CN101221049A - 车辆位置估计装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种车辆位置估计装置及其方法，在利用与图像上出现的交叉点邻接的交通标识(信号灯或交通显示板等)的各个像素尺寸的距离信息和像素的位置信息，在交叉点邻接区域接收不到车辆的GPS(全球定位系统)信息，或者正确度下降的情况下，使用用于估计从交通标识到车辆的相对位置的、图像上的交通标识的像素尺寸和位置。本发明的车辆位置估计装置包括：交通标识信息提供部件、交通标识识别部件、距离提取部件、车道校正部件、以及车辆位置估计部件。

Description

车辆位置估计装置及其方法
技术领域
本发明涉及利用图像上的交通标识的像素尺寸和位置的车辆位置估计装置及其方法，更详细地说，涉及利用与图像上出现的交叉点邻接的交通标识(信号灯或交通显示板等)的每个像素尺寸的距离信息和像素的位置信息，在交叉点邻接区域接收不到车辆的GPS(Global Positioning System全球定位系统)信息，或者正确度下降的情况下，使用可以估计从交通标识到车辆的相对位置的、图像上的交通标识的像素尺寸和位置的车辆位置估计装置及其方法。
背景技术
一般来说，车辆导航系统是利用地图匹配(map matching)方法或者推测导航，在导航地图上显示由GPS接收机确定的地球表面的坐标轴上的绝对位置上的车辆的当前位置信息。但是，在建筑物的密集区域和隧道等这样的场所，接收不到GPS，或者GPS的准确度显著下降，特别是在地图匹配时，对车辆的前进方向的正确度进行校正几乎是不可能的。而且，即使在GPS信号的接收良好的区域，因为在一般的地图匹配时，在道路的中心线上匹配车辆的位置并显示，所以存在显示在导航地图上的车辆位置和实际的车辆位置存在误差的问题。
发明内容
因此，鉴于上述问题而提出本发明，其目的是提供，利用与图像上出现的交叉点邻接的交通标识(信号灯或交通显示板等)的每个像素尺寸的距离信息和像素的位置信息，在交叉点邻接区域接收不到车辆的GPS信息，或者正确度下降的情况下，使用用于估计从交通标识到车辆的相对位置的、图像上的交通标识的像素尺寸和位置的车辆位置估计装置及其方法。
通过下述说明可以理解本发明的其它目的和优点，而且根据本发明的实施方式应当变得更加明确。此外，容易理解，本发明的目的和优点可以通过权利要求的范围所示的手段和其组合实现。
用于实现上述目的的本发明是，在车辆位置估计装置中，具有：交通标识信息提供部件，基于接收的位置信息，提供当前车辆位置中存在的交通标识的信息；交通标识识别部件，利用由该交通标识信息提供部件提供的交通标识信息，从输入的图像中识别交通标识，提取该识别的交通标识的图像上的像素尺寸和位置；距离提取部件，利用由该交通标识识别部件提取的交通标识的图像上的像素尺寸和位置，以及已经存储在数据库中的交通标识的各个像素尺寸的距离信息，估计上述图像上的交通标识和车辆的实际距离；车道校正部件，基于已经存储在上述数据库中的交通标识的各个像素位置的行驶车道信息，以及从上述输入的图像中所识别的车道变化信息，对车道进行校正；以及车辆位置估计部件，将由上述距离提取部件估计的交通标识和车辆的距离信息，以及由上述车道校正部件校正的车道信息，反映在当前取得的位置的图像中，以估计车辆位置。
另一方面，本发明是，在车辆位置估计方法中，包含下述步骤：从拍摄的当前位置的图像中识别交通标识的步骤；比较该识别的交通标识，和已经存储的交通标识信息，估计交通标识的种类，提取图像上的交通标识的像素尺寸和位置的步骤；比较该提取的交通标识的像素尺寸和已经存储的交通标识的各个像素尺寸的距离信息，提取交通标识和车辆的距离的步骤；将该提取的交通标识的位置和已经存储的各个像素位置的行驶车道信息进行比较，基于比较瞬间的车道变化信息，校正车道的步骤；以及将上述估计出的交通标识和车辆的距离信息，以及上述校正后的车道信息反映在上述车辆的卫星接收图像和车辆的行驶信息中，以估计车辆位置的步骤。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的利用图像上的交通标识的像素尺寸和位置的车辆位置估计系统的结构图。
