JPS6228614A - 車両の画像ホ−ミング方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車両を所望方向に誘導走行させる車両の画像ホ
ーミング方法に関する。

〔従来の技術〕

屋外（フィールド）で走行する車両を誘導する方法とし
ては、車両の走行経路に誘導線を敷設し、この誘導線に
沿って車両を誘導する方法、見通しのよい適宜位置に主
局と２つの従局を設け、これらの局からの電波の到達時
間に基づいて車両の位置を検出し、この検出位置に基づ
いて車両を誘導する方法、および車両の走行距離を測定
するとともに、ジャイロスコープを利用して車両の走行
方向を求め、これらの距離および方向から車両の位置を
検出し、この検出位置に基づいて車両を誘導する慣性誘
導方法などがある。

また、屋内で走行する車両を誘導する方法には、車両に
テレビカメラを取り付け、一方路面にランドマークを付
け、テレビカメラの画像から前記ランドマークに沿うよ
うに車両を誘導する方法があるが、屋外でこの種の誘導
を行なうのは困雛である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記屋外で走行する車両を誘導する方法のうち、車両が
自律して誘導走行する慣性誘導方法は、車両の走行方向
の検出に際して累積誤差が生じ、不整地を走行する車両
には適さない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、車両を所望
方向に正確に誘導することができる車両の画像ホーミン
グ方法を提供することを目的とする０ 〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明（こ
よれば、車両の走行すべき方向の風景を予め撮影し、そ
の撮影した風景の画像データを参照パターンとして記憶
しておき、前記車両を前記走行すべき方向に走行させる
際に、該車両の走行方向の風景を撮影し、その撮影した
風景の画像データを入力パターンとして前記記憶した参
照パターンとのパターンマツチングを行ない、前記参照
パターンに対する入力パターンのずれ量を逐次算出し、
この算出したずれ量に基づいて前記車両の走行方向を制
御することにより、車両を所望方向に誘導するようにし
ている。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

まず、本発明の詳細な説明する。人間が自動車を運転す
る場合、道路がない不整地を走行する際は、周囲の風景
から走行方向を定め、その定めた方向に車両が進むよう
にハンドルを操作する。

本発明は上記のように人間が視覚による方向のフィード
バックを行ない、ハンドルを操作する制御と同等の制御
をテレビカメラなどの撮像装置とその映像を処理して舵
角のフィードバック量を求める電子計算機等によって実
現しようとするものである。

車両の走行方向と同じ方向にテレビカメラを車載した場
合、テレビカメラのレンズ系の特性により画角ｃＬ（視
野範囲）が決定され（第２図（ａ））、その視野範囲内
の任意の方向の画像は、その方向ｆこ対応した画面上の
位ｆｉｔ（この場合画面のＸ軸（横軸）の位置）Ｉこ現
われる（第２図（ｂ））。

したがって、画面の中心の物体を目標とすれば、その目
標物体が画面の中心からどれだけずれているかを画面上
の位置で検出することにより、目標物体の方向と車両進
行方向との角度ずれを検出することができる。

そこで、車両の進行方向の視野範囲で撮像された画像か
ら、目標となる物体を検出し、常にこの目標がある方向
、すなわち画面上のある位置にくるよう（こ車両の走行
方向を制御することにより車両を目標に向って走行させ
ることができる。

なお、目標を予め決定するためには、希望するルート上
で撮像される画像から車両の進行方向の目標となる物体
を選定しておく。この物体選定に際しては、パターンマ
ツチングｌこよる評価値が大きな値となる物体（周囲と
の明暗が明瞭な物体）を選定することが好ましいが、画
面の中央に位置する所定領域の部分画像をそのまま目標
として決定してもよい。

第１図は本発明方法を適用した装置の一実施例を示すブ
ロック図である。同図において、テレビカメラ４は赤外
光の波長領域に昼感度を有し、レンズ系１およびハーフ
ミラ−２を介して車両の走行方向の所定視野範囲の風景
を撮影する。咳たテレビカメラ５は可視光の波長領域に
高感度を有し、レンズ系１、ハーフミラ−２およびミラ
ー３を介して上記テレビカメラ４と同じ視野範囲の風景
を撮影する。

テレビカメラ４および５は同期信号発生器６からの同期
信号によって同期して走査を行ない、それぞれビデオ信
号をＡＤ変換器７および８に出力し、ＡＤ変換器７およ
び８はそれぞれ入力するビデオ信号をその濃度（輝度）
レベルに応じて例えは１６階調の画像データに変換する
。また、ＡＤ変換器７および８は同期信号発生器６から
の同期信号によって同期がとられているので、画面上の
同じ位ｔｉ♀のｒＡＪ素をサンプリングすることになる
。

マルチプレクサ９は、ＡＤ変換器７および８から加わる
画像データを交互に選択出力し、テレビ第３図（ａ）２
よび（ｂ）はそれぞれテレビカメラ４および５１こよっ
て同時刻に撮影した２つの画面の一例を示し、この場合
は、可視光領域では目標物体と背景とか白レベルで区別
されないが、赤外光領域では目標物体の濃度レベルが背
景に対して黒レベルになったところを示す。上記マルチ
プレクサ９によって合成される画面は、第３図（Ｃ）１
こ示すようにこの２つの画面の各画素を交互に配列して
なるものである。

このようにして画面を合成することにより、可視領域お
よび赤外領域のうち、少なくとも一方の領域において目
標物体と背景とが異なったレベルで表現されれば、その
合成された画面上においても目標物体と背景との区別が
可能となる。なお、一般に、自然界の被写体では両者が
同一になることが少ないので、成長感度の異なる２台の
テレビカメラの画面を合成して一枚の画面を作ることは
屋外の目標物体を確実に捕えるうえで大きな効果がある
。

