feature amount correction coefficient. Further, when the sun direction with respect to the photographing direction estimated by the light direction estimation unit 350 is on the right side of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature point is concave, the feature amount correction coefficient B ′ (FIG. 2) is determined as a feature amount correction coefficient.
また、修正係数決定部370は、光線方向推定部350により推定された撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より左側、かつ、特徴点の形状が凸の場合に、特徴量修正係数C(図2)を、特徴量修正係数として決定する。また、光線方向推定部350により推定された撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より左側、かつ、特徴点の形状が凹の場合に、特徴量修正係数C’(図2)を、特徴量修正係数として決定する。 The correction coefficient determination unit 370 is characterized in that the sun direction with respect to the photographing direction estimated by the light direction estimation unit 350 is on the left side of the sun direction at the time of creating the environmental map and the feature point has a convex shape. The amount correction coefficient C (FIG. 2) is determined as the feature amount correction coefficient. Further, when the sun direction with respect to the photographing direction estimated by the light direction estimation unit 350 is on the left side of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature point is concave, the feature amount correction coefficient C ′ (FIG. 2) is determined as a feature amount correction coefficient.
そして、修正係数決定部370は、全ての特徴点について特徴量修正係数を決定すると、決定した特徴量修正係数を、特徴量修正部390に渡す。 Then, when the correction coefficient determination unit 370 determines the feature amount correction coefficients for all feature points, the correction factor determination unit 370 passes the determined feature amount correction coefficients to the feature amount correction unit 390.
修正係数保管部380は、予め定められた、様々なパターンの特徴量修正係数を、環境地図の特徴点の各々についての当該特徴点の特徴量に対して保管している。 The correction coefficient storage unit 380 stores the feature amount correction coefficients of various patterns, which are determined in advance, with respect to the feature amounts of the feature points for each of the feature points of the environment map.
特徴量修正係数は、日照条件の影響の有無、環境地図の特徴量取得時の特徴点に対する太陽の方向との違い、特徴点の凹凸、撮影方向に対する太陽の方向によって場合分けされた値が定められる。 The feature amount correction coefficient is determined according to the presence or absence of the influence of sunlight conditions, the difference from the sun direction with respect to the feature point at the time of acquiring the feature amount of the environmental map, the unevenness of the feature point, the sun direction with respect to the shooting direction. It is done.
特徴量修正係数の一例を図2に示す。図2において、特徴量修正係数は、{+1,0,−1}のいずれかの値を持つ特徴量に応じた長さを持つ係数(図2の例では256列の係数)である。特徴量の各ビット列は{1,0}で表されるため、特徴量修正係数{+1,0,−1}は、それぞれ対応する特徴量の各ビット列を、「1に変更する」、「変更なし」、「0に変更する」、を意味する。 An example of the feature amount correction coefficient is shown in FIG. In FIG. 2, the feature amount correction coefficient is a coefficient having a length corresponding to a feature amount having any value of {+1, 0, −1} (256 columns of coefficients in the example of FIG. 2). Since each bit string of the feature amount is represented by {1, 0}, the feature amount correction coefficient {+1, 0, −1} changes each bit string of the corresponding feature amount to “1”, “change” "None" and "Change to 0".
特徴量修正係数を決定する方法としては、環境地図作成時の日照条件の影響の有無、特徴点の凹凸、撮影方向に対する太陽の方向に応じた様々な場合を想定して、特徴量の各ビットに対応する様々なパターンの特徴量修正係数を定める。 As a method of determining the feature amount correction coefficient, each bit of the feature amount is assumed assuming various effects depending on the presence / absence of sunshine conditions at the time of environmental map creation, unevenness of feature points, and the direction of the sun relative to the shooting direction. The feature amount correction coefficients of various patterns corresponding to the above are determined.
日照条件の影響が無い場合、特徴量を修正する必要が無いため、各ビット列が全て0である特徴量修正係数を決定しておく(図2の特徴量修正係数A)。 When there is no influence of the sunshine condition, it is not necessary to correct the feature amount, and therefore a feature amount correction coefficient in which each bit string is all 0 is determined (feature amount correction coefficient A in FIG. 2).
また、日照条件の影響が有る場合、すなわち、影ができる場合には、環境地図の特徴点の特徴量のビット毎に、画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凸の場合を想定した特徴量修正係数(図2の特徴量修正係数B)を決定しておく。 In addition, when there is an influence of sunlight conditions, that is, when shadows are formed, the direction of the sun with respect to the shooting direction at the time of image shooting is the sun at the time of environment map creation for each bit of the feature value of the feature point of the environment map. The feature amount correction coefficient (feature amount correction coefficient B in FIG. 2) is determined on the right side of the direction and the shape of the feature point is assumed to be convex.
この場合、環境地図の特徴点の特徴量の各ビットを求める際に比較した、当該ビットに対応する輝度計算を行う2点(例えば、図9における1a及び1bの2点等)が、当該環境地図の特徴点に対して左右何れかの同じ側にあるか否かに応じて、特徴量修正係数を当該環境地図の特徴点の特徴量のビット毎に決定しておく。 In this case, the two points (for example, two points 1a and 1b in FIG. 9) for performing the luminance calculation corresponding to the bit compared with each bit of the feature amount of the feature point of the environment map are the environment. A feature amount correction coefficient is determined for each bit of the feature amount of the feature point of the environment map, depending on whether the feature point is on the same left or right side with respect to the feature point of the map.
当該2点が、特徴点に対して同じ側にある場合には、特徴点に対して影ができた場合においても、対応する特徴量ビットに影響が無いと考えられるため、対応する特徴量修正係数のビットを0にする。 When the two points are on the same side with respect to the feature point, even if a shadow is formed on the feature point, it is considered that the corresponding feature amount bit is not affected. Set the coefficient bit to 0.
