(57)【要約】【課題】認識対象物を的確に認識することができるようにする。【解決手段】車速を検出する車速検出部と、車両の所定の箇所に取り付けられ、被撮影物を撮影して画像データを発生させる撮像装置と、前記画像データから成る画像が形成される画像領域内において認識エリアを設定する認識エリア設定処理手段と、前記認識エリアを車速に応じて移動させる認識エリア移動処理手段と、前記認識エリア内の認識対象物を認識する認識対象物認識処理手段とを有する。この場合、画像領域内において設定された認識エリアが車速に応じて移動させられるので、認識対象物の認識率を高くしたり、認識精度を高くしたりすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速を検出する車速検出部と、車両の所定の箇所に取り付けられ、被撮影物を撮影して画像データを発生させる撮像装置と、前記画像データから成る画像が形成される画像領域内において認識エリアを設定する認識エリア設定処理手段と、前記認識エリアを車速に応じて移動させる認識エリア移動処理手段と、前記認識エリア内の認識対象物を認識する認識対象物認識処理手段とを有することを特徴とする画像処理システム。
【請求項２】
前記認識エリアの大きさを設定する垂直方向範囲指数、撮像装置の仕様によって規定され単位時間当たり取得される画像の数を表すフレームレート、及び車速に基づいて、認識対象物の認識に使用される認識対象フレーム数を算出するフレーム数算出処理手段と、認識対象フレーム数が基準フレーム数になるように認識エリアの位置を算出する位置算出処理手段とを有するとともに、前記認識エリア移動処理手段は、算出された位置に向けて認識エリアを移動させる請求項１に記載の画像処理システム。
【請求項３】
前記認識エリア移動処理手段は、車速が高い場合に認識エリアを撮像装置から離れる方向に移動させ、車速が低い場合に認識エリアを撮像装置に近くなる方向に移動させる請求項１又は２に記載の画像処理システム。
【請求項４】
前記画像領域内において、認識エリアの容量を変更する認識エリア容量変更処理手段を有する請求項１に記載の画像処理システム。
【請求項５】
前記認識エリア容量変更処理手段は、前記画像領域内における認識エリアの位置に対応させて認識エリアの容量を変更する請求項４に記載の画像処理システム。
【請求項６】
車速を検出し、被撮影物を撮影して画像データを発生させ、該画像データから成る画像が形成される画像領域内において認識エリアを設定し、該認識エリアを車速に応じて移動させ、前記認識エリア内の認識対象物を認識することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理システム及び画像処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナビゲーション装置においては、例えば、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）によって車両の現在の位置、すなわち、現在地が検出されるとともに、ジャイロセンサによって検出された車両の旋回角に基づいて、車両の方位、すなわち、自車方位が検出され、データ記録部から地図データが読み出され、表示部に地図画面が形成され、該地図画面に、現在地を表す自車位置、自車位置の周辺の地図及び自車方位が表示されるようになっている。したがって、操作者である運転者は、前記地図画面に表示された自車位置、自車位置の周辺の地図及び自車方位に従って車両を走行させることができる。
【０００３】
また、運転者が目的地を入力し、探索条件を設定すると、該探索条件に基づいて、経路探索処理が行われ、前記地図データに従って現在地で表される出発地から目的地までの経路が探索される。そして、探索された経路、すなわち、探索経路は前記地図画面に自車位置と共に表示され、探索経路の案内、すなわち、経路案内が行われる。したがって、運転者は表示された探索経路に沿って車両を走行させることができる。
【０００４】
ところで、車両の前端部にカメラを搭載し、車両が走行しているレーンを表す走行レーンの車両通行帯境界線等を前記カメラによって被撮影物として撮影し、画像データを発生させ、該画像データに対して画像処理を行うことによって、前記被撮影物を認識対象物として認識し、認識された認識対象物に基づいて走行支援を行う走行支援システムが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２６４９５４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、前記従来の走行支援システムにおいては、画像中の道路が存在する下方の部分だけが、前記認識対象物を認識する領域、すなわち、認識エリアとして設定されるようになっているが、画像中の道路が存在する部分が大きくなると、道路の全体が前記認識エリアになり、画像処理の負荷が大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、道路が存在する部分より小さい部分を認識エリアとして設定し、該認識エリア内において前記認識対象物を認識することが考えられる。その場合、カメラに近い部分に認識エリアを設定すると、該認識エリアにおける実際の道路上の距離が短くなるので、認識精度を向上させることができる。ところが、画像中の認識対象物は車両に対して相対的に移動するので、車速が高い場合、認識対象物に対する撮影時のシャッタ回数に相当するフレームの数（以下「フレーム数」という。）が少なくなり、認識率がその分低くなってしまう。
【０００７】
一方、カメラから離れた部分に認識エリアを設定すると、車速が高い場合でも、前記認識対象物に対するフレーム数が多くなるので、認識率を高くすることができるが、認識エリアにおける実際の道路上の距離が長くなるので、認識精度がその分低くなってしまう。
【０００８】
