ナビゲーション装置、その制御方法及びプログラム
【課題】ナビゲーションの技術において、映像素子からの画像をもとに簡明な解析手法で道路上の信号機を高精度に検出すること。
【解決手段】高さ取得手段４２が、３０秒毎、１０秒毎のように複数の時点について、映像素子１５から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する（高さ取得処理）。信号機検出手段４４が、前記複数の時点について、高さ取得手段４２で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する（信号機検出処理）。
【解決手段】高さ取得手段４２が、３０秒毎、１０秒毎のように複数の時点について、映像素子１５から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する（高さ取得処理）。信号機検出手段４４が、前記複数の時点について、高さ取得手段４２で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する（信号機検出処理）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション技術の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の発達に伴い、ナビゲーション装置の普及がめざましい。ナビゲーション装置は、自動車等の車両に搭載し、道路地図データをもとに、ＧＰＳなどで特定する自車の位置や方位を周辺地図上に表示したり、利用者が施設検索やカーソルなどで指定する目的地への経路を探索計算して設定し、地図表示や合成音声などで進行方向や交差点での右左折等の誘導案内を行うものである。
【０００３】
ナビゲーション装置によっては、従来から、ＣＣＤビデオカメラなどの撮像手段（本出願において「映像素子」と呼ぶ）として、車体前方を映すフロント・コーナーカメラ、車体後方を映すリアカメラ、車体側面を映すサイドミラーカメラなどを接続し、これらの映像素子から取得した映像信号すなわち画像を解析し、物体検知やナビゲーション支援などに利用する例が知られている。
【特許文献１】特開２００２−１７５５２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような従来技術では、複数の映像素子を用いる複雑高価なカメラシステムを要したり、映像素子からの映像信号をたよりに物体検知などの解析を行うには複雑で負荷の高いアルゴリズムを要するなど、費用や演算負荷などの負担が大きいという問題があった。
【０００５】
この点、一つの撮像素子から色分離した赤色データの輝度変化で、信号機の赤灯と前方車両のブレーキランプを判別し警告出力などを行うといった比較的簡易な技術も提案されているが（例えば、特許文献１）、色判別だけでは検出精度にも限界があり、また、得られる情報とその用途は極めて限られ、より具体的な情報を得て効果的に利用する技術が希求されていた。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するもので、その目的は、ナビゲーションの技術において、映像素子からの画像をもとに簡明な解析手法で道路上の信号機を高精度に検出することである。本発明の他の目的は、前記信号機の検出に基いて、自車位置を効果的に補正することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、車両に搭載し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内を行うナビゲーション装置において、信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段と、車両前方の画像を取得する映像素子と、複数の時点について、前記映像素子から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する高さ取得手段と、前記複数の時点について、前記高さ取得手段で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する信号機検出手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、画像をもとに信号機の点灯色だけでなく、その高さを、複数の時点について取得し、その間の走行距離も利用して信号機を検出することにより、従来のような複雑高価なカメラシステムや高負荷なアルゴリズム無しでも、優れた精度で信号機を検出可能となり、信号見落しの警告や信号機の状態に応じたナビゲーション案内など効果的利用も実現できる。
【０００９】
本発明の他の態様は、さらに、前記信号機検出手段は、前記複数の時点の間で、前記信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離の比率と、前記高さ情報が変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とすることを特徴とする。
【００１０】
このように、複数の時点の間で、信号への距離のうち近付いた割合と、画像中の高さが増えた割合の関係を、検出の基準の一つに使うことにより、複雑高価なカメラシステムや高負荷な解析アルゴリズムを用いることなく、無関係な対象物を除いて直進方向にある信号機に限定して高精度に検出可能となる。
【００１１】
本発明の他の態様は、さらに、前記信号機検出手段で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する自車位置補正手段を有することを特徴とする。
【００１２】
このように、地図データ中で予め位置がわかっている信号機を高精度に検出したうえで、その信号機の位置情報を利用することにより、自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００１３】
本発明の他の態様は、さらに、前記信号機検出手段又は前記自車位置補正手段は、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、前記地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に、信号機の検出又は自車位置の補正の対象とすることを特徴とする。
【００１４】
このように、信号機の検出を、信号機があるはずの位置から所定距離内に限定することにより、信号機とたまたま色や設置態様の似た他の対象を誤検出する不都合が効果的に未然防止可能となる。
【００１５】
本発明の他の態様は、さらに、前記自車位置補正手段は、前記信号機検出手段で検出した信号機が画像から消え去ることを検出しその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を補正することを特徴とする。
【００１６】
このように、検出した信号機が画像から消え去る時点では、信号機の地図データ上での位置にほぼ一致しているはずで、それに基づくことにより自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００１７】
本発明の他の態様は、さらに、前記自車位置補正手段は、前記信号機検出手段で検出した信号機について、画像から消え去ることを検出するとともに、それと所定時間差内に、前記地図データにおいてその信号機が存在する交差点での右左折を所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を補正することを特徴とする。
【００１８】
このように、検出した信号機が画像から消え去るとともに、地図データ上で信号機がある交差点での右左折をジャイロ等で検出した場合は、その交差点を通過した確実性が非常に高く、それに基づくことにより自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００１９】
本発明の他の態様は、さらに、前記自車位置補正手段により、それまでの走行方向又はその逆方向に前記自車位置を補正した場合、その補正の方向と幅に応じて、自車位置計算に用いる距離係数を補正する、係数補正手段を有することを特徴とする。
【００２０】
このように、自車位置を補正した場合、それに応じ車速パルスなどの距離係数も補正することにより、それ以降の自車位置のズレが未然に抑制でき、ナビゲーションの精度や使い勝手が改善できる。
【００２１】
なお、方法及びプログラムについても、上記各態様に準じる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、映像素子からの画像をもとに簡明な解析手法で道路上の信号機を高精度に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、背景技術や課題での説明と共通の前提事項は適宜省略する。
【００２４】
〔１．構成〕
本実施形態におけるナビゲーション装置（以下「本装置」と呼ぶ）は、車両に搭載し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内を行うもので、その構成を図１に示す。
【００２５】
