JP2712809B2 - 車両用障害物検出装置 - Google Patents

車両用障害物検出装置

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JP2712809B2
JP2712809B2 JP2273343A JP27334390A JP2712809B2 JP 2712809 B2 JP2712809 B2 JP 2712809B2 JP 2273343 A JP2273343 A JP 2273343A JP 27334390 A JP27334390 A JP 27334390A JP 2712809 B2 JP2712809 B2 JP 2712809B2
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浩 斎藤
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/20Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components
    • B60R21/215Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components characterised by the covers for the inflatable member
    • B60R21/2165Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components characterised by the covers for the inflatable member characterised by a tear line for defining a deployment opening
    • B60R2021/21652Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components characterised by the covers for the inflatable member characterised by a tear line for defining a deployment opening the tearing being done or assisted by cutters

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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、車両の前方や後方などに存在する障害物
を検出する車両用障害物検出装置に関するものであり、
車両走行時の安全確保、危険予知等に供する技術であ
る。
〔従来の技術〕
従来の車両用障害物検出装置として、ビデオカメラを
複数台用いたステレオカメラ方式のものが数多く提案さ
れている(例えば「電子情報通信学会技術研究報告PRU8
8−103」に記載)。
それらの装置は、異なる視点から観測した複数枚の画
像から、同一点を表わしていると考えられる2点を対応
付けし、その視差から3角測量の原理によって目標迄の
距離を求めることを基本原理としている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記のような従来の車両用障害物検出装置に
おいては、複数のビデオカメラの対応付けを行なう構成
となっていたため、 (1)カメラが複数台必要である (2)一般に処理時間が長い (3)有力なマッチングアルゴリズムは未だ提案されて
おらず、マッチングに際しては、常に誤対応がつきまと
う、という問題があった。
本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決すること
を目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明においては、特許
請求の範囲に記載するように構成している。
第1図は、本発明の機能を示すブロック図である。第
1図において、撮像手段101は、車両に搭載され、車両
周辺の画像を撮像して電気信号に変換するものであり、
例えば後記第2図のビデオカメラ1に相当する。
また、演算手段102は、エッジ構成点検出手段104と、
水平方向連続エッジ構成点数設定手段105と、鉛直方向
連続エッジ構成点数設定手段106と、水平方向連続エッ
ジ構成点抽出手段107と、鉛直方向連続エッジ構成点抽
出手段108と、障害物判断手段109とを有し、例えば後記
第2図のA/D変換部2、画像メモリ3および演算部4の
部分に相当する。
また、上記エッジ構成点検出手段104は、入力画像内
でエッジ(明暗の急変する部分)を構成する点を検出す
るものであり、上記水平方向連続エッジ構成点数設定手
段105は、水平方向の障害物判定の閾値となる水平方向
連続エッジ構成点数を、画面下方(近距離部分)になる
ほど大きな値となるように予め定められた所定の特性に
基づいて設定するものであり、上記鉛直方向連続エッジ
構成点数設定手段106は、鉛直方向の障害物判定の閾値
となる鉛直方向連続エッジ構成点数を、画面下方になる
ほど大きな値となるように予め定められた所定の特性に
基づいて設定するものであり、上記水平方向連続エッジ
構成点抽出手段107は、上記水平方向連続エッジ構成点
数設定手段105で設定した連続エッジ構成点数以上に水
平方向にエッジ構成点が連続した領域を抽出するもので
あり、上記鉛直方向連続エッジ構成点抽出手段108は、
上記鉛直方向連続エッジ構成点数設定手段106で設定し
た連続エッジ構成点数以上に鉛直方向にエッジ構成点が
連続した領域を抽出するものであり、上記障害物判断手
段109は、上記の水平エッジ構成点が連続した領域と鉛
直エッジ構成点が連続した領域との両方が存在する領域
を障害物と判断し、その障害物までの距離を算出するも
のである。
なお、上記水平方向連続エッジ構成点抽出手段107お
よび鉛直方向連続エッジ構成点抽出手段108における演
算内容は、例えば後記第7図および第8図のフローチャ
ートに示すごときものである。
また、結果出力手段103は、上記演算手段102で検出し
た障害物情報を出力するものであり、例えば後記第2図
の結果出力部11に相当し、CRT表示装置のごとき表示装
置や、音声警報装置、ブザー、ランプ等の警報装置など
である。
上記のように本発明においては、 (1)路面に対するカメラ配置は既知であるため、単眼
視によって3次元情報が獲得できる (2)車両前方の障害物(主に他の車両)は水平エッジ
と鉛直エッジを数多く含む (3)遠方にある物体ほど画面上部に小さく映り、近く
にある物体は画面下部に大きく映る、 という本発明者の知見に基づき、上記(1)と(2)の
条件によって障害物を認識し、かつ上記(3)に対応し
て、画面の上下方向に応じて画像処理を変え、エッジと
判断する構成点の連続数を画面下部になる従って大きく
するように構成したものである。すなわち、本発明にお
いては、画面下部になるに従って構成点が長く連続した
もののみを有効なエッジとして抽出するようになってい
る。したがって画面下部(近距離部分)になるほど短い
エッジは検出しないので、路面の汚れ等のノイズの影響
を低減することが出来る。
〔発明の実施例〕
第2図は、本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。第2図において、ビデオカメラ1は、車両に搭載さ
れ、車両周辺(主に前方や後方)の画像を撮像して電気
信号に変換するものであり、例えばCCDカメラ等であ
る。また、A/D変換部2はビデオカメラ1からの入力画
像をデジタル信号に変換し、画像メモリ3に記憶する。
また、演算部4は、例えばマイクロコンピュータ等で
構成される。この演算部4の主な機能をブロックで示す
と、画像メモリ3にストアされた入力画像からエッジ構
成点を検出するエッジ構成点検出部5、水平方向につい
て抽出する連続エッジ構成点数を設定する水平方向連続
エッジ構成点数設定部6、鉛直方向について抽出する連
続エッジ構成点数を設定する鉛直方向連続エッジ構成点
数設定部7、水平方向について連続エッジ構成点を抽出
する水平方向連続エッジ構成点抽出部8、鉛直方向につ
いて連続エッジ構成点を抽出する鉛直方向連続エッジ構
成点抽出部9、抽出した水平方向エッジと鉛直方向エッ
ジとによって障害物を判断する障害物判断部10に分けら
れる。
また、結果出力部11は検出結果を出力表示するもので
あり、例えばCRT表示装置のごとき表示手段、或いは音
声警報装置、ブザー、ランプのごとき警報手段等であ
る。
上記の各構成要素は全て車両に搭載されている。
次に作用を説明する。
(1)まず、ビデオカメラ1によって入力した画像は、
A/D変換部2でA/D変換され、画像メモリ3にストアされ
る。この画像をI(x,y)とする。ただしx,yの範囲は1
≦x≦M、1≦y≦Nとする。
(2)次に、エッジ構成点検出部5において、I(x,
y)のエッジ構成点(エッジとは画像において明暗の急
変する部分)を検出する。これは、画像処理において汎
用的に用いられている手法であり、例えば、第3図に示
す3×3のマスクFH、FVを用意しておき、下記(1)式
によってエッジ構成点の検出結果E(x,y)を得る。
なお、上記(1)において、*はコンボリューション
演算、 の付いた部分は演算結果の閾値処理(演算結果を所定の
閾値と比較して区分する処理)、[+]は論理和をそれ
ぞれ表わす。
上記の演算は、具体的には第4図のようにして行なわ
れる。すなわち、E(x,y)=“1"の点はエッジ構成点
であり、E(x,y)=“0"の点はエッジを構成しない点
である。なお、第4図において、Thは閾値である。
(3)次に、一般に、車両前方の障害物(例えば先行車
両)に共通する条件として (i)水平エッジを有する (ii)鉛直エッジを有する の2点を挙げることができる。
ここで、前記のエッジ構成点検出結果E(x,y)か
ら、水平もしくは鉛直方向に連続したエッジ構成点を検
出するために、水平方向連続エッジ構成点数設定部6と
鉛直方向連続エッジ構成点数設定部7とにおいて、真の
エッジか否かを判定するための連続数を設定する。この
連続数は、画面下部(近距離部分)になるに従って大き
な数となるように設定する。これは、実空間をカメラ座
標に投影する際、透視変換によって遠くのものほど画面
上部に小さく写るため、遠くの障害物と近くの障害物を
同じ尺度で検出するのは困難なためである。
具体的な連続エッジ構成点数設定は、例えば第5図に
示すごとき特性のテーブルを用いて行う。
第5図(i)は水平方向、(ii)は鉛直方向のテーブ
ルであり、それぞれ、画面下部(手前)になるほど連続
エッジ構成点数が大きい、すなわち、構成点が長く連続
したもののみを有効なエッジとして抽出することを示し
ている。また、消失点より上部は、一般に不必要な領域
であるから、処理を行なわないでおく。なお、消失点と
は、第6図に示す如き点を意味する。また、消失点の位
置yvは、 で与えられる。上記(2)式において、fは使用するレ
ンズの焦点距離、θはカメラの俯角、qは使用するCC
Dカメラの受光面のy方向画素サイズである。
なお、第5図の特性曲線H(y)、V(y)は、それ
ぞれ使用するカメラパラメータ、カメラレイアウト等に
応じて最適な形を選択する。
(4)次に、水平方向連続エッジ構成点抽出部8、及び
鉛直方向連続エッジ構成点抽出部9において、前記の
(3)で設定したH(y)、V(y)以上の連続数を持
つエッジ構成点列を抽出する。
第7図は、上記連続エッジ構成点抽出の演算過程を各
処理ごとに大別して示したフローチャートである。ま
た、第8図は第7図の詳細を示すフローチャートであ
り、第7図のは第8図のP1〜P2の部分に、はP3〜P4
の部分に、はP5〜P13の部分に、はP14〜P19の部分
に、はP20〜P27の部分に、はP28〜P34の部分に、そ
れぞれ対応する。
以下、上記〜の各処理について説明する。
まず、では、消失点のy座標yVを算出する。
次に、では、連続エッジ構成点数の閾値Hy,Vyを決
定する。
次に、、では、水平方向のエッジ構成点連続数を
カウントし、上記の水平方向の閾値Hy以上に水平方向に
連続した領域を抽出し、その抽出結果をEH(x,y)とす
る。
同様に、、では、鉛直方向のエッジ構成点連続数
をカウントし、上記の鉛直方向の閾値Vy以上に鉛直方向
に連続した領域を抽出し、その抽出結果をEV(x,y)と
する。
上記の処理により、水平方向連続エッジ構成点抽出結
果EH(x,y)と、鉛直方向連続エッジ構成点抽出結果EV
(x,y)とが得られる。
(5)次に、障害物抽出部10において、障害物の判断と
障害物位置の判定を行なう。
まず、上記(4)で抽出したEH(x,y)とEV(x,y)と
の論理和を求め、障害物情報を1枚の画像にまとめる。
次に、該画像に膨張・収縮処理を繰返し、領域の併合
を行なう。
第9図は、上記の処理における画像の一例図であり、
(i)はエッジ構成点検出結果E(x,y)の画像、(i
i)は水平方向連続エッジ構成点抽出結果EH(x,y)の画
像、(iii)は鉛直方向連続エッジ構成点抽出結果E
V(x,y)の画像、(iv)は両者の論理和を求めて1枚に
まとめた画像、(v)は膨張、収縮を行なって併合した
画像を示す。
以上の処理により、第9図(v)に示すような障害物
情報が得られる。
さらに、各領域にラベリング処理を施し、各領域の最
大y座標、すなわち第9図(v)のy1、y2を求めれば、
カメラレイアウトおよびカメラパラメータから障害物迄
の距離dが下記(3)式によって求められる。
上記(3)式において、hはカメラ高さ、θはカメ
ラ俯角、fは焦点距離、NはCCDカメラ受光面のy方向
画素数、qは受光面のy方向画素サイズである。
(6)次に、結果出力部11では、第9図(v)のごとき
検出した障害物情報の画像をそのまま表示してもよい
し、各障害物までの距離情報dを表示してもよい。ま
た、障害物までの距離dが実際に何メートル先であるか
を算出できるため、障害物が或る一定距離より近づいた
時に音声やブザー或いはランプ等による警報を出力する
ようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明してきたように、この発明によれば、入力画
像から、画面下部になるほど長く連続した水平エッジ、
鉛直エッジのみを抽出し、それらに囲まれた領域を障害
物として認識するように構成したことにより、 (1)カメラ1台のみで測距システムを構成することが
出来る。
(2)マッチング処理が不必要なので高速処理が可能に
なる。
(3)画面下部(近距離部分)になるほど短いエッジは
検出しないので、路面の汚れ等のノイズの影響を低減す
ることが出来る、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の機能を示すブロック図、第2図は本発
明の一実施例のブロック図、第3図はエッジ検出マスク
の一例図、第4図はエッジ検出の数式を示す図、第5図
は連続エッジ構成点数の特性曲線、第6図は消失点と処
理エリアの画像を示す図、第7図は連続エッジ構成点抽
出の演算過程を各処理ごとに大別して示したフローチャ
ート、第8図は第7図の詳細を示すフローチャート、第
9図は障害物の判断処理における画像を示す図である。 〈符号の説明〉 1……ビデオカメラ 2……A/D変換部 3……画像メモリ 4……演算部 5……エッジ構成点検出部 6……水平方向連続エッジ構成点数設定部 7……鉛直方向連続エッジ構成点数設定部 8……水平方向連続エッジ構成点抽出部 9……鉛直方向連続エッジ構成点抽出部 10……障害物判断部 11……結果出力部 101……撮像手段 102……演算手段 103……結果出力手段 104……エッジ構成点検出手段 105……水平方向連続エッジ構成点数設定手段 106……鉛直方向連続エッジ構成点数設定手段 107……水平方向連続エッジ構成点抽出手段 108……鉛直方向連続エッジ構成点抽出手段 109……障害物判断手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像手段101と、演算手段102と、結果出力
    手段103とを有し、 上記撮像手段101は、車両に搭載され、車両周辺の画像
    を撮像して電気信号に変換するものであり、 上記演算手段102は、エッジ構成点検出手段104と、水平
    方向連続エッジ構成点数設定手段105と、鉛直方向連続
    エッジ構成点数設定手段106と、水平方向連続エッジ構
    成点抽出手段107と、鉛直方向連続エッジ構成点抽出手
    段108と、障害物判断手段109とを有し、 上記エッジ構成点検出手段104は、入力画像内でエッジ
    を構成する点を検出するものであり、 上記水平方向連続エッジ構成点数設定手段105は、水平
    方向の障害物判定の閾値となる水平方向連続エッジ構成
    点数を、画面下方になるほど大きな値となるように予め
    定められた所定の特性に基づいて設定するものであり、 上記鉛直方向連続エッジ構成点数設定手段106は、鉛直
    方向の障害物判定の閾値となる鉛直方向連続エッジ構成
    点数を、画面下方になるほど大きな値となるように予め
    定められた所定の特性に基づいて設定するものであり、 上記水平方向連続エッジ構成点抽出手段107は、上記水
    平方向連続エッジ構成点数設定手段105で設定した連続
    エッジ構成点数以上に水平方向にエッジ構成点が連続し
    た領域を抽出するものであり、 上記鉛直方向連続エッジ構成点抽出手段108は、上記鉛
    直方向連続エッジ構成点数設定手段106で設定した連続
    エッジ構成点数以上に鉛直方向にエッジ構成点が連続し
    た領域を抽出するものであり、 上記障害物判断手段109は、上記の水平エッジ構成点が
    連続した領域と鉛直エッジ構成点が連続した領域との両
    方が存在する領域を障害物と判断し、かつ、その障害物
    までの距離を算出するものであり、 上記結果出力手段103は、上記演算手段102で検出した障
    害物情報を出力するものである、車両用障害物検出装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6792147B1 (en) 1999-11-04 2004-09-14 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Object recognition system
DE102008034304A1 (de) 2007-07-24 2009-04-16 Nec Electronics Corp., Kawasaki Eingebautes Bildverarbeitungsgerät für Fahrzeuge

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8116523B2 (en) 2007-07-24 2012-02-14 Renesas Electronics Corporation On-vehicle image processing apparatus
DE102008034304B4 (de) 2007-07-24 2023-08-10 Renesas Electronics Corporation Bildverarbeitungsgerät

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