車載ナビゲーション装置及び自車位置補正方法
【課題】ＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な状況が継続する場合であっても自車位置を高精度に検出できるようにする。
【解決手段】自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合に、この破線のレーンマークを含む画像を車載カメラで撮影し、車載カメラで撮影された画像の画像認識処理により、破線のレーンマークの破線間隔を測定するとともに、自車が通過した単位線の本数を計数する。そして、これら破線のレーンマークの破線間隔と通過単位線の本数とに基づいて自車の走行距離を算出し、算出した走行距離に基づいて自車位置を補正する。
【解決手段】自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合に、この破線のレーンマークを含む画像を車載カメラで撮影し、車載カメラで撮影された画像の画像認識処理により、破線のレーンマークの破線間隔を測定するとともに、自車が通過した単位線の本数を計数する。そして、これら破線のレーンマークの破線間隔と通過単位線の本数とに基づいて自車の走行距離を算出し、算出した走行距離に基づいて自車位置を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地図上に自車位置を表すマーク等を重畳表示しながら自車の走行を案内する車載ナビゲーション装置に関し、特に、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを用いて検出した自車位置の誤差を補正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地図上に自車位置を表すマーク等を重畳表示しながら自車の走行を案内する車載ナビゲーション装置では、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの測位システムを用いた絶対位置の検出と、車輪速センサ、舵角センサ、ジャイロセンサなどを用いた自立航法による走行位置推定技術とを組み合わせて、自車位置を高精度に検出できるようにしているものが一般的である。このような車載ナビゲーション装置では、例えば、トンネルや山道、高層ビルが連立する近辺を自車が走行している場合には、ＧＰＳ衛星からの信号をＧＰＳ受信機で受信することが困難となるので、このような場所では、自立航法のみによって自車位置の検出を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２８０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、自立航法のみによって自車位置の検出を行うようにした場合には、車輪速センサの検出誤差やタイヤサイズのばらつき等に起因して、特に、自車位置の進行方向に対する前後位置精度が低下する傾向にある。このため、上述した特許文献１をはじめとする従来の技術においては、ＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な状況が継続する場合に、自立航法で算出した走行距離と実際の走行距離との間に数十メートル程度の誤差が生じることもあり、その結果、地図上に重畳表示した自車位置のマークが実際の位置から大きくずれて、自車の走行を適切に案内する上で大きな障害となるといった問題があった。
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の有する問題点を解決すべく創案されたものであって、ＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な状況が継続する場合であっても自車位置を高精度に検出することができ、自車の走行を適切に案内することができる車載ナビゲーション装置及び自車位置補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、前記目的を達成するために、自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合に、この破線のレーンマークを含む画像を車載カメラで撮影し、車載カメラで撮影された画像に基づいて、破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定するとともに、自車が通過した単位線の本数を計数し、これら車載カメラで撮影された画像をもとに測定した破線間隔と計数した単位線の本数とに基づいて、自車の走行距離を算出するようにしている。そして、算出した走行距離に基づいて、自車位置検出手段により検出された自車位置を補正するようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、車載カメラにより撮影された画像を用いた画像認識処理により車両の走行距離を算出し、算出した走行距離に基づいて自車位置検出手段により検出された自車位置を補正するようにしているので、自車位置検出手段の検出誤差が大きい場合、例えば、自車位置検出手段としてＧＰＳ受信機を用い、自車がＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な地域を継続的に走行している場合などにおいても、自車位置を高精度に検出することができる。したがって、本発明によれば、自車位置の検出誤差によって地図上に重畳表示した自車位置のマークが実際の位置から大きくずれるといった問題を有効に回避し、自車の走行を適切に案内することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を適用した車載ナビゲーション装置の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
本実施形態の車載ナビゲーション装置は、地図上に自車位置を表すマーク等を重畳表示しながら自車の走行を案内するものであり、特に、自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合にその画像を撮影し、画像認識処理によって自車の走行距離を算出して自車位置の補正を行うことで、自車位置を高精度に検出し、適切な案内を行えるようにしたものである。
【０００９】
図１は、本実施形態の車載ナビゲーション装置の概略構成を示す図である。この図１に示すように、本実施形態の車載ナビゲーション装置は、各部を統括的に制御する制御部１１と、自車の走行路を撮影対象として画像を撮影する車載カメラ１２と、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信機１３と、自立航法システムを構成する各種センサ群１４と、地図データを記憶する地図記憶部１５と、ユーザインターフェースとしての入力デバイス１６と、各種情報の表示制御を行う表示制御部１７と、各種情報をナビゲーション画面として表示するディスプレイ１８とを備える。
【００１０】
制御部１１は、ＣＰＵやＲＯＭ及びＲＡＭ、入出力インターフェース等の周辺回路がバスを介して接続されたマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵがＲＡＭをワークエリアとして利用してＲＯＭに格納された所定のプログラムを実行することにより、本実施形態の車載ナビゲーションにおける各部を統括的に制御するものである。車載ナビゲーション装置では、このように制御部１１が各部を統括的に制御することによって、自車位置周辺の地図画像に自車位置を表すマークを重畳して表示する地図表示機能や、設定された目的地に到達するまでの最適な経路を探索する経路探索機能、探索された経路に沿って自車が走行できるように各種の案内を行う経路案内機能等の各種ナビゲーション機能が実現されることになる。
【００１１】
また、特に本実施形態の車載ナビゲーション装置では、この制御部１１が、車載カメラ１２で撮影された破線のレーンマークを含む画像を用いて画像認識処理を行って自車の走行距離を算出し、算出した自車の走行距離の情報を用いて自車位置を補正するといった処理も行うようにしている。具体的には、この制御部１１は、車載カメラ１２から破線のレーンマークを含む画像が送られてくると、既知のエッジ検出処理等によりこの画像から破線のレーンマークを抽出する。そして、抽出した破線のレーンマークを解析して、当該破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定する（測定手段）。また、この制御部１１は、車載カメラ１２から連続的に送られる画像から自車の走行に対するレーンマークの相対的な動きを認識して、自車が通過した単位線の本数を計数する（計数手段）。そして、測定した破線間隔の情報と計数した通過単位線の本数の情報とに基づいて自車の走行距離を算出し（走行距離算出手段）、算出した走行距離の情報を用いて自車位置の補正を行う（自車位置補正手段）。なお、この制御部１１による走行距離算出処理や自車位置補正処理については、詳細を後述する。
【００１２】
車載カメラ１２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラ等から構成され、自車が走行している走行路の画像を撮影できるように、自車の車体の適所に取り付けられている。この車載カメラ１２による画像の撮影は制御部１１によって制御されており、例えば、ＧＰＳ受信機１３の受信感度劣化時などに、制御部１１の制御に従って車載カメラ１２が起動されて、自車が走行している走行路の画像が撮影される。この車載カメラ１２によって撮影された画像のデータは、制御部１１に逐次送られる。
【００１３】
ＧＰＳ受信機１３は、ＧＰＳ衛星から送られるＧＰＳ信号を受信するものである。ＧＰＳ信号には、自車の絶対位置を割り出すための位置情報や時間情報が含まれており、ＧＰＳ受信機１３は、このＧＰＳ衛星から送られるＧＰＳ信号を受信することで自車の絶対位置を検出し、その情報を制御部１１に供給する。
【００１４】
センサ群１４は、自立航法によって自車の走行位置を推定するために必要な情報を検出するものであり、例えば、光ファイバジャイロ、圧電振動ジャイロ、若しくは半導体ジャイロ等の方位を検出する各種ジャイロや、地磁気センサ、舵角センサ、車輪の回転によって得られた車速パルス信号に基づいて車速や走行距離を検出する車速センサ等から構成される。これらのセンサ群１４によって検出された情報は、制御部１１に供給される。
【００１５】
地図記憶部１５は、地図を描画するためのリンクデータやノードデータ、その他、各種の付随的な情報を含む地図データを記憶するものであり、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やハードディスク等から構成される。この地図記憶部１５からの地図データの読み出しは制御部１１によって制御され、所望のナビゲーション画面をディスプレイ１８に表示させるために必要な地図データが、地図記憶部１５から随時読み出されて、制御部１１に供給される。
【００１６】
入力デバイス１６は、ユーザが入力操作を行うためのユーザインターフェースであり、例えば、操作スイッチやジョイスティックなどを有する集中スイッチ装置等から構成される。この入力デバイス１６を用いてユーザが所望の動作を指示する操作入力を行うと、その操作入力に対応した制御信号が制御部１１に供給される。
【００１７】
表示制御部１７は、制御部１１による制御のもとで、ディスプレイ１８に表示するナビゲーション画面の表示データを作成し、この表示データをディスプレイに供給してディスプレイ１８の表示動作を制御するものである。具体的には、この表示制御部１７は、制御部１１により地図記憶部１５から読み出された地図データを、図示しないビデオＲＡＭを用いて展開し、このビデオＲＡＭで描画された地図画像上に、例えば自車位置を表すマーク、地名、道路名などの名称、目印となるランドマーク、自車の走行経路が設定されているときにはその経路を表すラインなどの各種情報を重畳してナビゲーション画面の表示データを作成する。
【００１８】
ディスプレイ１８は、表示制御部１７で作成されたナビゲーション画面の表示データに基づいて、所望のナビゲーション画面を表示するものであり、例えば、液晶表示器（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、車体のフロントガラスをスクリーンとして利用するプロジェクタ装置等から構成される。
【００１９】
以上のように構成される本実施形態の車載ナビゲーション装置では、基本的にはＧＰＳ受信機１３で受信したＧＰＳ信号に基づく絶対位置の検出と、センサ群１４からの情報に基づく自立航法による走行位置の推定とを組み合わせて自車位置を高精度に検出する（自車位置検出手段）ようにしているが、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が劣化して自車の絶対位置の検出精度が低下した場合、或いは自車の絶対位置の検出自体が困難になった場合には、自立航法による走行位置の推定に加えて、車載カメラ１２で撮影された画像の画像認識処理により自車の走行距離を算出し、これに基づいて自車位置の補正を行うようにしている。具体的には、本実施形態の車載ナビゲーション装置では、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が劣化したときに、制御部１１が図２に示す一連の処理を実行することで自車位置の補正を行うようにしている。以下、図２のフローチャートに沿って、ＧＰＳ受信機１３の受信感度劣化時に実行される制御部１１の処理について説明する。
【００２０】
制御部１１は、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が所定値未満にまで低下したことが検出されると、まず、ステップＳ１において、車載カメラ１２を起動して、当該車載カメラ１２によって撮影される自車の走行路の画像を取り込む。そして、エッジ検出等の既知の手法により、取り込んだ画像から走行路の車線を区切るレーンマークを抽出する処理を行う。
【００２１】
次に、制御部１１は、車載カメラ１２の画像から抽出したレーンマークが破線のレーンマークであるか否かを判定する。ここで、抽出したレーンマークが破線のレーンマークではない場合、或いはレーンマークが抽出されていない場合には、ステップＳ１５へと処理を移行する。一方、車載カメラ１２の画像から抽出したレーンマークが破線のレーンマークであると判定した場合には、制御部１１は、ステップＳ３において、当該破線のレーンマークの画像を解析して、当該破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定する。
【００２２】
通常、道路に敷設されている破線のレーンマークの形式は、一般道路と高速道路とでそれぞれ予め決められた形式となっている。すなわち、一般道路における破線のレーンマークは、図３（ａ）に示すように、５ｍの長さの単位線が５ｍ間隔で設けられており、１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの破線間隔は１０ｍとなっている。一方、高速道路における破線のレーンマークは、図３（ｂ）に示すように、８ｍの長さの単位線が１２ｍ間隔で設けられており、破線間隔は２０ｍとなっている。
【００２３】
制御部１１は、例えば、このような一般道路のレーンマークと高速道路のレーンマークの標準パターンを予め記憶しておき、車載カメラ１２の画像から抽出した破線のレーンマークと、予め記憶しておいたレーンマークの標準パターンとのパターンマッチング等を行うことによって、車載カメラ１２の画像から抽出した破線のレーンマークの破線間隔が１０ｍであるか、或いは２０ｍであるかを判定することが可能である。なお、このレーンマークの破線間隔を測定する処理は、このようなパターンマッチングによる手法に限らず、車載カメラ１２の取付角度や画像の座標位置から長さを推定する手法等、様々な手法が適用可能である。
【００２４】
ステップＳ３での処理の結果、車載カメラ１２の画像から抽出した破線のレーンマークの破線間隔が１０ｍであると判定した場合には（ステップＳ４）、制御部１１は、次に、ステップＳ５において、自車の走行位置が一般道路上であると認識しているかどうか、すなわちディスプレイ１８に表示されているナビゲーション画面上で、自車位置を表すマークが一般道路上に重畳表示された状態にあるかどうかを判定する。ここで、自車の走行位置が高速道路上であると認識している場合には、実際には自車は１０ｍの破線間隔でレーンマークが形成されている一般道路を走行中であるにも拘わらず高速道路を走行していると誤認識している状態にあるので、ステップＳ１４へと処理を移行して、自車位置を一般道路上に修正する処理を行う。一方、自車の走行位置が一般道路上であると認識している場合には、制御部１１は、次のステップＳ６において、車載カメラ１２から連続的に送られる画像から自車の走行に対するレーンマークの相対的な動きを認識して、自車が通過した単位線の本数を計数する。そして、ステップＳ７において、ステップＳ３で測定した破線のレーンマークの破線間隔とステップＳ６で計数した通過単位線の本数とに基づいて、処理開始時からの自車の走行距離を算出し、ステップＳ８において、ステップＳ７で算出した走行距離の情報を用いて自車の走行位置を特定し、ステップＳ１４へと処理を移行する。
【００２５】
また、ステップＳ３での処理の結果、車載カメラ１２の画像から抽出した破線のレーンマークの破線間隔が２０ｍであると判定した場合には（ステップＳ９）、制御部１１は、次に、ステップＳ１０において、自車の走行位置が高速道路上であると認識しているかどうか、すなわちディスプレイ１８に表示されているナビゲーション画面上で、自車位置を表すマークが高速道路上に重畳表示された状態にあるかどうかを判定する。ここで、自車の走行位置が一般道路上であると認識している場合には、実際には自車は２０ｍの破線間隔でレーンマークが形成されている高速道路を走行中であるにも拘わらず一般道路を走行していると誤認識している状態にあるので、ステップＳ１４へと処理を移行して、自車位置を高速道路上に修正する処理を行う。一方、自車の走行位置が高速道路上であると認識している場合には、制御部１１は、次のステップＳ１１において、車載カメラ１２から連続的に送られる画像から自車の走行に対するレーンマークの相対的な動きを認識して、自車が通過した単位線の本数を計数する。そして、ステップＳ１２において、ステップＳ３で測定した破線のレーンマークの破線間隔とステップＳ１１で計数した通過単位線の本数とに基づいて、処理開始時からの自車の走行距離を算出し、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した走行距離の情報を用いて自車の走行位置を特定し、ステップＳ１４へと処理を移行する。
【００２６】
そして、制御部１１は、ステップＳ１４において、ステップＳ８或いはステップＳ１３で特定した自車の走行位置に基づいて、ＧＰＳによる絶対位置検出と自立航法による走行位置推定との組み合わせ、或いは自立航法のみにより検出された自車位置を補正し、ディスプレイ１８に表示されているナビゲーション画面上の自車位置を表すマークのミスマッチング等を修正する。なお、この自車位置の補正に関しては、ステップＳ７或いはステップＳ１２で算出した自車の走行距離、すなわち破線のレーンマークの画像の画像認識処理によって算出した走行距離と、センサ群１４の中の車速センサによって検出された車速パルス信号に基づく走行距離との平均値を自車の正しい走行距離として求め、この走行距離の情報を用いて自車の走行位置を特定し、これに基づいて自車位置を補正するようにしてもよい。この場合には、破線のレーンマークの画像の画像認識処理によって算出した走行距離の誤差と、車速パルス信号に基づく走行距離の誤差とを双方で補うことができ、自車位置の精度を更に高めることができる。
【００２７】
以上の処理は、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が所定値未満となっている間、継続的に繰り返される。そして、ＧＰＳ受信機１３による受信感度が所定値以上にまで回復した段階で（ステップＳ１５）、制御部１１による一連の自車位置補正処理が終了する。
【００２８】
以上詳細に説明したように、本実施形態の車載ナビゲーション装置では、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が劣化した場合に、制御部１１の制御のもとで車載カメラ２で撮影された自車の走行路の画像が取り込まれ、自車の走行路が破線のレーンマークが敷設された道路である場合には、この車載カメラ１２で撮影された画像の画像認識処理により自車の走行距離を算出するようにしている。そして、このように算出した自車の走行距離の情報を用いて、ＧＰＳによる絶対位置検出と自立航法による走行位置推定との組み合わせ、或いは自立航法のみにより検出された自車位置を補正するようにしている。したがって、本実施形態の車載ナビゲーション装置によれば、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が劣化して自車の絶対位置の検出精度が低下した場合や、自車の絶対位置の検出自体が困難になった場合、具体的には、例えばトンネルや山道、高層ビルが連立する近辺など、ＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な地域を自車が継続的に走行している場合などにおいても、自車位置を高精度に検出することができ、自車位置の検出誤差によって地図上に重畳表示した自車位置のマークが実際の位置から大きくずれるといった問題を有効に回避して、自車の走行を適切に案内することができる。
【００２９】
また、本実施形態の車載ナビゲーション装置によれば、破線のレーンマークの破線間隔に基づいて自車が実際に走行している走行路の道路種別を判定し、一般道路を走行中であるにも拘わらず高速道路を走行していると誤認識している場合、或いは高速道路を走行中であるにも拘わらず一般道路を走行していると誤認識している場合には、自車位置を正しい道路上の位置へと修正するようにしているので、より適切に自車の走行案内を行うことができる。
【００３０】
すなわち、従来の一般的な車載ナビゲーション装置では、例えば、一般道路と高速道路とが並行している場所を自車が走行している場合などにおいては、ＧＰＳ受信機の限界性能により、いずれの道路を走行しているのかを判断するのが難い場合があり、高速道路を降りて一般道路を走行中であるにもかかわらず高速道路を走行中であるかのようにディスプレイに表示されたり、一般道路を走行中に突然高速道路に自車位置をマッピングしたりすることがあった。これに対して、本実施形態の車載ナビゲーション装置では、車載カメラ２で撮影された画像を解析してこの画像に含まれる破線のレーンマークの破線間隔を測定し、それに基づいて自車が走行している走行路の道路種別を判定しているので、この情報を用いることで、並行している道路へのミスマッチングを有効に修正することができ、より適切に自車の走行案内を行うことができる。
【００３１】
なお、以上説明した車載ナビゲーション装置は、本発明の一実施形態を例示したものであって、本発明が以上の例に限定されるものではなく、様々な変形が可能であることは勿論である。例えば、上述した車載ナビゲーション装置では、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が所定値未満になった場合にのみ自車位置を補正するための一連の処理を行うようにしているが、ＧＰＳ受信機１３の受信感度劣化時だけでなく、破線のレーンマークが検出されたときに常時行うようにしてもよい。この場合には、定期的に車載カメラ２で自車の走行路の画像を撮影して破線のレーンマークがあるかどうかを判断する、或いは地図データにレーンマークの情報があればこれを用いて自車の走行路に破線のレーンマークが判断して自車位置を補正するための処理を開始するようにすればよい。このように、自車位置を補正するための一連の処理を、ＧＰＳ受信機１３の受信感度劣化時だけでなく、破線のレーンマークが検出されたときに常時行うようにした場合には、自車位置の検出精度を更に向上させて、より適切な自車の走行案内を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した車載ナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】自車位置の補正を行うための一連の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】破線のレーンマークの標準パターンを説明する図であり、（ａ）は一般道路における破線のレーンマークの標準パターン、（ｂ）は高速道路における破線のレーンマークの標準パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１ 制御部
１２ 車載カメラ
１３ ＧＰＳ受信機
１４ センサ群
１５ 地図記憶部
１６ 入力デバイス
１７ 表示制御部
１８ ディスプレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地図上に自車位置を表すマーク等を重畳表示しながら自車の走行を案内する車載ナビゲーション装置に関し、特に、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを用いて検出した自車位置の誤差を補正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地図上に自車位置を表すマーク等を重畳表示しながら自車の走行を案内する車載ナビゲーション装置では、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの測位システムを用いた絶対位置の検出と、車輪速センサ、舵角センサ、ジャイロセンサなどを用いた自立航法による走行位置推定技術とを組み合わせて、自車位置を高精度に検出できるようにしているものが一般的である。このような車載ナビゲーション装置では、例えば、トンネルや山道、高層ビルが連立する近辺を自車が走行している場合には、ＧＰＳ衛星からの信号をＧＰＳ受信機で受信することが困難となるので、このような場所では、自立航法のみによって自車位置の検出を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２８０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、自立航法のみによって自車位置の検出を行うようにした場合には、車輪速センサの検出誤差やタイヤサイズのばらつき等に起因して、特に、自車位置の進行方向に対する前後位置精度が低下する傾向にある。このため、上述した特許文献１をはじめとする従来の技術においては、ＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な状況が継続する場合に、自立航法で算出した走行距離と実際の走行距離との間に数十メートル程度の誤差が生じることもあり、その結果、地図上に重畳表示した自車位置のマークが実際の位置から大きくずれて、自車の走行を適切に案内する上で大きな障害となるといった問題があった。
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の有する問題点を解決すべく創案されたものであって、ＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な状況が継続する場合であっても自車位置を高精度に検出することができ、自車の走行を適切に案内することができる車載ナビゲーション装置及び自車位置補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、前記目的を達成するために、自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合に、この破線のレーンマークを含む画像を車載カメラで撮影し、車載カメラで撮影された画像に基づいて、破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定するとともに、自車が通過した単位線の本数を計数し、これら車載カメラで撮影された画像をもとに測定した破線間隔と計数した単位線の本数とに基づいて、自車の走行距離を算出するようにしている。そして、算出した走行距離に基づいて、自車位置検出手段により検出された自車位置を補正するようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、車載カメラにより撮影された画像を用いた画像認識処理により車両の走行距離を算出し、算出した走行距離に基づいて自車位置検出手段により検出された自車位置を補正するようにしているので、自車位置検出手段の検出誤差が大きい場合、例えば、自車位置検出手段としてＧＰＳ受信機を用い、自車がＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な地域を継続的に走行している場合などにおいても、自車位置を高精度に検出することができる。したがって、本発明によれば、自車位置の検出誤差によって地図上に重畳表示した自車位置のマークが実際の位置から大きくずれるといった問題を有効に回避し、自車の走行を適切に案内することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を適用した車載ナビゲーション装置の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
本実施形態の車載ナビゲーション装置は、地図上に自車位置を表すマーク等を重畳表示しながら自車の走行を案内するものであり、特に、自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合にその画像を撮影し、画像認識処理によって自車の走行距離を算出して自車位置の補正を行うことで、自車位置を高精度に検出し、適切な案内を行えるようにしたものである。
【０００９】
図１は、本実施形態の車載ナビゲーション装置の概略構成を示す図である。この図１に示すように、本実施形態の車載ナビゲーション装置は、各部を統括的に制御する制御部１１と、自車の走行路を撮影対象として画像を撮影する車載カメラ１２と、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信機１３と、自立航法システムを構成する各種センサ群１４と、地図データを記憶する地図記憶部１５と、ユーザインターフェースとしての入力デバイス１６と、各種情報の表示制御を行う表示制御部１７と、各種情報をナビゲーション画面として表示するディスプレイ１８とを備える。
【００１０】
制御部１１は、ＣＰＵやＲＯＭ及びＲＡＭ、入出力インターフェース等の周辺回路がバスを介して接続されたマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵがＲＡＭをワークエリアとして利用してＲＯＭに格納された所定のプログラムを実行することにより、本実施形態の車載ナビゲーションにおける各部を統括的に制御するものである。車載ナビゲーション装置では、このように制御部１１が各部を統括的に制御することによって、自車位置周辺の地図画像に自車位置を表すマークを重畳して表示する地図表示機能や、設定された目的地に到達するまでの最適な経路を探索する経路探索機能、探索された経路に沿って自車が走行できるように各種の案内を行う経路案内機能等の各種ナビゲーション機能が実現されることになる。
【００１１】
また、特に本実施形態の車載ナビゲーション装置では、この制御部１１が、車載カメラ１２で撮影された破線のレーンマークを含む画像を用いて画像認識処理を行って自車の走行距離を算出し、算出した自車の走行距離の情報を用いて自車位置を補正するといった処理も行うようにしている。具体的には、この制御部１１は、車載カメラ１２から破線のレーンマークを含む画像が送られてくると、既知のエッジ検出処理等によりこの画像から破線のレーンマークを抽出する。そして、抽出した破線のレーンマークを解析して、当該破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定する（測定手段）。また、この制御部１１は、車載カメラ１２から連続的に送られる画像から自車の走行に対するレーンマークの相対的な動きを認識して、自車が通過した単位線の本数を計数する（計数手段）。そして、測定した破線間隔の情報と計数した通過単位線の本数の情報とに基づいて自車の走行距離を算出し（走行距離算出手段）、算出した走行距離の情報を用いて自車位置の補正を行う（自車位置補正手段）。なお、この制御部１１による走行距離算出処理や自車位置補正処理については、詳細を後述する。
【００１２】
車載カメラ１２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラ等から構成され、自車が走行している走行路の画像を撮影できるように、自車の車体の適所に取り付けられている。この車載カメラ１２による画像の撮影は制御部１１によって制御されており、例えば、ＧＰＳ受信機１３の受信感度劣化時などに、制御部１１の制御に従って車載カメラ１２が起動されて、自車が走行している走行路の画像が撮影される。この車載カメラ１２によって撮影された画像のデータは、制御部１１に逐次送られる。
【００１３】
ＧＰＳ受信機１３は、ＧＰＳ衛星から送られるＧＰＳ信号を受信するものである。ＧＰＳ信号には、自車の絶対位置を割り出すための位置情報や時間情報が含まれており、ＧＰＳ受信機１３は、このＧＰＳ衛星から送られるＧＰＳ信号を受信することで自車の絶対位置を検出し、その情報を制御部１１に供給する。
【００１４】
センサ群１４は、自立航法によって自車の走行位置を推定するために必要な情報を検出するものであり、例えば、光ファイバジャイロ、圧電振動ジャイロ、若しくは半導体ジャイロ等の方位を検出する各種ジャイロや、地磁気センサ、舵角センサ、車輪の回転によって得られた車速パルス信号に基づいて車速や走行距離を検出する車速センサ等から構成される。これらのセンサ群１４によって検出された情報は、制御部１１に供給される。
【００１５】
地図記憶部１５は、地図を描画するためのリンクデータやノードデータ、その他、各種の付随的な情報を含む地図データを記憶するものであり、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やハードディスク等から構成される。この地図記憶部１５からの地図データの読み出しは制御部１１によって制御され、所望のナビゲーション画面をディスプレイ１８に表示させるために必要な地図データが、地図記憶部１５から随時読み出されて、制御部１１に供給される。
【００１６】
入力デバイス１６は、ユーザが入力操作を行うためのユーザインターフェースであり、例えば、操作スイッチやジョイスティックなどを有する集中スイッチ装置等から構成される。この入力デバイス１６を用いてユーザが所望の動作を指示する操作入力を行うと、その操作入力に対応した制御信号が制御部１１に供給される。
【００１７】
表示制御部１７は、制御部１１による制御のもとで、ディスプレイ１８に表示するナビゲーション画面の表示データを作成し、この表示データをディスプレイに供給してディスプレイ１８の表示動作を制御するものである。具体的には、この表示制御部１７は、制御部１１により地図記憶部１５から読み出された地図データを、図示しないビデオＲＡＭを用いて展開し、このビデオＲＡＭで描画された地図画像上に、例えば自車位置を表すマーク、地名、道路名などの名称、目印となるランドマーク、自車の走行経路が設定されているときにはその経路を表すラインなどの各種情報を重畳してナビゲーション画面の表示データを作成する。
【００１８】
ディスプレイ１８は、表示制御部１７で作成されたナビゲーション画面の表示データに基づいて、所望のナビゲーション画面を表示するものであり、例えば、液晶表示器（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、車体のフロントガラスをスクリーンとして利用するプロジェクタ装置等から構成される。
【００１９】
以上のように構成される本実施形態の車載ナビゲーション装置では、基本的にはＧＰＳ受信機１３で受信したＧＰＳ信号に基づく絶対位置の検出と、センサ群１４からの情報に基づく自立航法による走行位置の推定とを組み合わせて自車位置を高精度に検出する（自車位置検出手段）ようにしているが、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が劣化して自車の絶対位置の検出精度が低下した場合、或いは自車の絶対位置の検出自体が困難になった場合には、自立航法による走行位置の推定に加えて、車載カメラ１２で撮影された画像の画像認識処理により自車の走行距離を算出し、これに基づいて自車位置の補正を行うようにしている。具体的には、本実施形態の車載ナビゲーション装置では、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が劣化したときに、制御部１１が図２に示す一連の処理を実行することで自車位置の補正を行うようにしている。以下、図２のフローチャートに沿って、ＧＰＳ受信機１３の受信感度劣化時に実行される制御部１１の処理について説明する。
【００２０】
制御部１１は、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が所定値未満にまで低下したことが検出されると、まず、ステップＳ１において、車載カメラ１２を起動して、当該車載カメラ１２によって撮影される自車の走行路の画像を取り込む。そして、エッジ検出等の既知の手法により、取り込んだ画像から走行路の車線を区切るレーンマークを抽出する処理を行う。
【００２１】
次に、制御部１１は、車載カメラ１２の画像から抽出したレーンマークが破線のレーンマークであるか否かを判定する。ここで、抽出したレーンマークが破線のレーンマークではない場合、或いはレーンマークが抽出されていない場合には、ステップＳ１５へと処理を移行する。一方、車載カメラ１２の画像から抽出したレーンマークが破線のレーンマークであると判定した場合には、制御部１１は、ステップＳ３において、当該破線のレーンマークの画像を解析して、当該破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定する。
【００２２】
通常、道路に敷設されている破線のレーンマークの形式は、一般道路と高速道路とでそれぞれ予め決められた形式となっている。すなわち、一般道路における破線のレーンマークは、図３（ａ）に示すように、５ｍの長さの単位線が５ｍ間隔で設けられており、１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの破線間隔は１０ｍとなっている。一方、高速道路における破線のレーンマークは、図３（ｂ）に示すように、８ｍの長さの単位線が１２ｍ間隔で設けられており、破線間隔は２０ｍとなっている。
【００２３】
制御部１１は、例えば、このような一般道路のレーンマークと高速道路のレーンマークの標準パターンを予め記憶しておき、車載カメラ１２の画像から抽出した破線のレーンマークと、予め記憶しておいたレーンマークの標準パターンとのパターンマッチング等を行うことによって、車載カメラ１２の画像から抽出した破線のレーンマークの破線間隔が１０ｍであるか、或いは２０ｍであるかを判定することが可能である。なお、このレーンマークの破線間隔を測定する処理は、このようなパターンマッチングによる手法に限らず、車載カメラ１２の取付角度や画像の座標位置から長さを推定する手法等、様々な手法が適用可能である。
【００２４】
ステップＳ３での処理の結果、車載カメラ１２の画像から抽出した破線のレーンマークの破線間隔が１０ｍであると判定した場合には（ステップＳ４）、制御部１１は、次に、ステップＳ５において、自車の走行位置が一般道路上であると認識しているかどうか、すなわちディスプレイ１８に表示されているナビゲーション画面上で、自車位置を表すマークが一般道路上に重畳表示された状態にあるかどうかを判定する。ここで、自車の走行位置が高速道路上であると認識している場合には、実際には自車は１０ｍの破線間隔でレーンマークが形成されている一般道路を走行中であるにも拘わらず高速道路を走行していると誤認識している状態にあるので、ステップＳ１４へと処理を移行して、自車位置を一般道路上に修正する処理を行う。一方、自車の走行位置が一般道路上であると認識している場合には、制御部１１は、次のステップＳ６において、車載カメラ１２から連続的に送られる画像から自車の走行に対するレーンマークの相対的な動きを認識して、自車が通過した単位線の本数を計数する。そして、ステップＳ７において、ステップＳ３で測定した破線のレーンマークの破線間隔とステップＳ６で計数した通過単位線の本数とに基づいて、処理開始時からの自車の走行距離を算出し、ステップＳ８において、ステップＳ７で算出した走行距離の情報を用いて自車の走行位置を特定し、ステップＳ１４へと処理を移行する。
【００２５】
また、ステップＳ３での処理の結果、車載カメラ１２の画像から抽出した破線のレーンマークの破線間隔が２０ｍであると判定した場合には（ステップＳ９）、制御部１１は、次に、ステップＳ１０において、自車の走行位置が高速道路上であると認識しているかどうか、すなわちディスプレイ１８に表示されているナビゲーション画面上で、自車位置を表すマークが高速道路上に重畳表示された状態にあるかどうかを判定する。ここで、自車の走行位置が一般道路上であると認識している場合には、実際には自車は２０ｍの破線間隔でレーンマークが形成されている高速道路を走行中であるにも拘わらず一般道路を走行していると誤認識している状態にあるので、ステップＳ１４へと処理を移行して、自車位置を高速道路上に修正する処理を行う。一方、自車の走行位置が高速道路上であると認識している場合には、制御部１１は、次のステップＳ１１において、車載カメラ１２から連続的に送られる画像から自車の走行に対するレーンマークの相対的な動きを認識して、自車が通過した単位線の本数を計数する。そして、ステップＳ１２において、ステップＳ３で測定した破線のレーンマークの破線間隔とステップＳ１１で計数した通過単位線の本数とに基づいて、処理開始時からの自車の走行距離を算出し、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した走行距離の情報を用いて自車の走行位置を特定し、ステップＳ１４へと処理を移行する。
【００２６】
そして、制御部１１は、ステップＳ１４において、ステップＳ８或いはステップＳ１３で特定した自車の走行位置に基づいて、ＧＰＳによる絶対位置検出と自立航法による走行位置推定との組み合わせ、或いは自立航法のみにより検出された自車位置を補正し、ディスプレイ１８に表示されているナビゲーション画面上の自車位置を表すマークのミスマッチング等を修正する。なお、この自車位置の補正に関しては、ステップＳ７或いはステップＳ１２で算出した自車の走行距離、すなわち破線のレーンマークの画像の画像認識処理によって算出した走行距離と、センサ群１４の中の車速センサによって検出された車速パルス信号に基づく走行距離との平均値を自車の正しい走行距離として求め、この走行距離の情報を用いて自車の走行位置を特定し、これに基づいて自車位置を補正するようにしてもよい。この場合には、破線のレーンマークの画像の画像認識処理によって算出した走行距離の誤差と、車速パルス信号に基づく走行距離の誤差とを双方で補うことができ、自車位置の精度を更に高めることができる。
【００２７】
以上の処理は、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が所定値未満となっている間、継続的に繰り返される。そして、ＧＰＳ受信機１３による受信感度が所定値以上にまで回復した段階で（ステップＳ１５）、制御部１１による一連の自車位置補正処理が終了する。
【００２８】
以上詳細に説明したように、本実施形態の車載ナビゲーション装置では、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が劣化した場合に、制御部１１の制御のもとで車載カメラ２で撮影された自車の走行路の画像が取り込まれ、自車の走行路が破線のレーンマークが敷設された道路である場合には、この車載カメラ１２で撮影された画像の画像認識処理により自車の走行距離を算出するようにしている。そして、このように算出した自車の走行距離の情報を用いて、ＧＰＳによる絶対位置検出と自立航法による走行位置推定との組み合わせ、或いは自立航法のみにより検出された自車位置を補正するようにしている。したがって、本実施形態の車載ナビゲーション装置によれば、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が劣化して自車の絶対位置の検出精度が低下した場合や、自車の絶対位置の検出自体が困難になった場合、具体的には、例えばトンネルや山道、高層ビルが連立する近辺など、ＧＰＳ衛星からの信号の受信が困難な地域を自車が継続的に走行している場合などにおいても、自車位置を高精度に検出することができ、自車位置の検出誤差によって地図上に重畳表示した自車位置のマークが実際の位置から大きくずれるといった問題を有効に回避して、自車の走行を適切に案内することができる。
【００２９】
また、本実施形態の車載ナビゲーション装置によれば、破線のレーンマークの破線間隔に基づいて自車が実際に走行している走行路の道路種別を判定し、一般道路を走行中であるにも拘わらず高速道路を走行していると誤認識している場合、或いは高速道路を走行中であるにも拘わらず一般道路を走行していると誤認識している場合には、自車位置を正しい道路上の位置へと修正するようにしているので、より適切に自車の走行案内を行うことができる。
【００３０】
すなわち、従来の一般的な車載ナビゲーション装置では、例えば、一般道路と高速道路とが並行している場所を自車が走行している場合などにおいては、ＧＰＳ受信機の限界性能により、いずれの道路を走行しているのかを判断するのが難い場合があり、高速道路を降りて一般道路を走行中であるにもかかわらず高速道路を走行中であるかのようにディスプレイに表示されたり、一般道路を走行中に突然高速道路に自車位置をマッピングしたりすることがあった。これに対して、本実施形態の車載ナビゲーション装置では、車載カメラ２で撮影された画像を解析してこの画像に含まれる破線のレーンマークの破線間隔を測定し、それに基づいて自車が走行している走行路の道路種別を判定しているので、この情報を用いることで、並行している道路へのミスマッチングを有効に修正することができ、より適切に自車の走行案内を行うことができる。
【００３１】
なお、以上説明した車載ナビゲーション装置は、本発明の一実施形態を例示したものであって、本発明が以上の例に限定されるものではなく、様々な変形が可能であることは勿論である。例えば、上述した車載ナビゲーション装置では、ＧＰＳ受信機１３の受信感度が所定値未満になった場合にのみ自車位置を補正するための一連の処理を行うようにしているが、ＧＰＳ受信機１３の受信感度劣化時だけでなく、破線のレーンマークが検出されたときに常時行うようにしてもよい。この場合には、定期的に車載カメラ２で自車の走行路の画像を撮影して破線のレーンマークがあるかどうかを判断する、或いは地図データにレーンマークの情報があればこれを用いて自車の走行路に破線のレーンマークが判断して自車位置を補正するための処理を開始するようにすればよい。このように、自車位置を補正するための一連の処理を、ＧＰＳ受信機１３の受信感度劣化時だけでなく、破線のレーンマークが検出されたときに常時行うようにした場合には、自車位置の検出精度を更に向上させて、より適切な自車の走行案内を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した車載ナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】自車位置の補正を行うための一連の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】破線のレーンマークの標準パターンを説明する図であり、（ａ）は一般道路における破線のレーンマークの標準パターン、（ｂ）は高速道路における破線のレーンマークの標準パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１ 制御部
１２ 車載カメラ
１３ ＧＰＳ受信機
１４ センサ群
１５ 地図記憶部
１６ 入力デバイス
１７ 表示制御部
１８ ディスプレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車位置を検出する自車位置検出手段と、
自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合に、当該破線のレーンマークを含む画像を撮影する車載カメラと、
前記車載カメラにより撮影された画像に基づいて、前記破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定する測定手段と、
前記車載カメラにより撮影された画像に基づいて、自車が通過した前記単位線の本数を計数する計数手段と、
前記測定手段により測定された前記破線間隔と、前記計数手段により計数された前記単位線の本数とに基づいて、自車の走行距離を算出する走行距離算出手段と、
前記走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて、前記自車位置検出手段により検出された自車位置を補正する自車位置補正手段とを備えることを特徴とする車載ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記測定手段によって測定された前記破線間隔に基づいて、自車が走行している走行路の道路種別を判定する道路種別判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記自車位置検出手段は、車輪の回転によって得られた車速パルス信号に基づいて自車の走行距離を検出する走行距離検出手段を有し、
前記自車位置補正手段は、前記走行距離算出手段によって算出された走行距離と、前記走行距離検出手段によって検出された前記車速パルス信号に基づく走行距離との平均値に基づいて、自車位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
【請求項４】
自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合に、当該破線のレーンマークを含む画像を車載カメラで撮影するステップと、
前記車載カメラにより撮影された画像に基づいて、前記破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定するステップと、
前記車載カメラにより撮影された画像に基づいて、自車が通過した前記単位線の本数を計数するステップと、
測定された前記破線間隔と、計数された前記単位線の本数とに基づいて、自車の走行距離を算出するステップと、
算出された走行距離に基づいて、自車位置検出手段により検出された自車位置を補正するステップとを有することを特徴とする自車位置補正方法。
【請求項１】
自車位置を検出する自車位置検出手段と、
自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合に、当該破線のレーンマークを含む画像を撮影する車載カメラと、
前記車載カメラにより撮影された画像に基づいて、前記破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定する測定手段と、
前記車載カメラにより撮影された画像に基づいて、自車が通過した前記単位線の本数を計数する計数手段と、
前記測定手段により測定された前記破線間隔と、前記計数手段により計数された前記単位線の本数とに基づいて、自車の走行距離を算出する走行距離算出手段と、
前記走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて、前記自車位置検出手段により検出された自車位置を補正する自車位置補正手段とを備えることを特徴とする車載ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記測定手段によって測定された前記破線間隔に基づいて、自車が走行している走行路の道路種別を判定する道路種別判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記自車位置検出手段は、車輪の回転によって得られた車速パルス信号に基づいて自車の走行距離を検出する走行距離検出手段を有し、
前記自車位置補正手段は、前記走行距離算出手段によって算出された走行距離と、前記走行距離検出手段によって検出された前記車速パルス信号に基づく走行距離との平均値に基づいて、自車位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の車載ナビゲーション装置。
【請求項４】
自車が走行している走行路に破線のレーンマークが敷設されている場合に、当該破線のレーンマークを含む画像を車載カメラで撮影するステップと、
前記車載カメラにより撮影された画像に基づいて、前記破線のレーンマークを構成する１本の単位線の先頭位置から隣接する次の単位線の先頭位置までの長さである破線間隔を測定するステップと、
前記車載カメラにより撮影された画像に基づいて、自車が通過した前記単位線の本数を計数するステップと、
測定された前記破線間隔と、計数された前記単位線の本数とに基づいて、自車の走行距離を算出するステップと、
算出された走行距離に基づいて、自車位置検出手段により検出された自車位置を補正するステップとを有することを特徴とする自車位置補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１５３５６５（Ｐ２００６−１５３５６５Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４２３０１（Ｐ２００４−３４２３０１）
【出願日】平成１６年１１月２６日（２００４．１１．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２６日（２００４．１１．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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