JP2001336941A - カーナビゲーション装置 - Google Patents

カーナビゲーション装置

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JP2001336941A
JP2001336941A JP2000155497A JP2000155497A JP2001336941A JP 2001336941 A JP2001336941 A JP 2001336941A JP 2000155497 A JP2000155497 A JP 2000155497A JP 2000155497 A JP2000155497 A JP 2000155497A JP 2001336941 A JP2001336941 A JP 2001336941A
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road
character
navigation device
car navigation
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JP2000155497A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Nakagawa
潔 中川
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Sony Corp
ソニー株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスプレイによって展開された地図上におけ
る自車の位置のずれをなくして位置精度を改善するよう
にしたカーナビゲーション装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】車両のルームミラーの付近に左右一対のス
テレオカメラ11、12と文字認識カメラ13とを配
し、ステレオカメラ11、12によって前方の道路の状
況を認識するとともに、信号機の表示板の交差点名を文
字認識カメラ13によってパターン認識する。そしてこ
れらのデータとナビゲーション部33の道路パターンデ
ータ格納部37の道路パターンのデータおよび交差点デ
ータ格納部38の交差点名のデータとを比較して一致す
るように補正を加えることにより、位置精度を極めて高
精度にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明はカーナビゲーション
装置に係り、とくに車両の測定位置の誤差を改善するよ
うにしたカーナビゲーション装置に関するものである。

【0002】

【従来の技術】運転中の自動車の走行位置を自己認識す
る手段としてカーナビゲーション装置が用いられてい
る。カーナビゲーション装置は、例えば道路地図データ
が記録された媒体であるCD−ROM、DVD、ハード
ディスク等を再生し、走行中の道路地図を例えば液晶デ
ィスプレイから成る画面上に表示し、さらに衛星電波を
用いたGPS(Global Positioning
System)や、自動車に同時に搭載されているジ
ャイロセンサユニットおよび車速センサによって逐次測
位される車両位置を画面上の道路地図に重ねて表示する
ものであって、運転者は地図上に表示された自車の位置
を見ることによって、走行位置を容易に認識することが
できる装置である。

【0003】

【発明が解決しようとする課題】従来より用いられてい
るカーナビゲーション装置は、次のような不具合があ
る。すなわちFM電波による補正データを用いて測位精
度を向上させるD−GPS(Differential
Global Positioning Syste
m)を用いていることによって精度が向上し、位置情報
のずれが10m以内にまで改善されたとされている。と
ころが高層ビル等でGPSの電波を受信できない場合
や、FM電波を受信することができなかった場合等にお
いては、自車位置のマークが数十メートル飛んでしまう
ことがある。

【0004】またGPS電波やFM電波が正常に受信で
きたとしても、誤差が零ではないために、ルートガイド
機能は曲がろうとする交差点を過ぎてから曲がる指示を
出す場合がある。このようにカーナビゲーション装置が
不正確な指示を出すと、かえって運転者を混乱させてし
まうことになり、誤った方向に進路を変更してしまう可
能性すらある。

【0005】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、とくに車両位置の指示精度を改善する
ようにしたカーナビゲーション装置を提供することを目
的とする。

【0006】

【課題を解決するための手段】本願の一発明は、映像を
取込むステレオカメラと、前記ステレオカメラで取込ま
れた映像を元にして3次元画像を形成する3次元画像形
成装置と、前記3次元画像を2次元画像に変換する画像
変換手段と、前記画像変換手段によって得られた画像を
地図データ中の道路パターンデータと比較するパターン
比較手段と、前記パターン比較手段によって画像と道路
パターンデータとが一致したと判別されたときに測位処
理を行なう測位処理手段と、を具備するカーナビゲーシ
ョン装置に関するものである。

