JP2007071539A - 車載ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が走行している道路をより正確に認識することができること。
【解決手段】高架道路と高架道路下の道路とでは車両周辺の状況が大きく異なる点、すなわち、高架道路と高架道路下の道路とのそれぞれ特有の車両周辺の状況がある点に着目する。この着目点から、画像処理された車両周辺の画像に、道路上方に高架道路があると検出された場合、車両は高架道路下の道路を走行しており、画像処理された車両周辺の画像に、道路側方に街灯列があると検出された場合、車両は高架道路を走行していると決定する。これにより、車両が走行している道路をより正確に認識することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車載ナビゲーション装置に関する。

従来、車両現在位置が高架道路か、高架道路下の道路であるか判定することができるナビゲーション装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されているナビゲーション装置によれば、例えば、制御部と、車両の上方の障害物との距離を測定可能な上レーダーと、自車位置を検出するＧＰＳ部とから構成される。

具体的には、例えば、制御部がＧＰＳ部で検出した現在位置データを取り出し、その位置データが、高架道路とその下にも道路がある位置であった場合、制御部は、上レーダーが測定した上方にある物体との距離を取り出し、その距離がある一定値以下であった場合には、上方に高架道路があると判断し、高架道路下の道路を走行していると判断する。
特開２００４−２０５４１８号公報

しかしながら、上述した従来の装置では、例えば、車両が高架道路を走行しており、制御部は、上レーダーが測定した高架道路の施設物（例えば、高架道路の情報に設定された表示板）との距離を取り出し、その距離がある一定値以下であった場合には、誤って、車両が走行している道路が高架道路下の道路であると認識してしまう可能性がある。すなわち、従来の装置は、車両が走行している道路を正確に認識することができない可能性がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、車両が走行している道路をより正確に認識することが可能な車載ナビゲーション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の車載ナビゲーション装置は、車両の現在位置を、道路地図上に表示するものであって、
車両周辺の状況を撮影する車載カメラと、
撮影された車両周辺の画像を画像処理する画像処理手段と、
画像処理された車両周辺の画像に基づいて、道路上方に高架道路があるか否かを検出する高架道路検出手段と、画像処理された車両周辺の画像に基づいて、道路側方に街灯列があるか否かを検出する街灯列検出手段との少なくとも一方を備え、高架道路検出手段によって、道路上方に高架道路があると検出された場合、車両は高架道路下の道路を走行していると認識し、街灯列検出手段によって、道路側方に街灯列があると検出された場合、車両は高架道路を走行していると認識する走行道路認識手段とを備えることを特徴とする。

上述したように、請求項１に記載の車載ナビゲーション装置では、高架道路と高架道路下の道路とでは車両周辺の状況が大きく異なる点、すなわち、高架道路と高架道路下の道路とのそれぞれ特有の車両周辺の状況がある点に着目する。この着目点から、画像処理された車両周辺の画像に基づいて、道路上方に高架道路があるか否かを検出する高架道路検出手段と、道路側方に街灯列があるか否かを検出する街灯列検出手段との少なくとも一方を備え、道路上方に高架道路があると検出された場合、車両は高架道路下の道路を走行していると認識し、道路側方に街灯列があると検出された場合、車両は高架道路を走行していると認識する。これにより、車両が走行している道路をより正確に認識することができる。

請求項２に記載したように、昼間であるか夜間であるかを判定する昼夜判定手段を備え、昼夜判定手段によって昼間であると判定された場合、高架道路検出手段は、画像処理された車両周辺の画像内において、画像上方の範囲に輝度の低い画素の集まりがあり、その画素の集まりが高架道路に対応するパターンをなしている場合、道路上方に高架道路があると検出することが好ましい。このように、画像上方の範囲に輝度の低い画素の集まりがあり、その画素の集まりが高架道路に対応するパターンをなしている場合、道路上方に高架道路があると考えられるためである。

請求項３に記載したように、高架道路検出手段は、画像中央位置、無限遠点位置、及び遠方道路位置の少なくともいずれか１つから画像上部に道路方向に延びる線が存在する場合、道路上方に高架道路があると検出することもできる。このようにすることにより、道路上方に高架道路があると検出することができる。

