Устройство вычисления собственной позиции и способ вычисления собственной позиции

Изобретение относится к устройству вычисления собственной позиции и к способу вычисления собственной позиции. Устройство вычисления собственной позиции включает в себя: световой проектор 11, выполненный с возможностью проецировать световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном на поверхность 31 дороги вокруг транспортного средства; и камеру 12, выполненную с возможностью захватывать изображение 38 поверхности 31 дороги вокруг транспортного средства, включающее в себя область, на которую проецируется световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. Устройство вычисления собственной позиции вычисляет угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности 31 дороги из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном на изображении 38, полученном посредством камеры 12, и вычисляет величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений нескольких характерных точек на поверхности дороги, которые обнаруживаются из изображения 38. Устройство вычисления собственной позиции вычисляет текущую позицию и угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и углом ориентации транспортного средства. Если условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, не удовлетворяет первому критерию, устройство вычисления собственной позиции проецирует световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. Обеспечивается точная и стабильная оценка текущей позиции транспортного средства независимо от условий, при которых обнаруживаются характерные точки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 17 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

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

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известна технология, в которой: камеры, установленные в транспортном средстве, захватывают изображения окрестностей 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 когда транспортное средство перемещается незначительно на низкой скорости. С этой целью, характерная точка обнаруживается из каждого изображения; получается позиция характерной точки на изображении; 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 (Япония) номер 2008-175717

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Однако, если характерная точка обнаруживается при плохих условиях, затруднительно точно получать величину перемещения транспортного средства из позиции характерной точки.

[0005] Настоящее изобретение осуществлено с учетом вышеприведенной ситуации. Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить устройство вычисления собственной позиции и способ вычисления собственной позиции, которые обеспечивают точную и стабильную оценку текущей позиции транспортного средства независимо от условия, при котором обнаруживаются характерные точки.

[0006] Устройство вычисления собственной позиции согласно аспекту настоящего изобретения включает в себя: световой проектор, выполненный с возможностью проецировать световой луч с предварительно установленным шаблоном на поверхность дороги вокруг транспортного средства; и модуль захвата изображений, выполненный с возможностью захватывать изображение поверхности дороги вокруг транспортного средства, включающее в себя область, на которую проецируется световой луч с предварительно установленным шаблоном. Устройство вычисления собственной позиции вычисляет угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги из позиции светового луча с предварительно установленным шаблоном на изображении, полученном посредством модуля захвата изображений, и вычисляет величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений нескольких характерных точек на поверхности дороги, которые обнаруживаются из изображения. Кроме того, устройство вычисления собственной позиции вычисляет текущую позицию и угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и углом ориентации транспортного средства. Если условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию, устройство вычисления собственной позиции проецирует световой луч с предварительно установленным шаблоном.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей общую конфигурацию устройства вычисления собственной позиции по варианту осуществления.

Фиг. 2 является внешним видом, показывающим пример того, как световой проектор 11 и камера 12 устанавливаются в транспортном средстве 10.

Фиг. 3(a) является схемой, показывающей то, как позиции мест на поверхности 31 дороги, на которые, соответственно, проецируются световые пятна, вычисляются из базовой длины Lb между световым проектором 11 и камерой 12, а также координат (Uj, Vj) каждого светового пятна. Фиг. 3(b) является схематичным изображением, показывающим то, как направление 34 перемещения камеры 12 получается из временных изменений характерных точек, обнаруженных из другой области 33, которая отличается от области, на которую проецируется световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном.

Фиг. 4(a) и 4(b) являются схемами, показывающими изображение светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном, которое получается посредством применения процесса преобразования в двоичную форму к изображению, полученному посредством камеры 12. Фиг. 4(a) является схемой, показывающей изображение светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном в общем. Фиг. 4(b) является увеличенной схемой, показывающей изображение одного светового пятна Sp. Фиг. 4(c) является схемой, показывающей позицию He центра тяжести каждого светового пятна Sp, извлеченного посредством модуля 21 извлечения световых лучей с предварительно установленным шаблоном.

Фиг. 5 является схематичным изображением для пояснения того, как вычислять величины изменений расстояния и угла ориентации, а также величину (ΔL) перемещения камеры 12.

Фиг. 6(a) показывает пример первого кадра 38 (изображения), полученного во время t. Фиг. 6(b) показывает второй кадр 38', полученный во время (t+Δt), до которого время Δt истекает со времени t.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей пример того, как осуществляется способ вычисления собственной позиции с использованием устройства вычисления собственной позиции.

Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций, показывающей подробную процедуру для этапа S05, показанного на фиг. 7.

Фиг. 9 является графиком, показывающим пример обработки информации, которая должна выполняться в соответствии с блок-схемой последовательности операций, показанной на фиг. 8. Фиг. 9(a) показывает то, вычисляет или нет модуль 22 вычисления угла ориентации расстояние и угол ориентации из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 9(b) показывает то, в каком состоянии находится флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 9(c) показывает то, сколько характерных точек ассоциировано между предыдущим и текущим кадрами.

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций, показывающей подробную процедуру для этапа S09, показанного на фиг. 7.

Фиг. 11(a) и фиг. 11(b) являются графиками, соответственно, показывающими пример ошибки в оценке угла крена транспортного средства 10 и пример ошибки в оценке величины перемещения транспортного средства 10 в направлении ширины транспортного средства.

Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций, показывающей подробную процедуру для этапа S05 по второму варианту осуществления.

Фиг. 13 является графиком, показывающим пример обработки информации, которая должна выполняться в соответствии с блок-схемой последовательности операций, показанной на фиг. 12. Фиг. 13(a) показывает вычисляет или нет модуль 22 вычисления угла ориентации расстояние и угол ориентации из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 13(b) показывает то, в каком состоянии находится флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 13(c) показывает то, сколько характерных точек ассоциировано между предыдущим и текущим кадрами.

Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций, показывающей подробную процедуру для этапа S05 по третьему варианту осуществления.

Фиг. 15 является графиком, показывающим пример обработки информации, которая должна выполняться в соответствии с блок-схемой последовательности операций, показанной на фиг. 14. Фиг. 15(a) показывает вычисляет или нет модуль 22 вычисления угла ориентации расстояние и угол ориентации из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 15(b) показывает то, в каком состоянии находится флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 15(c) показывает то, сколько характерных точек ассоциировано между предыдущим и текущим кадрами.

Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций, показывающей подробную процедуру для этапа S05 по четвертому варианту осуществления.

Фиг. 17 является графиком, показывающим пример обработки информации, которая должна выполняться в соответствии с блок-схемой последовательности операций, показанной на фиг. 16. Фиг. 17(a) показывает вычисляет или нет модуль 22 вычисления угла ориентации расстояние и угол ориентации из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 17(b) показывает в каком состоянии находится флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 17(c) показывает сколько характерных точек ассоциировано между предыдущим и текущим кадрами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0008] Со ссылкой на чертежи, предоставляется описание вариантов осуществления. Идентичные компоненты на чертежах обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами. Описание таких компонентов опускается.

[0009] ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

АППАРАТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

Для начала, со ссылкой на фиг. 1, ниже предоставляется описание аппаратной конфигурации устройства вычисления собственной позиции по первому варианту осуществления. Устройство вычисления собственной позиции включает в себя световой проектор 11, камеру 12 и модуль 13 управления двигателем (ECU). Световой проектор 11 устанавливается в транспортном средстве и проецирует световой луч с предварительно установленным шаблоном 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 световой луч с предварительно установленным шаблоном. ECU 13 является примером контроллера, выполненного с возможностью управлять световым проектором 11 и выполнять последовательность циклов обработки информации для оценки величины перемещения транспортного средства из изображений, полученных посредством камеры 12.

[0010] Камера 12 представляет собой цифровую камеру с использованием полупроводникового датчика изображений, к примеру, CCD и CMOS, и получает обрабатываемые цифровые изображения. 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.

[0011] Высота и направление, в которых можно задавать камеру 12, регулируются таким способом, который позволяет камере 12 захватывать изображения характерных точек (текстур) на поверхности 31 дороги перед транспортным средством 10 и светового луча 32b с предварительно установленным шаблоном, 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). Данные изображений, полученные посредством камеры 12, передаются в ECU 13 и сохраняются в запоминающем устройстве, включенном в ECU 13.

[0012] Как показано на фиг. 2, световой проектор 11 проецирует световой луч 32b с предварительно установленным шаблоном, имеющий предварительно определенную форму, в том числе квадратную или прямоугольную решетчатую форму, на поверхность 31 дороги в диапазоне захвата изображений камеры 12. Камера 12 захватывает изображения светового луча с предварительно установленным шаблоном, проецируемым на поверхность 31 дороги. Световой проектор 11 включает в себя, например, лазерный указатель и дифракционную решетку. Дифракционная решетка дифрагирует лазерный луч, проецируемый из указателя. В силу этого, как показано на фиг. 2-4, световой проектор 11 формирует световой луч (32b, 32a) с предварительно установленным шаблоном, который включает в себя несколько световых пятен, размещаемых в решетчатом или матричном шаблоне. В примерах, показанных на фиг. 3 и 4, световой проектор 11 формирует световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном, включающий в себя 5*7 световых пятен Sp.

[0013] 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 обеспечиваются устройством вычисления собственной позиции. Для каждого изображения (кадра), ECU 13 многократно выполняет последовательность циклов обработки информации для вычисления собственной позиции транспортного средства из изображений, полученных посредством камеры 12. ECU 13 также может использоваться в качестве ECU для управления другими системами, связанными с транспортным средством 10.

