JPH07152435A - 無人車両用現在位置推定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 路面に凹凸があったり路面が軟弱状態となっ
ている場所や地図情報が無い場所でも車両現在位置を的
確に推定する。 【構成】 一端が車両外部の固定局に接続されると共に
長手方向に沿ってカラーマーカが所定間隔を置いて付さ
れた通信ケーブルＫをケーブルドラム機構２により巻取
／繰出を行いながら走行する無人車両１に、車両後方へ
繰出された通信ケーブルＫを撮影するビデオカメラ６
と、通信ケーブルＫに対するビデオカメラ６の傾きが常
時一定となるように制御する雲台制御装置９と、ビデオ
カメラ６により撮影した通信ケーブルＫの画像から位置
が特定されている３個のマーカを抽出し，３個のマーカ
の座標に基づきビデオカメラ６の視点の座標を算定して
無人車両１の現在位置を算定する画像処理用コンピュー
タ１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定局とケーブルを介
して接続された無人車両用現在位置推定方法及びその装
置に係り、特に、ビデオカメラ等で撮影したケーブルの
画像に基づき車両現在位置を計測する場合に好適な無人
車両用現在位置推定方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば公道や工場内等の整地され
た場所を車両が走行する場合，或いは例えば土木工事現
場等の限定された場所を車両が走行する場合、車両の現
在位置を計測する方式としては種々の計測方式が実用化
されている。例えば公道を走行する車両の現在位置を計
測する方式としては、車輪の回転情報を利用したデッド
レコニング、地図情報を利用して自車位置を補正するマ
ップマッチング、ジャイロや加速度計により自車の運動
を計測し自車位置を計測する慣性航法、等の手法を複合
した方式がある。また、人工衛星を用いて自車位置を計
測する人工衛星測位システム（ＧＰＳ）がある。

【０００３】他方、例えば工場内を走行する車両の現在
位置を計測する方式としては、工場内の軌道上に磁気テ
ープや光学反射テープを予め敷設しておき，当該テープ
を車載センサで検出することにより自車位置を計測する
方式がある。また、例えば土木工事現場等を走行する車
両の現在位置を計測する方式としては、光や電波を何箇
所かの基準位置から発射し，光や電波を車載センサで受
信して各基準位置からの信号の位相を比較することによ
り自車位置を計測する，光燈台方式や電波燈台方式があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術においては、下記の問題があった。車輪回転
情報を利用したデッドレコニング方式は、車両走行路面
が平坦な場所では誤差が少なく有効であるが、路面に凹
凸のある場所や車輪が滑りやすい場所では測位誤差が大
きくなるため、路面が平坦な場所以外での使用は不可能
であるという制約があった。また、地図情報を利用して
自車位置を補正するマップマッチング方式は、地図情報
がデータベース化されていない場所では使用できないと
いう制約があった。

【０００５】また、ジャイロや加速度計を使用した慣性
航法は、時間の経過に伴いジャイロや加速度計のドリフ
ト等による誤差が大きくなるため、自車位置の計測値の
必要精度を得るためには他の手法を用いて誤差を補正し
なければならず、慣性航法単独での運用は難しいという
欠点があった。また、人工衛星測位システム（ＧＰＳ）
は、車両の周囲に山や構造物等の障害物が無いひらけた
場所でしか使用できないという制約があった。即ち、上
述した各計測方式は、ある局面では有効であるが、路面
に凹凸があったり路面が軟弱状態となっている場所や車
両周囲に山や構造物がある地図情報の無い場所での運用
に制限が加わるという問題があった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、路面に凹凸があったり路面が軟弱状態と
なっている場所や地図情報が無い場所においても車両の
現在位置を的確に推定することを可能とした無人車両用
現在位置推定方法及びその装置を提供することを、その
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明の無人
車両用現在位置推定方法は、一端が車両外部の定位置に
接続されたケーブルの巻取／繰出を行いながら走行する
無人車両の現在位置を推定する無人車両用現在位置推定
方法において、前記無人車両の後方へ繰出され長手方向
に沿ってマーカが所定間隔を置いて付されたケーブルを
車載カメラにより撮影した画像から位置が特定されてい
る３個のマーカを抽出するマーカ抽出工程と、当該抽出
した３個のマーカの位置情報に基づき前記車載カメラの
視点の位置を算定して前記無人車両の現在位置を推定す
る車両現在位置推定工程とを具備する、という手法を採
っている。これによって前述した目的を達成しようとす
るものである。

【０００８】請求項２の本発明の無人車両用現在位置推
定方法は、一端が車両外部の定位置に接続されたケーブ
ルの巻取／繰出を行いながら走行する無人車両の現在位
置を推定する無人車両用現在位置推定方法において、前
記無人車両の後方へ繰出され長手方向に沿ってマーカが
所定間隔を置いて付されたケーブルを車載カメラにより
撮影した画像から位置が特定されている３個のマーカを
抽出するマーカ抽出工程と、当該抽出した３個のマーカ
の位置情報に基づき算定した前記車載カメラの視点の位
置及び前記抽出した何れか２個のマーカの位置に基づき
前記ケーブル上の新たな１個のマーカの位置を算定する
新規マーカ位置算定工程と、当該算定した新たな１個の
マーカの位置及び前記抽出した２個のマーカの位置に基
づき前記車載カメラの視点の新たな位置を算定して前記
無人車両の新たな現在位置を推定する車両現在位置推定
工程とを具備する、という手法を採っている。これによ
って前述した目的を達成しようとするものである。

