JP2009074888A - 車間距離計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コスト上昇を抑制した「車間距離計測装置」を提供する。
【解決手段】 車間距離計測装置１０は、走行車線を区切るため白線が描かれた道路を撮像し、撮像データを出力する撮像カメラ１２と、撮像データに前後車両が存在するか否かを検出する車両検出部１５と、撮像データに基づき前後車両と自車との間にある、白線の本数等を判別する白線判別部１６と、判別された白線の本数に基づき自車から検出された車両までの車間距離を算出する制御部３０と、車間距離をディスプレイ２２に表示する表示制御部２４とを含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、前後車両と自車との車間距離を計測するための車間距離計測装置に関し、特に、白線が引かれた道路を車載用撮像カメラで撮像し、撮像された白線の本数から車間距離を算出する車間距離計測装置に関する。

自動車への撮像カメラの搭載率の向上に伴い、撮像データを用いたアプリケーションが急拡大している。このようなアプリケーションの多くは、運転者の運転を支援し、走行時や駐車時の車両の安全性を向上させるものである。例えば、車両周辺の障害物を表示するシステムであれば、複数の超広角の撮像カメラを用いて、撮像データを合成し、自車周辺の３６０°の映像を映し出すことができる。また、撮像データを視点変換することにより、車両の真上から見下すような映像をディスプレイに表示することも可能である。

特許文献１は、ナビゲーションシステムに関し、自車が走行中の白線を含む路面を順次撮像し、それらの路面から白線の間隔の距離を計測する。その測定した距離によって、走行中の道路が高速道路または一般道路かを判別している。

特許文献２は、道路種別判断装置に関し、路面に描かれた走行車線を区切る白線を撮像し、画像処理によって抽出した白線の長さに基づき、車両が走行している道路が高速道路であるか一般道であるかを判断する。これにより、道路種別判断装置は、高速道路と一般道路が上下に並走している場合にも、自車両がいずれかの道路上に存在するか判断することができる。

特開２００１−２８９５１号 特開２００５−１１４５３５号

車両の周囲に存在する物体または障害物までの距離を計測する技術として、赤外線レーザやミリ波レーダ等を用いた計測システムがある。これらの計測システムは、測距用の赤外線レーザ等を新たに車両に設置しなければならず、また距離を算出するための処理演算が煩雑であり、計測システムのコストが上昇してしまうという課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、車両に搭載された撮像カメラを利用して自車の前方または後方に存在する物体までの距離を計測することができる、コストを抑制した距離計測装置を提供することを目的とする。

本発明に係る距離計測装置は、走行車線を区切るために白線が描かれた道路を撮像し、撮像データを出力する撮像手段と、撮像データに基づき道路上に物体が存在するか否かを検出する検出手段と、検出手段により物体が検出されたとき、撮像データに基づき前記物体と自車との間にある白線の本数を判別する判別手段と、判別手段により判別された白線の本数に基づき自車から前記物体までの距離を算出する算出手段とを有する。好ましくは、判別手段はさらに、物体と自車との間にある白線間隔の数を判別し、算出手段は、白線の本数および白線間隔の数に基づき距離を算出する。

本発明に係る距離計測装置は、走行車線を区切るため白線が描かれた道路を撮像し、撮像データを出力する撮像手段と、撮像データに基づき道路上に物体が存在するか否かを検出する検出手段と、検出手段により物体が検出されたとき、撮像データに基づき前記物体と自車との間にある白線間隔の数を判別する判別手段と、判別手段により判別された白線間隔の数に基づき自車から前記物体までの距離を算出する算出手段とを有する。好ましくは、判別手段はさらに、物体と自車との間にある白線の本数を判別し、算出手段は、白線間隔の数および白線の本数に基づき距離を算出する。

好ましくは、判別手段は、撮像データ内の自車から最も近い位置にある白線の端部と、物体から手前に最も近い位置にある白線の端部との間にある、白線の本数および白線間隔の数の少なくとも一方を判別する。距離計測装置さらは、自車が走行している道路が高速道路か一般道路かを判別する道路判別手段を含み、前記算出手段は、道路判別手段の判別結果に基づき高速道路または一般道路に規定された白線の長さまたは白線の間隔を用いて距離を算出する。距離計測装置はさらに、算出手段により算出された距離をディスプレイに表示する表示手段を含み、算出手段により算出された距離が、予め設定された値以下になったとき、物体との接近を警告する警告手段を含むものであってもよい。

