JP2572161B2

JP2572161B2 - 車間距離検出装置

Info

Publication number: JP2572161B2
Application number: JP3019148A
Authority: JP
Inventors: ひろ子前川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH04238212A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車用画像追尾装
置、特に画像処理時間が短くかつ信頼性の高い車間距離
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、イメージセンサを利用した車間距
離検出装置はよく知られており、例えば特公昭63-46363
号がある。図６はその一例を示すブロック図である。図
において、左右の光学系は基線長Ｌ隔てて配置されてお
り、各々の光学系はレンズ１，２と、これらの焦点距離
ｆ離れて配置されたイメージセンサ３，４とで構成され
ている。レンズ面からＲの距離にある対象物５の像は、
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より得られた画像信号は各
々Ａ／Ｄ変換器６，７にてデジタル信号に変換された
後、メモリ８，９に格納される。メモリ８，９に格納さ
れた画像信号は、ＣＰＵ10において画像処理され、対象
物５までの距離が演算される。

【０００３】ＣＰＵ10は、まずメモリ８及び９からイメ
ージセンサ３及び４の左上端に相当する画素信号ａ１及
びｂ１を読み出し、その差の絶対値ｃ11＝│ａ１−ｂ１
│をとる。次に、各々左端から一つ右にある画素信号ａ
２，ｂ２を読み出し、その差の絶対値ｃ12＝│ａ２−ｂ
２│を演算する。この操作を画面の画素全てに対して順
次行い、その演算結果を足し合わせてｓ１＝Σｃ１ｉを
求める。次に、イメージセンサ３の左上端に相当する画
素信号ａ１と、イメージセンサ４の右上端から１つ右に
ある画素信号ｂ２を読み出し、ｃ21＝│ａ１−ｂ２│を
求め、更に上記と同様にして差の絶対値の積算ｓ２＝Σ
ｃ２ｉを得る。以下、イメージセンサ４に対応する画像
信号について、１画素づつ順次右にずらせた場合の画素
信号の差の絶対値の積算値ｓｉを求め、その最小値がｓ
ｊであれば、左右の画像はｎ画素ずれていることにな
る。いま画素のピッチをｐとすれば、左右のずれ量はｎ
・ｐであり、三角測量により対象物５までの距離が(1)
式で得られる。Ｒ＝（ｆ・Ｌ）／（ｎ・ｐ）・・・・・(1)

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
車間距離検出装置のように、イメージセンサ３，４より
得られた画像信号の比較を画面全体について行う場合、
演算時間が長すぎる為に車間距離警報装置や自動追尾装
置などのシステムに応用することができず、自動車用車
間距離検出装置として実用的でない。

【０００５】この発明は、上記のような問題点を解決す
る為になされたもので、画像処理時間が短くかつ信頼性
の高い、しかも車間距離警報装置や自動追尾装置にも応
用可能な車間距離検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明による車間距離
検出装置は、いずれか一方のメモリに設定されたウイン
ドウに対応した基準画像信号と、他方のメモリの画像信
号とを、所定のシフトパターンのうち、前回検出した車
間距離に応じて限定した範囲のシフトデータを用いて画
像をずらしながら左右或は上下の画像比較をおこない、
補間演算により算出した左右或は上下画像のずれから車
間距離を算出する補間演算機能を有する距離演算手段を
設けたものである。

【０００７】

【作用】従って、この発明では、ウィンドウ内の画像
信号を基準として画像比較に用いる１画面の画素数を減
らし、かつ所定のシフトパターンにより演算する画面数
を減らす為、処理時間の大幅な短縮が可能である。又、
演算する画面数の減少にともなう測距精度の低下をふせ
ぐため、補間演算を用いて画像のずれ量を算出して距離
演算をおこない、測距精度の向上を図っている。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面とともに説
明する。なお、図において同一符号は同一部分を示す。
図１はこの発明に係る車間距離検出装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。図において、水平に配置さ
れた一対の光学系では、対象物５をレンズ１，２を介し
て、各レンズと光軸を合わせて設置されているそれぞれ
イメージセンサ３，４上に結像させる。イメージセンサ
３，４の出力は、それぞれＡ／Ｄ変換器６，７によって
所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換された
後、それぞれメモリ８（又は８Ａ），９に格納される。
メモリ８（又は８Ａ），９に格納された画像信号は、Ｃ
ＰＵ10Ａと表示装置11に送られ、ＣＰＵ10Ａでは画像処
理した後、三角測量により車間距離を算出し、表示装置
11では画像信号とともにその算出した車間距離を表示す
る。ウインドウ形成装置12は、運転者が表示装置11によ
り前方の映像を見ながらスイッチ（図示しない）で確認
し、画面上のある部分、即ち対象物５を含む領域にウイ
ンドウを設定するものである。ＣＰＵ10Ａでは、ウイン
ドウにある画像を基準画像として画像処理を実施してい
る。尚、本実施例ではウインドウの設定を左画像として
いるが、右画像としてもよい。図２は、ウインドウ内の
基準画像信号を基に画像比較する領域を示す図である。
即ち、ＣＰＵ10Ａは、運転者が表示装置11を見ながらス
イッチにより設定したウインドウ13内の基準画像（図２
のＡ）に対応するメモリ８（又は８Ａ）の画像信号ａｉ
と、所定のシフトパターンと前回検出した車間距離に応
じてｊ画素シフトした右画像（図２のＢ）の比較領域14
に対応するメモリ９の画像信号ｂ（ｉ＋ｊ）とについ
て、各画素毎の画像信号の差の絶対値の総和ｃｊ＝Σ│
ａｉ−ｂ（ｉ＋ｊ）│を演算する。

【０００９】右画像（Ｂ）をシフトする際に用いられる
上記のシフトパターンとは、図３のＡにおいて、計測可
能な最大車間距離Ｒmax 及び最小車間距離Ｒmin 時の左
右画像のずれ量を式(1) より各々Ｐ１，Ｐ２として、ｊ
＝０〜Ｐ間で定義された関数であり、右画像の比較領域
14に対応する画像信号ｂ（ｉ＋ｊ）を選択する。これ
は、１画素ずつ左右画像の比較をした場合、式(1) より
距離検出の分解能が画像のずれ量に比例する為に、画像
のずれ量が大きい近距離では必要以上の精度で測距して
いることになる。そこで、近距離ほどシフト画素数を多
くすることによって演算回数を減らし、処理時間の短縮
を図っている。シフトパターンの形状は、要求される分
解能や、最も精度の高い距離情報が必要な領域等、車間
距離計の仕様によって異なるが、本実施例では図４のＡ
のように画像のずれ量に比例して階段状に変化するパタ
ーンとし、パターン参照は以下の方法でおこなってい
る。演算回数Ｎ回目のシフトパターンと画像のずれ量ｊ
の関係をｊ＝Ｓ（Ｎ）と表すこととすると、右画像
（Ｂ）の比較領域14をｂ（ｉ＋ｊ）＝ｂ（ｉ＋Ｓ（Ｎ）
となり、Ｎ＋１回目はｂ（ｉ＋Ｓ（Ｎ＋１））、Ｎ＋２
回目はｂ（ｉ＋Ｓ（Ｎ＋２））、以下同様の手続きによ
り順次パターンにしたがって右画像（Ｂ）を選択する。

【００１０】この時、本実施例での処理時間をｔ０、前
回検出した車間距離をＲ（ｎ−１）、最大加速度（減速
度）をａとして、車両の移動可能域ｍ（ｎ）は、Ｒ（ｎ
−１）−（ｔ０・│ａ│）〜Ｒ（ｎ−１）＋（ｔ０・│
ａ│)であることから、本実施例では右画像（Ｂ）をシ
フトする際、ｍ（ｎ）に対応する範囲でのみ画像比較を
おこなうことによって比較画面数を削減している。例え
ば、Ｒ（ｎ−１）−（ｔ０・│ａ│）及びＲ（ｎ−１）
＋（ｔ０・│ａ│)に対応する画像のずれ量をそれぞれ
(1) 式により求めた結果をｑ１（ｎ）、ｑ２（ｎ）とし
た場合、図３のＡの領域ｘ内でのみ、シフトパターンに
よって画像比較する画面を選択する。

【００１１】ウインドウ13内の基準画像（図２のＡ）と
上記の手順により選択した右画像（図２のＢ）におい
て、画素毎に画像信号の差の絶対値の総和ｃｊ＝Σ│ａ
ｊ−ｂ（ｉ＋ｊ）│を各々求める。その最小値をｃｍと
して、ｍ＜２であればｎ＝ｍ、ｍ＞＝２であればｃ（ｍ
−１）、ｃ（ｍ＋１）を求めて３点補間をおこない、ｎ
＝（補間値ｍ¹ ）とし、画素のピッチ数をｐ、さらに光
学系の基線長をＬ、レンズの焦点距離をｆ、対象物５ま
での車間距離をＲ、とすれば、Ｒは式(1) により求めら
れる。

【００１２】ここで用いる３点補間法は、シフトパター
ンの導入により低下した距離検出分解能及び精度を改善
するための手法であり、以下の式(2) 及び(3) で定義さ
れているｃ（m-1)＞＝ｃ(m+1)のときｍ¹＝（ｃ(m-1)−ｃ(m+1)）／｛２＊（ｃ(m-1)−ｃｍ）} ・・・(2) ｃ(m-1)＜ｃ(m+1) のときｍ¹＝（ｃ(m-1)-ｃ(m+1)）／｛２＊（ｃ(m+1)−ｃｍ）｝・・・(3)

【００１３】このように本実施例では、ウインドウ内の
画像信号を基準とすることにより画像比較に用いる１画
面の画素数を減らし、かつ前回検出した車間距離をもと
に限定した比較域内でシフトパターンを用いることによ
り画像比較をおこなう画面数を減らすことができるため
に大幅な処理時間の短縮が可能となり、また補間演算に
よって画面数の減少にともなう分解能の低下をカバーで
きるため、応答性がよく、高精度な車間距離が得られ
る。

【００１４】本実施例における上記の画面比較域を限定
するのに上記の方法以外に、例えば図３のＢにおいて測
距範囲内を予めｍケに分割しておき、前回の距離Ｒ（ｎ
−１）が属する領域（ｉ）に応じた所定のずれ量△α
（ｉ）を用い、画像比較域ｘを、Ｒ（ｎ−１）に対応す
る画像のずれ量ｑ（ｎ−１）を中心に、ｑ（ｎ−１）±
△α（ｉ）によって限定する等、処理時間ｔ０内の車両
の移動可能域ｍ（ｎ）の最大値max｛ｍ（ｎ）｝以下の
範囲に限定するものであればよい。なお、この画像比較
域を限定する機能は省略可能であり、シフトパターンに
よる比較画面の選択のみであってもその効果は有効で、
実用に耐える応答性が得られる。

【００１５】又、本実施例では、一対の光学系を水平に
配置したが、垂直に配置して上或は下のビデオカメラの
画像にウインドウを設定してもよい。又、距離演算の際
に式(2)及び(3)で定義される３点補間法を用いたが、精
度よく補間できれば他の補間法であってもよい。又、シ
フトパターンは車間距離計に要求される仕様によって自
由に設定すればよく、画像のずれ量に比例させる必要は
ない。例えば、測距可能域の中間値付近の領域Ｚ内での
み精度よく計測したい場合は、図４のＢのようなパター
ンとすればよい。

【００１６】又、本実施例ではウインドウの設定を１ケ
としているが、図５のように複数のウインドウ13，13
Ａ，13Ｂを設定した各ウインドウ毎に上記の手順による
比較画面の削減と補正演算を実施しても同様の効果が得
られる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明は、いずれか一
方のメモリに設定されたウインドウに対応した基準画像
信号と、他方のメモリの画像信号とを、所定のシフトパ
ターンのうち、前回検出した車間距離に応じて限定した
範囲のシフトデータを用いて画像をずらしながら左右或
は上下の画像比較をおこない、補間演算により算出した
左右或は上下画像のずれから車間距離を算出する補間演
算機能を有する距離演算手段を備えているので、全画面
を比較する場合に比して処理時間を大幅に短縮し、又、
画面数の削減に対して補間演算による補正をおこなうこ
とにより精度及び応答性ともに向上する為、車間距離表
示装置だけでなく、車間距離警報装置及び自動追尾装置
などのシステムにも応用可能であるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】ウインドウ内の基準画像信号を基にして画像比
較する領域を示した説明図である。

【図３】前回検出した車間距離を基にして画像比較する
領域を限定する例を示した図である。

【図４】シフトパターンの例を示した図である。

【図５】複数のウインドウを設定した場合の画面を示す
図である。

【図６】従来の車間距離検出装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１，２レンズ３，４イメージセンサ５対象物８，８Ａ，９メモリ 10ＡＣＰＵ 11 表示装置 12 ウインドウ形成装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二次元イメージセンサおよび互いに所定
距離隔てて配置され前走車の像を上記イメージセンサ上
に結像させる光学系から成る左右或は上下一対のビデオ
カメラと、各イメージセンサより出力された画像信号を
記憶する少なくとも一対のメモリと、各メモリに記憶さ
れた画像信号のいずれか一方にウインドウを設定するウ
インドウ設定手段と、上記ウインドウ内の画像信号を基
準として他方の画像信号をシフトしながら比較処理する
ことにより上記前走車までの車間距離を算出する距離演
算手段とを備えた車間距離検出装置において、上記距離演算手段では、所定のシフトパターンのうち、
前回検出した車間距離に応じて限定した範囲のシフトデ
ータを用いて画像をずらしながら左右或は上下の画像比
較をおこない、補間演算により得られた左右或は上下画
像のずれから車間距離を算出する補間演算機能を有する
ことを特徴とする車間距離検出装置。