BR112016019593B1 - Aparelho de cálculo de autoposição e método de cálculo de autoposição - Google Patents

Abstract

APARELHO DE CÁLCULO DE AUTOPOSIÇÃO E MÉTODO DE CÁLCULO DE AUTOPOSIÇÃO. Trata-se de um aparelho de cálculo de autoposição que inclui: um projetor de luz 11 configurado para projetar um feixe de luz dotado de um padrão sobre uma superfície de estrada ao redor de um veículo; uma unidade de captura de imagem 12 instalada no veículo, e configurada para capturar e obter uma imagem da superfície de estrada ao redor do veículo que cobre uma área do feixe de luz dotado de um padrão projetado; um calculador de ângulo de orientação 22 configurado para calcular um ângulo de orientação do veículo em relação à superfície de estrada a partir de um formato do feixe de luz dotado de um padrão sobre a imagem obtida com a unidade de captura de imagem 12; um detector de ponto de característica 23 configurado para detectar múltiplos pontos de característica sobre a superfície de estrada a partir da imagem obtida com a unidade de captura de imagem 12; um calculador de quantidade de alteração de orientação 24 configurado para calcular uma quantidade de alteração na orientação do veículo com base em alterações temporais nos múltiplos pontos de característica sobre a superfície de estrada detectados pelo detector de ponto de (...).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho de cálculo de autoposição e um método de cálculo de autoposição.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] É de conhecimento uma técnica em que: câmeras instaladas em um veículo capturam e obtêm imagens dos arredores do veículo; e uma quantidade de movimento do veículo é obtida com base em alterações nas imagens (consulte a Literatura de Patente 1). A Literatura de Patente 1 tem por objetivo a obtenção da quantidade de movimento do veículo com exatidão mesmo se o veículo se mover ligeiramente em velocidade baixa. Para esta finalidade, um ponto de característica é detectado a partir de cada imagem, a posição do ponto de característica é obtida e, então, a quantidade de movimento do veículo é obtida a partir da direção e distância de movimento (quantidade de movimento) do ponto de característica.

[003] Além disso, uma técnica para a realização de uma medição tridimen-sional com o uso de um projetor de luz laser para a projeção de luz laser em um pa-drão de grade (feixe de luz padronizado) tem sido bem conhecida (consulte Literatura de Patente 2). De acordo com a Literatura de Patente 2, uma imagem de uma área do feixe de luz padronizado projetado é capturada com uma câmera; o feixe de luz padronizado é extraído a partir da imagem capturada; e um comportamento do veículo é obtido a partir das posições do feixe de luz padronizado.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[004] Literatura de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente no JP 2008-175717

[005] Literatura de Patente 2: Publicação de Pedido de Patente no JP 2007-278951

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Em um caso em que, no entanto, que se usa a técnica descrita na Li-teratura de Patente 1 para detectar o ponto de característica sobre a superfície de estrada na mesma área que a área do feixe de luz padronizado projetado descrito na Literatura de Patente 2, é difícil distinguir entre o feixe de luz padronizado e o ponto de característica. Por outro lado, em um caso da detecção do ponto de característica sobre a superfície de estrada em uma área longe da área que o feixe de luz padro-nizado projetado é projetado, um erro no cálculo de uma quantidade de movimento do ponto de característica se torna maior.

[007] Com os problemas acima levados em consideração, um objetivo da presente invenção consiste em fornecer um aparelho de cálculo de autoposição e um método de cálculo de autoposição que têm capacidade para identificar facilmente pontos de característica, enquanto que distingue entre os pontos de característica e o feixe de luz padronizado, e, assim, com capacidade para calcular com exatidão a autoposição do veículo.

[008] Um aparelho de cálculo de autoposição de um primeiro aspecto da presente invenção projeta um feixe de luz padronizado sobre uma superfície de es-trada ao redor de um veículo; captura e, dessa forma, obtém uma imagem da super-fície de estrada ao redor do veículo que cobre uma área do feixe de luz padronizado projetado que é projetada; calcula um ângulo de orientação do veículo em relação à superfície de estrada a partir de uma posição do feixe de luz padronizado sobre a imagem obtida; detecta múltiplos pontos de característica sobre a superfície de es-trada a partir da imagem obtida; calcula uma quantidade de alteração na orientação do veículo com base em alterações temporais nos múltiplos pontos de característica detectados sobre a superfície de estrada; e calcula uma posição atual e um ângulo de orientação atual do veículo mediante a adição da quantidade de alteração na orientação a uma posição inicial e um ângulo de orientação inicial do veículo em re-lação à superfície de estrada. A projeção do feixe de luz padronizado é alcançada pela projeção de forma seletiva do feixe de luz padronizado sobre uma região proje-tada por feixe de luz padronizado específico dentre múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padronizado, dependendo de como os pontos de característica sobre a superfície de estrada são detectados por um detector de ponto de característica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A Figura 1 é um diagrama de blocos que mostra uma configuração geral de um aparelho de cálculo de autoposição de uma primeira modalidade.

[010] A Figura 2 é uma vista externa que mostra um exemplo de como um projetor de luz e uma câmera são instalados em um veículo.

[011] A Figura 3(a) é um diagrama que mostra como uma posição de áreas em foco de luz sobre uma superfície de estrada é calculada com o uso do projetor de luz e da câmera. A Figura 3(b) é um diagrama que mostra como uma direção de mo-vimento da câmera é obtida a partir de alterações temporais em um ponto de carac-terística que é detectado fora de uma área de um feixe de luz padronizado projetado.

[012] A Figura 4 é um diagrama que mostra uma imagem de um feixe de luz padronizado que é obtida mediante a aplicação de um processo de binarização a uma imagem obtida com a câmera. A Figura 4(a) é um diagrama que mostra a tota-lidade do feixe de luz padronizado. A Figura 4(b) é um diagrama ampliado que mostra um foco de luz. A Figura 4(c) é um diagrama que mostra uma posição do centro de gravidade de focos de luz.

[013] A Figura 5 é um diagrama esquemático para descrever um método de calcular quantidades de alterações em um ângulo de orientação e distância.

[014] A Figura 6 é um diagrama que mostra pontos de característica detec-tados na imagem. A Figura 6(a) é um diagrama que mostra um primeiro quadro (imagem) obtido no tempo t. A Figura 6(b) é um diagrama que mostra um segundo quadro obtido no tempo t+^t.

[015] A Figura 7(a) é um diagrama que mostra uma imagem obtida pela câ-mera. A Figura 7 é um diagrama que mostra uma imagem do feixe de luz padronizado que é obtida mediante a aplicação de um processo de binarização à imagem obtida pela câmera. A Figura 7(c) é um diagrama que mostra um resultado da detecção de pontos de característica.

[016] A Figura 8 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de re-giões projetadas por feixe de luz padronizado divididas em direções verticais e es-querda-direita.

[017] A Figura 9(a) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de pontos de característica detectados. A Figura 9(b) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de uma região projetada por feixe de luz padronizado selecio-nada.

[018] A Figura 10(a) é um gráfico que mostra como a região projetada por feixe de luz padronizado selecionada se altera de uma para outra no decorrer do tempo. A Figura 10(b) é um gráfico que mostra uma alteração temporal no número de pontos de característica detectados a partir de cada região projetada por feixe de luz padronizado.

[019] A Figura 11 é um fluxograma para explicar um exemplo de um método de cálculo de autoposição da primeira modalidade.

[020] A Figura 12 é um fluxograma que mostra detalhes da etapa S01.

[021] A Figura 13(a) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de pontos de característica detectados. A Figura 13(b) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de regiões projetadas por feixe de luz padronizado selecionadas.

[022] A Figura 14(a) é um gráfico que mostra como um sinalizador de proje-ção de luz para cada região projetada por feixe de luz padronizado se altera no de-correr do tempo. A Figura 14(b) é um gráfico que mostra uma alteração temporal no número de pontos de característica detectados a partir de cada região projetada por feixe de luz padronizado.

[023] A Figura 15 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de regiões projetadas por feixe de luz padronizado alternadamente dispostas uma após a outra como faixas longitudinais.

[024] A Figura 16(a) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de pontos de característica detectados. A Figura 16(b) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de um conjunto selecionado de regiões projetadas por feixe de luz padronizado.

[025] A Figura 17(a) é um gráfico que mostra como o conjunto selecionado de regiões projetadas por feixe de luz padronizado se altera de uma para outra no decorrer do tempo. A Figura 17(b) é um gráfico que mostra uma alteração temporal no número de pontos de característica detectados a partir de cada conjunto de regiões projetadas por feixe de luz padronizado.

[026] A Figura 18 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de duas regiões projetadas por feixe de luz padronizado divididas em uma direção es-querda-direita.

[027] A Figura 19(a) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de pontos de característica detectados. A Figura 19(b) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de uma região projetada por feixe de luz padronizado selecio-nada.

[028] A Figura 20(a) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de regiões projetadas por focos de luz.

[029] A Figura 21(a) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de pontos de característica detectados. A Figura 21(b) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de regiões projetadas por feixe de luz padronizado selecionadas.

[030] A Figura 22(a) é um gráfico que mostra como um sinalizador de proje-ção de luz para cada foco de luz se altera no decorrer do tempo. A Figura 22(b) é um gráfico que mostra como um resultado da determinação de se um ponto de caracte-rística existe ou não em uma posição de cada foco de luz se altera no decorrer do tempo.

[031] A Figura 23 é um diagrama de blocos que mostra uma configuração geral de um aparelho de cálculo de autoposição de uma segunda modalidade.

[032] A Figura 24(a) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de pontos de característica detectados. A Figura 24(b) é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de regiões projetadas por feixe de luz padronizado selecionadas.

