JP2002081941A - System and method of measuring three-dimensional shape of road - Google Patents

System and method of measuring three-dimensional shape of road

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JP2002081941A
JP2002081941A JP2000274923A JP2000274923A JP2002081941A JP 2002081941 A JP2002081941 A JP 2002081941A JP 2000274923 A JP2000274923 A JP 2000274923A JP 2000274923 A JP2000274923 A JP 2000274923A JP 2002081941 A JP2002081941 A JP 2002081941A
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road
longitude
latitude
dimensional shape
observation vehicle
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Japanese (ja)
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Shinji Wakizaka
信治 脇阪
Keiichi Uchimura
圭一 内村
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Zenrin Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately determine the three-dimensional shape of a road. SOLUTION: During running of an observation car 10 on a road, a car-carried hybrid position measuring unit 64 measures the latitude, the longitude and the height of a running trace of the car 10. In parallel, a car-carried video camera 20 takes images of the road and a picture processor 66 extracts white lines at both sides of the road to obtain the distance between the position of the car 10 and the center point of the road, based on the white lines, and calculates the latitude, the longitude and the height of the load center point, using the latitude, the longitude and the height of the travel trace, the distance between the observation car position and the road center point, and the yaw angle and the roll angle from a car-carried three-axis angle sensor 40. It obtains a three- dimensional shape of the road center line from the result and obtains a gradient in the road width direction from the roll angle to determine the latitude, the longitude and the height of an optional position on the road.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、道路の3次元形状
を計測するためのシステム及び方法に関する。
The present invention relates to a system and a method for measuring the three-dimensional shape of a road.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高度道路交通システム(ITS)に
おいて、自動車の高度知能化、情報化がますます重要と
なっている。それに対応して、ステアリング、ブレーキ
などの各種電子機器を制御するために、高精度な道路3
次元地図データ(=カーナビゲーション用ディジタル道
路地図)の整備が要請されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in intelligent transportation systems (ITS), advanced intelligence and computerization of vehicles have become increasingly important. Correspondingly, high-precision road 3 to control various electronic devices such as steering and brakes
There is a demand for maintenance of three-dimensional map data (= digital road map for car navigation).

【0003】3次元測位による道路3次元形状計測方法
として、従来から、GPS測位法と自立航法測位法を併用
したハイブリッド測位装置を搭載した車両を道路上で走
行させて、その車両の緯度・経度・高さから道路の3次
元形状を得る方法が知られている。例えば、特許第3013
309号の発明や、山野芳樹「モービルマッピングシステ
ムによるキネマティック写真測量システムの開発」
(財)日本測量調査技術協会、第22回技術発表会論文
集、P.1〜P.8、平成12年6月28日に記載のものなど
である。
Conventionally, as a method of measuring the three-dimensional shape of a road by three-dimensional positioning, a vehicle equipped with a hybrid positioning device that uses both GPS positioning and self-contained navigation is driven on a road, and the latitude and longitude of the vehicle are measured. A method for obtaining a three-dimensional shape of a road from a height is known. For example, Patent No. 3013
Invention of No. 309 and Yoshiki Yamano "Development of kinematic photogrammetry system using mobile mapping system"
The Japan Survey and Survey Technology Association, The 22nd Technical Presentation, Transactions, P.1 to P.8, and those described on June 28, 2000.

【0004】しかし、これら従来の方法は、道路の幅を
考慮せずに、道路を走行した車両の軌跡の緯度・経度・
高さを道路の3次元形状としている。そのため、道路の
中心線に沿った道路3次元形状が求められないという問
題がある。また、道路の幅方向の傾き(これは特に、道
路湾曲部での速度制御にとり重大である)も検出するこ
とができない。
[0004] However, these conventional methods do not consider the width of the road, and do not consider the latitude, longitude, and the trajectory of the vehicle traveling on the road.
The height is a three-dimensional shape of the road. Therefore, there is a problem that a three-dimensional road shape along the center line of the road cannot be obtained. In addition, it is impossible to detect inclination in the width direction of the road (this is particularly important for speed control in a curved portion of the road).

【0005】一方、道路の幅も含めた道路形状の計測方
法として、特開平5-297941号の発明などがある。この種
の従来技術は、車載カメラから撮影した道路脇の白線画
像を画像処理することにより、道路の平面的な形状を計
測するものである。しかし、道路の高さを考慮に入れて
いないため、やはり、道路の正確な3次元形状を求める
ことはできない。
On the other hand, as a method of measuring the road shape including the width of the road, there is an invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-297941. In this type of related art, a planar shape of a road is measured by performing image processing on a white line image on the side of the road captured by a vehicle-mounted camera. However, since the height of the road is not taken into account, it is impossible to obtain an accurate three-dimensional shape of the road.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、道路
の正確な3次元形状、つまり、道路上の任意の位置での
緯度・経度・高さが決定できるようにすることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to enable an accurate three-dimensional shape of a road, that is, a latitude, longitude and height at an arbitrary position on the road to be determined.

【0007】本発明の別の目的は、道路の曲率、道路縦
方向の勾配及び道路横(幅)方向の勾配が決定できるよ
うにすることにある。
Another object of the present invention is to be able to determine the curvature of the road, the gradient in the vertical direction of the road, and the gradient in the lateral (width) direction of the road.

【0008】本発明のまた別の目的は、道路の中心線に
沿った道路3次元形状が決定できるようにすることにあ
る。
It is another object of the present invention to be able to determine the three-dimensional shape of a road along the center line of the road.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に従う道路の3次
元形状を測定するためのシステムは、観測車の緯度、経
度及び高度を計測する測位装置と、観測車に搭載されて
道路を撮影するカメラと、観測車に搭載されたロール角
センサ及びヨー角センサと、上記測位装置からの観測車
の緯度、経度及び高度と、上記カメラからの道路画像
と、上記ロール角センサからのロール角と、上記ヨー角
センサからのヨー角を用いて、道路上の任意の位置の緯
度、経度及び高度を決定可能にする道路3次元形状指標
を計算して出力する指標計算部とを備える。
A system for measuring the three-dimensional shape of a road according to the present invention comprises a positioning device for measuring the latitude, longitude and altitude of an observation vehicle, and an image of the road mounted on the observation vehicle. A camera, a roll angle sensor and a yaw angle sensor mounted on the observation vehicle, the latitude, longitude, and altitude of the observation vehicle from the positioning device, a road image from the camera, and a roll angle from the roll angle sensor. And an index calculator for calculating and outputting a road three-dimensional shape index enabling determination of the latitude, longitude and altitude of an arbitrary position on the road using the yaw angle from the yaw angle sensor.

【0010】本発明のシステムは、測位装置から得られ
る観測車の走行軌跡の緯度、経度及び高度のデータに、
更に、観測車から道路を撮影した道路画像から得られる
情報と、観測車のロール角とヨー角とを加味する。それ
により、観測車が道路上の横(幅)方向のどの位置を走
っていたとしても、道路の任意の位置の緯度、経度及び
高度が決定可能な道路3次元形状指標を得ることができ
る。
[0010] The system of the present invention uses the latitude, longitude and altitude data of the traveling locus of the observation vehicle obtained from the positioning device,
Further, information obtained from a road image obtained by photographing the road from the observation vehicle, and the roll angle and the yaw angle of the observation vehicle are taken into account. This makes it possible to obtain a road three-dimensional shape index from which the latitude, longitude and altitude of an arbitrary position on the road can be determined, regardless of the position of the observation vehicle in the horizontal (width) direction on the road.

【0011】好適な実施形態では、道路3次元形状指標
を次のように計算する。すなわち、道路画像から、道路
上を道路縦方向に延びる所定の縦方向線を求め、その縦
方向線と観測車との間の相対位置関係を求める。そし
て、その縦方向線と観測車との間の相対的位置関係と、
観測車の緯度、経度及び高度とロール角とヨー角とを用
いて、その縦方向線の緯度、経度及び高度などの3次元
形状を計算する。また、ロール角から、道路の横方向の
勾配も求める。こうして求まった縦方向線の3次元形状
と道路横方向の勾配とに基けば、道路の全ての位置の緯
度、経度及び高度を決定することが可能である。
In a preferred embodiment, the road three-dimensional shape index is calculated as follows. That is, a predetermined vertical line extending on the road in the vertical direction of the road is obtained from the road image, and a relative positional relationship between the vertical line and the observation vehicle is obtained. And the relative positional relationship between the vertical line and the observation vehicle,
Using the latitude, longitude and altitude of the observation vehicle, the roll angle and the yaw angle, a three-dimensional shape such as the latitude, longitude and altitude of the vertical line is calculated. Also, the lateral gradient of the road is determined from the roll angle. Based on the three-dimensional shape of the vertical line thus obtained and the gradient in the lateral direction of the road, it is possible to determine the latitude, longitude and altitude of all positions on the road.