このように、認識率が低くなったり、認識精度が低くなったりするので、認識対象物を的確に認識することができない。
【０００９】
本発明は、前記従来の走行支援システムの問題点を解決して、認識対象物を的確に認識することができる画像処理システム及び画像処理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】
【００１０】
そのために、本発明の画像処理システムにおいては、車速を検出する車速検出部と、車両の所定の箇所に取り付けられ、被撮影物を撮影して画像データを発生させる撮像装置と、前記画像データから成る画像が形成される画像領域内において認識エリアを設定する認識エリア設定処理手段と、前記認識エリアを車速に応じて移動させる認識エリア移動処理手段と、前記認識エリア内の認識対象物を認識する認識対象物認識処理手段とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像領域内において設定された認識エリアが車速に応じて移動させられるので、認識対象物の認識率を高くしたり、認識精度を高くしたりすることができる。したがって、認識対象物を的確に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態におけるナビゲーションシステムを示す図である。
【００１４】
図において、１０はパワートレイン制御部としての自動変速機制御部であり、該自動変速機制御部１０は、所定の変速比で変速を行うパワートレイン、例えば、自動変速機としての無段変速機（ＣＶＴ）、有段変速機（オートマチックトランスミッション）、電動駆動装置等の制御を行う。
【００１５】
そして、１４は情報端末、例えば、車両に搭載された車載装置としてのナビゲーション装置、６３はネットワーク、５１は情報提供者としての情報センタであり、前記自動変速機制御部１０、ナビゲーション装置１４、ネットワーク６３、情報センタ５１等によってナビゲーションシステムが構成される。
【００１６】
前記ナビゲーション装置１４は、現在地を検出する現在地検出部としてのＧＰＳセンサ１５、地図データのほかに各種の情報が記録された情報記録部としてのデータ記録部１６、入力された情報に基づいて、ナビゲーション処理等の各種の演算処理を行うナビゲーション処理部１７、自車方位を検出する方位検出部としての方位センサ１８、操作者である運転者が操作することによって所定の入力を行うための第１の入力部としての操作部３４、図示されない画面に表示された画像によって各種の表示を行い、運転者に通知するための第１の出力部としての表示部３５、音声によって所定の入力を行うための第２の入力部としての音声入力部３６、音声によって各種の表示を行い、運転者に通知するための第２の出力部としての音声出力部３７、及び通信端末として機能する送受信部としての通信部３８を備え、前記ナビゲーション処理部１７に、ＧＰＳセンサ１５、データ記録部１６、方位センサ１８、操作部３４、表示部３５、音声入力部３６、音声出力部３７及び通信部３８が接続される。
【００１７】
また、前記ナビゲーション処理部１７には、前記自動変速機制御部１０、車両の前端の所定の箇所に取り付けられ、車両の前方を監視する前方監視装置４８、車両の後端の所定の箇所に取り付けられ、車両の後方を撮影する撮像装置としての、かつ、後方監視装置としてのバックカメラ（後方監視カメラ）４９、運転者によるアクセルペダルの操作をアクセル開度で検出するエンジン負荷検出部としてのアクセルセンサ４２、運転者によるブレーキペダルの操作をブレーキ踏込量で検出する制動検出部としてのブレーキセンサ４３、車速Ｓを検出する車速検出部としての車速センサ４４等が接続される。なお、アクセルセンサ４２、ブレーキセンサ４３等は運転者による車両の操作情報を検出するための操作情報検出部を構成する。
【００１８】
前記ＧＰＳセンサ１５は、人工衛星によって発生させられた電波を受信することによって地球上における現在地を検出し、併せて時刻を検出する。本実施の形態においては、現在地検出部としてＧＰＳセンサ１５が使用されるようになっているが、該ＧＰＳセンサ１５に代えて図示されない距離センサ、ステアリングセンサ、高度計等を単独で、又は組み合わせて使用することもできる。また、前記方位センサ１８としてジャイロセンサ、地磁気センサ等を使用することができる。
【００１９】
前記データ記録部１６は、地図データファイルから成る地図データベースを備え、該地図データベースに地図データが記録される。該地図データには、交差点に関する交差点データ、ノードに関するノードデータ、道路リンクに関する道路データ、探索用に加工された探索データ、施設に関する施設データ等が含まれるほか、地物に関する地物データが含まれる。
【００２０】
前記地物は、運転者に各種の走行上の情報を提供したり、各種の走行上の案内を行ったりするために道路上に設置、又は形成された表示物であり、表示線、路上標識、横断歩道、マンホール、信号機等から成る。前記表示線には、車両を停止させるための停止線、各レーンを区分する車両通行帯境界線、駐車スペースを表す区画線等が含まれ、前記路上標識には、各レーンにおける進行方向を矢印によって表す通行区分標識、「止まれ」等のように一時停止箇所を予告する案内標識等が含まれる。そして、前記地物データには、各地物の位置を座標等で表す位置情報、各地物をイメージで表す画像情報等が含まれる。なお、前記一時停止箇所には、非優先道路から優先道路への進入箇所、踏切、赤信号が点滅する交差点等が含まれる。
【００２１】
また、前記レーンに関する道路データとして、道路上の各レーンごとに付与されたレーン番号、レーンの位置情報等から成るレーンデータが含まれる。前記データ記録部１６には、所定の情報を音声出力部３７によって出力するためのデータも記録される。
【００２２】
さらに、前記データ記録部１６には、統計データファイルから成る統計データベース、走行履歴データファイルから成る走行履歴データベース等が形成され、前記統計データファイルに統計データが、前記走行履歴データファイルに走行履歴データが、いずれも実績データとして記録される。
【００２３】
前記統計データは、過去に提供された交通情報の実績、すなわち、履歴を表す履歴情報であり、情報提供者としてのＶＩＣＳ（登録商標：Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）センタ等の図示されない道路交通情報センタ等によって過去に提供された交通情報、及び国土交通省によって提供された道路交通センサスによる交通量を表すデータである道路交通センサス情報、国土交通省によって提供された道路時刻表情報等を単独で、又は組み合わせて使用し、必要に応じて、加工し、統計処理を施すことによって作成される。なお、前記統計データに、渋滞状況を予測する渋滞予測情報等を加えることもできる。その場合、前記統計データを作成するに当たり、履歴情報に、日時、曜日、天候、各種イベント、季節、施設の情報（デパート、スーパーマーケット等の大型の施設の有無）等の詳細な条件が加えられる。
【００２４】
前記統計データのデータ項目には、各道路リンクについてのリンク番号、走行方向を表す方向フラグ、情報の種類を表す情報種別、所定のタイミングごとの渋滞度、前記各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとの所要時間を表すリンク所要時間、該リンク所要時間の各曜日ごとの平均的なデータ（例えば、曜日平均データ）等から成る。
【００２５】
また、走行履歴データは、情報センタ５１によって複数の車両、すなわち、自車又は他車から収集され、各車両が走行した道路における車両の走行の実績、すなわち、走行実績を表す実績情報であり、走行データに基づいてプローブデータとして算出され、蓄積される。
【００２６】
前記走行履歴データのデータ項目は、各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとのリンク所要時間、各道路リンクを走行したときの、所定のタイミングごとの渋滞度等から成る。なお、前記統計データに、走行履歴データを加えることができる。また、本実施の形態において、渋滞度は、渋滞の度合いを表す渋滞指標として使用され、渋滞、混雑及び非渋滞の別で表される。
【００２７】
前記データ記録部１６は、前記各種のデータを記録するために、ハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、光ディスク等の図示されないディスクを備えるほかに、各種のデータを読み出したり、書き込んだりするための読出・書込ヘッド等の図示されないヘッドを備える。前記データ記録部１６にメモリカード等を使用することができる。
【００２８】
本実施の形態においては、前記データ記録部１６に、前記地図データベース、統計データベース、走行履歴データベース等が配設されるようになっているが、情報センタ５１において、前記地図データベース、統計データベース、走行履歴データベース等を配設することもできる。
【００２９】
また、前記ナビゲーション処理部１７は、ナビゲーション装置１４の全体の制御を行う制御装置としての、かつ、演算装置としてのＣＰＵ３１、該ＣＰＵ３１が各種の演算処理を行うに当たってワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ３２、制御用のプログラムのほか、目的地までの経路の探索、経路案内等を行うための各種のプログラムが記録されたＲＯＭ３３、各種のデータ、プログラム等を記録するために使用される図示されないフラッシュメモリを備える。
【００３０】
本実施の形態においては、前記ＲＯＭ３３に各種のプログラムを記録し、前記データ記録部１６に各種のデータを記録することができるが、プログラム、データ等をディスク等に記録することもできる。この場合、ディスク等から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに書き込むことができる。したがって、ディスク等を交換することによって前記プログラム、データ等を更新することができる。また、前記自動変速機制御部１０の制御用のプログラム、データ等も前記ディスク等に記録することができる。さらに、通信部３８を介して前記プログラム、データ等を受信し、ナビゲーション処理部１７のフラッシュメモリに書き込むこともできる。
【００３１】
前記操作部３４は、運転者が操作することによって、走行開始時の現在地を修正したり、出発地及び目的地を入力したり、通過点を入力したり、通信部３８を作動させたりするためのものであり、前記操作部３４として、表示部３５とは独立に配設されたキーボード、マウス等を使用することができる。また、前記操作部３４として、前記表示部３５に形成された画面に画像で表示された各種のキー、スイッチ、ボタン等の画像操作部をタッチ又はクリックすることによって、所定の入力操作を行うことができるようにしたタッチパネルを使用することができる。
【００３２】
前記表示部３５としてディスプレイが使用される。そして、表示部３５に形成された各種の画面に、車両の現在地を自車位置として、車両の方位を自車方位として表示したり、地図、探索経路、該探索経路に沿った案内情報、交通情報等を表示したり、探索経路における次の交差点までの距離、次の交差点における進行方向を表示したりすることができるだけでなく、前記画像操作部、操作部３４、音声入力部３６等の操作案内、操作メニュー、キーの案内を表示したり、ＦＭ多重放送の番組等を表示したりすることができる。
【００３３】
また、音声入力部３６は、図示されないマイクロホン等によって構成され、音声によって必要な情報を入力することができる。さらに、音声出力部３７は、図示されない音声合成装置及びスピーカを備え、音声出力部３７から、前記探索経路、案内情報、交通情報等が、例えば、音声合成装置によって合成された音声で出力される。
【００３４】
前記通信部３８は、前記道路交通情報センタから送信された現況の交通情報、一般情報等の各種の情報を、道路に沿って配設された電波ビーコン装置、光ビーコン装置等を介して電波ビーコン、光ビーコン等として受信するためのビーコンレシーバ、ＦＭ放送局を介してＦＭ多重放送として受信するためのＦＭ受信機等を備える。なお、前記交通情報には、渋滞情報、規制情報、駐車場情報、交通事故情報、サービスエリアの混雑状況情報等が含まれ、一般情報には、ニュース、天気予報等が含まれる。また、前記ビーコンレシーバ及びＦＭ受信機は、ユニット化されてＶＩＣＳレシーバとして配設されるようになっているが、別々に配設することもできる。
【００３５】
前記交通情報は、情報の種別を表す情報種別、メッシュを特定するためのメッシュ番号、二つの地点（例えば、交差点）間を連結する道路リンクを特定し、かつ、上り／下りの別を表すリンク番号、該リンク番号に対応させて提供される情報の内容を表すリンク情報を含み、例えば、交通情報が渋滞情報である場合、前記リンク情報は、前記道路リンクの始点から渋滞の先頭までの距離を表す渋滞先頭データ、渋滞度、渋滞区間を前記渋滞の先頭から渋滞の末尾までの距離を表す渋滞長、道路リンクを走行するのに必要な時間を表すリンク所要時間等から成る。
【００３６】
そして、通信部３８は、前記情報センタ５１から、前記地図データ、統計データ、走行履歴データ等のデータのほか、交通情報、一般情報等の各種の情報をネットワーク６３を介して受信することができる。
【００３７】
そのために、前記情報センタ５１は、サーバ５３、該サーバ５３に接続された通信部５７及び情報記録部としてのデータベース（ＤＢ）５８等を備え、前記サーバ５３は、制御装置としての、かつ、演算装置としてのＣＰＵ５４、ＲＡＭ５５、ＲＯＭ５６等を備える。また、前記データベース５８に、前記データ記録部１６に記録された各種のデータと同様のデータ、例えば、前記地図データ、統計データ、走行履歴データ等が記録される。さらに、情報センタ５１は、前記道路交通情報センタから送信された現況の交通情報、一般情報等の各種の情報、及び複数の車両（自車又は他車）から収集した走行履歴データをリアルタイムに提供することができる。
【００３８】
そして、前記前方監視装置４８は、レーザレーダ、ミリ波レーダ等のレーダ、超音波センサ等、又はそれらの組合せから成り、先行して走行している車両である先行車両を監視したり、一時停止箇所、障害物等を監視したりする。また、前方監視装置４８は、自車周辺情報として先行車両に対する相対的な車速を表す相対速度、一時停止箇所に対する接近速度、障害物に対する接近速度等を検出したり、車間距離、車間時間等を算出したりする。
【００３９】
前記バックカメラ４９は、ＣＣＤ素子から成り、自車の後方を監視するために、光軸を斜め下方に向けて取り付けられ、前記地物のほかに、自車の後方を走行している他車である後方車両、道路脇の建造物、構造物等を被撮影物として撮影し、撮影された被撮影物の画像データを発生させ、ＣＰＵ３１に送る。該ＣＰＵ３１は、前記画像データを読み込み、画像データに対して画像処理を行うことによって、画像中の前記各被撮影物を認識対象物として認識する。本実施の形態においては、バックカメラ４９としてＣＣＤ素子が使用されるが、Ｃ−ＭＯＳ素子等を使用することができる。
【００４０】
なお、前記ナビゲーションシステム、ナビゲーション処理部１７、ＣＰＵ３１、５４、サーバ５３等は、単独で又は二つ以上組み合わせることによってコンピュータとして機能し、各種のプログラム、データ等に基づいて演算処理を行う。また、データ記録部１６、ＲＡＭ３２、５５、ＲＯＭ３３、５６、データベース５８、フラッシュメモリ等によって記録媒体が構成される。そして、演算装置として、ＣＰＵ３１、５４に代えてＭＰＵ等を使用することもできる。
【００４１】
次に、前記構成のナビゲーションシステムの基本動作について説明する。
【００４２】
まず、運転者によって操作部３４が操作され、ナビゲーション装置１４が起動されると、ＣＰＵ３１の図示されないナビ初期化処理手段は、ナビ初期化処理を行い、ＧＰＳセンサ１５によって検出された自車の現在地、方位センサ１８によって検出された自車方位を読み込むとともに、各種のデータを初期化する。次に、前記ＣＰＵ３１の図示されないマッチング処理手段は、マッチング処理を行い、読み込まれた現在地の軌跡、及び現在地の周辺の道路を構成する各道路リンクの形状、配列等に基づいて、現在地がいずれの道路リンク上に位置するかの判定を行うことによって、現在地を特定する。
【００４３】
また、本実施の形態において、前記マッチング処理手段は、さらに、バックカメラ４９によって撮影された前記被撮影物である各地物の位置に基づいて現在地を特定する。
【００４４】
そのために、ＣＰＵ３１の図示されない画像認識処理手段は、画像認識処理を行い、バックカメラ４９から画像データを読み込み、該画像データから成る画像中の地物を認識する。また、前記ＣＰＵ３１の図示されない距離算出処理手段は、距離算出処理を行い、画像中における地物の位置に基づいて、カメラ４９から実際の地物までの距離Ｌａを算出する。そして、前記マッチング処理手段の現在地特定処理手段は、現在地特定処理を行い、前記距離Ｌａを読み込むとともに、データ記録部１６から地物データを読み出して前記地物の座標を取得し、該座標及び前記距離Ｌａに基づいて現在地を特定する。
【００４５】
また、前記ＣＰＵ３１の図示されないレーン検出処理手段は、レーン検出処理を行い、同様に、前記画像データに基づいて認識された地物とデータ記録部１６から読み出された地物データとを照合させることによって、自車が走行しているレーン、すなわち、走行レーンを検出する。
【００４６】
なお、前記レーン検出処理手段は、前記地磁気センサのセンサ出力を読み込み、該センサ出力に基づいて、道路上の所定のレーンにマンホール等の強磁性体から成る被検出物があるかどうかを判断し、判断結果に基づいて走行レーンを検出することもできる。さらに、高精度のＧＰＳセンサ１５を使用し、現在地を精度よく検出し、検出結果に基づいて走行レーンを検出することができる。また、必要に応じて、表示線の画像データに対して画像処理を行うのと同時に、地磁気センサのセンサ出力、現在地等を組み合わせて、走行レーンを検出することができる。
【００４７】
続いて、ＣＰＵ３１の図示されない基本情報取得処理手段は、基本情報取得処理を行い、前記地図データを、データ記録部１６から読み出して取得するか、又は通信部３８を介して情報センタ５１等から受信して取得する。なお、地図データを情報センタ５１等から取得する場合、前記基本情報取得処理手段は、受信した地図データをフラッシュメモリにダウンロードする。
【００４８】
そして、前記ＣＰＵ３１の図示されない表示処理手段は、表示処理を行い、前記表示部３５に各種の画面を形成する。例えば、表示処理手段の地図表示処理手段は、地図表示処理を行い、表示部３５に地図画面を形成し、該地図画面に周囲の地図を表示するとともに、現在地を自車位置として、車両の方位を自車方位として表示する。
【００４９】
したがって、運転者は、前記地図、自車位置及び自車方位に従って車両を走行させることができる。
【００５０】
また、運転者が操作部３４を操作して目的地を入力すると、ＣＰＵ３１の図示されない目的地設定処理手段は、目的地設定処理を行い、目的地を設定する。なお、必要に応じて出発地を入力し、設定することもできる。また、あらかじめ所定の地点を登録しておき、登録された地点を目的地として設定することができる。続いて、運転者が操作部３４を操作して探索条件を入力すると、ＣＰＵ３１の図示されない探索条件設定処理手段は、探索条件設定処理を行い、探索条件を設定する。
【００５１】
このようにして、目的地及び探索条件が設定されると、ＣＰＵ３１の図示されない経路探索処理手段は、経路探索処理を行い、前記現在地、目的地、探索条件等を読み込むともに、データ記録部１６から探索データ等を読み出し、現在地、目的地及び探索データに基づいて、現在地で表される出発地から目的地までの経路を前記探索条件で探索し、探索経路を表す経路データを出力する。このとき、各道路リンクごとに付与されたリンクコストの合計が最も小さい経路が探索経路とされる。
【００５２】
また、道路に複数のレーンが形成されている場合で、かつ、走行レーンが検出されている場合、前記経路探索処理手段は、レーン単位の探索経路を探索する。その場合、前記経路データには走行レーンのレーン番号等も含まれる。
【００５３】
続いて、前記ＣＰＵ３１の図示されない案内処理手段は、案内処理を行い、経路案内を行う。そのために、前記案内処理手段の経路表示処理手段は、経路表示処理を行い、前記経路データを読み込み、該経路データに従って前記地図画面に探索経路を表示する。レーン単位の探索経路が探索されている場合は、所定の地点、例えば、案内交差点において、レーン単位の経路案内が行われ、交差点拡大図に経路案内がされている走行レーンが表示される。また、必要に応じて、前記案内処理手段の音声出力処理手段は、音声出力処理を行い、音声出力部３７から探索経路を音声で出力して経路案内を行う。
【００５４】
なお、前記情報センタ５１において経路探索処理を行うことができる。その場合、ＣＰＵ３１は現在地、目的地、探索条件等を情報センタ５１に送信する。該情報センタ５１は、現在地、目的地、探索条件等を受信すると、ＣＰＵ５４の図示されない経路探索処理手段は、ＣＰＵ３１と同様の経路探索処理を行い、データベース５８から探索データ等を読み出し、現在地、目的地及び探索データに基づいて、出発地から目的地までの経路を前記探索条件で探索し、探索経路を表す経路データを出力する。続いて、ＣＰＵ５４の図示されない送信処理手段は、送信処理を行い、前記経路データをナビゲーション装置１４に送信する。したがって、ナビゲーション装置１４において、前記基本情報取得処理手段が情報センタ５１からの経路データを受信すると、前記案内処理手段は、前述されたような経路案内を行う。
【００５５】
そして、探索経路上に案内交差点が存在する場合、車両が案内交差点より所定の距離（例えば、Ｘ〔ｍ〕）だけ手前の経路案内地点に到達すると、前記案内処理手段の交差点拡大図表示処理手段は、交差点拡大図表示処理を行い、地図画面の所定の領域に前述されたような交差点拡大図を形成し、交差点拡大図による経路案内を行い、該交差点拡大図に、案内交差点の周辺の地図、探索経路、案内交差点において目印になる施設等の陸標、レーン単位の経路案内が行われている場合には走行レーン等を表示する。また、必要に応じて、前記音声出力処理手段は、音声出力部３７から、例えば、「この先Ｘ〔ｍ〕で左方向です。」のような音声を出力し、経路案内を行う。
【００５６】
次に、前記画像認識処理手段の動作について説明する。
【００５７】
図２は本発明の実施の形態における画像認識処理手段の動作を示すフローチャート、図３は本発明の実施の形態におけるバックカメラの取付状態を示す図、図４は本発明の実施の形態における画像エリアと認識エリアとの関係を示す図、図５は本発明の実施の形態における車速と認識対象フレーム数との関係を示す図、図６は本発明の実施の形態における認識エリアの位置の変更例を示す第１の図、図７は本発明の実施の形態における認識エリアの位置の変更例を示す第２の図、図８は本発明の実施の形態における画像領域上の位置と距離の重みとの関係を示す図、図９は本発明の実施の形態におけるバックカメラの取付状態の詳細を示す図である。図８において、横軸に位置を、縦軸に距離の重みｗを採ってある。
【００５８】
図において、ｆはバックカメラ４９（図１）の焦点、Ｒａは路面、ｈは路面Ｒａからの焦点ｆまでの距離で表されるバックカメラ４９の高さ（厳密には焦点ｆの高さであるが、実質的にバックカメラ４９の高さを表す。）である。また、Ｅ１は焦点ｆから直下に向けて延びるライン、Ｅ２は撮影範囲の下縁を示すライン、Ｅ３はバックカメラ４９の光軸、Ｅ４は焦点ｆから地物に向けて延びるライン、Ｅ５は焦点ｆから消失点に向けて延びるライン、Ｅ６は撮影範囲の上縁を示すラインである。
【００５９】
そして、Ｐ１はラインＥ１と路面とが交差する直下点、Ｐ２はラインＥ２と路面とが交差する下縁点、Ｐ３は光軸Ｅ３と路面Ｒａとが交差する光軸点、Ｐ４はラインＥ４と路面とが交差する地物点、Ｌ１は直下点Ｐ１から下縁点Ｐ２までの距離、Ｌ２は直下点Ｐ１から光軸点Ｐ３までの距離、Ｌａは直下点Ｐ１から地物点Ｐ４までの距離である。なお、バックカメラ４９を構成するＣＣＤ素子から焦点ｆまでの距離は、無視することができるので、前記距離Ｌａは実質的にバックカメラ４９から地物までの水平方向の距離を表す。
【００６０】
また、θ１はバックカメラ４９の垂直方向の撮影範囲を角度で表す垂直画角、θ２は光軸Ｅ３からラインＥ２までの範囲を角度で表す半画角であり、該半画角θ２は、
θ２＝θ１／２
である。そして、θ３はバックカメラ４９の俯角、θ４は光軸Ｅ３とラインＥ４との成す角度である。
【００６１】
また、ＡＲ１はバックカメラ４９から読み込んだ画像データから成る画像が形成される領域、すなわち、画像領域であり、該画像領域ＡＲ１は、ラインＥ２によって形成された下縁ａ１、ラインＥ６によって形成された上縁ａ２、左側の側縁ａ３及び右側の側縁ａ４によって包囲されて形成される。前記画像領域ＡＲ１に、複数の画素がマトリックス状に配置される。そして、ＡＲ２は前記画像領域ＡＲ１内において、変動自在に、本実施の形態においては、上下方向に移動自在に設定された認識エリアであり、該認識エリアＡＲ２は、下縁ａ５、上縁ａ６、左側の側縁ａ７及び右側の側縁ａ８によって包囲されて形成され、前記各画素のうちの画像認識を行う対象となる画素から成る。前記側縁ａ７は側縁ａ３よりわずかに内側に、側縁ａ８は側縁ａ４よりわずかに内側に設定される。Ｍは画像領域ＡＲ１内における認識エリアＡＲ２の位置を表す指標となる中心線であり、左右方向に延在させて設定される。
【００６２】
前記画像領域ＡＲ１の寸法はバックカメラ４９の仕様によって規定されていて、上下方向の長さＬｆ１に対応する実際の道路上の距離Ｌｒ１は一定になる。また、画像領域ＡＲ１内における前記認識エリアＡＲ２の寸法は一定にされるが、認識エリアＡＲ２の上下方向の長さＬｆ２に対応する実際の道路上の距離Ｌｒ２は、図７に示されるように、認識エリアＡＲ２が下方に置かれるほど短く、図６に示されるように、上方に置かれるほど長くなる。これは、前記画像領域ＡＲ１において、下方は一つの画素が示す実際の道路上の距離が長く、上方は一つの画素が示す実際の道路上の距離が短くなるためである。なお、前記長さＬｆ２によって、認識エリアＡＲ２の大きさを設定する垂直方向範囲指数が構成される。この場合、前記ＲＯＭ３３に、前記中心線Ｍの位置と距離Ｌｒ２とが対応させて記録され、中心線位置マップが形成される。
【００６３】
本実施の形態において、画像領域ＡＲ１内における前記認識エリアＡＲ２の寸法は一定にされるが、他の実施の形態においては、認識エリアＡＲ２の寸法を、画像領域ＡＲ１内における認識エリアＡＲ２の位置に対応させて、すなわち、前記画像領域ＡＲ１上における中心線Ｍの位置に対応させて変化させ、例えば、認識エリアＡＲ２が下方に置かれるほど大きく、上方に置かれるほど小さくすることができる。その場合、前記ＲＯＭ３３に、前記中心線Ｍの位置と、長さＬｆ２、及び該長さＬｆ２に対応する実際の道路上の距離Ｌｒ２とが対応させて記録され、中心線位置マップが形成される。なお、必要に応じて、中心線Ｍの位置にかかわらず、長さＬｆ２を変更することもできる。
【００６４】
ところで、車両を走行させるのに伴って、地物は車両に対して相対的に後方に移動するので、前記画像領域ＡＲ１内において地物は下方から上方に向けて移動する。したがって、認識エリアＡＲ２内において地物を認識しようとすると、撮影時のシャッタ回数に相当し、取得される画像の数を表すフレーム数（以下「認識対象フレーム数Ｎ」という。）が多いほど、利用可能な画像データが多くなり、地物を認識する可能性を表す認識率は高くなる。一方、認識対象フレーム数Ｎが少ないほど、利用可能な画像データが少なくなり、認識率は低くなる。
【００６５】
したがって、認識対象フレーム数Ｎが多いほど好ましいが、車速Ｓが変化して高くなるほど、認識対象フレーム数Ｎが少なくなってしまう。
【００６６】
そこで、本実施の形態においては、前記画像領域ＡＲ１内において認識エリアＡＲ２を車速Ｓに応じて移動させるようにしている。
【００６７】
そのために、まず、前記画像認識処理手段の認識エリア設定処理手段は、認識エリア設定処理を行い、前記画像領域ＡＲ１内に認識エリアＡＲ２を設定する。すなわち、前記認識エリア設定処理手段は、中心線Ｍを画像領域ＡＲ１内の中央の位置に設定し、前記長さＬｆ２を前記距離Ｌｒ２が所定の初期値、例えば、１５０〔ｃｍ〕になるように設定する。
【００６８】
次に、前記画像認識処理手段のフレーム数算出処理手段は、フレーム数算出処理を行い、バックカメラ４９の仕様で規定され、単位時間当たり取得される画像の数を表すフレームレートＦを画像認識パラメータとして読み込むとともに、車速センサ４４によって検出された車速Ｓを読み込む。この場合、車両の走行に伴う、１フレーム当たりの地物の移動量をｑとすると、
ｑ＝Ｓ／Ｆ
である。したがって、前記認識対象フレーム数Ｎは、地物が認識エリアＡＲ２内を移動する間のフレーム数で表すことができるので、
Ｎ＝Ｌｒ２／ｑ
＝Ｌｒ２・Ｆ／Ｓ
になる。このようにして、前記フレーム数算出処理手段は、車速Ｓに対応する認識対象フレーム数Ｎを算出する。
【００６９】
なお、前記フレームレートＦが３０〔ｆ／ｓ〕である場合、図５に示されるように、車速Ｓ〔ｋｍ／ｈ〕、〔ｃｍ／ｓ〕が変化すると、移動量ｑ及び認識対象フレーム数Ｎが車速Ｓに対応して変化させられる。
【００７０】
続いて、前記画像認識処理手段の位置算出処理手段は、位置算出処理を行い、前記算出された認識対象フレーム数Ｎを読み込み、前記中心線位置マップを参照し、前記距離Ｌｒ２が変化したときの認識対象フレーム数Ｎが、地物の画像を認識する上で最も好ましい基準フレーム数Ｎｒになる中心線Ｍの位置を算出する。
【００７１】
次に、前記画像認識処理手段の認識エリア移動処理手段は、認識エリア移動処理を行い、前記算出された中心線Ｍに向けて認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内で上下方向に移動させる。
【００７２】
この場合、認識エリア移動処理手段は、車速Ｓが高い場合、図６に示されるように、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内のバックカメラ４９から離れる方向に向けて、すなわち、上縁ａ２に向けて移動させ、車速Ｓが低い場合、図７に示されるように、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内のバックカメラ４９に近くなる方向に向けて、すなわち、下縁ａ１に向けて移動させる。
【００７３】
ところで、車両が走行している際の前記画像領域ＡＲ１内における地物の単位時間当たりの移動量は、地物の位置が下縁ａ１に近い部分にあるほど大きいので、前記移動量ｑが大きくなり、その結果、前記認識対象フレーム数Ｎが小さくなる。これに対して、前記画像領域ＡＲ１内における地物の単位時間当たりの移動量は、地物の位置が上縁ａ２に近い部分にあるほど小さいので、前記移動量ｑが小さくなり、その結果、前記認識対象フレーム数Ｎが大きくなる。
【００７４】
したがって、車速Ｓが高い場合、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１の上縁ａ２に向けて移動させることによって、前記認識対象フレーム数Ｎを大きくすることができ、地物の認識率を高くすることができる。
【００７５】
これに対して、車速Ｓが低い場合、認識エリアＡＲ２は画像領域ＡＲ１の下縁ａ１に向けて移動させると、前記認識対象フレーム数Ｎが小さくなるので、地物の認識率が低くなる。ところが、地物を認識する精度を表す認識精度を高くすることができる。
【００７６】
すなわち、前記ラインＥ１、Ｅ４が成す角度を撮影俯角αとしたとき、該撮影俯角α
α＝θ３＋θ４
は、地物の位置がバックカメラ４９に近い部分にあるほど小さく、地物を正面から撮影することになり、バックカメラ４９から離れた部分にあるほど大きく、地物を斜め側方から撮影することになる。
【００７７】
したがって、前記画像領域ＡＲ１上において各画素の上下方向の寸法（以下「ユニットサイズρ」という。）と対応する実際の道路上の距離を、距離の重みｗとしたとき、図８に示されるように、画像領域ＡＲ１内における地物の位置が下縁ａ１（バックカメラ４９）に近い部分にあるほど、距離の重みｗが小さくなり、認識精度が高くなる。これに対して、地物の位置が上縁ａ２に近い部分にあるほど、距離の重みｗが大きくなり、地物の認識精度が低くなる。なお、図８において、地物の位置は下縁ａ１からの画素の数で表され、下縁ａ１において画素の数は零（０）にされる。
【００７８】
本実施の形態においては、前述されたように、車速Ｓが低い場合、認識エリアＡＲ２は画像領域ＡＲ１の下縁ａ１に向けて移動させられるので、認識精度を高くすることができる。
【００７９】
ところで、このように、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内で上方に移動させることによって認識率を高くし、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内で下方に移動させることによって認識精度を高くすることができるが、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内の最上部に置いても認識対象フレーム数Ｎを十分に大きくすることができない場合、認識率を十分に高くすることができない。
【００８０】
そこで、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内の最上部に置いても認識対象フレーム数Ｎを十分に大きくすることができない場合、画像認識処理手段の認識エリア容量変更処理手段は、認識エリア容量変更処理を行い、中心線Ｍの位置を保持したまま長さＬｆ２を大きくし、認識エリアＡＲ２の容量を変更し、認識エリアＡＲ２を拡大する。したがって、利用可能な画像データを多くすることができるので、認識率を高くすることができる。
【００８１】
一方、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内の最下部に置いても認識対象フレーム数Ｎが十分に大きい場合には、画像データが無用に多く、地物を誤って認識してしまう。そこで、認識エリアＡＲ２を画像領域ＡＲ１内の最下部に置いても認識対象フレーム数Ｎが十分に大きい場合、前記認識エリア容量変更処理手段は、中心線Ｍの位置を保持したまま長さＬｆ２を小さくし、認識エリアＡＲ２の容量を変更し、認識エリアＡＲ２を縮小する。したがって、利用可能な画像データを少なくすることができるので、地物を誤って認識するのを防止することができる。
【００８２】
続いて、前記画像認識処理手段の認識対象物認識処理手段は、認識対象物認識処理を行い、前記認識エリアＡＲ２内の地物を認識対象物として認識する。
【００８３】
このようにして、地物を的確に認識することができる。
【００８４】
このように、本実施の形態においては、画像領域ＡＲ１内において、認識エリアＡＲ２を車速Ｓに応じて移動させることができるので、地物の認識率を高くしたり、認識精度を高くしたりすることができる。したがって、地物を的確に認識することができる。
【００８５】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１  画像認識パラメータを取得する。
ステップＳ２  車速Ｓを読み込む。
ステップＳ３  認識対象フレーム数Ｎを算出する。
ステップＳ４  中心線Ｍの位置を算出する。
ステップＳ５  認識エリア移動処理を行う。
ステップＳ６  認識対象フレーム数Ｎが基準フレーム数Ｎｒ以上であるかどうかを判断する。認識対象フレーム数Ｎが基準フレーム数Ｎｒ以上である場合はステップＳ９に、認識対象フレーム数Ｎが基準フレーム数Ｎｒより小さい場合はステップＳ７に進む。
ステップＳ７  認識エリアＡＲ２が最上部に置かれているかどうかを判断する。認識エリアＡＲ２が最上部に置かれている場合はステップＳ８に、最上部に置かれていない場合はステップＳ１１に進む。
ステップＳ８  認識エリアＡＲ２を拡大する。
ステップＳ９  認識エリアＡＲ２が最下部に置かれているかどうかを判断する。認識エリアＡＲ２が最下部に置かれている場合はステップＳ１０に、最下部に置かれていない場合はステップＳ１１に進む。
ステップＳ１０  認識エリアＡＲ２を縮小する。
ステップＳ１１  認識対象物認識処理を行い、処理を終了する。
【００８６】
次に、前述されたように、前記距離算出処理手段は、画像中における地物の位置に基づいて前記距離Ｌａを算出する。
【００８７】
図９において、６１は撮像素子としてのＣＣＤ素子、ｆは焦点、Ｐｃは画像領域ＡＲ１上の中心から地物までの画素の数、Ｐｄは画像領域ＡＲ１上の中心から縁部までの画素の数、Ｌｆは焦点距離である。また、Ｅ２は撮影範囲の下縁を示すライン、Ｅ３はバックカメラ４９の光軸、Ｅ４は焦点ｆから地物に向けて延びるライン、Ｅ６は撮影範囲の上縁を示すラインである。
【００８８】
そして、θ２は光軸Ｅ３からラインＥ６までの範囲を角度で表す半画角、θ４は光軸Ｅ３とラインＥ４との成す角度である。
【００８９】
ところで、図３において、
ｔａｎ（θ３−θ２）＝Ｌ１／ｈ
であるので、
ｔａｎθ２＝（ｈ・ｔａｎθ３−Ｌ１）／（ｈ＋Ｌ１・ｔａｎθ３）  ……（１）
になる。また、
ｔａｎ（θ３＋θ４）＝Ｌａ／ｈ
であるので、距離Ｌａは、
Ｌａ＝ｈ・（ｔａｎθ３＋ｔａｎθ４）
／（１−ｔａｎθ３・ｔａｎθ４）  ……（２）
になる。
【００９０】
ここで、各画素がユニットサイズρを有するので、
ｔａｎθ２＝Ｐｄ・ρ／Ｌｆ                                      ……（３）
ｔａｎθ４＝Ｐｃ・ρ／Ｌｆ
であるので、
ｔａｎθ４＝Ｐｃ・ｔａｎθ２／Ｐｄ                              ……（４）
になる。したがって、前記式（４）に式（１）のｔａｎθ２を代入すると、
ｔａｎθ４＝Ｐｃ・｛（ｈ・ｔａｎ３θ−Ｌ１）
／（ｈ＋Ｌ１・ｔａｎ３θ）｝／Ｐｄ  ……（５）
になる。
【００９１】
したがって、式（２）に式（４）のｔａｎθ４を代入すると、距離Ｌａを、距離Ｌ１、数Ｐｃ、Ｐｄ、高さｈ及び俯角θ３で表すことができる。ここで、距離Ｌ１、高さｈ及び俯角θ３はバックカメラ４９の取付状態で決まり、数Ｐｃ、Ｐｄはバックカメラ４９の仕様で規定されるので、前記距離Ｌａを算出することができる。
【００９２】
本実施の形態においては、前記式（４）に式（１）のｔａｎθ２を代入するようになっているが、式（３）のｔａｎθ２を代入することができる。ところが、前記数Ｐｃ、Ｐｄ及びユニットサイズρは、バックカメラ４９の仕様によって規定されるので、バックカメラ４９の公差、バックカメラ４９への陽の当たり等によってｔａｎθ２の値が変動し、距離Ｌａの算出精度が低くなってしまう。一方、式（１）のｔａｎθ２は、距離Ｌ１、高さｈ及び俯角θ３で表されるので、ｔａｎθ２の値が変動することはなく、距離Ｌａの算出精度を高することができる。
【００９３】
本実施の形態においては、撮像装置としてバックカメラ４９が配設されるようになっているが、バックカメラ４９に代えて、車両の前端の所定の箇所に取り付けられ、車両の前方を撮影するフロントカメラ（前方監視カメラ）を撮像装置として、かつ、前方監視装置として使用することができる。
【００９４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態におけるナビゲーションシステムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における画像認識処理手段の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態におけるバックカメラの取付状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における画像エリアと認識エリアとの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における車速と認識対象フレーム数との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における認識エリアの位置の変更例を示す第１の図である。
【図７】本発明の実施の形態における認識エリアの位置の変更例を示す第２の図である。
【図８】本発明の実施の形態における画像領域上の位置と距離の重みとの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるバックカメラの取付状態の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
３１    ＣＰＵ
４４    車速センサ
４９    バックカメラ
ＡＲ１    画像領域
ＡＲ２    認識エリア
【図１】
2006331217.tif 000003
【図２】
2006331217.tif 000004
【図３】
2006331217.tif 000005
【図４】
2006331217.tif 000006
【図５】
2006331217.tif 000007
【図６】
2006331217.tif 000008
【図７】
2006331217.tif 000009
【図８】
2006331217.tif 000010
【図９】
2006331217.tif 000011