JP5489885B2 - 車両位置算出システム及び車両位置算出方法並びにそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、軌道上を走行する車両の位置を算出する車両位置算出システム及び車両位置算出方法並びにそのプログラムに関する。

列車の位置の検出手法として、車軸回転数センサで検出される車軸回転数と車輪径から算出した走行距離と、地上線路脇に設置され絶対位置が表示されるキロ程標識を車載カメラで撮影して検出した絶対位置とを、選択的に出力する列車位置検出システムの技術が開示されている（特許文献１参照）。当該技術においては、車軸回転数と車輪径とに基づく走行距離の算出処理と、車載カメラによるキロ程標識の撮影処理とを並行して行い、撮影した画像にキロ程標識が検出される場合には、当該標識から読み取った位置情報を車両位置として選択的に出力し、また、撮影した画像にキロ程標識が検出されない場合には、以前に撮影した画像においてキロ程標識が検出された位置と車軸回転数センサによって検出した相対位置とによって特定される位置情報を車両位置として選択的に出力している。

特開平１１−２２７６０７号公報

しかしながら、上述の技術では、少し離れた場所からキロ程標識を車載カメラが撮影して、そのキロ程標識に表示されている位置の情報を車両の位置として検出していることとなるため、当該車両の位置は、実際の位置と少々異なってしまうこととなる。

そこでこの発明は、車両の位置をより精度良く検出することのできる車両位置算出システム及び車両位置算出方法並びにそのプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、車両に搭載の撮影装置によって撮影されたターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置、または位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置、を車両概略位置として特定する車両概略位置特定部と、前記車両概略位置において車両が走行する軌道の線形情報と、前記ターゲットの前記軌道からの相対位置と、前記撮影装置の位置、姿勢、視野の情報と、に基づいて、前記撮影装置による撮影画像の範囲内に前記ターゲットが出現したと仮定した場合の当該ターゲットの車両位置からの軌道上の距離の算出用のターゲット相対距離算出式を生成し、当該ターゲット相対距離算出式を用いて前記ターゲットの車両位置からの軌道上の距離を、前記撮影画像内の前記ターゲットが移動する方向における複数の異なる仮想出現位置それぞれについて算出する第１距離算出部と、前記撮影画像内の前記複数の異なる仮想出現位置それぞれと、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する第２距離算出部と、前記第２距離算出部で算出された前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離と、前記ターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置または前記位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置とに基づいて、前記車両の絶対位置を算出する車両絶対位置算出部と、を備えることを特徴とする車両位置算出システムである。

また本発明は、上述の車両位置算出システムにおいて、前記撮影装置が撮影した撮影画像内に出現する前記ターゲットの位置に基づいて、次の撮影によって前記撮影装置から取得した撮影画像内における前記ターゲットの予想出現領域を特定する予想出現領域特定部とを有し、前記第１距離算出部および前記第２距離算出部は、前記予想出現領域内に限って距離の算出を行うことを特徴とする。

また本発明は、上述の車両位置算出システムにおいて、前記第２距離算出部は、前記複数の異なる仮想出現位置のうち、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置に近い２つの仮想出現位置について前記第１距離算出部において算出された距離と、前記２つの仮想出現位置と前記実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係と、に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出することを特徴とする。

また本発明は、車両位置算出システムにおける車両位置算出方法であって、車両に搭載の撮影装置によって撮影されたターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置、または位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置、を車両概略位置として特定する車両概略位置特定ステップと、前記車両概略位置において車両が走行する軌道の線形情報と、前記ターゲットの前記軌道からの相対位置と、前記撮影装置の位置、姿勢、視野の情報と、に基づいて、前記撮影装置による撮影画像の範囲内に前記ターゲットが出現したと仮定した場合の当該ターゲットの車両位置からの軌道上の距離の算出用のターゲット相対距離算出式を生成し、当該ターゲット相対距離算出式を用いて前記ターゲットの車両位置からの軌道上の距離を、前記撮影画像内の前記ターゲットが移動する方向における複数の異なる仮想出現位置それぞれについて算出する第１距離算出ステップと、前記撮影画像内の前記複数の異なる仮想出現位置それぞれと、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する第２距離算出ステップと、前記第２距離算出ステップにおいて算出された前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離と、前記ターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置または前記位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置とに基づいて、前記車両の絶対位置を算出する車両絶対位置算出ステップと、を有することを特徴とする車両位置算出方法である。

