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

自身位置计算装置包括：投光器(11)，对车辆周围的路面(31)投光图案光(32a)；以及摄像机(12)，拍摄包含被投光了图案光(32a)的区域的车辆周围的路面(31)，获取图像(38)，由图像中的图案光的位置计算车辆(10)对于路面(31)的姿态角，根据由图像检测到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不断加上姿态变化量，计算车辆的当前位置以及姿态角。在多个特征点的检测状态不满足第1基准的情况下，将此时的车辆的当前位置以及由图案光的位置算出的车辆的姿态角设定为车辆的初始位置以及姿态角，开始姿态变化量的相加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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
已知获取由安装在车辆上的摄像机拍摄的车辆近旁的图像，根据图像的变化求车辆的移动量的技术(参照专利文献1)。在专利文献1中，为了在车辆的低速且微妙的移动中也高精度地求出移动量，从图像中检测特征点，求出在图像上特征点的位置，由特征点的移动方向以及移动距离(移动量)求出车辆的移动量。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
技术实现思路
但是，在特征点的检测状态差的情况下，难以由特征点的位置高精度地求车辆的移动量。本专利技术鉴于上述课题而完成，其目的是提供可以与特征点的检测状态无关，高精度且稳定地估计车辆的当前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包括：投光器，对车辆周围的路面投光图案光；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。自身位置计算装置由摄像单元获取的图像中的图案光的位置，计算车辆对于路面的姿态角，根据由图像检测到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。然后，通过对车辆的初始位置以及姿态角加上姿态变化量，计算车辆的当前位置以及姿态角。自身位置计算装置在多个特征点的检测状态不满足第1基准，较差的状态的情况下，将此时的车辆
的当前位置以及由图案光的位置算出的车辆的姿态角设定为车辆的初始位置以及姿态角，开始姿态变化量的相加。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是表示投光器11以及摄像机12对车辆10的安装例子的外观图。图3(a)是表示由投光器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的路面31上的位置的状况的图，图3(b)是表示根据从与照射了图案光32a的区域不同的其它区域33检测到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)是表示对于由摄像机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)扩大表示一个亮点光Sp，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的时刻(t+Δt)获取的第2帧38’。图7是表示与在前后帧之间取得对应关系的特征点的数对应的特征点Te的检测状态的判断结果的曲线图。图8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9是表示图8的步骤S09的详细的步骤的流程图。图10(a)以及图10(b)是表示车辆10的摇摆角以及车宽方向移动量的估计误差的例子的曲线图。图11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12是表示第3实施方式的自身位置计算装置的整体结构的方框图。具体实施方式参照附图，说明实施方式。对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；以及引擎控制单元(ECU)13。投光器11被安装在车辆上，对车辆周围的路面投光图案光。摄像机12是被安装在车辆上，拍摄包含被投光了图案光的区域的车辆周围的路面而获取图像的摄像单元的一个例子。ECU13是控制投光器11，并且执行由摄像机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，具体地说安装在前保险杠上。调整摄像机12所设置的高度以及朝向，并且，自动调整摄像机12具有的镜头的焦距以及光圈，以便可以拍摄车辆10的前方的路面31上的特征点(纹理)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摄像，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，投光具有包含正方形或长方形的栅格像的规定形状的图案光32b。摄像机12拍摄通过路面31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。通过以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生成由栅格像或者排列为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对每图像(帧)反复执行根据由摄像机12获取的图像来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括：图案光提取单元21；姿态角计算单元22；姿态变化量计算单元24；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30；以及计算状态判断单元35。在姿态变化量计算单元24中包含特征点检测单元23。图案光提取单元21从存储器读入由摄像机12获取的图像，从图像提取图案光的位置。如图3(a)所示，例如，投光器11向路面31投光被排列为矩阵状的多个亮点光构成的图案光32a，用摄像机12检测被路面31反射的图案光32a。如图4(a)以及图4(b)所示，图案光提取单元21通过对由摄像机12获取的图像实施二值化处理，仅提取亮点光Sp的图像。如图4(c)所示，图案光提取单元21通过计算各亮点光Sp的重心的位置He，即亮点光Sp在图像上的坐标(Uj，Vj)，提取图案光32a的位置。坐标在以摄像机12的摄像元件的像素为单位，5×7的亮点光Sp的情况下，“j”为1以上35以下的自然数。亮点光Sp的图像上的坐标(Uj，Vj)作为表示图案光32a的位置的数据，存储在存储器中。姿态角计算单元22从存储器读入表示图案光32a的位置的数据，根据由摄像机12获取的图像中的图案光32a的位置，计算车辆10对于路面31的距离以及姿态角。例如，如图3(a)所示，根据投光器11与摄像机12之间的基线长Lb和各亮点光在图像上的坐标(Uj，Vj)，使用三角测量的原理，计算照射了各亮点光的路面31上的位置，作为对于摄像机12的相对位置。然后，姿态角计算单元22根据各亮点光对于摄像机12的相对位置，计算投光了图案光32a的路面31的平面式，即，摄像机12对于路面31的距离以及姿态角(法线向量)。而且，由于摄像机12对于车辆10的安装位置以及摄像方向已知，所以在实施方式中，作为车辆10对于路面31的距离以及姿态角的一个例子，计算摄像机12对于路面31的距离以及姿态角。以后，将摄像机12对于路面31的距离以及姿态角简称为“距离以及姿态角”。由本文档来自技高网...

【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，拍摄包含了被投光所述图案光的区域的车辆周围的路面，获取图像；姿态角计算单元，由通过所述摄像单元获取的图像中的所述图案光的位置，计算车辆对于所述路面的姿态角；姿态变化量计算单元，根据由通过所述摄像单元获取的图像检测到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；自身位置计算单元，通过在所述车辆的初始位置以及姿态角上不断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；以及检测状态判断单元，判断所述姿态角变化量计算单元中的所述多个特征点的检测状态，在所述多个特征点的检测状态不满足第1基准的情况下，所述自身位置计算单元将此时的所述车辆的当前位置以及所述姿态角计算单元的车辆的姿态角，设定为所述车辆的初始位置以及姿态角，开始所述姿态变化量的相加。

【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，拍摄包含了被投光所述图案光的区域的车辆周围的路面，获取图像；姿态角计算单元，由通过所述摄像单元获取的图像中的所述图案光的位置，计算车辆对于所述路面的姿态角；姿态变化量计算单元，根据由通过所述摄像单元获取的图像检测到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；自身位置计算单元，通过在所述车辆的初始位置以及姿态角上不断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；以及检测状态判断单元，判断所述姿态角变化量计算单元中的所述多个特征点的检测状态，在所述多个特征点的检测状态不满足第1基准的情况下，所述自身位置计算单元将此时的所述车辆的当前位置以及所述姿态角计算单元的车辆的姿态角，设定为所述车辆的初始位置以及姿态角，开始所述姿态变化量的相加。2.如权利要求1所述的自身位置计算装置，其特征在于，在所述姿态变化量计算单元中的所述多个特征点的数为规定的阈值以下的情况下，所述检测状态判断单元判断为不满足第1基准。3.如权利要求1所述的自身位置计算装置，其特征在于，在由所述图像检测到的所述特征点的密度为规定的阈值密度以下的情况下，所述检测状态判断单元判断为不满足第1基准。4.如权利要求1所述的自身位置计算装置，其特征在于，还包括：平面计算单元，由从所述图像检测到的所述多个特征点的相对位置，计算包含所述多个特征点的平面，在所述平面计算单元的所述平面的计算精度为规定的阈值精度以下的情况下，所述检测状态判断单元判断为不满足第1基准。5.如权利要求1所述的自身位置计算装置，其特征在于，还包括：照度检测单元，检测车辆周围的照度的变化量，在由所述照度检测单元检测到的所述照度的变化量为规定的阈值照度以上的情况下，所述检测状...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口一郎，西内秀和，
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