キャリブレーション装置及びキャリブレーション方法
【課題】撮像装置の取付角度を容易に補正することができるとともに、補正の精度を高くすることができるようにする。
【解決手段】車載カメラと、該車載カメラに取り付けられ、地面を照射して、地面にマーカを形成する発光装置と、前記マーカを車載カメラによって撮影するマーカ撮影処理手段と、前記マーカの画像からマーカを認識する画像認識処理手段と、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出する取付角度算出処理手段とを有する。発光装置によって地面を照射して、地面にマーカを形成し、該マーカを車載カメラによって撮影し、マーカの画像からマーカを認識し、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出するようになっているので、マーカを形成する位置を手動で設定する必要がなく、操作を簡素化することができるだけでなく、補正の精度を高くすることができる。
【解決手段】車載カメラと、該車載カメラに取り付けられ、地面を照射して、地面にマーカを形成する発光装置と、前記マーカを車載カメラによって撮影するマーカ撮影処理手段と、前記マーカの画像からマーカを認識する画像認識処理手段と、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出する取付角度算出処理手段とを有する。発光装置によって地面を照射して、地面にマーカを形成し、該マーカを車載カメラによって撮影し、マーカの画像からマーカを認識し、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出するようになっているので、マーカを形成する位置を手動で設定する必要がなく、操作を簡素化することができるだけでなく、補正の精度を高くすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリブレーション装置及びキャリブレーション方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナビゲーション装置においては、例えば、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）によって車両の現在の位置、すなわち、現在地が検出され、データ記録部から地図データが読み出され、表示部に地図画面が形成され、該地図画面に、現在地を表す自車位置、自車位置の周辺の地図等が表示されるようになっている。したがって、操作者である運転者は、前記地図画面に表示された自車位置等に従って車両を走行させることができる。
【０００３】
また、運転者が目的地を入力し、探索条件を設定すると、該探索条件に基づいて、経路探索処理が行われ、前記地図データに従って現在地で表される出発地から目的地までの経路が探索される。そして、探索された経路、すなわち、探索経路は前記地図画面に自車位置と共に表示され、探索経路の案内、すなわち、経路案内が行われる。したがって、運転者は表示された探索経路に沿って車両を走行させることができる。
【０００４】
ところで、例えば、車両の周囲を監視するために、撮像装置としてのカメラが光軸を斜め下方に向けて取り付けられ、地物、他の車両、道路脇の建造物、構造物等の被撮影物を撮影し、画像中の被撮影物を認識するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
そして、前記カメラを正確な取付角度で取り付けたり、取付角度を変更したりするために、路上の定位置にマーカを置いて、カメラでマーカを撮影しながら取付角度を補正するようにしている。
【特許文献１】特開平８−１６９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来のカメラにおいては、マーカを置く位置を手動で設定する必要があり、操作が煩わしいだけでなく、補正の精度が低くなってしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来のカメラの問題点を解決して、撮像装置の取付角度を容易に補正することができるとともに、補正の精度を高くすることができるキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために、本発明のキャリブレーション装置においては、車載カメラと、該車載カメラに取り付けられ、地面を照射して、地面にマーカを形成する発光装置と、前記マーカを車載カメラによって撮影するマーカ撮影処理手段と、前記マーカの画像からマーカを認識する画像認識処理手段と、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出する取付角度算出処理手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光装置によって地面を照射して、地面にマーカを形成し、該マーカを車載カメラによって撮影し、マーカの画像からマーカを認識し、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出するようになっているので、マーカを形成する位置を手動で設定する必要がなく、操作を簡素化することができるだけでなく、補正の精度を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態におけるナビゲーションシステムを示す図である。
【００１２】
図において、１０はパワートレイン制御部としての自動変速機制御部であり、該自動変速機制御部１０は、所定の変速比で変速を行うパワートレイン、例えば、自動変速機としての無段変速機（ＣＶＴ）、有段変速機（オートマチックトランスミッション）、電動駆動装置等の制御を行う。
【００１３】
そして、１４は情報端末、例えば、車両に搭載された車載装置としてのナビゲーション装置、６３はネットワーク、５１は情報提供者としての情報センタであり、前記自動変速機制御部１０、ナビゲーション装置１４、ネットワーク６３、情報センタ５１等によってナビゲーションシステムが構成される。
【００１４】
前記ナビゲーション装置１４は、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を構成し、自車の現在地を検出する現在地検出部としてのＧＰＳセンサ１５、地図データのほかに各種の情報が記録された情報記録部としてのデータ記録部１６、入力された情報に基づいて、ナビゲーション処理等の各種の演算処理を行うナビゲーション処理部１７、自車方位を検出する方位検出部としての方位センサ１８、操作者である運転者が所定の入力を行うための第１の入力部としての操作部３４、図示されない画面に表示された画像によって各種の表示を行い、運転者に通知するための第１の出力部としての表示部３５、音声によって所定の入力を行うための第２の入力部としての音声入力部３６、音声によって各種の表示を行い、運転者に通知するための第２の出力部としての音声出力部３７、及び通信端末として機能する送受信部としての通信部３８を備え、前記ナビゲーション処理部１７に、ＧＰＳセンサ１５、データ記録部１６、方位センサ１８、操作部３４、表示部３５、音声入力部３６、音声出力部３７及び通信部３８が接続される。
【００１５】
また、前記ナビゲーション処理部１７には、前記自動変速機制御部１０、車両の前端の所定の箇所に取り付けられ、車両の前方を監視する前方監視装置４８、車両の後端の所定の箇所に取り付けられ、車両の後方を撮影する撮像装置としての、かつ、車載カメラとしてのバックカメラ（後方監視カメラ）４９、運転者による図示されないアクセルペダルの操作をアクセル開度で検出するエンジン負荷検出部としてのアクセルセンサ４２、運転者による図示されないブレーキペダルの操作をブレーキ踏込量で検出する制動検出部としてのブレーキセンサ４３、車速を検出する車速検出部としての車速センサ４４等が接続される。
【００１６】
なお、アクセルセンサ４２、ブレーキセンサ４３等は運転者による車両の操作情報を検出するための操作情報検出部を構成する。また、撮像装置として、車両の前方を撮影するフロントカメラ（前方監視カメラ）、車両の側方を監視するためのサイドカメラ等の各種の車載カメラを使用することができる。さらに、バックカメラ４９は取付角度を変更することができるように、角度調整機構を備える。
【００１７】
前記ＧＰＳセンサ１５は、人工衛星によって発生させられた電波を受信することによって地球上における現在地を検出し、併せて時刻を検出する。本実施の形態においては、現在地検出部としてＧＰＳセンサ１５を使用するようになっているが、該ＧＰＳセンサ１５に代えて、図示されない距離センサ、ステアリングセンサ、高度計等を単独で、又は組み合わせて使用することもできる。また、前記方位センサ１８としてジャイロセンサ、地磁気センサ等を使用することができる。なお、本実施の形態においては、方位センサ１８、車速センサ４４等が配設されるようになっているが、自車方位、車速等を検出する機能を有するＧＰＳセンサを使用する場合、方位センサ１８、車速センサ４４等は不要である。
【００１８】
前記データ記録部１６は、地図データファイルから成る地図データベースを備え、該地図データベースに地図データが記録される。該地図データには、交差点に関する交差点データ、ノードに関するノードデータ、道路リンクに関する道路データ、探索用に加工された探索データ、施設に関する施設データ等が含まれるほか、道路上の地物に関する地物データが含まれる。
【００１９】