【0012】好適な実施形態では、上述した道路の縦方
向線として道路の中心線を用いている。それ以外に、道
路の左右サイドや車線境界に引かれている白線なども、
上記縦方向線として用いることができる。
In a preferred embodiment, the center line of the road is used as the vertical line of the road. In addition, white lines drawn on the left and right sides of the road and lane boundaries,
It can be used as the vertical line.

【0013】好適な実施形態では、道路3次元形状指標
には、道路中心線の緯度、経度及び高度のデータと、道
路横方向の勾配のデータが含まれている。これらのデー
タに代えて、或いはこれらのデータに加えて、道路の中
心線の曲率のデータと、道路の中心線(つまり道路縦方
向)の勾配のデータと、道路横方向の勾配のデータを含
んでいてもよい。或いは、これら以外のデータであって
も、それに基いて道路上の任意の位置の緯度、経度及び
高度が決定可能であれば、道路3次元形状指標として用
いることができる。
In a preferred embodiment, the road three-dimensional shape index includes data of the latitude, longitude and altitude of the road center line, and data of the gradient in the lateral direction of the road. Instead of or in addition to these data, data on the curvature of the center line of the road, data on the gradient of the center line of the road (that is, the vertical direction of the road), and data on the gradient of the horizontal direction of the road are included. You may go out. Alternatively, data other than these can be used as a road three-dimensional shape index if the latitude, longitude, and altitude of an arbitrary position on the road can be determined based on the data.

【0014】好適な実施形態では、観測車の緯度、経度
及び高度を計測する測位装置として、GPS測位法と自
立航法測位法とを組み合わせたハイブリッド測位装置を
用いる。しかし、もし、GPS測位法又は自立航法測位
法のいずれか一方だけで十分な制度の測位が可能な場合
には、その一方のみを用いてもよい。また、これらに代
替可能な別の測位法があれば、それを用いてもよい。
In a preferred embodiment, a hybrid positioning device that combines a GPS positioning method and a self-contained navigation positioning method is used as a positioning device that measures the latitude, longitude, and altitude of an observation vehicle. However, if either the GPS positioning method or the self-contained navigation positioning method can perform positioning with sufficient accuracy, only one of them may be used. If there is another alternative positioning method, these may be used.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態に係
る道路3次元形状測定システムの構成を示す。
FIG. 1 shows the configuration of a road three-dimensional shape measuring system according to an embodiment of the present invention.

【0016】本実施形態では図1に示すように、道路3
次元形状測定システムの構成要素は全て道路を観測する
ための自動車(観測車)10に搭載されているが、必ず
しもそうである必要は無い。車載されるべき要素はGP
Sアンテナ20、ビデオカメラ30、3軸角度センサ4
0及び車速センサ50であり、それ以外の要素は、観測
車10とは別の場所に置かれても良く、その場合には、
車載の装置から車載されない装置へと、オフライン又は
オンラインでデータが送られるようになっていればよ
い。
In this embodiment, as shown in FIG.
All the components of the dimensional shape measurement system are mounted on an automobile (observation vehicle) 10 for observing a road, but this is not always necessary. The element to be mounted on the vehicle is GP
S antenna 20, video camera 30, 3 axis angle sensor 4
0 and the vehicle speed sensor 50, and the other elements may be placed in a different place from the observation vehicle 10, in which case,
What is necessary is that data can be transmitted from a vehicle-mounted device to a device that is not mounted on a vehicle offline or online.

【0017】図1に示すように、この道路3次元形状測
定システムは、GPSアンテナ20、ビデオカメラ(図
示しないモニタも接続されている)30、3軸角度セン
サ40、車速センサ50、演算処理装置60、表示装置
70、印刷装置80及び記憶装置90を備える。
As shown in FIG. 1, the road three-dimensional shape measuring system includes a GPS antenna 20, a video camera (a monitor (not shown) is also connected) 30, a three-axis angle sensor 40, a vehicle speed sensor 50, an arithmetic processing unit. 60, a display device 70, a printing device 80, and a storage device 90.

【0018】GPSアンテナ20は、観測車10の現在
位置の緯度、経度及び高度を計測するためのGPS信号
を複数の人工衛星から受ける。ビデオカメラ30は、観
測車10の前方の道路(道路が複数車線に分れていて且
つかなり広い場合には、走行中の1つの車線である場合
もある)をビデオカメラ30で撮影する。撮影された道
路の画像は付属のモニタ(図示せず)に表示される。観
測車10の直前の道路の左右両脇に引かれた白線が完全
に撮影できるように、ビデオカメラ30の視野と指向方
向が設定されている。ビデオカメラ30で撮影された道
路の白線画像は、道路10の中心線(両端の白線間の中
心線)や、観測車10の現在位置と道路中心線との間の
距離を求めるのに使用される。
The GPS antenna 20 receives GPS signals for measuring the latitude, longitude and altitude of the current position of the observation vehicle 10 from a plurality of artificial satellites. The video camera 30 captures an image of a road in front of the observation vehicle 10 (when the road is divided into a plurality of lanes and is considerably wide, it may be one traveling lane) with the video camera 30. The photographed road image is displayed on an attached monitor (not shown). The field of view and direction of the video camera 30 are set so that white lines drawn on the left and right sides of the road immediately before the observation vehicle 10 can be completely captured. The white line image of the road taken by the video camera 30 is used to determine the center line of the road 10 (the center line between the white lines at both ends) and the distance between the current position of the observation vehicle 10 and the center line of the road. You.

【0019】3軸角度センサ40は、観測車10の現在
のヨー角、ロール角及びピッチ角をそれぞれ検出する3
種類の角度センサ(ヨー角センサ、ロール角センサ及び
ピッチセンサ)をもつ。ここで、この明細書で言う「ヨ
ー角」とは、観測車10がその上下方向軸回りの回転運
動をしたときの回転角度(基本的には、進行方向を左右
に変えた角度)である。また、「ロール角」とは、観測
車10がその前後方向軸回りに回転運動をしたとき回転
角度(基本的には、道路の横(幅)方向の勾配による車
両の左右方向の傾き)である。また、「ピッチ角」と
は、観測車10がその左右方向軸回りに回転運動をした
ときの回転角度(基本的には、道路の縦方向の勾配によ
る車両の前後方向の傾き)である。車速センサ50は、
観測車10の走行速度を検出する。これらのセンサ4
0、50からの検出信号は、GPSアンテナ20からの
GPS信号から計算された観測車10の緯度、経度及び
高度を補正してより精密な緯度、経度及び高度を求める
のに使用される(ハイブリッド測位法)。それに加え、
3軸角度センサ40からのロール角は、観測車10が現
在居る道路の幅(横)方向の勾配の計算にも用いられ、
また、ヨー角は、観測車10の現在の進行方向(典型的
には、北方向との進行方向とのなす角度)の決定に用い
られる。
The three-axis angle sensor 40 detects the current yaw angle, roll angle and pitch angle of the observation vehicle 10 respectively.
It has various types of angle sensors (a yaw angle sensor, a roll angle sensor, and a pitch sensor). Here, the "yaw angle" referred to in this specification is a rotation angle when the observation vehicle 10 makes a rotational movement about its vertical axis (basically, an angle obtained by changing the traveling direction to left and right). . The “roll angle” is a rotation angle (basically, the inclination of the vehicle in the horizontal direction due to the gradient in the lateral (width) direction of the road) when the observation vehicle 10 makes a rotational movement about its longitudinal axis. is there. The “pitch angle” is a rotation angle when the observation vehicle 10 makes a rotational movement around its left-right axis (basically, the inclination of the vehicle in the longitudinal direction due to the vertical gradient of the road). The vehicle speed sensor 50
The traveling speed of the observation vehicle 10 is detected. These sensors 4
The detection signals from 0 and 50 are used to correct the latitude, longitude and altitude of the observation vehicle 10 calculated from the GPS signal from the GPS antenna 20 to obtain more precise latitude, longitude and altitude (hybrid. Positioning method). In addition,
The roll angle from the three-axis angle sensor 40 is also used for calculating the gradient in the width (lateral) direction of the road where the observation vehicle 10 is currently located,
The yaw angle is used to determine the current traveling direction of the observation vehicle 10 (typically, the angle between the traveling direction and the north direction).

【0020】演算処理装置60は、後に詳述するよう
に、上述した各種のセンサ20、30、40、50から
の信号を用いて、道路の3次元形状を表す道路3次元形
状指標を計算する。ここで、道路3次元形状指標には、
例えば、道路中心線の緯度と経度と高度、道路の曲率、
道路の縦方向の勾配、及び道路の横方向の勾配などが含
まれる。演算処理装置60は例えばプログラムされたコ
ンピュータと付属の入出力インタフェース回路などから
構成される。
The arithmetic processing unit 60 calculates a road three-dimensional shape index representing the three-dimensional shape of the road using signals from the various sensors 20, 30, 40, and 50 described above, as will be described in detail later. . Here, the road three-dimensional shape index includes:
For example, the latitude, longitude and altitude of the road centerline, the curvature of the road,
The vertical gradient of the road, the horizontal gradient of the road, and the like are included. The arithmetic processing unit 60 includes, for example, a programmed computer and an attached input / output interface circuit.

【0021】演算処理装置60がもつ機能要素は次のと
おりである。まず、上述した各種センサ20、30、4
0、50からの信号を入力する信号入力部61、62、
63、65がある。次に、ハイブリッド測位計算部64
があり、これは、GPS信号とヨー、ロール及びピッチ
角信号と車速信号とを用いて観測車の緯度と経度と高度
を計算する。次の要素は、画像処理部66であり、これ
は、ビデオカメラ30からの道路の撮影画像から、道路
の両サイドの白線画像を抽出し、その白線画像から道路
の中心点を検出し、その道路中心点と観測車との相対的
位置関係(距離)を計算する。次の要素は、道路3次元
形状指標計算部67であり、ハイブリッド測位計算部6
4及び画像処理部66の出力を受けて、上述した各種の
道路3次元形状指標を計算する。最後に、道路3次元形
状指標出力部68が、計算された各種の道路3次元形状
指標を表示装置70は、印刷装置80及び記憶装置90
に出力する。
The functional elements of the arithmetic processing unit 60 are as follows. First, the above-described various sensors 20, 30, 4
Signal input units 61, 62 for inputting signals from 0, 50,
There are 63 and 65. Next, the hybrid positioning calculation unit 64
This calculates the latitude, longitude and altitude of the observation vehicle using GPS signals, yaw, roll and pitch angle signals, and vehicle speed signals. The next element is an image processing unit 66, which extracts white line images on both sides of the road from a captured image of the road from the video camera 30 and detects the center point of the road from the white line image. Calculate the relative positional relationship (distance) between the road center point and the observation vehicle. The next element is the road three-dimensional shape index calculation unit 67, and the hybrid positioning calculation unit 6
4 and the output of the image processing unit 66, the above-mentioned various road three-dimensional shape indices are calculated. Finally, the road three-dimensional shape index output unit 68 displays the calculated various road three-dimensional shape indices on the printing device 80 and the storage device 90.
Output to

【0022】表示装置70は、印刷装置80及び記憶装
置90は、それぞれ、演算処理装置60から出力される
道路3次元形状指標を表示、印刷及び記録する。
The display device 70 has a printing device 80 and a storage device 90 for displaying, printing, and recording the road three-dimensional shape index output from the arithmetic processing device 60, respectively.

【0023】図2は、この道路3次元形状測定システム
(特に、演算処理装置60)が行う処理の流れを示す。
図2において、四角形ブロックはシステムが行う処理ス
テップを示し、長円形ブロックは各処理ステップで得ら
れた信号又はデータの情報を示す。
FIG. 2 shows a flow of processing performed by the road three-dimensional shape measuring system (in particular, the arithmetic processing unit 60).
In FIG. 2, square blocks indicate processing steps performed by the system, and oval blocks indicate signal or data information obtained in each processing step.

【0024】ステップ110では、車載のビデオカメラ
30が、観測車10の前方の道路を撮影する。これによ
り、両サイドに白線を持つ道路の画像120が得られ
る。続くステップ130では、画像処理部66が、画像
入力部65を通じて、その道路の画像120を取込む。
そして、画像処理部66は、このステップ130の中の
ステップ131で、道路の画像120から道路両サイド
の白線を抽出し、ステップ132で、その抽出した白線
の間の中点つまり道路の中心点を検出し、その道路中心
点と観測車10の位置と間の距離を計算する(データ1
40)。
In step 110, the on-board video camera 30 captures an image of the road ahead of the observation vehicle 10. As a result, a road image 120 having white lines on both sides is obtained. In the following step 130, the image processing unit 66 takes in the road image 120 through the image input unit 65.
Then, the image processing unit 66 extracts white lines on both sides of the road from the road image 120 in step 131 of this step 130, and in step 132, the midpoint between the extracted white lines, that is, the center point of the road. Is calculated, and the distance between the center point of the road and the position of the observation vehicle 10 is calculated (data 1
40).

【0025】また、上記のステップ110、130と並
行して行われるステップ150で、ハイブリッド測位計
算部64が、信号入力部61、62及び63を通じて、
GPSアンテナ20からのGPS信号、3軸角度センサ
40からのヨー、ロール及びピッチの3種の角度信号、
並びに車速センサ50からの車速信号を取り込み、それ
らの信号を用いて、GPS測位法と自立航法測位法とを
組み合わせたハイブリッド測位法(例えば、特許特許第
3013309号に記載された方法)により、観測車10の現
在の緯度、経度及び高度を計算する(データ160)。
In step 150, which is performed in parallel with the above steps 110 and 130, the hybrid positioning calculation section 64 transmits the signal through the signal input sections 61, 62 and 63.
A GPS signal from the GPS antenna 20, a yaw, a roll, and a pitch from the three-axis angle sensor 40;
In addition, a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 50 is taken in, and a hybrid positioning method combining the GPS positioning method and the self-contained navigation positioning method is used by using those signals (for example, Japanese Patent No.
The present latitude, longitude and altitude of the observation vehicle 10 are calculated by the method described in No. 3013309) (data 160).

【0026】また、ステップ150と並行して行われる
ステップ190で、ハイブリッド測位計算部64は、3
軸角度センサ40からのロール角信号を用いて、観測車
10の現在のロール角度(つまり、道路の横方向の勾
配)を得る(データ200)。これと並行して行われる
ステップ210で、ハイブリッド測位計算部64は、3
軸角度センサ40からのヨー角信号を用いて、観測車1
0の現在のヨー角度(つまり、道路の進行方向の勾配)
を得る(データ220)。
In step 190 performed in parallel with step 150, the hybrid positioning calculation unit 64
Using the roll angle signal from the shaft angle sensor 40, the current roll angle of the observation vehicle 10 (that is, the gradient in the lateral direction of the road) is obtained (data 200). In step 210 performed in parallel with this, the hybrid positioning calculation unit 64
Using the yaw angle signal from the shaft angle sensor 40, the observation vehicle 1
Current yaw angle of 0 (ie, gradient in the direction of travel of the road)
(Data 220).

【0027】ステップ170、230及び250は、道
路3次元形状指標計算部67によって行われる。
Steps 170, 230, and 250 are performed by the road three-dimensional shape index calculator 67.

【0028】ステップ170では、道路3次元形状指標
計算部67は、上述のステップ130で得られた観測車
10と道路中心点との相対的な位置関係のデータ140
と、上述のステップ150で得られた観測車10の緯
度、経度及び高度のデータ160と、上述のステップ1
90で得られたロール角度のデータ200を用いて、道
路中心点の高度を計算する(データ180)。
In step 170, the road three-dimensional shape index calculation section 67 calculates data 140 on the relative positional relationship between the observation vehicle 10 and the road center point obtained in step 130.
And the latitude, longitude, and altitude data 160 of the observation vehicle 10 obtained in the above-described step 150, and the above-described step 1
The altitude of the road center point is calculated using the roll angle data 200 obtained at 90 (data 180).

【0029】続くステップ230では、道路3次元形状
指標計算部67は、上述のステップ170で求めた道路
中心点の高度のデータ180と、前述のステップ150
で求めた観測車10の緯度、経度及び高度のデータ16
0と、上述のステップ190で得られたロール角度のデ
ータ200と、上述のステップ210で得られたヨー角
度のデータ220とを用いて、道路中心点の緯度と経度
を計算する(データ240)。
In the following step 230, the road three-dimensional shape index calculating section 67 calculates the altitude data 180 of the road center point obtained in the above-mentioned step 170 and the above-mentioned step 150.
Latitude, longitude and altitude data 16 of the observation vehicle 10 obtained by
Using 0, the roll angle data 200 obtained in step 190 described above, and the yaw angle data 220 obtained in step 210, the latitude and longitude of the road center point are calculated (data 240). .

【0030】続くステップ250では、道路3次元形状
指標計算部67は、上記ステップ230で求めた道路中
心点の緯度と経度のデータ240と、上記ステップ14
0で求めた観測車10と道路中心点との相対的な位置関
係のデータ140と、上述のステップ190で得られた
ロール角度のデータ200を用いて、道路中心線の緯度
と経度と高度、道路の曲率、道路の縦方向の勾配、及び
道路の横方向の勾配などの道路3次元形状指標を計算す
る(データ260)。
In the following step 250, the road three-dimensional shape index calculating section 67 calculates the latitude and longitude data 240 of the road center point obtained in the above step 230 and the above-mentioned step 14.
Using the data 140 of the relative positional relationship between the observation vehicle 10 and the road center point obtained at 0 and the roll angle data 200 obtained at the above step 190, the latitude, longitude and altitude of the road center line, The road three-dimensional shape index such as the curvature of the road, the vertical gradient of the road, and the horizontal gradient of the road is calculated (data 260).

【0031】この道路3次元形状指標には、道路中心線
の緯度と経度と高度のデータと、道路の曲率のデータ
と、道路の横方向の勾配のデータが含まれているため、
これに基づいて道路の任意の位置の緯度と経度と高度を
割り出すことができる。つまり、道路の完全な3次元形
状を表現することができる。
Since the road three-dimensional shape index includes the data of the latitude, longitude and altitude of the road center line, the data of the curvature of the road, and the data of the horizontal gradient of the road,
Based on this, the latitude, longitude and altitude of an arbitrary position on the road can be determined. That is, a complete three-dimensional shape of the road can be represented.

【0032】上述した処理のうち、特に、ステップ13
0の道路中心点を求める方法と、ステップ170の道路
中心点の高度を求める方法と、ステップ230の道路中
心点の緯度及び経度を求める方法と、ステップ250の
道路3次元形状指標を求める方法について、以下に詳細
に説明する。
Of the above-described processing, in particular, step 13
The method for obtaining the road center point of 0, the method for obtaining the height of the road center point in step 170, the method for obtaining the latitude and longitude of the road center point in step 230, and the method for obtaining the road three-dimensional shape index in step 250 This will be described in detail below.

【0033】1. 道路中心点、及び観測車位置と道路
中心点間距離の決定(図2、ステップ130)
1. Determination of the road center point and the distance between the observation vehicle position and the road center point (FIG. 2, step 130)

【0034】(1) 車載ビデオカメラ30から撮影した
前方の、両サイドの白線を含む連続道路画像を画像処理
することにより道路中心点、及び自車両位置と道路中心
点間距離を求める。よって、対象とする道路は、その両
サイドに白線が引かれている道路である。白線が不連続
であったり、汚れ・ノイズなどにより白線の一部が破断
していても、後述(4)のハフ変換により白線の認識が可
能である。白線は白色以外の色、例えば黄色線であって
も、道路面から画像処理的に識別できるので認識可能で
ある。
(1) The road center point and the distance between the own vehicle position and the road center point are obtained by performing image processing on a continuous road image including white lines on both sides in front of the vehicle taken by the on-board video camera 30. Therefore, the target road is a road with white lines drawn on both sides. Even if the white line is discontinuous or part of the white line is broken due to dirt, noise, or the like, the white line can be recognized by the Hough transform described later in (4). Even if the white line is a color other than white, for example, a yellow line, it can be recognized from the road surface by image processing and can be recognized.

【0035】以下、一車線の実質的に直線の道路を例と
して、(図2のステップ131に示した)テンプレート
マッチングによる道路画像上の白線位置認識、逆投影変
換(=画像上の白線位置を3次元空間に逆投影変換する
方法)、及びハフ変換(=逆投影変換結果の白線点列を
直線化する方法)などの画像処理による道路中心線点、
及び自車両位置と道路中心点間距離推定について説明す
る。
Hereinafter, taking a substantially straight road of one lane as an example, white line position recognition on a road image by template matching (shown in step 131 of FIG. 2) and back projection transformation (= white line position on the image Road centerline points by image processing such as backprojection transformation into a three-dimensional space) and Hough transformation (= method of straightening a white line point sequence of the backprojection transformation result);
The estimation of the distance between the own vehicle position and the center of the road will be described.

【0036】(2) テンプレートマッチングによる白線
位置認識(図2、ステップ131、)
(2) White line position recognition by template matching (FIG. 2, step 131)

【0037】 初期テンプレートの決定 最初のテンプレートを決定するために、まず図3に示す
ような撮影された道路画像の下部に、画像を横切る(つ
まり、道路300を横切る)ストライプ範囲400を設
定し、このストライプ範囲400内で白線認識を行う
(図において、ハッチングされた2本の線310、31
0が道路両サイドの白線である)。このストライプ範囲
400内の全画素の濃度値を用いて濃度値ヒストグラム
をとり、その濃度値ヒストグラムから白線のみの抽出に
適した濃度閾値を決定し、その濃度閾値でストライプ範
囲400内の全画素の濃度値を二値化する。その結果、
図4に示すように、濃度値「0」に二値化された領域4
10が左右の白線領域である。続いて、図5に示すよう
に、抽出された左右それぞれの白線領域410につい
て、その重心を中心点として両横に領域を広げた長方形
状の初期テンプレート420を決定する。左右のそれぞ
れの初期テンプレート420は、初期テンプレート42
0内の全画素の濃度値(元の濃度値、又は二値化された
濃度値)の情報をもっている。
Determination of Initial Template In order to determine the first template, first, a stripe range 400 that crosses the image (ie, crosses the road 300) is set below the photographed road image as shown in FIG. White line recognition is performed within this stripe range 400 (in the figure, two hatched lines 310 and 31).
0 is the white line on both sides of the road). A density value histogram is obtained by using the density values of all the pixels in the stripe range 400, a density threshold suitable for extracting only the white line is determined from the density value histogram, and the density threshold is used to determine the density of all the pixels in the stripe range 400. Binarize the density value. as a result,
As shown in FIG. 4, an area 4 binarized to a density value “0”
Reference numeral 10 denotes left and right white line areas. Subsequently, as shown in FIG. 5, for the extracted left and right white line regions 410, a rectangular initial template 420 in which the regions are expanded on both sides with the center of gravity as the center point is determined. The left and right initial templates 420 are the initial templates 42
It has information on the density values (original density values or binarized density values) of all the pixels in 0.

【0038】テンプレートマッチング 生成したテンプレート420を用いて、対象となる画像
について、白線位置認識を行う。図5に示すように、対
象画像内に、テンプレート420より大きく両横に延び
た長方形の探索範囲440を設定し、この探査範囲44
0内においてテンプレート420との類似度が最大とな
る領域を探査する(図5では、左側の白線についての探
査範囲440しか示してないが、右側の白線についても
同様に探査領域を設定する)。白線310は、画像上で
は基本的に画像の水平線高さの中心に向って上下方向に
伸びるほぼ連続した領域である。この事実に基いて白線
の位置を予測して、最初のテンプレート420に隣接し
た上方(又は近傍の上方)に、探索範囲440を設定す
ることができる。白線が存在する可能性のない範囲まで
及ばないよう探索範囲440のサイズを狭めることで計
算量の減少を図る。探索範囲440内でテンプレート4
20との濃度値パターンマッチングを行なう。その結
果、テンプレート420とのマッチ度が最も高い領域4
50を抽出し、その抽出されたマッチ領域450内の全
画素の濃度値を上記と同様に二値化処理する。そして、
そのマッチ領域450内の濃度値「0」に二値化された
領域を新たな白線領域として認識し、その新たな白線領
域の重心を新たな白線の中心点として認識する。
Template Matching Using the generated template 420, white line position recognition is performed on the target image. As shown in FIG. 5, in the target image, a rectangular search range 440 extending on both sides larger than the template 420 is set, and the search range 44 is set.
The area where the similarity with the template 420 is maximized within 0 is searched (FIG. 5 shows only the search range 440 for the white line on the left side, but the search area is similarly set for the white line on the right side). The white line 310 is basically a substantially continuous area extending vertically in the image toward the center of the horizontal line height of the image. Based on this fact, the position of the white line is predicted, and the search range 440 can be set above (or above) the vicinity of the first template 420. The amount of calculation is reduced by reducing the size of the search range 440 so as not to reach a range where there is no possibility that a white line exists. Template 4 within search range 440
20 and a density value pattern matching. As a result, the region 4 having the highest matching degree with the template 420
50 are extracted, and the density values of all the pixels in the extracted match area 450 are binarized in the same manner as described above. And
The area binarized to the density value “0” in the match area 450 is recognized as a new white line area, and the center of gravity of the new white line area is recognized as the center point of the new white line.

【0039】 テンプレートの更新 画像上の白線310は、画像の中心に近づくほど(遠方
にいくほど)幅が狭くなるため、初期テンプレート42
0を用いたままマッチングを続けると、画像中央付近の
白線領域とマッチングを行うことが困難となる。従っ
て、ここでは、上記で認識された新たな白線の中心点
を中心とした新たなテンプレート(その内側の全画素の
濃度値の情報をもつテンプレート)を設定し、この新し
いテンプレートを用いて上記のテンプレートマッチン
グを繰り返す。このようにして図6に示すように逐次に
新しいテンプレート420〜428を作って用いていく
ことで(左側のテンプレートしか図示してないが、右側
も同様である)、画像中央付へ向って細くなりながら延
びていく白線を追跡していくことができる。テンプレー
トの更新は、画像内の観測車の直線の初期テンプレート
420から始めて、画像内の所定の高さ(つまり、現実
の道路上では、観測車から前方へ所定の距離)の位置4
29まで行う。初期テンプレート420から位置429
までの距離で、後続の処理で道路の中心点を割り出すの
に必要十分な長さの白線が検出できるようになってい
る。また、初期テンプレート420から位置429まで
の距離は、道路がほぼ直線とみなせる程度に短いもので
ある。
Update of Template The white line 310 on the image becomes narrower as it approaches the center of the image (farther away).
If the matching is continued while using 0, it becomes difficult to perform matching with the white line area near the center of the image. Therefore, here, a new template centered on the center point of the new white line recognized above (a template having information on the density values of all pixels inside the new template) is set, and the new template is used by using the new template. Repeat template matching. In this way, by sequentially creating and using new templates 420 to 428 as shown in FIG. 6 (only the template on the left is shown, the same applies to the right), the template becomes thinner toward the center of the image. It is possible to track the white line that extends as it becomes. The update of the template starts from the initial template 420 of the line of the observation vehicle in the image, and starts at the position 4 at a predetermined height in the image (that is, a predetermined distance ahead of the observation vehicle on a real road).
Perform up to 29. Position 429 from initial template 420
With this distance, a white line having a length necessary and sufficient to determine the center point of the road in the subsequent processing can be detected. Further, the distance from the initial template 420 to the position 429 is short enough that the road can be regarded as a substantially straight line.

【0040】マッチング及びテンプレート更新の処理を
左右の白線について逐次に行うことで、画像における白
線の中心点の位置情報を得る。こうして、図7に示すよ
うな対象画像上の白線の中心点500の位置を示した画
像が得られる。
By sequentially performing the matching and template updating processes on the left and right white lines, the position information of the center point of the white lines in the image is obtained. In this way, an image showing the position of the center point 500 of the white line on the target image as shown in FIG. 7 is obtained.

【0041】(3) 逆投影変換(図2、ステップ13
1、)。
(3) Backprojection transformation (FIG. 2, step 13)
1,).

【0042】 車両座標系と画像座標系との投影関係 次に、逆投影変換を行うことで、上記(2)で認識した画
像上の白線中心点位置を3次元空間位置に変換する。以
下、逆投影変換について説明する。
Projection Relationship Between Vehicle Coordinate System and Image Coordinate System Next, by performing backprojection transformation, the white line center point position on the image recognized in the above (2) is converted into a three-dimensional space position. Hereinafter, the backprojection transformation will be described.

【0043】車載ビデオカメラ30からの撮影で得られ
た画像上の位置と、実際の3次元空間上の位置との関係
は、図8のような車載カメラ30のレンズ600の中心
を原点とした車両座標系X-Y-Zと、撮影で得られた画像
610の中心を原点とした画像座標系x-yの2つの座標系
間の関係で表せる。車両座標系X-Y-ZではX-Z平面は道路
300の路面と平行な平面である。すなわち、観測車の
進行方向をZ軸とし、Z軸と同じ水平面でZ軸に直交する
方向(観測車の左右方向)をX軸とする。道路300の
路面からレンズ中心までの高さをHとする。
The relationship between the position on the image obtained by photographing from the video camera 30 and the actual position in the three-dimensional space is based on the center of the lens 600 of the video camera 30 as shown in FIG. It can be represented by a relationship between two coordinate systems, a vehicle coordinate system XYZ and an image coordinate system xy with the origin at the center of the image 610 obtained by shooting. In the vehicle coordinate system XYZ, the XZ plane is a plane parallel to the road surface of the road 300. That is, the traveling direction of the observation vehicle is defined as the Z-axis, and a direction (horizontal direction of the observation vehicle) orthogonal to the Z-axis on the same horizontal plane as the Z-axis is defined as the X-axis. Let H be the height from the road surface of the road 300 to the center of the lens.

【0044】車両座標系X-Y-Zの3次元空間中の位置P
(X,Y,Z)は、下記(1)式(投影変換式)で画像上の位置P'
(x,y)に投影される。
The position P in the three-dimensional space of the vehicle coordinate system XYZ
(X, Y, Z) is the position P ′ on the image by the following equation (1) (projection conversion equation)
Projected to (x, y).

【数1】 (Equation 1)

【0045】 画像上の位置P'(x,y)から3次元空間位
置P(X,Y,Z)への逆投影変換 Y=−Hとして、上式(1)から導出される下記式(2)を用
いて、図7に示したような撮影画像上の白線中心点50
0を、車両座標系X-Y-Zの3次元空間へ逆投影変換する
ことで、図9に示すような、車両座標系X-Y-ZのX-Z平面
上での白線中心点500の位置を示した平面図を求め
る。この平面図の下端の中央点510は観測車の現在位
置である。
A backprojection transformation from a position P ′ (x, y) on an image to a three-dimensional space position P (X, Y, Z) is represented by the following equation (1) derived from the above equation (1), where Using 2), the white line center point 50 on the captured image as shown in FIG.
By backprojecting 0 into a three-dimensional space of the vehicle coordinate system XYZ, a plan view showing the position of the white line center point 500 on the XZ plane of the vehicle coordinate system XYZ as shown in FIG. 9 is obtained. The center point 510 at the lower end of this plan view is the current position of the observation vehicle.

【数2】 (Equation 2)

【0046】(4) ハフ変換(図2、ステップ131、
(4) Hough transform (FIG. 2, step 131,
)

【0047】点列から線分を抽出する一般的手法である
ハフ変換を、上記(3)で得た平面図の白線中心点500
の列に適用し、図10に示すように白線520を抽出す
る。
The Hough transform, which is a general method for extracting a line segment from a sequence of points, is performed by using the white line center point 500 in the plan view obtained in the above (3).
, And a white line 520 is extracted as shown in FIG.

【0048】(5) 道路中心点、及び観測車位置と道路
中心点間の距離の推定(図2、ステップ133)
(5) Estimation of the road center point and the distance between the observation vehicle position and the road center point (FIG. 2, step 133)

【0049】道路中心点、及び観測車位置と道路中心点
間の距離の推定について説明する。ハフ変換で得られた
図11に示すような白線520の平面図において、観測
車の位置510から観測車の走行方向700と垂直な方
向(つまり、車両座標系のX軸上)に存在する道路の中
心点710を、次のようにして求める。ここで、観測車
位置510(=画像下端の中央点)はカメラレンズの中
心から道路面に垂直に下ろした点であり、この位置51
0は車両座標系のX-Z平面の原点である。
The estimation of the road center point and the distance between the observation vehicle position and the road center point will be described. In the plan view of the white line 520 shown in FIG. 11 obtained by the Hough transform, a road existing in a direction perpendicular to the traveling direction 700 of the observation vehicle from the position 510 of the observation vehicle (that is, on the X axis of the vehicle coordinate system). Is obtained as follows. Here, the observation vehicle position 510 (= the center point at the lower end of the image) is a point lowered vertically from the center of the camera lens to the road surface.
0 is the origin on the XZ plane of the vehicle coordinate system.

【0050】まず、2本の白線520間の中点の線を道
路中心線720として求める。次に、道路幅dlineを、
この平面図上の或る基準点730(例えば、平面図の左
上端点)から各白線520間の距離D1とD2を用いて次式
のように求める。 dline=D2−D1 …… (3) また、基準点730から道路中心線720までの距離は
D1+dline/2となり、また道路中心線720の傾きはθho
ughより得られるので、道路中心線720は直線の方程
式で表すことができる。
First, the line at the midpoint between the two white lines 520 is determined as the road center line 720. Next, the road width d line ,
Using a distance D1 and D2 between each white line 520 from a certain reference point 730 (for example, the upper left point of the plan view) on this plan view, it is obtained by the following equation. d line = D2-D1 (3) The distance from the reference point 730 to the road center line 720 is
D 1 + d line / 2, and the inclination of the road center line 720 is θho
Since it is obtained from ugh, the road center line 720 can be expressed by a straight line equation.

【0051】次に、道路中心線720とX軸の交わる点
を道路中心点710として求める。そして、観測車の位
置510は原点であるから、道路中心点710のX座標
値xcが、そのまま、自観測車位置510と道路中心点7
10間の距離dとなる。観測車位置510が道路中心点
710より左側のとき距離dは正であり、右側のとき距
離dは負である。
Next, a point at which the road center line 720 intersects the X axis is determined as a road center point 710. Then, since the position 510 of the observation wheel is the origin, X-coordinate value x c road central point 710, as it is self-observation wheel position 510 and the road center point 7
This is the distance d between the ten. When the observation vehicle position 510 is on the left side of the road center point 710, the distance d is positive, and when it is on the right side, the distance d is negative.

【0052】2. 道路中心点の緯度・経度・高さの計
測(図2、ステップ170)
2. Measurement of latitude / longitude / height of road center point (Fig. 2, step 170)

【0053】図2のステップ150のハイブリッド測位
から得られた観測車の位置データ(緯度、経度及び高度)
と、図11を参照して説明した観測車位置510と道路
中心点710間の距離d、及び3軸角度センサから得ら
れたロール角(進行方向横揺れ角度=道路横(幅)方向
の勾配)とヨー角(進行方向角度)のデータを用いて、
道路中心点710の緯度、経度及び高度を以下のように
して算出する。
Observation vehicle position data (latitude, longitude and altitude) obtained from the hybrid positioning in step 150 of FIG.
And the distance d between the observation vehicle position 510 and the road center point 710 described with reference to FIG. 11, and the roll angle (rolling angle in the traveling direction = gradient in the road lateral (width) direction) obtained from the three-axis angle sensor. ) And yaw angle (traveling direction angle) data,
The latitude, longitude and altitude of the road center point 710 are calculated as follows.

【0054】(1) 道路中心点の高度の計測(図2、ス
テップ180)
(1) Measurement of the height of the center point of the road (FIG. 2, step 180)

【0055】図12に、道路300上での観測車10の
位置510と道路中心点710の位置関係を示す。観測
車位置510の座標とO(lat,lot,alt)とし、道路中心点
710の座標をC(lat',lot',alt')とする。道路中心点
710の高度alt’は、観測車位置510の高度alt、道
路300面上での観測車位置510と道路中心点710
間の距離d(水平からロール角θroleだけ傾いてい
る)、及びロール角θroleを用いて、次式のように算出
することができる。 alt'=alt−d・sinθrole …… (4)
FIG. 12 shows the positional relationship between the position 510 of the observation vehicle 10 on the road 300 and the center point 710 of the road. The coordinates of the observation vehicle position 510 and O (lat, lot, alt) are set, and the coordinates of the road center point 710 are set as C (lat ', lot', alt '). The altitude alt 'of the road center point 710 is the altitude alt of the observation vehicle position 510, the observation vehicle position 510 on the road 300 and the road center point 710.
Using the distance d (inclined from the horizontal by the roll angle θ role ) and the roll angle θ role , the following equation can be used. alt '= alt-d · sinθ role …… (4)

【0056】(2) 道路中心点の緯度、経度の計測(図
2、ステップ230)
(2) Measurement of the latitude and longitude of the center point of the road (FIG. 2, step 230)

【0057】図12に示すように、観測車位置510と
道路中心点710間の距離dは、ロール角θroleだけ傾
いた道路300の路面上のデータであるため、道路中心
点710の緯度及び経度を求めるには、傾いた道路面上
の距離dを、水平な地図平面上の距離d’に変換しなけ
ればならない。そこで、観測車位置510と道路中心点
710間の地図平面上での距離d’を次式で求める。 d’=d・cosθrole …… (5)
As shown in FIG. 12, the distance d between the observation vehicle position 510 and the road center point 710 is data on the road surface of the road 300 inclined by the roll angle θ role. To determine the longitude, the distance d on the inclined road surface must be converted to a distance d 'on a horizontal map plane. Therefore, a distance d ′ on the map plane between the observation vehicle position 510 and the road center point 710 is obtained by the following equation. d '= d · cosθ role …… (5)

【0058】図13は、地図平面上における観測車10
の進行方向700と緯度及び経度の関係を示している。
図13に示すように、ヨー角に基いて得られる観測車1
0の進行方向700と北方向(緯度方向)800とのな
す角をθdirとすると、観測車位置510から道路中心
点710への緯度方向800の距離変化成分Δlatm,及
び経度方向810の距離変化成分Δlotmは次式のように
なる。 Δlatm=d’・sin(-θdir) Δlotm=d’・cos(-θdir) …… (6)
FIG. 13 shows the observation vehicle 10 on the map plane.
The relationship between the traveling direction 700 and the latitude and longitude is shown.
As shown in FIG. 13, the observation vehicle 1 obtained based on the yaw angle
Assuming that the angle between the traveling direction 700 of 0 and the north direction (latitude direction) 800 is θ dir , the distance change component Δlatm in the latitude direction 800 from the observation vehicle position 510 to the road center point 710 and the distance change in the longitude direction 810 The component Δlotm is as follows. Δlatm = d ′ · sin (−θ dir ) Δlotm = d ′ · cos (−θ dir ) (6)

【0059】緯度、経度方向の距離変化成分と緯度、経
度変化分との関係は、地球楕円体GRS−80のデータから
緯度の1分=1848.39m、経度の1分=1560.48mである
(これは熊本市の例であり、具体的数値は地球上の場所
によって異なる)。よって、観測車位置510から道路
中心点710への緯度変化分Δlat及び経度変化分Δlot
は次式で求まる。 Δlat=Δlatm÷1848.39 Δlot=Δlotm÷1560.48 …… (7)
The relationship between the distance change component in the latitude and longitude directions and the change in the latitude and longitude is 1 minute of latitude = 1848.39 m and 1 minute of longitude = 1560.48 m from the data of the earth ellipsoid GRS-80. Is an example of Kumamoto City, and specific figures vary depending on locations on the earth.) Therefore, the latitude change Δlat and the longitude change Δlot from the observation vehicle position 510 to the road center point 710
Is obtained by the following equation. Δlat = Δlatm ÷ 1848.39 Δlot = Δlotm ÷ 1560.48 (7)

【0060】よって、ハイブリッド測位で得られた観測
車位置510の緯度、経度をそれぞれlat、lotとするち
ょ、道路中心点710の緯度lat’、経度lot’は次式で
算出される。 lat’=lat+Δlat lot’=lot+Δlot …… (8)
Therefore, the latitude and longitude of the observation vehicle position 510 obtained by the hybrid positioning are defined as lat and lot, respectively, and the latitude lat 'and longitude lot' of the road center point 710 are calculated by the following equations. lat '= lat + Δlat lot' = lot + Δlot …… (8)

【0061】3. 道路曲率、道路縦方向の勾配、及び
道路横方向の勾配などの道路3次元形状指標の算出(図
2、ステップ250)
3. Calculation of road three-dimensional shape indices such as road curvature, road vertical gradient, and road horizontal gradient (FIG. 2, step 250)

【0062】上記の道路3次元形状指標は、道路中心線
720の3次元形状を代表値に用いて、道路全体の3次
元形状を表現した指標である。連続的な多数の道路中心
点710の緯度、経度、高度のデータを連結すること
で、道路中心線720の3次元形状データが得られる。
この道路中心線720の3次元形状データから、道路曲
率及び道路縦方向の勾配が得られる。また、道路横
(幅)方向の勾配は、観測車10の走行中の各時点で計
測されたロール角から得られる。
The above-described road three-dimensional shape index is an index expressing the three-dimensional shape of the entire road using the three-dimensional shape of the road center line 720 as a representative value. By connecting the data of the latitude, longitude, and altitude of many continuous road center points 710, three-dimensional shape data of the road center line 720 can be obtained.
From the three-dimensional shape data of the road center line 720, the road curvature and the gradient in the vertical direction of the road are obtained. Further, the gradient in the lateral (width) direction of the road is obtained from the roll angle measured at each point in time when the observation vehicle 10 is traveling.

【0063】こうして得られた道路3次元形状指標は、
道路全体の完全な3次元形状を表現している。つまり、
道路3次元形状指標から、道路上の任意の位置の緯度、
経度及び高度が決定できる。また、道路の横方向の勾配
は、例えば自動車の自動運転において、道路の曲率とと
もに、速度及びステアリングの最適制御に大いに役立
つ。
The road three-dimensional shape index obtained in this way is:
It represents the complete three-dimensional shape of the entire road. That is,
From the road 3D shape index, the latitude of any position on the road,
Longitude and altitude can be determined. In addition, the lateral gradient of the road greatly contributes to the optimal control of the speed and the steering, as well as the curvature of the road, for example in automatic driving of a motor vehicle.

【0064】以上、本発明の一実施形態を説明したが、
上記の実施形態はあくまで本発明の説明のための例示で
あり、本発明を上記実施形態にのみ限定する趣旨ではな
い。従って、本発明は、上記実施形態以外の様々な形態
でも実施することができる。例えば、上記実施形態で
は、道路の中心線の3次元形状を道路の代表値として用
いたが、必ずしも道路中心線である必要はない。道路中
心線に代えて、例えば、道路の左右の白線の一方又は双
方のように、道路上で特定できる任意の位置を、代表と
して用いても良い。
The embodiment of the present invention has been described above.
The above embodiment is merely an example for describing the present invention, and is not intended to limit the present invention to only the above embodiment. Therefore, the present invention can be implemented in various modes other than the above-described embodiment. For example, in the above embodiment, the three-dimensional shape of the center line of the road is used as the representative value of the road. Instead of the road center line, an arbitrary position that can be specified on the road, such as one or both of the left and right white lines of the road, may be used as the representative.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る道路3次元形状測定
システムの構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a road three-dimensional shape measuring system according to an embodiment of the present invention.

【図2】この道路3次元形状測定システムの処理フロー
を示すフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing flow of the road three-dimensional shape measuring system.

【図3】初期テンプレートの設定の処理を説明する道路
画像の図。
FIG. 3 is a diagram of a road image illustrating a process of setting an initial template.

【図4】初期テンプレートの設定の処理を説明する道路
画像の図。
FIG. 4 is a diagram of a road image illustrating a process of setting an initial template.

【図5】テンプレートマッチングの処理を説明する道路
画像の図。
FIG. 5 is a diagram of a road image for explaining template matching processing.

【図6】テンプレート更新の処理を説明する道路画像の
図。
FIG. 6 is a diagram of a road image for explaining a template update process.

【図7】抽出された白線の中心点の画像を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an image of a center point of an extracted white line.

【図8】逆投影変換の原理を説明する図。FIG. 8 is a view for explaining the principle of back projection conversion.

【図9】逆投影変換によって得られた白線の中心点の平
面図。
FIG. 9 is a plan view of a center point of a white line obtained by back projection transformation.

【図10】ハフ変換後によって得られた白線の平面図。FIG. 10 is a plan view of a white line obtained after the Hough transform.

【図11】観測車位置と道路中心点との距離を求める方
法を説明する図。
FIG. 11 is a view for explaining a method of obtaining a distance between an observation vehicle position and a road center point.

【図12】観測車位置と道路中心点との位置関係を示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing a positional relationship between an observation vehicle position and a road center point.

【図13】地図平面上における観測車の進行方向と緯度
及び経度の関係を示した図。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a traveling direction of an observation vehicle and latitude and longitude on a map plane.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 観測車 20 GPSアンテナ 30 ビデオカメラ 40 3軸角度センサ 50 車速センサ 60 演算処理装置 70 表示装置 80 印刷装置 90 記憶装置 300 道路 310 白線 410 白線領域 420〜428 テンプレート 440 探索領域 500 白線の中心点 510 観測車の位置 520 白線 600 車載ビデオカメラのレンズ 610 撮影した画像 700 観測車の進行方向 710 道路の中心点 720 道路の中心線 800 北方向(緯度方向) 810 経度方向 Reference Signs List 10 observation vehicle 20 GPS antenna 30 video camera 40 three-axis angle sensor 50 vehicle speed sensor 60 arithmetic processing unit 70 display device 80 printing device 90 storage device 300 road 310 white line 410 white line region 420 to 428 template 440 search region 500 center point of white line 510 Observation car position 520 White line 600 In-vehicle video camera lens 610 Image taken 700 Observation car traveling direction 710 Road center point 720 Road center line 800 North direction (latitude direction) 810 Longitude direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09B 29/00 G01B 11/00 H 5J062 // G01B 11/00 G01S 5/14 G01S 5/14 G01B 11/24 K Fターム(参考) 2C032 HA02 HB22 HC08 2F029 AA02 AB01 AB07 AB09 AC03 2F065 AA04 AA06 AA51 BB12 BB13 BB28 CC40 FF04 FF61 FF64 FF65 FF67 QQ00 QQ08 QQ17 QQ39 QQ43 SS02 SS13 5B057 AA16 BA11 CA13 CB13 CD20 CH01 DB03 DC08 DC13 DC32 5H180 AA01 CC04 CC12 CC24 FF04 FF05 FF27 FF32 5J062 AA01 AA11 AA12 BB01 CC07 EE00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G09B 29/00 G01B 11/00 H 5J062 // G01B 11/00 G01S 5/14 G01S 5/14 G01B 11 / 24K F-term (reference) 2C032 HA02 HB22 HC08 2F029 AA02 AB01 AB07 AB09 AC03 2F065 AA04 AA06 AA51 BB12 BB13 BB28 CC40 FF04 FF61 FF64 FF65 FF67 QQ00 QQ08 QQ17 QQ39 QQ43 SS02 ASB1313 DCB DCA1 CC04 CC12 CC24 FF04 FF05 FF27 FF32 5J062 AA01 AA11 AA12 BB01 CC07 EE00

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観測車の緯度、経度及び高度を計測する
測位装置と、 前記観測車に搭載されて道路を撮影するカメラと、 前記観測車に搭載されたロール角センサ及びヨー角セン
サと、 前記測位装置からの前記観測車の緯度、経度及び高度
と、前記カメラからの道路画像と、前記ロール角センサ
からのロール角と、前記ヨー角センサからのヨー角を用
いて、前記道路上の任意の位置の緯度、経度及び高度を
決定可能にする道路3次元形状指標を計算して出力する
指標計算部とを備えた道路の3次元形状を測定するため
のシステム。
A positioning device for measuring the latitude, longitude and altitude of the observation vehicle; a camera mounted on the observation vehicle for photographing a road; a roll angle sensor and a yaw angle sensor mounted on the observation vehicle; Using the latitude, longitude and altitude of the observation vehicle from the positioning device, the road image from the camera, the roll angle from the roll angle sensor, and the yaw angle from the yaw angle sensor, A system for measuring the three-dimensional shape of a road, comprising: an index calculating unit that calculates and outputs a road three-dimensional shape index enabling determination of latitude, longitude, and altitude at an arbitrary position.
【請求項2】 前記指標計算部が、 前記道路画像から、前記道路上を道路縦方向に延びる所
定の縦方向線を求め、前記縦方向線と前記観測車との間
の相対位置関係を求める画像処理部と、 前記画像処理部からの前記縦方向線と前記観測車との間
の相対的位置関係と、前記観測車の緯度、経度及び高度
と、前記ロール角と前記ヨー角とを用いて、前記縦方向
線の3次元形状を計算する縦方向線形状計算部と、 前記ロール角から、前記道路の横方向の勾配を求める横
勾配計算部とを有し、 それにより、前記道路3次元形状指標が、前記縦方向線
の3次元形状と前記道路の横方向の勾配とに基くデータ
を含んでいる請求項1記載のシステム。
2. The index calculating unit obtains a predetermined vertical line extending in the vertical direction of the road on the road from the road image, and obtains a relative positional relationship between the vertical line and the observation vehicle. Image processing unit, relative positional relationship between the longitudinal line from the image processing unit and the observation vehicle, latitude, longitude and altitude of the observation vehicle, using the roll angle and the yaw angle A vertical line shape calculation unit that calculates a three-dimensional shape of the vertical line; and a horizontal gradient calculation unit that calculates a horizontal gradient of the road from the roll angle. The system of claim 1, wherein the dimensional shape indicator includes data based on a three-dimensional shape of the vertical line and a lateral gradient of the road.
【請求項3】 前記道路3次元形状指標が、前記道路の
中心線の3次元形状のデータと、前記道路の横方向の勾
配のデータとを含んでいる請求項1記載のシステム。
3. The system according to claim 1, wherein the road three-dimensional shape index includes data of a three-dimensional shape of a center line of the road and data of a lateral gradient of the road.
【請求項4】 前記道路3次元形状指標が、前記道路の
曲率のデータと、前記道路の縦方向の勾配のデータと、
前記道路の横方向の勾配のデータを含んでいる請求項1
記載のシステム。
4. The road three-dimensional shape index includes: data of a curvature of the road; data of a gradient in a vertical direction of the road;
2. The method according to claim 1, further comprising data of a lateral gradient of the road.
The described system.
【請求項5】 観測車の緯度、経度及び高度を計測する
ステップと、 前記観測車から道路を撮影するステップと、 前記観測車のロール角とヨー角を検出するステップと、 計測した前記観測車の緯度、経度及び高度と、撮影した
道路画像と、検出した前記ロール角と前記ヨー角とを用
いて、前記道路上の任意の位置の緯度、経度及び高度の
決定可能にする道路3次元形状指標を計算して出力する
ステップとを備えた道路の3次元形状を測定するための
方法。
5. A step of measuring the latitude, longitude and altitude of the observation vehicle; a step of photographing a road from the observation vehicle; a step of detecting a roll angle and a yaw angle of the observation vehicle; Using the latitude, longitude and altitude of the road, the photographed road image, the detected roll angle and the detected yaw angle, the three-dimensional shape of the road on which the latitude, longitude and altitude of the arbitrary position on the road can be determined. Calculating and outputting the indices.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1355285A1 (en) * 2002-04-18 2003-10-22 Nissan Motor Company, Limited Image display apparatus, method, and program for automotive vehicle
JP2004294152A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Pasuko:Kk Road surface property measuring unit
JP2006047291A (en) * 2004-07-01 2006-02-16 Sanei Giken:Kk Device for marking digital lane
JP2006322892A (en) * 2005-05-20 2006-11-30 Mitsubishi Electric Corp Three-dimensional position measuring device and three-dimensional position measuring program
JP2007114142A (en) * 2005-10-24 2007-05-10 Asia Air Survey Co Ltd System, apparatus, and method for measuring road surface mark automatically
CN1332356C (en) * 2003-02-28 2007-08-15 索尼株式会社 Image processing device and method, recording medium, and program
JP2007218705A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Mitsubishi Electric Corp White line model measurement system, measuring truck, and white line model measuring device
JP2009096274A (en) * 2007-10-16 2009-05-07 Nissan Motor Co Ltd White line detector, parking and stop assist device, and white line detection method
JP2010271162A (en) * 2009-05-21 2010-12-02 Mitsubishi Electric Corp Road lane data generator, method of generating road lane data, and road lane data generation program
KR20130096012A (en) * 2012-02-21 2013-08-29 현대엠엔소프트 주식회사 Method for calculating the curve radius and the longitudinal/transverse gradient of the road using the lidar data
CN110519555A (en) * 2018-05-22 2019-11-29 本田技研工业株式会社 Display control unit and computer readable storage medium

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0727541A (en) * 1993-07-14 1995-01-27 Nissan Motor Co Ltd Measuring device for road shape and vehicle position
JPH07198349A (en) * 1993-12-29 1995-08-01 Nissan Motor Co Ltd Measurement device of road shape and self attitude of vehicle
JPH0829164A (en) * 1994-07-14 1996-02-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Road surface shape measuring instrument
JPH08219786A (en) * 1995-02-09 1996-08-30 Nissan Motor Co Ltd Detecting device of road
JPH09264743A (en) * 1996-03-29 1997-10-07 Pub Works Res Inst Ministry Of Constr Control method for finished form of pavement
JPH10168810A (en) * 1996-12-05 1998-06-23 Pasuko:Kk Road vertically sectional profile measuring device
JPH10206174A (en) * 1997-01-23 1998-08-07 Toyota Motor Corp Method and apparatus for particularization of road information, vehicle control apparatus and road-information storage medium
JPH10267650A (en) * 1997-03-27 1998-10-09 Asia Kosoku Kk Instrument for automatically surveying linearity of road
JPH10288516A (en) * 1997-04-16 1998-10-27 Komatsu Eng Kk Difference-in-level measuring device of plane

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0727541A (en) * 1993-07-14 1995-01-27 Nissan Motor Co Ltd Measuring device for road shape and vehicle position
JPH07198349A (en) * 1993-12-29 1995-08-01 Nissan Motor Co Ltd Measurement device of road shape and self attitude of vehicle
JPH0829164A (en) * 1994-07-14 1996-02-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Road surface shape measuring instrument
JPH08219786A (en) * 1995-02-09 1996-08-30 Nissan Motor Co Ltd Detecting device of road
JPH09264743A (en) * 1996-03-29 1997-10-07 Pub Works Res Inst Ministry Of Constr Control method for finished form of pavement
JPH10168810A (en) * 1996-12-05 1998-06-23 Pasuko:Kk Road vertically sectional profile measuring device
JPH10206174A (en) * 1997-01-23 1998-08-07 Toyota Motor Corp Method and apparatus for particularization of road information, vehicle control apparatus and road-information storage medium
JPH10267650A (en) * 1997-03-27 1998-10-09 Asia Kosoku Kk Instrument for automatically surveying linearity of road
JPH10288516A (en) * 1997-04-16 1998-10-27 Komatsu Eng Kk Difference-in-level measuring device of plane

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7145519B2 (en) 2002-04-18 2006-12-05 Nissan Motor Co., Ltd. Image display apparatus, method, and program for automotive vehicle
EP1355285A1 (en) * 2002-04-18 2003-10-22 Nissan Motor Company, Limited Image display apparatus, method, and program for automotive vehicle
CN101064038B (en) * 2003-02-28 2010-09-29 索尼株式会社 Image processing device and method
CN1332356C (en) * 2003-02-28 2007-08-15 索尼株式会社 Image processing device and method, recording medium, and program
JP2004294152A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Pasuko:Kk Road surface property measuring unit
JP2006047291A (en) * 2004-07-01 2006-02-16 Sanei Giken:Kk Device for marking digital lane
JP2006322892A (en) * 2005-05-20 2006-11-30 Mitsubishi Electric Corp Three-dimensional position measuring device and three-dimensional position measuring program
JP2007114142A (en) * 2005-10-24 2007-05-10 Asia Air Survey Co Ltd System, apparatus, and method for measuring road surface mark automatically
JP2007218705A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Mitsubishi Electric Corp White line model measurement system, measuring truck, and white line model measuring device
JP4619962B2 (en) * 2006-02-15 2011-01-26 三菱電機株式会社 Road marking measurement system, white line model measurement system, and white line model measurement device
JP2009096274A (en) * 2007-10-16 2009-05-07 Nissan Motor Co Ltd White line detector, parking and stop assist device, and white line detection method
JP2010271162A (en) * 2009-05-21 2010-12-02 Mitsubishi Electric Corp Road lane data generator, method of generating road lane data, and road lane data generation program
KR20130096012A (en) * 2012-02-21 2013-08-29 현대엠엔소프트 주식회사 Method for calculating the curve radius and the longitudinal/transverse gradient of the road using the lidar data
KR101884018B1 (en) 2012-02-21 2018-08-29 현대엠엔소프트 주식회사 Method for calculating the curve radius and the longitudinal/transverse gradient of the road using the lidar data
CN110519555A (en) * 2018-05-22 2019-11-29 本田技研工业株式会社 Display control unit and computer readable storage medium

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