JP2508916B2 - 追尾式距離測定装置 - Google Patents
追尾式距離測定装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば自動車に搭載され、前方を走行す
る自動車までの車間距離を追尾しながら計測する追尾式
距離測定装置に関するものである。
る自動車までの車間距離を追尾しながら計測する追尾式
距離測定装置に関するものである。
従来の距離測定装置は例えば特開昭61−139715号公報
等に開示されたものがある。その構成は第３図に示すよ
うになっており、第３図において、1,2は基線長Ｌだけ
左右に離して設けられた光学系、3,4は光学系1,2の焦点
位置にそれぞれ配置された２次元イメージセンサ、5,6
はイメージセンサ3,4の各画像信号をデジタル信号に変
換するアナログ／デジタル（A/D）変換器、7,8はA/D変
換器5,6によりデジタル化された画像信号を記憶するメ
モリ、10は画像信号処理装置で、メモリ7,8に記憶され
た画像信号で相関演算を行い、三角測量の原理に従って
対象物11迄の距離を演算する。
等に開示されたものがある。その構成は第３図に示すよ
うになっており、第３図において、1,2は基線長Ｌだけ
左右に離して設けられた光学系、3,4は光学系1,2の焦点
位置にそれぞれ配置された２次元イメージセンサ、5,6
はイメージセンサ3,4の各画像信号をデジタル信号に変
換するアナログ／デジタル（A/D）変換器、7,8はA/D変
換器5,6によりデジタル化された画像信号を記憶するメ
モリ、10は画像信号処理装置で、メモリ7,8に記憶され
た画像信号で相関演算を行い、三角測量の原理に従って
対象物11迄の距離を演算する。
次に動作について説明する。一対の光学系1,2とイメ
ージセンサ3,4により対象物11を撮像し、この撮像によ
りイメージセンサ3,4から得られた一対の画像信号は、A
/D変換器5,6によりそれぞれデジタル化され、メモリ7,8
に記憶される。このメモリ7,8に記憶された一対の画像
は第４図（ａ），（ｂ）に示すように位置が例えば左右
に少しずれた画像になっている。そこで、画素はｍ行,n
列あるとして、第４図に示す左右の画像のｉ行ｊ列の画
像信号をそれぞれSij,S′ijとすると、画像信号処理装
置10は下記（１）式に示すような演算を、ｘをパラメー
タとして順次演算を行う。
ージセンサ3,4により対象物11を撮像し、この撮像によ
りイメージセンサ3,4から得られた一対の画像信号は、A
/D変換器5,6によりそれぞれデジタル化され、メモリ7,8
に記憶される。このメモリ7,8に記憶された一対の画像
は第４図（ａ），（ｂ）に示すように位置が例えば左右
に少しずれた画像になっている。そこで、画素はｍ行,n
列あるとして、第４図に示す左右の画像のｉ行ｊ列の画
像信号をそれぞれSij,S′ijとすると、画像信号処理装
置10は下記（１）式に示すような演算を、ｘをパラメー
タとして順次演算を行う。
即ち、２枚の画像を少しずつずらしながら重ね合わ
せ、各画像信号の差の絶対値をとり、その総和を求めた
ものである。したがって、２枚の画像が良く一致した時
には、上記Pxが最小値をとるので、画像信号処理装置10
はPxが最小値となった時の画素のシフト数（ｘの値）を
求め、下記（２）式に従って対象物11迄の距離Ｒを算出
する。
せ、各画像信号の差の絶対値をとり、その総和を求めた
ものである。したがって、２枚の画像が良く一致した時
には、上記Pxが最小値をとるので、画像信号処理装置10
はPxが最小値となった時の画素のシフト数（ｘの値）を
求め、下記（２）式に従って対象物11迄の距離Ｒを算出
する。
ここで、Pxが最小になる時の画素のシフト数x0、イメ
ージセンサ3,4の画素のピッチａ、光学系1,2によるレン
ズの焦点距離ｆ、基線長Ｌとすると、距離Ｒは、 で表わされる。
ージセンサ3,4の画素のピッチａ、光学系1,2によるレン
