JPH0943362A - 光照射型対象物認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は車載用車両認識装置に適した光照射
型対象物認識装置に関し、ステレオ視による物体認識を
確実に行うことが可能な光照射型対象物認識装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 第１投光器５６及び第２投光器６６はそ
れぞれ波長λ１、λ２の光をリフレクタ７０に向けて送
出する。第１フィルタ５４及び第２フィルタ６４は透過
中心波長がそれぞれλ２、λ１のフィルタである。他車
両９０により第１カメラ５０とリフレクタ７０の間が遮
断されると、リフレクタ７０は第１カメラ５０によって
は検出されない。第１投光器５６の送出光はリフレクタ
７０に到達しないため、リフレクタ７０は第２カメラ６
０によっても検出されない。すなわち、リフレクタ７０
が一方のカメラのみにより検出されることが防止され
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、光照射型対象物認
識装置に係わり、特に、車載用車両認識装置に適した光
照射型対象物認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、車両の自動走行等を
実現するために、前方車両に向けて光を照射し、その反
射光を検出することにより前方車両を認識する対象物認
識装置が知られている。かかる装置において、精度よく
対象物を認識するためには、太陽光や対向車のヘッドラ
イト等の外乱光による誤認識を防止するために、外乱光
の影響を除去する必要がある。

【０００３】かかる機能を実現する光照射型対象物認識
装置としては、例えば、特開平３−５２５６に開示され
ている装置が従来より公知である。上記公報に開示され
る光照射型対象物認識装置においては、赤外光を前方車
両に向けて間欠的に照射し、パルス光照射時の画像と非
照射時の画像との差分を外乱光による像として認識し、
かかる像をパルス光照射時の画像から除去して外乱光の
影響を除去している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、前方
車両あるいは自車両が段差を乗り越える時には、自車両
と前方車両との相対位置関係が急激に変化する場合があ
る。この際、上記従来の光照射型対象物認識装置におい
ては、前方車両の画像内での位置が、パルス光の照射時
と非照射時とで大きく変動する事態を生ずる。このよう
な場合には、パルス光照射時の画像と非照射時の画像の
差分画像を用いて外乱光の影響を正しく除去することが
できない。

【０００５】ところで、前方車両等の対象物と自車両と
の距離を計測する手段として、２組の対象物認識装置を
用いて、ステレオ視により対象物を認識する手法が知ら
れている。かかる手法によれば、三角測量の原理により
正確に対象物との距離を測定することができる。

【０００６】かかる対象物認識は、例えば、上記従来の
装置を車両前方左右にそれぞれ配置することで実現する
ことができる。しかし、上記従来の光照射型対象物認識
装置を用いてステレオ視による対象物認識を行う場合、
例えば、自車両と前方車両との間の一部に第３の車両が
部分的に割り込んでいるような状況下では、それぞれの
装置が異なる対象物を認識し、正しいステレオ視を行い
得ない事態が生ずる。

【０００７】このように、上記従来の光照射型対象物認
識装置は、特定の走行状態では外乱光の影響を正しく除
去することができず、また、正しいステレオ視を行い得
ないという問題を有するものであった。本発明は、上述
の点に鑑みてなされたものであり、常に外乱光の影響を
確実に除去し得る状態を維持することにより、または、
不正なステレオ視による対象物データを除外することに
より、いかなる走行状態でも対象物認識を確実に行うこ
とが可能な光照射型対象物認識装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、対象物に向けて所定波長の光を照射す
る投光器と、前記対象物による反射光を受光する受光セ
ンサとを有する光照射型対象物認識装置において、前記
所定波長の成分のみを検出する第１の受光センサと、前
記所定波長の成分と異なる成分のみを検出する第２の受
光センサと、前記第１の受光センサの出力と前記第２の
受光センサの出力との差を検出する外乱光除去手段と、
を備える光照射型対象物認識装置により達成される。

