JPH05116557A - 車両の自動速度制御装置及び距離検出装置 - Google Patents

車両の自動速度制御装置及び距離検出装置

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JPH05116557A
JPH05116557A JP28123491A JP28123491A JPH05116557A JP H05116557 A JPH05116557 A JP H05116557A JP 28123491 A JP28123491 A JP 28123491A JP 28123491 A JP28123491 A JP 28123491A JP H05116557 A JPH05116557 A JP H05116557A
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image
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speed control
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JP28123491A
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Toshiya Sugimura
利弥 杉村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046Revolute coordinate type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】車両の速度制御装置に関し、制御精度の向上を
目的とする。 【構成】前方車両の画像データを生成する撮像手段、画
像データから得られる前方車両の画像の大きさと設定さ
れた標準画像の大きさとを比較し自車両と前方車両との
車間距離を演算する画像データ処理部、車間距離を所定
距離に維持するための速度制御信号を出力する速度制御
信号出力部、及び速度制御信号によって制御されるスロ
ットル操作部を備え、定車間距離走行制御を行う車両の
自動速度制御装置において、車両の加速度に対応する信
号を出力する加速度信号生成手段を更に備え、速度制御
信号が、加速度に依存して制御されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の自動速度制御装
置及びそのための距離検出装置に関し、更に詳しくは、
自車両と前方車両との車間距離を検出して車両の速度を
制御する車両の自動速度制御装置及びこれに使用される
距離検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、車両の運転者の負担を軽減するた
め、車両自体で走行中の車速或いは自車両と前方車両と
の車間距離を検出してスロットル開度を自動的に調節し
て車速を制御する車両の自動速度制御装置が設けられる
例が増加している。かかる車両の自動速度制御として
は、定車間距離走行制御或いは定速走行制御が一般的に
採用されている。
【0003】例えば定車間距離走行制御においては、2
次元座標上に光電変換素子が配列された撮像手段を設
け、この撮像手段の座標上に形成された前方車両の画像
から画像データを生成し、撮像手段の出力をメモリマッ
プ上の画像データとしてメモリ(RAM)に記憶する。
【0004】画像データ処理部では、画像データから得
られる前記2次元座標上の画像の大きさと、設定用スイ
ッチを介して予め運転者自身により設定された標準離隔
距離に対応する前方車両の標準画像(比較パターン)の
大きさとを比較し、双方の画像の大きさ(面積)の差に
従って演算された車間距離を出力するので、この車間距
離に従い速度制御信号出力部は加速又は減速のための速
度制御信号を出力し、画像データ処理部における双方の
画像の大きさが一致するように制御することで、前方車
両との車間距離を設定車間距離に一致させながら走行す
る。
【0005】一方、定速走行制御においては、速度制御
装置が、運転者によって予め設定され記憶された車速
と、車速センサから得られる実際の車速とを比較し、そ
の速度差信号によってスロットル操作部を作動させてス
ロットル開度を制御し、前記設定された車速に従って車
両を走行させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の定車間距離走行
制御を行う車両の自動速度制御装置によると、車間距離
検出のために使用される撮像手段によって得られる画像
データは、屋外条件下で大きく変動する明るさの下にお
いて得られるため、本質的に雑音が多く含まれ、信号と
して不安定であること、画像データの内には前方車両以
外の他の車両等の画像データが含まれ勝ちであること、
或いは、前方車両との相互位置及び相対方向が刻々変動
するため前方車両の画像を安定的に撮像手段の座標上に
得ることが困難であること、等の事情がある。
【0007】上記において、得られる画像データが不安
定な場合には、その不安定な画像データに従ってスロッ
トル開度が調節されて加減速制御が行われるため、例え
ば頻繁な加減速によって燃費効率の低下を招き或いは必
要な精度で定車間距離制御が行われ難いという問題が発
生する。
【0008】また、撮像手段の座標上に目標とする前方
