JPH04113214A

JPH04113214A - 車間距離検出装置

Info

Publication number: JPH04113214A
Application number: JP2235317A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Maekawa; 前川　ひろ子
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1992-04-14
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: DE4125688A1; JPH0812073B2; DE4125688C2; US5255064A

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）この発明は、演算時間を短縮できるようにした自動車の
車間距離検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、イメージセンサを利用した車間距離検出装置はよ
く知られており、例えば特公昭６３−４６３６３号公報
がある。第５図はその一例である装置のブロック図であ
る。第５図において、左右の光学系は基線長し隔てて配
置されており、各々の光学系はレンズ１．２と、焦点距
離ｆ離れて配置されたイメージセンサ３，４で構成され
ている。

レンズ面からＲの距離にある対象物５の像は、レンズ１
．２によってイメージセンサ３４上に結像される。イメ
ージセンサ３，４よす得られる画像信号は各々Ａ／Ｄ　
（アナログ／ディジタル）変換器６．７にてディジタル
信号に変換され、メモリ８．９に格納される。

メモリ８，９に格納された画像信号は、ＣＰＵ１０にお
いて画像処理され、対象物５までの距離が演算される。

ＣＰＵｌ０は、まずメモリ８および９がらイメージセン
サ３および４の左上端に相当する画素信号ａ１およびｂ
＋を読み出し、その差の絶対値Ｃｚ＝ｌａ＋　　ｂ＋ｌ
をとる。

次に、各々左端から一つ右にある画素信号ａ２ｂ２を読
み出し、その差の絶対値ｃ１□−１ａｚｂｚを演算する
。

この操作を画面の画素全てに対して順次行い、その演算
結果を足し合わせて、Ｓ、−Σｃ、ｉ　を求める。

次に、イメージセンサ３の左上端に相当する画素信号ａ
、と、イメージセンサ４の左上端から一つ右にある画素
信号ｂ２を読み出し、Ｃｚ＋　＝　ｌ　ａｔ−ｂｚを求
め、さらに、上記と同様にして差の絶対値の積算ｓ２−
Σｃｚｉ　を得る。

以下、イメージセンサ４に対応する画像信号について、
一画素づつ順次右にずらせた場合の画素信号の差の絶対
値の積算値ｓｉを求め、その最小値がｓｊであれば、左
右の画像はｎ画素ずれていることになる。

いま、画素のピッチをｐとすれば、左右のずれ量はｎ”
ｐであり、三角測量により、対象物５までの距離が（１
）式で得られる。

Ｒ＝　Ｃｆ”　Ｌ）／　（ｎ”　Ｐ）−（１）（発明が
解決しようとする課題〕従来の車間距離検出装置は、以上のように構成されてい
るので、イメージセンサ３．４より得られる画像信号の
比較を画面全体について行う場合、演算時間が長すぎる
ために、車間距離警報装置や自動追尾装置などのシステ
ムに応用することができず、自動車用車間距離検出装置
としては、実用的でない。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、画像処理時間が短く、かつ信転性の高い、車
間距離警報装置や自動追尾装置にも応用可能な車間距離
検出装置を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明に係る車間距離検出装置は、左右あるいは上下
に所定の距離を隔てかつレンズと２次元イメージセンサ
の光軸を合わせて設置した１対の光学系と、各イメージ
センサより出力される画像信号を記憶する１対のメモリ
と、この１対のメモリに記憶された画像信号のいずれか
一方にウィンドウ設定手段により設定されたウィンドウ
内の基準画像信号を記憶するウィンドウメモリと、ウィ
ンドウメモリ内の基準画像信号と所定時間後にウィンド
ウの設定されているメモリに格納される画像信号とを比
較処理することにより、ウィンドウを更新するとともに
、予め定めたシフトパターンを用いて画像を１ビットあ
るいは複数ビットずらしながら左右あるいは上下の画像
比較を行い、補間演算により得られた左右あるいは上下
画像いずれかから距離を算出する中央処理装置とを設け
たものである。

