JPS62140110A - 画像式無人車における走行経路決定方法 - Google Patents

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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は無人車の走１１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ｍ像装置で撮った走行ライン
の画像を画像処理して無人車の走行経路を決定する画像
式無人車の走行経路決定方法に関するものである。

（従来技術） 近年、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＆装置で搬り、その撮像装置で撮った走行ラ
インの画像を画像処理して′決定した走行経路に沿って
走行させる画像式無人車が提案されている。そして、こ
の種の画像式無人車においては単に前方の走行ラインを
′＠象してその画像を画像処理して画像中の走行ライン
の偏位を求め、その偏位に基づいてステアリング角を決
定しようとするものであった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、従来の無人車は単に画像中の走行ライン
の偏位量を求めるだけで正確に無人車の走行経路を求め
るものではなかった。その結果、安全かつ精度よく無人
車を走行させるには問題があった。又、走行ラインの画
像に基づいて正確な走行経路を求めることになると、そ
の演算処理に多大な時間を要し、無人車の高速化を図る
上で問題があった。

この発明の目的は前記問題点を解決すべく短い処理時間
で精度の高い走行経路を決定することができる画像式無
人車の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るために無人車の走行経路
を指示する走行ラインを１＠像する撮像装置にてＨされ
た画像に複数個の検出範囲を設定し、その各検出範囲に
それぞれ複数個の領域を設定し、各検出範囲毎にその検
出範囲に含まれる走行ラインの一部がその検出範囲のど
の領域に属するか決定し、その決定された各検出範囲の
領域によって形成される配列を求め、その求めた配列を
予め用意された各種の走行ラインの軌跡についての前記
各検出範囲の各領域によって形成される配列とを比較し
て走行経路を決定する画像式無人車における走行経路決
定方法をその要旨とするものである。

（作用） 予め各種の走行ラインの軌跡についての各検出範囲の各
領域によって形成される配列を多数用意し、すなわち、
パターン化しておく。そして、撮像した走行ラインの画
像も同様に画像中の各検出範囲の各領域によって形成さ
れる走行ラインの配列（パターン）を求める。

そして、予め用意した多数の走行ラインの軌跡と対応す
る各パターンから実際に求めたパターンと一致するパタ
ーンを割り出すことによって、当該！Ｉ！１１１シた走
行ラインが特定され走行経路が決定される。

（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って説明°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ＣＯＤ（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
エリア４ａを撮るように支持フレーム２にセットされて
いる。そして、ＣＣＤカメラ３は第４図に示すエリア４
ａを第５図に示す画像９で捕えている。そして、本実施
例ではＣＣＤカメラ３がｍａｔ、たそのエリア４ａの画
！＆９は２５６Ｘ２５６個の画素で構成されている。

ＣＣＤカメラ３の両側下方位置には照明ランプ５が設置
され、前記エリア４ａを照すようにセットされている。

尚、本実施例ではＣＣＤカメラ３の撮像を容易にするた
めに同ランプ５を設置したが、同ランプ５を使用しない
で実施しても勿論可能である。

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が一定の線幅りにて描かれてい
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、この一定の線幅りを有した走行ラ
イン６を前記ＣＯＤカメラ３が撮ることになる。

尚、白色の走行ライン６を撮った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
暗い路面４を撮ったＣＣＤカメラ３からの画素信号のレ
ベルは低くなる。

次に、無人車１に搭載された走行経路決定装置の電気的
構成を第３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、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１
２とＣＰＵ１１の演算処理結果及び画像データ等が一時
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経路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って
いる。

前記ＣＰＵ１１は無人車１が一定の距離走行するたび毎
に入出力インターフェイス１５及びＡ／Ｄ変換器１５を
介して前記ＣＯＤカメラ３を走査制御するようになって
いて、本実施例では第６図に示すように、先のエリア４
ａが一部重なった新たなエリア４ａが形成され、かつ無
人車１がその＠像されたエリア４ａに達するまでに数回
（本実施例では２回）の’ｉｌ＠を行なうようになって
いる。

尚、説明の便宜上、本実施例ではこのＣＣＤカメラ３の
走査制御は無人車１が常に一定速度で走行するという前
提でタイマ１４が計時する時間に基づいて一定時間ごと
に制御を行なっているが、無人車１の走行速度が一定で
はない場合にはその走行速度と時間とで又は走行距離計
にて制御することになる。

前記Ａ／Ｄ変換器１６はＣＣＤカメラ３からの画素信号
を画素データにしてバスコントローラ１７を介して前記
作業用メモリ１３に記憶する。Ａ／Ｄ変換器１６はＣＣ
Ｄ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ｒＯ
Ｊ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作業用メモリ１３に記憶する。

