JPH07225893A - 車間距離制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 頻繁なアクセルやブレーキの操作から運転者
を開放し、自動的に先行車との車間距離を一定に保って
運転者の負担を軽減し、安全性を向上する。 【構成】 車間距離制御ユニット２００では、自車輌の
走行速度から適切な車間距離の目標値を設定し、画像処
理ユニット１００で算出した先行車との車間距離及び相
対速度から、自車輌１の発進、加速、減速、停止等の判
断を行ない、対応する信号をスロットルアクチュエータ
３、パーキングブレーキアクチュエータ６に出力し、先
行車との車間距離を一定に保つ。また、車間距離制御ユ
ニット２００では、制御状態をディスプレイ９に表示す
るとともに、先行車への異常接近の可能性を事前に検出
して前記ディスプレイ９に表示し、運転者に警告を発す
ることにより、図示しないメインブレーキの操作を促
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、渋滞時等に先行車との
車間距離を自動的に一定に保つ車間距離制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等の車輌を運転中に、渋
滞等により先行車との車間距離が詰まってくると、運転
者は頻繁にアクセルペダルやブレーキを操作し、車輌の
発進・停止を繰り返さなければならなくなる。このよう
な状況が長時間に及ぶ場合、運転者に大きな負担とな
り、精神的、肉体的な疲労を生じて安全性の面からも好
ましくない。

【０００３】このため、最近では、車輌にカメラや超音
波センサ等を搭載して先行車を検出し、エンジンのスロ
ットルバルブやブレーキに取り付けた自動制御機構によ
り、渋滞時等における運転者の操作を一部自動化するこ
とにより、運転者の負担を軽減しようとする装置が提案
されている。

【０００４】例えば、特開平２−９５９３１号公報に
は、渋滞走行時等に、運転者がブレーキを踏み込んでい
なければ、アクセルペダルの踏み込み量に無関係にコン
ピュータユニットにより所定の車速となるようにスロッ
トル弁駆動装置を駆動して、スロットル弁の制御を行な
い、前方に人や車が近づくと、自動的にブレーキを作動
させて車輌を停止させる装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、ブレーキを自動的に作動させるのは、先行車
に追突する危険が生じた緊急時のみであり、渋滞時の通
常走行ではスロットルの制御を自動的に行なうのみで、
ブレーキの操作は運転者が行なう必要があるため、運転
者の負担を十分に軽減するには至らない。

【０００６】また、実際の渋滞時等における状況下で
は、全体の流れの走行速度はたえず変化するものであ
り、車速が所定の値となるようにエンジンのスロットル
開度を制御する従来の装置では、先行車より速過ぎるか
遅過ぎるかにのいずれかになり、対応が困難となる。

【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、頻繁なアクセルやブレーキの操作から運転者を開放
し、自動的に先行車との車間距離を一定に保って運転者
の負担を軽減し、安全性を向上することのできる車間距
離制御装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、自車輌の
進行方向に存在する先行車を検出し、先行車と自車輌と
の車間距離及び自車輌に対する先行車の相対速度を算出
する先行車検出手段と、自車輌の速度に基づいて目標車
間距離を設定し、前記先行車検出手段で算出した車間距
離及び相対速度から先行車の状態が自車輌の速度を制御
する速度制御モードのいずれに該当するかを判断し、該
当する速度制御モードに応じてエンジンのスロットルバ
ルブを駆動するアクチュエータとブレーキを駆動するア
クチュエータとを制御することにより、先行車との車間
距離を前記目標車間距離に保つ車間距離制御手段とを備
えたものである。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、前記
車間距離制御手段による速度制御モードに応じた自車輌
の制御状態を運転者に報知する報知手段を備えたもので
ある。

【００１０】第３の発明は、第１の発明において、前記
先行車検出手段で算出した先行車との車間距離が自車輌
を減速させたときの減速度から推定した所定時間経過後
の車間距離よりも小さいとき、警報を出力する警報出力
手段を備えたものである。

【００１１】第４の発明は、第１の発明において、前記
ブレーキとしてパーキングブレーキを用いるものであ
る。

【００１２】

【作用】第１の発明では、先行車を検出し、先行車と自
車輌との車間距離及び自車輌に対する先行車の相対速度
を算出すると、自車輌の速度に基づいて目標車間距離を
設定し、前記車間距離及び相対速度から先行車の状態が
自車輌の速度を制御する速度制御モードのいずれに該当
するかを判断する。そして、該当する速度制御モードに
応じてエンジンのスロットルバルブを駆動するアクチュ
エータとブレーキを駆動するアクチュエータとを制御す
ることにより、先行車との車間距離を目標車間距離に保
つ。

【００１３】第２の発明では、第１の発明において、該
当する速度制御モードに応じた自車輌の制御状態を運転
者に報知する。

【００１４】第３の発明では、第１の発明において、先
行車との車間距離が自車輌を減速させたときの減速度か
ら推定した所定時間経過後の車間距離よりも小さいと
き、警報を出力する。

【００１５】第４の発明では、第１の発明において、ア
クチュエータによりパーキングブレーキが駆動される。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１〜図４０は本発明の第１実施例に係わり、図
１は車間距離制御装置の全体構成図、図２は車間距離制
御装置の回路ブロック図、図３はパーキングブレーキア
クチュエータ周辺の構成を示す説明図、図４はディスプ
レイの画面を示す説明図、図５は他のディスプレイユニ
ットの外観を示す説明図、図６は車輌の正面図、図７は
カメラと被写体との関係を示す説明図、図８はイメージ
プロセッサの詳細回路図、図９はシティブロック距離計
算回路の説明図、図１０は最小値検出回路のブロック
図、図１１は車載のＣＣＤカメラで撮像した画像の例を
示す説明図、図１２は距離画像の例を示す説明図、図１
３は車輌の上面図、図１４は車輌の側面図、図１５は画
像処理・車間距離制御用コンピュータの機能ブロック
図、図１６は道路モデルの例を示す説明図、図１７は３
次元ウインドウの形状を示す説明図、図１８は２次元ウ
インドウの形状を示す説明図、図１９は直線要素とデー
タのずれ量を示す説明図、図２０はずれ量と重み係数の
関係を示す説明図、図２１は検出した道路形状の例を示
す説明図、図２２は画像の区分方法を示す説明図、図２
３は検出物体とヒストグラムの関係を示す説明図、図２
４は物体の存在領域の検出結果と検出距離の例を示す説
明図、図２５は物体検出用の３次元ウインドウの形状を
示す説明図、図２６は物体検出用の２次元ウインドウの
形状を示す説明図、図２７は物体の輪郭を構成するデー
タの例を示す説明図、図２８は物体の輪郭像と検出され
た外径寸法の例を示す説明図、図２９はスロットル開度
決定の概念を示す説明図、図３０はイメージプロセッサ
の動作を示すフローチャート、図３１はシフトレジスタ
内の保存順序を示す説明図、図３２はシティブロック距
離計算回路の動作を示すタイミングチャート、図３３は
ずれ量決定部の動作を示すタイミングチャート、図３４
はイメージプロセッサの動作を示すタイミングチャー
ト、図３５及び図３６は道路検出処理のフローチャー
ト、図３７及び図３８は物体検出処理のフローチャー
ト、図３９はスロットル制御処理のフローチャート、図
４０はパーキングブレーキ制御処理のフローチャートで
ある。

【００１７】図１において、符号１は自動車等の車輌で
あり、この車輌１に搭載される車間距離制御装置３００
には、自車輌の進行方向に存在する先行車を検出し、先
行車と自車輌との車間距離及び自車輌に対する先行車の
相対速度を算出する先行車検出手段としての機能を実現
するステレオ光学系１０及び画像処理ユニット１００が
備えられ、この画像処理ユニット１００に、自車輌の速
度に基づいて目標車間距離を設定し、前記先行車検出手
段で算出した車間距離及び相対速度から先行車の状態が
自車輌の速度を制御する速度制御モードのいずれに該当
するかを判断し、該当する速度制御モードに応じてエン
ジンのスロットルバルブを駆動するアクチュエータとブ
レーキを駆動するアクチュエータとを制御することによ
り、先行車との車間距離を前記目標車間距離に保つ車間
距離制御手段、及び、前記先行車検出手段で算出した先
行車との車間距離が自車輌を減速させたときの減速度か
ら推定した所定時間経過後の車間距離よりも小さいと
き、警報を出力する警報出力手段としての機能を実現す
る車間距離制御ユニット２００が接続されている。

【００１８】前記ステレオ光学系１０は、車外の対象を
撮像する撮像系としての左右１組のカメラからなり、こ
れらの左右１組のカメラが接続される前記画像処理ユニ
ット１００では、前記ステレオ光学系１０によって撮像
した左右１組のステレオ画像対を処理して画像全体に渡
る３次元の距離分布を算出し、その距離分布情報から、
道路形状や複数の立体物の３次元位置を高速で検出す
る。そして、検出した道路形状と各立体物の位置を比較
して自車輌の先行車を特定し、車速センサ８からの信号
に基づいて先行車との車間距離及び相対速度を前記車間
距離制御ユニット２００に出力する。

【００１９】また、前記車間距離制御ユニット２００に
は、エンジン（図示せず）のスロットルバルブ２の開度
を制御するためのスロットルアクチュエータ３と、パー
キングブレーキハンドル（ハンドブレーキ）４と並列に
接続され、前記車間距離制御ユニット２００からの信号
によってパーキングブレーキ５を作動させるパーキング
ブレーキアクチュエータ６と、運転者が本装置の作動及
び作動解除を行なうため車室内に設けた切換スイッチ７
と、前記車速センサ８と、前記車間距離制御手段による
速度制御モードに応じた自車輌の制御状態を運転者に報
知する報知手段として運転者の前方に設置されたディス
プレイ９とが接続されており、運転者に対する高度な支
援制御を行なうアクティブドライブアシスト（ＡＤＡ）
システムの一機能として、渋滞走行時等における先行車
との車間距離を自動的に一定に保ち、運転者の負担を軽
減して安全を確保するようになっている。

【００２０】尚、本装置は、自車輌１の車速が設定値
（例えば２０ｋｍ／ｈ）以上の状態では、運転者が前記
切換スイッチ７をＯＮにしても本装置は作動しないよう
になっており、本装置が作動中に、運転者がメインブレ
ーキペダルあるいはアクセルペダルを操作した場合に
も、本装置の作動は解除される。

【００２１】前記車間距離制御ユニット２００は、前記
車速センサ８から得られる自車輌の走行速度から適切な
車間距離の目標値を設定し、前記画像処理ユニット１０
０で算出した先行車との車間距離及び相対速度から、自
車輌１の発進、加速、減速、停止等の判断を行ない、対
応する信号を前記スロットルアクチュエータ３、前記パ
ーキングブレーキアクチュエータ６に出力する。

【００２２】これにより、サーボモータあるいは空気圧
によって作動する前記スロットルアクチュエータ３が駆
動されて前記スロットルバルブ２の開度が制御され、エ
ンジン出力が調節されて発進や速度の制御が行なわれ
る。また、前記パーキングブレーキアクチュエータ６が
駆動され、前記パーキングブレーキハンドル４と前記パ
ーキングブレーキアクチュエータ６とを並列結合するワ
イヤ結合器１３を介して前記パーキングブレーキ５が制
御される。

【００２３】前記パーキングブレーキアクチュエータ６
は、例えば、図３に示すように、電動モータ１４と、こ
の電動モータ１４によって回動されるウォームギヤ１５
とからなり、前記ウォームギヤ１５のウォームホイール
中心に、アーム１６の一端が取り付けられ、このアーム
１６の他端にワイヤケーブル６ａが取り付けられてい
る。また、前記ウォームギヤ１５のウォームホイール外
周には、アーム１６の回転位置を検出し、その回動範囲
を規制するための２個のリミットスイッチ１７ａ，１７
ｂが対向設置されている。

【００２４】そして、前記アーム１６に取り付けられた
ワイヤケーブル６ａと、前記パーキングブレーキハンド
ル４から延出されるワイヤケーブル４ａとが、前記ワイ
ヤ結合器１３の一方の側に、それぞれ、長孔１３ａ，１
３ｂを介して連結されるとともに、前記ワイヤ結合器１
３の他方の側に、前記パーキングブレーキ５に接続され
るワイヤケーブル５ａが係止され、前記パーキングブレ
ーキハンドル４及び前記パーキングブレーキアクチュエ
ータ６のどちらか一方から索引されると、前記ワイヤ結
合器１３を介して前記ワイヤケーブル５ａが索引され、
前記パーキングブレーキ５が作動する機構となってい
る。

【００２５】この場合、前記パーキングブレーキアクチ
ュエータ６はＯＮ・ＯＦＦ的な動作を行ない、前記パー
キングブレーキアクチュエータ６をＯＮにすると、電動
モータ１４が回転し、ウォームギヤ１５に連結したアー
ム１６が回転してワイヤケーブル６ａを引張る。そし
て、アーム１６がリミットスイッチ１７ａの位置にくる
とリミットスイッチ１７ａがＯＮになり、電動モータ１
４が停止してワイヤケーブル６ａを引張り続けた状態と
なり、パーキングブレーキ５を作動状態に保持する。

【００２６】また、前記パーキングブレーキアクチュエ
ータ６をＯＦＦにすると、電動モータ１４がアーム１６
の位置がリミットスイッチ１７ｂの位置にくるまで回転
し、ワイヤケーブル６ａの引張りが無い状態になってパ
ーキングブレーキ５が解除される。

【００２７】このパーキングブレーキ５による車輌１の
制動では、発生できる減速度には限界があり、例えば、
先行車が急ブレーキをかけたような場合においては、先
行車に異常接近するおそれがある。従って、前記車間距
離制御ユニット２００では、このような事態を予め推測
し、前記ディスプレイ９に表示して運転者に警告を発す
ることにより、図示しないメインブレーキの操作を促
す。