本発明に係る距離計測プログラムまたは距離計測方法は、走行車線を区切るため白線が描かれた道路を撮像するステップと、撮像ステップにより撮像された撮像データに基づき道路上に物体が存在するか否かを検出するステップと、物体が検出されたとき、撮像データに基づき物体と自車との間にある白線の本数を判別するステップと、判別された白線の本数に基づき自車から前記物体までの距離を算出するステップとを有する。

本発明によれば、撮像手段を用いて物体までの距離を算出するようにしたので、既存の車載用カメラを利用することができ、低コストの距離計測装置を提供することができる。さらに、白線の本数または白線間隔の数により物体までの距離を計測するため、処理演算が簡単である。さらに、物体までの距離を表示することで、物体への異常な接近を回避することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ここでは、自車の前方または後方の道路上に存在する車両までの距離を計測する例を用いる。

図１は、本発明の実施例に係る車間距離計測装置１０の構成を示すブロック図である。車間距離計測装置１０は、走行車線を区切るため白線（センターライン）が描画された道路を撮像し、撮像データを出力する撮像カメラ１２と、撮像カメラ１２が出力する撮像データを画像処理する画像処理部１４と、ＧＰＳ衛星や自立航法センサに基づき自車位置を算出する自車位置算出部１８と、車間距離計測プログラムや道路地図データ等を記憶するメモリ２０と、ディスプレイ２２と、ディスプレイ２２の表示を制御する表示制御部２４と、スピーカ２６と、スピーカ２６の音声出力を制御する音声出力部２８と、車間距離計測プログラムに基づき各部を制御する制御部３０とを含んでいる。

画像処理部１４はさらに、撮像データ内に車両が存在するか否かを検出する車両検出部１５と、車両検出部１５により車両が検出されたとき、撮像データを用いて検出車両と自車との間にある白線の本数および／または白線間隔の数を判別する白線判別部１６とを含んでいる。

撮像カメラ１２は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子とレンズを含む光学系により構成され、例えば図２に示すように、撮像カメラ１２ａが車両前部のバンパーに取り付けられる。撮像カメラ１２ａは、車両の前方を視野角θ１で撮像する。また、車両後部のバンパーに撮像カメラ１２ｂが取り付けられ、撮像カメラ１２ｂは、車両の後方を視野角θ２で撮像する。撮像カメラ１２は、このような図２に示す構成に限らず、これよりも多くの撮像カメラを用いて車両の各方向を撮像してもよいし、その取り付け位置も必ずしもバンパーに限るものではない。

撮像カメラ１２によって撮像された撮像データは、表示制御部２４により自車の発車時や駐車時にドライバーの運転支援の目的で前方および／または後方の画像をディスプレイ２２に表示させることができる。また、後述するように、撮像データは、自車の前方または後方に車両が存在するか否かの検出に用いられ、さらに車両が検出された場合には、白線本数または白線間隔の数の判別に用いられる。

車両検出部１５は、例えばパターンマッチングなどの公知の画像処理手段を用いて、車両があるか否かを検出する。例えば、予め検出すべき車両のパターンデータを車両検出部１５に登録しておき、当該パターンデータと解析された撮像データを比較し、両者の照合する度合いに基づき車両を検出することができる。車両検出部１５は、撮像データ内に車両を検出したとき、車両の座標位置を含む検出データを白線判別部１６に出力する。ここで、複数の車両が同時に検出された際は、自車に最も近い車両に関する検出データを選択し、これを出力する。

白線判別部１６は、車両検出部１５と同様に、パターンマッチングなどの公知の画像処理の手法を用いて、撮像データから白線に関する画像を抽出することができる。そして、白線判別部１６は、車両検出部１５から受け取った車両の座標データに基づき、検出された車両と自車との間にある、白線の本数と、白線と白線との間にある白線間隔の数を判別する。白線判別部１６は、判別された白線の本数と白線間隔の数を制御部３０に出力する。

メモリ２０は、車間距離計測プログラムや道路地図データ等を記憶している。道路地図データは、道路種別に応じた白線の長さおよび白線間隔の長さに関する白線データを含んでいる。図３は、メモリが記憶する道路種別の白線データを示すテーブルである。高速道路では、図４（ａ）に示すように、白線の長さを８ｍ、白線間隔の長さを１２ｍと規定され、一般道路では、図４（ｂ）に示すように、白線の長さを５ｍ、白線間隔の長さを５ｍと規定されている。

制御部３０は、自車位置算出部１８の出力に基づきメモリ２０から道路地図データを読み出し、自車が走行している道路が高速道路であるか一般道路であるかを判別する。さらに、その判別結果に基づき該当する道路の白線データを選択する。また、制御部３０は、白線判別部１６により判別された白線の本数および／または白線間隔の数と、選択された白線データとを用いて自車から検出された車両までの車間距離を算出する。

次に、本実施例の車間距離計測装置における計測動作と、他車との異常接近を回避させる警告動作について図５のフローチャートを参照して説明する。まず、撮像カメラ１２により自車の前方または後方の道路が撮像され、撮像データが画像処理部１４へ出力される（ステップＳ１０１）。例えば、自車が前進するとき、撮像カメラ１２ａにより自車の前方の道路が撮像されるようにしてもよい。前方または後方のいずれを撮像するかは任意であり、前方および後方を同時に撮像しても良い。また、撮像方向は、ユーザの指示により選択するようにしてもよい。

図６は、自車の前方方向の道路を撮像した撮像データの例である。同図に示すように、道路５０のほぼ中央には、走行車線を区切るため、複数の白線５２が引かれている。そして、自車の前方を走行する前方車両６２が映し出されている。この撮像データは、表示制御部２４によりディスプレイ２２に表示される（ステップＳ１０２）。

次に、車両検出部１５は、撮像カメラ１２から撮像データを画像処理し、撮像データ内に車両が存在するか否かを検出する（ステップＳ１０３）。例えば、図６に示す例では、撮像データ内の前方車両６２が検出される。車両が検出されると、白線判別部１６は、図６に示す撮像データから白線５２を抽出し（ステップＳ１０４）、次いで、白線の本数および白線の間隔の数を判別する（ステップＳ１０５）。

図７は、前方車両と自車との間の白線を示している。点線で囲まれた領域Ｆは、撮像データすなわち撮像範囲である。白線判別部１６は、撮像範囲Ｆ内の白線５２ａ〜５２ｄの中から自車６０に最も近い位置にある白線５２ａの端部Ａを選択し、前方車両６２の後部から最も近い位置にある白線５２ｂの端部Ｂを選択する。この結果、端部Ａと端部Ｂ間に存在する白線の本数Ｍは２本であり、白線間隔の数Ｎは２つであり、白線の本数Ｍと白線間隔の数Ｎは等しい。

図８は、前方車両と自車との間に他の態様で白線が存在する例を示している。図８（ａ）に示す例では、撮像範囲Ｆ内の自車６０に最も近い位置にある白線５２ａの端部Ａは、図７のときと同じだが、前方車両６２の後部から最も近い位置にある白線５２ｄの端部Ｂ１が選択される。この場合、端部Ａと端部Ｂ１の間に存在する白線の本数Ｍは２本、白線間隔の数Ｎは３つである。

また、図８（ｂ）に示す例では、自車に最も近い位置にある白線５２ｂ（５２ａは、撮像範囲外である）の端部Ａ１が選択され、前方車両６２の後部から最も近い位置にある白線５２ｃの端部Ｂが選択される。この場合、端部Ａ１と端部Ｂとの間に存在する白線の本数Ｍは２本、白線間隔の数Ｎは１つである。このように、白線の本数Ｍと白線の間隔の数Ｎは、自車と前方車両の位置関係に応じて変わる。

次に、制御部３０は、白線判別部１６の判別結果を利用して自車から前方車両までの距離を計測する。この際、制御部３０は、自車位置算出部１８の出力および道路地図データを参照し、自車が遡行している道路に対応する白線データ（図３を参照）をメモリ２０から読み出す。制御部３０は、白線判別部１６から受け取った白線の数Ｍと白線間隔の数Ｎと白線データを用い、以下の式に従い自車から前方車両までの車間距離を計測する（ステップＳ１０６）。

例えば、図７に示すように、自車と前方車両との間の白線の本数Ｍが２本、白線間隔の数が２つであり走行道路が高速道路であれば、近似される車間距離は、（８ｍ×２）＋（１２ｍ×２）＝４０メートルとなる。また、一般道路であれば、車間距離＝（５ｍ×２）＋（５ｍ×２）＝２０メートルとなる。同様に、図８（ａ）の場合には、高速道路であれば、車間距離は５２メートル、一般道路であれば２５メートル、図８（ｂ）の場合には、高速道路であれば、車間距離は２８メートル、一般道路であれば、車間距離は１５メートルとなる。