車両画像以外の対象画像のデータが多く含まれ、或いは
目標とする前方車両画像が安定的に撮像手段の座標上に
得られない場合には、目標とする前方車両との距離が正
確且つ安定的に得られないため、定車間距離走行制御自
体が困難という問題もある。
【0009】一方、定速走行制御を行う従来の車両の自
動速度制御装置によると、例えば前方に低速の車両が走
行しており、この前方車両との離隔距離が小さくなり過
ぎる場合には、運転者は、安全走行のために定速走行制
御からマニュアル制御に切り換えて速度を低下させる
等、マニュアルで速度制御を行う必要があり、頻繁に定
速走行制御とマニュアル制御との間で制御切換を要する
場合には操作が煩雑となる。
【0010】本発明は、上記従来の車両の自動速度制御
装置の問題に鑑み、定車間距離走行制御が行われる車両
の自動速度制御装置において、不安定な画像データに起
因して生ずる頻繁な加減速制御が防止でき、燃費効率の
低下等が生じ難い車両の自動速度制御装置を提供するこ
とを第一の目的とする。
【0011】また本発明は、定速走行制御が行われる車
両の自動速度制御装置において、定速走行制御及びマニ
ュアル制御の切換が頻繁に行われないため、操作の煩雑
さが回避可能な車両の自動速度制御装置を提供すること
を第二の目的とする。
【0012】次に本発明は、定速走行制御或いは定車間
距離制御の如何に拘らず、一般的に前方車両の画像を生
成する撮像手段を備える距離検出装置及びこれを備える
車両の自動速度制御装置において、前方車両の画像を撮
像手段の座標上に安定的に得て、目的とする距離検出が
正確且つ安定に行われる距離検出装置及びこれを備える
車両の自動速度制御装置を提供することを第三の目的と
する。
【0013】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の第一発
明の車両の自動速度制御装置の原理図を成すブロック図
である。同図において、1は撮像手段、2は画像データ
処理部、3は加速度信号生成手段、4は速度制御信号出
力部、5はスロットル操作部である。
【0014】前記第一の目的を達成するため、本発明の
第一発明の車両の自動速度制御装置は、図1に示したよ
うに、前方車両の画像データを生成する撮像手段
(1)、前記画像データから得られる前記前方車両の画
像の大きさと設定された標準画像の大きさとを比較し自
車両と前記前方車両との車間距離を演算する画像データ
処理部(2)、前記車間距離を所定距離に維持するため
の速度制御信号を出力する速度制御信号出力部(4)、
及び前記速度制御信号によって制御されるスロットル操
作部(5)を備え、定車間距離走行制御を行う車両の自
動速度制御装置において、車両の加速度に対応する信号
を出力する加速度信号生成手段(3)を更に備え、前記
速度制御信号が、前記加速度に依存して制御されること
を特徴とするものである(請求項1)。
【0015】また、前記第二の目的を達成するため、本
発明の第二発明の車両の自動速度制御装置(図4参照)
は、予め設定された速度に従って定速走行制御を行う速
度制御手段(14)を備える車両の自動速度制御装置に
おいて、自車両と前方車両との車間距離を演算する車間
距離演算手段(11)、及び前記車間距離が所定値以下
のときに車両接近信号を出力する接近信号生成手段(1
3)を備え、前記速度制御手段(14)は、前記車間距
離演算手段(11)の出力信号が入力されており、前記
車両接近信号が発生したときには、前記定速走行制御に
代えて、前記車間距離が一定となるように定車間距離走
行制御を行うことを特徴とするものである(請求項
2)。
【0016】更に、前記第三の目的を達成するため、本
発明の第三発明の距離検出装置(図6参照)は、2次元
座標上に形成される画像から画像データを生成する撮像
手段(1)、前記画像データから得られる対象の画像の
大きさと設定された標準画像の大きさとを比較し前記対
象との離隔距離を演算する画像データ処理部(20)を
備える距離検出装置において、前記撮像手段(1)が該
撮像手段の視軸を制御する視軸制御手段(1A)を備
え、前記画像データ処理部(20)が、前記画像データ
に複数の対象画像のデータが含まれるか否かを検出する
対象検出部(23)と、前記画像データに複数の対象画
像のデータが含まれているときには該各対象画像と前記
標準画像との近似度及び前記各対象画像の重心を夫々算
出する近似度算出部(24)及び重心算出部(25)
と、前記各重心と前記2次元座標の中心とのずれを中心
度として算出する中心度算出部(26)と、前記中心度
及び前記近似度に従って前記標準画像に対応する一の前
記対象画像を目標画像と選定する目標画像選定部(2
7)とを備え、前記中心度に従って前記視軸制御手段
(1A)が制御されて前記ずれが所定以下に抑えられる
ことを特徴とするものである(請求項3)。
【0017】また、前記第三の目的は、本発明の第四発
明(図10参照)である、2次元座標上に形成される前
方車両の画像から画像データを生成する撮像手段
(1)、前記画像データから自車両と前記前方車両との
車間距離を演算する車間距離検出部(31)、前記車間
距離に従って速度制御信号を出力する速度制御信号出力
部(33)、及び前記速度制御信号によって制御される
スロットル操作部(34)を備える車両の自動速度制御
装置において、前記前方車両の画像が前記2次元座標の
所定範囲に得られるように前記撮像手段のレンズの焦点
距離を調節する焦点距離調節手段(32、1B)と、前
記焦点距離に関する信号を出力する焦点距離センサ(1
C)とを更に備え、前記車間距離検出部(31)は、前
記前方車両の画像の大きさを前記焦点距離に従って補正
して前記車間距離の演算を行うことを特徴とする車両の
自動速度制御装置(請求項6)によって、或いは、第五
発明である、2次元座標上に形成される前方車両の画像
から画像データを生成する撮像手段、前記画像データに
より得られる前記前方車両の画像の面積と設定された標
準画像の面積とを比較し自車両と前記前方車両との車間
距離を演算する画像データ処理部、前記車間距離に従っ
て速度制御信号を出力する速度制御信号出力部、及び前
記速度制御信号によって制御されるスロットル操作部を
備える車両の自動速度制御装置において、前記前方車両
の画像から得られる前記前方車両の走行方向と前記撮像
手段の視軸方向との成す角度に従って、前記前方車両の
画像の面積が修正されることを特徴とする車両の自動速
度制御装置(請求項8)によっても達成される。
【0018】
【作用】本発明の第一発明の車両の自動速度制御装置で
は、定車間距離走行制御を行う車両の自動速度制御にお
いて、通常は車間距離によって定まる速度制御信号が、
加速度によっても制御されるので、撮像手段の画像デー
タに含まれる雑音信号に起因する不安定な速度制御を事
前に修正することができ、効果的な制御を介して頻繁な
加減速が防止されるため燃費効率の向上が可能となる。
【0019】本発明の第二発明の車両の自動速度制御装
置では、定速走行制御において、車間距離が所定以下に
なったときの車両接近信号発生時には、定速走行制御に
代えて定車間距離走行制御が行われるので、前方に低速
の車両が走行中であっても定速走行制御からマニュアル
制御に切り換える必要がなく、煩雑な制御切換を要しな
い車両の自動速度制御が可能となる。
【0020】本発明の第三発明の距離検出装置では、撮
像手段によって得られる画像の内に対象画像のデータが
複数ある場合には、該各対象画像が標準画像と近似する
度合を成す近似度及び該各対象画像の重心の座標上の中
心度に従って複数の対象画像から一つの目標画像が選定
されると共に、前記座標上の中心と目標画像の重心との
ずれが視軸制御手段の作動を介して所定以下に維持され
るため、撮像手段によって標準画像に対応する目標画像
を安定的に得ることができ、対象との距離検出が安定的
に行われる。
【0021】本発明の第四発明の車両の自動速度制御装
置では、撮像手段の焦点距離を調節して対象画像を撮像
手段の画面上に安定的に得ると共に、調節された焦点距
離に従って画像の大きさを補正することで対象との正確
な距離を求めることができるので、安定な車間距離の演
算が可能となること等によって、安定な速度制御信号を
得ることが容易な車両の自動速度制御装置とすることが
できる。
【0022】本発明の第五発明の車両の自動速度制御装
置では、前方車両の走行方向と視軸方向とが異なる場合
には、双方の方向の成す角度に従って、前方車両の画像
の面積が補正されるので、車間距離に従った正確な前方
車両の特徴点が得られることから、速度制御の精度の向
上が可能となる。
【0023】
【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図2
は、本発明の第一の実施例の車両の自動速度制御装置に
おいて行われる演算を示すための模式的ブロック図であ
る。画像データ処理部2においては、撮像手段1から得
られた画像データである実画面2Bの図形の大きさと、
予め運転者によって設定スイッチ6のセットを介して所
望の車間距離において同じ撮像手段1から得られた設定
画面2Aにおける前方車両の標準画像の図形の大きさと
が比較される。
【0024】上記比較は、双方の画面2A、2B上にお
いて、背景と異なる明度及び色彩を有する各画素を夫々
特徴点として数え、設定画面2A上の標準車間距離LS
に対応する特徴点数及び実画面2B上の実際の車間距離
Lに対応する特徴点数の双方の差を求めることで行われ
る。
【0025】前記特徴点数の差を換算部2Cにおいて車
間距離ΔLを表わす信号に換算することで、設定画面上
で得られた標準車間距離LSと実画面上で得られた実際
の車間距離Lとの差ΔLを出力する。なお、かかる車間
距離の検出は後述の各実施例においても同様に行われ
る。
【0026】速度制御信号出力部4では、車速センサ3
Aからの車速信号Vを入力として受ける加速度演算部3
Bを介して得られた加速度αと上記車間距離差ΔLとか
ら速度制御信号を得る。速度制御信号は、車間距離差Δ
Lに従う制御信号を補正係数によって修正することで得
られ、この補正係数の算出には、図3の表に示したファ
ジールールが使用される。
【0027】図3の表には、加速度αの大きさに従って
夫々、PB(ポジティブ・ビッグ、即ち正で大)、PM
(ポジティブ・ミディアム、即ち正で中)、PS(ポジ
ティブ・スモール、即ち正で小)、Z0(ゼロ)、NS
(ネガティブ・スモール、即ち負で絶対値小)NM(ネ
ガティブ・ミディアム、即ち負で絶対値中)及びNB
(ネガティブ・ビッグ、即ち負で絶対値大)の記号によ
って示された各列と、車間距離差ΔLの大きさに従って
同様に示された各行とによって定まる補正係数が、同様
にPB〜NBまでの記号によって示されている。
【0028】図3において、例えば矢印によって示した
ように、加速度αがNSで且つ車間距離差ΔLがZ0の
場合には、図中丸印によって囲まれた補正係数PSが得
られる。即ち、車間距離Lが標準車間距離LSに一致し
ている場合でも、その時点での加速度αがマイナスであ
れば補正係数をPSとして速度制御信号は僅かにプラス
側にすることで、スロットル操作部には正の信号が与え
られるため、僅かに加速が行われ、αが修正される。な
お、αがZ0(ゼロ)の時点では、補正係数がゼロの通
常の定車間距離走行制御が行われる。
【0029】また、車間距離Lが標準車間距離LSより
も僅かに小さく、ΔLがNSの場合でも、加速度αがP
Bと大きいときには、補正係数はNMとして中程度に減
速処理を行うように制御する。このため、従来の通常の
定車間距離走行制御の場合には僅かな減速が行われるこ
の場合においても、本実施例ではかなり大きく減速が行
われ、速度制御が良好となる。図3の表に補正係数が示
されていない欄においては、前の時点で採用された補正
係数がそのまま維持される。
【0030】上記の速度制御を採用したことにより、こ
の実施例の車両の自動速度制御装置では、たとえ車間距
離Lが標準車間距離LSに一致しており、例えば従来は
加減速ゼロが採用される場合であっても、その時点の加
速度に従って加減速を行うようにして、車間距離の変化
を事前に予測してきめこまかな制御を行うことができ、
従来の定車間距離走行制御における頻繁な加減速という
欠点を解消している。
【0031】図4は、本発明の第二の実施例である定速
走行制御を行う車両の自動速度制御装置のブロック図で
ある。同図において、撮像手段11A、画像データ記憶
部11B及び車間距離演算部11Cは車間距離演算手段
11を構成し、図3と同様な処理を行って自車両と前方
車両との車間距離を演算する。なお、かかる画像データ
による車間距離の算出に代えて、ドップラーレーダによ
る距離演算を行う構成も採用できる。
【0032】接近信号生成手段13は、車間距離演算部
11Cによって演算された車間距離が所定以下になると
車両接近信号を出力する。速度制御信号出力部14A
は、接近信号生成手段13の出力を受け、車両接近信号
が発生したときには定車間距離走行制御のための信号
を、また車両接近信号が発生していないときには定速走
行制御のための信号を、夫々スロットル操作部14Bに
出力する。
【0033】図5は、上記実施例における制御を説明す
るための図で、車速Vと車間距離Lの時間的変化を示す
グラフとして示した。図5において、この自動速度制御
装置では、設定速度VSに従った走行中において、設定
された安全車間距離L1の位置に前方車両が現れると
(時刻T1)、接近信号生成手段13から車両接近信号
が出力されるので、速度制御信号出力部14Aにおける
選択が、定速走行制御から定車間距離走行制御に変更さ
れる。
【0034】定車間距離走行制御では、安全車間距離L
1を保つため設定速度VS以下に車速を低下させる(時刻
T1〜T2)。その後、時刻T2において、前方車両の
加速等のために前方車両との車間距離Lが安全車間距離
1以上になると、定車間距離走行に代えて再び定速走
行制御が選択される。
【0035】安全車間距離L1の設定は、運転者自身に
よって設定されるもので、図4に示した設定スイッチ1
5のセットを介してそのときの撮像手段の画像データか
ら得られ、別の画像データ記憶部によってその時点の画
像データがメモリマップ上の標準画像データとして記憶
される。
【0036】上記第二の実施例の場合には、安全車間距
離以下に車間距離が小さくなった場合には、前記の通り
定速走行制御に代えて定車間距離走行制御が行われるの
で、従来とは異なり、マニュアル制御に切り換える等の
制御切換の煩雑さが回避される。
【0037】図6は、本発明の第三の実施例の距離検出
装置の構成を示すブロック図である。同図において、こ
の距離検出装置の画像データ処理部20では、撮像手段
1によって得られた画像データから、雑音に相当する画
像のデータが除去されて標準画像に対応する画像データ
のみが距離検出に使用されるため、距離検出における精
度が高いものである。
【0038】上記雑音画像の除去は、画像データに複数
の対象画像が含まれるか否かを検出する対象検出部23
を介して複数の対象が含まれていることが検出された場
合には、各対象毎に標準画像との近似度及び各対象画像
の重心の中心度を、夫々近似度算出部24B並びに重心
算出部25及び中心度算出部26を介して算出し、対象
選定部27によって一の対象画像を目標画像と選定する
ことよって行われる。更に、雑音が除去された目標画像
が画面中心付近に得られるように、撮像手段1の視軸が
アクチュエータを成す視軸制御手段1Aを介して制御さ
れる。
【0039】図7は、上記実施例の距離検出装置を備え
る車両の速度制御装置において行われる定車間距離走行
制御の制御フロー図である。同図に示したように、この
速度制御装置では、セットスイッチがオンであることが
検出されると(P2)、標準画像の設定処理が行われる
(P3)。即ち、セットスイッチがオンであると、前方
車両の画像データが予め設定された回数だけ読み込まれ
る(P31、P32)。この一連の読込みにおいて画像
データから得られた画像データのうち特徴点数が最大の
画像データが標準画像データとして格納され(P33、
P34)、この結果データ量が最大となる画像データが
格納される。
【0040】標準画像データが格納されると(P4)、
その後は自動速度制御が行われる。車間距離測定のため
に、撮像手段を介して逐次前記前方車両の画像データが
読み込まれ(P5)、この画像データは、近傍データの
多数決処理によって、予め雑音が除去される(P6)。
近傍データ多数決処理は、例えば、撮像手段1が320
×320の画素を有している場合には、相互に隣接する
3×3箇所の画素が多数決論理によって一つの画素とし
て纏められ、64×64の画素のデータとなるものであ
る。
【0041】図8及び9は、図7のフロー図において次
に行われるウインドウ処理から注目ウインドウ決定まで
の処理(P7〜P10)を示すための説明図である。図
8に示したように、撮像手段の座標X−Y上には、目標
とする画像データ(例えばウインドウW2)の他に雑音
となる他の車両その他の対象の画像データが形成される
ことが往々にして生ずる(ウインドウW1、W3)の
で、これら雑音データW1、W3を成す対象画像のデー
タを除去して目標とする対象画像を決定する必要があ
る。
【0042】まず、撮像手段の座標上を走査し、同じX
座標上に出現した特徴点の頻度を算出する。この頻度
は、各ウインドW1〜W3の画像のY方向の幅に比例す
る。この処理により、図示した如くXS1〜XE1、X
S2〜XE2及びXS3〜XE3の間に特徴点が存在す
ることが判定できる。このようにX座標で先に頻度を算
出するのは、車両走行中において出現する雑音を成す対
象画像のデータの出現パターンは、一般的に画面の左右
方向から画面の中心方向又はその逆方向である事情を考
慮するからである。
【0043】X座標上で特徴点が検出された当該各X座
標範囲の各ウィンドウにおいて、更にY方向の特徴点頻
度を算出すると、同図にウインドウW3のみを例示した
ように、各ウインドウW1〜W3によるY座標上の頻度
が求められる。この結果、例えばウィンドウW1は、座
標点(XS1、YS1)〜座標点(XE1、YE1)に
囲まれた外接長方形の領域にあるものと判明する。この
ようにして各ウインドウW1〜W3について座標上の領
域が決定され、これらの重心が夫々求められる。
【0044】次に、図9(a)に示したように中心度処
理が行われる。中心度処理は、前記各ウインドウW1〜
W3について夫々求められた座標上の各重心位置と画面
中心位置との一致度を示す数値である。同図に示したよ
うに、画面中心に近い位置に重心を有するウインドウ
は、最高数値10迄の数値を有する高い中心度Cを有す
る。図7のウインドウW2は中心度C=10であり、他
のウインドウW1、W3は中心度C=0である。
【0045】更に、各ウインドウW1〜W3の形状につ
いて、標準画像の形状と近似する度合いについての数値
を求める近似度処理(パターンマッチング処理)が行わ
れる。図9(c)に示したように、標準画像のX方向及
びY方向の幅を夫々X0及びY0とし、各ウインドウW1
〜W3の幅を同様に例えばX1及びY1とすれば、相似度
Sを求めるパラメータQは、 Q=|Y0×(X1/X0)−Y1| と表わされる。
【0046】パラメータQは、Y方向の画素数のずれに
相当する数値であり、相似度Sは、このパラメータQか
ら、図9(b)に示した関数に従って求められる。相似
度Sの数値の最大は、前記中心度Cの最大値と同様に1
0である。
【0047】注目ウインドウ決定処理(P10)は、中
心度C及び相似度Sの和が最大のものを追跡目標である
注目ウインドウと決定することによって行われる。注目
ウインドウが決定すると、この注目ウインドウの重心と
画面中心とのずれに従ってアクチュエータが作動し、注
目ウインドウが画面中心に得られるように、撮像手段の
視軸方向が移動される。
【0048】なお、注目ウインドウの決定は、前記中心
度及び相似度の和に限らず、例えば双方の積とし、或い
はこれらに代え、単に相似度が最大のウインドウを注目
ウインドウとし、他のウィンドウを相似度に従って除去
することで、撮像手段から得られた画像データから雑音
データを除去する構成も採用できる。この場合、注目ウ
インドウのみについて重心を算出し、この注目ウインド
ウの重心と画面中心とを一致させるように視軸を移動さ
せる。
【0049】図10は、本発明の第四の実施例の車両の
自動速度制御装置の構成を示すブロック図である。同図
の実施例では、撮像手段1には、そのレンズの焦点距離
を調節するアクチュエータ1Bと、調節されたレンズの
焦点距離の信号を出力する焦点距離センサ1Cとが設け
られており、この実施例における速度制御としては、車
間距離検出を介しての定車間距離走行制御が行われる。
【0050】図10の実施例における制御フロー図が、
図11に示されている。同図において、標準画像データ
の取込み処理ルーチン(S3)は図6に示したステップ
P3と同様である。標準画像データの設定が行われると
(S4)、画像データ処理部31Aによって逐次前方車
両の画像データから特徴点が抽出され(S5)、標準画
像データとの間で比較が行われる(S6)。
【0051】標準画像に対応する前方車両の画像の画面
上の位置が検出され(S7)、撮像手段の画面上の所定
の設定範囲に前方車両の画像が得られていないと判定さ
れた場合には(S8)、焦点距離制御部32の信号を受
けるアクチュエータ1Bの作動を介してレンズの焦点距
離が変更調節される(S9)。前方車両の画像が設定範
囲内に得られるようになったときには、焦点距離センサ
の信号を介して焦点距離が求められ(S10)、車間距
離検出手段33においてこの焦点距離及び画面上の前方
車両の画像の大きさ(面積)から、自車両と前方車両と
の車間距離が求められ(S11)、これに従う制御が行
われる(S12)。
【0052】図12は、上記において焦点距離と画像の
面積とから車間距離を求める方法を説明するための光学
系の説明図である。同図は、初期設定における標準画像
を得るとき及び制御時における前方車両画像を得るとき
の夫々の位置関係においての各部の寸法・距離を示して
おり、図示の各記号は、Wが撮像手段の画面上の有効範
囲の幅を、YS及びYTが撮像手段の有効範囲に夫々撮像
可能な範囲の幅を、MS及びMTが車間距離即ちレンズと
対象までの夫々の距離を、LS及びLTが夫々の時点での
焦点距離を夫々示し、添字S及びTは夫々、標準像を得
るとき及び前方車両画像を得るときの各記号の数値を示
している。
【0053】図12において、幅Zを有する対象が、図
示した車間距離LS、LTの位置に在るときに、撮像手段
の有効撮像範囲Wに占める割合TS、TTは夫々、 TS=Z/YS=Z×LS/(MS×W) TT=Z/YT=Z×LT/(MT×W) となり、焦点距離の比NをN=LT/LSとすると、 TT/TS=N×MS/MTと表わされる。
【0054】従って、設定時点における車間距離LS
制御が行われる任意の時刻における車間距離LTとの差
Dは、 MD=MS−MT=MS(1−TS×N/TT) と表わされる。このため、撮像手段によって得られた画
像データから、画像データ処理部31Aにおいて撮像手
段の有効撮像範囲Wに占める夫々の割合TS、TTを演算
によって求め、更にこれらの比を求めることで、車間距
離差MDが求められる。
【0055】車間距離差MDが得られると、この値を0
にするような速度制御信号が出力されてスロットル操作
部34に与えられ、設定車間距離MSに従う制御が可能
となる。設定された車間距離は、再び設定が変更される
迄維持され、焦点距離の調節及び車間距離演算並びにそ
の車間距離に従う速度制御が繰り返され、定車間距離走
行制御が行われる。
【0056】図13及び図14を参照して本発明の第五
の実施例における制御を説明する。図13は前方車両の
走行方向と撮像手段の視軸方向との成す角度を説明する
ための平面図であり、同図(a)は直線道路の走行を、
同図(b)は湾曲道路の走行を夫々示している。
【0057】図13(a)においては、前方車両の走行
方向と撮像手段の視軸方向とが一致しているので、通常
の定車間距離走行制御等の速度制御が可能であるが、同
図(b)に示したように、道路が湾曲しているため前方
車両の走行方向と撮像手段の視軸方向との成す角度βが
所定以上となる場合には、撮像手段によって得られる画
像の大きさに誤差が生ずるので、車間距離の検出に誤差
が生ずるため充分な精度による速度制御が行われない。
【0058】図14は、図13(b)に示した場合にお
いて撮像手段によって得られる画像データを撮像手段の
座標上の画像として示すものである。同図に示した斜線
部分B、Cが前方車両画像の特徴点の集合を示してお
り、図13(a)の場合においては、この特徴点数を算
出することで正確な車間距離が得られるものである。
【0059】図14において、長方形Aは、画像の特徴
点を囲む外接長方形で、座標点(X S、YS)及び座標点
(XE、YE)を対角線とする長方形である。また、斜線
部Bは前方車両の後面に対応する画像部分、斜線部Cは
前方車両の側面に対応する画像部分、Dは撮像手段にお
ける水平方向の視点、角度θは斜線部Bの上辺B2及び
下辺B1が夫々水平面と成す角度を夫々示す。
【0060】図14において、図13(b)の角度βが
小さな範囲においては、画像データの斜線部BとCとに
おいて、夫々の斜線部の辺C1、C2及びB1、B2の
位置を比較すると、辺C1とC2とが交わる点Pは辺B
1とB2とが交わる図示しない点よりも画面に近いこと
から、辺C1、C2が外接長方形Aに接する位置Q、
Q’のY座標YSa、YEaは、辺B1、B2が外接長方形
Aに接する位置R、R’のY座標YSb、YEbよりも視点
Dに近い。
【0061】従って、この画像データから、斜線部C及
び斜線部Bが夫々、前方車両の側面に対応する画像部分
及び後面に対応する画像部分であり、従って斜線部Bが
目標とすべき画像部分であることが認識できる。また、
双方の斜線部の境界のX座標は、画像がY方向に最も幅
の大きな位置の座標XPであることも判断可能である。
【0062】まず、斜線部Bの特徴点数が、座標点(X
P、YS)と座標点(XE、YS)とによって規定される範
囲内の特徴点数として算出される。ところが斜線部B
は、角度θのために本来の前方車両の後面の特徴点数よ
り少ない特徴点数を有する画像となっているため、上記
のまま標準画像の特徴点数と比較すると大きく誤差が生
じてしまう。
【0063】上記において、一般的に、前方車両の走行
方向と撮像手段の視軸の成す角度βと座標上に示した角
度θとは相互に一致はしないが対応する角度であり、し
かもβ=0のときにθ=0である。従って、画面上に表
われるこの角度θによって特徴点数を補正することとす
る。
【0064】上記補正は、前記算出された特徴点数をP
Tとすると、補正後の特徴点数をPT/cosθと近似する
ことで行われる。なお、この特徴点数の補正は、必要な
らば標準画像を格納する際においても可能である。角度
θは、図面上から容易に理解できるように、 θ=(YE−YEb)/(XE−XP) によって求められる。
【0065】従来は、走行する道路が湾曲している場合
には、前方車両の走行方向と撮像手段の視軸方向との成
す角度のため、精度の良好な車間距離の測定が行われな
かったが、上記実施例によれば、湾曲した道路における
車間距離の補正が、簡単に求められるcosθを介して行
われるので、例えば定車間距離走行制御において精度の
向上が可能となる。
【0066】上記各実施例においては、車間距離の測定
を何れも撮像手段から得られる画像データによって行う
ものとしたが、例えば第二の実施例においては、車間距
離の測定は必ずしも撮像手段に限るものではなくドップ
ラーレーダ等を利用することもできることから理解でき
るように、上記各実施例の各部に周知の変更を施して本
発明の構成を備える速度制御装置或いは距離検出装置
は、本発明の範囲に含まれることは当然である。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の各発明に
より下記の如き顕著な効果が得られた。
【0068】第一発明によると、加速度信号に従って速
度制御信号が制御されるので、車間距離の変化を予測し
ながらこの制御を行うことができ、頻繁な加減速が防止
できることから、燃費効率の高い定車間距離走行制御が
可能になった。
【0069】第二発明によると、車両接近信号が発生し
たときには、定速走行制御に代えて定車間距離走行制御
が行われるので、頻繁な制御切換を要しない快適な車両
の速度制御が可能になった。
【0070】第三発明によると、雑音データを除去する
ことから目標とする対象画像の選定が容易であり、ま
た、この目標を撮像手段の視軸移動手段を介して撮像手
段の画面上に捉えることが容易となり、安定な画像デー
タを得ることができるので、正確且つ安定な距離検出が
可能な距離検出装置を提供でき、車両の自動速度制御等
の正確度及び安定度の向上が可能となった。
【0071】第四発明によると、撮像手段の焦点距離を
調節すると共にこの焦点距離に従う画像の大きさの補正
が行われるので、撮像手段の画面上に前方車両の安定な
画像を得ると共に正確な車間距離の検出が容易となるた
め、良好な車両の自動速度制御が可能になった。
【0072】第五発明によると、得られた画像データに
対して車両の走行方向と撮像手段の視軸方向との成す角
度に従う補正が行われるので、湾曲した道路においても
正確な車間距離の測定が容易になるため、車両の速度制
御の精度の向上が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一発明の原理図である。
【図2】本発明の第一の実施例の車両の速度制御装置に
おける模式的ブロック図である。
【図3】図2の実施例で行われる演算を示すファジール
ール表である。
【図4】本発明の第二の実施例の車両の速度制御装置の
構成を示すブロック図である。
【図5】図4の実施例における制御の様子を示す車速及
び車間距離曲線のグラフである。
【図6】本発明の第三の実施例の距離検出装置の構成を
示すブロック図である。
【図7】図6の実施例の距離検出装置を備える車両の自
動速度制御装置における制御フロー図である。
【図8】図6の実施例における対象画像のデータの分離
例を示す説明図である。
【図9】(a)〜(c)は夫々、図6の実施例における
中心度及び相似度の説明図である。
【図10】第四の実施例の車両の速度制御装置の構成を
示す模式図である。
【図11】図10の実施例における制御フロー図であ
る。
【図12】図10の実施例におけるレンズの焦点距離と
画像の大きさとの関係を示す説明図である。
【図13】(a)及び(b)は夫々、第五の実施例の車
両の速度制御装置における走行方向と視軸方向の説明平
面図である。
【図14】第五の実施例における画像の大きさの補正の
説明図である。
【符号の説明】
1、11A:撮像手段 2、20、31A:画像データ処理部 3:加速度信号生成手段 4、14A、33:速度制御信号出力部 5、14B、34:スロットル操作部 1A:視軸制御アクチュエータ 1B:焦点距離調節アクチュエータ 1C:焦点距離センサ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前方車両の画像データを生成する撮像手段
    (1)、前記画像データから得られる前記前方車両の画
    像の大きさと設定された標準画像の大きさとを比較し自
    車両と前記前方車両との車間距離を演算する画像データ
    処理部(2)、前記車間距離を所定距離に維持するため
    の速度制御信号を出力する速度制御信号出力部(4)、
    及び前記速度制御信号によって制御されるスロットル操
    作部(5)を備え、定車間距離走行制御を行う車両の自
    動速度制御装置において、 車両の加速度に対応する信号を出力する加速度信号生成
    手段(3)を更に備え、 前記速度制御信号が、前記加速度に依存して制御される
    ことを特徴とする車両の自動速度制御装置。
  2. 【請求項2】予め設定された速度に従って定速走行制御
    を行う速度制御手段(14)を備える車両の自動速度制
    御装置において、 自車両と前方車両との車間距離を演算する車間距離演算
    手段(11)、及び前記車間距離が所定値以下のときに
    車両接近信号を出力する接近信号生成手段(13)を備
    え、 前記速度制御手段(14)は、前記車間距離演算手段
    (11)の出力信号が入力されており、前記車両接近信
    号が発生したときには、前記定速走行制御に代えて、前
    記車間距離が一定となるように定車間距離走行制御を行
    うことを特徴とする車両の自動速度制御装置。
  3. 【請求項3】2次元座標上に形成される画像から画像デ
    ータを生成する撮像手段(1)、前記画像データから得
    られる対象の画像の大きさと設定された標準画像の大き
    さとを比較し前記対象との離隔距離を演算する画像デー
    タ処理部(20)を備える距離検出装置において、 前記撮像手段(1)が該撮像手段の視軸を制御する視軸
    制御手段(1A)を備え、 前記画像データ処理部(20)が、前記画像データに複
    数の対象画像のデータが含まれるか否かを検出する対象
    検出部(23)と、前記画像データに複数の対象画像の
    データが含まれているときには該各対象画像と前記標準
    画像との近似度及び前記各対象画像の重心を夫々算出す
    る近似度算出部(24)及び重心算出部(25)と、前
    記各重心と前記2次元座標の中心とのずれを中心度とし
    て算出する中心度算出部(26)と、前記中心度及び前
    記近似度に従って前記標準画像に対応する一の前記対象
    画像を目標画像と選定する目標画像選定部(27)とを
    備え、 前記中心度に従って前記視軸制御手段(1A)が制御さ
    れて前記ずれが所定以下に抑えられることを特徴とする
    距離検出装置。
  4. 【請求項4】2次元座標上に形成される画像から画像デ
    ータを生成する撮像手段、前記画像データから得られる
    対象の画像の大きさと設定された標準画像の大きさとを
    比較し前記対象との離隔距離を演算する画像データ処理
    部を備える距離検出装置において、 前記撮像手段が該撮像手段の視軸を制御する視軸制御手
    段を備え、 前記画像データ処理部が、前記画像データから前記標準
    画像に近似する画像以外の画像に対応するデータを除い
    た修正画像データを生成する画像データ修正部と、前記
    修正画像データから該修正画像データに対応する画像の
    前記2次元座標上における重心を算出する重心算出部
    と、前記2次元座標の中心と前記重心とのずれを中心度
    として算出する中心度算出部とを備え、 前記中心度に従って前記視軸制御手段が制御されて前記
    ずれが所定以下に抑えられることを特徴とする距離検出
    装置。
  5. 【請求項5】前記画像データ修正部は、前記画像データ
    に複数の対象画像のデータが含まれるか否かを検出する
    対象検出部、前記画像データに複数の対象画像のデータ
    が含まれているときには該各対象画像と前記標準画像と
    の近似度を算出する近似度算出部、及び前記近似度に従
    って前記標準画像に対応する一の前記対象画像のデータ
    を修正画像データと選定するデータ選定部を備えること
    を特徴とする請求項4記載の距離検出装置。
  6. 【請求項6】2次元座標上に形成される前方車両の画像
    から画像データを生成する撮像手段(1)、前記画像デ
    ータから自車両と前記前方車両との車間距離を演算する
    車間距離検出部(31)、前記車間距離に従って速度制
    御信号を出力する速度制御信号出力部(33)、及び前
    記速度制御信号によって制御されるスロットル操作部
    (34)を備える車両の自動速度制御装置において、 前記前方車両の画像が前記2次元座標の所定範囲に得ら
    れるように前記撮像手段のレンズの焦点距離を調節する
    焦点距離調節手段(32、1B)と、前記焦点距離に関
    する信号を出力する焦点距離センサ(1C)とを更に備
    え、 前記車間距離検出部(31)は、前記前方車両の画像の
    大きさを前記焦点距離に従って補正して前記車間距離の
    演算を行うことを特徴とする車両の自動速度制御装置。
  7. 【請求項7】前記速度制御が、自車両と前記前方車両と
    の車間距離を所定値に制御する定車間距離走行制御であ
    ることを特徴とする請求項6記載の車両の自動速度制御
    装置。
  8. 【請求項8】2次元座標上に形成される前方車両の画像
    から画像データを生成する撮像手段、前記画像データに
    より得られる前記前方車両の画像の面積と設定された標
    準画像の面積とを比較し自車両と前記前方車両との車間
    距離を演算する画像データ処理部、前記車間距離に従っ
    て速度制御信号を出力する速度制御信号出力部、及び前
    記速度制御信号によって制御されるスロットル操作部を
    備える車両の自動速度制御装置において、 前記前方車両の画像から得られる前記前方車両の走行方
    向と前記撮像手段の視軸方向との成す角度に従って、前
    記前方車両の画像の面積が修正されることを特徴とする
    車両の自動速度制御装置。
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