JPH05242399A

JPH05242399A - 車間距離検出装置

Info

Publication number: JPH05242399A
Application number: JP4043063A
Authority: JP
Inventors: Tatsuharu Irie; 太津治入江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: EP0558027A1; DE69306980T2; EP0558027B1; US5321488A; DE69306980D1; JP2800530B2

Abstract

(57)【要約】【目的】追尾用ウインドウを運転者が表示画面を見な
くても自動的に設定できるようにする。【構成】先行車５を撮像する二つのイメージセンサ
３，４を実質的に上下に離間して配設し、上下いずれか
一方のイメージセンサにより撮像された画像を表示画面
１１に表示し、この表示画面１１内の所定の位置に複数
個の距離測定用ウインドウ２１〜２６を設定し、これら
の距離測定用ウインドウ２１〜２６により捕らえられた
対象物までの距離をマイクロコンピュータ１０で検出す
るとともに、左右の対称性を判定し、この左右対称性の
判定により得られた対称点の横方向の移動の安定度を判
定し、検出される距離情報と併せて先行車像の存在位置
を推定し、画像追尾用ウインドウを設定するようにした
ものである。【効果】車間距離を測定している対象物を常に視野内
に把握でき、画像追尾をウインドウを見なくても自動的
に行うことができる。

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において、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】図１０は特公昭６３−３８０８５号公
報、特公昭６３−４６３６３号公報などにより開示され
ている従来のイメージセンサを用いた光学式の距離検出
装置の構成図であり、この図１０に示すように、左右２
つの光学系を有している。

【０００３】この図１０において、１，２は基線長Ｌだ
け離れて配置された左右のレンズ、３，４はレンズ１，
２の焦点距離ｆの位置に配置されたイメージセンサ、５
１はイメージセンサ３，４から送られる画像信号を用い
て対象物５２までの距離の演算を行う信号処理装置であ
る。

【０００４】次に対象物５２までの距離検出原理を説明
する。レンズ１，２を通してそれぞれイメージセンサ
３，４上に結像した対象物５２の画像信号を信号処理装
置５１において順次シフトしながら電気的に重ね合わ
せ、上記二つの画像信号が最もよく一致したときのシフ
ト量ａから三角測量の原理により対象物５２までの距離
Ｒを次の（１）式で求めている。Ｒ＝ｆ×Ｌ／ａ ……（１）

【０００５】他方、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特公昭６０−３３３５２号
公報で開示されている。この公報によれば、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
以上のように構成されているので、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はわからない
という問題点があった。

【０００７】また、ウインドウなどで先行車の画像追尾
を開始する場合、車両運転中に運転者が表示画面を見な
がらジョイステイックやトラックボールなどを用いて画
像追尾用のウインドウを設定することは前方不注意など
の危険性を伴うという問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、一旦目標物を定めると、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
しており、さらに先行車を画像追尾する追尾用のウイン
ドウの設定を表示画面を見なくても自動的に行うことが
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、先行車を含む広い視野に撮像することがで
き、実質的に上下に離間して配設された二つのイメージ
センサと、上下いずれか一方のイメージセンサにより撮
像された画像を表示する表示画面と、この表示画面内の
所定の位置に複数設定された複数のウインドウを設定す
る手段と、これらのウインドウにより捕らえられた対象
物までの距離を各ウインドウ毎に検出するとともに、画
像内の任意の領域の左右対称性を判定してその判定した
対称点の横方向への移動の安定度と上記検出された距離
情報の安定度を判定し、先行車の存在と表示画面上での
先行車像の位置を推定するマイクロコンピュータを設け
たものである。

【００１０】また、マイクロコンピュータにより、推定
された先行車像の位置にその先行車までの距離に応じた
大きさの追尾用ウインドウを新たに設定し、この追尾用
ウインドウによって先行車像を画像追尾するとともに、
この追尾用ウインドウによって捕らえられた先行車まで
の距離を検出するようにしたものである。

【００１１】

【作用】この発明におけるマイクロコンピュータは複数
個のウインドウ内の画像信号を基準信号として二つのイ
メージセンサで撮像された上下の対応する画像を比較
し、両画像のずれを電気的に検出して三角測量の原理で
ウインドウで捕らえられた対象物までの距離を測定し、
先行車やその他の障害物の有無やその大まかな位置を監
視する。また、表示画面上で左右対称性の良いところを
探し出し、その点を先行車の存在位置の候補とし、これ
らの情報を基にして先行車の存在と表示画面上での先行
車像の位置を推定する。

【００１２】また、マイクロコンピュータにより表示画
面上での先行車像の位置が推定されると、その先行車ま
での距離に応じた大きさのウインドウが自動的に設定さ
れ、追尾用ウインドウで先行車像を画像追尾しながら先
行車までの距離が連続的に検出される。

【００１３】

【実施例】

実施例１以下、この発明の車間距離検出装置の実施例を図につい
て説明する。図１はその第１の実施例の構成を示すブロ
ック図であり、この図１において、図１０で示した従来
の距離検出装置と同一部分には同一符号を付して述べ
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（以下、Ａ／Ｄとい
う）変換器、８，９はメモリ、１０はマイクロコンピュ
ータ、１１は上側のイメージセンサ４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。１２は距離測定の対象物を画
像上で指定するためのウインドウを設定するウインドウ
設定装置であり、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る。

【００１４】次に、動作について説明する。運転者が画
像追尾指示スイッチ１３を操作すると、ウインドウ設定
装置１２により図２に示すように、上側のイメージセン
サ４により撮像された自車両前方の画像が映し出されて
いる表示画面１１の所定の位置に複数個の距離測定用ウ
インドウ２１，２２，２３，２４，２５，２６が設定さ
れる。そして、図３に示すように、画像中に先行車の像
５ａが入ってくると、複数個の距離測定用ウインドウ２
１〜２６で捕らえることができる。

【００１５】各距離測定用ウインドウが捕らえている対
象物までの距離を測定するが、この測定方法を実質的に
先行車像５ａを捕らえているウインドウ２４について説
明する。まず、マイクロコンピュータ１０はウインドウ
２４内の画素信号をメモリ９から読み出し、距離演算の
基準画像信号とする。

【００１６】下側のイメージセンサ３の画像信号が記憶
されているメモリ８の中で上記ウインドウ２４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８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。すなわち、ウインドウ２４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。

【００１７】このとき、演算に関与するメモリ８内の領
域は、図４に示すように、ウインドウ２４の位置に対応
する領域３０である。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は次の（２）式で求められる。Ｒ＝ｆ×Ｌ／ｎ×Ｐ ……（２）以上のようにして、ウインドウ２４内の対象物までの距
離を測定することができる。

【００１８】同様にして、先行車像５ａを捕らえている
ウインドウ２３，２５によっても車間距離Ｒが測定され
る。また、先行車以外の背景を捕らえているウインドウ
２１，２２，２６はそれぞれが捕らえている対象物まで
の距離を測定する。

【００１９】以上のように、表示画面１１内に設定され
ている距離測定用ウインドウ２１〜２６により捕らえら
れた対象物は図４に示すように、これらウインドウのそ
れぞれに対応する演算領域２７，２８，２９，３０，３
１，３２内で画像比較され、距離測定用ウインドウ２
１，２２，２３，２４，２５，２６に対象物までの距離
を測定することができる。

【００２０】以上のようにして測定された各距離測定用
ウインドウ２１〜２６毎の測定値は、マイクロコンピュ
ータ１０により比較され、隣り合わせているウインドウ
で比較的近距離のほぼ同一測定値を示すウインドウが選
択される。

【００２１】すなわち、背景よりも近距離を示す距離測
定用ウインドウ２３，２４，２５が選択される。距離測
定用ウインドウ２３，２４，２５の距離測定値が時間的
に急激な変化がなければ、それらのウインドウが設定さ
れている位置に先行車が存在すると推定される。

【００２２】ところで、距離を測定する対象物が自動車
の場合、後方から見た像は一般に左右対称であることが
多い。そこで、このような特徴を利用し、上記複数個の
距離測定用ウインドウが設定されている領域内の対称性
の判定を行い、距離情報と併せて先行車の存在および表
示画面上での先行車像の位置を特定する。

【００２３】まず、図５に示すように先行車を捕らえて
いるウインドウ２３，２４，２５から得られる距離情報
により、その距離に応じた大きさのゲート３３が用意さ
れ、メモリ上で複数個の距離測定用ウインドウ２１〜２
６が設定されている領域３４内を上記ゲート３３をずら
しながら、そのゲート内の画像信号に対して次の数１の
演算を行って対称性の評価を行う。但し、数１のＳ
（ｉ，ｊ）は対称性判定領域３４内の画像信号であり、
たとえば、２５６階調で濃淡を表すものとする。また、
ｍ，ｎはそれぞれゲート３３の幅および高さ、Ｗは対称
性判定領域３４の幅である。

【００２４】

【数１】

【００２５】この数１において、Ａｋの値が最小となる
位置で最も対称性がよいということになる。しかし、実
際には、道路上には先行車以外にもいくつかの対称性の
よいものが存在し、数１の演算結果はいくつかの極小値
をもつことになり、これら極小値をとるところが先行車
の存在位置の候補となる。

【００２６】以上のようにして、先行車の候補がいくつ
かあげられるが、画像追尾しようとする先行車は横方向
へ急激に移動することはなく、また、自車両と先行車と
の車間距離も時間変化による急激な変動もない。したが
って、この各候補点の時間変化による横方向への移動の
安定度と上述の距離測定用ウインドウによって得られる
距離情報の時間変化による安定度を判定することによっ
て候補点の中から先行車を選択することができる。この
ようにして、表示画面１１上での先行車像の位置を特定
することができる。

【００２７】次に、上記のように表示画面１１上で特定
された位置に図７に示すように追尾用ウインドウ３５が
ウインドウ設定装置１２により設定される。この追尾用
ウインドウ３５は距離測定用ウインドウ２３，２４，２
５の測定値に応じて設定されたゲート３３の大きさと同
じである。すなわち、先行車までの距離に応じて先行車
像５ａの大きさが変わるので、距離測定値が比較的大き
い場合には、小さい形状の追尾用ウインドウ３５が設定
され、測定値が比較的小さい場合には、図６に示すよう
に大きい対称性判定用ゲート３３ａが用意される。この
ときの対称性判定領域は同図中の３４ａである。したが
って、図８に示すように大きい追尾用ウインドウ３５ａ
が設定される。

【００２８】上記のようにして先行車像５ａを囲む追尾
用ウインドウ３５が設定されると、この追尾用ウインド
ウ３５による先行車像５ａの画像追尾作用が開始され
る。この画像追尾作用は特公昭６０−３３３５２号公
報、あるいは、特公平１−３５３０５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。

【００２９】次に、追尾用ウインドウ３５で捕らえた先
行車５と自車両との車間距離が検出される。この車間距
離は先行車像５ａを追尾している追尾用ウインドウ３５
内の画像信号を車間距離演算の基準画像信号とし、上記
（２）式で説明した方法と同様に上下の画像信号を比較
して三角測量の原理により検出される。表示画面１１内
で先行車像５ａがどのように移動しても追尾用ウインド
ウ３５は先行車像５ａを追尾し、先行車５と自車両との
車間距離を連続して検出する。

【００３０】以上の動作手順をフローチャートで示すと
図９のようになる。まず、自車両の前方に先行車が現れ
た状態で運転者が画像追尾指示スイッチ１３を操作する
（ステップＳ１０１）と、操作信号が入力されたマイク
ロコンピュータ１０はウインドウ設定装置１２を制御し
て、表示画面１１上の所定の位置に複数の距離測定用ウ
インドウ２１〜２６を設定する（ステップＳ１０２）。

【００３１】次いで、各ウインドウによって捕らえられ
た対象物までの距離を測定する（ステップＳ１０３）。
測定された距離情報とウインドウ位置はメモリに読み込
まれ（ステップＳ１０４）、比較的近距離の同一測定値
を示す隣り合わせのウインドウが選択され、先行車の存
在が推定される（ステップＳ１０５）。

【００３２】次に、測定距離に応じた大きさの対称性判
定用ゲートが用意され、対称性判定領域内の対称性を判
定し、先行車の候補を抽出し（ステップＳ１０６）、こ
の候補点の時間変化による横方向への移動の安定度とそ
の候補点までの測定距離の時間変化による安定度を判定
することにより、先行車像の位置が特定される（ステッ
プＳ１０７）。

【００３３】さらに、それまで表示されていた距離測定
用ウインドウは消去され（ステップＳ１０８）、上記の
ように選択された位置に車間距離に応じた大きさの追尾
用ウインドウが設定される（ステップＳ１０９）。その
後は追尾用ウインドウにより捕らえられた先行車と自車
両との車間距離が連続して検出される（ステップＳ１１
０）。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、自車両前方の先行車像をイメージセンサで撮像
し、このイメージセンサにより撮像された画像を表示す
る表示画面の所定の位置に複数のウインドウを設定し、
これらのウインドウにより捕らえられた対象物までの距
離を検出し、左右の対称性を判定するとともに、この判
定された対称点の横方向の移動の安定度と検出された距
離情報の安定度を判定するように構成したので、先行車
の存在とその表示画面上での位置を推定することができ
る効果がある。

【００３５】また、請求項２に記載の発明によれば、特
定された先行車像の存在位置にこの先行車像を囲む追尾
用ウインドウを新たに設定し、追尾用ウインドウにより
捕らえられた先行車までの距離を検出するように構成し
たので、先行車像を画像追尾する追尾用ウインドウを自
動的に設定することができる。また、目標の先行車像は
表示画面上に表示されているので、運転者は自車両との
車間距離を検出している先行車を知ることができる効果
がある。

【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
構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の表示画面に複数個のウインドウが設
定された状態を示す説明図である。

【図３】同上実施例による複数個のウインドウが設定さ
れた表示画面に先行車像が入った状態を示す説明図であ
る。

【図４】同上実施例における各ウインドウ内の基準画像
と比較される画像領域を示す説明図である。

【図５】同上実施例における距離測定用ウインドウが設
定されている領域内の対象物の画像の対称性を判定する
ゲートとその走査領域を示す説明図である。

【図６】同上実施例における距離測定用ウインドウが設
定されている領域内の対象物の画像を判定するゲートと
その走査領域を示す説明図である。

【図７】同上実施例における先行車像にウインドウが設
定された状態を表す説明図である。

【図８】同上実施例における先行車像に大きな追尾用ウ
インドウが設定された状態を示す説明図である。

【図９】この発明の一実施例による動作手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１０】従来の距離検出装置の構成図である。

【符号の説明】

１レンズ２レンズ３イメージセンサ４イメージセンサ５先行車６アナログ・ディジタル変換器７アナログ・ディジタル変換器８メモリ９メモリ１０マイクロコンピュータ１１表示画面１２ウインドウ設定装置１３画像追尾指示スイッチ２１距離測定用ウインドウ２２距離測定用ウインドウ２３距離測定用ウインドウ２４距離測定用ウインドウ２５距離測定用ウインドウ２６距離測定用ウインドウ２７距離測定ウインドウ用比較領域２８距離測定ウインドウ用比較領域２９距離測定ウインドウ用比較領域３０距離測定ウインドウ用比較領域３１距離測定ウインドウ用比較領域３２距離測定ウインドウ用比較領域３３対称性判定用ゲート３４対称性判定領域３５追尾用ウインドウ５１画像処理装置５２距離測定対象物

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【手続補正書】

【提出日】平成４年６月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】以上のように、表示画面１１内に設定され
ている距離測定用ウインドウ２１〜２６により捕らえら
れた対象物は図４に示すように、これらウインドウのそ
れぞれに対応する演算領域２７，２８，２９，３０，３
１，３２内で画像比較され、距離測定用ウインドウ２
１，２２，２３，２４，２５，２６毎に対象物までの距
離を測定することができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】

【数１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に上下１対の光学系により、自車
両前方の対象物の画像を結像させるイメージセンサと、
この上下いずれか一方のイメージセンサにより撮像され
た画像を表示する手段と、この画像上に複数個のウイン
ドウを設定する手段と、この手段で設定されたそれぞれ
のウインドウ内の画像信号を基準信号としてこれら基準
信号のそれぞれに対応する上下の画像信号を比較しその
ずれを検出して三角測量の原理で自車両と各ウインドウ
で囲まれた対象物までの距離をそれぞれ演算するととも
に基準となる画像から任意の領域の画像信号を読み出し
てその領域内の左右の対称性を判定して対称点の横方向
への移動の安定性を判定して上記演算された距離の距離
情報の安定度を判定して自車両前方に先行車の存在とそ
の位置を推定するマイクロコンピュータとを備えた車間
距離検出装置。
【請求項２】上記マイクロコンピュータは上記先行車
の存在が推定され上記表示画面上でのその先行車像の位
置が確定するとその先行車までの距離に応じて所定の大
きさのウインドウを先行車像を囲むように自動的に設定
するとともに、この設定したウインドウにより先行車像
を画像追尾してこのウインドウによって捕らえられた先
行車までの距離を検出することを特徴とする請求項１記
載の車間距離検出装置。