JPH0845000A - 車間距離制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 先行車との車間距離を一定に保つ上で車輌の
様々な走行状況変化にすばやく応答して良好な制御性能
を得、運転者の負担を軽減して安全性を向上する。 【構成】 車間距離制御部２００では、自車輌１の走行
速度から適切な車間距離の目標値を設定し、画像処理部
１００で算出した先行車との車間距離及び相対速度に基
づいて速度制御モードの判断を行ない、設定加速度ある
いは設定減速度を発生させるエンジン出力を走行速度及
びエンジン回転数に基づいて算出する。そして、算出し
たエンジン出力とエンジン回転数とからスロットル開度
を求め、求めたスロットル開度となるようスロットルア
クチュエータ３を駆動して加速・減速を行ない、車間距
離を目標値に保つ。すなわち、エンジン回転数、トル
ク、スロットル開度の間のエンジン固有の関係からスロ
ットル開度をきめ細かく制御することにより、走行状況
変化にすばやく応答して良好な制御性能を実現し、運転
者の負担を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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、自動車等の車輌においては、走
行中に運転者が操作スイッチ等によって希望の車速をセ
ットすると、その速度を記憶し、アクセルペダルを踏ま
なくとも車輌を自動的に一定速度で走行させる定速走行
制御装置が普及しており、高速道路を長時間走行する場
合等に、運転者の疲労を軽減することができる。

【０００３】このような定速走行制御装置では、前方に
遅い車輌がいると、運転者が定速走行の操作スイッチや
ブレーキ等を操作して減速を行なわなければならず、先
行車の少ない状況以外では有効性を十分に発揮すること
ができないという問題があった。

【０００４】このため、最近では、先行車を検出して車
間距離を制御する技術が開発されており、例えば、特開
昭６４−６６７１２号公報には、 画像認識によって先
行車を検出し、計測した先行車との相対速度及び車間距
離に基づいてスロットル弁を漸開、保持、漸閉のいずれ
かで制御して目標車速にすることで、車間距離を目標車
間距離に制御する技術が開示されている。

【０００５】また、特開平２−２９９９３６号公報に
は、レーザ・レーダによって先行車を検出し、計測した
車間距離と自車輌の速度から演算した安全車間距離との
差に基づいて目標スロットル開度を計算した後、スロッ
トル開度信号を時間的に平滑化してスロットルアクチュ
エータに出力し、加減速を行なって車間距離を安全に保
つ技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車間距離を
目標車間距離あるいは安全車間距離とする従来の技術に
おいては、スロットルバルブをＯＮ，ＯＦＦ的に制御す
ることによってのみ速度制御を行なっており、運転者の
不快感を除去するためスロットル開度の急激な変化を緩
和する処理を行なう場合においても、基本的には、同様
に、スロットルバルブのＯＮ，ＯＦＦにより、速度制御
を行なっている。

【０００７】しかしながら、エンジンの特性上、エンジ
ン回転数、トルク、スロットル開度の間には、複雑な関
係があり、例えば、低速走行時のエンジン回転数が低い
状態では、スロットル開度の僅かな変化でトルクが大き
く変化し、また、高速走行時のエンジン回転数が高い状
態では、スロットル開度の変化に対してトルクの変化が
小さくなる。

【０００８】このため、スロットルバルブをＯＮ，ＯＦ
Ｆ的に制御するのみでは、低速走行時に車輌が唐突な挙
動を発生し易くなって良好な性能が得られないばかりで
なく、高速走行時に車輌の挙動が緩慢になってしまう傾
向があり、先行車が急に減速した場合等のように、極め
て速い応答性を要求されるような状況を含む様々な走行
状態に対応することが困難となる。

【０００９】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、先行車との車間距離を一定に保つ上で車輌の様々な
走行状況変化にすばやく応答して良好な制御性能が得ら
れ、運転者の負担を軽減して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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、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、前記先行車検出手段で算出した車間
距離及び相対速度に基づき自車輌と先行車との車間距離
を目標車間距離にするための速度制御モードを判断して
自車輌の走行速度を制御する際、自車輌の走行速度及び
エンジン回転数に基づいて、前記速度制御モードにおけ
る設定加速度あるいは設定減速度を発生させるエンジン
出力を算出し、このエンジン出力とエンジン回転数とか
ら求めたスロットル開度となるよう、スロットルバルブ
に連設したアクチュエータを駆動する車間距離制御手段
とを備えたものである。

