BR112013006124B1

BR112013006124B1 - aparelho de estimativa de percurso

Info

Publication number: BR112013006124B1
Application number: BR112013006124-3A
Authority: BR
Inventors: Akihiro Watanabe; Takahiro Kojo; Theerawat Limpibunterng; Yoshiaki Tsuchiya
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2021-03-09
Also published as: BR112013006124A2; EP2620930B1; US8948455B2; CN103098111B; US20130177211A1; WO2012039496A1; JP5258859B2; CN103098111A; JP2012068961A; EP2620930A4; EP2620930A1

Abstract

APARELHO E PROGRAMA DE ESTIMATIVA DE PERCURSO. A presente invenção refere-se a uma seção de extração de ponto característico que adquire uma imagem capturada de um dispositivo de captura de imagem e extrai pontos característicos a partir da imagem capturada, de um seção de seleção de ponto de limite da pista do veículo que seleciona pontos limites da pista do veículo que indicam pistas do veículo a partir dos pontos característicos extraídos, de uma seção de determinação de distribuição que determina a distribuição dos pontos de limite da pista do veículo, e de uma seção de estimativa de parâmetro de percurso que se forma estável prediz os parâmetros do percurso baseada nos pontos de limite de pista do veículo, nos resultados de estimativa passada e no ruído do sistema que foi estabelecido.

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção se relaciona com um aparelho e pro grama de estimativa de percurso, e em particular, com um aparelho e programa de estimativa de percurso que estima parâmetros do percurso baseado em uma imagem capturada por um aparelho de captura de imagem.

Técnica Antecedente

[0002] Convencionalmente, têm sido propostos aparelhos de reco nhecimento de percurso do veículo que detectam sinalizações horizontais de estrada em uma imagem de entrada capturada em frente de um veículo por uma câmera CCD, e baseados nos resultados da detecção das sinalizações horizontais da estrada, calculam parâmetros de modelo da estada utilizando um filtro de Kalman de modo a representam o formato da estrada à frente do veículo (veja o Pedido de Patente Japonês Exposto (JP-A) No 2002-109695). NO aparelho de reconhecimento de percurso da JP-A No 2002-109695, alterações nos parâmetros de modelo da estrada são tratados como possuindo uma natureza probabilística, e um modelo de rota aleatório orientado por um ruído branco Gaussiano fixo é definido.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Problema Técnico

[0003] A precisão da estimativa de cada um dos parâmetros a ser estimado é afetada pela distribuição dos valores de observação, entretanto, existe um problema com a tecnologia da JP-A No 2002-109695 pelo fato de que o ruído do sistema expressando o grau de variação nos parâmetros do modelo da estrada é estabelecido independente dos valores de observação, de modo que a estimativa estável do parâmetro do modelo da estrada não é possível.

[0004] A presente invenção endereça o problema acima, e um ob jetivo é proporcionar um aparelho e programa de estimativa de percurso que possa estimar de forma estável parâmetros do percurso.

Solução para o Problema

[0005] De modo a alcançar o objetivo acima, o aparelho de esti mativa de percurso da presente invenção inclui: uma seção de aqui-sição para adquirir uma imagem capturada de uma periferia de um veículo; uma seção de extração para extrair, a partir da imagem cap-turada adquirida pela seção de aquisição, pontos característicos indi-cando as pistas do veículo; uma seção de estabelecimento para, ba-seada em uma distribuição dos pontos característicos extraídos pela seção de extração, estabelecer o ruído do sistema expressando a variação dos parâmetros do percurso quando estimando os parâme-tros do percurso relacionados com uma posição ou com um ângulo do próprio veículo com respeito a um percurso para deslocamento pelo próprio veículo e relacionado com um formato ou com um tamanho do percurso; e uma seção de estimativa para estimar os parâmetros do percurso pelo processamento do sinal de probabilidade utilizando um sinal de tempo separado baseado nos pontos característicos extraídos pela seção de extração, em um resultado anterior da estimativa dos parâmetros do percurso e no ruído do sistema estabelecido pela seção de estabelecimento.

[0006] De acordo com o aparelho de estimativa de percurso da presente invenção, a seção de aquisição adquire uma imagem que foi capturada de uma periferia do veículo, e a seção de extração extrai pontos característicos indicando as pistas do veículo a partir da ima-gem adquirida pela seção de aquisição. A extração dos pontos carac-terísticos indicando as pistas do veículo é executada por primeiramente extrair pontos de borda a partir da imagem capturada, e então, selecionando os pontos característicos que indicam as pistas do veículo dentre os pontos de borda baseado em fatores tais como o formato e a continuidade dos pontos de borda.

[0007] A seguir, a seção de estabelecimento estabelece o ruído do sistema expressando a variação dos parâmetros do percurso quando estimando os parâmetros do percurso relacionados com a posição ou com mo ângulo do próprio veículo com respeito a um percurso para deslocamento pelo próprio veículo e ao formato ou ao tamanho do percurso baseado em uma distribuição dos pontos característicos ex-traídos pela seção de extração. A seção de estimativa então estima os parâmetros do percurso por processamento de sinal de probabilidade utilizando o sinal de tempo separado baseada nos pontos característicos extraídos pela seção de extração, no resultado de estimativa passada dos parâmetros de percurso, e no ruído do sistema que foi estabelecido pela seção de estabelecimento.

[0008] Por consequência, é possível estimar de forma estável os parâmetros do percurso desde que o ruído do sistema é estabelecido correspondendo a cada um dos parâmetros do percurso para estimativa baseada na distribuição de pontos característicos que indicam as pistas do veículo extraídas a partir da imagem capturada, em outras palavras, baseado na distribuição de valores de observação.

[0009] Pode ser feita a configuração de modo que os parâmetros do percurso relacionados com a posição e com o ângulo do próprio veículo com respeito ao percurso incluam uma posição lateral do próprio veículo com respeito ao percurso, um ângulo de guinada com respeito a uma linha central do percurso e um ângulo de inclinação com respeito a um plano do percurso, e onde os parâmetros do percurso relacionados com o formato e o tamanho do percurso incluem um raio de curvatura do percurso e uma pista do veículo do percurso.

[00010] Pode ser feita configuração de modo que: quando os pontos característicos somente são distribuídos em uma região distante na imagem capturada, a seção de estabelecimento diminui o ruído do sistema correspondendo ao raio de curvatura do percurso, à largura da pista do veículo do percurso, e à posição lateral do próprio veículo com respeito ao percurso; quando os pontos característicos são somente distribuídos em uma região próxima na imagem capturada, a seção de estabelecimento diminui o ruído do sistema correspondendo ao raio de curvatura do percurso; quando os pontos característicos estão em uma distribuição somente expressando limite do lado esquerdo da pista do veículo ou somente expressando um limite do lado direito da pista do veículo, a seção de estabelecimento diminui ruído do sistema correspondendo à largura da pista do veículo e do ângulo de inclinação com respeito ao plano do percurso; e quando o número de pontos característicos presentes é o mesmo ou menor do que um número específico predeterminado, a seção de estabelecimento diminui o ruído do sistema correspondendo a todos os parâmetros do percurso.

[00011] Adicionalmente, o programa de estimativa de percurso da presente invenção é um programa que causa que um computador execute as funções de: uma seção de aquisição para adquirir uma imagem capturada de uma periferia de um veículo; uma seção de ex-tração para extrair, a partir da imagem capturada adquirida pela seção de aquisição, pontos característicos indicando as pistas do veículo; uma seção de estabelecimento para, baseada em uma distribuição dos pontos característicos extraídos pela seção de extração, estabelecer o ruído do sistema expressando a variação dos parâmetros do percurso quando estimando os parâmetros do percurso relacionados com uma posição ou com um ângulo do próprio veículo com respeito a um percurso para deslocamento pelo próprio veículo e relacionado com um formato ou com um tamanho do percurso; e uma seção de estimativa para estimar os parâmetros do percurso pelo processamento do sinal de probabilidade utilizando um sinal de tempo separado ba- seado nos pontos característicos extraídos pela seção de extração, em um resultado anterior da estimativa dos parâmetros do percurso e no ruído do sistema estabelecido pela seção de estabelecimento. Efeitos Vantajosos da Invenção

[00012] De acordo com o aparelho e programa de estimativa de percurso da presente invenção como descrito acima, é obtido o efeito vantajoso de estar apto a de forma estável estimar parâmetros do percurso, devido ao estabelecimento do ruído do sistema correspondendo a cada parâmetro do percurso que é para ser estimado baseado na distribuição de pontos característicos que indicam as pistas do veículo extraídas a partir de uma imagem capturada, a saber, baseado na distribuição de valores de observação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00013] A Fig. é um diagrama de blocos apresentando partes rele-vantes de um sistema elétrico de um aparelho de estimativa de per-curso de acordo com uma concretização da presente invenção.

[00014] A Fig. 2A é um diagrama esquematicamente ilustrando os parâmetros do percurso a serem estimados (posição lateral, ângulo de guinada, largura da pista do veículo).

[00015] A Fig. 2B é um diagrama esquematicamente ilustrando um parâmetro do percurso a ser estimado (raio de curvatura).

[00016] A Fig. 2C é um diagrama esquematicamente ilustrando um parâmetro do percurso a ser estimado (ângulo de inclinação).

