自身位置计算装置以及自身位置计算方法制造方法及图纸

技术编号:15343410 阅读:196 留言:0更新日期:2017-05-17 00:26
本发明专利技术提供可以高精度地检测在路面上投光的图案光,高精度地计算车辆的自身位置的自身位置计算装置。包括:在路面上投光图案光的投光器(11);拍摄被投光了图案光的区域,获取图像的摄像单元(12);从图像提取图案光的位置的图案光提取单元(21);从图案光的位置计算车辆相对路面的姿态角的姿态角计算单元(22);根据图像中的路面上的多个特征点的时间变化,计算车辆的姿态变化量的姿态变化量计算单元(24);以及通过对车辆的初始位置以及姿态角逐渐加上姿态变化量,计算车辆的当前位置以及姿态角的自身位置计算单元(26),在图案光的检测状态为阈值以上的情况下,图案光提取单元(21)从使摄像单元(12)获取的帧间的图像重合的重叠图像提取图案光的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自身位置计算装置以及自身位置计算方法
本专利技术涉及自身位置计算装置以及自身位置计算方法。
技术介绍
以往,已知通过在车辆上安装的摄像机拍摄并获取车辆近旁的图像,根据该图像的变化求车辆的移动量的技术(例如,参照专利文献1)。在专利文献1中,从图像中检测特征点,求该特征点的位置,从特征点的移动方向以及移动距离(移动量)求车辆的移动量,使得即使在车辆低速且轻微地移动了的情况下可以高精度地求移动量。而且,已知使用投光格子图案(图案光)的激光投光器进行三维测量的技术(例如,参照专利文献2)。在专利文献2中,用摄像机拍摄图案光的投光区域,从拍摄的图像检测图案光,从图案光的位置求车辆的行为。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2008-175717号公报专利文献2:日本专利特开2007-278951号公报
技术实现思路
但是,在屋外环境中,如专利文献2中记载的那样在路面投光了图案光时,因为受周围光的影响,难以检测在路面上投光的图案光。本专利技术鉴于上述课题而完成,其目的是提供可以高精度地检测在路面上投光的图案光、可以高精度地计算车辆的自身位置的自身位置计算装置以及自身位置计算方法。本专利技术的一个方式的自身位置计算装置,其特征在于,从投光器对车辆周围的路面投光图案光,通过摄像单元拍摄包含被投光了图案光的区域的车辆周围的路面,获取图像,从摄像单元获取的图像提取图案光的位置,从提取的图案光的位置,计算车辆相对路面的姿态角,根据摄像单元获取的图像中的路面上的多个特征点的时间变化,计算车辆的姿态变化量,通过对车辆的初始位置以及姿态角逐渐加上姿态变化量,计算车辆的当前位置以及姿态角。然后,在提取图案光的位置时,在图案光的检测状态为阈值以上的情况下,使摄像单元获取的帧间的图像重合,生成重叠图像,从重叠图像提取图案光的位置。附图说明图1是表示第1实施方式的自身位置计算装置的整体结构的方框图。图2是表示在车辆10上的投光器11以及摄像机12的安装例的外观图。图3(a)是表示从投光器11和摄像机12之间的基线长Lb和各亮点光在图像上的坐标(Uj,Vj),计算被照射了各亮点光在的路面31上的位置的状况的图,图3(b)是表示从与照射了图案光32a的区域不同的其它区域33检测的特征点的时间变化,求摄像机12的移动方向34的状况的示意图。图4(a)以及图4(b)是表示对摄像机12获取的图像实施了二值化处理的图案光32a的图像的图,图4(a)表示图案光32a整体,图4(b)将一个亮点光Sp扩大表示,图4(c)是表示由图案光提取单元21提取的各亮点光Sp的重心的位置He的图。图5是用于说明计算距离以及姿态角的变化量的方法的示意图。图6(a)表示在时刻t获取的第1帧(图像)38的一例。图6(b)表示在从时刻t经过了时间Δt后的时刻(t+Δt)获取的第2帧38’。图7(a)表示在外部环境明亮的情况下生成重叠图像时的车辆的移动量。图7(b)表示在外部环境明亮的情况下生成重叠图像的状况。图8(a)表示在外部环境明亮的情况下生成重叠图像时的车辆的移动量。图8(b)表示在外部环境明亮的情况下生成重叠图像的状况。图9(a)~图9(d)是表示第1实施方式的自身位置计算装置的重置标记、重叠的图像数、特征点检测状态、以及相对应的特征点数的变化的定时图。图10是表示使用了图1的自身位置计算装置的自身位置计算方法的一例的流程图。图11是表示图10的步骤S18的详细的步骤的流程图。图12是表示第2实施方式的自身位置计算装置的整体结构的方框图。图13是用于说明从第2实施方式的图案光的位置估计路面的高度的变化量的方法的图。图14(a)~图14(e)是表示第2实施方式的自身位置计算装置的重置标记、重叠的图像数,路面状态的好坏、以及路面的高度差(凹凸)的大小的变化的定时图。图15是表示第2实施方式的自身位置计算装置的自身位置计算处理的处理步骤的流程图。图16是表示第2实施方式的自身位置计算装置的图15的步骤S28的详细的处理步骤的流程图。图17是表示第2实施方式的自身位置计算装置的整体结构的方框图。图18(a)以及图18(b)是表示第3实施方式的自身位置计算装置的亮度变化以及特征点检测标记的变化的定时图。图19(a)~图19(c)是表示第3实施方式的自身位置计算装置的图案光和特征点的说明图。图20(a)~图20(d)是表示第3实施方式的自身位置计算装置的重置标记、各周期结束的定时、重叠的周期数、以及投光功率的变化的定时图。图21是表示第3实施方式的自身位置计算装置的处理步骤的流程图。具体实施方式参照附图,说明第1~第3实施方式。对于附图的记载中同一部分附加同一标号,省略说明。(第1实施方式)[硬件结构]首先,参照图1,说明第1实施方式的自身位置计算装置的硬件结构。自身位置计算装置包括:投光器11、摄像机12和发动机控制单元(ECU)13。投光器11被安装在车辆上,在车辆周围的路面上投光图案光。摄像机12被安装在车辆上,是拍摄包含被投光了图案光的区域的车辆周围的路面,获取图像的摄像单元的一个例子。ECU13是执行控制投光器11,并且从摄像机12获取的图像估计车辆的移动量的一连串的信息处理循环的控制单元的一个例子。摄像机12是使用了固体摄像元件,例如CCD以及CMOS的数字摄像机,获取可进行图像处理的数字图像。摄像机12的摄像对象是车辆周围的路面,在车辆周围的路面中,包含车辆的前部、后部、侧部、车辆底部的路面。例如,如图2所示,摄像机12可以安装在车辆10的前部,具体地说可以安装在前保险杠上。调整设置摄像机12的高度以及朝向,并且自动调整摄像机12具有的镜头的焦点和光圈,以便可以拍摄车辆10的前方的路面31上的特征点(网纹)以及由投光器11投光的图案光32b。摄像机12每隔规定的时间间隔反复进行拍摄,获取一连串的图像(帧)群。由摄像机12获取的图像数据被转发至ECU13,存储在ECU13具有的存储器中。如图2所示,投光器11朝向摄像机12的摄像范围内的路面31,投光包含具有正方形和长方形的格子像的规定形状的图案光32b。摄像机12拍摄通过路面31被照射的图案光。投光器11例如具有激光指示器以及衍射光栅。通过用衍射光栅衍射从激光指示器射出的激光,如图2~图4所示,投光器11生成被排列为格子像、或者矩阵状的多个亮点光Sp构成的图案光(32b、32a)。在图3以及图4所示的例子中,生成5×7的亮点光Sp构成的图案光32a。返回图1,ECU13由具有CPU、存储器、以及输入输出单元的微控制器构成,通过执行预先安装的计算机程序,构成自身位置计算装置具有的多个信息处理单元。ECU13对于每个图像(帧)反复执行从摄像机12获取的图像计算车辆的当前位置的一连串的信息处理循环。ECU13也可以与和车辆10有关的其它控制中使用的ECU兼用。在多个信息处理单元中包含图案光提取单元(重叠图像生成单元)21、姿态角计算单元22、特征点检测单元23、姿态变化量计算单元24、亮度判断单元(图案光检测状态判断单元)25、自身位置计算单元26、图案光控制单元27、检测状态判断单元28以及计算状态判断单元29。特征点检测单元23也可以包含在姿态变化量计算单元24中。图案光提取单元21从存储器读入由摄像机12获本文档来自技高网...
自身位置计算装置以及自身位置计算方法

