JP2016014549A - 車両位置算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】認識可能な視野が限られている環境でも車両の位置を算出できる車両位置算出装置を提供する。【解決手段】車両位置算出装置は、所定の視差ｓ１だけ互いに離れた２つの視点Ｓａ、Ｓｂのそれぞれから第１の対象物Ｐａおよび第２の対象物Ｐｂを撮像する撮像部１２と、撮像部１２によって撮像した第１の対象物Ｐａおよび第２の対象物Ｐｂを含む画像に基づき駐車スペース２に対する車両１の相対座標を算出する座標算出部１８とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、自動走行等によって所望の停止位置に車両を誘導するための車両位置算出装置に関する。

従来より、車両に搭載したステレオカメラを用いて車両から見える景色の画像を取得し、当該画像内の物体とデータベースに予め記録された物体とを比較し、物体を特定する画像処理を行うことで車両の撮像時の位置を推定する方法が知られている。

特開２００９−２００１４号公報

運転制御技術の著しい進歩により、車両の自動走行が現実のものとなりつつある。自動走行では、搭乗者による運転のための周囲の目視が基本的に不要である。その代わりに、上記のような車両の位置を特定する技術が必要になる。

さらに、駐車場の駐車スペース（１台の車両を駐車するための領域）など、所望の場所に自動走行で車両を停止させる場合、搭乗者も不要になる可能性がある。しかも、駐車場が屋内型の場合、当該駐車場内では人間が通行しないので、駐車場の照明は基本的に不要、あるいは必要最小限に留まることが考えられる。このような環境では、車両の周囲にある物体（構造）の全体像を確認することは困難であり、上記のような方法では車両の位置を特定することができない。

そこで、本発明は、認識可能な視野が限られている環境でも車両の位置を算出できる車両位置算出装置の提供を目的とする。

本発明の第１の態様は車両位置算出装置であって、所定の視差だけ互いに離れた２つの視点のそれぞれから第１の対象物および第２の対象物を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像した前記第１の対象物および前記第２の対象物を含む画像に基づき駐車スペースに対する車両の相対座標を算出する座標算出部と備えることを要旨とする。

本発明の第２の態様は車両位置算出装置であって、所定の視差だけ離れた２つの視点のそれぞれから第１の対象物を撮像する第１の撮像部と、所定の視差だけ離れた２つの視点のそれぞれから、前記第１の対象物から所定の距離だけ離れた第２の対象物を撮像する第２の撮像部と、前記第１の撮像部によって撮像した前記第１の対象物の画像および前記第２の撮像部によって撮像した前記第２の対象物の画像に基づき駐車スペースに対する車両の相対座標を算出する座標算出部とを備えることを要旨とする。

前記車両位置算出装置は、前記座標算出部によって算出された前記車両の相対座標が所定の範囲内にあるかどうかを判定する判定部を更に備えてもよい。

前記車両位置算出装置は、外部サーバとの通信によって前記座標情報を取得し、取得した前記座標情報を前記記憶部に記憶させる通信部を更に備えてもよい。

本発明によれば、認識可能な視野が限られている環境でも車両の位置を算出できる車両位置算出装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両位置算出装置の構成図を示す図である。 本発明の実施形態における車両の位置の算出を説明するための図である。 本発明の実施形態における車両の位置の算出を説明するための図である。

以下、本発明の第１及び第２実施形態に係る車両位置算出装置について添付図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る車両位置算出装置について説明する。図１は、本発明の各実施形態に係る車両位置算出装置の構成図を示す図である。図２は、第１実施形態における車両の位置の算出を説明するための図である。

