DE69115772T2

DE69115772T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Distanzbestimmung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE69115772T2
Application number: DE69115772T
Authority: DE
Inventors: Kenji Ogawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-14
Also published as: EP0465863B1; DE69115772D1; EP0465863A3; JPH0450611A; JPH0812072B2; US5159557A; EP0465863A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entfernungserfassungsvorrichtung und ein Verfahren für ein Fahrzeug, welche sukzessive die Entfernung von einem Fahrzeug zu einem vorangehenden Fahrzeug, welches vorausfährt, messen.
Einige typische Beispiele solch einer Entfernungserfassungsvorrichtung sind in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 63-38085 und 63-46363 offenbart. Die darin offenbarten Vorrichtungen haben ein Paar von ersten und zweiten parallelen, optischen Systemen mit zwei Konvexlinsen 101 und 102 gemeinsam, die in einer horizontal ausgerichteten Beziehung in einer vorgeschriebenen Distanz B voneinander entfernt angeordnet sind, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Ein Paar von separaten Bildsensoren 103, 104 sind horizontal an Brennpunkten der Linsen 101, 102 im Abstand einer Brennweite f von den Stellen entsprechender Linsen 101 bzw. 102 angeordnet, um jeweilige Bildsignale zu erzeugen, welche ein Objekt 105, wie etwa ein Fahrzeug, darstellen. Ein Paar von A/D-Wandlern 106, 107 empfangen die Bildsignale von den entsprechenden Bildsensoren 103, 104 und wandeln sie in Digitalsignale um, die dann in einem Paar von entsprechenden Speichern 108, 109 gespeichert werden. Ein gemeinsamer Mikroprozessor 110 entnimmt die digitalisierten, in den Speichern 108, 109 gespeicherten Bildsignale und verarbeitet sie zum Zweck des Berechnens der senkrechten Entfernung L zwischen dem Objekt 105 und den Linsen 101, 102.
Spezifisch verschiebt der Mikroprozessor 110 sukzessive die von den Bildsensoren 103, 104 ausgelesenen Bildsignale und überlagert sie elektrisch übereinander, so daß die Entfernung L von den Linsen 101, 102 zu dem Objekt 105 auf dem Prinzip der Triangulation basierend unter Verwendung der folgenden Formel berechnet wird:
L = (f x B)/(a x P)
worin a eine Verschiebungsentfernung ist, um welche die Bildsignale bewegt werden, um die beste Übereinstimmung zu erzielen, und P der Abstand zwischen Bildelementen in den Bildsensoren 103, 104 ist.
Andererseits ist ein typisches Verfahren zum Verfolgen eines von einem Bildsensor oder ähnlichem aufgenommenen, vorangehenden Fahrzeugs in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 60-33352 offenbart. In diesem Verfahren muß ein Bediener zum Zweck des Verfolgens eines Ziels auf einem Anzeigeschirn ein Verfolgetor oder -fenster auf dem Anzeigeschirm einstellen, welches das zu verfolgende Ziel umschließt, während er den Schirm betrachtet. In diesem Fall sind die meisten Bildsignale des Hintergrundes, welche beim Verfolgen des Zielbildes stören, aus dem Fenster ausgeschlossen.
Unter Verwendung der oben beschriebenen Entfernungserfassungsvorrichtung, welche sukzessive die Distanz von einem Fahrzeug zu einem vorangehenden Fahrzeug erfaßt, in Kombination mit dem oben beschriebenen Bildverfolgungsverfahren, welches kontinuierlich einem spezifischen Zielbild folgt, ist es praktisch fast unmöglich für einen Fahrer, ein ziemlich kompliziertes Verfolgungsfenster oder -tor auf einem Schirm einzustellen, während er das Fahrzeug steuert, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 60-33352 beschrieben. Dieses stellt insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit ein Problem dar. In diesem Zusammenhang, selbst wenn ein ziemlich einfaches Fenster zum Beschleunigen und Vereinfachen des Fenstereinstellvorganges durch den Fahrer verwendet wird, verschlechtern Hintergrundbilder das Signalrauschverhältnis und machen es somit schwierig, das Zielbild zu verfolgen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß wird mit der vorliegenden Erfindung beabsichtigt, die oben beschriebenen Probleme, die bei den bekannten Entfernungserfassungsvorrichtungen angetroffen werden, zu überwinden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Entfernungserfassungsvorrichtung und ein Verfahren für ein Fahrzeug vorzusehen, die geeignet sind für die Verwendung dabei, ein Fahrzeug automatisch einem vorangehenden Fahrzeug folgen zu lassen, und welche nicht nur eine genaue Erfassung der Distanz zu einem Objekt in Form eines vorangehenden Fahrzeugs durchführen können, sondern ebenfalls einem Zielbild mit einem recht einfachen Fenstereinstellvorgang genau folgen können.