すなわち、本装置は、絶対位置・方位検出部１と、相対方位検出部２と、車速検出部３と、メインＣＰＵ及びその周辺回路４と、ＲＯＭ５と、ＤＲＡＭ６と、ＳＲＡＭ７と、ＶＲＡＭ８と、ユーザーインターフェース部９と、表示部１０と、入力部１１と、ディスク制御部１２、と、ＦＭ多重受信及び処理部１３とを備える。
【００２６】
絶対位置・方位検出部１は、本装置が搭載された自動車の現在地すなわち自車位置について、地表での絶対的な位置座標や方位を計算するために、ＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ電波をアンテナやレシーバなどで受信するための部分である。また、相対方位検出部２は、ジャイロセンサーなどを使って自車位置の相対的な方位を検出するための部分である。また、車速検出部３は、自車位置の速度を計算するために、自動車より得られる車速パルスを処理するための部分である。
【００２７】
メインＣＰＵ及びその周辺回路４は、本装置全体を制御する制御回路の役割をはたす部分であり、演算制御部４と総称するものとする。ＲＯＭ５は、ＢＩＯＳやブートプログラムなどを予め格納し、本装置の起動時にメインＣＰＵ及びその周辺回路４によってアクセスされる。また、ＤＲＡＭ６は、ワークエリアなどに使用される。また、ＳＲＡＭ７は、不揮発性のメモリであり、自動車のアクセサリ電源など本装置のメイン電源がオフになっている間も、電池などでバックアップされることでメモリ内容を保持するものである。また、ＶＲＡＭ８は、表示部１０でビデオ表示を行うためのメモリである。
【００２８】
表示部１０は、地図や操作メニューなど各種の情報を表示する部分であり、入力部１１は、ユーザーがリモコンやタッチパネルなどを使って命令を本装置に入力するための部分である。また、ユーザーインターフェース部９は、Ｉ／Ｏ制御回路やドライバなどを使って、表示部１０及び入力部１１と、メインＣＰＵ及びその周辺回路４とを結ぶユーザーインターフェースである。
【００２９】
また、ディスク制御部１２は、信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段であり、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスクなどを用いる。ＦＭ多重受信及び処理部１３は、ＦＭ放送波を受信するための部分であり、受信した電波からＶＩＣＳ情報などの処理を行うように構成されている。外部記録装置制御部１４は、外部記録媒体にデータを記録、読み出しを行うためのインターフェースであり、外部記録媒体としては、メモリースティックやメモリカード、ＣＦカードなどがある。
【００３０】
映像素子１５は、車体前方の画像を取得する撮像手段であり、例えばＣＣＤなどのビデオカメラユニットを、フロントガラス内側などに前方へ向けて設置したものである。
【００３１】
また、演算制御部４を組込等のプログラムが制御することにより、図１に示す各手段４０〜４８を実現する。これら各手段は、以下に説明してゆく各機能作用を実現実行する処理手段である。なお、このうち、ナビゲーション手段４０は、従来と共通のナビゲーション処理、例えば自車位置や走行距離などの航法計算、目的地への経路探索、地図の画面表示、誘導案内出力などを行う部分であるから詳細は省略する。
【００３２】
〔２．作用及び効果〕
以上のような本実施形態は、以下のように働く。
〔２−１．概要〕
概要としては、高さ取得手段４２が、３０秒毎、１０秒毎のように複数の時点について、映像素子１５から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得し（高さ取得処理）、信号機検出手段４４が、前記複数の時点について、高さ取得手段４２で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する（信号機検出処理）。
【００３３】
このように、画像をもとに信号機の点灯色だけでなく、その高さを、複数の時点について取得し、その間の走行距離も利用して信号機を検出することにより、従来のような複雑高価なカメラシステムや高負荷なアルゴリズム無しでも、優れた精度で信号機を検出可能となり、信号見落しの警告や信号機の状態に応じたナビゲーション案内など効果的利用も実現できる。
【００３４】
また、望ましくは、自車位置補正手段４６により、上記のように信号機検出手段４４で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する（自車位置補正処理）。このように、地図データ中で予め位置がわかっている信号機を高精度に検出したうえで、その信号機の位置情報を利用することにより、自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００３５】
〔２−２．全体の動作手順〕
次に、図２は、上記のような作用を実現する本実施形態における動作手順のフローチャートである。すなわち、映像素子から画像を取得し（ステップＳ０１）、その画像から赤（または青）成分だけを抽出し（ステップＳ０２。図３）、画像データから赤（または青）成分の高さｈを求め（ステップＳ０３）、データとして保存する（ステップＳ０４）。そして、時刻ＴとＴ＋１のデータが存在しないならば（ステップＳ０５）画像をさらに取得するが（ステップＳ０１）、存在するならば、走行中の直進方向の物体を検知する処理を行う（ステップＳ０６）。
【００３６】
この処理の原理を図４の概念図に例示する。すなわち、ある時刻Ｔの時、自車から信号機までの距離をｓ１としこれを基準値１とする。その時の画像データに写った信号機の赤（または青）成分までの高さをｈ１とする。なお、信号機に該当する可能性のある対象物が、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように複数存在する場合は、それぞれの高さをｈ１Ａ，ｈ１Ｂといった具合に識別することになるが、ここでは、検出の例を示すため時刻Ｔのｈ１，時刻Ｔ＋１のｈ２として説明する。
【００３７】
すなわち、次に時刻Ｔ＋１の画像を見る。ナビゲーションから得られる車速データより、時刻ＴからＴ＋１の間に物体方向へ自車が移動した移動距離を計算できる。これをｍ１とする。またこの時の画像データに写った信号機の赤（または青）成分までの高さをｈ２とする。
【００３８】
そして、信号機検出手段４４は、時刻ＴとＴ＋１の間で、信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離ｍ１の比率と、高さｈが変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とする。
【００３９】
すなわち、時刻Ｔと時刻Ｔ＋１の時で、下記の数式１に示すように、走行距離変化量比率と信号機の赤（または青）成分までの高さの変化量比率が同じであれば、走行中の自車の直進方向にある物体であることになり、信号機と判断する有力な一つの根拠となる。ここで、実験等により得られたデータから移動距離とｈ成分の関係を学習した係数を設定し調整することもできる。
走行距離変化量比率＝赤（または青）成分までの高さ変化量比率
ｍ１／１ ＝ α（ｈ２／ｈ１） …数式１
時刻Ｔ＋１とＴ＋２の組合せでも、同じように処理することができる。
【００４０】
このように、複数の時点の間で、信号への距離のうち近付いた割合と、画像中の高さが増えた割合の関係を、検出の基準の一つに使うことにより、複雑高価なカメラシステムや高負荷な解析アルゴリズムを用いることなく、無関係な対象物を除いて直進方向にある信号機に限定して高精度に検出可能となる。
【００４１】
以上のように直進方向に物体があれば（ステップＳ０７）、それを信号機として判断し（ステップＳ０９）、ナビゲーション手段４０によりジャイロセンサーや車速パルスなどから得る速度情報や角度情報と組み合わせ、自車位置の補正など自車位置精度を向上する処理に活用可能となる。
【００４２】
また、以上のように信号機を検知できれば、例えば信号機までの距離を繰り返し計測することで、ナビゲーション内に記憶している自車位置計算に用いる各種の係数なども修正して自車の進行方向に対しての自車位置の精度を向上したり、また、道路上の物体を特定した後、ナビゲーションシステム内の自車の傾きを検出するジャイロなどから得られる信号の入力の変化と比較することにより、ジャイロからの信号に対しての精度も向上するなど、様々な応用が可能となる。
【００４３】
〔２−３．複数の対象物の処理〕
以上の処理のうち、色成分を抽出して高さを取得する処理（高さデータの取得処理）や、信号機の検出は、随時二又は三以上の複数の時点について、画像中に存在する一又は二以上の全ての赤成分について行うことができる。この場合における高さデータの取得処理の手順を図５のフローチャートに示す。
【００４４】
この手順は、時刻ＴからＴｎまで次の処理を繰り返すものである。すなわち、時刻Ｔ（…Ｔｎ）の画像データを取得すると（ステップＳ５１）、赤（又は青）成分を一つ抽出し（ステップＳ５２）抽出した成分の高さｈを求めて（ステップＳ５３）それを所定の配列変数などの記憶領域に保存し（ステップＳ５４）、全ての赤（又は青）成分を抽出し終わるまで（ステップＳ５５）成分の抽出（ステップＳ５２）からの手順を繰り返す。
【００４５】
〔２−４．信号機の検出〕
上記のような高さデータの取得（図５）に基いた、信号機検出処理の手順を図６のフローチャートに示す。すなわち、図５に示すように高さデータを取得したうえ（ステップＳ６１）同一の対象（例えば画像中の水平方向座標値が互いに所定範囲内）について時刻ＴとＴ＋１の高さデータがあれば（ステップＳ６２）、時刻Ｔで保存した全ての赤（又は青）成分の抽出が完了するまで（ステップＳ６７）、以下の処理を繰り返す。
【００４６】
すなわち、時刻Ｔで保存した赤（又は青）成分を一つ抽出して（ステップＳ６３）その成分について時刻ＴとＴ＋１の高さデータを取得し（ステップＳ６４）、それら高さデータと前記走行距離の関係が所定の条件式（上記数式１）を満たせば（ステップＳ６５）信号機と判断する（ステップＳ６６）。
【００４７】
なお、信号機検出手段４４又は自車位置補正手段４６により、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に限って、信号機の検出や自車位置補正の対象とすることが望ましい。このように、信号機の検出を、信号機があるはずの位置から所定距離内に限定することにより、信号機とたまたま色や設置態様の似た他の対象を誤検出する不都合が効果的に未然防止可能となる。
本実施形態では、この所定距離内という条件を、以下のように、自車位置補正処理において適用する例を示す。
【００４８】
〔２−５．自車位置の補正〕
まず、前提として、地図データには信号機の位置情報がある。よって本装置で認識している地図上すなわち表示画面上（ナビ上）の自車位置と、地図データ中の信号機との距離は容易に算出可能である。例えば、ナビ上では、信号との距離がＸのところに自車位置が表示されているとする（図７（１））。
【００４９】
今まで説明してきた処理によって、信号機が検出できれば、道路上における自車と信号機との真の距離Ｙがわかり（図７（２））、こちらを信用する前提を取ればこちらにしたがってナビ上の自車位置を、信号機まで距離Ｙの新たな自車位置に進める態様で修正することができる。（図７（２））。信号機までの真の距離Ｙを算出する手法については、ビデオカメラの画角と高さ情報（高さｈ）に基いて、数式１を変形した算式や、適宜な三角関数などを用いて算出するほか、信号機の点灯色が画像内で占める画素数や直径から計算するなど、自由に選択可能である。
【００５０】
信号機検出に基く以上のような自車位置補正処理の手順を図８に示す。すなわち、自車と、検出した信号機との距離Ｙを算出し（ステップＳ８１）、地図データから信号機の位置情報を取得し（ステップＳ８２）、この位置情報と前記の距離Ｙから、修正候補となる新たな真の自車位置を算出し（ステップＳ８３）、現在、本装置で認識している表示画面上の自車位置情報も取得する（ステップＳ８４）。
【００５１】
そして、信号機と判断した物体について、表示画面上の自車位置から見た位置と、地図データ上の信号機の位置が、所定距離Ｓ以上遠い場合は（ステップＳ８６）誤検出の可能性が高いため、また、新たに算出した自車位置と表示画面上の自車位置が一致している場合は（ステップＳ８６）補正が不要であるため、いずれも手順を終了するが、それ以外の場合は、算出した新たな真の自車位置により、それまでの表示画面上の自車位置を修正する（ステップＳ８７）。
【００５２】
〔２−６．信号通過時点での補正〕
なお、上記の例は、検出した信号までの距離を算出する場合の例であるが、より確実な一つの手法としては、自車位置補正手段４６において、その信号機をほぼ通過する時点で信号機が画像から消え去ることを検出しその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を、その信号機の地図データ上の位置に一致させ又は接近させることにより、補正することも可能である。
【００５３】
このように、検出した信号機が画像から消え去る時点では、信号機の地図データ上での位置にほぼ一致しているはずで、それに基づくことにより自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００５４】
〔２−７．右左折時の補正〕
また、図９に示すように、信号機のある交差点の右左折を契機にした自車位置修正も、優れた精度が期待できる。この場合、自車位置補正手段４６は、信号機検出手段４４で検出した信号機について、画像から消え去る（信号機との距離が０となる）ことを検出するとともに、それと所定時間差内に、地図データにおいてその信号機が存在する交差点（Ｔ字路や合流点などを含む）での右左折（鈍角の進行方向変更を含む）を、本装置の備えるジャイロセンサなど所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を、一致又は接近させることにより補正する。
【００５５】
このように、検出した信号機が画像から消え去るとともに、地図データ上で信号機がある交差点での右左折をジャイロ等で検出した場合は、その交差点を通過した確実性が非常に高く、それに基づくことにより自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００５６】
〔２−８．距離係数の補正〕
また、以上のような自車位置の補正において、それまでの走行方向又はその逆方向に自車位置を補正した場合、係数補正手段４８により、その補正の方向と幅に応じて、車速パルスと走行距離の間の係数など、自車位置計算に用いる距離係数を補正することが望ましい（図８のステップＳ８８）。
【００５７】
このように、自車位置を補正した場合、それに応じ車速パルスなどの距離係数も補正することにより、それ以降の自車位置のズレが未然に抑制でき、ナビゲーションの精度や使い勝手が改善できる。
【００５８】
例えば、ナビの自車位置決定方法として、車速パルス１００で１０ｍ走るということにする。しかし実際は１００パルスで８ｍ走っているということがわかれば、自社位置を計算する係数は８／１０とすることができ、計数を修正することが可能となる。
【００５９】
なお、このように修正する係数の具体的な種類や修正の条件は自由であり、例えば信号機の高さｈと自車位置との距離に関わる、前記数式１における係数αなどを含めてもよい。例えば、何度も同じ場所で自車位置の修正を行う場合に、画像に基く信号機の高さから自車位置を計算する係数を修正するなども望ましい。
【００６０】
〔３．効果〕
以上のように、本実施形態によれば、映像素子からの画像をもとに簡明な解析手法で道路上の信号機を高精度に検出することが可能となり、さらに、そのような信号機の検出に基いて、自車位置を効果的に補正することも可能となる。このため、ナビゲーション装置の快適な使い勝手に加え、信号機の状況に応じた安全なナビゲーション処理も実現容易になる。
【００６１】
〔４．他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するもの及びそれ以外の他の実施形態も含むものである。例えば、距離係数の補正や自車位置の補正は必須ではなく、また、本発明は、上記実施形態のようなナビゲーション装置だけでなく、そのような処理や制御の方法、コンピュータプログラムとしても把握可能であり、例えば、既存の車載用ナビゲーション装置のために有償無償でダウンロード提供する更新用等のプログラムも、本発明の一態様である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態における全体的な処理手順を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施形態における色成分の取得を示す概念図。
【図４】本発明の実施形態における色成分の高さ取得を示す概念図。
【図５】本発明の実施形態における高さデータ（高さ情報）の取得処理の手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施形態における信号機検出処理の手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施形態における自車位置補正を示す概念図。
【図８】本発明の実施形態における自車位置補正の処理手順を示すフローチャート。
【図９】本発明の実施形態における右左折を契機とした自車位置補正を示す概念図。
【符号の説明】
【００６３】
１…絶対位置・方位検出部
２…相対方位検出部
３…車速検出部
４…演算制御部
９…ユーザーインターフェース部
１０…表示部
１１…入力部
１２…ディスク制御部
１４…外部記録装置制御部
１５…映像素子
４０…ナビゲーション手段
４２…取得手段
４４…信号機検出手段
４６…自車位置補正手段
４８…係数補正手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション技術の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の発達に伴い、ナビゲーション装置の普及がめざましい。ナビゲーション装置は、自動車等の車両に搭載し、道路地図データをもとに、ＧＰＳなどで特定する自車の位置や方位を周辺地図上に表示したり、利用者が施設検索やカーソルなどで指定する目的地への経路を探索計算して設定し、地図表示や合成音声などで進行方向や交差点での右左折等の誘導案内を行うものである。
【０００３】
ナビゲーション装置によっては、従来から、ＣＣＤビデオカメラなどの撮像手段（本出願において「映像素子」と呼ぶ）として、車体前方を映すフロント・コーナーカメラ、車体後方を映すリアカメラ、車体側面を映すサイドミラーカメラなどを接続し、これらの映像素子から取得した映像信号すなわち画像を解析し、物体検知やナビゲーション支援などに利用する例が知られている。
【特許文献１】特開２００２−１７５５２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような従来技術では、複数の映像素子を用いる複雑高価なカメラシステムを要したり、映像素子からの映像信号をたよりに物体検知などの解析を行うには複雑で負荷の高いアルゴリズムを要するなど、費用や演算負荷などの負担が大きいという問題があった。
【０００５】
この点、一つの撮像素子から色分離した赤色データの輝度変化で、信号機の赤灯と前方車両のブレーキランプを判別し警告出力などを行うといった比較的簡易な技術も提案されているが（例えば、特許文献１）、色判別だけでは検出精度にも限界があり、また、得られる情報とその用途は極めて限られ、より具体的な情報を得て効果的に利用する技術が希求されていた。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するもので、その目的は、ナビゲーションの技術において、映像素子からの画像をもとに簡明な解析手法で道路上の信号機を高精度に検出することである。本発明の他の目的は、前記信号機の検出に基いて、自車位置を効果的に補正することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、車両に搭載し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内を行うナビゲーション装置において、信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段と、車両前方の画像を取得する映像素子と、複数の時点について、前記映像素子から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する高さ取得手段と、前記複数の時点について、前記高さ取得手段で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する信号機検出手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、画像をもとに信号機の点灯色だけでなく、その高さを、複数の時点について取得し、その間の走行距離も利用して信号機を検出することにより、従来のような複雑高価なカメラシステムや高負荷なアルゴリズム無しでも、優れた精度で信号機を検出可能となり、信号見落しの警告や信号機の状態に応じたナビゲーション案内など効果的利用も実現できる。
【０００９】
本発明の他の態様は、さらに、前記信号機検出手段は、前記複数の時点の間で、前記信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離の比率と、前記高さ情報が変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とすることを特徴とする。
【００１０】
このように、複数の時点の間で、信号への距離のうち近付いた割合と、画像中の高さが増えた割合の関係を、検出の基準の一つに使うことにより、複雑高価なカメラシステムや高負荷な解析アルゴリズムを用いることなく、無関係な対象物を除いて直進方向にある信号機に限定して高精度に検出可能となる。
【００１１】
本発明の他の態様は、さらに、前記信号機検出手段で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する自車位置補正手段を有することを特徴とする。
【００１２】
このように、地図データ中で予め位置がわかっている信号機を高精度に検出したうえで、その信号機の位置情報を利用することにより、自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００１３】
本発明の他の態様は、さらに、前記信号機検出手段又は前記自車位置補正手段は、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、前記地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に、信号機の検出又は自車位置の補正の対象とすることを特徴とする。
【００１４】
このように、信号機の検出を、信号機があるはずの位置から所定距離内に限定することにより、信号機とたまたま色や設置態様の似た他の対象を誤検出する不都合が効果的に未然防止可能となる。
【００１５】
本発明の他の態様は、さらに、前記自車位置補正手段は、前記信号機検出手段で検出した信号機が画像から消え去ることを検出しその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を補正することを特徴とする。
【００１６】
このように、検出した信号機が画像から消え去る時点では、信号機の地図データ上での位置にほぼ一致しているはずで、それに基づくことにより自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００１７】
本発明の他の態様は、さらに、前記自車位置補正手段は、前記信号機検出手段で検出した信号機について、画像から消え去ることを検出するとともに、それと所定時間差内に、前記地図データにおいてその信号機が存在する交差点での右左折を所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を補正することを特徴とする。
【００１８】
このように、検出した信号機が画像から消え去るとともに、地図データ上で信号機がある交差点での右左折をジャイロ等で検出した場合は、その交差点を通過した確実性が非常に高く、それに基づくことにより自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００１９】
本発明の他の態様は、さらに、前記自車位置補正手段により、それまでの走行方向又はその逆方向に前記自車位置を補正した場合、その補正の方向と幅に応じて、自車位置計算に用いる距離係数を補正する、係数補正手段を有することを特徴とする。
【００２０】
このように、自車位置を補正した場合、それに応じ車速パルスなどの距離係数も補正することにより、それ以降の自車位置のズレが未然に抑制でき、ナビゲーションの精度や使い勝手が改善できる。
【００２１】
なお、方法及びプログラムについても、上記各態様に準じる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、映像素子からの画像をもとに簡明な解析手法で道路上の信号機を高精度に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、背景技術や課題での説明と共通の前提事項は適宜省略する。
【００２４】
〔１．構成〕
本実施形態におけるナビゲーション装置（以下「本装置」と呼ぶ）は、車両に搭載し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内を行うもので、その構成を図１に示す。
【００２５】
すなわち、本装置は、絶対位置・方位検出部１と、相対方位検出部２と、車速検出部３と、メインＣＰＵ及びその周辺回路４と、ＲＯＭ５と、ＤＲＡＭ６と、ＳＲＡＭ７と、ＶＲＡＭ８と、ユーザーインターフェース部９と、表示部１０と、入力部１１と、ディスク制御部１２、と、ＦＭ多重受信及び処理部１３とを備える。
【００２６】
絶対位置・方位検出部１は、本装置が搭載された自動車の現在地すなわち自車位置について、地表での絶対的な位置座標や方位を計算するために、ＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ電波をアンテナやレシーバなどで受信するための部分である。また、相対方位検出部２は、ジャイロセンサーなどを使って自車位置の相対的な方位を検出するための部分である。また、車速検出部３は、自車位置の速度を計算するために、自動車より得られる車速パルスを処理するための部分である。
【００２７】
メインＣＰＵ及びその周辺回路４は、本装置全体を制御する制御回路の役割をはたす部分であり、演算制御部４と総称するものとする。ＲＯＭ５は、ＢＩＯＳやブートプログラムなどを予め格納し、本装置の起動時にメインＣＰＵ及びその周辺回路４によってアクセスされる。また、ＤＲＡＭ６は、ワークエリアなどに使用される。また、ＳＲＡＭ７は、不揮発性のメモリであり、自動車のアクセサリ電源など本装置のメイン電源がオフになっている間も、電池などでバックアップされることでメモリ内容を保持するものである。また、ＶＲＡＭ８は、表示部１０でビデオ表示を行うためのメモリである。
【００２８】
表示部１０は、地図や操作メニューなど各種の情報を表示する部分であり、入力部１１は、ユーザーがリモコンやタッチパネルなどを使って命令を本装置に入力するための部分である。また、ユーザーインターフェース部９は、Ｉ／Ｏ制御回路やドライバなどを使って、表示部１０及び入力部１１と、メインＣＰＵ及びその周辺回路４とを結ぶユーザーインターフェースである。
【００２９】
また、ディスク制御部１２は、信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段であり、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスクなどを用いる。ＦＭ多重受信及び処理部１３は、ＦＭ放送波を受信するための部分であり、受信した電波からＶＩＣＳ情報などの処理を行うように構成されている。外部記録装置制御部１４は、外部記録媒体にデータを記録、読み出しを行うためのインターフェースであり、外部記録媒体としては、メモリースティックやメモリカード、ＣＦカードなどがある。
【００３０】
映像素子１５は、車体前方の画像を取得する撮像手段であり、例えばＣＣＤなどのビデオカメラユニットを、フロントガラス内側などに前方へ向けて設置したものである。
【００３１】
また、演算制御部４を組込等のプログラムが制御することにより、図１に示す各手段４０〜４８を実現する。これら各手段は、以下に説明してゆく各機能作用を実現実行する処理手段である。なお、このうち、ナビゲーション手段４０は、従来と共通のナビゲーション処理、例えば自車位置や走行距離などの航法計算、目的地への経路探索、地図の画面表示、誘導案内出力などを行う部分であるから詳細は省略する。
【００３２】
〔２．作用及び効果〕
以上のような本実施形態は、以下のように働く。
〔２−１．概要〕
概要としては、高さ取得手段４２が、３０秒毎、１０秒毎のように複数の時点について、映像素子１５から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得し（高さ取得処理）、信号機検出手段４４が、前記複数の時点について、高さ取得手段４２で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する（信号機検出処理）。
【００３３】
このように、画像をもとに信号機の点灯色だけでなく、その高さを、複数の時点について取得し、その間の走行距離も利用して信号機を検出することにより、従来のような複雑高価なカメラシステムや高負荷なアルゴリズム無しでも、優れた精度で信号機を検出可能となり、信号見落しの警告や信号機の状態に応じたナビゲーション案内など効果的利用も実現できる。
【００３４】
また、望ましくは、自車位置補正手段４６により、上記のように信号機検出手段４４で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する（自車位置補正処理）。このように、地図データ中で予め位置がわかっている信号機を高精度に検出したうえで、その信号機の位置情報を利用することにより、自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００３５】
〔２−２．全体の動作手順〕
次に、図２は、上記のような作用を実現する本実施形態における動作手順のフローチャートである。すなわち、映像素子から画像を取得し（ステップＳ０１）、その画像から赤（または青）成分だけを抽出し（ステップＳ０２。図３）、画像データから赤（または青）成分の高さｈを求め（ステップＳ０３）、データとして保存する（ステップＳ０４）。そして、時刻ＴとＴ＋１のデータが存在しないならば（ステップＳ０５）画像をさらに取得するが（ステップＳ０１）、存在するならば、走行中の直進方向の物体を検知する処理を行う（ステップＳ０６）。
【００３６】
この処理の原理を図４の概念図に例示する。すなわち、ある時刻Ｔの時、自車から信号機までの距離をｓ１としこれを基準値１とする。その時の画像データに写った信号機の赤（または青）成分までの高さをｈ１とする。なお、信号機に該当する可能性のある対象物が、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように複数存在する場合は、それぞれの高さをｈ１Ａ，ｈ１Ｂといった具合に識別することになるが、ここでは、検出の例を示すため時刻Ｔのｈ１，時刻Ｔ＋１のｈ２として説明する。
【００３７】
すなわち、次に時刻Ｔ＋１の画像を見る。ナビゲーションから得られる車速データより、時刻ＴからＴ＋１の間に物体方向へ自車が移動した移動距離を計算できる。これをｍ１とする。またこの時の画像データに写った信号機の赤（または青）成分までの高さをｈ２とする。
【００３８】
そして、信号機検出手段４４は、時刻ＴとＴ＋１の間で、信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離ｍ１の比率と、高さｈが変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とする。
【００３９】
すなわち、時刻Ｔと時刻Ｔ＋１の時で、下記の数式１に示すように、走行距離変化量比率と信号機の赤（または青）成分までの高さの変化量比率が同じであれば、走行中の自車の直進方向にある物体であることになり、信号機と判断する有力な一つの根拠となる。ここで、実験等により得られたデータから移動距離とｈ成分の関係を学習した係数を設定し調整することもできる。
走行距離変化量比率＝赤（または青）成分までの高さ変化量比率
ｍ１／１ ＝ α（ｈ２／ｈ１） …数式１
時刻Ｔ＋１とＴ＋２の組合せでも、同じように処理することができる。
【００４０】
このように、複数の時点の間で、信号への距離のうち近付いた割合と、画像中の高さが増えた割合の関係を、検出の基準の一つに使うことにより、複雑高価なカメラシステムや高負荷な解析アルゴリズムを用いることなく、無関係な対象物を除いて直進方向にある信号機に限定して高精度に検出可能となる。
【００４１】
以上のように直進方向に物体があれば（ステップＳ０７）、それを信号機として判断し（ステップＳ０９）、ナビゲーション手段４０によりジャイロセンサーや車速パルスなどから得る速度情報や角度情報と組み合わせ、自車位置の補正など自車位置精度を向上する処理に活用可能となる。
【００４２】
また、以上のように信号機を検知できれば、例えば信号機までの距離を繰り返し計測することで、ナビゲーション内に記憶している自車位置計算に用いる各種の係数なども修正して自車の進行方向に対しての自車位置の精度を向上したり、また、道路上の物体を特定した後、ナビゲーションシステム内の自車の傾きを検出するジャイロなどから得られる信号の入力の変化と比較することにより、ジャイロからの信号に対しての精度も向上するなど、様々な応用が可能となる。
【００４３】
〔２−３．複数の対象物の処理〕
以上の処理のうち、色成分を抽出して高さを取得する処理（高さデータの取得処理）や、信号機の検出は、随時二又は三以上の複数の時点について、画像中に存在する一又は二以上の全ての赤成分について行うことができる。この場合における高さデータの取得処理の手順を図５のフローチャートに示す。
【００４４】
この手順は、時刻ＴからＴｎまで次の処理を繰り返すものである。すなわち、時刻Ｔ（…Ｔｎ）の画像データを取得すると（ステップＳ５１）、赤（又は青）成分を一つ抽出し（ステップＳ５２）抽出した成分の高さｈを求めて（ステップＳ５３）それを所定の配列変数などの記憶領域に保存し（ステップＳ５４）、全ての赤（又は青）成分を抽出し終わるまで（ステップＳ５５）成分の抽出（ステップＳ５２）からの手順を繰り返す。
【００４５】
〔２−４．信号機の検出〕
上記のような高さデータの取得（図５）に基いた、信号機検出処理の手順を図６のフローチャートに示す。すなわち、図５に示すように高さデータを取得したうえ（ステップＳ６１）同一の対象（例えば画像中の水平方向座標値が互いに所定範囲内）について時刻ＴとＴ＋１の高さデータがあれば（ステップＳ６２）、時刻Ｔで保存した全ての赤（又は青）成分の抽出が完了するまで（ステップＳ６７）、以下の処理を繰り返す。
【００４６】
すなわち、時刻Ｔで保存した赤（又は青）成分を一つ抽出して（ステップＳ６３）その成分について時刻ＴとＴ＋１の高さデータを取得し（ステップＳ６４）、それら高さデータと前記走行距離の関係が所定の条件式（上記数式１）を満たせば（ステップＳ６５）信号機と判断する（ステップＳ６６）。
【００４７】
なお、信号機検出手段４４又は自車位置補正手段４６により、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に限って、信号機の検出や自車位置補正の対象とすることが望ましい。このように、信号機の検出を、信号機があるはずの位置から所定距離内に限定することにより、信号機とたまたま色や設置態様の似た他の対象を誤検出する不都合が効果的に未然防止可能となる。
本実施形態では、この所定距離内という条件を、以下のように、自車位置補正処理において適用する例を示す。
【００４８】
〔２−５．自車位置の補正〕
まず、前提として、地図データには信号機の位置情報がある。よって本装置で認識している地図上すなわち表示画面上（ナビ上）の自車位置と、地図データ中の信号機との距離は容易に算出可能である。例えば、ナビ上では、信号との距離がＸのところに自車位置が表示されているとする（図７（１））。
【００４９】
今まで説明してきた処理によって、信号機が検出できれば、道路上における自車と信号機との真の距離Ｙがわかり（図７（２））、こちらを信用する前提を取ればこちらにしたがってナビ上の自車位置を、信号機まで距離Ｙの新たな自車位置に進める態様で修正することができる。（図７（２））。信号機までの真の距離Ｙを算出する手法については、ビデオカメラの画角と高さ情報（高さｈ）に基いて、数式１を変形した算式や、適宜な三角関数などを用いて算出するほか、信号機の点灯色が画像内で占める画素数や直径から計算するなど、自由に選択可能である。
