JP2018197943A - 路面敷設情報の取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】路面の白線に沿って敷設されているバーコード情報を読み取る。経年劣化することなく、バーコードに符号化された情報を読み取ることのできる技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する路面敷設情報読み取り方法は、次のステップを含む。まず、走行している車両から、レーンマーカに沿って設けられている凹凸模様に特定の方向から光を照射する。次に、凹凸模様への光の照射によって生じる明暗模様を車載のカメラで撮影する。そして、明暗模様に符号化されている情報を復号化する。情報は凹凸模様が作る明暗模様に符号化されている。凹凸模様はペイントされたバーコードと異なり劣化し難い。【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、道路の路面に敷設された情報を走行中の自動車に搭載された装置で取得する方法に関する。

特許文献１に、道路に描かれた白線（レーンマーカ）に沿って一定の間隔でバーコードを敷設し、車載のカメラでそのバーコードを認識する技術が開示されている。白線をトレースすることで、バーコードの位置を検知することができる。バーコードには、位置情報が符号化されており、自動車からその位置情報を読み取ることで、自車位置を特定することができる。

特開平１０−１５３４３５号公報

道路にペイントされたバーコードは経年劣化で薄くなる。バーコードの明暗が薄くなると、情報を読み取れなくなるおそれがある。本明細書は、年月が経っても路面に敷設された情報を読み取ることのできる技術を提供する。

本明細書が開示する路面敷設情報の取得方法は、次のステップからなる。まず、走行している車両から、レーンマーカに沿って設けられている凹凸模様に特定の方法から光を照射する。次に、凹凸模様への光の照射によって生じる明暗模様を車載のカメラで撮影する。そして、明暗模様に符号化されている情報を復号化する。この方法は、路面に設けた凹凸模様に情報を符号化しているので、塗料のように経年劣化で薄くなることがなく、長期間経っても情報を読み取ることができる。なお、「凹凸模様」とは、必ずしも、路面から突出した凸部分と路面から窪んだ凹部分の双方を含む必要はない。本明細書では、路面から突出した複数の凸部分からなる模様、あるいは、路面から窪んだ複数の凹部分からなる模様であっても、「凹凸模様」と称する。

太陽光の下でも凹凸模様の明暗がはっきりするように、車載の光源から、太陽光よりも単位面積当たりのエネルギが高い光を照射することの望ましい。このとき、車載の光源は、車載カメラが反応する光の波長域における単位面積当たりのエネルギが、同じ帯域での太陽光の単位面積当たりのエネルギよりも大きければよい。例えば、車載カメラが赤外光だけに反応する特性を有している場合、光源が照射する光は、赤外域における単位面積当たりのエネルギが太陽光の赤外域における単位面積当たりのエネルギよりも大きければよい。

上記した方法では、路面に設けられている凹凸模様に特定の方向から光を照射したときに生じる明暗模様に情報が符号化されている。凹凸のピッチを光の波長より小さくすると、凹凸模様における光の反射率を極めて小さくすることができる。そのような凹凸模様はモスアイ構造と呼ばれる。情報を符号化する明暗模様の暗部に相当する部分にモスアイ構造を用いると、どの方向から光を照射しても暗部を作ることができるので、光を照射する方向を限定せずに済む。即ち、凹凸模様の一部（光を照射したときに暗部に相当する部位）のピッチを、カメラが反応する光の波長よりも短くすることで、光の照射方向を限定することなく、明暗模様を作ることができる。

また、省エネルギ化のため、光をパルス状に照射することが望ましい。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の路面敷設情報取得方法を説明する図である（１）。 実施例の路面敷設情報取得方法を説明する図である（２）。 情報を符号化する路面凹凸模様の一例を示す図である。 情報を符号化する路面凹凸模様の別の一例を示す図である。 情報を符号化する路面凹凸模様にモスアイ構造を採用した例を示す図である。

図面を参照して実施例の路面敷設情報取得方法を説明する。図１は、路面２０を走行中の車両１２に搭載されたバーコード読み取り装置１０が白線（レーンマーカ）に沿って敷設された立体バーコード３０を読み取る様子を示している。立体バーコード３０については後に詳しく説明する。車両１２には、バーコード読み取り装置１０の他、白線（白実線２１、白破線２２）を認識するカメラ１４（レーンマーカ認識装置）を備えている。楕円Ｓａは、カメラ１４の撮影範囲を示している。

路面２０の白線に沿って立体バーコード３０が敷設されている。詳しくは後述するが、立体バーコード３０は、路面に設けられた複数の凸条であり、所定の方向から光を照射したときに生成される明暗模様（陰影）に情報が符号化されている。明暗模様に符号化された情報は、その場所の位置情報（東経北緯の情報）である。

立体バーコード３０は、路側帯を示す白実線２１と走行帯を区切る白破線２２の夫々の上に、所定の間隔で配置されている。白実線２１と白破線２２の少なくとも一方の立体バーコード３０から情報を読み取ることができれば、車両の位置を特定することができる。

バーコード読み取り装置１０は、光源２、カメラ３、コンピュータ４を備えている。車両１２は、車両前方の路面を広範囲に撮影することができるカメラ１４（レーンマーカ認識装置）で白線を認識し、バーコード読み取り装置１０の光源２とカメラ３は、認識された白線の位置を中心とした所定範囲を検索し、立体バーコード３０を見つける。なお、図１の楕円Ｓｂは、バーコード読み取り装置１０の光源２の照射範囲とカメラ３の撮影範囲を模式的に表している。範囲Ｓｂは、車両が一対の白線の間を走行していれば、概ね白線の位置を捉えることができるだけの広さに設定されている。カメラ１４（レーンマーカ認識装置）で白線を認識し、特定された白線から立体バーコード３０の位置を推定し、光源２が照らしカメラ３で撮影する範囲Ｓｂの中で推定された位置を集中して検索する。そのようなアルゴリズムを採用することで、白線に沿って敷設されている立体バーコード３０を確実に読み取ることができる。なお、図１は、理解を助けるために、車両の前方を光源２が照らすように描いてあるが、次に図２で説明するように、光源２の照射範囲、及び、カメラ３の撮影範囲は、立体バーコード３０を鮮明に映すことができるように、車両の近くに設定されている。

図２を参照しながら、立体バーコード３０の構造の一例、および、立体バーコードの読み取りの仕組みを説明する。図２は、路面２０を走行する車両１２の前部の部分側面図である。路面２０には、立体バーコード３０が設けられている。立体バーコード３０は、図の紙面手前から奥側へ延びる複数の突条３１−３４の集合である。複数の突条３１−３４は、所定の法則に従って隣接する突条の間隔が定められている。所定の法則とは、以下の通りである。複数の突条３１−３４は、ある定められた方向（図２における光源２の位置）から光を照射されたときに、明暗模様３５を路面２０に作る。複数の突条３１−３４は、特定の方向から光を受けたときに生じる明暗模様３５が、立体バーコード３０の設置された位置（東経北緯）の情報を符号化した模様となるように、それらの位置が定められている。

光源２とカメラ３は、コンピュータ４によって制御される。具体的には、コンピュータ４は、光源２をパルス状に発光させる。コンピュータ４は、光源２の発光に同期してカメラ３で明暗模様３５の画像を取得する。コンピュータ４は、取得した明暗模様３５に符号化されている位置情報を復号化する。復号化した位置情報は、不図示のカーナビゲーション装置に送られ、車両の地図上の位置特定に用いられる。なお、光源２を発光させるパルス幅は、例えば１［マイクロ秒］であり、パルス間隔は、例えば１［ミリ秒］である。

なお、光源２は、特定波長帯の光を照射する。例えば、光源２は、赤外光を照射する。そして、カメラ３は、光源２の照射光の波長帯の光のみに反応するように、レンズの前に赤外光透過フィルタを備えている。光源２が照射する光の強さ（照射する光の波長帯における単位面積当たりのエネルギ）は、同じ波長帯における太陽光の単位面積当たりのエネルギよりも大きい。それゆえ、カメラ３は、太陽光の影響を受けずに、光源２の光照射によって生成される明暗模様３５の画像を得ることができる。光源２は、短いパルス状に光を照射するので、高いエネルギを有しているが、消費する電力は少なくて済む。

立体バーコード３０は、路面にペイントされた模様と異なり、路面２０に設けられた凹凸（複数の突条３１−３４）が作る明暗模様３５に情報が符号化されている。立体バーコード３０は、ペイントのように経時劣化で剥げることがないので、長期間にわたり情報を保持することができる。別言すれば、バーコード読み取り装置１０を備えた車両１２は、長期間が経過した後の立体バーコード３０からでも情報を読み取ることができる。

図３を参照して立体バーコードの別の例を説明する。図３に示す立体バーコード１３０は、４×４の合計１６個のマス目の内の所定の箇所に、同じ高さの突起７ａ−７ｐが設けられた構造を有している。図３の場合では、位置Ｐ１とＰ２には突起が設けられていない。特定の方向から光を照射すると、突起７ａ−７ｐが影Ｓａ−Ｓｐを作る。位置Ｐ１とＰ２に対応した箇所には影ができていない。４×４のマス目のうち、特定の箇所に突起７ａ−７ｐを設けることで、特定の情報を符号化することができる。バーコード読み取り装置は、所定の方向から立体バーコード１３０（突起７ａ−７ｐ）に光を照射したときにできる明暗模様（影Ｓａ−Ｓｐ）を撮影し、その画像に写っている突起７ａ−７ｐの明暗模様に符号化された情報を復号化し、その情報を取得する。突起７ａ−７ｐは、路面に設けられた凹凸模様の一例である。

なお、突起の高さを変えることによって影の大きさを変えることができる。情報の符号化には、影の長さを利用してもよい。

図４を参照して立体バーコードのさらに別の例を説明する。図４に示す立体バーコード２３０は、路面２０に設けられた複数の溝８ａ−８ｄで構成される。立体バーコード２３０（複数の溝８ａ−８ｄ）に特定の方向（図４の光源２の位置）から光を照射すると、溝８ａ−８ｄに対応した明暗模様２３５が生じる。溝８ａ−８ｄの位置（隣接する溝の間隔）を調整することで、隣接する影の間の距離を変えることができる。複数の溝８ａ−８ｄは、特定の方向から光を照射したときに生じる明暗模様２３５が特定の情報に対応するようにそれらの位置が定められる。即ち、溝８ａ−８ｄが作る明暗模様２３５に特定の情報が符号化される。バーコード読み取り装置１０の光源２は、特定波長域の単位面積当たりのエネルギが太陽光の同じ波長帯域の単位面積当たりのエネルギよりも高い光を照射することができる。また、カメラ３は、光源２が照射する光の波長域の光だけを受け付けるようにレンズの前にフィルタを備えている。バーコード読み取り装置１０のコンピュータ４は、短いパルス状に光源２を光らせるとともに、光源２の発光と同期してカメラ３で画像を取得する。光源２をパルス状に光らせることで、光源２が消費するエネルギを節約することができる。

図５を参照して立体バーコードの別の例を説明する。図５に示す立体バーコード３３０は、路面２０に設けられた複数の溝９ａ−９ｃで構成される。溝９ａ−９ｃの内部には、ピッチＰｔが１５０［ｎｍ］程度の凹凸が設けられている。ピッチＰｔが光の波長よりも短い凹凸模様はモスアイ構造と呼ばれており、光の反射率が極端に小さくなる。それゆえ、立体バーコード３３０に光を照射すると、モスアイ構造をなす溝９ａ−９ｃからの反射光が極端に少なくなり、明暗模様３３５が生成される。明暗模様３３５の暗部は、波長が１５０［ｎｍ］以上の光の反射が小さい。カメラ３は、波長１５０［ｎｍ］以上の光に反応するようにフィルタを備えているため、図５に示す明暗模様３３５が得られる。コンピュータ４は、カメラ３が撮影した明暗模様３３５に符号化された位置情報を復号化し、不図示のカーナビゲーション装置へ送る。モスアイ構造は、光の入射角に関わらずに反射率が低い。それゆえ、モスアイ構造を採用した立体バーコード３３０は、光の照射角度を限定することなく、カメラ３で明暗模様３３５の画像を取得することができる。立体バーコード３３０は、光を照射したときに生成される明暗模様の暗部に対応する部分に、カメラ３が反応する光の波長よりも短いピッチの凹凸模様を備えている。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。バーコード読み取り装置１０は、自動車に搭載されているが、図４と図５では、自動車の図示を省略した。

図２から図５に示したいずれの立体バーコードも、光を照射したときに凹凸模様が生成する明暗模様に情報が符号化されている。立体バーコードは、ペイントされたバーコードと異なり、経時劣化することがない。

立体バーコードの敷設位置は、白線の上でなくとも、白線の隣であってもよい。立体バーコードは、白線に沿って敷設されていればよい。バーコード読み取り装置１０のカメラ１４は、白線の代わりに、黄色線や、路面に打ち込まれた複数の鋲で構成されるレーンマーカをトレースするものであってもよい。また、レーンマーカをトレースする装置は、画像によるレーンマーカ認識装置のほかに、路面に埋め込まれた磁気ネイル（レーンマーカ）を検知する装置であってもよい。

本明細書が開示する路面敷設情報取得方法は、自動車に搭載されたバーコード読み取り装置１０によって実施される。なお、自動車に搭載されたバーコード読み取り装置１０と立体バーコード３０（１３０、２３０）からなるシステム（路面敷設情報の読み取りシステム）は、次のように表現することができる。立体バーコードは、路面に設置されたレーンマーカ（白線）に沿って敷設されている。立体バーコードは、路面に設けられた凹凸からなり、所定の方向から光を照射したときに生じる明暗模様に所定の情報（位置情報）が符号化されている。車載されたバーコード読み取り装置１０は、光源２とカメラ３とコンピュータ４を備えている。自動車には、レーンマーカ（白線）をトレースする装置（レーンマーカ認識装置）も搭載されている。コンピュータ４は、レーンマーカ認識装置で白線を認識し、白線に沿って設置されている立体バーコードの位置を推定する。光源２は、推定された位置を含む範囲に光を照射する。カメラ３は、光源２からの光の照射によって立体バーコードが生成する明暗模様を撮影する。コンピュータ４は、撮影された画像に含まれている明暗模様に符号化されている情報（位置情報）を復号化する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：光源
３：カメラ
４：コンピュータ
７ａ−７ｐ：突起
８ａ−８ｄ、９ａ−９ｃ：溝
１０：バーコード読み取り装置
１２：車両
１４：カメラ
２０：路面
２１：白実線
２２：白破線
３０、１３０、２３０、３３０：立体バーコード
３１−３４：突条
３５、２３５、３３５：明暗模様

Claims (4)

1. 走行している車両から、レーンマーカに沿って設けられている凹凸模様に特定の方向から光を照射し、
   前記凹凸模様への前記光の照射によって生じる明暗模様を車載のカメラで撮影し、
   前記明暗模様に符号化されている情報を復号化する、
   ことを特徴とする路面敷設情報の取得方法。
2. 太陽光よりも単位面積当たりのエネルギが高い光を照射する、請求項１に記載の取得方法。
3. 走行している車両から、レーンマーカに沿って設けられている凹凸模様に光を照射し、
   前記凹凸模様への前記光の照射によって生じる明暗模様を車載のカメラで撮影し、
   前記明暗模様に符号化されている情報を復号化する、
   路面敷設情報の取得方法であって、
   前記凹凸模様の一部の凹凸のピッチが、前記カメラが反応する光の波長よりも短いことを特徴とする路面敷設情報の取得方法。
4. 前記光をパルス状に照射する、請求項１から３のいずれか１項に記載の取得方法。