例えば、特徴量のx番目のビットを求める際に比較した輝度計算を行う5×5ピクセルの領域2点(xa、xb)を用いて判断することができる。当該領域2点の何れも特徴点の左側もしくは右側にある場合には、当該特徴点における特徴量修正係数のx番目のビットを0とする。 For example, the determination can be made by using two points (xa, xb) of 5 × 5 pixels in which the luminance calculation compared in obtaining the x-th bit of the feature amount is performed. When both of the two points in the region are on the left side or the right side of the feature point, the x-th bit of the feature amount correction coefficient at the feature point is set to 0.
また、輝度計算を行う領域xaが右側にあり、xbが左側にある場合(例えば図9の1aと1b)、画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凸であれば、特徴点の左側に影ができるので、左側は暗く(輝度が低く)なるはずである。すなわち、xa>xbとなるので、日照条件の影響を受けた特徴量のx番目のビットは1となる。 In addition, when the region xa where the luminance calculation is performed is on the right side and xb is on the left side (for example, 1a and 1b in FIG. 9), the sun direction relative to the shooting direction at the time of image shooting is more than the sun direction at the time of environmental map creation. If the shape of the feature point is convex on the right side, a shadow is formed on the left side of the feature point, so the left side should be dark (low brightness). That is, since xa> xb, the x-th bit of the feature quantity affected by the sunshine condition is 1.
この時、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットが1であれば、修正する必要が無いため、特徴量修正係数のx番目のビットを0とする。一方、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットが0であれば、抽出された特徴量のx番目のビットを0に修正すべきであるから、特徴量修正係数のx番目のビットを−1とする。 At this time, if the x-th bit of the feature quantity of the feature point of the environment map is 1, there is no need to modify, so the x-th bit of the feature quantity correction coefficient is set to 0. On the other hand, if the xth bit of the feature value of the feature point of the environment map is 0, the xth bit of the extracted feature value should be corrected to 0. Let bit be -1.
逆に、xaが左側、xbが右側にある場合、画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凸であれば、xa<xbとなるので、日照条件の影響を受けた特徴量のx番目のビットは0となる。 Conversely, if xa is on the left side and xb is on the right side, if the direction of the sun relative to the shooting direction at the time of image shooting is to the right of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature points is convex, xa Since xb, the x-th bit of the feature quantity affected by the sunshine condition is 0.
この時、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットが0であれば、修正する必要が無いため、特徴量修正係数のx番目のビットを0とする。一方、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットが1であれば、抽出された特徴量のx番目のビットを1に修正すべきであるから、特徴量修正係数のx番目のビットを+1とする。 At this time, if the x-th bit of the feature value of the feature point of the environment map is 0, there is no need for correction, so the x-th bit of the feature value correction coefficient is set to 0. On the other hand, if the xth bit of the feature value of the feature point of the environment map is 1, the xth bit of the extracted feature value should be corrected to 1, so the xth bit of the feature value correction coefficient Set the bit to +1.
この処理を全てのビットについて行うことにより、特徴量修正係数Bを定めておく。 The feature amount correction coefficient B is determined by performing this process for all bits.
同様に、画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凹の場合に対して特徴量修正係数B’を定めておく。画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より左側、かつ、特徴点の形状が凸の場合に対して特徴量修正係数Cを定めておく。画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より左側、かつ、特徴点の形状が凹の場合に対して特徴量修正係数C’を定めておく。 Similarly, a feature amount correction coefficient B ′ is determined for a case where the sun direction with respect to the shooting direction at the time of image shooting is to the right of the sun direction at the time of environmental map creation and the shape of the feature point is concave. A feature amount correction coefficient C is determined for a case where the sun direction with respect to the shooting direction at the time of image shooting is to the left of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature points is convex. A feature amount correction coefficient C ′ is determined for a case where the sun direction with respect to the shooting direction at the time of image shooting is to the left of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature point is concave.
このように、様々なパターンの特徴量修正係数を定めておくことで、日照条件が、例えば影による影響を与える場合においても、比較する2点が太陽光線の方向や特徴点の形状(凹凸)に応じて、その影響を考慮した抽出した特徴点の特徴量を修正することができる。 In this way, by setting the feature amount correction coefficients of various patterns, the two points to be compared are the direction of the sunlight and the shape of the feature points (unevenness) even when the sunshine conditions are affected by shadows, for example. Accordingly, it is possible to correct the feature amount of the extracted feature point in consideration of the influence.
特徴量修正部390は、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、当該特徴点に該当するパターンに対する特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正する。 The feature amount correcting unit 390 corrects the feature amount of each feature point based on the feature amount of the feature point and the feature amount correction coefficient for the pattern corresponding to the feature point.
具体的には、特徴量修正部390は、特徴量の各ビット列と、当該特徴点に該当するパターンに対する特徴量修正係数の各ビット列との各値を加算することにより、特徴量を修正する。このとき、特徴量修正部390は、加算して得られた特徴量のうち、+1を超えるビットがある場合には、当該ビットを1に、0を下回るビットがある場合には、当該ビット0に修正する。 Specifically, the feature amount correcting unit 390 corrects the feature amount by adding each value of each bit sequence of the feature amount and each bit sequence of the feature amount correction coefficient for the pattern corresponding to the feature point. At this time, the feature amount correction unit 390 sets the bit to 1 when there is a bit exceeding +1 among the feature amounts obtained by addition, and sets the bit 0 when there is a bit less than 0. To correct.
