JP3287166B2 - 距離測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、先行する対象物までの
距離を測定する距離測定装置に関し、例えば、先行車と
の車間距離を、光センサアレイを有する受光器を用いて
安定、正確かつ簡単に求めることができる車間距離測定
装置に関する。
距離を測定する距離測定装置に関し、例えば、先行車と
の車間距離を、光センサアレイを有する受光器を用いて
安定、正確かつ簡単に求めることができる車間距離測定
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の車間距離測定装置としては、左右
の２つの光学系により結像された像を電気的に比較し
て、三角測量により測距を行うものが知られている。図
１１は、この種の従来の車間距離測定装置を示す図であ
る。図１１において、結像レンズ１，２は光軸間隔Ｂを
隔てて配置されている。光センサアレイ３Ａ，４Ａは、
例えばＣＣＤリニアセンサアレイであり、それぞれ結像
レンズ１，２に対して焦点距離ｆの位置に配置されてい
る。これらの光センサアレイ３Ａ，４Ａは、結像レンズ
１，２により各々結像された対象物１６Ａの像を像信号
３０Ａ，４０Ａに変換し、信号処理部５に出力する。
の２つの光学系により結像された像を電気的に比較し
て、三角測量により測距を行うものが知られている。図
１１は、この種の従来の車間距離測定装置を示す図であ
る。図１１において、結像レンズ１，２は光軸間隔Ｂを
隔てて配置されている。光センサアレイ３Ａ，４Ａは、
例えばＣＣＤリニアセンサアレイであり、それぞれ結像
レンズ１，２に対して焦点距離ｆの位置に配置されてい
る。これらの光センサアレイ３Ａ，４Ａは、結像レンズ
１，２により各々結像された対象物１６Ａの像を像信号
３０Ａ，４０Ａに変換し、信号処理部５に出力する。
【０００３】信号処理部５は増幅器５１，５２、Ａ／Ｄ
変換器５３，５４、記憶装置５５からなる。光センサア
レイ３Ａ，４Ａからの像信号３０Ａ，４０Ａは増幅器５
１，５２により増幅されてＡ／Ｄ変換器５３，５４によ
りディジタルデータに変換され、像データ３１Ａ，４１
Ａとして記憶装置５５に出力される。
変換器５３，５４、記憶装置５５からなる。光センサア
レイ３Ａ，４Ａからの像信号３０Ａ，４０Ａは増幅器５
１，５２により増幅されてＡ／Ｄ変換器５３，５４によ
りディジタルデータに変換され、像データ３１Ａ，４１
Ａとして記憶装置５５に出力される。
【０００４】信号処理部５の出力側に設けられた距離検
出回路６は、マイクロコンピュータにより構成されてお
り、記憶装置５５に記憶された左右の像データ３１Ａ，
４１Ａを比較して対象物１６Ａまでの距離を算出し、距
離信号１１として外部に出力する。
出回路６は、マイクロコンピュータにより構成されてお
り、記憶装置５５に記憶された左右の像データ３１Ａ，
４１Ａを比較して対象物１６Ａまでの距離を算出し、距
離信号１１として外部に出力する。
【０００５】次に、距離算出の原理を図１２を用いて説
明する。各結像レンズ１，２の中点を原点Ｏとして横軸
Ｘ、縦軸Ｙを設定し、結像位置Ｌ1，Ｒ1の座標をそれぞ
れ（−ａL1−Ｂ／２，−ｆ)，(ａR1＋Ｂ／２，−ｆ)と
する。ここで、ａL1,ａR1は図示するように光センサア
レイ３Ａ，４Ａ上の距離である。
明する。各結像レンズ１，２の中点を原点Ｏとして横軸
Ｘ、縦軸Ｙを設定し、結像位置Ｌ1，Ｒ1の座標をそれぞ
れ（−ａL1−Ｂ／２，−ｆ)，(ａR1＋Ｂ／２，−ｆ)と
する。ここで、ａL1,ａR1は図示するように光センサア
レイ３Ａ，４Ａ上の距離である。
【０００６】結像レンズ１の中心点ＯLの座標は（−Ｂ
／２，０）、結像レンズ２の中心点ＯRの座標は（Ｂ／
２，０）であり、対象物１６Ａの点Ｍの座標を（ｘ，
ｙ）とすれば、点ＭからＸ軸に下ろした垂線とＸ軸との
交点Ｎの座標は（ｘ，０）、点ＯLから光センサアレイ
３Ａに下ろした垂線の位置Ｌ0の座標は（−Ｂ／２，−
ｆ）、点ＯRから光センサアレイ４Ａに下ろした垂線の
位置Ｒ0の座標は（Ｂ／２，−ｆ）である。このとき、
ΔＭＯLＮとΔＯLＬ1Ｌ0、ΔＭＯRＮとΔＯRＲ1Ｒ0はそ
れぞれ相似であるから、数式１、数式２が成り立つ。
／２，０）、結像レンズ２の中心点ＯRの座標は（Ｂ／
２，０）であり、対象物１６Ａの点Ｍの座標を（ｘ，
ｙ）とすれば、点ＭからＸ軸に下ろした垂線とＸ軸との
交点Ｎの座標は（ｘ，０）、点ＯLから光センサアレイ
３Ａに下ろした垂線の位置Ｌ0の座標は（−Ｂ／２，−
ｆ）、点ＯRから光センサアレイ４Ａに下ろした垂線の
位置Ｒ0の座標は（Ｂ／２，−ｆ）である。このとき、
ΔＭＯLＮとΔＯLＬ1Ｌ0、ΔＭＯRＮとΔＯRＲ1Ｒ0はそ
れぞれ相似であるから、数式１、数式２が成り立つ。
【０００７】
【数１】 （ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（ａL1＋Ｂ／２−Ｂ／２）ｙ
【０００８】
【数２】 （−ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（ａR1＋Ｂ／２−Ｂ／２）ｙ
【０００９】数式１、数式２から数式３を得ることがで
きる。この数式３により、結像位置Ｌ1，Ｒ1に関する距
離ａL1，ａR1がわかれば、対象物１６Ａまでの距離ｙを
算出することができる。
きる。この数式３により、結像位置Ｌ1，Ｒ1に関する距
離ａL1，ａR1がわかれば、対象物１６Ａまでの距離ｙを
算出することができる。
【００１０】
【数３】ｙ＝Ｂ・ｆ／（ａR1＋ａL1）
【００１１】次に、距離検出回路６の動作の詳細を説明
する。距離検出回路６は、図１３の実線に示すような、
左右の像データ３ＡＬ，４ＡＲを、別途設定した測距範
囲２３（図１４参照）の部分について比較し、像が一致
しなければ、同図の破線のように例えば左の像データ３
ＡＬを右に、右の像データ４ＡＲを左に順次シフトして
いき、左右の像データが一致したときのシフト量を検出
する。前述した左右の結像位置Ｌ1，Ｒ1に関する距離ａ
L1，ａR1はこのシフト量に一致するので、距離検出回路
６はシフト量ａL1，ａR1から、対象物１６Ａまでの距離
ｙを前記数式３により算出する。
