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JPH0528401B2 - - Google Patents
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JPH0528401B2 - - Google Patents

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JPH0528401B2
JPH0528401B2 JP61195855A JP19585586A JPH0528401B2 JP H0528401 B2 JPH0528401 B2 JP H0528401B2 JP 61195855 A JP61195855 A JP 61195855A JP 19585586 A JP19585586 A JP 19585586A JP H0528401 B2 JPH0528401 B2 JP H0528401B2
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line
unmanned vehicle
travel
image
traveling
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JP61195855A
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Japanese (ja)
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JPS6352213A (en
Inventor
Akyoshi Ito
Kohei Nozaki
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
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Publication date
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) この発明は無人車のコース追従走行方法に係
り、詳しくは無人車の走行経路を指示する走行ラ
インを撮像装置で撮り、その撮像装置で撮つた走
行ラインの画像を画像処理して決定した走行経路
に沿つて走行させる画像式無人車におけるコース
追従走行方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Purpose of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a course-following driving method for an unmanned vehicle, and more specifically, a method for photographing a driving line that indicates the driving route of an unmanned vehicle using an imaging device, and capturing the image. The present invention relates to a course-following driving method in an image-based unmanned vehicle, which runs an image-based unmanned vehicle along a driving route determined by image processing an image of a driving line taken by a device.

(従来技術及び問題点) 本出願人はこの種の画像式無人車において撮像
装置で撮つた走行経路を指示する走行ラインを画
像処理し、無人車を走行ラインに沿つて走行させ
るための安全かつ合理的な走行経路を決定する方
法を先に種々出願している。
(Prior Art and Problems) The present applicant has developed an image processing system for this type of image-based unmanned vehicle that uses an imaging device to image the travel line that indicates the travel route, and provides a safe and secure way for the unmanned vehicle to travel along the travel line. Various applications have been previously filed regarding methods for determining rational travel routes.

その一つの走行経路決定方法としては撮像装置
で撮像した走行ラインを画像処理しその走行ライ
ン上から複数個の点を選定しその選定した点から
当該走行ラインに近似する曲線の関数を求め、そ
の近似曲線を無人車の走行経路とするものがあ
る。
One way to determine a driving route is to image-process a driving line captured by an imaging device, select multiple points on the driving line, and calculate a function of a curve that approximates the driving line from the selected points. Some use approximate curves as driving routes for unmanned vehicles.

(発明が解決しようとする問題点) ところで、画像式無人車においては実際の走行
ラインに正確かつ確実に沿つて走行するのが望ま
しいが、前記したように走行ラインの近似曲線を
走行経路としその近似曲線の関数に基づいてステ
アリング制御していることから走行ライン上を正
確かつ確実に無人車を走行させるのには限界があ
つた。
(Problem to be Solved by the Invention) Incidentally, it is desirable for image-based unmanned vehicles to travel along the actual travel line accurately and reliably, but as described above, it is preferable to use an approximate curve of the travel line as the travel route. Because steering control is based on the approximate curve function, there are limits to how accurately and reliably an unmanned vehicle can travel along a travel line.

この発明の目的は実際の走行ライン上を正確か
つ確実に無人車を走行させることができる画像式
無人車におけるコース追従走行方法を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a course following driving method for an image-based unmanned vehicle that allows the unmanned vehicle to travel accurately and reliably on an actual driving line.

発明の構成 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成すべく、無人車に備えた撮像装
置で同無人車の走行経路を指示する走行ラインを
撮像し、その画像中の走行ラインについて同ライ
ンに沿つて複数個の点を選定しその選定点におけ
る走行ラインの微係数を求め、その求めた微係数
を当該選定点での無人車の姿勢角として各選定点
の微係数に基づいてステアリング角を制御する画
像式無人車におけるコース追従走行方法をその要
旨とするものである。
Structure of the Invention (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, an imaging device provided in an unmanned vehicle captures an image of a traveling line indicating the traveling route of the unmanned vehicle, and the traveling line in the image is Select multiple points along the same line, find the differential coefficient of the traveling line at the selected points, and use the obtained differential coefficient as the attitude angle of the unmanned vehicle at the selected point based on the differential coefficient of each selected point. The gist of this paper is a course-following method for an image-based unmanned vehicle that controls the steering angle.

(作用) その画像中の走行ライン上に選定した選定点に
おける走行ラインの接線(傾き)はその選定点に
おける微分値、即ち、微係数を意味し、その微係
数を無人車の姿勢角とすれば走行ラインのその選
定点においては無人車はスムースに走行ライン上
を走行することになる。その結果、各選定点の微
係数をその選定点における無人車の姿勢角とする
とともに、選定点から次の選定点まで走行させる
際、その両選定点の微係数に基づいて無人車のス
テアリング角を制御することにより、無人車は確
実に走行ライン上を走行することになる。
(Function) The tangent (inclination) of the travel line at the selected point selected on the travel line in the image means the differential value, that is, the differential coefficient, at that selected point, and the differential coefficient is taken as the attitude angle of the unmanned vehicle. For example, at that selected point on the travel line, the unmanned vehicle will travel smoothly on the travel line. As a result, the differential coefficient of each selected point is used as the attitude angle of the unmanned vehicle at that selected point, and when driving from the selected point to the next selected point, the steering angle of the unmanned vehicle is determined based on the differential coefficient of both selected points. By controlling this, the unmanned vehicle will reliably travel on the driving line.

