УСТРОЙСТВО ВЫЧИСЛЕНИЯ СОБСТВЕННОГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ И СПОСОБ ВЫЧИСЛЕНИЯ СОБСТВЕННОГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК G08G1/16 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству вычисления собственного местоположения позиции и к способу вычисления собственного местоположения.

Уровень техники

[0002] Известна технология, в которой: камеры, установленные в транспортном средстве, захватывают и получают изображения окрестности транспортного средства; и величина перемещения транспортного средства получается на основе изменений изображений (см. патентный документ 1). Патентный документ 1 направлен на точное получение величины перемещения транспортного средства, даже если транспортное средство перемещается незначительно на низкой скорости. С этой целью, характерная точка обнаруживается из каждого изображения; позиция характерной точки получается; и в силу этого величина перемещения транспортного средства получается из направления и расстояния перемещения (величины перемещения) характерной точки.

Список библиографических ссылок

Патентные документы

[0003] Патентный документ 1. Публикация заявки на патент Японии номер 2008-175717

Сущность изобретения

Техническая задача

[0004] Тем не менее, вышеприведенная обычная технология имеет такую проблему, что когда поверхность дороги вокруг транспортного средства является неровной или ухабистой, технология не позволяет точно вычислять позицию транспортного средства.

Решение задачи

[0005] Настоящее изобретение предложено с учетом вышеприведенной ситуации. Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство вычисления собственного местоположения и способ вычисления собственного местоположения, которые допускают точное вычисление собственного местоположения транспортного средства даже в случае, если поверхность дороги вокруг транспортного средства является неровной или ухабистой.

[0006] В целях решения вышеприведенной проблемы, устройство вычисления собственного местоположения по одному аспекту настоящего изобретения захватывает и за счет этого получает изображение поверхности дороги вокруг транспортного средства, на которое проецируется структурированный свет, и вычисляет угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги из позиции структурированного света в изображении. Кроме того, устройство вычисления собственного местоположения вычисляет величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений нескольких характерных точек на поверхности дороги в полученном изображении и вычисляет текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и углом ориентации транспортного средства. После этого, при определении того, что состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется вплоть до или больше порогового значения, устройство вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией и текущим углом ориентации транспортного средства, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.

Краткое описание чертежей

[0007] Фиг.1 является блок-схемой, показывающей общую конфигурацию устройства вычисления собственного местоположения по первому варианту осуществления.

Фиг.2 является внешним видом, показывающим пример того, как световой проектор и камера устанавливаются в транспортном средстве.

Фиг.3(a) является схемой, показывающей то, как вычисляется позиция областей световых пятен на поверхности дороги посредством использования светового проектора и камеры. Фиг.3(b) является схемой, показывающей то, как направление перемещения камеры получается из временных изменений характерной точки, которая обнаруживается за пределами области, на которую проецируется структурированный свет.

Фиг.4 является схемой, показывающей изображение структурированного света, которое получается посредством применения процесса преобразования в двоичную форму к изображению, полученному с помощью камеры. Фиг.4(a) является схемой, полностью показывающей структурированный свет. Фиг.4(b) является увеличенной схемой, показывающей одно световое пятно. Фиг.4(c) является схемой, показывающей позицию центра тяжести световых пятен.

Фиг.5 является принципиальной схемой для описания способа вычисления величин изменений расстояния и угла ориентации.

Фиг.6 является схемой, показывающей характерные точки, обнаруженные в изображении. Фиг.6(a) является схемой, показывающей первый кадр (изображение), полученный во время t. Фиг.6(b) является схемой, показывающей второй кадр, полученный во время t+Δt.

Фиг.7 является схемой для описания того, как оценивать величину изменения высоты поверхности дороги из позиции структурированного света.

Фиг.8 является временной диаграммой, показывающей процесс, в котором устройство вычисления собственного местоположения по первому варианту осуществления выполняет определение относительно изменений состояния поверхности дороги.

Фиг.9 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру для процесса вычисления собственного местоположения, который должен выполняться посредством устройства вычисления собственного местоположения по первому варианту осуществления.

Фиг.10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру для подробного процесса на этапе S09 на фиг.9, который должен выполняться посредством устройства вычисления собственного местоположения по первому варианту осуществления.

Фиг.11 является схемой, показывающей пример ошибки в оценке угла крена транспортного средства и пример ошибки в оценке величины перемещения транспортного средства.

Фиг.12 является временной диаграммой, показывающей процесс, в котором устройство вычисления собственного местоположения по второму варианту осуществления выполняет определение относительно изменений состояния поверхности дороги.

Фиг.13 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру для подробного процесса на этапе S09 на фиг.9, который должен выполняться посредством устройства вычисления собственного местоположения по второму варианту осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0008] Со ссылкой на чертежи, ниже предоставляется описание для первого и второго вариантов осуществления, к которым применяется настоящее изобретение.

[0009] Первый вариант осуществления

Аппаратная конфигурация

Для начала, со ссылкой на фиг.1, ниже предоставляется описание аппаратной конфигурации устройства вычисления собственного местоположения по первому варианту осуществления. Устройство вычисления собственного местоположения включает в себя световой проектор 11, камеру 12 и модуль 13 управления двигателем (ECU). Световой проектор 11 устанавливается в транспортном средстве и проецирует структурированный свет на поверхность дороги вокруг транспортного средства. Камера 12 устанавливается в транспортном средстве и является примером модуля захвата изображений, выполненного с возможностью захватывать и за счет этого получать изображения поверхности дороги вокруг транспортного средства, в том числе и области, на которую проецируется структурированный свет. ECU 13 является примером модуля управления, выполненного с возможностью управлять световым проектором 11 и выполнять последовательность циклов обработки информации для вычисления собственного местоположения транспортного средства из изображений, полученных посредством камеры 12.

[0010] Камера 12 представляет собой цифровую камеру с использованием полупроводникового датчика изображений, такого как CCD и CMOS, и получает цифровые изображения, которые допускают обработку изображений. То, что захватывает камера 12, представляет собой поверхность дороги вокруг транспортного средства. Поверхность дороги вокруг транспортного средства включает в себя поверхности дороги впереди, сзади, по бокам и под транспортным средством. Как показано на фиг.2, камера 12 может устанавливаться в передней секции транспортного средства 10, более конкретно, например, над передним бампером. Высота и направление, в которых устанавливается камера 12, регулируются таким способом, который позволяет камере 12 захватывать изображения характерных точек (текстур) на поверхности 31 дороги перед транспортным средством 10 и структурированного света 32b, проецируемого из светового проектора 11. Фокус и диафрагма линзы камеры 12 также регулируются автоматически. Камера 12 многократно захватывает изображения с предварительно определенными временными интервалами и за счет этого получает последовательность групп изображений (кадров). Каждый раз, когда камера 12 захватывает изображение, данные изображений, полученные с помощью камеры 12, передаются в ECU 13 и сохраняются в запоминающем устройстве, включенном в ECU 13.

[0011] Как показано на фиг.2, световой проектор 11 проецирует структурированный свет 32b, имеющий предварительно определенную форму, в том числе квадратного или прямоугольного решетчатого изображения, на поверхность 31 дороги в диапазоне захвата изображений камеры 12. Камера 12 захватывает изображения структурированного света, проецируемого на поверхность 31 дороги. Световой проектор 11 включает в себя, например, лазерный указатель и дифракционную решетку. Дифракционная решетка дифрагирует лазерный луч, проецируемый из лазерного указателя. В силу этого, как показано на фиг.2-4, световой проектор 11 формирует структурированный свет (32b, 32a), который включает в себя несколько световых пятен, размещаемых в решетчатом изображении или матричной структуре. В примерах, показанных на фиг.3 и 4, световой проектор 11 формирует структурированный свет 32a, включающий в себя 5*7 световых пятен.

[0012] Возвращаясь к фиг.1, ECU 13 включает в себя CPU, запоминающее устройство и микроконтроллер, включающий в себя секцию ввода-вывода. Посредством выполнения предварительно установленных компьютерных программ, ECU 13 формирует несколько информационных процессоров, которые выступают в качестве устройства вычисления собственного местоположения. Для каждого изображения (кадра), ECU 13 многократно выполняет последовательность циклов обработки информации для вычисления собственного местоположения транспортного средства из изображений, полученных с помощью камеры 12. В этой связи, ECU 13 также может использоваться в качестве ECU для управления другими системами транспортного средства 10.

[0013] В этом отношении, несколько информационных процессоров включают в себя модуль 21 извлечения структурированного света, модуль 22 вычисления угла ориентации, модуль 23 обнаружения характерных точек, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации, модуль 26 вычисления собственного местоположения, модуль 27 управления структурированным светом и модуль 30 определения состояний поверхности дороги. Модуль 24 вычисления величины изменения ориентации включает в себя модуль 23 обнаружения характерных точек.

[0014] Модуль 21 извлечения структурированного света считывает изображение, полученное посредством камеры 12, из запоминающего устройства и извлекает позицию структурированного света из этого изображения. Например, как показано на фиг.3(a), световой проектор 11 проецирует структурированный свет 32a, который включает в себя несколько световых пятен, размещаемых в матричной структуре, на поверхность 31 дороги, в то время как камера 12 обнаруживает структурированный свет 32a, отражаемый от поверхности 31 дороги. Модуль 21 извлечения структурированного света применяет процесс преобразования в двоичную форму к изображению, полученному посредством камеры 12, и за счет этого извлекает только изображение световых пятен S_p, как показано на фиг.4(a) и 4(b). После этого, как показано на фиг.4(c), модуль 21 извлечения структурированного света извлекает позицию структурированного света 32a посредством вычисления позиции H_e центра тяжести каждого светового пятна S_p, другими словами, координат (U_j, V_j) каждого светового пятна S_p в изображении. Координаты выражаются с использованием числа, назначаемого соответствующему пикселу в датчике изображений камеры 12. В случае если структурированный свет включает в себя 5*7 световых пятен S_p, j является натуральным числом, не меньшим 1, но не большим 35. Запоминающее устройство сохраняет координаты (U_j, V_j) светового пятна S_p в изображении в качестве данных по позиции структурированного света 32a.

[0015] Модуль 22 вычисления угла ориентации считывает данные по позиции структурированного света 32a из запоминающего устройства и вычисляет расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности 31 дороги из позиции структурированного света 32a в изображении, полученном посредством камеры 12. Например, как показано на фиг.3(a), с использованием принципа тригонометрических измерений, модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет позицию каждой области световых пятен на поверхности 31 дороги, в качестве позиции области световых пятен относительно камеры 12, из базовой длины Lb между световым проектором 11 и камерой 12, а также координат (U_j, V_j) каждого светового пятна в изображении. После этого, модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет уравнение плоскости поверхности 31 дороги, на которую проецируется структурированный свет 32a, другими словами, расстояние и угол ориентации (вектор нормали) камеры 12 относительно поверхности 31 дороги, из относительной позиции каждого светового пятна относительно камеры 12.

[0016] Следует отметить, что в варианте осуществления, расстояние и угол ориентации камеры 12 относительно поверхности 31 дороги вычисляются как пример расстояния и угла ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности 31 дороги, поскольку позиция установки камеры 12 в транспортном средстве 10 и угол для захвата посредством камеры 12 изображений уже известны. Другими словами, расстояние между поверхностью 31 дороги и транспортным средством 10, а также угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности 31 дороги могут получаться посредством вычисления расстояния и угла ориентации камеры 12 относительно поверхности 31 дороги.

[0017] Более конкретно, поскольку камера 12 и световой проектор 11 закрепляются на транспортном средстве 10, направление, в котором проецируется структурированный свет 32a, и расстояние (базовая длина Lb) между камерой 12 и световым проектором 11 уже известны. По этой причине, с использованием принципа тригонометрических измерений, модуль 22 вычисления угла ориентации допускает получение позиции каждой области световых пятен на поверхности 31 дороги, в качестве относительной позиции (X_j, Y_j, Z_j) каждого светового пятна относительно камеры 12, из координат (U_j, V_j) каждого светового пятна в изображении. В дальнейшем в этом документе, расстояние и угол ориентации камеры 12 относительно поверхности 31 дороги сокращенно называются "расстоянием и углом ориентации". Расстояние и угол ориентации, вычисленные посредством модуля 22 вычисления угла ориентации, сохраняются в запоминающем устройстве.

[0018] Следует отметить, что описание предоставляется для варианта осуществления, в котором расстояние и угол ориентации вычисляются в каждом цикле обработки информации. Тем не менее, как упомянуто ниже, когда модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения, модуль 22 вычисления угла ориентации прекращает вычисление расстояния и угла ориентации транспортного средства 10.

[0019] Кроме того, во многих случаях, относительная позиция (X_j, Y_j, Z_j) каждого светового пятна относительно камеры 12 не присутствует на идентичной плоскости. Это обусловлено тем, что относительная позиция каждого светового пятна изменяется согласно неровности асфальта поверхности 31 дороги. По этой причине, метод наименьших квадратов может использоваться для того, чтобы получать уравнение плоскости, которое делает наименьшей сумму квадратов ошибки по расстоянию каждого светового пятна. Данные по такому вычисленному расстоянию и углу ориентации используются посредством модуля 26 вычисления собственного местоположения, показанного на фиг.1.

[0020] Модуль 23 обнаружения характерных точек считывает изображение, полученное посредством камеры 12, из запоминающего устройства и обнаруживает характерные точки на поверхности 31 дороги из изображения, считываемого из запоминающего устройства. Чтобы обнаруживать характерные точки на поверхности 31 дороги, модуль 23 обнаружения характерных точек может использовать способ, описанный в работе D. G. Lowe "Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints", Int. J. Comput. Vis., издание 60, № 2, стр. 91-110, ноябрь 2000 года. В противном случае, модуль 23 обнаружения характерных точек может использовать способ, описанный в работе Kanazawa Yasushi, Kanatani Kenichi, "Detection of Feature Points for Computer Vision", IEICE Journal, издание 87, № 12, стр. 1043-1048, декабрь 2004 года.

[0021] Более конкретно, например, модуль 23 обнаружения характерных точек использует оператор Харриса или оператор SUSAN и обнаруживает такие точки, как вершины объекта, значения яркости которых существенно отличаются от окрестностей точек, в качестве характерных точек. Тем не менее, вместо этого, модуль 23 обнаружения характерных точек может использовать характерную величину по принципу SIFT (масштабно-инвариантного преобразования признаков), так что точки, вокруг которых значения яркости изменяются с определенной регулярностью, обнаруживаются в качестве характерных точек. Кроме того, модуль 23 обнаружения характерных точек подсчитывает общее число N характерных точек, обнаруженных из одного изображения, и назначает идентификационные номера (i (1≤i≤N)) соответствующим характерным точкам. Позиция (U_i, V_i) каждой характерной точки в изображении сохраняется в запоминающем устройстве в ECU 13. Фиг.6(a) и 6(b) показывают примеры характерных точек T_e, которые обнаруживаются из изображения, захваченного посредством камеры 12. Кроме того, направления изменений каждой характерной точки T_e и величины изменений каждой характерной точки T_e выражаются с помощью векторов D_te.

[0022] Следует отметить, что в варианте осуществления, смесь частиц асфальта с размером частиц не менее 1 см, но не более 2 см, предполагается в качестве характерных точек на поверхности 31 дороги. Камера 12 использует режим VGA-разрешения (приблизительно 300 тысяч пикселов) для того, чтобы обнаруживать характерные точки. Помимо этого, расстояние камеры 12 относительно поверхности 31 дороги составляет приблизительно 70 см. Кроме того, направление, в котором камера 12 захватывает изображения, наклонено приблизительно под 45 градусами к поверхности 31 дороги от горизонтальной плоскости. Более того, значение яркости каждого изображения, захваченного посредством камеры 12 и после этого отправленного в ECU 13, находится в пределах диапазона от 0 до 255 (0: самое темное, 255: самое яркое).

[0023] Модуль 24 вычисления величины изменения ориентации считывает, из запоминающего устройства, позиционные координаты (U_i, V_i) нескольких характерных точек в изображении, включенном в предыдущий кадр с изображением (во время t), который находится в числе кадров с изображениями, захваченных в каждом определенном цикле обработки информации. Кроме того, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации считывает, из запоминающего устройства, позиционные координаты (U_i, V_i) нескольких характерных точек в изображении, включенном в изображение текущего кадра (во время t+Δt). После этого, на основе временных изменений позиций нескольких характерных точек в изображении, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации получает величину изменения ориентации транспортного средства. В этом отношении, величина изменения ориентации транспортного средства включает в себя как "величины изменений расстояния и угла ориентации" транспортного средства относительно поверхности дороги, так и "величину перемещения транспортного средства" на поверхности дороги. Ниже предоставляется описание того, как вычислять "величины изменений расстояния и угла ориентации" и "величину перемещения транспортного средства".

[0024] Величины изменений расстояния и угла ориентации могут получаться, например, следующим образом. Фиг.6(a) показывает пример первого кадра 38 (изображения) (на фиг.5), захваченного во время t. Допустим случай, в котором, как показано на фиг.5 и 6(a), относительная позиция (X_i, Y_i, Z_i) каждой из трех характерных точек T_e1, T_e2, T_e3 вычисляется, например, в первом кадре 38. В этом случае, плоскость G (см. фиг.6(a)), идентифицированная посредством характерных точек T_e1, T_e2, T_e3, может рассматриваться в качестве поверхности дороги. Соответственно, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает получение расстояния и угла ориентации (вектора нормали) камеры 12 относительно поверхности дороги (плоскости G) из относительной позиции (X_i, Y_i, Z_i) каждой из характерных точек. Кроме того, из уже известной модели камеры, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает получение расстояния l1, l2, l3 между каждой характерной точкой T_e1, T_e2, T_e3, а также угла между прямыми линиями, соединяющими каждую характерную точку T_e1, T_e2, T_e3. Камера 12 на фиг.5 показывает позицию камеры, когда захватывается первый кадр.

[0025] Следует отметить, что на фиг.5, трехмерные координаты (X_i, Y_i, Z_i) относительной позиции каждой характерной точки относительно камеры 12 задаются таким способом, что: ось Z совпадает с направлением, в котором камера 12 захватывает изображение; и оси X и Y, ортогональные друг к другу в плоскости, включающей в себя камеру 12, представляют собой линии, нормальные к направлению, в котором камера 12 захватывает изображение. Между тем, координаты в изображении 38 задаются таким образом, что: ось V совпадает с горизонтальным направлением; и ось U совпадает с вертикальным направлением.

[0026] Фиг.6(b) показывает второй кадр 38', полученный во время (t+Δt), в которое продолжительность Δt истекла со времени t. Камера 12' на фиг.5 показывает позицию камеры, когда камера захватывает второй кадр 38'. Как показано на фиг.5 и 6(b), камера 12' захватывает изображение, включающее в себя характерные точки T_e1, T_e2, T_e3, в качестве второго кадра 38', и модуль 23 обнаружения характерных точек обнаруживает характерные точки T_e1, T_e2, T_e3 из изображения. В этом случае, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление величины ΔL перемещения камеры 12 в интервале Δt времени из: относительной позиции (X_i, Y_i, Z_i) каждой из характерных точек T_e1, T_e2, T_e3 во время t; позиции P1(U_i, V_i) каждой характерной точки на втором кадре 38'; и модели камеры для камеры 12. Соответственно, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление величины перемещения транспортного средства. Кроме того, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации также допускает вычисление величин изменений расстояния и угла ориентации. Например, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление величины (ΔL) перемещения камеры 12 (транспортного средства) и величин изменений расстояния и угла ориентации камеры 12 (транспортного средства) посредством решения следующей системы уравнений (1)-(4). В этой связи, уравнение (1), приведенное ниже, основано на идеальной камере с точечной диафрагмой без деформации и оптического осевого рассогласования, которая моделируется после камеры 12, где λi и f обозначают константу и фокусную длину. Параметры модели камеры могут калиброваться заранее.

[0027] уравнение 1

...(1)

[0028] уравнение 2

...(2)

[0029] уравнение 3

...(3)

[0030] уравнение 4

...(4)

[0031] Следует отметить, что вместо использования всех характерных точек, относительные позиции которых вычисляются в изображениях, обнаруженных во время t и во время t+Δt, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации может выбирать оптимальные характерные точки на основе позиционных взаимосвязей между характерными точками. Пример способа выбора, применимого для этой цели, представляет собой эпиполярную геометрию (геометрию эпиполярных линий, описанную в работе R. I. Hartley "A linear method for reconstruction from lines and points", Proc. 5th International Conference on Computer Vision, Кембридж, штат Массачусетс, стр. 882-887 (1995)).

[0032] Если как в этом случае, характерные точки T_e1, T_e2, T_e3, относительные позиции которых в кадровом изображении 38 во время t вычисляются, также обнаруживаются посредством модуля 23 обнаружения характерных точек из кадрового изображения 38' во время t+Δt, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление "величины изменения угла ориентации транспортного средства" из временных изменений относительных позиций (X_i, Y_i, Z_i) соответствующих характерных точек на поверхности дороги и временных изменений позиций (U_i, V_i) соответствующих характерных точек в изображении. Кроме того, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление величины перемещения транспортного средства.

[0033] Более конкретно, если три или более характерных точек, имеющих отношение соответствия между предыдущим кадром и текущим кадром, могут обнаруживаться непрерывно, продолжение процесса (операции интегрирования) суммирования величин изменений расстояния и угла ориентации позволяет непрерывно обновлять расстояние и угол ориентации без использования структурированного света 32a. Тем не менее, расстояние и угол ориентации, вычисленные с использованием структурированного света 32a либо предварительно определенного начального расстояния и начального угла ориентации, могут использоваться для первого цикла обработки информации. Другими словами, расстояние и угол ориентации, которые являются начальными точками операции интегрирования, могут вычисляться с использованием структурированного света 32a или могут использовать предварительно определенные начальные значения. Желательно, если предварительно определенное начальное расстояние и предварительно определенный начальный угол ориентации представляют собой расстояние и угол ориентации, определенные, по меньшей мере, с учетом пассажиров и рабочей нагрузки транспортного средства 10. Например, расстояние и угол ориентации, вычисленные с использованием структурированного света 32a, который проецируется в то время, когда переключатель зажигания транспортного средства 10 включен, и когда позиция переключения коробки передач перемещается из позиции для парковки в другую позицию, могут использоваться в качестве предварительно определенного начального расстояния и начального угла ориентации. В силу этого, можно получать расстояние и угол ориентации, которые не затрагиваются посредством перемещения по крену или перемещения с наклоном в продольном направлении вследствие поворота, ускорения или замедления транспортного средства 10.

[0034] Следует отметить, что ассоциирование характерных точек в текущем кадре с характерными точками в предыдущем кадре может достигаться, например, посредством: сохранения изображения небольшой области вокруг каждой обнаруженной характерной точки в запоминающем устройстве; и для каждой характерной точки, выполнения определения из подобия в информации яркости и цветов. Более конкретно, ECU 13 сохраняет 5 (по горизонтали) * 5 (по вертикали)-пикселное изображение вокруг каждой обнаруженной характерной точки в запоминающем устройстве. Если, например, ошибка в информации яркости, имеющей 20 или более пикселов, равна или меньше 1%, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации определяет то, что рассматриваемые характерные точки соответствуют промежутку между текущим и предыдущим кадрами. После этого, величина изменения ориентации, полученная посредством вышеприведенного процесса, используется посредством модуля 25 вычисления собственного местоположения на следующем этапе процесса для того, чтобы вычислять собственное местоположение транспортного средства 10.

[0035] Модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 из "величин изменений расстояния и угла ориентации", вычисленных посредством модуля 24 вычисления величины изменения ориентации. Помимо этого, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет собственное местоположение транспортного средства 10 из "величины перемещения транспортного средства", вычисленной посредством модуля 24 вычисления величины изменения ориентации.

[0036] Ниже предоставляется описание того, как выполнять вышеприведенные вычисления в конкретном случае, в котором расстояние и угол ориентации, вычисленные посредством модуля 22 вычисления угла ориентации (другими словами, расстояние и угол ориентации, вычисленные с использованием структурированного света), задаются в качестве начальных точек вычислений. В этом случае, модуль 26 вычисления собственного местоположения обновляет расстояние и угол ориентации с последними числовыми значениями посредством последовательного суммирования (выполнения операции интегрирования) величин изменений расстояния и угла ориентации, вычисленных для каждого кадра посредством модуля 24 вычисления величины изменения ориентации, с начальными точками, другими словами, с расстоянием и углом ориентации, вычисленными посредством модуля 22 вычисления угла ориентации. Помимо этого, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет собственное местоположение транспортного средства посредством: задания позиции транспортного средства, которая получается, когда модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет расстояние и угол ориентации, в качестве начальной точки (начальной позиции транспортного средства); и посредством последовательного суммирования (выполнения операции интегрирования) величины перемещения транспортного средства из начальной позиции транспортного средства. Например, посредством задания начальной точки (начальной позиции транспортного средства), которая совпадает с позицией на карте, модуль 26 вычисления собственного местоположения допускает последовательное вычисление текущего собственного местоположения транспортного средства на карте.

[0037] В силу этого, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление собственного местоположения транспортного средства посредством получения величины (ΔL) перемещения камеры 12 для продолжительности Δt. Помимо этого, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает одновременное вычисление величин изменений расстояния и угла ориентации. По этим причинам, с учетом величин изменений расстояния и угла ориентации транспортного средства, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает точное вычисление величины (ΔL) перемещения с шестью степенями свободы (перемещение вперед/назад, перемещение влево/вправо, перемещение вверх/вниз, перемещение относительно вертикальной оси, наклон в продольном направлении и крен). Другими словами, ошибка в оценке величины (ΔL) перемещения может быть минимизирована, даже если расстояние и угол ориентации изменяются посредством перемещения по крену или перемещения с наклоном в продольном направлении вследствие поворота, ускорения или замедления транспортного средства 10.

[0038] В варианте осуществления, величина (ΔL) перемещения камеры 12 вычисляется посредством: вычисления величин изменений расстояния и угла ориентации; и обновления расстояния и угла ориентации. Тем не менее, вместо этого, величина (ΔL) перемещения камеры 12 может вычисляться посредством: вычисления величины изменения только угла ориентации камеры 12 относительно поверхности 31 дороги; и обновления только угла ориентации камеры 12. В этом случае, можно предполагать, что расстояние между поверхностью 31 дороги и камерой 12 остается постоянным. Это позволяет уменьшать рабочую нагрузку на ECU 13 при минимизации ошибки в оценке величины (ΔL) перемещения с учетом величины изменения угла ориентации и повышать скорость работы ECU 13.

[0039] Модуль 27 управления структурированным светом управляет проецированием структурированного света 32a посредством светового проектора 11. Например, когда переключатель зажигания транспортного средства 10 включается, и устройство вычисления собственного местоположения становится активированным, модуль 27 управления структурированным светом одновременно начинает проецировать структурированный свет 32a. После этого, до тех пор, пока устройство вычисления собственного местоположения не прекратит работу, модуль 27 управления структурированным светом продолжает проецирование структурированного света 32a. В противном случае, модуль 27 управления структурированным светом может попеременно включать и выключать проецирование света с предварительно определенными интервалами.