【００１１】

【作用】本発明では、先行車検出手段によって先行車を
検出すると、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、この車間距離及び相
対速度に基づいて車間距離制御手段で速度制御モードを
判断する。そして、判断した速度制御モードにおける設
定加速度あるいは設定減速度を発生させるエンジン出力
を、自車輌の走行速度及びエンジン回転数に基づいて算
出し、この算出したエンジン出力とエンジン回転数とか
らスロットル開度を求め、求めたスロットル開度となる
よう、スロットルバルブに連設したアクチュエータを駆
動することにより、自車輌と先行車との車間距離を目標
車間距離に制御する。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図１〜図４１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はディスプレイの
画面を示す説明図、図４は車輌の正面図、図５はカメラ
と被写体との関係を示す説明図、図６はイメージプロセ
ッサの詳細回路図、図７はシティブロック距離計算回路
の説明図、図８は最小値検出回路のブロック図、図９は
車載のＣＣＤカメラで撮像した画像の例を示す説明図、
図１０は距離画像の例を示す説明図、図１１は車輌の上
面図、図１２は車輌の側面図、図１３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１４は道
路モデルの例を示す説明図、図１５は３次元ウインドウ
の形状を示す説明図、図１６は２次元ウインドウの形状
を示す説明図、図１７は直線要素とデータのずれ量を示
す説明図、図１８はずれ量と重み係数の関係を示す説明
図、図１９は検出した道路形状の例を示す説明図、図２
０は画像の区分方法を示す説明図、図２１は検出物体と
ヒストグラムの関係を示す説明図、図２２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２３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
２４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２５は物体の輪郭を構成するデータの例を示す説
明図、図２６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２７は速度制御モード判断の概念を示
す説明図、図２８はエンジンのトルク特性を示す説明
図、図２９は速度制御の効果を示す説明図、図３０は警
報判断の説明図、図３１はイメージプロセッサの動作を
示すフローチャート、図３２はシフトレジスタ内の保存
順序を示す説明図、図３３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３４はずれ量決
定部の動作を示すタイミングチャート、図３５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３６
及び図３７は道路検出処理のフローチャート、図３８及
び図３９は物体検出処理のフローチャート、図４０は速
度制御処理のフローチャート、図４１は警報出力処理の
フローチャートである。

【００１４】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及び画像処理部１００と、この
画像処理部１００で算出した車間距離及び相対速度に基
づき自車輌と先行車との車間距離を目標車間距離にする
ための速度制御モードを判断して自車輌の走行速度を制
御する際、自車輌の走行速度及びエンジン回転数に基づ
いて、前記速度制御モードにおける設定加速度あるいは
設定減速度を発生させるエンジン出力を算出し、このエ
ンジン出力とエンジン回転数とから求めたスロットル開
度となるよう、エンジン（図示せず）のスロットルバル
ブ２に連設したスロットルアクチュエータ３を駆動する
車間距離制御手段としての機能を実現する車間距離制御
部２００とが備えられており、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、定速走行時における先行車と
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。

【００１５】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、前
記画像処理部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
検出した後、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４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算出す
る。

【００１６】また、前記車間距離制御部２００には、前
記スロットルアクチュエータ３、前記車速センサ４、エ
ンジン回転数センサ５、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等が接続されており、
前記車速センサ４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て速度制御モードを判断
し、この速度モードに応じたスロットル開度を決定して
対応する信号を前記スロットルアクチュエータ３に出力
する。

【００１７】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速度制御が行なわれる。この場
合、例えば、先行車が急ブレーキをかけて先行車に異常
接近する等の異常事態発生に対処するため、前記車間距
離制御部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、図示しないブレーキの操作を促す。

【００１８】前記ディスプレイ９の画面には、図３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、後述するモード設定スイッチから規定の信
号が入力されると、クルーズモードが選択され、前記モ
ード表示部９ｂの”クルーズ”の表示が点灯するように
なっている。

【００１９】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、クルー
ズモードが選択されると、図３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は例えば黄色で点灯され、また、衝
突の可能性がある場合には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。

【００２０】尚、簡易的には、前記ディスプレイ９に代
えて、例えば、複数のランプを配設した表示器を採用し
ても良く、先行車が検出されていない状態、前記スロッ
トルアクチュエータ３が作動している状態、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等の
表示内容を区別するようにしても良い。また、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
警報でも良い。

【００２１】次に、前記画像処理部１００及び前記車間
距離制御部２００の具体的なハードウエア構成を図２に
基づいて説明する。

【００２２】まず、前記画像処理部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
成されており、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。

【００２３】前記画像処理部１００及び車間距離制御部
２００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。

【００２４】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と、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２０
ｂとから構成されている。

【００２５】また、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１１
０ｂ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１１
１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。

【００２６】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、センサ・スイッチ類からの信号を入力
するとともに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。

【００２７】前記Ｉ／Ｏインターフェース回路１１７に
接続されるセンサ・スイッチ類としては、前記車速セン
サ４、前記エンジン回転数センサ５、ステアリングの操
舵角を検出する舵角センサ６、ＡＤＡにおける各モード
を選択するモード設定スイッチ７、前記スロットルバル
ブ２の開度を検出するスロットル開度センサ８等があ
り、また、アクチェータとしては前記スロットルアクチ
ュエータ３がある。尚、前記モード設定スイッチ７によ
って”クルーズ”モードを選択した場合、本装置に図示
しない既存の定速走行制御装置を連動させることが可能
であり、前方に先行車が検出されない場合、既存の定速
走行制御装置による通常の定速走行制御を行なわせるこ
とができる。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】まず、前記イメージプロセッサ２０に接続
される前記ステレオ光学系１０について説明すると、こ
のステレオ光学系１０を構成する左右１組のカメラは、
図４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１
１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，１
２ｂ（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，１
１ｂの内側に一定の間隔をもって取り付けられている。

【００３２】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。

【００３３】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と遠距離用ＣＣＤカメラ１１とで前方１０
ｍから２０ｍ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。

