JP2011064639A - Distance measuring device and distance measuring method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distance measuring device and method capable of highly accurately measuring the distance to an object such as a guide signboard or sign on a road using an on-vehicle monocular camera. <P>SOLUTION: The distance measuring device includes: an object detection part 101 to which images of different frames photographed by a monocular camera are input, and which detects an object from the images; an object detection result accumulating part 102 for accumulating images of two or more frames of the object; an object scale calculation part 103 for calculating the length or the number of pixels of the detected object on the image; an object direction calculation part 104 for calculating the direction of the object from characteristic points of the object; a speed-to-object calculation part 105 for calculating the speed of a vehicle toward the object based on the calculated direction of the object and vehicle speed information input from a vehicle speed sensor; and an object distance calculation part 106 for calculating the distance to the object based on the calculated speed to the object and the calculated scale of the object on the image and outputs it. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像画像を用いて対象物との距離を計測する距離計測装置及び距離計測方法に関する。   The present invention relates to a distance measuring device and a distance measuring method for measuring a distance from an object using a captured image.

従来、車両に搭載されたカメラによって道路状況を撮像し、それによって得られた画像に基づいて、運転を支援したり、車両を制御したりすることが考えられている。このような技術においては、撮像した対象物までの距離計測を正しく行うことが重要である。   2. Description of the Related Art Conventionally, it has been considered to capture road conditions with a camera mounted on a vehicle and to assist driving or control the vehicle based on an image obtained thereby. In such a technique, it is important to correctly measure the distance to the captured object.

対象物までの距離計測は、カメラの構成によってステレオカメラによる距離計測と単眼カメラによる距離計測に分類できる。ステレオカメラによる距離計測とは、相対位置関係が既知の複数のカメラを用い、同一対象物を撮像し、撮像した複数の画像の視差を用いて距離計測する方法である。   Distance measurement to an object can be classified into distance measurement using a stereo camera and distance measurement using a monocular camera depending on the configuration of the camera. The distance measurement by a stereo camera is a method of measuring a distance using a plurality of cameras whose relative positional relationships are known, imaging the same object, and using parallax of the captured images.

一方、単眼カメラによる距離計測とは、1つのカメラによって得られた撮像画像を用いて対象物との距離を算定する方法である。ステレオカメラを用いる方法よりも、単眼カメラを用いる方法はシステムの構造が簡単であり、カメラ間の位置校正も必要なく、且つ、コストも低い特徴がある。本発明は単眼カメラを用いる距離計測方法に関する。   On the other hand, distance measurement with a monocular camera is a method of calculating the distance to an object using a captured image obtained by one camera. Compared with a method using a stereo camera, a method using a monocular camera has a simple system structure, does not require position calibration between cameras, and is low in cost. The present invention relates to a distance measuring method using a monocular camera.

また、実サイズが既知の対象物に対し、画像上における対象物の画像サイズとカメラのスペックパラメータを用いて、対象物との距離を算定する方法が存在する。   In addition, there is a method for calculating the distance from an object of which the actual size is known, using the image size of the object on the image and the spec parameters of the camera.

しかし、道路上に実サイズが未知の案内看板や非規格化標識、またはその他の物体も多数存在する。それらの物体との距離及び距離の変化パターンによって、ドライバーの運行状況、例えば、交通ルールへの違反がないか、危険な行動がないかなどを解析することが可能である。そのため、実サイズが未知の対象物、例えば、案内看板との距離を計測する必要がある。   However, there are many guide signs, non-standardized signs, or other objects of unknown actual size on the road. It is possible to analyze the driving situation of the driver, for example, whether there is no violation of traffic rules or whether there is a dangerous action, based on the distance to these objects and the change pattern of the distance. Therefore, it is necessary to measure the distance to an object whose actual size is unknown, for example, a guide signboard.

カメラと対象物との間に存在する特定の幾何拘束条件を利用して、カメラと対象物との距離を計測する方法として、例えば特許文献1に開示された技術がある。特許文献1に開示された技術は、撮像した画像から先行車の接地点を検出し、接地点の位置より先行車との距離を算定する方法をベースとして、画像から先行車の車幅画像サイズを高精度的に算出し、高精度的に車幅の実サイズ及び先行車の距離を算出するものである。   As a method for measuring the distance between a camera and an object using a specific geometric constraint condition existing between the camera and the object, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1. The technique disclosed in Patent Document 1 is based on a method of detecting a grounding point of a preceding vehicle from a captured image and calculating a distance from the preceding vehicle from the position of the grounding point. Is calculated with high accuracy, and the actual size of the vehicle width and the distance of the preceding vehicle are calculated with high accuracy.

画像上における静止物体のスケール変化と自車速度を利用して、カメラと対象物との距離を計測する方法として、例えば特許文献2に開示された技術がある。特許文献2に開示された技術は、画像上における道路近傍に固定された構造体のスケール変化を算出し、自車と上記構造体との距離をまず計測する。次に、走行路上における自車と、上記構造体と、先行車との相対位置関係を利用し、自車と先行車との距離を算出するものである。   As a method for measuring the distance between the camera and the target object using the scale change of the stationary object on the image and the own vehicle speed, there is a technique disclosed in Patent Document 2, for example. The technique disclosed in Patent Document 2 calculates a change in scale of a structure fixed near a road on an image, and first measures the distance between the vehicle and the structure. Next, the distance between the host vehicle and the preceding vehicle is calculated using the relative positional relationship between the host vehicle, the structure, and the preceding vehicle on the traveling road.

自車の速度を利用しない距離計測方法として、従来運動視差と呼ばれる方法がある。異なる位置から撮像した2枚の画像から最少8点以上の対応点ペアを検出し、対応点の画像上における位置より2枚の画像を撮像するカメラの位置の移動量を算出し、2枚の画像をステレオカメラ画像と看做して距離を計測する。   Conventionally, there is a method called motion parallax as a distance measurement method that does not use the speed of the host vehicle. At least eight corresponding point pairs are detected from two images taken from different positions, and the amount of movement of the position of the camera that captures the two images is calculated from the position of the corresponding points on the image. Consider the image as a stereo camera image and measure the distance.

運動視差方法を利用した距離計測方法として、例えば特許文献3に開示された技術がある。特許文献3に開示された技術は、単純な運動視差方法では確定できない3次元実空間座標のスケール量を、検出した道路面より算出したカメラの設置高度とカメラの実際の設置高度から確定し、対応点の3次元実空間座標を算出するものである。   As a distance measurement method using the motion parallax method, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 3. The technology disclosed in Patent Document 3 determines the scale amount of the three-dimensional real space coordinates that cannot be determined by a simple motion parallax method from the camera installation height calculated from the detected road surface and the actual camera installation height, The three-dimensional real space coordinates of the corresponding points are calculated.

米国特許2007/0154068号明細書US 2007/0154068 特開2003−247824号公報JP 2003-247824 A 特開2006−349607号公報JP 2006-349607 A

”Detection of text on road signs from video,” IEEE Trans. ITS, vol.6, no.4, Dec 2005.“Detection of text on road signs from video,” IEEE Trans. ITS, vol.6, no.4, Dec 2005.

