JP7347204B2 - 位置関係検出装置、および位置関係検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、道路構造物である縁石と自車両との位置関係を検出する位置関係検出装置、および位置関係検出方法に関する。

従来、車両に取り付けられた計測装置を用いて縁石などの道路構造物と車両の位置関係を計測し、車両の自動運転、車両に対する駐車支援などを行う場合がある。車両は、ロール方向やピッチ方向に傾く場合があるため、車両に取り付けられた計測装置の姿勢を把握する必要がある。特許文献１に記載の技術は、車両に取り付けられた複数の計測装置の計測結果に基づいて計測装置の傾き検出するものである。

特開平１１－１９４１６９号公報

ところが、複数のセンサを用いて車両に取り付けられた計測装置の傾きを検出し、計測結果を補正すると、補正に時間を要するため即答性が損なわれる場合がある。また複数の計測装置が必要になるため部品点数が増加し、計測装置の配置場所を確保する必要や計測装置間の通信などを確保する必要が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、一つの計測装置の計測データを用いて計測装置の姿勢を把握し、縁石に対する車両の距離と傾きとを高速、正確に検出する位置関係検出装置、および位置関係検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つである位置関係検出装置は、縁石から路面上の車両までの距離を検出する位置関係検出装置であって、前記車両の周辺に存在する前記縁石、および前記路面を含む道路構造物の状態を計測する計測装置から計測データを取得するデータ取得部と、取得した計測データに基づき前記路面を示す路面データを抽出する路面抽出部と、前記路面データに基づき、水平面内の所定の一軸である第一軸に対する前記車両に取り付けられた前記計測装置の第一傾斜度を導出する傾斜導出部と、前記計測データから鉛直面に対し縁石傾斜範囲内に含まれる前記計測データを起立データとして抽出し、前記第一傾斜度を用いて前記起立データを補正した補正後データに基づき前記縁石を示す縁石データを抽出する縁石抽出部と、前記縁石データに基づき前記縁石から前記車両までの距離を算出する位置関係算出部と、を備える。

また、上記目的を達成するために、本発明の他の１つである位置関係検出方法は、縁石から路面上の車両までの距離を検出する位置関係検出方法であって、前記車両の周辺に存在する前記縁石、および前記路面を含む道路構造物の状態を計測する計測装置からデータ取得部が計測データを取得し、取得した計測データに基づき前記路面を示す路面データを路面抽出部が抽出し、前記路面データに基づき、水平面内の所定の一軸である第一軸に対する前記車両に取り付けられた前記計測装置の第一傾斜度を傾斜導出部が導出し、前記計測データから鉛直面に対し縁石傾斜範囲内に含まれる前記計測データを起立データとして抽出し、前記第一傾斜度を用いて前記起立データを補正した補正後データに基づき前記縁石を示す縁石データを縁石抽出部が抽出し、前記縁石データに基づき前記縁石から前記車両までの距離を位置関係算出部が算出する。

本発明によれば、一つの計測装置から得られる計測データを用いて路面に対する計測装置の傾きを把握し、この傾きを縁石データを抽出する際に用いることで、高速、正確に縁石データを抽出し、縁石に対する車両の距離と傾きとを検出することが可能となる。

本実施の形態に係る位置関係検出システムが搭載された車両、および縁石の位置関係を示す上面図である。 本実施の形態に係る車両、位置関係検出システム、および縁石の位置関係を示す側面図である。 本実施の形態に係る位置関係検出システムの機能構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る計測装置の傾きと縁石に対する走査状態との関係を示す図である。 本実施の形態に係るデータ取得部による計測データの抽出範囲を示す図である。 本実施の形態に係る正着制御中の縁石に対する車両の距離と角度を示す図である。 本実施の形態に係る車両の傾きを示す図である。 本実施の形態に係る位置関係検出方法の流れを示すフローチャートである。 計測装置の別例を示す上面図である。

