JP2013002883A - 測距装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに異なる撮像時刻での車載カメラ2の2つの撮像画像から、自車両1からの距離が第1撮像画像の撮像時刻での対象物53の接地点P53と同じになる静止点Pの投影点となる特徴点を抽出する。計測したカメラ運動パラメータと、各撮像画像の特徴点の位置と、車載カメラ2の高さHcの値とから、車載カメラ2の下方に位置する路面51上の点から対象物存在路面52上の静止点に至る直線L2が車載カメラ2の光軸Lcに対してなす角度θを所定の演算式に基づいて推定する。角度θの推定値を用いて対象物53と自車両1との間の距離Dを推定する。
【選択図】図2
Description
D=Hc/tan(α+γ) ……(1)
次に、図2(a)に示すように、車両1の前方の対象物存在路面52が、自車両存在路面51に対して勾配を有する路面(傾斜した路面)となっている状況を想定する。この状況は、対象物存在路面52の勾配状態だけが、図1(a)に示した状況と相違するものである。
D=Hc/(tan(α+γ)+tanβ) ……(2)
この場合、式(2)において、β=0とすれば、式(2)は前記式(1)に一致する。そして、図1(a)に示した状況は、図2(a)におけるβを“0”とした状況に相当する。
tanγ=Δy/F ……(3)
従って、撮像画像において、画像上対象物接地点P53aと画像中心Pcaとの間の上下方向の位置偏差Δyを特定すれば、そのΔyの値と焦点距離Fの値(これは一般に既知の値としてあらかじめ設定できる)とから上記式(3)に基づいて角度γを推定できることとなる。
↑P2=k・H・↑P1 ……(4)
また、ホモグラフィ行列Hは、上記並進移動ベクトル↑t、回転行列R、路面Sの平面パラメータ↑n,dを用いて、次式(5)により与えられる。
H=RT−RT・↑t・(↑n/d)T ……(5)
従って、式(5)を式(4)に適用することで、次式(6)が得られる。
↑P2=k・(RT−RT・↑t・(↑n/d)T)・↑P1 ……(6)
この式(6)において、↑P1、↑P2、R、↑tが既知であれば、↑n/dの成分である(cosθ)/d又は(sinθ)/dの値を次のように求めることができる。
a2+b2=1/d2 ……(10c)
従って、式(10a)〜(10c)を連立方程式として用いることで、a,bの値を算出することができる。例えば、式(10a),(10b)の両辺をそれぞれ加え合わせた式と、式(10c)とを用いてbを消去すると、次式(11)が得られる。
θ=cos-1(a・d) ……(12a)
θ=sin-1(b・d) ……(12b)
次に、時刻t1で車載カメラ2により撮像された第1撮像画像が、前記した図2(a)の状況において撮像された画像であるとし、第2撮像画像の撮像時刻t2が、時刻t1の直後、又は直前の時刻であるとする。なお、時刻t1,t2の時間差は、その時間間隔内での対象物53と自車両1との間の距離の変化が十分に微小なものとなるような短い時間差であるとする。
β=θ−α ……(13)
以上のようにして、互いに異なる時刻t1,t2で車載カメラ2により撮像した2つの撮像画像を用いて、前記角度βの値を推定することが可能である。
互いに異なる撮像時刻で前記車載カメラにより撮像された2つの撮像画像から、前記対象物が存在する路面である対象物存在路面上の静止点であって、自車両からの距離が前記2つの撮像画像のうちの一方である第1撮像画像の撮像時刻での前記対象物の接地点と同じになる静止点を前記2つの撮像画像にそれぞれ投影してなる特徴点を抽出して、前記2つの撮像画像のそれぞれにおける該特徴点の位置を特定する測距用特徴点抽出手段と、
前記2つの撮像画像のそれぞれの撮像時刻の間の期間における前記車載カメラの位置及び姿勢の変化を表すカメラ運動パラメータを計測するカメラ運動パラメータ計測手段と、
前記第1撮像画像において特定された前記特徴点の位置に基づき、前記車載カメラから前記静止点に至る直線が該車載カメラの光軸に対してなす角度である第1参照角度の値を推定する第1参照角度推定手段と、
前記カメラ運動パラメータと、前記2つの撮像画像のそれぞれにおける前記特徴点の位置と、前記車載カメラの高さと、前記第1撮像画像の撮像時刻において前記自車両が存在する路面である自車両存在路面のうちの前記車載カメラの下方に位置する点から前記静止点に至る直線が前記車載カメラの光軸に対してなす角度である第2参照角度との間の関係を表す演算式に基づいて、前記カメラ運動パラメータの計測値と、前記2つの撮像画像のそれぞれにおいて特定された前記特徴点の位置と、前記車載カメラの高さの設定値とから、該演算式における未知数としての前記第2参照角度の値を推定する第2参照角度推定手段と、
少なくとも前記第1参照角度の推定値と、前記第2参照角度の推定値と、前記車載カメラの高さの設定値とから前記対象物と自車両との間の距離を推定する距離推定手段とを備えることを特徴とする(第1発明)。
