JPH1141521A - 撮像装置および車間距離計測装置ならびに車間距離計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測距装置や道路上障害物検知装置に用いる光
学系で、小型、高精度、かつメンテナンスの容易な撮像
装置、および撮像装置を用いて車間距離を測定する装置
および方法を提供する。 【解決手段】 同一光軸上に配置された、レンズ、ハー
フミラーおよび第１のＣＣＤと、該ハーフミラーからの
反射光の光軸上に配置された第２のＣＣＤとを有する撮
像装置であって、該第１および第２のＣＣＤのうちの一
方は、該レンズから入力した像の正像を出力し、他方の
ＣＣＤは逆像を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のＣＣＤで対
象物を撮像して道路上の障害物などを検知する道路状況
を把握するための撮像装置や、対象物までの距離を算出
する車間距離計測装置およびに車間距離計測方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】今世紀の終盤から２１世紀初頭にかけ
て、自動車の安全性への関心が高まり、前方車両までの
距離を算出して、走行安全距離を保ちながら走行する要
求や、道路上の障害物などを事前に察知して、回避行動
を促す装置への要求が高まり、自動車内から道路を撮像
装置で観察することが始まっている。従来の測距装置と
しては、例えば特開平８−７５４５４号公報、図１２に
示す構成のものがある。

【０００３】図１２を参照しながら、上記した従来の測
距装置の一例について説明する。図１２に示した従来の
測距装置は、撮像装置１０２、１０３、１０４、ハーフ
ミラー１０５、１０６、および画像処理装置１０７で構
成されている。

【０００４】以上のように構成された従来例の測距装置
について、以下その動作について説明する。従来の測距
装置は、複数の撮像装置１０２、１０３、１０４を用い
て、かつ、隣り合う撮像装置の水平方向または垂直方向
の視差が数画素になるように対象物１０１を撮像し、撮
像した複数の映像信号を同時に取り込み、前記複数の映
像信号の水平方向または垂直方向の同一ラインの映像信
号を合成して、視差検出用画像を画像処理装置１０７で
作成する。この視差検出用画像を用いて、前記対象物１
０１のエッジ部分に対応する点で形成された直線の傾き
から視差を求め、視差に基づいて対象物までの距離を算
出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、以下に述べる問題点を有していた。たと
えば、従来例の測距装置では、複数の撮像手段で構成さ
れているために、自動車の狭い室内に収容するには容易
でなく、光学系が２重に必要で費用がかさむこと、１０
０ｍ程度遠方の対象物では１画素の分解能が５０ｃｍ程
度になり、十分な測距性能が得られないこと、また、複
数の光学系を精度よく位置合わせする必要があり、調整
が困難でメンテナンス費用がかさむなどの課題があっ
た。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、測距装置や道路上障害物検知装置に用
いる光学系で、小型、高精度、かつメンテナンスの容易
な撮像装置を提供すること、および撮像装置を用いて車
間距離を測定する装置および方法を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、同
一光軸上に配置された、レンズ、ハーフミラーおよび第
１のＣＣＤと、該ハーフミラーからの反射光の光軸上に
配置された第２のＣＣＤと、を有し、該第１および第２
のＣＣＤのうちの一方は、該レンズから入力した像の正
像を出力し、他方のＣＣＤは逆像を出力し、そのことに
よって上記目的が達成される。

【０００８】前記レンズから前記第１および第２のＣＣ
Ｄの少なくとも一方に至る光路中に、波長選択光学素子
をさらに有していもよい。

【０００９】前記波長選択光学素子は赤外線フィルタで
あってもよい。

【００１０】前記ハーフミラーは、赤外線を選択的に反
射する前記波長選択光学素子としても機能する構成とし
てもよい。

【００１１】前記ハーフミラーは、赤外線を選択的に透
過する前記波長選択光学素子としても機能する構成とし
てもよい。

【００１２】前記レンズから前記第１および第２のＣＣ
Ｄの少なくとも一方に至る光路中に、拡大レンズをさら
に有する構成としてもよい。

【００１３】前記正像と前記逆像との相関を検出する回
路をさらに有する構成としてもよい。

【００１４】本発明の車間距離計測装置は、車両前方道
路の可視および赤外線画像を撮像する可視および赤外線
画像撮像手段と、該可視および赤外線画像撮像手段から
得られた可視および赤外線画像を使用して走行している
車線を検出する可視および赤外線画像車線検出手段と、
該可視および赤外線画像車線検出手段で検出した自車線
を使用して、該可視および赤外線画像車線検出手段から
得られた該画像内の自車線の領域を限定する可視および
赤外線画像限定手段と、該可視および赤外線画像限定手
段で限定した該領域内で該画像をその底部から順に走査
しながら車両特徴を検出する車両特徴検出手段と、該車
両特徴検出手段で検出した該車両特徴のうち該画像の最
も底部に近いものを抽出し前方車両までの車間距離を算
出する車間距離算出手段とを有し、そのことによって上
記目的が達成される。

【００１５】本発明の他の車間距離計測装置は、車両前
方道路の望遠および広角画像を撮像する望遠および広角
画像撮像手段と、該望遠および広角画像撮像手段からの
望遠および広角画像を使用して走行している車線を検出
する望遠および広角画像車線検出手段と、該望遠および
広角画像車線検出手段で検出した自車線を使用して該望
遠および広角画像車線検出手段から得られた該画像内の
自車線の領域を限定する望遠および広角画像限定手段
と、該望遠および広角画像限定手段で限定した該領域内
で該画像の底部から車両特徴を検出する望遠および広角
車両特徴検出手段と、該望遠および広角車両特徴検出手
段で検出した該車両特徴のうち該画像の最も底部に近い
ものを抽出し前方車両までの車間距離を算出する望遠お
よび広角車間距離算出手段とを有し、そのことによって
上記目的が達成される。

