JPH04151343A - 車両用障害物検出装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 この発明は、車両の前方や後方などに存在する障害物を
検出する車両用障害物検出装置に関するものであり、車
両走行時の安全確保、危険予知等に供する技術である。

〔従来技術〕

従来の車両用障害物検出装置としては、ビデオカメラを
複数台用いたステレオカメラ方式のものが数多く提案さ
れている（例えば「電子情報通信学会技術研究報告ＰＲ
Ｕ８８−１０３Ｊに記載）。

それらの装置は、異なる視点から観測した複数枚の画像
から、同一点を表わしていると考えられる２点を対応付
けし、その視差から３角測量の原理によって目標迄の距
離を求めることを基本原理としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のような従来の車両用障害物検出装置にお
いては、複数のビデオカメラの対応付けを行なう構成と
なっていたため、 （１）カメラが複数台必要である （２）一般に処理時間が長い （３）有力なマツチングアルゴリズムは未だ提案されて
おらず、マツチングに際しては、常に誤対応がつきまと
う、という問題があった。

本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明においては、特許請
求の範囲に記載するように構成している。

第１図は、本発明の機能を示すブロック図である。第１
図において、撮像手段１０１は、車両に搭載され、車両
周辺の画像を撮像して電気信号に変換するものであり、
例えば後記第２図のビデオカメラ１しこ相当する。

また、演算手段１０２は、エツジ構成点検出手段１０４
と、水平方向連続エツジ構成点数設定手段１０５と、鉛
直方向連続エツジ構成点数設定手段１０６と、水平方向
連続エツジ構成点抽出手段１０７と、鉛直方向連続エツ
ジ構成点抽出手段１０８と、障害物判断手段１０９とを
有し、例えば後記第２図のＡ／Ｄ変換部２、画像メモリ
３および演算部４の部分に相当する。

また、上記エツジ構成点検出手段１０４は、入力画像内
でエツジ（明暗の急変する部分）を構成する点を検出す
るものであり、上記水平方向連続エツジ構成点数設定手
段１０５は、水平方向の連続エツジ構成点数を画面下方
（近距離部分）になるほど大きな値となる特性で設定す
るものであり、上記鉛直方向連続エツジ構成点数設定手
段１０６は、鉛直方向の連続エツジ構成点数を画面下方
になるほど大きな値となる特性で設定するものであり、
上記水平方向連続エツジ構成点抽出手段１゜７は、上記
水平方向連続エツジ構成点数設定手段１０５で設定した
連続エツジ構成点数以上に水平方向にエツジ構成点が連
続した領域を抽出するものであり、上記鉛直方向連続エ
ツジ構成点抽出手段１０８は、上記鉛直方向連続エツジ
構成点数設定手段１０６で設定した連続エツジ構成点数
以上に鉛直方向にエツジ構成点が連続した領域を抽出す
るものであり、上記障害物判断手段１０９は、上記の水
平エツジ構成点が連続した領域と鉛直エツジ構成点が連
続した領域との両方が存在する領域を障害物と判断し、
その障害物までの距離を算出するものである。

なお、上記水平方向連続エツジ構成点抽出手段１０７お
よび鉛直方向連続エツジ構成点抽出手段１０８における
演算内容は、例えば後記第７図および第８図のフローチ
ャートに示すごときものである。

また、結果出力手段１０３は、上記演算手段１０２で検
出した障害物情報を出力するものであり、例えば後記第
２図の結果出力部１１に相当し、ＣＲＴ表示装置のごと
き表示装置や、音声警報装置、ブザー、ランプ等の警報
装置などである。

上記のように本発明においては、 （１）路面に対するカメラ配置は既知であるため、単眼
視によって３次元情報が獲得できる（２）車面前方の障
害物（主に他の車両）は水平エツジと鉛直エツジを数多
く含む （３）遠方にある物体はど画面上部に小さく映り、近く
にある物体は画面下部に大きく映る、という本発明者の
知見に基づき、上記（１）と（２）の条件によって障害
物を認識し、かつ上記（３）に対応して１画面の上下方
向に応じて画像処理を変え、エツジと判断する構成点の
連続数を画面下部になるに従って大きくするように構成
したものである。すなわち、本発明においては、画面下
部になるに従って構成点が長く連続したもののみを有効
なエツジとして抽出するようになっている。したがって
画面下部（近距離部分）になるほど短いエツジは検出し
ないので、路面の汚れ等のノイズの影響を低減すること
が出来る。

