JP3212235B2 - 車両用障害物検出装置 - 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、一対の光学系により
イメージセンサ上に結像された画像を比較して、走行中
の自車両前方に存在する対象物までの距離を検出する車
両用障害物検出装置に関し、特に障害物の位置で自車両
が通り抜けられるか否かを自動的に判定することのでき
る車両用障害物検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ステレオカメラ（一対の光学
系）およびイメージセンサを用いて自車両の前方を走行
路面とともに撮像し、得られた一対の画像信号を比較し
て障害物までの距離を検出する光学式の距離検出装置は
よく知られており、たとえば、特公昭６３−３８０８５
号公報および特公昭６３−４６３６３号公報等に開示さ
れている。

【０００３】図１２は従来の車両用障害物検出装置を概
略的に示すブロック構成図であり、図において、自車両
（図示せず）に搭載された左右一対の光学系は、レンズ
１および２をそれぞれ有し、基線長Ｌだけ離れて配置さ
れたステレオカメラを構成している。

【０００４】レンズ１および２の焦点距離ｆの位置に
は、二次元のイメージセンサ３および４がそれぞれ個別
に対応して配設されている。マイクロコンピュータから
なる信号処理装置３０は、各イメージセンサ３および４
からの画像信号を順次シフトしながら電気的に重ね合わ
せ、三角測量の原理に基づく以下の式（１）を用いて、
対象物３１までの距離Ｒを求める。

【０００５】Ｒ＝ｆ・Ｌ／Ｓ …（１）

【０００６】ただし、式（１）において、Ｓは２つの画
像信号が最もよく一致したときのシフト量である。

【０００７】なお、式（１）のように三角測量の原理で
対象物３１までの距離Ｒを測定する場合、信号処理装置
３０において、各画像信号の所定部分に複数個のウイン
ドウを設定し、各ウインドウにより捕えられた対象物ま
での距離を検出する方法も知られている。このようなウ
インドウ処理方法は、たとえば特開平４−１１３２１２
号公報および特開平６−２２９７５８号公報等に開示さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両用障害物検
出装置は以上のように構成されているので、自車両前方
の障害物を検出することはできるものの、検出された前
方の障害物を避けて自車両が実際に通り抜けられるか否
かを判定することはできない。したがって、たとえば、
路上駐車している車両の側方を自車両が通り抜けようと
した場合に、通り抜けが可能か否かを運転者の目測判断
に頼らなければならず、このような目測判断は運転者に
とって不安であるうえ、特に経験の浅い運転者の場合に
は判断を誤って接触事故を起こすおそれがあるという問
題点があった。

【０００９】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、自車両前方の障害物を検出すると
同時に自車両が障害物を避けて通り抜けられるか否かを
自動的に判定することのできる車両用障害物検出装置を
得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る車両用障害物検出装置は、自車両に搭載された一対の
光学系によりイメージセンサ上にそれぞれ結像された画
像を比較して、各画像のずれに基づく三角測量の原理を
用いて自車両の前方の路面上の対象物までの距離を検出
する車両用障害物検出装置において、イメージセンサに
より撮像された自車両の前方の画面内に、所定距離前方
で自車両の通り抜けるために必要な空間枠を設定すると
ともに、空間枠内の所定複数箇所に比較対象領域となる
ウインドウを設定するウインドウ設定手段と、ウインド
ウにより捕えられた対象物までの距離を検出する距離検
出手段と、距離検出手段による距離検出結果から所定距
離前方の路面における自車両の通り抜け可能性を判定す
る判定手段と、判定手段により自車両の通り抜けが不可
能と判定されたことを運転者に警告するための警報手段
とを備え、判定手段は、空間枠内のウインドウにより、
自車両の前方の所定距離よりも短い距離が検出されたと
きに、自車両の通り抜けが不可能と判定するものであ
る。

【００１１】

【００１２】この発明の請求項２に係る車両用障害物検
出装置は、請求項１において、自車両の前方で互いに異
なる所定距離に対応した複数の空間枠が設定されたもの
である。

【００１３】この発明の請求項３に係る車両用障害物検
出装置は、請求項１または請求項２において、自車両が
通り抜けるのに障害となる対象物を画面に表示して運転
者に知らせる表示手段を備えたものである。

【００１４】

【作用】この発明の請求項１においては、自車両前方の
撮像画面内に、所定距離前方で自車両の通り抜けるため
に必要な空間枠を設定し、空間枠内の所定複数箇所に比
較対象領域となるウインドウを設定し、ウインドウによ
り捕えられた対象物までの距離検出結果から、所定距離
前方の路面で自車両の通り抜けが可能か否かを自動的に
判定する。また、ウインドウにより自車両の前方の所定
距離よりも短い距離が検出されたときに、自車両の通り
抜けが不可能と判定し、自車両の通り抜けが不可能と判
定されたことを運転者に警告する。

