(57)【要約】【課題】マーカを認識するための演算負荷を低減可能な車両誘導装置を提供する。【解決手段】車両誘導装置１００は、車両に搭載されて周辺を撮像するカメラ１０と、マーカの形状情報を記憶する記憶媒体２１と、マーカを構成する複数の図形のうち１つの図形と形状が一致する図形をカメラ１０によって撮像された画像から複数抽出する抽出部２３と、抽出部２３によって抽出された複数の図形を図形群として、図形群における特定の図形と図形群における他の図形との図形間距離を演算し、演算した図形間距離及びマーカの形状情報を用いてマーカを認識する認識部２４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の図形で構成されて路面に設けられるマーカに基づいて車両を誘導する車両誘導装置であって、
前記車両に搭載されて周辺を撮像する撮像部と、
前記マーカの形状情報を記憶する記憶部と、
前記マーカを構成する複数の図形のうち１つの図形と形状が一致する図形を前記撮像部によって撮像された画像から複数抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された複数の図形を図形群として、前記図形群における特定の図形と前記図形群における他の図形との図形間距離を演算し、演算した前記図形間距離及び前記マーカの前記形状情報を用いて前記マーカを認識する認識部と、
を備えることを特徴とする車両誘導装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両誘導装置であって、
前記認識部は、前記図形群における図形それぞれの輪郭長を演算し、演算した前記輪郭長を更に用いて前記マーカを認識する、
ことを特徴とする車両誘導装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両誘導装置であって、
前記認識部は、前記マーカが３つの図形で構成される場合は、前記図形群における前記特定の図形の中心と前記図形群における他の２つの図形それぞれの中心とを結んだ線の線間角度を演算し、演算した前記線間角度を更に用いて前記マーカを認識する、
ことを特徴とする車両誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両誘導装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、撮像された誘導マーカに基づいて誘導指令を生成して車両を誘導すると共に、撮像された駐車マーカに基づいて駐車指令を生成して車両を駐車スペースに駐車する車両誘導装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０４１３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像されたマーカを認識する方法としては、例えば、パターンマッチングが知られている。しかしながら、パターンマッチングでマーカを認識する場合は、予め多数のマーカのパターンを記憶する記憶装置が必要であり、画像処理の演算負荷が大きいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、マーカを認識するための演算負荷を低減可能な車両誘導装置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】
【０００６】
第１の発明は、車両誘導装置であって、車両に搭載されて周辺を撮像する撮像部と、マーカの形状情報を記憶する記憶部と、マーカを構成する複数の図形のうち１つの図形と形状が一致する図形を撮像部によって撮像された画像から複数抽出する抽出部と、抽出部によって抽出された複数の図形を図形群として、図形群における特定の図形と図形群における他の図形との図形間距離を演算し、演算した図形間距離及びマーカの形状情報を用いてマーカを認識する認識部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明では、マーカを構成する図形の候補となる図形が画像から抽出され、抽出された図形群における特定の図形と他の図形との図形間距離及びマーカの形状情報に基づいてマーカの認識がなされる。これによれば、画像から図形を抽出し、抽出した図形群の幾何学的特徴である図形間距離とマーカの形状情報とを比較するだけでマーカを認識できる。
【０００８】
第２の発明は、認識部は、図形群における図形それぞれの輪郭長を演算し、演算した輪郭長を更に用いてマーカを認識することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明では、図形間距離に加えて、図形群における図形それぞれの輪郭長を用いてマーカの認識がなされる。これによれば、マーカ認識の精度を向上できる。
【００１０】
