JP2010064546A

JP2010064546A - 駐車支援装置

Info

Publication number: JP2010064546A
Application number: JP2008230816A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nakajima; 豊中島; Kazunori Shimazaki; 和典嶋▲崎▼; Tomio Kimura; 富雄木村; Koji Higa; 孝治比嘉
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2010-03-25
Also published as: US20100060486A1

Abstract

【課題】駐車区画から適切に車両を出庫させることのできる駐車支援装置を提供する。
【解決手段】マークＭを撮影するカメラ１が入力部Ｋに接続されている。入力部Ｋには、マークＭの特徴点の２次元座標を認識する画像処理手段２が接続されている。画像処理手段２には、駐車区画Ｓ内における車両７の位置を算出する車両位置検出手段３が接続されている。車両位置検出手段３には、車両７の位置を記憶する車両現在位置記憶手段４が接続されている。車両現在位置記憶手段４には、出庫軌跡生成手段１０が接続されている。出庫軌跡生成手段１０には、出庫開始スイッチ１２と、駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータを記憶するデータ取得手段１３とが接続されている。出庫軌跡生成手段１０には、車両制御手段１１が接続されている。車両制御手段１１には、操舵角センサ１４と、車両回転角センサ１５と、速度センサ１６と、操舵装置１７とが接続されている。
【選択図】図３

Description

この発明は駐車支援装置に係り、特に、車庫等の駐車区画からの車両の出庫支援をする駐車支援装置に関する。

車庫等からの車両の出庫支援機能を有した駐車支援装置が、特許文献１及び２に記載されている。特許文献１では、車両が駐車区画に前向きに駐車した状態から後退走行する際に、予め記憶された駐車時の走行軌跡と、車両周囲の空間情報と、車両の寸法情報とを参照することにより、後退走行時の車両転向方向を含む退場方法を算出している。また、特許文献２では、車両を駐車区画に駐車させる際に、各車輪の舵角及び回転状態に基づく軌跡を記憶しておき、駐車区画から車両を出庫させるときに、記憶された軌跡を逆に遡るように、アクチュエータ及び車輪駆動装置を制御している。

特開２００８−１２９８７号公報特開２００７−６２６２５号公報

しかしながら、特許文献１及び２の駐車支援装置は、入庫時の走行軌跡を利用して出庫支援を行っているので、運転者の運転が未熟のために駐車時に何回も切り返しを行ったり、入庫時に障害物があってそれをよけながら入庫したりした場合には、適切な出庫支援が行えないといった問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、駐車区画から適切に車両を出庫させることのできる駐車支援装置を提供することを目的とする。

この発明に係る駐車支援装置は、駐車区画に対する所定の位置関係を有して固定された所定形状のマークと、前記駐車区画に駐車する車両に設けられた、前記マークを撮影するカメラと、該カメラによって撮影された前記マークの画像から前記車両の位置を検出する車両位置検出手段と、該車両位置検出手段によって検出された前記車両の位置を記憶する車両現在位置記憶手段と、前記駐車区画及びその周囲についてのデータを記憶するデータ取得手段とを備え、前記車両現在位置記憶手段によって記憶された前記駐車区画内における前記車両の駐車位置と、前記データ取得手段から得られる前記データとに基づいて、前記駐車区画からの前記車両の出庫案内を行う。駐車区画内の車両の駐車位置と、駐車区画及びその周囲についてのデータとに基づいて、駐車区画からの車両の出庫案内を行うことにより、駐車区画内の車両の駐車位置に応じた出庫案内が可能になる。
前記車両現在位置記憶手段によって記憶された前記駐車区画内における前記車両の駐車位置と、前記データ取得手段から得られる前記データとに基づいて、前記車両の前記駐車区画からの出庫軌跡を生成する出庫軌跡生成手段を備え、前記出庫軌跡に基づいて出庫案内を行ってもよい。
前記出庫軌跡生成手段は、前記車両が前記駐車区画から出庫可能な１つの円弧状の軌跡からなる出庫軌跡を生成してもよい。
前記１つの円弧上の軌跡のみでは前記車両が前記駐車区画から出庫できない場合には、前記出庫軌跡生成手段は、前記円弧状の軌跡の前に、後退または前進の直線状の軌跡を追加した出庫軌跡を生成してもよい。

この発明によれば、駐車区画に対する所定の位置関係を有して固定された所定形状のマークをカメラで撮影して、その画像から駐車区画の車両の駐車位置を記憶し、駐車区画内の車両の駐車位置と、駐車区画及びその周囲についてのデータとに基づいて、駐車区画からの車両の出庫案内を行うことにより、駐車区画内の車両の駐車位置に応じた出庫案内が可能になるので、駐車区画から適切に車両を出庫させることができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る駐車支援装置を組み込んだ車両と当該車両が駐車する駐車区画との平面図を図１に示す。三辺を壁Ｗによって囲まれた矩形の駐車区画Ｓについての駐車区画情報を表すマークＭが、駐車区画Ｓの床面等に設置されている。駐車区画Ｓに駐車する車両７には、マークＭを撮影するためのカメラ１が搭載されている。実施の形態１では、車両７は前方から駐車区画Ｓ内に入り込み、後退しながら駐車区画Ｓから出庫する場合を例にして説明するために、カメラ１は、車両７の前方部分に内蔵されている。

マークＭは、駐車区画Ｓに対して所定の位置関係を有する所定の場所に設置されており、駐車区画Ｓに対するマークＭの所定の位置関係は予め把握されているものとする。このマークＭとしては、例えば図２に示されるように、４つの直角２等辺三角形を互いに当接させた正方形形状の外形を有する図形を用いることができる。互いに隣接する直角２等辺三角形が異なる色で塗り分けられており、このマークＭは、複数の辺の交点からなる５つの特徴点Ｃ１〜Ｃ５を有している。

図３に示されるように、カメラ１は入力部Ｋに接続されている。入力部Ｋには、カメラ１によりマークＭを撮影した画像からマークＭの特徴点を抽出して画像上における特徴点の２次元座標を認識する画像処理手段２が接続されている。この画像処理手段２に、マークＭを基準としたカメラ１の位置、すなわち駐車区画Ｓ内における車両７の位置を算出する車両位置検出手段３が接続されている。車両位置検出手段３には、車両７の位置を記憶する車両現在位置記憶手段４が接続されている。尚、車両現在位置記憶手段４は、車両７が駐車区画Ｓ内に入庫する間の全ての位置、すなわち入庫経路を記憶してもよいし、図示しないスイッチ等が押されたとき、あるいは、車両７のエンジンが停止されたときの車両７の位置を記憶してもよい。少なくとも、駐車区画Ｓ内における車両７の駐車位置を記憶すればよい。

車両現在位置記憶手段４には、出庫軌跡生成手段１０が接続されている。出庫軌跡生成手段１０には、車両７の運転者が出庫案内を希望する場合に押す出庫開始スイッチ１２と、駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータ（駐車区画Ｓの大きさや形状及び駐車区画Ｓの周囲の領域の大きさや形状等）を予め記憶してある記憶領域から読み出して取得するデータ取得手段１３とが接続されている。また、出庫軌跡生成手段１０には、車両制御手段１１が接続されている。車両制御手段１１には、操舵角センサ１４と、車両回転角センサ１５と、速度センサ１６とが接続されている。さらに、車両制御手段１１には、操舵装置１７が接続されている。

次に、実施の形態１に係る駐車支援装置の動作について説明する。
図１に示されるように、車両７は、前方から駐車区画Ｓ内に入庫する。すると、車両７の前方部分に内蔵されているカメラ１は、車両７が駐車区画Ｓ内へ入庫する間、マークＭを撮影する。撮影された画像は入力部Ｋを介して画像処理手段２に入力され、画像処理手段２は、カメラ１により撮影されたマークＭの画像からマークＭの５つの特徴点Ｃ１〜Ｃ５を抽出し、画像上におけるこれら特徴点Ｃ１〜Ｃ５の２次元座標をそれぞれ認識し取得する。次に、画像処理手段２により認識された特徴点Ｃ１〜Ｃ５のそれぞれの２次元座標に基づき、車両位置検出手段３は、マークＭを基準としたカメラ１の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）、チルト角（伏せ角）、パン角（方向角）、スイング角（回転角）の６個のパラメータからなる位置パラメータを算出する。

ここで、車両位置検出手段３による位置パラメータの算出方法を説明する。
まず、車両７のリヤアクスル中心から路面に対して垂直に下ろした地面上の点を原点Ｏとし、水平方向にｘ軸及びｙ軸、鉛直方向にｚ軸を設定した路面座標系を想定すると共に、カメラ１により撮影された画像上にＸ軸とＹ軸を設定した画像座標系を想定する。
画像座標系におけるマークＭの特徴点Ｃ１〜Ｃ５の座標値Ｘｍ及びＹｍ（ｍ＝１〜５）は、路面座標系におけるマークＭの特徴点Ｃ１〜Ｃ５の６個の位置パラメータすなわち座標値ｘｍ、ｙｍ及びｚｍと上述したチルト角、パン角、スイング角の角度パラメータＫｎ（ｎ＝１〜３）から、関数Ｆ及びＧを用いて、
Ｘｍ＝Ｆ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）＋ＤＸｍ
Ｙｍ＝Ｇ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）＋ＤＹｍ
で表される。ここで、ＤＸｍ及びＤＹｍは関数Ｆ及びＧを用いて算出された特徴点Ｃ１〜Ｃ５のＸ座標及びＹ座標と画像処理手段２で認識された特徴点Ｃ１〜Ｃ５の座標値Ｘｍ及びＹｍとの偏差である。

つまり５個の特徴点Ｃ１〜Ｃ５のＸ座標及びＹ座標をそれぞれ表すことにより、６個の位置パラメータ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）に対して計１０個の関係式が作成される。
そこで、偏差ＤＸｍ及びＤＹｍの二乗和
Ｓ＝Σ（ＤＸｍ^２＋ＤＹｍ^２）
を最小とするような位置パラメータ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）を求める。すなわちＳを最小化する最適化問題を解く。公知の最適化法たとえばシンプレックス法や、最急降下法、ニュートン法、準ニュートン法などを用いることができる。

なお、算出しようとする位置パラメータ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）の個数「６」より多い関係式を作成して位置パラメータを決定しているので、精度よく位置パラメータ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）を得ることができる。
この実施の形態１では、６個の位置パラメータ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）に対して５個の特徴点Ｃ１〜Ｃ５により１０個の関係式を作成したが、関係式の数は算出しようとする位置パラメータ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）の個数より多ければよく、最低３個の特徴点により６個の関係式を作成すれば、６個の位置パラメータ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，Ｋｎ）を算出することができる。

このようにして算出されたカメラ１の位置パラメータを用いて、車両位置検出手段３は、車両７と駐車区画Ｓとの相対位置関係を特定する。すなわち、車両位置検出手段３で算出された位置パラメータと、予め把握されている駐車区画Ｓに対するマークＭの所定の位置関係とに基づいて、カメラ１と駐車区画Ｓとの相対位置関係が特定され、車両７に対するカメラ１の所定の位置関係は予め把握されているため、さらに車両７と駐車区画Ｓとの相対位置関係が特定される。ここで、車両７の駐車区画Ｓ内への入庫動作が終了し、車両７のエンジンが停止される。この際、エンジンの停止に伴い自動的に、あるいは、図示しないスイッチ等を運転者が押すことにより、車両位置検出手段３によって把握された車両７と駐車区画Ｓとの相対位置関係、すなわち、駐車区画Ｓ内における車両７の駐車位置が車両現在位置記憶手段４に記憶される。

次に、車両７の運転者が車両７を駐車区画Ｓから出庫させるときに、駐車支援装置による出庫案内を希望する場合には、運転者は出庫開始スイッチ１２を押す。すると、出庫軌跡生成手段１０は、車両７の駐車区画Ｓ内への入庫時に車両現在位置記憶手段４に記憶された駐車区画Ｓ内における車両７の駐車位置を読み出し、さらに、データ取得手段１３によって取得された駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータを読み出す。出庫軌跡生成手段１０は、当該駐車位置及び当該データに基づいて、車両７の駐車区画Ｓからの出庫軌跡を生成する。

実施の形態１のように、車両７が前方から駐車区画Ｓ内に入庫した状態から出庫する場合には、車両７は、適当な半径を有する円弧状の軌跡Ｌ_１（図１参照）をたどることで出庫可能である。従って、出庫軌跡生成手段１０は、当該駐車位置及び当該データに基づいて、車両７が駐車区画Ｓの壁Ｗ等に衝突しないで出庫できるように、適当な半径を有する円弧状の軌跡Ｌ_１からなる出庫軌跡を生成する。しかし、車両７が駐車区画Ｓにおいて一方の壁Ｗに近づいて駐車した場合などのように、円弧状の軌跡のみでは車両７が駐車区画Ｓから出庫できない場合には、円弧状の軌跡の前に直線状の軌跡Ｌ_２（図１参照）を追加した出庫軌跡、すなわち、直線状の軌跡Ｌ_２と適当な半径を有する円弧状の軌跡Ｌ_３（図１参照）とを組み合わせた出庫軌跡を出庫軌跡生成手段１０が生成する。

