JP3617709B2 - 距離計測装置 - Google Patents
距離計測装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3617709B2 JP3617709B2 JP29280095A JP29280095A JP3617709B2 JP 3617709 B2 JP3617709 B2 JP 3617709B2 JP 29280095 A JP29280095 A JP 29280095A JP 29280095 A JP29280095 A JP 29280095A JP 3617709 B2 JP3617709 B2 JP 3617709B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- parallax
- deviation
- distance
- point
- standard value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、距離計測装置に係り、詳しくは車両に搭載し、当該車両と障害物までの距離を計測するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
距離計測装置として、左右２つの撮像装置を用い、この撮像装置により得られた二つの画像から同一対象物を対応させて当該対象物までの距離を計測する、いわゆる立体視法を利用した装置が提案されている。かかる立体視法では、２つの異なる視点からの輝度情報を用いて２つの輝度情報群の位置ずれ（視差）が求められ、予め計測しておいた２視点間の距離、画角、輝度情報数等より対象物までの距離が計測される。以下にその詳細を説明する。
【０００３】
図１７は、従来の一般的な立体視法に基づく距離計測装置の光学系の概略構成を示す平面図である。図１７（ａ）に示す物体Ｍは、計測される対象物である。距離計測装置には、２つの視点を形成するために対象物Ｍに対向して２つのレンズ１１，１２が設けられ、この２つのレンズ１１，１２の後ろにそれらの光軸Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ一致する撮像素子１３，１４が設けられる。光軸Ｓ１，Ｓ２は互いに平行な位置関係にある。撮像素子１３，１４は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）で構成される。
【０００４】
ここで、図中の「Ｄｅ」はレンズ１１，１２と対象物Ｍとの距離、「ｆ」はレンズ１１，１２の焦点距離、「Ｚ１」，「Ｚ２」はそれぞれ対象物Ｍからレンズ１１，１２を経て撮像素子１３，１４へ焦点を結ぶ点と光軸Ｓ１，Ｓ２との距離、「Ｐ」は光軸Ｓ１，Ｓ２間のピッチである。また、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の一方の撮像装置を移動させ、両者の光軸を重ねた状態にしたものである。図１７（ｂ）に示すように、三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥは互いに相似形になり、（Ｚ１＋Ｚ２）とＰとの比は、ｆとＤｅとの比と同じになる。式にすると、
（Ｚ１＋Ｚ２）：Ｐ＝ｆ：Ｄｅ
となり、これを変形すると、下記式が得られる。
【０００５】
Ｄｅ＝Ｐ・ｆ／（Ｚ１＋Ｚ２）
上式において、ピッチＰ，レンズ１１，１２の焦点距離ｆが既知であるため、（Ｚ１＋Ｚ２）を求めれば、対象物Ｍまでの距離Ｄｅが算出できることになる。ここで、（Ｚ１＋Ｚ２）を求めるには、左右の画像中の対象物の輝度値を少しずつずらしながら比較し、最も一致するずらし量を該当の値とする。即ち、このずらし量が（Ｚ１＋Ｚ２）に相当し、このずらし量（Ｚ１＋Ｚ２）を視差という。
【０００６】
また、この上式における「Ｚ１＋Ｚ２」を「δ・Ｋ０ 」に置き換えると、次式が得られる。
Ｄｅ＝Ｐ・ｆ／（δ・Ｋ０ ）
ここで、「δ」は画素数で表される視差である。また、「Ｋ０ 」は撮像素子１３，１４の単位画素数当たりの長さであり、これは予め判っている数値である。従って、「δ」が判れば、画面上の視差が求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記距離計測装置においては、例えば経時変化や温度等の環境要因から前記図１７の光軸Ｓ１，Ｓ２が初期の設定状態からずれ、距離の計測精度が低下してしまうという問題が生じる。即ち、光軸Ｓ１，Ｓ２が平行に維持できない場合、それは距離の計測誤差となる。従前の装置では、一般的に光軸のずれを較正装置等を用いて機械的に修正するものもあるが、その修正は前記のような経時変化や環境要因に十分に対応できるものではなく、かかる問題は懸案事項となっていた。
【０００８】
この発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、光軸のずれを的確に修正し、高精度な距離計測を行うことができる距離計測装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
先ず以て、本発明の距離計測装置は、一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える。また、上記構成に加えて、基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段とを併せ備える。
【００１０】
要するに、本発明の距離計測装置における立体視法では、一対の撮像手段の光軸を予め平行に設定しておき、この光軸に基づいて対象物までの距離計測を行うが、経時変化や温度要因等により光軸が初期設定からずれると、距離の計測精度が低下する。そこで、本発明では上述の如く、視差の標準値とその時々の視差（例えば、所定時間毎に算出され、更新される誤差）との偏差を算出する。この偏差は光軸のずれ量に相当する。かかる場合、前記視差の偏差を補正値として距離計測値を補正することにより、撮像手段の光軸のずれによる距離計測誤差が解消でき、計測精度の低下が防止できる。
【００１１】
また、視差分布演算手段は、前記撮像手段により得られる画像の視差分布を求める。そして、偏差算出手段は、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、前記視差の標準値（＝ゼロ）とその時々の無限遠点の視差との偏差を算出する。なお、本明細書における無限遠点とは、車両走行時において一般的に最も多く存在する視点であって、自車両の前方を走行する車両や道路上の立体障害物等を除く視点に相当する。
【００１２】
つまり、野外で得られる画像には、無限遠点に対応する視差が最も多く存在し、撮像手段の相互の光軸が平行に保たれていればこの無限遠点に対応する視差はゼロとなる。また、理論的には、無限遠点に対応する視差（＝ゼロ）よりも負側に視差が分布することはない。従って、視差がゼロ近傍の視差分布の変化度合から光軸のずれ量に対応する視差の偏差を求めることができ、引いては撮像手段の光軸のずれを的確に補正して高精度な距離計測を行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記視差分布演算手段は、視差がゼロとなる点を含む特定範囲を視差分布の演算範囲としている。この場合、無限遠点に対応する領域でのみ視差の偏差（補正値）が演算され、光軸のずれを解消するために要する演算負荷を大幅に軽減することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明では、一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える。また、上記構成に加えて、基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段とを併せ備える。そして、前記偏差算出手段の第１の手段は、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、前記視差の標準値（＝ゼロ）とその時々の無限遠点の視差との分布の変化度合から前記視差の偏差を算出する。また、第２の手段は、画像内の距離が既知の物体を基準対象物として、当該距離が既知の物体に対応する視差の標準値と同物体に対応するその時々の視差とから視差の偏差を算出する。更新手段は、前記第１の手段により算出された偏差及び前記第２の手段により算出された偏差の少なくともいずれか一方を選択的に用いて視差の偏差を更新する。
【００１７】
より具体的には、請求項４に記載した発明において、更新手段は、前記第１の手段により算出された偏差と前記第２の手段により算出された偏差とのうち、更新前の偏差に近い方の値で偏差を更新する。
つまり、かかる請求項３及び４に記載の発明では、２つの異なる手段にて算出された２つの偏差を選択的に用いることで、より的確な補正値が求められ、距離計測の精度を高めることができる。
一方、請求項５に記載した発明では、一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える。また、上記構成に加えて、基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段とを併せ備える。そして、前記偏差算出手段の第１の手段は、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、視差の標準値とその時々の無限遠点の視差との分布の変化度合から前記視差の偏差を算出する。また、第２の手段は、画像内の距離が既知の物体を基準対象物として、当該距離が既知の物体に対応する視差の標準値と同物体に対応するその時々の視差とから視差の偏差を算出する。そして更新手段は、前記第１の手段により算出された偏差と前記第２の手段により算出された偏差との中間値で偏差を更新する。
【００１８】
つまり、かかる請求項５に記載の発明では、２つの異なる手段にて算出された２つの偏差の中間値で偏差を更新することで、より的確な補正値が求められ、距離計測の精度を高めることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、偏差算出手段は、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を、補間計算を用いて画像の１画素未満まで算出する。この場合、より精密な補正計算が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の構成を示す概略図である。同図において、撮像手段としての撮像装置１Ａ，１Ｂは、前記図１７で説明した左右一対のレンズ及び撮像素子を有し、自車両前方の画像信号を出力する。同撮像装置１Ａ，１ＢにはＡ／Ｄ変換器２Ａ，２Ｂが接続され、同Ａ／Ｄ変換器２Ａ，２Ｂは前記画像信号を例えば２５６階調の輝度値に変換する。Ａ／Ｄ変換器２Ａ，２Ｂには、例えばマイクロコンピュータを中心に構成される距離計算器３が接続されている。距離計算器３は、左右画像の輝度情報から相関計算を行うと共に、同計算による相関値の最小値から視差を検出する視差検出部４と、視差検出部４により検出された視差から対象物までの距離を計算する距離計算部５と、対象物までの距離が自車両にとって危険域にあるか否かを判断する判断部６とを備える。また、判断部６には、計測された距離、又は障害物に対する警告等を表示する距離又は警告表示器７が接続されている。
【００２２】
なお、図１では、距離計算器３を機能ブロック毎に図示したが、実際には各ブロックの処理はマイクロコンピュータによる演算処理にて一括して実施される。本実施形態では、距離計算器３により距離計測手段、偏差算出手段、距離補正手段、視差分布演算手段が構成されている。
【００２３】
図２は、車両に搭載された距離計測装置において左右いずれかの撮像装置にて得られた画像を示す。かかる画像について言えば、前記距離計算器３は、例えば縦８画素×横８画素で構成される小領域（図２のＢ１）を、視差が発生する方向に１ずつずらして相関値Ｖ（ｉ）を算出する。
【００２４】
より詳しくは、左右の二次元画像の輝度値の並びを数列として扱い、それらを「ａｍ，ｎ 」，「ｂｍ，ｎ 」として次式にて相関値Ｖ（ｉ）を計算する。
【００２５】
【数１】
但し、「ｉ」はずらし量、「ｎ」は画像の画素番号、「Ｗ」は領域の大きさ（この事例では８）である。本実施形態では、右画像のデータを基準として、左画像のデータを１画素ずつずらして、即ち「ｉ」を１つずつ増やして相関値Ｖ（ｉ）を計算する。この相関値Ｖ（ｉ）の計算結果に従い、同相関値Ｖ（ｉ）が最小値となる点のずらし量ｉが視差として求められる。同視差は、画面全体で求められ、視差の分布はメモリ８に記憶されるようになっている。
【００２６】
一方、左右一対の撮像装置１Ａ，１Ｂにおける光軸（図１７のＳ１，Ｓ２）の平行度にずれが生じると、前述の如く求められる視差に誤りが生じ、引いては距離の計測精度が悪化する。そこで、本実施形態では、
（イ）屋外で得られる画像には無限遠点とみなされる物体が最も多いこと、
（ロ）光軸が平行度が保たれていれば、無限遠点とみなすことができる視差が「０」になること、
（ハ）同じく、光軸が平行度が保たれていれば、理論的には視差が負になることがないため、負側の視差分布が急激に減少すること、
に着目し、光軸のずれによる視差の補正量を算出して、当該補正量を用いて距離計測する。
【００２７】
次に、本実施形態における距離計測手順を図３，図４を用いて説明する。
図３は、距離計測及び障害物判断処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により所定時間毎（例えば、０．２秒毎）に実行される。また、図４は、視差補正量の算出処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により例えば１時間毎に割り込みにて実行される。
【００２８】
さて、図３の処理がスタートすると、先ずステップ１０１では、画面全体で視差の分布をとり、続くステップ１０２では、視差分布を距離計算器３内のメモリ８に記憶する。
【００２９】
ステップ１０３では、光軸のずれによる視差補正を行うための視差補正値ＦＡを読み込む。ここで、視差補正値ＦＡは、図４に示す割り込み処理にて求められるものであり、同割り込み処理を説明する。即ち、図４において、ステップ２０１では、前記視差分布情報から視差のヒストグラムを作成し、続くステップ２０２では、同ヒストグラムから補正をすべき視差を求める。
【００３０】
これを図５，図６のヒストグラムを用いて具体的に説明する。なお、図５は、光軸のずれがない状態でのヒストグラムを示し、図６は光軸のずれがある状態でのヒストグラムを示す。つまり、光軸のずれがない状態では、図５に示す如く点Ｇ（視差＝０）での頻度が最も多くなり、それよりも負側で急激が減少している。この点Ｇは無限遠点の視差（視差の標準値）に相当する。また、光軸にずれが生じると、例えば図６に示す如く視差のヒストグラムが総じて負側にずれる。この光軸がずれた状態では、図６の点Ｈが無限遠点の視差に相当する。これら点Ｇ，点Ｈの視差の偏差が「視差補正値ＦＡ」となる。
【００３１】
なお、補間計算により視差補正値ＦＡを算出する場合には、次の手順に従う。即ち、図７に示すように、視差＝０付近で頻度が最大を示した点Ｈの前後の点Ｉ，Ｊでは、頻度はＩ＜Ｊであるから、点Ｈと点Ｉとを通る直線Ｌ１を引く。次に、垂線に対して直線Ｌ１と対称で且つ点Ｊを通る直線Ｌ２を引き、これら直線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｋを求める。こうして求められた点Ｋが補間による視差に相当し、点Ｋと前記点Ｇとの視差の偏差が「視差補正値ＦＡ」となる。
【００３２】
上記の通り視差補正値ＦＡが求められた後、図４のステップ２０３では、視差補正値ＦＡを今回値として更新し、本処理を終了する。
また、図３の処理に戻り、ステップ１０４では、撮像装置１Ａ，１Ｂから得られた差分画像に基づいて、自車両の前方における車両や電柱等の立体物と路面標識等の平面の情報とを識別し、そのうち立体物を障害物とみなして当該障害物までの距離を次式を用いて算出する。
【００３３】
Ｄｅ＝Ｐ・ｆ／｛（δ＋ＦＡ）・Ｋ０ ｝
ここで、既述した通り「δ」は画素数で表される視差であり、「Ｋ０ 」は撮像素子の単位画素数当たりの長さである。
【００３４】
ステップ１０５では、前回計測された距離と今回計測された距離との比較から障害物との相対速度を算出し、続くステップ１０６では、自車両の車速を求める。その後、ステップ１０７では、障害物までの距離（車間距離）と相対速度と自車両の速度（自車速）とから今現在の走行状態の危険度を判断し、続くステップ１０８では、前記判断された危険度から今現在が危険走行であるか否かを判別する。この危険度の判断は、例えば図８の関係に基づいて行われ、図８の警報領域にあれば危険走行の旨が判別される。危険走行と判別された場合、ステップ１０９では警報が発せられる。
【００３５】
以上詳述したように本実施形態では、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値（視差＝０）として、当該標準値近傍における視差分布の変化度合から視差補正値ＦＡ（視差の偏差）を算出するようにした（図４の処理）。この場合、視差が正の値から負の値に移行する領域で視差分布が急激に低下する点を、その時の無限遠点に対応する視差とみなすようにした。
【００３６】
つまり、野外で得られる画像には、無限遠点に対応する視差が最も多く存在し、撮像手段の相互の光軸が平行に保たれていればこの無限遠点に対応する視差はゼロとなる。また、通常では、無限遠点に対応する視差（＝０）よりも負側に視差が分布することはない。従って、視差がゼロ近傍の視差分布の変化度合から光軸のずれ量に対応する視差補正値ＦＡを求めることができ、引いては経時変化や温度等の環境要因による光軸のずれを的確に補正して高精度な距離計測を行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、視差補正値ＦＡを補間計算を用いて画像の１画素未満まで算出するようにした。その結果、より精密な補正計算が可能となる。なお、本実施形態は、請求項１，２，６に記載した発明に相当する。
【００３８】
（参考例）
次に、図９〜図１５を用いて説明する。但し、本参考例の構成等において、上述した第１の実施形態と同等であるものについてはその説明を省略する。そして、以下には、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３９】
図９は、自車両の前方部分を示す側面図であり、同図において、車室内天井部には撮像装置の光学部２１が設置されている。また、自車両のボンネット２２の先端には、例えば車両メーカのシンボルマーク等の形状からなるエンブレム２３が取り付けられている。かかる場合、前記光学部２１とエンブレム２３との距離は、それぞれの位置を固定している限り一定である。
【００４０】
図１０は、車両に搭載した距離計測装置の一方の撮像装置の映像を示す。図１０の映像において、画面の中央下部には自車両のボンネット２２とエンブレム２３とが写っており、エンブレム２３の周りには所定アドレスで区画された領域（以下、ウインドウＷｚという）が設定されている。このウインドウＷｚ内のエンブレム２３に対する視差は、左右画面の映像の互いのずらし量に対しての相関値に基づいて算出される。
【００４１】
次に、本参考例における距離計測手順を図１１，図１２を用いて説明する。
図１１は、距離計測及び障害物判断処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により所定時間毎（例えば、０．２秒毎）に実行される。また、図１２は、視差補正量の算出処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により例えばイグニションキーのオン操作時の割り込みにて実行される。
【００４２】
さて、図１１の処理がスタートすると、先ずステップ３０１では、画面全体で視差の分布をとり、続くステップ３０２では、全体の視差分布から自車両前方における障害物を抽出する。即ち、撮像装置１Ａ，１Ｂから得られた差分画像に基づいて、自車両の前方における車両や電柱等の立体物と路面標識等の平面の情報とを識別し、そのうち立体物を障害物として抽出する。
【００４３】
その後、ステップ３０３では、光軸のずれによる視差補正を行うための視差補正値ＦＢを読み込むと共に、当該視差補正値ＦＢを用いて次式から障害物までの距離Ｄｅを算出する。
【００４４】
Ｄｅ＝Ｐ・ｆ／｛（δ＋ＦＢ）・Ｋ０ ｝
ここで、視差補正値ＦＢは、前記ウインドウＷｚ内に存在するエンブレム２３を基準対象物として、同対象物に対応する視差の偏差にて求められる。以下、視差補正値ＦＢについて、同補正値ＦＢを算出するための割り込み処理（図１２のフロー）、及び同補正値ＦＢをより具体的に示すグラフ（図１３〜１５）を用いて説明する。
【００４５】
即ち、図１３は、光軸のずれがない状態での相関値Ｖ（ｉ）を示すグラフであり、図１４は光軸のずれがある状態での相関値Ｖ（ｉ）を示すグラフである。なお、図１３，１４は、左右いずれかの画像を２画素ずつずらして相関値Ｖ（ｉ）を求めた場合のグラフに相当する。つまり、光軸のずれがない状態では、図１３に示す如く点Ｍ（ｉ＝９６）で相関値Ｖ（ｉ）が最小になり、この点Ｍの視差が視差の標準値に相当する。これに対して、光軸にずれが生じると、図１４に示す如く相関値Ｖ（ｉ）が最小となる視差が点Ｍ（ｉ＝９６）から点Ｎ（ｉ＝９４）へとずれる。このとき、点Ｍと点Ｎとの視差のずれ量が２画素単位の「視差補正値ＦＢ」となる。
【００４６】
また一方、補間計算を用いる場合には、次の手順に従う。即ち、図１５に示すように、点Ｎの前後の点Ｏ，Ｐでは、その頻度はＯ＞Ｐであるから、点Ｎと点Ｏとを通る直線Ｌ３を引く。次に、垂線に対して直線Ｌ３と対称で且つ点Ｐを通る直線Ｌ４を引き、これら直線Ｌ３，Ｌ４の交点Ｑの視差を補間値（ｉ≒９４．７）とする。こうして算出された点Ｑと前記点Ｍとの視差のずれ量が２画素未満の単位での「視差補正値ＦＢ」となる。
【００４７】
また、図１２の処理を説明すれば、ステップ４０１では、前記画面上の特定の領域（図１０のウインドウＷｚ）について当該領域内のエンブレム２３に対応する視差の標準値（図１３の点Ｍ）を読み込む。ステップ４０２では、特定の領域について当該領域内のエンブレム２３に対応する視差（図１５の点Ｑ）を補間計算により求める。そして、ステップ４０３では、補間により求めた視差と視差の標準値との偏差を視差補正値ＦＢの今回値として更新し、本処理を終了する。
【００４８】
また、図１１の処理に戻り、ステップ３０４では、前回計測された距離と今回計測された距離との比較から障害物との相対速度を算出する。また、ステップ３０５では、自車両の車速を求める。その後、ステップ３０６では、障害物までの距離（車間距離）と相対速度と自車両の速度（自車速）とから危険度を求める。この危険度の判定には、例えば前記図８の関係が用いられる。続くステップ３０７では、危険走行であるか否かを判別する。危険走行と判別された場合、ステップ３０８では警報が発せられる。
【００４９】
以上詳述したように本参考例では、画像内における距離が既知の物体（エンブレム２３）を基準対象物として、当該エンブレム２３に対応する視差の標準値と同エンブレム２３に対応する視差とから視差の偏差を算出し、同偏差を視差補正値ＦＢとした（図１２の処理）。この場合、上記第１の実施形態と同様に、光軸のずれを的確に補正することができ、引いては高精度な距離計測を行うことができる。
【００５０】
また、本参考例では、自車両の一部であるエンブレム２３を基準対象物（距離が既知の物体）としたため、同対象物を簡便に設定することができる。併せて、エンブレム２３に対応する真の視差（真の距離）を容易に設定できる。
【００５１】
さらに、本参考例では、エンブレム２３を囲むようにウインドウＷｚを設定し、同ウインドウＷｚに対応する特定領域について視差演算を行うようにしたため、補正値算出のための演算負荷を大幅に軽減することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、請求項３，４に記載の発明を具体化した第２の実施形態について説明する。但し、本実施形態の構成等において、上述した第１の実施形態および参考例と同等であるものについてはその説明を省略する。そして、以下には、第１の実施形態および参考例との相違点を中心に説明する。
【００５３】
図１６は、本実施形態における距離計測及び障害物判断処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により所定時間毎（例えば、０．２秒毎）に実行される。
【００５４】
さて、図１６の処理がスタートすると、先ずステップ５０１では、画面全体で視差の分布をとり、続くステップ５０２では、視差分布を距離計算器３内のメモリ８に記憶する。また、ステップ５０３では、無限遠点の視差分布から求められる視差補正値ＦＡを読み込む。この視差補正値ＦＡは、前記第１の実施形態における図４の割り込み処理で求められる値に相当する。
【００５５】
さらに、ステップ５０４では、特定領域に対応する視差の偏差から求められる視差補正値ＦＢを読み込む。この視差補正値ＦＢは、前記参考例における図１２の割り込み処理で求められる値に相当する。
【００５６】
その後、ステップ５０５では、視差補正値ＦＡ，ＦＢのうちいずれの値が補正値として妥当な値であるかを選択する。この場合、いずれが妥当であるかの判断は、補正値の前回値との差に応じて行い、前回値との差が少ない方の値、即ち前回値に近い方の値を今回として更新する。つまり、前回値との差が大きい値は、誤り値として扱われる。
【００５７】
その後、ステップ５０６では、撮像装置１Ａ，１Ｂから得られた差分画像に基づいて、自車両の前方における車両や電柱等の立体物と路面標識等の平面の情報とを識別し、そのうち立体物を障害物とみなして当該障害物までの距離を算出する。以後、ステップ５０７〜５１１では、障害物との相対速度、自車両の速度及び障害物との距離から危険度を判定する。なお、同処理は、前記図３のステップ１０５〜１０９，前記図１１のステップ３０４〜３０８と同等の処理のため、説明を省略する。
【００５８】
以上詳述したように本実施形態では、画像内の無限遠点に対応する視差分布から視差補正値ＦＡを求めると共に、距離が既知のエンブレム２３に対応する視差の偏差から視差補正値ＦＢを算出し、両補正値ＦＡ，ＦＢのうち妥当と判断される方の補正値を用いて距離補正を行うようにした。より具体的には、補正値の前回値に近い方の値を用いるようにした。上記構成によれば、２つの補正値を選択的に用いることで、より的確な補正値が求められ、距離計測の精度を高めることができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態の他に次の様態にて具体化することができる。
（１）前記第１の実施形態では、画面全体の視差分布をとるように演算処理を行ったが、同視差分布の演算範囲を視差がゼロとなる点を含む特定範囲に限定してもよい。この場合、無限遠点に対応する領域でのみ視差の偏差（補正値）が演算されることになり、光軸のずれを解消するために要する演算負荷が大幅に軽減できる。本実施形態は、請求項３に記載の発明に相当する。特に、視差分布をとるための特定範囲を画面上半分にすれば、同特定範囲内には遠くに位置する物体が多く存在することになり（前方車両や標識等が除かれる）、無限遠点の判別が容易且つ確実になる。
【００６０】
（２）前記第２の実施形態において、視差補正値ＦＡ，ＦＢから妥当な値を選択する処理を以下のように変更してもよい。例えば視差補正値ＦＡ，ＦＢの中間値をその時の補正値として更新し、当該更新された補正値により距離を補正する。本実施形態は、請求項６に記載の発明に相当する。
【００６１】
（３）上記各実施形態では、車間距離と相対速度と自車両の速度とから今現在の走行状態の危険度を判断したが、これを車間距離と自車両の速度とから判断するように変更してもよい。
【００６２】
（４）上記第２の実施形態では、距離が既知の物体（基準対象物）を自車両のエンブレム２３としたがこれを変更してもよい。例えば、自車両のボンネット上の模様や見切り線等に変更してもよい。また、基準対象物を２つ以上設定し、それらを選択的に用いることで補正精度の向上を図るようにしてもよい。
【００６３】
（５）上記各実施形態では、距離計算器３をマイクロコンピュータにて構成し、視差分布や距離の計測をソフト処理にて実現したが、これを電気回路等のハードにて構成してもよい。
【００６４】
（６）上記各実施形態では、視差の計算を画像の２次元領域について行ったが、１次元領域で行うように変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態における距離計測装置の構成を示すブロック図。
【図２】左右いずれか一方の撮像装置の映像を示す図。
【図３】第１の実施形態における距離計測及び障害物判断処理の概略を示すフローチャート。
【図４】補正のための割り込み処理を示すフローチャート。
【図５】光軸のずれがない状態での視差分布を示すヒストグラム。
【図６】光軸のずれがある状態での視差分布を示すヒストグラム。
【図７】補間計算を説明するための視差分布を示すヒストグラム。
【図８】走行状態が警報領域にあるか否かを判別するために用いるマップ。
【図９】参考例における自車両前方部の構成を示す図。
【図１０】参考例における左右いずれか一方の撮像装置の映像を示す図。
【図１１】参考例における距離計測及び障害物判断処理の概略を示すフロー
チャート。
【図１２】補正のための割り込み処理を示すフローチャート。
【図１３】光軸のずれがない状態での視差と相関値の関係を示すグラフ。
【図１４】光軸のずれがある状態での視差と相関値の関係を示すグラフ。
【図１５】補間計算を説明するためのグラフ。
【図１６】第２の実施形態における距離計測及び障害物判断処理の概略を示
すフローチャート。
【図１７】一般的な立体視法に基づく距離計測装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ…撮像手段としての撮像装置、３…距離計測手段，偏差算出手段（第１の手段，第２の手段，更新手段），距離補正手段，視差分布演算手段としての距離計算器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、距離計測装置に係り、詳しくは車両に搭載し、当該車両と障害物までの距離を計測するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
距離計測装置として、左右２つの撮像装置を用い、この撮像装置により得られた二つの画像から同一対象物を対応させて当該対象物までの距離を計測する、いわゆる立体視法を利用した装置が提案されている。かかる立体視法では、２つの異なる視点からの輝度情報を用いて２つの輝度情報群の位置ずれ（視差）が求められ、予め計測しておいた２視点間の距離、画角、輝度情報数等より対象物までの距離が計測される。以下にその詳細を説明する。
【０００３】
図１７は、従来の一般的な立体視法に基づく距離計測装置の光学系の概略構成を示す平面図である。図１７（ａ）に示す物体Ｍは、計測される対象物である。距離計測装置には、２つの視点を形成するために対象物Ｍに対向して２つのレンズ１１，１２が設けられ、この２つのレンズ１１，１２の後ろにそれらの光軸Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ一致する撮像素子１３，１４が設けられる。光軸Ｓ１，Ｓ２は互いに平行な位置関係にある。撮像素子１３，１４は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）で構成される。
【０００４】
ここで、図中の「Ｄｅ」はレンズ１１，１２と対象物Ｍとの距離、「ｆ」はレンズ１１，１２の焦点距離、「Ｚ１」，「Ｚ２」はそれぞれ対象物Ｍからレンズ１１，１２を経て撮像素子１３，１４へ焦点を結ぶ点と光軸Ｓ１，Ｓ２との距離、「Ｐ」は光軸Ｓ１，Ｓ２間のピッチである。また、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の一方の撮像装置を移動させ、両者の光軸を重ねた状態にしたものである。図１７（ｂ）に示すように、三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥは互いに相似形になり、（Ｚ１＋Ｚ２）とＰとの比は、ｆとＤｅとの比と同じになる。式にすると、
（Ｚ１＋Ｚ２）：Ｐ＝ｆ：Ｄｅ
となり、これを変形すると、下記式が得られる。
【０００５】
Ｄｅ＝Ｐ・ｆ／（Ｚ１＋Ｚ２）
上式において、ピッチＰ，レンズ１１，１２の焦点距離ｆが既知であるため、（Ｚ１＋Ｚ２）を求めれば、対象物Ｍまでの距離Ｄｅが算出できることになる。ここで、（Ｚ１＋Ｚ２）を求めるには、左右の画像中の対象物の輝度値を少しずつずらしながら比較し、最も一致するずらし量を該当の値とする。即ち、このずらし量が（Ｚ１＋Ｚ２）に相当し、このずらし量（Ｚ１＋Ｚ２）を視差という。
【０００６】
また、この上式における「Ｚ１＋Ｚ２」を「δ・Ｋ０ 」に置き換えると、次式が得られる。
Ｄｅ＝Ｐ・ｆ／（δ・Ｋ０ ）
ここで、「δ」は画素数で表される視差である。また、「Ｋ０ 」は撮像素子１３，１４の単位画素数当たりの長さであり、これは予め判っている数値である。従って、「δ」が判れば、画面上の視差が求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記距離計測装置においては、例えば経時変化や温度等の環境要因から前記図１７の光軸Ｓ１，Ｓ２が初期の設定状態からずれ、距離の計測精度が低下してしまうという問題が生じる。即ち、光軸Ｓ１，Ｓ２が平行に維持できない場合、それは距離の計測誤差となる。従前の装置では、一般的に光軸のずれを較正装置等を用いて機械的に修正するものもあるが、その修正は前記のような経時変化や環境要因に十分に対応できるものではなく、かかる問題は懸案事項となっていた。
【０００８】
この発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、光軸のずれを的確に修正し、高精度な距離計測を行うことができる距離計測装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
先ず以て、本発明の距離計測装置は、一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える。また、上記構成に加えて、基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段とを併せ備える。
【００１０】
要するに、本発明の距離計測装置における立体視法では、一対の撮像手段の光軸を予め平行に設定しておき、この光軸に基づいて対象物までの距離計測を行うが、経時変化や温度要因等により光軸が初期設定からずれると、距離の計測精度が低下する。そこで、本発明では上述の如く、視差の標準値とその時々の視差（例えば、所定時間毎に算出され、更新される誤差）との偏差を算出する。この偏差は光軸のずれ量に相当する。かかる場合、前記視差の偏差を補正値として距離計測値を補正することにより、撮像手段の光軸のずれによる距離計測誤差が解消でき、計測精度の低下が防止できる。
【００１１】
また、視差分布演算手段は、前記撮像手段により得られる画像の視差分布を求める。そして、偏差算出手段は、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、前記視差の標準値（＝ゼロ）とその時々の無限遠点の視差との偏差を算出する。なお、本明細書における無限遠点とは、車両走行時において一般的に最も多く存在する視点であって、自車両の前方を走行する車両や道路上の立体障害物等を除く視点に相当する。
【００１２】
つまり、野外で得られる画像には、無限遠点に対応する視差が最も多く存在し、撮像手段の相互の光軸が平行に保たれていればこの無限遠点に対応する視差はゼロとなる。また、理論的には、無限遠点に対応する視差（＝ゼロ）よりも負側に視差が分布することはない。従って、視差がゼロ近傍の視差分布の変化度合から光軸のずれ量に対応する視差の偏差を求めることができ、引いては撮像手段の光軸のずれを的確に補正して高精度な距離計測を行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記視差分布演算手段は、視差がゼロとなる点を含む特定範囲を視差分布の演算範囲としている。この場合、無限遠点に対応する領域でのみ視差の偏差（補正値）が演算され、光軸のずれを解消するために要する演算負荷を大幅に軽減することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明では、一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える。また、上記構成に加えて、基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段とを併せ備える。そして、前記偏差算出手段の第１の手段は、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、前記視差の標準値（＝ゼロ）とその時々の無限遠点の視差との分布の変化度合から前記視差の偏差を算出する。また、第２の手段は、画像内の距離が既知の物体を基準対象物として、当該距離が既知の物体に対応する視差の標準値と同物体に対応するその時々の視差とから視差の偏差を算出する。更新手段は、前記第１の手段により算出された偏差及び前記第２の手段により算出された偏差の少なくともいずれか一方を選択的に用いて視差の偏差を更新する。
【００１７】
より具体的には、請求項４に記載した発明において、更新手段は、前記第１の手段により算出された偏差と前記第２の手段により算出された偏差とのうち、更新前の偏差に近い方の値で偏差を更新する。
つまり、かかる請求項３及び４に記載の発明では、２つの異なる手段にて算出された２つの偏差を選択的に用いることで、より的確な補正値が求められ、距離計測の精度を高めることができる。
一方、請求項５に記載した発明では、一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える。また、上記構成に加えて、基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段とを併せ備える。そして、前記偏差算出手段の第１の手段は、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、視差の標準値とその時々の無限遠点の視差との分布の変化度合から前記視差の偏差を算出する。また、第２の手段は、画像内の距離が既知の物体を基準対象物として、当該距離が既知の物体に対応する視差の標準値と同物体に対応するその時々の視差とから視差の偏差を算出する。そして更新手段は、前記第１の手段により算出された偏差と前記第２の手段により算出された偏差との中間値で偏差を更新する。
【００１８】
つまり、かかる請求項５に記載の発明では、２つの異なる手段にて算出された２つの偏差の中間値で偏差を更新することで、より的確な補正値が求められ、距離計測の精度を高めることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、偏差算出手段は、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を、補間計算を用いて画像の１画素未満まで算出する。この場合、より精密な補正計算が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の構成を示す概略図である。同図において、撮像手段としての撮像装置１Ａ，１Ｂは、前記図１７で説明した左右一対のレンズ及び撮像素子を有し、自車両前方の画像信号を出力する。同撮像装置１Ａ，１ＢにはＡ／Ｄ変換器２Ａ，２Ｂが接続され、同Ａ／Ｄ変換器２Ａ，２Ｂは前記画像信号を例えば２５６階調の輝度値に変換する。Ａ／Ｄ変換器２Ａ，２Ｂには、例えばマイクロコンピュータを中心に構成される距離計算器３が接続されている。距離計算器３は、左右画像の輝度情報から相関計算を行うと共に、同計算による相関値の最小値から視差を検出する視差検出部４と、視差検出部４により検出された視差から対象物までの距離を計算する距離計算部５と、対象物までの距離が自車両にとって危険域にあるか否かを判断する判断部６とを備える。また、判断部６には、計測された距離、又は障害物に対する警告等を表示する距離又は警告表示器７が接続されている。
【００２２】
なお、図１では、距離計算器３を機能ブロック毎に図示したが、実際には各ブロックの処理はマイクロコンピュータによる演算処理にて一括して実施される。本実施形態では、距離計算器３により距離計測手段、偏差算出手段、距離補正手段、視差分布演算手段が構成されている。
【００２３】
図２は、車両に搭載された距離計測装置において左右いずれかの撮像装置にて得られた画像を示す。かかる画像について言えば、前記距離計算器３は、例えば縦８画素×横８画素で構成される小領域（図２のＢ１）を、視差が発生する方向に１ずつずらして相関値Ｖ（ｉ）を算出する。
【００２４】
より詳しくは、左右の二次元画像の輝度値の並びを数列として扱い、それらを「ａｍ，ｎ 」，「ｂｍ，ｎ 」として次式にて相関値Ｖ（ｉ）を計算する。
【００２５】
【数１】
【００２６】
一方、左右一対の撮像装置１Ａ，１Ｂにおける光軸（図１７のＳ１，Ｓ２）の平行度にずれが生じると、前述の如く求められる視差に誤りが生じ、引いては距離の計測精度が悪化する。そこで、本実施形態では、
（イ）屋外で得られる画像には無限遠点とみなされる物体が最も多いこと、
（ロ）光軸が平行度が保たれていれば、無限遠点とみなすことができる視差が「０」になること、
（ハ）同じく、光軸が平行度が保たれていれば、理論的には視差が負になることがないため、負側の視差分布が急激に減少すること、
に着目し、光軸のずれによる視差の補正量を算出して、当該補正量を用いて距離計測する。
【００２７】
次に、本実施形態における距離計測手順を図３，図４を用いて説明する。
図３は、距離計測及び障害物判断処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により所定時間毎（例えば、０．２秒毎）に実行される。また、図４は、視差補正量の算出処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により例えば１時間毎に割り込みにて実行される。
【００２８】
さて、図３の処理がスタートすると、先ずステップ１０１では、画面全体で視差の分布をとり、続くステップ１０２では、視差分布を距離計算器３内のメモリ８に記憶する。
【００２９】
ステップ１０３では、光軸のずれによる視差補正を行うための視差補正値ＦＡを読み込む。ここで、視差補正値ＦＡは、図４に示す割り込み処理にて求められるものであり、同割り込み処理を説明する。即ち、図４において、ステップ２０１では、前記視差分布情報から視差のヒストグラムを作成し、続くステップ２０２では、同ヒストグラムから補正をすべき視差を求める。
【００３０】
これを図５，図６のヒストグラムを用いて具体的に説明する。なお、図５は、光軸のずれがない状態でのヒストグラムを示し、図６は光軸のずれがある状態でのヒストグラムを示す。つまり、光軸のずれがない状態では、図５に示す如く点Ｇ（視差＝０）での頻度が最も多くなり、それよりも負側で急激が減少している。この点Ｇは無限遠点の視差（視差の標準値）に相当する。また、光軸にずれが生じると、例えば図６に示す如く視差のヒストグラムが総じて負側にずれる。この光軸がずれた状態では、図６の点Ｈが無限遠点の視差に相当する。これら点Ｇ，点Ｈの視差の偏差が「視差補正値ＦＡ」となる。
【００３１】
なお、補間計算により視差補正値ＦＡを算出する場合には、次の手順に従う。即ち、図７に示すように、視差＝０付近で頻度が最大を示した点Ｈの前後の点Ｉ，Ｊでは、頻度はＩ＜Ｊであるから、点Ｈと点Ｉとを通る直線Ｌ１を引く。次に、垂線に対して直線Ｌ１と対称で且つ点Ｊを通る直線Ｌ２を引き、これら直線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｋを求める。こうして求められた点Ｋが補間による視差に相当し、点Ｋと前記点Ｇとの視差の偏差が「視差補正値ＦＡ」となる。
【００３２】
上記の通り視差補正値ＦＡが求められた後、図４のステップ２０３では、視差補正値ＦＡを今回値として更新し、本処理を終了する。
また、図３の処理に戻り、ステップ１０４では、撮像装置１Ａ，１Ｂから得られた差分画像に基づいて、自車両の前方における車両や電柱等の立体物と路面標識等の平面の情報とを識別し、そのうち立体物を障害物とみなして当該障害物までの距離を次式を用いて算出する。
【００３３】
Ｄｅ＝Ｐ・ｆ／｛（δ＋ＦＡ）・Ｋ０ ｝
ここで、既述した通り「δ」は画素数で表される視差であり、「Ｋ０ 」は撮像素子の単位画素数当たりの長さである。
【００３４】
ステップ１０５では、前回計測された距離と今回計測された距離との比較から障害物との相対速度を算出し、続くステップ１０６では、自車両の車速を求める。その後、ステップ１０７では、障害物までの距離（車間距離）と相対速度と自車両の速度（自車速）とから今現在の走行状態の危険度を判断し、続くステップ１０８では、前記判断された危険度から今現在が危険走行であるか否かを判別する。この危険度の判断は、例えば図８の関係に基づいて行われ、図８の警報領域にあれば危険走行の旨が判別される。危険走行と判別された場合、ステップ１０９では警報が発せられる。
