(57)【要約】【課題】車線が設定されていない料金所のゲート前において、他車両との接触をできるだけ回避し得るような走行ルートの案内を行うことができる「ナビゲーション装置および料金所における走行ルート案内方法」を提供する。【解決手段】撮像画像を処理して料金所における稼動中のゲートを認識する稼動ゲート認識部４と、認識した稼動ゲートの中から何れか１つを特定するゲート特定部５と、車両現在位置から上記特定した稼動ゲートまでの走行ルートを設定する走行ルート設定部７と、設定した走行ルートをＨＵＤ３００に表示させる走行ルート表示部８とを備え、車線が設定されていない料金所のゲート前において、車両現在位置から１つの稼動ゲートまでを結ぶ走行ルートを自動的に設定して表示させることにより、各車両がある程度の秩序をもって、それぞれの進路を交錯することなく進行していくことができるようにする。【選択図】図１
2014119372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された車載カメラにより撮像された画像を処理し、料金所における稼動中のゲートを認識する稼動ゲート認識部と、
上記稼動ゲート認識部により認識されたゲートの中から何れか１つのゲートを特定するゲート特定部と、
上記車両の現在位置を検出する車両位置検出部と、
上記車両位置検出部により検出された車両現在位置から上記ゲート特定部により特定されたゲートまでの走行ルートを仮想的な走行車線の態様で設定する走行ルート設定部と、
上記走行ルート設定部により設定された上記走行ルートを表示させる走行ルート表示部とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
上記ゲート特定部は、上記稼動ゲート認識部により認識されたゲートのうち、上記車両位置検出部により検出された車両現在位置から最も近いゲートを特定することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
上記車両位置検出部は、上記車両の現在の進行方向を更に検出し、
上記ゲート特定部は、上記稼動ゲート認識部により認識されたゲートのうち、上記車両位置検出部により検出された車両進行方向から最も角度差が小さいゲートを特定することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
ＥＴＣカードが車載機に装着されているか否かを検出するＥＴＣカード装着検出部を更に備え、
上記稼動ゲート認識部は、ＥＴＣレーンのゲートを更に認識し、
上記ゲート特定部は、上記ＥＴＣカード装着検出部により上記ＥＴＣカードの装着が検出された場合、上記稼動ゲート認識部により認識されたゲートのうち、上記ＥＴＣレーンのゲートであって、かつ、上記車両位置検出部により検出された車両現在位置から最も近いゲートを特定することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
ＥＴＣカードが車載機に装着されているか否かを検出するＥＴＣカード装着検出部を更に備え、
上記稼動ゲート認識部は、ＥＴＣレーンのゲートを更に認識し、
上記車両位置検出部は、上記車両の現在の進行方向を更に検出し、
上記ゲート特定部は、上記ＥＴＣカード装着検出部により上記ＥＴＣカードの装着が検出された場合、上記稼動ゲート認識部により認識されたゲートのうち、上記ＥＴＣレーンのゲートであって、かつ、上記車両位置検出部により検出された車両進行方向から最も角度差が小さいゲートを特定することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
上記走行ルート設定部は、上記車両位置検出部により検出された車両現在位置から上記ゲート特定部により特定されたゲートまでを滑らかな曲線で結ぶルートを上記走行ルートとして設定することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
上記車載カメラにより撮像された画像を処理し、上記稼動ゲート認識部により認識されたゲートの手前に設置されたレーン分岐用の路面表示または規制体を認識するレーン分岐認識部と、
上記車両位置検出部により検出された車両現在位置から上記レーン分岐認識部により認識された上記路面表示または上記規制体のある位置までを滑らかな曲線で結び、かつ、上記路面表示または上記規制体のある位置から上記ゲート特定部により特定されたゲートまでを上記ゲート向かって直進する直線で結ぶルートを上記走行ルートとして設定することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項８】
上記車両位置検出部により車両の走行中に随時検出される車両現在位置に基づいて、上記走行ルート設定部により上記走行ルートとして設定された上記仮想的な走行車線を逸脱する恐れがあるか否かを判定する逸脱判定部と、
上記逸脱判定部により上記車両が上記仮想的な走行車線から逸脱する恐れがあると判定された場合に警告を発する警告発生部とを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項９】
上記車両位置検出部により車両の走行中に随時検出される車両現在位置に基づいて、上記走行ルート設定部により上記走行ルートとして設定された上記仮想的な走行車線を逸脱する恐れがあるか否かを判定する逸脱判定部を更に備え、
上記走行ルート設定部は、上記逸脱判定部により上記車両が上記仮想的な走行車線から逸脱する恐れがあると判定された場合に、その時点において上記車両位置検出部により検出された車両現在位置から上記ゲート特定部により改めて特定されたゲートまでの走行ルートを再設定することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項１０】