【００２８】前記ディスプレイ９の画面には、図４に示
すように、車輌前方の風景を、後述する距離画像の状態
で表示するモニタ部９ａが中央部に設けられており、こ
のモニタ部９ａの側部に、ＡＤＡの各モード（例えば、
高速道路等の定速走行時における先行車との車間距離を
自動的に適正に制御するクルーズモード、前方の左右に
存在する物体と自車輌側部との左右の隙間を表示するガ
イドモード、渋滞時等に先行車との車間距離を自動的に
適正に制御する渋滞モード、障害物との衝突の危険を警
報するアシストモード等）を表示するモード表示部９ｂ
が設けられ、前記切換スイッチ７から規定の信号が入力
されると、渋滞走行時等の設定車速以下のとき、先行車
との車間距離を制御する渋滞モードが選択され、前記モ
ード表示部９ｂの該当する“渋滞”表示が点灯するよう
になっている。

【００２９】また、前記モニタ部９ａの上部には、デー
タ表示部９ｃと、楕円を４分割した形状で車輌の前後左
右を表わす位置表示部９ｄとが設けられ、前記モニタ部
９ａ下部には、ＡＤＡの各モードにおける文字及び数値
を表示するモードデータ表示部９ｅが設けられ、渋滞モ
ードが選択されると、図４に示すように、車間距離、速
度の文字の下に、算出した数値が表示され、前記位置表
示部９ｄの前後部分が点灯する。この位置表示部９ｄ
は、通常は緑色で点灯され、先行車に異常接近するおそ
れがある場合に、例えば赤色で点灯される。これによ
り、運転者に警告を与えてブレーキ操作を促す。

【００３０】尚、簡易的には、前記ディスプレイ９に代
えて、例えば図５に示すような、切換スイッチＳＷ、ラ
ンプＬＰ１〜ＬＰ５が前面に配設された表示器１８を採
用しても良い。この表示器１８では、先行車が検出され
ていない状態でランプＬＰ１を点灯し、前記スロットル
アクチュエータ３が作動している状態でランプＬＰ２を
点灯する。また、前記スロットルアクチュエータ３がス
ロットル全閉動作、且つ前記パーキングブレーキアクチ
ュエータ６がＯＦＦの状態ではランプＬＰ３を点灯し、
前記パーキングブレーキアクチュエータ６が作動してい
る状態でランプＬＰ４を点灯する。さらに、先行車に異
常接近するおそれがあり、警報が発生している状態で
は、ランプＬＰ５を点灯する。また、このように複数の
ランプＬＰ１〜ＬＰ５によって表示する内容を区別する
代わりに、複数の色を表示できるランプを取り付け、ラ
ンプの色によって表示内容を区別しても良く、さらに
は、ランプによる警報に代えて、ブザー等の音による警
報あるいは音声による警報としても良い。

【００３１】このように、本装置では、渋滞時等のノロ
ノロ運転における繁雑なブレーキ、アクセル操作の繰返
しから運転者を開放して運転者の負担を大幅に軽減する
ことができ、また、作動状態が常にディスプレイ９に表
示され、先行車への異常接近の可能性が事前に推測され
て警報が発せられるため、運転者の運転操作に十分な時
間的余裕を与えてより安全性を高めることができる。ま
た、万一、トラブルが発生した場合においても、運転者
が容易に状況を把握することができ、迅速な対応操作を
可能とすることができる。

【００３２】さらに、本装置では、車輌の停止・減速に
パーキングブレーキを使用するため、既存の車輌への適
用が容易であり、コストを最小限に押さえ、高い信頼性
を確保することができるのである。

【００３３】次に、前記画像処理ユニット１００及び前
記車間距離制御ユニット２００のハードウエア構成につ
いて説明する。

【００３４】前記画像処理ユニット１００に接続される
前記ステレオ光学系１０は、例えば電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）等の固体撮像素子を用いたＣＣＤカメラを用いて構
成され、後述するように、遠距離用としての左右１組の
ＣＣＤカメラ１１ａ，１１ｂ、及び、近距離用としての
左右１組のＣＣＤカメラ１２ａ，１２ｂが備えられてい
る。

【００３５】前記画像処理ユニット１００及び車間距離
制御ユニット２００は、具体的には、前記ステレオ光学
系１０で撮像した画像を処理し、画像のような形態をし
た距離分布データ（距離画像）を出力するイメージプロ
セッサ２０と、このイメージプロセッサ２０からの距離
画像から先行車を検出し、その車間距離を一定に制御す
る処理を行なう画像処理・車間距離制御用コンピュータ
１１０とから構成されている。

【００３６】前記イメージプロセッサ２０は、前記ステ
レオ光学系１０で撮像した２枚のステレオ画像対に対し
て微小領域毎に同一の物体が写っている部分を探索し、
対応する位置のずれ量を求めて物体までの距離を算出す
る距離検出回路２０ａ、及び、この距離検出回路２０ａ
の出力である距離分布データを記憶する距離画像メモリ
２０ｂからなり、前記画像処理・車間距離制御用コンピ
ュータ１１０は、主として道路形状を検出する処理を行
なうマイクロプロセッサ１１０ａと、主として個々の立
体物を検出する処理を行なうマイクロプロセッサ１１０
ｂと、主として先行車との車間距離を制御する処理を行
なうマイクロプロセッサ１１０ｃがシステムバス１１１
を介して並列に接続されたマルチマイクロプロセッサの
システム構成となっている。

【００３７】そして、前記システムバス１１１には、前
記距離画像メモリ２０ｂに接続されるインターフェース
回路１１２と、制御プログラムを格納するＲＯＭ１１３
と、計算処理途中の各種パラメータを記憶するＲＡＭ１
１４と、処理結果のパラメータを記憶する出力用メモリ
１１５と、前記ディスプレイ（ＤＩＳＰ）９を制御する
ためのディスプレイコントローラ（ＤＩＳＰ．ＣＯＮ
Ｔ．）１１６と、前記切換スイッチ７、前記車速センサ
８、ステアリングの操舵角を検出する舵角センサ１９等
のセンサ・スイッチ類からの信号を入力するとともに、
前記スロットルアクチュエータ３、前記パーキングブレ
ーキアクチュエータ６等のアクチェータ類に制御信号を
出力する入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース回路１１７
とが接続されている。

【００３８】前記画像処理・車間距離制御用コンピュー
タ１１０においては、各マイクロプロセッサ１１０ａ，
１１０ｂ，１１０ｃが使用するメモリの領域が分けられ
ており、各マイクロプロセッサ１１０ａ，１１０ｂで前
記イメージプロセッサ２０からの距離情報に基づいて道
路形状検出処理、立体物検出処理を実行し、検出した道
路形状と各立体物の位置、先行車との車間距離及び相対
速度等のデータを出力用メモリ１１５に出力する。

【００３９】前記出力用メモリ１１５に記憶されたデー
タは、前記マイクロプロセッサ１１０ｃに読み込まれ、
先行車との車間距離を一定に保つため前記スロットルア
クチュエータ３とパーキングブレーキアクチュエータ６
とを制御し、また、先行車へ異常接近する可能性を事前
に推測し、警報を発する処理を行なう。

【００４０】以下、前記イメージプロセッサ２０、前記
画像処理・車間距離制御用コンピュータ１１０の機能に
ついて説明する。

【００４１】前記ステレオ光学系１０を構成する左右１
組のカメラは、図６に示すように、遠距離の左右画像用
としての２台のＣＣＤカメラ１１ａ，１１ｂ（代表して
ＣＣＤカメラ１１と表記する場合もある）が、それぞれ
車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられる
とともに、近距離の左右画像用としての２台のＣＣＤカ
メラ１２ａ，１２ｂ（代表してＣＣＤカメラ１２と表記
する場合もある）が、それぞれ、遠距離用のＣＣＤカメ
ラ１１ａ，１１ｂの内側に一定の間隔をもって取り付け
られている。

【００４２】前記ステレオ光学系１０として、直近から
例えば１００ｍ遠方までの距離計測を行なう場合、車室
内のＣＣＤカメラ１１、１２の取付位置を、例えば、車
輌１のボンネット先端から２ｍとすると、実際には前方
２ｍから１００ｍまでの位置を計測できれば良い。

【００４３】そこで、近距離用のＣＣＤカメラ１２ａ，
１２ｂでは、前方２ｍから２０ｍまでの位置を計測し、
遠距離用のＣＣＤカメラ１１ａ，１１ｂでは、前方１０
ｍから１００ｍまでの位置を計測すれば、近距離用ＣＣ
Ｄカメラ１２と遠距離カメラ１１とで前方１０ｍから２
０ｍの間にオーバラップを有して信頼性を確保しつつ、
全ての範囲を計測することができる。

【００４４】なお、本実施例では、渋滞時等の低速時に
比較的近距離の先行車を検出するために、遠距離用ＣＣ
Ｄカメラ１１によるデータと近距離用ＣＣＤカメラ１２
によるデータとを適宜選択して用いる。

【００４５】以下に、イメージプロセッサ２０による距
離の算出を、遠距離用ＣＣＤカメラ１１で代表して説明
するが、近距離用ＣＣＤカメラ１２に対しても同様の処
理により距離の算出が行われる。

【００４６】すなわち、図７に示すように、遠距離用の
２台のＣＣＤカメラ１１ａ、１１ｂの取付間隔をｒとし
て、２台のカメラ１１ａ，１１ｂの設置面から距離Ｄに
ある点Ｐを撮影する場合、２台のカメラ１１ａ，１１ｂ
の焦点距離を共にｆとすると、点Ｐの像は、それぞれの
カメラについて焦点位置からｆだけ離れた投影面に写
る。

【００４７】このとき、右のＣＣＤカメラ１１ｂにおけ
る像の位置から左のＣＣＤカメラ１１ａにおける像の位
置までの距離は、ｒ＋ｘとなり、このｘをずれ量とする
と、点Ｐまでの距離Ｄは、ずれ量ｘから以下の式で求め
ることができる。

【００４８】 Ｄ＝ｒ×ｆ／ｘ … （１） この左右画像のずれ量ｘは、エッジ、線分、特殊な形
等、何らかの特徴を抽出し、それらの特徴が一致する部
分を見つけ出すことによっても検出できるが、情報量の
低下を避けるため、前記イメージプロセッサ２０では、
左右画像における同一物体の像を見つけ出す際に画像を
小領域に分割し、それぞれの小領域内の輝度あるいは色
のパターンを左右画像で比較して対応する領域を見つけ
出すことにより、小領域毎の距離分布を全画面に渡って
求める。

【００４９】左右画像の一致度の評価すなわちステレオ
マッチングは、右画像、左画像のｉ番目画素の輝度（色
を用いても良い）を、それぞれ、Ａi、Ｂiとすると、例
えば、以下の（２）式に示すシティブロック距離Ｈによ
って行なうことができ、左右画像の各小領域間のシティ
ブロック距離Ｈの最小値が所定の条件を満たすとき、互
いの小領域が対応すると判断することができる。

【００５０】 Ｈ＝Σ｜Ａi−Ｂi｜ … （２） このシティブロック距離Ｈによるステレオマッチングで
は、平均値を減算することによる情報量の低下もなく、
乗算がないことから演算速度を向上させることができる
が、分割すべき小領域の大きさが大き過ぎると、その領
域内に遠方物体と近くの物体が混在する可能性が高くな
り、検出される距離が曖昧になる。従って、画像の距離
分布を得るためにも領域は小さい方が良いが、小さ過ぎ
ると逆に一致度を調べるための情報量が不足する。この
ため、例えば、１００ｍ先にある幅１．７ｍの車輌が、
隣の車線の車輌と同じ領域内に含まれないように、４つ
に分割される画素数を領域横幅の最大値とすると、前記
ステレオ光学系１０に対して４画素となる。この値を基
準に最適な画素数を実際の画像で試行した結果、縦横共
に４画素となる。

【００５１】以下の説明では、画像を４×４画素の小領
域で分割して左右画像の一致度を調べるものとし、ステ
レオ光学系１０は、遠距離用のＣＣＤカメラ１１ａ，１
１ｂで代表するものとする。

【００５２】前記イメージプロセッサ２０の回路詳細
は、図８に示され、この回路では、距離検出回路２０ａ
に、前記ステレオ光学系１０で撮像したアナログ画像を
デジタル画像に変換する画像変換部３０、この画像変換
部３０からの画像データに対し、左右画像のずれ量ｘを
決定するためのシティブロック距離Ｈを画素を一つずつ
ずらしながら次々と計算するシティブロック距離計算部
４０、シティブロック距離Ｈの最小値ＨMIN及び最大値
ＨMAXを検出する最小・最大値検出部５０、この最小・
最大値検出部５０で得られた最小値ＨMINが左右小領域
の一致を示すものであるか否かをチェックしてずれ量ｘ
を決定するずれ量決定部６０が備えられており、また、
距離画像メモリ２０ｂとしてデュアルポートメモリ９０
が採用されている。

【００５３】前記画像変換部３０では、左右画像用のＣ
ＣＤカメラ１１ａ，１１ｂに対応してＡ／Ｄコンバータ
３１ａ，３１ｂが備えられ、各Ａ／Ｄコンバータ３１
ａ，３１ｂに、データテーブルとしてのルックアップテ
ーブル（ＬＵＴ）３２ａ，３２ｂ、前記ＣＣＤカメラ１
１ａ，１１ｂで撮像した画像を記憶する画像メモリ３３
ａ，３３ｂが、それぞれ接続されている。尚、前記画像
メモリ３３ａ，３３ｂは、後述するように、シティブロ
ック距離計算部４０で画像の一部を繰り返し取り出して
処理するため、比較的低速のメモリから構成することが
でき、コスト低減を図ることができる。

【００５４】各Ａ／Ｄコンバータ３１ａ，３１ｂは、例
えば８ビットの分解能を有し、左右のＣＣＤカメラ１１
ａ，１１ｂからのアナログ画像を、所定の輝度階調を有
するデジタル画像に変換する。すなわち、処理の高速化
のため画像の二値化を行なうと、左右画像の一致度を計
算するための情報が著しく失われるため、例えば２５６
階調のグレースケールに変換するのである。

