(57)【要約】  【課題】  道路標示のデータベースが不完全な場合であっても、従来より精度の高い経路案内を行えるナビゲーション装置を提供する。  【解決手段】  ナビゲーション装置１０は、車両の現在位置を算出する車両位置算出部１２と、道路標示のデータを記憶した道路標示ＤＢ２６と、車両に搭載されたカメラ４０の画像から道路標示を検出する道路標示検出部１４と、道路標示ＤＢ２６のデータを用いて、所定の探索範囲内にある道路標示の中に道路標示検出部１４にて検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示の位置を特定する照合部２４と、検出した道路標示の位置が判定された場合には、その道路標示の位置に基づいて経路案内を行い、検出した道路標示の位置が特定されなかった場合には、車両位置算出部にて算出された車両の現在位置に基づいて経路案内を行うと決定する案内内容決定部３０とを備える。【選択図】  図１
2009180631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の現在位置を算出する車両位置算出部と、
道路標示が存在する位置とその道路標示の種類を示すデータを記憶した道路標示データベースと、
車両に搭載されたカメラにて撮影した道路の画像を取得し、取得した画像から道路標示を検出する道路標示検出部と、
前記車両位置算出部にて求めた車両の現在位置を含む所定の探索範囲内にある道路標示を前記道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示の中に前記道路標示検出部にて検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示の位置を特定する照合部と、
前記照合部での照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて経路案内を行い、前記道路標示が特定されなかった場合には、前記車両位置算出部にて算出された車両の現在位置に基づいて経路案内を行う経路案内部と、
を備えるナビゲーション装置。
【請求項２】
前記照合部は、前記道路標示データベースから読み出した道路標示の中に、前記道路標示検出部にて検出した複数の道路標示と同じ配置を有する複数の道路標示があるか照合する請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
前記道路標示検出部にて検出された道路標示の種類、およびその道路標示の車両に対する相対座標を記憶部に書き込むとともに、車両の走行に伴って前記相対座標のデータを更新する道路標示更新部を備え、
前記照合部は、前記記憶部に記憶された道路標示と前記道路標示データベースから読み出した道路標示との照合を行う請求項１又は２に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
前記道路標示更新部は、前記記憶部に記憶された道路標示の位置が車両の現在位置から所定の閾値以上離れたときに、その道路標示のデータを前記記憶部から削除する請求項３に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
前記道路標示データベースに、前記道路標示に関連付けて前記道路標示のある道路の向きのデータを記憶しておき、
前記照合部は、前記道路標示検出部にて道路標示を検出したときの車両の走行方向と整合する道路の向きに関連付けられた道路標示を前記道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示と前記道路標示検出部にて検出した道路標示との照合を行う請求項１〜４のいずれかに記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
前記車両位置算出部は、車両の絶対位置座標を求めるＧＰＳと、車両の移動軌跡の計算に用いられる信号を出力するセンサとに接続され、前記ＧＰＳにて求めた車両の絶対位置座標に前記センサの出力信号から求められる移動軌跡を加えることによって車両の現在位置を算出し、
前記照合部にて用いる前記探索範囲は、前記ＧＰＳにて絶対位置座標を求めてからの経過時間に応じて変更される請求項１〜５のいずれかに記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
前記道路標示検出部は、前記カメラにて取得した画像から道路標示検出用の窓領域を切出し、前記窓領域の画像の水平方向の周波数分布を求め、前記周波数分布において特定の周波数成分の強度が所定の閾値以上である場合に、前記道路標示として横断歩道を検出する請求項１〜６のいずれかに記載のナビゲーション装置。
【請求項８】
各種の道路標示の基準画像を記憶した基準画像記憶部を備え、
前記道路標示検出部は、前記カメラにて取得した画像から道路標示検出用の窓領域を切り出し、前記窓領域の画像と前記基準画像記憶部に記憶された基準画像とのマッチングによって道路標示を検出する請求項１〜７のいずれかに記載のナビゲーション装置。
【請求項９】
前記車両位置算出部は、
車両の絶対位置座標を求めるＧＰＳと、車両の移動軌跡の計算に用いられる信号を出力するセンサとに接続され、
前記ＧＰＳにて求めた車両の絶対位置座標に前記センサの出力信号から求められる移動軌跡を加えることによって車両の現在位置を算出し、
前記照合部での照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて車両の現在位置を再算出し、前記ＧＰＳにて車両の絶対位置座標を求めるまで、再算出された位置に移動軌跡を加えることによって車両位置を検出する請求項１〜８のいずれかに記載のナビゲーション装置。
【請求項１０】
地上の絶対座標との対応関係が既知の航空画像または衛星画像、もしくは撮影した場所の位置情報が付加された車外カメラ画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部にて取得した画像から道路標示を検出し、検出された道路標示の種類とその位置を示すデータを前記道路標示データベースに記憶させる道路標示データベース更新部と、
を備える請求項１〜９のいずれかに記載のナビゲーション装置。
【請求項１１】
道路地図情報を用いて、前記画像取得部にて取得した画像のうち、道路標示の探索を行う領域を道路が表示された領域に限定する探索領域限定部を備える請求項１０に記載のナビゲーション装置。
【請求項１２】
