DE69210269T2

DE69210269T2 - Abstandsdetektionsvorrichtung zwischen Fahrzeugen

Info

Publication number: DE69210269T2
Application number: DE69210269T
Authority: DE
Inventors: Tatsuji Irie; Keiko Karasudani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2012-02-07
Also published as: US5237406A; EP0498416A2; EP0498416A3; DE69210269D1; EP0498416B1

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Abstands- Erfassungsvorrichtung mit Bildsensoren, und insbesondere eine Vorrichtung zum Erfassen des Abstandes zwischen einem Auto und dem vorhergehenden in kontinuierlicher Weise (im weiteren bezeichnet als eine "Zwischenfahrzeug-Abstand- Erfassungsvorrichtung", wenn anwendbar).
Eine optische Abstandserfassungsvorrichtung mit Bildsensoren wurde beispielsweise offenbart durch die japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. SHO-63-38085/(1988) und SHO-63-46363/(1988). Eine ähnliche Vorrichtung ist offenbart in der DE-A-4 006 969. Die Vorrichtung umfaßt, wie in Figur 11 gezeigt, zwei rechte und linke optische Systeme, welche hergestellt sind aus Linsen 1 und 2, die durch eine Basislänge L voneinander beabstandet sind.
Bildsensoren 3 und 4 sind angeordnet am Brennpunkt f der Linsen 1 bzw. 2. Die Bildsignale der Bildsensoren 3 und 4 werden angelegt an eine Signalverarbeitungseinheit 30, wo sie nacheinanderfolgend verschoben werden, um somit elektrisch einander überlagert zu werden. Wenn die Bildsignale am besten überlagert sind, wird der Verschiebebetrag (n) erfaßt zum Berechnen des Abstandes (R) zum Objekt 31 durch die folgende Gleichung (1) gemäß der trigonometrischen Messung:
R = (f x L)/n .... (1)
Andererseits wurde ein Verfahren zum Verfolgen des Bildes des vorhergehenden Fahrzeuges, welches aufgegriffen wird durch einen Bildsensor oder dergleichen, beispielsweise offenbart durch die japanische geprüfte Patentveröffentlichung Nr. Sho-60-33352/(1985). Bei dem Verfahren wird ein ausgewähltes Ziel folgendermaßen verfolgt: Der Betreiber setzt während eines Beobachtens des Anzeigeschirms ein Fenster darauf in solch einer Art, daß es ein Ziel, das zu verfolgen ist, umgibt, während es beobachtet wird.
Bei der herkömmlichen Abstands-Erfassungsvorrichtung werden die Bilder, die durch die rechten und linken optischen Systeme aufgegriffen werden, einem Vergleich unterworfen zum Erhalten des Abstandes zum Objekt. Daher ist die Schwierigkeit involviert, wenn die Vorrichtung an einem Auto angebracht ist zum Messen des Abstandes zu einem vorhergehenden Auto. D.h. falls während der Messung weitere Fahrzeuge auf den rechten und/oder linken Seiten des vorhergehenden Fahrzeuges auftreten, kann der Betreiber (der Fahrer) nicht bestimmen, welchen der Abstände die Vorrichtung gemessen hat.
Es sei der Fall betrachtet, in dem eine Bildaufnahmevorrichtung auf einem ersten Fahrzeug angebracht ist und der Abstand von einem zweiten vorhergehenden Fahrzeug mit der Vorrichtung gemessen wird. Falls in diesem Fall das erste Fahrzeug springt, da die Straße uneben ist, dann springt das Fensterverfolgen des Bildes des zweiten vorhergehenden Fahrzeug bezüglich des letzteren. Wenn andererseits das zweite vorhergehende Fahrzeug die Geschwindigkeit erhöht oder das erste Fahrzeug die Geschwindigkeit erniedrigt, dann wird der Abstand zwischen den zwei Fahrzeugen größer. In diesem Fall erniedrigt sich das Verhältnis des Bildes des zweiten vorhergehenden Fahrzeugs, das aufgegriffen ist durch den Bildsensor, zum Fenster im Bereich, so daß es wahrscheinlichermaßen durch das Bild des Hintergrunds beeinflußt wird. Daraus resultierend wird das Bild des zweiten vorhergehenden Fahrzeugs vom Fenster verschoben. Somit ist es unmöglich, das Bild des zweiten vorhergehenden Fahrzeugs in stabilder Weise zu verfolgen.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Schwierigkeiten bei einer herkömmlichen Zwischenfahrzeug-Abstands-Erfassungsvorrichtung zu eliminieren. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zwischenfahrzeug- Abstandserfassungsvorrichtung zu schaffen, welche in Kombination eine herkömmliche Zwischenfahrzeug-Abstands- Erfassungsvorrichtung und eine Vorrichtung zum Verfolgen des Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs beinhaltet, und mit der, sogar wenn ein ausgewähltes Ziel sich bewegt, der Abstand davon in kontinuierlicher Weise gemessen werden kann, solange es im Blickfeld ist, und sogar falls eine Vielzahl von Fahrzeugen voraus fährt, es bestimmt werden kann, welches der vorhergehenden Fahrzeuge unter Messung steht. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung zu schaffen, welche in stabiler Weise das Bild eines vorhergehenden Fahrzeugs verfolgt.