【００３５】
以上詳述したように本実施形態では、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値（視差＝０）として、当該標準値近傍における視差分布の変化度合から視差補正値ＦＡ（視差の偏差）を算出するようにした（図４の処理）。この場合、視差が正の値から負の値に移行する領域で視差分布が急激に低下する点を、その時の無限遠点に対応する視差とみなすようにした。
【００３６】
つまり、野外で得られる画像には、無限遠点に対応する視差が最も多く存在し、撮像手段の相互の光軸が平行に保たれていればこの無限遠点に対応する視差はゼロとなる。また、通常では、無限遠点に対応する視差（＝０）よりも負側に視差が分布することはない。従って、視差がゼロ近傍の視差分布の変化度合から光軸のずれ量に対応する視差補正値ＦＡを求めることができ、引いては経時変化や温度等の環境要因による光軸のずれを的確に補正して高精度な距離計測を行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、視差補正値ＦＡを補間計算を用いて画像の１画素未満まで算出するようにした。その結果、より精密な補正計算が可能となる。なお、本実施形態は、請求項１，２，６に記載した発明に相当する。
【００３８】
（参考例）
次に、図９〜図１５を用いて説明する。但し、本参考例の構成等において、上述した第１の実施形態と同等であるものについてはその説明を省略する。そして、以下には、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３９】
図９は、自車両の前方部分を示す側面図であり、同図において、車室内天井部には撮像装置の光学部２１が設置されている。また、自車両のボンネット２２の先端には、例えば車両メーカのシンボルマーク等の形状からなるエンブレム２３が取り付けられている。かかる場合、前記光学部２１とエンブレム２３との距離は、それぞれの位置を固定している限り一定である。
【００４０】
図１０は、車両に搭載した距離計測装置の一方の撮像装置の映像を示す。図１０の映像において、画面の中央下部には自車両のボンネット２２とエンブレム２３とが写っており、エンブレム２３の周りには所定アドレスで区画された領域（以下、ウインドウＷｚという）が設定されている。このウインドウＷｚ内のエンブレム２３に対する視差は、左右画面の映像の互いのずらし量に対しての相関値に基づいて算出される。
【００４１】
次に、本参考例における距離計測手順を図１１，図１２を用いて説明する。
図１１は、距離計測及び障害物判断処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により所定時間毎（例えば、０．２秒毎）に実行される。また、図１２は、視差補正量の算出処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により例えばイグニションキーのオン操作時の割り込みにて実行される。
【００４２】
さて、図１１の処理がスタートすると、先ずステップ３０１では、画面全体で視差の分布をとり、続くステップ３０２では、全体の視差分布から自車両前方における障害物を抽出する。即ち、撮像装置１Ａ，１Ｂから得られた差分画像に基づいて、自車両の前方における車両や電柱等の立体物と路面標識等の平面の情報とを識別し、そのうち立体物を障害物として抽出する。
【００４３】
その後、ステップ３０３では、光軸のずれによる視差補正を行うための視差補正値ＦＢを読み込むと共に、当該視差補正値ＦＢを用いて次式から障害物までの距離Ｄｅを算出する。
【００４４】
Ｄｅ＝Ｐ・ｆ／｛（δ＋ＦＢ）・Ｋ０ ｝
ここで、視差補正値ＦＢは、前記ウインドウＷｚ内に存在するエンブレム２３を基準対象物として、同対象物に対応する視差の偏差にて求められる。以下、視差補正値ＦＢについて、同補正値ＦＢを算出するための割り込み処理（図１２のフロー）、及び同補正値ＦＢをより具体的に示すグラフ（図１３〜１５）を用いて説明する。
【００４５】
即ち、図１３は、光軸のずれがない状態での相関値Ｖ（ｉ）を示すグラフであり、図１４は光軸のずれがある状態での相関値Ｖ（ｉ）を示すグラフである。なお、図１３，１４は、左右いずれかの画像を２画素ずつずらして相関値Ｖ（ｉ）を求めた場合のグラフに相当する。つまり、光軸のずれがない状態では、図１３に示す如く点Ｍ（ｉ＝９６）で相関値Ｖ（ｉ）が最小になり、この点Ｍの視差が視差の標準値に相当する。これに対して、光軸にずれが生じると、図１４に示す如く相関値Ｖ（ｉ）が最小となる視差が点Ｍ（ｉ＝９６）から点Ｎ（ｉ＝９４）へとずれる。このとき、点Ｍと点Ｎとの視差のずれ量が２画素単位の「視差補正値ＦＢ」となる。
【００４６】
また一方、補間計算を用いる場合には、次の手順に従う。即ち、図１５に示すように、点Ｎの前後の点Ｏ，Ｐでは、その頻度はＯ＞Ｐであるから、点Ｎと点Ｏとを通る直線Ｌ３を引く。次に、垂線に対して直線Ｌ３と対称で且つ点Ｐを通る直線Ｌ４を引き、これら直線Ｌ３，Ｌ４の交点Ｑの視差を補間値（ｉ≒９４．７）とする。こうして算出された点Ｑと前記点Ｍとの視差のずれ量が２画素未満の単位での「視差補正値ＦＢ」となる。
【００４７】
また、図１２の処理を説明すれば、ステップ４０１では、前記画面上の特定の領域（図１０のウインドウＷｚ）について当該領域内のエンブレム２３に対応する視差の標準値（図１３の点Ｍ）を読み込む。ステップ４０２では、特定の領域について当該領域内のエンブレム２３に対応する視差（図１５の点Ｑ）を補間計算により求める。そして、ステップ４０３では、補間により求めた視差と視差の標準値との偏差を視差補正値ＦＢの今回値として更新し、本処理を終了する。
【００４８】
また、図１１の処理に戻り、ステップ３０４では、前回計測された距離と今回計測された距離との比較から障害物との相対速度を算出する。また、ステップ３０５では、自車両の車速を求める。その後、ステップ３０６では、障害物までの距離（車間距離）と相対速度と自車両の速度（自車速）とから危険度を求める。この危険度の判定には、例えば前記図８の関係が用いられる。続くステップ３０７では、危険走行であるか否かを判別する。危険走行と判別された場合、ステップ３０８では警報が発せられる。
【００４９】
以上詳述したように本参考例では、画像内における距離が既知の物体（エンブレム２３）を基準対象物として、当該エンブレム２３に対応する視差の標準値と同エンブレム２３に対応する視差とから視差の偏差を算出し、同偏差を視差補正値ＦＢとした（図１２の処理）。この場合、上記第１の実施形態と同様に、光軸のずれを的確に補正することができ、引いては高精度な距離計測を行うことができる。
【００５０】
また、本参考例では、自車両の一部であるエンブレム２３を基準対象物（距離が既知の物体）としたため、同対象物を簡便に設定することができる。併せて、エンブレム２３に対応する真の視差（真の距離）を容易に設定できる。
【００５１】
さらに、本参考例では、エンブレム２３を囲むようにウインドウＷｚを設定し、同ウインドウＷｚに対応する特定領域について視差演算を行うようにしたため、補正値算出のための演算負荷を大幅に軽減することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、請求項３，４に記載の発明を具体化した第２の実施形態について説明する。但し、本実施形態の構成等において、上述した第１の実施形態および参考例と同等であるものについてはその説明を省略する。そして、以下には、第１の実施形態および参考例との相違点を中心に説明する。
【００５３】
図１６は、本実施形態における距離計測及び障害物判断処理を示す概略フローであり、本処理は距離計算器３により所定時間毎（例えば、０．２秒毎）に実行される。
【００５４】
さて、図１６の処理がスタートすると、先ずステップ５０１では、画面全体で視差の分布をとり、続くステップ５０２では、視差分布を距離計算器３内のメモリ８に記憶する。また、ステップ５０３では、無限遠点の視差分布から求められる視差補正値ＦＡを読み込む。この視差補正値ＦＡは、前記第１の実施形態における図４の割り込み処理で求められる値に相当する。
【００５５】
さらに、ステップ５０４では、特定領域に対応する視差の偏差から求められる視差補正値ＦＢを読み込む。この視差補正値ＦＢは、前記参考例における図１２の割り込み処理で求められる値に相当する。
【００５６】
その後、ステップ５０５では、視差補正値ＦＡ，ＦＢのうちいずれの値が補正値として妥当な値であるかを選択する。この場合、いずれが妥当であるかの判断は、補正値の前回値との差に応じて行い、前回値との差が少ない方の値、即ち前回値に近い方の値を今回として更新する。つまり、前回値との差が大きい値は、誤り値として扱われる。
【００５７】
その後、ステップ５０６では、撮像装置１Ａ，１Ｂから得られた差分画像に基づいて、自車両の前方における車両や電柱等の立体物と路面標識等の平面の情報とを識別し、そのうち立体物を障害物とみなして当該障害物までの距離を算出する。以後、ステップ５０７〜５１１では、障害物との相対速度、自車両の速度及び障害物との距離から危険度を判定する。なお、同処理は、前記図３のステップ１０５〜１０９，前記図１１のステップ３０４〜３０８と同等の処理のため、説明を省略する。
【００５８】
以上詳述したように本実施形態では、画像内の無限遠点に対応する視差分布から視差補正値ＦＡを求めると共に、距離が既知のエンブレム２３に対応する視差の偏差から視差補正値ＦＢを算出し、両補正値ＦＡ，ＦＢのうち妥当と判断される方の補正値を用いて距離補正を行うようにした。より具体的には、補正値の前回値に近い方の値を用いるようにした。上記構成によれば、２つの補正値を選択的に用いることで、より的確な補正値が求められ、距離計測の精度を高めることができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態の他に次の様態にて具体化することができる。
（１）前記第１の実施形態では、画面全体の視差分布をとるように演算処理を行ったが、同視差分布の演算範囲を視差がゼロとなる点を含む特定範囲に限定してもよい。この場合、無限遠点に対応する領域でのみ視差の偏差（補正値）が演算されることになり、光軸のずれを解消するために要する演算負荷が大幅に軽減できる。本実施形態は、請求項３に記載の発明に相当する。特に、視差分布をとるための特定範囲を画面上半分にすれば、同特定範囲内には遠くに位置する物体が多く存在することになり（前方車両や標識等が除かれる）、無限遠点の判別が容易且つ確実になる。
【００６０】
（２）前記第２の実施形態において、視差補正値ＦＡ，ＦＢから妥当な値を選択する処理を以下のように変更してもよい。例えば視差補正値ＦＡ，ＦＢの中間値をその時の補正値として更新し、当該更新された補正値により距離を補正する。本実施形態は、請求項６に記載の発明に相当する。
【００６１】
（３）上記各実施形態では、車間距離と相対速度と自車両の速度とから今現在の走行状態の危険度を判断したが、これを車間距離と自車両の速度とから判断するように変更してもよい。
【００６２】
（４）上記第２の実施形態では、距離が既知の物体（基準対象物）を自車両のエンブレム２３としたがこれを変更してもよい。例えば、自車両のボンネット上の模様や見切り線等に変更してもよい。また、基準対象物を２つ以上設定し、それらを選択的に用いることで補正精度の向上を図るようにしてもよい。
【００６３】
（５）上記各実施形態では、距離計算器３をマイクロコンピュータにて構成し、視差分布や距離の計測をソフト処理にて実現したが、これを電気回路等のハードにて構成してもよい。
【００６４】
（６）上記各実施形態では、視差の計算を画像の２次元領域について行ったが、１次元領域で行うように変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態における距離計測装置の構成を示すブロック図。
【図２】左右いずれか一方の撮像装置の映像を示す図。
【図３】第１の実施形態における距離計測及び障害物判断処理の概略を示すフローチャート。
【図４】補正のための割り込み処理を示すフローチャート。
【図５】光軸のずれがない状態での視差分布を示すヒストグラム。
【図６】光軸のずれがある状態での視差分布を示すヒストグラム。
【図７】補間計算を説明するための視差分布を示すヒストグラム。
【図８】走行状態が警報領域にあるか否かを判別するために用いるマップ。
【図９】参考例における自車両前方部の構成を示す図。
【図１０】参考例における左右いずれか一方の撮像装置の映像を示す図。
【図１１】参考例における距離計測及び障害物判断処理の概略を示すフロー
チャート。
【図１２】補正のための割り込み処理を示すフローチャート。
【図１３】光軸のずれがない状態での視差と相関値の関係を示すグラフ。
【図１４】光軸のずれがある状態での視差と相関値の関係を示すグラフ。
【図１５】補間計算を説明するためのグラフ。
【図１６】第２の実施形態における距離計測及び障害物判断処理の概略を示
すフローチャート。
【図１７】一般的な立体視法に基づく距離計測装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ…撮像手段としての撮像装置、３…距離計測手段，偏差算出手段（第１の手段，第２の手段，更新手段），距離補正手段，視差分布演算手段としての距離計算器。
Claims (6)
- 一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える距離計測装置において、
基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段と、
前記撮像手段により得られる画像の視差分布を求める視差分布演算手段とを備え、
前記偏差算出手段は、画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、前記視差の標準値と前記その時々の無限遠点の視差との視差の偏差を算出する
ことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項１に記載の距離計測装置において、
前記視差分布演算手段は、視差がゼロとなる点を含む特定範囲を視差分布の演算範囲とする距離計測装置。 - 一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える距離計測装置において、
基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段と、
前記撮像手段により得られる画像の視差分布を求める視差分布演算手段とを備え、
前記偏差算出手段は、
画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、前記視差の標準値と前記その時々の無限遠点の視差との偏差を算出する第１の手段と、
画像内の距離が既知の物体を基準対象物として、当該距離が既知の物体に対応する視差の標準値と同物体に対応するその時々の視差とから視差の偏差を算出する第２の手段と、
前記第１の手段により算出された偏差及び前記第２の手段により算出された偏差の少なくともいずれか一方を選択的に用いて視差の偏差を更新する更新手段とを備える
ことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項３に記載の距離計測装置において、
前記更新手段は、前記第１の手段により算出された偏差と前記第２の手段により算出された偏差とのうち、更新前の偏差に近い方の値で偏差を更新する距離計測装置。 - 一定間隔を離して設けられ、対象物の画像を得る一対の撮像手段と、各撮像手段の離間方向の視差から対象物までの距離を求める距離計測手段とを備える距離計測装置において、
基準対象物に対応する視差の標準値を予め記憶しておき、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差算手段により算出された偏差を補正量として前記距離計測手段により求められる距離を補正する距離補正手段と、
前記撮像手段により得られる画像の視差分布を求める視差分布演算手段とを備え、
前記偏差算出手段は、
画像内の無限遠点を基準対象物とすると共に視差がゼロとなる点を視差の標準値とする一方で、当該標準値近傍における視差のうち、それよりも負側で視差分布が急激に減少している点をその時の無限遠点に対応する視差として、前記視差の標準値と前記その時々の 無限遠点の視差との偏差を算出する第１の手段と、
画像内の距離が既知の物体を基準対象物として、当該距離が既知の物体に対応する視差の標準値と同物体に対応するその時々の視差とから視差の偏差を算出する第２の手段と、
前記第１の手段により算出された偏差と前記第２の手段により算出された偏差との中間値で偏差を更新する更新手段とを備える
ことを特徴とする距離計測装置。 - 前記偏差算出手段は、前記基準対象物に対するその時々の視差と前記視差の標準値との偏差を、補間計算を用いて画像の１画素未満まで算出する請求項１〜５のいずれかに記載の距離計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29280095A JP3617709B2 (ja) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 距離計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29280095A JP3617709B2 (ja) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 距離計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133525A JPH09133525A (ja) | 1997-05-20 |
| JP3617709B2 true JP3617709B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=17786515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29280095A Expired - Fee Related JP3617709B2 (ja) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 距離計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3617709B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100576526B1 (ko) * | 1997-01-09 | 2007-07-09 | 후지 덴키 가부시끼가이샤 | 거리 측정 장치 |
| JP2002094977A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Fujitsu Ten Ltd | 画像処理装置 |
| JP4803927B2 (ja) * | 2001-09-13 | 2011-10-26 | 富士重工業株式会社 | 監視システムの距離補正装置および距離補正方法 |
| JP2009014445A (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | Konica Minolta Holdings Inc | 測距装置 |
| JP4510928B2 (ja) * | 2008-02-05 | 2010-07-28 | パナソニック株式会社 | 測距装置 |
| JP5440461B2 (ja) * | 2010-09-13 | 2014-03-12 | 株式会社リコー | 校正装置、距離計測システム、校正方法および校正プログラム |
| JP5870510B2 (ja) * | 2010-09-14 | 2016-03-01 | 株式会社リコー | ステレオカメラ装置、校正方法およびプログラム |
| JP5567441B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2014-08-06 | 本田技研工業株式会社 | 車載カメラの光軸検査方法及び光軸検査装置 |
| JP6395429B2 (ja) * | 2014-04-18 | 2018-09-26 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、その制御方法及び記憶媒体 |
| JP6148643B2 (ja) * | 2014-06-09 | 2017-06-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 列車検出装置 |
| DE112016000356T5 (de) * | 2015-01-16 | 2018-01-11 | Imra Europe S.A.S. | Selbstrektifizierung von Stereokameras |
| CN104729458B (zh) * | 2015-03-25 | 2017-04-05 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种基于热光场聚束效应的新型测距仪 |
| WO2016203989A1 (ja) * | 2015-06-17 | 2016-12-22 | ソニー株式会社 | 画像処理装置および画像処理方法 |
| JP6739367B2 (ja) * | 2017-01-27 | 2020-08-12 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | カメラ装置 |
| JP6925816B2 (ja) * | 2017-02-09 | 2021-08-25 | 株式会社小松製作所 | 位置計測システム、作業機械、及び位置計測方法 |
| WO2019003771A1 (ja) * | 2017-06-26 | 2019-01-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 撮像装置 |
| JP2018200722A (ja) * | 2018-08-29 | 2018-12-20 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置及びその制御方法、並びにプログラム及び記憶媒体 |
| CN112697127B (zh) * | 2020-11-26 | 2024-06-11 | 佛山科学技术学院 | 一种室内定位系统及方法 |
| US20240169574A1 (en) * | 2021-01-27 | 2024-05-23 | Sony Group Corporation | Mobile body, information processing method, and program |
-
1995
- 1995-11-10 JP JP29280095A patent/JP3617709B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09133525A (ja) | 1997-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3617709B2 (ja) | 距離計測装置 | |
| US6381360B1 (en) | Apparatus and method for stereoscopic image processing | |
| JP3436074B2 (ja) | 車載ステレオカメラ | |
| EP3070675B1 (en) | Image processor for correcting deviation of a coordinate in a photographed image at appropriate timing | |
| JP2012058983A (ja) | 車線推定装置 | |
| JP2009014445A (ja) | 測距装置 | |
| JP3961584B2 (ja) | 区画線検出装置 | |
| JP3296055B2 (ja) | 車載カメラを用いた距離検出装置 | |
| KR20200118073A (ko) | 동적 입체 캘리브레이션을 위한 시스템 및 방법 | |
| JP3440956B2 (ja) | 車両用走行路検出装置 | |
| JP3807583B2 (ja) | 道路領域判定装置 | |
| JP6549932B2 (ja) | ステレオ画像処理装置 | |
| JP4397573B2 (ja) | 画像処理装置 | |
| JP2010176592A (ja) | 車両用運転支援装置 | |
| JP2006031101A (ja) | 画像生成方法およびその装置 | |
| US11477371B2 (en) | Partial image generating device, storage medium storing computer program for partial image generation and partial image generating method | |
| CN111260538A (zh) | 基于长基线双目鱼眼相机的定位及车载终端 | |
| JPH07146137A (ja) | 車間距離計測装置 | |
| JP6521796B2 (ja) | ステレオ画像処理装置 | |
| JP5580062B2 (ja) | 障害物検知警報装置 | |
| CN111611964A (zh) | 一种距离检测方法及装置 | |
| JP2022018583A (ja) | 処理装置及び車載カメラ装置 | |
| JPH09126759A (ja) | 車載カメラによる測距方法およびそれを用いる測距装置 | |
| JP2635232B2 (ja) | 車間距離検出装置 | |
| JP3373331B2 (ja) | 車間距離検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040608 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040721 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040824 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040922 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041102 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041104 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121119 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |