JP3232985B2 - 車輛識別装置 - Google Patents
車輛識別装置Info
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Description
離を測定する車間距離測定装置と組合わされ、先行する
対象物が正しく車輛であることを識別するための車輛識
別装置に関する。なお、以下各図において同一の符号は
同一もしくは相当部分を示す。
測定装置の従来技術を説明する。従来の車間距離測定装
置としては、左右の2つの光学系により結像された像を
電気的に比較して、三角測量により測距を行うものが知
られている。図13は、この種の従来の車間距離測定装
置を示す図である。図13において、結像レンズ1,2
は光軸間隔Bを隔てて配置されている。光センサアレイ
3A,4Aは、例えばCCDリニアセンサアレイであ
り、夫々結像レンズ1,2に対して焦点距離fの位置に
配置されている。これらの光センサアレイ3A,4A
は、結像レンズ1,2により各々結像された対象物16
Aの像を像信号30A,40Aに変換し、信号処理部5
に出力する。
変換器53,54、記憶装置55からなる。光センサア
レイ3A,4Aからの像信号30A,40Aは増幅器5
1,52により増幅されてA/D変換器53,54によ
りディジタルデータに変換され、像データ31A,41
Aとして記憶装置55に出力される。信号処理部5の出
力側に設けられた距離検出回路6は、マイクロコンピュ
ータにより構成されており、記憶装置55に記憶された
左右の像データ31A,41Aを比較して対象物16A
までの距離を算出し、距離信号11として外部に出力す
る。
明する。各結像レンズ1,2の中点を原点Oとして横軸
X,縦軸Yを設定し、結像位置L1 ,R1 の座標を夫々
(−aL1−B/2,−f),(aR1+B/2,−f)と
する。ここで、aL1,aR1は図示するように光センサア
レイ3A,4A上の距離である。結像レンズ1の中心点
OL の座標は(−B/2,0)、結像レンズ2の中心点
OR の座標は(B/2,0)であり、対象物16Aの点
Mの座標を(x,y)とすれば、点MからX軸に下ろし
た垂線とX軸との交点Nとの座標は(x,0)、点OL
から光センサアレイ3Aに下ろした垂線の位置L0 の座
標は(−B/2,−f)、点OR から光センサアレイ4
Aに下ろした垂線の位置R0 の座標は(B/2,−f)
である。このとき、ΔMOL NとΔOL L1 L0 ,ΔM
OR NとΔOR R1 R0 は夫々相似であるから、数式
1,数式2が成り立つ。
式3により、結像位置L1 ,R1 に関する距離aL1,a
R1がわかれば、対象物16Aまでの距離yを算出するこ
とができる。
出回路6は、図15の実線に示すような、左右の像デー
タ3AL,4ARを、別途設定した測距範囲23(図1
6参照)の部分について比較し、像が一致しなければ同
図の破線のように、例えば左の像データ3ALを右に、
右の像データ4ARを左に順次シフトしていき、左右の
像データが一致したときのシフト量を検出する。
る距離aL1,aR1はこのシフト量に一致するので、距離
検出回路6はシフト量aL1,aR1から、対象物16Aま
での距離yを前記数式3により算出する。図16は、先
行車16との車間距離検出における正常時の画像を示す
模式図である。同図において、測定視野22内に測距範
囲23を設定し、測距範囲23内の対象物つまり先行車
16に対する距離を、前述の距離検出の原理に基づき車
間距離として検出する。
な不都合が起こりうる。例えば図17に示すように、道
路上には先行車以外にも標識や横断歩道の塗分け模様な
どがあり、測距範囲23内に表れるこれらの画像までの
距離を測っている場合が度々生じる。また、道路脇にも
看板,標識等が多く、特に道路がカーブしているような
場合はこれらがセンサの視野の中央に見えるため先行車
と誤認しやすい。従って、車間距離測定装置としては、
先行車を正しく認識すると共にこの先行車までの正確な
距離情報のみを出力することが求められる。
淡画像情報を用い、画像データのエッジを抽出して2値
化した後、領域分割を行って対象認識を行うといった画
像処理による対象認識方法がある。しかし、こういった
画像処理は2値化までの濃淡画像のフィルタ処理などに
よるノイズの除去や画像の差分等によるエッジの抽出等
の前処理に時間を要してしまい、仮に高速な画像処理装
置を用いて処理を行うにしても装置のコスト増加,大型
化は避けられず、実用化が困難である。
