JP2581649Y2 - 対物距離計測装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、距離計測された物体
を同一物体か異物体か識別し、物体ごとに重心位置又は
幅が計測できるようにした対物距離計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示す対物距離計測装置１は、車間
距離計測用として車両２に装備されたものであり、スキ
ャナ３から一定角度範囲を走査しながら光や超音波或い
は電磁波等の測距信号を前方に送信し、前方車両４の後
部反射板（リフレクタ）或いはガードレール等の障害物
で反射された測距信号を受信し、受信方位θと送受信間
時間差Ｔとから前方の物体の位置を極座標出力する構成
とされている。スキャナ３は、測距信号を予め定めた所
定角度範囲に亙ってほぼ一定の速度で走査し、測距信号
が対象物体から反射されて戻るまでの往復時間Ｔを検出
する。検出された往復時間Ｔは、測距信号の速度Ｖを乗
算され、乗算結果を１／２倍することで対象物体までの
距離Ｌ（＝ＶＴ／２）が求められる。前方物体は、多く
の場合、前を行く車両４であり、従ってスキャナ３の出
力から走査範囲内にある車両４までの距離と車幅などの
データを得ることができる。このため、こうした車間距
離データや車幅データ等を監視し、安全な車間距離が保
たれなくなったときに、異常接近を警告したり自動制動
をかけて衝突防止に役立てたりすることができる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】上記従来の対物距離計
測装置１は、前方の車両４で反射された測距信号を受信
したスキャナ１２から前方車両までの距離Ｌが時々刻々
と得られる。従って、同一車両から得られる距離データ
をデータ処理し、平均値演算又は最大最小値差から車両
の重心位置や車幅等を常時把握することができる。しか
し、前方車両の窓ガラスを透過した光が、前方車両４の
前方の道路際に設置された反射板５で反射され、再び前
方車両の窓ガラスを透過してスキャナ３により受信され
たような場合、同一車両から得られたと思われる距離デ
ータのなかに当該車両とは全く無関係な外乱データが混
入することになる。こうした場合、スキャナ３の出力デ
ータをそのままデータ処理しても、外乱データの含まれ
る距離データの平均値をもって前方車両の重心位置を割
り出すことになるため、重心位置の誤差が極端に増えて
しまい、計測精度の異常な低下を招くといった問題点を
抱えていた。

【０００４】また、平均値処理の過程で、母集団に含ま
れる突飛なデータを除外して平均値を求めることも可能
であるが、除外される突飛なデータは、前方車両の前方
に位置する障害物や或いは他の車両までの距離を表すデ
ータであり、仮に前方車両が自車の前方から進路を横に
ずらしたときは、新たな前方物体となる可能性の高い物
体についての貴重なデータでもある。このため、平均処
理の過程で当面不要なデータを廃棄してしまう従来の対
物距離計測装置１は、車両前方の状況把握に対する即応
性に欠けるといった課題を抱えていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この考案は、上記課題を
解決したものであり、一定角度範囲を走査しながら測距
信号を送信するとともに、物体で反射された測距信号を
受信し、受信方位と送受信間時間差とから前記物体の位
置を極座標出力するスキャナと、該スキャナの極座標出
力を直交座標データに変換する座標変換器と、この座標
変換器の直交座標出力を監視し、１回の走査期間内で横
座標軸の出力データの逐次差分値が逆極性に変化したと
きに、計測対象が異物体に遷移したことを認知する物体
識別器とを具備することを特徴とするものである。

【０００６】また、この考案は、前記物体識別器を、識
別された物体ごとに直交座標上で重心位置又は幅を算定
することを特徴としており、さらに前記スキャナと前記
座標変換器の間に並列接続され、前記スキャナの極座標
出力を走査のつど交互に切り替えて格納する少なくとも
２個のフレームメモリとを具備することを特徴とするも
のである。

【０００７】

【作用】この考案は、一定角度範囲を走査しながら物体
までの距離を測定するスキャナの極座標出力を、直交座
標データに変換して監視し、１回の走査期間内で横座標
軸の出力データの逐次差分値が逆極性に変化したとき
に、計測対象が異物体に遷移したことを認知することに
より、距離計測された物体を同一物体か異物体かを識別
して重心位置又は幅が計測できるようにする。

【０００８】

【実施例】以下、この考案の実施例について、図１ない
し図４を参照して説明する。図１は、この考案の対物距
離計測装置の一実施例を示す概略ブロック構成図、図
２，３は、図１に示した対物距離計測装置の距離計測動
作及び同一物体判断処理動作を説明するためのフローチ
ャート、図４は、図１に示した対物距離計測装置による
物体識別原理を説明するための計測例を示す図である。

【０００９】図１に示す対物距離計測装置１１は、自車
の前方に存在する複数の車両又は障害物を、スキャナ１
２の走査範囲に存在し測距信号を受信した物体につい
て、物体ごとに距離を正確に測定できるよう構成してあ
り、スキャナ１２の１回の走査で得られる測距信号を、
直交座標処理にかけた後で同一物体処理にかけ、物体ご
とに距離を計測することができる。実施例の対物距離計
測装置１１は、スキャナ１２と、スキャナ１２に切り替
えスイッチ１３を介して並列接続した一対のフレームメ
モリ１４，１５と、フレームメモリ１４，１５から読み
出した極座標出力を直交座標系に変換する座標変換器１
６と、座標変換器１６の出力から物体を識別し、物体ご
とに直交座標上で重心位置又は幅を算定する物体識別器
１７とから構成される。

【００１０】スキャナ１２は、一定角度範囲を走査しな
がら測距信号を送信するとともに、物体で反射された測
距信号を受信し、受信方位θと送受信間時間差Ｔとから
前記物体の位置を極座標出力するものである。１８は、
測距信号送受信回路であり、制御回路１９により一定角
度範囲を走査制御され、車両前方に向けて測距信号を送
信し、前方物体で反射されて戻った測距信号を受信す
る。測距信号送受信回路１８は、制御回路１９が指定す
るタイミングで反時計方向への走査を開始し、走査開始
と同時に計数回路２０の計数値を零リセットし、また測
距信号の受信時点でラッチ回路２１に対してラッチ指令
を発する。計数回路２０は、周期τのクロック信号に同
期して歩進計数を行うため、ラッチ回路２１がラッチし
た計数値は続くデータ処理回路２２において送受信間時
間差Ｔに換算される。すなわち、計数回路２０の計数値
Ｎに周期τを乗じた値が送受信間時間差Ｔ（＝Ｎτ）で
あり、送受信間時間差Ｔに測距信号の速度Ｖを乗じ１／
２倍することで、物体までの距離Ｌ（＝ＶＴ／２）が算
定される。従って、物体位置は、受信方位θと距離Ｌと
で規定される極座標データ（Ｌ，θ）としてスキャナ１
２から出力される。

【００１１】スキャナ１２に接続した切り替えスイッチ
１３は、スキャナ１２が１回の走査を完了するつど切り
替えられるようになっており、このためスキャナ１２に
並列接続された一対のフレームメモリ１４，１５には、
奇数回走査又は偶数回走査の別に応じて交互に極座標デ
ータが格納される。一方、一対のフレームメモリ１４，
１５から読み出された極座標データは座標変換器１６に
送り込まれ、ここで極座標系から直交座標系への座標変
換が行われる。座標変換器１６に接続された物体識別器
１７は、座標変換器１６の直交座標出力を監視し、１回
の走査期間内で横座標軸の出力データＸnの逐次差分値
Ｘn−Ｘn-1が逆極性に変化したときに、計測対象が異物
体に遷移したことを認知するとともに、認知された物体
ごとに重心位置と幅を算定する。

【００１２】以下、上記の対物距離計測装置１１の動作
につき、図２ないし図４を参照して説明する。

【００１３】図２に示したメインルーチンでは、まず最
初にステップ（１０１）において、スキャナ１２が出力
する極座標データが一対のフレームメモリ１４，１５に
取り込まれる。取り込まれた極座標データは、続くステ
ップ（１０２）において、切り替えスイッチ１３を介し
て偶数回又は奇数回の走査に対応してフレームメモリ１
４又は１５に格納される。ステップ（１０３）では、ス
キャナ１２の走査方向が時計方向であるか又は反時計方
向であるか、すなわちデータ採取期間に相当する時計方
向への走査か或いはデータ処理期間に相当する反時計方
向への復帰走査かが判定される。

【００１４】ステップ（１０３）において、走査方向が
反時計方向であることすなわちデータ採取期間であるこ
とが判明すると、続くステップ（１０４）において、一
方のフレームメモリ１４又は１５から読み出される極座
標データ（Ｌn，θn）を、座標変換器１６が以下の算式
に従って１点ずつ直交座標データ（Ｘn，Ｙn）に変換す
る。

【００１５】 Ｘn＝Ｌnｃｏｓθn Ｙn＝Ｌnｓｉｎθn 座標変換器１６から得られた直交座標データ（Ｘn，Ｙ
n）は、物体識別器１７に送り込まれ、ステップ（１０
５）において異物体判断処理にかけられる。この異物体
判断処理は、今回の座標変換により得られた座標Ｘnと
前回の座標変換により得られた座標Ｘn-1との差分の正
負に基づいてなされる。すなわち、時計方向の走査で
は、同一物体から得られる横座標Ｘnがスキャナ１２の
走査に従ってほぼ一価的に漸増する性質に着目し、一価
的な漸増過程での横座標の一過性の減少をとらえて、走
査対象が異物体に遷移したことを検出するのである。従
って、判断ステップ（１０５）における判断 Ｘn−Ｘn-1＜０ が否定される場合は同一物体であり、肯定された場合は
走査対象物体が異物体に遷移したと判断される。具体的
には、図４のＸ−Ｙ座標面に示したように、近距離物体
２３とこの近距離物体２３の一部を透過して観察される
遠距離物体２４の２個の物体について、走査方向に沿う
２箇所で逐次差分Ｘ7−Ｘ6とＸ11−Ｘ10がそれぞれ突発
的に負に変化しており、その時点で走査対象が異物体に
遷移していることが理解される。

【００１６】ステップ（１０５）において、同一物体判
断がなされた場合は、続くステップ（１０６）におい
て、図３にサブルーチンとして示した処理を実行する。
このサブルーチンでは、まずステップ（２０１）におい
て、今回のデータ（Ｘn，Ｙn）と前回のデータ（Ｘn-
1，Ｙn-1）の横座標と縦座標の個々の座標の絶対差分に
ついてしきい値判断 ｜Ｘn−Ｘn-1｜＜ΔＸｒ ｜Ｙn−Ｙn-1｜＜ΔＹｒ を行う。

【００１７】すなわち、差分Ｘn−Ｘn-1とＹn−Ｙn-1の
絶対値がそれぞれのしきい値ΔＸｒ，ΔＹｒよりも小さ
い場合には、物体形状が幅方向と奥行き方向にいずれも
急激な変化を示さず、重心位置や幅の測定に適用できる
データであることが分かる。このため、続くステップ
（２０２）においてデータ数の計数を行い、さらに次の
ステップ（２０３），（２０４）において、横座標デー
タと縦座標データについて総加算値ΣＸn，ΣＹnと、最
大値Ｘmax，Ｙmaxと最小値Ｘmin，Ｙminの算出に供す
る。

【００１８】また、判断ステップ（２０１）が否定され
た場合、すなわち同一物体ではあるが物体形状が幅方向
と奥行き方向にいずれも急激な変化を示した場合は、ス
テップ（２０５）において、それまでにステップ（２０
３），（２０４）を通じて得られた横座標データと縦座
標データについて、総加算値ΣＸn，ΣＹn及び最大値Ｘ
max，Ｙmaxと最小値Ｘmin，Ｙminを用いて、物体の重心
位置と幅を算定する。すなわち、物体の重心位置（Ｘ
ｏ，Ｙｏ）と幅（Ｗｘ，Ｗｙ）は、 Ｘｏ＝ΣＸn／ｎ Ｙｏ＝ΣＹn／ｎ Ｗｘ＝Ｘmax−Ｘmin Ｗｙ＝Ｙmax−Ｙmin として算定される。

【００１９】こうして得られた最新の重心位置（Ｘｏ，
Ｙｏ）と幅（Ｗｘ，Ｗｙ）は、続くステップ（２０３）
において、前回までの時点で得られたデータに置き換え
らて、同一物体判断処理は完了する。

【００２０】ところで、上記サブルーチンで構成れさた
ステップ（１０６）に入る前のステップ（１０５）にお
ける判断が肯定された場合、すなわち走査対象が異物体
に遷移したことが判明したときは、ステップ（１０７）
において今回のデータＸ7や或いはＸ11を保存し、続く
ステップ（１０８）において保存データ数すなわち走査
対象範囲内に存在する異物体の数を計数する。こうし
て、ステップ（１０６）と（１０８）に続く判断ステッ
プ（１０９）において、１フレーム分のデータ処理が完
了したことが判明すると、図４の例では、その時点で２
個に分割された物体２３と物体２４の一部に関する計３
物体について、それぞれ重心位置と幅の各データが得ら
れる。すなわち、近距離物体２３の左半分に関しては、 重心位置；（Ｘ1＋Ｘ2＋・・Ｘ6／６，Ｙ１＋Ｙ2＋・・
Ｙ6／６） 幅；（Ｘ6−Ｘ1） のごとく割り出され、遠距離物体２４に関しては、 重心位置；（Ｘ7＋Ｘ8＋・・Ｘ10／４，Ｙ7＋Ｙ8＋・・
Ｙ10／４） 幅；（Ｘ10−Ｘ7） として割り出される。また、近距離物体２３の右半分に
関しては、 重心位置；（Ｘ11＋Ｘ12＋・・Ｘ17／７，Ｙ11＋Ｙ12＋
・・Ｙ17／７） 幅；（Ｘ17−Ｘ11） として割り出される。

【００２１】なお、２分割された物体２３について同一
物体として処理する必要がある場合は、データ群（Ｘ
1，Ｙ1）〜（Ｘ6，Ｙ6）で構成される物体とデータ群
（Ｘ11，Ｙ11）〜（Ｘ17，Ｙ17）で構成される物体と
が、直交座標上で近似的に同一直線上に存在するかどう
かを、数フレーム分にわたって判断することにより、同
一物体２３が２分割されて計測されたかどうかを判定す
ることができる。その場合、データ群（Ｘ1，Ｙ1）〜
（Ｘ6，Ｙ6）で構成される物体とデータ群（Ｘ11，Ｙ1
1）〜（Ｘ17，Ｙ17）で構成される物体について、同じ
データ群に含めて前述の同一物体判断処理にかける方法
も有効である。ただし、同一物体２３が２分割して計測
されても、衝突防止等への利用目的に災いするような被
害を蒙ることはなく、従ってこうした判定は必ずしも必
要不可欠なものではない。

【００２２】このように、上記対物距離計測装置１１に
よれば、同一物体から得られる横座標がスキャナ１２の
走査方向に沿ってほぼ一価的に漸増する性質に着目し、
一価的な漸増過程での横座標の一過性の減少をとらえ
て、走査対象が異物体に遷移したことを明瞭に把握する
ことができ、複数物体を同一物体と錯覚したために距離
計測対象となる物体の重心位置や幅を誤って算定すると
いった不都合を排除し、物体ごとに正確に重心位置や幅
の計測が可能である。

【００２３】また、物体識別器１７は、識別された物体
ごとに直交座標上で重心位置又は幅を算定するので、ス
キャナ１２の走査範囲内に複数の物体が存在しても、最
も近い位置にある物体２３だけでなく、それよりも遠い
物体２４についても、スキャナ１２の出力から重心位置
や幅を求めることができ、これにより眼前の前方物体２
３よりも遠方に存在するが、いつか新たな前方物体とな
り得る可能性のある物体２４について、従来のよう当面
不要なデータとして廃棄してしまうのではなく、最前の
物体と並行して常に動向を監視することができる。この
ため、対物距離計測装置１１を車間距離計測装置等に適
用したときに、前方を行く複数の車両や前方の障害物を
スキャナ１２の走査範囲に存在する限り計測し続け、車
両前方の状況を最大限的確に把握することができる。

【００２４】さらにまた、スキャナ１２と座標変換器１
６の間に少なくとも２個のフレームメモリ１４，１５を
並列接続し、スキャナ１２の極座標出力を走査のつど交
互に切り替えて格納する構成としたから、一方のフレー
ムメモリ１４又は１５にスキャナ１２の極座標出力を読
み込んでいる最中は、他方のフレームメモリ１５又は１
４に格納済み極座標出力を読み出して、直交座標系への
座標変換或いは物体識別処理にかけることができ、これ
により格納データと処理データの効率的な運用が可能で
あり、物体識別中の無用の中断を排除し、常に対象物体
の重心位置や幅等をほぼリアルタイムで正確に把握する
ことができる。

【００２５】

【考案の効果】以上説明したように、この考案は、一定
角度範囲を走査しながら物体までの距離を測定するスキ
ャナの極座標出力を、直交座標データに変換して監視
し、１回の走査期間内で横座標軸の出力データの逐次差
分値が逆極性に変化したときに、計測対象が異物体に遷
移したことを認知する構成としたから、同一物体から得
られる横座標がスキャナの走査方向に沿ってほぼ一価的
に漸増又は漸減する性質に着目し、一価的な漸増過程で
の横座標の一過性の減少や或いは一価的な漸減過程での
横座標の一過性の増大をとらえて、走査対象が異物体に
繊維したことを明瞭に把握することができ、複数物体を
同一物体と錯覚したために距離計測対象となる物体の重
心位置や幅を誤って算定するといった不都合を排除し、
物体ごとに正確に重心位置や幅の計測が可能である等の
優れた効果を奏する。

【００２６】また、この考案は、物体識別器が、識別さ
れた物体ごとに直交座標上で重心位置又は幅を算定する
構成としたから、スキャナの走査範囲内に複数の物体が
存在するときに、最も近い位置にある物体だけでなく、
それよりも遠い物体についても、スキャナの出力から重
心位置や幅を求めることができ、これにより眼前の前方
物体よりも遠方に存在するが、いつか新たな前方物体と
なり得る可能性のある物体について、従来のよう当面不
要なデータとして廃棄してしまうのではなく、最前の物
体と並行して常に動向を監視することができ、これによ
り車間距離計測装置等に適用したときに、前方を行く複
数の車両や前方の障害物をスキャナの走査範囲に存在す
る限り計測し続け、車両前方の状況を最大限的確に把握
することができる等の効果を奏する。

【００２７】さらにまた、この考案は、スキャナと座標
変換器の間に少なくとも２個のフレームメモリを並列接
続し、スキャナの極座標出力を走査のつど交互に切り替
えて格納する構成としたから、一方のフレームメモリに
スキャナの極座標出力を読み込んでいる最中は、他方の
フレームメモリに格納済み極座標出力を読み出して、直
交座標系への座標変換或いは物体識別処理にかけること
ができ、これにより格納データと処理データの効率的な
運用が可能であり、物体識別中の無用の中断を排除し、
常に対象物体の重心位置や幅等をほぼリアルタイムで正
確に把握することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の対物距離計測装置の一実施例を示す
概略ブロック構成図である。

【図２】図１に示した対物距離計測装置の距離計測動作
を説明するためのフローチャートである。

【図３】図１に示した対物距離計測装置の同一物体判断
処理動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】図１に示した対物距離計測装置による物体識別
原理を説明するための計測例を示す図である。

【図５】従来の対物距離計測装置の一適用例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１１ 対物距離計測装置 １２ スキャナ １４，１５ フレームメモリ １６ 座標変換器 １７ 物体識別器 １８ 測距信号送受信回路 １９ 制御回路 ２０ 計数回路 ２１ ラッチ回路 ２２ データ処理回路 ２３ 近距離物体 ２４ 遠距離物体

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定角度範囲を走査しながら測距信号を
   送信するとともに、物体で反射された測距信号を受信
   し、受信方位と送受信間時間差とから前記物体の位置を
   極座標出力するスキャナと、該スキャナの極座標出力を
   直交座標データに変換する座標変換器と、この座標変換
   器の直交座標出力を監視し、１回の走査期間内で横座標
   軸の出力データの逐次差分値が逆極性に変化したとき
   に、計測対象が異物体に遷移したことを認知する物体識
   別器とを具備することを特徴とする対物距離計測装置。
2. 【請求項２】 前記物体識別器は、識別された物体ごと
   に直交座標上で重心位置又は幅を算定することを特徴と
   する請求項１記載の対物距離計測装置。
3. 【請求項３】 前記スキャナと前記座標変換器の間に並
   列接続され、前記スキャナの極座標出力を走査のつど切
   り替えて格納する少なくとも２個のフレームメモリとを
   具備することを特徴とする請求項１記載の対物距離計測
   装置。