JP2020133329A - 情報表示体、及び、車両の情報取得システム - Google Patents

Abstract

【課題】光を照射されたときに表示情報を画像処理装置に安定して認識させることができる情報表示体、及び、車両の情報取得システムを提供する。【解決手段】情報表示体１０は、照射光を受けた状態で撮像装置によって撮像され、画像処理装置によって表示情報を識別される。情報表示体１０は、隣接した白色表示部１１と黒色表示部１２とを有する。白色表示部１１は、照射光を撮像装置に向かう向きに反射させる反射指向性を有する表面構造を備える。黒色表示部１２は、車両からの照射光を吸収、若しくは、撮像装置から外れた向きに反射させる表面構造を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、自動運転車両の自車位置の推定等に用いられる情報表示体、及び、車両の情報取得システムに関するものである。

自動運転車両等に用いられる車両の情報取得システムとして、走行路上の白線等の情報表示体をカメラ等の撮像装置によって撮像し、その撮像結果を画像処理装置によって処理することによって自車両の現在の路上位置を識別するものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６０−２５６８１１号公報

上記の車両の情報取得システムでは、例えば、情報表示体を路面に塗布する白色の帯によって構成し、画像処理によって白色の明部と周囲の暗部との境界（白色の帯のエッジ）を抽出することによって情報表示体の情報を取得することができる。
しかし、昼間の明るい環境では、白色の明部と周囲の暗部との境界を画像処理によって容易に把握することができるが、夜間等の照明光の下では、均一な十分な照度を得ることができないため、情報表示体の正確な情報を安定して把握することが難しい。

そこで本発明は、光を照射されたときに表示情報を画像処理装置に安定して認識させることができる情報表示体、及び、車両の情報取得システムを提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る情報表示体は、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る情報表示体は、照射光を受けた状態で撮像装置によって撮像され、画像処理装置によって表示情報を識別される情報表示体であって、隣接した白色表示部と黒色表示部とを有し、前記白色表示部は、照射光を前記撮像装置に向かう向きに反射させる反射指向性を有する表面構造を備え、前記黒色表示部は、照射光を吸収、若しくは、前記撮像装置から外れた向きに反射させる表面構造を備えていることを特徴とする。

上記の構成により、情報表示体に光が照射されると、白色表示部では、その光を撮像装置に向かう向きに反射させる。また、このとき白色表示部に隣接する黒色表示部では、その光を吸収、若しくは、撮像装置から外れた向きに反射させる。これにより、白色表示部は撮像装置によってより明るく撮像され、黒色表示部は撮像装置によってより暗く撮像される。したがって、画像処理装置では、黒色表示部に隣接する白色表示部の境界を安定して認識することができる。

前記黒色表示部と前記白色表示部の少なくとも一方の、情報表示体の周囲に隣接する外側縁部には、明度が情報表示体の周囲の明度に次第に近づくように変化するグラデーション部が設けられるようにしても良い。
この場合、黒色表示部と白色表示部の路面等の周囲と隣接する少なくとも一方の縁部に黒と白の境界が現れにくいため、黒色表示部や白色表示部の外側縁部が表示情報として、画像処理装置に誤って認識されにくくなる。したがって、この構成を採用した場合、情報表示体の情報を画像処理装置により安定して認識させることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る車両の情報取得システムは、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る車両の情報取得システムは、路面の近傍に配置されて走行情報を表示する情報表示体と、車両に搭載されて前記情報表示体に光を照射する照光装置と、車両に搭載されて前記情報表示体を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記情報表示体の表示情報を識別する画像処理装置と、を備え、前記情報表示体は、隣接した白色表示部と黒色表示部と有し、前記白色表示部は、前記照光装置からの照射光を前記撮像装置に向かう向きに反射させる反射指向性を有する表面構造を備え、前記黒色表示部は、前記照光装置からの照射光を吸収、若しくは、前記撮像装置から外れた向きに反射させる表面構造を備えていることを特徴とする。