上記稼動ゲート認識部により認識されたゲートの位置と上記車両位置検出部により検出された車両現在位置とに基づいて、上記車両と上記ゲートとの距離が所定値以下となったか否かを判定する接近判定部と、
上記車両位置検出部により車両の走行中に随時検出される車両現在位置に基づいて、上記走行ルート設定部により上記走行ルートとして設定された上記仮想的な走行車線を逸脱する恐れがあるか否かを判定する逸脱判定部と、
上記接近判定部により上記車両と上記ゲートとの距離が上記所定値以下になったと判定され、かつ、上記逸脱判定部により上記車両が上記仮想的な走行車線から逸脱する恐れがあると判定された場合に警告を発する警告発生部とを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項１１】
上記走行ルート設定部は、上記逸脱判定部により上記車両が上記仮想的な走行車線から逸脱する恐れがあると判定され、かつ、上記接近判定部により上記車両と上記ゲートとの距離が上記所定値以下となっていないと判定された場合に、その時点において上記車両位置検出部により検出された車両現在位置から上記ゲート特定部により改めて特定されたゲートまでの走行ルートを再設定することを特徴とする請求項１０に記載のナビゲーション装置。
【請求項１２】
ナビゲーション装置の稼動ゲート認識部が、車両に搭載された車載カメラにより撮像された画像を処理し、料金所における稼動中のゲートを認識する第１のステップと、
上記ナビゲーション装置のゲート特定部が、上記稼動ゲート認識部により認識されたゲートの中から何れか１つのゲートを特定する第２のステップと、
上記ナビゲーション装置の車両位置検出部が、上記車両の現在位置を検出する第３のステップと、
上記ナビゲーション装置の走行ルート設定部が、上記車両位置検出部により検出された車両現在位置から上記ゲート特定部により特定されたゲートまでの走行ルートを仮想的な走行車線の態様で設定する第４のステップと、
上記ナビゲーション装置の走行ルート表示部が、上記走行ルート設定部により設定された上記走行ルートを表示させる第５のステップとを有することを特徴とする料金所における走行ルート案内方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置および料金所における走行ルート案内方法に関し、特に、車線が設定されていない料金所のゲート前において走行ルートの案内を行うナビゲーション装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載用のナビゲーション装置では、自立航法センサやＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを用いて車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データを記録媒体から読み出して画面上に表示する。そして、画面上の所定箇所に自車位置を示す自車位置マークを重ね合わせて表示することにより、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。
【０００３】
また、従来のナビゲーション装置は、車両が誘導経路上の案内交差点に一定距離内に近づいたときに、交差点の案内画像を拡大表示して進行方向を矢印で表示するといった交差点案内の機能を備えている。さらに、従来のナビゲーション装置は、車両が有料道路の料金所付近に近づいたときに、料金所付近の案内画像を拡大表示して進行方向を矢印で表示するといった料金所案内の機能を備えているものが多い。
【０００４】
また、車載カメラによって撮像された画像を解析して料金所ゲートにＥＴＣレーンがあるか否かを判定し、ＥＴＣレーンの有無に基づいて、運転者に通知するレーン案内情報を決定する技術も提案されている（特許文献１参照）。これらの料金所案内機能により、料金所に設置されている複数のゲートの中のどのゲートを通り、どの方向に進行すればよいのかが運転者に分かりやすく提示される。
【０００５】
ところが、料金所のゲート前においては、車線が明確に設定されていない。しかも、各車両がどのゲートを通ってどの方向に進行するかがまちまちであるため、ゲート前で各車両の進路が交錯する。特に、有料道路の上下線から車両が合流する料金所では、ゲート数も多く、各車両の進路が交錯する可能性が高くなる。そのため、他車両との接触事故を回避するために車両の進路の取り方には相当の注意が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１６３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のナビゲーション装置が備える料金所案内機能では、自車両の進行方向やＥＴＣレーンの有無などに基づいて走行案内をするだけで、他車両との進路の交錯を考慮した走行案内は行っていない。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みて成されたものであり、車線が設定されていない料金所のゲート前において、他車両との接触をできるだけ回避し得るような走行ルートの案内を行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明では、車載カメラにより撮像された画像を処理して料金所における稼動中のゲートを認識し、認識したゲートの中から何れか１つを特定する。そして、車両現在位置から上記特定したゲートまでの走行ルートを仮想的な走行車線の態様で設定し、設定した走行ルートを表示させるようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成した本発明によれば、車線が設定されていない料金所のゲート前において、車両現在位置から１つのゲートまでを結ぶ走行ルートが自動的に設定され、それが表示される。これにより、画面表示された走行ルートを越えるように各車両の運転者が無闇に進路を変更しなければ、各車両がある程度の秩序をもって、それぞれの進路を交錯することなく進行していくようにすることができる。すなわち、本発明によれば、他車両との接触をできるだけ回避し得るような走行ルートの案内を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態によるナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の稼動ゲート認識部による稼動ゲートの位置の検出処理を説明するための図である。
【図３】撮影画像上の２次元座標を空間上の３次元座標に変換する処理を説明するための図である。
【図４】本実施形態によるＨＵＤの表示イメージを示す図である。
【図５】本実施形態によるナビゲーション装置の動作例を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態の変形例に係るナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】本実施形態の変形例に係るナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】本実施形態の変形例に係るナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態によるナビゲーション装置１００の機能構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のナビゲーション装置１００には、車両前方に設置された車載カメラ２００、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）３００、ＥＴＣ車載機４００が接続されている。
【００１３】
ＨＵＤ３００は、運転者が必要な情報を運転中に見やすく表示するために、車両のフロントガラスへ画像を投影するようにしたものである。運転者は、フロントガラス越しに存在する実世界と、フロントガラス上に映し出された画像とを重ねて見ることができる。本実施形態では、料金所における走行ルートの画像をＨＵＤ３００によりフロントガラスに表示させる。
【００１４】
本実施形態のナビゲーション装置１００は、その機能構成として、地図データ記憶部１、車両位置検出部２、料金所判定部３、稼動ゲート認識部４、ゲート特定部５、ＥＴＣカード装着検出部６、走行ルート設定部７および走行ルート表示部８を備えている。
【００１５】
なお、上記ブロック２〜８の各機能は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても実現することが可能である。例えばソフトウェアによって実現する場合、上記ブロック２〜８の各機能は、実際にはナビゲーション装置１００が備えるＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することにより実現される。なお、プログラムは、ハードディスク、半導体メモリ等の他の記録媒体に記憶してもよい。
【００１６】
地図データ記憶部１は、地図表示や経路探索などに必要な地図データを記憶するものであり、例えばハードディスクにより構成される。なお、地図データ記憶部１を構成する記録媒体としては、ハードディスクの他に、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、半導体メモリなどを用いても良い。
【００１７】
地図データ記憶部１に記録された地図データには、地図表示に必要な各種の描画データと、マップマッチングや経路探索、経路案内等の各種の処理に必要な道路データとが含まれている。道路データには、道路や車線を複数に分割して表した道路リンクのデータが含まれている。
【００１８】
なお、有料道路の料金所の手前は車線が設定されておらず、道路リンクも設定されていない。一方、料金所の位置には料金所の施設データが設定されている。また、道路リンクには道路属性を表すデータが含まれており、有料道路の本線または一般道と料金所とをつなぐランプ道の道路リンクには、当該ランプ道であることを示す道路属性が付与されている。
【００１９】
車両位置検出部２は、車両の現在位置を検出するものであり、自立航法センサ、ＧＰＳ受信機、位置計算用ＣＰＵ等で構成されている。自立航法センサは、所定走行距離毎に１個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ（距離センサ）と、車両の回転角度（移動方位）を検出する振動ジャイロ等の角速度センサ（相対方位センサ）とを含む。自立航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および方位（車両の現在の進行方向）を検出する。
【００２０】
位置計算用ＣＰＵは、自立航法センサから出力される自車の相対的な位置および方位のデータに基づいて、絶対的な自車位置（推定車両位置）および車両方位を計算する。また、ＧＰＳ受信機は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波をＧＰＳアンテナで受信して、３次元測位処理あるいは２次元測位処理を行って車両の絶対位置および方位を計算する（車両方位は、現時点における自車位置と１サンプリング時間ΔＴ前の自車位置とに基づいて計算する）。
【００２１】
料金所判定部３は、地図データ記憶部１に記憶されている地図データと、車両位置検出部２により検出された車両現在位置とに基づいて、車両が料金所（正確には、ランプ道の終端位置で、料金所の施設データが設定されている位置）に到達したか否かを判定する。本実施形態では、料金所判定部３により車両が料金所に到達したと判定されたときに、以下に説明する料金所における走行ルート案内を開始する。
【００２２】
稼動ゲート認識部４は、車載カメラ２００により撮像された画像を処理し、料金所における稼動中のゲートを認識する。稼動中のゲートとは、車両が通過可能なゲートのことをいう（以下、これを稼動ゲートという）。稼動ゲート認識部４は、撮影画像上で稼働ゲートの存在を認識することに加えて、認識した稼働ゲートの位置の検出も行う。本実施形態では、まずは撮影画像の２次元座標上における稼働ゲートの位置を検出する。また、稼動ゲート認識部４は、検出した２次元座標上における稼働ゲートの位置を実空間である３次元座標上の位置に変換し、更にそれをＨＵＤ３００における表示画像の２次元座標上の位置に変換する。
【００２３】
ここで検出したい稼働ゲートの位置は、料金所において車両現在位置から稼働ゲートまでの走行ルートを引くために必要な情報である。より具体的には、稼動ゲート認識部４は、各稼動ゲートの境界点の位置と、各稼働ゲートの幅（境界点間の幅）とを検出する。ここで、各稼動ゲートの境界点は、ゲート壁の根元の位置（路面との接地点）である。
【００２４】
以下に、稼動ゲート認識部４によって行われる稼働ゲートの位置検出処理の詳細を説明する。なお、車載カメラ２００の撮影画像における２次元座標およびＨＵＤ３００の表示画像における２次元座標において、原点は画像の左上の位置とし、Ｘ軸は幅方向の値、Ｙ軸は高さ方向の値とする。一方、実空間における３次元座標において、原点は車載カメラ２００の真下の路面位置とし、Ｘ軸は幅方向の値、Ｙ軸は奥行方向の値、Ｚ軸は高さ方向の値とする。
【００２５】
ここで、車載カメラ２００はキャリブレーションが実施済みであり、車載カメラ２００の車両に対する取付位置および向きが稼動ゲート認識部４において既知であるとする。また、撮影画像の歪みに関するパラメータも既知であるとする。これにより、車載カメラ２００の真下の路面位置を原点とした場合における空間上の任意の３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）は、ＨＵＤ３００の表示画像上における２次元座標Ｐ（Ｘｋ，Ｙｋ）に変換することが可能である。したがって、車載カメラ２００による撮影画像上の２次元座標Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）から３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）を求めれば、それをＨＵＤ３００による表示画像上の２次元座標Ｐ（Ｘｋ，Ｙｋ）に変換することが可能である。
【００２６】
本実施形態では、ゲート境界点の位置およびゲート幅を検出するために、稼動ゲート認識部４は、認識しやすい物体として、通行可能であることが示されているランプ（青色点灯のランプ）の撮影画像上における位置Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）を検出する。ここでは説明の簡略化のため、図２に示すように、料金所に稼働ゲート５１，５２が２つあり、２つのランプ６１，６２の位置Ｐ１（Ｘｉ１，Ｙｉ１），Ｐ２（Ｘｉ２，Ｙｉ２）を検出するものとする。
【００２７】
通常、２つの稼働ゲート５１，５２の幅Ｗは同じであり、各稼働ゲート５１，５２の中央にランプ６１，６２が設置されている。そのため、ランプ６１，６２間の距離もＷとなっている。したがって、空間上の３次元座標においてゲート幅Ｗは、以下のように２つのランプ６１，６２間の距離で表すことができる。なお、ここではランプ６１，６２の高さＺｗ１，Ｚｗ２が同じであることを前提としている。
Ｗ＝√｛（Ｘｗ１−Ｘｗ２）２＋（Ｙｗ１−Ｙｗ２）２｝
【００２８】
また、２つの稼働ゲート５１，５２の間を仕切るゲート壁７０の根元の位置（路面との接地点）であるゲート境界点８０の３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）は、ランプ６１，６２の３次元座標Ｐ１（Ｘｗ１，Ｙｗ１，Ｚｗ１），Ｐ２（Ｘｗ２，Ｙｗ２，Ｚｗ２）を用いて、以下のように表すことができる。
Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）＝Ｐ（（Ｘｗ１＋Ｘｗ２）／２，（Ｙｗ１＋Ｙｗ２）／２），０）
【００２９】
したがって、ランプ６１，６２の位置に関する４つの未知数Ｘｗ１，Ｙｗ１，Ｘｗ２，Ｙｗ２の値が分かれば、ゲート境界点８０の３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，０）もゲート幅Ｗも求めることが可能である。なお、２つの稼働ゲート５１，５２の間を仕切るゲート壁７０の境界点８０の３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）が分かれば、稼働ゲート５１のもう一方のゲート壁７１の境界点８１の位置、稼働ゲート５２のもう一方のゲート壁７２の境界点８２の位置は、中央のゲート境界点８０から左右に距離Ｗだけ離れた位置の座標として検出することが可能である。
【００３０】
なお、撮影画像上における２次元座標Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）だけが分かっている状態では、当該２次元座標Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）から空間上の３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）を一意に求めることはできない。図３（ａ）に示すように、２次元座標Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）には奥行情報がないため、空間上の奥行方向（Ｙ軸方向）の位置Ｙｗを一意に特定することができないからである。
【００３１】
しかし、図３（ｂ）のように、仮に高さ方向（Ｚ軸方向）の位置Ｚｗが既知であるとすれば、撮影画像上の２次元座標Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）から空間上の３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）を求めることが可能である。そこで、本実施形態では、稼働ゲート５１，５２の高さはどの料金所においてもほぼ同じであるという事実に鑑みて、ランプ６１，６２の高さＺｗ１，Ｚｗ２を既知の値（例えば、５ｍ）として用いるものとする。そうすることによって、ランプ６１，６２の位置に関して求めたい４つの未知数Ｘｗ１，Ｙｗ１，Ｘｗ２，Ｙｗ２の値を算出することが可能となる。
【００３２】
すなわち、車載カメラ２００のキャリブレーションが行われているため、撮影画像上の２次元座標Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）から、車載カメラ２００から見て空間上のどの方向にある物体が画像上に写るかを特定できる。そのため、物体が写る方向を単位ベクトルｖ＝（ａ，ｂ，ｃ）、車載カメラ２００の既知の位置を（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）で表すと、３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）は以下のように求めることができる。
（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）＝（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）＋ｎ（ａ，ｂ，ｃ）
ここで、Ｚｗ＝Ｚｃ＋ｎ・ｃであるから、Ｚｗが既知であるとすれば、ｎ＝（Ｚｗ−Ｚｃ）／ｃと求められる。よって、２つの未知の値Ｘｗ，Ｙｗについても、Ｘｗ，＝Ｘｃ＋ｎ・ａ、Ｙｗ＝Ｙｃ＋ｎ・ｂのように求めることが可能となる。
【００３３】
なお、ここではランプ６１，６２の高さＺｗ１，Ｚｗ２を既知の値として仮定しているが、実際の高さとの誤差があると、ゲート境界点８０の空間上の位置を表す３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）を正確に求めることができない。その結果、当該３次元座標Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）から変換した表示画像上の位置を表す２次元座標Ｐ（Ｘｋ，Ｙｋ）にも誤差が生じ、走行ルートを描画する位置にズレが生じてしまう。そこで、以下のような処理を行うことにより、描画位置のズレを抑制するようにしてもよい。
【００３４】
ランプについて既知の値として仮定した高さと実際の高さと誤差は、車両現在位置とゲートとの距離があるほど大きくなる。すなわち、横に遠いゲートほど誤差は大きくなる。このことを利用して、３個以上のランプが認識できている場合には、各稼働ゲートの幅Ｗがなるべく同一となるように仮定の高さを調整することで、描画位置の誤差を減らすことができる。この調整は、例えば最小二乗法などの演算を用いて行うことが可能である。
【００３５】
いま仮に、説明のために稼働ゲートの個数が２個（第１ゲート、第２ゲートとする）、実際のゲート幅は等しく、ランプの仮定の高さをＺｗとする。また、上述したＷ＝√｛（Ｘｗ１−Ｘｗ２）２＋（Ｙｗ１−Ｙｗ２）２｝の演算によって、２つの稼働ゲートの幅がそれぞれ Ｗ１，Ｗ２と求まったとする。ここで、仮定の高さＺｗと実際の高さとの誤差があると、Ｗ１≠Ｗ２となる。
【００３６】
２つのゲート幅Ｗ１，Ｗ２に差異があるほど良くないので、例えば次のような関数を考える。
Ｗ１（Ｚｗ）：仮定の高さがＺｗのときの第１ゲートの幅
Ｗ２（Ｚｗ）：仮定の高さがＺｗのときの第２ゲートの幅
Ｅ（Ｚｗ）：２つの稼働ゲートの幅に差があるほど値が大きくなる関数
例えば、Ｅ（Ｚｗ）＝｛Ｗ１（Ｚｗ）−Ｗ２（Ｚｗ）｝ ×｛Ｗ１（Ｚｗ）−Ｗ２（Ｚｗ）｝
そして、仮定の高さＺｗを大きくしたり小さくしたりしながら、関数Ｅ（Ｚｗ）の値が最も小さくなるＺｗの値を探す。稼働ゲートが３つ以上ある場合は、関数Ｅ（Ｚｗ）をそれにあわせて変えるだけで、他は同じである。
【００３７】
次に、図１に示した他の構成の説明を続ける。ゲート特定部５は、稼動ゲート認識部４により認識された稼働ゲートの中から何れか１つの稼働ゲートを特定する。ここで特定する稼働ゲートは、車両現在位置からの走行ルートを設定する対象とするものである。
【００３８】
例えば、ゲート特定部５は、稼動ゲート認識部４により認識された稼働ゲートのうち、車両位置検出部２により検出された車両現在位置から最も近い稼働ゲートを特定する。車両現在位置から最も近い稼働ゲートを特定することにより、最短の走行ルートを設定して案内することが可能となる。また、ゲート前にいる各車両の現在位置からそれぞれ最も近い稼働ゲートまでの走行ルートがそれぞれ設定されるので、各車両の走行ルートが交錯する可能性を低くすることができる。
【００３９】
あるいは、ゲート特定部５は、稼動ゲート認識部４により認識された稼働ゲートのうち、車両位置検出部２により検出された車両進行方向から最も角度差が小さい稼働ゲートを特定するようにしてもよい。車両進行方向から最も角度差が小さい稼働ゲートを特定することにより、ハンドル操作が最も少なくて済む走行ルートを設定して案内することが可能となる。また、急ハンドルを切ることが必要となる走行ルートの設定を回避し、各車両の走行ルートが交錯する可能性を低くすることができる。
【００４０】
なお、料金所に設置されたゲートの中には、ＥＴＣレーンのゲートが存在する。このＥＴＣレーンのゲートは、ＥＴＣ車載機４００にＥＴＣカードを装着している車両しか通行することができない。そこで、稼動ゲート認識部４より認識した稼働ゲートがＥＴＣレーンのものかどうか、ＥＴＣカードがＥＴＣ車載機４００に装着されているか否かを検出し、その結果に応じて何れかの稼働ゲートを特定するようにするのが好ましい。
【００４１】
