JPH0933248A

JPH0933248A - パッシブ三角測量式距離計

Info

Publication number: JPH0933248A
Application number: JP18395595A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ono; 健大野; Toshiaki Takahashi; 利彰高橋; Hiroshi Sato; 宏佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】測定対象の画像のコントラストが低く且つ測定
対象が動いているときでも、正確且つ高速に測距可能な
パッシブ三角測量式距離計を提供する。【解決手段】測定対象からの光を受け、第１及び第２の
光学系Ａ、Ｂを介して基準側受光手段Ｃ及び参照側受光
手段Ｄはそれぞれ画像信号を出力する。所定回数検出さ
れた画像信号は第１及び第２の記憶手段Ｅ，Ｆに記憶さ
れ、第１及び第２の画像信号加算手段Ｇ，Ｈで、前記画
像信号を基準画像信号に対して順次シフトし加算して、
第１及び第２の画像信号加算結果を算出する。更に、距
離演算手段Ｉにおいて第２の画像信号加算結果をシフト
させて、第１の画像信号加算結果と比較し、相関の最も
高い時のシフト量より三角測量の原理を用いて測定対象
までの距離を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象が移動し
ているときでも、正確且つ高速に測定対象までの距離が
測定可能なパッシブ三角測量式距離計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパッシブ三角測量式距離計には、
２組の光学系と受光部を持ち、各受光部で検出した画像
信号をずらしながら比較して相関度を計算し、相関度が
最も高いときのずれ量から、三角測量の原理を用いて測
定対象までの距離を算出するものがある。

【０００３】このようなパッシブ三角測量式距離計の原
理について、図19及び図20に基づいて説明する。但し、
測定対象は距離計の正面にあるものとする。図19におい
て測定対象51からの光は、第１の光学系52を通って基準
側受光部53に当たり、該基準側受光部53では、所定の積
分時間だけ測定対象51の画像を受光、積分して、光の強
度分布状態を示す画像信号54が得られる。同様に、測定
対象51からの光は第２の光学系55を通って参照側受光部
56に当たり、該参照受側光部56では、所定の積分時間だ
け測定対象51の画像を受光、積分して、画像信号57が得
られる。測定対象51の位置51' 、第１の光学系52のレン
ズ中心位置52' 、第２の光学系55のレンズ中心位置55'
、第２の光学系55の光軸と参照側受光部56の交点58、
参照側受光部56上で測定対象51からの光が焦点を結ぶ位
置59とすると、これらの位置関係は、図20のようにな
る。このとき、三角形51'-52'-55' と55'-58-59 は相似
であるので、 Dj/B = f/R (1) が成り立つ。ただし、Djは51' と52' の間の距離（距
離）、Ｂは52' と55' の間の距離（基線長) 、ｆは光学
系の焦点距離、Ｒは58と59の間の距離（視差）である。
従って、測定対象51までの距離Djは、 Dj = B・f/R (2) を計算することによって得られる。基線長Ｂ、焦点距離
ｆは予め測定しておくことができるので視差Ｒを検出す
ることで測定対象51までの距離Djが求まる。

【０００４】ところで、この種の三角測量式距離計で
は、測定対象からの光による受光部の照度が十分でない
とき、十分なコントラストの測定対象画像が得られず、
測定対象までの距離算出に誤差を生じてしまう問題があ
った。この問題を考慮した従来の装置に、例えば、特開
平3-246413号公報で公知の車両用距離検出装置がある。
この車両用距離検出装置では、前記三角測量の原理を用
いて車両と測定対象との距離を検出する際、測定対象か
らの光による受光部の照度が十分でないときに、前記積
分時間を長くしてコントラストの高い測定対象の画像を
得ることが可能な構成である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
装置において、積分時間を長くすると、その間に測定対
象が動いた場合、測定対象画像のぶれが大きくなってし
まう。例えば、図21は、測定対象65からの光による受光
部の照度が十分でないときに、前記積分時間を長くした
ときの測定対象の画像を示している。画像信号61は基準
側受光部に対する画像信号で、画像信号62は参照側受光
部に対する画像信号である。63、64はそれぞれ第１及び
第２の光学系である。このように積分時間を長くしたと
きに、図22に示すように、積分時間中に測定対象65が矢
印の方向へ移動すると、測定対象の画像がぶれてしまい
測定対象画像は画像信号61',62' のようになってしま
う。その結果、コントラストが下がってしまうため、測
定対象までの距離の測定精度が悪くなるという問題があ
る。

