JP2016115211A - 位置認識方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度のよい位置認識が可能な位置認識方法を提供する。【解決手段】車載カメラで取得した位置情報と、ＧＰＳナビゲーションシステムで取得した地図情報とを比較することにより、対象物の位置情報が妥当であるか否かを判定する。妥当でないと判定された場合、位置情報を無視する、又は、地図情報に基づいて求められる対象物があり得るエリアと車載カメラの光軸との交点位置に対応するように補正し、当該補正された位置情報を対象物の位置として認識する。【選択図】図３

Description

本開示は、車載カメラを利用して対象物の位置を認識可能な位置認識方法に関する。

近年、車載カメラを利用して対象物の位置を認識することで、車両の走行状態を自動的に制御する運転支援システムが普及しつつある。例えば、車間距離維持制御装置（以下ＡＣＣ: Adaptive Cruise Control）では、先行車両の位置を認識することで車間距離を自動的に制御し、ドライバーの運転負担が軽減される。また、緊急自動ブレーキ（以下ＡＥＢ: Advanced Emergency Braking system）では、障害物の位置を認識することで衝突可能性がある場合に自動的に制動力を発生させ、衝突事故防止が図られる。更に、これらを応用した自動運転システムの開発も進められている。

これらのシステムでは高い精度と確度をもって機能させるために、検知対象の正確な位置認識が重要である。例えば特許文献１では、車載カメラによる前方車両の位置情報を算出する際、自車の挙動としてピッチ角を検出し、その検出結果に基づいて前方車両の位置座標を補正することにより正確な位置座標を算出する配光制御システムが開示されている。

特開２０１１−３１８０８号公報

しかしながら、現実的には、車載カメラの性能や取付態様（例えば位置や向き）、認識対象物の特性（例えば固定構造物であるか移動体であるか）、車両の周辺の地形（例えば山や谷のような凹凸地形、河川又は海など）のような様々な要因によって、車載カメラで取得された画像から対象物の正しい位置を認識することが困難な場合がある。特に車載カメラで取得した画像に基づいて対象物までの距離を演算によって求め、その演算結果に基づいて位置を特定する場合には、演算精度によって位置の認識精度が影響を受けてしまう。上記特許文献１では、自車の挙動に基づいて位置認識を行っているが、このような様々な要因による影響が考慮されておらず、位置認識が不正確になってしまうおそれがある。

本発明の少なくとも一実施形態は上記問題点に鑑みなされたものであって、精度のよい位置認識が可能な位置認識方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る位置認識方法は上記課題を解決するために、車載カメラの撮像画像に基づいて対象物の位置情報を取得する位置情報取得工程と、地図情報を取得する地図情報取得工程と、前記位置情報と前記地図情報とを比較することにより、前記対象物の位置情報が妥当であるか否かを判定する判定工程と、前記対象物の位置情報が妥当でないと判定された場合、前記位置情報を無視する、又は、前記地図情報に基づいて求められる前記対象物があり得るエリアと前記車載カメラの光軸との交点位置に対応するように補正する補正工程と、前記補正された位置情報を、前記対象物の位置として認識する認識工程とを備える。

上記（１）の構成によれば、車載カメラで取得した位置情報が、例えばＧＰＳなどのように車載カメラ以外の手法により取得された地図情報に基づいて妥当であるかを判定し、その結果、妥当でない位置情報については適切な補正（無視又は適切な位置への補正）を行うことにより、良好な位置認識精度が得られる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、レーダを用いて前記対象物の位置を測定するレーダ測定工程と、前記補正された位置情報が、前記レーダによって測定された位置と整合するか否かを判定するレーダ判定工程とを更に備え、前記認識工程では、前記補正された位置情報が前記レーダによって測定された位置と整合する場合に、前記補正された位置情報が前記対象物の位置として認識される。

上記（２）の構成によれば、補正された位置情報がレーダの測定結果と整合するか否かを判定し、判定結果から妥当である場合に対象物の位置として認識する。これにより、補正工程でなされる補正内容の妥当性を加味して位置認識できるので、位置認識の精度をより向上できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記認識工程では、前記補正された位置情報の経時変化が妥当である場合に、前記補正された位置情報が前記対象物の位置として認識される。

上記（３）の構成によれば、補正された位置情報の経時変化が妥当であるか否かを判定することで、補正結果が妥当であるものを対象物の位置として認識する。これにより、補正工程でなされる補正内容の妥当性を加味して位置認識をできるので、より精度のよい位置認識が可能となる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、精度のよい位置認識が可能な位置認識方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る位置認識方法が適用可能な車両の模式図である。 図１の車両に搭載される位置認識装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る位置認識方法を工程毎に示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は本発明の一実施形態に係る位置認識方法が適用可能な車両の模式図であり、図２は図１の車両に搭載される位置認識装置の構成を概略的に示すブロック図であり、図３は本発明の一実施形態に係る位置認識方法を工程毎に示すフローチャートである。

車両１は走行用動力源としてディーゼルエンジンを搭載したトラック車両であり、運転者が搭乗可能なキャブ２と、該キャブ２の後方に荷役を積載可能な荷台４とを備えている。キャブ２のフロント面には、車外の対象物Ｔを撮影可能なカメラユニット（車載カメラ）６が搭載されている。カメラユニット６は、対象物Ｔからの入射光を撮像素子にて電気信号に変換することにより撮影可能なデジタルカメラ装置を含む。本実施形態では特に、カメラユニット６は、キャブ２のフロント面において、車両１の前方に向かうように（より具体的には、カメラユニット６の光軸Ｌが水平方向より走行面側に傾くことによって、車両１の前方にある対象物Ｔが撮影可能に）設置されている。カメラユニット６は、対象物Ｔを撮影し、その画像を解析することにより対象物までの距離を算出し、当該算出結果に基づいて対象物Ｔの位置情報を算出可能に構成されている。
尚、本実施形態では車両１の一例としてトラック車両に基づいて説明を行うが、車両１はこれに限られることなく、バスのような他の商用車であってもよいし、乗用車であってもよい。また本実施形態では、車両１の動力源としてディーゼルエンジンを搭載している場合について例示しているが、他の内燃機関であってもよいし、モータのような電動機を動力源とした電気自動車であってもよいし、電動機及び内燃機関を動力源としたハイブリッド電気自動車であってもよい。

車両１はＧＰＳナビゲーションシステム８を備えており、当該ＧＰＳナビゲーションシステム８は、ハードディスクやメモリのような記憶媒体に予め記憶されている地図情報に基づいて車両１の周辺の地理を把握可能なナビゲーション装置と、自車位置を取得可能なＧＰＳセンサとを備える。地図情報には、地形、海抜、標高、起伏（凹凸）、勾配、建造物、河川、海、橋梁等に関する情報が含まれる。またＧＰＳセンサはＧＰＳ衛星との送受信によって、車両１の位置を取得可能に構成されている。これにより、ＧＰＳナビゲーションシステム８では、当該地図情報に基づいて走行路及びその周辺の環境を把握することができ、例えば図１では、その一例として車両１の海抜Ｚ_０と、車両１の前方に位置する起伏の標高Ｚ_１とが示されている。
尚、本発明は、車両１がナビゲーションシステム８を備えていない場合であっても、少なくとも地図情報とＧＰＳセンサを備えていれば実施可能である。

また車両１は、対象物Ｔまでの距離を取得可能なレーダ測定装置１０を備える。レーダ測定装置１０はレーザ光や電波を利用しており、対象物Ｔにレーザ光或いは電波を照射し、その反射波をとらえることによって、対象物Ｔまでの距離及び方位が測定可能に構成されている。

続いて図２を参照して、車両１に搭載された位置認識装置２０の構成について説明する。位置認識装置２０は、カメラユニット６の撮像画像に基づいて対象物Ｔの位置情報を取得する位置情報取得部２２と、ＧＰＳナビゲーションシステム８から地図情報を取得する地図情報取得部２４と、レーダ測定装置１０を用いて対象物Ｔの位置を測定するレーダ測定部２６と、対象物Ｔの位置情報が妥当であるか否かを判定する判定部２８と、対象物Ｔの位置情報が妥当でないと判定された場合に位置情報を補正する補正部３０と、該補正された位置情報を対象物Ｔの位置として認識する認識部３２とを備える。

尚、位置認識装置２０は、車両１における他の各種電装品への制御指令を出力するＥＣＵ（electronic control unit）と一体的に構成されていてもよいし、別体として構成されていてもよい。

このような位置認識装置２０では、後述する位置認識方法が実施されることにより、対象物Ｔの位置を精度よく認識することができる。位置認識装置２０で認識された対象物Ｔの位置に関する情報は、ＡＣＣ制御部（車間距離維持制御部）４０、ＡＥＢ（緊急自動ブレーキ）制御部４２、及び、自動運転制御部４４に送信されることにより、各制御部における制御に利用される。その結果、ＡＣＣ制御部４０では、他の走行車両の位置を認識することで車間距離を自動的に制御し、ドライバーの運転負担が軽減される。また、ＡＥＢ制御部４２では、障害物の位置を認識することで衝突可能性がある場合に自動的に制動力を発生させ、衝突事故防止が図られる。更に、自動運転制御部４４では対象物Ｔの位置に応じて走行及び制動が総合的に制御されることにより、自動運転が支援される。
尚、ＡＣＣ制御部４０、ＡＥＢ制御部４２及び自動運転制御部４４は、上述の位置認識装置１０と別体の制御ユニットとして構成されていてもよいし、一体的に構成されていてもよい。

続いて図３を参照して、図２に示される位置認識装置１０によって実施される位置認識方法の具体的内容について説明する。本実施形態では、図１に示されるように、車両１が走行面Ｒ上を走行しており、前方に対象物Ｔが存在している場合を例に説明する。

まず位置認識装置２０は、ＧＰＳナビゲーションシステム８にアクセスすることにより、当該ＧＰＳナビゲーションシステム８において車両周辺における地図情報とＧＰＳ情報とが利用可能であるか否かを判定する（ステップＳ１）。その結果、これらが利用可能である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、位置認識装置２０は更にカメラユニット６が対象物Ｔを認識可能であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

カメラユニット６が認識可能である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、位置情報取得部２２はカメラユニット６で撮影した画像に基づいて対象物Ｔの位置情報を取得すると共に（ステップＳ３）、地図情報取得部２４はＧＰＳナビゲーションシステム８から地図情報を取得する（ステップＳ４）。続いて、判定部２８は当該取得した位置情報と地図情報とに基づいて、対象物Ｔの位置情報が妥当であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

ここで、ステップＳ３で位置情報取得部２２によって取得される位置情報は、カメラユニット６で撮影した画像を解析することで、車両１から対象物Ｔの距離を演算上求めた結果である。しかしながら、このように演算で求められた距離は、その基礎となる画像や対象物Ｔの条件によって精度が様々である。例えば、カメラユニット６がステレオカメラを備える場合には位置情報を比較的正確に求められるのに対し、単体のカメラしか備えない場合にはステレオカメラに比べて精度が低下してしまう。そのため、図１に示されるように、本来の対象物Ｔが起伏の車両１側の斜面に存在する場合であっても、解析に得られる位置情報が起伏の裏側に相当する位置Ｔ’となってしまう場合がある。このような位置Ｔ’は、カメラユニット６に対して起伏が障害となって撮影不能な位置であり、妥当ではない。このように位置情報取得部２２によって取得される位置情報の妥当性は、カメラユニット６における演算精度に依存する。

位置情報が妥当でないと判定された場合（ステップＳ５：ＮＯ）、補正部３０は地図情報に基づいて求められる対象物があり得るエリアの有無を判定する（ステップＳ６）。ここで地図情報に基づいて求められる対象物があり得るエリアとは、妥当でないと判定された対象物Ｔの位置に変わる妥当な位置が存在し得る領域である。例えば図１の場合、対象物があり得るエリアは、車両１に搭載されたカメラユニット６が撮影可能な領域となる。
尚、対象物があり得るエリアのその他の例としては、対象物Ｔが当然に存在し得ない領域（例えば海、河川のように対象物Ｔの特性上明らかに存在し得ない領域）が考えられる。

対象物があり得るエリアが有る場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、補正部３０は対象物Ｔがあり得るエリアとカメラユニット６の光軸Ｌとの交点位置に対応するように、取得された位置情報を補正する（ステップＳ７）。図１の例では、対象物があり得るエリア（起伏の車両１側の斜面）と、カメラユニット６の光軸Ｌとの交点である位置（本来の対象物Ｔの位置）になるように、位置情報が補正される。

続いて、レーダ測定部２６はレーダ測定装置１０によって対象物Ｔまでの距離を測定し（ステップＳ８）、その測定結果が、補正後の位置情報と整合するか否かを判定する（ステップＳ９）。そして、補正後の位置情報と整合する場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、当該補正後の位置情報が信頼できるものとして、認識部３２は当該位置情報が対象物Ｔの位置であると認識する（ステップＳ１０）。
一方、求められる対象物があり得るエリアが無い（ステップＳ６：ＮＯ）、補正部３０は当該位置データがエラーであり、且つ、補正の余地がないとして無視するように補正する（ステップＳ１１）。また求められる対象物があり得るエリアが有る場合であっても、補正後の位置情報とレーダ測定による結果とが整合しない場合（ステップＳ９：ＮＯ）もまた、補正後の位置情報が十分な信頼度がないとして無視される（ステップＳ１１）。

このように本実施形態では、補正された位置情報がレーダ測定結果と整合するか否かを判定することで、ステップＳ７における補正結果が妥当であるものを対象物Ｔの位置として認識する。これにより、位置情報に対してなされる補正の妥当性を加味して位置認識をできるので、より精度のよい位置認識が可能となる。

そして認識部３２による位置情報の認識結果は、ＡＣＣ制御部４０、ＡＥＢ制御部４２、及び、自動運転制御部４４に出力されることにより各制御部における制御に利用される（ステップＳ１２）。

より好ましくは、ステップＳ１０では、補正部３０によって補正された位置情報の経時変化を追跡し、当該追跡結果から対象物Ｔの位置推移が妥当であるか否かに基づいて、位置情報の妥当性を判定してもよい。例えば対象物Ｔが建造物や地形のように非移動体である場合、時間の経緯に伴ってその絶対的位置情報が変化していなければ位置情報が妥当であると判定するとよく、逆に時間の経緯に伴って絶対的位置情報が変化していれば位置情報が妥当でないと判定するとよい。一方、対象物Ｔが他の走行車両や歩行者のように移動体である場合、時間の経緯に伴って絶対的位置情報が変化していれば位置情報が妥当であると判定するとよく、逆に時間の経緯に伴って絶対的位置情報が変化していなければ位置情報が妥当でないと判定するとよい。

更に、対象物Ｔが移動体である場合には、その対象物Ｔの種類に応じて適切な移動パターンで位置情報が変化しているか否かに基づいて、位置情報の妥当性を判定してもよい。この場合、例えば対象物Ｔが歩行者や車両である場合には、それぞれに応じた適切な範囲の速度で位置情報が変化しているか否かに基づいて判定するとよく、位置情報が不自然な変化をしている場合（例えば適切な範囲の速度を明らかに超える速度で変化している場合や、位置が不連続に変化している場合）には妥当でないと判定するとよい。これにより、補正工程でなされる補正内容の妥当性を加味して位置認識をできるので、より精度のよい位置認識が可能となる。

以上説明したように本実施形態によれば、カメラユニット６で取得した位置情報が、例えばＧＰＳナビゲーションシステム８やレーダ測定装置１０などのようにカメラユニット６以外の手法により取得された地図情報に基づいて妥当であるかを判定し、その結果、妥当でない位置情報については適切な補正（無視又は適切な位置への補正）を行う。これにより、対象物の位置認識精度を向上できる。

本開示は、車載カメラを利用して対象物の位置を認識可能な位置認識方法に利用可能である。

１ 車両
２ キャブ
４ 荷台
６ カメラユニット
８ ＧＰＳナビゲーションシステム
１０ レーダ測定装置
２０ 位置認識装置
２２ 位置情報取得部
２４ 地図情報取得部
２６ レーダ測定部
２８ 判定部
３０ 補正部
３２ 認識部
４０ ＡＣＣ制御部
４２ ＡＥＢ制御部
４４ 自動運転制御部
Ｔ 対象物
Ｒ 走行面

Claims (3)

1. 車載カメラの撮像画像に基づいて対象物の位置情報を取得する位置情報取得工程と、
   地図情報を取得する地図情報取得工程と、
   前記位置情報と前記地図情報とを比較することにより、前記対象物の位置情報が妥当であるか否かを判定する判定工程と、
   前記対象物の位置情報が妥当でないと判定された場合、前記位置情報を無視する、又は、前記地図情報に基づいて求められる前記対象物があり得るエリアと前記車載カメラの光軸との交点位置に対応するように補正する補正工程と、
   前記補正された位置情報を、前記対象物の位置として認識する認識工程と
   を備えることを特徴とする位置認識方法。
2. レーダを用いて前記対象物の位置を測定するレーダ測定工程と、
   前記補正された位置情報が、前記レーダによって測定された位置と整合するか否かを判定するレーダ判定工程と
   を更に備え、
   前記認識工程では、前記位置情報が前記レーダによって測定された位置と整合する場合に、前記補正された位置情報が前記対象物の位置として認識されることを特徴とする請求項１に記載の位置認識方法。
3. 前記認識工程では、前記補正された位置情報の経時変化が妥当である場合に、前記補正された位置情報が前記対象物の位置として認識されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置認識方法。
   
   

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