(57)【要約】【課題】区画線の画像認識結果を用いて自車両の走行するレーンの判定を行うに際し、道路の分岐点の手前に当該レーンを認識するための区画線（実線又は破線の白線）が存在しない場合であっても、当該分岐点を通過後に自車両の走行するレーンを迅速に判定する。【解決手段】区画線の画像情報Ｇを取得する画像情報取得手段５と、自車両Ｃの現在位置の自車位置情報Ｓを取得する自車位置情報取得手段３と、自車両Ｃの周辺に存在する区画線の位置及び形態の情報を含む道路情報Ｈを取得する道路情報取得手段４と、画像情報Ｇ中の区画線の画像認識を行う画像認識手段６と、画像認識結果と道路情報Ｈとにより自車両Ｃが走行する自車レーンを判定し、自車両Ｃの進行方向に分岐点があり、かつ画像情報Ｇ中に区画線の全部又は一部が撮像されなくなった後に撮像される特定区画線の撮像順序、形態、位置、道路情報Ｈに基づいて自車レーンを判定するレーン判定手段とを備える。【選択図】図６
2008197905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の周辺の少なくとも区画線を撮像した画像情報を取得する画像情報取得手段と、
前記自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段と、
前記自車位置情報に基づいて、前記自車両の周辺に存在する区画線の位置及び形態の情報を含む道路情報を取得する道路情報取得手段と、
前記画像情報に含まれている前記区画線の画像認識を行う画像認識手段と、
前記画像認識手段による画像認識結果と前記道路情報とに基づいて、前記自車両が走行する自車レーンを判定するレーン判定手段と、を備え、
前記レーン判定手段は、前記道路情報に基づいて、前記自車両の進行方向の道路に分岐点がある場合であり、かつ前記画像情報中に前記区画線の全部又は一部が撮像されなくなった場合に、その後に撮像される特定区画線の撮像順序と、当該特定区画線の形態と、当該特定区画線の前記画像情報中の位置と、前記道路情報と、に基づいて前記自車レーンを判定する撮像順レーン判定を行うレーン判定装置。
【請求項２】
前記分岐点は、道路の狭角分岐点である請求項１に記載のレーン判定装置。
【請求項３】
前記レーン判定手段は、前記特定区画線の前記画像情報中の位置を、前記自車両の右側又は左側の何れかとして判別する請求項１又は２に記載のレーン判定装置。
【請求項４】
前記撮像順レーン判定は、前記特定区画線として、ゼブラゾーンを伴う区画線及び減速帯を伴う区画線の一方又は双方を対象とする請求項１から３の何れか一項に記載のレーン判定装置。
【請求項５】
前記レーン判定手段は、前記区画線の全部又は一部が撮像されなくなる前に判定された前記自車レーンに隣接するレーンを、前記撮像順レーン判定により判定する自車レーンの候補とする請求項１から４の何れか一項に記載のレーン判定装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載のレーン判定装置と、前記道路情報を含む地図情報が格納された地図データベースと、前記地図情報及び前記レーン判定装置により判定された自車レーンの情報を参照して動作するアプリケーションプログラムと、前記アプリケーションプログラムに従って動作して案内情報を出力する案内情報出力手段と、を備えるナビゲーション装置。
【請求項７】
自車両の周辺の少なくとも区画線を撮像した画像情報を取得する画像情報取得ステップと、
前記自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得ステップと、
前記自車位置情報に基づいて、前記自車両の周辺に存在する区画線の位置及び形態の情報を含む道路情報を取得する道路情報取得ステップと、
前記画像情報に含まれている前記区画線の画像認識を行う画像認識ステップと、
前記道路情報に基づいて、前記自車両の進行方向の道路に分岐点があること、及び前記画像情報中に前記区画線の全部又は一部が撮像されていないことを検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて、前記分岐点があること及び前記画像情報中に前記区画線の全部又は一部が撮像されていないことが検出された場合に、その後に撮像される特定区画線の撮像順序と当該特定区画線の形態と当該特定区画線の前記画像情報中の位置と前記道路情報とに基づいて、前記自車両が走行する自車レーンを判定する撮像順レーン判定ステップと、を行うレーン判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両の周辺の少なくとも区画線を撮像した画像情報を用いて、自車両が走行している自車レーンの認識を行うレーン判定装置及びレーン判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載カメラを用いて自車両の位置の認識を行う技術として、例えば下記の特許文献１には、以下のような車載用ナビゲーション装置に関する技術が開示されている。この装置は、車両に搭載され、車両前方の走行道路の路面を補促するカメラを備え、当該カメラにより補促される路面に標示された区画線（白線）の幅の変化を検出することにより、自車両の左側の白線の幅が増加した場合には、自車両が右側の分岐を走行していると判断し、右側の白線の幅が増加した場合には、左側の分岐を走行しているものと判断して、自車両が分岐点を通過後にどの分岐方向に進んだのかを判断する分岐判断を行うことができる。また、当該分岐判断が特定の周期を持っている場合には、自車両の左右に存在する白線が破線であるのか実線であるのかを判断して、自車両が走行している走行車線を特定する走行車線判断を行うことができる。さらに、当該白線が自車両の左右方向に対して一定距離移動することにより自車両が車線変更したかを判断する車線変更判断を行うことができる。
【０００３】