第３の発明は、認識部は、マーカが３つの図形で構成される場合は、図形群における特定の図形の中心と図形群における他の２つの図形それぞれの中心とを結んだ線の線間角度を演算し、演算した線間角度を更に用いてマーカを認識することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明では、マーカが３つの図形で構成される場合は、図形間距離に加えて、３つの図形の線間角度を用いてマーカの認識がなされる。これによれば、マーカが３つの図形で構成される場合のマーカ認識の精度を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マーカを認識するための演算負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る車両誘導装置の構成を示す図である。
【図２】駐車場内においてカメラで撮像される範囲の路面を示す模式図である。
【図３】進行方向マーカを示す図である。
【図４】マーカ認識処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】画像から四角形が抽出された状態を示す図である。
【図６】出口方向マーカを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
本発明の実施形態に係る車両誘導装置１００は、車両を誘導して駐車スペースに自動で駐車させると共に、車両を駐車スペースから出庫させ所定位置まで自動で誘導する装置であり、車両に搭載される。車両誘導装置１００が搭載される車両は、ドライバの操作なしで自動走行することが可能な装備を備えている。
【００１６】
車両誘導装置１００は、図１に示すように、車両に搭載され周辺を撮像して画像を取得する撮像部としてのカメラ１０と、カメラ１０によって撮像された画像に含まれる各種マーカを認識するマーカ認識装置２０と、マーカ認識装置２０で認識したマーカに基づいて車両の誘導及び駐車の制御を行う誘導コントローラ３０と、を備える。
【００１７】
本実施形態のカメラ１０は、図２に示すように、車両の前方に、車両の進行方向の路面を斜めに見下ろすように設置され、マーカが描かれた路面を含む走行経路前方を撮像する。図２では、カメラ１０で撮像される範囲の路面を示している。なお、カメラ１０は複数であってもよく、車両の後方を撮像するためのカメラや側方を撮像するためのカメラを設けてもよい。
【００１８】
マーカは、車両を誘導及び駐車するために路面に描かれる。マーカについては後で詳しく述べる。
【００１９】
マーカ認識装置２０は、カメラ１０が撮像した画像に含まれるマーカを、マーカ認識処理によって認識する。マーカ認識装置２０及びマーカ認識処理については後で詳しく述べる。なお、本実施形態では、マーカ認識装置２０をカメラ１０又は誘導コントローラ３０とは別に設けているが、カメラ１０又は誘導コントローラ３０に設けるようにしてもよい。
【００２０】
誘導コントローラ３０は、ドライバによって操作される入庫／出庫モード指令入力装置４０から入庫モード指令又は出庫モード指令を受信したか否かを判定する入庫／出庫モード判定部３１を備える。
【００２１】
入庫／出庫モード指令入力装置４０は、ドライバが携帯可能な端末であり、例えば、携帯電話や専用のリモートコントローラである。
【００２２】
入庫／出庫モード指令入力装置４０は、ドライバが操作可能な「入庫モード」及び「出庫モード」の表示或いはボタンを有し、ドライバの操作に伴って「入庫モード」に対応する入庫モード指令又は「出庫モード」に対応する出庫モード指令を無線送信する。ここで、入庫モードとは、車両を誘導して駐車スペースに自動で駐車させる際に選択されるモードであり、出庫モードとは、車両を駐車スペースから所定位置まで自動で誘導させる際に選択されるモードである。
【００２３】
誘導コントローラ３０はさらに、マーカ認識装置２０で認識したマーカ及び入庫／出庫モード判定部３１の判定結果に基づいて車両を誘導及び駐車するための指令信号を生成する指令信号生成部３２と、指令信号生成部３２で生成された指令信号に基づいて車両の動作を制御する車両制御部３３と、を備える。
【００２４】
車両制御部３３は、エンジンのスロットル弁の開度を制御するエンジン制御装置４１、電動パワーステアリング装置の電動モータの駆動を制御するＥＰＳ制御装置４２、ブレーキアクチュエータの駆動を制御するブレーキ制御装置４３、及びトランスミッションを変速制御するトランスミッション制御装置４４を制御して車両を自動走行させる。
【００２５】
続いて、マーカについて説明する。
【００２６】
本実施形態のマーカは、走行車線の境界線等を描く白線引きを利用して描かれ、複数の四角形で構成される。マーカには様々な種類があり、例えば、車両の進行方向を示す進行方向マーカ５０（図２、図３参照）、駐車スペースの空きを示す駐車マーカ５１（図２参照）、駐車場の出口方向を示す出口方向マーカ５２（図６参照）等がある。
