JP2017219949A - 自車位置推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】近赤外LED28により、固有の発光パターンを発光する識別マーカー34を、あらかじめ駐車領域の既知の場所に配置しておき、車両側では、車両の周辺を撮影するように配置された周辺カメラ10a、10b、10c、10dにより識別マーカー34を撮影し、マーカー検出部11により撮影画像から識別マーカー34を検出し、次いで、自車両位置演算部13により、自車両と識別マーカー34との相対位置を演算して、自車両の駐車領域への移動を支援するようにした。
【選択図】図1
Description
この手段を用いることで、複数駐車枠がある環境においても駐車枠の誤検出を防止することが可能となる。(例えば、特許文献1参照)。
また、この従来技術で提供される識別マーカーは、目標となる駐車区画の入口両側に、かつ駐車路面に設置しておく必要がある。また、すべての駐車区画領域の属性情報を識別マーカーの発光パターンに重畳するため、自車がカメラを用いて解読するには時間を要する可能性があり、ユーザーの使用状況を考慮すると、使い勝手がよくないこともあるという問題があった。
以下、図面を参照して、実施の形態1について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による自車位置推定装置の構成を示すブロック図である。
図1において、画像処理ECU(Engine Control Unit)15は、周辺カメラからの映像データを取り込み、処理する。画像処理ECU15の入力側には、車両周辺状況を把握するために取り付けられた1つ以上の周辺カメラ10a、10b、10c、10dが接続されている。
画像処理ECU15の出力側には、ナビゲーションモニタあるいはインパネ部分あるいはバックミラーなど運転者が運転中に確認のため使用する表示部とするモニタ14が接続されている。
マーカー検出部11は、周辺カメラ10a、10b、10c、10dで撮影された画像情報から識別マーカーを検出する。表示画像合成部12は、周辺カメラ10a、10b、10c、10dで撮影された画像を駐車誘導の確認を行いやすくするために、必要なカメラ映像合成を行い、外部のモニタ14に最適な画像を整形して出力する。自車両位置演算部13(自車位置演算部)は、自車両と識別マーカーとの相対位置関係を演算する。通信機16は、外部との通信を行なう。
画像処理ECU15は、CAN(Controller Area Network)通信バス26を経由して、車両情報19を取得し、自車両位置推定の補足情報として使用する。
図2において、可視光LED(light emitting diode)27は、可視光線を発光する。近赤外LED28は、近赤外線の識別パターン(各識別マーカーを識別できるような発光パターン)を発光する。LEDドライブ回路30は、可視光LED27および近赤外LED28を制御する。制御マイコン29は、LEDドライブ回路30を制御する。太陽電池31は、識別マーカー34の電力源となる。バッテリ32は、太陽電池31のエネルギーを蓄積する。通信機33(通信手段)は、外部との情報通信を行なう。
図3において、識別マーカー34の外観を模式的に示し、主に太陽電池61、発光面62から構成されている。発光面62は、近赤外線と可視光線の2種類の波長が発光されるものとする。識別マーカー本体60に設けられている。
図5において、駐車領域には、各識別マーカーA55、B57、C56が配置されている。自車両50は、後述する図12のように、自車両周辺に設置された4つの周辺カメラにより、識別マーカーA55、B57、C56を認識する。図5には、4つの周辺カメラの各撮影領域51〜54を示している。
図6において、各識別マーカーA55、B57、C56の発光周期を示している。各識別マーカーの発行周期が異なり、識別マーカーを識別できるようになっている。
図7において、識別マーカーA、B、Cと車両中心座標Pとの関係を模式的に示しており、車両との相対位置関係を識別マーカーA、B、Cから求めるために、点Pを頂点とした三角形△ABP、△BCPおよび△CAPのいずれかの三角形が求まる。
図8において、カメラ内部のCMOSセンサーに写る像の高さ(y)は、注目する識別マーカーQ、Rまでの距離に応じて変化する。カメラの地上高(h)、カメラの焦点距離(f)が既知であるため、h:L=y:fの関係から識別マーカーQ、Rまでの距離Lq、Lrがそれぞれ求まる。
ただし、厳密には識別マーカーQは、高さ方向のオフセット成分があるので、実際のLqを算出する際にはその分を考慮する必要である。
周辺状況を撮影する周辺カメラ10a、10b、10c、10dで撮影された画像情報は、マーカー検出部11に入力されて、それぞれの周辺カメラの領域で認識した識別マーカー位置より、自車両位置演算部13にて、自車両と識別マーカーとの相対位置関係を把握する。
ここで使用する識別マーカー34は、近赤外LED28と可視光LED27と、それらを制御するためのLEDドライブ回路30と、LEDドライブ回路30を制御するための制御マイコン29と、識別マーカー34の電源供給のもととなる太陽電池31と、夜間の動作を可能とするためにそのエネルギーを蓄えるためのバッテリ32と、外部からの要求に基づいて識別マーカー34の動作制御を受け付けるための通信機33を内部に有する。
この識別マーカー34の一例として、一般住宅のエクステリアに用いられるアプローチライト的なものを活用する方法がある。
図3に、識別マーカー34の外観を模式的に示す。識別マーカー本体60、太陽電池61、発光面62から構成され、発光面62は、近赤外線と可視光線の2種類の波長が発光されるものとする。
自車両位置推定の動作を開始すると、画像処理ECU15は、識別マーカー34の識別を行い(ステップS200)、1つ以上の識別マーカーと、この識別マーカーが撮影される周辺カメラ10a、10b、10c、10dの識別マーカーの表示される画面の位置から、自車両位置演算(ステップS201)を行なうことで、自車両位置推定を行なうことができる。
そこで、1tを周辺カメラの撮影フレーム周期の逆数とし、例えば30fpsであればt=33msec、60fpsであればt=約16msecとする。この識別マーカーは、1フレームに確実に点灯していることをとらえるために、時間tは点灯あるいは消灯するような時間を設定する。
また、識別マーカーは、その発光している位置を特定可能にするため、それぞれユニークな発光パターンを設定し、そのパターン周期は、実施の形態1では、8tと設定している。図5に示す各識別マーカーA55、B57、C56は、前述の仕様に基づいて動作しているものとする。
図7は、識別マーカーA、B、Cと車両中心座標Pとの関係を模式的に示した図である。車両との相対位置関係を識別マーカーA、B、Cから求めるには、点Pを頂点とした三角形△ABP、△BCPおよび△CAPのいずれかの三角形が求まることである。
ここで、三角形の形状を特定するには「2辺の長さとその間の角度」が分かればよいことになる。
ことがわかり、△ABPのθaが求まる。次に2辺の距離e、dについては「遠近法の原理」で計算可能である。
図8において、各識別マーカーQ、Rは地平道路面上の無限遠の1点(消失点、FOE:focus of expansion)から下に何度か下がった位置になる。ここで、Pはカメラの焦点を示す。
一方、カメラ内部のCMOSセンサーに写る像の高さ(y)は、注目する識別マーカーまでの距離に応じて変化する。カメラの地上高(h)、カメラの焦点距離(f)が既知であるため、h:L=y:fの関係から識別マーカーまでの距離Lq、Lrがそれぞれ求まる。
ただし、厳密には、識別マーカーQは、高さ方向のオフセット成分があるので、実際のLqを算出する際にはその分を考慮する必要がある。
そこで、識別マーカーの設置位置の既知のデータを用いることで推測した△ABPの辺aの長さと比較を行ない、測定・演算による角度・距離確度の確認をすることができ、△ABPの形状を補正することで、自車両位置推定の精度を高めることができる。
また、識別マーカー自体に自車両との位置関係を周囲に報知する手段を備えることで、迅速かつ安全に自車両を誘導あるいは移動可能とすることができる。
図9は、この発明の実施の形態2による自車位置推定装置の周辺カメラで使用する光学フィルタの通過特性を示す図である。
図9において、縦軸に透過率、横軸に波長を取った光学フィルタの通過特性を示している。
一般的なCMOSカメラは、可視光線を主体に撮影するため、可視光線以外の波長成分は撮影品質に劣化を及ぼすので、通常、光の波長が740nmより長い成分はカットする。
一方、本発明で用いる周辺カメラは、前述した近赤外線と可視光線の2種類を使用するため、設置された周辺カメラ毎に、図9で示すような可視光領域と近赤外線領域を通過するデュアルバンドフィルタ(フィルタ)を用いて、特定の近赤外線領域の波長を透過させ、周辺カメラに撮影される発光強度を識別する。
通信機33(通信手段)の機能を備えた識別マーカー34では、外部からの信号によって識別マーカーの動作を変更可能である。
次に、図10を用いて、自車両と識別マーカー34とが通信可能な場合の動作シーケンスについて説明する。
自車両にて、車両位置推定開始(ステップS300)すると、画像処理ECU15の通信機16からの指令を、通信機33が受信することにより、車両近傍周辺にある識別マーカー34が省電力のスリープ状態から発光動作できるアクティブ状態となる(ステップS301)。ここから車両側の画像処理ECU15で、識別マーカー認識動作を開始する(ステップS302)。
また、識別マーカー34と自車両との間で、識別マーカー34の属性に関する情報のやりとりをすることも可能となる。識別マーカー34の属性には、駐車領域であれば、区画のサイズ、種類などの属性が含まれ、誘導路であれば、障害物、速度制限、周囲の車両情報が含まれる。
なお、画像処理ECU15の通信機16および識別マーカー34の通信機33の通信手段は、一般的な無線装置、Bluetooth(登録商標)、Zgbee、無線LAN(Local Area Network)、赤外線、超音波、などが想定される。
図11は、この発明の実施の形態4による識別マーカーを示すブロック図である。
図11において、符号27〜34は図2におけるものと同一のものである。図11では、識別マーカー34に、周辺障害物までの距離測定を行う周辺距離測定センサー35(距離測定手段)を設けている。
図12において、自車両80を駐車領域82に移動させようとしたとき、駐車領域82に進入しようとする車両81があるときの状態を示している。
自車両80は、車両の周辺に、周辺を撮影する周辺カメラ89〜92を有している。また、駐車領域82は、識別マーカーM1(83)、M2(84)、M3(86)、M4(85)を有する。
図13において、符号34、60〜62は図3におけるものと同一のものである。図13では、識別マーカー34に、周辺障害物までの距離測定を行う周辺距離測定センサー35が配置されている。
図14において、識別マーカー34が、4つの周辺距離測定センサー35により、周辺測距するエリア64、65、66、67を上部から眺めたものである。ここで、周辺距離測定センサー35として超音波センサーを用いることができる。
一方、周辺距離測定センサー35を備える識別マーカー34が、例えばM1(83)、M2(84)、M3(86)、M4(85)の位置に配置されているとする。
このような状況下で、駐車領域82に進入しようとする車両81の近傍にある識別マーカーM2(84)あるいはM3(86)は、識別マーカーに備え付けられている周辺距離測定センサー35により進入しようとする車両81をいち早く検知し、自車両80に通知し、衝突を回避する。
また、自車両80が駐車領域82に進入することを、可視光LED27で車両81などに対して注意を促すことが可能となる。
自車両80が目的とする駐車領域82の近傍で停止(ステップS100)し、識別マーカーM1(83)、M2(84)、M3(86)、M4(85)をアクティブ(ステップS101)にする。
そして、マーカー認識(ステップS102)を開始し、自車両と識別マーカーM1(83)、M2(84)、M3(86)、M4(85)の相対位置関係を演算(ステップS103)する。
同時に、識別マーカーM1(83)、M2(84)、M3(86)、M4(85)は、周辺障害物までの距離測定を行い、逐次その情報を識別マーカーM1(83)、M2(84)、M3(86)、M4(85)から、自車両80に対して、通信機33および通信機16を用いて情報通知する。
続いて、車両移動(ステップS105)を行い、進行方向に障害物ありを判断した場合(ステップS106)、障害物車両検知の警告あるいは回避制御を行なう(ステップS107)。
自車両80を目的とする駐車領域82に移動させていき、最終的目標駐車位置であることの確認(ステップS108)を行ない、目標駐車位置であることを確認できたところで、通信機16を通じて、識別マーカー34の動作をスリープに移行するように指示(ステップS109)し、自車両位置推定および移動を終了する(ステップS110)。
また、自車両80が駐車領域82に進入することを、可視光LED27で車両81などに対して注意を促すことが可能となる。
実施の形態5による自車位置推定装置は、実施の形態1と同様に、車両側は図1の構成を使用することができる。
実施の形態5では、図16で示す各識別マーカーA、B、Cの位置には、それぞれ鏡のような反射素材A70、B71、C72が配置され、発光光源P73(発光源)から、3種類の独立したユニークな発光パターンを、それぞれ反射素材A70、B71、C72の3方向に対して発光を行なう。
発光光源P73の取り付け位置は、軒下など少し高めの位置に配置し、反射素材A70、B71、C72に対する光路を遮らないようにする。
また、電源を必要とする発光光源P73が1カ所に集約されることで、電源供給の簡素化などシステム構成が単純になる。
12 表示画像合成部、13 自車両位置演算部、14 モニタ、
15 画像処理ECU 16 通信機、19 車両情報、26 CAN通信バス、
27 可視光LED、28 近赤外LED、29 制御マイコン、
30 LEDドライブ回路、31 太陽電池、32 バッテリ、33 通信機、
34 識別マーカー、35 周辺距離測定センサー、60 識別マーカー本体、
61 太陽電池、 62 発光面、70、71、72 反射素材、
73 発光光源
Claims (8)
- 周辺の既知の場所に配置され、固有の発光を行なう識別マーカー、
車両の周辺を撮影するように配置された周辺カメラ、
この周辺カメラにより、撮影された周辺画像から上記識別マーカーを検出するマーカー検出部、
およびこのマーカー検出部により検出された上記識別マーカーに基づき、上記車両の位置を演算する自車位置演算部を備えたことを特徴とする自車位置推定装置。 - 上記識別マーカーは、固有の発光パターンによる発光を行ない、
上記マーカー検出部は、上記発光パターンを識別して、上記識別マーカーを検出することを特徴とする請求項1に記載の自車位置推定装置。 - 上記識別マーカーの発光は、固有の波長を有するとともに、
上記周辺カメラは、特定の領域の波長を透過させるフィルタを有し、
上記マーカー検出部は、上記周辺カメラで撮影される画像の発光強度を識別して、上記識別マーカーを検出することを特徴とする請求項1に記載の自車位置推定装置。 - 上記識別マーカーは、上記車両との間で通信を行なう通信手段を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の自車位置推定装置。
- 上記識別マーカーの上記通信手段は、他の識別マーカーと通信可能に構成され、
上記他の識別マーカーとの通信により、上記他の識別マーカーと同期動作を行なうことを特徴とする請求項4に記載の自車位置推定装置。 - 上記識別マーカーは、上記通信手段により、上記車両から上記識別マーカーの動作を切り替えられることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の自車位置推定装置。
- 上記識別マーカーは、周辺物体までの距離を測定する距離測定手段を有し
この距離測定手段による測定結果を、上記通信手段により上記車両に通知することを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の自車位置推定装置。 - 上記識別マーカーは、反射体により構成され、上記反射体への発光源を別に設けたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の自車位置推定装置。
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