上記の構成により、情報表示体の白色表示部が撮像装置によってより明るく撮像され、黒色表示部が撮像装置によってより暗く撮像される。したがって、車両の画像処理装置では、黒色表示部に隣接する白色表示部の境界を安定して認識することができる。

前記照光装置の照光部と前記撮像装置の撮像部とは、車両上の略同位置に前記情報表示体に対し同角度を向いて配置され、前記情報表示体の前記白色表示部は、少なくとも一部が再帰反射材によって構成されるようにしても良い。

この場合、車両の照光装置から情報表示体に光が照射されると、情報表示体上の白色表示部では、再帰反射材が照射方向に光を反射させる。この結果、照光装置の照光部と略同位置に配置された撮像装置の撮像部に白色表示部の反射光が入射される。したがって、本構成を採用した場合には、黒色表示部に隣接する白色表示部の境界を画像処理装置に安定して認識させることができる。

前記照光装置の照光部と前記撮像装置の撮像部とは、車両上の離間した略対向位置に前記情報表示体の方向を向いて配置され、前記情報表示体の前記白色表示部は、照射光が外表面の法線を挟んで逆側に反射する反射材によって構成されるようにしても良い。

この場合、車両の照光装置から情報表示体に光が照射されると、情報表示体上の白色表示部では、反射材がその外表面の法線を挟んで逆側に光を反射させる。この結果、照光装置の照光部と離間した略対向位置に配置された撮像装置の撮像部に白色表示部の反射光が入射される。したがって、本構成を採用した場合には、黒色表示部に隣接する白色表示部の境界を画像処理装置に安定して認識させることができる。

前記白色表示部と前記黒色表示部とは、ほぼ幅を持たない線状に構成され、前記グラデーション部は、前記白色表示部の前記黒色表示部と逆側の縁部に設けられ、前記黒色表示部と逆側に向かって明度が次第に減少する第１グラデーション部と、前記黒色表示部の前記白色表示部と逆側の縁部に設けられ、前記白色表示部と逆側に向かって明度が次第に増大する第２グラデーション部と、含むようにしても良い。

この場合、情報表示体の表面を小さくすることができるため、路面等に設置した際に外観を損ねることがない。また、情報表示体の面積を小さくすることができるため、情報表示体の取り扱いや施工を容易にすることができる。

前記白色表示部は、車両の進行方向と交差する方向の幅が、車両の進行方向で変化する形状に形成されるようにしても良い。

この場合、白色表示部の幅が車両の進行方向で変化するため、車両の進行位置に応じた多様な情報を画像処理装置に認識させることができる。

本発明では、白色表示部が、照射光を撮像装置に向かう向きに反射させる反射指向性を有する表面構造を備え、黒色表示部が、照射光を吸収、若しくは、撮像装置から外れた向きに反射させる表面構造を備えている。このため、情報表示体に光が照射されたときに、黒色表示部に隣接する白色表示部の境界を画像処理装置に安定して認識させることができる。

実施形態の車両の情報取得システムの概要を示す図である。 第１実施形態の情報表示体を示す平面図である。 第１実施形態の白色表示部の構造を示す拡大図である。 第１実施形態の白色表示部の光の反射の様子を模式的に示す図である。 第１実施形態の白色表示部の他の構成例の光の反射の様子を示す図である。 第１実施形態の黒色表示部の構造を示す拡大図である。 第２実施形態の情報表示体を示す平面図である。 第２実施形態の情報表示体の第１変形例を示す平面図である。 第２実施形態の情報表示体の第２変形例を示す平面図である。 第２実施形態の情報表示体の第３変形例を示す平面図である。 第２実施形態の情報表示体の第４変形例を示す平面図である。 第３実施形態の車両の情報取得システムの概要を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の車両の情報取得システムの概要を示す図である。図１では、車両１と路面２が模式的に描かれている。
本実施形態の車両１は、走行時に路面２上の情報表示体１０の情報を取得する。車両は、例えば、情報表示体１０から取得した情報に基づいて自車両の路上位置を把握し、その把握した情報に基づいて車両１の操舵等を自動制御する。

車両１は、路面２上の情報表示体１０に対して光を照射可能な照光装置３と、路面２上の情報表示体１０を撮像可能なカメラ等の撮像装置４と、撮像装置４によって撮像された画像に基づいて情報表示体１０の表示情報を識別する画像処理装置５と、車両の操舵機構等を制御する車両制御装置６と、画像処理装置５や車両制御装置６を制御する統合制御装置７と、を備えている。

照光装置３と撮像装置４は、例えば、車体の前部上方の略同位置に設置されている。照光装置３の照光部と撮像装置４の撮像部とは、車両前方の路面２に対して同角度下方に傾斜するように設置されている。
画像処理装置５は、撮像画像の明部と暗部の境界であるエッジを抽出し、その抽出結果に基づいて情報表示体１０の情報（例えば、自車両との相対位置）を識別する。
車両制御装置６は、画像処理装置５の処理結果と統合制御装置７からの指令を受け、車両１が目的のルートを走行するように車両の操舵機構等を制御する。

図２は、路面２上に設置された情報表示体１０を示す平面図である。
本実施形態の情報表示体１０は、車両の進行方向に沿う一定幅の白色表示部１１と、白色表示部１１の左右両側に隣接して配置された一定幅の黒色表示部１２と、を有している。白色表示部１１と黒色表示部１２は、塗布や貼り付け等によって路面２に個別に設置しても、両者を一体に製造した後に路面２上に張り付けても良い。

白色表示部１１は、照射光を撮像装置４に向かう向きに反射させる反射指向性を有する表面構造を持つ。本実施形態では、照光装置３と撮像装置４が車両の略同位置に同角度を向いて設置されているため、白色表示部１１は、入射光の入射方向に光を反射させる表面構造を持つ再帰反射材によって構成することができる。白色表示部１１は、例えば、白色表面に微細なコーナキューブプリズムを配置した構造や、球形のマイクロビーズを配置した構造を採用することができる。

図３は、白色表示部１１の表面に微細なコーナキューブプリズム１５を配置した例を示す図であり、図４は、コーナキューブプリズム１５による光の反射の様子を示す図である。
白色表示部１１の表面にコーナキューブプリズム１５を配置した場合には、図４に示すように、入射した光Ｌ１をコーナキューブプリズム１５の三面ａ，ｂ，ｃで反射させることにより、入射した光Ｌ１と同角度に光Ｌ２を反射させることができる。

図５は、マイクロビーズ１７による光の反射の様子を示す図である。
白色表示部１１の表面に球状のマイクロビーズ１７を配置した場合には、図５に示すように、入射した光Ｌ１がマイクロビーズ１７の表面で屈折した後にマイクロビーズ１７の裏側の鏡面１８で反射し、その光が再びマイクロビーズ１７の表面で屈折して、入射光と同角度の光Ｌ２としてマイクロビーズ１７の表面から出射される。

白色表示部１１は、上記のような表面構造を設けることにより、照光装置３から照射された光を明るい反射光として撮像装置４に撮像させることができる。ただし、路面２上の情報表示体１０は、照光装置３によって光を照射される夜間だけでなく、昼間に自然光の下で撮像されることもある。この場合、光量的には十分であるが、ある程度の一様散乱特性（ランバート反射特性）を持たせることが好ましいことがある。この場合には、白色表示部１１の表面をある程度粗くすることで、このような要望に対応することができる。

黒色表示部１２は、照光装置３から照射された照射光を吸収、若しくは、撮像装置４から外れた向きに反射させる表面構造を持つ。
図６は、黒色表示部１２の表面の構造の一例を示した図である。
図６に示す黒色表示部１２は、表面に円錐状や角錐状の急峻な窪み部２０が多数形成されている。本構成の黒色表示部１２では、多数の急峻な窪み部２０によって入射光Ｌ１を効率良く吸収することができる。

また、照光装置３から照射された照射光を、黒色表示部１２で撮像装置４から外れた向きに反射させる場合には、例えば、黒色部分の表面を鏡面に仕上げる。この場合、黒色によって吸収しきれなかった照射光が、黒色表示部１２の外表面の法線ｎを挟んで逆側に反射する（図１中の点線矢印参照）。この結果、黒色表示部１２での反射光が撮像装置４に入射されなくなる。

情報表示体１０は、以上のような構成であるため、車両１の照光装置３から光が照射されると、白色表示部１１では光を撮像装置４に向かう向きに反射させ、黒色表示部１２では光を吸収、若しくは、撮像装置４から外れた向きに反射させる。このため、車両１の撮像装置４では、白色表示部１１がより明るく撮像され、黒色表示部１２がより暗く撮像される。したがって、本実施形態の車両の情報取得システムでは、黒色表示部１２に隣接する白色表示部１１の境界を、画像処理装置５に安定して認識させることができる。

また、本実施形態の車両の情報取得システムでは、照光装置３の照光部と撮像装置４の撮像部が、車両１上の略同位置に情報表示体１０に対し同角度を向いて配置され、情報表示体１０の白色表示部１１が再帰反射材によって構成されている。このため、照光装置３の照光部と略同位置に配置された撮像装置４の撮像部に白色表示部１１の反射光が確実に入射される。したがって、本実施形態の情報取得システムでは、照射部と撮像部を車両の進行方向前方に向けて配置することにより、進路のより前方に配置されている情報表示体１０の情報を早期に、かつ安定して画像処理装置５に認識させることができる。

＜第２実施形態＞
つづいて、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、情報表示体１１０の構造のみが上記の実施形態と異なっている。車両側の構成は、第１実施形態と同様とされている。

図７は、路面２上に設置された情報表示体１１０を示す平面図である。
本実施形態の情報表示体１１０は、上記の実施形態と同様に、帯状の白色表示部１１の両側に黒色表示部１２が配置されている。また、上記の実施形態と同様に、白色表示部１１は、照射光を撮像装置４に向かう向きに反射させる（再帰反射させる）表面構造を備え、黒色表示部１２は、照射光を吸収、若しくは、撮像装置４から外れた向きに反射させる表面構造を備えている。

ただし、本実施形態の情報表示体１１０は、黒色表示部１２の白色表示部１１と隣接しない側の縁部（路面２に隣接する側の縁部）に、黒色の明度が次第に減少するグラデーション部３０が設けられている。グラデーション部３０は、黒色の明度が路面２の明度に次第に近づくように減少する。

本実施形態の情報表示体１１０は、黒色表示部１２の路面２側の端縁にグラデーション部３０が設けられているため、撮像装置によって撮像する際に、黒色表示部１２の路面２に隣接する側の端縁に黒と白の境界が現れにくい。したがって、本実施形態の情報表示体１１０を採用した場合には、黒色表示部１２と路面２の境界部が表示情報として、画像処理装置に誤って認識されにくくなる。よって、情報表示体１１０の情報を画像処理装置により安定して認識させることができる。

＜第１変形例＞
上記の例の場合、黒色表示部１２の路面２側の縁部に明度が一様に漸減するようにグラデーション部が設けられているが、図８に示す第１変形例のように、路面２Ａ，２Ｂの明度が途中で段状に変化する場合には、路面２Ａ，２Ｂの明度の変化に応じて、グラデーション部３０Ａ，３０Ｂの明度の変化の仕方を変化させるようにしても良い。したがって、路面２Ａ及び路面２Ｂそれぞれの道路表面の明るさと滑らかにつながり、黒色表示部１２と路面２Ａ，２Ｂの境界部にエッジを生じさせない、という目的が達成される。よって、情報表示体１１０の情報を画像処理装置により安定して認識させることができる。

＜第２変形例＞
また、白色表示部１１と黒色表示部１２は必ずしも帯状である必要はなく、図９に示す第２変形例のように、白色表示部１１と黒色表示部１２をほぼ幅を持たない線状に構成し、線状の黒色表示部１２から隣接する路面２に向かって明度が次第に増大する第１グラデーション部３０Ｃを設けるとともに、線状の白色表示部１１から隣接する路面２側に向かって明度が次第に減少する第２グラデーション部３０Ｄを設けることも可能である。この場合、情報表示体１１０の表面を小さくすることができるため、路面２に設置した際に景観を損ねることがない。また、この場合、情報表示体１１０の面積を小さくすることができるため、情報表示体１１０の取り扱いや施工を容易にすることができる。

＜第３，第４変形例＞
また、情報表示体１１０の白色表示部１１や黒色表示部１２は必ずしも、帯状や線状である必要はなく、図１０に示す第３変形例のように、白色表示部１１を円等の任意の形状に形成し、その白色表示部１１の周囲に黒色表示部１２を配置しても良い。この場合、黒色表示部１２の外縁部には、明度が路面２の明度に近づくように次第に漸減するグラデーション部３０Ｅを設けることが好ましい。

また、図１１に示す第４変形例のように、逆に黒色表示部１２を円等の任意の形状に形成し、その黒色表示部１２の周囲に白色表示部１１を配置しても良い。この場合、白色表示部１１の外縁部には、明度が路面２の明度に近づくように次第に漸増するグラデーション部３０Ｆを設けることが好ましい。

なお、第３，第４変形例では、白色表示部１１や黒色表示部１２を帯状や線状以外の任意の形状に形成し、黒色表示部１２や白色表示部１１のうちの外側に配置される側の表示部にグラデーション部を設けているが、必ずしもグラデーション部は設けなくても良い。

白色表示部１１を、図１０，図１１に示すような非帯状、非線状の形状にした場合には、以下の効果を得ることができる。なお、図１１では、白色表示部１１は、黒色表示部１２の円を取り囲む円環形状に形成されている。
本構成の白色表示部１１は、車両の進行方向と交差する方向の幅が、車両の進行方向で変化する形状となる。白色表示部１１の幅が車両の進行方向に亙って一定である帯状や線状の情報表示体は、車両の進行方向のどの位置でも画像処理装置に情報を安定して認識させることができるが、その反面、車両の進行位置に応じた多様な情報を画像処理装置に認識させることができない。これに対し、本構成では、白色表示部１１の幅が車両の進行方向で変化するため、車両の進行位置に応じた多様な情報を画像処理装置に認識させることができる。

＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態の車両の情報取得システムの概要を示す図である。
本実施形態の情報取得システムで採用する車両２０１は、第１実施形態の車両１と同様に、路面２上の情報表示体２１０に対して光を照射可能な照光装置３と、路面２上の情報表示体２１０を撮像可能なカメラ等の撮像装置４と、を備えている。また、図示は省略されているが、車両２０１は、撮像装置４によって撮像された画像に基づいて情報表示体２１０の表示情報を識別する画像処理装置と、車両の操舵機構等を制御する車両制御装置と、画像処理装置や車両制御装置を制御する統合制御装置と、を備えている。

ただし、本実施形態の場合、照光装置３の照光部と撮像装置４の撮像部とは、車両２０１の車幅方向に離間した略対向位置に配置されている。また、路面２上の情報表示体２１０は、路面２の幅方向の中央部に配置されている。照光装置３の照光部と撮像装置４の撮像部は、路面２の中央の情報表示体２１０に向かって下方傾斜して配置されている。

情報表示体２１０は、第１実施形態と同様に、帯状の白色表示部２１１の左右両側に黒色表示部２１２が配置された構造とされているが、白色表示部２１１は、照光装置３からの照射光が白色表示部２１１の外表面の法線ｎを挟んで逆側に反射する反射指向性を有する表面構造とされている。
また、黒色表示部２１２は、照光装置３からの照射光を吸収する表面構造とされている。ただし、黒色表示部２１２で光を完全に吸収しきれずに反射光が生じる場合には、反射光が撮像装置４の撮像部以外の方向（図１２中の点線矢印参照。）に向くように設定することが望ましい。

本実施形態の車両２０１の情報取得システムの場合、照光装置３から情報表示体２１０に向けて光が照射されると、情報表示体２１０の白色表示部２１１では光を撮像装置４に向かう向きに反射させる。このとき、黒色表示部２１２では光を吸収、若しくは、撮像装置４から外れた向きに反射させる。このため、本実施形態の情報取得システムの場合も、撮像装置４で白色表示部２１１をより明るく撮像し、黒色表示部２１２をより暗く撮像することができる。したがって、本実施形態の車両の情報取得システムでは、黒色表示部２１２に隣接する白色表示部２１１の境界を、画像処理装置に安定して認識させることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の各実施形態では、情報表示体が路面上に設置されているが、情報表示体の設置部は、必ずしも路面上である必要はなく、路側等に設置することも可能である。

３…照光装置
４…撮像装置
５…画像処理装置
１０，１１０…情報表示体
１１，２１１…白色表示部
１２，２１２…黒色表示部
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｆ…グラデーション部
３０Ｃ…第１グラデーション部（グラデーション部）
３０Ｄ…第２グラデーション部（グラデーション部）

Claims (8)

1. 照射光を受けた状態で撮像装置によって撮像され、画像処理装置によって表示情報を識別される情報表示体であって、
   隣接した白色表示部と黒色表示部とを有し、
   前記白色表示部は、照射光を前記撮像装置に向かう向きに反射させる反射指向性を有する表面構造を備え、
   前記黒色表示部は、照射光を吸収、若しくは、前記撮像装置から外れた向きに反射させる表面構造を備えていることを特徴とする情報表示体。
2. 前記黒色表示部と前記白色表示部の少なくとも一方の、情報表示体の周囲に隣接する外側縁部には、明度が情報表示体の周囲の明度に次第に近づくように変化するグラデーション部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の情報表示体。
3. 路面の近傍に配置されて走行情報を表示する情報表示体と、
   車両に搭載されて前記情報表示体に光を照射する照光装置と、
   車両に搭載されて前記情報表示体を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記情報表示体の表示情報を識別する画像処理装置と、を備え、
   前記情報表示体は、隣接した白色表示部と黒色表示部と有し、
   前記白色表示部は、前記照光装置からの照射光を前記撮像装置に向かう向きに反射させる反射指向性を有する表面構造を備え、
   前記黒色表示部は、前記照光装置からの照射光を吸収、若しくは、前記撮像装置から外れた向きに反射させる表面構造を備えていることを特徴とする車両の情報取得システム。
4. 前記照光装置の照光部と前記撮像装置の撮像部とは、車両上の略同位置に前記情報表示体に対し同角度を向いて配置され、
   前記情報表示体の前記白色表示部は、少なくとも一部が再帰反射材によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両の情報取得システム。
5. 前記照光装置の照光部と前記撮像装置の撮像部とは、車両上の離間した略対向位置に前記情報表示体の方向を向いて配置され、
   前記情報表示体の前記白色表示部は、照射光が外表面の法線を挟んで逆側に反射する反射材によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両の情報取得システム。
6. 前記黒色表示部と前記白色表示部の少なくとも一方の、情報表示体の周囲に隣接する外側縁部には、明度が情報表示体の周囲の明度に次第に近づくように変化するグラデーション部が設けられていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の車両の情報取得システム。
7. 前記白色表示部と前記黒色表示部とは、ほぼ幅を持たない線状に構成され、
   前記グラデーション部は、
   前記白色表示部の前記黒色表示部と逆側の縁部に設けられ、前記黒色表示部と逆側に向かって明度が次第に減少する第１グラデーション部と、
   前記黒色表示部の前記白色表示部と逆側の縁部に設けられ、前記白色表示部と逆側に向かって明度が次第に増大する第２グラデーション部と、含むことを特徴とする請求項６に記載の車両の情報取得システム。
8. 前記白色表示部は、車両の進行方向と交差する方向の幅が、車両の進行方向で変化する形状に形成されていることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の車両の情報取得システム。