現在位置算出装置および現在位置算出方法

【課題】本発明は、誤差の累積を抑制し、目標物になりそうなものがない単調な道路でも適切に真の現在位置を算出できる現在位置算出装置および現在位置算出方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明にかかる現在位置算出装置は、自車１７の現在位置における２次元画像である観測画像が入力される観測画像入力部１と、所定の地点に関連して予め用意された２次元画像である参照画像を管理する、参照画像管理部９と、観測画像と、記憶されている現在位置である仮現在位置に対応する参照画像とを、画像マッチングにより照合する照合部としてのピクセルパターン照合部５と、ピクセルパターン照合部５における照合結果に基づいて、自車１７の真の現在位置を算出する現在位置算出部６とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は現在位置算出装置および現在位置算出方法に関し、特に、移動体の真の現在位置を算出できる現在位置算出装置および現在位置算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在位置算出装置は、従来から様々な方法で移動体の現在位置を算出してきた。例えば、ＧＰＳによる位置情報を利用して、車両の現在位置を算出するカーナビゲーション装置が多く利用されている。
【０００３】
一方、ＧＰＳ等による位置情報の取得が困難な状況下では、移動体である車両に備えられた車速パルス、角速度センサー（ジャイロセンサー）を用いて現在位置の算出およびその補正を行っていた。
【０００４】
しかし、このような車速パルス、角速度センサーを用いた補正では、現在位置算出の際に生じる誤差が累積してしまうという問題があった。また、角速度センサーの精度以下の動作が検知できず、角度誤差も累積するという問題もあった。
【０００５】
そこで、特許文献１には、ランドマーク（電柱、信号機、道路標識等）がある地図データリストにより、車両の現在位置を特定する方法が示されている。
【０００６】
具体的には、自車から確認可能な最も遠方にあるランドマークと自車の現在位置との距離を、例えば左右両眼の役目を果たす一対のＴＶカメラの、ステレオ画像を用いた３次元測定により求める。そして、そのランドマークに対応する地図上のランドマーク座標から車両の現在位置を特定する。
【０００７】
ランドマークとランドマーク座標との対応を求める際には、自車のステレオ画像によりランドマーク種類とランドマーク間の相互距離とを観測地図リストとして作成し、地図データリストと作成した観測地図リストとのリストマッチングを行い、その対応を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２４７７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示した方法では、走行路にあるランドマーク（電柱、信号機、道路標識等）が有る特定の地点でしか目標物が設定できず、目標物になりそうなものが無い単調な道路が続く場合などにランドマークが定まらないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、誤差の累積を抑制し、目標物になりそうなものがない単調な道路でも適切に真の現在位置を算出できる現在位置算出装置および現在位置算出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかる現在位置算出装置は、移動体の現在位置における２次元画像である観測画像が入力される観測画像入力部と、所定の地点に関連して予め用意された２次元画像である参照画像を管理する、参照画像管理部と、前記観測画像と、記憶されている現在位置である仮現在位置に対応する前記参照画像とを、画像マッチングにより照合する照合部と、前記照合部における照合結果に基づいて、前記移動体の真の現在位置を算出する現在位置算出部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明にかかる現在位置算出方法は、（ａ）移動体の現在位置における２次元画像である観測画像を入力する工程と、（ｂ）所定の地点に関連した２次元画像である参照画像を用意する工程と、（ｃ）前記観測画像と、記憶されている現在位置である仮現在位置に対応する前記参照画像とを、画像マッチングにより照合する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）における照合結果に基づいて、前記移動体の真の現在位置を算出する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる現在位置算出装置によれば、移動体の現在位置における２次元画像である観測画像が入力される観測画像入力部と、所定の地点に関連して予め用意された２次元画像である参照画像を管理する、参照画像管理部と、前記観測画像と、記憶されている現在位置である仮現在位置に対応する前記参照画像とを、画像マッチングにより照合する照合部と、前記照合部における照合結果に基づいて、前記移動体の真の現在位置を算出する現在位置算出部とを備えることにより、現在位置における２次元画像を用いることで誤差の累積を抑制し、画像マッチングによって移動体の真の現在位置を算出することができる。
【００１４】