【００３４】以下に、イメージプロセッサ２０による距
離の算出方法を、遠距離用ＣＣＤカメラ１１を例に説明
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。尚、本実施例では、高
速道路等での定速走行時に先行車との車間距離を求める
ため、遠距離用ＣＣＤカメラ１１を用いる。

【００３５】すなわち、図５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。

【００３６】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。

【００３７】 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。

【００３８】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。

【００３９】 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。

【００４０】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。

【００４１】前記イメージプロセッサ２０の回路詳細
は、図６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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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７
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７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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】図８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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】（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。

【００６０】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
９に示すように、立体物を撮像した画像（図９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１０のような画像となる。

【００６１】図１０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９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１０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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】すなわち、図１１及び図１２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。

【００６５】 Ｙ＝ＣＨ−Ｚ×ＰＷ×（ｊ−ＪＶ） … （３） Ｘ＝ｒ／２＋Ｚ×ＰＷ×（ｉ−ＩＶ） … （４） 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 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。

【００６６】 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。

【００６７】図１３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。

【００６８】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１３２、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１４１、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１６０の機能
は、目標車間距離設定部１６１、速度制御設定部１６
２、スロットル制御部１６３、警報判断部１６４に細分
される。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】図１４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。

【００７３】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。

【００７４】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
４、舵角センサ６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。

【００７５】すなわち、車速センサ４の出力信号に基づ
く車速をＶｅ（単位；ｍ／ｓｅｃ）、ステアリングコラ
ムに取り付けた舵角センサ６の出力信号に基づく操舵角
をη（単位；ｒａｄ）とすると、Δｔ秒間の車輌１の前
進量ΔＺ（単位；ｍ）と回転角（ヨー角）Δθ（単位；
ｒａｄ）は、一般に次式で概算できる。

【００７６】 ΔＺ＝Ｖｅ×Δｔ … （７） Δθ＝ΔＺ×ｔａｎ（η／ｒｓ）×１／ｗｂ … （８） 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 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。

【００７７】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１５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１６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１６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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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１７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。

【００８５】前記重み係数は、図１８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。

【００８６】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。

【００８７】 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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】図１９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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】図２０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１０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ＡＲ
1〜ＡＲ33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。

【００９７】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。

【００９８】 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。

【００９９】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２１は先行車輌４００を検出物体とす
るヒストグラムである。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】図２２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。

【０１１１】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
２３に示すような３次元空間で、検出物体（先行車輌）
４００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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】図２４は、先に図２２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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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２５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
６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２６においては、
幅１．７ｍ、高さ１．３ｍの物体と判別できる。

【０１１９】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４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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】前記車間距離制御部１６０では、スロット
ルアクチュエータ３を制御して先行車との車間距離を一
定に保つとともに、先行車への異常接近の可能性を予測
し、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。

【０１２３】前記目標車間距離設定部１６１では、ま
ず、車速センサ４から自車輌１の走行速度Ｖｅを入力
し、目標とする車間距離Ｄｓを計算する。この目標車間
距離Ｄｓは、速度Ｖｅでの走行状態からブレーキを作動
させて停止するまでの制動距離、運転者や車輌の応答遅
れ時間等を考慮して決定する。

【０１２４】前記速度制御設定部１６２では、前記目標
車間距離設定部１６１で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、自車輌と先行車との相
対速度Ｖｒから、自車輌１の速度を制御すべきモード
が、加速モード、減速モード、速度保持モード等の速度
制御モードのいずれに該当するかを判断し、該当する速
度制御モードでのスロットルバルブ２の開度を決定す
る。

【０１２５】速度制御モードの判断は、概念的には、図
２７に示すように、縦軸を先行車との車間距離Ｄｒ、横
軸を相対速度Ｖｒとする領域Ｒ１，…，Ｒ５のいずれに
先行車との車間距離及び相対速度が分類されるかによっ
て行ない、自車輌と先行車との相対速度が０の目標車間
距離Ｄｓを中心として、車間距離の設定値Ｄｓ1〜Ｄｓ
4、相対速度の設定値Ｖｒｓ1〜Ｖｒｓ4の矩形範囲の領
域Ｒ４が、目標とする状態、すなわち、車間距離Ｄｒ及
び相対速度Ｖｒの計測誤差等を考慮して目標車間距離Ｄ
ｓ且つ相対速度０ｍ／ｓの点に許容誤差を加えた範囲と
して設定され、この領域Ｒ４内に先行車との車間距離Ｄ
ｒ及び相対速度Ｖｒがあるときには、速度保持モードと
判断される。

【０１２６】また、前記領域Ｒ４の左下部分に設定され
る領域Ｒ１に先行車が分類される場合、減速モードと判
断され、前記領域Ｒ４の右上部分に設定される領域Ｒ２
に先行車が分類される場合には、目標速度追従を行なう
モードと判定される。前記領域Ｒ１と前記領域Ｒ２の間
に設定される領域Ｒ３では、目標速度追従において加速
を禁止し、代わりに速度保持を行なうモードと判断され
る。さらに、先行車の検出限界距離（例えば８０ｍ〜１
６０ｍ程度）以上の領域Ｒ５では、通常走行モード（既
存の定速走行装置が連動されている場合には定速走行モ
ード、既存の定速走行装置が連動されていない場合に
は、運転者のアクセル操作に応じた通常の速度制御モー
ド）と判断される。

