JP3747599B2 - Obstacle detection device for vehicle - Google Patents

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JP3747599B2 JP33484797A JP33484797A JP3747599B2 JP 3747599 B2 JP3747599 B2 JP 3747599B2 JP 33484797 A JP33484797 A JP 33484797A JP 33484797 A JP33484797 A JP 33484797A JP 3747599 B2 JP3747599 B2 JP 3747599B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、先行車を画像処理によって位置検出及び挙動判定を行なう車両用障害物検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用の障害物検出装置としては、例えば特開平2−300741号公報に記載されたものがある。これは、障害物の検出に熱画像とカラー画像を用いて、熱画像においてマフラーを検出し、マフラー位置から左右斜め上にオレンジまたは赤色のウインカをカラー画像から検出することによって車両検出を行なうものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のものにあっては、熱画像を得るのにやや特殊の赤外線カメラを使い、カラー画像を撮像するカメラとあわせて2種類のカメラを使用しなければならず、装置が大型になり、コスト高となってしまう。
また、マフラーが温まっていない場合や、気温が高く、車体が日差しで熱を持った場合などは、マフラーの検出が困難でオレンジや赤のウインカの検出位置が定まらず先行車の検出が不可能となる欠点がある。
【0004】
さらに、車両までの距離や二輪車、トラックなどの車種によってマフラーとウインカの位置関係が異なることにより、マフラーを検出してもウインカの検出ができず、結果的に熱をもった部分やオレンジまたは赤色の部分の検出だけで車両検出を行なうことになり、検出結果が不確実である。
【0005】
また、ウインカの検出を色で検出しているため、オレンジ色車体の車両ではウインカの検出が困難である。同じ理由によりデリニエータなどのオレンジ色の反射板がウインカに近い色を有するためウインカと誤検出される可能性が高いなどの問題点がある。
【0006】
なお、上記の従来例では、車両の検出のみであって、車両の走行レーン上の位置についての判断は行なっておらず、車両の挙動判断が行なえない。ウインカの点滅状態を検出して車線変更などの判断を行なうことが可能としても、ウインカを点灯させずに車線変更する車両もあり、判断結果が不確実である。
さらに走行レーンを検出しないため先行車がどの車線に変更するかの判断ができないため、先行車が自車の走行にとって障害物になるかどうかの判断ができないという問題がある。
【0007】
またこれを判断しようとしても、熱画像上には白線などが映らない。カラー画像も、ウインカのオレンジ色や赤色が検出されやすいようにコントラスト調整が行なわれ、白線の検出しにくい画像になっており、走行レーン判断が困難の装置となっている。
本実施例は、上記従来の問題点に鑑み、熱画像やカラー画像を必要とせず、先行車の走行位置を正確に特定でき、挙動判断が行なえる車両用障害物検出装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の発明は、それぞれの光軸を互いに平行とし所定の眼間距離をもって配置された2台のカメラと、
前記2台のカメラが撮像した路面画像を第1および第2の画像として記憶する画像メモリと、
前記第1の画像内で白線を検出する白線検出手段と、
前記第1の画像内の所定領域を複数の区域に分割するようにウインドウ設定を行なうウインドウ設定手段と、
各ウインドウと最も類似度の高いウインドウの位置を前記第2の画像から検出するマッチング位置検出手段と、
2枚の画像間で互いに類似度の高いウインドウが存在する画像上の位置と2台のカメラの位置関係をもとに、各ウインドウ内に撮像された物体までの距離を演算する距離演算手段と、
同じ距離値が算出されかつウインドウが隣接するウインドウのかたまりを先行車の検出領域として検出しウインドウの距離値を先行車の検出距離とする先行車検出手段と、
前記ウインドウのかたまりと前記白線の位置関係に基づき先行車の走行レーンを判断する走行レーン判断手段と、
前記走行レーン上の先行車の横方向位置を検出する横方向位置検出手段と
該横方向位置検出手段に接続され、前記先行車の横方向位置の時間的変化を検出して先行車の挙動を判定する先行車挙動判定手段とを有するものとした。
【0009】
請求項2記載の発明は、先行車挙動判定手段のかわりに、前記先行車検出手段に接続され、前記先行車の検出距離から先行車の画像位置を演算し、画像位置の時間的変化により前方路面状況を認識する道路状況認識手段が設けられているものとした。
請求項3記載の発明は、前記白線検出手段が、先行車より下方の画像領域を白線検出領域とするものとした。
【0010】
【作用】
請求項1記載の発明では、2台のカメラがステレオカメラを形成し、視差をもった第1、第2の画像が撮像されるとともに画像メモリに記憶される。白線検出手段により第1の画像から白線が検出される。ウインドウ設定手段が第1の画像内の所定領域に領域を分割するようにウインドウ設定を行なう。マッチング位置検出手段が各ウインドウと最も類似度の高いウインドウの位置をマッチング処理によって第2の画像内から検出する。
【0011】
距離演算手段が第1と第2の画像間の互いに最も類似度の高いウインドウの位置および2台のカメラの位置関係をもとに三角測量法によりウインドウ内に撮像された物体までの距離を算出する。隣接するウインドウにおいて同じ距離値が算出される場合は、それらのウインドウには同じ対象物が撮像されていると判断できるので、先行車検出手段が同じ距離値が算出されかつウインドウが隣接するウインドウのかたまりを先行車の検出領域として検出する。ウインドウの距離値は先行車の検出距離となる。走行レーン判断手段がウインドウのかたまりと白線の位置関係で先行車が走行するレーンを判断する。横方向位置検出手段は先行車と同じ距離上の白線位置を検出し白線に対する先行車の横方向位置を検出する。
【0012】
このように先行車の検出をステレオ画像上で行なうので、モノクロ画像でも用が足り、熱や車色などが影響要素にならず、使用環境を選ばない効果が得られる。また、白線を検出し先行車の走行レーンを判断し、かつ白線に対する先行車の横方向位置を検出するので、自律走行制御や接近警報などの機能が簡単に構築できるとともに、車両位置の時間的変化を判断することで、挙動判断ができより高次元の走行制御が行なえるようになる。
【0013】
そしてさらに、先行車挙動判定手段が設けられるから、先行車の横方向位置の時間的変化が検出され、先行車の挙動判定ができる。例えば左白線や右白線に接近しつつある場合、先行車が車線変更を行なっていると判断できる。またこの判断はウインカの点滅判断によらないため、ウインカの点滅検出も不要で、環境色や輝度に影響されない効果が得られる。ウインカをつけない車線変更を行なう先行車についても判断ができる。
【0014】
請求項2記載の発明では、道路状況認識手段が設けられ、先行車の検出距離から先行車の画像位置を演算し、画像位置の時間的変化により前方路面状況を認識するようにしたので、例えば先行車の画像位置が下がったときに先行車が下だり坂を走行し始めると判断できる。これによって自車を減速制御するなどの道路状況に対応した車両制御が行なえる。
【0015】
請求項3記載の発明では、白線を検出する画像領域を先行車より下方の画像領域とすることで、先行車に遮られた遠方白線は検出対象から除外され処理するデータが減少するとともに誤検出が減少される効果が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を実施例により説明する。
ここでは、実施例に係わる装置を具体的に説明する前に、ステレオカメラにより得られるステレオ画像を画像処理により前方障害物である先行車の位置を検出する原理を説明する。
【0017】
図1は、ステレオカメラによるステレオ画像を用いて先行車Cまでの距離Zを求める三角測量原理を説明する図である。ここでは、ステレオカメラを構成する2台のカメラ1、2が車両に搭載されている。カメラ1、2は、同一の焦点距離fを有するレンズL1、L2と、各レンズから撮像面までの距離が焦点距離fとなるように配置されたCCD1a、2aとをそれぞれ有するCCDカメラである。
【0018】
カメラ1、2は、CCD1a、2aの各撮像面が同一垂直面内に位置し、各撮像面の垂直基準軸であるY軸、すなわCCD1aの撮像面の軸とCCD2aの撮像面の軸(YA、YB)が一致し、レンズL1、L2の光軸1b、2bが互いに平行でかつ眼間距離(光軸1b、2b間の距離)Dが所定の値となるように、上下に並べて配置されている。
【0019】
焦点距離f及び眼間距離Dが既知であり、光軸1b、2bが互いに平行な2台のカメラ1、2で車両前方を撮像して得られる2つの画像からなるステレオ画像において、2つの画像間のマッチング位置(最も類似する画像の位置で、図1では先行車Cのリヤ側上縁部の位置)のY座標ya、ybを求めることができれば、カメラ1、2から先行車Cまでの距離Zは下記の式(1)より求めることができる。
Z=f×D/(yb−ya) (1)
ここで、f、ya、ybの単位はCCD1a、2aの画素であり、D、Zの単位はmmである。一般に焦点距離fは単位をmmで表す場合が多いが、式(1)の焦点距離fは画素を単位として計算する。
【0020】
ここで、画素を単位とする焦点距離fの求め方を図2に基づいて説明する。図2の(a)は大きさのわかっている幅W(mm)の物体C’を距離Z(mm)だけ離れたところで2台のカメラ1、2の一方(ここではカメラ1)により撮像したときの様子を示し、同図の(b)はそのとき得られる画像Aを示す。以下の説明では、カメラ1により撮像される第1の画像をA、そしてカメラ2により撮像される第2の画像をBとする。
【0021】
画素を単位とする焦点距離fは、大きさのわかっている幅W(mm)の物体C’を距離Z(mm)だけ離れたところにおいて撮像し、このとき得られる画像A(または画像B)上での物体C’の幅xw(画素)をエッジ検出などの画像処理により検出することで、下記の式(2)により求めることができる。
f=xw×Z/W (2)
ここで、xwの単位は画素であり、Z、Wの単位はmmである。
【0022】
図3は、画像A内の所定域をウインドウ毎に切り、各ウインドウW内に撮像されている対象物の特徴的なエッジなどを用いて、画像Bにおける同画像の撮像位置を求めた結果を示す図である。(a)はウインドウを切った画像Aで、(b)は同じ対象物が求められたウインドウを示している画像Bである。
ウインドウ毎にA、B画像間のマッチング位置(Y軸方向)が分かれば、式(1)を用いることによりウインドウに区画された域内のすべての物体の距離が分かる。
【0023】
