JP2010170449A - Device and method for creating range image data for vehicle - Google Patents

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吉広 枝本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and method for creating range image data for a vehicle to continuously track the situation in front of one's own vehicle. <P>SOLUTION: The device includes a floodlight 5, an image intensifier 7b, a high-speed camera 8, a timing controller 9, and an image processing unit 10. The timing controller 9 controls so as to pick up an image with changing the amount of light in largeness at the same target distance. The image processing unit 10 processes steps S2-S6 to replace the luminance value of a pixel in the picked up image whose amount of light is reduced to the doubled value when the luminance value of the pixel in the picked up image whose amount of light is increased is saturated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用距離画像データ生成装置及び方法の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of vehicle distance image data generation apparatus and method.

特許文献1には、自車両前方を投光し、ターゲット距離から戻ってくる反射光のタイミングに合わせて撮像した画像に基づいて、当該ターゲット距離に障害物等の物体が存在するか否かを検出する技術が開示されている。   In Patent Literature 1, whether or not an object such as an obstacle exists at the target distance is based on an image that is projected in accordance with the timing of reflected light that is projected in front of the host vehicle and returned from the target distance. Techniques for detection are disclosed.

米国特許第6700123号明細書US Pat. No. 6,732,123

しかしながら、上記従来技術にあっては、ターゲット距離以外の物体を検出できない。つまり、状況の把握が間欠的であり、自車両前方の状況を連続的に把握できないという問題があった。   However, in the above prior art, objects other than the target distance cannot be detected. That is, there is a problem that the situation is intermittently grasped and the situation ahead of the host vehicle cannot be grasped continuously.

本発明の目的は、自車両前方の状況を連続的に把握できる車両用距離画像データ生成装置及び方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a vehicle distance image data generation apparatus and method that can continuously grasp the situation ahead of the host vehicle.

上記目的を達成するため、本発明では、自車両前方に所定周期でパルス光を投光する投光手段と、ターゲット距離に応じて設定される撮像タイミングで前記ターゲット距離から帰ってくる反射光を撮像する撮像手段と、前記ターゲット距離が連続的に変化するように前記撮像タイミングを制御するタイミング制御手段と、前記撮像手段により得られたターゲット距離の異なる複数の撮像画像における同一画素の輝度に基づいて、画素毎の物体までの距離を表す距離画像データを生成する距離画像データ生成手段と、を備え、前記タイミング制御手段は、同じターゲット距離で、投光量を大小に変化させた撮像を行うよう制御し、前記距離画像データ生成手段は、投光量を大きくして撮像した画像中の画素の輝度値が飽和した場合に、投光量を小さくして撮像した画像中の画素の輝度値を倍増した値に置き換える補正手段を備えた、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the present invention, light projecting means for projecting pulsed light in front of the host vehicle at a predetermined cycle, and reflected light returning from the target distance at an imaging timing set according to the target distance are provided. Based on the brightness of the same pixel in a plurality of captured images with different target distances obtained by the imaging means, an imaging means for imaging, a timing control means for controlling the imaging timing so that the target distance changes continuously Distance image data generation means for generating distance image data representing the distance to the object for each pixel, and the timing control means performs imaging with the same target distance and with the light projection amount varied. The distance image data generation means controls the light projection amount when the luminance value of the pixel in the image captured by increasing the light projection amount is saturated. With a correction means for replacing the value obtained by doubling the luminance values of pixels in the image captured by the fence, characterized in that.

よって、本発明にあっては、自車両前方の状況を連続的に把握できる。   Therefore, in this invention, the situation ahead of the own vehicle can be grasped | ascertained continuously.

実施例1の障害物検出装置1の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the obstruction detection apparatus 1 of Example 1. FIG. 1つの撮像エリアを撮像する際の、投光器5の動作(投光動作)とゲート7aの動作(カメラゲート動作)との時間的な関係を示す図である。It is a figure which shows the temporal relationship between the operation | movement (light projection operation | movement) of the light projector 5, and the operation | movement (camera gate operation | movement) of the gate 7a at the time of imaging one imaging area. 撮像エリアの一部がオーバーラップする状態を示す図である。It is a figure which shows the state which a part of imaging area overlaps. 撮像エリアを無限に増やして撮像を行った場合の時間的な輝度変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a temporal luminance change at the time of imaging by increasing an imaging area infinitely. 実施例1の画像処理部10で実行される距離画像データ生成制御処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a flow of distance image data generation control processing executed by the image processing unit 10 according to the first embodiment. 自車両前方の異なる位置に4人の歩行者A〜Dが存在している状況を示す図である。It is a figure which shows the condition where four pedestrians AD exist in the different position ahead of the own vehicle. 各歩行者A〜Bに対応する画素の時間的な輝度変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the temporal luminance change of the pixel corresponding to each pedestrian A-B. 実施例1の距離画像データ生成作用を示す図である。It is a figure which shows the distance image data generation effect | action of Example 1. FIG. 実施例1の距離画像データ生成装置の輝度値の飽和処理の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the saturation process of the luminance value of the distance image data generation apparatus of Example 1. FIG. 実施例2における多重露光の状態のタイムチャートである。6 is a time chart of a state of multiple exposure in Example 2. 実施例2の多重露光による距離画像データ生成作用を示す図である。It is a figure which shows the distance image data production | generation effect | action by the multiple exposure of Example 2. FIG. 実施例3における多重露光の状態のタイムチャートである。12 is a time chart of a state of multiple exposure in Example 3.

以下、本発明の車両用距離画像データ生成装置及び方法を実現する実施の形態を、請求項1,2,5に係る発明に対応する実施例1と、請求項1,2,3,5に係る発明に対応する実施例2と、請求項1,2,3,4,5に係る発明に対応する実施例3に基づいて説明する。   Embodiments for realizing the vehicle distance image data generating apparatus and method according to the present invention are described in the first embodiment corresponding to the first, second, and fifth aspects, and the first, second, third, and fifth aspects. A second embodiment corresponding to the present invention and a third embodiment corresponding to the first, second, third, fourth, and fifth aspects of the invention will be described.

まず、構成を説明する。
図1は、本発明の車両用距離画像データ生成装置を適用した実施例1の障害物検出装置1の構成を示すブロック図であり、実施例1の障害物検出装置1は、距離画像データ生成装置2と、物体認識処理部3と、判断部4とを備えている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an obstacle detection apparatus 1 according to a first embodiment to which the vehicle distance image data generation apparatus according to the present invention is applied. A device 2, an object recognition processing unit 3, and a determination unit 4 are provided.

距離画像データ生成装置2は、投光器(投光手段)5と、対物レンズ6と、光倍増部7と、高速度カメラ(撮像手段)8と、タイミングコントローラ(タイミング制御手段)9と、画像処理部(距離画像データ生成手段)10とを備えている。   The distance image data generation device 2 includes a projector (projecting unit) 5, an objective lens 6, a light doubling unit 7, a high-speed camera (imaging unit) 8, a timing controller (timing control unit) 9, and image processing. Unit (distance image data generating means) 10.