そして、作業用メモリ１３にはこの画素データ群が第７
図に示す所定の記憶領域１３ａに記憶される。従って、
作業用メモリ１３にはＣＣＤカメラ３が撮った画ｆｌ１
９が２５６×２５６個の画素データ群となって記憶され
ていることなる。そして、新しい画像９の画素データ群
が入力されるたびごとに先の画１９の画素データ群が最
も新しい画（１１９の画素データ群に書き替えられるよ
うになっている。

尚、ＣＣＤカメラ３の走査制御は横方向（Ｘ軸方向）に
走査し、その走査が画像９の上から下方向（Ｙ軸方向）
に移る走査方式を採用しているが、これに限定されるも
のではなくその他の走査方法で実施してもよい。

２値化レベルコントローラ１８は前記Ａ／Ｄ変換器１６
が２値化するための設定値のデータを前記ＣＰＵ１１か
らの制御信号に基づいて同Ａ／Ｄ変換器１６に出力する
。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＜ＣＰＵ１１からの制
御信号に基づいて制御する。そして、操舵機構２１はそ
の制御信号に基づいてステアリング角を制御する。又、
ＣＰＵ１１は無人車１の駆動系の回転速度を検出する速
度検出器２２からの検出信号を入出力インターフェイス
１５を介して入力し、その時々の無人車１の走行速度■
を算出するようになっている。

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ｍ像されていることか
ら第４図に示す前方のエリア４ａを前方部分と手前部分
とで縮尺が異なる第５図に示すような画像９に撮像する
。このＣＣＤカメラ３が画像した画像９は画素信号とし
てＡ／Ｄ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作
業用メモリ１３に記憶される。

ＣＰＵ１１は作業用メモリ１３の所定の記憶領域１３ａ
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
て一定の線幅り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Ｃ２
ｎがどの位置にあるかを求め作業用メモリ１３に記憶す
る。

この日出は第８図に示すように画像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をｘ
、ｙ座標で求めている。そして、画（１＋９の最下側ま
での各走査列の中心位置ＣＯ〜Ｃ２５５を求める。

次に、ＣＰｔＪｌｌはその求めた中心位置Ｃｏ〜Ｃ２５
５から複数個の中心位置を選定点として選定する。本実
施例では予め選定する走査列は決められていて、後記す
る画像９を射影変換した時において隣接する選定点が全
て進行方向に対して等距離となる検出範囲としてのライ
ンａ〜ｄと対応する４個の走査列１ａ−１６の中心位置
Ｃａ、Ｃｂ。

Ｃｃ、Ｃｃｉを第８図に示すように選定点７１〜２４と
して規定している。

ＣＰＵ１１はこの選定点７１〜ｚ４を射影変換、すなわ
ち、画＠９で求めた選定点７１〜ｚ４が第９図に示す実
際のエリア４ａ上のどの位置（以下、基点という）０１
〜Ｑ４にあるかを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＠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、高さ等の設置
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。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ｅ、対応位
置の倍率を決める定数をＦとする。

Ｘφ５ｅｃｅ　　　　　　Ｈ Ｘ−一一一一一−−−−−−−−−−−−一−−−−−
−・□（１＋　（ｙ／Ｆ）ｔａｎｅ）　　　　Ｆｙ−Ｆ
−ｊａｎｅＨ Ｙ＝□・　□ （１＋（ｙ／Ｆ）ｔａｎｅ）　　　　Ｆ次に、ＣＰＬｌ
ｌｌはこの４個の基点０１〜Ｑ４第９図に示すようにエ
リア４ａをＸ軸方向に８個に分割してなる分割領域８１
〜Ｂ８のどの領域にか属するか割り出す。このいずれに
属するかの判断は本実施例では予め番頭１ｊｉＢ１〜Ｂ
８を仕切る仕切り線及び前記各走査列Ｌａ〜Ｌｄに対応
するエリア４ａ上のラインミーｄ上の各領域の中心の位
置も予め設定し分っているので、例えば第１０図に示す
ように基点Ｑ３についてその両側にある各領域８３．８
４の中心位置Ｐ３．Ｐ４までの距１！ＩＤ３．Ｄ４をそ
れぞれ求め近い距離Ｄ４にある中心位置Ｐ４側の領域Ｂ
４を当該基点Ｑ３の属する領域と判断するようになって
いる。

一方、基点Ｑ１〜Ｑ４が存在しない場合も含めて前記ラ
インａ−ｃｉ上における４個の基点１〜Ｑ４の各分割領
域８１〜Ｂ８の属する配列（パターン）の組合せは９の
４乗（＝６５６１＞通りあり、その６５６１通りのパタ
ーンに対応する６５６１個の走行データが第１１図に示
すようにプログラムメモリ１２の所定の記憶領域１２ａ
に予め記憶されていて、ＣＰＬＪｌｌはその割り出した
基点０１〜Ｑ４の配列と一致するパターンを検索し、そ
の一致するパータンの走行データを読み出すようになっ
ている。

尚、走行データはそのパターン、すなわち、各基点０１
〜Ｑ４の配列に基づく走行ライン６に対して現位置から
そのｍ像したエリア４ａまで合理的かつ効率よく走行さ
せるための走行経路、すなわち、その走行の時々のステ
アリング角のデータで予め実験的に求められたものであ
って、このデータに基づいて操舵機構２１は作動される
。又、６５６１個のパターン中には、例えば第１２図に
示すように基点Ｑ２〜Ｑ４が領域８４．８５中に存在し
基点Ｑ１のみがどの領域にも存在しない場合、第１３図
に示すように内側の基点Ｑ３が存在しない場合、又、第
１４図及び第１５図に示すように基点間の偏位置が大き
い場合等、実際にありえない走行ライン６のパターンを
含み、そのパターンに対する走行データについてはＣＣ
Ｄカメラ３がなんらかの原因で正確に走行ライン６をｍ
Ｂ！できなかったとして操舵制御のためのデータではな
り撮像ミスを指示するデータにしている。

今、ＣＰＵ１１がＣＣＤカメラ３がＷ１像した最新の画
＠９に基づく各基点０１〜Ｑ４の配列と一致するパター
ンを検索し、そのパターンに対する走行データをプログ
ラムメモリ１２から読み出し作業用メモリ１３の所定の
記憶領域１３ｂに記憶すると、同ＣＰＵ１１はこの作業
用メモリ１３に記憶した最新の走行データに基づいて操
舵機構２１を作動させる。すなわら、無人車１はこの時
点で最新の′ｆａ＠エリア４ａまでの走行経路がこの走
行データにて決定されたことになる。

ＣＰＵ１１は無人車１をその最新の走行データに基づい
てステアリング角を制御しながらその撮像エリア４ａに
向って走行させる。

そして、この走行途中において、所定の時間が経過して
ＣＰＩＪｌｌがＣＣＤカメラ３を制御して先のＷｉ象エ
リヤ４ａより前方の新たなエリア４ａの画像９の画素デ
ータ群を作業用メモリ１３に記憶すると、同ＣＰＵ１１
はこの最新の画素データ群に基づいて前記と同様に基点
０１〜Ｑ４を求め一致するパターンを検索し、その一致
したパターンに対応する走行データを読み出す。そして
、読み出した走行データが撮像ミスを指示するデータで
はなく操舵制御のためのデータであるとＣＰＵ１１が判
断すると、ＣＰＵ１１は作業用メモリ１３の内容を先の
走行データからこの新たな走行データに書き替え、この
最新の走行データにて操舵機構２１を作動させる。すな
わち、先の走行データに基づく無人車１の走行はその走
行途中で最新のｍ像エリア４ａに対する走行データに基
づく走行に変更される。

以後、これを繰り返すことによってＣＰＵ１１はＣＣＤ
カメラ３が新たなエリア４ａをＷｌ像するたびごとにそ
のエリア４ａの画像に基づく新たな走行データを読み出
し操舵機構２１を作動させ、無人車１を走行ライン６に
沿って走行させる。

又、ＣＰＵ１１がパターン検索して読み出した走行デー
タが操舵制御のためのデータではなく撮像ミスを指示す
る内容のデータの場合には、ＣＰＵ１１は直ちに最新の
撮像エリア４ａにおける画素データ群は正しいデータ群
ではないと判断し、先に読み出した走行データに基づく
操舵制御をそのまま引き続き実行させる。従って、無人
車１は先の走行データに基づく走行することになる。

この時、先の走行データは当該先の走行データに対応す
るエリア４ａまでのデータで、かつ無人車１がいまだ当
該先の走行データに対応するエリア４ａまで達していな
いことから、その先の走行データに基づいて走行しても
同無人車１は周光の走行データに対応するエリア４ａま
で安全に走行できる。

そして、無人車１が先の走行データに対応するエリア４
ａまで達する途中において再びＣＣＤカメラ３を制御し
て新たなエリア４ａを撮像すると、ＣＰＵ１１は前記と
同様に対応するパターンを検索し、その検索したパター
ンに対応する走行データを読み出しその最新の走行デー
タに基づいて操舵制御を行なう。従って、１つ前の画像
データ群が正しくなくても、これを補償して無人車１を
安全に走行ライン６に沿って走行させることができる。

尚、次の画素データ群も正しくなかった時には、ＣＰＵ
１１は現位置より前方の走行データはないとして走行を
停止するようになっている。

このように、本実施例ではＣＣＤカメラ３が撮像した走
行ライン６の画１９をパターン化しそのパターンに対応
する走行データを予め用意するようにしたので、従来の
画像中の偏位量に基づく操舵制御に比べて走行経路の決
定の精度を上げることができ、しかも、走行経路を決定
する画像処理動作が非常に速く行なえることになる。そ
の結果、その分だけ無人車１の高速化を図ることができ
る。

又、本実施例においてはＣＣＤカメラ３が′ｍ像したエ
リア４ａに達するる前までに２目新たなエリア４ａを！
ｌｌｌ像させそのＷｌ（Ｉ！シた際の最新の画素データ
群に基づいて無人車１を走行させ、その最新の走行デー
タが正しくない時には１つ前の画素データ群に基づく走
行データに基づいて無人車１を走行させるようにしたの
で、ＣＯＤカメラ゛３がｍ像したエリア４ａにおける画
素データ群がなんらかの原因で正しくない場合があって
も次にａｔｅされるエリア４ａの最新の画像データ群に
基づく走行データが読み出されるまで先の画素データ群
に基づく走行データをそのまま使用でき、安全に無人車
１を走行させることができる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば前記実施例ではラインミーｄ上の基点Ｑ１〜Ｑ４
がどの領域Ｂ１〜Ｂ８に属するかに基づいて走行ライン
６をパターン化したが、これを例えばラインａ−ｃｊや
領域８１〜Ｂ８の故または位置を適宜変更して実施した
り、第１６図に示すようにエリア４ａを升目状に分割し
、Ｘ軸方向の列において最も走行ライン６が占める面積
が大きい升目のブロック３ａ−３ｅを求めるようにして
走行ライン６をパターン化したり、第１７図に示すよう
に、前記実施例ではＸ軸方向のラインａ−ｃｊ上の基点
０１〜Ｑ４を求めたが、これをＹ軸方向に基点Ｑ１〜Ｑ
５を規定するためのラインＬ１〜Ｌ７を設定しＹ軸方向
に複数個分割領域を設定して走行ライン６をパターン化
するようにして実施してもよい。

さらに、前記実施例ではパータンの判断を画像９中で選
定した選定点を射影変換し、実際のエリア４ａ上に置き
代えて基点０１〜Ｑ４とし、その時の各基点０１〜Ｑ４
の配列を検索するようにしたが、エリア４ａと画像とは
一定の関係を有しているだけのことであるからこれを射
影変換することなく画ｆ！ｊ１９中の選定点７１〜Ｚ４
の配列を予めパターン化しその選定点７１〜ｚ４の配列
パターンに基づいて走行データを決定するようにしても
よい。又、前記実施例ではパターン化された走行データ
は当該走行の時々のステアリング角であったが、走行経
路の関数であってもよい。そして、その関数に基づいて
無人車を操舵制御するようにしてもよい。

又、前記実施例ではａｍ装置としてＣＣＤカメラを用い
たが、それ以外のＷ１＠装置を用いて実施してもよく、
又、前記実施例では（、ＣＤカメラ３におけ画像の画素
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、この発明によれば短い処理時間で
精度の高い走行経路を決定することができ画像式無人車
の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図は決定装置の電気ブロック回路
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カメラが搬らえた画像を説明するための
説明図、第６図はＣＣＤカメラの撮像回数とそのエリア
との関係を説明するための図、第７図は作業用メモリの
内容を説明するための図、第８図は画像の座標を説明す
るための図、第９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１０図は基点の属する領域
を説明するための図、第１１図はプログラムメモリの内
容を説明するための図、第１２図〜第１５図はありえな
い走行ラインのパターンを説明するための図、第１６図
及び第１７図は走行ラインのその他のパターン化の手法
を説明するための図である。 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はマイクロコンピュータ、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、１６はＡ／Ｄ変換器、１８は２値化
レベルコントローラ、２ｏはドラオブコントローラ、２
１は操舵機構、Ｑ１〜Ｑ４は基点である。 特許出願人　　株式会社　豊田自動織機製作折代　理　
人　　弁理士　　恩１）博宣 第６判

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　無人車の走行経路を指示する走行ラインを撮像す
   る撮像装置にて撮像された画像に複数個の検出範囲を設
   定し、その各検出範囲にそれぞれ複数個の領域を設定し
   、各検出範囲毎にその検出範囲に含まれる走行ラインの
   一部がその検出範囲のどの領域に属するか決定し、その
   決定された各検出範囲の領域によって形成される配列を
   求め、その求めた配列を予め用意された各種の走行ライ
   ンの軌跡についての前記各検出範囲の各領域によつて形
   成される配列とを比較して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。