【００１６】前記望遠および広角画像車線検出手段にお
いて、前記望遠および広角画像撮像手段から得られる振
動量を計測し、振動の影響を補正する構成としてもよ
い。

【００１７】本発明の他の車間距離計測装置は、車両前
方道路の望遠および広角画像を撮像する望遠および広角
画像撮像手段と、該望遠および広角画像撮像手段からの
望遠および広角画像を使用して走行している車線を検出
する望遠および広角画像車線検出手段と、該望遠および
広角画像車線検出手段で検出した自車線を使用して前方
車両までの車間距離を算出する望遠および広角車間距離
算出手段とを有し、そのことによって上記目的が達成さ
れる。

【００１８】前記望遠および広角画像車線検出手段は、
前記望遠および広角画像撮像手段から得られる振動量を
計測し、振動の影響を補正する構成としてもよい。

【００１９】本発明の他の車間距離計測装置は、車両前
方道路の望遠および広角画像を撮像する望遠および広角
画像撮像手段と、該望遠および広角画像撮像手段からの
望遠および広角画像を使用して走行している車線を検出
する望遠および広角画像車線検出手段と、該望遠および
広角画像車線検出手段で検出した自車線を使用して該望
遠および広角画像車線検出手段から得られた車両前方画
像内の自車線の領域を限定する望遠および広角画像限定
手段と、該望遠および広角画像限定手段で限定した該領
域内で画像底部から車両特徴を検出する望遠および広角
車両特徴検出手段と、該望遠車両特徴検出手段で検出し
た該車両特徴のうち該画像の最も底部に近いものを抽出
し追跡する望遠車両追跡手段と、該広角車両特徴検出手
段で検出した車両のうち該望遠車両追跡手段で追跡する
車両と同一の車両であることを判別する車両判別手段
と、該車両判別手段で判断した車両が該望遠車両追跡手
段において該画像の底部から該画像外に出たときに該車
両判別手段からの該車両特徴を使用して前方車両までの
車間距離を算出する広角車間距離算出手段とを有し、そ
のことによって上記目的が達成される。

【００２０】本発明の車間距離計測方法は、車両前方道
路の可視および赤外線画像を撮像する工程と、該可視お
よび赤外線画像撮像工程で得られた該可視および赤外線
画像を使用して、自車線を検出する工程と、該自車線検
出工程で該得られた該自車線を使用して、該可視および
赤外線画像車線検出工程で得られた該画像内の該自車線
の領域を限定する工程と、該限定された領域内で該画像
をその底部から順に走査しながら車両特徴を検出する工
程と、該車両特徴検出工程で該検出された該車両特徴の
うち該画像の最も底部に近いものを抽出し前方車両まで
の車間距離を算出する工程とを包含し、そのことによっ
て上記目的が達成される。

【００２１】本発明の他の車間距離計測方法は、車両前
方道路の望遠および広角画像を撮像する工程と、該望遠
および広角画像撮像工程で得られた望遠および広角画像
を使用して自車線を検出する工程と、該検出された自車
線を使用して該望遠および広角画像車線検出工程で得ら
れた該画像内の自車線の領域を限定する工程と、該望遠
および広角画像限定工程で限定した該領域内で該画像の
底部から車両特徴を検出する工程と、該望遠および広角
車両特徴検出工程で検出した該車両特徴のうち該画像の
最も底部に近いものを抽出し前方車両までの車間距離を
算出する工程とを包含し、そのことによって上記目的が
達成される。

【００２２】前記望遠および広角画像車線検出工程は、
前記望遠および広角画像撮像工程で得られた振動量を計
測し、振動の影響を補正する工程を包含してもよい。

【００２３】本発明の他の車間距離計測方法は、車両前
方道路の望遠および広角画像を撮像する工程と、該望遠
および広角画像撮像工程で得られた望遠および広角画像
を使用して走行している車線を検出する工程と、該望遠
および広角画像車線検出工程で検出した自車線を使用し
て前方車両までの車間距離を算出する工程とを包含し、
そのことによって上記目的が達成される。

【００２４】前記望遠および広角画像車線検出工程は、
前記望遠および広角画像撮像工程で得られた振動量を計
測し、振動の影響を補正する工程を包含してもよい。

【００２５】本発明の他の車間距離計測方法は、車両前
方道路の望遠および広角画像を撮像する工程と、該望遠
および広角画像撮像工程で得られた望遠および広角画像
を使用して走行している車線を検出する工程と、該望遠
および広角画像車線検出工程で検出された自車線を使用
して該望遠および広角画像車線検出工程で得られた車両
前方画像内の自車線の領域を限定する工程と、該望遠お
よび広角画像限定手段で限定された該領域内で該画像の
底部から車両特徴を検出する工程と、該遠車両特徴検出
工程で検出された該車両特徴のうち該画像の最も底部に
近いものを抽出し追跡する工程と、該広角車両特徴検出
工程で検出した車両のうち該望遠車両追跡工程で追跡す
る車両と同一の車両であることを判別する工程と、該車
両判別工程で判断した車両が該望遠車両追跡工程におい
て該画像の底部から該画像外に出たときに該車両判別工
程で得られた該車両特徴を使用して前方車両までの車間
距離を算出する工程とを包含し、そのことによって上記
目的が達成される。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明は、アダプティブクルーズ
コントロール等に用いられている走行中の前方車との間
の車間距離を測定する際に、１つの光軸上に並んで配置
された２つのＣＣＤで撮像した画像を重ね合わせて比較
することによってより高精度に道路上にある白線や障害
物、また、前方車との間の車間距離を計測することとな
る。

