JP2006038558A - カーナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 交通標識や道路交通情報表示板に表示された標識データの収集や整備を容易に行なうと共に、その標識データを有効に利用する。
【解決手段】 車体の前方を撮影するように車載カメラ２を搭載する。カーナビゲーション装置１の制御回路５は、車載カメラ２により撮影された画像データを、画像処理装置４に入力させ、画像処理装置４は、取込まれた画像データに対する画像認識処理を行ない、道路に設置された走行の規制に関する交通標識などを認識し、それが示す情報を、標識データとして抽出する。抽出された標識データを、地図データベース６の地図データの該当する道路情報あるいは地点情報と関連付けて標識データ記憶部１０に書込み、記憶、蓄積する。制御回路５は、ルートガイダンス機能による経路探索の処理を、標識データ記憶部１０に記憶された標識データを考慮して実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自車両の現在位置を検出するロケーション機能を備えると共に、地図データベースに基づいて指定された目的地までの推奨する経路を探索し案内するルートガイダンス機能を備えたカーナビゲーションシステムに関する。

自動車に搭載されるカーナビゲーション装置は、マイコンを備える本体、表示装置、ＧＰＳ受信機、地図データベース（道路地図データを記憶したＤＶＤ等のメディア及びそのドライブ装置）等から構成されている。そして、自己の現在位置を検出し表示装置に道路地図と重ね合わせて表示するロケーション機能や、ユーザが指定した目的地までの推奨する経路を計算により探索し、案内するルートガイダンス機能などを備えている。

そのうちルートガイダンス機能による経路の計算には、ダイクストラ法が一般に用いられる。この経路計算は、簡単にいうと、指定された優先条件などに応じて、出発地（現在地）から目的地へ向けて、次に到達できる交差点までの道路のコストの計算を順次行なっていき、目的地までが最小コストとなる経路を選ぶものである。前記コストは、道路長や道路種別、有料無料の別、渋滞度、右左折等から、所定の計算式にて算出されるようになっている。

ところで、実際の道路においては、道路に設置される交通標識などによって、一旦停止、進入禁止（一方通行）、速度規制などの様々な規制が設けられているが、上記したカーナビゲーション装置の地図データベースには、そのような細かな交通標識・規制の情報等は含まれていないことが一般的である。このため、従来のカーナビゲーション装置では、ドライバにそのような交通標識・規制の情報を提供することはできなかった。この場合、道路情報データベースを構築するために、作業者が手作業で交通標識データの書換え等を行う従来の方法に代えて、車両を走行させながら作業者がビデオカメラで道路標識を撮影し、録画されたビデオ画像からコンピュータにより交通標識を自動認識するようにした技術が考えられている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−２９３６７０号公報

カーナビゲーション装置に用いる地図データベースに、交通標識のデータを含ませるためには、データの収集に膨大な手間がかかって非常にコストがかかることになる。また、このような交通標識や規制は、新規設置や変更、解除などが比較的頻繁に行われるため、データの整備（メンテナンス）は容易ではない。尚、上記した特許文献１では、道路情報データベースがどのように利用されるかは不明であり、認識された交通標識の情報をいかにして有効に利用するかを教えるものではなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、交通標識や道路交通情報表示板に表示された標識データの収集や整備を容易に行なうことができると共に、その標識データを有効に利用することができるカーナビゲーションシステムを提供するにある。

近年、車両においては、車両の前方あるいは周囲を撮影するための車載カメラを設け、その車載カメラの撮影画像を表示装置に表示することにより車両の周囲状況をドライバが認識できるようにしたり、車載カメラの画像から先行車や歩行者、道路上の白線等を自動検知してドライバに注意を喚起させたりすることが考えられている。本発明者は、このような車載カメラをカーナビゲーション装置と組合せることに着目し、本発明を成し遂げたのである。

即ち、本発明のカーナビゲーションシステムは、自車両の現在位置を検出するロケーション機能を備えると共に、地図データベースに基づいて指定された目的地までの推奨する経路を探索し案内するルートガイダンス機能を備えたものにあって、自車両に搭載され周辺を撮影する車載カメラからの画像データを入力する画像データ取込手段と、前記画像データから道路に設置された交通標識や道路交通情報表示板を認識し標識データとして抽出する標識データ認識手段と、この標識データ認識手段により抽出された標識データを地図データと関連付けて記憶、蓄積する記憶手段とを具備すると共に、前記ルートガイダンス機能による経路探索の処理を、前記記憶手段に記憶された標識データを考慮して実行することが可能に構成されているところに特徴を有する（請求項１の発明）。

これによれば、車載カメラにより撮影された画像データから、交通標識や道路交通情報表示板が認識されて標識データとして抽出され、その標識データが地図データと関連付けられて記憶手段に記憶、蓄積される。車載カメラにより撮影された画像データから自動で標識データが認識、抽出されるので、作業者の手間等を省いて標識データの収集や整備を容易に行なうことができる。そして、その記憶手段に記憶された標識データを考慮してルートガイダンス機能による経路探索の処理を行なうことができるので、適切な経路を探索することが可能となり、標識データの有効利用を図ることができる。

この場合、標識データとして抽出する情報は、車両が走行するに際しての規制を加える種類の情報とすることができる（請求項２の発明）。これにより、標識データに示される規制を考慮した、例えばできるだけ規制を受けないような経路を探索することができ、より適切な経路を探索することができるようになる。
このとき、記憶手段を自車両に設ける構成とすれば（請求項３の発明）、個々の車両において完結した装置として構成することができる。

あるいは、記憶手段を、外部の情報センタに設け、各車両からの標識データが通信手段を介して情報センタに送信されて記憶手段に蓄積されるように構成することもできる（請求項４の発明）。これによれば、多数の車両から標識データを収集することができ、緻密な標識データを広い領域における道路に関して網羅するように蓄積することが可能となり、記憶手段を、より有用性の高い標識データのデータベースとして構築することができるようになる。

そのように外部の情報センタに記憶手段を設ける場合、情報センタから通信手段を介して標識データが各車両に配信されるように構成することができる（請求項５の発明）。これによれば、各車両において、情報センタから必要な標識データの配信を受けることにより、緻密で信頼性の高い標識データを得ることが可能となり、より適切な経路探索を実行することができるようになる。

また、上記した標識データを、ドライバに向けての注意情報等としてリアルタイムで使用することが可能に構成することもできる（請求項６の発明）。これによれば、リアルタイムでドライバに標識データを提供することが可能となり、注意を喚起することができるようになる。

以下、本発明の一実施例について、図１ないし図３を参照しながら説明する。まず、図１は、本実施例に係るカーナビゲーションシステムの全体構成を概略的に示しており、このシステムは、車両（自動車）に組込まれたカーナビゲーション装置１と、車両に搭載された車載カメラ２とを備えて構成される。ここで、前記カーナビゲーション装置１は、自車位置検出器３、画像処理装置４、これらに接続された制御回路５、この制御回路５に接続された地図データベース６、表示部７、入力装置部８、音声出力装置９、記憶手段としての標識データ記憶部１０、通信モジュール１１を備えて構成されている。

そのうち自車位置検出器３は、ＧＰＳ用の人工衛星からの送信電波に基づいて自車両の位置を検出（測位）するＧＰＳ（Global Positioning System ）のためのＧＰＳ受信機１２、自車両の回転角速度を検出するジャイロスコープ１３、自車両の走行速度を検出する車速センサ１４、周知構成の地磁気センサ１５を有している。前記制御回路５は、位置検出器３の各センサ１２〜１５が性質の異なる誤差を有しているため、各々補間しながら使用するように構成されており、それらからの入力に基づいて、自車両の現在位置、進行方向、速度や走行距離、現在時刻等を高精度で検出するようになっている。尚、精度によっては、上記したセンサ１２〜１５のうちの一部を省略して構成しても良く、上記以外に、ステアリングの回転センサや、距離センサ等を採用することも可能である。

前記地図データベース６は、道路地図データや、位置検出の精度向上のための所謂マップマッチング用データ等を含む各種データを記憶したメディア及びそのメディアからデータを入力するためのドライブ装置からなり、前記メディアとしては、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の大容量記憶媒体が用いられる。尚、前記道路地図データは、道路形状、道路名、建造物、各種施設、それらの電話番号、地名、地形等のデータを含むと共に、その道路地図を前記表示部７の画面上に再生するためのデータを含んで構成されている。

前記表示部７は、例えば液晶ディスプレイからなり、車両のインパネの正面中央部等に配設されるようになっている。この表示部７の画面には、各種縮尺の道路地図が表示されると共に、その表示に重ね合わせて、車両の現在位置及び進行方向を示すポインタが表示されるようになっている。また、ユーザが目的地などを入力するための各種の入力用画面や、各種のメッセージやインフォメーション等も表示されるようになっている。さらには、目的地までの案内を行なうルートガイダンス機能の実行時には、道路地図に重ね合わせて進むべき経路等が表示されるようになっている。

前記入力装置部８は、詳しく図示はしないが、表示部７の画面の近傍に設けられたメカニカルスイッチや、表示部７の画面上に設けられるタッチパネルを含んでなり、ユーザ（ドライバ）は、それら入力装置部８を用いて、目的地の指定や、表示部７に表示される道路地図の縮尺の選択等の各種のコマンドを入力することができるようになっている。また、ユーザが音声によりコマンドを入力するためのマイク（音声入力装置）や、リモコンなども設けられている。

前記音声出力装置９は、後述するルートガイダンス時等において、スピーカから合成音声による必要な各種メッセージを出力するように構成されている。前記標識データ記憶部１０は、後述するように、抽出された標識データを記憶、蓄積（書替え）するためのもので、例えばハードディスク装置やメモリ等から構成される。前記通信モジュール１１は、無線により外部の情報センタ等と通信を行うためのものである。

前記制御回路５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなる周知のマイクロコンピュータを主体として構成されており、カーナビゲーション装置１の全体を制御するようになっている。このとき、この制御回路５は、そのソフトウエア的構成により、自車両の現在位置を知るロケーション機能を実現すると共に、前記地図データベース６の地図データに基づいて指定された目的地までの推奨する経路を探索し案内するルートガイダンス機能を実現するようになっている。

そのうちロケーション機能は、上述のように、地図データベース６からの地図データに基づいて表示部７の画面に道路地図を表示させると共に、位置検出器３の検出に基づいて車両の現在位置及び進行方向を示す現在地マークを表示させるものである。この場合、車両の走行に伴って現在位置の表示は地図上を移動すると共に、地図は車両の位置に応じてスクロール表示されるようになる。また、このとき、車両の現在位置を道路上にのせるマップマッチングが行なわれるようになっている。

また、ルートガイダンス機能は、ユーザの入力装置部８の入力操作に基づき、車両の出発点（現在位置）から、ユーザにより指定された目的地までの推奨する走行経路を、地図データベース６の地図データに基づいて、ユーザにより指定された条件（例えば有料道優先、一般道優先、距離優先、推奨等）に従って周知のダイクストラ法を用いて自動的に計算し、これと共に、表示部７の画面にその走行経路を他の道路とは色を変えて表示して目的地まで案内し、さらに音声出力装置９から、例えば「２００ｍ先の交差点を左です」といった案内音声を所要のタイミングで出力させることにより行われるものである。

一方、前記車載カメラ２は、例えばＣＣＤカメラからなり、例えば車体の前部に位置して前方を撮影するように搭載されている。この車載カメラ２による撮影画像データは、例えばドライバに向けての周囲情報として図示しない表示装置に表示されたり、あるいは、先行車との車間距離の自動検出等に用いられる。またこのとき、車載カメラ２により撮影された画像データは、前記画像処理装置４に入力されるようになっている。

さて、後の作用説明でも述べるように、本実施例では、カーナビゲーション装置１の制御回路５は、車載カメラ２により撮影された画像データを、前記画像処理装置４に入力させるようになっている。前記画像処理装置４は、取込まれた画像データに対する画像認識処理を行ない、道路に設置された交通標識及び道路交通情報表示板を認識し、それが示す情報を、標識データとして抽出するようになっている。このとき、標識データとして抽出する情報は、その道路（地点）を車両が走行（通過）するに際しての規制を加える種類の情報とされる。具体例をあげると、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈといった速度規制、一旦停止、横断歩道、通学路（スクールゾーン）、進入禁止、道路幅などの、規制に関する情報である。

そして、画像処理装置４により抽出された標識データは、前記制御回路５に入力され、制御回路５は、その標識データを地図データベース６の地図データの該当する道路（区間）情報あるいは地点（位置）情報と関連付けて（付加データとして）前記標識データ記憶部１０に書込み、記憶、蓄積させるように構成されている。これにて、画像データ取込手段、標識データ認識手段、記憶手段が構成されるようになっている。尚、記憶される標識データ中に、該当する交通標識或いは道路交通情報表示板の画像認識の精度（確率）のデータを付加するようにしても良い。

更に、詳しくは後の作用説明にて述べるように、前記制御回路５は、上記ルートガイダンス機能による経路探索の処理を、前記標識データ記憶部１０に記憶された標識データを考慮して実行することが可能に構成されている。この場合、本実施例では、標識データを考慮した経路探索を実行するかどうかを、ユーザが入力装置部８の操作により選択することができるようになっている。

次に、上記構成の作用について、図２及び図３も参照しながら説明する。
まず、図２のフローチャートは、カーナビゲーション装置１の制御回路５が実行する標識データの記憶（登録）の処理手順を示している。上述のように、車両の走行時においては、車載カメラ２により常に車両の前方が撮影され、その画像データが画像処理装置４に入力される。ステップＳ１では、画像処理装置４により、取込まれた画像データに対する画像認識処理が実行され、交通標識が認識されると、その情報が標識データとして抽出される。この場合、認識する交通標識は、その道路（地点）を車両が走行（通過）するに際しての規制を加える種類の情報とされ、例えば、速度規制、一旦停止、横断歩道、通学路、進入禁止、道路幅などの交通標識である。

次のステップＳ２では、画像処理装置４により抽出された標識データが、いずれの道路（区間）あるいは地点（位置）に関する情報であるかを、位置検出器３の検出した自車位置情報、及び、地図データベース６の地図データから取得する処理が行われる。この場合、標識データの種類に応じて道路（区間）情報か地点（位置）情報かが区別される。具体的には、速度規制、通学路歩道、道路幅の標識データは、道路に対する情報とされ、進入禁止の標識データは地点に対する情報とされ、一旦停止の標識データは、道路及び地点に対する情報とされる。

次いで、ステップＳ３では、ステップＳ１で認識した標識データを、ステップＳ２にて求められた道路情報あるいは地点情報と関連付けて標識データ記憶部１０に書込むことが行われる。これにて、標識データ記憶部１０には、標識データが記憶、蓄積されるようになっており、標識データのデータベースが構築されるようになるのである。

次に、図３のフローチャートは、カーナビゲーション装置１の制御回路５が実行するルートガイダンス（経路探索）の処理手順を示している。即ち、ユーザ（ドライバ）によりカーナビゲーション装置１に対してルートガイダンスの実行が指示されると、まず、ステップＳ１１にて、ドライバの入力装置部８の操作による目的地の設定が行われる。次のステップＳ１２では、現在地から目的地までの推奨する走行経路を計算する経路探索の処理が実行される。この時点では、経路探索の処理は、地図データベース６の地図データに基づいて行われる。尚、探索された経路は表示部７に表示されるようになる。

そして、ステップＳ１３では、標識データ記憶部１０に蓄積された標識データ（道路情報あるいは地点情報）に基づいて、上記ステップＳ１２にて探索した経路中に、何らかの標識データが存在するかどうかが判断される。経路中に、標識データが存在しない場合には（ステップＳ１３にてＮｏ）、ステップＳ１４にて、計算された経路がそのまま案内されるようになる。

これに対し、上記ステップＳ１２にて探索した経路中に、標識データが存在する場合には（ステップＳ１３にてＹｅｓ）、表示部７に、標識データを示すマークが上記経路と併せて表示されると共に、経路の再計算（再探索）を行うかどうかをドライバに選択させるための選択画面が表示される。ここで、ドライバは、入力装置部８を操作して再探索するかどうかを選択するようにする。再探索しないが選択された場合には（ステップＳ１５にてＮｏ）、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１２にて計算された経路がそのまま案内されるようになる。

一方、ドライバにより、再探索するが選択された場合には（ステップＳ１５にてＹｅｓ）、次のステップＳ１６にて、標識データを考慮した経路の再探索が実行され、その再探索した経路に基づく経路案内が実行される。ここで、標識データを考慮した再探索（再計算）は、例えば以下のように行われる。即ち、標識データの種類が、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈといった速度規制であった場合、該当する区間の平均速度にその速度を考慮して目的地により早く到達できる経路を選択する。尚、この情報を所要時間算出に利用することにより、到着時刻の精度を向上させることができる。

標識データの種類が一旦停止であった場合には、細い街路などの入り組んだ道路においては、一旦停止が少ないルートを選択する。標識データの種類が通学路であった場合には、走行する時間帯に応じて、通学路付近を迂回するルートを優先する。標識データの種類が道路幅であった場合には、道路幅が所定幅未満（以下）であるときには、そのルートを迂回するルートを優先する。

このように本実施例によれば、車両に搭載された車載カメラ２の画像データから、画像処理装置４により自動で標識データが認識、抽出され、標識データ記憶部１０に記憶、蓄積されるようになる。これにより、データの収集に膨大な手間がかかって非常にコストがかかっていた従来と異なり、作業者の手間等を省いて標識データの収集や整備を容易に行なうことができる。そして、ルートガイダンス機能による経路探索の処理を、標識データ記憶部１０に記憶、蓄積された標識データを考慮して行うことができるので、より適切な経路を探索することが可能となり、標識データの有効利用を図ることができる。

図４は、本発明の他の実施例を示すものであり、上記実施例とは、以下の点で異なっている。即ち、図示はしないが、本実施例においては、標識データを地図データと関連付けて記憶、蓄積する記憶手段が、外部に設けられる情報センタのサーバに設けられるようになっている。そして、各車両にて収集された標識データが、通信手段としての通信モジュール１１を介して前記情報センタのサーバに送信され、該サーバに蓄積、更新されるように構成されている。そして、情報センタのサーバは、各車両のカーナビゲーション装置１からの要求に応じて、蓄積された標識データうちの必要な部分を配信するように構成されている。

図４のフローチャートは、カーナビゲーション装置１の制御回路５が実行する標識データの認識から情報センタのサーバへの送信までの処理手順を示している。すなわち、上記一実施例（図２）と同様に、まずステップＳ２１では、画像処理装置４により、取込まれた画像データに対する画像認識処理が実行され、交通標識が認識されると、その情報が標識データとして抽出される。ステップＳ２２では、画像処理装置４により抽出された標識データが、いずれの道路（区間）あるいは地点（位置）に関する情報であるかを、位置検出器３の検出した自車位置情報、及び、地図データベース６の地図データから取得する処理が行われる。

次のステップＳ２３では、ステップＳ２１で認識した標識データを、ステップＳ２２にて求められた道路情報あるいは地点情報と関連付けて情報センタのサーバへ送信することが行われる。これにて、情報センタのサーバには、標識データが記憶、蓄積されるようになっており、標識データのデータベースが構築されるようになるのである。そして、図示はしないが、情報センタのサーバは、各車両のカーナビゲーション装置１からの要求に応じて、蓄積された標識データうちの必要な部分を配信するように構成されている。従って、各車両のカーナビゲーション装置１は、ルートガイダンス機能の実行時において、標識データを考慮した経路探索を行うことができるのである。

この場合、情報センタのサーバにおいては、多数の車両から標識データを収集することができ、緻密な標識データを広い領域における道路に関して網羅するように蓄積することが可能となり、しかも常に最新の標識データに更新していくことができるようになる。このため、より有用性の高い標識データのデータベースとして構築することができる。一方、各車両（カーナビゲーション装置１）側においては、情報センタのサーバから必要な標識データの配信を受けることができるので、特に大容量の記憶手段を設けずとも、その膨大な量の標識データのデータベースを利用することができ、より適切な経路探索を実行することができるようになるのである。

尚、上記各実施例では、認識した標識データを、記憶手段に蓄積して経路探索に利用するようにしたが、それ以外にも、認識した標識データを、ドライバに向けての注意情報等としてリアルタイムで表示部７に表示するといったことに利用することもできる。これによれば、ドライバに対して注意を喚起することができ、ドライバの交通標識の見落し防止等に役立つようになる。

また、上記各実施例では、主として交通標識を認識して標識データを抽出するようにしたが、各種の規制などを表示する道路交通情報表示板（道路上に設置され電光掲示等を行うもの）を認識して、標識データとして抽出することもでき、この場合、天候や工事、事故等による一時的な（期間が限られる）通行規制、車線規制、速度規制などの情報を、標識データとして含ませることができ、より一層有用性の高い標識データのデータベースを構築することができる。その他、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、例えばカーナビゲーション装置の全体構成などについても種々の変更が可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

本発明の一実施例を示すもので、カーナビゲーションシステムの全体構成を概略的に示すブロック図 制御回路が実行する標識データの記憶の処理手順を示すフローチャート 制御回路が実行するルートガイダンスの処理手順を示すフローチャート 本発明の他の実施例を示すもので、標識データの認識から情報センタのサーバへの送信までの処理手順を示すフローチャート

符号の説明

図面中、１はカーナビゲーション装置、２は車載カメラ、３は位置検出器、４は画像処理装置、５は制御回路、６は地図データベース、７は表示部、８は入力装置部、１０は標識データ記憶部（記憶手段）、１１は通信モジュール（通信手段）を示す。

Claims (6)

1. 自車両の現在位置を検出するロケーション機能を備えると共に、地図データベースに基づいて指定された目的地までの推奨する経路を探索し案内するルートガイダンス機能を備えたカーナビゲーションシステムであって、
   自車両に搭載され周辺を撮影する車載カメラからの画像データを入力する画像データ取込手段と、
   前記画像データから道路に設置された交通標識や道路交通情報表示板を認識し標識データとして抽出する標識データ認識手段と、
   この標識データ認識手段により抽出された標識データを地図データと関連付けて記憶、蓄積する記憶手段とを具備すると共に、
   前記ルートガイダンス機能による経路探索の処理を、前記記憶手段に記憶された標識データを考慮して実行することが可能に構成されていることを特徴とするカーナビゲーションシステム。
2. 前記標識データとして抽出する情報は、車両が走行するに際しての規制を加える種類の情報であることを特徴とする請求項１記載のカーナビゲーションシステム。
3. 前記記憶手段は、自車両に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のカーナビゲーションシステム。
4. 前記記憶手段は、外部の情報センタに設けられており、各車両からの標識データが通信手段を介して前記情報センタに送信されて記憶手段に蓄積されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のカーナビゲーションシステム。
5. 前記外部の情報センタから通信手段を介して前記標識データが各車両に配信されるように構成されていることを特徴とする請求項４記載のカーナビゲーションシステム。
6. 前記標識データを、ドライバに向けての注意情報等としてリアルタイムで使用することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のカーナビゲーションシステム。
   
   

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