道路上に多くの案内看板、メッセージボード、非規格化標識が存在する。これらの対象物との距離及び距離の変化パターン情報を利用し、ドライバーの運行状況を解析することは可能である。   There are many signboards, message boards, and non-standard signs on the road. It is possible to analyze the driving situation of the driver using the distance to these objects and the change pattern information of the distance.

しかしながら、特許文献1に開示の技術は、対象物たる先行車が接地点にあることが前提であり、接地しない対象物への適用はできない。案内看板などの対象物の路面上における垂直方向の接地点を推算するのは困難であるため、当該技術を用いて案内看板などまでの距離を算出するのは難しい。   However, the technique disclosed in Patent Document 1 is based on the premise that the preceding vehicle as the object is at the grounding point, and cannot be applied to an object that does not ground. Since it is difficult to estimate the contact point in the vertical direction on the road surface of an object such as a guide signboard, it is difficult to calculate the distance to the guide signboard or the like using this technique.

一方、特許文献2に開示の技術では、自車と対象物(道路構造体)との距離を計測するため、車速センサーの出力を自車速度として利用するが、案内看板などまでの距離を計測するために必要な速度とは必ずしも一致しない。   On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 2, the output of the vehicle speed sensor is used as the vehicle speed in order to measure the distance between the vehicle and the object (road structure), but the distance to the guide signboard is measured. It does not necessarily match the speed required to do.

すなわち、案内看板などまでの距離を計測するために必要な速度は案内看板などの対象物を指向する速度であるのに対して、速度センサーの出力は自車の移動方向における速度である。特に、カーブ、坂、自車の不規則走行(車線変更など)の場合では、二者間の誤差が大きいため、正しい距離計測を実現できない。   That is, the speed required to measure the distance to the guide sign is a speed directed to an object such as the guide sign, while the output of the speed sensor is the speed in the moving direction of the host vehicle. In particular, in the case of curves, hills, and irregular driving of the own vehicle (lane change, etc.), a correct distance measurement cannot be realized because the error between the two is large.

一方、特許文献3に開示の技術では、実用的な距離計測を実現するため、複数の平面から100点以上の対応点を求める必要がある。しかし、大きな画像領域を占める路面にテクスチャが乏しいため、路面の対応点の取得が困難である。また先行車など動物体における対応点を避けなければならない。従って、大量の有効な対応点を取得することは困難なため、3次元実空間の座標計算もそれにより距離の計測が困難である。   On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 3, it is necessary to obtain 100 or more corresponding points from a plurality of planes in order to realize practical distance measurement. However, since the road surface occupying a large image area has a poor texture, it is difficult to obtain corresponding points on the road surface. In addition, it is necessary to avoid corresponding points in moving objects such as preceding cars. Therefore, since it is difficult to acquire a large number of effective corresponding points, it is difficult to measure the distance in the coordinate calculation of the three-dimensional real space.

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、実サイズが未知の案内看板や非規格化標識までの距離を正確に計測することができる距離計測装置及び距離計測方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and provides a distance measuring device and a distance measuring method capable of accurately measuring the distance to a guide signboard or an unstandardized sign whose actual size is unknown. The purpose is to do.

本発明の距離計測装置は、車両に搭載された単眼カメラおよび車速センサーにより、対象物までの距離を計測する距離計測装置であって、前記単眼カメラが撮影した2枚以上の撮像画像から、前記対象物を検出する対象物検出部と、検出した前記対象物の画像上のスケールを算出する対象物スケール算出部と、前記対象物の向きを前記対象物の特徴点から算出する対象物向き算出部と、算出した前記対象物の向きおよび前記車速センサーの車速情報に基づいて、車両が前記対象物に指向する速度を算出する対象物指向速度算出部と、算出した前記対象物に指向する速度および算出した前記対象物の画像上のスケールに基づいて、前記対象物までの距離を計算する対象物距離算出部とを有する。   The distance measuring device of the present invention is a distance measuring device that measures a distance to an object using a monocular camera and a vehicle speed sensor mounted on a vehicle, and from the two or more captured images taken by the monocular camera, An object detection unit for detecting an object, an object scale calculation unit for calculating a scale on an image of the detected object, and an object direction calculation for calculating the direction of the object from a feature point of the object An object-oriented speed calculating unit that calculates a speed at which the vehicle is directed to the object based on the calculated direction of the object and the vehicle speed information of the vehicle speed sensor, and a speed directed to the calculated object And an object distance calculation unit for calculating a distance to the object based on the calculated scale of the object on the image.

上記構成によれば、車両が対象物に指向する速度である対象物指向速度に基づいて対象物までの距離を計算するので、車両がカーブ、坂などを走行している場合や、車両が不規則走行(車線変更など)をしている場合でも正しい距離計測を実現できる。また、単眼カメラを用いるのでシステムの構造が簡単であり、カメラ間の位置校正も必要なく、且つ、低コストを実現できる。   According to the above configuration, since the distance to the object is calculated based on the object directing speed that is the speed at which the vehicle is directed to the object, the vehicle is traveling on a curve, a hill, etc. The correct distance measurement can be realized even when driving regularly (lane change, etc.). Further, since a monocular camera is used, the structure of the system is simple, position calibration between cameras is not necessary, and low cost can be realized.

また、本発明の距離計測装置において、前記対象物向き算出部は、前記対象物の表面における非同一直線上の3つの特徴点に基づいて、前記対象物の表面の法線方向を算出する。   In the distance measurement device of the present invention, the object direction calculation unit calculates a normal direction of the surface of the object based on three feature points on a non-collinear line on the surface of the object.

上記構成によれば、対象物の表面における非同一直線上の3つの特徴点に基づいて、対象物の表面の法線方向を算出するので、実サイズが未知の案内看板や非規格化標識などの法線方向を正確に算出することができる。   According to the above configuration, since the normal direction of the surface of the object is calculated based on the three non-collinear feature points on the surface of the object, the signboard or the non-standardized sign whose actual size is unknown The normal direction can be calculated accurately.

また、本発明の距離計測装置において、前記対象物指向速度算出部は、前記対象物の表面の法線方向に基づいて、車両が前記対象物に指向する速度を算出する。   In the distance measurement device of the present invention, the object orientation speed calculation unit calculates a speed at which the vehicle is directed toward the object based on a normal direction of the surface of the object.

上記構成によれば、対象物の表面の法線方向に基づいて、車両が対象物に指向する速度を算出するので、車両がカーブ、坂などを走行している場合や、車両が不規則走行(車線変更など)をしている場合でも正しい距離計測を実現できる。   According to the above configuration, since the speed at which the vehicle is directed to the object is calculated based on the normal direction of the surface of the object, the vehicle is traveling on a curve, a hill, etc. Even when you are changing lanes, correct distance measurement can be realized.