(実施例) 以下、この発明の画像式無人車の走行経路決定
方法を具体化した無人車の走行制御装置の一実施
例を図面に従つて説明する。
(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of an unmanned vehicle travel control device embodying the image-based unmanned vehicle travel route determination method of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、無人車1の前側上部中央位置
には支持フレーム2が立設されていて、そのフレ
ーム2の上部中央位置には撮像装置としての
CCD(cnarge coupled device)カメラ3が設け
られている。CCDカメラ3は無人車1の前方の
路面4上のエリア4aを撮るように支持フレーム
2にセツトされている。
In FIG. 1, a support frame 2 is erected at the upper center position on the front side of the unmanned vehicle 1, and an image pickup device is installed at the upper center position of the frame 2.
A CCD (cnarge coupled device) camera 3 is provided. The CCD camera 3 is set on the support frame 2 so as to photograph an area 4a on the road surface 4 in front of the unmanned vehicle 1.

前記路面4には第2図に示すように無人車1の
走行経路を指示する走行ライン5が一定の線幅に
て描かれ、本実施例では路面4の色と異なる白色
の塗料にて描かれている。そして、この一定の線
幅を有した走行ライン5を前記CCDカメラ3が
撮ることになる。
On the road surface 4, as shown in FIG. 2, a travel line 5 indicating the travel route of the unmanned vehicle 1 is drawn with a constant line width, and in this embodiment, it is drawn with a white paint different from the color of the road surface 4. It is. Then, the CCD camera 3 photographs the traveling line 5 having a constant line width.

従つて、CCDカメラ3は第4図に示すエリア
4aを第5図に示す画像6としてとらえることに
なり、そのエリア4aの画像6を本実施例では
256×256個の画素で構成している。そして、
CCDカメラ3において白色の走行ライン5を撮
つた信号(以下、画素信号という)は出力レベル
が高く、反対に路面4を撮つた画素信号は出力レ
ベルが低くなつている。又、本実施例ではCCD
カメラ3の両側下方位置に同カメラ3の撮像を容
易にするために前記路面4を照す照明ランプ7が
設置されているが、照明ランプ7を使用しないで
実施してもよい。
Therefore, the CCD camera 3 captures the area 4a shown in FIG. 4 as the image 6 shown in FIG. 5, and the image 6 of the area 4a is used in this embodiment.
It consists of 256 x 256 pixels. and,
A signal (hereinafter referred to as a pixel signal) captured by the CCD camera 3 that captures the white running line 5 has a high output level, while a pixel signal that captures the road surface 4 has a low output level. In addition, in this example, CCD
Although illumination lamps 7 that illuminate the road surface 4 are installed below both sides of the camera 3 in order to facilitate image pickup by the camera 3, it is also possible to carry out the process without using the illumination lamps 7.

次に、無人車1を搭載した走行制御装置の電気
的構成を第3図に従つて説明する。
Next, the electrical configuration of the travel control device equipped with the unmanned vehicle 1 will be explained with reference to FIG.

マイクロコンピユータ10は中央処理装置(以
下、CPUという)11と制御プログラムを記憶
した読み出し専用のメモリ(ROM)よりなるプ
ログラムメモリ12とCPU11の画素データ及
びその他演算処理結果等を一時記憶する読み出し
及び書き替え可能なメモリ(RAM)よりなる作
業用メモリ13及びタイマ14等から構成されて
いる。そして、CPU11はプログラムメモリ1
2に記憶された制御プログラムにて走行ラインの
状態を割り出すとともに、ステアリング制御等の
走行のための各種の演算処理動作を実行するよう
になつている。
The microcomputer 10 includes a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 11, a program memory 12 consisting of a read-only memory (ROM) that stores control programs, and a read/write memory that temporarily stores pixel data and other arithmetic processing results of the CPU 11. It is composed of a working memory 13 consisting of a replaceable memory (RAM), a timer 14, and the like. And the CPU 11 is the program memory 1
The control program stored in 2 determines the state of the driving line and also executes various arithmetic processing operations for driving such as steering control.

前記CPU11はタイマ14が計時する時間に
基づいて一定時間ごとに入出力インターフエイス
15及びA/D変換器16を介して前記CCDカ
メラ3を走査制御するとともに、そのCCDカメ
ラ3からの画素信号をA/D変換器16、バスコ
ントローラ17を介して画素データにして作業用
メモリ13に記憶させる。
The CPU 11 scans and controls the CCD camera 3 via the input/output interface 15 and the A/D converter 16 at regular intervals based on the time measured by the timer 14, and also scans and controls the pixel signals from the CCD camera 3. The pixel data is converted into pixel data via the A/D converter 16 and the bus controller 17 and stored in the working memory 13.

A/D変換器16はCCDカメラ3からの画素
信号をアナログ値からデジタル値に変換する際、
各画素信号が予め定めた設定値以上かどうか判断
する。そして、A/D変換器16は設定値以上の
画素信号の場合には白色の走行ライン5の部分の
画素として「1」、反対に未満の画素信号の場合
には暗い色の路面4の部分の画素として「0」と
するようにして順次入力されてくる各画素信号を
2値化し画素データとしてバスコントローラ17
を介して作業用メモリ13に記憶する。
When the A/D converter 16 converts the pixel signal from the CCD camera 3 from an analog value to a digital value,
It is determined whether each pixel signal is equal to or greater than a predetermined set value. Then, the A/D converter 16 sets the pixel to "1" for the white traveling line 5 part when the pixel signal is greater than the set value, and on the other hand, when the pixel signal is less than the set value, the dark colored part of the road surface 4. The bus controller 17 binarizes each pixel signal that is sequentially input so that the pixel is set to "0" and converts it into pixel data.
The data is stored in the working memory 13 via the .

従つて、作業用メモリ13にはCCDカメラ3
が撮つた画像6が256×256個の画素データとして
記憶されることになる。
Therefore, the working memory 13 includes the CCD camera 3.
The image 6 taken by the user will be stored as 256×256 pixel data.