Die vorhergehende Aufgabe der Erfindung wurde gelöst durch Schaffung einer Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung gemäß den angehängten Patentansprüchen. Eine Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung ist offenbart, bei der Bildsignale, darstellend Bilder, gebildet auf oberen und unteren Bildsensoren durch ein Paar optischer Systeme, die im wesentlichen vertikal angeordnet sind, miteinander verglichen werden, um somit elektrisch den Verschiebebetrag der Bilder voneinander zu bestimmen, um dadurch den Abstand zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten vor dem ersten Fahrzeug vorhergehenden Fahrzeug zu messen; wobei die Abstands-Erfassungsvorrichtung nach der Erfindung umfaßt: eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen des Bildes des zweiten Fahrzeugs, aufgegriffen durch einen der oberen und unteren Bildsensoren; ein erstes Fenster zum Umgeben des Bildes des zweiten Fahrzeuges; eine Bildverfolgungseinheit zum Verfolgen des Bildes des zweiten Fahrzeuges mit dem ersten Fenster; eine erste Abstandserfassungseinheit zum Erfassen einer Differenz zwischen Bildsignalen, repräsentierend obere und untere Bilder, die einander entsprechen, mit einem Bildsignal, darstellend ein Bild im ersten Fenster als ein Referenzbildsignal, um den Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten vorhergehenden Fahrzeug zu berechnen; wobei ein zweites Fenster in dem ersten Fenster eingestellt ist; eine zweite Abstands- Erfassungseinheit zum Erfassen einer Differenz zwischen Bildsignalen, darstellend obere und untere Bilder, die einander entsprechen, mit einem Bildsignal zum Darstellen eines Bildes in dem zweiten Fenster als ein Referenzbildsignal, um den Abstand von dem ersten Fahrzeug und einem mit dem zweiten Fenster spezifizierten Objekt zu berechnen; und eine Fensterpositions-Korrektureinheit zum Korrigieren der Position des Fensters, welches das Bild des zweiten Fahrzeugs umgibt, und zwar gemäß den Abstandsdaten, durch die erste und zweite Abstands-Erfassungseinheit erfaßt sind.
Weiterhin umfaßt die Abstands-Erfassungseinrichtung gemäß der Erfindung eine Fenstergrößen-Änderungseinheit zum Ändern der ersten und zweiten Fenster in ihrer Größe gemäß den Abstandsdaten, die durch die erste Abstands-Erfassungseinheit geschaffen sind.
Bei der Zwischenfahrzeug-Abstanderfassungsvorrichtung nach der Erfindung arbeitet die erste Abstanderfassungseinheit zum Erfassen der Differenz zwischen den Bildsignalen, darstellend das obere und untere Bild, welche einander entsprechen, mit dem Bildsignal zum Darstellen des Bildes in dem ersten Fenster als das Referenzsignal, um den Abstand zu berechnen zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten vorhergehenden Fahrzeug, und die zweite Abstands-Erfassungseinheit arbeitet zum Erfassen einer Differenz zwischen den Bildsignalen zum Darstellen der oberen und unteren, welche einander entsprechen mit einem Bildsignal zum Darstellen des Bildes in dem zweiten Fenster als ein Referenzsignal, um den Abstand von einem Objekt zu messen, dessen Bild in dem zweiten Fenster gemessen wird.
Weiterhin überwacht bei der Vorrichtung der Erfindung die erste Fensterpositions-Korrektureinheit die Position des ersten Fensters, welche die Bildverfolgungseinheit einstellt gemäß dem Abstand, der in der oben beschriebenen Art und Weise berechnet wird, um dadurch die Position des ersten Fensters zu korrigieren; und die Fenstergrößen- Änderungseinheit zum Ändern der ersten und zweiten Fenster in der Größe überwacht die Größe der ersten Fensters, welche die Bildverfolgungseinrichtung einstellt, und die des zweiten Fensters, eingestellt im ersten Fenster, und zwar gemäß dem Abstand, der durch die erste Abstandserfassungseinheit berechnet wird, um dadurch in geeigneter Weise die Größe von ihnen zu ändern.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Figur 1 ein erklärendes Diagramm, teilweise als ein Blockdiagramm, zum Zeigen der Anordnung von einem Beispiel einer Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung nach der Erfindung;
Figur 2 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen des Bildes eines vorhergehenden Fahrzeugs, das auf dem Anzeigeschirm erscheint;
Figur 3 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen des Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs, das in ein erstes Fenster tritt;
Figur 4 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen eines Bildbereichs, der mit dem Bild im ersten Fenster zu vergleichen ist;
Figur 5 ein erklärendes Diagramm, zum Zeigen des ersten Fensters, welches nach oben verschoben ist bezüglich des Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs;
