(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を目的地まで案内する車載用ナビゲーション装置において、
地図データを記憶した地図データ記憶手段と、
車両の現在位置を検出する車両位置検出手段と、
車両外部の景色を撮影し、その画像を画像認識処理して、１画像毎に高速道路に固有の対象物の有無及び一般道路に固有の対象物の有無を調べる画像認識装置と、
前記車両位置検出手段から車両の現在位置のデータを入力し、前記地図データ記憶手段に記憶した地図データを用いて車両運転者に案内情報を提供すると共に、前記画像認識装置の出力を参照して車両が走行中の道路の種別を判断する制御手段とを有し、
前記画像認識装置は、前記高速道路に固有の対象物及び前記一般道路に固有の対象物毎に優先度を設定したデータベースを有し、前記画像認識処理で検出した対象物に前記優先度に応じたポイントを付与して、前記道路種別の判定結果の信頼性を評価することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記画像認識装置は、車両が一定の距離を走行する毎に車両外部の景色を撮影することを特徴とする請求項１に記載の車載用ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記データベースには前記高速道路に固有の対象物及び前記一般道路に固有の対象物毎の有効出現率を示すデータが含まれ、前記画像認識装置は、複数画像分の判定結果から前記高速道路に固有の対象物及び前記一般道路に固有の対象物の出現率をそれぞれ計算し、その計算結果を前記有効出現率と比較して、各対象物毎に有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の車載用ナビゲーション装置。
【請求項４】
前記制御手段は、高速道路と一般道路とが近接したエリアを走行するときのみ、前記画像認識装置の出力を考慮した道路種別の判断を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載用ナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両を目的地まで案内する車載用ナビゲーション装置に関し、特に画像認識装置を有する車載用ナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用ナビゲーション装置は、地図データを記録したＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の地図データ記憶装置と、表示装置と、ジャイロ、ＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機及び車速センサ等の車両の現在位置及び現在方位を検出する車両移動検出装置等を有している。そして、車両の現在位置を含む地図データを地図データ記憶装置から読み出し、該地図データに基づいて車両位置の周囲の地図画像を描画すると共に、車両位置マーク（ロケーション）を地図画像に重ね合わせて表示し、車両の移動に応じて地図画像をスクロール表示したり、地図画像を画面に固定し車両位置マークを移動させたりして、車両が現在どこを走行しているのかを一目で判るようにしている。
【０００３】
また、通常、車載用ナビゲーション装置には、ユーザが所望の目的地に向けて道路を間違うことなく容易に走行できるようにした経路誘導機能が搭載されている。この経路誘導機能によれば、地図データを用いて出発地から目的地までを結ぶ最もコストが低い経路を横型探索法又はダイクストラ法等のシミュレーション計算を行って自動探索し、その探索した経路を誘導経路として記憶しておき、走行中、地図画像上に誘導経路を他の道路とは色を変えて太く描画して画面表示したり、車両が誘導経路上の進路を変更すべき交差点に一定距離内に近づいたときに、地図画像上の進路を変更すべき交差点に進路を示す矢印を描画して画面表示したりすることで、ユーザを目的地まで案内する。
【０００４】
なお、コストとは、距離を基に、道路幅員、道路種別（一般道か高速道かなど）、右折及び左折等に応じた定数を乗じた値や車両の走行予測時間などであり、誘導経路としての適正の程度を数値化したものである。距離が同一の２つの経路があったとしても、ユーザが例えば有料道路を使用するか否か、距離を優先するか時間を優先するかなどを指定することによりコストは異なったものとなる。
【０００５】
