JP3287117B2 - 撮像装置を用いた車両用の環境認識装置 - Google Patents

撮像装置を用いた車両用の環境認識装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置を用いた環境
認識装置に関し、例えば車両の安全走行を支援するため
の、車両の外部環境を認識する車載装置に用いられ、具
体的にはCCDカメラ等の画像センサを撮像装置として用
いて車両周囲の環境認識を行う装置及び方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来の環境認識装置としては、例えば車
両の安全走行を支援するために、車両に設置したCCD
カメラ等の撮像装置を画像センサとして用いて環境認識
を行う、特開平3−203000 号に開示されたものがある。
また、特開平1−281600 号に開示されるように、撮像装
置の画像データをもとに、安全車間距離内に先行車が存
在するか否かを判定する装置も提案されている。上記撮
像装置を用いた環境認識装置においては、画像センサの
取付位置,取付角度によって撮像される画像データが変
わってくるため、取り付・固定した後に画像データと例
えば車間距離等の認識対象情報との間の一義的な相関関
係を調整する。または、あらかじめ設定した画像データ
と認識対象情報との間の相関関係が得られるように、撮
像装置の取付位置,取付角度を調整する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の環境認識装置においては、画像センサ取付位置及び
取付角度の経時的な変化に対する補償が配慮されていな
かった。このため、振動,接触等により撮像装置の取付
位置・角度が初期設定位置に対して変化しても、これに
気付かず、撮像装置の不適切な情報にもとづき画像処理
手段が誤った判断を行う可能性があった。
【0004】特開平5−62099号公報には、路上に設置さ
れた車両検出装置としてのレーザ装置の検出エリアのず
れを修正する為、検出エリア内の路上の要所にポイント
を設け、このポイントの位置に基づいて検出エリアを設
定するものが知られている。また、特開平3−97080号公
報には、画像センサから入力される画像情報と基準画像
データとを比較して輝度差が所定値を越える部分の大小
を判定して、侵入者の有無か,振動等による画像装置の
取付位置のずれかを区別するものが知られている。しか
るに、これら従来技術には、画像センサ(撮像装置)の
取付位置のずれ検出への適用については記載がなく、前
者のポイントを何にするか、後者の基準画像データを何
にするか等、未知の部分が多く、簡単には転用できない
ものであった。
【0005】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、振動や接触等により撮像装置の取付け
位置が初期設定位置に対して経時的に変化した場合に、
撮像装置からの不適切な情報に基づく誤判定を防止する
ことにある。
【0006】本発明は、車両の環境認識装置を一例とし
て説明してあるが撮像装置を用いた一般の環境認識装置
においても、撮像データから環境を認識するに際し、撮
像装置の取付位置のずれによる誤認識を防止するのにも
応用できる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は車室内に設
置され車両の外側を撮像する撮像装置と、該撮像装置の
撮像データを用いて前記車両に危険をもたらす状態の有
無を判断する画像処理手段と、該画像処理手段によって
危険をもたらす状態が認識された時、その旨を運転者に
報知する警報手段、およびまたは車が自動的に危険を回
避する回避手段を有するものにおいて、前記撮像装置の
撮像エリア内となる車両の固定部分にマークを固着する
とともに、前記画像処理手段には前記マークの初期位置
を記憶する記憶手段および装置作動中に前記マーク位置
を逐次検出する検出手段を設け、該検出手段によって逐
次検出されるマーク位置が前記マークの初期位置に対し
て変化した場合に、前記警報手段を介して運転者に報知
することを特徴とする撮像装置を用いた車両用の環境認
識装置によって達成される。 また、上記の目的は、車室
内に設置され車両の外側を撮像する撮像装置と、該撮像
装置の撮像データを用いて前記車両に危険をもたらす状
