JP5062497B2 - 風景画像認識を用いた自車位置検出システム - Google Patents
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Description
前記車両イベント情報に基づいて、前記参照データデータベースから前記実車両イベントと一致する記録車両イベントを有する参照データを抽出して、前記マッチング用データに対するマッチング相手候補として出力する第2参照データ出力部と、前記第1参照データ出力部及び前記第2参照データ出力部の少なくとも一方により出力された前記参照データと前記マッチング用データとのマッチングを行うマッチング実行部と、前記マッチングに成功した参照データに関係付けられた前記撮影位置に基づいて自車位置を決定する自車位置決定部とを備えている点である。
また、前記車両イベントとしては、走行途中の車両に生じる種々の事象や走行途中の車両を操作するために与えられる種々の事象が利用可能であるが、走行している道路上の位置を確定するために用いるものであることから、道路との関係で車両に生じる現象や与えられる事象が好都合である。そのような車両イベントとしては、例えば、曲線路走行、走行中の一旦停止、勾配をもつ道路の走行など、特定の道路状況に起因する車両挙動が挙げられる。特に好ましいのは車両の停止であり、この車両停止は距離センサなどで簡単に検出できるだけでなく、車両停止は、交差点や踏み切りや横断歩道との関連性もあり、それに基づいて抽出された参照データはマッチング相手としての価値が高いとみなすことができる。さらに特徴的な車両イベントとしては、車両が走行している道路における特定道路標識が検出されるという事象が好適である。
この画像処理システムは、データ入力部51、特徴点抽出部52、特徴点重要度決定部53と、重み付け部55、調整係数設定部54、画像特徴点データ生成部56、参照データデータベース化部57、などの機能部を備えているおり、それらの各機能はハードウエアまたはソフトウエアあるいはその組み合わせで作り出すことができる。
図5は一旦停止を例として誤差範囲には属さない参照データの補完を車両イベントに基づいて抽出される参照データによって行っていることを説明するための模式図である。図5では、推定自車位置を基準点:P3とし、そこから車両走行方向の前方側に位置する参照データの撮影位置を推定自車位置から近い順にP4,P5,P6,P7で示し、そこから車両走行方向の後方側に位置する参照データの撮影位置をP2で示している。基準点:P3を中心として自車位置測定誤差に基づいて算定される誤差範囲は点線で示している。この例では、誤差範囲には、基準点:P3とともに撮影位置: P2とP4が属している。この撮影位置とは、参照データDB92に格納されている参照データの撮影位置を意味している。この誤差範囲に含まれる参照データは誤差範囲を検索条件として参照データDB92を検索することで抽出することができる。さらに、その撮影位置の参照データに関連付けられている記録車両イベント(一旦停止)の事象値としての車速(単位はkm/h)が模式的に示されており、基準点:P3は10、撮影位置:P2は20、撮影位置:P4は10, 撮影位置:P7は0となっている。また、この図5の例では、実際の車両の位置である実自車位置はP7としており、この位置で実際の車両は一旦停止している。このような状態において、本発明の特徴により、さらに実車両イベントを検索条件として参照データDB92を検索することで、撮影位置:P7の参照データがマッチング相手として抽出されることになる。なお、実車両イベントを検索条件とする場合、参照データDB92から参照データを抽出するための抽出条件としての参照データ抽出範囲は、誤差範囲に基づいて定まる範囲、例えば、当該車両の走行軌跡範囲の2倍の範囲を採用するとよいが、その際推定自車位置を基準として所定のしきい値で制限を加えることにより無駄な参照データを抽出することが抑制される。
車両イベント評価部61は、車両イベント検知モジュール24から送られてくる車両イベントを評価して、車速、操舵角などの実車両イベントの事象値を示す値を、参照データに関連付けられている記録車両イベントと比較可能な形式で記録した車両イベント情報を出力する。誤差範囲算定部62は、推定自車位置を基準として推定自車位置の誤差を考慮して誤差範囲を算定する。参照データ出力部63は、第1参照データ出力部63aと第2参照データ出力部63bと、これらの2つの参照データ出力部63aと63bの動作を制御する参照データ出力管理部63cを備えている。第1参照データ出力部63aは、誤差範囲算定部62から送られてくる誤差範囲に基づいて、撮影画像処理部5によって生成されたマッチング用データのための適切なマッチング相手候補を抽出するための検索条件を作成して、基本的なマッチング相手としての基本参照データを抽出する。第2参照データ出力部63bは、車両イベント評価部61から送られてくる車両イベント情報に記録されている実車両イベント及び検索範囲設定部66から限界範囲に基づいて検索条件を作成して、追加的なマッチング相手としての追加参照データを抽出する。検索範囲設定部66は、ナビ制御モジュール25から取得した案内経路データ等の走行履歴データから、前回のマッチング成功によって得られた自車位置を出発点としてそれ以降の車両の走行軌跡範囲に基づいて定まる範囲、例えば、当該車両の走行軌跡範囲の2倍の範囲を限界範囲として第2参照データ出力部63bに与える。検索範囲設定部66は、その他の任意の検索範囲を制限する限界範囲を生成して第2参照データ出力部63bに与えることができる。参照データ出力管理部63cは、原則的に、第1参照データ出力部63aによる参照データの抽出を優先し、その抽出データによるマッチングに失敗したときに第2参照データ出力部63bによる参照データの抽出を行うモードやその優先度を逆にするモードなど、種々のモードで第1参照データ出力部63aと第2参照データ出力部63bの動作を制御することができる。その際、そのモードの選択は、推定自車位置の信頼度に応じて設定するようにすることも可能である。なお、この実施形態では、第1参照データ出力部63a及び第2参照データ出力部63bは、位置の範囲として規定された参照データ抽出範囲内に撮影位置が含まれる参照データを抽出するように構成され、第2参照データ出力部63bの参照データ抽出範囲は、推定自車位置を中心とする第1参照データ出力部63aの参照データ抽出範囲より広く設定されている。
マッチング実行部64は、抽出された参照データ列を順々にパターンとしてセットしながら、マッチング用データに対するパターンマッチングを行う。マッチング撮影位置取り出し部65は、マッチングが成功した場合、成功したマッチング相手としての参照画像に関係付けられている撮影位置(自車位置)を読み出して、これを高精度自車位置として自車位置決定部45に送り出す。
上述した実施形態では、画像特徴点として、エッジ検出処理によって得られるエッジ点、特に一本の線分を構成している線分エッジやそのような線分が交差、好ましくはほぼ直交する交点であるコーナエッジが効果的な画像特徴点として扱われている。しかしながら、本発明は、画像特徴点としてそのようなエッジ点に限定されるわけではない。例えば、円や四角形など幾何学的形状を形成する代表的なエッジ点(円なら円周上の3点など)あるいは幾何学的形状の重心やその重心としての点なども、その風景によっては効果的な画像特徴点となるので、用いられる。また、エッジ強度も重要度を算定するための因子として採用することも好適であり、例えば強度の強いエッジからなる線分なら、その線分の始点と終点は重要度の高い画像特徴点として取り扱うことができる。また、特徴的な幾何学的形状における特定点、例えば左右対称な物体の端点なども重要度の高い画像特徴点として取り扱うことができる。
さらには、エッジ検出処理によって得られるエッジ点以外に、撮影画像を色相や彩度の変化として捉え、その変化の大きい点を画像特徴点として採用することも可能である。同様に色情報に基づくものとして色温度の高い物体の端点を重要度の高い画像特徴点として取り扱うことも可能である。
つまり、本発明で取り扱われる画像特徴点は、参照データと実撮影画像から生成される画像特徴量データとの間の類似度判定、例えば、パターンマッチングにとって有効なものであれば、全て利用の対象となる。
なお、撮影位置は、最低限、緯度・経度データのような二次元データでよいが、高さデータも加えて三次元データとしてもよい。
また、撮影方位を参照データに関係付けることは必須ではない。例えば、参照データの作成時も、この参照データを用いての風景画像認識時も、走行道路に対して実質的に同じ撮影方位で撮影されることが保証される場合では、撮影方位は不必要となる。
逆に、1つの基本的な撮影方位での参照データから撮影方位を適度にずらせた参照データを用意することができる場合では、方位センサなどの情報から算定された車両の走行方向に基づいて、その走行方位に適合する参照データだけを風景画像認識の対象とすることも可能である。
本発明で取り扱われる車載カメラは、車両走行方向前方の風景を撮影するものが最適である。しかしながら、前方斜めの風景をとるカメラであってもよいし、さらには後方の風景を撮影するカメラであってよい。但し、後方の風景を撮影するリアカメラを利用すると、車両の走行ともに移動する特徴点の移動方向がフロントカメラの場合と逆となるので、特徴点が周辺に集中している場合には、基準点をオフセットする方向を後方ではなく前方とする。また特徴点が中央に集中している場合には、基準点をオフセットする方向を前方ではなく後方とする。つまり、フロントカメラでもリアカメラでも使用可能であるので、本発明で取り扱われる撮影画像は、車両走行方向の前方風景を撮影したものだけに限定されない。
4:自車位置検出モジュール
41:GPS処理部
42:推測航法処理部
43:自車位置座標算定部
44:マップマッチング部
45:自車位置決定部
5:撮影画像処理部
51:データ入力部
52:特徴点抽出部
53:特徴点重要度決定部
54:重み付け部
55:調整係数設定部
56:画像特徴点データ生成部
57:参照データデータベース化部
6:風景マッチング部
61:車両イベント評価部
62:誤差範囲算定部
63:参照データ出力部
63a:第1参照データ出力部
63b:第2参照データ出力部
63c:参照データ出力管理部
64:マッチング実行部
65:マッチング撮影位置取り出し部
14:カメラ
91:道路地図DB(道路地図データベース)
92:参照データDB(参照データデータベース)
Claims (7)
- 車両からの風景を撮影した撮影画像から画像特徴点を抽出することによって生成された画像特徴点データと、当該画像特徴点データに対応する撮影画像の撮影位置と、撮影時の車両イベントを示す記録車両イベントとを関係付けた参照データを格納している参照データデータベースと、
車載カメラによる風景の実撮影画像を入力して当該実撮影画像から画像特徴点を抽出することによって生成されたマッチング用データを出力する撮影画像処理部と、
前記車両が認識した車両イベントである実車両イベント情報を生成する車両イベント評価部と、
前記車両の推定自車位置に基づいて、前記参照データデータベースから前記推定自車位置の周辺を前記撮影位置とする参照データを抽出して、前記マッチング用データに対するマッチング相手候補として出力する第1参照データ出力部と、
前記車両イベント情報に基づいて、前記参照データデータベースから前記実車両イベントと一致する記録車両イベントを有する参照データを抽出して、前記マッチング用データに対するマッチング相手候補として出力する第2参照データ出力部と、
前記第1参照データ出力部及び前記第2参照データ出力部の少なくとも一方により出力された前記参照データと前記マッチング用データとのマッチングを行うマッチング実行部と、
前記マッチングに成功した参照データに関係付けられた前記撮影位置に基づいて自車位置を決定する自車位置決定部とを備えている、風景画像認識を用いた自車位置検出システム。 - 前記第1参照データ出力部及び前記第2参照データ出力部は、位置の範囲として規定された参照データ抽出範囲内に前記撮影位置が含まれる参照データを抽出するように構成され、前記第2参照データ出力部の前記参照データ抽出範囲は、前記推定自車位置を中心とする前記第1参照データ出力部の前記参照データ抽出範囲より広く設定される請求項1に記載の自車位置検出システム。
- 前記第1参照データ出力部による前記参照データデータベースからのマッチング相手候補の抽出処理が前記第2参照データ出力部による前記参照データデータベースからのマッチング相手候補の抽出処理に優先して行われる請求項1または2に記載の自車位置検出システム。
- 前記第2参照データ出力部による前記参照データデータベースからのマッチング相手候補の抽出処理が前記第1参照データ出力部による前記参照データデータベースからのマッチング相手候補の抽出処理に優先して行われる請求項1または2に記載の自車位置検出システム。
- 前記第2参照データ出力部は、前記第1参照データ出力部によって出力されたマッチング相手候補とのマッチング成功によって得られた自車位置を出発点として前記車両のそれ以降の走行軌跡範囲に基づいて定まる範囲を前記参照データ抽出範囲とする請求項2に記載の自車位置検出システム。
- 前記車両イベントが、前記車両が走行する特定の道路状況に起因する車両挙動を含む請求項1から5のいずれか一項に記載の自車位置検出システム。
- 前記車両イベントが、前記車両が走行する道路における特定道路標識の検出を含む請求項1から6のいずれか一項に記載の自車位置検出システム。
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