ＤＶＤ等の地図データ記憶装置に記憶されている地図は、1/12500 、1/25000 、1/50000 及び1/100000等の縮尺レベルに応じて適当な大きさの経度幅及び緯度幅に区切られており、道路等は経度及び緯度で表現された頂点（ノード）の座標集合として記憶されている。道路は２以上のノードの連結からなり、２つのノードを連結した部分はリンクといわれる。また、地図データは、（１）道路リスト、ノードテーブル及び交差点構成ノードリスト等からなる道路レイヤ、（２）地図画面上に道路、建築物、公園及び河川等を表示するための背景レイヤ、（３）市町村名などの行政区画名、道路名、交差点名及び建築物の名前等の文字や地図記号等を表示するための文字・記号レイヤなどから構成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
車載用ナビゲーション装置では、ＧＰＳ、自立航法及びマップマッチング等の技術を併用して車両の位置の検出精度を高めている。しかしながら、高速道路と一般道とが並行している場合や、一般道路の上方又は下方に高速道路がある場合は、一般道路を走行中であるにもかかわらずナビゲーション装置が高速道路を走行中と判断したり、逆に高速道路を走行中であるにもかかわらずナビゲーション装置が一般道路を走行中と判断してしまうことがある。車両が一般道路を走行中か高速道路を走行中かによりナビゲーション装置が提供する案内情報が異なるので、ナビゲーション装置が走行中の道路を誤認していると、運転者に誤った案内情報が提供される。
【０００７】
以上から本発明の目的は、車両が走行中の道路種別をより正確に判断することができる車載用ナビゲーション装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の車載用ナビゲーション装置は、車両を目的地まで案内する車載用ナビゲーション装置において、地図データを記憶した地図データ記憶手段と、車両の現在位置を検出する車両位置検出手段と、車両外部の景色を撮影し、その画像を画像認識処理して、１画像毎に高速道路に固有の対象物の有無及び一般道路に固有の対象物の有無を調べる画像認識装置と、前記車両位置検出手段から車両の現在位置のデータを入力し、前記地図データ記憶手段に記憶した地図データを用いて車両運転者に案内情報を提供すると共に、前記画像認識装置の出力を参照して車両が走行中の道路の種別を判断する制御手段とを有し、前記画像認識装置は、前記高速道路に固有の対象物及び前記一般道路に固有の対象物毎に優先度を設定したデータベースを有し、前記画像認識処理で検出した対象物に前記優先度に応じたポイントを付与して、前記道路種別の判定結果の信頼性を評価することを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、車両外部の景色を撮影し、その画像を画像認識装置により画像認識処理して、高速道路に固有の対象物（例えば、サービスエリア等の標識、側壁及び路側帯白線など）の有無と、一般道路に固有の対象物（例えば、一時停止等の標識及び横断歩道など）の有無とを調べる。画像認識装置で高速道路に固有の対象物が検出され、一般道路に固有の対象物が検出されないときは、車両は高速道路を走行中ということができる。逆に、画像認識装置で一般道路に固有の対象物が検出され、高速道路に固有の対象物が検出されないときは、車両は一般道路を走行中ということができる。
【００１０】
但し、１枚の画像で車両が走行している道路の種別を判断することは難しいので、複数画像分の判定結果から道路種別を判断することが好ましい。例えば、車両が一定の距離を走行する毎に車両外部の景色を撮影し、連続する複数枚分の画像から各対象物の有無を判断すればよい。
【００１１】
この場合に、画像認識装置に各対象物の有効出現率を記録しておき、複数枚分の画像の判定結果から各対象物の出現率をそれぞれ計算し、その計算結果を有効出現率と比較して各対象物の有無を判定することが好ましい。これにより、対象物の検出精度が向上する。
【００１２】
また、各対象物毎に優先度を設定しておき、画像認識処理で検出した対象物に優先度に応じたポイントを付与して、道路種別の判定結果の信頼性を評価することができる。例えば、高速道路の側壁や路側帯白線を検出した場合には走行中の道路が高速道路である可能性が高く、信号機や横断歩道を検出した場合には走行中の道路が一般道路である可能性が高いので、これらの対象物を検出した場合は、判定結果のデータに判定結果の信頼性が高いことを示すデータを付与しておく。これにより、制御手段では画像認識装置による判定結果を優先的に考慮して、走行中の道路の道路種別を判断する。
【００１３】
本発明において、制御手段は、高速道路と一般道路とを間違える可能性があるときのみ、すなわち高速道路と一般道路とが近接したエリアを走行するときのみ、画像認識装置の出力を考慮して道路種別の判定を行うことが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態の車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
１は地図データ等が記憶されたＤＶＤである。３は後述するナビゲーション装置本体１０を操作するための種々の操作ボタン等が設けられた操作部である。４は高速道路又は一般道路に沿って存在する特定の対象物を画像認識して道路種別を判断する画像認識装置である。画像認識装置４の詳細は後述する。
【００１７】
５はＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信して車両の現在位置の経度及び緯度を検出するＧＰＳ受信機である。
【００１８】
６は自立航法センサであり、この自立航法センサ６は、車両回転角度を検出するジャイロ等の角度センサ６ａと、一定の走行距離毎にパルスを発生する走行距離センサ６ｂとにより構成されている。７は液晶パネル等の表示装置であり、ナビゲーション装置本体１０は、この表示装置７に車両の現在位置の周囲の地図を表示したり、出発地から目的地までの誘導経路や車両位置マーク及びその他の案内情報を表示する。８は音声によりユーザに案内情報を提供するためのスピーカーである。
【００１９】
ナビゲーション装置本体１０は以下のものから構成されている。１１はＤＶＤ１からデータを読み出すＤＶＤコントローラである。１３は操作部３と接続されるインターフェース、１４は画像認識装置４と接続されるインターフェース、１５はＧＰＳ受信機５と接続されるインターフェース、１６は自立航法センサ６に接続されるインターフェースである。
【００２０】
１７はＤＶＤ１から読み出した地図データ等を一時的に記憶するバッファメモリである。１８はマイクロコンピュータにより構成される制御部である。制御部１８は、インターフェース１５，１６から入力される情報を基に車両の現在位置を検出したり、ＤＶＤコントローラ１１を介してＤＶＤ１から所定の地図データをバッファメモリ１７に読み出したり、バッファメモリ１７に読み出した地図データを用いて設定された探索条件で出発地から目的地までの誘導経路を探索するなど、種々の処理を実行する。
【００２１】
１９はバッファメモリ１７に読み出された地図データを用いて地図画像を生成する地図描画部、２０は動作状況に応じた各種メニュー画面（操作画面）や車両位置マーク及びカーソル等の各種マークを生成する操作画面・マーク発生部である。
【００２２】
２１は制御部１８で探索した誘導経路を記憶する誘導経路記憶部、２２は誘導経路を描画する誘導経路描画部である。誘導経路記憶部２１には、制御部１８によって探索された誘導経路の全ノードが出発地から目的地まで記憶される。誘導経路描画部２２は、誘導経路記憶部２１から誘導経路情報（ノード列）を読み出して、誘導経路を他の道路とは異なる色及び線幅で描画する。
【００２３】
２３は音声出力部であり、制御部１８からの信号に基づいて音声信号をスピーカー８に供給する。
【００２４】
２４は画像合成部であり、地図描画部１９で描画された地図画像に、操作画面・マーク発生部２０で生成した各種マークや操作画面、誘導経路描画部２２で描画した誘導経路などを重ね合わせて表示装置７に表示させる。
【００２５】
このように構成されたナビゲーション装置において、制御部１８は、ＧＰＳ受信機５で受信したＧＰＳ信号と、自立航法センサ６から入力した信号とから車両の現在位置を検出する。そして、地図データを参照し、車両が道路上を走行するようにマップマッチングを行って検出位置を補正する。
【００２６】
また、制御部１８は、ＤＶＤコントローラ１１を介してＤＶＤ１から車両の現在位置の周囲の地図データを読み出してバッファメモリ１７に格納する。地図描画部１９は、バッファメモリ１７に読み出された地図データに基づいて地図画像を生成し、表示装置７に車両の現在位置の周囲の地図画像を表示する。そして、表示装置７に表示された地図画像に車両位置マークを重ね合わせ、車両の移動に伴って車両位置マークを移動させたり、地図画像をスクロールする。
【００２７】
更に、ユーザが操作部３を操作して目的地を設定すると、制御部１８は車両の現在位置を出発地とし、出発地から目的地までの最もコストが低い経路をＤＶＤ１の地図データを使用して探索する。その後、探索により得られた経路を誘導経路として誘導経路記憶部２１に記憶し、地図画像に誘導経路を重ね合わせて表示させる。そして、制御部１８は車両の走行に伴って適宜案内情報を出力し、車両を目的地まで誘導経路に沿って走行するように案内する。
【００２８】
図２は画像認識装置４の構成を示すブロック図である。４１は車両の前方の景色を撮影するカメラ（デジタルカメラ）である。このカメラ４１は、例えば図３に示すように、車室内のルームミラーの裏側に取り付ける。カメラ４１の取り付け場所はこの図３に示す位置に限定されるものではないが、雨や埃等により鮮明な画像の撮影が妨げられることがない場所に取り付けることが必要である。
【００２９】
４２は、カメラ４１で撮影した画像を画像認識して高速道路又は一般道路に固有の対象物の有無を判断し、その結果を出力する画像認識処理部である。４４は画像認識処理部４２の出力を基に車両が走行中の道路の道路種別を判定する判定処理部である。
【００３０】
４３は画像情報データベースであり、この画像情報データベース４３には画像認識に必要な対象物のパターン情報や、道路種別の判定に必要な有効出現率等の情報が記録されている。図４に、画像情報データベース４３に記録されている対象物の情報の例を示す。本実施の形態では、高速道路に固有の対象物として、側壁、路側帯白線、非常電話、サービスエリア等の標識が設定され、一般道路に固有の対象物として一時停止等の道路標識、信号機及び横断歩道が設定されている。画像情報データベース４３には、これらの対象物のパターン情報（色情報を含む）の他に、出現頻度、有効出現率、画像上の出現位置、道路属性及び優先度が記録されている。
【００３１】
４５は、ナビゲーション装置本体１０から入力される移動距離情報を基にカメラ４１を駆動するカメラ制御部である。なお、画像認識処理部４２にも、カメラ制御部４５を介して移動距離情報が供給される。
【００３２】
以下、画像認識装置４の動作について説明する。
【００３３】
まず、カメラ４１を車両に取り付けたら、画像認識処理部４２にカメラ４１の取付け位置に関する情報、すなわち、カメラ４１の地上高、車両前端からの距離、車両左右端からの距離、カメラ４１の俯角及び画角等を入力する。これらの情報は、画像認識処理部４２で画像を正規化処理する際に使用される。画像の正規化処理とは、カメラ４１の取り付け位置が異なっても同一の画像となるように、カメラ４１で撮影した画像を補正する処理である。
【００３４】
なお、カメラ４１の取付け位置に関する情報は、画像認識装置４をナビゲーション装置本体１０に接続すると表示部７に表示される所定の画面を見ながら、操作部３を操作して入力するものとする。
【００３５】
カメラ制御部４５は、ナビゲーション装置本体１０から入力された移動距離情報に基づき、車両が一定の距離（例えば、５〜１０ｍ）を移動する毎にカメラ４１を駆動する。画像認識処理部４２は、カメラ４１から入力された画像を、カメラ４１の取付け位置情報を用いて正規化処理する。その後、画像認識処理部４２は、画像情報データベース４３に記録されている情報を参照して、カメラ４１で撮影した画像に、高速道路又は一般道路に固有の対象物があるか否かを調べる。例えば、側壁の有無を判定するときには、画像の左側に黒又は灰色の所定のパターンが検出されたときに側壁と判定する。また、横断歩道の有無を判定するときには、画像の下側に白色の所定のパターンが検出されたときに、横断歩道と検出する。
【００３６】
画像認識処理部４２は、カメラ４１で撮影した１枚の画像毎に図４に示す対象物の全てについて、対象物の有無を判定する。図５に、各対象物の有無の解析結果の一例を示す。この図５に示す例では、側壁及び距離表示板がありと判定している。この判定結果は、判定処理部４４に出力される。
【００３７】
なお、画像認識処理部４３は１枚の画像だけで対象物の有無を判定するのではなく、連続する複数枚の画像で移動距離を考慮しながら対象物を認識する。従って、例えばある時点で高速道路わきの非常電話を認識し、次の画像でも車両の移動距離に相当する分だけ離れた位置に非常電話を認識したときは、同じ非常電話として認識する。
【００３８】
判定処理部４４では、画像認識処理部４２から入力された各対象物毎の検出有無の結果を一定の画像分（例えば、１０〜１００画像分）だけ蓄積する。そして、判定処理部４４は、図６に示すように、各対象物毎に出現率を計算する。例えば、１００枚の画像のうち９９枚の画像で側壁が検出された場合、側壁の出現率は９９％となる。図６に示す例では、側壁の出現率が９９％、距離表示板の出現率が８０％、非常電話の出現率が１％、その他の対象物の出現率は０％である。
【００３９】
その後、判定処理部４４では、演算により算出した各対象物の出現率と画像情報データベース４３に記録されている対象物毎の有効出現率（図４参照）とを比較する。そして、演算により得られた出現率が画像データベース４３に記録されている有効出現率に近い場合は、当該対象物がありと判定する。図６に示す例の場合は、図７に示すように、側壁、距離表示板及び非常電話がありと判定している。なお、判定処理部４４は、演算により得られた出現率が画像データベース４３に記録されている有効出現率と大きく異なる場合は誤検出とし、道路種別の判定には使用しない。