【０１２７】尚、後述するように、領域Ｒ１〜３の境界
は、実際には図２７に示すような２次元的な領域として
設定されるのではなく、最小車間距離Ｄｍｉｎあるいは
最大車間距離Ｄｍａｘが車間距離の設定値Ｄｓ1、Ｄｓ
2，Ｄｓ3，Ｄｓ4（Ｄｓ1＞Ｄｓ2＞Ｄｓ3＞Ｄｓ4）に対
してどのような関係にあるかによって決定される。最小
車間距離Ｄｍｉｎとは、先行車の相対速度が負（先行車
が接近してくる状態）の状態で減速した場合に、先行車
と最も接近する時の車間距離であり、最大車間距離Ｄｍ
ａｘとは、相対速度が正の状態（先行車が遠ざかって行
く状態）で加速して先行車を追いかけ、先行車が一定の
速度を保持すると仮定した場合に、先行車と最も離れる
時の車間距離である。

【０１２８】次に、各モードにおけるスロットル開度
を、各モードでの加減速度を発生させるために必要なエ
ンジン出力から決定する。この場合、加速モードにおけ
る加速度Ａａ（単位；ｍ／ｓ²）は、運転者の乗り心地
を重視して一定値（例えば、０．５ｍ／ｓ²）とし、同
様に、減速モードにおける減速度Ａｃ（単位；ｍ／
ｓ²）も、高速走行における変速機の選択がトップある
いはオーバードライブであるとしてスロットルバルブ２
を設定開度に固定した場合の一定値（例えば、−０．５
ｍ／ｓ²）とする。従って、ここでは、一定の加速度Ａ
ａを目標加速度として、加速モードにおける目標加速度
Ａａを発生させるためのスロットル開度を求めることに
なる。

【０１２９】この加速モードにおけるスロットル開度を
決定するには、まず、自車の現在の速度Ｖｅ（単位；ｍ
／ｓ）における走行抵抗Ｆｄ（単位；Ｎ）を考慮する。
一般に、自動車の走行抵抗は、空気抵抗やタイヤの摩擦
抵抗等によって発生するもので、風の強さや路面の状況
等によって多少の影響を受けるものであるが、このよう
な影響は無視し、その車種によって特有（固有）の標準
的な値（メーカ公表値）を使用しても十分な精度が得ら
れる。

【０１３０】この走行抵抗Ｆｄの標準的な値は、速度Ｖ
ｅに対して以下の（１２）式のような２次式で近似でき
る。

【０１３１】 Ｆｄ＝Ｋｆ1×Ｖｅ²＋Ｋｆ2×Ｖｅ＋Ｋｆ3 … （１２） 前記（１２）式における各係数Ｋｆ1，Ｋｆ2，Ｋｆ3
は、車種毎に固有な値であり、本装置を搭載する車種毎
に予め設定しておく必要があるが、例えば、Ｋｆ1＝
０．４、Ｋｆ2＝２．０、Ｋｆ3＝１５０．０程度の値で
ある。Ｖｅ＝２８ｍ／ｓ（約１００ｋｍ／ｈ）での走行
抵抗を求めると、約５００Ｎ（５３ｋｇｆ）となる。

【０１３２】一方、目標加速度Ａａを発生するのに必要
なエンジンの動力Ｐｅ（単位；ｋｗ）は、運動に関する
一般的な式を変形した以下の（１３）式で求めることが
できる。

【０１３３】 Ｐｅ＝（Ａａ×Ｗｅ＋Ｆｄ）×Ｖｅ×１／Ｋｅ×１０^-3 … （１３） 前記（１３）式におけるＫｅは、トランスミッションや
駆動系の動力伝達効率で車種に固有の値であり、通常、
Ｋｅ＝０．９０〜０．９５程度である。また、Ｗｅは車
輌の全体の重量（単位；ｋｇ）であり、乗員数や荷物の
積載状態によって変わるが、ここでは通常時の値で一定
としても精度は十分に確保される。前記（１３）式の括
弧内の第１項Ａａ×Ｗｅは、車輌を加速するのに必要な
動力、第２項は走行抵抗に消費される動力である。

【０１３４】次に、前記（１３）式から導かれるエンジ
ン動力Ｐｅをエンジンが出力するために必要なトルクＴ
ｅ（単位；Ｎ・ｍ）を、エンジン回転数Ｎｅ（単位；ｒ
／ｓｅｃ）に基づいて求める。このトルクＴｅは、以下
の（１４）式のような運動の一般式から計算することが
できる。

【０１３５】 Ｔｅ＝（Ｐｅ×１０³）／（２×π×Ｎｅ） … （１４） このエンジンのトルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの間
の関係は、スロットル開度Ｔｈに依存し、図２８に示す
ように、これら、トルクＴｅ、エンジン回転数Ｎｅ、ス
ロットル開度Ｔｈの間には、エンジンの設計条件等によ
って固有な関係すなわちトルク特性がある。