[033] A Figura 25(a) é um gráfico que mostra como um sinalizador de proje-ção de luz para cada foco de luz se altera no decorrer do tempo. A Figura 25(b) é um gráfico que mostra como um resultado da determinação de se um ponto de caracte-rística existe ou não em uma posição de cada foco de luz se altera no decorrer do tempo.

[034] A Figura 26 é um fluxograma que mostra um exemplo de detalhes da etapa S01 da segunda modalidade.

[035] A Figura 27 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de quatro regiões projetadas por feixe de luz padronizado divididas em uma direção da largura do veículo.

[036] A Figura 28(a) é um diagrama esquemático que mostra um método de ajuste de áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica e um exemplo de pontos de característica detectados. A Figura 28(b) é um diagrama es-quemático que mostra um exemplo de regiões projetadas por feixe de luz padroni-zado selecionadas.

[037] A Figura 29(a) é um gráfico que mostra como um sinalizador de proje-ção de luz para cada foco de luz se altera no decorrer do tempo. A Figura 29(b) é um gráfico que mostra como um resultado da determinação se existe ou não pontos de característica em cada área de predição de aumento/diminuição de pontos de ca-racterística se altera no decorrer do tempo.

[038] A Figura 30 mostra um exemplo de um fluxograma a ser seguido quando é determinado se calcular o ângulo e orientação em relação à superfície de estrada.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[039] Com referência aos desenhos, as descrições serão descritas mais adiante neste documento para a primeira e segunda modalidades as quais a pre-sente invenção é aplicada.

PRIMEIRA MODALIDADE CONFIGURAÇÃO DE HARDWARE

[040] Para iniciar, com referência à Figura 1, serão fornecidas descrições para uma configuração de hardware de um aparelho de cálculo de autoposição de uma primeira modalidade. O aparelho de cálculo de autoposição inclui um projetor de luz 11, uma câmera 12 e uma unidade de controle de mecanismo (ECU) 13. O projetor de luz 11 é instalado em um veículo e projeta um feixe de luz padronizado sobre uma superfície de estrada ao redor do veículo. A câmera 12 é instalada no veículo e é um exemplo de uma unidade de captura de imagem configurada para capturar e, dessa forma, obter imagens da superfície de estrada ao redor do veículo, inclusive de uma área do feixe de luz padronizado projetado. A ECU 13 é um exemplo de um controlador configurado para controlar o projetor de luz 11 e para realizar uma série de ciclos de processo de informações para o cálculo da autoposição do veículo a partir de imagens obtidas com a câmera 12.

[041] A câmera 12 é uma câmera digital que usa um sensor de imagem de estado sólido, como um CCD e um CMOS e obtém imagens digitais processáveis. O que a câmera 12 captura é a superfície de estrada ao redor do veículo. A superfície de estrada ao redor do veículo inclui superfícies de estrada na frente de, na traseira de, nos lados de e embaixo do veículo. Conforme mostrado na Figura 2, a câmera 12 pode ser instalada em uma seção frontal do veículo 10, mais especificamente acima de um para-choque frontal, por exemplo. A altura e a direção nas quais se configura a câmera 12 são ajustadas de uma forma que possibilite que a câmera 12 capture imagens de pontos de característica (texturas) sobre a superfície de estrada 31 na frente do veículo 10 e do feixe de luz padronizado 32b projetado a partir do projetor de luz 11. O foco e o diafragma da lente da câmera 12 são automaticamente ajusta- dos também. A câmera 12 captura repetidamente imagens em intervalos de tempo predeterminados e, assim, obtém uma série de grupos de imagem (quadro). Toda vez que a câmera 12 captura uma imagem, os dados de imagem obtidos com a câmera 12 são transferidos para a ECU 13 e são armazenados em uma memória incluída na ECU 13.

[042] Conforme mostrado na Figura 2, o projetor de luz 11 projeta o feixe de luz padronizado 32b que tem um formato predeterminado, inclusive de um formato de rede retangular ou quadrado, sobre a superfície de estrada 31 dentro de uma faixa de captura de imagem da câmera 12. A câmera 12 captura imagens do feixe de luz padronizado projetado sobre a superfície de estrada 31. O projetor de luz 11 inclui um apontador de laser e um retículo de difração, por exemplo. O retículo de difração difrata o feixe de laser projetado a partir do apontador. Por isso, conforme mostrado nas Figuras 2 a 4, o projetor de luz 11 gera o feixe de luz padronizado (32b, 32a) que inclui múltiplos focos de luz dispostos em um padrão de matriz ou rede. Nos exemplos mostrados nas Figuras 3 e 4, o projetor de luz 11 gera o feixe de luz padronizado 32a que inclui focos de luz de 5x7.

[043] Novamente com referência à Figura 1, a ECU 13 inclui uma CPU, uma memória e um microcontrolador que inclui uma seção de entrada-saída. Mediante a execução de programas de computador pré-instalados, a ECU 13 forma múltiplos processadores de informações que funcionam como o aparelho de cálculo de auto- posição. Para cada imagem (quadro), a ECU 13 realiza repetidamente a série de ciclos de processo de informações para o cálculo da autoposição do veículo a partir de imagens obtidas com a câmera 12. Consequentemente, a ECU 13 pode também ser usada como uma ECU para o controle de outros sistemas do veículo 10.

[044] Sobre esse assunto, os múltiplos processadores de informações in-cluem um extrator de feixe de luz padronizado 21, um calculador de ângulo de ori-entação 22, um detector de ponto de característica 23, um calculador de quantidade de alteração de orientação 24, um calculador de autoposição 25 e um controlador de feixe de luz padronizado 26.

[045] O extrator de feixe de luz padronizado 21 lê uma imagem obtida com a câmera 12 a partir da memória e extrai a posição do feixe de luz padronizado a partir dessa imagem. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3(a), o projetor de luz 11 projeta o feixe de luz padronizado 32a, que inclui os múltiplos focos de luz dispostos em um padrão de matriz, sobre a superfície de estrada 31, enquanto que a câmera 12 detecta o feixe de luz padronizado 32a refletido a partir da superfície de estrada 31. O extrator de feixe de luz padronizado 21 aplica um processo de binarização à imagem obtida com a câmera 12 e, assim, extrai apenas uma imagem dos focos de luz Sp, conforme mostrado nas Figuras 4(a) e 4(b). Depois disso, conforme mostrado na Figura 4(c), o extrator de feixe de luz padronizado 21 extrai a posição do feixe de luz padronizado 32a mediante o cálculo da posição do centro de gravidade He de cada foco de luz Sp, ou seja, as coordenadas (Uj, Vj) de cada foco de luz Sp sobre a imagem. As coordenadas são expressadas com o uso do número designado para um pixel correspondente no sensor de imagem da câmera 12. Em um caso em que o feixe de luz padronizado inclui focos de luz de 5x7 Sp, "j" é um número inteiro não menor do que 1, mas não maior do que 35. A memória armazena as coordenadas (Uj, Vj) do foco de luz Sp sobre a imagem como dados na posição do feixe de luz padronizado 32a.

[046] O calculador de ângulo de orientação 22 lê os dados na posição do feixe de luz padronizado 32a a partir da memória e calcula a distância e o ângulo de orientação do veículo 10 em relação à superfície de estrada 31 a partir da posição do feixe de luz padronizado 32a sobre a imagem obtida com a câmera 12. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3(a), com o uso do princípio de medição trigonométrica, o calculador de ângulo de orientação 22 calcula a posição de cada área em foco de luz sobre a superfície de estrada 31, conforme a posição da área em foco de luz em relação à câmera 12, a partir de um comprimento de base Lb entre o projetor de luz 11 e a câmera 12, assim como as coordenadas (Uj, Vj) de cada foco de luz sobre a imagem. Depois disso, o calculador de ângulo de orientação 22 calcula uma equação de plano da superfície de estrada 31 sobre a qual o feixe de luz padronizado 32a é projetado, ou seja, a distância e o ângulo de orientação (vetor ortogonal) da câmera 12 em relação à superfície de estrada 31, a partir da posição de cada foco de luz em relação à câmera 12.

[047] Deve-se observar que, na modalidade, a distância e o ângulo de ori-entação da câmera 12 em relação à superfície de estrada 31 são calculados como um exemplo da distância e do ângulo de orientação do veículo 10 em relação à su-perfície de estrada 31, uma vez que a posição de instalação da câmera 12 no veículo 10 e o ângulo para a câmera 12 para capturar imagens já são conhecidos. Em outras palavras, a distância entre a superfície de estrada 31 e o veículo 10, assim com o ângulo de orientação do veículo 10 em relação à superfície de estrada 31 podem ser obtidos mediante o cálculo da distância e ângulo de orientação da câmera 12 em relação à superfície de estrada 31.

[048] Especificamente, a câmera 12 e o projetor de luz 11 são fixados ao ve-ículo 10, a direção na qual projetar o feixe de luz padronizado 32a e a distância (o comprimento de base Lb) entre a câmera 12 e o projetor de luz 11 já são conhecidas. Por essa razão, com o uso do princípio de medição trigonométrica, o calculador de ângulo de orientação 22 tem capacidade para obter a posição de cada área em foco de luz sobre a superfície de estrada 31, conforme a posição (Xj, Yj, Zj) de cada foco de luz em relação à câmera 12, a partir das coordenadas (Uj, Vj) de cada foco de luz sobre a imagem. Mais adiante neste documento, a distância e o ângulo de orientação da câmera 12 em relação à superfície de estrada 31 serão abreviados como "distância e ângulo de orientação". A distância e o ângulo de orientação calculados pelo calculador de ângulo de orientação 22 são armazenados na memória.

[049] Deve-se observar que as descrições são fornecidas para a modalidade em que a distância e o ângulo de orientação são calculados em cada ciclo de pro-cesso de informações.

[050] Adicionalmente, em muitos casos, a posição (Xj, Yj, Zj) de cada foco de luz em relação à câmera 12 não está presente no mesmo plano. Isso se deve ao fato de que a posição relativa de cada foco de luz se altera de acordo com a irregulari-dade do asfalto da superfície de estrada 31. Por essa razão, o método de quadrados mínimos pode ser usado para obter uma equação de plano que minimiza a soma de quadrados da diferença de distância de cada foco de luz. Os dados sobre a distância e o ângulo de orientação assim calculados são usados pelo calculador de autoposi- ção 25 mostrado na Figura 1.

[051] O detector de ponto de característica 23 lê a imagem obtida com a câmera 12 a partir da memória e detecta pontos de característica sobre a superfície de estrada 31 a partir da imagem lida a partir da memória. Com a finalidade de de-tectar os pontos de característica sobre a superfície de estrada 31, o detector de ponto de característica 23 pode usar um método descrito em "D. G. Lowe, "Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints", Int. J. Comput. Vis., vol. 60, no. 2, páginas 91 a 110, Nov. 200". De outro modo, o detector de ponto de característica 23 pode usar um método descrito em "Kanazawa Yasushi, Kanatani Kenichi, "Detection of Feature Points for Computer Vision", IEICE Journal, vol. 87, no. 12, páginas 1.043 a 1.048, Dez. 2004".

[052] Especificamente, por exemplo, o detector de ponto de característica 23 usa o operador Harris ou o operador SUSAN como esses pontos, como ápices de um objeto, cujos valores de luminância são muito diferentes daqueles das proximidades dos pontos que são detectados como os pontos de característica. Em vez disso, no entanto, o detector de ponto de característica 23 pode usar uma quantidade de ca-racterística de SIFT ("Scale-Invariant Feature Transform" - transformada de caracte-rística invariante a escala) de modo que os pontos ao redor dos quais os valores de luminância se alteram com determinada regularidade sejam detectados como os pontos de característica. Após a detecção dos pontos de característica, o detector de ponto de característica 23 conta o número total N de pontos de característica detec- tados a partir de uma imagem e atribui números de identificação (i (1<i<N)) aos res-pectivos pontos de característica. A posição (Ui, Vi) de cada ponto de característica sobre a imagem é armazenada na memória dentro da ECU 13. As Figuras 6(a) e 6(b) mostram, cada uma, exemplos dos pontos de característica Te que são detectados a partir da imagem capturada com a câmera 12. Adicionalmente, nas Figuras 6(a) e 6(b), as direções de alterações de e quantidades de alterações nos pontos de ca-racterística Te são expressadas com os vetores Dte, respectivamente.

[053] Deve ser observado que a presente modalidade trata de partículas de mistura de asfalto com um tamanho de partícula de não menos do que 1 cm, mas não maior do que 2 cm, conforme os pontos de característica sobre a superfície de estrada 31. A câmera 12 emprega o modo de resolução VGA (aproximadamente 300 mil pixels) a fim de detectar os pontos de característica. Além disso, a distância a partir da câmera 12 até a superfície de estrada 31 é de aproximadamente 70 cm. Ademais, a direção em que a câmera 12 captura imagens é inclinada em aproximadamente 45 graus em relação à superfície de estrada 31 a partir do plano horizontal. Além disso, o valor de luminância de cada imagem capturada com a câmera 12 e, então, enviada para a ECU 13 está dentro de uma faixa de 0 a 255 (0: mais escuro, 255: mais brilhante).

[054] O calculador de quantidade de alteração de orientação 24 lê, a partir da memória, as coordenadas posicionais (Ui, Vi) de cada um dentre os múltiplos pontos de característica sobre uma imagem incluída em um quadro de imagem anterior (no tempo t) que está entre os quadros de imagem capturados em cada determinado ciclo de processo de informações. Adicionalmente, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 lê, a partir da memória, as coordenadas posicionais (Ui, Vi) de cada um dentre os múltiplos pontos de característica sobre a imagem incluída no quadro atual (no momento t+Δt). Depois disso, com base nas alterações tempo-rais nas posições dos múltiplos pontos de característica, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 obtém uma quantidade de alteração na orientação do veículo. Sobre esse assunto, a quantidade de alteração na orientação do veículo inclui tanto as "quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação" do veículo em relação à superfície de estrada como uma "quantidade de movimento do veículo" sobre a superfície de estrada. Serão fornecidas descrições mais adiante neste documento para como calcular as "quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação" e da "quantidade de movimento do veículo".

[055] As quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação po-dem ser obtidas conforme exposto a seguir, por exemplo. A Figura 6(a) mostra um exemplo de um primeiro quadro (imagem) 38 (na Figura 5) capturado no tempo t. Presumindo-se um caso em que, conforme mostrado nas Figuras 5 e 6(a), uma po-sição relativa (Xi, Yi, Zi) de cada um dentre os três pontos de característica Te1, Te2, Te3 é calculada no primeiro quadro 38, por exemplo. Nesse caso, um plano G (con-sulte a Figura 6(a)) identificado pelos pontos de característica Te1, Te2, Te3 pode ser considerado como a superfície de estrada. Consequentemente, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capacidade para obter a distância e o ângulo de orientação (vetor ortogonal) da câmera 12 em relação à superfície de es-trada (o plano G), a partir da posição relativa (Xi, Yi, Zi) de cada um dos pontos de característica. Adicionalmente, a partir de um modelo de câmera já conhecido, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capacidade para obter uma distância l1 entre os pontos de característica Te1, Te2, uma distância l2 entre os pontos de característica Te2, Te3 e uma distância l3 entre os pontos de característica Te3, Te1, assim como um ângulo entre uma linha reta que une os pontos de caracte-rística Te1, Te2 e uma linha reta que une os pontos de característica Te2, Te3, um ângulo entre a linha reta que une os pontos de característica Te2, Te3 e uma linha reta que une os pontos de característica Te3, Te1, e um ângulo entre a linha reta que une os pontos de característica Te3, Te1 e a linha reta que une os pontos de carac-terística Te1, Te2. A câmera 12 na Figura 5 mostra onde a câmera está situado quando a câmera captura o primeiro quadro.

[056] Deve-se observar que na Figura 5, as coordenadas tridimensionais (Xi, Yi, Zi) da posição relativa de cada ponto de característica em relação à câmera 12 são definidas de uma forma que o eixo geométrico Z coincida com a direção em que a câmera 12 captura a imagem; e os eixos geométricos X e Y ortogonais um ao outro em um plano que inclui a câmera 12 são linhas ortogonais à direção na qual a câmera 12 captura a imagem. Entretanto, as coordenadas na imagem 38 são definidas de modo que: o eixo geométrico V coincida com a direção horizontal; e o eixo geométrico U coincida com a direção vertical.

[057] A Figura 6(b) mostra um segundo quadro 38' obtido no tempo (t+Δt) em que a duração do tempo Δt passou a partir do tempo t. Uma câmera 12' na Figura 5 mostra onde a câmera está situada quando a câmera captura o segundo quadro 38'. Conforme mostrado nas Figuras 5 e 6(b), a câmera 12' captura uma imagem que inclui os pontos de característica Te1, Te2, Te3 como o segundo quadro 38', e o de-tector de ponto de característica 23 detecta os pontos de característica Te1, Te2, Te3 a partir da imagem. Nesse caso, o calculador de quantidade de alteração de orien-tação 24 tem capacidade para calcular uma quantidade ΔL de movimento da câmera 12 no intervalo de tempo Δt a partir: da posição relativa (Xi, Yi, Zi) de cada um dos pontos de característica Te1, Te2, Te3 no tempo t; uma posição P1 (Ui, Vi) de cada ponto de característica no segundo quadro 38'; e do modelo de câmera da câmera 12. Consequentemente, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capacidade para calcular a quantidade de movimento do veículo. Adicionalmen-te, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capacidade para calcular as quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação também. Por exemplo, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capaci-dade para calcular a quantidade (ΔL) de movimento da câmera 12 (do veículo) e as quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação da câmera 12 (do veículo) mediante a resolução do seguinte sistema de equações simultâneas (1) a (4). Consequentemente, a equação (1) mencionada abaixo tem por base uma câ- mera pinhole (buraco de agulha) ideal livre de deformação e desalinhamento axial óptico que é modelada após a câmera 12, em que Ài e f denotam uma constante e um comprimento focal. Os parâmetros do modelo de câmera podem ser calibrados an- tecipadamente. Equação (1)

Equação (2)

Equação (3)

Equação (4)

[058] Deve ser observado que em vez de usar todos os pontos de caracte- rística cujas posições relativas são calculadas nas imagens detectadas no tempo t e tempo t+Δt, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 pode selecio-nar pontos de característica ideais com base em relações posicionais entre os pontos de característica. Um exemplo de um método de seleção usável para esse propósito é a geometria epipolar (a geometria de linha epipolar descrita em R. I. Hartley, "A linear method for reconstruction from lines and points", Proc. 5th International Con-ference on Computer Vision, Cambridge, Massachusetts, páginas 882 a 887 (1995)).

[059] Se semelhantemente nesse caso, os pontos de característica Te1, Te2, Te3, cujas posições relativas sobre a imagem de quadro 38 no momento t são cal-culadas, forem detectados pelo detector de ponto de característica 23 a partir da imagem de quadro 38' no tempo t+Δt também, o calculador de quantidade de alte-ração de orientação 24 tem capacidade para calcular a "quantidade de alteração no ângulo de orientação do veículo" a partir das alterações temporais nas posições rela- tivas (Xi, Yi, Zi) dos respectivos pontos de característica sobre a superfície de estrada e das alterações temporais das posições (Ui, Vi) dos respectivos pontos de caracte-rística sobre a imagem. Adicionalmente, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capacidade para calcular a quantidade de movimento do veículo.