Figur 6 ein erklärendes Diagramm zum zeigen des ersten Fensters, welches nach unten verschoben ist bezüglich des Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs;
Figur 7 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen einer Anordnung, bei der ein Bildsensor, eingerichtet zum Aufgreifen eines Vergleichsbildes, eingestellt ist oberhalb eines Bildsensors, der eingerichtet ist zum Aufgreifen eines Referenzbildes zur Abstandsberechnung, und eine weitere Anordnung, bei der der vorhergehende Bildsensor unterhalb des letzteren Bildsensors eingestellt ist;
Figur 8 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen des ersten Fensters, welches in der Größe unverändert bleibt, und zwar mit dem geeigneten Verhältnis des Bildes des ihm vorhergehenden Fahrzeugs;
Figur 9 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen des ersten Fensters, welches in der Größe reduziert ist mit dem ansteigenden Abstand von dem vorhergehenden Fahrzeug, um somit das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs darin auf solch eine Art und Weise zu halten, daß das Verhältnis des Bidles des vorhergehenden Fahrzeugs zum ersten Fenster im Bereich angemessen ist;
Figur 10 ein erklärendes Diagramm zum Zeigen des Verfahrens zum Ändern der Fenstergröße; und
Figur 11 ein erklärendes Diagramm, teilweise als Blockdiagramm, zum Zeigen einer Anordnung einer herkömmlichen Abstands-Erfassungsvorrichtung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden beschrieben werden mit Bezug auf die begleitende Zeichnung. In Figur 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 und 2 ein oberes und unteres optisches System, nämlich Linsen; 3 und 4 zweidimensionale Bildsensoren, eingerichtet für die Linsen 1 und 2; 5 ein vorhergehendes Fahrzeug, das zu verfolgen ist; 6 und 7 Analog-Zu-Digital-Konverter; 8 und 9 Speicher; 10 einen Mikrocomputer; 11 einen Anzeigeschirm, auf dem das durch den unteren Sensor 3 aufgegriffene Bild angezeigt wird. Der Anzeigeschirm wird gesteuert durch den Mikrocomputer.
Weiterhin bezeichnet in Figur 1 Bezugszeichen 12 eine Bildverfolgungseinheit. Wie in Figur 3 gezeigt, arbeitet die Bildverfolgungseinheit 12 zum Bilden eines ersten Fensters 15 zum Verfolgen des bildes 5a des vorhergehenden Fahrzeugs, wie in Figur 3 gezeigt, und eines zweiten Fensters 16, gebildet im ersten Fenster, und zum Verfolgen des Bildes 5a des vorhergehenden Fahrzeugs.
Weiterhin bezeichnet in Figur 1 Bezugszeichen 13 einen Bildverfolgungs-Anweisungsschalter, der durch den Betreiber (oder den Fahrer) betrieben wird; und 14 eine Fensterpositions-/-größen-Korrektureinheit (im weiteren bezeichnet als "Fensterkorrektureinheit"), welche gemäß den Abstandsdaten, betrieben durch den Mikrocomputer, die Position des ersten Fensters 15, eingestellt durch die Bildverfolgungseinheit 12 korrigiert und die Größe des ersten und zweiten Fensters 15 und 16 erneuert.
Es wird angenommen, daß bei der so angeordneten zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung das Bild 5a des vorhergehenden Fahrzeugs (im weiteren bezeichnet als "zweites Fahrzeug", wenn anwendbar), welches zu verfolgen ist, in das Bild tritt, das aufgegriffen wird durch den unteren Bildsensor 3, somit angezeigt wird auf dem Anzeigeschirm mit ersten und zweiten Fenster 15 und 16 eingestellt, wie in Figur 20 gezeigt. In diesem Fall betreibet der Fahrer sein Fahrzeug (im weiteren als ein "erstes Fahrzeug" bezeichnet, falls anwendbar) zum Ändern der Relativposition seines Fahrzeuges und des vorhergehenden Fahrzeuges, bis das Bild 5a des vorhergehenden Fahrzeugs in das erste Fenster 15 tritt.
Wenn das Bild 5a des vorhergehenden Fahrzeugs in das erste Fenster 15 tritt, wie in Figur 3 gezeigt, betreibt der Fahrer den Bildverfolgungs-Anweisungsschalter 13. Wenn der Schalter 13 so betrieben wird, wird ein Bildverfolgungsbetrieb automatisch ausgeführt: d.h. egal wie sich das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs im Anzeigeschirm bewegt, wird das erste Fenster 15 bewegt, um das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs zu verfolgen. Wenn beim Bildverfolgungsbetrieb sich das erste Fenster 15 bewegt, bewegt sich das zweite Fenster 16 ebenfalls damit zusammen. Der oben beschriebene Bildverfolgungsbetrieb wurde offenbart durch die japanischen geprüften Patentveröffentlichungen Nummern Sho-60- 33352/(1985) und HEI-1-35305/(1989).