また、本発明の距離計測装置は、前記対象物の画像上のスケールと前記対象物までの距離の積が既知か未知かを判断する測距条件判断部を有し、前記対象物距離算出部は、前記積が既知の場合に、前記積に基づいて前記対象物までの距離を算出する。   Further, the distance measuring device of the present invention has a ranging condition determining unit that determines whether a product of a scale on the image of the object and the distance to the object is known or unknown, and the object distance calculating unit Calculates the distance to the object based on the product when the product is known.

上記構成によれば、対象物の画像上のスケールと距離の積が既知か未知かを判断し、積が既知の場合に、その積に基づいて対象物までの距離を算出するので、繰り返しの計算を省略することができ、計算負荷を軽くし、距離計算を高速に行うことができる。   According to the above configuration, it is determined whether the product of the scale on the image of the object and the distance is known or unknown, and when the product is known, the distance to the object is calculated based on the product. Calculation can be omitted, calculation load can be reduced, and distance calculation can be performed at high speed.

また、本発明の距離計測装置は、オフラインによる画像処理に当たって、前記対象物に対して近い距離で撮像した画像から遠い距離で撮像した画像へ再生順を変更する時系列変更部と、近い距離で撮像した画像において前記対象物を検出し、遠い距離で撮像した画像において前記対象物を探索する対象物検出追跡部と、遠い距離で撮像した画像から近い距離で撮像した画像へ再生順を変更する時系列調整部とを有する。   In addition, the distance measuring device of the present invention has a time series changing unit that changes the playback order from an image captured at a distance closer to the object to an image captured at a distance closer to the target object in the offline image processing. The object is detected in the captured image, the object detection and tracking unit that searches for the object in the image captured at a long distance, and the reproduction order is changed from an image captured at a long distance to an image captured at a short distance. And a time series adjustment unit.

上記構成によれば、ドライブレコーダーの記録に基づいて、ドライバーの運行状況、例えば、交通ルールへの違反がないかまたは危険な行動がないかなどを解析するオフラインによる画像処理に当たって、近い距離で撮像した画像で大きなスケールの対象物を検出し、その対象物が遠い距離で撮像した画像で小さなスケールになるまで追跡するので、遠距離における対象物の検出率を向上させることができる。   According to the above configuration, imaging is performed at a close distance in offline image processing for analyzing the driver's operation status, for example, whether there is no violation of traffic rules or dangerous behavior, based on the record of the drive recorder. Since an object having a large scale is detected from the obtained image and the object is traced until it becomes a small scale in an image captured at a long distance, the detection rate of the object at a long distance can be improved.

また、本発明の距離計測方法は、車両に搭載された単眼カメラおよび車速センサーにより、対象物までの距離を計測する距離計測方法であって、前記単眼カメラが撮影した2枚以上の撮像画像から、前記対象物を検出するステップと、検出した前記対象物の画像上のスケールを算出するステップと、前記対象物の向きを前記対象物の特徴点から算出するステップと、算出した前記対象物の向きおよび前記車速センサーの車速情報に基づいて、車両が前記対象物に指向する速度を算出するステップと、算出した前記対象物に指向する速度および算出した前記対象物の画像上のスケールに基づいて、前記対象物までの距離を計算するステップとを有する。   The distance measuring method of the present invention is a distance measuring method for measuring the distance to an object using a monocular camera and a vehicle speed sensor mounted on a vehicle, and is based on two or more captured images taken by the monocular camera. Detecting the object; calculating a scale on the image of the detected object; calculating a direction of the object from a feature point of the object; and Based on the direction and the vehicle speed information of the vehicle speed sensor, calculating the speed at which the vehicle is directed to the object, and based on the calculated speed directed to the object and the calculated scale on the image of the object And calculating a distance to the object.

上記構成によれば、車両が対象物に指向する速度である対象物指向速度に基づいて対象物までの距離を計算するので、車両がカーブ、坂などを走行している場合や、車両が不規則走行(車線変更など)をしている場合でも正しい距離計測を実現できる。また、単眼カメラを用いるのでシステムの構造が簡単であり、カメラ間の位置校正も必要なく、且つ、低コストを実現できる。   According to the above configuration, since the distance to the object is calculated based on the object directing speed that is the speed at which the vehicle is directed to the object, the vehicle is traveling on a curve, a hill, etc. The correct distance measurement can be realized even when driving regularly (lane change, etc.). Further, since a monocular camera is used, the structure of the system is simple, position calibration between cameras is not necessary, and low cost can be realized.

以上説明したように、本発明にかかる距離計測装置及び距離計測方法によれば、車両が対象物に指向する速度である対象物指向速度に基づいて対象物までの距離を計算するので、車両がカーブ、坂などを走行している場合や、車両が不規則走行(車線変更など)をしている場合でも正しい距離計測を実現できる。また、単眼カメラを用いるのでシステムの構造が簡単であり、カメラ間の位置校正も必要なく、且つ、低コストを実現できる。   As described above, according to the distance measuring device and the distance measuring method according to the present invention, the distance to the object is calculated based on the object directing speed that is the speed at which the vehicle is directed to the object. Correct distance measurement can be realized even when driving on a curve, hill, etc., or when the vehicle is traveling irregularly (lane change, etc.). Further, since a monocular camera is used, the structure of the system is simple, position calibration between cameras is not necessary, and low cost can be realized.

本発明の実施形態1にかかる距離計測装置の概略構成を説明するための図The figure for demonstrating schematic structure of the distance measuring device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1にかかる距離計測方法の処理ステップを説明するためのフローチャートThe flowchart for demonstrating the processing step of the distance measurement method concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1において、カメラから対象物までの距離の計算ステップを説明するための図The figure for demonstrating the calculation step of the distance from a camera to a target object in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2にかかる距離計測装置の概略構成を説明するための図The figure for demonstrating schematic structure of the distance measuring device concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3にかかる距離計測装置の概略構成を説明するための図The figure for demonstrating schematic structure of the distance measuring device concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態において、撮影した画像フレームおよび対象物の画像スケールを説明するための図The figure for demonstrating the image scale of the image | photographed image frame and target object in embodiment of this invention.

以下、図面を参照し、本発明に係る距離計測装置及び方法の実施の形態を説明する。本発明の基本原理は、自車から見た対象物のスケールの時間変化から対象物との距離を測定するものであり、単眼カメラが撮影した2枚以上の撮像画像から、対象物を検出し、検出した対象物の画像上のスケールを算出し、対象物の向きを対象物の特徴点から算出し、算出した対象物の向きおよび車速センサーの車速情報に基づいて、車両が対象物に指向する速度を算出し、算出した対象物指向速度および算出した対象物の画像上のスケールに基づいて、対象物までの距離を計算する。   Hereinafter, embodiments of a distance measuring apparatus and method according to the present invention will be described with reference to the drawings. The basic principle of the present invention is to measure the distance from an object based on the time change of the scale of the object viewed from the own vehicle. The object is detected from two or more captured images taken by a monocular camera. Calculate the scale on the image of the detected object, calculate the direction of the object from the feature points of the object, and direct the vehicle to the object based on the calculated direction of the object and the vehicle speed information of the vehicle speed sensor. The distance to the object is calculated based on the calculated object orientation speed and the calculated scale on the image of the object.

