JP2008275575A - 車両挙動学習装置及び車両挙動学習プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自車位置情報Lと、自車両の周辺の画像情報Gと、自車両の周辺の地物情報Fとを取得し、画像情報Gに含まれる対象地物の認識処理が行われる。挙動検出手段7は、画像認識に成功した位置から所定範囲内の自車両の挙動を検出する。検出結果を表す挙動検出情報Bは、検出位置の情報と関連づけて検出結果記憶手段8に記憶される。学習挙動抽出手段29は、自車両が同じ場所を複数回通行することにより検出結果記憶手段8に記憶された、同じ自車両の挙動についての複数の挙動検出情報Bに基づいて、繰り返し検出される自車両の挙動を学習挙動として抽出し、学習挙動の属性情報及び位置情報を対応する対象地物の地物情報Fと関連づけた学習挙動情報Rとして出力する。
【選択図】図1
Description
なお、本願において、自車両の動作には、運転者の操作によって生じる自車両の各部や車両全体の動作、或いは、外部から自車両に加わる外的要因によって生じる自車両の各部や車両全体の動作等が含まれる。
即ち、前記学習挙動抽出手段は、複数の車両が同じ場所を通行することにより各車両の検出結果記憶手段に記憶された、車両の挙動についての複数の挙動検出情報に基づいて、再現性を有して検出される自車両の挙動を学習挙動として抽出し、当該学習挙動の属性情報及び位置情報を前記画像認識に成功した対象地物の地物情報と関連づけた前記学習挙動情報として出力することを特徴とする。
地図データベース13は、所定の領域毎に分けられた複数の地図情報Mと、この地図情報Mに関連付けられた複数の地物情報Fとが記憶されたデータベースである。図2には、地図データベース13に記憶されている地図情報M及び地物データベース15に記憶されている地物情報Fの構成例が示されている。この図に示すように、地図データベース13には、道路ネットワークレイヤm1、道路形状レイヤm2、地物レイヤm3が記憶されている。本実施形態においては、これらの各レイヤm1〜m3に格納された情報により地図データベース13の地図情報Mが構成され、その中の地物レイヤm3に格納された情報により地物データベース15の地物情報Fが構成されている。
自車位置情報取得部3は、自車位置即ち自車両の現在位置を示す自車位置情報Lを取得する自車位置情報取得手段として機能する。本例では自車位置情報取得部3は、GPS受信機23、方位センサ24、及び距離センサ25と接続されている。
GPS受信機23は、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号を受信する装置である。このGPS信号は、通常1秒おきに受信され、自車位置情報取得部3へ出力される。自車位置情報取得部3は、受け取ったGPS衛星からの信号を解析し、自車両の現在位置(緯度及び経度等の座標)、進行方位、移動速度等の情報を取得する。
方位センサ24は、自車両の進行方位又はその進行方位の変化を検出し、その検出結果を自車位置情報取得部3へ出力する。この方位センサ24は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ハンドルの回転部に取り付けた光学的な回転センサや回転型の抵抗ボリューム、車輪部に取り付ける角度センサ等により構成される。
距離センサ25は、自車両の車速や移動距離を検出し、その検出結果としての車速及び移動距離の情報を自車位置情報取得部3へ出力する。この距離センサ25は、例えば、車両のドライブシャフトやホイール等が一定量回転する毎にパルス信号を出力する車速パルスセンサ、自車両の加速度を検知するヨー・Gセンサ及び検知された加速度を積分する回路等により構成される。
