JPH0535885B2 - - Google Patents
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- JPH0535885B2 JPH0535885B2 JP61195854A JP19585486A JPH0535885B2 JP H0535885 B2 JPH0535885 B2 JP H0535885B2 JP 61195854 A JP61195854 A JP 61195854A JP 19585486 A JP19585486 A JP 19585486A JP H0535885 B2 JPH0535885 B2 JP H0535885B2
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- Prior art keywords
- unmanned vehicle
- image
- driving
- line
- traveling
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- Expired - Lifetime
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Landscapes
- 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無人
車を走行させる画増式無人車における走行速度に
基づく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 method for driving an unmanned vehicle, and more specifically, a driving line indicating the driving route of the unmanned vehicle is photographed by an imaging device, The present invention relates to a traveling method based on the traveling speed of an unmanned vehicle with image expansion, in which the unmanned vehicle travels along a traveling route determined by processing an image of a photographed traveling line.
(従来技術及び問題点)
近年、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が
種々提案されている。(Prior Art and Problems) In recent years, in this type of image-based unmanned vehicle, a safe and rational way to run the unmanned vehicle along the traveling line has been developed by image processing the traveling line that indicates the traveling route taken by the imaging device. Various methods have been proposed for determining a travel route.
(発明が解決しようとする問題点)
ところが、この種の画像式無人車においては撮
像装置が撮像して得た常に予め定めた無人車の前
方位置の路面の画像データを全部使用して画像処
理し走行経路を決定していた。その結果、無人車
が低速で走行している場合も無人車が高速で走行
している場合でも1つの同じ走行経路が決定され
ることになる。(Problem to be Solved by the Invention) However, in this type of image-based unmanned vehicle, image processing is performed using all the image data of the road surface at a position in front of the unmanned vehicle that is always predetermined and obtained by the imaging device. The driving route was determined. As a result, one and the same travel route is determined whether the unmanned vehicle is traveling at low speed or high speed.
従つて、走行経路を指示する走行ラインが同じ
であつても、その時の走行速度に応じて、即ち、
走行速度に合つた走行経路を決定し走行すること
ができず、安全性、効率性及び走行フイーリング
の向上を図る上で問題があつた。 Therefore, even if the running line indicating the running route is the same, depending on the running speed at that time, that is,
It was not possible to determine a driving route that matched the driving speed and drive, which caused problems in improving safety, efficiency, and driving feeling.
この発明の目的は上記問題点を解消し走行速度
に応じて走行経路を決定し、無人車を安全、か
つ、効率よく走行させることができるとともに、
走行フイーリングの向上を図ることができる画像
式無人車における走行速度に基づく走行方法を提
供することにある。 The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, determine a driving route according to the driving speed, and enable an unmanned vehicle to travel safely and efficiently.
It is an object of the present invention to provide a driving method based on the driving speed in an image-based unmanned vehicle that can improve the driving feeling.
発明の構成
(問題点を解決するための手段)
この発明は上記目的を達成すべく、無人車に備
えた撮像装置で路面上に描かれた同無人車の走行
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その長手方向に複数個の点
を選定し、その選定した画像中の各点を前記路面
上の実際の位置に射影変換した後、その射影変換
された各点若しくはその近接位置と無人車の路面
上の現在位置とを滑らかに通る曲線の関数を求め
て前記無人車の走行経路を決定し走行するように
した走行方法において、前記撮像装置が撮像した
画像中から走行経路を決定するためのデータを取
り出すための画像領域を無人車の走行速度が高速
になるほど無人車より遠方位置を撮像している位
置の領域に変更するようにし、その走行速度に基
づいて選定された画像領域中の画像データと無人
車の現在位置とに基づいて無人車の走行経路を決
定しステアリング角を制御して走行する画像式無
人車における走行速度に基づく走行方法をその要
旨とするものである。Structure of the Invention (Means for Solving Problems) In order to achieve the above object, the present invention uses an imaging device installed in an unmanned vehicle to image a driving line drawn on the road surface indicating the driving route of the unmanned vehicle. Then, select multiple points in the longitudinal direction of the travel line in the image, projectively transform each point in the selected image to the actual position on the road surface, and then projectively transform each point. Alternatively, in a driving method in which the driving route of the unmanned vehicle is determined by determining a function of a curve that smoothly passes between the proximal position and the current position of the unmanned vehicle on the road surface, the driving method determines the driving route of the unmanned vehicle. As the traveling speed of the unmanned vehicle increases, the image area for extracting data for determining the traveling route is changed to an area where images are taken at a position farther away from the unmanned vehicle, and based on the traveling speed. The main idea is a driving method based on the driving speed of an image-based unmanned car that determines the driving route of the unmanned car based on the image data in the selected image area and the current position of the unmanned car and controls the steering angle. It is something to do.
(作用)
画像中の走行ラインから選定された複数個の点
を射影変換することにより、その複数個の点はそ
の画像上の位置関係がそれぞれ互いに実際の走行
路面上の位置関係に変換される。そして、その走
行経路は走行速度が高速ほど同走行経路を決定す
るためのデータを取り出すための画像領域が無人
車より遠方位置を撮像する位置の領域に変更され
ることから、通常、人が行なう高速ほど遠方を低
速ほど近い位置を見て走行経路を決定する場合と
同様な走行経路が決定される。その結果、無人車
とは走行速度に合つた走行経路に沿つて走行する
ことになる。(Operation) By projectively transforming a plurality of points selected from the driving line in the image, the positional relationships of the plurality of points on the image are converted to the positional relationships on the actual driving road surface. . The driving route is usually determined by a human because the faster the driving speed is, the more the image area for extracting the data for determining the driving route is changed to an area that captures images at a position farther away than the unmanned vehicle. A driving route is determined in the same manner as when a driving route is determined by looking at a farther position at higher speeds and a closer position at lower speeds. As a result, the unmanned vehicle will travel along a travel route that matches its travel speed.
(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(charge 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 (charge 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に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 mounted on 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7
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
Travel line 7 according to the control program stored in 2.
The system determines the state of the vehicle and executes various calculation 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。車速センサ22は無人車1の走行速度Vを
検出するセンサであつて、本実施例では駆動モー
タ20の回転速度を検出しその検出信号を入出力
インターフエイス15を介してCPU11に出力
する。CPU11はこの検出信号に基づいてその
時の走行速度Vを算出する。尚、無人車1の走行
速度Vの決定は本実施例では入出力インターフエ
イス15を介してCPU11に入力される外部制
御信号に基づいて決定されるようになつている。 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. The vehicle speed sensor 22 is a sensor that detects the traveling speed V of the unmanned vehicle 1, and in this embodiment, detects the rotational speed of the drive motor 20 and outputs the detection signal to the CPU 11 via the input/output interface 15. The CPU 11 calculates the running speed V at that time based on this detection signal. In this embodiment, the traveling speed V of the unmanned vehicle 1 is determined based on an external control signal input to the CPU 11 via the input/output interface 15.
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
3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 3 but is taking an image at a certain angle, an image of the front area 4a shown in FIG. 6 as shown in FIG. 7 is obtained. 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はその時の無人車1の走行速度V
を車速センサ22からの検出信号に基づき割り出
す。CPU11は無人車1の走行速度Vが予め設
定した基準速度以上かどうかチエツクし、基準速
度以上の場合には高速と、反対に基準速度未満の
ときには低速と判断する。 When the pixel data is transferred to the working memory 13, the CPU 11 determines the running speed V of the unmanned vehicle 1 at that time.
is determined based on the detection signal from the vehicle speed sensor 22. The CPU 11 checks whether the running speed V of the unmanned vehicle 1 is equal to or higher than a preset reference speed, and determines that the vehicle is running at high speed if it is higher than or equal to the reference speed.
そして、今、無人車1が低速で走行していて、
その走行速度Vが基準速度未満と判定された場
合、CPU11は前記作業用メモリ13に記憶し
た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、無心車1の姿勢角Φを
求める処理動作を実行する。 And now, unmanned vehicle 1 is traveling at low speed,
When the traveling speed V is determined to be less than the reference speed, the CPU 11 calculates the slope of the traveling line 5 at a point near the unmanned vehicle 1 on the traveling line 5 based on the pixel data stored in the working memory 13.
A processing operation is executed to obtain the differential coefficient (differential value) at that point when expressed by a certain curve, that is, the attitude angle Φ of the centerless vehicle 1.
まず、第7図に示すように画像6の下側(無人
車1に近い位置)に画像領域としてチエツクライ
ンL1a,L1bを設定しそのチエツクラインL
1a,L1b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L1a,L1b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L1b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。 First, as shown in FIG. 7, check lines L1a and L1b are set as image areas at the bottom of the image 6 (position close to the unmanned vehicle 1), and the check lines L1a and L1b are set as image areas.