する。距離検出回路６は、図１３の実線に示すような、
左右の像データ３ＡＬ，４ＡＲを、別途設定した測距範
囲２３（図１４参照）の部分について比較し、像が一致
しなければ、同図の破線のように例えば左の像データ３
ＡＬを右に、右の像データ４ＡＲを左に順次シフトして
いき、左右の像データが一致したときのシフト量を検出
する。前述した左右の結像位置Ｌ1，Ｒ1に関する距離ａ
L1，ａR1はこのシフト量に一致するので、距離検出回路
６はシフト量ａL1，ａR1から、対象物１６Ａまでの距離
ｙを前記数式３により算出する。
【００１２】図１４は、先行車１６との車間距離検出に
おける正常時の画像を示す模式図である。同図におい
て、測定視野２２内に測距範囲２３を設定し、測距範囲
２３内の対象物つまり先行車１６に対する距離を、前述
の距離検出の原理に基づき車間距離として検出する。
おける正常時の画像を示す模式図である。同図におい
て、測定視野２２内に測距範囲２３を設定し、測距範囲
２３内の対象物つまり先行車１６に対する距離を、前述
の距離検出の原理に基づき車間距離として検出する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、次のような不都合が起こりうる。例えば図１５に示
すように、道路上には先行車以外にも標識や横断歩道の
塗分け模様などがあり、測距範囲２３内に表われるこれ
らの画像までの距離を測っている場合が度々生じる。ま
た、道路脇にも看板、標識等が多く、特に道路がカーブ
しているような場合はこれらがセンサの視野の中央に見
えるため先行車と誤認しやすい。
は、次のような不都合が起こりうる。例えば図１５に示
すように、道路上には先行車以外にも標識や横断歩道の
塗分け模様などがあり、測距範囲２３内に表われるこれ
らの画像までの距離を測っている場合が度々生じる。ま
た、道路脇にも看板、標識等が多く、特に道路がカーブ
しているような場合はこれらがセンサの視野の中央に見
えるため先行車と誤認しやすい。
【００１４】このように先行車以外の画像を先行車と誤
認してしまうようであると、車間距離測定装置としての
信頼性が低く、ひいてはこの距離情報を基にした安全警
報装置としての実用化は難しい。従って、車間距離測定
装置としては、先行車を正しく認識すると共にこの先行
車までの正確な距離情報のみを出力することが求められ
る。
認してしまうようであると、車間距離測定装置としての
信頼性が低く、ひいてはこの距離情報を基にした安全警
報装置としての実用化は難しい。従って、車間距離測定
装置としては、先行車を正しく認識すると共にこの先行
車までの正確な距離情報のみを出力することが求められ
る。
【００１５】この要求に応えるべく、ＣＣＤセンサの濃
淡画像情報を用い、画像データのエッジを抽出して２値
化した後、領域分割を行って対象認識を行うといった画
像処理による対象認識方法がある。しかるに、こういっ
た画像処理は２値化までの濃淡画像のフィルタ処理など
によるノイズの除去や画像の差分等によるエッジの抽出
等の前処理に時間を要してしまい、仮りに高速な画像処
理装置を用いて処理を行うにしても装置のコスト増加、
大型化は避けられず、実用化は極めて困難である。
淡画像情報を用い、画像データのエッジを抽出して２値
化した後、領域分割を行って対象認識を行うといった画
像処理による対象認識方法がある。しかるに、こういっ
た画像処理は２値化までの濃淡画像のフィルタ処理など
によるノイズの除去や画像の差分等によるエッジの抽出
等の前処理に時間を要してしまい、仮りに高速な画像処
理装置を用いて処理を行うにしても装置のコスト増加、
大型化は避けられず、実用化は極めて困難である。
【００１６】本発明は上記問題点を解決するべくなされ
たもので、その目的とするところは、先行車との車間距
離のように先行対象物までの距離を、光センサアレイを
有する受光器を用いて安定、正確かつ簡単に求めること
ができる低コストの距離測定装置を提供することにあ
る。
たもので、その目的とするところは、先行車との車間距
離のように先行対象物までの距離を、光センサアレイを
有する受光器を用いて安定、正確かつ簡単に求めること
ができる低コストの距離測定装置を提供することにあ
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段及び作用】請求項１記載の
第１の発明では、距離ブロック図抽出部において、先行
車のごとき先行対象物までの複数点の測定距離情報が、
ｍ×ｎ個のブロックからなる距離ブロック図として作成
される。距離選択部では、この複数点の測定距離情報か
ら距離度数分布を抽出し、所定値以上の度数値を持つ距
離階級値が検出される。
第１の発明では、距離ブロック図抽出部において、先行
車のごとき先行対象物までの複数点の測定距離情報が、
ｍ×ｎ個のブロックからなる距離ブロック図として作成
される。距離選択部では、この複数点の測定距離情報か
ら距離度数分布を抽出し、所定値以上の度数値を持つ距
離階級値が検出される。
【００１８】移動平均処理部では、検出された距離階級
値に基づいたｉ×ｊ個の距離ブロックによってｍ×ｎ個
の距離ブロック内で移動平均処理を行ない、各移動平均
位置での距離平均値、標準偏差、標準偏差／距離平均値
が求められる。先行対象物認識部では、標準偏差／距離
平均値が所定値以下であるとき、その移動平均位置にお
いて距離平均値により表される距離に先行対象物がある
と判断する。
値に基づいたｉ×ｊ個の距離ブロックによってｍ×ｎ個
の距離ブロック内で移動平均処理を行ない、各移動平均
位置での距離平均値、標準偏差、標準偏差／距離平均値
が求められる。先行対象物認識部では、標準偏差／距離
平均値が所定値以下であるとき、その移動平均位置にお
いて距離平均値により表される距離に先行対象物がある
と判断する。
【００１９】請求項２記載の第２の発明では、距離測定
装置本体が揺動されて距離測定用の光軸線が放射状方向
をとる。また、請求項３記載の第３の発明では、反射ミ
ラーが揺動されて放射状方向からの光が距離測定装置本
体に入射される。これにより、光センサアレイを長くし
たりその数を増加させることなく測定視野を拡げること
ができ、先行対象物を確実に捕えることが可能になる。
装置本体が揺動されて距離測定用の光軸線が放射状方向
をとる。また、請求項３記載の第３の発明では、反射ミ
ラーが揺動されて放射状方向からの光が距離測定装置本
体に入射される。これにより、光センサアレイを長くし
たりその数を増加させることなく測定視野を拡げること
ができ、先行対象物を確実に捕えることが可能になる。
【００２０】なお、上記各発明において、請求項４に記
載したように、測定ウィンドウが設定された光センサア
レイの長手方向の複数点上で距離を測定することによ
り、測距範囲内の複数点の距離情報が検出される。
載したように、測定ウィンドウが設定された光センサア
レイの長手方向の複数点上で距離を測定することによ
り、測距範囲内の複数点の距離情報が検出される。
【００２１】また、請求項５に記載したように、距離選
択部における所定の度数値を、各距離階級に応じた値で
あって各距離で先行対象物までの距離として測定される
測定データの点数によって決定することにより、先行対
象物のみの距離階級値が検出される。
択部における所定の度数値を、各距離階級に応じた値で
あって各距離で先行対象物までの距離として測定される
測定データの点数によって決定することにより、先行対
象物のみの距離階級値が検出される。
【００２２】更に、請求項６に記載したように、移動平
均処理部におけるｍ×ｎ個の測定距離情報を持つ距離ブ
ロックの大きさを、距離選択部により選択された距離に
応じた値であって各距離で先行対象物までの距離として
測定される距離ブロックの大きさによって決定すること
により、先行対象物のみの距離情報、位置情報が検出さ
れる。
均処理部におけるｍ×ｎ個の測定距離情報を持つ距離ブ
ロックの大きさを、距離選択部により選択された距離に
応じた値であって各距離で先行対象物までの距離として
測定される距離ブロックの大きさによって決定すること
により、先行対象物のみの距離情報、位置情報が検出さ
れる。
【００２３】
【実施例】以下、図に沿って、本発明を車間距離測定装
置に適用した場合の実施例を説明する。まず、図１は実
施例の構成を示すものであり、車間距離を測定すべき先
行対象物としての先行車１６が、図示されていない自車
両と同一の車線を走行している。
置に適用した場合の実施例を説明する。まず、図１は実
施例の構成を示すものであり、車間距離を測定すべき先
行対象物としての先行車１６が、図示されていない自車
両と同一の車線を走行している。
【００２４】結像レンズ１，２は光軸間隔Ｂを隔てて配
置され、受光器３，４は焦点距離ｆ（便宜上、図示せ
ず）の位置に配置される。受光器３は、光軸に対して垂
直な平面内に平行に配設されたｍ本の光センサアレイ３
１〜３ｍからなり、同様に受光器４は、光軸に対して垂
直な平面内に平行に配設されたｍ本の光センサアレイ４
１〜４ｍからなり、３１と４１、３ｉと４ｉ、３ｍと４
ｍが同一の視野を有するように並設されている。
置され、受光器３，４は焦点距離ｆ（便宜上、図示せ
ず）の位置に配置される。受光器３は、光軸に対して垂
直な平面内に平行に配設されたｍ本の光センサアレイ３
１〜３ｍからなり、同様に受光器４は、光軸に対して垂
直な平面内に平行に配設されたｍ本の光センサアレイ４
１〜４ｍからなり、３１と４１、３ｉと４ｉ、３ｍと４
ｍが同一の視野を有するように並設されている。
【００２５】結像レンズ１により結像された対象物の像
は、受光器３の光センサアレイ３１〜３ｍにより像信号
３０１〜３０ｍに変換され、同様に結像レンズ２により
結像された対象物の像は、受光器４の光センサアレイ４
１〜４ｍにより像信号４０１〜４０ｍに変換され、それ
ぞれ信号処理部５に出力される。
は、受光器３の光センサアレイ３１〜３ｍにより像信号
３０１〜３０ｍに変換され、同様に結像レンズ２により
結像された対象物の像は、受光器４の光センサアレイ４
１〜４ｍにより像信号４０１〜４０ｍに変換され、それ
ぞれ信号処理部５に出力される。
【００２６】信号処理部５は増幅器５１１〜５１ｍ及び
５２１〜５２ｍ、Ａ／Ｄ変換器５３１〜５３ｍ及び５４
１〜５４ｍ、記憶装置５５からなり、受光器３の光セン
サアレイ３１〜３ｍからの像信号３０１〜３０ｍは増幅
器５１１〜５１ｍにより増幅され、Ａ／Ｄ変換器５３１
〜５３ｍによりディジタルデータに変換されて像データ
３１１〜３１ｍとして記憶装置５５に格納される。同様
に、受光器４の光センサアレイ４１〜４ｍからの像信号
４０１〜４０ｍは増幅器５２１〜５２ｍにより増幅さ
れ、Ａ／Ｄ変換器５４１〜５４ｍによりディジタルデー
タに変換されて像データ４１１〜４１ｍとして記憶装置
５５に格納される。
５２１〜５２ｍ、Ａ／Ｄ変換器５３１〜５３ｍ及び５４
１〜５４ｍ、記憶装置５５からなり、受光器３の光セン
サアレイ３１〜３ｍからの像信号３０１〜３０ｍは増幅
器５１１〜５１ｍにより増幅され、Ａ／Ｄ変換器５３１
〜５３ｍによりディジタルデータに変換されて像データ
３１１〜３１ｍとして記憶装置５５に格納される。同様
に、受光器４の光センサアレイ４１〜４ｍからの像信号
４０１〜４０ｍは増幅器５２１〜５２ｍにより増幅さ
れ、Ａ／Ｄ変換器５４１〜５４ｍによりディジタルデー
タに変換されて像データ４１１〜４１ｍとして記憶装置
５５に格納される。
【００２７】距離検出回路６は、従来技術と同様にマイ
クロコンピュータによって構成されており、記憶装置５
５に記憶された左右の像データ３１１，４１１、３１
ｉ，４１ｉ、３１ｍ，４１ｍから各光センサアレイ３
１，４１、３ｉ，４ｉ、３ｍ，４ｍの測定視野内で測距
範囲内の対象物までの距離を算出する。
クロコンピュータによって構成されており、記憶装置５
５に記憶された左右の像データ３１１，４１１、３１
ｉ，４１ｉ、３１ｍ，４１ｍから各光センサアレイ３
１，４１、３ｉ，４ｉ、３ｍ，４ｍの測定視野内で測距
範囲内の対象物までの距離を算出する。
【００２８】距離ブロック図抽出部７では、図５及び図
６に示すように測定視野２２内の測距範囲２３をｍ×ｎ
（ｍ：片側の光センサアレイ数を示す自然数、ｎ：光セ
ンサアレイ内の測定ウィンドウ数を示す自然数）個の距
離ブロックとして番地付けし、各ブロックにおける測定
距離情報を集めた距離ブロック図２４を作成する。この
距離ブロック図は、ｍ×ｎ個の測距データの集まりとい
うことができる。
６に示すように測定視野２２内の測距範囲２３をｍ×ｎ
（ｍ：片側の光センサアレイ数を示す自然数、ｎ：光セ
ンサアレイ内の測定ウィンドウ数を示す自然数）個の距
離ブロックとして番地付けし、各ブロックにおける測定
距離情報を集めた距離ブロック図２４を作成する。この
距離ブロック図は、ｍ×ｎ個の測距データの集まりとい
うことができる。
【００２９】ここでは、例として光センサアレイ数ｍが
７、光センサアレイ長手方向の測定ウィンドウ数ｎが１
２の場合を図５、図６によって説明する。これらの図に
おいて、測距範囲２３の上から順に光センサアレイをＡ
１〜Ａ７とし、左から順に光センサアレイ長手方向の測
定点をＷ１〜Ｗ１２とし、光センサアレイＡｉ上の測定
点Ｗｊにおける測定距離をＬｉｊで表す。図示例では測
定視野２２内の７×１２点の距離検出が可能であり、そ
の結果、図６のような距離ブロック図２４が抽出され
る。
７、光センサアレイ長手方向の測定ウィンドウ数ｎが１
２の場合を図５、図６によって説明する。これらの図に
おいて、測距範囲２３の上から順に光センサアレイをＡ
１〜Ａ７とし、左から順に光センサアレイ長手方向の測
定点をＷ１〜Ｗ１２とし、光センサアレイＡｉ上の測定
点Ｗｊにおける測定距離をＬｉｊで表す。図示例では測
定視野２２内の７×１２点の距離検出が可能であり、そ
の結果、図６のような距離ブロック図２４が抽出され
る。
【００３０】ここで、光センサアレイ長手方向の複数点
の測距原理を、図７を用いて説明する。この場合の距離
測定装置の構成は従来技術として示した図１１とまった
く同様であり、異なるのは、各センサアレイが複数の領
域（測定ウィンドウ）に区画されることである。なお、
図７では光センサアレイが３つの領域，，に区画
された場合を例示している。距離測定の対象物Ｏ1，
Ｏ2，Ｏ3が距離測定装置の一点鎖線で示された３つの方
向、すなわち中心線方向とその両側の角度αの方向と
に、それぞれ距離Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3を隔てて位置するもの
とする。各光センサアレイ３，４の３つの領域，，
は、それぞれ対象物Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3に対応する。
の測距原理を、図７を用いて説明する。この場合の距離
測定装置の構成は従来技術として示した図１１とまった
く同様であり、異なるのは、各センサアレイが複数の領
域（測定ウィンドウ）に区画されることである。なお、
図７では光センサアレイが３つの領域，，に区画
された場合を例示している。距離測定の対象物Ｏ1，
Ｏ2，Ｏ3が距離測定装置の一点鎖線で示された３つの方
向、すなわち中心線方向とその両側の角度αの方向と
に、それぞれ距離Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3を隔てて位置するもの
とする。各光センサアレイ３，４の３つの領域，，
は、それぞれ対象物Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3に対応する。
【００３１】言い換えれば、各光センサアレイ３,４の
領域に同時に結像するのが中心線の左側の角度αの方
向にある対象物Ｏ1に関するものであり、同様に領域,
に同時に結像するのがそれぞれ中心線方向、右側の角
度αの方向にある対象物Ｏ2，Ｏ3に関するものである。
そして、各対象物Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3までの距離Ｌ1，Ｌ2，
Ｌ3は次の数式４〜数式６によって表される。なお、こ
れらの数式における各距離Ｂ，ｆ，Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ
１３，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ２３は図７に示すとおりであ
る。
領域に同時に結像するのが中心線の左側の角度αの方
向にある対象物Ｏ1に関するものであり、同様に領域,
に同時に結像するのがそれぞれ中心線方向、右側の角
度αの方向にある対象物Ｏ2，Ｏ3に関するものである。
そして、各対象物Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3までの距離Ｌ1，Ｌ2，
Ｌ3は次の数式４〜数式６によって表される。なお、こ
れらの数式における各距離Ｂ，ｆ，Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ
１３，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ２３は図７に示すとおりであ
る。
【００３２】
【数４】Ｌ1＝Ｂ・ｆ／（Ｕ２１−Ｕ１１）
【００３３】
【数５】Ｌ2＝Ｂ・ｆ／（Ｕ２２＋Ｕ１２）
【００３４】
【数６】Ｌ3＝Ｂ・ｆ／（Ｕ１３−Ｕ２３）
【００３５】各光センサアレイ３，４の像データに基づ
いて、各シフト量（Ｕ２１，Ｕ１１，Ｕ２２，Ｕ１２，
Ｕ１３，Ｕ２３）は距離検出回路６によって求められる
から、数式４〜数式６によって各距離Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3を
求めることができる。
いて、各シフト量（Ｕ２１，Ｕ１１，Ｕ２２，Ｕ１２，
Ｕ１３，Ｕ２３）は距離検出回路６によって求められる
から、数式４〜数式６によって各距離Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3を
求めることができる。
【００３６】このようにして得られた距離ブロック図抽
出部７からの距離信号１２は、図１における距離選択部
８へ出力される。距離選択部８では、距離信号１２の距
離度数分布をとり、距離信号１２の中から先行車１６ま
での距離のみを選択し、距離信号１３として移動平均処
理部９へと出力する。
出部７からの距離信号１２は、図１における距離選択部
８へ出力される。距離選択部８では、距離信号１２の距
離度数分布をとり、距離信号１２の中から先行車１６ま
での距離のみを選択し、距離信号１３として移動平均処
理部９へと出力する。