【００５５】また、ＬＵＴ３２ａ，３２ｂはＲＯＭ上に
構成され、前記Ａ／Ｄコンバータ３１ａ，３１ｂでデジ
タル量に変換された画像に対し、低輝度部分のコントラ
ストを上げたり、左右のＣＣＤカメラ１１ａ，１１ｂの
特性の違いを補正する。そして、ＬＵＴ３２ａ，３２ｂ
で変換された信号は、一旦、画像メモリ３３ａ，３３ｂ
に記憶される。

【００５６】前記シティブロック距離計算部４０では、
前記画像変換部３０の左画像用の画像メモリ３３ａに、
共通バス８０を介して２組の入力バッファメモリ４１
ａ，４１ｂが接続されるとともに、右画像用の画像メモ
リ３３ｂに、共通バス８０を介して２組の入力バッファ
メモリ４２ａ，４２ｂが接続されている。

【００５７】前記左画像用の各入力バッファメモリ４１
ａ，４１ｂには、２組の例えば８段構成のシフトレジス
タ４３ａ，４３ｂが接続され、右画像用の各入力バッフ
ァメモリ４２ａ，４２ｂには、同様に、２組の例えば８
段構成のシフトレジスタ４４ａ，４４ｂが接続されてい
る。さらに、これら４組のシフトレジスタ４３ａ，４３
ｂ，４４ａ，４４ｂには、シティブロック距離を計算す
るシティブロック距離計算回路４５が接続されている。

【００５８】また、前記右画像用のシフトレジスタ４４
ａ、４４ｂには、後述するずれ量決定部６０の２組の１
０段構成のシフトレジスタ６４ａ，６４ｂが接続されて
おり、次の小領域のデータ転送が始まると、シティブロ
ック距離Ｈの計算の終わった古いデータはこれらのシフ
トレジスタ６４ａ，６４ｂに送られ、ずれ量ｘの決定の
際に用いられる。

【００５９】また、シティブロック距離計算回路４５
は、加減算器に入出力ラッチをつなげてワンチップ化し
た高速ＣＭＯＳ型演算器４６を組み合わせており、図９
に詳細が示されるように、演算器４６を１６個ピラミッ
ド状に接続したパイプライン構造で、例えば８画素分を
同時に入力して計算するようになっている。このピラミ
ッド型構造の初段は、絶対値演算器、２段〜４段は、そ
れぞれ、第１加算器、第２加算器、第３加算器を構成
し、最終段は総和加算器となっている。尚、図８におい
ては、絶対値計算と１，２段目の加算器は半分のみ表示
している。

【００６０】また、前記各入力バッファメモリ４１ａ，
４１ｂ，４２ａ，４２ｂは、シティブロック距離計算の
速度に応じた比較的小容量の高速タイプであり、入出力
が分離し、クロック発生回路８５から供給されるクロッ
クに従って、＃１アドレスコントローラ８６によって発
生されるアドレスが共通に与えられる。また、４組のシ
フトレジスタ４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂとの転送
は、＃２アドレスコントローラ８７によって制御され
る。

【００６１】前記最小・最大値検出部５０は、シティブ
ロック距離Ｈの最小値ＨMINを検出する最小値検出回路
５１とシティブロック距離Ｈの最大値ＨMAXを検出する
最大値検出回路５２とを備えており、前記シティブロッ
ク距離計算回路４５と同様の高速ＣＭＯＳ型演算器を最
小値、最大値検出用として２個使用した構成となってお
り、シティブロック距離Ｈの出力と同期が取られるよう
になっている。

【００６２】図１０に示すように、最小値検出回路５１
は、具体的には、Ａレジスタ４６ａ、Ｂレジスタ４６
ｂ、及び、算術論理演算ユニット（ＡＬＵ）４６ｃから
なる演算器４６に、Ｃラッチ５３，ラッチ５４，Ｄラッ
チ５５を接続して構成され、シティブロック距離計算回
路４５からの出力が、Ａレジスタ４６ａと、Ｃラッチ５
３を介してＢレジスタ４６ｂとに入力され、ＡＬＵ４６
ｃの出力の最上位ビット（ＭＳＢ）がラッチ５４に出力
される。このラッチ５４の出力は、Ｂレジスタ４６ｂ及
びＤラッチ５５に出力され、演算器４６での最小値計算
の途中の値が、Ｂレジスタ４６ｂに保存されるととも
に、そのときのずれ量δがＤラッチ５５に保存されるよ
うになっている。尚、最大値検出回路５２については、
論理が逆になることと、ずれ量δを保存しないこと以外
は、最小値検出回路５１と同様の構成である。

【００６３】前述したようにシティブロック距離Ｈは、
一つの右画像小領域に対し、左画像小領域を１画素ずつ
ずらしながら順次計算されていく。そこで、シティブロ
ック距離Ｈの値が出力される毎に、これまでの値の最大
値ＨMAX、最小値ＨMINと比較、更新することによって、
最後のシティブロック距離Ｈの出力とほぼ同時に、その
小領域におけるシティブロック距離Ｈの最大値ＨMAX、
最小値ＨMINが求まるようになっている。

【００６４】前記ずれ量決定部６０は、比較的小規模の
ＲＩＳＣプロセッサとして構成され、演算器６１を中心
として、２本の１６ビット幅データバス６２ａ，６２
ｂ、ずれ量ｘを保持するラッチ６３ａ、第１の規定値と
してのしきい値ＨAを保持するラッチ６３ｂ、第２の規
定値としてのしきい値ＨBを保持するラッチ６３ｃ、第
３の規定値としてのしきい値ＨCを保持するラッチ６３
ｄ、右画像の輝度データを保持する２組のシフトレジス
タ６４ａ，６４ｂ、演算器６１の出力を受けてずれ量ｘ
または”０”を出力するスイッチ回路６５、そして出力
された結果を一時保存する出力バッファメモリ６６ａ，
６６ｂ、回路の動作タイミングや演算器６１の機能の制
御プログラムが書き込まれた１６ビット幅のＲＯＭ６７
が備えられている。

【００６５】前記演算器６１は、ＡＬＵ７０を中心とし
て、Ａレジスタ７１、Ｂレジスタ７２、Ｆレジスタ７
３、及び、セレクタ７４からなり、前記データバス６２
ａ（以下、Ａバス６２ａとする）にＡレジスタ７１が接
続されるとともに、前記データバス６２ｂ（以下、Ｂバ
ス６２ｂとする）にＢレジスタ７２が接続され、ＡＬＵ
７０の演算結果で前記スイッチ回路６５を作動し、ずれ
量ｘまたは“０”が前記出力バッファメモリ６６ａ，６
６ｂに格納されるようになっている。

【００６６】前記Ａバス６２ａには、各しきい値ＨA、
ＨB、ＨCを保持するラッチ６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ、前
記最大値検出回路５２が接続され、前記Ｂバス６２ｂに
は、前記最小値検出回路５１が接続されている。さら
に、前記Ａバス６２ａ及びＢバス６２ｂには、前記各シ
フトレジスタ６４ａ，６４ｂが接続されている。

【００６７】また、前記スイッチ回路６５には、前記演
算器６１が接続されるとともに、前記ラッチ６３ａを介
して前記最小値検出回路５１が接続され、後述する３つ
のチェック条件が演算器６１で判定され、その判定結果
に応じて前記出力バッファメモリ６６ａ，６６ｂへの出
力が切り換えられる。

【００６８】このずれ量決定部６０では、得られたシテ
ィブロック距離Ｈの最小値ＨMINが本当に左右小領域の
一致を示しているものかどうかチェックを行い、条件を
満たしたもののみ、出力バッファメモリ６６ａ，６６ｂ
の対応する画素の位置にずれ量ｘを出力する。

【００６９】すなわち、シティブロック距離Ｈが最小と
なるずれ量が求めるずれ量ｘとなる訳であるが、以下の
３つのチェック条件を満足した場合にずれ量ｘを出力
し、満足しない場合には、データを採用せずに“０”を
出力する。

【００７０】（１）ＨMIN ≦ＨA （ＨMIN ＞ＨA のとき
には距離を検出できず。） （２）ＨMAX −ＨMIN ≧ＨB （得られた最小値ＨMIN が
ノイズによる揺らぎより明らかに低くなっていることを
チェックするための条件であり、最小値ＨMIN の近傍の
値との差でなく、最大値ＨMAX との差をチェック対象と
することにより、曲面等の緩やかに輝度の変わる物体に
対しても距離検出が行なえる。） （３）右画像の小領域内の横方向の隣接画素間の輝度差
＞ＨC （しきい値ＨC を大きくするとエッジ検出となる
が、輝度が緩やかに変化している場合にも対応可能なよ
うに、しきい値ＨC は通常のエッジ検出レベルよりはず
っと低くしてある。この条件は、輝度変化のない部分で
は、距離検出が行なえないという基本的な原理に基づい
ており、小領域中の画素毎に行なわれるため、小領域の
中でも実際に距離の検出された画素のみが採用されるこ
とになり、自然な結果が得られる。） このずれ量決定部６０から出力される最終結果である距
離分布情報は、距離画像メモリ２０ｂとしてのデュアル
ポートメモリ９０へ共通バス８０を介して書き込まれ
る。

【００７１】以上のイメージプロセッサ２０から出力さ
れる距離分布情報は、画像のような形態をしており（距
離画像）、ＣＣＤカメラ１１で撮影した画像、例えば図
１１に示すように、立体物を撮像した画像（図１１は片
方のカメラで撮像した画像を示す）を前記イメージプロ
セッサ２０で処理すると、図１２のような画像となる。

【００７２】図１２に示す距離画像の例では、画像サイ
ズは横４００画素×縦２００画素であり、距離データを
持っているのは黒点の部分で、これは図１１の画像の各
画素のうち、左右方向に隣合う画素間で明暗変化が大き
い部分である。画像上の座標系は、図１２に示すよう
に、左上隅を原点として横方向をｉ座標軸，縦方向をｊ
座標軸とし、単位は画素である。

【００７３】この距離画像は、画像処理・車間距離制御
用コンピュータ１１０に読み込まれ、前方に存在する他
の車輌や障害物等の複数の物体が検出され、その位置と
大きさ、位置の時間変化による自車との相対速度等が算
出され、さらに、検出した物体の輪郭像が抽出される。

【００７４】この場合、前記画像処理・車間距離制御用
コンピュータ１１０では、物体の３次元的な位置情報を
利用し、道路と物体の区別は道路表面からの高さによっ
て行い、物体と背景の区別は距離の値によって行なう。
そのため、前記画像処理・車間距離制御用コンピュータ
１１０では、まず、前記イメージプロセッサ２０からの
距離画像の座標系を、自車（車輌１）を取り巻く実空間
の座標系に変換し、検出した立体物に対し、位置や大き
さを計算する。

【００７５】すなわち、図１３及び図１４に示すよう
に、実空間の座標系を車輌１固定の座標系とし、Ｘ軸を
車輌１の右側側方、Ｙ軸を車輌１の上方、Ｚ軸を車輌１
の前方、原点を２台のＣＣＤカメラ１１ａ（１２ｂ），
１１ｂ（１２ｂ）の中央の真下の道路面とすると、ＸＺ
平面（Ｙ＝０）は、道路が平坦な場合、道路面と一致す
ることになり、画像中の距離情報（ｉ，ｊ，Ｚ）から被
写体の３次元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出するには、以下
の（３），（４）式により一種の座標変換を行なう。

【００７６】 Ｙ＝ＣＨ−Ｚ×ＰＷ×（ｊ−ＪＶ） … （３） Ｘ＝ｒ／２＋Ｚ×ＰＷ×（ｉ−ＩＶ） … （４） ここで、 ＣＨ ：ＣＣＤカメラ１１（ＣＣＤカメ
ラ１２）の取付け高さ、 ＰＷ ：１画素当たりの視野角、 ＪＶ，ＩＶ：車輌１の真正面の無限遠点の画像上の座標
である。

【００７７】また、実空間の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
から画像上の位置（ｉ，ｊ）を算出する式も、前記
（３），（４）式を変形し、次のようになる。

【００７８】 ｊ＝（ＣＨ−Ｙ）／（Ｚ×ＰＷ）＋ＪＶ … （５） ｉ＝（Ｘ−ｒ／２）／（Ｚ×ＰＷ）＋ＩＶ … （６） 尚、ＣＣＤカメラ１１の取り付け位置を、前記実空間の
ＸＹＺ座標系で示すと、例えば、右側のＣＣＤカメラ１
１ｂは、Ｘ＝０．４５ｍ，Ｙ＝１．２４ｍ，Ｚ＝０．０
ｍ（ＣＣＤカメラ１２ｂはＸのみ相違し、Ｘ＝０．２０
ｍ）であり、左側のＣＣＤカメラ１１ａは、Ｘ＝−０．
４５ｍ，Ｙ＝１．２４ｍ，Ｚ＝０．０ｍ（ＣＣＤカメラ
１２ａは、Ｘ＝−０．２０ｍ）となる。

【００７９】図１５は、前記画像処理・車間距離制御用
コンピュータ１１０の機能構成を示すものであり、主と
して、マイクロプロセッサ１１０ａによる道路検出部１
３０と、マイクロプロセッサ１１０ｂによる物体認識部
１４０と、マイクロプロセッサ１１０ｃによる車間距離
制御部１６０とに大別され、道路検出部１３０及び物体
認識部１４０の処理結果が、出力用メモリ１１５からな
る道路・立体物パラメータ記憶部１５０に記憶され、前
記マイクロプロセッサ１１０ｃによる車間距離制御部１
６０、及び、ＡＤＡのための図示しない他の装置に読み
込まれる。

【００８０】さらに、前記道路検出部１３０の機能は、
道路形状推定部１３１、３次元ウインドウ発生部１３
２、直線要素検出部１３３、道路形状判定部１３４に細
分され、前記物体認識部１４０の機能は、物体検出部１
４１、３次元ウインドウ発生部１４２、物体輪郭像抽出
部１４３に細分される。また、前記車間距離制御部１６
０の機能は、車間距離制御手段の機能を実現するための
スロットル制御部１６１及びブレーキ制御部１６２、警
報出力手段の機能を実現するための警報判断部１６３に
細分される。

