JP2008098989A - Solid-state imaging element - Google Patents

Solid-state imaging element Download PDF

Info

Publication number
JP2008098989A
JP2008098989A JP2006278572A JP2006278572A JP2008098989A JP 2008098989 A JP2008098989 A JP 2008098989A JP 2006278572 A JP2006278572 A JP 2006278572A JP 2006278572 A JP2006278572 A JP 2006278572A JP 2008098989 A JP2008098989 A JP 2008098989A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical flow
solid
state imaging
imaging device
present
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006278572A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kawada
任史 河田
Michinori Ichikawa
道教 市川
Fumio Kubo
文雄 久保
Yutaka Ishiyama
豊 石山
Ryohei Ikeno
良平 池野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP2006278572A priority Critical patent/JP2008098989A/en
Publication of JP2008098989A publication Critical patent/JP2008098989A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging element which shortens a detection time by attaining high speed processing without using a large-scale arithmetic circuit, and suppresses detection of an optical flow in other directions. <P>SOLUTION: The invention relates to the solid-state imaging element which receives light to detect the optical flow and also has an array of pixels receiving the light along a predetermined optical flow spreading in a predetermined direction, wherein the respective pixels are arrayed along the predetermined optical flow at predetermined intervals and have the same area, and longitudinal/lateral ratios are varied along the predetermined optical flow. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子に関し、さらに詳細には、オプティカルフローの検出に用いて好適な固体撮像素子に関する。   The present invention relates to a solid-state image sensor, and more particularly to a solid-state image sensor suitable for use in optical flow detection.

一般に、固体撮像素子を用いて物体の動き(動きの方向およびその速度)を検出する手法としては、オプティカルフローによる動き検出の手法が用いられている。   In general, as a technique for detecting the movement of an object (the direction and speed of movement) using a solid-state imaging device, a technique of motion detection using an optical flow is used.

ここで、オプティカルフローは、固体撮像素子で現在撮像した画像と過去に撮像した画像との比較を行うことで検出することが可能である。   Here, the optical flow can be detected by comparing an image currently captured by the solid-state imaging device with an image captured in the past.

より詳細には、オプティカルフローとは、時間的に連続する画像の中での物体の動きをベクトルで表現したものである。具体的には、ある時間tの特徴点を抽出し、時間tより時間が経過したdt時間後にその特徴点がどの位置に動いているかを検出し、特徴点の移動方向と移動距離とをベクトルとして検出し、その検出したベクトルだけを取り出したものがオプティカルフローを示すフローデータである。なお、観測者が直進移動する場合には、オプティカルフローは画像の消失点より外に広がるように移動する。   More specifically, the optical flow represents a motion of an object in a temporally continuous image as a vector. Specifically, a feature point at a certain time t is extracted, a position where the feature point moves after dt time after the time t is detected, and a moving direction and a moving distance of the feature point are vectorized. The flow data indicating the optical flow is obtained by extracting only the detected vector. When the observer moves straight, the optical flow moves so as to spread outside the vanishing point of the image.


従来、上記したオプティカルフローを検出するに際しては、画素が2次元マトリクス状に配列された固体撮像素子を用いており、この固体撮像素子で撮像した時間tと時間t+dtとの2枚もしくはそれ以上の枚数の画像間の特徴点のマッチングを行うことで、オプティカルフローを表すベクトルを検出していた。

Conventionally, when detecting the optical flow described above, a solid-state imaging device in which pixels are arranged in a two-dimensional matrix is used, and two or more of time t and time t + dt captured by the solid-state imaging device are used. A vector representing an optical flow is detected by matching feature points between a number of images.

即ち、従来においては、例えば、特許文献1として提示する特開2006−134035号公報や特許文献2として提示する特開2006−72439号公報に開示されているように、現在撮像した画像の全ての場所もしくはブロック毎に過去の画像とのマッチング点を検索するようにして、オプティカルフローを表すベクトルを検出していた。   That is, conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-134035 presented as Patent Document 1 and Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2006-72439 presented as Patent Document 2, all images currently captured are disclosed. A vector representing an optical flow is detected by searching a matching point with a past image for each place or block.


しかしながら、上記した従来の手法によれば、処理する情報量が多くなるとともに、画像を取得後にさまざまな煩雑な画像処理(エッジ検出、ハフ変換、パターンマッチング、統計手法による予測など)によりオプティカルフローの検出を行う必要があるため、オプティカルフローの検出のためには大規模な演算回路を用いていたとともに、その検出には多大な時間がかかっていたという問題点があった。

However, according to the above-described conventional method, the amount of information to be processed increases, and the optical flow can be processed by various complicated image processing (edge detection, Hough transform, pattern matching, statistical method prediction, etc.) after the image is acquired. Since it is necessary to perform detection, there has been a problem in that a large-scale arithmetic circuit is used for detecting an optical flow, and that the detection takes a long time.

また、上記した従来の手法によれば、他方向のオプティカルフローも検出してしまい、後処理でそうしたオプティカルフローを除く必要があるという問題点もあった。   In addition, according to the above-described conventional method, there is a problem that an optical flow in another direction is also detected, and it is necessary to remove such an optical flow in post-processing.

特開2006−134035号公報JP 2006-134035 A 特開2006−72439号公報JP 2006-72439 A

本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大規模な演算回路を用いることなく処理の高速化を図ることを可能にして検出時間の短縮化を図るとともに、他方向のオプティカルフローの検出を抑止することを可能にした固体撮像素子を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above-described various problems of the prior art, and its object is to increase the processing speed without using a large-scale arithmetic circuit. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of shortening the detection time and enabling detection of optical flows in other directions.