前記照合部での照合によって同じ種類の道路標示が存在しないと判定された場合に、前記道路標示検出部にて検出した道路標示の種類と位置を示すデータを記憶する未照合道路標示データベースと、
前記未照合道路標示データベースに記憶されたデータに基づいて、同じ位置において同じ種類の道路標示が検出された回数が所定の閾値以上となったときに、その道路標示のデータを前記道路標示データベースに追加する請求項１〜１１のいずれかに記載のナビゲーション装置。
【請求項１３】
車両の絶対位置座標を求めるＧＰＳと車両の移動軌跡の計算に用いられる信号を出力するセンサとに接続された車両位置算出部と、
道路標示が存在する位置とその道路標示の種類を示すデータを記憶した道路標示データベースと、
車両に搭載されたカメラにて撮影した道路の画像を取得し、取得した画像から道路標示を検出する道路標示検出部と、
前記車両位置算出部にて求めた車両の現在位置を含む所定の探索範囲内にある道路標示を前記道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示の中に前記道路標示検出部にて検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示を特定する照合部と、
を備え、
前記車両位置算出部は、
前記ＧＰＳにて求めた車両の絶対位置座標に前記センサの出力信号から計算される移動軌跡を加えることによって車両の現在位置を算出し、
前記照合部での照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて車両の現在位置を再算出し、前記ＧＰＳにて車両の絶対位置座標を求めるまで、再算出された位置に移動軌跡を加えることによって車両位置を検出するナビゲーション装置。
【請求項１４】
道路標示が存在する位置とその道路標示の種類を示すデータを記憶した道路標示データベースを準備するステップと、
車両に搭載されたカメラにて撮影した道路の画像を取得するステップと、
取得した画像から道路標示を検出するステップと、
ＧＰＳにて求めた絶対位置座標と車両の移動軌跡とに基づいて車両の現在位置を検出するステップと、
車両の現在位置を含む所定の探索範囲内にある道路標示を前記道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示の中に前記画像から検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示の位置を特定するステップと、
照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて経路案内を行い、前記道路標示の位置が特定されなかった場合には、車両の現在位置に基づいて経路案内を行うステップと、
を備えるナビゲーション方法。
【請求項１５】
経路案内を行うためのプログラムであって、コンピュータに、
車両に搭載されたカメラにて撮影した道路の画像を取得するステップと、
取得した画像から道路標示を検出するステップと、
ＧＰＳにて求めた絶対位置座標と車両の移動軌跡とに基づいて車両の現在位置を算出するステップと、
車両の現在位置を含む所定の探索範囲内にある道路標示を、道路標示が存在する位置とその道路標示の種類を示すデータを記憶した道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示の中に前記道路標示検出部にて検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示の位置を特定するステップと、
照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて経路案内を行い、前記道路標示の位置が特定されなかった場合には、前記算出した車両の現在位置に基づいて経路案内を行うステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経路案内を行うナビゲーション装置に関し、特に、車両等に搭載される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の現在位置を検出し、現在位置に基づいて経路案内を行うカーナビゲーション装置が知られている。従来のカーナビゲーション装置は、車両の現在位置の測位方法として、主として次の２つの方法を併用することが多い。
【０００３】
第１の方法は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いる方法である。この方法では、複数のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより測位を行う。原理的には、４つのＧＰＳ衛星から信号を受信できれば、現在位置の緯度、経度、高度の全てを決定できる。ただし、この方法は、トンネルやビルの多い都心部、高架建造物の下などでは、ＧＰＳ衛星からの信号を安定的に受信することができず、測位不能な事態が起きる。この欠点を、次の第２の方法によって補っている。
【０００４】
第２の方法は、車速パルスセンサ、ジャイロスコープから得た値を積分することにより、車両の移動軌跡を算出する方法である。この方法では、単に積分を行うと誤差が累積してしまうので、地図データベース上の経路の形状と比較することによって補正を行う（マップマッチング）。ナビゲーション装置は、ＧＰＳで求めた車両位置に第２の方法によって求めた移動軌跡を加えることによって、車両がＧＰＳ衛星からの信号を受信できない期間にも車両位置を算出している。
【０００５】
しかしながら、マップマッチングは、例えば、車両が頻繁に直角に曲がる場合のように移動軌跡が特徴的な場合には大きな効果を発揮するが、車両が直進しているとき、角度の小さいＹ字路に進入したとき、あるいは碁盤の目状の市街地を走行しているときなどは、位置の算出を失敗することがある。また、駐車場のターンテーブルなどでは、ジャイロスコープが車両の向きが変わったことを判断できないので、車両の移動軌跡を求めることができない。
【０００６】
上記のような事情により、カーナビゲーション装置による測位技術は詳細な経路案内が可能な程度には精度が高いといえない。例えば、市街地等において、近距離に複数の交差点がある場合には、車両が曲がるべき交差点にいるのか、その一つ手前の交差点にいるのかまでは分からない。従って、従来のカーナビゲーション装置では、例えば、「次の交差点を右です。」とは案内せずに、「１００ｍ先、右です。」等というように曖昧な案内の仕方をしている。
【０００７】
車両の測位精度を高める技術の一つが特許文献１に開示されている。特許文献１に記載された測位方法では、道路にペイントされた道路標示を検出することにより、測位精度を高めている。
【特許文献１】特開２００７−１０８０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、道路にペイントされた道路標示は非常に数が多く、道路標示が存在する位置を網羅したデータベースを準備することは非常に困難である。また、道路標示は頻繁に塗り替えられるため、データベースを常に最新化しておくことはさらに困難である。また、道路標示の劣化により、適切に道路標示を検出できないことも想定される。
【０００９】
従って、上記した特許文献１に記載した方法を経路案内に適用しようとすると、現実問題としては、データベースのデータが欠損していることに起因して、経路案内に不都合を生じることが想定される。
【００１０】
そこで、本発明は、道路標示のデータベースが不完全な場合であっても、従来よりも精度の高い経路案内を行えるナビゲーション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】
【００１１】
本発明のナビゲーション装置は、車両の現在位置を算出する車両位置算出部と、道路標示が存在する位置とその道路標示の種類を示すデータを記憶した道路標示データベースと、車両に搭載されたカメラにて撮影した道路の画像を取得し、取得した画像から道路標示を検出する道路標示検出部と、前記車両位置算出部にて求めた車両の現在位置を含む所定の探索範囲内にある道路標示を前記道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示の中に前記道路標示検出部にて検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示の位置を特定する照合部と、前記照合部での照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて経路案内を行い、前記道路標示が特定されなかった場合には、前記車両位置算出部にて算出された車両の現在位置に基づいて経路案内を行う経路案内部とを備える。
【００１２】
このようにカメラ画像から検出した道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示に基づいて経路案内を行うことにより、経路案内の精度を高めることができる。また、検出した道路標示の位置が特定されなかった場合には、車両位置算出部にて算出した車両の現在位置に基づいて経路案内を行うので、道路標示データベースのデータが欠損していた場合にも滞りなく経路案内を行うことができる。
【００１３】
本発明のナビゲーション装置において、前記照合部は、前記道路標示データベースから読み出した道路標示の中に、前記道路標示検出部にて検出した複数の道路標示と同じ配置を有する複数の道路標示があるか照合してもよい。
【００１４】
このように複数の道路標示どうしを照合することにより、同じ種類の道路標示が複数存在する場合にも、検出した複数の道路標示の位置を特定する可能性を高めることができる。
【００１５】
本発明のナビゲーション装置において、前記道路標示検出部にて検出された道路標示の種類、およびその道路標示の車両に対する相対座標を記憶部に書き込むとともに、車両の走行に伴って前記相対座標のデータを更新する道路標示更新部を備え、前記照合部は、前記記憶部に記憶された道路標示と前記道路標示データベースから読み出した道路標示との照合を行ってもよい。
【００１６】
このように道路標示検出部にて検出した道路標示のデータを記憶しておくことにより、複数の道路標示の照合を適切に行うことができる。
【００１７】
本発明のナビゲーション装置において、前記道路標示更新部は、前記記憶部に記憶された道路標示の位置が車両の現在位置から所定の閾値以上離れたときに、その道路標示のデータを前記記憶部から削除してもよい。
【００１８】
この構成により、記憶部に記憶される道路標示のデータ量を適切に管理できる。
【００１９】
本発明のナビゲーション装置は、前記道路標示データベースに、前記道路標示に関連付けて前記道路標示のある道路の向きのデータを記憶しておき、前記照合部は、前記道路標示検出部にて道路標示を検出したときの車両の走行方向と整合する道路の向きに関連付けられた道路標示を前記道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示と前記道路標示検出部にて検出した道路標示との照合を行ってもよい。
【００２０】
このように道路の向きのデータを用いることにより、照合の対象として道路標示データベースから読み出すデータ量を減らし、照合の処理の負担を軽減することができる。
【００２１】
本発明のナビゲーション装置において、前記車両位置算出部は、車両の絶対位置座標を求めるＧＰＳと、車両の移動軌跡の計算に用いられる信号を出力するセンサとに接続され、前記ＧＰＳにて求めた車両の絶対位置座標に前記センサの出力信号から求められる移動軌跡を加えることによって車両の現在位置を算出し、前記照合部にて用いる前記探索範囲が前記ＧＰＳにて絶対位置座標を求めてからの経過時間に応じて変更される構成としてもよい。
【００２２】
車両の移動軌跡の計算には誤差が含まれるので、ＧＰＳにて絶対位置座標を求めてから時間が経過するに従って、車両位置算出部にて算出される車両の現在位置の値には、誤差が蓄積されていく。本発明の構成によれば、現在の車両位置の検出誤差の大きさに応じて探索範囲を変更することができる。例えば、ＧＰＳの測位のすぐ後に照合を行う場合には、現在位置の算出誤差は小さいので、探索範囲を狭くして迅速に照合を行うことができる。また、ＧＰＳの測位から長時間経過してから照合を行う場合には、現在位置の算出誤差は大きくなっているので、探索範囲を広くして、探索対象の道路標示が探索範囲から漏れないようにできる。
【００２３】
本発明のナビゲーション装置において、前記道路標示検出部は、前記カメラにて取得した画像から道路標示検出用の窓領域を切出し、前記窓領域の画像の水平方向の周波数分布を求め、前記周波数分布において特定の周波数成分の強度が所定の閾値以上である場合に、前記道路標示として横断歩道を検出してもよい。
【００２４】
横断歩道は、水平方向に周期性のある明度を有することから、画像の水平方向の周波数分布は、特定の周波数成分においてピークを有する。従って、本発明の構成により、横断歩道を適切に検出することができる。
【００２５】
本発明のナビゲーション装置は、各種の道路標示の基準画像を記憶した基準画像記憶部を備え、前記道路標示検出部は、前記カメラにて取得した画像から道路標示検出用の窓領域を切り出し、前記窓領域の画像と前記基準画像記憶部に記憶された基準画像とのマッチングによって道路標示を検出してもよい。
【００２６】
このように基準画像とのマッチングを行うことにより、各種の道路標示を検出することができる。なお、検出される頻度の高い種類の道路標示から順番にマッチングを行ってもよい。これにより、マッチングに要する処理時間を短縮できる。また、類似度に応じて基準画像をグループ化しておき、ある道路標示との類似度が高いと判定された場合に、同じグループの道路標示を優先的にマッチングすることとしてもよい。
【００２７】
本発明のナビゲーション装置において、前記車両位置算出部は、車両の絶対位置座標を求めるＧＰＳと、車両の移動軌跡の計算に用いられる信号を出力するセンサとに接続され、前記ＧＰＳにて求めた車両の絶対位置座標に前記センサの出力信号から求められる移動軌跡を加えることによって車両の現在位置を算出し、前記照合部での照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて車両の現在位置を再算出し、前記ＧＰＳにて車両の絶対位置座標を求めるまで、再算出された位置に移動軌跡を加えることによって車両位置を検出してもよい。
【００２８】
このようにカメラ画像から検出した道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示と車両との位置関係に基づいて車両の位置を算出することにより、ＧＰＳで車両の絶対位置座標を求めていない期間でも精度良く位置を算出できる。
【００２９】
本発明のナビゲーション装置は、地上の絶対座標との対応関係が既知の航空画像または衛星画像、もしくは撮影した場所の位置情報が付加された車外カメラ画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部にて取得した画像から道路標示を検出し、検出された道路標示の種類とその位置を示すデータを前記道路標示データベースに記憶させる道路標示データベース更新部とを備える。
【００３０】
この構成により、道路標示データベースを自動で作成することができる。なお、画像の品質が悪い場合や道路標示自体が磨耗している場合などには、画像から道路標示を検出できないことがあるので、自動で道路標示データベースを作成すると、すべての道路標示を網羅することができない可能性があるが、本発明では、道路標示データベースに欠損がある場合にも適切に経路案内を行うことができるので問題ない。すなわち、本発明のナビゲーション装置で用いる道路標示データベースを構築する方法として適している。
【００３１】
本発明のナビゲーション装置は、道路地図情報を用いて、前記画像取得部にて取得した画像のうち、道路標示の探索を行う領域を道路が表示された領域に限定する探索領域限定部を備えてもよい。
【００３２】
このように探索領域を限定することにより、道路標示を探索する処理を軽減できる。
【００３３】
本発明のナビゲーション装置は、前記照合部での照合によって同じ種類の道路標示が存在しないと判定された場合に、前記道路標示検出部にて検出した道路標示の種類と位置を示すデータを記憶する未照合道路標示データベースと、前記未照合道路標示データベースに記憶されたデータに基づいて、同じ位置において同じ種類の道路標示が検出された回数が所定の閾値以上となったときに、その道路標示のデータを前記道路標示データベースに追加してもよい。
【００３４】
このように車両に搭載されたカメラにて検出した道路標示を道路標示データベースに追加することにより、道路標示のデータの欠損を補い、道路標示データベースの信頼性を高めることができる。
【００３５】
本発明の別の態様のナビゲーション装置は、車両の絶対位置座標を求めるＧＰＳと車両の移動軌跡の計算に用いられる信号を出力するセンサとに接続された車両位置算出部と、道路標示が存在する位置とその道路標示の種類を示すデータを記憶した道路標示データベースと、車両に搭載されたカメラにて撮影した道路の画像を取得し、取得した画像から道路標示を検出する道路標示検出部と、前記車両位置算出部にて求めた車両の現在位置を含む所定の探索範囲内にある道路標示を前記道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示の中に前記道路標示検出部にて検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示を特定する照合部とを備え、前記車両位置算出部は、前記ＧＰＳにて求めた車両の絶対位置座標に前記センサの出力信号から計算される移動軌跡を加えることによって車両の現在位置を算出し、前記照合部での照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて車両の現在位置を再算出し、前記ＧＰＳにて車両の絶対位置座標を求めるまで、再算出された位置に移動軌跡を加えることによって車両位置を検出する。
【００３６】
このようにカメラ画像から検出した道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示と車両との位置関係に基づいて車両の位置を算出することにより、ＧＰＳで車両の絶対位置座標を求めていない期間でも精度良く位置を算出できる。
【００３７】
本発明のナビゲーション方法は、道路標示が存在する位置とその道路標示の種類を示すデータを記憶した道路標示データベースを準備するステップと、車両に搭載されたカメラにて撮影した道路の画像を取得するステップと、取得した画像から道路標示を検出するステップと、ＧＰＳにて求めた絶対位置座標と車両の移動軌跡とに基づいて車両の現在位置を検出するステップと、車両の現在位置を含む所定の探索範囲内にある道路標示を前記道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示の中に前記画像から検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示の位置を特定するステップと、照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて経路案内を行い、前記道路標示の位置が特定されなかった場合には、車両の現在位置に基づいて経路案内を行うステップとを備える。
【００３８】
この構成により、本発明のナビゲーション装置と同様に、経路案内の精度を高めることができると共に、道路標示データベースのデータが欠損していた場合にも滞りなく経路案内を行うことができる。なお、本発明のナビゲーション装置の各種の構成を本発明のナビゲーション方法に適用することが可能である。
【００３９】
本発明のプログラムは、経路案内を行うためのプログラムであって、コンピュータに、車両に搭載されたカメラにて撮影した道路の画像を取得するステップと、取得した画像から道路標示を検出するステップと、ＧＰＳにて求めた絶対位置座標と車両の移動軌跡とに基づいて車両の現在位置を算出する車両位置算出部から車両の現在位置のデータを取得するステップと、車両の現在位置を含む所定の探索範囲内にある道路標示を、道路標示が存在する位置とその道路標示の種類を示すデータを記憶した道路標示データベースから読み出し、読み出した道路標示の中に前記道路標示検出部にて検出した道路標示と同じ種類の道路標示があるか照合することにより、検出した道路標示の位置を特定するステップと、照合によって前記道路標示の位置が特定された場合には、その道路標示の位置に基づいて経路案内を行い、前記道路標示の位置が特定されなかった場合には、前記算出された車両の現在位置に基づいて経路案内を行うステップとを実行させる。
【００４０】
この構成により、本発明のナビゲーション装置と同様に、経路案内の精度を高めることができると共に、道路標示データベースのデータが欠損していた場合にも滞りなく経路案内を行うことができる。なお、本発明のナビゲーション装置の各種の構成を本発明のプログラムに適用することが可能である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、道路標示を特定することにより、経路案内の精度を高めることができると共に、道路標示データベースのデータが欠損していた場合にも滞りなく経路案内を行うことができるというすぐれた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態のナビゲーション装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態のナビゲーション装置１０の構成を示す図である。ナビゲーション装置１０には、車両に搭載されたカメラ４０が接続されている。ナビゲーション装置１０は、カメラ４０にて撮影した車両周辺の道路の画像（以下、「カメラ画像」という）を取得する。カメラ４０は、例えば、車両のフロントガラスの内側に取り付けられ、車両の前方の道路を中心とした撮像範囲を有する。
【００４３】
ナビゲーション装置１０は、車両の現在位置を算出する車両位置算出部１２と、カメラ画像から道路標示を検出する道路標示検出部１４と、検出した道路標示の相対座標（車両の位置を原点とした座標系における位置座標）を求める相対座標算出部１８と、検出した道路標示のデータを一時記憶部２２に記憶させる検出データ更新部２０と、道路標示がペイントされた位置（緯度、経度）とその道路標示の種類を記憶した道路標示データベース（以下、「道路標示ＤＢ」という）２６と、一時記憶部２２に記憶された道路標示のデータと道路標示ＤＢ２６のデータとを照合し、カメラ画像から検出した道路標示の位置を特定する照合部２４と、特定された道路標示の位置に基づいて経路案内の内容を決定する案内内容決定部３０と、経路案内を行う経路情報出力部３２とを有している。また、ナビゲーション装置１０は、道路標示ＤＢ２６を更新するための道路標示データベース検出データ更新部２０（以下、「道路標示ＤＢ更新部」という）３６と、サーバ５０と通信する通信部３８とを有している。
【００４４】
車両位置算出部１２は、ＧＰＳ４２と、ジャイロスコープ４４と、車速パルスセンサ４６と接続されており、これらのセンサからの信号を受信している。ＧＰＳ４２は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、受信した信号に基づいて車両の絶対位置座標を求める。ＧＰＳ衛星からの信号を受信できない場合には、ジャイロスコープ４４および車速パルスセンサ４６からの出力信号を用いて車両の移動軌跡を求め、ＧＰＳ４２で求めた絶対位置座標に移動軌跡を加算することにより、車両の現在位置を検出する。なお、車両位置算出部１２は、図１に示す構成の他にも、例えば、地磁気センサ、距離センサ等からの信号を用いて車両位置の算出を行ってもよい。
【００４５】
道路標示検出部１４は、カメラ画像から道路標示を検出する機能を有する。道路標示検出部１４には、道路標示のテンプレート（基準画像）を記憶した道路標示テンプレートデータベース（以下、「道路標示テンプレートＤＢ」という）１６と接続されている。道路標示検出部１４は、カメラ画像から、検出処理対象の領域（窓領域）を少しずつずらして画像を切り出し、切り出した画像と道路標示テンプレートＤＢ１６に記憶された道路標示テンプレートとのマッチングを行うことにより、カメラ画像から道路標示を検出する。
【００４６】
なお、道路標示が図２（ａ）に示すような横断歩道の場合、画像の水平方向において周期的に明度が変化する（図２（ｂ）参照）。道路標示検出部１４は、図２（ａ）に示すように水平方向に延びる窓領域を切り出し、フーリエ変換によって画像の水平方向の周波数分布を求め（図２（ｃ）参照）、周波数分布がピークを有するか否かをテンプレートマッチングによって判断する。すなわち、横断歩道を検出する場合には、周波数分布のテンプレートを用いる。この構成により、道路標示検出部１４は、横断歩道を適切に検出することができる。道路標示検出部１４は、道路標示の検出結果を相対座標算出部１８に渡す。なお、道路標示検出部１４の処理の詳しい説明は後述する。
【００４７】
相対座標算出部１８は、道路標示検出部１４にて検出した道路標示までの距離と方向を求めることにより、車両位置を原点とする道路標示の相対座標を求める。
【００４８】
検出データ更新部２０は、検出した道路標示の種類とその相対座標を一時記憶部２２に書き込む。また、検出データ更新部２０は、車両の車両位置算出部１２で求めた車両の移動軌跡のデータを用いて、一時記憶部２２に記憶された道路標示の相対座標を逐次更新する。そして、検出データ更新部２０は、相対座標の絶対値が所定値以上（例えば、１５ｍ以上）になったとき、すなわち、道路標示と車両位置との距離が所定値以上となったときに、その道路標示のデータを削除する。本実施の形態では、検出した道路標示の位置に基づいて精度良く経路案内を行うことが目的であるので、車両の近傍にある道路標示のデータのみ記憶しておけばよい。
【００４９】
図３（ａ）は、一時記憶部２２に記憶されたデータの例を示す図である。一時記憶部２２には、検出した道路標示を識別するＩＤと、その道路標示の種類と、相対ｘ座標、相対ｙ座標のデータが記憶される。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すデータに対応する道路標示の例を示す図である。原点Ｏは、車両４８の車両の現在位置を示す。なお、車両の現在位置Ｏは、車両位置算出部１２にて算出した値である。車両４８が、矢印の方向に進むと、相対ｘ座標の値は、走行した距離の分だけマイナスの値が大きくなる。
【００５０】
照合部２４は、車両の現在位置を含む探索範囲内にある道路標示のデータを道路標示ＤＢ２６から読み出す。探索範囲は、探索範囲決定部２８により決定する。探索範囲決定部２８は、車両位置算出部１２から車両の現在位置のデータを取得し、現在位置を中心とする所定の半径（例えば、１００ｍ）の円領域を探索範囲として決定する。そして、照合部２４は、道路標示ＤＢ２６から読み出した道路標示の中に、一時記憶部２２に記憶された複数の道路標示と同じ配置を有する複数の道路標示があるかを照合する。例えば、一時記憶部２２に「横断歩道」「停止線」「止まれ」の順に配置された道路標示があるとした場合に、同じ順、かつほぼ同じ間隔で配置された「横断歩道」「停止線」「止まれ」の道路標示があるか照合する。なお、「横断歩道」「停止線」「止まれ」の順でかつほぼ同じ間隔で配置された道路標示が複数箇所に存在する場合には、照合部２４は、道路標示が特定されなかったと判断する。照合部２４は、照合の結果を案内内容決定部３０に渡す。
【００５１】
案内内容決定部３０は、照合結果に基づいて案内内容を決定する。検出した道路標示の位置が照合部２４にて特定された場合には、道路標示と車両との位置関係から把握される車両の位置に基づいて、詳細な経路案内（以下、「詳細レベルの経路案内」という）を行うことを決定する。検出した道路標示の位置が照合部２４にて特定されなかった場合には、車両位置算出部１２にて算出した車両の現在位置に基づいて、従来と同様の経路案内（以下、「通常レベルの経路案内」という）を行うことを決定する。
【００５２】
経路情報出力部３２は、案内内容決定部３０にて決定された態様に従って、経路情報を出力する。なお、経路情報出力部３２は、照合部２４から照合結果の通知を受けていない場合にも、必要に応じて、従来と同様の経路案内を行う。例えば、右折すべき箇所等のように経路案内が必要な箇所では、道路標示を検出しなくても経路案内を行う。
【００５３】
通信部３８は、道路標示ＤＢ２６を有するサーバ５０との通信を行う機能を有している。通信部３８は、サーバ５０に記憶された道路標示ＤＢ５２のデータをダウンロードし、道路標示ＤＢ２６に記憶する。
【００５４】
道路標示ＤＢ更新部３６は、道路標示検出部１４にて検出されたが照合されなかった道路標示のデータを道路標示ＤＢ２６に更新する。道路標示ＤＢ更新部３６には、未照合道路標示データベース（以下、「未照合道路標示ＤＢ」という）３４が接続されている。未照合道路標示ＤＢ３４には、照合部２４にて照合されなかった道路標示のデータ（検出した位置、道路標示の種類等）を未照合道路標示として記憶している。道路標示ＤＢ更新部３６は、未照合道路標示ＤＢ３４からデータを読み出し、同じ位置において同じ種類の道路標示を検出した回数が所定の閾値以上となったときに、その道路標示のデータを道路標示ＤＢ２６に書き込む。また、通信部３８は、未照合道路標示ＤＢ３４に記憶されたデータをサーバ５０に送信することとしてもよい。これにより、サーバ５０は、複数のナビゲーション装置１０から送信された未照合道路標示のデータを用いて、道路標示ＤＢ５２を更新することができる。
【００５５】
図４は、本実施の形態のナビゲーション装置１０の動作を示す図である。図４を参照しながら、ナビゲーション装置１０の動作について説明する。ナビゲーション装置１０は、車両に搭載されたカメラ４０からカメラ画像を取得する（Ｓ１０）。ナビゲーション装置１０の道路標示検出部１４は、取得したカメラ画像から道路標示を検出する処理を行う。以下、道路標示検出部１４の動作について詳細に説明する。
【００５６】
道路標示検出部１４は、カメラ画像から、道路標示の検出処理を行うための窓領域を切り出す（Ｓ１２）。切り出す窓領域の大きさは、カメラ４０の取り付け位置や撮影方向に基づいてあらかじめ定めておくことができる。例えば、カメラ４０が下向きに取り付けられている場合には、フレーム内の下にいくに従って被写体が大きく映るので、フレームの下方の領域で５０×５０ピクセル、フレームの上方の領域で３０×３０ピクセル等というように窓領域の大きさを定め、窓領域に対する道路標示の大きさの割合が一定となるようにする。また、道路標示検出部１４は、横断歩道の検出を行う際には、水平方向に延びる窓領域を切り出す。なお、道路標示は、道路上にしか存在しないので、道路標示検出部１４は、道路が映っていない領域は、窓領域として切り出さないこととしてもよい。
【００５７】
次に、道路標示検出部１４は、切り出した窓領域Ｗ内の画像に対し、歪み補正を行う。図５（ａ）に示すように、カメラ画像では、道路上にペイントされた道路標示は歪んで映る。道路標示検出部１４は、適切にテンプレートマッチングを行うために、切り出した窓領域Ｗの画像（図５（ｂ）参照）の歪み補正を行い、図５（ｃ）に示すような画像を得る。
【００５８】
次に、道路標示検出部１４は、歪み補正後の画像を用いて、画像内に横断歩道が含まれているか検出する（Ｓ１４）。窓領域Ｗの画像を水平方向にフーリエ変換して画像の周波数分布を求める。道路標示検出部１４は、窓領域Ｗの画像の周波数分布と、基準となる横断歩道の画像をフーリエ変換して得られた周波数分布のテンプレートとを比較し、横断歩道の検出を行う。
【００５９】
続いて、道路標示検出部１４は、画像内に横断歩道以外の道路標示が含まれているか検出する。道路標示テンプレートＤＢ１６に記憶された道路標示テンプレートと窓領域の画像とを比較するテンプレートマッチングを行う（Ｓ１６）。類似度が所定の閾値以上である場合には、窓領域の画像とテンプレートとがマッチしたと判断し、テンプレートに対応する道路標示を検出する。
【００６０】
窓領域の画像がテンプレートにマッチした場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、道路標示検出部１４は、道路標示の検出結果を相対座標算出部１８に渡す。相対座標算出部１８は、カメラ４０の撮像方向の角度と道路標示を検出した窓領域の切出し位置に基づいて、道路標示までの距離、方向を求め、車両から見た道路標示の相対座標を求める（Ｓ２０）。
【００６１】
相対座標算出部１８は、道路標示の種類と相対座標のデータを検出データ更新部２０に渡し、検出データ更新部２０は道路標示の種類と位置を示すデータを一時記憶部２２に書き込む（Ｓ２２）。検出データ更新部２０は、一時記憶部２２に記憶されたデータを更新する処理も行うが、これについては図６を参照して後に説明する。
【００６２】
道路標示検出部１４は、カメラ画像の全体を窓領域によってスキャンしたか判定する（Ｓ２４）。スキャンが終了していない場合には（Ｓ２４でＮＯ）、窓領域をずらし、窓領域に含まれる画像を切り出す（Ｓ１２）。窓領域の画像を切り出した後は、上記説明と同様に動作する。
【００６３】
カメラ画像の全体のスキャンが終了した場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、検出した道路標示と道路標示ＤＢ２６との照合を行い（Ｓ２８）、照合の結果を案内内容決定部３０に渡す。案内内容決定部３０は、照合結果に基づいて案内内容を決定する。カメラ画像から検出した道路標示の位置が特定された場合には、詳細レベルの経路案内を行うことを決定する。道路標示の位置が特定されなかった場合には、車両位置算出部１２にて算出した車両の現在位置に基づいて通常レベルの経路案内を行うことを決定する。経路情報出力部３２は、案内内容決定部３０にて決定された態様に従って、経路情報を出力する。
【００６４】
図６は、検出データ更新部２０による一時記憶部２２の更新の動作を示す図である。検出データ更新部２０は、一時記憶部２２からデータを読み出す（Ｓ４０）。検出データ更新部２０は、一時記憶部２２を前回更新したときからの車両の移動軌跡を算出し（Ｓ４２）、算出された移動軌跡を用いて相対座標を更新する（Ｓ４４）。次に、検出データ更新部２０は、相対座標の絶対値が所定の閾値以上である道路標示のデータを削除し（Ｓ４６）、残ったデータを一時記憶部２２に書き込む（Ｓ４８）。以上、本実施の形態のナビゲーション装置１０について説明した。
【００６５】
本実施の形態のナビゲーション装置１０は、カメラ画像から検出した道路標示を道路標示ＤＢ２６と照合することにより、道路標示の位置を特定することにより、車両の現在位置を精度良く把握でき、詳細レベルの経路案内を行うことができる。
【００６６】
例えば、近距離に複数の交差点がある場合等において、車両位置算出部１２による位置の算出精度では、車両がどの交差点の付近にいるか分からない場合であっても、本実施の形態のナビゲーション装置１０によれば、道路標示の位置に基づいて、どの交差点を通りすぎてどの交差点の手前にいるか精度良く検出できるので、例えば、「次の交差点を右です。」などというように、明確な案内を行える。また、別の例として、交差点の手前に右折車両のためのレーンが設けられている場合がある。このような場合、右折車は右のレーンを走行する必要があるが、車両の現在位置を精度良く検出しないと、右折レーンの有無を把握できず、右折レーンのない交差点のかなり手前で指示を出してしまうことになりかねない。本実施の形態のナビゲーション装置１０によれば、道路標示の検出により、車両が右折レーンを有する領域に入ったことが分かるので、適切なタイミングで「右の車線に変更してください。」という案内を行うことができる。
【００６７】
また、本実施の形態のナビゲーション装置１０は、検出した道路標示に対応する道路標示が見つからなかった場合には、通常レベルの経路案内を行うので、道路標示ＤＢ２６のデータが欠損している場合にも、滞りなく経路案内を行うことができる。
【００６８】
次に、本実施の形態で用いる道路標示ＤＢ５２を生成するための構成について説明する。ここでは、サーバ５０が有する道路標示ＤＢ５２を生成する例について説明する。
【００６９】
図７は、道路標示データベース生成装置（以下、「道路標示ＤＢ生成装置」という）６０の構成を示す図である。道路標示ＤＢ生成装置６０には、道路標示ＤＢ５２のデータソースである複数の道路画像データベース（以下、「道路画像ＤＢ」という）７２が接続されている。道路画像ＤＢ７２には、地上の絶対位置座標との対応関係が既知の画像を記憶している。道路画像ＤＢ７２に記憶された画像の具体例は、例えば、地図との位置合わせが完了している衛星画像または航空画像や、高精度ＧＰＳ４２によって撮影した位置情報が付加されている車外カメラ画像等である。
【００７０】
道路標示ＤＢ生成装置６０は、道路地図を記憶した地図データベース（以下、「地図ＤＢ」という）６４と、地図ＤＢ６４のデータを用いて道路標示の探索領域を限定する探索領域限定部６２と、道路画像から道路標示を検出するための道路標示検出部６６と、道路標示検出部６６にて用いる道路標示テンプレートを記憶した道路標示テンプレートデータベース（以下、「道路表示テンプレートＤＢ」という）６８と、複数の道路画像ＤＢ７２のそれぞれから検出した道路標示のデータを統合する統合部７０とを有している。
【００７１】
道路標示ＤＢ生成装置６０は、接続された道路画像ＤＢ７２から道路画像データを取得すると、まず、探索領域限定部６２にて、道路標示を探索する領域を道路の領域のみに限定する。すなわち、探索領域限定部６２は、地図ＤＢ６４のデータを用いて道路のある領域を求め、その領域を道路画像に重ね合わせることによって探索領域を限定する。また、道路画像が地上画像の場合、撮像角度によっては画像内の上部領域には道路が映っていないことがある。その場合、探索領域限定部６２は、画像の上部領域を探索領域から外す。
【００７２】
道路標示検出部６６は、上記したナビゲーション装置１０の道路標示検出部１４と同様の処理によって、道路画像から道路標示を検出する。なお、衛星画像や航空画像においては、横断歩道の向きは必ずしも画面の水平方向ではない。従って、横断歩道の検出を行う際には、水平方向にフーリエ変換を行うのではなく、窓領域の画像に対して二次元フーリエ変換を行う。この結果ピークを有する周波数分布が得られた場合には、横断歩道が含まれていると判断する。
【００７３】
道路標示検出部６６は、地上の絶対位置座標と道路画像との対応関係を利用して、検出した道路標示の絶対位置座標を求める。そして、道路標示検出部６６は、検出した道路標示のデータを統合部７０に渡す。
【００７４】
統合部７０は、複数の道路標示検出部６６にて検出した道路標示のデータを統合する。統合の方法としては様々な手法が考えられるが、本実施の形態では、統合部７０は、それぞれの道路標示検出部６６による検出結果の論理和あるいは多数決を取る。これにより、ある道路画像ＤＢ７２のデータからは検出できなかった道路標示があるとしても、別の道路画像ＤＢ７２からの検出した道路標示にて補完することができる。
【００７５】
本実施の形態の道路標示ＤＢ生成装置６０は、道路画像から自動的に道路標示を検出して道路標示ＤＢ５２を生成することができる。また、複数の道路画像ＤＢ７２を利用することにより、一の道路画像ＤＢ７２で検出できない道路標示を他の道路画像ＤＢ７２にて補完できるので、道路標示ＤＢ５２の品質を高めることができる。
【００７６】
また、道路標示ＤＢ生成装置６０にて生成された道路標示ＤＢ５２を本実施の形態のナビゲーション装置１０にダウンロードして利用することにより、道路標示ＤＢ５２にデータの欠損がある場合にも滞りなく経路案内を行える。従って、道路標示ＤＢ生成装置６０は、本実施のナビゲーション装置１０で利用する道路標示ＤＢ２６を生成する装置として好適である。
【００７７】
以上、本発明のナビゲーション装置およびナビゲーション方法について実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
【００７８】
上記した実施の形態では、ナビゲーション装置１０について説明したが、上記したナビゲーション装置１０の機能を実現するためのプログラムも本発明の範囲に含まれる。
【００７９】
上記した実施の形態では、探索範囲決定部２８は、車両の現在位置を中心として所定の半径の円領域を探索範囲として決定したが、別の方法によって探索範囲を決定してもよい。例えば、ＧＰＳ４２で絶対座標位置を検出してからの経過時間が大きくなるに従って、探索範囲の半径を大きくしてもよい。ジャイロスコープ４４や車速パルスセンサ４６からの出力信号を用いて車両の移動軌跡を求める方法では、時間の経過と共に誤差が大きくなるので、探索範囲を大きくして検索対象の道路標示が探索範囲から漏れないようにできる。また、ＧＰＳ４２で絶対座標を取得してからの経過時間が小さい場合には誤差が小さいので、探索範囲を小さくして照合処理の負担を軽減できる。
【００８０】
また、探索範囲決定部２８は、探索範囲を必ずしも円形の領域としなくてもよく、車両の進行方向に応じて探索範囲の形状を決定してもよい。例えば、探索範囲を、車両の進行方向に向かって拡がる扇状の形状としたり、進行方向に沿って延びる矩形の形状としてもよい。
【００８１】
上記した実施の形態において、道路標示ＤＢ２６には、道路標示がペイントされた道路の向きを、道路標示に関連付けて記憶してもよい。これにより、照合部２４にて照合を行う際に、車両の進行方向と道路の向きのデータとに基づいて、照合すべき道路標示の対象を絞り込むことができる。例えば、車両が西向きに進行しているときに検出した道路標示と一致する可能性がある道路標示は、東西に延びる道路にペイントされた道路標示なので、探索の対象を東西に延びる道路上にある道路標示のみに絞ることができる。車両の走行方向は、磁気センサを用いて求めてもよいし、地図とのマップマッチングによって走行中の道路を特定することによって求めてもよい。
【００８２】
上記した実施の形態において照合部２４にて道路標示が特定されたときに、特定された道路標示のデータを車両位置算出部１２にフィードバックし、車両位置算出部１２にて特定された道路標示から車両の現在位置を求めてもよい。具体的には、道路標示の位置データと道路標示との相対座標とに基づいて車両の現在位置を算出する。これにより、道路標示の位置に基づいて車両の現在位置を精度良く算出できる。また、道路標示を利用して車両の現在位置を求めた後は、車両位置算出部１２は、その車両の位置に移動軌跡を加えることにより、車両の現在位置を算出してもよい。
【００８３】
上記した実施の形態では、照合部２４は、検出した道路標示に一致する道路標示の候補が複数存在する場合には、道路標示の位置を特定できないと判断し、通常レベルの経路案内を行うこととしているが、複数の候補が存在する場合には、照合時の誤差が最小の道路標示に一致すると判断し、案内内容決定部３０は、その道路標示の位置に基づいて詳細レベルの経路案内を行うと決定してもよい。
【００８４】
上記した実施の形態では、１台のカメラ４０からカメラ画像を取得する例について説明したが、複数のカメラからカメラ画像を取得してもよい。複数のカメラを用いる場合には、複数のカメラ画像のそれぞれから道路標示を検出し、検出した道路標示が重複した場合には、検出結果を統合する処理を行う。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上説明したように、本発明によれば、経路案内の精度を高めることができると共に、道路標示データベースのデータが欠損していた場合にも滞りなく経路案内を行うことができるというすぐれた効果を有し、車両等に搭載されるナビゲーション装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施の形態のナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）横断歩道を含むカメラ画像と窓領域を示す図である。（ｂ）横断歩道の明度変化を示す図である。（ｃ）横断歩道の周波数分布を示す図である。
【図３】（ａ）一時記憶部に記憶されたデータの例を示す図である。（ｂ）図３（ａ）に示すデータに対応する道路標示の例を示す図である。
【図４】ナビゲーション装置の動作を示す図である。
【図５】（ａ）カメラ画像と窓領域を示す図である。（ｂ）窓領域にて切り出した画像を示す図である。（ｃ）歪み補正後の画像を示す図である。
【図６】更新部の動作を示す図である。
【図７】道路標示データベース生成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０  ナビゲーション装置
１２  車両位置算出部
１４  道路標示検出部
１６  道路標示テンプレートＤＢ
１８  相対座標算出部
２０  検出データ更新部
２２  一時記憶部
２４  照合部
２６  道路標示ＤＢ
２８  探索範囲決定部
３０  案内内容決定部
３２  経路情報出力部
３４  未照合道路標示ＤＢ
３６  道路標示ＤＢ更新部
３８  通信部
４０  カメラ
４２  ＧＰＳ
４４  ジャイロスコープ
４６  車速パルスセンサ
４８  車両
５０  サーバ
５２  道路標示ＤＢ
６０  道路標示データベース生成装置
６２  探索領域限定部
６４  地図ＤＢ
６６  道路標示検出部
６８  道路標示テンプレートＤＢ
７０  統合部
７２  道路画像ＤＢ
【図１】
2009180631.tif 000003
【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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