ズの焦点距離ｆ、基線長Ｌとすると、距離Ｒは、 で表わされる。
なお、画像信号処理装置10は以上のような演算を行う
回路又はマイクロコンピュータにより構成されている。
回路又はマイクロコンピュータにより構成されている。
従来の距離測定装置は以上のように構成されているの
で、測距を行いたい対象物の他に背景を含んだ画像に基
づいて対象物までの距離を測定しているので、その背景
がノイズとなり、距離の測定誤差が大きくなる課題があ
った。
で、測距を行いたい対象物の他に背景を含んだ画像に基
づいて対象物までの距離を測定しているので、その背景
がノイズとなり、距離の測定誤差が大きくなる課題があ
った。
また、従来装置では、画像中の全画素に対して演算処
理を繰り返し行うので信号処理時間が長くなり、自動車
の追尾走行制御や車間距離制御、衝突防止制御などに応
用するためにリアルタイムで処理しようとすれば、高速
処理が可能な高価で大形の信号処理装置を使用せざるを
得ないなどの課題があった。
理を繰り返し行うので信号処理時間が長くなり、自動車
の追尾走行制御や車間距離制御、衝突防止制御などに応
用するためにリアルタイムで処理しようとすれば、高速
処理が可能な高価で大形の信号処理装置を使用せざるを
得ないなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たもので、通常の小形で安価な信号処理装置で画像信号
の演算処理を短時間に行うことのできる追尾式距離測定
装置を得ることを目的とする。
たもので、通常の小形で安価な信号処理装置で画像信号
の演算処理を短時間に行うことのできる追尾式距離測定
装置を得ることを目的とする。
この発明の追尾式距離測定装置は、一対の撮像系から
なる撮像手段と、一対の画像信号を記憶する記憶手段
と、ウィンドウ内の画像信号と他方の画像信号とのずれ
量を検出し、ウィンドウ内の画像に対応する対象物迄の
距離を三角測量の原理で算出する測距演算手段と、ウィ
ンドウ内の参照画像信号と次にサンプリングした画像信
号とのずれ量を検出し、新たなウィンドウを設定するウ
ィンドウ追尾設定手段を備え、参照画像を撮像する方の
撮像手段によって、サンプリング周期毎に時系列的に得
られる画像信号を比較する際に、後から得られた方の画
像信号のサーチ範囲を信号処理時間に応じて決めるよう
にしたものである。
なる撮像手段と、一対の画像信号を記憶する記憶手段
と、ウィンドウ内の画像信号と他方の画像信号とのずれ
量を検出し、ウィンドウ内の画像に対応する対象物迄の
距離を三角測量の原理で算出する測距演算手段と、ウィ
ンドウ内の参照画像信号と次にサンプリングした画像信
号とのずれ量を検出し、新たなウィンドウを設定するウ
ィンドウ追尾設定手段を備え、参照画像を撮像する方の
撮像手段によって、サンプリング周期毎に時系列的に得
られる画像信号を比較する際に、後から得られた方の画
像信号のサーチ範囲を信号処理時間に応じて決めるよう
にしたものである。
この発明における追尾式距離測定装置は、ウィンドウ
追尾設定手段によりウィンドウを設定することにより測
距演算手段による信号処理時間を短縮でき、ウィンドウ
追尾において、画像処理と演算の周期毎の信号処理時間
を短縮できれば画像の中で対象物の像の位置の動きが少
なく、その時間に応じてウィンドウ追尾設定手段による
参照画像に対する画像のサーチ範囲を狭く最適にでき、
信号処理時間はより短かくできる。
追尾設定手段によりウィンドウを設定することにより測
距演算手段による信号処理時間を短縮でき、ウィンドウ
追尾において、画像処理と演算の周期毎の信号処理時間
を短縮できれば画像の中で対象物の像の位置の動きが少
なく、その時間に応じてウィンドウ追尾設定手段による
参照画像に対する画像のサーチ範囲を狭く最適にでき、
信号処理時間はより短かくできる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。こ
の発明の一実施例による追尾式距離測定装置のハード構
成は、第３図に示した装置と同様のものであり、但し、
画像信号処理装置10の信号処理方法が異なるもので、そ
の詳細な図を省略する。
の発明の一実施例による追尾式距離測定装置のハード構
成は、第３図に示した装置と同様のものであり、但し、
画像信号処理装置10の信号処理方法が異なるもので、そ
の詳細な図を省略する。
第１図（ａ），（ｂ）は時刻ｔ＝t0の時にサンプリン
グし、一対のメモリ（第３図においてメモリ7,8が対
応）に画像信号にて格納された一対の画像を示し、第２
図（ａ），（ｂ）は時刻ｔ＝t0＋Δｔの時にサンプリン
グした同じく１対の画像を示している。
グし、一対のメモリ（第３図においてメモリ7,8が対
応）に画像信号にて格納された一対の画像を示し、第２
図（ａ），（ｂ）は時刻ｔ＝t0＋Δｔの時にサンプリン
グした同じく１対の画像を示している。
次に第１図及び第２図を参照してこの一実施例の動作
について説明する。一対の撮像系により撮像された一対
の画像（画像信号）の一方に対象物の像を含むウィンド
ウＷを設定する（第１図参照）。このウィンドウＷは、
後述するようにウィンドウ追尾により自動設定される。
これらの画像は従来と同じようにｍ行,n列の画素から構
成されている。ｋ行ｌ列から始まるｐ行ｑ列のウィンド
ウＷ内の画素の画像信号を基準にして第１図（ｂ）の他
方の画像の画素の画像信号とでｘをパラメータとして次
のような演算を順次行う。
について説明する。一対の撮像系により撮像された一対
の画像（画像信号）の一方に対象物の像を含むウィンド
ウＷを設定する（第１図参照）。このウィンドウＷは、
後述するようにウィンドウ追尾により自動設定される。
これらの画像は従来と同じようにｍ行,n列の画素から構
成されている。ｋ行ｌ列から始まるｐ行ｑ列のウィンド
ウＷ内の画素の画像信号を基準にして第１図（ｂ）の他
方の画像の画素の画像信号とでｘをパラメータとして次
のような演算を順次行う。
但し、Sijは第１図（ａ）の画像のｉ行ｉ列目の画素
の画像信号、Ｓ′i,j＋ｘは第１図（ｂ）の画像のｉ行
（ｊ＋ｘ）列目の画素の画像信号である。また、０≦ｘ
≦ｎ−ｑ−ｌである。
の画像信号、Ｓ′i,j＋ｘは第１図（ｂ）の画像のｉ行
（ｊ＋ｘ）列目の画素の画像信号である。また、０≦ｘ
≦ｎ−ｑ−ｌである。
ウィンドウＷ内の画像と比較される比較画像の比較範
囲ＣはウィンドウＷに対応する範囲を起点位置として対
象物の像の有る行方向に画像の縁迄シフトさせた範囲で
ある。第１図（ｂ）の比較範囲Ｃはｋ行ｌ列から始まる
ｐ行（ｎ−ｌ＋１）列の領域である。
囲ＣはウィンドウＷに対応する範囲を起点位置として対
象物の像の有る行方向に画像の縁迄シフトさせた範囲で
ある。第１図（ｂ）の比較範囲Ｃはｋ行ｌ列から始まる
ｐ行（ｎ−ｌ＋１）列の領域である。
上記（３）式において、ｘを０から順次に変化させて
Pxを計算し、Pxが最小値となるウィンドウＷの画像信号
と比較範囲Ｃの画像信号とのずれ量である画素のシフト
数（ｘの値）を求めて対象物迄の距離Ｒを上記（２）式
に従って三角測量の原理で算出する。ここで、距離Ｒは
上記（２）式のようにPxが最小になる時のｘの値の逆数
に比例した値となるので、距離Ｒの分解能はｘが大きく
なる程良くなる。従って、ｘが大きくなるに従って、上
記（３）式に用いるパラメータｘの間隔を大きくとるこ
とにより、演算回数を減らして演算処理時間を短縮する
ことができる。
Pxを計算し、Pxが最小値となるウィンドウＷの画像信号
と比較範囲Ｃの画像信号とのずれ量である画素のシフト
数（ｘの値）を求めて対象物迄の距離Ｒを上記（２）式
に従って三角測量の原理で算出する。ここで、距離Ｒは
上記（２）式のようにPxが最小になる時のｘの値の逆数
に比例した値となるので、距離Ｒの分解能はｘが大きく
なる程良くなる。従って、ｘが大きくなるに従って、上
記（３）式に用いるパラメータｘの間隔を大きくとるこ
とにより、演算回数を減らして演算処理時間を短縮する
ことができる。
上記のようにして三角測量の原理でウィンドウＷ内の
像に対応する対象物迄の距離が求められるが、次に、ウ
ィンドウ追尾の動作について説明する。
像に対応する対象物迄の距離が求められるが、次に、ウ
ィンドウ追尾の動作について説明する。
前回の演算のために画像をサンプリングした時刻をｔ
＝t0とすると、今回微少時間Δｔだけ経過したｔ＝t0＋
Δｔの時刻に一対の画像（画像信号）を第２図（ａ），
（ｂ）に示すようにサンプリングしたものとする。従っ
て、対象物はΔｔの間に画像上で移動している。その移
動量は、サンプリングの間隔Δｔに依存しているので、
対象物の像をサーチする範囲は計測したサンプリングの
間隔Δｔに依存して決定するのが良い。
＝t0とすると、今回微少時間Δｔだけ経過したｔ＝t0＋
Δｔの時刻に一対の画像（画像信号）を第２図（ａ），
（ｂ）に示すようにサンプリングしたものとする。従っ
て、対象物はΔｔの間に画像上で移動している。その移
動量は、サンプリングの間隔Δｔに依存しているので、
対象物の像をサーチする範囲は計測したサンプリングの
間隔Δｔに依存して決定するのが良い。
上記サンプリングの間隔Δｔに依存して決定されたサ
ーチ範囲Wsは前回サンプリングして設定したウィンドウ
Ｗの範囲から±ｒ行と±ｓ列拡大した範囲となる。即
ち、サーチ範囲Wsはｋ−ｒ行ｌ−ｓ列を起点としｐ＋2r
行ｑ＋2s列の中とする。そして、ｘを行パラメータ、ｙ
を列パラメータとして、時刻ｔ＝t0＋Δｔでのウィンド
ウ設定予定側の画像（第２図（ａ）の画像）の画像信号
を（ｉ＋ｘ）行（ｊ＋ｙ）列目でＳ″ｉ＋x,j＋ｙとし
て、次の演算を行う。
ーチ範囲Wsは前回サンプリングして設定したウィンドウ
Ｗの範囲から±ｒ行と±ｓ列拡大した範囲となる。即
ち、サーチ範囲Wsはｋ−ｒ行ｌ−ｓ列を起点としｐ＋2r
行ｑ＋2s列の中とする。そして、ｘを行パラメータ、ｙ
を列パラメータとして、時刻ｔ＝t0＋Δｔでのウィンド
ウ設定予定側の画像（第２図（ａ）の画像）の画像信号
を（ｉ＋ｘ）行（ｊ＋ｙ）列目でＳ″ｉ＋x,j＋ｙとし
て、次の演算を行う。
但し、−ｒ≦ｘ≦r,−ｓ≦ｙ≦ｓ 即ち、サーチ範囲Ws内のウィンドウＷ相当の画像と前
回サンプリングした画像にウィンドウＷを設定した場合
のウィンドウＷ内の参照画像との各画像信号同士の差の
絶対値の総和Ｐx,yを求める。
回サンプリングした画像にウィンドウＷを設定した場合
のウィンドウＷ内の参照画像との各画像信号同士の差の
絶対値の総和Ｐx,yを求める。
この結果、上記参照画像の参照画像信号とサーチ範囲
Ws内の画像信号とのずれ量であるＰx,yが最小になると
きのx,yを求め、その値をx0,y0とするとｕ＝ｋ＋x0行ｖ
＝ｌ＋y0列を起点としたｐ行ｑ列の領域を新しいウィン
ドウＷと定める。つまり、Ｐx,yが最小になることは比
較する両画像同士が最も良く一致したことを意味する。
Ws内の画像信号とのずれ量であるＰx,yが最小になると
きのx,yを求め、その値をx0,y0とするとｕ＝ｋ＋x0行ｖ
＝ｌ＋y0列を起点としたｐ行ｑ列の領域を新しいウィン
ドウＷと定める。つまり、Ｐx,yが最小になることは比
較する両画像同士が最も良く一致したことを意味する。
この後、第２図（ａ）の画像に設定したウィンドウＷ
の画像とこのウィンドウＷに対応する第２図（ｂ）の画
像の比較範囲Ｃとで、上記（３）式と同様に演算し、さ
らに上記（２）式を用いて対象物迄の距離Ｒを演算す
る。
の画像とこのウィンドウＷに対応する第２図（ｂ）の画
像の比較範囲Ｃとで、上記（３）式と同様に演算し、さ
らに上記（２）式を用いて対象物迄の距離Ｒを演算す
る。
上記のような操作を時系列的に順次行うことにより、
最初設定したウィンドウ中の像の対象物を追尾しながら
距離を測定することができる。
最初設定したウィンドウ中の像の対象物を追尾しながら
距離を測定することができる。
このように、サーチ範囲を最小限に狭め、また、距離
の演算においても近距離に相当する部分の演算では、パ
ラメータｘを大きく動かすことにより演算処理時間を短
縮すると、同時毎の画像処理と演算の信号処理時間に依
存するサンプリング間隔Δｔが小さくなる。このサンプ
リング間隔Δｔが小さくなると、これに依存してサーチ
範囲をまた狭めることができ、さらに、演算処理時間が
短縮されることになる。このようにして、距離を計測す
る時間はリアルタイムに近づけることが可能となる。
の演算においても近距離に相当する部分の演算では、パ
ラメータｘを大きく動かすことにより演算処理時間を短
縮すると、同時毎の画像処理と演算の信号処理時間に依
存するサンプリング間隔Δｔが小さくなる。このサンプ
リング間隔Δｔが小さくなると、これに依存してサーチ
範囲をまた狭めることができ、さらに、演算処理時間が
短縮されることになる。このようにして、距離を計測す
る時間はリアルタイムに近づけることが可能となる。
なお、上記の一連の画像処理と演算等の動作は回路又
はマイクロコンピュータ構成の画像信号処理装置により
行われる。
はマイクロコンピュータ構成の画像信号処理装置により
行われる。
また、図では一対の撮像系は水平に設置されている
が、これは垂直に設置しても良いし、斜めに設置しても
良い。
が、これは垂直に設置しても良いし、斜めに設置しても
良い。
また、一対の撮像系を一対の光学系と１つの２次元イ
メージセンサにより構成しても良いことは勿論言うまで
もない。
メージセンサにより構成しても良いことは勿論言うまで
もない。
以上のように、この発明によればウィンドウ内の画像
信号と他方の画像信号とのずれ量を検出して三角測量の
原理で対象物迄の距離を求め、微少時間後にサンプリン
グした画像信号と前回のウィンドウ内の参照画像信号と
のずれ量を検出してウィンドウを新たに設定するに際
し、そのサーチ範囲を周期毎の画像処理と演算の信号処
理時間に応じて決定するように構成したので、信号処理
時間が短かくなればなる程、サーチ範囲も狭くなり、さ
らに、信号処理時間を短かくするように働く。
信号と他方の画像信号とのずれ量を検出して三角測量の
原理で対象物迄の距離を求め、微少時間後にサンプリン
グした画像信号と前回のウィンドウ内の参照画像信号と
のずれ量を検出してウィンドウを新たに設定するに際
し、そのサーチ範囲を周期毎の画像処理と演算の信号処
理時間に応じて決定するように構成したので、信号処理
時間が短かくなればなる程、サーチ範囲も狭くなり、さ
らに、信号処理時間を短かくするように働く。
このため、距離計測がリアルタイム処理に近づくと共
に、特別に高速の信号処理を行う信号処理装置を必要と
しないので、小形で安価な追尾式距離測定装置が得られ
る効果がある。
に、特別に高速の信号処理を行う信号処理装置を必要と
しないので、小形で安価な追尾式距離測定装置が得られ
る効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による距離計測の演算処理
を説明するための図、第２図は上記一実施例によるウィ
ンドウ追尾等を説明するための図、第３図は従来の距離
測定装置の構成図、第４図は従来の距離計測の演算処理
を説明するための図である。 図中、1,2……光学系、3,4……イメージセンサ、7,8…
…メモリ、10……画像信号処理装置、11……対象物、Ｗ
……ウィンドウ、Ws……サーチ範囲。
を説明するための図、第２図は上記一実施例によるウィ
ンドウ追尾等を説明するための図、第３図は従来の距離
測定装置の構成図、第４図は従来の距離計測の演算処理
を説明するための図である。 図中、1,2……光学系、3,4……イメージセンサ、7,8…
…メモリ、10……画像信号処理装置、11……対象物、Ｗ
……ウィンドウ、Ws……サーチ範囲。
Claims (1)
- 【請求項１】所定の距離だけ離して設置された一対の光
学系を有する一対の撮像系からなる撮像手段と、該撮像
手段により撮像された対象物の一対の画像を画像信号に
て記憶する記憶手段と、一方の画像のウィンドウ内の画
像信号を基準にして他方の画像の画像信号とのずれ量を
検出し、前記ウィンドウ内の像に対応する前記対象物迄
の距離を三角測量の原理で算出する測距演算手段と、前
記ウィンドウ内の画像信号を参照画像信号とし、微少時
間経過後のサンプリング時に前記撮像手段信号とし、微
少時間経過後のサンプリング時に前記撮像手段により撮
像された一対の画像信号の一方とのずれ量を検出して新
たなウィンドウを設定するウィンドウ追尾設定手段を備
え、参照画像を撮像する方の撮像手段によって、サンプ
リング周期毎に時系列的に得られる画像信号を比較する
際に、後から得られた方の画像信号のサーチ範囲を信号
処理時間に応じて決めるようにしたことを特徴とする追
尾式距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2336199A JP2508916B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 追尾式距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2336199A JP2508916B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 追尾式距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04203922A JPH04203922A (ja) | 1992-07-24 |
| JP2508916B2 true JP2508916B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=18296665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2336199A Expired - Fee Related JP2508916B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 追尾式距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508916B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101593636B1 (ko) * | 2015-07-13 | 2016-02-12 | 김현국 | 해태 건조용 발장 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3599255B2 (ja) * | 1995-12-04 | 2004-12-08 | 本田技研工業株式会社 | 車両用環境認識装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0754253B2 (ja) * | 1989-03-07 | 1995-06-07 | 三菱電機株式会社 | 追尾式車間距離測定装置 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2336199A patent/JP2508916B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101593636B1 (ko) * | 2015-07-13 | 2016-02-12 | 김현국 | 해태 건조용 발장 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04203922A (ja) | 1992-07-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |