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Automated Driving Toolbox の座標系

Automated Driving Toolbox™ では次の座標系を使用します。

  • ワールド:すべての車両およびセンサーが配置される、固定されたユニバーサル座標系。

  • 車両:自車を基準とした座標系。通常、車両座標系は、後車軸の中点の真下にある地面上を原点として配置されます。

  • センサー:カメラやレーダーなどの特定のセンサーに固有の座標系。

  • 空間:カメラで取得されたイメージに固有の座標系。空間座標内の位置はピクセル単位で表されます。

  • パターン:チェッカーボード パターン座標系。通常、カメラ センサーのキャリブレーションに使用されます。

これらの座標系は、知覚、制御、ドライビング シナリオ シミュレーションといったさまざまな Automated Driving Toolbox 機能に適用されます。具体的な差異および Epic Games® の Unreal Engine® を使用した 3D シミュレーションの実装の詳細については、Coordinate Systems for Unreal Engine Simulation in Automated Driving Toolboxを参照してください。

ワールド座標系

すべての車両、センサー、および関連座標系は、ワールド座標系に配置されます。ワールド座標系は、グローバル パス プランニング、自己位置推定、環境地図作成、ドライビング シナリオ シミュレーションで重要です。Automated Driving Toolbox は、ISO 8855 で定義されている右手直交ワールド座標系を使用します。この座標系では、Z 軸が地面から上方向を指します。単位はメートルです。

車両座標系

Automated Driving Toolbox で使用される車両座標系 (XV, YV, ZV) は、自車を基準とした座標系です。"自車" とは、車両周辺の環境を知覚するセンサーが取り付けられている車両を指します。

  • XV 軸は車両の前方向を指します。

  • YV 軸は、正面を向いた状態の左方向を指します。

  • ZV 軸は、地面から上方向を指します (右手座標系を使用)。

車両座標系は、回転において ISO 8855 規則に従います。各軸は、その軸の正方向を見たときに、時計回りの方向に正です。

Vehicle with origin, Xv-axis, Yv-axis, Zv-axis, roll, pitch, and yaw marked

直方体ドライビング シナリオ シミュレーションやビジュアル知覚アルゴリズムなどのほとんどの Automated Driving Toolbox 機能では、車両座標系の原点は、後車軸の中点の真下にある地面上に配置されます。3D ドライビング シナリオ シミュレーションでは、原点は、車両の縦方向と横方向の中心の下にある地面上になります。詳細については、Coordinate Systems for Unreal Engine Simulation in Automated Driving Toolboxを参照してください。

車両座標系における位置は、ワールド単位 (通常はメートル) で表されます。

個別のセンサーから返された値は、統一された基準座標系に配置できるように、車両座標系に変換されます。

グローバル パス プランニング、自己位置推定、環境地図作成、ドライビング シナリオ シミュレーションでは、車両の状態は車両の姿勢を使用して記述できます。車両のステアリング角度は、反時計回りの方向に正です。

Vehicle in relation to world coordinates and vehicle coordinates, with vehicle pose and steering angle marked

センサー座標系

自動運転システムには、車両上および車両内の任意の位置に配置されたセンサーが含まれていることがあります。各センサーの位置には、その座標系の原点が含まれています。カメラは、自動運転システムでよく使用されるセンサーの 1 種です。カメラ座標系で表される点は、カメラの光学中心を原点として記述されます。

Camera coordinate system

センサーのヨー、ピッチ、およびロール角は ISO の規則に従います。これらの角度は、Z 軸、Y 軸、および X 軸の正方向をそれぞれ見たときに時計回りの方向に正になります。

Camera relative to vehicle coordinate system

Camera pitch, yaw, and roll in 3-D and 2-D views

空間座標系

空間座標系により、ピクセル座標より細かい粒度でイメージ内の位置を指定できます。ピクセル座標系では、ピクセルが離散単位として扱われ、(3,4) といったように、整数の行と列のペアによって一意的に示されます。空間座標系では、イメージ内の位置は、(3.3,4.7) のような部分ピクセルで表されます。

Spatial coordinate system

空間座標系の詳細については、空間座標を参照してください。

パターン座標系

単眼カメラ センサーのパラメーターを推定する際には、一般的な手法として、チェッカーボードなどのキャリブレーション パターンの複数のイメージを使用してカメラをキャリブレーションします。パターン座標系 (XP, YP) では、XP 軸は右を指し、YP 軸は下を指します。チェッカーボードの原点は、チェッカーボードの左上にある正方形の右下隅です。

Pattern coordinate system

チェッカーボードの隅はそれぞれ、座標系内の別の点を表します。たとえば、原点の右にある隅は (1,0) であり、原点の下にある隅は (0,1) です。チェッカーボード パターンを使用したカメラのキャリブレーションの詳細については、Calibrate a Monocular Cameraを参照してください。

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