【００４０】
次に、判定処理部４４はこれらの画像処理の結果から、車両が走行中の道路の種別を判定する。この場合に、画像情報データベース４３に記録されている対象物の優先度により、対象物毎の検出結果に重み付けをする。具体的には、優先度が高い対象物を検出した場合は検出結果を３ポイントとし、優先度が低い対象物を検出した場合は検出結果を１ポイントする。そして、高速道路に固有の対象物の合計ポイントと一般道路に固有の対象物の合計ポイントとを比較し、その差が特定値（例えば、５ポイント）よりも大きいときは、判定結果の信頼度が高いと判定する。図７に示す例では、高速道路に固有の対象物の合計ポイントが７であり、一般道路に固有の対象物の合計ポイントが０であるので、判定処理部４４では車両が走行中の道路は高速道路であると判定する。また、判定結果の信頼度は高となる。判定処理部４４は、これらの道路種別の判定結果及びその信頼度をナビゲーション装置本体１０に出力する。
【００４１】
ナビゲーション装置本体１０の制御部１８は、画像認識装置４から出力された道路種別の判定結果及びその信頼度を参照して、現在走行中の道路種別を決定する。
【００４２】
但し、本実施の形態のナビゲーション装置においては、基本的にＧＰＳ、自立航法及びマップマッチングを併用して検出した車両位置により道路種別を判定している。制御部１８は、一般道路と高速道路とが接近しているエリアを走行中の場合のみ、画像認識装置４による道路種別の判定結果を参照し、画像認識装置４による判定結果の信頼度が高のときには画像認識装置４による道路種別の判定結果を優先して道路種別を判断する。また、画像認識装置４の判定結果の信頼度が低の場合、制御部１８は画像認識装置４の判定結果と、それまで車両が走行していた経路とを考慮して、道路種別を判断する。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、画像認識装置４による高速道路に固有の対象物や一般道路に固有の対象物の検出について説明したが、画像認識装置４がそれ以外の機能を有していてもよい。例えば、画像認識装置４により車間距離を検出し、車間距離が少ないときにはナビゲーション装置本体１０を介して警報を出力するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では画像認識装置４をナビゲーション装置本体１０に接続して使用する場合について説明したが、ナビゲーション装置本体に画像認識装置の機能（但し、カメラを除く）が内蔵されていてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車載用ナビゲーション装置によれば、車両外部の景色を撮影した画像を画像認識装置により画像認識処理して、高速道路に固有の対象物の有無及び一般道路に固有の対象物の有無を調べ、その結果に応じて車両が走行している道路の道路種別を判断するので、高速道路と一般道路とが近接したエリアでも、車両が走行中の道路の道路種別をより正確に判断することができる。これにより、道路種別の誤認によって誤った案内情報が運転者に提供されることが防止され、より一層の安全性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、画像認識装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、カメラの取付け位置の例を示す斜視図である。
【図４】図４は、画像情報データベースに記録されている対象物の情報の例を示す図である。
【図５】図５は、画像認識処理部による各対象物の有無の解析結果の一例を示す図である。
【図６】図６は、判定処理部により算出された各対象物毎に出現率の例を示す図である。
【図７】図７は、判定処理部による各対象物毎の有無の判定結果の例を示す図である。
【符号の説明】
１…ＤＶＤ、
３…操作部、
４…画像認識装置、
５…ＧＰＳ受信機、
６…自立航法センサ、
７…表示装置、
１０…ナビゲーション装置本体、
１１…ＤＶＤコントローラ、
１７…バッファメモリ、
１８…制御部、
１９…地図描画部、
２０…操作画面・マーク発生部、
２１…誘導経路記憶部、
２２…誘導経路描画部、
４１…カメラ、
４２…画像認識処理部、
４３…画像情報データベース、
４４…判定処理部、
４５…カメラ制御部。
【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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