JP2020175828A - 誘導装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駐車枠の向きに沿って自動車の向きを合わせて誘導する、誘導装置を提供する。【解決手段】誘導装置１０が、隣り合う頂点同士が辺部で結ばれ複数の当該辺部から構成された枠を駐車枠として検出する検出部１１と、検出部１１で検出された枠の各頂点に関して、自動車に搭載されたカメラからの位置を推定する推定部１２と、枠を構成する複数の辺部のうち自動車に対して特定の一つの辺部の特定の位置に対する前記自動車の位置及び方向から、前記特定の位置までの誘導経路を算出する経路算出部１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、駐車枠を検出して当該駐車枠に自動車を誘導する誘導装置に関する。

自動車を誘導する技術として特許文献１乃至３が知られている。

特許文献１では、駐車場に駐車している車両を自動運転により出庫させるシステムに関し、車両の出庫予定時刻が変更された場合であっても円滑な車両の出庫ができるようにしている。

特許文献２では、自車が目標駐車枠に接近し、目標駐車枠への進行方位を特定できる精度がより高いセンサが利用可能になる都度、そのセンサを用いて、目標駐車枠への進行方位をより正確に特定する。そして特定した進行方位から目標走行軌跡を逐次特定し直しながら、目標駐車枠へ自動で駐車させている。

特許文献３では、カメラ装置により停車させる設定車両の周辺を撮影してカメラ映像記憶部に記憶させ、設定車両を停車させる対象施設を検知し、対象施設にある停車対象である対象物体と設定車両の対象物体に近づける対象装置との距離を算出し、その距離の算出結果から対象物体と対象装置との距離が設定範囲内となる停車位置を算出し、位置の算出結果に基づき設定車両を停車位置に誘導している。すなわち、カメラ装置を利用して給油機、駐車枠の対象物体を検出し、その対象物体までの距離を算出し、その算出した距離に基づいて自動車を誘導し、対象物体と自動車との距離が一定の範囲内になるまで繰り返している。

特開２０１５−２１９８１１号公報 特開２０１５−１１１３８６号公報 特開２０１７−９７６９５号公報

特許文献１は、駐車枠に駐車している自動車を出庫する技術に関し、特許文献２は、大規模駐車場を前提としている。これに対して、特許文献３では、ガソリンスタンドの駐車枠へ車を誘導している。しかしながら、特許文献３では、自動車と停車位置との距離のみに基づいて誘導しているため、駐車枠に対して自動車の方向が一定方向に定まっていない。その結果、駐車枠の向きに沿って自動車の向きを合わせて駐車させることができない。

そこで、本発明では、駐車枠の向きに沿って自動車の向きを合わせて誘導する、誘導装置を提供することを目的とする。

本発明のコンセプトは次の通りである。
［１］ 隣り合う頂点同士が辺部で結ばれ複数の当該辺部から構成された枠を駐車枠として検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記枠の各頂点に関して、自動車に搭載されたカメラからの位置を推定する推定部と、
前記枠を構成する複数の辺部のうち前記自動車に対して特定の一つの辺部の特定の位置に対する前記自動車の位置及び方向から、前記特定の位置までの誘導経路を算出する経路算出部と、
を備える、誘導装置。
［２］ 前記検出部は、色彩レベルの違いと前記枠に含まれる色の度合から、前記枠の辺部を抽出する、前記［１］に記載の誘導装置。
［３］ 前記検出部は、前記枠を構成する四つの辺部のうち対向し合う辺部同士が許容範囲内で平行である場合、前記四つの辺部からなる前記枠を前記駐車枠として検出する、前記［１］又は［２］に記載の誘導装置。
［４］ 前記推定部は、前記カメラのチルト角度、前記カメラの路面からの高さ、前記カメラの画角、前記カメラの撮像面のサイズから、前記カメラの位置を原点として、前記枠の各頂点の位置を算出する、前記［１］乃至［３］の何れかに記載の誘導装置。
［５］ 前記経路算出部は、前記自動車上の特定の位置と前記枠の特定の位置との間の平行距離と方向とに基づいてベジェ曲線又はスプライン曲線で経路を算出する、前記［１］乃至［４］の何れかに記載の誘導装置。
［６］ 前記枠の外線で囲まれた領域の色彩レベルについて異なる領域が一定以上であるか否かを判断し、前記領域が一定以上あると判断すると前記自動車を前記枠の中に誘導しない判定部を、さらに備える、前記［１］乃至［５］の何れかに記載の誘導装置。

本発明によれば、駐車枠の向きに沿って自動車の向きを合わせて誘導させることができる。

本発明の実施形態に係る誘導装置を組み込んだ自動車の制御システムの構成図である。 本発明の実施形態に係る誘導装置に接続されるカメラの位置を説明するための図である。 図２に示すカメラにより撮影される画像に含まれる枠の構成を説明するための図である。 図１に示す誘導装置において検出部での枠の検出の手順を示す図である。 カメラのパラメータを説明するための図である。 図１に示す誘導装置の経路算出部での自動車を誘導する際の経路をどのように求めるかを説明するための模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る誘導装置を組み込んだ自動車の制御システムの構成図である。本発明の実施形態に係る誘導装置１０は、例えば自動車に搭載されている複数のＥＣＵ（Engine control unit）の一つとして構築される。ＥＣＵはプロセッサとメモリと信号の入出力部などで構成される。メモリに記憶されているプログラムがプロセッサに展開され、誘導装置１０が実現され、誘導装置１０は、検出部１１と推定部１２と経路算出部１３を備え、さらに好ましくは判定部１４を備える。ここでは誘導装置１０は一つのＥＣＵ内で実現されることを想定しているが、複数のＥＣＵに分散して実現されてもよい。このシステムには、駆動系ＥＣＵ２２、エンジン系ＥＣＵ２３、入力系ＥＣＵ２４を備え、それぞれ通信路２５で接続されている。

誘導装置１０は、運転者の誘導指示の入力を入力系ＥＣＵ２４から受け、誘導モードとなり、自動車を駐車枠内に誘導するものである。図２は本発明の実施形態に係る誘導装置１０に接続されるカメラ２１の位置を説明するための図である。誘導装置１０は、自動車３０の前部に、撮影方向を前方下向きに向けて取り付けられたカメラ２１からの撮影画像の入力を受けることができるよう、カメラ２１と接続されている。ここで、カメラ２１は、球面収差の補正がなされている。誘導装置１０の各部の基本的な機能は次の通りである。

検出部１１は、カメラ２１からの撮影画像を受け取り、当該撮影画像に画像処理を施し、当該撮像画像に含まれる枠を駐車枠として検出する。図３は、図２に示すカメラ２１により撮影される画像に含まれる枠４０の構成を説明するための図である。枠４０とは、複数の辺部４１，４２，４３，４４のうち任意の二つの辺部の端部が接続されて構成され、隣り合う頂点４５，４６，４７，４８同士が辺部で結ばれたものである。

推定部１２は、検出部１１で検出された枠４０の各頂点４５，４６，４７，４８に関して、自動車３０に搭載されたカメラ２１からの位置を推定する。

経路算出部１３は、枠４０を構成する複数の辺部４５，４６，４７，４８のうち自動車２０に対して特定の一つの辺部（例えば最も近い一つの辺部）の特定の位置に対する自動車２０の位置及び方向から、特定の位置までの誘導経路を算出する。

本発明の実施形態に係る誘導装置１０によれば、カメラ２１で撮影された画像が検出部１１に入力され、検出部１１が当該画像から画像処理により枠４０を特定し、特定した枠４０を駐車枠として検出する。位置推定部１２は、検出部１１で検出された枠４０の各頂点４５，４６，４７，４８に関して、自動車３０に搭載されたカメラ２１からの位置を推定する。これにより、各頂点４５，４６，４７，４８の自動車３０からの位置が、例えば座標として特定することができる。よって、四つの頂点４５，４６，４７，４８の座標位置が求まるので、駐車枠と認識している枠４０において、現在の自動車３０の位置に対して最も近い辺部（例えば辺部４１）を特定することができ、その最も近い辺部４１の特定の位置（例えば中央部４１Ａ）に対する自動車２０の位置及び方向を算出することができる。そのため、経路算出部１３では、そのように求められる、最も近い辺部４１の特定の位置（例えば中央部４１Ａ）に対する自動車３０の位置及び方向から、自動車３０を当該枠４０への誘導するための経路を算出することができる。

本発明の実施形態では、特許文献３のように、自動車と対象物体（例えば駐車枠）との距離だけでなく、駐車枠の特定の位置に対する自動車の距離と方向の双方を用いて、経路を算出するため、自動車３０を駐車枠に沿って誘導することができ、自動車の前後方向を駐車枠の前後方向に合わせて誘導することができる。

次に、カメラ２０で撮影した画像から枠４０を抽出して当該枠４０を駐車枠として検出する方法について、具体的に説明する。

検出部１１は、色彩レベルの違いと枠に含まれる色の度合から、枠の辺部を抽出することにより、当該枠を駐車枠として検出する。ここで、色彩レベルとは、例えば、色を色相（Hue）、彩度（Saturation）、明度（Value Brightness）の三要素で表現するＨＳＶ方式や色相(Hue)、彩度(Saturation)、輝度(Lightness)の三要素で表現するＨＳＬ方式である。また、枠に含まれる色の度合いとは、例えば、カメラの画素面において、ガソリンスタンドの路面の色（例えば灰色）に対する、黒、赤、青などの色のピクセルの割合である。

さらに具体的には次の通りである。図４は図１に示す誘導装置１０において検出部１１での枠４０の検出の手順を示す図である。先ず、図４（Ａ）に示すように撮影した画像全体に対してＬＳＤ（Line segment detect）手法により直線を抽出する。直線を抽出した例を図４（Ｂ）に示している。ＬＳＤ手法は、例えば、http://dx.doi.org/10.5201/ipol.2012.gjmr-lsdに詳細に説明されているので、ここで改めて説明するまでもないであろう。次に、図４（Ｃ）に示すように、撮影した画像の上部を削除し、白色の要素を抽出する。この際、画像をＨＳＶ空間に変換し、白線の可能性が高い画素を抽出する。そして、直線を抽出した画像と白色の要素を抽出した画像を掛け合わせる。これにより、図４（Ｄ）に示すように、カメラ２０で撮影した画像から枠のみを抽出することができる。

このように抽出した枠に対して、図３に模式的に示すように、枠４０の四隅である頂点４６，４７，４８，４９を特定し、隣り合う頂点同士を結ぶ辺部４１，４２，４３，４４同士のなす角が直角であるかどうか、また、交わらない辺部同士（例えば辺部４１と辺部４２、辺部４３と辺部４４）が平行又は許容範囲内のなす角（例えば数度）以下であるかどうかを確認することにより、当該枠が駐車枠として検出される。

駐車枠を構成する辺部は、通常、白色の帯（本明細書では、この帯を単に太さを有する線として表現している。）であるが、路面から白色の帯が部分的に剥離している場合、頂点の部分が剥離している場合がある。これらの場合、前述したＬＳＤ手法により直線を抽出した画像、白色の要素を抽出した画像に対して、剥離した部分を補うことにより、辺部や頂点とし、その上で、枠を抽出してもよい。

推定部１２では、検出部１１で検出された枠の各頂点について、自動車３０に搭載されたカメラ２１からの位置として推定する。図５はカメラ２１のパラメータを説明するための図である。例えば、図２に示すようにカメラ２１が自動車３０に対して前方下向きに向けて配置され、その角度をカメラのチルト角度とし、カメラ２１の路面からの高さＨ、カメラの画角からの撮像面のサイズに基いて、カメラ２１の位置を原点として、枠４０の各頂点４５，４６，４７，４８の位置を座標として算出することができる。

図２に示すように、路面から高さＨの位置に前方下向きにカメラ２１が取り付けられる。カメラ２０の水平面に対する俯角（チルト角ともいう。）をθとする。カメラ２１の水平及び垂直のそれぞれの画角の半分をそれぞれＡｘ，Ａｙとし、画像サイズの半分をそれぞれＷｉｄｔｈ，Ｈｅｉｇｈｔとし、目標点の座標を（ｄｘ，ｄｙ）とする。すると、目標点の画面上の座標（ｄｘ，ｄｙ）に対するＸＺ平面上での座標のＸ成分Ｘ，Ｚ成分Ｚは次のようになる。

図２に示すＸＹＺ座標において、自動車３０の前方に対して、図３に示す枠４０の辺部４３，４４が平行であれば、枠４０の縦長の方向と自動車３０の前方が平行になるが、辺部４３，４４が自動車３０の前方に対して角度をなしていれば、カメラ３０に対して枠４０が傾いていることになる。以上のことから、枠４０に対する自動車３０の位置及び姿勢が求まる。

図６は、図１に示す誘導装置１０の経路算出部１３での自動車３０を誘導する際の経路をどのように求めるかを説明するための模式的に示す平面図である。経路計算部１３では、自動車３０上の特定の位置と、枠４０の特定の位置との間の平行距離Ｌと方向に基いて、経路を算出する。自動車上の特定の位置とは、例えば、自動車３０のフロントバンパーの車幅の中央位置（符号Ａで示す位置）であり、枠の特定の位置とは、駐車枠において自動車が当該枠に進入する際に最初に超える辺部の左右間の中央位置（符号Ｂで示す位置）とすることができる。

図６に示すように、自動車３０上の特定の位置（例えば、Ａ点）と、枠４０の特定の位置（例えばＢ点）との間で、枠４０のうち特定の位置を含む辺部（例えば辺部４１）に平行で自動車３０上の特定の位置を通る線までの距離Ｌと、自動車３０上の特定の位置（例えばＡ点）に対する枠４０上の特定の位置（例えばＢ点）の方向とに基いて、複数の制御点Ｐ１乃至Ｐ５がベジェ曲線、スプライン曲線その他の曲線で滑らかにつながるように、経路を算出する。ベジェ曲線のほうが少ない制御点で効率的に経路を設定することができる。

この際、現在の自動車３０上の最初の制御点Ｐ１と、枠４０に最も近い制御点Ｐ５、即ち枠４０から所定の距離Ｌ１（例えば１ｍ）だけ離れた最終の制御点Ｐ５とを、両端を含んで任意数、例えば図示のように５点刻み、ベジェ曲線又はスプライン曲線でつなげる。このとき、制御点Ｐ４と制御点Ｐ５とは距離Ｌの方向に対して平行であることが好ましい。枠４０に対して真っすぐな方向に自動車３０を進入させることができるからである。

ここで、枠４０の特定の位置を、枠４０において自動車３０が当該枠に進入する際に超える辺部４１と平行な辺部４２の左右間の中央位置（図６のＣ点）とすることもできる。この場合には、枠４０に最も近い制御点P５、即ち枠４０から所定の距離L２だけ離れた最終の制御点P５について、枠４０の縦長の距離を加味して求めることで同様の結論を得ることができるが、計算が複雑になるため、好ましくない。

本発明の実施形態は、さらに、誘導装置１０が判定部１４を備え、判定部１４が枠４０の外線で囲まれた領域の色彩レベルについて異なる領域が一定以上であるか否かを判断し、その領域が一定以上あると判断すると自動車３０を枠４０の中に誘導しないようにしてもよい。枠４０上やその内側に、バイクや別の自動車３０が存在している場合には、枠４０で囲まれた領域は、路面の領域とバイクや別の自動車３０がある領域とでは色彩レベルが異なり、路面の色彩と異なる領域が一定以上あると、その異なる領域には路面が露出しておらず、バイクや別の自動車３０などの障害物があることになる。このような場合には、当該領域に自動車３０を進入させずに、駆動系ＥＣＵに信号を出力することにより自動車３０を停止させることができる。

本発明の実施形態によれば、自動車３０を枠内に誘導することができるため、枠内で自動車３０を停止させることができる。よって、ガソリンスタンドのような比較的短時間、自動車３０を止め、そのまま進行方向に向かって発車するようなシチュエーションにおいて、給油機などの設備への接触事故を未然に防止することができる。

本発明の実施形態によれば、カメラ２１を利用してカメラ２１の位置を原点として枠４０の頂点の特定の部分、例えば、４つの頂点の位置を推定するため、枠４０に対する自動車３０の位置及び姿勢が求まることから、駐車枠と検出された枠４０に沿って向きをそろえて自動車３０を誘導することができる。

本発明の実施形態によれば、駐車枠の情報を予め記憶する必要がなく、また、駐車枠が設置されている詳細な見取り図又は構成図を用意する必要がない。そのため、自動車のＥＣＵなどのハードウェアの構成を少なくすることができ、簡便に、自動車を誘導することができる。

本発明の実施形態によれば、カメラによる撮像画像に対して画像処理を施し、駐車枠を判定し、駐車枠に対する自動車の位置及び姿勢を求めることで、自動車を誘導することができ、ＧＰＳなどのデータ処理が不要であり、駐車枠の大きさ・場所に関する情報を事前に取得しておく必要がない。

１０：誘導装置
１１：検出部
１２：推定部
１３：経路算出部
１４：判定部
２１：カメラ
２２：駆動系ＥＣＵ
２３：エンジン系ＥＣＵ
２４：入力系ＥＣＵ
３０：自動車
４０：枠
４１，４２，４３，４４：辺部
４５，４６，４７，４８：頂点

Claims (6)

1. 隣り合う頂点同士が辺部で結ばれ複数の当該辺部から構成された枠を駐車枠として検出する検出部と、
   前記検出部で検出された前記枠の各頂点に関して、自動車に搭載されたカメラからの位置を推定する推定部と、
   前記枠を構成する複数の辺部のうち前記自動車に対して特定の一つの辺部の特定の位置に対する前記自動車の位置及び方向から、前記特定の位置までの誘導経路を算出する経路算出部と、
   を備える、誘導装置。
2. 前記検出部は、色彩レベルの違いと前記枠に含まれる色の度合から、前記枠の辺部を抽出する、請求項１に記載の誘導装置。
3. 前記検出部は、前記枠を構成する四つの辺部のうち対向し合う辺部同士が許容範囲内で平行である場合、前記四つの辺部からなる前記枠を前記駐車枠として検出する、請求項１又は２に記載の誘導装置。
4. 前記推定部は、前記カメラのチルト角度、前記カメラの路面からの高さ、前記カメラの画角、前記カメラの撮像面のサイズから、前記カメラの位置を原点として、前記枠の各頂点の位置を算出する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の誘導装置。
5. 前記経路算出部は、前記自動車上の特定の位置と前記枠の特定の位置との間の平行距離と方向とに基づいてベジェ曲線又はスプライン曲線で経路を算出する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の誘導装置。
6. 前記枠の外線で囲まれた領域の色彩レベルについて異なる領域が一定以上であるか否かを判断し、前記領域が一定以上あると判断すると前記自動車を前記枠の中に誘導しない判定部を、さらに備える、請求項１乃至５の何れかに記載の誘導装置。

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