JPH01242916A - 車上距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、設定監視方向の任意の位置までの距離を検出
する車上距離検出装置に関し、例えば、前方車両までの
車間距離を検出する車間距離検出装置に関する。

（従来の技術） この種の従来技術としては、マイクロ波、超音波等を利
用した距離検出装置が知られている。しかしながら、同
種の装置を搭載した車両が近接すると干渉を起すという
問題点があり、後退時の後方クリアランスの検出等の、
ごく短距離の検出に利用が限られていた。

特開昭５９−１９７８１６号公報には、各種車両の特徴
を示す特徴データを記憶したメモリ手段を備え、２台の
ＴＶ左カメラよる車両前方の２組の画信号をそれぞれ特
徴パラメータにより処理し、各処理データを、メモリ手
段の特徴データに夫々照合して前方車両を検出し、各処
理データにおける検出前方車両の空間的なずれから三角
測量を行なって車間圧着を検出する装置が開示されてい
る。

これによれば、マイクロ波、超音波等を使用しないので
、同種の装置が近接しても相互に干渉を起すことはない
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこれにおいては、前方車両の検出に車両の
特徴データを用いているので、現存する全ての車両に関
する特徴データを記憶しておく必要がある。また、新し
い車両が発売される毎にその特徴データを新規登録する
必要がある。つまり、厖大な容量のメモリ手段を必要と
するのみならず、その内容を逐次更新しなければならな
いという不都合があり実際的であるとはいえない。また
、メモリ手段に記憶している特徴データを検索するため
には、厖大な情報処理を必要とし、処理時間がかかりす
ぎるという欠点がある。

これとは別に、全車両の後部に発光体マーカを取り付け
、前方車両の該マーカを半導体表面におけるラテラル光
電効果を利用した非走査型ポジションセンサにより読み
取ることにより認識し、該ポジションセンサの路面に対
する設置角度および設置高より車間距離を検出する思い
付きがある。この場合、ポジションセンサを車両に固定
していることから設置角度が不変であるとの根拠に基づ
いて三角測量を行なっているのであるが、走行中の車両
は加減速および路面の状態等から絶えずピッチングし、
ポジションセンサの路面に対する設置角度は絶えず変動
するため、この車間距離検出は適正を欠く。

本発明は、検出対象毎の特徴データ等を必要とすること
なく、また、車両の状態とは無関係に設定監視方向にあ
る検出対象までの相対距離を適確に検出する車上距離検
出装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（ａ題を解決するための手段） 上記目的を達成すめために、本発明においては、設定監
視方向のシーンの少なくとも一部を２次元領域に写像し
た原画情報を発生する原画情報発生手段；該２次元領域
を多分割するラインに沿って原画情報の変化を調べ、そ
れぞれにおいて該原画情報に大きな変化が表われた部位
をエツジとして検出するエツジ検出手段；複数個のエツ
ジのうち、共通の属性を有するエツジ群を直線近似し、
車両の走行する走行帯を示す走行帯情報を抽出する走行
帯情報抽出手段；前記シーン内の任意の位置を示す位置
情報を発生する位置情報発生手段；および、該位置情報
および前記走行帯情報より、車両から該位置情報で示さ
れる位置までの距離を検出する距離検出手段：を備える
構成とする。

（作用） 例えば、走行中の自動車の前方のシーンに対応する画情
報について濃度断面を求めると、急激に濃度が変化して
いる点を検出することができる。

このような点を複数細末めると、それらをある共通の属
性によりグループ分けすることができる。

例えば、自動車の両側にある走行帯を示す連続的あるい
は断続的な白線から検出された点は、その白線を示す関
数を共通の属性としてグループ分けできる。

つまり、逆にいえば、共通の属性を有する魚群を直線近
似することにより、自動車の両側にある白線を示す情報
が求まる。この白線は道路上に存在するので、自動車の
状態とは無関係に任意の位置までの相対距離を適確に検
出することが可能になる。

また、前方を走行する自動車等からも共通の属性を有す
る魚群が検出されるので、それにより監視方向にある先
行車等の障害を検出し、その位置を指定することができ
る。その後、上記に従ってその位置までの距離を検出す
れば、先行車等の障害までの適確な距離を自動検出する
ことが可能となる。

