JPH04163249A - 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１］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
Ｊ−図において、撮像手段１−○］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に不目当する
。

また、演算手段」−０２は、視点変換手段１０４と、直
線検出手段］０５と、水平エツジ検出手段１０６と、障
害物判断手段１０７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、上記視点変換手段１．０４−は、入力画像を視点
変換して真上から見た画像に変換するものであり、上記
直線検出手段１０５は、−ヒ記視、Ｗ変換手段１０４で
生成した画像から、上記撮像手段１０１の位置に対応す
る視点位置を示す定点を通る直線群を検出するものであ
り、上記水平エツジ検出手段１０６は、上記視点変換手
段１０４で生成した画像から水平エツジを抽出するもの
であり、−３＝ 上記障害物判断手段１０７は、」上記直線検出手段１０
５で求めた結果から鉛直エツジのみを検出し、その鉛直
エツジと上記水平エツジ検出手段１０６で求めた水平エ
ツジとの両方が存在する領域を障害物と判断し、その障
害物の方向と距離とを算出するものである。なお、上記
１０４〜１０７における演算内容は、例えば後記第３図
のフローチャー１−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９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）車両前方の障
害物（主に他の車両）は鉛直エツジと水平エツジを数多
く含む （３）鉛直エツジは、真上から見下ろす視点変換によっ
て１点を通る直線群に変換することが出来る、 という本発明者の知見に基づき、上記の条件に応じた前
記のごとき構成によって障害物を認識するように構成し
たものである。

〔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］からの入力画像
をデジタル信号に変換し、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
、入力画像を視点変換して真上から見た画像に変換する
視点変換部５、生成された視点変換画像から視点位置（
ビデオカメラ１の位置に対応、後記第５図のＰ点）を示
す定点を通る直線群を検出する直線検出手段、同じく視
点変換画像から水平エツジを抽出する水平エツジ抽出部
７、検出した直線群と水平エツジとによって障害物を判
断する障害物判断部８に分けられる。

また、結果出力部９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。

第３図は、第２図の実施例における演算手順を示すフロ
ーチャー１へであり、対応する構成要素と生成されるデ
ータをも示している。

（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、画像メモリ３にスト
アされる。この画像を工（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、視点変換部５で、Ｔ（ｘ、＋ｙ）を視点変
換し、真上から見おろした画像Ｊ（Ｘ、Ｙ）（ただし１
≦Ｘ≦Ｍ、１≦Ｙ≦Ｎ）を生成する。

これは、観測画面内にすべて路面が映っていると仮定し
て視点を変換するもので、カメラパラメータすなわち焦
点距離ｆ、カメラ高さ１１、カメラ俯角θＶおよびＣＣ
Ｄ画素サイズ横×縦（ｐＸｑ）が判っていれば、下式に
よって変換可能である。

・・（１） 上記（１）、（２）式において、Ａ、Ｂは視点変換画像
で表示するエリアサイズ（横Ａ、縦Ｂのエリア髪表示す
る）を表わし、関数１ｎｔ（）は整数化関数である。こ
の視点変換によって、第４図に示すように前方Ｂの範囲
を真上から見おろした画像データが得られる。なお、こ
の例はビデオカメラで車両前方の路上を撮像した場合を
例として説明するが、車両後方や側方でも同様である。

上記の視点変換の際に、前方に他の車両等の障害物があ
ると、それは第５図に示すように歪を伴って変換される
。これは、ここで行なった視点変換が、観測画像上に全
て路面が映っているという仮定の下になされたものだか
らである。

（３）次に、一般に車両前方に存在する障害物（例えば
先行車両）に共通する条件として、（１）鉛直エツジを
有する。

（ｉｉ）水平エツジを有する。

の２点を挙げることができる。

そのため、まず直線群検出部６において、上記（ｉ）の
条件を満たすエツジ情報を検出する。

一般に鉛直エツジは、先に述べた視点変換によって、実
際のカメラ位置を表おす点（第５図Ｐ点）を通る直線に
射影される。したがって、Ｊ（ｘ＋ｙ＞から、その条件
を満足するエツジのみを抽出すれば、それは障害物を構
成するエツジである可能性が高い。

そのため、直線群検出部６において、Ｊ（ｘ＋ｙ）にＨ
ｏｕｇｈ変換を適用して直線検出を行なう。なお、Ｈｏ
ｕｇｈ変換は、供試画像から直線を検出する処理であり
、画像処理において広く用いられている手法なので、−
船釣な説明は省略する。

以下、第６図に基づいて、ここで用いるＨｏｕｇｈ変換
を説明する。ます、Ｊ（Ｘ、Ｙ）からエツジ点を検出す
る。これは、通常用いられている３×３マスクの微分フ
ィルタを作用させ、出力がある閾値以上の点をエツジ点
として検出すればよい。

こうして検出したエツジ点画像を、Ｊ’（Ｘ、Ｙ）とす
る。エツジ点には１′″、それ以外にはｒｒ　ＯＩ＋を
ストアしておく。

次に、各エツジ点に対して以下の演算を行う。

すなわち、エツジ点（ｘ、ｙ）と定点Ｐとを結ぶ直線の
角度θを求め、それに対応した１次元前列Ｋ（θ）をイ
ンクリメントする。すべてのエツジ点に対してこの操作
を行なうと、Ｋ（０）は定点Ｐを通る直線位置で大きな
値を持つため、Ｋ（０）を閾値処理し、Ｋ（θ）≧Ｔｈ
　（Ｔｈは閾値）となるθを求めれば、定点Ｐを通る直
線群を検出することが出来る。この検出した直線を描画
した結果をＶ（Ｘ、Ｙ）　とする。

通常のＨｏｕｇｈ変換ではパラメータ空間として２次元
配列が必要であるが、ここでは「定点を通る直線群」と
いう限定があるため、１次元のパラメータ空間を準備し
ておけばよく、非常に高速に処理を行なうことが可能で
ある。

（４）水平エツジ検出部７において、前記（３）の（ｉ
ｉ）の条件を満たす水平エツジ成分を抽出する。ここで
は第７図に示すように、（３）で生成したＪ’（Ｘ、Ｙ
）から、水平方向にＲ画素以上連続したエツジ点のみを
抽出する処理を行なう。この検出結果をＨ（Ｘ、Ｙ）と
する。

（５）次に、障害物判断部８において、障害物の判断を
行なう。

ここでは第８図に示すように、まずＪ’（Ｘ、Ｙ）とＶ
（Ｘ、Ｙ）の論理積を求め、鉛直エツジのみを抽出する
。次に、上記の鉛直エツジのみの画像とＨ（Ｘ、Ｙ）の
論理和をとり、障害物に関与するエツジ情報のみの抽出
を行う。こうして生成した画像を○（ｘ、ｙ）とする。

すなわち、 ０（Ｘ、Ｙ）＝Ｊ’（Ｘ、Ｙ）［Ｘ］　Ｖ（Ｘ、Ｙ）［
＋］　Ｈ（Ｘ、Ｙ）（ただし［×］：論理積、［＋］：
論理和）なる演算を行なう。

次に、こうして生成した。（ｘ、ｙ）に対し、膨張・収
縮を行なって分離しているエツジを１つにまとめ、また
一定面積以下の領域をノイズとして除去する処理を行な
い、障害物のみを抽出する。

この処理によって抽出した画像を○’（ｘ、ｙ）とする
。

また、障害物迄の距離は、第９図に示すように、上記ｏ
’（ｘ、ｙ）画像中の各領域のＹ座標の最大値Ｙｍａｘ
で規定され、障害物の方位は、Ｏ’（Ｘ、Ｙ）中の各領
域を定点Ｐから見込む角度０１、θ２で規定される。

（６）次に、結果出力部９では、検出した障害物情報０
’（Ｘ、Ｙ）をそのまま表示してもよいし、各障害物の
位置情報Ｙ　ｍ　ａ　ｘ　、θ１、θ２を表示してもい
。また、Ｙｍａｘ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。

なお、本発明においては、鉛直エツジを求めるために、
視点変換画像から定点を通る直線群を検出している。こ
れは、原画像から直接鉛直エツジを求めても良いように
思われるが、 ■視点変換により、高さを持つ物体は高さ方向に歪を生
じるため、擬似的に障害物情報が増すことになる。

■近距離範囲においては、原画像上の数点が、変換画像
上の１点に射影されるため、逆に情報圧縮が行われるの
で、例えば、路面の汚れ等のノイズの影響を著しく低減
することが出来る。

という理由から、本発明の構成によって、より高精度な
障害物検出が可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、視点変換
画像上で、カメラ位置を通る直線群及び水平エツジを抽
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可能とな
る。

（３）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図は第２図の演算手順
を示すフローチャート、第４図は視点変換の画像を示す
図、第５図は障害物がある場合の視点変換の画像を示す
図、第６図は直線群検出処理の演算手順を示す図、第７
図は水平エツジ検出処理の演算手順を示す図、第８図は
障害物判断処理の演算手順を示す図、第９図は障害物の
位置情報を示す図である。 〈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・・・視点変換部 ６・・・直線検出手 段・・・水平エツジ抽出部 ８・・・障害物判断部 ９・・・結果出力部 １０１・・・撮像手段 １０２・・・演算手段 １０３・・・結果出力手段 １０４・・・視点変換手段 １０５・・直線検出手段 １０６・・・水平エツジ検出手段 １０７・・・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、視点変換手段１０４と、直線検
   出手段１０５と、水平エッジ検出手段１０６と、障害物
   判断手段１０７とを有し、 上記視点変換手段１０４は、入力画像を視点変換して真
   上から見た画像に変換するものであり、上記直線検出手
   段１０５は、上記視点変換手段１０４で生成した画像か
   ら、上記撮像手段１０１の位置に対応する視点位置を示
   す定点を通る直線群を検出するものであり、上記水平エ
   ッジ検出手段１０６は、上記視点変換手段１０４で生成
   した画像から水平エッジを抽出するものであり、 上記障害物判断手段１０７は、上記直線検出手段１０５
   で求めた結果から鉛直エッジのみを検出し、その鉛直エ
   ッジと上記水平エッジ検出手段１０６で求めた水平エッ
   ジとの両方が存在する領域を障害物と判断し、その障害
   物の方向と距離と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。