[00017] A Fig. 3 é um diagrama de blocos apresentando uma confi-guração funcional de um aparelho de estimativa de percurso de acordo com uma concretização da presente invenção.

[00018] A Fig. 4A é um diagrama explicativo para ilustrar a extração dos pontos característicos.

[00019] A Fig. 4B é um diagrama explicativo para ilustrar a extração de pontos característicos.

[00020] A Fig. 4C é um diagrama explicativo para ilustrar a extração de pontos característicos.

[00021] A Fig. 5 é um diagrama explicativo para ilustrar a seleção de pontos limite da pista do veículo.

[00022] A Fig. 6 é um diagrama explicativo para ilustrar uma região distante e uma região próxima.

[00023] A Fig. 7A é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00024] A Fig. 7B é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00025] A Fig. 7C é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00026] A Fig. 7D é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00027] A Fig. 7E é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00028] A Fig. 7F é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00029] A Fig. 7G é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00030] A Fig. 7H é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00031] A Fig. 7I é um diagrama apresentando um padrão de distri-buição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00032] A Fig. 7J é um diagrama apresentando um padrão de distri-buição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00033] A Fig. 7K é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00034] A Fig. 7L é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00035] A Fig. 7M é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00036] A Fig. 7N é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00037] A Fig. 7O é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00038] A Fig. 7P é um diagrama apresentando um padrão de dis-tribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00039] A Fig. 8 é uma tabela apresentando um exemplo de parâ metros de ruído do sistema para cada parâmetro do percurso de acordo com a distribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00040] A Fig. 9 é um fluxograma apresentando o conteúdo de uma rotina de processamento de estimativa de percurso de um aparelho de estimativa de percurso de acordo com uma concretização da presente invenção.

[00041] A Fig. 10 é um diagrama explicativo ilustrando um exemplo empregando um filtro de partícula.

MELHOR MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[00042] A seguir é dada a explicação detalhada com respeito a uma concretização ilustrativa da presente invenção com referência aos desenhos.

[00043] Como apresentado na Fig. 1, um aparelho de estimativa de percurso 10 da presente concretização ilustrativa inclui um dispositivo de captura de imagem 12 para sucessivamente capturar imagens de uma região na frente de um veículo, e um computador 16 para executar processamento para estimar parâmetros do percurso.

[00044] O dispositivo de captura de imagem 12 inclui uma seção de captura de imagem (não apresentada nos desenhos) para capturar uma imagem de uma região alvo na frente de um veículo e gerar um sinal de imagem, uma seção conversora A/D (não apresentada nos desenhos) para converter o sinal de imagem analógico gerado pela seção de captura de imagem para um sinal digital, e uma memória de imagem (não apresentada nos desenhos) para temporariamente armazenar o sinal de imagem convertido A/D.

[00045] O computador 16 é configurado incluindo uma CPU 20 que executa controles gerais do aparelho de estimativa de percurso 10; a ROM 22 servindo como um meio de armazenamento na qual vários programas são armazenados, tal como um programa para uma rotina de processamento de estimativa de percurso, descrito posteriormente; a RAM 24 que serve como uma área de trabalho para temporariamente armazenar dados; uma memória 26 servindo como uma seção de armazenamento armazenada com vários tipos de dados; uma porta de entrada-saída (E/S) 28; e um barramento que interconecta as seções acima. O dispositivo de captura de imagem 12 é conectado com a porá de E/S 28.

[00046] O aparelho de estimativa de percurso 10 da presente con-cretização ilustrativa extrai pontos característicos indicando as pistas do veículo (pontos de limite da pista do veículo) a partir de imagens capturadas pelo dispositivo de captura de imagem 12, e estima parâ-metros do percurso utilizando estes pontos característicos como valores de observação por empregar um filtro de Kalman.

[00047] Os parâmetros de percurso se relacionando com a posição e o ângulo do próprio veículo em relação ao percurso no qual o próprio veículo está se deslocando, e os parâmetros de percurso se relacionando com o formato e o tamanho do percurso no qual o próprio veículo está se deslocando são estimados como parâmetros do percurso. Mais especificamente, os parâmetros do percurso se relacionando com a posição e com o ângulo do próprio veículo em relação ao percurso são pegos como: uma posição lateral ek|k do próprio veículo em relação a uma pista do veículo como indicado pelo limite lateral es- querdo do percurso, uma pistas do veículo como indicada pelo limite lateral direito, e uma linha central; um ângulo de guinada θk|k relativo à linha central do percurso, e um ângulo de inclinação Φk|k relativo a um plano do percurso. Os parâmetros do percurso se relacionando com o formato e o tamanho do percurso são pegos como o raio de curvatura ck|k do percurso e a largura da pista do veículo wk|k do percurso. Quando estes 5 parâmetros são referidos coletivamente como parâmetros do percurso eles são chamados de parâmetros do percurso xk|k (xk|k = (ek|k θk|k Φk|k ck|k Wk|k)). A Fig. 2A até a Fig. 2C esquematicamente ilustram a posição lateral, ângulo de guinada, ângulo de inclinação, raio de curvatura (formato do percurso) e largura das pistas do veículo que são para ser estimados como parâmetros do percurso.

[00048] Se o computador 16 para executar tal processamento for descrito em termos de blocos funcionais divididos por cada seção de execução para cada função determinada por hardware e software, como apresentado na Fig. 3, o computador 16 então pode ser repre-sentado como uma configuração incluindo: uma seção de extração de ponto característico 30 para adquirir uma imagem capturada que foi capturada pelo dispositivo de captura de imagem 12 e extrair pontos característicos a partir da imagem capturada; uma seção de seleção de ponto de limite da pista do veículo 32 para selecionar pontos de limite da pista do veículo indicando pistas do veículo a partir dos pontos característicos extraídos; uma seção de determinação de distribuição 34 para determinar a distribuição dos pontos de limite da pista do veículo; uma seção de estabelecimento de ruído do sistema 36 para estabelecer os respectivos ruídos do sistema baseada na distribuição dos pontos de limite da pista do veículo; e uma seção de estimativa de parâmetro do percurso 38 para estimar os parâmetros do percurso baseada nos pontos de limite da pista do veículo, nos resultados passados de estimativa e nos ruídos do sistema que foram estabelecidos.

[00049] A seção de extração de ponto característico 30, por exemplo, extrai como pontos característicos a partir de uma imagem captu-rada, tal como esta apresentada na Fig. 4A, pontos de borda que são pontos onde o brilho de cada pixel se altera quando da varredura em uma direção horizontal, como apresentado na Fig. 4B. Um exemplo de pontos característicos extraídos é esquematicamente ilustrado na Fig. 4C.

[00050] A seção de seleção de ponto de limite da pista do veículo 32 seleciona a partir dos pontos característicos extraídos pela seção de extração de ponto característico 30 ponto de limite da pista do ve-ículo ilustrando pistas do veículo por determinar fatores tais como o formato, a largura e a cor dos pontos de borda que estão alinhados em uma fileira contínua. Quando existem várias pistas do veículo presentes, os pontos de limite da pista do veículo representando o par mais interno esquerdo e direito são selecionados. A Fig. 5 es-quematicamente ilustra um exemplo dos pontos de limite da pista do veículo selecionados.

[00051] A seção de extração de ponto característico 30 e a seção de seleção de ponto de limite da pista do veículo 32 são exemplos de uma seção de extração da presente invenção.

[00052] A seção de determinação de distribuição 34 determina qual tipo de distribuição os pontos de limite da pista do veículo extraídos pela seção de seleção de ponto de limite da pista do veículo 32 faz. Na presente concretização ilustrativa, é feita uma determinação quanto a se os pontos de limite da pista do veículo são distribuídos tanto em uma região distante como em uma região próxima, se eles são distribuídos somente em uma região distante, ou se eles são distribuídos somente em uma região próxima. Também é feita uma determinação quanto a se esta é uma distribuição na qual existem presentes tanto os pontos de limite da pista do veículo expressando um limite do lado es- querdo como pontos de limite da pista do veículo expressando um limite do lado direito, se esta é uma distribuição na qual somente pontos de limite da pista do veículo expressando um limite do lado esquerdo estão presentes, ou se esta é uma distribuição na qual somente pontos de limite da pista do veículo expressando um limite do lado direito estão presentes. Também é feita uma determinação quanto a se o número total de pontos de limite da pista do veículo selecionados é ou não o mesmo ou menor do que um número específico predeterminado. Distribuições nas quais o número total de pontos de limite da pistas do veículo é o número específico ou menos são referidas como distribuições de valor de observação nulo.

[00053] A explicação a seguir diz respeito à determinação de se existem ou não pontos de limite da pista do veículo presentes em uma região distante e/ou em uma região próxima. Primeiro, como apresentado na Fig. 6, um eixo geométrico x na direção horizontal e um eixo geométrico y na direção vertical são determinados com suas origens no pixel no canto superior esquerdo da imagem capturada. A posição do ponto de fuga é estabelecida na coordenada y ya, e o va-lor máximo da coordenada y da imagem capturada é estabelecida em yb, e uma coordenada y yc é estabelecida de modo que yc = ya + k (yb - ya). Observe que k é um valor de modo que 0 < k < 1, e pode, por exemplo, ser estabelecido em 1/3. Pode ser feita a configuração na qual yc é estabelecido em consideração a fatores tais como o ân-gulo de montagem do dispositivo de captura de imagem 12 como a coordenada y na imagem capturada correspondendo a uma posição que é, por exemplo, 20 m distante do dispositivo de captura de ima-gem 12. Uma região distante é então estabelecida como uma faixa na qual as coordenadas y são a partir de ya até yc, e uma região próxima é estabelecida como uma faixa na qual as coordenadas y são a partir de yc até yb.