上記目的を達成するために、本発明は、固体撮像素子の画素を所定の方向に広がる所定のオプティカルフローの検出のみに特化した配列としたものである。   In order to achieve the above object, the present invention is an array specialized for only detection of a predetermined optical flow in which pixels of a solid-state imaging device spread in a predetermined direction.

従って、本発明によれば、所定の方向のオプティカルフローのみしか検出されないので、従来の手法と比較すると処理する情報量が激減し、当該所定の方向のオプティカルフローについては、高速かつ確実に検出することができるようになる。   Therefore, according to the present invention, since only the optical flow in a predetermined direction is detected, the amount of information to be processed is greatly reduced as compared with the conventional method, and the optical flow in the predetermined direction is detected quickly and reliably. Will be able to.

こうした本発明による固体撮像素子を用いることで、相対速度のある移動する物体(以下、本明細書においては「移動物体」と適宜に称する。)のオプティカルフローを高速に検出することができる。   By using such a solid-state imaging device according to the present invention, an optical flow of a moving object having a relative speed (hereinafter appropriately referred to as “moving object” in the present specification) can be detected at high speed.

従って、本発明による固体撮像素子の画素の配列を方向を適宜に設定して、特定の方向のオプティカルフローのみを検出するようすれば、本発明による固体撮像素子に対して相対速度をもち、当該特定の方向に関して当該固体撮像素子に対し近づくもしくは遠ざかる移動物体の検出を高速かつ確実に行うことができるようになる。   Therefore, if the direction of the pixel array of the solid-state image sensor according to the present invention is set appropriately and only the optical flow in a specific direction is detected, the solid-state image sensor according to the present invention has a relative speed, Detection of a moving object that approaches or moves away from the solid-state imaging device in a specific direction can be performed at high speed and reliably.

なお、本発明による固体撮像素子は、CCDやCMOSなどの構造により作製することができる。   The solid-state imaging device according to the present invention can be manufactured with a structure such as a CCD or a CMOS.


以下、本発明の理解を容易にするために、本発明の原理について詳細に説明しておくこととする。

Hereinafter, in order to facilitate understanding of the present invention, the principle of the present invention will be described in detail.

図1は観測者が直進運動をしているときの観測者進行方向の映像であり、映像中に移動物体がない場合のオプティカルフロー(ベクトル)が矢印で示されている。   FIG. 1 is an image of the observer traveling direction when the observer is moving straight, and an optical flow (vector) when there is no moving object in the image is indicated by an arrow.

図1に示すように、映像中に移動物体がない場合には、背景などの停止した物体のオプティカルフローが消失点から広がるようにして発生する。   As shown in FIG. 1, when there is no moving object in the video, the optical flow of the stopped object such as the background is generated so as to spread from the vanishing point.

ここで、この映像の中に移動する物体があると、図1に示す背景などの停止した物体のオプティカルフローとは別方向のオプティカルフローが発生し、そのベクトルを検出することで移動物体の移動方向や大きさを検出することができる。   Here, if there is a moving object in this image, an optical flow in a direction different from the optical flow of the stopped object such as the background shown in FIG. 1 occurs, and the movement of the moving object is detected by detecting the vector. The direction and size can be detected.

ある物体が水平方向に移動しながら観測者へ近づくとしたとき、時間経過とともに物体の大きさは大きくなることから、オプティカルフローは図2に示すような広がりをもつことになる。   When an object approaches the observer while moving in the horizontal direction, the size of the object increases with time, so the optical flow has a spread as shown in FIG.

従って、水平方向に移動しながら近づいてくる移動物体のオプティカルフローを検出することを目的とする場合には、図3に示した所定の方向に広がる所定のオプティカルフローのみを検出するように本発明による固体撮像素子の画素を配列すればよい。   Therefore, when the objective is to detect the optical flow of a moving object that is approaching while moving in the horizontal direction, the present invention detects only the predetermined optical flow spreading in the predetermined direction shown in FIG. The pixels of the solid-state image sensor according to the above may be arranged.

このようにすると、本発明による固体撮像素子は、図3に示したオプティカルフローのみを検出し、他のオプティカルフローを検出することはない。このため、従来の手法と比較した場合に処理すべき情報量が激減し、図3に示したオプティカルフローについては、高速かつ確実に検出することができるようになる。   In this way, the solid-state imaging device according to the present invention detects only the optical flow shown in FIG. 3 and does not detect other optical flows. Therefore, the amount of information to be processed is drastically reduced when compared with the conventional method, and the optical flow shown in FIG. 3 can be detected at high speed and reliably.


即ち、本発明のうち請求項1に記載の発明は、光を受光してオプティカルフローを検出する固体撮像素子において、所定の方向に広がる所定のオプティカルフローに沿って光を受光する画素を配列するようにしたものである。

That is, according to the first aspect of the present invention, in a solid-state imaging device that receives light and detects optical flow, pixels that receive light are arranged along a predetermined optical flow that spreads in a predetermined direction. It is what I did.

また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、本発明のうち請求項1に記載の発明において、上記画素は、上記所定のオプティカルフローに沿って所定の間隔を開けて配列されるようにしたものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the pixels are arranged at predetermined intervals along the predetermined optical flow. It is a thing.

また、本発明のうち請求項3に記載の発明は、本発明のうち請求項1または2のいずれか1項に記載の発明において、上記所定のオプティカルフローに沿って配列される画素のそれぞれは、同一の面積を備えるとともに上記所定のオプティカルフローに沿って縦横比を変化させるようにしたものである。   According to a third aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first or second aspect of the present invention, each of the pixels arranged along the predetermined optical flow is The aspect ratio is changed along the predetermined optical flow with the same area.

本発明は、以上説明したように構成されているので、大規模な演算回路を用いることなく処理の高速化を図ることが可能になって検出時間の短縮化を図ることができるようになるとともに、他方向のオプティカルフローの検出を抑止することが可能になるという優れた効果を奏する。   Since the present invention is configured as described above, the processing speed can be increased without using a large-scale arithmetic circuit, and the detection time can be shortened. Thus, it is possible to suppress the detection of the optical flow in the other direction.

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による固体撮像素子の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。   Hereinafter, an example of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.


ここで、図4には本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の撮像面における画素の配列を示す概略構成説明図が示されており、図5には本発明の第2の実施の形態による固体撮像素子の撮像面における画素の配列を示す概略構成説明図が示されており、図6には本発明の第3の実施の形態による固体撮像素子の撮像面における画素の配列を示す概略構成説明図が示されており、図7には本発明の第4の実施の形態による固体撮像素子の撮像面における画素の配列を示す概略構成説明図が示されている。

Here, FIG. 4 shows a schematic configuration explanatory diagram showing the arrangement of pixels on the imaging surface of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the arrangement of pixels on the imaging surface of the solid-state imaging device according to the embodiment. FIG. 6 shows the arrangement of pixels on the imaging surface of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. A schematic configuration explanatory diagram is shown, and FIG. 7 is a schematic configuration explanatory diagram showing an arrangement of pixels on an imaging surface of a solid-state imaging device according to a fourth embodiment of the present invention.

これら本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子10、本発明の第2の実施の形態による固体撮像素子20、本発明の第3の実施の形態による固体撮像素子30および本発明の第4の実施の形態による固体撮像素子40は、いずれも図3に示す特定方向のオプティカルフローのみを検出することに特化した固体撮像素子である。   These solid-state imaging device 10 according to the first embodiment of the present invention, the solid-state imaging device 20 according to the second embodiment of the present invention, the solid-state imaging device 30 according to the third embodiment of the present invention, and the first of the present invention. Each of the solid-state imaging devices 40 according to the fourth embodiment is a solid-state imaging device specialized for detecting only an optical flow in a specific direction shown in FIG.

即ち、固体撮像素子10、20、30、40は、当該固体撮像素子10、20、30、40により撮像される画像の左端から右端に向かい、かつ、画像の縦方向へ広がっていくように進むオプティカルフローを検出するためのものである。   That is, the solid-state imaging devices 10, 20, 30, and 40 proceed from the left end to the right end of the image captured by the solid-state imaging devices 10, 20, 30, and 40 and spread in the vertical direction of the image. This is for detecting an optical flow.


はじめに、固体撮像素子10について説明すると、固体撮像素子10のそれぞれの画素10aは、図3に示す所定の方向に広がる所定のオプティカルフローに沿って密に配列されている。各画素10aは、それぞれ少しずつずらして配列されている。

First, the solid-state imaging device 10 will be described. The pixels 10a of the solid-state imaging device 10 are densely arranged along a predetermined optical flow that spreads in a predetermined direction shown in FIG. Each pixel 10a is arranged with a slight shift.

以上の構成において、固体撮像素子10によれば、各画素10aが図3に示すオプティカルフローに沿って配列されているので、各画素10aによって図3に示すオプティカルフローのみが検出され、他のオプティカルフローが検出されることはない。このため、従来の固体撮像素子と比較した場合に処理すべき情報量が激減し、図3に示したオプティカルフローについては、高速かつ確実に検出することができるようになる。   In the above configuration, according to the solid-state imaging device 10, since the pixels 10a are arranged along the optical flow shown in FIG. 3, only the optical flow shown in FIG. 3 is detected by each pixel 10a, and the other opticals are detected. No flow is detected. For this reason, the amount of information to be processed is greatly reduced when compared with a conventional solid-state imaging device, and the optical flow shown in FIG. 3 can be detected at high speed and reliably.


次に、固体撮像素子20について説明すると、固体撮像素子20は、固体撮像素子10よりもさらに図3に示すオプティカルフローを検出しやすくするために、画素20aを密に配列することなく、所定の間隔を開けて図3に示すオプティカルフローに沿って配列したものである。

Next, the solid-state imaging device 20 will be described. The solid-state imaging device 20 has a predetermined arrangement without densely arranging the pixels 20a in order to make it easier to detect the optical flow shown in FIG. They are arranged along the optical flow shown in FIG. 3 at intervals.

従って、固体撮像素子20によれば、図3に示すオプティカルフローの検出により特化することができる。   Therefore, the solid-state imaging device 20 can be specialized by detecting the optical flow shown in FIG.

なお、固体撮像素子20においては、画素20aの配列から少しでも外れたオプティカルフローの検出は困難になる。   In the solid-state imaging device 20, it is difficult to detect an optical flow that is slightly deviated from the arrangement of the pixels 20a.


次に、固体撮像素子30について説明すると、固体撮像素子30においては、各画素30aの形状はそれぞれ異なるが、各画素30aの面積は全て同じに設定されているので、光を受光すると各画素30aにはそれぞれ同じ光子数が入ることになる。

Next, the solid-state image sensor 30 will be described. In the solid-state image sensor 30, the shape of each pixel 30a is different, but the area of each pixel 30a is set to be the same. Each will have the same number of photons.