【０１３６】よって、図２８上で、エンジン回転数セン
サ５からの信号に基づくエンジン回転数Ｎｅ及び前記
（１４）式によって求めたトルクＴｅに対するスロット
ル開度Ｔｈの値を読めば、その値が目標とするスロット
ル開度となる。このため、画像処理・車間距離制御用コ
ンピュータ１１０には、図２８のようなトルク特性を数
値マップ化したデータがＲＯＭ１１３に記憶されてお
り、エンジン回転数ＮｅとトルクＴｅに対応するスロッ
トル開度Ｔｈの値を読み出すことで、目標とする値を求
めることができる。

【０１３７】前記スロットル制御部１６３では、先行車
が検出されて、領域Ｒ１〜Ｒ４に分類される場合、前記
速度制御設定部１６２で求めたスロットル開度Ｔｈを制
御目標値として、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に制御信号を出力
し、スロットルバルブ２の開度が、この制御目標値と一
致するよう、スロットル開度センサ８からの信号に基づ
いてフィードバック制御する。

【０１３８】このように、本発明では、エンジン回転数
Ｎｅ、エンジン出力（トルクＴｅ）、スロットル開度Ｔ
ｈの間のエンジン固有の関係から、きめ細かくスロット
ル開度を制御するため、従来のようにスロットルバルブ
をＯＮ，ＯＦＦ的に制御することによって低速走行時に
車輌の唐突な挙動を発生することがなく、高速走行時に
は走行状況変化にすばやく応答して良好な制御性能を得
ることができる。

【０１３９】尚、スロットル開度を制御した結果として
エンジン回転数が変化するが、以上の処理は、エンジン
回転数の変化速度に対して十分に速いサイクルで実行さ
れ、瞬時、瞬時におけるエンジン回転数に適したスロッ
トル開度を維持することができるようになっている。

【０１４０】また、自車輌１に自動変速機を搭載してい
る場合、スロットル開度を制御した結果として、変速機
のギヤ比が自動的に変わってしまう可能性があるが、ス
ロットル開度を決定するための前述の（１２）〜（１
４）式においては、ギヤ比に関係する項が無いため、ギ
ヤ比に関係なく最適なスロットル開度に制御することが
できる。

【０１４１】そして、先行車が検出されて領域Ｒ１に分
類される場合には、スロットルバルブ２を全閉にして減
速を行ない、また、先行車が領域Ｒ２に分類される場合
には、自車輌１の速度Ｖｅと目標速度Ｖsとを比較し、
速度Ｖｅが低い場合には、加速度Ａａを発生するような
スロットル開度Ｔｈに制御し、Ｖｅ≒Ｖsの場合には、
そのときのスロットルバルブ２の開度を保持して速度を
保持し、速度Ｖｅが高い場合にはスロットルバルブ２を
設定開度に固定して減速を行なう目標速度追従モードと
なる。

【０１４２】また、先行車が領域Ｒ３に分類される場合
には、前記目標速度追従における加速を禁止して代わり
に速度保持を行なうことにより、減速域である領域Ｒ１
と加速域である領域Ｒ２との間のスロットルバルブ２の
急激な開度変化を回避し、運転者に違和感を与えないよ
うにする。

【０１４３】例えば、遠方に遅い先行車が一定速度で走
行している状況を想定して、各領域毎の速度制御につい
て説明すると、この先行車は、車間距離Ｄｒが大、相対
速度Ｖｒが負であり、図２９において点Ａ1で示され
る。この時点では、先行車は検出されないため、領域Ｒ
５に分類され、自車輌１は通常の走行制御となる。

【０１４４】やがて、先行車が接近して来て検出限界以
内に入ると、先行車と車間距離Ｄｒ及び相対速度Ｖｒが
算出され、先行車は点Ｂ1に位置し、領域Ｒ１に分類さ
れるようになる。この領域Ｒ１内では、スロットルバル
ブ２を閉じて減速を行なう。すると、先行車の状態は、
点Ｂ1から破線のような軌跡を通って、点Ｃ1に至る。こ
こで、自車輌１の減速度Ａｃは、例えば−０．５ｍ／ｓ
²程度と低いため、車間距離Ｄｒが目標車間距離Ｄｓを
越えて接近してしまう。従って、減速状態を点Ｄ1に至
るまで続け、点Ｄ1で領域Ｒ３に入ると、減速を止め、
速度を保持する。

【０１４５】その結果、相対速度Ｖｒはそのままで、車
間距離Ｄｒのみが増加することになり、先行車が点Ｅ1
に至って領域Ｒ２に入ると、加速を行なう。これによ
り、相対速度Ｖｒが減少し、車間距離Ｄｒも目標車間距
離Ｄｓに近づいて行き、点Ｆ1で領域Ｒ４に入る。

【０１４６】また、別の例として先行車が点Ａ2の状態
にある場合を想定する。この場合は相対速度Ｖｒが小さ
く、先行車がゆっくりと接近して来る状況であるが、先
行車が点Ｂ2の位置に至り、車間距離Ｄｒ、相対速度Ｖ
ｒが計測されると、先行車は領域Ｒ３に分類される。領
域Ｒ３では、自車輌１の速度Ｖｅが目標速度Ｖsに達し
ている場合、そのまま速度保持される。

【０１４７】やがて、先行車がそのまま接近を続け、点
Ｃ2に至って領域Ｒ１に入った時点で減速を行なうと、
破線のような放物線状の軌跡を通って点Ｄ2に至り、領
域Ｒ４に入り、速度が保持される。

【０１４８】このように、本発明では、高速道路等を走
行する場合、前方に遅い車輌がいても自動的に車間距離
を安全に保つことができ、しかも、車間距離制御が前述
したような簡素なロジックによって行なわれ、先行車の
広範囲な状態に対して合理的且つ滑らかに車間距離を調
節することができる。また、その際、車輌の加速や減速
が比較的小さく、走行フィーリングを快適なものとする
ことができる。

【０１４９】また、前記警報判断部１６４では、検出さ
れた先行車の位置、前後方向及び左右方向の走行速度と
加速度から先行車の数秒後の位置を推定し、同時に、自
車輌１は検出した道路の車線あるいは現在の操舵角に従
って走行すると仮定して自車輌１の数秒後の位置を推定
することにより、先行車と自車輌のそれぞれの位置を比
較し、車間距離の異常接近や衝突の可能性を判断する。
そして、車間距離の異常接近や衝突の可能性がある場合
には、前記ディスプレイ９に前述したような警報表示を
行なう。

【０１５０】すなわち、図３０に示すように、例えば検
出した先行車との車間距離及び相対速度が点Ａ3の位置
に相当する状況を想定すると、この状態から自車輌１を
減速させると、先行車の状態は図中の破線上を推移し、
やがて点Ｂ3に至り、先行車との衝突が生じる。そこ
で、衝突に至るような危険な状況を事前に検出し、警報
を発して運転者にブレーキの作動や回避を促す。

【０１５１】危険を事前に検出するには、最小車間距離
Ｄｍｉｎの値で判断する。例えば、図３０に示す例で
は、最小車間距離Ｄｍｉｎが目標車間距離Ｄｓの１／３
より小さい場合には、やがて衝突に至る危険があると判
断し、衝突警報を発する。また、最小車間距離Ｄｍｉｎ
が目標車間距離Ｄｓの１／３〜２／３に入る場合には、
車間距離の接近警報を発する。この場合、それぞれの警
報を出力する領域は、図３０の衝突警報領域及び接近警
報領域となる。

【０１５２】これにより、例えば点Ａ3のように先行車
が遠方にいる時点から警報を発し、運転者の運転操作に
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。

【０１５３】次に、本実施例の動作について説明する。

【０１５４】図３１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。

【０１５５】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。

【０１５６】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。

【０１５７】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。

【０１５８】図３２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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】シティブロック距離計算回路４５では、図
３３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。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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８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５
３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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】すなわち、図３４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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】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。

【０１７５】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。

【０１７６】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。

【０１７７】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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】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３５に示すタイミングチャート
に従って説明する。

【０１８２】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。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】一方、図３６及び図３７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４の出力信号、舵角センサ
６の出力信号を読み込む。

【０１８９】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４の出力信号と舵角セン
サ６の出力信号を使って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。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】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。

【０１９３】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。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】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。

【０２０２】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。

【０２０３】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３８及び図３９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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】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。

【０２０７】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。

【０２０８】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。

【０２０９】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。

【０２１０】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。

【０２１１】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。

【０２１２】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４０の速度制御処理のプログラムが所定時間（例
えば、５０〜１００ｍｓ）毎に実行され、また、図４１
の警報出力処理のプログラムが実行される。

【０２１３】この速度制御処理では、まず、ステップS4
01で、自車輌１と先行車の状態、すなわち、画像処理・
車間距離制御用コンピュータ１１０の出力用メモリ１１
５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４からの自車輌１の速度Ｖ
ｅの検出値等を入力する。

【０２１４】次いで、ステップS402へ進み、入力したデ
ータから先行車が検出されているか否かを調べ、前方に
先行車が無い場合あるいは先行車が検出限界距離より遠
方にある場合には、ステップS403で、先行車の状態を領
域Ｒ５と判断して通常走行制御とする。

【０２１５】一方、前記ステップS402で、先行車が検出
されている場合には、前記ステップS402からステップS4
04へ進み、車間距離Ｄｒ及び相対速度Ｖｒが設定範囲内
（領域Ｒ４の説明で前述した設定範囲、Ｄｓ4＜Ｄｒ＜
Ｄｓ1、且つ、Ｖｒｓ4＜Ｖｒ＜Ｖｒｓ1；図２７参照）
であるか否かを調べ、設定範囲内のとき、ステップS405
で、先行車の状態を領域Ｒ４として現在のスロットル開
度を維持して速度を保持し、設定範囲外のとき、ステッ
プS406へ進む。

【０２１６】ステップS406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の場合、
すなわち、先行車が接近してくる場合には、ステップS4
07へ進み、Ｖｒ≧０．０の場合、すなわち、先行車が遠
ざかって行く場合には、ステップS410へ進む。

【０２１７】まず、先行車が接近してくる場合のステッ
プS407以降について説明すると、ステップS407では、自
車輌１を減速度Ａｃで減速した場合の最小車間距離Ｄｍ
ｉｎを、以下の（１５）式で計算する。

【０２１８】 Ｄｍｉｎ＝Ｄｒ＋（１／２）×Ｖｒ²／Ａｃ … （１５） 次に、ステップS408へ進み、前記ステップS407で計算し
た最小車間距離Ｄｍｉｎが車間距離の設定値Ｄｓ2未満
か否かを調べる。Ｄｍｉｎ＜Ｄｓ2の場合には、ステッ
プS413で先行車の状態は領域Ｒ１と分類してスロットル
開度を設定開度にして減速を行ない、Ｄｍｉｎ≧Ｄｓ2
の場合には、前記ステップS408からステップS409へ進
み、相対速度Ｖｒが設定値Ｖｒｓ4より大きいか否かを
調べる。

【０２１９】そして、Ｖｒ＞Ｖｒｓ4の場合には、相対
速度が０．０に近いので、先行車との車間距離が、なか
なか目標車間距離Ｄｓに近づかない状況であり、この場
合にはステップS414で領域Ｒ２へ分類し、現在のエンジ
ン回転数Ｎｅと前述の（１４）式から求めたトルクＴｅ
とをパラメータとしてマップ検索によりスロットル開度
Ｔｈを求め、スロットルアクチュエータ３を駆動して加
速を行ない、車間距離を速やかに詰めるようにする。

【０２２０】一方、Ｖｒ≦Ｖｒｓ4の場合には、先行車
は徐々に接近してくる状況であるため、前記ステップS4
09からステップS415へ進んで領域Ｒ３へ分類し、車間距
離が詰まるまで自車輌１の速度保持を行う。

【０２２１】次に、前記ステップS406で、相対速度が正
（Ｖｒ≧０．０）であり、先行車が遠ざかって行く場合
について説明する。この場合は、ステップS410で、自車
輌１を加速度Ａａで加速した場合の最大車間距離Ｄｍａ
ｘを、以下の（１６）式で計算する。

【０２２２】 Ｄｍａｘ＝Ｄｒ＋（１／２）×Ｖｒ²／Ａａ … （１６） 次に、ステップS411へ進み、最大車間距離Ｄｍａｘが車
間距離の設定値Ｄｓ4未満か否かを調べる。Ｄｍａｘ＜
Ｄｓ4の場合には、ステップS411から前述のステップS41
3へ進んで領域Ｒ１に分類し、減速を行う。これは、車
間距離Ｄｒが目標車間距離Ｄｓより接近した危険な状態
であるため、減速を行なって速やかに車間距離を回復す
るのである。

【０２２３】また、前記ステップS411で、Ｄｍａｘ≧Ｄ
ｓ4の場合には、ステップS412へ進み、最大車間距離Ｄ
ｍａｘが車間距離の設定値Ｄｓ3（図２７参照）より大
きいか否かを調べ、Ｄｍａｘ＞Ｄｓ3の場合、前述のス
テップS414で領域Ｒ２へ分類して加速を行なうことによ
り先行車を追いかけ、Ｄｍａｘ≦Ｄｓ3の場合には、前
述のステップS415で、領域Ｒ３へ分類して速度保持を行
なう。

【０２２４】一方、この速度制御処理に対し、図４１の
警報出力処理のプログラムが割込み実行され、先行車と
の車間距離の異常接近や衝突の可能性を判断して、警報
を発する。

【０２２５】この警報出力処理では、ステップS601で、
画像処理・車間距離制御用コンピュータ１１０の出力用
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４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S602で、入力したデータから先
行車が検出されてるか否かを調べる。

【０２２６】そして、先行車を検出していない場合には
プログラムを抜け、先行車を検出している場合、ステッ
プS603へ進んで、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の場合、すなわち、先行
車が遠ざかって行く場合には、プログラムを抜け、Ｖｒ
＜０．０の場合、すなわち、先行車が接近してくる場合
には、ステップS604へ進み、減速度Ａｃで減速した場合
の最小車間距離Ｄｍｉｎを計算する。

【０２２７】尚、前記最小車間距離Ｄｍｉｎは、前述の
速度制御処理において説明した（１５）式で計算され
る。

【０２２８】次に、ステップS605へ進み、前記ステップ
S604で計算した最小車間距離Ｄｍｉｎが目標車間距離Ｄ
ｓの１／３より小さいか否かを調べ、Ｄｍｉｎ＜（１／
３）×Ｄｓの場合には、先行車と自車輌１とが衝突する
可能性があるため、ステップS606で衝突警報を発生して
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を赤色で点灯して警告し、
運転者にブレーキ操作を促す。

【０２２９】一方、前記ステップS605で最小車間距離Ｄ
ｍｉｎが目標車間距離Ｄｓの１／３以上の場合には、ス
テップS607へ進み、最小車間距離Ｄｍｉｎが目標車間距
離Ｄｓの２／３より小さいか否かを調べる。そして、Ｄ
ｍｉｎ≧（２／３）×Ｄｓの場合にはプログラムを抜
け、Ｄｍｉｎ＜（２／３）×Ｄｓの場合には、車間距離
の異常接近が生じるおそれがあるため、ステップS608で
接近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を黄色
で点灯し、運転者に警告を与える。

【０２３０】このように、本装置では、高速走行時に先
行車との車間距離を自動的に一定に保って運転者の負担
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のである。

【０２３１】図４２〜図４６は本発明の第２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・レーダ測距部で計測される立体物の２次元分布を
示す説明図である。

【０２３２】本実施例の車輌５００に搭載される車間距
離制御装置３００Ａ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及び画像処理部１
００に代えて、レーザ投光ユニット５０１及びレーザ・
レーダ測距部５１０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た
め、同一の符号を付してその説明を省略する。

【０２３３】前記レーザ・レーダ測距部５１０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・レーダ測距部５１０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。

【０２３４】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５０１が車輌５００の前部に取り付けられてお
り、図４３に示すように、レーザ・レーダ測距部５１０
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５２０ａ、
及び、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５２０ｂからなる測距回路５２０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５２０ｂ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。

【０２３５】図４４に示すように、前記レーザ投光ユニ
ット５０１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。

【０２３６】例えば、前方に他の車輌がある状況を前記
レーザ・レーダ測距部５１０で計測すると、図４６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。

【０２３７】本実施例においても、前述の第１実施例と
同様、スロットル開度をきめ細かく制御することによ
り、走行状況変化にすばやく応答して良好な制御性能が
得られ、先行車との車間距離を自動的に一定に保って運
転者の負担を大幅に軽減することができる。

【０２３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、先
行車検出手段によって先行車を検出すると、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、この車間距離及び相対速度に基づいて車間距
離制御手段で速度制御モードを判断する。そして、判断
した速度制御モードにおける設定加速度あるいは設定減
速度を発生させるエンジン出力を、自車輌の走行速度及
びエンジン回転数に基づいて算出し、この算出したエン
ジン出力とエンジン回転数とからスロットル開度を求
め、求めたスロットル開度となるよう、スロットルバル
ブに連設したアクチュエータを駆動することにより、自
車輌と先行車との車間距離を目標車間距離に制御するた
め、車輌の様々な走行状況変化にすばやく応答して良好
な制御性能が得られ、運転者の負担を軽減して安全性を
向上することのできる等優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１〜図４１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】ディスプレイの画面を示す説明図

【図４】車輌の正面図

【図５】カメラと被写体との関係を示す説明図

【図６】イメージプロセッサの詳細回路図

【図７】シティブロック距離計算回路の説明図

【図８】最小値検出回路のブロック図

【図９】車載のＣＣＤカメラで撮像した画像の例を示す
説明図

【図１０】距離画像の例を示す説明図

【図１１】車輌の上面図

【図１２】車輌の側面図

【図１３】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１４】道路モデルの例を示す説明図

【図１５】３次元ウインドウの形状を示す説明図

【図１６】２次元ウインドウの形状を示す説明図

【図１７】直線要素とデータのずれ量を示す説明図

【図１８】ずれ量と重み係数の関係を示す説明図

【図１９】検出した道路形状の例を示す説明図

【図２０】画像の区分方法を示す説明図

【図２１】検出物体とヒストグラムの関係を示す説明図

【図２２】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２３】物体検出用の３次元ウインドウの形状を示す
説明図

【図２４】物体検出用の２次元ウインドウの形状を示す
説明図

【図２５】物体の輪郭を構成するデータの例を示す説明
図

【図２６】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２７】速度制御モード判断の概念を示す説明図

【図２８】エンジンのトルク特性を示す説明図

【図２９】速度制御の効果を示す説明図

【図３０】警報判断の説明図

【図３１】イメージプロセッサの動作を示すフローチャ
ート

【図３２】シフトレジスタ内の保存順序を示す説明図

【図３３】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３４】ずれ量決定部の動作を示すタイミングチャー
ト

【図３５】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３６】道路検出処理のフローチャート

【図３７】道路検出処理のフローチャート（続き）

【図３８】物体検出処理のフローチャート

【図３９】物体検出処理のフローチャート（続き）

【図４０】速度制御処理のフローチャート

【図４１】警報出力処理のフローチャート

【図４２】図４２〜図４６は本発明の第２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・レーダ測距部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】

２ スロットルバルブ ３ スロットルアクチュエータ（アクチュエータ） １０ ステレオ光学系（先行車検出手段） １００ 画像処理部（先行車検出手段） ２００ 車間距離制御部（車間距離制御手段） Ｄｒ 車間距離 Ｖｒ 相対速度 Ｄｓ 目標車間距離 Ａａ 設定加速度 Ａｃ 設定減速度 Ｔｈ スロットル開度 Ｖｅ 走行速度 Ｎｅ エンジン回転数 Ｔｅ トルク（エンジン出力）

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/09 Ｓ Ｖ

Claims (1)

【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、 前記先行車検出手段で算出した車間距離及び相対速度に
   基づき自車輌と先行車との車間距離を目標車間距離にす
   るための速度制御モードを判断して自車輌の走行速度を
   制御する際、自車輌の走行速度及びエンジン回転数に基
   づいて、前記速度制御モードにおける設定加速度あるい
   は設定減速度を発生させるエンジン出力を算出し、この
   エンジン出力とエンジン回転数とから求めたスロットル
   開度となるよう、スロットルバルブに連設したアクチュ
   エータを駆動する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。