また本発明は、上述の車両位置算出方法において、前記撮影装置が撮影した撮影画像内に出現する前記ターゲットの位置に基づいて、次の撮影によって前記撮影装置から取得した撮影画像内における前記ターゲットの予想出現領域を特定する予想出現領域特定ステップとを有し、前記第１距離算出ステップおよび前記第２距離算出ステップにおいて、前記予想出現領域内に限って距離の算出を行うことを特徴とする。

また本発明は、上述の車両位置算出方法において、前記第２距離算出ステップは、前記複数の異なる仮想出現位置のうち、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置に近い２つの仮想出現位置について前記第１距離算出ステップにおいて算出された距離と、前記２つの仮想出現位置と前記実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係と、に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出することを特徴とする。

また本発明は、車両位置算出システムのコンピュータを、車両に搭載の撮影装置によって撮影されたターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置、または位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置、を車両概略位置として特定する車両概略位置特定手段、前記車両概略位置において車両が走行する軌道の線形情報と、前記ターゲットの前記軌道からの相対位置と、前記撮影装置の位置、姿勢、視野の情報と、に基づいて、前記撮影装置による撮影画像の範囲内に前記ターゲットが出現したと仮定した場合の当該ターゲットの車両位置からの軌道上の距離の算出用のターゲット相対距離算出式を生成し、当該ターゲット相対距離算出式を用いて前記ターゲットの車両位置からの軌道上の距離を、前記撮影画像内の前記ターゲットが移動する方向における複数の異なる仮想出現位置それぞれについて算出する第１距離算出手段、前記撮影画像内の前記複数の異なる仮想出現位置それぞれと、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する第２距離算出手段、前記第２距離算出手段で算出された前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離と、前記ターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置または前記位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置とに基づいて、前記車両の絶対位置を算出する車両絶対位置算出手段、として機能させることを特徴とするプログラムである。

また本発明は、前記コンピュータを、前記撮影装置が撮影した撮影画像内に出現する前記ターゲットの位置に基づいて、次の撮影によって前記撮影装置から取得した撮影画像内における前記ターゲットの予想出現領域を特定する予想出現領域特定手段として機能させ、前記第１距離算出手段および前記第２距離算出手段は、前記予想出現領域内に限って距離の算出を行うことを特徴とするプログラムである。

また本発明は、前記コンピュータにおいて、前記第２距離算出手段は、前記複数の異なる仮想出現位置のうち、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置に近い２つの仮想出現位置について前記第１距離算出手段において算出された距離と、前記２つの仮想出現位置と前記実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係と、に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出することを特徴とするプログラムである。

本発明によれば、車両の軌道の基準点からのセンサによって計測した走行距離や、標識に対応付けられた走行距離を用いず、計算によって、車両の詳細な絶対位置（軌道の基準点からの距離）を算出することができる。

車両位置算出システムの構成を示すブロック図である。 撮影装置が撮影する標識の概略図である。 車両位置算出装置の機能ブロック図である。 車両位置算出システムの処理概略を示す図である。 車両位置算出システムの処理フローを示す図である。 車両位置とターゲットとの間の距離の算出概要を示す第１の図である。 車両位置とターゲットとの間の距離の算出概要を示す第２の図である。

以下、本発明の一実施形態による車両位置算出システムを図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による車両位置算出システムの構成を示すブロック図である。
この図において、符号１は車両である。当該車両１は、例えば電車などであり、走行帯であるレール軌道上などを走行する。そして、車両１はカメラ等の撮影装置２と、車両位置を算出する車両位置算出装置３を備えている。撮影装置２は、車両１の走行中に、側壁などに設けられた標識４を撮影し、当該撮影画像中に出現した標識４からの情報を用いて、車両位置算出装置３が、自車両の絶対位置（軌道の基準点（出発ホームの先端の位置など）からの距離）を算出する。ここで、標識４は、例えば側壁に数十メートル間隔で設置され、撮影装置２はそれらを撮影すべくシャッターを切る動作を行う。このとき撮影装置２は、等間隔でシャッターを切るようにしてもよいし、速度が増すに従ってシャッターを切る間隔を短くするようにしてもよい。また、撮影装置２は、走行中にシャッターを切る間隔を狭めて、側壁に設けられた標識４の全てを撮影するように走行速度に応じたシャッター速度の制御を行うようにしてもよい。なお、図示していないが、夜間走行中に標識４を撮影する際に当該標識４を照らすためのライトが車両に搭載されるようにしてもよい。

図２は撮影装置が撮影する標識の概略図である。
この図が示すように、標識は側壁に設置されており、標識には、当該標識に対して予め割り当てられた絶対位置（軌道の基準点からの距離）を判定するための情報が表示されている。本実施形態においては、標識には二次元コードが表示されているものとするが、絶対位置を示す軌道の基準点からの距離がそのまま文字表示されていてもよいし、当該絶対位置を特定するための記号や番号などが表示されるようにしてもよい。なお、図２において破線部内は標識４の複数の撮影画像に基づいて次の撮影画像において標識４が出現するであろうと予想される領域（予想出現領域）を示している。

図３は車両位置算出装置の機能ブロック図である。
車両位置算出装置３は、図３で示すように、他の装置と信号を送受信する通信部３１、車両位置算出装置３の各処理部を制御する制御部３２、車両概略位置を特定する車両概略位置特定部３３、車両位置を算出するための各情報を記憶するデータベース３４、標識４の撮影画像内における予想出現領域を検出する予想出現領域特定部３５、予想される標識存在範囲における当該標識４の車両中心からの距離の複数の候補を算出する第１距離算出部３６、撮影画像を用いて車両中心からの標識４の詳細な距離を算出する第２距離算出部３７、撮影画像に出現した標識の絶対位置と、車両中心からの標識４の詳細な距離とを用いて車両の絶対位置を算出する車両絶対位置算出部３８、とを備える。

そして、本実施形態における車両位置算出システムでは、車両位置算出装置３において、車両１の走行中に撮影装置２が標識４を撮影し、車両位置算出装置３がその撮影画像を取得する。そして、車両位置算出装置３は、撮影装置２によって撮影された標識４に予め割り当てられて登録されている絶対位置（軌道の基準点からの距離）、または位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置（軌道の基準点からの距離）、を車両概略位置として特定する。そして、車両位置算出装置３は、車両概略位置において車両が走行する軌道の線形情報と、ターゲットとなる標識４の軌道からの相対位置と、撮影装置２の位置、姿勢、視野の情報と、に基づいて、撮影装置２による撮影画像の範囲内に標識４が出現したと仮定した場合の当該標識４の車両位置からの軌道上の距離を、撮影画像内の標識４が移動する方向における複数の異なる仮想出現位置それぞれについて算出する。また車両位置算出装置３は、撮影画像内の複数の異なる仮想出現位置それぞれと、標識４が実際に撮影画像内に出現した場合の撮影画像内の当該標識４位置との関係に基づいて、標識４の車両位置からの軌道上の距離を算出する。そして、車両位置算出装置３は、標識４の車両位置からの軌道上の距離と、標識４に予め割り当てられて登録されている絶対位置または位置信号（ＧＰＳ信号）の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置とに基づいて、車両１の絶対位置を算出する。

図４は車両位置算出システムの処理概略を示す図である。
この図が示すように、データベース３４には軌道線形情報（図４（ａ））と、標識位置情報（図４（ｂ））とが予め格納されている。軌道線形情報は、車両１が走行する軌道（走行帯）の平面曲線の情報（曲がり方向やその曲率半径など）や、縦断曲線の情報（勾配方向やその曲率半径）などが登録されている。より具体的には、例えば、軌道線形情報が平面曲線であれば、緩和曲線開始位置、円曲線開始位置、円曲線終了位置、緩和曲線終了位置、曲率半径などが、標識位置に対応付けられて登録されている。
また、標識位置情報は、標識４の設置位置が登録されている。この設置位置は、より具体的には、例えば、進行方向の位置となる車両１が走行する軌道の基準点からの距離（絶対位置）や、車両１の軌道中心からの距離などである。