【０００６】本発明は上記問題点に着目してなされたも
ので、測定対象の画像のコントラストが低く且つ測定対
象が動いているときでも、測定対象までの距離を正確且
つ高速に測定することが可能なパッシブ三角測量式距離
計を提供することを目的とする。尚、特開平5-99663 号
公報で公知の車間距離検出装置において、検出装置に対
して測定対象が近距離にあり、受光手段（ＣＣＤセン
サ）における画像信号のコントラストが周期性を有する
場合に、受光手段に予め設定された測定対象画像の処理
領域を拡大し、この拡大された処理領域幅で再度画像信
号を検出して前記ずれ量を求め測定対象までの距離を算
出する装置が開示されている。この発明は、受光手段に
おける画像信号のコントラストが周期性を有し、この周
期性に応じて前記ずれ量が複数個存在してしまうとき
に、処理領域を拡大してより多くの処理情報を取り込む
ことにより、ずれ量が一致してしまう確率を減少させ
て、測定対象までの距離を正確に測定しようとするもの
であって、測定対象の画像のコントラストが低く且つ測
定対象が動いているときに、測定対象までの距離を正確
に測定しようとする本発明とは目的、構成が異なってい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、図１に示すように、測定対象からの光が
それぞれ入光する第１及び第２の光学系Ａ, Ｂと、該第
１の光学系Ａを介して受光した光を、所定の積分時間だ
け積分して光の強度分布状態を示す第１の画像信号を発
生する基準側受光手段Ｃと、前記第２の光学系Ｂを介し
て受光した光を、前記所定の積分時間だけ積分して光の
強度分布状態を示す第２の画像信号を発生する参照側受
光手段Ｄと、前記第１及び第２の画像信号を、それぞれ
時系列として所定の回数記憶する第１及び第２の記憶手
段Ｅ，Ｆと、該第１の記憶手段Ｅに記憶された複数の第
１の画像信号のうちの任意の１つを基準画像信号とし、
当該基準画像信号に対して他の第１の画像信号をシフト
しながら、前記基準画像信号に加算し、第１の画像信号
加算結果として出力する第１の画像信号加算手段Ｇと、
前記第２の記憶手段Ｆに記憶された複数の第２の画像信
号のうちの任意の１つを基準画像信号とし、当該基準画
像信号に対して他の第２の画像信号をシフトしながら、
前記基準画像信号に加算し、第２の画像信号加算結果と
して出力する第２の画像信号加算手段Ｈと、前記第１の
画像信号加算結果と前記第２の画像信号加算結果とを比
較して、前記基準側受光手段Ｃの受光位置に対する前記
参照側受光手段Ｄの受光位置のずれ量を検出し、該ずれ
量に基づき三角測量の原理を用いて前記測定対象までの
距離を算出する距離演算手段Ｉとを備えて構成したこと
を特徴とする。

【０００８】かかる構成により、測定対象からの光を第
１及び第２の光学系を介して基準側受光手段及び参照側
受光手段で受光し、該受光信号を所定の時間積分した画
像信号を所定回数検出し、該検出した画像信号を第１及
び第２の画像信号として、第１及び第２の記憶手段にそ
れぞれ記憶する。第１及び第２の画像信号加算手段にお
いて、前記第１及び第２の画像信号それぞれを、基準画
像信号に対してシフトしながら、前記基準画像信号に加
算して、コントラストの高い第１及び第２の画像信号加
算結果を得る。そして、距離演算手段で各画像信号加算
結果を比較し受光位置のずれ量を検出して三角測量の原
理により測定対象までの距離を算出する。これにより、
測定対象の画像信号のコントラストが低く且つ測定対象
が動いているときでも正確に測定対象までの距離が測定
されるようになる。

【０００９】また請求項２に記載の発明では、請求項１
に記載の発明の構成において、図２に示すように、前記
第１及び第２の画像信号加算手段Ｇ，Ｈの少なくとも一
方は、画像信号のコントラスト値を演算するコントラス
ト値演算手段Ｊを有し、シフトしながら加算して得た加
算された基準画像信号について、前記コントラスト値演
算手段Ｊでコントラスト値を演算し、該コントラスト値
が所定の閾値以上となる前記加算された基準画像信号だ
けを用いて、前記画像信号加算結果を算出することを特
徴とする。

【００１０】かかる構成により、請求項１に記載の発明
において、第１及び第２の画像信号加算手段の少なくと
も一方で、コントラスト値の小さい加算画像を演算対象
から除外することによって、その後の演算量を減らし、
測定対象までの距離演算が高速に行われるようになる。
また請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明
の構成において、図３に示すように、前記第１及び第２
の画像信号加算手段Ｇ，Ｈの少なくとも一方は、画像信
号の相関度を演算する相関度演算手段Ｋを有し、前記記
憶手段に記憶された各画像信号について、他の１つの画
像信号をシフトしながら、前記相関度演算手段Ｊで２つ
の画像信号の相関度を演算して、該相関度が所定値以上
となるシフト量で加算された基準画像信号を用いて、前
記画像信号加算結果を算出することを特徴とする。

【００１１】かかる構成により、請求項１に記載の発明
において、第１及び第２の画像信号加算手段の少なくと
も一方で、２つの画像信号間の相関度が小さい画像信号
を演算対象から除外することによって、その後の演算量
を減らし、測定対象までの距離演算が高速に行われるよ
うになる。また請求項４に記載の発明では、請求項１〜
３に記載の発明の構成に加えて、図４に示すように、前
記第１及び第２の画像信号加算結果を算出するときに用
いたそれぞれのシフト操作について、各シフト方向が等
しいか否かを判別するシフト方向判別手段Ｌ及び各シフ
ト量が等しいか否かを判別するシフト量判別手段Ｍの少
なくとも一方を有し、判別手段が等しいと判別した第１
及び第２の画像信号加算結果の組み合わせだけを用い
て、前記距離演算手段Ｉで前記測定対象までの距離を算
出することを特徴とする。

【００１２】かかる構成により、請求項１〜３に記載の
発明において、シフト方向判別手段及びシフト量判別手
段の少なくとも一方で、シフト方向、あるいはシフト量
の等しい第１及び第２の画像信号加算結果の組み合わせ
選択し、その組み合わせを用いて、距離演算手段で測定
対象までの距離演算を行うことによって、演算量が減少
して測定対象までの距離演算処理が高速になり、且つ動
きの異なる複数の測定対象を同一の測定対象と見なすこ
とがなくなる。また、選択したシフト量より、距離を測
定した測定対象の移動速度も算出される。

【００１３】また請求項５に記載の発明では、請求項１
〜４に記載の発明の構成に加えて、図５に示すように、
移動する車両上から前記測定対象までの距離を算出する
際に、前記車両の移動状態を検出する移動検出手段Ｎを
備え、該移動検出手段Ｎで検出される前記車両の移動方
向及び移動量の少なくとも一方に基づいて、前記距離演
算手段Ｉで用いる第１及び第２の画像信号加算結果の組
み合わせを判別し、前記距離演算手段Ｉで前記測定対象
までの距離を算出することを特徴とする。

【００１４】かかる構成により、車両に搭載した場合
に、移動検出手段によって該車両の移動状態を検出し、
車両の移動量及び移動方向の少なくとも一方に基づい
て、距離演算手段で用いる第１及び第２の画像信号加算
結果の組み合わせを選択することによって、距離演算手
段での演算量を減らし、且つ車両の移動から推測される
測定対象の動きと異なる対象物に関して距離演算するこ
とを防止する。

【００１５】また請求項６に記載の発明では、請求項１
〜５に記載の発明の構成に加えて、図６に示すように、
前記距離演算手段Ｉが、第１及び第２の画像信号加算結
果のいずれか一方に対して、他方をシフトしながら相関
度を演算し該相関度が最大となるシフト量を検出する最
大シフト量検出手段Ｏと、検出された最大シフト量を前
記受光位置のずれ量として、該ずれ量に基づき三角測量
の原理を用いて前記測定対象までの距離を算出する距離
算出手段Ｐとを有することを特徴とする。

【００１６】かかる構成により、請求項１〜５に記載の
発明において、距離演算手段が、最大シフト量検出手段
で、第１及び第２の画像信号加算結果の相関度を演算し
該相関度が最大となるシフト量を検出して、該検出され
た最大シフト量を距離算出手段で前記受光位置のずれ量
とし該ずれ量から三角測量の原理を用いて測定対象まで
の距離を算出するようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図７は、本発明の第１の実施の形
態の構成を示す図である。図７において、第１の光学系
１と第２の光学系２は、図示されていない測定対象から
の光を受け、後述する基準側受光部３及び参照側受光部
４上に焦点を結ぶレンズが間隔Ｂ（基線長）を有して配
置される。第１の光学系１の焦点距離ｆ後方には、基準
側受光手段である前述の基準側受光部３が配置される。
基準側受光部３は、第１の光学系１を介して入光する光
を所定の積分時間だけ積分し、光の強度分布状態を示す
第１の画像信号を第１のＡ／Ｄ変換器５に出力する。第
１のＡ／Ｄ変換器５は、前記第１の画像信号をアナログ
信号からデジタル信号に変換する。同様に、第２の光学
系２の焦点距離ｆ後方には、参照側受光手段である前述
の参照側受光部４が配置される。参照側受光部４は、第
２の光学系２を介して入光する光を所定の積分時間だけ
積分し、光の強度分布状態を示す第２の画像信号を第２
のＡ／Ｄ変換器６に出力する。第２のＡ／Ｄ変換器６
は、前記第２の画像信号をアナログ信号からデジタル信
号に変換する。マイコン７は、外部とデータをやりとり
するＩ／Ｏポート7aと、数値演算、データの読み出し、
読み込み、Ｉ／Ｏポート7aの制御及び時間制御を行うＣ
ＰＵ7bと、プログラム及びデータを記憶するＲＯＭ7c
と、データを記憶するＲＡＭ7dとで構成される。マイコ
ン７では、基準側受光部３及び参照側受光部４に所定回
数、例えば、３回の画像を出力させる制御信号を出力す
ると共に、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器５，６の出力を
時系列としてＩ／Ｏポート7aを介してＲＡＭ7dに書き込
む。書き込まれた第１及び第２の画像信号それぞれにお
いて、最も新しい画像信号を、それぞれ第１及び第２の
基準画像信号とし、他の画像信号を順次後述する所定の
シフト量だけ画像をずらし、第１及び第２の基準画像信
号に対して加算して、第１及び第２の画像信号加算結果
を算出する。そして、例えば、第２の画像信号加算結果
を順次シフトさせて、第１の画像信号加算結果と比較
し、２つの画像信号の相関度の最も高いとき（第１の画
像信号加算結果に対して第２の画像信号加算結果が最も
類似しているとき）のシフト量をずれ量（視差）として
算出する。更に、該ずれ量に基づき上述の三角測量の原
理を用いて測定対象までの距離を演算する。

【００１８】従って、マイコン７は、第１及び第２の記
憶手段と、第１及び第２の画像信号加算手段と、最大シ
フト量検出手段と、距離算出手段との機能を備えてい
る。次に、第１の実施の形態の動作について説明する。
まず、第１及び第２の画像信号の処理方法について図８
を参照して説明する。図８において、基準側受光部３及
び参照側受光部４に対してそれぞれ時系列に３つの画像
信号を得たものが、第１の画像信号31,32,33及び第２の
画像信号41,42,43である。33は基準側受光部３に対する
最も時間的に新しい画像信号であり、31,32 はそれ以前
の過去の画像信号である。参照側受光部４に対しても同
様に、43は最も時間的に新しい画像信号で、41,42 は過
去の画像信号である。第１の画像信号31,32,33及び第２
の画像信号41,42,43は、測定対象の移動に伴なう画像の
ずれが生じている。そこで、最新の画像信号を基準画像
信号とし、基準画像信号に対して過去の画像信号を、前
記過去の画像のずれ量に相当するシフト量だけずれ方向
と逆方向にシフトして、基準画像信号に加算することに
より、コントラストの高い加算画像信号結果を得ること
ができる。図９には、第１画像信号31,32,33の画像信号
加算結果を示す。

【００１９】次に、第１の実施の形態の測定動作につい
て説明する。図10に、本実施の形態のフローチャートを
示す。ただし、ｎは画像信号の計測された順序を表すパ
ラメータであり最も新しい画像に対しｎ＝３である。ス
テップ１０１では、パラメータの初期化を行う。ステッ
プ１０２では、基準側受光部３及び参照側受光部４に受
光信号の積分開始命令を出力する。その後ＣＰＵ7bは所
定積分時間待機する。

