地図情報作成装置、地図情報作成方法、移動体位置測定装置、及び、移動体位置測定方法
【課題】車両１２に地図情報作成装置１を搭載して、道路の必要な地点を通過しながら次々に地図情報を作成する。
【解決手段】移動体の位置を検出して位置情報を生成する位置検出部４と、移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像した互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像部５と、その景観撮像部５の撮像を開始する撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部６と、景観画像に基づいて検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、景観情報を記憶媒体に記憶する地図情報作成部７とを備える。
【解決手段】移動体の位置を検出して位置情報を生成する位置検出部４と、移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像した互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像部５と、その景観撮像部５の撮像を開始する撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部６と、景観画像に基づいて検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、景観情報を記憶媒体に記憶する地図情報作成部７とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーションシステムに使用する地図情報を作成する地図情報作成装置、その作成方法、及び、この地図情報作成装置により作成された地図情報を使用して移動体の位置を測定する移動体位置測定装置、その測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等に搭載されるナビゲーションシステムが普及している。このナビゲーションシステムは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星等から位置情報を取得し、この位置情報に基づいてＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤに記憶された地図データを読み出して、現在の車両位置を表示装置に表示する。これにより、利用者は一目で自車両の位置を認識することができる利便性を備えている。
【０００３】
一般に利用可能なＧＰＳ衛星から取得した位置情報には１０ｍ以上の誤差が含まれている。そのために、ＧＰＳ衛星からの位置情報をそのまま地図データに対応付けると、車両が道路上を走行しない画像が表示される。これを補正するためにマップマッチング処理が行われている。マップマッチング処理は、ＧＰＳ衛星から得られた位置を地図の道路上に強制的に補正する処理である。ＧＰＳ衛星から得られる位置情報と、移動体に搭載した走行センサやジャイロセンサから得られる走行距離や角速度変化等からなる移動情報に基づいて、移動体が位置する可能性の最も高い道路を地図データから選択し、この選択された道路の中央に移動体を強制的に移動させて補正している。これにより、移動体が道路から外れないように表示することができる。
【０００４】
しかし、マップマッチング処理では、移動体の位置を道路の中央部に補正するので、移動体が走行している道路上の位置や、車線を特定することができない。そこで、移動体の位置を現実の位置に合致させるために、移動体の移動方向の路面を撮像し、撮像した路面に描かれる白線を認識して、この白線情報により移動体の位置精度を向上させる方法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００７−２２００１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、白線認識法により移動体の位置を検出する場合に、路面上の白線が途切れている、太陽光の元で路面に建物の影が生じている、或いは、雨天の場合等において、白線認識が困難となる場合がある。また、白線認識が可能な場合でも、走行方向の車線数が複数存在する場合は、どの車線を走行しているのかを認識できない場合が多い。
【０００６】
また、移動体の位置を高精度で測定するシステムとして、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ＧＰＳ）が知られている。ＲＴＫ−ＧＰＳは、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる搬送波を受信し、その位相差を検出して緯度及び経度の位置情報を検出することができる。利用可能な搬送波は、周波数が１５７５ＭＨｚなので波長は約１９ｃｍであり、その位相差を検出することにより、ｃｍオーダー以下の精度で位置検出が可能となる。しかし、衛星から送られてくる搬送波の波長は短いので、受信機で受信しても搬送波のサイクルを特定することができない。そこで、基地局を設けて、基地局から搬送波のサイクル特定用の信号を送信する。利用者は、衛星からの搬送波と基地局が送信する信号を同時に受信し、搬送波のサイクルを特定し、その位相差から位置を求めることができる。しかし、このシステムを利用するための受信機は高価であり、一般に手軽に利用することはできない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、簡便な方法により移動体の現実の位置を高精度で測定可能とする測位システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
【０００９】
本発明の地図情報作成装置においては、移動体の位置を検出して位置情報を生成する位置検出部と、前記移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像した互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像部と、前記景観撮像部の撮像を開始する撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部と、前記景観画像に基づいて前記検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、前記景観情報を記憶媒体に記憶する地図情報作成部と、を備えるようにした。
【００１０】
また、前記景観撮像部は、前記移動体の移動方向とは反対方向を望む景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を更に生成するようにした。
【００１１】
また、前記地図情報作成部は、前記生成された景観画像から特徴部を抽出し、前記位置情報を関連付けた前記特徴部を前記景観情報として前記記憶媒体に記憶するようにした。
【００１２】
また、前記撮像タイミング生成部は、前記移動体が交差点を通過する際に撮像開始信号を生成するようにした。
【００１３】
本発明の地図情報作成方法においては、位置検出部が、移動体の位置及び走行方向を検出して位置情報を生成する位置検出ステップと、撮像タイミング生成部が、移動体に搭載された景観撮像部の撮像を開始させる撮像開始信号を生成する撮像開始信号生成ステップと、景観撮像部が、前記撮像開始信号に応じて、前記移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像ステップと、地図情報作成部が、前記生成された複数の景観画像に基づいて、前記検出された位置情報に関連付けた景観情報を生成し、前記景観情報を記憶部に記憶して地図情報を作成する地図情報作成ステップと、を備えるようにした。
【００１４】
また、前記撮像開始信号生成ステップは、前記撮像タイミング生成部が、前記移動体の現在の位置と、予め設定された景観情報作成地点とを比較し、前記移動体が前記景観情報作成地点に到達したと判定したときに、前記撮像開始信号を生成するようにした。
【００１５】
また、前記予め設定された景観情報作成地点は交差点であることとした。
【００１６】
また、前記景観撮像ステップは、前記撮像部が、前記移動体の移動方向と反対方向の景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を生成するステップを含むようにした。
【００１７】
また、前記地図情報作成ステップは、前記地図情報作成部が、前記景観画像から特徴部を抽出し、前記抽出された特徴部に前記検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、前記記憶部に記憶するようにした。
【００１８】
本発明の移動体位置測定装置においては、移動体に搭載され、前記移動体が走行する方向の路面に描かれた車線とその方向の景観を撮像して実画像を生成する撮像部と、前記実画像から特徴部を抽出する実画像特徴抽出部と、前記移動体の位置と方位角を検出する位置情報検出部と、道路の指定された地点において、複数の離間する位置から走路方向の景観を撮像して生成された景観情報を記憶する地図情報記憶部と、前記検出された位置と方位角を用いて前記地図情報記憶部から前記景観情報を取得し、前記取得された景観情報に含まれる特徴部を特定する景観特徴特定部と、前記実画像の特徴部と前記景観情報から特定された特徴部から、前記実画像を撮像した移動体の位置を推定する移動体位置推定部と、前記推定された移動体の位置に基づいて道路地図画像又は景観画像を生成する画像処理部と、を備えるようにした。
【００１９】
また、前記道路の指定された地点は、地図上の交差点であることとした。
【００２０】
本発明の移動体位置測定方法においては、前記移動体の現在位置と方位角を検出する位置検出ステップと、前記現在位置と方位に基づいて地図情報記憶部から地図情報を取得する地図情報取得ステップと、前記移動体が前記取得された地図情報における指定された地点に近接したことを検出して、前記地図情報記憶部から、前記指定された地点において複数の離間する位置から走行方向の景観を撮像して生成された景観情報を取得する景観情報取得ステップと、前記移動体が前記地図情報の指定された地点に達したことを検出して、前記移動体の移動方向の景観を撮像して実画像を取得する実画像取得ステップと、前記取得された実画像から特徴部を抽出し、前記景観情報から特徴部を特定して、前記実画像の特徴部と前記景観情報から特定した特徴部により移動体の位置を推定する移動体位置推定ステップと、を備えるようにした。
【００２１】
また、前記指定された地点は、地図上の交差点であることとした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の地図情報作成装置においては、移動体の位置を検出して位置情報を生成する位置検出部と、移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像した互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像部と、景観撮像部の撮像を開始する撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部と、景観画像に基づいて検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、景観情報を記憶媒体に記憶する地図情報作成部と、を備えるようにした。これにより、地図作成用の移動体が道路の特定の地点を通過するたびに移動方向を望む景観を撮像してその位置情報と関連付けた景観情報を生成し、これを記憶するので、簡便に、且つ、素早く地図情報を作成することができる。
【００２３】
また、本発明の移動体位置測定装置においては、移動体に搭載され、移動体が走行する方向の路面に描かれた車線とその方向の景観を撮像する撮像部と、実画像から特徴部を抽出する実画像特徴抽出部と、移動体の位置と方位角を検出する位置情報検出部と、道路の指定された地点において、複数の離間する位置から走路方向の景観を撮像して生成された景観情報を記憶する地図情報記憶部と、検出された位置と方位角を用いて地図情報記憶部から景観情報を取得し、取得された景観情報に含まれる特徴部を特定する景観特徴特定部と、実画像の特徴部と景観情報から特定された特徴部から、実画像を撮像した移動体の位置を推定する移動体位置推定部と、推定された移動体の位置に基づいて道路地図画像又は景観画像を生成する画像処理部と、を備えるようにした。これにより、測定装置の構成を簡素にしてかつ高精度で現在位置の測定が可能となり、複数車線の道路を走行する場合であっても、移動体が現在走行している車線を表示画面に表示することができ、走行の安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
（地図情報作成装置）
図１は、本発明の実施形態に係る地図情報作成装置１の説明図である。図１（ａ）は移動体としての車両１２が地図情報作成装置１を搭載した状態を表す模式図であり、図１（ｂ）は道路を移動体としての車両１２が移動しながら地図情報を作成している状態を表す模式図である。図２は、地図情報作成装置１により作成された景観情報を位置検出用の地図情報として利用する際の原理を説明するための図である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、本発明に係る地図情報作成装置１を車両１２の移動体に搭載し、図１（ｂ）に示すように、道路を走行する。道路の予め定めておいた地点、例えば交差点Ｋに差し掛かったときに、互いに離間した第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂにより進行方向の景観を撮像する。このとき、第３カメラ５ｃと第４カメラ５ｄにより進行方向とは反対側の景観を同時に撮像することができる。そして、撮像したときの道路の位置を位置検出部４で検出する。地図情報処理部２は、カメラで撮像した景観画像を、位置検出部４で検出した位置Ｐｓに、又は位置Ｐｓと相対距離及び方位が定められたカメラの位置に関連付けた景観情報として、記憶部９に記憶する。車両１２は更に走行を続けて、次の定められた地点で、これを繰り返す。
【００２７】
上記地図情報作成装置１により作成された景観情報は、移動体の位置の検出するための位置検出情報として利用される。図２は、車両１２と車両１２の移動方向の景観１５を上空から見た２次元平面図である。ｙ方向が車両１２の移動方向である。車両１２に搭載した第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂとはｘ軸方向に離間している。景観１５には奥行き方向に２つの特徴点Ｗ１、Ｗ２が存在する。特徴点とは、例えばビルを見上げたときの屋上の角部や、塔の先端部などである。この特徴点Ｗ１、Ｗ２を第１カメラ５ａの地点Ｐａから見る場合と、第２カメラ５ｂの地点Ｐｂから見る場合とで、夫々視角が異なる。地点Ｐａから見る視角θａは地点Ｐｂから見る視角θｂよりも大きくなる。従って、第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂの撮像条件を同一に設定して景観１５を撮像すれば、第１カメラ５ａにより撮像された画像上の特徴点Ｗ１とＷ２の間隔Ｄａは、第２カメラ５ｂにより撮像された画像上の特徴点Ｗ１とＷ２の間隔Ｄｂよりも長くなる。
【００２８】
いま、地点Ｐｘから同一条件で撮像した特徴点Ｗ１とＷ２の画像上の間隔をＤｘ、地点Ｐａと地点Ｐｂの実際の距離をＬｏ、地点Ｐａから地点Ｐｘの求める距離をＬｘとすると、概ね次式（１）が成り立つ、
Ｌｘ＝Ｌｏ×（Ｄａ−Ｄｘ）／（Ｄａ−Ｄｂ）・・・（１）
即ち、予め地点Ｐａ、Ｐｂから見た景観１５を撮像し、地図情報として景観画像を記憶しておく。カメラの位置である地点Ｐａ、Ｐｂは、位置検出部４が検出する位置Ｐｓとの相対距離に基づいて高精度に決定することができる。位置を測定したい移動体２８は、地点Ｐａと地点Ｐｂを結ぶ線上を通過する際に同じ景観１５を撮像して景観画像を生成する。そして、地図情報から地点Ｐａと地点Ｐｂの景観画像を取得して、この取得した景観画像と移動体が撮像した景観画像とを比較する。そして、上記式（１）から、移動体２８の位置を簡単に算出することができる。なお、地図情報として景観画像から抽出した特徴点を景観情報として記憶しておくことができる。また、景観は３次元空間なので、特徴点は３次元空間に分布する。垂直方向に分布する特徴点を比較すれば、この方法により移動体２８の走行方向（ｙ方向）の位置も測定することができる。
【００２９】
なお、上記の説明で、移動体の位置を特徴点間の距離から計算で求めることができることを説明したが、これに限定されない。地図情報として記憶された景観情報から、移動体の位置を仮定したときの特徴点の位置を推定し、この推定された位置から見える特徴点と、移動体が撮像した実画像から抽出した特徴点とをマッチング処理し、その差分が最も小さくなる位置を移動体の位置として測定してもよい。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態に係る地図情報作成装置１の構成を表す機能ブロック図である。地図情報作成装置１は、位置検出部４と、景観撮像部５と、撮像タイミング生成部６及び地図情報作成部７を含む地図情報処理部２と、記憶媒体１０を含む記憶部９から構成されている。
【００３１】
位置検出部４は、ＧＰＳ衛星から送られてくる搬送波と、基地局から送られてくる基準信号を受信して、緯度及び経度の位置情報を生成する。この位置情報はｃｍオーダーの精度を有する。従って、車両１２に設置した場合は、検出位置Ｐｓの位置を正確に測定することができる。ジャイロセンサ４ｂは、車両の角速度変化から方位角を測定する。走行センサ４ｃは車両１２の速度や移動距離を測定する。車両１２がトンネルやビルの谷間等を走行するときは、ＧＰＳ衛星から搬送波を受信できない場合がある。この場合は、ジャイロセンサ４ｂや走行センサ４ｃから位置情報を取得して、車両１２の位置や方位角を補正して位置情報を検出できるようにしている。
【００３２】
景観撮像部５は、第１カメラ５ａ、第２カメラ５ｂ、第３カメラ５ｃ、第４カメラ５ｄを備えている。各カメラはＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子を使用することができる。第１カメラ５ａ及び第２カメラ５ｂは互いに異なる位置から車両１２の移動方向である前方の景観を撮像する。第３カメラ５ｃ及び第４カメラ５ｄは、移動方向とは反対側の後方の景観を互いに異なる位置から撮像する。各カメラは、位置検出部４の検出位置Ｐｓから正確に計測された位置に設置されている。なお、本実施形態では４台のカメラを使用した例であるが、１台のカメラを各撮像ポイント移動して撮像し、１台のカメラで複数の景観画像を撮像してもよい。
【００３３】
制御部３は、地図情報作成装置１の全体の動作を制御する。制御部３は、演算を実行するＣＰＵ３ａ、プログラム等を記憶するＲＯＭ３ｂ、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ３ｃから構成されている。ＣＰＵ３ａは、ＲＯＭ３ｂからＲＡＭ３ｃにメインプログラムの他に地図情報処理部２の各アプリケーションプログラムを読み出し、これらを実行することにより地図情報処理部２の各部を実現する。
【００３４】
地図情報処理部２は、景観撮像部５の撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部６と、景観情報を記憶媒体１０に記憶する地図情報作成部７を備えている。また、撮像開始信号を生成するタイミングを決定するために、現在位置を表示するための地図情報取得部８を備えることができる。
【００３５】
撮像タイミング生成部６は、予め定められた景観情報作成地点に車両１２が到達したことを検出して撮像開始信号を生成し、景観撮像部５が受信して景観を撮像する。また、同時に位置検出部４が撮像開始信号を受信して、車両１２が現在走行している位置を検出する。例えば、地図情報記憶部１１に記憶された地図情報に、景観情報作成地点を記憶させておき、地図上の交差点ごとに景観情報を形成することを予め定めておく。撮像タイミング生成部６は、位置検出部４により検出された車両１２が交差点を通過するたびに、車両１２の移動方向の前方と後方とを撮像して、景観画像を生成することができる。なお、撮像開始信号は上記のように位置検出部４が検出した位置により自動的に発生させる場合の他に、手動で発生させてもよい。この場合の撮像タイミング生成部６は、操作者が押下するスイッチとなる。
【００３６】
地図情報作成部７は、景観撮像部５から各カメラが撮像した景観画像を取得し、位置検出部４から各カメラが撮像した時点の位置情報を取得する。そして、景観画像とこれを撮像したカメラの位置とを関連付けた景観情報を生成して、記憶媒体１０に記憶する。地図情報作成部７は、第１カメラ５ａが撮像した時点の緯度、経度及び方位角を位置検出部４から取得する。第１カメラ５ａは、位置検出部４のＲＴＫ−ＧＰＳ４ａの受信位置Ｐｓとの間の位置が固定されている。従って、位置検出部４の検出した緯度、経度及び方位角により、第１カメラ５ａの位置を決定することができる。第２カメラ５ｂ、第３カメラ５ｃ、第４カメラ５ｄも同様である。地図情報作成部７は、上記各カメラの緯度、経度及び方位角に関連付けて各カメラが撮像した景観画像を記憶媒体１０に記憶する。
【００３７】
また、各カメラが撮像した景観画像から特徴点を抽出した特徴部を位置情報に関連付けて記憶してもよい。これによれば、景観情報の情報量を大幅に削減することができる。そのため、移動体位置測定装置により位置を検出する際に、地図情報記憶部に記憶された景観画像から特徴点の抽出を行う必要がないので、位置を測定するための時間を短縮することができる。
【００３８】
地図情報取得部８は、記憶部９の地図情報記憶部１１に記憶された地図情報を取得する。撮像タイミング生成部６は、この取得された地図情報に基づいて、撮像開始信号を生成することができる。また、撮像タイミング生成部６は、地図情報とは別に景観情報作成地点を記憶しておくことができる。
【００３９】
記憶部９は、地図を表示するための地図情報を記憶する地図情報記憶部１１と、地図情報作成部７により作成された景観情報を記憶するための記憶媒体１０を備えている。地図情報記憶部１１を書き込み可能な記憶部として、景観情報をこの地図情報記憶部１１に記憶するようにしてもよい。
【００４０】
このように地図情報作成装置１を構成すれば、予め定められた景観情報作成地点を通過するたびに、進行方向とその逆方向の景観情報を取得することができる。従って、図１（ｂ）に示すような十字路の交差点の場合は、車両１２を上下方向と左右方向の２回通過するだけで４方向の景観情報を取得することができる。道路の中央部に対向車側の景観を遮蔽する中央分離帯がある場合には、各走路を往復して４回通過すればよい。
【００４１】
（地図情報作成方法）
図４は、本発明の実施形態に係る地図情報作成方法を表す基本的なフローチャート図である。まず、地図情報作成装置１を搭載した車両１２を走行させる（ステップＳ１）。撮像タイミング生成部６は、車両１２が予め定められた景観情報作成地点に到達したことを検出して、景観撮像部５の複数のカメラに撮像を開始させるための撮像開始信号を生成する（ステップＳ２）。景観撮像部５は、撮像開始信号を受信して、走行方向の景観を撮像する（ステップＳ３）。更に、位置検出部４は、撮像開始信号を受信して、現在の車両１２の緯度、経度から成る位置及び方位角を検出する（ステップＳ４）。地図情報作成部７は、撮像された景観の景観画像と、景観を撮像した位置及び方位角とを関連付けて景観情報を生成する（ステップＳ５）。各カメラにより撮像された景観画像には、その景観画像を撮像したカメラの位置情報が関連付けられている。また、景観画像から特徴点や特徴線分を抽出した特徴部を景観情報とすることができる。地図情報作成部７は、生成した景観情報を記憶媒体１０に記憶して（ステップＳ６）、地図情報を作成する。制御部３は、地図情報の作成を中止するかどうかの判断画面を表示部に表示し（ステップＳ７）、中止しない場合は（ステップＳ７のＮｏ）ステップＳ１に戻り、中止する場合は（ステップＳ７のＹｅｓ）、処理を中止する。
【００４２】
図５を用いて、撮像タイミング生成処理を説明する。位置検出部４は、車両１２の現在の緯度、経度及び方位角の位置情報を生成する（ステップＳ１０）。撮像タイミング生成部６は位置情報を取得し、予め定めておいた景観情報作成地点に移動体が到達したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。景観情報作成地点に移動体が到達したかどうかは、景観情報作成地点の位置情報と現在走行中の車両の位置情報とを比較して、景観情報作成地点から特定の範囲を有する近傍領域に車両１２が入ったことを検出して、撮像開始信号を生成すればよい。撮像タイミング生成部６は、車両１２が景観情報作成地点に到達したと判定したときは（ステップＳ１１のＹｅｓ）、撮像開始信号を生成して（ステップＳ１２）、図４に示すステップＳ３に進む。撮像タイミング生成部６は、車両１２が景観情報作成地点に到達していないと判断したときは（ステップＳ１１のＮｏ）、位置検出ステップＳ１０にもどる。
【００４３】
図６を用いて、景観情報の生成処理を説明する。景観撮像部５は、撮像開始信号を受けて景観画像を生成する。地図情報作成部７は、この景観画像から線分や特徴点からなる特徴部を抽出する(ステップＳ１３)。地図情報作成部７は、位置検出部４により検出された位置情報を当該特徴部に関連付けた景観情報を作成する（ステップＳ１４）。このように、特徴部を景観情報とすることにより、地図情報の情報量を大幅に低減させることができる。
【００４４】
図７は、このように生成された地図情報の情報内容の一例を表す。道路情報は、×により示されるノード、このノード間を結ぶリンクにより表され、各ノードには道路の属性が記憶されている。ノードＮ１は、その中心点の経度Ｘ、緯度Ｙと、その道路の属性として交差点、分岐数、車線数、車線幅等に加えて、景観情報が記憶される。具体的には、第１景観画像と、これに関連付けられた位置情報として景観の撮像方向を表す方位角θ１、撮像した地点の経度Ｘ１、緯度Ｙ１、第２景観画像と、これに関連付けられた方位角θ２、経度Ｘ２、緯度Ｙ２、第３景観画像と、これに関連付けられた方位角θ３、経度Ｘ３、緯度Ｙ３、第４景観画像と、これに関連付けられた方位角θ４、経度Ｘ４、緯度Ｙ４が記憶されている。
【００４５】
本実施形態では、交差点ごとに景観情報が記憶される。従って、図７ではノードＮ１の他にノードＮ６にも景観情報が記憶されている。また、景観情報として、交差点ごとではなく、ノードごとに、或いは、偶数ノードや奇数ノードごとに記憶しておいてもよい。また、景観情報として、景観画像のほかに、景観画像から抽出された特徴部のデータを記憶しておくことができる。
【００４６】
（第１の移動体位置検出装置）
次に、上記の地図情報作成装置１により作成した地図情報を利用して、移動体の位置を測定する移動体位置測定装置２０について、説明する。
【００４７】
図８は、本発明の実施形態に係る移動体位置測定装置２０の構成を表す機能ブロック図である。移動体位置測定装置２０は、装置全体の制御を行う制御部２１と、移動体の位置及び方位角を検出する位置情報検出部２３と、位置情報検出部２３により検出された位置及び方位角に基づいて位置情報を処理し、道路地図画像の表示画像データを生成する位置情報処理部２２と、移動体の移動方向を撮像する撮像部２４と、撮像された実画像の画像データを記憶する実画像記憶部２５と、地図情報及び景観情報を記憶する地図情報記憶部２７と、道路地図画像及び移動体を表示する表示部２６から構成されている。
【００４８】
以下、各構成要素について、説明する。制御部２１は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３から構成されている。ＲＯＭ３２は、移動体位置測定装置２０の基本動作を制御するメインプログラムや、位置情報を処理するための各種アプリケーションプログラムを記憶している。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２からＲＡＭ３３に各プログラムを読み出して、ＲＡＭ３３をその作業領域として演算を実行し、移動体位置測定装置２０の動作を制御する。ＣＰＵ３１は、位置情報処理部２２の各構成部に対応するアプリケーションプログラムを実行することにより、各構成部を実現する。つまり、位置情報処理部２２の各構成部はソフトウエアから構成されている。
【００４９】
位置情報検出部２３は、ＧＰＳユニット３５、ジャイロセンサ３６及び走行センサ３７から構成されている。ＧＰＳユニット３５は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる搬送波を受信して、搬送波間の到達時間差等から現在緯度及び経度からなる現在位置を検出する。ジャイロセンサ３６は、移動体の角速度変化から移動体の方位角を検出する。走行センサ３７は移動体の走行距離や走行速度を検出する。ＧＰＳ衛星から送られてくる搬送波は１秒に１回なので、ジャイロセンサ３６や走行センサ３７により移動体の位置を補完する。また、トンネルや都市部のビルによりＧＰＳ衛生からの搬送波が受信し難い場合でも、移動体の位置を推定することができる。なお、ジャイロセンサ３６とともに磁気センサを設置して、地磁気から移動体の方位角を特定することができる。また、基地局から送信される電波を受信して、ＧＰＳユニット３５により検出された移動体の位置を補正することができる。位置情報検出部２３により検出された位置及び方位角の位置情報が位置情報処理部２２に送信される。
【００５０】
撮像部２４は、移動体の移動方向の景観や路面を撮像する。撮像部２４は、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子により構成することができる。実画像記憶部２５は、撮像部２４により撮像された実画像の画像データを一時的に記憶する。表示部２６は、位置情報処理部２２により生成された地図画像や景観画像を表示する。表示部２６は液晶表示装置やＥＬディスプレイにより構成することができる。
【００５１】
地図情報記憶部２７は、景観情報を含む道路地図情報を記憶している。景観情報とは、道路の指定された地点において複数の離間する位置から走路方向の景観を撮像した景観画像に基づいて、その位置情報に関連付けられて形成されている。道路地図情報は、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の大容量記憶装置に記憶されている。道路地図情報には、道路情報として国道、県道、一般道などの区別、車線数や車線幅の情報等の道路の属性も記憶されている。
【００５２】
位置情報処理部２２は、位置情報検出部２３により検出された位置情報と、撮像部２４により撮像された実画像と、地図情報記憶部２７に記憶された景観情報に基づいて、移動体の位置を高精度で測定する。位置情報処理部２２は、少なくとも、撮像部２４により撮像された実画像から特徴部を抽出する実画像特徴抽出部４１と、位置情報検出部２３により検出された位置情報に基づいて、地図情報記憶部２７から景観情報を取得してこの景観情報に含まれる特徴部を特定する景観特徴特定部４３と、実画像の特徴部と景観情報に含まれる特徴部から移動体の位置を推定する移動体位置推定部４５と、上記推定された移動体の位置に基づいて、道路地図画像を生成する画像処理部４６と、を備えている。
【００５３】
位置情報処理部２２は、更に、実画像から抽出された特徴部と景観情報から特定された特徴部とのマッチング処理する特徴マッチング処理部４４と、撮像部２４により撮像された実画像から移動体の白線に対するオフセット距離を検出する白線認識部４７と、地図情報記憶部から移動体が位置する道路の道路情報を取得し、車線数や車線幅を特定する地図情報取得部４２と、位置情報検出部２３により検出された位置情報に基づいて、移動体の位置を地図上の道路にマッチングさせるマップマッチング処理部４８を備えることができる。
【００５４】
以下、位置情報処理部２２の各構成部の機能について具体的に説明する。実画像特徴抽出部４１は、撮像部２４により撮像された実画像データから、実画像の特徴部を抽出する。実画像の特徴部とは、例えば、実画像に含まれる線分の長さやその座標、また、線分と線分が交差する交点の座標を構成要素とする。撮像した実画像に建物や樹木が含まれている場合に、実画像を構成する画素の明度差や彩度差から、ビルの輪郭や窓枠により形成される線分やこの線分の交点を抽出することができる。線分の長さや交点と交点の間隔は、実画像を撮像した撮像位置によって変化する。つまり、この実画像から抽出した特徴部には道路上の撮像位置の位置情報が含まれる。なお、特徴部として実画像に含まれる線分や交点に限定されず、例えば、実画像に含まれる特長的な円弧の長さや円弧の半径、あるいは円弧の中心座標を特徴部とすることができる。実画像には自然の景観が含まれるので、直線よりも円弧を抽出したほうがより的確に特徴部を表現できる場合があるからである。
【００５５】
地図情報取得部４２は、位置情報検出部２３により検出された位置情報に基づいて、移動体の現在位置の周辺部の地図情報や道路の属性情報、景観情報を取得する。これらの情報は移動体の方位角や速度に応じて次々に繰り返して取得される。
【００５６】
景観特徴特定部４３は、地図情報記憶部２７から読み出した景観情報から、景観画像の特徴部を特定する。例えば、景観情報として景観画像が読み出される場合には、この画像に含まれる特徴的な線分の長さやその座標、また、線分と線分が交差する交点の座標を特徴部とする。また、線分や交点に限らず、特徴的な円弧の長さや円弧の半径、あるいは円弧の中心座標を特徴部とすることができる。後に説明するように、景観画像の特徴部と実画像の特徴部との間の特徴マッチング処理を行うので、景観画像から特徴部を抽出する条件等は、実画像から特徴部を抽出する条件と同じに設定しておくことが望ましい。
【００５７】
また、地図情報記憶部２７は、道路に沿った特定の地点、例えば交差点を表すノードに付加された景観情報を記憶している。景観情報は、当該ノード近傍の離間した複数の位置から道路の走路方向に沿って撮像した景観画像から構成される。また、景観情報は、予め景観画像から抽出した特徴部のデータから構成してもよい。特徴部のデータ量は景観画像のデータ量よりもはるかに少ないので、特徴部により景観情報を形成したほうが、地図情報記憶部２７を低コストで構成することができる。更に、移動体の位置を測定する際に景観画像から特徴部を抽出する特徴抽出処理を省くことができる。そのため、より短時間で移動体位置の推定や、特徴マッチング処理を行うことができ、実画像の撮像から位置測定結果を表示するまでの時間を短縮し、現実に近い走行状態を表示することができる。
【００５８】
移動体位置推定部４５は、実画像から抽出された実画像特徴部と地図情報記憶部２７から取得された景観情報に含まれる景観画像の特徴部とから移動体の位置を推定する。具体的には、図２を用いて説明した式（１）を用いて、実画像の特徴部からその撮像地点を算出することができる。景観画像を撮像したカメラの地点ＰａとＰｂを結ぶ線上を移動体が通過するとき、又はこのカメラの地点Ｐａ、Ｐｂの近傍を移動体が通過するときに実画像を撮像する。この実画像から特徴点を抽出し、式（１）を用いて移動体の地点Ｐｘを算出することができる。
【００５９】
また、特徴マッチング処理部４４において、地図情報記憶部２７から取得した景観情報の特徴部と、景観情報が生成された地点において撮像した実画像の特徴部との特徴マッチング処理を行う。地点Ｐａ（図２を参照）から撮像した景観画像の特徴部と実画像の特徴部との間の差分値と、地点Ｐｂ（図２を参照）から撮像した景観画像の特徴部と実画像の特徴部との間の差分値とを算出する。移動体位置推定部４５は、この２つの差分値が最小となる撮像地点Ｐｘ（図２を参照）を推定することができる。
【００６０】
白線認識部４７は、撮像部２４により撮像された実画像の路面に描かれた白線を認識する。図９を用いて説明する。図９は実画像のエッジ処理により検出された白線を表している。実画像データの差分処理により白線のエッジを検出する。次にハフ変換及び逆変換を行うことにより、左白線Ｈ１のエッジ線分ｅ１、ｅ２と右白線Ｈ２のエッジ線分ｅ３、ｅ４を検出する。これにより、撮像部２４の視点であるカメラの地点Ｐｘと左白線の中心線Ｃ１からの距離であるオフセット距離Ｄｏｆを求めることができる。移動体位置推定部４５は、上記のように実画像の特徴部と景観画像の特徴部から移動体の位置を算出し、この算出した位置をオフセット距離Ｄｏｆにより補正すれば、より高精度に移動体の位置を推定することができる。なお、車線数や車線幅は、地図情報記憶部２７から道路情報として取得することができる。
【００６１】
マップマッチング処理部４８は、ＧＰＳ衛星から得られる緯度及び経度の位置情報を、地図情報記憶部２７から取得した道路地図を用いて補正する。ＧＰＳ衛星から通常の手段で得られる位置情報には約１０ｍ以上の誤差が含まれている。従って、そのまま移動体の位置を表示すると、移動体が道路の存在しない場所に表示されることがある。そこで、ＧＰＳユニット３５により検出された位置情報をジャイロセンサ３６や走行センサ３７により補完して、この補完された位置情報に基づいて地図上の道路の候補を抽出し、走行中の道路として最も確率の高い道路に移動体を強制的に移動させる補正を行う。これにより、地図上で移動体が道路外を走行するような不自然性をなくすことができる。
【００６２】
画像処理部４６は、表示部２６に表示する画像を生成するための画像処理を行う。移動体の現在の推定位置に基づいて、地図情報記憶部２７から地図情報を読み出して、移動体の位置を重畳して表示部２６に表示させるための表示画像データを生成する。
【００６３】
（移動体位置測定方法）
図１０は、本発明の実施形態に係る移動体位置測定方法を表すフローチャート図である。図１１は、オフセット距離の検出方法を表すフローチャート図である。図１２は、位置推定後に表示部２６に表示した移動体を表す模式図である。
【００６４】
移動体位置測定装置２０が移動体２８の位置測定を開始すると、撮像部２４は移動体２８の移動方向の路面及び景観を撮像する。実画像記憶部２５は、撮像部２４により撮像された実画像の画像データを取得して記憶する。実画像特徴抽出部４１は、実画像記憶部２５に記憶された実画像の画像データを取得する（ステップＳ２１）。
【００６５】
位置情報検出部２３は移動体２８の位置及び方位角を検出する。ＧＰＳユニット３５は、ＧＰＳ衛星から搬送波を受信してその到達時間差等から移動体２８の緯度及び経度からなる位置情報を生成する。ジャイロセンサ３６は移動体２８の角速度の変化を検出して、移動体の方位角情報を生成する（ステップＳ２２）。なお、ＧＰＳ衛星から方位角を受信し、ジャイロセンサにより補正するようにしてもよい。また、地磁気センサにより方位角を検出してもよい。
【００６６】
地図情報取得部４２は、位置情報検出部２３により検出された位置情報に基づいて地図情報記憶部２７から移動体２８の現在位置及び現在方位角に関連付けられた地図情報を取得する。マップマッチング処理部４８は、地図情報取得部４２により取得された地図情報に基づいてマップマッチング処理を行って、移動体２８の位置を地図上の道路の中央部に補正する。画像処理部４６は、移動体２８の位置を道路の中央部に補正した移動体２８を表示した地図情報の表示データを生成して、表示部２６に出力する。
【００６７】
移動体位置推定部４５は、景観情報が記憶された景観情報記憶地点に移動体が接近しているかどうかを判定する（ステップＳ２３）。移動体位置推定部４５が、移動体２８が景観情報記憶地点に近接したことを検出したときは（ステップＳ２３のＹｅｓ）、撮像部２４に移動体２８の移動方向の景観を撮像するための撮像信号を与えて、実画像を取得する。位置情報検出部２３は、撮像信号に同期して移動体２８の撮像地点の位置及び方位角からな位置情報を生成する。
【００６８】
実画像特徴抽出部４１は、撮像した景観の実画像から特徴部を抽出する。景観特徴特定部４３は、地図情報記憶部２７から取得した景観情報から特徴部を特定する（ステップＳ２４）。特徴部は、実画像の特徴的な線分や、線分と線分が交わる交点とすることができる。景観情報が景観画像を含む場合は、景観特徴特定部４３は、取得した景観画像から特徴部を抽出して特定する。特徴マッチング処理部４４は、実画像の特徴部と景観情報から特定された特徴部との間の特徴マッチング処理を行う（ステップＳ２５）。移動体位置推定部４５は、特徴マッチング処理により得られた処理結果から、実画像を撮像した地点の位置を推定する。更に、白線認識部４７が撮像した実画像から白線を認識し、認識した白線と移動体の位置との間のオフセット距離Ｄｏｆを検出して補正することができる。
【００６９】
移動体位置推定部４５が、移動体２８が景観情報記憶地点に近接したことを検出しないときは（ステップＳ２３のＮｏ）、直前の景観情報記憶地点で補正された補正量を維持する。更に、位置情報検出部２３により移動体２８の現在位置及び方位角の変化を検出する。更に、白線認識部４７により白線からのオフセット距離Ｄｏｆを検出し、これらの補正を行った現在位置を推定する（ステップＳ２７）。
【００７０】
図１１を用いてステップＳ２２及びステップＳ２７のオフセット距離の検出について説明する。白線認識部４７は、撮像部２４により撮像した実画像の画像データから、車線内における移動体のオフセット距離を検出する。オフセット距離とは、路面上に描かれた左側の白線中央部から移動体位置までの距離である。このオフセット距離を検出することにより、移動体の位置の推定精度を更に向上させることができる。
【００７１】
白線認識部４７は、実画像の画像データから路面上に描かれた白線のエッジを検出する（ステップＳ３０）。エッジの検出は、実画像を構成する画素の輝度差分処理により行う。次に、検出された白線のエッジから実空間上のエッジ画像を生成する（ステップＳ３１）。次に、ハフ空間におけるハフ変換及び逆変換を行ってエッジ線分を推定する（ステップＳ３２）。次に、推定された４本のエッジ線分ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４（図９を参照）から、夫々のエッジ線分の中央線分Ｃ１及びＣ２を求める（ステップＳ３３）。次に、移動体２８の現在地点Ｐｘと中央線分Ｃ１との間のオフセット距離Ｄｏｆを求める（ステップＳ３４）。移動体位置推定部４５は、上記オフセット距離Ｄｏｆを用いて補正した移動体位置を設定する。
【００７２】
図１２は、推定された移動体位置に基づいて、地図画像を表示した例を示している（ステップＳ２６）。図１２に示すように、現在位置している車線上に移動体２８を表示する。白線認識部４７を用いてオフセット距離Ｄｏｆを推定しているので、移動体２８の車線内における位置も高精度に表示することができる。その結果、違和感のない自然な画像を表示することができ、走行の安全性を高めることができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では特徴マッチング処理を行って、移動体２８の現在位置を推定したが、これに代えて、景観画像から抽出した特徴部の座標と、実画像から抽出した特徴部の座標から、例えば、式（１）を用いて直接計算を行って実画像の撮像地点を算出してもよい。
【００７４】
（第２の移動体位置測定装置）
図１３は、本発明の他の実施形態に係る移動体位置測定装置２０及び測定方法を説明するための地図の模式図である。本実施形態においては、地図情報記憶部２７は、道路の交差点ごとに景観情報または景観情報から抽出された特徴部を記憶する。
【００７５】
図１３には、交差点Ｋ１とその先の交差点Ｋ２が示されている。地図情報記憶部２７は各交差点に関する景観情報としての景観画像を記憶している。景観画像は、交差点Ｋ１に関しては、４つの位置Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４から±Ｘ１方向と±Ｙ１方向を望む景観である。交差点Ｋ２に関しても同様に、４つの位置Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４から±Ｘ２方向と±Ｙ２方向を望む景観である。なお、座標（Ｘ１、Ｙ１）及び座標（Ｘ２、Ｙ２）は、移動体２８が左側から右側に走行するときの移動方向をＸ１、Ｘ２としている。
【００７６】
具体的には、交差点Ｋ１の位置Ｑ１１から＋Ｘ１方向と−Ｙ１方向を望む景観を撮像した景観画像Ｗｘ１１とＷｙ１１が作成されている。位置Ｑ１２から＋Ｘ１方向と＋Ｙ１方向を望む景観を撮像した景観画像Ｗｘ１２とＷｙ１２が作成されている。同様に、位置Ｑ１３から−Ｘ１方向と−Ｙ１方向を望む景観から景観画像Ｗｘ１３とＷｙ１３が、位置Ｑ１４から−Ｘ１方向と＋Ｙ１方向を望む景観から景観画像Ｗｘ１４とＷｙ１４が作成されている。これら作成された８枚の景観画像Ｗｘ１１、Ｗｙ１１、Ｗｘ１２、Ｗｙ１２、Ｗｘ１３、Ｗｙ１３、Ｗｘ１４、Ｗｙ１４を交差点Ｋ１に関連付けて地図情報記憶部２７に記憶されている。交差点Ｋ２についても同様に、位置Ｑ２１から＋Ｘ２方向と−Ｙ２方向を望む景観と、位置Ｑ２２から＋Ｘ２方向と＋Ｙ２方向を望む景観と、位置Ｑ２３から−Ｘ２方向と−Ｙ２方向を望む景観と、位置Ｑ２４の−Ｘ２方向と＋Ｙ２方向を望む景観とが撮像された景観画像が交差点Ｋ２に関連付けて地図情報記憶部２７に記憶されている。その他の交差点についても同様である。
【００７７】
移動体２８の地図情報取得部４２は、位置情報検出部２３により検出した位置情報に基づいて、地図情報記憶部２７から、移動体２８が走行する近傍の地図情報を取得する。移動体２８の制御部２１が、位置情報検出部２３により検出された位置及び方位角に基づいて移動体２８が交差点Ｋ２に近づいたことを検出すると、撮像部２４は移動体２８の移動方向を撮像して実画像を実画像記憶部２５に記憶する。実画像特徴抽出部４１は、撮像した実画像から特徴部を抽出する。マップマッチング処理により移動体２８の位置を地図の道路中央部に補正する。更に、白線認識部４７が路面に描かれた白線を認識し、オフセット距離Ｄｏｆを推定する。移動体位置推定部４５は、これら補正された位置情報から移動体の現在位置を推定する。図１３において、移動体２８は片側２車線の道路を走行している。従って、移動体存在可能位置を設定して特徴マッチング処理によって移動体が走行する車線を推定する場合には、移動体存在可能位置は、オフセット距離Ｄｏｆにより補正された２つの車線の２つの位置となる。
【００７８】
次に、景観特徴特定部４３は、位置情報検出部２３により検出された移動体２８の位置と方位角から、景観画像Ｗｘ１１とＷｘ１２を選択的に取得する。景観特徴特定部４３は、景観画像Ｗｘ１１と景観画像Ｗｘ１２の画像データから夫々の特徴部を抽出する。特徴部は既に説明したように、例えば景観画像に含まれる線分や交点から構成することができる。移動体位置推定部４５は、実画像の特徴部と景観画像Ｗｘ１１及びＷｘ１２とその位置Ｑ１１及びＱ１２から、実画像の現在位置を算出する。景観画像Ｗｘ１１とＷｘ１２に代えて、これらの景観画像から抽出された特徴部Ｗ’ｘ１１、Ｗ’ｘ１２が記憶されている場合には、景観特徴特定部４３による抽出ステップを省略することができる。また、算出した現在位置を、白線認識部４７により白線からのオフセット距離により補正すれば、より高精度で現在位置を推定することができる。
【００７９】
また、特徴マッチング処理部４４により現在位置を推定する場合には、次の処理を行う。特徴マッチング処理部４４は、移動体位置推定部４５により推定された移動体２８の移動体存在可能位置の夫々について、実画像の特徴部と景観画像から抽出された特徴部とを特徴マッチング処理を行い、特徴マッチング処理結果を出力する。移動体位置推定部４５は特徴マッチング処理結果から、景観画像の特徴部が実画像の特徴部と最も近似した移動体存在可能位置を現在の移動体の位置として推定する。画像処理部４６は、この推定結果に基づいて、地図画像に移動体位置を表示して表示部２６に地図情報を表示する。
【００８０】
このように、地図情報記憶部２７に交差点から見た景観を景観情報として記憶するので、膨大なデータ量を記憶しないで、移動体２８の位置を高精度で推定することができる。移動体２８のナビゲーションシステムにおいて運転者が最も必要とする情報の一つが交差点における車線情報や自移動体の位置情報である。本実施形態によれば、簡素な構成でこれらの情報を提示することができる。また、景観情報として景観の特徴部からなる特徴データを記憶するようにすれば、景観画像から特徴部を抽出する処理を行う必要がないので、移動体２８の位置を短時間で推定することができる。
【００８１】
また、地図情報記憶部２７に記憶する景観情報として、道路に沿って所定の間隔で設定した地点の景観情報を記憶するようにしてもよい。都市では交差点が多数存在するが、都市以外の地域では交差点の数が少ない。そこで、道路の所定間隔ごとに地図情報として景観情報を記憶しておけば、交差点の少ない地域でも道路上の移動体位置を高精度で推定することができる。
【００８２】
また、上記実施形態において、景観を撮像した地点を交差点Ｋ１の角部の４つの位置Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４としたが、これに限定されない。４つの位置Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４は、道路の車線内であってもよいし、車線に跨った地点であってもよい。また、道路の中央に中央分離帯が立設し、例えば位置Ｑ１２からＸ１方向を撮像した場合に、中央分離帯により移動体２８が走行する走行側の景観が隠される場合には、走行車線に２つの地点を設定して、走行側の景観を２つの地点から撮像すればよい。この場合は、撮像する地点は８箇所となる。要は、実画像の特徴部と景観画像から抽出した特徴部の特徴マッチング処理において、実画像を撮像した地点を推定できる程度に離間していればよい。また、交差点において撮像する景観画像は８枚に限定されず、三叉路の場合は６枚の景観画像で足りるし、五叉路の場合は１０枚の景観画像が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係る地図情報作成装置の説明図である。
【図２】本発明の地図情報作成装置により作成された地図情報の利用原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る地図情報作成装置を表す機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る地図情報作成方法を表すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施形態に係る撮像タイミング生成処理を表すフローチャート図である。
【図６】本発明の実施形態に係る景観情報の生成処理を表すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施形態に係る地図情報作成装置により作成された地図情報の一例を表す。
【図８】本発明の実施形態に係る移動体位置測定装置を表す機能ブロック図である。
【図９】実画像のエッジ処理により検出された白線を表す。
【図１０】本発明の実施形態に係る移動体位置測定方法を表すフローチャート図である。
【図１１】本発明に実施形態に係るオフセット距離検出方法を表すフローチャート図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る移動体位置測定方法により位置推定後の表示部２６の表示例である。
【図１３】本発明の実施形態に係る移動体位置測定装置及び測定方法を説明するための地図の模式図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 地図情報作成装置
２ 地図情報処理部
３ 制御部
４ 位置検出部
５ 景観撮像部
６ 撮像タイミング生成部
７ 地図情報作成部
８ 地図情報取得部
９ 記憶部
１０ 記憶媒体
１１ 地図情報記憶部
１２ 車両
２０ 移動体位置測定装置
２１ 制御部
２２ 位置情報処理部
２３ 位置情報検出部
２４ 撮像部
２５ 実画像記憶部
２６ 表示部
２７ 地図情報記憶部
２８ 移動体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーションシステムに使用する地図情報を作成する地図情報作成装置、その作成方法、及び、この地図情報作成装置により作成された地図情報を使用して移動体の位置を測定する移動体位置測定装置、その測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等に搭載されるナビゲーションシステムが普及している。このナビゲーションシステムは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星等から位置情報を取得し、この位置情報に基づいてＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤに記憶された地図データを読み出して、現在の車両位置を表示装置に表示する。これにより、利用者は一目で自車両の位置を認識することができる利便性を備えている。
【０００３】
一般に利用可能なＧＰＳ衛星から取得した位置情報には１０ｍ以上の誤差が含まれている。そのために、ＧＰＳ衛星からの位置情報をそのまま地図データに対応付けると、車両が道路上を走行しない画像が表示される。これを補正するためにマップマッチング処理が行われている。マップマッチング処理は、ＧＰＳ衛星から得られた位置を地図の道路上に強制的に補正する処理である。ＧＰＳ衛星から得られる位置情報と、移動体に搭載した走行センサやジャイロセンサから得られる走行距離や角速度変化等からなる移動情報に基づいて、移動体が位置する可能性の最も高い道路を地図データから選択し、この選択された道路の中央に移動体を強制的に移動させて補正している。これにより、移動体が道路から外れないように表示することができる。
【０００４】
しかし、マップマッチング処理では、移動体の位置を道路の中央部に補正するので、移動体が走行している道路上の位置や、車線を特定することができない。そこで、移動体の位置を現実の位置に合致させるために、移動体の移動方向の路面を撮像し、撮像した路面に描かれる白線を認識して、この白線情報により移動体の位置精度を向上させる方法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００７−２２００１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、白線認識法により移動体の位置を検出する場合に、路面上の白線が途切れている、太陽光の元で路面に建物の影が生じている、或いは、雨天の場合等において、白線認識が困難となる場合がある。また、白線認識が可能な場合でも、走行方向の車線数が複数存在する場合は、どの車線を走行しているのかを認識できない場合が多い。
【０００６】
また、移動体の位置を高精度で測定するシステムとして、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ＧＰＳ）が知られている。ＲＴＫ−ＧＰＳは、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる搬送波を受信し、その位相差を検出して緯度及び経度の位置情報を検出することができる。利用可能な搬送波は、周波数が１５７５ＭＨｚなので波長は約１９ｃｍであり、その位相差を検出することにより、ｃｍオーダー以下の精度で位置検出が可能となる。しかし、衛星から送られてくる搬送波の波長は短いので、受信機で受信しても搬送波のサイクルを特定することができない。そこで、基地局を設けて、基地局から搬送波のサイクル特定用の信号を送信する。利用者は、衛星からの搬送波と基地局が送信する信号を同時に受信し、搬送波のサイクルを特定し、その位相差から位置を求めることができる。しかし、このシステムを利用するための受信機は高価であり、一般に手軽に利用することはできない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、簡便な方法により移動体の現実の位置を高精度で測定可能とする測位システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
【０００９】
本発明の地図情報作成装置においては、移動体の位置を検出して位置情報を生成する位置検出部と、前記移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像した互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像部と、前記景観撮像部の撮像を開始する撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部と、前記景観画像に基づいて前記検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、前記景観情報を記憶媒体に記憶する地図情報作成部と、を備えるようにした。
【００１０】
また、前記景観撮像部は、前記移動体の移動方向とは反対方向を望む景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を更に生成するようにした。
【００１１】
また、前記地図情報作成部は、前記生成された景観画像から特徴部を抽出し、前記位置情報を関連付けた前記特徴部を前記景観情報として前記記憶媒体に記憶するようにした。
【００１２】
また、前記撮像タイミング生成部は、前記移動体が交差点を通過する際に撮像開始信号を生成するようにした。
【００１３】
本発明の地図情報作成方法においては、位置検出部が、移動体の位置及び走行方向を検出して位置情報を生成する位置検出ステップと、撮像タイミング生成部が、移動体に搭載された景観撮像部の撮像を開始させる撮像開始信号を生成する撮像開始信号生成ステップと、景観撮像部が、前記撮像開始信号に応じて、前記移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像ステップと、地図情報作成部が、前記生成された複数の景観画像に基づいて、前記検出された位置情報に関連付けた景観情報を生成し、前記景観情報を記憶部に記憶して地図情報を作成する地図情報作成ステップと、を備えるようにした。
【００１４】
また、前記撮像開始信号生成ステップは、前記撮像タイミング生成部が、前記移動体の現在の位置と、予め設定された景観情報作成地点とを比較し、前記移動体が前記景観情報作成地点に到達したと判定したときに、前記撮像開始信号を生成するようにした。
【００１５】
また、前記予め設定された景観情報作成地点は交差点であることとした。
【００１６】
また、前記景観撮像ステップは、前記撮像部が、前記移動体の移動方向と反対方向の景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を生成するステップを含むようにした。
【００１７】
また、前記地図情報作成ステップは、前記地図情報作成部が、前記景観画像から特徴部を抽出し、前記抽出された特徴部に前記検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、前記記憶部に記憶するようにした。
【００１８】
本発明の移動体位置測定装置においては、移動体に搭載され、前記移動体が走行する方向の路面に描かれた車線とその方向の景観を撮像して実画像を生成する撮像部と、前記実画像から特徴部を抽出する実画像特徴抽出部と、前記移動体の位置と方位角を検出する位置情報検出部と、道路の指定された地点において、複数の離間する位置から走路方向の景観を撮像して生成された景観情報を記憶する地図情報記憶部と、前記検出された位置と方位角を用いて前記地図情報記憶部から前記景観情報を取得し、前記取得された景観情報に含まれる特徴部を特定する景観特徴特定部と、前記実画像の特徴部と前記景観情報から特定された特徴部から、前記実画像を撮像した移動体の位置を推定する移動体位置推定部と、前記推定された移動体の位置に基づいて道路地図画像又は景観画像を生成する画像処理部と、を備えるようにした。
【００１９】
また、前記道路の指定された地点は、地図上の交差点であることとした。
【００２０】
本発明の移動体位置測定方法においては、前記移動体の現在位置と方位角を検出する位置検出ステップと、前記現在位置と方位に基づいて地図情報記憶部から地図情報を取得する地図情報取得ステップと、前記移動体が前記取得された地図情報における指定された地点に近接したことを検出して、前記地図情報記憶部から、前記指定された地点において複数の離間する位置から走行方向の景観を撮像して生成された景観情報を取得する景観情報取得ステップと、前記移動体が前記地図情報の指定された地点に達したことを検出して、前記移動体の移動方向の景観を撮像して実画像を取得する実画像取得ステップと、前記取得された実画像から特徴部を抽出し、前記景観情報から特徴部を特定して、前記実画像の特徴部と前記景観情報から特定した特徴部により移動体の位置を推定する移動体位置推定ステップと、を備えるようにした。
【００２１】
また、前記指定された地点は、地図上の交差点であることとした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の地図情報作成装置においては、移動体の位置を検出して位置情報を生成する位置検出部と、移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像した互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像部と、景観撮像部の撮像を開始する撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部と、景観画像に基づいて検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、景観情報を記憶媒体に記憶する地図情報作成部と、を備えるようにした。これにより、地図作成用の移動体が道路の特定の地点を通過するたびに移動方向を望む景観を撮像してその位置情報と関連付けた景観情報を生成し、これを記憶するので、簡便に、且つ、素早く地図情報を作成することができる。
【００２３】
また、本発明の移動体位置測定装置においては、移動体に搭載され、移動体が走行する方向の路面に描かれた車線とその方向の景観を撮像する撮像部と、実画像から特徴部を抽出する実画像特徴抽出部と、移動体の位置と方位角を検出する位置情報検出部と、道路の指定された地点において、複数の離間する位置から走路方向の景観を撮像して生成された景観情報を記憶する地図情報記憶部と、検出された位置と方位角を用いて地図情報記憶部から景観情報を取得し、取得された景観情報に含まれる特徴部を特定する景観特徴特定部と、実画像の特徴部と景観情報から特定された特徴部から、実画像を撮像した移動体の位置を推定する移動体位置推定部と、推定された移動体の位置に基づいて道路地図画像又は景観画像を生成する画像処理部と、を備えるようにした。これにより、測定装置の構成を簡素にしてかつ高精度で現在位置の測定が可能となり、複数車線の道路を走行する場合であっても、移動体が現在走行している車線を表示画面に表示することができ、走行の安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
（地図情報作成装置）
図１は、本発明の実施形態に係る地図情報作成装置１の説明図である。図１（ａ）は移動体としての車両１２が地図情報作成装置１を搭載した状態を表す模式図であり、図１（ｂ）は道路を移動体としての車両１２が移動しながら地図情報を作成している状態を表す模式図である。図２は、地図情報作成装置１により作成された景観情報を位置検出用の地図情報として利用する際の原理を説明するための図である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、本発明に係る地図情報作成装置１を車両１２の移動体に搭載し、図１（ｂ）に示すように、道路を走行する。道路の予め定めておいた地点、例えば交差点Ｋに差し掛かったときに、互いに離間した第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂにより進行方向の景観を撮像する。このとき、第３カメラ５ｃと第４カメラ５ｄにより進行方向とは反対側の景観を同時に撮像することができる。そして、撮像したときの道路の位置を位置検出部４で検出する。地図情報処理部２は、カメラで撮像した景観画像を、位置検出部４で検出した位置Ｐｓに、又は位置Ｐｓと相対距離及び方位が定められたカメラの位置に関連付けた景観情報として、記憶部９に記憶する。車両１２は更に走行を続けて、次の定められた地点で、これを繰り返す。
【００２７】
上記地図情報作成装置１により作成された景観情報は、移動体の位置の検出するための位置検出情報として利用される。図２は、車両１２と車両１２の移動方向の景観１５を上空から見た２次元平面図である。ｙ方向が車両１２の移動方向である。車両１２に搭載した第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂとはｘ軸方向に離間している。景観１５には奥行き方向に２つの特徴点Ｗ１、Ｗ２が存在する。特徴点とは、例えばビルを見上げたときの屋上の角部や、塔の先端部などである。この特徴点Ｗ１、Ｗ２を第１カメラ５ａの地点Ｐａから見る場合と、第２カメラ５ｂの地点Ｐｂから見る場合とで、夫々視角が異なる。地点Ｐａから見る視角θａは地点Ｐｂから見る視角θｂよりも大きくなる。従って、第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂの撮像条件を同一に設定して景観１５を撮像すれば、第１カメラ５ａにより撮像された画像上の特徴点Ｗ１とＷ２の間隔Ｄａは、第２カメラ５ｂにより撮像された画像上の特徴点Ｗ１とＷ２の間隔Ｄｂよりも長くなる。
【００２８】
いま、地点Ｐｘから同一条件で撮像した特徴点Ｗ１とＷ２の画像上の間隔をＤｘ、地点Ｐａと地点Ｐｂの実際の距離をＬｏ、地点Ｐａから地点Ｐｘの求める距離をＬｘとすると、概ね次式（１）が成り立つ、
Ｌｘ＝Ｌｏ×（Ｄａ−Ｄｘ）／（Ｄａ−Ｄｂ）・・・（１）
即ち、予め地点Ｐａ、Ｐｂから見た景観１５を撮像し、地図情報として景観画像を記憶しておく。カメラの位置である地点Ｐａ、Ｐｂは、位置検出部４が検出する位置Ｐｓとの相対距離に基づいて高精度に決定することができる。位置を測定したい移動体２８は、地点Ｐａと地点Ｐｂを結ぶ線上を通過する際に同じ景観１５を撮像して景観画像を生成する。そして、地図情報から地点Ｐａと地点Ｐｂの景観画像を取得して、この取得した景観画像と移動体が撮像した景観画像とを比較する。そして、上記式（１）から、移動体２８の位置を簡単に算出することができる。なお、地図情報として景観画像から抽出した特徴点を景観情報として記憶しておくことができる。また、景観は３次元空間なので、特徴点は３次元空間に分布する。垂直方向に分布する特徴点を比較すれば、この方法により移動体２８の走行方向（ｙ方向）の位置も測定することができる。
【００２９】
なお、上記の説明で、移動体の位置を特徴点間の距離から計算で求めることができることを説明したが、これに限定されない。地図情報として記憶された景観情報から、移動体の位置を仮定したときの特徴点の位置を推定し、この推定された位置から見える特徴点と、移動体が撮像した実画像から抽出した特徴点とをマッチング処理し、その差分が最も小さくなる位置を移動体の位置として測定してもよい。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態に係る地図情報作成装置１の構成を表す機能ブロック図である。地図情報作成装置１は、位置検出部４と、景観撮像部５と、撮像タイミング生成部６及び地図情報作成部７を含む地図情報処理部２と、記憶媒体１０を含む記憶部９から構成されている。
【００３１】
位置検出部４は、ＧＰＳ衛星から送られてくる搬送波と、基地局から送られてくる基準信号を受信して、緯度及び経度の位置情報を生成する。この位置情報はｃｍオーダーの精度を有する。従って、車両１２に設置した場合は、検出位置Ｐｓの位置を正確に測定することができる。ジャイロセンサ４ｂは、車両の角速度変化から方位角を測定する。走行センサ４ｃは車両１２の速度や移動距離を測定する。車両１２がトンネルやビルの谷間等を走行するときは、ＧＰＳ衛星から搬送波を受信できない場合がある。この場合は、ジャイロセンサ４ｂや走行センサ４ｃから位置情報を取得して、車両１２の位置や方位角を補正して位置情報を検出できるようにしている。
【００３２】
景観撮像部５は、第１カメラ５ａ、第２カメラ５ｂ、第３カメラ５ｃ、第４カメラ５ｄを備えている。各カメラはＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子を使用することができる。第１カメラ５ａ及び第２カメラ５ｂは互いに異なる位置から車両１２の移動方向である前方の景観を撮像する。第３カメラ５ｃ及び第４カメラ５ｄは、移動方向とは反対側の後方の景観を互いに異なる位置から撮像する。各カメラは、位置検出部４の検出位置Ｐｓから正確に計測された位置に設置されている。なお、本実施形態では４台のカメラを使用した例であるが、１台のカメラを各撮像ポイント移動して撮像し、１台のカメラで複数の景観画像を撮像してもよい。
【００３３】
制御部３は、地図情報作成装置１の全体の動作を制御する。制御部３は、演算を実行するＣＰＵ３ａ、プログラム等を記憶するＲＯＭ３ｂ、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ３ｃから構成されている。ＣＰＵ３ａは、ＲＯＭ３ｂからＲＡＭ３ｃにメインプログラムの他に地図情報処理部２の各アプリケーションプログラムを読み出し、これらを実行することにより地図情報処理部２の各部を実現する。
【００３４】
地図情報処理部２は、景観撮像部５の撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部６と、景観情報を記憶媒体１０に記憶する地図情報作成部７を備えている。また、撮像開始信号を生成するタイミングを決定するために、現在位置を表示するための地図情報取得部８を備えることができる。
【００３５】
撮像タイミング生成部６は、予め定められた景観情報作成地点に車両１２が到達したことを検出して撮像開始信号を生成し、景観撮像部５が受信して景観を撮像する。また、同時に位置検出部４が撮像開始信号を受信して、車両１２が現在走行している位置を検出する。例えば、地図情報記憶部１１に記憶された地図情報に、景観情報作成地点を記憶させておき、地図上の交差点ごとに景観情報を形成することを予め定めておく。撮像タイミング生成部６は、位置検出部４により検出された車両１２が交差点を通過するたびに、車両１２の移動方向の前方と後方とを撮像して、景観画像を生成することができる。なお、撮像開始信号は上記のように位置検出部４が検出した位置により自動的に発生させる場合の他に、手動で発生させてもよい。この場合の撮像タイミング生成部６は、操作者が押下するスイッチとなる。
【００３６】
地図情報作成部７は、景観撮像部５から各カメラが撮像した景観画像を取得し、位置検出部４から各カメラが撮像した時点の位置情報を取得する。そして、景観画像とこれを撮像したカメラの位置とを関連付けた景観情報を生成して、記憶媒体１０に記憶する。地図情報作成部７は、第１カメラ５ａが撮像した時点の緯度、経度及び方位角を位置検出部４から取得する。第１カメラ５ａは、位置検出部４のＲＴＫ−ＧＰＳ４ａの受信位置Ｐｓとの間の位置が固定されている。従って、位置検出部４の検出した緯度、経度及び方位角により、第１カメラ５ａの位置を決定することができる。第２カメラ５ｂ、第３カメラ５ｃ、第４カメラ５ｄも同様である。地図情報作成部７は、上記各カメラの緯度、経度及び方位角に関連付けて各カメラが撮像した景観画像を記憶媒体１０に記憶する。
【００３７】
また、各カメラが撮像した景観画像から特徴点を抽出した特徴部を位置情報に関連付けて記憶してもよい。これによれば、景観情報の情報量を大幅に削減することができる。そのため、移動体位置測定装置により位置を検出する際に、地図情報記憶部に記憶された景観画像から特徴点の抽出を行う必要がないので、位置を測定するための時間を短縮することができる。
【００３８】
地図情報取得部８は、記憶部９の地図情報記憶部１１に記憶された地図情報を取得する。撮像タイミング生成部６は、この取得された地図情報に基づいて、撮像開始信号を生成することができる。また、撮像タイミング生成部６は、地図情報とは別に景観情報作成地点を記憶しておくことができる。
【００３９】
記憶部９は、地図を表示するための地図情報を記憶する地図情報記憶部１１と、地図情報作成部７により作成された景観情報を記憶するための記憶媒体１０を備えている。地図情報記憶部１１を書き込み可能な記憶部として、景観情報をこの地図情報記憶部１１に記憶するようにしてもよい。
【００４０】
このように地図情報作成装置１を構成すれば、予め定められた景観情報作成地点を通過するたびに、進行方向とその逆方向の景観情報を取得することができる。従って、図１（ｂ）に示すような十字路の交差点の場合は、車両１２を上下方向と左右方向の２回通過するだけで４方向の景観情報を取得することができる。道路の中央部に対向車側の景観を遮蔽する中央分離帯がある場合には、各走路を往復して４回通過すればよい。
【００４１】
（地図情報作成方法）
図４は、本発明の実施形態に係る地図情報作成方法を表す基本的なフローチャート図である。まず、地図情報作成装置１を搭載した車両１２を走行させる（ステップＳ１）。撮像タイミング生成部６は、車両１２が予め定められた景観情報作成地点に到達したことを検出して、景観撮像部５の複数のカメラに撮像を開始させるための撮像開始信号を生成する（ステップＳ２）。景観撮像部５は、撮像開始信号を受信して、走行方向の景観を撮像する（ステップＳ３）。更に、位置検出部４は、撮像開始信号を受信して、現在の車両１２の緯度、経度から成る位置及び方位角を検出する（ステップＳ４）。地図情報作成部７は、撮像された景観の景観画像と、景観を撮像した位置及び方位角とを関連付けて景観情報を生成する（ステップＳ５）。各カメラにより撮像された景観画像には、その景観画像を撮像したカメラの位置情報が関連付けられている。また、景観画像から特徴点や特徴線分を抽出した特徴部を景観情報とすることができる。地図情報作成部７は、生成した景観情報を記憶媒体１０に記憶して（ステップＳ６）、地図情報を作成する。制御部３は、地図情報の作成を中止するかどうかの判断画面を表示部に表示し（ステップＳ７）、中止しない場合は（ステップＳ７のＮｏ）ステップＳ１に戻り、中止する場合は（ステップＳ７のＹｅｓ）、処理を中止する。
【００４２】
図５を用いて、撮像タイミング生成処理を説明する。位置検出部４は、車両１２の現在の緯度、経度及び方位角の位置情報を生成する（ステップＳ１０）。撮像タイミング生成部６は位置情報を取得し、予め定めておいた景観情報作成地点に移動体が到達したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。景観情報作成地点に移動体が到達したかどうかは、景観情報作成地点の位置情報と現在走行中の車両の位置情報とを比較して、景観情報作成地点から特定の範囲を有する近傍領域に車両１２が入ったことを検出して、撮像開始信号を生成すればよい。撮像タイミング生成部６は、車両１２が景観情報作成地点に到達したと判定したときは（ステップＳ１１のＹｅｓ）、撮像開始信号を生成して（ステップＳ１２）、図４に示すステップＳ３に進む。撮像タイミング生成部６は、車両１２が景観情報作成地点に到達していないと判断したときは（ステップＳ１１のＮｏ）、位置検出ステップＳ１０にもどる。
【００４３】
図６を用いて、景観情報の生成処理を説明する。景観撮像部５は、撮像開始信号を受けて景観画像を生成する。地図情報作成部７は、この景観画像から線分や特徴点からなる特徴部を抽出する(ステップＳ１３)。地図情報作成部７は、位置検出部４により検出された位置情報を当該特徴部に関連付けた景観情報を作成する（ステップＳ１４）。このように、特徴部を景観情報とすることにより、地図情報の情報量を大幅に低減させることができる。
【００４４】
図７は、このように生成された地図情報の情報内容の一例を表す。道路情報は、×により示されるノード、このノード間を結ぶリンクにより表され、各ノードには道路の属性が記憶されている。ノードＮ１は、その中心点の経度Ｘ、緯度Ｙと、その道路の属性として交差点、分岐数、車線数、車線幅等に加えて、景観情報が記憶される。具体的には、第１景観画像と、これに関連付けられた位置情報として景観の撮像方向を表す方位角θ１、撮像した地点の経度Ｘ１、緯度Ｙ１、第２景観画像と、これに関連付けられた方位角θ２、経度Ｘ２、緯度Ｙ２、第３景観画像と、これに関連付けられた方位角θ３、経度Ｘ３、緯度Ｙ３、第４景観画像と、これに関連付けられた方位角θ４、経度Ｘ４、緯度Ｙ４が記憶されている。
【００４５】
本実施形態では、交差点ごとに景観情報が記憶される。従って、図７ではノードＮ１の他にノードＮ６にも景観情報が記憶されている。また、景観情報として、交差点ごとではなく、ノードごとに、或いは、偶数ノードや奇数ノードごとに記憶しておいてもよい。また、景観情報として、景観画像のほかに、景観画像から抽出された特徴部のデータを記憶しておくことができる。
【００４６】
（第１の移動体位置検出装置）
次に、上記の地図情報作成装置１により作成した地図情報を利用して、移動体の位置を測定する移動体位置測定装置２０について、説明する。
【００４７】
図８は、本発明の実施形態に係る移動体位置測定装置２０の構成を表す機能ブロック図である。移動体位置測定装置２０は、装置全体の制御を行う制御部２１と、移動体の位置及び方位角を検出する位置情報検出部２３と、位置情報検出部２３により検出された位置及び方位角に基づいて位置情報を処理し、道路地図画像の表示画像データを生成する位置情報処理部２２と、移動体の移動方向を撮像する撮像部２４と、撮像された実画像の画像データを記憶する実画像記憶部２５と、地図情報及び景観情報を記憶する地図情報記憶部２７と、道路地図画像及び移動体を表示する表示部２６から構成されている。
【００４８】
以下、各構成要素について、説明する。制御部２１は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３から構成されている。ＲＯＭ３２は、移動体位置測定装置２０の基本動作を制御するメインプログラムや、位置情報を処理するための各種アプリケーションプログラムを記憶している。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２からＲＡＭ３３に各プログラムを読み出して、ＲＡＭ３３をその作業領域として演算を実行し、移動体位置測定装置２０の動作を制御する。ＣＰＵ３１は、位置情報処理部２２の各構成部に対応するアプリケーションプログラムを実行することにより、各構成部を実現する。つまり、位置情報処理部２２の各構成部はソフトウエアから構成されている。
【００４９】
位置情報検出部２３は、ＧＰＳユニット３５、ジャイロセンサ３６及び走行センサ３７から構成されている。ＧＰＳユニット３５は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる搬送波を受信して、搬送波間の到達時間差等から現在緯度及び経度からなる現在位置を検出する。ジャイロセンサ３６は、移動体の角速度変化から移動体の方位角を検出する。走行センサ３７は移動体の走行距離や走行速度を検出する。ＧＰＳ衛星から送られてくる搬送波は１秒に１回なので、ジャイロセンサ３６や走行センサ３７により移動体の位置を補完する。また、トンネルや都市部のビルによりＧＰＳ衛生からの搬送波が受信し難い場合でも、移動体の位置を推定することができる。なお、ジャイロセンサ３６とともに磁気センサを設置して、地磁気から移動体の方位角を特定することができる。また、基地局から送信される電波を受信して、ＧＰＳユニット３５により検出された移動体の位置を補正することができる。位置情報検出部２３により検出された位置及び方位角の位置情報が位置情報処理部２２に送信される。
【００５０】
撮像部２４は、移動体の移動方向の景観や路面を撮像する。撮像部２４は、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子により構成することができる。実画像記憶部２５は、撮像部２４により撮像された実画像の画像データを一時的に記憶する。表示部２６は、位置情報処理部２２により生成された地図画像や景観画像を表示する。表示部２６は液晶表示装置やＥＬディスプレイにより構成することができる。
【００５１】
地図情報記憶部２７は、景観情報を含む道路地図情報を記憶している。景観情報とは、道路の指定された地点において複数の離間する位置から走路方向の景観を撮像した景観画像に基づいて、その位置情報に関連付けられて形成されている。道路地図情報は、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の大容量記憶装置に記憶されている。道路地図情報には、道路情報として国道、県道、一般道などの区別、車線数や車線幅の情報等の道路の属性も記憶されている。
【００５２】
位置情報処理部２２は、位置情報検出部２３により検出された位置情報と、撮像部２４により撮像された実画像と、地図情報記憶部２７に記憶された景観情報に基づいて、移動体の位置を高精度で測定する。位置情報処理部２２は、少なくとも、撮像部２４により撮像された実画像から特徴部を抽出する実画像特徴抽出部４１と、位置情報検出部２３により検出された位置情報に基づいて、地図情報記憶部２７から景観情報を取得してこの景観情報に含まれる特徴部を特定する景観特徴特定部４３と、実画像の特徴部と景観情報に含まれる特徴部から移動体の位置を推定する移動体位置推定部４５と、上記推定された移動体の位置に基づいて、道路地図画像を生成する画像処理部４６と、を備えている。
【００５３】
位置情報処理部２２は、更に、実画像から抽出された特徴部と景観情報から特定された特徴部とのマッチング処理する特徴マッチング処理部４４と、撮像部２４により撮像された実画像から移動体の白線に対するオフセット距離を検出する白線認識部４７と、地図情報記憶部から移動体が位置する道路の道路情報を取得し、車線数や車線幅を特定する地図情報取得部４２と、位置情報検出部２３により検出された位置情報に基づいて、移動体の位置を地図上の道路にマッチングさせるマップマッチング処理部４８を備えることができる。
【００５４】
以下、位置情報処理部２２の各構成部の機能について具体的に説明する。実画像特徴抽出部４１は、撮像部２４により撮像された実画像データから、実画像の特徴部を抽出する。実画像の特徴部とは、例えば、実画像に含まれる線分の長さやその座標、また、線分と線分が交差する交点の座標を構成要素とする。撮像した実画像に建物や樹木が含まれている場合に、実画像を構成する画素の明度差や彩度差から、ビルの輪郭や窓枠により形成される線分やこの線分の交点を抽出することができる。線分の長さや交点と交点の間隔は、実画像を撮像した撮像位置によって変化する。つまり、この実画像から抽出した特徴部には道路上の撮像位置の位置情報が含まれる。なお、特徴部として実画像に含まれる線分や交点に限定されず、例えば、実画像に含まれる特長的な円弧の長さや円弧の半径、あるいは円弧の中心座標を特徴部とすることができる。実画像には自然の景観が含まれるので、直線よりも円弧を抽出したほうがより的確に特徴部を表現できる場合があるからである。
【００５５】
地図情報取得部４２は、位置情報検出部２３により検出された位置情報に基づいて、移動体の現在位置の周辺部の地図情報や道路の属性情報、景観情報を取得する。これらの情報は移動体の方位角や速度に応じて次々に繰り返して取得される。
【００５６】
景観特徴特定部４３は、地図情報記憶部２７から読み出した景観情報から、景観画像の特徴部を特定する。例えば、景観情報として景観画像が読み出される場合には、この画像に含まれる特徴的な線分の長さやその座標、また、線分と線分が交差する交点の座標を特徴部とする。また、線分や交点に限らず、特徴的な円弧の長さや円弧の半径、あるいは円弧の中心座標を特徴部とすることができる。後に説明するように、景観画像の特徴部と実画像の特徴部との間の特徴マッチング処理を行うので、景観画像から特徴部を抽出する条件等は、実画像から特徴部を抽出する条件と同じに設定しておくことが望ましい。
【００５７】
また、地図情報記憶部２７は、道路に沿った特定の地点、例えば交差点を表すノードに付加された景観情報を記憶している。景観情報は、当該ノード近傍の離間した複数の位置から道路の走路方向に沿って撮像した景観画像から構成される。また、景観情報は、予め景観画像から抽出した特徴部のデータから構成してもよい。特徴部のデータ量は景観画像のデータ量よりもはるかに少ないので、特徴部により景観情報を形成したほうが、地図情報記憶部２７を低コストで構成することができる。更に、移動体の位置を測定する際に景観画像から特徴部を抽出する特徴抽出処理を省くことができる。そのため、より短時間で移動体位置の推定や、特徴マッチング処理を行うことができ、実画像の撮像から位置測定結果を表示するまでの時間を短縮し、現実に近い走行状態を表示することができる。
【００５８】
移動体位置推定部４５は、実画像から抽出された実画像特徴部と地図情報記憶部２７から取得された景観情報に含まれる景観画像の特徴部とから移動体の位置を推定する。具体的には、図２を用いて説明した式（１）を用いて、実画像の特徴部からその撮像地点を算出することができる。景観画像を撮像したカメラの地点ＰａとＰｂを結ぶ線上を移動体が通過するとき、又はこのカメラの地点Ｐａ、Ｐｂの近傍を移動体が通過するときに実画像を撮像する。この実画像から特徴点を抽出し、式（１）を用いて移動体の地点Ｐｘを算出することができる。