[060] Especificamente, se três ou mais pontos de característica, em que cada um corresponde entre os quadros anterior e atual, puderem ser detectados conti-nuamente a partir dos dois quadros, a continuação do processo (operação de inte-gração) de adição das quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação torna possível atualizar continuamente a distância e ângulo de orientação sem usar o feixe de luz padronizado 32a. No entanto, a distância e o ângulo de orientação calculados com o uso do feixe de luz padronizado 32a, ou um ângulo de orientação e posição inicial predeterminados, podem ser usados para o primeiro ciclo de processo de informações. Em outras palavras, a distância e o ângulo de orientação que são pontos de partida da operação de integração podem ser calculados com o uso do feixe de luz padronizado 32a ou podem ser definidos em valores iniciais predeterminados. É desejável que a posição inicial predeterminada e o ângulo de orientação inicial predeterminado sejam uma distância e um ângulo de orientação determinados com pelo menos os ocupantes e carga útil do veículo 10 levados em consideração. Por exemplo, a distância e o ângulo de orientação calculados com o uso do feixe de luz padronizado 32a que é projetado enquanto que o interruptor de ignição do veículo 10 está ligado e quando a posição de deslocamento é movida a partir da posição de estacionamento para outra posição, podem ser usados como a posição inicial predeterminada e o ângulo de orientação inicial predeterminado. Assim, é possível obter a distância e o ângulo de orientação que não é afetado pelo rolamento ou arfada do veículo 10 devido a uma viragem, aceleração ou desaceleração do veículo 10.

[061] Deve ser observado que a associação dos pontos de característica no quadro atual com os pontos de característica no quadro anterior pode ser alcançada, por exemplo, por meio do: armazenamento de uma imagem de uma pequena área ao redor de cada ponto de característica detectado na memória; r para cada ponto de característica, fazendo uma determinação a partir de uma similaridade em informa-ções de luminância e uma similaridade em informações de cor. Especificamente, a ECU 13 armazena uma imagem de pixel 5(horizontal)x5(vertical) ao redor de cada ponto de característica detectado na memória. Se, por exemplo, a diferença nas in-formações de luminância entre 20 ou mais pixels é igual ou menor que 1%, o calcu-lador de quantidade de alteração de orientação 24 determina que os pontos de ca-racterística em questão correspondem entre os quadros atual e anterior. Depois dis-so, a quantidade de alteração na orientação obtida através do processo mencionado anteriormente é usada pelo calculador de autoposição 25 na etapa do processo se-guinte para calcular a autoposição do veículo 10.

[062] O calculador de autoposição 25 calcula a distância e ângulo de orien-tação atual do veículo 10 a partir das "quantidades de alterações na distância e ân-gulo de orientação" calculadas pelo calculador de quantidade de alteração de orien-tação 24. Além disso, o calculador de autoposição 25 calcula a autoposição do veí-culo 10 a partir da "quantidade de movimento do veículo" calculada pelo calculador de quantidade de alteração de orientação 24.

[063] Serão fornecidas descrições para como realizar os cálculos mencio-nados anteriormente em um caso específico em que a distância e o ângulo de ori-entação calculados pelo calculador de ângulo de orientação 22 (ou seja, a distância e o ângulo de orientação calculados com o uso do feixe de luz padronizado) são definidos como os pontos de partida dos cálculos. Nesse caso, o calculador de autopo- sição 25 atualiza a distância e ângulo de orientação com os valores numéricos mais recentes mediante a adição de maneira sequencial (realizando uma operação de integração em) das quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação calculados para cada quadro através do calculador de quantidade de alteração de orientação 24 aos pontos de partida, ou seja, a distância e ângulo de orientação calculados através do calculador de ângulo de orientação 22. Além disso, o calcula- dor de autoposição 25 calcula a autoposição do veículo por meio da: definição da posição do veículo, que é obtida quando o calculador de ângulo de orientação 22 calcula a distância e ângulo de orientação, como o ponto de partida (a posição inicial do veículo); e por meio da adição de maneira sequencial (realizando uma operação de integração em) da quantidade de movimento do veículo à posição inicial do veí-culo. Por exemplo, por meio da definição do ponto de partida (a posição inicial do veículo) que é compatível com a posição do veículo em um mapa, o calculador de autoposição 25 tem capacidade para calcular sequencialmente a autoposição atual do veículo no mapa.

[064] Assim, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capacidade para calcular a autoposição do veículo mediante a obtenção da quanti-dade (ΔL) de movimento da câmera 12 para a duração de tempo Δt. Além disso, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capacidade para calcular as quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação ao mesmo tempo. Por essas razões, com as quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação do veículo levadas em consideração, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 tem capacidade para calcular com exatidão a quantidade (ΔL) de movimento em seis graus de liberdade (movimento para frente/para trás, movimento para esquerda/para direita, movimento para cima/para baixo, guinada, arfa- gem e rolamento). Em outras palavras, um erro na estimação da quantidade (ΔL) de movimento pode ser minimizado mesmo se a distância e ângulo de orientação forem alterados pelo rolamento ou arfada devido à viragem, aceleração ou desaceleração do veículo 10.

[065] Na presente modalidade, a quantidade (ΔL) de movimento da câmera 12 é calculada por meio do: cálculo das quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação; e atualização da distância e ângulo de orientação. Em vez disso, no entanto, a quantidade (ΔL) de movimento da câmera 12 pode ser calculada por meio do: cálculo da quantidade de alteração apenas no ângulo de orientação da câmera 12 em relação à superfície de estrada 31; e atualização apenas do ângulo de orientação da câmera 12. Nesse caso, pode ser suposto que a distância entre a su-perfície de estrada 31 e a câmera 12 permaneça constante. Isso torna possível re-duzir a carga de operação sobre a ECU 13 enquanto que minimiza o erro na esti-mação da quantidade (ΔL) de movimento com a quantidade de alteração no ângulo de orientação levada em consideração, e aumentar a velocidade de operação da ECU 13.

[066] O controlador de feixe de luz padronizado 26 controla a projeção do feixe de luz padronizado 32a através do projetor de luz 11. Por exemplo, depois que o interruptor de ignição do veículo 10 é ligado, uma vez que o aparelho de cálculo de autoposição se torna ativado, o controlador de feixe de luz padronizado 26 começa a projetar o feixe de luz padronizado 32a. Depois disso, até que o aparelho de cálculo de autoposição interrompa sua operação, o controlador de feixe de luz padronizado 26 continua a projetar o feixe de luz padronizado 32a. De outro modo, o controlador de feixe de luz padronizado 26 pode alternadamente ligar e desligar a projeção de luz em intervalos predeterminados.

[067] No caso em que o feixe de luz padronizado 32a que inclui focos de luz 5x7 SP é projetado, uma imagem conforme mostrado na Figura 7(a) é obtida pela câmera 12. A aplicação do processo de binarização à imagem, o extrator de feixe de luz padronizado 21 pode extrair o feixe de luz padronizado (focos de luz) Sp conforme mostrado na Figura 7(b). Entretanto, o detector de ponto de característica 23 tem dificuldade na detecção de pontos de característica sobre a superfície de estrada 31 a partir da mesma área que uma área do feixe de luz padronizado projetado Sp, devido ao fato de que, conforme mostrado na Figura 7(c), é difícil identificar os pontos de característica sobre a superfície de estrada 31 contra o feixe de luz padronizado Sp. Ao contrário disso, quando os pontos de característica sobre a superfície de estrada 31 são detectados pelo detector de ponto de característica 23 a partir de uma área afastada da área do feixe de luz padronizado 32a projetado, os erros no cálculo de quantidades de movimentos dos pontos de característica se tornam maiores.

[068] Com isso levado em consideração, a modalidade é configurada de modo que, dependendo de como os pontos de característica sobre a superfície de estrada são detectados pelo detector de ponto de característica 23, o controlador de feixe de luz padronizado 26 projete seletivamente o feixe de luz padronizado sobre uma região específica dentre múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padroni-zado.

[069] Por exemplo, conforme mostrado na Figura 8, o controlador de feixe de luz padronizado 26 ajusta as múltiplas (quatro) regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D dentro de uma área de captura de imagem 30. Na Figura 8, uma seta 41 denota uma direção de movimento do veículo, enquanto que uma seta 42 apontada em uma direção oposta àquela da seta 41 denota uma direção de movi-mento dos pontos de característica. As regiões projetadas por feixe de luz padroni-zado A a D são quatro partes nas quais a área de captura de imagem 30 é dividida na direção de movimento 41 do veículo (em uma direção vertical) e em uma direção da largura de veículo ortogonal à direção de movimento 41 do veículo (em uma direção esquerda-direita) e são dispostas em um padrão retangular. Consequentemente, o número de regiões projetadas por feixe de luz padronizado é plural e nenhuma outra restrição é imposta no número de regiões. Duas ou três regiões projetadas por feixe de luz padronizado podem ser ajustadas no mesmo. De outro modo, cinco ou mais regiões projetadas por feixe de luz padronizado podem ser ajustadas no mesmo.

[070] Supõe-se um caso em que, conforme mostrado na Figura 9(a), os pontos de característica Te são detectados pelo detector de ponto de característica 23. Para cada uma das regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, o controlador de feixe de luz padronizado 26 conta o número de pontos de caracterís-tica Te detectados no mesmo. Entretanto, para cada uma das regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, o controlador de feixe de luz padronizado 26 pode contar o número de pontos de característica que se incluem na região. De outro modo, para cada uma das regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, o controlador de feixe de luz padronizado 26 pode contar o número de pontos de ca-racterística detectados mediante a inclusão de: pontos de característica que se in-cluem na região; e pontos de característica Te que se situam nos limites da região com suas partes pertencendo à região.

[071] No caso mostrado na Figura 9(a), o número contado de pontos de ca-racterística detectados como incluídos na região projetada por feixe de luz padroni-zado A é um; na região B, quatro; na região C, quatro; e na região D, três. O contro-lador de feixe de luz padronizado 26 faz com que o feixe de luz seja seletivamente projetado sobre a região projetada por feixe de luz padronizado A, em que o número de pontos de característica é o menor entre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, conforme mostrado na Figura 9(b).

[072] A Figura 10(a) mostra como a região projetada por feixe de luz padro-nizado selecionada se altera de uma para outra no decorrer do tempo. Para cada uma das regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, a Figura 10(b) mostra uma alteração temporal no número de pontos de característica detectados na mesma. Os tempos t0 a t7 representam tempos em que os ciclos de processo de informações correspondentes são realizados. No tempo t0, quando o controlador de feixe de luz padronizado 26 conta o número de pontos de característica Te detectados pelo detector de ponto de característica 23, o número de pontos de característica detectados é o menor na região projetada por feixe de luz padronizado A, conforme mostrado na Figura 10(b). Dessa forma, conforme mostrado na Figura 10(a), no tempo t1 do ciclo de processo de informações seguinte, o controlador de feixe de luz padronizado 26 faz com que o feixe de luz seja seletivamente projetado sobre a região projetada por feixe de luz padronizado A, em que o número de pontos de característica é o menor no tempo t0 do ciclo de processo de informações anterior.

[073] De modo similar, nos tempos t1 a t6, o controlador de feixe de luz pa-dronizado 26 conta o número de pontos de característica. Dessa forma, no tempo t2 a t7 dos ciclos de processo de informações seguintes correspondentes, o controlador de feixe de luz padronizado 26 faz com que o feixe de luz seja seletivamente proje-tado sobre a região projetada por feixe de luz padronizado, em que o número de pontos de característica é o menor no tempo t1 dos ciclos de processo de informa-ções anteriores.

Ciclo de processo de informações

[074] A seguir, com referência à Figura 11, serão fornecidas descrições para o ciclo de processo de informações a ser realizado repetidamente pela ECU 13. O ciclo de processo de informações é um exemplo de um método de cálculo de auto- posição para o cálculo da autoposição do veículo 10 a partir da imagem 38 obtida com a câmera 12.

[075] O ciclo de processo de informações mostrado em um fluxograma da Figura 11 é iniciado ao mesmo tempo em que o aparelho de cálculo de autoposição se torna ativado depois que o interruptor de ignição do veículo 10 é ligado, e é repe-tidamente realizado até que o aparelho de cálculo de autoposição interrompa sua operação.

[076] Na etapa S01 na Figura 11, o controlador de feixe de luz padronizado 26 controla o projetor de luz 11 para fazer o projetor de luz 11 projetar o feixe de luz padronizado 32a sobre a superfície de estrada 31. Com o uso do fluxograma na Fi-gura 11, serão fornecidas descrições para um caso em que o feixe de luz padroni-zado 32a é continuamente projetado. Observe que os detalhes da etapa S01 serão descritos posteriormente.

[077] Prosseguindo para a etapa S03, a ECU 13 controla a câmera 12 para obter a imagem 38 fazendo a câmera 12 capturar a superfície de estrada 31 ao redor do veículo 10, inclusive de uma área do feixe de luz padronizado projetado 32a. A ECU 13 armazena os dados na imagem obtida com a câmera 12 na memória.

[078] Deve ser observado que a ECU 13 tem capacidade para controlar au-tomaticamente o diafragma da câmera 12. A ECU 13 pode ser configurada para rea- lizar um controle de retroinformação do diafragma da câmera 12 de uma forma\ que faça um valor de brilho da imagem seguinte se tornar igual a um valor médio entre os valores máximo e mínimo, de acordo com uma média do brilho da imagem 38 obtida no ciclo de processo de informações anterior. De outro modo, visto que o valor do brilho da área do feixe de luz padronizado projetado 32a, a ECU 13 pode obter um valor médio do brilho da imagem anteriormente obtida 38 a partir de uma área fora de uma parte a partir da qual o feixe de luz padronizado 32a é extraído.

[079] Prosseguindo para a etapa S05, para começar, o extrator de feixe de luz padronizado 21 lê a imagem 38 obtida com a câmera 12 a partir da memória e extrai a posição do feixe de luz padronizado 32a a partir da imagem 38, conforme mostrado na Figura 4(c). O extrator de feixe de luz padronizado 21 armazena as co-ordenadas (Uj, Vj) de cada foco de luz Sp sobre a imagem, que são calculadas como os dados na posição do feixe de luz padronizado 32a, na memória.

[080] Adicionalmente, na etapa S05, o calculador de ângulo de orientação 22 lê os dados na posição do feixe de luz padronizado 32a a partir da memória, calcula a distância e o ângulo de orientação do veículo 10 em relação à superfície de estrada 31 a partir da posição do feixe de luz padronizado 32a e armazena a distância e ângulo de orientação assim calculados na memória.

[081] Prosseguindo para a etapa S07, a ECU 13 detecta os pontos de ca-racterística Te a partir da imagem 38, extrai os pontos de característica Te, em cada um corresponde entre os ciclos de processo de informações anterior e atual a partir dos pontos de característica detectados Te e calcula as quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação a partir das posições (Ui, Vi) dos respectivos pontos de característica extraídos Te sobre a imagem. Além disso, a ECU 13 calcula a quantidade de movimento do veículo.

[082] Especificamente, para começar, o detector de ponto de característica 23 lê a imagem 38 da área de captura de imagem 30 que corresponde à Figura 8, que é obtida com a câmera 12, a partir da memória, detecta os pontos de caracterís- tica Te sobre a superfície de estrada 31 a partir da imagem 38 e armazena as posi-ções (Ui, Vi) dos respectivos pontos de característica Te sobre a imagem na memória.

[083] O calculador de quantidade de alteração de orientação 24 lê as posi-ções (Ui, Vi) dos respectivos pontos de característica Te sobre a imagem a partir da memória e calcula as posições (Xi, Yi, Zi) dos respectivos pontos de característica Te em relação à câmera 12 a partir da distância e ângulo de orientação, assim como as posições (Ui, Vi) dos respectivos pontos de característica Te sobre a imagem, as quais são calculadas através do calculador de ângulo de orientação 22. Conse-quentemente, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 usa a dis-tância e ângulo de orientação que são definidos na etapa S09 no ciclo de processo de informações anterior. Posteriormente, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 armazena as posições (Xi, Yi, Zi) dos respectivos pontos de caracte-rística Te em relação à câmera 12 na memória.

[084] Depois disso, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 lê as posições (Ui, Vi) dos respectivos pontos de característica Te sobre a imagem, e as posições relativas (Xi, Yi, Zi) dos respectivos pontos de característica Te calcula-dos na etapa S07 no ciclo de processo de informações anterior a partir da memória. O calculador de quantidade de alteração de orientação 24 calcula as quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação com o uso: das posições relativas (Xi, Yi, Zi) dos respectivos pontos de característica Te, em que cada um corresponde entre os ciclos de processo de informações atual e anterior; e as posições (Ui, Vi) dos respectivos pontos de característica assim correspondentes Te sobre a imagem. Adicionalmente, o calculador de quantidade de alteração de orientação 24 calcula a quantidade de movimento do veículo a partir das posições relativas anteriores (Xi, Yi, Zi) dos respectivos pontos de característica Te e as posições relativas atuais (Xi, Yi, Zi) dos respectivos pontos de característica Te, e armazena a quantidade de movi-mento resultante do veículo na memória. As "quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação" e a "quantidade de movimento do veículo" que são calcula-das na etapa S07, são usadas para o processo na etapa S11.

[085] Prosseguindo para a etapa S09, em que no primeiro ciclo de processo de informações, a ECU 13 define os pontos de partida das operações de integração para o cálculo da autoposição por meio do uso da distância e ângulo de orientação calculados com o uso do feixe de luz padronizado 32a, ou por meio do uso da posi-ção inicial predeterminada e do ângulo de orientação inicial predeterminado. Nos ciclos de processo de informações subsequentes, se três ou mais pontos de carac-terística associados entre os quadros anterior e atual puderem ser detectados conti-nuamente, a continuação dos processos (processos de integração) de adição das quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação torna possível atuali-zar continuamente a distância e o ângulo de orientação sem usar o feixe de luz pa-dronizado 32a.

[086] Prosseguindo para a etapa S11, o calculador de autoposição 25 calcula a autoposição do veículo 10 a partir: dos pontos de partida da operação de integração definidos na etapa S09; e das quantidades de alterações na distância e ângulo de orientação do veículo 10 calculados no processo na etapa S07.

[087] Dessa forma, o aparelho de cálculo de autoposição da modalidade tem capacidade para calcular a autoposição do veículo 10 mediante a realização de for-ma repetida da série anteriormente mencionada de ciclos de processo de informa-ções para integrar a quantidade de movimento do veículo 10.

Processo na etapa S01

[088] A seguir, com referência ao fluxograma na Figura 12, serão fornecidas descrições para um procedimento detalhado para a etapa S01 na Figura 11. Con-forme mostrado na Figura 12, na etapa S101, o controlador de feixe de luz padroni-zado 26 lê a partir da memória as posições dos respectivos pontos de característica Te detectados no ciclo de processo de informações anterior através do detector de ponto de característica 23, e conta o número de pontos de característica detectados em cada região projetada por feixe de luz padronizado no ciclo de processo de in-formações anterior. Na etapa S102, o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre uma região projetada por feixe de luz padronizado, em que o número de pontos de característica detectados é o menor entre as múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padronizado.

PRIMEIRA MODIFICAÇÃO

[089] A seguir, como uma primeira modificação, um outro exemplo de como projetar o feixe de luz padronizado será descrito. O projetor de luz 11 pode ser ca-racterística projetar seletivamente o feixe de luz sobre múltiplas (por exemplo, duas) regiões projetadas por feixe de luz padronizado, em que o número de pontos de ca-racterística é menor do que nas outras, em vez de uma região projetada por feixe de luz padronizado em que o número de pontos de característica é o menor entre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado. Por exemplo, no caso mostrado na Figura 13(a), o número contado de pontos de característica detectados como incluí-dos na região projetada por feixe de luz padronizado A é um; na região B, quatro; na região C, quatro; e na região D, três. O projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre as duas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, D em que o número de pontos de característica é menor do que nas outras, conforme mostrado na Figura 13(b).

[090] A Figura 14(a) mostra como os sinalizadores de projeção de luz para as respectivas regiões projetadas por feixe de luz padronizado se alteram com tempo. Para cada uma das regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, a Figura 14(b) mostra o número de pontos de característica detectados na mesma. Para cada uma das regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, o sinalizador de projeção de luz é definido em "1" quando o feixe de luz é projetado sobre a região, e é definido em "0" quando nenhum feixe de luz é projetado sobre a região. Os tempos t0 a t7 representam tempos em que os ciclos de processo de informações correspon-dentes são realizados. No tempo t0, quando o controlador de feixe de luz padroni- zado 26 conta o número de pontos de característica detectados em cada uma das regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, o número de pontos de ca-racterística detectados é menor nas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, D do que nas outras regiões projetadas por feixe de luz padronizado, conforme mostrado na Figura 14(b). Dessa forma, conforme mostrado na Figura 14(a), no tempo t1 do próximo ciclo de processo de informações, o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre as duas regiões projetadas por feixe de luz pa-dronizado A, D, em que o número de pontos de característica no tempo t0 do ciclo de processo de informações anterior é menor do que nas outras.

[091] De modo similar, nos tempos t1 a t6, para cada uma das regiões pro-jetadas por feixe de luz padronizado A a D, o controlador de feixe de luz padronizado 26 conta o número de pontos de característica detectados na mesma. Dessa forma, no tempo t2 a t7 dos próximos ciclos de processo de informações correspondentes, o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre duas regiões projetadas por feixe de luz padronizado, em que o número de pontos de característica nos tempos t1 a t6 dos ciclos de processo de informações anteriores é menor do que nas outras.

[092] Deve ser observado que a configuração é feita de modo que: nenhuma restrição seja imposta sobre o número de regiões projetadas por feixe de luz padro-nizado para que seja selecionado a partir das regiões projetadas por feixe de luz pa-dronizado A a D; e o projetor de luz 11 projete seletivamente o feixe de luz sobre quaisquer regiões projetadas por feixe de luz padronizado entre as regiões projeta-das por feixe de luz padronizado A a D, em que o número de pontos de característica Te é igual ou menor do que um valor limiar predeterminado.

SEGUNDA MODIFICAÇÃO

[093] A seguir, como uma segunda modificação, um outro exemplo de como projetar o feixe de luz padronizado será descrito. Conforme mostrado na Figura 15, o controlador de feixe de luz padronizado 26 pode ser configurado para definir grupos de regiões projetadas por feixe de luz padronizado A e B, sendo que cada um é uma região dividida em um formato de faixa longitudinal que se estende na direção de movimento 42 dos pontos de característica, e para dispor os grupos das regiões A e B alternadamente. Cada um dos grupos das regiões projetadas por feixe de luz padro-nizado A e B inclui duas regiões projetadas por feixe de luz padronizado, e as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A e B são alternadamente dispostas na direção da largura de veículo. As regiões projetadas por feixe de luz padronizado A ou as regiões projetadas por feixe de luz padronizado B são selecionadas em um momento. Consequentemente, nenhuma restrição específica é imposta sobre o número de regiões projetadas por feixe de luz padronizado A ou o número de regiões projetadas por feixe de luz padronizado B. Cada um dos grupos das regiões projetadas por feixe de luz padronizado A e B pode incluir três ou mais regiões projetadas por feixe de luz padronizado.

[094] Conforme mostrado na Figura 16(a), o controlador de feixe de luz pa-dronizado 26 conta um número total de pontos de característica detectados nas duas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, e um número total de pontos de característica detectados nas duas regiões projetadas por feixe de luz padronizado B. O número contado total de pontos de característica detectados como incluídos nas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A é quatro, e o número contado total de pontos de característica detectados como incluídos nas regiões projetadas por feixe de luz padronizado B é dez. Dessa forma, conforme mostrado na Figura 16(b), o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, em que o número total de pontos de característica é menor do que nas outras.

[095] A Figura 17(a) mostra a alteração temporal na região projetada por feixe de luz padronizado entre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A e B. A Figura 17(b) mostra os números de pontos de característica detectados nas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A e B. Os tempos t0 a t7 representam tempos em que os ciclos de processo de informações correspondentes são realiza-dos. No tempo t0, quando o controlador de feixe de luz padronizado 26 conta o nú-mero de pontos de característica detectados nas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A e B, o número de pontos de característica detectados nas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A é menor do que nas regiões B, conforme mostrado na Figura 17(b). Dessa forma, no tempo t1 do próximo ciclo de processo de informações, o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, em que o número de pontos de característica é menor no tempo t0 do ciclo de processo de informações anterior, conforme mostrado na Figura 17(a). De modo similar, nos tempos t2 a t7, o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A ou as regiões projetadas por feixe de luz padronizado B, em que o número de pontos de característica é menor nos tempos t1 a t6 dos ciclos de processo de informações anteriores, respectivamente.

TERCEIRA MODIFICAÇÃO

[096] A seguir, como uma terceira modificação, um outro exemplo de como projetar o feixe de luz padronizado será descrito. Conforme mostrado na Figura 18, o controlador de feixe de luz padronizado 26 pode ser configurado para definir duas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, B divididas na direção da largura do veículo (esquerda-direita).

[097] Conforme mostrado na Figura 19(a), o número contado de pontos de característica detectados como incluídos na região projetada por feixe de luz padro-nizado A é três; e na região B, sete. Conforme mostrado na Figura 19(b), o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre a região projetada por feixe de luz padronizado A, em que o número de pontos de característica é menor do que aquele nas outras. Nesse caso, também, conforme mostrado nas Figuras 17(a) e 17(b), nos tempos t1 a t7, o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A ou as regiões projetadas por feixe de luz padronizado B, em que o número de pontos de característica é menor nos tempos t0 a t6 dos ciclos de processo de informações anteriores, respectivamente.

QUARTA MODIFICAÇÃO

[098] A seguir, como uma quarta modificação, será descrito um caso de defi-nição de posições sobre as quais se projeta o feixe de luz padronizado dependendo de onde os pontos de característica Te são detectados. Conforme mostrado na Figura 20, o controlador de feixe de luz padronizado 26 define focos de luz m*n Smn (focos de luz 5x5 S11, S12, ..., S55, nesse caso) como múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padronizado. Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 21(a), o detector de ponto de característica 23 detecta as posições dos pontos de característica Te.

[099] O controlador de feixe de luz padronizado 26 determina se as posições dos pontos de característica Te detectados através do detector de ponto de caracte-rística 23 coincidem ou não com as posições (regiões projetadas por feixe de luz) dos focos de luz S11, S12, ., S55. Uma vez que essa determinação precisa ser feita em um ciclo de processo de informações anterior, os pontos de característica Te em um tempo de um ciclo de processo de informações atual são mais propensos a se mo-verem a partir de onde os mesmos foram detectados. Com isso levado em conside-ração, o controlador de feixe de luz padronizado 26 pode ser configurado para de-terminar se as posições dos pontos de característica Te coincidem ou não com as áreas mais largas que incluem as regiões projetadas por feixe de luz padronizado dos focos de luz S11, S12, ., S55. Consequentemente, as posições sobre as quais os focos de luz desligados seriam de outro modo projetados podem ser obtidas medi-ante a estimação a partir da distância e ângulo de orientação da câmera 12 em re-lação à superfície de estrada, assim como as posições dos outros focos de luz. Conforme mostrado na Figura 21(b), o projetor de luz 11 desliga os focos de luz sobre as posições determinadas como coincidentes com os pontos de característica Te, e projeta seletivamente os focos de luz sobre as posições determinadas como não coincidentes com os pontos de característica Te.

[0100] A Figura 22(a) mostra como os sinalizadores de projeção de luz para os respectivos focos de luz S11, S12, ..., S55 se alteram no decorrer do tempo. A Figura 22(b) mostra como os resultados da determinação de se os pontos de carac-terística Te coincidem ou não com as posições dos focos de luz S11, S12, ., S55 se alteram no decorrer do tempo. Os tempos t0 a t7 representam tempos em que os ciclos de processo de informações correspondentes são realizados. Conforme mos-trado na Figura 22(b), no tempo t0, o controlador de feixe de luz padronizado 26 de-termina, por exemplo, que nenhum ponto de característica Te coincide com qualquer uma das posições dos focos de luz S11, S55, mas que um ponto de característica Te coincide com a posição do foco de luz S12. Conforme mostrado na Figura 22(a), no tempo t1 do próximo ciclo de processo de informações, o projetor de luz 11 desliga o foco de luz S12 sobre a posição determinada como coincidente com o ponto de ca-racterística Te no ciclo de informações anterior, e liga seletivamente os focos de luz S11, S55 sobre as posições determinadas como não coincidentes com os pontos de característica Te no ciclo de informações anterior. De modo similar, nos tempos t2 a t7, o projetor de luz 11 desliga os focos de luz sobre as posições determinadas como coincidentes com os pontos de característica Te nos tempos t1 a t6 dos ciclos de informações anterior, e liga seletivamente os focos de luz sobre as posições deter-minadas como não coincidentes com os pontos de característica Te nos tempos t1 a t6 dos ciclos de informações anteriores.

EFEITOS DA PRIMEIRA MODALIDADE

[0101] De acordo com a primeira modalidade, dependendo de como os pon-tos de característica Te são detectados, o feixe de luz padronizado é projetado sele-tivamente sobre a região projetada por feixe de luz padronizado específica A dentre as múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, conforme mos-trado nas Figuras 9(a) e 9(b). Assim, o feixe de luz padronizado não é projetado sobre as regiões em que o número de pontos de característica Te é maior do que na região projetada por feixe de luz padronizado A. Isso torna possível identificar facilmente os pontos de característica Te enquanto que se distingue entre os pontos de caracterís-tica Te e o feixe de luz padronizado. Consequentemente, a autoposição do veículo 10 pode ser calculada com exatidão.

[0102] Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 15, as múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, B são divididas como regiões selecionáveis alternativamente no formato de faixa longitudinal que se estende na direção de movimento dos pontos de característica Te. O projetor de luz 11 projeta o feixe de luz sobre as múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A ou as múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padronizado B, em que o número de pontos de característica detectados Te é menor do que nas outras. Isso torna possível projetar seletivamente o feixe de luz padronizado com o uso desse mecanismo mais simples.

[0103] Ademais, conforme mostrado na Figura 18, as múltiplas regiões pro-jetadas por feixe de luz padronizado A, B são duas regiões divididas na direção da largura de veículo (direção esquerda-direita). O projetor de luz 11 projeta o feixe de luz sobre a região projetada por feixe de luz padronizado A ou a região projetada por feixe de luz padronizado B, em que o número de pontos de característica detectados Te é menor do que na outra. Isso torna possível projetar seletivamente o feixe de luz padronizado com o uso desse mecanismo mais simples.

[0104] Apesar disso, conforme mostrado na Figura 21(b), as posições das regiões projetadas por feixe de luz padronizado (focos de luz) S11, S12, ..., S55 são definidas dependendo de onde os pontos de característica Te são detectados. Isso torna possível identificar facilmente os pontos de característica Te, enquanto que distingue entre os pontos de característica Te e o feixe de luz padronizado, mesmo no caso em que as regiões projetadas por feixe de luz padronizado são comparativa-mente pequenas dessa forma.

SEGUNDA MODALIDADE CONFIGURAÇÃO DE HARDWARE

[0105] Um aparelho de cálculo de autoposição de uma segunda modalidade se difere do aparelho de cálculo de autoposição da primeira modalidade pelo fato de que, conforme mostrado na Figura 23, o aparelho de cálculo de autoposição da se-gunda modalidade inclui um detector de comportamento de veículo 14 em adição à configuração do aparelho de cálculo de autoposição da primeira modalidade. Um sensor de velocidade de roda configurado para detectar uma velocidade do veículo e um sensor de taxa de esterçamento configurado para detectar uma velocidade do veículo na direção lateral podem ser usados como o detector de comportamento de veículo 14. A outra configuração do aparelho de cálculo de autoposição da segunda modalidade é substancialmente igual àquela do aparelho de cálculo de autoposição da primeira modalidade. Por essa razão, as descrições duplicadas serão omitidas.

[0106] O controlador de feixe de luz padronizado 26 estima direções e quan-tidades de movimentos dos pontos de característica Te, e define uma posição do feixe de luz padronizado dependendo das direções e quantidades estimadas dos movimentos dos pontos de característica Te. As direções e quantidades dos movi-mentos dos pontos de característica Te podem ser estimadas a partir de quantidades de movimentos do veículo, as quais são obtidas em dois ciclos de processo de in-formações, ou os ciclos de processo de informações anterior e atual. De outro modo, as direções e quantidades dos movimentos dos pontos de característica Te podem ser estimadas a partir da velocidade do veículo e taxa de esterçamento que são ob-tidas através do detector de comportamento de veículo 14.

[0107] A Figura 24(a) mostra pontos de característica Te detectados em um ciclo de processo de informações anteriormente. Na Figura 24(a), a direção e quan-tidade estimada do movimento de cada ponto de característica Te são representadas por vetor correspondente Dte. Para cada ponto de característica Te, o controlador de feixe de luz padronizado 26 estima a posição do ponto de característica Te no ciclo de processo de informações atual a partir da direção e quantidade estimadas do movimento do ponto de característica Te, e estima se a posição do ponto de característica Te coincide ou não com um foco de luz correspondente dentre os focos de luz S11, S12, ..., S55. Conforme mostrado na Figura 24(a), o controlador de feixe de luz pa-dronizado 26 desliga os focos de luz sobre as posições estimadas como coincidentes com os pontos de característica Te no ciclo de processo de informações atual, e liga seletivamente os focos de luz sobre as posições estimadas como não coincidentes com os pontos de característica Te no ciclo de processo de informações atual.

[0108] A Figura 25(a) mostra como os sinalizadores de projeção de luz para os respectivos focos de luz S11, S12, ., S55 se alteram no decorrer do tempo. A Figura 25(b) mostra como os resultados da estimação de se os pontos de caracterís-tica Te irão existir ou não nas posições dos respectivos focos de luz S11, S12, ., S55 se alteram no decorrer do tempo. Os tempos t0 a t7 representam tempos em que os ciclos de processo de informações correspondentes são realizados. Conforme mos-trado na Figura 25(b), no tempo t0, o controlador de feixe de luz padronizado 26 es-tima que nenhum ponto de característica Te irá existir em qualquer uma das posições dos focos de luz S11, S55 no tempo t1 do próximo ciclo de processo de informações, e que um ponto de característica Te irá existir na posição do foco de luz S12 no tempo t1 do próximo ciclo de processo de informações. Conforme mostrado na Figura 25(a), no tempo t1 do ciclo de processamento de informação, o projetor de luz 11 desliga o foco de luz S12 sobre as posições em que os pontos de característica Te são estimados como existentes, e liga seletivamente os focos de luz S11, S55 sobre a posição em que nenhum ponto de característica Te é estimado como existente. De modo similar, nos tempos t1 a t6, o próximo controlador de feixe de luz padronizado 26 estima se os pontos de característica Te irão existir ou não nas posições dos focos de luz nos tempos t2 a t7 dos próximos ciclos de processo de informações. Dessa forma, nos tempos t2 a t7 dos próximos ciclos de processo de informações, o projetor de luz 11 desliga os focos de luz sobre as posições em que os pontos de característica Te são estimados como existentes, e liga seletivamente os focos de luz sobre as posições em que nenhum ponto de característica Te é estimado como existente.

[0109] A seguir, com referência à Figura 26, serão fornecidas descrições para detalhes da etapa S01 de um método de cálculo de autoposição da segunda modalidade. Na etapa S201, o detector de comportamento de veículo 14 detecta a velocidade de veículo e a taxa de esterçamento. Na etapa S202, com base na velocidade do veículo e na taxa de esterçamento detectadas através do detector de comportamento de veículo 14, o controlador de feixe de luz padronizado 26 estima as quantidades e direções dos movimentos dos pontos de característica Te detectados no ciclo de processo de informações anterior, e estima, adicionalmente, as posições dos pontos de característica Te no ciclo de processo de informações atual. Na etapa S203, o controlador de feixe de luz padronizado 26 determina se as posições estimadas dos pontos de característica Te coincidem ou não com as posições dos focos de luz S11, S12, ..., S55. Como resultados das determinações feitas pelo controlador de feixe de luz padronizado 26, o projetor de luz 11 desliga os focos de luz sobre as posições determinadas como coincidentes com as posições estimadas dos pontos de característica Te, e projeta os focos de luz apenas sobre as posições determinadas como não coincidentes com as posições estimadas dos pontos de característica Te.

MODIFICAÇÃO

[0110] A seguir, serão fornecidas descrições para uma modificação do caso em que as posições do feixe de luz padronizado são definidas dependendo das di-reções de movimento dos pontos de característica Te. Conforme mostrado na Figura 27, o controlador de feixe de luz padronizado 26 define quatro regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, B, C, D, as quais são divididas na direção da largura de veículo (direção direita-esquerda) e cada uma se estende na direção de movimento 42 dos pontos de característica Te. Conforme indicado pela direção de movimento 42 dos pontos de característica Te na Figura 27, os pontos de característica Te apare-cem em imagens obtidas através da câmera 12 e, posteriormente, se movem para fora das imagens, enquanto que se movem principalmente em uma direção. Com isso levado em consideração, as áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica são fornecidas em uma parte da área de captura de imagem, a partir da qual os pontos de característica Te aparecem nas imagens; é determinado no ciclo de processo de informações anterior se existem ou não pontos de característica Te nas áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica; e, assim, o feixe de luz é seletivamente projetado sobre regiões projetadas por feixe de luz padronizado, em que se espera que o número de pontos de característica Te diminua no ciclo de processo de informações atual.

[0111] Por exemplo, conforme mostrado na Figura 28(a), o controlador de feixe de luz padronizado 26 define as áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica a a d em uma parte superior da área de captura de imagem 30. As áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica a a d correspondem, respectivamente, às regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D, e estão situadas nas mesmas posições na direção da largura de veículo que estão as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D. O controlador de feixe de luz padronizado 26 determina se existem ou não pontos de característica Te em cada uma das áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de caracte-rística a a d, e determina que nenhum ponto de característica Te existe em qualquer uma das áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica a, c. Conforme mostrado na Figura 28(b), o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, C situadas nas mesmas colunas que estão as áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica a, c. Consequentemente, o controlador de feixe de luz padronizado 26 pode ser configurado para contar o número de pontos de característica Te para cada uma das áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica a a d em vez de determinar se existem ou não pontos de característica Te em cada uma das áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica a a d, e, dessa forma, projetar o feixe de luz sobre as regiões em que o número de pontos de característica Te é menor do que nas outras.

