JP2008275381A

JP2008275381A - 車載用ナビゲーション装置

Info

Publication number: JP2008275381A
Application number: JP2007117270A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakagawa; 隆志中川; Yoshihisa Yamaguchi; 喜久山口; Hiroichi Kato; 博一加藤; Mitsushi Honda; 充知本多; Kengo Akaho; 賢吾赤穂
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Osaka University NUC
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Osaka University NUC
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-04-26
Also published as: JP4953903B2

Abstract

【課題】安定的に、しかも安価な方法で自車位置を修正できる車載用ナビゲーション装置を提供する。
【解決手段】カメラ１０からの映像信号から所定の画像取得周期で取得された画像上の認識対象とする領域を自車の速度と画像取得周期とに応じて変更する画像取得位置計算部１６と、この変更された領域に含まれる交差点前後の道路標示に基づき交差点への進入／離脱位置を認識する交差点進入離脱認識部１２と、この認識された進入／離脱位置と地図データベース６から取得した地図データで示される、該交差点において自車の直進方向に交差する道路リンクとの幾何学的計算により自車位置の前後方向のずれを計算する交差点道路比較部１３と、このずれと地図データとに基づき、自車位置方位計算部４で計算された自車の位置・方位を修正する自車位置方位修正部５と、この修正された自車の位置・方位に基づきナビゲーションを行うナビゲーション制御部７を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、経路探索または経路案内などを行う車載用ナビゲーション装置に関し、特に、車載のカメラを用いて自車位置を修正する技術に関する。

車載用ナビゲーション装置は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を利用する方法、自車の速度を計測する車速センサと自車の進行方向を計測するジャイロセンサとを使用した自律航法、または、これらを組み合わせて、自車の位置および進行方向を取得し、さらに自車は道路上を走行しているという前提の下に、地図データベースに格納されている地図データによって示される道路の近傍へ自車位置を修正するマップマッチング機能を備えている。マップマッチング機能においては、道路形状と走行軌跡の形状とのマッチング、または、道路方向と車両進行方向とのマッチングなどによって修正が行われるが、いずれの方法であっても、長い直線道路を走り続けた場合には、車両の前後方向のずれを修正することができないという問題がある。

このような問題に対して、たとえば、特許文献１は、長い直線道路のように特徴のない道路上を走行している場合において、走行方向の前後にずれた位置にマップマッチングしても、正しく車両位置を修正することができる車載用ナビゲーション装置を開示している。この車載用ナビゲーション装置は、車両前方の風景を撮影する車載カメラを備え、この車載カメラから得られる映像から交差点の特徴物としての信号機、横断歩道、中央分離帯用白線を画像認識処理により認識し、自車と前方の交差点との距離を計算して自車位置を修正する。また、画像認識処理により道路のエッジの途切れる点を検出し、これを交差点とみなして、自車と前方交差点との距離を計算して自車位置を修正する。さらに、自車の側方を撮影する車載カメラから得られる映像から、画像認識処理により交差する道路のエッジが構成する消失点を求め、その消失点の位置によって自車位置を修正する。

特開平９−２４３３８９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された車載用ナビゲーション装置において行われる自車位置の修正方法では、以下のような問題がある。すなわち、道路上に存在する他の走行車、駐車車両、歩行者などが、車載カメラの映像に頻繁に入って認識対象の全部または一部が隠蔽されるため、正確な画像認識処理を行うことができる機会は極めて少ない。また、認識対象の形状を認識する画像認識処理には多大な計算量が必要であり、夜間または雨天などといった撮影条件が計算結果に大きく影響する。

また、横断歩道、信号機または道路エッジの途切れる点などは、交差点の入口の近傍ではあるが、交差点の入口は１つの交差点に複数存在し、大きな道路が交差する交差点では、１つの入口と他の入口との間は大きく離れている。一般に、地図データベースに保持されている情報には、道路を直線で近似した際の終端点の位置と数段階に区別された道路幅の情報が含まれるだけであり、交差点の入口または交差点の大きさに関する正確な情報は含まれていない。したがって、交差点の入口の位置から前後方向の補正を行うためには、交差点の入口の正確な位置を記述した地図データを、新たに地図データベースに追加する必要があり費用がかかる。

この発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その課題は、安定的に、しかも安価な方法で自車位置を修正できる車載用ナビゲーション装置を提供することにある。

この発明に係る車載用ナビゲーション装置は、上記課題を解決するために、自車の位置および方位を計算する自車位置方位計算部と、地図データを格納した地図データベースと、路面を撮影するカメラと、カメラから送られてくる路面の映像信号から所定の画像取得周期で取得された画像上に設定された認識対象とする領域を、自車の速度と画像取得周期とに応じて変更する画像取得位置計算部と、画像取得位置計算部で変更された認識対象とする領域に含まれる交差点前後の道路標示に基づき交差点への進入位置および交差点からの離脱位置を認識する交差点進入離脱認識部と、交差点進入離脱認識部で認識された交差点への進入位置および交差点からの離脱位置と、地図データベースから取得した地図データによって示される道路リンクであって、該交差点において自車の直進方向に交差する道路リンクとの幾何学的計算により、自車位置の前後方向のずれを計算する交差点道路比較部と、地図データベースから取得した地図データと交差点道路比較部で計算されたずれとに基づき、自車位置方位計算部で計算された自車の位置および方位を修正する自車位置方位修正部と、自車位置方位修正部で修正された自車の位置および方位に基づきナビゲーションを行うナビゲーション制御部とを備えている。

この発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、路面を撮影するように設置されたカメラから送られてくる映像に含まれる交差点前後の道路標示に基づき交差点への進入位置および交差点からの離脱位置を認識するように構成したので、他車や歩行者の影響を受けにくい。また、すでに地図データベースに保持されている地図データによって示される道路リンクと、交差点への進入位置および交差点からの離脱位置との幾何学的計算によって前後方向のずれを補正するように構成したので、新たな地図データを地図データベースに追加する必要がない。さらに、認識対象とする領域を限定することによって計算量を低減することができる。これらによって、安定的に、かつ安価かつ高速な方法で自車位置の修正を行うことができる。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。この車載用ナビゲーション装置は、ＧＰＳ受信器１、車速センサ２、方位センサ３、自車位置方位計算部４、自車位置方位修正部５、地図データベース６、ナビゲーション制御部７、入力操作部８、表示部９、カメラ１０、映像取得部１１、交差点進入離脱認識部１２および交差点道路比較部１３から構成されている。

ＧＰＳ受信機１は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信することにより自車位置を計測することができるＧＰＳ信号を生成する。このＧＰＳ受信機１で生成されたＧＰＳ信号は、自車位置方位計算部４に送られる。車速センサ２は、自車の移動速度を逐次計測する。この車速センサ２で計測された自車の移動速度は、速度信号として自車位置方位計算部４に送られる。車速センサ２は、一般的に、タイヤの回転数を計測するセンサから構成されており、このセンサで計測された回転数に基づき自車の移動速度を算出する。方位センサ３は、自車の進行方向を逐次計測する。この方位センサ３で計測された自車の進行方位は、方位信号として自車位置方位計算部４に送られる。

自車位置方位計算部４は、ＧＰＳ受信機１から送られてくるＧＰＳ信号から自車位置を計算する。なお、トンネルの中や周囲の建造物によって自車の上空が遮られている場合は、電波を受信できるＧＰＳ衛星の数がゼロに、または少なくなり、ＧＰＳ信号だけでは自車位置を計算できなくなったり、計算できても精度が悪化する。そこで、自車位置方位計算部４は、車速センサ２からの車速信号および方位センサ３からの方位信号を使用した自律航法を利用して自車位置および方位を計算し、ＧＰＳ信号から計算された自車位置を補う処理を行っている。この自車位置方位計算部４で計算された自車位置および方位は、自車位置方位修正部５に送られる。

