(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のUターンを検出する検出方法において、
車両右折時における所定特徴物を車載のカメラで捕捉して記憶し、
車両が右旋回を完了したか監視し、
右旋回完了時に、前記特徴物をカメラが捕捉しているか調べ、
捕捉している場合には、Uターンしたものと判定し、捕捉していない場合にはUターンでないと判定する、
ことを特徴とする車両のUターン検出方法。
【請求項２】
前記特徴物が右折開始時において車両前方に存在する場合には、車両前方のカメラで該特徴物を捕捉し、右旋回完了時に車両後方のカメラで該特徴物を捕捉している場合には、Uターンしたものと判定する、
ことを特徴とする請求項１記載のUターン検出方法。
【請求項３】
車両のUターンを検出するUターン検出装置において、
車両に搭載されて特徴物を撮影するカメラ、
車両の進行方向を検出する進行方向検出センサー、
車両の走行距離を検出する距離センサー、
各センサー出力に基づいて車両の走行状態を検出する走行状態監視部、
車両右折時において前記カメラで捕捉した所定特徴物を記憶し、右旋回完了時に、前記特徴物をカメラが捕捉しているか調べ、捕捉している場合には、Uターンしたものと判定するUターン判定部、
を備えたことを特徴とする車両のUターン検出装置。
【請求項４】
車両の前後にそれぞれカメラを備え、
前記Uターン検出装置は、前記特徴物が右折開始時において車両前方に存在する場合には、車両前方のカメラで補足した該特徴物を記憶し、右旋回完了時に車両後方のカメラで該特徴物を捕捉しているか調べ、捕捉している場合には、Uターンしたものと判定する、
ことを特徴とする請求項３記載の車両のUターン検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両のUターン検出装置およびUターン検出方法に関わり、特に、車両ナビゲーションにおける車両位置の修正に応用できる車両のUターン検出装置およびUターン検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナビゲーション装置は、車両の現在位置に応じた地図データをDVD，ハードディスクHDD等の地図データ記憶部から読み出してディスプレイ画面に描画すると共に、走行に応じて車両位置を示すマ−ク(車両位置マーク)を地図上で移動させ、あるいは車両位置マークをディスプレイ画面の一定位置（例えばディスプレイ画面の中心位置）に固定表示して地図をスクロ−ル表示する。かかるナビゲ−ション装置において、車両の現在位置を測定することが不可欠である。このため、車両に搭載した距離センサーと方位センサー（ジャイロ）などの自律航法センサーを用いて車両位置を測定する測定法（自立航法）、衛星を用いたGPS（Global Positioning System)による測定法（衛星航法）、両者を併用した方法が実用化されている。また、ナビゲーション装置は、車両位置をマップマッチング処理により修正する機能や、目的地までの誘導経路を探索して地図上に表示する経路誘導機能、交差点案内機能、その他の機能を備えている。
マップマッチング機能は、自立航法センサーを用いて推定した車両位置の誤差が大きくなって該車両位置が道路リンクから外れたときに該車両位置を道路リンク上に修正する機能である。尚、位置誤差が大きくなりすぎて道路リンク上にマップマッチングにより位置修正できなくなれば、GPSにより測位した位置データを車両位置として採用し、以後マップマッチング処理により道路リンク上に位置修正する。
【０００３】
自立航法においては、距離センサーと方位センサーの出力に基づき積算により車両位置を推測する。しかし、自立航法では走行するにつれて誤差が累積して推定車両位置が道路リンクから外れる。そこで、マップマッチング処理により推定車両位置を道路データと照合して道路リンク上に修正する。図１０はマップマッチングの説明図であり、推測車両位置が道路リンクRLa，RLbより外れたポイントPcにある場合である。かかる場合、何れの道路リンクに位置修正するかは例えば以下の基準により決定する。すなわち、
