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

本发明专利技术的自身位置计算装置对车辆周围的路面投光图案光，拍摄车辆周围的路面，获取图像。然后，在被判定为车辆周围的路面状态变化在阈值以上的情况下，自身位置计算装置对在前次的信息处理循环中算出的车辆的当前位置以及姿态角加上姿态变化量，计算当前车辆的当前位置以及姿态角。

【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
已知由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(参照专利文献1)。在专利文献1中，为了在车辆低速且微妙地移动的情况下高精度地求得移动量，从图像中检测特征点，求该特征点的位置，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，在上述的以往的技术中，若车辆周围的路面上存在凹凸或台阶时，则存在不能高精度地计算车辆的位置的问题。因此，本专利技术鉴于上述的实际情况而提出，目的是提供即使在车辆周围的路面上存在凹凸或台阶的情况下，也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。为了解决上述的课题，本专利技术的一个方式的自身位置计算装置拍摄被投光了图案光的车辆周围的路面，获取图像，从该图像中的图案光的位置，计算车辆相对路面的姿态角。而且，自身位置计算装置根据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，通过将该姿态变化量加上车辆的初始位置以及姿态角，计算车辆的当前位置以及姿态角。然后，在判定为车辆周围的路面状态变化了阈值以上的情况下，自身位置计算装置对前次的信息处理循环中算出的车辆的当前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。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是表示将投光器以及摄像机安装在车辆上的方法的一个例子的外观图。图3(a)是表示使用投光器和摄像机计算亮点光在被照射的路面上的位置的状况的图，图3(b)是表示根据在与照射了图案光的区域不同的区域中检测到的特征点的时间变化，求摄像机的移动方向的状况的图。图4是表示对摄像机获取的图像实施了二值化处理后的图案光的图像的图，图4(a)是表示图案光整体的图，图4(b)是表示将一个亮点光扩大表示的图，图4(c)是表示亮点光的重心位置的图。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是表示在图像上检测到的特征点的图，图6(a)是表示在时刻t获取的第1帧(图像)的图，图6(b)是表示在时刻t+Δt获取的第2帧的图。图7是用于说明由图案光的位置估计路面的高度的变化量的方法的图。图8是表示第1实施方式的自身位置计算装置进行的判定路面状态的变化的处理的定时图。图9是表示第1实施方式的自身位置计算装置进行的自身位置计算处理的处理步骤的流程图。图10是表示第1实施方式的自身位置计算装置进行的图9的步骤S09的详细的处理步骤的流程图。图11是表示在车辆的滚动角以及移动量中发生了估计误差的情况下的一个例子的图。图12是表示第2实施方式的自身位置计算装置进行的判定路面状态的变化的处理的定时图。图13是表示第2实施方式的自身位置计算装置进行的图9的步骤S09的详细的处理步骤的流程图。具体实施方式以下，参照附图说明适用了本专利技术的第1实施方式以及第2实施方式。[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；以及发动机控制单元(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，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获取的图像计算车辆的自身位置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拍摄被照射到路面31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个的亮点光构成的图案光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，构成具有作为自身位置计算装置功能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自身位置的一连串的信息处理循环。ECU13也可以与车辆10的其它控制中使用的ECU兼用。这里，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；特征点检测单元23；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；以及路面状态判定单元30。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，从该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。坐标中，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相对路面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，计算各亮点光在被照射的路面31上的位置，作为相对摄像机12的相对位置。然后，姿态角计算单元22根据各亮点光相对摄像机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相对路面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相对路面31的距离以及姿态角的一个例子，计算摄像机12相对路面31的距离以及姿态角。换言之，通过计算摄像机12相对路面31的距离以及姿态角，可以求得路面31和车辆10之间的距离、以及车辆10相对路面31的本文档来自技高网...

【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，拍摄包含被投光了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，从所述摄像单元获取的图像中的所述图案光的位置，计算车辆相对所述路面的姿态角；姿态变化量计算单元，根据由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；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；以及路面状态判定单元，检测所述车辆周围的路面状态的变化，判定所述路面状态是否变化了阈值以上，在被所述路面状态判定单元判定为所述路面状态变化了阈值以上的情况下，所述自身位置计算单元对在前次的信息处理循环中算出的所述车辆的当前位置以及姿态角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。

【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；姿态角计算单元，从所述摄像单元获取的图像中的所述图案光的位置，计算车辆相对所述路面的姿态角；姿态变化量计算单元，根据由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；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；以及路面状态判定单元，检测所述车辆周围的路面状态的变化，判定所述路面状态是否变化了阈值以上，在被所述路面状态判定单元判定为所述路面状态变化了阈值以上的情况下，所述自身位置计算单元对在前次的信息处理循环中算出的所述车辆的当前位置以及姿态角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。2.如权利要求1所述的自身位置计算装置，其特征在于，所述路面状态判定单元从路面的...

【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