さて、本発明による車両の画像ホーミングを行なう場合
、車両の走行方向の基準となる画像を予め記憶させる。

この場合、切替スイッチ１０の可動接片１０Ｃを接点１
０ａに切り換え、車両を希望の走行ルートに沿って走行
させ、方向を変える地点における画像データをティーチ
ング画像メモリ１１に記憶させる。このようにして、車
両の走行方向の基準となる画像が記憶されると、切替ス
イッチ１０の可動接片１０Ｃを接点１０ｂに接続し、車
両を上記ティーチングした走行ルートにのせ、走行させ
る。

この車両の走行時に、その走行方向に関連して撮影した
画像データは、所定時間Δｔごとに画像メモリ１２に加
えられ、ここに一画面分の画像データが蓄えられる。

相関器１３は、ティーチング画像メモリ１１から加えら
れる画像データのうち、画面の中心位置から切り出した
ｍ×ｎ画素の部分画像を参照パターンとし、また画像メ
モリ１２から加えられる画像データからは、上記部分画
像と同じ大きさくｍ×ｎ画素）の部分画像を入力パター
ンとして、これを１画素づつ中心点をずらしながら切り
出し、上記参照パターンと入力パターンとの相関を求め
る０ 最大値検出器１４は相関器１３から加えられる相関値の
最大値を検出し、このとき切り出した入力パターンの中
心点の画面上の位ｆ＆（Ｘ軸の位置）を求める。

方向ずれ検出器１５は上記相関値が最大となるときの入
力パターンの中心点のＸ軸位置に対応して車両の方向ず
れ、すなわち車両が目標物体に向かう方向に対する現車
両の走行方向の方向ずれを検出し、その方向ずれを相殺
するための操舵指令を補償回路１６を介して操舵系２０
に加える。

操舵系２０はステアリングを駆動する駆動系２１、該駆
動系２１によって駆動されるステアリング系２２、およ
びステアリング系２２の応答を補償回路２３を介してフ
ィードバックするフィードバック系を有し、駆動系２１
は前記補償回路１６から加わる操舵指令と前記補償回路
２３を介して加わるフィードバック量との偏差に応じて
駆動される。

このようにして、操舵系２０は入力する操舵指令に応じ
てステアリングを制御し、車両はその車両特性に応じて
走行方向を変更する。

上記操舵指令による車両の走行方向の変更は、テレビカ
メラ４および５によって撮影された画像の横方向のシフ
ト移動をもたらし、入力画像中の前記参照パターンと相
関の大きい入力パターンの位置を常に画面中心に移動さ
せるように作用する。

このような視覚フィードバックがかかることにより、車
両は予めティーチングした画面中心位置にける目標物体
に向って走行する。

なお、車両が方向を変える地点に到達したことを走行距
離測定手段（図示せず）によって検出した場合には、テ
ィーチング画像メモリ１１から予めその方向を変えて撮
影した画像データを読み出すようにすればよい。このと
き、方向変化量は第４図に示すようにテレビカメラの画
角ぬの範囲内憂こする必要がある。

また、目標物体までの距離に対して直線走行距離が長い
場合、目標物体の画面上の大きさの変化が大きくなり、
パターンマツチングの際の相関値の最大値が小さくなる
。したがって、この場合には、走行ルートが直線であっ
ても適当な間隔毎に画像をティーチングする必要がある
。

更に、本発明に用いる画像は、波長感度の異なる２台の
テレビカメラの画面を合成したものに限らず、１台のテ
レビカメラの画像でもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、車両を予め定めた
目標に向けて正確に走行させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用した装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図（ａ）および（ｂ）は画面上の位置と
方向との関係を示す図、第３図（ａ）およびΦ）はそれ
ぞれ波長感度の異なる２台のテレビカメラによって同時
刻に撮影した２つの画面の一例を示す図、第３図（Ｃ）
は第３図（→と（ｂ）の画面を合成した図、第４図はテ
レビカメラの画角と方向変化量との関係を示す図である
。 １・・・レンズ系、２・・・ハーフミラ−１３・・・ミ
ラー、４．５・・・テレビカメラ、６・・・同期信号発
生器、７゜８・・・ＡＤ変換器、９・・・マルチプレク
サ、１０・・・切替スイッチ、１１・・・ティーチング
画像メモリ、１２・・・画像メモリ、１３・・・相関器
、１４−・・最大値検出器、１５・・・方向ずれ検出器
、１６・・・補償回路、２゜・・・操舵系。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の走行すべき方向の風景を予め撮影し、その
   撮影した風景の画像データを参照パターンとして記憶し
   ておき、前記車両を前記走行すべき方向に走行させる際
   に、該車両の走行方向の風景を撮影し、その撮影した風
   景の画像データを入力パターンとして前記記憶した参照
   パターンとのパターンマッチングを行ない、前記参照パ
   ターンに対する入力パターンのずれ量を逐次算出し、こ
   の算出したずれ量に基づいて前記車両の走行方向を制御
   することを特徴とする車両の画像ホーミング方法。
2. （２）前記参照パターンは一定の距離ごとに記憶し、前
   記車両が前記一定の距離走行するごとに前記入力パター
   ンの基準となる参照パターンを順次読み出す特許請求の
   範囲第（１）項記載の車両の画像ホーミング方法。
3. （３）前記参照パターンは走行すべき方向が変化する地
   点ごとに記憶し、前記車両が前記地点に達するごとに前
   記入力パターンの基準となる参照パターンを順次読み出
   す特許請求の範囲第（１）項記載の車両の画像ホーミン
   グ方法。