投光器5は、車両の前端部に配置した近赤外線LED5a(レンズと発光部を構成する)であり、タイミングコントローラ9から出力されるパルス信号に応じて、所定の投光時間tL(例えば、5ns)の間、パルス光を出力する。パルス信号の周期は、投光器5の投光周期tPであり、投光周期tPは、例えば、1/100s以下の間隔とする。
対物レンズ6は、物体からの反射光を受光するためのもので、投光器5と隣接配置している。例えば、自車両前方の所定範囲を撮像できる画角とするように設定された光学系である。
The projector 5 is a near-infrared LED 5a (which constitutes a lens and a light emitting unit) disposed at the front end of the vehicle, and according to a pulse signal output from the timing controller 9, a predetermined projection time tL (for example, 5 ns). During this period, pulse light is output. The cycle of the pulse signal is the projection cycle tP of the projector 5, and the projection cycle tP is, for example, an interval of 1/100 s or less.
The objective lens 6 is for receiving reflected light from an object, and is disposed adjacent to the projector 5. For example, the optical system is set to have an angle of view capable of capturing a predetermined range in front of the host vehicle.

光倍増部7は、ゲート7aとイメージインテンシファイア7bとを備えている。
ゲート7aは、タイミングコントローラ9からの開閉指令信号に応じて開閉する。ここで、実施例1では、ゲート7aの開時間(ゲート時間)tGを、投光時間tLと同じ5nsとしている。ここで、ゲート時間tGは、撮像エリア(ターゲット距離)の撮像対象幅に相当し、ゲート時間tGを長くするほど撮像エリアの撮像対象幅は長くなる。実施例1では、ゲート時間tG=5nsとしているため、撮像対象幅は、光速度(約3×108m/s)×ゲート時間(5ns)から、1.5mとなる。
The light multiplication unit 7 includes a gate 7a and an image intensifier 7b.
The gate 7a opens and closes in response to an opening / closing command signal from the timing controller 9. Here, in Example 1, the opening time (gate time) tG of the gate 7a is set to 5 ns, which is the same as the light projection time tL. Here, the gate time tG corresponds to the imaging target width of the imaging area (target distance). The longer the gate time tG, the longer the imaging target width of the imaging area. In the first embodiment, since the gate time tG = 5 ns, the imaging target width is 1.5 m from the speed of light (about 3 × 10 8 m / s) × gate time (5 ns).

イメージインテンシファイア7bは、極微弱な光(物体からの反射光等)を一旦電子に変換して電気的に増幅し、再度蛍光像に戻すことで光量を倍増してコントラストのついた像を見るデバイスである。イメージインテンシファイア7bの光電面より光電現象によって打ち出された光電子はkVオーダーの高電圧で加速され、陽極側の蛍光面に打ち込まれることにより、100倍以上の光子数の蛍光を発する。   The image intensifier 7b temporarily converts extremely weak light (reflected light from an object, etc.) into electrons and then electrically amplifies it, and returns it to a fluorescent image again, thereby doubling the amount of light and producing an image with contrast. It is a viewing device. Photoelectrons launched from the photocathode of the image intensifier 7b by a photoelectric phenomenon are accelerated by a high voltage of the order of kV, and are emitted to the phosphor screen on the anode side, thereby emitting fluorescence having a photon number of 100 times or more.

蛍光面で発生した蛍光は、ファイバオプティックプレートにより、そのままの位置関係を保ったまま散乱されることなく高速度カメラ8のイメージセンサに導かれる。
高速度カメラ8は、タイミングコントローラ9からの指令信号に応じて、光倍増部7から発せられた像を撮像し、撮像画像(カラー画像)を画像処理部10へ出力する。実施例1では、解像度640×480(横:縦)、輝度値1〜255(256段階)、100fps以上のカメラを用いている。
The fluorescence generated on the phosphor screen is guided to the image sensor of the high-speed camera 8 by the fiber optic plate without being scattered while maintaining the same positional relationship.
The high-speed camera 8 captures an image emitted from the light doubling unit 7 in response to a command signal from the timing controller 9 and outputs a captured image (color image) to the image processing unit 10. In the first embodiment, a camera having a resolution of 640 × 480 (horizontal: vertical), a luminance value of 1 to 255 (256 levels), and 100 fps or more is used.

タイミングコントローラ9は、高速度カメラ8により撮像される撮像画像が、狙った撮像エリアから帰ってくる反射光のタイミングとなるように、投光器5の投光開始時点からゲート7aを開くまでの時間であるディレイ時間tDを設定し、ディレイ時間に応じた開閉指令信号を出力することで、撮像タイミングを制御する。つまり、ディレイ時間tDは、自車両から撮像エリアまでの距離(撮像対象距離)を決める値であり、ディレイ時間tDと撮像対象距離との関係は、以下の式となる。
撮像対象距離=光速度(約3×108m/s)×ディレイ時間tD/2
図2に、1つの撮像エリアを撮像する際の、投光器5の動作(投光動作)とゲート7aの動作(カメラゲート動作)との時間的な関係を示す。
The timing controller 9 is the time from the light projection start time of the projector 5 until the gate 7a is opened so that the captured image captured by the high-speed camera 8 is the timing of the reflected light returning from the target imaging area. The imaging timing is controlled by setting a certain delay time tD and outputting an open / close command signal corresponding to the delay time. That is, the delay time tD is a value that determines the distance from the host vehicle to the imaging area (imaging target distance), and the relationship between the delay time tD and the imaging target distance is as follows.
Imaging distance = speed of light (approx. 3 x 10 8 m / s) x delay time tD / 2
FIG. 2 shows a temporal relationship between the operation of the projector 5 (light projection operation) and the operation of the gate 7a (camera gate operation) when imaging one imaging area.

タイミングコントローラ9は、撮像エリアが車両手前側から先方へと連続的に移動するように、ディレイ時間tDを所定間隔(例えば、10ns)ずつ長くすることで、高速度カメラ8の撮像範囲を車両前方側へ変化させる。なお、タイミングコントローラ9は、ゲート7aが開く直前に高速度カメラ8の撮像動作を開始させ、ゲート7aが完全に閉じた後に撮像動作を終了させる。但し、実施例1では、タイミングコントローラ9は、撮像対象距離(ターゲット距離)に応じて、予め多重露光回数を設定しておき、このデータを読み出して、ある一つの撮像対象距離における撮像が所定回数の投光動作とゲート7aの開閉動作で構成されるようにする。そのため、設定された所定回数が複数回の場合は、複数回の投光動作とゲート7aの開閉動作後に撮像動作を終了させることになる。   The timing controller 9 increases the imaging range of the high-speed camera 8 by increasing the delay time tD by a predetermined interval (for example, 10 ns) so that the imaging area continuously moves from the front side of the vehicle to the front side. Change to the side. The timing controller 9 starts the imaging operation of the high-speed camera 8 immediately before the gate 7a is opened, and ends the imaging operation after the gate 7a is completely closed. However, in the first embodiment, the timing controller 9 sets the number of multiple exposures in advance according to the imaging target distance (target distance), reads this data, and performs imaging at a certain imaging target distance a predetermined number of times. And the opening / closing operation of the gate 7a. Therefore, when the predetermined number of times set is a plurality of times, the imaging operation is terminated after a plurality of light projection operations and the opening / closing operation of the gate 7a.

また、実施例1では、図3に示すように、撮像対象距離をB1→B2→B3→…と連続的に変化させながら撮像する際、撮像エリアの撮像対象幅Aよりも撮像対象距離の増加量(B2-B1)を短くすることで、撮像エリアの一部がオーバーラップしながら変化するように撮像対象距離の増加量を設定している。   Further, in the first embodiment, as illustrated in FIG. 3, when the imaging target distance is continuously changed from B1 → B2 → B3 →..., The imaging target distance is increased more than the imaging target width A of the imaging area. By increasing the amount (B2-B1), the increase amount of the imaging target distance is set so that a part of the imaging area changes while overlapping.