自車位置方位計算部４で計算された自車位置および方位は、上述したように、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態に起因する計測精度の悪化や、タイヤの摩耗や温度変化によるタイヤ直径の変動に起因する車速の誤差、ＧＰＳ受信機１、車速センサ２または方位センサ３自体の精度に起因する誤差などの様々な要因の誤差を含んでいる。そこで、自車位置方位修正部５は、自車位置方位計算部４からの誤差を含んだ自車位置および方位を、地図データベース６から取得した地図データに含まれる道路データを用いたマップマッチングによって修正するとともに、後述するように、交差点道路比較部１３によって前後方向のずれが検出された場合には、この検出されたずれの情報を使用して、マップマッチングによって修正したデータを再修正する。これにより、より正確な自車位置および方位が求められる。この自車位置方位修正部５で修正された自車位置および方位は、ナビゲーション制御部７に送られる。

地図データベース６は、道路の位置、道路の種別（高速道路、有料道路、一般道路、細街路等）、道路に関する規制（速度制限、一方通行等）、交差点の近傍のレーン情報、道路周辺の施設等を含む地図データを保持している。道路の位置については、道路をノードとノードとの間を直線で結ぶリンク（「道路リンク」という）で表現し、このノードの緯度および経度を記録することにより道路の位置を表現している。あるノードに３つ以上の道路リンクが接続されている場合には、そのノードの位置で複数の道路が交わっていることを表現している。

ナビゲーション制御部７は、ユーザが入力操作部８を操作して入力した目的地までの誘導経路の計算、誘導経路および自車位置方位修正部５から得られた自車位置および方位に応じたユーザへの案内情報の生成、自車位置の周辺の地図と自車位置を示すマークを合成した映像の生成といった、運転者を目的地に誘導するための基本的な機能を提供するために必要なデータ処理を行う。また、ナビゲーション制御部７は、自車位置、目的地または誘導経路に関連する交通情報や、観光地、飲食店または物販店等の情報の検索、ユーザが入力した条件にマッチした施設の検索といったデータ処理を行う。ナビゲーション制御部７で生成されたユーザ向けの情報や映像は表示部９に送られる。

入力操作部８は、たとえばリモートコントローラ（リモコン）、タッチパネル、音声認識装置などから構成されており、ユーザである運転者または同乗者が、操作によって、目的地を入力したり、車載用ナビゲーション装置によって提供される情報を選択したりするために使用される。表示部９は、たとえば液晶ディスプレイ装置から構成されており、ナビゲーション制御部７から送られてくるユーザ向けの情報や映像を表示し、ユーザに提供する。

カメラ１０は、車両の所定部に設置されており、車両の前方、後方または側方のいずれかの路面を撮影する。なお、カメラ１０として、周囲全体を含む幅広い方向の路面を一度に撮影できるカメラを用いることもできる。また、これらを組合せて複数のカメラで路面を撮影するように構成することもできる。

カメラ１０で前方を撮影する場合は、たとえば、図２に示すような映像が得られる。図２において、映像の下部の「ボディ」で示される部分は自車のボンネット部分である。車載用ナビゲーション装置の設計者は、走行中には車間距離が保たれることによって他車が映り込みにくく、しかも歩行者が映り込まない領域であって、かつ、後述する交差点進入離脱認識部１２で認識処理を行うために必要最小限の領域を、図２に示すように、認識対象の範囲を規定する「スキャンエリア」として設ける。なお、カメラ１０は、路面上に描かれた道路標示がスキャンエリアに含まれるような角度で設置すればよく、必ずしも遠方を撮影できる必要はない。

たとえば、一般道路では、車両は、信号機の点灯状態などによって制限されることにより、２０〜３０ｋｍ／時程度で走行することが多い。また、安全に走行するには、「速度−１５ｍ」以上の車間距離をとる必要があると言われている。これらを勘案すると、自車から５ｍ以内は、他車などに隠蔽されない領域であると言うことができる。スキャンエリアを適切に設けることができれば、カメラ１０は、自車から５ｍ以内の自車の近傍のみを撮影するものであってもよい。このように、自車の近傍にスキャンエリアを設けた場合は、走行中においては他車との車間距離がある程度確保されることから、認識対象となる路面の映像に他車や歩行者が映り難くなる。その結果、後述する交差点へ進入する地点である進入位置および交差点から離脱する地点である離脱位置を安定して認識することができる。

また、カメラ１０は、必ずしも新たに設ける必要はなく、たとえばサイドミラーに既に設けられている、ドライバにとって死角となる側方の領域を監視するためのカメラや、後部の死角を監視するために既に設けられているカメラを利用することもできる。図３は、サイドミラーに設けられたカメラからの映像の例を示す。図３において、映像の右側の「ボディ」で示される部分は自車の車体やタイヤに相当する部分である。この場合も、前方を撮影する場合と同様に、認識対象となる路面の映像に他車や歩行者が映り難くなるので、後述する交差点進入離脱認識部１２で認識処理を行うために必要最小限の領域として図３に示すようなスキャンエリアを設定できれば、カメラ１０として、サイドミラーに設けられたカメラを利用することができる。

このカメラ１０で撮影することにより得られた映像信号は、映像取得部１１に送られる。映像取得部１１は、カメラ１０から送られてくるアナログの映像信号を計算機で処理可能なデジタルの映像信号に変換し、交差点進入離脱認識部１２に送る。

交差点進入離脱認識部１２は、映像取得部１１から送られてくる映像信号によって表される路面の映像から自車が交差点に進入したことを認識し、自車位置方位修正部５から得られる自車位置を用いて、交差点への進入位置および交差点からの離脱位置を計算する。この交差点進入離脱認識部１２で計算された交差点への進入位置および交差点からの離脱位置は、交差点道路比較部１３に送られる。

ここで、交差点進入離脱認識部１２において行われる交差点進入離脱認識処理を、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、交差点進入離脱認識処理に先立って、カメラ１０から取得される映像上の、他車や歩行者が映り込みにくい領域に、図２および図３に示すようなスキャンエリアが設定される。スキャンエリアは、交差点前後の道路上に描かれた横断歩道、停止線、横断歩道有りの菱形マークまたは前方優先道路を表す三角マークなどといった道路標示に自車が差し掛かったこと、そして、その道路標示から走り抜けたことを認識可能にするために必要な最小限の領域である。このスキャンエリアの設定方法については、後に、認識対象の種類毎に例を挙げて詳細に説明する。

なお、交差点は必ずしも道路と道路の交点とは限らず、道路と鉄道の交点である踏切についても、道路標示を認識する代わりに道路と交差するレールを認識すれば、交差点として取り扱うことができる。この明細書で記述している交差点は、道路と鉄道の交点である踏切を含む。

交差点進入離脱認識処理においては、まず、交差点進入検出処理が行われる（ステップＳＴ１）。この交差点進入検出処理においては、交差点への進入位置および方位が検出され、交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）に渡される。この交差点進入検出処理については、後に詳細に説明する。次いで、交差点離脱検出処理が行われる（ステップＳＴ２）。この交差点離脱検出処理においては、交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）から受け取った交差点への進入位置および方位を用いて、交差点からの離脱位置および方位が検出され、交差点進入検出処理から受け取った交差点への進入位置および方位とともに、ステップＳＴ３の処理に渡される。この交差点離脱検出処理については、後に詳細に説明する。

次いで、交差点が検出されたかどうかが調べられる（ステップＳＴ３）。具体的には、交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）から交差点への進入位置および交差点からの離脱位置が得られたかどうかが調べられる。このステップＳＴ３において、交差点が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップＳＴ１に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、交差点が検出されたことが判断されると、進入位置および離脱位置の出力処理が行われる（ステップＳＴ４）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、交差点への進入位置と交差点からの離脱位置とを交差点道路比較部１３に渡す。その後、シーケンスはステップＳＴ１に戻り、上述した処理が繰り返される。

次に、図４に示した交差点進入離脱認識処理のステップＳＴ１で行われる交差点進入検出処理の詳細を、認識対象として横断歩道が用いられる場合を例に挙げて、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

この交差点進入検出処理においては、非検出状態と検出中状態といった２つの値をとるフラグが用意されており、初期状態では非検出状態にセットされている。また、自車の位置と方位を保存するための検出開始位置および方位と検出終了位置および方位といった２つの値を記録する領域が用意される。また、スキャンエリアは、横断歩道の白黒の縞を複数捉えることができるように、たとえば図２および図３に示すように、自車の進行方向に直交する方向を長手方向とする矩形に設定されている。

交差点進入検出処理においては、まず、次フレーム取得処理が行われる（ステップＳＴ１０１）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、映像取得部１１から送られてくる映像の、ある時点の静止画の画像データを取り出す。ある時点の静止画の画像データを「フレーム」と言い、処理が繰り返される度に、次の時点におけるフレームが取得される。

次いで、２値化処理が行われる（ステップＳＴ１０２）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、ステップＳＴ１０１で取得した画面データのスキャンエリアに含まれる各画素の輝度を所定のしきい値と比較することにより、各画素を白の画素または黒の画素に分けて２値画像を生成する。ここで使用される所定のしきい値は、あらかじめ適宜に決定するように構成できる。また、所定のしきい値は、画像の平均的な明るさを使用して動的に変更するように構成することもできる。

次いで、領域比計算が行われる（ステップＳＴ１０３）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、ステップＳＴ１０２で生成したスキャンエリア内の２値画像の面積のうち、白の画素によって形成される領域の面積と黒の画素によって形成される領域の面積との比を計算する。次いで、フラグが非検出状態または検出中状態のいずれに設定されているかが調べられる（ステップＳＴ１０４）。

このステップＳＴ１０４において、フラグが非検出状態に設定されていることが判断されると、次いで、面積比は「おおよそ１対１」であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ１０５）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、ステップＳＴ１０３で計算された白の画素によって形成される領域の面積と黒の画素によって形成される領域の面積との比が「おおよそ１対１」であるかどうかを調べる。ここで、「おおよそ１対１」と判断する条件については、設計者が適宜に決めることができる。このステップＳＴ１０５において、面積比が「おおよそ１対１」でないことが判断されると、スキャンエリア内の画像は横断歩道ではないことが認識され、シーケンスはステップＳＴ１０１に戻って上述した処理が繰り返される。

上記ステップＳＴ１０５において、面積比が「おおよそ１対１」であることが判断されると、次いで、フラグが検出中状態に変更される（ステップＳＴ１０６）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、横断歩道へ進入したことを認識し、フラグを非検出状態から検出中状態に変更する。次いで、検出開始位置および方向が取得される（ステップＳＴ１０７）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、その時点の自車位置および方位を自車位置方位修正部５から取得して、検出開始位置および方位として記録する。その後、シーケンスはステップＳＴ１０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

上記ステップＳＴ１０４において、フラグが検出中状態に設定されていることが判断されると、ステップＳＴ１０８以下に示す、横断歩道に差し掛かった状態に対応する処理が行われる。この処理においては、まず、現在位置および方位が取得される（ステップＳＴ１０８）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、自車位置方位修正部５から自車位置および方位を取得する。次いで、方向および位置が不正であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ１０９）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、ステップＳＴ１０７で取得して記録されている検出開始位置および方位と、ステップＳＴ１０８で取得した現在の自車位置および方位とを比較し、方位の変動が一定値以上である場合には、横断歩道を通過中に直線的に走行していないものとして不正と判断する。また、交差点進入離脱認識部１２は、検出開始位置と現在の位置との差が、現実に存在する横断歩道の大きさと比べ明らかに大きい場合にも不正と判断する。

このステップＳＴ１０９において、方向および位置が不正であると判断されると、不正とみなされた道路標示の検出を改めてやり直すために、フラグが検出中状態から非検出状態に変更される（ステップＳＴ１１０）。その後、シーケンスはステップＳＴ１０１に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳＴ１０９において、方向および位置が適正であると判断されると、次いで、面積比は「おおよそ１対１」であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ１１１）。このステップＳＴ１１１の処理は、上述したステップＳＴ１０５の処理と同じである。

このステップＳＴ１１１において、面積比が「おおよそ１対１」であることが判断されると、横断歩道の終わりが未だ検出されていないと認識され、シーケンスはステップＳＴ１０１に戻って上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳＴ１１１において、面積比が「おおよそ１対１」でないことが判断されると、次いで、フラグが非検出状態に変更される（ステップＳＴ１１２）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、横断歩道の終わりを検出したことを認識し、フラグを検出中状態から非検出状態に変更する。次いで、検出終了位置が取得される（ステップＳＴ１１３）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、自車位置方位修正部５から取得した自車位置および方位を、検出終了位置および方位として記録する。

次いで、検出結果が妥当であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ１１４）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、検出開始位置と検出終了位置の差から検出距離を算出し、この距離が横断歩道の幅としてあり得る一定範囲（小さ過ぎずかつ大き過ぎない）であるかどうかを調べる。このステップＳＴ１１４において、検出結果が妥当でないことが判断されると、横断歩道の検出に失敗したと認識されて、シーケンスはステップＳＴ１０１に戻り、再度、上述した処理がやり直される。一方、ステップＳＴ１１４において、検出結果が妥当であると判断されると、検出終了位置および方位が交差点への進入位置および方位として交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）に渡され、交差点進入検出処理は終了する。

次に、図４に示した交差点進入離脱認識処理のステップＳＴ２で行われる交差点離脱検出処理の詳細を、認識対象として横断歩道が用いられる場合を例に挙げて、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。

この交差点離脱検出処理においては、非検出状態と検出中状態といった２つの値をとるフラグが用意されており、このフラグは、初期状態では非検出状態にセットされている。また、自車の位置を保存するための検出開始位置および検出終了位置を記録する領域が用意されている。

交差点離脱検出処理においては、まず、次フレーム取得処理が行われる（ステップＳＴ２０１）。このステップＳＴ２０１の処理は、図５のステップＳＴ１０１の処理と同じである。次いで、現在位置および方位が取得される（ステップＳＴ２０２）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、自車位置方位修正部５から自車位置および方位を取得する。

次いで、位置および方位は妥当であるか否かが調べられる（ステップＳＴ２０３）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）から受け取った交差点への進入位置および方位とステップＳＴ２０２で取得した自車位置および方位とを比較する。具体的には、まず、交差点へ進入時の方位と現在の方位とを比較し、その方位差が一定値以上になった場合は、交差点に進入してから離脱するまでに直線的な走行をせず、右左折や車線変更などを行った旨が認識される。この場合は、前後方向の補正を行うことは不適切であるので、位置および方位は妥当でないと判断される。また、現在の自車位置と交差点への進入位置との距離が、現実的な交差点の長さと考えられる最大値を上回る場合も、交差点を検出できないので、位置および方位は妥当でないと判断される。上述した方位差の一定値や、現実的な交差点の長さの最大値は、設計者が適宜に設定するように構成できる。

上記ステップＳＴ２０３において、位置および方位が妥当でないことが判断されると、交差点離脱検出処理は終了する。一方、ステップＳＴ２０３において、位置および方位が妥当であることが判断されると、次いで、２値化処理が行われる（ステップＳＴ２０４）。このステップＳＴ２０４の処理は、図５のステップＳＴ１０２の処理と同じである。次いで、領域比計算処理が行われる（ステップＳＴ２０５）。このステップＳＴ２０５の処理は、図５のステップＳＴ１０３の処理と同じである。次いで、フラグが非検出状態または検出中状態のいずれに設定されているかが調べられる（ステップＳＴ２０６）。このステップＳＴ２０６の処理は、図５のステップＳＴ１０４の処理と同じである。

このステップＳＴ２０６において、フラグが非検出状態に設定されていることが判断されると、次いで、面積比は「おおよそ１対１」であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ２０７）。このステップＳＴ２０７の処理は、図５のステップＳＴ１０５の処理と同じである。このステップＳＴ２０７において、面積比が「おおよそ１対１」でないことが判断されると、スキャンエリア内の画像は横断歩道ではないことが認識され、シーケンスはステップＳＴ２０１に戻って上述した処理が繰り返される。

上記ステップＳＴ２０７において、面積比が「おおよそ１対１」であることが判断されると、次いで、フラグが検出中状態に変更される（ステップＳＴ２０８）。このステップＳＴ２０８の処理は、図５のステップＳＴ１０６の処理と同じである。次いで、検出開始位置および方向が取得される（ステップＳＴ２０９）。このステップＳＴ２０９の処理は、図５のステップＳＴ１０７の処理と同じである。その後、シーケンスはステップＳＴ２０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

上記ステップＳＴ２０６において、フラグが検出中状態に設定されていることが判断されると、次いで、面積比は「おおよそ１対１」であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ２１０）。このステップＳＴ２１０の処理は、上述したステップＳＴ２０７の処理と同じである。このステップＳＴ２１０において、面積比が「おおよそ１対１」であることが判断されると、横断歩道の終わりが未だ検出されていないと認識され、シーケンスはステップＳＴ２０１に戻って上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳＴ２１０において、面積比が「おおよそ１対１」であることが判断されると、次いで、フラグが非検出状態に変更される（ステップＳＴ２１１）。このステップＳＴ２１１の処理は、図５のステップＳＴ１１２の処理と同じである。次いで、検出終了位置が取得される（ステップＳＴ２１２）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、ステップＳＴ２０２において自車位置方位修正部５から取得した自車位置を、検出終了位置として記録する。

次いで、検出判断が行われる（ステップＳＴ２１３）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、検出開始位置と検出終了位置の差から検出距離を算出し、この距離が横断歩道の幅としてあり得る一定範囲（小さ過ぎずかつ大き過ぎない）であれば、検出開始位置を交差点からの離脱位置とする。そして、交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）から受け取った交差点への進入位置と、この交差点離脱検出処理で算出した交差点からの離脱位置とをステップＳＴ３の処理に渡し、交差点離脱検出処理を終了する。なお、検出開始位置と検出終了位置の差が一定範囲外であれば、ステップＳＴ３の処理に何も渡さずに交差点離脱検出処理を終了する。

以上説明した交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）および交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）においては、認識対象として横断歩道を用いた場合の例であるが、以下では、認識対象として停止線を用いる場合について説明する。

停止線を認識対象とする場合は、スキャンエリアは、停止線に向かって自車が垂直に進行した場合に、スキャンエリアが完全に停止線の白色領域で満たされるように、自車の進行方向に直交する方向（図２および図３にスキャンエリアとして示す矩形の横方向）は長く、かつ縦方向は映像上の停止線の幅より短く設定するのが望ましい。また、撮影により得られる停止線の映像は、透視変換の影響やひずみなどによって長方形にはならないので、映像上の停止線の形状に合致させるように、スキャンエリアを台形とすることもできる。

スキャンエリアを上記のように設定することにより、停止線に進入してから離脱するまでの間だけスキャンエリアの映像はおおむね白色になる。それゆえ、停止線を認識対象とする交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）は、図５に示すフローチャートのステップＳＴ１０５およびステップＳＴ１１１において「面積比はおおよそ１対１か？」と判断している部分を、「おおむね白色のみか？」と判断するように置き換えることによって実現することができる。

同様に、停止線を認識対象とする交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）は、図６に示すフローチャートのステップＳＴ２０７およびステップＳＴ２１０において「面積比はおおよそ１対１か？」と判断している部分を、「おおむね白色のみか？」と判断するように置き換えることによって実現することができる。なお、上述した「おおむね白色のみか？」と判断する場合の判断基準は、設計者が望ましい結果が得られるように調整して設定するように構成できる。

また、交差点進入離脱認識部１２は、認識対象を横断歩道または停止線として処理するように構成したが、この発明では必ずしも認識対象として横断歩道または停止線のいずれか一つを選択する必要はなく、交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）および交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）の各々において、横断歩道および停止線の双方を認識対象とする処理を行い、交差点進入検出処理においては、いずれかの処理結果を用いて交差点への進入を検出し、交差点離脱検出処理においては、いずれかの処理結果を用いて交差点からの離脱を検出するように構成することができる。この構成によれば、交差点の前には停止線しかなく、交差点の後には横断歩道しかない場合であっても、交差点への進入および交差点からの離脱を検出することができる。

さらに、横断歩道、停止線などの道路標示は、交差点前後で配置される順番が決められている。たとえば、交差点の手前に横断歩道および停止線のいずれもある場合には、手前に停止線、その後に横断歩道がある。このような順番を考慮して、交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）および交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）を行うように構成できる。この構成によれば、複数の道路標示が交差点前後にある場合にも正確に交差点への進入および交差点からの離脱を検出することが可能になる。

図１に示す交差点道路比較部１３は、交差点進入離脱認識部１２から、自車の交差点への進入位置および交差点からの離脱位置が送られてきた場合は、進入位置と離脱位置とを結ぶ直線と、地図データベース６を検索することによって得られる、その交差点で交差する道路の道路リンクとの幾何学的計算によって前後方向のずれを計算し、この計算結果を自車位置方位修正部５に送る。なお、交差点進入離脱認識部１２が、自車の交差点への進入位置とおよび交差点からの離脱位置を出力するのは、進入位置と離脱位置とを結ぶ直線が、おおむね自車の走行軌跡に一致している場合に限られる。

交差点道路比較部１３において行われる処理を説明するために、まず、自車位置方位修正部５から得られるマップマッチング後の自車の位置にずれがない場合の交差点への進入位置および交差点からの離脱位置と、地図データベース６から得られるノードおよび道路リンクとの関係を、図７を参照しながら説明する。図７において、一点鎖線は道路リンクを、丸印はノードをそれぞれ表している。図７に示すような、ほぼ直角に交差する交差点の場合は、自車位置方位修正部５から得られるマップマッチング後の自車位置が正確であれば、交差点への進入位置と交差点からの離脱位置とを結ぶ直線と、交差する道路の道路リンクとの交点は、進入位置と離脱位置のほぼ中央になる。

しかしながら、自車位置方位修正部５から得られるマップマッチング後の自車の位置が実際の位置に比べ前後方向にずれている場合は、交差点進入離脱認識部１２から出力される交差点への進入位置および交差点からの離脱位置は、このずれを含んでいる。たとえば、実際の自車位置よりも進行方向で後ろにずれている場合の例を図８に示す。交差点進入離脱認識部１２において交差点への進入が検出された位置は、実際の位置よりもずれの大きさ分だけ後ろになる。同様に、交差点から離脱した位置も、実際よりもずれの大きさ分だけ後ろになる。それゆえ、交差点道路比較部１３は、このずれを計算して自車位置方位修正部５へ送る。

ずれの計算は以下のようにして行われる。図８に示す例の場合は、検出された交差点への進入位置と交差点からの離脱位置を通る直線と交差する道路リンクとの交点と、交差点への進入位置と交差点からの離脱位置の中央点との差が「ずれ」として計算される。詳細は以下のとおりである。

交差する道路リンクが接する２つのノードの位置をＮ₁およびＮ₂、交差点への進入位置および交差点からの離脱位置をそれぞれＰ_entryおよびＰ_exitとすると、進入位置Ｐ_entryと離脱位置Ｐ_exitとの中央点Ｐ_centerは「Ｐ_center＝（Ｐ_entry＋Ｐ_exit）／２」によって求められる。また、ノードＮ₁とノードＮ₂とを結ぶ道路リンク（直線）をＮ₁Ｎ₂で表し、進入位置Ｐ_entryと離脱位置Ｐ_exitとを結ぶ直線をＰ_entryＰ_exitで表し、直線Ｎ₁Ｎ₂と直線Ｐ_entryＰ_exitとの交点をＰ_cpとすると、ずれＥ_rrは「Ｐ_center−Ｐ_cp」となる。

また、図９に示すように、交差する道路に中央分離帯が存在し、交差する道路リンクが２つ存在する場合のずれの計算方法を図１０に示す。交差点進入離脱認識部１２から出力される交差点への進入位置と交差点からの離脱位置の中央を中点１とする。次に、交差点への進入位置と交差点からの離脱位置を通過する直線と交差する道路リンク１および道路リンク２との２つの交点を交点１および交点２とし、これら交点１と交点２の中央を中点２とする。これら中点１と中点２の差がずれとして計算される。３以上の道路リンクと交差する場合にも上記と同様の方法で計算を行うことにより、ずれを算出することができる。

なお、交差する道路リンクを地図データベース６から検索する場合には、交差点への進入位置および交差点からの離脱位置に近接するという条件だけでなく、交差する道路リンクが道路幅の情報を有する場合は、この道路幅と交差点への進入位置と交差点からの離脱位置の差がおおむね一致するものを選択するように構成できる。

以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置によれば、スキャンエリアを設けて路面の限られた領域を認識対象としているので、他車や歩行者が映り込みにくく、安定的な認識処理を行うことができる。また、認識対象とする領域をスキャンエリアに限定したので、認識に必要な計算量を削減することができる。また、スキャンエリア内の映像を２値化し、白の画素によって形成される領域の面積と黒の画素によって形成される領域の面積との割合に基づき交差点への進入位置および交差点からの離脱位置を認識するように構成したので、認識に必要な計算量を削減するとともに、安定的な認識が可能になる。

また、カメラ１０で撮影する領域は、車両に既設の側方カメラや後方カメラの撮影領域と一致していることから、そのカメラをそのまま利用することが可能である。また、路面の限られた領域を対象に交差点の前後に設置されている道路標示に差し掛かったり、走り抜けたことを認識する処理を行うことにより、特許文献１に開示されているような前方にある認識対象そのものの形状を認識する方法に比べ、遙かに少ない計算量で安定的に交差点に対する進入および離脱を検出することができる。そして、交差する道路リンクとの幾何学的計算によりずれ量を計算できるので、既存の地図データベースをそのまま利用できる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置では、図２および図３に示すスキャンエリアを設け、交差点進入離脱認識部１２は、そのスキャンエリア内の画像を認識対象として、道路標示への差し掛かりや走り抜けを認識している。これに対し、この発明の実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置においては、図１１および図１２に示すようなスキャンラインを設け、このスキャンライン上の直線領域のみを認識対象にしている。

この発明の実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置の構成は、図１に示した実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置の構成と同じである。

交差点進入離脱認識部１２において行われる、スキャンラインを用いた交差点進入離脱認識処理は、交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）および交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）の各々の処理内容が異なることを除けば、図４のフローチャートを参照して説明した実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置における交差点進入離脱認識処理と同じである。したがって、以下では、交差点進入検出処理および交差点離脱検出処理のみを説明する。

図４に示した交差点進入離脱認識処理のステップＳＴ１において、スキャンエリアの代わりにスキャンラインを用いて行われる交差点進入検出処理の詳細を、認識対象として横断歩道が用いられる場合を例に挙げて、図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

交差点進入検出処理においては、まず、次フレーム取得処理が行われる（ステップＳＴ３０１）。このステップＳＴ３０１の処理は、図５のステップＳＴ１０１の処理と同じである。次いで、２値化処理が行われる（ステップＳＴ３０２）。このステップＳＴ３０２の処理は、図５のステップＳＴ１０２の処理と同じである。

次いで、パターン解析が行われる（ステップＳＴ３０３）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、ステップＳＴ３０２で生成した２値画像に基づき、スキャンライン上の白の画素と黒の画素の出現パターンを解析し、一定数以上連続した白の画素と一定数以上連続した黒の画素が、交互に何度か出現するかどうかを調べる。そして、連続した白の画素と連続した黒の画素が交互に何度か出現した場合は、横断歩道パターンを認識できたと判断し、それ以外の場合は何も認識できなかったと判断する。白の画素または黒の画素が連続する数は、カメラ１０の取り付け位置や横断歩道の白線の幅などを考慮して、最適な認識結果が得られるように、設計者が設定するように構成することができる。また、連続した白の画素と連続した黒の画素とが交互に出現する回数も、設計者が適宜に設定するように構成することができる。

次いで、フラグが非検出状態または検出中状態のいずれに設定されているかが調べられる（ステップＳＴ３０４）。このステップＳＴ３０４の処理は、図５のステップＳＴ１０４の処理と同じである。このステップＳＴ３０４において、フラグが非検出状態に設定されていることが判断されると、次いで、横断歩道パターンであるかどうかが調べられる（ステップＳＴ３０５）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、ステップＳＴ３０３で解析された結果が、横断歩道パターンを示しているかどうかを調べる。このステップＳＴ３０５において、横断歩道パターンでないことが判断されると、シーケンスはステップＳＴ３０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳＴ３０５において、横断歩道パターンであることが判断されると、次いで、フラグが検出中状態に変更される（ステップＳＴ３０６）。このステップＳＴ３０６の処理は、図５のステップＳＴ１０６の処理と同じである。次いで、検出開始位置および方向が取得される（ステップＳＴ３０７）。このステップＳＴ３０７の処理は、図５のステップＳＴ１０７の処理と同じである。その後、シーケンスはステップＳＴ３０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

上記ステップＳＴ３０４において、フラグが検出中状態に設定されていることが判断されると、ステップＳＴ３０８以下に示す、横断歩道に差し掛かった状態に対する処理が行われる。この処理においては、まず、現在位置および方位が取得される（ステップＳＴ３０８）。このステップＳＴ３０８の処理は、図５のステップＳＴ１０８の処理と同じである。次いで、方向および位置が不正であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ３０９）。このステップＳＴ３０９の処理は、図５のステップＳＴ１０９の処理と同じである。

このステップＳＴ３０９において、方向および位置が不正であると判断されると、不正とみなされた道路標示の検出を改めてやり直すために、フラグが検出中状態から非検出状態に変更される（ステップＳＴ３１０）。このステップＳＴ３１０の処理は、図５のステップＳＴ１１０の処理と同じである。その後、シーケンスはステップＳＴ３０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳＴ３０９において、方向および位置が適正であると判断されると、次いで、横断歩道パターンであるかどうかが調べられる（ステップＳＴ３１１）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、ステップＳＴ３０２で解析された結果が、横断歩道パターンを示しているかどうかを調べる。このステップＳＴ３１１において、横断歩道パターンであることが判断されると、横断歩道を横切っている最中であると認識され、シーケンスはステップＳＴ３０１に戻って上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳＴ３１１において、横断歩道パターンでないことが判断されると、フラグが非検出状態に変更される（ステップＳＴ３１２）。このステップＳＴ３１２の処理は、図５のステップＳＴ１１２の処理と同じである。次いで、検出終了位置が取得される（ステップＳＴ３１３）。このステップＳＴ３１３の処理は、図５のステップＳＴ１１３の処理と同じである。

次いで、検出結果が妥当であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ３１４）。このステップＳＴ３１４の処理は、図５のステップＳＴ１１４の処理と同じである。このステップＳＴ３１４において、検出結果が妥当でない、つまり検出距離が一定範囲外であることが判断されると、横断歩道の検出に失敗したと認識されて、シーケンスはステップＳＴ３０１に戻り、再度、上述した処理がやり直される。一方、ステップＳＴ３１４において、検出結果が妥当である、つまり検出距離が一定範囲内であると判断されると、検出終了位置および方位が交差点への進入位置および方位として交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）に渡され、交差点進入検出処理は終了する。

次に、図４に示した交差点進入離脱認識処理のステップＳＴ２において、スキャンエリアの代わりにスキャンラインを用いて行われる交差点離脱検出処理の詳細を、認識対象として横断歩道が用いられる場合を例に挙げて、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

交差点離脱検出処理においては、まず、次フレーム取得処理が行われる（ステップＳＴ４０１）。このステップＳＴ４０１の処理は、図６のステップＳＴ２０１の処理と同じである。次いで、現在位置および方位が取得される（ステップＳＴ４０２）。このステップＳＴ４０２の処理は、図６のステップＳＴ２０２の処理と同じである。次いで、位置および方位は妥当であるか否かが調べられる（ステップＳＴ４０３）。このステップＳＴ４０３の処理は、図６のステップＳＴ２０３の処理と同じである。このステップＳＴ４０３において、位置および方位が妥当でないことが判断されると、交差点離脱検出処理は終了する。

一方、ステップＳＴ４０３において、位置および方位が妥当であることが判断されると、次いで、２値化処理が行われる（ステップＳＴ４０４）。このステップＳＴ４０４の処理は、図６のステップＳＴ２０４の処理と同じである。次いで、パターン解析が行われる（ステップＳＴ４０５）。このステップＳＴ４０５の処理は、図１３のステップＳＴ３０３の処理と同じである。次いで、フラグが非検出状態または検出中状態のいずれに設定されているかが調べられる（ステップＳＴ４０６）。このステップＳＴ４０６の処理は、図６のステップＳＴ２０６の処理と同じである。

このステップＳＴ４０６において、フラグが非検出状態に設定されていることが判断されると、次いで、横断歩道パターンであるかどうかが調べられる（ステップＳＴ４０７）。このステップＳＴ４０７の処理は、図１３のステップＳＴ３０５の処理と同じである。このステップＳＴ４０７において、横断歩道パターンでないことが判断されると、シーケンスはステップＳＴ４０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳＴ４０７において、横断歩道パターンであることが判断されると、次いで、フラグが検出中状態に変更される（ステップＳＴ４０８）。このステップＳＴ４０８の処理は、図６のステップＳＴ２０８の処理と同じである。次いで、検出開始位置および方向が取得される（ステップＳＴ４０９）。このステップＳＴ４０９の処理は、図６のステップＳＴ２０９の処理と同じである。その後、シーケンスはステップＳＴ４０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

上記ステップＳＴ４０６において、フラグが検出中状態に設定されていることが判断されると、次いで、横断歩道パターンであるかどうかが調べられる（ステップＳＴ４１０）。このステップＳＴ４１０の処理は、ステップＳＴ４０７の処理と同じである。このステップＳＴ４１０において、横断歩道パターンであることが判断されると、シーケンスはステップＳＴ４０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳＴ４１０において、横断歩道パターンでないことが判断されると、フラグが非検出状態に変更される（ステップＳＴ４１１）。このステップＳＴ４１１の処理は、図６のステップＳＴ２１１の処理と同じである。次いで、検出終了位置が取得される（ステップＳＴ４１２）。このステップＳＴ４１２の処理は、図６のステップＳＴ２１２の処理と同じである。

次いで、検出判断が行われる（ステップＳＴ４１３）。すなわち、交差点進入離脱認識部１２は、検出開始位置と検出終了位置の差から検出距離を算出し、この距離が横断歩道の幅としてあり得る一定範囲（小さ過ぎずかつ大き過ぎない）であれば、検出開始位置を交差点からの離脱位置とする。そして、交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）から受け取った交差点への進入位置と、この交差点離脱検出処理で算出した交差点からの離脱位置とをステップＳＴ３の処理に渡し、交差点離脱検出処理を終了する。なお、検出開始位置と検出終了位置の差が一定範囲外であれば、ステップＳＴ３の処理に何も渡さずに交差点離脱検出処理を終了する。

以上説明した交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）および交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）においては、認識対象が存在する領域としてスキャンラインを用い、認識対象として横断歩道を用いた場合の例であるが、以下では、認識対象が存在する領域としてスキャンラインを用い、認識対象として停止線を用いた場合について説明する。

スキャンラインが停止線上に存在する場合は、スキャンライン上の２値化画像に、白い画素が一定数以上連続して存在するかどうかが調べられる。このとき、しきい値となる白の画素数は、スキャンライン上において、映像上の停止線の全長より短くなり、横断歩道の白線の幅よりも長くなるように設定される。カメラ１０が車両の側方に取り付けられており、映像上に停止線が映らない場合は、設計者が白の画素数のしきい値を適宜に調整するように構成できる。

スキャンラインを上記のように設定し、白の画素数が一定数以上連続するかどうかが調べられ、白の画素数が一定数以上連続する場合に停止線パターンであると判断される。具体的には、交差点進入検出処理（ステップＳＴ１）は、図１３に示すフローチャートのステップＳＴ３０５およびステップＳＴ３１１において「横断歩道パターンであるか？」と判断している部分を、「停止線パターンであるか？」と判断するように置き換えることによって実現することができる。

同様に、停止線を認識対象とした交差点離脱検出処理（ステップＳＴ２）は、図１４に示すフローチャートのステップＳＴ４０７およびステップＳＴ４１０において「横断歩道パターンであるか？」と判断している部分を、「停止線パターンであるか？」と判断するように置き換えることによって実現することができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置によれば、道路標示を認識する際に、スキャンエリアの代わりにスキャンラインを用いることにより、画像認識を行う範囲が狭くなるので、計算量が減少させることができる。また、限定された領域のみで道路標示の認識が可能となるため、雨天や夜間といった撮影条件であっても安定した計算結果が得られる。

実施の形態３．
上述した実施の形態１および実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置においては、図１５に示すように、カメラ１０の取り付け位置によっては、スキャンエリアを設定した路面と自車位置との間に、オフセットが存在することがある。カメラ１０が自車の側方に取り付けられており、真下の映像を取得する場合は、オフセットは０ｍであるが、カメラ１０が前方に取り付けられており、ボンネットが大きい場合は、オフセットは大きくなる。上述した実施の形態１および実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置では、このオフセットは考慮されていないが、この発明の実施の形態３に係る車載用ナビゲーション装置は、交差点進入離脱認識部１２において、オフセットを考慮して自車位置を決定するようにしたものである。

図１６は、この発明の実施の形態３に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。この車載用ナビゲーション装置は、実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置に、オフセット設定部１４が追加されて構成されている。オフセット設定部１４は、映像取得部１１から得られる映像および入力操作部８から入力された操作データから、オフセットを決定する。

たとえば、車両の購入時からカメラ１０が備え付けられている場合は、車両の製造者があらかじめ画角やひずみ等といったカメラパラメータを取得しておけばよいが、車両の購入後にカメラを取り付ける場合は、ユーザが、自分でオフセットの値を設定することになる。ユーザが自分でオフセットの値を設定する方法を、図１７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、ユーザは、映像取得部１１から得られた映像上に、スキャンエリアの位置を示す基準線を重畳表示させる（ステップＳＴ５０１）。基準線は、設計者があらかじめ用意しておく。ユーザがスキャンエリアを自由に変更できるように、スキャンエリアが固定されていない場合は、現在設定されているスキャンエリアの画面の縦方向の中心位置を基準線として表示することができる。

次いで、ユーザは、基準線と、路面上の特徴物とが一致する位置に車両を停止させる（ステップＳＴ５０２）。特徴物は、白線や石などといった路面に存在するものであれば何であってもよいが、厚みが少ないものが望ましい。次いで、ステップＳＴ５０２において基準線と一致させた特徴物と、自車の中心との間の、自車の進行方向に沿った距離を計測する（ステップＳＴ５０３）。次いで、ステップＳＴ５０３で計測された距離を、入力操作部８を操作して入力する（ステップＳＴ５０４）。

交差点進入離脱認識部１２は、映像取得部１１から得られる路面の映像から自車が交差点に進入したと認識し、自車位置方位修正部５から得られる自車位置と、オフセット設定部１４から得られるオフセットとを使用して、交差点へ進入した地点の位置を計算する。同様に、交差点から離脱した地点の位置も計算する。

交差点進入離脱認識部１２では、基本的には、実施の形態１において図４〜図６を用いて説明した処理と同じ処理が行われる。ただし、図５に示すフローチャートのステップＳＴ１０８および図６に示すフローチャートのステップＳＴ２０２で行う現在位置および方位を取得する処理においては、交差点進入離脱認識部１２は、自車位置方位修正部５から得られた自車位置および方位を、オフセット設定部１４から得られたオフセットで補正して現在の自車位置および方位を計測する。

以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る車載用ナビゲーション装置によれば、オフセット設定部１４を設けて、カメラ１０で撮影できる路面と、自車位置とのオフセットを設定し、交差点への進入位置および交差点からの離脱位置を取得する際に、オフセットを考慮するように構成したので、前後方向のずれを、より正確に修正できる。

実施の形態４．
上述した実施の形態１〜３に係る車載用ナビゲーション装置においては、横断歩道などの道路標示を認識する際に、２値化画像を用いて交差点への進入および交差点からの離脱を認識するように構成したが、この発明の実施の形態４に係る車載用ナビゲーション装置においては、カメラ１０で撮影する範囲に光を投射して画像認識を行いやすくしたものである。

図１８は、この発明の実施の形態４に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。この車載用ナビゲーション装置は、実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置に投射機１５が追加されて構成されている。投射機１５は、光線をカメラ１０で撮影する範囲に投射する。これにより、交差点進入離脱認識部１２において行われる画像認識処理が行いやすくなる。投射機１５としては、たとえばヘッドライトなどの車に既設されているライトを用いることができる。また、投射機１５として、小型の投光機などを新しく設置することもできる。また、カメラ１０が赤外線の反射を検知できる機能を有する場合は、投射機１５として赤外線投射機を用い、可視光線以外の光線を投射するように構成することもできる。

映像取得部１１は、実施の形態１のそれと同じであるが、投射機１５が赤外線以外の可視光線を投射する場合には、カメラ１０から可視光線の反射映像を取得し、投射機１５が赤外線を投射する場合には、カメラ１０から赤外線の反射映像を取得するといったように、投射機１５が投射する光の種類に応じた映像を取得する。

以上説明したように、この発明の実施の形態４に係る車載用ナビゲーション装置によれば、投射機１５を設けることにより、交差点進入離脱認識部１２は、カメラ１０から画像認識を行いやすい映像を取得することができるので、夜間や雨天といった環境の変化に強い車載用ナビゲーション装置が得られる。

なお、実施の形態４に係る車載用ナビゲーション装置は、実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置に投射機１５を追加するように構成したが、実施の形態２または実施の形態３に係る車載用ナビゲーション装置に投射機１５を追加するように構成することができ、この場合も上記と同様の作用および効果を奏する。

実施の形態５．
図１９は、この発明の実施の形態５に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。この車載用ナビゲーション装置は、実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置に、画像取得位置計算部１６が追加されるとともに、映像取得部１１および交差点進入離脱認識部１２の機能が変更されて構成されている。

映像取得部１１は、カメラ１０から送られてくるアナログの映像信号を計算機で処理可能なデジタルの映像信号に変換して交差点進入離脱認識部１２に送るとともに、デジタルの映像信号から静止画の画像データを取得する。この画像データによって表される静止画を、以下では、単に「画像」と呼ぶ。映像取得部１１は、１枚の画像を取得するたびに、画像を取得した旨および画像取得周期を画像取得位置計算部１６に送る。

画像取得位置計算部１６は、映像取得部１１から画像を取得した旨が送られてくると、同時に映像取得部１１から送られてくる画像取得周期と、車速センサ２から得られる速度信号によって示されるその時点の自車の速度とに応じて、画像上に設定されている認識対象とする領域を変更する。この画像取得位置計算部１６で変更された認識対象とする領域は、交差点進入離脱認識部１２に送られる。

交差点進入離脱認識部１２は、映像取得部１１から送られてくる映像信号によって表される路面の映像のうちの、画像取得位置計算部１６から送られてくる認識対象とする領域に含まれる映像から自車が交差点に進入したことを認識し、自車位置方位修正部５から得られる自車位置を用いて、交差点への進入位置および交差点からの離脱位置を計算し、交差点道路比較部１３に送る。

なお、この実施の形態５に係る車載用ナビゲーション装置では、画像取得位置計算部１６は、画像取得周期を映像取得部１１から取得するように構成しているが、画像取得周期が一定であることが既知である場合は、画像取得周期を、あらかじめ画像取得位置計算部１６の内部に設定しておくように構成することができる。また、画像取得位置計算部１６は、自車の速度を車速センサ２から取得するように構成しているが、自車位置方位計算部４に保持されている自車位置を取得し、この自車位置の時間変化を用いて自車の速度を計算するように構成することができる。

以下、画像取得位置計算部１６の動作について説明する。今、映像取得部１１における画像取得周期を、１秒あたりｆ枚とする。また、その時点の自車の速度を、１秒あたりｓメートルとする。このとき、１枚の画像を取得する間に自車が進む距離はｓ／ｆメートルになる。この距離ｓ／ｆが大きくなりすぎれば、例えば、認識対象としての横断歩道の幅よりも大きくなれば、実施の形態１で使用されるスキャンエリア（図２参照）または実施の形態２で使用されるスキャンライン（図１１および図１２参照）に、横断歩道が掛からない場合が発生する。

そこで、画像取得位置計算部１６は、画像取得周期および自車の速度に基づきスキャンエリアまたはスキャンラインの数および位置を計算し、既に設定されているスキャンエリアまたはスキャンラインの数および位置を変更する。この画像取得位置計算部１６で行われる計算の例を、図２０に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の計算の例では、図１１および図１２に示したスキャンラインを例に挙げて説明するが、図２に示したスキャンエリアの場合も同様に対処することができる。

スキャンラインの数および位置の計算に先立って、設計者は、認識対象（例えば、横断歩道）の大きさから、最小認識間隔ｍｉｎＳｐａｎを適切に決定しておく。ここで、最小認識間隔ｍｉｎＳｐａｎとは、少なくともこの間隔でスキャンラインを設ければ、認識対象がスキャンラインの間に挟まれて認識できなくなるという問題が発生しない道路上の距離を言う。例えば、横断歩道であれば、通常２ｍ以上の幅があることが予測されるので、最小認識間隔ｍｉｎＳｐａｎは２ｍ以下に設定すればよい。通常、自車の速度の計測誤差等も見込んで、最小認識間隔ｍｉｎＳｐａｎを、道路上の１．５ｍに設定すれば横断歩道を検出できると考えられる。以下では、この最小認識間隔ｍｉｎＳｐａｎは、画像取得位置計算部１６にあらかじめ与えられているものとする。

まず、画像の取得待ちが行われる（ステップＳＴ６０１）。すなわち、画像取得位置計算部１６は、映像取得部１１から画像を取得した旨が送られてくるまで処理を停止して待機しており、画像を取得した旨が送られてきた場合に、映像取得部１１から画像取得周期ｆを取得する。次いで、自車の速度ｓが取得される（ステップＳＴ６０２）。すなわち、画像取得位置計算部１６は、車速センサ２から送られてくる速度信号に基づき、その時点における速度を計算し、自車の速度ｓとして取得する。

次いで、「ｓ／ｆ≧ｍｉｎＳｐａｎ」であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ６０３）。すなわち、画像取得位置計算部１６は、ステップＳＴ６０１で取得した画像取得周期ｆとステップＳＴ６０２で取得した自車の速度ｓとから距離ｓ／ｆを計算し、この距離ｓ／ｆが、最小認識間隔ｍｉｎＳｐａｎ以上であるかどうかを調べる。このステップＳＴ６０３において、「ｓ／ｆ≧ｍｉｎＳｐａｎ」でない、つまり「ｓ／ｆ＜ｍｉｎＳｐａｎ」であることが判断されると、スキャンラインは、認識対象（例えば、横断歩道）に必ず掛かる旨が認識され、スキャンライン数ｎが「１」に設定される（ステップＳＴ６０６）。その後、シーケンスはステップＳＴ６０１に戻り、上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳＴ６０３において、「ｓ／ｆ≧ｍｉｎＳｐａｎ」であることが判断されると、スキャンラインは、認識対象（例えば、横断歩道）に掛からない場合が発生する旨が認識され、スキャンライン数の計算が行われる（ステップＳＴ６０４）。すなわち、画像取得位置計算部１６は、スキャンライン数ｎを、以下の（１）式を満たすものから選ぶ。
ｍｉｎＳｐａｎ＊（ｎ−１）≦ｓ／ｆ＜ｍｉｎＳｐａｎ＊ｎ（ｎは２以上の整数）・・・（１）

次いで、スキャンラインの位置が計算される（ステップＳＴ６０５）。すなわち、画像取得位置計算部１６は、スキャンラインの位置を、以下の（２）式にしたがって計算する。ここで、Ｌ１をスキャンラインが１本の時のスキャンラインの位置とし、Ｌｎをｎ本目のスキャンラインの位置とする。なお、Ｌｎの位置は道路上の位置であり、交差点進入離脱認識部１２で実際に認識する画素は、道路上の位置を撮影することにより得られた画像上の位置の画素である。その後、シーケンスはステップＳＴ６０１に戻り、上述した処理が繰り返される。
Ｌｎ＝Ｌｎ−１＋ｓ／（ｆ＊ｎ）（ｎは２以上の整数）・・・（２）

これらの関係を、具体的な数値を用いて、図２１を参照しながら説明する。この図２１に示す例では、ｆ＝５（１秒間に５枚の映像を撮影）、ｍｉｎＳｐａｎ＝１．５ｍ、自車の速度ｓ＝１０ｍ／ｓｅｃ（時速３６ｋｍで一定速度で走行している）とする。

このとき、ステップＳＴ６０２では、ｓ／ｆ＝１０／５＝２が取得され、画像を１フレーム取得する間に２ｍだけ進むことがわかる。この距離２ｍは、最小認識間隔ｍｉｎＳｐａｎである１．５ｍを上回るので、ステップＳＴ６０３では、「ｓ／ｆ≧ｍｉｎＳｐａｎ」であると判断され、ステップＳＴ６０４へ進む。ステップＳＴ６０４においては、スキャンライン数ｎ＝２が（１）式を満たすため、ｎ＝２と決定される。

次いで、ステップＳＴ６０５において、２スキャンラインの位置Ｌｎが算出される。すなわち、ｎ＝２を（２）式に代入し、
Ｌ２＝Ｌ１＋１０／（５＊２）＝Ｌ１＋１
となる。つまり、２本目のスキャンラインの位置Ｌ２は、１本目のスキャンラインの位置Ｌ１の道路上で１メートルだけ前方となる。

なお、このままの一定速度で走行すれば、次の映像が得られるときは、車は２ｍだけ前方に進み、その時のＬ１の位置は、図２１に示すＸの位置、Ｌ２の位置はＸより１ｍだけ前方となる。したがって、１ｍの等間隔で道路面をスキャンできることになる。

以上説明したように、この発明の実施の形態５に係る車載用ナビゲーション装置によれば、画像取得位置計算部１６を設けることにより、自車の速度に応じて認識すべき画像上の位置を変更することができるので、映像を取得する回数が少ない場合であっても所望の機能を実現することが可能となる。

なお、上述した実施の形態５に係る車載用ナビゲーション装置では、上述した（１）式を満たすスキャンライン数ｎを見つけることにより所望の機能を得るように構成したが、スキャンライン数ｎを固定し、画像取得周期ｆを変数として上記（１）式を満たすような画像取得周期ｆを設定することによっても同様の効果を得ることが可能である。

この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置のカメラで前方を撮影することにより得られる映像とスキャンエリアの設定例を示す図である。この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置のカメラで側方を撮影することにより得られる映像とスキャンエリアの設定例を示す図である。この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置の交差点進入離脱認識部で行われる交差点進入離脱認識処理を示すフローチャートである。図４に示す交差点進入検出処理の詳細を示すフローチャートである。図４に示す交差点離脱検出処理の詳細を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置の進行方向にずれがない場合の交差点進入・離脱位置と道路リンクとの関係を示す図である。この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置の進行方向にずれがある場合の交差点進入・離脱位置と道路リンクとずれとの関係を示す図である。この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置の進行方向が複数の道路リンクと交差する場合を説明するための図である。この発明の実施の形態１に係る車載用ナビゲーション装置の進行方向が複数の道路リンクと交差する場合の交差点進入・離脱位置と道路リンクとずれとの関係を示す図である。この発明の実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置のカメラで前方を撮影することにより得られる映像とスキャンラインの設定例を示す図である。この発明の実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置のカメラで側方を撮影することにより得られる映像とスキャンラインの設定例を示す図である。この発明の実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置において行われる交差点進入検出処理の詳細を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２に係る車載用ナビゲーション装置において行われる交差点離脱検出処理の詳細を示すフローチャートである。この発明の実施の形態３に係る車載用ナビゲーション装置によるスキャンエリアが示す位置と自車位置のオフセットとの関係を示す図である。この発明の実施の形態３に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係る車載用ナビゲーション装置におけるオフセットの設定方法を示すフローチャートである。この発明の実施の形態４に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態５に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態５に係る車載ナビゲーション装置の画像取得位置計算部で行われる計算の例を示すフローチャートである。この発明の実施の形態５に係る車載ナビゲーション装置の動作を具体的な数値を用いて説明するための図である。

符号の説明

１ＧＰＳ受信機、２車速センサ、３方位センサ、４自車位置方位計算部、５自車位置方位修正部、６地図データベース、７ナビゲーション制御部、８入力操作部、９表示部、１０カメラ、１１映像取得部、１２交差点進入離脱認識部、１３交差点道路比較部、１４オフセット設定部、１５投射機、１６画像取得位置計算部。

Claims

自車の位置および方位を計算する自車位置方位計算部と、
地図データを格納した地図データベースと、
路面を撮影するカメラと、
前記カメラから送られてくる路面の映像信号から所定の画像取得周期で取得された画像上に設定された認識対象とする領域を、自車の速度と前記画像取得周期とに応じて変更する画像取得位置計算部と、
前記画像取得位置計算部で変更された認識対象とする領域に含まれる交差点前後の道路標示に基づき交差点への進入位置および交差点からの離脱位置を認識する交差点進入離脱認識部と、
前記交差点進入離脱認識部で認識された交差点への進入位置および交差点からの離脱位置と、前記地図データベースから取得した地図データによって示される道路リンクであって、該交差点において自車の直進方向に交差する道路リンクとの幾何学的計算により、自車位置の前後方向のずれを計算する交差点道路比較部と、
前記地図データベースから取得した地図データと前記交差点道路比較部で計算されたずれとに基づき、前記自車位置方位計算部で計算された自車の位置および方位を修正する自車位置方位修正部と、
前記自車位置方位修正部で修正された自車の位置および方位に基づきナビゲーションを行うナビゲーション制御部
とを備えた車載用ナビゲーション装置。