【０００９】請求項３の本発明の無人車両用現在位置推
定装置は、一端が車両外部の定位置に接続されると共に
長手方向に沿ってマーカが所定間隔を置いて付されたケ
ーブルをケーブル巻取／繰出機構により巻取／繰出を行
いながら走行する無人車両に装備され，車両後方へ繰出
されたケーブルを撮影する車載カメラと、前記ケーブル
に対する前記車載カメラの傾きが常時一定となるように
制御するカメラ傾き制御手段と、前記車載カメラにより
撮影したケーブルの画像に基づき車両現在位置を推定す
る車両位置推定手段とを備え、前記車両位置推定手段
が、前記車載カメラにより撮影した前記ケーブルの画像
から位置が特定されている３個のマーカを抽出するマー
カ抽出機能と、当該抽出した３個のマーカの位置情報に
基づき前記車載カメラの視点の位置を算定して前記無人
車両の現在位置を推定する車両現在位置推定機能とを具
備する、という構成を採っている。これによって前述し
た目的を達成しようとするものである。

【００１０】請求項４の本発明の無人車両用現在位置推
定装置は、一端が車両外部の定位置に接続されると共に
長手方向に沿ってマーカが所定間隔を置いて付されたケ
ーブルをケーブル巻取／繰出機構により巻取／繰出を行
いながら走行する無人車両に装備され，車両後方へ繰出
されたケーブルを撮影する車載カメラと、前記ケーブル
に対する前記車載カメラの傾きが常時一定となるように
制御するカメラ傾き制御手段と、前記車載カメラにより
撮影したケーブルの画像に基づき車両現在位置を推定す
る車両位置推定手段とを備え、前記車両位置推定手段
が、前記車載カメラにより撮影した前記ケーブルの画像
から位置が特定されている３個のマーカを抽出するマー
カ抽出機能と、当該抽出した３個のマーカの位置情報に
基づき算定した前記車載カメラの視点の位置及び前記抽
出した何れか２個のマーカの位置に基づき前記ケーブル
上の新たな１個のマーカの位置を算定する新規マーカ位
置算定機能と、当該算定した新たな１個のマーカの位置
及び前記抽出した２個のマーカの位置に基づき前記車載
カメラの視点の新たな位置を算定して前記無人車両の新
たな現在位置を推定する車両現在位置推定機能とを具備
する、という構成を採っている。これによって前述した
目的を達成しようとするものである。

【００１１】

【作用】請求項１の本発明の無人車両用現在位置推定方
法によれば、車載カメラにより撮影したケーブルの画像
から位置が特定されている３個のマーカを抽出し，抽出
した３個のマーカの位置情報に基づき車載カメラの視点
の位置を算定して無人車両の現在位置を推定するという
手法を採っているため、例えば無人車両の車輪回転デー
タに基づき車両現在位置を推定する方法と比較し，路面
に凹凸があったり路面が軟弱状態となっている場所（不
整地）でも無人車両の現在位置を的確に推定することが
可能となる。また、例えば地図情報に基づき車両現在位
置を推定する方法と比較し，車両周囲に山や構造物があ
り地図情報が無い場所でも無人車両の現在位置を的確に
推定することが可能となる。また、無人車両の走行経路
付近の複数の所定箇所に車両現在位置計測用の目印（ラ
ンドマーク）を予め設置しておく必要が無いため、無人
車両を屋外のあらゆる場所で自由に運用することが可能
となる。

【００１２】請求項２の本発明の無人車両用現在位置推
定方法によれば、車載カメラの視点の位置及び２個のマ
ーカの位置に基づきケーブル上の新たな１個のマーカの
位置を算定し，算定した新たな１個のマーカの位置及び
２個のマーカの位置に基づき車載カメラの視点の新たな
位置を算定して無人車両の新たな現在位置を推定するた
め、上記と同様に、屋外の路面状況の如何に拘らず無人
車両の現在位置を的確に推定することが可能となると共
に、屋外における無人車両の自由な運用が可能となる。

【００１３】請求項３の本発明の無人車両用現在位置推
定装置によれば、車両位置推定手段が，車載カメラの視
点の位置及び２個のマーカの位置に基づきケーブル上の
新たな１個のマーカの位置を算定し，算定した新たな１
個のマーカの位置及び２個のマーカの位置に基づき車載
カメラの視点の新たな位置を算定して無人車両の新たな
現在位置を推定するため、例えば無人車両の車輪回転デ
ータに基づき車両現在位置を推定する方法と比較し，路
面に凹凸があったり路面が軟弱状態となっている場所
（不整地）でも無人車両の現在位置を的確に推定するこ
とが可能となる。また、例えば地図情報に基づき車両現
在位置を推定する方法と比較し，車両周囲に山や構造物
があり地図情報が無い場所でも無人車両の現在位置を的
確に推定することが可能となる。また、無人車両の走行
経路付近の複数の所定箇所に車両現在位置計測用の目印
（ランドマーク）を予め設置しておく必要が無いため、
無人車両を屋外のあらゆる場所で自由に運用することが
可能となる。

【００１４】請求項４の本発明の無人車両用現在位置推
定装置によれば、車両位置推定手段が，車載カメラの視
点の位置及び２個のマーカの位置に基づきケーブル上の
新たな１個のマーカの位置を算定し，算定した新たな１
個のマーカの位置及び２個のマーカの位置に基づき車載
カメラの視点の新たな位置を算定して無人車両の新たな
現在位置を推定するため、上記と同様に、屋外の路面状
況の如何に拘らず無人車両の現在位置を的確に推定する
ことが可能となると共に、屋外における無人車両の自由
な運用が可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を適用してなる実施例を図面に
基づいて説明する。

