JPH07190757A - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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JPH07190757A
JPH07190757A JP5331915A JP33191593A JPH07190757A JP H07190757 A JPH07190757 A JP H07190757A JP 5331915 A JP5331915 A JP 5331915A JP 33191593 A JP33191593 A JP 33191593A JP H07190757 A JPH07190757 A JP H07190757A
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JP
Japan
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distance
image
phase difference
edge portion
calculation
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Pending
Application number
JP5331915A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Suzuki
敏彦 鈴木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像センサを用いた距離測定装置において、
迅速かつ確実に対象物までの距離を演算する。 【構成】 CCDカメラ10にて得られた画像信号はA
/D変換器12中にてデジタル化され、フレームメモリ
14に格納される。マイクロコンピュータ16は格納さ
れた画像信号を画像処理装置18に送り、画像のエッジ
部を抽出する。エッジ部に対応する部位の画像の位相演
算を行い、離散的なシフト量に対応して求まる距離範囲
を演算する。抽出された画像ブロックの距離範囲に対し
て最小2乗法を適用し、対象物までの距離を算出する。
エッジ部のみの位相演算を行うため、迅速に距離を算出
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は距離測定装置、特に2つ
の画像センサで得られた画像間の位相差を検出する事に
より対象物までの距離を測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両走行の安全性向上や運転
者の運転操作低減などを目的として種々の装置が開発さ
れ、車両に搭載されている。車両周囲の物体(車両や障
害物)を認識し、その物体までの距離を算出する距離測
定センサを設け、前記物体との距離が所定距離以下とな
った場合に運転者に警報を与える警報装置もその一つで
ある。対象物までの距離を測定する方法として、例えば
レーザー光などを用いたレーダー装置や画像センサを用
いた方法が知られている。
【0003】画像センサを用いて対象物までの距離を測
定する場合、同一対象物からの光を所定間隔離れた2つ
の画像センサで検出し、得られた2つの画像の位相差を
相関演算により求め、この位相差から対象物までの距離
を演算する手法が一般的である。位相差を検出する場合
には、2つの画像(基準画像と参照画像とする)のいず
れかを順次シフトさせて他の画像との相関演算を行い、
相関値が極小となる画像シフト量を位相差として検出す
る。図5には、このようにして検出される位相差の一例
が示されている。図5において、横軸は画像シフト量で
あり、縦軸は相関値である。画像センサとしてCCDセ
ンサなどを用いた場合、一つ一つの画素は有限な値を有
しているため、画像シフト量はn、n+1、n+2、・
・・の様に離散的な値となる。そこで、位相差検出の精
度を上げるために、相関値が極小となる値を求める際に
は、相関値分布から補間演算を行って位相差を検出する
ことが提案されている。例えば図5に示された相関値分
布の場合、極小となる画像シフト量はnとn+1の間に
あることになるが、その近傍の左右の相関値の傾きから
極小となる画像シフト量を演算するのである。なお、特
開平4−329481号公報には極小値の補間演算の一
例が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな補間演算を行って相関値が極小となる画像シフト量
を算出する場合、極小値近傍の相関値の傾きが左右でほ
ぼ対称であることが前提となっており、また、CCDセ
ンサの個々の画素が十分小さく、密度が十分高いことが
前提となっている。ところが、車両に搭載される場合の
コストや車両周囲環境の変動、車両の振動などによりこ
のような前提条件を満足することができるのは極めて希
であり、画素によっては十分なコントラストが得られな
い、あるいは十分なコントラストが得られたとしても極
小値近傍で左右の相関値の傾きが異なる場合が多い。勿
論、このように左右の相関値の傾きが異なっている場合
でも、例えば特開平5−88077号公報に開示された
距離検出装置及び方法のように位相の単位変化に対する
相関値の一方の変化率から他方の変化率を減算し、定数
で除算した値を他方の変化率を有する側の極値に隣接す
るサンプル点の相関値に加算した値を修正した相関値と
し、この相関値を用いて補間演算することも考えられる
が、処理が煩雑となり、また最終的な対象物までの距離
を算出するまでに時間を要してしまう問題もある。
【0005】本発明は上記従来技術に有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は対象物までの距離を迅
速かつ正確に測定できる距離測定装置を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の距離測定装置は、同一対象物からの光を所
定間隔離れた2つの画像センサで検出して得られた2つ
の画像の位相差から対象物までの距離を測定する距離測
定装置において、前記2つの画像の少なくとも1つの画
像のエッジ部を検出するエッジ検出手段と、前記画像の
内、検出されたエッジ部に対応する部位の位相差を算出
する位相差算出手段と、算出された各部位における位相
差に基づき前記対象物までの距離を算出する距離算出手
段と、を有することを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の距離測定装置はこのような構成を有し
ており、2つの画像をシフトさせて位相差を検出する前
に、まず画像のエッジ部を抽出する。明瞭なコントラス
トが得られ、相関値の変化が得られるのはこのようなエ
ッジ部であり、このエッジ部は距離を測定すべき対象物
の輪郭に他ならない。そして、例えばエッジ部が前方車
両の輪郭に対応する場合、本来的にエッジ部は直線であ
り、画像センサにおいてもエッジ部は直線上に配列する
ことになる。そこで、本発明においては、画像からエッ
ジ部を抽出し、エッジ部に対応する部位の位相差演算を
行い、これらの部位が例えば直線上に配列していること
を基に算出された各部位における位相差から対象物まで
の距離を算出する。すなわち、本発明においては、相関
値分布から補間演算により極小となるシフト量を求める
のではなく、エッジ部に対応する複数の部位にて得られ
た複数の位相差に基づき対象物までの距離を演算するの
である。これにより、個々の相関値分布に依存せず、ま
た、エッジ部に対応する部位のみの位相差演算が行える
ため、迅速に対象物までの距離を測定することができ
る。
【0008】
【実施例】以下、図面を用いながら本発明の距離測定装
置の好適な実施例について説明する。
【0009】図1には、本実施例の構成ブロック図が示
されている。CCDカメラ10が車両の所定位置に設け
られ、車両周囲の所定領域(例えば車両前方)を撮影す
る。CCDカメラ10には対象物からの光を所定間隔離
れて設けられた2つのCCDセンサに導く光学系が備え
られており、2つのCCDセンサにより同一対象物の画
像が取得される。CCDセンサからの画像信号は、A/
D変換器12に出力されてデジタル信号に変換されて更
にフレームメモリ14に出力される。フレームメモリ1
4にはマイクロコンピュータ16及び画像処理装置18
が接続され、マイクロコンピュータ16からの制御信号
によりフレームメモリ14に格納された画像信号は画像
処理装置18に出力され、後述する画像処理が行われ
る。
【0010】図2には本実施例における処理フローチャ
ートが示されている。まず、A/D変換器12にて画像
信号がA/D変換され(S101)、フレームメモリ1
4を介して画像処理装置18に出力されると、画像処理
装置18ではマイクロコンピュータ16からの制御信号
により入力画像のエッジを検出する(S102)。画像
のエッジ検出は以下のように行われる。すなわち、CC
Dカメラ10にて得られた2つの画像のうちの少なくと
も一方の画像を複数のブロックに分割し、各ブロック内
における画像信号の微分演算が行われる。そして、その
微分値が所定値以上である場合にエッジが存在すると判
定される。図3にはこのようにして検出されたエッジ部
を有する画像ブロックの一例が示されている。図におい
て、斜線に示されたブロックがエッジ部を有するブロッ
クである。エッジ部は対象物の空間的輪郭に他ならない
から、エッジ部の配列は対象物の輪郭を反映して配列す
ることになる。例えば、対象物が前方車両である場合、
直線的な輪郭部ではエッジ部を有するブロックもエリア
上でほぼ直線的に配列することとなる。
【0011】画像のエッジ検出を行った後、エッジ部に
該当する配列からマイクロコンピュータ16は対象物
(例えば車両)の位置を検出する(S103)。前述し
たように、エッジ部は対象物である車両の空間的輪郭で
あるから、エッジ部の配列から車両がCCDセンサの画
像エリアのどの位置に結像しているかが特定できること
になる。そして、例えばエッジ部に対応するブロックの
うち、車両の輪郭を示しているであろう一連のブロッ
ク、すなわち直線的に配列している連続的なブロックの
みを抽出し、これらブロックにおける相関演算を行う
(S104)。すなわち、得られた2つの画像のうち、
抽出されたブロックのいずれかを基準ブロック、他方を
参照ブロックとし、基準ブロックを順次シフトさせて参
照ブロックとの相関演算を行う。従来においては、この
相関演算により相関値が極小となるシフト量を算出して
いたが、本実施例においては、相関値が極小となるシフ
ト量は算出せず、距離範囲を演算する。(S105)。
例えば、図5に示されるような相関値分布の場合、従来
においては画像シフト量がnとn+1の間に相関値が極
小となるシフト量があるとして補間演算を行っていた
が、本実施例においては極小値が存在するであろうシフ
ト量の範囲、すなわちnとn+1の距離範囲をまず演算
する。画像シフト量nと距離Lとの間にはL=C/n
(Cは定数)なる関係があるから、図5の場合において
は距離範囲はC/(n+1)〜C/nとして求まる。そ
して、このような距離範囲演算が抽出されたブロックの
全てについて行われる。最後に、抽出されたブロック毎
に求められた距離範囲に基づき最終的な距離演算が行わ
れる(S106)。この距離演算は、求められた距離範
囲内では一様に確からしい測定値が得られるものとし、
一般的な最小2乗法演算を拡張して、 E=Σ∫(mi −(axi +b))2 dmi を最小とするa、bを求めることにより行われる。但
し、積分区間は画素ブロックxi に対応する距離範囲a
j 〜aj +1の間で行い、mi は平均値である。図4に
はこの様にして求められる距離直線L=ax+bの一例
が示されている。各画素ブロックにおける対象物までの
距離はこの直線L=ax+bと各画素ブロックでの距離
範囲との交点により求まる。
【0012】このように本実施例においては、各画素ブ
ロックにおける相関値の分布から相関値が極小となるシ
フト量を補間演算により求めるのではなく、各画素ブロ
ックにおける距離範囲を求め、この距離範囲に対して最
小2乗法を適用して距離直線を求めるものであり、相関
値分布に依存せず正確に対象物までの距離を測定するこ
とができる。
【0013】また、本実施例においては、エッジ部に対
応するブロックのみを用いて位相差演算さらには距離演
算を行うため、全てのブロックについて位相差演算を行
う場合に比べ、迅速に対象物までの距離を算出すること
ができる。
【0014】更に、本実施例において最終的に定まる距
離直線L=ax+bは車両の輪郭線の3次元位置情報を
与えるので、この距離直線を用いて車両の大きさや方
向、形状などの認識が容易となる利点がある。
【0015】なお、本実施例における距離範囲演算(S
105)、補間演算(距離直線演算、S106)の代り
に各画素ブロックにおいて特開平4−329481号公
報に示された補間演算を行って相関値が極小となるシフ
ト量を求め、その結果に対して最小2乗法により距離直
線を求めることも可能である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明の距離測定装
置によれば、対象物までの距離を迅速、かつ正確に求め
ることができ、例えば警報システムなどに組み込んだ場
合にシステムの信頼性を著しく向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成ブロック図である。
【図2】同実施例における処理フローチャートである。
【図3】同実施例におけるエッジ部に対応する画素ブロ
ックの一例を示す説明図である。
【図4】同実施例における距離直線演算の説明図であ
る。
【図5】画像シフト量と相関値との関係を示す相関値分
布説明図である。
【符号の説明】
10 CCDカメラ 12 A/D変換器 14 フレームメモリ 16 マイクロコンピュータ 18 画像処理装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06T 7/60

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一対象物からの光を所定間隔離れた2
    つの画像センサで検出して得られた2つの画像の位相差
    から対象物までの距離を測定する距離測定装置におい
    て、 前記2つの画像の少なくとも1つの画像のエッジ部を検
    出するエッジ検出手段と、 前記画像の内、検出されたエッジ部に対応する部位の位
    相差を算出する位相差算出手段と、 算出された各部位における位相差に基づき前記対象物ま
    での距離を算出する距離算出手段と、 を有することを特徴とする距離測定装置。
JP5331915A 1993-12-27 1993-12-27 距離測定装置 Pending JPH07190757A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5331915A JPH07190757A (ja) 1993-12-27 1993-12-27 距離測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5331915A JPH07190757A (ja) 1993-12-27 1993-12-27 距離測定装置

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Publication Number Publication Date
JPH07190757A true JPH07190757A (ja) 1995-07-28

Family

ID=18249062

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JP5331915A Pending JPH07190757A (ja) 1993-12-27 1993-12-27 距離測定装置

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JP (1) JPH07190757A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008058279A (ja) * 2006-09-04 2008-03-13 Konica Minolta Holdings Inc 距離画像生成装置、距離画像生成方法及びプログラム
JP2008107290A (ja) * 2006-10-27 2008-05-08 Konica Minolta Holdings Inc 距離画像生成装置、距離画像生成方法及びプログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008058279A (ja) * 2006-09-04 2008-03-13 Konica Minolta Holdings Inc 距離画像生成装置、距離画像生成方法及びプログラム
JP2008107290A (ja) * 2006-10-27 2008-05-08 Konica Minolta Holdings Inc 距離画像生成装置、距離画像生成方法及びプログラム

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