以下に、本発明に係る位置関係検出装置、および位置関係検出方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の位置関係、および接続状態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として説明する場合があるが、請求項に記載されていない構成要素については、その請求項に係る発明に関しては任意の構成要素であるとして説明している。また、図面は、本発明を説明するために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、本実施の形態に係る位置関係検出システムが搭載された車両、および縁石の位置関係を示す上面図である。図２は、本実施の形態に係る車両、位置関係検出システム、および縁石の位置関係を示す側面図である。図３は、位置関係検出システムの機能構成を示すブロック図である。位置関係検出システム１００が搭載される車両２００の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、縁石２１０の近傍に設置されるバス停に自動運転によって正着し、次のバス停まで自律走行する自動走行型の路線バスを車両２００として例示している。車両２００は、右側通行用、左側通行用のいずれでもかまわないが、本実施の形態の場合、左側通行用を例示しており、車両２００の幅方向（図中Ｘ軸方向）における中央位置Ｃ（図１中、一点鎖線で示す）に対し進行方向に向いて右側に操舵部材、シートなどが配置される運転席２０３が設けられている。

正着とは、本実施の形態の場合、図１に示すように、縁石２１０の並び方向（図中Ｙ軸方向）に車両２００の前後方向が平行、またはほぼ平行になるように車両２００が停車し、縁石２１０から車両本体２０２までの距離が１０ｃｍ以下の状態、例えば縁石２１０とタイヤとの間隔が４ｃｍ±２ｃｍの範囲内に収まる状態を正着としている。正着制御とは、前記正着状態に車両本体２０２をするための制御を意味している。

位置関係検出システム１００は、縁石２１０から計測装置１１０までの距離Ｄ（図６参照）、および縁石２１０の並び方向（図中Ｙ軸方向）に対する計測装置１１０の角度θ（図５参照）を検出するシステムであって、計測装置１１０と、位置関係検出装置１２０と、正着制御部１３０と、を備えている。なお、車両２００に対する計測装置１１０の位置に基づき距離Ｄを縁石２１０と車両２００との距離、縁石２１０とタイヤとの距離に換算することができ、車両２００に対する計測装置１１０の姿勢に基づき角度θを縁石２１０の並び方向と車両２００の前後方向との角度に換算することができる。

計測装置１１０は、車両２００の周辺に存在する縁石２１０、および路面２２０を含む道路構造物の状態を計測する装置である。計測装置１１０は、車両２００の車輪を除く車両本体２０２の下面において、下側に向いて突出状に取り付けられている。計測装置１１０は、車両２００の前後方向（図中Ｙ軸方向）において前輪２０１よりも前側、かつ車両２００の幅方向（図中Ｘ軸方向）において前輪２０１の間に配置されている。本実施の形態の場合、計測装置１１０は、車両２００の幅方向において、前輪２０１間の中央位置よりも左側通行に対応した車両２００の場合は右側、右側通行に対応した車両２００の場合は左側（本実施の形態の場合、運転席２０３側）に配置されている。なお、車両２００が完全自動運転であり運転席２０３が存在しない場合は、左側通行に対応した車両２００の場合は、中央位置Ｃよりも右側、右側通行に対応した車両２００の場合は中央位置Ｃよりも左側に計測装置１１０が配置されればよい。

計測装置１１０は、車両２００のピッチ方向Ｐ（図２中Ｘ軸周り）において、計測装置１１０の計測範囲の中心線Ｌ（図２、図３参照）が傾くように取付手段１１１によって車両本体２０２に取り付けられている。本実施の形態の場合、取付手段１１１は、いわゆるブラケットであり、車両本体２０２と計測装置１１０との間に介在配置され、車両本体２０２に対し計測装置１１０を所定角度傾いた状態で固定する。

道路構造物の状態を計測する計測装置１１０とは、縁石２１０に対する車両２００の位置関係が導出できる計測データを出力できる装置である。なお、車両２００に対する計測装置１１０の位置、および車両２００の直進方向と計測装置１１０との関係は、明確であるため、縁石２１０に対する計測装置１１０の位置関係がわかれば、縁石２１０に対する車両２００の位置関係は１対１で算出できる。