【００１６】本実施例における無人車両の構成を図１に
基づき説明すると、無人車両１は、所定の基地に設置さ
れた固定局（図示略）により通信ケーブルＫを介して遠
隔操縦されるようになっている。本実施例では、後述す
る如く通信ケーブルＫに等間隔で着色したカラーマーカ
をビデオカメラで撮影すると共にカラーマーカの位置に
基づき、無人車両１の現在位置を算定するようにした点
が特徴となっている。これにより、走行路面に凹凸があ
ったり走行路面が軟弱状態となっている場所（不整地）
や車両周囲に山や構造物がある地図情報の無い場所で
も、無人車両１の現在位置を特定するようにしている。

【００１７】無人車両１の構成を詳述すると、車体外部
には、通信ケーブルＫの巻取／繰出を行うケーブルドラ
ム２Ａ及び当該ケーブルドラム２Ａを回転駆動するドラ
ムモータ２Ｂ等から成るケーブルドラム機構２と、ケー
ブルドラム機構２に付設され当該ケーブルドラム機構２
から繰出された通信ケーブルＫを案内するガイドアーム
３と、雲台回転軸４に支持された雲台５と、雲台５に搭
載されたカラー式のビデオカメラ６とが装備されてい
る。また、車体内部には、統合制御装置７と、ケーブル
ドラム制御装置８と、雲台制御装置９と、画像処理用コ
ンピュータ１０とが装備されている。図中符号１１は操
向輪、符号１２は駆動輪を示す。

【００１８】この場合、無人車両１には、操向輪１１を
操舵する操舵機構，当該操舵機構を操舵制御する操舵制
御装置，駆動輪１２を駆動する駆動機構，当該駆動機構
を駆動制御する駆動制御装置が装備されているが、これ
らの図示は省略する。

【００１９】統合制御装置７は、画像処理コンピュータ
１０から信号線Ｓ１を介して出力された後述の車両現在
位置信号に基づき、無人車両１の運行を制御するように
なっている。また、統合制御装置７は、通信ケーブル
Ｋ，ケーブルドラム機構２及びケーブルドラム機構２と
の間に接続された信号線Ｓ２を介して受信した固定局か
らの指令信号に基づき、ケーブルドラム機構２による通
信ケーブルＫの巻取長さ／繰出長さを指示する巻取長さ
指示信号／繰出長さ指示信号を信号線Ｓ３を介してケー
ブルドラム制御装置８へ出力するようになっている。

【００２０】ケーブルドラム制御装置８は、統合制御装
置７から信号線Ｓ３を介して出力された巻取長さ指示信
号／繰出長さ指示信号に基づき、ケーブルドラム機構２
による通信ケーブルＫの巻取／繰出動作を制御する巻取
制御信号／繰出制御信号を信号線Ｓ４を介してケーブル
ドラム機構２へ出力するようになっている。この場合、
ケーブルドラム制御装置８は、無人車両１を前進走行さ
せる時は繰出制御信号を出力し、無人車両１を後退走行
させる時は巻取制御信号を出力するようになっている。

【００２１】ケーブルドラム機構２は、ケーブルドラム
制御装置８から信号線Ｓ４を介して出力された繰出制御
信号に基づき、無人車両１の前進距離に対応した長さだ
け通信ケーブルＫを繰出すようになっている。これによ
り、無人車両１は、前進走行するようになっている。ま
た、ケーブルドラム機構２は、ケーブルドラム制御装置
８から出力された巻取制御信号に基づき、無人車両１の
後退距離に対応した長さだけ通信ケーブルＫを巻取るよ
うになっている。これにより、無人車両１は、後退走行
するようになっている。

【００２２】雲台制御装置９は、画像処理コンピュータ
１０から信号線Ｓ５を介して出力された後述のビデオカ
メラ姿勢指示信号に基づき、雲台５を駆動制御する駆動
制御信号を信号線Ｓ６を介して雲台５へ出力するように
なっている。雲台５は、雲台制御装置９から信号線Ｓ６
を介して出力された駆動制御信号に基づき、ビデオカメ
ラ６の姿勢を変化させるようになっている。ビデオカメ
ラ６は、ガイドアーム３を介して車両後方の地面上に繰
出された通信ケーブルＫを含む状況をレンズ部６Ａによ
り撮影するようになっている。

【００２３】ここで、図３は雲台５とビデオカメラ６と
の取付状態を示す図であり、雲台５は、雲台回転軸４を
中心として無人車両１の車体上面に対し平行な面内で回
転し、ビデオカメラ６は、雲台５に支持されたビデオカ
メラ回転軸１３を中心として姿勢（ピッチング：縦振
り，ヨーイング：首振り）の変化が可能となっている。
ビデオカメラ６は、無人車両１から後方の地面上へ繰出
された通信ケーブルＫに対する傾きが常時一定となるよ
うに雲台制御装置９により雲台５を介して制御されるよ
うになっている。そして、ビデオカメラ６は、通信ケー
ブルＫの撮影に基づく画像信号を信号線Ｓ７を介して画
像処理用コンピュータ１０へ出力するようになってい
る。

【００２４】画像処理用コンピュータ１０は、ビデオカ
メラ６から信号線Ｓ７を介して出力された画像信号に基
づき、無人車両１の現在位置を算定するようになってい
る。また、画像処理用コンピュータ１０は、無人車両１
の現在位置の算定結果に基づく車両現在位置信号を信号
線Ｓ１を介して統合制御装置７へ出力し、ビデオカメラ
６の姿勢を何れの方向へ向けるかを指示するビデオカメ
ラ姿勢指示信号を信号線Ｓ５を介して雲台制御装置９へ
出力するようになっている。更に、画像処理用コンピュ
ータ１０は、画像信号の中からカラーマーカに対応した
信号を取り出す信号処理機能を備えている。

