JP3592531B2 - 車両用距離測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の光学系と、それらの光学系からの画像をそれぞれ結像せしめる一対のイメージセンサと、両イメージセンサ上に結像した一対の画像の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を演算する相関演算手段と、該相関演算手段で得た前記ずれ量を用いた三角測量の原理に基づく演算により対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備える車両用距離測定装置に関し、特に、自車の前方に先行車が存在するか否かを確認する手段を備えた車両用距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる距離測定装置は、たとえば特開平６−２５５３９１号公報等で既に知られており、この従来技術では、対象物までの距離の一定制御周期毎の変化に基づいて、自車の前方に先行車が存在するか否かを確認している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものでは、先行車までの演算距離に間違いが少ないと思われる場合でも、先行車確認のためには一定の時間がかかってしまい、自車および先行車間の距離が短いときに先行車確認後の処理が遅れることがある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、先行車までの距離演算の信頼度が高いときには先行車の確認に要する時間を極力短縮し得るようにした車両用距離測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一対の光学系と、それらの光学系からの画像をそれぞれ結像せしめる一対のイメージセンサと、両イメージセンサ上に結像した一対の画像の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を演算する相関演算手段と、両光学系で定まる視野内での演算対象となる領域である追尾ウインドを相関演算手段での相関演算にあたって設定するウインド決定手段と、相関演算手段で得た前記ずれ量を用いた三角測量の原理に基づく演算により追尾ウインド内の対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備える車両用距離測定装置において、前記距離演算手段による演算で対象物までの距離を得ている状態の持続時間が確認時間を超えるのに応じて先行車を確認する先行車確認手段と、前記距離演算手段による演算距離の信頼性を判定する距離信頼性判定手段と、該距離信頼性判定手段で演算距離の信頼性が高いと判断したときには前記確認時間を短くするようにして前記先行車確認手段による確認時間を変更する確認時間変更手段とを含み、前記距離演算手段は、前記両イメージセンサ上にそれぞれ結像した前記追尾ウインド内の画像を複数に分割して設定した複数の計算ウインドについて距離演算を個別に実行可能であり、前記距離信頼性判定手段は、前回の演算距離との距離差を所定範囲内として今回の距離を演算した計算ウインドの個数が大となるほど信頼性が高いと判定するようにして前記信頼性を判定することを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、距離信頼性判定手段による判定結果に応じて、先行車確認手段による先行車の確認時間が変更されることになり、距離演算手段による演算距離の信頼性が高いときには先行車の確認を速やかに行なうことができる。また特に距離信頼性判定手段は、ウインド決定手段で設定した追尾ウインド内の画像のうちで前回の演算距離との距離差が所定範囲内にある部分が大となるほど信頼性が高いと判断することになり、先行車までの距離が短くなるにつれて先行車の像が前記画像内に占める割合が大となるので、先行車までの距離が近いほど信頼性が高いとして距離演算の信頼性を確実に判定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１ないし図７は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は距離測定装置の構成を示すブロック図、図２は距離測定原理を説明するための図、図３はウインド配置を示す図、図４は距離判定を説明するための図３に対応した図、図５はウインド決定手段での追尾ウインド設定手順を示すフローチャート、図６は先行車確認手段での先行車確認処理手順を示すフローチャート、図７は信頼性による確認時間の変化を示すグラフである。
【００１２】
先ず図１において、上下一対の撮像手段１Ａ，１Ｂが、車両の車室内でたとえばフロントガラスの後方側に配置されており、これらの撮像手段１Ａ，１Ｂで得られた先行車両等の対象物４の画像信号は、個別のＡ／Ｄ変換器５Ａ，５Ｂでデジタル信号に変換され、さらに個別の画像記憶手段６Ａ，６Ｂにそれぞれ記憶される。
【００１３】
図２において、両撮像手段１Ａ，１Ｂは、レンズを含む光学系２Ａ，２Ｂと、それらの光学系２Ａ，２Ｂの焦点距離ｆだけ後方に配置されるイメージセンサ３Ａ，３Ｂとでそれぞれ構成されるものであり、両光学系２Ａ，２Ｂは、基線長ＢＬだけ上下に間隔をあけて配置される。
【００１４】
このような撮像手段１Ａ，１Ｂによれば、自車の前方に存在する先行車両等の対象物４が光学系２Ａ，２Ｂによりイメージセンサ３Ａ，３Ｂ上に結像されることになるが、イメージセンサ３Ａ，３Ｂは、たとえば多数の画素が二次元平面に分散された二次元のＣＣＤやＰＤである。
【００１５】
両光学系２Ａ，２Ｂのイメージセンサ３Ａ，３Ｂで得られた全体画像中に、画像記憶手段６Ａ，６Ｂにストアされた画像信号のうち一部を切り取って距離演算の対象とするための追尾ウインドＷＰが、図３で示すように、ウインド決定手段７により定められ、この追尾ウインドＷＰ内の画像信号が画像記憶手段６Ａ，６Ｂから相関演算手段８に入力される。