2値化レベルコントローラ18は前記CPU1
1からの制御信号に基づいて前記A/D変換器1
6が2値化するための設定値のデータを同A/D
変換器16に出力するようになつている。ドライ
ブコントローラ19は無人車1の走行用の駆動モ
ータ20及び操舵機構21を同じくCPU11か
らの制御信号に基づいて制御する。そして、駆動
モータ20は無人車1の走行速度Vを決定し、操
舵機構21は無人車1のステアリング角Θを決定
する。
The binarization level controller 18 is connected to the CPU 1
1 based on the control signal from the A/D converter 1.
The setting value data for 6 to be binarized is sent to the same A/D.
The signal is output to a converter 16. The drive controller 19 controls the driving motor 20 and steering mechanism 21 for driving the unmanned vehicle 1 based on control signals from the CPU 11 as well. The drive motor 20 determines the traveling speed V of the unmanned vehicle 1, and the steering mechanism 21 determines the steering angle Θ of the unmanned vehicle 1.

尚、本実施例では無人車1は常に予め設定した
一定の走行速度Vで走行するようにモータ20を
制御している。
In this embodiment, the motor 20 is controlled so that the unmanned vehicle 1 always travels at a preset constant travel speed V.

又、本実施例では説明の便宜上、CCDカメラ
3の走査制御は画面に対して横方向(y軸方向)
に走査し、その走査が画面の上から下方向(x軸
方向)に移る走査方式を採用するが、その他の走
査方式で実施してもよいことは勿論である。
In addition, in this embodiment, for convenience of explanation, the scanning control of the CCD camera 3 is performed in the horizontal direction (y-axis direction) with respect to the screen.
Although a scanning method is adopted in which the scanning moves from the top of the screen to the bottom (in the x-axis direction), it goes without saying that other scanning methods may be used.

次に、上記のように構成したCPU11の処理
動作について説明する。
Next, the processing operation of the CPU 11 configured as described above will be explained.

今、CPU11からの制御信号に基づいてCCD
カメラ3が走査制御されると、同カメラ3は路面
4に対して垂直ではなく一定の角度傾いて撮像し
ていることから第6図に示す前方のエリア4aを
第7図に示すような画像6に撮像する。CCDカ
メラ3が撮像した画像6は画素信号としてA/D
変換器16に出力され、そのA/D変換器16に
て各画素信号が走行ライン5の部分の画素信号か
路面4の部分の画素信号かが判別され画素データ
としてバスコントローラ17を介して作業用メモ
リ13に転送される。
Now, based on the control signal from CPU11, the CCD
When the camera 3 is scan-controlled, since the camera 3 is not perpendicular to the road surface 4 but is taking images at a certain angle of inclination, an image of the front area 4a shown in FIG. 6 as shown in FIG. 7 is created. 6. The image 6 captured by the CCD camera 3 is converted into an A/D signal as a pixel signal.
The A/D converter 16 determines whether each pixel signal is a pixel signal for the traveling line 5 or a pixel signal for the road surface 4 and processed as pixel data via the bus controller 17. data is transferred to the memory 13 for use.

作業用メモリ13に画素データが転送される
と、CPU11はその画素データに基づいて走行
ライン5上の無人車1に近い地点における傾き、
即ち、走行ライン5をある曲線であらわした場合
におけるその地点の微係数(微分値)、即ち、無
人車1の姿勢角Φを求める処理動作を実行する。
When the pixel data is transferred to the working memory 13, the CPU 11 calculates the inclination at a point near the unmanned vehicle 1 on the travel line 5 based on the pixel data.
That is, when the traveling line 5 is represented by a certain curve, a processing operation is executed to obtain the differential coefficient (differential value) at that point, that is, the attitude angle Φ of the unmanned vehicle 1.

まず、第7図に示すように画像6の最下側のチ
エツクラインL0a,L0bと対応する横一列の
画素列の画素データを読み出しその各ラインL0
a,L0b上における走行ライン5の画素データ
と路面4の画素データを判別し、ラインL0aを
交差する走行ライン5の中心位置C0aを求めた
後、チエツクラインL0b上にある走行ライン5
の画素データ群から同様にチエツクラインL0b
を交差する走行ライン5の中心位置C0bを求め
る。
First, as shown in FIG. 7, pixel data of one horizontal pixel column corresponding to the lowest check lines L0a and L0b of the image 6 is read out, and each line L0
After determining the pixel data of the traveling line 5 on the check line L0b and the pixel data of the road surface 4 and finding the center position C0a of the traveling line 5 that intersects the line L0a, the pixel data of the traveling line 5 on the check line L0b is determined.
Similarly, the check line L0b is obtained from the pixel data group of
Find the center position C0b of the travel line 5 that intersects the .

この両中心位置C0a,C0bは画像6を構成
する各画素において左から数えて128番目のある
縦一列の画素列をx軸、上から数えて128番目に
ある横一例の画素列をy軸としたx、y座標で求
めている。
These center positions C0a and C0b are determined by the x-axis being the 128th vertical pixel column counting from the left in each pixel that makes up the image 6, and the y-axis being the 128th horizontal pixel column counting from the top. It is calculated using the x and y coordinates.

CPU11は両中心位置C0a,C0bを射影
変換、即ち、画像6で求めた中心位置C0a,C
0bが実際のエリア4a上のどの位置Q0a,Q
0bにあるかを割り出す。これは前記したように
CCDカメラ3が路面4を垂直に撮像していない
ことから画像6中の走行ライン5と実際のエリア
4aにおける走行ライン6と相違するのを一致さ
せる処理である。そして、その変換方法は本出願
人が先に出願した例えば特願昭60−283852号(特
開昭62−140110号)を参照すれば容易に理解され
る。
The CPU 11 projectively transforms both the center positions C0a and C0b, that is, the center positions C0a and C0 obtained from the image 6.
Which position Q0a,Q on the actual area 4a is 0b?
Determine whether it is in 0b. This is as mentioned above
Since the CCD camera 3 does not image the road surface 4 vertically, this process is performed to match the difference between the travel line 5 in the image 6 and the actual travel line 6 in the area 4a. The conversion method can be easily understood by referring to, for example, Japanese Patent Application No. 60-283852 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-140110) previously filed by the present applicant.

尚、この射影変換して求めた中心位置Q0a,
Q0bは無人車1の中心を通る進行方向をY軸、
エリア4aを左右に2分する線をX軸とし、か
つ、両軸の交点(原点)を無人車1の現在位置
(正確にはCCDカメラ3の位置)HPとしたX、
Y座標で求めている。
In addition, the center position Q0a obtained by this projective transformation,
Q0b is the traveling direction passing through the center of the unmanned vehicle 1 on the Y axis,
The line that divides the area 4a into left and right halves is the X axis, and the intersection of both axes (origin) is the current position of the unmanned vehicle 1 (more precisely, the position of the CCD camera 3) HP.
I'm looking for the Y coordinate.

CPU11は中心位置Q0a,Q0bからチエ
ツクラインL0a,L0b間を通る走行ライン5
の傾き(走行ライン5の微係数)Φ0を算出し、
その傾きΦ0を作業用メモリ13に記憶する。
The CPU 11 runs a running line 5 that runs from the center positions Q0a, Q0b to the check lines L0a, L0b.
Calculate the slope (differential coefficient of running line 5) Φ0,
The slope Φ0 is stored in the working memory 13.

即ち、中心位置Q0a,Q0bの座標位置をそ
れぞれ(X0a,Y0a),(X0b,Y0b)と
すると、傾きΦ0は以下の通り求めることができ
る。
That is, if the coordinate positions of the center positions Q0a and Q0b are (X0a, Y0a) and (X0b, Y0b), respectively, the slope Φ0 can be determined as follows.

ΔX=X0a−X0b ΔY=Y0a−Y0b Φ0=tan-1(ΔX/ΔY) 次に、CPU11は無人車1の現在位置HPと走
行ライン5上の中心位置Q0bを通り、かつ、中
心位置Q0bで微係数F′(X0b)がΔX/ΔY
(=tanΦ0)となる3次曲線Lの関数F(x)=aX3
+bX2+cX+dを求める。
ΔX=X0a−X0b ΔY=Y0a−Y0b Φ0=tan -1 (ΔX/ΔY) Next, the CPU 11 passes the current position HP of the unmanned vehicle 1 and the center position Q0b on the traveling line 5, and at the center position Q0b. The differential coefficient F' (X0b) is ΔX/ΔY
(=tanΦ0) Function of cubic curve L F(x)=aX 3
Find +bX 2 +cX+d.

尚、この算出において本実施例では現在位置
HPにおいて微係数F′(0)=0となるようにして
いる。上記の条件に基づいて3次曲線Lの関数F
(x)が求まると、CPU11はこの関数F(x)を無人
車1の現在位置HPからエリア4a内の走行ライ
ン5上の中心位置Q0bまでの走行経路として決
定する。
In this calculation, in this example, the current position is
The differential coefficient F'(0) is set to be 0 at HP. Based on the above conditions, the function F of the cubic curve L
Once (x) is determined, the CPU 11 determines this function F(x) as the travel route from the current position HP of the unmanned vehicle 1 to the center position Q0b on the travel line 5 in the area 4a.

走行経路が決定すると、CPU11は駆動モー
タ20を駆動させて無人車1を予め定めた一定速
度Vで走行させるとともに、この関数F(x)に基づ
いて操舵機構21を制御する制御処理を行なう。
When the travel route is determined, the CPU 11 drives the drive motor 20 to cause the unmanned vehicle 1 to travel at a predetermined constant speed V, and performs control processing to control the steering mechanism 21 based on this function F(x).

この処理は現在位置HPから関数F(x)の3次曲
線Lに沿つて無人車1を走行ライン5の中心位置
Q0bまで走行させるための処理動作であつて、
その時々の走行位置における姿勢角Φを前記関数
F(x)から求め、無人車1がその時々においてその
姿勢角Φとなるようにステアリング角Θを決定し
操舵機構21を作動制御する処理動作である。
This processing is a processing operation for driving the unmanned vehicle 1 from the current position HP to the center position Q0b of the travel line 5 along the cubic curve L of the function F(x),
A processing operation of determining the attitude angle Φ at the current traveling position from the function F(x), determining the steering angle Θ so that the unmanned vehicle 1 has the attitude angle Φ at the time, and controlling the operation of the steering mechanism 21. be.

本実施例の場合、このステアリング制御を行な
うのに定常旋回走行を採用し、この走行は第8図
及び第9図に示すようにステアリング角度Θsを
一定に保持すると一定の半径Rで旋回する走行を
いい、ΔT秒後の姿勢角Φの変化をΔΦ、走行速
度をV、無人車1のホイルベースをDとすると以
下の式が成りたつ。
In the case of this embodiment, steady turning driving is adopted to perform this steering control, and this driving is a driving that turns with a constant radius R when the steering angle Θs is held constant, as shown in FIGS. 8 and 9. If ΔΦ is the change in the attitude angle Φ after ΔT seconds, V is the traveling speed, and D is the wheel base of the unmanned vehicle 1, then the following formula holds true.

ΔΦ=V・Θs・ΔT/D R=D/Θs そして、両式からV・ΔTだけ進む間にΔΦだ
け姿勢角Φを変化させるためには、ΔT毎に半径
R(=V・ΔT/ΔΦ)を計算し、その半径Rから
ステアリング角Θs(=D/R=D・ΔΦ/V・
ΔT)を算出すればよい。従つて、CPU11は
ΔT毎にステアリング角Θsを前記式に基づいて算
出し、操舵機構21を作動制御すれば無人車1を
前記3次曲線Lに沿つて走行させることができ
る。
ΔΦ=V・Θs・ΔT/D R=D/Θs Then, from both equations, in order to change the attitude angle Φ by ΔΦ while advancing by V・ΔT, the radius R (=V・ΔT/ΔΦ ), and from its radius R, the steering angle Θs (=D/R=D・ΔΦ/V・
ΔT). Therefore, the CPU 11 calculates the steering angle Θs for each ΔT based on the above equation, and controls the operation of the steering mechanism 21 to cause the unmanned vehicle 1 to travel along the cubic curve L.

尚、この詳細は本出願人が先に出願した例えば
特願昭60−283851号、特願昭60−281399号に記載
された内容を参照すれば容易に理解されよう。
The details can be easily understood by referring to the contents described in Japanese Patent Application No. 60-283851 and Japanese Patent Application No. 60-281399, which were previously filed by the present applicant.

無人車1が走行を開始すると、続いてCPU1
1は画像6の画素データに基づいて撮像された走
行ライン5上の複数の選定点の傾き、即ち、走行
ライン5をある曲線であらわした場合におけるそ
の各地点の微係数(微分値)を求める処理動作を
実行する。
When unmanned vehicle 1 starts running, CPU 1
1 determines the slope of a plurality of selected points on the travel line 5 captured based on the pixel data of the image 6, that is, the differential coefficient (differential value) of each point when the travel line 5 is represented by a certain curve. Perform processing operations.

CPU11は前記画像6の最下側のチエツクラ
インL0a,L0bで求めた処理と同様に、同チ
エツクラインL0a,L0bと隣接する所定の間
隔位置に第1チエツクラインL1a,L1bを設
定しその対応する横一列の画素列の画素データを
読み出しその各ラインL1a,L1bにおける走
行ライン5の画素データと路面4の画素データを
判別し、ラインL1aを交差する走行ライン5の
中心位置C1aを求めた後、チエツクラインL1
b上にある走行ライン5の画素データ群から同様
にチエツクラインL1bを交差する走行ライン5
の中心位置C1bを求める。
The CPU 11 sets first check lines L1a and L1b at predetermined spacing positions adjacent to the check lines L0a and L0b, and performs corresponding operations in the same way as the process obtained using the check lines L0a and L0b at the bottom of the image 6. After reading out the pixel data of one horizontal pixel column and determining the pixel data of the running line 5 and the pixel data of the road surface 4 in each of the lines L1a and L1b, and finding the center position C1a of the running line 5 that intersects the line L1a, Check line L1
From the pixel data group of the running line 5 on b, the running line 5 that intersects the check line L1b is similarly selected.
Find the center position C1b.

CPU11は画像6で求めた中心位置C1a,
C1bが実際のエリア4a上のどの位置Q0a,
Q0bにあるか前記と同様に射影変換する。そし
て、CPU11は中心位置Q1a,Q1bからチ
エツクラインL1a,L1b間を通る走行ライン
5の傾き(走行ライン5の微係数)Φ1を算出
し、その傾きΦ1を作業用メモリ13に記憶す
る。
The CPU 11 has the center position C1a obtained from image 6,
At which position Q0a on the actual area 4a is C1b?
If it is in Q0b, projective transformation is performed in the same way as above. Then, the CPU 11 calculates the slope Φ1 of the running line 5 passing between the check lines L1a and L1b from the center positions Q1a and Q1b (the differential coefficient of the running line 5), and stores the slope Φ1 in the working memory 13.

即ち、第10図に示すように前記と同様に中心
位置Q1a,Q1bの座標位置をそれぞれ(X1
a,Y1a),(X1b,Y1b)とすると、前記
と同様にその傾きΦ1は以下の通り求めることが
できる。
That is, as shown in FIG. 10, the coordinate positions of the center positions Q1a and Q1b are respectively (X1
a, Y1a), (X1b, Y1b), the slope Φ1 can be obtained as follows in the same way as above.

ΔX=X1a−X1b ΔY=Y1a−Y1b Φ1=tan-1(ΔY/ΔX) 第1のチエツクラインL1a,L1bにおける
走行ライン5の傾きΦ1が求まると、CPU11
は以後同様な方法で一定の間隔をおいて第8のチ
エツクラインL8a,L8bまで各チエツクライ
ンにおける位置C2a,C2b〜C8a,C8
b,Q2a,Q2b〜Q8a,Q8b、及び、傾
き(微係数)Φ2〜Φ8を求め順次作業用メモリ
13に記憶する。
ΔX=X1a−X1b ΔY=Y1a−Y1b Φ1=tan −1 (ΔY/ΔX) When the slope Φ1 of the running line 5 at the first check lines L1a and L1b is determined, the CPU 11
Thereafter, in the same manner, the positions C2a, C2b to C8a, C8 on each check line are moved up to the eighth check line L8a, L8b at regular intervals.
b, Q2a, Q2b to Q8a, Q8b, and slopes (differential coefficients) Φ2 to Φ8 are determined and sequentially stored in the working memory 13.

この微係数Φ1,Φ2〜Φ8の一群はエリア4
a内の走行ライン5上を移動する際の各位置Q1
b,Q2b〜Q8bにおける姿勢角Φを示すこと
になる。従つて、エリア4a内の走行ライン5の
各位置Q1b,Q2b〜Q8bにおいて無人車1
の姿勢角ΦがΦ1,Φ2〜Φ8となるように操舵
機構21を介してステアリング角Θを制御するこ
とによつて、無人車1を同走行ライン5に沿つて
移動させることが可能となる。
This group of differential coefficients Φ1, Φ2 to Φ8 is area 4
Each position Q1 when moving on the travel line 5 in a
b, the attitude angle Φ at Q2b to Q8b is shown. Therefore, at each position Q1b, Q2b to Q8b of the travel line 5 in the area 4a, the unmanned vehicle 1
By controlling the steering angle Θ via the steering mechanism 21 so that the attitude angle Φ becomes Φ1, Φ2 to Φ8, it becomes possible to move the unmanned vehicle 1 along the same traveling line 5.

尚、この第8のチエツクラインL8a,L8b
までの傾きΦ8の算出についてCPU11は少な
くとも無人車1が前記2次曲線L上を走行し前記
走行ライン5上の中心位置Q0bまでに終了する
ようにしている。
Note that this eighth check line L8a, L8b
Regarding the calculation of the slope Φ8 up to, the CPU 11 at least ensures that the unmanned vehicle 1 travels on the quadratic curve L and finishes by the center position Q0b on the travel line 5.

無人車1が走行ライン5上の中心位置Q0bに
到達すると、無人車1の姿勢角Φは前記Φ0に制
御されることあから、CPU11はそのままスム
ースに走行ライン5に乗り前記した走行ライン5
上の位置Q1bに向つて移動することになる。こ
の時、CPU11は作業用メモリ13に記憶した
位置Q1bの微係数Φ1を読み出し、このΦ1、
前記Φ0、無人車1の走行速度V、位置Q1bに
到達するまでの時間ΔT(ΔTは区間ごとに異な
り、この場合Q1b,Q0b間を直線とみなし、この
距離をl01とするとΔT01=l01/Vとして求める)
及び無人車1のホイルベースの長さDに基づいて
その時々ステアリング角Θ(D=ΔΦ/V・ΔT;
尚、ΔΦ=Φ1−Φ0)を制御して操舵機構21を
駆動制御する。その結果、無人車1は位置Q1b
に走行ライン5上に乗つてスムースに到達するこ
とになる。
When the unmanned vehicle 1 reaches the center position Q0b on the traveling line 5, the attitude angle Φ of the unmanned vehicle 1 is controlled to the above-mentioned Φ0, so the CPU 11 smoothly rides on the traveling line 5 and returns to the aforementioned traveling line 5.
It will move towards the upper position Q1b. At this time, the CPU 11 reads the differential coefficient Φ1 of the position Q1b stored in the working memory 13, and this Φ1,
The above Φ0, the traveling speed V of the unmanned vehicle 1, and the time ΔT to reach the position Q1b (ΔT differs depending on the section. In this case, if the distance between Q 1b and Q 0b is regarded as a straight line and this distance is l 01 , then ΔT 01 = l 01 /V)
and the steering angle Θ (D=ΔΦ/V・ΔT;
Note that the steering mechanism 21 is driven and controlled by controlling ΔΦ=Φ1−Φ0). As a result, the unmanned vehicle 1 is located at the position Q1b
You will get on the running line 5 and reach the destination smoothly.

無人車1が位置Q1bに到達すると、CPU1
1は次に移動すべき位置Q2bの微係数Φ2を作
業用メモリ13から読み出し、このΦ2、前記Φ
1、無人車1の速度V、位置Q2bに到達するま
での時間ΔT=l12/V;尚、l12はQ2b,Q1b間の直
線距離)及び無人車1のホイールベースの長さD
に基づいて前記と同様にその時々のステアリング
角Θを制御し操舵機構21を駆動制御する。以
後、同様な動作を繰り返すことによつて、CPU
11は無人車1が各位置Q3b〜Q8bをスムー
スに通るように走行させることができる。
When unmanned vehicle 1 reaches position Q1b, CPU1
1 reads the differential coefficient Φ2 of the position Q2b to be moved next from the working memory 13, and calculates this Φ2 and the above Φ
1. Speed V of unmanned vehicle 1, time to reach position Q2b ΔT = l 12 /V; l 12 is the straight line distance between Q 2b and Q 1b ) and length D of the wheel base of unmanned vehicle 1
Based on this, the current steering angle Θ is controlled in the same manner as described above, and the steering mechanism 21 is driven and controlled. After that, by repeating the same operation, the CPU
11 allows the unmanned vehicle 1 to travel smoothly through each of the positions Q3b to Q8b.

このように本実施例では現在位置からCCDカ
メラ3が撮らえた走行ライン5を乗せるための3
次曲線Lの関数F(X)を求めるとき、走行ライン5
に乗る位置Q0bにおける走行ライン5の微係数
Φ0を関数F(X)の要素として求めたので、3次曲
線Lに沿つて走行する無人車1が位置Q0bに確
実に乗りかつ同位置Q0bに到達した時、無人車
1の姿勢角Φは微係数Φ0と一致することにな
り、スムースに走行ライン5に乗ることになる。
従つて、走行ライン5に乗つた後におけるCCD
カメラ3にて撮像した走行ライン5の画素データ
に基づいて決定した走行経路に移行することがで
きる。
In this way, in this embodiment, the travel line 5 taken by the CCD camera 3 from the current position is placed on the 3
When finding the function F(X) of the following curve L, travel line 5
Since the differential coefficient Φ0 of the traveling line 5 at the position Q0b where the car rides on is determined as an element of the function F(X), the unmanned vehicle 1 traveling along the cubic curve L will surely ride on the position Q0b and reach the same position Q0b. When this happens, the attitude angle Φ of the unmanned vehicle 1 will match the differential coefficient Φ0, and the unmanned vehicle 1 will ride on the traveling line 5 smoothly.
Therefore, the CCD after riding on travel line 5
It is possible to move to a travel route determined based on pixel data of the travel line 5 captured by the camera 3.

又、本実施例では現在位置HPで姿勢角Φがゼ
ロとなる3次曲線Lとしたので、無人車1をスタ
ートさせる際にステアリング角Θはゼロであるか
ら急激にステアリング角を変化させる必要がなく
スムースなステアリング走行が可能となる。
Furthermore, in this embodiment, since the cubic curve L is used such that the attitude angle Φ is zero at the current position HP, the steering angle Θ is zero when starting the unmanned vehicle 1, so it is not necessary to change the steering angle suddenly. This allows for smooth steering operation.

又、本実施例では無人車1が位置Q0bに到達
した後の走行経路はCCDカメラ3にて撮像した
走行ライン5の画素データに基づいて走行ライン
5上の位置Q1b〜Q8bについて微係数Φ1〜
Φ8を求め、この位置Q1b〜Q8bの微係数Φ
1〜Φ8、即ち、無人車1の姿勢角Φに基づいて
ステアリング角Θを制御するようにしたので、無
人車1は走行ライン5そのものを走行軌跡として
走行させることができる。
Further, in this embodiment, the traveling route after the unmanned vehicle 1 reaches the position Q0b is determined by differential coefficients Φ1 to Q8b for the positions Q1b to Q8b on the traveling line 5 based on the pixel data of the traveling line 5 captured by the CCD camera 3.
Find Φ8 and find the differential coefficient Φ of this position Q1b to Q8b.
Since the steering angle Θ is controlled based on 1 to Φ8, that is, the attitude angle Φ of the unmanned vehicle 1, the unmanned vehicle 1 can run along the traveling line 5 itself as a traveling trajectory.

又、この場合エリア4a内の走行エリア5につ
いてある関数を求め、その関数に基づく曲線を走
行経路とする演算処理はなくなるとともに、各位
置Q1b〜Q8bにおける微係数Φ1〜Φ8を作
業用メモリ13に記憶するだけなので、作業用メ
モリ13の記憶容量が非常に小さくて済むことに
なる。
In addition, in this case, there is no need to calculate a certain function for the travel area 5 in the area 4a and use a curve based on that function as the travel route, and the differential coefficients Φ1 to Φ8 at each position Q1b to Q8b are stored in the working memory 13. Since it is only stored, the storage capacity of the working memory 13 can be very small.

尚、この発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、例えば前記実施例では現在位置から位置
Q0bまでの関数F(X)を3次曲線Lとなるようにし
たが、要は位置Q0bにおいてその走行ライン5
の微係数Φ0と一致する微係数となる関数である
ならばどんな関数(例えばn次関数)であつても
よい。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above; for example, in the embodiments described above,
The function F(X) up to Q 0b is made to be a cubic curve L, but the point is that the running line 5 at position Q0b
Any function (for example, an n-th order function) may be used as long as it has a differential coefficient that matches the differential coefficient Φ0 of .

さらに、前記実施例では各チエツクラインの間
隔、例えば第1のチエツクラインL1a,L1b
の間隔は特に限定しなかつたが、要はその位置に
おける微係数が算出できる間隔であれば適宜変更
して実施してもよい。
Furthermore, in the embodiment, the interval between each check line, for example, the first check line L1a, L1b
Although the interval is not particularly limited, the interval may be changed as appropriate as long as the differential coefficient at that position can be calculated.

又、前記実施例では射影変換した後、各位置Q
1b〜Q8bの微係数Φ1〜Φ8を求めたが、こ
れを画像6中の各Q1b〜Q8bにおける微係数
を求めその求めた微係数を射影変換してエリア4
a内における各位置Q1b〜Q8bの微係数Φ1
〜Φ8を求めるようにしてもよい。
In addition, in the above embodiment, after projective transformation, each position Q
The differential coefficients Φ1 to Φ8 of 1b to Q8b were obtained, and the differential coefficients of each of Q1b to Q8b in image 6 were obtained and the obtained differential coefficients were projectively transformed to area 4.
Differential coefficient Φ1 of each position Q1b to Q8b in a
~Φ8 may be determined.

又、前記実施例では第1〜第8のチエツクライ
ンを設定したが、その数を適宜変更して実施して
もよいことは勿論である。この場合、数を多くす
ればその分より精度の高い走行が可能となる。
Further, in the embodiment described above, the first to eighth check lines are set, but it goes without saying that the number may be changed as appropriate. In this case, increasing the number allows for more accurate driving.

又、前記実施例では走行ライン5に乗せるため
の走行経路(3次曲線)を関数F(x)=aX3+bX2
+cX+dとして求めたが、これを求められた位
置Q0bにおける各微係数Φ0に対応した各3次
曲線Lの関数F(x)をテーブル化してプログラムメ
モリ12に記憶させてなる走行制御装置に応用し
てもよい。例えば、本実施例の場合、画像6が
256×256であることから位置Q0bは256通りあ
る。そして、微係数Φ0を5度きざみに設定する
と、 (180゜/5゜−1)・256=8960 となり、8960種類の3次曲線Lを予め用意、即
ち、テーブル化しておけば良いことになる。従つ
て、演算処理時間が短縮されることになる。
In addition, in the above embodiment, the traveling route (cubic curve) for riding on the traveling line 5 is determined by the function F(x)=aX 3 +bX 2
+c It's okay. For example, in this example, image 6 is
Since it is 256×256, there are 256 positions Q0b. Then, if the differential coefficient Φ0 is set in steps of 5 degrees, it becomes (180°/5°-1)・256=8960, which means that 8960 types of cubic curves L need only be prepared in advance, that is, made into a table. . Therefore, calculation processing time is reduced.