【００２５】また、無人車両１の通信ケーブルＫの表面
は、図４に示す如く、例えば白色のベースカラーＷで構
成されており、ベースカラーの表面には通信ケーブルＫ
の長手方向に沿って等間隔で例えば赤色，青色，緑色の
カラーマーカＲ，Ｇ，Ｂが当該順序で着色されている。
この場合、通信ケーブルＫのベースカラーＷとしては、
無人車両１の走行環境（屋外の不整地等）にあまり存在
しない白色を使用しており、カラーマーカＲ，Ｇ，Ｂと
しては、当該カラーマーカ同士の区別を明確にすべく前
述した複数種類の色を使用しているが、図４に示す色に
限定されるものではない。

【００２６】次に、前述した画像処理用コンピュータ１
０の詳細構成を図２に基づき説明すると、画像処理用コ
ンピュータ１０は、ビデオカメラ６に信号線Ｓ７を介し
て接続された画像入力部２０と、統合制御装置７に信号
線Ｓ１を介して接続されると共に雲台制御装置９に信号
線Ｓ５を介して接続されたデータ通信部２１と、画像処
理用ワーキング領域２２Ａ，演算処理用ワーキング領域
２２Ｂを備えたＲＡＭ（随時書込読出メモリ）２２と、
制御プログラムやパラメータ等が格納されたＲＯＭ（読
出専用メモリ）２３と、各部を制御するＣＰＵ（中央処
理装置）２４と、各部を接続する内部バス２５とから構
成されている。

【００２７】画像入力部２０は、ビデオカメラ６から信
号線Ｓ７を介して画像信号を入力するものであり、画像
信号はＲＧＢに量子化されＲＡＭ２２の画像処理用ワー
キング領域２２Ａに格納されるようになっている。デー
タ通信部２１は、車両現在位置信号を信号線Ｓ１を介し
て統合制御装置７へ送信し、ビデオカメラ姿勢指示信号
を信号線Ｓ５を介して雲台制御装置９へ送信するように
なっている。ＣＰＵ２４は、ＲＯＭ２３の制御プログラ
ムに基づき、後述する通信ケーブルＫのカラーマーカの
位置の算定，無人車両１の現在位置の算定，新たなカラ
ーマーカの位置の算定，車両現在位置信号の出力，ビデ
オカメラ姿勢指示信号の出力を行うようになっている。
また、ＣＰＵ２４は、算定したカラーマーカ位置に係る
データ，車両現在位置に係るデータをＲＡＭ２２に逐次
記憶するようになっている。

【００２８】次に、ビデオカメラ６で撮影した画像から
画像処理用コンピュータ１０により通信ケーブルＫのカ
ラーマーカ位置を抽出する際の画像処理について図５に
基づき説明すると、無人車両１のビデオカメラ６により
撮影した車両後方（通信ケーブル繰出方向）の画像が図
５（イ）に示すような画像の場合、図５（イ）の画像か
ら通信用ケーブルＫのベースカラー（白色）と同色の部
分を抽出すると、図５（ロ）に示すような通信用ケーブ
ルＫの着色部分がとぎれた２値化画像となる。次に、図
５（ロ）の２値化画像で通信用ケーブルＫのとぎれた部
分（ベースカラー部分）を補完処理すると共にノイズ処
理すると、図５（ハ）に示すような２値化画像となる。

【００２９】他方、図５（イ）の画像から通信用ケーブ
ルＫの赤色と同色の部分を抽出すると、図５（ニ）に示
すような２値化画像となり、図５（イ）の画像から通信
用ケーブルＫの青色と同色の部分を抽出すると、図５
（ホ）に示すような２値化画像となり、図５（イ）の画
像から通信用ケーブルＫの緑色と同色の部分を抽出する
と、図５（ヘ）に示すような２値化画像となる。

【００３０】図５（ハ）の画像と図５（ニ）の画像との
論理積を取ることにより、図５（ト）に示す画像を作成
する。図５（ト）の画像は、ビデオカメラ上における通
信ケーブルＫの３個の赤色のカラーマーカの位置を示し
ている。

【００３１】図５（ハ）の画像と図５（ホ）の画像との
論理積を取ることにより、図５（チ）に示す画像を作成
する。図５（チ）の画像は、ビデオカメラ上における通
信ケーブルＫの３個の青色のカラーマーカの位置を示し
ている。

【００３２】図５（ハ）の画像と図５（ヘ）の画像との
論理積を取ることにより、図５（リ）に示す画像を作成
する。図５（リ）の画像は、ビデオカメラ上における通
信ケーブルＫの３個の緑色のカラーマーカの位置を示し
ている。以上の画像処理により抽出したカラーマーカの
位置は、後述の図６に示す三角錐の底辺の各頂点とな
る。

【００３３】そして、図５（ト），図５（チ），図５
（リ）の画像を合成することにより、図５（イ）の画像
からカラーマーカのみを抽出した図５（ヌ）の画像を得
ることができる。以上の画像処理により抽出したカラー
マーカの位置は、後述の図６に示す三角錐（無人車両１
の走行に伴い変化する）の底辺の頂点となる。

【００３４】次に、上記図５でビデオカメラ６で撮影し
た画像から画像処理用コンピュータ１０の画像処理によ
り抽出した通信ケーブルＫのカラーマーカ位置に基づ
き、無人車両１の現在位置の算定手法及び新たな（未知
の）カラーマーカ位置の算定手法ついて図６を中心に説
明する。

【００３５】図６で座標Ａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ），Ｂ
（ｘｂ，ｙｂ，ｙｚ），Ｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｙｚ）を通信
ケーブル上におけるカラーマーカの位置、座標Ａ’，
Ｂ’，Ｃ’をビデオカメラ６により撮影した撮影面Ｍに
おけるカラーマーカの位置、ビデオカメラ６の視点の座
標をＥ（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）、３個の点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ
で形成される三角錐の３つの底辺をＲａｂ，Ｒｂｃ，Ｒ
ｃａ、点ＡＥ間，点ＢＥ間，点ＣＥ間の長さを各々ａ，
ｂ，ｃ、点Ｅを基準とした３つの夾角をθａｂ，θｂ
ｃ，θｃａとし、三角錐の３つの側面の三角形に余弦定
理を適用すると、

【００３６】

【数１】

【００３７】なる方程式１が成立する。この場合、θａ
ｂ，θｂｃ，θｃａは、ビデオカメラ６の画面上の３点
Ａ’，Ｂ’，Ｃ’の位置とビデオカメラ６の焦点距離と
によって決定される既知の値である。図中符号Ｌは視点
Ｅとビデオカメラ６の画像面との間の垂線の長さ（焦点
距離）を示す。また、上述した各点の位置座標は、予め
位置が判明している固定局等を基準として算出するよう
になっており、これら固定局の位置等に係るデータは、
画像処理用コンピュータ１０のＲＯＭ２３に予め記憶さ
れている。

【００３８】（１）先ず、無人車両１の通信ケーブル上
における３個の既知のカラーマーカの位置（点Ａ，Ｂ，
Ｃ）を用いて無人車両１の現在位置（点Ｅ）を算定する
場合には、以下の算定方法を用いる。

【００３９】これは、特許請求の範囲における請求項１
記載の車両現在位置推定工程に相当し、請求項３記載の
車両現在位置推定機能により実行される車両現在位置推
定手法に相当する。即ち、無人車両１の後方へ繰出され
た通信ケーブルＫをビデオカメラ６により撮影した画像
から位置が特定されている３個のマーカを抽出し、抽出
した３個のカラーマーカの位置情報（座標）に基づきビ
デオカメラ６の視点の位置を算定して無人車両１の現在
位置を推定する。

【００４０】図６に示す三角錐の３つの底辺Ｒａｂ，Ｒ
ｂｃ，Ｒｃａは、Ａ，Ｂ，Ｃ（カラーマーカの位置）が
既知であることから、

【００４１】

【数２】

【００４２】なる算出式で求めることができる。そこ
で、上述した方程式１を解くことにより未知数ａ，ｂ，
ｃ（通信ケーブル上の３個の既知のカラーマーカの位置
（点Ａ，Ｂ，Ｃ）と無人車両１の現在位置（点Ｅ）との
間の距離）を求める。次いで、ａ，ｂ，ｃと各点Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｅの座標との関係から、

【００４３】

【数３】

【００４４】なる方程式２が成立する。従って、方程式
２を解くことにより未知数ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ（ビデオカ
メラ６の画像面の視点の座標）を求めれば、無人車両１
の現在位置を算定することができる。

【００４５】（２）また、無人車両１の通信ケーブル上
における２個の既知のカラーマーカの位置（点Ａ，Ｂ）
及び無人車両１の既知の現在位置（点Ｅ）を用いて新た
な（未知の）カラーマーカの位置（点Ｃ）算定する場合
には、以下の算定方法を用いる。

【００４６】これは、特許請求の範囲における請求項２
記載の車両現在位置推定工程に相当し、請求項４記載の
車両現在位置推定機能により実行される車両現在位置推
定手法に相当する。即ち、無人車両１の後方へ繰出され
た通信ケーブルＫをビデオカメラ６により撮影した画像
から位置が特定されている３個のマーカを抽出し、抽出
した３個のマーカの位置情報（座標）に基づき算定した
ビデオカメラ６の視点の位置及び何れか２個のマーカの
位置に基づき通信ケーブルＫ上の新たな１個のマーカの
位置を算定し、算定した新たな１個のマーカの位置及び
２個のマーカの位置に基づきビデオカメラ６の視点の新
たな位置を算定して無人車両１の新たな現在位置を推定
する。

【００４７】先ず、２個の既知点Ａ，Ｂ間の距離Ｒａｂ
は上述した算出式から求まり、また、２個の既知点Ａ，
Ｂと既知点Ｅとの間の距離ａ，ｂは、

【００４８】

【数４】

【００４９】なる算出式で求めることができる。また、
θａｂ，θｂｃ，θｃａは、ビデオカメラ６の画面上の
３点Ａ’，Ｂ’，Ｃ’の位置とビデオカメラ６の焦点距
離とによって決定される既知の値であるから、上述した
方程式１を解くことにより未知数Ｃ（通信ケーブル上の
未知のカラーマーカの位置）と，Ｒｃａ（既知点Ａと未
知点Ｃとの間の距離），Ｒｂｃ（既知点Ｂと未知点Ｃと
の間の距離）とを求める。

【００５０】前記の算出した未知数Ｃ，Ｒｃａ，Ｒｂｃ
と各点Ｅ，Ａ，Ｂ，Ｃの座標との関係から、

【００５１】

【数５】

【００５２】なる方程式３が成立する。従って、方程式
３を解くことにより未知数ｘｃ，ｙｃ，ｙｚ（通信ケー
ブル上の未知のカラーマーカの位置）を算定することが
できる。この場合、上述した（１），（２）において、
三角錐の各頂点の座標を求めると複数の解が得られる
が、通信ケーブル上のカラーマーカの前後関係及び前回
計測したデータの対比から容易に解を特定することがで
きる。

【００５３】次に、本実施例における無人車両１の現在
位置の算定処理及び通信ケーブル上の新たな（未知の）
カラーマーカ位置の算定処理の流れを図７に基づき説明
する。

【００５４】無人車両１の画像処理用コンピュータ１０
は、車体上に搭載されたビデオカメラ６の姿勢を決定
し、ビデオカメラ姿勢指示信号を雲台制御装置９へ出力
する（ステップＳ１）。これにより、雲台制御装置９
は、画像処理コンピュータ１０から出力されたビデオカ
メラ姿勢指示信号に基づき、車両後方へ繰出された通信
用ケーブルＫに対するビデオカメラ６の傾きが常時一定
となるように雲台５を駆動制御する駆動制御信号を雲台
５へ出力する。雲台５は、雲台制御装置９から出力され
た駆動制御信号に基づき、通信用ケーブルＫに対するビ
デオカメラ６の傾きが常時一定となるように作動する。

【００５５】ビデオカメラ６は、車両後方へ繰出された
通信用ケーブルＫ及び周囲の状況を撮影し、撮影に基づ
く画像信号を画像処理用コンピュータ１０へ出力する。
これにより、画像処理用コンピュータ１０は、画像信号
を取込み（ステップＳ２）、上記図５に示した方法で通
信ケーブル上のカラーマーカの位置を算定する（ステッ
プＳ３）。

【００５６】次に、画像処理用コンピュータ１０は、上
述した方程式２を解くことにより図６におけるビデオカ
メラ６の画像面に対する視点Ｅの座標ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ
を求め，無人車両１の現在位置を算定すると共に、ＲＡ
Ｍ２２に記憶する。また、画像処理用コンピュータ１０
は、上述した方程式３を解くことにより図６における三
角錐の点Ｃの座標ｘｃ，ｙｃ，ｙｚを求め，通信ケーブ
ル上の未知のカラーマーカの位置を算定すると共に、Ｒ
ＡＭ２２に記憶する。この後、画像処理用コンピュータ
１０は、無人車両１の現在位置の算定結果に基づく車両
現在位置信号を統合制御装置７へ出力する（ステップＳ
４）。これにより、統合制御装置７は、画像処理コンピ
ュータ１０から出力された車両現在位置信号に基づき無
人車両１の運行を制御する。以上が、本実施例の制御の
流れである。

【００５７】即ち、画像処理用コンピュータ１０は、ビ
デオカメラ６で撮影した画像の中から画像処理により抽
出したカラーマーカに基づき上記図６の説明中の（１）
に示した手順で車両現在位置を算定する際に、ビデオカ
メラ６で撮影したカラーマーカのなかで位置座標が既知
である点が３点以上ある場合には、その中から任意の３
点を選択して無人車両１の現在位置の算定を行う。この
場合、無人車両１の現在位置を算定し易くするため、前
述した任意の３点は上記図６に示した三角錐の底辺の３
点を形成できるような点（換言すれば車両後方の地面上
に繰出された通信ケーブルのうち曲線部分に点在する
点）を選択するようにすればよい。

【００５８】そして、画像処理用コンピュータ１０は、
無人車両１の現在位置を算定した後、ビデオカメラ６で
撮影したカラーマーカのなかに座標が既知でない点があ
れば、上記図６の説明中の（２）に示した手順で既知で
ない点の座標を求めＲＡＭ２２に記憶しておく。従っ
て、例えば無人車両１の前進走行に伴い通信ケーブル上
における遠方（車両後方）のカラーマーカを認識するこ
とができなくなった場合でも、上述した如く新たな（未
知の）カラーマーカの位置を次々に記憶していくため、
無人車両１の最新の現在位置を的確に算定することがで
きる。

【００５９】上述したように、本実施例によれば、無人
車両１と固定局とを接続する通信ケーブルに等間隔でカ
ラーマーカを予め着色しておき，車体上のビデオカメラ
６で撮影した通信ケーブルを含む車両後方の画像からカ
ラーマーカを抽出し，当該カラーマーカの位置に基づき
無人車両１の現在位置を算定するため、無人車両１の走
行路面に凹凸があったり走行路面が軟弱状態となってい
る場所（不整地）や車両周囲に山や構造物がある地図情
報の無い場所においても、無人車両１の現在位置を的確
に推定することができる。

【００６０】また、本実施例によれば、通信ケーブルＫ
の表面を無人車両１の走行環境（屋外の不整地等）にあ
まり存在しない例えば白色のベースカラーで構成すると
共に，ベースカラーの表面に等間隔で例えば赤色，青
色，緑色のカラーマーカを当該順序で着色してあるた
め、ビデオカメラ６で撮影した画像からノイズを除去で
きる結果、カラーマーカ同士を誤認識することなく明確
に区別することができ、従って、無人車両１の現在位置
の算定精度を向上させることができる。

【００６１】また、本実施例によれば、無人車両１の走
行経路付近の複数の所定箇所に車両現在位置計測用の目
印（ランドマーク）を予め設置しておく必要が無いた
め、無人車両１を屋外のあらゆる場所で自由に運用する
ことができる。

【００６２】この場合、本実施例では、通信ケーブル上
の３個のカラーマーカの位置座標に基づき無人車両１の
現在位置を算定したが、例えば４個以上のカラーマーカ
の位置座標に基づき無人車両１の現在位置を算定するこ
とも可能である。

【００６３】次に、本実施例の変形例について説明す
る。図８は変形例による無人車両の要部の構成を示す制
御ブロック図であり、無人車両の現在位置と通信ケーブ
ル上における無人車両に最も近いカラーマーカ位置との
偏差を演算する比較器３０と，無人車両の運行制御を行
う統合制御装置３１と，操向輪を操舵する操舵機構を制
御する操舵制御装置３２，駆動輪を駆動する駆動機構を
制御する駆動制御装置３３とを備える構成となってい
る。

【００６４】比較器３０が、無人車両の現在位置と通信
ケーブル上における無人車両に最も近いカラーマーカ位
置との偏差に基づき，無人車両に最も近いカラーマーカ
の位置座標を統合制御装置３１へ出力すると、統合制御
装置３１は、当該カラーマーカの位置座標と無人車両の
現在位置とに基づき，操舵制御装置３２により操向輪を
操舵制御し，駆動制御装置３３により駆動輪を駆動制御
する。これにより、無人車両を固定局へ帰還させる帰還
制御を行うことができる。

【００６５】従って、変形例によれば、無人車両の現在
位置と通信ケーブル上における無人車両に最も近いカラ
ーマーカ位置との偏差に基づき，無人車両の操舵制御及
び駆動制御を行うため、換言すれば通信ケーブルのカラ
ーマーカをたどることにより無人車両の操舵制御及び駆
動制御を行うため、無人車両を固定局へ的確に帰還させ
ることができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の無人車両
用現在位置推定方法によれば、車載カメラにより撮影し
たケーブルの画像から位置が特定されている３個のマー
カを抽出し，抽出した３個のマーカの位置情報に基づき
車載カメラの視点の位置を算定して無人車両の現在位置
を推定するという手法を採っているため、例えば無人車
両の車輪回転データに基づき車両現在位置を推定する方
法と比較し，路面に凹凸があったり路面が軟弱状態とな
っている場所（不整地）でも無人車両の現在位置を的確
に推定することが可能となる。また、例えば地図情報に
基づき車両現在位置を推定する方法と比較し，車両周囲
に山や構造物があり地図情報が無い場所でも無人車両の
現在位置を的確に推定することが可能となる。また、無
人車両の走行経路付近の複数の所定箇所に車両現在位置
計測用の目印（ランドマーク）を予め設置しておく必要
が無いため、無人車両を屋外のあらゆる場所で自由に運
用することが可能となる、という効果を奏する。

【００６７】また、本発明の無人車両用現在位置推定装
置によれば、車両位置推定手段が，車載カメラにより撮
影したケーブルの画像から位置が特定されている３個の
マーカを抽出し，抽出した３個のマーカの位置情報に基
づき車載カメラの視点の位置を算定して無人車両の現在
位置を推定する機能を備えているため、路面に凹凸があ
ったり路面が軟弱状態となっている場所（不整地）で
も，車両周囲に山や構造物があり地図情報が無い場所で
も無人車両の現在位置を的確に推定することが可能とな
り、また、無人車両の走行経路付近の複数の所定箇所に
車両現在位置計測用の目印（ランドマーク）を予め設置
しておく必要が無いため、無人車両を屋外のあらゆる場
所で自由に運用することが可能となる、という効果を奏
する。

【００６８】また、本発明の無人車両用現在位置推定方
法において、車載カメラの視点の位置及び２個のマーカ
の位置に基づきケーブル上の新たな１個のマーカの位置
を算定し，算定した新たな１個のマーカの位置及び２個
のマーカの位置に基づき車載カメラの視点の新たな位置
を算定して無人車両の新たな現在位置を推定するように
した場合、或いは本発明の無人車両用現在位置推定装置
において、車両位置推定手段が，車載カメラの視点の位
置及び２個のマーカの位置に基づきケーブル上の新たな
１個のマーカの位置を算定し，算定した新たな１個のマ
ーカの位置及び２個のマーカの位置に基づき車載カメラ
の視点の新たな位置を算定して無人車両の新たな現在位
置を推定する機能を備えた場合には、上記と同様に、屋
外の路面状況の如何に拘らず無人車両の現在位置を的確
に推定することが可能となると共に、屋外における無人
車両の自由な運用が可能となる、という効果を奏する。

【００６９】また、本発明の無人車両用現在位置推定装
置において、車載カメラをカラー式の車載ビデオカメラ
として構成すると共に，ケーブルを長手方向に沿って複
数種類のカラーマーカを所定間隔を置いて且つ所定順序
で規則的に付したケーブルとして構成し，カラー式の車
載ビデオカメラにより撮影した画像の中からカラーマー
カを取り出す信号処理手段を具備した場合には、撮影し
た画像からノイズを除去できるためマーカ同士の誤認識
を防止することが可能となり、この結果、無人車両の現
在位置の推定精度を向上させることが可能となる、とい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した本実施例における無人車両の
構成を示す説明図である。

【図２】本実施例における画像処理用コンピュータの構
成を示すブロック図である。

【図３】本実施例におけるビデオカメラ及び雲台の取付
状態を示す説明図である。

【図４】本実施例における通信ケーブルに着色したカラ
ーマーカの例を示す説明図である。

【図５】本実施例における通信ケーブルのカラーマーカ
位置の算出方法の例を示し、図５（イ）はビデオカメラ
で撮影したカラー画像、図５（ロ）は通信ケーブルのベ
ースカラーと同色の部分を抽出した２値化画像、図５
（ハ）は補完処理及びノイズ処理を施した２値化画像、
図５（ニ）は通信ケーブルの赤色マーカと同色の部分を
抽出した２値化画像、図５（ホ）は通信ケーブルの青色
マーカと同色の部分を抽出した２値化画像、図５（ヘ）
は通信ケーブルの緑色マーカと同色の部分を抽出した２
値化画像、図５（ト）は位置が決定した赤色マーカの画
像、図５（チ）は位置が決定した青色マーカの画像、図
５（リ）は位置が決定した緑色マーカの画像、図５
（ヌ）は赤色マーカ・青色マーカ・緑色マーカを合成し
た画像を示す説明図である。

