JP2001336941A - カーナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスプレイによって展開された地図上におけ
る自車の位置のずれをなくして位置精度を改善するよう
にしたカーナビゲーション装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】車両のルームミラーの付近に左右一対のス
テレオカメラ１１、１２と文字認識カメラ１３とを配
し、ステレオカメラ１１、１２によって前方の道路の状
況を認識するとともに、信号機の表示板の交差点名を文
字認識カメラ１３によってパターン認識する。そしてこ
れらのデータとナビゲーション部３３の道路パターンデ
ータ格納部３７の道路パターンのデータおよび交差点デ
ータ格納部３８の交差点名のデータとを比較して一致す
るように補正を加えることにより、位置精度を極めて高
精度にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカーナビゲーション
装置に係り、とくに車両の測定位置の誤差を改善するよ
うにしたカーナビゲーション装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】運転中の自動車の走行位置を自己認識す
る手段としてカーナビゲーション装置が用いられてい
る。カーナビゲーション装置は、例えば道路地図データ
が記録された媒体であるＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ハード
ディスク等を再生し、走行中の道路地図を例えば液晶デ
ィスプレイから成る画面上に表示し、さらに衛星電波を
用いたＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ）や、自動車に同時に搭載されているジ
ャイロセンサユニットおよび車速センサによって逐次測
位される車両位置を画面上の道路地図に重ねて表示する
ものであって、運転者は地図上に表示された自車の位置
を見ることによって、走行位置を容易に認識することが
できる装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より用いられてい
るカーナビゲーション装置は、次のような不具合があ
る。すなわちＦＭ電波による補正データを用いて測位精
度を向上させるＤ−ＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅ
ｍ）を用いていることによって精度が向上し、位置情報
のずれが１０ｍ以内にまで改善されたとされている。と
ころが高層ビル等でＧＰＳの電波を受信できない場合
や、ＦＭ電波を受信することができなかった場合等にお
いては、自車位置のマークが数十メートル飛んでしまう
ことがある。

【０００４】またＧＰＳ電波やＦＭ電波が正常に受信で
きたとしても、誤差が零ではないために、ルートガイド
機能は曲がろうとする交差点を過ぎてから曲がる指示を
出す場合がある。このようにカーナビゲーション装置が
不正確な指示を出すと、かえって運転者を混乱させてし
まうことになり、誤った方向に進路を変更してしまう可
能性すらある。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、とくに車両位置の指示精度を改善する
ようにしたカーナビゲーション装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の一発明は、映像を
取込むステレオカメラと、前記ステレオカメラで取込ま
れた映像を元にして３次元画像を形成する３次元画像形
成装置と、前記３次元画像を２次元画像に変換する画像
変換手段と、前記画像変換手段によって得られた画像を
地図データ中の道路パターンデータと比較するパターン
比較手段と、前記パターン比較手段によって画像と道路
パターンデータとが一致したと判別されたときに測位処
理を行なう測位処理手段と、を具備するカーナビゲーシ
ョン装置に関するものである。

【０００７】ここで前記ステレオカメラが車両の走行方
向前方の映像を取込む左右一対のカメラであってよい。
また前記３次元画像形成装置は、左右のカメラから取込
まれた画像から輪郭を抽出して３次元画像を形成するよ
うにしてよい。また前記パターン比較手段はその時点に
対して２回前までの方向の変更によって得られる道路パ
ターンを地図データ中の道路パターンと比較するように
してよい。また前記パターン比較手段によってパターン
が不一致であると判別されると前記測位処理手段は地図
データ中の別の道路パターンを前記パターン比較手段に
供給するようにフィードバック制御するようにしてよ
い。また前記測位処理手段が地図データ中の別の道路パ
ターンを所定の回数以上前記パターン比較手段に供給し
てもパターンが一致したと判別されない場合に、前記地
図データ中の道路パターンを書直すようにしてよい。ま
た前記ステレオカメラが赤外線カメラであってよい。

