(57)【要約】【課題】  自動駐車の誤差発生を抑制して正確な自動駐車を実現し、自動駐車に対する操作性を向上させた駐車軌跡認識装置および自動駐車システムを提供する。【解決手段】  本発明は、車両に装着されたカメラから車両後方の映像信号を受信して駐車線を検出する駐車線検出部と、３次元マッピングによって駐車線に対する実座標における第１直線方程式を求める３次元マッピング部と、第１直線方程式および車体ラインに対する実座標における第２直線方程式に基づいて、駐車線と車体ラインの交点座標を計算し、この計算された交点座標と第１および第２直線方程式に基づいて、駐車線に対する車体ラインの方向角θ２を計算する方向角算出部と、車両後方に設定されている駐車開始位置（ｘｒ２，ｙｒ２）および方向角θ２から駐車軌跡を算出する駐車軌跡算出部とを含むことを特徴とする。【選択図】図５
2008143507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動駐車時に車両が辿って移動する駐車軌跡を認識するための駐車軌跡認識装置であって、
車両に装着されたカメラから車両後方の映像信号を受信して駐車線を検出する駐車線検出部と、
３次元マッピングによって前記駐車線に対する実座標における第１直線方程式を求める３次元マッピング部と、
前記第１直線方程式および車体ラインに対する実座標における第２直線方程式に基づいて、前記駐車線と前記車体ラインの交点座標を計算し、この計算された交点座標と前記第１および第２直線方程式に基づいて、前記駐車線に対する前記車体ラインの方向角θ２を計算する方向角算出部と、
車両後方に設定されている駐車開始位置（ｘｒ２，ｙｒ２）および前記方向角θ２から前記駐車軌跡を算出する駐車軌跡算出部とを含むことを特徴とする駐車軌跡認識装置。
【請求項２】
前記駐車線は、水平駐車線と垂直駐車線とを含み、前記駐車線検出部は、自動駐車の初期には前記水平駐車線を検出し、前記水平駐車線がそれ以上検出されない時点では前記垂直駐車線を検出することを特徴とする請求項１に記載の駐車軌跡認識装置。
【請求項３】
前記駐車軌跡は、前記駐車開始位置（ｘｒ２，ｒ２）から延びる円弧区間およびこの円弧の終端から延びる直線区間で構成され、前記円弧の半径Ｒｏｐｔは、次の一般式（数１）によって算出されることを特徴とする請求項１に記載の駐車軌跡認識装置。
【数１】
2008143507.tif 000014
【請求項４】
駐車軌跡認識装置および前記算出された駐車軌跡を辿って車両を移動させるのに必要な操向指令角φｏｐｔを次の一般式（数２）によって算出し、前記駐車軌跡を辿って車両が移動するように前記操向指令角φｏｐｔによって車両の操向を制御する操向制御部を含み、前記操向制御によって変化した駐車線に基づいて、前記駐車線検出部、３次元マッピング部、方向角算出部、および駐車軌跡算出部を経て前記駐車軌跡が再算出されることを特徴とする自動駐車システム。
【数２】
2008143507.tif 000015
【請求項５】
前記駐車軌跡を辿って車両が移動中に車体ラインと駐車線との交差点がそれ以上検出されない時点以降には、前記操向制御部が前記カメラより獲得した映像から駐車線と車体ラインとが平行であるか否かを判別して操向指令角を制御し、垂直駐車線と車体ラインとが平行になれば、操向制御を中断することを特徴とする請求項４に記載の自動駐車システム。
【請求項６】
駐車軌跡を辿って車両を自動で駐車させるための自動駐車システムであって、
車両に装着されたカメラから車両後方の映像信号を受信し、自動駐車の進行中に駐車線を検出する駐車線検出部と、
３次元マッピングによって前記駐車線に対する実座標における第１直線方程式を求める３次元マッピング部と、
前記第１直線方程式および車体ラインに対する実座標における第２直線方程式に基づいて、前記駐車線と前記車体ラインの交点座標を計算し、この計算された交点座標と前記第１および第２直線方程式に基づいて、前記駐車線に対する前記車体ラインの方向角θ２を計算する方向角算出部と、
車両後方に設定されている駐車開始位置（ｘｒ２，ｙｒ２）および前記方向角θ２から前記駐車軌跡を算出する駐車軌跡算出部と、
前記駐車軌跡を辿って車両を移動させるのに必要な操向指令角φｏｐｔを次の一般式（数４）によって算出し、前記駐車軌跡を辿って車両が移動するように前記操向指令角φｏｐｔによって前記円弧区間で車両の操向を制御する操向制御部と、を含み、
【数４】
2008143507.tif 000016