また、画素30aは、図6において固体撮像素子30の右側へ行くほど縦長の画素になるため、固体撮像素子20と比較するとオプティカルフローの検出の裕度が高い。   Further, since the pixel 30 a becomes a vertically long pixel as it goes to the right side of the solid-state imaging device 30 in FIG. 6, the tolerance of optical flow detection is higher than that of the solid-state imaging device 20.


次に、固体撮像素子40について説明すると、固体撮像素子40においては、固体撮像素子30と同様に各画素40aの面積は全て同じに設定されているが、各画素40aの配列が固体撮像素子30とは異なる。

Next, the solid-state image sensor 40 will be described. In the solid-state image sensor 40, the area of each pixel 40a is set to be the same as in the solid-state image sensor 30, but the arrangement of the pixels 40a is the same. Is different.

この固体撮像素子40における各画素40aの配列は、魚眼レンズなどを用いて集光した光を受光する場合の画像の歪みを考慮して配置した例である。   The arrangement of the pixels 40a in the solid-state imaging device 40 is an example in which the pixels 40a are arranged in consideration of image distortion when light collected using a fisheye lens or the like is received.


なお、図示は省略したが、画素を横方向だけでなく上下方向にも広がるように配列することにより、本発明による固体撮像素子を構成するようにしてもよい。

Although not shown, the solid-state imaging device according to the present invention may be configured by arranging pixels so as to extend not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.


図8には、例えば、固体撮像素子10、固体撮像素子20、固体撮像素子30または固体撮像素子40として示す本発明による固体撮像素子をフロー検出カメラとして構成したセンサシステムのブロック構成図が示されている。このセンサシステム100は車両に搭載されて、当該車両との関係で物体を検出する際に用いられる。

FIG. 8 shows a block configuration diagram of a sensor system in which the solid-state image sensor according to the present invention shown as the solid-state image sensor 10, the solid-state image sensor 20, the solid-state image sensor 30 or the solid-state image sensor 40 is configured as a flow detection camera. ing. The sensor system 100 is mounted on a vehicle and used when detecting an object in relation to the vehicle.


このセンサシステム100は、本発明による固体撮像素子を用いたフロー検出カメラ102と、フロー検出カメラ102を構成する固体撮像素子により生成されて出力されたフローデータおよび映像データを入力する演算回路104と、フロー検出カメラ102へ制御信号を出力する信号回路106とを有して構成されている。

This sensor system 100 includes a flow detection camera 102 using a solid-state image sensor according to the present invention, and an arithmetic circuit 104 that inputs flow data and video data generated and output by the solid-state image sensor constituting the flow detection camera 102. And a signal circuit 106 that outputs a control signal to the flow detection camera 102.


以上の構成において、このセンサシステム100では、本発明による固体撮像素子を用いたフロー検出カメラ102が、光を受光することにより入力された映像よりオプティカルフローを検出し、そのフローデータおよび映像データを演算回路104へ出力する。

In the above configuration, in the sensor system 100, the flow detection camera 102 using the solid-state imaging device according to the present invention detects an optical flow from an input video by receiving light, and the flow data and video data are detected. Output to the arithmetic circuit 104.

演算回路104はフローデータおよび映像データを処理し、センサシステム100が搭載された自車両までの物体の到達時間や衝突の可能性を演算し、その後の制御処理への信号として出力する。なお、制御処理とは、ブレーキ制御や運転者への警報などである。   The arithmetic circuit 104 processes the flow data and the video data, calculates the arrival time of the object to the host vehicle on which the sensor system 100 is mounted and the possibility of collision, and outputs it as a signal for the subsequent control processing. Note that the control processing includes brake control and warning to the driver.

また、信号回路106により、自車両の情報をフロー検出カメラ102の制御信号として入力することで、自車両が停止していれば自車両からの衝突は無いなどの情報として制御が可能となる。   Further, by inputting the information of the own vehicle as a control signal of the flow detection camera 102 by the signal circuit 106, it is possible to control as information that there is no collision from the own vehicle if the own vehicle is stopped.


図9以降には、本発明による固体撮像素子を備えたセンサシステム100を自動車に搭載した場合の動作例が示されている。

FIG. 9 and subsequent figures show operation examples when the sensor system 100 including the solid-state imaging device according to the present invention is mounted on an automobile.

ここで、自動車の前方監視用途として自車両前方を監視した場合に、自車両の走行中においては自車両の前に移動物体がない場合には、そのオプティカルフローは図1に示すようになる。   Here, when the front of the host vehicle is monitored as an application for monitoring the front of the automobile, if there is no moving object in front of the host vehicle while the host vehicle is traveling, the optical flow is as shown in FIG.

そこで、自動車に搭載するセンサシステム100に用いる本発明による固体撮像素子の画素は、図9に示すオプティカルフローを検出することができるように配列する。この図9に示すオプティカルフローは、撮像される画像の中央部に位置する消失点を挟むようにして、撮像される画像のそれぞれの側端から互いに中央に向かい、かつ、中央に向かうにつれて画像の縦方向へ広がっていくように進むオプティカルフローとなる。   Therefore, the pixels of the solid-state imaging device according to the present invention used in the sensor system 100 mounted on an automobile are arranged so that the optical flow shown in FIG. 9 can be detected. The optical flow shown in FIG. 9 is such that the vanishing point located at the center of the image to be captured is sandwiched between the respective side edges of the image to be imaged, toward the center, and the image in the vertical direction toward the center. It becomes an optical flow that advances as it spreads.

これにより、移動物体から見える背景などの停止物体のオプティカルフローは検出されず、自車両の移動方向を妨げるように移動する物体のみを検出することができる。   Thereby, the optical flow of the stopped object such as the background that can be seen from the moving object is not detected, and only the object that moves so as to hinder the moving direction of the host vehicle can be detected.

なお、消失点上にある移動物体に関しては、停止物体と同じ方向のベクトルとして検出されるため、この画角では検出することはできない。この図9に示すオプティカルフローを検出するための本発明による固体撮像素子の画素の配列は、あくまでも自車両の進行方向の障害になる可能性のある物体の検出を行うことを目的としたものである。   Note that a moving object on the vanishing point is detected as a vector in the same direction as the stop object, and therefore cannot be detected at this angle of view. The pixel arrangement of the solid-state imaging device according to the present invention for detecting the optical flow shown in FIG. 9 is intended only to detect an object that may be an obstacle in the traveling direction of the host vehicle. is there.


ここで、図10は、自車両200と前方の他車両202との走行状態の関係を上面から見た場合の説明図である。

Here, FIG. 10 is an explanatory diagram when the relationship between the traveling state of the host vehicle 200 and the other vehicle 202 ahead is viewed from above.

図10において、自車両200は上方向へ移動し、前方の他車両202は右方向から左方向へ移動する。   In FIG. 10, the host vehicle 200 moves upward, and the other vehicle 202 ahead moves from right to left.

なお、自車両200に搭載するセンサシステム100のフロー検出カメラ102は、自車両200のヘッドランプ内、バンパー内、車室内あるいはサイドミラーなどに取り付けるものとし、図9に示すオプティカルフローを検出するための画素の配列を備えた本発明による固体撮像素子を用いているものとする。   Note that the flow detection camera 102 of the sensor system 100 mounted on the host vehicle 200 is attached to the headlamp, the bumper, the vehicle interior, the side mirror, or the like of the host vehicle 200 in order to detect the optical flow shown in FIG. It is assumed that the solid-state imaging device according to the present invention having an arrangement of the following pixels is used.

このとき、自車両200により搭載されたフロー検出カメラ102により撮像された映像は、図11、図12のようになる。なお、ある時間tに撮像した図11の画像から、dt時間経過した画像を図12とする。   At this time, images captured by the flow detection camera 102 mounted on the host vehicle 200 are as shown in FIGS. Note that FIG. 12 shows an image that has passed dt time from the image of FIG. 11 taken at a certain time t.

まず、自車両200と前方の他車両202と双方移動している場合は、前方の他車両202の大きさや位置は、図11から図12のよう変化する。   First, when both the host vehicle 200 and the other vehicle 202 in front are moving, the size and position of the other vehicle 202 in front change as shown in FIGS.

そこで、図11および図12を用いて前方の他車両202や路面の特徴点からオプティカルフローを検出した結果が、図13に示すオプティカルフローである。   Accordingly, the optical flow shown in FIG. 13 is the result of detecting the optical flow from the other vehicle 202 ahead and the feature points of the road surface using FIG. 11 and FIG.

移動した前方の他車両202については、右から左への移動距離と自車両200が接近したことによる大きさの変化とが、オプティカルフローとして検出される。   For the other vehicle 202 in front of the movement, the movement distance from the right to the left and the change in size due to the approach of the host vehicle 200 are detected as an optical flow.

なお、路面のマーカーは下方向のオプティカルフローとなるため、このフロー検出カメラ102では検出されないこととなる。   Since the road surface marker has a downward optical flow, the flow detection camera 102 does not detect it.

従って、フロー検出カメラ102によるオプティカルフローの検出結果は、図14に示すようになる。   Therefore, the detection result of the optical flow by the flow detection camera 102 is as shown in FIG.

また、上記した自車両200を市街地走行させる場合でも、図15のように自車両進行方向に移動している人物204のオプティカルフローは検出されるが、停止している人物206のオプティカルフローは検出されないことになる。   Further, even when the host vehicle 200 described above is run in an urban area, the optical flow of the person 204 moving in the traveling direction of the host vehicle is detected as shown in FIG. 15, but the optical flow of the stopped person 206 is detected. Will not be.

さらに、自車両200が停止している場合の映像は、図16、図17のような変化になる。このため、オプティカルフローは、図18に示すように横方向のみのオプティカルフローとなるため、このオプティカルフローはフロー検出カメラ102では検出されないことになる。   Furthermore, the image when the host vehicle 200 is stopped changes as shown in FIGS. For this reason, the optical flow is an optical flow only in the horizontal direction as shown in FIG. 18, and therefore this optical flow is not detected by the flow detection camera 102.


次に、自車両200から後方を監視する場合を検討するが、この場合には、自車両200に搭載するセンサシステム100のフロー検出カメラ102は、自車両200のテールランプ内、バンパー内あるいは車室内などに取り付けるものとする。

Next, the case of monitoring the rear from the host vehicle 200 will be considered. In this case, the flow detection camera 102 of the sensor system 100 mounted on the host vehicle 200 is used in the tail lamp, the bumper, or the passenger compartment of the host vehicle 200. It shall be attached to etc.

また、フロー検出カメラ102を自車両200の後方に取り付ける場合は、本発明による固体撮像素子により検出するオプティカルフローの向きを、図19に示すようにする。従って、これに用いられる本発明による固体撮像素子の画素も、図19に示すオプティカルフローのみを検出するように、図19に示すオプティカルフローに沿って配列する。   Further, when the flow detection camera 102 is attached to the rear of the host vehicle 200, the direction of the optical flow detected by the solid-state imaging device according to the present invention is set as shown in FIG. Therefore, the pixels of the solid-state imaging device according to the present invention used for this are also arranged along the optical flow shown in FIG. 19 so as to detect only the optical flow shown in FIG.

ここで、図20、図21は、自車両200に向かって走行してくる後方の他車両208の映像であり、図21は図20からdt時間後の映像である。後方の他車両208は、自車両200に近づいてくるため徐々に大きくなってくる。   Here, FIG. 20 and FIG. 21 are images of the other vehicle 208 behind traveling toward the host vehicle 200, and FIG. 21 is an image after dt time from FIG. The other vehicle 208 behind becomes gradually larger as it approaches the host vehicle 200.

これら図20、図21の画像からオプティカルフローを検出した結果が、図22に示されている。この図22で検出したオプティカルフローを見ると、後方の他車両208は画像下部へ広がるようになっている。   The result of detecting the optical flow from the images of FIGS. 20 and 21 is shown in FIG. Looking at the optical flow detected in FIG. 22, the other vehicle 208 behind spreads out to the lower part of the image.

一方、街路灯210は消失点に向かってのフローとなるため、図19に示すオプティカルフローに沿って配列された画素の本発明による固体撮像素子では検出されない。   On the other hand, since the street light 210 flows toward the vanishing point, it is not detected by the solid-state imaging device according to the present invention of pixels arranged along the optical flow shown in FIG.

従って、図19に示すオプティカルフローに沿って配列された画素の本発明による固体撮像素子により検出されたオプティカルフローは、図23に示すものとなる。   Therefore, the optical flow detected by the solid-state imaging device according to the present invention of the pixels arranged along the optical flow shown in FIG. 19 is as shown in FIG.

これにより検出したオプティカルフロー(ベクトル)から、自車両200へ向かってくる可能性のある後方の他車両208を検出し、後方の他車両200へ衝突の危険を知らせたり、自車両200の衝突回避行動を促したりすることができる。   From the detected optical flow (vector), the other vehicle 208 in the rear that may come to the own vehicle 200 is detected, the danger of the collision to the other vehicle 200 in the rear is notified, and the collision avoidance of the own vehicle 200 is avoided. Can encourage action.


次に、図24以降の各図を参照しながら、本発明による固体撮像素子を防犯システムに利用する場合について説明する。

Next, a case where the solid-state imaging device according to the present invention is used in a crime prevention system will be described with reference to FIGS.

図24、図25、図27および図28には、本発明による固体撮像素子を防犯システムのセキュリティ監視カメラに取り付けて撮像した例が示されている。   24, 25, 27, and 28 show an example in which a solid-state imaging device according to the present invention is attached to a security monitoring camera of a security system and images are taken.

ここで、図24および図25は横方向から撮像した場合を示し、図27および図28は上方向から撮像した場合を示している。   Here, FIGS. 24 and 25 show the case where the image is taken from the horizontal direction, and FIGS. 27 and 28 show the case where the image is taken from the upper direction.

この本発明による固体撮像素子を防犯システムに利用する場合においても、それぞれ検出したいオプティカルフローに合わせて、当該オプティカルフローに沿って配列された画素の本発明による固体撮像素子を用いる。   Even when the solid-state imaging device according to the present invention is used in a crime prevention system, the solid-state imaging device according to the present invention of pixels arranged along the optical flow is used in accordance with the optical flow to be detected.

例えば、図24に示すの場合は左から右へのオプティカルフローを検出できるようにし、図27に示す場合は上から下へのオプティカルフローを検出できるようにする。   For example, in the case shown in FIG. 24, an optical flow from left to right can be detected, and in the case shown in FIG. 27, an optical flow from top to bottom can be detected.

図25は図24を撮像してからdt時間経過した映像であり、図28は図27を撮像してからdt時間経過した映像であるとする。   25 is an image after dt time has elapsed since imaging of FIG. 24, and FIG. 28 is an image after dt time has elapsed since imaging of FIG. 27.

セキュリティ監視カメラに向かってくる人物212および人物214がいる場合には、セキュリティ監視カメラに近づくほど位置や大きさが変化するため、図26や図29のようなオプティカルフローが検出され、これにより侵入者の検知や来訪者の検知などが可能となる。   When there are a person 212 and a person 214 coming to the security surveillance camera, the position and size change as the security surveillance camera is approached, so that an optical flow as shown in FIGS. It is possible to detect visitors and visitors.


なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(3)に示すように変形することができるものである。

The embodiment described above can be modified as shown in the following (1) to (3).

(1)上記した実施の形態において示した本発明による固体撮像素子の画素の配列は説明のための一例に過ぎないものであり、用途に応じて任意の配列を選択してよいことは勿論である。   (1) The pixel arrangement of the solid-state imaging device according to the present invention shown in the above-described embodiment is merely an example for explanation, and it goes without saying that an arbitrary arrangement may be selected according to the application. is there.

(2)上記した実施の形態においては、本発明による固体撮像素子を自動車や防犯システムに利用した場合を示したが、本発明による固体撮像素子の用途はこれらに限られるものではないことは勿論であり、例えば、ロボットのセンサーなどに利用することができる。   (2) In the above-described embodiment, the case where the solid-state imaging device according to the present invention is used in an automobile or a security system has been shown. However, the application of the solid-state imaging device according to the present invention is not limited to these. For example, it can be used for a sensor of a robot.

(3)上記した実施の形態ならびに上記した(1)乃至(2)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。   (3) You may make it combine the above-mentioned embodiment and the modification shown in above-mentioned (1) thru | or (2) suitably.

本発明は、自動車の周辺監視や衝突回避制御の用途、ロボットの動き制御の用途あるいは防犯システムにおける侵入者の検知や駐車場などの動き感知の用途などの各種の分野に利用することができるものである。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in various fields such as automobile periphery monitoring and collision avoidance control, robot motion control, or intruder detection in a crime prevention system and motion detection in a parking lot. It is.

図1は、観測者が直進運動をしているときの観測者進行方向の映像を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an image of the observer traveling direction when the observer is moving straight ahead. 図2は、ある物体が水平方向に移動しながら観測者へ近づくときのオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an optical flow when an object approaches the observer while moving in the horizontal direction. 図3は、水平方向に移動しながら近づいてくる移動物体のオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an optical flow of a moving object approaching while moving in the horizontal direction. 図4は、図3に示す特定方向のオプティカルフローのみを検出することに特化した本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の撮像面における画素の配列を示す概略構成説明図である。FIG. 4 is a schematic configuration explanatory diagram showing the arrangement of pixels on the imaging surface of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, which is specialized for detecting only the optical flow in a specific direction shown in FIG. . 図5は、図3に示す特定方向のオプティカルフローのみを検出することに特化した本発明の第2の実施の形態による固体撮像素子の撮像面における画素の配列を示す概略構成説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a schematic configuration showing an arrangement of pixels on the imaging surface of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention specialized for detecting only the optical flow in a specific direction shown in FIG. . 図6は、図3に示す特定方向のオプティカルフローのみを検出することに特化した本発明の第3の実施の形態による固体撮像素子の撮像面における画素の配列を示す概略構成説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a schematic configuration showing an arrangement of pixels on the imaging surface of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention specialized for detecting only the optical flow in a specific direction shown in FIG. . 図7は、図3に示す特定方向のオプティカルフローのみを検出することに特化した本発明の第4の実施の形態による固体撮像素子の撮像面における画素の配列を示す概略構成説明図である。FIG. 7 is a schematic configuration explanatory diagram showing the arrangement of pixels on the imaging surface of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention, which is specialized for detecting only the optical flow in a specific direction shown in FIG. . 図8は、本発明による固体撮像素子をフロー検出カメラとして構成したセンサシステムのブロック構成図である。FIG. 8 is a block diagram of a sensor system in which the solid-state imaging device according to the present invention is configured as a flow detection camera. 図9は、自動車の前方監視用途として搭載するセンサシステムに用いる本発明による固体撮像素子が検出すべきオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an optical flow that should be detected by the solid-state imaging device according to the present invention used in a sensor system mounted as a vehicle front monitoring application. 図10は、本発明による固体撮像素子の動作を説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the solid-state imaging device according to the present invention. 図11は、自車両が走向している場合に自車両の前方に搭載されたフロー検出カメラにより撮像された映像を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an image captured by a flow detection camera mounted in front of the host vehicle when the host vehicle is running. 図12は、自車両が走向している場合に自車両の前方に搭載されたフロー検出カメラにより撮像された映像を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an image captured by a flow detection camera mounted in front of the host vehicle when the host vehicle is running. 図13は、図11および図12を用いて前方の他車両や路面の特徴点から検出されたオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an optical flow detected from feature points of other vehicles ahead and road surfaces using FIG. 11 and FIG. 12. 図14は、本発明による固体撮像素子により検出されたオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing an optical flow detected by the solid-state imaging device according to the present invention. 図15は、自車両で市街地走行した場合の映像から検出されたオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing an optical flow detected from an image when the host vehicle travels in an urban area. 図16は、自車両が停止している場合に自車両の前方に搭載されたフロー検出カメラにより撮像された映像を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating an image captured by a flow detection camera mounted in front of the host vehicle when the host vehicle is stopped. 図17は、自車両が停止している場合に自車両の前方に搭載されたフロー検出カメラにより撮像された映像を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an image captured by a flow detection camera mounted in front of the host vehicle when the host vehicle is stopped. 図18は、図16および図17の映像から検出されたオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram showing an optical flow detected from the images in FIGS. 16 and 17. 図19は、自動車の後方監視用途として搭載するセンサシステムに用いる本発明による固体撮像素子が検出すべきオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram showing an optical flow to be detected by the solid-state imaging device according to the present invention used in a sensor system mounted as a vehicle rear monitoring application. 図20は、自車両に向かって走行してくる後方の他車両の映像を示す説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram showing an image of the other vehicle behind traveling toward the host vehicle. 図21は、自車両に向かって走行してくる後方の他車両の映像を示す説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram showing an image of the other vehicle behind traveling toward the host vehicle. 図22は、図20および図21の映像から検出されたオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing an optical flow detected from the images of FIGS. 図23は、本発明による固体撮像素子により検出されたオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram showing an optical flow detected by the solid-state imaging device according to the present invention. 図24は、本発明による固体撮像素子を防犯システムのセキュリティ監視カメラに取り付けて撮像した映像を示す説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram showing an image captured by attaching the solid-state imaging device according to the present invention to the security monitoring camera of the security system. 図25は、本発明による固体撮像素子を防犯システムのセキュリティ監視カメラに取り付けて撮像した映像を示す説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram showing an image captured by attaching the solid-state imaging device according to the present invention to the security monitoring camera of the security system. 図26は、図24および図25の映像から検出されたオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram showing an optical flow detected from the images in FIGS. 24 and 25. 図27は、本発明による固体撮像素子を防犯システムのセキュリティ監視カメラに取り付けて撮像した映像を示す説明図である。FIG. 27 is an explanatory diagram showing an image captured by attaching the solid-state imaging device according to the present invention to the security monitoring camera of the security system. 図28は、本発明による固体撮像素子を防犯システムのセキュリティ監視カメラに取り付けて撮像した映像を示す説明図である。FIG. 28 is an explanatory diagram showing an image captured by attaching the solid-state imaging device according to the present invention to the security monitoring camera of the security system. 図29は、図27および図28の映像から検出されたオプティカルフローを示す説明図である。FIG. 29 is an explanatory diagram showing an optical flow detected from the images shown in FIGS. 27 and 28.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30、40 固体撮像素子
10a、20a、30a、40a 画素
100 センサシステム
102 フロー検出カメラ
104 演算回路
106 信号回路
10, 20, 30, 40 Solid-state imaging device 10a, 20a, 30a, 40a Pixel 100 Sensor system 102 Flow detection camera 104 Arithmetic circuit 106 Signal circuit

Claims (3)

光を受光してオプティカルフローを検出する固体撮像素子において、
所定の方向に広がる所定のオプティカルフローに沿って光を受光する画素を配列した
ことを特徴とする固体撮像素子。
In a solid-state image sensor that receives light and detects optical flow,
A solid-state imaging device, wherein pixels that receive light are arranged along a predetermined optical flow that spreads in a predetermined direction.
請求項1に記載の固体撮像素子において、
前記画素は、前記所定のオプティカルフローに沿って所定の間隔を開けて配列された
ことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The pixels are arranged at predetermined intervals along the predetermined optical flow. A solid-state imaging device, wherein the pixels are arranged at predetermined intervals.
請求項1または2のいずれか1項に記載の固体撮像素子において、
前記所定のオプティカルフローに沿って配列される画素のそれぞれは、同一の面積を備えるとともに前記所定のオプティカルフローに沿って縦横比を変化させた
ことを特徴とする固体撮像素子。
In the solid-state image sensor according to any one of claims 1 and 2,
Each of the pixels arranged along the predetermined optical flow has the same area and has an aspect ratio changed along the predetermined optical flow.
JP2006278572A 2006-10-12 2006-10-12 Solid-state imaging element Pending JP2008098989A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006278572A JP2008098989A (en) 2006-10-12 2006-10-12 Solid-state imaging element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006278572A JP2008098989A (en) 2006-10-12 2006-10-12 Solid-state imaging element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008098989A true JP2008098989A (en) 2008-04-24

Family

ID=39381367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006278572A Pending JP2008098989A (en) 2006-10-12 2006-10-12 Solid-state imaging element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008098989A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012146146A (en) * 2011-01-12 2012-08-02 Denso It Laboratory Inc Moving object detection apparatus
JP2019526781A (en) * 2016-06-03 2019-09-19 ヴィオニア スウェーデン エービー Improved object detection and motion state estimation for vehicle environment detection systems

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012146146A (en) * 2011-01-12 2012-08-02 Denso It Laboratory Inc Moving object detection apparatus
JP2019526781A (en) * 2016-06-03 2019-09-19 ヴィオニア スウェーデン エービー Improved object detection and motion state estimation for vehicle environment detection systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7144398B2 (en) Camera device and method for capturing surrounding areas of self-vehicle
US10798319B2 (en) Camera device and method for capturing a surrounding region of a vehicle in a situation-adapted manner
US10242272B2 (en) Method for advanced and low cost cross traffic alert, related processing system, cross traffic alert system and vehicle
JP2019525568A5 (en)
JP6014440B2 (en) Moving object recognition device
Aytekin et al. Increasing driving safety with a multiple vehicle detection and tracking system using ongoing vehicle shadow information
KR102397156B1 (en) A method of providing a camera system and driver assistance functions for photographing the surrounding area of one&#39;s vehicle
CN110226326B (en) Image pickup apparatus and method for detecting surrounding area of vehicle
JP2005309797A (en) Warning device for pedestrian
JP2012068935A (en) Object recognition device for vehicle
JP2010250541A (en) Object detection device
JP4798576B2 (en) Attachment detection device
JP2019053685A (en) Image processing device
Wu et al. Overtaking Vehicle Detection Techniques based on Optical Flow and Convolutional Neural Network.
JP2008098989A (en) Solid-state imaging element
JP2005309660A (en) Device supporting vehicle in turning right or left
JP6253175B2 (en) Vehicle external environment recognition device
JP2012156903A (en) Vehicle periphery monitoring device
JP2005267331A (en) Vehicle circumference monitoring device
JP5774414B2 (en) Vehicle detection device
JP4598011B2 (en) Vehicle display device
JP2009214790A (en) Apparatus and method for imaging, and apparatus and method for processing image
CN113875223A (en) External environment recognition device
US11417115B2 (en) Obstacle recognition device
JP7181956B2 (en) Mobile body control device, control method, and vehicle