JPH01211006A - 画像式無人車における運行情報の認識位置決定方法 - Google Patents

画像式無人車における運行情報の認識位置決定方法

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Publication number
JPH01211006A
JPH01211006A JP63036015A JP3601588A JPH01211006A JP H01211006 A JPH01211006 A JP H01211006A JP 63036015 A JP63036015 A JP 63036015A JP 3601588 A JP3601588 A JP 3601588A JP H01211006 A JPH01211006 A JP H01211006A
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JP
Japan
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mark
image
unmanned vehicle
cpu
determined
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Pending
Application number
JP63036015A
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English (en)
Inventor
Akiyoshi Itou
日藝 伊藤
Hiroshi Asano
宏志 浅野
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、無人車の運行を指示するために無人車前方
の路面上に離散配置したマークを無人車に備えた撮像装
置により順次撮像し、その撮像画像中の画素信号を画像
処理してマークの指示する運行情報を認識し、無人車の
運行を決定するようにした画像式無人車において、マー
クの指示する運行情報の認識位置決定方法に関するもの
である。
[従来の技術] 従来、画像式無人車として、例えば路面上に配設された
連続する走行ラインを撮像し、その撮像画像中の画素信
号を画像処理して決定した走行経路に沿って路面を走行
させるようにしたものが知られている。そして、この画
像式無人車においては、撮像画像中の前方の走行ライン
の偏位に基いてステアリング角を決定して無人車を操舵
制御するものであった。
しかしながら、前記画像式無人車においては走行ライン
を途切れることなく連続的に設けなければならず、その
設置に手間がかかるという問題があった。そのため、設
置の手間を削減し得る離散配置式のマークを撮像し、そ
の撮像画像を画像処理して無人車の運行を決定するよう
にした画像式無人車が提案されている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、従前の離散配置式のマークを採用した画像式
無人車においては、撮像装置の予め定められた視野によ
りマークを撮像する際、遠くに位置するマークはど小さ
く不明瞭に映り、近くに位置するマークはど大きく明瞭
に映ることになる。
このため、遠くに位置するマークの撮像画像を画像処理
した場合に、そのマークの位置を認識することは可能で
あるが、マークの指示する運行情報(例えば、「−旦停
止」、「右折」、「左折」。
「旋回」等の運行情報であって、通常はマークの表面に
所定のパターンをもって設けられている)までを正確且
つ高精度に認識することは困難であり、結果として無駄
な画像処理を行うことになった。
従って、マークの指示する運行情報の認識を正確且つ高
精度に行うためには、近くに位置するマークの画像を処
理することが望ましい。しかしながら、マークに近付き
過ぎて撮像した場合に、マークが撮像装置の視野からは
み出て画像に映し出されたマークに欠けが生じ、その運
行情報の認識が困難になるという虞れがあった。
この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、離散配置式のマークを撮像してその撮像
画像中の画素信号を画像処理してマークの指示する運行
情報を認識し、無人車の運行を決定するようにした画像
式無人車において、マークの指示する運行情報を認識す
るための画像処理を必要最小限にし得ると共に、運行情
報の認識を正確且つ高精度に行い得る画像式無人車にお
ける運行情報の認識位置決定方法を提供することにある
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するためにこの発明においては、無人
車の運行を指示するために所定間隔隔てて無人車前方の
路面上に離散配置したマークを無人車に備えた撮像装置
により所定の視野で無人車の走行に伴って順次撮像し、
その視野に対応する撮像画像中の画素信号を画像処理し
てマークの指示する運行情報を認識し、無人車の運行を
決定するようにした画像式無人車において、視野の境界
縁のうち撮像装置に最も接近した境界縁に対応する撮像
画像の画像縁に沿って同撮像画像中に所定幅を有する無
効領域を設け、撮像画像中において無効領域に最も接近
し且つ同無効領域に侵入しない位置にてマークが映し出
された際の撮像画像の画素信号のみを画像処理してマー
クの指示する運行情報を認識するようにしている。
[作用] 従って、撮像画像中において無効領域に最も接近し且つ
同無効領域に侵入しない位置にてマークが映し出される
際の撮像画像の画素信号のみが画像処理されてマークの
指示する運行情報が認識されるので、それ以前に映し出
される遠方位置のマ一りの撮像画像は画像処理されない
。よって、不明瞭で運行情報の認識が困難な撮像画像に
関わる画像処理が省略される。
又、画像処理される撮像画像はマークが最も大きく明瞭
な状態になると共に、画像縁からはみ出ることがないの
で、マークの指示する運行情報の認識が正確且つ高精度
に行われる。
[実施例] 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に基いて詳
細に説明する。
第2図は画像式無人車1の側面を示し、その無人車1の
前側上部中央位置に立設した支持フレーム2の上部中央
位置には撮像装置としてのCOD(charge  c
oupled  device)カメラ3が設けられて
いる。第3図に示すように、CODカメラ3は無人車1
の予め設定された前方の路面4上を視野としての台形状
のエリアEをもって撮像するように支持フレーム2にセ
ットされている。そして、この実施例では、CODカメ
ラ3で撮像された第5図(a)に示すような台形状のエ
リアEを第5図(b)に示すような四角形状の画像5に
して映し出している。又、この実施例では、CCDカメ
ラ3が撮像したエリアEの画像5は256X256個の
画素で構成されている。
第2.3図に示すように、路面4には無人車lのたどる
べき予め設定した走行経路L(第3,6図参照)を指示
すると共に、無人車1の運行を1旨示するためのマーク
6が所定等間隔を隔てて離散的に配設されている。
第4図(a)(b)に示すように、この実施例のマーク
6は表面白色地の円形状をなし、その相対向する両側部
には先端尖頭形状の一対の角部6aが延出形成されてい
る。そして、この一対の角部6aを結ぶ線βの延出方向
により、マーク6上を通過する際の無人車1の進行方向
が指示されると共に、次のマーク6のある方向が指示さ
れる。
又、第4図(a)に示すように、マーク6の中心(重心
)から角部6aの尖頭点までの長さをr2(>rl)と
している。
この実施例では、第4図(a)に示すような表面白色無
地のマーク6は、前記結ぶ線lの示す進行方向への「直
進」を指示する運行情報を備え、第4図(b)に示すよ
うな表面白色地の中央に黒塗りの九よりなる運行指示パ
ターン6bを有するマーク6は、「=旦停止」を指示す
る運行情報を備えている。
そして、無人車lが走行することにより、その前方に離
散配置された各マーク6がCCDカメラ3により順次撮
像されることになる。又、この実施例において、白色を
なすマーク6の表面に対して路面4は暗い色をなしてい
る。従って、マーク6の白色の部分を撮像したCCDカ
メラ3からの信号(以下、「画素信号」という)のレベ
ルは高く、反対に路面4又はマーク6の黒塗りの運行指
示パターン6bを撮像したCCDカメラ3からのii!