【００２０】ステップ１０３では、基準側受光部３及び
参照側受光部４に受光信号の積分終了命令を出力する。
ステップ１０４では、マイコン７は、第１及び第２のＡ
／Ｄ変換器5,6 の出力を取り込む。ステップ１０５で
は、マイコン７は取り込んだ第１及び第２画像信号のコ
ントラスト値を計算し、距離演算可能か否かを判定す
る。例えば、第１の画像信号をＰ1n、基準側受光部３の
対象となる画素数をＭ、画素の位置をi とすると、コン
トラスト値Ｃは、以下の式によって得られる。

【００２１】 C = Σ｜P1n(i) - P1n(i+1) ｜/ M (3) コントラスト値Ｃが、距離演算可能な所定値以下であれ
ば、ステップ１０６へ、所定値より大きければステップ
１１３へ移る。ステップ１０６では、ｎをインクリメン
トする。ステップ１０７では、画像を所定数（３回）取
り込んだかを判定する。

【００２２】ステップ１０８では、第１の画像信号のシ
フト及び加算を行う。このステップ１０８を図11に示す
フローチャートに基づいて説明する。ただし、第１の画
像信号はP1n で表し、最も新しい画像信号はP1₃ と表さ
れる。図11において、ステップ２０１では、最新の画像
信号P1₃ を基準画像信号とし、基準画像信号P1₃ に対し
て１つ前の画像信号P1₂を後述する所定のシフト量k1だ
けシフトして、基準画像信号P1₃ に加算し、加算結果
を、加算された基準画像信号Q1_k1と置く。前記シフト量
k1は、シフト範囲が基準側受光部３の対象となる画素に
基づくので、S を整数としてシフト範囲を -S,S とする
と、-S≦k1≦S である。本実施の形態では、画像信号P1
₂のシフトはこのシフト範囲全体に対して行い、シフト
量は１画素ステップで変化させ、それぞれのシフト量に
対して画像信号P1₂をシフトし基準画像信号P1₃ に加算
してQ1_k1を順次演算する。従って、全部で(2S+1)のQ1_k1
を得ることになる。尚、本実施の形態はシフト量 k1=0
を考慮しており、従って、静止した測定対象も測距可能
である。

【００２３】ステップ２０２では、ステップ２０１でシ
フトした画像信号P1₂に対して、画像信号P1₁を所定の
シフト量l1だけシフトして、前記加算された基準画像信
号Q1 _k1に加算し、その加算結果をR1_k1,l1と置く。シフ
ト量l1は、シフト量k1と同様に-S≦l1≦S であり、画像
信号P1₁のシフトはこのシフト範囲全体に対して行い、
シフト量は１画素ステップで変化させる。またシフト量
l1は、画像信号P1₂に対する画像信号P1₁のシフト量で
あるので、画像信号P1₁のシフトは、画像信号P1₃ に対
して(k1+l1) だけシフトされることになる。従って、全
部で(2S+1)²のR1_k1,l1を得ることになる。

【００２４】ステップ２０３では、ステップ２０２で得
られたR1_k1,l1を第１の画像信号加算結果として記憶す
る。図10のフローチャートに戻って、ステップ１０９で
は、第２の加算画像を算出する。第２の画像信号をP2n
で表し、その手順は、ステップ１０８の第１の加算画像
算出手順と同様であり説明を省略する。得られた加算結
果をR2_k2,l2で表し、第２の画像信号加算結果として記
憶する。

【００２５】ステップ１１０では、第２の画像信号加算
結果を第１の画像信号加算結果に対してシフト量Ｒだけ
ずらして、第１の画像信号加算結果と比較し、相関度を
表すF _k1,l1,k2,l2(R)（第１の画像信号加算結果に対し
て第２の画像信号加算結果が類似している度合い）を演
算する。F は以下の式で計算される。 F _k1,l1,k2,l2(R)＝Σ｜R1_k1,l1(i) −R2_k2,l2(i+R) ｜ (4) 従って、相関度が大きい程、F _k1,l1,k2,l2は小さい値
となる。またシフト量Ｒは参照側受光部４の対象となる
画素の範囲に対して変化させ、各シフト量Ｒ毎にF
_k1,l1,k2,l2(R)を順次演算する。演算は全てのk1,k2,l
1,l2 の組み合わせに対して行われる。

【００２６】ステップ１１１では、F _k1,l1,k2,l2(R)の
最小値をピックアップする。該最小値をMIN.F
_k1,l1,k2,l2(R)と置く。全てのk1,k2,l1,l2 の組み合わ
せに対するF _k1,l1,k2,l2(R)の最小値をピックアップ
し、全てのMIN.F _k1,l1,k2,l2(R)の中から所定値以下の
ものを判別し、その時のシフト量Ｒをずれ量（視差）と
して、 (2)式に従って測定対象までの距離を演算する。

【００２７】尚、ステップ１１１では、所定値以下のMI
N.F _k1,l1,k2,l2(R)が複数存在する場合に、複数のシフ
ト量Ｒ、即ち、複数の視差をピックアップすることが可
能である。従って、一連の画像信号中に複数の異なった
速度を有する測定対象が含まれるとき、各測定対象毎に
距離を算出することが可能である。ステップ１１２で
は、ステップ１１１で得られた測定対象までの距離を出
力する。

【００２８】ステップ１０５でコントラストが十分であ
ると判定された場合は、ステップ１１３で第１の画像信
号P1n と第２の画像信号P2n の相関度を演算し、以下ス
テップ１１１、ステップ１１２の手順と同様にして、ス
テップ１１４で視差をピックアップし、 (2)式に従って
測定対象までの距離を演算して、ステップ１１５で測定
対象までの距離を出力する。

【００２９】上述のように、第１の実施の形態によれ
ば、基準側受光部３及び参照側受光部４それぞれにおい
て測定対象の画像信号を検出し、各画像信号のコントラ
ストが低い場合には、測定対象の画像信号をそれぞれ連
続して３回検出し、各画像信号をシフトし加算すること
によって、コントラストの高い加算画像信号結果を得る
ことができる。従って、測定対象像のコントラストが低
く且つ測定対象が動いているようなときでも、コントラ
ストの高い第１及び第２の加算画像信号結果から視差を
求め、三角測量の原理を用いて正確に測定対象までの距
離を測定することが可能である。

【００３０】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。第２の実施の形態のハードウェア構成は、第１の実
施の形態のハードウェア構成と同様に図７で示される。
また、第２の実施の形態の測定動作は、第１の実施の形
態の測定動作を示す図10のフローチャートにおいて、ス
テップ１０８及びステップ１０９の動作が異なるだけで
あるので、ここでは、第１の実施の形態との違いについ
てだけ説明し、第１の実施の形態と同一の動作について
は説明を省略する。

【００３１】第１の実施の形態において、ステップ１０
８では、全てのk1,l1 についてのR1 _k1,l1を第１の画像
信号加算結果として残し、同様に、ステップ１０９で
は、全てのk2,l2 についてのR1_k2,l2を第２の画像信号
加算結果として残していたため、それ以降の演算量が多
くなっていた。第２の実施の形態では図12に示すステッ
プ１０８’の処理動作により、演算量を減らしている。
尚、図12では第１の加算画像算出処理を示してあり、第
２の加算画像算出処理はこれと同様であり、説明を省略
する。

【００３２】図12において、ステップ３０１では、最新
の画像である基準画像信号P1₃ に対して１つ前の画像信
号P1₂を所定のシフト量k1だけシフトして基準画像信号
P1₃に加算し、加算結果をQ1_k1と置く（図10のステップ
２０１の手順と同様）。ステップ３０２では、Q1_k1のコ
ントラスト値C'を以下の式によって計算し、コントラス
ト値C'が閾値Ｔ以下のものは除外する。ただし、画素数
をＭ、画素の位置をi とする。

【００３３】 C'= Σ｜Q1_k1(i) - Q1_k1(i+1)｜/ M (3)' 閾値Ｔは、例えば、 T = （コントラストの最大値）×（定数） (5) とする。ただし、０＜（定数）＜１である。コントラス
ト値C'が閾値Ｔ以下のQ1_k1を除外する。

【００３４】ステップ３０３では、画像信号P1₁を所定
のシフト量l1だけシフトしてQ1_k1に加算し、加算結果を
R1_k1,l1と置く。（図10のステップ２０２の手順と同
様）ステップ３０４では、ステップ３０２の手順と同様
にして、R1_k1,l1のコントラスト値を計算し、コントラ
スト値が閾値Ｔ’（Ｔ’＞Ｔ）以下のものを除外する。

【００３５】ステップ３０５では、得られたR1_k1,l1を
第１の画像信号加算結果として記憶する（図10のステッ
プ２０３の手順と同様）。第２の加算画像の算出手順は
ステップ１０８’の動作と同様であり説明を省略する。
得られた加算結果をR2_k2,l2で表し、第２の画像信号加
算結果として記憶する。

【００３６】従って、マイコン７は、画像信号のコント
ラスト値を演算するコントラスト値演算手段の機能を備
えている。このように、第２の実施の形態によれば、第
１及び第２の画像信号加算手段での加算画像算出の過程
において、コントラスト値の小さい加算画像を演算対象
から除外することによって、その後の演算量を減らすこ
とができ、測定対象までの距離演算の処理速度を高速化
することが可能である。

【００３７】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。第３の実施の形態のハードウェア構成は、第１の実
施の形態のハードウェア構成と同様に図７で示される。
また、第３の実施の形態の測定動作は、第１の実施の形
態の測定動作を示す図10のフローチャートにおいて、ス
テップ１０８及びステップ１０９の動作が異なるだけで
あるので、ここでは、第１の実施の形態との違いについ
てだけ説明し、第１の実施の形態と同一の動作について
は説明を省略する。

【００３８】第３の実施の形態では、図13に示すステッ
プ１０８''のフローチャートのように、まずシフト量を
絞ってから、Q1_k1、R1_k1,l1の計算を行うことにより、
演算量を減らしている。尚、本実施の形態も、図13には
第１の加算画像算出動作についてだけ示してある。図13
において、ステップ４０１では、まず、画像信号P1₂と
画像信号P1₃ との相関度を表すG(R)を計算する。計算は
(4) 式と同様にして、次式によって行う。

【００３９】 G(R) = Σ｜P1₂(i) - P1₃(i+R) ｜ (4)' ただし、R はシフト量、i は画素の位置である。ステッ
プ４０２では、ステップ４０１で求めた相関度が大きい
もの、つまり、G(R)が所定値以下となるシフト量R を選
定する。ステップ４０３では、画像信号P1₂を前記シフ
ト量R だけシフトし基準画像信号P1₃ に加算する。加算
結果をQ1_k1と置く。

【００４０】ステップ４０４では、画像信号P1₁と画像
信号P1₂の相関度を表すG(R)’を、ステップ４０１の手
順と同様にして計算する。ステップ４０５では、ステッ
プ４０４で求めた相関度が大きいもの、つまり、G(R)’
が所定値以下となるシフト量R'を選定する。ステップ４
０6 では、画像信号P1₁を前記シフト量R'だけシフトし
Q1_k1に加算する。加算結果をR1_k1,l1と置く。

【００４１】ステップ４０７では、得られたR1_k1,l1を
第１の画像信号加算結果として記憶する。第２の加算画
像のを算出手順はステップ１０８''の動作と同様であり
説明は省略する。得られた加算結果をR2_k2,l2で表し、
第２の画像信号加算結果として記憶する。

【００４２】従って、マイコン７は、画像信号の相関度
を演算する相関度演算手段の機能を備えている。このよ
うに、第３の実施の形態によれば、第１及び第２の画像
信号加算手段での加算画像算出の過程において、２つの
画像信号間の相関度が小さい画像信号を演算対象から除
外することによって、その後の演算量を減らすことがで
き、測定対象までの距離演算の処理速度を高速化するこ
とが可能である。

【００４３】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。第４の実施の形態のハードウェア構成は、第１の実
施の形態のハードウェア構成と同様に図７で示される。
また、図14に、第４の実施の形態のフローチャートを示
す。第４の実施の形態の測定動作は、ステップ１０９の
次段に後述する第１及び第２の画像信号加算結果を選択
するステップ５０１が挿入されている点が第１の実施の
形態の測定動作と異なっている。ここでは、第１の実施
の形態との違いについてだけ説明し、第１の実施の形態
と同一の動作については説明を省略する。

【００４４】前述のステップ５０１では、次のステップ
１１０において相関度を計算する際に用いる、第１及び
第２の画像信号加算結果の組み合わせを決定する。この
組み合わせを決定する方法を以下に示す。例えば、測定
対象が一方向に一様な速度で移動している場合、基準側
受光部３で得られる測定対象の画像と参照側受光部４で
得られる測定対象の画像の移動方向、または移動量は類
似している。よって、シフト方向或いはシフト量が等し
いときの第１及び第２の画像信号加算結果は、相関度が
大きいと考えられる。従って、ステップ１１０において
第１及び第２の画像信号加算結果の相関度を計算する際
に、シフト方向あるいはシフト量が等しい第１及び第２
の画像信号加算結果の組み合わせを用いればよい。

【００４５】本実施の形態では、例えば、シフト方向に
着目して組み合わせを決定する場合について考える。こ
の場合、ステップ５０１では、R1_k1,l1、R2_k2,l2につ
いて ( k1× k2 > 0 ) and ( l1×l2 > 0 ) (7) を満たすR1_k1,l1、R2_k2,l2を組とする。従って、マイ
コン７はシフト方向判別手段の機能を備えていればよ
い。

【００４６】これにより、ステップ１１０において相関
度を計算する演算量が減少できるため、測定対象までの
距離演算の処理速度を高速化することが可能であり、且
つ動きの異なる複数の測定対象を同一の測定対象と見な
し、距離演算することを防止することもできる。また、
(8) 式によると、略速度一定で連続的に動く測定対象に
対してコントラストの高い画像信号加算結果を得るが、
該画像内の他の速度をもつ対象物が存在するとき、該対
象物の画像はブレてしまいコントラストが低くなる。よ
って、他の速度をもつ対象物の画像が、(8) 式により選
定した速度を有する測定対象の距離演算におよぼす影響
は少ない。従って、極めて効果的に選定した測定対象ま
での距離を算出することが可能である。

【００４７】尚、例えば、シフト量に着目して組み合わ
せを決定するときには、R1_k1,l1、R2_k2,l2において ( ｜k1 - k2 ｜< Kc ) and (｜l1 - l2 ｜< Lc ) and (｜k1 - l1 ｜< KL ) (8) を満たすR1_k1,l1、R2_k2,l2を組とすればよい。ただ
し、Kc,Lc,KLはシフト量がほぼ等しいと考えられる閾値
とする。また、シフト方向とシフト量の両方を用いて組
み合わせを決定してもよい。

【００４８】さらに、第４の実施の形態では、測距した
測定対象の速度を算出することも可能である。(8) 式の
結果、シフト量k1又はk2、及びl1又はl2は略一定値であ
り、これをKvと置くと、Kvは、測定対象が積分時間中に
移動した距離に対応する画像面上の画素数を表すので、
Kvより測定対象の速度を求めることができる。測定対象
が画像面上で一定速度v で移動しているとすると、一定
速度v は、 v = Kv× Pw / ｔ (9) と求まる。ただし、Pwは隣合う画素間隔、ｔは画像のサ
ンプリング間隔であり、連続する２画像、例えば、P1₃
とP1₂を取り込んだ時間間隔である。

【００４９】その結果、測定対象の速度V は、 V = v × Ra / f (10) と求まる。ただし、Raは測定対象までの距離の計算値と
する。次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図
15は、第５の実施の形態のハードウェア構成を示す図で
ある。第５の実施の形態は車両に搭載した場合で、第１
の実施の形態の構成の他に、移動検出手段として、車輪
の回転に応じたパルスを発生する車輪速センサ８と、車
両のシフトレバー位置を示す信号を発生するシフトレバ
ー位置センサ９と、車両のステアリング切り角に応じた
信号を出力する舵角センサ10とを有する。シフトレバー
位置センサ９はその出力により車両の進行方向を検出す
る。また、車輪速センサ８、シフトレバー位置センサ９
及び舵角センサ10の各出力はマイコン７のＩ／Ｏポート
7aに入力される。