前記駐車軌跡は、前記駐車開始位置（Ｘｒ２，ｙｒ２）から延びる円弧区間およびこの円弧の終端から延びる直線区間で構成され、前記円弧の半径Ｒｏｐｔは次の一般式（数３）によって算出され、
【数３】
2008143507.tif 000017
前記操向制御によって変化した駐車線に基づいて、前記駐車線検出部、３次元マッピング部、方向角算出部、および駐車軌跡算出部を経て前記駐車軌跡が再算出されることを特徴とする自動駐車システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駐車軌跡認識装置および自動駐車システムに係り、詳しくは、車両のサイドミラーの左右の側面にカメラを装着し、駐車ラインを自動で認識する駐車軌跡認識装置および自動駐車システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトヨタプリウスに適用した知能型駐車支援システムは、運転者が後方映像を見て判断し、駐車空間を直接設定するようになっている。しかし、このシステムは操作が容易でなく微細な調整が必要であるため、多くの時間がかかるという短所がある。また、従来の技術は、一旦駐車空間を設定すれば、それを基に駐車軌跡が生成され、駐車が終了する時までオープンループ方式でアルゴリズムが構成され、フィードバックなしに駐車が進められるため、誤差発生の確率が大きいという問題点がある。
【特許文献１】特開２００７−１０６１９４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９８２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、自動駐車の誤差発生を抑制して正確な自動駐車を実現し、自動駐車に対する操作性を向上させた駐車軌跡認識装置および自動駐車システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、自動駐車時に車両が辿って移動する駐車軌跡を認識するための駐車軌跡認識装置であって、車両に装着されたカメラから車両後方の映像信号を受信して駐車線を検出する駐車線検出部と、３次元マッピングによって前記駐車線に対する実座標における第１直線方程式を求める３次元マッピング部と、前記第１直線方程式および車体ラインに対する実座標における第２直線方程式に基づいて、前記駐車線と前記車体ラインの交点座標を計算し、この計算された交点座標と前記第１および第２直線方程式に基づいて、前記駐車線に対する前記車体ラインの方向角θ２を計算する方向角算出部と、車両後方に設定されている駐車開始位置（ｘｒ２，ｙｒ２）および前記方向角θ２から前記駐車軌跡を算出する駐車軌跡算出部とを含むことを特徴とする。
【０００５】
前記駐車線は、水平駐車線と垂直駐車線とを含み、前記駐車線検出部は、自動駐車の初期には前記水平駐車線を検出し、前記水平駐車線がそれ以上検出されない時点では前記垂直駐車線を検出することを特徴とする。
【０００６】
前記駐車軌跡は、前記駐車開始位置（ｘｒ２，ｙｒ２）から延びる円弧区間およびこの円弧の終端から延びる直線区間で構成され、前記円弧の半径Ｒｏｐｔは、次の一般式（数１）によって算出されることを特徴とする。
【数１】
2008143507.tif 000003
【０００７】
駐車軌跡認識装置および前記算出された駐車軌跡を辿って車両を移動させるのに必要な操向指令角φｏｐｔを次の一般式（数２）によって算出し、前記駐車軌跡を辿って車両が移動するように前記操向指令角φｏｐｔによって車両の操向を制御する操向制御部を含み、前記操向制御によって変化した駐車線に基づいて、前記駐車線検出部、３次元マッピング部、方向角算出部、および駐車軌跡算出部を経て前記駐車軌跡が再算出されることを特徴とする。
【数２】
2008143507.tif 000004
【０００８】
前記駐車軌跡を辿って車両が移動中に車体ラインと駐車線との交差点がそれ以上検出されない時点以降には、前記操向制御部が前記カメラより獲得した映像から駐車線と車体ラインとが平行であるか否かを判別して操向指令角を制御し、垂直駐車線と車体ラインとが平行になれば、操向制御を中断することを特徴とする。
【０００９】
駐車軌跡を辿って車両を自動で駐車させるための自動駐車システムであって、車両に装着されたカメラから車両後方の映像信号を受信し、自動駐車の進行中に駐車線を検出する駐車線検出部と、３次元マッピングによって前記駐車線に対する実座標における第１直線方程式を求める３次元マッピング部と、前記第１直線方程式および車体ラインに対する実座標における第２直線方程式に基づいて、前記駐車線と前記車体ラインの交点座標を計算し、この計算された交点座標と前記第１および第２直線方程式に基づいて、前記駐車線に対する前記車体ラインの方向角θ２を計算する方向角算出部と、車両後方に設定されている駐車開始位置（ｘｒ２，ｙｒ２）および前記方向角θ２から前記駐車軌跡を算出する駐車軌跡算出部と、前記駐車軌跡を辿って車両を移動させるのに必要な操向指令角φｏｐｔを次の一般式（数４）によって算出し、前記駐車軌跡を辿って車両が移動するように前記操向指令角φｏｐｔによって前記円弧区間で車両の操向を制御する操向制御部と、を含み、
【数４】
2008143507.tif 000005
前記駐車軌跡は、前記駐車開始位置（ｘｒ２，ｙｒ２）から延びる円弧区間およびこの円弧の終端から延びる直線区間で構成され、前記円弧の半径Ｒｏｐｔは次の一般式（数３）によって算出され、
【数３】
2008143507.tif 000006
前記操向制御によって変化した駐車線に基づいて、前記駐車線検出部、３次元マッピング部、方向角算出部、および駐車軌跡算出部を経て前記駐車軌跡が再算出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駐車線の３次元マッピングと車両の幾何学的分析による駐車軌跡を生成し、水平／垂直駐車線の認識と車体ラインに対する方向角の推定によってリアルタイムで駐車軌跡を更新することによって、自動駐車の誤差発生を抑制することができる。
また、本発明によれば、駐車が最終的に終了する時点で垂直駐車線と車体ラインとの平行の有無を映像処理によって確認することにより、正確な自動駐車を実現することができる。
また、本発明によれば、ユーザの行為が介入せずに自動で駐車位置を認識することにより、自動駐車に対する操作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】
【００１１】
以下添付された図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の１実施例である自動駐車システム１０の機能ブロック図である。システム１０は、カメラ１０ｃ、駐車線検出部１０１、３次元マッピング部１０３、方向角算出部１０５、駐車軌跡算出部１０７および操向制御部１０ｂを含む。また、駐車線検出部１０１、３次元マッピング部１０３、方向角算出部１０５および駐車軌跡算出部１０７は、駐車軌跡認識装置１０ａを構成する。
【００１３】
駐車線検出部１０１は、車両のサイドミラーに装着されたカメラによって、撮影された車両後方側の駐車映像が入力されると、大津法（Ｏｔｚｕ  ｍｅｔｈｏｄ）によって最適の閾値を計算し、後述するように水平駐車線および垂直駐車線を検出する。すなわち本実施例によれば、駐車線検出部１０１は、自動駐車の初期にはまず水平駐車線を検出して（図２の「１ステップ」）、自動駐車が進み続けられて水平駐車線の検出が容易でない時には垂直駐車線を検出（図２の「２ステップ」）する。
【００１４】
３次元マッピング部１０３は、駐車線検出部１０１によって検出された水平、垂直駐車線を３次元マッピングして、実座標を求め、各座標をリグレッションして直線方程式を求める。この直線方程式は、実際の直線状の水平、垂直駐車線に対する座標値の集合である。一方、車両の長手方向の直線（以下「車体ライン」という）はカメラとの相対的な位置が常に一定であるため、車体ラインに対する直線方程式は知られている（すなわち、予め設定されている）。
【００１５】
方向角算出部１０５は、３次元マッピング部１０３で求めた水平、垂直駐車線に対する直線方程式と車体ラインに対する直線方程式に基づいて、車体ラインと水平、垂直駐車線とが交わる交点の位置（すなわち交点座標）を算出し、続けてこの交点座標と前記直線方程式に基づいて、水平、垂直駐車線に対する車体ラインの方向角θ２を計算する。この時、方向角θ２は、車体ラインと水平駐車線とがなす角度であり（図２の「１ステップ」）、また、方向角θ２は９０°から垂直駐車線と車両の長手方向がなす角度を差し引いても得ることができる（図２の「２ステップ」）。
【００１６】
駐車軌跡算出部１０７は、算出部１０５で計算された初期位置と車両の方向角θ２の情報を用いて、後述するように駐車軌跡を算出する。
操向制御部１０ｃは、駐車軌跡算出部１０７で算出された駐車軌跡を辿って自動駐車するように車両を操向制御する。また、操向制御部１０ｂは、車体ラインと垂直、水平駐車線との交差点がそれ以上検出されない直線区間では、カメラ１０ｃから獲得した映像信号に基づいて垂直駐車ラインと車両の長手方向との平行有無を判別し（すなわち、２つの直線の傾きが同一である時、平行であると判別）、操向角を制御することによって自動駐車を行う。
自動駐車システム１０は、操向制御によって、駐車を開始した車両に対する瞬間毎の後方側の駐車映像を駐車線検出部１０１から再び入力されて、前述した過程を繰り返す。
【００１７】
以下、駐車ラインの３次元マッピングによる閉ループ方式の駐車軌跡算出方法を説明する。
図２の（ａ）は、サイドミラーに装着されたカメラによって、撮影された車両後方側の駐車映像から駐車線検出部１０１によって水平駐車線を検出し、この検出された水平駐車線を３次元マッピング部１０３によって３次元マッピングして、算出部１０５によって水平駐車線に対する車体の方向角（θ２）を算出する過程を示す。
【００１８】
図２の（ｂ）は、サイドミラーに装着されたカメラによって、撮影された車両後方側の駐車映像から駐車線検出部１０１によって垂直駐車線を検出して、この検出された垂直駐車線を３次元マッピング部１０３によって３次元マッピングして、算出部１０５によって垂直駐車線に対する車体の方向角（９０°−θ２）を算出する過程を示す。
【００１９】
以下では、３次元マッピング部１０３による３次元マッピングの一例を説明する。本発明での３次元マッピングには、カメラ補正（ｃａｍｅｒａ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）分野で通常用いられる多様な技法を活用することができるが、以下では、複雑ではあるがその中でも安定性の優れたｔｓａｉのアルゴリズム（ｔｓａｉ’ｓ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いた３次元マッピングを説明する。
【００２０】
図３は、カメラによって、撮影された映像から３次元マッピングを行って、カメラのＣＣＤセンサに反映された映像座標を得る過程を説明するための概念図である。図３によれば、実座標系で示した位置（Ｐｗ）、カメラ座標系で示した位置（Ｐ）、理想的な投影映像座標（Ｐｕ）、レンズの歪みが反映された投影映像座標（Ｐｄ）、およびカメラのＣＣＤセンサに反映された映像座標（Ｐｆ）が各数式によって順次得られる。
【００２１】
すなわち、実座標（Ｐｗ）は、回転並進によって次の一般式（数５）のようにカメラ座標（Ｐ）に変換される。
【数５】
2008143507.tif 000007
Ｒは３×３の回転行列であり、Ｔは並進ベクトルであり、ＲとＴの値は補正プログラム（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍ）を用いて結果値を提供する。
【００２２】
続いて遠近投影とピンホールカメラの原理によって、カメラ座標（Ｐ）が次の一般式（数６）のように理想的な映像座標系（Ｐｕ）に変換される。
【数６】
2008143507.tif 000008
ｆ（焦点距離）の値は補正プログラム（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍ）を用いて結果値を提供する。
【００２３】
続いてレンズの歪みによって、理想的な映像座標（Ｐｕ）がレンズの歪みが反映された投影映像座標（Ｐｄ）に次の一般式（数７）のように変換される。
【数７】
2008143507.tif 000009
【００２４】
この時、歪みが大きい魚眼レンズの場合、多項式歪モデル（Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｍｏｄｅｌ）とＦＯＶモデルとを両方適用する。
【数８】
2008143507.tif 000010
ｋ１、ｋ２、ｗの値は、補正プログラム（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍ）を用いて結果値を提供する。
【００２５】
最後に実際の映像座標（Ｐｄ）は、次の一般式（数９）のようにデジタル映像座標（Ｐｆ）に変換される。
【数９】
2008143507.tif 000011
【００２６】
以上のような３次元マッピングによって算出された水平、垂直駐車線の直線方程式と予め設定されている車体ラインの直線方程式に基づいて、方向角算出部１０５は、水平、垂直駐車線と車体ラインの交点における初期位置および水平駐車線に対する車体ラインの方向角（θ２）を算出し、これに基づいて駐車軌跡算出部１０７では次の一般式（１０）のように駐車軌跡を算出する。