1a and L1b, the pixel data of one horizontal pixel column corresponding to the lines L1a and L1b are read out, and the pixel data of the running line 5 and the pixel data of the road surface 4 on each line L1a and L1b are determined, and the center of the running line 5 that intersects the line L1a is determined. After determining the position C1a, the center position C1b of the traveling line 5 intersecting the check line L1b is similarly determined from the pixel data group of the traveling line 5 located on the check line L1b.
この両中心位置C1a,C1b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
ある横一列の画素列をy軸としたx,y座標で求
めている。 These center positions C1a and C1b 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C1a,C1bを射影
変換、即ち、画像6で求めた中心位置C1a,C
1bが選定点としての実際のエリア4a上のどの
位置Q1a,Q1b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。尚、この射影変
換処理動作は予め設定されているCCDカメラ3
の焦点距離、傾き、高さ等の設定条件に基づいて
射影変換が行われる。そして、この射影変換の一
般式は以下の通りである。 The CPU 11 projectively transforms both the center positions C1a and C1b, that is, the center positions C1a and C obtained from the image 6.
1b is located at which position Q1a, Q1b on the actual area 4a as the selection point. This is because the CCD camera 3 does not image the road surface 4 perpendicularly as described above, so the driving line 5 in image 6 is
This is a process of matching the difference between the line and the actual driving line 6 in the area 4a. Note that this projective transformation processing operation is performed using the CCD camera 3 that has been set in advance.
Projective transformation is performed based on setting conditions such as focal length, inclination, and height. The general formula for this projective transformation is as follows.
選定点の位置座標をx,y、基点の位置座標を
X,Yとし、CCDカメラ3の高さをH、CCDカ
メラ3の傾きをθ、対応位置の倍率を決める定数
をFとする。 Let the positional coordinates of the selected point be x, y, the positional coordinates of the base point be X, Y, the height of the CCD camera 3 be H, the inclination of the CCD camera 3 be θ, and the constant that determines the magnification of the corresponding position be F.
X=x+F・tanθ/1−(x/F)tanθ・
H/F
Y=y・secθ/1−(x/F)tanθ・H/
F
尚、この射影変換して求めた中心位置Q1a,
Q1bは無人車1の中心を通る進行方向に直交す
る方向を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。 X=x+F・tanθ/1−(x/F)tanθ・
H/F Y=y・secθ/1−(x/F)tanθ・H/
F Note that the center position Q1a obtained by this projective transformation is
In Q1b, the direction perpendicular to the traveling direction passing through the center of the unmanned vehicle 1 is the Y axis, the line dividing the area 4a into left and right halves is the X axis, and the intersection of both axes (origin) is the direction perpendicular to the direction of travel of the unmanned vehicle 1.
Current position (more precisely, the position of CCD camera 3) HP
It is calculated using the X and Y coordinates.
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 a running line 5 that runs from the center positions Q1a and Q1b to the check lines L1a and L1b.
Calculate the slope (differential coefficient of running line 5) Φ1,
The slope Φ1 is stored in the working memory 13.
即ち、中心位置Q1a,Q1bの座標位置をそ
れぞれ(X1a,Y1a)、(X1b,Y1b)とすると、
傾きΦ1は以下の通り求めることができる。 That is, if the coordinate positions of center positions Q1a and Q1b are (X1a, Y1a) and (X1b, Y1b), respectively,
The slope Φ1 can be determined as follows.
ΔX=X1a−X1b
ΔY=Y1a−Y1b
Φ1=tan-1 (ΔY/ΔX)
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Q1bを通り、かつ、中
心位置Q1bで微係数F′(X1b)がΔY/ΔX(=
tanΦ1)となる3次曲線Lの関数F(x)=aX3+
bX3+cX+dを求める。 ΔX=X1a−X1b ΔY=Y1a−Y1b Φ1=tan −1 (ΔY/ΔX) Next, the CPU 11 passes the current position HP of the unmanned vehicle 1 and the center position Q1b on the travel line 5, and at the center position Q1b. The differential coefficient F′(X1b) is ΔY/ΔX(=
The function F(x) of the cubic curve L is tanΦ1) = aX 3 +
Find bX 3 +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L1の関数
F(x)が求めると、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Q1b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. When the function F(x) of the cubic curve L1 is determined based on the above conditions, the CPU 11 converts this function F(X) from the current position HP of the unmanned vehicle 1 to the center position Q1b on the travel line 5 in the area 4a. This is determined as the driving route.
