JP2527825B2

JP2527825B2 - 距離測定装置

Info

Publication number: JP2527825B2
Application number: JP1337890A
Authority: JP
Inventors: 康也梶原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPH03195916A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、距離測定装置、特に自動車などの移動す
る対象物までの距離を連続的に測定するのに好適な距離
測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の距離測定装置として、例えば特公昭63-46363号
公報に開示されているようなものがある。第４図はその
一例の距離測定装置の構成を示している。第４図におい
て、1,2は基線長Ｌだけ離れた左右の光学系としてのレ
ンズ、3,4はレンズ1,2の後方にその焦点距離ｆだけ離れ
た夫々の位置に配置されたイメージセンサ、５はレンズ
1,2の前方でそのレンズ面からＲの距離にある対象物で
ある。6,7はイメージセンサ3,4から夫々アナログ信号を
入力してデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変
換器、8,9はアナログ・デジタル変換器6,7から夫々デジ
タル信号を入力して記憶するメモリ、10はメモリ8,9に
ストアされた画像信号を処理して対象物５までの距離を
求めるマイクロプロセッサである。

次に動作について説明する。対象物５は夫々のレンズ
1,2によってイメージセンサ3,4上に結像される。イメー
ジセンサ3,4から夫々出力されるアナログの画像信号は
アナログ・デジタル変換器6,7で夫々デジタル信号に変
換され、メモリ8,9にストアされる。マイクロプロセッ
サ10は、メモリ８から、まず、イメージセンサ３の左上
端の画素に相当する画素信号を読み出し、次にメモリ９
から同様にイメージセンサ４の左上端の画素に相当する
画素信号を読み出し、その差の絶対値を演算する。次
に、マイクロプロセッサ10は、その夫々のその右隣の画
素の画素信号を読み出し、上記と同様にその差の絶対値
を演算し、最初の値に累積する。マイクロプロセッサ10
は、この操作を順次にイメージセンサ3,4の画面全体の
画素について行い、その累積値を求め第１の値とする。
次に、マイクロプロセッサ10は、上記と同様にイメージ
センサ３の左上端に相当する画素の画素信号とイメージ
センサ４の左上端から１画素右の画素に相当する画素信
号をメモリ8,9から夫々読み出し、その差の絶対値を演
算する。このように、マイクロプロセッサ10は、イメー
ジセンサ３の画像信号に対しイメージセンサ４の全体に
１画素右にずらした画像信号との差の絶対値を夫々の画
像信号で求めて、累積した値を求めて第２の値とする。
このようにマイクロプロセッサ10は１画素ずつ順次に右
にずらした画素の画像信号の夫々の画素信号の差の絶対
値をとり、累積した値を順次に求める。この累積した値
が最小になる場合が、イメージセンサ3,4の各光軸から
の画像のずれ量を表わしている。このずれがｎ画素で、
画素のピッチをｐとすれば、画像のずれ量はnpであり、
これから対象物５迄の距離Ｒは三角測量の原理によりの式で求められる。

〔発明が解決しようとする課題〕

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、広い視野の画像信号を得ようとした場合には、広い
視野中の対象物の特定が困難であり、また、狭い視野を
得ようとした場合には視野中の対象物の特定は容易とな
るが対象物が移動すれば視野からはずれるため、対象物
の動きに応じて装置を移動する必要があった。

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、一旦対象物を定めるとこれが動いていても、
撮像系の視野内にある限り連続的にその対象物までの距
離を安定的に計測できる距離測定装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

所定の距離をおいて設置された一対の光学系と、この
光学系によりイメージセンサ上に結像した一対の画像の
うちいずれか一方の画像信号の特定部分にウインドーを
設定するウインドー設定手段と、所定の時間間隔で上記
イメージセンサから画像信号をサンプリングし、或る時
刻のウインドー内の画像信号と、次の時刻の画像信号と
を比較し、その画像信号が最も良く一致する領域で新し
いウインドーを設定し、そのウインドー内の画像信号を
用いて一対の対応する画像信号のずれを検出してウイン
ドー内の対象物までの距離を求める測定手段とを備え、
前回サンプリング時の対象物までの距離に応じて今回設
定される新しいウインドーの大きさを設定するものであ
る。

〔作用〕

この発明における距離測定装置は、対象物を含む広い
視野を画像化し、ウインドー設定手段によりこの対象物
の画像にウインドーを設定し、対象物が視野内に動いた
時に、測定手段により時々刻々対象物の画像の画像信号
を或る時刻と次の時刻で比較し、両画像信号が最も一致
する領域に距離に応じた新たなウインドーを設定し、こ
のウインドー内の画像信号を使用して左右の対応する画
像信号のずれを検出して次の時刻での対象物までの距離
を求めるので、対象物が視野内にある限りは光学系を移
動させずに移動する対象物までの距離を求めることがで
きる。また距離に応じてウインドーの大きさを変化させ
るので、背景や余分な信号の影響を受けにくく、より安
定して、正確な距離を測定できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による距離測定装置の構
成図であり、第１図において、符号１〜９は第４図に示
した従来例の装置と同じ部分であるのでその説明を省略
する。10Aはメモリ8,9内に格納されている画像信号のデ
ータ処理や表示制御を行うマイクロコンピュータ、11は
画像を表示するディスプレイで、マイクロコンピュータ
10Aによって制御される。12はマイクロコンピュータ10A
に接続されウインドーを形成するためのウインドー設定
手段としてのウインドー形成装置で、人が操作すること
により、ウインドーの大きさ、位置をディスプレイ11の
画面を見ながら設定することができる。

次に第１図を参照してこの一実施例の動作について説
明する。今、イメージセンサ３による画像を第２図
（ａ）に示すようにディスプレイ11に表示したとする
と、運転者はウインドー形成装置12を操作してウインド
ー13を形成する。このウインドー信号はマイクロコンピ
ュータ10Aに読込まれてメモリ８のどの部分の画素信号
を距離演算の基準としての画素信号とすればよいかがわ
かる。従って、比較するメモリ8,9の領域をマイクロコ
ンピュータ10Aが選択して左の基準画像信号に対して右
の画像信号を一画素ずつ順次シフトしながら、このシフ
ト毎に各画素毎の信号の差の絶対値の総和を演算してい
く。このとき、演算に関与する領域は第２図（ａ）に示
すように対象物５の画像を含む左のウインドー13に対し
て第２図（ｂ）に示すようにイメージセンサ４による右
の画像は対象物５の画像を含む画像比較領域14が対応す
る。マイクロコンピュータ10Aは、上記のように、左，
右の画素の画像信号を比較し、その差信号の絶対値の総
和が最小となるときの画素のシフト量を求める。そのシ
フト量をｎ画素、画素ピッチをｐとし、レンズ1,2の基
線長をＬ、レンズ1,2の焦点距離をｆ、対象物５までの
距離をＲとすれば、Ｒは次式でマイクロコンピュータ10
Aにより求められ、特許請求の範囲の測定手段を構成し
ている。

次に、或る短かい時間、即ち前の画像の処理演算が終
了するまでの時間が経過した次の時刻では、対象物５は
移動しており、イメージセンサ3,4上で、その前のサン
プリング時刻とは違った位置に結像している。第３図は
最初の時刻t₀，次の時刻t₁で画像信号をサンプリングし
た時のウインドー内の画像の比較を示したものである。
マイクロコンピュータ10Aは、第３図（ａ）に示すよう
に時刻t₀で設定したウインドー13を基準の画像信号とし
て、第３図（ｂ）に示すように時刻t₁でサンプリングし
た画像信号による画像の中で予め定めた方法により限定
した画像比較限定領域16を順次１画素ずつシフトさせな
がら各画素信号の差の絶対値の総和は演算してゆく。マ
イクロコンピュータ10Aは、その総和が最も小さくなっ
た領域が、対象物５が移動した位置であることを検知す
る。そこで、マイクロコンピュータ10Aは、第３図
（ｂ）に示すようにこの領域に新しいウインドー15を設
定する。

次にこのウインドー15の大きさをマイクロコンピュー
タ10Aがどのように定めるかについて説明する。時刻t₁
と時刻t₀とでは、時間間隔が短いので、対象物５までの
距離はほとんど変化していない。従って、ウインドー15
の大きさを決める距離情報としては時刻t₀での値を使用
することができる。そして、基準となるウインドーの大
きさは追尾を開始した時刻t_sでウインドー形成装置12の
操作により設定されたウインドーとなる。この時の対象
物５までの距離をR_Sとすれば、ｔ＝t₀での対象物５まで
の距離R₀では、画面の大きさは距離に反比例するので、
一辺がR_S／R₀倍のウインドーを設定すれば良い。

次に、第３図（ｃ）に示すようなイメージセンサ４に
よる右の画像の限定された画像比較限定領域17とで、第
３図（ｂ）のウインドー15内の画像信号を基準にして、
順次画素をシフトさせながら最も画像の一致が得られる
シフト量で対象物５までの距離が得られる。この時、時
間をｔとしてｔ＝t₁ではｔ＝t₀のときと対象物５までの
距離はほとんど変化しないのことから、ｔ＝t₀で距離を
求めた領域の周辺のみを限定すれば良い。

なお、光学系としてのレンズ1,2を左右一対とした
が、これに限定するものではなく上下一対または斜め方
向に一対としてもよく、これは基線を水平にするか垂直
にするか、あるいは斜めにするかの問題であっていずれ
も上記と同様の作用を得ることができる。また、イメー
ジセンサ3,4は左右別々のセンサとしてあるが、１個の
センサの領域を左右に分割して使用しても良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば画像にウインドーを
設定できるようにし、所定の時間間隔で画像信号をサン
プリングし、或る時刻のウインドー内の画像信号と、次
の時刻の画像信号を比較し、その両画像信号が最も良く
一致する部分に距離に応じた大きさの新たなウインドー
を設定し、ウインドー内の画像信号を使って左右の対応
する画像信号のずれを検出して次の時刻での距離を求め
るように構成したので、対象物との距離が変化してその
画像の大きさが変化しても、背景や余分な信号の影響を
受けたりせず、また、最初に設定したウインドー内の対
象物の一部の画像信号が欠落することもほとんどなく、
安定して対象物を追尾し、距離を測定できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による距離測定装置の構成
図、第２図はウインドー内の画像を比較する説明図、第
３図は時刻ｔ＝t₀と次の時刻ｔ＝t₁との画像を比較して
新しいウインドーを設定して左右の画像を比較する説明
図、第４図は従来の距離測定装置の構成図である。図中、1,2……レンズ、3,4……イメージセンサ、５……
対象物、8,9……メモリ、10A……マイクロコンピュー
タ、12……ウインドー形成装置、13,15……ウインド
ー。なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の距離をおいて設置された一対の光学
系と、上記光学系により結像された一対の画像を画像信号に変
換するためのイメージセンサと、上記イメージセンサ上に結像した一対の画像のうちのい
ずれか一方の画像信号の特定部分に追尾用ウインドーを
設定するウインドー設定手段と、所定の時間間隔で上記イメージセンサから画像信号をサ
ンプリングし、或る時刻のウインドー内の画像信号と、
次の時刻の画像信号とを比較し、上記或る時刻のウイン
ドー内の画像信号が最も良く一致する上記次の時刻の画
像信号の領域に新しいウインドーを設定し、上記新しい
ウインドー内の画像信号を用いて一対の対応する画像信
号のずれを検出して上記新しいウインドー内の対象物ま
での距離を求める測定手段とを備え、上記次の時刻で設定される上記新しいウインドーの大き
さは、上記或る時刻に求められた測定距離と、最初に設
定された上記追尾用のウインドーの大きさに基づいて設
定することを特徴とする距離測定装置。