車両７の出庫動作が開始すると、車両制御手段１１は、出庫軌跡生成手段１０によって生成された出庫軌跡に沿って車両７を走行させるための運転操作の案内情報を操舵装置１７に発信させる。また、これと同時に、車両制御手段１１は、操舵角センサ１４と、車両回転角センサ１５と、速度センサ１６とから送信された信号に基づいて車両７の実際の出庫経路を認識し、出庫軌跡生成手段１０によって生成された出庫軌跡と対比する。車両７の実際の出庫経路と生成された出庫軌跡とがずれた場合には、車両制御手段１１は、操舵装置１７にその旨の警報等を発信させる。なお、操舵装置１７としては、音声、警告音等、運転者の聴覚を通して案内情報を伝達するスピーカやブザーを用いることができる。この他、画像、発光等、視覚を通して案内情報を伝達するディスプレイやランプを操舵装置１７として用いてもよい。さらに、振動等、触覚を通して案内情報を伝達するバイブレーター等を操舵装置１７として用いることもできる。

車両７が生成された出庫軌跡の終点に到達したら、駐車支援装置は、車両７の駐車区画Ｓからの出庫が終了したと判断し、出庫案内を終了する。尚、出庫の終了判断は、車両７が生成された出庫軌跡の終点に到達したことによって判断することに限定するものではなく、車両７が駐車区画Ｓから完全に脱出したことや、車両７が駐車区画Ｓの前の領域に完全に進入したこと、あるいはこれらを組み合わせて判断してもよい。

このように、駐車区画Ｓ内における所定の位置関係を有し駐車区画Ｓ内に固定された所定形状のマークＭをカメラ１で撮影して、その画像から駐車区画Ｓ内の車両７の駐車位置を記憶し、車両７の駐車位置と、駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータとに基づいて、駐車区画Ｓからの車両７の出庫軌跡を生成し、出庫軌跡に基づいて出庫案内を行うことにより、駐車区画Ｓ内の車両７の駐車位置に応じた出庫案内が可能になるので、駐車区画Ｓから適切に車両７を出庫させることができる。

実施の形態１では、生成される出庫軌跡は、１つの円弧状の軌跡からなるものと、１つの直線状の軌跡及び１つの円弧状の軌跡からなるものとのいずれかであったが、これらに限定するものではない。駐車区画Ｓが小さい場合には、車両７が駐車区画Ｓ内で複数の切り返しを行う必要があったり、駐車区画Ｓの周囲の領域が狭い場合には、直線状の軌跡を大きくとれないので、複数の円弧状の軌跡を組み合わせる必要があったりすることが考えられる。実施の形態１では、あくまでも簡単な例に基づいて出庫奇跡の生成方法を説明したにすぎず、車両７の駐車位置と、駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータとに基づいて出庫軌跡を生成するのであれば、どのような出庫軌跡を生成するようにしてもよい。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る駐車支援装置について説明する。尚、以下の実施の形態において、図１〜３の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る駐車支援装置は、実施の形態１に対して、出庫軌跡生成手段１０をなくしたものである。図４に示されるように、出庫開始スイッチ１２及びデータ取得手段１３は、車両制御手段１１に接続されている。その他の構成は、実施の形態１と同じである。

車両７が駐車区画Ｓ内に入庫し、駐車区画Ｓ内における車両７の駐車位置を車両現在位置記憶手段４が記憶するまでの動作は、実施の形態１と同じである。
車両７の運転者が車両７を駐車区画Ｓから出庫させるときに出庫開始スイッチ１２を押すと、車両制御手段１１は、車両７の駐車区画Ｓ内への入庫時に車両現在位置記憶手段４に記憶された駐車区画Ｓ内における車両７の駐車位置を読み出し、さらに、データ取得手段１３によって取得された駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータを読み出す。車両制御手段１１は、当該駐車位置及び当該データに基づいて、車両７が駐車区画Ｓの壁Ｗ等に衝突しないで出庫できる範囲を算出する。そして、車両制御手段１１は、操舵角センサ１４と、車両回転角センサ１５と、速度センサ１６とから送信された信号に基づいて車両７の実際の出庫経路を認識し、車両７が当該範囲内にあるか否かを判定する。車両７が当該範囲から外れそうになった場合には、車両制御手段１１は、操舵装置１７にその旨の警報等を発信させる。出庫終了については、車両７が駐車区画Ｓから完全に脱出したことや、車両７が駐車区画Ｓの前の領域に完全に進入したこと、あるいはこれらを組み合わせて判断する。

このように、駐車区画Ｓ内における車両７の駐車位置及び駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータに基づいて出庫軌跡を生成するのではなく、これらに基づいて衝突しないで出庫できる範囲を算出し、出庫時に車両７が当該範囲から外れそうになった場合に、操舵装置１７がその旨の警報等を発信させることにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、駐車区画Ｓ内への入庫時に、マークＭに基づいて車両７の位置を特定することにより、駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータ上での車両７の最終位置が高精度で特定されるので、出庫時の警報等も高精度で発信することができる。

実施の形態１及び２では、出庫時に、操舵角センサ１４と、車両回転角センサ１５と、速度センサ１６とから送信された信号に基づいて車両７の実際の出庫経路を認識していたが、この形態に限定するものではない。操舵角センサ１４と、車両回転角センサ１５と、速度センサ１６とを設けずに、カメラ１によってマークＭを撮影することにより、入庫時と同様にして車両７の出庫経路を認識してもよい。

実施の形態１及び２では、車両７は前方から駐車区画Ｓ内に入庫し後退しながら駐車区画Ｓから出庫していたが、この形態に限定するものではない。図１に示される駐車区画Ｓに対して、後退しながら入庫すると共に前進しながら出庫する形態でもよい。また、図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように、２つの平行な側壁Ｗ’からなる駐車区画Ｓ’に対して、前進しながら入庫すると共に入庫した方向とは逆の方向に前進しながら出庫する形態（図５（ａ））や、後退しながら入庫すると共に入庫した方向とは逆の方向に後退しながら出庫する形態（図５（ｂ））でもよい。尚、実施の形態１及び２と異なる入庫／出庫形態の場合には、カメラ１の搭載個所を適宜変更するか、複数のカメラを搭載するようにしてもよい。

実施の形態１及び２では、駐車区画Ｓ及びその周囲についてのデータをデータ取得手段１３に予め記憶してあったが、この形態に限定するものではない。駐車動作前または駐車動作中に、例えば実施の形態１のような出庫軌跡の生成を行う構成においては出庫軌跡の生成よりも前に、通信によりデータ取得手段１３が当該データを取得し、取得されたデータ及び車両７の駐車位置に基づいて、出庫案内をしてもよい。

この発明の実施の形態１に係る駐車支援装置を組み込んだ車両と当該車両が駐車する駐車区画との平面図である。実施の形態１で用いられるマークを示す平面図である。実施の形態１に係る駐車支援装置の構成模式図である。実施の形態２に係る駐車支援装置の構成模式図である。実施の形態１及び２における入庫／出庫形態の変形例を説明するための平面図である。

符号の説明

１カメラ、３車両位置検出手段、４車両現在位置記憶手段、７車両、１０出庫軌跡生成手段、１３データ取得手段、Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３軌跡、Ｍマーク、Ｓ駐車区画。

Claims

駐車区画に対する所定の位置関係を有して固定された所定形状のマークと、
前記駐車区画に駐車する車両に設けられた、前記マークを撮影するカメラと、
該カメラによって撮影された前記マークの画像から前記車両の位置を検出する車両位置検出手段と、
該車両位置検出手段によって検出された前記車両の位置を記憶する車両現在位置記憶手段と、
前記駐車区画及びその周囲についてのデータを取得するデータ取得手段と
を備え、
前記車両現在位置記憶手段によって記憶された前記駐車区画内における前記車両の駐車位置と、前記データ取得手段から得られる前記データとに基づいて、前記駐車区画からの前記車両の出庫案内を行う駐車支援装置。
前記車両現在位置記憶手段によって記憶された前記駐車区画内における前記車両の駐車位置と、前記データ取得手段から得られる前記データとに基づいて、前記車両の前記駐車区画からの出庫軌跡を生成する出庫軌跡生成手段を備え、
前記出庫軌跡に基づいて出庫案内を行う、請求項１に記載の駐車支援装置。
前記出庫軌跡生成手段は、前記車両が前記駐車区画から出庫可能な１つの円弧状の軌跡からなる出庫軌跡を生成する、請求項２に記載の駐車支援装置。
前記１つの円弧上の軌跡のみでは前記車両が前記駐車区画から出庫できない場合には、前記出庫軌跡生成手段は、前記円弧状の軌跡の前に、後退または前進の直線状の軌跡を追加した出庫軌跡を生成する、請求項３に記載の駐車支援装置。