［作　用］この発明においては、１対の光学系の各々のイメージセ
ンサの出力信号をメモリに記憶し、いずれか一方のメモ
リとドライバがウィンドウ設定手段で設定するウィンド
ウに対応した基準画像信号をウィンドウメモリに記憶す
るとともに、中央処理手段により、この基準画像信号と
他方のメモリの画像信号を予め定めたシフトパターンを
用いて１ビット、あるいは複数ビットシフトしながら画
像比較を行ない、画像のずれを検出して車間距離を算出
し、所定時間後にウィンドウが設定されている方の画像
信号と基準画像信号とを比較して、画像のずれを算出し
、ウィンドウの位置を自動的に設定し直し、距離算出時
に補間演算により得られた画像のずれから距離を算出す
る。

〔実施例〕

以下、この発明の車間距離検出装置の実施例を図面とと
もに説明する。第１図は、その一実施例の構成を示すブ
ロック図である。図において、基線長りを隔てて水平に
配置した１対の光学系では、前走車である対象物５をレ
ンズ１，２を介して、そのレンズと光軸を合わせて設置
して、ビデオカメラを構成している２次元イメージセン
サ３．４上に結像させるようになっている。

２次元イメージセンサ３．４はレンズ１，２の焦点路Ｎ
ｆだけ離れた位置に配置され、また対象物５はレンズ１
，２のレンズ面から距離Ｒの位置にある場合を示してお
り、対象物５はこの場合、車両である。

２次元イメージセンサ３．４の出力は、Ａ／Ｄ変換器６
．７を介して、所定のサンプリング周期でディジタル信
号に変換され、そのデータはメモリ８９に格納されるよ
うになっている。

メモリ８．９に格納された画像信号は、ＣＰＵ１０（中
央処理装置）と表示装置１１に送られ、ＣＰＵｌ０では
画像処理した後、三角測量により車間距離を算出し、表
示装置１１では画像信号とともにその算出した車間距離
を表示するようにしている。

ウィンドウ形成装置Ｉ２は、運転者が表示装置１１によ
り前方の映像を見ながらスイッチで確認しながら、画面
上のある部分、すなわち、対象物５を含む領域にウィン
ドウを設定するもので、ＣＰＵｌ０では、ウィンドウに
ある画像を基準画像として画像処理を実施している。

なお、この実施例では、ウィンドウの設定を左画像とし
ているが、右画像としてもよい。

次に動作について説明する。対象物５の像はレンズ１．
２により２次元イメージセンサ３４上にそれぞれ結像さ
れ、２次元イメージセンサ３４より得られた画像信号は
各々Ａ／Ｄ変換器６７に送られ、そこで、ディジタル信
号に変換され、メモリ８，９に各々格納される。

メモリ８，９に格納された画像信号はＣＰＵ１０と表示
装置１１に送られ、ＣＰＵｌ０では、画像処理した後、
三角測量法により車間距離を算出して、表示装置１１に
画像信号とともに、表示する。

一方、ウィンドウ形成装置１２は、運転者が表示装置Ｉ
Ｉにより前方の映像を見ながらスイッチで確認しながら
、画面上において、対象物５を含む所定領域にウィンド
ウを設定する。

これにより、ＣＰＵｌ０はウィンドウにある画像を基準
画像として画像処理を行う。

ここで、このＣＰＵｌ０における画像処理についてさら
に詳述する。第２図はウィンドウ内の基準画像信号を基
に画像比較する領域を示している。

すなわち、ＣＰＵｌ０は、運転者が表示袋２１１を見な
がらスイッチにより設定した第２図（Ａ）に示すように
、ウィンドウ１３内の基準画像Ａに対応するメモリ８の
画像信号ａｉと、所定のシフトパターンに応じて、第２
図（Ｂ）　　に示すｊビットシフトした右画像Ｂｉの比
較領域１４に対応するメモリ９の画像信号ｂ　（ｉ＋ｊ
）を、各画素毎の画像信号の差の絶対値の総和ｃｊ＝Σ
］ａｔ　−ｂ　（ｉ＋ｊ）　　ｌを演算する。このよう
にして、ウィンドウの設定により、画像比較する面の画
素数が減少して、処理時間が短縮できる。

右画像Ｂをシフトする際に用いられるシフトパターンは
、計測可能な最大車間路＃Ｒ１時の左右画像のずれ量ｊ
−０と、上記（１）式と計測可能な最小車間距離Ｒ０で
決まる最大のずれ量ｊ−ｐ間で定義された関数で、パタ
ーンに応して１ピントあるいは複数ビットシフトした右
画像Ｂの比較領域１４を選択するため、予め設定されて
いる。

