JP2020027031A - On-vehicle distance measuring system, distance measuring method, vehicle lighting fixture and automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用の測距技術に関する。 The present invention relates to a ranging technology for an automobile.
物標までの距離は、自動運転に極めて重要な情報である。距離を測定する手段としては、ステレオカメラ、LiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)、ミリ波レーダ、超音波ソナーなどが採用されている。 The distance to the target is extremely important information for automatic driving. As a means for measuring the distance, a stereo camera, LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging), a millimeter wave radar, an ultrasonic sonar, or the like is employed.
LiDARは物標までの距離が測定できる上、演算処理によって物標の種類の判定も可能であることから、自動運転用のセンサとして有望視されている。しかしながらLiDARは、サイズが大きく、コストが高いため、安価な車両に搭載するには敷居が高い。 LiDAR is promising as a sensor for automatic driving because it can measure the distance to the target and can determine the type of the target by arithmetic processing. However, LiDAR has a large size and a high cost, and therefore has a high threshold for being mounted on an inexpensive vehicle.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、安価な測距システムの提供にある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and one of exemplary purposes of one embodiment thereof is to provide an inexpensive distance measuring system.
本発明のある態様によれば、自動車における測距方法あるいは装置が提供される。この方法/装置では、自車からの距離が既知である赤外のライン光またはスポット光を含むパターンが路面に照射される。そして、パターンを含む態様にて、カメラで車両の周囲を撮像する。そして、カメラの画像に含まれる物標とパターンにもとづいて、物標までの距離を取得する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method and apparatus for ranging in an automobile. In this method / apparatus, the road surface is irradiated with a pattern including infrared line light or spot light whose distance from the host vehicle is known. Then, the surroundings of the vehicle are imaged by the camera in an aspect including the pattern. Then, the distance to the target is acquired based on the target and the pattern included in the image of the camera.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described components, and any conversion of the expression of the present invention among methods, apparatuses, systems, and the like, are also effective as embodiments of the present invention.
本発明によれば、安価な測距システムを提供できる。 According to the present invention, an inexpensive distance measuring system can be provided.
(実施の形態の概要)
本明細書に開示される一実施の形態は、車載測距システムに関する。車載測距システムは、赤外照明、カメラおよび演算部を備える。赤外照明は、赤外のパターンを路面に照射する。パターンは、自車からの距離が既知であるライン光またはスポット光を含む。自動車には、部位、方向ごとに、放射してよい光の強度や色が法規で定められているところ、パターンは赤外線であるが故に人間の目からは見えず、法規違反にもならない。演算部は、カメラの画像を受け、当該画像に含まれる物標とパターンにもとづいて、物標までの距離を取得する。
(Outline of Embodiment)
One embodiment disclosed herein relates to an in-vehicle ranging system. The in-vehicle ranging system includes an infrared light, a camera, and a calculation unit. Infrared illumination illuminates a road surface with an infrared pattern. The pattern includes line light or spot light whose distance from the own vehicle is known. In automobiles, the intensity and color of light that can be radiated for each part and direction are defined by regulations. However, since the pattern is infrared, it is invisible to human eyes and does not violate regulations. The calculation unit receives the image of the camera and acquires the distance to the target based on the target and the pattern included in the image.
この実施の形態によれば、パターンを物差しとして、物標までの距離を取得できる。たとえば、パターンに含まれるひとつのライン光(あるいはスポット光の集合)に着目したとき、ライン光が歪んでいなければ、物標はそのライン光より奥側に位置し、歪んでいれば、物標はそのライン光より手前に位置することがわかる。パターンは、赤外線であるため、周囲の明るさの影響を受けず、したがって昼夜を問わずに測距可能である。 According to this embodiment, the distance to the target can be acquired using the pattern as a ruler. For example, when focusing on one line light (or a set of spot lights) included in the pattern, if the line light is not distorted, the target is located on the back side of the line light, and if distorted, the target is It can be seen that the target is located before the line light. Since the pattern is infrared, it is not affected by the surrounding brightness, so that the distance can be measured day and night.
自動車には、車両の周囲を監視するためのカメラがすでに搭載されるケースが多い。こうしたケースでは、カメラと演算部については、元々存在するハードウェアが流用でき、新たに赤外照明を追加することで、従来のシステムに測距機能を追加できる。 In many cases, cameras for monitoring the surroundings of vehicles are already mounted on vehicles. In such a case, the existing hardware can be used for the camera and the arithmetic unit, and the distance measurement function can be added to the conventional system by newly adding infrared illumination.
好ましくはパターンは、平行な複数のラインを含んでもよい。複数のラインの距離は、等間隔であってもよいし、自車から遠いほど間隔が広くてもよい。 Preferably, the pattern may include a plurality of parallel lines. The distance between the plurality of lines may be equal, or the distance may be wider as the distance from the host vehicle increases.
パターンは、カメラを中心とする同心円状に照射されてもよい。これにより、カメラからの距離を測定できる。 The pattern may be illuminated concentrically around the camera. Thereby, the distance from the camera can be measured.
パターンは、それぞれが、車両を上から見たときの外縁に沿う方向に伸び、外縁と垂直方向に離間する複数のラインを含んでもよい。これにより、車両の外縁からの距離を測定できる。 The pattern may include a plurality of lines each extending in a direction along the outer edge when the vehicle is viewed from above and vertically spaced from the outer edge. Thereby, the distance from the outer edge of the vehicle can be measured.
(実施の形態)
以上が車両用灯具の概要である。以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第1」、「第2」等の用語が用いられる場合には、この用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。
(Embodiment)
The above is the outline of the vehicular lamp. Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. The embodiments are illustrative and do not limit the invention, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the repeated description will be omitted as appropriate. Further, the scale and shape of each part shown in each drawing are set for the sake of convenience in order to facilitate the description, and are not to be construed as limiting unless otherwise noted. In addition, when terms such as “first” and “second” are used in the present specification or claims, the terms do not indicate any order or importance, and certain configurations may be different from other configurations. It is for distinguishing.
図1は、実施の形態に係る測距システム300を示す図である。測距システム300は、自動車100に搭載される。測距システム300は、赤外照明310、カメラ320、演算部330を備える。赤外照明310は、自車からの距離が既知である赤外のライン光またはスポット光を含むパターンPTNを路面に照射する。
FIG. 1 is a diagram showing a
カメラ320は、可視光領域のみでなく、赤外照明310の波長にも感度を有し、したがって、パターンPTNと周囲の物標OBJを同時に撮影可能である。カメラ320が生成する画像IMGは、演算部330に入力される。
The
演算部330は、カメラ320の画像IMGに含まれる物標OBJとパターンPTNにもとづいて、物標OBJまでの距離(すなわち位置)を取得する。演算部330は、CPUおよびメモリを含みソフトウェア制御可能なマイクロコントローラであってもよい。あるいは演算部330は、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードウェアであってもよいし、専用設計されたIC(Integrated Circuit)であってもよい。
The
この例では、パターンPTNは複数(n本)のライン光L1〜Lnを含み、各ライン光L1〜Lnは、車両を上から見たときの外縁(ここでは前縁)E1に沿った方向(図中、y方向)に伸びている。また複数のライン光は、外縁と垂直方向(図中、x方向)に等間隔に離間している。各ライン光は、ライン状に離散的に配置された複数のスポット光の集合であってもよい。 In this example, the pattern PTN includes a plurality (n) of line lights L1 to Ln, and each of the line lights L1 to Ln is in a direction along an outer edge (front edge in this case) E1 when the vehicle is viewed from above (here, a front edge). It extends in the y direction in the figure). The plurality of line lights are equally spaced apart from the outer edge in a direction perpendicular to the outer edge (x direction in the figure). Each line light may be a set of a plurality of spot lights discretely arranged in a line.
以上が測距システム300の基本構成である。続いてその動作を説明する。図2は、図1の測距システム300の動作を説明する図である。図2には、カメラの画像IMGが示される。
The above is the basic configuration of the
画像IMGには、複数のライン光L1〜Lnを含むパターンPTNと、物標OBJが含まれている。ひとつのライン光Liに着目したとき、ライン光Liが歪んでいなければ、物標OBJはそのライン光Liより奥側に位置し、歪んでいれば、物標OBJはそのライン光Liより手前に位置することがわかる。図2の例では、ライン光L1,L2は歪まずに路面に描画されるが、ライン光L3は、物標OBJにより遮られるので、その一部が歪んでいる。つまり物標OBJは、ライン光L2とL3の間に位置することが分かる。各ライン光L1〜Lnが、路面に描画される位置(自車からの距離)は、赤外照明310の光学系によって一意に定まり、既知である。したがって演算部330は、物標OBJまでの距離(位置)を取得することができる。この演算部330は、画像IMGから物標の種類(歩行者、先行車、対向車など)を識別してもよい。
The image IMG includes a pattern PTN including a plurality of line lights L1 to Ln and a target OBJ. When focusing on one line light Li, if the line light Li is not distorted, the target OBJ is located on the back side of the line light Li. It is understood that it is located in. In the example of FIG. 2, the line lights L1 and L2 are drawn on the road surface without distortion, but the line light L3 is partially distorted because it is blocked by the target OBJ. That is, it can be seen that the target OBJ is located between the line lights L2 and L3. The position (distance from the host vehicle) where each line light L1 to Ln is drawn on the road surface is uniquely determined by the optical system of the
測距システム300によって得られた距離の用途は特に限定されないが、たとえば自動運転に用いることができる。
Although the use of the distance obtained by the
以上が測距システム300の動作である。測距システム300の構成要素である赤外照明310、カメラ320、演算部330のうち、カメラ320および演算部330は、多くの自動車に既に搭載されているハードウェアであり安価である。また赤外照明310も、LiDARに比べれば安価に構成できる。
The above is the operation of the
測距システム300では、赤外のパターンを用いているため、周囲の明るさの影響を受けず、したがって昼夜を問わずに測距可能であるという利点がある。また赤外は目に見えず、赤色、白色光のいずれにも属さないため、法規的に照射方向が制約を受けないという利点がある。
Since the
本発明は、図1あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。 The present invention extends to various apparatuses and methods derived from FIG. 1 or the above description, and is not limited to a specific configuration. Hereinafter, more specific configuration examples and embodiments will be described, not to narrow the scope of the present invention but to help understand the essence and operation of the present invention and to clarify them.
(第1実施例)
図1の例では、車両前方の測距に用いたが、赤外光は照射方向の制約を受けない。したがって測距システム300は、車両前方のみでなく、車両側方、あるいは車両後方の測距にも用いることができる。
(First embodiment)
In the example of FIG. 1, the infrared light is used for distance measurement in front of the vehicle, but the infrared light is not restricted by the irradiation direction. Therefore, the
図3は、第1実施例に係る自動車100Aを示す図である。自動車100Aは、車両の前方、後方、左側方、右側方それぞれに設けられた4個の測距システム300F,300B,300L,300Rを備える。
FIG. 3 is a diagram illustrating an
第1実施例において、測距システム300#(#=F,B,L,R)が生成するパターンPTN_#は、複数のラインL#1〜L#nを含んでいる。測距システム300F(300B)が生成するラインは、車両を上から見たときの前縁E1(後縁E2)に沿う方向(y方向)に伸びる。また測距システム300L(300R)が生成するラインは、車両を上から見たときの左縁E3(右縁E4))に沿う方向(x方向)に伸びる。外縁からの距離が等しいライン同士LF_i,LB_i,LL_i,LR_iは車両を取り囲むように連続的に形成されてもよい。
In a first embodiment, the
(第2実施例)
図4は、第2実施例に係る自動車100Bを示す図である。第2実施例では、4個の測距システム300FL,300FR,300RL,300RRが、自動車100の4隅に設けられている。各測距システム300#(#=FL,FR,RL,RR)は、パターンPTN_#を形成する。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating an
4個の測距システム300が設けられる4隅には、左右のヘッドランプ110L,110R、左右のリアランプ140L,140Rが設けられている。したがって測距システム300の構成要素のうち赤外照明310、カメラ320、演算部330の少なくともひとつを、ランプ110,140に内蔵することができる。
At four corners where the four
ヘッドランプ110やリアランプ140には、各種光源を点灯するための回路や光学系、演算処理装置が内蔵されているため、測距システム300の構成要素をランプに内蔵することで、ハードウェア資源の一部を兼用することができ、コストを下げることができる。
Since the
(第3実施例)
図5は、第3実施例に係る自動車100Cを示す図である。自動車100Cは、車両の前方、後方、左側方、右側方それぞれに設けられた4個の測距システム300F,300B,300L,300Rを備える。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating an
第3実施例では、赤外照明310が生成するパターンPTNの形状が、第1実施例や第2実施例と異なっており、パターンは、カメラ320を中心とする同心円状に照射される。図1で示したのと同様に、カメラ320は赤外照明310と近接して配置される。
In the third embodiment, the shape of the pattern PTN generated by the
(第4実施例)
図6は、第4実施例に係る自動車100Dを示す図である。第4実施例では、第2実施例と同様に、4個の測距システム300FL,300FR,300RL,300RRが、車両の4隅に配置される。各測距システム300#(#=FL,FR,RL,RR)が生成するパターンPTN_#は、図4と同様である。図6においても、測距システム300はヘッドランプ110や140に内蔵してもよい。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating an
図7は、測距システム300を内蔵するヘッドランプ110を示す図である。ヘッドランプ110は、ADB(Adaptive Driving Beam )システムを搭載しており、周囲の状況に応じて、配光パターンを適応的に制御可能となっている。
FIG. 7 is a diagram showing a
ヘッドランプ110は、車両側ECUとバスを介して接続されるインタフェース回路120を備え、車両側ECUからの情報を受信し、またヘッドランプ110の状態をECUに送信可能である。ヘッドランプ110が形成すべき配光パターンは、車両側ECUにおいて演算してもよく、インタフェース回路120は、配光パターンを指示するデータを受信する。
The
そのほかインタフェース回路120は、車速、ステアリング角などに、車両の情報を受信してもよい。
In addition, the
白色光源112は、たとえばLED(発光ダイオード)やLD(レーザダイオード)などの半導体光源を含む。点灯回路116は、白色光源112に供給される駆動電流を制御し、白色光源112の点消灯や輝度を制御する。光学系114は、白色光源112の出射光を車両前方に投影する。
The
たとえば光学系114は、DMD(Digital Mirror Device)をはじめとするパターニングデバイスを含んでもよい。マイコン118は、DMDを制御することにより、配光パターンを変化させる。
For example, the
あるいは白色光源112は、ライン状にマトリクス状に配置される複数のLEDを含んでもよい。点灯回路116は複数のLEDを個別に点消灯可能に構成されており、マイコン118は、配光パターンに応じて、複数のLEDの点消灯を指示するデータを、点灯回路116に供給してもよい。
Alternatively, the
赤外照明310は、赤外光源312、光学系314、点灯回路316を含む。赤外光源312は、LED(発光ダイオード)あるいはLD(レーザダイオード)などの半導体光源を用いることができる。点灯回路316は、赤外光源312に電流を供給し、赤外光源312を発光させる。光学系314は、赤外光源312の赤外出力をパターニングし、路面にパターンPTNを投影する。
The
演算部330は、カメラ320が撮影した画像IMGにもとづいて、車両前方の物標を検出するとともに、物標までの距離を取得する。取得した距離は、インタフェース回路120を介して、車両側ECUに送信してもよい。演算部330の機能は、ヘッドランプ110が備えるマイコン118に実装してもよい。これによりコストを下げることができる。
The
たとえば点灯回路116と点灯回路316は、ハードウェアの一部を共有してもよい。たとえば、点灯回路116と316とで、電源回路などを共有してもよい。これによりコストを下げることができる。
For example, the
さらにヘッドランプ110は、カメラ320が撮影した画像にもとづいて、配光パターンを自身で生成してもよい。この場合、配光パターンの制御と測距のためのカメラを兼用できるため、さらにコストを下げることができる。
Further, the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modified examples will be described.
(第1変形例)
パターンPTNは、マトリクス状に配置された複数のスポット光を含んでもよい。
(First Modification)
The pattern PTN may include a plurality of spot lights arranged in a matrix.
(第2変形例)
実施の形態では、複数のラインを固定的に照射したがその限りでない。たとえば、図1を例にとると、y方向に伸びるライン光L1を、x方向にスキャンしてもよい。スキャンにより、距離の分解能を高めることができる。もちろん、図1に示す複数のライン光L1〜L4を、x方向にスキャンしてもよい。
(Second Modification)
In the embodiment, a plurality of lines are fixedly irradiated, but this is not a limitation. For example, taking FIG. 1 as an example, the line light L1 extending in the y direction may be scanned in the x direction. Scanning can increase the resolution of the distance. Of course, the plurality of line lights L1 to L4 shown in FIG. 1 may be scanned in the x direction.
(第3変形例)
いくつかの実施例においては、車両の前後、左右の4方向について、測距システム300により測距することとしたがその限りでない。たとえば、前方については高精度なLiDARによる測距システムを採用し、側方(あるいは後方)について、実施の形態に係る安価な測距システムを採用してもよい。
(Third Modification)
In some embodiments, the distance is measured by the
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific words and phrases based on the embodiments, the embodiments are merely illustrative of one aspect of the principles and applications of the present invention. Many modifications and changes in arrangement may be made without departing from the spirit of the present invention defined in the scope.
300 測距システム
310 赤外照明
312 赤外光源
314 光学系
316 点灯回路
320 カメラ
330 演算部
100 自動車
110 ヘッドランプ
112 白色光源
114 光学系
116 点灯回路
118 マイコン
120 インタフェース回路
140 リアランプ
300
Claims (6)
カメラと、
前記カメラの画像に含まれる物標と前記パターンにもとづいて、前記物標までの距離を取得する演算部と、
を備えることを特徴とする車載測距システム。 An infrared illumination that irradiates a road surface with a pattern including infrared line light or spot light whose distance from the vehicle is known,
Camera and
An arithmetic unit that acquires a distance to the target based on the target and the pattern included in the image of the camera,
An on-vehicle ranging system comprising:
カメラで撮像するステップと、
前記カメラの画像に含まれる物標と前記パターンにもとづいて、前記物標までの距離を取得するステップと、
を備えることを特徴とする自動車における測距方法。 Irradiating a road surface with a pattern including infrared line light or spot light having a known distance from the vehicle,
Imaging with a camera;
Acquiring a distance to the target based on the target and the pattern included in the image of the camera;
A distance measuring method for an automobile, comprising:
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