【００１５】

【００１６】また、この発明の請求項２においては、自
車両の前方で互いに異なる所定距離に対応した複数の空
間枠を設定し、近距離および遠距離における通り抜け判
定に基づく正確な判定を可能にする。

【００１７】また、この発明の請求項３においては、自
車両が通り抜けるのに障害となる対象物を画面に表示し
て運転者に知らせる。

【００１８】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の実施例１を示すブロック構成図
であり、図において、１〜４、ｆ、ＬおよびＲは前述と
同様のものである。ここでは、自車両の走行道路前方の
障害物が、路上駐車している車両５である場合を示す。

【００１９】各イメージセンサ３および４の出力端子に
はアナログ・デジタル変換器６および７がそれぞれ個別
に接続され、各アナログ・デジタル変換器６および７の
出力端子にはメモリ８および９が個別に接続され、さら
に、メモリ８および９には、マイクロコンピュータ１０
が接続されている。

【００２０】マイクロコンピュータ１０には、イメージ
センサ４による自車両前方の撮像画面等を表示する表示
装置１１と、イメージセンサ４の撮像画面内に所定距離
前方で自車両が通り抜けるのに必要な空間枠を設定し且
つ空間枠内に複数のウインドウを設定するウインドウ設
定装置１２と、障害物に対して自車両の通り抜けが不可
能と判定されたことを運転者に警告するブザー等の警報
装置１３とが接続されている。

【００２１】マイクロコンピュータ１０は、ウインドウ
設定装置１２と協動してウインドウにより捕えられた対
象物（駐車車両５）までの距離Ｒを検出する距離検出手
段と、距離検出手段による距離検出結果から所定距離前
方の路面における自車両の通り抜け可能性を判定する判
定手段とを備え、表示装置１１および警報装置１３を制
御している。

【００２２】図２および図３は表示装置１１の表示画面
の一例を示す説明図であり、各図において、表示画面上
の所定位置には、ウインドウ設定装置１２により設定さ
れた空間枠１４と、距離検出用のウインドウ１５〜１８
とがあらかじめ表示されている。

【００２３】図２において、ウインドウ１４および１８
の長さＶ（空間枠１４の横方向の幅）は、所定距離前方
での自車両の通り抜け幅の視野角（後述する）に対応
し、ウインドウ１６および１７の長さＷ（空間枠１４の
縦方向の幅）は、所定距離前方での自車両の通り抜け高
さの視野角（後述する）に相当する。

【００２４】また、図３のように、表示装置１１は、自
車両が通り抜けるのに障害となる対象物（駐車車両５）
を画面に表示して運転者に知らせるとともに、道肩に設
置された電柱２０、道路区分帯となる白線２１および路
面２２等を適宜表示する。

【００２５】次に、図２および図３を参照しながら、図
１に示したこの発明の実施例１の動作について説明す
る。前述と同様に、一対の光学系を介して各イメージセ
ンサ３および４に撮像された画像は、それぞれ画像信号
となってアナログ・デジタル変換された後、画像データ
として各メモリ８および９に格納される。

【００２６】いま、図３のように、イメージセンサ４に
より撮像された自車両前方の画像信号（画像データ）の
中に、路面２２上の障害物すなわち駐車車両５、電柱２
０および白線２１が表示されたとすると、この画像信号
はメモリ９に格納され、且つ空間枠１４内のウインドウ
１５〜１８とともに表示装置１１に表示される。

【００２７】このとき、マイクロコンピュータ１０は、
駐車車両５を捕えているウインドウ１６内の画像信号を
メモリ９から読み出して距離演算の基準画像信号とし、
他方のイメージセンサ３により撮像されたメモリ８内の
画像信号の中で、ウインドウ１６に対応する領域を選択
する。そして、ウインドウ１６内の基準画像信号に対応
するメモリ８内の画像信号を１画素づつ順次シフトしな
がら、ウインドウ１６内の画像と最も整合する画像の位
置を求める。

【００２８】ここで、画素のシフト数をｎ画素、画素の
ピッチをＰ、シフト量Ｓをｎ・Ｐとし、ステレオカメラ
の基線長をＬ、レンズ１および２の焦点距離をｆ、自車
両から駐車車両５までの距離をＲとすれば、前述の式
（１）から、距離Ｒは以下の式（１ａ）で求められる。

【００２９】Ｒ＝ｆ・Ｌ／（ｎ・Ｐ） …（１ａ）

【００３０】こうして、ウインドウ１６で捕えている駐
車車両５までの距離Ｒが、マイクロコンピュータ１０内
の演算処理回路およびプログラムなどからなる距離検出
手段によって検出される。同様にして、他のウインドウ
１５、１７および１８でそれぞれ捕えられている対象物
までの距離が検出される。

【００３１】なお、図３において、ウインドウ１７は、
電柱２０および道路区分帯すなわち白線２１等を捕えて
いるが、このような場合には、近距離で且つコントラス
トの強い白線２１までの距離が検出される。

【００３２】また、ウインドウ１５は、コントラストの
少ない路面２２を捕えているので、距離検出のための画
像比較処理を行うことができない。したがって、ウイン
ドウ１５における距離演算結果は、測距不能となる。以
上のように、ウインドウ１５〜１８により捕えた対象物
までの距離を検出する方法は、たとえば特開平４ー１６
１８１０号公報等から周知である。

【００３３】もし、検出されたウインドウ１５〜１８内
の対象物までの距離が、空間枠１４が設定された距離す
なわち所定距離より短くなると、マイクロコンピュータ
１０は、警報装置１３を作動して前方路面の通り抜けが
不可能であることを運転者に知らせる。

【００３４】図４は各ウインドウ１５〜１８により捕え
られた対象物までの距離Ｒを検出してから通り抜け可能
性を判定するまでの処理手順を示すフローチャートであ
る。図４において、まず、各ウインドウ１５〜１８によ
り捕えられた対象物までの距離Ｒを検出し（ステップＳ
１０１）、空間枠１４の設定位置すなわち所定距離Ａと
距離Ｒとを比較し、距離Ｒが所定距離Ａより小さいか否
かを判定する（ステップＳ１０２）。

【００３５】もし、ステップＳ１０２において、Ｒ＜Ａ
（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、前方の障害物の
ために自車両が通り抜けることはできないと判断し、警
報装置１３を作動して運転者に知らせた後（ステップ１
０３）、ステップＳ１０１に戻り、以上の動作を繰り返
し実行する。

【００３６】一方、ステップＳ１０２において、Ｒ≧Ａ
（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、所定距離Ａの前方
位置で自車両が通り抜けることができると判断し、警報
ステップＳ１０３を実行することなくステップＳ１０１
に戻し、以上の動作を繰り返し実行する。

【００３７】次に、図５および図６を参照しながら、自
車両が通り抜けるのに必要な判定基準となる空間枠１４
の設定手順について説明する。図５および図６は、一方
の光学系（レンズ２およびイメージセンサ４）を側面お
よび上面からそれぞれ見た状態を示す説明図である。

【００３８】まず、図５に示すように、路面２２から高
さＨの位置に配設されたステレオカメラ（レンズ２およ
びイメージセンサ４）の垂直方向の視野角Ｋに対し、自
車両の通り抜けを判断する前方位置までの所定距離Ａを
定める。

【００３９】ここで、所定距離Ａにおける自車両の通り
抜けに必要な路面２２からの高さＢをとると、高さＢに
対するステレオカメラの視野角Ｎは、図２内の空間枠１
４の幅Ｗ（ウインドウ１６および１７の長さ）に対応す
る。

【００４０】同様に、図６に示すように、ステレオカメ
ラの水平方向の視野角Ｇに対し所定距離Ａの位置に自車
両の通り抜けに必要な水平方向の幅Ｃをとると、幅Ｃに
対するステレオカメラの視野角Ｍは、図２内の空間枠１
４の幅Ｖに対応する。

【００４１】図５および図６から明らかなように、ステ
レオカメラから所定距離Ａの位置に設定した自車両の通
り抜けに必要な空間Ｂ×Ｃは、表示装置１１の画面上で
は、幅Ｗ×幅Ｖからなる空間枠１４として表現され、ま
た、空間枠１４が設定されている距離は所定距離Ａに相
当する。

【００４２】次に、図３のように自車両前方に駐車車両
５および電柱２０が存在する場合を例にとって、図７〜
図９を参照しながら、自車両の通り抜け可能性の判定処
理動作について、さらに具体的に説明する。図７は駐車
車両５等の障害物が所定距離Ａよりも遠くに位置する場
合、図８は障害物が所定距離Ａよりも近くに位置する場
合を示す説明図、図９は自車両が障害物に接近したとき
の表示画面例を示す説明図である。

【００４３】たとえば、自車両前方の撮像画面が図３の
状態において、自車両の通り抜けに必要な水平方向の幅
Ｃと、路面２２上の駐車車両５および電柱２０との実質
的な位置関係が、図７のようになっていたとする。

【００４４】この場合、空間枠１４の視野角Ｍ（幅Ｖ）
の中に駐車車両５および電柱２０が入っているものの、
ステレオカメラから駐車車両５および電柱２０までの距
離ＲおよびＲ２が、空間枠１４の設定位置までの所定距
離Ａよりも遠いため、通り抜け不可能の判定は行われな
い。

【００４５】その後、自車両が前進するにつれて、図８
のように、自車両の通り抜けに必要な水平方向の幅Ｃ
（空間枠１４の幅Ｖに対応）が電柱２０の位置まで移動
すると、イメージセンサ４による撮像画面は図９のよう
になり、空間枠１４の視野角Ｍの中に駐車車両５のサイ
ドミラー１９が入り、電柱２０が視野角Ｍの外に位置す
る状態となる。

【００４６】したがって、マイクロコンピュータ１０内
の距離検出手段は、空間枠１４内に位置するサイドミラ
ー１９を捕えているウインドウ１６により、自車両から
サイドミラー１９までの距離Ｒ９を検出する。

【００４７】もし、サイドミラー１９までの距離Ｒ９
が、空間枠１４の設定された所定距離Ａよりも短いとき
には、マイクロコンピュータ１０内の判定手段は、水平
方向の幅Ｃが通過することができないものと判断し、警
報装置１３を作動して運転者に知らせる。

【００４８】また、たとえば、表示装置１１の画面上で
ウインドウ１６の部分をカラー表示し、水平方向の幅Ｃ
に対して何が自車両の通過の障害となったかを運転者に
知らせることもできる。同様に、空間枠１４の上方に位
置するウインドウ１８は、自車両が通り抜けるときに上
方にある障害物を検出する。

【００４９】これにより、運転者の目測判断に頼ること
なく、自車両の通り抜け可能性を自動的に且つ確実に判
定することができる。また、通り抜けができない場合に
は、その旨を運転者に報知するようにしたので、経験の
浅い運転者であっても、接触事故等の発生を防止するこ
とができる。

【００５０】ところで、撮像画面上で捕えられた障害物
が、路面２２上の駐車車両５または電柱２０のような立
体物ではなく、自車両が走行中の路面２２上に描かれた
白線２１等の交通標識または路面２２上の汚れや影等の
場合もあり得る。

【００５１】このように、路面２２上の模様等をウイン
ドウ１５〜１８が捕えた場合、図５から明らかなよう
に、空間枠１４の視野Ｎの中にある路面２２は、空間枠
１４が設定された所定距離Ａよりも遠距離にあるので、
路面２２上の模様等を捕えたウインドウが所定距離Ａよ
り短い距離を検出することはない。したがって、路面２
２上の模様等が空間枠１４の通過に対する障害物である
と誤判断されることはない。

【００５２】実施例２．なお、上記実施例１では、所定
距離Ａの位置に１個の空間枠１４を設定した場合を示し
たが、たとえば図１０および図１１に示すように、所定
距離ＡおよびＥの位置にそれぞれＢ×Ｃの空間枠を複数
個設定してもよい。

【００５３】この場合、遠距離および近距離において、
自車両の通り抜け可能性判定を行うことができる。ま
た、複数の空間枠により、異なる前方距離における通り
抜け判断が可能なことから、自車両の前進にともなう障
害物との相対位置の変化に対応して、通り抜けの可否判
断を正確に行うことができる。

【００５４】また、空間枠１４内に４個のウインドウ１
５〜１８を設定したが、左右のウインドウ１６および１
７のみでもよく、また、各ウインドウの大きさおよび個
数は任意に設定可能であることは言うまでもない。

【００５５】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、イメージセンサにより撮像された自車両の前方の画
面内に、所定距離前方で自車両の通り抜けるために必要
な空間枠を設定するとともに、空間枠内の所定複数箇所
に比較対象領域となるウインドウを設定するウインドウ
設定手段と、ウインドウにより捕えられた対象物までの
距離を検出する距離検出手段と、距離検出手段による距
離検出結果から所定距離前方の路面における自車両の通
り抜け可能性を判定する判定手段と、判定手段により自
車両の通り抜けが不可能と判定されたことを運転者に警
告するための警報手段とを設け、判定手段は、空間枠内
のウインドウにより、自車両の前方の所定距離よりも短
い距離が検出されたときに、自車両の通り抜けが不可能
と判定するようにしたので、自車両前方の障害物を検出
すると同時に自車両が障害物を避けて通り抜けられるか
否かを自動的に判定するとともに、通り抜け不可能であ
ることを報知することのできる車両用障害物検出装置が
得られる効果がある。

【００５６】

【００５７】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、自車両の前方で互いに異なる所定距離に
対応した複数の空間枠を設定し、近距離および遠距離に
おける通り抜け判定を可能にしたので、自車両が障害物
を避けて通り抜けられるか否かを自動的且つ正確に判定
することのできる車両用障害物検出装置が得られる効果
がある。

【００５８】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１または請求項２において、自車両が通り抜けるのに
障害となる対象物を画面に表示して運転者に知らせる表
示手段を設けたので、自車両が障害物を避けて通り抜け
られるか否かを自動的に判定するとともに、通り抜けを
不可能にする障害物を具体的に報知することのできる車
両用障害物検出装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１を概略的に示すブロック
構成図である。

【図２】 この発明の実施例１による表示装置の画面上
に空間枠およびウインドウが表示された状態を示す説明
図である。

【図３】 この発明の実施例１による表示装置の画面上
に空間枠およびウインドウとともに駐車車両が表示され
た状態を示す説明図である。

【図４】 この発明の実施例１による処理動作手順を示
すフローチャートである。

【図５】 この発明の実施例１による空間枠の縦方向の
視野角と空間枠が設定された所定距離との関係を示す説
明図である。

【図６】 この発明の実施例１による空間枠の横方向の
視野角と空間枠が設定された所定距離との関係を示す説
明図である。

【図７】 この発明の実施例１による空間枠の視野角内
に入っている駐車車両と空間枠との位置関係を示す説明
図である。

【図８】 この発明の実施例１による空間枠が設定され
た所定距離内に駐車車両の障害物が入った状態を示す説
明図である。

【図９】 この発明の実施例１による表示装置の画面上
で図８の状態を表示した例を示す説明図である。

【図１０】 この発明の実施例２による複数の空間枠の
位置関係を側面から見た状態を示す説明図である。

【図１１】 この発明の実施例２による複数の空間枠の
位置関係を上方から見た状態を示す説明図である。

【図１２】 従来装置の車両用障害物検出装置を概略的
に示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１、２ レンズ、３、４ イメージセンサ、５ 駐車車
両、１０ マイクロコンピュータ、１１ 表示装置、１
２ ウインドウ設定装置、１３ 警報装置、１４ 空間
枠、１５〜１８ ウインドウ、１９ サイドミラー、２
０ 電柱、２２路面、Ａ、Ｅ 所定距離、Ｒ 距離、Ｓ
１０１ 対象物までの距離を検出するステップ、Ｓ１０
２ 自車両の通り抜け可能性を判定するステップ、Ｓ１
０３運転者に警告するステップ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０８Ｂ 21/00 Ｇ０８Ｂ 21/00 Ｕ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08G 1/16 B60R 21/00 G08B 21/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自車両に搭載された一対の光学系により
   イメージセンサ上にそれぞれ結像された画像を比較し
   て、前記各画像のずれに基づく三角測量の原理を用いて
   前記自車両の前方の路面上の対象物までの距離を検出す
   る車両用障害物検出装置において、 前記イメージセンサにより撮像された前記自車両の前方
   の画面内に、所定距離前方で前記自車両の通り抜けるた
   めに必要な空間枠を設定するとともに、前記空間枠内の
   所定複数箇所に比較対象領域となるウインドウを設定す
   るウインドウ設定手段と、 前記ウインドウにより捕えられた前記対象物までの距離
   を検出する距離検出手段と、 前記距離検出手段による距離検出結果から前記所定距離
   前方の路面における前記自車両の通り抜け可能性を判定
   する判定手段と、 前記判定手段により前記自車両の通り抜けが不可能と判
   定されたことを運転者に警告するための警報手段とを備
   え、 前記判定手段は、前記空間枠内のウインドウにより、前
   記自車両の前方の所定距離よりも短い距離が検出された
   ときに、前記自車両の通り抜けが不可能と判定する こと
   を特徴とする車両用障害物検出装置。
2. 【請求項２】 前記自車両の前方で互いに異なる所定距
   離に対応した複数の空間枠が設定されたことを特徴とす
   る請求項１に記載の車両用障害物検出装置。
3. 【請求項３】 前記自車両が通り抜けるのに障害となる
   対象物を画面に表示して運転者に知らせる表示手段を備
   えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   車両用障害物検出装置。