图2是表示本发明的一实施方式的利用图像上的交通标识的像素尺寸和位置的车辆位置估计方法的流程图。
图3是用于说明本发明的一实施方式的构筑针对像素尺寸的距离数据库的方法的图。
图4是用于说明本发明的一实施方式的构筑每个像素位置的行驶车道信息(X×Y象限的距离信息)数据库的方法的图。
图5是用于说明本发明的一实施方式的、车辆的车道变更识别方法的图。
图6是用于说明本发明的一实施方式的和交通标识与车辆的距离差对应的交通标识的状态的图形。
标号说明
信息取得部件11
信息提供部件12
交通标识信息提供部件13
交通标识识别部件14
车道识别部件15
距离提取部件16
车道校正部件17
车辆位置估计部件18
GPS111
图像拍摄部件112
最短路径显示部件121
导航地图122
针对像素尺寸的距离数据库161
每个像素位置的行驶车道信息数据库171
具体实施方式
通过与附图相关的以下的详细说明，上述目的、特征和优点应该会更加明确，因此，具有本发明所属技术领域的一般知识的人员能够很容易地实施本发明的技术思想。而且，在本发明的说明中，在判断为对本发明的公知技术的具体说明有可能使本发明的主题不明了时，省略其详细说明。以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
图1是示出本发明的一实施方式的利用图像上的交通标识的像素尺寸和位置的车辆位置估计系统的结构图。
如该图所示，本发明的利用图像上的交通标识的像素尺寸和位置的车辆位置估计系统10具备：信息取得部件11、信息提供部件12、交通标识信息提供部件13、交通标识识别部件14、车道识别部件15、距离提取部件16、车道校正部件17、车辆位置估计部件18。
这里，信息取得部件11具备：取得车辆的当前位置信息、车辆的卫星接收状态、以及车辆的行驶信息(通过的轨迹、车速、前进方向等)的GPS(全球定位系统)111；安装在车辆上，拍摄包含交通标识(信号灯等交通显示板等)以及车道等的图像的图像拍摄部件(摄像机)112。
而且，信息提供部件12具备：显示从行驶中的车辆的出发地到目的地的最短路径的最短路径显示部件121；反映对于交通标识(信号灯或交通显示板等)的节点(node)/连线(link)信息以及道路车道的节点/连线信息的导航地图122。
交通标识信息提供部件13基于由信息取得部件11取得的车辆的当前位置以及车辆的行驶信息(通过的轨迹、车速、前进方向等)，以及信息提供部件12的导航地图122，提供和当前车辆位于的道路上存在的交通标识(信号灯或交通显示板等)相关的信息。而且，交通标识信息提供部件13能够包含存储有交通标识(信号灯或交通显示板等)的属性信息(交通标识的种类、位置信息、长度信息、图像等)的交通标识信息数据库。
交通标识识别部件14从由信息取得部件11的图像拍摄部件(摄像机)112拍摄的当前位置的图像中识别交通标识(信号灯或交通显示板等)。而且，交通标识识别部件14比较上述识别的交通标识(信号灯或交通显示板等)，和由交通标识信息提供部件13提供的交通标识信息，判断交通标识(信号灯或交通显示板等)的种类，基于此而提取图像上的交通标识(信号灯或交通显示板等)的像素尺寸和位置。
此时，交通标识识别部件14能够利用以前的图像识别方法来识别交通标识(信号灯或交通显示板等)。
然后，车道识别部件15利用由信息取得部件11提供的行驶中的车道的图像信息来识别车道，判断车辆和车道所成角度的变化，并将车道的变化信息传送到车道校正部件17。
此时，车道识别部件15能够利用已有的车道识别方法来识别车道。
然后，距离提取部件16比较在根据经验预先构筑的针对交通标识(信号灯或交通显示板等)的像素尺寸的距离数据库161中存储的交通标识(信号灯或交通显示板等)的每个像素尺寸的距离信息和由交通标识识别部件14识别的交通标识(信号灯或交通显示板等)的像素尺寸，提取图像上的交通标识(信号灯或交通显示板等)以及车辆的实际距离。
车道校正部件17比较根据经验预先构筑的每个像素位置的行驶车道信息(X×Y象限的距离信息)数据库171中存储的交通标识的每个像素位置的行驶车道信息(X×Y象限的距离信息)和由交通标识识别部件14提取的图像上的交通标识(信号灯或交通显示板等)的位置，从车道识别部件15接收比较瞬间的车道变化信息，并校正车道。
车辆位置估计部件18将由距离提取部件16提取的交通标识(信号灯或交通显示板等)和车辆的距离以及由车道校正部件17校正后的车道信息反映在由信息取得部件11(特别是GPS111)提取的车辆的卫星接收状态和车辆的行驶信息(通过的轨迹、车速、前进方向等)中，估计车辆的位置。
图2是表示本发明一实施方式的利用图像上的交通标识的像素尺寸和位置的车辆位置估计方法的流程图。
首先，车辆位置估计装置利用车辆上安装的摄像机，拍摄当前位置的图像，基于通过GPS111提供的车辆的行驶信息(通过的轨迹、车速、前进方向等)和交通标识信息，从拍摄的当前位置图像中识别交通标识(信号灯或交通显示板等)(201)。
接着，车辆位置估计装置比较上述识别的交通标识(信号灯或交通显示板等)和已经存储的交通标识信息，判断交通标识(信号灯或交通显示板等)的种类，提取图像上的交通标识(信号灯或交通显示板等)的像素尺寸和位置(202)。
之后，车辆位置估计装置比较上述提取的交通标识(信号灯或交通显示板等)的像素尺寸和已经存储的交通标识(信号灯或交通显示板等)的每个像素尺寸的距离信息，估计交通标识(信号灯或交通显示板等)和车辆的距离(203)。
接下来，车辆位置估计装置将上述提取的交通标识(信号灯或交通显示板等)的位置和已经存储的每个像素位置的行驶车道信息(X×Y象限的距离信息)进行比较，基于比较瞬间的车道的变化信息，校正车道(204)。
之后，车辆位置估计装置将上述估计出的交通标识(信号灯或交通显示板等)和车辆的距离信息以及上述校正后的车道信息反映在通过GPS111提供的车辆的卫星接收状态和车辆的行驶信息(通过的轨迹、车速、前进方向等)中，估计车辆的位置(205)。
图3是用于说明本发明一实施方式的构筑针对像素尺寸的距离数据库的方法的图。
如该图所示，数据库构筑者测定从图像识别到的信号灯的像素尺寸，将和测定的信号灯的像素尺寸对应的实际的距离信息存储在距离信息表中。
这里，在构筑距离信息表时的摄像机的分辨率和车辆行驶时安装在车辆上的摄像机(图像拍摄部件112)的分辨率不相等时，可以通过比例式等对其进行校正。因此，在商业化时，本发明能够将针对像素尺寸的距离数据库161中所构筑的距离信息表用于各种产品的车辆用摄像机中。
即，本发明从由车辆的摄像机(图像拍摄部件112)拍摄的图像中识别交通标识(信号灯或交通显示板等)的像素尺寸，通过使识别的该像素尺寸和针对像素尺寸的距离数据库161中所构筑的距离信息表的信息匹配，能够计算和交通标识(信号灯和交通显示板等)的实际距离。
图4是用于说明本发明的一实施方式的构筑每个像素位置的行驶车道信息(X×Y象限的距离信息)数据库的方法的图。
如该图所示，数据库构筑者为了定义从图像识别出的交通标识(信号灯或交通显示板等)以及行驶中的车辆的车道校正关系，将数据库的构筑初期时的图像分割成X×Y象限。