本発明にかかる現在位置算出方法によれば、（ａ）移動体の現在位置における２次元画像である観測画像を入力する工程と、（ｂ）所定の地点に関連した２次元画像である参照画像を用意する工程と、（ｃ）前記観測画像と、記憶されている現在位置である仮現在位置に対応する前記参照画像とを、画像マッチングにより照合する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）における照合結果に基づいて、前記移動体の真の現在位置を算出する工程とを備えることにより、現在位置における２次元画像を用いることで誤差の累積を抑制し、画像マッチングによって移動体の真の現在位置を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかる現在位置算出装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる観測画像の例を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかるピクセルパターンの例を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる地図データの例を示す図である。
【図５】実施の形態１にかかる地図データの通信例を示す図である。
【図６】実施の形態１にかかるピクセルパターンの例を示す図である。
【図７】実施の形態１にかかる補正部および現在位置算出部の構成を示す図である。
【図８】実施の形態１にかかる、現在位置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態１にかかる、現在位置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１にかかる、現在位置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１にかかる、現在位置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態１にかかる、現在位置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態１にかかる現在位置算出装置の動作を示す図である。
【図１４】実施の形態１にかかる現在位置算出装置の動作を説明する図である。
【図１５】実施の形態１にかかる現在位置算出装置の動作を説明する図である。
【図１６】実施の形態１にかかる現在位置算出装置の動作を説明する図である。
【図１７】実施の形態１にかかる現在位置算出装置の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１は、本発明にかかる現在位置算出装置の全体構成を、概念的に示したものである。なお、以下の説明では、特に「車両」の現在位置を算出する場合について説明するが、本発明は、車両の位置を算出する場合に限られるものではなく、一般に移動体の現在位置を算出することができる現在位置算出装置である。
【００１７】
図１に示すように、現在位置算出装置は、移動体としての車両の現在位置において車両側から車両の周囲の全方向を連続的に撮像した２次元画像（観測画像）が入力される観測画像入力部１と、観測画像入力部１における観測画像から、観測ピクセルパターンを作成する観測ピクセルパターン作成部２とを備えている。また、観測画像入力部１における観測画像に所定の属性データを付加させ、平面地図データ上に観測地図データとしてリンクさせて記憶する観測地図データ記憶部３をさらに備えることができるが、当該構成は、ネットワーク等を介して利用することもできる。
【００１８】
また、例えばネットワーク上において、予め平面地図データ上の所定の地点にリンクされた、その位置における車両側から撮像した２次元画像（参照画像）を含む参照地図データを記憶する参照地図データ記憶部１０と、参照地図データ記憶部１０から所定の参照地図データを取得し、その参照画像を管理する参照画像管理部９と、参照画像管理部９における参照画像から、参照ピクセルパターンを作成する参照ピクセルパターン作成部７と、観測ピクセルパターンと参照ピクセルパターンとを画像マッチングにより照合するピクセルパターン照合部５と、ＧＰＳ等による位置情報やピクセルパターン照合部５における照合結果に基づいて、車両の真の現在位置を算出する現在位置算出部６と、現在位置算出部６において、照合結果から算出される値の補正を行う補正部４とを備える。
【００１９】
観測画像入力部１は、観測画像として、例えば車両等に取り付けられた全方向カメラ１６によって撮像された、図２（ａ）および（ｂ）に示すようなパノラマ画像１８（アラウンドビュー）を取得することができる。図２（ｂ）に示すような自車１７位置から、全方向カメラ１６を用いて観測した場合、図２（ａ）に示すようなパノラマ画像１８を取得することができる（図２（ａ）に示すパノラマ画像１８は、図２（ｂ）に示すパノラマ画像１８を平面状に広げたものである）。水平線１４が画像の中央付近にあり、道路１１、道路１２、道路１３のそれぞれが、順に示されている。
【００２０】
なお、入力される観測画像はパノラマ画像である必要はなく、所定範囲の建造物等を車両側から観測したものであればよい。
【００２１】
観測ピクセルパターン作成部２は、図３に示すように、観測画像（パノラマ画像１８）から当該観測画像の一部、例えば所定の高さ分の水平方向のピクセルパターンを切り取り、観測ピクセルパターン２１を作成する。切り取る部分の高さは、最も位置特定に有利な高さ位置、例えば外乱の少ない水平線高さ位置（通りの自動車、人、通りに面した塀等に関係しない高さ）を中心とすることが望ましい。