計測装置１１０の種類は、前記計測データを出力できるものであれば特に限定されるものではない。計測装置１１０としては例えば、道路構造物の状態を画像として取得する撮像素子およびレンズ系を備えて画像データを計測データとして出力する単数のカメラ、複数のカメラにより道路構造物との距離や姿勢を計測するための複数の画像データを計測データとして出力するステレオカメラ、Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔの技術を用いて各画素における距離データを含む画像を取得し計測データとして出力するＴＯＦセンサなどを例示することができる。

本実施の形態の場合、計測装置１１０としては、３６０°（全方位）において三次元のイメージングを可能とするＬｉＤＡＲ（Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）が採用されている。ＬｉＤＡＲは、道路構造物にレーザー光を照射して散乱光や反射光を受光し、レーザー光照射から受光までの時間に基づき対象物までの距離や位置関係を計測する。計測装置１１０は、車両２００に取り付けられた計測装置１１０から道路構造物の各点までの距離、および車両２００に対する点の方向、例えば計測装置１１０を通過する水平面内の所定の基準方向に対する計測装置１１０を中心とした角度を示す点データＦ（図４参照）を計測データとして生成する。

具体的に計測装置１１０は、相互に異なる伏角（例えば数°間隔）の複数本のレーザー光、相互に異なる仰角（例えば数°間隔）の複数本のレーザー光を回転させながら走査し、レーザー光源と一緒に回転する受光素子により散乱光や反射光を受光する。計測装置１１０が取付手段１１１によらず水平に取り付けられている場合、レーザー光の回転軸は鉛直軸に沿っており（図４の（ｂ）の部分参照）、水平面内を回転するレーザー光が、ピッチ方向の計測範囲の中心線Ｌとなる。

本実施の形態の場合、計測装置１１０は、放射するレーザー光の回転軸がピッチ方向Ｐにおいて鉛直軸に対し角度Ｅ傾くように取付手段１１１により車両本体２０２に取り付けられている。角度Ｅは、１０°±７°の範囲から選定されることが好ましい。角度Ｅが３°未満の場合、縁石２１０から取得される点データＦの数が不足する可能性が高くなる。角度Ｅが１７°より大きい場合、他の道路構造物などの検出精度の低下が無視できなくなる。図４の（ａ）の部分に示すように、鉛直軸に対する回転軸の傾きの角度Ｅを１０°±７°の範囲から選定される角度に設定することで、比較的背が低い縁石２１０に対してもレーザー光による走査本数を適切に増加させることができ、縁石２１０を示す点データＦの点数を増加させることができる。

位置関係検出装置１２０は、計測装置１１０から取得した計測データに基づき縁石２１０に対する車両２００の位置関係を導出する装置であり、データ取得部１２１と、平面特定部１２７と、路面抽出部１２５と、傾斜導出部１２８と、縁石抽出部１２２と、交線算出部１２６と、位置関係算出部１２３と、を備えている。

データ取得部１２１は、計測装置１１０から計測データを取得する。本実施の形態の場合、計測装置１１０は、計測装置１１０の回転軸周り全周（３６０°）において縁石２１０を含む道路構造物の状態を計測する全方位型のＬｉＤＡＲであるため、データ取得部１２１は、計測装置１１０から取得した計測データから、図５に示すように、所定の軸（本実施の形態の場合、計測装置１１０を通過する鉛直軸）周りにおける所定の角度範囲であって、角度範囲の中央線Ｂが車両２００の左右方向に対し左側通行に対応した車両２００の場合は左側、右側通行に対応した車両２００の場合は右側（本実施の形態の場合、運転席２０３の反対側）に向いている抽出角度範囲Ａに含まれる点データのみを新たな計測データとして抽出する。これにより、位置関係検出装置１２０が処理するデータ量を削減し、処理速度の向上を図っている。

また、抽出角度範囲Ａの一端は、左側通行に対応した車両２００の場合は左側、右側通行に対応した車両２００の場合は右側（本実施の形態の場合、運転席２０３の反対側）の前輪２０１と接し、他端は車両２００の前後方向における前方に向くように設定されている。これにより、計算に用いる計測データのデータ量を抑制しつつ、縁石２１０に関する十分な情報を確保することが可能となる。また、計測装置１１０が全方位型のＬｉＤＡＲであり、取得する計測データが極座標により表現されるため、抽出角度範囲Ａ内の計測データを容易に抽出することが可能である。