【０００９】請求項１記載の発明において、第１の受光
センサは前記所定波長の成分のみを検出する。従って、
第１の受光センサは対象物による反射光と共に外乱光の
所定波長成分を検出する。このため、第１の受光センサ
の出力には対象物の認識情報と共に外乱光の認識情報が
含まれる。第２の受光センサは前記所定波長と異なる成
分のみを検出する。従って、第２の受光センサは、対象
物による反射光を検出しないで、外乱光の所定波長成分
以外の成分のみを検出する。このため、第２の受光セン
サの出力には、外乱光の認識情報のみが含まれる。従っ
て、第１の受光センサの出力と第２の受光センサの出力
との差を検出する外乱光除去手段は、外乱光の除去され
た対象物のみの認識情報を出力する。

【００１０】また、請求項２に記載する如く、対象物に
向けて所定波長の光を照射する投光器と、前記対象物に
よる反射光を受光する受光センサとを有する光照射型対
象物認識装置において、第１の所定波長の光を送出する
第１の投光器と、第２の所定波長の光を送出する第２の
投光器と、前記対象物による反射光を検出すべく前記第
１の投光器の近傍に配置され、前記第１の所定波長の成
分と異なる波長成分のみを検出する第１の受光センサ
と、前記対象物による反射光を検出すべく前記第２の投
光器の近傍に配置され、前記第２の所定波長の成分と異
なる波長成分のみを検出する第２の受光センサと、前記
第１の受光センサの出力と前記第２の受光センサの出力
とから前記対象物を認識する対象物認識手段と、を備え
る光照射型対象物認識装置によっても達成される。

【００１１】請求項２記載の発明において、第１の受光
センサと対象物との間、及び第２の受光センサと対象物
との間のいずれの光路も遮断されない場合には、第１の
投光器から送出された第１の所定波長の光は、対象物に
より反射された後、第２の受光器により検出される。ま
た、第２の投光器から送出された第２の所定波長の光
は、対象物により反射された後、第１の受光器により検
出される。すなわち、対象物は、第１の受光センサおよ
び第２の受光センサのいずれによっても検出される。こ
のため、第１の受光センサおよび第２の受光センサの出
力により対象物が認識される。

【００１２】第１の受光センサと対象物との間の光路の
みが遮断されると、第１の受光センサには対象物からの
反射光は到達しない。従って、対象物は第１の受光セン
サによっては検出されない。また、この際、第１の投光
器から送出された光は対象物に到達しないため、対象物
は第１の所定波長の光を反射しない。このため、対象物
による第１の所定波長の反射光は第２の受光センサに到
達しない。従って、対象物は第２の受光センサによって
も検出されない。すなわち、かかる状況下では対象物
は、第１の受光センサおよび第２の受光センサのいずれ
によっても検出されない。

【００１３】第２の受光センサと対象物との間の光路の
みが遮断されるた場合も、第１の受光センサと対象物と
の間の光路のみが遮断された場合と同様に、対象物は、
第１の受光センサおよび第２の受光センサのいずれによ
っても検出されない。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例の光
照射型対象物認識装置１０のシステム構成図を示す。光
照射型対象物認識装置１０は車両に搭載して用いられる
装置であり、先行車等を対象物として認識する。光照射
型対象物認識装置１０の認識結果は、例えば、車両の自
動操縦システム、自動制動システム等の制御データとし
て利用することができる。

【００１５】光照射型対象物認識装置１０は、投光器１
１、凸レンズ１３、ハーフミラー１４、第１フィルタ１
６、第１ＣＣＤセンサ１８、第２フィルタ２０、第２Ｃ
ＣＤセンサ２２、ＡＤ変換器２４、２５、及び画像減算
器２６から構成されている。投光器１１は、波長λ１の
光を前方（図における左方）に向けて送出する。波長λ
１は、外乱光に影響され難く、かつ発光素子及び光学素
子の入手可能性等を考慮して予め決定された波長であ
る。