Gemäß dieser Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, wie in den Ansprüchen 1, 3, 5 und 7 definiert.
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Objekt, wie etwa ein vorangehendes Fahrzeug, von einer Bilderfassungseinrichtung an zwei verschiedenen Punkten aufgenommen, um erste und zweite Bildsignale zu erzeugen, welche das Objekt darstellen. Ein spezifisches Fenster für eines der ersten und zweiten Bildsignale wird auf einem Schirm einer Anzeige gebildet. Ein Vergleich wird zwischen den ersten und zweiten Bildsignalen in dem spezifischen Fenster durchgeführt, um die senkrechte Entfernung von den zwei Punkten zum Objekt zu messen. Die Bildsignale werden sukzessive in vorbestimmten Zeitintervallen abgetastet und mit den zuletzt abgetasteten Bildsignalen in dem Fenster verglichen, um diejenigen zu finden, welche sich am ähnlichsten sind. Ein vorläufiges Fenster wird basierend auf den so gefundenen, einander ählichsten Bildsignalen aufgebaut.
In einer Form der Erfindung wird das vorläufige Fenster sukzessive Stückchen für Stückchen verschoben, um die beste Position davon zu finden, welche die beste Symmetrie der Bildsignale darin bietet, und dann wird ein neues Fenster eingestellt, als Referenzbildsignale, an der besten Position des vorläufigen Fensters.
In einer anderen Form wird die Symmetrieachse der Bildsignale in dem vorläufigen Fenster bestimmt, und ein neues Fenster wird eingestellt als Referenzbildsignale, welches eine vorgeschriebene Mittellinie aufweist, die an dem Ort der Symmetrieachse der Bildsignale darin positioniert ist.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger weniger bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Entfernungserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2(a) ist eine erläuternde Darstellung, welche zeigt, daß ein Bildverfolgungsfenster, welches ein linksseitiges Bild eines Objektes in der Form eines vorangehenden Fahrzeugs einschließt, das von einem ersten oder linksseitigen Bildsensor eingefangen wird, auf einem Schirm in der Vorrichtung der Fig. 1 eingestellt wird;
Fig. 2(b) ist eine erläuternde Darstellung, welche zeigt, daß ein rechtsseitiges Bild des Objektes, das von einem zweiten oder rechtsseitigen Bildsensor eingefangen wird, auf dem Schirm in der Vorrichtung der Fig. 1 angezeigt wird;
Fig. 3(a) und 3(b) sind Flußdiagramme, welche den Betrieb der Vorrichtung der Fig. 1 in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, wobei die Fig. 3(a) und 3(b) eine Hauptroutine bzw. eine zeitgeberunterbrochene Unterroutine sind, die von einem Mikroprozessor der Fig. 1 ausgeführt werden;
Fig. 4(a) ist eine erläuternde Ansicht, welche zeigt, daß ein linksseitiges Bild eines Objektes, das von dem ersten oder linksseitigen Bildsensor eingefangen wird, und in einem ersten eingestellten Fenster eingeschlossen ist, in einen Speicher übertragen wird;
Fig. 4(b) ist eine erläuternde Darstellung, welche zeigt, daß ein vorläufiges Fenster, welches das Bild des Objektes enthält, das aus dem Speicher ausgelesen wird, auf dem Schirm definiert und angezeigt wird;
Fig. 4(c) ist eine erläuternde Darstellung, welche zeigt, daß das vorläufige Fenster modifiziert wird, um das symmetrischste Fenster zu bieten, welches das linsseitige Bild des Objektes enthält, welches in den Speicher übertragen wird;
Fig. 5 ist eine erläuternde Ansicht, welche zeigt, wie die Symmetrieachse eines Zielbildes eines Objektes in Form eines Fahrzeugs in einem vorläufigen Fenster in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gefunden wird;
Fig. 6(a) und 6(b) sind Flußdiagramme ähnlich den Fig. 3(a) und 3(b), zeigen jedoch den Betrieb der Vorrichtung der Fig. 1 in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 7 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, zeigt jedoch eine bekannte Entfernungserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Einige wenige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 illustriert die schematische Konstruktion einer Entfernungserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche zur Verwendung mit einer Fahrzeugverfolgungsvorrichtung geeignet ist, um zu ermöglichen, daß ein Fahrzeug einem vorangehenden Fahrzeug folgt. Die dargestellte Vorrichtung schließt ein Paar von ersten und zweiten parallelen optischen Systemen mit zwei konvexen Linsen 1, 2 ein, die in einer horizontal ausgerichteten Beziehung in einer vorgeschriebenen Entfernung B voneinander entfernt angeordnet sind, sowie ein Paar von separaten ersten und zweiten (d.h. linksseitigen und rechtsseitigen) Bildsensoren 3, 4, welche horizontal an Brennpunkten der Linsen 1, 2 an einer Entfernung f von den Orten der entsprechenden Linsen 1 bzw. 2 angeordnet sind, um erste und zweite Bildsignale jeweils in der Form eines analogen Signals zu erzeugen, die ein zweidimensionales Signal darstellen, welche in ein Paar von entsprechenden Analog/Digital-(A/D)Wandlern 6, 7 eingegeben werden. Die Ausgänge der A/D-Wandler 6, 7 werden in ein Paar von entsprechenden ersten und zweiten Speichern 8, 9 eingegeben und darin gespeichert. Ein Mikroprozessor 10 führt einen Datentransfer mit den Speichern 8, 9 ebenso wie verschiedene Berechnungen und Bestimmungen auf der Grundlage der in den Speichern 8, 9 gespeicherten Daten durch. Eine Anzeige 11 mit einem Schirm ist mit den ersten und zweiten Speichern 8, 9 und dem Mikroprozessor 10 verbunden, um ein Bild auf dem Schirm anzuzeigen, welches von dem ersten oder zweiten Bildsensor 8, 9 gebildet wird. Der Betrieb der Anzeige 11 wird von dem Mikroprozessor 10 gesteuert. Eine Fensterbildungseinrichtung 12 ist mit dem Mikroprozessor 10 verbunden, so daß der Fahrer eines Fahrzeugs die Fensterbildungseinrichtung 12 manipulieren kann, um ein spezifisches Bildverfolgungsfenster auf dem Schirm der Anzeige 11 zu bilden, während er den Schirm betrachtet. Obwohl nicht dargestellt, schließt der Mikroprozessor 10 Entfernungsmeßeinrichtungen ein, um einen Vergleich zwischen den ersten und zweiten Bildsignalen in dem Fenster durchzuführen, um die senkrechte Entfernung von den optischen Systemen 1, 2 zu dem Objekt 5 zu messen, eine Einrichtung zum Einstellen eines vorläufigen Fensters, welche sukzessive Bildsignale mit einem vorbestimmten Zeitintervall abtastet, einen Vergleich zwischen Bildsignalen in dem Fenster an zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten durchführt, die ähnlichsten der Bildsignale zwischen den zwei Zeitpunkten erfaßt und ein vorläufiges Fenster basierend auf den ähnlichsten Bildsignalen aufbaut, eine Symmetrieauswertungseinrichtung zum Auswerten der Symmetrie von Bildsignalen innerhalb des vorläufigen Fensters durch Verschieben des vorläufigen Fensters Stückchen für Stückchen, um die beste Position davon zu finden, welche die beste Symmetrie der Bildsignale darin bietet, und eine Referenzbildeinstelleinrichtung zum Einstellen als Referenzbildsignale eines neuen Fensters an der besten Position des vorläufigen Fensters. Der Mikroprozessor 10 schließt ferner eine Einrichtung zum Berechnen der Richtung und der Größe einer Bewegung des Objektes auf der Basis einer Veränderung zwischen zwei sukzessive eingestellten Referenzbildsignalen ein. Der Betrieb der oben erwähnten, verschiedenen Einrichtungen des Mikroprozessors 10 kann durch Software in Form eines Steuerprogramms, das von dem Mikroprozessor 10 ausgeführt wird, durchgeführt werden.
Der Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung wird nun unter spezieller Bezugnahme auf die Fig. 2(a) und 2(b) und die Fig. 3(a) und 3(b) beschrieben. In Fig. 3(a), welche eine von dem Mikroprozessor 10 ausgeführt Hauptroutine darstellt, wird in Schritt 1001 ein von dem Mikroprozessor 10 ausgeführtes Programm gestartet. Dann wird in Schritt 1002 der Mikroprozessor 10 initialisiert. In Schritt 1003 wird ein Abtast-Flag wiederholt geprüft, bis es "wahr (T)" wird. In dieser Hinsicht wird das Abtast-Flag in "wahr (T)" durch eine zeitgeberbetriebene Interruptroutine der Fig. 3(b) geändert, und das Flag "wahr" bedeutet, daß neue Bilder in die Speicher 8, 9 eingelesen werden.
Die zeitgeberbetriebene Interruptroutine wird mit einem vorbestimmten Intervall in der folgenden Weise ausgeführt. Zuerst wird in Schritt 1021 ein Abtast-Flag auf "wahr (T)" oder "falsch (F)" hin geprüft. Wenn das Abtast-Flag "wahr" ist, wird die Verarbeitung der Hauptroutine noch nicht durchgeführt, und so kehrt das Programm durch Schritt 1025 zur Hauptroutine zurück. Wenn in Schritt 1021 bestimmt wird, daß das Abtast-Flag "falsch (F)" ist, dann wird in Schritt 1022 ein Zeitgeber wie folgt geprüft. Zuerst wird die Differenz zwischen der Zeit der vorliegenden Unterbrechung "t", zu welcher die zeitgeberbetriebene Interruptroutine der Fig. 3(b) begonnen wird, und der Zeit der letzten Unterbrechug "t'", die zuvor gespeichert wurde, berechnet, und dann wird die so erhaltene Zeitdifferenz (t-t') mit einer vorbestimmten Zeitdauer Δt verglichen. Wenn die Zeitdifferenz t-t' weniger ist als die vorbestimmte Zeitdauer Δt, wird bestimmt, daß es sich noch nicht um eine Abtastzeit handelt, um neue Bilder