図4は、撮像対象距離の増加量を極限まで小さくした場合、言い換えると、撮像エリアを無限に増やして撮像を行った場合の時間的な輝度変化を示す模式図であり、撮像エリアの一部をオーバーラップさせることで、連続する複数の撮像画像における同一の画素の輝度値は、徐々に増加し、ピーク後は徐々に小さくなる特性となる。なお、実際には撮像エリアは有限個(1〜n)であるが、連続する撮像エリアの一部をオーバーラップさせることで、時間的な輝度変化は図4の特性に近くなる。   FIG. 4 is a schematic diagram showing temporal luminance changes when the amount of increase in the imaging target distance is reduced to the limit, in other words, when imaging is performed with an infinite increase in the imaging area. By overlapping each other, the luminance value of the same pixel in a plurality of consecutive captured images gradually increases, and after the peak, the luminance value gradually decreases. In practice, the number of imaging areas is limited (1 to n), but by overlapping a part of continuous imaging areas, the temporal luminance change becomes close to the characteristics of FIG.

タイミングコントローラ9は、1フレーム分、すなわち、設定された所定範囲(エリア1、エリア2、…、エリアn)の撮像画像が全て撮像された場合、画像処理部10に対し画像処理指令信号を出力する。
また実施例1において、タイミングコントローラ9は、上記説明した各撮像エリアの撮像、つまり1フレーム分の撮像を、所定の第1投光量で行い、且つ第1投光量の1/2の投光量にした第2投光量でも撮像を行うようにする。
The timing controller 9 outputs an image processing command signal to the image processing unit 10 when all the captured images for one frame, that is, the set predetermined range (area 1, area 2,..., Area n) are captured. To do.
In the first embodiment, the timing controller 9 performs imaging of each imaging area described above, that is, imaging for one frame with a predetermined first light projection amount and a light projection amount that is ½ of the first light projection amount. Imaging is performed even with the second light projection amount.

画像処理部10は、高速度カメラ8により撮像された1フレーム分の撮像画像(撮像画素)から、距離情報を色や輝度等で表す距離画像データを生成し、生成した距離画像データを物体認識処理部3へ出力する。   The image processing unit 10 generates distance image data representing distance information by color, luminance, and the like from one frame of captured images (imaging pixels) captured by the high-speed camera 8, and object recognition is performed on the generated distance image data. Output to the processing unit 3.

物体認識処理部3は、距離画像データに含まれる物体に対して、画像処理、例えば、ラベリング、パターンマッチング等により距離画像データに含まれる物体を特定する。
判断部4は、物体認識処理部3により特定された物体(人、自動車、標識等)と自車両との関係(距離、相対速度等)に基づいて、警報等による運転者への情報提示、自動ブレーキ等の車両制御の要否を判断する。
The object recognition processing unit 3 identifies an object included in the distance image data by performing image processing, for example, labeling, pattern matching, or the like on the object included in the distance image data.
Based on the relationship (distance, relative speed, etc.) between the object (person, car, sign, etc.) identified by the object recognition processing unit 3 and the host vehicle, the determination unit 4 presents information to the driver by an alarm, Determine whether vehicle control such as automatic braking is necessary.

[距離画像データ生成制御処理]
図5は、実施例1の画像処理部10で実行される距離画像データ生成制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この処理は、所定の演算周期で繰り返し実行される。
[Distance image data generation control processing]
FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of the distance image data generation control process executed by the image processing unit 10 according to the first embodiment. Each step will be described below. This process is repeatedly executed at a predetermined calculation cycle.

ステップS1では、画像処理部10が、投光器5による投光を行わずに自車両前方を撮像した撮像画像の最も輝度の低い輝度値データを後の輝度判断のために記憶し、ステップS2へ移行する。このデータは、距離画像データ生成の際に用いるものとする。   In step S1, the image processing unit 10 stores the luminance value data having the lowest luminance of the captured image obtained by imaging the front of the host vehicle without performing the light projection by the projector 5 for later luminance determination, and proceeds to step S2. To do. This data is used when generating the distance image data.

ステップS2では、画像処理部10が、第1投光量及び第2投光量の撮像画像を入力し、ステップS3へと移行する。   In step S2, the image processing unit 10 inputs captured images of the first light projection amount and the second light projection amount, and proceeds to step S3.

ステップS3では、画像処理部10が、第1投光量で撮像した画像中の各画素の輝度値が飽和しているかどうかを判断し、飽和しているならばステップS4へ進み、飽和していないならばステップS5へ進む。なお、輝度値の飽和は、予め設定した輝度閾値に達しているどうかにより判断する。   In step S3, the image processing unit 10 determines whether or not the luminance value of each pixel in the image picked up with the first light projection amount is saturated. If it is saturated, the process proceeds to step S4, and is not saturated. If so, go to step S5. Note that the saturation of the luminance value is determined based on whether or not a predetermined luminance threshold is reached.

ステップS4では、画像処理部10が、第1投光量で撮像した画素の飽和している輝度値を、第2投光量の輝度値を2倍したものに置き換え、距離画像に用いる処理データとして更新する。   In step S4, the image processing unit 10 replaces the saturated luminance value of the pixel imaged with the first light projection amount with a value obtained by doubling the luminance value of the second light projection amount, and updates it as processing data used for the distance image. To do.

ステップS5では、画像処理部10が、第1投光量で撮像した画素の輝度値を、距離画像に用いる処理データとして更新する。   In step S5, the image processing unit 10 updates the luminance value of the pixel imaged with the first light projection amount as processing data used for the distance image.

ステップS6では、画像処理部10が、1つの撮像エリア分となる1画像分の飽和処理が終了したかどうかを判断し、終了したならばステップS7へ進み、終了していないならばステップS3へ戻る。このステップS6→S3の流れを繰り返すことにより、各画素の飽和処理を行う。   In step S6, the image processing unit 10 determines whether or not the saturation processing for one image corresponding to one imaging area is completed. If completed, the process proceeds to step S7. If not completed, the process proceeds to step S3. Return. By repeating this flow of steps S6 → S3, saturation processing of each pixel is performed.

ステップS7では、画像処理部10が、1フレーム分(エリア1、エリア2、…、エリアn)の画像入力が終了したか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS2へ戻る。   In step S7, the image processing unit 10 determines whether or not image input for one frame (area 1, area 2,..., Area n) has been completed. If YES, the process proceeds to step S8, and if NO, the process returns to step S2.

ステップS8では、色や輝度により距離情報を伴う画像として、距離画像データを生成し、リターンへ移行する。   In step S8, distance image data is generated as an image with distance information by color and brightness, and the process proceeds to return.

次に、作用を説明する。
[距離画像データ生成作用]
タイミングコントローラ9は、高速度カメラ8により撮像される撮像画像が、狙った撮像エリアから帰ってくる反射光のタイミングとなるように、ディレイ時間tDを設定し、高速度カメラ8の撮像タイミングを制御する。狙った撮像エリアに物体が存在している場合、投光器5から出射された光が撮像エリアから戻ってくる時間は、自車両と撮像エリアまでの距離(撮像対象距離)を光が往復する時間となるため、ディレイ時間tDは、撮像対象距離と光速度から求めることができる。
Next, the operation will be described.
[Distance image data generation function]
The timing controller 9 controls the imaging timing of the high-speed camera 8 by setting the delay time tD so that the captured image captured by the high-speed camera 8 becomes the timing of the reflected light returning from the target imaging area. To do. When an object is present in the target imaging area, the time for the light emitted from the projector 5 to return from the imaging area is the time for the light to reciprocate the distance between the host vehicle and the imaging area (imaging target distance). Therefore, the delay time tD can be obtained from the imaging target distance and the speed of light.

上記方法で得られた高速度カメラ8の撮像画像において、撮像エリアに物体が存在する場合、当該物体の位置に対応する画素の輝度値データは、反射光の影響を受け、他の画素の輝度値データよりも高い値を示す。これにより、各画素の輝度値データに基づいて、狙った撮像エリアに存在する物体との距離を求めることができる。   In the captured image of the high-speed camera 8 obtained by the above method, when an object exists in the imaging area, the luminance value data of the pixel corresponding to the position of the object is affected by the reflected light, and the luminance of other pixels Indicates a value higher than the value data. Thereby, based on the luminance value data of each pixel, the distance from the object existing in the targeted imaging area can be obtained.

さらに、実施例1では、ディレイ時間tDを変化させながら撮像エリア1〜nの撮像画像を取得する。続いて、同じ画素位置の前後の距離の輝度値データを比較し、最も高い輝度値データを当該画素で検出する物体の距離とし、撮像範囲(640×480)の距離の情報を持つデータ(距離画像データ)を生成する。   Furthermore, in the first embodiment, captured images of the imaging areas 1 to n are acquired while changing the delay time tD. Subsequently, the brightness value data of the distance before and after the same pixel position is compared, the highest brightness value data is set as the distance of the object detected by the pixel, and the data (distance with distance information of the imaging range (640 × 480)) Image data).

従来のレーザレーダやステレオカメラを用いた距離検出方法では、雨、霧や雪などの影響を受けやすく、信号レベルに対するノイズレベルが大きくなる(SN比が小さい)ため、悪天候時の信頼性が低い。なお、悪天候の影響を受けにくいミリ波レーダを用いた場合、距離検出の信頼性は高くなるが、ミリ波レーダの信号から物体認識(物体の特定)を行うのは困難であり、別途カメラ画像が必要となる。そして、悪天候時にはカメラ画像が不明瞭となるため、正確な物体認識を行うことは困難である。   Conventional distance detection methods using laser radars and stereo cameras are susceptible to rain, fog, snow, etc., and the noise level with respect to the signal level is large (the SN ratio is small), so the reliability in bad weather is low. . When using a millimeter wave radar that is not easily affected by bad weather, the reliability of distance detection is high, but it is difficult to perform object recognition (object identification) from the millimeter wave radar signal. Is required. Further, since the camera image becomes unclear during bad weather, it is difficult to perform accurate object recognition.

これに対し、実施例1では、狙った撮像エリアから帰ってくる反射波のみを撮像画像に反映させるため、雨、霧や雪などの影響により屈曲した光、すなわち、ノイズの混入レベルを低く抑え、高いSN比を得ることができる。つまり、悪天候や夜間にかかわらず、高い距離検出精度を得ることができる。
そして、生成された距離画像データにより、画像から検出される物体の距離が分かるため、その後パターンマッチング等の手法を用いて物体認識を行う場合、物体との距離を瞬時に把握できる。
On the other hand, in the first embodiment, only reflected waves returning from the target imaging area are reflected in the captured image, so that the light bent due to the influence of rain, fog, snow, or the like, that is, the noise mixing level is kept low. High signal-to-noise ratio can be obtained. That is, high distance detection accuracy can be obtained regardless of bad weather or night.
And since the distance of the object detected from an image is known from the produced | generated distance image data, when performing object recognition using methods, such as pattern matching after that, the distance with an object can be grasped | ascertained instantaneously.

さらに、実施例1では、撮像エリアを連続的に変化させて複数の撮像画像を取得し、各撮像画像を比較して各画素の距離を検出しているため、自車両前方の状況を連続的に、かつ、広範囲に亘って把握できる。例えば、自車両と先行車両との間に歩行者が飛び出してきた状況であっても、先行車と歩行者の距離をそれぞれ同時に把握でき、警報による運転者への情報提示や自動ブレーキ等の車両制御を行うことが可能である。   Furthermore, in the first embodiment, the captured area is continuously changed to acquire a plurality of captured images, and the captured images are compared to detect the distance of each pixel. In addition, it can be grasped over a wide range. For example, even in a situation where a pedestrian has jumped between the host vehicle and the preceding vehicle, the distance between the preceding vehicle and the pedestrian can be grasped at the same time. Control can be performed.

図6は、自車両前方の異なる位置に4人の歩行者A〜Dが存在している状況を示し、自車両と各歩行者との距離の関係は、A<B<C<Dとする。
このとき、実施例1では、1つの物体からの反射光が連続する複数の撮像エリアにおける撮像画像のオブジェクトを構成する画素に反映されるように、撮像エリアの一部をオーバーラップさせている。このため、各歩行者に対応するオブジェクトを構成する画素の時間的な輝度変化は、図7に示すように、歩行者の位置でピークを取る三角形の特性を示す。
FIG. 6 shows a situation in which four pedestrians A to D exist at different positions in front of the host vehicle, and the relationship between the distance between the host vehicle and each pedestrian is A <B <C <D. .
At this time, in the first embodiment, a part of the imaging area is overlapped so that the reflected light from one object is reflected on the pixels constituting the object of the captured image in the plurality of imaging areas in which the reflected light is continuous. For this reason, the temporal luminance change of the pixels constituting the object corresponding to each pedestrian shows a triangular characteristic that takes a peak at the position of the pedestrian as shown in FIG.

なお、距離画像データは、警報や車両制御に用いるデータであるため、ある程度の演算速度が要求される以上、撮像エリアを無限に細かく設定することは時間的に不可能であるが、1つの物体からの反射光が複数の撮像画像の含まれるようにすることで、図8に示すように、画素の時間的な輝度変化を上記特性に近似させ、三角形部分のピークと対応する撮像エリアを、当該画素における物体の距離とすることで、検出精度を高めることができる。   Since the distance image data is data used for alarms and vehicle control, it is impossible to set an imaging area infinitely finely as long as a certain calculation speed is required. By making the reflected light from the plurality of captured images included, as shown in FIG. 8, the temporal luminance change of the pixel is approximated to the above characteristics, and the imaging area corresponding to the peak of the triangular portion is By setting the distance of the object in the pixel, detection accuracy can be increased.

[飽和処理作用]
図9は実施例1の距離画像データ生成装置の輝度値の飽和処理の状態を示す説明図である。
図9では横軸を距離とし、撮像エリアの異なる複数画像において同一画素の輝度値を示したものである。
障害物検出のための撮像において、確実な検出のために反射率が比較的低い物体に合わせて撮像すると、車両のリフレクタや道路標識などの極端に反射率が高いものに対しては、その前後から撮像した輝度値が飽和状態になってしまい、正確な距離が困難となる。つまり、図9(a)に輝度特性102で示すように輝度値が飽和すると、ピーク輝度となる対象距離を正確に測れなくなる。言い換えると、飽和範囲のいずれにピークがあるのかを判断できなくなる。
[Saturation action]
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a state of saturation processing of luminance values of the distance image data generation device according to the first embodiment.
In FIG. 9, the horizontal axis indicates the distance, and the luminance value of the same pixel is shown in a plurality of images with different imaging areas.
In imaging for obstacle detection, if imaging is performed with an object that has a relatively low reflectance for reliable detection, it will be before and after an extremely high reflectance such as a vehicle reflector or a road sign. Therefore, the luminance value picked up from becomes saturated, and the accurate distance becomes difficult. That is, as shown by the luminance characteristic 102 in FIG. 9A, when the luminance value is saturated, the target distance that becomes the peak luminance cannot be measured accurately. In other words, it is impossible to determine which of the saturation ranges has a peak.

実施例1では、飽和処理を行うことによって、反射率の低い物体に合わせて撮像しても、ピーク輝度の対象距離を検出できるようにする。
実施例1では、反射率の低い物体に合わせて設定した第1投光量での撮像(図9(a)参照)と、第1投光量の1/2の投光量での撮像(図9(b)参照)を行う。
すると、第1投光量の撮像では、図9(a)の輝度特性101に示すように、反射率が低い物体は輝度ピークを得られるが、図9(a)の輝度特性102に示すように反射率が高い物体は輝度ピークが飽和する。
In the first embodiment, the saturation process is performed so that the target distance of the peak luminance can be detected even when imaging is performed in accordance with an object having a low reflectance.
In the first embodiment, imaging with a first light projection amount set in accordance with an object having a low reflectance (see FIG. 9A) and imaging with a light projection amount ½ of the first light projection amount (FIG. 9 ( b)).
Then, in imaging with the first light projection amount, as shown in the luminance characteristic 101 in FIG. 9A, an object having a low reflectance can obtain a luminance peak, but as shown in the luminance characteristic 102 in FIG. 9A. An object with high reflectivity has a saturated luminance peak.

これに対して、第2投光量の撮像では、投光量を1/2にしているので、図9(b)の輝度特性103,104で示すように、得られる輝度値は1/2になるものの、反射率が高い物体に対しても輝度ピークが確実に得られる。
そして、ステップS2〜S6の処理により、第1投光量で撮像した画像の画素で飽和した輝度値を検出し、それを第2投光量の輝度値を2倍したものに置き換えることにより、距離画像を作成するための処理データは図9(c)に示すようになる。
On the other hand, in the imaging of the second light projection amount, since the light projection amount is halved, as shown by the luminance characteristics 103 and 104 in FIG. However, a luminance peak can be reliably obtained even for an object having a high reflectance.
Then, by the processing in steps S2 to S6, the brightness value saturated with the pixels of the image captured with the first light projection amount is detected and replaced with a value obtained by doubling the luminance value of the second light projection amount. The processing data for creating is as shown in FIG.

図9(c)では、図9(a)の輝度特性101で飽和していないものは、そのまま距離画像データの生成に用いる処理データとなる。そして、飽和しているものは、その飽和範囲の全ての輝度データが第2投光量で撮像した値を2倍にしたものに置き換えられるため、図9(c)に輝度特性105で示すように、輝度特性102と合わせて、輝度ピークを検出できる輝度特性となる。
これによって、処理データを用いて生成される距離画像の精度が向上する。そして、その撮像が反射率の低い物体に投光量を合わせて撮像されることにより、確実な障害物の検出が行われる。
In FIG. 9C, what is not saturated in the luminance characteristic 101 of FIG. 9A becomes processing data used for generating the distance image data as it is. For the saturated one, all the luminance data in the saturation range can be replaced with a value obtained by doubling the value captured with the second light projection amount, as shown by the luminance characteristic 105 in FIG. Together with the luminance characteristic 102, the luminance characteristic can be detected.
This improves the accuracy of the distance image generated using the processing data. Then, the obstacle is reliably detected by imaging the object with the light projection amount adjusted to an object having a low reflectance.

次に、効果を説明する。   Next, the effect will be described.

実施例1の車両用距離画像データ生成装置及び方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。   In the vehicle distance image data generation apparatus and method according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.

(1)自車両前方に所定周期でパルス光を投光する投光器5と、ターゲット距離に応じて設定される撮像タイミングでターゲット距離から帰ってくる反射光を撮像するイメージインテンシファイア7b及び高速度カメラ8と、ターゲット距離が連続的に変化するように撮像タイミングを制御するタイミングコントローラ9と、イメージインテンシファイア7b及び高速度カメラ8により得られたターゲット距離の異なる複数の撮像画像における同一画素の輝度に基づいて、画素毎の物体までの距離を表す距離画像データを生成する画像処理部10を備え、タイミングコントローラ9は、同じターゲット距離で、投光量を大小に変化させた撮像を行うよう制御し、画像処理部10は、投光量を大きくして撮像した画像中の画素の輝度値が飽和した場合に、投光量を小さくして撮像した画像中の画素の輝度値を倍増した値に置き換えるステップS2〜S6の処理を備えたため、自車両前方の状況を連続的に把握できる。また、大きい投光量により障害物を確実に検出しつつ、輝度ピークを確実に検出して、距離画像データの検出精度を向上させることができる。   (1) A projector 5 that projects pulsed light in front of the host vehicle at a predetermined period, an image intensifier 7b that captures reflected light returning from the target distance at an imaging timing set according to the target distance, and a high speed The same pixel in a plurality of captured images with different target distances obtained by the camera 8, the timing controller 9 that controls the imaging timing so that the target distance changes continuously, the image intensifier 7b, and the high-speed camera 8 An image processing unit 10 that generates distance image data representing a distance to an object for each pixel based on luminance is provided, and the timing controller 9 performs control so as to perform imaging while changing the amount of light emitted from the same target distance. Then, the image processing unit 10 increases the luminance value of the pixels in the image captured by increasing the light projection amount. , Because with the processing of step S2~S6 replaced with the value obtained by doubling the luminance values of pixels in the image captured by reducing the projection amount, the condition of the vehicle ahead can be continuously grasp. In addition, it is possible to improve the detection accuracy of distance image data by reliably detecting a luminance peak while reliably detecting an obstacle with a large amount of light projection.

(2)上記(1)において、タイミングコントローラ9は、投光量の大きい第1投光量と、第1投光量の1/2の投光量の第2投光量により、同じターゲット距離で撮像を行うよう制御し、画像処理部10のステップS2〜S6の処理は、第1投光量により撮像した画像中の画素の輝度値が飽和した場合に、第2投光量で撮像した画像中の画素の輝度値を2倍にした値に置き換えるため、大きな投光量である第1投光量により障害物を確実に検出しつつ、飽和した輝度値を第2投光量で撮像した輝度値を2倍にしたものに置き換えることで、輝度ピークを確実に検出して、距離画像データの検出精度を向上させることができる。   (2) In the above (1), the timing controller 9 captures an image at the same target distance by using a first light emission amount having a large light emission amount and a second light emission amount that is ½ of the first light emission amount. The processes of steps S2 to S6 of the image processing unit 10 are controlled so that the luminance value of the pixel in the image captured with the second light projection amount is saturated when the luminance value of the pixel in the image captured with the first light projection amount is saturated. Is replaced with a value obtained by doubling the luminance value obtained by imaging the saturated luminance value with the second light emission amount while reliably detecting an obstacle with the first light emission amount which is a large light emission amount. By replacing, it is possible to reliably detect the luminance peak and improve the detection accuracy of the distance image data.

(5)自車両前方に所定周期でパルス光を投光器5で投光し、ターゲット距離に応じて設定される撮像タイミングでターゲット距離から帰ってくる反射光をイメージインテンシファイア7b及び高速度カメラ8で撮像し、同じターゲット距離では、投光量を大小に変化させた撮像を行うようにし、且つターゲット距離が連続的に変化するように撮像タイミングをタイミングコントローラ9で制御し、投光量を大きくして撮像した画像中の画素の輝度値が飽和した場合に、投光量を小さくして撮像した画像中の画素の輝度値を倍増した値に置き換えるステップS2〜S6の処理による補正を画像処理部10で行い、補正により得られたターゲット距離の異なる複数の撮像画像における同一画素の輝度に基づいて、画素毎の物体までの距離を表わす距離画像データを画像処理部10で生成したため、自車両前方の状況を連続的に把握できる。また、大きい投光量により障害物を確実に検出しつつ、輝度ピークを確実に検出して、距離画像データの検出精度を向上させることができる。   (5) Pulse light is projected by the projector 5 at a predetermined period in front of the host vehicle, and reflected light returning from the target distance at the imaging timing set according to the target distance is reflected to the image intensifier 7b and the high-speed camera 8 In the same target distance, imaging is performed by changing the light projection amount in large and small, and the timing is controlled by the timing controller 9 so that the target distance continuously changes, and the light projection amount is increased. When the luminance value of the pixel in the captured image is saturated, the image processing unit 10 performs correction by the processing in steps S2 to S6 in which the light emission amount is reduced and the luminance value of the pixel in the captured image is replaced with a doubled value. A distance image representing the distance to the object for each pixel based on the brightness of the same pixel in a plurality of captured images with different target distances obtained by correction Since the data is generated by the image processing unit 10, the situation ahead of the host vehicle can be grasped continuously. Further, it is possible to improve the detection accuracy of the distance image data by reliably detecting the luminance peak while reliably detecting an obstacle with a large amount of light projection.

実施例2は、多重露光を行う距離画像データ生成装置の例である。
構成を説明する。
実施例2のタイミングコントローラ9は、撮像対象距離に応じて、予め多重露光回数を設定しておき、このデータを読み出して、ある一つの撮像対象距離における撮像が所定回数の投光動作とゲート7aの開閉動作で構成されるようにする。そのため、複数回の投光動作とゲート7aの開閉動作後に撮像動作を終了させることになる。
その他構成は、実施例1と同様であるので説明を省略する。
The second embodiment is an example of a distance image data generation apparatus that performs multiple exposure.
The configuration will be described.
The timing controller 9 according to the second embodiment sets the number of multiple exposures in advance according to the imaging target distance, reads this data, and performs a predetermined number of times of light projection operation and gate 7a at one imaging target distance. It is made up of opening and closing operations. Therefore, the imaging operation is terminated after a plurality of light projection operations and the gate 7a opening / closing operation.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[多重露光による輝度補正]
図10は実施例2における多重露光の状態のタイムチャートである。図11は実施例2の多重露光による距離画像データ生成作用を示す図である。
なお、図10(a)は投光タイミングを示すパルス、図10(b)はシャッタタイミングを示すパルス、図10(c)は高速度カメラ8の受像量の蓄積、リセット等の状態を示す。
実施例2の距離画像データ生成装置2では、撮像対象距離を徐々に遠くしながら複数の撮像画像を取得しているため、遠くの撮像エリアに存在する物体からの反射光は、近くの撮像エリアに存在する物体の反射光よりも弱くなる。このため、各撮像エリアで撮像時間(ゲート時間tG)を一定とした場合、遠い撮像エリアほど撮像画像が暗くなってしまう。
The operation will be described.
[Brightness correction by multiple exposure]
FIG. 10 is a time chart of the multiple exposure state in the second embodiment. FIG. 11 is a diagram illustrating a distance image data generation operation by multiple exposure according to the second embodiment.
10A shows a pulse indicating the light projection timing, FIG. 10B shows a pulse indicating the shutter timing, and FIG. 10C shows a state of accumulation, reset, and the like of the image reception amount of the high-speed camera 8.
In the distance image data generation device 2 according to the second embodiment, a plurality of captured images are acquired while gradually increasing the imaging target distance, and thus reflected light from an object existing in a far imaging area It becomes weaker than the reflected light of the object existing in the. For this reason, when the imaging time (gate time tG) is constant in each imaging area, the captured image becomes darker as the imaging area is farther.

一方、画像処理部10では、複数の撮像画像における同一画素の輝度に基づいて、画素毎の物体までの距離を表す距離画像データを生成しているため、撮像画像間で上述した撮像対象距離の違いによる輝度差が生じると、同一画素の輝度を比較する際、正確な比較を行うことができない。   On the other hand, the image processing unit 10 generates the distance image data representing the distance to the object for each pixel based on the luminance of the same pixel in the plurality of captured images. If a luminance difference due to a difference occurs, an accurate comparison cannot be performed when comparing the luminance of the same pixel.

これに対し、実施例2では、物体が存在する撮像エリアにおける撮像画像の輝度ピーク値(輝度の最大値)が目標輝度となるよう、撮像対象距離に対して多重露光回数を設定し、記憶させる。そして、タイミングコントローラ9が、設定された多重露光回数に従って1画像に対して投光動作とゲート7aの開閉動作の複数組を行う。つまり、実施例2の多重露光回数とは、高速度カメラ8で撮像する1画像に対して、タイミングコントローラ9の制御により行われる、投光器5の投光動作と、上記説明のように投光動作と対になる(ディレイ時間tDによる)ゲート7aの開閉動作の繰り返し回数を意味する。
さらに、実施例2では、多重露光を行い、且つ第1投光量と第2投光量での撮像を行うため、図11に示すように、多重露光回数の多い第1投光量で撮像した後、画像読み出しの処理を高速度カメラ8の内部で行った後、蓄積された受像量のリセットを行い、次に第1投光量の1/2の多重露光回数(図11(a),(b)参照)で撮像を行うことで、第1投光量の1/2の投光量の第2投光量での撮像を行っている。
なお、多重露光により撮像された画像は、1画像となる。そのため、実施例2では、同じ撮像エリア(同じ対象距離)では、第1投光量の1画像、第2投光量の1画像となるため、画像処理部10での処理は図5と同様に行われる。
In contrast, in the second embodiment, the number of multiple exposures is set and stored with respect to the imaging target distance so that the luminance peak value (maximum luminance value) of the captured image in the imaging area where the object exists is the target luminance. . Then, the timing controller 9 performs a plurality of sets of a light projecting operation and an opening / closing operation of the gate 7a on one image according to the set number of multiple exposures. That is, the number of multiple exposures in the second embodiment refers to the light projecting operation of the projector 5 performed by the control of the timing controller 9 for one image captured by the high-speed camera 8, and the light projecting operation as described above. It means the number of repetitions of the opening / closing operation of the gate 7a (by the delay time tD).
Furthermore, in Example 2, in order to perform multiple exposure and to perform imaging with the first light projection amount and the second light projection amount, as shown in FIG. 11, after imaging with the first light projection amount with a large number of multiple exposures, After the image reading process is performed inside the high-speed camera 8, the accumulated received light amount is reset, and then the number of multiple exposures is halved of the first light projection amount (FIGS. 11A and 11B). In this case, the image is picked up with the second light projection amount that is ½ of the first light projection amount.
Note that an image captured by multiple exposure is one image. Therefore, in the second embodiment, in the same imaging area (same target distance), one image with the first light projection amount and one image with the second light projection amount are obtained, so the processing in the image processing unit 10 is performed in the same manner as in FIG. Is called.

これにより実施例2では、撮像対象距離の異なる各撮像画像の輝度レンジ幅(輝度最小値と輝度最大値との差)を撮像エリアにかかわらず均一化し、予め良好な処理ができるように設定された目標輝度に近づけることができる(図9参照)。   Thus, in the second embodiment, the luminance range width (difference between the minimum luminance value and the maximum luminance value) of each captured image with different imaging target distances is made uniform regardless of the imaging area, and is set in advance so that good processing can be performed. The target brightness can be approached (see FIG. 9).

効果を説明する。実施例2の車両用距離画像データ生成装置にあっては、上記(1),(2),(5)に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。
(3)上記(1)又は(2)において、タイミングコントローラ9は、一つのターゲット距離の撮像画像が、投光器5による複数回の投光と、高速度カメラ8による撮像タイミングでの複数回の撮像で生成されるよう制御を行うため、多重露光により、遠くに位置する物体の輝度ピークが、近くに位置する物体の輝度ピークに近い値が得られるようにでき、遠い距離の物体が確実に検出された距離画像データを生成できる。
その他作用効果は実施例1と同様であるので説明を省略する。
Explain the effect. In the vehicle distance image data generation device according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the above (1), (2), and (5).
(3) In the above (1) or (2), the timing controller 9 captures a captured image of one target distance a plurality of times at a light projection by the projector 5 and a plurality of times at an imaging timing by the high-speed camera 8. Since the control is performed so that the brightness peak of an object located far away can be obtained close to the brightness peak of an object located nearby by multiple exposure, an object at a far distance can be detected reliably. Distance image data can be generated.
Since other functions and effects are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施例3は、多重露光を行い、且つフレームレートを考慮する距離画像データ生成装置の例である。
構成を説明する。
実施例3のタイミングコントローラ9では、多重露光を行うように、多重露光回数分の撮像が、所定回数の投光動作とゲート7aの開閉動作で構成されるようにする。さらに、実施例3のタイミングコントローラ9では、多重露光回数で設定される所定回数の投光動作とゲート7aの開閉動作において、投光量が全体の1/2となるタイミングで、所定時間の撮像停止を行い、その後に残りの1/2の撮像動作を行うように制御する。
The third embodiment is an example of a distance image data generation device that performs multiple exposure and considers the frame rate.
The configuration will be described.
In the timing controller 9 of the third embodiment, imaging for the number of times of multiple exposure is configured by a predetermined number of light projection operations and an opening / closing operation of the gate 7a so as to perform multiple exposure. Further, in the timing controller 9 according to the third embodiment, the imaging stop for a predetermined time at the timing when the light projection amount becomes 1/2 of the whole in the predetermined number of light projection operations set by the number of multiple exposures and the gate 7a opening / closing operation. After that, control is performed so that the remaining half of the imaging operation is performed.

そして、実施例3において、高速度カメラ8は、投光量が全体の1/2の状態で、撮像動作が停止している期間に、その時点で撮像した画像を出力し、蓄積された受像量のリセットを行うことなく、残りの1/2の撮像動作による撮像を行い、全体の撮像画像の出力を行う。
その他構成は実施例2と同様であるので説明を省略する。
In the third embodiment, the high-speed camera 8 outputs an image captured at that time in a period in which the imaging operation is stopped in a state in which the light projection amount is ½ of the total amount, and the accumulated image receiving amount Without resetting, the remaining half of the imaging operation is performed, and the entire captured image is output.
Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[多重露光による輝度補正]
図12は実施例3における多重露光の状態のタイムチャートである。
なお、図12(a)は投光タイミングを示すパルス、図12(b)はシャッタタイミングを示すパルス、図12(c)は高速度カメラ8の受像量の蓄積、リセット等の状態を示す。
実施例3の距離画像データ生成装置2では、タイミングコントローラ9が、設定された多重露光回数に従って、1画像に対して投光動作とゲート7aの開閉動作の複数組を行う際、次のように撮像画像の出力を行う。投光量が1/2となる状態、つまり、多重露光における投光回数が全体の1/2の回数に達すると、撮像動作を一端停止する。そして、この時点の撮像画像を高速度カメラ8の内部又は外部へ出力する。実施例3では、これを第2投光量での撮像とする。
The operation will be described.
[Brightness correction by multiple exposure]
FIG. 12 is a time chart of the multiple exposure state in the third embodiment.
12A shows a pulse indicating the light projection timing, FIG. 12B shows a pulse indicating the shutter timing, and FIG. 12C shows a state in which the image receiving amount of the high-speed camera 8 is accumulated and reset.
In the distance image data generation device 2 according to the third embodiment, when the timing controller 9 performs a plurality of sets of the light projecting operation and the opening / closing operation of the gate 7a according to the set number of multiple exposures, the following is performed. Output the captured image. When the light projection amount is halved, that is, when the number of times of light projection in the multiple exposure reaches half of the total number, the imaging operation is temporarily stopped. Then, the captured image at this time is output to the inside or outside of the high-speed camera 8. In the third embodiment, this is imaging with the second light projection amount.

そして、その後にタイミングコントローラ9が、残り1/2の撮像動作を行う。この際に、高速度カメラ8は、蓄積した受像量をリセットせずにさらに蓄積するようにする。そして、所定回数の多重露光回数分の撮像動作後に、高速度カメラ8は、撮像画像を出力する。これを第1投光量での撮像とする。
このように実施例3では、第1投光量の撮像と第2投光量の撮像を1回の撮像で行うため、撮像時間を節約し、フレームレートを良好な値にすることができる。
After that, the timing controller 9 performs the remaining half of the imaging operation. At this time, the high-speed camera 8 further accumulates the accumulated image reception amount without resetting it. Then, after the imaging operation for a predetermined number of times of multiple exposure, the high-speed camera 8 outputs a captured image. This is imaging with the first light projection amount.
As described above, in the third embodiment, since the first light projection amount and the second light projection amount are captured in one time, the imaging time can be saved and the frame rate can be improved.

ここで、実施例3の距離画像データ生成装置2におけるフレームレートとは、一つの距離画像を生成する際の撮像画像の数を示すもので、この数が撮像エリアの数になるため、フレームレートに影響を与えると、距離画像の精度に影響することになる。
実施例3では、第1投光量の撮像と第2投光量の撮像によって、大きな投光量による確実な検出を行いつつ、輝度値が飽和する部分には、少ない投光量による値の倍増値を用いることで、輝度ピークの確実な検出を行う。さらに多重露光によって、近い対象距離と遠い撮像対象距離とでの検出精度の均一化により検出精度を向上させる。さらに、その際に、一度の多重露光による撮像プロセスにより、露光回数が半分に達した時点での受像データを読み出し、露光時間のことなる2つの画像を撮像する。これにより投光量の違う撮像がフレームレートに影響を与えることなく行える。
Here, the frame rate in the distance image data generation device 2 according to the third embodiment indicates the number of captured images when one distance image is generated, and this number is the number of imaging areas. If this is affected, the accuracy of the distance image will be affected.
In the third embodiment, a doubled value of a value with a small amount of light projection is used in a portion where the luminance value is saturated while performing reliable detection with a large amount of light projection by imaging with a first light projection amount and imaging with a second light projection amount. Thus, the luminance peak is reliably detected. Furthermore, the detection accuracy is improved by making the detection accuracy uniform between the near target distance and the far imaging target distance by multiple exposure. Further, at that time, image receiving data at the time when the number of exposures reaches half is read out by an imaging process by one multiple exposure, and two images having different exposure times are taken. As a result, it is possible to perform imaging with different light amounts without affecting the frame rate.