[0014] Несколько информационных процессоров включают в себя модуль 21 извлечения световых лучей с предварительно установленным шаблоном, модуль 22 вычисления угла ориентации, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации, модуль 26 вычисления собственной позиции, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном, секцию 30 определения условий обнаружения и секцию 35 определения состояний вычисления. Модуль 24 вычисления величины изменения ориентации включает в себя детектор 23 характерных точек.

[0015] Модуль 21 извлечения световых лучей с предварительно установленным шаблоном считывает изображение, полученное посредством камеры 12, из запоминающего устройства и извлекает позицию светового луча с предварительно установленным шаблоном из этого изображения. Например, как показано на фиг. 3(a), световой проектор 11 проецирует световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном, который включает в себя несколько световых пятен, размещаемых в матричном шаблоне, на поверхность 31 дороги, в то время как камера 12 обнаруживает световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном, отражаемый от поверхности 31 дороги. Модуль 21 извлечения световых лучей с предварительно установленным шаблоном применяет процесс преобразования в двоичную форму к изображению, полученному посредством камеры 12, и за счет этого извлекает только изображение световых пятен Sp, как показано на фиг. 4(a) и 4(b). После этого, как показано на фиг. 4(c), модуль 21 извлечения световых лучей с предварительно установленным шаблоном извлекает позицию светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном посредством вычисления позиции He центра тяжести каждого светового пятна Sp, другими словами, координаты (Uj, Vj) каждого светового пятна Sp на изображении. Координаты выражаются с использованием числа, назначаемого соответствующему пикселу в датчике изображений камеры 12. В случае если световой луч с предварительно установленным шаблоном включает в себя 5*7 световых пятен Sp, j является целым числом, не меньшим 1, но не большим 35. Запоминающее устройство сохраняет координаты (Uj, Vj) светового пятна Sp на изображении в качестве данных по позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном.

[0016] Модуль 22 вычисления угла ориентации считывает данные по позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном из запоминающего устройства и вычисляет расстояние и угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности 31 дороги из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном на 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 (Uj, Vj) каждого светового пятна на изображении. После этого, модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет уравнение плоскости поверхности 31 дороги, на которую проецируется световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном, другими словами, расстояние и угол ориентации (вектор нормали) камеры 12 относительно поверхности 31 дороги, из позиции каждого светового пятна относительно камеры 12. Следует отметить, что в варианте осуществления, расстояние и угол ориентации камеры 12 относительно поверхности 31 дороги вычисляются в качестве примера расстояния и угла ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности 31 дороги, поскольку позиция установки камеры 12 в транспортном средстве 10 и угол для захвата изображений посредством камеры 12 уже известны. В дальнейшем в этом документе, расстояние и угол ориентации камеры 12 относительно поверхности 31 дороги называются "расстоянием и углом ориентации". Расстояние и угол ориентации, вычисленные посредством модуля 22 вычисления угла ориентации, сохраняются в запоминающем устройстве.

[0017] Более конкретно, поскольку камера 12 и световой проектор 11 закрепляются на транспортном средстве 10, направление, в котором можно проецировать световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном, 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 обеспечивает получение позиции каждой области световых пятен на поверхности 31 дороги, в качестве позиции (Xj, Yj, Zj) каждого светового пятна относительно камеры 12, из координат (Uj, Vj) каждого светового пятна на изображении.

[0018] Следует отметить, что во многих случаях позиция (Xj, Yj, Zj) 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 разности расстояния каждого светового пятна.

[0019] Детектор 23 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, детектор 23 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, детектор 23 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.

[0020] Более конкретно, например, детектор 23 характерных точек использует оператор Харриса или оператор SUSAN, поскольку эти точки, к примеру, вершины объекта, значения яркости которых существенно отличаются от значений яркости окрестностей точек, обнаруживаются в качестве характерных точек. Тем не менее, вместо этого детектор 23 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. После обнаружения характерных точек, детектор 23 характерных точек подсчитывает общее число N характерных точек, обнаруженных из одного изображения, и назначает идентификационные номера (i (1≤i≤N)) для соответствующих характерных точек. Позиция (Ui, Vi) каждой характерной точки на изображении сохраняется в запоминающем устройстве в ECU 13. Фиг. 6(a) и 6(b) показывают примеры характерных точек Te, которые обнаруживаются из изображения, полученного посредством камеры 12. Позиции (Ui, Vi) соответствующих характерных точек на изображении сохраняются в запоминающем устройстве.

[0021] Следует отметить, что вариант осуществления трактует смесь частиц асфальта с размером частиц не менее 1 см, но не более 2 см, 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 от камеры 12 до 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, полученного посредством камеры 12 и после этого отправленного в ECU 13, находится в пределах диапазона от 0 до 255 (0: самое темное, 255: самое яркое).

[0022] Модуль 24 вычисления величины изменения ориентации считывает, из запоминающего устройства, позиции (Ui, Vi) соответствующих нескольких характерных точек на изображении, включенном в предыдущий кадр, который находится в числе кадров, захваченных в течение каждого определенного цикла обработки информации. Кроме того, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации считывает, из запоминающего устройства, позиции (Ui, Vi) соответствующих нескольких характерных точек на изображении, включенном в текущий кадр. После этого, на основе изменений позиций нескольких характерных точек в изображениях, 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 31 дороги, так и "величину перемещения транспортного средства (камеры)" на поверхности дороги. Ниже предоставляется описание того, как вычислять величины изменений расстояния и угла ориентации и величину перемещения транспортного средства.

[0023] Фиг. 6(a) показывает пример первого кадра 38 (изображения), полученного во время t. Допустим случай, в котором, как показано на фиг. 5 или 6(a), вычисляется относительная позиция (Xi, Yi, Zi) каждой из трех характерных точек Te1, Te2, Te3, например, для первого кадра 38. В этом случае, плоскость G, идентифицированная посредством характерных точек Te1, Te2, Te3, 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 (Xi, Yi, Zi). Кроме того, из уже известной модели камеры, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает получение расстояния l1 между характерными точками Te1, Te2, расстояния l2 между характерными точками Te2, Te3 и расстояния l3 между характерными точками Te3, Te1, а также угла между прямой линией, соединяющей характерные точки Te1, Te2, и прямой линией, соединяющей характерные точки Te2, Te3, угла между прямой линией, соединяющей характерные точки Te2, Te3, и прямой линией, соединяющей характерные точки Te3, Te1, и угла между прямой линией, соединяющей характерные точки Te3, Te1, и прямой линией, соединяющей характерные точки Te1, Te2. Камера 12 на фиг. 5 показывает то, где расположена камера, когда камера служит для первого кадра.

[0024] Следует отметить, что трехмерные координаты (Xi, Yi, Zi) относительной позиции 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 на изображении 38 задаются таким образом, что: ось V совпадает с горизонтальным направлением; и ось U совпадает с вертикальным направлением.

[0025] Фиг. 6(b) показывает второй кадр, полученный во время (t+Δt), в которое продолжительность Δt времени истекает со времени t. Камера 12' на фиг. 5 показывает то, где расположена камера, когда камера захватывает второй кадр 38'. Как показано на фиг. 5 или 6(b), камера 12' захватывает изображение, включающее в себя характерные точки Te1, Te2, Te3, в качестве второго кадра 38', и детектор 23 характерных точек обнаруживает характерные точки Te1, Te2, Te3 из изображения. В этом случае, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление не только величины ΔL перемещения камеры 12 (транспортного средства) в интервале Δt времени, но также и величины изменений расстояния и угла ориентации камеры 12 (транспортного средства) в интервале Δt времени из: относительной позиции (Xi, Yi, Zi) каждой из характерных точек Te1, Te2, Te3 во время t; позиции P1(Ui, Vi) каждой характерной точки на втором кадре 38'; и модели камеры для камеры 12. Например, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление величины (ΔL) перемещения камеры 12 и величины изменений расстояния и угла ориентации камеры 12 посредством решения следующей системы уравнений (1)-(4). В этой связи, уравнение (1) 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.

[0026] уравнение 1

.(1)

уравнение 2

(2)

уравнение 3

(3)

уравнение 4

(4)

[0027] Фиг. 3(b) схематично показывает то, как направление 34 перемещения камеры 12 получается из временных изменений характерных точек, обнаруженных из другой области 33 в диапазоне захвата изображений камеры 12, которая отличается от области, на которую проецируется световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. Кроме того, фиг. 6(a) и 6(b) показывают пример изображения, в котором каждый вектор Dte представляет направление и величину изменения позиции своей соответствующей характерной точки Te. Модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление не только величины (ΔL) перемещения камеры 12 для продолжительности Δt, но также и величин изменений расстояния и угла ориентации для продолжительности Δt, одновременно. По этой причине, с учетом величин изменений расстояния и угла ориентации, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает точное вычисление величины (ΔL) перемещения с шестью степенями свободы. Другими словами, ошибка в оценке величины (ΔL) перемещения может быть минимизирована, даже когда расстояние и угол ориентации изменяются посредством крена или наклона в продольном направлении вследствие поворота, ускорения или замедления транспортного средства 10.

[0028] Следует отметить, что вместо использования всех характерных точек, относительные позиции которых вычисляются, 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)).

[0029] 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 подобия в цвете информация. Более конкретно, ECU 13 сохраняет 5 (по горизонтали)×5 (по вертикали)-пиксельное изображение вокруг каждой обнаруженной характерной точки в запоминающем устройстве. Если, например, разность в информации яркости для 20 или более пикселов равна или меньше 1%, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации определяет, что рассматриваемая характерная точка ассоциирована между текущим и предыдущим кадрами.

[0030] Если, как в этом случае, характерные точки Te1, Te2, Te3, относительные позиции (Xi, Yi, Zi) которых вычисляются, также обнаруживаются из кадрового изображения 38', полученного в последующее время, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации допускает вычисление "величины изменения ориентации транспортного средства" из временных изменений нескольких характерных точек на поверхности дороги.

[0031] Модуль 26 вычисления собственной позиции 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 собственной позиции вычисляет текущую позицию транспортного средства из "величины перемещения транспортного средства", вычисленной посредством модуля 24 вычисления величины изменения ориентации.

[0032] Более конкретно, в случае если расстояние и угол ориентации, вычисленные посредством модуля 22 вычисления угла ориентации (см. фиг. 1), задаются в качестве начальных точек, модуль 26 вычисления собственной позиции обновляет расстояние и угол ориентации на последние числовые значения 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 (расстоянием и углом ориентации). Помимо этого, модуль 26 вычисления собственной позиции вычисляет текущую позицию транспортного средства посредством: задания начальной точки (начальной позиции транспортного средства) как позиции транспортного средства, полученной, когда модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет расстояние и угол ориентации; и последовательного суммирования (выполнения операции интегрирования) величины перемещения транспортного средства с его такой заданной начальной позицией. Например, если начальная точка (начальная позиция транспортного средства) задается таким образом, что она совпадает с позицией транспортного средства на карте, модуль 26 вычисления собственной позиции допускает последовательное вычисление текущей позиции транспортного средства на карте.

[0033] Более конкретно, если три или более характерных точек, соответствующих промежутку между предыдущим и текущим кадрами, могут обнаруживаться непрерывно из двух кадров, продолжение процесса (операции интегрирования) суммирования величин изменений расстояния и угла ориентации позволяет непрерывно обновлять расстояние и угол ориентации без использования светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Тем не менее, расстояние и угол ориентации, вычисленные с использованием светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном или предварительно определенного начального расстояния и 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 светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном либо могут задаваться равными предварительно определенным начальным значениям. 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 светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном, 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 предварительно определенного начального угла ориентации. В силу этого, можно получать расстояние и угол ориентации, которые не затрагиваются посредством крена или наклона в продольном направлении транспортного средства 10 вследствие поворота, ускорения или замедления транспортного средства 10.

[0034] Вариант осуществления имеет такую конфигурацию, в которой: величины изменений расстояния и угла ориентации многократно вычисляются и каждый раз суммируются; и в силу этого величины изменений расстояния и угла ориентации обновляются на последние числовые значения. Тем не менее, вместо этого, вариант осуществления может иметь такую конфигурацию, в которой: только величина изменения угла ориентации камеры 12 относительно поверхности 31 дороги многократно вычисляется и каждый раз обновляется. 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.

[0035] Секция 30 определения условий обнаружения определяет то, является или нет условие, при котором детектор 23 характерных точек обнаруживает характерные точки Te, слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию. Например, в случае, к примеру, бетонного покрытия в туннеле, поверхность дороги является менее шаблонной и неровной за счет смеси частиц асфальта, уменьшается число характерных точек, обнаруживаемых из изображения поверхности дороги. Сокращенное число обнаруживаемых характерных точек затрудняет непрерывное обнаружение характерных точек, которые ассоциированы между предыдущим и текущим кадрами, и снижает точность, с которой обновляются расстояние и угол ориентации.

[0036] В качестве меры против этой проблемы, секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором детектор 23 характерных точек обнаруживает характерные точки Te, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию, если, например, число характерных точек, позиции которых относительно камеры 12 вычисляются и могут обнаруживаться из изображения, полученного в последующем цикле обработки информации, меньше предварительно определенного порогового значения (например, четырех). Другими словами, если четыре или более характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, не могут обнаруживаться, секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются характерные точки Te, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию. В этой связи, как показано на фиг. 6, по меньшей мере, три характерных точки, ассоциированные между предыдущим и текущим кадрами, необходимы для того, чтобы получать величины изменений расстояния и угла ориентации. Это обусловлено тем, что три характерных точки необходимы для того, чтобы задавать плоскость G. Поскольку большее число характерных точек необходимо для того, чтобы повышать точность оценки, желательно, если предварительно определенное пороговое значение составляет четыре, пять или более.

[0037] На основе результата определения, выполненного посредством секции 30 определения условий обнаружения, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном управляет тем, как световой проектор 11 проецирует световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. Если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является достаточно хорошим для того, чтобы удовлетворять первому критерию, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном выключает световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. С другой стороны, если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном проецирует световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. Более конкретно, на основе результата определения, выполненного посредством секции 30 определения условий обнаружения, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном активирует и деактивирует флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном и отправляет флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном в световой проектор 11. На основе флага проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном, световой проектор 11 проецирует или выключает световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном в следующем цикле обработки информации.

[0038] Кроме того, секция 30 определения условий обнаружения определяет то, является или нет условие, при котором детектор 23 характерных точек обнаруживает характерные точки Te, слишком плохим для того, чтобы удовлетворять второму критерию, который ниже первого критерия. Например, если три или более характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, не могут обнаруживаться, секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются характерные точки Te, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять второму критерию.

[0039] Если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является достаточно хорошим для того, чтобы удовлетворять второму критерию, модуль 22 вычисления угла ориентации не вычисляет расстояние или угол ориентации из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. С другой стороны, если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять второму критерию, модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет расстояние и угол ориентации из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном, поскольку плоскость G не может задаваться из характерных точек Te.

[0040] Если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, удовлетворяет второму критерию, модуль 26 вычисления собственной позиции сохраняет начальные точки операций интегрирования как есть. С другой стороны, если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять второму критерию, модуль 26 вычисления собственной позиции сбрасывает начальные точки операций интегрирования (угол ориентации и начальную позицию транспортного средства) на расстояние и угол ориентации, вычисленные посредством модуля 22 вычисления угла ориентации (см. фиг. 1), и позицию транспортного средства, полученную во время вычисления, в идентичном цикле обработки информации. После этого, модуль 26 вычисления собственной позиции начинает суммировать величину изменения ориентации транспортного средства с этими сброшенные начальными точками.

[0041] Следует отметить, что в первом варианте осуществления, на основе числа характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, секция 30 определения условий обнаружения определяет то, при каком условии обнаруживаются несколько характерных точек. Тем не менее, вместо этого, секция 30 определения условий обнаружения может иметь такую конфигурацию, в которой на основе общего числа N характерных точек, обнаруженных из одного изображения, секция 30 определения условий обнаружения определяет то, при каком условии обнаруживаются несколько характерных точек. Более конкретно, может быть предусмотрена такая конфигурация, в которой если общее число N характерных точек, обнаруженных из одного изображения, равно или меньше предварительно определенного порогового значения (например, 9), секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является плохим. Числовое значение (12), в три раза превышающее предварительно определенное пороговое значение (4), может задаваться в качестве такого порогового значения, поскольку имеется вероятность того, что некоторые обнаруженные характерные точки не ассоциированы между предыдущим и текущим кадрами.

[0042] Секция 35 определения состояний вычисления определяет то, является или нет состояние вычисления расстояния и угла ориентации посредством модуля 22 вычисления угла ориентации слишком плохим для того, чтобы удовлетворять третьему критерию. Например, в случае если световой луч с предварительно установленным шаблоном проецируется на бугор на поверхности 31 дороги, точность вычисления расстояния и угла ориентации значительно уменьшается, поскольку бугор на поверхности 31 дороги выше выбоин и выступов асфальтобетонного покрытия. Если условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять второму критерию, и параллельно, если состояние вычисления расстояния и угла ориентации является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять третьему критерию, то отсутствует средство для точного обнаружения расстояния и угла ориентации, а также величин изменений расстояния и угла ориентации.

[0043] С учетом этого, секция 35 определения состояний вычисления определяет, что состояние вычисления расстояния и угла ориентации посредством модуля 22 вычисления угла ориентации является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять третьему критерию, если среднеквадратические отклонения расстояния и угла ориентации, вычисленных посредством модуля 22 вычисления угла ориентации, превышают предварительно определенные пороговые значения. Кроме того, если число световых пятен, обнаруженных из 35 световых пятен, меньше трех, секция 35 определения состояний вычисления определяет, что состояние вычисления расстояния и угла ориентации посредством модуля 22 вычисления угла ориентации является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять третьему критерию, поскольку теоретически, уравнение плоскости поверхности 31 дороги не может получаться. В случае если уравнение плоскости получается с использованием метода наименьших квадратов, если абсолютное значение максимального значения для разностей между световыми пятнами и плоскостью, полученное посредством уравнения плоскости, равно или выше определенного порогового значения (например, 0,05 м), секция 35 определения состояний вычисления может определять, что состояние вычисления расстояния и угла ориентации посредством модуля 22 вычисления угла ориентации является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять третьему критерию.

[0044] Если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять второму критерию, и параллельно, если секция 35 определения состояний вычисления определяет, что состояние вычисления расстояния и угла ориентации посредством модуля 22 вычисления угла ориентации является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять третьему критерию, модуль 26 вычисления собственной позиции использует расстояние и угол ориентации, полученные в предыдущем цикле обработки информации, а также текущую позицию транспортного средства, в качестве начальных точек операций интегрирования. Это позволяет минимизировать ошибку в вычислении величины перемещения транспортного средства.