計測装置１１０は、計測装置１１０の特異方向Ｓが抽出角度範囲Ａ以外に向くように配置または設定されている。特異方向Ｓとは、測定の開始方向、および終了方向の少なくも一方であり、全方位型のＬｉＤＡＲに関しては測定の開始方向、および終了方向が一致している。特異方向Ｓは、計測データの切れ目に該当し、計測データに含まれる角度の基準方向（本実施の形態の場合、０°の方向）に該当している。このように特異方向Ｓを抽出角度範囲Ａ以外となるように計測装置１１０を配置または設定することで、データ処理の負荷を抑制し、検出精度の向上を図ることができる。

なお、データ取得部１２１は、所定の角度範囲Ａとして所定の距離以下の範囲を新たな計測データとして抽出してもよい。具体的に例えば計測装置１１０から２０ｍ以内の計測データを抽出する場合を例示できる。また、データ取得部１２１は、角度、および距離の少なくとも一方で計測データを抽出する範囲を制限するのではなく、矩形など所定の形状の領域を用いて計測データを抽出してもかまわない。この場合、選定する領域は、前輪よりも前方の領域が後方の領域よりも大きいことが好ましく、また、車両２００の中央位置Ｃに対し左側通行に対応した車両２００の場合は左側、右側通行に対応した車両２００の場合は右側（本実施の形態の場合、運転席２０３の反対側）が左側通行に対応した車両２００の場合は右側、右側通行に対応した車両２００の場合は左側（本実施の形態の場合、運転席２０３側）より大きいことが好ましい。

平面特定部１２７は、計測データに含まれる点データの集合である三次元点群から少なくとも二つの平面を特定する。本実施の形態の場合、制限された領域内の計測データに基づき平面が特定される。これにより、道路構造物の内、縁石２１０、および路面２２０に関する平面を集中して特定することができる。平面の特定方法は、特に限定されるものではないが、例えば、三次元点群処理のためのソフトウェアライブラリであるＰｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｌｉｂｒａｒｙ（ＰＣＬ）を用いることを例示できる。具体的例えば、点群データの中からランダムに選んだ点データＦの組から法線ベクトルを求め、法線ベクトルの一致度合いに基づき平面を特定する方法を例示することができる。

路面抽出部１２５は、取得した計測データに基づき路面を示す路面データを抽出する。路面抽出部１２５の路面抽出ロジックは、特に限定されるものではない。例えば計測データがカメラに基づく画像の場合、画像解析により路面データを抽出してもかまわない。

本実施の形態の場合、路面抽出部１２５は、平面特定部１２７により特定された複数の平面の中から、計測装置１１０の基準面（水平面と想定される）との傾きが路面傾斜範囲内、かつ、面積が路面面積閾値以上の平面を路面データとして抽出する。

路面傾斜範囲は、特に限定されるものではなく、車両２００の最大ロール角度や最大ピッチ角度に基づき設定される。具体的には計測装置１１０の基準面に対する傾きに対し±１０°程度の範囲を路面傾斜範囲として例示できる。

なお、面積が路面面積閾値以上か否かの判定において、特定された平面に含まれる点データＦの数が所定数以上か否かに基づき判定することも可能である。例えば、少なくとも特定された平面に含まれる点データＦの数が５０以下の平面は、傾斜に関する判断をすることなく路面データとして抽出しないようにすることも可能である。

