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JP7751353B2 - 駐車支援装置、駐車支援方法および駐車支援プログラム - Google Patents
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JP7751353B2 - 駐車支援装置、駐車支援方法および駐車支援プログラム - Google Patents

駐車支援装置、駐車支援方法および駐車支援プログラム

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Description

本開示は、駐車支援装置、駐車支援方法および駐車支援プログラムに関する。
従来、車両が自動駐車を行う際に、撮像環境を考慮しつつ、位置推定を行う技術がある。例えば、特許文献1には、位置推定処理において、地図の特徴量群に含まれる特徴量の数量が閾値以下である場合に位置推定を行わない位置推定システムが開示されている。この位置推定システムでは、推定精度が比較的悪い位置に基づいて、自動駐車機能により車両1が駐車されることを防止することができる。
特開2019-133318号公報
しかしながら、たとえ地図の特徴量群に含まれる特徴量の数量が閾値よりも多いとしても、依然として車両の周囲にある物体を誤認識する可能性がある。特許文献1の技術では、このような場合について考慮していないため、誤認識の可能性があるまま自動駐車を行うことになる。
本開示は、上記課題を解決するものであり、自動駐車における危険性をより低減させる駐車支援装置、駐車支援方法および駐車支援プログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る駐車支援装置の一態様は、車両の自動駐車時に自動駐車の開始位置において撮影されたカメラ画像から抽出された、物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第1の数が、前記開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から抽出された、前記物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第2の数よりも大きい第3の数以上であるか否かを判定する特徴点検出部と、前記第1の数が前記第3の数以上である場合、前記自動駐車を実施しないように前記車両を制御する走行制御部と、を備える。
また、本開示に係る駐車支援方法の一態様は、車両の自動駐車時に自動駐車の開始位置において撮影されたカメラ画像から抽出された、物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第1の数が、前記開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から抽出された、前記物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第2の数よりも大きい第3の数以上であるか否かを判定する特徴点検出ステップと、前記第1の数が前記第3の数以上である場合、前記自動駐車を実施しないように前記車両を制御する走行制御ステップと、を含む。
また、本開示に係る駐車支援プログラムの一態様は、車両の自動駐車時に自動駐車の開始位置において撮影されたカメラ画像から抽出された、物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第1の数が、前記開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から抽出された、前記物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第2の数よりも大きい第3の数以上であるか否かを判定する特徴点検出ステップと、前記第1の数が前記第3の数以上である場合、前記自動駐車を実施しないように前記車両を制御する走行制御ステップと、をコンピュータに実行させる。
本開示によれば、自動駐車における危険性を低減させることができる。
本実施の形態における駐車支援装置を適用可能な車両を示す図である。 本実施の形態における駐車支援装置を示すブロック図である。 本実施の形態における駐車支援装置のハードウェア構成を示す図である。 本実施の形態における学習走行のフローチャートである。 本実施の形態における駐車スペースの特徴点を示す図である。 本実施の形態における自動駐車のフローチャートである。 本実施の形態における特徴点の比較を示す図である。 本実施の形態における駐車スペースの特徴点を示す図である。 本実施の形態における特徴点の比較を示す図である。 本実施の形態における駐車スペースの特徴点を示す図である。 本実施の形態における特徴点の比較を示す図である。 本実施の形態における駐車スペースの特徴点を示す図である。 本実施の形態における特徴点の比較を示す図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される各構成要素、各構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、各ステップ及び各ステップの順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