!i素信号のレベルは低くなる。
次に、無人車1に搭載された走行制御装置の電気的構成
を第1図に従って説明する。
マイクロコンピュータ10は中央処理装置(以下、rC
PUJという)11と、制御プログラムを記憶した読み
出し専用メモリ (ROM)よりなるプログラムメモリ
12と、CPUIIの演算処理結果及び画素データ等が
一時記憶される読み出し及び書き替え可能なメモリ (
RAM)よりなる作業用メモリ13と、タイマ14等と
から構成されている。そして、CPUI 1はプログラ
ムメモ1J12に記憶された制御プログラムに従ってC
CDカメラ3を撮像作動させて路面4上のマーク6を撮
像し、その画像5の画素信号に基いてその時々の無人車
lが走行する走行経路を演算決定したり、前記画素信号
に基きワーク6の指示する運行情報を認識したりして、
走行及び操舵の制御のための各種の演算処理動作を実行
する。
即ち、cputtは予め設定された撮像タイミングが到
来する毎に、入出力インターフェース15及びA/D変
換器16を介してCCDカメラ3を走査制御すると共に
、そのCCDカメラ3からの画素信号をA/D変換器1
6、バスコントローラ17を介して画素データとして作
業用メモリ13の所定記憶領域に記憶させる。
A/D変換器16はCCDカメラ3からの画素信号をア
ナログ値からデジタル値にA/D変換すると共に、その
A/D変換の際に各画素信号が予め定めた設定値以上か
否かを判別し、設定値以上の画素信号の場合にはマーク
6の白色部分の画素に対応するrlJとし、反対に設定
値未満の画素信号の場合には暗い色の路面4又はマーク
6の黒塗りの運行指示パターン6bの部分の画素に対応
する「0」とするように、順次入力される各画素信号を
2値化し、画素データとしてバスコントローラ17を介
して作業用メモリ13に記憶させる。
従って、作業用メモリ13にはCCDカメラ3が撮像し
た画像5が256X256個の画素データ群として記憶
される。
尚、この実施例では、作業用メモリ13に新たな画像の
画素データ群が入力されることにより、先の画素データ
群が所定記憶領域から消去され、同記憶領域に新たな画
像の画素データ群が記憶される。
又、この実施例では説明の便宜上、CODカメラ3によ
り撮像された画像5の走査制御は横方向に走査し、その
走査が画像5の上から下方向に移る走査方式を採用する
が、その他の走査方式で実施してもよいことは勿論であ
る。
2値化レベルコントローラ18はCPUIIがらの制御
信号に基いてA/D変換器16が2値化するための設定
値データをA/D変換器16に出力する。
ドライブコントローラ19は走行用モータ2゜及び操舵
機構21を同じ<CPUIIからの制御信号に基いて制
御する。そして、走行用モータ2゜はその制御信号に基
いて回転速度が制御され、操舵機構21は制御信号に基
いてステアリング角θS(第12図参照)が制御される
尚、この実施例では、始動及び停止を除いて一定速度■
で無人車lを走行させるようになっていて、CPUII
は走行用モータ20の回転速度を一定速度で回転させる
ように制御している。
又、この実施例では、COD:メラ3は予め定めた設定
時間T (= T a + T4 、第8図参照)毎に
間隔をおいて撮像動作が行われるように制御され、撮像
タイミングとられている。
即ち、第6図において、CPUIIは無人車1の走行に
伴い、タイマ14の動作に基いて前記設定時間Tを計時
し、その計時完了時を撮像タイミングとし、CCDカメ
ラ3を撮像動作させる。この結果、無人車1の前進に伴
って第1のエリアE1、第2のエリアE2、第3のエリ
アE3、第4のエリアE4、第5のエリアE5、第6の
エリアE6・・・・が次々に撮像されことになる。これ
によって、1つのマーク6について略5回の撮像動作が
行われることになる。
そして、第1のエリアE1〜第5のエリアE5に対応し
て映し出されたマーク6は、第7図(a)〜第7図(e
)に順次示すように、無人車lがマーク6に近付(に従
ってマーク6が次第に大きく映し出されることになる。
又、この実施例では、CCDカメラ3により撮像される
画像5中において、無効領域7が予め設定されている。
即ち、第5図(b)に示すように、無効領域7は画像5
の下側の画像縁U(この場合、画像5の最上端の画素列
から256番目の画素列)と、同画像縁Uと平行な画像
5中の基準線Q(この場合、例えば画像5の最上端列か
ら220番目の画素列)との間に設定されている。前記
画像縁Uは第5図(a)に示すように、実平面上のエリ
ア已においてCCDカメラ3に最も接近した位置に相当
する境界縁Uに対応しており、同エリ、アEの境界縁U
から前方へ所定距離dだけ離れた位置の境界縁Uと平行
な基準線qに対応するように画像5中に前記基準線Qが
設定されている。
この基準線Qの設定は射影変換及び逆射影変換を用いて
行われている。即ち、第5図(b)に示すように、画像
5を構成する各画素において左から数えて128番目に
ある縦一列の画素列をX軸とし、最上側から数えて12
8番目にある横一列の画素列をy軸と規定し、そのx、
  y座標系に基いて画像縁Uの位置座標を表す。そし
て、射影変換処理を行う。この射影変換処理は画像5で
求めた画像縁Uが第5図(a)に示す実平面上のエリア
Eのどの位置にあるか、即ちこの実施例では第5図(a
)に示すように無人車1の中心位置(正確にはCCDカ
メラ3の位置)を原点P)(とすると共に、無人車1の
進行方向をX軸とし、同X軸と直交する方向をY軸とし