【０００８】また本願の別の発明は、文字情報を含む映
像を取込む文字認識カメラと、前記文字認識カメラで取
込まれた映像をパターン認識して文字情報を抽出するパ
ターン認識手段と、前記パターン認識手段によって得ら
れた文字情報を地図データ中の文字情報と比較する文字
比較手段と、前記文字比較手段によって前記パターン認
識手段で得られた文字情報と地図データ中の文字情報と
が一致したと判別されたときに測位処理を行なう測位処
理手段と、を具備するカーナビゲーション装置に関する
ものである。

【０００９】ここで前記文字認識カメラで取込まれた映
像中の文字情報が表示板等によって表示される交差点
名、道路名、街路名、地域名、河川名、橋梁名、その他
その地点を特定することができる文字情報であってよ
い。また前記文字比較手段によって不一致信号が出力さ
れると前記測位処理手段は地図データ中の別の文字情報
を前記文字比較手段に供給するようにフィードバック制
御するようにしてよい。また前記文字認識カメラが赤外
線カメラであってよい。

【００１０】現行のカーナビゲーション装置は、測位精
度が向上したと言えども、Ｄ−ＧＰＳで約１０メートル
以内の精度である。またＦＭ電波の受信し難い場所や、
高層ビル等でＧＰＳ衛星の電波が遮られたり反射したり
する場所では、数十メートルの誤差となったり、場合に
よっては測位不能となったりする。従ってこのような状
況下においても、Ｄ−ＧＰＳ以上に高精度でしかも安定
して測位するには、新たな仕組みが必要になる。

【００１１】本願の好ましい態様はこのような新たな仕
組みを提供するものである。このシステムにおいて目の
働きをするのがＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラであ
る。カメラは２種類備えられる。２種類とも自動車のル
ームミラーの付近に前方を向けて取付けられるようにな
っている。第１の種類はルームミラーの両サイドに取付
けられるステレオカメラである。別の種類はルームミラ
ーの前方に取付けられる文字認識カメラである。

【００１２】ステレオカメラは前方の道路状況、すなわ
ち道路が曲がっているのか真直ぐなのかを認識し、また
文字認識カメラは信号機等の表示板の交差点名や道路案
内表示を捉え、パターン認識を行なうものである。

【００１３】上記ステレオカメラで捉えられた映像によ
って形成される車両の走行方向前方の道路パターンデー
タは、カーナビゲーション装置の地図データ中の道路パ
ターンと比較され、一致した道路パターンが現在自車が
走行している道路であると判断する。このことによって
現行のカーナビゲーション装置で、突然自動車の位置が
隣の道にマッチングするような不具合が回避される。

【００１４】また文字認識カメラで交差点名や道路案内
表示を認識し、自車からその交差点までの距離をステレ
オカメラで計算することができる。従ってこれらのデー
タをカーナビゲーションシステムに反映することによっ
て、これから曲がるべき交差点を曲がる前に的確に運転
者に指示することができる。ちなみに現行のカーナビゲ
ーション装置においては、交差点に対して必要以上に手
前あるいはその交差点を通り過ぎてから曲がる指示をす
る場合があり、このような不具合が本システムにおいて
は回避される。

【００１５】このように走行する自動車の前方の状況を
カメラで捉え、パターン認識したデータをカーナビゲー
ションシステムに反映することによって、誤差がほぼ全
くない自動位置表示と的確なルートガイドとを行なうこ
とが可能になる。すなわち本システムによれば、測位精
度が飛躍的に向上することによって、曲がるべき交差点
を的確に運転者に知らせることが可能になる。

【００１６】道路工事等で道路の位置が変わったり、あ
るいはまた新たな道路ができたりしても、学習機能によ
って地図データを書換える柔軟性を持っているので、地
図データのバージョンアップを行なう必要もなくなる。
よって新たにできた道路を走行した場合には、ディスプ
レイ上の地図表示装置は、地図データの書換えに連動し
て変わるために、自車の後方に道路が引かれているよう
な表示になる。

【００１７】またステレオ赤外線カメラで車両の前方の
状況を監視しているので、前方の障害物の有無を夜間で
も肉眼以上にはっきりと認識し、事前に運転者に注意を
促すことが可能になる。とくに暗闇に同化し易い黒い衣
服を着た歩行者は、赤外線ランプによって照射してその
存在をはっきりと認識できるために、肉眼では認識でき
なくても本システムで確実に認識することが可能にな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１および図２に示すように、本
実施の形態のカーナビゲーション装置は、左右一対のス
テレオカメラ１１、１２と、文字認識カメラ１３とを備
えている。ステレオカメラ１１、１２は文字認識カメラ
１３に対してその両側に位置するようになっており、車
両の進行方向前方の立体映像の取込みを行なうようにし
ている。これに対して文字認識カメラ１３は、交差点名
や街路名等を表示板の文字表示から読取るためのもので
ある。なお文字認識カメラ１３は例えばルームミラーの
近傍に設けられてよい。

【００１９】図３はこのようなステレオカメラ１１、１
２と文字認識カメラ１３とを有するカーナビゲーション
装置の全体の構成を示すものであって、この装置は映像
処理部１６とナビゲーション部３３とから構成されてい
る。そして左右のステレオカメラ１１、１２はそれぞれ
映像の輪郭の抽出を行なうための輪郭抽出回路１７、１
８と接続されている。輪郭抽出回路１７はさらには対応
点の発生のための検出動作を行なうための検出回路１９
に接続されている。これに対してもう１つの輪郭抽出回
路１８は対応点の一致の検出を行なう検出回路２０に接
続されている。

【００２０】これら一対の検出回路１９、２０は比較器
２１に接続される。そして比較器２１の出力側が画像変
換器２２に接続されている。画像変換器２２は３次元画
像を２次元画像に変換する変換器である。そして画像変
換器２２の出力がパターン比較を行なう比較器２３の一
方の入力端子に供給されるようになっている。

【００２１】これに対して文字認識カメラ１３は輪郭抽
出を行なうための輪郭抽出回路２７に接続されている。
そしてこの輪郭抽出回路２７がパターン認識を行なうた
めの検出器２８に接続されている。そして検出器２８の
出力側が文字比較を行なうための比較器２９の一方の入
力端子に接続されている。

【００２２】ナビゲーション部３３は測位処理器３４を
備え、この測位処理器３４がＧＰＳ３５およびＤ−ＧＰ
Ｓ３６から位置情報を得るようになっている。またこの
測位処理器３４は道路パターンデータ格納部３７と交差
点データ格納部３８とに接続されている。道路パターン
データ格納部３７の出力側は道路パターン比較を行なう
ための比較器２３の他方の入力端子に接続されている。
また交差点データ格納部３８は比較器２９の他方の入力
端子に接続されている。

【００２３】このように本実施の形態のカーナビゲーシ
ョン装置は、ステレオカメラ１１、１２、文字認識カメ
ラ１３、映像を処理する映像処理部１６、ナビゲーショ
ン部３３から構成されている。

【００２４】ここでステレオカメラ１１、１２および文
字認識カメラ１３は何れも夜間でも感度を持つように、
赤外線カットフィルタを外した赤外線カメラから構成さ
れており、しかも近赤外線照射用の赤外線ランプを備え
ている。また上記のカメラ１１〜１３のオートホワイト
バランスの引込み範囲は２５００度Ｋ〜９５００度Ｋま
でと広く、かつ引込み速度も速いので赤外線カットフィ
ルタがなくても、色合が狂うことはない。

【００２５】ステレオカメラ１１、１２は走行方向前方
の道路の例えば路肩の部分の白線を捉え、左右のカメラ
１１、１２で白線のずれ量の検出を行なうようになって
いる。自車の近傍ではずれが大きくても、遠ざかるに従
ってずれ量が小さくなる。このような白線のずれ量は図
３に示すブロック図に付加して示している。

