本發明專利技術提供可以高精度地檢測在路面上投光的圖案光，高精度地計算車輛的自身位置的自身位置計算裝置。包括：在路面上投光圖案光的投光器(11)；拍攝被投光了圖案光的區域，獲取圖像的攝像單元(12)；從圖像提取圖案光的位置的圖案光提取單元(21)；從圖案光的位置計算車輛相對路面的姿態角的姿態角計算單元(22)；根據圖像中的路面上的多個特征點的時間變化，計算車輛的姿態變化量的姿態變化量計算單元(24)；以及通過對車輛的初始位置以及姿態角逐漸加上姿態變化量，計算車輛的當前位置以及姿態角的自身位置計算單元(26)，在圖案光的檢測狀態為閾值以上的情況下，圖案光提取單元(21)從使攝像單元(12)獲取的幀間的圖像重合的重疊圖像提取圖案光的位置。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】自身位置計算裝置以及自身位置計算方法
本專利技術涉及自身位置計算裝置以及自身位置計算方法。
技術介紹
以往，已知通過在車輛上安裝的攝像機拍攝并獲取車輛近旁的圖像，根據該圖像的變化求車輛的移動量的技術(例如，參照專利文獻1)。在專利文獻1中，從圖像中檢測特征點，求該特征點的位置，從特征點的移動方向以及移動距離(移動量)求車輛的移動量，使得即使在車輛低速且輕微地移動了的情況下可以高精度地求移動量。而且，已知使用投光格子圖案(圖案光)的激光投光器進行三維測量的技術(例如，參照專利文獻2)。在專利文獻2中，用攝像機拍攝圖案光的投光區域，從拍攝的圖像檢測圖案光，從圖案光的位置求車輛的行為。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本專利特開2008－175717號公報專利文獻2:日本專利特開2007－278951號公報
技術實現思路
但是，在屋外環境中，如專利文獻2中記載的那樣在路面投光了圖案光時，因為受周圍光的影響，難以檢測在路面上投光的圖案光。本專利技術鑒于上述課題而完成，其目的是提供可以高精度地檢測在路面上投光的圖案光、可以高精度地計算車輛的自身位置的自身位置計算裝置以及自身位置計算方法。本專利技術的一個方式的自身位置計算裝置，其特征在于，從投光器對車輛周圍的路面投光圖案光，通過攝像單元拍攝包含被投光了圖案光的區域的車輛周圍的路面，獲取圖像，從攝像單元獲取的圖像提取圖案光的位置，從提取的圖案光的位置，計算車輛相對路面的姿態角，根據攝像單元獲取的圖像中的路面上的多個特征點的時間變化，計算車輛的姿態變化量，通過對車輛的初始位置以及姿態角逐漸加上姿態變化量，計算車輛的當前位置以及姿態角。然后，在提取圖案光的位置時，在圖案光的檢測狀態為閾值以上的情況下，使攝像單元獲取的幀間的圖像重合，生成重疊圖像，從重疊圖像提取圖案光的位置。附圖說明圖1是表示第1實施方式的自身位置計算裝置的整體結構的方框圖。圖2是表示在車輛10上的投光器11以及攝像機12的安裝例的外觀圖。圖3(a)是表示從投光器11和攝像機12之間的基線長Lb和各亮點光在圖像上的坐標(Uj，Vj)，計算被照射了各亮點光在的路面31上的位置的狀況的圖，圖3(b)是表示從與照射了圖案光32a的區域不同的其它區域33檢測的特征點的時間變化，求攝像機12的移動方向34的狀況的示意圖。圖4(a)以及圖4(b)是表示對攝像機12獲取的圖像實施了二值化處理的圖案光32a的圖像的圖，圖4(a)表示圖案光32a整體，圖4(b)將一個亮點光Sp擴大表示，圖4(c)是表示由圖案光提取單元21提取的各亮點光Sp的重心的位置He的圖。