JPS62241012A - 画像式無人車の操舵制御装置における安全装置 - Google Patents

画像式無人車の操舵制御装置における安全装置

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JPS62241012A
JPS62241012A JP60283853A JP28385385A JPS62241012A JP S62241012 A JPS62241012 A JP S62241012A JP 60283853 A JP60283853 A JP 60283853A JP 28385385 A JP28385385 A JP 28385385A JP S62241012 A JPS62241012 A JP S62241012A
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Kohei Nozaki
野崎 晃平
Akiyoshi Itou
日藝 伊藤
Eisaku Takinami
滝波 栄作
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Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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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】 発明の目的 (産業上の利用分野) この発明は画像式無人車の操舵制御装置に係り、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mvb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
させる際の安全装置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ri@装置で躍り、そのWi&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
を撮像してその画像を画像処理して画像中の走行ライン
の偏位からステアリング角等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) しかし、画像式無人車においてはm&装置がなんらかの
原因で正確に又は全く走行ラインを撮ることができない
場合があり、その場合にも画像入力したものとして通常
の画像処理を行ないその処理結果に基づいて操舵機構を
作動させることになる。従って、画像式無人車において
はなんらかの安全対策が必要であった。
この発明の目的は撮像装置がなんらかの原因で正確に又
は全く走行ラインを議ることができない場合でも無人車
を安全に走行させることができる画像式無人車の操舵制
t&ll装置における安全装置を提供するにある。
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に搭載され
走行しながら同無人車の走行経路を指示する走行ライン
を撮像するWif11iA置と、前記撮像装置が先に撮
像したWi像位置に無人車が達するまでに少なくとも2
回前記118Fii@置にて新たな撮像位置をIll!
(!!させるために同am装置を制御する搬像制御手段
と、前記W&懺装置がamした画像の各画素信号を前記
走行ラインか否かを判別し符号化して画素データとする
判別手段と、前記判別手段が判別した撮像装置がIll
像した画像の画素データ群を予め割り当てられた記憶領
域に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に新たに記憶さ
れた最新の画像の画素データ群に基づいて走行経路を割
り出す割り出し手段と、前記割り出し手段が最新の画像
の画素データ群に基づいて最新の走行経路を割り出しと
き、その割り出した最新の走行経路のデータに基づいて
操舵機構を作動させる第1の操舵制御手段と、前記割り
出し手段が最新の画像の画素データ群に基づいて最新の
走行経路を割り出すことができなかったとき、割り出し
手段が先に割り出した走行経路のデータに基づいて引き
続き操舵機構を作動させる第2の操舵制御手段とからな
る画像式無人車の操舵制御装置における安全装置をその
要旨とするものである。
(作用) 第1の操舵制御手段は割り出し手段が最新の画像の画像
データ群に基づいて最新の走行経路を削り出したとき、
その割り出した最新の走行経路のデータに基づいて操舵
機構を作動させる。反対に、前記割り出し手段が最新の
画像の画素データ群に基づいて最新の走行経路を割り出
すことができなかったとき、第2の操舵制御手段は前記
割り出し手段が最新の画像の画素データ群より1つ前に
行なった画像の画素データ群にて割り出した先の走行経
路のデータに基づいて引き続き操舵機構を作動させる。
(実施例) 以下、この発明を具体化した無人車の操舵制御装置にお
ける安全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Ii像装置としてのCOD(charge 
 coupled  device)カメラ3が設けら
れている。CODカメラ3は無人車1の前方数メートル
先の路面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、COD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で捕えている。
又、本実施例ではそのエリア4aの画像9は256X2
56個の画素で撮像されるものとする。
COD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、前記実施例ではm象を容易にするために照明ランプ
を使用したが、これを使用しないで実施してもよい。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に搭載された操舵制御装置における安全
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は中央処理袋!(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16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ms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像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。尚、CCDカメラ3の走査制
御は横方向(X軸方向)に走査し、その走査が画面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式
を採用して実施してもよい。
又、前記A/D変換器16はCCDカメラ3の各II@
素子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を介して作業用メモリ13にする。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rOJとするようにして順次入力されてくる各画
素信号を21化し画素データとして作業用メモリ13の
所定の記憶領域13aに記憶する。従って、作業用メモ
リ13にはCCDカメラ3が撮った画像9が256X2
56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I!!9の画素データ群が最も新しい画像
9の画素データ群に書き替えられるようになっている。
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l1IIII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17を介して入力し、その時々の無人車1の走
行速度V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、CPLJll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端いて撤鍮されていること
から第4図に示す前方のエリ:i’ 4 aを前方部分
と手前部分とで縮尺が異なる第′:)図に示すような画
像9に撮像する。このCCDカメラ3がIfi像した画
素9は画素信号としてA/L)変換器16に出力され、
そのA/D変換器6に(18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。
CPtJllは作業用メモリ13の所定の記憶領域13
a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。cpuii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O
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。
この篩出は第8図に示すように画19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y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CO〜C255を求める。
次に、cpu’+iはその求めた中心位置COへ・C2
55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(y軸方向)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ように
4個の走査列La〜・ldの中心位置Ca、Cb、Cc
、Qdを第8図に示すように選定点71〜z4として規
定している。
CPtJllはこの選定点21〜z4を射影変換、すな
わら、画像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)0
1〜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力、メラ3が路面4を垂直に撮像
していないことから画素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θ、対応位
置の倍率を決める定数Fとする。
x−sece       H y−F−tane      H Y==−□〜□・ (i+ (V/F)tane)   F次に、CPU1
1はこの4個の基点01〜Q4第9図に示すようにエリ
アJaeX軸方向に8個に分割してなる分割領域81〜
B8のどの領域に属するか削り出す。このいずれに属す
るかの判断は本実施例では予め各領域81〜B8を仕切
る什切り線及び前記各走査列La−16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tIA域83.84の
中心位置P3.P4までの距離D3.D4をそれぞれ求
め近い距111D4にある中心位置P4側の領域B4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4
個の基点1〜Q4の各分割領域81〜B8の属する組合
せ(パターン)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図に示すようにブ0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、CPU1
1はその割り出した基点Q1〜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1lll&シたエリア4aまで合理的かつ効率よく
走行させるための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19は作動される。又、6561
1mのパターン中には、例えば第12図に示すように基
点02〜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量が大きい場合等、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CCDカメラ3が
なんらかの原因で正確に走行ライン6をIll像できな
かったとして操舵制御のためのデータではなく撮像ミス
を指示するデータにしている。
今、CPU11がCCDカメラ3が撮像した最新の画像
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。すなわち、無人車1はこの時点
で最新の撮像エリア4aにおける走行経路がこの走行デ
ータにて決定されたことになる。
CPtJll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
CPU11がCCDカメラ3を制御して先のII像エリ
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CPLJ11
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
行途中で最新の撮像エリア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を撮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がパン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iam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Ii画像リア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は開先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つ前の画素
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f−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、本実施例においてはCCDカメラ3がm像
したエリア4aに達する前までに2回新たなエリア4a
を撮像させそのIIi像し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、
CCDカメラ3がlilfg!シたエリア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m像されるエリア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。
又、本実施例ではCCDカメラ3がW1@シた走行ライ
ン6の画像9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、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。
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CCDカメラ3が撮像したエリア
4aに達する前までに2回新たなエリア4atAa像さ
せるようにしたが、これをさらに増加して実施してもよ
い。この場合、CCDカメラ3が1iflIIした画像
9の画素データ群が2回以上連続して正しくなくてもこ
れを補償することができる。
又、前記実施例ではラインミルd上の基点Q1〜Q4が
どの領域81〜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ブロック[3a
−Be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
のラインミーd上の基点01〜Q4を求めたが、これを
Y軸方向に基点01〜Q5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
代えて基点とし、その時の各基点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
1119中の選定点の配列を予めパターン化しその選定
点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
行データに基づいて無人車1を操舵制御したが、画素デ
ータ群から走行経路の関数を求めその関数に基づいて無
人車を操舵制御する操舵制御装置や、単に画像中の走行
ラインの偏位1に基づいて無人車を操舵制御するように
した操舵制御装置に応用してもよい。
ざらに又、前記実施例では路面4上に走行ライン6をI
i像したが、走行ラインを描いたパネル等を無人車1よ
り上方位置に配設したり、又は天井に走行ラインを描き
、その走行ラインを撮像して走行するタイプの画像式無
人車であってもよい。
この場合、路面上の走行ラインに比べて走行ラインの汚
れが少なく、かつ走行ラインの近くにゴミが散乱するい
った虞もなく信頼性の高い走行ラインのwi像が行なえ
る。
又、前記実施例では!1iWi装置としてCODカメラ
を用いたが、それ以外のIIl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のiIi像
の画素構成(分解能)は256X256画素であったが
、これに限定されるものではなく、例えば512X51
2画素、1024X1024画素等、適宜変更して実施
してよいことは勿論である。
発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば撮像装置がなん
らかの原因で正確に又は全く走行ラインを撮ることがで
きない場合でも無人車を安全に走行させることができる
画像式無人車の操舵11i111D装置における安全装
置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図は安全装置の電気ブロック回路
図、第4図はCCDカメラがm像するエリアを示す図、
第5図はCCDカメラが撮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m*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は基点の属するg4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[(
CPtJ) 、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、20はドライブコントローラ
、21は操舵機構、01〜Q4は基点である。 特許出願人   株式会社 豊田自動織機製作所式 理
 人   弁理士  恩1)博宣第6図 第16図     117ヨ 第14図     第15図 1.事件の表示 昭和60年特許願第283853号 2、発明の名称 画像式無人車の操舵制御装置における安全装置3、補正
をする者 事件との関係: 特許出願人 住所  愛知県刈谷市υIn町2丁目1番地氏名   
321 株式会社 豊田自動織機製作所(名 称)  
 代表者 豊1)芳年 4、代理人 住所 〒500  岐阜市端詰町2番装置 0582 
(65) −1810(餓)叫細占第23頁第12行の
「第10は」の記載を「第10図は」と補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、無人車に搭載され走行しながら同無人車の走行経路
    を指示する走行ラインを撮像する撮像装置と、 前記撮像装置が先に撮像した撮像位置に無人車が達する
    までに少なくとも2回前記撮像装置にて新たな撮像位置
    を撮像させるために同撮像装置を制御する撮像制御手段
    と、 前記撮像装置が撮像した画像の各画素信号を前記走行ラ
    インか否かを判別し符号化して画素データとする判別手
    段と、 前記判別手段が判別した撮像装置が撮像した画像の画素
    データ群を予め割り当てられた記憶領域に記憶する記憶
    手段と、 前記記憶手段に新たに記憶された最新の画像の画素デー
    タ群に基づいて走行経路を割り出す割り出し手段と、 前記割り出し手段が最新の画像の画素データ群に基づい
    て最新の走行経路を割り出しとき、その割り出した最新
    の走行経路のデータに基づいて操舵機構を作動させる第
    1の操舵制御手段と、前記割り出し手段が最新の画像の
    画素データ群に基づいて最新の走行経路を割り出すこと
    ができなかつたとき、割り出し手段が先に割り出した走
    行経路のデータに基づいて引き続き操舵機構を作動させ
    る第2の操舵制御手段と からなる画像式無人車の操舵制御装置における安全装置
JP60283853A 1985-12-16 1985-12-16 画像式無人車の操舵制御装置における安全装置 Granted JPS62241012A (ja)

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