【００３７】次に、距離選択部８の動作原理を、図８を
参照しつつ説明する。図８において、横軸に階級幅ΔＬ
をもつ距離階級Ｋを設け、縦軸はそれぞれの階級に属す
る度数値Ｙを示す。このようにして距離信号１２を分別
する。ここで、図９に示されるように、測距範囲２３内
における先行車１６の占める大きさは先行車１６までの
車間距離によって異なり、従って先行車１６までの距離
を測っていると考えられる測定データの点数も車間距離
によって異なってくる。
参照しつつ説明する。図８において、横軸に階級幅ΔＬ
をもつ距離階級Ｋを設け、縦軸はそれぞれの階級に属す
る度数値Ｙを示す。このようにして距離信号１２を分別
する。ここで、図９に示されるように、測距範囲２３内
における先行車１６の占める大きさは先行車１６までの
車間距離によって異なり、従って先行車１６までの距離
を測っていると考えられる測定データの点数も車間距離
によって異なってくる。
【００３８】一般に、車間距離がｎ倍になると測定範囲
内における先行車１６の占める大きさは相似の関係から
（１／ｎ）2になる。すなわち、先行車１６までの距離
を測定している測定データの点数も（１／ｎ）2になる
と容易に推測される。従って、ある距離で先行車１６ま
での距離を測定している測定データの点数つまり度数値
は、数式７により与えられる。
内における先行車１６の占める大きさは相似の関係から
（１／ｎ）2になる。すなわち、先行車１６までの距離
を測定している測定データの点数も（１／ｎ）2になる
と容易に推測される。従って、ある距離で先行車１６ま
での距離を測定している測定データの点数つまり度数値
は、数式７により与えられる。
【００３９】
【数７】Ｙ＝ａ／Ｋ2 （Ｙ：度数値、ａ：定数、Ｋ：
距離階級（距離））
距離階級（距離））
【００４０】定数ａは先行車１６そのものの大きさや距
離測定装置の形状によって決まるものであり、ここでは
その具体的な求め方についての記述は省略する。この曲
線Ｙを図８に破線で示し、この曲線Ｙの上領域まで伸び
ている度数値をもつ距離階級Ｋの中央値Ｌ（＝（Ｋ２＋
Ｋ３）／２）を先行車１６までの測定距離の候補値と
し、距離信号１３として移動平均処理部９へ出力する。
離測定装置の形状によって決まるものであり、ここでは
その具体的な求め方についての記述は省略する。この曲
線Ｙを図８に破線で示し、この曲線Ｙの上領域まで伸び
ている度数値をもつ距離階級Ｋの中央値Ｌ（＝（Ｋ２＋
Ｋ３）／２）を先行車１６までの測定距離の候補値と
し、距離信号１３として移動平均処理部９へ出力する。
【００４１】移動平均処理部９では、距離信号１３に基
づいて前述した７×１２の距離ブロックの大きさの範囲
内で移動平均処理を行い、各移動平均位置での距離平均
値、標準偏差／距離平均値の移動平均処理結果１４を、
先行対象物認識部としての先行車認識部１０に送信す
る。
づいて前述した７×１２の距離ブロックの大きさの範囲
内で移動平均処理を行い、各移動平均位置での距離平均
値、標準偏差／距離平均値の移動平均処理結果１４を、
先行対象物認識部としての先行車認識部１０に送信す
る。
【００４２】移動平均処理の演算原理を図１０を用いて
説明する。まず、距離信号１３（距離階級の中央値Ｌ）
から移動平均をとるｉ×ｊ（ｉ：ｍ以下の自然数、ｊ：
ｎ以下の自然数）の距離ブロックの大きさを決定する。
この距離ブロックの大きさは、距離信号１３による先行
車１６までの車間距離、先行車１６そのものの大きさ、
距離測定装置の形状によって決まるものであり、ここで
はその具体的な求め方についての記述は省略する。
説明する。まず、距離信号１３（距離階級の中央値Ｌ）
から移動平均をとるｉ×ｊ（ｉ：ｍ以下の自然数、ｊ：
ｎ以下の自然数）の距離ブロックの大きさを決定する。
この距離ブロックの大きさは、距離信号１３による先行
車１６までの車間距離、先行車１６そのものの大きさ、
距離測定装置の形状によって決まるものであり、ここで
はその具体的な求め方についての記述は省略する。
【００４３】以下では、前述した７×１２の距離ブロッ
ク図を例にとって移動平均処理を説明する。ここで移動
平均をとる距離ブロックの大きさを３×６とした場合、
図１０（ａ）の移動平均をとった結果は図１０（ｂ）〜
（ｄ）で表される。Ｌｉｊをｉ番目のセンサアレイ上の
ｊ番目のウィンドウ位置における測定距離とすると、図
１０（ｂ），（ｃ），（ｄ）におけるＡｉｊ，Ｓｉｊ，
Ｄｉｊは下記の数式８〜数式１０にて表される。
ク図を例にとって移動平均処理を説明する。ここで移動
平均をとる距離ブロックの大きさを３×６とした場合、
図１０（ａ）の移動平均をとった結果は図１０（ｂ）〜
（ｄ）で表される。Ｌｉｊをｉ番目のセンサアレイ上の
ｊ番目のウィンドウ位置における測定距離とすると、図
１０（ｂ），（ｃ），（ｄ）におけるＡｉｊ，Ｓｉｊ，
Ｄｉｊは下記の数式８〜数式１０にて表される。
【００４４】
【数８】
【００４５】
【数９】
【００４６】
【数１０】Ｄｉｊ＝Ｓｉｊ／Ａｉｊ
【００４７】なお、数式８において、ＡＶＧは距離平均
値である。例えば、図１０（ａ）において斜線部の距離
の平均値が図１０（ｂ）、標準偏差が図１０（ｃ）、標
準偏差／距離平均値が図１０（ｄ）のそれぞれ斜線部で
表される領域である。
値である。例えば、図１０（ａ）において斜線部の距離
の平均値が図１０（ｂ）、標準偏差が図１０（ｃ）、標
準偏差／距離平均値が図１０（ｄ）のそれぞれ斜線部で
表される領域である。
【００４８】先行対象物認識部としての先行車認識部１
０は、移動平均処理部９と接続されており、移動平均処
理部９から送信された移動平均処理結果１４としての距
離平均値、標準偏差、標準偏差／距離平均値に基づき、
前方の測定対象物が先行車１６であるか否かを判定す
る。この判定には移動距離ブロックの左上をＬｉｊとす
るＤｉｊの値が用いられ、この値がある規格値ｂよりも
小さい場合には、測定視野内のＬｉｊにおける移動平均
位置において、距離平均値Ａｉｊにより表される車間距
離に先行車１６があると判定し、先行車１６の位置及び
先行車１６までの車間距離を先行車の情報１５として外
部の警報装置等へ出力する。
０は、移動平均処理部９と接続されており、移動平均処
理部９から送信された移動平均処理結果１４としての距