圖5是用于說明計算距離以及姿態角的變化量的方法的示意圖。圖6(a)表示在時刻t獲取的第1幀(圖像)38的一例。圖6(b)表示在從時刻t經過了時間Δt后的時刻(t+Δt)獲取的第2幀38’。圖7(a)表示在外部環境明亮的情況下生成重疊圖像時的車輛的移動量。圖7(b)表示在外部環境明亮的情況下生成重疊圖像的狀況。圖8(a)表示在外部環境明亮的情況下生成重疊圖像時的車輛的移動量。圖8(b)表示在外部環境明亮的情況下生成重疊圖像的狀況。圖9(a)～圖9(d)是表示第1實施方式的自身位置計算裝置的重置標記、重疊的圖像數、特征點檢測狀態、以及相對應的特征點數的變化的定時圖。圖10是表示使用了圖1的自身位置計算裝置的自身位置計算方法的一例的流程圖。圖11是表示圖10的步驟S18的詳細的步驟的流程圖。圖12是表示第2實施方式的自身位置計算裝置的整體結構的方框圖。圖13是用于說明從第2實施方式的圖案光的位置估計路面的高度的變化量的方法的圖。圖14(a)～圖14(e)是表示第2實施方式的自身位置計算裝置的重置標記、重疊的圖像數，路面狀態的好壞、以及路面的高度差(凹凸)的大小的變化的定時圖。圖15是表示第2實施方式的自身位置計算裝置的自身位置計算處理的處理步驟的流程圖。圖16是表示第2實施方式的自身位置計算裝置的圖15的步驟S28的詳細的處理步驟的流程圖。圖17是表示第2實施方式的自身位置計算裝置的整體結構的方框圖。圖18(a)以及圖18(b)是表示第3實施方式的自身位置計算裝置的亮度變化以及特征點檢測標記的變化的定時圖。圖19(a)～圖19(c)是表示第3實施方式的自身位置計算裝置的圖案光和特征點的說明圖。圖20(a)～圖20(d)是表示第3實施方式的自身位置計算裝置的重置標記、各周期結束的定時、重疊的周期數、以及投光功率的變化的定時圖。圖21是表示第3實施方式的自身位置計算裝置的處理步驟的流程圖。具體實施方式參照附圖，說明第1～第3實施方式。對于附圖的記載中同一部分附加同一標號，省略說明。(第1實施方式)[硬件結構]首先，參照圖1，說明第1實施方式的自身位置計算裝置的硬件結構。自身位置計算裝置包括：投光器11、攝像機12和發動機控制單元(ECU)13。投光器11被安裝在車輛上，在車輛周圍的路面上投光圖案光。攝像機12被安裝在車輛上，是拍攝包含被投光了圖案光的區域的車輛周圍的路面，獲取圖像的攝像單元的一個例子。ECU13是執行控制投光器11，并且從攝像機12獲取的圖像估計車輛的移動量的一連串的信息處理循環的控制單元的一個例子。攝像機12是使用了固體攝像元件，例如CCD以及CMOS的數字攝像機，獲取可進行圖像處理的數字圖像。攝像機12的攝像對象是車輛周圍的路面，在車輛周圍的路面中，包含車輛的前部、后部、側部、車輛底部的路面。例如，如圖2所示，攝像機12可以安裝在車輛10的前部，具體地說可以安裝在前保險杠上。調整設置攝像機12的高度以及朝向，并且自動調整攝像機12具有的鏡頭的焦點和光圈,以便可以拍攝車輛10的前方的路面31上的特征點(網紋)以及由投光器11投光的圖案光32b。攝像機12每隔規定的時間間隔反復進行拍攝，獲取一連串的圖像(幀)群。由攝像機12獲取的圖像數據被轉發至ECU13，存儲在ECU13具有的存儲器中。如圖2所示，投光器11朝向攝像機12的攝像范圍內的路面31，投光包含具有正方形和長方形的格子像的規定形狀的圖案光32b。攝像機12拍攝通過路面31被照射的圖案光。投光器11例如具有激光指示器以及衍射光柵。通過用衍射光柵衍射從激光指示器射出的激光，如圖2～圖4所示，投光器11生成被排列為格子像、或者矩陣狀的多個亮點光Sp構成的圖案光(32b、32a)。在圖3以及圖4所示的例子中，生成5×7的亮點光Sp構成的圖案光32a。返回圖1，ECU13由具有CPU、存儲器、以及輸入輸出單元的微控制器構成，通過執行預先安裝的計算機程序，構成自身位置計算裝置具有的多個信息處理單元。ECU13對于每個圖像(幀)反復執行從攝像機12獲取的圖像計算車輛的當前位置的一連串的信息處理循環。ECU13也可以與和車輛10有關的其它控制中使用的ECU兼用。在多個信息處理單元中包含圖案光提取單元(重疊圖像生成單元)21、姿態角計算單元22、特征點檢測單元23、姿態變化量計算單元24、亮度判斷單元(圖案光檢測狀態判斷單元)25、自身位置計算單元26、圖案光控制單元27、檢測狀態判斷單元28以及計算狀態判斷單元29。特征點檢測單元23也可以包含在姿態變化量計算單元24中。圖案光提取單元21從存儲器讀入由攝像機12獲本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種自身位置計算裝置，其特征在于，包括：投光器，對車輛周圍的路面投光圖案光；攝像單元，安裝在所述車輛上，拍攝包含被投光了所述圖案光的區域的車輛周圍的路面，獲取圖像；圖案光提取單元，從所述攝像單元獲取的圖像，提取所述圖案光的位置；姿態角計算單元，從所述提取的圖案光的位置，計算車輛相對所述路面的姿態角；姿態變化量計算單元，根據所述攝像單元獲取的圖像中的所述路面上的多個特征點的時間變化，計算所述車輛的姿態變化量；以及自身位置計算單元，通過對所述車輛的初始位置以及姿態角逐漸加上所述姿態變化量，計算所述車輛的當前位置以及姿態角，在所述圖案光的檢測狀態為閾值以上的情況下，所述圖案光提取單元使所述攝像單元獲取的幀間的圖像重合，生成重疊圖像，從所述重疊圖像提取所述圖案光的位置。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種自身位置計算裝置，其特征在于，包括：投光器，對車輛周圍的路面投光圖案光；攝像單元，安裝在所述車輛上，拍攝包含被投光了所述圖案光的區域的車輛周圍的路面，獲取圖像；圖案光提取單元，從所述攝像單元獲取的圖像，提取所述圖案光的位置；姿態角計算單元，從所述提取的圖案光的位置，計算車輛相對所述路面的姿態角；姿態變化量計算單元，根據所述攝像單元獲取的圖像中的所述路面上的多個特征點的時間變化，計算所述車輛的姿態變化量；以及自身位置計算單元，通過對所述車輛的初始位置以及姿態角逐漸加上所述姿態變化量，計算所述車輛的當前位置以及姿態角，在所述圖案光的檢測狀態為閾值以上的情況下，所述圖案光提取單元使所述攝像單元獲取的幀間的圖像重合，生成重疊圖像，從所述重疊圖像提取所述圖案光的位置。2.如權利要求1所述的自身位置計算裝置，其特征在于，所述圖案光提取單元根據在所述攝像單元中獲取的圖像的亮度值，設定作為所述重疊圖像而使其重合的圖像的數。3.如權利要求1或2所述的自身位置計算裝置，其特征在于，在所述圖案光提取單元進行的所述重疊圖像的生成中，所述自身位置計算單元使用在前次的信息處理循環中采用的姿態角或者初始姿態角作為起點，開始...
【專利技術屬性】
技術研發人員：山口一郎，西內秀和，平泉宣久，松本淳，
申請(專利權)人：日產自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP
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