(a) 推定車両位置Pcを中心に200m四方に含まれ、しかも、垂線を降ろすことのできる道路リンクであって、推定車両位置Pcでの推定車両方位θと道路リンクの成す角度dθが一定値以内（たとえば450以内）で、かつ、推定車両位置Pcからリンクに降ろした垂線の長さが一定距離(例えば100m)以内となっているものを探す。ついで、(b) 推定車両位置PcからリンクRLa，RLbに降ろした垂線の長さdLを求める。(c) しかる後、次式
Z=dL・20＋dθ・20  (dθ≦250)
Z=dL・20＋dθ・40  (dθ＞250)
により係数Zを演算する。dLは推定車両位置Pcから道路リンクに降ろした垂線の長さ(推定車両位置から道路リンクまでの距離)、dθは推定車両方位θと道路リンクの成す角度であり、角度dθが大きいほど重み係数を大きくしている。
(d)以上により、係数値Zが求まれば、以下の(1)、(2)、(3)の条件、
(1)距離dL≦75m(最大引き付け距離75m)
(2)角度差dθ≦300(最大引き付け角度300）
（3）係数値Z≦1500
を満足する道路リンクを求め、係数値が最小の道路リンクをマッチング候補(位置修正道路)とする。図の例では、車両位置は道路リンクRLa上に修正される。
【０００４】
ところで、道路をUターンしたにもかかわらず、別の道路を走行していると間違って判断される場合がある。例えば、図１１に示すように走行道路RD1と鋭角に交わる道路RD2があるとき、交差点で車両CARがUターンすると該鋭角に交差する道路RD2上を走行していると判断される場合がある。また、図１２に示すように、幹線道路MRDに並行して側道SRDが存在する場合、交差点CRで車両CARがUターンするとミスマッチングにより側道SRD上を走行していると判断される場合がある。これは、旋回後の車両CARから幹線道路MRDの道路リンクまでの距離Lmが、車両CARから側道SRDの道路リンクまでの距離Lsより大きくなり、誤って側道SRDの道路リンクにマップマッチング(位置修正)するからである。
このため、車両のUターンを検出して走行中の道路を正しく認識する装置が提案されている(特許文献１参照)。この従来技術では、図１３(A)〜(C)に示すようにUターンにおいて、車両CARが道路上の車線区分線LNSを横切ることに着目し、(1)車両が走行中道路の車線区分線LNSを横断したことを横断検出手段によって検出し、(2)車両の進行方向が反転したことを反転検出手段によって検出する。そして、(3)反転検出手段および横断検出手段によって、車両が進行方向を反転し、かつ、車線区分線LNLを横断したことが検出された場合に、車両がUターンしたと判定する。これにより、車両が走行中道路をＵターンしたことを判別でき、車両がＵターンしたにも関わらず他の道路を走行中であると誤判別するのを防止できる。
【特許文献１】特開２００６−３４４１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、Uターンにおいて車両が道路上の車線区分線を横切ることを前提としている。このため、車線区分線が無い交差点や、該車線区分線が薄くなって識別しづらくなっている交差点では確実にUターンを検出することが出来ない。また、従来技術では、実際に車両CARが図１２の幹線道路MRDから側道SRDを走行する場合、Uターンしたと誤って検出して走行中道路を誤判別する場合がある。
以上から本発明の目的は、確実にUターンを検出することである。
本発明の別の目的は、Uターンしたかどうかを正しく検出できるようにすることであり、これにより、走行道路上に正しく車両位置を修正して表示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
・車両のUターン検出方法
本発明は、車両のUターンを検出する検出方法であり、車両右折時における所定特徴物を車載のカメラで捕捉して記憶するステップ、車両が右旋回を完了したか監視するステップ、右旋回完了時に、前記特徴物をカメラが捕捉しているか調べるステップ、捕捉している場合には、Uターンしたものと判定し、捕捉していない場合にはUターンでないと判定するステップを備えている。
本発明のUターン検出方法において、前記特徴物が右折開始時に車両前方に存在する場合には、車両前方のカメラで該特徴物を捕捉し、右旋回完了時に車両後方のカメラで該特徴物を捕捉している場合には、Uターンしたものと判定する。
【０００７】
・車両のUターン検出装置
本発明は、車両のUターンを検出するUターン検出装置であり、車両に搭載されて所定の特徴物を撮影するカメラ、車両の進行方向を検出する進行方向検出センサー、車両の走行距離を検出する距離センサー、各センサー出力に基づいて車両の走行状態を検出する走行状態監視部、車両右折時において前記カメラで捕捉した所定特徴物を記憶し、右旋回完了時に、前記特徴物をカメラが捕捉しているか調べ、捕捉している場合には、Uターンしたものと判定するUターン判定部を備えている。
本発明のUターン検出装置は、カメラとして車両の前後にそれぞれカメラを備え、前記Uターン検出装置は、前記特徴物が右折開始時において車両前方に存在する場合には、車両前方のカメラで補足した該特徴物を記憶し、右旋回完了時に車両後方のカメラで該特徴物を捕捉しているか調べ、捕捉している場合には、Uターンしたものと判定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両右折時における所定特徴物を車載のカメラで捕捉して記憶し、車両が右旋回を完了した時、前記特徴物をカメラが捕捉していればUターンしたものと判定し、捕捉していなければUターンでないと判定するようにしたから、正しくUターンを検出すること出来る。特に、特徴物として確実に存在するものを採用できるためUターンを確実に、かつ正しく検出すること出来る。また、幹線道路MRDから側道SRDへ旋回して進入する場合、間違ってUターンであると判別しないように出来る。
また、本発明によれば、特徴物が信号機など右折開始時に車両前方に存在する場合、車両前方のカメラで該特徴物を捕捉し、右旋回完了時に車両後方のカメラで該特徴物を捕捉していればUターンしたものと判定するため、確実に、かつ正しくUターンを検出すること出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
(A)本発明の概略
図１は本発明の概略説明図であり、CARは車両、MRDは上り片側２車線、下り片側３車線の幹線道路、SRDは幹線道路に並行している側道、MKは幹線道路上の特徴物(例えば、中央分離帯)であり、車両CARの前後左右には車両周辺の風景を撮影するカメラ(図示せず)、例えば魚眼カメラが設けられている。
図１(A)はUターン時にポイントP1〜P4で車両右側の魚眼カメラで撮影した特徴物捕捉画像IM1〜IM4を示し、図１(B)は旋回して側道に進入した時(右折時)にポイントQ1〜Q4で車両右側の魚眼カメラで撮影した特徴物捕捉画像IM1′〜IM4′を示している。図１(A)より明らかなように、Uターンの場合、車両右折開始時(旋回開始時)において右魚眼カメラで補足した道路上の所定特徴物MKをUターン完了時にも捕捉している。しかし、図１(B)より明らかなように、旋回して側道に進入した場合には、建物などの障害物BLDにより旋回完了時に該特徴物MKを捕捉することが出来ていない。
従って、旋回開始時に補足した特徴物MKを旋回完了時にも補足しているか否かでUターンであるか否かを判別することが出来る。そこで、本発明では、(1)車両右折時における所定特徴物を車載のカメラで捕捉して記憶し、(2)車両が右旋回を完了したか監視し、(3)右旋回完了時に、前記特徴物をカメラが捕捉しているか調べ、(4)捕捉している場合には、Uターンしたものと判定し、捕捉していない場合にはUターンでないと判定する。
【００１０】
(B)Uターン検出装置
図２は本発明の車両のUターン検出装置の構成図である。車両CARには図３に示すように前後左右には車両周辺の風景を撮影するカメラ、例えば魚眼カメラ１a〜１dが設けられている。各魚眼カメラ１a〜１dで撮影した撮影データは画像処理部２に入力され、画像処理部２は所定の魚眼カメラから入力された画像より特徴物を決定して内蔵のメモリに保存する。特徴物としては、
・  道路中央に存在するゼブラゾーン、コーン、中央分離帯、樹木など、
・  レーン区分用の白線
・  進行方向に見える信号、看板
などが考えられる。例えば、画像処理部２は右折開始時(図1のポイントP1)において、車両右側の魚眼カメラ１cで撮影した画像に含まれる中央分離帯を特徴物MKとして抽出して内蔵のメモリに保存する。以後、画像処理部２は魚眼カメラ1cで所定のタイミングで撮影した画像より該特徴物を検出しているか否かを調べ、検出結果をUターン検出処理部３に入力する。
車載の自律走行センサー４は、車両が所定距離走行する毎にパルスを発生する車速センサー４a、車両進行方向を検出するジャイロセンサー４b、車両の加速度を検出する加速度センサー４cを備えている。自立走行処理部５は各センサー出力を用いて、(1)右折開始を検出すると共に、(2)右折走行、旋回走行の別を検出し、更には(3)旋回完了を検出する。例えば、自立走行処理部５は、交差点において車両進行方向が所定角度以上変化したことで右折開始を検出し、また、右折開始後、所定距離走行しても進行方向が180度反転しない場合には右折走行であると判定する。また、自立走行処理部５は、右折開始後、所定距離走行前に進行方向が180度反転した場合には旋回走行であると判定する。
Uターン検出処理部３は、画像処理部２からの特徴物検出結果と、自立走行処理部５からの車両走行状態を参照して、車両のUターンを検出する。
【００１１】
（C）Uターン検出処理
図４は図２のUターン検出装置のUターン検出処理フローである
車載の自律走行処理部５は、ナビゲーション装置からのナビ情報に基づいて交差点30ｍ手前に差し掛かったことを判断した時点でジャイロセンサー出力に基づいて右折が開始されたか判定を行う(ステップ１０１)。右折が開始されなければ、別の処理を行って次の交差点に接近するのを待つ。一方、右折開始が検出された場合には、画像処理部２は、車両右側の魚眼カメラ１cの撮影画像より特徴物、たとえば中央分離帯を抽出して保存し(ステップ１０２)、以後、該特徴物をトレースする(ステップ１０３)。
特徴物のトレース処理においては、所定時間毎にカメラ１cが撮影したフレーム画像を取り込み(ステップ１０３a)、該画像中にステップ１０２で抽出した特徴物と同一の特徴物が存在するかチェックし(ステップ１０３b)、存在すれば特徴物が存在することを記憶すると共に画像を上書き保存し(ステップ１０３c)、存在しなければ特徴物が存在しないことを記憶する(ステップ１０３d)。
【００１２】
特徴物のトレース処理が終了すれば、自律走行処理部５は、右旋回が完了したかチェックし(ステップ１０４)、完了してなければ、右折走行が確定したかチェックし(ステップ１０５)、右折走行が確定していれば、別の処理を行って次の交差点に接近するのを待つ。
一方、ステップ１０５において右折走行が確定していなければ、ステップ１０３以降の処理を行う。そして、旋回走行が行なわれてステップ１０４において右旋回が完了すれば、Uターン検出処理部３は、画像処理結果に基づいて右旋回完了時のカメラ画像にステップ１０２で抽出した特徴物が存在するかチェックし(ステップ１０６)、存在すればUターンであると判定し(ステップ１０７)、存在しなければ、Uターンでなく、側道に進入したと判定する(ステップ１０８)。
なお、旋回完了まで継続して特徴物を検出できた場合にUターンであると判定し、旋回完了までに１回でも特徴物を検出できなくなったとき、Uターンでなく、側道SRD(図１参照)に進入したと判定することもできる。
【００１３】
図１は中央分離帯を特徴物とした場合における撮影画像の変遷説明図であるが、特徴物を道路上のレーン区分用の白線とすることもできる。図５は特徴物を下り車線のレーン区分用白線MKとした場合の撮影画像の変遷説明図であり、図５(A)はUターン時にポイントP1〜P4で車両右側の魚眼カメラで撮影した白線MKの捕捉画像IM1〜IM4を示し、図５(B)は旋回して側道SRDに進入した時のポイントQ1〜Q4で撮影した白線MKの捕捉画像IM1′〜IM4′を示している。
図５(A)より明らかなようにUターンであれば、車両右折開始時(旋回開始時)において右魚眼カメラ１cで補足した道路上の白線MKをUターン完了時にも捕捉している。しかし、図５(B)より明らかなように、旋回して側道SRDに進入した場合には、建物などの障害物BLDにより旋回完了時に白線MKを捕捉することが出来ない。従って、図４と同じ処理により、旋回開始時に補足した特徴物を旋回完了時にも補足しているか否かを検出することにより、Uターンであるか否かを判別することが出来る。
【００１４】
(D)別のUターン検出処理
図６は特徴物を車両前方に見える信号機MKとした場合のUターン時および右折時における撮影画像の変遷説明図である。図６(A)はUターン時にポイントP1〜P3でフロントカメラ１a、リアカメラ１dで撮影した特徴物(信号機)MKの捕捉画像IM1〜IM3を示し、図６(B)は旋回して側道SRDに進入した時(右折時)のポイントQ1〜Q3でフロントカメラ１a、リアカメラ１dで撮影した特徴物の捕捉画像IM1′〜IM3′を示している。なお、ポイントP1，Q1における捕捉画像IM1，IM1′はフロントカメラ１aで撮影したもの、ポイントP2〜P3，Q2〜Q3における捕捉画像IM2〜IM3，IM2′〜IM3′はリアカメラ１dで撮影したものである。
図６(A)より明らかなように、Uターンの場合、車両右折開始時(旋回開始時)においてフロントの魚眼カメラ１aで補足した信号機MKを、Uターン完了時にリアの魚眼カメラ１dで捕捉している。しかし、図６(B)より明らかなように、旋回して側道SRDに進入した場合には、建物などの障害物BLDにより旋回完了時にリアの魚眼カメラ１dは信号機MKを捕捉することが出来ない。従って、旋回開始時にフロントカメラ１aで補足した特徴物(信号機)MKを旋回完了時にリアカメラ１dで補足しているかを検出することでUターンであるか否かを判別することが出来る。
【００１５】
図７は、図６の場合のUターン検出処理フローである。
車載の自律走行処理部５は、ナビゲーション装置からのナビ情報に基づいて交差点30ｍ手前に差し掛かったことを判断した時点でジャイロセンサー出力に基づいて右折が開始されたか判定を行う(ステップ２０１)。
右折が開始されなければ、別の処理を行って次の交差点に接近するのを待つ(ステップ２０２)。一方、右折開始が検出された場合には、画像処理部２は、フロントカメラ１aが撮影したカメラ画像より特徴物である信号機の看板文字(方面文字、信号機名称)を識別して保存する(ステップ２０３)。
以後、自律走行処理部５は車両が180度旋回して右旋回が完了したかチェックし(ステップ２０４)、完了してなければ、右折走行が確定したかチェックし(ステップ２０５)、右折走行が確定すれば、別の処理を行って次の交差点に接近するのを待つ(ステップ２０２)。
一方、ステップ２０５において右折走行が確定してなければ、ステップ２０４以降の処理を行う。そして、旋回走行が行なわれてステップ２０４において右旋回が完了すれば、画像処理部２は、右旋回完了時のリアカメラ１dの撮影画像に含まれる信号機の看板文字を識別する(ステップ２０６)。Uターン検出処理部３は右旋回完了時のリアカメラ１dの撮影画像にステップ２０３で抽出した看板文字を含む信号機が存在するかチェックし(ステップ２０７)、存在すればUターンであると判定し(ステップ２０８)、存在しなければ、Uターンでなく、側道に進入したと判定する(ステップ２０９)。
以上では特徴物を予め設定した場合であるが、Uターン検出装置が複数の特徴物の中から補足した所定の特徴物を選択して、上記処理を行うことができる。
【００１６】
（E）ナビゲーション装置におけるUターン検出結果の応用
図８はUターン検出結果をマップマッチング処理に適用するナビゲーション装置の構成図であり、図２と同一部分には同一符号を付している。
地図記録媒体(CD-ROM、DVD、HDDなど)１０には地図データが記録されており、必要に応じて読み取られるようになっている。GPS受信機２０はGPS衛星から送られてくるGPS電波を受信して出力し、自立航法センサー４は車両回転角度を検出するジャイロなどの角度センサーと一定走行距離毎にパルスを発生する走行距離センサーを備えている。カメラ１a〜１dは車両周囲の風景を撮影して撮影画像を画像処理部２に入力する。ナビゲーション制御部５０は車両の位置検出修正制御や車両周辺地図画像発生制御、経路探索/誘導制御、交差点案内制御等を行う。モニター６０はナビゲーション装置５０からの指示に従って車両周辺地図や誘導経路、車両位置マーク、その他の案内情報やメニューを表示する。
【００１７】
ナビゲーション制御部５０において、地図読取部１１は自車位置周辺の地図データを地図記憶媒体１０から読み取って地図バッファ１２に保存する。地図バッファ１２は、自車位置に応じた図葉と周辺図葉の合計９つの図葉を少なくとも保持し、走行に応じて地図をスクロール表示できるようになっている。地図描画部１３は地図バッファ１２に読み出されている地図データを用いて車両周辺の地図画像を発生してVRAM １４に保存し、合成部１５はVRAMから読取った地図画像と車両位置マーク、誘導経路画像などを合成してモニター６０に表示する。
GPS位置算出部１６はGPS受信データに基づいてGPS位置データを発生し、車両位置計算部１７は位置不明な最初の時点でGPS位置を車両位置として採用し、以後、自立航法センサー４の出力信号を用いて車両位置を推定して車両位置補正部１８に入力する。車両位置修正部１８はマップマッチング処理を行って前記推定された車両位置を道路リンク上に修正する。この場合、車両位置修正部１８はUターン検出結果を考慮して車両位置をどの道路リンク上に修正するか決定する。車両位置マーク発生部１９は地図上の車両位置に車両位置マークを発生し合成部１５に入力する。
【００１８】
図９は車両位置修正部１８による位置修正処理フローである。車両位置修正部１８はマップマッチング処理に先立って、Uターン検出処理部３からのUターン検出結果を取得し(ステップ３０１)、車両走行がUターンでなければ通常のマップマッチング処理により、車両位置をどの道路リンク上に修正するか決定し、該道路リンク上に位置修正する(ステップ３０２)。一方、Uターンであれば、車両位置をUターンした幹線道路の道路リンク上に修正するものと決定し、該道路リンク上に位置修正する(ステップ３０３)。
この結果、従来、Uターン時に図１２に示すように間違って側道SRDの道路リンク上に位置修正されていたものが、本発明によれば、正しく幹線道路MRDの道路リンク上に位置修正することが可能となる。また、右折して側道に進入した場合には、Uターンであると判定しないため、通常のマップマッチング処理により正しく側道SRDの道路リンク上に位置修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の概略説明図である。
【図２】本発明の車両のUターン検出装置の構成図である。
【図３】車両へのカメラ取り付け位置説明図である。
【図４】図２のUターン検出装置のUターン検出処理フローである。
【図５】特徴物を車線区分用の白線MKとした場合の撮影画像の変遷図である。
【図６】特徴物を車両前方に見える信号機MKとした場合のUターン時および右折時における撮影画像の変遷説明図である。
【図７】図６の場合のUターン検出処理フローである。
【図８】Uターン検出結果をマップマッチング処理に適用するナビゲーション装置の構成図である。
【図９】車両位置修正部による位置修正処理フローである。
【図１０】マップマッチングの説明図である。
【図１１】従来の問題点説明図である。
【図１２】従来の別の問題点説明図である。
【図１３】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１a〜１d  魚眼カメラ
２  画像処理部
３  Uターン検出処理部
４  自律走行センサー
４a  車速センサー
４b  ジャイロセンサー
５  自立走行処理部
【図１】
0005137700.tif 000002
【図２】
0005137700.tif 000003
【図３】
0005137700.tif 000004
【図４】
0005137700.tif 000005
【図５】
0005137700.tif 000006
【図６】
0005137700.tif 000007
【図７】
0005137700.tif 000008
【図８】
0005137700.tif 000009
【図９】
0005137700.tif 000010
【図１０】
0005137700.tif 000011
【図１１】
0005137700.tif 000012
【図１２】
0005137700.tif 000013
【図１３】
0005137700.tif 000014