【００１６】
しかも光学系２Ａ，２Ｂで定まる視野には、図３で示すように、予め複数の計算ウインドＷＣ…が設定されており、相関演算手段８では、追尾ウインドＷＰ内の各計算ウインドＷＣ…、たとえば図３にあっては、ＷＣ１〜ＷＣ８毎に、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂから得られた輝度データの相関が最も一致する点でのシフト量ｎを得るための演算が実行される。
【００１７】
すなわち相関演算手段８では、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎に両イメージセンサ３Ａ，３Ｂの画像の一方をシフトさせるか、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂの画像の両方を交互にシフトさせるようにして両画像信号の引き算を実行し、両画像データが最も一致したとき、すなわち相関値が最小となったときのシフト量ｎを得る演算が行なわれる。而して、前記シフト量ｎは、図２で示すように、下方のイメージセンサ３Ａから得られた画像信号の光学系２Ａの光軸からのずれ量ｎＡと、上方のイメージセンサ３Ｂから得られた画像信号の光学系２Ｂの光軸からのずれ量ｎＢとの和として得られることになる。また上記シフト量ｎの算出にあたって、イメージセンサ３Ａ，３Ｂでの画素間の間隔により分解能が定まってしまうので、分解能を向上するために前記間隔間の補間を行なってシフト量ｎを補正するようにしてもよい。
【００１８】
距離演算手段９は、個別演算部１０と、距離記憶部１１と、距離判定部１２とを備える。
【００１９】
個別演算部１０は、追尾ウインドＷＰ内における各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎に三角測量法の原理に基づく距離演算を実行するものであり、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の対象物４までの距離Ｄが、次の第(1) 式
Ｄ＝（ＢＬ×ｆ）／ｎ……(1)
に基づいて個別演算部１０で演算される。この際、イメージセンサ３Ａ，３Ｂの近傍に感温素子を配置しておき、その感温素子で得た温度情報に基づいて距離Ｄの補正を行なうようにしてもよい。
【００２０】
距離記憶部１１は、個別距離換算部１０で得られた各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の距離Ｄ…を記憶するものであり、距離判定部１２では、距離記憶部１１に保存されている各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の距離Ｄ…に基づき、次の第(2) 式に基づいて対象物４までの距離ＤＣを判定する。
【００２１】
ＤＣ＝（ΣＤi ×Ｆi ）／ΣＦi ……(2)
上記第(2) 式において、Ｄi は各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８のうちｉ番目の計算ウインドでの距離Ｄを示すものであり、Ｆi は、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８のいずれを対象物４までの距離演算に採用するか否かを示す採用数フラグであり、今回のＤi と前回のＤi もくしは仮対象物距離との差の絶対値が２．５ｍ未満のときには「１」、その他の場合には「０」と設定される。すなわち演算処理サイクルの経過に応じて、前回の距離演算値と今回の距離演算値との間に大きな距離変化量（２．５ｍ以上）が生じている場合には、距離演算には用いられないことになる。たとえばＷＣ１〜ＷＣ８の８個の計算ウインドのうち、第１番目の計算ウインドＷＣ１、第５番目の計算ウインドＷＣ５および第８番目の計算ウインドＷＣ８での演算距離が、図４の白抜きで示すように不採用となった場合には、
ＤＣ＝（Ｄ2 ＋Ｄ3 ＋Ｄ4 ＋Ｄ6 ＋Ｄ7 ）／５
として、対象物４までの距離ＤＣが演算されることになる。
【００２２】
ウインド決定手段７は、距離演算手段９で得られた距離ＤＣに基づいて、図５で示す処理手順に従って、追尾ウインドＷＰを定め、その追尾ウインドＷＰが相関演算手段８に与えられる。
【００２３】
図５のステップＳ１では、対象物４を前回検知したか否かを確認し、前回検知していると確認したときには、ステップＳ２において、対象物４までの前回演算距離ＤＣに予め定めた大きさ（たとえば幅が１．８ｍ、高さが１．５ｍ）の車両が存在するものとして、その前回演算距離ＤＣに応じた追尾ウインドＷＰを設定する。
【００２４】
またステップＳ１において、対象物４を前回検知しなかったことを確認したときには、ステップＳ３において、予め定めた間隔の距離毎に対象物４を探知して仮対象物検知距離を定める。すなわち自車からの距離を最初にたとえば５ｍと設定し、その距離に対象物４が存在するか否かを判定し、存在しなかった場合には、１０ｍ、１５ｍ、２０ｍ…と順次距離を延ばして対象物４を探し、対象物４を探知した距離を仮対象物検知距離として定める。
【００２５】
次のステップＳ３では、ステップＳ２で定めた仮対象物検知距離に、予め定めた大きさ（たとえば幅が１．８ｍ、高さが１．５ｍ）の車両が存在するものとして、その仮対象物検知距離に応じた追尾ウインドＷＰを設定する。
【００２６】
このようなウインド決定手段７による追尾ウインドＷＰの設定にあたって、白線などの路面情報を検出する手段を設けておき、カーブに沿った追尾ウインドＷＰを設定することも可能である。また追尾ウインドの設定にあたって地図情報を利用することも可能である。
【００２７】
距離演算手段９における距離判定部１２で得られた距離ＤＣは、先行車確認手段１３に与えられるとともに距離信頼性判定手段１５に与えられるものであり、先行車確認手段１３は、距離演算手段９の距離判定部１２で対象物４までの距離ＤＣを得ている状態の持続時間が確認時間を超えるのに応じて先行車を確認するものであり、先行車確認手段１３による確認結果は、演算距離ＤＣとともに車両走行制御装置１４に入力され、この車両走行制御装置１４により、先行車に追随して自車を走行させるための制御が実行される。
【００２８】
先行車確認手段１３は、図６で示す手順に従って先行車を確認するものであり、ステップＳ１１では対象物４の検知の有無を確認し、対象物４を検知していなかったときにはステップＳ１２で先行車確認カウンタＴt をクリアする。またステップＳ１１において、対象物４を検知していることを確認したときには、ステップＳ１３において、先行車確認カウンタＴｔを「１」だけインクリメントする。
【００２９】
次のステップＳ１４では、先行車確認カウンタＴt が確認時間Ｔｄを超える（Ｔｔ＞Ｔｄ）か否かを確認し、超えていると判断したときにステップＳ１５で対象物４を先行車と確認する。
【００３０】
このような処理によれば、先行車確認手段１３は、距離演算手段９で対象物４までの距離ＤＣを得ている状態の持続時間が確認時間Ｔｄを超えるのに応じて先行車を確認することになる。
【００３１】
一方、距離信頼性判定手段１５は、距離演算手段９による演算距離ＤＣの信頼性を判定するものであり、光学系２Ａ，２Ｂで定まる視野内に配置される複数（この実施例では３０個）の計算ウインドＷＣ…のうち、前回の演算距離との距離差を所定範囲内として今回の距離を演算した計算ウインドＷＣ…の個数が大となるほど信頼性が高いと判定する。
【００３２】
この距離信頼性判定手段１５での距離信頼性判定にあたっては、たとえば計算ウインドＷＣ…の総個数をＮ（この実施例では３０個）としたときに、信頼性Ｐを、｛Ｐ＝（ΣＦi ／Ｎ）×１００｝なる演算式によって演算するか、もしくは（Ｐ＝ΣＦi ）として演算する。これにより、図４で示したように、ＷＣ２，ＷＣ３，ＷＣ４，ＷＣ６，ＷＣ７の５個の計算ウインドＷＣ…で採用数フラグＦi が「１」となっているときには、信頼性ＰがＰ＝（５／３０）×１００（％）もしくは「５」として演算されることになる。
【００３３】
距離信頼性判定手段１５で得た信頼性Ｐは、確認時間変更手段１６に入力されており、この確認時間変更手段１６は、図７で示すように、信頼性Ｐが大となるにつれて確認時間Ｔｄを短くするようにして確認時間Ｔｄを変更して、先行車確認手段１３に入力する。
【００３４】
したがって、先行車確認手段１３は、距離演算手段９による演算距離の信頼性が高いときには先行車を確認するための確認時間Ｔｄを短くして先行車の確認を行なうことになる。なお、信頼性Ｐが予め設定された閾値Ｐｔ以下である場合には、先行車確認手段１３においては、先行車がないと判定することになる。
【００３５】
また先行車確認手段１３において、確認時間Ｔｄを超えて継続して対象物４までの距離を演算し得たどうかに応じて先行車の確認を行なう際に、先行車が確認できなかったことにより先行車なしと単純に判断するだけでなく、確認時間Ｔｄの長さに応じて先行車の確認レベルを分けることもできる。たとえば(1) 確認時間Ｔｄが長い場合（信頼性が低い場合）には警報等の情報表示を走行制御装置１４で実行させるレベルと、(2) 上記(1) よりも短い確認時間Ｔｄの場合（信頼性が中程度の場合）には先行車速度推定および先行車の走行軌跡推定演算の開始等の走行制御の準備を行なうようにするレベルと、(3) 確認時間Ｔd が最も短い場合（信頼性が高い場合）には走行制御を実行する対象となる先行車であると判断して走行制御装置１４で走行制御を実行せしめるレベルとの３つのレベルにに分けることも可能である。
【００３６】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、距離信頼性判定手段１５による判定結果に応じて、先行車確認手段１３による先行車の確認時間Ｔｄが変更されるものであり、距離信頼性判定手段１５に信頼性Ｐが高いと判断したときには上記確認時間Ｔｄが短くなるので、距離演算手段９による演算距離の信頼性が高いときには先行車の確認を速やかに行なうことができる。
【００３７】
また距離演算手段９は、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂ上にそれぞれ結像した全体画像を複数に分割して設定した複数の計算ウインドＷＣ…のうち追尾ウインドＷＰ内の各計算ウインドＷＤＣ…についてそれぞれ距離演算を実行するものであり、距離信頼性判定手段１５は、前回の演算距離との距離差を所定範囲内として今回の距離を演算した計算ウインドＷＣ…の個数が大となるほど信頼性Ｐが高いと判定するようにしているので、距離信頼性判定手段１５は、追尾ウインドＷＰ内の画像のうちで前回の演算距離との距離差が所定範囲内にある部分が大となるほど信頼性が高いと判断することになる。しかも先行車までの距離が短くなるにつれて先行車の像が追尾ウインドＷＰ内の画像の内に占める割合が大となるので、先行車までの距離が近いほど信頼性Ｐが高いとして距離演算の信頼性を確実に判定することができる。
【００３８】
図８および図９は上記第１実施例の変形例を示すものであり、図８は先行車確認手段での先行車確認処理手順を示すフローチャート、図９は信頼性によるカウントアップ数の変化を示すグラフである。
【００３９】
先行車確認手段１３（図１参照）は、図８で示す手順に従って先行車を確認するものであり、ステップＳ２１では対象物４の検知の有無を確認し、対象物４を検知していなかったときにはステップＳ２２で先行車確認カウンタＴt をクリアする。またステップＳ２１において、対象物４を検知していることを確認したときには、ステップＳ２３において、先行車確認カウンタＴｔにカウントアップ数Ｔｃを加算する。この際、カウントアップ数Ｔｃは、確認時間変更手段１６（図１参照）において図９で示すように設定されるものであり、信頼性Ｐが高くなるにつれて大となるものである。
【００４０】
次のステップＳ２４では、先行車確認カウンタＴt が予め定めた一定の確認カウント値Ｔｃｎｔを超える（Ｔｔ＞Ｔｃｎｔ）か否かを確認し、超えていると判断したときにステップＳ２５で対象物４を先行車と確認する。
【００４１】
この変形例によっても、距離演算手段９による演算距離の信頼性が高いときには、一定の確認カウント値Ｔｃｎｔに達するまでの時間、すなわち先行車を確認するための確認時間Ｔｄを短くして先行車の確認を行なうことになる。
【００４２】
図１０および図１１は本発明の第２実施例を示すものであり、図１０は距離測定装置の構成を示すブロック図、図１１はウインド配置を示す図である。
【００４３】
この距離測定装置は、上記第１実施例における撮像手段１Ａ，１Ｂ、Ａ／Ｄ変換器５Ａ，５Ｂ、画像記憶手段６Ａ，６Ｂ、相関演算手段８、距離演算手段９、先行車確認手段１３、距離信頼性判定手段１５および確認時間変更手段１６に加えて、他物体検出手段１７および確認抑制手段１８を備える。
【００４４】
しかもウインド決定手段７は、距離演算手段９で得られた距離ＤＣに基づいて追尾ウインドＷＰを定めて相関演算手段８に与えるだけでなく、図１１で示すように、追尾ウインドＷＰの下部を含む視野内の下部に他物体を検出するための他物体検出ウインドＷＯを設定する機能をも有する。この場合、他物体検出ウインドＷＯは車線を超えない範囲で設定されることが望ましい。
【００４５】
他物体検出手段１７は、距離演算手段９における距離判定部１２と同様の処理を行なって、他物体検出ウインドＷＯ内の計算ウインドＷＣ…毎に演算して距離記憶部１１に保存されている距離に基づき、他物体検出ウインドＷＯ内の他物体までの距離を得るとともに、その距離が距離演算手段９で得られている距離ＤＣよりも小さく、かつ他物体検出ウインドＷＯ内の各計算ウインドＷＣ…のうち設定値以上たとえば５０％以上の計算ウインドＷＣ…で距離を得ているときに他物体が存在すると判定するものである。
【００４６】
確認抑制手段１８は、前記他物体検出手段１７による他物体の検出に応じて先行車確認手段１３による先行車確認を抑制する抑制信号を出力するものであり、その抑制信号は、他物体検出手段１７から他物体が有ることを示す信号の入力から設定時間たとえば５秒間継続して確認抑制手段１８から出力される。
【００４７】
一方、先行車確認手段１３は、確認抑制手段１８からの抑制信号の入力に応じて、図６および図８で示した先行車確認カウンタＴｔをクリアすることで、先行車の確認を抑制する。
【００４８】
この第２実施例によれば、追尾ウインドＷＰで捕捉している対象物４と、自車との間に他物体が存在するか否かを検出し、他物体を他物体検出手段１７で検出したときに先行車確認手段１３による確認が抑制される。したがって追尾ウインドＷＰ内に対象物を捕捉している限り、他物体検出ウインドＷＯ内に他物体を検出しなければ、先行車確認を継続することができる。
【００４９】
しかも確認抑制手段１８は、抑制信号を所定時間継続して出力するので、先行車両に比べて小さくかつ検出が不安定である自動二輪車や自転車等が自車および先行車両間に存在し、自動二輪車や自転車等を一時的に検出できなくなった場合にも先行車の確認抑制を継続することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、距離信頼性判定手段による判定結果に応じて先行車確認手段による先行車の確認時間を変更するようにして、距離演算手段による演算距離の信頼性が高いときには先行車の確認を速やかに行なうことができる。また特に距離信頼性判定手段は、ウインド決定手段で設定した追尾ウインド内の画像のうちで前回の演算距離との距離差が所定範囲内にある部分が大となるほど信頼性が高いと判断することになり、先行車までの距離が短くなるにつれて先行車の像が前記画像内に占める割合が大となるので、先行車までの距離が近いほど信頼性が高いとして距離演算の信頼性を確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】距離測定原理を説明するための図である。
【図３】ウインド配置を示す図である。
【図４】距離判定を説明するための図３に対応した図である。
【図５】ウインド決定手段での追尾ウインド設定手順を示すフローチャートである。
【図６】先行車確認手段での先行車確認処理手順を示すフローチャートである。
【図７】信頼性による確認時間の変化を示すグラフである。
【図８】第１実施例の変形例の先行車確認手段での先行車確認処理手順を示すフローチャートである。
【図９】信頼性によるカウントアップ数の変化を示すグラフである。
【図１０】第２実施例の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】ウインド配置を示す図である。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂ・・・光学系
３Ａ，３Ｂ・・・イメージセンサ
４・・・・対象物
７・・・・ウインド決定手段
８・・・・相関演算手段
９・・・・距離演算手段
１３・・・先行車確認手段
１５・・・距離信頼性判定手段
１６・・・確認時間変更手段
１７・・・他物体検出手段
１８・・・確認抑制手段
ＷＣ・・・計算ウインド
ＷＯ・・・他物体検出ウインド
ＷＰ・・・追尾ウインド
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の光学系と、それらの光学系からの画像をそれぞれ結像せしめる一対のイメージセンサと、両イメージセンサ上に結像した一対の画像の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を演算する相関演算手段と、該相関演算手段で得た前記ずれ量を用いた三角測量の原理に基づく演算により対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備える車両用距離測定装置に関し、特に、自車の前方に先行車が存在するか否かを確認する手段を備えた車両用距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる距離測定装置は、たとえば特開平６−２５５３９１号公報等で既に知られており、この従来技術では、対象物までの距離の一定制御周期毎の変化に基づいて、自車の前方に先行車が存在するか否かを確認している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものでは、先行車までの演算距離に間違いが少ないと思われる場合でも、先行車確認のためには一定の時間がかかってしまい、自車および先行車間の距離が短いときに先行車確認後の処理が遅れることがある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、先行車までの距離演算の信頼度が高いときには先行車の確認に要する時間を極力短縮し得るようにした車両用距離測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一対の光学系と、それらの光学系からの画像をそれぞれ結像せしめる一対のイメージセンサと、両イメージセンサ上に結像した一対の画像の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を演算する相関演算手段と、両光学系で定まる視野内での演算対象となる領域である追尾ウインドを相関演算手段での相関演算にあたって設定するウインド決定手段と、相関演算手段で得た前記ずれ量を用いた三角測量の原理に基づく演算により追尾ウインド内の対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備える車両用距離測定装置において、前記距離演算手段による演算で対象物までの距離を得ている状態の持続時間が確認時間を超えるのに応じて先行車を確認する先行車確認手段と、前記距離演算手段による演算距離の信頼性を判定する距離信頼性判定手段と、該距離信頼性判定手段で演算距離の信頼性が高いと判断したときには前記確認時間を短くするようにして前記先行車確認手段による確認時間を変更する確認時間変更手段とを含み、前記距離演算手段は、前記両イメージセンサ上にそれぞれ結像した前記追尾ウインド内の画像を複数に分割して設定した複数の計算ウインドについて距離演算を個別に実行可能であり、前記距離信頼性判定手段は、前回の演算距離との距離差を所定範囲内として今回の距離を演算した計算ウインドの個数が大となるほど信頼性が高いと判定するようにして前記信頼性を判定することを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、距離信頼性判定手段による判定結果に応じて、先行車確認手段による先行車の確認時間が変更されることになり、距離演算手段による演算距離の信頼性が高いときには先行車の確認を速やかに行なうことができる。また特に距離信頼性判定手段は、ウインド決定手段で設定した追尾ウインド内の画像のうちで前回の演算距離との距離差が所定範囲内にある部分が大となるほど信頼性が高いと判断することになり、先行車までの距離が短くなるにつれて先行車の像が前記画像内に占める割合が大となるので、先行車までの距離が近いほど信頼性が高いとして距離演算の信頼性を確実に判定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１ないし図７は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は距離測定装置の構成を示すブロック図、図２は距離測定原理を説明するための図、図３はウインド配置を示す図、図４は距離判定を説明するための図３に対応した図、図５はウインド決定手段での追尾ウインド設定手順を示すフローチャート、図６は先行車確認手段での先行車確認処理手順を示すフローチャート、図７は信頼性による確認時間の変化を示すグラフである。
【００１２】
先ず図１において、上下一対の撮像手段１Ａ，１Ｂが、車両の車室内でたとえばフロントガラスの後方側に配置されており、これらの撮像手段１Ａ，１Ｂで得られた先行車両等の対象物４の画像信号は、個別のＡ／Ｄ変換器５Ａ，５Ｂでデジタル信号に変換され、さらに個別の画像記憶手段６Ａ，６Ｂにそれぞれ記憶される。
【００１３】
図２において、両撮像手段１Ａ，１Ｂは、レンズを含む光学系２Ａ，２Ｂと、それらの光学系２Ａ，２Ｂの焦点距離ｆだけ後方に配置されるイメージセンサ３Ａ，３Ｂとでそれぞれ構成されるものであり、両光学系２Ａ，２Ｂは、基線長ＢＬだけ上下に間隔をあけて配置される。
【００１４】
このような撮像手段１Ａ，１Ｂによれば、自車の前方に存在する先行車両等の対象物４が光学系２Ａ，２Ｂによりイメージセンサ３Ａ，３Ｂ上に結像されることになるが、イメージセンサ３Ａ，３Ｂは、たとえば多数の画素が二次元平面に分散された二次元のＣＣＤやＰＤである。
【００１５】
両光学系２Ａ，２Ｂのイメージセンサ３Ａ，３Ｂで得られた全体画像中に、画像記憶手段６Ａ，６Ｂにストアされた画像信号のうち一部を切り取って距離演算の対象とするための追尾ウインドＷＰが、図３で示すように、ウインド決定手段７により定められ、この追尾ウインドＷＰ内の画像信号が画像記憶手段６Ａ，６Ｂから相関演算手段８に入力される。
【００１６】
しかも光学系２Ａ，２Ｂで定まる視野には、図３で示すように、予め複数の計算ウインドＷＣ…が設定されており、相関演算手段８では、追尾ウインドＷＰ内の各計算ウインドＷＣ…、たとえば図３にあっては、ＷＣ１〜ＷＣ８毎に、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂから得られた輝度データの相関が最も一致する点でのシフト量ｎを得るための演算が実行される。
【００１７】
すなわち相関演算手段８では、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎に両イメージセンサ３Ａ，３Ｂの画像の一方をシフトさせるか、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂの画像の両方を交互にシフトさせるようにして両画像信号の引き算を実行し、両画像データが最も一致したとき、すなわち相関値が最小となったときのシフト量ｎを得る演算が行なわれる。而して、前記シフト量ｎは、図２で示すように、下方のイメージセンサ３Ａから得られた画像信号の光学系２Ａの光軸からのずれ量ｎＡと、上方のイメージセンサ３Ｂから得られた画像信号の光学系２Ｂの光軸からのずれ量ｎＢとの和として得られることになる。また上記シフト量ｎの算出にあたって、イメージセンサ３Ａ，３Ｂでの画素間の間隔により分解能が定まってしまうので、分解能を向上するために前記間隔間の補間を行なってシフト量ｎを補正するようにしてもよい。
【００１８】
距離演算手段９は、個別演算部１０と、距離記憶部１１と、距離判定部１２とを備える。
【００１９】
個別演算部１０は、追尾ウインドＷＰ内における各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎に三角測量法の原理に基づく距離演算を実行するものであり、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の対象物４までの距離Ｄが、次の第(1) 式
Ｄ＝（ＢＬ×ｆ）／ｎ……(1)
に基づいて個別演算部１０で演算される。この際、イメージセンサ３Ａ，３Ｂの近傍に感温素子を配置しておき、その感温素子で得た温度情報に基づいて距離Ｄの補正を行なうようにしてもよい。
【００２０】
距離記憶部１１は、個別距離換算部１０で得られた各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の距離Ｄ…を記憶するものであり、距離判定部１２では、距離記憶部１１に保存されている各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の距離Ｄ…に基づき、次の第(2) 式に基づいて対象物４までの距離ＤＣを判定する。
【００２１】
ＤＣ＝（ΣＤi ×Ｆi ）／ΣＦi ……(2)
上記第(2) 式において、Ｄi は各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８のうちｉ番目の計算ウインドでの距離Ｄを示すものであり、Ｆi は、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８のいずれを対象物４までの距離演算に採用するか否かを示す採用数フラグであり、今回のＤi と前回のＤi もくしは仮対象物距離との差の絶対値が２．５ｍ未満のときには「１」、その他の場合には「０」と設定される。すなわち演算処理サイクルの経過に応じて、前回の距離演算値と今回の距離演算値との間に大きな距離変化量（２．５ｍ以上）が生じている場合には、距離演算には用いられないことになる。たとえばＷＣ１〜ＷＣ８の８個の計算ウインドのうち、第１番目の計算ウインドＷＣ１、第５番目の計算ウインドＷＣ５および第８番目の計算ウインドＷＣ８での演算距離が、図４の白抜きで示すように不採用となった場合には、
ＤＣ＝（Ｄ2 ＋Ｄ3 ＋Ｄ4 ＋Ｄ6 ＋Ｄ7 ）／５
として、対象物４までの距離ＤＣが演算されることになる。
【００２２】
ウインド決定手段７は、距離演算手段９で得られた距離ＤＣに基づいて、図５で示す処理手順に従って、追尾ウインドＷＰを定め、その追尾ウインドＷＰが相関演算手段８に与えられる。
【００２３】
図５のステップＳ１では、対象物４を前回検知したか否かを確認し、前回検知していると確認したときには、ステップＳ２において、対象物４までの前回演算距離ＤＣに予め定めた大きさ（たとえば幅が１．８ｍ、高さが１．５ｍ）の車両が存在するものとして、その前回演算距離ＤＣに応じた追尾ウインドＷＰを設定する。
【００２４】
またステップＳ１において、対象物４を前回検知しなかったことを確認したときには、ステップＳ３において、予め定めた間隔の距離毎に対象物４を探知して仮対象物検知距離を定める。すなわち自車からの距離を最初にたとえば５ｍと設定し、その距離に対象物４が存在するか否かを判定し、存在しなかった場合には、１０ｍ、１５ｍ、２０ｍ…と順次距離を延ばして対象物４を探し、対象物４を探知した距離を仮対象物検知距離として定める。
【００２５】
次のステップＳ３では、ステップＳ２で定めた仮対象物検知距離に、予め定めた大きさ（たとえば幅が１．８ｍ、高さが１．５ｍ）の車両が存在するものとして、その仮対象物検知距離に応じた追尾ウインドＷＰを設定する。
【００２６】
このようなウインド決定手段７による追尾ウインドＷＰの設定にあたって、白線などの路面情報を検出する手段を設けておき、カーブに沿った追尾ウインドＷＰを設定することも可能である。また追尾ウインドの設定にあたって地図情報を利用することも可能である。
【００２７】
距離演算手段９における距離判定部１２で得られた距離ＤＣは、先行車確認手段１３に与えられるとともに距離信頼性判定手段１５に与えられるものであり、先行車確認手段１３は、距離演算手段９の距離判定部１２で対象物４までの距離ＤＣを得ている状態の持続時間が確認時間を超えるのに応じて先行車を確認するものであり、先行車確認手段１３による確認結果は、演算距離ＤＣとともに車両走行制御装置１４に入力され、この車両走行制御装置１４により、先行車に追随して自車を走行させるための制御が実行される。
【００２８】
先行車確認手段１３は、図６で示す手順に従って先行車を確認するものであり、ステップＳ１１では対象物４の検知の有無を確認し、対象物４を検知していなかったときにはステップＳ１２で先行車確認カウンタＴt をクリアする。またステップＳ１１において、対象物４を検知していることを確認したときには、ステップＳ１３において、先行車確認カウンタＴｔを「１」だけインクリメントする。
【００２９】
次のステップＳ１４では、先行車確認カウンタＴt が確認時間Ｔｄを超える（Ｔｔ＞Ｔｄ）か否かを確認し、超えていると判断したときにステップＳ１５で対象物４を先行車と確認する。
【００３０】
このような処理によれば、先行車確認手段１３は、距離演算手段９で対象物４までの距離ＤＣを得ている状態の持続時間が確認時間Ｔｄを超えるのに応じて先行車を確認することになる。
【００３１】
一方、距離信頼性判定手段１５は、距離演算手段９による演算距離ＤＣの信頼性を判定するものであり、光学系２Ａ，２Ｂで定まる視野内に配置される複数（この実施例では３０個）の計算ウインドＷＣ…のうち、前回の演算距離との距離差を所定範囲内として今回の距離を演算した計算ウインドＷＣ…の個数が大となるほど信頼性が高いと判定する。
【００３２】
この距離信頼性判定手段１５での距離信頼性判定にあたっては、たとえば計算ウインドＷＣ…の総個数をＮ（この実施例では３０個）としたときに、信頼性Ｐを、｛Ｐ＝（ΣＦi ／Ｎ）×１００｝なる演算式によって演算するか、もしくは（Ｐ＝ΣＦi ）として演算する。これにより、図４で示したように、ＷＣ２，ＷＣ３，ＷＣ４，ＷＣ６，ＷＣ７の５個の計算ウインドＷＣ…で採用数フラグＦi が「１」となっているときには、信頼性ＰがＰ＝（５／３０）×１００（％）もしくは「５」として演算されることになる。
【００３３】
距離信頼性判定手段１５で得た信頼性Ｐは、確認時間変更手段１６に入力されており、この確認時間変更手段１６は、図７で示すように、信頼性Ｐが大となるにつれて確認時間Ｔｄを短くするようにして確認時間Ｔｄを変更して、先行車確認手段１３に入力する。
【００３４】
したがって、先行車確認手段１３は、距離演算手段９による演算距離の信頼性が高いときには先行車を確認するための確認時間Ｔｄを短くして先行車の確認を行なうことになる。なお、信頼性Ｐが予め設定された閾値Ｐｔ以下である場合には、先行車確認手段１３においては、先行車がないと判定することになる。
【００３５】
また先行車確認手段１３において、確認時間Ｔｄを超えて継続して対象物４までの距離を演算し得たどうかに応じて先行車の確認を行なう際に、先行車が確認できなかったことにより先行車なしと単純に判断するだけでなく、確認時間Ｔｄの長さに応じて先行車の確認レベルを分けることもできる。たとえば(1) 確認時間Ｔｄが長い場合（信頼性が低い場合）には警報等の情報表示を走行制御装置１４で実行させるレベルと、(2) 上記(1) よりも短い確認時間Ｔｄの場合（信頼性が中程度の場合）には先行車速度推定および先行車の走行軌跡推定演算の開始等の走行制御の準備を行なうようにするレベルと、(3) 確認時間Ｔd が最も短い場合（信頼性が高い場合）には走行制御を実行する対象となる先行車であると判断して走行制御装置１４で走行制御を実行せしめるレベルとの３つのレベルにに分けることも可能である。
【００３６】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、距離信頼性判定手段１５による判定結果に応じて、先行車確認手段１３による先行車の確認時間Ｔｄが変更されるものであり、距離信頼性判定手段１５に信頼性Ｐが高いと判断したときには上記確認時間Ｔｄが短くなるので、距離演算手段９による演算距離の信頼性が高いときには先行車の確認を速やかに行なうことができる。
【００３７】
また距離演算手段９は、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂ上にそれぞれ結像した全体画像を複数に分割して設定した複数の計算ウインドＷＣ…のうち追尾ウインドＷＰ内の各計算ウインドＷＤＣ…についてそれぞれ距離演算を実行するものであり、距離信頼性判定手段１５は、前回の演算距離との距離差を所定範囲内として今回の距離を演算した計算ウインドＷＣ…の個数が大となるほど信頼性Ｐが高いと判定するようにしているので、距離信頼性判定手段１５は、追尾ウインドＷＰ内の画像のうちで前回の演算距離との距離差が所定範囲内にある部分が大となるほど信頼性が高いと判断することになる。しかも先行車までの距離が短くなるにつれて先行車の像が追尾ウインドＷＰ内の画像の内に占める割合が大となるので、先行車までの距離が近いほど信頼性Ｐが高いとして距離演算の信頼性を確実に判定することができる。
【００３８】
図８および図９は上記第１実施例の変形例を示すものであり、図８は先行車確認手段での先行車確認処理手順を示すフローチャート、図９は信頼性によるカウントアップ数の変化を示すグラフである。
【００３９】
先行車確認手段１３（図１参照）は、図８で示す手順に従って先行車を確認するものであり、ステップＳ２１では対象物４の検知の有無を確認し、対象物４を検知していなかったときにはステップＳ２２で先行車確認カウンタＴt をクリアする。またステップＳ２１において、対象物４を検知していることを確認したときには、ステップＳ２３において、先行車確認カウンタＴｔにカウントアップ数Ｔｃを加算する。この際、カウントアップ数Ｔｃは、確認時間変更手段１６（図１参照）において図９で示すように設定されるものであり、信頼性Ｐが高くなるにつれて大となるものである。
【００４０】
次のステップＳ２４では、先行車確認カウンタＴt が予め定めた一定の確認カウント値Ｔｃｎｔを超える（Ｔｔ＞Ｔｃｎｔ）か否かを確認し、超えていると判断したときにステップＳ２５で対象物４を先行車と確認する。
【００４１】
この変形例によっても、距離演算手段９による演算距離の信頼性が高いときには、一定の確認カウント値Ｔｃｎｔに達するまでの時間、すなわち先行車を確認するための確認時間Ｔｄを短くして先行車の確認を行なうことになる。
【００４２】
図１０および図１１は本発明の第２実施例を示すものであり、図１０は距離測定装置の構成を示すブロック図、図１１はウインド配置を示す図である。
【００４３】
この距離測定装置は、上記第１実施例における撮像手段１Ａ，１Ｂ、Ａ／Ｄ変換器５Ａ，５Ｂ、画像記憶手段６Ａ，６Ｂ、相関演算手段８、距離演算手段９、先行車確認手段１３、距離信頼性判定手段１５および確認時間変更手段１６に加えて、他物体検出手段１７および確認抑制手段１８を備える。
【００４４】
しかもウインド決定手段７は、距離演算手段９で得られた距離ＤＣに基づいて追尾ウインドＷＰを定めて相関演算手段８に与えるだけでなく、図１１で示すように、追尾ウインドＷＰの下部を含む視野内の下部に他物体を検出するための他物体検出ウインドＷＯを設定する機能をも有する。この場合、他物体検出ウインドＷＯは車線を超えない範囲で設定されることが望ましい。
【００４５】
他物体検出手段１７は、距離演算手段９における距離判定部１２と同様の処理を行なって、他物体検出ウインドＷＯ内の計算ウインドＷＣ…毎に演算して距離記憶部１１に保存されている距離に基づき、他物体検出ウインドＷＯ内の他物体までの距離を得るとともに、その距離が距離演算手段９で得られている距離ＤＣよりも小さく、かつ他物体検出ウインドＷＯ内の各計算ウインドＷＣ…のうち設定値以上たとえば５０％以上の計算ウインドＷＣ…で距離を得ているときに他物体が存在すると判定するものである。
【００４６】
確認抑制手段１８は、前記他物体検出手段１７による他物体の検出に応じて先行車確認手段１３による先行車確認を抑制する抑制信号を出力するものであり、その抑制信号は、他物体検出手段１７から他物体が有ることを示す信号の入力から設定時間たとえば５秒間継続して確認抑制手段１８から出力される。
【００４７】
一方、先行車確認手段１３は、確認抑制手段１８からの抑制信号の入力に応じて、図６および図８で示した先行車確認カウンタＴｔをクリアすることで、先行車の確認を抑制する。
【００４８】
この第２実施例によれば、追尾ウインドＷＰで捕捉している対象物４と、自車との間に他物体が存在するか否かを検出し、他物体を他物体検出手段１７で検出したときに先行車確認手段１３による確認が抑制される。したがって追尾ウインドＷＰ内に対象物を捕捉している限り、他物体検出ウインドＷＯ内に他物体を検出しなければ、先行車確認を継続することができる。
【００４９】
しかも確認抑制手段１８は、抑制信号を所定時間継続して出力するので、先行車両に比べて小さくかつ検出が不安定である自動二輪車や自転車等が自車および先行車両間に存在し、自動二輪車や自転車等を一時的に検出できなくなった場合にも先行車の確認抑制を継続することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、距離信頼性判定手段による判定結果に応じて先行車確認手段による先行車の確認時間を変更するようにして、距離演算手段による演算距離の信頼性が高いときには先行車の確認を速やかに行なうことができる。また特に距離信頼性判定手段は、ウインド決定手段で設定した追尾ウインド内の画像のうちで前回の演算距離との距離差が所定範囲内にある部分が大となるほど信頼性が高いと判断することになり、先行車までの距離が短くなるにつれて先行車の像が前記画像内に占める割合が大となるので、先行車までの距離が近いほど信頼性が高いとして距離演算の信頼性を確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】距離測定原理を説明するための図である。
【図３】ウインド配置を示す図である。
【図４】距離判定を説明するための図３に対応した図である。
【図５】ウインド決定手段での追尾ウインド設定手順を示すフローチャートである。
【図６】先行車確認手段での先行車確認処理手順を示すフローチャートである。
【図７】信頼性による確認時間の変化を示すグラフである。
【図８】第１実施例の変形例の先行車確認手段での先行車確認処理手順を示すフローチャートである。
【図９】信頼性によるカウントアップ数の変化を示すグラフである。
【図１０】第２実施例の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】ウインド配置を示す図である。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂ・・・光学系
３Ａ，３Ｂ・・・イメージセンサ
４・・・・対象物
７・・・・ウインド決定手段
８・・・・相関演算手段
９・・・・距離演算手段
１３・・・先行車確認手段
１５・・・距離信頼性判定手段
１６・・・確認時間変更手段
１７・・・他物体検出手段
１８・・・確認抑制手段
ＷＣ・・・計算ウインド
ＷＯ・・・他物体検出ウインド
ＷＰ・・・追尾ウインド
Claims (1)
- 一対の光学系（２Ａ，２Ｂ）と、それらの光学系（２Ａ，２Ｂ）からの画像をそれぞれ結像せしめる一対のイメージセンサ（３Ａ，３Ｂ）と、両イメージセンサ（３Ａ，３Ｂ）上に結像した一対の画像の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を演算する相関演算手段（８）と、両光学系（２Ａ，２Ｂ）で定まる視野内での演算対象となる領域である追尾ウインド（ＷＰ）を相関演算手段（８）での相関演算にあたって設定するウインド決定手段（７）と、相関演算手段（８）で得た前記ずれ量を用いた三角測量の原理に基づく演算により追尾ウインド（ＷＰ）内の対象物（４）までの距離を演算する距離演算手段（９）とを備える車両用距離測定装置において、
前記距離演算手段（９）による演算で対象物（４）までの距離を得ている状態の持続時間が確認時間を超えるのに応じて先行車を確認する先行車確認手段（１３）と、前記距離演算手段（９）による演算距離の信頼性を判定する距離信頼性判定手段（１５）と、該距離信頼性判定手段（１５）で演算距離の信頼性が高いと判断したときには前記確認時間を短くするようにして前記先行車確認手段（１３）の確認時間を変更する確認時間変更手段（１６）とを含み、
前記距離演算手段（９）は、前記両イメージセンサ（３Ａ，３Ｂ）上にそれぞれ結像した前記追尾ウインド（ＷＰ）内の画像を複数に分割して設定した複数の計算ウインド（ＷＣ）について距離演算を個別に実行可能であり、
前記距離信頼性判定手段（１５）は、前回の演算距離との距離差を所定範囲内として今回の距離を演算した計算ウインド（ＷＣ）の個数が大となるほど信頼性が高いと判定するようにして前記信頼性を判定することを特徴とする、車両用距離測定装置。
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