【００２６】すなわち左右のステレオカメラ１１、１２
によって得られる映像をそれぞれ輪郭抽出回路１７によ
って輪郭抽出し、検出回路１９、２０によって対応点の
発生および対応点の一致を行なった後に、比較器２１に
よって比較することによって、データＡで示す白線のず
れ量を比較器２１の出力として得るようにしている。

【００２７】データＡで示すずれ量のデータは３次元デ
ータであるために、このデータを２次元のデータに変換
してパターン化を行なう必要がある。このようなパター
ン化が画像変換器２２によって行なわれ、２次元に変換
してパターン化したデータＢで示すデータが得られる。
このデータがナビゲーション部３３の道路パターンデー
タ格納部３７から取出される道路パターンデータと比較
器２３で比較される。

【００２８】次にパターン比較の方法について図４によ
り説明する。このパターン比較図において、Ａ点を自動
車の出発点として太線に沿って矢印の方向に自動車が走
行したとする。車両がａの領域を走行中は、１回も曲が
っていないために、道路パターンを特定することができ
ないが、ｂの領域を走行中はａの区間とｂの区間の道路
パターンで道路を特定できるようになる。さらに車両が
ｃの区間を走行中はａの区間とｂの区間の道路パターン
によって走行中の道路パターンを特定する。車両がｄの
領域を走行中はｂの区間とｃの区間の道路パターンから
特定を行なう。さらにｅの領域を走行中は、ｃの区間と
ｄの区間の道路パターンによって道路の特定を行なうよ
うにする。このように道路パターンの連続性を見なが
ら、車両の走行に合わせて比較器２３で比較する道路パ
ターンの切出しを順次変えていくようにしている。

【００２９】比較器２３におけるパターン比較の結果が
一致しなかった場合、すなわち比較器２３における比較
において不一致であった場合には、この比較器２３の不
一致出力に対応して、測位処理器３４からパターン不一
致信号が出力される。そして最初にピックアップした道
路パターンの近傍のデータをピックアップし直し、再度
パターン比較を行なう。比較器２３、測位処理器３４、
および道路パターンデータ格納部３７のフィードバック
ループで実際の道路パターンと一致する場所を探す。こ
のようなパターン比較は常に行なわれているので、ある
時点で突然全く一致しなくなるような事態は起り難い。

【００３０】比較器２３のパターン比較が突然全く一致
しなくなった場合は、工事で道路の位置が変った場合
や、新たに道路ができた場合であって、このような場合
にはステレオカメラ１１、１２からの道路データとＧＰ
Ｓ３５からのデータによって、ナビゲーション部３３の
道路パターンデータを書直す学習機能を働かせるように
している。

【００３１】また万が一何度パターン比較を行なっても
一致しない場合には、パターン比較の誤差範囲を広げて
再度パターン比較をする回避機能をも備えるようにして
いる。

【００３２】次に文字認識カメラ１３を利用した文字認
識の動作について説明する。文字認識カメラ１３で捉え
た表示板の表示内容は輪郭抽出回路２７によって輪郭抽
出され、検出器２８によってパターン認識される。そし
てパターン認識された文字情報が比較器２９において交
差点データ格納部３８からの文字情報と文字比較され
る。そして比較器２９においてパターン認識された文字
情報と交差点データ格納部３８からの文字情報とが一致
した場合には、測位処理装置３４は位置情報を出力す
る。

【００３３】比較器２９で文字比較した結果が不一致で
あった場合には、上記道路パターンの比較と同様にフィ
ードバックを行なう。すなわち比較器２９、測位処理器
３４、および交差点データ格納部３８から成るフィード
バックループが作動し、何回も比較を繰返すことによっ
て比較器２９で一致する場所を探すようにしている。こ
れによって自車の位置が文字情報によって検出された位
置に正しく一致するように位置の表示が補正される。

【００３４】測位処理には、ナビゲーションシステムで
使用されているＧＰＳ３５およびＤ−ＧＰＳ３６のデー
タに加え、ステレオカメラ１１、１２および文字認識カ
メラ１３から成る電子の目で捉えた自動車の前方の状況
のデータが入力され、これらのデータとナビゲーション
部３３のデータ格納部３７、３８の地図データのマッチ
ングを取るために、車両の位置の表示誤差が限りなく零
に近づき、極めて正確なカーナビゲーションが可能にな
る。

【００３５】図５はこのようなカーナビゲーション装置
のブロック図３で示すブロックの動作をフローチャート
で示したものである。このフローチャートは、左幹のス
テレオカメラ１１、１２による道路パターン比較と、右
幹の文字認識カメラ１３による文字比較の２つの幹から
成る。

【００３６】左幹においては、ステップ１で左右のステ
レオカメラ１１、１２からの映像で対応点の発生、対応
点の一致、およびステップ２におけるずれ量の比較を行
なう。そしてステップ３において３次元データから２次
元データへパターン化した後に、ステップ４でＧＰＳの
道路パターンデータとの比較を行なう。一致していなけ
ればステップ６で地図データの近傍の他の道路パターン
データとの比較を行なう。ステップ４で一致した後はさ
らにステップ５でＧＰＳ３５の道路パターンデータがＧ
ＰＳ３５の交差点データと一致するかどうかを判別す
る。一致しなければステップ１５で別のＧＰＳの交差点
データとの比較を行なう。

【００３７】これに対して右幹においては、ステップ１
１で文字認識カメラによって道路案内表示板を探し、存
在した場合にはステップ１３でそれをパターン認識す
る。そしてステップ１４でこの認識データとＧＰＳの交
差点データとの比較を行ない、一致していなければステ
ップ１５で地図データの近傍の他の交差点データとの比
較を行なう。ステップ１４で一致した後はさらにステッ
プ１６でＧＰＳの交差点データがＧＰＳの道路パターン
データと一致するかどうかを判別する。一致しなければ
ステップ６で別のＧＰＳの道路パターンデータとの比較
を行なう。ここで両幹ともＧＰＳの交差点データとＧＰ
Ｓの道路パターンデータとが一致していれば、ステップ
１７で位置情報としてそれを出力する。

【００３８】

【発明の効果】本願の一発明は、映像を取込むステレオ
カメラと、ステレオカメラで取込まれた映像を元にして
３次元画像を形成する３次元画像形成装置と、３次元画
像を２次元画像に変換する画像変換手段と、画像変換手
段によって得られた画像を地図データ中の道路パターン
データと比較するパターン比較手段と、パターン比較手
段によって画像と道路パターンデータとが一致したと判
別されたときに測位処理を行なう測位処理手段と、を具
備するようにしたものである。

【００３９】従ってこのようなカーナビゲーション装置
によれば、ステレオカメラによって得られた映像に基く
道路パターンと地図データ中の道路パターンとが一致し
たときに、測位処理が行なわれ、これによって車両の位
置のずれが補正され、ディスプレイの地図上において正
しく車両の位置を表示できるようになり、高精度な位置
表示を行なうカーナビゲーション装置が提供される。

【００４０】本願の別の発明は、文字情報を含む映像を
取込む文字認識カメラと、文字認識カメラで取込まれた
映像をパターン認識して文字情報を抽出するパターン認
識手段と、パターン認識手段によって得られた文字情報
を地図データ中の文字情報と比較する文字比較手段と、
文字比較手段によってパターン認識手段で得られた文字
情報と地図データ中の文字情報とが一致したと判別され
たときに測位処理を行なう測位処理手段と、を具備する
ようにしたものである。

【００４１】従ってこのようなカーナビゲーション装置
によれば、文字認識カメラによって取込まれた文字情報
と地図データ中の文字情報とが一致したと判別されたと
きに測位処理が行なわれるようになり、このために文字
情報を利用して車両の位置をより正確に補正することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステレオカメラおよび文字認識カメラを備える
車両の平面図である。