von den Bildsensoren 3, 4 in die Speicher 8, 9 einzulesen, und das Programm springt zum Schritt 1025, wo eine Rückkehr durchgeführt wird. Falls nicht (d.h. (t-t') ≥ Δt), wird jedoch bestimmt, daß nun eine Abtastzeit gekommen ist, und in Schritt 1023 werden die von den Bildsensoren 3, 4 aufgenommenen Bilder durch die A/D-Wandler 6, 7 in die entsprechenden Speicher 8, 9 eingelesen, so daß sie die Inhalte in den Speichern ersetzen oder aktualisieren. Danach wird in Schritt 1024 das Abtast-Flag in den Zustand "wahr (T)" geändert, um die Hauptroutine von der Aktualisierung der Speicher 8, 9 zu informieren, und die Zeit der vorliegenden Unterbrechung "t" wird als "t'" aufgezeichnet. Dann wird in Schritt 1025 zur Hauptroutine zurückgekehrt.
Andererseits zeigt in der Hauptroutine der Fig. 3(a), wenn die Speicher 8, 9 aktualisiert werden, der Mikroprozessor 10 in Schritt 1004 die von dem ersten oder zweiten Bildsensor 3, 4 aufgenommenen Bilder, d.h. jene in dem ersten Speicher 8 gespeicherten, auf dem Schirm der Anzeige 11 an und ändert das Abtast-Flag in den Zustand "falsch (F)". In Schritt 1005 manipuliert der Fahrer beim Betrachten des Schirms der Anzeige 11 die Fensterbildungseinrichtung 12, um ein Fenster 13 zu bilden, welches das Bild eines Objektes 5 in Form eines vornfahrenden Fahrzeugs einschließt. Wenn in dieser Hinsicht ein ordnungsgemäßes Fenster 13 nicht gebildet wird, kehrt das Programm zu Schritt 1003 zurück, und die Schritte 1003 und 1004 werden wiederholt, bis ein ordnungsemäßes Fenster 13 gebildet ist. Sobald das ordnungsgemäße Fenster 13 gebildet worden ist, wird in Schritt 1006 das so gebildete Fenster 13 auf dem Schirm der Anzeige 11 angezeigt, wobei es einige Bilder, die auf dem Schirm angezeigt werden, überlagert oder einschließt. Zur selben Zeit bestimmt der Mikroprozessor 10, welches Gebiet in dem ersten Speicher 8, welche die von dem ersten Bildsensor 3 aufgenommenen Bilder speichert, dem Bild des Objektes 5 entspricht, welches ein Referenzbild ist. In Schritt 1007 berechnet der Mikroprozessor 10 die Entfernung zu dem Objekt 5. Für diese Berechnung, wie in Fig. 2 gezeigt, wird ein Gebiet 14 in dem zweiten Speicher 9, das von dem zweiten Bildsensor 4 erfaßt wird, abgetastet, um einen Ort zu finden, welcher die beste Übereinstimmung mit dem von dem Fenster 13 eingeschlossenen Referenzbild bietet. Es sei beispielsweise angenommen, daß Bildelemente in den linsseitigen und rechtsseitigen Bildern, die in den ersten bzw. zweiten Speichern 8, 9 gespeichert sind, durch L(i, j) bzw. R(i, j) dargestellt werden; die Größe der linksseitigen und rechtsseitigen Bildflächen k x l ist; die Größe des linksseitigen Fensters 13 m x n ist; und die Position des linksseitigen Fensters 13 durch die Position eines oberen linken Bildelementes von R(p, q) dargestellt wird; die obere linke Position des rechtsseitigen Bildgebietes 14 durch R(i, q) dargestellt wird; und die Abtastposition (S) für das rechtsseitige Bildgebiet 14 durch (s+i, q+j) dargestellt wird. Dann wird eine Gesamtsumme P(S) der Differenz zwischen dem linksseitigen Bildelement L(i, j) und dem rechtsseitigen Bildelement R(i, j) wie folgt ausgedrückt:
Hier wird unter Verwendung der Gleichung (1) oben die Gesamtsumme von P(S) berechnet durch Ändern des Wertes von s von 0 bis (k - m), um die Abtastposition Sms zu bestimmen, welcher einen Minimalwert von P(S) ergibt. Das heißt, diese Abtastposition Sms stellt die Position eines rechtsseitigen Bildes dar, welches am besten mit dem Referenzbild übereinstimmt. In dieser Hinsicht entspricht der Wert von ms einer Länge rr in Fig. 1, und der Minimalwert von P(S) entspreicht einer Länge ll in Fig. 1. Demgemäß wird die senkrechte Entfernung von den Linsen 1 und 2 zum Objekt 5, wie es im Fenster 13 angezeigt wird, wie folgt berechnet:
L = (f x B)/{(ms - p) x P}
worin B die Länge oder Entfernung zwischen den ersten und zweiten Linsen 1, 2 ist; f die Brennweite der Linsen 1, 2 ist; und P der Abstand zwischen benachbarten Bildelementen der Bildsensoren 3, 4 ist. Weil ms > P ist, ist es in diesem Fall besser, von einer Position (s = P) zu einer Position (k - m) abzutasten.