【００２２】
観測地図データ記憶部３および参照地図データ記憶部１０は、例えば図４（ａ）に示すように、平面地図データ１０３上にリンクさせて地図データ１０２（観測地図データまたは参照地図データ）を記憶している。
【００２３】
参照地図データ記憶部１０では、リンクに際して、参照画像（図４（ｂ）に例示するパノラマ画像１１１）に属性データ（例えば、緯度および経度、画像地図名、データ基点角θ（データ取り込み初期角）、画像傾き角、水平線上下比率）を付加させた参照地図データを記憶することができる。属性データと参照画像との対応関係は例えば図４（ｃ）に示すようになり、データ基点角θ１０６、画像傾き角（ピッチφ１０７、ロールψ１０８）、水平線１４の水平線上下比率１０９がそれぞれ定義される。
【００２４】
観測地図データ記憶部３においても、リンクに際して、観測画像に上記の属性データを付加させた観測地図データを記憶することができ、観測地図データと参照地図データとの記憶形式は、汎用性を高めるため統一されていることが望ましい。このようにすれば、観測地図データ記憶部３に記憶された観測地図データは、参照地図データ記憶部１０に記憶された参照地図データと同様に、参照画像管理部９に取得される地図データとして活用できる。
【００２５】
地図データの具体例としては、例えば特表２０１０−５３１００７号公報に示すようなものがある。地図データを記憶する図５に示すような地図データサーバーにアクセスし、車両の仮現在位置を通知することで、対応する地図データが取得できる。仮現在位置については後述する。
【００２６】
一般にデジタル地図は、国土地理院の平面地形図等をベースに作られ、フォーマットは日本工業規格（ＪＩＳ−Ｄ０８１０）に準拠した業界標準のＫｉｗｉ−Ｗフォーマット等で作られている。また、インターネットでは、グーグルおよびヤフー等でのデジタル地図検索が一般的となっている。よって、観測地図データまたは参照地図データを既存のグーグルストリートビュー等と同様の記憶形式とすることで、汎用性を高めることも可能である。
【００２７】
参照画像管理部９は、参照地図データ記憶部１０における所定の参照地図データを取得し、その参照画像を管理する。取得する参照地図データの平面地図データ上の座標位置は、車両の仮現在位置に基づいて設定される。
【００２８】
参照ピクセルパターン作成部７は、図６に示すように、参照画像から例えば所定高さ分の水平方向のピクセルパターンを切り取り、参照ピクセルパターン７１を作成する。参照ピクセルパターン７１は、観測ピクセルパターン２１（図３参照）と対応する水平高さであることが望ましく、また対応する観測ピクセルパターン２１と比較して所定高さである切り出し幅を広くしておくことが望ましい。これは、観測ピクセルパターン２１と参照ピクセルパターン７１とでマッチングを行う際に、観測ピクセルパターン２１に生じている観測誤差を考慮するためである。なお逆に、観測ピクセルパターン２１の切り出し幅を広くすることも可能である。
【００２９】
＜Ａ−２．動作＞
次に、本発明にかかる現在位置算出装置の動作を説明する。
【００３０】
図７は、図１において概念的に示された補正部４および現在位置算出部６を具体的に示した構成図である。特に、慣性航法センサー４０および車載用マイクロコンピューター５０を含む構成が補正部４に対応する。
【００３１】
慣性航法センサー４０は、スピードメーター４１（車速パルス）、角速度センサー４２、地磁気センサー４３を備える。位置特定センサー６０は、ＧＰＳ受信部６１を備える。慣性航法センサー４０および位置特定センサー６０は、それぞれ車載用マイクロコンピューター５０に接続される。
【００３２】
また位置特定センサー６０は、ＧＰＳ受信部６１において、ＧＰＳによる位置情報を受信できる。
【００３３】
さらに車載用マイクロコンピューター５０には、補助記憶装置５１が接続されている。
【００３４】
図８に示すように車載用マイクロコンピューター５０は、プログラムを実行させるためのイニシャライズを行い（ステップＳ１）、ユーザからのキー入力があるか否かを判断する（ステップＳ２）。キー入力がある場合には、当該キー入力に対応した入力操作を行う（ステップＳ３）。キー入力がない場合には、例えば、車両の現在位置周辺の地図を表示画面に表示することができる（ステップＳ４）。
【００３５】
本発明にかかる現在位置算出装置は、当該画面表示等の動作をしながら、車両の現在位置を算出する動作を行う。以下に現在位置算出処理の全体のフローを説明する。
【００３６】
まず、位置特定センサー６０のＧＰＳ受信部６１において、ＧＰＳによる位置情報を取得する。取得した位置情報および慣性航法センサーの測位データに基づいて、車両の現在位置を特定する。このとき、位置特定の精度を高めるために、ＧＰＳにより複数回取得した位置情報の平均値である平均ＧＰＳ測位位置を用いることも可能である。
【００３７】
具体的には図９に示すように、まずＧＰＳによる位置情報を取得する（ステップＳ９）。次に、取得した位置情報から車両の測位位置（緯度および経度）を特定し、ＧＰＳ測位が成功したかを判定する。具体的には、（１）ＧＰＳにより特定した車両の測位位置と前回決定された車両の現在位置との座標差が所定の範囲内であるか否か、（２）平均ＧＰＳ測位位置のσ値が規定値以上ばらついているか否か、（３）受信レベルが規定値以下か否か等に基づいて判断する（ステップＳ１０）。ここで、前回決定された車両の現在位置とは、本動作を行う直前までに認識されていた車両の現在位置であり、現在位置算出部６に記憶されている。認識していた時間が近いほど、より正確な位置情報となる。また、この現在位置算出部６に記憶されている前回決定された車両の現在位置は、後に説明する画像照合処理において仮現在位置として用いられる。