制御部３０は、前方車両までの車間距離を計測すると、その計測結果をディスプレイに表示する（ステップＳ１０７）。図９は、計測された車間距離の表示例である。図９（ａ）に示す表示例は、ディスプレイ２２に映し出される自車前方６２の撮像データに車間距離表示７０を合成したものである。制御部３０は、視覚による出力に加えて、音声出力部２８により車間距離を音声出力させてもよい。

このような表示例のほかに、図９（ｂ）に示すように、ディスプレイ上に、撮像カメラ１２ａによる撮像データ７２を表示し、自車の走行速度表示７４、前方車両との車間距離表示７０、次の交差点の進行方向案内７６を併せて表示してもよい。

次に、制御部３０は、算出された車間距離が、予め設定された一定距離以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。例えば、車間距離が一定距離以下になると、前後車両と接触する危険性が急激に高くなる。そこで、車間距離が一定距離以下と判定されたとき、制御部３０は、表示制御部２４を介してディスプレイ２２に警告を表示したり、音声制御部２８を介してスピーカ２６から警告音を発し、ユーザに対して、前後車両と接近を注意する警告を促す（ステップＳ１０９）。予め設定された一定距離は、高速道路または一般道路に応じて異ならせることが望ましい。

このように本実施例の車間距離計測装置は、撮像データから車両が存在するか否かを検出して、当該車両と自車との間にある白線の本数および白線間隔の数から当該車両と自車との車間距離を算出し、これをディスプレイに表示することで、ユーザに前後車両との車間距離を認識させ、前後車両との異常な接近を回避させることができる。図５に示す車両の検出および距離の計測は、一定間隔で行われ、定期的に前後車両の確認が行われる。また、車両に搭載された前方撮像用カメラや後方撮像用カメラ等の既存の撮像カメラを用いて車間距離を算出するので、赤外線センサやミリ波レーダを用いる必要がなく、コスト上昇を抑制することができる。

上記実施例では、自車の前方を撮像し、前方車両と自車との車間距離を算出したが、これに限定されるものではなく、自車の後方を撮像し、後方車両と自車との車間距離を算出してもよい。また、検出する対象は、車両に限らず、二輪車、人、物体、その他の障害物であっても良く、それらの対象は、静止していても動いていてもよい。さらに、上記実施例は、白線によって走行車線が２つに分割された道路を例に用いたが、これに限らず複数の白線により３つ以上の走行車線に分割された道路であってもよい。さらに、本実施例の車間距離計測装置は、自車が走行中であると停止中であるとを問わない。

図１０は、車間距離計測装置を適応したナビゲーションシステムの構成例を示すブロック図である。ナビゲーションシステム１００は、車間距離計測装置１０に加えて、ユーザからの入力を受ける入力部１１０を含み、さらに制御部３０は、自車位置から目的地までの最適な経路を探索したり、その経路を案内するナビゲーション機能部１２０を含んでいる。自車が走行しているとき、ディスプレイ２２には、自車位置周辺の道路地図が表示され、かつ、そこに自車位置を示すマークが合成して表示される。

例えば、図１１に示すように、ディスプレイ２２は２画面表示に分割され、一方の画面２２ａには、目的地までの誘導経路を含む道路地図が表示され、他方の画面２２ｂには、撮像カメラによって撮像された撮像データが表示され、そこに前後車両との車間距離を併せて表示される。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明に係る車間距離計測装置は、車両の走行時の車間距離警告システムとして利用することができる。利用態様として、ナビゲーション装置や他のコンピュータ等の電子装置と機能的に結合することが可能である。

本発明の実施例に係る車間距離計測装置の構成を示すブロック図である。 車両に取り付けられた撮像カメラの配置を示す平面図である。 メモリに記憶された白線データを示すテーブルである。 図４（ａ）は、高速道路における白線の規定を示し、図４（ｂ）は一般道路における白線の規定を示す図である。 本実施例の車間距離計測装置の計測動作および警告動作を説明するフローチャートである。 自車の前方方向を撮像した撮像データを示す図である。 前方車両と自車との間の白線を示す図である。 前方車両と自車との間に他の態様で白線が存在する例を示す図である。 車間距離の表示例を示す図である。 車間距離計測装置を適応したナビゲーションシステムの構成例を示すブロック図である。 ナビゲーションシステムにおける２画面表示の例を示す図である。