Als nächstes wird der Bildverfolgungsvorgang dieses Ausführungsbeispiels detailliert unter Bezugnahme auf die Fig. 4(A) bis 4(C) beschrieben. Wenn zuerst ein erstes oder linksseitiges Fenster 13 zur Zeit t&sub0; eingestellt wird, wird in Schritt 1008 ein Speichergebiet in dem ersten Speicher 8, das von dem Fenster 13 definiert ist, in ein Speichergebiet für ein anderes Fenster 15 übertragen und dort gespeichert, welches ein Speichergebiet des ersten oder zweiten Speichers 8, 9 oder ein anderer, nicht dargestellter Speicher in dem Mikroprozessor 10 sein kann. Dann werden zur Zeit t&sub1;, wenn eine Zeit Δt von der Zeit t&sub0; verstrichen ist, von den Bildsensoren 3, 4 aufgenommene Bilder zu der Zeit abgetastet und gespeichert. In Schritt 1009 wird das Abtast-Flag geprüft. Wenn das Abtast-Flag "T" (wahr) ist, werden in Schritt 1011 Bilder auf dem Schirm der Anzeige 11 angezeigt. Spezifisch tastet in Schritt 1011 der Mikroprozessor 10 den ersten Speicher 8 ab, um eine Abtastposition zu erfassen, welche am besten mit dem Bild übereinstimmt, welches in dem Fenster 13 definiert ist. Für diese Erfassung wird beispielsweise eine Gesamtsumme der Differenzen zwischen Bildelementen W (i, j) eines als das Fenster 13 gespeicherten Bildes und Bildelementen L (i, j) in dem Speicher 8 unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:
Hier wird, wie in Fig. 4(b) gezeigt, die Gesamtsumme Q(s, u) berechnet durch Abtasten des Speichers 8, während der Wert von s in L (s+i, u+j) von 0 bis (k - m) verändert wird, und der Wert u von 0 bis (l - n) verändert wird, um eine Abtastposition (ps, qu) zu erhalten, welche die Gesamtsumme Q(s, u) minimiert. Basierend auf der so erhaltenen Abtastposition (ps, qu), welche die Gesamtsumme Q(s, u) minimiert, wird ein vorläufiges Fenster 16 eingestellt. Weil jedoch solch eine Bestimmung ohne eine Unterscheidung zwischen den Bildsignalen des Objektes 5 und jenen des Hintergrundes durchgeführt wird, besteht in dieser Hinsicht die Gefahr, daß die relative Position des Bildes des Objektes 5 bezüglich des Fensters 13 sich von der bezüglich des vorläufigen Fensters 16 unterscheidet. Wenn demgemäß die obigen Vorgänge wiederholt werden, um eine Bildverfolgung durchzuführen, während das vorläufige Fenster als ein neues Referenzbildfenster 13 genommen wird, könnte das Bild des Objektes 5 aus dem neuen Fenster 13 herausgeraten, mit dem Ergebnis, daß es unmöglich wird, das Bild des Objektes 5 zu verfolgen. Um diese Situation zu vermeiden, wird in der herkömmlichen Vorrichtung die Konfiguration des Fensters 13 derjenigen des Objektes 5 so ähnlich gemacht wie möglich, um die Einflüsse der Hintergrundbilder zu eliminieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Objekt 5 in Form eines Automobils im allgemeinen symmetrisch zu seiner vertikalen Mittellinie ist, in Schritt 1012 das vorläufige Fenster 16 in solcher Weise modifiziert, daß das Fenster 13 in einer Position eingestellt wird, in welcher die Bilder im Fenster 13 bezüglich der vertikalen Mittellinie des Fensters 13 am symmetrischsten werden, um das Bild des Objektes 5 in Form eines Automobils immer in der Mitte des Fensters 13 zu plazieren. Zu dieser Modifikation, beispielsweise durch Verschieben des vorläufigen Fensters 16 Stückchen für Stückchen (beispielsweise Bildelement für Bildelement), wird eine Gesamtsumme einer Differenz T(Δs) für die Bilder in dem vorläufigen Fenster 16 unter Verwendung der folgenden Formel berechnet:
Hier wird beim Abtasten eines vorbestimmten Bereiches für Δs die Gesamtsumme der Differenz T(Δs) sukzessive berechnet, um eine geeignete Position für Δs zu bestimmen, welche einen Minimalwert von T(Δs) ergibt. Wie in Fig. 4(c) gezeigt, wird ein neues Fenster 13 mit einer Größe von m x n eingestellt, dessen obere linke Ecke an einem Ort (ps+Δs, qu) positioniert ist.
Wenn der Fahrer in Schritt 1013 das Fenster 13 versetzt oder löscht, kehrt das Programm zum Schritt 1003 zurück, und Entfernungsberechnungen und Bildverfolgungsoperationen werden solange nicht durchgeführt, bis der Fahrer wieder ein neues Fenster 13 aufbaut. Wenn jedoch das Fenster 13 von dem Fahrer nicht gelöscht oder versetzt wird, kehrt das Programm zu Schritt 1006 zurück, und die oben beschriebenen Vorgänge werden wiederholt. In dieser Weise kann die Entfernung zu dem Objekt 5, welches von dem Fahrer bezeichnet wird, sukzessive unter Verwendung des Fensters 13 gemessen werden, während der Fahrer zur selben Zeit die Weise der Bidlverfolgung durch den Schirm der Anzeige 11 sicherstellen kann.
Als nächstes wird ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 6(a) und 6(b) beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Konstruktion der Vorrichtung und die Weise des Erfassens der Entfernung zu einem vorangehenden Fahrzeug, wobei das Bild eines Objektes unter Verwendung eines Fensters 13 von dem Fahrer definiert wird, und die Einstellung eines vorläufigen Fensters basierend auf dem Bild des Objektes 5, das von dem Fenster 13 definiert wird, im wesentlichen gleich wie im zuerst erwähnten Ausführungsbeispiel, jedoch besteht ein Unterschied in der Weise des Aufbauens eines neuen Fensters auf der Basis eines vorläufigen Fensters. Das heißt, der Mikroprozessor dieses Ausführungsbeispiels schließt anstelle der Symmetrieauswertungseinrichtung und der Referenzbildeinstelleinrichtung des vorangehenden Ausführungsbeispiels eine Symmetrieachsenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Symmetrieachse von Bildsignalen in dem vorläufigen Fenster ein, sowie eine Referenzbildeinstelleinrichtung zum Einstellen als Referenzbildsignale eines neuen Fensters mit einer vorbeschriebenen Mittellinie, die am Ort der Symmetrieachse von Bildsignalen darin positioniert ist. Spezifisch unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel, wie in dem Flußdiagramm der Fig. 6(a) gezeigt, von dem vorangehenden Ausführungsbeispiel der Fig. 3(a) und 3(b) alleine im Schritt 1012'. Spezifisch wird in diesem Ausführungsbeispiel die Symmetrieachse in dem vorläufigen Fenster alleine auf den Bildsignalen in dem Fenster basierend erfaßt, ohne es abzutasten, und dann wird auf der Basis der so erfaßten Symmetrieachse ein neues Fenster eingestellt. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise, wie in Fig. 5 dargestellt, angenommen, daß in einem vorläufigen Fenster 16', dessen obere linke Ecke an einem Ort (pu, qu) positioniert ist, die Position einer vorläufigen Symmetrieachse durch ts dargestellt ist. Dann wird eine Gesamtsumme der Differenz T(ts) zwischen dem Wert (d.h. 0 oder 1) eines Bildelementes L(ts-i, qu+j) und dem eines anderen Bildelementes L(ts+i, qu+j) unter Verwendung der folgenden Formel berechnet:
worin mm ein Wert kleiner als m ist. Durch sukzessives Verändern der vorläufigen Symmetrieachse ts in einem Bereich von einem Ort (pu+mm) zu einem Ort (p+m-mm) wird die Gesamtsumme der Differenz T(ts) berechnet, um einen Wert von ts zu bestimmen, welcher T(ts) minimiert. Basierend auf dem so bestimmten Wert von ts wird ein neues Fenster mit einer Größe von m x n eingestellt, dessen obere linke Ecke an einem Ort (ts-m/2, qu) positioniert ist. Das heißt, das neue Fenster wird eingestellt, wobei die Symmetrieachse davon als seine vertikale Mittellinie genommen wird. Die verbleibenden Vorgänge der Fig. 6(a) vor und nach dem Schritt 1012' sind dieselben wie jene in Fig. 3(a). Zusätzlich ist die zeitgeberunterbrochene Routine der Fig. 6(b) dieselbe wie die der Fig. 3(b).
Obwohl in den obigen Ausführungsbeispielen alle Bildsignale in dem Fenster 13 verwendet werden, um Bildverfolgung durchzuführen, können, je nach Notwendigkeit, einige von ihnen ausgelassen werden. Beispielsweise kann unter Verwendung der Gleichung (2) oben ein vorläufiges Fenster unter Verwendung der folgenden Formel eingestellt werden:
in gleicher Weise kann in der Berechnung zum Evaluieren der Symmetrie des Objektes 5 eine ähnliche Modifizierung oder Vereinfachung vorgenommen werden. Obwohl in den obigen Ausführungsbeispielen ein Paar von rechten und linken optischen Systemen 1, 2 in einer horizontal beabstandeten Beziehung angeordnet sind, können sie in einer verschiedenen Weise angeordnet sein. Beispielsweise können sie in einer vertikal beabstandeten Beziehung oder in einer geneigten oder diagonal beabstandeten Beziehung angeordnet sein, was im wesentlichen dieselben Ergebnisse bietet. Obwohl ein Paar von separaten Bildsensoren 3, 4 verwendet werden, kann ein einzelner Bildsensor verwendet werden, der ein zweigeteiltes Bildaufnahmegebiet für die jeweiligen optischen Systeme aufweist.
Wie vorangehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fenster in den auf einem Schirm einer Anzeige angezeigten Bildern aufgebaut, und die Bilder in dem Fenster werden sukzessive in einem Speicher gespeichert, so daß ein Bild in dem Fenster zu einer Zeit, welches ähnlich dem zuletzt gespeicherten Bild ist, gesucht wird. Ein vorläufiges Fenster, welches das so gesuchte, ähnliche Bild enthält, wird gebildet und dann Stückchen für Stückchen verschoben, um eine geeignete Position des vorläufigen Fensters zu finden, in welcher die beste Symmetrie des Bildes in dem Fenster erhalten wird. Das so gefundene, symmetrischste Fenster wird in einem Speicher als ein neues Fenster gespeichert. In dieser Weise kann die Entfernungserfassungsvorrichtung der Erfindung auf zuverlässige Weise ein vorangehendes Fahrzeug identifizieren, welches bezüglich seiner vertikalen Mittellinie im allgemeinen symmetrisch ist, und sukzessive die Entfernung zum vorangehenden Zielfahrzeug sehr genau messen.

