JPH06265349A

JPH06265349A - 車間距離検出装置

Info

Publication number: JPH06265349A
Application number: JP5055554A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamamura; 智弘山村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】前方車を撮影して得られた２つの画像の時間
変化を検出し、その変化量から前方車までの相対的な方
向の変化を算出して、撮像する方向を変更することによ
り、常に前方車の方向に撮像エリアを保って、連続的に
車間距離を検出する。【構成】第１撮像用受光素子１４および第２撮像用受
光素子１６によって前方車８を撮影して得られた第１画
像と、第２画像とを記憶回路５に記憶するとともに、情
報処理回路４によってこれら第１画像、第２画像の時間
的な変化を各々、検出してこれらの時間的な変化に基づ
いて第１画像、第２画像の切出し範囲を変更して撮影方
向を調整しながら、第１画像と、第２画像との相関関係
に基づいて前記前方車８までの距離を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動的に前方車両との間
の距離を安全車間距離に保って追従走行する追従走行装
置や追突事故を防止する追突警報装置等に適用される車
間距離検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車間距離検出装置として、従来、例え
ば、特開昭３−１６５２１２号などに記載された装置が
知られている。

【０００３】これらは、オートフォーカス（ＡＦ）ある
いは三角測量の原理を用いて、２つの撮像装置による画
像間のずれ量と、光学系の定数とに基づいて前方車まで
の距離を算出する。

【０００４】図１１は、このような従来の技術を使用し
た車間距離検出装置の一例を示すブロック図である。

【０００５】この図に示す車間距離検出装置は位相差検
出方式によるＡＦの原理を応用したものであり、まず構
成を説明する。

【０００６】画像検出装置１１３は撮影用レンズ１１
５、投影面１１７、コンデンサレンズ１１９、セパレー
タレンズ１２１、１２３、および撮像用受光素子１２
５、１２７から構成されている。

【０００７】画像検出装置１１３の受光素子１２５、１
２７からの画像はそれぞれ第１画像入力装置１３１、第
２画像入力装置１３３を介して、情報処理回路１３５へ
と取り込まれる。また、情報処理回路１３５で２つの画
像から車間距離が検出され、この車間距離データは車間
距離出力装置１３７を介して警報装置１３９へ出力され
る。

【０００８】次に、この従来例を説明する。

【０００９】まず、画像検出装置１１３は、前方車１１
１からの光を受けて、撮影レンズ１１５による投影面１
１７上の映像のピントのずれた量（デフォーカス量）を
検出するために、セパレータレンズ１２１、１２３で映
像を２つに分け、それぞれ、受光素子１２５、１２７上
に結像するように構成されている。受光素子１２５、１
２７は、例えば１次元のＣＣＤラインセンサを用いたも
ので、図中の縦方向に複数個（例えば１２８個）配列さ
れた受光素子群である。受光素子１２５、１２７で取り
込まれる画像から、車間距離を求める原理は次のように
なる。

【００１０】受光素子１２５、１２７で取り込まれる２
つの画像は、例えば図１２のようになる。この２つの画
像の間には、ズレ量ΔＬが生じるが、このズレ量ΔＬは
投影面１１７上の映像のピントのずれた量（デフォーカ
ス量）ｄに比例する。具体的には、ｄ＝ＦW ／β・ΔＬ …（１）となる。ただし、ＦW はＦナンバーで、βはコンデンサ
レンズ１１９、セパレータレンズ１２１、１２３の合成
倍率である。さらに、このデフォーカス量ｄから、撮影
レンズ１１５の焦点距離をｆとすれば、車間距離Ｒを求
めることができ、次のようになる。

【００１１】Ｒ＝ｆ2 ／ｄ＋ｆ …（２）ただし、車間距離Ｒは、前方車１１１から撮影レンズ１
１５までの距離である。

【００１２】したがって、車間距離Ｒを求めるには、
（１）、（２）式から、２つの画像のズレ量ΔＬを求め
れば良い。

【００１３】それには、第１の画像と、第２の画像の間
の相関値を求めて、その相関度が最も高くなるズレ量Δ
Ｌを求めれば良い。

【００１４】この例では、位相差検出方式によるＡＦの
原理を応用した車間距離検出の方法を示したが、三角測
量を応用した車間距離検出においても、まったく同様で
あり、２つの画像間の相関度が最も高くなるズレ量ΔＬ
から、車間距離Ｒを求めることができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の車間距離検出装置にあっては、以下のような
問題点があった。

