JP2001209897A - 路上監視装置 - Google Patents

路上監視装置

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JP2001209897A
JP2001209897A JP2000017253A JP2000017253A JP2001209897A JP 2001209897 A JP2001209897 A JP 2001209897A JP 2000017253 A JP2000017253 A JP 2000017253A JP 2000017253 A JP2000017253 A JP 2000017253A JP 2001209897 A JP2001209897 A JP 2001209897A
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Shigeo Fujimura
成男 藤村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 監視対象までの距離の計測精度の向上が容易
な路上監視装置を得る。 【解決手段】 路上を撮像する撮像部1が出力する画像
データから、形状認識部2、対象物抽出部3及び重心検
出部4によって対象物6の重心位置を検出する。その重
心情報により、光軸を対象物6の重心に合うように制御
する光軸制御部7と発光部5を備え、受光部8により対
象物6からの反射光の電気信号を得て、対象物6までの
距離及び速度を判定するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、道路を走行する
車両又は路側等に設置して、他の車両や落下物等の監視
対象までの距離や車両の走行速度の計測を行う路上監視
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種の装置として、例えば特開平
5−296766号公報(以下、公報1と記述する)に
記載されている障害物検出装置がある。図3は公報1に
記載されている障害物検出装置を示す図であり、図にお
いて301は物体(障害物)の像を分割された経路を経
て並列的に2像を結像させるための複数のレンズおよび
絞り302等から構成される光学系、303は光を結像
させて電気信号に変換するCCD等のm×nの画素から
なる撮像素子で、光学系301に対して所定の位置に配
置されてカメラを構成しており、1つの障害物像を2像
に結像する光学系301により2像が結像される。30
4は撮像素子303の信号を取り出すサンプルホールド
およびCDS回路、305はサンプルホールド&CDS
回路304により取り出された信号を増幅するアンプ回
路、306はアンプ回路305により増幅されたアナロ
グ信号をデジタル信号に変換させるA/D変換器、30
7はA/D変換器306によりデジタル変換された画像
信号の処理を行うDSP回路、308はDSP回路30
7で処理されたデジタル信号をアナログの映像信号とし
て出力するD/A変換器である。309は撮像素子30
3を駆動させるドライバ回路、310は撮像素子303
の1画素ずつ電荷を読み出すためのタイミングジェネレ
ータ(TG)回路、311はデジタル処理された映像信
号を記憶するメモリ回路、312はDSP回路307に
より処理された2つの像の位相差より障害物の距離を演
算するマイコン等よりなる測距演算回路で、演算した測
距情報を衝突警告表示回路313、衝突警告音回路31
4に出力する。316は可視光と赤外光との切り換えを
行う可視/赤外切換回路で、車両の外部環境状態を検出
する外部環境検出回路317により選択的に切り換えが
おこなわれる。なお撮像素子303は、赤外カットフィ
ルタを設けた領域と設けない領域の2つの領域に分けら
れている。
【0003】公報1に記載された従来装置は以上のよう
に構成されており、光学系301により2像を結像し、
測距演算回路312でその2像の位相差から障害物まで
の距離を計算して警告出力するものであり、霧や大雨等
の環境状態によって赤外カットフィルタ有/無のいずれ
の画像を測距演算に用いるかを切り換えるようになって
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による装置は
以上のような構成であり、画像情報のみから監視対象ま
での距離を計測する構成であるので、画像の画素ピッチ
の粗さが監視対象までの距離の測定精度に影響するた
め、精度を向上させる場合にはより高密度の画素ピッチ
の撮像手段が必要となり、精度向上が容易でないという
課題があった。
【0005】この発明は、前記のような課題を解消する
ためになされたもので、計測精度の向上が容易な路上監
視装置を得ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明による路上監
視装置は、路上を撮像する撮像部と、この撮像部が出力
する画像データを入力して物体の形状を認識する形状認
識部と、この形状認識部が出力する形状情報から監視対
象の物体形状を抽出する対象物抽出部と、この対象物抽
出部の抽出した監視対象の物体における特定位置を検出
する検出部と、前記検出部が検出した特定位置に向けて
光を発光する発光部と、前記発光部にて発光され前記特
定位置で反射した光を受光する受光部と、この発光から
受光までの時間に基づいて監視対象までの距離を得る距
離判定部とを備えたものである。
【0007】第2の発明による路上監視装置は、路上を
撮像する撮像部と、この撮像部が出力する画像データを
入力して物体の形状を認識する形状認識部と、この形状
認識部が出力する形状情報を入力して監視対象の物体形
状を抽出する対象物抽出部と、この対象物抽出部が出力
する対象物情報を入力して監視対象の重心位置を検出す
る重心検出部と、監視対象に光を照射する発光部と、前
記重心検出部が出力する重心情報を入力してこの発光部
の光軸を監視対象の重心に合うように制御する光軸制御
部と、前記発光部が監視対象に照射した光の反射光を受
光して電気信号を得る受光部と、この受光部が出力する
電気信号を入力して所定の基準値と比較し、反射光有と
無の2値信号を得る比較部と、前記発光部に発光指令信
号を供給する発光指令発生部と、この発光指令発生部が
出力する発光指令信号を複数の時間に遅延させる多段の
遅延部と、この多段の遅延部に対応して設置し、前記比
較部が出力する2値信号が反射光有の時に、対応する遅
延部の出力信号の立ち上がりで1をセットする複数のレ
ジスタと、この各レジスタの出力信号を入力し、1がセ
ットされているレジスタの位置を識別することで監視対
象までの距離を判定する距離判定部とを備えたものであ
る。
【0008】第3の発明による路上監視装置は、所定の
時間間隔で複数回発光指令を発生するための発光間隔制
御部と、距離判定部が出力する距離データを複数回入力
して速度計算を行う速度計算部とを備えたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示す図である。図において、1は路上を
撮像する撮像部であって、60Hzの垂直周波数で水平
/垂直共500画素程度のデジタル画像データを出力す
るテレビカメラである。2はこの撮像部1が出力する画
像データを入力し物体の形状を認識する形状認識部であ
って、例えばソーベルフィルタによる画面内の輝度変化
点の強調処理を行って道路を含む画面全体の輪郭部を浮
き立たせ、浮き立った輪郭の追跡処理により画面のどの
位置にどのような形状のものがあるかを認識するもので
ある。3はこの形状認識部2が出力する形状情報から監
視対象の物体形状のみを抽出する対象物抽出部であっ
て、例えば監視対象が車両の場合は、ほぼ横長四角形の
全体形状の中の下部中央付近に横長四角形のナンバプレ
ートに相当する形状がある等の特徴から車両を抽出し、
車両の形状及びナンバプレート相当部分の形状が画面内
に占める位置等の対象物情報を出力するようになってい
る。4はこの対象物抽出部3が出力する対象物情報を入
力して監視対象の重心位置を検出する重心検出部であっ
て、対象監視が車両の場合は光を反射しやすいナンバプ
レート付近を重心として検出する。
【0010】5は監視対象に光を照射する発光部であっ
て、光源は光が100m程度まで届き、人の目等に影響
を与えないものが良く、例えば波長1.54μmのイン
ジウム・ガリウム・ヒ素材の半導体レーザである。6は
車両や落下物等の対象物、7は前記重心検出部4が出力
する重心情報を入力して発光部5の光軸を対象物6の重
心に合うように制御する光軸制御部であって、例えば発
光部5をモータで上下左右に回転させるサーボ機構で構
成する。8は発光部5が対象物6に照射した光の反射光
を受光して電気信号を得る受光部であって、集光レン
ズ、波長1.54μm帯のバンドパスフィルタ、及びC
CD等のフォトセンサで構成する。9はこの受光部8が
出力する電気信号を入力して所定の基準値と比較し、反
射光有/無の2値信号を得る比較部、10はこの比較部
9に用いる基準値を設定する基準値設定部である。11
は発光部5に発光指令信号を供給する発光指令発生部で
あって、前記対象物抽出部3からの抽出信号及び後述す
る発光間隔制御部15からの発光間隔信号をトリガとし
て、発光指令信号を出力するようになっている。
【0011】12aはこの発光指令発生部11が出力す
る発光指令信号を所定の時間ピッチで遅延させる第1の
遅延部である1段目DLY、12bはこの1段目DLY
12aの出力信号を所定の時間ピッチで遅延させる第2
の遅延部である2段目DLY、12cはこの2段目DL
Y12bの出力信号を所定の時間ピッチで遅延させる第
3の遅延部である3段目DLY、12dはこの3段目D
LY12cの出力信号を所定の時間ピッチで遅延させる
第4の遅延部である4段目DLYである。13a〜13
dはこれら多段の各DLY12a〜12dに対応して設
置し、前記比較部9が出力する2値信号が反射光有の時
に、各DLY12a〜12dの対応する出力信号の立ち
上がりで1をセットするレジスタである。これら各レジ
スタ13a〜13dのリセット端子Rには発光指令発生
部12が出力する発光指令信号を共通に入力し、その立
ち上がりで0にリセットするようになっている。又各レ
ジスタ13a〜13dのセットイネーブル端子Eに前記
比較部9が出力する2値信号を共通に入力し、各々のセ
ット端子Sには各DLY12a〜12dの対応する出力
信号を入力することで、2値信号が反射光有の時に、対
応する出力信号の立ち上がりで1をセットするようにな
っている。14はこれら各レジスタ13a〜13dの内
どれに1がセットされているかを識別することで対象物
6までの距離を判定する距離判定部であって、最終段の
DLY12dの出力信号をトリガにして判定動作を開始
するようになっている。
【0012】15は複数回発光させるための発光間隔制
御部であって、前記対象物抽出部3からの抽出信号をト
リガにして、例えば数ミリ秒程度の既定の時間間隔の発
光間隔信号を、前記発光指令発生部11に既定回数供給
する。16は前記距離判定部14が出力する距離データ
を既定回数入力して速度計算を行う速度計算部であっ
て、この発光間隔制御部15が出力する間隔信号をトリ
ガにして速度計算を行うようになっている。
【0013】17はこの速度計算部16が出力する速度
データと前記距離判定部14が出力する距離データとを
入力し、車両の運転者等にその内容を知らせるための出
力部であって、例えば各種の演算処理機能を備えたマイ
クロプロセッサと警報表示を行う表示器等で構成し、対
象物6が異常に接近してきた場合等に警報表示を行うも
のである。
【0014】次に距離判定の動作について説明する。周
知のように、光の速度は2.997925×108 m/
Sである。従って、光が1m進むのに約3.3nSの時
間を要し、発光から受光までの往復では1m当たり約
6.6nSの時間がかかることになる。一方、電気信号
が導体即ち配線を進む速度もこの光の速度と同一であ
る。
【0015】従って、DLY12a〜12dは管理され
た配線長でも実現できるが、通常のデレィラインや、例
えば数nS信号遅延する通常のゲートロジックで構成し
ても良い。
【0016】図2は実施の形態1の動作タイミング例を
示す図である。図において、(a)は発光指令発生部1
1が出力する発光指令信号のタイミング波形を示すもの
で、対象物6までの測定距離レンジをカバーする時間幅
とする。例えば、最大100mまでの距離測定を行う場
合は、6.6nS/m×100m即ち660nS以上の
幅とする。これにより、発光部5からの発光の時間幅が
660nS以上となり、受光部8を介して得られる比較
部9の出力信号の時間幅も660nS以上のものとな
る。
【0017】(b)はDLY12aの出力信号のタイミ
ング波形であって、前記発光指令信号のタイミング波形
(a)より時間幅t1分遅延したものである。(c)は
DLY12bの出力信号のタイミング波形であって、こ
のDLY12aの出力信号のタイミング波形(b)より
時間幅t2分遅延したものである。(d)はDLY12
cの出力信号のタイミング波形であって、このDLY1
2bの出力信号のタイミング波形(c)より時間幅t3
分遅延したものである。(e)はDLY12dの出力信
号のタイミング波形であって、このDLY12cの出力
信号のタイミング波形(d)より時間幅t4分遅延した
ものである。t1〜t4は、装置製作時に決める時間値
であって、通常同一の値とする。
【0018】(f)は比較部9の出力信号のタイミング
波形であって、前記発光指令信号のタイミング波形
(a)から、光が対象物6に当たり反射して帰って来る
までの距離に応じた時間分遅延したタイミング波形とな
る。
【0019】(g),(h),(i)及び(j)は、各
々レジスタ13a〜13dの出力信号のタイミング波形
であって、前記発光指令信号のタイミング波形(a)の
立ち上がりエッジで全て0にリセットされ、前記比較部
9の出力信号のタイミング波形(f)が0の間は、DL
Y12a〜12dの各出力信号のタイミング波形(b)
〜(d)のいずれかの波形に立ち上がりがあっても0を
保持するが、比較部9の出力信号のタイミング波形
(f)が1即ち対象物からの反射光を受光中にDLY1
2a〜12dの各出力信号のタイミング波形(b)〜
(d)のいずれかの波形に立ち上がりがあると、レジス
タ13a〜13dの内、該当するものが1にセットされ
る。
【0020】図のタイミング例では、DLY12cと1
2dの各出力信号のタイミング波形(e)と(f)の立
ち上がりで、レジスタ13cとレジスタ13dを1にセ
ットしている。従って、この例での対象物6までの距離
は、「光の速度×(t1+t2)÷2」で求められる。
距離測定部14では、レジスタ13a〜13dの内、D
LY12a〜12dの遅延時間の短いものに対応する方
から順に1がセットされているものをサーチし、1が現
われる直前までのDLY段数の遅延時間値の総和を、対
象物6までの光の往復時間として光の速度を乗じて距離
を計算することにより距離判定を行うようになってい
る。
【0021】速度計算部16では、1回目の距離データ
から2回目の距離データを引いて、その差分値即ち対象
物6の移動距離を、前記発光間隔部15が出力する間隔
信号の時間幅の既定値で割ることで速度を求めるように
なっている。その計算結果が、正の場合は対象物6の接
近速度、負の場合は遠去速度である。3回以上の発光を
行う場合は、速度計算結果の総和を、計算回数で割るこ
とで速度平均値を得ることができるので、積分効果によ
るより精度のよい速度値となる。
【0022】以上は4段の遅延の例で説明したが、距離
の判定精度は各段の遅延時間値で決まり、段数を増やす
ほど測定する距離レンジを延ばすことができることは言
うまでもない。昨今の集積回路はますます高速・高密度
化しており、デレイ時間1nS以下の数千個のロジック
ゲートやレジスタを1個の部品に収納できるので、この
発明による装置の速度測定の精度向上が実現しやすくな
っている。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
路上監視装置によれば、画像から検出した監視対象の特
定位置に光を照射し、反射光を受光するまでの時間を計
算して距離を判定するように構成したので、計測精度の
向上が容易な装置が得られる効果がある。
【0024】また、この発明に係わる路上監視装置によ
れば、画像から検出した監視対象に光を照射し、発光タ
イミングを遅延させる多段の遅延部と、反射光の受光中
に対応する遅延信号の立ち上がりでセットするレジスタ
とを組み合わせ、そのレジスタのセット状態から反射光
が入力されるまでの時間を計算して距離を判定するよう
に構成したので、計測精度の向上が容易な装置が得られ
る効果がある。
【0025】さらにまた、所定間隔で複数回発光させる
ための発光間隔制御部と、複数回の距離データから監視
対象の速度を計算する速度計算部を付加したので、精度
の良い速度値を求めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による路上監視装置の実施の形態1
を示す図である。
【図2】 この発明による路上監視装置の動作タイミン
グ例を示す図である。
【図3】 従来の障害物検出装置を示す図である。
【符号の説明】
1 撮像部、2 形状認識部、3 対象物抽出部、4
重心検出部、5 発光部、7 光軸制御部、8 受光
部、9 比較部、11 発光指令発生部、12a,12
b,12c,12d DLY、13a,13b,13
c,13d レジスタ、14 距離判定部、15 発光
間隔制御部、16 速度計算部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B057 AA16 CA08 CA12 CA16 CC01 DA06 DA15 DB02 DB09 DC06 DC16 5H180 AA01 CC03 CC04 DD03 LL01 LL04 LL08 5J084 AA02 AA04 AA05 AA07 AB01 AC02 AD01 BA04 BA36 BB02 CA03 CA31 CA61 CA64 EA04 EA29

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 路上を撮像する撮像部と、この撮像部が
    出力する画像データを入力して物体の形状を認識する形
    状認識部と、この形状認識部が出力する形状情報から監
    視対象の物体形状を抽出する対象物抽出部と、この対象
    物抽出部の抽出した監視対象の物体における特定位置を
    検出する検出部と、前記検出部が検出した特定位置に向
    けて光を発光する発光部と、前記発光部にて発光され前
    記特定位置で反射した光を受光する受光部と、この発光
    から受光までの時間に基づいて監視対象までの距離を得
    る距離判定部とを備えた路上監視装置。
  2. 【請求項2】 路上を撮像する撮像部と、この撮像部が
    出力する画像データを入力して物体の形状を認識する形
    状認識部と、この形状認識部が出力する形状情報を入力
    して監視対象の物体形状を抽出する対象物抽出部と、こ
    の対象物抽出部が出力する対象物情報を入力して監視対
    象の重心位置を検出する重心検出部と、監視対象に光を
    照射する発光部と、前記重心検出部が出力する重心情報
    を入力してこの発光部の光軸を監視対象の重心に合うよ
    うに制御する光軸制御部と、前記発光部が監視対象に照
    射した光の反射光を受光して電気信号を得る受光部と、
    この受光部が出力する電気信号を入力して所定の基準値
    と比較し、反射光有と無の2値信号を得る比較部と、前
    記発光部に発光指令信号を供給する発光指令発生部と、
    この発光指令発生部が出力する発光指令信号を複数の時
    間に遅延させる多段の遅延部と、この多段の遅延部に対
    応して設置し、前記比較部が出力する2値信号が反射光
    有の時に、対応する遅延部の出力信号の立ち上がりで1
    をセットする複数のレジスタと、この各レジスタの出力
    信号を入力し、1がセットされているレジスタの位置を
    識別することで監視対象までの距離を判定する距離判定
    部とを備えた路上監視装置。
  3. 【請求項3】 所定の時間間隔で複数回発光指令を発生
    するための発光間隔制御部と、距離判定部が出力する距
    離データを複数回入力して速度計算を行う速度計算部と
    を備えたことを特徴とする請求項2記載の路上監視装
    置。
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Cited By (3)

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