ウインドウ毎に算出される距離は、その内部に撮像されているエッジなどの特徴的な部分を持つ物体までの距離であるので、隣接するウインドウにおいて同じ距離が求められた場合は、それらのウインドウには同じ対象物が撮像されていると判断することができる。したがって同じ距離値が検出されるウインドウのかたまりを撮像された物体として検出することができる。
【0024】
先行車はその下部が路面と繋がって撮像されるため、図3の(b)に示すように先行車と同じ距離が検出されるウインドウは路面部分を含むものとなる(太線ウインドウ)。路面部分を取り除くべく、図4のように同じ距離が検出されるウインドウのかたまりのうち路面を含まない上段ウインドウの両サイドウインドウ位置を検出しその範囲を先行車の検出範囲として下段にあるウインドウの抽出域を決定すれば、路面部分を含まないウインドウのかたまりE(太線ウインドウ)を先行車として検出できる。
【0025】
次に、検出された先行車の横方向位置の検出について説明する。
図5は、先行車Cのリヤ側下縁部を距離Zだけ離れたところで撮像(ここではカメラ1により撮像)したときの様子を示す。この図から分かるように距離Zに検出された先行車Cの下縁が撮像される画像上のY軸方向の位置は式(3)により求めることができる。
yc=〔(h−H)・f〕/Z (3)
ここで、Hは路面から先行車の下縁までの高さ、hは路面からカメラのレンズ中心までの高さ、fは焦点距離、Zは車間距離とする。
【0026】
距離Zはウインドウのマッチングによって検出されるため、上記式(3)により画像上のY座標位置ycを求めることができる。図6のように画像上にY=ycのラインを引くことによって、先行車と同じ距離の画像位置(Y軸)が決定される。したがってラインと白線の交わる点(xll、xlr)は先行車と同じ距離上の白線位置となる。そのライン上で、先行車と白線の交点との位置関係を判断すれば先行車が自車走行レーンであるか、隣接走行レーンであるかの判断ができる。
【0027】
車両の横方向位置は走行レーンとの位置関係で判断される。まず、図7に示すようにラインY=ycと交わる2本白線の交点位置(xll、yc)、(xlr、yc)を算出する。したがって、白線から先行車の両サイドまでの画像上の距離は、
左白線に対する距離xLLは、xcl−xllによって算出される。
右白線に対する距離xLRは、xcr−xlrによって算出される。
但し、xcl、xcrは車両の幅を示すウインドウのかたまりのX軸位置である。
【0028】
先行車は図8のように撮像されるため、CCD1a上の画像距離xLL、xLRと走行レーン上の実際の距離LL、LRの関係は式(4)で表現される。
LL=xLL・Z/f
LR=xLR・Z/f (4)
ここで、fは焦点距離、Zは車間距離とする。Cは先行車である。
これによって白線に対する先行車の横方向位置が検出される。
上記のように、ステレオ画像を用いたステレオ画像処理により、先行車までの距離が検出されるとともに、片方の画像を用いて走行レーン内で白線に対する横方向位置も特定される。
【0029】
図9は、本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図である。
2台のカメラ1、2がステレオカメラを構成し、それぞれ、同一の焦点距離fを有するレンズL1、L2と、各レンズから撮像面までの距離が焦点距離fとなるように配置されたCCD1a、2aとを有するCCDカメラからなる。カメラ1、2は、前方を撮影するのに適した車両上の所定の部位に取り付けられている。
カメラ1、2は、先の図1に示すように、CCD1a、2aの各撮像面が同一垂直面内に位置し、各撮像面の垂直基準軸(YA軸、YB軸)が一致し、レンズL1、L2の光軸1b、2bが水平かつ互いに平行となり、所定の眼間距離Dをもって上下に並べて配置されている。
【0030】
カメラ1、2のそれぞれの撮像した映像信号がディジタル画像として画像メモリ3、4に出力され記憶される。白線検出部5は画像メモリ3からの画像Aを画像処理して自車を囲む2本の白線を検出する。ウインドウ設定部6は、画像メモリ3から画像Aを取り込み、空などの車両が存在しえない域を除いた画面部分に画面を分割するように複数の同サイズのウインドウを設定する。
【0031】
マッチング位置検出部7は、画像Aの微分画像にウインドウを重ね合わせるとともに、各ウインドウと最も類似度の高いウインドウの位置を画像Bから検出し、両画像間のウインドウのマッチング位置を記憶する。距離演算部8は、各ウインドウのマッチング位置とカメラ1、カメラ2のレンズの焦点距離fおよび眼間距離Dをもとにウインドウ内の撮像物体までの距離を算出する。先行車検出部9は、同じ距離が算出され、かつ隣接するウインドウのかたまりを先行車として検出する。
【0032】
走行レーン判断部10は、ウインドウのかたまりの位置と白線検出部5で検出した白線との画像上の位置関係で先行車の走行レーンを判断する。
横方向位置検出部11は先行車の検出距離と同じ距離上にある白線の位置を検出する。ウインドウのかたまりの両側のウインドウ位置を検出し、先行車の両サイドの位置として、白線との横方向距離を算出する。その画像上の距離からカメラの透視関係によって走行路上の実距離が算出される。
【0033】
図10は、本実施例の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップ101で、ステレオ画像、すなわちカメラ1、2からそれぞれ出力される画像A、Bを画像メモリ3、4にそれぞれ入力して記憶させる。
ステップ102では、白線検出部5が画像A、Bのどちらか一方(本実施例では画像メモリ3に記憶された画像A)に画像処理を施して白線を検出する。
ここでは、自車走行レーンだけを検出することを考えるので、自車左右の2本の白線を検出する。
【0034】
図11、図12は白線の検出原理の説明図である。図11の(a)は単眼カメラ(カメラ1)が道路の中央で白線を撮像しているときの様子を示す平面図で、(b)はその側面図である。自車が2本白線の間を走行している場合、2本の白線は画像の左右両側に現われる。前方の白線が直線であり、自車が2本の白線の中央を走行していると仮定して、図11に示すように、距離Z先の白線が撮像される画像上の座標は、幾何学的計算により、式(5)で求めることができる。
xr=(Wr・f)/(Z・2)、yr=(h・f)/Z (5)
ここで、Wrは路面の幅、hは路面からカメラのレンズ中心までの高さ、fは焦点距離、Zは車間距離、xr、yrは画像上の位置である。
【0035】
複数の距離値Zに対して式(5)に基づいて画像上の位置xr、yrを求めて、白線を検出するためのウインドウ設定位置を決め、各位置において例えば図12に示すようにxr、yrを中心とするウインドウWdを設定する。ウインドウWdは車両が白線の中央でない場合を見込んで白線が外れないように大きさが決定される。
【0036】
そして各ウインドウWdにおいて微分演算をし左右に正負のエッジが対になって現われる場所を検出し、正負エッジのX軸における中心位置を演算して白線の検出点として保存する。各ウインドウからの検出点をさらにフィッティングするよう結ぶことで白線が検出される。フィッティングする方法としては特願平3−3145や特願平4−171240に紹介されている手法を用いることができる。
【0037】
また車両より前方にある白線は先行車により隠れてしまう場合が多いため、先行車の位置ycより画像下方の範囲だけを白線の検出範囲に限定することもできる。
これにより処理するデータ量が減少するとともに、白線検出にかかる時間が短縮される。また先行車のエッジを白線のエッジと誤検出することが少なくなり、車両位置の判断がより正確になる。
【0038】
次に、ステップ103では、画像A、Bのどちらか一方(本実施例では画像A)においてウインドウ設定部6が、空などの区域を検出しそれを除いた部分に合わせて所定大きさのウインドウを設定する。
ステップ104では、マッチング位置検出部7が、画像メモリ3と画像メモリ4から図13の(a)に示す画像A(と画像B)の原画像を入力し、微分処理を施して水平エッジを際立たせた微分画像(b)を作る(以下簡単のため、微分画像もそのもとの画像の呼び名で画像A、画像Bと呼ぶ)。
【0039】
ステップ103で設定されたウインドウ位置に画像Aを図14のように横に幅xw、縦に幅ywのウインドウ40毎に分割する。分割された各ウインドウ40をテンプレートとして、画像Bからテンプレートの画像と最も類似度の高い位置を式(6)を用いた正規化相関法により求めて、ウインドウのマッチング位置を演算する。
【数1】

Figure 0003747599
なお、式(6)において、テンプレートの画像の各画素の輝度値をAij、画像Bの各画素の輝度値をBijとする。
ここで、微分画像を用いるのは、検出対象物である先行車は水平エッジをもつものが多く、先行車が背景より強調され検出しやすくするためである。
【0040】
図15は、正規化相関法による画像A、B間のマッチング位置の検出方法の説明図である。
ここでは2台のカメラ1、2をそれぞれのY軸が同一線上にのるように配置してあるので、画像B内において、画像Aのテンプレート(ウインドウ40)と同じX軸の位置で、探索位置をY軸方向に順次ずらした複数の位置検出対象画像を求める。そして、図15の(b)に取り出して示すテンプレートと(c)に示す画像Bから取り出した(d1)から(d3)に示す各位置検出対象画像との比較から、類似度の最も高い位置検出対象画像を求めることになる。
【0041】
図中、(d2)はテンプレートと類似度最大の位置で検出対象画像を示し、(d1)はそれより上方の位置で、(d3)はそれより下方の位置での検出対象画像を示している。このように画像Aに対し各ウインドウに対応したウインドウが画像Bに作られる。その両ウインドウのY軸位置を示すyaとybはウインドウのマッチング位置となる。
【0042】
ステップ105では、距離演算部8が各ウインドウにおいてウインドウ内に撮像された物体までの距離を式(1)を用いて演算する。物体が図16に示すように画像Aと画像Bのウインドウ内に同じ位置を占めるので、物体のマッチング位置差は、すなわちウインドウのマッチング位置差(yb−ya)である。したがってウインドウのマッチング位置を用い、式(1)に代入することによりウインドウ内の物体までの距離が算出される。
【0043】
上記のような処理を全てのウインドウについて行なって、ウインドウ毎にその内部に撮像されている物体までの距離を求めると、ステップ106において連続して同じ距離値が算出されたウインドウのかたまりを検出し、そのウインドウのかたまりが複数ある場合、距離の一番近いものを選んで先行車を含む検出領域として検出する。この検出領域に先行車と同じ距離の路面部分も含まれるため、先行車の距離を示すycより上段に同じ距離が検出されるウインドウのかたまりの両側のウインドウのX座標位置内から下段ウインドウを抽出して先行車の領域として検出する。
【0044】
またここでは先行車が遠く撮像される場合、先行車画像が小さく、ウインドウ位置をもって車両の幅として検出すると、精度が低下する。それを防ぐため、図17に示すようにウインドウのかたまりの両側にあるウインドウ(a)に対して(b)のように細分化した小ウインドウwsを用いて上記と同じようにマッチングしてウインドウの距離を算出する。そしてウインドウのかたまりと同じ距離の小ウインドウを用いて先行車として検出する。なお図17においては右側のウインドウを示している。xcrはその小ウインドウの位置で車両のサイド位置として検出されたものである。
【0045】
またウインドウを細分化する代わりに図18のようなウインドウから縦方向エッジt、vを検出し、車両のテクスチャ、色または輝度が先行車と同様である否かを判断して先行車の両サイド位置を検出することも可能である。これにより先行車が小さく撮像されても精度を落とさずに先行車の位置特定ができる。
【0046】
ステップ107では、ウインドウのかたまりが検出できたかをチェックし、できなかった場合、先行車なしとしてステップ101に戻り、次の画像を入力して上記の処理を繰り返す。ウインドウのかたまりを検出できた場合、先行車ありとしてウインドウで演算された距離値を先行車までの距離検出値として記憶しステップ108へ進む。
【0047】
ステップ108では、先行車の走行レーンについての判断を行なう。自車と同一走行レーンであるか否かを走行レーン判断部10が判断する。これは、図6に示したように、ウインドウのかたまりの距離と同じ位置ycをラインとしてステップ102で検出された2つの白線と交わる2つの点を検出する。そしてウインドウのかたまりがこの2つの交点の中にあるかどうかを判断して先行車が自車と同一走行レーンであるか否かを判断する。自車と異なる走行レーンである場合、ステップ101へ戻り、上記処理を再び行なう。検出した先行車が自車と同一走行レーンである場合、ステップ109へ進む。
【0048】
ステップ109では、先行車の検出距離と同じ位置ycのラインから、ラインと白線の交点xll(左側白線)、xlr(右側白線)を検出する。また車両を検出するウインドウのかたまりの両側のウインドウ位置を検出する。それらを式(4)に代入して、走行レーン上の横方向位置を算出する。
上記のように、ステレオ画像処理により、先行車までの距離と走行レーン内での横方向位置を検出することができる。
【0049】
本実施例は以上のように構成され、ステレオ画像の一方に画像を分割するウインドウを設定し、各ウインドウと最も類似度の高いウインドウの位置を他方の画像から検出し三角測量原理に基づいた距離演算をし、隣接するウインドウから同じ距離演算値が演算されたウインドウのかたまりを先行車として検出する。そして先行車として認識されたウインドウのかたまりと走行レーンの位置を比較して自車と同一走行レーンかの判断を経て先行車の白線に対する横方向位置を検出するので、従来と比べて距離のみでなく横方向位置も算出される。またカメラが1種類で、かつモノクロでも充分に用が足り、処理が簡単になるとともに、検出環境を選ばないという効果が得られる。
【0050】
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
この実施例は、上記第1の実施例で検出された先行車の位置変動を観測してその挙動判断を行なうようにしたものである。
図19は、本実施例の構成を示すブロック図であり、図9に示した第1の実施例のブロック図に車両挙動判定部12を設けたものである。車両挙動判定部12はメモリを有し横方向位置検出部11で検出された先行車の横方向位置を記憶し、その位置の時間的変動により先行車の挙動を判定する。
【0051】
またこの実施例では自車走行レーンのほかに隣接走行レーンについても検出するため、その機能を備えた走行レーン判断部100を用いる。その他は第1の実施例と同様である。
走行レーン判断部100の内容は以下の処理の流れにおいて説明する。
【0052】
図20は上記構成における処理の流れを示すフローチャートである。
ステップ101〜ステップ107までは第1の実施例と同様に、カメラ1、2からのステレオ画像を入力して画像メモリ3、4に記憶する。白線検出部5が第1の実施例と同様にステレオ画像の一方から自車の左右2本白線を検出しフィッテング処理によりデータ化する。
【0053】
ウインドウ設定部6によってウインドウ設定された一方の画像をマッチング位置検出部7が正規化相関法により他方の画像から類似度の最も高いウインドウの位置を検出する。先行車検出部9が距離演算部8において距離演算されたウインドウのうち、同じ距離値が算出されかつ隣接するウインドウのかたまりから先行車の領域を検出する。
【0054】
ステップ208において、画像Aから走行レーン判断部100がウインドウのかたまりの距離と同じY軸位置上の白線位置を検出する。ここでは自車走行レーンのほかに隣車線の白線の位置も検出する。
すなわち図21に示すように自車が2車線道路を走行している場合、白線が3本であるので、それら全てがカメラ1、2の撮像範囲内にあれば、左車線を走行している場合では、距離Z前方にある白線は、図22のように先行車が検出されるY=ycライン上にxl、xr、xr2の位置に撮像される。先行車とそれらとの位置判断で先行車の自車走行レーンを判定することができる。
図23は自車走行レーンと右隣接車線上から先行車が同時に撮像されている画像を示す図である。Mは自車走行レーン、Nは右隣接車線上の先行車である。これらはウインドウのかたまり(太線部分)によって検出される。
【0055】
ステップ208では以下のように先行車の走行レーン判断を行なう。
ラインY=ycと白線の近似線の交点から自車走行レーン上の白線位置xll、xlrを求める。白線間の距離Wrは通常3.5m程度であることから、図25のように、距離Z離れたところで右隣接レーンの外側の白線の画像上の位置xlrは、式(7)により求めることができる。
xlr=xll+(f×Wr)/Z (7)
Zは車両までの距離検出値、fはカメラの焦点距離、Wrは白線幅である。
ここでは、xllは自車走行レーン上の右側白線の位置である。
【0056】
ウインドウのかたまりが自車走行レ−ンの白線内にある場合、自車と同じ走行レ−ン上にあるとして、ステップ209へ進む。自車走行レーンでないと判定された場合、走行レーン判断部100は式(7)に基づいて仮想的に右走行レーンの外側の白線位置xlrの位置を算出する。ウインドウのかたまりが自車の右白線と仮想白線の間にあるかどうかを判定する。なお、車間距離が近い場合、xlrは画像の右外に出てしまう場合が考えられが、そのような位置のときは、xlrがxllの外側にあることを考慮したうえ、判定を行なう。
そして、判定の結果は、ウインドウのかたまりが右走行レーンにある場合、先行車が右隣接車線上にあり、ステップ210へ進む。ウインドウのかたまりが右走行レーンでない場合、先行車が左隣車線上にあるとしてステップ211へ進む。
【0057】
ステップ209において、図24に示すようにY=ycライン上の位置xllあるいはxlrに対し、先行車を検出するウインドウのかたまりMのサイド位置xclもしくはxcrからの白線に対する画像距離xLL、xLRのいずれかの一方を算出する。本実施例ではxLRを算出する。
【0058】
ステップ210は、ステップ209と同じように右走行レーンの白線R1とR2に対する画像距離xLLもしくはxLRを図25から算出する。
ステップ211は、図26のように左走行レーンの白線L1、L2に対するxLLもしくはxLRを算出する。
【0059】
ステップ212では、前記式(4)を用いて画像上の横方向位置(xLL、xLR)から先行車の走行路上の横方向位置(LL、LR)を算出しメモリに記憶する。そして、横方向位置の時間的変動により先行車の挙動を判断する。図27、28、29、30はそれぞれ右白線に対する横方向位置LRの時間的変化をプロットしたグラフである。図上には最小二乗誤差直線が示されている。各横方向位置を最小二乗誤差直線にフィッティングして誤差を求める。誤差が所定値内の場合最小二乗誤差直線の傾きで先行車の挙動を判定する。すなわち図27では走行にしたがって先行車の右白線に対する横方向位置LRは殆ど変化しないため、レ−ンをキ−プしながら走行していると判断できる。
【0060】
また図28では徐々に横方向位置LRが長くなるため左車線への変更と判断できる。
図29は右車線への変更を示している。
また図30では最小二乗誤差直線に対して振動が大きいため、蛇行していると判断できる。
【0061】
本実施例は以上のように構成され、先行車の白線に対する横方向距離および距離変化を検出し挙動判断をするようにしたので、ウインカの点滅を判断しなくても車線変更が検出できる。またウインカの点滅判断では困難な蛇行等の検出も行なえ居眠りなど推定も可能になる。
【0062】
次に、第3の実施例について説明する。この実施例は図19に示すブロック図の構成において、先行車検出部9を車両挙動検出部12に接続したものである。車両挙動検出部12は第2実施例で説明したように先行車の横方向位置の時間的変化で挙動を判断するが、この実施例ではさらに道路状況認識手段として先行車検出部9の先行車の距離から路面状況を判断する機能が付加されている。
【0063】
車両挙動検出部12はまず図31に示すようにウインドウのかたまりの下段のウインドウPを一つのウインドウとして取り出す。ウインドウPを図32のように縦方向に複数の小ウインドウwtに細分し、小ウインドウを用いて先行車の下端位置ycdを求める。また小ウインドウを設ける代わりに図33のように横エッジで区分される域内の色や輝度が先行車と一致するかどうかの判断で車両の下端位置ycdを算出することもできる。ycdは先行車の下端位置であり、ウインドウのマッチングによって得られた先行車位置ycと同じもので、直接算出することにより精度が高くなっている。
【0064】
先行車の下端位置ycdとそのときの車両の距離Zが分かれば、図34に示す撮像原理でカメラ1の光軸1bに対する実際の高さydは、式(8)により求められる。
yd=ycd・Z/f (8)
ydの検出を時間毎に行ない、メモリに保存させる。過去数回分のydの変動を見ることで、先行車の縦方向の運動を認識し道路状況を判断する。
【0065】
図35〜40はydの時間的変化をプロットしたグラフである。
各グラフには第2の実施例と同じように最小二乗誤差直線が求められている。図35では、最小二乗誤差直線の傾きが0に近いので、前方は平坦道路と判断する。
図36では、最小二乗誤差直線の傾きが正なので、ydが大きくなって行くことを示し、前方道路が下だり坂と判断する。
【0066】
図37では、最小二乗誤差直線の傾きが負なので、ydが小さくなって行くことを示し前方道路が登ぼり坂と判断する。
図38では、最小二乗誤差直線に対して、ydの誤差が大きいので、前方道路が凸凹道と判断する。
図39および図40は、最小二乗誤差直線の傾きが大きく変化するので、前方道路上に石や穴または段差があると判断する。
本実施例は以上のように構成され、先行車の位置と距離によりカメラに対する上下位置を演算し、その位置の変動で路面状況が判断されるから、先行車を検出する際のデータを利用することができ、演算負担にならずに処理できる。
【0067】
【発明の効果】
以上説明した通り、請求項1によれば入力画像を複数のウインドウに区切り、ウインドウ毎に求めた距離値を元に、同じ距離値が演算される隣接ウインドウのかたまりから先行車の領域を検出するとともに距離を演算する。また片方の画像から白線を検出先行車と白線の位置関係を求め、横方向位置を検出するようにしたので、赤外線カメラなどが不要で、装置の構成が簡単になるとともに先行車の挙動判断を行なうことが可能になる。