【００５０】
信号機検出に基く以上のような自車位置補正処理の手順を図８に示す。すなわち、自車と、検出した信号機との距離Ｙを算出し（ステップＳ８１）、地図データから信号機の位置情報を取得し（ステップＳ８２）、この位置情報と前記の距離Ｙから、修正候補となる新たな真の自車位置を算出し（ステップＳ８３）、現在、本装置で認識している表示画面上の自車位置情報も取得する（ステップＳ８４）。
【００５１】
そして、信号機と判断した物体について、表示画面上の自車位置から見た位置と、地図データ上の信号機の位置が、所定距離Ｓ以上遠い場合は（ステップＳ８６）誤検出の可能性が高いため、また、新たに算出した自車位置と表示画面上の自車位置が一致している場合は（ステップＳ８６）補正が不要であるため、いずれも手順を終了するが、それ以外の場合は、算出した新たな真の自車位置により、それまでの表示画面上の自車位置を修正する（ステップＳ８７）。
【００５２】
〔２−６．信号通過時点での補正〕
なお、上記の例は、検出した信号までの距離を算出する場合の例であるが、より確実な一つの手法としては、自車位置補正手段４６において、その信号機をほぼ通過する時点で信号機が画像から消え去ることを検出しその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を、その信号機の地図データ上の位置に一致させ又は接近させることにより、補正することも可能である。
【００５３】
このように、検出した信号機が画像から消え去る時点では、信号機の地図データ上での位置にほぼ一致しているはずで、それに基づくことにより自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００５４】
〔２−７．右左折時の補正〕
また、図９に示すように、信号機のある交差点の右左折を契機にした自車位置修正も、優れた精度が期待できる。この場合、自車位置補正手段４６は、信号機検出手段４４で検出した信号機について、画像から消え去る（信号機との距離が０となる）ことを検出するとともに、それと所定時間差内に、地図データにおいてその信号機が存在する交差点（Ｔ字路や合流点などを含む）での右左折（鈍角の進行方向変更を含む）を、本装置の備えるジャイロセンサなど所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を、一致又は接近させることにより補正する。
【００５５】
このように、検出した信号機が画像から消え去るとともに、地図データ上で信号機がある交差点での右左折をジャイロ等で検出した場合は、その交差点を通過した確実性が非常に高く、それに基づくことにより自車位置を優れた精度で効果的に補正可能となる。
【００５６】
〔２−８．距離係数の補正〕
また、以上のような自車位置の補正において、それまでの走行方向又はその逆方向に自車位置を補正した場合、係数補正手段４８により、その補正の方向と幅に応じて、車速パルスと走行距離の間の係数など、自車位置計算に用いる距離係数を補正することが望ましい（図８のステップＳ８８）。
【００５７】
このように、自車位置を補正した場合、それに応じ車速パルスなどの距離係数も補正することにより、それ以降の自車位置のズレが未然に抑制でき、ナビゲーションの精度や使い勝手が改善できる。
【００５８】
例えば、ナビの自車位置決定方法として、車速パルス１００で１０ｍ走るということにする。しかし実際は１００パルスで８ｍ走っているということがわかれば、自社位置を計算する係数は８／１０とすることができ、計数を修正することが可能となる。
【００５９】
なお、このように修正する係数の具体的な種類や修正の条件は自由であり、例えば信号機の高さｈと自車位置との距離に関わる、前記数式１における係数αなどを含めてもよい。例えば、何度も同じ場所で自車位置の修正を行う場合に、画像に基く信号機の高さから自車位置を計算する係数を修正するなども望ましい。
【００６０】
〔３．効果〕
以上のように、本実施形態によれば、映像素子からの画像をもとに簡明な解析手法で道路上の信号機を高精度に検出することが可能となり、さらに、そのような信号機の検出に基いて、自車位置を効果的に補正することも可能となる。このため、ナビゲーション装置の快適な使い勝手に加え、信号機の状況に応じた安全なナビゲーション処理も実現容易になる。
【００６１】
〔４．他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するもの及びそれ以外の他の実施形態も含むものである。例えば、距離係数の補正や自車位置の補正は必須ではなく、また、本発明は、上記実施形態のようなナビゲーション装置だけでなく、そのような処理や制御の方法、コンピュータプログラムとしても把握可能であり、例えば、既存の車載用ナビゲーション装置のために有償無償でダウンロード提供する更新用等のプログラムも、本発明の一態様である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態における全体的な処理手順を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施形態における色成分の取得を示す概念図。
【図４】本発明の実施形態における色成分の高さ取得を示す概念図。
【図５】本発明の実施形態における高さデータ（高さ情報）の取得処理の手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施形態における信号機検出処理の手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施形態における自車位置補正を示す概念図。
【図８】本発明の実施形態における自車位置補正の処理手順を示すフローチャート。
【図９】本発明の実施形態における右左折を契機とした自車位置補正を示す概念図。
【符号の説明】
【００６３】
１…絶対位置・方位検出部
２…相対方位検出部
３…車速検出部
４…演算制御部
９…ユーザーインターフェース部
１０…表示部
１１…入力部
１２…ディスク制御部
１４…外部記録装置制御部
１５…映像素子
４０…ナビゲーション手段
４２…取得手段
４４…信号機検出手段
４６…自車位置補正手段
４８…係数補正手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内を行うナビゲーション装置において、
信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段と、
車両前方の画像を取得する映像素子と、
複数の時点について、前記映像素子から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する高さ取得手段と、
前記複数の時点について、前記高さ取得手段で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する信号機検出手段と、
を有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記信号機検出手段は、前記複数の時点の間で、前記信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離の比率と、前記高さ情報が変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とする
ことを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
前記信号機検出手段で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する自車位置補正手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
前記信号機検出手段又は前記自車位置補正手段は、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、前記地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に、信号機の検出又は自車位置の補正の対象とする
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
前記自車位置補正手段は、
前記信号機検出手段で検出した信号機が画像から消え去ることを検出しその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を補正する
ことを特徴とする請求項３又は４記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
前記自車位置補正手段は、
前記信号機検出手段で検出した信号機について、画像から消え去ることを検出するとともに、それと所定時間差内に、前記地図データにおいてその信号機が存在する交差点での右左折を所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を補正する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
前記自車位置補正手段により、それまでの走行方向又はその逆方向に前記自車位置を補正した場合、その補正の方向と幅に応じて、自車位置計算に用いる距離係数を補正する、係数補正手段
を有することを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
【請求項８】
車両に搭載し、信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段と、車両前方の画像を取得する映像素子と、を有し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内を行うナビゲーション装置の制御方法であって、
複数の時点について、前記映像素子から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する高さ取得処理と、
前記複数の時点について、前記高さ取得処理で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する信号機検出処理と、
をコンピュータの演算制御部が実行することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項９】
前記信号機検出処理は、前記複数の時点の間で、前記信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離の比率と、前記高さ情報が変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とする
ことを特徴とする請求項８記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１０】
前記信号機検出処理で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する自車位置補正処理を、前記演算制御部が実行することを特徴とする請求項８又は９記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１１】
前記信号機検出処理又は前記自車位置補正処理は、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、前記地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に、信号機の検出又は自車位置の補正の対象とする
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１２】
前記自車位置補正処理は、
前記信号機検出処理で検出した信号機が画像から消え去ることを検出しその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を補正する
ことを特徴とする請求項１０又は１１記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１３】
前記自車位置補正処理は、
前記信号機検出処理で検出した信号機について、画像から消え去ることを検出するとともに、それと所定時間差内に、前記地図データにおいてその信号機が存在する交差点での右左折を所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を補正する
ことを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１４】
前記自車位置補正処理により、それまでの走行方向又はその逆方向に前記自車位置を補正した場合、その補正の方向と幅に応じて、自車位置計算に用いる距離係数を補正する、係数補正処理
を前記演算制御部が実行することを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１５】
車両に搭載し、信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段と、車両前方の画像を取得する映像素子と、を有し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内をコンピュータで行うナビゲーション装置の制御プログラムであって、
そのプログラムは前記コンピュータの演算制御部を制御することにより、高さ取得手段と、信号機検出手段と、を実現するとともに、
前記高さ取得手段により、複数の時点について、前記映像素子から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する高さ取得処理と、
前記信号機検出手段により、前記複数の時点について、前記高さ取得処理で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する信号機検出処理と、
を行わせることを特徴とするナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１６】
前記信号機検出処理において、前記複数の時点の間で、前記信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離の比率と、前記高さ情報が変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とさせる
ことを特徴とする請求項１５記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１７】
前記信号機検出処理で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する自車位置補正処理を、前記演算制御部に実行させることを特徴とする請求項１５又は１６記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１８】
前記信号機検出処理又は前記自車位置補正処理において、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、前記地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に、信号機の検出又は自車位置の補正の対象とさせる
ことを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１９】
前記自車位置補正処理において、
前記信号機検出処理で検出した信号機が画像から消え去ることを検出させその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を補正させる
ことを特徴とする請求項１７又は１８記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項２０】
前記自車位置補正処理において、
前記信号機検出処理で検出した信号機について、画像から消え去ることを検出させるとともに、それと所定時間差内に、前記地図データにおいてその信号機が存在する交差点での右左折を所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を補正させる
ことを特徴とする請求項１５から１９のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項２１】
前記自車位置補正処理において、それまでの走行方向又はその逆方向に前記自車位置を補正した場合、その補正の方向と幅に応じて、自車位置計算に用いる距離係数を補正する、係数補正処理
を前記演算制御部に実行させることを特徴とする請求項１７から２０のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１】
車両に搭載し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内を行うナビゲーション装置において、
信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段と、
車両前方の画像を取得する映像素子と、
複数の時点について、前記映像素子から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する高さ取得手段と、
前記複数の時点について、前記高さ取得手段で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する信号機検出手段と、
を有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記信号機検出手段は、前記複数の時点の間で、前記信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離の比率と、前記高さ情報が変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とする
ことを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
前記信号機検出手段で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する自車位置補正手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
前記信号機検出手段又は前記自車位置補正手段は、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、前記地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に、信号機の検出又は自車位置の補正の対象とする
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
前記自車位置補正手段は、
前記信号機検出手段で検出した信号機が画像から消え去ることを検出しその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を補正する
ことを特徴とする請求項３又は４記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
前記自車位置補正手段は、
前記信号機検出手段で検出した信号機について、画像から消え去ることを検出するとともに、それと所定時間差内に、前記地図データにおいてその信号機が存在する交差点での右左折を所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を補正する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
前記自車位置補正手段により、それまでの走行方向又はその逆方向に前記自車位置を補正した場合、その補正の方向と幅に応じて、自車位置計算に用いる距離係数を補正する、係数補正手段
を有することを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
【請求項８】
車両に搭載し、信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段と、車両前方の画像を取得する映像素子と、を有し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内を行うナビゲーション装置の制御方法であって、
複数の時点について、前記映像素子から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する高さ取得処理と、
前記複数の時点について、前記高さ取得処理で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する信号機検出処理と、
をコンピュータの演算制御部が実行することを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
【請求項９】
前記信号機検出処理は、前記複数の時点の間で、前記信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離の比率と、前記高さ情報が変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とする
ことを特徴とする請求項８記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１０】
前記信号機検出処理で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する自車位置補正処理を、前記演算制御部が実行することを特徴とする請求項８又は９記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１１】
前記信号機検出処理又は前記自車位置補正処理は、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、前記地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に、信号機の検出又は自車位置の補正の対象とする
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１２】
前記自車位置補正処理は、
前記信号機検出処理で検出した信号機が画像から消え去ることを検出しその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を補正する
ことを特徴とする請求項１０又は１１記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１３】
前記自車位置補正処理は、
前記信号機検出処理で検出した信号機について、画像から消え去ることを検出するとともに、それと所定時間差内に、前記地図データにおいてその信号機が存在する交差点での右左折を所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を補正する
ことを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１４】
前記自車位置補正処理により、それまでの走行方向又はその逆方向に前記自車位置を補正した場合、その補正の方向と幅に応じて、自車位置計算に用いる距離係数を補正する、係数補正処理
を前記演算制御部が実行することを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法。
【請求項１５】
車両に搭載し、信号機の位置情報を含む地図データの記憶手段と、車両前方の画像を取得する映像素子と、を有し、各時点における車両の自車位置及び走行距離を含む航法情報を得て目的地への経路案内をコンピュータで行うナビゲーション装置の制御プログラムであって、
そのプログラムは前記コンピュータの演算制御部を制御することにより、高さ取得手段と、信号機検出手段と、を実現するとともに、
前記高さ取得手段により、複数の時点について、前記映像素子から得たそれぞれの画像を解析することにより、信号機の点灯色を抽出し、その画像中における高さ情報を取得する高さ取得処理と、
前記信号機検出手段により、前記複数の時点について、前記高さ取得処理で得たそれぞれの前記高さ情報と、その時点の間における自車の走行距離と、に基いて信号機を検出する信号機検出処理と、
を行わせることを特徴とするナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１６】
前記信号機検出処理において、前記複数の時点の間で、前記信号機の位置情報と自車位置との距離に対する走行距離の比率と、前記高さ情報が変化した比率が、所定係数の割合で比例する場合に、検出の対象とさせる
ことを特徴とする請求項１５記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１７】
前記信号機検出処理で検出した信号機の前記地図データ中の位置情報に基いて、ナビゲーション装置で把握している自車位置を補正する自車位置補正処理を、前記演算制御部に実行させることを特徴とする請求項１５又は１６記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１８】
前記信号機検出処理又は前記自車位置補正処理において、前記点灯色及び前記高さ情報の対象物について、前記地図データ上の信号機の位置情報と所定距離内の場合に、信号機の検出又は自車位置の補正の対象とさせる
ことを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項１９】
前記自車位置補正処理において、
前記信号機検出処理で検出した信号機が画像から消え去ることを検出させその時点で、その信号機の位置情報に基づいて自車位置を補正させる
ことを特徴とする請求項１７又は１８記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項２０】
前記自車位置補正処理において、
前記信号機検出処理で検出した信号機について、画像から消え去ることを検出させるとともに、それと所定時間差内に、前記地図データにおいてその信号機が存在する交差点での右左折を所定の角速度検出手段により検出した場合に、その時点をもって、その交差点の位置情報に基いて自車位置を補正させる
ことを特徴とする請求項１５から１９のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【請求項２１】
前記自車位置補正処理において、それまでの走行方向又はその逆方向に前記自車位置を補正した場合、その補正の方向と幅に応じて、自車位置計算に用いる距離係数を補正する、係数補正処理
を前記演算制御部に実行させることを特徴とする請求項１７から２０のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−８２７６１（Ｐ２００８−８２７６１Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６０８６８（Ｐ２００６−２６０８６８）
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
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