走行経路が決定すると、CPU11はこの関数
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。この処理は現在位置HPから関数F(X)
の3次曲線L1に沿つて無人車1を走行ライン5
の中心位置Q1bまで走行させるための処理動作
にあつて、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。 Once the travel route is determined, the CPU 11 performs control processing to control the steering mechanism 21 based on this function F(X). This process starts from the current position HP using the function F(X)
The unmanned vehicle 1 travels along the cubic curve L1 of the line 5.
In the processing operation for moving to the center position Q1b, the attitude angle Φ at the current running position
is determined from the function F(X), the steering angle Θ is determined and the steering mechanism 21 is controlled so that the unmanned vehicle 1 has the attitude angle Φ at each time.
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9図
及び第10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 running is adopted to perform this steering control, and this running is performed at a steering angle Θs as shown in FIGS. 9 and 10.
When is held constant, it refers to traveling with a constant radius R, and if the change in attitude angle Φ after ΔT seconds is ΔΦ, the traveling speed is V, and the wheel base of the unmanned vehicle 1 is D, 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L1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, if the CPU 11 calculates the steering angle Θs for each ΔT based on the above formula and controls the operation of the steering mechanism 21, the unmanned vehicle 1 can be caused to travel along the cubic curve L1.
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(特開昭62−140109号)、特
願昭60−281399号(特開昭62−139012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 are described in, for example, Japanese Patent Application No. 60-283851 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-140109) and Japanese Patent Application No. 60-281399 (Japanese Unexamined Patent Application No. 62-139012) filed by the applicant earlier. It will be easily understood if you refer to the content given below.
一方、無人車1の走行速度Vの高速度又は低速
度の判断において、走行速度Vが基準速度以上と
判定された場合、CPU11は前記作業用メモリ
13に記憶した画素データに基づいて走行ライン
5上の無人車1に対して遠い地点における前記と
同様な傾き、即ち、微係数を求める処理動作を実
行する。 On the other hand, in determining whether the traveling speed V of the unmanned vehicle 1 is high or low, if the traveling speed V is determined to be equal to or higher than the reference speed, the CPU 11 selects a traveling line 5 based on the pixel data stored in the working memory 13. A processing operation is executed to obtain the same inclination as described above, that is, the differential coefficient at a point far away from the unmanned vehicle 1 above.
まず、第7図に示すように画像6の上側(無人
車1に対して遠い位置)に画像領域としてのチエ
ツクラインL2a,L2bを設定しチエツクライ
ンL2a,L2bと対応する横一列の画素列の画
素データを読み出し前記と同様な処理動作を実行
してチエツクラインL2a,L2bと交差する走
行ライン5の中心位置C2a,C2b、実際のエ
リア4a上の位置Q2a,Q2b及びチエツクラ
インL2a,L2b間を通る走行ライン5の微係
数Φ2を求める。 First, as shown in FIG. 7, check lines L2a and L2b are set as image areas on the upper side of the image 6 (at a position far from the unmanned vehicle 1), and a horizontal pixel row corresponding to the check lines L2a and L2b is set. The pixel data is read out and processing operations similar to those described above are performed to determine the center positions C2a and C2b of the travel line 5 that intersect with the check lines L2a and L2b, the positions Q2a and Q2b on the actual area 4a, and between the check lines L2a and L2b. The differential coefficient Φ2 of the running line 5 is determined.
次に、CPU11は前記と同様に無人車1の現
在位置HPと走行ライン5上の中心位置Q2bを
通り、かつ、中心位置Q2bで微係数F′(X2b)
がΔY/ΔX(=tanΦ2)で、しかも、現在位置HP
において微係数F′(0)=0となる3次曲線L2の
関数F(X)=aX3+bX2+cX+dを求める。そし
て、CPU11はこの求めた関数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Q2bまでの走行経路として決定す
る。 Next, the CPU 11 passes through the current position HP of the unmanned vehicle 1 and the center position Q2b on the traveling line 5, and calculates the differential coefficient F'(X2b) at the center position Q2b.
is ΔY/ΔX (=tanΦ2), and the current position HP
Find the function F(X)=aX 3 +bX 2 +cX+d of the cubic curve L2 such that the differential coefficient F'(0)=0. Then, the CPU 11 converts the obtained function F(X) into the unmanned vehicle 1.
Driving line 5 in area 4a from current position HP
The driving route is determined to be the upper center position Q2b.
走行経路が決定すると、CPU11はこの関数
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。 Once the travel route is determined, the CPU 11 performs control processing to control the steering mechanism 21 based on this function F(X).
このように本実施例では低速走行の時には画像
6の下側(無人車1に近い位置)にチエツクライ
ンL1a,L1bを設定しそのチエツクラインL
1a,L1bに基づいて無人車1に近い位置にあ
る走行ライン5上の位置Q1b及び微係数Φ1に
基づいて走行経路を決定し、高速走行の時には画
像6の上側(無人車1に遠い位置)にチエツクラ
インL2a,L2bを設定しそのチエツクライン
L2a,L2bに基づいて無人車1に対して遠い
位置にある走行ライン5上の位置Q2b及びΦ2
に基づいて走行経路を決定するようにしたので、
人間が通常行なうように高速ほど遠方を低速ほど
近い位置を見て走行経路を決定する場合と同様な
無人車の走行経路が決定される。従つて、無人車
は走行速度に合つた走行経路に沿つて走行するこ
とになり、合理的なステアリング制御で無人車を
安全、かつ、効率よく走行させることができると
ともに、走行フイーリングの向上を図ることがで
きる。 As described above, in this embodiment, when driving at low speed, the check lines L1a and L1b are set at the bottom of the image 6 (position close to the unmanned vehicle 1), and the check lines L
1a, L1b, the driving route is determined based on the position Q1b on the driving line 5 near the unmanned vehicle 1 and the differential coefficient Φ1, and when traveling at high speed, the driving route is determined at the upper side of the image 6 (position far from the unmanned vehicle 1). Check lines L2a and L2b are set at the position Q2b and Φ2 on the traveling line 5 which are far from the unmanned vehicle 1 based on the check lines L2a and L2b.
Since the driving route is determined based on
The driving route of the unmanned vehicle is determined in the same manner as a human normally determines a driving route by looking at a farther position at higher speeds and a closer position at lower speeds. Therefore, the unmanned vehicle will travel along a travel route that matches the travel speed, making it possible to drive the unmanned vehicle safely and efficiently with rational steering control, and improving the driving feeling. be able to.
又、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に乗せるための3次曲線
L1,L2の関数F(X)を求めるとき、走行ライン
5に乗る位置Q1b,Q2bにおける走行ライン
5の微係数Φ1,Φ2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Q1b,Q2bに確実に乗りかつ同位置Q
1b,Q2bに到達した時、無人車1の姿勢角Φ
は微係数Φ1、Φ2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
決定される走行経路に誤差がなく移行することが
できる。 In addition, in this embodiment, the CCD camera 3
When finding the function F(X) of the cubic curves L1 and L2 to be placed on the traveling line 5 taken by ), so unmanned vehicle 1 traveling along cubic curve L
is surely on positions Q1b and Q2b, and the same position Q
1b, Q2b, the attitude angle Φ of unmanned vehicle 1
will match the differential coefficients Φ1 and Φ2, and the vehicle will ride on the running line 5 smoothly. Therefore, the travel route determined based on the pixel data of the travel line 5 captured by the CCD camera 3 after riding on the travel line 5 can be moved without error.
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.
尚、この発明な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
Q1b,Q2bまでの関数F(X)を3次曲線L1,
L2となるようにしたが、要は走行速度Vに応じ
て位置Q1b,Q2bが選定され、その位置に基
づいてそれぞれ走行経路が決定されればどんな関
数(例えばn次関数)であつてもよい。勿論、前
記実施例のようにチエツクラインを設定しその中
心位置C1a,C1b,C2a,C2bを求めて
走行経路を求める以外に、第11図に示すように
高速の場合には画像6中の上側部分の一定の領域
Z1の画素データを、反対に低速の場合は画像6
中の下側部分の一定の領域Z2の画素データを用
い、それを例えばそれぞれの領域Z1,Z2にあ
る走行ライン5のその領域中の重心位置G1,G
2を求めその重心位置G1,G2に基づいて走行
経路を決定してもよい。 Note that this invention is not limited to the embodiment described above; for example, in the embodiment described above, the function F(X) from the current position to the positions Q1b and Q2b is expressed as a cubic curve L1,
L2, but the point is that any function (for example, an n-th order function) may be used as long as the positions Q1b and Q2b are selected according to the traveling speed V, and the respective traveling routes are determined based on the positions. . Of course, in addition to setting the check line and finding the center positions C1a, C1b, C2a, and C2b as in the above embodiment to find the driving route, in the case of high speed, as shown in FIG. The pixel data of a certain area Z1 of the part, on the other hand, if the speed is low, image 6
Using the pixel data of a certain area Z2 in the lower part of the center, it is used to determine, for example, the center of gravity positions G1, G of the traveling line 5 in the respective areas Z1, Z2.
2 may be determined and the travel route may be determined based on the center of gravity positions G1 and G2.
又、前記実施例では各チエツクラインの間隔、
例えばチエツクライン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。 In addition, in the above embodiment, the interval between each check line,
For example, the interval between the check lines L1a and L1b is not particularly limited, but 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,Q2bの微係数Φ1,Φ2を求めたが、こ
れを画像6中の各位置C1b,C2b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4a内における各位置Q1b,Q2bの微係数
Φ1,Φ2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 and Φ2 of 1b and Q2b were obtained, and the differential coefficients at each position C1b and C2b in the image 6 were obtained and the obtained differential coefficients were projectively transformed to obtain the differential coefficients at each position Q1b and Q2b in the area 4a. The differential coefficients Φ1 and Φ2 may also be determined.
又、前記実施例では高速と低速のための2つの
チエツクラインを設定したが、その数を増加させ
て各速度に対応させて実施してもよい。勿論、高
速になるに従つて画像6上のチエツクラインは上
側(無人車に対して遠い位置)のチエツクライン
が選択されることになる。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 above embodiment, two check lines are set for high speed and low speed, but the number may be increased to correspond to each speed. Of course, as the speed increases, a check line on the upper side (farthest from the unmanned vehicle) will be selected as the check line on the image 6. 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Q1bにおける各微係数Φ1に対応した各3次
曲線L1,L2の関数(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Q1bは256通
りである。そして、微係数Φ1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L1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 You may. For example, in the case of this embodiment, since the image 6 is 256×256, there are 256 positions Q1b. Then, if the differential coefficient Φ1 is set in steps of 5 degrees, it becomes (180°/5°-1)・256=8960, which means that 8960 types of cubic curves L1 need to be prepared in advance, that is, made into a table. . Therefore, calculation processing time is reduced.
又、前記実施例では車速センサ22にてその時
の走行速度Vに基づいて選定する画像6中の領域
を選定したが、前記無人車1が外部指令信号に基
づいて決定される走行速度にて画像6中の領域を
決定してもよいことは勿論である。 Furthermore, in the embodiment, the vehicle speed sensor 22 selects the region in the image 6 based on the current traveling speed V, but the unmanned vehicle 1 selects the region in the image 6 based on the traveling speed determined based on an external command signal. Of course, the area within 6 may be determined.
発明の効果
以上詳述したように、この発明によれば走行速
度に応じて無人車の走行経路を決定でき、無人車
を安全、かつ、効率よく走行させることができる
とともに、走行フイーリングの向上を図ることが
できる優れた効果を有する。Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, the driving route of an unmanned vehicle can be determined according to the driving speed, the unmanned vehicle can be driven safely and efficiently, and the driving feeling can be improved. It has excellent effects that can be achieved.
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図は微係数
を求めるための説明図、第9図は定常旋回走行を
説明するための説明図、第10図は姿勢角と半径
との関係を示す図、第11図はこの発明の別例を
示す説明図である。
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、22は車速センサ、L1a,L1b,L2
a,L2bは画像領域としてのチエツクライン、
Φ1,Φ2は微係数、Φは姿勢角、Q1a,Q1
b,Q2a,Q2b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. Figure 8 is an explanatory diagram to explain the running line, Figure 8 is an explanatory diagram to find the differential coefficient, Figure 9 is an explanatory diagram to explain steady turning travel, and Figure 10 is the relationship between attitude angle and radius. 11 are explanatory diagrams showing another example of the present invention. 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, and 22 is a vehicle speed Sensor, L1a, L1b, L2
a, L2b are check lines as image areas;
Φ1, Φ2 are differential coefficients, Φ is attitude angle, Q1a, Q1
b, Q2a, and Q2b are positions.
Claims (1)
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その長手方
向に複数個の点を選定し、その選定した画像中の
各点を前記路面上の実際の位置に射影変換した
後、その射影変換された各点若しくはその近接位
置と無人車の路面上の現在位置とを滑らかに通る
曲線の関数を求めて前記無人車の走行経路を決定
し走行するようにした走行方法において、 前記撮像装置が撮像した画像中から走行経路を
決定するためのデータを取り出すための画像領域
を無人車の走行速度が高速になるほど無人車より
遠方位置を撮像している位置の領域に変更するよ
うにし、その走行速度に基づいて選定された画像
領域中の画像データと無人車の現在位置とに基づ
いて無人車の現在位置から選定点までの走行経路
を決定しステアリング角を制御して走行する画像
式無人車における走行速度に基づく走行方法。 2 無人車に備えられ同無人車の走行経路を指示
する走行ラインを撮像する撮像装置と、 前記無人車の走行速度を検出する車速センサと
を備え、 撮像装置が撮像した画像中の走行ラインについ
て、同ライン上に選定する1つの選定点を前記車
速センサが検出したその時の走行速度が速い場合
には無人車より遠い位置に反対に遅い場合には無
人車に近い位置に選定した後、その選定した選定
点における走行ラインの微係数を求め選定点にお
ける無人車の姿勢角とし、その求めた微係数と無
人車の現在位置とで曲線を求め、その曲線を無人
車の現在位置から選定点までの走行経路とした特
許請求の範囲第1項記載の画像式無人車における
走行速度に基づく走行方法。[Claims] 1. An imaging device installed in an unmanned vehicle captures an image of a driving line drawn on the road surface indicating the driving route of the unmanned vehicle, and a plurality of driving lines are detected in the longitudinal direction of the driving line in the image. After selecting points and projectively transforming each point in the selected image to the actual position on the road surface, smooth the projectively transformed points or their proximal positions and the current position of the unmanned vehicle on the road surface. In the driving method in which the driving route of the unmanned vehicle is determined by determining a function of a curve passing through the unmanned vehicle, an image area for extracting data for determining the driving route from an image taken by the imaging device is provided. As the traveling speed of the unmanned vehicle increases, the imaged area is changed to a position further away from the unmanned vehicle, and the image data in the image area selected based on the traveling speed is combined with the current position of the unmanned vehicle. A driving method based on the traveling speed of an image-based unmanned vehicle that determines the traveling route from the current position of the unmanned vehicle to the selected point based on the image and controls the steering angle. 2. An imaging device that is installed in an unmanned vehicle and captures an image of a running line that indicates the running route of the unmanned vehicle, and a vehicle speed sensor that detects the running speed of the unmanned vehicle, and regarding the running line in the image captured by the imaging device. , one selection point to be selected on the same line is selected at a position farther from the unmanned vehicle if the traveling speed detected by the vehicle speed sensor at that time is fast, and on the other hand, if it is slow, one selection point is selected at a position close to the unmanned vehicle, and then Find the differential coefficient of the travel line at the selected selection point, use it as the attitude angle of the unmanned vehicle at the selected point, find a curve using the obtained differential coefficient and the current position of the unmanned vehicle, and draw that curve from the current position of the unmanned vehicle to the selected point. A traveling method based on a traveling speed in an image-based unmanned vehicle according to claim 1, wherein the driving route is determined as a traveling route.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61195854A JPS6352212A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Running method for picture type unmanned carrier based on running speed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61195854A JPS6352212A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Running method for picture type unmanned carrier based on running speed |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6352212A JPS6352212A (en) | 1988-03-05 |
| JPH0535885B2 true JPH0535885B2 (en) | 1993-05-27 |
Family
ID=16348106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61195854A Granted JPS6352212A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Running method for picture type unmanned carrier based on running speed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6352212A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2809309B2 (en) * | 1988-10-27 | 1998-10-08 | マツダ株式会社 | Mobile car image processing device |
| JP2669043B2 (en) * | 1989-04-12 | 1997-10-27 | 日産自動車株式会社 | Autonomous vehicles |
-
1986
- 1986-08-21 JP JP61195854A patent/JPS6352212A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6352212A (en) | 1988-03-05 |
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