この場合、稼動ゲート認識部４は、撮影画像上のランプを認識して稼働ゲートの位置を検出することに加え、その稼働ゲートがＥＴＣレーンのゲートか否かを更に認識する。ＥＴＣレーンか否かは、ランプの上にある看板を認識することにより判定することが可能である。
【００４２】
ＥＴＣカード装着検出部６は、ＥＴＣカードがＥＴＣ車載機４００に装着されているか否かを検出する。ＥＴＣカードがＥＴＣ車載機４００に装着されると、そのことを示す装着信号が、車載ネットワークの１つであるＣＡＮ（Control Area Network）等を通じてナビゲーション装置１００に送られてくる。ＥＴＣカード装着検出部６は、この装着信号に基づいて、ＥＴＣカードがＥＴＣ車載機４００に装着されたことを検出する。
【００４３】
ＥＴＣカード装着検出部６によりＥＴＣカードの装着が検出された場合、ゲート特定部５は、例えば、稼動ゲート認識部４により認識された稼働ゲートのうち、ＥＴＣレーンのゲートであって、かつ、車両位置検出部２により検出された車両現在位置から最も近いゲートを特定する。あるいは、同様の場合においてゲート特定部５は、稼動ゲート認識部４により認識された稼働ゲートのうち、ＥＴＣレーンのゲートであって、かつ、車両位置検出部２により検出された車両進行方向から最も角度差が小さいゲートを特定するようにしてもよい。
【００４４】
走行ルート設定部７は、車両位置検出部２により検出された車両現在位置からゲート特定部５により特定された稼働ゲートまでの走行ルートを仮想的な走行車線の態様で設定する。ここで、走行ルートを仮想的な走行車線の態様で設定するというのは、車両現在位置から稼働ゲート（正確には、ゲート境界点）までの間に走行ルートに沿った車線があたかも存在するかのように、仮想的な白線（レーンマーク）を設定するという意味である。
【００４５】
走行ルート設定部７は、例えば、車両位置検出部２により検出された車両現在位置からゲート特定部５により特定された稼働ゲートまでを滑らかな曲線で結ぶルートを走行ルートとして設定する。ゲート境界点の位置は、上述したように稼動ゲート認識部４により検出されている。つまり、車両現在位置からゲート境界点までの距離（奥行Ｙｗの値）が求まっているので、どのような曲率で走行ルートを設定すれば良いかを確定させることが可能である。走行ルートを滑らかな曲線で設定することにより、急ハンドルを切ることが必要となる走行ルートの設定を回避し、各車両の走行ルートが交錯する可能性を低くすることができる。
【００４６】
走行ルート表示部８は、走行ルート設定部７により設定された走行ルート、すなわち、仮想的な白線をＨＵＤ３００に表示させる。図４は、ＨＵＤ３００の表示イメージを示す図である。図４において、料金所のゲートおよびその周辺の道路は、全てフロントガラス越しに見える実体である。これに対し、画面手前から特定の稼働ゲートに向かって描かれている白線４１は、走行ルート表示部８により表示された走行ルートの画像である。
【００４７】
図５は、上記のように構成した本実施形態によるナビゲーション装置１００の動作例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、ナビゲーション装置１００の電源をオンにしたときに開始する。
【００４８】
まず、料金所判定部３は、地図データ記憶部１に記憶されている地図データと、車両位置検出部２により検出された車両現在位置とに基づいて、車両が有料道路の料金所に到達したか否かを判定する（ステップＳ１）。車両が料金所に到達していない場合、処理はステップＳ１の判定を繰り返す。一方、車両が料金所に到達したと料金所判定部３にて判定された場合、稼動ゲート認識部４は、車載カメラ２００により撮像された画像を処理することによって料金所における稼動ゲートを認識し、当該稼働ゲートの位置を検出する（ステップＳ２）。
【００４９】
また、稼動ゲート認識部４は、撮影画像を処理することにより、ステップＳ２で検出した各稼働ゲートがＥＴＣレーンのゲートか否かを認識する（ステップＳ３）。さらに、ＥＴＣカード装着検出部６は、ＥＴＣカードがＥＴＣ車載機４００に装着されているか否かを検出する（ステップＳ４）。そして、ゲート特定部５は、稼動ゲート認識部４により認識された稼働ゲートの中から何れか１つの稼働ゲートを特定する（ステップＳ５）。
【００５０】
ここで、ＥＴＣカードがＥＴＣ車載機４００に装着されている場合、ゲート特定部５は、例えば、認識された稼働ゲートのうち、ＥＴＣレーンのゲートであって、かつ、車両現在位置から最も近いゲートを特定する。一方、ＥＴＣカードがＥＴＣ車載機４００に装着されていない場合、ゲート特定部５は、例えば、認識された稼働ゲートのうち、ＥＴＣレーン以外のゲートであって、かつ、車両現在位置から最も近いゲートを特定する。
【００５１】
ゲート特定部５により１つの稼動ゲートが特定されると、走行ルート設定部７は、当該特定された稼働ゲートまでの走行ルートを仮想的な走行車線の態様で設定する（ステップＳ６）。そして、走行ルート表示部８が、走行ルート設定部７により設定された走行ルート、すなわち、仮想的な白線をＨＵＤ３００に表示させる（ステップＳ７）。
【００５２】
その後、料金所判定部３は、地図データ記憶部１に記憶されている地図データと、車両位置検出部２により検出された車両の現在位置とに基づいて、車両が有料道路の料金所を抜けたか否かを判定する（ステップＳ８）。ここでは、地図データにより料金所の施設データが設定されている位置を抜けたか否かを判定する。あるいは、稼動ゲート認識部４により撮影画像中からゲートが認識されなくなったときに、料金所を抜けたと判定するようにしてもよい。
【００５３】
ここで、料金所をまだ抜けていないと料金所判定部３にて判定された場合、処理はステップＳ２に戻る。これにより、車両の移動に合わせて走行ルートが随時計算され、ＨＵＤ３００に表示される。
【００５４】