【００５０】図16及び図17に基づいて第５の実施の形態
の動作を説明する。図16において、測定原理を簡単に説
明するために、例えば、車両11の進行方向12は直進する
ものとし、パッシブ三角測量式距離計13は進行方向12に
対して直角に取り付けられているものとする。また、パ
ッシブ三角測量式距離計13の測距範囲を14で示し、該測
距範囲14の中心点を15で示す。図17における受光素子22
はパッシブ三角測量式距離計13の受光素子の１つであ
り、例えば、静止した測定対象24の光学系21を介した受
光素子22上の画像が測定対象画像信号23である。

【００５１】車両11に取り付けられたパッシブ三角測量
式距離計13は車両11と同一方向に移動する。その結果、
図17の矢印に示すように静止している測定対象の画像は
同一方向に動くことになる。よって、車両11の移動方向
12を検知すれば、第１及び第２の画像信号加算手段にお
いて予め画像信号をどちらの方向にシフトすればよいか
が分かる。また、車両11の移動量を検知すれば、第１及
び第２の画像信号加算手段において予め画像信号の略シ
フト量を推定できる。センサの測距範囲14の中心15とセ
ンサヘッドの距離をＡ、積分時間内の車両11の移動距離
をＬ、光学系の焦点距離をｆ、隣り合う画素間隔をPwと
すると、前記略シフト量Saは、 Sa = ( L×f)/( A×Pw) (11) となる。

【００５２】図18は、第５の実施の形態の測定動作を説
明するフローチャートである。ここでは第１の実施の形
態の測定動作との違いについてのみ説明し同一動作の説
明は省略する。第５の実施の形態と第１の実施の形態と
の相違点は、ステップ１０９の次段にステップ６０１及
びステップ６０２の過程が追加されていることである。

【００５３】ステップ６０１では、車輪速センサ８、シ
フトレバー位置センサ９及び舵角センサ10から取り込ん
だ信号を基に車両11の移動方向12及び移動量を求める。
ステップ６０２では、前記移動方向12と移動量の両方を
基に、車両11の移動方向からは画像信号をシフトすべき
方向を判別し、移動量からは（11) 式によって画像信号
のシフト量を決めて、次ステップ１１０において相関度
を計算する際に用いる第１の画像信号加算結果と第２の
画像信号加算結果の組み合わせ決定する。

【００５４】まず、シフトの方向に着目して組を作る。
例えば、検出された移動方向からシフトの符号が正であ
ることが判ったとき、R1_k1,l1、R2_k2,l2において、 (k1>0) and (l1>0) and (k2>0) and (l2>0) (12) を満足する第１及び第２の画像信号加算結果を組とす
る。次に、シフト量に着目して組を作る。例えば、R1
_k1,l1、R2_k2,l2において、 ( ｜k1-Sa ｜< Co ) and (｜l1-Sa ｜< Co ) and ( ｜k2-Sa ｜< Co ) and (｜l2-Sa ｜< Co ) (13) を満足する第１及び第２の画像信号加算結果を組とすれ
ばよい。ただし、Coは一定値とする。

【００５５】尚、本実施の形態では、移動方向と移動量
の両方を基に、第１及び第２の画像信号加算結果の組を
作ったが、移動方向あるいは移動量のいずれか一方を基
にして第１及び第２の画像信号加算結果の組を作ること
も可能である。上述のように、第５の実施の形態によれ
ば、移動する車両11にパッシブ三角測量式距離計を装着
したとき、車両11の移動状態を検出することによって、
測定対象までの距離の演算量を減らすことができ、且つ
車両11の移動から推測される測定対象の動きと異なる対
象物に関して、距離演算することも防止できる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に記載の発明は、基準側受光手段及び参照側受光手
段において所定回数検出されたコントラストの低い第１
及び第２の画像信号それぞれを、第１及び第２の画像信
号加算手段において、順次基準画像信号に対してシフト
し加算してコントラストの高い第１及び第２の画像信号
加算結果を求め、距離演算手段で測定対象までの距離を
演算する構成とすることによって、測定対象の画像のコ
ントラストが低く且つ測定対象が動いているときでも正
確に測定対象までの距離を測定することができる。

【００５７】また請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の発明の効果に加えて、第１及び第２の画像信号加
算手段の少なくとも一方において、コントラスト値の小
さい加算画像を演算対象から除外することによって、そ
の後の演算量を減らすことができ、測定対象までの距離
演算の処理速度を高速化することが可能である。また請
求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に
加えて、第１及び第２の画像信号加算手段の少なくとも
一方において、２つの画像信号間の相関度が小さい画像
信号を演算対象から除外することによって、測定対象ま
での距離演算の処理速度を高速化することが可能であ
る。

【００５８】また請求項４に記載の発明は、請求項１〜
３に記載の発明の効果に加えて、シフト方向、あるいは
シフト量の等しい第１及び第２の画像信号加算結果を組
として以降の距離演算を行うことによって、演算量が減
少し、測定対象までの距離演算の処理速度をより高速化
することが可能であり、且つ動きの異なる複数の測定対
象を同一の測定対象と見なし、距離演算することを防ぐ
こともできる。また、略速度一定で連続的に動く測定対
象に対してコントラストの高い画像信号加算結果を選定
することによって、他の速度をもつ対象物の画像が、選
定した測定対象の距離演算に及ぼす影響は少なく、極め
て効果的に選定した測定対象までの距離を算出すること
が可能である。さらに、測距した測定対象の速度も算出
することが可能である。

【００５９】また請求項５に記載の発明は、請求項１〜
４に記載の発明の効果に加えて、車両に搭載した場合
に、移動検出手段によって車両の移動状態を検出するこ
とによって、測定対象までの距離算出の演算量を減らす
ことができ、且つ車両の移動から推測される測定対象の
動きと異なる対象物に関して、距離演算することを防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係るパッシブ三角測量式距離計の
クレーム対応図

【図２】第２の発明に係るパッシブ三角測量式距離計の
クレーム対応図

【図３】第３の発明に係るパッシブ三角測量式距離計の
クレーム対応図

【図４】第４の発明に係るパッシブ三角測量式距離計の
クレーム対応図

【図５】第５の発明に係るパッシブ三角測量式距離計の
クレーム対応図

【図６】第６の発明に係るパッシブ三角測量式距離計の
クレーム対応図

【図７】本発明の第１の実施の形態のハードウェア構成
図

【図８】同上第１の実施の形態の画像信号を示す図

【図９】同上第１の実施の形態の画像信号加算手段の動
作を説明する図

【図10】同上第１の実施の形態の測定動作のフローチャ
ート図

【図11】同上第１の実施の形態のステップ１０８の動作
を示すフローチャート図

【図12】本発明の第２の実施の形態のステップ１０８’
の動作を示すフローチャート図

【図13】本発明の第３の実施の形態のステップ１０８''
の動作を示すフローチャート図

【図14】同上第４の実施の形態の測定動作のフローチャ
ート図

【図15】本発明の第５の実施の形態のハードウェア構成
図

【図16】同上第５の実施の形態の全体構成を示す図

【図17】同上第５の実施の形態の動作を説明する図

【図18】同上第５の実施の形態の測定動作のフローチャ
ート図

【図19】従来のパッシブ三角測量式距離計を説明する図

【図20】同上従来例の測定原理を説明する図

【図21】同上従来例の測定対象が移動しないときの画像
信号を示す図

【図22】同上従来例の測定対象が移動するときの画像信
号の変化を示す図

【符号の説明】

１第１の光学系２第２の光学系３基準側受光部４参照側受光部５, 6 Ａ／Ｄ変換器７マイコン８車輪速センサ９シフト位置センサ 10 舵角センサ 11 車両

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象からの光がそれぞれ入光する第１
及び第２の光学系と、該第１の光学系を介して受光した光を、所定の積分時間
だけ積分して光の強度分布状態を示す第１の画像信号を
発生する基準側受光手段と、前記第２の光学系を介して受光した光を、前記所定の積
分時間だけ積分して光の強度分布状態を示す第２の画像
信号を発生する参照側受光手段と、前記第１及び第２の画像信号を、それぞれ時系列として
所定の回数記憶する第１及び第２の記憶手段と、該第１の記憶手段に記憶された複数の第１の画像信号の
うちの任意の１つを基準画像信号とし、当該基準画像信
号に対して他の第１の画像信号をシフトしながら、前記
基準画像信号に加算し、第１の画像信号加算結果として
出力する第１の画像信号加算手段と、前記第２の記憶手段に記憶された複数の第２の画像信号
のうちの任意の１つを基準画像信号とし、当該基準画像
信号に対して他の第２の画像信号をシフトしながら、前
記基準画像信号に加算し、第２の画像信号加算結果とし
て出力する第２の画像信号加算手段と、前記第１の画像信号加算結果と前記第２の画像信号加算
結果とを比較して、前記基準側受光手段の受光位置に対
する前記参照側受光手段の受光位置のずれ量を検出し、
該ずれ量に基づき三角測量の原理を用いて前記測定対象
までの距離を算出する距離演算手段と、を備えて構成したことを特徴とするパッシブ三角測量式
距離計。
【請求項２】前記第１及び第２の画像信号加算手段の少
なくとも一方は、画像信号のコントラスト値を演算する
コントラスト値演算手段を有し、シフトしながら加算し
て得た加算された基準画像信号について、前記コントラ
スト値演算手段でコントラスト値を演算し、該コントラ
スト値が所定の閾値以上となる前記加算された基準画像
信号だけを用いて、前記画像信号加算結果を算出するこ
とを特徴とする請求項１記載のパッシブ三角測量式距離
計。
【請求項３】前記第１及び第２の画像信号加算手段の少
なくとも一方は、画像信号の相関度を演算する相関度演
算手段を有し、前記記憶手段に記憶された各画像信号に
ついて、他の１つの画像信号をシフトしながら、前記相
関度演算手段で２つの画像信号の相関度を演算して、該
相関度が所定値以上となるシフト量で加算された基準画
像信号を用いて、前記画像信号加算結果を算出すること
を特徴とする請求項１記載のパッシブ三角測量式距離
計。
【請求項４】前記第１及び第２の画像信号加算結果を算
出するときに用いたそれぞれのシフト操作について、各
シフト方向が等しいか否かを判別するシフト方向判別手
段及び各シフト量が等しいか否かを判別するシフト量判
別手段の少なくとも一方を有し、判別手段が等しいと判
別した第１及び第２の画像信号加算結果の組み合わせだ
けを用いて、前記距離演算手段で前記測定対象までの距
離を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか
１つに記載のパッシブ三角測量式距離計。
【請求項５】移動する車両上から前記測定対象までの距
離を算出する際に、前記車両の移動状態を検出する移動
検出手段を備え、該移動検出手段で検出される前記車両
の移動方向及び移動量の少なくとも一方に基づいて、前
記距離演算手段で用いる第１及び第２の画像信号加算結
果の組み合わせを判別し、前記距離演算手段で前記測定
対象までの距離を算出することを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１つに記載のパッシブ三角測量式距離計。
【請求項６】前記距離演算手段は、第１及び第２の画像
信号加算結果のいずれか一方に対して、他方をシフトし
ながら相関度を演算し該相関度が最大となるシフト量を
検出する最大シフト量検出手段と、検出された最大シフ
ト量を前記受光位置のずれ量として、該ずれ量に基づき
三角測量の原理を用いて前記測定対象までの距離を算出
する距離算出手段とを有することを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１つに記載のパッシブ三角測量式距離
計。