JP6342104B1 - 車両位置推定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<構成>
図1は、本発明の実施の形態1による車両位置推定システム1の構成の一例を示すブロック図である。車両位置推定システム1は、車両等の移動体が走行している道路における車両の位置を推定する。以下では、移動体は車両であるものとして説明する。
<描画線認識部5の動作>
描画線認識部5は、映像情報取得部4が取得した車両前方の映像から、道路上の区画線標示に相当すると推定される複数の描画線を検出する。そして、描画線認識部5は、検出した複数の描画線のうち、車両の左右直近にある区画線に相当すると推定される2本の描画線を特定し、当該2本の描画線と車両との相対的な位置関係を算出する。
y=L0+L1・x+fL(x) ・・・(1)
y=R0+R1・x+fR(x) ・・・(2)
描画線認識結果処理部6は、描画線認識部5が算出した2本の描画線の横位置に基づいて、車両の車線変更の有無と、車線変更した場合は車線変更方向とを算出する。車線変更の有無は、「無し」、「有り」、「不定」のいずれかの状態を表す。「無し」は車線変更が行われていないことを示す。「有り」は車線変更が行われたことを示す。「不定」は描画線認識部5が算出した2本の描画線の横位置に基づいて車線変更が行われたか否かが判断できないことを示す。
y=L0,t+L1,t・x+fL,t(x) ・・・(3)
y=R0,t+R1,t・x+fR,t(x) ・・・(4)
y=L0,t−1+L1,t−1・x+fL,t−1(x) ・・・(5)
y=R0,t−1+R1,t−1・x+fR,t−1(x) ・・・(6)
(L0,t−L0,t−1)>θLchange×Widt ・・・(7)
(R0,t−R0,t−1)>θLchange×Widt ・・・(8)
Widt=(R(D) 0,t−1−L(D) 0,t−1)×(WMap,t/WMap,t−1) ・・・(9)
(L0,t−L0,t−1)<θLchange×Widt ・・・(10)
(R0,t−R0,t−1)<θLchange×Widt ・・・(11)
((L0,t−L0,t−1)−θLchange×Widt)×((R0,t−R0,t−1)−θLchange×Widt)<0 ・・・(12)
((L0,t−L0,t−1)+θLchange×Widt)×((R0,t−R0,t−1)+θLchange×Widt)<0 ・・・(13)
図5は、車両横位置算出部7の動作の一例を示すフローチャートである。
Ycar=(−L(D) 0,t)/(R(D) 0,t−1−L(D) 0,t−1) ・・・(14)
図6は、地図上車両位置算出部8の動作の一例を示すフローチャートである。
地図上車両位置初期化部9は、車両の走行開始時点で基準となる絶対座標を地図上車両位置算出部8に通知する。例えば、地図上車両位置初期化部9は、走行開始直後の衛星測位が可能となった時点で、1度だけ衛星測位装置12から取得した衛星測位結果を地図上車両位置算出部8に通知してもよい。
車両位置推定装置2の全体的な動作について、図9を用いて説明する。前提として、地図上車両位置初期化部9は、位置1000の情報を地図上車両位置算出部8に通知しているものとする。
本実施の形態1では、車両横位置算出部7は、描画線認識結果処理部6が算出した車線変更の情報と区画線の検出位置とに基づいて、車線内における車両横位置を算出する。一方、地図上車両位置算出部8は、車両前進距離算出部10から取得した前進距離に基づいて車両縦位置を算出する。これにより、走行中は衛星測位を用いることなく車線内における車両横位置および車両縦位置を推定することが可能となる。また、地図上車両位置算出部8は、分岐地点付近では車線接続関係の情報を加味することによって、地図上における車両位置を算出することができる。本実施の形態1では、カメラで撮像した描画線位置を利用しているため、デッドレコニング処理のような方位誤差の累積が生じず、道路から外れた位置を示すことがないため、車両位置を精度良く算出することが可能となる。
<構成>
実施の形態1では、カメラが撮像した映像と、車両前進距離算出部10が算出した前進距離とを用いることによって、累積誤差を低減することが可能な車両位置の推定が可能である。しかし、描画線認識部5による描画線認識結果に含まれるノイズまたは認識誤りに起因する横位置の誤差が依然として課題となる。本発明の実施の形態2では、このような課題を解決する。
<描画線連続化補正部16の動作>
図11は、描画線連続化補正部16の動作の一例を示すフローチャートである。
y=L0,t+L1,t・x+fL,t(x) ・・・(15)
y=R0,t+R1,t・x+fR,t(x) ・・・(16)
y=L(D) 0,t−1+L(D) 1,t−1・x+f(D) L,t−1(x) ・・・(17)
y=R(D) 0,t−1+R(D) 1,t−1・x+f(D) R,t−1(x) ・・・(18)
|L0,t−L(D) 0,t−1|≦θ0,diff ・・・(19)
|R0,t−R(D) 0,t−1|>θ0,diff ・・・(20)
y=L(C) 0,t+L(C) 1,t・x+f(C) L,t(x) ・・・(21)
y=R(C) 0,t+R(C) 1,t・x+f(C) R,t(x) ・・・(22)
L(C) 0,t=L0,t ・・・(23)
L(C) 1,t=L1,t ・・・(24)
f(C) L,t(x)=fL,t(x) ・・・(25)
R(C) 0,t=L(C) 0,t+Widt ・・・(26)
R(C) 1,t=L(C) 1,t+Dirt ・・・(27)
f(C) R,t(x)=f(C) L,t(x) ・・・(28)
Widt=(R(D) 0,t−1−L(D) 0,t−1)×(WMap,t/WMap,t−1) ・・・(29)
Dirt=DirMap,R,t−DirMap,L,t ・・・(30)
|L0,t−L(D) 0,t−1|>θ0,diff ・・・(31)
|R0,t−R(D) 0,t−1|≦θ0,diff ・・・(32)
|R0,t−L(D) 0,t−1|≦θ0,diff ・・・(33)
y=L(C) 0,t+L(C) 1,t・x+f(C) L,t(x) ・・・(34)
y=R(C) 0,t+R(C) 1,t・x+f(C) R,t(x) ・・・(35)
L(C) 0,t=R0,t ・・・(36)
L(C) 1,t=R1,t ・・・(37)
f(C) L,t(x)=fR,t(x) ・・・(38)
R(C) 0,t=L(C) 0,t+Widt ・・・(39)
R(C) 1,t=L(C) 1,t+Dirt ・・・(40)
f(C) R,t(x)=f(C) L,t(x) ・・・(41)
|L0,t−R(D) 0,t−1|≦θ0,diff ・・・(42)
|L0,t−L(D) 0,t−1|>θ0,diff ・・・(43)
|R0,t−R(D) 0,t−1|>θ0,diff ・・・(44)
|L0,t−R(D) 0,t−1|>θ0,diff ・・・(45)
|R0,t−L(D) 0,t−1|>θ0,diff ・・・(46)
図12は、車線変更状態判定部17の動作の一例を示すフローチャートである。車線変更状態判定部17は、描画線連続化補正部16による連続化補正後の描画線の位置情報に基づいて、車両の車線変更の状態を判定する。車線変更の状態には、「車線変更なし」、「車線変更開始」、「車線変更中」、「車線変更完了」、「車線変更中止」、および「車線変更不定」が含まれている。
DL=(−L(C) 0,t)/L(C) 1,t ・・・(47)
TL=(−L(C) 0,t)/L(C,DiffAVE) 0,t×TDiff ・・・(48)
L(C,DiffAVE) 0,t=(L(C) 0,t−L(D) 0,t−N)/N ・・・(49)
DL<θD ・・・(50)
TL<θT ・・・(51)
区画線位置算出部18は、描画線連続化補正部16による連続化補正後の描画線の位置と、車線変更状態判定部17が判定した車線変更の状態とに基づいて区画線の位置を算出する。車線変更状態判定部17が車線変更の状態が「車線変更完了」であると判定した以外の場合は、区画線の位置は描画線連続化補正部16によって補正された後の描画線の位置と同一である。以下では、車線変更状態判定部17が車線変更の状態が「車線変更完了」であると判定した場合における処理について説明する。
y=L(D) 0,t+L(D) 1,t・x+f(D) L,t(x) ・・・(52)
y=R(D) 0,t+R(D) 1,t・x+f(D) R,t(x) ・・・(53)
L(D) 0,t=R(C) 0,t ・・・(54)
L(D) 1,t=R(C) 1,t ・・・(55)
f(D) L,t(x)=f(C) R,t(x) ・・・(56)
R(D) 0,t=L(D) 0,t+Widt ・・・(57)
R(D) 1,t=L(D) 1,t+Dirt ・・・(58)
f(D) R,t(x)=f(D) L,t(x) ・・・(59)
時系列データ蓄積部19は、区画線位置算出部18によって算出された過去の区画線の位置を時系列データとして記憶し蓄積する。時系列データ蓄積部19で蓄積された時系列データは、描画線連続化補正部16および車線変更状態判定部17において過去の区画線の位置を照合する際に読み出されて用いられる。
図13は、描画線認識結果処理部15における内部変数の演算順序を説明するための図である。
本実施の形態2では、描画線認識部5が認識した描画線の位置に対して描画線連続化補正部16が連続化の補正を行い、車線変更状態判定部17では過去の区画線の位置を考慮して車線変更の状態を判定し、区画線位置算出部18ではこれらの情報を総合して区画線の位置を算出するため、道路撮像装置3または描画線認識部5の出力に含まれるノイズまたは認識誤りに対するロバスト性が向上する。
<構成>
実施の形態1,2では、車両位置推定システムは、カメラの撮像結果を用いて横位置を更新し、車両前進距離算出部10が算出した前進距離に基づいて縦位置を更新する。このとき、更新の基準となる初期位置は、衛星測位装置12から地図上車両位置初期化部9に入力される測位位置としている。しかし、衛星測位装置12の測位結果が横方向の誤差を含む場合、誤った走行車線上に初期位置を設定することになり、その後、地図上車両位置算出部8は走行車線を誤って判定し続ける恐れがあるという課題が依然として残る。本発明の実施の形態3は、このような課題を解決する。
<走行車線信頼度推定部25の動作>
走行車線信頼度推定部25は、描画線認識部22が描画線を認識できたか否か、線種認識部23が認識した線種が時系列上で安定した結果であるか、位置統合部27が算出した地図上車両位置が時系列上で継続的に安定して車線の中心付近の位置を示しているか、車両横位置算出部28が通知する車両横位置が走行可能領域に位置しているかなどのきじゅんから総合的に判断し、車両横位置算出部28が算出した走行車線の信頼度を推定する。以下では、信頼度推定の演算に関して、具体的なユースケースを例に挙げて説明する。
(現在の信頼度ポイント、2車線以上の場合)=min((前回の信頼度ポイント)+(差分ポイント),(初期化ポイント)) ・・・(60)
(現在の信頼ポイント、1車線の場合)=100 ・・・(61)
(差分ポイント)=(線種ポイントPt1)+(車線内一ポイントPt2)+(描画線認識可否ポイントPt3)+(連続化補正可否ポイントPt4) ・・・(62)
(初期化ポイント)=(道路外への車線変更ポイントPt5) ・・・(63)
(信頼度ポイントの初期値)=0 ・・・(64)
Pt1=−10(線種認識部23が認識した左右区画線の種別と、位置統合部27の位置における地図上での左右区画線の種別とが一致しない場合) ・・・(65)
Pt1=10(一致する場合) ・・・(66)
Pt2=10×(1−(車線中心からの距離[m])) ・・・(67)
Pt3=−30(左右のうち少なくとも一方の描画線が認識できていない場合) ・・・(68)
Pt3=0(両方の描画線が認識できている場合) ・・・(69)
Pt4=−30(連続化補正ができないと判断された場合) ・・・(70)
Pt4=0(連続化補正ができた場合) ・・・(71)
Pt5=0(車線変更状態判定部17による車線変更先が道路外である場合) ・・・(72)
Pt5=0xFFFF(許容される最大値:道路外ではない場合) ・・・(73)
映像由来車両位置算出部26は、実施の形態1における地図上車両位置算出部8全体と同様の動作を行うため、そのフローチャートは図6に示す通りである。
図15は、位置統合部27の動作の一例を示すフローチャートである。
図5に示した、実施の形態1における車両横位置算出部7の動作に加えて、車両横位置算出部28は、描画線認識部22が正常に描画線を認識したか否か、描画線連続化補正部16が正常に連続化補正処理を実施したか、および車線変更状態判定部17によって判定された車線変更によって走行可能領域よりも外側に車両位置がはみ出していないかをそれぞれ判定し、その結果を走行車線信頼度推定部25に通知する。
車両位置推定装置21の全体的な動作について、図16を用いて説明する。前提として、位置統合部27は、前回、位置2001を算出しており、走行車線信頼度推定部25によって推定された信頼度ポイントは150であったものとする。この場合、閾値である100以上の信頼度ポイントであるため、映像由来車両位置算出部26が算出した映像由来車両位置を採用している。そのため、描画線認識部22によって認識された描画線を追跡することによって、横方向の位置を演算することが可能な状態である。しかし、ここでは、実際には位置統合部27によって認識されていた走行車線が誤っている場合を想定する。
本実施の形態3では、線種認識部23が認識した描画線の線種の時系列と、地図情報取得部11から取得した地図に含まれる走行車線の左右の区画線と位置統合部27が出力する地図上車両位置との位置関係の時系列と、描画線認識部22によって描画線が正常に認識できない状態または描画線連続化補正部16が描画線の補正が不可能であると判断した状態の継続時間とに基づいて、現在の走行車線の信頼度の判定を行い、信頼度が閾値以上の場合にはカメラの撮像結果に基づいて横位置(走行車線および車線内横位置)を判定し、信頼度が閾値に達しない場合には地図上車両位置初期化部9の出力を採用して信頼度が閾値以上となるのを待つため、地図上車両位置初期化部9の位置誤差の影響による走行車線の認識誤りおよびその影響によるその後のカメラの撮像結果に基づく走行車線の判定誤りを防止することが可能となる。
Claims (6)
- 車両の前方の道路を撮影した映像情報を取得する映像情報取得部と、
前記映像情報取得部が取得した前記映像情報に基づいて、前記車両の左右両側の前記道路に描かれた描画線の前記車両に対する相対的な位置を認識する描画線認識部と、
前記描画線認識部が認識した左右両側の前記相対的な位置を前記道路の車線を区画する左右両側の区画線の位置とし、前記車両の車線変更の有無、および前記車両が車線変更した場合における前記車線変更の方向を算出する描画線認識結果処理部と、
少なくとも前記車線の道路の延在方向の接続関係である車線接続関係を含む地図情報を取得する地図情報取得部と、
前記描画線認識結果処理部が算出した前記車線変更の有無および前記車線変更の方向と、前記地図情報取得部が取得した前記車線接続関係とに基づいて、前記車両が走行中の車線および当該車線内における前記車両の横方向の位置である車両横位置を算出する車両横位置算出部と、
前記車両が前進した距離である前進距離を算出する車両前進距離算出部と、
前記地図情報取得部が取得した前記地図情報と、前記車両横位置算出部が算出した前記車両が走行中の車線および前記車両横位置と、前記車両前進距離算出部が算出した前記前進距離とに基づいて、地図上の道路における前記車両の位置を算出する地図上車両位置算出部と、
を備え、
前記描画線認識結果処理部は、
前記描画線認識部が認識した左右両側の前記相対的な位置に基づいて、左右両側の前記描画線の位置が時間的に連続となるように補正する描画線連続化補正部と、
前記描画線連続化補正部が補正した左右両側の前記描画線の前記相対的な位置と、過去の左右両側の前記区画線の位置とに基づいて、前記車線変更の方向を含む前記車両の車線変更の状態を判定する車線変更状態判定部と、
前記描画線連続化補正部が補正した左右両側の前記描画線の前記相対的な位置と、前記車線変更状態判定部が判定した前記車両の前記車線変更の状態とに基づいて、左右両側の前記区画線の位置を算出する区画線位置算出部と、
前記区画線位置算出部が算出した左右両側の前記区画線の位置を時系列データとして蓄積する時系列データ蓄積部と、
を備え、
前記地図情報取得部が取得する前記地図情報は、前記車線の幅である車線幅を含み、
前記描画線連続化補正部は、
前記時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前における前記車両の左側の区画線である左区画線の位置と、現時点で前記描画線認識部が認識した前記車両の右側の描画線である右描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、前記右描画線は現時点における前記左区画線であると判定し、現時点における前記左区画線と前記地図情報に含まれる前記車線幅とに基づいて現時点における前記車両の右側の区画線である右区画線の位置を算出し、
前記時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前における前記右区画線の位置と、現時点で前記描画線認識部が認識した前記車両の左側の描画線である左描画線の位置との差が予め定められた距離以内である場合、前記左描画線は現時点における前記右区画線であると判定し、現時点における前記右区画線と前記車線幅とに基づいて現時点における前記左区画線の位置を算出することを特徴とする、車両位置推定装置。 - 前記車線変更状態判定部は、
前記時系列データ蓄積部が蓄積している現時点から予め定められた時間前までの前記時系列データと、前記描画線連続化補正部が補正した補正後の前記左区画線および前記右区画線の位置とに基づいて、前記車両が前記左区画線または前記右区画線を横断するまでに前進する距離である横断前進距離と、前記車両が前記左区画線または前記右区画線を横断するまでの所要時間である横断所要時間とを算出し、前記横断前進距離および前記横断所要時間に基づいて前記車両が車線変更を開始するか否か、および前記車線変更を開始する場合は前記車線変更の方向を判断し、
前記車両が前記車線変更を開始した後、前記車線変更の方向に位置する補正後の前記描画線の位置が第1閾値以上になると、前記車両が車線変更を完了したと判断し、
前記車両が前記車線変更を開始した後、前記車線変更の方向に位置する補正後の前記描画線の位置が第2閾値以下になると、前記車両が車線変更を中止したと判断することを特徴とする、請求項1に記載の車両位置推定装置。 - 前記区画線位置算出部は、
前記車線変更状態判定部が前記車線変更の方向が左である前記車線変更を完了したと判断した場合において、前記描画線連続化補正部が算出した補正後の前記左区画線と、前記地図情報に含まれる車線幅とに基づいて、前記車線変更後の前記車両の両側の前記左区画線および前記右区画線の位置を算出し、前記車線変更状態判定部が前記車線変更の方向が右である前記車線変更を完了したと判断した場合において、前記描画線連続化補正部が算出した補正後の前記右区画線と、前記地図情報に含まれる車線幅とに基づいて、前記車線変更後の前記車両の前記左区画線および前記右区画線の位置を算出することを特徴とする、請求項2に記載の車両位置推定装置。 - 前記映像情報取得部とは異なる測位手段による位置測位結果に基づいて、地図上車両位置算出部が保持する地図上車両位置を初期化するための初期化位置を出力する地図上車両位置初期化部を備え、
前記地図上車両位置算出部は、
前記車両横位置算出部が算出した前記地図上車両位置に基づく走行車線信頼度を推定する走行車線信頼度推定部と、
前記車両前進距離算出部が算出した前記前進距離と、前記車両横位置算出部が算出した前記車両横位置とに基づいて映像由来車両位置を算出する映像由来車両位置算出部と、
前記走行車線信頼度推定部が推定した前記走行車線信頼度に応じて、前記地図上車両位置初期化部が出力した前記初期化位置と、前記映像由来車両位置算出部が算出した前記映像由来車両位置とのいずれを車両位置として採用するのかを判断する位置統合部と、
を備える、請求項1に記載の車両位置推定装置。 - 前記走行車線信頼度推定部は、
前記地図情報取得部が取得する前記地図情報に含まれる前記左右の区画線と前記地図上車両位置との位置関係の時系列と、前記描画線認識部によって前記描画線が正常に認識できない状態であると判断した状態の継続時間、または前記描画線連続化補正部が前記描画線の補正が不可能であると判断した状態の継続時間と、前記車線変更状態判定部が判定した車線変更によって前記地図上車両位置が道路外となるか否かとのうち少なくとも1つに基づいて現在の前記走行車線信頼度を算出することを特徴とする、請求項4に記載の車両位置推定装置。 - 前記描画線認識部は、
前記映像情報取得部が取得した前記映像情報に基づいて、認識した左右それぞれの前記描画線の線種を判定する線種認識部を備え、
前記走行車線信頼度推定部は、前記線種認識部が認識した前記描画線の線種の時系列に基づいて現在の前記走行車線信頼度を算出することを特徴とする、請求項5に記載の車両位置推定装置。
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