傾斜導出部１２８は、路面抽出部１２５により抽出された路面データに基づき、図７の（ａ）に示すように実際の水平面内の所定の一軸である第一軸２３１に対する車両２００に取り付けられた計測装置１１０の基準面１１２の第一傾斜度θ１を導出する。本実施の形態の場合、第一軸２３１は、車両２００の幅方向に沿う軸であって、車両２００が位置している路面２２０に沿う軸である。つまり、第一傾斜度θ１は、車両２００のロール方向Ｒの傾斜度である。また、傾斜導出部１２８は、図７の（ｂ）に示すように、水平面内において第一軸２３１に直交する第二軸２３２に対する計測装置１１０の基準面１１２の第二傾斜度θ２も導出する。第二軸２３２は車両２００の前後方向に沿う軸である。つまり、第二傾斜度θ２はピッチ方向Ｐの傾斜度である。具体的に、傾斜導出部１２８は、路面抽出部１２５により抽出された路面データが水平面に平行であるとし、予め定められた計測装置１１０の基準面１１２の路面データに対するロール方向Ｒ、およびピッチ方向Ｐの傾斜度を第一傾斜度θ１、および第二傾斜度θ２として導出する。第一傾斜度θ１と第二傾斜度θ２の導出に用いる路面データは、縁石２１０と路面２２０の両方を計測した計測データに基づいて抽出されることが好ましい。

縁石抽出部１２２は、データ取得部１２１が取得した計測データに基づき縁石２１０を示す縁石データを抽出する。縁石抽出部１２２の縁石データを抽出する方法は、特に限定されるものではない。

本実施の形態の場合、データ取得部１２１が取得する計測データには、車両２００に対する道路構造物の各点の位置を示す点データＦが含まれている。平面特定部１２７は、点データＦの集合である三次元点群から平面を特定している。縁石抽出部１２２は、縁石２１０の側面２１１を示す縁石データの候補として鉛直面に対し縁石傾斜範囲内に含まれる平面を起立データとして抽出し、起立データについて第一傾斜度に基づき補正を行って補正後データを生成している。なお、起立データに対し第二傾斜度を加えて補正後データを生成してもかまわない。

縁石傾斜範囲は、特に限定されるものではなく、普及している実際の縁石の側面の鉛直面に対する傾きに対し±１０°程度の範囲を縁石傾斜範囲として例示できる。具体的に例えば、実際の縁石の側面の鉛直面に対する傾きは５．７°、縁石傾斜範囲は５．７°±１０°を例示できる。

縁石抽出部１２２はさらに、補正後データに基づき縁石２１０の側面２１１を示す縁石データを抽出する。具体的に例えば、縁石抽出部１２２は、補正後データから、高さが高さ閾値以下の平面を縁石データとして抽出してもよい。また、縁石抽出部１２２は、補正後データから、面積が縁石面積閾値未満の平面を縁石データから除外してもかまわない。さらに、縁石抽出部１２２は、補正後データに含まれる点データＦの数に対し、高さ閾値より高い点データＦの数の割合が比較閾値以上の補正後データを、前記縁石データから除外してもかまわない。

高さ閾値は、特に限定されるものではなく、普及している実際の縁石の高さに基づき設定される。具体的に例えば、複数種類の縁石の高さの最低値が２０ｃｍとした場合、計測誤差などを考慮した１８ｃｍを高さ閾値として例示できる。

縁石面積閾値は、特に限定されるものではない。また、縁石２１０は、長手方向に並べて配置されるため、縁石２１０の側面２１１の面積は、一律に特定できない。従って、縁石面積閾値は、複数個（例えば数個）の縁石２１０の側面積の合計を下限値として設定してもかまわない。本実施の形態の場合、縁石面積閾値は、抽出された縁石データに含まれる点データＦの数としている。これは、縁石２１０の側面２１１として計測された点データＦの数と縁石２１０の側面２１１の面積が比例関係にあることに基づく。

交線算出部１２６は、路面抽出部１２５で抽出された路面データと縁石抽出部１２２で抽出された縁石データとの交線２１５を示す交線データを算出する。交線データを算出するロジックは、特に限定されるものではない。例えば、路面データを含む仮想的な路面平面方程式、および縁石データを含む仮想的な縁石平面方程式を作成し、これらの二つの平面の交わりを交線データ（交線方程式）とする方法を例示できる。

位置関係算出部１２３は、縁石抽出部１２２が抽出した縁石データに基づき縁石２１０から車両２００までの距離Ｄ、および縁石２１０の並び方向に対する車両２００の角度θを算出する。距離Ｄおよび角度θの算出方法は、計測装置１１０が出力する計測データの種類によって異なり、限定されるものではない。例えば、計測データが画像の場合、縁石として抽出された部分の画像内の傾きを角度θに対応付けてもよく、縁石として抽出された部分と直交する線であって画像内の基準点を通過する線の縁石から基準点までの長さを距離Ｄに対応付けてもかまわない。

本実施の形態の場合、位置関係算出部１２３は、算出された交線データに基づき交線２１５から車両２００までの距離Ｄ（詳細には縁石２１０と路面２２０の交線２１５から計測装置１１０までの距離Ｄが算出される。

正着制御部１３０は、位置関係算出部１２３により算出される縁石２１０から車両２００までの距離Ｄ、および縁石２１０の並び方向に対する車両２００の角度θに基づき縁石２１０に沿って正着させるように車両２００を制御する。具体的に例えば、正着制御部１３０は、ステアリング、走行用のモータ（エンジン）、ブレーキなどを統合的に制御して正着制御を行う。なお、正着制御部１３０は、運転者に対して正着に必要な情報を提示することで車両２００を正着制御してもよい。

次に、縁石２１０から路面２２０上の車両２００までの距離Ｄ、および縁石２１０の並び方向に対する車両２００の前後方向の角度を検出する位置関係検出方法の流れを説明する。図８は、位置関係検出方法の流れを示すフローチャートである。

最初に、計測装置１１０の較正の必要性が判断される（Ｓ１０１）。例えば、計測装置１１０の初期設定の段階や計測装置１１０の使用を開始して所定期間経過の後などのタイミングにおいて計測装置１１０の較正が行われる（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）。具体的には、計測装置１１０が取り付けられた車両２００を水平であることが保証されている路面上まで移動させて配置し、路面抽出部１２５に路面データを抽出させ、傾斜導出部１２８に導出させた第一傾斜度が０°となるように計測装置１１０の基準面を較正する（Ｓ１０２）。なお、計測装置１１０の特異方向Ｓ（図５参照）と、車両２００の前後方向などに関して較正してもかまわない。

次に、自動運転において正着制御が開始されると（Ｓ１０３:Ｙｅｓ）、データ取得部１２１は、車両２００の周辺に存在する縁石２１０、および路面２２０を含む道路構造物の状態を計測する計測装置１１０から計測データを取得する（Ｓ１０４）。本実施の形態の場合、データ取得部１２１は、取得した計測データから所定の領域内を示す所定領域データを抽出して新たな計測データとし、データ量を削減している（Ｓ１０５）。

次に本実施の形態の場合、平面特定部１２７が削減された所定領域データに基づき複数の平面を特定する（Ｓ１０６）。路面抽出部１２５は、複数の平面の中から路面２２０を示す路面データを抽出する（Ｓ１０７）。

抽出した路面データが正しい路面データである場合（Ｓ１０８:Ｙｅｓ）、傾斜導出部１２８が、抽出された路面データと予め較正された計測装置１１０の基準面とを比較し、ロール方向の計測装置１１０の傾きである第一傾斜度、およびピッチ方向の傾きである第二傾斜度を導出する（Ｓ１０９）。

次に、縁石抽出部１２２が、平面特定部１２７により特定された平面から鉛直面に対し縁石傾斜範囲内に含まれる平面に対応する計測データを起立データとして抽出する（Ｓ１１０）。抽出した起立データに対し、第一傾斜度、および第二傾斜度を用いて補正を実行し補正後データを生成する（Ｓ１１１）。縁石抽出部１２２は、生成した補正後データに対し高さ閾値、縁石面積閾値などを用いて正しい縁石データを抽出する（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）。

次に、交線算出部１２６が、路面抽出部１２５で抽出された路面データと縁石抽出部１２２で抽出された縁石データとの交線２１５を示す交線データを算出する（Ｓ１１３）。次に、位置関係算出部１２３が、交線データに基づき縁石２１０から車両２００までの距離Ｄ、および縁石２１０の並び方向に対する車両２００の角度θを算出する（Ｓ１１４）。距離Ｄおよび角度θの算出方法は、計測装置１１０が出力する計測データの種類によって異なり、限定されるものではない。例えば、計測データが画像の場合、縁石として抽出された部分の画像内の傾きを角度θに対応付けてもよく、縁石として抽出された部分と直交する線であって画像内の基準点を通過する線の縁石から基準点までの長さを距離Ｄに対応付けてもかまわない。

本実施の形態の場合、位置関係算出部１２３が、算出された交線データに基づき交線２１５から車両２００までの距離Ｄ（詳細には縁石２１０と路面２２０の交線２１５から計測装置１１０までの距離Ｄを算出する（Ｓ１１４）。最後に、位置関係算出部１２３は、正着制御部１３０に算出した距離と角度とを出力する（Ｓ１１５）。以上のＳ１０４からＳ１１６までのフローが正着制御終了（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）まで繰り返される（Ｓ１１６：Ｎｏ）。

上記実施の形態に係る位置関係検出装置１２０は、計測装置１１０から取得する計測データから縁石２１０の側面２１１を示す可能性の高い起立データを選定し、起立データに対し、同じ計測装置１１０から得られる路面データに基づいて補正を行うことで、即答性に優れ、精度の高い距離と角度のデータを出力することができる。従って、ロール方向やピッチ方向に揺れ動く車両２００に対しても正着制御（自動駐車）を高い精度で安定的に実現させることができる。具体的に例えば、本実施の形態により得られる距離Ｄ、および角度θを用いれば、縁石２１０と車両２００の縁石２１０側の前輪２０１との距離は４ｃｍ±２ｃｍの範囲に収まるように正着制御をすることができる。本実施の形態によれば、縁石２１０の上端面の車両２００側の縁２１２と車両２００との距離を使用した正着制御の場合に起こりうる縁石２１０の側面２１１と車両２００の前輪２０１との干渉を回避することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、計測装置１１０を車両本体２０２の下面に取り付ける場合を説明したが、計測装置１１０は、車両本体２０２の側面、天井の外側、平面視における車両２００の角部など任意の位置に配置することができる。

また、計測装置１１０は、所定の軸周りの全周において道路構造物の状態を計測するものばかりでなく、図９に示すような所定の軸周りにおいて所定の角度範囲Ａの道路構造物の状態を計測するものであってもかまわない。例えば計測装置１１０がカメラなどの場合、カメラの画角が角度範囲Ａとなる。また、このような計測装置１１０は、角度範囲Ａの中央線Ｂは、車両２００の左右方向に対し左側通行に対応した車両２００の場合は左側、右側通行に対応した車両２００の場合は右側（本実施の形態の場合、運転席２０３の反対側）に向くように配置されることが好ましい。

また、位置関係検出装置１２０は、平面特定部１２７を備えていない場合もある。具体的に例えば、計測データが距離データを含む画像データのような場合は、路面２２０、および縁石２１０の側面２１１を、パターンマッチングなどを用いて計測データから路面データ、および縁石データを直接抽出することも可能である。

また、位置関係検出装置１２０は、交線算出部１２６を備えていない場合もある。具体的には縁石２１０の側面２１１を示す路面データに基づき、縁石２１０と車両２００との距離、および縁石２１０の並び方向に対する車両２００の角度を位置関係算出部１２３が直接算出してもかまわない。

また、データ取得部１２１は、計測装置１１０から取得した計測データを所定の角度範囲に限定したが、データ取得部１２１は、角度範囲、および距離範囲の少なくとも一方により限定してもよい。距離範囲とは具体的に例えば計測装置１１０から２０ｍ以内の計測データのみを抽出することである。

また、データ取得部１２１は、計測装置１１０から取得した計測データを矩形など任意の閉じた形状の範囲内に限定してもかまわない。

またデータ取得部１２１、縁石抽出部１２２、位置関係算出部１２３、および正着制御部１３０の処理部の一部、または全部の処理をコンピュータに実現させるプログラムであってもかまわない。

本発明は、乗用車、バス、トラック、農業機械、建設機械などの路面を走行する車両などに利用することができる。

１００…位置関係検出システム、１１０…計測装置、１１１…取付手段、１１２…基準面、１２０…位置関係検出装置、１２１…データ取得部、１２２…縁石抽出部、１２３…位置関係算出部、１２５…路面抽出部、１２６…交線算出部、１２７…平面特定部、１２８…傾斜導出部、１３０…正着制御部、２００…車両、２０１…前輪、２０２…車両本体、２０３…運転席、２１０…縁石、２１１…側面、２１５…交線、２２０…路面、２３１…第一軸、２３２…第二軸

Claims (9)

1. 縁石から路面上の車両までの距離を検出する位置関係検出装置であって、
   前記車両の周辺に存在する前記縁石、および前記路面を含む道路構造物の状態を計測する計測装置から計測データを取得するデータ取得部と、
   取得した前記計測データに基づき前記路面を示す路面データを抽出する路面抽出部と、
   前記路面データに基づき、水平面内の所定の一軸である第一軸に対する前記車両に取り付けられた前記計測装置の第一傾斜度を導出する傾斜導出部と、
   前記計測データから鉛直面に対し縁石傾斜範囲内に含まれる前記計測データを起立データとして抽出し、前記第一傾斜度を用いて前記起立データを補正した補正後データに基づき前記縁石を示す縁石データを抽出する縁石抽出部と、
   前記路面データと前記縁石データとの交線を示す交線データを算出する交線算出部と、
   前記交線データに基づき前記縁石から前記車両までの距離を算出する位置関係算出部と、
   を備える位置関係検出装置。
2. 前記位置関係算出部は、
   前記縁石データに基づき前記縁石の並び方向に対する前記車両の角度を算出する
   請求項１に記載の位置関係検出装置。
3. 前記傾斜導出部は、
   水平面内において前記第一軸に直交する第二軸に対する前記計測装置の第二傾斜度を導出し、
   前記縁石抽出部は、
   前記第一傾斜度に加え前記第二傾斜度を用いて前記起立データを補正し、補正後データを生成する
   請求項１または２に記載の位置関係検出装置。
4. 前記縁石抽出部は、
   前記補正後データから、高さが高さ閾値以下の平面を縁石データとして抽出する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の位置関係検出装置。
5. 前記縁石抽出部は、
   前記補正後データから、面積が縁石面積閾値以上の平面を縁石データとして抽出する
   請求項１から４のいずれか一項に記載の位置関係検出装置。
6. 前記縁石抽出部は、
   前記補正後データに含まれる点データの数に対し、高さ閾値より高い点データの数の割合が比較閾値以上の場合、前記縁石データから除外する
   請求項１から５のいずれか一項に記載の位置関係検出装置。
7. 縁石から路面上の車両までの距離を検出する位置関係検出方法であって、
   前記車両の周辺に存在する前記縁石、および前記路面を含む道路構造物の状態を計測する計測装置からデータ取得部が計測データを取得し、
   取得した計測データに基づき前記路面を示す路面データを路面抽出部が抽出し、
   前記路面データに基づき、水平面内の所定の一軸である第一軸に対する前記車両に取り付けられた前記計測装置の第一傾斜度を傾斜導出部が導出し、
   前記計測データから鉛直面に対し縁石傾斜範囲内に含まれる前記計測データを起立データとして抽出し、前記第一傾斜度を用いて前記起立データを補正した補正後データに基づき前記縁石を示す縁石データを縁石抽出部が抽出し、
   前記路面データと前記縁石データとの交線を示す交線データを交線算出部が算出し、
   前記交線データに基づき前記縁石から前記車両までの距離を位置関係算出部が算出する
   位置関係検出方法。
8. 前記位置関係算出部は、
   前記縁石データに基づき前記縁石の並び方向に対する前記車両の角度を算出する
   請求項７に記載の位置関係検出方法。
9. 前記計測装置を備えた車両を水平な路面上に配置し、前記路面抽出部に路面データを抽出させ、前記傾斜導出部に導出させた第一傾斜度に基づき前記計測装置の基準面を較正する
   請求項７または８に記載の位置関係検出方法。

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