JPH03535A - 移動車の前方車認識装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は移動車の前方車認識装置に関し、特に、例えば
自軍の前方を走行する前方車の自車進行方向に対する姿
勢角を認識するための認識装置に関する。

（従来の技術） 画像処理により外界を認識する従来技術として、例えば
特開昭６１−２４０３０７号がある。

この特開昭の技術は、移動体の特徴点（複数）の像と無
限遠縁とから、移動体の位置及び方向を推定するもので
ある。この場合の移動体の方向とは自軍位置からその移
動体までの方位角である。

一方、ＣＯＤカメラ等の撮像装置を用いて前方車両を認
識して、その前方車両に対して追従走行を行なうのに必
要なパラメータは、 ■：その前方車までの車間距離、 ■：自軍と前方車との横方向の偏差距離、■：そして、
自軍の進行方向に対する前方車の進行方向角度（即ち、
姿勢角）である。

（発明が解決しようとする課題） ■の車間距離、■の偏差距離は従来からも種々の方法で
容易に求められていた。しかし、■の姿勢角は、従来で
は高度な画像解析に頼っていたものであった。また、前
記特開昭で行なわれているは、画像解析は簡便なもので
あるものの、せいぜい、自軍位置からその移動体までの
方位角が求めるに過ぎず、とても姿勢角を検出するまで
には至っていない。

そこで、本発明の目的は、簡便にこの姿勢角を検出する
ことにより前方車を認識する移動車の前方車認識装置を
提案するところにある。

（課題を達成するための手段及び作用）第１図の本発明
の原理を示す。図中、１，２は車両の左右対称の部分、
例えば、左右のテールランプを示す。このテールランプ
１，２の夫々の縦の左辺３及び右辺４の長さは、ＴＬ　
、Ｔ８　（ＴＬ＝Ｔ８）である。また、このテールラン
プの左右間の距離は２・βである。このテールランプ等
の左右対称物をカメラ等の画像入力手段で取り込むとき
の光学像がＺ軸方向から見た状態で第１図に示されてい
る。入力手段としてのカメラ５の光軸は上記対称物の中
心を通るように設定されているとする。また、カメラ５
の位置（即ち、自車位置）から前方車のテールランプま
での距離りは従来の手法で検出する。

テールランプ１，２がＸＹ平面でＺ軸の周りにθだけ回
転しているとする、即ち、前方車の姿勢角がθであると
する。尚、θはＹ軸から反時計回り方向を正とし、０≦
θく９０度である。カメラ５から左辺３までのＸ方向距
離は、 Ｄ　−Ｑ　−５ｉｎθ カメラ５から右辺４までのＸ方向距離は、Ｄ＋ｎ・ｓｉ
ｎθ である。テールランプ１．の左辺３．右辺４の像を６に
示し、夫々の像の長さを、ＴＬ’、ＴＲ’とする。カメ
ラ５のレンズに近軸条件が成立しているとすれば、 が成り立つから、 が得られる。ここで、γ１は線分比であり、とした。尚
、（２）式では対称物間の実際の長さβを用いているが
、その代わりに、画像６中で測定された距離β°を用い
ても等価である。

然して、本発明の構成は、外界認識のための画像入力手
段を備えた移動車の前方車認識装置において、自軍と前
方車との車間距離を検出する第１の検出手段と、前記画
像入力手段より入力された画像より、前方車の所定の左
右対称部分について抽出された部分画像に基づいて、前
記対称部分の左右夫々の画像中の大きさ並びにこの対称
部分間の距離を検出する第２の検出手段と、これら検出
手段により検出された車間距離と前記対称部分の左右夫
々の画像中の大きさとこの対称部分間の距離とに基づい
て、前方車の自軍に対する相対的姿勢角を演算する演算
手段とを備えたことを特徴とする。

（実施例） 以下添付図面を参照して、本発明の姿勢角検出を、前方
車の追従走行制御に応用した実施例を説明する。この実
施例は、第１図に示した原理を更に拡張したもので、前
方車が自軍に対して横に偏位している場合でも姿勢角θ
を検出しようというものである。また、本発明では本質
的には対称物の像の長さを問題にすればよいが、実際の
車両では、直線的な形状の対称物は少なく弧状のものの
方が多いことに鑑みて、以下説明する実施例では、この
対称物の線の長さではなく面積を問題にすることとする
。これは、曲線形状は矩形等で近似してその矩形の線分
比γ°を（３）式に従って求めるよりも、面積比から線
分比γ１を計算する方が誤差が少ないからである。この
点について後述の説明から明らかになる。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は夫々、実施例の前方車認識装置
及び前方車追従走行制御装置をブロック的に示したもの
である。第２Ａ図において、１０は外界の画像を得るた
めのカメラである。カメラ１０で得られた画像は画像処
理部１２で例えば所定の色の画像信号を抽出し、さらに
二値化処理等を行なう。所定色とは、例えば、テールラ
ンプの色等である。これらの処理を行なわれた画像信号
は前方車認識装置１８に送られる。一方、１１は前方車
との車間距離りを測定するためのレーザ光を放射するレ
ーダヘッドであり、反射レーザ光はへラド１１で受信さ
れ、この受信信号は測距信号処理部１３でノイズ成分の
除去等の処理が行なわれて、前方車認識装置１８に送ら
れる。