前記地物は、運転者に各種の走行上の情報を提供したり、各種の走行上の案内を行ったりするために道路上に設置、又は形成された表示物であり、表示線、路上標識、横断歩道、マンホールの蓋（ふた）、信号機等から成る。前記表示線には、道路の車両を停止させるための停止線、各レーンを区分する車両通行帯境界線、駐車スペースを表す区画線等が含まれ、前記路上標識には、各レーン上に形成され、レーンにおける進行方向を矢印によって表す通行区分標識、「止まれ」等のように一時停止箇所（非優先道路から優先道路への進入箇所、踏切、赤信号が点滅する交差点等が含まれる。）を予告したり、各レーン上に形成され、レーンにおいて「○○方面」等のように方面案内をしたりする案内標識等が含まれる。前記車両通行帯境界線には、道路の路肩側及び反対車線側において実線で形成された道路境界線、及び各道路境界線によって挟まれた領域で、各レーン間において破線で形成されたレーン境界線が含まれる。
【００２０】
そして、前記地物データには、各地物の位置を座標等で表す位置情報、各地物をイメージで表す画像情報等が含まれる。なお、後述される電波ビーコン装置、光ビーコン装置等を地物としてとらえた場合、現況の交通情報は各レーンごとに異なる信号で車両に送られる。したがって、電波ビーコン装置、光ビーコン装置等から送られる信号も地物データに含まれる。
【００２１】
前記交差点データには、交差点の名称、案内交差点に進入する道路（以下「進入道路」という。）、案内交差点から退出する道路（以下「退出道路」という。）、信号機の有無、信号機の種類（例えば、感応式信号機）等のデータが含まれる。例えば、信号機が感応式信号機である場合、車両感知センサによる車両の検出領域である感知エリアの位置を表すデータが含まれる。
【００２２】
また、前記レーンに関する道路データには、道路の車線数を表すレーン数、道路上の各レーンごとに付与されたレーン番号、レーンの位置情報等から成るレーンデータ（レーン情報）が含まれる。
【００２３】
なお、前記データ記録部１６には、所定の情報を音声出力部３７によって出力するためのデータも記録される。
【００２４】
さらに、前記データ記録部１６には、統計データファイルから成る統計データベース、走行履歴データファイルから成る走行履歴データベース等が形成され、前記統計データファイルに統計データが、前記走行履歴データファイルに走行履歴データが、いずれも実績データとして記録される。
【００２５】
前記統計データは、過去に提供された交通情報の実績、すなわち、履歴を表す履歴情報であり、情報提供者としてのＶＩＣＳ（登録商標：Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）センタ等の図示されない道路交通情報センタ等によって過去に提供された交通情報、国土交通省によって提供された道路交通センサスによる交通量を表すデータである道路交通センサス情報、国土交通省によって提供された道路時刻表情報等を単独で、又は組み合わせて使用し、必要に応じて、加工し、統計処理を施すことによって作成される。なお、前記統計データに、渋滞状況を予測する渋滞予測情報等を加えることもできる。その場合、前記統計データを作成するに当たり、履歴情報に、日時、曜日、天候、各種イベント、季節、施設の情報（デパート、スーパーマーケット等の大型の施設の有無）等の詳細な条件が加えられる。
【００２６】
そして、前記統計データのデータ項目は、各道路リンクについてのリンク番号、走行方向を表す方向フラグ、情報の種類を表す情報種別、所定のタイミングごとの渋滞度、前記各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとの所要時間を表すリンク所要時間、該リンク所要時間の各曜日ごとの平均的なデータ、例えば、曜日平均データ等から成る。
【００２７】
また、前記走行履歴データは、情報センタ５１によって複数の車両、すなわち、自車又は他車から収集され、各車両が走行した道路における車両の走行の実績、すなわち、走行実績を表す実績情報であり、走行データに基づいてプローブデータとして算出され、蓄積される。
【００２８】
前記走行履歴データのデータ項目は、各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとのリンク所要時間、各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとの渋滞度等から成る。なお、前記統計データに、走行履歴データを加えることができる。また、本実施の形態において、渋滞度は、渋滞の度合いを表す渋滞指標として使用され、渋滞、混雑及び非渋滞の別で表される。
【００２９】
前記データ記録部１６は、前記各種のデータを記録するために、ハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、光ディスク等の図示されないディスクを備えるほかに、各種のデータを読み出したり、書き込んだりするための読出・書込ヘッド等の図示されないヘッドを備える。また、前記データ記録部１６にメモリカード等を使用することができる。なお、前記各ディスク、メモリカード等によって外部記憶装置が構成される。
【００３０】
本実施の形態においては、前記データ記録部１６に、前記地図データベース、統計データベース、走行履歴データベース等が形成されるようになっているが、情報センタ５１において、前記地図データベース、統計データベース、走行履歴データベース等を形成することもできる。
【００３１】
また、前記ナビゲーション処理部１７は、ナビゲーション装置１４の全体の制御を行う制御装置としての、かつ、演算装置としてのＣＰＵ３１、該ＣＰＵ３１が各種の演算処理を行うに当たってワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ３２、制御用のプログラムのほか、目的地までの経路の探索、経路案内等を行うための各種のプログラムが記録されたＲＯＭ３３、各種のデータ、プログラム等を記録するために使用される図示されないフラッシュメモリを備える。なお、前記ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、フラッシュメモリ等によって、内部記憶装置が構成される。
【００３２】
本実施の形態においては、前記ＲＯＭ３３に各種のプログラムを記録し、前記データ記録部１６に各種のデータを記録することができるが、プログラム、データ等をディスク等に記録することもできる。この場合、ディスク等から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに書き込むことができる。したがって、ディスク等を交換することによって前記プログラム、データ等を更新することができる。また、前記自動変速機制御部１０の制御用のプログラム、データ等も前記ディスク等に記録することができる。さらに、通信部３８を介して前記プログラム、データ等を受信し、ナビゲーション処理部１７のフラッシュメモリに書き込むこともできる。
【００３３】
前記操作部３４は、運転者が操作することによって、走行開始時の現在地を修正したり、出発地及び目的地を入力したり、通過点を入力したり、通信部３８を作動させたりするためのものであり、前記操作部３４として、表示部３５とは独立に配設されたキーボード、マウス等を使用することができる。また、前記操作部３４として、前記表示部３５に形成された画面に画像で表示された各種のキー、スイッチ、ボタン等の画像操作部をタッチ又はクリックすることによって、所定の入力操作を行うことができるようにしたタッチパネルを使用することができる。
【００３４】
前記表示部３５としてディスプレイが使用される。そして、表示部３５に形成された各種の画面に、車両の現在地を自車位置として、車両の方位を自車方位として表示したり、地図、探索経路、該探索経路に沿った案内情報、交通情報等を表示したり、探索経路における次の交差点までの距離、次の交差点における進行方向を表示したりすることができるだけでなく、前記画像操作部、操作部３４、音声入力部３６等の操作案内、操作メニュー及びキーの案内等を表示したり、ＦＭ多重放送の番組等を表示したりすることができる。
【００３５】
また、音声入力部３６は、図示されないマイクロホン等によって構成され、音声によって必要な情報を入力することができる。さらに、音声出力部３７は、図示されない音声合成装置及びスピーカを備え、音声出力部３７から、前記探索経路、案内情報、交通情報等が、例えば、音声合成装置によって合成された音声で出力される。
【００３６】
前記通信部３８は、前記道路交通情報センタから送信された現況の交通情報、一般情報等の各種の情報を、道路に沿って配設された電波ビーコン装置、光ビーコン装置等を介して電波ビーコン、光ビーコン等として受信するためのビーコンレシーバ、ＦＭ放送局を介してＦＭ多重放送として受信するためのＦＭ受信機等を備える。なお、前記交通情報には、渋滞情報、規制情報、駐車場情報、交通事故情報、サービスエリアの混雑状況情報等が含まれ、一般情報には、ニュース、天気予報等が含まれる。また、前記ビーコンレシーバ及びＦＭ受信機は、ユニット化されてＶＩＣＳレシーバとして配設されるようになっているが、別々に配設することもできる。
【００３７】
前記交通情報は、情報の種別を表す情報種別、メッシュを特定するためのメッシュ番号、二つの地点、例えば、交差点間を連結する道路リンクを特定し、かつ、上り／下りの別を表すリンク番号、該リンク番号に対応させて提供される情報の内容を表すリンク情報等を含み、例えば、交通情報が渋滞情報である場合、前記リンク情報は、前記道路リンクの始点から渋滞の先頭までの距離を表す渋滞先頭データ、渋滞度、渋滞区間を前記渋滞の先頭から渋滞の末尾までの距離を表す渋滞長、道路リンクを走行するのに必要な時間を表すリンク所要時間等から成る。
【００３８】
そして、通信部３８は、前記情報センタ５１から、前記地図データ、統計データ、走行履歴データ等のデータのほか、交通情報、一般情報等の各種の情報をネットワーク６３を介して受信することができる。
【００３９】
そのために、前記情報センタ５１は、サーバ５３、該サーバ５３に接続された通信部５７及び情報記録部としてのデータベース（ＤＢ）５８等を備え、前記サーバ５３は、制御装置としての、かつ、演算装置としてのＣＰＵ５４、ＲＡＭ５５、ＲＯＭ５６等を備える。また、前記データベース５８に、前記データ記録部１６に記録された各種のデータと同様のデータ、例えば、前記地図データ、統計データ、走行履歴データ等が記録される。さらに、情報センタ５１は、前記道路交通情報センタから送信された現況の交通情報、一般情報等の各種の情報、及び複数の車両（自車又は他車）から収集した走行履歴データをリアルタイムに提供することができる。
【００４０】
そして、前記前方監視装置４８は、レーザレーダ、ミリ波レーダ等のレーダ、超音波センサ等、又はそれらの組合せから成り、先行して走行している車両、すなわち、先行車両を監視したり、一時停止箇所、障害物等を監視したりする。また、前方監視装置４８は、車両周辺情報として先行車両に対する相対的な車速を表す相対速度、一時停止箇所に対する接近速度、障害物に対する接近速度等を検出したり、車間距離、車間時間等を算出したりする。
【００４１】
前記バックカメラ４９は、ＣＣＤ素子から成り、車両の後方を監視するために、光軸を斜め下方に向けて取り付けられ、前記地物のほかに、車両の後方を走行している車両である後方車両、道路脇の建造物、構造物等を被撮影物として撮影し、撮影された被撮影物の画像データを発生させ、ＣＰＵ３１に送る。該ＣＰＵ３１は、前記画像データを読み込み、画像データに対して画像処理を行うことによって、画像中の前記各被撮影物を認識対象物として認識する。本実施の形態においては、バックカメラ４９としてＣＣＤ素子が使用されるが、Ｃ−ＭＯＳ素子等を使用することができる。
【００４２】
なお、前記ナビゲーションシステム、ナビゲーション処理部１７、ＣＰＵ３１、５４、サーバ５３等は、単独で、又は二つ以上組み合わせることによってコンピュータとして機能し、各種のプログラム、データ等に基づいて演算処理を行う。また、データ記録部１６、ＲＡＭ３２、５５、ＲＯＭ３３、５６、データベース５８、フラッシュメモリ等によって記録媒体が構成される。そして、演算装置として、ＣＰＵ３１、５４に代えてＭＰＵ等を使用することもできる。
【００４３】
次に、前記構成のナビゲーションシステムの基本動作について説明する。
【００４４】
まず、運転者によって操作部３４が操作され、ナビゲーション装置１４が起動されると、ＣＰＵ３１の図示されないナビ初期化処理手段は、ナビ初期化処理を行い、ＧＰＳセンサ１５によって検出された車両の現在地、方位センサ１８によって検出された自車方位を読み込むとともに、各種のデータを初期化する。次に、前記ＣＰＵ３１の図示されないマッチング処理手段は、マッチング処理を行い、現在地を読み込み、読み込まれた現在地の軌跡、及び現在地の周辺の道路を構成する各道路リンクの形状、配列等に基づいて、現在地がいずれの道路リンク上に位置するかの判定を行うことによって、現在地を特定する。
【００４５】
また、本実施の形態において、前記マッチング処理手段は、さらに、バックカメラ４９によって撮影された前記被撮影物である各地物の位置に基づいて現在地を特定する。なお、車両の前方を撮影するフロントカメラを備えた車両においては、フロントカメラによって、各地物の位置を算出することができる。
【００４６】
そのために、ＣＰＵ３１の図示されない画像認識処理手段は、画像認識処理を行い、バックカメラ４９から画像データを読み込み、該画像データから成る画像中の地物を認識する。また、前記ＣＰＵ３１の図示されない距離算出処理手段は、距離算出処理を行い、画像中における地物の位置に基づいて、バックカメラ４９から実際の地物までの距離を算出する。そして、前記マッチング処理手段の現在地特定処理手段は、現在地特定処理を行い、前記距離を読み込むとともに、データ記録部１６から地物データを読み出して前記地物の座標を取得し、該座標及び前記距離に基づいて現在地を特定する。
【００４７】
また、前記ＣＰＵ３１の図示されないレーン特定処理手段は、レーン特定処理を行い、レーンについての走行履歴、画像データに基づいて認識された地物等に基づいて、必要に応じて、地物とデータ記録部１６から読み出された地物データとを照合したときの照合結果に基づいて、走行レーンを特定する。さらに、高精度のＧＰＳセンサを使用し、現在地を精度よく検出し、検出結果に基づいて走行レーンを特定することもできる。
【００４８】
なお、地物がマンホールの蓋等のように鋼等の強磁性体から成る場合、前記レーン特定処理手段は、前記地磁気センサのセンサ出力を読み込み、該センサ出力に基づいてマンホールの蓋等があるかどうかを判断し、判断結果に基づいて走行レーンを特定することもできる。また、必要に応じて、表示線の画像データに対して画像処理を行うのと同時に、地磁気センサのセンサ出力、現在地等を組み合わせて、走行レーンを特定することができる。
【００４９】
続いて、ＣＰＵ３１の図示されない基本情報取得処理手段は、基本情報取得処理を行い、前記地図データを、データ記録部１６から読み出して取得するか、又は通信部３８を介して情報センタ５１等から受信して取得する。なお、地図データを情報センタ５１等から取得する場合、前記基本情報取得処理手段は、受信した地図データをフラッシュメモリにダウンロードする。
【００５０】
そして、前記ＣＰＵ３１の図示されない表示処理手段は、表示処理を行い、前記表示部３５に各種の画面を形成する。例えば、表示処理手段の地図表示処理手段は、地図表示処理を行い、表示部３５に地図画面を形成し、該地図画面に周囲の地図を表示するとともに、現在地を自車位置として、車両の方位を自車方位として表示する。
【００５１】
したがって、運転者は、前記地図、自車位置及び自車方位に従って車両を走行させることができる。
【００５２】
また、運転者が操作部３４を操作して目的地を入力すると、ＣＰＵ３１の図示されない目的地設定処理手段は、目的地設定処理を行い、目的地を設定する。なお、必要に応じて出発地を入力し、設定することもできる。また、あらかじめ所定の地点を登録しておき、登録された地点を目的地として設定することができる。続いて、運転者が操作部３４を操作して探索条件を入力すると、ＣＰＵ３１の図示されない探索条件設定処理手段は、探索条件設定処理を行い、探索条件を設定する。
【００５３】
このようにして、目的地及び探索条件が設定されると、ＣＰＵ３１の図示されない経路探索処理手段は、経路探索処理を行い、前記現在地、目的地、探索条件等を読み込むともに、データ記録部１６から探索データ等を読み出し、現在地、目的地及び探索データに基づいて、現在地で表される出発地から目的地までの経路を前記探索条件で探索し、探索経路を表す経路データを出力する。このとき、各道路リンクごとに付与されたリンクコストの合計が最も小さい経路が探索経路とされる。
【００５４】
また、道路に複数のレーンが形成されている場合で、かつ、走行レーンが特定されている場合、前記経路探索処理手段は、レーン単位で探索経路を探索する。その場合、前記経路データには走行レーンのレーン番号等も含まれる。
【００５５】
なお、前記情報センタ５１において経路探索処理を行うことができる。その場合、ＣＰＵ３１は現在地、目的地、探索条件等を情報センタ５１に送信する。該情報センタ５１は、現在地、目的地、探索条件等を受信すると、ＣＰＵ５４の図示されない経路探索処理手段は、ＣＰＵ３１と同様の経路探索処理を行い、データベース５８から探索データ等を読み出し、現在地、目的地及び探索データに基づいて、出発地から目的地までの経路を前記探索条件で探索し、探索経路を表す経路データを出力する。次に、ＣＰＵ５４の図示されない送信処理手段は、送信処理を行い、前記経路データをナビゲーション装置１４に送信する。
【００５６】
続いて、前記ＣＰＵ３１の図示されない案内処理手段は、案内処理を行い、経路案内を行う。そのために、前記案内処理手段の経路表示処理手段は、経路表示処理を行い、前記経路データを読み込み、該経路データに従って前記地図画面に探索経路を表示する。
【００５７】
ところで、前記経路案内においては、所定の交差点で車両を右左折させる必要がある場合、前記交差点が案内点として、かつ、案内交差点として設定される。
【００５８】
そのために、前記案内処理手段の案内交差点設定処理手段は、案内交差点設定処理を行い、経路データに従って、すなわち、前記探索経路に基づいて、車両を右左折させる必要がある交差点があるかどうかを判断し、車両を右左折させる必要がある交差点がある場合、該交差点を案内交差点として設定する。
【００５９】
また、前記レーン単位で探索経路が探索されている場合、前記案内処理手段の推奨レーン設定処理手段は、推奨レーン設定処理を行い、前述されたように、走行するのが推奨されるレーン、例えば、案内交差点を通過するに当たり、案内交差点に進入するのに適したレーン、案内交差点から退出するのに適したレーン等を推奨レーンとして選択し、設定する。そして、前記経路表示処理手段は、前記地図画面に探索経路を表示するとともに、地図画面の所定の領域に、車両が走行している道路の拡大図、すなわち、道路拡大図を表示し、道路拡大図によるレーン案内を行う。この場合、前記道路拡大図に、各レーン及び該各レーンのうちの推奨レーンが表示される。
【００６０】
続いて、案内処理手段の音声出力処理手段は、音声出力処理を行い、経路案内を音声出力部３７から音声で出力する。そのために、案内処理手段の経路案内地点設定処理手段は、経路案内地点設定処理を行い、探索経路上の前記案内交差点より手前（自車側）の、あらかじめ各設定された距離だけ離れた箇所に、一つ以上の経路案内地点を設定する。また、案内処理手段の地点案内処理手段は、地点案内処理を行い、各経路案内地点に車両が到達すると、案内交差点について、経路案内地点ごとにあらかじめ設定された内容、例えば、自車位置から案内交差点までの距離、案内交差点における右左折等について経路案内を行う。また、推奨レーンが設定されている場合、前記地点案内処理手段のレーン案内処理手段は、レーン案内処理を行い、経路案内地点ごとにあらかじめ設定された内容、例えば、自車位置から案内交差点までの各推奨レーン、案内交差点の先の推奨レーン等について、音声フレーズによるレーン案内を行う。そして、走行レーンと推奨レーンとが異なる場合、前記レーン案内処理手段は、車両を走行レーンから推奨レーンに誘導する。したがって、運転者は車両を推奨レーンに沿って走行させることができる。
【００６１】
また、前記案内処理手段の案内点拡大図表示処理手段は、案内点拡大図表示処理を行い、交差点データを読み出し、車両が案内交差点に到達する前に、地図画面の所定の領域に案内交差点の拡大図、すなわち、交差点拡大図を表示し、交差点拡大図による経路案内を行う。この場合、前記交差点拡大図に、案内交差点の周辺の地図、探索経路、案内交差点において目印になる施設等の陸標が表示される。また、進入道路又は退出道路に複数のレーンが形成されていて、レーン案内が行われている場合には、前記案内点拡大図表示処理手段は、交差点拡大図に推奨レーンを表示する。
【００６２】
ところで、前述されたように、例えば、自車の周囲を監視するために、バックカメラ４９が光軸を斜め下方に向けて取り付けられ、地物、他の車両、道路脇の建造物、構造物等の被撮影物を撮影し、画像中の被撮影物を認識することができるようになっている。
【００６３】
ところが、前記バックカメラ４９の取付角度が正確ではないと、被撮影物を精度よく認識することができなくなってしまう。
【００６４】
そこで、バックカメラ４９の取付角度をキャリブレーション装置によって補正することができるようになっている。
【００６５】
図２は本発明の実施の形態におけるキャリブレーション装置の動作を示す図、図３は本発明の実施の形態におけるバックカメラの斜視図、図４は本発明の実施の形態におけるバックカメラによるマーカの撮影状態を示す図、図５は本発明の実施の形態における取付角度の補正方法を示す第１の図、図６は本発明の実施の形態における取付角度の補正方法を示す第２の図である。
【００６６】
この場合、バックカメラ４９は、レンズ７１、該レンズ７１を保持するフレーム７２等を備え、該フレーム７２の前端面７３には、円周方向における複数箇所、本実施の形態においては、４箇所に、等ピッチで発光装置としてのレーザ式のポインタｑｉ（ｉ＝１、２、…、4 ）が取り付けられる。
【００６７】
そして、前記ＣＰＵ３１の図示されないマーカ作成処理手段は、マーカ作成処理を行い、バックカメラ４９を自車に搭載した状態で、前記各ポインタｑｉによってレーザ光を発生させ、地面Ｓｅを照射し、地面Ｓｅ上に、各ポインタｑｉに対応する位置にマーカｋｉ（ｉ＝１、２、…、4 ）を形成する。なお、前記ポインタｑｉは光源の部分で円形の形状を有するが、バックカメラ４９は光軸を斜め下方に向けて取り付けられるので、各マーカｋｉは、形状が歪み、楕円形の形状を有するようになる。
【００６８】
続いて、前記ＣＰＵ３１の図示されないマーカ撮影処理手段は、マーカ撮影処理を行い、各マーカｋｉをバックカメラ４９によって撮影し、撮影されたマーカｋｉの画像データを発生させ、ＣＰＵ３１に送る。
【００６９】
そして、前記画像認識処理手段は、バックカメラ４９から送られてきた画像データに対して画像処理を行い、画像中の各マーカｋｉを認識する。続いて、前記ＣＰＵ３１の図示されない取付角度算出処理手段は、取付角度算出処理を行い、認識された各マーカｋｉの寸法及び形状に基づいてバックカメラ４９の取付角度を算出する。なお、前記キャリブレーション装置は、バックカメラ４９、ポインタｑｉ、ＣＰＵ３１等によって構成される。
【００７０】
各ポインタｑｉの縦方向の長さをε１とし、ポインタｑ１、ｑ３間（ポインタｑ２、ｑ４間）の縦方向の距離をε２とし、ポインタｑ１、ｑ２間（ポインタｑ３、ｑ４間）の横方向の距離をε３とし、また、図５に示されるように、各マーカｋｉの縦方向の長さをｕ１とし、マーカｋ１、ｋ３間（マーカｋ２、ｋ４間）の縦方向の距離をｕ２とし、マーカｋ１、ｋ２間（マーカｋ３、ｋ４間）の横方向の距離をｕ３としたとき、前記取付角度算出処理手段は、前記長さｕ１、ε１及び距離ｕ２、ｕ３、ε２、ε３に基づいてバックカメラ４９の取付角度を算出する。
【００７１】
バックカメラ４９の取付角度は、バックカメラ４９の光軸と、バックカメラ４９から垂直方向下方に延びる線とが成す角度で表すことができ、取付角度をθ１とすると、例えば、距離ｕ２、ε２から
θ１＝ｃｏｓ- （ε２／ｕ２）
となる。
【００７２】
なお、例えば、バックカメラ４９が正しい取付角度θ１で取り付けられている場合に、図５に示されるように、各マーカｋｉの縦方向の長さがｕ１になり、マーカｋ１、ｋ３間（マーカｋ２、ｋ４間）の縦方向の距離がｕ２になり、マーカｋ１、ｋ２間（マーカｋ３、ｋ４間）の横方向の距離がｕ１３になるのに対して、取付角度が変化してθ２になると、例えば、図６に示されるように、各マーカｋｉの縦方向の長さがｕ１１になり、マーカｋ１、ｋ３間（マーカｋ２、ｋ４間）の縦方向の距離がｕ１２になり、マーカｋ１、ｋ２間（マーカｋ３、ｋ４間）の横方向の距離がｕ１３になって変化する。したがって、前記取付角度算出処理手段は、前記長さｕ１１及び距離ｕ１２、ｕ１３に基づいてバックカメラ４９の取付角度θ２を算出する。
【００７３】
続いて、ＣＰＵ３１の補正処理手段は、補正処理を行い、前記取付角度θ１、θ２を読み込み、差角度Δθ
Δθ＝θ２−θ１
だけバックカメラ４９の取付角度を変更する。そのために、ＣＰＵ３１の図示されない取付角度調整処理手段は、取付角度調整処理を行い、角度調整機構を作動させる。なお、角度調整機構は、車両の所定の箇所に配設され、所定のリンク、駆動部としてのモータ等から成り、モータを駆動することによってリンクを作動させ、バックカメラ４９の取付角度を変更する。
【００７４】
このように、各ポインタｑｉによって地面Ｓｅに形成されたマーカｋｉに基づいて、バックカメラ４９の取付角度θ１が検出され、補正されるので、マーカｋｉを形成する位置を手動で設定する必要がなく、操作を簡素化することができるだけでなく、補正の精度を高くすることができる。
【００７５】
しかも，前記各ポインタｑｉがバックカメラ４９のフレーム７２に配設され、バックカメラ４９の取付角度が変化すると、マーカｋｉの形状、位置等が比例して変化するので、取付角度θ１、θ２を容易に算出することができる。
【００７６】
次にフローチャートについて説明する。
ステップＳ１ レーザポインタで地面にマーカｋｉを作成する。
ステップＳ２ マーカｋｉをバックカメラ４９で撮影する。
ステップＳ３ 寸法及び形状によってバックカメラ４９の取付角度θ１、θ２を算出する。
ステップＳ４ 補正処理を行い、処理を終了する。
【００７７】
本実施の形態においては、複数のポインタｑｉを使用して複数のマーカｋｉを形成するようになっているが、マーカの寸法が大きい場合には、一つのポインタを使用して一つのマーカを形成し、該マーカの画像に基づいて取付角度算出処理を行うことができる。
【００７８】
また、本実施の形態においては、補正処理手段によって取付角度を自動的に補正するようになっているが、手動で補正することができる。
【００７９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態におけるナビゲーションシステムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるキャリブレーション装置の動作を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるバックカメラの斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるバックカメラによるマーカの撮影状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における取付角度の補正方法を示す第１の図である。
【図６】本発明の実施の形態における取付角度の補正方法を示す第２の図である。
【符号の説明】
【００８１】
３１ ＣＰＵ
４９ バックカメラ
ｋ１〜ｋ４ マーカ
ｑ１〜ｑ４ ポインタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリブレーション装置及びキャリブレーション方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナビゲーション装置においては、例えば、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）によって車両の現在の位置、すなわち、現在地が検出され、データ記録部から地図データが読み出され、表示部に地図画面が形成され、該地図画面に、現在地を表す自車位置、自車位置の周辺の地図等が表示されるようになっている。したがって、操作者である運転者は、前記地図画面に表示された自車位置等に従って車両を走行させることができる。
【０００３】
また、運転者が目的地を入力し、探索条件を設定すると、該探索条件に基づいて、経路探索処理が行われ、前記地図データに従って現在地で表される出発地から目的地までの経路が探索される。そして、探索された経路、すなわち、探索経路は前記地図画面に自車位置と共に表示され、探索経路の案内、すなわち、経路案内が行われる。したがって、運転者は表示された探索経路に沿って車両を走行させることができる。
【０００４】
ところで、例えば、車両の周囲を監視するために、撮像装置としてのカメラが光軸を斜め下方に向けて取り付けられ、地物、他の車両、道路脇の建造物、構造物等の被撮影物を撮影し、画像中の被撮影物を認識するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
そして、前記カメラを正確な取付角度で取り付けたり、取付角度を変更したりするために、路上の定位置にマーカを置いて、カメラでマーカを撮影しながら取付角度を補正するようにしている。
【特許文献１】特開平８−１６９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来のカメラにおいては、マーカを置く位置を手動で設定する必要があり、操作が煩わしいだけでなく、補正の精度が低くなってしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来のカメラの問題点を解決して、撮像装置の取付角度を容易に補正することができるとともに、補正の精度を高くすることができるキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために、本発明のキャリブレーション装置においては、車載カメラと、該車載カメラに取り付けられ、地面を照射して、地面にマーカを形成する発光装置と、前記マーカを車載カメラによって撮影するマーカ撮影処理手段と、前記マーカの画像からマーカを認識する画像認識処理手段と、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出する取付角度算出処理手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光装置によって地面を照射して、地面にマーカを形成し、該マーカを車載カメラによって撮影し、マーカの画像からマーカを認識し、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出するようになっているので、マーカを形成する位置を手動で設定する必要がなく、操作を簡素化することができるだけでなく、補正の精度を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態におけるナビゲーションシステムを示す図である。
【００１２】
図において、１０はパワートレイン制御部としての自動変速機制御部であり、該自動変速機制御部１０は、所定の変速比で変速を行うパワートレイン、例えば、自動変速機としての無段変速機（ＣＶＴ）、有段変速機（オートマチックトランスミッション）、電動駆動装置等の制御を行う。
【００１３】
そして、１４は情報端末、例えば、車両に搭載された車載装置としてのナビゲーション装置、６３はネットワーク、５１は情報提供者としての情報センタであり、前記自動変速機制御部１０、ナビゲーション装置１４、ネットワーク６３、情報センタ５１等によってナビゲーションシステムが構成される。
【００１４】
前記ナビゲーション装置１４は、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を構成し、自車の現在地を検出する現在地検出部としてのＧＰＳセンサ１５、地図データのほかに各種の情報が記録された情報記録部としてのデータ記録部１６、入力された情報に基づいて、ナビゲーション処理等の各種の演算処理を行うナビゲーション処理部１７、自車方位を検出する方位検出部としての方位センサ１８、操作者である運転者が所定の入力を行うための第１の入力部としての操作部３４、図示されない画面に表示された画像によって各種の表示を行い、運転者に通知するための第１の出力部としての表示部３５、音声によって所定の入力を行うための第２の入力部としての音声入力部３６、音声によって各種の表示を行い、運転者に通知するための第２の出力部としての音声出力部３７、及び通信端末として機能する送受信部としての通信部３８を備え、前記ナビゲーション処理部１７に、ＧＰＳセンサ１５、データ記録部１６、方位センサ１８、操作部３４、表示部３５、音声入力部３６、音声出力部３７及び通信部３８が接続される。
【００１５】
また、前記ナビゲーション処理部１７には、前記自動変速機制御部１０、車両の前端の所定の箇所に取り付けられ、車両の前方を監視する前方監視装置４８、車両の後端の所定の箇所に取り付けられ、車両の後方を撮影する撮像装置としての、かつ、車載カメラとしてのバックカメラ（後方監視カメラ）４９、運転者による図示されないアクセルペダルの操作をアクセル開度で検出するエンジン負荷検出部としてのアクセルセンサ４２、運転者による図示されないブレーキペダルの操作をブレーキ踏込量で検出する制動検出部としてのブレーキセンサ４３、車速を検出する車速検出部としての車速センサ４４等が接続される。
【００１６】
なお、アクセルセンサ４２、ブレーキセンサ４３等は運転者による車両の操作情報を検出するための操作情報検出部を構成する。また、撮像装置として、車両の前方を撮影するフロントカメラ（前方監視カメラ）、車両の側方を監視するためのサイドカメラ等の各種の車載カメラを使用することができる。さらに、バックカメラ４９は取付角度を変更することができるように、角度調整機構を備える。
【００１７】
前記ＧＰＳセンサ１５は、人工衛星によって発生させられた電波を受信することによって地球上における現在地を検出し、併せて時刻を検出する。本実施の形態においては、現在地検出部としてＧＰＳセンサ１５を使用するようになっているが、該ＧＰＳセンサ１５に代えて、図示されない距離センサ、ステアリングセンサ、高度計等を単独で、又は組み合わせて使用することもできる。また、前記方位センサ１８としてジャイロセンサ、地磁気センサ等を使用することができる。なお、本実施の形態においては、方位センサ１８、車速センサ４４等が配設されるようになっているが、自車方位、車速等を検出する機能を有するＧＰＳセンサを使用する場合、方位センサ１８、車速センサ４４等は不要である。
【００１８】
前記データ記録部１６は、地図データファイルから成る地図データベースを備え、該地図データベースに地図データが記録される。該地図データには、交差点に関する交差点データ、ノードに関するノードデータ、道路リンクに関する道路データ、探索用に加工された探索データ、施設に関する施設データ等が含まれるほか、道路上の地物に関する地物データが含まれる。
【００１９】
前記地物は、運転者に各種の走行上の情報を提供したり、各種の走行上の案内を行ったりするために道路上に設置、又は形成された表示物であり、表示線、路上標識、横断歩道、マンホールの蓋（ふた）、信号機等から成る。前記表示線には、道路の車両を停止させるための停止線、各レーンを区分する車両通行帯境界線、駐車スペースを表す区画線等が含まれ、前記路上標識には、各レーン上に形成され、レーンにおける進行方向を矢印によって表す通行区分標識、「止まれ」等のように一時停止箇所（非優先道路から優先道路への進入箇所、踏切、赤信号が点滅する交差点等が含まれる。）を予告したり、各レーン上に形成され、レーンにおいて「○○方面」等のように方面案内をしたりする案内標識等が含まれる。前記車両通行帯境界線には、道路の路肩側及び反対車線側において実線で形成された道路境界線、及び各道路境界線によって挟まれた領域で、各レーン間において破線で形成されたレーン境界線が含まれる。
【００２０】
そして、前記地物データには、各地物の位置を座標等で表す位置情報、各地物をイメージで表す画像情報等が含まれる。なお、後述される電波ビーコン装置、光ビーコン装置等を地物としてとらえた場合、現況の交通情報は各レーンごとに異なる信号で車両に送られる。したがって、電波ビーコン装置、光ビーコン装置等から送られる信号も地物データに含まれる。
【００２１】
前記交差点データには、交差点の名称、案内交差点に進入する道路（以下「進入道路」という。）、案内交差点から退出する道路（以下「退出道路」という。）、信号機の有無、信号機の種類（例えば、感応式信号機）等のデータが含まれる。例えば、信号機が感応式信号機である場合、車両感知センサによる車両の検出領域である感知エリアの位置を表すデータが含まれる。
【００２２】
また、前記レーンに関する道路データには、道路の車線数を表すレーン数、道路上の各レーンごとに付与されたレーン番号、レーンの位置情報等から成るレーンデータ（レーン情報）が含まれる。
【００２３】
なお、前記データ記録部１６には、所定の情報を音声出力部３７によって出力するためのデータも記録される。
【００２４】
さらに、前記データ記録部１６には、統計データファイルから成る統計データベース、走行履歴データファイルから成る走行履歴データベース等が形成され、前記統計データファイルに統計データが、前記走行履歴データファイルに走行履歴データが、いずれも実績データとして記録される。
【００２５】
前記統計データは、過去に提供された交通情報の実績、すなわち、履歴を表す履歴情報であり、情報提供者としてのＶＩＣＳ（登録商標：Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）センタ等の図示されない道路交通情報センタ等によって過去に提供された交通情報、国土交通省によって提供された道路交通センサスによる交通量を表すデータである道路交通センサス情報、国土交通省によって提供された道路時刻表情報等を単独で、又は組み合わせて使用し、必要に応じて、加工し、統計処理を施すことによって作成される。なお、前記統計データに、渋滞状況を予測する渋滞予測情報等を加えることもできる。その場合、前記統計データを作成するに当たり、履歴情報に、日時、曜日、天候、各種イベント、季節、施設の情報（デパート、スーパーマーケット等の大型の施設の有無）等の詳細な条件が加えられる。
【００２６】
そして、前記統計データのデータ項目は、各道路リンクについてのリンク番号、走行方向を表す方向フラグ、情報の種類を表す情報種別、所定のタイミングごとの渋滞度、前記各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとの所要時間を表すリンク所要時間、該リンク所要時間の各曜日ごとの平均的なデータ、例えば、曜日平均データ等から成る。
【００２７】
また、前記走行履歴データは、情報センタ５１によって複数の車両、すなわち、自車又は他車から収集され、各車両が走行した道路における車両の走行の実績、すなわち、走行実績を表す実績情報であり、走行データに基づいてプローブデータとして算出され、蓄積される。
【００２８】
前記走行履歴データのデータ項目は、各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとのリンク所要時間、各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとの渋滞度等から成る。なお、前記統計データに、走行履歴データを加えることができる。また、本実施の形態において、渋滞度は、渋滞の度合いを表す渋滞指標として使用され、渋滞、混雑及び非渋滞の別で表される。
【００２９】
前記データ記録部１６は、前記各種のデータを記録するために、ハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、光ディスク等の図示されないディスクを備えるほかに、各種のデータを読み出したり、書き込んだりするための読出・書込ヘッド等の図示されないヘッドを備える。また、前記データ記録部１６にメモリカード等を使用することができる。なお、前記各ディスク、メモリカード等によって外部記憶装置が構成される。
【００３０】
本実施の形態においては、前記データ記録部１６に、前記地図データベース、統計データベース、走行履歴データベース等が形成されるようになっているが、情報センタ５１において、前記地図データベース、統計データベース、走行履歴データベース等を形成することもできる。
【００３１】
また、前記ナビゲーション処理部１７は、ナビゲーション装置１４の全体の制御を行う制御装置としての、かつ、演算装置としてのＣＰＵ３１、該ＣＰＵ３１が各種の演算処理を行うに当たってワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ３２、制御用のプログラムのほか、目的地までの経路の探索、経路案内等を行うための各種のプログラムが記録されたＲＯＭ３３、各種のデータ、プログラム等を記録するために使用される図示されないフラッシュメモリを備える。なお、前記ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、フラッシュメモリ等によって、内部記憶装置が構成される。
【００３２】
本実施の形態においては、前記ＲＯＭ３３に各種のプログラムを記録し、前記データ記録部１６に各種のデータを記録することができるが、プログラム、データ等をディスク等に記録することもできる。この場合、ディスク等から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに書き込むことができる。したがって、ディスク等を交換することによって前記プログラム、データ等を更新することができる。また、前記自動変速機制御部１０の制御用のプログラム、データ等も前記ディスク等に記録することができる。さらに、通信部３８を介して前記プログラム、データ等を受信し、ナビゲーション処理部１７のフラッシュメモリに書き込むこともできる。
【００３３】
前記操作部３４は、運転者が操作することによって、走行開始時の現在地を修正したり、出発地及び目的地を入力したり、通過点を入力したり、通信部３８を作動させたりするためのものであり、前記操作部３４として、表示部３５とは独立に配設されたキーボード、マウス等を使用することができる。また、前記操作部３４として、前記表示部３５に形成された画面に画像で表示された各種のキー、スイッチ、ボタン等の画像操作部をタッチ又はクリックすることによって、所定の入力操作を行うことができるようにしたタッチパネルを使用することができる。
【００３４】
前記表示部３５としてディスプレイが使用される。そして、表示部３５に形成された各種の画面に、車両の現在地を自車位置として、車両の方位を自車方位として表示したり、地図、探索経路、該探索経路に沿った案内情報、交通情報等を表示したり、探索経路における次の交差点までの距離、次の交差点における進行方向を表示したりすることができるだけでなく、前記画像操作部、操作部３４、音声入力部３６等の操作案内、操作メニュー及びキーの案内等を表示したり、ＦＭ多重放送の番組等を表示したりすることができる。
【００３５】
また、音声入力部３６は、図示されないマイクロホン等によって構成され、音声によって必要な情報を入力することができる。さらに、音声出力部３７は、図示されない音声合成装置及びスピーカを備え、音声出力部３７から、前記探索経路、案内情報、交通情報等が、例えば、音声合成装置によって合成された音声で出力される。
【００３６】
前記通信部３８は、前記道路交通情報センタから送信された現況の交通情報、一般情報等の各種の情報を、道路に沿って配設された電波ビーコン装置、光ビーコン装置等を介して電波ビーコン、光ビーコン等として受信するためのビーコンレシーバ、ＦＭ放送局を介してＦＭ多重放送として受信するためのＦＭ受信機等を備える。なお、前記交通情報には、渋滞情報、規制情報、駐車場情報、交通事故情報、サービスエリアの混雑状況情報等が含まれ、一般情報には、ニュース、天気予報等が含まれる。また、前記ビーコンレシーバ及びＦＭ受信機は、ユニット化されてＶＩＣＳレシーバとして配設されるようになっているが、別々に配設することもできる。
【００３７】
前記交通情報は、情報の種別を表す情報種別、メッシュを特定するためのメッシュ番号、二つの地点、例えば、交差点間を連結する道路リンクを特定し、かつ、上り／下りの別を表すリンク番号、該リンク番号に対応させて提供される情報の内容を表すリンク情報等を含み、例えば、交通情報が渋滞情報である場合、前記リンク情報は、前記道路リンクの始点から渋滞の先頭までの距離を表す渋滞先頭データ、渋滞度、渋滞区間を前記渋滞の先頭から渋滞の末尾までの距離を表す渋滞長、道路リンクを走行するのに必要な時間を表すリンク所要時間等から成る。
【００３８】
そして、通信部３８は、前記情報センタ５１から、前記地図データ、統計データ、走行履歴データ等のデータのほか、交通情報、一般情報等の各種の情報をネットワーク６３を介して受信することができる。
【００３９】
そのために、前記情報センタ５１は、サーバ５３、該サーバ５３に接続された通信部５７及び情報記録部としてのデータベース（ＤＢ）５８等を備え、前記サーバ５３は、制御装置としての、かつ、演算装置としてのＣＰＵ５４、ＲＡＭ５５、ＲＯＭ５６等を備える。また、前記データベース５８に、前記データ記録部１６に記録された各種のデータと同様のデータ、例えば、前記地図データ、統計データ、走行履歴データ等が記録される。さらに、情報センタ５１は、前記道路交通情報センタから送信された現況の交通情報、一般情報等の各種の情報、及び複数の車両（自車又は他車）から収集した走行履歴データをリアルタイムに提供することができる。
【００４０】
そして、前記前方監視装置４８は、レーザレーダ、ミリ波レーダ等のレーダ、超音波センサ等、又はそれらの組合せから成り、先行して走行している車両、すなわち、先行車両を監視したり、一時停止箇所、障害物等を監視したりする。また、前方監視装置４８は、車両周辺情報として先行車両に対する相対的な車速を表す相対速度、一時停止箇所に対する接近速度、障害物に対する接近速度等を検出したり、車間距離、車間時間等を算出したりする。
【００４１】
前記バックカメラ４９は、ＣＣＤ素子から成り、車両の後方を監視するために、光軸を斜め下方に向けて取り付けられ、前記地物のほかに、車両の後方を走行している車両である後方車両、道路脇の建造物、構造物等を被撮影物として撮影し、撮影された被撮影物の画像データを発生させ、ＣＰＵ３１に送る。該ＣＰＵ３１は、前記画像データを読み込み、画像データに対して画像処理を行うことによって、画像中の前記各被撮影物を認識対象物として認識する。本実施の形態においては、バックカメラ４９としてＣＣＤ素子が使用されるが、Ｃ−ＭＯＳ素子等を使用することができる。
【００４２】
なお、前記ナビゲーションシステム、ナビゲーション処理部１７、ＣＰＵ３１、５４、サーバ５３等は、単独で、又は二つ以上組み合わせることによってコンピュータとして機能し、各種のプログラム、データ等に基づいて演算処理を行う。また、データ記録部１６、ＲＡＭ３２、５５、ＲＯＭ３３、５６、データベース５８、フラッシュメモリ等によって記録媒体が構成される。そして、演算装置として、ＣＰＵ３１、５４に代えてＭＰＵ等を使用することもできる。
【００４３】
次に、前記構成のナビゲーションシステムの基本動作について説明する。
【００４４】
まず、運転者によって操作部３４が操作され、ナビゲーション装置１４が起動されると、ＣＰＵ３１の図示されないナビ初期化処理手段は、ナビ初期化処理を行い、ＧＰＳセンサ１５によって検出された車両の現在地、方位センサ１８によって検出された自車方位を読み込むとともに、各種のデータを初期化する。次に、前記ＣＰＵ３１の図示されないマッチング処理手段は、マッチング処理を行い、現在地を読み込み、読み込まれた現在地の軌跡、及び現在地の周辺の道路を構成する各道路リンクの形状、配列等に基づいて、現在地がいずれの道路リンク上に位置するかの判定を行うことによって、現在地を特定する。
【００４５】
また、本実施の形態において、前記マッチング処理手段は、さらに、バックカメラ４９によって撮影された前記被撮影物である各地物の位置に基づいて現在地を特定する。なお、車両の前方を撮影するフロントカメラを備えた車両においては、フロントカメラによって、各地物の位置を算出することができる。
【００４６】
そのために、ＣＰＵ３１の図示されない画像認識処理手段は、画像認識処理を行い、バックカメラ４９から画像データを読み込み、該画像データから成る画像中の地物を認識する。また、前記ＣＰＵ３１の図示されない距離算出処理手段は、距離算出処理を行い、画像中における地物の位置に基づいて、バックカメラ４９から実際の地物までの距離を算出する。そして、前記マッチング処理手段の現在地特定処理手段は、現在地特定処理を行い、前記距離を読み込むとともに、データ記録部１６から地物データを読み出して前記地物の座標を取得し、該座標及び前記距離に基づいて現在地を特定する。
【００４７】
また、前記ＣＰＵ３１の図示されないレーン特定処理手段は、レーン特定処理を行い、レーンについての走行履歴、画像データに基づいて認識された地物等に基づいて、必要に応じて、地物とデータ記録部１６から読み出された地物データとを照合したときの照合結果に基づいて、走行レーンを特定する。さらに、高精度のＧＰＳセンサを使用し、現在地を精度よく検出し、検出結果に基づいて走行レーンを特定することもできる。
【００４８】
なお、地物がマンホールの蓋等のように鋼等の強磁性体から成る場合、前記レーン特定処理手段は、前記地磁気センサのセンサ出力を読み込み、該センサ出力に基づいてマンホールの蓋等があるかどうかを判断し、判断結果に基づいて走行レーンを特定することもできる。また、必要に応じて、表示線の画像データに対して画像処理を行うのと同時に、地磁気センサのセンサ出力、現在地等を組み合わせて、走行レーンを特定することができる。
【００４９】
続いて、ＣＰＵ３１の図示されない基本情報取得処理手段は、基本情報取得処理を行い、前記地図データを、データ記録部１６から読み出して取得するか、又は通信部３８を介して情報センタ５１等から受信して取得する。なお、地図データを情報センタ５１等から取得する場合、前記基本情報取得処理手段は、受信した地図データをフラッシュメモリにダウンロードする。
【００５０】
そして、前記ＣＰＵ３１の図示されない表示処理手段は、表示処理を行い、前記表示部３５に各種の画面を形成する。例えば、表示処理手段の地図表示処理手段は、地図表示処理を行い、表示部３５に地図画面を形成し、該地図画面に周囲の地図を表示するとともに、現在地を自車位置として、車両の方位を自車方位として表示する。
【００５１】
したがって、運転者は、前記地図、自車位置及び自車方位に従って車両を走行させることができる。
【００５２】
また、運転者が操作部３４を操作して目的地を入力すると、ＣＰＵ３１の図示されない目的地設定処理手段は、目的地設定処理を行い、目的地を設定する。なお、必要に応じて出発地を入力し、設定することもできる。また、あらかじめ所定の地点を登録しておき、登録された地点を目的地として設定することができる。続いて、運転者が操作部３４を操作して探索条件を入力すると、ＣＰＵ３１の図示されない探索条件設定処理手段は、探索条件設定処理を行い、探索条件を設定する。
【００５３】
このようにして、目的地及び探索条件が設定されると、ＣＰＵ３１の図示されない経路探索処理手段は、経路探索処理を行い、前記現在地、目的地、探索条件等を読み込むともに、データ記録部１６から探索データ等を読み出し、現在地、目的地及び探索データに基づいて、現在地で表される出発地から目的地までの経路を前記探索条件で探索し、探索経路を表す経路データを出力する。このとき、各道路リンクごとに付与されたリンクコストの合計が最も小さい経路が探索経路とされる。
【００５４】
また、道路に複数のレーンが形成されている場合で、かつ、走行レーンが特定されている場合、前記経路探索処理手段は、レーン単位で探索経路を探索する。その場合、前記経路データには走行レーンのレーン番号等も含まれる。
【００５５】
なお、前記情報センタ５１において経路探索処理を行うことができる。その場合、ＣＰＵ３１は現在地、目的地、探索条件等を情報センタ５１に送信する。該情報センタ５１は、現在地、目的地、探索条件等を受信すると、ＣＰＵ５４の図示されない経路探索処理手段は、ＣＰＵ３１と同様の経路探索処理を行い、データベース５８から探索データ等を読み出し、現在地、目的地及び探索データに基づいて、出発地から目的地までの経路を前記探索条件で探索し、探索経路を表す経路データを出力する。次に、ＣＰＵ５４の図示されない送信処理手段は、送信処理を行い、前記経路データをナビゲーション装置１４に送信する。
【００５６】
続いて、前記ＣＰＵ３１の図示されない案内処理手段は、案内処理を行い、経路案内を行う。そのために、前記案内処理手段の経路表示処理手段は、経路表示処理を行い、前記経路データを読み込み、該経路データに従って前記地図画面に探索経路を表示する。
【００５７】
ところで、前記経路案内においては、所定の交差点で車両を右左折させる必要がある場合、前記交差点が案内点として、かつ、案内交差点として設定される。
【００５８】
そのために、前記案内処理手段の案内交差点設定処理手段は、案内交差点設定処理を行い、経路データに従って、すなわち、前記探索経路に基づいて、車両を右左折させる必要がある交差点があるかどうかを判断し、車両を右左折させる必要がある交差点がある場合、該交差点を案内交差点として設定する。
【００５９】
また、前記レーン単位で探索経路が探索されている場合、前記案内処理手段の推奨レーン設定処理手段は、推奨レーン設定処理を行い、前述されたように、走行するのが推奨されるレーン、例えば、案内交差点を通過するに当たり、案内交差点に進入するのに適したレーン、案内交差点から退出するのに適したレーン等を推奨レーンとして選択し、設定する。そして、前記経路表示処理手段は、前記地図画面に探索経路を表示するとともに、地図画面の所定の領域に、車両が走行している道路の拡大図、すなわち、道路拡大図を表示し、道路拡大図によるレーン案内を行う。この場合、前記道路拡大図に、各レーン及び該各レーンのうちの推奨レーンが表示される。
【００６０】
続いて、案内処理手段の音声出力処理手段は、音声出力処理を行い、経路案内を音声出力部３７から音声で出力する。そのために、案内処理手段の経路案内地点設定処理手段は、経路案内地点設定処理を行い、探索経路上の前記案内交差点より手前（自車側）の、あらかじめ各設定された距離だけ離れた箇所に、一つ以上の経路案内地点を設定する。また、案内処理手段の地点案内処理手段は、地点案内処理を行い、各経路案内地点に車両が到達すると、案内交差点について、経路案内地点ごとにあらかじめ設定された内容、例えば、自車位置から案内交差点までの距離、案内交差点における右左折等について経路案内を行う。また、推奨レーンが設定されている場合、前記地点案内処理手段のレーン案内処理手段は、レーン案内処理を行い、経路案内地点ごとにあらかじめ設定された内容、例えば、自車位置から案内交差点までの各推奨レーン、案内交差点の先の推奨レーン等について、音声フレーズによるレーン案内を行う。そして、走行レーンと推奨レーンとが異なる場合、前記レーン案内処理手段は、車両を走行レーンから推奨レーンに誘導する。したがって、運転者は車両を推奨レーンに沿って走行させることができる。
【００６１】
また、前記案内処理手段の案内点拡大図表示処理手段は、案内点拡大図表示処理を行い、交差点データを読み出し、車両が案内交差点に到達する前に、地図画面の所定の領域に案内交差点の拡大図、すなわち、交差点拡大図を表示し、交差点拡大図による経路案内を行う。この場合、前記交差点拡大図に、案内交差点の周辺の地図、探索経路、案内交差点において目印になる施設等の陸標が表示される。また、進入道路又は退出道路に複数のレーンが形成されていて、レーン案内が行われている場合には、前記案内点拡大図表示処理手段は、交差点拡大図に推奨レーンを表示する。
【００６２】
ところで、前述されたように、例えば、自車の周囲を監視するために、バックカメラ４９が光軸を斜め下方に向けて取り付けられ、地物、他の車両、道路脇の建造物、構造物等の被撮影物を撮影し、画像中の被撮影物を認識することができるようになっている。
【００６３】
ところが、前記バックカメラ４９の取付角度が正確ではないと、被撮影物を精度よく認識することができなくなってしまう。
【００６４】
そこで、バックカメラ４９の取付角度をキャリブレーション装置によって補正することができるようになっている。
【００６５】
図２は本発明の実施の形態におけるキャリブレーション装置の動作を示す図、図３は本発明の実施の形態におけるバックカメラの斜視図、図４は本発明の実施の形態におけるバックカメラによるマーカの撮影状態を示す図、図５は本発明の実施の形態における取付角度の補正方法を示す第１の図、図６は本発明の実施の形態における取付角度の補正方法を示す第２の図である。
【００６６】