【００１６】このような、ＡＦ技術や三角測量技術を用
いた車間距離検出装置は、精度を向上させるために、撮
像エリア（視野角）を狭くする必要があるが、視野角を
狭く取った場合、例えば図１１に示したように、受光素
子の列を上下方向に向けた場合には、車両の加減速にと
もなうピッチング運動によって、捉えるべき前方車両１
１１が撮像エリアから外れてしまい、車間距離が検出で
きない場合がある。

【００１７】また、撮像エリアは映像検出装置１１３と
前方車１１１の相対的な位置関係から決定されるため、
自車のピッチング運動以外にも、例えば、道路が登り勾
配に進入する場合には、前方車１１１は映像検出装置１
１３に対して、相対的に上方へ移動するため、撮像エリ
アから外れてしまう。

【００１８】本発明は上記の事情に鑑み、前方車を撮影
して得られた２つの画像の時間変化を検出し、その変化
量から前方車までの相対的な方向の変化を算出して、撮
像する方向を変更することにより、常に前方車の方向に
撮像エリアを保って、連続的に車間距離を検出すること
ができ、これによって上記問題点を解決することができ
る車間距離検出装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、一列に並ぶ受光素子を備えた第１撮像用
受光素子と、この第１撮影用受光素子と同一列上に一列
に並ぶ受光素子を備えた第２撮像用受光素子と、第１撮
像用受光素子および第２撮像用受光素子におけるそれぞ
れの画像の時間変化により前記第１撮像用受光素子およ
び第２撮像用受光素子に対する前方車両の相対的な方向
変化を検出する方向変化検出部と、この方向変化検出部
により検出された前方車両の方向に基づいて前記第１撮
像用受光素子および第２撮像用受光素子の撮像方向を変
更する撮像方向変更部とを備えたことを特徴としてい
る。

【００２０】

【作用】上記の構成において、方向変化検出部によって
前方車を撮影する第１撮像用受光素子の画像の時間変化
および第２撮像用受光素子の画像の時間変化を各々、検
出し、この検出結果に基づいて前記第１撮像用受光素子
および第２撮像用受光素子に対する前方車両の相対的な
方向の変化を検出し、撮像方向変更部によって前記方向
変化検出部で検出された前方車両の方向に基づき前記第
１撮像用受光素子および第２撮像用受光素子の撮像方向
を変更する。

【００２１】

【実施例】図１は本発明による車間距離検出装置の第１
実施例を示すブロック図である。

【００２２】この図に示す車間距離検出装置は、画像検
出装置１と、第１画像入力装置２と、第２画像入力装置
３と、情報処理回路４と、記憶回路５と、車間距離出力
装置６と、警報装置７とを備えており、前方車８を撮影
して得られた第１画像と、第２画像とを記憶するととも
に、これら第１画像、第２画像の時間的な変化を各々、
検出してこれらの時間的な変化に基づいて撮影方向を調
整しながら、第１画像と、第２画像との相関関係に基づ
いて前方車８までの距離を演算する。

【００２３】画像検出装置１は、前方車８の光学画像を
集光する撮影用レンズ１０と、この撮影用レンズ１０に
よって得られた光学画像が投影される投影面１１と、こ
の投影面１１に投影された光学画像を集光するコンデン
サレンズ１２と、このコンデンサレンズ１２から出射さ
れる一方の光学画像を集光する第１セパレータレンズ１
３と、上下方向に配置された複数の受光素子によって構
成され、第１セパレータレンズ１３によって集光された
光学画像を電気信号に変換する第１撮像用受光素子１４
と、コンデンサレンズ１２から出射される他方の光学画
像を集光する第２セパレータレンズ１５と、上下方向に
配置された複数の受光素子によって構成され、第２セパ
レータレンズ１５によって集光された光学画像を電気信
号に変換する第２撮像用受光素子１６とを備えている。

【００２４】この場合、第１撮像用受光素子１４および
第２撮像用受光素子１６の大きさ（長さ）は従来のもの
より長く形成されており、前方車８が上下に動いても、
これが予め設定されている範囲であれば、前方車８の画
像を示す画像信号を出力できるようにされている。

【００２５】また、第１画像入力装置２は、画像検出装
置１の第１撮像用受光素子１４を駆動してこの第１撮像
用受光素子１４の各受光素子によって得られた電気信号
（画素信号）をシリアルに読み出して第１画像信号を生
成し、これを情報処理回路４に供給する。

