JPH04262499A - 車間距離検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はイメージセンサを用い
た、光学式の距離検出装置、特に先行車と自車両との車
間距離を連続的に測定する車間距離検出装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりイメージセンサを用いた光学式
の距離検出装置は、例えば特公昭６３−３８０８５号公
報、特公昭６３−４６３６３号公報などにより開示され
ている。これらはいずれも図１０に示すように、左右２
つの光学系を有しており、この左右の光学系は、基線長
Ｌだけ離れて配置したレンズ１，２で構成されている。

【０００３】レンズ１，２の焦点距離ｆの位置には、そ
れぞれ別々のイメージセンサ３，４を設け、信号処理装
置３０において、イメージセンサ３，４の画像信号を順
次シフトしながら、電気的に重ね合わせ、上記２つの画
像信号が最もよく一致したときのシフト量ｎから、三角
測量の原理により対象物３１までの距離Ｒを（１）　式
で求めている。

【０００４】 　　　　　　　　Ｒ＝ｆ×Ｌ／ｎ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　……（１）

【０００５】一方、イメージセンサなどで撮像された先
行車像を画像追尾する方法は、例えば特公昭６０−３３
３５２号公報で開示されている。これによれば、表示画
面上で追尾したい目標を囲む、追尾ゲート（ウインドウ
）を、オペレータが表示画面を見ながら設定することに
より、上記目標を画像追尾するように構成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の距離検出装置は
、左右一対の光学系により撮像された画像を比較して、
対象物までの距離を求めるようにしているので、これら
を自車両に搭載して、走行中に先行車との車間距離を測
定しようとした場合、先行車の左側または右側を別車両
が走行していると、どの車両との車間距離を測定してい
るのか、運転者にはわからないという課題があった。

【０００７】また、自車両に搭載した撮像装置により、
撮像された先行車像を画像追尾する場合に、走行路面の
凹凸により自車両がバウンドすると、先行車像を画像追
尾しているウインドウが先行車像に対し、上下方向にず
れることがあり、また、先行車が加速、あるいは自車両
が減速して、先行車との車間距離が長くなることにより
、イメージセンサによって撮像された先行車像が、ウイ
ンドウ内に占める割合が減少して、背景の影響を受けや
すくなり、ウインドウが先行車からずれてしまうなど、
安定した追尾が出来なくなるというような課題もあった
。

【０００８】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、従来の光学式の車間距離検出装
置と、先行車の画像追尾装置を組み合わせた構成となっ
ており、いったん、目標物を定めるとそれが動いていて
も、視野内にある限り連続的に、その目標物までの距離
を計測できるとともに、複数の先行車両が走行している
場合でも、車間距離を測定している対象の先行車が、ど
れかがわかる車間距離検出装置を得ることを目的とする
。さらに、先行車の画像追尾を安定して行うことができ
る車間距離検出装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【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、実質的に上下一対の光学系により、イメー
ジセンサ上に結像した画像信号を比較し、両画像のずれ
を電気的に検出して、三角測量の原理で自車両前方の先
行車までの距離を測定する車間距離検出装置において、
上下いずれかの側のイメージセンサにより、撮像された
先行車像を表示する表示手段と、この先行車像を囲む第
１のウインドウと、上記第１のウインドウにより、先行
車像を画像追尾する画像追尾手段と、上記第１のウイン
ドウ内の画像信号を基準信号として、上下の対応する画
像信号のずれを検出して、自車両と先行車との車間距離
を演算する第１の距離検出手段と、上記第１のウインド
ウ内の一部分に設定された第２のウインドウと、この第
２のウインドウ内の画像信号を基準信号として、上下の
対応する画像信号のずれを検出して、上記第２のウイン
ドウで指定された対象物までの距離を演算する第２の距
離検出手段と、上記第１及び第２の距離検出手段により
、検出された距離情報をもとに上記先行車像を囲む上記
第１のウインドウの位置を補正するウインドウ位置補正
手段と、上記第１の距離検出手段によって検出された距
離情報によって、第１及び第２のウインドウの大きさを
変える手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】この発明においては、第１の距離検出手段は、
第１のウインドウ内の画像信号を基準信号として、上下
の対応する画像信号のずれを検出して、自車両と先行車
との車間距離を演算する。また、第２の距離検出手段は
、第２のウインドウ内の画像信号を基準信号として、上
下の対応する画像信号のずれを検出することにより、上
記第２のウインドウに囲まれた対象物までの距離を演算
する。

【００１１】そして、第１のウインドウの位置補正手段
は、上記距離演算結果をもとに画像追尾手段により設定
される第１のウインドウの位置を監視し、正しい位置に
補正する作用をする。さらに、第１及び第２のウインド
ウの大きさ更新手段は、上記第１の距離検出手段による
距離演算結果をもとに、画像追尾手段によって設定され
る第１のウインドウ及び、この第１のウインドウの一部
分に設定された第２のウインドウの大きさを監視し、適
正な大きさに更新する作用をする。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面について説明
する。図１において、１，２は、上下の光学系を構成す
るレンズ、３，４はレンズ１，２にそれぞれ対応して配
設された２次元のイメージセンサ、５は追従すべき先行
車を示す。６，７はアナログ・デジタル変換器、８，９
はメモリ、１０はマイクロコンピュータ、１１は下側の
イメージセンサ３により、撮像された画像を表示する表
示画面であり、マイクロコンピュータによって制御され
ている。

【００１３】１２は図３に示すように、表示画面１１上
で先行車像５ａを画像追尾する第１のウインドウ１５と
、この第１のウインドウ１５内の一部分に設定されてい
る第２のウインドウ１６を形成するとともに、上記第１
のウインドウ１５により囲まれた先行車像５ａを画像追
尾するための画像追尾装置である。

【００１４】１３は運転者により操作される画像追尾指
示スイッチであり、１４はマイクロコンピュータ１０で
演算された距離情報をもとに、画像追尾装置１２により
設定される第１のウインドウ１５の設定位置を補正する
と共に、第１及び第２のウインドウ１５，１６の大きさ
を更新するウインドウ位置補正装置である。

【００１５】以上の構成において、例えば、下側のイメ
ージセンサ３の画像に、追従すべき先行車の像５ａが入
ってきて、図２に示すように、第１、第２のウインドウ
１５，１６が設定されている表示画面に表示されたとす
ると、運転者は自車両を運転して、先行車５と自車両の
相対位置を変えて、上記先行車像５ａが、第１のウイン
ドウ１５内にはいる位置に移動する。

【００１６】そして、図３に示すように第１のウインド
ウ１５内に、先行車像５ａが入ったときに運転者により
、画像追尾指示スイッチ１３が操作されると、その後は
表示画面１１内で先行車像５ａがどのように移動しても
、第１のウインドウ１５はそれに付随して移動し、第１
のウインドウ１５による先行車像５ａの画像追尾作用が
自動的に行われる。この画像追尾作用による第１のウイ
ンドウ１５の移動にともなって、第２のウインドウ１６
も一緒に移動する。なお、上記画像追尾作用は、特公昭
６０−３３３５２号公報、あるいは、特公平１−３５３
０５号公報で開示されている従来装置と同様のものであ
り、詳細な説明は省略する。

【００１７】つぎに、自車両と先行車との車間距離検出
方法について説明する。まず、マイクロコンピュータ１
０は、先行車像５ａを追尾している第１のウインドウ１
５内の画像信号をメモリ８から読み出し、車間距離演算
の基準画像信号とする。そして、上側のイメージセンサ
４の画像信号が記憶されているメモリ９の中で、第１の
ウインドウ１５に対応する領域をマイクロコンピュータ
１０が選択して、上記基準画像信号に対して、メモリ９
の画像信号を１画素ずつ順次シフトしながら、上下画素
毎の信号の差の絶対値の総和を演算していく。

【００１８】すなわち、第１のウインドウ１５内の画と
最も整合する画の位置を、１画素ずつ順次シフトしなが
ら求めるのである。このとき、演算に関与するメモリ９
内の領域は、図４に示すように、第１のウインドウ１５
の位置に対応する領域１７である。

【００１９】上記のように上下の画素を比較し、その差
信号の絶対値の総和が、最小になるときの画素のシフト
量をｎ画素、画素のピッチをＰとし、光学系の基線長を
Ｌ、レンズ１，２の焦点距離をｆとすると、先行車まで
の距離Ｒは（２）　式で求められる。

【００２０】 　　　　　　　　Ｒ＝ｆ×Ｌ／ｎ×Ｐ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　……（２）

【００２１】このようにして、いったんウインドウを設
定した先行車に対し、たとえ、先行車５が左右に移動し
ても、それを追尾して自車両との車間距離を連続して求
めることができる。

【００２２】さらに、ウインドウ位置補正装置１４の位
置補正方法について説明する。先行車像５ａを追尾して
いる第１のウインドウ１５内の一部分に設定された、第
２のウインドウ１６により捉えられている対象物までの
距離が上記と同様にして求められる。