本実施形態の距離計測装置及び方法によれば、車両が対象物に指向する速度である対象物指向速度に基づいて対象物までの距離を計算するので、車両がカーブ、坂などを走行している場合や、車両が不規則走行(車線変更など)をしている場合でも正しい距離計測を実現できる。また、単眼カメラを用いるのでシステムの構造が簡単であり、カメラ間の位置校正も必要なく、且つ、低コストを実現できる。   According to the distance measuring device and method of the present embodiment, the distance to the object is calculated based on the object directing speed, which is the speed at which the vehicle is directed to the object. Correct distance measurement can be realized even when the vehicle is traveling irregularly (lane change, etc.). Further, since a monocular camera is used, the structure of the system is simple, position calibration between cameras is not necessary, and low cost can be realized.

(実施形態1)
図1は実施形態1の構成を示す。本実施形態の距離計測装置は、車両に搭載された単眼カメラおよび車速センサーにより案内看板などの対象物までの距離を計測する距離計測装置であって、単眼カメラが撮影した異なるフレームの画像(撮像画像)が入力され、その画像から対象物を検出する対象物検出部101と、対象物の2フレーム以上の画像を蓄積する対象物検出結果蓄積部102と、検出した対象物の画像上の長さまたは画素数などを算出する対象物スケール算出部103と、対象物の向きを対象物の特徴点から算出する対象物向き算出部104と、算出した対象物の向きおよび入力される車速センサーの車速情報に基づいて、車両が対象物に指向する速度を算出する対象物指向速度算出部105と、算出した対象物指向速度および算出した対象物の画像上のスケールに基づいて、対象物までの距離を計算し出力する対象物距離算出部106とを有する。対象物の「特徴点」とは当該対象物の性質の特徴を示す点ではなく、対象物中の所定の点を意味する。対象物中の所定の位置に対応した所定の点であり、当該位置を把握し続けることができれば、当該所定の点は特徴点の資格を有する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment. The distance measuring device of the present embodiment is a distance measuring device that measures the distance to an object such as a guide signboard using a monocular camera mounted on a vehicle and a vehicle speed sensor, and images of different frames (imaging images) taken by the monocular camera. Image), the object detection unit 101 that detects the object from the image, the object detection result accumulation unit 102 that accumulates images of two or more frames of the object, and the length of the detected object on the image An object scale calculation unit 103 for calculating the size or the number of pixels, an object direction calculation unit 104 for calculating the direction of the object from the feature points of the object, and the calculated direction of the object and the input vehicle speed sensor. Based on the vehicle speed information, an object orientation speed calculation unit 105 that calculates a speed at which the vehicle is directed toward the object, a calculated object orientation speed, and a scale on the image of the calculated object. Based on, and a subject distance calculator 106 calculates and outputs the distance to the object. The “feature point” of an object does not mean a characteristic feature of the object but a predetermined point in the object. If it is a predetermined point corresponding to a predetermined position in the object and it is possible to keep track of the position, the predetermined point is qualified as a feature point.

対象物検出部101は入力画像から対象物を検出する。入力画像はカメラからのリアルタイム画像でも事前に蓄積したオフライン画像(実施形態3で詳述する)でも良い。また、対象物として道路上にある案内看板、標識、メッセージボードなどが例である。対象物として、道路面に垂直する平面を有する物体を選択することができる。検出方法として、画像から特定形状、または特定色領域を検出する公知の手法を利用できる。   The object detection unit 101 detects an object from the input image. The input image may be a real-time image from the camera or an offline image accumulated in advance (detailed in the third embodiment). Examples of the object include a guide signboard, a sign, and a message board on the road. An object having a plane perpendicular to the road surface can be selected as the object. As a detection method, a known method for detecting a specific shape or a specific color region from an image can be used.

対象物検出結果蓄積部102は対象物の検出結果を少なくとも2枚以上のフレームに亘って蓄積する。ここで、蓄積するフレームをt0とt1時刻のフレームと表記する。例えば、図6に示すように、車両に搭載したカメラ301が、前方にある案内看板などの対象物302に対して30°の方向に走行する場合、時刻0(t0)で撮影したフレーム307、および時刻1(t1)で撮影したフレーム309を蓄積する。   The object detection result accumulation unit 102 accumulates object detection results over at least two frames. Here, the accumulated frames are expressed as frames at time t0 and t1. For example, as shown in FIG. 6, when a camera 301 mounted on a vehicle travels in a direction of 30 ° with respect to an object 302 such as a guide signboard in front, a frame 307 captured at time 0 (t0), And the frame 309 photographed at time 1 (t1) is accumulated.

対象物スケール算出部103は複数のフレームにおける対象物の画像上のスケールである画像スケールを算出する。例えば、対象物の特定輪郭線の長さ、又は特定の特徴点間の画素距離を利用する。画像スケールは、例えば画素の個数によって把握される。ここで、算出する画像スケールをL0とL1で表記する。図6の場合は、時刻0(t0)で撮影したフレーム307における対象物306の画像スケールL0を算出し、時刻1(t1)で撮影したフレーム309における対象物308の画像スケールL1を算出する。   The object scale calculation unit 103 calculates an image scale that is a scale on the image of the object in a plurality of frames. For example, the length of the specific contour line of the object or the pixel distance between specific feature points is used. The image scale is grasped by, for example, the number of pixels. Here, the image scale to be calculated is denoted by L0 and L1. In the case of FIG. 6, the image scale L0 of the object 306 in the frame 307 captured at time 0 (t0) is calculated, and the image scale L1 of the object 308 in the frame 309 captured at time 1 (t1) is calculated.

対象物向き算出部104は対象物の実空間における向き、すなわち対象物たる看板の平面の法線方向を算出する。対象物向き算出部104の処理における具体的な方法を図3によって以下に説明する。   The object direction calculation unit 104 calculates the direction of the object in the real space, that is, the normal direction of the plane of the signboard as the object. A specific method in the processing of the object orientation calculation unit 104 will be described below with reference to FIG.

図3において、カメラ301は、カメラ301が搭載された車両の実際移動方向Kに向けて撮影をしている。t0時刻のカメラ301の位置を実空間の世界座標系XYZの原点とし、対象物302の所在方向をZ軸方向、垂直方向をY軸、YZ面に直交する方向をX軸とする。   In FIG. 3, the camera 301 is shooting in the actual movement direction K of the vehicle on which the camera 301 is mounted. The position of the camera 301 at time t0 is the origin of the world coordinate system XYZ in real space, the direction in which the object 302 is located is the Z-axis direction, the vertical direction is the Y-axis, and the direction orthogonal to the YZ plane is the X-axis.