【技术保护点】
一种自身位置计算装置,其特征在于,包括:投光器,对车辆周围的路面投光图案光;摄像单元,安装在所述车辆上,拍摄包含被投光了所述图案光的区域的车辆周围的路面,获取图像;图案光提取单元,从所述摄像单元获取的图像,提取所述图案光的位置;姿态角计算单元,从所述提取的图案光的位置,计算车辆相对所述路面的姿态角;姿态变化量计算单元,根据所述摄像单元获取的图像中的所述路面上的多个特征点的时间变化,计算所述车辆的姿态变化量;以及自身位置计算单元,通过对所述车辆的初始位置以及姿态角逐渐加上所述姿态变化量,计算所述车辆的当前位置以及姿态角,在所述图案光的检测状态为阈值以上的情况下,所述图案光提取单元使所述摄像单元获取的帧间的图像重合,生成重叠图像,从所述重叠图像提取所述图案光的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种自身位置计算装置,其特征在于,包括:投光器,对车辆周围的路面投光图案光;摄像单元,安装在所述车辆上,拍摄包含被投光了所述图案光的区域的车辆周围的路面,获取图像;图案光提取单元,从所述摄像单元获取的图像,提取所述图案光的位置;姿态角计算单元,从所述提取的图案光的位置,计算车辆相对所述路面的姿态角;姿态变化量计算单元,根据所述摄像单元获取的图像中的所述路面上的多个特征点的时间变化,计算所述车辆的姿态变化量;以及自身位置计算单元,通过对所述车辆的初始位置以及姿态角逐渐加上所述姿态变化量,计算所述车辆的当前位置以及姿态角,在所述图案光的检测状态为阈值以上的情况下,所述图案光提取单元使所述摄像单元获取的帧间的图像重合,生成重叠图像,从所述重叠图像提取所述图案光的位置。2.如权利要求1所述的自身位置计算装置,其特征在于,所述图案光提取单元根据在所述摄像单元中获取的图像的亮度值,设定作为所述重叠图像而使其重合的图像的数。3.如权利要求1或2所述的自身位置计算装置,其特征在于,在所述图案光提取单元进行的所述重叠图像的生成中,所述自身位置计算单元使用在前次的信息处理循环中采用的姿态角或者初始姿态角作为起点,开始...

【专利技术属性】
技术研发人员:山口一郎西内秀和平泉宣久松本淳
申请(专利权)人:日产自动车株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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