JP2013200218A - ナビゲーション装置、自律航法支援方法および自律航法支援プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＰＮＤ（Portable Navigation Device）や種々の携帯情報端末においても、精度のよいナビゲーション機能を実現する。
【解決手段】 携帯電話端末１においては、ＧＰＳ部１４２からの現在位置と地図ＤＢ１３１の地図データとのマッチング処理を行うことにより、経路案内を行う。この場合に、カメラ部１２７を通じて撮影された映像を、映像解析部１５１が解析して自己がいる場所に関する情報を取得する。少なくとも取得した当該場所に関する情報に基づいて、場所補正部１５４が、ＧＰＳ部１４２からの現在位置と地図ＤＢ１３１の地図データとのマッチング処理の結果を補正する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、自動車、オートバイ、自転車等に搭載して利用される、あるいは、歩行者が手に持ちながら利用されるナビゲーション装置、当該ナビゲーション装置において用いられる方法、プログラムに関する。

現在、多くの自動車にはナビゲーション装置が搭載されている。ナビゲーション装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して自車の現在位置を測位し、地図上に自車の位置を表示し、音声ガイダンスを併用するなどして目的地までの経路案内を行う。また、ナビゲーション装置は、自車に搭載された速度センサ、方位センサ（地磁気センサ）、加速度センサ等の検出出力を用いたマップマッチング機能や自律航法機能を備えている。これにより、ＧＰＳ電波に誤差が含まれていても、また、ＧＰＳ衛星からの電波が一時的に受信できないときでも、自機の現在位置を適切に特定できる。

しかし、従来のナビゲーション装置では、高速道路と一般道路とが上下に並行して存在している場所では、自車が高速道路と一般道路のどちらを走行しているのか判別できないという問題がある。また、例えば、トンネルや地下道の中ではＧＰＳ衛星からの電波が受信できなくなるが、従来のナビゲーション装置では、何故、ＧＰＳ衛星からの電波が受信できないのかを認識できない。

前者の問題を解決するため、特許文献１には、測定区間の走行時間と測定区間の交通状況に応じて高速道路か一般道路かを判別する発明が開示されている。また、特許文献２、３には、高速道路と一般道路とで運転状態が異なる点に着目し、高速道路か一般道路かを判別する発明が開示されている。また、特許文献４には、撮影された道路状の白線の長さに基づいて、高速道路か一般道路かを判別する発明が開示されている。また、後者の問題を解決する一案として、特許文献５には、撮影された画像データの輝度の特徴量と、色相の特徴量に基づいて、トンネルか否かを検出する発明が開示されている。

特開２００７−０９３３９３号公報 特開２００５−２９２０５２号公報 特開２０００−２９２１９１号公報 特開２００５−１１４５３５号公報 特開２００７−０３０７３４号公報

上述したように、従来のナビゲーション装置は、二次元（平面上）の位置については特定できるが、高速道路か一般道路かといった上下（標高）を捕捉する手段に乏しい。また、トンネルや地下道の中か否かを判別して、自己の現在位置を適切に把握する手段も乏しい。もちろん、上述した特許文献に記載された技術を利用することも可能であるが、種々の処理機能を搭載しなければならなくなり、ナビゲーション装置の負荷が大きくなるという問題がある。

近年においては、ＰＮＤ（Portable Navigation Device）と呼ばれる小型化、軽量化され、自動車のダッシュボードへの取り付け／取り外しが容易に行えるナビゲーション装置が広く利用されるようになってきている。ＰＮＤは、据付型のナビゲーション装置のように自動車に搭載された種々のセンサからの検出出力の供給を受けるこができないため、据付型のナビゲーション装置に比べ機能を簡略化したものが多い。このようなＰＮＤでは、より精度のよいナビゲーション機能を実現することが望まれている。

また、近年においては、スマートフォンなどと呼ばれる高機能携帯電話端末やタブレットＰＣ（ＰＣはパーソナルコンピュータの略称）等の携帯情報端末が広く利用されるようになってきている。そして、これら高機能携帯電話端末やタブレットＰＣなどにも、精度のよいナビゲーション機能を搭載することが望まれている。

以上のことにかんがみ、この発明は、ＰＮＤや種々の携帯情報端末においても、精度のよいナビゲーション機能を実現することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明のナビゲーション装置は、
現在位置測位手段からの現在位置と地図データベースの地図データとのマッチング処理を行うことにより、経路案内を行うナビゲーション装置であって、
進行方向の映像を撮影する撮影手段と、
撮影された映像を解析することにより、自己がいる場所に関する情報を取得する解析手段と、
少なくとも取得した前記自己がいる場所に関する情報に基づいて、前記現在位置測位手段からの現在位置と前記地図データベースの地図データとのマッチング処理の結果を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする。

この請求項１に記載の発明のナビゲーション装置によれば、現在位置測位手段からの現在位置と地図データベースの地図データとのマッチング処理を行うことにより、経路案内を行う。この場合に、撮影手段を通じて撮影された映像を、解析手段が解析して自己がいる場所に関する情報を取得する。そして、少なくとも取得した自己がいる場所に関する情報に基づいて、補正手段が、上述した現在位置測位手段からの現在位置と地図データベースの地図データとのマッチング処理の結果を補正する。

このように、マッチング処理により求められる地図上における自己のいる場所が、撮影された映像を解析することにより得られる自己がいる場所に関する情報に基づいて補正される。これにより、精度のよいナビゲーション装置が実現できる。

この発明によれば、撮影された映像を利用することにより、ＰＮＤや種々の携帯情報端末においても、精度のよいナビゲーション機能が実現できる。

実施の形態の携帯電話端末１の構成例を説明するためのブロック図である。 映像解析部１５１で解析される撮影映像の例を示す図である。 映像解析部１５１で解析される撮影映像の例を示す図である。 携帯電話端末１で実行されるナビゲーション処理の概要を説明するためのフローチャートである。 携帯電話端末１で実行される自己がいる場所に関する情報等の取得処理について説明するためのフローチャートである。

以下、図を参照しながら、この発明の装置、方法、プログラムの一実施の形態について説明する。なお、この発明は、進行方向を撮影可能なカメラ機能を備えたＰＮＤ、あるいは、スマートフォンなど呼ばれる高機能携帯電話端末やタブレットＰＣなどの携帯情報端末に適用できる。以下に説明する実施の形態においては、説明を簡単にするため、広く普及しているカメラ機能を備えた高機能携帯電話端末にこの発明を適用した場合を例にして説明する。

［高機能携帯電話端末１の構成例］
この実施の形態の高機能携帯電話端末（以下、単に携帯電話端末と記載する。）１は、自動車のダッシュボード上に例えば吸盤や両面テープにより簡易に取り付けられたフレームに対して、簡単に着脱可能なものである。そして、当該携帯電話端末は、当該フレームに対して取り付けられた場合には、ナビゲーション装置として利用できるものである。もちろん、オートバイ、自転車等に取り付けて利用することもできるし、ユーザーが手に持った状態で、歩行者用のナビゲーション装置としても利用できる。

以下においては、自動車のダッシュボード上のフレームに装着され、自動車のナビゲーション装置として利用される場合を例にして説明する。まず、この実施の形態の携帯電話端末１の構成について説明する。図１は、この実施の形態の携帯電話端末１の構成例を説明するためのブロック図である。

［携帯電話端末１の基本構成部分について］
制御部１００は、携帯電話端末１の各部を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３がＣＰＵバス１０４を通じて接続されたコンピュータ装置である。記憶装置１１０は、記録媒体として不揮発性メモリを備え、種々のアプリケーションプログラムや種々の処理により得られたデータ等の当該不揮発性メモリへの書込み／記録保持／読み出し／削除を行う。なお、記憶装置１１０には、ナビゲーション用の音声ガイダンスを放音するための音声データ等も記録保持されている。

送受信アンテナ１１１、無線通信部１１２は、携帯電話網やインターネットなどの広域ネットワークを通じて通信を行う機能を実現する。受話器（スピーカ）１１３および送話器（マイクロホン）１１４は、通話を行うためのものである。すなわち、無線通信部１１２は、携帯電話網を通じて相手先との間に通話回線を接続し、受話器（スピーカ）１１３および送話器（マイクロホン）１１４を通じての通話を可能にする。また、無線通信部１１２は、インターネットに接続し、インターネットを通じてのデータの送受信を可能にし、電子メールの送受信やインターネット上に開示されたＷｅｂページの閲覧等を可能にする。

キー操作部１２１は、携帯電話端末１に設けられたハードウェアキーからなり、ユーザーからの操作入力を受け付ける。表示処理部１２２と表示部１２３とは、種々の映像（画像）、表示メッセージなどの表示情報を表示するためのものである。タッチパネル１２４は、表示部１２３の表示画面に貼付され、ユーザーの指等の指示体による接触位置（接触座標）を検出し、これを制御部１００に通知する。したがって、タッチパネル１２４は、制御部１００によって表示位置が制御される表示部１２３の表示画面に表示される表示情報と共に入力インターフェースを構成する。音声出力部１２５とスピーカ１２６とは、種々の音声情報を出力するためのものである。

カメラ部１２７は、撮像レンズ、撮像素子、カメラ信号処理回路などを備え、被写体の映像（画像）を撮影し、これをデジタル信号の映像（画像）データとして取り込み、例えば、記憶装置１１０の所定の記録エリアに記録する機能を有する。この実施の形態の携帯電話端末１において、カメラ部１２７は、表示部１２３の表示画面とは反対側の面に設けられている。そして、携帯電話端末１が自動車内のダュシュボード上に載置されたときには、カメラ部１２７の撮影レンズは自動車の進行方向（自動車の前方外側）に向けられた状態となり、進行方向の映像を撮影することが可能な状態となる。したがって、カメラ部１２７とは反対側の面に設けられる表示部１２３の表示画面は自動車の内部に向けられ運転者が観視可能な状態になる。

そして、この実施の形態の携帯電話端末１においては、詳しくは後述するが、ナビゲーション機能の実行時においては、カメラ部１２７を通じて撮影される撮影映像（映像データ）の映像解析を行って、自己がいる場所に関する情報を取得する。この取得した自己がいる場所に関する情報を用いて、自己の現在位置を補正する機能を有する。なお、ナビゲーション機能の実行時においては、表示部１２３には地図等のナビゲーション情報が表示されるため、カメラ部１２７からの映像データに応じた映像は映像解析の対象とされるが表示部１２３に表示されることはない。