請求項４に記載したように、車両周辺の画像に基づいて、高架道路の形状を認識する高架道路形状認識手段と、自車両が走行している自車両道路の形状を認識する自車両道路形状認識手段とを備え、高架道路検出手段は、認識された高架道路の形状と自車両道路の形状とが類似する場合、道路上方に高架道路があると検出しても良い。これにより、道路上方に高架道路があると検出することができる。

請求項５に記載したように、昼間であるか夜間であるかを判定する昼夜判定手段を備え、昼夜判定手段によって夜間であると判定された場合、街灯列検出手段は、画像処理された車両周辺の画像内において、画像上の地平線位置よりも上部にある光点が、等間隔で規則正しく並んでいる場合、道路側方に街灯列があると検出することが好ましい。このようにすることにより、夜間において、道路側方に街灯列があると検出することができる。

請求項６に記載したように、昼間であるか夜間であるかを判定する昼夜判定手段を備え、昼夜判定手段によって昼間であると判定された場合、街灯列検出手段は、画像処理された車両周辺の画像内において、画像上の地平線位置よりも上部に垂直の直線が、等間隔で規則正しく並んでいる場合、道路側方に街灯列があると検出することが好ましい。このようにすることにより、昼間において、道路側方に街灯列があると検出することができる。

請求項７に記載したように、車載カメラは、白線認識カメラであることが好ましい。このように、高架道路を走行しているのか、その下の道路を走行しているのかを判別するために、白線認識カメラを流用することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による車載ナビゲーション装置１００の概略構成を示すブロック図である。以下、本実施形態による車載ナビゲーション装置について詳細に説明する。

図１に示すように、車載ナビゲーション装置１００は、位置検出器１０、デジタル道路地図データベース２０、コンピュータ３０、表示部４０、操作スイッチ群５０、音声出力部６０、音声入力部７０、及びカメラ８０を備えている。

コンピュータ３０は、内部には周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインを備えている。ＲＯＭには、コンピュータ３０が実行するためのプログラムが書き込まれており、このプログラムに従ってＣＰＵ等が所定の演算処理を実行する。

位置検出器１０は、衛星からの電波に基づいて車両の位置を測定するグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）のためのＧＰＳ受信機１１、車両の絶対方位を検出するための地磁気センサ１２、車両の相対方位を検出するためのステアリングセンサ１３を有している。さらに、位置検出器１０は、車両の走行速度から走行距離を検出するために車速センサ１４を備えている。

このように、位置検出器１０は、電波航法による車両位置測定のためにＧＰＳ受信機１１を有するとともに、自立航法による車両位置推定のために地磁気センサ１２、ステアリングセンサ１３及び車速センサ１４を有している。また、電波航法としては、ＧＰＳに限らず、例えばＶＩＣＳの光ビーコンを利用しても良い。また、自立航法における車両の相対方位を検出するために、ステアリングセンサ１３に代えて、ジャイロセンサや車両の左右輪に設けられた車輪速センサを用いても良い。

デジタル道路地図データベース２０は、道路データ、背景データ、文字データ及び施設データなどを含むデジタル地図データをコンピュータ３０に入力するための装置である。デジタル道路地図データベース２０は、デジタル地図データを記憶する情報記憶媒体２１を有し、情報記憶媒体２１としては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭを用いるのが一般的であるが、メモリカード、ハードディスク等を用いてもよい。

ここで、道路データの構成について説明する。道路データは、道路毎に固有の番号を付したリンクＩＤ、リンク座標データ、ノード座標データ、高速道路や一般道路等の道路種別を示す道路種別データ、道路幅員データ等の各データから構成されている。道路データにおけるリンクとは、地図上の各道路を、交差点、分岐点などを示すノードにより複数に分割し、そして２つのノード間をリンクとして規定したものである。そして、リンク座標データには、このリンクの始端と終端の座標が記述される。なお、リンクの途中にノードが含まれる場合には、ノード座標データにノード座標が記述される。この道路データは、地図を表示する以外に、マップマッチング処理を行なう際の道路の形状を与えるために用いられたり、目的地までの案内経路を検索する際に用いられる。

背景データは、道路地図を表示部４０に表示する際に、道路以外の表示対象となる施設形状、自然地形等を表示するためのデータである。文字データは、地名、施設名、道路名等を道路地図上に表示するためのものであり、表示位置に対応する地図上の座標を関連付けたデータとして構成している。

表示部４０は、例えば、液晶ディスプレイによって構成され、表示部４０の画面には車両の現在位置に対応する自車位置マーク、及び、デジタル道路地図データベース２０より入力された地図データによって生成される車両周辺の道路地図を表示することができる。また、目的地が設定された場合、道路地図上には、現在位置から目的地までの案内経路が重ねて表示される。

操作スイッチ群５０は、例えば、表示部４０と一体になったタッチパネルスイッチもしくは表示部４０の周辺に設けられるメカニカルなスイッチ等からなり、各種入力に使用される。

音声出力部６０はスピーカ等からなり、経路案内が行なわれている場合に、案内音声を出力したり、音声認識時に、入力音声に関するガイダンスを出力したりするものである。また、音声入力部７０は、マイク等からなり、ユーザによって発せられた音声を取り込んで、コンピュータ３０に入力する。コンピュータ３０は、入力された音声の認識処理を行い、その認識結果に基づいて、各種の制御を実行する。

カメラ８０は、車室内の所定位置、例えば、ルームミラーの裏側に設置され、車両の進行方向の道路を撮影するものである。なお、カメラ８０は、車室内の所定位置に設置されるときに、その撮影範囲が車両の進行方向に対して所定の撮影範囲となるように、その向き等が調整される。また、カメラ８０は、公知のＣＣＤイメージセンサ、あるいはＣＭＯＳイメージセンサを有する。なお、カメラ８０は、白線認識カメラである。このように、高架道路を走行しているのか、その下の道路を走行しているのかを判別するために、白線認識カメラを流用することができる。

次に、本実施形態におけるマップマッチング処理について、図２及び図３のフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、図２は、マップマッチング処理のメインルーチンを示すフローチャートであり、図３は、現在位置判定処理のルーチンを示すフローチャートである。

まず、図２のステップＳ１０では、車両の現在位置を検出する。このとき、ＧＰＳ受信機１１による位置データは、上述の道路データの座標データ（緯度と経度）と同じ形態で取得される。また、地磁気センサ１２、ステアリングセンサ１３、車速センサ１４によって自車両の進行方向及び走行距離に関するデータが取得され、過去に算出、もしくは確定された車両位置を基準として、現在位置の座標データの算出を行なう（自立航法による座標データの算出）。なお、現在位置は、基本的には、自立航法により算出された座標データに基づいて求められる。ただし、ＧＰＳ受信機１１による位置データが取得されている場合には、両者を比較し、その差が所定距離以上である場合には、現在位置として、ＧＰＳ受信機１１による位置データを採用する。

ステップＳ２０では、車両の現在位置を含む、周辺地図の地図データがデジタル道路地図データベース２０から読み込まれ、表示部４０に表示される。ステップＳ３０では、マップマッチング処理が行なわれる。例えば、ステップＳ１０にて算出した現在位置と所定距離以内の道路、もしくは既に道路上にマッチングされている場合には、そのマッチング道路に接続された道路を車両が走行する可能性のある道路として特定する。そして、ステップＳ１０にて過去に算出された複数個の現在位置と最新の現在位置とを連結して、走行軌跡が算出される。その走行軌跡の形状と、車両が走行する可能性のある道路の形状とを比較して、最も相関の高い道路を車両が走行している道路と推定する。これにより、ステップＳ１０において取得された現在位置を表示すべき道路が決定される。

なお、ステップＳ１０における現在位置の算出、及び上述した走行軌跡の算出は、ＧＰＳ受信機１１の位置データのみから行なっても良いし、自立航法の位置データのみから行なっても良い。

ステップＳ４０では、車両の現在位置において、高架道路と高架道路下の道路とが重なっているか否かを判定する。重なっていないと判定された場合には、処理が終了される。一方、重なっていると判定された場合には、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、現在位置判定処理が実行される。この現在位置判定処理を図３のフローチャートを用いて説明する。

図３のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ２１０では、カメラ８０が車両周辺の状況を撮影し、この撮影された車両周辺の画像がコンピュータ３０に出力される。

ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０にて撮影された車両周辺の画像が画像処理される。なお、本実施形態では、撮影した車両周辺の画像に対して、画像処理として、エッジ検出処理が施される。エッジ検出処理とは、画像の明るさの変化によりオブジェクトの輪郭を算出する処理のことである。

ステップＳ２３０では、コンピュータ３０に設けられた内部時計（図示せず）が示す現在時刻に従って、昼間であるか否かを判定する。昼間であると判定された場合、ステップＳ２４０に進む。

ステップＳ２４０では、画像上方の範囲に輝度の低い画素の集まりがあるか否かを判定する。具体的には、例えば、画像の各画素における画素値（例えば、０〜２５５までの範囲）において、画像上方の範囲に所定の閾値（例えば、５０）以下である画素の集まりがあるか否かを判定する。画像上方の範囲に所定の閾値以下である画素の集まりがあると判定された場合、ステップＳ２５０に進む。

ステップＳ２５０では、ステップＳ２４０における画素の集まりが高架道路に対応するパターンをなしているか否かを判定する。高架道路に対応するパターンをなしていると判定された場合、ステップＳ２６０に進む。

ステップＳ２６０では、車両の現在位置は高架道路下の道路上にあると判定される。そして、コンピュータ３０は、車両が走行している道路は高架道路下の道路であると認識する。具体的には、例えば、コンピュータ３０は、車両が走行している道路の道路種別として、「高架道路下の道路」をコンピュータ３０のＲＡＭに記憶する。このように、画像上方の範囲に輝度の低い画素の集まりがあり、その画素の集まりが高架道路に対応するパターンをなしている場合、道路上方に高架道路があると考えられるためである。

ステップＳ２４０において、画像上方の範囲に所定の閾値以下である画素の集まりがないと判定された場合、または、ステップＳ２５０において、高架道路に対応するパターンをなしていないと判定された場合、ステップＳ２７０に進む。

ステップＳ２７０では、図４の例に示すように、画像上の地平線位置よりも上部に垂直の線が、等間隔で規則正しく並んでいるか否かを判定する。等間隔で規則正しく並んでいないと判定された場合、ステップＳ４０に戻る。一方、等間隔で規則正しく並んでいると判定された場合、ステップＳ２８０に進む。このようにすることにより、昼間において、道路側方に街灯列があると検出することができる。

ステップＳ２８０では、車両の現在位置は高架道路上にあると判定される。そして、コンピュータ３０は、車両が走行している道路は高架道路であると認識する。具体的には、例えば、コンピュータ３０は、車両が走行している道路の道路種別として、「高架道路」をコンピュータ３０のＲＡＭに記憶する。

ステップＳ２３０において、昼間でないと判定された場合、ステップＳ２９０に進む。ステップＳ２９０では、図５の例に示すように、画像上の地平線位置よりも上部にある光点が、等間隔で規則正しく並んでいるか否かを判定する。等間隔で規則正しく並んでいないと判定された場合、ステップＳ４０に戻る。一方、等間隔で規則正しく並んでいると判定された場合、ステップＳ２８０に進む。このようにすることにより、夜間において、道路側方に街灯列があると検出することができる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、高架道路と高架道路下の道路とでは車両周辺の状況が大きく異なる点、すなわち、高架道路と高架道路下の道路とのそれぞれ特有の車両周辺の状況がある点に着目する。この着目点から、画像処理された車両周辺の画像に、道路上方に高架道路があると検出された場合、車両は高架道路下の道路を走行しており、画像処理された車両周辺の画像に、道路側方に街灯列があると検出された場合、車両は高架道路を走行していると考えられる。これにより、車両が走行している道路をより正確に認識することができる。

本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

例えば、上述した実施形態においては、昼間に、画像処理された車両周辺の画像内において、画像上方の範囲に輝度の低い画素の集まりがあり、その画素の集まりが高架道路に対応するパターンをなしている場合、道路上方に高架道路があると検出する例について説明した。しかしながら、画像中央位置、無限遠点位置、及び遠方道路位置の少なくともいずれか１つから画像上部に道路方向に延びる線が存在する場合、道路上方に高架道路があると検出しても良い。このようにすることにより、道路上方に高架道路があると検出することができる。

なお、画像中央位置は、画像処理された車両周辺の画像内における中央位置を表わすものである。また、無限遠点位置は、限りなく遠いところ（無限遠）にある点の位置を表わすものである。さらに、遠方道路位置は、画像処理された車両周辺の画像内における、自車両が走行している自車両道路の遠方にある点の位置を表わすものである。

また、例えば、高架道路の形状、及び自車両が走行している自車両道路の形状を認識する。そして、認識された高架道路の形状と自車両道路の形状とが類似する場合、道路上方に高架道路があると検出しても良い。これにより、道路上方に高架道路があると検出することができる。

具体的には、例えば、画像処理された車両周辺の画像内において、高架道路の形状を示す線パターンを抽出する。同様に、自車両が走行している道路の形状を示す線パターンを抽出する。この抽出された２つの線パターンが類似であるか否かを判定する。類似であると判定された場合、道路上方に高架道路があると検出する。なお、自車両が走行している道路の形状は、デジタル道路地図データベース２０に記憶された道路データから求めることもできる。

本実施形態による車載ナビゲーション装置１００の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態における、マップマッチング処理のメインルーチンを示すフローチャートである。 本実施形態における、現在位置判定処理のルーチンを示すフローチャートである。 本実施形態における、昼間時に道路側方に街灯列があると検出する例を説明するための説明図である。 本実施形態における、夜間時に道路側方に街灯列があると検出する例を説明するための説明図である。

符号の説明

１０…位置検出器
１１…ＧＰＳ受信機
１２…地磁気センサ
１３…ステアリングセンサ
１４…車速センサ
２０…デジタル道路地図データベース
２１…情報記録媒体
３０…コンピュータ
４０…表示部
５０…操作スイッチ群
６０…音声出力部
７０…音声入力部
８０…カメラ

Claims (7)

1. 車両の現在位置を、道路地図上に表示する車載ナビゲーション装置であって、
   車両周辺の状況を撮影する車載カメラと、
   前記撮影された車両周辺の画像を画像処理する画像処理手段と、
   前記画像処理された車両周辺の画像に基づいて、道路上方に高架道路があるか否かを検出する高架道路検出手段と、前記画像処理された車両周辺の画像に基づいて、道路側方に街灯列があるか否かを検出する街灯列検出手段との少なくとも一方を備えて、前記高架道路検出手段によって、道路上方に高架道路があると検出された場合、前記車両は高架道路下の道路を走行していると認識し、前記街灯列検出手段によって、道路側方に街灯列があると検出された場合、前記車両は高架道路を走行していると認識する走行道路認識手段と、
   を備えることを特徴とする車載ナビゲーション装置。
2. 昼間であるか夜間であるかを判定する昼夜判定手段を備え、
   前記昼夜判定手段によって昼間であると判定された場合、前記高架道路検出手段は、前記画像処理された車両周辺の画像内において、画像上方の範囲に輝度の低い画素の集まりがあり、その画素の集まりが高架道路に対応するパターンをなしている場合、道路上方に高架道路があると検出することを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
3. 前記高架道路検出手段は、画像中央位置、無限遠点位置、及び遠方道路位置の少なくともいずれか１つから画像上部に道路方向に延びる線が存在する場合、道路上方に高架道路があると検出することを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
4. 前記車両周辺の画像に基づいて、高架道路の形状を認識する高架道路形状認識手段と、
   自車両が走行している自車両道路の形状を認識する自車両道路形状認識手段とを備え、
   前記高架道路検出手段は、前記認識された高架道路の形状と自車両道路の形状とが類似する場合、道路上方に高架道路があると検出することを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
5. 昼間であるか夜間であるかを判定する昼夜判定手段を備え、
   前記昼夜判定手段によって夜間であると判定された場合、前記街灯列検出手段は、前記画像処理された車両周辺の画像内において、画像上の地平線位置よりも上部にある光点が、等間隔で規則正しく並んでいる場合、道路側方に街灯列があると検出することを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
6. 昼間であるか夜間であるかを判定する昼夜判定手段を備え、
   前記昼夜判定手段によって昼間であると判定された場合、前記街灯列検出手段は、前記画像処理された車両周辺の画像内において、画像上の地平線位置よりも上部に垂直の直線が、等間隔で規則正しく並んでいる場合、道路側方に街灯列があると検出することを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
7. 前記車載カメラは、白線認識カメラであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の車載ナビゲーション装置。

Images