Jetzt wird ein Verfahren zum Erfassen des Abstands zwischen einem Fahrzeug und dem vorhergehenden beschrieben werden. Zunächst ließt der Mikrocomputer 10 vom Speicher 8 das Bildsignal entsprechend dem Bild im ersten Fenster aus, welches das bild 5a des vorhergehenden Fahrzeugs verfolgt, und verwendet es als ein Referenzbildsignal für die Berechnung des Abstandes von dem vorhergehenden Fahrzeug. Im Speicher 9, in dem das Bildsignal des oberen Bildsensors gespeichert ist, wird der Bereich gemäß dem ersten Fenster 15 ausgweählt durch den Mikrocomputer 10. Danach berechnet unter Verschieben des Bildsignals des Speichers 9 mit unter einem Bildelement zu einer Zeit bezüglich des Referenzsignals der Mikrocomputer die Summe der Absolutwerte der Differenzen zwischen den Bildsignalen, welche vorgesehen sind für die oberen bzw. unteren Bildelemente.
D.h. die Summe wird erhalten durch Verschieben des Bildes, um ein Bildelement nach dem anderen zu einer Zeit, welches am besten übereinstimmt mit dem Bild im ersten Fenster 15. In diesem Fall betrifft der Arithmetikbetrieb im Bereich 17 im Speicher 9, der der Position des ersten Fensters, wie in Figur 4 gezeigt, entspricht. In Figur 4 bezeichnet Bezugszeichen M9 das Bild, das gebildet ist durch das Bildsignal im Speicher 9; und M8 das Bild, das gebildet ist durch das Bildsignal im Speicher 8.
In dem Fall, in dem die oberen und unteren bildelemente einem Vergleich unterworfen werden, wie oben beschrieben, wird, wenn die Summe der Absolutwerte der resultierenden Differenzsignale minimal ist, der Betrag von Verschiebungen des Bildelements dargestellt durch n Bildelemente mit einem Bildelementabstand von P; dann kann der Abstand (R)n dem vorhergehenden Abstand berechnet werden aus der folgenden Gleichung (2):
R = (f x L)/(n x P) ....(2)
wobei L die Basislänge der optischen Systeme ist und f die Brennbreite der Linsen 1 und 2.
Somit wird, sogar wenn das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs, für das das Fenster eingestellt worden ist, sich nach rechts oder links bewegt, es zu allen Zeiten verfolgt, so daß der Abstand von dem Fahrzeug in kontinuierlicher Weise erhalten werden kann.
Jetzt wird ein Vefahren zum Korrigieren der Position des Fensters durch die Fensterkorrektureinheit 14 beschrieben werden. Bei der Einheit 14 kann der Abstand von einem im zweiten Fenster 16 gehaltenen Objekt, eingestellt im ersten Fenster, welches das Bild 5a des vorhergehenden Fahrzeugs verfolgt, erhatlen werden in ähnlicher Weise wie im oben beschriebenen Fall.
Wie in Figur 4 gezeigt, können, wenn das erste Fenster 15 das bild 5a des vorhergehenden Fahrzeugs im Bild M8 gebildet durch das Bildsignal im Speicher 8, umgibt, die Bilder des Dach- und des Hinterfensters des vorhergehenden Fahrzeugs, in das zweite Fenster 16 treten. In diesem Fall liest der Mikrocomputer von dem Speicher 8 das Bildsignal zum Darstellen des Bildes im zweiten Fenster 16 aus, und verwendet es als ein Referenzsignal zur Berechnung des Abstandes.
Der Mikrocomputer 10 wählt den Bereich 17 des Bildes M9 zum Speichern 9, indem das Ausgabebildsignal des Bildsensor 4 gespeichert ist, da der Bereich 17 dem zweiten Fenster 16 entspricht. Während Verschiebung des Bildsignals des Bereichs 17 um en Bildelement zu einer Zeit bezüglich des Referenzbildsignals berechnet der Mikrocomputer 10 die Summe der Absolutwerte der Differenzen zwischen den Bildsignalen, die vorgesehen sind für die oben bzw. unteren Bildelemente, um dadurch die Position des Bildes zu erhalten, die am besten übereinstimmt mit dem Bild im zweiten Fenster 16.
Falls angenommen wird, daß der Verschiebungsbetrag des Bildelements dargestellt wird durch m Bildelemente, wenn die oben beschriebene Summe minimal ist, dann kann der Abstand (A) von dem im zweiten Fenster 16 gehaltenen Objekt berechnet werden aus Gleichung (3), die ähnlich Gleichung (2) ist:
A = (f x L)/(m x P) ....(3)
Der Abstand R zwischen den zwei Fahrzeugen und der Abstand A von dem im zweiten Fenster 16 gehaltenen Objekt werden erfaßt zu allen Zeiten und angelegt an die Fensterkorrektureinheit 14. In dem Fall, in dem das Fahrzeug springen kann aufgrund von einer Unebenheit der Straße, wie in Figur 5 gezeigt, wird das erste Fenster 15 nach oben verschoben bezüglich des Bildes 5a des vorhergehenden Fahrzeugs, so daß das Bild 18 des Bergs im Hintergrund in das zweite Fenster 16 kommt, und der Abstand A vom Hintergrund wird gemessen und verglichen mit dem Abstand R. Wenn bestimmt wird, daß der Abstand A, der so gemessen wird, größer ist als der Abstand R, arbeitet die Fensterkorrektureinheit 14 zum Bewegen des ersten Fensters 15 nach unten bezüglich des Bildes 5a des vorhergehenden Fahrzeugs, bis die Bilder des Daches und des Hinterfensters des vorhergehenden Fahrzeugs im zweiten Fenster 16 gehalten werden.
Wenn die Abstände A und R im wesentlichen einander gleich werden, arbeitet die Fensterkorrektureinheit 14 zum Bewegen des ersten Fensters 15 nach oben bezüglich des Bildes 5a des vorhergehenden Fahrzeugs. Falls das erste Fenster 15 übermäßig nach oben bewegt wird, dann wird der Abstand A wieder größer als der Abstand R.