本発明の他の目的および特長は、以下の図面を参照した
実施例説明より明らかになろう。

（実施例） 第１図に一実施例の車載測距装置のシステム構成を示す
。このシステムはマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵと
いう）１を中心に構成されており、そのパスラインには
、制御プログラムが格納された読み出し専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）２．処理中のパラメータが格納される読み書きメ
モリ（ＲＡＭ）３゜および、各種構成要素が接続された
入出力ポート（Ｉｌｏ）４，５．６等が接続されている
。

ＴＶ左カメラｂは、第２図に示すように、車内のフロン
トウィンド中央上部付近に設置されており、前方のシー
ンを撮像してｌフレーム当り５１２　Ｘ　４８０画素の
アナログ画信号を出力する。このＴＶ左カメラｂの出力
アナログ画信号はＡ／Ｄコンバータ６ｃおよび、ＣＲＴ
ドライバ４ａに与えられる。

Ａ／Ｄコンバータ６ｃにおいては、ＴＶ左カメラｂより
のアナログ画信号を各画素毎に２５６階調（階調０が黒
レベル、階調２５５が白レベル）のデジタルデータ（階
調データ）に変換してイメージメモリ５ａに与える。

ＣＰＵＩは、ＴＶカメラコントローラ６ａを介してＴＶ
左カメラｂの絞りおよび画信号の出力レベル等を制御し
、Ａ／Ｄコンバータ６ｃの入出力およびイメージメモリ
５ａの書き込み処理等を同期制御する。

ＣＲＴドライバ４ａは、ＴＶ左カメラｂより与えられた
階調データによりインパネ中央付近に設置されたＣＲＴ
４ｂを駆動する。つまり、ＣＲＴ４ｂ上にはＴＶ左カメ
ラｂにより撮像した自車前方のシーンが映し出される（
第４図参照）。

次に、第３図に示したフローチャートを参照してＣＰＵ
Ｉの概略動作を説明する。

ＣＰＵＩは、電源が投入されるとＳｌ　（フローチャー
トに付した番号を示す：以下同義）においてＲＡＭ　３
　、イメージメモリ５ａおよび各構成要素を初期化した
後、以下に説明するＳ２〜Ｓ３０の処理を繰り返し実行
する。

Ｓ２’？［、ＴＶ左カメラｂ、Ａ／Ｄコンバータ６ｃお
よびイメージメモリ５ａを制御して、ＴＶ左カメラｂに
より撮像した前方のシーンの、１フレーム５１２　Ｘ　
４８０画素分の階調データをイメージメモリ５ａに書き
込む。第４図は、このときイメージメモリ５ａに書き込
まれる前方シーンのモデルであり、以下においてはこの
画像（原画像）を構成する各画素をＸｌ　ｙ座標系で示
すものとする。

８３〜Ｓ７においては、Ｓ２においてサンプリングした
前方シーンをｙ軸に平行に多分割するラインを設定し、
各ライン毎にそれに沿って並ぶ画素の階調が急激に変化
する点、すなわち濃度変曲点を検出する。第４図に示し
た破線がそのラインであり、このライン上に白線がある
ときには第５ａ図に示したような階調変化が現われ、先
行車があるときには第５ｂ図に示したような階調変化が
現われ、路面に映った影があるときには第５Ｃ図に示し
たような階調変化が現わるので、その変化の境界点（変
曲点）を濃度変曲点として検出する（第５ａ図ん第５ｃ
図のＯ印およびΔ印）。

なお、本実施例ではＸ軸方向に１０画素ピッチで分割ラ
インを設定するので、実際には図示より遥かに細かい間
隔となる。また、濃度変曲点の検出範囲をｙ座標１９０
から３５０までの間に限定している。

より具体的に説明する。

Ｓ３ではＸ座標を１０にして開始ラインをセクトし、Ｓ
４では注目しているラインのｙ座標１９０で特定される
画素から逐次上側（ｙ軸負側）の画素に注目して変曲点
を検出する。これにおいては、ｙ座標量で特定される画
素の階調をｒｌ、）’座標量−１で特定される画素の階
調をｒ２．Ｙ座標量−２で特定される画素の階調をｄｌ
、ｙＪ！標ｉ　−３で特定される画素の階調をｄ２とす
るとき。

（ｒｔ＋ｒ２）／２＋Ｃｔ＜（ｄ＋＋ｄ２）／２　−・
ｃ。

であればｙ座標量で特定される画素を白線のエツジを表
わす変曲点と見做し、 （ｒ　１＋　ｒ７　）／２　　Ｃ２＞（ｄ　］＋ｄ２）
／２　　・・・（２）であればｙ座標ｉで特定される画
素を先行車や路面に映った影のエツジを表わす変曲点と
見做す。

このように、２画素の平均階調により、変曲点を検出し
ているのでノイズの影響を小さくすることができる。な
お、上記の第（１）式および第（２）式において０１お
よびＣ２は定数であり、ここでは、前者を２０、後者を
１５とした。

第４図に示した０印は白線のエツジと見做した変曲点を
、Δ印は先行車や影のエツジと見做した変曲点をそれぞ
れ示す。

Ｓ４において注目しているラインに現われた最初の変曲
点を検出すると、Ｓ５において後述するエツジテーブル
にそのｙｓｆｉおよび、白線と先行車や影の区別（ｗ／
ｓ）を書き込み、それが最終ライン（ｘ＝５００）でな
ければ、Ｓ７においてＸ座標を１０インクリメントして
次ラインをセットする。

Ｓ８では、各変曲点に隣接する変曲点との間のＸ座標の
差Δｙを求め、エツジテーブルに書き込む。これは、Ｘ
軸方向の分割ピッチが一定であるので、それらの変曲点
を結ぶ線分の傾きを示すことになる。

Ｓ９では、Δｙに関する類似度を求めてエツジテーブル
に書き込み、ラベルを付す。これにおいては、各変曲点
において、その右側に隣接する変曲点との間のＸ座標の
差をΔｙ１とし、左側に隣接する変曲点との間のＸ座標
の差をΔｙ２とするとき、Δｙ１−Δｙ２の絶対値が１
以下であれば、これらの隣接する３つの変曲点は１つの
クラスタに属するものとして同一のラベルを付する。

このようにして完成されたエツジテーブルの一例を次の
第１表に示す（部分）。

第　　　１　　　表 Ｓ１０においては、エツジテーブルにおいて、所属画素
が３以上のクラスタを抽出してクラスタテーブルを作成
し、Ｓ１１においては、該クラスタテーブルに各クラス
タに所属する画素配列を直線近似するための直線パラメ
ータ、すなわち、始点座標と終点座標および、その直線
の傾きで示される右側白線の候補と左側白線の候補の区
別（Ｒ／Ｌ）　　を書き込む。

クラスタテーブルの一例を次の第２表に示す。

第　　　２　　　表 Ｓ１２においてはクラスタテーブルから、右側白線の候
補と左側白線の候補をそれぞれ１つ選択し、Ｓｉ２にお
いてその交点の座標を求める。このとき、正しく右側白
線と左側白線を選択していれば求めた交点は透視点を示
すことになるので、Ｓ１４においてこの評価を行なう。

ここでは、ＴＶカメラ６ｂの設置位置とその角度により
、自動車の振動等を考慮して透視点の現われる範囲を定
めてあり、その範囲にある交点を適合と判定している。

交点が不適合であれば、Ｓ１６で次の右側白線の候補と
左側白線の候補を選択するが、それらの候補がないとき
にはＳ２に戻る。

交点が適合であれば、Ｓ１７において、ＴＶカメラ６ｂ
のチルト角αを求める。これは、第７ａ図に示すように
、光軸のｙ座標をＹｚ、Ｓ１４で判定した透視点ＶＰの
ｙ座標をｙｏとするとき、ａ　　＝ｊａｎ−’　　（ｙ
　　２　　　　　ｙ　　ｏ　　）／Ｓ　　Ｙ　　　　　
　　　　　＝４３）で与えられる。ただし、ＳＹはｙ軸
のスケールファクタであり、ｙ軸方向の有効画素数（ｙ
座標に対応）をｙｐとし、ＴＶカメラ６ｂの焦点距離を
Ｆ。

受光面のｙ軸方向の寸法ををＹｓとするとき、ＳＹ　＝
Ｆ−Ｙｓ／Ｙｐ　　　　　　　　　・・（４）で与えら
れる。

チルト角αが求まると、３１８において、両側の白線間
隔：すなわちレーン幅Ｗを算出する。ここでは、光軸か
ら左側白線までの距離Ｌｓと光軸から右側白線までの距
離Ｒｓとに分けて求めた後、合計する。

光軸から左側白線までの距離Ｌｓは、左側白線上の点の
座標をＣｘＱｖｙＱ）とするとき。

Ｌｓ＝−５Ｙ・（ｘ２−Ｘ　Ｑ）・ｈ／ＳＸ　＃（（ｙ
２−ｙ　Ｑ）・ｃｏｓａ−ＳＹｓｉｎａ）・・・（５） で与えられ、光軸から右側白線までの距離Ｒｓは、右側
白線上の点の座標を（ｘｒ＋ｙｒ）とするとき、 Ｒｓ＝−ＳＹ（ｘ２−ｘｒ）・ｈ／ ＳＸ　・（（ｙ２　−ｙ　ｒ）・ｃｏｓｃｃ−３Ｙｓｉ
ｎα）・・・（６） でえられる。ただし、上記第（５）式および第（６）式
において、ｘ２は光軸のＸ座標、ｈはＴＶカメラ６ｂの
路面よりの高さ、ＳＸはＸ軸のスケールファクタであり
、Ｘ軸方向の有効画素数（Ｘ座標に対応）をＸｐとし、
ＴＶカメラ６ｂの受光面のＸ軸方向の寸法をＹｓとする
とき、 ５Ｘ＝Ｆ−ＸＳ／Ｘｐ　　　　　　　　・・・（７）で
与えられる。

Ｓ１９においては、光軸から左側白線までの距ｆｉＬｓ
と右側白線までの距離Ｒｓとを合計したレーン幅Ｗにつ
いての評価を行なう０通常の場合。

レーン幅は３．６ｍ前後の値であるが、求めたレーン幅
がこの値に近ければ適合と判定し、３１２またはＳ１６
において選択した右側白線の候補と左側白線の候補は妥
当性があり、それに基づいて求めた透視点ＶＰおよびＴ
Ｖカメラ６ｂのチルト角αは信頼性のあるものと判定す
る。なお、妥当性がないものと判定したときは８１６に
おいて次の右側白線の候補と左側白線の候補を選択する
が、それらの候補がないときにはＳ２に戻る。

Ｓ２０では、透視点ｖＰのＸ座標ｘＯで示されるライン
（以下中心ラインという）に関して前述と同様に濃度変
曲点を検出する。この場合は、中心ライン上のｙ＝３５
０からＹ　＝　’／　ｏまでの全画素について濃度変曲
点を検出する。

Ｓ２１では、中心ライン上に現われた濃度変曲点をグル
ープ化する。これについて、第６ａ図および第６ｂ図を
参照されたい。

第６ａ図に示すように先行車があるときには高さ方向に
階調分布が現われるが、第６ｂ図に示すように路面上に
映った影があるときには距離方向に階調分布が現われる
。ところが、２次元の写像においては、距離と高さの区
別がないのでいずれもｙ軸方向の階調分布となる。しか
しながら、先行車の画像を通るライン上の階調分布を調
べると第６ａ図の右側に示すように複数の濃度変曲点が
呪われ、路面上の影の画像を通るライン上の階調分布を
調べると第６ｂ図の右側に示すように高々４つの濃度変
曲点しか現われない。つまり、ＴＶカメラ６ｂのチルト
角αを用いれてｙ軸上に投影した自動車の高さにより濃
度変曲点をグループ化することにより、先行車と見做し
得る濃度変曲点群を抽出することができる６本実施例に
おいては。

自動車の高さを２ｍとして濃度変曲点をグループ化して
いる。この場合、５つ以上の濃度変曲を含むことを条件
とし、グループ間での濃度変曲点の重複を許している。

Ｓ２３においては先行車と見做し得る濃度変曲点のグル
ープがあるとき、そのうち最も距離が近いものを選択し
、Ｓ２４においてはそれに基づいてサブ領域をセットす
る。このサブ領域は、選択したクラスタに所属する濃度
変曲点のうち最下端（ｙ座標が最大）の点を含む低辺お
よび、その点を得る路面での地上高２ｍをｙ軸上に投影
した高さを有し、右側白線と左側白線との間に内接する
矩形である。

Ｓ２５では、サブ領域内を５画素ピッチで垂直に分割す
るラインを設定し、各ライン毎の濃度変曲点を求める。

このとき、２つ以上のラインに、５つ以上の濃度変曲点
が現われると先行車ありと判定してＳ２９に進むが、そ
うでないときには５２８において次に距離が近いグルー
プを選択してＳ２４に戻る。また、次のグループがなけ
ればＳ２に戻る。

Ｓ２９では、サブ領域に含まれる濃度変曲点群のうち最
下端の点のｙ座標ｙ１、すなわち、路面と先行車との境
界に対応するｙｏ標を用いて先行車までの距離りを算出
する。これについて第７ａ図およびその一部を拡大して
示した第７ｂ図を参照して説明する。これより、 Ｄ／ｈ＝Ｄ’／ｈ’　　　　　　　　　　　・・・・（
８）つまり。

Ｄ＝Ｄ’・ｈ／ｈ’　　　　　　　　　　・・・・（９
）を得る。また、 Ｄ’＝Ｄ”＋Δ ＝ＦｃＯ８ａ十Ｋ（ｙ２−ｙｌ）ｓｉｎα・・・（１０
）ｈ’＝（ｙｔ　　　ｙｏ）ｃｏｓα−（１１）ただし
、 Ｋ＝Ｙｓ／Ｙｐ＝Ｆ／ＳＹ　　　　　＝（１２）である
ので、 Ｄ＝ＳＹ　（１＋（ｙ２−ｙ　１）Ｌａｎα）　・ｈ／
（ｙｉ　　ｙｏ）・・（１３） となる。

つまり、この第（１３）式に上記処理で先行車と路面と
の境界に対応するｙ座標をｙｌを代入して距ＷＩＤを算
出する。

Ｓ３０では、算出した距離りのデータをＣＲＴドライバ
４ａに転送する。

ＣＲＴドライバ４ａは、このデータを検出した車輌に近
接して文字表示する。

この後は、Ｓ２に戻って上記を繰り返す。

なお、上記の実施例の８９においては、隣り合う３点間
で、それぞれ隣り合う２点のｙ座標の差Δｙ（直線の斜
きに対応）を求め、それらの偏差により３点の類似度を
求めるでいたが、各Δｙの比よりその類似度を求めても
良い。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば、監視方向のシー
ンの２次元写像の画情報の断面を監視し。

その変化状態からエツジを検出した後、共通の属性を有
するエツジ群をグループ分けしているので、簡単な条件
付けにより、車両の走行帯や障害等の情報を適確に検出
することができる。

また、２次元の画情報の逆写像を求めることにより、シ
ーン内の任意の位置、例えば、先行車両等までの距離を
正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の車載測距装置のシステム構成を示す
ブロック図である。 第２図は第１図に示したＴＶ左カメラｂの配置を示す側
面図である。 第３図は第１図に示したマイクロコンピュータｌの動作
を示すフローチャートである。 第４図は第１図に示したイメージメモリ５ａｌｌ’Ｌに
書き込まれた自動車の前方シーンの一例を示す平面図で
ある。 第５ａ図、第５ｂ図および第５ｃ図はそれぞれ白線、先
行車および路上の影の濃度断面の概略を示すグラフであ
る。 第６ａ図および第６ｂ図はそれぞれ先行車および路上の
影を詳細に示す平面図である。 第７ａ図は距離検出の原理を説明するための説明図、第
７ｂ図はその一部を詳細に示す拡大図である。 にマイクロコンピュータ （エツジ検出手段、走行帯情報抽出手段。 位置情報発生手段、距跪検出手段） ２：読み出し専用メモリ ３：読み書きメモリ ４．５，６，１　：入出力ポート ４ａ　：　ＣＲＴドライバ　　　　４ｂ　：　ＣＲＴ５
ａ：イメージメモリ ６ａ　：　ＴＶカメラコントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）設定監視方向のシーンの少なくとも一部を２次元
   領域に写像した原画情報を発生する原画情報発生手段； 前記２次元領域を多分割するラインに沿って前記原画情
   報の変化を調べ、それぞれにおいて該原画情報に大きな
   変化が表われた部位をエッジとして検出するエッジ検出
   手段； 前記エッジ検出手段の検出した複数個のエッジのうち、
   共通の属性を有するエッジ群を直線近似し、車両の走行
   する走行帯を示す走行帯情報を抽出する走行帯情報抽出
   手段； 前記シーン内の任意の位置を示す位置情報を発生する位
   置情報発生手段；および、 前記位置情報および前記走行帯情報より、車両から該位
   置情報で示される位置までの距離を検出する距離検出手
   段； を備える車上距離検出装置。
2. （２）前記位置情報発生手段は、前記エッジ検出手段の
   検出した複数個のエッジに、所定の属性を有するエッジ
   群があるとき、該エッジ群の前記２次元領域における位
   置に基づいて前記位置情報を発生する、前記特許請求の
   範囲第（１）項記載の車上距離検出装置。