【００３８】
ＧＰＳによる測位が成功したと判定された場合にはステップＳ１１へ、ＧＰＳによる測位が成功しなかったと判定された場合にはステップＳ１２へそれぞれ進む。
【００３９】
ステップＳ１１においては、ＧＰＳにより特定した車両の測位位置を車両の真の現在位置として設定し、記憶する。
【００４０】
ステップＳ１２においては、画像照合処理に進む。画像照合処理については、後で詳しく説明する。
【００４１】
ＧＰＳ受信部６１により決定した車両の現在位置を慣性航法センサー４０の距離センサーとしてのスピードメーター４１（車速パルス）、方位センサーとしての角速度センサー４２（ジャイロセンサー）および地磁気センサー４３を用いて補正し、車両の現在位置を設定する。
【００４２】
具体的には図１０に示すように、スピードメーター４１を用いて、走行距離の計算を行う（ステップＳ３０）。次に、角速度センサー４２および地磁気センサー４３を用いて、方位の計算を行う（ステップＳ３１）。
【００４３】
次に、ＧＰＳ受信部６１により決定した車両の現在位置を算出した走行距離、方位を用いて補正し、車両の真の現在位置として設定し、記憶する（ステップＳ３２）。
【００４４】
次に、ＧＰＳによる位置情報の取得困難な状況下で行われる画像照合処理の動作について説明する。
【００４５】
ＧＰＳ衛星からの電波等の受信が困難な、高層ビルが並ぶ市街地や外国等において、以下のような動作を行う。なお、同様にＧＰＳ衛星からの電波等が受信困難なトンネル内、地下および立体駐車場、大きな建物等においても、条件が整えば以下のような動作が可能である。
【００４６】
図９で示す現在位置を算出する処理フローでＧＰＳ測位に失敗し、ステップＳ１２の画像照合処理に進んだ場合、まず、図１１に示すように、例えば現在位置算出部６より、前回の現在位置算出処理で設定された現在位置である仮現在位置の情報を取得する（ステップＳ６０）。
【００４７】
次に、観測画像入力部１において、観測画像を取得し（ステップＳ６１）、取得した観測画像に属性データを付加し、観測地図データとして観測地図データ記憶部３に記憶する（ステップＳ６２）。観測ピクセルパターン作成部２において、取得した観測画像から、例えば水平方向の観測ピクセルパターンを作成する（ステップＳ６３）。なお、観測画像に属性データを付加して記憶する動作は、必須の動作ではない。
【００４８】
一方で参照画像管理部９では、現在位置算出部６より得た仮現在位置の情報から、参照地図データ記憶部１０における、仮現在位置に対応する参照地図データを取得し、さらに当該参照地図データから参照画像を取得する（ステップＳ６４）。そして、参照ピクセルパターン作成部７において、取得した参照画像から、例えば水平方向の参照ピクセルパターンを作成する（ステップＳ６５）。
【００４９】
次に、ピクセルパターン照合部５において、観測ピクセルパターンと参照ピクセルパターンとの照合処理を行う（ステップＳ６６）。
【００５０】
ここで、ピクセルパターンの照合処理の動作について、図１２を用いて説明する。
【００５１】
まずピクセルパターン照合部５において、観測ピクセルパターンと参照ピクセルパターンとのピクセルパターンマッチング（画像マッチング）を行う（ステップＳ７９）。
【００５２】
ピクセルパターンマッチングは、例えば図１３に示すような方法で車両の右前方部分、右後方部分、左前方部分、左後方部分の４箇所に分けて行う。車両を囲むように配置される参照ピクセルパターン７１に含まれる方位情報および車両の進行方向に基づいて、車両進行方向の前後に前方マッチング開始点１００および後方マッチング開始点１０１を設定する（図１３（ａ）参照）。
【００５３】
観測ピクセルパターン２１（図１３（ｃ）参照）においても、参照ピクセルパターン７１（図１３（ｂ）参照）と対応させて、車両進行方向の前方および後方に、前方マッチング開始点１００および後方マッチング開始点１０１を設定する。
【００５４】
例えば右前方マッチング推移５２でマッチングを行う場合は、観測ピクセルパターン２１の前方マッチング開始点１００と、参照ピクセルパターン７１の前方マッチング開始点１００とを基点として、ともに右前方マッチング推移５２の方向（周方向の時計回り）にピクセルパターンマッチングで行い、観測ピクセルパターン２１の右マッチング最終位置１１２（前方マッチング開始点１００から時計回りに９０°の位置）まで到達させる。このとき、参照ピクセルパターン７１において観測ピクセルパターン２１とマッチングされた位置を右前方マッチング最終位置５７とする。
【００５５】
同様にして後方マッチング開始点１０１を基点として右後方マッチング推移５４の方向（周方向の反時計回り）で右後方マッチング最終位置５９を求め、さらに、左前方マッチング推移５３の方向、左後方マッチング推移５５の方向のそれぞれにおいても、観測ピクセルパターン２１の左マッチング最終位置１１３（前方マッチング開始点１００から反時計回りに９０°の位置）まで到達させ、観測ピクセルパターン２１とマッチングされた位置を左前方マッチング最終位置５６および左後方マッチング最終位置５８として求める。
【００５６】
なお、本実施の形態では、観測ピクセルパターン２１のマッチング最終位置を固定してマッチングを行ったが、参照ピクセルパターン７１のマッチング最終位置を固定してマッチングを行ってもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、観測画像および参照画像双方のピクセルパターンを切り出し、マッチングをしたが、観測画像および参照画像の双方、または一方がピクセルパターンを切り出したものでなく、画像全体としてマッチングを行うことも可能である。
【００５８】
当該方法は、ピクセル間の単調連続性を保持しつつ、画素毎に対応関係を求めることが可能となるため、比較する参照ピクセルパターン７１および観測ピクセルパターン２１の車両の位置が多少ずれ、画像が異なっていても、安定性の高いマッチングを行うことができるため望ましい。
【００５９】
平面地図データ上で、車両中心を通る、車両の進行方向に垂直な方向の線を基準線として、車両中心から、左前方マッチング最終位置５６、右前方マッチング最終位置５７、左後方マッチング最終位置５８、右後方マッチング最終位置５９のそれぞれに対して形成される角度を、それぞれデータ基点角θＬＦ、データ基点角θＲＦ、データ基点角θＬＢ、データ基点角θＲＢとする（図１３（ａ）参照）。
【００６０】
上記のような方法で、データ基点角θ（データ基点角θＲＦ、データ基点角θＲＢ、データ基点角θＬＦ、データ基点角θＬＢ）を特定する（ステップＳ８０〜ステップＳ８３）。なお特定の順序は、当該フローチャートに示す場合に限られない。
【００６１】
次に、データ基点角θが有効であるか否かを判定する（ステップＳ８４）。有効か否かは、例えば各データ基点角θが±６０°の範囲内であるか否かで判定する。（１）４つのデータ基点角が全て±６０°の範囲内である場合（全てのデータ基点角θが有効である場合）、または、（２）車両右側のデータ基点角θ（データ基点角θＲＦおよびデータ基点角θＲＢ）は±６０°の範囲内である場合（車両右側のデータ基点角θＲが有効である場合）、または、（３）車両左側のデータ基点角θ（データ基点角θＬＦおよびデータ基点角θＬＢ）は±６０°の範囲内である場合（車両左側のデータ基点角θＬが有効である場合）には、ステップＳ８５に進む。一方、それ以外の場合（車両右側のデータ基点角θＲ、車両左側のデータ基点角θＬともに無効である場合）には、ステップＳ９１へ進む。
【００６２】
ここで、データ基点角θが±６０°の範囲内である場合について図１４に示す。
【００６３】
まず、観測ピクセルパターンと比較する参照ピクセルパターンが、カメラの死角による欠陥を抑制するため、平面地図上に約１０ｍ間隔でリンクされているとする。
【００６４】
また、観測ピクセルパターン２１は例えば外乱の少ない水平線の高さ等の位置を収集しているが、水平線の高さに関わらず、画像中マッチングが可能な特徴ある立ち木、建物等が画像に写り画像マッチング可能となる。この画像マッチングが可能な道路と並行する固定物の位置の想定線を画像収集予測線とする。
【００６５】
道路幅を１０ｍ、観測ピクセルパターン２１の画像収集予測線間の距離を２０ｍとすると、道路中央に位置した車両から、進行方向と垂直な方向の観測ピクセルパターン２１の画像収集予測線までの距離は１０ｍとなる。
【００６６】
図１４に示すように、車両からみてのデータ基点角（データ基点角θＲＦまたはデータ基点角θＲＢ）が＋３０°となる観測ピクセルパターン２１の画像収集予測線上の地点は、車両からおよそ６ｍ前方となる。同様に、車両からみてのデータ基点角が＋６０°となる観測ピクセルパターン２１の画像収集予測線上の地点は、車両からおよそ１７ｍ前方となる。
【００６７】
車両の前後方向±６ｍまでの範囲（補正可能領域）においては、参照ピクセルパターンが１つ存在する（図１４においてはＣのみ）として、当該１つの参照ピクセルパターンを基準に、データ基点角θによる車両の進行方向の位置補正をする。
【００６８】
当該補正は、例えば図１５に示すように、道路幅Ｗに対して観測ピクセルパターン２１の画像収集予測線間の距離を２Ｗとし、データ基点角θを図のようにとると、
補正値Δｈ＝Ｗ×ｔａｎ（θ）
として計算することができる。道路幅が不明である場合には、例えばＷ＝１０（ｍ）として計算する。当該補正を行うことで、車両の測位位置を求めることができる。
【００６９】
同様に、車両の前後方向±１７ｍまでの範囲（引込可能領域）においては、参照ピクセルパターンが４つ存在する（図１４においてはＡ〜Ｄ）として、当該４つの参照ピクセルパターンを基準に、データ基点角θによる車両の進行方向の位置補正をする。
【００７０】
具体的には、図１６に示すように位置補正を行う。図１４に示したＡ〜Ｄの参照ピクセルパターン７１が図１６（ａ）のような座標位置であるとき、データ基点角θＲＦとデータ基点角θＲＢとの平均角度、または、データ基点角θＬＦとデータ基点角θＬＢとの平均角度は図１６（ｂ）に示すように変化する。
【００７１】
これらの平均角度が０°となる座標位置が車両の測位位置となるので、Ａ〜Ｄの各平均角度の推移から、車両の測位位置を求めることができる。
【００７２】
データ基点角θが±６０°の範囲外となる場合、マッチング視野端は車両の前後方向±１７ｍを超える範囲となり、測位位置を算出するまでにさらに多くの参照ピクセルパターンとのピクセルパターンマッチングを行う必要がある。また、各ピクセルパターンマッチングにおける推移幅が短く、マッチング精度が低下してしまう。よって、データ基点角θが例えば±６０°の範囲内の場合に有効としている。なお、参照ピクセルパターンの作成間隔や、マッチングの演算速度等によって、当該角度範囲は変更可能である。
【００７３】
ステップＳ８５において、前述のように、データ基点角θＲＦとデータ基点角θＲＢとの平均角度、または、データ基点角θＬＦとデータ基点角θＬＢとの平均角度が、±３０°の範囲内であるか否かを判定する。平均角度が±３０°の範囲内である場合には、ステップＳ９０に進む。そして、当該平均角度に基づいて車両の進行方向の位置補正を行い、測位位置を求める（図１５参照）。平均角度が±３０°の範囲外である場合には、ステップＳ８６へ進む。
【００７４】
ステップＳ８６において、平均角度が３０°より大きく６０°以下であるか否かを判定する。そうである場合にはステップＳ８７へ、そうでない場合、すなわち、平均角度が−６０°以上で−３０°未満である場合にはステップＳ８８へそれぞれ進む。
【００７５】
ステップＳ８７においては、車両の進行方向（前方）に順に参照ピクセルパターンを取得し、平均角度が負の値になるか、若しくは参照ピクセルパターンを３つ取得するまで、マッチング動作を繰り返す。当該動作が終了したら、ステップＳ８９へ進む。
【００７６】
ステップＳ８８においては、車両の進行方向と逆方向（後方）に順に参照ピクセルパターンを取得し、平均角度が正の値になるか、若しくは参照ピクセルパターンを３つ取得するまで、マッチング動作を繰り返す。当該動作が終了したら、ステップＳ８９へ進む。
【００７７】
ステップＳ８９において、上記の繰り返しマッチング動作が適切に終了したか否かを判断し、適切に終了した場合にはステップＳ９０へ、そうでない場合にはステップＳ９１へそれぞれ進む。
【００７８】
ステップＳ９０においては、平均角度の推移から、車両の測位位置を求める（図１６（ｂ）参照）。ステップＳ９１においては、照合失敗フラグを設定して終了する。
【００７９】
次に、現在位置算出部６において、観測ピクセルパターンと参照ピクセルパターンとの照合が成功したか否かを判断し（図１１のステップＳ６７）、照合が成功した場合にはステップＳ６８へ、照合が失敗した場合には画像照合処理を終了して現在位置算出処理に戻る。
【００８０】
ステップＳ６８において、測位位置を真の現在位置に設定して記憶し、現在位置算出処理に戻る。
【００８１】
図１７に、上記のピクセルパターンマッチングの例を示す。
【００８２】
画素位置をｍ座標、ｎ座標により特定できる観測ピクセルパターン２００（図１７（ａ）参照）と、これと類似するピクセルパターンを含む、画素位置をｉ座標、ｊ座標により特定できる参照ピクセルパターン２０１（図１７（ｂ）参照）とを用意する。
【００８３】
類似する画像パターンの画素毎の対応関係を、両者のマッチング開始点からマッチング最終位置までマッチングを推移させることにより、順にみていく（図１７（ｃ）参照）。
【００８４】
両者の画像位置と画像間距離の累積値が最小となる最小累積距離を、その最小累積距離を順次積み上げる計算をする事により求め、観測ピクセルパターン２００上のマッチング最終位置２０２に対応する参照ピクセルパターン２０１上のマッチング最終位置を求める。このようにして、単調連続性を保持しつつ、画素毎に対応関係を求めることができる。
【００８５】
ここで、上記のピクセルパターンマッチング動作には多少の時間がかかってしまい、車両の位置を知ることができた時点では、観測画像を取得した時刻から遅れ、車両の位置は変わってしまっていることが考えられる。
【００８６】
このような場合には、慣性航法センサー４０の距離センサーとしてのスピードメーター４１（車速パルス）、方位センサーとしての角速度センサー４２および地磁気センサー４３を用いて、ピクセルパターンマッチング動作中の車両の位置変化（画像マッチングによって算出された現在位置を基点とする移動距離および移動方向）を算出し、現在位置の補正を行うことができる。すなわち、ピクセルパターンマッチングによって算出された、観測画像が作成された位置（現在位置）を、現在位置算出部６から当該情報が出力される時に実際に車両が到達している位置（真の現在位置）に補正することができる。
【００８７】
ここで、車両が移動していないような場合には、観測画像が作成された位置（現在位置）と実際に車両が到達している位置（真の現在位置）とは同じ位置となるため、当該補正の必要はない。
【００８８】
なお、ピクセルパターンマッチングによって得られた車両の現在位置に対して、地図データマッチングによる位置の調整を行うことも可能である。
【００８９】
上記のピクセルパターンマッチング動作は、ＧＰＳ等による位置情報の取得可能な状況下であっても並行して行ってよい。当該動作により算出された車両の真の現在位置と、ＧＰＳ等による位置情報から算出された現在位置との間に差異がある場合には、ＧＰＳにより算出された現在位置を基準として校正してもよい。ただし、当該ピクセルパターンマッチング動作により計算速度に影響が出る等の問題が生じる場合には、ピクセルパターンマッチング動作を停止しておくことも可能である。
【００９０】
このようにして算出された車両の真の現在位置を基準にして、さらに目的地までの経路誘導等を展開することが可能である。
【００９１】
＜Ａ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、移動体としての自車１７の現在位置における２次元画像である観測画像が入力される観測画像入力部１と、所定の地点に関連して予め用意された２次元画像である参照画像を管理する、参照画像管理部９と、観測画像と、記憶されている現在位置である仮現在位置に対応する参照画像とを、画像マッチングにより照合する照合部としてのピクセルパターン照合部５と、ピクセルパターン照合部５における照合結果に基づいて、自車１７の真の現在位置を算出する現在位置算出部６とを備えることで、現在位置における２次元画像（観測画像）を用いて誤差の累積を抑制し、画像マッチングによって自車１７の真の現在位置を算出することができる。
【００９２】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、仮現在位置が、移動体としての自車１７における既知の位置情報に基づいて決定されることで、直前までに認識されていた現在位置を基準にして参照画像を取得することができる。
【００９３】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、観測画像および参照画像が、移動体としての自車１７の周囲を表示するパノラマ画像であることで、周囲の全方向を連続的に撮像した画像で画像マッチングすることにより、自車１７の真の現在位置を算出することができる。
【００９４】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、照合部としてのピクセルパターン照合部５が、観測画像および参照画像において、移動体としての自車１７の進行方向における前方および後方を基点として画像マッチングを行い、当該画像マッチングの終わり位置（マッチング最終位置）に基づいて、照合結果を生成することで、各マッチング最終位置に基づくデータ基点角の大きさによって、データの有効無効の判断、および、さらなる画像マッチングの有無の判断ができ、自車１７の真の現在位置を算出することができる。
【００９５】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、照合部としてのピクセルパターン照合部５は、観測画像と、仮現在位置から所定範囲内に対応する複数の参照画像とを、画像マッチングにより照合し、現在位置算出部６が、ピクセルパターン照合部５における複数の参照画像を用いた照合結果に基づいて、移動体としての自車１７の真の現在位置を算出することで、自車１７の現在位置が仮現在位置から所定以上に離れているような場合であっても、仮現在位置周辺に関連づけられた参照画像を用いる等により自車１７の真の現在位置を算出することができる。
【００９６】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、観測画像および参照画像のうち少なくとも一方が、画像から画像の一部であるピクセルパターンを抽出して照合に用いられることで、画像マッチングを容易にすることができる。
【００９７】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、ピクセルパターンが、画像における水平線高さを中心に所定の高さで有することで、外乱の少ない画像を比較に用いることができる。
【００９８】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、移動体としての自車１７の現在位置に関するデータである属性データを付加して観測画像を記憶する、観測地図データ記憶部３をさらに備えることで、観測地図データを観測地図データ記憶部３に記憶し、参照地図データと合わせて、画像マッチングのために画像を参照することができる。
【００９９】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出装置において、現在位置算出部６が、照合結果に基づいて算出された移動体としての自車１７の現在位置を自車１７の移動距離および移動方向に基づいて補正し、真の現在位置を算出する補正部４をさらに備えることで、画像マッチングによって算出された現在位置と、実際に車両が到達している現在位置とが異なっているような場合であっても、自車１７の移動距離および移動方向から、真の現在位置を適切に算出することができる。
【０１００】
また、本発明にかかる実施の形態によれば、現在位置算出方法において、（ａ）移動体としての自車１７の現在位置における２次元画像である観測画像を入力する工程と、（ｂ）所定の地点に関連した２次元画像である参照画像を用意する工程と、（ｃ）観測画像と、仮現在位置に対応する参照画像とを、画像マッチングにより照合する工程と、（ｄ）工程（ｃ）における照合結果に基づいて、自車１７の真の現在位置を算出する工程とを備えることで、現在位置における２次元画像を用いることで誤差の累積を抑制し、画像マッチングによって自車１７の真の現在位置を算出することができる。
【０１０１】