例えば、図9の場合、図10に示すように特徴量は”1,0,0,…,1”となるが、特徴量修正係数が”−1,1,1,…,0”であると、修正後の値は”0,1,1,…,1”となり、図7の場合の特徴量(図8)に合致する。 For example, in the case of FIG. 9, the feature amount is “1, 0, 0,..., 1” as shown in FIG. 10, but the feature amount correction coefficient is “−1, 1, 1,. Then, the corrected value is “0, 1, 1,..., 1”, which matches the feature amount (FIG. 8) in the case of FIG.
そして、特徴量修正部390は、全ての特徴点の特徴量について修正した特徴量を、推定部400に渡す。 Then, the feature amount correction unit 390 passes the feature amounts corrected for the feature amounts of all feature points to the estimation unit 400.
推定部400は、複数の特徴点の各々についての修正した特徴量と、環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、車両の位置を推定する。 The estimation unit 400 estimates the position of the vehicle based on the corrected feature quantity for each of the plurality of feature points and the feature quantities of each of the plurality of feature points on the environment map.
具体的には、推定部400は、修正特徴量と、環境地図の特徴量とをマッチングさせ、車両が環境地図のどの位置にいるかを推定する。例えば、修正特徴量と環境地図上の複数の特徴点の特徴量のうち、類似度が最も高い特徴量に相当する位置を、環境地図上の車両の位置として推定する。 Specifically, the estimation unit 400 matches the corrected feature quantity with the feature quantity of the environment map, and estimates where the vehicle is on the environment map. For example, the position corresponding to the feature quantity having the highest similarity among the corrected feature quantity and the feature quantities of the plurality of feature points on the environment map is estimated as the position of the vehicle on the environment map.
そして、推定部400は、推定した車両の位置を、運転支援システム500に出力する。 Then, the estimation unit 400 outputs the estimated position of the vehicle to the driving support system 500.
環境地図特徴量保管部410は、予め作成された環境地図と、環境地図の特徴量と、環境地図作成時の日照条件とを記憶している。環境地図は、例えば、SLAMのMappingモードにおいて作成される。 The environment map feature quantity storage unit 410 stores an environment map created in advance, feature quantities of the environment map, and sunshine conditions at the time of creating the environment map. The environment map is created, for example, in the SLAM Mapping mode.
運転支援システム500は、推定した車両の位置に基づいて、運転支援を行う。 The driving support system 500 performs driving support based on the estimated position of the vehicle.
<本発明の第1の実施の形態に係る車両位置推定装置の動作>
次に、図3を参照して、本実施形態の車両位置推定装置300の位置推定処理ルーチンについて説明する。
<Operation of Vehicle Position Estimation Device According to First Embodiment of the Present Invention>
Next, a position estimation processing routine of the vehicle position estimation apparatus 300 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、ステップS100において、修正係数決定部370及び推定部400は、環境地図特徴量保管部410から、環境地図の特徴量を取得する。また、修正係数決定部370は、環境地図特徴量保管部410から、環境地図作成時の日照条件を取得する。 First, in step S <b> 100, the correction coefficient determination unit 370 and the estimation unit 400 acquire the feature amount of the environment map from the environment map feature amount storage unit 410. Further, the correction coefficient determination unit 370 acquires the sunshine conditions at the time of creating the environment map from the environment map feature amount storage unit 410.
ステップS110において、センサ情報入力部340は、センサ200から、照度計により得られる明るさと、GPSにより得られる三次元測位情報、及びその時刻との入力を受け付ける。 In step S110, the sensor information input unit 340 receives input of the brightness obtained by the illuminometer, the three-dimensional positioning information obtained by the GPS, and the time from the sensor 200.
ステップS120において、画像入力部310は、撮影装置100から画像の入力を受け付ける。 In step S <b> 120, the image input unit 310 receives an image input from the imaging apparatus 100.
ステップS130において、特徴点抽出部320は、車両の前方を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する。 In step S130, the feature point extraction unit 320 extracts a plurality of feature points from an image obtained by photographing the front of the vehicle.
ステップS140において、特徴量算出部330は、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する。 In step S140, the feature amount calculation unit 330 calculates, for each of the plurality of feature points, a feature amount based on the luminance of the feature point.
ステップS150において、修正係数決定部370は、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された撮影方向に対する光源の方向と、環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた撮影方向に対する光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの当該特徴点の特徴量となるように当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する。 In step S150, the correction coefficient determination unit 370 obtains in advance, for each of the plurality of feature points, the feature amount of the feature point, the direction of the light source with respect to the estimated shooting direction, and the feature amount of the environment map. To correct the feature amount of the feature point to be the feature amount of the feature point when the feature amount of the environment map is obtained based on the direction of the light source with respect to the taken shooting direction The feature amount correction coefficient is determined.
ステップS160において、特徴量修正部390は、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、当該特徴点に該当するパターンに対する特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正する。 In step S160, the feature amount correcting unit 390, for each of the plurality of feature points, based on the feature amount of the feature point and the feature amount correction coefficient for the pattern corresponding to the feature point. To correct.
ステップS170において、推定部400は、複数の特徴点の各々についての修正した特徴量と、環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、車両の位置を推定する。 In step S170, the estimation unit 400 estimates the position of the vehicle based on the corrected feature quantity for each of the plurality of feature points and the feature quantities of each of the plurality of feature points on the environment map.
ステップS180において、推定部400は、推定した車両の位置を、運転支援システム500に出力して、ステップS110に戻り、ステップS110〜ステップS180の処理を繰り返す。 In step S180, the estimation unit 400 outputs the estimated position of the vehicle to the driving support system 500, returns to step S110, and repeats the processes of steps S110 to S180.
また、上記ステップS150は、図4に示す修正係数決定処理ルーチンによって実現される。 Further, the above step S150 is realized by a correction coefficient determination processing routine shown in FIG.
ステップS200において、日照条件推定部360は、センサ情報により得られる明るさに基づいて、車両の日照条件を推定する。 In step S200, the sunshine condition estimation unit 360 estimates the sunshine condition of the vehicle based on the brightness obtained from the sensor information.
ステップS210において、光源方向推定部350は、センサ情報に基づいて、画像の撮影時における、光源の位置と車両の向きとを推定する。 In step S210, the light source direction estimation unit 350 estimates the position of the light source and the direction of the vehicle at the time of capturing an image based on the sensor information.
ステップS220において、光源方向推定部350は、上記ステップS210により推定された光源の方向と、撮影方向の向きとに基づいて、画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する。 In step S220, the light source direction estimation unit 350 estimates the direction of the light source with respect to the shooting direction at the time of shooting an image, based on the direction of the light source estimated in step S210 and the direction of the shooting direction.
ステップS230において、修正係数決定部370は、1番目の特徴点を選択する。 In step S230, the correction coefficient determination unit 370 selects the first feature point.
ステップS240において、修正係数決定部370は、ステップS200により推定された日照条件が、環境地図作成時の日照条件の場合に対して影響を及ぼすか否かを判定する。 In step S240, the correction coefficient determination unit 370 determines whether or not the sunshine condition estimated in step S200 has an influence on the sunshine condition at the time of creating the environmental map.
日照条件による影響が無い場合(ステップS240のNO)、ステップS250において、修正係数決定部370は、特徴量修正係数Aを特徴量修正係数として決定し、ステップS330に進む。 When there is no influence by the sunshine condition (NO in step S240), in step S250, the correction coefficient determination unit 370 determines the feature quantity correction coefficient A as the feature quantity correction coefficient, and the process proceeds to step S330.
一方、日照条件による影響が有る場合(ステップS240のYES)、ステップS260において、修正係数決定部370は、ステップS220により推定された撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側か左側かを判定する。 On the other hand, when there is an influence due to sunshine conditions (YES in step S240), in step S260, the correction coefficient determination unit 370 determines that the sun direction relative to the shooting direction estimated in step S220 is greater than the sun direction at the time of creating the environmental map. Determine whether it is right or left.
撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側である場合(ステップS260のNO)、ステップS270において、修正係数決定部370は、特徴点の形状が凹か否かを判定する。 When the sun direction relative to the shooting direction is on the right side of the sun direction at the time of creating the environmental map (NO in step S260), in step S270, the correction coefficient determination unit 370 determines whether or not the shape of the feature point is concave. To do.
特徴点の形状が凸である場合(ステップS270のNO)、ステップS280において、修正係数決定部370は、特徴量修正係数Bを特徴量修正係数として決定し、ステップS330に進む。 When the shape of the feature point is convex (NO in step S270), in step S280, the correction coefficient determination unit 370 determines the feature quantity correction coefficient B as the feature quantity correction coefficient, and the process proceeds to step S330.
一方、特徴点の形状が凹である場合(ステップS270のYES)、ステップS290において、修正係数決定部370は、特徴量修正係数B’を特徴量修正係数として決定し、ステップS330に進む。 On the other hand, when the shape of the feature point is concave (YES in step S270), in step S290, the correction coefficient determination unit 370 determines the feature quantity correction coefficient B 'as the feature quantity correction coefficient, and the process proceeds to step S330.
また、撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より左側である場合(ステップS260のYES),ステップS300において、修正係数決定部370は、特徴点の形状が凹か否かを判定する。 If the sun direction relative to the shooting direction is to the left of the sun direction at the time of creating the environmental map (YES in step S260), in step S300, the correction coefficient determination unit 370 determines whether the feature point shape is concave. Determine.
特徴点の形状が凸である場合(ステップS300のNO)、ステップS310において、修正係数決定部370は、特徴量修正係数Cを特徴量修正係数として決定し、ステップS330に進む。 When the shape of the feature point is convex (NO in step S300), in step S310, the correction coefficient determination unit 370 determines the feature quantity correction coefficient C as the feature quantity correction coefficient, and the process proceeds to step S330.
一方、特徴点の形状が凹である場合(ステップS300のYES)、ステップS320において、修正係数決定部370は、特徴量修正係数C’を特徴量修正係数として決定し、ステップS330に進む。 On the other hand, when the shape of the feature point is concave (YES in step S300), in step S320, the correction coefficient determination unit 370 determines the feature quantity correction coefficient C ′ as the feature quantity correction coefficient, and the process proceeds to step S330.
ステップS330において、修正係数決定部370は、全ての特徴点ついて、特徴量修正係数を決定したか否かを判定する。 In step S330, the correction coefficient determination unit 370 determines whether or not the feature amount correction coefficient has been determined for all feature points.
まだ特徴量修正係数を決定しない特徴点が存在する場合(ステップS330のNO)、次の特徴点を選択し、ステップS240に戻る。 If there is a feature point for which the feature amount correction coefficient is not yet determined (NO in step S330), the next feature point is selected, and the process returns to step S240.
一方、全ての特徴点について特徴量修正係数を決定している場合(ステップS330のYES)、リターンする。 On the other hand, if the feature amount correction coefficient has been determined for all feature points (YES in step S330), the process returns.
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態に係る車両位置推定装置によれば、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された光源の方向と、環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの当該特徴点の特徴量となるように当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定し、当該特徴点の特徴量と、当該特徴点の特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正した特徴量と、環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、車両の位置を推定することにより、光源の方向が環境地図の特徴量取得時と異なる場合であっても、精度良く車両の位置を推定することができる。 As described above, according to the vehicle position estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention, for each of a plurality of feature points, the feature amount of the feature point, the estimated direction of the light source, and the environment Based on the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the map is acquired, the feature to be the feature amount of the feature point when it is the direction of the light source when the feature amount of the environmental map is acquired A feature amount correction coefficient for correcting the feature amount of the point is determined, and a feature amount obtained by correcting the feature amount of the feature point based on the feature amount of the feature point and the feature amount correction coefficient of the feature point; By estimating the position of the vehicle on the basis of the feature amounts of the plurality of feature points of the environment map, even if the direction of the light source is different from that at the time of acquiring the feature amount of the environment map, the vehicle The position can be estimated.
<本発明の第2の実施の形態に係る車両位置推定装置の概要>
第1の実施形態では、抽出された画像の特徴量を修正する構成としたが、第2の実施形態では、環境地図の特徴点の特徴量を修正する。
<Outline of vehicle position estimation apparatus according to second embodiment of the present invention>
In the first embodiment, the feature amount of the extracted image is corrected. In the second embodiment, the feature amount of the feature point of the environment map is corrected.
本実施形態において、特徴量修正係数は、日照条件の影響が無い場合においては第1の実施形態と同様に決定されているが、他の場合については、以下のように決定しておく。 In the present embodiment, the feature amount correction coefficient is determined in the same manner as in the first embodiment when there is no influence of the sunshine condition, but is determined as follows in other cases.
すなわち、日照条件の影響が有る場合、環境地図の特徴点の特徴量のビット毎に、環境地図作成時の太陽の方向より右側か左側かと、特徴点の凹凸形状かの場合を想定した特徴量修正係数を決定しておく。 In other words, when there is an influence of the sunshine condition, for each bit of the feature amount of the feature point of the environment map, the feature amount assuming the right or left side of the sun direction at the time of creating the environment map and the feature point uneven shape A correction factor is determined.
例えば、環境地図の特徴点の特徴量のビット毎に、画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凸の場合を想定した特徴量修正係数(図2の特徴量修正係数B)を決定しておく。 For example, assume that the direction of the sun with respect to the shooting direction at the time of image shooting is on the right side of the direction of the sun at the time of creating the environment map and the shape of the feature points is convex for each bit of the feature amount of the feature point of the environment map The determined feature amount correction coefficient (feature amount correction coefficient B in FIG. 2) is determined in advance.
特徴量のx番目のビットを求める際に比較した輝度計算を行う5×5ピクセルの領域2点(xa、xb)の何れも特徴点の左側もしくは右側にある場合には、当該特徴点における特徴量修正係数のx番目のビットを0とする。 If any of the 2 points (xa, xb) of the 5 × 5 pixel area for which the luminance calculation is compared when obtaining the x-th bit of the feature amount is on the left or right side of the feature point, the feature at the feature point The xth bit of the quantity correction coefficient is set to 0.
また、輝度計算を行う領域xaが右側にあり、xbが左側にある場合、画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凸であれば、特徴点の左側に影ができるので、左側は暗く(輝度が低く)なるはずである。すなわち、xa>xbとなるので、日照条件の影響を受けた特徴量のx番目のビットは1となる。 In addition, when the region xa for luminance calculation is on the right side and xb is on the left side, the sun direction with respect to the shooting direction at the time of image shooting is on the right side of the sun direction at the time of environmental map creation, and the shape of the feature point is If it is convex, a shadow is formed on the left side of the feature point, so the left side should be dark (low brightness). That is, since xa> xb, the x-th bit of the feature quantity affected by the sunshine condition is 1.
この時、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットが1であれば、修正する必要が無いため、特徴量修正係数のx番目のビットを0とする。一方、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットが0であれば、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットを1に修正すべきであるから、特徴量修正係数のx番目のビットを+1とする。 At this time, if the x-th bit of the feature quantity of the feature point of the environment map is 1, there is no need to modify, so the x-th bit of the feature quantity correction coefficient is set to 0. On the other hand, if the xth bit of the feature value of the feature point of the environment map is 0, the xth bit of the feature value of the feature point of the environment map should be corrected to 1. Let the xth bit of +1 be +1.
逆に、xaが左側、xbが右側にある場合、画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凸であれば、xa<xbとなるので、日照条件の影響を受けた特徴量のx番目のビットは0となる。 Conversely, if xa is on the left side and xb is on the right side, if the direction of the sun relative to the shooting direction at the time of image shooting is to the right of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature points is convex, xa Since xb, the x-th bit of the feature quantity affected by the sunshine condition is 0.
この時、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットが0であれば、修正する必要が無いため、特徴量修正係数のx番目のビットを0とする。一方、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットが1であれば、当該環境地図の特徴点の特徴量のx番目のビットを0に修正すべきであるから、特徴量修正係数のx番目のビットを−1とする。 At this time, if the x-th bit of the feature value of the feature point of the environment map is 0, there is no need for correction, so the x-th bit of the feature value correction coefficient is set to 0. On the other hand, if the x-th bit of the feature value of the feature point of the environment map is 1, the x-th bit of the feature value of the feature point of the environment map should be corrected to 0. Let the x th bit of −1 be −1.
この処理を全てのビットについて行うことにより、特徴量修正係数を定める。 By performing this process for all bits, the feature amount correction coefficient is determined.
同様に、画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より右側、かつ、特徴点の形状が凹の場合に対して特徴量修正係数B’を定めておく。画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より左側、かつ、特徴点の形状が凸の場合に対して特徴量修正係数Cを定めておく。画像撮影時の撮影方向に対する太陽の方向が、環境地図作成時の太陽の方向より左側、かつ、特徴点の形状が凹の場合に対して特徴量修正係数C’を定めておく。 Similarly, a feature amount correction coefficient B ′ is determined for a case where the sun direction with respect to the shooting direction at the time of image shooting is to the right of the sun direction at the time of environmental map creation and the shape of the feature point is concave. A feature amount correction coefficient C is determined for a case where the sun direction with respect to the shooting direction at the time of image shooting is to the left of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature points is convex. A feature amount correction coefficient C ′ is determined for a case where the sun direction with respect to the shooting direction at the time of image shooting is to the left of the sun direction at the time of creating the environmental map and the shape of the feature point is concave.
このように、様々なパターンの特徴量修正係数を定めておくことで、日照条件が、例えば影による影響を与える場合においても、比較する2点が太陽光線の方向や特徴点の形状(凹凸)に応じて、その影響を考慮した環境地図の特徴点の特徴量を修正することができる。 In this way, by setting the feature amount correction coefficients of various patterns, the two points to be compared are the direction of the sunlight and the shape of the feature points (unevenness) even when the sunshine conditions are affected by shadows, for example. Accordingly, the feature amount of the feature point of the environmental map can be corrected in consideration of the influence.
<本発明の第2の実施の形態に係る車両位置推定装置の構成>
本発明の第2の実施の形態に係る車両位置推定装置20の構成について説明する。なお、第1の実施の形態に係る車両位置推定装置10と同様の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
<Configuration of vehicle position estimation apparatus according to second embodiment of the present invention>
A configuration of the vehicle position estimation apparatus 20 according to the second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure similar to the vehicle position estimation apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
図5は、本実施形態に係る車両位置推定装置300の構成を示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the vehicle position estimation apparatus 300 according to the present embodiment.
特徴量算出部330は、複数の特徴点の各々について、当該特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する。 The feature amount calculation unit 330 calculates, for each of a plurality of feature points, a feature amount based on the luminance of the feature points.
具体的には、特徴量算出部330は、特徴点抽出部320により得られた複数の特徴点の各々について、特徴量を算出する。例えば、特徴量算出部330は、ORB特徴量を用いて、32バイトの特徴量を算出する。 Specifically, the feature amount calculation unit 330 calculates a feature amount for each of the plurality of feature points obtained by the feature point extraction unit 320. For example, the feature amount calculation unit 330 calculates a 32-byte feature amount using the ORB feature amount.
そして、特徴量算出部330は、算出した特徴量を、推定部400に渡す。 Then, the feature amount calculation unit 330 passes the calculated feature amount to the estimation unit 400.
特徴量修正部390は、環境地図の複数の特徴点の各々について、環境地図の当該特徴点の特徴量と、当該特徴点に該当する対応する特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正する。 For each of the plurality of feature points of the environment map, the feature amount correction unit 390 calculates the feature points based on the feature amount of the feature point of the environment map and the corresponding feature amount correction coefficient corresponding to the feature point. Correct the feature value.
そして、特徴量修正部390は、修正した環境地図の特徴量を、推定部400に渡す。 Then, the feature amount correction unit 390 passes the corrected feature amount of the environment map to the estimation unit 400.
推定部400は、環境地図の複数の特徴点の各々についての修正した特徴量と、複数の特徴点の各々についての特徴量とに基づいて、車両の位置を推定する。 The estimation unit 400 estimates the position of the vehicle based on the corrected feature amount for each of the plurality of feature points of the environment map and the feature amount for each of the plurality of feature points.
具体的には、推定部400は、環境地図の複数の特徴点の各々についての修正した特徴量と、抽出した複数の特徴点の各々についての特徴量とをマッチングさせ、車両が環境地図のどの位置にいるかを推定する。例えば、修正した環境地図の特徴量と複数の特徴点の特徴量のうち、類似度が最も高い特徴量に相当する位置を、環境地図上の車両の位置として推定する。 Specifically, the estimation unit 400 matches the corrected feature quantity for each of the plurality of feature points of the environment map with the feature quantity for each of the extracted feature points, and determines which vehicle is on the environment map. Estimate if it is in position. For example, the position corresponding to the feature quantity having the highest similarity among the feature quantities of the modified environment map and the feature quantities of the plurality of feature points is estimated as the position of the vehicle on the environment map.
そして、推定部400は、推定した車両の位置を、運転支援システム500に出力する。 Then, the estimation unit 400 outputs the estimated position of the vehicle to the driving support system 500.
<本発明の第2の実施の形態に係る車両位置推定装置の動作>
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る車両位置推定処理ルーチンを示すフローチャートである。なお、第1の実施の形態に係る車両位置推定処理ルーチンと同様の処理については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
<Operation of the vehicle position estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention>
FIG. 6 is a flowchart showing a vehicle position estimation processing routine according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the process similar to the vehicle position estimation process routine which concerns on 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
ステップS460において、特徴量修正部390は、環境地図の複数の特徴点の各々について、環境地図の当該特徴点の特徴量と、当該特徴点に該当する対応する特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正する。 In step S460, the feature amount correcting unit 390, for each of the plurality of feature points of the environment map, based on the feature amount of the feature point of the environment map and the corresponding feature amount correction coefficient corresponding to the feature point. The feature amount of the feature point is corrected.
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態に係る車両位置推定装置によれば、当該環境地図の複数の特徴点の各々について、当該特徴点の特徴量と、推定された光源の方向と、環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた光源の方向とに基づいて、環境地図の特徴量を取得したときの光源の方向であるときの特徴点の特徴量となるように当該特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定し、当該特徴点の特徴量と、当該特徴点に対応する特徴量修正係数とに基づいて、当該特徴点の特徴量を修正した特徴量と、複数の特徴点の各々についての特徴量とに基づいて、車両の位置を推定することにより、光源の方向が環境地図の特徴量取得時と異なる場合であっても、精度良く車両の位置を推定することができる。 As described above, according to the vehicle position estimation device according to the second embodiment of the present invention, for each of the plurality of feature points of the environment map, the feature amount of the feature point and the estimated light source Based on the direction and the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired, the feature amount of the feature point when the feature amount of the environment map is obtained is obtained. Determining a feature amount correction coefficient for correcting the feature amount of the feature point, and determining the feature amount of the feature point based on the feature amount of the feature point and the feature amount correction coefficient corresponding to the feature point. By estimating the position of the vehicle based on the corrected feature quantity and the feature quantity for each of the plurality of feature points, even if the direction of the light source is different from that at the time of acquiring the feature quantity of the environment map, the accuracy is improved. The position of the vehicle can be estimated well.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.
上述の実施形態では、日照条件推定部360は、影ができるか否かを、照度計によって推定したが、入力された撮像画像に基づいて推定してもよい。この場合、ある領域において影の領域における平均輝度とそれ以外の領域の平均輝度との間に予め定めた閾値以上の差が無い場合に、影が無いと推定する方法等が考えられる。 In the above-described embodiment, the sunshine condition estimation unit 360 estimates whether or not a shadow is formed by using an illuminometer, but may estimate based on an input captured image. In this case, a method of estimating that there is no shadow when there is no difference equal to or greater than a predetermined threshold between the average brightness in the shadow area and the average brightness in other areas in a certain area may be considered.
また、本願明細書中において、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。 In the present specification, the embodiment has been described in which the program is installed in advance. However, the program can be provided by being stored in a computer-readable recording medium.
10 車両位置推定装置
100 撮影装置
200 センサ
300 車両位置推定装置
310 画像入力部
320 特徴点抽出部
330 特徴量算出部
340 センサ情報入力部
350 光源方向推定部
360 日照条件推定部
370 修正係数決定部
380 修正係数保管部
390 特徴量修正部
400 推定部
410 環境地図特徴量保管部
500 運転支援システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle position estimation apparatus 100 Image pick-up apparatus 200 Sensor 300 Vehicle position estimation apparatus 310 Image input part 320 Feature point extraction part 330 Feature quantity calculation part 340 Sensor information input part 350 Light source direction estimation part 360 Sunlight condition estimation part 370 Correction coefficient determination part 380 Correction coefficient storage unit 390 Feature amount correction unit 400 Estimation unit 410 Environmental map feature amount storage unit 500 Driving support system
Claims (5)
車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する特徴量算出部と、
センサ情報に基づいて、前記画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する光源方向推定部と、
前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記推定された前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに基づいて、前記環境地図の特徴量を取得したときの前記光源の方向であるときの前記特徴点の特徴量となるように前記特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する修正係数決定部と、
前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記特徴点の特徴量修正係数とに基づいて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正部と、
前記複数の特徴点の各々についての前記修正した特徴量と、前記環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、前記車両の位置を推定する推定部と、
を含む車両位置推定装置。 A vehicle position estimation device that estimates the position of a vehicle using an environmental map in which feature quantities at a plurality of feature points each having a known position are stored,
A feature point extraction unit that extracts a plurality of feature points from an image of the periphery of the vehicle;
For each of the plurality of feature points, a feature amount calculation unit that calculates a feature amount based on the luminance of the feature points;
Based on sensor information, a light source direction estimation unit that estimates a direction of a light source with respect to a shooting direction at the time of shooting the image;
For each of the plurality of feature points, based on the feature amount of the feature point, the estimated direction of the light source, and the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environmental map is acquired. A correction coefficient for determining a feature quantity correction coefficient for correcting the feature quantity of the feature point so as to be the feature quantity of the feature point in the direction of the light source when the feature quantity of the environment map is acquired A decision unit;
For each of the plurality of feature points, a feature amount correction unit that corrects the feature amount of the feature point based on the feature amount of the feature point and the feature amount correction coefficient of the feature point;
An estimation unit that estimates the position of the vehicle based on the corrected feature amount for each of the plurality of feature points and the feature amount of each of the plurality of feature points of the environment map;
A vehicle position estimation device including:
車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する特徴量算出部と、
センサ情報に基づいて、前記画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する光源方向推定部と、
前記環境地図の複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記推定された前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに基づいて、前記環境地図の特徴量を取得したときの前記光源の方向であるときの前記特徴点の特徴量となるように前記環境地図の前記特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する修正係数決定部と、
前記環境地図の複数の特徴点の各々について、前記環境地図の前記特徴点の特徴量と、前記特徴点に対応する特徴量修正係数とに基づいて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正部と、
前記環境地図の複数の特徴点の各々についての前記修正した特徴量と、前記複数の特徴点の各々についての特徴量とに基づいて、前記車両の位置を推定する推定部と、
を含む車両位置推定装置。 A vehicle position estimation device that estimates the position of a vehicle using an environmental map in which feature quantities at a plurality of feature points each having a known position are stored,
A feature point extraction unit that extracts a plurality of feature points from an image of the periphery of the vehicle;
For each of the plurality of feature points, a feature amount calculation unit that calculates a feature amount based on the luminance of the feature points;
Based on sensor information, a light source direction estimation unit that estimates a direction of a light source with respect to a shooting direction at the time of shooting the image;
For each of the plurality of feature points of the environment map, the feature amount of the feature point, the estimated direction of the light source, and the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired Based on the feature amount, the feature amount for correcting the feature amount of the feature point of the environment map to be the feature amount of the feature point when the feature amount of the environment map is the direction of the light source A correction coefficient determination unit for determining a correction coefficient;
For each of a plurality of feature points of the environment map, a feature amount for correcting the feature amount of the feature point based on a feature amount of the feature point of the environment map and a feature amount correction coefficient corresponding to the feature point Correction part,
An estimation unit that estimates the position of the vehicle based on the corrected feature amount for each of the plurality of feature points of the environmental map and the feature amount for each of the plurality of feature points;
A vehicle position estimation device including:
を更に含み、
前記修正係数決定部は、前記日照条件推定部により得られた日照条件が、前記光源の方向の違いにより特徴量に影響を与える日照条件である場合に、前記複数の特徴点の各々について、前記推定された特徴点と、前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに応じて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正係数を決定する
請求項1又は2記載の車両位置推定装置。 A sunshine condition estimating unit for estimating the sunshine condition of the vehicle based on the brightness obtained from the sensor information;
Further including
When the sunshine condition obtained by the sunshine condition estimator is a sunshine condition that affects a feature amount due to a difference in the direction of the light source, the correction coefficient determination unit A feature amount correction coefficient for correcting the feature amount of the feature point according to the estimated feature point, the direction of the light source, and the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired The vehicle position estimation apparatus according to claim 1 or 2.
コンピュータを、
車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部、
前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する特徴量算出部、
センサ情報に基づいて、前記画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する光源方向推定部、
前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記推定された前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに基づいて、前記環境地図の特徴量を取得したときの前記光源の方向であるときの前記特徴点の特徴量となるように前記特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する修正係数決定部、
前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記特徴点の特徴量修正係数とに基づいて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正部、及び、
前記複数の特徴点の各々についての前記修正した特徴量と、前記環境地図の複数の特徴点の各々の特徴量とに基づいて、前記車両の位置を推定する推定部
として機能させるためのプログラム。 A program for estimating the position of a vehicle using an environmental map in which feature quantities at a plurality of feature points each having a known position are stored,
Computer
A feature point extraction unit that extracts a plurality of feature points from an image of the periphery of the vehicle;
For each of the plurality of feature points, a feature amount calculation unit that calculates a feature amount based on the luminance of the feature points;
A light source direction estimating unit that estimates a direction of a light source with respect to a shooting direction at the time of shooting the image based on sensor information;
For each of the plurality of feature points, based on the feature amount of the feature point, the estimated direction of the light source, and the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environmental map is acquired. A correction coefficient for determining a feature quantity correction coefficient for correcting the feature quantity of the feature point so as to be the feature quantity of the feature point in the direction of the light source when the feature quantity of the environment map is acquired Decision part,
For each of the plurality of feature points, a feature amount correcting unit that corrects the feature amount of the feature point based on a feature amount of the feature point and a feature amount correction coefficient of the feature point; and
The program for functioning as an estimation part which estimates the position of the said vehicle based on the said corrected feature-value about each of these feature points, and each feature-value of several feature points of the said environmental map.
コンピュータを、
車両の周辺を撮影した画像から、複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部、
前記複数の特徴点の各々について、前記特徴点の輝度に基づく特徴量を算出する特徴量算出部、
センサ情報に基づいて、前記画像の撮影時における、撮影方向に対する光源の方向を推定する光源方向推定部、
前記環境地図の複数の特徴点の各々について、前記特徴点の特徴量と、前記推定された前記光源の方向と、前記環境地図の特徴量を取得したときにおける予め求められた前記光源の方向とに基づいて、前記環境地図の特徴量を取得したときの前記光源の方向であるときの前記特徴点の特徴量となるように前記環境地図の前記特徴点の特徴量を修正するための特徴量修正係数を決定する修正係数決定部、
前記環境地図の複数の特徴点の各々について、前記環境地図の前記特徴点の特徴量と、前記特徴点に対応する特徴量修正係数とに基づいて、前記特徴点の特徴量を修正する特徴量修正部、及び、
前記環境地図の複数の特徴点の各々についての前記修正した特徴量と、前記複数の特徴点の各々についての特徴量とに基づいて、前記車両の位置を推定する推定部
として機能させるためのプログラム。 A program for estimating the position of a vehicle using an environmental map in which feature quantities at a plurality of feature points each having a known position are stored,
Computer
A feature point extraction unit that extracts a plurality of feature points from an image of the periphery of the vehicle;
For each of the plurality of feature points, a feature amount calculation unit that calculates a feature amount based on the luminance of the feature points;
A light source direction estimating unit that estimates a direction of a light source with respect to a shooting direction at the time of shooting the image based on sensor information;
For each of the plurality of feature points of the environment map, the feature amount of the feature point, the estimated direction of the light source, and the direction of the light source obtained in advance when the feature amount of the environment map is acquired Based on the feature amount, the feature amount for correcting the feature amount of the feature point of the environment map to be the feature amount of the feature point when the feature amount of the environment map is the direction of the light source A correction coefficient determination unit for determining a correction coefficient;
For each of a plurality of feature points of the environment map, a feature amount for correcting the feature amount of the feature point based on a feature amount of the feature point of the environment map and a feature amount correction coefficient corresponding to the feature point Correction part, and
A program for causing the vehicle to function as an estimation unit that estimates the position of the vehicle based on the corrected feature amount for each of the plurality of feature points of the environmental map and the feature amount for each of the plurality of feature points. .
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| 香山 沙織 他5名: "コーナー特徴を用いた画像処理と環境モデルの比較に基づくロケーションシステム", システム/制御/情報, vol. 第28巻 第6号, JPN6021049502, 15 June 2015 (2015-06-15), JP, pages 249 - 257, ISSN: 0004661374 * |
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