図1は、本実施の形態における駐車支援装置を適用可能な車両を示す図である。学習型自動駐車は、学習走行時、手動で駐車して駐車開始位置と駐車経路とを車両1に記憶させておき、自動駐車時、車両1を当該駐車開始位置から当該駐車経路に沿って自動走行させ、車両1を駐車させるものである。
より具体的には、駐車支援装置100を備える車両1は、手動で駐車を行う学習走行時に、カメラ2で撮影したカメラ画像に含まれる特徴点の抽出と、その特徴点の情報および駐車経路の情報を含む地図の生成を行い、自動駐車する際は、当該地図を利用して車両1の位置と姿勢を推定しつつ走行する。
車両1の車体の前後左右の4箇所には、カメラ2が設けられている。各カメラ2は、魚眼レンズを備えており、水平方向に180度以上の視野範囲(破線参照)を有する。駐車支援装置100は、抽出した特徴点から、カメラ画像に映った物体の位置や車両1からみた方向を特定する。
図2は、本実施の形態における駐車支援装置100を示すブロック図である。駐車支援装置100は、状態管理部110、地図生成部120、画像処理部130、特徴点検出部140、位置推定部150、走行制御部160、記憶部170、および報知部180を備える。また、駐車支援装置100には、カメラ2、操作装置10、HMI(Human Machine Interface)装置20、車両制御装置30が接続されている。
カメラ2は車両1の周囲を撮影したカメラ画像を出力する。画像処理部130は、そのカメラ画像を受信してHMI装置20に表示させる表示画像の生成等を行う。表示画像は、報知部180からHMI装置20に出力される。
報知部180は、HMI装置20にメッセージを表示させたり、図示しないスピーカから音声メッセージを出力したりする。状態管理部110は、操作装置10によるユーザの操作を受付け、ユーザの操作に応じて、駐車支援装置100の機能を制御する。操作装置10とは、例えば、ナビゲーション装置40のタッチパネルなどである。
状態管理部110はナビゲーション装置40の本体(不図示)から位置情報を受取る。そして、状態管理部110は、学習走行を行う時、地図に位置情報を追加して記憶部170に記録させ、自動駐車を行う時には、ナビゲーション装置40の位置(GPS)情報と、地図に追加された位置情報とを比較して、使用する地図を選択する。
画像処理部130は、表示画像の他、検知用画像を生成する。検知用画像は、例えば、輝度や色の変化を強調した画像である。特徴点検出部140は、検知用画像から、特徴点の情報を抽出する。特徴点は、例えば、カメラ画像に映った物体の面や辺にある点ではなく、角や端に位置する点である。特徴点の情報は、カメラ画像に映った物体の色や形の情報と、カメラ画像上の特徴点の位置の情報とを含む。
学習走行を開始する時、地図生成部120は、学習走行の開始位置で検出された特徴点を記憶部170に記憶させる。この開始位置での特徴点の情報は、自動駐車を開始する時の車両1の位置と姿勢を特定するために必要である。
車両1が走行を開始した場合、地図生成部120は、特徴点のカメラ画像上での位置を追跡する。例えば、図1に示すように、地図生成部120は、時刻Aのカメラ画像に映っている特徴点と、それより後の時刻Bのカメラ画像に映っている特徴点とを比較し、特徴点の位置や色や形の情報が符合する特徴点の対を検出する。これをトラッキングと呼ぶ。
対を成す特徴点のカメラ画像上での位置の変化は、時刻Aと時刻Bとの間の車両1の移動量や姿勢変化によって発生しているので、三角測量の原理により、特徴点の三次元座標を特定できる。
地図生成部120は更に、特徴点の情報および駐車経路の情報を含む地図の生成を行う。記憶部170は、その地図の情報を記憶する。
自動駐車を行う時は、特徴点検出部140は、特徴点検出部140が検出した特徴点の情報(カメラ画像に映った物体の色、形の情報やカメラ画像上の特徴点の位置の情報)を、地図に登録された特徴点の情報と照合して、地図と符合する特徴点を検出する。
カメラ画像上の特徴点の位置は、車両1からその特徴点が見える角度を示すので、位置推定部150は、地図上の特徴点と、それと符合するカメラ画像上の特徴点の角度とから車両1の位置と姿勢とを推定できる。この処理を自己位置推定と呼び、符合する特徴点を特定する処理をマッチング処理と呼ぶ。自己位置推定、及び、マッチング処理については、既存の手法を用いて処理すれば良く、詳しい説明は省略する。
走行制御部160は、学習走行する時に車両制御装置30と通信し、車輪の回転数や舵角の情報を取得して、車両の移動量と移動方向とを算出する。車輪の回転数や舵角、または、車両の移動量と移動方向は、駐車経路の情報として地図に登録される。
走行制御部160は、自動駐車する時、学習走行した時の舵角を再現するように、車両制御装置30に指示信号を出力する。つまり、自動駐車する時の駐車経路は、学習走行した時の駐車経路を再現したものである。
走行制御部160は、車両の位置や姿勢が、学習走行した時とずれている場合、先ず舵角を制御して、進路が学習走行した時の経路と交差する方向に進路を変え、車両が学習走行した時の経路に重なった時、車両の姿勢が学習走行した時の姿勢と一致するように舵角を制御する。つまり、走行制御部160は、車両の位置と姿勢を推定し、車両の進路が学習走行の経路を辿るように、舵角をフィードバック制御する。