出願人の先願になる特願平7−42458号の提案があ
る。次にこの先願の技術内容を簡単に説明する。この先
願では先行車との車間距離のような先行対象物までの距
離を、光センサアレイを有する受光器を用いて安定,正
確かつ簡単に求め、距離測定装置を低コスト化しようと
するものである。図3はこの先願の技術を車間距離測定
装置に適用した場合の構成例を示すものであり、車間距
離を測定すべき先行対象物としての先行車16が、図示
されていない自車輛と同一の車線を走行している。
置され、受光器3,4は焦点距離f(便宜上、図示せ
ず)の位置に配置される。受光器3は、光軸に対して垂
直な平面内に平行に配設されたm本の光センサアレイ3
l〜3mからなり、同様に受光器4は、光軸に対して垂
直な平面内に平行に配設されたm本の光センサアレイ4
l〜4mからなり、3lと4l,3iと4i,3mと4
mが同一の視野を有するように並設されている。
は、受光器3の光センサアレイ3l〜3mにより像信号
30l〜30mに変換され、同様に結像レンズ2により
結像された対象物の像は、受光器4の光センサアレイ4
l〜4mにより像信号40l〜40mに変換され、夫々
信号処理部5に出力される。信号処理部5は増幅器51
l〜51m及び52l〜52m,A/D変換器53l〜
53m及び54l〜54m,記憶装置55からなり、受
光器3の光センサアレイ3l〜3mからの像信号30l
〜30mは増幅器51l〜51mにより増幅され、A/
D変換器53l〜53mによりディジタルデータ変換さ
れて像データ31l〜31mとして記憶装置55に格納
される。
4mからの像信号40l〜40mは増幅器52l〜52
mにより増幅され、A/D変換器54l〜54mにより
ディジタルデータに変換されて像データ41l〜41m
として記憶装置55に格納される。距離検出回路6は、
図13と同様にマイクロコンピュータによって構成され
ており、記憶装置55に記憶された左右の像データ31
l,41l、31i,41i、31m,41mから各光
センサアレイ3l,4l、3i,4i、3m,4mの測
定視野内で測距範囲内の対象物までの距離を算出する。
8に示すように測定視野22内の測距範囲23をm×n
(m:片側の光センサアレイ数を示す自然数、n:光セ
ンサアレイ内の測定ウインドウ数を示す自然数)個の距
離ブロックとして番地付けし、各ブロックにおける測定
距離情報を集めた距離ブロック図24を作成する。この
距離ブロック図はm×n個の測距データの集まりという
ことができる。
7、光センサアレイ長手方向の測定ウインドウ数nが1
2の場合を図7,図8によって説明する。これらの図に
おいて、測距範囲23の上から順に光センサアレイをA
1〜A7とし、左から順に光センサアレイ長手方向の測
定点をW1〜W12とし、光センサアレイAi上の測定
点Wjにおける測定距離をLijで表す。図示例では測
定視野22内の7×12点の距離検出が可能であり、そ
の結果、図8のような距離ブロック図24が抽出され
る。
の測距原理を図9を用いて説明する。この場合の距離測
定装置の構成は図13とまったく同様であり、異なるの
は各センサアレイが複数の領域(測定ウインドウ)に区
画されることである。なお、図9では光センサアレイが
3つの領域,,に区画された場合を例示してい
る。
測定装置の一点鎖線で示された3つの方向、すなわち中
心線方向とその両側の角度αの方向とに、夫々距離
L1 ,L 2 ,L3 を隔てて位置するものとする。各光セ
ンサアレイ3,4の3つの領域,,は、夫々対象
物O1 ,O2 ,O3 に対応する。言い換えれば、各光セ
ンサアレイ3,4の領域に同時に結像するのが中心線
の左側の角度αの方向にある対象物O1 に関するもので
あり、同様に領域,に同時に結像するのが夫々中心
線方向、右側の角度αの方向にある対象物O2 ,O3 に
関するものである。そして、各対象物O1 ,O2 ,O3
までの距離L1 ,L2 ,L3 は次の数式4〜数式6によ
って表される。なお、これらの数式における各距離B,
f,U11,U12,U13,U21,U22,U23
は図9に示すとおりである
ト量(U21,U11,U22,U12,U13,U2
3)は距離検出回路6によって求められるから、数式4
〜数式6によって各距離L1 ,L2 ,L3 を求めること
ができる。
出部7からの距離信号12は、図3における距離選択部
8へ出力される。距離選択部8では、距離信号12の距
離度数分布をとり、距離信号12の中から先行車16ま
での距離のみを選択し、距離信号13として移動平均処