符号の説明

１０：車間距離計測装置 １２：撮像カメラ
１４：車両検出部 １６：白線抽出部
１８：自車位置算出部 ２０：メモリ
２２：ディスプレイ ２４：表示制御部
２６：スピーカ ２８：音声出力部
３０：制御部 ５０：道路
５２、５２ａ〜５２ｄ：白線 ６０：自車
６２：前方車両
Ａ、Ａ１、Ｂ、Ｂ１：端部

Claims (13)

1. 走行車線を区切るために白線が描かれた道路を撮像し、撮像データを出力する撮像手段と、
   前記撮像データに基づき道路上に物体が存在するか否かを検出する検出手段と、
   前記検出手段により物体が検出されたとき、前記撮像データに基づき前記物体と自車との間にある白線の本数を判別する判別手段と、
   前記判別手段により判別された白線の本数に基づき自車から前記物体までの距離を算出する算出手段と、
   を有する、距離計測装置。
2. 前記判別手段はさらに、前記物体と自車との間にある白線間隔の数を判別し、前記算出手段は、白線の本数および白線間隔の数に基づき距離を算出する、請求項１に記載の距離計測装置。
3. 走行車線を区切るため白線が描かれた道路を撮像し、撮像データを出力する撮像手段と、
   前記撮像データに基づき道路上に物体が存在するか否かを検出する検出手段と、
   前記検出手段により物体が検出されたとき、前記撮像データに基づき前記物体と自車との間にある白線間隔の数を判別する判別手段と、
   前記判別手段により判別された白線間隔の数に基づき自車から前記物体までの距離を算出する算出手段と、
   を有する、距離計測装置。
4. 前記判別手段はさらに、前記物体と自車との間にある白線の本数を判別し、前記算出手段は、前記白線間隔の数および白線の本数に基づき距離を算出する、請求項３に記載の距離計測装置。
5. 前記判別手段は、前記撮像データ内の自車から最も近い位置にある白線の端部と、前記物体から手前に最も近い位置にある白線の端部との間にある、白線の本数および白線間隔の数の少なくとも一方を判別する、請求項１ないし４いずれか１つに記載の距離計測装置。
6. 前記距離計測装置さらは、自車が走行している道路が高速道路か一般道路かを判別する道路判別手段を含み、前記算出手段は、前記道路判別手段の判別結果に基づき高速道路または一般道路に規定された白線の長さまたは白線の間隔を用いて距離を算出する、請求項１ないし５いずれか１つに記載の距離計測装置。
7. 距離計測装置はさらに、前記算出手段により算出された距離をディスプレイに表示する表示手段を含む、請求項１ないし６いずれか１つに記載の距離計測装置。
8. 距離計測装置はさらに、前記算出手段により算出された距離が、予め設定された値以下になったとき、前記物体との接近を警告する警告手段を含む、請求項１ないし７いずれか１つに記載の距離計測装置。
9. 請求項１ないし８いずれか１つに記載の距離計測装置と含むナビゲーション装置。
10. 走行車線を区切るため白線が描かれた道路を撮像するステップと、
    前記撮像ステップにより撮像された撮像データに基づき道路上に物体が存在するか否かを検出するステップと、
    物体が検出されたとき、前記撮像データに基づき前記物体と自車との間にある白線の本数を判別するステップと、
    判別された白線の本数に基づき自車から前記物体までの距離を算出するステップと
    を有する、距離計測プログラム。
11. 前記判別するステップはさらに、白線間隔の数を判別し、前記算出するステップは、前記白線の本数および白線間隔の数に基づき距離を算出する、請求項１０に記載の距離計測プログラム。
12. 距離計測プログラムはさらに、前記撮像データを表示するステップと、算出された距離を前記撮像データに合成するステップとを含む、請求項１０または１１に記載の距離計測プログラム。
13. 距離計測プログラムはさらに、物体までの距離が予め設定された距離以下であるか否かを判定するステップと、
    前記距離が予め設定された値以下になったとき、警告を発するステップと、
    を含む、請求項１０ないし１２いずれか１つに記載の距離計測プログラム。

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