画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像した自車位置周辺の画像情報Gを取得する画像情報取得手段として機能する。ここで、撮像装置21は、撮像素子を備えたカメラ等であって、少なくとも自車両(自車位置)の周辺の道路の路面を撮像可能な位置に設けられている。このような撮像装置21としては、例えばバックカメラ等を用いることができる。画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像した撮像情報をフレームメモリ(不図示)などを介して所定の時間間隔で取り込む。この際画像情報Gの取り込みの時間間隔は、例えば、10〜50ms程度とすることができる。これにより、画像情報取得部4は、撮像装置21により撮像した複数フレームの画像情報Gを連続的に取得する。ここで取得された画像情報Gは、画像認識部6へ出力される。
地物情報取得部5は、地物データベース15から画像認識処理の対象となる対象地物ftの地物情報Fを抽出する地物情報取得手段として機能する。本例では、地物情報取得部5は、自位置情報Lの進行方向の位置を補正する処理に用いるために、後述する認識条件設定部14により設定された1つの対象地物ftについての地物情報Fを地物データベース15から取得する。ここで取得された地物情報Fには、上記のとおり、対象地物ftの位置情報及び形態情報が含まれている。地物情報取得部5により抽出された対象地物ftの地物情報Fは、画像認識部6、自車位置情報補正部11、検出結果記憶部9、挙動予測部10、認識条件設定部14へ出力される。
認識条件設定部14は、画像認識部における画像認識処理の認識条件を設定する認識条件設定手段として機能する。
認識条件設定部14は、画像認識処理の対象とする対象地物ftを設定する。対象地物ftは、地物データベース15に地物情報Fが記憶された地物の中から、撮像装置21による撮像範囲に入る自位置の周辺の1又は2以上の地物から選択される。本例では認識条件設定部14は、自車位置情報取得部3により取得された自車位置情報Lと、地物データベース15に記憶された地物情報Fとに基づいて、自車両が進行中のレーン内における進行方向の最も近い位置に存在する1つの地物を対象地物ftに設定する。尚、本例では、自車両の進行方向において、対象地物ftが探索される範囲は所定距離内に規定される。従って、自車両の進行方向の所定距離内に地物が存在しない場合には、対象地物ftは設定されない。
画像認識部6は、画像情報取得部4で取得された画像情報Gに対する画像認識処理を行う画像認識手段として機能する。本実施形態においては、画像認識部6は、認識条件設定部14により設定された画像認識範囲に規定される範囲内について、画像情報Gに対する画像認識処理を行う。この際、画像認識部6は、地物情報取得部5で抽出された対象地物ftの地物情報Fを用いて対象地物ftの画像認識処理を行う。具体的には、画像認識部6は、画像情報取得部4で取得された画像情報Gの中から画像認識範囲の画像情報Gを抽出する。各画像情報Gにおける撮像領域の情報は、予め取得された撮像装置21の校正情報に基づいて予め演算された自車位置と撮像領域との位置関係と、自位置情報Lとに基づいて求めることができる。ここで、撮像装置21の校正情報とは、自車両への撮像装置21の取り付け位置、取り付け角度、及び画角等に基づく情報(並進・回転・カメラ内部パラメータ)である。
自車位置情報補正部11は、画像認識部6による画像認識処理の結果と、地物情報取得部5により取得された地物情報Fに含まれる対象地物ftの位置情報とに基づいて自位置情報Lを補正する自位置情報補正手段として機能する。本実施形態では、自車位置情報補正部11は、車両の進行方向に沿って自車位置情報Lを補正する。具体的には、自車位置情報補正部6は、まず、画像認識部6による画像認識結果と、撮像装置21の校正情報とに基づいて、対象地物ftの画像を含む画像情報Gの取得時における自車両と対象地物ftとの位置関係を演算する。次に、自車位置情報補正部11は、自車両と対象地物ftとの位置関係の演算結果と、地物情報Fに含まれる対象地物ftの位置情報とに基づいて、自車両の進行方向における対象地物ftの位置情報(地物情報F)を基準とする高精度な自車両の位置情報を演算する。自車位置情報補正部11は、この高精度な自車両の位置情報に基づいて、自車位置情報取得部3で取得した自車位置情報Lに含まれる、自車両の進行方向の現在位置の情報を補正する。その結果、自車位置情報取得部11は、補正後の高精度な自位置情報Lを取得することになる。
