JPH05288545A - 車間距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像追尾用の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車間距離検出装置を得
る。 【構成】 自車両の前方または後方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、
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で表示し、この表示画面１１上の所定位置
に車両監視帯域１４を監視帯域設定装置で設定し、車両
監視帯域１４内で左右対称性の良い画像領域をマイクロ
コンピュータ１０で選定し、この選定された領域内に捕
捉されている対象物までの距離をマイクロコンピュータ
で検出し、検出された距離情報の変化度合から先行車像
５ａの存在位置を推定し、画像追尾用のウインドウ１９
を設定する。 【効果】 追尾用のウインドウを運転者が見なくても自
動的に設定でき、安全運転ができる。

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
いた光学式に車間距離を検出し自車両の前方または後方
を走行する車両までの距離を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７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７に示すように左右二つの光学
系を有している。図において、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、５１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。

【０００３】次に対象物までの距離検出原理を説明す
る。レンズ１，２を通してそれぞれのイメージセンサ
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（Ａ）式で求めている。 Ｒ＝（ｆ×Ｌ）／ａ …（Ａ）

【０００４】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（以下ウインドウと
いう）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。

【０００５】

【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１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
求めるようにしており、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
いという問題点があった。

【０００６】また、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ィ
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。

【０００７】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。

【０００８】

【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１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または後方
を走行する車両までの距離を測定する測距手段と、画面
上の所定位置に設定された車両監視帯域を有し、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
示する表示画面と、この車両監視帯域内の任意の領域内
の左右対称性を判定し、対称性の良い領域を選定すると
ともに、この選定された領域内の画像を基準として上下
の対応する画像のずれを検出して上記領域内に捕えられ
ている対象物までの距離を算出し、この算出された距離
情報の変化度合から上記領域内に先行車像が存在するこ
とを推定するコンピュータとを設けたものである。

【０００９】また、走行車両の存在が推定され表示画面
上でその走行車両像の位置が確定するとその走行車両ま
での距離に応じて所定の大きさのウインドウを走行車両
像を囲むように自動的に設定する手段と、このウインド
ウにより走行車両像を画像追尾する手段と、このウイン
ドウによって捕捉された走行車両までの距離を検出する
マイクロコンピュータとを設けたものである。

【００１０】

【作用】この発明における測距手段の１対のイメージセ
ンサに結像した画像信号を比較して、三角測量の原理に
基づいて自車両前方または後方を走行する車両までの距
離を測定し、マイクロコンピュータの制御により、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
表示画面に表示させ、この表示画面上の車両監視帯域内
で左右対称性の良い領域を探し出し、その領域を先行車
像の存在位置の候補とし、これらの領域内に捕えられて
いる対象物までの距離を検出する。検出された距離情報
の変化度合をもとにして、先行車像の存在を推定するこ
とができる。

【００１１】また、この発明におけるマイクロコンピュ
ータは、表示画面上での先行車像の存在位置を推定する
と、その先行車までの距離に応じた大きさのウインドウ
をウインドウを設定する手段で自動的に設定し、このウ
インドウにより先行車像の画像を追尾する手段で画像追
尾しながら先行車までの車間距離をマイクロコンピュー
タにより連続的に検出する。

【００１２】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１，２は上下の光学系を構成し基
線長Ｌだけ離れて配置されたレンズ、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。

【００１３】６，７はイメージセンサ３，４の出力信号
をディジタル変換するアナログ・ディジタル変換器、
８，９はこのアナログ・ディジタル変換器６，７の出力
を記憶するメモリ、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は表示画面１１上で先行車を監視す
る車両監視帯域を指定するための監視帯域設定装置であ
る。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。例えば、運転
者が画像追尾指示スイッチ１３を操作すると、監視帯域
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の所定の位置に車両監視帯域１４
が設定される。そして、図３に示すように、画像中に先
行車像５ａが入ってくると、車両監視帯域１４で捕える
ことができる。

【００１５】ところで、自動車を前方または後方から見
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、上記車両監視帯域１４内の対称画
像を探し出す。まず、図３に示すように左右対称性を判
定する所定の大きさのゲート１５が用意され、メモリ上
で車両監視帯域１４が設定されている領域内を上記ゲー
ト１５をずらしながらそのゲート内の画像信号に対して
以下の「数１」の演算を行って対称性の評価を行う。

【００１６】

【数１】

【００１７】ただし、この「数１」において、Ｓ（i,j)
は車両監視帯域１４内の画像信号であり、例えば、２５
６階調で濃淡を表すものとする。 ｍはゲート１５の幅 ｎはゲート１５の高さ Ｗは車両監視帯域の幅 である。上式でＡ_k 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す
る。例えば道路標識の像１６もその一つである。

【００１８】したがって、上記「数１」の演算結果はい
くつかの極小値を持つことになる。図３ではゲート１５
が先行車像５ａを囲む位置１５ａにあるときと、道路標
識の像１６を囲む位置１５ｂにあるときに極小値とな
る。これら極小値をとる位置が先行車の存在位置の候補
となる。

【００１９】以上のようにして、先行車の候補がいくつ
か挙げられる。次に、これらの候補となる先行車の像を
囲む位置１５ａ，１５ｂに存在する対象物までの距離を
測定する。まず、マイクロコンピュータ１０はゲート１
５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。そして、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の中で上記ゲート１
５の位置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。

【００２０】すなわち、ゲート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８内の領域は、
図４に示すように先行車の像を囲む位置１５ａの位置に
対応する領域１７である。

【００２１】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（Ｂ）式で求められる。 Ｒ＝（ｆ×Ｌ）／（ｎ×Ｐ） …（Ｂ）

【００２２】以上のようにして先行車の像を囲む位置１
５ａ内の対象物までの距離を測定することができる。

【００２３】先行車以外を捕えている道路標識の像を囲
む位置１５ｂも同様にして、捕えている対象物までの距
離が測定される。この時は図４に示すように、この位置
１５ｂに対応する領域１８内で画像比較され対象物まで
の距離が測定される。

【００２４】次に、以上のようにして測定されたそれぞ
れの距離情報の時間的な変化がマイクロコンピュータ１
０により監視される。そして、走行している自車両と先
行車との車間距離は急激に変化しないが、道路に設置さ
れている道路標識との距離は相対距離が短かくなる方向
に急激に変化するという特徴を利用して、上記先行車の
候補の像の囲む位置１５ａ，１５ｂの中から上記距離情
報の時間的な変化が小さいゲート位置１５ａが選択さ
れ、先行車像の位置が特定される。

【００２５】次に、上記のように表示画面１１上で特定
された位置１５ａに図５に示すように、画像追尾用のウ
インドウ１９が監視帯域設定装置１２により設定され
る。このウインドウ１９は上記先行車までの距離情報に
応じて、あらかじめ決められた大きさのものが設定され
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、小さい形状のウインドウ１９が設定され、測定値が
小さい場合には、大きい形状のウインドウ１９が設定さ
れる。

【００２６】上記のようにして先行車像５ａを囲むウイ
ンドウ１９が設定されると、このウインドウ１９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。

【００２７】次に、ウインドウ１９で捕えられた先行車
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を追尾しているウインドウ１９内の画像信
号を車間距離演算の基準画像信号とし、上記（Ａ）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。そして、表示画面１１内
で先行車像５ａがどのように移動してもウインドウ１９
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。

【００２８】以上の動作手順をフローチャートで示す
と、図６のようになる。この図６のフローチャートに沿
って動作手順を説明する。まず、自車両の前方に先行車
が現われた状態で運転者が画像追尾指示スイッチ１３を
操作すると（ステップ１０１）、操作信号が入力された
マイクロコンピュータ１０は監視帯域設定装置１２を制
御して表示画面１１上の所定の位置に車両監視帯域１４
を設定する（ステップ１０２）。そして、ゲート１５に
より車両監視帯域１４内の左右対称性の良い画像領域の
囲む位置１５ａ，１５ｂが選定され、先行車候補が抽出
される（ステップ１０３）。

【００２９】次に、先行車候補として選定された画像領
域を囲む位置１５ａ，１５ｂ内の対象物までの距離を測
定する（ステップ１０４）。この測定された距離情報の
時間的な変化の少ない画像領域を囲む位置１５ａが選ば
れ、先行車の存在が特定される（ステップ１０５）。

【００３０】さらに、それまで表示されていた車両監視
帯域１４は消去され（ステップ１０６）、先行車の存在
が特定された上記画像領域を囲む位置１５ａに車間距離
に応じた大きさのウインドウ１９が設定され、このウイ
ンドウ１９による先行車像５ａの画像追尾が開始される
（ステップ１０７）。その後はウインドウ１９により捕
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１０８）。

【００３１】なお、上記実施例では先行車との車間距離
を検出する場合について説明したが、自車両の後方を走
行する後続車との車間距離を検出するようにした後方車
両の監視装置としてもよく、上記実施例に限定されるも
のではない。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、自車
両前方または後方を走行する車両を撮像するイメージセ
ンサにより撮像された画像を表示する表示画面の所定位
置に車両監視帯域を設け、この車両監視帯域内の左右対
称性の良い画像領域を選定し、その選定された画像領域
内に捕えられている対象物までの距離を検出するように
構成したので、検出された距離情報の変化度合から先行
車の存在を推定することができる。

【００３３】また、特定された先行車像の存在位置にこ
の先行車像を囲むウインドウを新たに設定する手段を備
えたので、先行車像を画像追尾するウインドウを自動的
に設定することができ、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容易に知ることができるとともに、
画像追尾用のウインドウを運転者が見なくても、自動的
に設定でき、安全運転が可能となる。

【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
構成を示す構成説明図である。

【図２】同上実施例における表示画面に車両監視帯域が
設定された状態を示す説明図である。

【図３】同上車両監視帯域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】同上表示画面に表示される左右対称性の良い領
域の画像を基準画像とし、この画像と比較される画像領
域を示す説明図である。

【図５】同上表示画面に表示され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６】同上実施例による動作手順を示すフローチャー
トである。

【図７】従来の距離検出装置の構成説明図である。

【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 監視帯域設定装置 １４ 車両監視帯域 １５ 左右対称性判定用のゲート １７ 距離測定用の比較領域 １８ 距離測定用の比較領域 １９ ウインドウ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に上下１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また
   は後方を走行する車両までの距離を測定する測距手段
   と、所定位置にあらかじめ車両監視帯域を有し上下いず
   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
   する表示画面と、上記車両監視帯域内の画像から任意の
   領域の画像信号を読みだしてその領域内の画像の左右対
   称性を判定し、対称性の良い領域を選定するとともにこ
   の選定された領域内の画像を基準として上下の対応する
   画像のずれを検出して自車両と上記領域内に捕えられて
   いる対象物までの距離を演算し、かつこの演算結果から
   得られる距離情報の変化度合から上記領域内に走行する
   車両が存在するかどうか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。
2. 【請求項２】 走行車両の存在が推定され上記表示画面
   上でその走行車両像の位置が確定するとその走行車両ま
   での距離に応じて所定の大きさのウインドウを走行車両
   像を囲むように自動的に設定する手段と、上記ウインド
   ウにより走行車両像を画像追尾する手段と、このウイン
   ドウによって捕えられた走行車両までの距離を検出する
   手段と、マイクロコンピュータとを備えたことを特徴と
   する請求項１に記載の車間距離検出装置。