JP2020003348A - 位置推定装置、位置推定システム - Google Patents

Abstract

【課題】現在位置の推定精度が向上する技術を提供する。【解決手段】位置推定装置１００は、周辺環境の画像を取得する画像取得部１１と、前記画像からランドマークの情報を抽出する抽出部１２と、前記ランドマークの情報を受信する受信部１３と、前記受信したランドマークの情報と、前記抽出したランドマークの情報とを照合することにより、前記ランドマークを特定する特定部１４と、前記特定したランドマークの情報と、前記画像とを用いて、現在位置を推定する推定部１５と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、位置推定装置、位置推定システムに関する。

従来より、ランドマークを用いて自己の位置を推定する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

特表２０１８−５１０３７３号公報

しかし、例えば、霧などの天候の影響によってランドマークを正しく観測できない場合があった。このような場合、ランドマークの情報を正しく取得できず、この結果として、自己の位置を推定することができなくなる虞があった。

本発明は、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の一形態によれば、位置推定装置（１００）が提供される。この位置推定装置（１００）は、周辺環境の画像を取得する画像取得部（１１）と、前記画像からランドマークの情報を抽出する抽出部（１２）と、前記ランドマークの情報を受信する受信部（１３）と、前記受信したランドマークの情報と、前記抽出したランドマークの情報とを照合することにより、前記ランドマークを特定する特定部（１４）と、前記特定したランドマークの情報と、前記画像とを用いて、現在位置を推定する推定部（１５）と、を備える。

この形態の位置推定装置によれば、受信したランドマークの情報を用いることにより、ランドマークの情報を正しく取得できるため、現在位置の推定精度が向上する。

位置認識システムの構成を示す模式図である。 位置推定装置が搭載された車両の構成を示すブロック図である。 本実施形態における現在位置推定処理を説明するフローチャートである。 晴天の場合において取得された画像の例を示す図である。 ランドマークの情報の抽出を説明する図である。 霧の場合において取得された画像の例を示す図である。 ランドマークの情報の抽出を説明する図である。 複数の送信機ＡＬ１，ＡＬ２が存在する状況を説明する図である。

Ａ．第１実施形態
図１に示すように、本実施形態の位置推定システム５００は、位置推定装置１００と、送信機ＡＬと、基地局ＢＳと、を備える。本実施形態では、位置推定装置１００は、車両ＭＣに搭載されている。なお、位置推定装置１００は、例えば、船舶やドローンなどの車両以外の物体に搭載されていてもよい。また、位置推定システム５００は、基地局ＢＳを備えなくてもよい。

図２に示すように、車両ＭＣは、位置推定装置１００のほか、車両制御部１１０と、カメラ２２と、ＧＮＳＳセンサ２４とを備える。車両制御部１１０は、車両ＭＣの制御を行う機能部であり、車両制御部１１０には、カメラ２２、ＧＮＳＳセンサ２４が電気的に接続されているため、これらのセンサによる検知結果が通知される。カメラ２２は、車両の前方における周辺画像を取得する。ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）センサ２４は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサにより構成され、ＧＰＳを構成する人工衛星から受信する電波に基づき、現在位置を検出する。

本実施形態の位置推定装置１００は、車両ＭＣの車両制御部１１０と電気的に接続されている。具体的には、本実施形態の位置推定装置１００は、車両ＭＣのＯＢＤ２に接続されているため、位置推定装置１００は、車両制御部１１０から車両ＭＣの各種の情報の受信が可能である。なお、位置推定装置１００と車両ＭＣとの接続はこれに限られず、例えば、無線通信による接続を用いてもよい。また、位置推定装置１００と車両ＭＣとは接続されておらず、位置推定装置１００が、カメラ２２やＧＮＳＳセンサ２４を別途備えてもよい。本実施形態では、ＯＢＤ２から位置推定装置１００へ電力が供給されるが、これに限られず、位置推定装置１００は別途バッテリーを備えてもよく、車両ＭＣのシガーソケットから位置推定装置１００の電力を供給してもよい。

位置推定装置１００は、画像取得部１１と、抽出部１２と、受信部１３と、特定部１４と、推定部１５とを備える。位置推定装置１００は、ＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、を備える周知のコンピュータとして構成されている。画像取得部１１は、周辺環境の画像を取得する。本実施形態では、カメラ２２により取得された画像を車両ＭＣから取得する。抽出部１２は、取得された画像からランドマークの情報を抽出する。ここで、ランドマークとは、ＳＬＡＭに用いられ得る物体のことを言う。ＳＬＡＭとは、Simultaneous Localization And Mappingの頭字語であり、自己位置推定と環境地図作成とを同時に行う手法のことである。ランドマークとしては、例えば、案内標識や、看板などが挙げられる。受信部１３は、送信機ＡＬからのランドマークの情報を受信する。特定部１４は、受信したランドマークの情報と抽出したランドマークの情報とを照合することにより、ランドマークを特定する。推定部１５は、ランドマークの情報を用いて現在位置を推定する。