効果を説明する。実施例3の車両用距離画像データ生成装置にあっては、上記(1),(2),(3),(5)に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。
(4)上記(3)において、タイミングコントローラ9は、一つのターゲット距離の撮像として行われる投光器5による複数回の投光及び高速度カメラ8による撮像タイミングでの複数回の撮像の途中で、投光及び撮像の停止期間を設け、高速度カメラ8は、停止期間までに受像した分の撮像画像と、複数回の撮像全体で受像した分の撮像画像を画像処理部10へ出力するため、一度の撮像対象距離の撮像で、2つの投光量の撮像を行うことができ、異なる投光量による距離画像データの精度向上をフレームレートに影響を与えずに行うことができる。
Explain the effect. In the vehicle distance image data generation device according to the third embodiment, in addition to the above (1), (2), (3), (5), the following effects can be obtained.
(4) In the above (3), the timing controller 9 projects a plurality of times of light projection by the projector 5 performed as an image of one target distance and a plurality of times of image capture at the image capturing timing of the high-speed camera 8. The high-speed camera 8 provides a stop period for light and imaging, and the high-speed camera 8 outputs to the image processing unit 10 a captured image that has been received until the stop period and a captured image that has been received in a plurality of times. With the imaging of the imaging target distance, it is possible to perform imaging with two light projection amounts, and it is possible to improve the accuracy of the distance image data with different light projection amounts without affecting the frame rate.

以上、本発明の車両用距離画像データ生成装置及び方法を実施例1〜実施例3に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。   As described above, the vehicle distance image data generation apparatus and method according to the present invention have been described based on the first to third embodiments, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention according to each claim of the scope.

例えば、実施例では、投光量を2つとしたが、3つ以上としてもよい。但し、フレームレートへの影響がないことが望ましい。   For example, in the embodiment, the number of light projections is two, but may be three or more. However, it is desirable that there is no influence on the frame rate.

本発明は、霧等の環境下における物体の有無を検出する撮像に利用することができる。   The present invention can be used for imaging for detecting the presence or absence of an object in an environment such as fog.

1 障害物検出装置
2 距離画像データ生成装置
3 物体認識処理部
4 判断部
5 投光器
6 対物レンズ
7 光倍増部
7a ゲート
7b イメージインテンシファイア
8 高速度カメラ
9 タイミングコントローラ
10 画像処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Obstacle detection apparatus 2 Distance image data generation apparatus 3 Object recognition process part 4 Judgment part 5 Projector 6 Objective lens 7 Light multiplication part 7a Gate 7b Image intensifier 8 High speed camera 9 Timing controller 10 Image processing part

Claims (5)

自車両前方に所定周期でパルス光を投光する投光手段と、
ターゲット距離に応じて設定される撮像タイミングで前記ターゲット距離から帰ってくる反射光を撮像する撮像手段と、
前記ターゲット距離が連続的に変化するように前記撮像タイミングを制御するタイミング制御手段と、
前記撮像手段により得られたターゲット距離の異なる複数の撮像画像における同一画素の輝度に基づいて、画素毎の物体までの距離を表す距離画像データを生成する距離画像データ生成手段と、
を備え、
前記タイミング制御手段は、
同じターゲット距離で、投光量を大小に変化させた撮像を行うよう制御し、
前記距離画像データ生成手段は、
投光量を大きくして撮像した画像中の画素の輝度値が飽和した場合に、投光量を小さくして撮像した画像中の画素の輝度値を倍増した値に置き換える補正手段を備えた、
ことを特徴とする車両用距離画像データ生成装置。
Light projecting means for projecting pulsed light in front of the host vehicle at a predetermined period;
Imaging means for imaging reflected light returning from the target distance at an imaging timing set according to the target distance;
Timing control means for controlling the imaging timing so that the target distance changes continuously;
Distance image data generation means for generating distance image data representing a distance to an object for each pixel based on the luminance of the same pixel in a plurality of captured images with different target distances obtained by the imaging means;
With
The timing control means includes
Control to perform imaging with the amount of emitted light changed in the same target distance,
The distance image data generation means includes
When the luminance value of the pixel in the image captured by increasing the light emission amount is saturated, the correction unit is provided to replace the luminance value of the pixel in the image captured by decreasing the light emission amount with a doubled value.
A vehicular distance image data generating apparatus characterized by the above.
請求項1に記載の車両用距離画像データ生成装置において、
前記タイミング制御手段は、
投光量の大きい第1投光量と、第1投光量の1/2の投光量の第2投光量により、同じターゲット距離で撮像を行うよう制御し、
前記距離画像データ生成手段の補正手段は、
第1投光量により撮像した画像中の画素の輝度値が飽和した場合に、第2投光量で撮像した画像中の画素の輝度値を2倍にした値に置き換える、
ことを特徴とする車両用距離画像データ生成装置。
The vehicle distance image data generation device according to claim 1,
The timing control means includes
Control is performed so that imaging is performed at the same target distance by a first light emission amount with a large light emission amount and a second light emission amount that is a half of the first light emission amount,
The correction unit of the distance image data generation unit includes:
When the luminance value of the pixel in the image captured with the first light projection amount is saturated, the luminance value of the pixel in the image captured with the second light projection amount is replaced with a value that is doubled.
A vehicular distance image data generating apparatus characterized by the above.
請求項1又は請求項2に記載の車両用距離画像データ生成装置において、
前記タイミング制御手段は、
一つのターゲット距離の撮像画像が、前記投光手段による複数回の投光と、前記撮像手段による前記撮像タイミングでの複数回の撮像で生成されるよう制御を行う、
ことを特徴とする車両用距離画像データ生成装置。
In the vehicular distance image data generating device according to claim 1 or 2,
The timing control means includes
Control is performed so that a captured image of one target distance is generated by a plurality of times of light projection by the light projecting unit and a plurality of times of imaging at the imaging timing by the image capturing unit.
A vehicular distance image data generating apparatus characterized by the above.
請求項3に記載の車両用距離画像データ生成装置において、
前記タイミング制御手段は、一つのターゲット距離の撮像として行われる投光手段による複数回の投光及び撮像手段による撮像タイミングでの複数回の撮像の途中で、投光及び撮像の停止期間を設け、撮像手段は、停止期間までに受像した分の撮像画像と、複数回の撮像全体で受像した分の撮像画像を前記距離画像データ生成手段へ出力した、
ことを特徴とする車両用距離画像データ生成装置。
In the vehicular distance image data generating device according to claim 3,
The timing control unit provides a light projection and imaging stop period in the middle of a plurality of times of light projection by the light projection unit performed as imaging of one target distance and a plurality of times of imaging at the imaging timing by the imaging unit, The imaging unit outputs the captured image for the image received by the stop period and the captured image for the entire plurality of imagings to the distance image data generation unit,
A vehicular distance image data generating apparatus characterized by the above.
自車両前方に所定周期でパルス光を投光し、
ターゲット距離に応じて設定される撮像タイミングで前記ターゲット距離から帰ってくる反射光を撮像し、
同じターゲット距離では、投光量を大小に変化させた撮像を行うようにし、
前記ターゲット距離が連続的に変化するように前記撮像タイミングを制御し、
投光量を大きくして撮像した画像中の画素の輝度値が飽和した場合に、投光量を小さくして撮像した画像中の画素の輝度値を倍増した値に置き換える補正を行い、
前記補正により得られたターゲット距離の異なる複数の撮像画像における同一画素の輝度に基づいて、画素毎の物体までの距離を表わす距離画像データを生成した、
ことを特徴とする車両用距離画像データ生成方法。
Pulse light is emitted in front of the vehicle at a predetermined cycle,
Capture reflected light returning from the target distance at the imaging timing set according to the target distance,
At the same target distance, do the imaging with the amount of emitted light changed to large or small,
Controlling the imaging timing so that the target distance changes continuously;
When the luminance value of a pixel in an image captured with a large amount of emitted light is saturated, the luminance value of a pixel in the image captured with a small amount of emitted light is corrected and replaced with a doubled value.
Based on the luminance of the same pixel in a plurality of captured images with different target distances obtained by the correction, the distance image data representing the distance to the object for each pixel is generated,
A vehicle distance image data generation method characterized by the above.
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