離平均値、標準偏差、標準偏差／距離平均値に基づき、
前方の測定対象物が先行車１６であるか否かを判定す
る。この判定には移動距離ブロックの左上をＬｉｊとす
るＤｉｊの値が用いられ、この値がある規格値ｂよりも
小さい場合には、測定視野内のＬｉｊにおける移動平均
位置において、距離平均値Ａｉｊにより表される車間距
離に先行車１６があると判定し、先行車１６の位置及び
先行車１６までの車間距離を先行車の情報１５として外
部の警報装置等へ出力する。
【００４９】上述した実施例における処理のフローチャ
ートを図２に示す。すなわち、距離検出回路６は信号処
理部５の記憶装置５５内のデータを用いてｍ×ｎ個の測
定距離情報を算出し（Ｓ１）、これに基づいて距離ブロ
ック図抽出部７が距離ブロック図を作成する（Ｓ２）。
その後、距離選択部８は距離度数分布をとり（Ｓ３）、
距離階級Ｋの中央値Ｌを抽出する（Ｓ４）。
ートを図２に示す。すなわち、距離検出回路６は信号処
理部５の記憶装置５５内のデータを用いてｍ×ｎ個の測
定距離情報を算出し（Ｓ１）、これに基づいて距離ブロ
ック図抽出部７が距離ブロック図を作成する（Ｓ２）。
その後、距離選択部８は距離度数分布をとり（Ｓ３）、
距離階級Ｋの中央値Ｌを抽出する（Ｓ４）。
【００５０】移動平均処理部９は、上記中央値Ｌに基づ
いて移動平均をとる距離ブロックの大きさｉ×ｊを決定
し（Ｓ５）、このｉ×ｊのエリアによりｍ×ｎのエリア
の移動平均を求める（Ｓ６）。次に、各移動平均位置で
の距離平均値、標準偏差、標準偏差／距離平均値を算出
し、これらを先行車認識部１０に送信する（Ｓ７）。
いて移動平均をとる距離ブロックの大きさｉ×ｊを決定
し（Ｓ５）、このｉ×ｊのエリアによりｍ×ｎのエリア
の移動平均を求める（Ｓ６）。次に、各移動平均位置で
の距離平均値、標準偏差、標準偏差／距離平均値を算出
し、これらを先行車認識部１０に送信する（Ｓ７）。
【００５１】先行車認識部１０では、標準偏差／距離平
均値と規格値ｂとを比較し（Ｓ８）、その結果、先行車
ありと判断された場合（Ｓ９１）には移動平均位置を先
行車の位置、距離平均値を先行車までの車間距離として
出力する（Ｓ１０）。また、先行車なしと判断された場
合（Ｓ９２）にはそのまま処理を終了する。
均値と規格値ｂとを比較し（Ｓ８）、その結果、先行車
ありと判断された場合（Ｓ９１）には移動平均位置を先
行車の位置、距離平均値を先行車までの車間距離として
出力する（Ｓ１０）。また、先行車なしと判断された場
合（Ｓ９２）にはそのまま処理を終了する。
【００５２】ところで、上記の実施例を実現させるに
は、先行車１６を確実にとらえるために測定視野ができ
るだけ広いことが望ましい。このために光センサアレイ
を長手方向に長くする、光センサアレイの一対を複数
個、数多く配置するといったことが考えられるが、この
ような方法では装置が大きくなる、受光器の端部分で結
像レンズの収差により像のぼけが大きくなり特性が劣化
する、増幅器、Ａ／Ｄ変換器等の処理回路が複雑になる
といった問題点がある。
は、先行車１６を確実にとらえるために測定視野ができ
るだけ広いことが望ましい。このために光センサアレイ
を長手方向に長くする、光センサアレイの一対を複数
個、数多く配置するといったことが考えられるが、この
ような方法では装置が大きくなる、受光器の端部分で結
像レンズの収差により像のぼけが大きくなり特性が劣化
する、増幅器、Ａ／Ｄ変換器等の処理回路が複雑になる
といった問題点がある。
【００５３】従って、請求項２に記載した発明の実施例
では、図３に示すように距離測定装置本体１００を、そ
の光軸線が放射状方向をとるように揺動させる構成とし
ている。図３において、制御回路部１８は距離測定装置
揺動用モータ１７と信号処理部５とに接続され、制御信
号１９，２０をモータ１７と信号処理部５に送信してい
る。モータ１７は測定装置本体１００と機械的に接続さ
れており、制御信号１９に基づいて光軸線を放射状方向
にとるように測定装置本体１００を揺動させる。
では、図３に示すように距離測定装置本体１００を、そ
の光軸線が放射状方向をとるように揺動させる構成とし
ている。図３において、制御回路部１８は距離測定装置
揺動用モータ１７と信号処理部５とに接続され、制御信
号１９，２０をモータ１７と信号処理部５に送信してい
る。モータ１７は測定装置本体１００と機械的に接続さ
れており、制御信号１９に基づいて光軸線を放射状方向
にとるように測定装置本体１００を揺動させる。
【００５４】また、請求項３に記載した発明の実施例で
は、図４に示すように距離測定装置を、定置される測定
装置本体１００と、この測定装置本体１００に放射状方
向からの光を入射させるべく揺動する反射ミラー２１と
を有する構成としている。制御回路部１８は反射ミラー
駆動用モータ１７と信号処理部５とに接続され、制御信
号１９，２０をモータ１７と信号処理部５に出力してい
る。モータ１７は反射ミラー２１に機械的に接続されて
おり、制御信号１９に基づいて測定装置本体１００に放
射状方向からの光を入射させるように反射ミラー２１を
揺動させる。これら図３または図４の実施例によれば、
測定視野を拡げて先行車１６を確実に捕えることができ
る。
は、図４に示すように距離測定装置を、定置される測定
装置本体１００と、この測定装置本体１００に放射状方
向からの光を入射させるべく揺動する反射ミラー２１と
を有する構成としている。制御回路部１８は反射ミラー
駆動用モータ１７と信号処理部５とに接続され、制御信
号１９，２０をモータ１７と信号処理部５に出力してい
る。モータ１７は反射ミラー２１に機械的に接続されて
おり、制御信号１９に基づいて測定装置本体１００に放
射状方向からの光を入射させるように反射ミラー２１を
揺動させる。これら図３または図４の実施例によれば、
測定視野を拡げて先行車１６を確実に捕えることができ
る。
【００５５】なお、本発明は、直接的には先行車（自動
車、鉄道車両等の軌道車両を含む）との車間距離の測定
を目的としてなされたものであるが、その原理自体は、
車両以外の各種の先行対象物とセンサとの間の距離を測
定する種々の分野に広く適用でき、本発明はこれらの距
離測定装置も包含するものである。
車、鉄道車両等の軌道車両を含む）との車間距離の測定
を目的としてなされたものであるが、その原理自体は、
車両以外の各種の先行対象物とセンサとの間の距離を測
定する種々の分野に広く適用でき、本発明はこれらの距
離測定装置も包含するものである。
【００５６】
【発明の効果】以上のように本発明においては、距離検
出回路により複数点の距離情報が算出され、これらが距
離ブロック図として格納される。次に、距離選択部によ
り先行対象物までの距離と考えられる測定距離が選択さ
れ、距離ブロックの移動平均処理により対象物が目的と
する先行対象物であるか否かの判定が行われて先行対象
物との間の距離が求められる。
出回路により複数点の距離情報が算出され、これらが距
離ブロック図として格納される。次に、距離選択部によ
り先行対象物までの距離と考えられる測定距離が選択さ
れ、距離ブロックの移動平均処理により対象物が目的と
する先行対象物であるか否かの判定が行われて先行対象
物との間の距離が求められる。
【００５７】従って、例えば車間距離の検出において、
道路上に横断歩道等の模様があったり、カーブ付近で道
路脇の標識等がセンサの視野の中央に見える場合でも、
これらを先行車として誤認することがなく、先行車のみ
を確実に認識して自車両との車間距離を求めることが可
能である。また、濃淡画像処理等を行うための高速な画
像処理装置が不要となり、装置のコスト低減、信頼性向
上が図れる。更には、距離測定装置本体の揺動または反
射ミラーの揺動により、処理回路を複雑化することなく
広い測定視野、測距範囲が得られ、先行対象物を安定か
つ確実に認識することができる。
道路上に横断歩道等の模様があったり、カーブ付近で道
路脇の標識等がセンサの視野の中央に見える場合でも、
これらを先行車として誤認することがなく、先行車のみ
を確実に認識して自車両との車間距離を求めることが可
能である。また、濃淡画像処理等を行うための高速な画
像処理装置が不要となり、装置のコスト低減、信頼性向
上が図れる。更には、距離測定装置本体の揺動または反
射ミラーの揺動により、処理回路を複雑化することなく
広い測定視野、測距範囲が得られ、先行対象物を安定か
つ確実に認識することができる。
【図１】本発明の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例における処理を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図３】請求項２に記載した発明の実施例を示す構成図
である。
である。
【図４】請求項３に記載した発明の実施例を示す構成図
である。
である。
【図５】本発明の実施例における測定視野と測距範囲の
説明図である。
説明図である。
【図６】本発明の実施例における距離ブロック図を示す
模式図である。
模式図である。
【図７】本発明の実施例における受光センサアレイ長手
方向の複数点の測距原理を示す図である。
方向の複数点の測距原理を示す図である。
【図８】本発明の実施例における距離選択部の動作原理
を示す図である。
を示す図である。
【図９】本発明の実施例における測定視野内の先行車の
大きさを示す図である。
大きさを示す図である。
【図１０】本発明の実施例における移動平均処理部の動
作原理を示す図である。
作原理を示す図である。
【図１１】従来技術を示す構成図である。
【図１２】従来技術における距離算出の原理を示す図で
ある。
ある。
【図１３】従来技術における距離検出回路の動作原理を
示す図である。
示す図である。
【図１４】従来技術による車間距離検出における正常時
の画像を示す図である。
の画像を示す図である。
【図１５】従来技術における不都合を示す図である。
１，２ 結像レンズ ３，４ 受光器 ５ 信号処理部 ６ 距離検出回路 ７ 距離ブロック図抽出部 ８ 距離選択部 ９ 移動平均処理部 １０ 先行車認識部 １１，１２，１３ 距離信号 １４ 移動平均処理結果 １５ 先行車の情報 １６ 先行車 １７ モータ １８ 制御回路部 １９，２０ 制御信号 ２１ 反射ミラー ２２ 測定視野 ２３ 測距範囲 ２４ 距離ブロック図 ５５ 記憶装置 １００ 距離測定装置本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−266828（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−42965（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−184113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−91011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−48884（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−331351（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−45919（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 3/06 G01B 11/00
Claims (6)
- 【請求項１】 一または二以上の平行に配置された光セ
ンサアレイを有する一対の受光器が前記光センサアレイ
の長手方向に並設され、その対をなす各組の光センサア
レイ上の結像位置に基づき、先行対象物との間の距離を
求める距離測定装置において、 ｍ×ｎ（ｍ：片側の光センサアレイ数を示す自然数、
ｎ：光センサアレイ内の測定ウィンドウ数を示す自然
数）個の測定距離情報を距離ブロック図として作成する
距離ブロック抽出部と、 前記ｍ×ｎ個の測定距離情報によって得られる距離度数
分布から所定値以上の度数値を持つ距離階級値を検出す
る距離選択部と、 前記ｍ×ｎ個の測定距離情報を持つ距離ブロック内で、
前記距離階級値に基づく互いに連続したｉ×ｊ（ｉ：ｍ
以下の自然数、ｊ：ｎ以下の自然数）個の距離ブロック
により移動平均をとり、各移動平均位置での距離平均
値、標準偏差、標準偏差／距離平均値を求める移動平均
処理部と、 前記標準偏差／距離平均値が所定値以下のときに、その
移動平均位置において距離平均値により表わされる距離
に先行対象物があると判断する先行対象物認識部と、 を備えたことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の距離測定装置において、 距離測定用の光軸線が放射状方向となるように、測定装
置本体を揺動可能に構成したことを特徴とする距離測定
装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の距離測定装置において、 定置される測定装置本体と、距離測定用の放射状方向か
らの光を前記測定装置本体に入射させるべく揺動する反
射ミラーとを備えたことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項４】 測定ウィンドウが設定された光センサア
レイの長手方向の複数点上で距離を測定するようにした
請求項１，２または３記載の距離測定装置。 - 【請求項５】 距離選択部における所定の度数値が、各
距離階級に応じた値であって各距離で先行対象物までの
距離として測定される測定データの点数によって決定さ
れる請求項１，２，３または４記載の距離測定装置。 - 【請求項６】 移動平均処理部におけるｍ×ｎ個の測定
距離情報を持つ距離ブロックの大きさが、距離選択部に
より選択された距離に応じた値であって各距離で先行対
象物までの距離として測定される距離ブロックの大きさ
によって決定される請求項１，２，３，４または５記載
の距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04245895A JP3287166B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04245895A JP3287166B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08210848A JPH08210848A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3287166B2 true JP3287166B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=12636635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04245895A Expired - Fee Related JP3287166B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3287166B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE19850846A1 (de) * | 1997-11-05 | 1999-05-12 | Fuji Electric Co Ltd | Vorrichtung und Verfahren zur Entfernungsmessung |
| JP3592531B2 (ja) * | 1998-06-17 | 2004-11-24 | 本田技研工業株式会社 | 車両用距離測定装置 |
| JP3995846B2 (ja) * | 1999-09-24 | 2007-10-24 | 本田技研工業株式会社 | 物体認識装置 |
| JP4510554B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2010-07-28 | 富士重工業株式会社 | 立体物監視装置 |
| JP2007240277A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Olympus Corp | 距離計測装置・撮像装置、距離計測方法・撮像方法、距離計測プログラム・撮像プログラムおよび記憶媒体 |
| JP5221886B2 (ja) * | 2007-03-07 | 2013-06-26 | 富士重工業株式会社 | 物体検出装置 |
| KR101101739B1 (ko) * | 2009-12-22 | 2012-01-05 | (주)이오시스템 | 거리 측정 장치 및 방법 |
Family Cites Families (7)
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| JPS6145919A (ja) * | 1984-08-09 | 1986-03-06 | Niles Parts Co Ltd | 車両用距離測定装置 |
| JPS6491011A (en) * | 1987-10-01 | 1989-04-10 | Hino Motors Ltd | Apparatus for measuring distance between vehicles |
| JPH04184113A (ja) * | 1990-11-16 | 1992-07-01 | Toyota Motor Corp | 車間距離検出装置 |
| JPH0642965A (ja) * | 1992-07-28 | 1994-02-18 | Yazaki Corp | 目標追尾式距離計測装置 |
| JP3324821B2 (ja) * | 1993-03-12 | 2002-09-17 | 富士重工業株式会社 | 車輌用車外監視装置 |
| JP3209828B2 (ja) * | 1993-05-25 | 2001-09-17 | 松下電器産業株式会社 | 車間距離計測装置とステレオ画像取り込み装置 |
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1995
- 1995-02-07 JP JP04245895A patent/JP3287166B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08210848A (ja) | 1996-08-20 |
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