[00054] Então, é feita uma determinação sobre se existem pontos de limite da pista do veículo presentes em uma região distante do lado esquerdo quando o valor mínimo LF das coordenadas y para os pon-tos de limite da pista do veículo expressando o limite do lado esquerdo satisfaz Lf < yc. É feita uma determinação de se existem pontos de limite da pista do veículo presentes em uma região próxima do lado esquerdo quando o valor máximo LN das coordenadas y dos pontos de limite da pista do veículo expressando o limite do lado esquerdo é LN > yc. De forma similar, o valor mínimo RF e o valor máximo RN das coordenadas y nos pontos de limite da pista do veículo expressando o limite do lado direito são comparados com yc para determinar se existem pontos de limite da pista do veículo presentes na região distante do lado direito ou na região próxima do lado direito. Observe que pode ser feita a configuração na qual os valores de limite da coordenada y Tf e Tn são proporcionados para respectivamente determinar se os pontos de limite da pista do veículo estão ou não presentes na região distante ou na região próxima. Então, é determinado que existem pontos de limite da pista do veículo presentes na região distante quando Lf (Rf) < Tf, e determinado que existem pontos de limite da pista do veículo presentes na região próxima quando LN > tN.

[00055] Como descrito acima, de modo a determinar se os pontos de limite da pista do veículo são uma distribuição na região distante ou na região próxima, e se os pontos de limite da pista do veículo são uma distribuição no lado esquerdo ou no lado direito, padrões da distribuição dos pontos de limite da pista do veículo são categorizados em padrões, tais como estes ilustrados nas Fig. 7A até a Fig. 7P. A Fig. 7P é uma distribuição de valor de observação nulo.

[00056] Baseado na distribuição dos pontos de limite da pista do veículo determinados pela seção de determinação de distribuição 34, a seção de estabelecimento de ruído do sistema 36 então estabelece o ruído do sistema correspondendo a cada um dos parâmetros do per-curso xk|k a ser estimado. O ruído do sistema indica a variação no pa-râmetro do percurso quando um parâmetro do percurso é estimado no momento corrente pela variação do resultado da estimativa do tempo anterior baseado na observação corrente.

[00057] A estimativa estável pode ser alcançada para todos os pa-râmetros do percurso xk|k quando os pontos de limite da pista do veículo são de uma distribuição tanto na região distante como na região próxima, e em ambos os lados esquerdo e direito. Entretanto, quando, por exemplo, os pontos de limite da pista do veículo são somente distribuídos na região distante, os resultados da estimativa se tornam instáveis devido a uma redução na precisão da estimativa dos parâmetros do percurso tal como a posição lateral ek|k do próprio veículo e a largura da pista do veículo wk|k. Por consequência, o ruído do sistema é estabelecido de acordo com cada um dos parâmetros do percurso após primeiro determinar as condições de observação baseado na distribuição dos pontos de limite da pista do veículo.

[00058] Fig. 8 ilustra um exemplo dos métodos de estabelecimento do ruído do sistema. Os parâmetros fornecidos podem ser comparati-vamente de forma estável estimados sob as seguintes condições: a posição lateral ek|k quando os pontos de limite da pista do veículo são distribuídos na região próxima; o ângulo de guinada θk|k quando existe o número específico ou maios de pontos de limite da pista do veículo presentes (um valor de observação válido); o ângulo de inclinação Φk|k quando os pontos de limite da pista do veículo são distribuídos em ambos os lados esquerdo e direito; o raio de curvatura ck|k quando os pontos de limite do pistas do veículo são distribuídos a partir da região próxima até a região distante; e a largura da pistas do veículo wk|k quando os pontos de limite da pista do veículo são distribuídos em ambos os lados esquerdo e direito da região próxima. Por consequên- cia, o padrão da distribuição dos pontos de limite da pista do veículo determinado pela seção de determinação de distribuição 34 é determinada pela determinação de em qual de qualquer uma das classificações seguintes a distribuição se encaixa: "próximo, distante, esquerdo e direito" na qual existe pontos de limite da pista do veículo presentes em todas as regiões; "somente distante" na qual existem pontos de limite da pista do veículo presentes somente na região distante; "somente próxima" na qual existem pontos de limite da pista do veículo presentes somente na região próxima; "esquerda e direita" na qual existem tanto pontos de limite da pista do veículo expressando um limite do dado esquerdo como pontos de limite da pista do veículo expressando um limite do lado direito presentes; "somente um lado" na qual existem pontos de limite da pista do veículo expressando somente um lado dentre o limite do lado esquerdo ou o limite do lado direito presentes; "valor de observação nulo" na qual o número total de pontos de limite da pista do veículo é o número específico ou menor. Os códigos de alfabeto na linha de baixo dos nomes de classificação da distribuição da Fig. 8 correspondem aos nomes dos respectivos padrões de distribuição da Fig. 7A até a Fig. 7P. Os padrões da Fig. 7A, da Fig. 7F e da Fig. 7J não estão contidos em "esquerda e direita". Os padrões das Figs. 7H e da Fig. 7N correspondem tanto a "somente distante" como "somente um lado". Os padrões das Figs. 7L e da Fig. 7O correspondem tanto a "somente próximo" como a "somente um lado".

[00059] Além disso, como apresentado na Fig. 8, um método de estabelecimento do ruído do sistema correspondendo a cada um dos parâmetros de percurso é determinado separadamente para cada uma das classificações de distribuição. Por exemplo, para "somente distante", o ruído do sistema correspondendo à posição lateral ek|k, ao raio de curvatura ck|k, e à largura da pista do veículo wk|k é determinado como sendo "ruído baixo". Para casos de "ruído baixo", o ruído do sistema é estabelecido baixo (por exemplo, para "0"), e para casos diferentes de "ruído baixo", o ruído do sistema é estabelecido de acordo com um método convencional. O estabelecimento do ruído do sistema para baixo significa tornar a variação pequena quando estimando o parâmetro do percurso, e inclui um estabelecimento de modo que o parâmetro do percurso em questão não seja atualizado. O parâmetro do percurso é mais sujeito a variar quanto maior o ruído do sistema, e à medida que o ruído do sistema fica mais baixo a variação é menos sujeita de ocorrer, resultados de estimativa estáveis podem ser obtidos.

[00060] A seção de determinação de distribuição 34 e a seção de estabelecimento de ruído do sistema 36 são exemplos de uma seção de estabelecimento da presente invenção.

[00061] A seção de estimativa de parâmetro de percurso 38 estima os parâmetros do percurso xk|k de acordo com os filtros de Kalman apresentados abaixo.

[00062] Onde: Xk|k é o estado interno (parâmetro do percurso) no tempo k, yk é um valor de observação (coordenada dos pontos de limite da pista do veículo) expresso por -Vk 'yk 1;) fk é uma fun ção de transição de estado, hk é uma função de observação, Fk é uma matriz de transição de estado no tempo k, Gk é uma matriz de orienta- ção no tempo k, Hk é uma matriz de observação, ∑k|k é a matriz de co- variância de erro predito no tempo k, ∑wk é uma matriz de covariância de ruído do sistema no tempo k, e ∑vk é a matriz de covariância de ruído de observação no tempo k. O ruído do sistema estabelecido pela seção de estabelecimento de ruído do sistema 36 é ∑wk da Equação (5). Os parâmetros do percurso xk|k são estimados pela inserção das coordenadas do ponto de limite da pista do veículo como o valor de observação yk.

[00063] A seguir, se que a explicação, com referência à Fig. 9, com respeito à rotina de processamento de estimativa de percurso execu-tada pelo computador 16 do aparelho de estimativa de percurso 10 de acordo com a presente concretização ilustrativa. A presente rotina é executada pela CPU 20 executando um programa de estimativa de percurso armazenado na ROM 22.

[00064] Na etapa 100, uma imagem que foi capturada com o dis-positivo de captura de imagem 12 é adquirida, então na etapa 102, pontos de borda que são pontos onde existe uma alteração no brilho de cada pixel da imagem capturada são extraídos como pontos característicos.

[00065] Então, na etapa 104, pontos de limite da pista do veículo indicando pistas do veículo são selecionados pela determinação a partir dos pontos característicos extraídos na etapa 102 do formato, largura e cor dos pontos de borda alinhados em uma fileira contínua.

[00066] Então, na etapa 106, é feita uma determinação de que tipo de distribuição é adotada pelos pontos de limite da pista do veículo selecionados na etapa 104. Primeiro, é feita a determinação quanto a se o número total de pontos de limite da pista do veículo é ou não o número específico ou menor, então, é feita uma determinação de que a distribuição é o padrão de valor de distribuição nulo da Fig. 7P. Então, se o valor mínimo LF da coordenada y dos pontos de limite da pista do veí- culo indicando o limite do lado esquerdo satisfazer LF < vc, é feita de-terminação de que existem pontos de limite da pista do veículo presentes na região distante do lado esquerdo. Se o valor máximo LN da coordenada y dos pontos de limite da pista do veículo indicando o limite do lado esquerdo satisfazer LN > yc, então é feita a determinação de que existem pontos de limite da pista do veículo presentes na região próxima do lado esquerdo. De forma similar, yc é comparado com as coordenadas y do valor mínimo RF e do valor máximo RN dos pontos de limite da pista do veículo indicando o limite do lado direito para determinar se existem ou não pontos de limite da pista do veículo presentes na região distante do lado direito ou na região próxima do lado direito. Estas determinações são empregadas para determinar qual dos padrões de ponto de limite da pista do veículo da Fig. 7A até a Fig. 7 corresponde à distribuição. Por exemplo, quando existem pontos de limite da pista do veículo presentes em todas as regiões incluindo a região distante do lado direito, a região próxima do lado esquerdo, a região distante do lado direito e a região próxima do lado direito, então, a distribuição é de-terminada como sendo o padrão da Fig. 7A. Ou, quando os pontos de limite da pista do veículo somente estão presentes na região distante do lado esquerdo e na região distante do lado direito, a distribuição é determinada como sendo o padrão da Fig. 7F.

[00067] Então, na etapa 108, o ruído do sistema correspondendo a cada um dos parâmetros do percurso xk|k é estabelecido para estimativa baseado na distribuição dos pontos de limite da pista do veículo determinada na etapa 106. Como apresentado na Fig. 8, o estabelecimento do ruído do sistema que foi associado com o padrão da distribuição de pontos de limite da pista do veículo é lido com referência às associações predeterminadas entre os pontos de limite da pista do veículo e os ruídos do sistema, e ∑wk da Equação (5) é estabelecido. Por exemplo, quando a distribuição dos pontos de limite da pista do veícu- lo é determinada na etapa 106 como sendo o padrão da Fig. 7F, então a classificação da distribuição é "somente distante", e assim, o ruído do sistema correspondendo à posição lateral dos parâmetros do percurso ek|k, o raio de curvatura ck|k e a largura da pista do veículo wk|k é estabelecido baixo. Quando a distribuição dos pontos de limite da pista do veículo é o padrão da Fig. 7N, a classificação de distribuição é "somente distante" e "somente um lado", e assim, em adição aos parâmetros do percurso acima, o ruído do sistema correspondendo ao ângulo de guinada θk|k também é estabelecido baixo.

[00068] Então, na etapa 110, as coordenadas dos pontos de limite da pista do veículo selecionadas na etapa 104 são substituídas como os valores de observação yk e os parâmetros do percurso xk|k são es-timados de acordo com a Equação (1) e a Equação (5) e os resultados da estimativa emitidos. Os resultados da estimativa emitidos podem por consequência ser exibidos em um dispositivo de vídeo, não apre-sentado nos desenhos, e empregados como dados de entrada, tal co-mo para um veículo de controle de movimento do veículo para controlar o movimento do veículo.

[00069] Como explicado acima, de acordo com o aparelho de esti-mativa de percurso da presente concretização ilustrativa, baseado na distribuição dos pontos de limite da pista do veículo, a saber, a distribuição dos valores de observação, é feita uma determinação quanto a se as condições de observação são ou não de modo que a precisão de estimativa para cada um dos parâmetros do percurso deve ser reduzida. A estimativa estável do parâmetro de percurso pode desse modo ser obtida pela diminuição do ruído do sistema correspondendo aos parâmetros de percurso de modo a reduzir a precisão da estimativa.

[00070] Na concretização ilustrativa acima, é dada explicação de um caso no qual os parâmetros do percurso são estimados utilizando um filtro de Kalman, entretanto, pode ser feita configuração na qual outro filtro é empregado baseado em tratamento de processamento de sinal de probabilidade (estatística) de um sinal de tempo separado. Um filtro de partícula pode, por exemplo, ser empregado. Em tais casos, como apresentado na Fig. 10, (1) a probabilidade de um parâmetro do percurso ser expresso como um tamanho (ponderação) de uma partícula, e (2) o parâmetro do percurso no próximo tempo ser estimado. Tal caso considera um modelo dinâmico do veículo no qual, por exemplo, a posição lateral do próximo tempo também se desloca quando o veículo está em um ângulo com respeito à pista do veículo. Então, (3) as probabilidades do parâmetro do percurso são difusas. A difusão é feita através de uma ampla faixa onde existe uma grande variância, e a difusão é feita através de uma faixa estreita onde existe pequena variância. A largura de difusão corresponde ao ruído do sistema da presente invenção. (4) Então, a ponderação é aplicada utilizando as probabilidades dos valores de cada parâmetro do percurso e os valo-res de observação (pontos limite da pista do veículo), e (5) uma distribuição de probabilidade de parâmetros do percurso renovados é então calculada para os valores de observação.

