JP2006250854A - 車速検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪で移動する全ての移動体において、移動速度を常時精度良く検出することができる車速検出装置を提供すること。
【解決手段】車輪の画像を所定の時間間隔で取得する画像取得部１１と、画像取得部１１により取得された画像を記憶する記憶部１２と、記憶部１２に記憶された画像から複数の画像を選択する画像選択部１３と、画像選択部１３に選択された複数の画像に対してそれぞれ画像処理を施して特徴点を抽出する特徴点抽出部１４と、特徴点抽出部１４により抽出された特徴点の各画像間の位置の差分を抽出する差分抽出部１５と、差分抽出部１５により抽出された差分から移動体の車速を算出する処理部１６とを備え、差分抽出部１５は、画像選択部１３に選択された画像間での車輪の中心点の位置移動を移動体の振動と見なし、抽出した差分の中から、振動成分を除去して出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体の車輪の画像を撮影し、その画像から車速を検出する装置に関する。

特に自動車などでは、そもそも車速は車両本体よりもらうことが可能であるが、車両本体の配線図を持った専門ディーラーでないと車速の取り出しは困難であり、一般ユーザーにとっては取り出しは安全上困難であった。

そこで、例えば特許文献１に示すように、磁気センサーを用いて車速を検出する装置が知られている。これは、例えばタイヤ側面のトランク内に磁気センサーを配置し、この磁気センサーがタイヤが回転する際に発生する磁気を検知することでタイヤの回転数を検出し車速を算出することが可能であるため、一般ユーザーであっても容易に取り付けることが可能である。

また、例えば特許文献２に示すように、カメラにより撮影された路面画像から車速を検出するものが知られている。これは、所定時間間隔で路面画像を撮影し、該間隔前後の画像における特徴点の移動距離から、車速を算出することが可能であるため、やはり一般ユーザーであっても容易に取り付けることが可能である。
特開平１０−３０７１４５号公報 特開２００３−１７８３０９号公報

しかしながら、上記磁気センサーを用いた従来の車速検出装置においては、車両によっては、タイヤが回転しても構成上磁気が発生しないため（発生量が極めて少ないため）検知できなかったり、外来ノイズによる影響で例えば車両停車中にも関わらず車速が検出されてしまうなど誤動作による誤差が生じるという課題があった。

また、路面画像から車速を算出する従来の車速検出装置については、車の振動と走行移動とを区別することが難しく、振動を走行移動として誤認識してしまうことで、算出された車速の精度が悪くなるという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の車速検出装置は、車輪で移動する移動体に設けられ、前記車輪の画像を所定の時間間隔で取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得された画像を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された画像から複数の画像を選択する画像選択部と、前記画像選択部に選択された複数の画像に対してそれぞれ画像処理を施して特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点の各画像間の位置の差分を抽出する差分抽出部と、前記差分抽出部により抽出された差分から前記移動体の車速を算出する処理部とを備え、前記差分抽出部は、前記画像選択部に選択された画像間での前記車輪の中心点の位置移動を移動体の振動と見なし、抽出した差分の中から、前記振動成分を除去して出力することを特徴とする。

これにより、全ての車両において確実に車速を得ることができ、また車の振動による誤差成分を除去することも可能で、精度の高い車速を算出することができる。

また、本発明の車速検出装置は、前記画像選択部は、前記処理部で算出された車速に応じて、選択する複数の画像を決定することを特徴とする。

これにより、車速に応じた適切な処理が可能であり、例えば低速走行時などは高速走行時に比べ処理する画像量を減らすことで、処理負荷の軽減を図ることが可能である。

また、本発明の車速検出装置は、前記移動体のサイドブレーキなどの駐車機構による駐車を検出する駐車検出部をさらに備え、前記画像取得部および前記記憶部および前記画像選択部および前記特徴点抽出部および前記差分抽出部および前記処理部は、いずれも前記駐車検出部が移動体の駐車を検出している間は動作しないことを特徴とする。

これにより、停車中の不要な処理をなくすことができる。

また、本発明の車速検出装置は、前記処理部は、前記差分抽出部により抽出された差分から前記移動体の移動方向も検出することを特徴とする。

これにより、車速を検出すると同時に移動方向も検出することが可能である。

また、本発明の車速検出装置は、前記画像取得部は操舵輪の画像を取得し、前記特徴点抽出部は前記画像上の車輪最左端点および車輪最右端点を他の特徴点として抽出し、前記処理部は該車輪最左端点および車輪最右端点の中心点に対する位置の差分から、前記移動体の移動角度も検出することを特徴とする。

これにより、車速を検出すると同時に移動角度も検出することが可能である。

以上説明したように、本願発明によると、全ての車両において確実に精度良く車速を検出することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

なお、本発明は車輪で移動する移動体に適用可能であるが、その中でも特に自動車を例にして、以下説明を行う。

図１は、本発明の第１の実施形態に係わる車速検出装置の構成図である。

図１において、車速検出装置１は、画像取得部１１と、記憶部１２と、画像選択部１３と、特徴点抽出部１４と、差分抽出部１５と、処理部１６と、駐車検出部１７から構成される。

画像取得部１１は、カメラなどで構成され、図２に示す配置図（自動車を真上から透過した図）のように、車輪の側面に配置され（図２斜線部）、所定の時間間隔をおいて車輪の画像を撮影する。

記憶部１２は、複数枚の画像を記憶することができるメモリなどで構成され、画像取得部１１で撮影された画像を時間順に記憶する。

画像選択部１３は、記憶部１２に記憶された複数の画像の中から少なくとも２枚の画像を選択する。画像を選択する方法については、後で詳述する。

特徴点抽出部１４は、ＣＰＵなどで処理されるプログラムであって、画像選択部１３により選択された２枚の画像に対して、それぞれ任意の画像処理を施し、特徴点を抽出する。

差分抽出部１５は、ＣＰＵなどで処理されるプログラムであって、特徴点抽出部１４で抽出された各画像における特徴点の、各画像間の差分を抽出する。差分抽出方法については、後で詳述する。

処理部１６は、ＣＰＵなどで処理されるプログラムであって、差分抽出部１５により抽出された各画像間の差分を基に、車速を算出する。車速の算出方法については、後で詳述する。

駐車検出部１７は、サイドブレーキセンサーや運転席の着座センサーなど、車両の駐車状態を検知するセンサーなどで構成される。

図３は、車速検出装置１の動作を示すフローチャートである。以下、図３を用いて、車速検出装置１の具体的な動作を詳しく説明する。

まず、自動車のエンジンが始動すると、駐車検出部１７は、自動車のサイドブレーキセンサーや運転席着座センサーなどにより駐車状態の常時監視を始め（ステップＳ３０１）、その駐車状態により駐車を検出する、すなわち自動車が停止していると判断される（ステップＳ３０１のＹＥＳ）と、車速検出装置１の各部は動作を停止する（ステップＳ３０２）。

その後、エンジンが停止されない以上（ステップＳ３０９のＮＯ）、車速検出装置１は、引き続き駐車状態の常時監視を行う（ステップＳ３０１）。

駐車検出部１７により自動車が停止していないと判断された場合（ステップＳ３０１のＮＯ）は、車速検出装置１の各部はそれぞれ動作を開始し、まず画像取得部１１が所定の時間間隔をおいてタイヤの画像撮影を行う（ステップＳ３０３）。

ここで、所定の時間間隔とは、少なくとも車輪が最も早く半回転する（最高速度で走行時に一回転する）のにかかる時間よりも短く設定される必要がある（例えば０．１ｓｅｃ）。

次に、記憶部１２は、画像取得部１１で撮影された画像を記憶する（ステップＳ３０４）。同時に、記憶部１２はその記憶容量に応じて、古い画像から順に画像を破棄することで、常に最新の画像から時間順に画像が記憶されている状態にする。

次に、記憶部１２に最新の画像が記憶されると、画像選択部１３は後述する処理部１６で算出された直前の車速に応じて、２つの画像を選択する（ステップＳ３０５）。具体的には、例えば算出された直前の車速が時速１００ｋｍ／ｈ以上であった場合は、最新の画像とその直前の画像の２つを選択し、時速５０ｋｍ／ｈ以上であった場合は、最新の画像とその２つ前の画像の２つを選択し、時速５０ｋｍ／ｈ以下の場合は、最新の画像とその３つ前の画像の２つを選択する。このように、算出された直前の車速に応じて、処理する画像を間引くことによって、高速な処理を必要としない低速走行時などは、全画像に対して以降の処理をする必要がなくなり、間引かれた画像だけを使った必要最低限の処理負荷に軽減することができる。

なお、走行開始直後は低速走行であるが、特にエンジン始動時の走行開始時には記憶部１２に画像が記憶されていないことから、この場合は、前述の１００ｋｍ／ｈ以上の場合の例と同様、最新の画像とその直前の画像の２つを選択する。

また、上記の例では、処理部１６で算出された直前の車速に応じて、画像選択部１３の画像選択方法を制御する方法を示したが、画像取得部１１の撮影間隔を制御するようにしても同様に処理負荷軽減を図ることができる。

画像選択部１３により２つの画像が選択されると、特徴点抽出部１４はその選択された２つの画像に対して任意の画像処理を施し、特徴点を抽出する（ステップＳ３０６）。

ここで抽出する特徴点は、以降の処理でその移動量の差分を求めるため、それぞれの画像において同一の特徴点であることが必要である。タイヤの場合は、比較的特徴部位が少ないため、予め目印などを付けておいてそれを毎画像で抽出するようにしても良い。

次に差分抽出部１５では、特徴点抽出部１４で抽出された特徴点の、２つの画像間における移動量の差分を抽出する（ステップＳ３０７）。

図４は、差分抽出部１５が抽出する差分を説明するためのイメージ図であって、画像選択部１３で選択された２枚の画像のうち、最新の画像をα、他方をβとして両画像を重ね合わせた図である。図４を用いて、差分抽出部１５の差分抽出方法を説明する。

図４において、４１はタイヤ、４２αは画像αにおける特徴点、４２βは画像βにおける特徴点、４３はタイヤの中心点である。

図４（ａ）において、通常差分抽出部１５は、特徴点４２αと中心点４３を直線４４αで結び、同様に特徴点４２βと中心点４３を直線４４βで結び、それぞれの直線４４αと４４βの中心点４３に対する回転角度４５ａを求め、これを差分として出力する。

しかしながら、実際には車は常時振動しており、この振動による特徴点の移動差分が、上記で抽出する差分の中に誤差として含まれてしまうことになる。

図４（ｂ）は、車の振動時における撮影画像のイメージ図である。

図４（ｂ）の通り、車の振動により、撮影される画像αおよびβの各画像の中でのタイヤ位置が異なり、中心点４３αと中心点４３βの位置にずれが生じる。このため、差分抽出部１５が算出する差分は回転角度４５ｂとなってしまい、実際に出力すべき回転角度に対して振動成分の誤差が含まれてしまうことになる。そこで、差分抽出部１５は、図４（ｃ）となるように中心点４３αと４３βを重ね合わせる処理を行った上で、図４（ｃ）における回転角度４５ｃを正しい差分として抽出する。

次に処理部１６では、差分抽出部１５で求められた差分を基に、車速の算出を行う（ステップＳ３０８）。

具体的には、差分抽出部１５で求められた差分である回転角度４５は、すなわち画像αと画像βの撮影時間間隔Δｔにおけるタイヤの回転角度Δθであるので、タイヤ半径をｒとして、次式（１）により車速Ｖを算出する。

Ｖ＝（２πｒ×Δθ／３６０°）／Δｔ ・・・（１）
以上のようにして、エンジンが停止される（ステップＳ３０９のＹＥＳ）まで、車速算出装置１は車速を算出する。

なお、差分抽出部１５で抽出された回転角度が、車両が前進しているときに出力される角度とは逆の角度であった場合（負の角度の場合）、撮影間隔が少なくともタイヤが半回転する以内の時間間隔としたため、これを後退と判断することができる。すなわち、車両の進行方向（前進か後退か）を同時に検出することが可能である。

また、画像取得部１１に操舵輪を撮影させると、どの方向にどれだけ曲がったか（移動角度）を同時に算出することも可能である。

具体的には、図５（ａ）のようにタイヤの最左端点５１Ｌおよび最右端点５１Ｒと中心点５２との距離をそれぞれ５３Ｌ、５３Ｒとし、５３Ｌと５３Ｒを比較して、どちらが大きいかにより左に曲がるのか右に曲がるのかが判断できる（例えば図５（ａ）の場合は、５３Ｌの方が大きいため、左に曲がると判断できる）。

また、５３Ｒと、所定時間間隔前の撮影画像である図５（ｂ）の５３Ｒ’とを比較して、その差分からどれだけ曲がるのか（どれだけハンドルを回したか）が判断できる。

以上のように、本発明に係る車速検出装置は、車速を得ることができなかった車両からも車速を精度良く算出できるという効果を有するため、車両等の移動体に設けられ、移動体の速度を算出する車速検出装置等として有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る車速検出装置のブロック図 本発明の第１の実施の形態に係る車速検出装置の画像取得部の配置図 本発明の第１の実施の形態に係る車速検出装置の動作を示すフローチャート 本発明の第１の実施の形態に係る車速検出装置の撮影画像を示す図 本発明の第１の実施の形態に係る車速検出装置の撮影画像を示す図

符号の説明

１ 車速検出装置
１１ 画像取得部
１２ 記憶部
１３ 画像選択部
１４ 特徴点抽出部
１５ 差分抽出部
１６ 処理部
１７ 駐車検出部

Claims (5)

1. 車輪で移動する移動体に設けられ、前記車輪の画像を所定の時間間隔で取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得された画像を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された画像から複数の画像を選択する画像選択部と、前記画像選択部に選択された複数の画像に対してそれぞれ画像処理を施して特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記特徴点抽出部により抽出された特徴点の各画像間の位置の差分を抽出する差分抽出部と、前記差分抽出部により抽出された差分から前記移動体の車速を算出する処理部とを備え、前記差分抽出部は、前記画像選択部に選択された画像間での前記車輪の中心点の位置移動を移動体の振動と見なし、抽出した差分の中から、前記振動成分を除去して出力することを特徴とする車速検出装置。
2. 前記画像選択部は、前記処理部で算出された車速に応じて、選択する複数の画像を決定することを特徴とする請求項１記載の車速検出装置。
3. 前記移動体のサイドブレーキなどの駐車機構による駐車を検出する駐車検出部をさらに備え、前記画像取得部および前記記憶部および前記画像選択部および前記特徴点抽出部および前記差分抽出部および前記処理部は、いずれも前記駐車検出部が移動体の駐車を検出している間は動作しないことを特徴とする請求項１記載の車速検出装置。
4. 前記処理部は、前記差分抽出部により抽出された差分から前記移動体の移動方向も検出することを特徴とする請求項１記載の車速検出装置。
5. 前記画像取得部は操舵輪の画像を取得し、前記特徴点抽出部は前記画像上の車輪最左端点および車輪最右端点を他の特徴点として抽出し、前記処理部は該車輪最左端点および車輪最右端点の中心点に対する位置の差分から、前記移動体の移動角度も検出することを特徴とする請求項１記載の車速検出装置。

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