【００８１】前記道路検出部１３０では、距離画像メモ
リ２０ｂに記憶された距離画像による３次元的な位置情
報を利用し、実際の道路上の白線だけを分離して抽出
し、内蔵した道路モデルのパラメータを、実際の道路形
状と合致するよう修正・変更して道路形状を認識する。

【００８２】実際の画像では、道路上の白線に先行車な
どが重なって写るが、画像に写った道路の白線を２次元
的な特徴を頼りに検出する従来の多くの装置では、白線
と立体物とを２次元的な特徴によって分離することは困
難な場合が多いが、本装置では、白線の３次元的な位置
情報を利用することにより、確実に白線と立体物とを分
離することができる。すなわち、３次元空間では白線は
道路の平面上にあり、一方、先行車などの立体物は道路
平面より高い位置にある。そこで、道路面からの高さに
よって白線と立体物を区別するのである。

【００８３】さらに、道路検出部１３０には道路モデル
が内蔵されており、この道路モデルは、認識対象範囲ま
での道路の自車線を、設定した距離によって複数個の区
間に分け、各区間毎に左右の白線を、後述する３次元の
直線式で近似して折れ線状に連結したものであり、左右
の折れ線で囲まれた範囲を自車輌の走行車線と判断す
る。道路形状の認識とは、３次元の直線式のパラメータ
を導出するプロセスともいえる。

【００８４】図１６は道路モデルの例であり、例えば、
前方８４ｍまでの道路を、第０区間Ｒ0，第１区間Ｒ1，
第２区間Ｒ2，…，第６区間Ｒ6の７区間に分け、左カー
ブを近似表現したものである。この道路モデルでは、７
個の区間で道路を近似表現することにより、直線路のみ
でなくカーブやＳ字路も十分な精度で表現でき、また、
各区間は直線で表現されるため、計算処理や取扱いが簡
単である。さらに、後述するように、各区間は、水平方
向及び垂直方向の直線式で表され、道路の上り下りや凹
凸などの、道路の上下方向の形状も表現できる。

【００８５】尚、前記道路モデルの各区間を区切る距離
の値は、走行する道路のカーブの曲率に応じて変更する
必要がある。一般の高速道路ではカーブの半径は最小で
２３０ｍ程度に設計されているため、このような場合、
各区間の区切り距離を、１０ｍ，１７ｍ，２５ｍ，３５
ｍ，４８ｍ，６４ｍ，８４ｍにすると良好な結果が得ら
れる。

【００８６】次に、前記道路検出部１３０の機能を詳細
に説明する。道路形状推定部１３１では、前回（Δｔｓ
ｅｃ前）の道路形状の認識結果を基にし、車速センサ
８、舵角センサ１９からの出力信号を使ってΔｔ秒間の
車輌１の動きを算出し、Δｔ秒後の車輌１の位置から見
た道路形状を推定する。

【００８７】すなわち、車速センサ８の出力信号をＶ
（ｍ／ｓｅｃ）、ステアリングコラムに取り付けた舵角
センサ１９の出力信号（操舵角）をη（ｒａｄ）とする
と、Δｔ秒間の車輌１の前進量ΔＺ（ｍ）と回転角（ヨ
ー角）Δθ（ｒａｄ）は、一般に次式で概算できる。

【００８８】 ΔＺ＝Ｖ×Δｔ … （７） Δθ＝ΔＺ×ｔａｎ（η／ｒｓ）×１／ｗｂ … （８） ここで、ｒｓ：ステアリングと前輪の回転比、 ｗｂ：車輌のホイールベースである。

【００８９】従って、前回の処理で検出した道路形状を
ΔＺだけ手前に移動し、さらに、Δθだけ車輌１の回転
と逆方向に道路形状を回転させることにより、Δｔ秒後
の道路の概略の位置と形状が推定できるのである。

【００９０】３次元ウインドウ発生部１３２では、推定
した道路形状ＲＤを表す左右の折れ線の内の一つの直線
要素Ｌｄを中心として、図１７に示すような直方体状の
３次元空間領域すなわち３次元ウインドウＷＤ3Aを設定
し、この設定した３次元ウインドウＷＤ3Aが、図１８に
示すように、２次元の画像上でどのように見えるかを計
算し、ウインドウ輪郭線の内側（図１８中の斜線部分）
を２次元ウインドウＷＤ2Aとし、この中のデータのみを
検出対象とする。

【００９１】３次元ウインドウＷＤ3Aから２次元ウイン
ドウＷＤ2Aを求めるには、３次元ウインドウＷＤ3Aの８
個の頂点の各座標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）から、前述した
（５）（６）式を用いて画像上の座標（ｉｎ，ｊｎ）を
計算し、これらの点を包絡する多角形を計算する。

【００９２】この３次元ウインドウＷＤ3Aは、長さを各
区間の区切り距離（例えば、第１区間Ｒ1では前方１０
〜１７ｍ）と等しくし、一方、高さと幅は、車速などの
状況に応じて変化させるが、道路形状の推定に誤差があ
り、実際の白線の位置とのずれが予想される場合には、
高さや幅を大きくして検出する範囲を広くする。しか
し、ウインドウを大きくし過ぎると、道路周辺の縁石や
草木なども検出してしまい、誤認識の原因となるため、
ウインドウの大きさを適切に選定することは重要であ
る。一般の高速道路の走行では、試験の結果、高さ０．
４ｍ〜０．８ｍ、幅０．４〜１．６ｍの範囲で変化させ
ると良いことがわかっている。

【００９３】このように、２次元の画像上では道路の白
線と立体物が重なり合っていても、３次元ウィンドウを
設定して道路の表面付近のデータのみを抽出することに
より、白線を立体物と区別して検出できる。また、道路
周辺には縁石や草木などもあるが、３次元ウィンドウを
設定して白線があると推定される位置の近辺のデータの
みを抽出することによって、道路上の白線をこれらの縁
石や草木などと区別して検出できる。さらには、２次元
ウィンドウを設定することにより、探索する領域及びデ
ータ数を少なくして処理時間を短縮することができるの
である。

【００９４】直線要素検出部１３３では、先に推定した
道路形状の直線要素Ｌｄに対し、被写体の３次元位置の
Ｘ方向のずれ量ΔＸ、Ｙ方向のずれ量ΔＹを計算し、こ
のずれ量ΔＸ，ΔＹに応じて設定した重み係数を各デー
タに掛け、最小自乗法により、水平方向（ＸＺ方向）及
び垂直方向（ＹＺ）方向の直線式を導出してパラメータ
を求める。

【００９５】詳細には、まず、２次元ウインドウＷＤ2A
内の画素を順次サーベイして行き、距離データを持って
いる画素について、前述の（３），（４）式を用いて被
写体の３次元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計算し、距離Ｚの値
が３次元ウインドウＷＤ3Aの長さの範囲（例えば、第１
区間Ｒ1ではＺ＝１０〜１７ｍ）の外にある距離データ
は検出対象から除外する。

【００９６】すなわち、３次元ウインドウＷＤ3Aの向こ
う側や手前側にある物体の画像は、２次元ウインドウＷ
Ｄ2A内に写り込むため、２次元ウインドウＷＤ2A内でサ
ーベイされる被写体は、３次元ウインドウＷＤ3Aに包含
されるとは限らない。そこで、各画素の被写体の３次元
位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計算し、３次元ウインドウＷＤ3A
に含まれるか否かを判別するのである。

【００９７】続いて、先に推定した道路形状の直線要素
Ｌｄと被写体の３次元位置を比較して図１９に示すよう
なデータＤｉのＸ方向、Ｙ方向のずれ量ΔＸｉ、ΔＹｉ
を計算し、３次元ウインドウＷＤ3Aの幅、高さの範囲内
にあるデータのみを選別した後、Ｘ方向、Ｙ方向のずれ
量ΔＸｉ、ΔＹｉに応じたデータＤｉの重み係数を決定
する。

【００９８】前記重み係数は、図２０に示すように、例
えば、中心を１．０、周辺を０．０とする放物線状で、
Ｘ方向の重み係数ｆｘとＹ方向の重み係数ｆｙの積を、
そのデータＤｉの重み係数としている。また、重み係数
が０．０以上となるＸ方向、Ｙ方向の範囲は、３次元ウ
インドウＷＤ3Aの幅、高さと同一とするか、あるいは、
これらより大きくする。

【００９９】各データＤｉに対して、前記重み係数を掛
けた後、最小自乗法を用いて、以下の（９），（１０）
式に示す水平方向及び垂直方向の直線式を導出し、パラ
メータａ，ｂ，ｃ，ｄを求め、これを新しい直線要素Ｌ
ｄの候補とする。

【０１００】 水平方向：Ｘ＝ａ×Ｚ＋ｂ … （９） 垂直方向：Ｙ＝ｃ×Ｚ＋ｄ … （１０） 同時に、重み係数が設定値（例えば、０．０５〜０．１
程度）以上のデータについて、その個数と、それらのデ
ータが分布する距離Ｚの範囲を調べ、データ数が設定値
（例えば、１０個程度）以下の場合、または距離Ｚの範
囲が３次元ウインドウＷＤ3Aの長さ（例えば、第１区間
Ｒ1ではＺ＝１０ｍ〜１７ｍの長さ７ｍ）の1/2以下の場
合には、正確な直線要素Ｌｄの候補は得られていないと
判断し、前記で求めた直線式は棄却し、候補なしとす
る。

【０１０１】以上の処理を、左右および手前側から遠方
側の区間に向かって順次行い、道路モデルを構成する全
ての直線要素Ｌｄの候補を求める。この場合、３次元ウ
ィンドウの幅の設定が大き過ぎると、道路周辺の縁石や
草木などが３次元ウィンドウの端に掛かって来る場合が
あるが、前記直線要素検出部１３３では、各データに重
み係数を掛けて３次元ウィンドウの周辺部の重みを小さ
くすることにより、万一、縁石や草木などが掛かってき
た場合にも、これらの影響を小さくし、安定して白線の
直線式が導出できるのである。

【０１０２】道路形状判定部１３４では、各区間につい
て、左右両方の直線要素Ｌｄの候補について、水平方向
及び垂直方向の平行度から妥当性を判定する。その判定
の結果、妥当と判定した場合には、両方を新しい直線要
素Ｌｄの候補として採用し、一方、左右いずれかの直線
要素Ｌｄの候補が正確でないと判定した場合には、直線
要素Ｌｄの代用、補完を行なう。そして、求められた各
直線要素Ｌｄのパラメータを道路・立体物パラメータ記
憶部１５０に出力する。

【０１０３】具体的には、まず、左側の直線要素Ｌｄに
対する（９）式のパラメータ（以下、左側を表すＬ、右
側を表すＲを各パラメータに付加して示す）ａＬと、右
側の直線要素Ｌｄに対する（９）式のパラメータａＲと
の差異から、水平方向の平行度を調べ、設定値（例え
ば、５°程度）以上の場合には、左右いずれかの直線要
素Ｌｄは不正確であると判定する。同様にして、パラメ
ータｃＲとパラメータｃＬの差異から垂直方向の平行度
を調べ、設定値（例えば、１°程度）以上の場合は、い
ずれかの直線要素は不正確であると判定する。

【０１０４】この判定の結果、水平方向及び垂直方向い
ずれの平行度も条件を満たす場合には、両方が新しい直
線要素として採用されるが、左右いずれかの直線要素Ｌ
ｄが不正確と判定されると、左右の各々の直線要素Ｌｄ
の候補と先に推定した道路形状の位置とを比較し、ずれ
量が少ない方を新しい直線要素Ｌｄとして採用し、他方
は棄却して候補なしとする。

【０１０５】そして、平行度の判定により左右いずれか
の直線要素Ｌｄが候補なしとされた場合、あるいは、道
路上の白線が破線状であったり、障害物に隠れて見えな
いためにデータが不足して左右いずれかの直線要素Ｌｄ
が候補なしと判定された場合には、検出された側の直線
要素Ｌｄを車線の幅だけ並行移動して代用する。さら
に、左右両方の直線要素Ｌｄが候補なしの場合には、先
に推定した道路形状の直線要素Ｌｄを代用する。これに
より、部分的に直線要素の検出失敗や誤検出が起こって
も、全体としては安定した道路形状が得られるのであ
る。

【０１０６】図２１は、道路検出部１３０によって検出
された道路形状を図式化した説明図あり、左右の白線に
沿って直線要素が検出されている。前方の車輌に隠れて
見えない部分も、上述したように補完することによって
良好に推定される。尚、左右の直線要素の間の横線は、
各区間の境界である。

【０１０７】次に、前記物体認識部１４０における物体
検出部１４１、３次元ウインドウ発生部１４２、及び、
物体輪郭像抽出部１４３の各機能を詳細に説明する。

【０１０８】物体検出部１４１では、イメージプロセッ
サ２０からの距離画像を格子状に所定の間隔（例えば、
８〜２０画素間隔）で区分し、各領域毎に、走行の障害
となる可能性のある立体物のデータのみを選別し、その
検出距離を算出する。

【０１０９】図２２は、車輌１から前方風景を撮像した
明暗画像の上に、格子状の領域を設定した説明図であ
り、実際には、図１２の距離画像を、このように区分す
る。本実施例では、１２画素間隔で３３個の小領域に区
分する。すなわち、画像を多数の領域に分割して物体を
探すことにより、複数の物体を同時に検出することがで
きるようになっている。

【０１１０】各領域における被写体は、画像上の座標
（ｉ，ｊ）と距離データＺから、前述の（３），（４）
式を使って実空間の３次元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が算出さ
れ、さらに、先に検出した道路形状の式（１０）を使っ
て、距離Ｚに於ける道路表面の高さＹｒが計算される。
被写体の道路表面からの高さＨは、次の（１１）式で計
算することができる。

【０１１１】 Ｈ＝Ｙ−Ｙｒ … （１１） 高さＨが０．１ｍ程度以下の被写体は、道路上の白線や
汚れ、影などであり、走行の障害になる物体ではないと
考えられるため、この被写体のデータは棄却する。ま
た、車輌１の高さより上にある被写体も、歩道橋や標識
などと考えられるので棄却し、道路上の障害となる立体
物のデータのみを選別する。これにより、２次元の画像
上で物体が道路などと重なり合っていても、道路表面か
らの高さによってデータを区別し、物体のみを検出でき
る。

【０１１２】次に、このようにして抽出された立体物の
データに対して、予め設定された距離Ｚの区間に含まれ
るデータの個数を数え、距離Ｚを横軸とするヒストグラ
ムを作成する。図２３は先行車輌５００を検出物体とす
るヒストグラムである。

【０１１３】設定する距離Ｚの区間の長さや区間の個数
は、距離Ｚの検出限界や精度および検出対象の物体の形
状などを考慮して決定する必要があり、例えば高速道路
の走行を対象にする場合には、区間長さは、１０ｍ前方
では約１．５ｍ、１００ｍ前方では約１５ｍ程度にする
と良い。

【０１１４】前記ヒストグラムにおいては、入力される
距離画像中の距離データには、誤って検出された値も存
在するので、実際には物体の存在しない位置にも多少の
データが現れる。しかし、ある程度の大きさの物体があ
ると、その位置の度数は大きな値を示し、一方、物体が
何も存在しない場合には、誤った距離データのみによっ
て発生する度数は小さな値となる。

【０１１５】従って、作成されたヒストグラムの度数
が、予め設定した判定値以上かつ最大値をとる区間があ
れば、その区間に物体が存在すると判断し、度数の最大
値が判定値以下の場合は、物体が存在しないと判断する
ことにより、画像のデータに多少のノイズが含まれてい
る場合においても、ノイズの影響を最小限にして物体を
検出できる。

【０１１６】物体が存在すると判断されると、検出され
た区間と、その前後に隣接する区間に含まれている立体
物のデータの距離Ｚの平均値を計算し、この値を物体ま
での距離と見なす。

【０１１７】このような物体までの距離検出の処理を全
領域について行なった後、各領域の物体の検出距離を調
べ、隣接する領域において物体までの検出距離の差異が
設定値以下の場合は同一の物体と見なし、一方、設定値
以上の場合は別々の物体と見なす。

【０１１８】具体的には、まず、左端の領域ＡＲ1を調
べ、物体が検出されている場合には、それを物体Ｓ1、
距離をＺ1とする。次に右隣の領域ＡＲ2を調べ、物体が
検出されていない場合には、物体Ｓ1は領域ＡＲ1の内部
とその近辺に存在し、その距離はＺ1と判定し、物体が
検出され、その検出距離がＺ2である場合には、距離Ｚ1
とＺ2の差を調べる。

【０１１９】そして、距離Ｚ1とＺ2の差が設定値以上の
場合、領域ＡＲ2で検出された物体は、先に検出された
物体Ｓ1とは異なると判定し、新たに物体Ｓ2、距離Ｚ2
とし、さらに右隣の領域を調べて行く。

【０１２０】一方、距離Ｚ1とＺ2の差が設定値以下の場
合には、領域ＡＲ2で検出された物体は、先に検出され
た物体Ｓ1であると判定し、その距離はＺ1とＺ2の平均
値とし、さらに右隣の領域を順次調べて行き、連続して
物体Ｓ1があると判定されれば、距離と存在領域を更新
してゆく。

【０１２１】従来、２次元の画像上で物体の周囲に遠方
の背景が写っている場合には物体のデータだけを抽出す
ることは困難であったが、本装置では、以上のような処
理を左端の領域ＡＲ1から右端の領域ＡＲ33まで行なっ
て距離の値によってデータを区別することにより、複数
の物体とその距離、存在領域を背景と区別して検出する
ことができ、さらには、２次元の画像上で複数の物体が
重なり合って写っている場合においても、各々の物体の
距離の違いによって、それらを区別して検出できるので
ある。

【０１２２】尚、前記設定値は、自動車を検出する場合
には４ｍ〜６ｍ程度、歩行者を検出する場合には１ｍ〜
２ｍ程度にすると良いことが実験的に得られている。

【０１２３】図２４は、以上の処理で検出した物体の存
在領域を枠線で示したものであり、この例では３個の物
体が検出されている。尚、図の下側の数値は各物体の検
出距離である。

【０１２４】３次元ウインドウ発生部１４２では、前記
物体検出部１４１で検出された各々の物体について、図
２５に示すような３次元空間で、検出物体（先行車輌）
５００を包含する直方体状の３次元空間領域すなわち３
次元ウインドウＷＤ3Bを設定し、この設定した３次元ウ
インドウＷＤ3Bが、２次元の画像上でどのように見える
かを計算し、ウインドウ輪郭線の内側を２次元ウインド
ウＷＤ2Bとして、この中のデータのみを検出対象とす
る。

【０１２５】前記物体検出用の３次元ウインドウＷＤ3B
の横幅は、物体の存在領域より左右に１領域分だけ拡張
した範囲とする。これは、ある領域に物体の左右端の一
部分のみが掛かっている場合には、その物体はヒストグ
ラム上で大きな値とならず、別の物体が検出される可能
性があるため、このような場合を考慮してウインドウの
範囲を拡大しておくものである。

【０１２６】また、３次元ウインドウＷＤ3Bの距離Ｚ方
向の長さは、その物体の検出距離におけるヒストグラム
の区間長さを、その検出距離の前後に加えた範囲とす
る。３次元ウインドウＷＤ3Bの下端は、道路表面の高さ
に約０．１ｍを加えた位置とし、上端は物体検出のため
に区分した各領域の上端とする。

【０１２７】尚、物体検出用の３次元ウインドウＷＤ3B
から物体検出用の２次元ウインドウＷＤ2Bを求める処理
は、先に道路検出部１３０の３次元ウインドウ発生部１
３２において説明した処理と同様である。

【０１２８】図２６は、先に図２４で示した３個の検出
物体の内の１個について、２次元ウインドウＷＤ2Bを設
定した例を示したものである。

【０１２９】物体輪郭像抽出部１４３では、前記２次元
ウインドウＷＤ2B内の各データを順次サーベイし、３次
元ウインドウＷＤ3Bに含まれるデータのみを選別し、検
出した物体の輪郭像を抽出する処理を行ない、検出物体
の位置、速度、加速度など自車輌との位置関係量を検出
して自車輌１に対する先行車を特定し、その車間距離及
び相対速度を算出する。

【０１３０】すなわち、まず、物体毎に２次元ウインド
ウＷＤ2B内の各データを順次サーベイし、距離データを
持っている画素について、前述の（３），（４）式を用
いて３次元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計算した後、距離や高
さの値が３次元ウインドウＷＤ3Bの範囲内にあるデータ
のみを抽出し、他は棄却する。

【０１３１】このようにして抽出したデータを、２次元
の画像上に投影して表示すると図２７のようになる。さ
らに、これらのデータの外形を線分で連結すると、図２
８に示すような物体の輪郭像が得られる。この輪郭像の
左右端および上端の画像上での座標（ｉ，ｊ）を検出
し、続いて、その物体の検出距離Ｚと（３），（４）式
を用いて、３次元空間での物体の左右端と上端の位置を
算出すると、左右端の位置から物体の横幅が求まり、上
端の位置から物体の高さが求まる。図２８においては、
幅１．７ｍ、高さ１．３ｍの物体と判別できる。

【０１３２】また、物体の左右端の中心位置（Ｘ，Ｚ）
を計算し、これの距離Ｚの時間的な変化から、自車輌１
から見た物体の前後方向の相対速度が算出され、また、
位置Ｘの左右方向の時間的な変化から左右方向の相対速
度が算出される。さらに、車速センサ８から入力される
自車の走行速度に物体の相対速度を加算すると、道路面
に対する物体の走行速度が算出され、この走行速度の時
間変化から各物体の加速度が算出される。

【０１３３】続いて、検出した各物体の位置と先に検出
した道路の車線の位置を比較し、その物体が自車線上に
あるのか、あるいは左右の車線上にあるのか、或いは道
路外にあるのかを調べ、それぞれに分類する。例えば、
前方を複数の車輌が走行し、さらに、道路がカーブして
いる場合には、その道筋に沿って各物体の位置を比較
し、自車線上で最も手前に存在する物体を先行車と判断
し、その物体までの距離を車間距離とする。

【０１３４】以上のようにして求められた各物体の位
置、形状、速度、加速度、及び、これらのデータから特
定される先行車との車間距離等のパラメータが、道路・
立体物パラメータ記憶部１５０に記憶されると、これら
のデータが前記車間距離制御部１６０に読み込まれ、車
間距離制御が行なわれる。

【０１３５】前記車間距離制御部１６０では、スロット
ル制御部１６１によるスロットルアクチュエータ３の制
御処理と、ブレーキ制御部１６２によるパーキングブレ
ーキアクチュエータ６の制御処理とを相互に実行して先
行車との車間距離を一定に保つとともに、これらの処理
に並行して警報判断部１６３による先行車への異常接近
の可能性を予測する処理を行ない、異常接近の可能性が
ある場合には、前記ディスプレイ９により警報を発す
る。以下、これらの処理について説明する。

【０１３６】まず、前記スロットル制御部１６１では、
車速センサ８から自車輌１の走行速度Ｖe を入力し、先
行車との相対速度Ｖr から、先行車の走行速度ＶQを以
下の（１２）式で算出すると、次に、目標とする車間距
離Ｄsを、例えば、以下の（１３）式で求める。

【０１３７】 ＶQ＝Ｖe ＋Ｖr … （１２） Ｄs ＝ＤsQ−Ｖe²／（２．０×Ａe） ＋ＶQ²／（２．０×ＡQ）＋Ｄm … （１３） ここで、（１３）式の第１項ＤsQは、自車及び先行車が
停止した状態での目標車間距離（例えば４ｍ程度の値）
であり、第２項（Ｖe²／２．０×Ａe）は、自車輌１が
速度Ｖeから減速度Ａeで制動した時の制動距離である。
減速度Ａeは、パーキングブレーキ５の制動能力や、運
転者の乗り心地などを考慮して設定され、例えば−１．
０ｍ／ｓ²程度の値である。尚、パーキングブレーキア
クチュエータ６は、ブレーキ作動時に発生する減速度Ａ
eがこのような値となるように、予めワイヤケーブル６
ａの長さ等を調節しておく。

【０１３８】また、（１３）式の第３項（Ｖe²／２．０
×ＡQ）は、先行車が減速度ＡQで制動を加えたと仮定し
た場合の推定制動距離である。ここでＡQの値は、例え
ば、先行車が急ブレーキを掛けた状態を想定して、−
６．０ｍ／ｓ²程度の値（一定値）に設定しておく。さ
らに、第４項のＤｍは、車間距離の余裕であり、例えば
２ｍ〜５ｍ程度に設定しておく。

【０１３９】次に、以上のようにして設定した目標車間
距離Ｄsと現在の車間距離Ｄrとの差及び相対速度Ｖrか
ら先行車の状態が自車輌の速度を制御する速度制御モー
ドのいずれに該当するかを判断し、該当する速度制御モ
ードに応じてスロットルバルブ２の開度Ｔsを決定す
る。速度制御モード判断についての概念を、車間距離を
縦軸、相対速度を横軸とする図２９を使って説明する。

【０１４０】図２９において、相対速度Ｖrが正で車間
距離が０である点と目標車間距離Ｄsとを両端点とする
境界線Ｓ１を、以下の（１４）式で設定し、相対速度Ｖ
rが負で先行車の検出限界距離に位置する点と目標車間
距離Ｄs とを両端点とする境界線Ｓ２を以下の（１５）
式で設定する。

【０１４１】 Ｄr ＝Ｄs −Ｖr²／（２．０×Ａａ） … （１４） Ｄr ＝Ｄs −Ｖr²／（２．０×Ａｃ） … （１５） ここで、（１４）式におけるＡａは、自車輌１がスロッ
トルバルブ２を開いて加速した場合に発生する加速度の
推定値であり、例えば、０．２ｍ／ｓ²程度の値であ
る。また、（１５）式におけるＡｃは、自車輌１がスロ
ットルバルブ２を全閉とし、エンジンブレーキによって
減速した場合に発生する減速度であり、例えば−０．２
ｍ／ｓ²程度の値である。

【０１４２】そして、前記各境界線Ｓ１，Ｓ２の左下側
を領域Ｒ３、前記境界線Ｓ２より上側を領域Ｒ２、境界
線Ｓ１より上側を領域Ｒ１、先行車なしと判断される検
出限界距離以上を領域Ｒ４とし、検出される先行車との
車間距離Ｄr及び相対速度Ｖrがどの領域に位置するかに
応じて、スロットルバルブ２の開度を決定する。

【０１４３】すなわち、先行車が領域Ｒ３の中に存在す
る場合には、スロットルバルブ２は全閉として減速を行
なう速度制御モードであり、先行車が領域Ｒ２内に存在
する場合には、スロットル開度Ｔsは、例えば以下の
（１６）式のように、車間距離Ｄrと目標値Ｄsとの差に
比例させる速度制御モードである。

【０１４４】 Ｔs ＝Ｋ2 ×（Ｄr −Ｄs ）＋Ｔv … （１６） ここで、（１６）式におけるＴv は、現在の速度Ｖeを
維持するのに必要なスロットル開度であり、それぞれの
車輌特性によって決まる値である。従って、車輌毎に予
め特性を計測しておき、速度Ｖeとスロットル開度Ｔvと
の関係を求めておく。Ｋ2は比例定数で、やはり車輌毎
に適切な値を決定しておく。

【０１４５】また、先行車が領域Ｒ１内に存在する場
合、スロットル開度Ｔs は、例えば以下の（１７）式及
び（１８）式によって決定される速度制御モードであ
る。

【０１４６】 Ｔs ＝Ｋ2 ×（Ｄr′−Ｄs）＋Ｔv … （１７） Ｄr′＝Ｄr ＋Ｖr²／（２．０×Ａａ） … （１８） （１８）式のＤr′は、自車輌１を加速度Ａａで加速し
た場合に、先行車との相対速度Ｖrが減少し、ついには
０となった場合の車間距離の推定値であり、このＤr′
を前述の（１５）式中のＤrをＤr′に置き換えることに
より、（１７）式が得られるのである。

【０１４７】さらに、先行車が検出限界距離以上である
領域Ｒ４では、自車輌１は所定の速度（例えば１０ｋｍ
／ｈ）で一定となるようにスロットル開度Ｔsを制御す
る速度制御モードとなる。尚、領域Ｒ１，Ｒ２でスロッ
トル開度Ｔsを制御する場合にも、速度に制限値（例え
ば１０ｋｍ／ｈ）を設け、この速度を超えないようにす
る。

【０１４８】以上のようにしてスロットル開度Ｔsを決
定し、サーボモータあるいは空気圧によって動作するス
ロットルアクチュエータ３に信号を送り、スロットルバ
ルブ２の開度を制御する。

【０１４９】一方、前記ブレーキ制御部１６２では、車
間距離Ｄr、先行車の速度ＶQ，自車の速度Ｖeなどの計
測値から、パーキングブレーキ５を作動させる速度制御
モードの判断を行なう。

【０１５０】まず、パーキングブレーキ５の制御に必要
な車間距離Ｄnを、以下の（１９）式で計算する。この
（１９）式は、前述の（１３）式から、車間距離の余裕
Ｄm（第４項）を除いたものである。

【０１５１】 Ｄn ＝ＤsQ−Ｖe²／（２．０×Ａe） ＋ＶQ²／（２．０×ＡQ） … （１９） 次に、現在の車間距離Ｄrが必要車間距離Ｄnより小さい
か否かを調べ、Ｄr＜Ｄnならばパーキングブレーキアク
チュエータ６を作動させて減速あるいは停止を行ない、
一方、Ｄr≧Ｄnならば、パーキングブレーキアクチュエ
ータ６は解除する。

【０１５２】以上のスロットル制御部１６１におけるス
ロットル制御と、ブレーキ制御部１６２におけるブレー
キ制御においては、スロットルを制御する時の目標車間
距離Ｄsを計算する（１３）式と、ブレーキを制御する
時の必要車間距離Ｄnを計算する（１９）式を比較する
とわかるように、目標車間距離Ｄsは、必要車間距離Ｄn
よりも余裕Ｄmだけ大きな値となる。

【０１５３】従って、先行車との車間距離Ｄrが減少し
て必要車間距離Ｄnに達し、パーキングブレーキアクチ
ュエータ６を作動させる時点では、既に、先行車との車
間距離Ｄrは、目標車間距離Ｄsより小さくなっている。
この時点では、スロットルバルブ２は全閉状態に制御さ
れており、スロットルアクチュエータ３とパーキングブ
レーキアクチュエータ６とが同時に作動することはな
い。

【０１５４】しかしながら、フェイル・セーフの観点に
立ち、ブレーキ制御部１６２からのパーキングブレーキ
アクチュエータ作動信号はスロットル制御部１６１にも
入力され、スロットル制御部１６１では、パーキングブ
レーキアクチュエータ作動信号が入力されると、スロッ
トルバルブ２を全閉にするよう制御する。

【０１５５】さらに、前記警報判断部１６３では、自車
輌１を減速度Ａeで減速させたときの所定時間経過後の
推定車間距離を、警報を発する警報車間距離Ｄw として
以下の（２０）式で計算し、現在の車間距離Ｄrが警報
車間距離Ｄwより小さければ、運転者に警報を発する。

【０１５６】 Ｄw ＝Ｄsw−Ｖe²／（２．０×Ａe） ＋ＶQ²／（２．０×ＡQ） … （２０） （２０）式の第１項Ｄswは、前述の（１９）式の第１項
ＤsQを置き換えたものであり、自車及び先行車が停止し
た状態での車間距離である。例えば、（１９）式の第１
項ＤsQが４ｍ程度に設定されるのに対し、（２０）式の
第１項Ｄswは、（１９）式の第１項ＤsQより小さく、１
ｍ程度に設定される。

【０１５７】すなわち、先行車への異常接近の可能性を
事前に推測して警報を発することにより、運転者のブレ
ーキ操作に十分な時間的余裕を与えることができ、より
安全性を高めることができるのである。

【０１５８】次に、本実施例の動作について説明する。

【０１５９】図３０は、イメージプロセッサ２０の動作
の流れを示すフローチャートであり、まず、ステップS1
01で左右のＣＣＤカメラ１１ａ，１１ｂによって撮像し
た画像を入力すると、ステップS102で、入力したアナロ
グ画像をＡ／Ｄコンバータ３１ａ，３１ｂで所定の輝度
階調を有するデジタル画像にＡ／Ｄ変換した後、ＬＵＴ
３２ａ，３２ｂで、低輝度部分のコントラスト増強、左
右のＣＣＤカメラ１１ａ，１１ｂの特性補償等を行な
い、画像メモリ３３ａ，３３ｂに記憶する。

【０１６０】これらの画像メモリ３３ａ，３３ｂに記憶
される画像は、ＣＣＤカメラ１１ａ，１１ｂのＣＣＤ素
子の全ラインのうち、その後の処理に必要なラインのみ
であり、例えば０．１秒に１回の割合（テレビ画像で３
枚に１枚の割合）で書き換えられる。

【０１６１】次に、ステップS103へ進むと、左右画像用
の画像メモリ３３ａ，３３ｂから入力バッファメモリ４
１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂへ、共通バス８０を介し
て、例えば４ラインずつ左右画像データが読み込まれ、
読み込んだ左右画像のマッチング、すなわち一致度の評
価が行なわれる。

【０１６２】その際、左右の画像毎に、前記画像メモリ
３３ａ，３３ｂから前記入力バッファメモリ４１ａ，４
１ｂ，４２ａ，４２ｂへの読み込み動作と、シフトレジ
スタ４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂに対する書き込み
動作とが交互に行なわれる。例えば、左画像では、画像
メモリ３３ａから一方の入力バッファメモリ４１ａに画
像データが読み込まれている間に、他方の入力バッファ
メモリ４１ｂからシフトレジスタ４３ｂへ読み込んだ画
像データの書き出しが行なわれ、右画像では、画像メモ
リ３３ｂから一方の入力バッファメモリ４２ａに画像デ
ータが読み込まれている間に、他方の入力バッファメモ
リ４２ｂからシフトレジスタ４４ｂへ読み込んだ画像デ
ータの書き出しが行なわれる。

【０１６３】図３１に示すように、前記シフトレジスタ
４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂには、左右の４×４画
素の小領域の画像データ（１，１）…（４，４）が保存
され、一方のシフトレジスタ４３ａ（４４ａ）には１、
２ラインのデータが、もう一方のシフトレジスタ４３ｂ
（４４ｂ）には３、４ラインのデータが、それぞれ１画
素毎に奇数ライン、偶数ラインの順序で入る。前記各シ
フトレジスタ４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂは、それ
ぞれが独立した転送ラインを持ち、４×４画素のデータ
は例えば８クロックで転送される。

【０１６４】そして、これらのシフトレジスタ４３ａ，
４３ｂ，４４ａ，４４ｂから８段のうちの偶数段の内容
が同時にシティブロック距離計算回路４５に出力され、
シティブロック距離Ｈの計算が始まると、右画像のデー
タはシフトレジスタ４４ａ，４４ｂ内に保持されて、ク
ロック毎に奇数ライン、偶数ラインのデータが交互に出
力され、一方、左画像のデータはシフトレジスタ４３
ａ，４３ｂに転送され続け、奇数ライン、偶数ラインの
データが交互に出力されつつ、２クロック毎に１画素分
右のほうにずれたデータに置き換わっていく。この動作
を、例えば１００画素分ずれるまで（２００クロック）
繰り返す。

【０１６５】その後、一つの小領域に対する転送が終了
すると、＃２アドレスコントローラ８７内の左画像用ア
ドレスカウンタに右画像用アドレスカウンタの内容（次
の４×４画素の小領域の先頭アドレス）がセットされ、
次の小領域の処理が始まる。

【０１６６】シティブロック距離計算回路４５では、図
３２のタイミングチャートに示すように、まず、ピラミ
ッド型構造初段の絶対値演算器に８画素分のデータを入
力し、左右画像の輝度差の絶対値を計算する。すなわ
ち、右画素の輝度から対応する左画素の輝度を引き算
し、結果が負になった場合、演算命令を変えることによ
り、引く方と引かれる方を逆にして再び引き算を行なう
ことにより、絶対値の計算を行なう。従って、初段では
引き算を２回行なう場合がある。

【０１６７】次いで、初段を通過すると、２段目から４
段目までの第１ないし第３加算器で二つの同時入力デー
タを加算して出力する。そして、最終段の総和加算器で
二つの連続するデータを加え合わせて総和を計算し、必
要とする１６画素分のシティブロック距離Ｈを２クロッ
ク毎に最小・最大値検出部５０へ出力する。

【０１６８】次に、ステップS104へ進み、前記ステップ
S103で算出したシティブロック距離Ｈの最大値ＨMAX、
最小値ＨMINを検出する。前述したように、この最大値
ＨMAXの検出と最小値ＨMINの検出とは、互いに論理が逆
になることと、ずれ量を保存しないこと以外は、全く同
じであるため、以下、代表して最小値ＨMINの検出につ
いて説明する。

【０１６９】まず、最初に出力されてきたシティブロッ
ク距離Ｈ（ずれ量ｘ＝０）が、図１０に示す最小値検出
回路５１のＣラッチ５３を介して、演算器４６のＢレジ
スタ４６ｂに入力される。次のクロックで出力されてき
たシティブロック距離Ｈ（ずれ量δ＝１）は、Ｃラッチ
５３と演算器４６のＡレジスタ４６ａとに入れられ、演
算器４６では、同時に、Ｂレジスタ４６ｂとの比較演算
が始まる。

【０１７０】前記演算器４６での比較演算の結果、Ｂレ
ジスタ４６ｂの内容よりもＡレジスタ４６ａの内容の方
が小さければ、次のクロックのときに、Ｃラッチ５３の
内容（すなわちＡレジスタ４６ａの内容）がＢレジスタ
４６ｂに送られ、このときのずれ量δがＤラッチ５５に
保存される。このクロックで同時に、次のシティブロッ
ク距離Ｈ（ずれ量δ＝２）がＡレジスタ４６ａとＣラッ
チ５３に入れられ、再び比較演算が始まる。

【０１７１】このようにして、計算途中での最小値が常
にＢレジスタ４６ｂに、そのときのずれ量δがＤラッチ
５５に保存されながら、ずれ量δが１００になるまで計
算が続けられる。計算が終了すると（最後のシティブロ
ック距離Ｈが出力されてから１クロック後）、Ｂレジス
タ４６ｂとＤラッチ５５の内容はずれ量決定部６０に読
み込まれる。

【０１７２】この間に、前述したシティブロック距離計
算回路４５では次の小領域の初期値が読み込まれ、時間
の無駄を生じないようになっており、一つのシティブロ
ック距離Ｈを計算するのに、例えば４クロックかかる
が、パイプライン構造をとっているため、２クロック毎
に新たな計算結果が得られる。

【０１７３】そして、前記ステップ104でシティブロッ
ク距離Ｈの最小値ＨMIN、最大値ＨMAXが確定すると、ス
テップS105では、ずれ量決定部６０にて、前述した３つ
の条件がチェックされ、ずれ量ｘが決定される。

【０１７４】すなわち、図３３のタイミングチャートに
示すように、Ｂバス６２ｂを介して最小値ＨMINが演算
器６１のＢレジスタ７２にラッチされるとともに、この
Ｂレジスタ７２の値と比較されるしきい値ＨAがＡバス
６２ａを介してＡレジスタ７１にラッチされる。そして
ＡＬＵ７０で両者が比較され、しきい値ＨAよりも最小
値ＨMINの方が大きければ、スイッチ回路６５がリセッ
トされ、以後のチェックの如何に係わらず常に０が出力
されるようになる。

【０１７５】次に、Ａレジスタ７１に最大値ＨMAXがラ
ッチされ、このＡレジスタ７１にラッチされた最大値Ｈ
MAXとＢレジスタ７２に保存されている最小値ＨMINとの
差が計算されて、その結果がＦレジスタ７３に出力され
る。次のクロックでＡレジスタ７１にしきい値ＨBがラ
ッチされ、Ｆレジスタ７３の値と比較される。Ａレジス
タ７１にラッチされたしきい値ＨBよりもＦレジスタ７
３の内容の方が小さければ同様にスイッチ回路６５がリ
セットされる。

【０１７６】次のクロックからは、隣接画素間の輝度差
の計算が始まる。輝度データが保存されている２組のシ
フトレジスタ６４ａ，６４ｂは１０段構成であり、それ
ぞれ、シティブロック距離計算部４０の１，２ライン用
のシフトレジスタ４４ａと、３，４ライン用のシフトレ
ジスタ４４ｂの後段に接続されている。前記シフトレジ
スタ６４ａ，６４ｂの出力は最後の段とその２つ手前の
段から取り出され、それぞれが、Ａバス６２ａとＢバス
６２ｂとに出力される。

【０１７７】輝度差の計算が始まるとき、前記シフトレ
ジスタ６４ａ，６４ｂの各段には小領域中の各場所の輝
度データが保持されており、初めに前回の小領域の第４
行第１列の輝度データと、今回の小領域の第１行第１列
の輝度データとが、演算器６１のＡレジスタ７１とＢレ
ジスタ７２とにラッチされる。

【０１７８】そして、Ａレジスタ７１の内容とＢレジス
タ７２の内容の差の絶対値が計算され、結果がＦレジス
タ７３に保存される。次のクロックでＡレジスタ７１に
しきい値ＨCがラッチされ、Ｆレジスタ７３の値と比較
される。

【０１７９】前記演算器６１での比較結果、Ａレジスタ
の内容（しきい値ＨC）よりもＦレジスタ７３の内容
（輝度差の絶対値）のほうが大きければ、前記スイッチ
回路６５からずれ量ｘあるいは”０”が出力され、、Ａ
レジスタの内容よりもＦレジスタ７３の内容のほうが小
さければ”０”が出力されて、出力バッファメモリ６６
ａ，６６ｂの該当する小領域の第１行第１列に当たる位
置に書き込まれる。

【０１８０】前記演算器６１で隣接画素間の輝度差とし
きい値ＨCとの比較が行なわれている間に、シフトレジ
スタ６４ａ，６４ｂは１段シフトする。そして今度は、
前回の小領域の第４行第２列と、今回の小領域の第１行
第２列の輝度データに対して計算を始める。このように
して小領域の第１列、第２列に対し交互に計算を行なっ
た後、第３列、第４列に対して同様に計算を進める。

【０１８１】計算中は、シフトレジスタ６４ａ，６４ｂ
の最終段と最初の段がつながってリングレジスタになっ
ており、小領域全体を計算した後にシフトクロックが２
回追加されるとレジスタの内容が計算前の状態に戻り、
次の小領域の輝度データが転送され終わったときに、最
終段とその前の段に今回の小領域の第４行のデータが留
められる。

【０１８２】このように、ずれ量決定のための計算中に
次のデータをＡバス６２ａ，Ｂバス６２ｂに用意した
り、結果の書き込みを行なうため、計算に必要な２クロ
ックのみで一つのデータが処理される。この結果、初め
に行なう最小値ＨMIN、最大値ＨMAXのチェックを含めて
も、例えば４３クロックで全ての計算が終了し、一つの
小領域に対して、シティブロック距離Ｈの最小値ＨMI
N、最大値ＨMAXを求めるのに要する時間は充分に余裕が
あり、さらに機能を追加することも可能となっている。

【０１８３】そして、ずれ量ｘが決定されると、ステッ
プS106で、出力バッファメモリ６６ａ，６６ｂからデュ
アルポートメモリ９０へ、ずれ量ｘを距離分布情報とし
て出力し、イメージプロセッサ２０における処理が終了
する。

【０１８４】この出力バッファメモリ６６ａ，６６ｂ
は、前述した入力バッファメモリ４１ａ，４１ｂ，４２
ａ，４２ｂと同様、例えば４ライン分の容量があり、２
組の一方に書き込んでいる間にもう一方から前記デュア
ルポートメモリ９０へ距離分布情報を送り出す。

【０１８５】前記デュアルポートメモリ９０へ書き込ま
れた距離分布情報からは、ＣＣＤカメラ１１，１２の取
付け位置と焦点距離等のレンズパラメータとから、各画
素に対応する物体のＸＹＺ空間における３次元位置を算
出することができ、情報量の低下なく車外の対象物まで
の距離を正確に検出することができる。

【０１８６】ここで、イメージプロセッサ２０の全体の
タイミングについて、図３４に示すタイミングチャート
に従って説明する。

【０１８７】まず初めに、同期を取っている左右のＣＣ
Ｄカメラ１１ａ，１１ｂからのフィールド信号を０．１
秒毎（３画面に１画面の割合）に、画像メモリ３３ａ，
３３ｂに書き込む。

【０１８８】次に、取り込み終了信号を受けて、４ライ
ン毎のブロック転送が始まる。この転送は、右画像、左
画像、結果の距離分布像の順に３ブロック転送する。

【０１８９】この間に、一方の入出力バッファメモリに
対してずれ量δの計算が行われる。そして、ずれ量δの
計算時間を考慮し、所定時間待機してからもう一方の入
出力バッファメモリに対して転送を始める。

【０１９０】一つの右画像の４×４画素の小領域に対す
るシティブロック距離Ｈの計算は、左画像について１０
０画素ずらしながら計算するため、１００回行われる。
一つの領域のシティブロック距離Ｈが計算されている間
に、その前の領域のずれ量δが各チェックを経て距離分
布として出力される。

【０１９１】処理すべきライン数を２００とすると４ラ
イン分の処理を５０回繰り返すことになり、計算の開始
時に最初のデータを転送するための４ライン分の処理時
間、計算終了後に最後の結果を画像認識部に転送するた
めの４ライン分の処理時間と、計８ライン分の処理時間
がさらに必要となる。

【０１９２】最初の入力画像ラインの転送を開始してか
ら最後の距離分布を転送し終わるまでの時間は、実際の
回路動作の結果、０．０７６秒である。

【０１９３】一方、図３５及び図３６のフローチャート
は、マイクロプロセッサ１１０ａで実行される道路検出
処理であり、まず、ステップS201で、前回（Δｔｓｅｃ
前）の道路形状パラメータを読み込むと、次いで、ステ
ップS202へ進み、車速センサ８の出力信号Ｖ、舵角セン
サ１９の出力信号ηを読み込む。

【０１９４】次に、ステップS203へ進むと、前記ステッ
プS202で読み込んだ車速センサ８の出力信号と舵角セン
サ１９の出力信号ηを使ってΔｔ秒間の車輌１の位置を
算出し、ステップS204で、Δｔ秒後の車輌１の位置から
見た道路形状を推定して道路形状パラメータを修正す
る。

【０１９５】以上の道路形状推定処理が終わると、３次
元ウインドウ発生処理へ移行し、ステップS205で、道路
モデルの第１区間Ｒ1の左側の直線要素Ｌｄのパラメー
タ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を読み込むと、ステップS206で、
この直線要素Ｌｄを中心とする３次元ウインドウＷＤ3A
を設定する。

【０１９６】その後、ステップS207へ進み、前記ステッ
プS206で設定した３次元ウインドウＷＤ3Aから２次元画
像上での２次元ウインドウＷＤ2Aを設定し、次のステッ
プS208以降へ進む。

【０１９７】ステップS208〜ステップS217は、直線要素
検出処理であり、ステップS208で、２次元ウインドウＷ
Ｄ2A内のデータを読み込むと、ステップS209で、各デー
タの３次元位置を計算し、ステップS210で、距離Ｚの値
が３次元ウインドウＷＤ3Aの長さの範囲内にあるデータ
を選別する。

【０１９８】そして、ステップS211へ進み、先に推定し
た道路形状の直線要素Ｌｄと被写体の３次元位置を比較
してＸ方向、Ｙ方向の位置のずれ量ΔＸ、ΔＹを計算
し、ステップS212で、これらのずれ量ΔＸ，ΔＹが、３
次元ウインドウＷＤ3Aの幅、高さの範囲内にあるデータ
のみを選別し、他は除外する。

【０１９９】その後、ステップS213へ進み、前記ステッ
プS212で計算したＸ方向、Ｙ方向のずれ量ΔＸ，ΔＹに
応じて、そのデータの重み係数を決定し、各データに、
ずれ量ΔＸ，ΔＹに応じた重み係数を付加する。

【０２００】次に、ステップS214へ進むと、最小自乗法
を用いて水平方向（ＸＺ平面）および垂直方向（ＹＺ平
面）の直線式を導出し、パラメータ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
を求め、これを新しい直線要素Ｌｄの候補とする。

【０２０１】そして、ステップS215で、道路モデルの右
側のラインの直線要素Ｌｄの候補が求められたか否かを
調べ、その結果がＮＯの場合には、ステップS216で、右
側の直線要素Ｌｄのパラメータを読み込んで前述のステ
ップS206へ戻り、結果がＹＥＳの場合には、ステップS2
17へ進む。

【０２０２】ステップS217では、求めた直線要素Ｌｄの
候補が最終区間の右側のものであるか否かを調べ、最終
区間でない場合には、ステップS218で、次の区間の左側
の直線要素Ｌｄのパラメータを読み込んで、前述のステ
ップS206へ戻り、同様の処理を繰り返す。

【０２０３】一方、前記ステップS217で、求めた直線要
素Ｌｄの候補が最終区間の右側のものであり、道路モデ
ルを構成する全ての直線要素Ｌｄの候補を求め終えた場
合には、前記ステップS217からステップS219以降へ進
み、道路形状判定処理を実行する。

【０２０４】すなわち、ステップS219で、第１区間Ｒ1
の直線要素Ｌｄのパラメータを読み込むと、ステップS2
20で、左右の直線要素Ｌｄの水平方向の平行度を調べ
て、その妥当性を判定し、ステップS221で、左右の直線
要素Ｌｄの垂直方向の平行度を調べ、その妥当性を判定
する。

【０２０５】その後、ステップS222へ進み、前記ステッ
プS220,S221における判定の結果、左右いずれかの直線
要素が妥当でないと判定された場合、あるいは、道路上
の白線が破線状であったり、障害物に隠れて見えないた
めにデータが不足して、左右いずれかの直線要素の候補
がない場合に対し、検出された側の直線要素を車線の幅
だけ並行移動して代用することにより、欠落する直線要
素を補完し、ステップS223へ進む。

【０２０６】尚、左右両方の直線要素が無しの場合に
は、先に推定した道路形状の直線要素を代用する。

【０２０７】ステップS223では、最終区間か否かを調
べ、最終区間でない場合には、ステップS224で、次の区
間の左右の直線要素Ｌｄのパラメータを読み込んで前述
のステップS220へ戻り、最終区間の場合には、ステップ
S223からステップS225へ進んで、各直線要素Ｌｄのパラ
メータを出力用メモリに１１５へ書き込んで処理を終了
する。

【０２０８】次に、マイクロプロセッサ１１０ｂによる
物体認識処理について図３７及び図３８のフローチャー
トに従って説明する。この物体認識処理では、ステップ
S301で道路形状パラメータを読み込むと、ステップS302
で、イメージプロセッサ２０からの距離画像を格子状の
領域に区分し、ステップS303で、最初の領域のデータを
読み込む。

【０２０９】次に、ステップS304へ進んで、領域内の最
初のデータをセットすると、ステップS305で、被写体の
３次元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、すなわち距離と高さを算出
し、ステップS306で、距離Ｚに於ける道路表面の高さを
算出し、ステップS307で、道路面より上にあるデータを
選別する。

【０２１０】そして、ステップS308へ進んで最終データ
か否かを調べ、最終データでない場合、ステップS309で
領域内の次のデータをセットすると、前述のステップS3
05へ戻って処理を繰り返し、最終データの場合にはステ
ップS308からステップS310へ進む。

【０２１１】ステップS310〜ステップS315は、物体検出
処理であり、ステップS310で、ヒストグラムを作成する
と、ステップS311で、このヒストグラムの度数が判定値
以上で、かつ最大値となる区間を検出し、ヒストグラム
の度数が判定値以上で、かつ最大値となる区間が検出さ
れた場合、ステップS312で、その区間に物体が存在する
と判断し、その物体までの距離を検出する。

【０２１２】そして、ステップS313で、最終領域か否か
を調べ、最終領域でない場合には、ステップS314で、次
の領域のデータを読み込み、前述のステップS304へ戻っ
て同様の処理を続行し、最終領域である場合には、ステ
ップS315へ進み、各物体の距離と存在領域の検出を終了
し、ステップS316〜S318の３次元ウインドウ発生処理へ
進む。

【０２１３】ステップS316では、最初の物体のパラメー
タをセットし、次いで、ステップS317で、３次元ウイン
ドウＷＤ3Bの下端の高さ及び距離範囲を設定し、ステッ
プS318で、この３次元ウインドウＷＤ3Bに基づいて２次
元ウインドウＷＤ2B形状を算出してステップS319へ進
む。

【０２１４】ステップS319以下は、物体輪郭抽出処理で
あり、まず、ステップS319で、２次元ウインドウＷＤ2B
内のデータを読み出すと、ステップS320で、被写体の３
次元位置を算出し、ステップS321で、３次元ウインドウ
ＷＤ3B内に含まれるデータを選別して抽出する。

【０２１５】その後、ステップS322へ進み、前記ステッ
プS321で抽出したデータを２次元の画像上に投影する
と、ステップS323で、各データを線分で連結して輪郭像
を作成する。続いて、ステップS324で、物体の形状、寸
法、位置、速度を算出し、ステップS325で、道路の車線
と物体との位置関係を算出する。

【０２１６】そして、ステップS326で、最終物体か否か
を調べ、最終物体でない場合には、ステップS327で次の
物体のパラメータをセットして前述のステップS317へ戻
り、最終物体である場合には、ステップS328へ進んで、
先行車を含む各物体の位置、形状、速度、加速度、これ
らのデータから特定される先行車との車間距離及び相対
速度等のパラメータを出力用メモリ１１５に書き込み、
処理を終了する。

【０２１７】以上の処理により、前方に存在する先行車
が検出され、自車輌１との車間距離及び相対速度が算出
されると、画像処理・車間距離制御用コンピュータ１１
０で、図３９のスロットル制御処理と図４０のパーキン
グブレーキ制御処理のプログラムとが並列に所定時間毎
に実行される。

【０２１８】まず、スロットル制御処理では、ステップ
S401で、パーキングブレーキアクチュエータ６がＯＦＦ
か否かを調べ、パーキングブレーキアクチュエータ６が
ＯＮでパーキングブレーキ作動状態の場合、ステップS4
02へ分岐してスロットル開度Ｔsを全閉（Ｔs＝０．０）
としてステップS416へ進む。

【０２１９】一方、前記ステップS401で、パーキングブ
レーキアクチュエータ６がＯＦＦであり、パーキングブ
レーキ解除状態の場合には、前記ステップS401からステ
ップS403へ進み、自車輌１と先行車の状態、すなわち、
出力用メモリ１１５に記憶されている先行車との車間距
離Ｄr及び相対速度Ｖrの検出値、車速センサ８からの自
車輌１の速度Ｖeの検出値等を入力する。

【０２２０】次いで、ステップS404へ進み、入力したデ
ータから先行車が検出されていない場合あるいは自車輌
１の速度Ｖeが制限値（例えば１０ｋｍ／ｈ）より高い
場合に該当するか否かを調べ、該当する場合には、ステ
ップS405で、自車輌１の速度Ｖeが前記制限値（例えば
１０ｋｍ／ｈ）で一定となるスロットル開度Ｔsを計算
してステップS416へ進み、該当しない場合、すなわち、
先行車が検出されているときには、ステップS406で、先
行車の走行速度ＶQと目標車間距離Ｄsとを前述の（１
２），（１３）式により計算してステップS407へ進む。

【０２２１】ステップS407では、先行車の相対速度Ｖr
が正であるか負であるかを調べ、Ｖr＞０．０、すなわ
ち先行車が自車輌１から遠ざかって行く場合には、ステ
ップS408へ進み、現在の車間距離Ｄrが前述の（１４）
式によって計算される図２９の境界線Ｓ１上の車間距離
に対して大きいか否か、すなわち、図２９における境界
線Ｓ１の上側の領域Ｒ１に分類されるか、境界線Ｓ１の
下側の領域Ｒ３に分類されるかを判断する。そして、前
記ステップS408で、Ｄs−Ｖr2／（２×Ａａ）＜Ｄrの場
合には、ステップS409で、先行車の状態は領域Ｒ１に分
類されるとして前述の（１７），（１８）式によりスロ
ットル開度Ｔsを計算してステップS416へ進み、Ｄs−Ｖ
r2／（２×Ａａ）≧Ｄrの場合には、ステップS410で、
先行車の状態は領域Ｒ３に分類されるとしてスロットル
開度Ｔsを全閉（Ｔs＝０．０）としてステップS416へ進
む。

【０２２２】一方、前記ステップS407で、Ｖr≦０．
０、すなわち自車輌１が先行車に接近して行く場合に
は、前記ステップS407からステップS411へ分岐し、現在
の車間距離Ｄrが前述の（１５）式によって計算される
図２９の境界線Ｓ２上の車間距離に対して大きいか否
か、すなわち、図２９における境界線Ｓ２の上側の領域
Ｒ２に分類されるか、境界線Ｓ２の下側の領域Ｒ３に分
類されるかを判断する。

【０２２３】その結果、前記ステップS411で、Ｄs−Ｖr
2／（２×Ａｃ）＜Ｄrの場合には、ステップS412で、先
行車の状態は領域Ｒ２に分類されるとして前述の（１
６）式によりスロットル開度Ｔsを計算してステップS41
6へ進み、Ｄs−Ｖr2／（２×Ａｃ）≧Ｄrの場合には、
ステップS413で、先行車の状態は領域Ｒ３に分類される
としてスロットル開度Ｔsを全閉（Ｔs＝０．０）として
ステップS416へ進む。

【０２２４】そして、以上のステップS402,S405,S409,S
410,S412,S413のいずれかのステップからステップS416
へ進むと、該当するステップで計算されたスロットル開
度Ｔsをスロットルアクチュエータ３に出力し、プログ
ラムを抜ける。これにより、スロットルバルブ２が所定
の開度に制御される。

【０２２５】一方、以上のスロットル制御処理に対し、
図４０のパーキングブレーキ制御処理のプログラムが並
列に実行され、パーキングブレーキアクチュエータ６が
制御されるとともに先行車との車間距離の異常接近の可
能性が事前に検出され、異常接近の可能性がある場合に
は警報が発せられる。

【０２２６】このパーキングブレーキ制御処理では、ス
テップS501で、出力用メモリ１１５に記憶されている先
行車との車間距離Ｄr及び相対速度Ｖrの検出値、車速セ
ンサ８からの自車輌１の速度Ｖeの検出値等の自車輌１
と先行車の状態を入力し、次いで、ステップS502で、入
力したデータから先行車の走行速度ＶQ、必要車間距離
Ｄn、警報車間距離Ｄwを、それぞれ、前述の（１２），
（１９），（２０）式により計算すると、ステップS503
で、現在の車間距離Drが必要車間距離Ｄnより小さいか
否かを調べる。

【０２２７】前記ステップS503において、Ｄr＜Ｄnの場
合には、ステップS504で、パーキングブレーキアクチュ
エータ６をＯＮしてパーキングブレーキ５を作動させ、
自車輌１の減速あるいは停止を行ない、Ｄr≧Ｄnの場合
には、ステップS505で、パーキングブレーキアクチュエ
ータ６をＯＦＦしてパーキングブレーキ５を解除とす
る。

【０２２８】そして、前記ステップS504あるいは前記ス
テップS505からステップS506へ進み、現在の車間距離Ｄ
rと警報車間距離Ｄwを比較し、Ｄr≧Ｄwであり、自車輌
１が先行車に異常接近するおそれがない場合には、プロ
グラムを抜け、Ｄr＜Ｄwで、このままでは、自車輌１が
先行車に異常接近する可能性があるときには、ステップ
S507へ進んで、警報を発生してディスプレイ９に出力
し、前述したように、例えばディスプレイ９の位置表示
部９ｄを赤色で点灯して運転者に警告し、メインブレー
キの操作を促す。

【０２２９】図４１は本発明の第２実施例に係わり、車
間距離制御装置の全体構成図である。

【０２３０】本実施例の車輌５５０に搭載される車間距
離制御装置３００Ａは、前述の第１実施例に対し、パー
キングブレーキアクチュエータ６に代えて、フロントブ
レーキ５５２及びリヤブレーキ５５３からなるメインブ
レーキを駆動するブレーキアクチュエータ５５１を採用
するものである。

【０２３１】本実施例においては、パーキングブレーキ
５に係る構成・作用が、フロントブレーキ５５２及びリ
ヤブレーキ５５３に係る構成・作用となる他は、前述の
第１実施例と同様であり、より大きな減速度を発生する
ことができ、先行車への異常接近に対する対応能力をよ
り向上することができる。

【０２３２】図４２〜図４６は本発明の第３実施例に係
わり、図４２は車間距離制御装置の全体構成図、図４３
は車間距離制御装置の回路ブロック図、図４４はレーザ
ビームの走査方法を側面から示す説明図、図４５はレー
ザビームの走査方法を上面から示す説明図、図４６はレ
ーザレーダ測距ユニットで計測される立体物の２次元分
布を示す説明図である。

【０２３３】本実施例の車輌６００に搭載される車間距
離制御装置３００Ｂは、図４２に示すように、前述の第
１実施例に対し、ステレオ光学系１０及び画像処理ユニ
ット１００に代えて、レーザ投光ユニット６０１及びレ
ーザ・レーダ測距ユニット６１０を先行車検出手段とし
て採用するものであり、他の構成は前述の第１実施例と
同様である。

【０２３４】前記レーザ・レーダ測距ユニット６１０
は、レーザビームを投射し、このレーザビームが物体に
当たって反射してくる光を受光し、この所要時間から物
体までの距離を測定するものであり、周知の装置を適用
することができ、前記レーザ・レーダ測距ユニット６１
０によって得られる立体物の２次元分布の位置情報を前
述の第１実施例と同様の方法で処理し、車間距離を制御
することができる。

【０２３５】すなわち、本実施例では、レーザビームの
投射・受光と左右方向への走査機能を有するレーザ投光
ユニット６０１が車輌６００の前部に取り付けられてお
り、図４３に示すように、レーザ・レーダ測距ユニット
６１０は、レーザビームの投光受光の所要時間から物体
までの距離を計算し、また、レーザビームを走査する方
向から物体の２次元の位置を計算する距離検出回路６２
０ａ、検出された物体の２次元の位置を書き込む２次元
分布メモリ６２０ｂからなる測距回路６２０に、第１実
施例の画像処理・車間距離制御用コンピュータ１１０が
接続されて構成され、前記２次元分布メモリ６２０ｂに
書き込まれた２次元分布情報から先行車を検出し、その
車間距離及び相対速度が算出される。

【０２３６】図４４に示すように、前記レーザ投光ユニ
ット６０１からはレーザビームが水平に投射され、道路
表面より高い位置にある立体物のみが検出される。ま
た、図４５に示すように、レーザビームは左右方向に走
査され、所定の走査範囲で一定の間隔毎にレーザビーム
が投光・受光されて距離を検出する動作が繰り返され、
立体物の２次元分布が計測される。

【０２３７】例えば、前方に他の車輌がある状況を前記
レーザ・レーダ測距ユニット６１０で計測すると、図４
６に示すような立体物の２次元分布のデータが得られ
る。従って、これらのデータに対し、第１実施例と同様
の物体検出処理を行なうことにより先行車を検出し、そ
の車間距離及び相対速度を算出することができる。

【０２３８】本実施例においても、前述の第１、第２実
施例と同様、渋滞走行時等において繁雑なブレーキ、ア
クセル操作の繰返しから運転者を開放して運転者の負担
を大幅に軽減することができる。

【０２３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、検
出した先行車と自車輌との車間距離及び自車輌に対する
先行車の相対速度を算出し、自車輌の速度に基づいて目
標車間距離を設定し、前記車間距離及び相対速度から先
行車の状態が自車輌の速度を制御する速度制御モードの
いずれに該当するかを判断し、該当する速度制御モード
に応じてエンジンのスロットルバルブを駆動するアクチ
ュエータとブレーキを駆動するアクチュエータとを制御
することにより、先行車との車間距離を目標車間距離に
保つため、渋滞時などにおける頻繁なアクセルやブレー
キの操作から運転者を開放し、自動的に先行車との車間
距離を一定に保って運転者の負担を軽減することができ
る。

【０２４０】また、該当する速度制御モードに応じた自
車輌の制御状態を運転者に報知し、さらに、先行車との
車間距離が自車輌を減速させたときの減速度から推定し
た所定時間経過後の車間距離よりも小さいとき警報を出
力するため、運転者の状況把握を容易にするとともに、
万一のブレーキ操作に十分な時間的余裕を与えることが
でき、安全性を向上することができる等優れた効果が得
られる。

【０２４１】また、アクチュエータにより駆動されるブ
レーキとしてパーキングブレーキを、採用することで、
車輌の安全維持に必要な重要保安部品の設計変更を要す
ることなく、既存のパーキングブレーキを用いてコスト
の増大を最小限に押えつつ高い信頼性を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１〜図４０は本発明の第１実施例に係り、図
１は車間距離制御装置の全体構成図

【図２】車間距離制御装置の回路ブロック図

【図３】パーキングブレーキアクチュエータ周辺の構成
を示す説明図

【図４】ディスプレイの画面を示す説明図

【図５】他のディスプレイユニットの外観を示す説明図

【図６】車輌の正面図

【図７】カメラと被写体との関係を示す説明図

【図８】イメージプロセッサの詳細回路図

【図９】シティブロック距離計算回路の説明図

【図１０】最小値検出回路のブロック図

【図１１】車載のＣＣＤカメラで撮像した画像の例を示
す説明図

【図１２】距離画像の例を示す説明図

【図１３】車輌の上面図

【図１４】車輌の側面図

【図１５】画像処理・車間距離制御用コンピュータの機
能ブロック図

【図１６】道路モデルの例を示す説明図

【図１７】３次元ウインドウの形状を示す説明図

【図１８】２次元ウインドウの形状を示す説明図

【図１９】直線要素とデータのずれ量を示す説明図

【図２０】ずれ量と重み係数の関係を示す説明図

【図２１】検出した道路形状の例を示す説明図

【図２２】画像の区分方法を示す説明図

【図２３】検出物体とヒストグラムの関係を示す説明図

【図２４】物体の存在領域の検出結果と検出距離の例を
示す説明図

【図２５】物体検出用の３次元ウインドウの形状を示す
説明図

【図２６】物体検出用の２次元ウインドウの形状を示す
説明図

【図２７】物体の輪郭を構成するデータの例を示す説明
図

【図２８】物体の輪郭像と検出された外径寸法の例を示
す説明図

【図２９】スロットル開度決定の概念を示す説明図

【図３０】イメージプロセッサの動作を示すフローチャ
ート

【図３１】シフトレジスタ内の保存順序を示す説明図

【図３２】シティブロック距離計算回路の動作を示すタ
イミングチャート

【図３３】ずれ量決定部の動作を示すタイミングチャー
ト

【図３４】イメージプロセッサの動作を示すタイミング
チャート

【図３５】道路検出処理のフローチャート

【図３６】道路検出処理のフローチャート（続き）

【図３７】物体検出処理のフローチャート

【図３８】物体検出処理のフローチャート（続き）

【図３９】スロットル制御処理のフローチャート

【図４０】パーキングブレーキ制御処理のフローチャー
ト

【図４１】本発明の第２実施例に係わり、車間距離制御
装置の全体構成図

【図４２】図４２〜図４６は本発明の第３実施例に係わ
り、図４２は車間距離制御装置の全体構成図

【図４３】車間距離制御装置の回路ブロック図

【図４４】レーザビームの走査方法を側面から示す説明
図

【図４５】レーザビームの走査方法を上面から示す説明
図

【図４６】レーザ・レーダ測距ユニットで計測される立
体物の２次元分布を示す説明図

【符号の説明】

９ ディスプレイ（報知手段） １０ ステレオ光学系（先行車検出手段） １００ 画像処理ユニット（先行車検出手段） ２００ 車間距離制御ユニット（車間距離制御手段、警
報出力手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ 7740−3Ｈ // Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｊ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自車輌の進行方向に存在する先行車を検
   出し、先行車と自車輌との車間距離及び自車輌に対する
   先行車の相対速度を算出する先行車検出手段と、 自車輌の速度に基づいて目標車間距離を設定し、前記先
   行車検出手段で算出した車間距離及び相対速度から先行
   車の状態が自車輌の速度を制御する速度制御モードのい
   ずれに該当するかを判断し、該当する速度制御モードに
   応じてエンジンのスロットルバルブを駆動するアクチュ
   エータとブレーキを駆動するアクチュエータとを制御す
   ることにより、先行車との車間距離を前記目標車間距離
   に保つ車間距離制御手段とを備えたことを特徴とする車
   間距離制御装置。
2. 【請求項２】 前記車間距離制御手段による速度制御モ
   ードに応じた自車輌の制御状態を運転者に報知する報知
   手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の車間距離
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記先行車検出手段で算出した先行車と
   の車間距離が自車輌を減速させたときの減速度から推定
   した所定時間経過後の車間距離よりも小さいとき、警報
   を出力する警報出力手段を備えたことを特徴とする請求
   項１記載の車間距離制御装置。
4. 【請求項４】 前記ブレーキはパーキングブレーキを用
   いることを特徴とする請求項１記載の車間距離制御装
   置。