図５は車両位置算出システムの処理フローを示す図である。
図６は車両位置とターゲットとの間の距離の算出概要を示す第１の図である。
図７は車両位置とターゲットとの間の距離の算出概要を示す第２の図である。
次に、図５，図６、図７を用いて、車両位置算出システムの処理の詳細について説明する。
まず、車両１が走行を開始すると、車両位置算出装置３の制御部３２が車両の走行を検知し（ステップＳ１０１）、通信部３１を介して撮影装置２へ撮影信号を出力する。撮影装置２は撮影信号を受信すると撮影を行う。制御部３２は所定の間隔、または速度に応じた間隔で撮影信号を送信し、撮影信号を受信する度に撮影装置２は撮影を行う。撮影装置２は撮影を行うたびに、その撮影画像を車両位置算出装置３へ送信する。なお、本実施形態１において、撮影装置２は例えばデジタルカメラと同様の機能を有するものであるとする。

次に、車両位置算出装置３の通信部３１が撮影画像を受信すると、車両概略位置特定部３３へ出力する。すると車両概略位置特定部３３は、撮影画像を入力し（ステップＳ１０２）、例えば、予め分かっている二次元コードの所定の大きさの範囲に一致する当該撮影画像内における範囲を１画素ずつ画像の端からずらしながら撮影画像内の全範囲を走査して、撮影画像内にターゲットとなる標識４に表示されている二次元コードが存在するかを判定する（ステップＳ１０３）。そして、二次元コードが存在する場合には、当該二次元コードが示す情報を、例えば公知の二次元コード読取り手法によって読み取る。本実施形態において、二次元コードが標識４の識別番号（標識ＩＤなど）を示しているものとする。車両概略位置特定部３３は、標識４の識別番号を読み取ると、当該識別番号に対応付けられてデータベース３４に格納されている標識４の絶対位置（軌道の基準点からの距離）の情報を取得し、当該位置情報を、車両１の概略位置として特定する（ステップＳ１０４）。

なお、標識４に表示された二次元コードが、標識４の絶対位置そのものを示す情報であってもよい。また、車両位置算出装置３はＧＰＳ機能部を備え、当該ＧＰＳ機能部がＧＰＳ衛星から取得した信号によって、車両１の概略位置を特定するようにしてもよい。この場合、ＧＰＳ衛星から取得する信号が示す全ての緯度・経度に対応付けて車両の軌道上の絶対位置（軌道の基準点からの距離）をデータベースに登録しておくことは不可能であるため、ＧＰＳ衛星から取得した信号が示す緯度・経度に近い緯度・経度に対応付けられて登録されている標識４の絶対位置を、車両１の概略位置として特定することとしてもよい。このような処理の場合、ＧＰＳ衛星から取得した信号によって車両１の概略位置を特定する場合には、必ず、撮影画像に車両概略位置を特定するための基準となる標識４が撮影されているよう処理されることが前提となる。車両概略位置特定部３３は、車両概略位置を特定すると、入力した撮影画像をデータベース３４の一時格納領域に一時的に格納する。また車両概略位置特定部３３は、ステップＳ１０３の処理と同様の撮影画像内の走査処理によって撮影画像内において標識４が存在した位置（例えば左上と右下の画素番号など）を特定し、その位置を予想出現領域特定部３５へ出力する（ステップＳ１０５）。

次に、車両概略位置特定部３３によって、車両１の概略位置が特定されると、制御部３２は、第１距離算出部３６に処理開始通知信号を出力する。すると第１距離算出部３６は、車両概略位置特定部３３より車両概略位置と、撮影画像から検出した標識４の識別情報を取得する。そして第１距離算出部３６は、取得した標識４の識別情報に対応付けられてデータベース３４に登録されている、軌道線形情報および標識位置情報を読み取る。また、第１距離算出部３６は、データベース３４に予め記録されている車内中心位置からの撮影装置２までの距離（撮影装置２の車両中心位置に基づく車内位置）、撮影装置２の姿勢情報（姿勢ベクトルなど）と、撮影装置２の視野情報（画角など）と、を読み取る。なお、第１距離算出部３６は、車両１が走行する軌道（レーン）の識別情報を検出し、当該軌道の識別情報に対応する軌道線形情報や標識位置情報をデータベース３４から読み取るようにしてもよい。