なお本発明は、その発明の範囲内において、本実施の形態における任意の構成要素の変形もしくは省略が可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１観測画像入力部、２観測ピクセルパターン作成部、３観測地図データ記憶部、４補正部、５ピクセルパターン照合部、６現在位置算出部、７参照ピクセルパターン作成部、９参照画像管理部、１０参照地図データ記憶部、１１〜１３道路、１４水平線、１６全方向カメラ、１７自車、１８，１１１パノラマ画像、２１，２００観測ピクセルパターン、４０慣性航法センサー、４１スピードメーター、４２角速度センサー、４３地磁気センサー、５０車載用マイクロコンピューター、５１補助記憶装置、５２右前方マッチング推移、５３左前方マッチング推移、５４右後方マッチング推移、５５左後方マッチング推移、５６左前方マッチング最終位置、５７右前方マッチング最終位置、５８左後方マッチング最終位置、５９右後方マッチング最終位置、６０位置特定センサー、６１ＧＰＳ受信部、６２セルラ通信部、６３セルラ基地局、６４基地局測位専用サーバー、７１，２０１参照ピクセルパターン、１００前方マッチング開始点、１０１後方マッチング開始点、１０２地図データ、１０３平面地図データ、１０６データ基点角θ、１０７ピッチφ、１０８ロールψ、１０９水平線上下比率、１１２右マッチング最終位置、１１３左マッチング最終位置、２０２最終マッチング位置。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の現在位置における２次元画像である観測画像が入力される観測画像入力部と、
所定の地点に関連して予め用意された２次元画像である参照画像を管理する、参照画像管理部と、
前記観測画像と、記憶されている現在位置である仮現在位置に対応する前記参照画像とを、画像マッチングにより照合する照合部と、
前記照合部における照合結果に基づいて、前記移動体の真の現在位置を算出する現在位置算出部とを備えることを特徴とする、
現在位置算出装置。
【請求項２】
前記観測画像および前記参照画像が、前記移動体の周囲を表示するパノラマ画像であることを特徴とする、
請求項１に記載の現在位置算出装置。
【請求項３】
前記照合部が、前記観測画像および前記参照画像において、前記移動体の進行方向における前方および後方を基点として前記画像マッチングを行い、当該画像マッチングの終わり位置に基づいて、前記照合結果を生成することを特徴とする、
請求項２に記載の現在位置算出装置。
【請求項４】
前記照合部は、前記観測画像と、前記仮現在位置から所定範囲内に対応する複数の前記参照画像とを、前記画像マッチングにより照合し、
前記現在位置算出部が、前記照合部における複数の前記参照画像を用いた前記照合結果に基づいて、前記移動体の前記真の現在位置を算出することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載の現在位置算出装置。
【請求項５】
前記観測画像および前記参照画像のうち少なくとも一方が、画像から前記画像の一部であるピクセルパターンを抽出して前記照合に用いられることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかに記載の現在位置算出装置。
【請求項６】
前記ピクセルパターンが、画像における水平線高さを中心に所定の高さを有することを特徴とする、
請求項５に記載の現在位置算出装置。
【請求項７】
前記現在位置算出部が、前記照合結果に基づいて算出された前記移動体の前記現在位置を前記移動体の移動距離および移動方向に基づいて補正し、前記真の現在位置を算出する補正部をさらに備えることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれかに記載の現在位置算出装置。
【請求項８】
（ａ）移動体の現在位置における２次元画像である観測画像を入力する工程と、
（ｂ）所定の地点に関連した２次元画像である参照画像を用意する工程と、
（ｃ）前記観測画像と、記憶されている現在位置である仮現在位置に対応する前記参照画像とを、画像マッチングにより照合する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）における照合結果に基づいて、前記移動体の真の現在位置を算出する工程とを備えることを特徴とする、
現在位置算出方法。
【請求項９】
前記工程（ａ）および（ｂ）における前記観測画像および前記参照画像が、前記移動体の周囲を表示するパノラマ画像であることを特徴とする、
請求項８に記載の現在位置算出方法。
【請求項１０】
前記工程（ｃ）が、前記観測画像および前記参照画像において、前記移動体の進行方向における前方および後方を基点として前記画像マッチングを行い、当該画像マッチングの終わり位置に基づいて、前記照合結果を生成する工程であることを特徴とする、
請求項９に記載の現在位置算出方法。
【請求項１１】
前記工程（ｃ）は、前記観測画像と、前記仮現在位置から所定範囲内に対応する複数の前記参照画像とを、前記画像マッチングにより照合する工程であり、
前記工程（ｄ）が、前記工程（ｃ）における複数の前記参照画像を用いた前記照合結果に基づいて、前記移動体の前記真の現在位置を算出する工程であることを特徴とする、
請求項８〜１０のいずれかに記載の現在位置算出方法。
【請求項１２】
前記工程（ａ）および（ｂ）における前記観測画像および前記参照画像のうち少なくとも一方が、画像から前記画像の一部であるピクセルパターンを抽出して前記照合に用いられることを特徴とする、
請求項８〜１１のいずれかに記載の現在位置算出方法。
【請求項１３】
前記ピクセルパターンが、画像における水平線高さを中心に所定の高さを有することを特徴とする、
請求項１２に記載の現在位置算出方法。
【請求項１４】
前記工程（ｄ）は、前記工程（ｃ）における照合結果に基づいて算出された前記移動体の前記現在位置を前記移動体の移動距離および移動方向に基づいて補正し、前記真の現在位置を算出する工程であることを特徴とする、
請求項８〜１３のいずれかに記載の現在位置算出方法。

【図１】