これは１ピントずつ左右画像の比較をした場合、（１１
式より距離検出の分解能が画像のずれ量に比例するため
に、画像のずれ量が大きい近距離では、必要以上の精度
で測距していることになる。

そこで、近距離はどシフトビット数を多くすることによ
って、演算回数を減らし、処理時間の短縮を図っている
。シフトパターンの形状は、要求される分解能や、最も
精度の高い距離情報が必要な領域等、車間距離計の仕様
によって異なるが、この実施例では、第４図（Ａ）のよ
うに画像のずれ量に比例して階段状に変化するパターン
とし、パターン参照は以下の方法で行なっている。

演算回数Ｎ回目のシフトパターンと画像のずれ量ｊの関
係を５（ｊ）、右画像Ｂの比較領域１４をｂ（ｉ十ｊ）
とすると、Ｎ＋１回目はｂ　（ｉ＋　（ｉ＋５（ｊ）ｌ
　）、Ｎ＋２回目はｂ　（ｉ＋　（ｊ＋５（ｊ）＋Ｓ（
ｊ＋５（ｊ）　ｌ　）、以下同様の手続きにより順次パ
ターンにしたがって右画像Ｂを選択する。

ウィンドウ１３内の基準画像Ａと上記の手順により選択
した右画像Ｂにおいて、画素毎に画像信号の差の絶対値
の総和ｃｊ＝Σ１ａｉ　−ｂ　（ｉ＋ｊ）　　ｌを各々
求める。

その最小値をａとして、ｍ＜２であれば、ｎ＝ｍ、ｍ＞
＝２であれば、ｃ　（ｍ−１）　　　ｃ　（ｔｔ＋１　
）を求めて３点補間を行ない、ｎ＝（補間値ｍ　＋　）
とし、画素のピッチ数をＰ、さらに光学系の基線長Ｌ、
レンズの焦点距離をｆ、対象物５までの車間距離をＲと
すれば、Ｒは上記（１）式により求められる。

ここで用いる３点補間法は、シフトパターンの導入によ
り低下した距離検出分解能および精度を改善するための
手法であり、以下の（２）式および（３）式で定義され
ている。

ｃ　（ｍ−１）　　＞　＝　ｃ　（ｍ＋ｌ）のとき、ｍ
　１＝（ｃ（ｍ−１）−ｃ（ｍ＋１））／　　ｆ２’″
（ｃ（ｍ−１）−ｃｍ）　　１・・・（２）ｃ　（ｍ−１）　　＜　ｃ　（ｍ＋１）　　のとき、ｍ
　＋＝（ｃ（＋ｍ−１）−ｃ（閉＋１））／　　（２責
ｃ（ｍ＋１）−■））・・・（３）この発明の車間距離検出装置は、上記の手順による測距
終了後に、自動的にウィンドウを対象物に追随して移動
させる更新機能を有し、ドライバが一旦ウイントウを設
定すれば、対象物５の移動に関わらず、表示装置１１に
表示される視野内に対象物５がある限り、引続き車間距
離の計測を可能としている。

第３図はウィンドウの更新手順を示した説明図である。

ウィンドウの更新とは、ＣＰＵｌ０がｔ＝ｔｏ時に上記
の手順により車間距離を求めた後、その時のウィンドウ
１３に対応するメモリ８の画像信号ａｉを基準信号とし
てウィンドウメモリとしてのメモリ８ａに記憶させる。

次に、ｔ＝ｔｏ＋Δを時において、サンプリングしたメ
モリ９内の画像信号のうち、第３図（Ａ）に示すように
、ウィンドウ１３の近傍領域１５に対応する画像信号ｂ
ｊと、メモリ８ａの画像信号ａｉを、上記と同様にして
、領域１５を順次シフトさせながら、各画素の差の絶対
値の総和を演算していき、第３図（Ｂ）に示すように、
その演算結果が最小になる時の領域をｔ＝ｔｏ十Δを時
の新しいウィンドウ１３ａとして画像信号をメモリ８ａ
に記憶させ、かつ車間距離演算の基準画像信号として上
記の距離演算を行う。

このように、この実施例では、ウィンドウ内の画像信号
を基準とすることにより、画像比較に用いる１画面の画
素数を減らし、シフトパターンを用いることにより、画
像比較を行なう画面数を減らすことができるために、大
幅な処理時間の短縮が可能となる。

また、補間演算によって画面数の減少にともなう分解能
の低下をカバーできるため、応答性がよく、高精度な車
間距離が得られる。

さらに、ウィンドウ更新機能により、運転者が最初に対
象物を含むようにウィンドウをウィンドウ形成装置Ｉ２
で設定すると、対象物５が全画面に相当する広い視野内
にある限り、その後は対象物の動きに応じてウィンドウ
の位置が自動的に動くため、−度ウイントウを設定すれ
ば、その後は自動的に対象物までの車間距離が得られる
。

なお、この実施例では、１対の光学系を水平に配置した
が、垂直において上あるいは下の少なくとも上記レンズ
１．２．２次元イメージセンサ３４よりなるビデオカメ
ラの画像にウィンドウを設定してもよい。

また、距離演算の際に、（２）式と（３）式で定義され
る３点補間法を用いたが、精度よく補間できれば、他の
補間法であってもよい。

さらに、シフトパターンは車間距離計に要求される仕様
によって自由に設定すればよく、画像のずれ量に比例さ
せる必要はない。例えば、測距可能域の中間値付近の領
域Ｚ内でのみ精度よく計測したい場合は、第４図（Ｂ）
のようなパターンとすればよい。第４図（Ｂ）　の１４
ａは比較領域である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば運転者が表示装置を見
ながら設定した領域を基準画像信号とし、サンプリング
周期毎に基準ウィンドウを更新しながら所定のシフトパ
ターンにより画像を比較するため、全画面を比較する場
合より大幅に演算時間が短縮されるとともに、測距精度
も向上し、かつ信較性も向上する。

さらに、−旦ウイントウを設定すれば、表示装置１１の
視野内にある限り、自動的に対象物の動きに追随してウ
ィンドウが移動し、対象物までの距離を計測できるため
車間距離表示装置だけでなく車間距離警報システムや自
動追尾システムにも応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による車間距離検出装置の
構成を示すブロック図、第２図（Ａ）および第２［Ｄ（
Ｂ）　はそれぞれウィンドウ内の基準画像信号を基に画
像比較する領域を示した説明図、第３図（Ａ）ないし第
３図（Ｃ）　　はウィンドウの更新手順を示した説明図
、第４図（Ａ）および第４図（Ｂ）はそれぞれソフトパ
ターンの例を示した説明図、第５図は従来のイメージセ
ンサを利用した車間距離検出装置のブロック図である。１．２・・・レンズ、３．４・・・２次元イメージセン
サ、５・・・対象物、６．７・・・Ａ／Ｄ変換器、８８
ａ、９・・・メモリ、１０・・・ＣＰＵ、１１・・・表
示装置、１２・・・ウィンドウ形成装置、１３．１３ａ
・・・ウィンドウ、１４・・・右画像の比較領域、１５
・・・ウィンドウの近傍領域、Ａ・・・基準画像。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。代理人　　　大　　岩　　増　　雄（Ａ）Ｃ８ノ左画像第１図第３図（Ａノ（Ｂ）第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

２次元イメージセンサと、前走者の像を上記２次元イメ
ージセンサ上に結像させるレンズからなる光学系を所定
距離隔てて配置した左右あるいは上下１対のビデオカメ
ラと、上記各２次元イメージセンサより出力される画像
信号を記憶する１対のメモリと、この１対のメモリに記
憶された画像信号のいずれか一方にウィンドウを設定す
るウィンドウ設定手段と、ウィンドウ内の基準画像信号
を記憶するウィンドウメモリと、ウィンドウ内の画像信
号を基準として他方の画像信号をあらかじめ定めたシフ
トパターンを用いて画像を１ビットあるいは複数ビット
シフトしながら左右あるいは上下の画像比較を行なって
補間演算により得られた左右あるいは上下いずれかから
上記前走者の距離を算出する補間演算機能を有するとと
もに、上記ウィンドウメモリ内の基準画像信号と所定時
間後にウィンドウの設定されているメモリに格納される
画像信号を比較処理することによりウィンドウを更新す
る中央処理装置と、この中央処理装置により演算された
車間距離を表示する表示手段とを備えた車間距離検出装
置。