なお、車両に移動に伴い車載カメラ２００による撮影画像が変化し、それに伴って走行ルート表示部８によりＨＵＤ３００に表示される走行ルートの画像も変化していくが、その過程で運転者が無闇な進路変更をしない限り、ゲート特定部５により特定される稼動ゲートは常に同じであり、走行ルート設定部７により設定される走行ルートにも変化はない。つまり、最初に特定された稼動ゲートに対する走行ルートが常に計算され、ＨＵＤ３００に表示される。そして、ステップＳ８で車両が料金所を抜けたと料金所判定部３にて判定されたとき、図５に示すフローチャートの処理は終了する。
【００５５】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、車載カメラ２００により撮像された画像を処理して料金所における稼動中のゲートを認識し、認識した稼動ゲートの中から何れか１つを特定する。そして、車両現在位置から上記特定した稼動ゲートまでの走行ルートを仮想的な走行車線の態様で設定し、設定した走行ルートをＨＵＤ３００に表示させるようにしている。
【００５６】
このように構成した本実施形態によれば、車線が設定されていない料金所のゲート前において、車両現在位置から１つの稼動ゲートまでを結ぶ走行ルートが自動的に設定され、それがＨＵＤ３００上に表示される。これにより、表示された走行ルートを越えるように各車両の運転者が無闇に進路を変更しなければ、各車両がある程度の秩序をもって、それぞれの進路を交錯することなく進行していくようにすることができる。したがって、本実施形態によれば、他車両との接触をできるだけ回避し得るような走行ルートの案内を行うことができる。
【００５７】
なお、上記実施形態では、走行ルート設定部７が、車両位置検出部２により検出された車両現在位置からゲート特定部５により特定された稼働ゲートまでを滑らかな曲線で結ぶ走行ルートを設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、料金所のゲート手前に、レーン分岐用の路面表示またはコーン等の規制体が設置されている場合がある。このような場合には、その路面表示や規制体を考慮した走行ルートを設定するのが好ましい。
【００５８】
図６は、本実施形態によるナビゲーション装置１００の他の構成例を示すブロック図である。なお、この図６において、図１に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。図６に示すナビゲーション装置１００は、レーン分岐認識部１１を更に備えている。また、図６に示すナビゲーション装置１００は、図１に示した走行ルート設定部７の代わりに、機能が異なる走行ルート設定部１７を備えている。
【００５９】
レーン分岐認識部１１は、車載カメラ２００により撮像された画像を処理し、稼動ゲート認識部４により認識された稼動ゲートの手前に設置されたレーン分岐用の路面表示または規制体（以下、これらをまとめてレーン分岐体という）を認識する。レーン分岐認識部１１は、撮影画像上でレーン分岐体の存在を認識することに加えて、認識したレーン分岐体の位置の検出も行う。
【００６０】
ここで、レーン分岐認識部１１は、稼動ゲート認識部４による稼動ゲートの位置の検出と同様に、まず撮影画像の２次元座標上におけるレーン分岐体の位置を検出する。また、レーン分岐認識部１１は、検出した２次元座標上における稼働ゲートの位置を実空間である３次元座標上の位置に変換し、更にそれをＨＵＤ３００における表示画像の２次元座標上の位置に変換する。
【００６１】
撮影画像の２次元座標上における位置を実空間である３次元座標上の位置に変換する際には、レーン分岐体の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置Ｚｗが既知であるとする。例えば、路面表示の場合は高さゼロ、コーンの場合は高さ５０ｃｍと設定する。また、路面表示の幅は上述したゲート幅Ｗと同じ値とし、コーンの幅は既知の値として仮に３０ｃｍに設定する。このようにすれば、レーン分岐体に関しても、撮影画像の２次元座標上における位置Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ）を実空間である３次元座標上の位置Ｐ（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）に変換することが可能である。
【００６２】
走行ルート設定部１７は、車両位置検出部２により検出された車両現在位置からレーン分岐認識部１１により認識されたレーン分岐体のある位置（路面表示の場合はその先端の位置）までを滑らかな曲線で結び、レーン分岐体のある位置からゲート特定部５により特定された稼動ゲートまでを当該稼動ゲート向かって直進する直線で結ぶルートを走行ルートとして設定する。
【００６３】
このようにすれば、レーン分岐体による走行規制を守りつつ、各車両がそれぞれの進路を交錯することなく進行していくような走行ルートを設定することができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、走行ルート設定部７により設定された走行ルートを走行ルート表示部８がＨＵＤ３００に表示するところまでの処理を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、走行ルート設定部７により設定された走行ルートを用いて車両の車線逸脱判定を行い、走行ルートを逸脱する恐れがある場合に警告を出力するようにしてもよい。
【００６５】
図７は、車線逸脱警告を行うようにしたナビゲーション装置１００の構成例を示すブロック図である。ここでは図１に示した実施形態の変形例としての構成を示す。図７において、図１に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。なお、図６に示した実施形態の変形例として構成することが可能であることは言うまでもない。
【００６６】
図７に示すナビゲーション装置１００は、逸脱判定部２１および警告発生部２２を更に備えている。逸脱判定部２１は、車両位置検出部２により車両の走行中に随時検出される車両現在位置に基づいて、走行ルート設定部７により走行ルートとして設定された仮想的な走行車線を逸脱する恐れがあるか否かを判定する。すなわち、逸脱判定部２１は、仮想的に設定された白線を越えて車両が移動する恐れがあるか否かを判定する。
【００６７】
警告発生部２２は、逸脱判定部２１により車両が仮想的な走行車線から逸脱する恐れがあると判定された場合に、警告を発する。警告は、例えば警告音の出力で行ってもよいし、警告メッセージのＨＵＤ３００への表示で行ってもよい。このように車線逸脱警告を行うことにより、設定された走行ルートの通りに走行することを運転者に注意喚起することができる。これにより、表示された走行ルートを越えるように各車両の運転者が無闇に進路を変更することを抑制することができ、各車両が秩序をもって、それぞれの進路を交錯することなく進行していくようにすることができる。
【００６８】
なお、図８に示すように、図７に示した構成に対して接近判定部３１を更に設け、警告発生部２２の代わりに機能が異なる警告発生部３２を設けるようにしてもよい。接近判定部３１は、稼動ゲート認識部４により認識された稼動ゲートの位置と車両位置検出部２により検出された車両現在位置とに基づいて、ゲート特定部５により特定された稼動ゲートと車両との距離が所定値以下となったか否かを判定する。
【００６９】
警告発生部３２は、接近判定部３１により車両と稼動ゲートとの距離が所定値以下になったと判定され、かつ、逸脱判定部２１により車両が仮想的な走行車線から逸脱する恐れがあると判定された場合に、警告を発する。すなわち、車両が稼動ゲートから比較的遠い位置にいるときは、走行ルートを越えて進路変更をしても警告を発生させず、車両が稼動ゲートから所定距離以内に近づいたときのみ、走行ルート逸脱の恐れがある場合に警告を発生させる。
【００７０】
車両が稼動ゲートから比較的遠い位置にいるときは、各車両の密集度合いは比較的小さいことが多いため、進路変更を行うことにまだ多少の余裕はある。しかしながら、各車両が稼動ゲートから所定距離以内に近づいた状況では、各車両の密集度合い大きくなっていることから、進路変更を行うことは走行の安全上好ましくない。このように車両が稼動ゲートに近づいた状況で車線逸脱警告を行うことにより、進路変更の禁止を運転者に注意喚起することができる。
【００７１】
また、上記実施形態では、ゲート特定部５により特定される稼動ゲートが常に同じであり、走行ルート設定部７により設定される走行ルートも変わらない（車両の移動に伴い画像が変わるだけ）例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示した構成において警告発生部２２を省略し、走行ルート設定部７は、逸脱判定部２１により車両が仮想的な走行車線から逸脱する恐れがあると判定された場合に、その時点において車両位置検出部２により検出された車両現在位置からゲート特定部５により改めて特定された稼動ゲートまでの走行ルートを再設定するようにしてもよい。
【００７２】
あるいは、図８に示した構成において、走行ルート設定部７は、逸脱判定部２１により車両が仮想的な走行車線から逸脱する恐れがあると判定され、かつ、接近判定部３１により車両と稼動ゲートとの距離が所定値以下となっていないと判定された場合に、その時点において車両位置検出部２により検出された車両現在位置からゲート特定部５により改めて特定された稼動ゲートまでの走行ルートを再設定するようにしてもよい。
【００７３】
ここで、車両と稼動ゲートとの距離が所定値以下となっていない場合（車両が稼動ゲートから比較的遠い位置にいる場合）に限って走行ルートを再設定しているのは、稼動ゲートから所定距離以内に近づいた状況で進路変更を行うことは走行の安全上好ましくないからである。すなわち、車両と稼動ゲートとの距離が所定値以下となった場合は、設定した走行ルートを固定し、その走行ルートを越える恐れがあるときは警告発生部３２により警告を発生させるのが好ましい。
【００７４】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００７５】
例えば、上記実施形態では、設定された走行ルートの画像をＨＵＤ３００に表示させる例について説明したが、センターコンソールやダッシュボード上などに設置された液晶ディスプレイ等に表示させるようにしてもよい。この場合、例えば料金所の簡易画像を表示させ、その簡易画像上に走行ルートの画像を重畳して表示させるようにすることが可能である。
【００７６】
また、上記実施形態では、走行ルート設定部７，１７が、稼動ゲート認識部４より検出されたゲート境界点までの距離（奥行Ｙｗの値）に基づいて曲率を設定し、当該曲率による滑らかな曲線で走行ルートを設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、車載カメラ２００としてステレオカメラの構成を採用することにより、ステレオカメラを利用して車両現在位置からゲート境界点までの距離を測定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
２  車両位置検出部
３  料金所判定部
４  稼動ゲート認識部
５  ゲート特定部
６  ＥＴＣカード装着検出部
７，１７  走行ルート設定部
８  走行ルート表示部
１１  レーン分岐認識部
２１  逸脱判定部
２２，３２  警告発生部
３１  接近判定部
１００  ナビゲーション装置
２００  車載カメラ
３００  ＨＵＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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