JP4189028B2 - 道路画像生成システム - Google Patents
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Description
一方、超広角のCCDカメラを車両搭載して、路面上の道路標示を撮影する発明もなされている(例えば、特許文献1参照)。
そこで、本発明者らは、地理的座標が関連付けられた路面を撮影し、該撮影画像を合成させることで道路画像を作成するシステムについて検討を重ねてきた結果、下記の解決すべき課題を見出した。
即ち、道路には撮影用の車両のみが存在するものではなく、他の車両等が駐車しており、当該他の車両等の影響で本来必要な路面標示が撮影した路面画像に写っていないことがある。かかる路面画像を用いて生成された道路画像は不充分なものである。
この場合、車両が移動した後、すなわち車両により遮蔽されていた路面標示が表出して撮影可能となった状態で路面画像を撮影し直すことが考えられる。しかしそうしたときには、他の路面標示が他の車両等で隠されて撮影不能になっている事態が生じうる。
そこでこの発明は、他の車両などの遮蔽物の影響を除去して道路画像を生成可能なシステムを提案することを目的とする。
車両に固定された光学系を用いて該車両から所定の位置関係にある基準パターンを撮影し、撮影された前記基準パターンに基づき前記光学系の撮影画像の所定のピクセルに映し出されるべき路面の部分に対する前記車両からの相対位置を特定する相対位置特定手段と、
前記光学系による撮影時の前記車両の位置を特定する車両位置特定手段と、
前記車両位置特定手段と、前記相対位置特定手段に基づき、前記光学系で撮影された路面画像における所定のピクセルに映し出される路面の部分の絶対位置を特定し、該絶対位置の特定された路面の部分を合成して道路画像を生成する手段と、
絶対位置の等しい路面の部分を映し出すピクセルが複数存在するとき、該各ピクセルの表示内容をブレンドするブレンド手段と、を備えることを特徴とする道路画像生成システム。
撮影した画像に映し出された基準パターンの所定部分を含むピクセルと基準パターンにおいて当該部分の路面上における座標とを対応させる。例えば、基準パターンとして市松模様を採用した場合は、路面に描かれた市松模様の格子点と基準パターンの撮影画像において当該格子点が存在するピクセルとを対応させる。車両に固定された光学系からみて路面に描かれた各格子点の座標は定められているので、撮影画像において格子点を映し出しているピクセルは常に車両から見て所定の位置の路面の部分を表示していることがわかる。これにより、撮影画像の所定のピクセルに映し出される映像(路面の部分)と車両からみた路面上の当該部分の座標とが対応される。
また、本システムの車両は地理的座標を特定する手段も備える。従って、所定のピクセルに映し出される路面の部分の座標の絶対位置を特定することができる。よって、各ピクセルに映し出された路面の部分(絶対位置が特定されている)を合成することで、道路画像を生成することができ、この道路画像はカーナビゲーションシステムに適用可能となる。
このようにピクセルの表示内容をブレンドすることは簡単な処理で行える。他方、遮蔽物で隠された道路標示を手作業により道路画像に反映させることには多大な手間が必要とされる。
ブレンドの方法とし、この発明の実施例では明度の平均をとることとしている。また、路面標示が白色やオレンジ色にペイントされることに着目し、これらの色を強調するようにピクセルの表示内容をブレンドすることも可能である。
異なるタイミングの撮影を行なうには、例えば、車両の前後にそれぞれ光学系を配置したり、また同じ道路について日時を改めて複数回の撮影を行なったりする。異なる方向からの撮影は、複数の光学系を車両の車幅方向に配置することや、道路において異なるレーン走向して撮影を繰り返すことが考えられる。
市松模様は白色の正方形と黒色の正方形が交互に整列して組み合わされた模様である。このような市松模様を基準パターンとすると、市松模様を構成する正方形の格子点(頂点)の座標を特定することが容易になる。
なお、基準パターンは正方形の市松模様に限定されず、長方形でもよい。また、基準パターンの模様も市松模様に限定されず、規則性のある模様(例えば、格子、ドット)を用いてもよい。
光学系として魚眼レンズを用いることにより、レンズの全周方向の撮影が可能となる。従って、車両の進行方向へ向けてかつ車両から突き出す方法で魚眼レンズを取り付けたとき、車両先端の下部路面(ナンバープレートの直下の路面)まで撮影が可能となる。これにより、自車両の前方を走行する車両の影の影響を受けない画像を撮影することが可能となる。
さらに、魚眼レンズは全周方向の撮影が可能なため、道路際に設置される道路標識や建物の撮影も可能となる。これにより、撮影した画像の編集時に、地理的座標と実在の道路標識や建物の位置とを比較しながら道路画像を生成することができるため、精度の高い道路画像を生成することが可能となる。
なお、車両に搭載される光学系(魚眼レンズ)は2台以上でもよい。光学系を車両の前後に取り付けることで、2台の光学系で撮影された画像のうち、建物や他の車両による影の影響を受けていない画像を選び出してもよい。また、逆光の影響がでるようなときには、逆光の影響を受けていない画像を選択してもよい。
CCDカメラが通常設置の場合、太陽光などの強い光がCCDカメラに入射すると、画面の縦方向にスミア(輝線)が生じる。したがって、スミアの生じた画像を素材として利用することはできない。一方、本発明では路面画像を利用するため、撮影した画像においてもっぱら下半分が必要となる。
そこで、CCDカメラを横置きに配置し、CCDカメラに生じるスミアが画面の横方向に生じるようにした。また、画面の上半分にスミアが生じるようにCCDカメラの設置角度を調整することで、スミアの影響を受けない路面画像の取得が可能となる。
発光体(例えば、LED素子)は収録スイッチと同期しており、収録スイッチをオンしたタイミングで発光体は消灯し、消灯した時点が計測区間の始点となる。その後、計測区間を収録し終わった後、収録スイッチはオフされて発光体は点灯する。これにより、撮影した画像の編集作業時に発光体の点灯の有無で計測区間かどうかの判断ができるため、編集作業の効率が良くなる。
なお、発光体の点灯又は消灯は、必ずしも収録開始又は終了と同期させる必要はない。路面画像の編集作業を効率良くするため、収録を開始してから、車両が計測区間の始点に到達したとき、LED素子を消灯させてもよい。また、LED素子を点灯させて後に収録を終了させてもよい。このように、計測区間の前後の画像を含めることで編集作業の効率が良く行える。
即ち、
車両に搭載した光学系により路面を撮影し、得られた路面画像を合成して道路画像を生成する道路画像生成システムにおいて、
同一の路面に対して異なるタイミング及び/又は異なる光学系により撮影して得られた複数の路面画像をブレンドする、ことを特徴とする道路画像生成システム。
ここにおいてブレンドは明度の平均をとることとしてもよい。
13 魚眼レンズ
14 DVカメラ
17 GPSアンテナ
31 記憶部
100 車両
道路画像生成システム10は、魚眼レンズ13を備えるDVカメラ14、魚眼レンズ13に写りこむように配置されたLED素子15、収録スイッチ16、GPSアンテナ17、ヨージャイロ18、車速パルス生成部19、後退信号20、道路画像生成部21及び記憶部31を備える。
DVカメラ14に内蔵されたCCDカメラは横向きに設置する。これにより、輝度の強い光(例えば、太陽光)がCCDに入射したときに生じるスミアを、撮影画像の水平方向に生じさせることができる。さらに、DVカメラ14の設置角度の向きを調整することで、撮影画像にスミアが映り込むことを防止することができる。
計測区間の始点に車両が到達したとき、収録スイッチ16はオンされ、LED15は消灯する。計測区間を走行中は常にLED15は消灯状態であるため、撮影画像にLED15の光は映りこんでいない。一方、計測区間の終点に到達したときに収録スイッチ16はオフされ、LED15を点灯することになる。
ヨージャイロ18は車両のヨー方向(車両の左右方向の向き)を計測する。車両が計測区間を走行中に障害物(例えば、自転車)と遭遇したとき、左右方向に車両を移動させた情報を計測しておくことで、車両の地理的座標を特定することができる。
車速パルス生成部19は車両が一定間隔を進行する毎にパルスを送出する。そのパルスの数を記憶しておくことで、車両の進行距離を把握する。すなわち、最初に特定した車両の地理的座標からの相対位置を決定するために用いられる。
後退信号20は車両が後退した距離を車速パルス生成部19に反映させて、最初に特定した地理的座標からの相対位置を決定するために用いられる。
制御プログラム記憶領域311は制御部11に備えられたCPU12を制御するための制御プログラムが記憶される領域である。道路画像生成システム10を構成する各要素はこのCPU12にバスを介して接続されており、このCPU12を動作させる制御プログラムに従って、所定の動作を行うことになる。
相対位置保存領域312は撮影画像の所定のピクセルと該ピクセルに映し出された路面の部分の座標との関係を保存する。この路面の座標は車両に対する相対位置である。
位置履歴記憶領域313はGPSアンテナ17、ヨージャイロ18、車速パルス生成部19、後退信号20で得られた車両の位置履歴情報が記憶される。この位置履歴情報は、まず、GPSアンテナ17で車両の地理的座標を決定する。その決定された地理的座標に対して、左右方向の傾き、車速パルスの数、車両の後退を示す情報が関連付けられて記憶される。これらの情報を読み出すことによって、計測区間内における車両の地理的座標を特定することができる。
画像記憶領域314はDVカメラ14で撮影された路面画像を記憶する領域である。撮影された路面画像は位置履歴記憶領域313に記憶されている車両の地理的座標と関連付けられて記憶されている。すなわち、画像記憶領域314に記憶された路面画像の所定のピクセルに映し出された路面の部分に対して、絶対位置を特定することが可能となる。
また、DVカメラ14に備えられたCCDカメラの設置する向きを真横にし、さらにCCDカメラの路面に対する設置角度を調整することで、もっぱら道路が映される撮影画像の下半分にスミアが現れないようにすることができる。
延長棒101に固定されたDVカメラ14は車両内部に搭載された道路画像生成システム10と通信可能なように接続され、DVカメラ14で撮影された画像を記憶部31に記憶することができる。
まず、基準パターンの撮像画像において市松模様の格子点を映すピクセルを抽出する(ステップ1)。抽出されたピクセルに映し出された市松模様の格子点の路面上の座標(車両からみた相対位置)を特定し、格子点を映すピクセルとその路面上での座標とを関連づける(ステップ3)。
ステップ5では、撮像画像においてデータ取得する領域を特定する。この実施例では基準パターンが映されている領域(撮像画像では三日月形状となる。図3参照)を当該データ取得領域としている。データ取得領域は任意に設定することができる。
ステップ7では、ステップ3で求めた関係(格子点のピクセルとその座標との関係)を基準にして、データ取得領域を構成する全ピクセルにつきそこに映し出されるべき路面の部分の座標を線形補間などの周知の方法を用いて演算により求める。演算の方法は特に限定されるものではない。このようにして求められたピクセルとそこに映し出される路面の部分の座標との関係は相対位置記憶領域312に保存される。
車両100が計測区間の始点に到着したときに、GPSアンテナ17から車両100の地理的座標を取得する(ステップ21)。取得された地理的座標は位置履歴記憶領域313に記憶される。地理的座標の取得と同時に、ヨージャイロ18、車両パルス19、後退信号20の計測を開始する(ステップ23)。計測開始後は所定のタイミングで位置履歴(ヨージャイロ18、車両パルス生成部19、後退信号20)を位置履歴記憶領域313に記憶していく(ステップ25)。
一方、収録はDVカメラ14で行われ、計測区間に入る前から収録を開始する(ステップ27)。この時点では、LED15は点灯した状態にある。その後、車両100が計測区間の始点に到達したとき、収録スイッチ16をオンにすることで、LED15を消灯させる(ステップ29)。そして、所望の計測区間の収録が行われる(ステップ31)。計測区間の終点に到達したとき、収録スイッチ16をオフにするとともに、LED15が点灯し(ステップ33)、その後、録画が終了される(ステップ34)。
そして路面画像の中から、データ取得領域を切り出す(ステップ37)。切り出されたデータ取得領域を構成する全てのピクセルにつき、相対位置記憶領域312に保存されている関係を参照して、各ピクセルに映し出された画像とその路面上での座標(相対位置)を特定する(ステップ39)。この座標は位置履歴記憶領域313に記録されている車両の位置履歴を参照することにより、地図データ上の座標(絶対位置)となるので、ステップ41では、データ取得領域を構成する全てのピクセルにつきそこに映し出された路面の部分の絶対座標を特定する。
ステップ431では道路画像のテンプレート200を作成する。このテンプレート200は画像を構成するものであって、一般的な道路データに基づいて全てのピクセルに対して絶対座標が付されており、当初は全てのピクセルを黒色としている。テンプレート200におけるデフォルト時の各ピクセルの明度は任意に指定できる。そして、テンプレート200における対象道路部分(道路画像の作成対象となる道路)に対応するピクセルが指定される(ステップ432)。この対象道路部分を概念的に示すため、図8では当該対象道路部分を白抜き部分201として示している。
このようにして得られた道路画像の例を図9(A)に示す。図9(B)は路面画像の例を示す。
図6に戻り、ステップ45においてこの道路画像が保存される。
同様の理由により、車両の後端側に光学系を設置した場合には、対象道路部分201の各ピクセルの明度には最も古く撮影された路面画像のピクセルの明度を採用することが好ましい。
そこでこの実施例では、図6のステップ21〜ステップ43を再実行し、得られた2枚の道路画像において対象道路部分201の各ピクセルの明度の平均を演算する。演算により得られた各ピクセルの明度を新たなテンプレートの対応するピクセルへ割り付ける。
(1) 車両に固定された光学系を用いて該車両から所定の位置関係にある基準パターンを撮影し、撮影された前記基準パターンに基づき前記光学系の撮影画像の所定のピクセルに映し出されるべき路面の部分に対する前記車両からの相対位置を特定する相対位置特定手段と、
前記光学系による撮影時の前記車両の位置を特定する車両位置特定手段と、
前記車両位置特定手段と、前記相対位置特定手段に基づき、前記光学系で撮影された路面画像における所定のピクセルに映し出される路面の部分の絶対位置を特定し、該絶対位置の特定された路面の部分を合成して道路画像を生成する、道路画像生成システム。
(2) 前記基準パターンが市松模様である、ことを特徴とする請求項1に記載の道路画像生成システム。
(3) 前記光学系は魚眼レンズを含む、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の道路画像生成システム。
(4) 前記光学系は前記魚眼レンズと該魚眼レンズを通過した光を撮影するCCDカメラとを備え、撮影時に生じるスミアが水平方向に発生するように前記CCDカメラの向きを変えて設置する、ことを特徴とする請求項3に記載の道路画像生成システム。
(5) 前記光学系により撮影可能な位置に配置される発光体が更に備えられ、該発光体は道路画像生成に用いられるべき路面画像の撮影時に消灯し、他のタイミングでは点灯している、ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の道路画像生成システム。
Claims (9)
- 車両に固定された光学系を用いて該車両から所定の位置関係にある基準パターンを撮影し、撮影された前記基準パターンに基づき前記光学系の撮影画像の所定のピクセルに映し出されるべき路面の部分に対する前記車両からの相対位置を特定する相対位置特定手段と、
前記光学系による撮影時の前記車両の位置を特定する車両位置特定手段と、
前記車両位置特定手段と、前記相対位置特定手段に基づき、前記光学系で撮影された路面画像における所定のピクセルに映し出される路面の部分の絶対位置を特定し、該絶対位置の特定された路面の部分を合成して道路画像を生成する手段と、
絶対位置の等しい路面の部分を映し出すピクセルが複数存在するとき、該各ピクセルの表示内容をブレンドするブレンド手段と、を備えることを特徴とする道路画像生成システム。 - 前記ブレンド手段は前記ピクセルの明度の平均をとる、ことを特徴とする請求項1に記載の道路画像生成システム。
- 車両に搭載した光学系により路面を撮影し、得られた路面画像を合成して道路画像を生成する道路画像生成システムにおいて、
同一の路面に対して異なるタイミングにより撮影して得られた複数の路面画像において対象道路部分の各ピクセルの表示内容をブレンドし、車両等の障害物の影響を排除する、ことを特徴とする道路画像生成システム。 - 前記複数の路面画像のブレンドは前記ピクセルの明度の平均をとることによる、ことを特徴とする請求項3に記載の道路画像生成システム。
- 道路画像のテンプレートを作成するステップと、
前記テンプレートにおいて対象道路部分に対応する全ての第1のピクセルを指定するステップと、
前記各第1のピクセルの絶対座標を特定するステップと、
撮影された第1の路面画像において、前記第1のピクセルと等しい絶対座標の全ての第2のピクセルの明度を読み出すステップと、
撮影された第2の路面画像において、前記第1のピクセルと等しい絶対座標の全ての第3ピクセルの明度を読み出すステップと、
前記第2のピクセルの明度と前記第3のピクセルの明度とを絶対座標の等しい全てのピクセルについて平均化して、前記テンプレートにおいて前記絶対座標の等しい全ての第1のピクセルの明度として割り付けるステップと、
を含む、道路画像生成方法。 - 車両に固定された光学系を用いて該車両から所定の位置関係にある基準パターンを撮影し、撮影された前記基準パターンに基づき前記光学系の撮影画像の所定のピクセルに映し出されるべき路面の部分に対する前記車両からの相対位置を特定する相対位置特定手段と、
前記光学系による撮影時の前記車両の位置を特定する車両位置特定手段と、
前記車両位置特定手段と、前記相対位置特定手段に基づき、前記光学系で撮影された路面画像における所定のピクセルに映し出される路面の部分の絶対位置を特定し、該絶対位置の特定された路面の部分を合成して道路画像を生成する手段と、
を備えることを特徴とする道路画像生成システム。 - 車両に固定された光学系を用いて該車両から所定の位置関係にある基準パターンを撮影し、撮影された前記基準パターンに基づき前記光学系の撮影画像の所定のピクセルに映し出されるべき路面の部分に対する前記車両からの相対位置を特定する相対位置特定ステップと、
前記光学系による撮影時の前記車両の位置を特定する車両位置特定ステップと、
前記車両位置特定ステップで特定された前記車両の位置と、前記相対位置特定ステップで特定された撮像画像の所定のピクセルに映しだされるべき路面の部分に対する車両からの相対位置と、に基づき、前記光学系で撮影された路面画像における所定のピクセルに映 し出される路面の部分の絶対位置を特定し、該絶対位置の特定された路面の部分を合成して道路画像を生成するステップと、
を備えることを特徴とする道路画像生成方法。 - 絶対位置の等しい路面の部分を映し出すピクセルが複数存在するとき、該各ピクセルの表示内容をブレンドするブレンドステップとを、更に備えることを特徴とする請求項7に記載の道路画像生成方法。
- 前記ブレンドステップでは前記ピクセルの明度の平均をとる、ことを特徴とする請求項8に記載の道路画像生成方法。
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