JP2000504418A - 距離及び／又は位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は位置を測定するための装置であって、光学的距離測定装置（３）を有し、前記対象（１９）を撮影するための画像検出装置（５）及び評価装置（７）を有し、該評価装置（７）には前記画像検出装置（５）の画像信号が供給され、前記評価装置（７）は前記距離測定装置（３）の距離値及び画像写真内の前記対象（１９）の位置に基づいて前記対象の空間的な位置を算出する、距離及び/又は位置を測定するための装置に関する。さらに本発明は、所定の観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は空間的位置を算出する方法であって、光学的距離測定装置（３）は前記観測地点と前記対象（１９）との間の距離を供給し、前記観測地点から撮影される前記対象（１９）の画像によって、画像平面に対して平行な平面における２つの空間座標を求め、さらに第３の空間座標を距離値と前記２つの空間座標とから算出する、所定の観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は空間的位置を算出する方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 距離及び/又は位置測定装置 従来技術 本発明は、光学的距離測定装置を有する、観測地点からの対象の距離及び/又 は位置を測定するための装置に関する。さらに本発明は、所定の観測地点からの 対象の距離及び/又は空間的位置を算出する方法に関する。 このような測定方法乃至はこの測定方法を実施するための相応の装置は従来技 術から公知である。このような位置測定のための装置は、とりわけ先行する車両 の位置及びこの先行する車両までの距離に依存して自動的に加速又は制動するた めに、例えばいわゆるＡＣＣシステム（Adaptive Cruise Control）に使用され る。 この装置はこのために検出すべき対象を求めて車両の前方領域を走査する距離 センサを有している。光ビームがこの対象によって反射され、この距離センサに よって検出される。観測地点、すなわち車両と検出すべき対象との間の光走行時 間に基づいて第１の距離値が算出される。 しかし、この距離値だけでは観測地点からの対象の空間的位置を定めるにはま だ十分ではない。というの も、距離センサはしっかり固定されているのではなく、少なくとも１つの軸を中 心に旋回可能に配置されているからである。より明瞭に説明するために、図２に 座標系が示されている。この座標系の原点に観測地点がある。検出すべき対象は Ｏで示されている。 距離センサはベクトルＯの長さを供給する。このベクトルＯの長さは原点から 対象Ｏまでの距離である。しかし、この長さ乃至はこの距離値は検出すべき対象 の空間的位置に関する情報を与えていない。 三角測量法によって正確な空間的位置を計算するためには、さらにここに示さ れている角度α及びβが与えられなくてはならない。そうすれば、図２に示され ているように、点Ｏの座標値ｘ，ｙ，ｚが計算できる。 これら２つの角度α及びβは、距離センサに配属されその都度軸を中心とする 回転運動を検出する角度センサから供給される。 しかし、この装置は、角度検出のために例えばポテンショメータのような高価 でかつ故障しやすい電気工学的システムを使用しなければならないという不利な 点を有している。さらにこのような電気工学的システムは大抵の場合寿命が限ら れている。 本発明の利点 請求項１の特徴部分記載の構成を有する本発明の距 離及び/又は位置測定装置乃至は空間的位置測定のための本発明の方法は、従来 技術に対して、空間的位置測定のために距離センサの角度位置に関する値をもは や必要としない、という利点を有する。従って、さらに電気工学的構成部材を省 略することによって故障しやすさを低減することができる。 画像検出装置が設けられていることによって、撮影された画像に基づいて対象 の相対的な位置を少なくとも１つの平面内で計算できる。さらに求めるべき第３ の座標は距離値及び２つの座標から簡単に計算される。 有利には画像検出装置はＣＣＤセルを有するビデオカメラであり、これらのセ ルのピクセル解像度が測定精度を決定する。とりわけ距離センサから照射される 光の波長に対して敏感に感応する画像検出装置が製造されると有利である。 本発明の装置は例えば車両のＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）システムに 使用するのに適している。 他の従属請求項に記載の手段によって請求項１に記載の装置の有利な改良実施 形態が可能である。 図面 次に本発明を実施例に基づいて図面を参照しつつ詳しく説明する。 図１は本発明の装置の概略図である。 図２は測定方法の説明のための座標系を示す。 図３は位置測定のフローチャートを示している。 図１には位置測定のための測定システムの基本コンポーネントが図示されてい る。この測定システム１は光学的距離測定センサ３、ビデオカメラ５、そして制 御及び評価装置７を有している。この制御及び評価装置７には線路９及び１１を 介して距離測定センサ３乃至はビデオカメラ５からのデータが供給される。 距離測定センサ３はここには図示されていない駆動部によって垂直軸１３及び 水平軸１５を中心にして回転可能に支承されている。ここには図示されていない この駆動部の制御は制御装置７を介して行われる。この駆動部の相応の制御によ って、ｘ―ｚ平面を距離測定センサから照射される光ビーム１７によって走査す ることができる。従って、測定装置１の前方に存在する対象１９、例えば車両が この光ビーム１７によって検出される。 車両１９の反射面２１に当たった光ビーム１７は反射されて、測定装置１へと 送り返されてくる。距離測定センサの相応の光センサがこの反射ビームを検出し 、この結果この光ビームの走行時間に基づいて測定装置１と対象１９との間の距 離が算出される。 この距離だけでは対象１９の位置測定は、つまり３つの全空間座標ｘ，ｙ，ｚ の算出はまだできない。 距離センサ３の傍らに配置されるビデオカメラ５は この距離センサによって走査される平面を撮影し、この平面をレンズ系を用いて 光電素子、例えば多数の個々のセル２４を有するＣＣＤユニット２３に結像する 。わかりやすくするために、この光電素子２３に現れる画像が図として明示して ある。 ビデオカメラ５の位置決めの際に注意すべきことは、光電素子２３をｚ―ｘ平 面内に配置し、測定結果の品質を落とすような歪みが発生しないようにすること である。 ＣＣＤユニット２３の個々のＣＣＤセル２４から供給される信号は線路９を介 して制御及び評価装置７に伝送される。 評価装置７におけるこれらの信号の処理を図３に基づいて説明する。 対象までの距離が光学距離で求められる（ステップ１０１）一方で、ビデオカ メラは撮影を行い、この撮影写真に対象が結像される（ステップ１０２）。 撮影写真乃至は画像の評価において、まず最初に反射スポット２１を識別（ス テップ１０３）し、次いでこの反射スポット２１の画像内部での位置を求める。 すなわち、この反射スポット２１を検出したＣＣＤセルのＣＣＤユニット内部で の位置に基づいて、この対象の位置が推定される。図示されているビデオ画像か らわかるように、この結果、ｚ座標（方位位置）及びｘ座標（側方位置）が供給 される（ステップ１０４） 。このビデオ画像によれば、図１に示された例ではｘ＝５及びｚ＝４である。 対象１９の位置測定を完全にするためには、いまやただｙ座標が欠けているだ けである。図２に示されているように、このｙ座標は距離値及び２つの既に求め られた座標から次の公式によって計算される（ステップ１０５、１０６）。 ｙ＝距離値²−ｚ²−ｘ² この結果、角度測定信号を使用する必要なしに、測定装置１からの対象１９の 正確な位置が求められる。 勿論、反射スポットを検出できる光電機器ならば、ビデオカメラ５の代わりに 他の光電機器を使用してもよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年２月１４日（１９９８．２．１４） 【補正内容】 請求の範囲 １．観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は位置を測定するための装置で あって、 光学的距離測定装置（３）を有し、 前記対象（１９）を撮影するための画像検出装置（５）及び評価装置（７） を有し、 該評価装置（７）には前記画像検出装置（５）の画像信号が供給され、前記 評価装置（７）は前記距離測定装置（３）の距離値及び画像写真内の前記対象（ １９）の位置に基づいて前記対象の空間的な位置を算出する、観測地点からの対 象（１９）の距離及び/又は位置を測定するための装置において、 前記観測地点から撮影される前記対象（１９）の画像から画像平面に対して 平行な平面における２つの空間座標を求め、さらに第３の空間座標を前記距離値 と前記２つの空間座標とから算出するように、前記評価装置（７）は構成されて いることを特徴とする、観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は位置を測 定するための装置。 ２．距離測定装置（３）は少なくとも１つの平面内、有利には２つの平面内で回 転可能に配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３．画像検出装置（５）は、光電素子（２３）、有利にはＣＣＤユニットを有す るビデオカメラであるこ とを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 ４．距離測定装置（３）は、照射して反射される光ビームの走行時間を測定する ことを特徴とする請求項１記載の装置。 ５．画像検出装置（５）は、対象（１９）から反射される距離測定装置の光ビー ム（１７）に対して感応するように構成されていることを特徴とする請求項１記 載の装置。 ６．所定の観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は空間的位置を算出する 方法であって、光学的距離測定装置（３）は前記観測地点と前記対象（１９）と の間の距離を供給する、所定の観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は空 間的位置を算出する方法において、 前記観測地点から撮影される前記対象（１９）の画像から画像平面に対して 平行な平面における２つの空間座標を求め、さらに、 第３の空間座標を距離値と前記２つの空間座標とから算出することを特徴と する、所定の観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は空間的位置を算出す る方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光学的距離測定装置（３）を有する、観測地点からの対象（１９）の距離及 び/又は位置測定のための装置において、 前記対象（１９）を撮影する画像検出装置（５）及び評価装置（７）が設け られており、該評価装置（７）には前記画像検出装置（５）の画像信号が供給さ れ、 前記評価装置（７）は前記距離測定装置（３）の距離値及び画像写真内の前 記対象（１９）の位置に基づいて前記対象の空間的な位置を算出することを特徴 とする、距離及び/又は位置測定のための装置。 ２．距離測定装置（３）は少なくとも１つの平面内、有利には２つの平面内で回 転可能に配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３．画像検出装置（５）は、光電素子（２３）、有利にはＣＣＤユニットを有す るビデオカメラであることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 ４．距離測定装置（３）は、照射され反射される光ビームの走行時間を測定する ことを特徴とする請求項１〜３までのうちの１項記載の装置。 ５．画像検出装置（５）は、対象（１９）から反射される距離測定装置の光ビー ム（１７）に対して感応 するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４までのうちの１項記載 の装置。 ６．所定の観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は空間的位置を算出する 方法であって、光学的距離測定装置（３）は前記観測地点と前記対象（１９）と の間の距離を供給する、所定の観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は空 間的位置を算出する方法において、 前記観測地点から撮影される前記対象（１９）の画像から、画像平面に対し て平行な平面における２つの空間座標を求め、さらに、 第３の空間座標を距離値と前記２つの空間座標とから算出することを特徴と する、所定の観測地点からの対象（１９）の距離及び/又は空間的位置を算出す る方法。