【００２７】また、受光レンズから２つのＣＣＤの少な
くとも一方に至る光路中に赤外線フィルターなどの色フ
ィルター（波長選択光学素子）を配置し、２つのＣＣＤ
で撮像した画像を重ね合わせて比較することによって、
道路上にある前方車や障害物の特徴を抽出し、その結
果、前方車との間の車間距離をより高精度に計測するこ
ととなる。

【００２８】また、２つのＣＣＤに対して望遠と広角の
レンズ光学系を配置し、１つの光軸上に並んで配置され
た２つのＣＣＤで撮像した望遠と広角の画像を重ね合わ
せて比較することによって、広角の画像の一部が拡大さ
れたことになり、道路上にある前方車や障害物の特徴を
抽出し、その結果、前方車との間の車間距離をより高精
度に計測することとなる。

【００２９】また、２つのＣＣＤに対して望遠と広角の
光学系を配置し、１つの光軸上に並んで配置された２つ
のＣＣＤで撮像した望遠と広角の画像を重ね合わせて比
較することによって、広角の画像の一部が拡大されたこ
とになり、望遠の画像に流出入する物体を、広角の画像
で移動する物体と比較することによって、道路上にある
前方車や障害物を抽出することが出来、その結果、前方
車をより高精度に計測することとなる。

【００３０】また、走行中の前方車との間の車間距離を
測定する２つのＣＣＤは、１つの光軸上に並んで配置さ
れ固定されているので、自動車に設置する際には、消失
点または定められた距離の位置を、撮像した画像の予め
設定された位置に重ね合わせて車間距離測定の基準を設
定調整することとなる。

【００３１】以下本発明の実施形態の撮像装置および車
間距離計測装置について、図面を参照しながら説明す
る。

【００３２】（第１の実施形態）図１は本発明の実施形
態における撮像装置の光学系の模式図を示すものであ
る。この光学系は、レンズ１、ハーフミラー２、第１の
ＣＣＤ３、第２のＣＣＤ４、筐体５を有する。

【００３３】この撮像装置の光学系においては、同軸上
にレンズ１、ハーフミラー２、第２のＣＣＤ４が配置さ
れ、ハーフミラーから反射された光の光軸上に第１のＣ
ＣＤ３が配置されている。必要に応じて、ハーフミラー
２と第１のＣＣＤ３又は第２のＣＣＤ４の間に色フィル
タ６を配置してもよい。

【００３４】以上のように構成された撮像装置につい
て、以下図１、図２（ａ）、（ｂ）を用いてその動作を
説明する。

【００３５】レンズ１に入射した光は、ハーフミラー２
で一部の光が反射され、ハーフミラー２から反射された
光軸上の第１のＣＣＤ３に鏡像を結ぶ。一方、ハーフミ
ラー２を透過した光は、第２のＣＣＤ４に正像を結ぶ。

【００３６】図２（ａ）は、第２のＣＣＤ４で得られる
正像７を示す。画像７中の消失点８は道路の無限遠点
で、道路上に描かれた左右の白線９、９’が無限遠点で
ある消失点８で交差する。道路上に描かれた車線分離の
破線１０も消失点８で交差する。

【００３７】図２（ｂ）は、第１のＣＣＤ３で得られる
正像７とは鏡像関係にある鏡像７’を示す。同様に、画
像７’中の消失点８’は道路の無限遠点で、道路上に描
かれた左右の白線９’’’、９’’が無限遠点である消
失点８’で交差する。道路上に描かれた車線分離の破線
１０’も消失点８’で交差する。

【００３８】図３（ａ）、図３（ｂ）は、図２（ａ）に
おけるラスタＸ−Ｘと、図２（ｂ）におけるラスタＹ−
Ｙの輝度信号の変化の様子を模式的に示している。図２
（ａ）では、第２のＣＣＤ４で得られる正像の信号Ｘ−
Ｘは、道路上に描かれた左の白線９、破線１０、右の白
線９’が左から順番に並び、その順序で輝度が変化する
様子を示している。白線９の検知に白線の輝度立ち上が
りを用いると、白線の左端を検知する。同様に破線１
０、右の白線９’を順番に白線の左端を検知し、ラスタ
に沿って白線を連続的に検知することによって、白線左
端を用いた道路形状を認識する。

【００３９】図２（ｂ）は、第１のＣＣＤ３で得られる
逆像の信号Ｙ−Ｙは、道路上に描かれた右の白線
９’’’、破線１０’、左の白線９’’が左から順番に
並び、その順序で輝度が変化する様子を示している。図
３（ａ）と同様に白線９’’’の検知に白線の輝度立ち
上がりを用いると、鏡像を左から右方向に走査するの
で、今度は白線の右端を検知する。同様に破線１０’、
左の白線９’’を順番に白線の右端を検知し、ラスタに
沿って白線を連続的に検知することによって白線右端を
用いた道路形状を認識する。

【００４０】以上のように、白線左端を用いた道路形状
と白線右端を用いた道路形状が各々相関のない独立の信
号によって認識される。２つの道路形状は、基本的に白
線幅（約１５ｃｍ）を隔てた分だけ平行移動した道路形
状であり、白線のぼけや欠陥などが有った場合には、独
立の信号によって認識しているので、相関を取っても相
互に干渉することなく補完する事ができ、白線の認識精
度を向上するものである。