Das erste Fenster 15 wird wiederholt nach oben und nach unten auf die oben beschriebene Art und Weise bewegt. Dies verhindert, daß das erste Fenster 15, daß das Bild 5a des vorhergehenden Fahrzeugs verfolgt, stark verschoben wird in einer vertikalen Richtung. D.h. das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs kann mit hoher Stabilität verfolgt werden.
Beispielsweise in dem Fall, in dem das Bild des Hintergrunds des vorhergehenden Fahrzeugs 5, das im zweiten Fenster 16 gehalten wird, ein blauer Himmel ohne Wolken ist, beinhaltet der Bereich 17 in Figur 4 eine Anzahl von Positionen, an denen die Bilder übereinstimmen mit dem Bild im zweiten Fenster 16. Insbesondere gibt es im Bereich 17 Positionen, an dem die Bilder übereinstimmen mit dem im zweiten Bild 16 gehaltenen Fenster, und zwar in allen Positionen, die das Bild des blauen Himmels anzeigen, sowie in einem Vergleichsabschnitt 16a, wie in Figur 7 gezeigt. In einem Fall, in dem der Bildsensor 4, der angepaßt ist zum Aufgreifen eines Vergleichsbildes, das zu vergleichen ist mit einem Referenzbild zur Zwischenfahrzeug-Abstandsberechnung, eingestellt ist oberhalt dem Bildsensor 3, der angepaßt ist zum Aufgreifen des Referenzbildes, wie beschrieben wurde, ist der Abschnitt des Bereichs 17, wie z.B. der Vergleichsabschnitt 16b, der das Bild des Himmels anzeigt, positioniert, wo der Verschiebungsbetrag (m) des Bildelements des Bildsensors 4 erniedrigt ist.
Dementsprechend sind eine Anzahl von Bildern, die übereinstimmen mit dem Bild im Fenster verfügbar, wo der Abstand A vom Hintergrund, wie berechnet aus Gleichung (3) größer ist als berechnet durch Benutzung des Vergleichsabschnitts 16a. Andererseits ist im Fall, in dm ein Bildsensor 4a, der angepaßt ist zum Aufgreifen des Vergleichsbildes, angeordnet ist unterhalb des Bildsensors 3, der Vergleichsabschnitt 16b positioniert, wo der Verschiebungsbetrag (m) des Bildsensors 4a erhöht ist. Deshalb ist in diesem Fall eine Anzahl von Bildern, die übereinstimmen mit dem Bild im Fenster, verfügbar, wo der Abstand (A) von dem Hintergrund, berechnet aus Gleichung (3) kleiner als berechnet unter Benutzung des Vergleichsabschnitts 16a.
Bei der Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung nach der Erfindung, wird die Position des ersten Fensters 15 korrigiert aufgrund der Tatsache, daß der Abstand (A) von dem Hintergrund größer ist als der Abstand (R) zwischen den zwei Fahrzeugen (im weiteren bezeichnet als ein Zwischenfahrzeugsabstand (R falls anwendbar). Daher wird der Abstand (A) von dem Hintergrund keine Schwierigkeiten bei der praktischen Benutzung verursachen, sogar falls er irrtümlicher Weise auf der Seite vom langen Abstand ist; jedoch kann der Fehler nicht erlaubt werden, daß der Abstand (A) von dem Hintergrund kleiner ist als der Zwischenfahrzeugsabstand (R). Dementsprechend ist bei der Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung nach der Erfindung der Bildsensor 3, der angepaßt is zum Auftreiben des Referenzsbildes zur Abstandsberechnung, unterhalb des Bildsensors 4 angeordnet, der angepaßt ist zum Aufgleichen des Vergleichsbildes. Die optischen Systeme, die Bildsensoren usw. können nicht nur vertikal angeordnet sein, sondern auch horizontal oder schräg. Zusätzlich kann die Zwischenfahrzeug- Abstandserfassungsvorrichtung so entworfen sein, daß sie einen Bildsensor benutzt anstelle von zwei Bildsensoren
Jetzt wird ein Verfahren des Anderns der Größe der Fenster mit der Fensterpositions-Korrektureinheit 12 beschrieben werden. In Figur 8 ist das Bild 5a des vorhergehenden Fahrzeugs umgeben durch das erste Fenster 15, dessen Größe eingestellt worden ist am Start des Verfolgungsbetriebs, und das Verhältnis des Bildes 5a zum ersten Fenster 15 ist geeignet.
Wenn das vorhergehende Fahrzeug 5 die Geschwindigkeit erhöht oder das Fahrzeug auf dem die Zwischenfahrzeug- Abstandserfassungsvorrichtung angebracht ist, die Geschwindigkeit erniedrigt, erhöht sich der Abstand zwischen den zwei Fahrzeugen. Daraus resultierend nimmt das Bild 5a des Familienfahrzeugs, das in Figur 8 gezeigt ist, schrittweise im Bereich ab; es ändert sich in das Bild 5b, wie in Figur 9 gezeigt. In diesem Fall arbeitet die Fensterpositionseinheit 14 zum kontinuierlichen oder diskreten Reduzieren der Größe des ersten Fensters 15, daß das Bild 5a umgibt, mit dem ansteigenden Abstand R vom vorhergehenden Fahrzeug 5.