【００２６】また、第２画像入力装置３は、画像検出装
置１の第２撮像用受光素子１６を駆動してこの第２撮像
用受光素子１６の各受光素子によって得られた電気信号
（画素信号）をシリアルに読み出して第２画像信号を生
成し、これを情報処理回路４に供給する。

【００２７】また、記憶回路５は複数の画像信号を記憶
するのに必要な容量を持つ半導体メモリ回路や光磁気デ
ィスク機構などを備えており、情報処理回路４から書込
み指令が出力されたとき、この書込み指令とともに出力
される画像信号を取り込んで、古い画像信号を消去しな
がら、最新の画像信号を順次記憶し、また情報処理回路
４から読出し指令が出力されたとき、この読出し指令に
よって指定された画像信号を読み出してこれを情報処理
回路４に供給する。

【００２８】情報処理回路４は、各種の処理を行なうマ
イクロプロセッサやこのマイクロプロセッサの作業エリ
アとして使用されるＲＡＭ、前記マイクロプロセッサの
動作を規定するプログラム、各種定数データなどが格納
されているＲＯＭなどによって構成され、図２に示す如
く第１画像入力装置２から出力される第１画像信号と第
２画像入力装置３から出力される第２画像信号との相関
関係に基づいて前方車８までの距離を演算する車間距離
算出部２０と、今回の第１画像信号および第２画像信号
と以前の第１画像信号および第２画像信号とに基づいて
前方車８の方向変化を検出する方向変化検出部２１と、
この方向方向変化検出部２１から出力される方向変化デ
ータに基づいて撮影方向を変更する撮像方向変更部２２
とを備えている。そして、第１画像入力装置２および第
２画像入力処理装置３から出力される第１、第２画像信
号を処理して車間距離データを求め、これを車間距離出
力装置６に供給するとともに、記憶回路５に記憶されて
いる前回の第１、第２画像信号と、今回の第１、第２画
像信号とに基づいて前方車８の方向を求め、さらに今回
の第１、第２画像信号を記憶回路５に記憶させた後、前
方車８の方向に基づいて次回の検出領域を変更する。

【００２９】車間距離出力装置６は情報処理回路４によ
って得られた車間距離データを取り込んでこれを警報装
置７に供給する。

【００３０】警報装置７は車間距離出力装置６から出力
される車間距離データを取り込むとともに、この車間距
離データによって示される前方車８との距離が予め設定
されている値より短いとき、これを検知して警報音など
を発生して運転者に注意を促す。

【００３１】次にこの実施例の動作を説明する前に、第
１、第２の画像より方向変化量を算出する原理を説明す
る。

【００３２】図３は、第１、第２撮像用受光素子１４、
１６により取り込まれた、第１、第２の画像と、さらに
一定時間τ秒前に取り込まれた前回の画像を示してい
る。この場合、前回の画像と今回の画像の間の変化は、
次の２つの要因から生じる。

【００３３】（Ａ）車間距離の変化（Ｂ）相対的な方向の変化このうち、（Ａ）の車間距離の変化は、従来例で示した
ように、第１、第２画像間のズレ量ΔＬを検出して、そ
の変化を求めればよい。例えば、車間距離が変化した場
合には、第１、第２画像間のズレ量ΔＬが変化するの
で、それぞれの画像は、一方が右へ移動すれば、他方は
左へ移動するという、逆の動きをする。これに対し、
（Ｂ）の相対的な方向の変化は、第１、第２画像がどち
らとも同じ方向に移動することになる。

【００３４】このとき、それぞれの変化量をｄＸ１、ｄ
Ｘ２とすると、この変化量に（Ｂ）の要因も含まれてい
るが、両方の平均を取ることによって、（Ａ）の要因は
相殺され、（Ｂ）の方向変化の要因だけを検出すること
ができる。以下の（３）式によって、平均変化量ｄＸを
求める。

【００３５】ｄＸ＝（ｄＸ１＋ｄＸ２）／２ …（３）この平均変化量ｄＸは、画像検出装置１に対する前方車
８の相対的な方向の変化量ｄθに比例する。ここで、定
数をＫとすると、ｄθ＝Ｋ・ｄＸ …（４）したがって、この方向変化量ｄθ分だけ、撮像エリアの
方向を変更すれば良い。

【００３６】次に、図４のフローチャートを用いてこの
実施例における情報処理回路４の動作を説明する。

【００３７】この処理の流れは、大別すると、第１、第
２画像のズレ量ΔＬから車間距離Ｒを算出する車間距離
算出処理２５と、前回と今回の画像の変化から平均変化
量ｄＸを算出する変化量算出処理２６と、算出された平
均変化量ｄＸから次の撮像エリアを変更するための撮像
エリア変更処理２７とに分けることができる。

【００３８】まず、車間距離算出処理２５においては、
第１、第２の画像のズレ量ΔＬから車間距離Ｒを算出す
る。この場合、ステップＳＴ１で第１、第２画像入力装
置２、３から第１、第２画像を取り込む。この際、第
１、第２画像入力装置２、３から入力される画像信号と
しては、第１、第２撮像用受光素子１４、１６に存在す
る全ての素子の信号が入力されているが、このうち、決
められた検出領域｛Ｘ１Ｌ，Ｘ１Ｈ｝および｛Ｘ２Ｌ，
Ｘ２Ｈ｝の信号だけを取り出して、以下の車間距離Ｒ及
び平均変化量ｄＸの算出に利用する。次にステップＳＴ
２では、２つの画像間の相関値を計算し、ステップＳＴ
３によって前記相関値から相関の度合いの最も高いズレ
量ΔＬを算出する。このズレ量ΔＬを元に、ステップＳ
Ｔ４では、前述した（１）、（２）式より、車間距離Ｒ
を算出する。最後に、ステップＳＴ５で車間距離出力装
置６を介して、車間距離Ｒを出力する。この車間距離Ｒ
が警報装置７で車間距離警報として利用される。

【００３９】また、変化量算出処理２６では、記憶回路
５に記憶された前回の画像と、今回の画像の変化から平
均変化量ｄＸを算出する。まず、ステップＳＴ６で記憶
回路５より前回の第１、第２画像を取り込む。次にそれ
ぞれスステップＳＴ７、ＳＴ９において前回画像との相
関値を計算し、それを元に、ステップＳＴ８、ＳＴ１０
において最も相関の度合いの高い変化量ｄＸ１、およ
び、ｄＸ２を算出する。次いで、ステップＳＴ１１で
は、得られた第１、第２の画像の変化量ｄＸ１、ｄＸ２
を平均して、平均変化量ｄＸを算出する。最後に、ステ
ップＳＴ１２で、今回の第１、第２画像のデータを記憶
回路５に記憶する。

【００４０】また、撮像エリア変更処理２７では、算出
された平均変化量ｄＸから次の撮像エリアを変更する。
この場合、ステップＳＴ１３において、得られた平均変
化量ｄＸを元にして、第１、第２撮像用受光素子１４、
１６における次回の検出領域をシフトさせる。具体的に
は、以下のように変更する。

【００４１】今回の検出領域次回の検出領域第１撮像用受光素子１４｛Ｘ１Ｌ，Ｘ１Ｈ｝→｛Ｘ１Ｌ＋ｄＸ，Ｘ１Ｈ＋ｄＸ｝第２撮像用受光素子１６｛Ｘ２Ｌ，Ｘ２Ｈ｝→｛Ｘ２Ｌ＋ｄＸ，Ｘ２Ｈ＋ｄＸ｝このように、検出領域を変更することによって、画像検
出装置１に対する前方車８の相対的な方向の変化に対応
して、検出する方向を変更することが可能となる。

【００４２】その後、次回の処理のために、車間距離算
出処理２５へと戻る。

【００４３】図５は、本発明による車間距離検出装置の
第２実施例を示すブロック図である。なお、この図にお
いて、図１の各部と対応する部分には、同じ符号が付し
てある。

【００４４】この図に示す車間距離検出装置は図１に示
す装置と同様に、記憶回路５が付加されており、さら
に、情報処理回路４から平均変化量ｄＸを出力するため
の変更方向出力装置３０、入力された平均変化量ｄＸに
応じて第１、第２撮像用受光素子１４、１６を固定した
可動部３２の位置を制御する方向制御装置３１が追加さ
れている。また、この車間距離検出装置においては、第
１、第２撮像用受光素子１４、１６の大きさは従来例と
同一であり、ただ、その位置を上下方向に移動させるこ
とで、撮像エリアを変更することを狙ったものである。

【００４５】次に、作用を説明すると、図４に示すフロ
ーチャートに対して、撮像エリア変更処理２７のみが異
なっており、図６に変更部分のみ示す。

【００４６】ステップＳＴ１４では、変化量算出処理２
６で得られた平均変化量ｄＸを、変更方向出力装置３０
を介して、方向制御装置３１へと出力する。

【００４７】方向制御装置３１は、この平均変化量ｄＸ
を元に、第１、第２撮像用受光素子１４、１６が共に固
定された可動部３２の位置を上下方向に制御するので、
撮像エリアは第１、第２撮像用受光素子１４、１６の位
置変化に応じて変更される。

【００４８】図７は本発明による車間距離検出装置の第
３の実施例を示すブロック図である。なお、この図にお
いて、図５の各部と対応する部分には、同じ符号が付し
てある。

【００４９】この図に示す車間距離検出装置は角度調整
機構３３によって画像検出装置１の全体の向きを変更し
て撮像エリアの方向の変更することを狙ったものであ
る。そのため、図５に示す車間距離検出装置のように平
均変化量ｄＸをそのまま出力すればいいのではなく、方
向の変化量ｄθとして出力されねばならないため、フロ
ーチャートは、図８で示すように変更される。

【００５０】ステップＳＴ１５では、平均変化量ｄＸか
ら方向変更量ｄθを算出する。この算出には、前述した
（４）式を用いる。さらに、ステップＳＴ１６でこの方
向変更量ｄθを変更方向出力装置３０を介して、方向制
御装置３１へと出力する。

【００５１】方向制御装置３１は、方向変更量ｄθに応
じて、角度調整機構３３を制御する。

【００５２】また、この第３実施例においては、画像検
出装置１全体の向きを変更しているが、画像検出装置１
そのものの向きを変えなくとも、入力される光軸の向き
を変更する光学的機構を設けることで、同じ効果が実現
できる。

【００５３】図８、図９に示した画像検出装置は、この
ような光学的な機構を付与した実施例である。

【００５４】図８には、可変頂角プリズム３４を利用し
た実施例を示しており、この可変頂プリズム３４は、蛇
腹のようにその幅（角度）を変更することにより、それ
を通過する光軸を任意の方向に屈折させることができ
る。

【００５５】また、図９には、、スキャンニングミラー
３５を利用した実施例を示しており、このスキャンニン
グミラー３５の角度を変えることにより、任意の方向に
撮像エリアの方向を変更できる。また、この実施例で
は、スキャンニングミラー３５を介して、前方車８を検
出するため、画像検出装置本体１は、他の実施例とは異
なり、入力光軸が縦方向に配置されている。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、前
方車を撮影して得られた２つの画像の時間変化を検出
し、その変化量から前方車までの相対的な方向の変化を
算出して、撮像する方向を変更することにより、常に前
方車の方向に撮像エリアを保って、連続的に車間距離を
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車間距離検出装置の第１実施例を
示すブロック図である。

【図２】図１に示す情報処理回路の機能例を示す模式図
である。

【図３】図１に示す車間距離検出装置の車間距離検出動
作例を示す図である。

【図４】図１に示す車間距離検出装置を構成する情報処
理回路の動作例を示すフローチャートである。

【図５】本発明による車間距離検出装置の第２実施例を
示すブロック図である。

【図６】図５に示す車間距離検出装置を構成する情報処
理回路の動作例を示すフローチャートである。

【図７】本発明による車間距離検出装置の第３実施例を
示すブロック図である。

【図８】図７に示す車間距離検出装置を構成する情報処
理回路の動作例を示すフローチャートである。

【図９】本発明による車間距離検出装置の第４実施例を
示すブロック図である。

【図１０】本発明による車間距離検出装置の第５実施例
を示すブロック図である。

【図１１】従来の技術を使用した車間距離検出装置の一
例を示すブロック図である。

【図１２】図１１に示す車間距離検出装置の車間距離検
出動作例を示す図である。

【符号の説明】

１画像検出装置２第１画像入力装置３第２画像入力装置４情報処理回路５記憶回路６車間距離出力装置７警報装置８前方車１４第１撮像用受光素子１６第２撮像用受光素子２０車間距離算出部２１方向変化検出部２２撮像方向変更部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一列に並ぶ受光素子を備えた第１撮像用
受光素子と、この第１撮影用受光素子と同一列上に一列に並ぶ受光素
子を備えた第２撮像用受光素子と、第１撮像用受光素子および第２撮像用受光素子における
それぞれの画像の時間変化により前記第１撮像用受光素
子および第２撮像用受光素子に対する前方車両の相対的
な方向変化を検出する方向変化検出部と、この方向変化検出部により検出された前方車両の方向に
基づいて前記第１撮像用受光素子および第２撮像用受光
素子の撮像方向を変更する撮像方向変更部と、備えたことを特徴とする車間距離検出装置。