駐車軌跡は円弧と直線で構成されるが、駐車開始位置および方向角が変化しても目標点に駐車可能にするためには、図４に示すように、駐車開始位置および方向角（θ２）により円弧の中心点と円弧と直線の接点を次のように求めなければならない。この時、駐車開始位置は図面に示されているように、車両後方の所定地点（ｘｒ２，ｙｒ２）に予め特定されている。
【数１０】
2008143507.tif 000012
【００２７】
円弧区間は、駐車開始位置および方向角（θ２）により決定される定数操向指令角（φｏｐｔ）を用いた。この操向指令角を計算する数式は、次の一般式（数１１）のようになる。ここで、ｌは車両の軸距（車両前後のホイール軸間の距離）である。
【数１１】
2008143507.tif 000013
したがって、操向制御部１０ｂは、前記操向指令角（φｏｐｔ）ほど車体の操向角度（ハンドル角度）を設定して車両の自動駐車を実施し、自動駐車の実行により変化する方向角を更新するために駐車線検出部１０１から操向制御部１０ｂまでの動作が繰り返される。
【００２８】
次に、直線区間では、カメラ１０ｃから獲得した映像から垂直駐車線と車体ラインとが平行であるか否かを判別して操向指令角を制御し、垂直駐車線と車体ラインが平行になれば、操向制御を中断する。続けて運転者によって手動で駐車を完了する。
【００２９】
以下、図５および図６を参照しながら本発明の自動駐車方法について説明する。
自動駐車の初期に駐車線検出部１０１は、カメラ１０ｃから車両後方の映像信号を獲得し（Ｓ５０１）、その映像信号に基づいて水平、垂直駐車線を検出し（Ｓ５０３）、引続き垂直駐車線と車体ラインとが交差するか否かを検出して（Ｓ５０５）、検出されなければ水平駐車線を検出する（Ｓ５０７）。
ステップ（Ｓ５０７）で検出された水平駐車線に基づいて３次元マッピング部１０３は、前記説明した３次元マッピング方法を用いて、水平駐車線および車体ラインに対する直線方程式を求める（Ｓ５０９）。
【００３０】
ステップ（Ｓ５０９）で求めた直線方程式に基づいて、方向角算出部１０５は水平駐車線と車体ラインとの交点における初期位置および方向角（θ２）を算出する（Ｓ５１１）
ステップ（Ｓ５１１）で算出された方向角（θ２）と車体の所定部位に任意に設定された駐車開始位置に基づいて、駐車軌跡算出部１０７は自動駐車のための駐車軌跡を算出する（Ｓ５１３）。
ステップ（Ｓ５１３）で算出された駐車軌跡に基づいて、操向制御部１０ｂは操向指令角（φｏｐｔ）ほど車体の操向角度を設定して車両の自動駐車を実施し（Ｓ５１５）、その後には自動駐車の実行により変化する方向角を更新するためにステップＳ５０３からステップＳ５１５が繰り返される（以上図６の「１ステップ」）。
【００３１】
一方、ステップ（Ｓ５０５）で垂直駐車線と車体ラインとが交差すると検出された場合には、ステップ（Ｓ５１７，Ｓ５１９，Ｓ５２１）を順に行って、続けて操向制御部１０ｂは駐車線と車体ラインとが平行であるかを判別し（Ｓ５２３）、平行でないと判別されれば、ステップ（Ｓ５２５）に進んでステップ（Ｓ５１７）から繰り返し、平行であると判断されれば、最終的に自動駐車を終了する。操向制御が終了すれば、ユーザが手動で駐車を実施する（以上図６の「２ステップ」，「３ステップ」）。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動駐車システム１０のブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る車両の方向角算出過程を示す図面である。
【図３】本発明の一実施形態に係る３次元マッピングの概念図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る追加軌跡の算出を説明するための図面である。
【図５】本発明の一実施形態に係る自動駐車方法のフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートによる実際の自動駐車過程を示す図面である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  自動駐車システム
１０ａ  駐車軌跡認識装置
１０ｂ  操向制御部
１０ｃ  カメラ
１０１  駐車線検出部
１０３  ３次元マッピング部
１０５  方向角算出部
１０７  駐車軌跡算出部
【図１】
2008143507.tif 000018
【図２】
2008143507.tif 000019
【図３】
2008143507.tif 000020
【図４】
2008143507.tif 000021
【図５】
2008143507.tif 000022
【図６】
2008143507.tif 000023