送信機ＡＬは、位置推定装置１００へランドマークの情報を送信する機器である。本実施形態では、送信機ＡＬは、信号機に設けられている。送信機ＡＬは、所定の間隔を開けてランドマークの情報を発信する。

基地局ＢＳは、送信機ＡＬと位置推定装置１００と通信可能な基地局である。基地局ＢＳは、サーバ１３５を備え、サーバ１３５は、送信機ＡＬや位置推定装置１００と通信した情報を収集するとともに、管理する。サーバ１３５により管理された情報は、車両向けテレマティクスサービスや路車協調サービスや車車協調サービスに用いられる。以下、本実施形態における位置推定装置１００の現在位置推定処理について説明する。

図３に示すように、まず、位置推定装置１００の画像取得部１１は、周辺環境の画像を取得する。本実施形態では、画像取得部１１は、車両制御部１１０を介して、車両ＭＣのカメラ２２により取得された画像を取得する（工程Ｓ１００）。

画像を取得した後、位置推定装置１００の抽出部１２は、取得した画像からランドマークの情報を抽出する（工程Ｓ１１０）。図４に示される画像は、晴天の場合に取得された画像の例である。本実施形態において、位置推定装置１００の抽出部１２は、まず、画像の中からオブジェクトを認識する。本実施形態では、オブジェクトとしてランドマークを認識し、より具体的には、抽出部１２は、図４の図面右側にある「Ｃレストラン」の看板をオブジェクトとして認識する。そして、抽出部１２は、「Ｃレストラン」の看板をランドマークＬＭとして、ランドマークの情報を抽出する。ランドマークの情報の抽出方法について、図５を用いて説明する。

本実施形態では、任意のマッピング関数を用いて、ランドマークを示す画像を、画像よりもデータ情報の少ないテキストなどのデジタル情報に変換する。このようにすることにより、位置推定装置１００が扱うデータ情報を少なくできるため、迅速に処理を行うことができる。本実施形態では、ランドマークの情報として、看板の情報をマッピング関数によってアルファベットに変換した情報を用いる。具体的には、抽出部１２は、看板の外形形状を確定した後、内部を所定の形状に分割し、各分割領域の画像をマッピング関数によりアルファベットにそれぞれ変換することにより、「ＡＢＢＤＥＤＥＺＣＥ」とのアルファベットの情報を得る。晴天時のように視界が良好である場合、位置推定装置１００の抽出部１２は、通常、正しくランドマークの情報を抽出できる。

一方、ランドマークの情報を正しく抽出できない場合がある。例えば、図６に示される画像は、霧の場合に取得された画像の例である。このような場合、図７に示すように、画像の一部に不鮮明な部分が生じることがあり、この結果として、位置推定装置１００の抽出部１２は、画像からランドマークの情報を正しく抽出できない場合がある。具体的には、マッピング関数を用いた変換後において、正しく認識された場合の情報が、「ＡＢＢＤＥＤＥＺＣＥ」であるにもかかわらず、例えば、「ＡＢＢＤＢＤ？？Ｃ？」というように変換されるような場合がある。

このような場合においても、本実施形態では、以下の処理が行われることにより、現在位置の推定が可能となる。具体的には、図３に示すように、位置推定装置１００の受信部１３は、送信機ＡＬからランドマークの情報を受信する（工程Ｓ１２０）。本実施形態では、送信機ＡＬが「Ｃレストラン」のマッピング関数を用いて変換した後の情報を示す「ＡＢＢＤＥＤＥＺＣＥ」との情報を発信した後、位置推定装置１００の受信部がこの情報を受信する。送信機ＡＬは、予め周囲のランドマークを特定する情報を記憶している。送信機ＡＬは、これを繰り返し発信している。送信機ＡＬが発信するランドマークを特定する情報は一つに限らず、２以上の場合もあり得る。

その後、位置推定装置１００の特定部１４は、受信したランドマークの情報と、記抽出したランドマークの情報とを照合する（工程Ｓ１４０）。そして、照合ができた場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、特定部１４は、ランドマークを特定することができる。本実施形態では、照合ができた場合とは、抽出したランドマークの情報と受信したランドマークの情報とのうち、５割以上の情報が一致することをいう。送信機ＡＬが複数のランドマークを特定する情報を発信していれば、特定部１４は、これらの情報を順次照合に用いる。

照合ができない場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、受信したランドマークの情報と抽出したランドマークの情報とは一致しない情報であるため、ランドマークは特定できずにフローが終了する。

一方、照合ができた場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、特定部１４はランドマークを特定し、特定したランドマークと、画像取得部１１が取得した画像とを用いて、現在位置の推定を行う（工程Ｓ１５０）。具体的には、推定部１５は、取得した画像の全体に対するランドマークの位置および大きさを用いて、現在位置の推定を行う。以上により、このフローは終了するが、この処理は、位置推定装置１００の電源が投入されている限り、繰り返し行われる。

通常、位置推定装置１００は、車両ＭＣのＧＮＳＳセンサ２４から、位置推定装置１００のおおよその位置を認識している。しかし、この処理を行うことにより、現在位置の推定精度が向上する。

そして、本実施形態によれば、天候などの影響によりランドマークを正しく観測できない場合においても、送信機ＡＬから受信したランドマークの情報を用いることにより、現在位置の推定精度が向上する。

また、本実施形態では、送信機ＡＬが信号機に設けられている。このようにすることにより、既存の設備及び電源を用いて、ランドマークの情報を送信することができる。

ここで、送信機ＡＬが送信するランドマークの情報は、ランドマークの情報を送信する時刻の情報を含んでもよい。位置推定装置１００の特定部１４は、複数の送信機ＡＬからの複数のランドマークの情報を受信した場合、受信したランドマークの情報の中で、最も新しい時刻の情報が含まれるランドマークの情報を用いて、ランドマークの特定を行ってもよい。図８に示すように、複数の送信機ＡＬ１，ＡＬ２が存在することにより、複数のランドマークの情報を受信する場合においても、最新情報を用いてランドマークの特定を行うため、現在位置の推定精度を向上できる。

また、送信機ＡＬが発信する情報として、さらに、周辺の交通情報を含んでもよい。このようにすることにより、位置推定装置１００が受信した情報を車両ＭＣの車両制御部１１０に通知することにより、車両ＭＣの車両制御部１１０は、周囲の交通情報を反映した車両ＭＣの制御が可能となる。

Ｂ．変形例
上述の実施形態では、送信機ＡＬは信号機に設けられていたが、これに限定されない。送信機ＡＬとして、例えば、街灯を用いてもよく、電光掲示板を用いてもよく、ＷｉＦｉの通信装置を用いてもよい。また、送信機ＡＬは、道路もしくは建物の中に埋め込まれていてもよい。このようにすることにより、送信機ＡＬの設置場所の自由度を向上できる。また、送信機ＡＬは、ドローンや車両などの移動体に設けられていてもよい。このようにすることにより、送信機ＡＬのシステム整備時などに用いることができる。送信機ＡＬを移動体に設ける場合は、移動体の移動位置に応じて情報を発信する対象となるランドマークを変更すればよい。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する本実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１１ 画像取得部、１２ 抽出部、１３ 受信部、１４ 特定部、１５ 推定部、２２ カメラ、２４ ＧＮＳＳセンサ、１００ 位置推定装置、１１０ 車両制御部、１３５ サーバ、５００ 位置推定システム、ＡＬ 送信機、ＢＳ 基地局、ＬＭ ランドマーク、ＭＣ 車両、

Claims (5)

1. 周辺環境の画像を取得する画像取得部（１１）と、
   前記画像からランドマークの情報を抽出する抽出部（１２）と、
   前記ランドマークの情報を受信する受信部（１３）と、
   前記受信したランドマークの情報と、前記抽出したランドマークの情報とを照合することにより、前記ランドマークを特定する特定部（１４）と、
   前記特定したランドマークの情報と、前記画像とを用いて、現在位置を推定する推定部（１５）と、を備える、位置推定装置（１００）。
2. 請求項１に記載の位置推定装置と、
   前記前記位置推定装置へ前記ランドマークの情報を送信する送信機（ＡＬ）と、を備える位置推定システム（５００）であって、
   前記送信機が送信する前記ランドマークの情報は、前記ランドマークの情報を送信する時刻の情報を含み、
   前記特定部は、複数の前記ランドマークの情報を受信した場合、受信した前記ランドマークの情報の中で、最も新しい時刻の情報が含まれる前記ランドマークの情報を用いて前記ランドマークの特定を行う、位置推定システム。
3. 請求項２に記載の位置推定システムであって、
   前記送信機は、信号機に設けられている、位置推定システム。
4. 請求項２に記載の位置推定システムであって、
   前記送信機は、道路もしくは建物の中に埋め込まれている、位置推定システム。
5. 請求項２に記載の位置推定システムであって、
   前記送信機は、ドローンもしくは車両に設けられている、位置推定システム。

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