たX、Y座標系での境界縁Uの位置座標を割り出す。
この射影変換処理は、CCDカメラ3が路面4を垂直に
撮像していないことから、画像5中のマーク6と実平面
上のエリアEにおけるマーク6とが相違するのを一致さ
せるための処理である。
尚、この射影変換処理は予め設定されているCCDカメ
ラ3の焦点距離及び倍率等の規格、傾き及び高さ等の設
置条件に基いて行われる。そして、この射影変換の一般
式は以下の通りである。
即ち、画像5の画像縁Uを構成する各点の位置座標をx
、  y、エリアEの境界縁Uを構成する各点の位置座
標をX、Yとし、CCDカメラ3の高さをH,CCDカ
メラ3の傾きをθ(第2図参照)、対応する倍率を決め
る定数をF、車中心とCODカメラ3の設置点との間の
距離をPとする。
x−に−Ftan(−〇)    H X=□・ □ +P x−jan(−〇)     k−F −y−sec(−θ)      H Y=                    ・x 
−jan(−θ)     k−F1+□ に−F そして、上記の射影変換に基いて実平面上のエリア已に
おける境界縁Uの位置を算出したら、その境界縁Uから
前方へ距離dだけ離れた基準線qの位置が画像5中のど
の位置にあるかを割り出す。
即ち、X、Y座標系における基準線qを構成する各点の
位置座標を、xr!座標系における位置座標に変換する
これは、前記射影変換処理とは逆の逆射影変換処理を行
うことによって求めることができる。この逆射影変換の
一般式は以下の通りである。
(P−X) −H−jan(−〇) (1+ jan”(−〇))kFY−cos(−θ)(
X −P)  ・jan(−〇)−H上記のようにして
、画像5中における基準線Qの設定が行われる。
そして、画像5において基準線Qと画像縁Uとの間の無
効領域7は、その範囲内にてマーク6が映し出された場
合にマーク6が最も大きく且つ明瞭に映し出される反面
、映し出されたマーク6に欠けが発生する虞れがある部
分である。従って、基準線Qはマーク6が大きく且つ明
瞭に映し出されると共に、映し出されたマーク6に欠け
が発生しない境界位置に相当することになる。
尚、上記のように画像5中の無効領域7の幅Sを決定す
る実平面上の距離dの大きさは、CCDカメラ3の撮像
タイミングに対応して設定されている。即ち、この実施
例において無人車1は一定速度Vで走行制御されるよう
になっているので、第6図に示すように、先の撮像タイ
ミングから次の撮像タイミングまでの見込みの走行距離
りは常に一定となることがわかる。従って、第5図(a
)に2点鎖線で示すマーク6の一部が僅かにエリアEの
境界縁Uからはみ出て撮像されるようなマーク6の位置
を基準として、それよりも1つ前の撮像タイミングにお
ける同図に実線で示すマーク6の位置、即ち略距離り分
だけ前方へ離れた位置に基準線qが隣接するように、距
離dの位置が決定されている。
尚、この実施例において、距離dには無人車1の実際の
走行における誤差分を考慮して所定量のセーフティーマ
ージン(図示路)が予め設けられている。即ち、無人車
1の実際の走行距離と、CCDカメラ3の撮像タイミン
グに対応する無人車1の見込みの走行距離りとが正確に
一致しない場合を見込んで、前記セーフティーマージン
が設定されている。
更に、この実施例では、無人車lの直進走行と曲進走行
との間で、前記撮像タイミングの間隔、つまり設定時間
Tの間に無人車1が走行する距離は一定であるが、画像
5上における縦方向(画像5の上から下への方向)のマ
ーク6の移動量は異なることになる。即ち、直進走行時
の移動量は最も大きく、それよりも曲進走行時の移動量
は小さくなる。このため、厳密には距離dを一律に設定
することができないが、この実施例では無人車1の操舵
制御は緩やか且つ滑らかに行うことを前提として、距離
dが直進走行時の最大移動量に設定されている。
そして、この実施例において、CPUI 1は前記撮像
タイミングによりCCDカメラ3を撮像動作させる毎に
、その時々に撮像された画像5を画像処理して映し出さ
れたマーク6の位置を認識すると共に無人車Iを当該マ
ーク6に到達させるための走行経路を決定し、更に次の
撮像タイミングにおいて画像5中に映し出されるマーク
6の位置を予測演算する。
そして、CPU11は前記予測された位置にて映し出さ
れるマーク6が無効領域7に侵入するか否かを判定する
。このとき、前記予測設定された位置におけるマーク6
が無効領域7に侵入しないと判定した場合には、CPU
11は先に決定された走行経路に基き無人車1を継続走
行させるための処理動作を実行する。一方、予測設定さ
れた位置におけるマーク6が無効領域7に侵入すると判
定した場合には、CPUIIは当該撮像タイミングにお
いて実際に撮像されているマーク6が画像5の無効領域
7に最も接近し、且つ間無効領域7に侵入しない位置に
て映し出されていると判定し、その際の画像5の画素デ
ータのみを画像処理してマーク6の指示する運行情報を
認識し、その認識結果に基いて無人車lの運行を決定す
る。そして、CPUI 1はその決定結果に基いて無人
車1を運行させるための所定の処理動作を実行する。
次に、CPUIIの処理動作について具体的に説明する
CPUI 1の基本的動作は、CCDカメラ3を作動さ
せる撮像処理動作と、そのカメラ3が撮像した画像5に
基いて路面4に設けたマーク6を画像処理してその位置
を認識したり、マーク6の指示する運行情報を認識した
りする認識処理動作と、その認識結果に基いて無人車l