すなわち、この装置は、走行車線の路面に標示された区画線（実線又は破線の白線）を画像認識することにより、上記分岐判断、走行車線判断、車線変更判断を行なって、自車両の走行情報を検出する技術であり、これら走行情報に基づいて、自車両が分岐点等を通過した場合であっても自車位置を的確に特定して、当該自車位置を基に車両制御を良好に行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０５８９８号公報（第２１−２２頁、第２４−２５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、正確な自車位置を得るためには、分岐点を通過した後であっても、即座に自車両の走行する道路やレーンを認識することができると有利である。しかし、分岐点が狭角分岐点である場合であって、分岐点を通過した後に自車両が走行しているレーンと他の道路やレーンとの間の角度が小さい場合等には、自車両が当該他の道路やレーンを走行している場合との走行状態の差が小さく、従来のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）装置、ジャイロセンサ、Ｇセンサ、車速センサからの情報のみでは、分岐点を通過後に自車両がどの分岐路を走行しているのかを即座に認識することは困難となる問題があった。また、上記の特許文献１の技術では、走行車線の路面に標示されている区画線の情報を取得して自車両の走行情報を検出するため、例えば上記狭角分岐点の存在する箇所の手前に区画線が存在しない場合には自車両の走行情報を検出することができず、狭角分岐点を通過した後、即座に自車両の車両位置を認識することが困難となるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、区画線の画像認識結果を用いて自車両の走行するレーンの判定を行うに際して、道路の分岐点の手前に当該レーンを認識するための区画線が存在しない場合であっても、当該分岐点を通過後に自車両の走行するレーンを迅速に判定することができるレーン判定装置及びレーン判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係るレーン判定装置の特徴構成は、自車両の周辺の少なくとも区画線を撮像した画像情報を取得する画像情報取得手段と、前記自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段と、前記自車位置情報に基づいて、前記自車両の周辺に存在する区画線の位置及び形態の情報を含む道路情報を取得する道路情報取得手段と、前記画像情報に含まれている前記区画線の画像認識を行う画像認識手段と、前記画像認識手段による画像認識結果と前記道路情報とに基づいて、前記自車両が走行する自車レーンを判定するレーン判定手段と、を備え、前記レーン判定手段は、前記道路情報に基づいて、前記自車両の進行方向の道路に分岐点がある場合であり、かつ前記画像情報中に前記区画線の全部又は一部が撮像されなくなった場合に、その後に撮像される特定区画線の撮像順序と、当該特定区画線の形態と、当該特定区画線の前記画像情報中の位置と、前記道路情報と、に基づいて前記自車レーンを判定する撮像順レーン判定を行う点にある。
本願において、「特定区画線」とは、撮像順レーン判定において画像認識対象とする特定の種別の区画線である。例えば、ゼブラゾーンを伴う区画線や減速帯を伴う区画線等のような特徴的な形状を有する区画線を特定区画線とすると好適である。また、本願において、「分岐点」とは、自車両が少なくとも２方向に進行可能となるように２つ以上の道路が接続している点を指し、狭角分岐点や交差点等を含む。
【０００８】
この特徴構成によれば、自車両の進行方向に道路の分岐点があり、画像情報中に区画線の一部又は全部が撮像されなくなった場合であっても、その後に撮像される特定区画線の撮像順序と、当該特定区画線の形態と、当該特定区画線の画像情報中の位置と、道路情報とに基づいて、分岐点を通過後に自車両が走行する自車レーンを迅速に判定することができる。すなわち、画像情報中に区画線の一部又は全部が撮像されなくなった場合には、自車レーンを特定できない状態となるため、その状態で道路の分岐点を通過すると、自車両が分岐点からいずれの方向に走行しているかを判定することが困難になる。しかし、この特徴構成によれば、その後に撮像される特定区画線についての撮像順序、形態、及び画像情報中の位置を、道路情報と照らし合わせることにより、迅速に自車レーンを特定し、自車両が分岐点からいずれの方向に走行しているかを判定することが可能となる。
【０００９】
ここで、前記分岐点は、道路の狭角分岐点とすると好適である。
【００１０】
このように構成すれば、従来のジャイロセンサなどを用いた自律航法では、分岐点からいずれの方向に走行しているかを判定することが困難な狭角分岐点の通過後にも、自車両が走行する自車レーンを迅速に判定することが可能となる。
【００１１】
また、前記レーン判定手段は、前記特定区画線の前記画像情報中の位置を、前記自車両の右側又は左側の何れかとして判別すると好適である。
【００１２】
通常、区画線は、自車両の右側又は左側のどちらかに位置するはずであることから、このように特定区画線の位置を、自車両の右側又は左側の何れかとして判別することにより、特定区画線の誤認識を抑制し、撮像順レーン判定の正確性を高めることが可能となる。
【００１３】
また、前記撮像順レーン判定は、前記特定区画線として、ゼブラゾーンを伴う区画線及び減速帯を伴う区画線の一方又は双方を対象とすると好適である。
【００１４】
このように構成すれば、特徴的な形状を有するために画像認識が比較的容易なゼブラゾーンを伴う区画線及び減速帯を伴う区画線を特定区画線として画像認識することになるので、撮像順レーン判定の正確性を高めることが可能となる。道路の分岐点付近の区画線には上記ゼブラゾーンを伴う区画線や減速帯を伴う区画線が設けられている場合が多く、特に有効である。
【００１５】
また、前記レーン判定手段は、前記区画線の全部又は一部が撮像されなくなる前に判定された前記自車レーンに隣接するレーンを、前記撮像順レーン判定により判定する自車レーンの候補とすると好適である。
【００１６】