Die Größe des ersten Fensters 15 kann erniedrigt werden auf die Größe des ersten Fensters 15c, das in Figur 9 gezeigt ist, so daß das Bild 5b des vorhergehenden Fahrzeugs, welches in der Größe abnimmt, mit ansteigendem Abstand R aufritt im Fenster in solch einer Weise, daß das Verhältnis des Bildes 5b zum Fenster im Bereich akzeptabel ist. In diesem Fall ist das Verhältnis des Bildes 5a des vorhergehenden Fahrzeugs zum ersten Fenster 15 im Bereich in Figur 8 in wesentlichen gleich zum Verhältnis des Bildes 5b des vorhergehenden Fahrzeugs zum ersten Fenster 15c im Bereich in Figur 9.
In ähnlicher Weise wie im Fall des ersten Fensters 15 kann das zweite Fenster 16 verkleinert werden in der Größe mit dem Abstand vom vorhergehenden Fahrzeug 5; d.h. die Größe des zweiten Fensters 16 kann erniedrigt werden auf die eines zweiten Fensters 16c, gezeigt in Figur 9. Der Abstand von dem im zweiten Fenster gehaltenen Objekt, und der Abstand, der erhalten wird durch Benutzung des ersten Fensters 15c, werden benutzt zum Durchführen eines Fensterpositions- Korrekturbetriebs, und zwar in ähnlicher Weise wie im oben beschriebenen Fall. Bei der Ausführungsform werden die ersten und zweiten Fenster erhöht oder erniedrigt in ihrer Größe mit der Fensterkorrektureinheit 14 auf folgende Art und Weise.
D.h. wie gezeigt in Figur 10, werden das erste Fenster 15 und das zweite Fenster 16 erhöht oder erniedrigt in der Größe in einer vertikalen Richtung und in einer horizontalen Richtung mit dem Punkt O als dem Mittelpunkt. Mit anderen Worten werden die Fenster vergrößert oder verkleinert in der Größe mit den gepunkteten Linien l&sub1; und l&sub2; als Referenzmittelpunktslinien. Die gepunktete Linie l&sub1; ist die vertikale Zweiteilungslinie von dem ersten und zweiten Fenster 15 und 16, und die gepunktete Linie l&sub2; ist die Verlängerung der Basis des zweiten Fensters 16.
Die Länge WW in einer horizontalen Richtung und die Längen HW2 und HW2 in einer vertikalen Richtung sind erhöht oder erniedrigt zum Erhöhen oder Erniedrigen der Größe des ersten und zweiten Fensters 15 und 16. In diesem Fall ist WW = (Fensterbreite) x 1/2; HW1 = vertikale Länge des zweiten Fensters 16; und HW2 = vertikale Länge des ersten Fensters 15. Die horizontale Länge WW und die vertikalen Längen HW1 und HW2 können erhöht oder erniedrigt werden unter dem gleichen Verhältnis oder unter verschiedenen Verhältnissen.
Bei der Ausführungsform ist das Verhältnis des zweiten Fensters 16 zum ersten Fenster 15 im Bereich relativ kleinm, nämlich etwa 1/4. Daher ist dann, falls die Horizontallängen WW und die vertikale Länge HW1 des zweiten Fensters reduziert sind auf beträchtlich kleine Werte durch die Fensterkorrektureinheit 14, das zweite Fenster 16 übermäßig klein im Bereich, und dementsprechend ist der Betrag von Daten über das Objekt, gehalten im zweiten Fenster, so stark erniedrigt. Daraus resultierend kann der Abstand A nicht erfaßt werden durch die oben beschriebene Abstandserfassungsvorrichtung. Zum Eliminieren dieser Schwierigkeit werden Minimalwerte bestimmt nur für die Länge WW und HW1 des zweiten Fensters. D.h. die Fensterpositions- Korrektureinheit ist so gesteuert, daß diese Längen nicht auf weniger als die Minimalwerte reduziert.
Die Einrichtung zum Andern der Größe des ersten und zweiten Fensters 15 und 16 ändert das erste Fenster 15 in das erste Fenster 15c auf die oben beschriebene Art und Weise. Wie ersichtlich ist aus Figur 9, ist das Fenster des Bildes 5b des vorhergehenden Fahrzeugs zu diesem ersten Fenster 15c im Bereich geeigneter als das desselben Bildes zum selben Fenster 15 im Bereich, der nicht geeignet ist in der Größe durch die Korrektureinheit 14. Dies kann die Schwierigkeit eliminieren, daß, wie im Fall des ersten Fensters, welches nicht geändert wird in der Größe durch die Korrektureinheit 14, das Fenster verschoben wird unter Beeinflussung durch ein Hintergrundobjekt 19, wie z.B. einen Baum, nämlich wie im Fall des ersten Fensters 15. D.h. das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs kann stabil verfolgt werden.
Dieselbe Sache kann gesagt werden über das zweite Fenster 16. D.h. wie in Figur 9 gezeigt, wird das zweite Fenster 16a, in welches sich das zweite Fenster 16 geändert hat durch die Einrichtung zum Ändern der Größe der Fenster 15 und 16, nicht wie das zweite Fenster 16, das nicht geändert wird in der Größe durch die Korrektureinheit 14, nicht die Bilder halten von Hintergrundobjekten, wie z.B. einem Baum 19 und einem Berg 18 zusammen mit den Bildern des Hinterfensters und des Daches des vorhergehenden Fahrzeugs. Dementsprechend sind die Daten über das Objekt, das durch das zweite Fenster 16 gehalten wird, stets stabil, und der Abstand A, der durch das zweite Fenster 16c erhalten wird, ist genau. Daraus resultierend wird die Fensterpositions-Korrekturoperation an den oben beschriebenen Abständen A und R positivermaßen ausgeführt, um somit zu erlauben, daß das Verfolgen des Bildes des vorhergehenden Fahrzeuges mit hoher Stabilität ausgeführt wird.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die ersten und zweiten Fenster 15 und 16 kontinuierlich oder diskret geändert in ihrer Größe gemäß dem Abstand R von dem vorhergehenden Fahrzeug mittels der Einrichtung zum Ändern der Größe des ersten und zweiten Fensters. Jedoch kann das Verfahren des Änderns der Größe der ersten und zweiten Fenster 15 und 16 mit der Fensterkorrektureinheit 14 modifiziert werden in freier Art und Weise gemäß den Betriebscharakteristika der Bildverfolgungseinheit, und zwar mit im wesentlichen denselben Effekten wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
Weiterhin werden bei der oben beschriebenen Ausführungsform die ersten und zweiten Fenster erhöht oder erniedrigt in ihrer Größe durch Benutzung der horizontalen Länge WW und der vertikalen Längen HW1 und HW2 mit dem ansteigenden oder absinkenden Referenzpunkt oder Linien, die wie oben beschrieben eingestellt sind. Das Verfahren des Erhöhens oder Erniedrigens der Fenster in ihrer Größe und das Einstellen des Referenzpunktes und der Linien kann frei modifiziert werden abhängig von den Konfigurationen der Fenster und der Betriebscharakteristik der Bildverfolgungseinheit, und zwar mit im wesentlichen denselben Effekten wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform Weiterhin sind bei der oben beschriebenen Ausführungsformen die optischen Systeme, der Bildsensor oder der gleichen vertikal angeordnet; jedoch können sie horizontal oder schräg angeordnet sein. Zusätzlich kann die Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung gebildet sein unter Benutzung eines Bildsensors.
Wie oben beschrieben, umfaßt die Zwischenfahrzeug- Abstandserfassungsvorrichtung nach der Erfindung: Die Bildsensoreinrichtung zum Aufgreifen des Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs durch ein Paar optischer Systeme im wesentlichen vertikal angeordnet; die Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs; das erste Fenster umgebend das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs; die Bildverfolgungseinrichtung zum Verfolgen des Bildes des vorhergehenden Fahrzeuges mit dem ersten Fenster; das zweite Fenster, das im ersten Fenster eingestellt ist; die ersten und zweiten Abstandserfassungseinrichtungen zum Berechnen der Abstände von den Objekten, die in den ersten und zweiten Fenstern gehalten sind; und die Fensterpositions- und Korrektureinrichtung zum Korrigieren der Position des ersten Fensters, umgebend das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs, und zwar gemäß den Abständen, die durch diese Abstandsberechnungseinrichtung berechnet werden. D.h. mit der Vorrichtung wird, sogar falls es eine Vielzahl von Fahrzeugen voraus gibt, das ausgewählte Fahrzeug durch das Fenster spezifiziert. Dementsprechend kann der Fahrer leicht das vorhergehende Fahrzeug erkennen, dessen Abstand gemessen wird, wobei sein Fahrzeug diesem folgt.
Bei der Vorrichtung der Erfindung wird die Position des ersten Fensters zum Halten des Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs korrigiert gemäß den Abständen, die erhalten werden mit Hilfe des ersten und zweiten Fensters. Deshalb kann die Verschiebung des Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs von dem ersten Fenster verhindert werden, welche andererseits verursacht werden würde, beispielsweise wenn das Fahrzeug springt, auf dem die Vorrichtung angebracht ist. Weiterhin werden das erste Fenster, umgebend das Bild des vorhergehenden Fahrzeugs, und das zwite Fenster, eingestellt im ersten Fenster, geändert in der Größe entsprechend dem Abstand R von dem vorhergehenden Fahrzeug, der erfaßt wird mit Hilfe des ersten Fensters. Dementsprechend wird das Verhältnis der Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs, welches sich in der Größe ändert mit Abstand R, zum ersten Fenster im Bereich in geeigneter Weise zu allen Zeiten aufrecht erhalten. Daher wird verhindert, daß das Fenster sich verschiebt, durch die Änderung in der Größe des Bildes des vorhergehenden Fahrzeuges und den Einfluß von Hintergrundobjekten. D.h. der Bildverfolgungsbetrieb wird mit hoher Stabilität ausgeführt.
Zusätzlich wird bei der Vorrichtung nach der Erfindung das zweite Fenster ebenfalls geändert in der Größe gemäß dem Abstand R zwischen den zwei Fahrzeugen. Deshalb ist die Information, die gehalten wird durch das zweite Fenster, stabil, und der Abstand A von dem Objekt, das in dem zweiten Fenster gehalten wird, kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Dementsprechend wird der Fensterpositions- Korrekturbetrieb mit höherer Genauigkeit erzielt. D.h. der Bildverfolgungsbetrieb wird mit höherer Stabilität durchgeführt