（対象物）
本実施形態の車両位置算出装置は車両１（図２参照）に設置され、所定の距離だけ離れた２つの対象物（第１及び第２の対象物）Ｐａ、Ｐｂの写真測量を用いて車両１の位置を特定する。第１及び第２の対象物Ｐａ、Ｐｂは、例えば、駐車場を構成する建造物の壁面等に貼り付けられたパネル、壁面に塗布された図形、発光体など、駐車スペース（１台の車両を駐車するための領域）２に対する相対的な位置が固定され、視覚的に周囲の構造物から識別可能な目印（マーキング）である。各対象物Ｐａ、Ｐｂは、撮像部１２から見やすい位置に設けられる。このような位置は、例えば、駐車スペース２の奥（即ち、前向き駐車した場合の車両１の前方に位置する位置）である。また、各対象物Ｐａ、Ｐｂは、例えば水平方向において、所定の距離Ｄだけ互いに離れている。なお、各対象物Ｐａ、Ｐｂの形状および色は、駐車スペース２の位置や寸法などに応じて変えてもよい。後述する駐車スペース２の境界情報、座標情報は、対応する各対象物Ｐａ、Ｐｂに関連づけて記憶部１６に記憶されるが、上述の場合は、更に形状や色なども併せて記憶される。

（撮像部）
次に、本実施形態に係る車両位置算出装置の構成について説明する。図１に示すように、車両位置算出装置１０は、撮像部１２と、記憶部１６と、座標算出部１８を含む制御部２０とを備える。撮像部１２は、同一の焦点距離ｆをもった２つの光学系（図示せず）を有する所謂ステレオカメラである。図２に示すように、撮像部１２は車両１の前方が見やすいフロントガラスなどに設置されている。

（撮像部）
撮像部１２の各光学系は、所定の視差ｓ１だけ互いに離れ、平行等位の関係に置かれている。また、撮像部１２の各光学系の光軸は、車両１の直進方向と平行に置かれている。従って、撮像部１２は各光学系に相当する２つの視点Ｓａ、Ｓｂのそれぞれから、車両１の前方にある第１の対象物Ｐａ及び第２の対象物Ｐｂを同時に撮像する。即ち、撮像部１２は、各視点から撮像した２つの対象物Ｐａ、Ｐｂを含む２枚の画像を取得する。なお、ここでいう「同時」とは、各光学系による撮像時間の完全な一致に限られず、後述する車両１の位置の算出に支障のない程度の時間差を含むものとする。

（撮像部の変形例）
なお、上述の撮像が可能な限り、撮像部１２の構成は上記２つの光学系に限られない。例えば、撮像部１２は、１つの光学系と、当該光学系の光軸に対して直交する方向に当該光学系を平行移動させる移動機構とから構成されてもよい。或いは、プリズム等の光路変更素子を用いて光軸を分岐させ、実質的に２つの視点を持たせたものでもよい。何れの場合も、２つの対象物Ｐａ、Ｐｂを実質的に同時に撮像することが可能である。また、撮像部１２の設置場所および向きの設定は、これらの特定が可能な限り（即ち、車両の位置の算出に支障が無い限り）任意である。

（記憶部）
記憶部１６は半導体メモリや磁気ディスクなどの周知の記憶装置（記憶素子）によって構成され、制御部２０が実行するプログラム、変数などを記憶する。記憶部１６は、撮像部１２の撮像によって取得した画像、撮像部１２の光学情報、各種の相対座標を示す座標情報および車両１に関する情報（以下、車両情報）を記憶する。

（光学情報）
光学情報は、撮像部の光学系に関する情報を示す。具体的には、２つの光学系（視点）の視差ｓ１、各光学系の焦点距離ｆである。

（座標情報）
座標情報は各種の相対座標を示す。具体的には、第１の対象物Ｐａに対する第２の対象物Ｐｂの相対座標、第１の対象物Ｐａに対する駐車スペース２の相対座標である。駐車スペース２の相対座標は、駐車スペース２内の所定位置Ｃ０（例えば駐車スペース２の中心）を示す。座標情報は、駐車スペース２とその周囲との境界を規定する点の座標（以下、境界座標と称する）を含んでもよい。境界座標は、例えば図２に示すように、駐車スペース２の四隅Ｃ１〜Ｃ４の座標を含む。この場合、駐車スペースは矩形に定義され、その長さ（奥行き）と幅が規定される。座標情報は記憶部１６に予め記憶されている。或いは、後述の通信部２４によって外部サーバ（サーバ）３０から取得し、その後、記憶部１６に記憶してもよい。