レーン特定部17は、自車両が進行中の道路において自車両が存在するレーンを特定したレーン特定情報Jを取得する。レーン特定部17は、自車両が進行中の道路における自車位置周辺の区画線の地物情報Fと、画像情報Gに含まれる区画線に対する画像認識結果とに基づいて、自車両が進行中のレーンを特定する演算を行って、レーン特定情報Jを取得する。具体的には、例えば、レーン特定部17は、画像認識部6による画像認識結果に示される自車両の周辺の区画線の種別(実線、破線、二重線等の線種)及び配置と、自位置周辺の区画線の地物情報Fに含まれる形態情報とに基づいて、自車両が進行中のレーンを特定する。
挙動検出部7は、画像認識部6による対象地物の画像認識に成功した位置から所定範囲内の自車両の挙動を検出する挙動検出手段として機能する。図1に示すように、挙動検出部7は、挙動入力手段として機能する、自車両に備えられた各種スイッチや各種センサからの入力を受けて自車両の挙動を検出する。各種スイッチとは、例えば空調スイッチ31やライティングスイッチ33、ウィンドウスイッチ35、オーディオの操作スイッチ(不図示)などである。また、各種センサとは、例えば振動センサ37、照度センサ39、加速度センサ(不図示)、アクセルセンサ(不図示)、ブレーキセンサ(不図示)などである。
検出結果記憶部8は、自車位置情報Lに基づいて、挙動検出部7による自車両の挙動の検出結果を表す挙動検出情報Bを、当該挙動が検出された検出位置の情報と関連づけて記憶する検出結果記憶手段として機能する。本実施形態においては、当該挙動が検出された検出位置の情報は、当該挙動の検出位置を表す座標情報とする。このような挙動の検出位置を表す座標情報は、当該挙動を検出した際の自車位置情報Lが示す自車両の現在位置の座標に基づいて導出される。なお、検出結果記憶部8は、運転者など個人を特定する手段が自車両に設けられている場合には、個人別に挙動検出情報を記憶してもよい。
学習挙動抽出部9は、自車両の挙動を学習挙動として抽出し、当該学習挙動の属性情報及び位置情報を画像認識に成功した対象地物の地物情報Fと関連づけた学習挙動情報Rとして出力する学習挙動抽出手段29として機能する。本実施形態においては、この学習挙動情報Rに係る当該学習挙動の位置情報は、当該学習挙動の位置を表す座標情報とする。このような学習挙動の位置を表す座標情報は、検出結果記憶部8に記憶された挙動検出情報Bと関連付けられた当該挙動の検出位置の情報、ここでは、上記のとおり当該挙動の検出位置を表す座標情報に基づいて導出される。そして、出力された学習挙動情報Rは、学習挙動データベース19に記憶される。この学習挙動データベース19も、学習挙動抽出手段29として機能する。
挙動予測部10は、学習挙動情報Rに基づいて、当該対象地物に関連づけられた挙動を予測する挙動予測手段として機能する。そして、予測結果を、ナビゲーション用演算部12など、自車両の種々の制御手段に対して出力する。種々の制御手段とは運転者の操作を再現する自車両内の制御装置や、運転者の操作や外的要因によって生じる自車両の動作を最適化する制御装置である。具体的な例については、後述する。
以下、図7及び図8のフローチャートを利用して、車両挙動を学習する手順及び車両挙動を予測する手順について説明する。以下に説明する処理の手順は、上記の各機能部を構成するハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実行される。上記の各機能部がプログラムにより構成される場合には、ナビゲーション装置1が有する演算処理装置が、上記の各機能部を構成する車両挙動学習プログラムを実行するコンピュータとして動作する。
