JP3354448B2 - 車両用距離測定装置 - Google Patents

車両用距離測定装置

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JP3354448B2 JP21075197A JP21075197A JP3354448B2 JP 3354448 B2 JP3354448 B2 JP 3354448B2 JP 21075197 A JP21075197 A JP 21075197A JP 21075197 A JP21075197 A JP 21075197A JP 3354448 B2 JP3354448 B2 JP 3354448B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用距離測定装
置に関し、特に、一対の光学系によりイメージセンサ上
に結像した一対の画像信号を比較して両画像の光軸から
のずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演
算を前記ずれ量を用いて実行して対象物までの距離を測
定する車両用距離測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、かかる距離測定装置は、たとえば
特開平6−266825号公報等で既に知られており、
このものでは、イメージセンサで得られた画像が複数の
ウインドに分割され、各ウインド毎に演算される距離の
差異に基づいて対象物の判断が行なわれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ものでは、各ウインド毎の距離の差異のみで対象物を判
断するには情報量が少なく、対象物を間違え、対象物ま
での測定距離が不正確となるおそれがある。
【0004】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、対象物までの距離を正確に測定し得るように
した車両用距離測定装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、一対の光学系によりイメージセンサ上に
結像した一対の画像信号を比較して両画像の光軸からの
ずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演算
を前記ずれ量を用いて実行して対象物までの距離を測定
する車両用距離測定装置において、前記両イメージセン
サ上にそれぞれ結像した全体画像信号のウインドを横方
向に分散した複数箇所に設定するウインド決定手段と、
該ウインド決定手段で決定された各ウインド毎の距離演
算を実行する距離演算手段と、該距離演算手段での演算
によって得られたウインドの距離の最小値または前回得
られた対象物までの距離から設定値内に前記距離演算手
段で得られる距離データが設定数以上存在する状態が設
定時間以上持続したときに前記設定値内での距離データ
の最小値を対象物までの距離として出力する距離候補判
定手段とを備えることを特徴とする。
【0006】このような構成によれば、設定時間内に複
数回繰り返して演算された各ウインド毎の距離に基づい
て対象物までの距離が定められるので、対象物までの距
離を正確に測定することが可能となる。しかも距離候補
判定手段において基準となる距離を前回得られた対象物
までの距離としたときには、距離測定の対象物を複数と
することも可能であり、その場合、同時に複数の対象物
までの距離を正確に測定することが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【0008】図1ないし図7は本発明の一実施例を示す
ものであり、図1は距離測定装置の構成を示すブロック
図、図2は画像領域に対するウインドの配置を示す図、
図3は相関演算手段での微分波形成形を説明するための
図、図4は相関演算手段での相関演算を説明するための
図、図5は距離測定原理を説明するための図、図6は相
関演算手段での相関評価を説明するための図、図7は相
関演算手段での補間演算を説明するための図である。
【0009】先ず図1において、上下一対の撮像手段1
A,1Bが、車両の車室内でたとえばフロントガラスの
後方側に配置されており、これらの撮像手段1A,1B
は、レンズを含む光学系2A,2Bと、それらの光学系
2A,2Bの焦点距離fだけ後方に配置されるイメージ
センサ3A,3Bとでそれぞれ構成されるものであり、
両光学系2A,2Bは、基線長BLだけ上下に間隔をあ
けて配置される。
【0010】このような撮像手段1A,1Bによれば、
自車の前方に存在する先行車両等の対象物4が光学系2
A,2Bによりイメージセンサ3A,3B上に結像され
ることになるが、イメージセンサ3A,3Bは、図2で
示すように、複数のたとえばラインCCD5,5…が横
方向に等間隔をあけて配置されて成る一次元のイメージ
センサであり、各ラインCCD5,5…の間隔を適宜定
めることにより横方向の視野角、分解能を最適に定める
ことが可能である。
【0011】両イメージセンサ3A,3Bで得られた画
像信号は、個別のA/D変換器6A,6Bでデジタル信
号に変換され、さらに個別の画像メモリ7A,7Bにそ
れぞれストアされる。
【0012】画像メモリ7A,7Bには各ラインCCD
5,5…で得られた画像信号が一旦ストアされることに
なるが、それらの画像信号のうちウインド決定手段8で
選択された画像信号だけが画像メモリ7A,7Bから切
出されることになる。而してウインド決定手段8では、
図2において斜線を施して示すように、横方向に間隔を
あけた複数たとえば5つのウインドW,W…が設定され
るものであり、イメージセンサ3A,3Bが横方向に等
間隔をあけた複数のラインCCD5,5…から成るもの
であることに基づいて、各ラインCCD5,5…のうち
選択された複数のラインCCD5,5…の画像信号が各
ウインドW,W…の画像信号として選択されることにな
る。
【0013】ウインド決定手段8で設定されたウインド
W,W…の画像信号は相関演算手段9に入力され、該相
関演算手段9において、相互に対応する各ウインドW,
Wの組み合わせ毎の画像信号の相関演算が実行される。
【0014】相関演算を行なうにあたって、夕暮れ時や
日影等で画像のコントラストが劣ることに起因して相関
一致度が低下し、ひいては距離測定精度が低下すること
を回避するために、相関演算手段9では、図3で示すよ
うに、ウインドWからの画像信号の輝度を読み込んで輝
度波形を成形し、次いで、上下に複数画素たとえば9画
素おきの輝度を引き算して微分波形を成形する。
【0015】相関演算手段9での相関演算は、両イメー
ジセンサ3A,3Bでの相互に対応するウインドWの微
分された輝度データの一方を固定しておき他方を1つず
つシフトしながら引き算を行なうようにして実行され
る。たとえば図4(A)で示すように、上方すなわちイ
メージセンサ3B側の輝度データを固定しておき、下方
すなわちイメージセンサ3A側の輝度データを上下に1
つずつシフトしながらイメージセンサ3B側の輝度デー
タから引き算することにより、図4(B)で示すように
相関値に対応したシフト量が得られることになり、相関
値が最も小さいときのシフト量が画像信号の光軸からの
ずれ量に対応した値として求められる。
【0016】このような相関値に対応したシフト量を得
るための相関演算は、両イメージセンサ3A,3Bに結
像した画像の光軸からのずれ量を求めるためのものであ
り、図5において、下方のイメージセンサ3Aから得ら
れた輝度データと、上方のイメージセンサ3Bから得ら
れた輝度データとの相関が最も一致するまで両輝度デー
タをシフトさせることにより、最も相関が一致する点で
のシフト量nを得ることができるのであるが、このシフ
ト量nは、下方のイメージセンサ3Aから得られた画像
信号の光学系2Aの光軸からのずれ量nAと、上方のイ
メージセンサ3Bから得られた画像信号の光学系2Bの
光軸からのずれ量nBとの和として得られることにな
る。
【0017】ところで、上記相関演算により相関値に対
応したシフト量が得られるのであるが、その相関値の信
頼度を評価するために、演算手段10では、次のような
相関評価が実行される。すなわち図6で示すように、最
も小さな相関値から所定値だけ大きなしきい値が設定さ
れ、相関値の極小値が1つであり、しかも最小相関値の
シフト量から所定シフト量ΔSだけずれた位置で相関値
がしきい値よりも大きいとき、すなわち図6(A)で示
す状態のときが信頼度が高いと評価される。それに対
し、相関値の極小値が1つであっても最小相関値のシフ
ト量から所定シフト量ΔSだけずれた位置で相関値がし
きい値よりも小さいとき、すなわち図6(B)で示す状
態のときには信頼度が低いと評価され、また相関値の極
小値が複数あるとき、すなわち図6(C)で示す状態の
ときには信頼度が低いと評価される。而して図6(B)
で示す状態は、両イメージセンサ3A,3Bの画像信号
の輝度ずれやノイズ等に基づいて最小相関値付近で相関
値の傾きがシャープでなくなることにより生じるもので
あり、相関一致度が低下して距離測定精度が低下するの
で相関評価を低くするものであり、また図6(C)で示
す状態は、遠近混在や縞模様に代表されるパターン画像
により生じるものであり、場合によっては対象物4以外
の距離を測定してしまう可能性があるので相関評価値を
低くするものである。
【0018】さらに相関演算手段9では、各イメージセ
ンサ3A,3BでのCCD5,5…の画素が或る大きさ
を有するものであることにより、画素相互間の補間を行
なってイメージセンサ3A,3Bでの分解能力を向上す
るための補間演算が実行される。この補間演算にあたっ
ては、図7で示すように、最小相関値である第1点P1
と、最小相関値に近い相関値である第2および第3点P
2,P3との3点が用いられ、第1点P1と第2および
第3点P2,P3の一方P3とを通る直線L1と、該直
線L1と同一の傾きで第2および第3点P2,P3の他
方P2を通る直線L2との交点が補間値として得られる
ことになり、この補間値がシフト量n′として用いられ
る。尚、鎖線で示すように、第1点P1および第2点P
2を通る直線と、第3点P3を通る直線との交点も得ら
れるが、この交点は最小相関値よりも大きな相関値とな
るので補間値としては採用されない。
【0019】このようにして、相関演算手段9で得られ
た各ウインドW,Wの組み合わせ毎のシフト量n′は、