地図データベース（以下、地図ＤＢと記載する。）１３１は、不揮発性メモリなどの大容量記録媒体に作成され、地図を描画するためのベクトルデータやラスタデータ等の地図データ（地図用の描画データ）を緯度・経度情報に対応付けて記憶保持する。当該地図は、ナビゲーション機能の実行時に表示部１２３に表示されるものである。また、地図ＤＢ１３１は、地図上に表示する注記データ、方面看板、交差点名称、トンネルや地下道の名称などの文字情報やそれらの画像情報等のいわゆる誘導データについても、緯度・経度情報に対応付けて記憶保持する。時間制御部１３２は、現在年月日、現在曜日、現在時刻を管理すると共に、所定の時点からの時間を計測するタイマーとしての機能をも備えたものである。

センサ部１４１は、加速度センサや方位センサ（地磁気センサ）を備える。加速度センサは、携帯電話端末１の例えば姿勢を特定するために携帯電話端末１の傾きを検出する。方位センサは、地磁気を検出することにより、携帯電話端末１がどちらの方向を向いているかを検出する。この方位センサにより、カメラ部１２７を用いて撮影を行う場合には、どちらの方向を撮影しているのかが検出できる。なお、センサ部１４１は、３軸（前後、左右、上下）の加速度センサ他、加速度センサと角速度センサを組み合わせた６軸センサが用いられる場合もある。また、ＧＰＳ部１４２およびＧＰＳアンテナ１４３は、自機の現在位置を測位するためのものである。なお、図１には図示しないが、この実施の形態の携帯電話端末１は、着信や警告等の発生を通知するためのバイブレータやリンガ等も備えている。

これらの構成を有する携帯電話端末１は、電話を掛けたり、受けたりすることができる。また、電子メールの作成や参照を行ったり、インターネットにアクセスして電子メールの送受信を行ったり、Ｗｅｂページを閲覧したり、ＳＮＳ（Social Networking Service）を利用したりすることができる。

また、図１に示すように、制御部１００が備えるナビゲーション処理部の機能により、ナビゲーション機能を提供することができる。この場合、制御部１００は、ユーザーから入力された出発地から目的地までの経路探索を地図ＤＢ１３１の地図データを用いて行う。そして、制御部１００は、地図ＤＢ１３１の地図データに応じた地図を、表示処理部１２２を通じて表示部１２３に表示する。さらに、制御部１００は、ＧＰＳ部１４２からの現在位置を用いると共に、センサ部１４１からの検出出力をも利用して、自機の現在位置を表示された地図上に示し、表示情報と音声情報とにより、目的地までの経路案内（ナビゲーション）を行うことができる。

［撮影された映像を用いたナビゲーション支援を行う部分について］
そして、この実施の形態の携帯電話端末１は、撮影された映像を用いたナビゲーション支援を行う部分として、映像解析部１５１、距離取得部１５２、速度算出部１５３、場所補正部１５４を備えている。これらの各部が機能することにより、ＧＰＳ部１４２からの現在位置と地図ＤＢ１３１の地図データとのマッチング処理の結果を補正して、精度のよいナビゲーション機能を実現している。

映像解析部１５１は、カメラ部１２７を通じて撮影することにより得られた映像（映像データ）を解析することにより、自己がいる場所に関する情報を取得する。映像解析部１５１では、例えば、撮影映像についてエッジ検出を行って撮影映像に含まれる物の形状を認識し、その認識した物の形状についてパターンマッチングを行ってその物が何かを特定したり、撮影映像に含まれる文字情報を認識したりする。そして、映像解析部１５１は、その認識結果に基づいて、自己がいる場所に関する情報を取得する。

ここで、映像解析部１５１で行われる処理について具体的に説明する。図２、図３は、携帯電話端末１が自動車内のダッシュボード上に載置され、ナビゲーション機能が実行されているときに、図２、図３において点線で示したように、進行方向に撮影レンズが向けられているカメラ部１２７により撮影されている映像の例を示している。

［案内標識に基づく自己がいる場所に関する情報の取得］
図２Ａに示すように、撮影映像中に方面看板等の案内標識が含まれていたとする。この場合、映像解析部１５１では、まず、方面看板等の案内標識の存在を認識し、その案内標識に記載された文字情報を認識（文字認識）する。図２Ａに示した例の場合、「白石蔵王」、「２４」、「出口１ｋｍ」という文字が認識できる。このため、当該撮影映像を撮影した時点では、携帯電話端末１は、「高速道路上の白石蔵王の出口の１ｋｍ手前」にいるという、自己がいる場所に関する情報が取得できる。

また、この実施の形態の地図ＤＢ１３１には、上述もしたように、方面看板（案内標識）の画像と、その方面看板が設けられている位置を示す位置情報も記憶されている。このため、図２Ａに示した撮影映像に含まれる方面看板部分の画像と、地図ＤＢ１３１に記憶されている方面看板のマッチングを行うことにより、当該方面看板が設置されている位置を特定できる。この場合、当該方面看板は高速道路に設置されているものであることも把握されており、高速道上にいることと、撮影映像に含まれる方面看板の設置位置（緯度、経度）を自己がいる場所に関する情報として取得できる。

また、図２Ｂに示すように、撮影映像中に建物に取り付けられた看板が含まれていたとする。この場合、映像解析部１５１では、まず、建物とその建物に取り付けられた看板の存在を認識し、その看板に記載された文字情報を認識（文字認識）する。図２Ｂに示した例の場合、「○○病院」という文字が認識できる。このため、直近にＧＰＳ部１４２から取得した現在位置を含む地図上において、「○○病院」の所在地を特定することにより、自己がいる場所は「○○病院」の近傍であるというように、自己のいる場所に関する情報が取得できる。

［周辺の設備、施設、道路状況等に基づく自己がいる場所に関する情報の取得］
また、図２Ａに示すように、撮影映像中に道路の進行方向と交差する方向に複数の白点線が設けられていることを認識した場合には、利用している道路は複数の車線が設けられた大きな道路であるという自己がいる場所に関する情報を取得できる。また、撮影映像を解析し、中央分離帯やガードレールの有無を検出することにより、走行している道路が大きな道路か小さな道路かなどの自己がいる場所に関する情報を取得できる。また、道路に設けられている白点線の間隔の違いに応じて、自己がいる道路は高速道路か、一般道路かといった自己がいる場所に関する情報を取得できる。道路に設けられる白点線の間隔は、高速道路が２０ｍ、一般道路が１０ｍと決まっているためである。

また、図３Ａに示すように、撮影映像中に交差点に設置された信号機が含まれていたとする。この場合、映像解析部１５１では、上述したように、形状認識と、認識した形状についてのパターンマッチングにより、信号機の存在を認識できる。したがって、少なくとも、信号機が設置されている交差点の近傍に位置しているという、自己のいる場所に関する情報を取得することができる。また、図３Ａに示すように、比較的に大きな交差点の信号機には、信号部分の上側や下側、あるいは横側に、当該信号機が設置されている交差点の名称を示す表示板が設けられている。

この場合には、図２を用いて説明した場合と同様に、信号機に設けられている表示板に記載されている文字を認識することにより、当該信号機が設置されている交差点の名称を特定できる。図３Ａに示した例の場合には、「△△一丁目」という交差点の近傍にいることが特定できる。そして、直近にＧＰＳ部１４２から取得した現在位置を含む地図上において、特定した交差点の名称に対応する交差点の所在地を特定することにより、自己がいる場所は、特定した交差点の所在地近傍であるというように、自己のいる場所に関する情報が取得できる。

また、走行中に、撮影映像から１つも信号機の存在を認識できなかった場合であって、複数車線の大きな道路である、あるいは、中央分離帯やガードレールのある大きな道路であると認識したときには、走行している道路は、高速道路あると認識できる。

［トンネルや地下道等に入った場合の自己がいる場所に関する情報の取得］
また、トンネル内や地下道内ではＧＰＳ衛星からの電波を受信できないために、ＧＰＳ部１４２を通じては自己の現在位置を取得できない。そこで、この実施の形態の携帯電話端末１の映像解析部１５１は、以下のようにして自己がトンネル内や地下道内にいる場合を特定する。まず、上述もしたように、映像解析部１５１が、例えば、トンネルや地下道の入り口の上部などに設けられているトンネルや地下道の名称看板の文字認識を行うことにより、トンネルや地下道に自己が入ることを認識できる。

また、ＧＰＳ部１４２を通じて自己の現在位置が測位できなくなった場合に、図３Ｂに示すように、カメラ部１２７からの撮影映像がトンネル内において撮影されたものであったとする。この場合、映像解析部１５１は、光の到達方向から照明の設置位置は上方（斜め上方）か否か、また、移動に伴う照明の明暗状態から照明は一定の間隔毎に設けられているか否かを判別する。このように、照明（光源）の設置位置が上方であり、その照明の配列パターンが規則的である場合には、トンネル内や地下道内である可能性が高くなる。

そして、映像解析部１５１では、上述のように、トンネルや地下道の名称の文字認識、ＧＰＳのロスト（ＧＰＳ衛星からの電波の消失）、光源（照明）の位置と間隔が一定であること等を総合的に勘案してトンネルや地下道内か否かを判別する。なお、照明の色がオレンジ色か否かを判別してもよい。トンネル内や地下道内では、排気ガス、塵等の影響を受け難く光が通り易いオレンジ色の光を発光させる低圧ナトリウムランプが多く用いられているためである。

これにより、自己のいる場所に関する情報（トンネルや地下道内か否か）を取得できる。そして、例えば、直近にＧＰＳ部１４２から取得した現在位置の近傍にあるトンネルや地下道を地図上において特定することにより、自己がいる場所を正確に特定できる。

このように、映像解析部１５１は、カメラ部１２７を通じて撮影される映像を解析することにより、自己のいる場所に関する情報を適切に取得することができる。当該自己のいる場所に関する情報は、平面上における位置を特定できるだけでなく、高速道上か一般道路上か、あるいは、トンネル内や地下道内かなどを含めた自己のいる場所、すなわち、３次元空間上における自己のいる場所を特定できる。

［映像認識を利用した自己の移動速度の算出］
そして、映像解析部１５１は、以下に説明するように、距離取得部１５２や時間制御部１３２と協働することにより、自己の移動速度をも把握可能にしている。距離取得部１５２は、上述した映像解析部１５１と協働して、自己の移動速度を算出するための２点間の距離を取得する。上述したように、映像解析部１５１は撮影映像を解析することにより、「位置に関連している文字情報（位置が地図上で既知の案内標識（方面看板や信号機に付された交差点名称の表示板等））」を認識できる。このため、距離取得部１５２は、映像解析部１５１で認識された距離的に離れた２ヶ所の「位置に関連している文字情報」の検出結果に基づいて、当該２ヶ所間の距離を、地図ＤＢ１３１の地図データから取得する。

より具体的には、（１）撮影されることにより記載内容が認識される２ヶ所の方面看板間の距離、（２）撮影されることにより交差点名称が認識される２ヶ所の信号機間の距離等を取得する。もちろん、これらは一例であり、設置されている位置が地図上において決まっており、形状が定まっている目標物がある場合には、撮影されることにより認識される２ヶ所の所定の目標物間の距離を取得することもできる。

また、移動速度を算出するためには、当該所定の２ヶ所間の距離に加えて、当該所定の２ヶ所間の移動時間を取得する必要がある。このため、この実施の形態の携帯電話端末１では、映像解析部１５１で認識した距離的に離れた２ヶ所の「位置に関連している文字情報」の検出タイミングで、時間制御部１３２から現在時刻を取得する。そして、２ヶ所のそれぞれで取得した現在時刻の差分を求めることにより、当該２ヶ所間における移動時間を取得できる。

すなわち、映像解析部１５１は、「所定の位置に関連している文字情報」を検知すると、制御部１００を通じて時間制御部１３２から現在時刻を取得し、これを速度算出部１５３に供給する。そして、映像解析部１５１は、次に別の「所定の位置に関連している文字情報」を検知すると、制御部１００を通じて時間制御部１３２から現在時刻を取得し、これを速度算出部１５３に供給する。

速度算出部１５３は、距離取得部１５２で取得された距離的に離れた２ヶ所の「位置に関連している文字情報」間の距離を、時間制御部１３２から供給された当該２ヶ所での現在時刻の差分を取ることにより得られる移動時間で割り算し、自己の移動速度を算出する。そして、この実施の形態の携帯電話端末１は、センサ部１４１に方位センサを備えており、移動方向を認識することはできる。したがって、ＧＰＳ部１４２を通じて現在位置の測位が一時的にできなくなっても、移動方向と移動速度、さらに地図ＤＢ１３１の地図データを考慮することにより、自己の現在位置を把握できる。

［映像解析を利用したその他の情報の取得］
また、カメラ部１２７を通じて撮影された撮影映像の映像解析を行うことにより、映像が左に流れるか、右に流れるかによって、右左折認識を行うことができる。したがって、このような右左折認識を利用し、自己の移動軌跡を取得して保持しておくこともできる。当該移動軌跡は、マップマッチング時などに利用できる。また、映像の前後の流れの速さから移動速度を認識することもできる。すなわち、カメラ部１２７からの映像データによる映像がどれ位の速さで変化しているのかを解析することにより自己の移動速度を求めることができる。そして、上述したように、２点間の距離と移動時間に応じて求める自己の移動速度と、映像の流れる速さに応じて求められる移動速度とに基づいて、実際に用いる移動速度を決めることもできる。もちろん、いずれか一方の移動速度だけを用いるようにしてもよい。

［場所補正部１５４の機能］
そして、場所補正部１５４は、映像解析部１５１が取得した自己のいる場所に関する情報や速度算出部１５３が算出した移動速度等を考慮して、制御部１００のナビゲーション処理部としての機能により把握されている自己の現在位置を補正する。すなわち、携帯電話端末１においては、制御部１００が実現するナビゲーション処理部としての機能により、地図ＤＢ１３１の地図データ、ＧＰＳ部１４２からの現在位置、センサ部１４１からの検出出力を用いて、自己の現在位置を把握し、目的地までの経路案内を行う。

しかし、主にＧＰＳ部１４２からの現在位置だけからでは、高速道路と一般道路が並走する区間では、高速道路を走っているのか、一般道路を走っているのかの区別ができない。また、トンネルや地下道に入った場合には、ＧＰＳ衛星からの電波が受信できないために、自己の現在位置を把握できない。また、道幅が狭く高層ビルが多い場所でも、ＧＰＳ衛星からの電波が受信しし難くなり、自己の現在位置を正確に把握できない。

そこで、場所補正部１５４は、映像解析部１５１により取得される自己のいる場所に関する情報と、速度算出部１５３で算出される情報、さらに、センサ部１４１の検出出力等に基づいて、ナビゲーション処理部として機能する制御部１００により特定される自己の現在位置を補正する。これにより、目的地までの経路案内（ナビゲーション）を適切に行うことができる。

したがって、高速道路を走っているのに、「次の信号を左折してください。」とか、一般道路を走っているのに、「次の○○出口で高速道路を降りて下さい。」といった誤った案内を行わないようにできる。また、比較的に長いトンネルや地下道に入った場合であっても、入ったトンネルや地下道を特定でき、また、自己の速度や移動方向も把握できているので、自己の現在位置を正しく把握し、適切に案内を行うことができる。また、高層ビルの陰になり、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない場合でも、撮影映像に含まれる看板等の情報により、自己の現在位置を正しく把握し、適切に案内を行うことができる。

もちろん、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない場合（ＧＰＳロストの場合）には、場所補正部１５４は、制御部１００と協働し、上述した映像認識により得られる情報に加えて、センサ部１４１の加速度センサや方位センサから得られる情報を総合して、地図上の経路に最も近い位置に自己位置をマップマッチングすることができる。すなわち、この実施の形態の携帯電話端末１もまた、マップマッチング機能や自律航法機能を備えたものである。

［ナビゲーション機能実行時の処理のまとめ］
次に、上述したこの実施の形態の携帯電話端末１において実行されるナビゲーション処理について、フローチャートを参照しながらまとめる。図４は、携帯電話端末１で実行されるナビゲーション処理の概要を説明するためのフローチャートである。この図４に示す処理は、携帯電話端末１に用意されているナビゲーションプログラム（アプリケーションプログラム）によって行われる処理であり、携帯電話端末１の所定のメニューから当該ナビゲーションプログラムの実行を選択することにより制御部１００において実行される。

図４に示す処理が実行されると、制御部１００は、ナビゲーション処理部として機能し、ＧＰＳ部１４２から取得する自機の現在位置と、地図ＤＢ１３１の地図データと、センサ部１４１からの検出出力に基づいて、ナビゲーション処理を開始する（ステップＳ１０１）。なお、図示しなかったが、ステップＳ１０１においては、ユーザーからの操作入力を受け付けて、出発地と目的地の入力を受け付けて、出発地から目的地までの経路探索処理も行われる。そして、表示部１２３の表示画面に携帯電話端末１の現在位置を含む地図が表示され、当該地図上の自己の現在位置や進むべき経路等が示されると共に、音声によっても経路の案内が行われる。

次に、制御部１００は、カメラ部１２７を制御し、進行方向の映像の撮影を開始する（ステップＳ１０２）。そして、制御部１００は、映像解析部１５１、距離取得部１５２、時間制御部１３２、速度算出部１５３を制御して、自己がいる場所に関する情報や自己の移動速度を取得する処理を実行する（ステップＳ１０３）。なお、このステップＳ１０３で行なわれる処理の詳細については後述する。

この後、場所補正部１５４が機能し、ステップＳ１０３において取得した自己がいる場所に関する情報や自己の移動速度に基づいて、自己がいる場所を特定する（ステップＳ１０４）。そして、場所補正部１５４は、制御部１００が実現するナビゲーション処理部の機能により行われる、ＧＰＳ部１４２からの現在位置と、地図ＤＢ１３１の地図データとのマッチング結果を、ステップＳ１０４で特定した自己がいる場所に基づいて補正する（ステップＳ１０５）。

そして、設定した目的地に到着するなどして、ナビゲーション処理を終了させる操作が行われたか否かを判別する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６の判別処理において、終了させる操作が行われていないと判別したときには、ステップＳ１０３からの処理を繰り返し、ナビゲーション処理を継続する。また、ステップＳ１０６の判別処理において、終了させる操作が行われたと判別したときには、この図４に示す処理を終了する。

このように、この実施の形態の携帯電話端末１で行われるナビゲーション処理においては、図４に示したステップＳ１０２〜ステップＳ１０５の処理により、撮影映像を解析することにより得られる情報をも用いて、自己の現在位置を正しく補正できる。

［自己がいる場所に関する情報等の取得処理］
次に、図４に示した処理のステップＳ１０３において行なわれる、自己がいる場所に関する情報等の取得処理について具体的に説明する。図５は、自己がいる場所に関する情報等の取得処理について説明するためのフローチャートである。この図５に示す処理が実行されると、まず、制御部１００の制御の下、映像解析部１５１が機能し、カメラ部１２７を通じて撮影される撮影映像（映像データ）を解析し、自己のいる場所に関する情報を取得する処理を行う（ステップＳ２０１）。具体的に、ステップＳ２０１においては、図２および図３Ａを用いて説明したように、（１）案内標識に基づく自己がいる場所に関する情報の取得や（２）周辺の設備、施設、道路状況等に基づく自己がいる場所に関する情報の取得が行われる。

そして、映像解析部１５１は、上述もしたように、２点間の距離を取得するための開始ポイントや終了ポイントとなる方面看板や信号機に付された交差点名称等の「位置に関連している文字情報」を認識したか否かを判別する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２の判別処理において、ポイントとなる「位置に関連している文字情報」を認識したと判別したとする。この場合、映像解析部１５１は制御部１００を通じて時間制御部１３２を制御し、現在時刻を取得して、これを速度算出部１５３に供給する（ステップＳ２０３）。

そして、映像解析部１５１は今回検出したポイントの前に既に検出したポイントが存在するか否かを判別する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の判別処理において、今回検出したポイントの前に既に検出したポイントが存在すると判別したときには、映像解析部１５１は、制御部１００を通じて距離取得部１５２と速度算出部１５３を制御して、自己の移動速度を算出する（ステップＳ２０５）。すなわち、前回のポイントの位置と今回のポイントの位置とから２点間の距離を求め、前回のポイント検出時の現在時刻と今回のポイント検出時の現在時刻とから当該２点間の移動時間を求め、これらから移動速度を算出する。

ステップＳ２０５の処理の後においては、ステップＳ２０６の処理に進む。また、ステップＳ２０２において、ポイントとなる「位置に関連している文字情報」を認識していない判別した場合、ステップＳ２０４において、今回検出したポイントの前に既に検出したポイントは存在しないと判別した場合にも、ステップＳ２０６の処理に進む。

この場合、映像解析部１５１は、制御部１００を通じてＧＰＳ部１４２が現在位置を測位できているか否か、換言すれば、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できているか否かを判別する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６の判別処理において、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できていない（ＧＰＳロストである）と判別したとする。この場合、映像解析部１５１は、図３Ｂを用いて説明したように、トンネルや地下道等に入った場合の自己がいる場所に関する情報を取得する処理を行う（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０７の処理の後、また、ステップＳ２０６の判別処理において、ＧＰＳ衛星からの電波は受信できている（ＧＰＳロストではない）と判別したときには、この図５に示す処理を終了する。

このように、この実施の形態の携帯電話端末１においては、カメラ部１２７、映像解析部１５１、距離取得部１５２、速度算出部１５３、場所補正部１５４の機能により、自己のいる場所に関する情報を取得することができる。また、自己の移動速度を適切に算出することができる。また、自己の移動速度の算出は、２点間の距離を取得するための開始ポイントや終了ポイントとなる方面看板や信号機に付された交差点名称等の「位置に関連している文字情報」を認識する毎に、２点間の距離と当該２点間の移動時間に基づいて、継続して行うことができる。

［実施の形態の効果］
自動車のドライバ等のナビゲーション装置の利用者は、自己が走行している場所は、高速道路か一般道路か、トンネルや地下道（地下）か地上か、どのレーンを走行しているかは認識できている。したがって、利用者がナビゲーション装置に求めることは、目的地までの道順を適切に案内して欲しいということである。しかし、上述もしたように、従来のナビゲーション装置の場合、二次元の位置は特定できるが、高速道路か一般道路か、地下か地上かなどの上下（標高）を捕捉する手段に乏しい。加えて、ＰＮＤ、携帯電話端末やタブレットＰＣなどの携帯情報端末でナビゲーション機能を実現する場合には、自動車の据付型のナビゲーション装置のように、自動車に搭載された高精度の車速パルスセンサ、ジャイロセンサ、イルミセンサなどの検出出力は利用できない。

しかし、この実施の形態の携帯電話端末１は、カメラ部１２７を通じて撮影する撮影映像を解析することにより得られる情報、また、地図ＤＢ１３１に格納されている地図データが備える種々の誘導データ等をも考慮することにより、自己がいる場所に関する情報や自己の移動速度を適切に取得できる。ここで、自己がいる場所に関する情報は、単に、緯度、経度で特定可能な二次元平面上の位置だけでなく、高速道路上か一般道路上か、トンネル内や地下道内かなどをも特定できる。そして、少なくとも、取得した自己がいる場所に関する情報に基づいて、自己がいる場所を特定できる場合には、当該特定した自己がいる場所で、ナビゲーション処理部（制御部１００）が機能して特定した自己の現在位置を補正することができる。

もちろん、取得した自己がいる場所に関する情報や自己の移動速度を考慮して、また、地図ＤＢ１３１の種々の地図データや自己に搭載されたセンサの検出出力の一方または両方をも考慮することにより、より適切に自己のいる場所を特定することができる。そして、特定した自己のいる場所に基づいて、制御部１００により実現されるナビゲーション処理部の機能により特定される自己の現在位置を適切に補正できる。

すなわち、カメラ部１２７を通じて撮影する撮影映像を解析して得られる情報に基づいて、自己の現在位置を適切に補正できる。したがって、高精度の種々のセンサを特別に設けたりすること無く、高精度のナビゲーション機能を実現することができる。この発明は、ＰＮＤや携帯情報端末に適用して特に好適であり、コストを増大させたり、ナビゲーション装置の構成を複雑化させたりすることなく、高性能のナビゲーション装置を実現することができる。

［変形例等］
なお、上述した実施の形態の映像解析部１５１では、連続的に撮影される映像データ（動画像データ）について、所定のタイミング毎のフレーム画像を解析の対象としたり、所定のタイミング毎に静止画像データを撮影して、これを解析の対象としたりすることもできる。なお、解析対象が動画データの場合のフレーム画像を特定する所定のタイミングや静止画像を撮影する所定のタイミングは、予め決められた時間間隔毎のタイミングとしてもよいし、初めは予め決められた時間間隔毎のタイミングとし、その後、速度算出部１５３等で算出される移動速度に応じて、当該所定のタイミングを変更するようにしてもよい。

また、自己の移動速度の算出に用いる所定区間の移動時間の取得は、上述したように、「位置に関連している文字情報」の検出タイミングで取得する現在時刻の差分により取得するものに限らない。例えば、時間制御部１３２のタイマー機能を用いて、「位置に関連している文字情報」の検出タイミング間の時間間隔を計測し、これを２点間の移動時間として取得することもできる。

また、この発明は、ＰＮＤ、携帯電話端末やタブレットＰＣなどの携帯情報端末に適用して好適なものであるが、自動車に据付けられるナビゲーション装置に適用してももちろんよい。

［その他］
なお、上述した実施の形態の説明からも明らかであるように、ナビゲーション装置の撮影手段の機能は、携帯電話端末１のカメラ部１２７が実現し、ナビゲーション装置の解析手段の機能は、携帯電話端末１の映像解析部１５１が実現している。また、ナビゲーション装置の補正手段の機能は、携帯電話端末１の場所補正部１５４が実現している。また、ナビゲーション装置の距離取得手段の機能は、携帯電話端末１の映像解析部１５１と距離取得部１５２が協働して実現し、ナビゲーション装置の移動時間取得手段としての機能は、携帯電話端末１の映像解析部１５１と時間制御部１３２とが協働して実現している。また、ナビゲーション装置の算出手段の機能は、携帯電話端末１の速度算出部１５３が実現している。

また、図４、図５に示したフローチャートの処理が、この発明の自律航法支援方法が適用されたものである。また、図４、図５に示した処理を実行するプログラムが、携帯電話端末１で実行される自律航法支援プログラムに対応している。したがって、図４、図５に示した処理を実行するプログラムを形成し、携帯電話端末やタブレットＰＣ等の携帯情報端末やＰＮＤ等に搭載することにより、この発明のナビゲーション装置を実現できる。

１…携帯電話端末、１００…制御部、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＯＭ、１０３…ＲＡＭ、１０４…ＣＰＵバス、１１０…記憶装置、１１１…送受信アンテナ、１１２…無線通信部、１１３…受話器、１１４…送話器、１２１…キー操作部、１２２…表示処理部、１２３…表示部、１２４…タッチパネル、１２５…音声出力部、１２６…スピーカ、１２７…カメラ部、１３１…地図ＤＢ、１３２…時間制御部、１４１…センサ部、１４２…ＧＰＳ部、１４３…ＧＰＳアンテナ、１５１…映像解析部、１５２…距離取得部、１５３…速度算出部、１５４…場所補正部

Claims (7)

1. 現在位置測位手段からの現在位置と地図データベースの地図データとのマッチング処理を行うことにより、経路案内を行うナビゲーション装置であって、
   進行方向の映像を撮影する撮影手段と、
   撮影された映像を解析することにより、自己がいる場所に関する情報を取得する解析手段と、
   少なくとも取得した前記自己がいる場所に関する情報に基づいて、前記現在位置測位手段からの現在位置と前記地図データベースの地図データとのマッチング処理の結果を補正する補正手段と
   を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
2. 請求項１に記載のナビゲーション装置であって、
   前記解析手段は、撮影された映像に含まれる看板や標識の文字情報を認識することにより、自己がいる場所に関する情報を取得することを特徴とするナビゲーション装置。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載のナビゲーション装置であって、
   前記解析手段は、撮影された映像に含まれる所定の設備の有無、道路の特徴を認識することにより、自己がいる場所に関する情報を取得することを特徴とするナビゲーション装置。
4. 請求項１、請求項２または請求項３のいずれかに記載のナビゲーション装置であって、
   前記解析手段は、少なくとも照明の設置位置、配列パターンを認識することにより、自己がいる場所に関する情報を取得することを特徴とするナビゲーション装置。
5. 請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかに記載のナビゲーション装置であって、
   前記解析手段は、撮影された映像に含まれる場所に関する情報であって、前記地図データベースの地図データ上において場所が特定可能な場所特定情報を取得し、
   順次に取得される２つの前記場所特定情報により特定される区間の距離と移動方向とを取得する距離取得手段と、
   順次に取得される２つの前記場所特定情報により特定される区間の移動時間を取得する移動時間取得手段と、
   前記距離取得手段で取得される距離と前記移動時間取得手段で取得される移動時間とに基づいて、自己の移動速度を算出する算出手段と
   を備え、
   前記補正手段は、前記移動方向と前記移動速度とに基づいて、前記マッチング処理の結果を補正することを特徴とするナビゲーション装置。
6. 現在位置測位手段からの現在位置と地図データベースの地図データとのマッチング処理を行うことにより、経路案内を行うナビゲーション装置で用いられる自律航法支援方法であって、
   移動中において撮影手段を通じて進行方向の映像を撮影する撮影工程と、
   撮影された映像を解析手段が解析することにより、自己がいる場所に関する情報を取得する解析工程と、
   少なくとも取得した前記自己がいる場所に関する情報に基づいて、補正手段が、前記現在位置測位手段からの現在位置と前記地図データベースの地図データとのマッチング処理の結果を補正する補正工程と
   を有することを特徴とする自律航法支援方法。
7. 現在位置測位手段からの現在位置と地図データベースの地図データとのマッチング処理を行うことにより、経路案内を行うナビゲーション装置に搭載されたコンピュータが実行するプログラムであって、
   移動中において撮影手段が進行方向の映像を撮影する処理を行なう撮影ステップと、
   撮影された映像を解析手段が解析することにより、自己がいる場所に関する情報を取得する解析ステップと、
   少なくとも取得した前記自己がいる場所に関する情報に基づいて、補正手段を通じて前記現在位置測位手段からの現在位置と前記地図データベースの地図データとのマッチング処理の結果を補正する補正ステップと
   を実行することを特徴とする自律航法支援プログラム。

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