【００５９】
また、特徴マッチング処理部４４において、地図情報記憶部２７から取得した景観情報の特徴部と、景観情報が生成された地点において撮像した実画像の特徴部との特徴マッチング処理を行う。地点Ｐａ（図２を参照）から撮像した景観画像の特徴部と実画像の特徴部との間の差分値と、地点Ｐｂ（図２を参照）から撮像した景観画像の特徴部と実画像の特徴部との間の差分値とを算出する。移動体位置推定部４５は、この２つの差分値が最小となる撮像地点Ｐｘ（図２を参照）を推定することができる。
【００６０】
白線認識部４７は、撮像部２４により撮像された実画像の路面に描かれた白線を認識する。図９を用いて説明する。図９は実画像のエッジ処理により検出された白線を表している。実画像データの差分処理により白線のエッジを検出する。次にハフ変換及び逆変換を行うことにより、左白線Ｈ１のエッジ線分ｅ１、ｅ２と右白線Ｈ２のエッジ線分ｅ３、ｅ４を検出する。これにより、撮像部２４の視点であるカメラの地点Ｐｘと左白線の中心線Ｃ１からの距離であるオフセット距離Ｄｏｆを求めることができる。移動体位置推定部４５は、上記のように実画像の特徴部と景観画像の特徴部から移動体の位置を算出し、この算出した位置をオフセット距離Ｄｏｆにより補正すれば、より高精度に移動体の位置を推定することができる。なお、車線数や車線幅は、地図情報記憶部２７から道路情報として取得することができる。
【００６１】
マップマッチング処理部４８は、ＧＰＳ衛星から得られる緯度及び経度の位置情報を、地図情報記憶部２７から取得した道路地図を用いて補正する。ＧＰＳ衛星から通常の手段で得られる位置情報には約１０ｍ以上の誤差が含まれている。従って、そのまま移動体の位置を表示すると、移動体が道路の存在しない場所に表示されることがある。そこで、ＧＰＳユニット３５により検出された位置情報をジャイロセンサ３６や走行センサ３７により補完して、この補完された位置情報に基づいて地図上の道路の候補を抽出し、走行中の道路として最も確率の高い道路に移動体を強制的に移動させる補正を行う。これにより、地図上で移動体が道路外を走行するような不自然性をなくすことができる。
【００６２】
画像処理部４６は、表示部２６に表示する画像を生成するための画像処理を行う。移動体の現在の推定位置に基づいて、地図情報記憶部２７から地図情報を読み出して、移動体の位置を重畳して表示部２６に表示させるための表示画像データを生成する。
【００６３】
（移動体位置測定方法）
図１０は、本発明の実施形態に係る移動体位置測定方法を表すフローチャート図である。図１１は、オフセット距離の検出方法を表すフローチャート図である。図１２は、位置推定後に表示部２６に表示した移動体を表す模式図である。
【００６４】
移動体位置測定装置２０が移動体２８の位置測定を開始すると、撮像部２４は移動体２８の移動方向の路面及び景観を撮像する。実画像記憶部２５は、撮像部２４により撮像された実画像の画像データを取得して記憶する。実画像特徴抽出部４１は、実画像記憶部２５に記憶された実画像の画像データを取得する（ステップＳ２１）。
【００６５】
位置情報検出部２３は移動体２８の位置及び方位角を検出する。ＧＰＳユニット３５は、ＧＰＳ衛星から搬送波を受信してその到達時間差等から移動体２８の緯度及び経度からなる位置情報を生成する。ジャイロセンサ３６は移動体２８の角速度の変化を検出して、移動体の方位角情報を生成する（ステップＳ２２）。なお、ＧＰＳ衛星から方位角を受信し、ジャイロセンサにより補正するようにしてもよい。また、地磁気センサにより方位角を検出してもよい。
【００６６】
地図情報取得部４２は、位置情報検出部２３により検出された位置情報に基づいて地図情報記憶部２７から移動体２８の現在位置及び現在方位角に関連付けられた地図情報を取得する。マップマッチング処理部４８は、地図情報取得部４２により取得された地図情報に基づいてマップマッチング処理を行って、移動体２８の位置を地図上の道路の中央部に補正する。画像処理部４６は、移動体２８の位置を道路の中央部に補正した移動体２８を表示した地図情報の表示データを生成して、表示部２６に出力する。
【００６７】
移動体位置推定部４５は、景観情報が記憶された景観情報記憶地点に移動体が接近しているかどうかを判定する（ステップＳ２３）。移動体位置推定部４５が、移動体２８が景観情報記憶地点に近接したことを検出したときは（ステップＳ２３のＹｅｓ）、撮像部２４に移動体２８の移動方向の景観を撮像するための撮像信号を与えて、実画像を取得する。位置情報検出部２３は、撮像信号に同期して移動体２８の撮像地点の位置及び方位角からな位置情報を生成する。
【００６８】
実画像特徴抽出部４１は、撮像した景観の実画像から特徴部を抽出する。景観特徴特定部４３は、地図情報記憶部２７から取得した景観情報から特徴部を特定する（ステップＳ２４）。特徴部は、実画像の特徴的な線分や、線分と線分が交わる交点とすることができる。景観情報が景観画像を含む場合は、景観特徴特定部４３は、取得した景観画像から特徴部を抽出して特定する。特徴マッチング処理部４４は、実画像の特徴部と景観情報から特定された特徴部との間の特徴マッチング処理を行う（ステップＳ２５）。移動体位置推定部４５は、特徴マッチング処理により得られた処理結果から、実画像を撮像した地点の位置を推定する。更に、白線認識部４７が撮像した実画像から白線を認識し、認識した白線と移動体の位置との間のオフセット距離Ｄｏｆを検出して補正することができる。
【００６９】
移動体位置推定部４５が、移動体２８が景観情報記憶地点に近接したことを検出しないときは（ステップＳ２３のＮｏ）、直前の景観情報記憶地点で補正された補正量を維持する。更に、位置情報検出部２３により移動体２８の現在位置及び方位角の変化を検出する。更に、白線認識部４７により白線からのオフセット距離Ｄｏｆを検出し、これらの補正を行った現在位置を推定する（ステップＳ２７）。
【００７０】
図１１を用いてステップＳ２２及びステップＳ２７のオフセット距離の検出について説明する。白線認識部４７は、撮像部２４により撮像した実画像の画像データから、車線内における移動体のオフセット距離を検出する。オフセット距離とは、路面上に描かれた左側の白線中央部から移動体位置までの距離である。このオフセット距離を検出することにより、移動体の位置の推定精度を更に向上させることができる。
【００７１】
白線認識部４７は、実画像の画像データから路面上に描かれた白線のエッジを検出する（ステップＳ３０）。エッジの検出は、実画像を構成する画素の輝度差分処理により行う。次に、検出された白線のエッジから実空間上のエッジ画像を生成する（ステップＳ３１）。次に、ハフ空間におけるハフ変換及び逆変換を行ってエッジ線分を推定する（ステップＳ３２）。次に、推定された４本のエッジ線分ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４（図９を参照）から、夫々のエッジ線分の中央線分Ｃ１及びＣ２を求める（ステップＳ３３）。次に、移動体２８の現在地点Ｐｘと中央線分Ｃ１との間のオフセット距離Ｄｏｆを求める（ステップＳ３４）。移動体位置推定部４５は、上記オフセット距離Ｄｏｆを用いて補正した移動体位置を設定する。
【００７２】
図１２は、推定された移動体位置に基づいて、地図画像を表示した例を示している（ステップＳ２６）。図１２に示すように、現在位置している車線上に移動体２８を表示する。白線認識部４７を用いてオフセット距離Ｄｏｆを推定しているので、移動体２８の車線内における位置も高精度に表示することができる。その結果、違和感のない自然な画像を表示することができ、走行の安全性を高めることができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では特徴マッチング処理を行って、移動体２８の現在位置を推定したが、これに代えて、景観画像から抽出した特徴部の座標と、実画像から抽出した特徴部の座標から、例えば、式（１）を用いて直接計算を行って実画像の撮像地点を算出してもよい。
【００７４】
（第２の移動体位置測定装置）
図１３は、本発明の他の実施形態に係る移動体位置測定装置２０及び測定方法を説明するための地図の模式図である。本実施形態においては、地図情報記憶部２７は、道路の交差点ごとに景観情報または景観情報から抽出された特徴部を記憶する。
【００７５】
図１３には、交差点Ｋ１とその先の交差点Ｋ２が示されている。地図情報記憶部２７は各交差点に関する景観情報としての景観画像を記憶している。景観画像は、交差点Ｋ１に関しては、４つの位置Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４から±Ｘ１方向と±Ｙ１方向を望む景観である。交差点Ｋ２に関しても同様に、４つの位置Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４から±Ｘ２方向と±Ｙ２方向を望む景観である。なお、座標（Ｘ１、Ｙ１）及び座標（Ｘ２、Ｙ２）は、移動体２８が左側から右側に走行するときの移動方向をＸ１、Ｘ２としている。
【００７６】
具体的には、交差点Ｋ１の位置Ｑ１１から＋Ｘ１方向と−Ｙ１方向を望む景観を撮像した景観画像Ｗｘ１１とＷｙ１１が作成されている。位置Ｑ１２から＋Ｘ１方向と＋Ｙ１方向を望む景観を撮像した景観画像Ｗｘ１２とＷｙ１２が作成されている。同様に、位置Ｑ１３から−Ｘ１方向と−Ｙ１方向を望む景観から景観画像Ｗｘ１３とＷｙ１３が、位置Ｑ１４から−Ｘ１方向と＋Ｙ１方向を望む景観から景観画像Ｗｘ１４とＷｙ１４が作成されている。これら作成された８枚の景観画像Ｗｘ１１、Ｗｙ１１、Ｗｘ１２、Ｗｙ１２、Ｗｘ１３、Ｗｙ１３、Ｗｘ１４、Ｗｙ１４を交差点Ｋ１に関連付けて地図情報記憶部２７に記憶されている。交差点Ｋ２についても同様に、位置Ｑ２１から＋Ｘ２方向と−Ｙ２方向を望む景観と、位置Ｑ２２から＋Ｘ２方向と＋Ｙ２方向を望む景観と、位置Ｑ２３から−Ｘ２方向と−Ｙ２方向を望む景観と、位置Ｑ２４の−Ｘ２方向と＋Ｙ２方向を望む景観とが撮像された景観画像が交差点Ｋ２に関連付けて地図情報記憶部２７に記憶されている。その他の交差点についても同様である。
【００７７】
移動体２８の地図情報取得部４２は、位置情報検出部２３により検出した位置情報に基づいて、地図情報記憶部２７から、移動体２８が走行する近傍の地図情報を取得する。移動体２８の制御部２１が、位置情報検出部２３により検出された位置及び方位角に基づいて移動体２８が交差点Ｋ２に近づいたことを検出すると、撮像部２４は移動体２８の移動方向を撮像して実画像を実画像記憶部２５に記憶する。実画像特徴抽出部４１は、撮像した実画像から特徴部を抽出する。マップマッチング処理により移動体２８の位置を地図の道路中央部に補正する。更に、白線認識部４７が路面に描かれた白線を認識し、オフセット距離Ｄｏｆを推定する。移動体位置推定部４５は、これら補正された位置情報から移動体の現在位置を推定する。図１３において、移動体２８は片側２車線の道路を走行している。従って、移動体存在可能位置を設定して特徴マッチング処理によって移動体が走行する車線を推定する場合には、移動体存在可能位置は、オフセット距離Ｄｏｆにより補正された２つの車線の２つの位置となる。
【００７８】
次に、景観特徴特定部４３は、位置情報検出部２３により検出された移動体２８の位置と方位角から、景観画像Ｗｘ１１とＷｘ１２を選択的に取得する。景観特徴特定部４３は、景観画像Ｗｘ１１と景観画像Ｗｘ１２の画像データから夫々の特徴部を抽出する。特徴部は既に説明したように、例えば景観画像に含まれる線分や交点から構成することができる。移動体位置推定部４５は、実画像の特徴部と景観画像Ｗｘ１１及びＷｘ１２とその位置Ｑ１１及びＱ１２から、実画像の現在位置を算出する。景観画像Ｗｘ１１とＷｘ１２に代えて、これらの景観画像から抽出された特徴部Ｗ’ｘ１１、Ｗ’ｘ１２が記憶されている場合には、景観特徴特定部４３による抽出ステップを省略することができる。また、算出した現在位置を、白線認識部４７により白線からのオフセット距離により補正すれば、より高精度で現在位置を推定することができる。
【００７９】
また、特徴マッチング処理部４４により現在位置を推定する場合には、次の処理を行う。特徴マッチング処理部４４は、移動体位置推定部４５により推定された移動体２８の移動体存在可能位置の夫々について、実画像の特徴部と景観画像から抽出された特徴部とを特徴マッチング処理を行い、特徴マッチング処理結果を出力する。移動体位置推定部４５は特徴マッチング処理結果から、景観画像の特徴部が実画像の特徴部と最も近似した移動体存在可能位置を現在の移動体の位置として推定する。画像処理部４６は、この推定結果に基づいて、地図画像に移動体位置を表示して表示部２６に地図情報を表示する。
【００８０】
このように、地図情報記憶部２７に交差点から見た景観を景観情報として記憶するので、膨大なデータ量を記憶しないで、移動体２８の位置を高精度で推定することができる。移動体２８のナビゲーションシステムにおいて運転者が最も必要とする情報の一つが交差点における車線情報や自移動体の位置情報である。本実施形態によれば、簡素な構成でこれらの情報を提示することができる。また、景観情報として景観の特徴部からなる特徴データを記憶するようにすれば、景観画像から特徴部を抽出する処理を行う必要がないので、移動体２８の位置を短時間で推定することができる。
【００８１】
また、地図情報記憶部２７に記憶する景観情報として、道路に沿って所定の間隔で設定した地点の景観情報を記憶するようにしてもよい。都市では交差点が多数存在するが、都市以外の地域では交差点の数が少ない。そこで、道路の所定間隔ごとに地図情報として景観情報を記憶しておけば、交差点の少ない地域でも道路上の移動体位置を高精度で推定することができる。
【００８２】
また、上記実施形態において、景観を撮像した地点を交差点Ｋ１の角部の４つの位置Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４としたが、これに限定されない。４つの位置Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４は、道路の車線内であってもよいし、車線に跨った地点であってもよい。また、道路の中央に中央分離帯が立設し、例えば位置Ｑ１２からＸ１方向を撮像した場合に、中央分離帯により移動体２８が走行する走行側の景観が隠される場合には、走行車線に２つの地点を設定して、走行側の景観を２つの地点から撮像すればよい。この場合は、撮像する地点は８箇所となる。要は、実画像の特徴部と景観画像から抽出した特徴部の特徴マッチング処理において、実画像を撮像した地点を推定できる程度に離間していればよい。また、交差点において撮像する景観画像は８枚に限定されず、三叉路の場合は６枚の景観画像で足りるし、五叉路の場合は１０枚の景観画像が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係る地図情報作成装置の説明図である。
【図２】本発明の地図情報作成装置により作成された地図情報の利用原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る地図情報作成装置を表す機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る地図情報作成方法を表すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施形態に係る撮像タイミング生成処理を表すフローチャート図である。
【図６】本発明の実施形態に係る景観情報の生成処理を表すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施形態に係る地図情報作成装置により作成された地図情報の一例を表す。
【図８】本発明の実施形態に係る移動体位置測定装置を表す機能ブロック図である。
【図９】実画像のエッジ処理により検出された白線を表す。
【図１０】本発明の実施形態に係る移動体位置測定方法を表すフローチャート図である。
【図１１】本発明に実施形態に係るオフセット距離検出方法を表すフローチャート図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る移動体位置測定方法により位置推定後の表示部２６の表示例である。
【図１３】本発明の実施形態に係る移動体位置測定装置及び測定方法を説明するための地図の模式図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 地図情報作成装置
２ 地図情報処理部
３ 制御部
４ 位置検出部
５ 景観撮像部
６ 撮像タイミング生成部
７ 地図情報作成部
８ 地図情報取得部
９ 記憶部
１０ 記憶媒体
１１ 地図情報記憶部
１２ 車両
２０ 移動体位置測定装置
２１ 制御部
２２ 位置情報処理部
２３ 位置情報検出部
２４ 撮像部
２５ 実画像記憶部
２６ 表示部
２７ 地図情報記憶部
２８ 移動体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の位置を検出して位置情報を生成する位置検出部と、
前記移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像した互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像部と、
前記景観撮像部の撮像を開始する撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部と、
前記景観画像に基づいて前記検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、前記景観情報を記憶媒体に記憶する地図情報作成部と、を備える地図情報作成装置。
【請求項２】
前記景観撮像部は、前記移動体の移動方向とは反対方向を望む景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を更に生成することを特徴とする請求項１に記載の地図情報作成装置。
【請求項３】
前記地図情報作成部は、前記生成された景観画像から特徴部を抽出し、前記位置情報を関連付けた前記特徴部を前記景観情報として前記記憶媒体に記憶することを特徴とする請求項１又は２に記載の地図情報作成装置。
【請求項４】
前記撮像タイミング生成部は、前記移動体が交差点を通過する際に撮像開始信号を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地図情報作成装置。
【請求項５】
位置検出部が、移動体の位置及び走行方向を検出して位置情報を生成する位置検出ステップと、
撮像タイミング生成部が、移動体に搭載された景観撮像部の撮像を開始させる撮像開始信号を生成する撮像開始信号生成ステップと、
景観撮像部が、前記撮像開始信号に応じて、前記移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像ステップと、
地図情報作成部が、前記生成された複数の景観画像に基づいて、前記検出された位置情報に関連付けた景観情報を生成し、前記景観情報を記憶部に記憶して地図情報を作成する地図情報作成ステップと、を備える地図情報作成方法。
【請求項６】
前記撮像開始信号生成ステップは、前記撮像タイミング生成部が、前記移動体の現在の位置と、予め設定された景観情報作成地点とを比較し、前記移動体が前記景観情報作成地点に到達したと判定したときに、前記撮像開始信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の地図情報作成方法。
【請求項７】
前記予め設定された景観情報作成地点は交差点であることを特徴とする請求項６に記載の地図情報作成方法。
【請求項８】
前記景観撮像ステップは、前記撮像部が、前記移動体の移動方向と反対方向の景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を生成するステップを含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の地図情報作成方法。
【請求項９】
前記地図情報作成ステップは、前記地図情報作成部が、前記景観画像から特徴部を抽出し、前記抽出された特徴部に前記検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、前記記憶部に記憶することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の地図情報作成方法。
【請求項１０】
移動体に搭載され、前記移動体が走行する方向の路面に描かれた車線とその方向の景観を撮像して実画像を生成する撮像部と、
前記実画像から特徴部を抽出する実画像特徴抽出部と、
前記移動体の位置と方位角を検出する位置情報検出部と、
道路の指定された地点において、複数の離間する位置から走路方向の景観を撮像して生成された景観情報を記憶する地図情報記憶部と、
前記検出された位置と方位角を用いて前記地図情報記憶部から前記景観情報を取得し、前記取得された景観情報に含まれる特徴部を特定する景観特徴特定部と、
前記実画像の特徴部と前記景観情報から特定された特徴部から、前記実画像を撮像した移動体の位置を推定する移動体位置推定部と、
前記推定された移動体の位置に基づいて道路地図画像又は景観画像を生成する画像処理部と、を備える移動体位置測定装置。
【請求項１１】
前記道路の指定された地点は、地図上の交差点であることを特徴とする請求項１０に記載の移動体位置測定装置。
【請求項１２】
前記移動体の現在位置と方位角を検出する位置検出ステップと、
前記現在位置と方位に基づいて地図情報記憶部から地図情報を取得する地図情報取得ステップと、
前記移動体が前記取得された地図情報における指定された地点に近接したことを検出して、前記地図情報記憶部から、前記指定された地点において複数の離間する位置から走行方向の景観を撮像して生成された景観情報を取得する景観情報取得ステップと、
前記移動体が前記地図情報の指定された地点に達したことを検出して、前記移動体の移動方向の景観を撮像して実画像を取得する実画像取得ステップと、
前記取得された実画像から特徴部を抽出し、前記景観情報から特徴部を特定して、前記実画像の特徴部と前記景観情報から特定した特徴部により移動体の位置を推定する移動体位置推定ステップと、を備える移動体位置測定方法。
【請求項１３】
前記指定された地点は、地図上の交差点であることを特徴とする請求項１２に記載の移動体位置測定方法。
【請求項１】
移動体の位置を検出して位置情報を生成する位置検出部と、
前記移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像した互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像部と、
前記景観撮像部の撮像を開始する撮像開始信号を生成する撮像タイミング生成部と、
前記景観画像に基づいて前記検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、前記景観情報を記憶媒体に記憶する地図情報作成部と、を備える地図情報作成装置。
【請求項２】
前記景観撮像部は、前記移動体の移動方向とは反対方向を望む景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を更に生成することを特徴とする請求項１に記載の地図情報作成装置。
【請求項３】
前記地図情報作成部は、前記生成された景観画像から特徴部を抽出し、前記位置情報を関連付けた前記特徴部を前記景観情報として前記記憶媒体に記憶することを特徴とする請求項１又は２に記載の地図情報作成装置。
【請求項４】
前記撮像タイミング生成部は、前記移動体が交差点を通過する際に撮像開始信号を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地図情報作成装置。
【請求項５】
位置検出部が、移動体の位置及び走行方向を検出して位置情報を生成する位置検出ステップと、
撮像タイミング生成部が、移動体に搭載された景観撮像部の撮像を開始させる撮像開始信号を生成する撮像開始信号生成ステップと、
景観撮像部が、前記撮像開始信号に応じて、前記移動体の移動方向を望む景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を生成する景観撮像ステップと、
地図情報作成部が、前記生成された複数の景観画像に基づいて、前記検出された位置情報に関連付けた景観情報を生成し、前記景観情報を記憶部に記憶して地図情報を作成する地図情報作成ステップと、を備える地図情報作成方法。
【請求項６】
前記撮像開始信号生成ステップは、前記撮像タイミング生成部が、前記移動体の現在の位置と、予め設定された景観情報作成地点とを比較し、前記移動体が前記景観情報作成地点に到達したと判定したときに、前記撮像開始信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の地図情報作成方法。
【請求項７】
前記予め設定された景観情報作成地点は交差点であることを特徴とする請求項６に記載の地図情報作成方法。
【請求項８】
前記景観撮像ステップは、前記撮像部が、前記移動体の移動方向と反対方向の景観を異なる位置から撮像し、互いに異なる複数の景観画像を生成するステップを含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の地図情報作成方法。
【請求項９】
前記地図情報作成ステップは、前記地図情報作成部が、前記景観画像から特徴部を抽出し、前記抽出された特徴部に前記検出された位置情報を関連付けた景観情報を生成し、前記記憶部に記憶することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の地図情報作成方法。
【請求項１０】
移動体に搭載され、前記移動体が走行する方向の路面に描かれた車線とその方向の景観を撮像して実画像を生成する撮像部と、
前記実画像から特徴部を抽出する実画像特徴抽出部と、
前記移動体の位置と方位角を検出する位置情報検出部と、
道路の指定された地点において、複数の離間する位置から走路方向の景観を撮像して生成された景観情報を記憶する地図情報記憶部と、
前記検出された位置と方位角を用いて前記地図情報記憶部から前記景観情報を取得し、前記取得された景観情報に含まれる特徴部を特定する景観特徴特定部と、
前記実画像の特徴部と前記景観情報から特定された特徴部から、前記実画像を撮像した移動体の位置を推定する移動体位置推定部と、
前記推定された移動体の位置に基づいて道路地図画像又は景観画像を生成する画像処理部と、を備える移動体位置測定装置。
【請求項１１】
前記道路の指定された地点は、地図上の交差点であることを特徴とする請求項１０に記載の移動体位置測定装置。
【請求項１２】
前記移動体の現在位置と方位角を検出する位置検出ステップと、
前記現在位置と方位に基づいて地図情報記憶部から地図情報を取得する地図情報取得ステップと、
前記移動体が前記取得された地図情報における指定された地点に近接したことを検出して、前記地図情報記憶部から、前記指定された地点において複数の離間する位置から走行方向の景観を撮像して生成された景観情報を取得する景観情報取得ステップと、
前記移動体が前記地図情報の指定された地点に達したことを検出して、前記移動体の移動方向の景観を撮像して実画像を取得する実画像取得ステップと、
前記取得された実画像から特徴部を抽出し、前記景観情報から特徴部を特定して、前記実画像の特徴部と前記景観情報から特定した特徴部により移動体の位置を推定する移動体位置推定ステップと、を備える移動体位置測定方法。
【請求項１３】
前記指定された地点は、地図上の交差点であることを特徴とする請求項１２に記載の移動体位置測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１５２１３９（Ｐ２０１０−１５２１３９Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３０９２３（Ｐ２００８−３３０９２３）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（５０７０８０６２８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（５０７０８０６２８）
【Ｆターム（参考）】
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