以下、本発明に係る車両挙動学習装置2の具体的な適用例について説明する。図9は、自車位置情報取得部3により取得される自車位置情報Lの軌跡に基づいて車両挙動を学習する例を示す説明図である。本例において、自車両50は幹線道路K1を走行し、別の幹線道路K2との大きな交差点N2に至る前に交差点N3において細街路K3へと左折する。平行する幹線道路K2と、細街路K3とが近い場合、つまり交差点N2とN3との距離が短い場合、自車位置情報取得部3は自車位置情報Lに示される自車両50の現在位置を誤った道路上にマップマッチングする場合がある。自車両50は、図9に実線で示すように進行しているにも拘わらず、自車位置情報Lに示される自車両50の現在位置が、図9に破線で示すように幹線道路K2上にマップマッチングされ、当該自車位置情報Lに示される自車両50の位置が自車位置マーク60としてモニタ26に表示される場合がある。このような誤マッチングは、運転者により手動で、あるいはナビゲーション用演算部12により自動で、修正されるが、短時間であっても誤った位置を示す自車位置マーク60がモニタ26に表示されることになる。本発明の車両挙動学習装置2を用いることによって、このような誤マッチングを抑制することができる。
上述した適用例1では、自車両50の挙動として、自車両50の各部において受け付けられる運転者の操作、及び当該運転者の操作の結果生じる自車両50の動作を挙動検出部7が検出する場合を示した。本適用例2では、外部から自車両50に加わる外的要因による自車両50の動作が挙動として検出される場合の例について説明する。
本適用例3では、ナビゲーション装置1からの道路情報と運転者の操作の受け付けとを元に、自車両50のエンジンやオートマチックトランスミッションなどを最適に制御する例について説明する。これは、オートマチックトランスミッションなどのシフト制御とナビゲーショ装置1とが協調して実施されることから、ナビ協調シフト制御と称される。例えば、上り坂を走行する際、運転者の好みによって、登坂車線などをゆっくりと登ったり、キックダウンを行って高速で登ったりする場合がある。挙動検出部7は、例えばこのキックダウンの動作を挙動検出情報Bとして検出する。この挙動が同じ対象地物を基準として、繰り返し検出された場合には、この運転操作を運転者の癖として学習する。つまり、この挙動検出情報Bは、地物情報Fと関連付けられて学習挙動情報Rとして学習挙動データベース19に記憶される。
運転者の操作の受け付けに係る自車両50の挙動として、運転者によるサンバイザーの操作を検出してもよい。この際、GPS受信機23からは、時刻情報や日付情報も取得可能である。従って、運転者がまぶしさを感じる時間帯、場所、方角と合わせて学習挙動情報Rを抽出し、記憶することができる。挙動予測部10が、この学習挙動情報Rに基づいて運転者がまぶしさを感じることを予測すると、例えば、モニタ26の輝度を高く調整する、電動サンバイザーを駆動する、などの制御を各装置の制御部が実施する。
運転者の操作の受け付けに係る自車両50の挙動として、運転者による空調装置の操作を空調スイッチ31からの入力に基づいて検出してもよい。例えば、通常は空調装置を外気導入で使用する運転者が、ある地点において繰り返し内気循環に切り替えるという挙動を、学習挙動情報Rとして抽出し、記憶する。これは、運転者が交通量の多い幹線道路を走行する際に、他の車両の排気ガスが自車両50に浸入しないように、空調スイッチ31を操作する場合の例である。挙動予測部10は、学習挙動情報Rに基づいて、空調装置が操作されることを予測する。空調装置の制御部は、この予測結果に基づいて、自動的に外気導入から内気循環に切り替える。内気循環への切り替えが遅れ、排気ガスが自車両50にわずかでも浸入すると、不快であるが、このように自動的に切り替わることで、車内の快適性が確保される。
(1)上記の実施形態においては特に説明はしなかったが、地物データベース15に記憶されている地物情報Fは、予め記憶された初期地物情報、及び地物情報Fとは無関係な画像認識部6による地物の画像認識結果に基づいて学習して記憶された学習地物情報の双方とすると好適である。ここで、初期地物情報とは、地物データベース15に予め整備されて記憶されている複数の地物についての地物情報Fである。このような初期地物情報を、地図情報Mが整備されている全ての地域について整備するためには、多くの手間と費用が必要となる。よって、初期地物情報は、大都市周辺や幹線道路等の一部の地域についてのみ整備されている場合が多い。そこで、地物データベース15に初期地物情報と学習地物情報の双方を記憶した構成とする場合には、初期地物情報が整備されていない地域等において、学習地物情報を用いて自車両の挙動の学習を行う構成とすると好適である。
ここで、学習地物情報は、例えば以下のようにして学習され、地物データベース15に記憶される。すなわち、地物の情報を学習するために、画像認識部6は、地物情報Fとは無関係に、画像情報取得部4において取得した画像情報Gに含まれる地物の画像認識処理を行う。そして、地物の画像認識に成功した場合には、当該地物の認識位置を求め、当該認識位置を表す認識位置情報を、当該地物が識別可能な状態で所定の地物学習データベース等に記憶する。これにより、自車両が同じ道路を繰り返し走行すれば、同じ地物が複数回画像認識され、前記地物学習データベースに同じ地物についての複数の認識位置情報が記憶されることになる。そこで、所定の推測位置判定手段により、当該地物の推測位置を判定し、所定の学習地物情報生成手段により、地物の推測位置を表す位置情報と、当該地物についての画像認識結果に基づく属性情報とを関連付けた情報を学習地物情報として生成し、地物データベース15に記憶する。
なお、地物データベース15に記憶されている地物情報Fを初期地物情報のみとし、或いは学習地物情報のみとすることも、当然に可能である。
また、前記挙動検出情報Bに関連付けられる挙動の検出位置の情報、及び学習挙動情報Rに係る学習挙動の位置情報の一方又は双方が、当該挙動の検出位置又は当該学習挙動の位置を表す座標情報と、前記対象地物との距離情報との双方を有する構成としても好適である。
2:車両挙動学習装置
3:自車位置演算部(自車位置情報取得手段)
4:画像情報取得部(画像情報取得手段)
5:地物情報取得部(地物情報取得手段)
6:画像認識部(画像認識手段)
7:挙動検出部(挙動検出手段)
8:検出結果記憶部(検出結果記憶手段)
9:学習挙動抽出部(学習挙動抽出手段)
10:挙動予測部(挙動予測手段)
11:自車位置補正部(自車位置補正手段)
12:ナビゲーション用演算部(案内情報出力手段)
13:地図データベース(地図情報記憶手段)
15:地物データベース(地物情報記憶手段)
16:アプリケーションプログラム(案内情報出力手段)
17:レーン特定部(自車位置情報取得手段)
18:自車位置情報取得手段
19:学習挙動データベース
21:カメラ、撮影部
23:GPS受信機
24:方位センサ
25:距離センサ
26:モニタ(案内情報出力手段)
27:スピーカ(案内情報出力手段)
28:案内情報出力部(案内情報出力手段)
B:挙動検出情報
F、FC:地物情報
G:画像情報
L:自車位置情報
M、MC:地図情報
R、Ra、Rb、RC:学習挙動情報
Claims (13)
- 自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段と、
自車両の周辺の画像情報を取得する画像情報取得手段と、
複数の対象地物についての位置情報及び属性情報を含む地物情報が記憶された地物情報記憶手段と、
前記自車位置情報に基づいて、前記地物情報記憶手段から自車両の周辺の前記地物情報を取得する地物情報取得手段と、
前記地物情報に基づいて、前記画像情報に含まれる対象地物の認識処理を行う画像認識手段と、
前記画像認識手段による対象地物の画像認識に成功した位置から所定範囲内の自車両の挙動を検出する挙動検出手段と、
前記自車位置情報に基づいて、前記挙動検出手段による自車両の挙動の検出結果を表す挙動検出情報を、当該挙動が検出された検出位置の情報と関連づけて記憶する検出結果記憶手段と、
自車両が同じ場所を複数回通行することにより前記検出結果記憶手段に記憶された、同じ挙動についての複数の前記挙動検出情報に基づいて、繰り返し検出される自車両の挙動を学習挙動として抽出し、当該学習挙動の属性情報及び位置情報を前記画像認識に成功した対象地物の地物情報と関連づけた学習挙動情報として出力する学習挙動抽出手段と、
を備える車両挙動学習装置。 - 前記挙動検出手段により検出される自車両の挙動は、自車両の各部における運転者の操作の受け付け、及び自車両の動作の少なくとも一方を含む、請求項1に記載の車両挙動学習装置。
- 前記学習挙動抽出手段は、
複数の車両と通信可能に接続され、
前記挙動検出手段が、自車両の挙動として外部から自車両に加わる外的要因による自車両の動作を検出する場合、複数の車両が同じ場所を通行することにより各車両の検出結果記憶手段に記憶された、車両の挙動についての複数の挙動検出情報に基づいて、再現性を有して検出される自車両の挙動を学習挙動として抽出し、当該学習挙動の属性情報及び位置情報を前記画像認識に成功した対象地物の地物情報と関連づけた前記学習挙動情報として出力する、請求項1又は2に記載の車両挙動学習装置。 - 前記学習挙動情報に基づいて、当該対象地物に関連づけられた前記挙動を予測する挙動予測手段を備える、請求項1〜3の何れか一項に記載の車両挙動学習装置。
- 前記挙動予測手段は、前記挙動の予測結果を、自車両の案内情報の出力のための演算処理を行うナビゲーション用演算手段に対して出力する請求項4に記載の車両挙動学習装置。
- 前記挙動予測手段は、前記挙動の予測結果を、前記運転者の操作を再現する自車両内の制御装置に対して出力する、請求項4に記載の車両挙動学習装置。
- 前記挙動予測手段は、前記挙動の予測結果を、自車両の動作を最適化する制御装置に対して出力する、請求項4に記載の車両挙動学習装置。
- 前記対象地物は、道路の路面に設けられた道路標示である請求項1〜7の何れか一項に記載の車両挙動学習装置。
- 前記地物情報記憶手段には、前記地物情報として、予め記憶された初期地物情報、及び前記地物情報とは無関係な前記画像認識手段による地物の画像認識結果に基づいて学習して記憶された学習地物情報の一方又は双方が記憶されている請求項1〜8の何れか一項に記載の車両挙動学習装置。
- 前記挙動が検出された検出位置の情報は、当該挙動の検出位置を表す座標情報、及び前記画像認識に成功した対象地物の当該画像認識に成功した位置から当該挙動の検出位置までの距離情報の一方又は双方を含む請求項1〜9の何れか一項に記載の車両挙動学習装置。
- 前記学習挙動情報に係る前記学習挙動の位置情報は、当該学習挙動の位置を表す座標情報、及び前記画像認識に成功した対象地物の位置から当該学習挙動の位置までの距離情報の一方又は双方を含む請求項1〜10の何れか一項に記載の車両挙動学習装置。
- 請求項1〜11の何れか一項に記載の車両挙動学習装置と、
地図情報が記憶された地図情報記憶手段と、
前記車両挙動学習装置により出力された前記学習挙動情報及び前記地図情報の一方又は双方を参照して動作する複数のアプリケーションプログラムと、
前記アプリケーションプログラムに従って動作して案内情報を出力する案内情報出力手段と、
を備えるナビゲーション装置。 - 自車両の現在位置を示す自車位置情報を取得する自車位置情報取得工程と、
自車両の周辺の画像情報を取得する画像情報取得工程と、
複数の対象地物についての位置情報及び属性情報を含む地物情報が記憶された地物情報記憶手段から、前記自車位置情報に基づいて自車両の周辺の前記地物情報を取得する地物情報取得工程と、
前記地物情報に基づいて、前記画像情報に含まれる対象地物の認識処理を行う画像認識工程と、
前記画像認識手段による対象地物の画像認識に成功した位置から所定範囲内の自車両の挙動を検出する挙動検出工程と、
前記自車位置情報に基づいて、前記挙動検出手段による自車両の挙動の検出結果を表す挙動検出情報を、当該挙動が検出された検出位置の情報と関連づけて検出結果記憶手段に記憶させる検出結果記憶工程と、
自車両が同じ場所を複数回通行することにより前記検出結果記憶手段に記憶された、同じ自車両の挙動についての複数の挙動検出情報に基づいて、繰り返し検出される自車両の挙動を学習挙動として抽出し、当該学習挙動の属性情報及び位置情報を前記画像認識に成功した対象地物の地物情報と関連づけた学習挙動検出情報として出力する学習挙動抽出工程と、
をコンピュータに実行させる車両挙動学習プログラム。
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