この場合、バックカメラ４９は、レンズ７１、該レンズ７１を保持するフレーム７２等を備え、該フレーム７２の前端面７３には、円周方向における複数箇所、本実施の形態においては、４箇所に、等ピッチで発光装置としてのレーザ式のポインタｑｉ（ｉ＝１、２、…、4 ）が取り付けられる。
【００６７】
そして、前記ＣＰＵ３１の図示されないマーカ作成処理手段は、マーカ作成処理を行い、バックカメラ４９を自車に搭載した状態で、前記各ポインタｑｉによってレーザ光を発生させ、地面Ｓｅを照射し、地面Ｓｅ上に、各ポインタｑｉに対応する位置にマーカｋｉ（ｉ＝１、２、…、4 ）を形成する。なお、前記ポインタｑｉは光源の部分で円形の形状を有するが、バックカメラ４９は光軸を斜め下方に向けて取り付けられるので、各マーカｋｉは、形状が歪み、楕円形の形状を有するようになる。
【００６８】
続いて、前記ＣＰＵ３１の図示されないマーカ撮影処理手段は、マーカ撮影処理を行い、各マーカｋｉをバックカメラ４９によって撮影し、撮影されたマーカｋｉの画像データを発生させ、ＣＰＵ３１に送る。
【００６９】
そして、前記画像認識処理手段は、バックカメラ４９から送られてきた画像データに対して画像処理を行い、画像中の各マーカｋｉを認識する。続いて、前記ＣＰＵ３１の図示されない取付角度算出処理手段は、取付角度算出処理を行い、認識された各マーカｋｉの寸法及び形状に基づいてバックカメラ４９の取付角度を算出する。なお、前記キャリブレーション装置は、バックカメラ４９、ポインタｑｉ、ＣＰＵ３１等によって構成される。
【００７０】
各ポインタｑｉの縦方向の長さをε１とし、ポインタｑ１、ｑ３間（ポインタｑ２、ｑ４間）の縦方向の距離をε２とし、ポインタｑ１、ｑ２間（ポインタｑ３、ｑ４間）の横方向の距離をε３とし、また、図５に示されるように、各マーカｋｉの縦方向の長さをｕ１とし、マーカｋ１、ｋ３間（マーカｋ２、ｋ４間）の縦方向の距離をｕ２とし、マーカｋ１、ｋ２間（マーカｋ３、ｋ４間）の横方向の距離をｕ３としたとき、前記取付角度算出処理手段は、前記長さｕ１、ε１及び距離ｕ２、ｕ３、ε２、ε３に基づいてバックカメラ４９の取付角度を算出する。
【００７１】
バックカメラ４９の取付角度は、バックカメラ４９の光軸と、バックカメラ４９から垂直方向下方に延びる線とが成す角度で表すことができ、取付角度をθ１とすると、例えば、距離ｕ２、ε２から
θ１＝ｃｏｓ- （ε２／ｕ２）
となる。
【００７２】
なお、例えば、バックカメラ４９が正しい取付角度θ１で取り付けられている場合に、図５に示されるように、各マーカｋｉの縦方向の長さがｕ１になり、マーカｋ１、ｋ３間（マーカｋ２、ｋ４間）の縦方向の距離がｕ２になり、マーカｋ１、ｋ２間（マーカｋ３、ｋ４間）の横方向の距離がｕ１３になるのに対して、取付角度が変化してθ２になると、例えば、図６に示されるように、各マーカｋｉの縦方向の長さがｕ１１になり、マーカｋ１、ｋ３間（マーカｋ２、ｋ４間）の縦方向の距離がｕ１２になり、マーカｋ１、ｋ２間（マーカｋ３、ｋ４間）の横方向の距離がｕ１３になって変化する。したがって、前記取付角度算出処理手段は、前記長さｕ１１及び距離ｕ１２、ｕ１３に基づいてバックカメラ４９の取付角度θ２を算出する。
【００７３】
続いて、ＣＰＵ３１の補正処理手段は、補正処理を行い、前記取付角度θ１、θ２を読み込み、差角度Δθ
Δθ＝θ２−θ１
だけバックカメラ４９の取付角度を変更する。そのために、ＣＰＵ３１の図示されない取付角度調整処理手段は、取付角度調整処理を行い、角度調整機構を作動させる。なお、角度調整機構は、車両の所定の箇所に配設され、所定のリンク、駆動部としてのモータ等から成り、モータを駆動することによってリンクを作動させ、バックカメラ４９の取付角度を変更する。
【００７４】
このように、各ポインタｑｉによって地面Ｓｅに形成されたマーカｋｉに基づいて、バックカメラ４９の取付角度θ１が検出され、補正されるので、マーカｋｉを形成する位置を手動で設定する必要がなく、操作を簡素化することができるだけでなく、補正の精度を高くすることができる。
【００７５】
しかも，前記各ポインタｑｉがバックカメラ４９のフレーム７２に配設され、バックカメラ４９の取付角度が変化すると、マーカｋｉの形状、位置等が比例して変化するので、取付角度θ１、θ２を容易に算出することができる。
【００７６】
次にフローチャートについて説明する。
ステップＳ１ レーザポインタで地面にマーカｋｉを作成する。
ステップＳ２ マーカｋｉをバックカメラ４９で撮影する。
ステップＳ３ 寸法及び形状によってバックカメラ４９の取付角度θ１、θ２を算出する。
ステップＳ４ 補正処理を行い、処理を終了する。
【００７７】
本実施の形態においては、複数のポインタｑｉを使用して複数のマーカｋｉを形成するようになっているが、マーカの寸法が大きい場合には、一つのポインタを使用して一つのマーカを形成し、該マーカの画像に基づいて取付角度算出処理を行うことができる。
【００７８】
また、本実施の形態においては、補正処理手段によって取付角度を自動的に補正するようになっているが、手動で補正することができる。
【００７９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態におけるナビゲーションシステムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるキャリブレーション装置の動作を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるバックカメラの斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるバックカメラによるマーカの撮影状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における取付角度の補正方法を示す第１の図である。
【図６】本発明の実施の形態における取付角度の補正方法を示す第２の図である。
【符号の説明】
【００８１】
３１ ＣＰＵ
４９ バックカメラ
ｋ１〜ｋ４ マーカ
ｑ１〜ｑ４ ポインタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載カメラと、該車載カメラに取り付けられ、地面を照射して、地面にマーカを形成する発光装置と、前記マーカを車載カメラによって撮影するマーカ撮影処理手段と、前記マーカの画像からマーカを認識する画像認識処理手段と、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出する取付角度算出処理手段とを有することを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項２】
算出された取付角度に基づいて、車載カメラの取付角度を補正する補正処理手段を有する請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項３】
前記発光装置は、前記車載カメラに複数取り付けられる請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項４】
前記取付角度算出処理手段は、前記マーカの寸法及び形状に基づいて取付角度を算出する請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項５】
車載カメラに取り付けられた発光装置によって地面を照射して、地面にマーカを形成し、該マーカを車載カメラによって撮影し、前記マーカの画像からマーカを認識し、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出することを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項１】
車載カメラと、該車載カメラに取り付けられ、地面を照射して、地面にマーカを形成する発光装置と、前記マーカを車載カメラによって撮影するマーカ撮影処理手段と、前記マーカの画像からマーカを認識する画像認識処理手段と、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出する取付角度算出処理手段とを有することを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項２】
算出された取付角度に基づいて、車載カメラの取付角度を補正する補正処理手段を有する請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項３】
前記発光装置は、前記車載カメラに複数取り付けられる請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項４】
前記取付角度算出処理手段は、前記マーカの寸法及び形状に基づいて取付角度を算出する請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項５】
車載カメラに取り付けられた発光装置によって地面を照射して、地面にマーカを形成し、該マーカを車載カメラによって撮影し、前記マーカの画像からマーカを認識し、認識されたマーカに基づいてカメラの取付角度を算出することを特徴とするキャリブレーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２７４５６４（Ｐ２００７−２７４５６４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０００９４（Ｐ２００６−１０００９４）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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