【図２】同車両の一部を破断した側面図である。

【図３】カーナビゲーション装置の要部のブロック図で
ある。

【図４】道路パターンの抽出のための車両の走行経路を
示す平面図である。

【図５】位置補正の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】 １１ ステレオカメラ（左） １２ ステレオカメラ（右） １３ 文字認識カメラ １６ 映像処理部 １７、１８ 輪郭抽出回路 １９、２０ 検出回路 ２１ 比較器 ２２ 画像変換器 ２３ 比較器 ２７ 輪郭抽出回路 ２８ 検出器 ２９ 比較器 ３３ ナビゲーション部 ３４ 測位処理器 ３５ ＧＰＳ ３６ Ｄ−ＧＰＳ ３７ 道路パターンデータ格納部 ３８ 交差点データ格納部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AB07 AC02 AC13 5B057 AA16 BA02 CA08 CA13 CA16 CB08 CB12 CB16 CB18 CC01 DA08 DA16 DB02 DB09 DC17 DC33 5H180 AA01 CC04 EE18 FF05 FF07 FF22 FF27 FF33

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】映像を取込むステレオカメラと、 前記ステレオカメラで取込まれた映像を元にして３次元
   画像を形成する３次元画像形成装置と、 前記３次元画像を２次元画像に変換する画像変換手段
   と、 前記画像変換手段によって得られた画像を地図データ中
   の道路パターンデータと比較するパターン比較手段と、 前記パターン比較手段によって画像と道路パターンデー
   タとが一致したと判別されたときに測位処理を行なう測
   位処理手段と、 を具備するカーナビゲーション装置。
2. 【請求項２】前記ステレオカメラが車両の走行方向前方
   の映像を取込む左右一対のカメラであることを特徴とす
   る請求項１に記載のカーナビゲーション装置。
3. 【請求項３】前記３次元画像形成装置は、左右のカメラ
   から取込まれた画像から輪郭を抽出して３次元画像を形
   成することを特徴とする請求項２に記載のカーナビゲー
   ション装置。
4. 【請求項４】前記パターン比較手段はその時点に対して
   ２回前までの方向の変更によって得られる道路パターン
   を地図データ中の道路パターンと比較することを特徴と
   する請求項１に記載のカーナビゲーション装置。
5. 【請求項５】前記パターン比較手段によってパターンが
   不一致であると判別されると前記測位処理手段は地図デ
   ータ中の別の道路パターンを前記パターン比較手段に供
   給するようにフィードバック制御することを特徴とする
   請求項１に記載のカーナビゲーション装置。
6. 【請求項６】前記測位処理手段が地図データ中の別の道
   路パターンを所定の回数以上前記パターン比較手段に供
   給してもパターンが一致したと判別されない場合に、前
   記地図データ中の道路パターンを書直すことを特徴とす
   る請求項５に記載のカーナビゲーション装置。
7. 【請求項７】前記ステレオカメラが赤外線カメラである
   ことを特徴とする請求項１に記載のカーナビゲーション
   装置。
8. 【請求項８】文字情報を含む映像を取込む文字認識カメ
   ラと、 前記文字認識カメラで取込まれた映像をパターン認識し
   て文字情報を抽出するパターン認識手段と、 前記パターン認識手段によって得られた文字情報を地図
   データ中の文字情報と比較する文字比較手段と、 前記文字比較手段によって前記パターン認識手段で得ら
   れた文字情報と地図データ中の文字情報とが一致したと
   判別されたときに測位処理を行なう測位処理手段と、 を具備するカーナビゲーション装置。
9. 【請求項９】前記文字認識カメラで取込まれた映像中の
   文字情報が表示板等によって表示される交差点名、道路
   名、街路名、地域名、河川名、橋梁名、その他その地点
   を特定することができる文字情報であることを特徴とす
   る請求項８に記載のカーナビゲーション装置。
10. 【請求項１０】前記文字比較手段によって不一致信号が
    出力されると前記測位処理手段は地図データ中の別の文
    字情報を前記文字比較手段に供給するようにフィードバ
    ック制御することを特徴とする請求項８に記載のカーナ
    ビゲーション装置。
11. 【請求項１１】前記文字認識カメラが赤外線カメラであ
    ることを特徴とする請求項８に記載のカーナビゲーショ
    ン装置。