JP2536986B2 - 車間距離検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はイメージセンサを用い
た光学式の距離検出装置、特に先行車と自車両との車間
距離を連続的に測定する車間距離検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１０は特公昭６３−３８０８５号公
報、特公昭６３−４６３６３号公報などにより開示され
ている従来のイメージセンサを用いた光学式の距離検出
装置の構成図である。図において、１，２は基線長Ｌだ
け離れて配置された左右のレンズ、３，４はレンズ１，
２の焦点距離ｆの位置に配置されたイメージセンサ、５
１はイメージセンサ３，４から送られる画像信号を用い
て対象物５２までの距離の演算を行う信号処理装置であ
る。

【０００３】次に、対象物５２までの距離検出原理を説
明する。レンズ１，２をそれぞれとおしてイメージセン
サ３，４上にそれぞれ結像した対象物５２の画像信号を
信号処理装置５１において順次シフトしながら電気的に
重ね合わせ、上記２つの画像信号がよく一致したときの
シフト量ａから三角測量の原理により対象物５２までの
距離Ｒを下記数１式で求めている。

【０００４】

【数１】 Ｒ＝ｆ×Ｌ／ａ

【０００５】他方、イメージセンサなどで撮像された先
行車像を画像追尾する方法は特公昭６０−３３３５２号
公報で開示されている。該公報によれば表示画面上で追
尾したい目標を囲む追尾ゲート（ウインドウ）をオペレ
ータが表示画面を見ながら設定することにより上記目標
を画像追尾するように構成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の距離検出装置
は、上下または左右一対の光学系により撮像された画像
全体を比較して対象物までの距離を求めるようにしてい
るので、実際にこれを自車両に搭載して走行中に先行車
との車間距離を測定しようとした場合、正確な距離を測
定することができないうえ、先行車の有無にかかわら
ず、どの対象物までの距離を測定しているのか運転者に
はわからないという問題点があった。

【０００７】また、先行車の画像追尾を開始する場合、
車両運転中に運転者が表示画面を見ながらジョイスティ
ックやトラックボールなどを用いて画像追尾用のウイン
ドウを設定することは前方不注意などの危険性を伴うな
どの問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、従来の光学式の車間距離検出装
置と先行車の画像追尾装置を組み合わせた構成となって
おり、いったん目標物を定めるとそれが動いていても視
野内にある限り連続的にその目標物までの距離を計測で
きるとともに、複数の先行車両が走行している場合でも
車間距離を測定している対象の先行車がどれかがわかる
車間距離検出装置を得ることを目的とする。

【０００９】さらに、先行車を画像追尾する追尾用ウイ
ンドウの設定を、表示画面を見なくても自動的に行うこ
とができる車間距離検出装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の車間距離検出
装置は、一対の光学系のイメージセンサ上に撮像された
一方の画像内に複数個のウインドウを設定するウインド
ウ設定手段と、各ウインドウ毎に捕らえられた対象物ま
での距離を検出する距離検出手段と、画像内の任意の領
域の左右の対称性を判定する対称性判定手段と、対称性
判定結果と距離情報をもとに先行車の存在とその位置を
推定する推定手段とを設けたものである。

【００１１】また、推定された先行車像の位置に先行車
までの距離に応じた大きさの追尾用ウインドウを設定す
る追尾用ウインドウ設定手段と、追尾用ウインドウによ
って画像追尾する画像追尾手段と、追尾用ウインドウに
よって捕らえられている先行車までの距離を検出する追
尾距離検出手段を設けたものである。また、イメージセ
ンサによって撮像された画像および複数個のウインドウ
を表示する表示手段を設けたものである。

【００１２】

【作用】この発明においては、距離検出手段により各ウ
インドウ内の画像信号を基準信号としてイメージセンサ
で撮像された一対の画像を比較し、両画像のずれを電気
的に検出して三角測量の原理でウインドウで捕らえられ
た対象物までの距離を測定し、先行車やその他の障害物
の有無や大まかな位置を監視する。また、対称性判定手
段により画像上で左右対称性の良いところを探し出し、
その領域を先行車の存在位置の候補とする。そして、こ
れらの情報をもとにして推定手段により先行車の存在と
画像上での先行車像の位置を推定する。

【００１３】次に、画像上での先行車像の位置が推定さ
れると、その先行車までの距離に応じた大きさの追尾用
ウインドウが自動的に設定され、追尾用ウインドウで先
行車像を画像追尾しながら先行車までの車間距離が検出
される。また、画像および複数個のウインドウを映像出
力用車載テレビ等の表示手段に表示し、先行車の有無の
確認を容易にする。

【００１４】

【実施例】

実施例１．図１において、１，２は基線長Ｌだけ離間し
て上下の光学系を構成するレンズ、３，４はレンズ１，
２にそれぞれ対応して配設された２次元のイメージセン
サ、５は追従すべき先行車を示す。６，７はイメージセ
ンサ３，４からそれぞれ入力されたアナログ信号をデジ
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にそれぞれ接続され
たメモリ、１０はマイクロコンピュータであり、メモリ
８，９、後述の表示画面１１とウインドウ設定装置１２
に接続されている。

【００１５】１１は上側のイメージセンサ４により撮像
された画像を表示する表示画面であり、マイクロコンピ
ュータ１０によって制御されている。１２は表示画面１
１にも接続され、距離測定の対象物を画像上で指定する
ためのウインドウを設定するウインドウ設定装置であ
り、運転者により操作される画像追尾指示スイッチ１３
が接続されている。

【００１６】以上の構成において、例えば、運転者が画
像追尾指示スイッチ１３を操作すると、ウインドウ設定
装置１２により図２に示すように上側のイメージセンサ
４により撮像された自車両前方の画像が映し出されてい
る表示画面１１の所定の位置に複数個の距離測定用ウイ
ンドウ２１，２２，２３，２４，２５，２６が同じ大き
さで横一列に等間隔に設定される。そして、図３に示す
ように画像中に先行車５の像５ａが入ってくると、この
先行車像５ａを複数個の距離測定用ウインドウ２１〜２
６で捕らえることができる。

【００１７】そして、各距離測定用ウインドウが捕らえ
ている対象物までの距離を測定するが、この測定方法を
実質的に先行車像５ａを捕らえているウインドウ２４に
ついて説明する。まず、マイクロコンピュータ１０は距
離測定用ウインドウ２４内の画像信号をメモリ９から読
み出し、距離演算の基準画像信号とする。

【００１８】そして、下側のイメージセンサ３の画像信
号が記憶されているメモリ８の中で上記距離測定用ウイ
ンドウ２４に対応する領域をマイクロコンピュータ１０
が選択して上記基準画像信号に対してメモリ８の画像信
号を１画素ずつ順次シフトしながら上下画素毎の信号の
差の絶対値の総和を演算していく。すなわち、距離測定
用ウインドウ２４内の画と最も整合する画の位置を１画
素ずつ順次シフトしながら求めるのである。

【００１９】このとき、演算に関与するメモリ８内の領
域は、図４に示すように距離測定用ウインドウ２４の位
置に対応する比較領域３０である。この比較領域３０は
例えば距離測定用ウインドウ２４と相対的に同じ領域を
上下方向に延長した領域が相当する。上記のように上下
の画素を比較し、その差信号の絶対値の総和が最小にな
るときの画素のシフト量をｘ画素、画素のピッチをＰと
し、光学系の基線長をＬ、レンズ１，２の各焦点距離を
ｆとすると、先行車５までの距離Ｒは下記数２式で求め
られ、以上のようにして距離測定用ウインドウ２４内の
対象物までの距離を測定することができる。

【００２０】

【数２】

【００２１】同様にして、先行車像５ａを捕らえている
距離測定用ウインドウ２３，２５によっても車間距離Ｒ
が測定される。また、先行車５以外の背景を捕らえてい
る距離測定用ウインドウ２１，２２，２６によりそれぞ
れが捕らえている対象物までの距離が測定される。

【００２２】以上のように、表示画面１１内に設定され
ている距離測定用ウインドウ２１，２２，２３，２４，
２５，２６により捕らえられた対象物は、図４に示すよ
うにこれらウインドウにそれぞれ対応する比較領域２
７，２８，２９，３０，３１，３２内で画像比較され、
距離測定用ウインドウ２１，２２，２３，２４，２５，
２６のそれぞれに捕らえられている対象物までの距離を
それぞれ測定することができる。

【００２３】以上のようにして測定された各距離測定用
ウインドウ２１，２２，２３，２４，２５，２６毎の測
定値はマイクロコンピュータ１０により比較され、隣り
合わせているウインドウで比較的近距離のほぼ同一測定
値を示すウインドウが選択される。即ち、背景よりも近
距離を示す距離測定用ウインドウ２３，２４，２５が選
択される。そして、距離測定用ウインドウ２３，２４，
２５の距離測定値が時間的に急激な変化がなければ、そ
れらの距離測定用ウインドウ２３，２４，２５が設定さ
れている位置に先行車５が存在すると推定される。

【００２４】ところで、距離を測定する対象物が自動車
の場合、後方から自動車を見た像は一般に左右対称であ
ることが多い。そこで、このような特徴を利用し、上記
複数個の距離測定用ウインドウ２１〜２６が設定されて
いる領域内の対称性の判定を行い、距離情報と併せて先
行車５の存在及び表示画面１１上での先行車像５ａの位
置を特定する。

【００２５】まず、図５に示すように先行車５を捕らえ
ている距離測定用ウインドウ２３，２４，２５から得ら
れる距離情報によりその距離Ｒに応じた大きさの対称性
判定用ゲート３３が用意され、メモリ９上で複数個の距
離測定用ウインドウ２１〜２６が設定されている対称性
判定領域３４内を上記対称性判定用ゲート３３をずらし
ながらその対称性判定用ゲート３３内の画像信号に対し
て以下の数３式の演算を行って対称性の評価を行う。

【００２６】但し、Ｓ（ｉ，ｊ）は対称性判定領域３４
内の画像信号であり、例えば、２５６階調で濃淡を表す
ものとする。また、ｍ，ｎはそれぞれ対称性判定用ゲー
ト３３の幅及び高さ、ｗは対称性判定領域３４の幅であ
る。また、ｋ＝１，２，…，ｗ−ｍとする。

【００２７】

【数３】

【００２８】上式でＡ_k の値が最小となる位置で最も対
称性がよいことになる。しかし、実際には道路上には先
行車５以外にもいくつかの対称性のよいものが存在し、
上記数３式の演算結果はいくつかの極小値をもつことに
なり、これら極小値をとるところが先行車５の存在位置
の候補となる。

【００２９】以上のようにして、先行車５の候補がいく
つかあげられるが、この各候補点の時間変化による安定
度、上述の距離測定用ウインドウ２１〜２６によって得
られる距離情報を用いると、候補点の中から先行車５を
選択することができる。このようにして表示画面１１上
での先行車像５ａの位置を特定することができる。

【００３０】次に、上記のように表示画面１１上で特定
された位置に図７に示すように追尾用ウインドウ３５が
ウインドウ設定装置１２により設定される。この追尾用
ウインドウ３５は距離測定用ウインドウ２３，２４，２
５の測定値に応じて設定された対称性判定用ゲート３３
の大きさと同じである。

【００３１】すなわち、先行車５までの距離Ｒに応じて
先行車像５ａの大きさが変わるので、距離測定値が比較
的に大きい場合には、小さい形状の追尾用ウインドウ３
５が設定される。測定値が比較的に小さい場合には、図
６に示すように大きい対称性判定用ゲート３３ａが用意
されるので、このときの対称性判定領域は同図中の３４
ａで示され、よって、図８に示すように大きい追尾用ウ
インドウ３５ａが設定される。

【００３２】上記のようにして先行車像５ａを囲む追尾
用ウインドウ３５が設定されると、この追尾用ウインド
ウ３５による先行車像５ａの画像追尾作用が開始され
る。この画像追尾作用は特公昭６０−３３３５２号公
報、あるいは特公平１−３５３０５号公報で開示されて
いる従来装置と同様のものであり、その詳細な説明は省
略する。

【００３３】次に、追尾用ウインドウ３５で捕らえた先
行車５と自車両との車間距離が検出される。この車間距
離は先行車像５ａを追尾している追尾用ウインドウ３５
内の画像信号を車間距離演算の基準画像信号とし、上記
数２式で説明した方法と同様に上下の画像信号を比較し
て三角測量の原理により検出される。そして、表示画面
１１内で先行車像５ａがどのように移動しても追尾用ウ
インドウ３５は先行車像５ａを追尾し、先行車５と自車
両との車間距離を連続して検出する。

【００３４】以上の動作手順をフローチャートで示すと
図９のようになる。まず、自車両の前方に先行車５が現
れた状態で運転者が画像追尾指示スイッチ１３を操作す
る（ステップ１０１）とこの操作信号が入力されたマイ
クロコンピュータ１０はウインドウ設定装置１２を制御
して表示画面１１上の所定の位置に複数個の距離測定用
ウインドウ２１〜２６を設定する（ステップ１０２）。
そして、距離測定用ウインドウ２１〜２６の各々によっ
て捕らえられた対象物までの距離を測定する（ステップ
１０３）。

【００３５】測定された距離情報とウインドウ位置はメ
モリに読み込まれ（ステップ１０４）、距離測定用ウイ
ンドウ２１〜２６の内で比較的近距離のほぼ同一測定値
を示す隣り合わせのウインドウが選択され、先行車５の
存在が推定される（ステップ１０５）。次に、測定距離
に応じた大きさの対称性判定用ゲート３３が用意され、
対称性判定領域３４内の対称性を判定し先行車５の候補
領域を抽出し（ステップ１０６）、対称性の安定度と距
離情報により先行車像５ａの位置が特定される（ステッ
プ１０７）。

【００３６】さらに、それまで表示画面１１に表示され
ていた距離測定用ウインドウ２１〜２６は消去され（ス
テップ１０８）、上記のように選択された位置に車間距
離に応じた大きさの追尾用ウインドウ３５が設定される
（ステップ１０９）。その後は追尾用ウインドウ３５に
より捕らえられた先行車５と自車両との車間距離が連続
して検出される（ステップ１１０；ステップ１１０の処
理後はステップ１０９へ戻る）。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば一対の
光学系を通して自車両前方の先行車をイメージセンサに
より撮像し、撮像された各画像の一方の所定の位置に複
数の距離測定用ウインドウを設定し、これら距離測定用
ウインドウに捕らえられた対象物までの距離を検出し、
且つ画像の左右の対称性を判定することにより、先行車
の存在とその位置を推定するように構成したので、複数
の先行車が走行している場合でも、距離測定対象の先行
車がどれだかわかる効果がある。

【００３８】また、特定された先行車像の存在位置にこ
の先行車像を囲む追尾用ウインドウを新たに設定し、追
尾用ウインドウにより捕らえられた先行車までの距離を
検出し、画像追尾するように構成したので、上記効果に
加えて先行車像を画像追尾する追尾用ウインドウを自動
的に設定することができるために、運転上安全となる。
また、画像および複数個のウインドウを映像出力用車載
テレビ等の表示手段に表示することにより、先行車の有
無の確認を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による車間距離検出装置の
構成図である。

【図２】上記一実施例により表示画面に複数個の距離測
定用ウインドウが設定された状態を示す図である。

【図３】上記一実施例により複数個の距離測定用ウイン
ドウが設定された表示画面に先行車像が入った状態を示
す図である。

【図４】上記一実施例により各距離測定用ウインドウ内
の基準画像信号と比較される画像信号の比較領域を示す
図である。

【図５】上記一実施例により対称性判定用ゲートとその
走査領域である対称性判定領域を示す図である。

【図６】上記一実施例により対称性判定用ゲートと対称
性判定領域を示す図である。

【図７】上記一実施例により先行車像に追尾用ウインド
ウが設定された状態を示す図である。

【図８】上記一実施例により先行車像に追尾用ウインド
ウが設定された状態を示す図である。

【図９】上記一実施例による動作手順を示すフローチャ
ートである。

【図１０】従来の距離検出装置の構成図である。

【符号の説明】

１，２ レンズ ３，４ イメージセンサ ５ 先行車 ５ａ 先行車像 ６，７ アナログ・デジタル変換器 ８，９ メモリ １０ マイクロコンピュータ １１ 表示画面 １２ ウインドウ設定装置 １３ 画像追尾指示スイッチ ２１〜２６ 距離測定用ウインドウ ２７〜３２ 比較領域 ３３ 対称性判定用ゲート ３４ 対称性判定領域 ３５ 追尾用ウインドウ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の光学系のイメージセンサ上に結像
   された各画像を比較し、両画像のずれを電気的に検出し
   て、三角測量の原理で自車両前方の先行車までの距離を
   測定する車間距離検出装置であって、 上記イメージセンサにより撮像された一方の画像上に複
   数個のウインドウを設定するウインドウ設定手段と、 設定されたそれぞれのウインドウ内の画像信号を基準信
   号としてこれら基準信号のそれぞれに対応する各画像信
   号を比較し、そのずれを検出して自車両から上記各ウイ
   ンドウに捕らえられた対象物までの距離をそれぞれ演算
   する距離検出手段と、 基準となる画像から任意の領域の画像信号を読み出して
   その領域内の左右の対称性を判定する対称性判定手段
   と、 該対称性判定手段および上記距離検出手段の演算結果か
   ら得られる情報をもとにして自車両前方の先行車の存在
   とその位置を推定する推定手段とを備えたことを特徴と
   する車間距離検出装置。
2. 【請求項２】 先行車の存在が推定され、画像上でのそ
   の先行車像の位置が確定すると、その先行車までの距離
   に応じた大きさの追尾用ウインドウを、先行車像を囲む
   ように自動的に設定する追尾用ウインドウ設定手段と、 上記追尾用ウインドウにより先行車像を画像追尾する画
   像追尾手段と、 上記追尾用ウインドウによって捕らえられた先行車まで
   の距離を検出する追尾距離検出手段とを備えた請求項１
   記載の車間距離検出装置。
3. 【請求項３】 イメージセンサによって撮像された画像
   および複数個のウインドウを表示する表示手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車間距
   離検出装置。