図3は、本実施の形態における駐車支援装置100のハードウェア構成を示す図である。駐車支援装置100の機能は、図3に示すハードウェアに実装されても良い。駐車支援装置100は、CPU101、ROM102、RAM103、I/O(入出力インターフェース)104、IMP(Image Processor)105を備え、各要素をバスで接続するコンピュータでも良い。
駐車支援装置100は、複数の要素を一つのチップに収容しても良いし、一つの要素を複数のチップで構成しても良い。バスは単独でなく、複数の種類のバスを組み合わせても良い。例えば、CPU101、ROM102、RAM103、IMP105は、一つのチップに収容してパラレルバスで接続し、I/O104は複数のチップで構成して、CPU101を収めるチップとシリアルバスと接続するようにしても良い。
CPU101は、駐車支援装置100の全体を制御する。駐車支援装置100の各部の機能は、CPU101が実行するプログラムの形で実装されても良い。ROM102とRAM103は記憶部170に相当する。ROM102は不揮発メモリであり、RAM103は、CPU101の作業領域として一時記憶に用いられる揮発性メモリである。例えば、表示画像や検知用画像などのカメラ画像、検出された特徴点の情報などは、RAM103が一時的に記憶する。
また、IMP105は、画像処理や並列処理に特化して処理性能を上げたプロセッサであり、画像処理部130や特徴点検出部140、位置推定部150などの処理は、IMP105に実行させても良い。
図4は、本実施の形態における学習走行のフローチャートである。ドライバが走行した自動駐車経路の情報は、経路の登録開始位置のGPS情報および特徴点とに対応付けられて地図情報として記憶部170に登録される。
学習走行では、地図生成部120は、記憶部170に開始位置のGPS座標を登録し(ステップS1)、さらに検出した特徴点の情報を登録する(ステップS2)。
ステップS1,S2の学習走行の開始位置では、自動駐車の際に、GPS座標から利用する地図を特定できるように、地図生成部120は、開始位置におけるGPS座標をナビゲーション装置40から取得して、その情報を地図情報に追加し、記憶部170に登録する。また、自動駐車の最初の自己位置推定に利用するため、地図生成部120は、開始位置で検出した特徴点の情報を記憶部170に登録する。
地図生成部120は、特徴点の追跡と座標の特定を行い、それらの情報と舵角や移動量などの経路情報とを地図情報として登録する(ステップS3)。
ステップS3では、開始位置と駐車位置との間で、地図生成部120は、特徴点のトラッキングを行い、トラッキングができた特徴点については、その座標を収集し、その情報を地図に追加して記憶部170に登録する。また、地図生成部120は、舵角や車速、ギヤ位置、移動方向、移動距離などの経路情報と、障害物の検知情報を記憶部170に登録する。
その後、地図生成部120は、学習走行が完了したか否かを判定する(ステップS4)。学習走行が完了していない場合(ステップS4、NO)、ステップS3以降の処理がなされる。学習走行が完了した場合(ステップS4、YES)、車両1の電源はオフにされ(ステップS5)、この学習走行は終了する。
図5は、カメラ画像から抽出される駐車スペース201の特徴点202,212を示す図である。左側の図は、夜の学習走行時に撮影されたカメラ画像200から抽出された特徴点202の一例を示す図であり、右側の図は、昼の自動駐車時に撮影されたカメラ画像210から抽出された特徴点212の一例を示す図である。
カメラ画像200,210には、自宅前の駐車スペース201が写っており、自動駐車の経路で登録された特徴点202が示されている。夜に撮影されたカメラ画像200からは、特徴点202は合計4個抽出されている。また、昼に撮影されたカメラ画像210からは、特徴点212は合計13個表示されている。なお、線203は、特徴点202,212の位置を把握するための仮想的な線である。
夜から昼になり、照度が大きくなったことで特徴点212の数は、特徴点202の数より多くなっている。
次に、登録した地図と経路情報を利用して、経路を再生する自動駐車について説明する。図6は、本実施の形態における自動駐車のフローチャートである。
まず、状態管理部110は、GPS情報を用いて、学習走行の開始位置として登録された登録位置に車両1が到着したかを判定する(ステップS11)。
なお、この判定において、状態管理部110は、学習走行時の走行方向と車両1の走行方向が一致するか否か、または、学習走行時の走行経路の領域以外の領域から学習走行時の走行経路の領域に近づいたか否かに基づいて、車両1が自宅に戻ってきたか否かを判定し、車両1が自宅に戻ってきた場合に、ステップS11の処理を実行してもよい。
車両1が登録位置に到着していない場合(ステップS11,NO)、ステップS11の処理が繰り返される。
車両1が登録位置に到着した場合(ステップS11、YES)、状態管理部110は、学習走行による地図情報の登録が成功していたか否かを判定する(ステップS12)。
自動駐車を行う時に使用される地図情報は、自動駐車の開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から複数の特徴点を抽出し、抽出された特徴点を記憶部170に登録するまでの一連の処理を実行することにより生成されるが、このような地図情報の生成処理は車両1のイグニッションオフ後に完了することもあるため、何らかの原因で地図情報が生成されず、失敗してしまうこともあり得る。
状態管理部110は、このような地図情報の生成処理が最後まで完了した場合に地図情報の登録が成功したと判定し、完了フラグをオンにする。また、状態管理部110は、当該生成処理が最後まで完了しなかった場合に地図情報の登録が失敗したと判定し、完了フラグをオフにする。
後に説明するように、学習走行時に地図情報の登録が失敗した場合、自動駐車が失敗する可能性が高いため、自動駐車の実行が中止される。
学習走行で地図情報の登録が成功している場合(ステップS12、YES)、特徴点検出部140は車両1の周囲を撮影したカメラ画像における特徴点を検出する(ステップS13)。これに併せて、報知部180は、学習走行で地図情報の登録が成功していることをドライバに報知してもよい。
次に、特徴点検出部140は、ステップS13の処理で検出した車両1の周囲の特徴点と地図情報として登録された特徴点とを比較し、ステップS13の処理で検出した車両1の周囲の特徴点の第1の数が、地図情報として登録された特徴点の第2の数より大きい第3の数以上であるか否かを判定する(ステップS14)。
第3の数とは、例えば、第2の数の2倍の数である。なお、ここでは第3の数を第2の数の2倍の数としたが、これに限定されず、第2の数に1より大きい値を乗算して得られる数でもよい。また、第3の数は、第2の数に所定の数を加算して得られる数であってもよい。
そして、第1の数が第3の数以上である場合(ステップS15,YES)、走行制御部160は、自動駐車を実施しないように車両1を制御する(ステップS16)。
図7は、本実施の形態における特徴点202,212の比較を示す図である。左側の図は画像200に対応し、夜の学習走行時に登録された特徴点202が示されている。右側の図は画像210に対応し、昼の自動駐車時に得られた特徴点212が示されている。
この場合、特徴点212の数は、特徴点202の数の2倍以上であるため、走行制御部160は、自動駐車を実施しないように車両1を制御する(ステップS16)。その際、報知部180は、HMI装置20に「自動駐車はできません」といったメッセージを表示させたり、図示しないスピーカから音声メッセージを出力したりして、自動駐車ができないことをドライバに報知してもよい。
ステップS13の処理で検出した車両1の周囲の特徴点の数が、地図情報として登録された特徴点の数よりも大きくなると、対応しない特徴点同士が誤って対応付けられる可能性が生じ、車両1の周囲にある物体を誤認識するリスクがあるため、自動駐車を実施しないようにすることにより、誤認識による事故を防ぐことができる。
ステップS15において、第1の数が第3の数以上でない場合(ステップS15、NO)、走行制御部160は、自動駐車を実施するように車両1を制御する(ステップS17)。
ステップS12において、学習走行による地図情報の登録が失敗していた場合(ステップS12、NO)、報知部180は、HMI装置20に「前回の登録処理は失敗」というメッセージを表示させたり、図示しないスピーカから音声メッセージを出力したりしてドライバに報知する(ステップS18)。
その後、状態管理部110は、車両1に再び、図4に示したような学習走行による地図情報の登録処理を実行させる(ステップS19)。
図8は、本実施の形態における駐車スペース201の特徴点242,252を示す図である。左側の図は、昼の学習走行時に撮影されたカメラ画像240から抽出された特徴点242の一例を示す図であり、右側の図は、夜の自動駐車時に撮影されたカメラ画像250から抽出された特徴点252の一例を示す図である。
昼に撮影されたカメラ画像240からは、特徴点242は合計13個抽出されている。また、夜に撮影されたカメラ画像250からは、特徴点252は合計4個抽出されている。
図9は、本実施の形態における特徴点242,252の比較を示す図である。左側の図は画像240に対応し、昼の学習走行時に登録された特徴点242が示されている。右側の図は画像250に対応し、夜の自動運転時に得られた特徴点252が示されている。
この場合、特徴点252の30%以上が特徴点242と一致するので、自動駐車は可能とされる。なお、一致の基準値は30%に限定されず、それ以外の値に設定してもよい。
図10は、本実施の形態における駐車スペース201の特徴点282,292を示す図である。左側の図は、昼の学習走行時に撮影されたカメラ画像280から抽出された特徴点282を示す図であり、右側の図は、昼の自動駐車時に撮影されたカメラ画像290から抽出された特徴点292を示す図である。
カメラ画像280からは、特徴点282は合計13個抽出されている。また、カメラ画像290からも、特徴点292は合計13個抽出されている。
図11は、本実施の形態における特徴点282,292の比較を示す図である。左側の図は画像280に対応し、昼の学習走行時に登録された特徴点282が示されている。右側の図は画像290に対応し、昼の自動駐車時に得られた特徴点292が示されている。
この場合も、特徴点292の30%以上が特徴点282と一致するので、自動駐車は可能とされる。
図12は、本実施の形態における駐車スペース201の特徴点322を示す図である。左側の図は、昼の学習走行時に撮影されたカメラ画像320から抽出された特徴点322を示す図であり、右側の図は、夜の真っ暗な状態での自動駐車時に撮影されたカメラ画像330を示す図である。
カメラ画像320からは、特徴点322は合計13個抽出されている。カメラ画像330からは、特徴点の抽出はできていない。
図13は、本実施の形態における特徴点322の比較を示す図である。左側の図は画像320に対応し、昼の学習走行時に登録された特徴点322が示されている。右側の図は画像330に対応し、夜の自動駐車時に得られた特徴点はない。
この場合、夜の自動駐車時に得られた特徴点は特徴点322と30%以上一致しているとはいえないので、自動駐車は不可能とされる。
以上、実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態において、各構成要素は、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
また、本発明の全般的または具体的な態様は、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよい。また、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
本開示は、駐車支援装置、駐車支援方法および駐車支援プログラムに利用することができる。
1 車両
2 カメラ
10 操作装置
20 HMI装置
30 車両制御装置
40 ナビゲーション装置
100 駐車支援装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 I/O
105 IMP
110 状態管理部
120 地図生成部
130 画像処理部
140 特徴点検出部
150 位置推定部
160 走行制御部
170 記憶部
180 報知部
200 画像
201 駐車スペース
202,212,242,252,282,292,322 特徴点

Claims (5)

  1. 車両の自動駐車時に自動駐車の開始位置において撮影されたカメラ画像から抽出された、物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第1の数が、前記開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から抽出された、前記物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第2の数よりも大きい第3の数以上であるか否かを判定する特徴点検出部と、
    前記第1の数が前記第3の数以上である場合、前記自動駐車を実施しないように前記車両を制御する走行制御部と、
    を備える駐車支援装置。
  2. 前記開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から複数の特徴点を抽出し、抽出された特徴点を登録するまでの一連の処理が失敗した場合に、失敗したことを報知する報知部をさらに備える請求項1に記載の駐車支援装置。
  3. 車両の自動駐車時に自動駐車の開始位置において撮影されたカメラ画像から抽出された、物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第1の数が、前記開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から抽出された、前記物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第2の数よりも大きい第3の数以上であるか否かを判定する特徴点検出ステップと、
    前記第1の数が前記第3の数以上である場合、前記自動駐車を実施しないように前記車両を制御する走行制御ステップと、
    を含む駐車支援方法。
  4. 前記開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から複数の特徴点を抽出し、抽出された特徴点を登録するまでの一連の処理が失敗した場合に、失敗したことを報知する報知ステップをさらに含む請求項3に記載の駐車支援方法。
  5. 車両の自動駐車時に自動駐車の開始位置において撮影されたカメラ画像から抽出された、物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第1の数が、前記開始位置において学習走行時に撮影されたカメラ画像から抽出された、前記物体の角および端に位置する点として定義される複数の特徴点の第2の数よりも大きい第3の数以上であるか否かを判定する特徴点検出ステップと、
    前記第1の数が前記第3の数以上である場合、前記自動駐車を実施しないように前記車両を制御する走行制御ステップと、
    をコンピュータに実行させる駐車支援プログラム。
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