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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-23
(45)【発行日】2024-10-31
(54)【発明の名称】車両制御システムおよび車両制御方法
(51)【国際特許分類】
G06T 7/00 20170101AFI20241024BHJP
G06V 20/56 20220101ALI20241024BHJP
B60W 30/10 20060101ALI20241024BHJP
B60W 60/00 20200101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
G06T7/00 650A
G06V20/56
B60W30/10
B60W60/00
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021017106
(22)【出願日】2021-02-05
(65)【公開番号】P2022120300
(43)【公開日】2022-08-18
【審査請求日】2023-11-20
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構、戦略的イノベーション創造プログラム（ＳＩＰ）「スマートバイオ産業・農業基盤技術」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】501203344
【氏名又は名称】国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
(73)【特許権者】
【識別番号】000141174
【氏名又は名称】株式会社丸山製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】大西 正洋
(72)【発明者】
【氏名】油橋 信宏
(72)【発明者】
【氏名】村井 良隆
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 大悟
【審査官】菊池 伸郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２１９９６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４５４２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】広瀬 武志，"画像処理による無人搬送車の位置と方位の測定"，計測自動制御学会論文集，第27巻，第5号，日本，社団法人計測自動制御学会，1991年05月31日，pp.524-531
【文献】永田 純平，外６名，"果樹園ＵＧＶの全方位カメラの画像に基づく制御"，日本ロボット学会誌，第29巻，第9号，日本，一般社団法人日本ロボット学会，2011年11月15日，pp.101-110
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｔ １／００－７／９０
Ｇ０６Ｖ １０／００－４０／７０
Ｂ６０Ｗ ３０／１０
Ｂ６０Ｗ ６０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
配列されたマーカの位置をもとに車両の走行を制御する車両制御システムであって、前記マーカは、平面視にて行方向および列方向に沿って格子点状に配列されて行方向毎に意匠を異ならされており、
該車両制御システムは、
前記車両に設けられ、前記車両の進行方向を撮像するカメラと、
前記カメラから取得した撮像画像に含まれる前記マーカを検出するマーカ検出部と、
検出された複数の前記マーカからペアとなる前記マーカを、撮像画像上の前記マーカの意匠をもとに決定するペア決定部と、
ペアとされた前記マーカの間を走行するように前記車両の走行を制御する制御部と、を備えることを特徴とする車両制御システム。
【請求項2】
ペアとされた前記マーカをつなぐ線分を所定の比率で区分する点を目標点として導出し、導出した複数の目標点をもとに目標走行ラインを導出する目標走行ライン導出部をさらに備え、前記制御部は、目標走行ラインをもとに前記車両の走行を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項3】
前記ペア決定部は、前記車両の走行情報にもとづいて所定の除外条件を満たす前記マーカをペアの決定対象から除外することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御システム。