（車両情報）
車両情報は、車両位置算出装置１０が設置される車両１の仕様を示すものである。ここで言う車両１の仕様とは、車種、車体の全長、車体の全幅、車室の寸法などである。車両情報は、少なくとも１台の車種に関する情報を有する。車両情報は予め記憶部１６に記憶されている。或いは、後述の通信部２４が設けられている場合、インターネット３２を介して外部サーバ３０から取得してもよい。

（制御部：座標算出部）
制御部２０は中央演算装置などで構成され、記憶部１６に記憶されたプログラムに基づいて車両位置算出装置１０における一連の処理を実行する。この一連の処理の１つに、第１及び第２の対象物Ｐａ、Ｐｂを用いて車両１の相対座標を算出する処理がある。即ち、制御部２０は、この処理を実行する座標算出部１８として機能する。座標算出部１８は、撮像部１２によって撮像した第１の対象物Ｐａおよび第２の対象物Ｐｂを含む画像、記憶部１６に記憶された撮像部１２の光学情報及び座標情報を用いて駐車スペース２に対する車両１の相対座標を算出する。この算出については後述する。

（通信部）
本実施形態の車両位置算出装置１０は、インターネット３２を介して外部サーバ３０と通信する通信部を備えてもよい。この場合、上述の座標情報は、外部サーバ３０にデータベースとして記憶されており、通信部２４は、これを取得して記憶部１６に記憶する。なお、データベースにおける所望の座標情報は、操作部（図示せず）を介した搭乗者の手動入力によって特定される。

（車両の相対座標の算出方法１）
本実施形態における、駐車スペース２に対する車両１の相対座標の算出について説明する。まず、撮像部１２が車両１の前方を撮像し、それぞれの視点Ｓａ、Ｓｂから個別に２つの対象物Ｐａ、Ｐｂを同時に撮像する。即ち、各視点から見た第１及び第２の対象物Ｐａ、Ｐｂを含む２つの画像が取得され、これらの画像が記憶部１６に記憶される。

（車両の相対座標の算出方法２）
撮像部１２における２つの光学系の視差ｓ１及び焦点距離ｆは記憶部１６に記憶されている。座標算出部１８は、記憶部１６に記憶されている第１及び第２の対象物Ｐａ、Ｐｂを含む２つの画像と、記憶部１６に記憶されている視差ｓ１及び焦点距離ｆとを読み出し、これらを用いた周知の写真測量法によって、撮像部１２に対する第１及び第２の対象物Ｐａ、Ｐｂの各座標を算出する。具体的には、上記の視差ｓ１及び焦点距離ｆ、並びに各画像おける視点（光学系）Ｓａ、Ｓｂの光軸に対する対象物Ｐａ、Ｐｂの位置（ズレ）から、２つの視点Ｓａ、Ｓｂの何れかを基準点とする第１の対象物Ｐａの座標（ｘａ、ｙａ）及び第２の対象物Ｐｂの座標（ｘｂ、ｙｂ）を算出する。なお、画像内の対象物の特定にも周知の画像処理技術が用いられる。

（車両の相対座標の算出方法３）
次に、座標算出部１８は、記憶部１６に記憶されている座標情報から第１の対象物Ｐａと第２の対象物Ｐｂとの間の距離Ｄ、および第１の対象物Ｐａと駐車スペース２内の所定位置Ｃ０との間の距離Ｌを算出する。さらに、座標算出部１８は、第１の対象物Ｐａと第２の対象物Ｐｂを結ぶ線分と第１の対象物Ｐａと駐車スペース２内の所定位置Ｃ０を結ぶ線分とが成す角度（交角）θを算出する。なお、２つの距離Ｄ、Ｌ及び角度θを予め記憶部１６に記憶させておいてもよい。この場合、上記の算出は不要である。

（車両の相対座標の算出方法４）
これまでの処理により、第１の対象物Ｐａの座標（ｘａ、ｙａ）、第２の対象物Ｐｂの座標（ｘｂ、ｙｂ）、２つの距離Ｄ、Ｌ及び角度θが得られた。座標算出部１８は、これらを下記の式に代入し、撮像部１２に対する駐車スペース２の相対座標（ｘ０、ｙ０）を得る。

車両１内における撮像部１２の位置は定まっているので、この結果から、駐車スペース２に対する車両１の相対座標が得られる。例えば、駐車スペース２の所定位置Ｃ０を基準とした場合、撮像部１２（具体的にはその視点Ｓａ）の座標は（−ｘ０、−ｙ０）になる。この相対座標は、車両１の運転制御部１００が駐車スペース２までの経路を算出するために使用される。

（制御部：判定部）
制御部２０が実行する処理の１つとして、座標算出部１８の算出結果と記憶部１６に記憶された座標情報を用いて駐車完了を判定する処理を行ってもよい。即ち、制御部２０は、この処理を実行する判定部２２として機能することができる。判定部２２は、座標算出部１８によって算出された車両１の相対座標と、記憶部１６に記憶された座標情報及び車両情報と用いて、車両１の相対座標が所定の範囲内にあるかどうかを判定する。例えば、座標情報に含まれる境界座標と車両情報から、駐車スペース２内に車両１が収まる当該車両１の相対座標の許容範囲が定義できる。従って、判定部２２は、車両１の相対座標がこの許容範囲内にあるかどうかを判定し、許容範囲内にある場合は、その旨を示す運転停止信号を運転制御部１００に送信する。この場合、運転制御部１００は運転を停止し、車両１の駐車が完了する。一方、車両１の相対座標が上述の許容範囲内にない間は、判定部２２は運転停止信号を送信しないので、車両１の運転は継続される。また、判定部２２は、車両情報と境界情報との比較により、駐車スペース２に車両１が駐車可能かどうかの判定を行ってもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る車両位置算出装置について図１及び図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態における車両の位置の算出を説明するための図である。

第２実施形態に係る車両位置算出装置の構成は、ステレオカメラである撮像部を２台設けた点だけが第１実施形態に係る車両位置算出装置１０の構成と異なる。従って、両実施形態に共通の部分については説明を省略し、両者の差異に伴う変更点のみを説明する。

上述の通り、本実施形態においては、第１の撮像部として第１実施形態の撮像部１２を車両１の前側に設置し、第２の撮像部として撮像部１２と同様の構成の撮像部１４を車両１の後側に設置する。以下、撮像部１２を第１の撮像部、撮像部１４を第２の撮像部（図１において点線で示す）と称する。第１の撮像部１２は、第１実施形態と同様に車両１の前方を撮像する。一方、第２の撮像部１４は、車両１の後方を撮像する。第２の撮像部１４における各光学系の視差ｓ２は、第１の撮像部１２における各光学系の視差ｓ１と同じでもよく、異なっていてもよい。

第１実施形態と比べると、第２実施形態では、第１及び第２の対象物Ｐａ、Ｐｂの配置が異なり、各撮像部１２、１４が撮像する対象も異なる。即ち、第１の対象物Ｐａは駐車スペース２の前方に設置され、第２の対象物Ｐｂは駐車スペース２の後方に設置されている。さらに、第１の撮像部１２は第１の対象物Ｐａのみを撮像し、第２の撮像部１４は第２の対象物Ｐｂのみを撮像する。ただし、何れの撮像部１２、１４も、２つの視点のそれぞれから見た対象物の画像を取得する点では、第１実施形態と同一である。なお、第１実施形態と同様に、各撮像部１２、１４の設置場所および向きの設定は、これらの特定が可能な限り（即ち、車両の位置の算出に支障が無い限り）任意である。

第１の撮像部１２に対する第２の撮像部１４の相対座標は、記憶部１６に記憶されている。また、座標算出部１８は、第１の撮像部１２によって取得した第１の対象物Ｐａから、周知の写真測量法を用いて第１の撮像部１２に対する第１の対象物Ｐａの相対座標を算出する。同様に、座標算出部１８は、第２の撮像部１４によって取得した第２の対象物Ｐｂから、第２の撮像部１４に対する第２の対象物Ｐｂの相対座標を算出する。さらに、座標算出部１８は、記憶部１６に記憶された第１の撮像部１２に対する第２の撮像部１４の相対座標と、第２の撮像部１４に対する第２の対象物Ｐｂの相対座標とから、第１の撮像部１２に対する第２の対象物Ｐｂの相対座標を算出する。これにより、第１の撮像部１２に対する第１及び第２の対象物Ｐａ、Ｐｂの各相対座標が得られ、その後は、第１実施形態と同様の処理によって駐車スペース２に対する車両１の相対座標が算出できる。

（効果）
上述した各実施形態によれば、撮像部が特定する対象物は、予め駐車スペースに関連づけられたものに限られているため、画像処理による当該対象物の特定は容易である。また、この対象物を撮像するだけで車両の位置（座標）を算出できるので構成が簡便になり、照明の暗い屋内や夜間など、認識可能な視野が限られている環境でも車両の位置（座標）を算出できる。算出した位置（座標）を用いて運転を制御する場合、搭乗者による運転操作は基本的に不要である。即ち、無人運転による駐車も可能になる。また、外部サーバと通信できる構成の場合、駐車スペースの座標情報や境界情報はその都度入手できるので、新設された駐車場や、既設の駐車場の改築があっても即座に対応できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。例えば、駐車スペース２内の所定位置Ｃ０として、駐車スペース２の四隅Ｃ１〜Ｃ４を設定してもよい。この場合、第１の対象物Ｐａに対する四隅Ｃ１〜Ｃ４の相対座標が直接得られ、さらに、撮像部１２に対する四隅Ｃ１〜Ｃ４の各相対座標が得られる。従って、これらの相対座標が、駐車スペース２までの経路を算出するため、或いは判定部２２の判定要素として使用される。

１…車両、２…駐車スペース、１０…車両位置算出装置、１２…撮像部（第１の撮像部）
１４…撮像部（第２の撮像部）、１６…記憶部、１８…座標算出部、２０…制御部
２２…判定部、２４…通信部、３０…外部サーバ（サーバ）、Ｐａ、Ｐｂ…対象物

Claims (4)

1. 所定の視差だけ互いに離れた２つの視点のそれぞれから第１の対象物および第２の対象物を撮像する撮像部と、
   前記撮像部によって撮像した前記第１の対象物および前記第２の対象物を含む画像に基づき駐車スペースに対する車両の相対座標を算出する座標算出部と
   を備えることを特徴とする車両位置算出装置。
2. 所定の視差だけ離れた２つの視点のそれぞれから第１の対象物を撮像する第１の撮像部と、
   所定の視差だけ離れた２つの視点のそれぞれから、前記第１の対象物から所定の距離だけ離れた第２の対象物を撮像する第２の撮像部と、
   前記第１の撮像部によって撮像した前記第１の対象物の画像および前記第２の撮像部によって撮像した前記第２の対象物の画像に基づき駐車スペースに対する車両の相対座標を算出する座標算出部と
   を備えることを特徴とする車両位置算出装置。
3. 前記座標算出部によって算出された前記車両の相対座標が所定の範囲内にあるかどうかを判定する判定部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両位置算出装置。
4. 外部サーバとの通信によって前記座標情報を取得し、取得した前記座標情報を前記記憶部に記憶させる通信部を更に備え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位置算出装置。
   

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