Claims

1. Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung mit einer Bildsensoreinrichtung (3,4) und einem Paar von ersten und zweiten optischen Systemen (1,2), wodurch Bildsignale, darstellend Bilder, gebildet auf der Bildsensoreinrichtung durch das Paar erster und zweiter optischer Systeme miteinander verglichen werden, um somit elektrisch einen Verschiebungsbetrag der Bilder voneinander zu erfassen, um dadurch den Abstand zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug (5) vor dem ersten Fahrzeug zu messen, wobei die Abstandserfassungsvorrichtung umfaßt:

eine Anzeigeeinrichtung (11) zum Anzeigen eines Bildes des zweiten Fahrzeugs, aufgegriffen durch die Bildsensoreinrichtung durch das erste optische System;

ein erstes Fenster (15) zum Umgeben des Bildes des zweiten Fahrzeugs;

eine Bildverfolgungseinrichtung (12) zum Verfolgen des Bildes des zweiten Fahrzeugs innerhalb des ersten Fensters;

eine erste Abstandserfassungseinrichtung zum Erfassen des Abstandes zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten vorhergehenden Fahrzeug, wobei die erste Abstandserfassungseinrichtung eine Differenz erfaßt zwischen dem Bildsignal, das aufgegriffen ist durch das zweite optische System, mit dem Bildsignal im ersten Fenster als einem Referenzbildsignal;

gekennzeichnet durch

ein zweites Fenster (16), eingestellt in dem ersten Fenster (15);

eine zweite Abstandserfassungseinrichtung zum Erfassen des Abstandes zwischen dem ersten Fahrzeug und einem Objekt, spezifiziert mit dem zweiten Fenster, wobei die zweite Abstandserfassungseinrichtung die Differenz erfaßt zwischen dem Bildsignal, das aufgegriffen durch das zweite optische System mit dem Bildsignal in dem zwietn Fenster als ein Referenzbildsignal; und

eine Fensterposition-Korrektureinrichtung (14) zum Korrigieren der Position des ersten Fensters, umgebend das Bild des zweiten Fahrzeugs, gemäß Abstandsdaten, erfaßt durch die erste und zweite Abstandserfassungseinrichtung.

2. Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fenstergrößen- Änderungseinrichtung zum Ändern der ersten und zweiten Fenster (15, 16), in der Größe gemäß den Abstandsdaten, die durch die erste Abstandserfassungsvorrichtung geschaffen sind.

3. Zwischenfahrzeug-Abstandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von ersten optischen Systemen (1,2) angeordnet ist mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen.