JP2019100924A - 車両軌跡補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】予め備えられた計算リソースにあわせて車両の走行軌跡の位置合わせに用いられる走行軌跡の位置ずれ量を算出する。【解決手段】車両軌跡補正装置１は、車両の複数の走行軌跡５を表す走行軌跡画像７をそれぞれ生成し、生成した走行軌跡画像７の各々を小領域６に分割し、分割した小領域６毎に、小領域６に含まれる走行軌跡５のコストマップ９を算出する。そして、車両軌跡補正装置１は、小領域６毎のコストマップ９を統合し、走行軌跡画像７の各々に含まれる走行軌跡５全体の位置ずれ量を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両軌跡補正装置に関する。

近年、位置情報を用いたサービスを行う上で、物体の位置が実際の位置を表すように観測データから物体の位置を算出する技術が開示されている。

例えば特許文献１には、交差点で車両が旋回する際に、道路の広がり情報を参照して交差点の位置と車両の位置を照合し、地図上における車両の位置を算出するマップマッチング装置が開示されている。

また、特許文献２には、雑に半分に折られた原稿の画像に対して画像処理を行うことで、原稿の表面の画像と裏面の画像の位置合わせを行い、１枚の合成画像を生成する画像処理装置が開示されている。

特開２００６−２６６９８６号公報 特開２０１７−２８４４７号公報

一方、位置情報を用いた応用例として、車両で道路を走行した際に得られる走行データを利用して道路地図を作成する技術が研究されている。

この場合、走行データには誤差が含まれることもあるため、同じ道路を１回だけ走行するのではなく複数回走行して複数の走行データを取得し、取得した複数の走行データに対して統計的処理等を行って道路地図の作成が行われる。

しかしながら、車両が同じ道路を複数回走行する場合であっても、ＧＰＳ(Global Positioning System)等を用いた自車両の走行軌跡の測定誤差等により、それぞれの走行に対する走行軌跡にずれが生じることがある。したがって、図１９に示すように、複数の走行データから得られる複数の走行軌跡のずれを補正する画像処理を行って走行軌跡を重ね合わせ、例えば道路幅や車線等を示す白線の位置のように道路地図の作成に必要となる走路情報を走行データから抽出し、走行した道路の道路地図を作成することがある。

具体的には、図２０に示すように同じ道路に対して、例えば２つの走行軌跡１及び走行軌跡２が得られた場合、それぞれの走行軌跡を線で表した走行軌跡画像７として画像化し、例えば一方の走行軌跡画像７を固定した上で、他方の走行軌跡画像７におけるＸ軸方向の移動量ΔｘとＹ軸方向の移動量Δｙを調整しながら、各移動量における走行軌跡１及び走行軌跡２の不一致度合い（マッチングコスト）を算出する。

図２１は、走行軌跡画像の移動量（Δｘ，Δｙ）に対する走行軌跡１及び走行軌跡２のマッチングコストを示すコストマップ９の一例を示す図である。

図２１のコストマップ９では、点Ｑで表される移動量（Δｘ_Q，Δｙ_Q）だけ一方の走行軌跡画像７を移動させた場合に、走行軌跡１及び走行軌跡２のマッチングコストが最も低くなることを表している。すなわち、走行軌跡１及び走行軌跡２は、互いにＸ軸方向にΔｘ_Q、Ｙ軸方向にΔｙ_Qだけずれていることがわかる。

複数の走行軌跡において、マッチングコストが最小となる移動量の算出手法には、例えばChamfer Matchingが用いられる。Chamfer Matchingでは、例えば図２２に示すような走行軌跡画像７を、図２３に示すような距離変換画像８に変換する。

図２２の走行軌跡画像７は、走行軌跡を表す画素の画素値を“０”、走行軌跡を表していない画素の画素値を“１”とする２値化画像で表される。図２２の例では走行軌跡をわかりやすく表示するため、走行軌跡を表す画素のみ画素値“０”を示し、走行軌跡を表していない画素の画素値は空欄にしている。なお、走行軌跡画像７の画素値に制約はなく、走行軌跡を表す画素の画素値を“１”、走行軌跡を表していない画素の画素値を“０”に設定してもよいことは言うまでもない。

そして、走行軌跡画像７に対して、各画素から走行軌跡を表す画素までの距離を表した画像が距離変換画像８である。

距離変換画像８では、走行軌跡を表す画素の画素値を“０”とし、走行軌跡を表す画素以外の画素値を、各画素からＸ軸方向及びＹ軸方向に走行軌跡を表す画素が現れるまでの画素数のうちいずれか少ない方の画素数、すなわち、走行軌跡を表す画素までの距離に設定する。

そして、各々の走行軌跡に対する距離変換画像８を重ね合わせ、同じ位置にある各画素の画素値を積和演算したものをマッチングコストとして捉え、マッチングコストが最小となる距離変換画像８の移動量から、走行軌跡同士のずれ量を算出する。

図２４は、図２３に示した距離変換画像８を太線で示した位置まで移動させた場合に、他方の距離変換画像８とのマッチングコストが最小となることを表している。

こうした道路地図の作成に特許文献１に示したマップマッチング装置を適用しようとしても、特許文献１に示したマップマッチング装置は地図上における車両の位置を算出することが目的であるため、走行軌跡間の位置合わせに用いることができない。

また、道路地図の作成に特許文献２に示した画像処理装置を適用しようとしても、例えば１０ｋｍ四方の領域を１画素あたり１０ｃｍの解像度で表す走行軌跡画像を生成した場合、１００億の画素を有する画像となる。したがって、プロセッサの処理能力やメモリ容量といった画像処理に要する計算リソースが不足することが考えられ、現実的ではない。

本発明は、上記に示した問題点を鑑みてなされたものであり、予め備えられた計算リソースにあわせて車両の走行軌跡の位置合わせに用いられる走行軌跡の位置ずれ量を算出することができる走行軌跡補正装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の車両軌跡補正装置は、車両の複数の走行軌跡を表す画像をそれぞれ生成する生成手段と、前記生成手段で生成された前記画像の各々を小領域に分割する分割手段と、前記画像の各々における前記小領域毎に、前記小領域に含まれる走行軌跡の位置ずれ指標を算出する第１の算出手段と、前記第１の算出手段で算出された前記小領域毎の前記位置ずれ指標を統合し、統合した前記小領域毎の前記位置ずれ指標から前記画像の各々に含まれる走行軌跡全体の位置ずれ量を算出する第２の算出手段と、を備える。

請求項２に記載の発明では、前記分割手段で分割された前記小領域から、前記位置ずれ量の算出に適した複数の前記小領域を選択する選択手段を更に備え、前記第１の算出手段は、前記選択手段で選択された前記小領域に含まれる走行軌跡の位置ずれ指標を前記小領域毎に算出する。

請求項３に記載の発明では、前記選択手段は、交差点を走行したとみなすことができる走行軌跡が含まれていない複数の前記小領域を、前記位置ずれ量の算出に適した前記小領域として選択する。

請求項４に記載の発明では、前記選択手段は、それぞれ異なる方向に延びた走行軌跡が含まれる複数の前記小領域を、前記位置ずれ量の算出に適した前記小領域として選択する。

請求項５に記載の発明では、前記生成手段は、各々の走行軌跡から前記位置ずれ量の算出に適さない範囲の走行軌跡を取り除いた画像を生成し、前記第１の算出手段は、前記位置ずれ量の算出に適した範囲の走行軌跡のみを用いて、前記小領域に含まれる走行軌跡の位置ずれ指標を前記小領域毎に算出する。

請求項６に記載の発明では、前記位置ずれ量の算出に適さない範囲を、交差点を走行しているとみなすことができる範囲の走行軌跡に設定し、前記位置ずれ量の算出に適した範囲を、単路部を走行しているとみなすことができる範囲の走行軌跡に設定する。

請求項７に記載の発明では、車両から道路上における予め定めた位置までの相対位置を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記相対位置を用いて、車両の走行軌跡を、前記予め定めた位置に合わせるように補正する補正手段と、を備え、前記生成手段は、前記補正手段によって補正された車両の走行軌跡を表す画像を生成する。

請求項８に記載の発明では、前記予め定めた位置が、走行車線の境界を示す車線境界線、又は走行車線の中央位置を示す車線中央線である。

本発明によれば、予め備えられた計算リソースにあわせて車両の走行軌跡の位置合わせに用いられる走行軌跡の位置ずれ量を算出することができる、という効果を奏する。

道路の一例を示す図である。 第１実施形態の車両軌跡補正装置における機能ブロックの一例を示す構成図である。 車両軌跡補正装置における電気系統の要部構成例を示す図である。 第１実施形態及び第２実施形態における位置ずれ量算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 走行軌跡画像の分割例を示す図である。 コストマップの算出例について説明する模式図である。 位置ずれ量の算出例について説明する模式図である。 コストマップの他の算出例について説明する模式図である。 第２実施形態の車両軌跡補正装置における機能ブロックの一例を示す構成図である。 小領域の選択例を示す図である。 単路部に対応する走行軌跡を含む小領域のコストマップ例を示す図である。 単路部に対応する走行軌跡を含む小領域のコストマップ例を示す図である。 単路部に対応する走行軌跡を含む小領域のコストマップ例を示す図である。 第３実施形態の車両軌跡補正装置における機能ブロックの一例を示す構成図である。 第３実施形態における位置ずれ量算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 車両の方位角の一例を示す図である。 地図情報に車両の軌跡点を配置した例を示す図である。 車両の軌跡点列と道路の車線中心点列の一例を示す図である。 道路地図の作成例について説明する模式図である。 マッチングコストの算出例について説明する模式図である。 コストマップの一例を示す図である。 走行軌跡画像の一例を示す図である。 距離変換画像の一例を示す図である。 マッチングコストについて説明する模式図である。

以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、機能が同じ構成要素及び処理には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
道路地図は、例えば走行車線数、走行車線の幅や曲がり具合といった走行車線の形状、車線同士の接続状況、停止線の位置、最高速度や駐停車禁止区間等の規制情報、及び進行可能方向を表す遷移情報等の走路情報を用いて、図１に示すような道路を表現する。

こうした道路地図は人間が目視で現地を調査したり、測量装置を用いたりして作成することも可能である。しかし、費用と時間がかかることから、カメラ、レーダ装置、加速度センサ、ヨーレートセンサ、車輪速センサ、及びＧＰＳセンサといった走路情報を収集することのできる各種計測装置を車両に搭載し、当該車両が地図化したい道路を走行することで、各種計測装置の出力値の集合である走行データを取得し、取得した走行データから道路地図を作成する手法がとられることがある。

この場合、上述したように道路地図の精度を高めるため、同じ車両が同じ道路を複数回走行するか、又は複数の車両が同じ道路を少なくとも１回走行することで、同じ道路に対して複数の走行データを取得する。

そして、同じ道路を走行した際に得られた複数の走行データは車両軌跡補正装置１に入力され、車両軌跡補正装置１で各々の走行データに含まれる車両の走行軌跡の位置ずれ量が算出される。車両軌跡補正装置１で算出された位置ずれ量及び複数の走行データは、例えば走行データから道路地図を生成する道路地図生成装置に入力される。道路地図生成装置では、車両軌跡補正装置１で算出された位置ずれ量に従って各々の走行軌跡を一致させた上で、走行軌跡を基準にして走行データから走路情報を抽出し、道路地図を生成する。

図２は、車両軌跡補正装置１における機能ブロックの一例を示す構成図である。図２に示すように、車両軌跡補正装置１は、走行軌跡受付部１０、画像生成部１５、画像分割部２０、コストマップ算出部２５、及び位置ずれ量算出部３０を備える。

走行軌跡受付部１０は、車両が予め定めた範囲内の同じ経路を走行した際に収集した複数の走行軌跡を受け付ける。車両軌跡補正装置１は、例えば無線回線を介して道路を走行する車両からリアルタイムに走行軌跡を受け付けてもよいし、車両の走行が終わった後に、走行データを記憶する記憶装置から走行軌跡を受け付けてもよい。

走行軌跡は、例えばＧＰＳセンサから得られる緯度情報及び経度情報の組み合わせからなる点列によって表される。

画像生成部１５は、走行軌跡受付部１０で受け付けた複数の走行軌跡を取得し、各々の走行軌跡を表す走行軌跡画像を生成する。この場合、画像生成部１５は、走行軌跡の隣り合う軌跡点を公知の補間手法を用いて補間することで走行軌跡を線分で表し、走行軌跡を表す走行軌跡画像を生成する。各々の走行軌跡から走行軌跡画像に生成する画像生成部１５は、生成手段の一例である。

画像分割部２０は、画像生成部１５で生成された走行軌跡画像の各々を複数の小領域に分割する。各々の走行軌跡画像を同じ大きさ、かつ、同じ形状で同じように分割するのであれば分割する形状に制約はなく、小領域の形状は例えば矩形であっても六角形等のその他の形状であってもよい。各々の走行軌跡画像を複数の小領域に分割する画像分割部２０は、分割手段の一例である。

コストマップ算出部２５は、画像分割部２０で分割された小領域毎に、対応する小領域に含まれる走行軌跡のコストマップを算出する。ここで、「対応する小領域」とは、各々の走行軌跡画像を重ね合わせた場合に、同じ場所に位置する小領域同士のことをいう。

小領域毎にコストマップを算出するコストマップ算出部２５は、第１の算出手段の一例であり、走行軌跡同士のマッチングコストを示すコストマップは、走行軌跡の不一致度合いを表す位置ずれ指標の一例である。なお、走行軌跡の不一致度合いはコストマップ以外の指標で表してもよいが、本実施形態では、コストマップを用いて走行軌跡の不一致度合いを表す例について説明する。

位置ずれ量算出部３０は、コストマップ算出部２５で算出された小領域毎のコストマップを統合して、各々のコストマップから各々の走行軌跡画像に含まれる各走行軌跡全体の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）を算出する。そして、位置ずれ量算出部３０は、算出した位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）を出力する。ここで、「コストマップを統合する」とは、各々のコストマップの各軸及び原点が一致するように複数のコストマップを重ね合わせることをいう。

このように小領域毎のコストマップから、小領域に分割する前の走行軌跡画像に含まれる各走行軌跡全体の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部３０は、第２の算出手段の一例である。

上述した車両軌跡補正装置１は、コンピュータを用いて構成される。図３は、コンピュータを用いて構成された車両軌跡補正装置１における電気系統の要部構成例を示す図である。

コンピュータ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３、不揮発性メモリ４４、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）４５を備える。そして、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、不揮発性メモリ４４、及びＩ／Ｏ４５がバス４６を介して各々接続されている。なお、コンピュータ４０で用いられるオペレーションシステムに制限はなく、また、必ずしもオペレーションシステムを用いる必要もない。

ＲＯＭ４２には、例えばＣＰＵ４１によって実行されるプログラムが記憶され、ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１の処理の過程で生成されるデータを一時的に記憶するワークエリアとして活用される。

不揮発性メモリ４４は、不揮発性メモリ４４に供給される電力を遮断しても記憶した情報が維持される記憶装置の一例であり、例えば半導体メモリが用いられるがハードディスクを用いてもよい。

Ｉ／Ｏ４５には、例えば入力ユニット４７、出力ユニット４８、及び通信ユニット４９が接続される。

入力ユニット４７は、車両軌跡補正装置１に対するユーザの操作を電気信号に変換するユニットであり、例えばキーボード、マウス、ボタン、及びタッチパネル等の少なくとも１つが含まれる。

出力ユニット４８は、ＣＰＵ４１によって処理された情報をユーザに通知するユニットであり、例えばスピーカー、液晶ディスプレイ、及び有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイ等の少なくとも１つが含まれる。

通信ユニット４９は、例えばインターネットやＬＡＮ(Local Area Network)等の通信回線を介して、車両や他のコンピュータ等の情報機器とデータ通信を行うための通信プロトコルを備えた通信手段の一例である。通信回線にはＵＳＢ(Universal Serial Bus)も含まれる。

なお、Ｉ／Ｏ４５に接続されるユニットは図３に示した各ユニットに限られない。例えば走行軌跡画像を記録媒体に印字するプリンタ等が接続されてもよい。また、入力ユニット４７及び出力ユニット４８は必ずしも車両軌跡補正装置１に必要なユニットではない。

次に、図４を用いて、各々の走行軌跡画像に含まれる走行軌跡が最も一致する地点に対する走行軌跡の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出処理について説明する。

図４は、例えば車両軌跡補正装置１が走行軌跡を受け付けた場合に、ＣＰＵ４１によって実行される位置ずれ量算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。

位置ずれ量算出処理を規定する位置ずれ量算出プログラムは、例えば車両軌跡補正装置１のＲＯＭ４２に予め記憶されている。車両軌跡補正装置１のＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に記憶される位置ずれ量算出プログラムを読み込んで位置ずれ量算出処理を実行する。

まず、ステップＳ１０において、ＣＰＵ４１は、通信ユニット４９を介して、車両が予め定めた範囲内の同じ経路を走行した際に収集した複数の走行データからそれぞれ走行軌跡５を取得する。Ｉ／Ｏ４５にメモリカードリーダーが接続されている場合、ＣＰＵ４１は、メモリカードを介して走行軌跡５を取得してもよい。

ステップＳ２０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１０で取得した各々の走行軌跡５の走行軌跡画像７を生成する。

ステップＳ３０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ２０で生成した走行軌跡画像７の各々を複数の小領域６に分割する。

図５は、走行軌跡画像７を複数の小領域６に分割した分割例を示す図である。図５では、走行軌跡画像７を同じ大きさの矩形で分割した例を示している。分割された複数の小領域６のうち、網掛けを行った小領域６に走行軌跡５が含まれている。

分割する小領域６の大きさに制限はないが、後述するステップＳ６０でのコストマップの算出や、ステップＳ９０での位置ずれ量の算出を実施する場合、小領域６の大きさが大きくなるに従って、ＣＰＵ４１の演算量及び演算に必要なＲＡＭ４３の容量が増加する。したがって、ＣＰＵ４１は、自身の処理能力及び実装されているＲＡＭ４３の容量といった計算リソースに応じて、小領域６の大きさを設定すればよい。分割する小領域６の大きさは、車両軌跡補正装置１の実機による実験や車両軌跡補正装置１の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により予め求められ、例えば不揮発性メモリ４４に予め記憶される。

ステップＳ４０において、ＣＰＵ４１は、それぞれの走行軌跡画像７から、走行軌跡５を含んだ対応する小領域６を１つずつ選択する。

ステップＳ５０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ４０で選択した対応する小領域６の各々に対して、図２３に示したような距離変換画像８を生成する。

ステップＳ６０において、ＣＰＵ４１は対応する小領域６の距離変換画像８の各々を重ね合わせ、基準となる走行軌跡画像７の小領域６に対して、図６に示すように他の対応する小領域６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させながら、各移動量における走行軌跡５のマッチングコストを計算して、対応する小領域６のコストマップ９を算出する。基準となる走行軌跡画像７は、複数の走行軌跡画像７のうちどの走行軌跡画像７を選択してもよい。

なお、図６の例では、小領域６Ａに対して小領域６Ｂを移動させながら、小領域６Ａに含まれる走行軌跡５Ａと、小領域６Ｂに含まれる走行軌跡５Ｂのマッチングコストを計算してコストマップ９を算出している様子を示している。

ステップＳ７０において、ＣＰＵ４１は、走行軌跡画像７から走行軌跡５が含まれる小領域６を全て選択したか否かを判定する。未選択の小領域６がある場合にはステップＳ４０に移行し、それぞれの走行軌跡画像７から、走行軌跡５を含んだ未選択の対応する小領域６を１つずつ選択する処理を行う。ステップＳ４０で、走行軌跡５を含んだ全ての対応する小領域６がそれぞれの走行軌跡画像７から選択されるまでステップＳ４０〜Ｓ７０を繰り返し実行することで、対応する小領域６毎のコストマップ９が算出される。

一方、走行軌跡画像７から走行軌跡５が含まれる小領域６が全て選択された場合には、ステップＳ８０に移行する。

ステップＳ８０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ６０で算出した対応する小領域６毎のコストマップ９を全て統合する。

ステップＳ９０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ８０で統合した各々のコストマップ９から各々の走行軌跡画像７に含まれる各走行軌跡５全体の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）を算出する。具体的には、ＣＰＵ４１は、各々のコストマップ９において、マッチングコストが最小となる領域が最も多く重なり合う地点の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）を、各々の走行軌跡画像７に含まれる各走行軌跡５全体の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）として算出する。

図７は位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）の算出例の様子を示す図である。図７では、例えば３つのコストマップ９Ａ、９Ｂ、９Ｃが統合されており、各々のコストマップ９Ａ、９Ｂ、９Ｃにおいてマッチングコストが最小となる領域が、それぞれ線分４Ａ、線分４Ｂ、線分４Ｃで表されているものとする。この場合、基準となる走行軌跡画像７を固定した上で、線分４Ａ、線分４Ｂ、線分４Ｃの交点Ｐで表される移動量（Δｘ_P，Δｙ_P）だけ他の走行軌跡画像７を移動させることで、ステップＳ１０で取得した複数の走行軌跡５が最も一致した状態となる。したがって、ＣＰＵ４１は、交点Ｐで表される移動量（Δｘ_P，Δｙ_P）を、各走行軌跡５の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）とする。

図７の例では、マッチングコストが最小となる領域が線分によって表されているが、２次元的な広がりを持つ分布として表されることもある。この場合、各々の分布が最も重なり合う位置における移動量（Δｘ，Δｙ）を、各走行軌跡５の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）とすればよい。

各々のコストマップ９においてマッチングコストが最小となる領域がそれぞれ座標点として表されるならば、小領域６毎のコストマップ９を統合することなく、例えば各座標点を頂点とする領域の重心点を算出し、当該重心点を各走行軌跡５の位置ずれ量とするように、数値演算によって各走行軌跡５の位置ずれ量が取得できる。しかしながら、複数の道路が交わっていない部分（以降、「単路部」という）では車両の右折又は左折が行われず、走行軌跡５が直線又はなだらかな曲線として表されるため、走行軌跡５の位置を特定するための特徴となる特徴点が少なく、マッチングコストが最小となる領域が座標点として表されないことが多い。したがって、ステップＳ８０で各々の小領域６毎のコストマップ９を統合して、マッチングコストが最小となる領域の重なり度合いから各走行軌跡５の位置ずれ量を算出している。

なお、ＣＰＵ４１は、小領域６毎のコストマップ９を統合する際、各々のコストマップ９をそのまま統合してもよいが、コストマップ９の算出に用いられた小領域６内の走行軌跡５の長さに応じて重み付けを行った各コストマップ９を統合してもよい。

小領域６に含まれる走行軌跡５の長さが短くなる程、走行軌跡５の位置を特定するための特徴となる特徴点が少なくなる傾向があるため、走行軌跡５のマッチングコストに誤差が含まれやすくなり、コストマップ９の信頼度が低くなる場合がある。

したがって、コストマップ９の算出に用いられた小領域６内の走行軌跡５の長さが短い程、位置ずれ量の算出の際に、当該コストマップ９を考慮する度合い、すなわち「重み」を低く設定すればよい。

また、ステップＳ４０では、それぞれの走行軌跡画像７から、走行軌跡５を含んだ対応する小領域６を１つずつ選択したが、走行軌跡５の有無に関係なく、走行軌跡画像７に含まれる全ての対応する小領域６を選択するようにしてもよい。ＣＰＵ４１は、走行軌跡５が含まれない小領域６の距離変換画像８に対して、走行軌跡５が含まれる小領域６の距離変換画像８では設定されないような特定値を全ての画素の画素値に設定する。そして、ＣＰＵ４１は、全ての画素の画素値が当該特定値に設定された距離変換画像８をコストマップの算出に用いないようにすればよい。

また、図４に示した位置ずれ量算出処理では、生成した走行軌跡画像７を複数の小領域６に分割し、対応する小領域６毎のコストマップ９を統合することで、各走行軌跡５全体の位置ずれ量を算出した。

しかしながら、走行軌跡画像７を生成する前に、プロセッサの処理能力やメモリ容量といった画像処理に要する計算リソースが不足しない程度の大きさを有する、各走行軌跡５全体の位置ずれ量の算出に用いる領域を予め設定し、設定した領域（小領域６に相当）に対してのみ走行軌跡画像７を生成するようにしてもよい。

この場合、小領域６に対してのみ走行軌跡画像７が生成されるため、車両が走行した範囲全体の走行軌跡画像７を生成する場合と比較して、走行軌跡の位置ずれ量が算出されるまでの時間を短縮することができる。また、車両が走行した範囲全体の走行軌跡画像７を記憶する必要がないため、車両軌跡補正装置１に実装するメモリ量を少なくすることができる。

このように第１実施形態に係る車両軌跡補正装置１によれば、走行軌跡画像７を複数の小領域６に分割して、小領域６の単位でコストマップ９を算出する。そして、車両軌跡補正装置１は、小領域６毎のコストマップ９を統合して、小領域６に分割する前の各々の走行軌跡画像７に含まれる各走行軌跡５全体の位置ずれ量を算出する。

したがって、車両軌跡補正装置１は、走行軌跡画像７を分割せずに走行軌跡５の位置ずれ量を算出する場合よりも少ない計算リソースで、走行軌跡５の位置ずれ量を算出することができる。

＜第１実施形態の変形例１＞
第１実施形態では、各々の走行軌跡画像７を小領域６に分割し、基準となる走行軌跡画像７の小領域６に対して、他の対応する小領域６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させながら対応する小領域６毎にコストマップ９を算出した。

しかしながら、図８に示すように、基準となる走行軌跡画像７は小領域６に分割せず、基準となる走行軌跡画像７以外の走行軌跡画像７のみを小領域６に分割し、分割した対応する小領域６の各々を基準となる走行軌跡画像７上でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、対応する小領域６毎にコストマップ９を算出してもよい。

この場合、全ての走行軌跡画像７を分割する場合と比較して、分割する走行軌跡画像７の枚数が少なくなるため、分割に要する時間を短縮することができると共に、分割した小領域６を記憶する記憶量を減少することができる。

＜第１実施形態の変形例２＞
車両が道路を走行する場合、単路部では車両は道路上の走行範囲を示す車線境界線に沿って走行するため、比較的走行軌跡のばらつきが抑制される。しかしながら、複数の道路が交差する交差点部分では、交差点内まで車線境界線が表示されていることは少ないため、例えば車両が交差点で右折又は左折した場合の走行軌跡５のばらつきは、単路部における走行軌跡５のばらつきと比較して大きくなる傾向がある。

ばらつきを多く含む走行軌跡５を用いて各走行軌跡５の位置ずれ量を算出した場合、算出した位置ずれ量にも誤差が含まれることになり、走行軌跡５に基づいて走行データから高精度の道路地図を作成することが困難になる。

したがって、車両軌跡補正装置１は、図４のステップＳ２０において、取得した各々の走行軌跡５を表す走行軌跡画像７を生成する際、交差点を走行しているとみなすことができる範囲の走行軌跡５を位置ずれ量の算出に適さない走行軌跡５として走行軌跡５から取り除いてから走行軌跡画像７を生成する。

具体的には、上述したように走行軌跡５は点列で表されることから、車両軌跡補正装置１は、交差点を走行しているとみなすことができる軌跡点を、走行軌跡５を表す点列から取り除いて走行軌跡画像７を生成する。

走行軌跡５を表す点列のうち、何れの軌跡点が交差点を走行している場合の軌跡点に相当するかは、例えばカーナビゲーション装置に備えられた地図情報から交差点の緯度情報及び経度情報を取得して判定することができる。また、軌跡点が得られた際のヨーレートセンサの出力から判定することができる。

すなわち、車両軌跡補正装置１は、位置ずれ量の算出に適した単路部を走行する車両の走行軌跡５のみを用いて、小領域６毎のコストマップ９を算出することになる。

したがって、交差点を走行している軌跡点を含む走行軌跡５の点列を用いて走行軌跡５の位置ずれ量を算出する場合と比較して、走行軌跡５の位置ずれ量を精度よく算出することができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態に係る車両軌跡補正装置１は、少なくとも走行軌跡５が含まれる全ての小領域６を選択し、小領域６毎に算出されるコストマップ９を統合して走行軌跡５の位置ずれ量を算出した。

しかしながら、「第１実施形態の変形例２」で説明したように、車両が交差点を走行している範囲の走行軌跡５を用いて算出した走行軌跡５の位置ずれ量は、車両が単路部を走行している範囲の走行軌跡５のみを用いて算出した走行軌跡５の位置ずれ量と比較して、位置ずれ量の算出精度が低くなることがある。

第２実施形態では、「第１実施形態の変形例２」で説明した手法とは異なる手法で、車両の走行軌跡５のうち、単路部を走行している範囲の走行軌跡５のみを用いて、走行軌跡５の位置ずれ量を算出する車両軌跡補正装置１Ａについて説明する。

図９は、車両軌跡補正装置１Ａにおける機能ブロックの一例を示す構成図である。図９に示す構成図が、図２に示した車両軌跡補正装置１の構成図と異なる点は、画像分割部２０とコストマップ算出部２５の間に選択部２２が追加された点である。

選択部２２は、画像分割部２０で分割された小領域６の各々から、位置ずれ量の算出に適した小領域６として、交差点を走行したとみなすことができる走行軌跡５が含まれていない小領域６、すなわち、単路部を走行したとみなすことができる走行軌跡５のみが含まれる小領域６を複数選択する選択手段の一例である。

したがって、コストマップ算出部２５では、単路部に対応した走行軌跡５が含まれる小領域６のみを用いて、単路部に対応した走行軌跡５が含まれる小領域６毎のコストマップ９を算出する。

車両軌跡補正装置１Ａは、図３に示した車両軌跡補正装置１の要部構成例と同様の構成が適用され、コンピュータ４０を用いて構成される。

次に、車両軌跡補正装置１Ａにおける位置ずれ量算出処理について説明する。車両軌跡補正装置１Ａにおける位置ずれ量算出処理は、図４に示した車両軌跡補正装置１における位置ずれ量算出処理のフローチャートと同じ流れとなるが、ステップＳ４０での処理が異なる。

車両軌跡補正装置１Ａにおける位置ずれ量算出処理では、ステップＳ４０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ３０で小領域６に分割されたそれぞれの走行軌跡画像７から、単路部を走行しているとみなすことができる走行軌跡５のみを含んだ対応する小領域６を１つずつ選択する。

「第１実施形態の変形例２」で説明したように、交差点に対応する走行軌跡５は、例えばカーナビゲーション装置に備えられた地図情報から交差点の緯度情報及び経度情報を取得して判定することができる。また、走行軌跡５が得られた際のヨーレートセンサの出力から判定することができる。

走行軌跡５は、単路部に対応する走行軌跡５と交差点に対応する走行軌跡５に分類されるため、ＣＰＵ４１は、走行軌跡５を含む小領域６から、交差点に対応する小領域６を取り除くことで、単路部に対応する走行軌跡５を含む小領域６のみを選択することができる。

したがって、ステップＳ６０において、ＣＰＵ４１は、単路部の走行軌跡５を含む対応する小領域６の距離変換画像８の各々を重ね合わせ、基準となる走行軌跡画像７の小領域６に対して、他の対応する小領域６を移動させながら、対応する小領域６のコストマップ９を算出する。

図１０は、車両軌跡補正装置１Ａにおける小領域６の選択例を示す図である。図１０の例では、車両軌跡補正装置１Ａが走行軌跡５を含む小領域６のうち、交差点に対応する走行軌跡５を含んだ網掛けした小領域６以外から複数の小領域６Ａ、６Ｂ、６Ｃを選択し、基準となる走行軌跡画像７の小領域６に対して、選択した小領域６毎に、基準となる小領域６以外の小領域６をΔｘ方向及びΔｙ方向に移動させながらコストマップ９を算出している様子を示している。

また、図１１、図１２、及び図１３は、それぞれ図１０の小領域６Ａ、６Ｂ、６Ｃにおけるコストマップ９Ａ、９Ｂ、９Ｃの一例を示す図である。

各々のコストマップ９Ａ、９Ｂ、９Ｃにおいてマッチングコストが最小となる領域が、それぞれ線分４Ａ、線分４Ｂ、線分４Ｃで表されている。

したがって、ステップＳ８０で、図７に示すようにコストマップ９Ａ、９Ｂ、９Ｃが統合されると、ステップＳ９０で、線分４Ａ、線分４Ｂ、線分４Ｃの交点Ｐによって表される移動量（Δｘ_P、Δｙ_P）が、基準となる走行軌跡画像７の走行軌跡５に対する他の走行軌跡画像の走行軌跡５の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）として算出されることになる。

なお、車両軌跡補正装置１Ａは図４のステップＳ４０で走行軌跡５のみを含んだ対応する小領域６を選択する場合、必ずしも該当する全ての小領域６を選択する必要はなく、少なくとも２つの小領域６を選択してもよい。この場合、車両軌跡補正装置１Ａは、それぞれ異なる方向に延びた単路部における走行軌跡５が含まれる複数の小領域を選択することが好ましい。

単路部の走行軌跡５は直線又はなだらかな曲線が多く、交差点の走行軌跡５のように走行軌跡５が約９０度近くまで折れ曲がったりすることが少ない。すなわち、走行軌跡５の方向に沿った位置合わせにおける手がかりとなる特徴点が少ないため、コストマップ９を作成するため複数の走行軌跡５をできるだけ一致させたとしても、走行軌跡５の方向に沿った位置合わせの精度は、走行軌跡５の方向と交差する方向に沿った位置合わせの精度より低くなる傾向が見られる。

しかしながら、それぞれ異なる方向に延びた単路部における走行軌跡５が含まれる複数の小領域を選択した場合、コストマップ９単体で見ると走行軌跡５の方向に沿った走行軌跡５の一致度合いに曖昧性が残っているとしても、各々のコストマップ９を統合し、マッチングコストが最小となる領域が最も多く重なり合う地点を各走行軌跡５全体の位置ずれ量として算出することから、走行軌跡５の方向に沿った位置合わせの曖昧性が解消されることになる。

なお、第１実施形態で説明したように、走行軌跡画像７を生成する前に、各走行軌跡５全体の位置ずれ量の算出に用いる小領域６に対してのみ走行軌跡画像７を生成するようにしてもよい。

このように第２実施形態に係る車両軌跡補正装置１Ａによれば、分割された複数の小領域６から、予め交差点に対応する走行軌跡５を含んだ小領域６を取り除き、単路部に対応する走行軌跡５を含んだ小領域６のみを用いて、走行軌跡５の位置ずれ量を算出する。

したがって、交差点に対応する走行軌跡５を含んだ小領域６も用いて走行軌跡５の位置ずれ量を算出する場合と比較して、走行軌跡５の位置ずれ量を精度よく算出することができる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態に係る車両軌跡補正装置１、及び第２実施形態に係る車両軌跡補正装置１Ａでは、車両が道路を走行することによって実際に得られた走行軌跡５をできるだけ一致させる位置ずれ量を算出することで、道路地図の作成に必要な走行軌跡５の補正値を出力した。

しかしながら、車両が毎回同じ走行位置を走行することは困難であるため、道路に対する車両の走行位置が異なる場合には、見かけ上は走行軌跡５を一致させたとしても、実際には走行軌跡５がずれていることがある。

第３実施形態では、道路上の予め定めた位置に車両の走行軌跡５を補正し、補正した走行軌跡５を用いてコストマップ９を算出することで、走行軌跡５の測定誤差を抑制し、走行軌跡５を精度よく一致させることができる車両軌跡補正装置１Ｂについて説明する。

図１４は、車両軌跡補正装置１Ｂにおける機能ブロックの一例を示す構成図である。図１４に示す構成図が、図２に示した車両軌跡補正装置１の構成図と異なる点は、走行軌跡受付部１０と画像生成部１５の間に、相対位置取得部１２及び走行軌跡補正部１４が追加された点である。

相対位置取得部１２は、車両から道路上における予め定めた位置までの相対位置を取得する取得手段の一例である。道路上における予め定めた位置とは、車両の走行軌跡と併走するように存在する道路に沿った位置を指す。具体的には、走行車線の境界を示す車線境界線、又は走行車線の中央位置を示す車線中央線によって表される位置が道路上における予め定めた位置の例である。なお、車線境界線は白線により目視可能な形で道路上に示された位置であり、車線中央線は道路上に白線で示されてはいないが、例えば車線境界線を基準にして道路上に設定可能な位置である。

相対位置取得部１２は、車両から車線境界線までの相対位置、及び車両から車線中央線までの相対位置のうち、何れの相対位置を取得してもよいが、ここでは一例として、車両から車線中央線までの相対位置を取得するものとして説明を行う。

走行軌跡補正部１４は、相対位置取得部１２で取得した車線中央線までの相対位置を用いて、車両の走行軌跡５が車線中央線上を移動するように、走行軌跡５の位置を補正する補正手段の一例である。

車両軌跡補正装置１Ｂは、図３に示した車両軌跡補正装置１の要部構成例と同様の構成が適用され、コンピュータ４０を用いて構成される。

次に、車両軌跡補正装置１Ｂにおける位置ずれ量算出処理について説明する。

図１５は、例えば車両軌跡補正装置１Ｂが走行軌跡５を受け付けた場合に、ＣＰＵ４１によって実行される位置ずれ量算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。

位置ずれ量算出処理を規定する位置ずれ量算出プログラムは、例えば車両軌跡補正装置１ＢのＲＯＭ４２に予め記憶されている。車両軌跡補正装置１ＢのＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に記憶される位置ずれ量算出プログラムを読み込んで位置ずれ量算出処理を実行する。

図１５に示すフローチャートが、図４に示した車両軌跡補正装置１、１Ａにおける位置ずれ量算出処理のフローチャートと異なる点は、ステップＳ１２及びステップＳ１４の処理が追加された点であり、その他の処理は図４と同じである。

ＣＰＵ４１は、ステップＳ１０で複数の走行軌跡５を取得すると、ステップＳ１２を実行する。なお、取得した複数の走行軌跡５には、それぞれ走行軌跡５の各位置において収集された走行データ、例えば加速度センサ及び操舵角センサ等の計測値が付加されているものとする。

ステップＳ１２において、ＣＰＵ４１は、加速度センサ及び操舵角センサ等の計測値を解析して車両の進行方向を算出し、取得した各走行軌跡５の軌跡点毎に、軌跡点における車両の方位角ａを算出する。

図１６は、軌跡点における車両の方位角ａの一例を示す図である。図１６において、自車両の軌跡点Ｒ(e0,n0)はＥＮ平面上に表される。ＥＮ平面は、東西方向を示すＥ軸と南北方向を示すＮ軸によって表される２次元座標系であり、車両の方位角ａは、Ｎ軸と車両の進行方向の成す角度によって表される。

軌跡点Ｒ(e0,n0)における車両の方位角ａが得られると、ＣＰＵ４１は、例えばカーナビゲーション装置に用いられる地図情報から道路の緯度情報及び経度情報を取得することで作成された道路の位置及び形状を示す路面平面上に、車両の軌跡点Ｒ(e0,n0)を配置する。そして、ＣＰＵ４１は、各走行軌跡５の軌跡点毎に、車両の軌跡点Ｒ(e0,n0)から道路幅方向に沿った車線中央線までの相対位置を取得する。なお、車両の軌跡点Ｒ(e0,n0)における道路幅方向とは、軌跡点Ｒ(e0,n0)を通過するように延ばした車線境界線への垂線方向を表す。

図１７は、車両が走行している道路を含む地図情報上に、車両の軌跡点Ｒ(e0,n0)を配置した例を示す図である。図１７において、ｘ軸は車両の進行方向を示し、ｙ軸はｘ軸と直交する方向を示す。また、ｋ軸は、車両の軌跡点Ｒ(e0,n0)における道路幅方向を示し、ｊ軸は車両の軌跡点Ｒ(e0,n0)における道路幅方向の車線中央線を通過し、かつ、ｋ軸と直交する方向を示す。この場合、車両の軌跡点Ｒ(e0,n0)から道路幅方向に沿った車線中央線までの相対位置は“y0”で表される。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１２で取得した各走行軌跡５における軌跡点Ｒ毎の座標値(e0,n0)、方位角ａ、及び相対位置y0を用いて、車両の軌跡点Ｒの位置をＥＮ平面上における車線中央線の位置に変換する。ＥＮ平面上における車線中央線の位置を(e1,n1)とすれば、位置(e1,n1)は（１）式によって得られる。

したがって、（１）式を用いて各々の軌跡点Ｒに対して位置(e1,n1)を算出すれば、走行軌跡５を表す軌跡点Ｒの集合（軌跡点列｛e0,n0｝）が、車線中央線上の点列（車線中央点列｛e1,n1｝）に変換される。これにより、車両の走行軌跡５が車線中央線に沿った軌跡へと補正されることになる。

図１８は、軌跡点列｛e0,n0｝を車線中央点列｛e1,n1｝に変換した場合の一例を示す図である。図１８において点列３２が軌跡点列｛e0,n0｝を表し、点列３４が車線中央点列｛e1,n1｝を表している。

以降、ＣＰＵ４１は、車線中央線に沿った軌跡を車両の走行軌跡５として取り扱い、既に説明したステップＳ２０以降の処理を実行する。

なお、走行軌跡５の位置を補正する前に、各走行軌跡５全体の位置ずれ量の算出に用いる領域を予め設定し、設定した領域（小領域６に相当）に対してのみ走行軌跡５の補正を行うと共に、走行軌跡画像７を生成するようにしてもよい。

このように第３実施形態に係る車両軌跡補正装置１Ｂによれば、走行軌跡５が車線境界線や車線中央線のように位置が固定された基準線に沿うように走行軌跡５を補正した後、各々の走行軌跡５を表す走行軌跡画像７を生成し、走行軌跡５の位置ずれ量を算出する。

車両軌跡補正装置１Ｂは、同じ基準線上に補正された走行軌跡５を用いて走行軌跡５の位置ずれ量を算出することから、車線内を自由に走行する車両の各々の走行軌跡５を補正せずに走行軌跡５を一致させる場合と比較して、走行軌跡５の一致度合いが向上することになる。したがって、車両軌跡補正装置１Ｂは、第１実施形態に係る車両軌跡補正装置１及び第２実施形態に係る車両軌跡補正装置１Ａよりも、走行軌跡５の位置ずれ量を精度よく算出することができる。

以上、各実施の形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施の形態に多様な変更又は改良を加えることができ、当該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で処理の順序を変更してもよい。

また、各実施の形態では、一例として位置ずれ量算出処理をソフトウエアで実現する形態について説明したが、図４及び図１１に示したフローチャートと同等の処理を、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に実装し、ハードウエアで処理させるようにしてもよい。この場合、ソフトウエアを用いた場合と比較して、処理を高速化することができる。

また、上述した各実施の形態では、車両軌跡補正装置の位置ずれ量算出プログラムがＲＯＭにインストールされている形態について説明したが、これに限定されるものではない。本発明に係る位置ずれ量算出プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば、本発明に係る位置ずれ量算出プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ、又はＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態で提供してもよい。また、本発明に係る位置ずれ量算出プログラムを、ＵＳＢメモリ及びフラッシュメモリ等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。更に、車両軌跡補正装置は、例えばインターネット等の通信回線に接続された外部装置から、本発明に係る位置ずれ量算出プログラムを取得するようにしてもよい。

１（１Ａ、１Ｂ）・・・車両軌跡補正装置、４Ａ（４Ｂ、４Ｃ）・・・線分、５（５Ａ、５Ｂ）・・・走行軌跡、６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ）・・・小領域、７・・・走行軌跡画像、８・・・距離変換画像、９（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）・・・コストマップ、１０・・・走行軌跡受付部、１２・・・相対位置取得部、１４・・・走行軌跡補正部、１５・・・画像生成部、２０・・・画像分割部、２２・・・選択部、２５・・・コストマップ算出部、３０・・・位置ずれ量算出部、４０・・・コンピュータ、４１・・・ＣＰＵ、４２・・・ＲＯＭ、４３・・・ＲＡＭ、４４・・・不揮発性メモリ、４７・・・入力ユニット、４８・・・出力ユニット、４９・・・通信ユニット

Claims (8)

1. 車両の複数の走行軌跡を表す画像をそれぞれ生成する生成手段と、
   前記生成手段で生成された前記画像の各々を小領域に分割する分割手段と、
   前記画像の各々における前記小領域毎に、前記小領域に含まれる走行軌跡の位置ずれ指標を算出する第１の算出手段と、
   前記第１の算出手段で算出された前記小領域毎の前記位置ずれ指標を統合し、統合した前記小領域毎の前記位置ずれ指標から前記画像の各々に含まれる走行軌跡全体の位置ずれ量を算出する第２の算出手段と、
   を備えた車両軌跡補正装置。
2. 前記分割手段で分割された前記小領域から、前記位置ずれ量の算出に適した複数の前記小領域を選択する選択手段を更に備え、
   前記第１の算出手段は、前記選択手段で選択された前記小領域に含まれる走行軌跡の位置ずれ指標を前記小領域毎に算出する
   請求項１記載の車両軌跡補正装置。
3. 前記選択手段は、交差点を走行したとみなすことができる走行軌跡が含まれていない複数の前記小領域を、前記位置ずれ量の算出に適した前記小領域として選択する
   請求項２記載の車両軌跡補正装置。
4. 前記選択手段は、それぞれ異なる方向に延びた走行軌跡が含まれる複数の前記小領域を、前記位置ずれ量の算出に適した前記小領域として選択する
   請求項２又は請求項３記載の車両軌跡補正装置。
5. 前記生成手段は、各々の走行軌跡から前記位置ずれ量の算出に適さない範囲の走行軌跡を取り除いた画像を生成し、
   前記第１の算出手段は、前記位置ずれ量の算出に適した範囲の走行軌跡のみを用いて、前記小領域に含まれる走行軌跡の位置ずれ指標を前記小領域毎に算出する
   請求項１記載の車両軌跡補正装置。
6. 前記位置ずれ量の算出に適さない範囲を、交差点を走行しているとみなすことができる範囲の走行軌跡に設定し、前記位置ずれ量の算出に適した範囲を、単路部を走行しているとみなすことができる範囲の走行軌跡に設定した
   請求項５記載の車両軌跡補正装置。
7. 車両から道路上における予め定めた位置までの相対位置を取得する取得手段と、
   前記取得手段で取得した前記相対位置を用いて、車両の走行軌跡を、前記予め定めた位置に合わせるように補正する補正手段と、を備え、
   前記生成手段は、前記補正手段によって補正された車両の走行軌跡を表す画像を生成する
   請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の車両軌跡補正装置。
8. 前記予め定めた位置が、走行車線の境界を示す車線境界線、又は走行車線の中央位置を示す車線中央線である
   請求項７記載の車両軌跡補正装置。