[00071] Apesar de a explicação na presente concretização ilustrativa ser de um caso no qual é feita determinação quanto a se a distri-buição dos pontos de limite da pista do veículo possui pontos presentes em uma região distante e/ou uma região próxima, e no lado esquerdo e/ou no lado direito, não existe limitação em tais casos. A determinação da distribuição pode ser feita em divisões de região mais refinadas, a determinação pode somente ser se existem pontos presentes na região distante e/ou na região próxima, e qualquer determinação capaz de determinar a distribuição das linhas limite da pista do veículo, as quais são as pistas do veículo, pode ser empregada de acordo com as características dos parâmetros do percurso a serem estimados.

[00072] O programa da presente invenção pode ser proporcionado armazenado em um meio de armazenamento, ou pode ser adotado um modo no qual o programa da presente invenção é proporcionado via dispositivos de comunicação com fios ou sem uso de fios. Também não existe limitação para a implementação através de uma configuração de software, e a implementação pode ser feita através de uma configuração de hardware, ou de uma combinação de uma configuração e software com uma configuração de hardware. Explicação dos Números de Referência 10 APARELHO DE ESTIMATIVA DE PERCURSO 12 DISPOSITIVO DE CAPTURA DE IMAGEM 16 COMPUTADOR 30 SEÇÃO DE EXTRAÇÃO DE PONTO CARACTERÍSTICO 32 SEÇÃO DE SELEÇÃO DE PONTO LIMITE DA PISTA DO VEÍCULO 34 SEÇÃO DE DETERMINAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO 36 SEÇÃO DE ESTABELECIMENTO DE RUÍDO DO SISTEMA 38 SEÇÃO DE ESTIMATIVA DE PARÂMETRO DE PERCURSO

Claims

1. Aparelho de estimativa de percurso (10), caracterizado pelo fato de que compreende: uma seção de aquisição (12) para adquirir uma imagem capturada de uma periferia de um veículo; uma seção de extração (30) para extrair, a partir da imagem capturada adquirida pela seção de aquisição (12), pontos característicos indicando as pistas do veículo; uma seção de estabelecimento (36) para, baseada em uma distribuição dos pontos característicos extraídos pela seção de extra-ção, estabelecer o ruído do sistema expressando a variação dos pa-râmetros do percurso quando estimando os parâmetros do percurso relacionados com uma posição ou com um ângulo do próprio veículo com respeito a um percurso para deslocamento pelo próprio veículo e relacionados com um formato ou com um tamanho do percurso; e uma seção de estimativa (38) para estimar os parâmetros do percurso pelo processamento do sinal de probabilidade utilizando um sinal de tempo separado baseado nos pontos característicos extraídos pela seção de extração, em um resultado anterior da estimativa dos parâmetros do percurso e no ruído do sistema estabelecido pela seção de estabelecimento (36).

2. Aparelho de estimativa de percurso (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os parâmetros do percurso relacionados com a posição e com o ângulo do próprio veículo com respeito ao percurso incluem uma posição lateral do próprio veículo com respeito ao percurso, um ângulo de guinada com respeito a uma linha central do percurso e um ângulo de inclinação com respeito a um plano do percurso, e em que os parâmetros do percurso relacionados com o formato e o tamanho do percurso incluem um raio de curvatura do percurso e uma pista do veículo do percurso.

3. Aparelho de estimativa de percurso (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que: quando os pontos característicos somente são distribuídos em uma região distante na imagem capturada, a seção de estabeleci-mento (36) diminui o ruído do sistema correspondendo ao raio de curvatura do percurso, à largura da pista do veículo do percurso, e à posição lateral do próprio veículo com respeito ao percurso; quando os pontos característicos são somente distribuídos em uma região próxima na imagem capturada, a seção de estabeleci-mento (36) diminui o ruído do sistema correspondendo ao raio de curvatura do percurso; quando os pontos característicos estão em uma distribuição somente expressando limite do lado esquerdo da pista do veículo ou somente expressando um limite do lado direito da pista do veículo, a seção de estabelecimento (36) diminui ruído do sistema correspondendo à largura da pista do veículo do percurso e ao ângulo de inclinação com respeito ao plano do percurso; e quando o número de pontos característicos presentes é o mesmo ou menor do que um número específico predeterminado, a seção de estabelecimento (36) diminui o ruído do sistema correspondendo a todos os parâmetros do percurso.