【００１６】凸レンズ１３は、投光器１１の近傍に、そ
の光軸が投光器１１の光送出方向とほぼ平行になるよう
に配設されている。第１ＣＣＤセンサ１８は、その受光
面の中心が凸レンズ１３の焦点に位置するように配設さ
れ、凸レンズ１３による結像を検出する。第１フィルタ
１６は波長λ１を透過中心波長とする光学的バンドパス
フィルタであり、第１ＣＣＤセンサ１８の受光面の直前
に配設されている。ハーフミラー１４は、凸レンズ１３
と第１のフィルタ１６との中間部に、その反射面が凸レ
ンズ１３の光軸に対して４５°の角度をなすように配設
されている。

【００１７】第２ＣＣＤセンサ２２は、その受光面の中
心がハーフミラー１４による反射光路に沿った凸レンズ
１３の焦点に位置するように配設され、ハーフミラー１
４により反射された凸レンズ１３による結像を検出す
る。第２フィルタ２０は波長λ２を透過中心波長とする
光学的バンドパスフィルタであり、第２ＣＣＤセンサ２
２の受光面の直前に配設されている。

【００１８】第２フィルタ２０の透過特性を、第１のフ
ィルタ１６の透過特性と共に図２に示す。第２フィルタ
２０の透過中心波長λ２は、第１フィルタ１６の透過特
性と第２フィルタ２０の透過特性とが重なり合わないよ
うに設定されている。ＡＤ変換器２４、２５には、それ
ぞれＣＣＤセンサ１８、２２の出力信号が入力される。
ＡＤ変換器２４、２５はこれらをデジタル画像に変換し
て画像減算器２６に出力する。画像減算器２６は、ＡＤ
変換器２４の出力データから得られる出力画像Ａから、
ＡＤ変換器２５の出力データから得られる出力画像Ｂ中
の検出物を除去した差画像Ｃを生成する。

【００１９】かかる構成の光照射型対象物認識装置１０
は前方車両２８の後部に固定されたリフレクタ１２に向
けて設置されている。リフレクタ１２は入射した光をほ
ぼ入射方向に向けて反射する特性を備えている。このた
め、リフレクタ１２により反射された波長λ１の光の一
部Ｌは凸レンズ１３を通過して、ハーフミラー１４に達
する。光Ｌはハーフミラー１４により透過光Ｔと反射光
Ｒとに分割される。透過光Ｔは第１フィルタ１６を透過
して、第１ＣＣＤセンサ１８に結像される。一方、ハー
フミラー１４による反射光Ｒは、第２フィルタ２０を透
過しないため、第２ＣＣＤセンサ２２に到達しない。

【００２０】ところで車両の走行中には、太陽光の如く
広い波長帯域を有する外乱光、すなわちして波長λ１及
び波長λ２を共に含む外乱光Ｄが、前方車両２８のリフ
レクタ１２の装着部位以外の部位２９で正反射されて凸
レンズ１３に入射する場合がある。かかる外乱光Ｄは、
ハーフミラー１４により透過光と反射光に分岐される。
そして、透過光はその波長λ１の成分が第１フィルタ１
６により透過されて第１ＣＣＤセンサ１８に結像し、反
射光はその波長λ２の成分が第２フィルタ２０により透
過されて、第２ＣＣＤセンサ２２に結像する。

【００２１】この結果、第１ＣＣＤセンサ１８には、リ
フレクタ１２の像と共に外乱光の反射点２９の像が結像
される。このため、ＡＤ変換器２４の出力画像Ａには図
３に示す如く、リフレクタ１２の像４１と、前方車両２
８の外乱光の反射部位２９の像４２とを合成した像が形
成される。一方、第２ＣＣＤセンサ２２には、外乱光に
よる像のみが結像される。このため、ＡＤ変換器２５の
出力画像Ｂには図４に示す如く、前方車両２８の外乱光
の反射部位２９の像４３のみが形成される。従って、出
力画像Ｃには、すなわち画像減算器２６により生成され
る出力画像Ａから出力画像Ｂを除去してなる画像、図５
に示す如く、リフレクタ１２の像４４のみが残存するこ
とになる。

【００２２】この場合、出力画像Ａと出力画像Ｂとは、
同時に得られたものである。このため、リフレクタ１２
の像が画像内で急激に移動しても、リフレクタ１２の像
の出力画像Ａ内での位置と出力画像Ｂ内での位置は常に
一致している。従って、画像減算器２６では常に正確に
外乱光による影響のみを除去した画像を得ることができ
る。

【００２３】上述の如く、本実施例の光照射型対象物認
識装置１０によれば、外乱光が存在した場合にもその影
響を確実に除去し、対象物の像のみを得ることができ
る。従って、本実施例の光照射型対象物認識装置１０に
よれば、いかなる走行状態でも、正確な対象物認識を行
うことができる。

【００２４】ところで、本実施例の光照射型対象物認識
装置１０は、測定対象物からの反射光の特定の波長成分
を検出することにより外乱光の影響を除去する構成であ
るが、同様の効果は反射光の特定の偏向成分を検出する
ことによっても得ることができる。しかしながら、偏向
成分を検出するためには、測定対象物であるリフレクタ
に偏光板を設ける必要があり、測定対象が限定されると
いう問題が生ずる。これに対して、本実施例において
は、リフレクタに偏光板を取付ける必要がないため、か
かる問題は生じない。この点、本実施例の構成は、偏向
成分を検出する構成に比して優れた効果を有しているこ
とになる。

【００２５】なお、上記した第一実施例においては、フ
ィルタ１６及びＣＣＤセンサ１８が前記した請求項１の
第１の受光センサに、フィルタ２０及びＣＣＤセンサ２
２が前記した請求項１の第２の受光センサに、画像減算
器２６が前記した請求項１の外乱光除去手段に、リフレ
クタ１２が前記した請求項１の対象物に、それぞれ相当
している。

【００２６】次に、図６を参照して本発明の第二実施例
について説明する。図６は本発明の第二実施例の光照射
型対象物認識装置４０のシステム構成図を示す。光照射
型対象物認識装置４０は、第１カメラ５０、第２カメラ
６０、第１フィルタ５４、第２フィルタ６４、第１投光
器５６、及び第２投光器６６から構成されている。第１
カメラ５０及び第２カメラ６０は、それぞれ、凸レンズ
５１、６１と、凸レンズ５１、６１による結像を検出す
るＣＣＤセンサ５２、６２とを備えている。凸レンズ５
２及び６２は等しい焦点距離ｆを有している。また、第
１カメラ５０及び第２カメラ６０は、その光軸が距離ｂ
を隔てて互いに平行に配設されている。

【００２７】第１投光器５６は第１カメラ５０の近傍に
配設され、第１カメラ５０の光軸方向前方（図６におけ
る右方）に向けて波長λ３の光を送出する。第２投光器
６６は第２カメラ６０の近傍に配設され、第２カメラ６
０の光軸方向前方（図６における右方）に向けて波長λ
４の光を送出する。

【００２８】第１フィルタ５４は透過中心波長がλ４の
光学的バンドパスフィルタであり、第１カメラ５０の直
前に配設されている。第２フィルタ６４は透過中心波長
がλ３の光学的バンドパスフィルタであり、第２カメラ
６０の直前に配設されている。λ３及びλ４は、上記し
た第一実施例における波長λ１及びλ２と同様に第１フ
ィルタ５４及び第２フィルタ６４の透過特性が重なり合
わないように設定されている。上述した第１フィルタ５
４は図２に示す第１フィルタ１６の特性と同様の透過特
性を有している。また、第２フィルタ６４は図２に示す
第２フィルタ１８の特性と同様の透過特性を有してい
る。

【００２９】かかる構成の光照射型対象物認識装置４０
は前方車両７５に固定されたリフレクタ７０に向けて設
置されている。第１投光器５６から送出された波長λ３
の光はリフレクタ７０で反射され、その反射光の一部は
第２フィルタ６４を透過して第２カメラ６０により検出
される。また、第２投光器６６から送出された波長λ４
の光はリフレクタ７０で反射され、その反射光の一部は
第１フィルタ５４を透過して第１カメラ５０により検出
される。このように、リフレクタ７０の像は第１カメラ
５０及び第２カメラ６０のいずれによっても検出され
る。そして、第１カメラ５０及び第２カメラ６０による
検出像からステレオ視の原理によりリフレクタ７０を認
識することができる。

【００３０】以下、カメラ５０及び６０による像から、
ステレオ視の原理によりリフレクタ７０を認識する方法
を図７を参照して説明する。図７は、カメラ５０、６０
のレンズ５１、６１から距離ｙだけ前方にあるリフレク
タ７０上の点Ｏによる反射光が、カメラ５０、６０によ
り検出されている状態を示す。点Ｏによる反射光はカメ
ラ５０のレンズ５１により、ＣＣＤセンサ５２上に結像
されている。ＣＣＤ５２上の結像点とカメラ５０の光軸
との距離をｘ１として、また、点Ｏとカメラ５０の光軸
との距離をｘとすると、幾何学的な関係から次の関係が
成り立つ。

【００３１】 ｘ１／ｆ＝ｘ／ｙ ・・・・・・・・（１） 一方、点Ｏによる反射光はカメラ６０のレンズ６１によ
り、ＣＣＤセンサ６２上に結像される。ＣＣＤ６２上の
結像点とカメラ６０の光軸との距離をｘ２とすると、カ
メラ５０の場合と同様に、次の関係が成り立つ。

【００３２】 ｘ２／ｆ＝（ｂ−ｘ）／ｙ・・・・・（２） （１）、（２）式より、次の関係が導かれる。 ｘ＝ｘ１・ｂ／（ｘ１＋ｘ２）・・・（３） ｙ＝ｂ・ｆ／（ｘ１＋ｘ２）・・・・（４） （３）、（４）式において、ｂはカメラ５０とカメラ６
０の光軸間距離であり、また、ｆはカメラ５０及び６０
の焦点距離である。従って、ｂ及びｆはいずれも既知で
ある。従って、カメラ５０、６０による検出画像から得
られるｘ１、ｘ２により、（３）、（４）式の関係を用
いて、ｘ及びｙ、すなわち点Ｏの位置を求めることがで
きる。

【００３３】上述の如き２つの画像から対象物の位置を
求める演算処理は、図示しない公知の画像処理装置及び
マイクロコンピュータにより容易に行うことができる。
ところで、車両の走行中には自車両と前方車両との間に
他車両が入り、一方のカメラとリフレクタ７０との間の
光路が遮断される場合がある。図８に示す如く、第１の
カメラ５０とリフレクタ７０との間の光路が他車両９０
により遮断された場合、リフレクタ７０は、第１のカメ
ラ５０によっては検出されない。また、この場合、第１
の投光器５６から送出された波長λ３の光は他車両９０
により遮断されてリフレクタ７０に到達せず、従ってリ
フレクタ７０による波長λ３の反射光は生じない。一
方、投光器６６から送出された波長λ４の光はリフレク
タ７０に到達して反射され、その一部は第２カメラ６０
に向かうが、第２フィルタ６４により遮断されるためカ
メラ６０に到達しない。この結果、リフレクタ７０は第
２カメラ６０によっても検出されない。すなわち、リフ
レクタ７０は第１カメラ６０及び第２カメラのいずれに
よっても検出されない。

【００３４】カメラ６０とリフレクタ７０との間の光路
が他車両９０により遮断された場合も上述の場合と同様
に、リフレクタ７０はカメラ６０、７０のいずれによっ
ても検出されない。このように、本実施例の光照射型対
象物認識装置４０においては、一方のカメラと対象物と
の間が遮断された場合に、対象物が一方のカメラのみに
よって検出されることが防止されている。これにより、
ステレオ視が正しく行われなくなることが防止されてい
る。

【００３５】なお、一般に、車両の後部には、図８に示
す如く２つのリフレクタ７０、８０が左右両側に設けら
れている。このため、一方のリフレクタを認識すること
ができない状況においても、他方のリフレクタを認識す
ることにより、前方車両までの距離を得ることができ
る。これにより、対象物認識の確実性が高められてい
る。

【００３６】なお、上記した第二実施例においては、第
１投光器５６が前記した請求項２の第１の投光器に、第
２投光器６６が前記した請求項２の第２の投光器に、第
１カメラ５０及び第１フィルタ５４が前記した請求項２
の第１の受光センサに、第２カメラ６０及び第２フィル
タ６４が前記した請求項２の第２の受光センサに、リフ
レクタ７０が前記した請求項２の対象物に、それぞれ相
当している。

【００３７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、外乱光除去手段は外乱光を除去して対象物による反
射光のみを出力できる。このため、外乱光の存在下にお
いても、対象物を確実に認識することができる。

【００３８】また、請求項２記載の発明によれば、第１
の受光センサと対象物との間、及び第２の受光センサと
対象物との間のいずれの光路も遮断されない場合に、ス
テレオ視によって正確に対象物を認識することができる
と共に、第１の受光センサと対象物との間の光路、もし
くは第２の受光センサと対象物との間の光路のいずれか
一方が遮断された場合に、遮断されない側の受光センサ
によって対象物が検出されるのを防止することができ
る。このため、本発明に係わる光照射型対象物認識装置
１０によればステレオ視によって誤った対象物認識が行
われるのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の光照射型対象物認識装置
のシステム構成を示す図である。

【図２】第一実施例の光照射型対象物認識装置に用いる
フィルタの透過特性図である。

【図３】第一実施例の光照射型対象物認識装置の出力画
像Ａを示す図である。

【図４】第一実施例の光照射型対象物認識装置の出力画
像Ｂを示す図である。

【図５】第一実施例の光照射型対象物認識装置の出力画
像Ｃを示す図である。

【図６】本発明の第二実施例の光照射型対象物認識装置
のシステム構成図である。

【図７】本発明の第二実施例の光照射型対象物認識装置
でのステレオ視による物体認識方法の説明図である。

【図８】本発明の第二実施例の光照射型対象物認識装置
と対象物との間の一部に障害物が存在する状態を示す図
である。

【符号の説明】

１０、４０ 光照射型対象物認識装置 １１ 投光器 １２、７０、８０ リフレクタ １６、５４ 第１フィルタ １８ 第１ＣＣＤセンサ ２０、６４ 第２フィルタ ２２ 第２ＣＣＤセンサ ２６ 画像減算器 ５０ 第１カメラ ５６ 第１投光器 ６０ 第２カメラ ６６ 第２投光器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物に向けて所定波長の光を照射する投
   光器と、前記対象物による反射光を受光する受光センサ
   とを有する光照射型対象物認識装置において、 前記所定波長の成分のみを検出する第１の受光センサ
   と、 前記所定波長の成分と異なる成分のみを検出する第２の
   受光センサと、 前記第１の受光センサの出力と前記第２の受光センサの
   出力との差を検出する外乱光除去手段と、 を備えることを特徴とする光照射型対象物認識装置。
2. 【請求項２】対象物に向けて所定波長の光を照射する投
   光器と、前記対象物による反射光を受光する受光センサ
   とを有する光照射型対象物認識装置において、 第１の所定波長の光を送出する第１の投光器と、 第２の所定波長の光を送出する第２の投光器と、 前記対象物による反射光を検出すべく前記第１の投光器
   の近傍に配置され、前記第１の所定波長の成分と異なる
   波長成分のみを検出する第１の受光センサと、 前記対象物による反射光を検出すべく前記第２の投光器
   の近傍に配置され、前記第２の所定波長の成分と異なる
   成分のみを検出する第２の受光センサと、 前記第１の受光センサの出力と前記第２の受光センサの
   出力とから前記対象物を認識する対象物認識手段と、 を備えることを特徴とする光照射型対象物認識装置。