態の有無を判断する画像処理手段と、該画像処理手段に
よって危険をもたらす状態が認識された時、その旨を運
転者に報知する警報手段、およびまたは車が自動的に危
険を回避する回避手段を有するものにおいて、前記撮像
装置の撮像エリア内となる車両の固定部分にマークを固
着するとともに、前記画像処理手段には前記マークの初
期位置を記憶する記憶手段および装置作動中に前記マー
ク位置を逐次検出する検出手段を設け、該検出手段によ
って逐次検出されるマーク位置が前記マークの初期位置
に対して変化しない限り、前記撮像装置から前記画像処
理手段に画像信号を送り続けることを特徴とする撮像装
置を用いた車両用の環境認識装置によって達成される。
また、上記の目的は、車室内に設置され車両の外側を撮
像する撮像装置と、該撮像装置の撮像データを用いて前
記車両に危険をもたらす状態の有無を判断する画像処理
手段と、該画像処理手段によって危険をもたらす状態が
認識された時、その旨を運転者に報知する警報手段、お
よびまたは車が自動的に危険を回避する回避手段を有す
るものにおいて、前記撮像装置の撮像エリア内となる車
両の固定部分にマークを固着するとともに、前記画像処
理手段には前記マークの初期位置 を記憶する記憶手段お
よび装置作動中に前記マーク位置を逐次検出する検出手
段を設け、該検出手段によって逐次検出されるマーク位
置が前記マークの初期位置に対して変化した場合に、前
記撮像装置から前記画像処理手段への画像信号送信を停
止することを特徴とする撮像装置を用いた車両用の環境
認識装置によって達成される。 また、上記の目的は、車
室内に設置され車両の外側を撮像する撮像装置と、該撮
像装置の撮像データを用いて前記車両に危険をもたらす
状態の有無を判断する画像処理手段と、該画像処理手段
によって危険をもたらす状態が認識された時、その旨を
運転者に報知する警報手段、およびまたは車が自動的に
危険を回避する回避手段を有するものにおいて、前記撮
像装置の撮像エリア内に車両の固定部分が撮像されるよ
うに、前記撮像装置を設置するとともに、画像処理手段
には前記車両の固定部分の初期位置を記憶する記憶手段
および装置作動中に前記車両の固定部分を逐次検出する
検出手段を設け、該検出手段によって逐次検出される車
両の固定部分の位置が前記車両の固定部分の初期位置に
対して変化した場合に、前記警報手段を介して運転者に
報知することを特徴とする撮像装置を用いた車両用の環
境認識装置によって達成される。
【0008】
【0009】
【0010】
【実施例】 本発明では、“環境”ということばは、広義
に用いており、画像としてとらえうるすべての被写体を
指すもので、実施例では、車両周囲の風景であるが、他
の例では、組立ラインの搬送物や衣服,室内風景であっ
ても良い。
【0011】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。始めに、図1を用いて本発明の一実施例である車両
用の環境認識装置の全体構成を示す。自車両1には車外
の環境を撮像する画像センサ2が設置される。また、フ
ロントガラス3には、その位置が画像センサ2の撮像エ
リア4の中に入るように、マーク5が固着されている。
また、画像センサ2は画像信号線6によって画像信号処
理装置7に接続されるとともに、画像信号処理装置7は
警報信号線8,ブレーキ駆動信号線9及びステアリング
駆動信号線10を介して、それぞれ警報装置11,ブレ
ーキ駆動装置12及びステアリング駆動装置13に接続
される。
【0012】図2は画像処理装置7の内部構成を示した
ものであるが、画像センサ2からのアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換器71,画素単位の画
像データを取り込む画像メモリ72,外部環境に対する
自車両の相対位置を認識・演算する画像処理部73,画
像センサの初期設定位置に対する位置ずれを検出・判定
する画像センサ位置変化判定部74及び警報発令,ブレ
ーキ,ステアリングの駆動を判断する危険回避判断部7
5の5つに大別される。画像処理部73は、先行車認識
部731,車間距離演算部732,自車レーン認識部7
33及び自車とレーンの位置関係演算部734によって
構成される。画像センサ位置変化判定部74は、初期マ
ーク位置設定装置14に接続される初期マーク位置記憶