图5是用于说明本发明的一实施方式的车辆的车道变更识别方法的图。
如该图所示，车道校正部件17基于由车道识别部件15识别出的中央车道、行驶车道以及道路边界线，判断当前车辆行驶中的车道，通过与反映了道路的车道信息的导航地图122进行匹配，校正车辆的位置，感知车辆和车道所成角度的变化，在为规定角度以下时，估计为车道被变更，立即反映到车辆运行信息中。
图6是用于说明本发明的一实施方式的和交通标识与车辆的距离差对应的交通标识的状态的图形。
如该图所示，由信息取得部件11的图像拍摄部件112(安装在车辆上的摄像机等)拍摄的图像中出现的交通标识(信号灯或交通显示板等)中，车辆越接近交通标识(信号灯或交通显示板等)，则在图像中，看到交通标识(信号灯或交通显示板等)越快速地脱离左右的四象限。
根据本发明，通过由直至车道单位的地图匹配来校正GPS信号的不正确性，具有能够为驾驶员提供更加正确和方便的车辆导航服务的效果。
上述的本发明的方法可作为程序实现，以可以由计算机读取的形态存储在记录介质(CD-ROM、RAM、ROM、软盘、硬盘、光磁盘等)中。因为具有本发明所属技术领域的一般知识的人员能够很容易地实现这样的过程，所以省略其详细说明。
以上说明的本发明在不脱离本发明的技术思想的范围内可以由具有本发明所属技术领域的一般知识的人员进行各种置换、变形和变更，所以并不仅限于上述实施方式和附图。

Claims (5)

1.一种车辆位置估计装置，其特征在于，具有：
交通标识信息提供部件，基于接收的位置信息，提供当前车辆位置中存在的交通标识的信息；
交通标识识别部件，利用由该交通标识信息提供部件提供的交通标识信息，从输入的图像中识别交通标识，提取该识别的交通标识的图像上的像素尺寸和位置；
距离提取部件，利用由该交通标识识别部件提取的交通标识的图像上的像素尺寸和位置，以及已经存储在数据库中的交通标识的每个像素尺寸的距离信息，估计上述图像上的交通标识和车辆的实际距离；
车道校正部件，基于已经存储在上述数据库中的交通标识的每个像素位置的行驶车道信息，以及从上述输入的图像中所识别的车道变化信息，对车道进行校正；以及
车辆位置估计部件，将由上述距离提取部件估计的交通标识和车辆的距离信息，以及由上述车道校正部件校正的车道信息，反映在当前取得的位置的图像中，从而估计车辆位置。
2.如权利要求1所述的车辆位置估计装置，其特征在于，
上述车道校正部件判断车辆和车道所成角度的变化，从而识别车道的变化。
3.如权利要求2所述的车辆位置估计装置，其特征在于，
上述距离提取部件比较已经存储在上述数据库中的交通标识的每个像素尺寸的距离信息和由上述交通标识识别部件识别的交通标识的像素尺寸，以提取图像上的交通标识和车辆的实际距离。
4.如权利要求3所述的车辆位置估计装置，其特征在于，
上述车道校正部件比较存储在上述数据库中的交通标识的每个像素位置的行驶车道信息和由上述交通标识识别部件提取的图像上的交通标识的位置，基于上述车道的变化信息，校正车道。
5.一种车辆位置估计方法，其特征在于，包含下述步骤：
从拍摄的当前位置的图像中识别交通标识的步骤；
比较该识别的交通标识，和已经存储的交通标识信息，判断交通标识的种类，提取图像上的交通标识的像素尺寸和位置的步骤；
比较该提取的交通标识的像素尺寸和已经存储的交通标识的每个像素尺寸的距离信息，提取交通标识和车辆的距离的步骤；
将该提取的交通标识的位置和已经存储的每个像素位置的行驶车道信息进行比较，基于比较瞬间的车道变化信息，校正车道的步骤；以及
将上述估计出的交通标识和车辆的距离信息，以及上述校正后的车道信息反映在上述车辆的卫星接收图像和车辆的行驶信息中，从而估计车辆位置的步骤。
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