Claims

1. Entfernungserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit

- einem Paar von optischen Systemen (1, 2), welche erste (3) und zweite (4) Bildsensoren zum Aufnehmen eines Objektes (5) von zwei verschiedenen Punkten und Erzeugen von ersten und zweiten Bildsignalen, welche das Objekt (5) darstellen, einschließen;

- Fensterbildungseinrichtungen (12) zum Bilden eines spezifischen Fensters (13) für das erste Bildsignal auf einem Schirm einer Anzeige (11);

- Entfernungsmeßeinrichtungen (10) zum Durchführen eines Vergleichs zwischen den ersten und zweiten Bildsignalen in dem spezifischen Fenster (13) durch Abtasten eines Gebietes (14) in einem zweiten Speicher (9), das von dem zweiten Bildsensor erfaßt wird, um einen Ort zu finden, welcher die beste Übereinstimmung mit einem Referenzbild bietet, das von dem Fenster (13) eingeschlossen ist, um die Entfernung von den optischen Systemen (1, 2) zu dem Objekt (5) zu messen,

- Einrichtungen (10) zum Einstellen eines vorläufigen Fensters, um das erste Bildsignal mit einem vorbestimmten Zeitintervall sukzessive abzutasten, einen Vergleich zwischen ersten Bildsignalen in dem Fenster (13) an zwei sukzessiven Zeitpunkten durchzuführen, durch Abtasten eines ersten Speichers (8), um eine Abtastposition zu erfassen, welche mit dem in dem Fenster definierten Bild am besten übereinstimmt, Erfassen des ähnlichsten der Bildsignale zwischen den Zeitpunkten, und Aufbauen eines vorläufigen Fensters (16) basierend auf den ähnlichsten Bildsignalen;

gekennzeichnet durch

- Symmetrieevaluierungseinrichtung (10) zum Evaluieren der Symmetrie der ersten Bildsignale in dem vorläufigen Fenster (16), wobei die Symmetrieevaluierungseinrichtungen (10) betreibbar sind, das vorläufige Fenster (16) Stückchen für Stückchen zu verschieben, um die beste Position davon zu finden, welche die beste Symmetrie der ersten Bildsignale darin bietet; und

- Referenzbildeinstelleinrichtung (10) zum Einstellen, als Referenzbildsignale, eines neuen Fensters (13) an der besten Position des vorläufigen Fensters.

2. Entfernungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (10) zum Berechnen der Richtung und Größe einer Bewegung des Objektes (5) auf der Basis einer Veränderung zwischen zwei sukzessiven, eingestellten Referenzbildsignalen.

3. Entfernungserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit

- einem Paar von optischen Systemen (1, 2), welche erste (3) und zweite (4) Bildsensoren zum Aufnehmen eines Objektes (5) von zwei verschiedenen Punkten und Erzeugen von ersten und zweiten Bildsignalen, welche das Objekt (5) darstellen, einschließen,

- Entfernungsmeßeinrichtungen (10) zum Durchführen eines Vergleichs zwischen den ersten und zweiten Bildsignalen in dem spezifischen Fenster (13) durch Abtasten eines Gebietes (14) in einem zweiten Speicher (9), das von dem zweiten Bildsensor erfaßt wird, um einen Ort zu finden, welcher die beste Übereinstimmung mit einem von dem Fenster (13) eingeschlossenen Referenzbild bietet, um die Distanz von den optischen Systemen (1, 2) zu dem Objekt (5) zu messen;

- Einrichtungen (10) zum Einstellen eines vorläufigen Fensters, zum sukzessiven Abtasten des ersten Bildsignals mit einem vorbestimmten Zeitintervall, Durchführen eines Vergleichs zwischen ersten Bildsignalen in dem Fenster (13) an zwei sukzessiven Zeitpunkten durch Abtasten eines ersten Speichers (8), um eine Abtastposition zu erfassen, die am besten mit dem in dem Fenster definierten Bild übereinstimmt, Erfassen der ähnlichsten der Bildsignale zwischen den zwei Zeitpunkten, und Aufbauen eines vorläufigen Fensters (16), basierend auf den ähnlichsten Bildsignalen,

gekennzeichnet durch

- Symmetrieachsenbestimmungseinrichtungen (10) zum Bestimmen der Symmetrieachse der ersten Bildsignale in dem vorläufigen Fenster (16);

- Referenzbildeinstelleinrichtungen (10) zum Einstellen als Referenzbildsignale eines neuen Fensters (13), dessen vorgeschriebene Mittellinie an dem Ort der Symmetrieachse der ersten Bildsignale darin positioniert ist.

4. Entfernungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Berechnen der Richtung und der Größe einer Bewegung des Objektes (5) auf der Basis einer Veränderung zwischen zwei sukzessive eingestellten Referenzbildsignalen.

5. Verfahren zum Erfassen der Entfernung zu einem Objekt, mit den Schritten:

- Abbilden (1023) eines Objektes (5) von zwei verschiedenen Punkten, um erste und zweite Bildsignale zu erzeugen, welche das Objekt (5) darstellen;

- Bilden (1005) eines spezifischen Fensters (13) für das erste Bildsignal auf einem Schirm einer Anzeige (11);

- Durchführen eines Vergleichs (1007) zwischen den ersten und zweiten Bildsignalen in dem spezifischen Fenster (13) durch Abtasten eines Gebietes (14) in einem zweiten Speicher (9), das von dem zweiten Bildsensor erfaßt wird, um einen Ort zu finden, welcher die beste Übereinstimmung mit einem von dem Fenster (13) eingeschlossenen Referenzbild bietet, um die senkrechte Entfernung (11) von den zwei Punkten zu dem Objekt (5) zu messen;

- sukzessives Abtasten der ersten Bildsignale mit einem vorbestimmten Zeitintervall;

- Durchführen eines Vergleichs zwischen den ersten Bildsignalen in dem Fenster (13) an zwei sukzessiven Zeitpunkten;

- Erfassen der ähnlichsten der Bildsignale zwischen den zwei Zeitpunkten durch Abtasten eines ersten Speichers (8), um eine Abtastposition zu erfassen, welche mit dem in dem Fenster definierten Bild am besten übereinstimmt;

- Aufbauen (1011) eines vorläufigen Fensters (16) basierend auf den ähnlichsten Bildsignalen;

gekennzeichnet durch

- Verschieben (1012) des vorläufigen Fensters Stückchen für Stückchen, um die beste Position davon zu finden, welche die beste Symmetrie der Bildsignale darin bietet; und

- Einstellen als Referenzbildsignale eines neuen Fensters an der besten Position des vorläufigen Fensters.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Berechnen der Richtung und der Größe einer Bewegung des Objektes auf der Basis einer Veränderung zwischen zwei sukzessive eingestellten Referenzbildsignalen.

7. Verfahren zum Erfassen der Distanz zu einem Objekt, mit den Schritten:

- Durchführen eines Vergleichs (1007) zwischen den ersten und zweiten Bildsignalen in dem spezifischen Fenster (13) durch Abtasten eines Gebietes (14) in einem zweiten Speicher (9), das von dem zweiten Bildsensor erfaßt wird, um einen Ort zu finden, welcher die beste Übereinstimmung mit einem von dem Fenster (13) eingeschlossenen Referenzbild bietet, um die senkrechte Entfernung (L) von den zwei Punkten zu dem Objekt (5) zu messen;

- Erfassen der ähnlichsten der Bildsignale zwischen den zwei Zeitpunkten durch Abtasten eines ersten Speichers (8), um eine Abtastposition zu erfassen, welche am besten mit dem in dem Fenster definierten Bild übereinstimmt;

gekennzeichnet durch

- Bestimmen (1012') der Symmetrieachse von Bildsignalen in dem vorläufigen Fenster; und

- Einstellen als Referenzbildsignale eines neuen Fensters (13), dessen vorgeschriebene Mittellinie an dem Ort der Symmetrieachse der ersten Bildsignale darin positioniert ist.

8. Entfernungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Berechnen der Richtung und der Größe einer Bewegung des Objektes (5) auf der Basis einer Veränderung zwischen zwei sukzessive eingestellten Referenzbildsignalen.