部741,マーク抽出部742,マーク位置検出部74
3及び比較部744によって構成される。危険回避判断
部75は、危険度判定部751,警報発令判断装置75
2及びアクチュエータ駆動判断装置753によって構成
される。
【0013】次に、本実施例の動作を図2〜図4を用い
て説明する。図2において、画像センサ2によって撮像
された自車両前方の画像データはA/D変換器71によ
り例えば8ビットのディジタルデータに変換されて画像
メモリ72内に格納される。このデータをもとに、画像
処理部において先行車の認識(731)及び先行車との
車間距離演算(732)を行う。また平行して自車レー
ンの認識(733)及び自車とレーンの位置関係の演算
(734)を行う。これらの演算結果をもとに危険度判
定部751において、先行車への異常接近、レーンはみ
出し走行等を判断し、警報で運転車に報知して衝突回避
ができると判断した場合には、警報発令判断装置752
の判断によって、警報装置11から運転者に衝突回避操
作を促す警告を発する。一方、危険度判定部751で、
警報のみでは衝突が避けられないと判断した場合には、
アクチュエータ駆動判断装置753の判断によって、ブ
レーキ駆動(12)及びまたはステアリング駆動(1
3)を行って、自動車側が運転者の操作無しに衝突回避
を行う。
【0014】以上は衝突回避装置の一般的な動作である
が、次に本実施例の特徴的な部分を図2〜図4を用いて
説明する。画像センサの初期設定が終わったら、初期マ
ーク位置設定装置14を操作して(1001)画像セン
サ位置変化判断部74内の初期マーク位置記憶部741
にマーク5の位置を記憶する(1002)。この際、初
期マーク位置はバッテリケーブルが外されるなどして、
画像信号処理装置への通電が停止しても記憶が消える事
がないよう、初期マーク位置記憶部741には書き換え
可能なROMまたはバックアップ電源を持ったRAMを
使用する。
【0015】初期マーク位置の設定が終わったら、以後
は上述した通常の衝突回避動作と平行して次の動作を行
う。すなわち、画像メモリ内72に取り込まれた画像デ
ータから、マーク抽出部742,マーク位置検出部74
3を介して、走行中のマーク5の位置を検出する(10
03)。次に比較部744において、初期マーク位置記
憶部741に格納されたデータとの比較を行う(100
4)。ここで、逐次検出するマーク位置が初期マーク位
置と等しい場合には(1005)、画像センサの位置変
化は無いと判断して、画像処理部73及び危険回避判断
部75における処理(1006及び1007)を行い、
次フレームの画像取り込み動作に戻る。一方、比較部7
44での処理(1005)において、2つのマーク位置
が図4に示す画像ウィンドウ15内の5(初期位置),
5′(走行中の検出位置)のように異なった場合には、
画像センサが初期設定位置に対して変化したと判断し
(1008)、警報発令判断装置752,警報装置11
を介して運転者に警報する(1009)。この際、先行
車異常接近、車線はみ出し等の衝突回避警報と混同しな
いように音色等を変えて運転者に警報する。また、同時
に画像メモリ72から画像処理部73への画像信号送信
を停止し、画像センサ位置が初期位置に再調整されるま
では危険回避判断機能を停止する。
【0016】本実施例によれば、逐次取り込む画像デー
タの中からマーク位置を抽出し、これを初期位置と比較
する事により、画像センサの位置変化を常に監視する事
ができる。この結果、図4に示すように、本来画像ウィ
ンドウ内の距離Aを用いて先行車との車間距離を算出し
て危険度判断をすべきところを、画像センサがずれた状
態での画像ウィンドウ内距離A′を用いて誤った車間距
離を算出して不適切な危険度判断をしてしまうという問
題を防止する事ができる。
【0017】次に本発明の第二の実施例を図5及び図6
を用いて説明する。本実施例では、第一の実施例でフロ
ントガラス3に固着させたマーク5の代わりに、自車両
のボンネットに取り付けられたマスコット16を利用し
ている。本実施例においては、画像センサ2をその撮像
エリア4内にマスコット16が入るように設置し、図6
に示すような画像ウィンドウ15内のマスコットの初期
設定位置16と走行中の検出位置16′とを逐次比較す
る事により、画像センサの位置変化を監視判断してい
る。構成及び動作は、図1〜図3に示した第一の実施例
に対してマーク5がマスコット16に代わっただけであ
り、第一の実施例と全く同様の効果を得る事ができる。
更に、本実施例においてはマーク5を後から固着させる
操作が不要となるため、第一の実施例に対して工数を低
減する事ができる。
【0018】本実施例では、自車両のボンネットに取り
付けられたマスコットを利用したが、これの代わりにボ
ンネットの一部、フロントガラスに貼付された車検シー
ル,天井の一部等自車両に固定されたものであれば、何
を用いても同様の効果が得られる事はいうまでもない。
【0019】次に本発明の第三の実施例を図7〜図10
を用いて説明する。本実施例の構成で第一の実施例と異
なる点は、図7に示すように画像センサ2をモータによ
って上下方向及び左右方向に自由に向きを変えられる継
手17を介して自車両1に取り付けた点である。更に図
8に示すように、比較部744と継手17が画像センサ
方向制御装置76を介して接続されている点である。
【0020】本実施例の動作は、図9の1002〜10
07のフローに示すように比較部744において初期位
置に対するマークのずれが検知されない場合には、図3
に示した第一の実施例と同様となる。一方、ずれが検知
されると(1005)、画像センサ方向制御装置76に
おいて、そのずれ量が修正可能か否かを判断する(10
10)。修正が可能である場合には、画像センサの角度
をどの方向にどれだけ変化させれば良いかを図10に示
すマークずれ量の左右方向及び上下方向の大きさa,b
をもとに算出し(1011)、モータによって継手17
を駆動し、マーク位置5′が初期位置5に一致するよう
に修正する(1012)。ただし、処理1010におい
て、画像センサ方向の必要修正量が継手17の可動範囲
外と判断された場合には(1013)、警報発令判断装
置752,警報装置11を介して運転者に警報する(1
014)。
【0021】本実施例においては、第一の実施例の効果
に加えて、画像センサのずれが生じた場合、装置側で自
動的に修正するため、運転者が再調整作業から解放され
る効果がある。
【0022】次に本発明の第四の実施例を図11を用い
て説明する。本実施例は画像センサの方向を自動的に修
正するのは第3の実施例と同様であるが、継手17によ
って画像センサ全体の方向を変えるのではなく、レンズ
201及びCCD素子202からなる撮像部210のみ
を画像センサ2に内蔵したモータによって駆動する点が
異なる。
【0023】本実施例においては、第三の実施例の効果
に加えて、駆動部分の重量が著しく低減するために、修
正信号に対する撮像系の応答スピードが向上し、より安
全性が向上する。
【0024】次に本発明の第五の実施例を図10,図1
2及び図13を用いて説明する。本実施例の構成で第一
の実施例と異なる点は、図12に示すように画像メモリ
72と画像処理部73の間にデータの補正と格納を行う
画像データ補正部77を設け、ここに比較部744の結
果をフィードバックさせたことにある。
【0025】本実施例の動作は、図13の1002〜1
007のフローに示すように比較部744において初期
位置に対するマークのずれが検知されない場合には、図
3に示した第一の実施例と同様となる。一方、ずれが検
知されると(1005)、画像補正部77において、そ
のずれ量が画像ウィンドウ内で補正可能か否かを判断す
る(1015)。補正が可能である場合には、画像デー
タをどの方向にどれだけ変化させれば良いかを図10に
示すマークずれ量の左右方向及び上下方向の大きさa,
bをもとに算出し(1016)、算出された量にもとづ
いて画像データを補正する(1017)。その後は、補
正したデータを使って以降の処理(1006,1007)を
行う。ただし、処理1015において、画像データの必
要補正量が画像ウィンドウ内での可動範囲外と判断され
た場合には(1018)、警報発令判断装置752,警
報装置11を介して運転者に警報する(1019)。
【0026】本実施例においては、第三,第四の実施例
と同様の効果が得られるが、これに加えて、画像センサ
を回転させるメカが不要となるため、重量及びコストが
低減するとともに信頼性を大きく向上させる効果があ
る。
【0027】次に、第6の実施例を図14,図15を用
いて説明する。図14は車両が急ブレーキをかけた状態
1′を、通常の走行状態1と比較して重ねて描いたもの
であるが、この状態においては車室内に設置された画像
センサ2′が通常の位置2に対して変化する。また、こ
の種の姿勢変化は図15(b)に示すような、悪路を走
行する場合においても生じる。この結果、撮像エリアも
4から4′に変化し、画像ウィンドウ内での走行車の位
置と実際の車間距離との間の相関関係が変化し、危険度
誤判断の原因となる。本実施例においては、車両の前後
に配置した車高センサ18a,18bまたは加速度セン
サ19等の情報をもとにして、車両の姿勢変化を検知す
る。姿勢変化が検知された場合には、危険度誤判断の可
能性ありと判断して図2に示した画像信号処理装置7の
中での画像メモリ72から画像処理部73への画像信号
送信を停止する。次にこのような状態がおさまり姿勢変
化がおさまったら、画像メモリ72から画像処理部73
への画像信号送信を再開する。
【0028】本実施例においては、これまでの実施例と
は違って、画像センサの方向が初期設定に対して変化し
なくても起こりうる危険度誤判断の発生を防止する事が
できる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、撮像装置の取付位置の
ずれによる誤認識を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例の全体構成を示す概要
図。
【図2】本発明の第一の実施例信号処理部構成を示すブ
ロック図。
【図3】本発明の第一の実施例の処理動作を示すフロー
チャート。
【図4】本発明の第一の実施例の動作を示す画像ウィン
ドウ。
【図5】本発明の第二の実施例の全体構成を示す概要
図。
【図6】本発明の第二の実施例の動作を示す画像ウィン
ドウ。
【図7】本発明の第三の実施例の撮像装置部を示す詳細
図。
【図8】本発明の第三の実施例の信号処理部構成を示す
ブロック図。
【図9】本発明の第三の実施例の処理動作を示すフロー
チャート。
【図10】本発明の第三〜第五の実施例の動作を説明す
る画像ウィンドウの一部。
【図11】本発明の第四の実施例の撮像装置部を示す詳
細図。
【図12】本発明の第五の実施例の信号処理部構成を示
すブロック図。
【図13】本発明の第五の実施例の処理動作を示すフロ
ーチャート。
【図14】本発明の第六の実施例の動作を説明する全体
図。
【図15】本発明の第六の実施例の動作を説明する全体
図。
【符号の説明】 1…自車両、2…画像センサとしての撮像装置、4…画
像認識エリア、5,5′…マーク、7…画像信号処理装
置、11…警報装置、12…ブレーキ駆動装置、13…
ステアリング駆動装置、14…初期マーク位置設定装
置、17…継手、18a,18b…車高センサ、72…
画像メモリ、73…画像処理部、74…画像センサ位置
変化判定部、75…危険回避判断部、76…画像センサ
方向制御装置、77…画像データ補正部、744…比較
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 5/225 H04N 5/225 C // B60G 23/00 B60G 23/00 (72)発明者 音堂 栄良 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株式会社 日立製作所 半導体事業部内 (72)発明者 塩谷 真 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社 日立製作所 システム開発研 究所内 (56)参考文献 特開 平1−273113(JP,A) 特開 平1−273746(JP,A) 特開 平6−215134(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08G 1/00 - 1/16 B60R 1/00 B60R 21/00 H04N 5/225

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車室内に設置され車両の外側を撮像する撮
    像装置と、該撮像装置の撮像データを用いて前記車両に
    危険をもたらす状態の有無を判断する画像処理手段と、
    該画像処理手段によって危険をもたらす状態が認識され
    た時、その旨を運転者に報知する警報手段、およびまた
    は車が自動的に危険を回避する回避手段を有するものに
    おいて、 前記撮像装置の撮像エリア内となる車両の固定部分にマ
    ークを固着するとともに、前記画像処理手段には前記マ
    ークの初期位置を記憶する記憶手段および装置作動中に
    前記マーク位置を逐次検出する検出手段を設け、該検出
    手段によって逐次検出されるマーク位置が前記マークの
    初期位置に対して変化した場合に、前記警報手段を介し
    て運転者に報知することを特徴とする撮像装置を用いた
    車両用の環境認識装置。
  2. 【請求項2】車室内に設置され車両の外側を撮像する撮
    像装置と、該撮像装置の撮像データを用いて前記車両に
    危険をもたらす状態の有無を判断する画像処理手段と、
    該画像処理手段によって危険をもたらす状態が認識され
    た時、その旨を運転者に報知する警報手段、およびまた
    は車が自動的に危険を回避する回避手段を有するものに
    おいて、 前記撮像装置の撮像エリア内となる車両の固定部分にマ
    ークを固着するとともに、前記画像処理手段には前記マ
    ークの初期位置を記憶する記憶手段および装置作動中に
    前記マーク位置を逐次検出する検出手段を設け、該検出
    手段によって逐次検出されるマーク位置が前記マークの
    初期位置に対して変化しない限り、前記撮像装置から前
    記画像処理手段に画像信号を送り続けることを特徴とす
    る撮像装置を用いた車両用の環境認識装置。
  3. 【請求項3】車室内に設置され車両の外側を撮像する撮
    像装置と、該撮像装置の撮像データを用いて前記車両に
    危険をもたらす状態の有無を判断する画像処理手段と、
    該画像処理手段によって危険をもたらす状態が認識され
    た時、その旨を運転者に報知する警報手段、およびまた
    は車が自動的に危険を回避する回避手段を有するものに
    おいて、 前記撮像装置の撮像エリア内となる車両の固定部分にマ
    ークを固着するとともに、前記画像処理手段には前記マ
    ークの初期位置を記憶する記憶手段および装置作動中に
    前記マーク位置を逐次検出する検出手段を設け、該検出
    手段によって逐次検出されるマーク位置が前記マークの
    初期位置に対して変化した場合に、前記撮像装置から前
    記画像処理手段への画像信号送信を停止することを特徴
    とする撮像装置を用いた車両用の環境認識装置。
  4. 【請求項4】車室内に設置され車両の外側を撮像する撮
    像装置と、該撮像装置の撮像データを用いて前記車両に
    危険をもたらす状態の有無を判断する画像処理手段と、
    該画像処理手段によって危険をもたらす状態が認識され
    た時、その旨を運転者に報知する警報手段、およびまた
    は車が自動的に危険を回避する回避手段を有するものに
    おいて、 前記撮像装置の撮像エリア内に車両の固定部分が撮像さ
    れるように、前記撮像装置を設置するとともに、画像処
    理手段には前記車両の固定部分の初期位置を記憶する記
    憶手段および装置作動中に前記車両の固定部分を逐次検
    出する検出手段を設け、該検出手段によって逐次検出さ
    れる車両の固定部分の位置が前記車両の固定部分の初期
    位置に対して変化した場合に、前記警報手段を介して運
    転者に報知することを特徴とする撮像装置を用いた車両
    用の環境認識装置。
  5. 【請求項5】請求項において、車両の固定部分はフロ
    ントガラス前方のボンネットであることを特徴とする撮
    像装置を用いた車両用の環境認識装置。
  6. 【請求項6】請求項において、車両の固定部分はフロ
    ントガラスに貼付された車検シールであることを特徴と
    する撮像装置を用いた車両用の環境認識装置。
  7. 【請求項7】請求項において、逐次認識されるマーク
    位置が初期位置に対して短い周期で連続的に変化する場
    合には、一時的に撮像装置から画像処理手段への画像信
    号送信を停止することを特徴とする撮像装置を用いた車
    両用の環境認識装置。
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