[0045] ЦИКЛ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Далее, в качестве примера способа вычисления собственной позиции для оценки величины перемещения транспортного средства 10 из изображения 38, полученного посредством камеры 12, описывается цикл обработки информации, который должен многократно выполняться посредством ECU 13, со ссылкой на фиг. 7. Цикл обработки информации, показанный на блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 7, начинается одновременно с тем, как устройство вычисления собственной позиции становится активированным после того, как включается переключатель зажигания транспортного средства 10, и многократно выполняется до тех пор, пока устройство вычисления собственной позиции не прекратит работу.

[0046] На этапе S01 на фиг. 7 световой проектор 11 проецирует или выключает световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. Более конкретно, на основе того, активирован или деактивирован флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном, отправленный из контроллера 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном на этапе S05 в предыдущем цикле обработки информации, световой проектор 11 переключается между проецированием и выключением светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Ниже описывается флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном со ссылкой на фиг. 8.

[0047] 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 световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. ECU 13 сохраняет данные для изображения, полученного посредством камеры 12, в запоминающем устройстве.

[0048] Следует отметить, что ECU 13 допускает автоматическое управление диафрагмой камеры 12. ECU 13 может быть выполнен с возможностью осуществлять управление с обратной связью диафрагмы камеры 12 таким способом, который приводит к тому, что значение яркости следующего изображения становится равным среднему значению между максимальным и минимальным значениями в соответствии со средним яркости изображения 38, полученного в предыдущем цикле обработки информации. В противном случае, в качестве значения яркости области, на которую проецируется световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном, ECU 13 может получать среднее значение яркости ранее полученного изображения 38 из области за пределами части, из которой извлекается световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном.

[0049] Переходя к этапу S05, секция 30 определения условий обнаружения определяет то, при каком условии обнаруживаются несколько характерных точек. На основе результата определения, выполненного посредством секции 30 определения условий обнаружения, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном переключает флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном и отправляет результирующий флаг в световой проектор 11. Между тем, на основе результата определения, выполненного посредством секции 30 определения условий обнаружения, модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет или не вычисляет расстояние и угол ориентации. Ниже описываются подробности этапа S05 со ссылкой на фиг. 8 и 9.

[0050] Переходя к этапу S07, ECU 13 обнаруживает характерные точки из изображения 38, извлекает характерные точки, соответствующие промежутку между предыдущим и текущим циклами обработки информации, из обнаруженных характерных точек и вычисляет величины изменений расстояния и угла ориентации и величину перемещения транспортного средства из позиций (Ui, Vi) соответствующих извлеченных характерных точек на изображении.

[0051] Более конкретно, для начала, детектор 23 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 (Ui, Vi) соответствующих характерных точек на изображении в запоминающем устройстве. Модуль 24 вычисления величины изменения ориентации считывает позиции (Ui, Vi) соответствующих характерных точек на изображении из запоминающего устройства и вычисляет позиции (Xi, Yi, Zi) соответствующих характерных точек относительно камеры 12 из расстояния и угла ориентации, а также позиций (Ui, Vi) соответствующих характерных точек на изображении. В этой связи, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации использует начальные точки (расстояние и угол ориентации), которые задаются на этапе S09 в предыдущем цикле обработки информации. После этого, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации сохраняет позиции (Xi, Yi, Zi) соответствующих характерных точек относительно камеры 12 в запоминающем устройстве.

[0052] Далее модуль 24 вычисления величины изменения ориентации считывает позиции (Ui, Vi) соответствующих характерных точек на изображении и относительные позиции (Xi, Yi, Zi) соответствующих характерных точек, 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 (Xi, Yi, Zi) надлежащих характерных точек, соответствующих промежутку между предыдущим и текущим циклами обработки информации; и позиций (Ui, Vi) надлежащих таких соответствующих характерных точек на изображении. Кроме того, модуль 24 вычисления величины изменения ориентации вычисляет величину перемещения транспортного средства из предыдущих относительных позиций (Xi, Yi, Zi) соответствующих характерных точек в предыдущем цикле обработки информации и текущих относительных позиций (Xi, Yi, Zi) соответствующих характерных точек в текущем цикле обработки информации. "Величины изменений расстояния и угла ориентации" и "величина перемещения транспортного средства", которые вычисляются на этапе S07, используются для процесса на этапе S11.

[0053] Переходя к этапу S09, ECU 13 задает начальные точки операций интегрирования в зависимости от: условия, при котором обнаруживается несколько характерных точек; и состояния вычисления расстояния и угла ориентации из светового луча с предварительно установленным шаблоном. Ниже описываются подробности со ссылкой на фиг. 10.

[0054] Переходя к этапу S11, модуль 26 вычисления собственной позиции вычисляет расстояние и угол ориентации, а также текущую позицию транспортного средства из: начальных точек операций интегрирования, заданных в процессе на этапе S09; и "величин изменений расстояния и угла ориентации" и "величины перемещения транспортного средства", вычисленных в процессе на этапе S07.

[0055] Таким образом, устройство вычисления собственной позиции по варианту осуществления допускает вычисление текущей позиции транспортного средства 10 посредством повторного выполнения вышеприведенной последовательности циклов обработки информации для того, чтобы интегрировать величину перемещения транспортного средства 10.

[0056] В отношении блок-схемы последовательности операций способа на фиг. 8, предоставляется описание подробной процедуры на этапе S05 на фиг. 7. Во-первых, на этапе S501 секция 30 определения условий обнаружения определяет то, обнаруживаются либо нет четыре или более характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами. Если четыре или более характерных точек обнаруживаются (если "Да" на этапе S501), величины изменений расстояния и угла ориентации могут вычисляться из временных изменений характерных точек. По этой причине, процедура переходит к этапу S505, на котором контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном деактивирует флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном и отправляет деактивированный флаг в световой проектор 11. После этого, процедура переходит к этапу S07 на фиг. 7 без вычисления расстояния или угла ориентации из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном.

[0057] С другой стороны, если четыре или более характерных точек не обнаруживаются (если "Нет" на этапе S501), условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, может определяться как слишком плохое для первого критерия. По этой причине, процедура переходит к этапу S503, на котором контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном активирует флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном и отправляет активированный флаг в световой проектор 11. После этого, процедура переходит к этапу S507.

[0058] На этапе S507 секция 30 определения условий обнаружения определяет то, обнаруживаются или нет три или более характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами. Если три или более характерных точек обнаруживаются (если "Да" на этапе S507), величины изменений расстояния и угла ориентации могут вычисляться из временных изменений характерных точек. По этой причине, процедура переходит к этапу S07 на фиг. 7 без вычисления расстояния или угла ориентации из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном.

[0059] С другой стороны, если три или более характерных точек не обнаруживаются (если "Нет" на этапе S507), величины изменений расстояния и угла ориентации не могут вычисляться из временных изменений характерных точек. По этой причине, процедура переходит к этапу S509, на котором модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет расстояние и угол ориентации из временных изменений характерных точек. После этого, процедура переходит к этапу S07 на фиг. 7.

[0060] На этапе S509 для начала модуль 21 извлечения световых лучей с предварительно установленным шаблоном считывает изображение 38, полученное посредством камеры 12, из запоминающего устройства и извлекает позицию светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном из изображения 38, как показано на фиг. 4(c). Модуль 21 извлечения световых лучей с предварительно установленным шаблоном сохраняет координаты (Uj, Vj) каждого светового пятна Sp на изображении, которые вычисляются как данные по позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном, в запоминающем устройстве.

[0061] Модуль 22 вычисления угла ориентации считывает данные на позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном из запоминающего устройства, вычисляет расстояние и угол ориентации из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном и сохраняет такое вычисленное расстояние и угол ориентации в запоминающем устройстве.

[0062] Со ссылкой на фиг. 9 ниже предоставляется описание примера обработки информации, которая должна выполняться в соответствии с блок-схемой последовательности операций на фиг. 8. Фиг. 9(a) показывает то, вычисляет или нет модуль 22 вычисления угла ориентации расстояние и угол ориентации из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 9(b) показывает то, в каком состоянии находится флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном. Фиг. 9(c) показывает то, сколько характерных точек ассоциировано между предыдущим и текущим кадрами. На фиг. 9(a) - 9(c) горизонтальная ось представляет то, сколько времени истекает, тогда как t0, t1, t2, …, соответственно, представляют циклы обработки информации (в дальнейшем называемые "циклами").

[0063] В течение циклов t0-t3, число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, равно четырем или более. По этой причине, флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном деактивируется, и "флаг трехмерных измерений" также деактивируется. В то время, когда флаг трехмерных измерений деактивирован, модуль 22 вычисления угла ориентации не вычисляет расстояние или угол ориентации из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. В течение циклов t4-t6, число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, равно трем. По этой причине определение "Нет" выполняется на этапе S501 на фиг. 8, и флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном активируется на этапе S503. Тем не менее, поскольку определение "Да" выполняется на этапе S507, флаг трехмерных измерений остается деактивированным. В течение циклов t7-t10, число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, равно четырем или более. По этой причине, флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном деактивируется. В течение циклов t12-t14 число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, меньше трех. По этой причине определение "Нет" выполняется на обоих этапах S501 и S507. Таким образом, флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном и флаг трехмерных измерений активируются. Соответственно, модуль 22 вычисления угла ориентации вычисляет расстояние или угол ориентации.