【００４１】また、画像の反対方向から同時にラスタ上
を走査するので、高速度にかつ並列に画像取り込み及び
画像処理でき、画像認識の高速化が可能となった。

【００４２】また、１つの光学系で２つのＣＣＤを持っ
ているので、小さい容積で光学系が形成でき、自動車な
どのように小型化が要求される用途に適している。

【００４３】（第２の実施形態）本実施形態では、図１
の撮像装置の光学系においては、同軸上にレンズ１、ハ
ーフミラー２、第２のＣＣＤ４が配置され、さらに、ハ
ーフミラー２と第２のＣＣＤ４の間に色フィルタが配置
されている。この撮像装置について、以下図４（ａ）、
（ｂ）を用いてその動作を説明する。

【００４４】図４（ａ）は第２のＣＣＤ４で得られる正
像７は色フィルタを通過した像であるので、色フィルタ
６として赤外線フィルタを配置した場合には、路面など
赤外線を反射や発光する部分が周辺の画像から浮き出し
て見える。特に、道路は均質で温度が周辺とは異なるの
で、周辺からは浮き出すように図４（ａ）では斜線のな
い部分のように特徴づけられる。前述と同じように、図
２（ａ）におけるラスタＸ−Ｘと同じ様な信号が得ら
れ、道路上に描かれた白線の左端を検知する。同様に破
線１０、右の白線９’を順番に白線の左端を検知し、ラ
スタに沿って白線を連続的に検知することによって、白
線左端を用いた道路形状を認識する。

【００４５】図４（ｂ）は、第１のＣＣＤ３で得られる
正像７とは鏡像関係にある鏡像７’を示し、これは図２
（ｂ）と同様で、白線の右端を検知し、ラスタに沿って
白線を連続的に検知することによって白線右端を用いた
道路形状を認識する。

【００４６】以上のように本第２の実施形態のよれば、
白線左端を用いた道路形状は色フィルターを通過した像
から検出するので、色フィルターを用いない白線右端を
用いた道路形状のコントラストとは異なった状態で道路
形状が検出される。また、白線左端を用いた道路形状と
白線右端を用いた道路形状が各々相関のない独立の信号
によって認識される。

【００４７】２つの道路形状は、基本的に白線幅（約１
５ｃｍ）を隔てた分だけ平行移動した道路形状であり、
白線のぼけや欠陥などが有った場合には相互に相関を取
ることによって補完し、白線の認識精度を向上するもの
である。

【００４８】他の構成としては、前記ハーフミラー２
が、赤外線のみを反射する色フィルターを内蔵している
場合や、前記ハーフミラー２が、赤外線のみを透過する
色フィルターを内蔵している場合についても、ハーフミ
ラー２と第２のＣＣＤ４の間に色フィルタを配置した第
２の実施形態と同様の効果を有する。

【００４９】（第３の実施形態）以下本発明の第３の実
施形態について図面を参照しながら説明する。

【００５０】図５は本発明の実施形態３おける撮像装置
の光学系の模式図を示すものである。この光学系は、レ
ンズ２１、ハーフミラー２２、第１のＣＣＤ２３、第２
のＣＣＤ２４、筐体２５、および拡大レンズ２６を有し
ている。

【００５１】この撮像装置の光学系においては、同軸上
にレンズ２１、ハーフミラー２２、拡大レンズ２６およ
び第２のＣＣＤ２４が配置され、ハーフミラーから反射
された光の光軸上に第１のＣＣＤ２３が配置されてい
る。

【００５２】以上のように構成された撮像装置につい
て、以下図５、図６（ａ）、（ｂ）を用いてその動作を
説明する。

【００５３】レンズ２１に入射した光は、ハーフミラー
２２で一部の光が反射され、ハーフミラー２２から反射
された光軸上の第１のＣＣＤ２３に鏡像の広角像を結
ぶ。一方、ハーフミラー２２を透過した光は、拡大レン
ズ２６で拡大された正像の望遠像を第２のＣＣＤ２４に
結ぶ。

【００５４】図６（ａ）は第１のＣＣＤ２３で得られる
鏡像を電気信号でもう一度反転にしたときの広角像２７
を示す。広角像２７中の消失点２８は道路の無限遠点
で、道路上に描かれた左右の白線２９、２９’が無限遠
点である消失点２８で交差する。道路上に描かれた車線
分離の破線３０も消失点２８で交差する。図６（ｂ）は
第２のＣＣＤ２４で得られる望遠像２７’を示す。同様
に、画像２７’中の消失点２８’は道路の無限遠点で、
道路上に描かれた左右の白線２９’’、２９’’’が無
限遠点である消失点２８’で交差する。道路上に描かれ
た車線分離の破線３０’も消失点２８’で交差する。同
軸光学系であるので、容易に広角像２７と望遠像２７’
の光軸を合わすことができ、かつ、簡単な演算で広角像
２７の一部を拡大した様に望遠像２７’を見なし、２つ
の像を重ね合わせることができる。

【００５５】図７（ａ）、図７（ｂ）は、図６（ａ）に
おけるラスタＸ−Ｘと、図６（ｂ）におけるラスタＹ−
Ｙの輝度信号の変化を模式的に示している。図７（ａ）
では、第１のＣＣＤ２３で得られる広角像の信号Ｘ−Ｘ
は、道路上に描かれた左の白線２９、破線３０、右の白
線２９’が左から順番に並び、その順序で輝度が変化す
る様子を示している。白線２９の検知に白線の輝度立ち
上がりを用いると、白線の左端を検知する。同様に破線
３０、右の白線２９’を順番に白線の左端を検知し、ラ
スタに沿って白線を連続的に検知することによって、白
線左端を用いた道路形状を認識する。

【００５６】図７（ｂ）では、第２のＣＣＤ２４で得ら
れる望遠像の信号Ｙ−Ｙは、道路上に描かれた左の白線
２９’’、破線３０’、右の白線２９’’’が左から順
番に並び、その順序で輝度が変化する様子を示してい
る。図７（ａ）とは異なり、望遠像は広角像の一部を拡
大して観察しているので、白線２９’’の幅及び、白線
２９’’、破線３０’、白線２９’’’の間隔が拡大さ
れ、より詳細に望遠像中の道路上に描かれた白線を検知
することができる。そして、ラスタに沿って白線を連続
的に検知することによって道路形状を認識する。

【００５７】以上のように、広角像における白線左端を
用いた道路形状と望遠像における白線左端を用いた道路
形状が認識される。２つの道路形状は、基本的に合致す
るものである。白線のぼけや欠陥などが有った場合に
は、相関を取って相互に補完する事ができ、白線の認識
精度を向上するものである。

【００５８】（第４の実施形態）以下本発明の第４の発
明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図
８は本発明の第４の実施形態における車間距離計測装置
のブロックダイアグラムを示すものである。図８におい
て、撮像装置の光学系の模式図とそれを用いた車間距離
計測装置を示すものである。車間距離計測装置は、レン
ズ２１、ハーフミラー２２、第１のＣＣＤ２３、第２の
ＣＣＤ２４、筐体２５、拡大レンズ２６、車線検出手段
３１、画像限定手段３２、車両特徴検出手段３３、車間
距離算出手段３４を有している。

【００５９】撮像装置の光学系は、同軸上にレンズ２
１、ハーフミラー２２、拡大レンズ２６、第２のＣＣＤ
２４を配置し、ハーフミラーから反射された光軸上に第
１のＣＣＤ２３を配置している。２つのＣＣＤから出力
された望遠および広角画像信号はそれぞれ、望遠および
広角画像車線検出手段３１、望遠および広角画像限定手
段３２、望遠および広角車両特徴検出手段３３、望遠お
よび広角車間距離算出手段３４に送られて処理される。

【００６０】以上のように構成された車間距離計測装置
について、以下図８及び図９を用いてその動作を説明す
る。

【００６１】第４の実施形態では、第３の実施形態の撮
像装置を用いた車間距離計測装置について説明する。ま
ず、第３の実施形態と同様に、レンズ２１に入射した光
は、ハーフミラー２２で一部の光が反射され、ハーフミ
ラー２２から反射された光軸上の第１のＣＣＤ２３に鏡
像の広角像を結ぶ。一方、ハーフミラー２２を透過した
光は、拡大レンズ２６で拡大された正像の望遠像を第２
のＣＣＤ２４に結ぶ。

【００６２】第１のＣＣＤ２３で得られる鏡像を電気信
号でもう一度反転したときの広角画像を望遠および広角
車線検出手段３１に入力する。また第１のＣＣＤ２４で
得られる望遠画像２７’を同様に望遠および広角車線検
出手段３１に入力する。望遠および広角車線検出手段３
１において、図９に示すように広角及び望遠画像の底部
中心から上方に向かって走査線方向に沿って左右方向に
縦方向エッジを検出する。それぞれ最初に検出したエッ
ジを道路白線の輪郭点とする。画像限定手段３２におい
て、画像平面上の輪郭点を実距離の平面座標系に座標変
換する。つまり画像平面座標系（以下、これを「ｘ−ｙ
平面座標系」という）の輪郭点を、図１０のＸ−Ｙ−Ｚ
立体座標系においてＹ軸方向の位置が路面である平面座
標系（以下、これを「Ｘ−Ｚ平面座標系」という）の点
に変換する。

【００６３】 Ｘ＝（ｘ／Ｆ）（Ｚｃｏｓθ−Ｙｓｉｎθ） Ｚ＝Ｙ（Ｆｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ）／（ｙｃｏｓθ−Ｆ
ｓｉｎθ） ｙ＝−Ｈ なお、Ｆは撮像手段のレンズの焦点距離、θは光軸傾斜
角、Ｈは路面から撮像手段までの高さである。車両にピ
ッチ角変化あるいは上下振動が生じると、左右の白線輪
郭（Ｍ１、Ｍ２）は平行とならない。左右白線輪郭が平
行（Ｍ’１、Ｍ’２）になるようにｘ−ｙ平面座標系の
輪郭を上または下に移動して、上記変換を行い、Ｘ−Ｚ
平面座標系で左右白線輪郭が平行になるようにしてピッ
チ角変化あるいは上下振動を補正する。そして検出した
輪郭点を画像底部から結んでいく。

【００６４】車両特徴検出手段３３において、図１１に
示すように、望遠および広角画像の各々において左右の
検出曲線に囲まれた領域内の水平エッジを検出し、走査
線に垂直方向の各画素列上に存在するエッジ点の数をカ
ウントし、ヒストグラムを作成する。

【００６５】下側からこのヒストグラムを探索してい
き、エッジ点数が閾値ＥＢを初めて越える走査線位置を
前方の車両とする。望遠および広角画像での消失点を一
致させて同じ位置に車両を検出したことを確認する。車
間距離算出手段３４において、前記検出走査線の画像底
部からの走査線数位置と撮像手段の地面からの高さと俯
角から前方の車両までの距離を算出する。望遠または広
角画像で算出した車間距離のうち最も近い値を算出した
ものを前方車両までの距離とする。

【００６６】（第５の実施形態）本発明の第５の実施形
態について図８を参照しながら説明する。実施形態５に
おいては、本実施形態の車間距離測定装置は、レンズ２
１、ハーフミラー２２、赤外に感度のあるＣＣＤ２３、
可視光に感度のあるＣＣＤ２４、車線検出手段３１、画
像限定手段３２、車両特徴検出手段３３、車間距離算出
手段３４を有する。

【００６７】以上のように構成された車間距離計測装置
についてその動作を説明する。レンズ２１に入射した光
は、ハーフミラー２２で一部の赤外光が反射され、ハー
フミラー２２から反射された赤外光は赤外に感度がある
ＣＣＤ２３に像を結ぶ。一方、ハーフミラー２２を透過
した光は可視光に感度のあるＣＣＤ２４上に像を結ぶ。

【００６８】ＣＣＤ２３で得られる像を電気信号でもう
一度反転したときの画像を車線検出手段３１に入力す
る。またＣＣＤ２４で得られる画像を同様に車線検出手
段３１に入力する。車線検出手段３１において、赤外お
よび可視光画像の底部中心から上方に向かって走査線方
向にそって左右方向に縦方向エッジを検出する。それぞ
れ最初に検出したエッジを道路白線の輪郭点とする。

【００６９】画像限定手段３２において、画像平面上の
輪郭点を実距離の平面座標系に座標変換する。つまり画
像平面座標系（以下、これを「ｘ−ｙ平面座標系」とい
う）の輪郭点を、Ｘ−Ｙ−Ｚ立体座標系においてＹ軸方
向の位置が路面である平面座標系（以下、これを「Ｘ−
Ｚ平面座標系」という）の点に変換する。

【００７０】 Ｘ＝（ｘ／Ｆ）（Ｚｃｏｓθ−Ｙｓｉｎθ） Ｚ＝Ｙ（Ｆｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ）／（ｙｃｏｓθ−Ｆ
ｓｉｎθ） ｙ＝−Ｈ なお、Ｆは撮像手段のレンズの焦点距離、θは光軸傾斜
角、Ｈは路面から撮像手段までの高さである。車両にピ
ッチ角変化あるいは上下振動が生じると、左右の白線輪
郭は平行とならない。左右白線輪郭が平行になるように
ｘ−ｙ平面座標系の輪郭を上または下に移動して、上記
変換を行い、Ｘ−Ｚ平面座標系で左右白線輪郭が平行に
なるようにしてピッチ角変化あるいは上下振動を補正す
る。そして検出した輪郭点を画像底部から結んでいく。

【００７１】車両特徴検出手段２３において、赤外およ
び可視光画像の各々において左右の検出曲線に囲まれた
領域内の水平エッジを検出し、走査線に垂直方向の各画
素列上に存在するエッジ点の数をカウントし、ヒストグ
ラムを作成する。

【００７２】下側からこのヒストグラムを探索してい
き、エッジ点数が閾値ＥＢを初めて越える走査線位置を
前方の車両とする。望遠および赤外画像での消失点を一
致させて同じ位置に車両を検出したことを確認する。車
間距離算出手段３４において、前記検出走査線の画像底
部からの走査線数位置と撮像手段の地面からの高さと俯
角から前方の車両までの距離を算出する。

【００７３】望遠車両特徴検出手段３３で検出した車両
特徴のうち該画像の最も底部に近いものを抽出し追跡す
る望遠車両追跡手段を設けてもよい。

【００７４】また、広角車両特徴検出手段３３で検出し
た車両のうち上記望遠車両追跡手段で追跡する車両と同
一の車両であることを判別する車両判別手段をもうけて
もよい。

【００７５】さらに、車両判別手段で判断した車両が望
遠車両追跡手段において画像の底部から画像外に出たと
きに車両判別手段からの車両特徴を使用して前方車両ま
での車間距離を算出する広角車間距離算出手段を設けて
もよい。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明は、同軸上にレンズ
１、ハーフミラー２、第２のＣＣＤ４を配置し、ハーフ
ミラーから反射された光軸上に第１のＣＣＤ３を配置し
た光学系をもつ撮像装置であって、白線左端を用いた道
路形状と白線右端を用いた道路形状が各々相関のない独
立の信号によって認識されるので、白線のぼけや欠陥な
どが有った場合には、相関を取っても相互に干渉するこ
となく補完することができ、白線の認識精度を向上する
ものである。

【００７７】また、画像の反対方向から同時にラスタ上
を走査するので、高速度にかつ並列に画像取り込み及び
画像処理でき、画像認識の高速化が可能となった。

【００７８】また、１つの光学系で２つのＣＣＤを持っ
ているので、小さい容積で光学系が形成でき、自動車な
どのように小型化が要求される用途に適している。

【００７９】さらに、他の実施形態によれば、白線左端
を用いた道路形状は色フィルターを通過した像から検出
しているので、色フィルターを用いない白線右端を用い
た道路形状の検出する際のコントラストとは異なった時
の道路形状が認識されるので、白線のぼけや欠陥などが
有った場合には相互に相関を取ることによって補完し、
白線の認識精度を向上するものである。

【００８０】また、他の実施形態のよれば、広角像にお
ける白線左端を用いた道路形状と望遠像における白線左
端を用いた道路形状が認識される。２つの道路形状は、
基本的に合致するものである。白線のぼけや欠陥などが
有った場合には、相関を取って相互に補完する事がで
き、白線の認識精度を向上するものである。

【００８１】また、他の実施形態のよれば、広角像にお
ける白線左端を用いた道路形状と望遠像における白線左
端を用いた道路形状が認識される。２つの道路形状は、
基本的に合致するものである。広角像中の白線にのぼけ
や欠陥などが有った場合には、望遠像は広角像の一部を
拡大して観察しているので、より詳細に望遠像中の道路
上に描かれた白線を検知しする事ができる。また、相関
を取って相互に補完する事ができ、前方車両の認識精度
及び車間距離の検出精度を向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による撮像装置の光学系の模式図であ
る。

【図２】（ａ）は、第２のＣＣＤ４で得られる正像７を
示す図であり、（ｂ）は第１のＣＣＤ３で得られる正像
７とは鏡像関係にある鏡像７’を示す図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、図２（ａ）におけるラ
スタＸ−Ｘと、図２（ｂ）におけるラスタＹ−Ｙの輝度
信号の変化をそれぞれ模式的に示す図である。

【図４】（ａ）は、第２のＣＣＤ４で得られる正像７
で、色フィルタを通過した像を示す図であり、（ｂ）
は、第１のＣＣＤ３で得られる正像７とは鏡像関係にあ
る鏡像７’を示す図である。

【図５】本発明による撮像装置の光学系の模式図であ
る。

【図６】（ａ）は、第１のＣＣＤで得られる鏡像を電気
信号でもう一度反転にしたときの広角像を示す図であ
り、（ｂ）は、第１のＣＣＤで得られる望遠像を示す図
である。

【図７】（ａ）および（ｂ）は、図６（ａ）におけるラ
スタＸ−Ｘと、図６（ｂ）におけるラスタＹ−Ｙの輝度
信号の変化をそれぞれ模式的に示す図である。

【図８】本発明による車間距離計測装置のブロックダイ
アグラムを示す図である。

【図９】本発明による車間距離計測装置での白線エッジ
検出方法を示した図である。

【図１０】本発明による車間距離計測装置で用いられる
Ｘ−Ｚ平面座標系である。

【図１１】本発明による車間距離計測装置での水平エッ
ジ検出を示した図である。

【図１２】従来の測距装置を示した図である。

【符号の説明】

１ レンズ ２ ハーフミラー ３ 第１のＣＣＤ ４ 第２のＣＣＤ ５ 筐体 ６ フィルター ７ 正像を示す ８，８’ 消失点 ９，９’，９’’，９’’’ 白線 １０，１０’ 車線分離の破線 ３１ 望遠および広角画像車線検出手段 ３２ 望遠および広角画像限定手段 ３３ 望遠および広角車両特徴検出手段 ３４ 望遠および広角車間距離算出手段 １０１ 対象物 １０２，１０３，１０４ 撮像装置 １０５，１０６ ハーフミラー １０７ 画像処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｃ Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３８０

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一光軸上に配置された、レンズ、ハー
   フミラーおよび第１のＣＣＤと、 該ハーフミラーからの反射光の光軸上に配置された第２
   のＣＣＤと、を有し、 該第１および第２のＣＣＤのうちの一方は、該レンズか
   ら入力した像の正像を出力し、他方のＣＣＤは逆像を出
   力する撮像装置。
2. 【請求項２】 前記レンズから前記第１および第２のＣ
   ＣＤの少なくとも一方に至る光路中に、波長選択光学素
   子をさらに有する請求項１に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記波長選択光学素子は赤外線フィルタ
   である請求項２に記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記ハーフミラーは、赤外線を選択的に
   反射する前記波長選択光学素子としても機能する請求項
   ２に記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記ハーフミラーは、赤外線を選択的に
   透過する前記波長選択光学素子としても機能する請求項
   ２に記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記レンズから前記第１および第２のＣ
   ＣＤの少なくとも一方に至る光路中に、拡大レンズをさ
   らに有する請求項１から５のいずれかに記載の撮像装
   置。
7. 【請求項７】 前記正像と前記逆像との相関を検出する
   回路をさらに有する請求項１から６のいずれかに記載の
   撮像装置。
8. 【請求項８】 車両前方道路の可視および赤外線画像を
   撮像する可視および赤外線画像撮像手段と、 該可視および赤外線画像撮像手段から得られた可視およ
   び赤外線画像を使用して走行している車線を検出する可
   視および赤外線画像車線検出手段と、 該可視および赤外線画像車線検出手段で検出した自車線
   を使用して、該可視および赤外線画像車線検出手段から
   得られた該画像内の自車線の領域を限定する可視および
   赤外線画像限定手段と、 該可視および赤外線画像限定手段で限定した該領域内で
   該画像をその底部から順に走査しながら車両特徴を検出
   する車両特徴検出手段と、 該車両特徴検出手段で検出した該車両特徴のうち該画像
   の最も底部に近いものを抽出し前方車両までの車間距離
   を算出する車間距離算出手段と、 を有する車間距離計測装置。
9. 【請求項９】 車両前方道路の望遠および広角画像を撮
   像する望遠および広角画像撮像手段と、 該望遠および広角画像撮像手段からの望遠および広角画
   像を使用して走行している車線を検出する望遠および広
   角画像車線検出手段と、 該望遠および広角画像車線検出手段で検出した自車線を
   使用して該望遠および広角画像車線検出手段から得られ
   た該画像内の自車線の領域を限定する望遠および広角画
   像限定手段と、 該望遠および広角画像限定手段で限定した該領域内で該
   画像の底部から車両特徴を検出する望遠および広角車両
   特徴検出手段と、 該望遠および広角車両特徴検出手段で検出した該車両特
   徴のうち該画像の最も底部に近いものを抽出し前方車両
   までの車間距離を算出する望遠および広角車間距離算出
   手段と、 を有する車間距離計測装置。
10. 【請求項１０】 前記望遠および広角画像車線検出手段
    において、前記望遠および広角画像撮像手段から得られ
    る振動量を計測し、振動の影響を補正する請求項９に記
    載の車間距離計測装置。
11. 【請求項１１】 車両前方道路の望遠および広角画像を
    撮像する望遠および広角画像撮像手段と、 該望遠および広角画像撮像手段からの望遠および広角画
    像を使用して走行している車線を検出する望遠および広
    角画像車線検出手段と、 該望遠および広角画像車線検出手段で検出した自車線を
    使用して前方車両までの車間距離を算出する望遠および
    広角車間距離算出手段と、 を有する車間距離計測装置。
12. 【請求項１２】 前記望遠および広角画像車線検出手段
    は、前記望遠および広角画像撮像手段から得られる振動
    量を計測し、振動の影響を補正する請求項１１に記載の
    車間距離計測装置。
13. 【請求項１３】 車両前方道路の望遠および広角画像を
    撮像する望遠および広角画像撮像手段と、 該望遠および広角画像撮像手段からの望遠および広角画
    像を使用して走行している車線を検出する望遠および広
    角画像車線検出手段と、 該望遠および広角画像車線検出手段で検出した自車線を
    使用して該望遠および広角画像車線検出手段から得られ
    た車両前方画像内の自車線の領域を限定する望遠および
    広角画像限定手段と、 該望遠および広角画像限定手段で限定した該領域内で画
    像底部から車両特徴を検出する望遠および広角車両特徴
    検出手段と、 該望遠車両特徴検出手段で検出した該車両特徴のうち該
    画像の最も底部に近いものを抽出し追跡する望遠車両追
    跡手段と、 該広角車両特徴検出手段で検出した車両のうち該望遠車
    両追跡手段で追跡する車両と同一の車両であることを判
    別する車両判別手段と、 該車両判別手段で判断した車両が該望遠車両追跡手段に
    おいて該画像の底部から該画像外に出たときに該車両判
    別手段からの該車両特徴を使用して前方車両までの車間
    距離を算出する広角車間距離算出手段と、 を有する車間距離計測装置。
14. 【請求項１４】 車両前方道路の可視および赤外線画像
    を撮像する工程と、 該可視および赤外線画像撮像工程で得られた該可視およ
    び赤外線画像を使用して、自車線を検出する工程と、 該自車線検出工程で該得られた該自車線を使用して、該
    可視および赤外線画像車線検出工程で得られた該画像内
    の該自車線の領域を限定する工程と、 該限定された領域内で該画像をその底部から順に走査し
    ながら車両特徴を検出する工程と、 該車両特徴検出工程で該検出された該車両特徴のうち該
    画像の最も底部に近いものを抽出し前方車両までの車間
    距離を算出する工程と、 を包含する車間距離計測方法。
15. 【請求項１５】 車両前方道路の望遠および広角画像を
    撮像する工程と、 該望遠および広角画像撮像工程で得られた望遠および広
    角画像を使用して自車線を検出する工程と、 該検出された自車線を使用して該望遠および広角画像車
    線検出工程で得られた該画像内の自車線の領域を限定す
    る工程と、 該望遠および広角画像限定工程で限定した該領域内で該
    画像の底部から車両特徴を検出する工程と、 該望遠および広角車両特徴検出工程で検出した該車両特
    徴のうち該画像の最も底部に近いものを抽出し前方車両
    までの車間距離を算出する工程と、 を包含する車間距離計測方法。
16. 【請求項１６】 前記望遠および広角画像車線検出工程
    は、前記望遠および広角画像撮像工程で得られた振動量
    を計測し、振動の影響を補正する工程を包含する請求項
    １５に記載の車間距離計測方法。
17. 【請求項１７】 車両前方道路の望遠および広角画像を
    撮像する工程と、 該望遠および広角画像撮像工程で得られた望遠および広
    角画像を使用して走行している車線を検出する工程と、 該望遠および広角画像車線検出工程で検出した自車線を
    使用して前方車両までの車間距離を算出する工程と、 を包含する車間距離計測方法。
18. 【請求項１８】 前記望遠および広角画像車線検出工程
    は、前記望遠および広角画像撮像工程で得られた振動量
    を計測し、振動の影響を補正する工程を包含する請求項
    １７に記載の車間距離計測方法。
19. 【請求項１９】 車両前方道路の望遠および広角画像を
    撮像する工程と、 該望遠および広角画像撮像工程で得られた望遠および広
    角画像を使用して走行している車線を検出する工程と、 該望遠および広角画像車線検出工程で検出された自車線
    を使用して該望遠および広角画像車線検出工程で得られ
    た車両前方画像内の自車線の領域を限定する工程と、 該望遠および広角画像限定手段で限定された該領域内で
    該画像の底部から車両特徴を検出する工程と、 該遠車両特徴検出工程で検出された該車両特徴のうち該
    画像の最も底部に近いものを抽出し追跡する工程と、 該広角車両特徴検出工程で検出した車両のうち該望遠車
    両追跡工程で追跡する車両と同一の車両であることを判
    別する工程と、 該車両判別工程で判断した車両が該望遠車両追跡工程に
    おいて該画像の底部から該画像外に出たときに該車両判
    別工程で得られた該車両特徴を使用して前方車両までの
    車間距離を算出する工程と、 を包含する車間距離計測方法。