通常、画像情報中に区画線の全部又は一部が撮像されなくなる区間は短い場合がほとんどであるところ、このような短い区間で複数レーンにわたるレーン変更が行われる可能性は低い。そこで、このような構成とすることにより、自車レーンとなる可能性が低いレーンを候補から外すことができるので、撮像順レーン判定の正確性を高めることが可能となる。
【００１７】
本発明に係るナビゲーション装置の特徴構成は、上記のようなレーン判定装置と、前記道路情報を含む地図情報が格納された地図データベースと、前記地図情報及び前記レーン判定装置により判定された自車レーンの情報を参照して動作するアプリケーションプログラムと、前記アプリケーションプログラムに従って動作して案内情報を出力する案内情報出力手段と、を備える点にある。
【００１８】
この特徴構成によれば、自車両の周辺に区画線が存在しない場合であっても、レーン判定装置により判定された自車レーンの情報を考慮して、適切に経路探索や進路案内等の案内を行うことが可能となる。
【００１９】
本発明に係るレーン判定方法の特徴構成は、自車両の周辺の少なくとも区画線を撮像した画像情報を取得する画像情報取得ステップと、前記自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得ステップと、前記自車位置情報に基づいて、前記自車両の周辺に存在する区画線の位置及び形態の情報を含む道路情報を取得する道路情報取得ステップと、前記画像情報に含まれている前記区画線の画像認識を行う画像認識ステップと、前記道路情報に基づいて、前記自車両の進行方向の道路に分岐点があること、及び前記画像情報中に前記区画線の全部又は一部が撮像されていないことを検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて、前記分岐点があること及び前記画像情報中に前記区画線の全部又は一部が撮像されていないことが検出された場合に、その後に撮像される特定区画線の撮像順序と当該特定区画線の形態と当該特定区画線の前記画像情報中の位置と前記道路情報とに基づいて、前記自車両が走行する自車レーンを判定する撮像順レーン判定ステップと、を行う点にある。
【００２０】
この特徴構成によれば、自車両の進行方向に道路の分岐点があり、画像情報中に区画線の一部又は全部が撮像されなくなった場合であっても、その後に撮像される特定区画線の撮像順序と、当該特定区画線の形態と、当該特定区画線の画像情報中の位置と、道路情報とに基づいて、分岐点を通過後に自車両が走行する自車レーンを迅速に判定することができる。すなわち、画像情報中に区画線の一部又は全部が撮像されなくなった場合には、自車レーンを特定できない状態となるため、その状態で道路の分岐点を通過すると、自車両が分岐点からいずれの方向に走行しているかを判定することが困難になる。しかし、この特徴構成によれば、その後に撮像される特定区画線についての撮像順序、形態、及び画像情報中の位置を、道路情報と照らし合わせることにより、迅速に自車レーンを特定し、自車両が分岐点からいずれの方向に走行しているかを判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
〔第一の実施形態〕
本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るレーン判定装置２を含むナビゲーション装置１の全体構成を模式的に示すブロック図である。このレーン判定装置２は、取得した画像情報Ｇ（図３、図４、図７参照）に含まれる区画線（レーンの両側に車両通行帯境界線として設けられている実線又は破線の白線など）の画像認識結果と地図データベース２０から取得した道路情報Ｈとに基づいて自車両Ｃが走行中の道路のレーンである自車レーンの判定を行うことができる。更に、このレーン判定装置２は、このような区画線の画像認識結果を用いたレーン判定を行うことが困難な分岐点（図５、図６等参照）の通過直後にも、特定区画線の画像認識結果を用いることにより、自車両Ｃが走行する自車レーンの判定を迅速に行うことができる構成となっている。そして、ナビゲーション装置１は、地図データベース２０から取得した地図情報Ｍ及びレーン判定装置２により判定されたレーンの判定結果としての自車レーン情報Ｒを参照して所定のナビゲーション動作を行う。
【００２２】
ここで、「区画線」とは、レーン（車両通行帯）の両側又は片側に標示される車両通行帯境界線を示す実線や破線などの白線や黄線などをいい、例えば、図６に示すような実線４０、４２、４３、破線４１などが挙げられる。また、区画線の概念には、特定区画線を含む。「特定区画線」とは、撮像順レーン判定において画像認識対象とする特定の種別の区画線であり、例えば、ゼブラゾーン４４を伴う区画線や減速帯４５を伴う区画線等のような特徴的な形状を有する区画線である。また、「分岐点」とは、自車両が少なくとも２方向に進行可能となるように２つ以上の道路が接続している点を指し、狭角分岐点や交差点等を含む。「狭角分岐点」とは、従来のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）装置、ヨーレートセンサなどのジャイロセンサ、Ｇセンサ、車速センサなどを用いた自律航法では、分岐点からいずれの方向に走行しているかを判定することが困難な分岐点である。「レーン」とは、車両通行帯を意味するが、分岐点の前後においては、当該分岐点に接続する分岐道路も含む概念である。
【００２３】
図１に示されるような、このナビゲーション装置１の各機能部、具体的には、自車位置情報取得部３、道路情報取得部４、画像情報取得部５、画像認識部６、レーン判定部７及びナビゲーション用演算部８は、ＣＰＵ等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア（プログラム）或いはその両方により実装されて構成されている。また、地図データベース２０は、例えば、ハードディスクドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭを備えたＤＶＤドライブ、ＣＤ−ＲＯＭを備えたＣＤドライブ等のように、情報を記憶可能な記録媒体とその駆動手段とを有する装置をハードウエア構成として備えている。以下、本実施形態に係るナビゲーション装置１の各部の構成について詳細に説明する。
【００２４】
１．地図データベース
地図データベース２０は、所定の領域毎に分けられた複数の地図情報Ｍと、この地図情報Ｍに関連付けられた道路情報Ｈとが格納されたデータベースである。図２は、地図データベース２０に格納されている地図情報Ｍ及び道路情報Ｈの構成の例を示す説明図である。この図に示すように、地図データベース２０には、道路ネットワークレイヤｍ１、道路形状レイヤｍ２、道路情報レイヤｍ３が格納されている。本実施形態においては、これらの各レイヤｍ１〜ｍ３に格納された情報により地図情報Ｍが構成され、その中の道路情報レイヤｍ３に格納された情報により道路情報Ｈが構成されている。
【００２５】
道路ネットワークレイヤｍ１は、道路間の接続情報を示すレイヤである。具体的には、緯度及び経度で表現された地図上の位置情報を有する多数のノードｎの情報と、２つのノードｎを連結して道路を構成する多数のリンクｋの情報とを有して構成されている。また、各リンクｋは、そのリンク情報として、道路の種別（高速道路、有料道路、国道、県道等の種別）やリンク長さ等の情報を有している。また、道路形状レイヤｍ２は、道路ネットワークレイヤｍ１に関連付けられて格納され、道路の形状を示すレイヤである。具体的には、２つのノードｎの間（リンクｋ上）に配置されてリンクｋの詳細形状を表す形状補間点ｓの情報や、道路の詳細形状を表すための各形状補間点ｓでの道路幅の情報等を有して構成されている。
【００２６】
道路情報レイヤｍ３は、道路ネットワークレイヤｍ１及び道路形状レイヤｍ２に関連付けられて構成され、道路に関する詳細な情報が格納されたレイヤである。この道路情報レイヤｍ３に格納される情報としては、例えば、分岐点（狭角分岐点等）の情報や各道路のレーン情報、道路上や道路周辺に設けられた各種の地物（区画線など）についての地物情報Ｆ等が含まれる。ここで、レーン情報には、各道路のレーン数や、各レーンのレーン幅の情報が含まれる。また、レーン情報には、分岐点で分岐して接続される複数の道路間での各レーンの位置関係や接続関係（リンク角度や道なりに接続する関係等）等の情報も含まれる。
【００２７】
地物情報Ｆには、各地物の位置情報及び形態情報が含まれる。ここで、位置情報は、各地物の代表点の地図上の位置（緯度及び経度）及び各地物の向きの情報を有している。形態情報は、各地物の形状、大きさ、色彩等の情報を有している。また、これらの他にも、地物情報Ｆは、各地物の種別を示す種別情報等を含んでいる。このような地物情報Ｆが表す地物には、道路の路面に設けられた道路標示（ペイント標示）が含まれている。そして、道路標示に係る地物としては、例えば、道路に沿って車線を分ける区画線（実線、破線、二重線、ゼブラゾーンを伴う区画線、減速帯を伴う区画線等の各種区画線）、各車線の進行方向を指定する進行方向標示（直進矢印、右折矢印、左折矢印等の各種矢印）、横断歩道、停止線、速度表示等が含まれる。なお、地物情報Ｆが格納される地物としては、このような道路標示のほか、信号機、標識、陸橋、トンネル等の各種の地物も含めることができる。すなわち、道路情報Ｈには区画線の位置情報、形態情報などの地物情報Ｆが含まれている。これら道路情報Ｈのうち本実施例では、上述のとおり、車両通行帯の両側又は片側に標示される車両通行帯境界線を示す区画線、特に、特定区画線の道路情報Ｈを用いる。また、分岐点に関する道路情報Ｈ、特に、狭角分岐点に関する道路情報Ｈを用いる。
【００２８】
２．自車位置情報取得部
自車位置情報取得部３は、自車位置すなわち自車両Ｃの現在位置を示す自車位置情報Ｓを取得する自車位置情報取得手段として機能する。ここでは、自車位置情報取得部３は、ＧＰＳ受信機２２、方位センサ２３、及び距離センサ２４と接続されている。ここで、ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を受信する装置である。このＧＰＳ信号は、通常１秒おきに受信され、自車位置情報取得部３へ出力される。自車位置情報取得部３では、ＧＰＳ受信機２２で受信されたＧＰＳ衛星からの信号を解析し、自車両Ｃの現在位置（緯度及び経度）、進行方位、移動速度等の情報を取得することができる。方位センサ２３は、自車両Ｃの進行方位又はその進行方位の変化を検出するセンサである。この方位センサ２３は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ハンドルの回転部に取り付けた光学的な回転センサや回転型の抵抗ボリューム、車輪部に取り付ける角度センサ等により構成される。そして、方位センサ２３は、その検出結果を自車位置情報取得部３へ出力する。距離センサ２４は、自車両Ｃの車速や移動距離を検出するセンサである。この距離センサ２４は、例えば、自車両Ｃのドライブシャフトやホイール等が一定量回転する毎にパルス信号を出力する車速パルスセンサ、自車両Ｃの加速度を検知するヨー・Ｇセンサ及び検知された加速度を積分する回路等により構成される。そして、距離センサ２４は、その検出結果としての車速及び移動距離の情報を自車位置情報取得部３へ出力する。
【００２９】
そして、自車位置情報取得部３は、これらのＧＰＳ受信機２２、方位センサ２３及び距離センサ２４からの出力に基づいて、公知の方法により自車位置を特定する演算を行う。また、自車位置情報取得部３は、地図データベース２０から自車位置周辺の地図情報Ｍを取得し、それに基づいて公知のマップマッチングを行うことにより自車位置を地図情報Ｍに示される道路上に合わせる補正も行う。このようにして、自車位置情報取得部３は、緯度及び経度で表された自車両Ｃの現在位置の情報、及び自車両Ｃの進行方位の情報を含む自車位置情報Ｓを取得する。このようにして取得される自車位置情報Ｓは、各センサ２２〜２４の検出精度等に起因する誤差を含んだ情報となっている。また、このようにして取得される自車位置情報Ｓは、自車両Ｃが進行中の道路が複数レーンを有している場合に、自車両Ｃが走行中のレーンである自車レーンまでを特定する情報とはなっていない。そこで、本実施形態に係るナビゲーション装置１では、後述するレーン判定部７において自車レーンの判定を行う構成となっている。そして、自車位置情報取得部３により取得された自車位置情報Ｓは、道路情報取得部４、レーン判定部７、及びナビゲーション用演算部８へ出力される。
【００３０】
３．道路情報取得部
道路情報取得部４は、自車位置情報取得部３で取得された自車位置情報Ｓ等に基づいて、地図データベース２０から必要な地図情報Ｍや地物情報Ｆを含む道路情報Ｈを取得する。すなわち、道路情報取得部４は、画像認識部６による画像認識処理の対象となる地物（区画線など）の地物情報Ｆを含む道路情報Ｈを取得し、画像認識部６へ出力する。また、道路情報取得部４は、レーン判定部７による自車レーンの判定に用いる自車位置周辺の道路情報Ｈを取得し、レーン判定部７へ出力する。さらに、道路情報取得部４は、ナビゲーション用演算部８によるナビゲーション処理に用いるために、ナビゲーション用演算部８から要求があった領域の地図情報Ｍを地図データベース２０から取得し、ナビゲーション用演算部８へ出力する。ここで、道路情報取得部４により取得されてレーン判定部７に出力される自車位置周辺の道路情報Ｈには、自車両Ｃが走行中の道路（図５、図８参照）の区画線（特定区画線を含む）の情報、進行方向に存在する分岐点（特に、狭角分岐点）の情報、レーン数及びレーン幅の情報なども含まれる。したがって、本実施形態においては、この道路情報取得部４が本発明における道路情報取得手段として機能する。
【００３１】
４．画像情報取得部
画像情報取得部５は、撮像装置２１により撮像した自車位置周辺の画像情報Ｇ（図３、図４、図７参照）を取得する画像情報取得手段として機能する。ここで、撮像装置２１は、撮像素子を備えたカメラ等であって、少なくとも自車両Ｃの周辺の道路の区画線（特定区画線を含む）を撮像可能な位置に設けられている。このような撮像装置２１としては、例えばバックカメラ等を用いると好適である。なお、図３は、図６のＹ地点からバックカメラにより撮像した画像情報Ｇであり、図４は、図６のＺ地点からバックカメラにより撮像した画像情報Ｇである。そして、画像情報取得部５は、撮像装置２１により撮像したアナログの撮像情報を所定の時間間隔で取り込み、デジタル信号の画像情報Ｇに変換して取得する。この際の画像情報Ｇの取り込みの時間間隔は、例えば、１０〜５０ｍｓ程度とすることができる。これにより、画像情報取得部５は、撮像装置２１により撮像した複数フレームの画像情報Ｇを連続的に取得することができる。ここで取得された画像情報Ｇは、画像認識部６へ出力される。
【００３２】
５．画像認識部
画像認識部６は、画像情報取得部５で取得された画像情報Ｇ（図３、図４、図７参照）に対する画像認識処理を行う画像認識手段として機能する。本実施形態においては、画像認識部６は、道路情報取得部４で取得された道路情報Ｈを用いて、道路の路面に設けられた道路標示としての区画線（特定区画線を含む）について画像認識処理を行う。具体的には、画像認識部６は、取得された画像情報Ｇに対して二値化処理やエッジ検出処理等を行い、当該画像情報Ｇに含まれている地物（区画線）の輪郭情報を抽出する。その後、画像認識部６は、道路情報取得部４で取得された道路情報Ｈに含まれる区画線の形態情報に基づいて、当該形態情報が示す形態と一致する輪郭情報を有する区画線を抽出する。そして、当該形態情報と一致する輪郭情報を有する区画線を抽出した場合には、自車両Ｃと当該区画線との位置関係を演算し、当該区画線の撮像順序の情報、区画線種別の情報、自車両Ｃとの位置関係の情報を、画像認識結果としてレーン判定部７に出力する。自車両Ｃと画像情報Ｇ中の区画線との位置関係は、当該区画線の画像情報Ｇ中の位置と、自車両Ｃへの撮像装置２１の取付位置、取付角度、及び画角等に基づいて予め演算された自車位置と画像情報Ｇ中の各位置との関係を示す情報とに基づいて演算することができる。
【００３３】
例えば、画像認識部６は、道路情報取得部４で取得された道路情報Ｈに含まれる自車位置周辺の区画線の地物情報Ｆを用いて、画像情報Ｇに含まれる区画線（実線４０、破線４１、ゼブラゾーンを伴う区画線、減速帯を伴う区画線等の各種区画線）の画像認識処理を行う。そして、画像認識部６は、このような区画線の画像認識結果をレーン判定部７へ出力する。
【００３４】
６．レーン判定部
レーン判定部７は、画像認識部６による画像認識結果、自車位置情報取得部３により取得される自車位置情報Ｓ、及び道路情報取得部４により取得される道路情報Ｈに基づいて、自車両Ｃが走行中の道路のレーンである自車レーンの判定を行うレーン判定手段として機能する。本実施形態においては、レーン判定部７は、第一レーン判定部７ａ、及び第二レーン判定部７ｂを備えている。そして、レーン判定部７は、判定結果としての自車レーン情報Ｒを自車位置情報取得部３へ出力する。これにより、ナビゲーション装置１は自車レーン情報Ｒを取得することができ、ナビゲーション用演算部８等において、自車レーン情報Ｒを参照した進路案内や経路探索等のナビゲーション動作を行うことができる。
【００３５】
具体的には、レーン判定部７は、画像認識結果と自車位置情報Ｓと道路情報Ｈとに基づいて、自車両Ｃの進行方向に自車レーンを判定することができない可能性が高い領域が存在するか否かを検出する。この自車レーンを判定することができない可能性が高い領域は、分岐点（特に、狭角分岐点）が存在し、かつ当該分岐点の手前に区画線の全部又は一部が存在しない領域であり、例えば、図６に示すような領域Ａが挙げられる。このような領域以外では、従来の方法により区画線を用いて第一レーン判定部７ａにより第一の自車レーン判定を行って、自車両Ｃの自車レーンを判定する。一方、分岐点（特に、狭角分岐点）が存在し、かつ当該分岐点の手前に区画線の全部又は一部が存在しない領域では、第一の自車レーン判定では自車両Ｃの自車レーンを判定することができなくなる。そこで、このような領域Ａを通過後に、特定区画線を用いて第二レーン判定部７ｂにより第二の自車レーン判定を行って、自車両Ｃの自車レーンを判定する。このため、レーン判定部７は、第一レーン判定部７ａ、及び第二レーン判定部７ｂを備えている。以下、このレーン判定部７が備える第一レーン判定部７ａ、第二レーン判定部７ｂにおける処理について、図３〜図１０を用いて詳細に説明する。
【００３６】
６−１．第一レーン判定部
第一レーン判定部７ａは、自車両Ｃの進行方向に自車レーンを判定することができない可能性が高い領域（例えば、図６の領域Ａ）以外において、第一の自車レーン判定を行う。すなわち、分岐点が存在しない、若しくは分岐点が存在しても、その周辺で区画線の全部が撮像されている場合には、レーンの両側に存在する実線４０又は破線４１の区画線を用いて第一の自車レーン判定を行う。本実施形態においては、第一レーン判定部７ａは、画像認識部６による区画線（実線４０又は破線４１の白線）の画像認識結果と、道路情報取得部４により取得される道路情報Ｈに含まれる自車両Ｃの周辺の区画線の地物情報Ｆとに基づいて、自車レーンの判定を行う。一例として、第一レーン判定部７ａが、図７に示す画像情報Ｇ、及び図８に示す道路情報Ｈに基づいて、自車レーンの判定を行う場合について説明する。具体的には、第一レーン判定部７ａは、画像認識部６による画像認識結果に示される自車両Ｃの周辺の区画線の種別及び各区画線と自車両Ｃとの位置関係と、自車位置周辺の道路情報Ｈに含まれる区画線の地物情報Ｆとに基づいて、自車両Ｃが走行中のレーンを特定する。例えば、図７に示すように、自車両Ｃの両側に破線４１の区画線が連続的に現れる画像情報Ｇが取得された場合において、図８に示す、３車線道路であって４本設けられた区画線のうちの最外側線の２本が実線Ｆ４０で中央よりの２本が破線Ｆ４１である自車両周辺の道路情報Ｈが取得された場合には、自車両Ｃが走行するレーンは、３車線の中の中央車線であると特定することができる。すなわち、そのような画像情報Ｇに示される画像中では（図７参照）、自車両Ｃの位置である画像の幅方向中央に対して両側に破線４１の区画線があり、更にその両外側にそれぞれ実線４０の区画線がある。一方、道路情報Ｈによれば（図８参照）、自車両Ｃが走行している道路は３車線であり、道路の幅方向両側には実線Ｆ４０の区画線の地物情報Ｆが存在し、道路の幅方向中央側には各車線を区切る２本の破線Ｆ４１の区画線の地物情報Ｆが存在していることがわかる。したがって、第一レーン判定部７ａは、これらの情報を対比することにより、自車両Ｃが存在するレーンが３車線の中の中央車線であると特定することができる。また、第一レーン判定部７ａは、画像認識部６による画像認識結果に示される区画線の位置情報に基づいて、自車両Ｃが区画線を跨いだか否かにより車線変更の有無を判定し、その判定結果に基づく自車レーンの判定処理も行う。
【００３７】
６−２．第二レーン判定部
第二レーン判定部７ｂは、自車両Ｃの進行方向に自車レーンを判定することができない可能性が高い領域が存在する場合に、第二の自車レーン判定（撮像順レーン判定）を行う。すなわち、例えば、図６の領域Ａのように、自車両Ｃの進行方向に分岐点（特に、狭角分岐点）が存在し、かつ当該分岐点の手前に実線４０又は破線４１の区画線の全部又は一部がない領域が存在する場合がある。このような領域では、自車レーンの判定を行うことができない。そこで、本実施形態においては、第二レーン判定部７ｂにより、画像認識部６による特定区画線（ゼブラゾーン４４を伴う区画線、減速帯４５を伴う区画線など）の画像認識結果と、道路情報取得部４により取得される道路情報Ｈに含まれる自車両Ｃの周辺の特定区画線の地物情報Ｆとに基づいて、自車レーンの判定を行う。具体的には、まず、上記第一レーン判定部７ａにおいて自車レーンを判定することができなくなる前の自車レーン情報Ｒ１に示される自車レーン自体及びこれに隣接したレーンを、上記分岐点を通過した後の自車レーンの候補として限定する。これにより、自車レーンとなる可能性が低いレーンを候補から外すことができるので、撮像順レーン判定の正確性を高めることが可能となる。そして、第二レーン判定部７ｂは、この限定された自車レーン付近の道路情報Ｈに含まれる特定区画線（ゼブラゾーン４４を伴う区画線、減速帯４５を伴う区画線など）の地物情報Ｆと、画像情報Ｇに含まれる特定区画線の画像認識結果とに基づいてレーン判定を行う。ここで、画像認識結果から、自車両Ｃの周辺に存在する特定区画線の有無、当該特定区画線の撮像順序、当該特定区画線の種別、及び当該特定区画線と自車両Ｃとの位置関係が判明している。したがって、第二レーン判定部７ｂは、この画像認識結果に基づいて、分岐点を通過した後の自車レーンを判定して自車レーン情報Ｒ２を出力することができる。
【００３８】
図６に基づいて、第二レーン判定部７ｂによる第二の自車レーン判定処理の具体例について、詳細に説明する。図６は、特定区画線となるゼブラゾーン４４を伴う区画線が設けられた狭角分岐点の一例を示す図である。この図では、自車両Ｃが、４車線道路のＸ地点からＹ地点を経てＺ地点へ走行する場合の例を示している。自車両ＣがＸ地点にある状態で、第二レーン判定部７ｂは、道路情報Ｈに基づいて、進行方向ｄに狭角分岐点が存在すること、及び狭角分岐点の手前に実線４０や破線４１などの区画線の全部又は一部が存在しないことを検出（領域Ａを検出）している。したがって、第二レーン判定部７ｂは、第二の自車レーン判定（撮像順レーン判定）を開始する。まず、自車両ＣがＸ地点付近に到達する前に、上記第一の自車レーン判定により判定された自車レーン情報Ｒ１を用いて、上記狭角分岐点を通過後の自車レーンの候補を、ｄ方向のレーン自体若しくは隣接するレーンに沿って進行可能なレーンｄ１、ｄ２、ｄ３に限定する。さらに、第二レーン判定部７ｂは、自車両Ｃのバックカメラにより順次撮像している画像情報Ｇに基づく画像認識結果において、ゼブラゾーン４４を伴う区画線が認識されるかを検出する。また、第二レーン判定部７ｂは、ゼブラゾーン４４を伴う区画線が認識された場合には、自車両Ｃの左右いずれの側に認識されたかを検出する。さらに、第二レーン判定部７ｂは、ゼブラゾーン４４を伴う区画線などの特定区画線が複数認識されている場合には、これら複数のゼブラゾーン４４を伴う区画線が、それぞれどのような順序で認識されているかを検出する。そして、第二レーン判定部７ｂは、これらの検出結果を道路情報Ｈ（図５、図６参照）に含まれる上記ｄ１、ｄ２、ｄ３のレーン付近に設けられたゼブラゾーン４４を伴う区画線の位置及び形態の情報と比較する。
【００３９】
例えば、図６において自車両Ｃがｄ方向に進行している場合に、最初に自車両Ｃの右側（図３の画像情報Ｇ中では、左側）にゼブラゾーン４４を伴う区画線が検出され、続いて自車両Ｃの左側（図４の画像情報Ｇ中では、右側）にゼブラゾーン４４を伴う区画線が検出された場合には、ゼブラゾーン４４ｃを伴う区画線、ゼブラゾーン４４ｂを伴う区画線の順に検出されているものと考えられ、自車両Ｃはｄ２の方向のレーンを走行しているものと判定できる。同様に、最初に自車両Ｃの左側（画像情報Ｇ中では、右側）にゼブラゾーン４４を伴う区画線が検出され、続いて自車両Ｃの右側（画像情報Ｇ中では、左側）にゼブラゾーン４４を伴う区画線が検出された場合には、ゼブラゾーン４４ａを伴う区画線、ゼブラゾーン４４ｂを伴う区画線の順に検出されて、自車両Ｃはｄ１の方向のレーンを走行しているものと判定できる。また、画像情報Ｇ中において、最初に自車両Ｃの左側（画像情報Ｇ中では、右側）にゼブラゾーン４４を伴う区画線が検出され、その後ゼブラゾーン４４を伴う区画線が検出されない場合には、ゼブラゾーン４４ｃを伴う区画線のみが検出されて、自車両Ｃはｄ３の方向のレーンを走行しているものと判定できる。したがって、ゼブラゾーン４４を伴う区画線の撮像順序と、自車両Ｃに対する撮像されたゼブラゾーン４４を伴う区画線の位置と、撮像されたゼブラゾーン４４を伴う区画線の形態と、ゼブラゾーン４４を伴う区画線の道路情報Ｈとに基づいて自車レーンの判定を確定することができる。よって、進行方向ｄに狭角分岐点が存在し、かつ実線４０や破線４１が存在せず自車レーン判定が困難な場合でも、迅速な自車レーン判定を行うことが可能となる。
【００４０】
７．ナビゲーション用演算部
ナビゲーション用演算部８は、自車位置表示、出発地から目的地までの経路探索、目的地までの進路案内、目的地検索等のナビゲーション機能を実行するためにアプリケーションプログラム８ａに従って動作する演算処理手段である。例えば、ナビゲーション用演算部８は、道路情報取得部４により地図データベース２０から自車両周辺の地図情報Ｍを取得して表示装置２５に地図の画像を表示するとともに、当該地図の画像上に、自車位置情報Ｓに基づいて自車位置マークを重ね合わせて表示する処理を行う。また、ナビゲーション用演算部８は、公知の方法により計算された出発地から目的地までの経路と自車位置情報Ｓとに基づいて、表示装置２５及び音声出力装置２６の一方又は双方を用いて進路案内を行う。また、この際、アプリケーションプログラム８ａは、レーン判定部７により判定された自車レーン情報Ｒを参照し、自車位置表示、経路探索、及び進路案内等のナビゲーション動作を行う。具体的には、例えば、判定された自車レーンを表示装置２５に表示し、自車レーンに応じて無理な車線変更が必要になる進路案内を中止する等の動作を行う。したがって、本実施形態においては、ナビゲーション用演算部８、表示装置２５及び音声出力装置２６が、本発明における案内情報出力手段２７として機能する。なお、図示は省略するが、ナビゲーション用演算部８は、この他にも、リモートコントローラや表示装置２５と一体的に設けられたタッチパネルなどのユーザインタフェース等、ナビゲーション装置として必要な公知の各種構成に接続されている。
【００４１】
８．レーン判定方法
次に、本実施形態に係るレーン判定装置２を含むナビゲーション装置１において実行される、レーン判定方法について説明する。図９は、本実施形態に係るレーン判定方法の全体処理順序を示すフローチャートであり、図１０は、本実施形態に係る第二のレーン判定処理の詳細な処理順序を示すフローチャートである。
【００４２】
図９に示すようにナビゲーション装置１は、まず、自車位置情報取得部３により、ＧＰＳ受信機２２等から得られた自車位置情報Ｓを取得する（ステップ＃０１）。次に、自車位置情報Ｓに基づいて自車両Ｃの進行方向ｄへ向かって所定距離内の道路情報Ｈを地図データベース２０から取得する（ステップ＃０２）。ここで取得される道路情報Ｈには、区画線の位置、形態の情報が含まれる。そして、道路情報Ｈに基づいて、所定距離内に狭角分岐点が存在するか否かを検出する（ステップ＃０３）。道路情報Ｈに含まれる２つのリンクのリンク角度の情報に基づいて、狭角分岐点が存在しない場合には（ステップ＃０３：ＮＯ）、第一の自車レーン判定を行う（ステップ＃０４）。一方、所定距離内に狭角分岐点が存在する場合には（ステップ＃０３：ＹＥＳ）、この狭角分岐点の手前に区画線（実線４０や破線４１）の全部又は一部がない領域（例えば、領域Ａ）が存在するか否かを検出する（ステップ＃０５）。この領域が存在しない場合には（ステップ＃０５：ＮＯ）、第一の自車レーン判定を行う（ステップ＃０４）。これにより、狭角分岐点が存在しない場合又は上記領域が存在しない場合には、第一の自車レーン判定を用いて自車レーン判定を行う。一方、狭角分岐点の手前に区画線の全部又は一部がない領域が存在する場合には（ステップ＃０５：ＹＥＳ）、第二の自車レーン判定を行う（ステップ＃０６）。
【００４３】
次に、第二の自車レーン判定について説明する。図１０に示すようにナビゲーション装置１は、第二の自車レーン判定では、まず、第一レーン判定部７ａにおいて自車レーンを判定することができなくなる前の自車レーン情報Ｒ１に基づいて、狭角分岐点を通過した後の自車レーンの候補を限定する（ステップ＃１１）。これにより、自車レーンとなる可能性が低いレーンを候補から外すことができるので、撮像順レーン判定の正確性を高めることが可能となる。そして、画像情報取得部５により、自車両Ｃの周辺の少なくとも区画線を撮像した画像情報Ｇを取得する（ステップ＃１２）。次に、この画像情報Ｇ中に特定区画線（ゼブラゾーン４４を伴う区画線や減速帯４５を伴う区画線など）が撮像されているかを認識する（ステップ＃１３）。特定区画線が認識されていなければ（ステップ＃１４：ＮＯ）、ステップ＃１２に戻り画像情報Ｇを取得する。したがって、特定区画線が認識されるまで、画像情報Ｇの取得は継続される。一方、特定区画線が認識された場合には（ステップ＃１４：ＹＥＳ）、特定区画線の種別を認識し（ステップ＃１５）、さらに、その特定区画線の位置と、他にも特定区画線が認識されている場合には他の特定区画線との関係での撮像順序とが認識される（ステップ＃１６）。これにより、特定区画線の画像情報Ｇ中における、形態、自車両Ｃとの位置関係（自車両Ｃの左右どちら側に検出されたか）、撮像順序を認識することができる。そして、これら認識結果と道路情報Ｈとを比較することにより、自車両Ｃが狭角分岐点を通過後に走行している自車レーンが確定できたかを判断する（ステップ＃１７）。自車レーンが確定できていなければ（ステップ＃１７：ＮＯ）、ステップ＃１２に戻り画像情報Ｇを取得し、第二の自車レーン判定を継続する。一方、自車レーンが確定できれば（ステップ＃１７：ＹＥＳ）、第二の自車レーン判定を終了する。以上で、レーン判定方法に係る処理は終了する。
【００４４】
〔その他の実施形態〕
本発明のその他の実施形態について説明する。
（１）上記第一の実施形態では、図６に基づいて、主として特定区画線がゼブラゾーン４４を伴う区画線である場合について説明した。しかし、特定区画線として、図１１に示すような減速帯４５を伴う区画線を用いて上記第二の自車レーン判定を行うことも、本発明の好適な実施形態の一つである。減速帯４５を伴う区画線も特徴的な形態で画像認識が容易である。この場合、図３から図１０を用いた説明において、ゼブラゾーン４４を伴う区画線を減速帯４５を伴う区画線に置き換えればよい。これにより、ゼブラゾーン４４を伴う区画線の場合と同様に、進行方向ｄに狭角分岐点が存在し、かつ区画線の全部又は一部が存在せず自車レーン判定が困難な場合でも、減速帯４５を伴う区画線を用いて迅速な自車レーン判定を行うことが可能となる。なお、特定区画線は、分岐点通過後に存在する特徴的な形状を有する区画線であって、画像認識することにより、その撮像順序、自車両との位置関係、形態を特定することができる区画線であれば、他の区画線も特に制限なく用いることができる。
【００４５】
（２）上記の実施形態では、第一レーン判定部７ａが、画像情報Ｇに対する画像認識結果に基づいて自車両Ｃが走行中の道路における自車レーンの判定を行う場合を例として説明した。しかし、第一レーン判定部７ａによる自車レーンの判定方法はこれに限定されない。例えば、上記の実施形態に係る自車レーンの判定方法に加えて、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：道路交通情報通信システム）からの情報、具体的には道路の各レーン上に設けられた発信器からの光ビーコン等からの情報により、第一レーン判定部７ａが自車レーンの判定を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【００４６】
（３）上記の実施形態では、第二レーン判定部７ｂが、狭角分岐点を通過後の自車レーンの候補を限定して自車レーン判定を行った。しかし、第二レーン判定部７ｂは、自車レーン候補を限定せずに自車レーン判定を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、区画線の画像認識結果を用いて自車両の走行するレーンの判定を行うに際して、道路の分岐点の手前に当該レーンを認識するための区画線（実線又は破線の白線）が存在しない場合であっても、当該分岐点を通過後に自車両の走行するレーンを迅速に判定することができるので、例えばナビゲーション装置等に利用可能なレーン判定装置及びレーン判定方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るレーン判定装置を含むナビゲーション装置の全体構成を模式的に示すブロック図
【図２】地図データベースに格納されている地図情報及び道路情報の構成を示す説明図
【図３】本発明の第一の実施形態に係る図６中のＹ地点における自車両の後方の画像情報の一例を示す図
【図４】本発明の第一の実施形態に係る図６中のＺ地点における自車両の後方の画像情報の一例を示す図
【図５】自車両周辺の狭角分岐点付近の地物情報を含む道路情報の一例を示す図
【図６】本発明の第一の実施形態に係るゼブラゾーンを伴う区画線が設けられた狭角分岐点の一例を示す図
【図７】自車両の後方の画像情報の一例を示す図
【図８】自車両周辺の地物情報を含む道路情報の一例を示す図
【図９】本発明の第一の実施形態に係るレーン判定方法を示すフローチャート
【図１０】本発明の第一の実施形態に係るレーン判定方法を示すフローチャート
【図１１】本発明の別実施形態に係る減速帯を伴う区画線が設けられた狭角分岐点の一例を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１  ：ナビゲーション装置
２  ：レーン判定装置
３  ：自車位置情報取得部（自車位置情報取得手段）
４  ：道路情報取得部（道路情報取得手段）
５  ：画像情報取得部（画像情報取得手段）
６  ：画像認識部（画像認識手段）
７  ：レーン判定部（レーン判定手段）
７ａ：第一レーン判定部
７ｂ：第二レーン判定部
８  ：ナビゲーション用演算部
８ａ：アプリケーションプログラム
２０：地図データベース
２１：撮像装置
２２：ＧＰＳ受信機
２３：方位センサ
２４：距離センサ
２５：表示装置
２６：音声出力装置
２７：案内情報出力手段
４０、４２、４３：実線（区画線）
４１：破線（区画線）
４４：ゼブラゾーンを伴う区画線（特定区画線）
４５：減速帯を伴う区画線（特定区画線）
Ｍ  ：地図情報
Ｈ  ：道路情報
Ｆ  ：地物情報
Ｓ  ：自車位置情報
Ｇ  ：画像情報
Ｒ  ：自車レーン情報
Ｃ  ：自車両
ｄ  ：自車両の進行方向
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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