[0112] A Figura 29(a) mostra como os sinalizadores de projeção de luz para as respectivas regiões projetadas por feixe de luz padronizado A a D se alteram no decorrer do tempo. A Figura 29(b) mostra como um resultado da determinação se existe ou não pontos de característica em cada uma das áreas de predição de au- mento/diminuição de pontos de característica se altera no decorrer do tempo. Os tempos t0 a t7 representam tempos em que os ciclos de processo de informações correspondentes são realizados. Conforme mostrado na Figura 29(b), no tempo t0, o controlador de feixe de luz padronizado 26 determina que nenhum ponto de caracte-rística Te existe em qualquer uma das áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica a, d, e que pontos de característica Te existem nas áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica b, c. Conforme mostrado na Figura 29(a), no tempo t1 do próximo ciclo de processo de informações, o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz sobre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado A, D situadas na mesma coluna que estão as áreas de predição de aumento/diminuição de pontos de característica a, d, em que nenhum ponto de característica Te é determinado como existente no ciclo de informações anterior. De modo similar, nos tempos t2 a t7, o controlador de feixe de luz padronizado 26 faz com que o feixe de luz seja seletivamente projetado sobre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado que correspondem às áreas de predição de aumen- to/diminuição de pontos de característica em que nenhum ponto de característica Te é determinado como existente nos tempos t1 a t6 dos ciclos de informações anterior.

EFEITO DA SEGUNDA MODALIDADE

[0113] De acordo com a segunda modalidade, dependendo de como os pontos de característica Te são detectados, o feixe de luz é projetado seletivamente sobre as regiões projetadas por feixe de luz padronizado específicas (focos de luz) dentre as múltiplas regiões projetadas por feixe de luz padronizado S11, S12, ..., S55. Isso torna possível identificar facilmente os pontos de característica Te, en-quanto que distingue entre os pontos de característica Te e os focos de luz S11, S12, ..., S55. Consequentemente, a autoposição do veículo 10 pode ser calculada com exatidão.

[0114] Adicionalmente, as posições atuais dos pontos de característica Te são estimadas com base nas direções de movimento dos pontos de característica Te, e as posições das regiões projetadas por feixe de luz padronizado (focos de luz) S11, S12, ., S55 são definidas. Isso torna possível reduzir ainda mais o número de coin-cidências entre os focos de luz S11, S12, ., S55 e os pontos de característica Te no ciclo de processo de informações atual.

OUTRAS MODALIDADES

[0115] Embora os conteúdos da presente invenção tenham sido descritos com base na primeira e na segunda modalidades, a presente invenção não é limitada ao que tem sido descrito acima. É óbvio para aqueles elementos versados na técnica que a presente invenção pode ser modificada e aprimorada de maneira variada.

[0116] Com referência à Figura 30, serão fornecidas descrições para um exemplo em que o processo na etapa S05 para calcular a distância e ângulo de ori-entação em relação à superfície de estrada a partir do feixe de luz padronizado é realizado apenas quanto necessário. Na etapa S301 na Figura 30, a ECU 13 deter-mina a possibilidade de realizar o processo na etapa S05 ou a possibilidade de cal-cular a distância e ângulo de orientação em relação à superfície de estrada. Se o processo na etapa S05 de calcular a distância e ângulo de orientação em relação à superfície de estrada a partir da posição do feixe de luz padronizado for realizado, o fluxo prossegue para a etapa S302, em que o controlador de feixe de luz padronizado 26 conta o número de pontos de característica Te detectados em cada região projetada por feixe de luz padronizado no ciclo de processo de informações anterior. Subsequentemente, na etapa S303, o projetor de luz 11 projeta seletivamente o feixe de luz padronizado sobre, por exemplo, uma região projetada por feixe de luz padronizado, em que o número de pontos de característica detectados Te é o menor. Depois disso, o fluxo prossegue para a etapa S03 na Figura 11. Por outro lado, se o processo na etapa S05 de calcular a distância e ângulo de orientação em relação à superfície de estrada a partir da posição do feixe de luz padronizado não for reali-zado, o fluxo prossegue para a etapa S304, em que o projetor de luz 11 desliga o feixe de luz padronizado. Subsequentemente, na etapa S305, a câmera 12 obtém a imagem. Depois disso, o fluxo prossegue para o procedimento na etapa S07 na Fi-gura 11. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 10 veículo 11 projetor de luz 12 câmera (unidade de captura de imagem) 13 ECU 21 extrator de feixe de luz padronizado 22 calculador de ângulo de orientação 23 detector de ponto de característica 24 calculador de quantidade de alteração de orientação 25 calculador de autoposição 26 controlador de feixe de luz padronizado 31 superfície de estrada 32a, 32b feixe de luz padronizado A, B, C, D, S11 a S55 região projetada por feixe de luz padronizado Te ponto de característica.

Claims (6)

1. Aparelho de cálculo de autoposição CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um projetor de luz (11) configurado para projetar um feixe de luz padronizado incluindo múltiplos focos de luz sobre uma superfície de estrada ao redor de um veículo; uma unidade de captura de imagem (12) instalada no veículo, e configurada para capturar e obter uma imagem da superfície de estrada ao redor do veículo cobrindo uma área do feixe de luz padronizado projetado; um calculador de ângulo de orientação (22) configurado para calcular um ângulo de orientação e uma distância do veículo em relação à superfície de estrada a partir de uma pluralidade de posições de foco de luz extraídas do feixe de luz padronizado na imagem obtida com a unidade de captura de imagem (12), uma direção de projeção do projetor de luz (11), e uma distância entre a unidade de captura de imagem (12) e o projetor de luz (11); um detector de ponto de característica (23) configurado para detectar uma pluralidade de pontos de característica sobre a superfície de estrada a partir da imagem obtida com a unidade de captura de imagem (12); um calculador de quantidade de alteração de orientação (24) configurado para calcular quantidades de alterações em uma distância e na orientação do veículo com base em alterações temporais em posições da pluralidade de pontos de característica sobre a superfície de estrada detectada pelo detector de ponto de característica (23); e um calculador de autoposição (25) configurado para calcular uma posição atual e um ângulo de orientação atual do veículo mediante a adição da quantidade de alterações na distância e na orientação a uma posição inicial e um ângulo de orientação inicial do veículo em relação à superfície de estrada, em que a posição inicial e o ângulo de orientação inicial são calculados pelo calculador de ângulo de orientação (22), em que a área do feixe de luz padronizado projetado é dividida em uma pluralidade de regiões projetadas por feixe de luz padronizado, o projetor de luz (11) seletivamente projeta o feixe de luz padronizado sobre pelo menos uma região projetada por feixe de luz padronizado onde o número de pontos de característica detectados é menor que nas outras regiões fora da pluralidade de regiões projetadas por feixe de luz padronizado.

2. Aparelho de cálculo de autoposição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de regiões projetadas por feixe de luz padronizado forma grupos de regiões divididas em um formato de faixa longitudinal e cada uma se estendendo em uma direção de movimento dos pontos de característica, os grupos de regiões dispostos alternadamente, e o projetor de luz (11) projeta o feixe de luz padronizado sobre um dos grupos das regiões projetadas por feixe de luz padronizado onde o número de pontos de característica detectados é menor do que em qualquer outro grupo.

3. Aparelho de cálculo de autoposição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de regiões projetadas por feixe de luz padronizado são duas regiões divididas em uma direção da largura de veículo, o projetor de luz (11) projeta o feixe de luz padronizado sobre uma das regiões projetadas por feixe de luz padronizado onde o número de pontos de característica detectados é menor.

4. Aparelho de cálculo de autoposição, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o projetor de luz (11) desliga o feixe de luz padronizado sobre posições correspondendo a posições onde os pontos de característica são detectados.

5. Aparelho de cálculo de autoposição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o projetor de luz (11) desliga o feixe de luz pa-dronizado sobre posições correspondendo à direção de movimento dos pontos de característica.

6. Método de cálculo de autoposição CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma etapa de projeção de feixe de luz padronizado de fazer com que um projetor de luz (11) instalado em um veículo projete um feixe de luz padronizado incluindo múltiplos focos de luz sobre uma superfície de estrada ao redor do veículo; uma etapa de fazer com que uma unidade de captura de imagem (12) instalada no veículo obtenha uma imagem da superfície de estrada ao redor do veículo cobrindo uma área do feixe de luz padronizado projetado; uma etapa de cálculo de ângulo de orientação de fazer com que uma unidade de controle (13) do veículo calcule um ângulo de orientação e uma distância do veículo em relação à superfície de estrada a partir de uma pluralidade de posições de foco de luz extraídas do feixe de luz padronizado sobre a imagem obtida, de uma direção de projeção do projetor de luz (11), e de uma distância entre a unidade de captura de imagem (12) e o projetor de luz (11); uma etapa de fazer com que a unidade de controle (13) detecte uma pluralidade de pontos de característica sobre a superfície de estrada a partir da imagem obtida; uma etapa de fazer com que a unidade de controle (13) calcule quantidades de alterações em uma distância e na orientação do veículo com base em alterações temporais em posições da pluralidade de pontos de característica detectados sobre a superfície de estrada; e uma etapa de fazer com que a unidade de controle (13) calcule uma posição atual e um ângulo de orientação atual do veículo mediante a adição da quantidade de alterações na distância e na orientação a uma posição inicial e um ângulo de orientação inicial do veículo em relação à superfície de estrada, em que a posição inicial e o ângulo de orientação inicial são calculados pela etapa de cálculo de ângulo de orientação, em que a área do feixe de luz padronizado projetado é dividida em uma pluralidade de regiões projetadas por feixe de luz padronizado, a etapa de projeção de feixe de luz padronizado projeta seletivamente o feixe de luz padronizado sobre pelo menos uma região projetada por feixe de luz padronizado onde o número de pontos característicos detectados é menor do que nas outras regiões fora da pluralidade de regiões projetadas de feixe de luz padronizado.

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