【請求項4】
前記目標走行ライン導出部は、導出された複数の目標点のうち外れ値を除外した残りの目標点をもとに目標走行ラインを導出することを特徴とする請求項２に記載の車両制御システム。
【請求項5】
前記マーカは、地面に立つ棒状体に地面から同じ高さで取り付けられることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項6】
マーカの位置をもとに車両の走行をコンピュータによって制御する車両制御方法であって、前記マーカは、平面視にて行方向および列方向に沿って格子点状に配列されて行方向毎に意匠を異ならされており、
前記車両に設けられたカメラから取得した撮像画像に含まれる前記マーカを検出するステップと、
検出された複数の前記マーカからペアとなる前記マーカを、撮像画像上の前記マーカの意匠をもとに決定するステップと、
ペアとされた前記マーカの間を走行するように前記車両の走行を制御するステップと、を含むことを特徴とする車両制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の進行方向を撮像した画像をもとに車両の走行を制御する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、走行中の道路を撮像した画像を処理して走行路を検出する走路検出装置が開示されている。この走路検出装置は、道路の左右に延在する白線を撮像画像上の輝度の変化点で検出し、撮像画像上で同じ高さにある左側の変化点と右側の変化点の中点を算出し、中点の位置をもとに車両の走行路を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－２１９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の技術では、撮像画像の横方向が水平であることを前提に、撮像画像上で同じ高さにある左右の変化点をもとに走行路を検出している。そのため、車両がロールした状態で撮像した画像では、撮像画像上で同じ高さにある左右の変化点が実空間上で前後にずれた位置にあり、その左右の変化点をもとに車両の走行路を検出すると、検出精度が低下する。
【0005】
本発明の目的は、撮像画像上で車両の走行の基準となる位置を精度良く検出する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、配列されたマーカの位置をもとに車両の走行を制御する車両制御システムである。マーカは、平面視にて行方向および列方向に沿って格子点状に配列されて行方向毎に意匠を異ならされている。該車両制御システムは、車両に設けられ、車両の進行方向を撮像するカメラと、カメラから取得した撮像画像に含まれるマーカを検出するマーカ検出部と、検出された複数のマーカからペアとなるマーカを、撮像画像上のマーカの意匠をもとに決定するペア決定部と、ペアとされたマーカの間を走行するように車両の走行を制御する制御部と、を備える。
【0007】
本発明の別の態様は、マーカの位置をもとに車両の走行をコンピュータによって制御する車両制御方法である。この車両制御方法は、マーカは、平面視にて行方向および列方向に沿って格子点状に配列されて行方向毎に意匠を異ならされており、車両に設けられたカメラから取得した撮像画像に含まれるマーカを検出するステップと、検出された複数のマーカからペアとなるマーカを、撮像画像上のマーカの意匠をもとに決定するステップと、ペアとされたマーカの間を走行するように車両の走行を制御するステップと、を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、撮像画像上で車両の走行の基準となる位置を精度良く検出する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施例の車両制御システムによって制御される車両について説明するための図である。
【図2】実施例の車両制御システムの構成を示す図である。
【図3】車両制御システムの機能構成を示す図である。
【図4】上方から見た車両の走行経路を示す図である。
【図5】カメラの撮像画像に目標走行ラインを付した図である。
【図6】車両がロールした状態で撮像した撮像画像に、マーカを用いないで導出した仮想ラインを付した図である。
【図7】車両がロールした状態で撮像した撮像画像に、マーカを用いて導出した目標走行ラインを付した図である。
【図8】車両が目標走行ラインよりも左側にずれた状態で取得された撮像画像を示す図である。
【図9】実施例の車両制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１は、実施例の車両制御システムによる車両１０の制御を説明するための図である。図１では、車両１０が果樹園などの圃場を自動運転で走行している様子を示す。圃場には、第１棒状体１２ａ、第２棒状体１２ｂ、第３棒状体１２ｃおよび第４棒状体１２ｄ（これらを区別しない場合「棒状体１２」という）が並んで立っている。棒状体１２は、図１では樹木である態様を示すが、樹木に限らず、地面に立設させた杭や支柱などであってもよく、例えば樹木が欠損している場合には杭や支柱で樹木の代用にしてもよい。
【0011】
棒状体１２は、図１で縦方向に並んだ複数の列を形成しており、車両１０は、棒状体１２の列の間を走行する。棒状体１２には、第１マーカ１４ａ、第２マーカ１４ｂ、第３マーカ１４ｃおよび第４マーカ１４ｄ（これらを区別しない場合「マーカ１４」という）がそれぞれ設けられている。
【0012】
マーカ１４は、列方向の前後で意匠が異なっており、横向きの行方向で意匠が共通している。つまり、第１マーカ１４ａ、第２マーカ１４ｂ、第３マーカ１４ｃおよび第４マーカ１４ｄは、行方向毎にそれぞれ意匠が異なっている。マーカ１４の意匠は、形状、色彩および絵柄の少なくともいずれかが異なっており、外観で区別可能である。マーカ１４は、布材料や樹脂材料で形成され、棒状体１２に巻回、貼付または塗布されてもよい。列の両端に位置するマーカ１４には、列の端部であることを示す意匠が付されてもよい。棒状体１２に複数のマーカ１４が設けられてもよい。
【0013】
車両１０は、圃場で作業する作業車両であって、実施例では農薬などを散布する散布装置２８を備えたスプレーヤである。車両１０は、無人走行可能であってもよく、運転可能な乗員がいてもよい。車両１０は、列方向に沿って棒状体１２の間を走行し、樹木に農薬を散布する。
【0014】
ところで測距センサを用いて樹木を検出して走行制御をした場合、樹木の枝や雑草がノイズとなって検出されるため、樹木の幹を正確に検出することが困難であり、樹木の幹の間を走行させる制御が容易でない。実施例の車両制御システムでは、カメラ２２でマーカ１４を撮像し、画像解析によって認識したマーカ１４の位置をもとに自動で走行を制御する。このように、撮像画像から得られたマーカ１４の位置を基準に走行を制御することで、マーカ１４の間を精度良く走行できる。
【0015】
図２は、実施例の車両制御システム１の構成を示す図である。車両制御システム１は、車両１０と、棒状体１２に取り付けられるマーカ１４と、端末装置１６とを備える。車両１０は、車両制御装置２０、カメラ２２、ステアリング装置２４、駆動装置２６、散布装置２８および通信部３０を備える。
【0016】
カメラ２２は、少なくとも進行方向を撮像し、車両走行の目標となるマーカ１４を撮像する。カメラ２２は、撮像した画像を車両制御装置２０に出力する。カメラ２２は、マーカ１４よりも高い位置に固定される。カメラ２２は、車両１０周辺を３６０度撮像可能であってもよく、複数で構成されてもよい。また、カメラ２２は、赤外線カメラ等の暗い場所でマーカ１４を検出可能であってもよい。
【0017】
ステアリング装置２４は、ステアリングホイール、ステアリングシャフト、およびステアリングシャフトの動きを前輪の動きに変換するギヤ装置、ステアリングホイールまたはステアリングシャフトの舵角を検出する舵角センサ、ステアリングホイールまたはステアリングシャフトに転舵力を付与するモータを有する。ステアリング装置２４は、舵角センサによって検出した舵角を車両制御装置２０に送信し、車両制御装置２０から受け取ったモータの指令値に応じて転舵する。
【0018】
駆動装置２６は、車両１０を進行または退行させる駆動力を発生するエンジンまたはモータである。駆動装置２６は、車両制御装置２０の制御によって所定の速度で車両１０が走行するように駆動する。これにより、自動運転時に一定の速度で車両１０が走行する。
【0019】
散布装置２８は、車両制御装置２０の制御に応じて駆動し、樹木などに農薬を散布する。散布装置２８は、車両１０の後部に設けられ、車両１０の左右方向に農薬を散布可能である。通信部３０は、端末装置１６と無線で通信可能である。
【0020】
端末装置１６は、車両１０と無線で通信可能であり、作業員の操作を受け付けて遠隔で車両１０に自動走行制御の開始を指示できる。端末装置１６は、例えば車両１０に設置してもよい。
【0021】
図３は、車両制御システム１の機能構成を示す。図３において、さまざまな処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、回路ブロック、メモリ、その他のＬＳＩで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
【0022】
端末装置１６は、通信部５０、経路決定部５２および受付部５４を有する。通信部５０は、車両１０の通信部３０と通信する。受付部５４は、ユーザの操作入力を受け付ける。ユーザは、車両１０の走行経路を設定して、車両１０の自動運転を開始する入力を受付部５４から実行できる。
【0023】
経路決定部５２は、ユーザの操作入力に応じて車両１０の走行予定経路を決定する。走行予定経路は、圃場での車両１０の動線を設定する。走行予定経路は、車両１０の位置情報を含む過去の走行履歴から生成されてもよい。ユーザは過去の走行履歴をもとに生成された複数の走行予定経路のうち、いずれかの走行予定経路を設定する。通信部５０は、設定された走行予定経路および走行の開始指示を車両１０に送信する。
【0024】
車両制御装置２０は、カメラ２２から取得した撮像画像に含まれるマーカ１４の位置をもとに車両１０の走行を制御する。車両制御装置２０は、取得部３２、マーカ検出部３４、ペア決定部３６、目標走行ライン導出部３８、目標舵角算出部４０、制御部４２、走行決定部４４および位置情報取得部４６を有する。
【0025】
走行決定部４４は、端末装置１６から車両１０の走行予定経路および走行開始の指示を受け取って、走行開始を決定する。走行決定部４４は、マーカ検出部３４に検出開始を指示する。位置情報取得部４６は、車両１０の位置情報を全球測位衛星システムを用いて取得する。車両１０の位置情報をもとに生成された車両１０の走行履歴は車両制御装置２０のメモリに記憶される。
【0026】
取得部３２は、カメラ２２から車両１０の進行方向を撮像した撮像画像を取得する。マーカ検出部３４は、取得された撮像画像に対して画像解析処理を実行し、撮像画像に含まれるマーカ１４を検出する。マーカ検出部３４は、走行決定部４４から開始指示を受け取ってマーカ１４の検出を開始する。マーカ検出部３４は、マーカ１４の特徴量を予め保持しており、特徴量に一致または類似するマーカ１４の画像を撮像画像から検出する。マーカ検出部３４が保持する特徴量は、マーカ１４を特定するための情報であって、画像で保持してよく、数値で保持してよい。特徴量として保持される数値は、マーカ１４の形状、マーカ１４の色を示す画素値、マーカ１４に含まれる絵柄の形状を示すものであってよく、マーカ１４を特定するための関数に含まれるパラメータであってもよい。例えば、パターンマッチングの手法を用いて予め保持する絵柄や形状に一致または類似するマーカ１４を検出する。
【0027】
また、マーカ検出部３４は、マーカ検出プログラムに撮像画像を入力して、撮像画像に含まれるマーカ１４を検出してもよい。マーカ検出プログラムは、例えばニューラルネットワークの手法を用いた学習モデルであって、予め用意したマーカ１４の画像で学習して生成されてもよい。
【0028】
マーカ検出部３４は、撮像画像に含まれるマーカ１４の意匠が列の端部に位置することを検出する。マーカ検出部３４は、列の端部に位置するマーカ１４に付された所定の絵柄を予め保持し、列の端部に位置するマーカ１４を検出する。これにより、車両１０が列の端部の位置を認識して、端部の位置で制御を切り替えることができる。
【0029】
ペア決定部３６は、マーカ検出部３４によって検出された複数のマーカ１４からペアとなるマーカ１４を、撮像画像上のマーカ１４の意匠をもとに決定する。つまり、ペア決定部３６は、マーカ検出部３４によって検出された複数のマーカ１４のうち意匠が共通する一対のマーカ１４を抽出して、抽出した一対のマーカ１４をペアとして決定する。
【0030】
マーカ１４は、同じ行において意匠が共通しているため、ペア決定部３６は、意匠が共通するマーカ１４をペアとして決定できる。ペア決定部３６は、マーカ検出部３４によって検出されたマーカ１４画像に対して類似判定処理を実行し、所定スコア以上に類似するマーカ１４画像をペアとして決定する。
【0031】
ペア決定部３６は、マーカ検出部３４によって検出されたマーカ１４に対して除外判定処理を実行してもよく、所定の除外条件を満たしたマーカ１４をペアの決定処理から除外してもよい。例えば、撮像画像の左右端周辺に位置するマーカ１４を除外してもよい。これにより、隣の列のマーカ１４が写り込んだ場合に、除外できる。意匠が共通するマーカ１４が３つ以上検出された場合、最も左右端側に位置するマーカ１４、すなわち撮像画像の中央から離れたマーカ１４を除外して意匠が共通するマーカ１４を２つに絞り込んでもよい。
【0032】
また、ペア決定部３６は、車両１０の走行情報をもとに走行予定経路から外れたマーカ１４をペアの決定から除外してもよい。車両１０の走行情報には、車両１０の位置および向きを示す情報が含まれる。走行予定経路の向きと、走行情報から算出したカメラ２２の撮像方向とのずれ度合いをもとに、撮像画像の左右端側に位置するマーカ１４を除外してもよい。カメラ２２の撮像方向は、車両１０の位置情報の追跡によって算出してもよく、不図示の磁気センサの検出結果をもとに算出してもよい。このように、マーカ１４の撮像画像上の位置が所定の除外条件を満たすと、そのマーカ１４がペアの決定処理から除外される。
【0033】
目標走行ライン導出部３８は、ペア決定部３６によってペアであると決定された一対のマーカ１４の間を通る目標走行ラインを導出する。目標走行ラインの導出処理は所定周期で実行される。この目標走行ラインの導出方法について新たな図面を参照して説明する。
【0034】
図４は、上方から見た車両１０の走行経路を示す図である。また、図５は、カメラ２２の撮像画像６０に目標走行ライン６４を付した図である。図４では、車両１０が目標走行ライン６４上を走行し、ターン走行６８をして、隣の目標走行ライン６５を走行する走行経路が示されている。樹木に欠損等があり略等間隔にマーカ１４を並べられない場合には、マーカ１４を取り付けた杭を地面に打ち付けてマーカ１４を配置する。果樹園の樹木が列方向、行方向毎にほぼ等間隔に配置されるように、図４に示す棒状体１２は、格子点状に配置される。これにより、マーカ１４が行方向および列方向に沿った格子点状に配列される。樹木の位置によっては、マーカ１４の位置が完全な格子点から少しずれたものが含まれてもよい。なお、格子点状に配列されるマーカ１４は、少なくとも２列には配列される。
【0035】
図５では、列方向（縦方向）に並んだ棒状体１２のそれぞれにマーカ１４が設けられ、行方向（横方向）にマーカ１４の意匠が共通し、縦にずれるとマーカ１４の意匠が異なっていることを示す。マーカ検出部３４によってマーカ１４が検出され、ペア決定部３６によってマーカ１４のペアが決定され、ペアとなった一対のマーカ１４が線分６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄでそれぞれつながれている。
【0036】
目標走行ライン導出部３８は、ペアとして決定された一対のマーカ１４をつなぐ第１線分６２ａ、第２線分６２ｂ、第３線分６２ｃおよび第４線分６２ｄ（これらを区別しない場合「線分６２」という）を所定の比率で分ける第１目標点６６ａ、第２目標点６６ｂ、第３目標点６６ｃおよび第４目標点６６ｄ（これらを区別しない場合「目標点６６」という）を導出し、導出した複数の目標点６６をもとに目標走行ライン６４を導出する。
【0037】
第１目標点６６ａは、一対の第１マーカ１４ａをつなぐ第１線分６２ａの中点であり、第２目標点６６ｂ、第３目標点６６ｃおよび第４目標点６６ｄも第２線分６２ｂ、第３線分６２ｃおよび第４線分６２ｄの中点である。目標点６６は線分６２の中点に限られず、左側の列のマーカ１４に寄せて走行する場合など、線分６２を所定の比率で分けた位置に設定される。目標点６６を定める所定の比率は、端末装置１６の経路決定部５２で決定される。
【0038】
目標走行ライン導出部３８は、複数の目標点６６から回帰直線を導出し、その回帰直線を目標走行ライン６４とする。車両１０は目標走行ライン６４に沿って走行するように制御される。目標走行ライン６４は、マーカ１４の列方向に沿っている。このように、ペアとなる一対のマーカ１４を走行の基準にすることで、撮像画像をもとに容易に走行制御できる。目標走行ライン導出部３８は所定の制御周期で目標走行ライン６４を導出する。
【0039】
図５に示すように、マーカ１４は、地面から同じ高さに設けられる。これにより、一対のマーカ１４をつなぐことで、地面に対して水平な線分６２を容易に得ることができる。また列方向の前後に位置するマーカ１４が撮像画像上で重なることを避けることができる。マーカ１４は作業者によってそれぞれ取り付けられるため、高さの小さな誤差は許容される。
【0040】
図４に示す目標走行ライン６４および目標走行ライン６５をつなぐターン走行６８では、走行モードが変更される。車両１０がマーカ検出部３４によって列の端部の第４マーカ１４ｄに位置すると、ターン走行をする制御が実行される。ターン走行制御では、端部の第４マーカ１４ｄの位置をもとに、目標位置および目標位置での車両１０の向きを設定し、設定した目標位置に車両１０が自動で移動される。ターン走行６８で目標位置に移動すると、目標走行ライン６５上を走行する制御が実行される。
【0041】
目標走行ライン６４および目標走行ライン６５を走行する制御中では、散布装置２８が駆動され、ターン走行６８をする制御中では、散布装置２８が駆動されない。つまり、車両制御システム１では、目標走行ライン６４に沿って走行するモードと、次の目標走行ライン６５に向かう走行モードとを有し、走行モードに応じて散布装置２８の駆動を制御する。
【0042】
ペア決定部３６によって特定されたペアのマーカ１４が１組のみである場合、目標走行ライン導出部３８は、そのペアから導出した目標点に車両１０が向かう目標走行ラインを導出する。
【0043】
図６は、車両１０がロールした状態で撮像した撮像画像７０に、マーカ１４を用いないで導出した仮想ライン７４を付した図である。また、図７は、車両１０がロールした状態で撮像した撮像画像７０に、マーカ１４を用いて導出した目標走行ライン８０を付した図である。図６および図７に示す撮像画像７０はともに車両１０が左にロールした状態で撮像したものであり、図６および図７の目標走行ライン８０は同じ位置である。
【0044】
舗装路を走行する車両１０が大きくロールする可能性は極めて低いが、圃場では舗装路のように整備されていない場所が多く、地面の凹凸、傾斜によって車両１０が大きくロールすることが多々ある。車両１０がロールした状態で取得された撮像画像７０は、水平線７６が大きく傾斜しており、図６に示すように、撮像画像７０の横方向に平行で、棒状体１２を通る線分７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄをとり、その中点をつなぐ仮想ライン７４は、目標走行ライン８０から大きくずれる。
【0045】
図７では、目標走行ライン導出部３８は、ペアとなるマーカ１４をつなぐ線分７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄを導出し、その中点を目標点７９ａ，７９ｂ，７９ｃ，７９ｄとして導出する。目標走行ライン導出部３８は、導出した複数の目標点７９ａ，７９ｂ，７９ｃ，７９ｄをもとに目標走行ライン８０を導出する。
【0046】
このように、ペアとなるマーカ１４を基準に目標走行ライン８０を導出することで、車両１０がロールした状態で撮像画像を取得しても目標走行ライン８０を精度良く導出できる。
【0047】
図３に戻る。目標走行ライン導出部３８は、導出された複数の目標点のうち外れ値を除外した残りの複数の目標点をもとに目標走行ラインを導出する。つまり、目標走行ライン導出部３８は、回帰直線を導出する前に、統計手法を用いて複数の目標点うち外れ値となる目標点を除外する処理を実行する。これにより、別の列のマーカ１４をもとに導出された目標点を除外することができる。外れ値となる目標点を除外する処理には、外れ値を除外せずに算出した回帰直線から各目標点の偏差が所定値以上の目標点を除外する方法や、各目標点の偏差からスミルノフ・グラブス検定で外れ値を検定する方法、最小刈り込み二乗法を用いて所定の数の大きな偏差の目標点を除外する方法などを用いてもよい。
【0048】
目標舵角算出部４０は、目標走行ライン導出部３８によって導出された目標走行ライン上を走行するように車両１０の目標舵角を算出する。目標舵角算出部４０は、車両１０の中心位置が目標走行ラインから離れている場合、および／または車両１０の進行方向が目標走行ラインに交差している場合に、車両１０が目標走行ライン上を、目標走行ラインに沿って走行するように、目標舵角を算出する。目標舵角の算出方法について新たな図面を参照して説明する。
【0049】
図８は、車両１０が目標走行ライン８４よりも左側にずれた状態で取得された撮像画像８２を示す。図８では、ペアとなるマーカ１４の中点を通る目標走行ライン８４が導出されており、撮像画像８２に付されている。また、図８には、撮像画像８２の中心を通り、かつ縦方向に延びる中心線Ｃが付されている。
【0050】
目標走行ライン８４が中心線Ｃよりも右側に離れているため、車両１０が目標走行ライン８４から左側に離れた位置にあることが認識でき、目標舵角算出部４０は、目標走行ライン８４に接近するよう、右側に転舵する目標舵角を算出する。例えば、目標舵角算出部４０は、目標走行ライン８４上の目標位置８６を定め、目標位置に向かう目標舵角を算出する。目標位置８６は、車両１０から離れた前方位置に設定される。車両１０が目標走行ライン８４に近づくと、目標舵角算出部４０は、車両１０の進行方向が目標走行ライン８４に沿った方向になる目標舵角を算出する。
【0051】
図３に戻る。制御部４２は、ペアとされたマーカ１４の間を走行するように車両の走行を制御し、車両１０が目標走行ラインを通るように走行を制御する。制御部４２は、目標舵角算出部４０によって算出された目標舵角でステアリング装置２４が転舵するように制御する。
【0052】
制御部４２は、ステアリング装置２４の転舵指示とともに駆動装置２６を一定の速度で走行するように駆動させる。また、車両１０が一対のマーカ１４の間を走行しているときは、制御部４２は、散布装置２８を駆動して農薬を散布する。このように車両１０が農薬散布を自動で実行できる。
【0053】
図９は、実施例の車両制御処理のフローチャートである。車両制御装置２０は、端末装置１６から取得した走行予定経路に示すスタート位置から制御を開始する（Ｓ１０）。カメラ２２は車両進行方向を撮像し、取得部３２はカメラ２２から撮像画像を取得する（Ｓ１２）。
【0054】
マーカ検出部３４は、予め保持するマーカ１４の意匠情報をもとに、撮像画像からマーカ１４を検出する（Ｓ１４）。ペア決定部３６は、撮像画像上のマーカ１４の意匠をもとに、複数のマーカ１４からペアとなるマーカ１４を決定する（Ｓ１６のＹ）。ペアとなるマーカ１４が検出できない場合（Ｓ１６のＮ）、車両制御装置２０は、本処理を終了し、端末装置１６にエラー通知を送信する。
【0055】
目標走行ライン導出部３８は、撮像画像上でペアとなるマーカ１４を結ぶ線分を所定の比率で区分する点を目標点として導出する（Ｓ１８）。目標走行ライン導出部３８は、導出された複数の目標点に外れ値があるか判定する（Ｓ２０）。
【0056】
複数の目標点に外れ値が含まれる場合（Ｓ２０のＹ）、目標走行ライン導出部３８は、外れ値である目標点を除外し（Ｓ２２）、複数の目標点に外れ値がない場合（Ｓ２０のＮ）、目標点を除外しない。目標走行ライン導出部３８は、目標点の除外処理をした後、目標点をもとに目標走行ラインを導出する（Ｓ２４）。
【0057】
目標舵角算出部４０は、目標走行ラインをもとに目標舵角を算出し、制御部４２は、車両１０が目標走行ラインに沿って走行するように、目標舵角でステアリング装置２４を制御する（Ｓ２６）。
【0058】
車両１０がマーカ１４の列の端部に到達しない場合（Ｓ２８のＮ）、ステップ１２に戻って車両１０の走行制御が継続される。車両１０がマーカ１４の列の端部に到達した場合（Ｓ２８のＹ）、マーカ１４の間を走行させる本処理が終了する。車両１０が次のスタート位置に移動されると、本処理が再実行される。
【0059】
以上、本発明について実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0060】
例えば、実施例では、車両１０が農薬を散布する散布装置２８を搭載した態様を示したがこの態様に限られない。例えば、車両１０が肥料を散布する散布装置を備えてもよい。また、車両１０が雑草を刈る草刈装置や荷物を運搬する積載部を備えてもよい。また、車両１０が圃場を監視するカメラを備えた態様であってもよい。
【0061】
また、車両１０は目標走行ラインのスタート地点まで作業員の運転によって走行してもよく、作業員の運転によってターン走行６８をしてもよい。また、車両１０は、自動走行をオン／オフするスイッチを備えてもよく、車両１０に乗車した作業員のスイッチ操作に応じて自動走行をしてもよい。
【0062】
また、実施例の車両制御システム１では、カメラ２２の撮像画像の画像処理を車両制御装置２０が実行する態様を示したが、この態様に限られない。例えば、端末装置１６やサーバ装置などの外部装置が画像処理を実行してもよい。この変形例では、車両１０はカメラ２２の撮像画像および車両１０の走行情報を外部装置に送信し、外部装置が目標走行ラインを導出して目標舵角を算出して、車両１０に送信する。これにより、車両１０側での処理負荷を軽減できる。また、作業者が端末装置１６を介して車両１０を遠隔で走行できてもよい。
【符号の説明】
【0063】
１ 車両制御システム、 １０ 車両、 １２ 棒状体、 １４ マーカ、 １６ 端末装置、 ２０ 車両制御装置、 ２２ カメラ、 ２４ ステアリング装置、 ２６ 駆動装置、 ２８ 散布装置、 ３０ 通信部、 ３２ 取得部、 ３４ マーカ検出部、 ３６ ペア決定部、 ３８ 目標走行ライン導出部、 ４０ 目標舵角算出部、 ４２ 制御部、 ４４ 走行決定部、 ４６ 位置情報取得部、 ５０ 通信部、 ５２ 経路決定部、 ５４ 受付部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】