【００２３】すなわち、図４に示すように、メモリ８内
の画像Ｍ８において第１のウインドウ１５が先行車像５
ａを囲んでいると、第２のウインドウ１６内には先行車
像５ａの屋根及びリヤウインドウの部分が入ってくる。 マイクロコンピュータ１０は、上記の第２のウインドウ
１６内の画素信号をメモリ８から読み出し距離演算の基
準画像信号とする。

【００２４】そして、上側のイメージセンサ４の画像信
号が記憶されているメモリ９の中で第２のウインドウ１
６に対応するメモリ９内の画像Ｍ９の領域１７をマイク
ロコンピュータ１０が選択して、上記基準画像信号に対
して領域１７内の画像信号を１画素ずつ順次シフトしな
がら、上下画素毎の信号の差の絶対値の総和を演算して
第２のウインドウ１６内の画と最も整合する画の位置を
求める。そして、上下画素毎の信号の差の絶対値の総和
が、最小になるときの画素のシフト量をｍ画素とすると
、第２のウインドウ１６が捉えている対象物までの距離
Ａは上記式（２）　と同様に次の式で求められる。

【００２５】 　　　　　　　　Ａ＝ｆ×Ｌ／ｍ×Ｐ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　……（３）

【００２６】このようにして検出された車間距離Ｒと、
第２のウインドウ１６で捉えた対象物までの距離Ａの情
報は、時々刻々、ウインドウ位置補正装置１４に入力さ
れる。そして、図５に示すように先行車像５ａに対して
、第１のウインドウ１５が路面の凹凸により自車両がバ
ウンドして上方にずれた場合、第２のウインドウ１６内
に背景の山の像１８が入ってきて、第２のウインドウ１
６により、背景までの距離Ａが検出され、ＡがＲよりも
大きくなると、上記補正装置１４は、第１のウインドウ
１５の位置を先行車像５ａに対して、下方に移動する作
用を始め、図６に示すように、第２のウインドウ１６は
、先行車像５ａの屋根及びリヤウインドウの部分を捉え
るようになる。

【００２７】そして、上記のＡとＲがほぼ等しくなると
、上記補正装置１４は、第１のウインドウ１５の位置を
先行車像５ａに対して、上方に移動する作用を始める。 そして、第１のウインドウ１５が上方へ移動しすぎると
、再びＡがＲよりも大きくなる。

【００２８】以上のようにして、第１のウインドウ１５
の上下の移動作用が繰り返し行われる。その結果、先行
車像５ａを画像追尾している第１のウインドウ１５の位
置が先行車像５ａに対して、上下方向に極端にずれるこ
とを防止することができ、安定した画像追尾が可能とな
る。

【００２９】次に、ウインドウ位置補正装置１２の大き
さ更新方法について説明する。図７では、先行車像５ａ
は前述したような方法で、追尾開始したときに設定され
た大きさの第１のウインドウ１５に囲まれており、しか
も先行車像５ａがこの第１のウインドウ１５に占める割
合は適性である。

【００３０】上記の状態から先行車５が加速、あるいは
自車両が減速することによって、先行車との車間距離は
長くなり、それにつれて図７に示した先行車像５ａは、
図８に示すような先行車像５ｂへと徐々に小さくなる。 この時、ウインドウ位置補正装置１４は、先行車像５ａ
を囲む第１のウインドウ１５と、該第１のウインドウ１
５の大きさを先行車５までの車間距離Ｒの増加に合わせ
て連続的あるいは離散的に縮小する作用を始める。

【００３１】そして、第１のウインドウ１５は、図８で
示した第１のウインドウ１５ｃの大きさまで縮小し、車
間距離の増加によって小さくなった先行車像５ｂを適性
な割合で含むようになる。この時、図７において先行車
像５ａが、第１のウインドウ１５に占める割合と、図８
において先行車像５ｂが、第１のウインドウ１５ｃを占
める割合はほぼ同じになると考えられる。

【００３２】第２のウインドウ１６も第１のウインドウ
１５と同様、先行車５までの車間距離Ｒの変化に応じて
、図８の第２のウインドウ１６ｃのように小さくなり、
その中で捉えられる対象物までの距離情報Ａと、第１の
ウインドウ１５ｃの距離情報によって、前述したような
ウインドウ位置補正を行う。また、本実施例では、ウイ
ンドウ位置補正装置１４による、第１のウインドウ及び
第２のウインドウの大きさの拡大，縮小方法は以下のよ
うな方法とした。

【００３３】すなわち、図９に示すように、第１のウイ
ンドウ１５及び第２のウインドウ１６の縮小，拡大は、
点Ｏを中心とした垂直方向及び水平方向に行う。言い換
えれば、点線ｌ１と点線ｌ２を中心として、各ウインド
ウの縮小，拡大を行うのである。ｌ１は第１及び第２の
ウインドウ１５，１６の水平成分の２等分線であり、ｌ
２は第２のウインドウ１６の底辺の延長線である。

【００３４】上記の２つの点線を中心とし水平方向はＷ
Ｗ　、垂直方向はＨＷ　１　，ＨＷ　２　の長さを拡大
，縮小させることによって、第１及び第２のウインドウ
１５，１６の拡大，縮小を行う。この時、ＷＷ　＝ウイ
ンドウの幅×１／２、ＨＷ　１　＝第２のウインドウ１
６の垂直成分の長さ、ＨＷ　２　＝第１のウインドウｌ
５の垂直成分の長さ−ＨＷ　１　とする。水平成分ＷＷ
　と垂直成分ＨＷ　１　，ＨＷ　２　の縮小，拡大比は
、すべて同じでもよいし、それぞれ異なっていてもよい
。

【００３５】但し、本実施例で設定された第２のウイン
ドウ１６が、第１のウインドウ１５に占める割合は１／
４程度と小さめであり、このために、第２のウインドウ
１６の水平成分の長さＷＷ　と、垂直成分の長さＨＷ　
１が、ウインドウ位置補正装置１４によって、非常に短
い長さに縮小されると、第２のウインドウ１６の大きさ
が小さくなりすぎて、上記第２のウインドウ１６が捉え
ている対象物の情報が少なくなり、前述した距離検出手
段による距離情報Ａが得られなくなる。それを防止する
ために、第２のウインドウにのみＷＷ，ＨＷ　１　の長
さの最低値を設定し、最低値以下の長さに縮小されない
ようにする。

【００３６】以上のような、第１及び第２のウインドウ
１５，１６の大きさ更新手段によって、大きさを更新し
た後の第１のウインドウ１５ｃは、図８で示したように
、上記補正装置１４による大きさ更新作用を行わなかっ
た場合の同じ大きさの第１のウインドウ１５に比べて、
車間距離Ｒの増加によって、小さくなった先行車像５ｂ
を適性な割合で含んでおり、その結果、上記補正装置１
４による大きさ更新を行わなかったときの、第１のウイ
ンドウ１５のように、木などの背景１９の影響を受けて
、ウインドウがずれるのを防止することができ、安定し
た追尾が可能になる。

【００３７】また、第２のウインドウ１６についても同
様のことが言える。すなわち、図８に示したように、第
１及び第２のウインドウ１５，１６の大きさ更新手段に
よって、大きさを更新した後の第２のウインドウ１６ｃ
は、上記補正装置１４による大きさ更新作用を行わなか
った場合の、第２のウインドウ１６のように、車のリヤ
ウインドウや屋根の部分と、木１９や山１８のような背
景を同時に捉えることはなく、従って、常に第２ウイン
ドウ１６ｃが捉える対象物の情報は混乱せず、第２のウ
インドウ１６ｃの距離情報Ａは正確になり、その結果、
前述した上記距離情報Ａと、車間距離情報Ｒによるウイ
ンドウ位置補正が確実になり、安定した追尾が可能にな
る。

【００３８】なお、その他、上記の第１及び第２のウイ
ンドウ１５，１６の大きさ更新手段において、本実施例
では上記の各ウインドウ１５，１６の大きさを先行車ま
での車間距離Ｒに応じて、連続的、あるいは離散的に変
化させることにしたが、上記ウインドウ位置補正装置１
４による第１及び第２のウインドウ１５，１６の大きさ
の変化形式は、画像追尾装置の特性によって自由に変更
してよく、変更した場合でも、本実施例と同様の効果が
得られる。

【００３９】また、本実施例では、第１及び第２のウイ
ンドウ１５，１６の拡大，縮小方法を水平成分の長さと
、垂直成分の長さを使ったものとし、拡大，縮小作用の
基準点や線を上記のように設定し、各々の長さをＷＷ　
及びＨＷ　１　，ＨＷ　２　としたが、これらの拡大，
縮小方法及び基準の設定もまた、ウインドウの形状や画
像追尾装置の特性によって自由に変更してよく、変更し
た場合でも同等の効果が得られる。また、光学系やイメ
ージセンサの配置は上下でなく、左右でも斜めであって
も良く、また、イメージセンサは１つであっても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明では、実質的に
上下一対の光学系により、先行車像を撮像するイメージ
センサと、このイメージセンサにより、撮像された先行
車像を表示する表示手段と、上記先行車像を囲む第１の
ウインドウと、この第１のウインドウにより先行車像を
画像追尾する画像追尾手段と、第１のウインドウ内の一
部分に設定された第２のウインドウと、上記第１のウイ
ンドウ及び第２のウインドウで囲まれたそれぞれの対象
物までの距離を演算する第１及び第２の距離検出手段と
、これらの距離検出手段により検出された距離情報をも
とに、上記先行車像を囲む第１のウインドウの位置を補
正するウインドウ位置補正手段とを備えたので、複数の
先行車が走行している場合でも、目標の先行車はウイン
ドウによって示されており、運転者は自車両が追従して
車間距離を検出している先行車を、容易に知ることがで
きる。

【００４１】また、第１と第２のウインドウで検出され
た距離情報をもとに、先行車像を囲む第１のウインドウ
の位置を補正するようにしたので、自車両のバウンドな
どによる先行車像と、上記第１のウインドウとの位置の
ずれを防止することができ、さらに、上記第１のウイン
ドウで検出された先行車までの距離Ｒの情報をもとに、
先行車像を囲む第１のウインドウと、その一部分である
第２のウインドウの大きさを更新するようにしたので、
車間距離Ｒの変化により大きさが変化する先行車像が、
第１のウインドウに含まれる割合を適性に保ち、先行車
像の大きさの変化や背景の影響による、ウインドウのず
れを防ぐことができ、安定した画像追尾ができるように
なった。

【００４２】さらに、第２のウインドウもまた車間距離
Ｒの変化に応じて、大きさを変化させるようにしたので
、第２のウインドウが捉える情報が混乱せず、その対象
物までの距離情報Ａも正確になるため、上記のウインド
ウ位置補正がより正確になるなど、一層、安定した画像
追尾が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による車間距離検出装置の
構成図である。

【図２】表示画面上に先行車像が入ってきた状態を示す
図である。

【図３】先行車像が第１のウインドウ内に入った状態を
示す図である。

【図４】第１のウインドウ内の画像と比較される画像領
域を示す図である。

【図５】先行車像に対して第１のウインドウが上方にず
れた状態を示す図である。

【図６】先行車像に対して第１のウインドウを下方に移
動した状態を示す図である。

【図７】第１のウインドウが追尾開始時に設定されたと
きと同じ大きさで、しかもウインドウ内に占める先行車
像の割合が適性である状態を示す図である。

【図８】第１のウインドウが先行車までの車間距離の増
加によって、小さくなった先行車像を適性な割合で含む
よう縮小された状態を示す図である。

【図９】ウインドウの大きさを拡大，縮小する方法・基
準を示した説明図である。

【図１０】従来の距離検出装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１，２　　レンズ（光学系） ３，４　　イメージセンサ ５　　先行車 ８，９　　メモリ １０　　コンピュータ １１　　表示画面（表示手段） １２　　画像追尾装置（画像追尾手段）１４　　ウイン
ドウ位置補正装置（ウインドウ位置補正手段） １５　　第１のウインドウ １６　　第２のウインドウ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　実質的に上下一対の光学系により、イ
   メージセンサ上に結像した画像信号を比較し、両画像の
   ずれを電気的に検出して、三角測量の原理で自車両前方
   の先行車までの距離を測定する車間距離検出装置におい
   て、上下いずれかの側のイメージセンサにより、撮像さ
   れた先行車像を表示する表示手段と、この先行車像を囲
   む第１のウインドウと、上記第１のウインドウにより先
   行車像を画像追尾する画像追尾手段と、上記第１のウイ
   ンドウ内の画像信号を基準信号として、上下の対応する
   画像信号のずれを検出して、自車両と先行車との車間距
   離を演算する第１の距離検出手段と、上記第１のウイン
   ドウ内の一部分に設定された第２のウインドウと、この
   第２のウインドウ内の画像信号を基準信号として、上下
   の対応する画像信号のずれを検出して、上記第２のウイ
   ンドウで指定された対象物までの距離を演算する第２の
   距離検出手段と、上記第１及び第２の距離検出手段によ
   り検出された距離情報をもとに、上記先行車像を囲む上
   記第１のウインドウの位置を補正するウインドウ位置補
   正手段と、上記第１の距離検出手段によって検出された
   距離情報によって、第１及び第２のウインドウの大きさ
   を変える手段とを備えたことを特徴とする車間距離検出
   装置。