【００２７】
例えば、進行方向マーカ５０は、図３に示すように、幅１００ｍｍ、長さ５００ｍｍの四角形５０ａと、幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍの２つの四角形５０ｂ、５０ｃとを、１００ｍｍ間隔で直列に並べて構成される。図３に矢印で示す向きは、車両の進行方向である。誘導コントローラ３０の指令信号生成部３２は、マーカ認識装置２０が進行方向マーカ５０を認識した場合には、車両を進行方向マーカ５０が示す方向に走行させるための誘導指令を生成する。
【００２８】
また、例えば、駐車マーカ５１は、図２に示すように、平行する２つの四角形で構成され、駐車枠内に車両が駐車されている場合には、車両によって隠れるように描かれる。誘導コントローラ３０の指令信号生成部３２は、入庫モードが選択されている場合にマーカ認識装置２０が駐車マーカ５１を認識した場合には、他車両が駐車枠に駐車されていないと判断して、自車両を駐車マーカ５１に対応した駐車スペースに駐車するための駐車指令を生成する。
【００２９】
続いて、マーカ認識装置２０について説明する。
【００３０】
マーカ認識装置２０は、図１に示すように、各種マーカの形状情報を記憶する記憶部としての記憶媒体２１と、カメラ１０が撮像した画像をマーカの認識が容易な形態に変換する変換部２２と、変換部２２で変換した画像からマーカを構成する図形の候補となる図形を抽出する抽出部２３と、抽出した図形群の幾何学的特徴及びマーカの形状情報を用いてマーカを認識する認識部２４と、を備える。
【００３１】
記憶媒体２１に記憶されるマーカの形状情報は、マーカを構成する図形の形状、図形の数、図形の寸法、図形の輪郭長、図形間距離、図形間角度等の幾何学的特徴である。
【００３２】
上述したように、本実施形態では、白線引きを利用して路面にマーカが描かれる。このため、マーカを構成する図形の形状は四角形とされる。しかしながら、マーカを構成する図形の形状は、丸や三角形等としてもよい。
【００３３】
以下、マーカ認識装置２０が行うマーカ認識処理について、図４のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
【００３４】
カメラ１０によって車両の周辺画像が撮像されると（ステップＳ１）、変換部２２は、撮像した画像に透視変換処理を含む各種処理を施し、鳥瞰図を生成する（ステップＳ２）。
【００３５】
上述したように、カメラ１０は、路面を見下ろすように車両に搭載されるので、カメラ１０で撮像された路面の画像には歪みがある。このため、マーカ認識装置２０は、マーカの認識を容易にするべく、カメラ１０で撮像された画像の歪みを透視変換処理で補正した鳥瞰図を生成する。
【００３６】
変換部２２では、透視変換処理に加えて、グレースケール変換、平滑化フィルタ、ガンマ補正、コントラスト調整、二値化、モルフォロジー演算等の処理を、必要に応じて行うことができる。
【００３７】
抽出部２３は、変換部２２で各種処理を施して変換した画像（鳥瞰図）から、マーカを構成する図形と形状が一致する図形を、マーカを構成する図形の候補として抽出する（ステップＳ３）。マーカを構成する図形と形状が一致するとは、丸、三角形、四角形等の幾何学的形状が一致することをいう。
【００３８】
上述したように、本実施形態では、マーカは、白線で描かれた複数の四角形で構成される。よって、抽出部２３は、マーカを構成する図形の候補として、画像から四角形を抽出する。図５は、画像から候補図形が抽出された状態を示し、破線で示された四角形６０〜７０が抽出された候補図形である。
【００３９】
具体的には、抽出部２３は、変換部２２で変換した画像から、白線の輪郭を多角形として抽出する。そして、多角形を四角形に近似し、輪郭が四角形であるものに対して外接する最小の四角形（破線）を設定する。これにより、演算負荷を抑制しつつ、マーカを構成する図形の候補としての四角形が画像から一度に全て抽出される。
【００４０】
ステップＳ４以降については、図５に示す画像に含まれる進行方向マーカ５０を認識する場合を例として説明する。
【００４１】
認識部２４は、抽出部２３で抽出された四角形６０〜７０それぞれについて輪郭長を演算する（ステップＳ４）。輪郭長の演算は、四角形６０〜７０それぞれの四隅の座標情報を用いて行われる。
【００４２】
次に、認識部２４は、四角形６０〜７０それぞれについて、演算した輪郭長と記憶媒体２１に記憶した進行方向マーカ５０の形状情報に含まれる輪郭長とが一致するか判定する（ステップＳ５）。
【００４３】
図３から分かるように、進行方向マーカ５０の四角形５０ａは輪郭長が１２００ｍｍである。また、四角形５０ｂ、５０ｃは輪郭長が６００ｍｍである。よって、認識部２４は、輪郭長１２００ｍｍ又は６００ｍｍのいずれかと一致する四角形については、進行方向マーカ５０を構成する図形の候補として以降の処理対象とし、いずれとも一致しない四角形については、進行方向マーカ５０を構成しないと認識し（ステップＳ１１）、以降の処理対象から除外する。
【００４４】
本実施形態では、四角形６０、６３は輪郭長が１２００ｍｍであり、四角形６１、６２、６４、６５は輪郭長が６００ｍｍである。よって、四角形６０〜６５は、進行方向マーカ５０を構成する図形の候補として以降の処理対象となる。輪郭長が四角形５０ａ、５０ｂ、５０ｃのいずれとも一致しない四角形６６〜７０については、進行方向マーカ５０を構成しないと認識され、以降の処理対象から除外される。
【００４５】
次に、認識部２４は、四角形６０〜６５の中から一つを特定の四角形として選択し、他の四角形との距離を演算する（ステップＳ６）。なお、四角形６０〜６５は、それぞれが特定の四角形として選択される。つまり、四角形６０〜６５の中から２つの四角形を選択する全ての組み合わせについて、図形間距離の演算がなされる。
【００４６】
次に、認識部２４は、演算した図形間距離と記憶媒体２１に記憶した進行方向マーカ５０の形状情報に含まれる図形間距離とが一致するか判定する（ステップＳ７）。なお、進行方向マーカ５０は３つの四角形で構成されるので、進行方向マーカ５０の形状情報には２つの図形間距離が含まれる。
【００４７】
図形間距離は、特定の四角形の端から他の四角形の端までの距離としてもよいし、特定の四角形の中心から他の四角形の中心までの距離としてもよい。図形間距離を特定の四角形の中心から他の四角形の中心までの距離とした場合は、図３に示すように、進行方向マーカ５０における四角形５０ａと四角形５０ｂとの図形間距離は４５０ｍｍである。また、四角形５０ｂと四角形５０ｃとの図形間距離は３００ｍｍである。よって、進行方向マーカ５０の形状情報に含まれる図形間距離は、４５０ｍｍ及び３００ｍｍとなる。
【００４８】
この場合、認識部２４は、演算した図形間距離と記憶媒体２１に記憶したマーカの形状情報に含まれる図形間距離とが一致する四角形の組み合わせ、つまり、図形間距離が４５０ｍｍの２つの四角形及びそのうちいずれか一方との図形間距離が３００ｍｍとなる他の１つの四角形の組み合わせについては、進行方向マーカ５０を構成する図形の候補として以降の処理対象とし、当該組み合わせに含まれない四角形については、進行方向マーカを構成しないと認識し（ステップＳ１１）、以降の処理対象から除外する。
【００４９】
本実施形態では、四角形６０、６１の図形間距離が４５０ｍｍであり、四角形６１、６２の図形間距離が３００ｍｍである。また、四角形６３、６４の図形間距離が４５０ｍｍであり、四角形６４、６５の図形間距離が３００ｍｍである。よって、四角形６０〜６２の組み合わせ及び四角形６３〜６５の組み合わせが、進行方向マーカ５０を構成する図形の候補として以降の処理対象となる。
【００５０】
次に、認識部２４は、四角形６０〜６２の組み合わせ及び四角形６３〜６５の組み合わせそれぞれについて、３つの四角形のうち特定の四角形の中心と他の２つの四角形それぞれの中心とを結んだ線の線間角度を演算する（ステップＳ８）。
【００５１】
次に、認識部２４は、演算した線間角度と記憶媒体２１に記憶した進行方向マーカ５０の形状情報に含まれる線間角度とが一致するか判定する（ステップＳ９）。
【００５２】
図３に示すように、進行方向マーカ５０における四角形５０ｂの中心と四角形５０ａ、四角形５０ｃそれぞれの中心とを結んだ線の角度は１８０°である。よって、認識部２４は、線間角度が１８０°となる３つの四角形の組み合わせについては、進行方向マーカ５０と認識する（ステップＳ１０）。また、線間角度が１８０°でない３つの四角形の組み合わせについては、進行方向マーカ５０を構成しないと認識する（ステップＳ１１）。
【００５３】
本実施形態では、四角形６０〜６２は直列に設けられており、四角形６１の中心と四角形６０、６２それぞれの中心とを結んだ線の角度は１８０°である。また、四角形６３〜６５も同様に直列に設けられており、四角形６４の中心と四角形６３、６５それぞれの中心とを結んだ線の角度は１８０°である。よって、四角形６０〜６２の組み合わせ及び四角形６３〜６５の組み合わせが、進行方向マーカ５０としてそれぞれ認識される。
【００５４】
このように、線間角度を用いることで、マーカが３つの図形で構成される場合のマーカ認識の精度を向上できる。
【００５５】
なお、例えば、進行方向マーカ５０に加えて図６に示す出口方向マーカ５２を認識する場合は、ステップＳ７におけるマーカの形状情報（図形間距離）を４５０ｍｍ及び２００ｍｍとし、ステップＳ９におけるマーカの形状情報（線間角度）を９０°として、ステップ４以降の処理を行えばよい。このとき、ステップＳ３で画像から抽出した四角形群の情報はそのまま利用可能である。
【００５６】
これによれば、認識するマーカの種類が増えた場合でも、ステップＳ３までの処理は一度行うだけでよく、車両誘導装置１００の演算負荷を低減できる。
【００５７】
なお、マーカが２つの図形で構成される場合は、線間角度についての処理（ステップＳ８、Ｓ９）は不要である。また、輪郭長についての処理（ステップＳ４、Ｓ５）は、マーカ認識の精度を向上させるために行われるものである。よって、図形間距離及びマーカの形状情報のみを用いてマーカを認識するようにしてもよい。
【００５８】
以上述べたように、本実施形態によれば、マーカを構成する図形（四角形）の候補となる図形（四角形）が画像から一度に全て抽出される。そして、抽出された四角形群における特定の四角形と他の四角形との図形間距離及びマーカの形状情報に基づいてマーカの認識がなされる。つまり、画像に含まれる四角形を抽出し、抽出した四角形群が有する幾何学的特徴である図形間距離とマーカの形状情報とを比較するだけでマーカを認識できる。これによれば、車両誘導装置１００の演算負荷を低減でき、処理速度の向上、コストの低減を図ることができる。
【００５９】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００６０】
複数の四角形で構成されて路面に設けられるマーカに基づいて車両を誘導する車両誘導装置１００は、車両に搭載されて周辺を撮像するカメラ１０と、マーカの形状情報を記憶する記憶媒体２１と、マーカを構成する複数の図形のうち１つの図形（四角形）と形状が一致する図形（四角形）をカメラ１０によって撮像された画像から複数抽出する抽出部２３と、抽出部２３によって抽出された複数の図形（四角形）を四角形群として、四角形群における特定の四角形と四角形群における他の四角形との図形間距離を演算し、演算した図形間距離及びマーカの形状情報（図形間距離）を用いてマーカを認識する認識部２４と、を備えることを特徴とする。
【００６１】
この構成では、マーカを構成する図形（四角形）の候補となる図形（四角形）が画像から抽出され、抽出された四角形群における特定の四角形と他の四角形との図形間距離及びマーカの形状情報（図形間距離）に基づいてマーカの認識がなされる。これによれば、画像から図形を一度抽出し、抽出した図形群の幾何学的特徴である図形間距離とマーカの形状情報とを比較するだけでマーカを認識できる。よって、マーカを認識するための演算負荷を低減できる。
【００６２】
また、認識部２４は、四角形群における四角形それぞれの輪郭長を演算し、演算した輪郭長を更に用いてマーカを認識することを特徴とする。
【００６３】
この構成では、図形間距離に加えて、図形群における図形それぞれの輪郭長を用いてマーカの認識がなされる。これによれば、マーカ認識の精度を向上できる。
【００６４】
また、認識部２４は、マーカが３つの四角形で構成される場合は、四角形群における特定の四角形の中心と四角形群における他の２つの四角形それぞれの中心とを結んだ線の線間角度を演算し、演算した線間角度を更に用いてマーカを認識することを特徴とする。
【００６５】
この構成では、マーカが３つの図形で構成される場合は、図形間距離に加えて、３つの図形の線間角度を用いてマーカの認識がなされる。これによれば、マーカが３つの図形で構成される場合のマーカ認識の精度を向上できる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００６７】
例えば、マーカ認識処理におけるステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９においては、画像から図形を抽出する際の誤差やマーカの設置ばらつき等を考慮して、各演算値と比較する形状情報の値に幅を持たせてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、複数の四角形で構成されるマーカを認識するに当たり、輪郭長、図形間距離、及び線間角度を用いているが、マーカ認識の精度をさらに向上させるために、マーカを構成する四角形の縦横比を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１００・・・車両誘導装置、１０・・・カメラ（撮像部）、２１・・・記憶媒体（記憶部）、２３・・・抽出部、２４・・・認識部、５０・・・進行方向マーカ（マーカ）、５０ａ・・・四角形（図形）、５０ｂ・・・四角形（図形）、５０ｃ・・・四角形（図形）、５１・・・駐車マーカ（マーカ）、５２・・・出口方向マーカ（マーカ）、６０〜７０・・・四角形（図形）
【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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