JP2012037312A - 地物位置取得装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】道路上に同一形状の地物が存在する場合であっても当該同一形状の地物同士を区別する技術の提供。
【解決手段】複数の所定形状の第１地物の位置を示す情報に対して当該第１地物と所定形状の第２地物との相対位置関係を示す情報を対応付けて規定された地物情報を取得し、車載カメラによって撮影された画像を示す画像情報を取得し、前記画像情報に基づいて、前記地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が撮影されたか否かを判定し、前記地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が撮影された場合、前記地物情報において当該相対位置関係を示す情報が対応付けられている前記第１地物の位置を、撮影された前記第１地物の位置として取得する。
【選択図】図３

Description

本発明は、地物の位置を取得する地物位置取得装置、方法およびプログラムに関する。

従来、車両が走行している道路の標識を検出して当該車両が走行している走行車線を認識する技術が知られている。例えば、特許文献１には、道路上のセンターラインや車線を区分するライン、指定方向外禁止標識等のペイントをカメラによって検出し、検出したペイントに基づいて走行車線を特定する技術が開示されている。

特開平１−２１７２１０号公報

従来の技術においては、画像から「直線」「文字」等の特徴を抽出してテンプレートと比較することによって画像に写っているペイントを認識することで車両の走行車線を特定している。しかし、特定の特徴を有するペイントを認識する構成では、当該特定の特徴を有する複数のペイントが近接して存在する道路において当該複数のペイント同士を区別することができない。例えば、隣接する２個の車線内の近接位置に直進を示す矢印のペイントが存在する場合、ペイント同士を区別することができない。この場合、車線を特定することはできない。
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、道路上に同一形状の地物が存在する場合であっても当該同一形状の地物同士を区別する技術の提供を目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、複数の所定形状の第１地物の位置を示す情報に対して当該第１地物と所定形状の第２地物との相対位置関係を示す情報を対応付けて地物情報を規定しておく。そして、車載カメラによって撮影した画像を示す画像情報に基づいて地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影されたか否かを判定する。地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影された場合、撮影された第１地物の位置が地物情報に記録されていることになる。そこで、地物情報において当該相対位置関係を示す情報が対応付けられている第１地物の位置を、撮影された第１地物の位置として取得する。

すなわち、車載カメラによって撮影された第１地物が予め地物情報に規定された第１地物であるか否かを第１地物と第２地物との相対位置関係に基づいて特定し、地物情報に規定された第１地物である場合には、当該地物情報に基づいて第１地物の位置を取得する。この結果、複数の第１地物が存在する（すなわち、同一形状の第１地物の地物が存在する）場合であっても、車載カメラによって撮影された第１地物が特定の位置に存在する特定の地物であると判定することができ、他の第１地物と区別することが可能である。

ここで、地物情報取得手段は、第１地物と第２地物との相対位置関係および第１地物の位置を特定するための地物情報を取得することができればよい。第１地物および第２地物は所定形状の地物であり、同形状でも良いし異なる形状でも良いが、それぞれが別個の地物として認識され得る状態で存在する地物が第１地物および第２地物となり得る。なお、地物情報において、第１地物の位置は、複数の第１地物から特定の第１地物を区別できるように定義されていれば良く、実空間の座標系（例えば緯度や経度）によって定義されてもよいし、第１地物が存在する車線によって定義されても良い。後者においては、少なくとも第１地物が特定の車線内の位置に存在することが特定されることになる。

また、相対位置関係は、第１地物と第２地物との関係を一方からみた他方の位置を示す情報で規定することができればよく、第１地物と第２地物との相対位置関係が特定されることによって、複数個存在し得る第１地物の中から特定の第１地物が特定されるような情報で位置関係を規定すればよい。従って、第１地物と第２地物との相対位置ベクトル（方向および距離）で相対位置関係を規定しても良いし、複数個存在し得る第１地物の中から特定の第１地物を区別できる限りにおいて、相対位置ベクトルの特定成分（例えば、車両進行方向に沿った距離）を抽出して相対位置関係として規定しても良い。なお、相対位置関係は、第１地物と第２地物との関係を規定できれば良く、各地物に基準点（例えば、前端）を設定し、当該基準点同士の位置関係を規定するなどして定義することができる。

画像情報取得手段は、車載カメラによって撮影された画像を示す画像情報を取得することができればよい。すなわち、道路上や道路周辺に第１地物および第２地物が存在する場合に、当該第１地物および第２地物の像が画像に含まれ得るように画像情報を取得することができればよい。

画像解析手段は、地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影されたか否かを判定することができればよい。地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影されたか否かの判定は、種々の手法によって実現可能である。例えば、画像情報に基づいて所定形状の第１地物の像および所定形状の第２地物の像を抽出し、抽出された像に基づいて第１地物と第２地物との相対位置関係を取得して地物情報と比較する構成を採用可能である。また、画像情報に基づいて所定形状の第１地物の像を抽出し、地物情報に規定された相対位置関係に第２地物の像が存在するか否かを判定する構成を採用しても良い。
さらに、地物情報を併用しても良い。例えば、画像情報が示す画像から第１地物を検出する処理を行い、第１地物が検出された場合、地物情報に基づいて車両から所定距離以内の範囲に複数の第１地物が存在するか否かを判定する構成とする。この構成において、車載カメラが搭載された車両から所定距離以内の範囲に複数の第１地物が存在すると判定されない場合、単一の第１地物が検出されたことになるので、第２地物の検出を行うことなく、地物情報に基づいて当該単一の第１地物の位置を特定することができる。
一方、車両から所定距離以内の範囲に複数の第１地物が存在すると判定された場合には、さらに、画像情報が示す画像から第２地物を検出する処理を行い、第２地物が検出された場合に、画像情報が示す画像から検出された第１地物および画像情報が示す画像から検出された第２地物の相対位置関係を特定する。そして、当該相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が地物情報に規定されているか否かを判定し、地物情報に規定されている場合に、地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影されたと判定する。この構成によれば、不必要な画像情報の解析が行われることを防止することができる。

地物位置取得手段は、地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影された場合、地物情報において当該相対位置関係を示す情報が対応付けられている第１地物の位置を、撮影された第１地物の位置として取得することができればよい。すなわち、撮影された第１地物の位置を地物情報に基づいて特定することができればよい。

さらに、第１地物の位置に基づいて車両の位置を特定する構成を採用しても良い。例えば、撮影された第１地物の画像内における位置によって特定される、当該第１地物と車両との相対位置関係に基づいて、第１地物が撮影された時点における車両の位置を特定する構成を採用しても良い。すなわち、車両に固定された車載カメラにおいては当該車載カメラの視野と車両との関係が変化しないため、画像内の任意位置にて撮影された路面上の地物の実空間上での位置と車両の実空間上での位置に関する相対位置関係は一義的に特定される。このため、第１地物の画像内における位置が特定されると、その第１地物と車両との実空間上の相対位置関係が特定され、撮影された第１地物の実空間上の位置と撮影された第１地物の画像内における位置とを特定すれば、車両の位置を特定することが可能になる。以上の構成においては、同一形状の複数の第１地物を区別しながら当該第１地物に基づいて車両の位置を特定することができるため、同一形状の複数の第１地物が存在する場合であっても車両の位置を正確に特定することが可能になる。

さらに、第１地物の位置に基づいて車両の走行車線を取得する構成を採用しても良い。例えば、複数の車線が存在する道路において車両の進行方向に垂直な方向に並ぶ各車線内に第１地物が存在し得る場合に、撮影された第１地物の画像内における位置によって特定される、当該第１地物と車両との相対位置関係に基づいて、第１地物が撮影された時点における車両の走行車線を特定する構成を採用可能である。すなわち、各車線内に第１地物が存在し得る状態において、撮影された第１地物の位置が特定されると、当該撮影された第１地物が存在する車線が特定される。従って、当該撮影された第１地物の画像内における位置によって特定される第１地物の位置と車両の位置との相対位置関係に基づいて車両が走行する車線を特定することができる。特に、車載カメラによって車両が走行する車線を撮影している状態において、当該車両が走行する車線の像が形成される領域にて撮影された第１地物の位置が特定されれば、当該第１地物の位置に基づいて特定される第１地物が存在する車線を、車両の走行車線とみなすことが可能である。

さらに、第１地物の位置に基づいて車両の進行方向に平行な方向の車両の位置を取得する構成を採用しても良い。例えば、車両の進行方向に平行な方向に並んで第１地物が存在し得る場合に、撮影された第１地物の画像内における位置によって特定される、当該第１地物と車両との相対位置関係に基づいて、第１地物が撮影された時点における車両の進行方向に平行な方向の車両の位置を特定する構成を採用可能である。すなわち、進行方向（道路が延びる方向）に沿って異なる位置に第１地物が存在し得る状態において、撮影された第１地物の位置が特定されると、当該撮影された第１地物が存在する位置が進行方向に沿った方向において特定される。従って、当該撮影された第１地物の画像内における位置によって特定される第１地物の位置と車両の位置との相対位置関係に基づいて進行方向に沿った車両の存在位置を特定することができる。

さらに、第１地物と前記第２地物との相対位置関係の例として、当該相対位置関係が、第１地物と第２地物との車両の進行方向に沿った距離と、第１地物からみた第２地物が左右のいずれの方向に存在するかを示す情報である構成を採用しても良い。なお、ここで、左右は、進行方向を前方とし、当該進行方向に平行かつ第１地物を含む線を基準として第２地物が左側あるいは右側のいずれかの方向に存在するのかによって定義することができる。すなわち、道路上のペイント等の地物は道路が延びる方向に沿って所定以上の距離毎に設置され、道路が延びる方向に対して垂直な方向においては、車線の中央など特定の位置に設置されることが多い。そこで、道路上の車両の進行方向に沿った第１地物と第２地物との距離と、第１地物からみた第２地物が左右のいずれであるのかによって第１地物の位置を特定すれば、少ない情報量によって第１地物と第２地物との相対位置関係を定義することが可能になる。

さらに、複数の車線内に同一形状で存在し得るペイントを第１地物とし、道路上に存在する車線の境界線を構成する破線のペイントを第２地物とする構成を採用しても良い。すなわち、車線内に同一形状で存在し得る第１地物（例えば、矢印等のペイント）は、画像解析によって当該第１地物を検出しても、特定の第１地物と他の第１地物とを区別することはできない。また、車線の境界線を構成する第２地物（例えば、破線のペイント）も、画像解析によって当該第２地物を検出しても、特定の第２地物と他の第２地物とを区別することはできない。しかし、両者の相対位置関係を特定すれば、複数の第１地物から特定の第１地物を区別して特定することが可能になる。また、車線内に存在し得る第１地物と車線の境界を構成する第２地物との相対位置関係を特定することにより、当該相対位置関係によって容易に車線内の第１地物の位置および車両の走行車線を特定するための地物情報を定義することが可能になる。

さらに、本発明のように、第１地物と第２地物との相対位置関係が特定の位置関係であるか否かに基づいて第１地物を他の第１地物と区別する手法は、プログラムや方法としても適用可能である。また、以上のような装置、プログラム、方法は、単独の装置として実現される場合もあれば、車両に備えられる各部と共有の部品を利用して実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。例えば、以上のような装置を備えたナビゲーション装置や方法、プログラムを提供することが可能である。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、装置を制御するプログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。

地物位置取得装置を含むナビゲーション装置のブロック図である。 車線判定処理を示すフローチャートである。 （３Ａ）は、車両が走行する道路および地物の例、（３Ｂ）は、地物の例を示す図である。 車両が走行する道路および地物の例を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）ナビゲーション装置の構成：
（２）地物位置取得処理：
（３）他の実施形態：

（１）ナビゲーション装置の構成：
図１は、本発明にかかる地物位置取得装置を含むナビゲーション装置１０の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置１０は、車両に備えられている。ナビゲーション装置１０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を備える制御部２０、記録媒体３０を備えており、記録媒体３０やＲＯＭに記憶されたプログラムを制御部２０で実行することができる。記録媒体３０には、予め地図情報３０ａが記録されている。地図情報３０ａは、車両の位置や案内対象の施設の特定に利用される情報であり、車両が走行する道路上に設定されたノードを示すノードデータ，ノード間の道路の形状を特定するための形状補間点データ，ノード同士の連結を示すリンクデータ，道路やその周辺に存在する地物を示す地物情報３０ｂ等を含んでいる。なお、リンクデータには、リンクに相当する道路上の車線の位置を示す情報が含まれている。

地物情報３０ｂは、複数の所定形状の第１地物の位置を示す情報であり、第１地物の位置のそれぞれに対して当該第１地物と所定形状の第２地物との相対位置関係を示す情報を対応付けて規定されている。具体的には、本実施形態における地物情報３０ｂは、複数の第１地物の前端点の位置（実空間上の座標）を示す情報を含む。さらに、第１地物と第２地物との相対位置関係は、道路上での車両の進行方向に沿った第１地物と第２地物との距離と、第１地物からみた第２地物が左右のいずれに存在するかを示す情報によって定義される。なお、本実施形態においては、第１地物の左右に存在し得る複数の第２地物のうち、左右のそれぞれにおいて最も近い第２地物について第１地物との相対位置関係を示す情報を定義する構成としてある。

図３Ｂは、道路上の第１地物および第２地物の例を示す図であり、本例において、第１地物は道路上の複数の車線内に同一形状で存在し得る矢印ペイントＰ₁、第２地物は道路上において車線の境界線を構成する破線ペイントＰ₂である。なお、矢印ペイントＰ₁は、複数の車線が存在する道路において車両の進行方向に垂直な方向に並ぶ各車線内に存在し得るとともに、車両の進行方向に平行な方向に並んで存在し得る地物である。当該図３Ｂに示す例に対応する地物情報３０ｂにおいては、左側の矢印ペイントＰ₁の前端点の位置を示す情報に対して、当該左側の矢印ペイントＰ₁の左側に第２地物が存在し、第１地物と第２地物との進行方向に沿った距離（前端点同士の距離）がＤ₁であることを示す情報が対応付けられる。

また、当該左側の矢印ペイントＰ₁の右側に第２地物が存在し、第１地物と第２地物との進行方向に沿った距離が−Ｄ₂であることを示す情報が対応付けられる。同様に、右側の矢印ペイントＰ₁の前端点の位置を示す情報に対して、当該右側の矢印ペイントＰ₁の左側において進行方向に沿って距離−Ｄ₂の位置に第２地物が存在し、当該右側の矢印ペイントＰ₁の右側において進行方向に沿って距離−Ｄ₃の位置に第２地物が存在することを示す情報が対応付けられる。なお、地物情報３０ｂにおいて、左右方向は、進行方向を前方とし、当該進行方向に平行かつ第１地物を含む線（図３Ｂに示すＬs等）を基準として定義される。また、Ｄ₁＞０，Ｄ₂＞０，Ｄ₃＞０である。

なお、地物情報３０ｂにおいては、第１地物と第２地物との相対位置関係を、道路上での車両の進行方向に沿った第１地物と第２地物との距離と、第１地物からみた第２地物が左右のいずれに存在するかを示す情報によって定義している。従って、相対位置関係を、例えば、第１地物と第２地物との相対位置ベクトル（方向および距離）によって規定するよりも情報量を削減することができるが、むろん、相対位置ベクトルによって規定する構成を採用することも可能である。また、相対位置ベクトルの定義法は種々の構成を採用可能であり、座標系内における座標値によってベクトルを定義しても良いし、基準点周りの角度と距離によってベクトルを定義しても良い。また、図３Ｂおよび後述する図３Ａにおいて、第１地物は矢印ペイントＰ₁、第２地物は破線ペイントＰ₂であるが、他の地物も第１地物や第２地物となり得る。

本実施形態における車両は、ＧＰＳ受信部４１と車速センサ４２とジャイロセンサ４３と車載カメラ４４とユーザＩ／Ｆ部４５とを備えている。ＧＰＳ受信部４１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、図示しないインタフェースを介して車両の現在位置を算出するための情報を出力する。制御部２０は、この信号を取得して車両の現在位置を取得する。車速センサ４２は、車両が備える車輪の回転速度に対応した信号を出力する。制御部２０は、図示しないインタフェースを介してこの信号を取得し、車両の速度を取得する。ジャイロセンサ４３は、車両に作用する角速度に対応した信号を出力する。制御部２０は図示しないインタフェースを介してこの信号を取得し、車両の走行方向を取得する。車速センサ４２およびジャイロセンサ４３等は、ＧＰＳ受信部４１の出力信号から特定される車両の現在位置を補正するなどのために利用される。また、車両の現在位置は、当該車両の走行軌跡に基づいて適宜補正される。制御部２０は、図示しないナビゲーションプログラムの機能により、当該車両の現在位置および地図情報３０ａを利用して車両の運転者に対して経路案内を行うことが可能である。

本実施形態においては、当該ナビゲーションプログラムの付加機能として車両が走行している走行車線を特定する機能を実行することが可能であり、特定された走行車線は経路案内の際に推奨車線を案内するなどのために利用される。当該走行車線の特定機能は地物位置取得プログラム２１によって実現される。地物位置取得プログラム２１は、地物情報取得部２１ａと画像情報取得部２１ｂと画像解析部２１ｃと地物位置取得部２１ｄとを備えている。

地物情報取得部２１ａは、地物情報を取得する機能を制御部２０に実現させるモジュールである。すなわち、制御部２０は、地物情報取得部２１ａの処理により、車両の現在位置の周囲の所定範囲（例えば、ＧＰＳ情報の誤差範囲）の位置に存在する第１地物に関する地物情報３０ｂを記録媒体３０から取得する。

画像情報取得部２１ｂは、車両が走行する道路を視野に含む車載カメラ４４によって撮影された画像を示す画像情報を取得する機能を制御部２０に実現させるモジュールである。本実施形態において、車載カメラ４４は、走行車線の左右方向の中央を走行している車両において、走行車線の像が画像の左右方向の中央の所定領域に位置するように、下方に向けて取り付けられている。従って、車載カメラ４４においては、車両が走行する道路上に存在する地物の像を示す画像情報を生成して出力する。そして、車両が走行車線の左右方向の中央を走行している場合、当該画像情報が示す画像においては、走行車線が中央に位置しその周囲に走行車線の周辺に存在する地物の像が位置することになる。制御部２０は、画像情報取得部２１ｂの処理により、車載カメラ４４が出力する画像情報を取得する。

画像解析部２１ｃは、画像情報に基づいて、地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影されたか否かを判定する機能を制御部２０に実現させるモジュールである。すなわち、制御部２０は、画像解析部２１ｃの処理により、画像情報に基づいて像の形状を抽出するための特徴量（例えば、エッジや端点の位置の組み合わせ）を抽出し、当該特徴量が第１地物の形状の像の特徴に対応した特徴量であるか否かを判定することによって第１地物の像を抽出する。なお、本実施形態において、画像内で第１地物の像を抽出する対象となる領域は、車両が走行している走行車線の像が存在する領域である。例えば、車両が走行車線の左右方向の中央を走行している場合、走行車線の像が存在する領域は、上述の中央の所定領域である。第２地物についても同様に、制御部２０は、画像情報に基づいて特徴量を抽出し、当該特徴量が第２地物の形状の像の特徴に対応した特徴量であるか否かを判定することによって第２地物の像を抽出する。

そして、第１地物の像および第２地物の像が抽出された場合には、第１地物の像の画像内での位置と第２地物の像の画像内での位置に基づいて第１地物と第２地物との実空間上での相対位置関係を取得して地物情報と比較する。すなわち、車載カメラ４４は車両に固定されているため、当該車載カメラ４４の視野と車両との関係が変化しない。従って、画像内の任意位置にて撮影された路面上の地物の実空間上での位置と車両の位置との相対位置関係は一義的に特定される。従って、第１地物の像の画像内での位置から第１地物と車両との実空間上での相対位置関係を特定し、第２地物の像の画像内での位置から第２地物と車両との実空間上での相対位置関係を特定すれば、これらの２つの相対位置関係から第１地物と第２地物との相対位置関係を特定することができる。そして、特定された相対位置関係と同一の相対位置関係が地物情報に含まれていれば、地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影されたと判定することができる。

地物位置取得部２１ｄは、撮影された第１地物の位置を地物情報に基づいて特定する機能を制御部２０に実現させるモジュールである。すなわち、地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が車載カメラ４４にて撮影された場合、制御部２０は、地物位置取得部２１ｄの処理により、地物情報において当該相対位置関係を示す情報が対応付けられている第１地物の位置を、撮影された第１地物の位置として取得する。

本実施形態において制御部２０は、地物位置取得部２１ｄの処理により、地図情報３０ａのリンクデータを参照し、車線の位置を示す情報と第１地物の位置とを比較することによって、第１地物が存在する車線を特定する。そして、当該特定された車線を車両の走行車線とする。すなわち、上述のように、画像解析部２１ｃにおいては、車両が走行する走行車線内に存在する第１地物の像が撮影されたか否かを判定する構成であるため、撮影されたと判定されて位置が特定された第１地物は車両の走行車線内に存在する。そこで、第１地物が存在する車線を特定すれば、当該特定された車線が車両の走行車線であるとみなすことができる。

車両の走行車線を特定すると、制御部２０は、図示しないナビゲーションプログラムの処理により、当該走行車線と案内対象経路を走行する際に走行すべき推奨車線とを比較し、走行車線と推奨車線とが異なる場合に、走行車線を変更して推奨車線に移動するように案内するための制御信号をユーザＩ／Ｆ４５に対して出力する。ユーザＩ／Ｆ４５においては、当該制御信号により、走行車線を変更して推奨車線に移動するように案内するための画像や音声を運転者に対して出力する。

以上の構成においては、車載カメラによって撮影された第１地物が予め地物情報に規定された第１地物であるか否かを第１地物と第２地物との相対位置関係に基づいて特定し、地物情報に規定された第１地物である場合には、当該地物情報に基づいて第１地物の位置を取得する。この結果、道路上に複数の第１地物が存在する（すなわち、同一形状の第１地物の地物が存在する）場合であっても、車載カメラによって撮影された第１地物が特定の位置に存在する特定の地物であると判定することができ、他の第１地物と区別された状態で第１地物の位置が特定される。このため、撮影した第１地物を他の第１地物と誤認することはなく、正確に第１地物の位置を特定し、正確に車両の走行車線を特定することができる。

（２）地物位置取得処理：
次に、地物位置取得プログラム２１による車線判定処理を説明する。図２は地物位置取得プログラム２１が実行する車線判定処理を示すフローチャートであり、当該車線判定処理はナビゲーションプログラムの処理過程において車線を特定する必要がある場合に実行される。図３Ａは片側４車線（車線Ｌ₁〜Ｌ₄）の道路を走行する車両Ｃの例を示す図であり、本例において車両Ｃは二点鎖線で示す視野を車載カメラ４４で撮影しながら走行する。なお、図３Ｂは、図３Ａに示す車載カメラ４４の視野に含まれる車線のうち、車線Ｌ₂および車線Ｌ₃のペイントを拡大して示した状態である。

地物位置取得プログラム２１の処理が開始されると、制御部２０は、画像情報取得部２１ｂおよび画像解析部２１ｃの処理により、第１地物の検出処理が成功したか否かを判定する（ステップＳ１００）。本実施形態において制御部２０は、画像情報取得部２１ｂの処理により車載カメラ４４が出力する画像情報を取得し、画像解析部２１ｃの処理により車両が走行している走行車線の像が存在する領域において第１地物の像が検出されたか否かを判定する。

具体的には、図３Ａに示すように、二点鎖線で示された車載カメラ４４の視野の中央に車両Ｃが走行する走行車線Ｌ₂が存在する場合、車載カメラ４４が出力する画像情報が示す画像の中央において走行車線Ｌ₂の像が存在し得る所定領域内に、第１地物の像が存在するか否かを判定する。例えば、図３Ａ，３Ｂに示すように、第１地物が矢印ペイントＰ₁である場合、当該所定領域内に存在するエッジや地物の像の端点等を検出し、当該エッジや端点等の配置パターンが予め特定された矢印ペイントＰ₁に特徴的な配置パターンであるか否かを判定することによって矢印ペイントＰ₁の像が検出されたか否かを判定する。本実施形態において、第１地物の像が存在するか否かを判定する対象となる領域は、走行車線の像が存在する領域であれば良く、車両の走行車線内の左右位置に応じて当該領域を変動させてもよいし、通常の車両は走行車線の中央を走行するとみなして画像内で走行車線が存在し得る領域を予め固定的に特定してもよい。

ステップＳ１００において、第１地物の検出処理が成功したと判定された場合、制御部２０は、地物情報取得部２１ａの処理により、車両から所定距離以内の範囲に複数の第１地物が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。すなわち、制御部２０は、ＧＰＳ受信部４１，車速センサ４２，ジャイロセンサ４３の出力信号に基づいて車両の現在位置を特定し、予め決められたＧＰＳ情報の誤差範囲に相当する所定距離以内の範囲を特定する。そして、制御部２０は、地物情報３０ｂに含まれる第１地物の位置を参照し車両の現在位置から所定距離以内の範囲に複数の第１地物が存在するか否かを判定する。

ステップＳ１０５において、車両から所定距離以内の範囲に複数の第１地物が存在すると判定されない場合、ステップＳ１００にて検出された第１地物の候補は地物情報３０ｂに１個のみ規定されていることになるため、当該候補がステップＳ１００にて検出された第１地物であると特定してステップＳ１３０を実行する。なお、地物情報３０ｂに、車両から所定距離以内の範囲に存在する第１地物の情報が含まれない場合、ステップＳ１００における検出は誤検出であるとみなして処理を終了し、あるいは、ステップＳ１３５を実行する。

一方、ステップＳ１０５において、車両から所定距離以内の範囲に複数の第１地物が存在すると判定された場合、制御部２０は、画像情報取得部２１ｂおよび画像解析部２１ｃの処理により、第２地物の検出処理が成功したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御部２０は、画像解析部２１ｃの処理により上述のステップＳ１００にて取得された画像情報を解析し、第２地物の像が検出されたか否かを判定する。具体的には、図３Ａ，３Ｂに示すように、第２地物が破線ペイントＰ₂である場合、画像情報が示す画像内に存在するエッジや地物の像の端点等を検出し、当該エッジや端点等の配置パターンが予め特定された破線ペイントＰ₂に特徴的な配置パターンであるか否かを判定することによって破線ペイントＰ₂の像が検出されたか否かを判定する。

次に、制御部２０は、画像解析部２１ｃの処理により、第１地物の前端と第２地物の前端との車両の進行方向に沿った距離および第１地物からみた第２地物の方向を取得する（ステップＳ１１５）。すなわち、制御部２０は、ステップＳ１００にて検出された第１地物の像の前端の画像内における位置を特定する。そして、当該第１地物の像の前端の画像内における位置に基づいて、第１地物の前端と車両の位置（例えば、車載カメラ４４の位置）との相対位置関係を特定する。当該相対位置関係は、例えば、図３Ａに示す相対位置ベクトルＶ₁に相当し、車両Ｃからみた第１地物の位置を示す情報となる。第２地物も同様であり、ステップＳ１１０にて検出された第２地物の像の前端の画像内における位置を特定し、第２地物の像の前端の画像内における位置に基づいて、第２地物の前端と車両の位置との相対位置関係を特定する。例えば、図３Ａに示す相対位置ベクトルＶ₂のように車両Ｃからみた第２地物の位置を示す情報を特定する。

さらに、制御部２０は、第１地物の前端と車両の位置との相対位置関係および第２地物の前端と車両の位置との相対位置関係に基づいて第１地物の前端と第２地物の前端との車両の進行方向に沿った距離を取得する。例えば、図３Ａに示す例において、上述のような相対位置ベクトルＶ₁および相対位置ベクトルＶ₂を特定し、両ベクトルに基づいて第１地物の前端と第２地物の前端との相対位置ベクトルＶ₃を特定する。そして、当該相対位置ベクトルＶ₃の進行方向に沿った成分を特定して第１地物の前端と第２地物の前端との車両の進行方向に沿った距離とする。なお、本実施形態においては、車両の進行方向を正の方向とし、第１地物の前端より第２地物の前端の方が前方に存在する場合には距離を正の値とし、第１地物の前端より第２地物の前端の方が後方に存在する場合には距離を負の値とする。この結果、例えば、第１地物が図３Ｂに示す左側の矢印ペイントＰ₁であれば、第１地物と第２地物との距離Ｄ₁，−Ｄ₂が特定される。また、以上のような距離の算出手法は一例であり、画像情報内の２点の位置にて撮影された像の間の実空間上の距離を示す情報を特定して記録媒体に記録しておき、当該情報を参照して第１地物の前端と第２地物の前端との距離を特定する構成であっても良い。

さらに、本実施形態においては、車両の進行方向を前方とし、当該進行方向に平行かつ第１地物を含む線を基準とした場合の左右方向によって、第１地物からみた第２地物の方向を定義する構成としている。そこで、制御部２０は、当該線を基準として第１地物からみた第２地物の方向を特定する。例えば、図３Ａ，３Ｂに示す例において制御部２０は、相対位置ベクトルＶ₃の進行方向に垂直な方向に沿った成分を特定し、当該成分が線Ｌsに対して左方向、右方向のいずれを向いているかを判定することによって、第１地物からみた第２地物の方向を取得する。なお、第１地物の左右のいずれにも第２地物が存在する場合、左右のそれぞれについて第１地物の前端と第２地物の前端との距離と第１地物から見た第２地物の方向とが特定され、第１地物の前端と第２地物の前端との距離に対して第１地物からみた第２地物の方向が左右のいずれかであるかを示す情報が対応付けられる。

次に、制御部２０は、画像解析部２１ｃの処理により、ステップＳ１１５にて取得した距離に一致する距離および方向が対応付けられた第１地物が存在するか否かを判定する（ステップＳ１２０）。すなわち、制御部２０は、ステップＳ１０５にて所定距離以内の範囲に存在すると判定された複数の第１地物のなかに、第２地物との相対位置関係を示す情報としての距離および方向であって、ステップＳ１１５にて取得された距離および方向に一致する距離および方向が対応付けられた第１地物が存在するか否かを判定する。

ステップＳ１２０にて、ステップＳ１１５にて取得した距離に一致する距離および方向が対応付けられた第１地物が存在すると判定された場合、ステップＳ１１５にて取得した距離に一致する距離および方向が対応付けられた第１地物がステップＳ１００にて検出された第１地物であると特定する（ステップＳ１２５）。以上のような、ステップＳ１００〜Ｓ１２０によれば、地物情報３０ｂが示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影されたか否かを判定することになる。

ステップＳ１０５，Ｓ１２５にて第１地物が特定されると、制御部２０は、地物位置取得部２１ｄの処理により、特定された第１地物に基づいて走行車線を特定する（ステップＳ１３０）。すなわち、制御部２０は、地物情報３０ｂを参照し、ステップＳ１０５，Ｓ１２５にて特定された第１地物の位置を特定する。そして、制御部２０は、地物位置取得部２１ｄの処理により、地図情報３０ａのリンクデータを参照し、車線の位置を示す情報と第１地物の位置とを比較することによって、第１地物が存在する車線を特定し、当該特定された車線を車両の走行車線とする。すなわち、本実施形態においては、図３Ａに示すように、ステップＳ１００において、車両Ｃの走行車線内に存在する第１地物を検出する構成としているため、撮影された第１地物が存在する車線を特定することによって車両Ｃの走行車線を特定することが可能になる。

以上のようにして車両Ｃの走行車線が特定されると、制御部２０は、車両の走行車線を示す情報をナビゲーションプログラムに受け渡す。この結果、制御部２０は、ナビゲーションプログラムの処理により、当該走行車線と案内対象経路を走行する際に走行すべき推奨車線とを比較し、走行車線と推奨車線とが異なる場合、ユーザＩ／Ｆ４５に制御信号を出力して、走行車線を変更して推奨車線に移動するように案内するための画像や音声を運転者に対して出力させる。

ステップＳ１２０において、ステップＳ１１５にて取得した距離に一致する距離および方向が対応付けられた第１地物が存在すると判定されない場合、制御部２０は、画像解析部２１ｃの処理により、車両から所定距離以内の範囲に他の種類の第１地物が存在するか否かを判定する（ステップＳ１３５）。すなわち、本実施形態においては、形状の異なる複数の種類の第１地物についての情報が地物情報３０ｂに記録されており、各第１地物のなかのいずれか一つを検出対象の第１地物としてステップＳ１００を実施するように構成されている。そこで、ステップＳ１３５において制御部２０は、ステップＳ１００において既に検出対象とされた第１地物とは異なる第１地物が、車両の現在位置から所定距離以内の範囲に存在するか否かを判定することになる。

そして、ステップＳ１３５において、車両から所定距離以内の範囲に他の種類の第１地物が存在すると判定された場合、存在すると判定された当該他の種類の第１地物の中のいずれかを検出対象に設定してステップＳ１００以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１３５において、車両から所定距離以内の範囲に他の種類の第１地物が存在すると判定されない場合、車両の走行車線が未定であるとし（ステップＳ１４０）、処理を終了する。なお、走行車線が未定である場合、ナビゲーションプログラムにおいては車線に関する案内を中止するなどの処理を行う。

（３）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、第１地物と第２地物との相対位置関係が特定の位置関係であるか否かに基づいて第１地物を他の第１地物と区別する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、上述の実施形態において、第１地物と第２地物とは異なる形状の地物であったが、両者は同形状の地物であっても良い。すなわち、別個の地物として認識され得る状態で存在する地物を第１地物および第２地物とし、複数の第１地物のなかから特定の第１地物が区別できるように２以上の地物間の相対位置関係を区別できる限りにおいて、第２地物の形状や種類等は特に限定されない。また、上述の実施形態のように、複数の種類の第１地物を地物情報に記録する構成において、第２地物は特定の種類の地物であっても良いし、第１地物の種類に応じて第２地物の種類が異なるように構成してもよい。

さらに、地物情報において、第１地物の位置は、複数の第１地物から特定の第１地物を区別できるように定義されていれば良く、上述のように、実空間の座標系によって定義する他、第１地物が存在する車線によって定義されても良い。

さらに、上述の実施形態においては、車両の走行車線内に存在し得る第１地物を検出する構成であったが、第１地物の検出対象となる領域は走行車線に限定されない。従って、道路上に第１地物および第２地物が存在する場合に、当該道路を視野に含むように車載カメラを車両に取り付けることで、第１地物および第２地物の像が画像に含まれ得るように画像情報を取得するように構成すればよい。また、第１地物と第２地物のいずれかまたは双方が道路上に存在する構成に限定されず、道路周辺に存在する地物を第１地物と第２地物のいずれかまたは双方としても良い。

さらに、地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある第１地物および第２地物が撮影されたか否かの判定は、種々の手法によって実現可能である。例えば画像情報に基づいて所定形状の第１地物の像を抽出し、地物情報に規定された相対位置関係に第２地物の像が存在するか否かを判定する構成を採用しても良い。

さらに、第１地物の位置に基づいて車両の位置を特定する構成を採用しても良い。例えば、撮影された第１地物の画像内における位置によって特定される、当該第１地物と車両との相対位置関係に基づいて、第１地物が撮影された時点における車両の位置を特定する構成を採用しても良い。すなわち、車両に固定された車載カメラにおいては当該車載カメラの視野と車両との関係が変化しないため、画像内の任意位置にて撮影された路面上の地物の実空間上での位置と車両の実空間上での位置に関する相対位置関係は一義的に特定される。このため、第１地物の画像内における位置が特定されると、その第１地物と車両との相対位置関係が特定される。そこで、撮影された第１地物の実空間上の位置と撮影された第１地物の画像内における位置とを特定すれば、車両の位置を特定することが可能になる。例えば、図３Ａに示す例において、第１地物の画像内における位置に基づいて相対位置ベクトルＶ₁を特定し、第１地物の実空間上の位置と当該相対位置ベクトルＶ₁とに基づいて車両Ｃの位置を特定する構成とすることも可能である。

さらに、第１地物の位置に基づいて車両の進行方向に平行な方向の車両の位置を取得する構成を採用しても良い。例えば、車両の進行方向に平行な方向に並んで第１地物が存在し得る場合に、撮影された第１地物の画像内における位置によって特定される、当該第１地物と車両との相対位置関係に基づいて、第１地物が撮影された時点における車両の進行方向に平行な方向の車両の位置を特定する構成を採用可能である。すなわち、進行方向（道路が延びる方向）に沿って異なる位置に第１地物が存在し得る状態において、撮影された第１地物の位置が特定されると、当該撮影された第１地物が存在する位置が進行方向に沿った方向において特定される。従って、当該撮影された第１地物の画像内における位置によって特定される第１地物の位置と車両の位置との相対位置関係に基づいて進行方向に沿った車両の存在位置を特定することができる。

図４は、片側２車線の道路および地物の例を示す図である。この例において、車載カメラ４４にて車線の境界線を構成する白線ペイントＰ₃や破線ペイントＰ₂を撮影し、車両Ｃと白線ペイントＰ₃、破線ペイントＰ₂との相対位置関係を特定すれば、車両Ｃが車線Ｌ₅，Ｌ₆のいずれを走行しているのか特定することができる。しかし、矢印ペイントＰ₁は車線Ｌ₅，Ｌ₆のそれぞれにおいて車両Ｃの進行方向に沿って複数個存在し得るため、画像情報から矢印ペイントＰ₁と同形状の地物を検出するのみでは、車両Ｃの進行方向の位置を特定することができない。しかし、本発明のように、第１地物と第２地物との相対位置関係に基づいて第１地物を区別する構成においては、例えば、図４に示す車線Ｌ₅内において前方に存在する第１地物である矢印ペイントＰ₁と第２地物である破線ペイントＰ₂との距離は−Ｄ₄であるとともに、第１地物からみて第２地物は右側に存在する。一方、図４に示す車線Ｌ₅内において後方に存在する第１地物である矢印ペイントＰ₁と第２地物である破線ペイントＰ₂との距離は−Ｄ₅であるとともに、第１地物からみて第２地物は右側に存在する。なお、Ｄ₄＞０，Ｄ₅＞０である。

さらに、図４に示す車線Ｌ₆内において前方に存在する第１地物である矢印ペイントＰ₁と第２地物である破線ペイントＰ₂との距離は−Ｄ₄であるとともに第１地物からみて第２地物は左側に存在し、車線Ｌ₆内において後方に存在する第１地物である矢印ペイントＰ₁と第２地物である破線ペイントＰ₂との距離は−Ｄ₅であるとともに第１地物からみて第２地物は左側に存在する。従って、車両Ｃからの所定距離以内に図４に示す４個の第１地物が全て含まれる場合であっても、第１地物と第２地物との相対位置関係に基づいて第１地物を区別することができ、車両Ｃの位置を特定することが可能になる。

さらに、相対位置関係は少なくとも２個について規定されていれば良く、第ｎ地物（ｎは３以上の自然数）を導入し、３個以上の地物の相対位置関係に基づいて第１地物の位置を特定する構成としても良い。

１０…ナビゲーション装置、２０…制御部、２１…地物位置取得プログラム、２１ａ…地物情報取得部、２１ｂ…画像情報取得部、２１ｃ…画像解析部、２１ｄ…地物位置取得部、３０…記録媒体、３０ａ…地図情報、３０ｂ…地物情報、４１…ＧＰＳ受信部、４２…車速センサ、４３…ジャイロセンサ、４４…車載カメラ、４５…ユーザＩ／Ｆ部

Claims (9)

1. 複数の所定形状の第１地物の位置を示す情報に対して当該第１地物と所定形状の第２地物との相対位置関係を示す情報を対応付けて規定された地物情報を取得する地物情報取得手段と、
   車載カメラによって撮影された画像を示す画像情報を取得する画像情報取得手段と、
   前記画像情報に基づいて、前記地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が撮影されたか否かを判定する画像解析手段と、
   前記地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が撮影された場合、前記地物情報において当該相対位置関係を示す情報が対応付けられている前記第１地物の位置を、撮影された前記第１地物の位置として取得する地物位置取得手段と、
   を備える地物位置取得装置。
2. 前記画像解析手段は、前記画像情報が示す画像から前記第１地物を検出する処理を行い、前記第１地物が検出された場合、前記地物情報に基づいて前記車載カメラが搭載された車両から所定距離以内の範囲に複数の前記第１地物が存在するか否かを判定し、複数の前記第１地物が存在すると判定された場合、前記画像情報が示す画像から前記第２地物を検出する処理を行い、前記第２地物が検出された場合、前記画像情報が示す画像から検出された前記第１地物および前記画像情報が示す画像から検出された前記第２地物の相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が前記地物情報に規定されているか否かを判定する、
   請求項１に記載の地物位置取得装置。
3. 前記地物位置取得手段は、撮影された前記第１地物の前記画像内における位置によって特定される、撮影された前記第１地物と前記車載カメラが搭載された車両との相対位置関係に基づいて、前記第１地物が撮影された時点における前記車載カメラが搭載された車両の位置を特定する車両位置特定手段を備える、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載の地物位置取得装置。
4. 前記第１地物は、複数の車線が存在する道路において前記車載カメラが搭載された車両の進行方向に垂直な方向に並ぶ各車線内に存在し得る地物であり、
   前記地物位置取得手段は、撮影された前記第１地物の前記画像内における位置によって特定される、撮影された前記第１地物と前記車載カメラが搭載された車両との相対位置関係に基づいて、前記第１地物が撮影された時点における前記車載カメラが搭載された車両の走行車線を特定する、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の地物位置取得装置。
5. 前記第１地物は、前記車載カメラが搭載された車両の進行方向に平行な方向に並んで存在し得る地物であり、
   前記地物位置取得手段は、撮影された前記第１地物の前記画像内における位置によって特定される、撮影された前記第１地物と前記車載カメラが搭載された車両との相対位置関係に基づいて、前記第１地物が撮影された時点における前記車載カメラが搭載された車両の進行方向に平行な方向の前記車載カメラが搭載された車両の位置を特定する、
   請求項１〜請求項４のいずれかに記載の地物位置取得装置。
6. 前記第１地物と前記第２地物との相対位置関係を示す情報は、前記第１地物と前記第２地物との前記車載カメラが搭載された車両の進行方向に沿った距離と、前記第１地物からみた前記第２地物が前記進行方向を前方とし当該進行方向に平行かつ前記第１地物を含む線を基準とした場合に左右のいずれの方向に存在するかを示す情報である、
   請求項１〜請求項５のいずれかに記載の地物位置取得装置。
7. 前記第１地物は、複数の車線内に同一形状で存在し得るペイントであり、
   前記第２地物は、前記道路上に存在する車線の境界線を構成する破線のペイントである、
   請求項１〜請求項６のいずれかに記載の地物位置取得装置。
8. 複数の所定形状の第１地物の位置を示す情報に対して当該第１地物と所定形状の第２地物との相対位置関係を示す情報を対応付けて規定された地物情報を取得する地物情報取得工程と、
   車載カメラによって撮影された画像を示す画像情報を取得する画像情報取得工程と、
   前記画像情報に基づいて、前記地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が撮影されたか否かを判定する画像解析工程と、
   前記地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が撮影された場合、前記地物情報において当該相対位置関係を示す情報が対応付けられている前記第１地物の位置を、撮影された前記第１地物の位置として取得する地物位置取得工程と、
   を含む地物位置取得方法。
9. 複数の所定形状の第１地物の位置を示す情報に対して当該第１地物と所定形状の第２地物との相対位置関係を示す情報を対応付けて規定された地物情報を取得する地物情報取得機能と、
   車載カメラによって撮影された画像を示す画像情報を取得する画像情報取得機能と、
   前記画像情報に基づいて、前記地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が撮影されたか否かを判定する画像解析機能と、
   前記地物情報が示す相対位置関係と同一の相対位置関係にある前記第１地物および前記第２地物が撮影された場合、前記地物情報において当該相対位置関係を示す情報が対応付けられている前記第１地物の位置を、撮影された前記第１地物の位置として取得する地物位置取得機能と、
   をコンピュータに実現させる地物位置取得プログラム。

Images