JPH056881B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は無人車の走行経路決定方法に係り、
詳しくは無人車の走行経路を指示する走行ライン
を無人車に備えた撮像装置で撮り、その撮像装置
で撮つた走行ラインの画像を画像処理してその撮
像範囲における走行経路を決定する画像式無人車
における走行経路決定方法に関するものである。

（従来技術） 従来、この種の画像式無人車においては、例え
ば撮像装置にて撮つた走行経路を指示する白色の
走行ラインの画像を左半分と右半分に分け、その
右半分にある走行ラインの面積と左半分にある走
行ラインの面積を求め、その両者の差を算出し、
その差に基づいて前方の走行経路を判断し走行す
る方式や、画面の中心から白線が左右とちらの方
向にどれだけ偏位しているかを算出し、制御を行
なう方式をとつていた。すなわち、前方の走行経
路の判断は画像中の走行ラインの全体画像が全体
的にどちらに偏位しているかどうかだけの判断で
しかなかつた。

（発明が解決しようとする問題点） その結果、その撮像範囲における走行ラインが
無人車の現時点に対して左右どちらの位置に偏位
しているかどうかしか判断できず、正確な走行ラ
インの軌跡は判断することはできなかつた。

この発明の目的は前記問題点を解決すべく撮像
範囲における正確な走行経路を決定することがで
きる画像式無人車における走行経路決定方法を提
供するにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は上記目的を達成すべく、無人車に備
えた撮像装置で路面上に描かれた同無人車の走行
経路を指示する走行ラインを撮像し、その画像中
の走行ラインについてその長手方向に少なくとも
３個の点を選定し、その選定した画像中の各点を
前記路面上の実際の位置に射影変換した後、その
射影変換された各点若しくはその近傍位置を滑ら
かに通る曲線の関数を求め、この関数を撮像装置
が撮つた範囲における無人車の走経路とした画像
式無人車における走行経路決定方法をその要旨と
するものである。

（作用） 画像中の走行ラインから選定された複数個の点
を射影変換することにより、その複数個の点はそ
の画像上の位置関係がそれぞれ互いに実際の走行
路面上の位置関係に変換される。その実際の位置
関係に変換された各点若しくはその近傍位置を滑
らかに通る曲線の関数を求めることによつて、実
際の走行ラインの軌跡に近似した軌跡を決定する
ことができる。

（実施例） 以下、この発明の走行経路決定方法を具体化し
た無人車の走行経路決定装置の一実施例を図面に
従つて説明する。

第１図において、無人車１の前側上部中央位置
には支持フレーム２が立設されていて、そのフレ
ーム２の上部中央位置には撮像装置としての
CCD（charge coupled device）カメラ３が設け
られている。CCDカメラ３は無人車１の前方の
路面４上の撮像範囲としてのエリア４ａを撮るよ
うに支持フレーム２にセツトされている。そし
て、CCDカメラ３は第４図に示すエリア４ａを
第５図に示す画像９で捕らえている。又、エリア
４ａの画像９は本実施例では256×256個の画素で
構成されている。

尚、本実施例ではCCDカメラ３の両側下方位
置に同カメラ３の撮像を容易にするために前記路
面４を照すように照明ランプ５が設置されている
が、照明ランプ５を使用しなくもよい。

前記路面４には第２図に示すように無人車１の
走行経路を指示する走行ライン６が一定の線幅Ｄ
にて描かれていて、本実施例では路面４の色と異
なる白色の塗料にて描かれている。そして、この
一定の線幅Ｄを有した走行ライン６を前記CCD
カメラ３が撮ることになる。

尚、白色の走行ライン６を撮つた信号（以下、
画素信号という）のレベルは高く、反対に暗い路
面４を撮つた画素信号のレベルは低くなる。

次に、無人車１に搭載された走行路決定装置の
電気的構成を第３図に従つて説明する。

マイクロコンピユータ１０は中央処理装置（以
下、単にCPUという）１１と制御プログラムを
記憶した読み出し専用のメモリ（ROM）よりな
るプログラムメモリ１２とCPU１１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及びタイマ１４等から構成され、
CPU１１はプログラムメモリ１２に記憶された
制御プログラムにて走行ライン６の軌跡を割り出
すとともに操舵制御のための各種の演算処理動作
を実行するようになつている。

前記CPU１１は前記タイマ１４が計時する時
間に基づいて一定時間ごとに入出力インターフエ
イス１５及びＡ／Ｄ変換器１６を介して前記
CCDカメラ３を走査制御するとともに、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に
して作業用メモリ１３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変換する際、各画素信号が
予め定めた設定値以上か否か判別し、設定値以上
の画素信号の場合には白色の走行ライン６の部分
の画素として「１」、反対に未満の画素信号の場
合には暗い色の路面４の部分の画素として「０」
とするようにして順次入力されてくる各画素信号
を２値化し画素データとしてバスコントローラ１
７を介して作業用メモリ１３に記憶する。

従つて、作業用メモリ１３にはCCDカメラ３
が撮つた画像９が256×256個の画素データにして
記憶されていることなる。

尚、本実施例では説明の便宜上CCDカメラ３
の走査制御は横方向（Ｘ軸方向）に走査し、その
走査が画面９の上から下方向（Ｙ軸方向）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。

前記２値化レベルコントローラ１８は前記
CPU１１からの制御信号に基づいて前記Ａ／Ｄ
変換器１６が２値化するための設定値のデータを
同Ａ／Ｄ変換器１６に出力するようになつてい
る。ドライブコントローラ２０は図示しない走行
用の走行用モータ及び操舵機構２１を同じく
CPU１１からの制御信号に基づいて制御する。

次に、前記CPU１１の処理動作について説明
する。

今、CPU１１からの制御信号に基づいてCCD
カメラ３が走査制御されると、CCDカメラ３は
路面４に対して垂直ではなく一定の角度傾いて撮
像されていることから第４図に示す前方のエリア
４ａを第５図に示すような画像９に撮像する。こ
のCCDカメラ３が撮像した画像９は画素信号と
してＡ／変換器１６に出力され、そのＡ／Ｄ変換
器１６にて各画素信号が走行ライン６の部分の画
素信号か路面４の部分の画素信号かが判別された
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に記憶される。

CPU１１は作業用メモリ１３に記憶された画
素データに基づいて走行ライン６の画像認識を行
なう。CPU１１はこの画像９において上側から
順に走査方向（Ｘ軸方向）の各画素データを読み
出して一定の線幅Ｄを有している走行ライン６が
あるか、そして、その走査列のどの位置に位置す
るか割り出すとともに、その走行ライン６と判断
した範囲の中心位置Cnがどの位置にあるかを求
め作業用メモリ１３に記憶する。

この算出は第６図に示すように画素９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ｙ軸とし、上から数えて128番目
にある横一列の画素列をｘ軸と規定して画像９の
各画素をｘ，ｙ座標で表わすようにして、走行ラ
イン６の位置及び中心位置Cnをｘ，ｙ座標で求
めている。

そして、画像９の最下側までの各走査列の中心
位置C0〜C255を求める。

次に、CPU１１はその求めた中心１C0〜C225
から複数個の中心位置を選定点として選定する。
本実施例では予めｙ軸方向に等間隔でかつ上から
10番目、55番目、100番目、145番目、190番目、
235番目にある６個の走査列の中心位置C10、
C55、C100、C145、C190、C235を第６図に示す
ように選定点Z1〜Z6として規定している。

CPU１１はこの選定点Z1〜Z6を射影変換、す
なわち、画像９で求めた選定点Z1〜Z6が第４図
に示す実際のエリア４ａ上のどの位置（以下、基
点という）Q1〜Q6にあるか割り出す演算処理を
行なう。これは前記したように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９中
の走行ライン６と実際のエリア４ａにおける走行
ライン６と相違するのを一致させる処理である。
尚、この射影変換処理動作は予め設定されている
CCDカメラ３の焦点距離及び傾き、高さ等の設
定条件に基づいて射影変換、すなわち、座標変換
が行なわれる。本実施例では説明の便宜上、この
基点Q1〜Q6は第７図に示すように無人車１にお
いて無人車１の中心を通る進行方向に直交する方
向をＸ軸、エリア４ａを左右に２分する線をＹ軸
とし、かつその両軸の交点を原点（無人車１の中
心位置、正確にはCCDカメラ３の位置）HPとし
たＸ，Ｙ座標で表わされる。そして、この射影変
換の一般式は以下の通りである。

選定点の位置座標をｘ，ｙ、基点の位置座標を
Ｘ，Ｙとし、カメラ３の高さをＨ、カメラ３の傾
きをθ、対応する倍率を決める定数をＦとする
と、 Ｘ＝ｘ・secθ／｛１−（ｙ／Ｆ）tanθ｝・Ｈ／Ｆ Ｙ＝ｙ＋Ｆ・tanθ／｛１−（ｙ／Ｆ）tanθ｝・Ｈ／
Ｆ この６個の基点Q1〜Q6に基づいてCPU１１は
第７図に示すように、各基点Q1〜Q6を滑らかに
通る線Lxを本実施例では高次関数を使つて演算
する。そして、CPU１１はこの線Lxを第４図に
示すエリア４ａの走行ライン６の中心線Ｌとして
決定する。

そして、この算出した線Lxの関数に基づいて
CPU１１はドライブコントローラ２０に制御信
号を出力して操舵機構２１を作動制御すれば、そ
のエリア４ａ内において無人車１１を走行ライン
６に沿つて走行させることができる。

このように、本実施例においてはCCDカメラ
３で撮つた画像９中の走行ライン６について６個
の選定点Z1〜Z6を選定し、その画像９中で求め
た選定点Z1〜Z6を実際のエリア４ａの位置と対
応する基点Q1〜Q6を射影変換して求める。そし
て、その基点Q1〜Q6に基づいて走行ライン６の
中心線Ｌに非常に近似した同各基点Q1〜Q6を滑
らかに通る線Lxを関数的に求めたので、エリア
４ａ内における走行ライン６を非常に正確に割り
出すことができる。その結果、走行ライン６に沿
つて走行させるための操舵制御が非常に高い精度
で行なえる。

尚、本発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、前記実施例では選定点Z1〜Z6を６個とし
たが、その数は少なくとも３個あれば適宜変更し
て実施してもよい。又、前記実施例では選定点
Z1〜Z6の選定をＹ軸方向に対して等間隔に選定
したが、これを例えば下側ほどその間隔を狭くす
る等、等間隔に限定されることなく適宜変更して
選定点を選定したりして実施してもよい。さら
に、前記実施例では選定点Z1〜Z6を所定の走査
列方向の走行ライン６を示す画素群の中心位置
Cnとしたが、要は、画像９中に撮像されている
走行ライン６から選定されればよく、その選定方
法はどんな方法でもよい。さらに、前記実施例で
は中心位置Cnを全ての走査列について求めた後、
所定の中心位置を選定点としたが、全ての中心位
置を求めることなく選定点となる所定の走査列の
中心位置のみを求めるだけにして実施してもよ
い。この場合、走行経路決定処理時間をさらに短
縮させることができる。

又、前記実施例では高次関数を用いて走行ライ
ン６に近似する線Lxを求めたが、３次関数等の
ｎ次関数や、スプライン関数等の特殊関数等、そ
の他走行ライン６を近似できるものであればいか
なる関数でもよく、その関数にて線Lxを求めて
実施してもよいことは勿論である。

さらに、前記実施例では射影変換された基点
Q1〜Q6は第７図に示すように無人車１の中心を
通り進行方向に直交する方向をＸ軸、エリア４ａ
を左右に２分する線をＹ軸とし、かつその両軸の
交点を原点HPとしたＸ，Ｙ座標で表わしたが、
座標系の取り方は任意でも良く、例えばエリア４
ａの上辺をＸ軸、エリア４ａを左右に２分する線
をＹ軸として実施してもよい。

又、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
施してもよく、又、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256×256
画素としてが、これに限定されるものではなく、
例えば512×512画素、1024×1024画素等適宜変更
して実施してもよい。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば撮像範
囲における実際の走行ラインの軌跡に近似した軌
跡の走行経路を速やかに決定することができ、精
度の高い操舵制御に採用することができ、画像式
無人車における走行経路決定方法として優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した無人車の側面
図、第２図は同じく平面図、第３図は走行経路決
定装置の電気ブロツク回路図、第４図はCCDカ
メラが撮像するエリアを示す図、第５図はCCD
カメラが撮られた画像を説明するための説明図、
第６図は画像の座標を説明するための図、第７図
は選定点を実際のエリアに射影変換した時の各基
点を示す図、第８図はマイクロコンピユータの処
理動作を説明するためのフローチヤート図であ
る。 図中、１は無人車、３はCCDカメラ、４は路
面、４ａはエリア、５は照明ランプ、６は走行ラ
イン、９は画像、１０はマイクロコンピユータ、
１１は中央処理装置（CPU）、１２はプログラム
メモリ、１３は作業用メモリ、１４はタイマ、１
６はＡ／Ｄ変換器、１８は２値化レベルコントロ
ーラ、２０はドライブコントローラ、２１は操舵
機構である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 無人車に備えた撮像装置で路面上に描かれた
   同無人車の走行経路を指示する走行ラインを撮像
   し、その画像中の走行ラインについてその長手方
   向に少なくとも３個の点を選定し、その選定した
   画像中の各点を前記路面上の実際の位置に射影変
   換した後、その射影変換された各点若しくはその
   近傍位置を滑らかに通る曲線の関数を求め、この
   関数を撮像装置が撮つた範囲における無人車の走
   行経路とした画像式無人車における走行経路決定
   方法。