[0040] Модуль 30 определения состояний поверхности дороги обнаруживает изменения состояния поверхности дороги вокруг транспортного средства и определяет то, изменяется либо нет состояние поверхности дороги вплоть до или больше порогового значения. Если модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения, модуль 26 вычисления собственного местоположения задает начальные точки фиксированно равными текущей позиции транспортного средства 10, а также текущему расстоянию и углу ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации. В силу этого, модуль 22 вычисления угла ориентации прекращает вычисление расстояния и угла ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги. Между тем, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию транспортного средства в данный момент, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией транспортного средства 10, а также с текущим расстоянием и углом ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.

[0041] В этом отношении, ниже предоставляется описание того, как определять изменения состояния поверхности дороги. В этом варианте осуществления, 35 (5*7) световых пятен структурированного света 32a проецируются на поверхности дороги. Таким образом, например, если только 80% или меньше из 35 световых пятен или только 28 или меньше световых пятен могут обнаруживаться в изображении, захваченном посредством камеры 12, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что: поверхность дороги становится очень неровной или ухабистой; и состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения.

[0042] Вместо этого, модуль 30 определения состояний поверхности дороги может оценивать изменения состояния поверхности дороги из величины изменений высот поверхности дороги. Величина изменений высот поверхности дороги может обнаруживаться из колебаний значения, обнаруженного посредством датчика хода, присоединяемого к подвеске каждого колеса транспортного средства. Например, если колебания значения, обнаруженного посредством датчика хода, становятся равными или превышающими 1 Гц, модуль 30 определения состояний поверхности дороги оценивает то, что поверхность дороги становится очень неровной или ухабистой, и определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения. Альтернативно, модуль 30 определения состояний поверхности дороги может быть выполнен с возможностью: вычислять скорость в вертикальном направлении посредством интегрирования значений, обнаруженных посредством датчика ускорения для измерения ускорения в вертикальном направлении; и за счет этого определять то, что поверхность дороги становится очень неровной или ухабистой, и состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения, когда изменение направления скорости становится равным или превышающим 1 Гц.

[0043] В противном случае, величина изменений высот поверхности дороги может оцениваться из позиции структурированного света 32a в изображении, захваченном посредством камеры 12. В варианте осуществления, структурированный свет 32a, как показано на фиг.7, проецируется на поверхность 31 дороги. В этом случае, рисуются сегмент 71 линии, соединяющий световые пятна структурированного света 32a в направлении по оси X, и сегмент 73 линии, соединяющий световые пятна структурированного света 32a в направлении по оси. После этого, если как указано посредством точки 75, наклон какого-либо из этих сегментов линии изменяется на 15 или более градусов в середине сегмента линии, модуль 30 определения состояний поверхности дороги оценивает то, что поверхность дороги становится очень неровной или ухабистой, и определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения. Вместо этого, как показано на фиг.7, модуль 30 определения состояний поверхности дороги может определять то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения, когда разность между расстояниями d1, d2 между смежными световыми пятнами изменяется вплоть до или больше 50%.

[0044] После того, как модуль 30 определения состояний поверхности дороги за счет этого определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения, модуль 26 вычисления собственного местоположения задает начальные точки фиксировано равными текущей позиции транспортного средства 10, а также текущему расстоянию и углу ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации. Таким образом, модуль 22 вычисления угла ориентации прекращает вычисление расстояния и угла ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги. Между тем, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию транспортного средства 10 в данный момент, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 в данный момент относительно поверхности дороги, посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией транспортного средства 10, а также с текущим расстоянием и углом ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.

[0045] Например, как показано на фиг.8, модуль 30 определения состояний поверхности дороги отслеживает число обнаруженных световых пятен и задает пороговое значение равным 28, что соответствует 80% из 35 световых пятен. В этом случае, в то время как 28 или более световых пятен могут обнаруживаться, модуль 30 определения состояний поверхности дороги устанавливает флаг вычисления угла ориентации в состояние ʺВКЛʺ. В силу этого, модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги. Между тем, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущее собственное местоположение транспортного средства посредством: вычисления текущего расстояния и угла ориентации с использованием расстояния и угла ориентации транспортного средства, вычисленных посредством модуля 22 вычисления угла ориентации; и суммирования (продолжения операции интегрирования) величины перемещения транспортного средства с текущей позицией транспортного средства 10, которая вычисляется в предыдущем цикле обработки информации.

[0046] Тем не менее, во время t1, когда число обнаруженных световых пятен становится меньше порогового значения, модуль 26 вычисления собственного местоположения переключает флаг вычисления угла ориентации в состояние ʺВЫКЛʺ. В силу этого, начальные точки задаются фиксировано равными текущей позиции транспортного средства 10, а также текущему расстоянию и углу ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации. Модуль 22 вычисления угла ориентации прекращает вычисление расстояния и угла ориентации транспортного средства 10. Таким образом, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию транспортного средства в данный момент, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства в данный момент относительно поверхности дороги, посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией транспортного средства 10, а также с текущим расстоянием и углом ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.

[0047] После этого, во время t2, когда число обнаруженных световых пятен снова становится больше порогового значения, флаг вычисления угла ориентации устанавливается в состояние ʺВКЛʺ. Модуль 22 вычисления угла ориентации возобновляет вычисление расстояния и угла ориентации транспортного средства 10. В силу этого, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 с использованием расстояния и угла ориентации транспортного средства 10, вычисленных посредством модуля 22 вычисления угла ориентации. Как описано выше, когда состояние поверхности дороги изменяется в значительной степени, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления использует текущую позицию транспортного средства 10, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации вместо использования расстояния и угла ориентации транспортного средства 10, вычисленных посредством модуля 22 вычисления угла ориентации. Таким образом, даже когда состояние поверхности дороги изменяется в значительной степени, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления допускает точное и стабильное вычисление собственного местоположения транспортного средства 10.

[0048] Цикл обработки информации

Далее, со ссылкой на фиг.9 и 10, предоставляется описание цикла обработки информации, который должен многократно выполняться посредством ECU 13. Цикл обработки информации является примером способа вычисления собственного местоположения для вычисления собственного местоположения транспортного средства 10 из изображения, полученного посредством камеры 12.

[0049] Цикл обработки информации, показанный на блок-схеме последовательности операций способа по фиг.9, начинается одновременно с тем, как устройство вычисления собственного местоположения становится активированным после того, как переключатель зажигания транспортного средства 10 включается, и многократно выполняется до тех пор, пока устройство вычисления собственного местоположения не прекратит работу.

[0050] На этапе S01 на фиг.9, модуль 27 управления структурированным светом управляет световым проектором 11 таким образом, чтобы проецировать структурированный свет 32a на поверхность 31 дороги вокруг транспортного средства. На блок-схеме последовательности операций способа на фиг.9, ниже предоставляется описание случая, в котором структурированный свет 32a непрерывно проецируется.

[0051] Переходя к этапу S03, ECU 13 управляет камерой 12 таким образом, чтобы получать изображение 38, с инструктированием камере 12 выполнять съемку поверхности 31 дороги вокруг транспортного средства 10, в том числе и области, на которую проецируется структурированный свет 32a. ECU 13 сохраняет данные для изображения, полученного посредством камеры 12, в запоминающем устройстве.

[0052] Следует отметить, что ECU 13 допускает автоматическое управление диафрагмой камеры 12. ECU 13 может быть выполнен с возможностью осуществлять управление с обратной связью диафрагмой камеры 12 таким способом, который приводит к тому, что значение яркости изображения становится средним значением между максимальным и минимальным значениями в соответствии со средним яркости изображения 38, полученного в предыдущем цикле обработки информации. В противном случае, поскольку значение яркости области, на которую проецируется структурированный свет 32a, является высоким, ECU 13 может получать среднее значение яркости из области за пределами части, из которой извлекается структурированный свет 32a.

[0053] Переходя к этапу S05, для начала, модуль 21 извлечения структурированного света считывает изображение 38, полученное посредством камеры 12, из запоминающего устройства и извлекает позицию структурированного света 32a из изображения 38, как показано на фиг.4(c). Модуль 21 извлечения структурированного света сохраняет координаты (U_j, V_j) каждого светового пятна S_p в изображении, которые вычисляются как данные по позиции структурированного света 32a, в запоминающем устройстве.

[0054] Кроме того, на этапе S05, модуль 22 вычисления угла ориентации считывает данные, указывающие позицию структурированного света 32a, из запоминающего устройства, вычисляет расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности 31 дороги из позиции структурированного света 32a и сохраняет такое вычисленное расстояние и угол ориентации в запоминающем устройстве.

[0055] Переходя к этапу S07, ECU 13 обнаруживает характерные точки из изображения 38, извлекает характерные точки, которые имеют отношение соответствия между предыдущим и текущим циклами обработки информации, и вычисляет величины изменений расстояния и угла ориентации из позиций (U_i, V_i) соответствующих извлеченных характерных точек в изображении. Помимо этого, ECU 13 вычисляет величину перемещения транспортного средства.

[0056] Более конкретно, для начала, модуль 23 обнаружения характерных точек считывает изображение 38, полученное посредством камеры 12, из запоминающего устройства, обнаруживает характерные точки на поверхности 31 дороги из изображения 38 и сохраняет позиции (U_i, V_i) соответствующих характерных точек в изображении в запоминающем устройстве.

[0057] Модуль 24 вычисления величины изменения ориентации считывает позиции (U_i, V_i) соответствующих характерных точек в изображении из запоминающего устройства и вычисляет относительные позиции (X_i, Y_i, Z_i) соответствующих характерных точек относительно камеры 12 из расстояния и угла ориентации, которые вычисляются посредством модуля 22 вычисления угла ориентации, а также позиций (U_i, V_i) характерных точек в изображении. В этой связи, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации использует расстояние и угол ориентации, которые задаются на этапе S09 в предыдущем цикле обработки информации. После этого, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации сохраняет относительные позиции (X_i, Y_i, Z_i) характерных точек относительно камеры 12 в запоминающем устройстве.

[0058] После этого, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации считывает позиции (U_i, V_i) характерных точек T_e в изображении и относительные позиции (X_i, Y_i, Z_i) характерных точек T_e, вычисленных на этапе S07 в предыдущем цикле обработки информации, из запоминающего устройства. Модуль 24 вычисления величины изменения ориентации вычисляет величины изменений расстояния и угла ориентации с использованием: относительных позиций (X_i, Y_i, Z_i) характерных точек, которые имеют отношение соответствия между предыдущим и текущим циклами обработки информации; и позиций (U_i, V_i) таких соответствующих характерных точек в изображении. Кроме того, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации вычисляет величину перемещения транспортного средства из предыдущих относительных позиций (X_i, Y_i, Z_i) характерных точек T_e и текущих относительных позиций (X_i, Y_i, Z_i) характерных точек T_e и сохраняет результирующую величину перемещения транспортного средства в запоминающем устройстве. "Величины изменений расстояния и угла ориентации" и "величина перемещения транспортного средства", которые вычисляются на этапе S07, используются для процесса на этапе S11.

[0059] Переходя к этапу S09, ECU 13 задает начальные точки операции интегрирования для вычисления собственного местоположения согласно изменениям состояния поверхности дороги вокруг транспортного средства. Ниже описываются подробности со ссылкой на фиг.10.

[0060] Переходя к этапу S11, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет собственное местоположение транспортного средства 10 из: начальных точек операции интегрирования, заданных на этапе S09; и величин изменений расстояния и угла ориентации транспортного средства 10, вычисленных в процессе на этапе S07.

[0061] Таким образом, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления допускает вычисление собственного местоположения транспортного средства 10 посредством повторного выполнения вышеприведенной последовательности циклов обработки информации для того, чтобы интегрировать величину перемещения транспортного средства 10.

[0062] Процесс на этапе S09

Далее, со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа на фиг.10, предоставляется описание подробной процедуры на этапе S09 на фиг.9. Как показано на фиг.10, на этапе S101, модуль 30 определения состояний поверхности дороги обнаруживает изменения состояния поверхности дороги вокруг транспортного средства. Более конкретно, модуль 30 определения состояний поверхности дороги обнаруживает число световых пятен структурированного света 32a или обнаруживает колебания значения, обнаруженного посредством датчика хода, присоединяемого к каждому колесу. В противном случае, модуль 30 определения состояний поверхности дороги может быть выполнен с возможностью вычислять скорость в вертикальном направлении посредством интегрирования значений, обнаруженных посредством датчика ускорения, допускающего измерение ускорения транспортного средства в вертикальном направлении, или обнаруживать позицию структурированного света 32a.

[0063] Затем, на этапе S103, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, изменяется либо нет состояние поверхности дороги вплоть до или больше порогового значения. Например, в случае если модуль 30 определения состояний поверхности дороги выполнен с возможностью обнаруживать число световых пятен структурированного света 32a, если только 28 или меньше световых пятен из 35 световых пятен могут обнаруживаться в изображении, полученном посредством камеры, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что: поверхность дороги становится очень неровной или ухабистой; и состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения.

[0064] В противном случае, в случае использования датчика хода, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения, когда колебания определенного значения становятся равными или превышающими 1 Гц. Кроме того, в случае использования датчика ускорения, модуль 30 определения состояний поверхности дороги вычисляет скорость в вертикальном направлении посредством интегрирования значений, обнаруженных посредством датчика ускорения. Если изменения направления скорости становятся равными или превышающими 1 Гц, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения.

[0065] Кроме того, в случае использования позиции структурированного света 32a, если наклон одного из сегментов линии, соединяющих световые пятна, изменяется на 15 или более градусов в середине сегмента линии, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения. В противном случае, если разность между расстояниями между смежными световыми пятнами изменяется вплоть до или больше 50%, модуль 30 определения состояний поверхности дороги может определять то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения.

[0066] Как описано выше, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, изменяется либо нет состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства вплоть до или больше порогового значения. Когда модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется вплоть до или больше порогового значения ("Да" на этапе S103), процедура переходит к этапу S105. С другой стороны, когда модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства не изменяется вплоть до или больше порогового значения ("Нет" на этапе S103), процедура переходит к этапу S107.

[0067] На этапе S105, модуль 26 вычисления собственного местоположения задает текущую позицию транспортного средства 10, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги фиксированно равными текущей позиции транспортного средства 10, а также текущему расстоянию и углу ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации. Другими словами, модуль 26 вычисления собственного местоположения задает текущую позицию транспортного средства 10, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации, в качестве начальных точек операции интегрирования.

[0068] В силу этого, модуль 22 вычисления угла ориентации прекращает вычисление расстояния и угла ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги. Между тем, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию транспортного средства 10 в данный момент, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 в данный момент относительно поверхности дороги, посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией транспортного средства 10, а также с текущим расстоянием и углом ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.

[0069] С другой стороны, на этапе S107, модуль 26 вычисления собственного местоположения задает начальные точки операции интегрирования в текущей позиции транспортного средства 10, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются на этапе S05 в текущем цикле обработки информации.

[0070] В силу этого, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию транспортного средства 10, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией транспортного средства 10, а также с текущим расстоянием и углом ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в текущем цикле обработки информации.

[0071] Как только, как описано выше, модуль 26 вычисления собственного местоположения задает начальные точки операции интегрирования для вычисления текущей позиции транспортного средства 10 в данный момент, а также текущего расстояния и угла ориентации транспортного средства 10 в данный момент относительно поверхности дороги, процесс на этапе S09 завершается, и процедура переходит к этапу S11 на фиг.9.

[0072] Преимущество первого варианта осуществления

Как подробно описано выше, при определении того, что состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется вплоть до или больше порогового значения, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления вычисляет текущую позицию транспортного средства в данный момент, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства в данный момент относительно поверхности дороги, посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией транспортного средства, а также с текущим расстоянием и углом ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации. В силу этого, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления допускает точное вычисление собственного местоположения транспортного средства, даже если поверхность дороги вокруг транспортного средства является неровной или ухабистой.

[0073] Проблема с обычным способом состоит в том, что когда поверхность дороги вокруг транспортного средства становится неровной или ухабистой, ошибка в величине перемещения транспортного средства увеличивается. Например, фиг.11 показывает пример ошибки в оценке угла крена (пример угла ориентации) транспортного средства 10 и пример ошибки в оценке величины перемещения (в направлении ширины транспортного средства) транспортного средства 10. Фиг.11(a) показывает временное изменение значение угла крена транспортного средства 10, которое вычисляется в случае, если транспортное средство 10 движется по прямой, что не вызывает угол крена, тогда как фиг.11(b) показывает временное изменение значение величины перемещения транспортного средства 10, которая вычисляется в идентичном случае. "P1" и "P2" на фиг.11, соответственно, представляют значение в случае, если величина перемещения транспортного средства вычисляется с использованием обычного способа. "Q1" и "Q2" на фиг.11, соответственно, представляют истинные значения, которые являются фактическим значением.

[0074] В то время, когда транспортное средство 10 движется по прямой, истинное значение (Q1) угла крена и истинное значение (Q2) величины перемещения в направлении ширины транспортного средства остаются неизменно равными нулю. Тем не менее, между временем t1 и временем t2, ошибка возникает в плоском уравнении поверхности дороги, и эта ошибка вызывает ошибку в вычислении угла крена, поскольку транспортное средство 10 движется по неровной или ухабистой дороге. Ошибка в углу крена становится отраженной в ошибке в величине перемещения в направлении ширины транспортного средства. Помимо этого, операция интегрирования усиливает ошибку в величине перемещения в направлении ширины транспортного средства. Причина этой проблемы состоит в том, что даже если состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется вследствие неровности и т.п., расстояние и угол ориентации вычисляются в каждом цикле обработки информации.

[0075] С учетом этого, при определении того, что состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется вплоть до или больше порогового значения, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления прекращает вычисление текущей позиции транспортного средства 10, а также текущего расстояния и угла ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги и использует, в качестве начальных точек, текущую позицию транспортного средства 10, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.

[0076] Таким образом, даже если состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется в текущем цикле обработки информации, использование значений, полученных в предыдущем цикле обработки информации, позволяет устройству вычисления собственного местоположения по варианту осуществления не допускать усиления ошибок, как указано посредством P1 и P2 на фиг.11, и точно вычислять собственное местоположение транспортного средства 10.

[0077] Помимо этого, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления оценивает изменения состояния поверхности дороги из величины изменения высоты поверхности дороги. В силу этого, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления допускает надежное обнаружение неровности или бугров на поверхности дороги и, соответственно, допускает точное вычисление собственного местоположения транспортного средства.

[0078] Помимо этого, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления оценивает величину изменения высоты поверхности дороги из позиции структурированного света. В силу этого, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления допускает обнаружение изменений состояния поверхности дороги без использования датчика, который в противном случае должен быть установлен в транспортном средстве, и, соответственно, допускает точное вычисление собственного местоположения транспортного средства с помощью простого способа.

Второй вариант осуществления

Далее, со ссылкой на чертежи, предоставляется описание устройства вычисления собственного местоположения по второму варианту осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что конфигурация устройства вычисления собственного местоположения по варианту осуществления является идентичной конфигурации первого варианта осуществления, показанного на фиг.1. По этой причине, подробное описание опускается.

[0079] В первом варианте осуществления, описанном выше, расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 вычисляются в каждом цикле обработки информации. Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 вычисляются в каждом постоянном периоде.

[0080] С этой целью, как показано на фиг.12, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления задается с возможностью формировать счетный импульс периода в каждом постоянном периоде, например, соответствующем 8 кадрам и т.п., и устанавливает флаг вычисления угла ориентации в состояние ʺВКЛʺ при каждом формировании счетного импульса периода. Таким образом, расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 могут вычисляться в каждом постоянном периоде.

[0081] Тем не менее, если состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется вплоть до или больше порогового значения во время формирования счетного импульса периода, другими словами, если число обнаруженных световых пятен равно или меньше порогового значения, устройство вычисления собственного местоположения инструктирует флагу вычисления угла ориентации оставаться в состоянии ʺВЫКЛʺ вместо установки флага в состояние ʺВКЛʺ. Например, в течение времени между временем t1 и временем t2, устройство вычисления собственного местоположения инструктирует флагу вычисления угла ориентации оставаться в состоянии ʺВЫКЛʺ вместо установки флага в состояние ʺВКЛʺ при формировании счетного импульса периода, поскольку число обнаруженных световых пятен равно или меньше порогового значения.

[0082] В силу этого, если поверхность дороги вокруг транспортного средства является неровной или ухабистой, модуль 30 определения состояний поверхности дороги задает текущую позицию транспортного средства, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги фиксировано равными расстоянию и углу ориентации, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации. Таким образом, модуль 22 вычисления угла ориентации прекращает вычисление текущей позиции транспортного средства, а также текущего расстояния и угла ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги. Между тем, модуль 26 вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию транспортного средства 10 в данный момент, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 в данный момент относительно поверхности дороги, посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией транспортного средства 10, а также с текущим расстоянием и углом ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.

[0083] Цикл обработки информации

Цикл обработки информации, выполняемый посредством устройства вычисления собственного местоположения по варианту осуществления, является идентичным циклу обработки информации первого варианта осуществления, показанного на фиг.9. По этой причине, подробное описание опускается. Вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления этапом задания начальных точек операции интегрирования на этапе S09 на фиг.9.

[0084] Процесс на этапе S09

Далее, со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа на фиг.13, предоставляется описание подробной процедуры на этапе S09 на фиг.9. Как показано на фиг.13, на этапе S201, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, истек или нет предварительно определенный период. Как описано с использованием фиг.12, модуль 30 определения состояний поверхности дороги отслеживает то, формируется или нет счетный импульс периода. Когда счетный импульс периода формируется, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что предварительно определенный период истек, и процедура переходит к этапу S203. С другой стороны, когда счетный импульс периода не формируется, модуль 30 определения состояний поверхности дороги определяет то, что предварительно определенный период не истек, и процедура переходит к этапу S207.

[0085] Процессы на последующих этапах S203-S209 являются идентичными процессам на этапах S101-S107 на фиг.10, соответственно. По этой причине, подробное описание опускается.

[0086] Преимущество второго варианта осуществления

Как подробно описано выше, устройство вычисления собственного местоположения по варианту осуществления вычисляет расстояние и угол ориентации транспортного средства в каждом постоянном периоде. При определении того, что состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется вплоть до или больше порогового значения в течение любого постоянного периода, устройство вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию транспортного средства в данный момент, а также текущее расстояние и угол ориентации транспортного средства в данный момент относительно поверхности дороги, посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией транспортного средства, а также с текущим расстоянием и углом ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации. Это уменьшает частоту, с которой модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет расстояние и угол ориентации транспортного средства. Соответственно, можно уменьшать рабочую нагрузку ECU 13 и повышать скорость работы ECU 13.

[0087] Следует отметить, что вышеприведенные варианты осуществления являются примерами настоящего изобретения. По этой причине, настоящее изобретение не ограничено вышеприведенными вариантами осуществления. Очевидно, что: настоящее изобретение может осуществляться в режимах, отличающихся из вышеприведенного варианта осуществления; и согласно проектным решениям, различные модификации могут вноситься в настоящее изобретение в пределах объема без отступления от сущности настоящего изобретения.

Список позиционных обозначений

[0088] 10 - транспортное средство

11 - световой проектор

12 - камера (модуль захвата изображений)

13 - ECU

21 - модуль извлечения структурированного света

22 - модуль вычисления угла ориентации

23 - модуль обнаружения характерных точек

24 - модуль вычисления величины изменения ориентации

26 - модуль вычисления собственного местоположения

27 - модуль управления структурированным светом

30 - модуль определения состояний поверхности дороги

31 - поверхность дороги

32a, 32b - структурированный свет

T_e - характерная точка.

Изобретение относится к устройству вычисления собственного местоположения позиции и к способу вычисления собственной позиции. Устройство вычисления собственного местоположения по настоящему изобретению проецирует структурированный свет на поверхность дороги вокруг транспортного средства, захватывает и получает изображение поверхности дороги вокруг транспортного средства. При определении того, что состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства изменяется вплоть до или больше порогового значения, устройство вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства в данный момент посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией и текущим углом ориентации транспортного средства, которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации. Обеспечивается точное вычисление собственного местоположения транспортного средства даже в случаях, если поверхность дороги вокруг транспортного средства неровная или ухабистая. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство вычисления собственного местоположения, содержащее:

световой проектор (11), выполненный с возможностью проецировать структурированный свет на поверхность дороги вокруг транспортного средства (10);

модуль (12) захвата изображений, установленный в транспортном средстве (10) и выполненный с возможностью захватывать и получать изображение поверхности дороги вокруг транспортного средства (10), включающее в себя область, на которую проецируется структурированный свет;

модуль (22) вычисления угла ориентации, выполненный с возможностью вычислять угол ориентации транспортного средства (10) относительно поверхности дороги из позиции структурированного света в изображении, полученном посредством модуля (12) захвата изображений;

модуль (24) вычисления величины изменения ориентации, выполненный с возможностью вычислять величину изменения ориентации транспортного средства (10) на основе временных изменений множества характерных точек на поверхности дороги в изображении, полученном посредством модуля (12) захвата изображений;

модуль (26) вычисления собственного местоположения, выполненный с возможностью вычислять текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства (10) посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и углом ориентации транспортного средства (10); и

модуль (30) определения состояний поверхности дороги, выполненный с возможностью определять то, изменяется либо нет состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства (10) вплоть до или больше порогового значения, посредством обнаружения изменения в состоянии поверхности дороги, при этом:

когда модуль (30) определения состояний поверхности дороги определяет то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения, модуль (26) вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства (10) посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией и текущим углом ориентации транспортного средства (10), которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.

2. Устройство вычисления собственного местоположения по п.1, в котором модуль (30) определения состояний поверхности дороги оценивает изменение состояния поверхности дороги из величины изменения высоты поверхности дороги.

3. Устройство вычисления собственного местоположения по п.2, в котором модуль (30) определения состояний поверхности дороги оценивает величину изменения высоты поверхности дороги из позиции структурированного света.

4. Способ вычисления собственного местоположения, содержащий:

процедуру, на которой проецируют структурированный свет на поверхность дороги вокруг транспортного средства (10) из светового проектора (11), установленного в транспортном средстве (10);

процедуру, на которой захватывают и получают изображение поверхности дороги вокруг транспортного средства (10), включающее в себя область, на которую проецируется структурированный свет, посредством модуля (12) захвата изображений, установленного в транспортном средстве (10);

процедуру, на которой вычисляют угол ориентации транспортного средства (10) относительно поверхности дороги из позиции структурированного света в изображении в модуле (13) управления транспортного средства (10);

процедуру, на которой вычисляют величину изменения ориентации транспортного средства (10) на основе временных изменений множества характерных точек на поверхности дороги в изображении в модуле (13) управления;

процедуру вычисления собственного местоположения, на которой вычисляют текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства (10) посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и углом ориентации транспортного средства (10) в модуле (13) управления; и

процедуру определения состояний поверхности дороги, на которой определяют то, изменяется либо нет состояние поверхности дороги вокруг транспортного средства (10) вплоть до или больше порогового значения, посредством обнаружения изменения в состоянии поверхности дороги в модуле (13) управления, при этом:

когда в процедуре определения состояний поверхности дороги определяется то, что состояние поверхности дороги изменяется вплоть до или больше порогового значения, текущая позиция и текущий угол ориентации транспортного средства (10) вычисляются в процедуре вычисления собственного местоположения посредством суммирования величины изменения ориентации с текущей позицией и текущим углом ориентации транспортного средства (10), которые вычисляются в предыдущем цикле обработки информации.