[0064] В отношении блок-схемы последовательности операций способа на фиг. 10 предоставляется описание подробной процедуры для этапа S09 на фиг. 7. На этапе S900 ECU 13 определяет то, является или нет текущий цикл обработки информации первым. Если текущий цикл обработки информации является первым, другими словами, если данные по циклу предшествующей информации недоступны, процедура переходит к процессу на этапе S905. С другой стороны, если текущий цикл обработки информации не является первым, процедура переходит к процессу на этапе S901.

[0065] На этапе S901 секция 30 определения условий обнаружения определяет то, является или нет условие, при котором детектор 23 характерных точек обнаруживает характерные точки Te, слишком плохим для того, чтобы удовлетворять второму критерию. Другими словами, секция 30 определения условий обнаружения определяет то, равно либо нет число характерных точек Te, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, трем или более. Если секция 30 определения условий обнаружения определяет , что число составляет меньше трех (если "Да" на этапе S901), процедура переходит к этапу S903. Если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие составляет три или более (если "Нет" на этапе S901), процедура переходит к этапу S909.

[0066] На этапе S909 ECU 13 сохраняет текущие заданные начальные точки операций интегрирования как есть.

[0067] На этапе S903 секция 35 определения состояний вычисления определяет то, является или нет состояние вычисления расстояния и угла ориентации посредством модуля 22 вычисления угла ориентации слишком плохим для того, чтобы удовлетворять третьему критерию. Например, секция 35 определения состояний вычисления определяет то, успешно выполняет или нет модуль 22 вычисления угла ориентации вычисление расстояния и угла ориентации на этапе S509, в идентичном цикле обработки информации. Если секция 35 определения состояний вычисления определяет, что модуль 22 вычисления угла ориентации выполняет операцию успешно (если "Да" на этапе S903), процедура переходит к этапу S905. Если секция 35 определения состояний вычисления определяет, что модуль 22 вычисления угла ориентации выполняет операцию неудачно (если "Нет" на этапе S903), процедура переходит к этапу S907.

[0068] На этапе S905 ECU 13 задает начальные точки операций интегрирования равными расстоянию и углу ориентации, вычисленным посредством модуля 22 вычисления угла ориентации на этапе S509, и текущей позиции транспортного средства, полученной во время вычисления. С использованием расстояния и угла ориентации в качестве начальных точек, операции интегрирования начинаются заново. Помимо этого, с использованием текущей позиции транспортного средства в качестве начальной точки, другое интегрирование начинается заново.

[0069] На этапе S907 ECU 13 задает начальные точки операций интегрирования равными расстоянию и углу ориентации, используемым в предыдущем цикле обработки информации, и текущей позиции транспортного средства, используемой в предыдущем цикле обработки информации. С использованием расстояния и угла ориентации в качестве начальных точек, операции интегрирования начинаются заново. Помимо этого, с использованием текущей позиции транспортного средства в качестве начальной точки, другое интегрирование начинается заново. После этого, процедура переходит к процессу этапа S11 на фиг. 8.

[0070] Следующее функциональное преимущество может получаться из первого варианта осуществления, как описано выше.

[0071] Обнаружение нескольких характерных точек при плохих условиях приводит к уменьшению точности, с которой модуль 24 вычисления величины изменения ориентации вычисляет расстояние и угол ориентации, и, соответственно, приводит к увеличению ошибки в оценке величины перемещения транспортного средства 10. Фиг. 11(a) и 11(b) являются графиками, соответственно, показывающими пример ошибки в оценке угла крена (примера 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 значения угла крена, которое вычисляется в случае, если транспортное средство 10 движется по прямой на ровной поверхности дороги без наклонов, в то время как фиг. 11(b) показывает временное изменение значения величины перемещения, которое вычисляется в идентичном случае. Ссылки с номерами "P1" и "P2" на фиг. 11(a) и 11(b), соответственно, представляют оцененное значение угла крена и вычисленное значение величины перемещения, которые получаются в сравнительном примере, в котором начальная точка для вычисления величины перемещения и начальные точки для выполнения операции интегрирования для расстояния и угла ориентации поддерживаются неизменными независимо от условия, при котором обнаруживаются несколько характерных точек. Ссылки с номерами "Q1" и "Q2" на фиг. 11(a) и 11(b), соответственно, представляют истинное значение угла крена и истинное значение величины перемещения. Поскольку 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, во временном интервале от времени t1 до времени t2, возникает ошибка в уравнении плоскости поверхности дороги, и эта ошибка вызывает ошибку в оценке угла крена, поскольку транспортное средство 10 движется на бетонном покрытии, которое приводит к обнаружению нескольких характерных точек при плохих условиях. Ошибка в углу крена становится отраженной в величине перемещения в направлении ширины транспортного средства. В сравнительном примере, независимо от условия, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, начальные точки для выполнения операции интегрирования для угла крена не сбрасываются на расстояние и угол ориентации, вычисленные из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном, или начальная точка для вычисления величины перемещения не сбрасывается на текущую позицию транспортного средства, полученную во время вычисления. Это усиливает ошибку в величине перемещения транспортного средства 10.

[0072] Согласно первому варианту осуществления, если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию (если "Нет" на этапе S501), контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном проецирует световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. В силу этого, расстояние и угол ориентации могут вычисляться из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Это позволяет начинать операции интегрирования снова с использованием начальных точек, которые сбрасываются на расстояние и угол ориентации с минимизированной ошибкой, вычисленные из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Соответственно, может точно и стабильно оцениваться текущая позиция транспортного средства 10.

[0073] Кроме того, поверхность дороги, которая приводит к обнаружению нескольких характерных точек при плохих условиях, включает в себя, например, поверхность дороги, которая содержит небольшие числа шаблонов, выбоин и выступов, которые должны использоваться в качестве характерных точек. Поскольку поверхность дороги, содержащая небольшие числа шаблонов, выбоин и выступов, является очень плоской, меньшее число компонентов шума включено в расстояние и угол ориентации, вычисленные из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. С другой стороны, в случае поверхности 31 дороги, из которой могут обнаруживаться характерные точки при хороших условиях, позиции на поверхности 31 дороги, от которой отражается световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном, являются нестабильными вследствие выбоин и выступов асфальтобетонного покрытия, и, соответственно, большее число компонентов шума включается в расстояние и угол ориентации, вычисленные из светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Согласно первому варианту осуществления, расстояние и угол ориентации могут точно и стабильно получаться посредством либо избирательного обновления расстояния и угла ориентации с использованием характерных точек, либо вычисления расстояния и угла ориентации с использованием светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном в зависимости от условий, при которых обнаруживаются характерные точки.

[0074] Кроме того, в некоторых случаях условие, при котором обнаруживаются характерные точки, становится плохим вследствие уменьшения контрастности изображения 38 вследствие внезапного изменения освещенности поверхности 31 дороги. Согласно первому варианту осуществления, датчики, к примеру, люксметр, не должны обязательно дополнительно предоставляться для устройства вычисления собственной позиции, поскольку условие, при котором обнаруживаются характерные точки, определяется непосредственно. Это способствует уменьшению затрат и снижению веса устройства.

[0075] Согласно первому варианту осуществления, если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является достаточно хорошим для того, чтобы удовлетворять первому критерию (если "Да" на этапе S501), контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном прекращает проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Проецирование света может быть ограничено только случаем, в котором условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию. Таким образом, можно минимизировать потребление мощности для проецирования света посредством проецирования светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном только по мере необходимости.

[0076] Определение на этапе S05 на фиг. 7 проецирования светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном (этап S503) и определение на этапе S05 на фиг. 7 выключения светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном (этап S505) должны отражаться на этапе S01, в следующем цикле обработки информации. По этой причине вычисление расстояния и угла ориентации с использованием светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном требует активации флага проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном в предыдущем цикле заранее. Соответственно, в первом варианте осуществления, если условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому условию, флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном активируется (этапе S05). В следующем цикле световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном проецируется (этап S01). После этого в идентичном цикле, если условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять второму условию (если "Нет" на этапе S507), модуль 22 вычисления угла ориентации допускает вычисление расстояния и угол ориентации из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Поскольку, как описано выше, с использованием нескольких критериев (первого критерия и второго критерия), выполняется определение в отношении условия, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, можно надлежащим образом управлять временем проецирования светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном и временем вычисления расстояния и угла ориентации.

[0077] ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Второй вариант осуществления описывается с использованием примера, в котором время вычисления расстояния и угла ориентации с использованием светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном управляется согласно продолжительности, которая истекает после того, как начинается проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном.

Аппаратная конфигурация устройства вычисления собственной позиции по второму варианту осуществления является идентичной аппаратной конфигурации, показанной на фиг. 1. По этой причине описание аппаратной конфигурации опускается. Помимо этого, цикл обработки информации, который должен многократно выполняться посредством ECU 13, является идентичным циклу обработки информации, показанному на фиг. 7, за исключением этапа S05. По этой причине описание цикла обработки информации также опускается. Это случаи для третьего и четвертого вариантов осуществления.

[0078] Со ссылкой на фиг. 12 ниже предоставляется описание подробной процедуры для этапа S05 по второму варианту осуществления. На блок-схеме последовательности операций способа, показанной на фиг. 12, этап S511 выполняется вместо этапа S507 на фиг. 8. Другие этапы являются идентичными этапам, показанным на фиг. 8, и описание таких этапов опускается. ECU 13 измеряет продолжительность времени, которая истекает после того, как начинается проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном.

[0079] Более конкретно, ECU 13 измеряет продолжительность времени, которая истекает после того, как флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном переключается из деактивированного в активированное состояние на этапе S503. На этапе S511 ECU 13 определяет то, истекает или нет первая предварительно определенная продолжительность времени после того, как флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном переключается таким образом. Если первая предварительно определенная продолжительность времени не истекает (если "Нет" на этапе S511), процедура переходит к этапу S07 без вычисления расстояния и угла ориентации из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. С другой стороны, если первая предварительно определенная продолжительность времени истекает (если "Да" на этапе S511), процедура переходит к этапу S509, на котором расстояние и угол ориентации вычисляются из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. После этого, процедура переходит к этапу S07.

[0080] Следует отметить, что, как показано на фиг. 13, первая предварительно определенная продолжительность времени может задаваться, например, равной продолжительности, соответствующей двум циклам (D1) обработки информации. Другими словами, расстояние и угол ориентации не вычисляются ни в цикле (t11) обработки информации, в котором флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном переключается из деактивированного в активированное состояние, ни в следующем цикле обработки информации (t12) (если "Нет" на этапе S511); и только в цикле (t13) обработки информации после следующего (а именно, второго цикла обработки информации из цикла (t11) обработки информации), это расстояние и угол ориентации вычисляются (этап S509 после "Да" на этапе S511).

[0081] Как описано выше, вычисление расстояния и угла ориентации с использованием светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном требует активации флага проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном в предыдущем цикле заранее. Во втором варианте осуществления, модуль 22 вычисления угла ориентации начинает вычислять расстояние и угол ориентации из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном после того, как первая предварительно определенная продолжительность (D1) времени истекает от момента, когда начинается проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном. Это позволяет адекватно управлять временем проецирования светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном и временем вычисления расстояния и угла ориентации.

[0082] ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Третий вариант осуществления описывается с использованием примера, в котором даже когда условие, при котором обнаруживаются характерные точки, определяется в качестве достаточно хорошего для того, чтобы удовлетворять первому критерию после того, как начинается проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном, световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном продолжает проецирование до тех пор, пока не истечет вторая предварительно определенная продолжительность времени после определения.

[0083] Если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, не хуже первого критерия, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном прекращает проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном после того, как вторая предварительно определенная продолжительность времени истекает от момента, когда секция 30 определения условий обнаружения выполняет определение.

[0084] Со ссылкой на фиг. 14 ниже предоставляется описание подробной процедуры для этапа S05 по третьему варианту осуществления. Блок-схема последовательности операций способа, показанная на фиг. 14, включает в себя этап S513 и этап S515 в дополнение к этапам, показанным на фиг. 8. Другие этапы являются идентичными этапам, показанным на фиг. 8, и описание таких этапов опускается.

[0085] ECU 13 измеряет продолжительность времени, которая истекает после того, как четыре или более характерных точек определяются как ассоциированные между предыдущим и текущим кадрами. Если четыре или более характерных точек определяются как ассоциированные между предыдущим и текущим кадрами (если "Да" на этапе S501), процедура переходит к этапу S513, на котором ECU 13 определяет то, истекает или нет вторая предварительно определенная продолжительность времени после того, как четыре или более характерных точек определяются как ассоциированные между предыдущим и текущим кадрами. Если вторая предварительно определенная продолжительность времени истекает (если "Да" на этапе S513), процедура переходит к этапу S505, на котором контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном переключает флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном из активированного в деактивированное состояние. С другой стороны, если вторая предварительно определенная продолжительность времени не истекает (если "Нет" на этапе S513), процедура переходит к этапу S515, на котором контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном поддерживает флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном активированным.

[0086] Следует отметить, что, как показано на фиг. 15, вторая предварительно определенная продолжительность времени может задаваться, например, равной продолжительности, соответствующей двум циклам (D2) обработки информации. Другими словами, флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном поддерживается активированным циклах (t6, t14) обработки информации, в которых четыре или более характерных точек ассоциированы между предыдущим и текущим кадрами, и в следующих циклах (t7, t15) обработки информации (этап S515 после "Нет" на этапе S513); и только в циклах (t8, t16) обработки информации после следующего (а именно, второго цикла обработки информации из циклов (t6, t14) обработки информации), этот флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном деактивируется (этап S505 после "Да" на этапе S513).

[0087] В силу этого, как только начинается проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном, световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном не выключается сразу после того, как условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, становится лучше. Более конкретно, гистерезис (эффект предыстории) может предоставляться для условия, при котором световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном проецируется. Это позволяет запрещать мерцание светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном и за счет этого уменьшать раздражение, которое вызывается посредством мерцания светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном.

[0088] ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Четвертый вариант осуществления описывается с использованием примера, в котором гистерезис предоставляется для условия, в котором световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном выключается, в отличие от третьего варианта осуществления. Даже когда условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, определяется как становящееся слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию после того, как световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном выключается, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном поддерживает световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном выключенным до тех пор, пока не истечет третья предварительно определенная продолжительность времени после определения. Если секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию, контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном начинает проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном после того, как третья предварительно определенная продолжительность времени истекает от момента, когда секция 30 определения условий обнаружения выполняет определение.

[0089] Со ссылкой на фиг. 16, ниже предоставляется описание подробной процедуры для этапа S05 по четвертому варианту осуществления. Блок-схема последовательности операций способа, показанная на фиг. 16, включает в себя этап S517 в дополнение к этапам, показанным на фиг. 8. Кроме того, на этапе S501 определяется то, составляет или нет число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, не менее пяти. Другими словами, если число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, не равно или больше пяти, секция 30 определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, является слишком плохим для того, чтобы удовлетворять первому критерию. Другие этапы являются идентичными этапам, показанным на фиг. 8. По этой причине описание таких этапов опускается.

[0090] ECU 13 измеряет продолжительность времени, которая истекает после того, как число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, определяется как не равное или большее пяти. Если число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, определяется как не равное или большее пяти (если "Нет" на этапе S501), процедура переходит к этапу S517, на котором ECU 13 определяет то, истекает или нет третья предварительно определенная продолжительность времени после того, как число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, определяется как не равное или большее пяти. Если третья предварительно определенная продолжительность времени истекает (если "Да" на этапе S517), процедура переходит к этапу S503, на котором контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном активирует флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном. С другой стороны, если третья предварительно определенная продолжительность времени не истекает (если "Нет" на этапе S517), процедура переходит к этапу S505, на котором контроллер 27 световых лучей с предварительно установленным шаблоном поддерживает деактивированным флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном.

[0091] Следует отметить, что, как показано на фиг. 17, третья предварительно определенная продолжительность времени может задаваться, например, равной продолжительности, соответствующей двум циклам (D3) обработки информации. Другими словами, флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном поддерживается деактивированным в циклах (t2, t9) обработки информации, в которых число характерных точек, ассоциированных между предыдущим и текущим кадрами, становится меньше пяти, и в следующих циклах (t3, t10) обработки информации (этап S505 после "Нет" на этапе S517); и только в циклах (t4, t11) обработки информации после следующего (а именно, второго цикла обработки информации из циклов (t2, t9) обработки информации), этот флаг проецирования световых лучей с предварительно установленным шаблоном активируется (этап S503 после "Да" на этапе S517).

[0092] В силу этого, как только прекращается проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном, проецирование светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном не начинается сразу после того, как условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, становится более плохим. Более конкретно, гистерезис (эффект предыстории) может предоставляться для условия, при котором световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном выключается. Это позволяет запрещать мерцание светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном и за счет этого уменьшать раздражение, которое вызывается посредством мерцания светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном.

[0093] Хотя выше описаны первый-четвертый варианты осуществления, ни одно из описаний и чертежей, составляющих части раскрытия сущности, не должны истолковываться как ограничивающие настоящее изобретение. Раскрытие сущности должно прояснять различные альтернативные варианты осуществления, примеры и функциональные технологии для специалистов в данной области техники.

[0094] Хотя фиг. 2 показывает пример, в котором камера 12 и световой проектор 11 устанавливаются перед транспортным средством 10, камера 12 и световой проектор 11 могут устанавливаться по бокам, сзади или снизу транспортного средства 10. Кроме того, хотя фиг. 2 показывает четырехколесный легковой автомобиль в качестве примера транспортного средства 10 по вариантам осуществления, настоящее изобретение является применимым ко всем движущимся телам (транспортным средствам), таким как мотоциклы, грузовики и специальные транспортные средства для транспортировки строительной техники, при условии, что характерные точки на поверхностях дороги и поверхностях стен могут захватываться из таких движущихся тел.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

[0095] 10 - транспортное средство

11 - световой проектор

12 - камера (модуль захвата изображений)

21 - модуль извлечения световых лучей с предварительно установленным шаблоном

22 - модуль вычисления угла ориентации

23 - детектор характерных точек

24 - модуль вычисления величины изменения ориентации

26 - модуль вычисления собственной позиции

27 - контроллер световых лучей с предварительно установленным шаблоном

30 - секция определения состояния поверхности дороги

31 - поверхность дороги

32a, 32b - световой луч с предварительно установленным шаблоном

35 - секция определения состояний вычисления

Te - характерная точка.

1. Устройство вычисления собственной позиции, содержащее:

- световой проектор, выполненный с возможностью проецировать световой луч с предварительно установленным шаблоном на поверхность дороги вокруг транспортного средства;

- модуль захвата изображений, установленный в транспортном средстве и выполненный с возможностью захватывать изображение поверхности дороги вокруг транспортного средства, включающее в себя область, на которую проецируется световой луч с предварительно установленным шаблоном;

- модуль вычисления угла ориентации, выполненный с возможностью вычислять угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги из позиции светового луча с предварительно установленным шаблоном на изображении, полученном посредством модуля захвата изображений;

- модуль вычисления величины изменения ориентации, выполненный с возможностью вычислять величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений множества характерных точек на поверхности дороги, которые обнаруживаются из изображения, полученного посредством модуля захвата изображений;

- модуль вычисления собственной позиции, выполненный с возможностью вычислять текущую позицию и угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и углом ориентации транспортного средства;

- секцию определения условий обнаружения, выполненную с возможностью определять, при каком условии множество характерных точек обнаруживается посредством модуля вычисления величины изменения ориентации; и

- контроллер световых лучей с предварительно установленным шаблоном, выполненный с возможностью управлять тем, как световой проектор проецирует световой луч с предварительно установленным шаблоном, при этом:

- если секция определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживается множество характерных точек, не удовлетворяет первому критерию, контроллер световых лучей с предварительно установленным шаблоном проецирует световой луч с предварительно установленным шаблоном.

2. Устройство вычисления собственной позиции по п. 1, в котором, если секция определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживается множество характерных точек, удовлетворяет первому критерию, контроллер световых лучей с предварительно установленным шаблоном прекращает проецирование светового луча с предварительно установленным шаблоном.

3. Устройство вычисления собственной позиции по п. 1 или 2, в котором, если секция определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживается множество характерных точек, не удовлетворяет второму критерию, более низкому, чем первый критерий, модуль вычисления угла ориентации вычисляет угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги из позиции светового луча с предварительно установленным шаблоном.

4. Устройство вычисления собственной позиции по п. 1 или 2, в котором после того, как первая предварительно определенная продолжительность времени истекает от момента, когда контроллер световых лучей с предварительно установленным шаблоном начинает проецировать световой луч с предварительно установленным шаблоном, модуль вычисления угла ориентации начинает вычислять угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги из позиции светового луча с предварительно установленным шаблоном.

5. Устройство вычисления собственной позиции по п.1 или 2, в котором, если секция определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживается множество характерных точек, не удовлетворяет первому критерию, контроллер световых лучей с предварительно установленным шаблоном прекращает проецирование светового луча с предварительно установленным шаблоном после того, как вторая предварительно определенная продолжительность времени истекает от момента, когда секция определения условий обнаружения выполняет определение.

6. Устройство вычисления собственной позиции по п.1 или 2, в котором, если секция определения условий обнаружения определяет, что условие, при котором обнаруживается множество характерных точек, не удовлетворяет первому критерию, контроллер световых лучей с предварительно установленным шаблоном начинает проецировать световой луч с предварительно установленным шаблоном после того, как третья предварительно определенная продолжительность времени истекает от момента, когда секция определения условий обнаружения выполняет определение.

  7. Способ вычисления собственной позиции, содержащий этапы, на которых:

- проецируют световой луч с предварительно установленным шаблоном на поверхность дороги вокруг транспортного средства, посредством светового проектора, установленного в транспортном средстве;

- захватывают изображение поверхности дороги вокруг транспортного средства, включающее в себя область, на которую проецируется световой луч с предварительно установленным шаблоном, посредством модуля захвата изображений, установленного в транспортном средстве;

- вычисляют угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги из позиции светового луча с предварительно установленным шаблоном на изображении, посредством контроллера транспортного средства;

- вычисляют величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений множества характерных точек на поверхности дороги, которые обнаруживаются из изображения, посредством контроллера; и

- вычисляют текущую позицию и угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и углом ориентации транспортного средства, посредством контроллера, при этом:

- световой проектор проецирует световой луч с предварительно установленным шаблоном, если контроллер определяет, что условие, при котором обнаруживается множество характерных точек, не удовлетворяет первому критерию.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству обнаружения светофоров и к способу обнаружения светофоров. Устройство обнаружения светофоров включает в себя модуль (11) захвата изображений, выполненный с возможностью захватывать изображение в направлении движения транспортного средства, и модуль (12) обнаружения светофоров, выполненный с возможностью обнаруживать светофор из изображения.

Изобретение относится к устройству вычисления собственной позиции и к способу вычисления собственной позиции. Устройство вычисления собственной позиции включает в себя: световой проектор 11, выполненный с возможностью проецировать световой луч с предварительно установленным шаблоном на поверхность дороги вокруг транспортного средства; модуль 12 захвата изображений, установленный в транспортном средстве и выполненный с возможностью захватывать и получать изображение поверхности дороги вокруг транспортного средства, покрывающее область проецируемого светового луча с предварительно установленным шаблоном; модуль 22 вычисления угла ориентации, выполненный с возможностью вычислять угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги из позиции светового луча с предварительно установленным шаблоном в изображении, полученном посредством модуля 12 захвата изображений; детектор 23 характерных точек, выполненный с возможностью задавать область обнаружения характерных точек, окружающую область проецируемого светового луча с предварительно установленным шаблоном в изображении, полученном посредством модуля 12 захвата изображений, и обнаруживать несколько характерных точек на поверхности дороги в области обнаружения характерных точек; модуль 24 вычисления величины изменения ориентации, выполненный с возможностью вычислять величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений нескольких характерных точек на поверхности дороги; и модуль 25 вычисления собственной позиции, выполненный с возможностью вычислять текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и начальным углом ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги.

Изобретение относится к устройствам помощи в вождении для транспортного средства и способам помощи в вождении для транспортного средства. Устройство помощи в вождении для транспортного средства включает в себя секцию (12) обнаружения объекта для обнаружения объектов, присутствующих на периферии рассматриваемого транспортного средства, и определяет, находится ли рассматриваемое транспортное средство в предварительно определенной области от перекрестка (Crs).

Изобретение относится к устройству вычисления собственного положения и к способу вычисления собственного положения. Устройство вычисления собственного положения включает в себя: световой проектор 11, выполненный с возможностью проецировать структурированный световой пучок на поверхность дороги около транспортного средства; блок 12 захвата изображений, установленный в транспортном средстве и выполненный с возможностью захватывать и получать изображение поверхности дороги около транспортного средства, охватывающее область проецируемого структурированного светового пучка; средство 22 вычисления угла ориентации, выполненное с возможностью вычислять угол ориентации транспортного средства по отношению к поверхности дороги из формы структурированного светового пучка на изображении, полученном с помощью блока 12 захвата изображений; средство обнаружения 23 характеристических точек, выполненное с возможностью обнаруживать множество характеристических точек на поверхности дороги из изображения, полученного с помощью блока 12 захвата изображений; средство 24 вычисления величины изменения ориентации, выполненное с возможностью вычислять величину изменения в ориентации транспортного средства на основе временных изменений в множестве характеристических точек на поверхности дороги, обнаруженных посредством средства обнаружения 23 характеристических точек; и средство 25 вычисления собственного положения, выполненное с возможностью вычислять текущее положение и текущий угол ориентации транспортного средства посредством добавления величины изменения в ориентации к начальному положению и начальному углу ориентации транспортного средства по отношению к поверхности дороги.

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.

Изобретение относится к устройству обнаружения трехмерных объектов. Техническим результатом является повышение точности обнаружения движущегося позади транспортного средства.

Изобретение относится к визуализации условий окружающей среды. Техническим результатом является повышение безопасности и надежности при сближении грузового транспортного средства с препятствием.

Заявленная группа изобретений относится к устройству и способу обеспечения помощи при вождении. Устройство помощи при вождении более целесообразно управляет необходимостью помощи при вождении, связанной с избеганием столкновения, и эффективно сдерживает необязательную активацию помощи при вождении.

Группа изобретений относится к способу и системе для регулирования движения воздушных судов. Для регулирования разделения между транспортными средствами прогнозируют ближайшую точку сближения траекторий двух транспортных средств, вырабатывают компенсирующие команды для первого транспортного средства с требуемым уровнем разделения и времени сближения, формируют управляющие команды с учетом компенсирующих команд и требуемого уровня разделения.

Изобретение относится к системе предупреждения для грузового транспортного средства и касается постоянного информирования водителя при обгоне. Система содержит устройство визуального наблюдения с поверхностью визуального наблюдения, выполненной с возможностью представления объектов, которые находятся поблизости от транспортного средства, блок обработки.

Изобретение относится к устройству вычисления собственного местоположения транспортного средства. Устройство вычисления собственного местоположения содержит световой проектор, модуль захвата изображений, модуль вычисления угла ориентации, модуль вычисления величины изменения ориентации, модуль определения состояний движения. Когда модуль определения состояний движения определяет то, что транспортное средство находится в устойчивом состоянии движения, модуль вычисления собственного местоположения вычисляет текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с позицией и предварительно определенным начальным углом ориентации. Достигается повышение точности определения собственного местоположения транспортного средства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к устройствам вычисления собственной позиции. Устройство вычисления собственной позиции содержит световой проектор, выполненный с возможностью проецировать световой луч с предварительно установленным шаблоном на поверхность дороги вблизи от транспортного средства, модуль захвата изображений, выполненный с возможностью захватывать изображение поверхности дороги вблизи транспортного средства. Изображение включает в себя область, на которую проецируется световой луч с предварительно установленным шаблоном. Устройство также содержит модуль вычисления угла ориентации, модуль вычисления величины изменения ориентации и модуль вычисления собственной позиции. Модуль вычисления величины изменения ориентации выполнен с возможностью вычислять величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений множества характерных точек на поверхности дороги, которые обнаруживаются из изображения, полученного посредством модуля захвата изображения. Для определения условий обнаружения характерных точек используется секция определения условий обнаружения. Технический результат точная и стабильная оценка текущей позиции транспортного средства вне зависимости от условия, в котором обнаруживаются характерные точки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к устройству обнаружения светофоров. Устройство обнаружения светофоров содержит модуль захвата изображений, смонтированный на транспортном средстве, и модуль обнаружения светофоров, сконфигурированный с возможностью обнаруживать светофор из изображений. Модуль обнаружения светофоров cодержит модуль обнаружения фазы для обнаружения фазы системы энергоснабжения, модуль извлечения синхронизированных пикселей, сконфигурированный с возможностью извлекать из изображений синхронизированный пиксель с яркостью, которая варьируется синхронно с циклом переменного тока электроэнергии, подаваемой в светофор посредством использования информации фазы системы энергоснабжения, и модуль определения светофоров. Достигается повышение эффективности обнаружения светофоров. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к устройству управления транспортным средством. Устройство содержит модуль обнаружения состояния, модуль обнаружения объектов, модуль вычисления положения, модуль задания области и контроллер движения. Модуль обнаружения объектов выполнен с возможностью обнаружения положения и скорости транспортного средства-носителя. Модуль обнаружения объектов выполнен с возможностью обнаружения положения и скорости каждого из неподвижного объекта и движущегося объекта, которые находятся впереди. Модуль вычисления положения выполнен с возможностью вычисления положения проезда, в котором транспортное средство-носитель проезжает движущийся объект. Модуль задания области выполнен с возможностью задания области вокруг неподвижного объекта. Контроллер движения выполнен с возможностью управления движением транспортного средства, когда положение проезда находится в упомянутой области. Достигается повышение комфорта управления транспортным средством. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к устройству вычисления собственного положения и к способу вычисления собственного положения. Устройство вычисления собственной позиции включает в себя: световой проектор (11), выполненный с возможностью проецировать сформированный по шаблону световой луч на поверхность дороги вокруг транспортного средства; модуль (12) захвата изображений, выполненный с возможностью захватывать изображение области, на которую проецируется сформированный по шаблону световой луч; модуль (21) извлечения сформированного по шаблону светового луча, выполненный с возможностью извлекать позицию сформированного по шаблону светового луча из изображения; модуль (22) вычисления угла ориентации, выполненный с возможностью вычислять угол ориентации транспортного средства относительно поверхности дороги из позиции сформированного по шаблону светового луча; модуль (24) вычисления величины изменения ориентации, выполненный с возможностью вычислять величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений нескольких характерных точек на поверхности дороги в изображении; и модуль (26) вычисления собственной позиции, выполненный с возможностью вычислять текущую позицию и текущий угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и начальным углом ориентации транспортного средства. Если обнаруженное условие сформированного по шаблону светового луча равно или выше порогового значения, модуль (21) извлечения сформированного по шаблону светового луча извлекает позицию сформированного по шаблону светового луча из наложенного изображения посредством наложения изображений в кадрах, полученных с помощью модуля (12) захвата изображений. Обеспечивается точное обнаружение сформированного по шаблону светового луча, проецируемого на поверхность дороги, и точное вычисление собственной позиции транспортного средства. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к системам помощи при вождении транспортного средства. Устройство помощи при вождении содержит модуль получения информации о дороге, сконфигурированный модуль получения позиции транспортного средства, модуль обнаружения объектов, модуль обнаружения информации правых/левых поворотов, модуль определения транспортных средств в состоянии готовности, модуль оценки мертвых зон и модуль задания области готовности. Модуль определения транспортных средств в состоянии готовности сконфигурирован с возможностью определять, присутствует или нет транспортное средство в состоянии готовности, ожидающее поворота направо или налево в противоположной полосе движения, на перекрестке. Модуль задания области готовности сконфигурирован с возможностью задавать область готовности, в которой модуль обнаружения объектов может обнаруживать противоположную полосу движения в то время, когда транспортное средство ожидает поворота направо или налево. Достигается повышение безопасности управления транспортным средством. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к системе автоматического управления транспортным средством. Система автоматического управления транспортным средством содержит 4 блока и привод. Блок (12) распознавания информации об окружающей обстановке распознает информацию об окружающей обстановке транспортного средства. Блок (13) распознавания сведений о состоянии транспортного средства распознает сведения о состоянии транспортного средства. Блок (14) генерирования плана движения генерирует план движения, включая целевое контрольное значения, которое является целью для управления сведениями о состоянии транспортного средства, на основе информации об окружающей обстановке транспортного средства. Также блок генерирует контрольный диапазон целевого контрольного значения для транспортного средства в плане движения на основе по меньшей мере либо сведений о состоянии транспортного средства, либо информации об окружающей обстановке. Первый вычислительный блок (15) вычисляет командное контрольное значение таким образом, чтобы сведения о состоянии транспортного средства становились эквивалентными целевым сведениям о состоянии транспортного средства, соответствующим целевому контрольному значению, на основе плана движения, сведениям о состоянии транспортного средства и контрольному диапазону. Привод (6) управляет движением транспортного средства на основе командного контрольного значения. Техническим результатом является быстрое приближение сведений о состоянии транспортного средства к целевым сведениям о состоянии транспортного средства в плане движения в случае, когда сведения о состоянии транспортного средства значительно отклоняются от плана движения, а также повышение плавности движения в случае, когда сведения о состоянии транспортного средства незначительно отклоняются от плана движения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к бортовому устройству. Бортовое устройство содержит модуль обнаружения накоплений, модуль выбора и модуль определения удаления. Модуль обнаружения накоплений обнаруживает накопление, оседающее на фотографической линзе, из фотографического изображения, выводимого из бортовой камеры. Модуль выбора выбирает модуль удаления накоплений, применяющий первый способ. Модуль определения удаления выполняет определение на основе фотографического изображения в отношении того, удалено или нет накопление с фотографической линзы с помощью операции удаления, выполняемой посредством модуля удаления накоплений, применяющего первый способ. Если модуль определения удаления определяет то, что накопление не удалено с фотографической линзы, модуль выбора выбирает модуль удаления накоплений, применяющий второй способ, отличающийся от модуля удаления накоплений, применяющего первый способ, на основе числа раз, когда операция удаления выполнена посредством активации модуля удаления накоплений, применяющего первый способ. Достигается оптимальная мойка фотографической линзы бортовой камеры. 5 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к устройству и способу обнаружения светофоров. Устройство обнаружения светофоров включает в себя модуль (11) захвата изображений, выполненный с возможностью захватывать изображение в направлении движения транспортного средства, и модуль (12) обнаружения светофоров, выполненный с возможностью обнаруживать светофор из изображения. Модуль (12) обнаружения светофоров извлекает синхронизированный пиксель (51) с яркостью, которая варьируется синхронно с циклом переменного тока электроэнергии, подаваемой в светофор, и задает предварительно определенный диапазон, включающий в себя синхронизированный пиксель (51), в качестве пиксельной группы (50). Модуль (12) обнаружения светофоров затем определяет из синхронизированного пикселя (51) то, присутствует или нет светофор, когда синхронизированный пиксель (51) непрерывно извлекается из пиксельной группы (50) в течение предварительно определенного периода определения. Обеспечивается обнаружение даже удаленного светофора с высокой точностью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к бортовой системе регистрации информации о транспортном средстве. Бортовая система регистрации содержит устройство управления и записывающее устройство. Записывающее устройство подключено к устройству управления через бортовую сеть. Записывающее устройство записывает информацию о транспортном средстве, когда распознан какой-либо из предварительно заданных типов поведения транспортного средства. Информация о транспортном средстве заранее указана для каждого из предварительно заданных типов поведения. Первый блок распознавания поведения транспортного средства распознает первый тип поведения транспортного средства как активацию функции помощи при вождении. Блок выдачи разрешения выдает первому блоку обработки данных разрешение на запись первой информации на первом участке записи, а второму - на запись второй информации на втором участке записи, и в то же время блокирует второй блок обработки данных от записи второй информации на первом участке записи. Блок выдачи разрешения выдает второму блоку обработки данных разрешение на запись второй информации на первом участке записи и на втором участке записи, когда принятая информация указывает на то, что сигнал активации не был получен. Достигается повышение эффективности анализа информации о транспортном средстве. 7 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к устройству вычисления собственной позиции и к способу вычисления собственной позиции. Устройство вычисления собственной позиции включает в себя: световой проектор 11, выполненный с возможностью проецировать световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном на поверхность 31 дороги вокруг транспортного средства; и камеру 12, выполненную с возможностью захватывать изображение 38 поверхности 31 дороги вокруг транспортного средства, включающее в себя область, на которую проецируется световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. Устройство вычисления собственной позиции вычисляет угол ориентации транспортного средства 10 относительно поверхности 31 дороги из позиции светового луча 32a с предварительно установленным шаблоном на изображении 38, полученном посредством камеры 12, и вычисляет величину изменения ориентации транспортного средства на основе временных изменений нескольких характерных точек на поверхности дороги, которые обнаруживаются из изображения 38. Устройство вычисления собственной позиции вычисляет текущую позицию и угол ориентации транспортного средства посредством суммирования величины изменения ориентации с начальной позицией и углом ориентации транспортного средства. Если условие, при котором обнаруживаются несколько характерных точек, не удовлетворяет первому критерию, устройство вычисления собственной позиции проецирует световой луч 32a с предварительно установленным шаблоном. Обеспечивается точная и стабильная оценка текущей позиции транспортного средства независимо от условий, при которых обнаруживаются характерные точки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 17 ил.

Наверх