の走行経路を演算決定したり、無人車1の運行を演算決
定したりする演算処理動作と、その演算結果に基いて走
行用モータ20及び操舵機構21を制御して無人車1を
運行させる運行処理動作とから構成されている。
そして、CPUIIは撮像処理動作→認識処理動作−演
算処理動作−運行処理動作の順序で制御を行い、それら
各動作の動作時間T1〜T4(第8図参照)を予め設定
している。そして、前記各動作を順次繰り返して無人車
1が運行されるようになっている。尚、撮像処理動作か
ら演算処理動作までが終了し運行処理動作が開始される
までの時間Ta (=71+T2+T3、第8図参照)
についてはCPUI 1は先の演算処理動作で得た走行
経路若しくは運行に基いて運行処理動作を実行し、無人
車1を運行制御している。
次に、決定された走行経路に基いて行われる無人車1の
運行制御について詳述する。
第8図に示すように先の演算にて求めた走行経路LOに
基いて走行中の無人車1が地点POに到達した時、CP
UIIがCCDカメラ3を撮像動作させて撮像処理動作
を開始し、認識処理動作及び演算処理動作を実行し、次
の新たな走行経路L1を決定するまでに要する時間Ta
後には、無人車1は地点POから地点P1まで前記走行
経路LOに基いて走行する。そして、CPUI 1はこ
の地点piから走行経路Llに基く運行処理動作を開始
し、同走行経路L1に従って走行するように無人車1を
運行制御する。
走行経路L1に基く運行処理動作を開始してから所定の
動作時間T4が経過し、地点P2まで無人車1が走行し
た時、CPUI 1は次の撮像処理動作を開始する。そ
して、CPUI 1は時間Taだけ経過した後(地点P
3まで無人車1が走行経路L1に従って走行する時)ま
でに、地点P2で撮像した画像情報に基く走行経路L2
を決定し、地点P3からその決定した新たな走行経路L
2に従って走行するように無人車1を運行制御する。
以後、同様な動作を繰り返してCPUIIは無人車1を
その時々で演算した各走行経路LO,Ll。
L2・・・・、に基いて運行制御するようになっている
。従って、cputiは撮像タイミングの設定時間T 
(=TI+72+T3+74)ごとに新たな走行経路を
更新しながら走行している。
更に詳細に説明すると、第9図において、無人車lが先
に演算された走行経路LOに従って運行制御されている
状態において、地点POに到達したとき、CPUIIか
らの制御信号に基いてCCDカメラ3が走査制御される
と、CCDカメラ3は前方のエリアEを第10図に示す
ような画@!5に撮像する。
このCCDカメラ3からの各画素に対応する画素信号は
A/D変換器16にてその信号強度に対応してデジタル
変換されると共に、マーク6の部分の画素信号と路面4
の部分の画素信号とが「l」。
「0」に2値化されて画素データとして作業用メモリ1
3の所定記憶領域に記憶される。
尚、説明の便宜上、地点POで撮像されるマーク6は初
めて撮像されるマーク6であって、最も遠い位置からの
撮像とす・る。
CPUI 1は作業用メモリ13に記憶された前記画素
データに基き、まずマーク6の位置の認識を行う。即ち
、CPUI 1は公知の方法でこの画像5においてマー
ク6の形状と判別した部分の中心位置g、即ちマーク6
の重心点が実際の路面4のどの位置Gにあるかを算出し
て作業用メモ1月3に記憶する。
この算出において、まず最初にCPUI 1は第10図
に示すように画像5からマーク6と判別した部分の一対
の角部6aの尖頭点a、cを含む4点a、b、c、dの
位置をx、y座標系に基く位置座標にして表す。
次に、CPUI 1はこの4点a w dの射影変換を
行い、各点a w dが第9図に示す実平面上のエリア
Eのどの位置(以下、「基点」という)A〜Dにあるか
、即ち第9図に示すようにX、 Y座標系のどの位置座
標にあるかを割り出すために演算処理動作を実行する。
a (x at y a)→A (X at Y a)
b (xb、yb)−=B (IXb、Yb)c (x
c、yc)−*C(Xc、Yc)d (xd、yd)−
D (Xd、Yd)尚、この射影変換処理動作における
射影変換の一般式は先に述べた一般式と同じものである
前記のように射影変換を行った後、CPUIIは基点A
−Dの座標から基点A、Cを結ぶ線と基点B、Dを結ぶ
線の交点の座標(Xg、Yg)をマーク6の中心位置G
として求める(第11図参照)と共に、基点A、Cの座
標(Xa、Ya)、(Xc、Yc)から同マーク6の傾
き(一対の角部6aを結ぶ線lの傾きであって無人車1
が進む方向を示す)Φm(第9図参照)を求める。
尚、この実施例では中心位置Gを画像5中の4つの点a
 ”−dから求めたが、角部6aの尖頭点a。
Cの2点を結ぶ線Eの中点を画像5中のマーク6の中心
位置gとし、その中心位置gを射影変換して中心位置G
としてもよい。又、画像中のマークから重心を求め、そ
の重心をマーク中心とし、射影変換して中心位置Gを求
めてもよい。
次に、第11図に示す・ように、前記地点poで撮像し
たマーク6の撮像画像に基いて決定される走行経路L1
によって運行制御される地点P1における無人車1の傾
き(姿勢角)Φp1と、同地点P1の座標(Xpl、 
Ypt)を求める。この算出は先の演算で決定された走
行経路LOである3次間数f(X)を用いて容易に求め
られる。
再位置G (X L Y g)、P 1 (Xpt、 
Ypl)と、その位置G、PLにおける傾きΦm、φp
1?、基いてCPUIIは再位置G、PLを通過する下
記の3次間数f(X)で表される走行経路Llを求める
r<x> =αX3+βX2+γX+δそして、計数α
、β、γ、δは下記の連立4次方程式を解くことによっ
て容易に求めることができる。
Yg=αXg”十βXg”+ r Xg + δYl)
1””αXp18  +βXp12  +γXFII+
δtan  Φm  = 3 αXg”+2  βXg
+rtan ΦpL= 3 CtXp12+2  βX
pl+7そして、CPUIIはこの3次間数f(X)を
地点P1からマーク中心位置Gを姿勢角Φmで通過する
無人車1の走行経路L1として決定する。
次に、CPUI 1は決定された走行経路Llに基き、
次の撮像タイミングにおいて撮像され、画像5中に映し
出されるマーク6の位置を予測設定する。
即ち、まずCPUIIは走行経路Ll上に位置し、次の
撮像タイミングに対応する無人車lの中心位置くこの場
合、地点P2)の予測設定を行う。
この地点P2の予測設定は、撮像タイミングの設定時間
Tに対応する距11tDに基き、地点Poを基点として
走行経路Ll上に設定することができる。
次に、CPUI 1は地点P2を設定すると、第14図
に示すように地点poを原点として設定したX、Y座標
系におけるマーク中心位置Gを、同図に示すように地点
P2を原点とすると共に、その地点P2の無人車1の進
行方向をXtm軸、同X+s軸に対して直交する方向を
Ym軸とするXn、Ym座標系に座標変換する。即ち、
前記X、Y座標中のマーク中心位置GQ座標(Xg、Y
g)をXm、Ym座標系での座標(Xmg、 Ymg)
に変換する。
この変換はアフィン変換を用いて行われ、以下の演算式
でXm、Ym座標系でのマーク中心位置Go+の位置座
標(Xmg、 Ymg)が求められる。
(以下、余白) Xmg= (Xg −Xp2)  ・cos(−θm)
(Yg−Yp2)  ・5in(−θm)Ymg= (
Xg −Xp2)  ・5in(−θm)+(Yg  
 Ypz)  ・cos(−θm)尚、X p2. Y
 92はX、Y座標系の地点P2の座標であって、前記
走行経路Llの3次間数f(X)から求めることができ
る。
又、θmはX、Y座標系のY軸に対するXm 。
Ym座標系のYm軸の回転角、即ち地点poで無人車1
の姿勢角に対するP2での無人車lの姿勢角の変化量で
あって、前記走行経路L1の3次間数f(X)から求め
ることができる。
Xs、Ym座標系での路面4上のマーク中心位置Gn+
の座標系(Xmg、 Ymg)が求められると、次にC
PUIIはこの座標(Xmg、 Ymg)が地点P2で
撮像した場合には画像5のどの位置、即ちマーク中心位
置gが画像5中どの位置にあるかの演算処理を行う。
Cm (Xmg、 Ymg) −g (xg 、 yg
 )これは、射影変換処理動作と逆の逆射影変換処理動
作を行うことによって求めることができる。
尚、逆射影変換式の一般式は先に述べた一般式と同じも
のである。
そして、逆射影変換処理動作に基いて位置gの座標(x
g、yg)が求まると、CPUIIは第15図に示すよ
うに画像5中において位置g (Xg。
yg)を中心に映し出されるマーク6を設定する。
この設定において、マーク6は画像5の画像縁りに近付
(に従って大きく映し出されるが、その大きさは位置g
の位置座標(xg、yg)に基いて予測設定することが
できる。
そして、CPUIIは予測したマーク6が無効領域7内
に侵入しているか否かを判定し、そのマ一り6が無効領
域7に侵入すると判定した場合には、既に作業用メモリ
13に記憶した画素データに基いて、マーク6の指示す
る運行情報を認識し、その認識結果に基いて無人車1の
運行を決定し、その決定結果に基づいた運行処理動作を
実行する。
一方、予測されたマーク6が無効領域7に侵入しないと
判定した場合には、先に決定された走行経路L1に基く
運行処理動作を実行する。
このときの、走行経路L1に基く無人車1の走行を説明
する。
即ち、無人車1が先の走行経路LOに従って地点P1に
到達すると、CPUI 1は運行処理動作に移り、前記
走行経路L1に基いて操舵機構21を制御する。この制
御は第11図に示すように地点P1から3次間数f(X
)の曲線に沿って無人車1を走行させるための処理動作
であって、その時々の走行位置における無人車1の姿勢
角φ(X)を求め、無人車1がその時々においてその姿
勢角Φ(X)となるようにステアリング角θSを決定し
操舵機構21を作動制御する。
そして、3次間数f(X)の微分値の逆正接が前記姿勢
角Φ(X)  (=jan −1(f’  (X) )
 )であって、走行経路Ll上のある点(Xn、f(X
 n) )から次の点(X net + f (X n
et))  まで移動する場合には、姿勢角Φ(X)が
Φ(Xn)からΦ(X n+1)となる条件を満足すれ
ばよいことがわかる。
そして、この条件を満足させるための走行制御方法をこ
の実施例では定常旋回円滑走行に具体化している。
即ち、定常旋回円滑走行は第12図に示すように、ステ
アリング角θSを一定に保持すると一定の半径Rで旋回
する走行であって、ΔT秒後の姿勢角Φ(X)の変化量
をΔΦとする表、以下の式%式% ■は走行速度、Wはホイールベースである。
そして、両式からV・ΔTだけ進む間にΔΦだけ姿勢角
を変化させるためには、ΔT毎に半径R(=V・ΔT/
ΔΦ)を計算し、その半径Rからステアリング角θs 
 (=W/R=W・ΔΦ/v。
ΔT)を算出すればよい。
従って、CPUIIはへT秒毎にステアリング角θSを
前記式に基いて算出し、操舵機構21を作動制御すれば
走行経路L1に沿って無人車1を走行させることができ
る。
そして、無人車1が走行経路L1に従って走行し、走行
経路Llに基く運行処理動作を開始してから動作時間T
4だけ経過した時(その時の地点P2) 、CPUI 
1は次の撮像装置の処理動作を実行し前記と同様にCC
Dカメラ3を撮像動作させ、その時のエリアEのマーク
6を撮像する。そして、次の新たな走行経路L2の3次
間数fcX>を求める処理動作を地点P3に到達するま
で行う。
次に、第6図及び第7図(a)〜第7図(f)に従って
、1つのマーク6の撮像動作に関わるCPUIIの一連
の処理動作について詳述する。
今、第6図に破線で示すマーク6の運行情報に基いて運
行(この場合、「直進」)が決定されて無人車1が運行
制御されている状態において、CPUIIからの制御信
号に基きCCDカメラ3が撮像動作されると、CCDカ
メラ3は同図に2点鎖線で示す前方の第1のエリアE1
を第7図(a)に示すような画像5に撮像する。この画
像5において、マーク6は画像5の上側において小さく
不明瞭に映ることになり、その運行情報の認識は困難な
状態になっている。
このCCDカメラ3からの各画素に対応する画素信号は
A/D変換器16にてA/D変換されると共に2値化さ
れ、画素データとして作業用メモIJ13の所定記憶領
域に記憶される。
作業用メモリ13に記憶された前記画素データはマーク
6に相当する部分の強度が大きくなり、路面4に相当す
る部分の強度が小さくなり、よってマーク6に相当する
部分及び路面4に相当する部分の判別が行われる。
そして、CPUI 1は前記画素データに基き、画像5
において映し出されたマニラ6の位置を認識するための
認識処理動作を実行し、その認識結果に基いて走行経路
りを決定するための演算処理動作を実行する(この場合
、直進経路となる)。
又、その走行経路りが決定されると、CPUI 1は第
7図(a)に2点鎖線で示すように次の撮像タイミング
において映し出されるマーク6の位置を予測設定すると
共に、その予測設定されたマーク6が画像5中の無効領
域7に侵入するか否かを判定する。この場合、予測設定
されたマーク6が画像5の無効領域7に侵入していない
ので、CPU1lは先に決定された走行経路りに沿って
無人車lを走行させるための運行処理動作を実行する。
即ち、cputtは無人車1を継続走行させるために走
行用モータ20を継続動作させる。又、CPu1lは次
の撮像タイミングにてCCDカメラ3を撮像動作させる
ために、タイマ14の動作に基いて所定の設定時間Tを
計時する。
次に、CPUI 1は前記設定時間Tの計時を完了して
次の撮像タイミングが到来すると、CCDカメラ3を撮
像動作させる。この結果、第6図に示すように第2のエ
リアE2が第7図(b)に示すような画像5に撮像され
る。この画像5においてマーク6は画像5の上側やや中
央寄りにおいて小さくやや不明瞭に映ることになり、そ
の運行情報の認識はやや回能な状態になっている。
この画像5の・画素信号は前記と同様に2値化されて画
素データとして作業用メモリ13の所定記憶領域に記憶
された後、マーク6に相当する部分及び路面4に相当す
る部分の判別が行われる。
そして、CPUIIは前記画素データに基き、画像5に
おいて映し出されたマーク6の位置を認識するための認
識処理動作を実行し、その認識結果に基いて走行経路り
を決定するための演算処理動作を実行する。又、走行経
路りが決定されると、CPUIIは第7図(b)に2点
鎖線で示すように次の撮像タイミングにおいて映し出さ
れるマーク6の位置を予測設定すると共に、その予測設
定されたマーク6が画像5中の無効領域7に侵入するか
否かを判定する。この場合、予測設定されたマーク6の
位置が画像5の無効領域7に侵入していないので、CP
UIIは先に決定された走行経路りに沿って無人車1を
走行させるための運行処理動作を実行する。即ち、CP
UIIは無人車lを継続走行させるために走行用モータ
20を継続動作させる。又、CPUIIは次の撮像タイ
ミングにてCCDカメラ3を撮像動作させるために、タ
イマ14の動作に基いて設定時間Tを計時する。
以下、同様にCPU11は各撮像タイミングにおいて、
CCDカメラ3を次々に撮像動作させる。
これによって、第6図に示す第3のエリアE3〜第6の
エリアE6がそれぞれ第7図(c)〜第7図(f)に示
すような画像5に撮像され、各画像5の画素信号は2値
化されて画素データとして作業用メモリ130所定記憶
領域に記憶される。
そして、第3のエリアE3に対応する第7図(C)に示
す画像5においては、マーク6が画像5の略中央に映し
出されることになる。従って、CPUI 1はこの画素
データに基き、マーク6に相当する部分及び路面4に相
当する部分の判別を行うと共に、画像5に映し出された
マーク6の位置を認識し、その認識結果に基いて走行経
路りを決定する。又、CPUIIは第7図(c)に2点
鎖線で示すように次の撮像タイミングに映し出されるマ
ーク6の位置を予測設定すると共に、その予測設定され
たマーク6が画像5中の無効領域7に侵入するか否かを
判定する。この場合、予測設定されたマーク6の位置は
画像5の無効領域7に侵入していないので、CPUI 
1は先に決定された走行経路りに沿って無人車1を継続
走行させるために走行用モータ20を継続動作させる。
そして、第4のエリアE4に対応する第7図(d)に示
す画像5においては、マーク6が基準線Qに最も接近し
、且つ無効領域7に侵入しない位置に映し出されること
になる。そして、CPU11はこの画素データに基きマ
ーク6に相当する部分及び路面4に相当する部分の判別
を行うと共に、画像5に映し出されたマーク6の位置を
認識し、その認識結果に基いて走行経路りを決定する。
又、CPUIIは第7図(d)に2点鎖線で示すように
次の撮像タイミングに映し出されるマーク6の位置を予
測設定すると共に、その予測設定されたマーク6が画像
5中の無効領域7に侵入するか否かを判定する。この場
合、予測設定されたマーク6の位置が画像5の無効領域
7に侵入することになる。従って、CPUIIは当該撮
像タイミングにて撮像した画@5の画素データに基いて
、当該マーク6の指示する運行情報を認識するための認
識処理動作を実行する。そしてこの場合、「−旦停止」
の運行情報が認識される。従って、CPUIIは前記「
−旦停止」の認識結果に基き、予め設定された一旦停止
のための演算処理動作を実行して、「−旦停止」のため
の運行を決定する。
即ち、CPUIIは既に説明した射影変換処理動作及び
逆射影変換処理動作に基いて、無人車1が当該マーク6
の真上に到来するまでの残りの走行距離を算出し、その
走行距離に基き、無人車1が当該マーク6の真上に到達
するまでの走行時間を算出設定し、その走行時間の計時
が完了したときを無人車1の停止時期として決定する。
そして、CPUI 1は当該マーク6の真上に無人車1
が到達して停止するまでの運行処理動作を実行するため
に、走行用モータ20を制御動作させる。
更に、第5のエリアE5に対応する第7図(e)に示す
画像5及び第6のエリアE6に対応する第7図(f)に
示す画像5においては、マーク6が画像5の無効領域7
に侵入して映し出されると共に、マーク6の一部分若し
くは大部分が画像5の画像縁Uからはみ出して映し出さ
れることになる。
従って、CPUIIはそれら画像5の画素データを画像
処理してマーク6の指示する運行情報を認識することな
く、既に1つ前の撮像タイミングに対応して決定され実
行されている運行処理動作に従って無人車1を継続走行
させるための運行処理動作を実行する。
そして、無人車1の走行に伴い、CPUIIが当該マー
ク6の真上に達するまでの走行時間の計時を完了すると
、CPUIIは無人車1を停止させるために走行用モー
タ20を停止制御させる。
この結果、無人車1が当該マーク6の真上にて一旦停止
される。
上記のようにこの実施例では、エリアEの境界縁のうち
CCDカメラ3に最も接近した境界縁Uに対応する画@
!5の画像縁Uに沿って同画像5中に所定幅Sを有する
無効領域7を設け、画像5中において無効領域7に最も
接近し、且つ同無効領域7に侵入しない位置にてマーク
6が映し出された際を運行情報の認識位置として決定し
、その画像5の画素データのみを画像処理してマーク6
の指示する運行情報を認識し、無人車1の運行を決定す
るようにしている。
このため、マーク6の指示する運行情報を認識する場合
に、画像5に映し出されるマーク6を大きく鮮明なもの
に特定することができると共に、マーク6を欠けること
なく完全に映しだされるものに特定することができる。
即ち、不明瞭に映し出されたり、欠けが生じるように映
し出されたりするマーク6のように、運行情報の認識が
困難な場合を排除し、運行情報の認識が容易な場合のみ
を特定することができる。この結果、マーク6の指示す
る運行情報を認識するための画像処理を必要最小限にす
ることができ、しかもその認識を正確且つ高精度に行う
ことができる。
尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜
に変更して次のように実施することもできる。
(1)前記実施例では第7図(d)に示すように無効領
域7に最も接近し且つ同無効領域7に侵入しない位置に
てマーク6を1回のみ映し出し、その画像5の画素信号
を画像処理して運行情報を認識するようにしたが、第7
図(C)に示すようにマーク6が映し出された位置から
第7図(d)に示すようにマーク6が映し出された位置
に達するまでの間で、マーク6の映し出し、即ちマーク
6の撮像を複数回(例えば4回)行い、その複数の撮像
画像の画素信号をそれぞれ画像処理して運行情報を認識
し、その認識結果のうち最も多い認識結果を採択するよ
うに構成してもよい。
この場合、認識される複数の運行情報のうちの一部が、
外部ノイズの影響により認識が困難でも、運行情報の認
識を確実に行うことができ、突発的な外部ノイズに対処
することができる。
尚、前記認識された各運行情報のうち最も多い認識結果
を採択する場合に、各運行情報の認識位置に対応してマ
ーク6が無効領域7に最も近付いて映し出された画像か
ら順に、各運行情報に重み付けを行うようにしてもよい
(2)前記実施例では所定間隔をもって間歇的にCCD
カメラ3の撮像動作が行われるように撮像タイミングを
設定したが、撮像タイミングを設定することなく常時連
続的にCCDカメラ3を撮像動作させるように構成して
もよい。
(3)前記実施例では、1つのマーク6がCCDカメラ
3により5回撮像されるようにしたが、この撮像回数に
限定されるものではな(、回数を増減したり、撮像タイ
ミングをその時々で変更したりして実施してもよい。
(4)前記実施例では、当該撮像タイミングにおいて画
像5に映し出されるマーク6の位置を認識して次の撮像
タイミングにおけるマーク6の映し出される位置を予測
設定し、その予測設定さた位置のマーク6が無効領域7
に侵入するか否かの判定に基き、当該撮像タイミングに