【図６】本実施例における無人車両の現在位置及び新た
なカラーマーカ位置の算定を行う際の模式図である。

【図７】本実施例における無人車両の現在位置及び新た
なカラーマーカ位置の算定処理の流れ図である。

【図８】本実施例の変形例における無人車両の要部の構
成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 無人車両 ２ ケーブル巻取／繰出機構としてのケーブルドラム機
構 ６ 車載カメラとしてのビデオカメラ ９ カメラ傾き制御手段としての雲台制御装置 １０ 車両位置推定手段としての画像処理用コンピュー
タ Ｋ ケーブルとしての通信ケーブル Ｒ，Ｇ，Ｂ マーカとしてのカラーマーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 7/00 7/60 Ｇ０８Ｇ 1/00 Ｘ 7740−3Ｈ 1/133 7740−3Ｈ 9061−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３５０ Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が車両外部の定位置に接続されたケ
   ーブルの巻取／繰出を行いながら走行する無人車両の現
   在位置を推定する無人車両用現在位置推定方法におい
   て、 前記無人車両の後方へ繰出され長手方向に沿ってマーカ
   が所定間隔を置いて付されたケーブルを車載カメラによ
   り撮影した画像から位置が特定されている３個のマーカ
   を抽出するマーカ抽出工程と、 当該抽出した３個のマーカの位置情報に基づき前記車載
   カメラの視点の位置を算定して前記無人車両の現在位置
   を推定する車両現在位置推定工程とを具備したことを特
   徴とする無人車両用現在位置推定方法。
2. 【請求項２】 一端が車両外部の定位置に接続されたケ
   ーブルの巻取／繰出を行いながら走行する無人車両の現
   在位置を推定する無人車両用現在位置推定方法におい
   て、 前記無人車両の後方へ繰出され長手方向に沿ってマーカ
   が所定間隔を置いて付されたケーブルを車載カメラによ
   り撮影した画像から位置が特定されている３個のマーカ
   を抽出するマーカ抽出工程と、 当該抽出した３個のマーカの位置情報に基づき算定した
   前記車載カメラの視点の位置及び前記抽出した何れか２
   個のマーカの位置に基づき前記ケーブル上の新たな１個
   のマーカの位置を算定する新規マーカ位置算定工程と、 当該算定した新たな１個のマーカの位置及び前記抽出し
   た２個のマーカの位置に基づき前記車載カメラの視点の
   新たな位置を算定して前記無人車両の新たな現在位置を
   推定する車両現在位置推定工程とを具備したことを特徴
   とする無人車両用現在位置推定方法。
3. 【請求項３】 一端が車両外部の定位置に接続されると
   共に長手方向に沿ってマーカが所定間隔を置いて付され
   たケーブルをケーブル巻取／繰出機構により巻取／繰出
   を行いながら走行する無人車両に装備され，車両後方へ
   繰出されたケーブルを撮影する車載カメラと、前記ケー
   ブルに対する前記車載カメラの傾きが常時一定となるよ
   うに制御するカメラ傾き制御手段と、前記車載カメラに
   より撮影したケーブルの画像に基づき車両現在位置を推
   定する車両位置推定手段とを備え、 前記車両位置推定手段が、 前記車載カメラにより撮影した前記ケーブルの画像から
   位置が特定されている３個のマーカを抽出するマーカ抽
   出機能と、 当該抽出した３個のマーカの位置情報に基づき前記車載
   カメラの視点の位置を算定して前記無人車両の現在位置
   を推定する車両現在位置推定機能とを具備したことを特
   徴とする無人車両用現在位置推定装置。
4. 【請求項４】 一端が車両外部の定位置に接続されると
   共に長手方向に沿ってマーカが所定間隔を置いて付され
   たケーブルをケーブル巻取／繰出機構により巻取／繰出
   を行いながら走行する無人車両に装備され，車両後方へ
   繰出されたケーブルを撮影する車載カメラと、前記ケー
   ブルに対する前記車載カメラの傾きが常時一定となるよ
   うに制御するカメラ傾き制御手段と、前記車載カメラに
   より撮影したケーブルの画像に基づき車両現在位置を推
   定する車両位置推定手段とを備え、 前記車両位置推定手段が、 前記車載カメラにより撮影した前記ケーブルの画像から
   位置が特定されている３個のマーカを抽出するマーカ抽
   出機能と、 当該抽出した３個のマーカの位置情報に基づき算定した
   前記車載カメラの視点の位置及び前記抽出した何れか２
   個のマーカの位置に基づき前記ケーブル上の新たな１個
   のマーカの位置を算定する新規マーカ位置算定機能と、 当該算定した新たな１個のマーカの位置及び前記抽出し
   た２個のマーカの位置に基づき前記車載カメラの視点の
   新たな位置を算定して前記無人車両の新たな現在位置を
   推定する車両現在位置推定機能とを具備したことを特徴
   とする無人車両用現在位置推定装置。
5. 【請求項５】 前記車載カメラを、カラー式の車載ビデ
   オカメラとして構成すると共に、前記ケーブルを、長手
   方向に沿って複数種類のカラーマーカを所定間隔を置い
   て且つ所定順序で規則的に付したケーブルとして構成
   し、前記カラー式の車載ビデオカメラにより撮影した画
   像の中から前記カラーマーカを取り出す信号処理手段を
   具備したことを特徴とする請求項３又は４記載の無人車
   両用現在位置推定装置。