距離演算手段10に入力され、該距離演算手段10で
は、三角測量法の原理に基づいて、各ウインドW,Wの
組み合わせ毎の距離演算が実行される。すなわち、対象
物4までの距離DW が、 DW =(BL×f)/n′ として得られることになる。なお、イメージセンサ3
A,3Bの近傍に設けられた感温素子で得られる温度情
報に基づいて前記距離値DW が補正されるようにしても
よい。
【0020】距離演算手段10で得られた各ウインド
W,Wの組み合わせ毎の距離値DW に基づいて、対象物
4までの距離Dが候補距離判定手段11で定められる。
【0021】候補距離判定手段11では、各ウインド
W,Wの組み合わせのうち相関演算手段9において相関
評価が低かったものが除かれ、残ったウインドW,Wの
組み合わせの距離値DW のうち最小値DWMが先ず選択さ
れる。次いで該最小値DWMから設定値αの範囲内に設定
数β以上の複数の距離値DW が存在するか否かが判定さ
れ、前記設定値α内に設定数β以上の複数の距離値DW
が存在する状態が設定時間(たとえば設定した演算サイ
クル回数が経過する時間)以上連続したときに、前記最
小値DWMが対象物4までの距離DOUT として選択され、
この距離DOUT が、たとえば先行車に追従した走行制御
を実行するための車両走行制御装置12に入力される。
【0022】このようにして、ウインド決定手段8で定
められた各ウインドW,W…毎に距離演算手段10で距
離DW …が演算され、距離候補判定手段11では、設定
時間内に複数回繰り返して演算された各ウインドW,W
…毎の距離DW …に基づいて対象物4までの距離DOUT
が定められるので、対象物4までの距離DOUT を正確に
測定することが可能となる。
【0023】またイメージセンサ3A,3Bとして、ラ
インCCD5,5…が横方向に等間隔をあけて配置され
て成る比較的安価な一次元のイメージセンサを用いたこ
とにより、コスト低減を図ることが可能となる。
【0024】本発明の他の実施例として、距離候補判定
手段において基準となる距離を前回得られた対象物4ま
での距離DOUT とすることも可能であり、そのようにす
れば、距離を測定すべき対象物4を複数とすることも可
能であり、その場合、同時に複数の対象物4までの距離
を正確に測定することが可能となる。
【0025】本発明のさらに他の実施例として、多数の
画素が二次元平面に分散されたイメージセンサを用いる
ことも可能である。
【0026】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、設定時間
内に複数回繰り返して演算した各ウインド毎の距離に基
づいて対象物までの距離を定めるようにして、対象物ま
での距離を正確に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図2】画像領域に対するウインドの配置を示す図であ
る。
【図3】相関演算手段での微分波形成形を説明するため
の図である。
【図4】相関演算手段での相関演算を説明するための図
である。
【図5】距離測定原理を説明するための図である。
【図6】相関演算手段での相関評価を説明するための図
である。
【図7】相関演算手段での補間演算を説明するための図
である。
【符号の説明】
2A,2B・・・光学系 3A,3B・・・イメージセンサ 4・・・対象物 8・・・ウインド決定手段 10・・・距離演算手段 11・・・距離候補判定手段 W・・・ウインド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−113265(JP,A) 特開 平8−210848(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 3/06 G01B 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の光学系(2A,2B)によりイメ
    ージセンサ(3A,3B)上に結像した一対の画像信号
    を比較して両画像の光軸からのずれ量を電気的に検出
    し、三角測量の原理に基づく演算を前記ずれ量を用いて
    実行して対象物(4)までの距離を測定する車両用距離
    測定装置において、前記両イメージセンサ(3A,3
    B)上にそれぞれ結像した全体画像信号のウインド
    (W)を横方向に分散した複数箇所に設定するウインド
    決定手段(8)と、該ウインド決定手段(8)で決定さ
    れた各ウインド(W)毎の距離演算を実行する距離演算
    手段(10)と、該距離演算手段(10)での演算によ
    って得られたウインド(W)の距離の最小値または前回
    得られた対象物(4)までの距離から設定値内に前記距
    離演算手段(10)で得られる距離データが設定数以上
    存在する状態が設定時間以上持続したときに前記設定値
    内での距離データの最小値を対象物(4)までの距離と
    して出力する距離候補判定手段(11)とを備えること
    を特徴とする車両用距離測定装置。
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