【0007】ここで前記ステレオカメラが車両の走行方
向前方の映像を取込む左右一対のカメラであってよい。
また前記3次元画像形成装置は、左右のカメラから取込
まれた画像から輪郭を抽出して3次元画像を形成するよ
うにしてよい。また前記パターン比較手段はその時点に
対して2回前までの方向の変更によって得られる道路パ
ターンを地図データ中の道路パターンと比較するように
してよい。また前記パターン比較手段によってパターン
が不一致であると判別されると前記測位処理手段は地図
データ中の別の道路パターンを前記パターン比較手段に
供給するようにフィードバック制御するようにしてよ
い。また前記測位処理手段が地図データ中の別の道路パ
ターンを所定の回数以上前記パターン比較手段に供給し
てもパターンが一致したと判別されない場合に、前記地
図データ中の道路パターンを書直すようにしてよい。ま
た前記ステレオカメラが赤外線カメラであってよい。

【0008】また本願の別の発明は、文字情報を含む映
像を取込む文字認識カメラと、前記文字認識カメラで取
込まれた映像をパターン認識して文字情報を抽出するパ
ターン認識手段と、前記パターン認識手段によって得ら
れた文字情報を地図データ中の文字情報と比較する文字
比較手段と、前記文字比較手段によって前記パターン認
識手段で得られた文字情報と地図データ中の文字情報と
が一致したと判別されたときに測位処理を行なう測位処
理手段と、を具備するカーナビゲーション装置に関する
ものである。

【0009】ここで前記文字認識カメラで取込まれた映
像中の文字情報が表示板等によって表示される交差点
名、道路名、街路名、地域名、河川名、橋梁名、その他
その地点を特定することができる文字情報であってよ
い。また前記文字比較手段によって不一致信号が出力さ
れると前記測位処理手段は地図データ中の別の文字情報
を前記文字比較手段に供給するようにフィードバック制
御するようにしてよい。また前記文字認識カメラが赤外
線カメラであってよい。

【0010】現行のカーナビゲーション装置は、測位精
度が向上したと言えども、D−GPSで約10メートル
以内の精度である。またFM電波の受信し難い場所や、
高層ビル等でGPS衛星の電波が遮られたり反射したり
する場所では、数十メートルの誤差となったり、場合に
よっては測位不能となったりする。従ってこのような状
況下においても、D−GPS以上に高精度でしかも安定
して測位するには、新たな仕組みが必要になる。

【0011】本願の好ましい態様はこのような新たな仕
組みを提供するものである。このシステムにおいて目の
働きをするのがCCDカメラまたはCMOSカメラであ
る。カメラは2種類備えられる。2種類とも自動車のル
ームミラーの付近に前方を向けて取付けられるようにな
っている。第1の種類はルームミラーの両サイドに取付
けられるステレオカメラである。別の種類はルームミラ
ーの前方に取付けられる文字認識カメラである。

【0012】ステレオカメラは前方の道路状況、すなわ
ち道路が曲がっているのか真直ぐなのかを認識し、また
文字認識カメラは信号機等の表示板の交差点名や道路案
内表示を捉え、パターン認識を行なうものである。

【0013】上記ステレオカメラで捉えられた映像によ
って形成される車両の走行方向前方の道路パターンデー
タは、カーナビゲーション装置の地図データ中の道路パ
ターンと比較され、一致した道路パターンが現在自車が
走行している道路であると判断する。このことによって
現行のカーナビゲーション装置で、突然自動車の位置が
隣の道にマッチングするような不具合が回避される。

【0014】また文字認識カメラで交差点名や道路案内
表示を認識し、自車からその交差点までの距離をステレ
オカメラで計算することができる。従ってこれらのデー
タをカーナビゲーションシステムに反映することによっ
て、これから曲がるべき交差点を曲がる前に的確に運転
者に指示することができる。ちなみに現行のカーナビゲ
ーション装置においては、交差点に対して必要以上に手
前あるいはその交差点を通り過ぎてから曲がる指示をす
る場合があり、このような不具合が本システムにおいて
は回避される。

【0015】このように走行する自動車の前方の状況を
カメラで捉え、パターン認識したデータをカーナビゲー
ションシステムに反映することによって、誤差がほぼ全
くない自動位置表示と的確なルートガイドとを行なうこ
とが可能になる。すなわち本システムによれば、測位精
度が飛躍的に向上することによって、曲がるべき交差点
を的確に運転者に知らせることが可能になる。

【0016】道路工事等で道路の位置が変わったり、あ
るいはまた新たな道路ができたりしても、学習機能によ
って地図データを書換える柔軟性を持っているので、地
図データのバージョンアップを行なう必要もなくなる。
よって新たにできた道路を走行した場合には、ディスプ
レイ上の地図表示装置は、地図データの書換えに連動し
て変わるために、自車の後方に道路が引かれているよう
な表示になる。

【0017】またステレオ赤外線カメラで車両の前方の
状況を監視しているので、前方の障害物の有無を夜間で
も肉眼以上にはっきりと認識し、事前に運転者に注意を
促すことが可能になる。とくに暗闇に同化し易い黒い衣
服を着た歩行者は、赤外線ランプによって照射してその
存在をはっきりと認識できるために、肉眼では認識でき
なくても本システムで確実に認識することが可能にな
る。

【0018】

【発明の実施の形態】図1および図2に示すように、本
実施の形態のカーナビゲーション装置は、左右一対のス
テレオカメラ11、12と、文字認識カメラ13とを備
えている。ステレオカメラ11、12は文字認識カメラ
13に対してその両側に位置するようになっており、車
両の進行方向前方の立体映像の取込みを行なうようにし
ている。これに対して文字認識カメラ13は、交差点名
や街路名等を表示板の文字表示から読取るためのもので
ある。なお文字認識カメラ13は例えばルームミラーの
近傍に設けられてよい。

【0019】図3はこのようなステレオカメラ11、1
2と文字認識カメラ13とを有するカーナビゲーション
装置の全体の構成を示すものであって、この装置は映像
処理部16とナビゲーション部33とから構成されてい
る。そして左右のステレオカメラ11、12はそれぞれ
映像の輪郭の抽出を行なうための輪郭抽出回路17、1
8と接続されている。輪郭抽出回路17はさらには対応
点の発生のための検出動作を行なうための検出回路19
に接続されている。これに対してもう1つの輪郭抽出回
路18は対応点の一致の検出を行なう検出回路20に接
続されている。

【0020】これら一対の検出回路19、20は比較器
21に接続される。そして比較器21の出力側が画像変
換器22に接続されている。画像変換器22は3次元画
像を2次元画像に変換する変換器である。そして画像変
換器22の出力がパターン比較を行なう比較器23の一
方の入力端子に供給されるようになっている。

【0021】これに対して文字認識カメラ13は輪郭抽
出を行なうための輪郭抽出回路27に接続されている。
そしてこの輪郭抽出回路27がパターン認識を行なうた
めの検出器28に接続されている。そして検出器28の
出力側が文字比較を行なうための比較器29の一方の入
力端子に接続されている。

【0022】ナビゲーション部33は測位処理器34を
備え、この測位処理器34がGPS35およびD−GP
S36から位置情報を得るようになっている。またこの
測位処理器34は道路パターンデータ格納部37と交差
点データ格納部38とに接続されている。道路パターン
データ格納部37の出力側は道路パターン比較を行なう
ための比較器23の他方の入力端子に接続されている。
また交差点データ格納部38は比較器29の他方の入力
端子に接続されている。

【0023】このように本実施の形態のカーナビゲーシ
ョン装置は、ステレオカメラ11、12、文字認識カメ
ラ13、映像を処理する映像処理部16、ナビゲーショ
ン部33から構成されている。

【0024】ここでステレオカメラ11、12および文
字認識カメラ13は何れも夜間でも感度を持つように、
赤外線カットフィルタを外した赤外線カメラから構成さ
れており、しかも近赤外線照射用の赤外線ランプを備え
ている。また上記のカメラ11〜13のオートホワイト
バランスの引込み範囲は2500度K〜9500度Kま
でと広く、かつ引込み速度も速いので赤外線カットフィ
ルタがなくても、色合が狂うことはない。

【0025】ステレオカメラ11、12は走行方向前方
の道路の例えば路肩の部分の白線を捉え、左右のカメラ
11、12で白線のずれ量の検出を行なうようになって
いる。自車の近傍ではずれが大きくても、遠ざかるに従
ってずれ量が小さくなる。このような白線のずれ量は図
3に示すブロック図に付加して示している。

【0026】すなわち左右のステレオカメラ11、12
によって得られる映像をそれぞれ輪郭抽出回路17によ
って輪郭抽出し、検出回路19、20によって対応点の
発生および対応点の一致を行なった後に、比較器21に
よって比較することによって、データAで示す白線のず
れ量を比較器21の出力として得るようにしている。

【0027】データAで示すずれ量のデータは3次元デ
ータであるために、このデータを2次元のデータに変換
してパターン化を行なう必要がある。このようなパター
ン化が画像変換器22によって行なわれ、2次元に変換
してパターン化したデータBで示すデータが得られる。
このデータがナビゲーション部33の道路パターンデー
タ格納部37から取出される道路パターンデータと比較
器23で比較される。

【0028】次にパターン比較の方法について図4によ
り説明する。このパターン比較図において、A点を自動
車の出発点として太線に沿って矢印の方向に自動車が走
行したとする。車両がaの領域を走行中は、1回も曲が
っていないために、道路パターンを特定することができ
ないが、bの領域を走行中はaの区間とbの区間の道路
パターンで道路を特定できるようになる。さらに車両が
cの区間を走行中はaの区間とbの区間の道路パターン
によって走行中の道路パターンを特定する。車両がdの
領域を走行中はbの区間とcの区間の道路パターンから
特定を行なう。さらにeの領域を走行中は、cの区間と
dの区間の道路パターンによって道路の特定を行なうよ
うにする。このように道路パターンの連続性を見なが
ら、車両の走行に合わせて比較器23で比較する道路パ
ターンの切出しを順次変えていくようにしている。

【0029】比較器23におけるパターン比較の結果が
一致しなかった場合、すなわち比較器23における比較
において不一致であった場合には、この比較器23の不
一致出力に対応して、測位処理器34からパターン不一
致信号が出力される。そして最初にピックアップした道
路パターンの近傍のデータをピックアップし直し、再度
パターン比較を行なう。比較器23、測位処理器34、
および道路パターンデータ格納部37のフィードバック
ループで実際の道路パターンと一致する場所を探す。こ
のようなパターン比較は常に行なわれているので、ある
時点で突然全く一致しなくなるような事態は起り難い。

【0030】比較器23のパターン比較が突然全く一致
しなくなった場合は、工事で道路の位置が変った場合
や、新たに道路ができた場合であって、このような場合
にはステレオカメラ11、12からの道路データとGP
S35からのデータによって、ナビゲーション部33の
道路パターンデータを書直す学習機能を働かせるように
している。

【0031】また万が一何度パターン比較を行なっても
一致しない場合には、パターン比較の誤差範囲を広げて
再度パターン比較をする回避機能をも備えるようにして
いる。

【0032】次に文字認識カメラ13を利用した文字認
識の動作について説明する。文字認識カメラ13で捉え
た表示板の表示内容は輪郭抽出回路27によって輪郭抽
出され、検出器28によってパターン認識される。そし
てパターン認識された文字情報が比較器29において交
差点データ格納部38からの文字情報と文字比較され
る。そして比較器29においてパターン認識された文字
情報と交差点データ格納部38からの文字情報とが一致
した場合には、測位処理装置34は位置情報を出力す
る。

【0033】比較器29で文字比較した結果が不一致で
あった場合には、上記道路パターンの比較と同様にフィ
ードバックを行なう。すなわち比較器29、測位処理器
34、および交差点データ格納部38から成るフィード
バックループが作動し、何回も比較を繰返すことによっ
て比較器29で一致する場所を探すようにしている。こ
れによって自車の位置が文字情報によって検出された位
置に正しく一致するように位置の表示が補正される。

【0034】測位処理には、ナビゲーションシステムで
使用されているGPS35およびD−GPS36のデー
タに加え、ステレオカメラ11、12および文字認識カ
メラ13から成る電子の目で捉えた自動車の前方の状況
のデータが入力され、これらのデータとナビゲーション
部33のデータ格納部37、38の地図データのマッチ
ングを取るために、車両の位置の表示誤差が限りなく零
に近づき、極めて正確なカーナビゲーションが可能にな
る。

【0035】図5はこのようなカーナビゲーション装置
のブロック図3で示すブロックの動作をフローチャート
で示したものである。このフローチャートは、左幹のス
テレオカメラ11、12による道路パターン比較と、右
幹の文字認識カメラ13による文字比較の2つの幹から
成る。

【0036】左幹においては、ステップ1で左右のステ
レオカメラ11、12からの映像で対応点の発生、対応
点の一致、およびステップ2におけるずれ量の比較を行
なう。そしてステップ3において3次元データから2次
元データへパターン化した後に、ステップ4でGPSの
道路パターンデータとの比較を行なう。一致していなけ
ればステップ6で地図データの近傍の他の道路パターン
データとの比較を行なう。ステップ4で一致した後はさ
らにステップ5でGPS35の道路パターンデータがG
PS35の交差点データと一致するかどうかを判別す
る。一致しなければステップ15で別のGPSの交差点
データとの比較を行なう。

【0037】これに対して右幹においては、ステップ1
1で文字認識カメラによって道路案内表示板を探し、存
在した場合にはステップ13でそれをパターン認識す
る。そしてステップ14でこの認識データとGPSの交
差点データとの比較を行ない、一致していなければステ
ップ15で地図データの近傍の他の交差点データとの比
較を行なう。ステップ14で一致した後はさらにステッ
プ16でGPSの交差点データがGPSの道路パターン
データと一致するかどうかを判別する。一致しなければ
ステップ6で別のGPSの道路パターンデータとの比較
を行なう。ここで両幹ともGPSの交差点データとGP
Sの道路パターンデータとが一致していれば、ステップ
17で位置情報としてそれを出力する。

【0038】

【発明の効果】本願の一発明は、映像を取込むステレオ
カメラと、ステレオカメラで取込まれた映像を元にして
3次元画像を形成する3次元画像形成装置と、3次元画
像を2次元画像に変換する画像変換手段と、画像変換手
段によって得られた画像を地図データ中の道路パターン
データと比較するパターン比較手段と、パターン比較手
段によって画像と道路パターンデータとが一致したと判
別されたときに測位処理を行なう測位処理手段と、を具
備するようにしたものである。

【0039】従ってこのようなカーナビゲーション装置
によれば、ステレオカメラによって得られた映像に基く
道路パターンと地図データ中の道路パターンとが一致し
たときに、測位処理が行なわれ、これによって車両の位
置のずれが補正され、ディスプレイの地図上において正
しく車両の位置を表示できるようになり、高精度な位置
表示を行なうカーナビゲーション装置が提供される。

【0040】本願の別の発明は、文字情報を含む映像を
取込む文字認識カメラと、文字認識カメラで取込まれた
映像をパターン認識して文字情報を抽出するパターン認
識手段と、パターン認識手段によって得られた文字情報
を地図データ中の文字情報と比較する文字比較手段と、
文字比較手段によってパターン認識手段で得られた文字
情報と地図データ中の文字情報とが一致したと判別され
たときに測位処理を行なう測位処理手段と、を具備する
ようにしたものである。

【0041】従ってこのようなカーナビゲーション装置
によれば、文字認識カメラによって取込まれた文字情報
と地図データ中の文字情報とが一致したと判別されたと
きに測位処理が行なわれるようになり、このために文字
情報を利用して車両の位置をより正確に補正することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図1】ステレオカメラおよび文字認識カメラを備える
車両の平面図である。

【図2】同車両の一部を破断した側面図である。

【図3】カーナビゲーション装置の要部のブロック図で
ある。

【図4】道路パターンの抽出のための車両の走行経路を
示す平面図である。

【図5】位置補正の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】 11 ステレオカメラ(左) 12 ステレオカメラ(右) 13 文字認識カメラ 16 映像処理部 17、18 輪郭抽出回路 19、20 検出回路 21 比較器 22 画像変換器 23 比較器 27 輪郭抽出回路 28 検出器 29 比較器 33 ナビゲーション部 34 測位処理器 35 GPS 36 D−GPS 37 道路パターンデータ格納部 38 交差点データ格納部

フロントページの続き Fターム(参考) 2F029 AA02 AB07 AC02 AC13 5B057 AA16 BA02 CA08 CA13 CA16 CB08 CB12 CB16 CB18 CC01 DA08 DA16 DB02 DB09 DC17 DC33 5H180 AA01 CC04 EE18 FF05 FF07 FF22 FF27 FF33

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】映像を取込むステレオカメラと、 前記ステレオカメラで取込まれた映像を元にして3次元
    画像を形成する3次元画像形成装置と、 前記3次元画像を2次元画像に変換する画像変換手段
    と、 前記画像変換手段によって得られた画像を地図データ中
    の道路パターンデータと比較するパターン比較手段と、 前記パターン比較手段によって画像と道路パターンデー
    タとが一致したと判別されたときに測位処理を行なう測
    位処理手段と、 を具備するカーナビゲーション装置。
  2. 【請求項2】前記ステレオカメラが車両の走行方向前方
    の映像を取込む左右一対のカメラであることを特徴とす
    る請求項1に記載のカーナビゲーション装置。
  3. 【請求項3】前記3次元画像形成装置は、左右のカメラ
    から取込まれた画像から輪郭を抽出して3次元画像を形
    成することを特徴とする請求項2に記載のカーナビゲー
    ション装置。
  4. 【請求項4】前記パターン比較手段はその時点に対して
    2回前までの方向の変更によって得られる道路パターン
    を地図データ中の道路パターンと比較することを特徴と
    する請求項1に記載のカーナビゲーション装置。
  5. 【請求項5】前記パターン比較手段によってパターンが
    不一致であると判別されると前記測位処理手段は地図デ
    ータ中の別の道路パターンを前記パターン比較手段に供
    給するようにフィードバック制御することを特徴とする
    請求項1に記載のカーナビゲーション装置。
  6. 【請求項6】前記測位処理手段が地図データ中の別の道
    路パターンを所定の回数以上前記パターン比較手段に供
    給してもパターンが一致したと判別されない場合に、前
    記地図データ中の道路パターンを書直すことを特徴とす
    る請求項5に記載のカーナビゲーション装置。
  7. 【請求項7】前記ステレオカメラが赤外線カメラである
    ことを特徴とする請求項1に記載のカーナビゲーション
    装置。
  8. 【請求項8】文字情報を含む映像を取込む文字認識カメ
    ラと、 前記文字認識カメラで取込まれた映像をパターン認識し
    て文字情報を抽出するパターン認識手段と、 前記パターン認識手段によって得られた文字情報を地図
    データ中の文字情報と比較する文字比較手段と、 前記文字比較手段によって前記パターン認識手段で得ら
    れた文字情報と地図データ中の文字情報とが一致したと
    判別されたときに測位処理を行なう測位処理手段と、 を具備するカーナビゲーション装置。
  9. 【請求項9】前記文字認識カメラで取込まれた映像中の
    文字情報が表示板等によって表示される交差点名、道路
    名、街路名、地域名、河川名、橋梁名、その他その地点
    を特定することができる文字情報であることを特徴とす
    る請求項8に記載のカーナビゲーション装置。
  10. 【請求項10】前記文字比較手段によって不一致信号が
    出力されると前記測位処理手段は地図データ中の別の文
    字情報を前記文字比較手段に供給するようにフィードバ
    ック制御することを特徴とする請求項8に記載のカーナ
    ビゲーション装置。
  11. 【請求項11】前記文字認識カメラが赤外線カメラであ
    ることを特徴とする請求項8に記載のカーナビゲーショ
    ン装置。
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