又、前記実施例において、各位置Q1b〜Qnb
の微係数Φ1〜Φ8を読み出し、このΦ1〜Φ
8、走行速度V、時間ΔT及びホイールベースの
長さDに基づいてその時々のステアリング角Θ
(=D・ΔΦ/V・ΔT)を求め操舵機構21を駆
動制御するようにしたが、予め走行速度V、時間
ΔT及びホイールベースの長さDが分つているこ
とから、この各微係数Φ1〜Φ8から求めた各
ΔΦ=Φm−Φm−1に対応した各ステアリング角
Θをテーブル化してプログラムメモリ12に記憶
させて実施してもよい。この場合、演算処理時間
が短縮されることになる。又、前記実施例で走行
速度Vは一定という前提で行なつたが、これを車
速センサでその時々の走行速度Vを求め、その求
めた走行速度Vで前記演算処理を行なつてもよい
ことは勿論である。
Furthermore, in the embodiment, each position Q1b to Qnb
Read out the differential coefficients Φ1 to Φ8, and calculate these Φ1 to Φ
8. Current steering angle Θ based on traveling speed V, time ΔT and wheelbase length D
(=D・ΔΦ/V・ΔT) to drive and control the steering mechanism 21, but since the traveling speed V, time ΔT, and wheelbase length D are known in advance, each differential coefficient Φ1 The steering angle Θ corresponding to each ΔΦ=Φm−Φm−1 obtained from ~Φ8 may be made into a table and stored in the program memory 12 for implementation. In this case, the calculation processing time will be shortened. Furthermore, although the above embodiment was carried out on the assumption that the traveling speed V is constant, it is also possible to obtain the traveling speed V at any given time using a vehicle speed sensor and perform the above calculation process using the determined traveling speed V. Of course.

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば無人車
の実際の走行ライン上を正確かつ確実に走行させ
ることができる優れた効果を有する。
Effects of the Invention As described in detail above, the present invention has an excellent effect of allowing an unmanned vehicle to travel accurately and reliably on an actual travel line.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明を具体化した無人車の側面
図、第2図は同じく平面図、第3図は無人車に搭
載された制御装置の電気ブロツク回路図、第4図
はCCDカメラが撮像するエリアを示す図、第5
図はCCDカメラが撮らえた画像を説明するため
の説明図、第6図はエリア内の各チエツクライン
における走行ラインの微係数を説明するための
図、第7図は画像中の各チエツクラインにおける
走行ラインを説明するための図、第8図は定常旋
回走行を説明するための説明図、第9図は姿勢角
と半径との関係を示す図、第10図は微係数を求
めるための説明図である。 図中、1は無人車、3は撮像装置としての
CCDカメラ、5は走行ライン、6は画像、10
はマイクロコンピユータ、11は中央処理装置
(CPU)、12はプログラムメモリ、13は作業
用メモリ、16はA/D変換器、19はドライブ
コントローラ、20は駆動モータ、21は操舵機
構、L0a,L0b〜L8a,L8bはチエツク
ライン、Φ0〜Φ8は微係数、Φは姿勢角、Q0
a,Q0b〜Q8a,Q8bは位置である。
Figure 1 is a side view of an unmanned vehicle that embodies this invention, Figure 2 is a plan view of the same, Figure 3 is an electric block circuit diagram of the control device installed in the unmanned vehicle, and Figure 4 is an image captured by a CCD camera. Diagram showing areas to be
The figure is an explanatory diagram to explain the image taken by the CCD camera, Figure 6 is a diagram to explain the differential coefficient of the running line at each check line in the area, and Figure 7 is an explanatory diagram at each check line in the image. A diagram for explaining the running line, Figure 8 is an explanatory diagram for explaining steady turning travel, Figure 9 is a diagram showing the relationship between attitude angle and radius, and Figure 10 is an explanation for determining the differential coefficient. It is a diagram. In the figure, 1 is an unmanned vehicle and 3 is an imaging device.
CCD camera, 5 is the running line, 6 is the image, 10
is a microcomputer, 11 is a central processing unit (CPU), 12 is a program memory, 13 is a working memory, 16 is an A/D converter, 19 is a drive controller, 20 is a drive motor, 21 is a steering mechanism, L0a, L0b ~L8a, L8b are check lines, Φ0 to Φ8 are differential coefficients, Φ is attitude angle, Q0
a, Q0b to Q8a, Q8b are positions.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 無人車に備えた撮像装置で同無人車の走行経
路を指示する走行ラインを撮像し、その画像中の
走行ラインについて同ラインに沿つて複数個の点
を選定しその選定点における走行ラインの微係数
を求め、その求めた微係数を当該選定点での無人
車の姿勢角として各選定点の微係数に基づいてス
テアリング角を制御する画像式無人車におけるコ
ース追従走行方法。
1 An imaging device installed in an unmanned vehicle captures an image of a travel line indicating the travel route of the unmanned vehicle, selects multiple points along the same line in the image, and calculates the travel line at the selected point. A course following driving method for an image-based unmanned vehicle that calculates a differential coefficient, uses the determined differential coefficient as the attitude angle of the unmanned vehicle at the selected point, and controls the steering angle based on the differential coefficient of each selected point.
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