理部9へと出力する。次に、距離選択部8の動作原理を
図10を参照しつつ説明する。図10において、横軸に
階級幅ΔLをもつ距離階級Kを設け、縦軸は夫々の階級
に属する度数値Yを示す。このようにして距離信号12
を分別する。ここで、図11に示されるように、測距範
囲23内における先行車16の占める大きさは先行車1
6までの車間距離によって異なり、従って先行車16ま
での距離を測っていると考えられる測定データの点数も
車間距離によって異なってくる。
内における先行車16の占める大きさは相似の関係から
(1/n)2 になる。すなわち、先行車16までの距離
を測定している測定データの点数も(1/n)2 になる
と容易に推測される。従って、ある距離で先行車16ま
での距離を測定している測定データの点数、つまり度数
値は数式7により与えられる。
距離階級(距離)) 定数aは先行車16そのものの大きさや距離測定装置の
形状によって決まるものであり、ここではその具体的な
求め方についての記述は省略する。この曲線Yを図10
に破線で示し、この曲線Yの上領域まで伸びている度数
値をもつ距離階級Kの中央値L(=(K2+K3)/
2)を先行車16までの測定距離の候補値とし、距離信
号13として移動平均処理部9へ出力する。
づいて前述した7×12の距離ブロックの大きさの範囲
内で移動平均処理を行い、各移動平均位置での距離平均
値,標準偏差/距離平均値の移動平均処理結果14を、
先行対象物認識部としての先行車認識部10に送信す
る。移動平均処理の演算原理を図12を用いて説明す
る。先ず、距離信号13(距離階級の中央値L)から移
動平均をとるi×j(i:m以下の自然数,j:n以下
の自然数)の距離ブロックの大きさを決定する。この距
離ブロックの大きさは、距離信号13による先行車16
までの車間距離,先行車16そのものの大きさ,距離測
定装置の形状によって決まるものであり、ここではその
具体的な求め方についての記述は省略する。
ク図を例にとって移動平均処理を説明する。ここで移動
平均をとる距離ブロックの大きさを3×6とした場合、
図12(a)の移動平均をとった結果は図12(b)〜
(d)で表される。Lijをi番目のセンサアレイ上の
j番目のウインドウ位置における測定距離とすると、図
12(b),(c),(d)におけるAij,Sij,
Dijは下記の数式8〜数式10にて表される。
えば、図12(a)において斜線部の距離の平均値が図
12(b),標準偏差が図12(c),標準偏差/距離
平均値が図12(d)の夫々斜線部で表される領域であ
る。
0は、移動平均処理部9と接続されており、移動平均処
理部9から送信された移動平均処理結果14としての距
離平均値,標準偏差,標準偏差/距離平均値に基づき、
前方の測定対象物が先行車16であるか否かを判定す
る。この判定には移動平均をとる距離ブロックの左上を
LijとするDijの値が用いられ、この値がある規格
値bよりも小さい場合には、測定視野内のLijにおけ
る移動平均位置において、距離平均値Aijにより表さ
れる車間距離に先行車16があると判定し、先行車16
の位置及び先行車16までの車間距離を先行車の情報1
5として外部の警報位置等へ出力する。
を図4に示す。すなわち、距離検出回路6は信号処理部
5の記憶装置55内のデータを用いてm×n個の測定距
離情報を算出し(S1)、これに基づいて距離ブロック
図抽出部7が距離ブロック図を作成する(S2)。その
後、距離選択部8は距離度数分布をとり(S3)、距離
階級Kの中央値Lを抽出する(S4)。
いて移動平均をとる距離ブロックの大きさi×jを決定
し(S5)、このi×jのエリアによりm×nのエリア
の移動平均を求める(S6)。次に、各移動平均位置で
の距離平均値,標準偏差,標準偏差/距離平均値を算出
し、これらを先行車認識部10に送信する(S7)。
均値と規格値bとを比較し(S8)、その結果、先行車
ありと判断された場合(S91)には移動平均位置を先
行車の位置、距離平均値を先行車までの車間距離として
出力する(S10)。また、先行車なしと判断された場
合(S92)にはそのまま処理を終了する。ところで、
上記の装置を実現させるには、先行車16を確実にとら
えるために測定視野ができるだけ広いことが望ましい。
このために光センサアレイを長手方向に長くする、光セ
ンサアレイの一対を複数個,数多く配置するといったこ
とが考えられるが、このような方法では装置が大きくな
る。受光器の端部分で結像レンズの収差により像のぼけ
が大きくなり特性が劣化する、増幅器,A/D変換器等
の処理回路が複雑になるといった問題がある。
体100を、その光軸線が放射状方向をとるように揺動
させる構成としている。図5において、制御回路部18
は距離測定装置揺動用モータ17と信号処理部5とに接
続され、制御信号19,20をモータ17と信号処理部
5に送信している。モータ17は測定装置本体100と
機械的に接続されており、制御信号19に基づいて光軸
線を放射状方向にとるように測定装置本体100を揺動
させる。
定置される測定装置本体100と、この測定装置本体1
00に放射状方向からの光を入射させるべく揺動する反
射ミラー21とを有する構成としている。制御回路部1
8は反射ミラー駆動用モータ17と信号処理部5とに接
続され、制御信号19,20をモータ17と信号処理部
5に出力している。モータ17は反射ミラー21に機械
的に接続されており、制御信号19に基づいて測定装置
本体100に放射状方向からの光を入射させるように反
射ミラー21を揺動させる。
基づく車間距離測定装置は、同一距離のデータの集まり
を生ずる対象物の大きさが車輛と同じであればこの対象
物を先行車と判定する。しかしながらこの方式では車輛
と同じような大きさの、例えば看板,壁などの対象物を
先行車と誤認識してしまうという問題がある。
識別装置を提供することを課題とする。
めに、請求項1の車輛識別装置は、路面にほぼ平行な光
軸を持つ光学系(結像レンズ1又は2)の結像面上に、
(受光器3又は4として)1又は複数の光センサアレイ
(3l〜3m又は4l〜4m)をその長手方向がほぼ水
平となるように所定間隔で並列に配置した装置であっ
て、この各光センサアレイ毎に、当該の光センサアレイ
上に長手方向に並ぶ各光センサ素子が検出した画素の濃
度データを光センサ素子の座標順に配列してなる画像の
濃度分布データ列を微分し、この微分データ列上におけ
る隣接する正負のピーク値(エッジピークE11〜E3
2など)間の距離としての画像エッジ間距離(D1〜D
5など)を抽出する画像エッジ抽出手段(画像エッジ抽
出部62)と、同一の光センサアレイの微分データ列か
ら(D1,D5などの)ほぼ等しい2つの画像エッジ間
距離が抽出されたときは、光軸方向に車輛が有ると推定
する車輛識別手段(左右対称性判別部63)とを備えた
ものとする。
1に記載の車輛識別装置は、先行車(16)との距離を
測定する(先行車認識部10等からなる)車間距離測定
装置と組合わされたものであるようにする。また請求項
3の車輛識別装置では、請求項2に記載の車輛識別装置
において、前記光センサアレイは車間距離測定装置と共
用されるものであるようにする。
又は3に記載の車輛識別装置において、前記車間距離測
定装置(の移動平均処理部9,先行車認識部10など)
によって、前記光センサアレイ上における先行車に対応
すべき画像領域(距離ブロック)が検出されたときは、
この画像領域内の光センサ素子に基づく前記画像の濃度
分布データ列(抽出データ列SD2〜SD4など)を抽
出し、前記画像エッジ抽出手段及び車輛識別手段に夫々
その処理を行わせる手段(センサデータ抽出部61)を
備えたものとする。
要部の構成図である。同図においては図3に対しセンサ
データ抽出部61,画像エッジ抽出部62,左右対称性
判別部63が新設されている。図2は本発明の動作説明
図で同図(a)は図7に例示した測定視野22の測距範
囲23内にある先行車の画像を示し、同図(b)は先行
車の画像領域を横切る光センサアレイA2〜A5のうち
のアレイA4の、前記画像領域内の各光センサ素子の検
出した抽出データ列SD4によって示される画像濃度の
分布(つまり光センサ素子の検出した画像濃度(縦軸)
と、その光センサ素子の光センサアレイ上(水平軸上)
の座標(横軸)との関係)を示し、同図(c)は同図
(b)の微分値を示す。
1のセンサデータ抽出部61は左右の光センサアレイの
群3l〜3m又は4l〜4mのうちの何れか一方の群に
相当する、図2(a)の例に示す光センサアレイA1〜
A7のうち、先行車認識部10が先行車ありと認識した
距離ブロック(図12の例では距離データL22を左上
隅とする縦3×横6の距離データからなるブロック)を
横切る3つの光センサアレイA2,A3,A4の夫々に
ついての、この距離ブロック内のウインドウ領域に含ま
れる各光センサ素子の検出データ(これは先行車と認識
した対象物の像についての各光センサ素子が検出した画
素のA/D変換データで、その画素の明るさ(濃度)を
示す値である)の列SD2〜SD4を記憶装置55から
抽出する。
別の光センサ素子の配列順に並ぶ検出データ列SD2〜
SD4は、夫々光センサアレイA2〜A4上の画像濃度
の分布を示し、図2(b)はこのうち抽出データ列SD
4に基づく光センサアレイA4上の画像濃度分布を示
す。図2(b)の例ではこの画像濃度分布内に先行車の
左右の後部ライトの画像部に対応する濃度ピークP1,
P3と、ナンバプレートの画像部に対応する濃度ピーク
P2が表れている。
列SD2〜SD4を夫々微分し、抽出データ列内に含ま
れる画像の両端エッジを検出する。この例では抽出デー
タ列SD4の微分によって、図2(c)に示すように、
先行車の左側の後部ライトの両端の正,負のエッジピー
クE11,E12と、ナンバプレートの両端の正,負の
エッジピークE21,E22と、また右側の後部ライト
の両端の正,負のエッジピークE31,E32が夫々検
出される。
る正負1組のエッジピークが1つの画像の両端を表すも
のとして、微分値データ列から順次エッジ間の距離D1
〜D5を求める。次に左右対称性判別部63は、このエ
ッジ間距離D1〜D5から対象物の左右の対称性を判別
する。この例では、
行する対象物が正しく車輛であると識別する。
(11−1),(11−2)のように複数の条件が満足
されず、例えば数式(11−1)又は(11−2)の何
れか一方のみが満足されても左右対称性ありと判別す
る。図1の例では先行車認識部10によって先行車と做
される対象物の画像領域についての、光センサアレイの
画像濃度分布(光センサ素子の検出データ列)中の左右
対称画像の存在を調べたが、逆に図1の手段6〜10の
処理を経る以前に各光センサアレイ、例えば3l〜3m
別の全体の画像濃度分布(全ての光センサ素子の検出デ
ータ列)について夫々画像エッジ抽出部62,左右対称
性判別部63の処理を行い、この光センサアレイ別の画
像濃度分布から得られた画像エッジ間距離を一般にD
1,D2,・・・,DNとしたとき、この中にDi=D
j(但し(i≠j i=1〜N,j=1〜N)の関係が
あれば、これを先行車の候補の画像部分として、その画
像領域について手段6〜10による先行車の距離測定を
含む認識処理を行ってもよい。
見から判る左右対称の装備を持っている。本発明では路
面にほぼ平行な光軸を持つ光学系の結像面上に、長手方
向をほぼ水平にした1又は複数の光センサアレイを所定
間隔で、並列に配置し、この各光センサアレイ上の画像
濃度分布の微分値から光センサアレイ上の画像のエッジ
間距離を求め、エッジ間距離の等しい2画像の存在を判
別して、左右対称構造の対象物としての先行車の存在を
推定するようにしたので、先行車の存在の可能性を簡単
に推定識別することができる。さらにこの識別装置と車
間距離測定装置とを組合せることによって、正しく先行
車と確認される対象物との距離を測定することができ
る。
示す図
距原理を示す図
構成図
を示す図
図
Claims (4)
- 【請求項1】路面にほぼ平行な光軸を持つ光学系の結像
面上に、1又は複数の光センサアレイをその長手方向が
ほぼ水平となるように所定間隔で並列に配置した装置で
あって、 この各光センサアレイ毎に、当該の光センサアレイ上に
長手方向に並ぶ各光センサ素子が検出した画素の濃度デ
ータを光センサ素子の座標順に配列してなる画像の濃度
分布データ列を微分し、この微分データ列上における隣
接する正負のピーク値間の距離としての画像エッジ間距
離を抽出する画像エッジ抽出手段と、 同一の光センサアレイの微分データ列からほぼ等しい2
つの画像エッジ間距離が抽出されたときは、光軸方向に
車輛が有ると推定する車輛識別手段とを備えたことを特
徴とする車輛識別装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の車輛識別装置は、 先行車との距離を測定する車間距離測定装置と組合わさ
れたものであることを特徴とする車輛識別装置。 - 【請求項3】請求項2に記載の車輛識別装置において、 前記光センサアレイは車間距離測定装置と共用されるも
のであることを特徴とする車輛識別装置。 - 【請求項4】請求項2又は3に記載の車輛識別装置にお
いて、 前記車間距離測定装置によって、前記光センサアレイ上
における先行車に対応すべき画像領域が検出されたとき
は、この画像領域内の光センサ素子に基づく前記画像の
濃度分布データ列を抽出し、前記画像エッジ抽出手段及
び車輛識別手段に夫々その処理を行わせる手段を備えた
ことを特徴とする車輛識別装置。
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