撮像されるマーク6の位置が無効領域7に最も接近し、
且つ同無効領域7に侵入しない位置か否かを判定するよ
うにしているが、当該撮像タイミングに撮像されるマー
ク6と、画像5中の基準線Qとの間隔を求め、その間隔
に基いてマーク6と無効領域7との前記位置関係を判定
するように構成してもよい。
(5)前記実施例では、無人車lの走行速度■を一定と
したが、その時々で変更するようにしてもよい。この場
合、無人車の車速を測定する車速検出器を設け、同検出
器に基いて車速及び走行距離等を演算してもよい。
(6)前記実施例では、撮像される画像5の全画素デー
タを画像処理してマーク6の位置或いはマーク6の指示
する運行情報を認識するようにしていたが、画像5に映
し出されたマーク6を包含する所定範囲の処理領域を設
定し、その処理領域の画素データのみを画像処理してマ
ーク6の位置或いはマーク6の指示する運行情報を認識
するように構成してもよい。
(7)前記実施例では、走行経路を3次関数にて決定し
たが、これに限定されるものではなく、走行経路をその
他の関数を用いて決定するようにしてもよい。
(8)前記実施例では撮像装置としてCCDカメラ3を
用いたが、それ以外の撮像装置を用いて実施してもよい
(9)前記実施例ではCCDカメラ3における画像の画
素構成(分解能)を256X256画素としたが、これ
に限定されるものではなく、例えば512X512画素
、1024X1024画素等、適宜に変更して実施して
もよい。
[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明によれば、離散配置式のマ
ークを撮像してその撮像画像中の画素信号を画像処理し
てマークの指示する運行情報を認識し、無人車の運行を
決定するようにした画像式無人車において、マークの指
示する運行情報を認識するための画像処理を必要最小限
にすることができ、運行情報の認識を正確且つ高精度に
行うことができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を具体化した一実施例を示す走行制御
装置の電気ブロック回路図、第2図は同じく無人車等の
側面図、第3図は無人車等の平面図、第4図(a)(b
)はマークの平面図、第5図(a)はCCDカメラが撮
像するエリアを説明するための説明図、第5図(b)は
CCDカメラが撮像する画像を説明するための説明図、
第6図は無人車の走行に伴って撮像されるエリアの撮像
タイミングを説明するための平面図、第7図(a)〜第
7図(f)は一連の撮像タイミングに対応してCCDカ
メラが撮像する画像を説明するための説明図、第8図は
走行制御装置の動作順序と無人車の走行位置との関係を
説明するための説明図、第9図はCCDカメラが撮像す
るエリアを説明するための説明図、第10図はそのエリ
アにおける画像を説明するための説明図、第11図は走
行制御装置が決定した走行経路を説明するための説明図
、第12図は定常旋回円走行を説明するための説明図、
第13図は姿勢角と曲進走行の半径との関係を説明する
ための説明図、第14図は座標変換を説明するための説
明図、第15図は次の撮像タイミングにおいて画像中に
マークが映し出される位置の予測設定を説明するための
説明図である。 無人車l、撮像装置としてのCCDカメラ3、路面4、
画像5、マーク6、無効領域7、視野としてのエリアE
、El−E6、境界縁u1画像縁U、基準線Q。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 無人車の運行を指示するために所定間隔隔てて無人
    車前方の路面上に離散配置したマークを無人車に備えた
    撮像装置により所定の視野で無人車の走行に伴って順次
    撮像し、その視野に対応する撮像画像中の画素信号を画
    像処理してマークの指示する運行情報を認識し、無人車
    の運行を決定するようにした画像式無人車において、 前記視野の境界縁のうち前記撮像装置に最も接近した境
    界縁に対応する前記撮像画像の画像縁に沿って同撮像画
    像中に所定幅を有する無効領域を設け、前記撮像画像中
    において前記無効領域に最も接近し且つ同無効領域に侵
    入しない位置にてマークが映し出された際の撮像画像の
    画素信号のみを画像処理してマークの指示する運行情報
    を認識するようにした画像式無人車における運行情報の
    認識位置決定方法。
JP63036015A 1988-02-18 1988-02-18 画像式無人車における運行情報の認識位置決定方法 Pending JPH01211006A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008210416A (ja) * 2008-06-05 2008-09-11 Asyst Technologies Japan Inc 無人搬送車
JP2014117498A (ja) * 2012-12-18 2014-06-30 Yamaha Motor Co Ltd 自動誘導車両制御方法および自動誘導車両制御システム
WO2019208585A1 (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 日野自動車株式会社 運転支援装置及び交通システム

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