〔発明の実施例〕

第２図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

第２図において、ビデオカメラ１は、車両に搭載され、
車両周辺（主に前方や後方）の画像を撮像して電気信号
に変換するものであり、例えばＣＣＤカメラ等である。

また、Ａ／Ｄ変換部２はビデオカメラ１からの入力画像
をデジタル信号に変換し１画像メモリ３に記憶する。

また、演算部４は、例えばマイクロコンピュータ等で構
成される。この演算部４の主な機能をブロックで示すと
、画像メモリ３にストアされた入力画像からエツジ構成
点を検出するエツジ構成点検出部５．水平方向について
抽出する連続エツジ構成点数を設定する水平方向連続エ
ツジ構成点数設定部６．鉛直方向について抽出する連続
エツジ構成点数を設定する鉛直方向連続エツジ構成点数
設定部７、水平方向について連続エツジ構成点を抽出す
る水平方向連続エツジ構成点抽出部８、鉛直方向につい
て連続エツジ構成点を抽出する鉛直方向連続エツジ構成
点抽出部９、抽出した水平方向エツジと鉛直方向エツジ
とによって障害物を判断する障害物判断部１０に分けら
れる。

また、結果出力部１１は検出結果を出力表示するもので
あり、例えばＣＲＴ表示装置のごとき表示手段、或いは
音声警報装置、ブザー、ランプのごとき警報手段等であ
る。

上記の各構成要素は全て車両に搭載されている。

次に作用を説明する。

（１）まず、ビデオカメラ１によって入力した画像は、
Ａ／Ｄ変換部２でＡ／Ｄ変換され１画像メモリ３にスト
アされる。この画像をＩ（ｘ、ｙ）とする。ただしＸ＋
　ｙの範囲は１≦Ｘ≦Ｍ、１≦ｙ≦Ｎとする。

（２）次に、エツジ構成点検出部５において、Ｂｘ、ｙ
）のエツジ構成点（エツジとは画像において明暗の急変
する部分）を検出する。これは、画像処理において汎用
的に用いられている手法であり、例えば、第３図に示す
３Ｘ３のマスクＦｎ、Ｆｖを用意しておき、下記（１）
式によってエツジ構成点の検出結果Ｅ　（Ｘ　＋　ｙ　
）を得る。

Ｅ（ｘ、ｙ）　　＝＝ＦＨ＊　　Ｉ　（ｘｌｙ　）　　
［＋コ　Ｆｖ＊　Ｉ（ｘ、ｙ）　・・・　（１）なお、
上記（１）において、本はコンボリューション演算、　
　の付いた部分は演算結果の閾値処理（演算結果を所定
の閾値と比較して区分する処理）、［＋］は論理和をそ
れぞれ表わす。

上記の演算は、具体的には第４図のようにして行なわれ
る。すなわち、Ｅ（ｘ、ｙ）＝″１″の点はエツジ構成
点であり、Ｅ　（ｘ　＋　ｙ　）　＝　”　Ｏ”の点は
エツジを構成しない点である。なお、第４図において、
Ｔｈは閾値である。

（３）次に、一般に、車両前方の障害物（例えば先行車
両）に共通する条件として （ｉ）水平エツジを有する （ｉ］）鉛直エツジを有する の２点を挙げることができる。

ここで、前記のエツジ構成点検出結果Ｅ（Ｘ　！　ｙ　
）から、水平もしくは鉛直方向に連続したエツジ構成点
を検出するために、水平方向連続エツジ植成点数設定部
６と鉛直方向連続エツジ構成点数設定部７とにおいて、
真のエツジが否がを判定するための連続数を設定する。

この連続数は、画面下部（近距離部分）になるに従って
大きな数となるように設定する。これは、実空間をカメ
ラ座標に投影する際、透視変換によって遠くのものほど
画面上部に小さく写るため、遠くの障害物と近くの障害
物を同じ尺度で検出するのは困難なためである。

具体的な連続エツジ構成点数設定は、例えば第５図に示
すごとき特性のテーブルを用いて行う。

第５図（ｉ）は水平方向、（五）は鉛直方向のテーブル
であり、それぞれ、画面下部（手前）になるほど連続エ
ツジ構成点数が大きい、すなわち、構成点が長く連続し
たもののみを有効なエツジとして抽出することを示して
いる。また、消失点より上部は、一般に不必要な領域で
あるから、処理を行なわないでおく。なお、消失点とは
、第６図に示すごとき点を意味する。また、消失点の位
置ｙｖは、 で与えられる。上記（２）式において、ｆは使用するレ
ンズの焦点距離、θ■はカメラの俯角、ｑは使用するＣ
ＣＤカメラの受光面のｙ方向画素サイズである。

なお、第５図の特性曲線Ｈ（ｙ）、Ｖ（ｙ）は、それぞ
れ使用するカメラパラメータ、カメラレイアウト等に応
じて最適な形を選択する。

（４）次に、水平方向連続エツジ構成点抽出部８、及び
鉛直方向連続エツジ構成点抽出部９において、前記の（
３）で設定したＨ（ｙ）、Ｖ（ｙ　）以上の連続数を持
つエツジ構成点列を抽出する。

第７図は、上記連続エツジ構成点抽出の演算過程を各処
理ごとに大別して示したフローチャートである。また、
第８図は第７図の詳細を示すフローチャートであり、第
７図の■は第８図のＰ１〜Ｐ２の部分に、■はＰ３〜Ｐ
４の部分に、■はＰ５〜Ｐ１３の部分に、■はＰ１４〜
Ｐ１９の部分に、■はＰ２０〜Ｐ２７の部分に、■はＰ
２８〜Ｐ３４の部分に、それぞれ対応する。

以下、上記■〜■の各処理について説明する。

まず、■では、消失点のｙ座ＪＲｙｖを算出する。

次に、■では、連続エツジ構成点数の閾値Ｈｙ＋ｖｙを
決定する。

次に、■、■では、水平方向のエツジ構成点連続数をカ
ウントし、上記の水平方向の閾値Ｈｙ以上に水平方向に
連続した領域を抽出し、その抽出結果をＥ　ｕ　（ｘ　
ｙ　ｙ　）とする。

同様に、■、■では、鉛直方向のエツジ構成点連続数を
カウントし、上記の鉛直方向の閾値Ｖｙ以上に鉛直方向
に連続した領域を抽出し、その抽出結果をＥ　ｖ　（ｘ
　＋　ｙ　）とする。

上記の処理により、水平方向連続エツジ構成点抽出結果
Ｅ）Ｉ（Ｘｌｙ）と、鉛直方向連続エツジ構成点抽出結
果Ｅν（χｐ　ｙ　）とが得られる。

（５）次に、障害物抽出部１０において、障害物の判断
と障害物位置の判定を行なう。

まず、上記（４）で抽出したＥ　Ｈ（ｘ　ｒ　ｙ　）と
Ｅｖ（ｘ、ｙ）との論理和を求め、障害物情報を１枚の
画像にまとめる。

次に、該画像に膨張・収縮処理を繰返し、領域の併合を
行なう。

第９図は、上記の処理における画像の一例図であり、（
ｉ）はエツジ構成点検出結果Ｅ　（ｘ　ｙ　ｙ　）の画
像、（ｎ）は水平方向連続エツジ構成点抽出結果Ｅ　）
Ｉ　（ｘ　ｒ　ｙ　）の画像、（川）は鉛直方向連続エ
ツジ構成点抽出結果Ｅｖ（ｘｒｙ）の画像、（ｉｖ）は
両者の論理和を求めて１枚にまとめた画像、（Ｖ）は膨
張、収縮を行なって併合した画像を示す。

以上の処理により、第９図（Ｖ）に示すような障害物情
報が得られる。

さらに、各領域にラベリング処理を施し、各領域の最大
ｙ座標、すなわち第９図（ｖ）のｙ２、ｙ２を求めれば
、カメラレイアウトおよびカメラパラメータから障害物
迄の距離ｄが下記（３）式によって求められる。

上記（３）式において、ｈはカメラ高さ、θＶはカメラ
俯角、ｆは焦点距離、ＮはＣＣＤカメラ受光面のｙ方向
画素数、ｑは受光面のｙ方向画素サイズである。

（６）次に、結果出力部１１では、第９図（ｖ）のごと
き検出した障害物情報の画像をそのまま表示してもよい
し、各障害物までの距離情報ｄを表示してもよい、また
、障害物までの距Ｊｌｔｄが実際に何メートル先である
かを算出できるため、障害物が成る一定距離より近づい
た時に音声やブザー或いはランプ等による警報を出力す
るようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、入力画像
から、画面下部になるほど長く連続した水平エツジ、鉛
直エツジのみを抽出し、それらに囲まれた領域を障害物
として認識するように構成したことにより、 （１）カメラ１台のみで測距システムを構成することが
出来る。

（２）マツチング処理が不必要なので高速処理が可能に
なる。

（３）画面下部（近距離部分）になるほど短いエツジは
検出しないので、路面の汚れ等のノイズの影響を低減す
ることが出来る、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機能を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例のブロック図、第３図はエツジ検出マスク
の一例図、第４図はエツジ検出の数式を示す図、第５図
は連続エツジ構成点数の特性曲線、第６図は消失点と処
理エリアの画像を示す図、第７図は連続エツジ構成点抽
出の演算過程を各処理ごとに大別して示したフローチャ
ート、第８図は第７図の詳細を示すフローチャート、第
９図は障害物の判断処理における画像を示す図である。 〈符号の説明〉 １・・・ビデオカメラ ２・・・Ａ／Ｄ変換部 ３・・・画像メモリ ４・・・演算部 ５・・・エツジ構成点検出部 ６・・・水平方向連続エツジ構成点数設定部７・・・鉛
直方向連続エツジ構成点数設定部８・・・水平方向連続
エツジ構成点抽出部９・・鉛直方向連続エツジ構成点抽
出部１０・・・障害物判断部 １１・・結果出力部 １０１・・・撮像手段 １０２・・演算手段 １０３・・結果出力手段 １０４・・エツジ構成点検出手段 １０５・・・水平方向連続エツジ植成点数設定手段１０
６・・・鉛直方向連続エツジ構成点数設定手段１０７・
・・水平方向連続エツジ構成点抽出手段１０８・・鉛直
方向連続エツジ構成点検出手段１０９・・・障害物判断
手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像手段１０１と、演算手段１０２と、結果出力手段１
   ０３とを有し、 上記撮像手段１０１は、車両に搭載され、車両周辺の画
   像を撮像して電気信号に変換するものであり、 上記演算手段１０２は、エッジ構成点検出手段１０４と
   、水平方向連続エッジ構成点数設定手段１０５と、鉛直
   方向連続エッジ構成点数設定手段１０６と、水平方向連
   続エッジ構成点抽出手段１０７と、鉛直方向連続エッジ
   構成点抽出手段１０８と、障害物判断手段１０９とを有
   し、 上記エッジ構成点検出手段１０４は、入力画像内でエッ
   ジを構成する点を検出するものであり、上記水平方向連
   続エッジ構成点数設定手段１０５は、水平方向の連続エ
   ッジ構成点数を画面下方になるほど大きな値となる特性
   で設定するものであり、 上記鉛直方向連続エッジ構成点数設定手段１０６は、鉛
   直方向の連続エッジ構成点数を画面下方になるほど大き
   な値となる特性で設定するものであり、 上記水平方向連続エッジ構成点抽出手段１０７は、上記
   水平方向連続エッジ構成点数設定手段１０５で設定した
   連続エッジ構成点数以上に水平方向にエッジ構成点が連
   続した領域を抽出するものであり、 上記鉛直方向連続エッジ構成点抽出手段１０８は、上記
   鉛直方向連続エッジ構成点数設定手段１０６で設定した
   連続エッジ構成点数以上に鉛直方向にエッジ構成点が連
   続した領域を抽出するものであり、 上記障害物判断手段１０９は、上記の水平エッジ構成点
   が連続した領域と鉛直エッジ構成点が連続した領域との
   両方が存在する領域を障害物と判断し、その障害物まで
   の距離を算出するものであり、 上記結果出力手段１０３は、上記演算手段１０２で検出
   した障害物情報を出力するものである、車両用障害物検
   出装置。