JP4497424B2 - 地物認識装置及び地物認識方法、並びにそれを用いたレーン判定装置及びレーン判定方法 - Google Patents
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Description
地図データベース22は、所定の領域毎に分けられた地図情報Mと、この地図情報Mに関連付けられた複数の地物情報Fとが格納されたデータベースである。図2は、地図データベース22に格納されている地図情報M及び地物情報Fの構成の例を示す説明図である。この図に示すように、地図データベース22には、道路ネットワークレイヤm1、道路形状レイヤm2、地物レイヤm3が格納されている。
画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像した自車位置周辺の画像情報Gを取得する画像情報取得手段として機能する。ここで、撮像装置21は、撮像素子を備えた車載カメラ等であって、少なくとも自車両30の周辺の道路の路面を撮像可能な位置に設けられている。このような撮像装置21としては、例えば、図3に示すような自車両30の後方の路面を撮像するバックカメラを用いると好適である。そして、画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像したアナログの撮像情報を所定の時間間隔で取り込み、デジタル信号の画像情報Gに変換して取得する。この際の画像情報Gの取り込みの時間間隔は、例えば、10〜50ms程度とすることができる。これにより、画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像した複数フレームの画像情報Gを連続的に取得することができる。ここで取得された画像情報Gは、画像認識部5へ出力される。
自車位置情報取得部6は、自車両30の現在位置を示す自車位置情報Pを取得する自車位置情報取得手段として機能する。ここでは、自車位置情報取得部6は、GPS受信機23、方位センサ24、及び距離センサ25と接続されている。ここで、GPS受信機23は、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号を受信する装置である。このGPS信号は、通常1秒おきに受信され、自車位置情報取得部6へ出力される。自車位置情報取得部6では、GPS受信機23で受信されたGPS衛星からの信号を解析し、自車両30の現在位置(緯度及び経度)、進行方位、移動速度等の情報を取得することができる。方位センサ24は、自車両30の進行方位又はその進行方位の変化を検出するセンサである。この方位センサ24は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ハンドルの回転部に取り付けた光学的な回転センサや回転型の抵抗ボリューム、車輪部に取り付ける角度センサ等により構成される。そして、方位センサ24は、その検出結果を自車位置情報取得部6へ出力する。距離センサ25は、自車両30の車速や移動距離を検出するセンサである。この距離センサ25は、例えば、車両のドライブシャフトやホイール等が一定量回転する毎にパルス信号を出力する車速パルスセンサ、自車両30の加速度を検知するヨー・Gセンサ及び検知された加速度を積分する回路等により構成される。そして、距離センサ25は、その検出結果としての車速及び移動距離の情報を自車位置情報取得部6へ出力する。
データ抽出部7は、自車位置情報取得部6で取得された自車位置情報P等に基づいて、地図データベース22から必要な地図情報Mや地物情報Fを抽出する。本実施形態においては、データ抽出部7は、自車位置情報Pに基づいて、自車両30の進行方向に存在する一又は二以上の対象地物の地物情報Fを抽出して取得する。より詳しくは、データ抽出部7は、走行道路が複数のレーンを有する場合に、自車両30の進行方向における走行道路の各レーンに存在する対象地物の地物情報Fを抽出して取得する。そして、取得された地物情報Fは、画像認識部5及びレーン判定部9へ出力される。ここで、対象地物となる地物は、画像認識部5による画像認識処理の対象となり、更に地物種別判定部8による地物種別判定処理の対象となる地物種別の地物であり、本実施形態においては、後述するように各種の矢印標示が該当する。したがって、本実施形態においては、このデータ抽出部7が、本発明における地物情報取得手段として機能する。また、データ抽出部7は、自車位置情報取得部6によるマップマッチングに用いる自車位置周辺の地図情報Mを抽出し、自車位置情報取得部6へ出力する。更に、データ抽出部7は、ナビゲーション用演算部10によるナビゲーション処理に用いるために、ナビゲーション用演算部10から要求があった領域の地図情報Mを地図データベース22から抽出し、ナビゲーション用演算部10へ出力する。
画像認識部5は、画像情報取得部4で取得された画像情報Gに含まれる対象地物の画像認識処理を行う画像認識手段として機能する。本実施形態においては、画像認識部5は、データ抽出部7で抽出された対象地物の地物情報Fを用いて、自車両30が走行中のレーンである自車レーン内の対象地物の地物種別の画像認識処理を行う。ここで用いられる対象地物の地物情報Fは、上述のとおり、走行道路が複数のレーンを有する場合における、自車両30の進行方向の各レーンに存在する対象地物に関する複数の地物情報Fである。具体的には、画像認識部5は、取得された画像情報Gに対して二値化処理やエッジ検出処理等を行い、当該画像情報Gに含まれている地物(道路標示)の輪郭情報を抽出する。その後、画像認識部5は、データ抽出部7で抽出された複数の対象地物の地物情報Fに含まれる、複数の対象地物の形態情報のそれぞれに示される形態のいずれかと一致する輪郭情報を抽出する。そして、そのような輪郭情報が抽出された場合には、当該輪郭情報と一致する形態情報に係る地物情報Fに示される地物種別を、画像情報Gに含まれる自車レーン内の対象地物の地物種別として認識する。このようにして画像認識部5により認識された自車レーン内の対象地物の地物種別が、画像認識結果に示される認識地物種別となる。なお、本実施形態においては、上述のように自車位置情報Pに基づいてデータ抽出部7により地図データベース22から抽出された対象地物の地物情報Fを用いて画像認識処理を行うことにより、画像認識結果が、自車レーン内の対象地物となり得ない地物種別となることを防止している。
図4は、本実施形態に係る誤認識テーブルTの一例を示す図である。この図に示すように、誤認識テーブルTは、対象地物となり得る複数の地物種別に関し、所定の第一種地物種別fc1の対象地物の形態の一部が画像認識できなかった場合に、当該第一種地物種別fc1とは異なる第二種地物種別fc2として誤認識される可能性がある地物種別の関係を規定したテーブルである。概略的には、この誤認識テーブルTは、対象地物となり得る複数の地物種別を第一種地物種別fc1と第二種地物種別fc2とに分類するとともに、第二種地物種別fc2として誤認識される可能性がある第一種地物種別fc1を規定したテーブルとなっている。この図に示す例では、「直進矢印」、「直進・右折矢印」、「直進・左折矢印」、「右折矢印」、「左折矢印」、「右左折矢印」、「右折二種矢印」、及び「左折二種矢印」の8種類の矢印標示が対象地物となり得る地物種別とされている。そして、これら8種類の矢印標示の中で、「直進・右折矢印」、「直進・左折矢印」、「右左折矢印」、「右折二種矢印」、及び「左折二種矢印」の5種類の矢印表示が第一種地物種別fc1とされ、「直進矢印」、「右折矢印」、及び「左折矢印」の3種類の矢印表示が第二種地物種別fc2とされている。また、この誤認識テーブルTでは、図中上側に横方向に配列された5種類の第一種地物種別fc1と、図中左側に縦方向に配列された3種類の第二種地物種別fc2との関係が、二次元マトリックスを用いて規定されている。そして、図中で丸印が付されている第一種地物種別fc1と第二種地物種別fc2との関係が、各第二種地物種別fc2と、当該第二種地物種別fc2として誤認識される可能性がある第一種地物種別fc1との関係を表している。
地物種別判定部8は、画像情報Gに含まれる対象地物の地物種別を判定する地物種別判定手段として機能する。本実施形態においては、地物種別判定部8は、画像認識部5による画像認識結果に示される認識地物種別と誤認識テーブルTとに基づいて、画像情報Gに含まれる自車レーン内の対象地物の地物種別を判定する。この際、地物種別判定部8は、誤認識テーブルTに当該認識地物種別との間で誤認識される可能性がある関係が規定された地物種別がある場合には、自車レーン内の対象地物の地物種別を、画像認識結果に示される当該認識地物種別そのもの、及びその誤認識テーブルTに当該認識地物種別との関係が規定され地物種別の双方の可能性があるものと判定する。一方、地物種別判定部8は、誤認識テーブルTに当該認識地物種別との間で誤認識される可能性がある関係が規定された地物種別がない場合には、自車レーン内の対象地物の地物種別を、画像認識結果に示される当該認識地物種別そのものと判定する。
レーン判定部9は、自車両30が走行中の道路が複数のレーンを有する場合に、それら複数のレーンの中から自車両が走行中のレーンである自車レーンを判定するレーン判定手段として機能する。本実施形態においては、レーン判定部9は、地物種別判定部8による判定結果に示される地物種別と、データ抽出部7で抽出された対象地物の地物情報Fとに基づいて、地物種別判定部8による判定結果に示される地物種別と一致する地物種別を示す地物情報Fが取得された一又は二以上のレーンを、自車レーンと判定する。なお、レーン判定部9は、自車レーンの判定が必要な場合、すなわち、自車位置情報Pに基づいて、走行道路が進行方向(片側)に複数のレーンを有している場合にのみ、自車レーンを判定する処理を行う。そして、レーン判定部9は、判定結果としての自車レーン情報Sをナビゲーション用演算部10へ出力する。これにより、ナビゲーション用演算部10は、自車レーン情報Sを参照した経路誘導や経路探索等の案内機能の動作を行うことができる。
ナビゲーション用演算部10は、主にナビゲーション装置1としての案内機能を実行するためのアプリケーションプログラムAPに従って動作する演算処理手段である。ここで、アプリケーションプログラムAPは、自車位置情報取得部6により取得された自車位置情報P、データ抽出部7により抽出された地図情報M、及びレーン判定部9により生成された自車レーン情報S等を参照して動作する。そして、ナビゲーション用演算部9は、アプリケーションプログラムAPに従い、例えば、データ抽出部7により地図データベース22から自車両30の周辺の地図情報Mを取得して表示入力装置26に地図の画像を表示するとともに、当該地図の画像上に、自車位置情報Pに基づいて自車位置マークを重ね合わせて表示する処理を行う。また、ナビゲーション用演算部9は、アプリケーションプログラムAPに従い、出発地から目的地までの経路の探索を行い、更に、このように探索された経路と自車位置情報Pとに基づいて、表示入力装置26及び音声出力装置27の一方又は双方を用いて経路誘導を行う。この際、アプリケーションプログラムAPは、レーン判定部8により判定された自車レーンの情報を参照し、自車位置表示、経路探索、及び経路誘導等のナビゲーション動作を行う。具体的には、例えば、表示装置26に判定された自車レーンを表示し、或いは判定された自車レーンに応じて無理な車線変更が必要になる経路誘導を中止する等の動作を行う。また、本実施形態においては、ナビゲーション用演算部10は、表示入力装置26及び音声出力装置27に接続されている。表示入力装置26は、液晶表示装置等の表示装置とタッチパネル等の入力装置が一体となったものである。また音声出力装置は、スピーカ等を有して構成されている。本実施形態においては、ナビゲーション用演算部10、表示入力装置26、及び音声出力装置27が、本発明における案内情報出力手段28として機能する。
次に、本実施形態に係る地物認識装置2及びレーン判定装置3を含むナビゲーション装置1において実行される地物種別判定方法及びレーン判定方法について説明する。図8は、本実施形態に係る地物種別判定方法を含むレーン判定方法の全体処理順序を示すフローチャートであり、図9は、本実施形態に係る地物種別判定方法の詳細な処理順序を示すフローチャートである。
(1)上記の実施形態における、図4に示す誤認識テーブルTに規定した第一種地物種別fc1と第二種地物種別fc2との関係は単なる一例であり、他にも多数の地物種別の関係を規定することも当然に可能である。この場合においても、誤認識テーブルTに規定する地物種別の関係を、第一種地物種別fc1の地物の形態が少なくとも2つ以上の特徴的形態部分を有し、第二種地物種別fc2の地物の形態が、第一種地物種別fc1の地物における前記2つ以上の特徴的形態部分の一部を除いた形態に近似する関係とすると好適である。しかし、誤認識テーブルTに規定する地物種別の関係は、このようなものに限定されるものではなく、一方の地物種別の地物の画像認識の結果、他の地物種別と誤認識される可能性がある関係であれば、誤認識テーブルTに規定するのが好適である。
2:地物認識装置
3:レーン判定装置
4:画像情報取得部(画像情報取得手段)
5:画像認識部(画像認識手段)
6:自車位置情報取得部(自車位置情報取得手段)
7:データ抽出部(地物情報取得手段)
8:地物種別判定部(地物種別判定手段)
9:レーン判定部(レーン判定手段)
10:ナビゲーション用演算部
21:撮像装置
22:地図データベース
28:案内情報出力手段
T:誤認識テーブル
M:地図情報
F:地物情報
G:画像情報
P:自車位置情報
S:自車レーン情報
AP:アプリケーションプログラム
fc1:第一種地物種別
fc2:第二種地物種別
fa:認識地物種別
Ft1〜Ft4:走行道路の各レーンの対象地物の地物種別
Claims (12)
- 撮像装置により撮像した画像情報を取得する画像情報取得手段と、
前記画像情報に含まれる対象地物の地物種別の画像認識処理を行う画像認識手段と、
前記対象地物となり得る複数の地物種別に関し、所定の第一種地物種別の対象地物の形態の一部が画像認識できなかった場合に、当該第一種地物種別とは異なる第二種地物種別として誤認識される可能性がある地物種別の関係を規定した誤認識テーブルと、
前記画像情報に含まれる対象地物の地物種別を判定する地物種別判定手段と、を備え、
前記地物種別判定手段は、前記画像認識手段による画像認識結果に示される認識地物種別と前記誤認識テーブルとに基づいて、前記画像情報に含まれる対象地物の地物種別を、前記認識地物種別、及び前記誤認識テーブルに当該認識地物種別との関係が規定された地物種別の双方の可能性があるものと判定する地物認識装置。 - 前記地物種別判定手段は、前記画像情報に含まれる対象地物の地物種別を、前記認識地物種別が前記第一種地物種別である場合には、当該認識地物種別と判定し、前記認識地物種別が前記第二種地物種別である場合には、当該認識地物種別及び前記誤認識テーブルに当該認識地物種別との関係が規定された前記第一種地物種別の双方の可能性があるものと判定する請求項1に記載の地物認識装置。
- 前記誤認識テーブルに規定される地物種別の関係は、前記第一種地物種別の地物の形態が少なくとも2つ以上の特徴的形態部分を有し、前記第二種地物種別の地物の形態が、前記第一種地物種別の地物における前記2つ以上の特徴的形態部分の一部を除いた形態に近似する関係である請求項1又は2に記載の地物認識装置。
- 前記撮像装置は、車両に搭載されて少なくとも道路の路面を撮像するように設けられ、
前記対象地物となり得る地物は、道路の路面に設けられ、各レーンの進行方向別通行区分を表す矢印状の道路標示である請求項1から3のいずれか一項に記載の地物認識装置。 - 前記矢印状の道路標示に含まれる各種の地物種別に関し、前記誤認識テーブルに、前記第一種地物種別としての直進・右折矢印又は直進・左折矢印と、前記第二種地物種別としての直進矢印との関係が規定されている請求項4に記載の地物認識装置。
- 前記矢印状の道路標示に含まれる各種の地物種別に関し、前記誤認識テーブルに、前記第一種地物種別としての右左折矢印と、前記第二種地物種別としての右折矢印又は左折矢印との関係が規定されている請求項4又は5に記載の地物認識装置。
- 前記撮像装置が自車両に搭載されるとともに、
自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段と、前記自車位置情報に基づいて、自車両の進行方向に存在する一又は二以上の対象地物の地物情報を取得する地物情報取得手段とを更に備え、
前記地物種別判定手段は、前記地物情報取得手段により取得された前記地物情報に示される一又は二以上の対象地物の地物種別の中から、前記画像情報に含まれる対象地物の地物種別の判定を行う請求項1から6のいずれか一項に記載の地物認識装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の地物認識装置と、自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段と、前記自車位置情報に基づいて、自車両が走行中の道路が複数のレーンを有する場合に、自車両の進行方向における前記各レーンに存在する対象地物の地物情報を取得する地物情報取得手段と、前記複数のレーンの中から自車両が走行中のレーンである自車レーンを判定するレーン判定手段と、を備え、
前記地物認識装置の前記画像認識手段は、前記画像情報に含まれる前記自車レーン内の前記対象地物の地物種別の画像認識処理を行い、
前記レーン判定手段は、前記地物認識装置の前記地物種別判定手段による判定結果に示される地物種別と一致する地物種別を示す前記地物情報が取得された一又は二以上のレーンを、前記自車レーンと判定するレーン判定装置。 - 請求項8に記載のレーン判定装置と、前記地物情報を含む地図情報が格納された地図データベースと、前記地図情報及び前記レーン判定装置により判定された前記自車レーンの情報を参照して動作するアプリケーションプログラムと、前記アプリケーションプログラムに従って動作して案内情報を出力する案内情報出力手段と、を備えるナビゲーション装置。
- 撮像装置により撮像した画像情報を取得する画像情報取得ステップと、
前記画像情報に含まれる対象地物の地物種別の画像認識処理を行う画像認識ステップと、
前記対象地物となり得る複数の地物種別に関し、所定の第一種地物種別の対象地物の形態の一部が画像認識できなかった場合に、当該第一種地物種別とは異なる第二種地物種別として誤認識される可能性がある地物種別の関係を規定した誤認識テーブルと、前記画像認識ステップによる画像認識結果に示される認識地物種別とに基づいて、前記画像情報に含まれる対象地物の地物種別を、前記認識地物種別、及び前記誤認識テーブルに当該認識地物種別との関係が規定された地物種別の双方の可能性があるものと判定する地物種別判定ステップと、を備える地物認識方法。 - 前記地物種別判定ステップでは、前記画像情報に含まれる対象地物の地物種別を、前記認識地物種別が前記第一種地物種別である場合には、当該認識地物種別と判定し、前記認識地物種別が前記第二種地物種別である場合には、当該認識地物種別及び前記誤認識テーブルに当該認識地物種別との関係が規定された前記第一種地物種別の双方の可能性があるものと判定する請求項10に記載の地物認識方法。
- 自車両に搭載された撮像装置により撮像した画像情報を取得する画像情報取得ステップと、
自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得ステップと、
前記自車位置情報に基づいて、自車両が走行中の道路が複数のレーンを有する場合に、自車両の進行方向における前記各レーンに存在する対象地物の地物情報を取得する地物情報取得ステップと、
前記画像情報に含まれる、自車両が走行中のレーンである自車レーン内の前記対象地物の地物種別の画像認識処理を行う画像認識ステップと、
前記対象地物となり得る複数の地物種別に関し、所定の第一種地物種別の対象地物の形態の一部が画像認識できなかった場合に、当該第一種地物種別とは異なる第二種地物種別として誤認識される可能性がある地物種別の関係を規定した誤認識テーブルと、前記画像認識ステップによる画像認識結果に示される認識地物種別とに基づいて、前記自車レーン内の対象地物の地物種別を、前記認識地物種別、及び前記誤認識テーブルに当該認識地物種別との関係が規定された地物種別の双方の可能性があるものと判定する地物種別判定ステップと、
前記複数のレーンの中から、前記地物種別判定ステップによる判定結果に示される地物種別と一致する地物種別を示す前記地物情報が取得された一又は二以上のレーンを、前記自車レーンと判定するレーン判定ステップと、を備えるレーン判定方法。
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