認識装置１８は４つの算出モジュールからなる。面積比
／対称体長算出モジュール１８ａは、対称物である左右
のテールランプ等の画像の面積比γ及び長さ２を計算す
るモジュールである。横偏差算出モジュール１８ｂは自
軍に対する前方車の横偏差ｙを、画像処理部１２が取り
込んだ画像及び車間距離りから算出する。車間距離算出
モジュール１８ｃは測距信号から前方車との車間距離り
を算出する。

姿勢角算出モジュール１８ｄはγ、β、　ｙ、　Ｄから
前方車の姿勢角θを計算して、γ、ｘ、ｙ。

Ｄに加えて姿勢角θを、第２Ｂ図に示された追従走行制
衡装置３０に送る。

第２Ｂ図において、４０は加減速制御部であり、４１は
操舵制御部である。これら制御部４０．４１は、認識装
置１８による前方車までの距離り、横偏差ｙ、姿勢角θ
等の認識結果に基づいてスロットルアクチュエータ４３
．ステアリングアクチエエータ４４及びブレーキアクチ
ュエータ４２を制御して走行制御を行なう。即ち、加減
速制御部４０は、前方車までの距離Ｄ、及び車速等に基
づいて自軍の車速を決定し、この車速に対応するように
スロットルアクチュエータ４３若しくはブレーキアクチ
ュエータ４２を制御する。同じく、操舵制御部４１は、
前方車の自軍に対する横側差ｙ、前方車の姿勢角θ等に
基づいてステアリングアクチュエータ３ｏを制御する。

こうして、前方車に対する追従走行制御が行なわれる。

第３Ａ図は一般的な車両の背面図であり、この車両が前
方車であるとする。この図においては、ブレーキランプ
５０Ｌ、５０Ｒやウィンカ５１Ｌ、５１Ｒ等は左右対称
である。第４図は自車６０の前方に前方車６１があり、
即ち、前方車６１は自車６０に対し、Ｘ軸方向にり、Ｙ
軸方向にｙだけずれ、そのときの姿勢角をθとする。第
３Ｂ図は、第４図の状態で後述の画像入力手段から得ら
れた画像を示したものである。

面積比γの算出原理を第５図に従って説明する。第５図
は第２Ａ図に示された前方車の背面像からテールランプ
部分を抽出したものである。もし対称物として、ブレー
キランプ５０の面積比を求めるのであれば、前述の所定
色を赤として、画像処理部１２がブレーキランプ像を抽
出して、二値化処理を施す。この二値化像は第５図に示
すようになる筈である。第５図において、Ｇは・左右の
ブレーキランプ間の中心であり、ａ′はＧから左右のブ
レーキまでの画像状の距離である。算出モジュール１８
ａは、第Ｓ図に示された５０Ｌと５ＯＲとの画素数ＮＬ
、ＮＲを数え、 Ｌ γ；□　　　　　　　　　　・・・・・・（４）Ｎ。

から、面積比γを計算する。

次に、横側差ｙ、左右のブレーキランプ間の実際の長さ
βの算出方法について、第５図、第６図により説明する
。図中、Ａは自軍のカメラ位置であり、ＰＱはこの後端
面なモデル化したときの後端エツジ部分の直線である。

ｆはカメラのレンズの焦点距離であり、αは視角である
。また、Ｅ。

Ｆは撮像面である。

車間距離りは算出モジュール１８ｃが測距信号に基づい
て計算する。また、β°は、第Ｓ図において、Ｇからの
画素数として計算される。従って、 ２＝−・℃゛　　　　　　　　　　　　・・・・・・　
（５）である。横偏差ｙについても、ＧからＸ軸までの
画素数をＮ、とすれば、 ｙ＝−・　Ｎ、　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・　（６）である０以上が、算出モジュール１８ａ、１
８ｂ、１８ｃにおけるγ、Ａ、　ｙ、Ｄの算出手法であ
る。

次に、算出モジュール１８ｄにおける姿勢角算出手法に
ついて第６図を参照しつつ説明する。同図において、三
角形ＡＥＦと三角形ＡＰ’　Ｑ’とが相似であることか
ら、姿勢角θについての方程式を得ることができる。即
ち、θは、（８）式で表わされるθの関数ｆ（θ）につ
いての方程式％式％（７） を解いて得ることができる。ここで、ｆ（θ）はで（θ
）＝ （γ０÷１）・ｙＤ−ｓｉｎθ−（ｙ　”−１）　・Ｄ
２・ｃｏｓθ−（ｙ　”−１）　・ｙＩ２ｓｔｎ”θ＋
（γ０÷１）−ＤＩ２−ｃｏｓθ−５ｉｎθ・・・・・
・（８） で表わされる。ここで、γ０は（４）式から、γ°＝γ
゛″　　　　　　　　　・・・・・・（９）である。何
故なら、面積比は線分比の平方であるからである。

（７）式は非線形方程式であるから、例えば、Ｎｅｗｔ
ｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法を適用して数値的に解くことが
できる。Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法を適用した場
合、姿勢角θは近似的に、 で表わされる。ｎは１，２．３・・・であり、また、θ
１の初期値θ。は、（７）、（８）式をｙ＝。

について解くことにより、 となる。（１１）式は、第１図に関連して説明した（２
）式と同じである。

以上が姿勢角算出モジエール１８ｄにおけるθの算出方
法である。

尚、一般にカメラによる画像には、横偏差ｙにある像に
歪が発生している。この歪は視角αに比例するので、（
１０）式のθを更に精度良く計算することができる。即
ち、その比例定数をεとすれば、 θ１　＝θｌｌや、十ε・α　　　　・・・・・・　（
１３）である。

本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。例えば、第２図実施例では、横偏差ｙを考慮して
いたが、とのｙが小さい場合は、ｙによる影響は例えば
面積比γを計算する精度に比して小さい。かかるときは
、（２）式のように、ｙを無視してθを計算することが
できる。

また、上記実施例では、テールランプを対称物として説
明してきた。しかし、本発明は車両の後部にある対称物
であれば、いかなるものにも適用可能である。

また、本発明によって得た前方車の姿勢角の利用は、前
方車追従走行制御に限られない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の移動車の前方車認識装置に
よれば、車間距離と、画像より得られたところの前方車
の所定の左右対称部分夫々の画像中の大きさ並びにこの
対称部分間の距離とに基づいて、前方車の自車に対する
相対的姿勢角を演算することができるので、従来よりも
遥かに容易に姿勢角を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、 第２Ａ図及び第２Ｂ図は本発明を適用した実施例システ
ムの構成をブロック的に示す図、第３Ａ図、第３Ｂ図は
夫々、前方車の背面図、斜め背面図、 第４図は自軍と前方車との位置関係を説明する図、 第５図は前方車のブレーキランプの画像処理後の状態を
示す図、 第６図は実施例における姿勢角θを算出する原理を説明
する図である。 図中、 １．２・・・車両の左右対称部分、３，４・・・左右対
称部分の左辺及び右辺、５・・・画像入力手段、６・・
・像、１０・・・カメラ、１１・・・レーザレーダヘッ
ド、１２・・・画像処理部、１３・・・測距信号処理部
、１８・・・前方車認識装置、１８ａ・・・面積比／対
称体長算出モジュール、１８ｂ・・・横偏差算出モジュ
ール、１８ｃ・・・車間距離算出モジエール、１８ｄ・
・・姿勢角算出モジュール、３０・・・追従制御装置、
４０・・・加減速制御部、４１・・・操舵制御部、４２
・・・ブレーキアクチュエータ、４３・・・スロットル
アクチュエータ、４４・・・ステアリングアクチュエー
タ、５０Ｌ、５０Ｒ・・・ブレーキランプ、５１Ｌ、５
１Ｒ・・・テールランプ、６０・・・自車、６１・・・
前方車、Ａ・・・自軍カメラ位置、Ｇ・・・前方車両中
心、β・・・対称物長、Ｄ・・・車間距離、ｙ・・・横
偏差、θ・・・姿勢角、ｆ・・・焦点距離である。 第３Ａ図 公、９４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外界認識のための画像入力手段を備えた移動車の
   前方車認識装置において、 自車と前方車との車間距離を検出する第１の検出手段と
   、 前記画像入力手段より入力された画像より、前方車の所
   定の左右対称部分について抽出された部分画像に基づい
   て、前記対称部分の左右夫々の画像中の大きさ並びにこ
   の対称部分間の距離を検出する第２の検出手段と、 これら検出手段により検出された車間距離と前記対称部
   分の左右夫々の画像中の大きさとこの対称部分間の距離
   とに基づいて、前方車の自車に対する相対的姿勢角を演
   算する演算手段とを備えた移動車の前方車認識装置。