対象物検出部101が対象物302を画像から検出した後、まず、対象物向き算出部104は対象領域から少なくとも3点以上の特徴点を検出する。ここで、対象物302の非同一直線上の三点の特徴点をP1,P2,P3で表記する。また、t0時刻の画像座標を以下の式で表記する。   After the object detection unit 101 detects the object 302 from the image, first, the object direction calculation unit 104 detects at least three or more feature points from the object region. Here, the three feature points on the non-collinear line of the object 302 are denoted by P1, P2, and P3. In addition, the image coordinates at time t0 are expressed by the following formula.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

また、t1時刻の画像座標を以下の式で表記する。   In addition, the image coordinates at time t1 are expressed by the following equations.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

また、特徴点Pi,i=1,2,3の3次元実空間座標を以下の式で表記する。   Further, the three-dimensional real space coordinates of the feature points Pi, i = 1, 2, 3 are expressed by the following equations.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

なお、式(1)および(2)に示した特徴点P1,P2,P3それぞれの座標は、実空間座標ではなくxy平面の画像だけを見るのでz成分はない。また、時刻t0から時刻t1で車両が動くので特徴点P1,P2,P3それぞれの画像座標もずれる。そして、非特許文献1によれば、実空間座標と画像座標との間には以下の関係が存在する。   Note that the coordinates of the feature points P1, P2, and P3 shown in the equations (1) and (2) are not real space coordinates, and only an image on the xy plane is seen, so there is no z component. Further, since the vehicle moves from time t0 to time t1, the image coordinates of the feature points P1, P2, and P3 are also shifted. According to Non-Patent Document 1, the following relationship exists between real space coordinates and image coordinates.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

なお、式(4)におけるTは転置行列の意味である。   Note that T in equation (4) means a transposed matrix.

式(4)において、dは時刻t0から時刻t1までの間にカメラ301がZ軸方向に移動した移動距離で未知のパラメータである(図3参照)。また、fはカメラ301の焦点距離で既知のパラメータである。このため、時刻t0におけるカメラ301の世界座標X,Y,Zは、時刻t0から時刻t1までの間にカメラ301がZ軸方向に移動した移動距離d、及び特徴点の画像座標の関数と看做して計算できる。 In equation (4), d is an unknown parameter for the distance traveled by the camera 301 in the Z-axis direction from time t0 to time t1 (see FIG. 3). Further, f is a known parameter for the focal length of the camera 301. Therefore, the world coordinates X i , Y i , and Z i of the camera 301 at time t0 are the movement distance d that the camera 301 moved in the Z-axis direction from time t0 to time t1, and the image coordinates of the feature points. It can be calculated as a function.

次に、対象物向き算出部104は、対象物302の3点の特徴点P1,P2,P3が同じ平面にあると看做して、その平面の法線方向ベクトルNを求める。図3に示したように、法線方向ベクトルNを以下の式より計算する。   Next, the object orientation calculation unit 104 considers that the three feature points P1, P2, and P3 of the object 302 are on the same plane, and obtains a normal direction vector N of the plane. As shown in FIG. 3, the normal direction vector N is calculated from the following equation.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

すなわち、対象物302の法線方向ベクトルNは、特徴点P1から特徴点P2へのベクトルAと特徴点P3から特徴点P2へのベクトルBの外積となる。対象物302の法線方向ベクトルNは画像上の特徴点間の絶対距離と関係するため、時刻t0から時刻t1までの間にカメラ301がZ軸方向に移動した移動距離dの関数と看做すことができる。これは、数式4から分かるように、P1からP3が、dを含む関数であるためである。   That is, the normal direction vector N of the object 302 is an outer product of the vector A from the feature point P1 to the feature point P2 and the vector B from the feature point P3 to the feature point P2. Since the normal direction vector N of the object 302 is related to the absolute distance between the feature points on the image, it is regarded as a function of the moving distance d that the camera 301 has moved in the Z-axis direction from time t0 to time t1. I can do it. This is because, as can be seen from Equation 4, P1 to P3 are functions including d.

次に、対象物向き算出部104は、対象物302の法線方向ベクトルNの正規化法線方向、つまりベクトルNの同方向単位ベクトルN/‖N‖を、3点の特徴点P1,P2,P3の画像座標とカメラ301の焦点距離fとにより計算する。但し、‖N‖はベクトルNの長さである。正規化法線方向のX,Y,Z軸方向の分量(Nx,Ny,Nz)は以下となる。   Next, the object direction calculation unit 104 calculates the normalized normal direction of the normal direction vector N of the object 302, that is, the same direction unit vector N / ‖N‖ of the vector N as three feature points P1 and P2. , P3 and the focal length f of the camera 301. However, ‖N‖ is the length of the vector N. The quantities (Nx, Ny, Nz) in the X, Y, and Z axis directions in the normalization normal direction are as follows.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

但し、上記の式におけるαは以下の式で表される。   However, α in the above formula is represented by the following formula.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

式(6)、(7)におけるCx,Cy,Czは3点の特徴点P1,P2,P3の画像座標から計算できるパラメータであり、詳細は非特許文献1に記述される。つまり、正規化法線方向を3点の特徴点P1,P2,P3の画像座標とカメラ301の焦点距離fより計算できる。正規化法線方向は、対象物302の法線方向ベクトルNの長さを1として正規化することにより、画像上の特徴点間の絶対距離ではなく、絶対距離の相対変化(例P1P2対P3P2)と関係するため、時刻t0から時刻t1までの間にカメラ301がZ軸方向に移動した移動距離dの関数でなくなる。つまり、カメラの移動距離dが判らなくても、特徴点の画像座標から対象物の法線方向を計算できる。   Cx, Cy, and Cz in equations (6) and (7) are parameters that can be calculated from the image coordinates of the three feature points P1, P2, and P3, and are described in detail in Non-Patent Document 1. That is, the normalization normal direction can be calculated from the image coordinates of the three feature points P1, P2, and P3 and the focal length f of the camera 301. The normalization normal direction is normalized by setting the length of the normal direction vector N of the object 302 as 1, so that it is not an absolute distance between feature points on the image but a relative change in absolute distance (eg, P1P2 vs. P3P2). ), It is no longer a function of the moving distance d that the camera 301 has moved in the Z-axis direction from time t0 to time t1. That is, even if the moving distance d of the camera is not known, the normal direction of the object can be calculated from the image coordinates of the feature points.

次に、対象物指向速度算出部105は、カメラ301が対象物302に指向する速度を計算する。図示しない車速検出装置から入力される速度メーターなどの計測値をVで表示すれば、対象物指向速度Vzは以下の式で計算される。   Next, the object orientation speed calculation unit 105 calculates the speed at which the camera 301 is directed toward the object 302. If a measurement value such as a speed meter input from a vehicle speed detection device (not shown) is displayed as V, the object orientation speed Vz is calculated by the following equation.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

すなわち、対象物指向速度Vzは、速度メーターの計測値Vと正規化法線方向のZ軸方向の分量Nzの積で求まる。なお、対象物指向速度Vzは看板方向(Z軸方向)のみなのでz成分のみである。   That is, the object directing speed Vz is obtained by the product of the measured value V of the speedometer and the quantity Nz in the Z-axis direction in the normalization normal direction. Since the object directing speed Vz is only in the signboard direction (Z-axis direction), it has only the z component.

次に、対象物距離算出部106は、カメラ301から対象物302までの対象物距離を計算する。まず、t0時刻からt1時刻まで車両がZ軸方向に移動した距離dは以下の式で計算される。   Next, the object distance calculation unit 106 calculates the object distance from the camera 301 to the object 302. First, the distance d that the vehicle has moved in the Z-axis direction from time t0 to time t1 is calculated by the following equation.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

すなわち、対象物指向速度Vzと時間差(t1−t0)の積で求まる。   That is, it is obtained by the product of the object directing speed Vz and the time difference (t1-t0).

次に、対象物スケール算出部103で算出した画像スケールL0,L1とt0時刻からt1時刻まで車両がZ軸方向に移動した距離dから、対象物距離算出部106は、t1時刻におけるカメラ301と対象物302までの距離D1を以下の式で計算する。   Next, from the image scales L0 and L1 calculated by the object scale calculation unit 103 and the distance d that the vehicle has moved in the Z-axis direction from the time t0 to the time t1, the object distance calculation unit 106 A distance D1 to the object 302 is calculated by the following formula.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

すなわち、距離D1は、t0時刻からt1時刻までに車両がZ軸方向に移動した距離dと画像座標における画像スケールL0,L1の比L0/(L1−L0)の積で求まる。   That is, the distance D1 is obtained by the product of the distance d that the vehicle has moved in the Z-axis direction from time t0 to time t1 and the ratio L0 / (L1−L0) of the image scales L0 and L1 in the image coordinates.

図2に実施形態1の計算フローチャートを示す。なお、対象物のスケールは、対象物の特徴点P1,P2,P3間の距離から求めることもできるが、図2のフローチャートでは、対象物の画像の長さL0,L1等からスケールを算出する例を示す。   FIG. 2 shows a calculation flowchart of the first embodiment. Note that the scale of the object can be obtained from the distance between the feature points P1, P2, and P3 of the object, but in the flowchart of FIG. 2, the scale is calculated from the lengths L0, L1, etc. of the image of the object. An example is shown.

ステップS201において、カメラ301がt0時刻の画像を取得する。次に、ステップS202において、対象物検出部101が、t0時刻の画像から対象物を検出する。次に、ステップS203において、対象物向き算出部104が、対象物の3つの特徴点P1,P2,P3の画像座標を検出する。また、ステップS204において、対象物スケール算出部103が、t0時刻の画像から対象物のスケールを算出する。   In step S201, the camera 301 acquires an image at time t0. Next, in step S202, the object detection unit 101 detects the object from the image at time t0. Next, in step S203, the object orientation calculation unit 104 detects image coordinates of the three feature points P1, P2, and P3 of the object. In step S204, the object scale calculation unit 103 calculates the scale of the object from the image at time t0.

一方、ステップS205において、カメラ301がt1時刻の画像を取得する。次に、ステップS206において、対象物検出部101が、t1時刻の画像から対象物を検出する。次に、ステップS207において、対象物向き算出部104が、対象物の3つの特徴点P1,P2,P3の画像座標を検出する。また、ステップS204において、対象物スケール算出部103が、t1時刻の画像から対象物のスケールを算出する。   On the other hand, in step S205, the camera 301 acquires an image at time t1. Next, in step S206, the object detection unit 101 detects the object from the image at the time t1. Next, in step S207, the object orientation calculation unit 104 detects the image coordinates of the three feature points P1, P2, and P3 of the object. In step S204, the object scale calculation unit 103 calculates the scale of the object from the image at the time t1.

次に、ステップS208において、対象物向き算出部104が、t0時刻、t1時刻各々における対象物の3つの特徴点P1,P2,P3の実空間仮座標(Xi,Yi,Zi),i=1,2,3を算出する。次に、ステップS209において、対象物向き算出部104が、対象物平面の法線方向(Nx,Ny,Nz)を算出する。   Next, in step S208, the object orientation calculation unit 104 determines the real space temporary coordinates (Xi, Yi, Zi), i = 1 of the three feature points P1, P2, P3 of the object at time t0 and time t1. , 2 and 3 are calculated. Next, in step S209, the object orientation calculation unit 104 calculates the normal direction (Nx, Ny, Nz) of the object plane.

次に、ステップS210において、対象物指向速度算出部105が、対象物方向の速度を算出する。次に、ステップS211において、対象物距離算出部106が、対象物方向の移動距離を算出する。そして、ステップS212において、対象物距離算出部106が、対象物までの距離を算出する。   Next, in step S210, the object orientation speed calculation unit 105 calculates the speed in the object direction. Next, in step S211, the object distance calculation unit 106 calculates a movement distance in the object direction. In step S212, the object distance calculation unit 106 calculates the distance to the object.

このように、本実施形態の距離計測装置及び方法によれば、車両が対象物に指向する速度である対象物指向速度に基づいて対象物までの距離を計算するので、車両がカーブ、坂などを走行している場合や、車両が不規則走行(車線変更など)をしている場合でも正しい距離計測を実現できる。また、単眼カメラを用いるのでシステムの構造が簡単であり、カメラ間の位置校正も必要なく、且つ、低コストを実現できる。   Thus, according to the distance measuring device and method of the present embodiment, the distance to the object is calculated based on the object directing speed that is the speed at which the vehicle is directed to the object. Even when the vehicle is traveling or when the vehicle is traveling irregularly (lane change, etc.), correct distance measurement can be realized. Further, since a monocular camera is used, the structure of the system is simple, position calibration between cameras is not necessary, and low cost can be realized.

(実施形態2)
実施形態1に示した距離計測方法は全てのフレームに対して実行すると、計算負荷が重くなる。図4に実施形態2の構成を示す。図1に示した実施形態1と比べると、対象物検出部101の出力に基づいて、対象物の画像上のスケールと対象物までの距離の積が既知か未知かを判断する測距条件判断部410が加えられる。
(Embodiment 2)
If the distance measurement method shown in the first embodiment is executed for all frames, the calculation load becomes heavy. FIG. 4 shows the configuration of the second embodiment. Compared to Embodiment 1 shown in FIG. 1, distance measurement condition determination for determining whether the product of the scale on the image of the object and the distance to the object is known or unknown based on the output of the object detection unit 101 Part 410 is added.

同じ対象物に対して、第3の時刻、例えばt2時刻以降の距離計算はt0とt1時刻の結果を利用して簡単に計算できる。図6を参照すると、第3の時刻は時刻2(t2)に対応し、時刻2(t2)のフレーム311では対象物310の画像スケールがL2となる。なお、時刻0(t0)におけるカメラ301から対象物302までの距離をD0とし、時刻1(t1)におけるカメラ304から対象物302までの距離をD1とし、時刻2(t2)におけるカメラ305から対象物302までの距離をD2とする。   For the same object, the distance calculation after the third time, for example, the time t2, can be easily calculated using the results at the times t0 and t1. Referring to FIG. 6, the third time corresponds to time 2 (t2), and the image scale of the object 310 is L2 in the frame 311 at time 2 (t2). Note that the distance from the camera 301 to the object 302 at time 0 (t0) is D0, the distance from the camera 304 to the object 302 at time 1 (t1) is D1, and the distance from the camera 305 at time 2 (t2) to the object. The distance to the object 302 is D2.

画像フレーム307,309,311上の対象物306,308,310のサイズL0,L1,L2とz軸上におけるカメラ301,304,305から対象物302までの距離D0,D1,D2の関係を(表1)に示す。   The relationship between the sizes L0, L1, L2 of the objects 306, 308, 310 on the image frames 307, 309, 311 and the distances D0, D1, D2 from the cameras 301, 304, 305 to the object 302 on the z-axis ( Table 1) shows.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

時刻2(t2)におけるカメラ305から対象物302までの距離D2は、具体的に、対象物302の画像上におけるスケールLi(i=0,1,2,・・・)とその時の距離Di(i=0,1,2,・・・)の積が一定であるため、実施形態1よりD1・L1を計算すれば、時刻t2時のスケールL2から直接に距離D2を計算できる。   Specifically, the distance D2 from the camera 305 to the object 302 at time 2 (t2) is the scale Li (i = 0, 1, 2,...) On the image of the object 302 and the distance Di ( Since the product of i = 0, 1, 2,... is constant, the distance D2 can be calculated directly from the scale L2 at time t2 by calculating D1 · L1 from the first embodiment.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

すなわち、距離D2は、t1時刻におけるカメラ301から対象物302までの距離D1と画像座標におけるスケールL1,L2の比L1/L2の積で求まる。 That is, the distance D2 is obtained by the product of the distance D1 from the camera 301 to the object 302 at time t1 and the ratio L1 / L2 of the scales L1 and L2 in the image coordinates.

測距条件判断部410では、(表1)に示す時刻t0と時刻t1の画像の関係から対象物の画像上のスケールと距離の積αが既知か未知かを判断し、積αが既知の場合に、対象物検出結果蓄積部102、対象物スケール算出部103、対象物向き算出部104および対象物指向速度算出部105におけるそれぞれの処理を省略する。そして、対象物距離算出部106において、   The distance measurement condition determination unit 410 determines whether the product α of the scale and distance on the image of the object is known or unknown from the relationship between the images at time t0 and time t1 shown in (Table 1), and the product α is known. In this case, the respective processes in the object detection result accumulation unit 102, the object scale calculation unit 103, the object orientation calculation unit 104, and the object orientation speed calculation unit 105 are omitted. Then, in the object distance calculation unit 106,

Figure 2011064639
Figure 2011064639

における積αを利用して、時刻t2以降の距離D2を計算する。 The distance D2 after the time t2 is calculated using the product α.

本実施形態の距離計測装置および距離計測方法によれば、対象物の画像上のスケールと距離の積αが既知か未知かを判断し、積αが既知の場合に、積αに基づいて対象物までの距離を算出するので、繰り返しの計算を省略することができ、計算負荷を軽くし、距離計算を高速に行うことができる。   According to the distance measuring device and the distance measuring method of the present embodiment, it is determined whether the product α of the scale on the image of the object and the distance is known or unknown, and when the product α is known, the target is based on the product α. Since the distance to the object is calculated, repeated calculations can be omitted, the calculation load can be reduced, and the distance calculation can be performed at high speed.

(実施形態3)
通常、遠距離の対象物の画像上スケールが小さく、検出が困難となり、算出した誤差も相対的に大きい。一方、前フレームで検出した対象物に対し公知の追跡手法を利用すれば、次フレームからの検出率が向上する。
(Embodiment 3)
Usually, the scale on the image of an object at a long distance is small, making detection difficult, and the calculated error is relatively large. On the other hand, if a known tracking method is used for the object detected in the previous frame, the detection rate from the next frame is improved.

従って、蓄積した画像を解析処理するオフライン処理の時に、入力画像の検出順番を逆にし、対象物の画像スケールが大きいフレームから実施形態1又は実施形態2の処理を実行し、距離結果を求めた後、従来のフレーム順番に戻って出力することも可能である。   Accordingly, in the offline processing for analyzing the accumulated image, the detection order of the input image is reversed, the processing of Embodiment 1 or Embodiment 2 is executed from the frame with the large image scale of the object, and the distance result is obtained. It is also possible to return to the conventional frame order and output it later.

図5に実施形態3の構成図を示す。本実施形態の距離計測装置は、実施形態1の構成に対して、対象物に対して近い距離で撮像した画像から遠い距離で撮像した画像へ再生順を変更する時系列変更部501と、近い距離で撮像した画像において対象物を検出し、遠い距離で撮像した画像において対象物を探索する対象物検出追跡部502と、遠い距離で撮像した画像から近い距離で撮像した画像へと通常の再生順に戻す時系列調整部510とが追加される。   FIG. 5 shows a configuration diagram of the third embodiment. The distance measuring device according to the present embodiment is similar to the configuration of the first embodiment, with the time-series changing unit 501 that changes the reproduction order from an image captured at a distance closer to the object to an image captured at a far distance. Normal object detection and tracking unit 502 that detects an object in an image captured at a distance and searches for an object in an image captured at a far distance, and an image captured at a close distance from an image captured at a distant distance A time series adjustment unit 510 for returning in order is added.

時系列変更部501は蓄積した画像を後ろから逆再生するために時系列的に画像を後ろから並べる。対象物検出追跡部502は、近い距離で撮像した画像において大きなスケールの対象物を検出し、その対象物が遠い距離で撮像した画像において小さなスケールになるまで追跡する。また、距離の時系列調整部510は、逆再生した画像を通常の順番に戻すものである。   The time-series changing unit 501 arranges the images from the rear in time series in order to reversely reproduce the stored images from the rear. The object detection tracking unit 502 detects a large scale object in an image captured at a close distance, and tracks the object until the object becomes a small scale in an image captured at a far distance. The distance time series adjustment unit 510 returns the reversely reproduced image to the normal order.

本実施形態の距離計測装置および距離計測方法によれば、ドライブレコーダーの記録に基づいて、ドライバーの運行状況、例えば、交通ルールへの違反がないかまたは危険な行動がないかなどを解析するオフラインによる画像処理に当たって、近い距離で撮像した画像で大きなスケールの対象物を検出し、その対象物が遠い距離で撮像した画像で小さなスケールになるまで追跡するので、遠距離における対象物の検出率を向上させることができる。   According to the distance measuring device and the distance measuring method of the present embodiment, the offline analysis of the driver's operation status, for example, whether there is no violation of traffic rules or no dangerous behavior, based on the record of the drive recorder In the image processing by, a large-scale object is detected in an image captured at a close distance, and the object is tracked until it becomes a small scale in an image captured at a distant distance. Can be improved.

図6を用いて、本発明の効果を簡単に説明する。図6において、以下の条件を設定した。   The effect of the present invention will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 6, the following conditions were set.

Figure 2011064639
Figure 2011064639

以上の条件の下で、特許文献2に示した従来技術を利用する場合、走行距離が13.9mで、t0時刻の距離は69.5mとなる。しかし、カメラの移動方向を考えた本実施形態に示した技術を利用すれば、Z軸方向の走行距離は12mで、t0時刻の実際の距離は60mである。つまり、カメラの移動方向を考慮しなければ、約14%の誤差を生じる。   Under the above conditions, when the conventional technique shown in Patent Document 2 is used, the travel distance is 13.9 m, and the distance at time t0 is 69.5 m. However, if the technique shown in this embodiment considering the moving direction of the camera is used, the traveling distance in the Z-axis direction is 12 m, and the actual distance at the time t0 is 60 m. That is, an error of about 14% occurs if the moving direction of the camera is not taken into consideration.

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。   Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the matters shown in the above-described embodiments, and those skilled in the art will be able to understand based on the claims and the description of the specification and well-known techniques. Such changes and applications are also within the scope of the present invention, and are included in the scope for which protection is sought.

本発明は、車両がカーブ、坂などを走行している場合や、車両が不規則走行(車線変更など)をしている場合でも、実サイズが未知の案内看板や非規格化標識までの距離を正確に計測することができる距離計測装置及び距離計測方法として利用可能である。   The present invention provides distances to guide signs and non-standardized signs whose actual size is unknown even when the vehicle is traveling on a curve, hill, etc., or when the vehicle is traveling irregularly (such as changing lanes). Can be used as a distance measuring device and a distance measuring method.

101 対象物検出部
102 対象物検出結果蓄積部
103 対象物スケール算出部
104 対象物向き算出部
105 対象物指向速度算出部
106 対象物距離算出部
301,303,304,305 カメラ
302,306,308,310 対象物
307,309,311 フレーム
410 測距条件判断部
501 時系列変更部
502 対象物検出追跡部
510 時系列調整部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Object detection part 102 Object detection result storage part 103 Object scale calculation part 104 Object direction calculation part 105 Object direction speed calculation part 106 Object distance calculation part 301,303,304,305 Camera 302,306,308 , 310 Object 307, 309, 311 Frame 410 Distance measurement condition determination unit 501 Time series change unit 502 Object detection tracking unit 510 Time series adjustment unit

Claims (6)

車両に搭載された単眼カメラおよび車速センサーにより、対象物までの距離を計測する距離計測装置であって、
前記単眼カメラが撮影した2枚以上の撮像画像から、前記対象物を検出する対象物検出部と、
検出した前記対象物の画像上のスケールを算出する対象物スケール算出部と、
前記対象物の向きを前記対象物の特徴点から算出する対象物向き算出部と、
算出した前記対象物の向きおよび前記車速センサーの車速情報に基づいて、車両が前記対象物に指向する速度を算出する対象物指向速度算出部と、
算出した前記対象物に指向する速度および算出した前記対象物の画像上のスケールに基づいて、前記対象物までの距離を計算する対象物距離算出部と、を有する距離計測装置。
A distance measuring device for measuring a distance to an object by a monocular camera and a vehicle speed sensor mounted on a vehicle,
An object detection unit for detecting the object from two or more captured images taken by the monocular camera;
An object scale calculator for calculating a scale on the image of the detected object;
An object direction calculation unit for calculating the direction of the object from the feature points of the object;
An object-oriented speed calculating unit that calculates a speed at which the vehicle is directed to the object based on the calculated direction of the object and vehicle speed information of the vehicle speed sensor;
A distance measuring apparatus comprising: an object distance calculating unit that calculates a distance to the object based on the calculated speed directed to the object and the calculated scale of the object on the image.
請求項1に記載の距離計測装置であって、
前記対象物向き算出部は、前記対象物の表面における非同一直線上の3つの特徴点に基づいて、前記対象物の表面の法線方向を算出する距離計測装置。
The distance measuring device according to claim 1,
The object orientation calculation unit is a distance measuring device that calculates a normal direction of the surface of the object based on three feature points on a non-collinear line on the surface of the object.
請求項2に記載の距離計測装置であって、
前記対象物指向速度算出部は、前記対象物の表面の法線方向に基づいて、車両が前記対象物に指向する速度を算出する距離計測装置。
The distance measuring device according to claim 2,
The object orientation speed calculation unit is a distance measurement device that calculates a speed at which a vehicle is directed to the object based on a normal direction of a surface of the object.
請求項1に記載の距離計測装置であって、
前記対象物の画像上のスケールと前記対象物までの距離の積が既知か未知かを判断する測距条件判断部を有し、
前記対象物距離算出部は、前記積が既知の場合に、前記積に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離計測装置。
The distance measuring device according to claim 1,
A ranging condition determining unit that determines whether a product of a scale on the image of the object and a distance to the object is known or unknown;
The object distance calculation unit is a distance measurement device that calculates a distance to the object based on the product when the product is known.
請求項1に記載の距離計測装置であって、
オフラインによる画像処理に当たって、前記対象物に対して近い距離で撮像した画像から遠い距離で撮像した画像へ再生順を変更する時系列変更部と、
近い距離で撮像した画像において前記対象物を検出し、遠い距離で撮像した画像において前記対象物を探索する対象物検出追跡部と、
遠い距離で撮像した画像から近い距離で撮像した画像へ再生順を変更する時系列調整部と、を有する距離計測装置。
The distance measuring device according to claim 1,
In the offline image processing, a time-series changing unit that changes the playback order from an image captured at a short distance to an image captured at a distance from the object,
An object detection tracking unit that detects the object in an image captured at a short distance and searches for the object in an image captured at a long distance;
A distance measurement device comprising: a time-series adjustment unit that changes a reproduction order from an image captured at a long distance to an image captured at a short distance.
車両に搭載された単眼カメラおよび車速センサーにより、対象物までの距離を計測する距離計測方法であって、
前記単眼カメラが撮影した2枚以上の撮像画像から、前記対象物を検出するステップと、
検出した前記対象物の画像上のスケールを算出するステップと、
前記対象物の向きを前記対象物の特徴点から算出するステップと、
算出した前記対象物の向きおよび前記車速センサーの車速情報に基づいて、車両が前記対象物に指向する速度を算出するステップと、
算出した前記対象物に指向する速度および算出した前記対象物の画像上のスケールに基づいて、前記対象物までの距離を計算するステップと、を有する距離計測方法。
A distance measuring method for measuring a distance to an object with a monocular camera and a vehicle speed sensor mounted on a vehicle,
Detecting the object from two or more captured images taken by the monocular camera;
Calculating a scale on an image of the detected object;
Calculating the orientation of the object from the feature points of the object;
Calculating a speed at which the vehicle is directed to the object based on the calculated direction of the object and vehicle speed information of the vehicle speed sensor;
Calculating a distance to the object based on the calculated speed directed to the object and the calculated scale on the image of the object.
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