前記距離推定手段は、前記第1参照角度の推定値と、前記第2参照角度の推定値と、前記第3参照角度の推定値と、前記車載カメラの高さの設定値とから前記対象物と自車両との間の距離を推定することが好ましい(第3発明)。
また、第3参照角度第B暫定推定部17bは、入力された回転行列Rに基づいて、第3参照角度αの第B暫定推定値αbを算出する。
Claims (5)
- 車載カメラによって撮像された路面上の対象物と前記車載カメラが搭載された自車両との間の距離を測定する測距装置であって、
互いに異なる撮像時刻で前記車載カメラにより撮像された2つの撮像画像から、前記対象物が存在する路面である対象物存在路面上の静止点であって、自車両からの距離が前記2つの撮像画像のうちの一方である第1撮像画像の撮像時刻での前記対象物の接地点と同じになる静止点を前記2つの撮像画像にそれぞれ投影してなる特徴点を抽出して、前記2つの撮像画像のそれぞれにおける該特徴点の位置を特定する測距用特徴点抽出手段と、
前記2つの撮像画像のそれぞれの撮像時刻の間の期間における前記車載カメラの位置及び姿勢の変化を表すカメラ運動パラメータを計測するカメラ運動パラメータ計測手段と、
前記第1撮像画像において特定された前記特徴点の位置に基づき、前記車載カメラから前記静止点に至る直線が該車載カメラの光軸に対してなす角度である第1参照角度の値を推定する第1参照角度推定手段と、
前記カメラ運動パラメータと、前記2つの撮像画像のそれぞれにおける前記特徴点の位置と、前記車載カメラの高さと、前記第1撮像画像の撮像時刻において前記自車両が存在する路面である自車両存在路面のうちの前記車載カメラの下方に位置する点から前記静止点に至る直線が前記車載カメラの光軸に対してなす角度である第2参照角度との間の関係を表す演算式に基づいて、前記カメラ運動パラメータの計測値と、前記2つの撮像画像のそれぞれにおいて特定された前記特徴点の位置と、前記車載カメラの高さの設定値とから、該演算式における未知数としての前記第2参照角度の値を推定する第2参照角度推定手段と、
少なくとも前記第1参照角度の推定値と、前記第2参照角度の推定値と、前記車載カメラの高さの設定値とから前記対象物と自車両との間の距離を推定する距離推定手段とを備えることを特徴とする測距装置。 - 請求項1記載の測距装置において、
前記カメラ運動パラメータ計測手段は、前記2つの撮像画像のそれぞれの撮像時刻の間の期間における前記車載カメラの位置の変位ベクトルである並進移動ベクトルと、該車載カメラの姿勢の角度変化量を表す回転行列とを前記カメラ運動パラメータとして計測する手段であり、
前記第2参照角度推定手段は、前記演算式としての次式(10a)〜(10c)に基づいて前記第2参照角度の値を推定することを特徴とする測距装置。
- 請求項1記載の測距装置において、
前記第1撮像画像の撮像時刻での前記車載カメラの光軸が前記自車両存在路面に対してなす角度である第3参照角度の値を推定する第3参照角度推定手段をさらに備え、
前記距離推定手段は、前記第1参照角度の推定値と、前記第2参照角度の推定値と、前記第3参照角度の推定値と、前記車載カメラの高さの設定値とから前記対象物と自車両との間の距離を推定することを特徴とする測距装置。 - 請求項3記載の測距装置において、
前記カメラ運動パラメータ計測手段は、前記2つの撮像画像のそれぞれの撮像時刻の間の期間における前記車載カメラの位置の変位ベクトルである並進移動ベクトルを前記カメラ運動パラメータの構成要素として計測する手段であり、
前記第3参照角度推定手段は、少なくとも前記計測された並進移動ベクトルの、前記車載カメラの光軸に対する向きに基づいて前記第3参照角度の値を推定することを特徴とする測距装置。 - 請求項3記載の測距装置において、
前記カメラ運動パラメータ計測手段は、前記2つの撮像画像のそれぞれの撮像時刻の間の期間における前記車載カメラの位置の変位ベクトルである並進移動ベクトルと、該車載カメラの姿勢の角度変化量を表す回転行列とを前記カメラ運動パラメータとして逐次計測する手段であり、
前記計測された並進移動ベクトルの、前記車載カメラの光軸に対する向きに基づいて、前記第3参照角度の第A暫定推定値を逐次求める第3参照角度第A推定手段と、前記計測された回転行列により示される角度変化量を積算することによって前記第3参照角度の第B暫定推定値を逐次求める第3参照角度第B推定手段とをさらに備え、
前記第3参照角度推定手段は、前記第3参照角度の第A暫定推定値の所定期間分の平均値と第B暫定推定値の該所定期間分の平均値との偏差を算出し、該偏差に応じて前記第B暫定推定値を補正することにより前記第3参照角度の推定値を決定することを特徴とする測距装置。
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