JP2010276583A - 車両用位置測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】GPSにより車両位置を検出する位置検出手段と、光ビーコン100から位置情報を含む光ビーコンデータを受信する車載通信手段1と、その光ビーコンデータを受信すると車両上方撮像を開始する撮像手段3と、撮像画像から光ビーコンヘッド像100aを抽出する抽出手段と、車両が光ビーコン100の真下に位置するときに画像中で光ビーコンヘッド像が占める位置を基準位置として予め設定しておき、抽出された光ビーコンヘッド像が基準位置に位置するか否かを判定する真下判定手段と、光ビーコンヘッド像が基準位置に位置する場合に、その光ビーコンヘッド像の撮像時点での車両位置を光ビーコンデータの示す位置と一致させるように、車両位置を補正する位置補正手段とを備える。
【選択図】図5
Description
これにより、テンプレート画像を使用したパターンマッチング処理により路側通信機の通信機像が容易に抽出される。
これにより、車両重心又は撮像手段が路側通信機の真下に位置することが正確に判定される。
まず、図1及び図2を参照して、本発明の車両用位置測定装置の前提となる路側通信機の例について説明する。ここでは、路側通信機として、光ビーコン100を説明する。
図1に示すように、光ビーコン100は、道路脇に設置された支柱110から横に延びるバーに取り付けられ、道路の上方に設置されている。そして、光ビーコン100は、近赤外線(例えば、波長850nm)の信号(光ビーコンデータ)を、当該光ビーコン100に車両が接近して来る方向の斜め下方に向けて発信している。そして、図1に示すように、車両Cが破線a1と破線a2に挟まれたエリアAに進入すると、車両Cの車載通信機1が光ビーコンデータを受信する。
以下、各ブロックについて説明する。
なお、本発明では、車載通信手段1が光ビーコン100からの信号を受信した時点での車両位置を正確に測定する必要がない。このため、車載通手段1の配置位置については、路面からの高さや、車両先端又は車両重心からの水平距離といった制約は特にない。すなわち、車両が光ビーコン100の真下を通過する前に車載通信手段1が光ビーコンデータを受信できれば、車載通信手段1を車両中の任意の場所に配置することができる。
なお、本実施形態では、撮像手段3は、例えば、毎秒30フレームの画像を連続撮像する。
なお、図6(B)では、画像枠30の上方及び下方が、車両後方及び前方にそれぞれ対応している。
まず、位置検出手段2が、GPSから車両位置データを取得して、車両位置を検出する(S1)。
図8は、第2実施形態の車両用位置測定装置の構成を説明するブロック図である。図8に示すように、第2実施形態の車両用位置測定装置は、車載通信手段1と、位置検出手段2と、撮像手段3と、抽出手段4aと、真下判定手段5と、位置補正手段6とを備えている。
第2実施形態では、図10のフローチャートの各ステップのうち、ステップS1乃至S4の処理内容は、上述した第1実施形態のものと同一であるので、これらのステップの説明を省略する。
図11は、第3実施形態の車両用位置測定装置の構成を説明するブロック図である。図11に示すように、第3実施形態の車両用位置測定装置は、車載通信手段1と、位置検出手段2と、撮像手段3aと、抽出手段4bと、真下判定手段5と、位置補正手段6とを備えている。
第3実施形態では、図12のフローチャートの各ステップのうち、ステップS1乃至S4の処理内容は、上述した第1実施形態のものと同一であるので、これらのステップの説明を省略する。
なお、第3実施形態では、光ビーコンの支柱像が上下に長い像である。このため、基準位置は、図5(B)又は図6(B)の画像枠中に示した(x,y)座標値ではなく、画像枠中で車両の前後方向に対応する位置を示すx座標値だけで設定してもよい。
図13は、第4実施形態の車両用位置測定装置の構成を説明するブロック図である。図13に示すように、第4実施形態の車両用位置測定装置は、車載通信手段1と、位置検出手段2と、撮像手段3bと、抽出手段4cと、真下判定手段5と、位置補正手段6とを備えている。
なお、第1閾値は、可視光帯域の画像の撮像に適した昼間と、近赤外線帯域の画像の撮像に適した夜間とを判別するための閾値であり、経験的に任意好適な値を設定することができる。
なお、第2閾値は、光ビーコン100の近赤外線発信面を検出するための閾値であり、経験的に任意好適な値を設定することができる。
第4実施形態では、図14のフローチャートの各ステップのうち、ステップS1乃至S4の処理内容は、上述した第1実施形態のものと同一であるので、これらのステップの説明を省略する。
図15は、第5実施形態の車両用位置測定装置の構成を説明するブロック図である。図15に示すように、第5実施形態の車両用位置測定装置は、車載通信手段1と、位置検出手段2と、撮像手段3bと、抽出手段4dと、真下判定手段5と、位置補正手段6とを備えている。
なお、第3閾値は、可視光帯域の画像において、空の領域と空以外の物標の領域とを判別するための閾値であり、経験的に任意好適な値を設定することができる。
なお、第4閾値は、路側通信機の近赤外線発信面を検出するための閾値であり、経験的に任意好適な値を設定することができる。また、第4閾値は上述の第4実施形態における第2閾値と同値でもよいし、異なる値でもよい。
第5実施形態では、図16のフローチャートの各ステップのうち、ステップS1乃至S4の処理内容は、上述した第1実施形態のものと同一であるので、これらのステップの説明を省略する。
ここで、図17(A)に、光ビーコンヘッド像100aを含む可視光モード画像を模式的に示す。図17(A)では、光ビーコンヘッド像100aを含む低輝度領域に斜線のハッチングを付している。図17(A)の斜線のハッチングを付していない領域は、輝度の高い空に対応している。
ここで、図17(B)に、可視光モード画像から低輝度領域100bを抽出した画像を模式的に示す。図17(B)では、低輝度領域100bにハッチングを付している。そして、図17(A)において空に対応していた輝度の高い部分は、図17(B)から除外されている。
昼間に撮像された近赤外モード画像では、太陽光に含まれる近赤外線成分の影響により、空の部分が高い輝度を示す。このため、光ビーコン100の近赤外線の信号発信面が赤外線モード画像で高輝度領域として検出されることを利用しても、昼間の近赤外モード画像だけでは、光ビーコンヘッド像を抽出することは容易ではない。
このようにして、第5実施形態では、昼間等の可視光帯域の画像の平均輝度が高い場合であっても、可視光モード画像中の低輝度領域と近赤外モード画像中の高輝度領域とを組み合わせることによって、光ビーコンヘッド像が正確に抽出される。
例えば、上述した実施形態においては、路側通信機として、近赤外線の信号を発信する光ビーコンの例について説明したが、本発明では、路側通信機は光ビーコンに限定されない。例えば、路側通信機の信号をマイクロ波を利用して送信してもよいし、自動料金収受システム(Electronic Toll Collection:ETC)システムにおいて使用されている専用狭域通信(Dedicated Short Rang Communication:DSRC)(周波数:5.8GHz)を利用して位置情報を送信するようにしてもよい。
2 位置検出手段
3、3a、3b 撮像手段
4、4a、4b、4c、4d 抽出手段
5 真下判定手段
6 位置補正手段
21 GPSユニット
30 画像枠
41 画像処理部
41a 可視画像処理部
41b 近赤外線画像処理部
42 メモリ
43 パターンマッチング処理部
44 三次元計測処理部
45 光ビーコンヘッド検出部
46 支柱検出部
47 昼/夜判定部
48 高輝度領域抽出部
49 低輝度領域抽出部
100 路側通信機(光ビーコン)
100a 光ビーコンヘッド像
100b 低輝度領域
100c 低輝度領域に対応する領域
100d 高輝度領域
110 支柱
200 電線
Claims (10)
- 全地球測位システム(GPS:Global positioning system)を利用して車両位置を検出する位置検出手段と、
道路の上方に設置された路側通信機から発信される、当該路側通信機の位置情報を含む信号を受信する車載通信手段と、
上記車載通信手段が上記信号を受信すると、車両上方及び車両側方の少なくとも一方の撮像を開始する撮像手段と、
上記撮像手段によって撮像された画像から、上記路側通信機の通信機像及び上記路側通信機を支持する支柱の支柱像の少なくとも一方を抽出する抽出手段と、
車両が上記路側通信機の真下に位置するときに上記撮像手段によって撮像された画像中で通信機像及び支柱像の少なくとも一方が占める位置を基準位置として設定しておき、上記抽出手段によって抽出された通信機像及び支柱像の少なくとも一方が当該基準位置に位置するか否かを判定する真下判定手段と、
上記真下判定手段によって画像中の通信機像及び支柱像の少なくとも一方が上記基準位置に位置すると判定された場合に、上記基準位置に位置する通信機像及び支柱像の少なくとも一方の撮像時点での車両位置を上記信号に含まれる位置情報の示す位置と一致させるように、上記位置検出手段によって検出された車両位置を補正する位置補正手段と、
を備えることを特徴とする車両用位置測定装置。 - 上記抽出手段は、上記路側通信機の通信機像のテンプレート画像を記憶した記憶手段を備え、上記撮像手段によって撮像された画像から、上記テンプレート画像を使用したパターンマッチング処理により上記路側通信機の通信機像を抽出する、
ことを特徴とする請求項1記載の車両用位置測定装置。 - 上記真下判定手段は、上記基準位置として、車両重心及び上記撮像手段の一方が上記路側通信機の真下に位置するときに上記撮像手段によって撮像された画像中で通信機像が占める位置を設定する、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の車両用位置測定装置。 - 上記路側通信機の位置情報には、当該路側通信機の設置位置の緯度及び経度データ、当該路側通信機の設置位置から停止線までの距離データ、及び当該路側通信機の設置位置から交差点中心までの距離データのうちの少なくとも一つが含まれ、
上記位置補正手段は、上記路側通信機の設置位置の緯度及び経度データ、上記路側通信機の設置位置から停止線までの距離データ、及び上記路側通信機の設置位置から交差点中心までの距離データのうち、上記路側通信機からの位置情報に含まれるデータを使用して、車両位置を補正する、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の車両用位置測定装置。 - 上記抽出手段は、上記撮像手段によって撮像された複数の画像をモーションステレオ処理して、上記撮像手段から車両上方の画像中の物標までの距離を三次元計測し、車両上方の最も近い物標を上記通信機像として抽出する、
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の車両用位置測定装置。 - 上記抽出手段は、上記撮像手段によって撮像された複数の画像をモーションステレオ処理して、上記撮像手段から車両側方の画像中の物標までの距離を三次元計測し、車両側方の最も近い物標を上記路側通信機の支柱の支柱像として抽出する、
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の車両用位置測定装置。 - 上記路側通信機から上記信号が近赤外線として発信され、
上記撮像手段は、可視光帯域の画像と近赤外線帯域の画像とを撮像可能であり、
上記抽出手段は、上記撮像手段によって撮像された画像の平均輝度が第1閾値以上の場合に、可視光帯域の画像から上記路側通信機の通信機像を抽出し、上記画像の平均輝度が上記第1閾値未満の場合に、近赤外線帯域の画像から近赤外線の輝度が第2閾値以上の領域を含む通信機像を抽出する、
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の車両用位置測定装置。 - 上記抽出手段は、上記撮像手段によって撮像された画像の平均輝度が第1閾値以上の場合に、可視光帯域の画像中から輝度が第3閾値以下の低輝度領域を抽出し、近赤外線帯域の画像中の当該低輝度領域に対応する領域内から、近赤外線の輝度が第4閾値以上の領域を含む通信機像を抽出する、
ことを特徴とする請求項7記載の車両用位置測定装置。 - 上記撮像手段は、可視光帯域から近赤外線帯域に亘る感度を有する、広ダイナミックレンジのカメラで構成され、可視光帯域の画像と近赤外線帯域の画像とを交互に1フレームずつ撮像する、
ことを特徴とする請求項8記載の車両用位置測定装置。 - 上記撮像手段は、車両前方から車両上方及び車両側方の少なくとも一方に亘る範囲を撮像可能な広角カメラで構成される、
ことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の車両用位置測定装置。
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