ここで、車両１の概略位置には車両１の実際の位置と誤差がある。この誤差を補正するためには、車両１の概略位置における、軌道線形情報や、標識位置情報、撮影装置２の姿勢情報や視野情報によって、撮影画像の任意の座標点がどの程度、車両１から離れている位置を撮影したものなのかを算出する必要がある。従って、第１距離算出部３６は、撮影画像における標識存在範囲（撮影画像内の範囲をターゲットとなる標識４が移動する方向の範囲）の任意の座標（Ｘｃ，Ｙｃ）の、車両中心位置からの相対位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を表す、下記式（１）で表わされるターゲット相対距離算出式を、データベース３４から読み取った情報に基づいて生成する。そして、第１距離算出部３６は、当該算出式を用いて、撮影画像内の範囲においてターゲットとなる標識４が移動する方向（右上から左下）にかけて出現したと仮定した場合の所定の複数の座標における、車両中心位置からの軌道上の距離を算出する。例えば、撮影画像の左端から右端にかけて１０分割し、当該分割点（仮想出現位置）それぞれにおいてターゲットとなる標識４が出現したと仮定した場合の、当該出現した標識４の車両位置（例えば、車両中心位置）からの軌道上の距離を算出する。（ステップＳ１０６）。なお、撮影画像内の範囲をターゲットとなる標識４が移動する方向は、前進であれば右上から左下方向となるが、後進であれば左下から右上方向となる。

ここで、図７で示すように、軌道線形情報及び標識位置情報から、車両の中心位置を基準とした標識位置(Ｘ，Ｙ，Ｚ)は、例えば、車両の中心位置の基準点からの距離(軌道の基準点（例えば車両の軌道の０ｍの地点）からの距離)と、標識４の軌道の基準点からの距離との差（標識４の車両中心位置からの相対距離）をＬとし、標識４の軌道中心からの距離（ターゲットとなる標識４の軌道からの相対位置）をｒ、標識４の高さをｈ、車両１の概略位置における軌道線形情報の示す曲率半径をＲとすると、(Ｘ，Ｙ，Ｚ)＝(Ｒ−（Ｒ＋ｒ）ｃｏｓθ,（Ｒ＋ｒ）ｓｉｎθ，ｈ)と表すことができる。なお、θが限りなく小さいとき、θ＝Ｌ／Ｒであり、Ｘは車両進行方向、Ｙは進行方向及び鉛直方向に垂直な方向、Ｚは鉛直方向を示す。また、Ｌは、標識４の車両位置（例えば、車両中心位置）からの軌道上の距離と一致する。
そして、このように表すことのできる（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を式（１）に代入すると、画像上の一点(Ｘｃ，Ｙｃ)を求めることができる。従って、Ｌの値を変化させて、それぞれのＬに対する(Ｘｃ，Ｙｃ)を算出し、当該(Ｘｃ，Ｙｃ)の位置が、撮影画像の左端から右端にかけて１０分割されたいずれかの分割点の位置と一致した場合、その(Ｘｃ，Ｙｃ)を算出したときのＬを、当該分割点においてターゲットとなる標識４が出現したと仮定した場合の、当該標識４の軌道の基準点からの距離と、車両位置の軌道の基準点からの距離との差（標識４の車両中心位置からの軌道上の距離）とすることができる。

なお、式（１）において、
Ｘ，Ｙ，Ｚは、車両１の空間的中心位置（０、０、０）を基準とする標識４の相対位置を示している。
また、式（１）においてｐ’ _１ 〜ｐ’ _３ は、車両１の空間的中心位置（０、０、０）を基準としたカメラの相対位置を示している。
また、式（１）においてＲ_ｉｊは（１≦ｉ≦３，１≦ｊ≦３）は回転行列であり、カメラの姿勢を示している。また、式（１）においてａ〜ｄはカメラの視野情報を示しており、具体的には、ａは画像幅方向の画角及び解像度に関するパラメータ、ｂは画像幅方向の画像中心に関するパラメータ、ｃは画像高さ方向の画角及び解像度に関するパラメータ、ｄは画像高さ方向の画像中心に関するパラメータを示している。
また、式（１）においてＨｃは、計算式を簡単にするための中間パラメータを示している。
また、式（１）においてＸｃ，Ｙｃは、撮影画像内の座標を示している。

次に、制御部３２の制御に基づいて、第２距離算出部３７が処理を開始する。第２距離算出部３７は、ステップＳ１０６で算出された各分割点の座標において標識４が出現した場合の当該標識４と車両中心位置との間の軌道上の距離と、実際に撮影画像に出現した標識４の出現座標との関係から、実際の標識４の車両中心位置からの軌道上の距離を算出する（ステップＳ１０７）。例えば、撮影画像におけるある分割点の座標に標識４が出現した場合の当該標識４と車両中心位置との距離Ｌが１０ｍを示し、当該分割点が示す座標上に実際の撮影画像の標識４が出現している場合には、車両中心位置からの標識４の軌道上の距離は１０ｍである。または、撮影画像に実際に標識４が出現した座標が、２つの分割点が示す座標の中心に出現している場合には、それら２つの分割点の座標に標識４が出現した場合の当該標識４と車両中心位置からの各距離Ｌ（例えば５ｍと４ｍ）の中心であるため、４．５ｍと算出される。第２距離算出部３７が算出する距離は、図６中のＬの矢印で示す距離である。なお、実際に撮影画像に出現した標識４の出現座標に最も近い分割点が示すＬの値を、実際の標識４の車両中心位置からの軌道上の距離としてもよい。

そして、第２距離算出部３７の処理が終了すると、次に、車両絶対位置算出部３８が処理を開始する。当該処理において、車両絶対位置算出部３８は、標識４の軌道の基準点からの距離（軌道の基準点を基準とする標識４の絶対位置）をデータベース３４から読み取る。または、車両絶対位置算出部３８が、ＧＰＳ衛星から取得した信号（位置信号）が示す緯度・経度に近い緯度・経度に対応付けられて登録されている標識４の絶対位置をデータベース３４から読み取るようにしてもよい。撮影画像は標識４の手前から撮影したものである場合、車両絶対位置算出部３８は、標識４の軌道の基準点からの距離から、第２距離算出部３７の算出した距離を減じることにより、車両の軌道の基準点からの距離（軌道の基準点を基準とする車両の絶対位置）を算出する（ステップＳ１０８）。

次に、制御部３２は、処理終了かを判定し、処理終了でない場合（例えば、終着駅に到着したことを示す情報が入力されていない場合）には、制御部３２は、上記ステップＳ１０２の処理から、ステップＳ１０７の処理を、撮影画像を入力するたびに繰り返して行う。また、制御部３２は、車両絶対位置算出部３８によって算出された車両１の絶対位置の情報を、位置情報の記憶メモリに格納したり、または、車掌室内の位置情報表示計等に出力したりする。

ここで、上記ステップＳ１０５の処理により、予想出現領域特定部３５には、撮影画像内において標識４が存在した位置が、撮影画像内から標識４を検出する度に入力されることとなる。予想出現領域特定部３５は、撮影画像内において標識４が存在した位置を複数入力すると、それら複数の位置に基づいて、次の撮影画像内において標識４が出現する可能性のある予想出現領域を特定する。より具体的には、例えば、予想出現領域特定部３５が、連続する２つの撮影画像においてそれぞれ標識４が存在した位置を取得し、それら２つの位置を結ぶ直線を中心とする所定の範囲の領域（直線を中心とする矩形の範囲）を、次の撮影画像内において標識４が出現すると予想される予想出現領域と特定する。所定の範囲の領域として、連続する２つの撮影画像の位置を結ぶ直線を中心とする矩形の範囲を特定する場合、当該矩形の左右端は車両１の速度に応じて遅い場合には狭め、早い場合には広げるなどの処理を行うようにしてもよい。また当該矩形の上下端の長さは所定の値であってもよいし、撮影画像上で検出した標識４の二次元コードが示す情報等に応じて特定するようにしてもよい。そして、予想出現領域特定部３５は、その領域の情報（例えば、四隅の座標）を、車両概略位置特定部３３へ出力する。すると、車両概略位置特定部３３は、次の撮影画像のステップＳ１０３の処理において、予め分かっている二次元コードの所定の大きさの範囲に一致する当該撮影画像内における範囲を、１画素ずつ予想出現領域の端からずらしながら撮影画像内の予想出現領域の全範囲を走査して、撮影画像内に二次元コードが存在するかを判定する（ステップＳ１０３）。
このような処理により、車両概略位置特定部３３は、撮影画像内の全ての領域について、二次元コードの所定の大きさの範囲に一致する当該撮影画像内における範囲を、１画素ずつずらしながら行う場合に比べて、標識４の出現位置を処理の負荷を軽減することができるようになる。

なお、本実施形態においては、撮影画像内に出現するターゲットが標識４である場合の例について説明したが、標識４以外にも、何らかの構造物などであればどのような物をターゲットとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述の処理によれば、車両１の軌道の基準点からのセンサによって計測した走行距離や、標識に対応付けられた走行距離を用いず、計算によって、車両１の詳細な絶対位置（軌道の基準点からの距離）を算出することができる。
また、車両１の軌道の基準点からのセンサによって走行距離を計測する場合や、標識によってその走行距離を補正するような場合には、停電などによる車両への電源供給断によって、過去に検出した位置の情報や、車軸回転数センサによって検出した走行距離に基づく基準点からの距離の情報が削除されてしまうため、電源供給の復旧時に、直ちに車両の詳細な基準点からの距離を把握することは難しかった。しかしながら、上述の本実施形態による処理により、近距離間隔で設置されている標識を撮影したり、ＧＰＳで座標を検知したりすることにより、詳細な車両１の基準点からの距離を算出することができるようになる。

なお、上述の車両位置算出システムにおける各装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１・・・車両
２・・・撮影装置
３・・・車両位置算出装置
４・・・標識
３１・・・通信部
３２・・・制御部
３３・・・車両概略位置特定部
３４・・・データベース
３５・・・予想出現領域特定部
３６・・・第１距離算出部
３７・・・第２距離算出部
３８・・・車両絶対位置算出部

Claims (9)

1. 車両に搭載の撮影装置によって撮影されたターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置、または位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置、を車両概略位置として特定する車両概略位置特定部と、
   前記車両概略位置において車両が走行する軌道の線形情報と、前記ターゲットの前記軌道からの相対位置と、前記撮影装置の位置、姿勢、視野の情報と、に基づいて、前記撮影装置による撮影画像の範囲内に前記ターゲットが出現したと仮定した場合の当該ターゲットの車両位置からの軌道上の距離の算出用のターゲット相対距離算出式を生成し、当該ターゲット相対距離算出式を用いて前記ターゲットの車両位置からの軌道上の距離を、前記撮影画像内の前記ターゲットが移動する方向における複数の異なる仮想出現位置それぞれについて算出する第１距離算出部と、
   前記撮影画像内の前記複数の異なる仮想出現位置それぞれと、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する第２距離算出部と、
   前記第２距離算出部で算出された前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離と、前記ターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置または前記位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置とに基づいて、前記車両の絶対位置を算出する車両絶対位置算出部と、
   を備えることを特徴とする車両位置算出システム。
2. 前記撮影装置が撮影した撮影画像内に出現する前記ターゲットの位置に基づいて、次の撮影によって前記撮影装置から取得した撮影画像内における前記ターゲットの予想出現領域を特定する予想出現領域特定部とを有し、
   前記第１距離算出部および前記第２距離算出部は、前記予想出現領域内に限って距離の算出を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両位置算出システム。
3. 前記第２距離算出部は、
   前記複数の異なる仮想出現位置のうち、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置に近い２つの仮想出現位置について前記第１距離算出部において算出された距離と、
   前記２つの仮想出現位置と前記実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係と、
   に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両位置算出システム。
4. 車両位置算出システムにおける車両位置算出方法であって、
   車両に搭載の撮影装置によって撮影されたターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置、または位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置、を車両概略位置として特定する車両概略位置特定ステップと、
   前記車両概略位置において車両が走行する軌道の線形情報と、前記ターゲットの前記軌道からの相対位置と、前記撮影装置の位置、姿勢、視野の情報と、に基づいて、前記撮影装置による撮影画像の範囲内に前記ターゲットが出現したと仮定した場合の当該ターゲットの車両位置からの軌道上の距離の算出用のターゲット相対距離算出式を生成し、当該ターゲット相対距離算出式を用いて前記ターゲットの車両位置からの軌道上の距離を、前記撮影画像内の前記ターゲットが移動する方向における複数の異なる仮想出現位置それぞれについて算出する第１距離算出ステップと、
   前記撮影画像内の前記複数の異なる仮想出現位置それぞれと、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する第２距離算出ステップと、
   前記第２距離算出ステップにおいて算出された前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離と、前記ターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置または前記位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置とに基づいて、前記車両の絶対位置を算出する車両絶対位置算出ステップと、
   を有することを特徴とする車両位置算出方法。
5. 前記撮影装置が撮影した撮影画像内に出現する前記ターゲットの位置に基づいて、次の撮影によって前記撮影装置から取得した撮影画像内における前記ターゲットの予想出現領域を特定する予想出現領域特定ステップとを有し、
   前記第１距離算出ステップおよび前記第２距離算出ステップにおいて、前記予想出現領域内に限って距離の算出を行う
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両位置算出方法。
6. 前記第２距離算出ステップは、
   前記複数の異なる仮想出現位置のうち、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置に近い２つの仮想出現位置について前記第１距離算出ステップにおいて算出された距離と、
   前記２つの仮想出現位置と前記実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係と、
   に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車両位置算出方法。
7. 車両位置算出システムのコンピュータを、
   車両に搭載の撮影装置によって撮影されたターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置、または位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置、を車両概略位置として特定する車両概略位置特定手段、
   前記車両概略位置において車両が走行する軌道の線形情報と、前記ターゲットの前記軌道からの相対位置と、前記撮影装置の位置、姿勢、視野の情報と、に基づいて、前記撮影装置による撮影画像の範囲内に前記ターゲットが出現したと仮定した場合の当該ターゲットの車両位置からの軌道上の距離の算出用のターゲット相対距離算出式を生成し、当該ターゲット相対距離算出式を用いて前記ターゲットの車両位置からの軌道上の距離を、前記撮影画像内の前記ターゲットが移動する方向における複数の異なる仮想出現位置それぞれについて算出する第１距離算出手段、
   前記撮影画像内の前記複数の異なる仮想出現位置それぞれと、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する第２距離算出手段、
   前記第２距離算出手段で算出された前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離と、前記ターゲットに予め割り当てられて登録されている絶対位置または前記位置信号の受信に基づいて検出する地上座標に対応する絶対位置とに基づいて、前記車両の絶対位置を算出する車両絶対位置算出手段、
   として機能させることを特徴とするプログラム。
8. 前記コンピュータを、
   前記撮影装置が撮影した撮影画像内に出現する前記ターゲットの位置に基づいて、次の撮影によって前記撮影装置から取得した撮影画像内における前記ターゲットの予想出現領域を特定する予想出現領域特定手段として機能させ、
   前記第１距離算出手段および前記第２距離算出手段は、前記予想出現領域内に限って距離の算出を行う
   ことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
9. 前記第２距離算出手段は、
   前記複数の異なる仮想出現位置のうち、前記ターゲットが実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置に近い２つの仮想出現位置について前記第１距離算出手段において算出された距離と、
   前記２つの仮想出現位置と前記実際に前記撮影画像内に出現した場合の前記撮影画像内の当該ターゲットの位置との関係と、
   に基づいて、前記ターゲットの前記車両位置からの軌道上の距離を算出する
   ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のプログラム。

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