そしてさらに、先行車挙動判定手段が設けられるから、先行車の横方向位置の時間的変化が検出され、先行車の挙動判定ができる。例えば左白線や右白線に接近する場合、先行車が車線変更を行なっていると判断できる。またこの判断はウインカの点滅判断によらないため、ウインカの点滅検出も不要で、環境色や輝度に影響されない効果が得られる。ウインカをつけない車線変更を行なう先行車についても判断ができる。
【0068】
請求項2記載の発明では、道路状況認識手段が設けられ、先行車の検出距離から先行車の画像位置を演算し、画像位置の時間的変化により前方路面状況を認識するようにしたので、例えば先行車の画像位置が下がったときに先行車が下だり坂を走行し始めると判断できる。これによって自車を減速制御するなどの道路状況に対応した車両制御が行なえる。
【0069】
請求項3記載の発明では、白線を検出する画像領域を先行車より下方の画像領域とすることで、先行車に遮られた遠方白線は検出対象から除外され処理するデータが減少するとともに誤検出が減少される効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ステレオ画像処理による距離算出手法を説明するための説明図である。
【図2】画素と焦点距離の関係を示す説明図である。
【図3】マッチングによるウインドウ設定の説明図である。
【図4】先行車検出の説明図である。
【図5】距離と画像上の位置関係の説明図である。
【図6】先行車の走行レーン判断の説明図である。
【図7】先行車の横方向位置検出の説明図である。
【図8】画像位置と横方向位置検出の説明図である。
【図9】第1の実施例の構成を示すブロック図である。
【図10】第1の実施例における処理の流れを示すフローチャートである。
【図11】白線を検出するための説明図である。
【図12】ウインドウ設定の説明図である。
【図13】微分処理の効果を示す図である。
【図14】先行車を検出ためのウインドウ設定の説明する図である。
【図15】正規化相関法によるステレオ画像間でのマッチング位置の検出方法を示す説明図である。
【図16】ウインドウ内の画像とウインドウの位置関係を示す図である。
【図17】ウインドウを細分化する説明図である。
【図18】撮像内容による先行車のサイド部の検出説明図である。
【図19】第2の実施例の構成を示すブロック図である。
【図20】第2の実施例における処理の流れを示すフローチャートである。
【図21】隣車線の検出原理を示す図である。
【図22】隣車線の撮像位置を示す図である。
【図23】自車走行レーンと隣車線上に先行車が検出された状態を示す図である。
【図24】自車走行レーン上の先行車の横方向位置検出の説明図である。
【図25】右隣車線上の先行車の横方向位置検出の説明図である。
【図26】左隣車線上の先行車の横方向位置検出の説明図である。
【図27】先行車両がレーンキープ時の横方向位置の変化を示すグラフである。
【図28】先行車両が左車線へ変更時の横方向位置の変化を示すグラフである。
【図29】先行車両が左車線へ変更時の横方向位置の変化を示すグラフである。
【図30】先行車両が蛇行しているときの横方向位置の変化を示すグラフである。
【図31】先行車の下端位置検出の説明図である。
【図32】ウインドウを細分化する説明図である。
【図33】撮像内容による先行車の下端の検出説明図である。
【図34】先行車の下端位置とカメラの光軸の距離関係を示す図である。
【図35】先行車両が平坦地を走行しているときのグラフである。
【図36】先行車両が下り坂を走行しているときのグラフである。
【図37】先行車両が登り坂を走行しているときのグラフである。
【図38】先行車両が凹凸な道を走行しているときのグラフである。
【図39】先行車両が走行している道路上に石等の障害物があるときのグラフである。
【図40】先行車両が走行している道路上に穴などがあるときのグラフである。
【符号の説明】
1、2 カメラ
1a、2a CCD
1b、2b 光軸
3、4 画像メモリ
5 白線検出部(白線検出手段)
6 ウインドウ設定部(ウインドウ設定手段)
7 マッチング位置検出部(マッチング位置検出手段)
8 距離演算部(距離演算手段)
9 先行車検出部(先行車検出手段)
10、100 走行レーン判断部(走行レーン判断手段)
11 横方向位置検出部(横方向位置検出手段)
12 車両挙動判定部(車両挙動判定手段)
C 先行車
E ウインドウのかたまり
f 焦点距離
D 眼間距離
L1、L2 レンズ
W ウインドウ
wd ウインドウ
Wr 道路幅
ya、yb マッチング位置
yc 先行車の撮像位置
xr X軸上のウインドウ設定位置
xw ウインドウの横幅
yw ウインドウの縦幅
yr Y軸上のウインドウ設定位置
Z 撮像距離[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an obstacle detection device for a vehicle that performs position detection and behavior determination of a preceding vehicle by image processing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an obstacle detection device for a vehicle, for example, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-300741. This uses a thermal image and a color image to detect obstacles, detects a muffler in the thermal image, and detects a vehicle by detecting an orange or red turn signal from the color image diagonally up and down from the muffler position. It is.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional apparatus as described above, a special infrared camera is used to obtain a thermal image, and two types of cameras must be used together with a camera that captures a color image. Becomes large and expensive.
Also, if the muffler is not warm, or if the temperature is high and the vehicle body is heated by sunlight, it is difficult to detect the muffler, and the detection position of the orange and red turn signals cannot be determined, and the preceding vehicle cannot be detected. There is a drawback.
[0004]
Furthermore, because the positional relationship between the muffler and the turn signal differs depending on the distance to the vehicle and the type of motorcycle, truck, etc., the turn signal cannot be detected even if the muffler is detected. As a result, the heated part or orange or red The vehicle is detected only by detecting this portion, and the detection result is uncertain.
[0005]
In addition, since the detection of the turn signal is detected by color, it is difficult to detect the turn signal in an orange vehicle. For the same reason, there is a problem that an orange reflector such as a delineator has a color close to that of a winker, so that it is highly likely to be erroneously detected as a winker.
[0006]
In the above conventional example, only the detection of the vehicle is performed, the position on the travel lane of the vehicle is not determined, and the behavior of the vehicle cannot be determined. Even if it is possible to make a determination such as changing the lane by detecting the blinking state of the turn signal, there is a vehicle that changes the lane without turning on the turn signal, and the determination result is uncertain.
Further, since the lane is not detected, it is impossible to determine which lane the preceding vehicle is to change to, so there is a problem that it is not possible to determine whether the preceding vehicle is an obstacle to the traveling of the host vehicle.
[0007]
In addition, even when trying to determine this, no white line appears on the thermal image. The color image is also subjected to contrast adjustment so that the orange and red colors of the blinkers can be easily detected, and the image is difficult to detect the white line, which makes it difficult to determine the driving lane.
In view of the above-described conventional problems, this embodiment provides a vehicle obstacle detection device that does not require a thermal image or a color image, can accurately specify the traveling position of a preceding vehicle, and can perform behavior determination. It is aimed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  For this reason, the invention described in claim 1 includes two cameras that are arranged with a predetermined interocular distance in which the respective optical axes are parallel to each other,
An image memory for storing road images captured by the two cameras as first and second images;
White line detecting means for detecting a white line in the first image;
Window setting means for setting a window so as to divide a predetermined area in the first image into a plurality of sections;
Matching position detecting means for detecting the position of the window having the highest similarity with each window from the second image;
Distance calculating means for calculating a distance to an object imaged in each window based on the position on the image where a window having a high degree of similarity exists between the two images and the positional relationship between the two cameras; ,
A preceding vehicle detection means for detecting a block of windows in which the same distance value is calculated and the window is adjacent as a detection region of the preceding vehicle and setting the distance value of the window as the detection distance of the preceding vehicle;
Travel lane determining means for determining the travel lane of the preceding vehicle based on the positional relationship between the cluster of windows and the white line;
Lateral position detecting means for detecting the lateral position of a preceding vehicle on the travel lane;,
Preceding vehicle behavior determining means connected to the lateral position detecting means for detecting temporal changes in the lateral position of the preceding vehicle and determining the behavior of the preceding vehicle;It was supposed to have.
[0009]
  The invention according to claim 2Road condition recognition connected to the preceding vehicle detecting means instead of the preceding vehicle behavior determining means, calculating the image position of the preceding vehicle from the detection distance of the preceding vehicle, and recognizing the front road surface condition by temporal change of the image position meansIs assumed to be provided.
  Claim 3In the described invention, the white line detection means sets the image area below the preceding vehicle as the white line detection area.
[0010]
[Action]
In the first aspect of the present invention, the two cameras form a stereo camera, and the first and second images having parallax are captured and stored in the image memory. A white line is detected from the first image by the white line detecting means. The window setting means performs window setting so that the area is divided into predetermined areas in the first image. The matching position detection means detects the position of the window having the highest similarity with each window from the second image by matching processing.
[0011]
The distance calculation means calculates the distance to the object imaged in the window by triangulation based on the position of the window having the highest similarity between the first and second images and the positional relationship between the two cameras. To do. When the same distance value is calculated in adjacent windows, it can be determined that the same object is imaged in those windows, so that the preceding vehicle detection means calculates the same distance value and the windows of adjacent windows are calculated. A cluster is detected as a detection area of the preceding vehicle. The distance value of the window is the detection distance of the preceding vehicle. The traveling lane determining means determines the lane in which the preceding vehicle is traveling based on the positional relationship between the cluster of windows and the white line. The lateral position detecting means detects the position of the white line on the same distance as the preceding vehicle, and detects the lateral position of the preceding vehicle with respect to the white line.
[0012]
Since the preceding vehicle is detected on the stereo image in this way, it is sufficient even for a monochrome image, and heat, the color of the vehicle, etc. are not an influencing factor, and the effect of selecting the use environment can be obtained. In addition, since the white line is detected to determine the driving lane of the preceding vehicle, and the lateral position of the preceding vehicle with respect to the white line is detected, functions such as autonomous driving control and approach warning can be easily built, and the time of the vehicle position By judging the change, the behavior can be judged and higher-dimensional travel control can be performed.
[0013]
  And furthermore,Since the preceding vehicle behavior determining means is provided, a temporal change in the lateral position of the preceding vehicle is detected, and the behavior of the preceding vehicle can be determined. For example, when approaching the left white line or the right white line, it can be determined that the preceding vehicle is changing lanes. Further, since this determination is not based on the blinker blink determination, it is not necessary to detect blinker blinking, and an effect that is not affected by the environmental color or brightness can be obtained. Judgment can also be made for a preceding vehicle that changes lanes without turning the turn signal.
[0014]
  In invention of Claim 2, a road condition recognition means is provided,Since the image position of the preceding vehicle is calculated from the detection distance of the preceding vehicle and the front road surface condition is recognized by the temporal change in the image position, for example, when the image position of the preceding vehicle decreases, the preceding vehicle moves downhill. It can be determined that the car will start running. As a result, vehicle control corresponding to road conditions such as deceleration control of the host vehicle can be performed.
[0015]
  Claim 3In the described invention, the image area for detecting the white line is set as the image area below the preceding vehicle, so that the far white line blocked by the preceding vehicle is excluded from the detection target, and data to be processed is reduced and false detection is reduced. Effects can be obtained.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by way of examples.
Here, the principle of detecting the position of a preceding vehicle that is a front obstacle by image processing of a stereo image obtained by a stereo camera will be described before specifically describing the apparatus according to the embodiment.
[0017]
FIG. 1 is a diagram illustrating a triangulation principle for obtaining a distance Z to a preceding vehicle C using a stereo image obtained by a stereo camera. Here, two cameras 1 and 2 constituting a stereo camera are mounted on the vehicle. The cameras 1 and 2 are CCD cameras each having lenses L1 and L2 having the same focal length f and CCDs 1a and 2a arranged so that the distance from each lens to the imaging surface is the focal length f.
[0018]
In the cameras 1 and 2, the imaging surfaces of the CCDs 1 a and 2 a are positioned in the same vertical plane, and the Y axis that is the vertical reference axis of each imaging surface, that is, the imaging surface axis of the CCD 1 a and the imaging surface axis of the CCD 2 a ( YA, YB) are matched, the optical axes 1b, 2b of the lenses L1, L2 are parallel to each other, and the interocular distance (distance between the optical axes 1b, 2b) D is set up and down to be a predetermined value. Has been.
[0019]
In a stereo image composed of two images obtained by imaging the front of the vehicle with two cameras 1 and 2 whose focal length f and interocular distance D are known and whose optical axes 1b and 2b are parallel to each other, two images If the Y coordinates ya and yb of the matching position (the position of the most similar image in FIG. 1 and the position of the rear edge of the preceding vehicle C in FIG. 1) can be obtained, The distance Z can be obtained from the following equation (1).
Z = f * D / (yb-ya) (1)
Here, the units of f, ya and yb are the pixels of the CCDs 1a and 2a, and the units of D and Z are mm. In general, the focal length f is often expressed in mm, but the focal length f in the equation (1) is calculated in units of pixels.
[0020]
Here, a method of obtaining the focal length f in units of pixels will be described with reference to FIG. In FIG. 2A, an object C ′ having a known width W (mm) is imaged by one of two cameras 1 and 2 (here, camera 1) at a distance Z (mm). (B) of the figure shows the image A obtained at that time. In the following description, the first image captured by the camera 1 is A, and the second image captured by the camera 2 is B.
[0021]
The focal length f in units of pixels is obtained by imaging an object C ′ having a known width W (mm) at a distance Z (mm), and an image A (or image B) obtained at this time. By detecting the width xw (pixel) of the above object C ′ by image processing such as edge detection, it can be obtained by the following equation (2).
f = xw × Z / W (2)
Here, the unit of xw is a pixel, and the units of Z and W are mm.
[0022]
FIG. 3 shows a result obtained by cutting a predetermined area in the image A for each window and obtaining an imaging position of the same image in the image B using a characteristic edge of an object imaged in each window W. FIG. (A) is an image A with a window cut off, and (b) is an image B showing a window from which the same object is obtained.
If the matching position (Y-axis direction) between the A and B images is known for each window, the distances of all objects within the area partitioned into windows can be found by using Equation (1).
[0023]
The distance calculated for each window is the distance to an object having a characteristic part such as an edge imaged in the window, so if the same distance is obtained in adjacent windows, those windows are displayed in those windows. Can determine that the same object is being imaged. Therefore, a group of windows in which the same distance value is detected can be detected as an imaged object.
[0024]
Since the lower part of the preceding vehicle is imaged with its lower part connected to the road surface, as shown in FIG. 3B, the window in which the same distance as the preceding vehicle is detected includes the road surface part (thick line window). In order to remove the road surface portion, the positions of both side windows of the upper window not including the road surface are detected from the cluster of windows in which the same distance is detected as shown in FIG. If the extraction area is determined, a cluster E (thick line window) of a window not including a road surface portion can be detected as a preceding vehicle.
[0025]
Next, detection of the detected lateral position of the preceding vehicle will be described.
FIG. 5 shows a state in which the rear lower edge of the preceding vehicle C is imaged at a distance Z (here, imaged by the camera 1). As can be seen from this figure, the position in the Y-axis direction on the image where the lower edge of the preceding vehicle C detected at the distance Z is imaged can be obtained by equation (3).
yc = [(h−H) · f] / Z (3)
Here, H is the height from the road surface to the lower edge of the preceding vehicle, h is the height from the road surface to the center of the camera lens, f is the focal length, and Z is the inter-vehicle distance.
[0026]
Since the distance Z is detected by window matching, the Y coordinate position yc on the image can be obtained by the above equation (3). By drawing a line of Y = yc on the image as shown in FIG. 6, the image position (Y axis) at the same distance as the preceding vehicle is determined. Therefore, the point (xll, xlr) where the line and the white line intersect becomes the white line position on the same distance as the preceding vehicle. If the positional relationship between the preceding vehicle and the intersection of the white line is determined on the line, it can be determined whether the preceding vehicle is the own vehicle traveling lane or the adjacent traveling lane.
[0027]
The lateral position of the vehicle is determined by the positional relationship with the travel lane. First, as shown in FIG. 7, the intersection positions (xll, yc) and (xlr, yc) of two white lines that intersect the line Y = yc are calculated. Therefore, the distance on the image from the white line to both sides of the preceding vehicle is
The distance xLL with respect to the left white line is calculated by xcl-xll.
The distance xLR with respect to the right white line is calculated by xcr-xlr.
However, xcl and xcr are the X-axis positions of a group of windows indicating the width of the vehicle.
[0028]
Since the preceding vehicle is imaged as shown in FIG. 8, the relationship between the image distances xLL and xLR on the CCD 1a and the actual distances LL and LR on the travel lane is expressed by Expression (4).
LL = xLL · Z / f
LR = xLR · Z / f (4)
Here, f is the focal length, and Z is the inter-vehicle distance. C is a preceding vehicle.
As a result, the lateral position of the preceding vehicle with respect to the white line is detected.
As described above, the distance to the preceding vehicle is detected by the stereo image processing using the stereo image, and the position in the horizontal direction with respect to the white line is specified in the travel lane using one image.
[0029]
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
The two cameras 1 and 2 constitute a stereo camera, and each of the lenses L1 and L2 having the same focal length f and the CCD 1a arranged so that the distance from each lens to the imaging surface becomes the focal length f. And a CCD camera having 2a. The cameras 1 and 2 are attached to predetermined parts on the vehicle suitable for photographing the front.
As shown in FIG. 1, in the cameras 1 and 2, the imaging surfaces of the CCDs 1a and 2a are located in the same vertical plane, and the vertical reference axes (YA axis and YB axis) of the imaging surfaces coincide with each other. The optical axes 1b and 2b of L1 and L2 are horizontal and parallel to each other, and are arranged side by side with a predetermined interocular distance D.
[0030]
Video signals captured by the cameras 1 and 2 are output and stored in the image memories 3 and 4 as digital images. The white line detection unit 5 performs image processing on the image A from the image memory 3 and detects two white lines surrounding the vehicle. The window setting unit 6 captures the image A from the image memory 3 and sets a plurality of windows of the same size so as to divide the screen into screen portions excluding areas such as the sky where no vehicle can exist.
[0031]
The matching position detection unit 7 superimposes the window on the differential image of the image A, detects the position of the window having the highest similarity with each window from the image B, and stores the matching position of the window between the two images. The distance calculation unit 8 calculates the distance to the imaging object in the window based on the matching position of each window, the focal length f of the lenses of the cameras 1 and 2 and the interocular distance D. The preceding vehicle detection unit 9 calculates the same distance and detects a cluster of adjacent windows as the preceding vehicle.
[0032]
The traveling lane determination unit 10 determines the traveling lane of the preceding vehicle based on the positional relationship on the image between the position of the window cluster and the white line detected by the white line detection unit 5.
The lateral position detection unit 11 detects the position of the white line that is on the same distance as the detection distance of the preceding vehicle. The window positions on both sides of the window cluster are detected, and the lateral distance from the white line is calculated as the positions of both sides of the preceding vehicle. The actual distance on the road is calculated from the distance on the image by the perspective relationship of the camera.
[0033]
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing of this embodiment.
First, in step 101, stereo images, that is, images A and B output from the cameras 1 and 2, respectively, are input and stored in the image memories 3 and 4, respectively.
In step 102, the white line detection unit 5 performs image processing on one of the images A and B (image A stored in the image memory 3 in this embodiment) to detect a white line.
Here, since it is considered that only the own vehicle traveling lane is detected, two white lines on the left and right sides of the own vehicle are detected.
[0034]
11 and 12 are explanatory diagrams of the principle of white line detection. FIG. 11A is a plan view showing a state when the monocular camera (camera 1) is imaging a white line at the center of the road, and FIG. 11B is a side view thereof. When the vehicle is running between two white lines, the two white lines appear on both the left and right sides of the image. Assuming that the white line ahead is a straight line and the vehicle is running in the middle of the two white lines, as shown in FIG. It can obtain | require by Formula (5) by scientific calculation.
xr = (Wr · f) / (Z · 2), yr = (h · f) / Z (5)
Here, Wr is the width of the road surface, h is the height from the road surface to the center of the camera lens, f is the focal length, Z is the inter-vehicle distance, and xr and yr are the positions on the image.
[0035]
The position xr, yr on the image is obtained for a plurality of distance values Z based on the formula (5), and the window setting position for detecting the white line is determined. At each position, for example, as shown in FIG. A window Wd centered on yr is set. The size of the window Wd is determined so that the white line does not deviate in anticipation of the case where the vehicle is not in the center of the white line.
[0036]
Then, a differential operation is performed in each window Wd to detect a place where positive and negative edges appear as a pair on the left and right sides, and the center position of the positive and negative edges on the X axis is calculated and stored as a white line detection point. A white line is detected by connecting the detection points from each window so as to be further fitted. As a method of fitting, the technique introduced in Japanese Patent Application No. 3-3145 and Japanese Patent Application No. 4-171240 can be used.
[0037]
In addition, since the white line ahead of the vehicle is often hidden by the preceding vehicle, only the range below the image from the position yc of the preceding vehicle can be limited to the white line detection range.
This reduces the amount of data to be processed and reduces the time required for white line detection. Further, it is less likely that the edge of the preceding vehicle is erroneously detected as the edge of the white line, and the determination of the vehicle position becomes more accurate.
[0038]
Next, in step 103, the window setting unit 6 detects an area such as the sky in one of the images A and B (image A in the present embodiment), and a window having a predetermined size in accordance with a portion excluding the area. Set.
In step 104, the matching position detection unit 7 inputs the original image of the image A (and the image B) shown in FIG. 13A from the image memory 3 and the image memory 4 and performs a differentiation process so as to highlight the horizontal edge. A standing differential image (b) is created (hereinafter, for the sake of simplicity, the differential image is also referred to as an image A and an image B under the name of the original image).
[0039]
The image A is divided into windows 40 each having a width xw horizontally and a width yw vertically as shown in FIG. 14 at the window position set in step 103. Using each divided window 40 as a template, a position having the highest similarity to the image of the template from image B is obtained by the normalized correlation method using equation (6), and the matching position of the window is calculated.
[Expression 1]
Figure 0003747599
In Equation (6), the brightness value of each pixel of the template image is Aij, and the brightness value of each pixel of the image B is Bij.
Here, the reason why the differential image is used is that the preceding vehicle, which is the detection target, often has a horizontal edge, and the preceding vehicle is emphasized from the background to facilitate detection.
[0040]
FIG. 15 is an explanatory diagram of a method for detecting a matching position between images A and B by the normalized correlation method.
Here, since the two cameras 1 and 2 are arranged so that their Y axes are on the same line, search is performed in the image B at the same position of the X axis as the template of the image A (window 40). A plurality of position detection target images whose positions are sequentially shifted in the Y-axis direction are obtained. Then, the position detection with the highest degree of similarity is made by comparing the template shown in FIG. 15B and the position detection target images shown in (d1) to (d3) extracted from the image B shown in (c). The target image is obtained.
[0041]
In the figure, (d2) shows a detection target image at a position having the maximum similarity to the template, (d1) shows a detection target image at a position above it, and (d3) shows a detection target image at a position below it. . In this way, a window corresponding to each window is created in the image B for the image A. The ya and yb indicating the Y-axis positions of the two windows are the matching positions of the windows.
[0042]
In step 105, the distance calculation unit 8 calculates the distance to the object imaged in the window in each window using Expression (1). Since the object occupies the same position in the window of the image A and the image B as shown in FIG. 16, the object matching position difference is the window matching position difference (yb-ya). Therefore, the distance to the object in the window is calculated by substituting into the equation (1) using the matching position of the window.
[0043]
When the above processing is performed for all windows and the distance to the object imaged in each window is obtained for each window, a block of windows for which the same distance value has been continuously calculated in step 106 is detected. When there are a plurality of chunks of the window, the one with the closest distance is selected and detected as a detection region including the preceding vehicle. Since the detection area also includes a road surface portion having the same distance as the preceding vehicle, the lower window is extracted from the X coordinate positions of the windows on both sides of the cluster of windows where the same distance is detected above yc indicating the distance of the preceding vehicle. Then, it is detected as the area of the preceding vehicle.
[0044]
Here, when the preceding vehicle is imaged far away, the preceding vehicle image is small, and if the window position is detected as the width of the vehicle, the accuracy decreases. In order to prevent this, as shown in FIG. 17, the window (a) on both sides of the window cluster is matched in the same manner as described above using the small window ws subdivided as shown in FIG. Calculate the distance. And it detects as a preceding vehicle using the small window of the same distance as the cluster of windows. FIG. 17 shows the right window. xcr is detected as the side position of the vehicle at the position of the small window.
[0045]
Further, instead of subdividing the window, the vertical edges t and v are detected from the window as shown in FIG. 18, and it is determined whether the vehicle texture, color or brightness is the same as that of the preceding vehicle. It is also possible to detect the position. As a result, even if the preceding vehicle is imaged small, the position of the preceding vehicle can be specified without reducing accuracy.
[0046]
In step 107, it is checked whether or not a cluster of windows has been detected. If not, it is determined that there is no preceding vehicle, the process returns to step 101, the next image is input, and the above processing is repeated. If the cluster of windows can be detected, the distance value calculated in the window with the presence of the preceding vehicle is stored as the distance detection value to the preceding vehicle, and the routine proceeds to step 108.
[0047]
In step 108, a determination is made regarding the travel lane of the preceding vehicle. The traveling lane determining unit 10 determines whether the traveling lane is the same as the own vehicle. As shown in FIG. 6, two points that intersect the two white lines detected in step 102 are detected using the same position yc as the distance of the cluster of windows as a line. Then, it is determined whether or not a group of windows is at these two intersections, and it is determined whether or not the preceding vehicle is in the same travel lane as the own vehicle. If the travel lane is different from the own vehicle, the process returns to step 101 and the above process is performed again. When the detected preceding vehicle is the same traveling lane as the own vehicle, the process proceeds to step 109.
[0048]
In step 109, intersections xll (left white line) and xlr (right white line) of the line and the white line are detected from the line at the same position yc as the detection distance of the preceding vehicle. Further, the window positions on both sides of the cluster of windows for detecting the vehicle are detected. By substituting them into equation (4), the lateral position on the travel lane is calculated.
As described above, the distance to the preceding vehicle and the lateral position in the travel lane can be detected by stereo image processing.
[0049]
This embodiment is configured as described above, sets a window for dividing an image into one of stereo images, detects the position of the window having the highest similarity to each window from the other image, and based on the triangulation principle Calculation is performed, and a cluster of windows in which the same distance calculation value is calculated from adjacent windows is detected as a preceding vehicle. Then, the position of the driving lane is compared with the mass of the window recognized as the preceding vehicle, and the lateral position of the preceding vehicle with respect to the white line is detected after determining whether it is the same traveling lane as the own vehicle. The horizontal position is also calculated. In addition, since only one type of camera can be used even in monochrome, the processing becomes simple and the detection environment can be selected.
[0050]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, the behavior of the preceding vehicle detected in the first embodiment is observed and its behavior is judged.
FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment, in which the vehicle behavior determination unit 12 is provided in the block diagram of the first embodiment shown in FIG. The vehicle behavior determination unit 12 has a memory, stores the lateral position of the preceding vehicle detected by the lateral position detection unit 11, and determines the behavior of the preceding vehicle based on temporal variation of the position.
[0051]
In this embodiment, in addition to the own vehicle traveling lane, an adjacent traveling lane is also detected, so the traveling lane determining unit 100 having the function is used. Others are the same as the first embodiment.
The contents of the traveling lane determination unit 100 will be described in the following processing flow.
[0052]
FIG. 20 is a flowchart showing the flow of processing in the above configuration.
In steps 101 to 107, stereo images from the cameras 1 and 2 are input and stored in the image memories 3 and 4 as in the first embodiment. As in the first embodiment, the white line detection unit 5 detects the left and right two white lines of the vehicle from one of the stereo images and converts it into data by fitting processing.
[0053]
The matching position detection unit 7 detects the position of the window having the highest similarity from the other image using the normalized correlation method for one image set by the window setting unit 6. The preceding vehicle detection unit 9 detects the area of the preceding vehicle from a group of adjacent windows in which the same distance value is calculated among the windows whose distances are calculated by the distance calculation unit 8.
[0054]
In step 208, the travel lane determining unit 100 detects a white line position on the Y-axis position that is the same as the distance of the cluster of windows from the image A. Here, the position of the white line in the adjacent lane is also detected in addition to the vehicle lane.
That is, as shown in FIG. 21, when the vehicle is traveling on a two-lane road, there are three white lines, so if all of them are within the imaging range of cameras 1 and 2, the vehicle is traveling in the left lane. In this case, the white line ahead of the distance Z is imaged at positions xl, xr, and xr2 on the Y = yc line where the preceding vehicle is detected as shown in FIG. The own vehicle traveling lane of the preceding vehicle can be determined by determining the position of the preceding vehicle and the preceding vehicle.
FIG. 23 is a diagram illustrating an image in which a preceding vehicle is simultaneously captured from the own vehicle traveling lane and the right adjacent lane. M is the own vehicle lane, and N is the preceding vehicle on the right adjacent lane. These are detected by a block of windows (thick line portion).
[0055]
In step 208, the traveling lane of the preceding vehicle is determined as follows.
White line positions xll and xlr on the vehicle traveling lane are obtained from the intersection of the line Y = yc and the approximate line of the white line. Since the distance Wr between the white lines is usually about 3.5 m, the position xlr on the image of the white line outside the right adjacent lane at a distance Z away as shown in FIG. it can.
xlr = xll + (f × Wr) / Z (7)
Z is the detected distance to the vehicle, f is the focal length of the camera, and Wr is the white line width.
Here, xll is the position of the white line on the right side of the vehicle lane.
[0056]
If the cluster of windows is within the white line of the host vehicle travel lane, the process proceeds to step 209, assuming that it is on the same travel lane as the host vehicle. When it is determined that the vehicle is not the own vehicle travel lane, the travel lane determination unit 100 virtually calculates the position of the white line position xlr outside the right travel lane based on Expression (7). It is determined whether the window block is between the right white line and the virtual white line of the vehicle. Note that when the inter-vehicle distance is short, xlr may come out of the right side of the image. However, at such a position, the determination is performed in consideration of the fact that xlr is outside xll.
As a result of the determination, if the cluster of windows is in the right lane, the preceding vehicle is on the right adjacent lane, and the process proceeds to step 210. If the cluster of windows is not the right lane, the process advances to step 211 assuming that the preceding vehicle is on the left lane.
[0057]
In step 209, as shown in FIG. 24, for the position xll or xlr on the Y = yc line, one of the image distances xLL and xLR with respect to the white line from the side position xcl or xcr of the cluster M of the window for detecting the preceding vehicle. One of these is calculated. In this embodiment, xLR is calculated.
[0058]
In step 210, the image distance xLL or xLR for the white lines R1 and R2 of the right lane is calculated from FIG. 25 in the same manner as in step 209.
In step 211, xLL or xLR is calculated for the white lines L1 and L2 of the left lane as shown in FIG.
[0059]
In step 212, the lateral position (LL, LR) on the travel path of the preceding vehicle is calculated from the lateral position (xLL, xLR) on the image using the equation (4) and stored in the memory. Then, the behavior of the preceding vehicle is determined from the temporal variation of the lateral position. 27, 28, 29, and 30 are graphs plotting temporal changes in the lateral position LR with respect to the right white line. The least square error line is shown on the figure. An error is obtained by fitting each lateral position to a least square error line. When the error is within a predetermined value, the behavior of the preceding vehicle is determined based on the slope of the least square error straight line. That is, in FIG. 27, since the lateral position LR with respect to the right white line of the preceding vehicle hardly changes as the vehicle travels, it can be determined that the vehicle is traveling while keeping the lane.
[0060]
In FIG. 28, since the lateral position LR gradually increases, it can be determined that the vehicle is changed to the left lane.
FIG. 29 shows the change to the right lane.
In FIG. 30, since the vibration is large with respect to the least square error line, it can be determined that the meander is meandering.
[0061]
Since the present embodiment is configured as described above and detects the lateral distance and distance change with respect to the white line of the preceding vehicle to determine the behavior, a lane change can be detected without determining blinker blinking. In addition, it is possible to detect meandering and the like, which are difficult to determine by blinking blinkers, and to estimate snoozing.
[0062]
Next, a third embodiment will be described. In this embodiment, the preceding vehicle detection unit 9 is connected to the vehicle behavior detection unit 12 in the configuration of the block diagram shown in FIG. As described in the second embodiment, the vehicle behavior detection unit 12 determines the behavior based on the temporal change in the lateral position of the preceding vehicle. In this embodiment, the preceding vehicle of the preceding vehicle detection unit 9 is further used as road condition recognition means. The function to judge the road surface condition from the distance of is added.
[0063]
First, as shown in FIG. 31, the vehicle behavior detection unit 12 takes out the lower window P of the window cluster as one window. The window P is subdivided into a plurality of small windows wt in the vertical direction as shown in FIG. 32, and the lower end position ycd of the preceding vehicle is obtained using the small windows. Further, instead of providing a small window, the lower end position ycd of the vehicle can also be calculated by determining whether the color and brightness in the region divided by the horizontal edge match those of the preceding vehicle as shown in FIG. ycd is the lower end position of the preceding vehicle, which is the same as the preceding vehicle position yc obtained by the window matching, and is highly accurate by direct calculation.
[0064]
If the lower end position ycd of the preceding vehicle and the distance Z of the vehicle at that time are known, the actual height yd with respect to the optical axis 1b of the camera 1 can be obtained by Expression (8) based on the imaging principle shown in FIG.
yd = ycd · Z / f (8)
The detection of yd is performed every time and stored in the memory. By looking at the fluctuation of yd for the past several times, the movement of the preceding vehicle in the vertical direction is recognized and the road condition is judged.
[0065]
FIGS. 35 to 40 are graphs plotting a temporal change of yd.
In each graph, a least square error straight line is obtained as in the second embodiment. In FIG. 35, since the slope of the least square error line is close to 0, it is determined that the road ahead is a flat road.
In FIG. 36, since the slope of the least square error straight line is positive, it indicates that yd increases and it is determined that the road ahead is a downhill.
[0066]
In FIG. 37, since the slope of the least-squares error line is negative, it indicates that yd becomes smaller and it is determined that the road ahead is uphill.
In FIG. 38, since the error of yd is large with respect to the least square error straight line, it is determined that the road ahead is an uneven road.
39 and 40, since the slope of the least square error line changes greatly, it is determined that there are stones, holes, or steps on the road ahead.
The present embodiment is configured as described above, and calculates the vertical position with respect to the camera based on the position and distance of the preceding vehicle, and the road surface condition is determined based on the variation in the position. Therefore, data when detecting the preceding vehicle is used. Can be processed without burdening computation.
[0067]
【The invention's effect】
  As described above, according to claim 1, the input image is divided into a plurality of windows, and based on the distance value obtained for each window, the area of the preceding vehicle is detected from a group of adjacent windows in which the same distance value is calculated. And calculate the distance. Also, the white line is detected from one of the images. The positional relationship between the preceding vehicle and the white line is obtained and the lateral position is detected. This eliminates the need for an infrared camera, etc. It becomes possible to do.
  And furthermore,Since the preceding vehicle behavior determining means is provided, a temporal change in the lateral position of the preceding vehicle is detected, and the behavior of the preceding vehicle can be determined. For example, when approaching the left white line or the right white line, it can be determined that the preceding vehicle is changing lanes. Further, since this determination is not based on the blinker blink determination, it is not necessary to detect blinker blinking, and an effect that is not affected by the environmental color or brightness can be obtained. Judgment can also be made for a preceding vehicle that changes lanes without turning the turn signal.
[0068]
  In invention of Claim 2, a road condition recognition means is provided,Since the image position of the preceding vehicle is calculated from the detection distance of the preceding vehicle and the front road surface condition is recognized by the temporal change in the image position, for example, when the image position of the preceding vehicle decreases, the preceding vehicle moves downhill. It can be determined that the car will start running. As a result, vehicle control corresponding to road conditions such as deceleration control of the host vehicle can be performed.
[0069]
  Claim 3In the described invention, the image area for detecting the white line is set as the image area below the preceding vehicle, so that the far white line blocked by the preceding vehicle is excluded from the detection target, and data to be processed is reduced and false detection is reduced. Effects can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a distance calculation method by stereo image processing;
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a pixel and a focal length.
FIG. 3 is an explanatory diagram of window setting by matching;
FIG. 4 is an explanatory diagram of detection of a preceding vehicle.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a positional relationship between a distance and an image.
FIG. 6 is an explanatory diagram of traveling lane determination of a preceding vehicle.
FIG. 7 is an explanatory diagram of lateral position detection of a preceding vehicle.
FIG. 8 is an explanatory diagram of image position and lateral position detection.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing in the first embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram for detecting a white line.
FIG. 12 is an explanatory diagram of window settings.
FIG. 13 is a diagram showing the effect of differential processing.
FIG. 14 is a diagram illustrating window setting for detecting a preceding vehicle.
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a method for detecting a matching position between stereo images by a normalized correlation method.
FIG. 16 is a diagram illustrating a positional relationship between an image in a window and the window.
FIG. 17 is an explanatory diagram of subdividing a window.
FIG. 18 is an explanatory diagram of detection of a side portion of a preceding vehicle based on imaging content.
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment.
FIG. 20 is a flowchart showing the flow of processing in the second embodiment.
FIG. 21 is a diagram showing the detection principle of the adjacent lane.
FIG. 22 is a diagram illustrating an imaging position of an adjacent lane.
FIG. 23 is a diagram showing a state in which a preceding vehicle is detected on the own vehicle travel lane and the adjacent lane.
FIG. 24 is an explanatory diagram of detection of a lateral position of a preceding vehicle on the own vehicle travel lane.
FIG. 25 is an explanatory diagram of detection of a lateral position of a preceding vehicle on the right adjacent lane.
FIG. 26 is an explanatory diagram of detection of a lateral position of a preceding vehicle on the left adjacent lane.
FIG. 27 is a graph showing a change in lateral position when the preceding vehicle is in lane keeping.
FIG. 28 is a graph showing a change in lateral position when the preceding vehicle is changed to the left lane.
FIG. 29 is a graph showing a change in lateral position when the preceding vehicle is changed to the left lane.
FIG. 30 is a graph showing changes in lateral position when the preceding vehicle is meandering.
FIG. 31 is an explanatory diagram of detection of a lower end position of a preceding vehicle.
FIG. 32 is an explanatory diagram of subdividing a window.
FIG. 33 is an explanatory diagram of detection of a lower end of a preceding vehicle based on imaging content.
FIG. 34 is a diagram showing the distance relationship between the lower end position of the preceding vehicle and the optical axis of the camera.
FIG. 35 is a graph when the preceding vehicle is traveling on a flat ground.
FIG. 36 is a graph when the preceding vehicle is traveling downhill.
FIG. 37 is a graph when the preceding vehicle is traveling uphill.
FIG. 38 is a graph when the preceding vehicle is traveling on an uneven road.
FIG. 39 is a graph when there is an obstacle such as a stone on the road on which the preceding vehicle is traveling.
FIG. 40 is a graph when there is a hole or the like on the road on which the preceding vehicle is traveling.
[Explanation of symbols]
1, 2 camera
1a, 2a CCD
1b, 2b Optical axis
3, 4 Image memory
5 White line detector (white line detection means)
6 Window setting section (window setting means)
7 Matching position detector (matching position detector)
8 Distance calculation part (distance calculation means)
9 Leading vehicle detection unit (leading vehicle detection means)
10, 100 Travel lane determination unit (travel lane determination means)
11 Lateral position detector (lateral position detector)
12 Vehicle behavior determination unit (vehicle behavior determination means)
C preceding car
E lumps of windows
f Focal length
D Interocular distance
L1, L2 lens
W window
wd window
Wr Road width
ya, yb matching position
yc Imaging position of the preceding vehicle
xr Window setting position on the X axis
width of xw window
yw window height
yr Window setting position on the Y axis
Z imaging distance

Claims (3)

それぞれの光軸を互いに平行とし所定の眼間距離をもって配置された2台のカメラと、
前記2台のカメラが撮像した路面画像を第1および第2の画像として記憶する画像メモリと、
前記第1の画像内で白線を検出する白線検出手段と、
前記第1の画像内の所定領域を複数の区域に分割するようにウインドウ設定を行なうウインドウ設定手段と、
各ウインドウと最も類似度の高いウインドウの位置を前記第2の画像から検出するマッチング位置検出手段と、
2枚の画像間で互いに類似度の高いウインドウが存在する画像上の位置と2台のカメラの位置関係をもとに、各ウインドウ内に撮像された物体までの距離を演算する距離演算手段と、
同じ距離値が算出されかつウインドウが隣接するウインドウのかたまりを先行車の検出領域として検出しウインドウの距離値を先行車の検出距離とする先行車検出手段と、
前記ウインドウのかたまりと前記白線の位置関係に基づき先行車の走行レーンを判断する走行レーン判断手段と、
前記走行レーン上の先行車の横方向位置を検出する横方向位置検出手段と
該横方向位置検出手段に接続され、前記先行車の横方向位置の時間的変化を検出して先行車の挙動を判定する先行車挙動判定手段とを有することを特徴とする車両用障害物検出装置。
Two cameras arranged in parallel with each other and with a predetermined interocular distance;
An image memory for storing road images captured by the two cameras as first and second images;
White line detecting means for detecting a white line in the first image;
Window setting means for setting a window so as to divide a predetermined area in the first image into a plurality of sections;
Matching position detecting means for detecting the position of the window having the highest similarity with each window from the second image;
Distance calculating means for calculating a distance to an object imaged in each window based on the position on the image where a window having a high degree of similarity exists between the two images and the positional relationship between the two cameras; ,
A preceding vehicle detection means for detecting a block of windows in which the same distance value is calculated and the window is adjacent as a detection region of the preceding vehicle and setting the distance value of the window as the detection distance of the preceding vehicle;
Travel lane determining means for determining the travel lane of the preceding vehicle based on the positional relationship between the cluster of windows and the white line;
The lateral position detecting means for detecting the lateral position of the preceding vehicle on the traveling lane,
Vehicle obstacle detection, comprising: preceding vehicle behavior determining means connected to the lateral position detecting means for detecting temporal changes in the lateral position of the preceding vehicle to determine the behavior of the preceding vehicle apparatus.
それぞれの光軸を互いに平行とし所定の眼間距離をもって配置された2台のカメラと、
前記2台のカメラが撮像した路面画像を第1および第2の画像として記憶する画像メモリと、
前記第1の画像内で白線を検出する白線検出手段と、
前記第1の画像内の所定領域を複数の区域に分割するようにウインドウ設定を行なうウインドウ設定手段と、
各ウインドウと最も類似度の高いウインドウの位置を前記第2の画像から検出するマッチング位置検出手段と、
2枚の画像間で互いに類似度の高いウインドウが存在する画像上の位置と2台のカメラの位置関係をもとに、各ウインドウ内に撮像された物体までの距離を演算する距離演算手段と、
同じ距離値が算出されかつウインドウが隣接するウインドウのかたまりを先行車の検出領域として検出しウインドウの距離値を先行車の検出距離とする先行車検出手段と、
前記ウインドウのかたまりと前記白線の位置関係に基づき先行車の走行レーンを判断する走行レーン判断手段と、
前記走行レーン上の先行車の横方向位置を検出する横方向位置検出手段と、
前記先行車検出手段に接続され、前記先行車の検出距離から先行車の画像位置を演算し、画像位置の時間的変化により前方路面状況を認識する道路状況認識手段とを有することを特徴とする車両用障害物検出装置。
Two cameras arranged in parallel with each other and with a predetermined interocular distance;
An image memory for storing road images captured by the two cameras as first and second images;
White line detecting means for detecting a white line in the first image;
Window setting means for setting a window so as to divide a predetermined area in the first image into a plurality of sections;
Matching position detecting means for detecting the position of the window having the highest similarity with each window from the second image;
Distance calculating means for calculating a distance to an object imaged in each window based on the position on the image where a window having a high degree of similarity exists between the two images and the positional relationship between the two cameras; ,
A preceding vehicle detection means for detecting a block of windows in which the same distance value is calculated and the window is adjacent as a detection region of the preceding vehicle and setting the distance value of the window as the detection distance of the preceding vehicle;
Travel lane determining means for determining the travel lane of the preceding vehicle based on the positional relationship between the cluster of windows and the white line;
Lateral position detection means for detecting the lateral position of a preceding vehicle on the travel lane;
Road condition recognizing means connected to the preceding vehicle detecting means, calculating an image position of the preceding vehicle from a detection distance of the preceding vehicle, and recognizing a front road surface condition by a temporal change of the image position. Obstacle detection device for vehicles.
前記白線検出手段は、先行車より下方の画像領域を白線検出領域とすることを特徴とする請求項1または2記載の車両用障害物検出装置。3. The obstacle detection device for a vehicle according to claim 1, wherein the white line detection means uses an image area below the preceding vehicle as a white line detection area .
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