JPH1151644A - 車両用距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一対の光学系によりイメージセンサ上に結像し
た一対の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量
を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演算を前記
ずれ量を用いて実行して対象物までの距離を測定する車
両用距離測定装置において、演算処理量の低減による演
算処理速度の高速化を図りつつ対象物の移動方向を判定
し得るようにする。 【解決手段】両イメージセンサ３Ａ，３Ｂ上にそれぞれ
結像した全体画像信号のウインドがウインド設定手段８
により横方向に分散した複数箇所に設定され、各ウイン
ド毎の画像信号の相関演算および距離演算が演算手段１
０で実行され、相関が得られたウインドの距離に基づい
て対象物４までの距離が距離算出手段１３で算出され、
相関が得られたウインドの横方向の分布に基づいて対象
物４の移動方向が移動方向判定手段１５で判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用距離測定装
置に関し、特に、一対の光学系によりイメージセンサ上
に結像した一対の画像信号を比較して両画像の光軸から
のずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演
算を前記ずれ量を用いて実行して対象物までの距離を測
定する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４−５０６１１号公報等で既に知られている。こ
のものでは、両イメージセンサにそれぞれ結像した画像
信号のいずれか一方にウインドを設定し、その設定され
たウインドを基準にして両画像信号を比較して対象物ま
での距離を演算し、ウインド内の画像信号を或る時刻と
次の時刻とで比較することにより最も一致する画像信号
の部分として定めた仮ウインド内の対称性を評価し、最
も対称性が良いと評価した仮ウインドをウインドとし、
該ウインドの前回からの変化量に基づいて対象物の移動
方向および移動量を得るようにしている。

【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、仮ウインドの対称性を評価する必要があるた
めに、多数の画素が隙間なく並んだ比較的高価な二次元
ＣＣＤをイメージセンサとして用いる必要があり、演算
処理量が増加し、処理速度が遅くなる。

【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、演算処理量の低減を図りつつ対象物の移動方
向を判定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、一対の光学系によりイメー
ジセンサ上に結像した一対の画像信号を比較して両画像
の光軸からのずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理
に基づく演算を前記ずれ量を用いて実行して対象物まで
の距離を測定する車両用距離測定装置において、前記両
イメージセンサ上にそれぞれ結像した全体画像信号のウ
インドを横方向に分散した複数箇所に設定するウインド
設定手段と、該ウインド設定手段で設定された各ウイン
ド毎の画像信号の相関演算および距離演算を実行する演
算手段と、該演算手段での演算によって相関が得られた
ウインドの距離に基づいて対象物までの距離を算出する
距離算出手段と、前記演算手段での演算によって相関が
得られたウインドの横方向の分布に基づいて対象物の移
動方向を判定する移動方向判定手段とを備えることを特
徴とする。

【０００６】このような構成によれば、対象物の移動方
向が自車の移動方向とは異なる方向に変化したときに
は、相関が得られたウインドが左、右いずれかに偏るこ
とになり、移動方向判定手段において、相関が得られた
ウインドの横方向の分布に基づき対象物の移動方向を判
定することが可能である。しかもウインド設定手段で
は、横方向に分散した複数箇所にウインドが設定される
ものであり、イメージセンサの全体画像領域よりも狭い
範囲での演算を実行すればよいので演算処理量が少なく
てすみ、処理速度が速くなる。

【０００７】また請求項２記載の発明によれば、上記請
求項１記載の発明の構成に加えて、前記ウインド設定手
段が、前記移動方向判定手段の前回の判定結果に基づい
て今回のウインドを設定することにより、今回の対象物
までの距離測定において、対象物の移動に追随した測定
を効率よく行なうことができる。

【０００８】

【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一実施例に基づいて説明する。

【０００９】図１ないし図７は本発明の一実施例を示す
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は画像領域に対するウインドの配置を示す図、
図３は演算手段での微分波形成形を説明するための図、
図４は演算手段での相関演算を説明するための図、図５
は距離測定原理を説明するための図、図６は演算手段で
の相関評価を説明するための図、図７は演算手段での補
間演算を説明するための図である。

【００１０】先ず図１において、上下一対の撮像手段１
Ａ，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
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。

【００１１】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２
Ａ，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、図２で
示すように、複数のたとえばラインＣＣＤ５，５…が横
方向に等間隔をあけて配置されて成る一次元のイメージ
センサであり、各ラインＣＣＤ５，５…の間隔を適宜定
めることにより横方向の視野角、分解能を最適に定める
ことが可能である。

【００１２】両イメージセンサ３Ａ，３Ｂで得られた画
像信号は、個別のＡ／Ｄ変換器６Ａ，６Ｂでデジタル信
号に変換され、さらに個別の画像メモリ７Ａ，７Ｂにそ
れぞれストアされる。

【００１３】画像メモリ７Ａ，７Ｂには各ラインＣＣＤ
５，５…で得られた画像信号が一旦ストアされることに
なるが、それらの画像信号のうちウインド設定手段８で
選択された画像信号だけが画像メモリ７Ａ，７Ｂから切
出されることになる。而してウインド設定手段８では、
図２において斜線を施して示すように、横方向に間隔を
あけた複数たとえば５つのウインドＷ，Ｗ…が設定され
るものであり、イメージセンサ３Ａ，３Ｂが横方向に等
間隔をあけた複数のラインＣＣＤ５，５…から成るもの
であることに基づいて、各ラインＣＣＤ５，５…のうち
選択された５つのラインＣＣＤ５，５…の画像信号が各
ウインドＷ，Ｗ…の画像信号として選択されることにな
る。

【００１４】しかもウインド設定手段８では、その設定
初期には図２で示すように、イメージセンサ３Ａ，３Ｂ
の横方向中心に関して左、右対称となるように各ウイン
ドＷ，Ｗ…の位置が設定されるのであるが、最初の設定
以降には、ウインドメモリ９からの信号に基づいて各ウ
インドＷ，Ｗ…がウインド設定手段８で設定されること
になる。

【００１５】ウインド設定手段８で設定されたウインド
Ｗ，Ｗ…の画像信号は演算手段１０に入力され、該演算
手段１０において、相互に対応する各ウインドＷ，Ｗの
組み合わせ毎の画像信号の相関演算および距離演算が実
行される。

【００１６】相関演算を行なうにあたって、夕暮れ時や
日影等で画像のコントラストが劣ることに起因して相関
一致度が低下し、ひいては距離測定精度が低下すること
を回避するために、演算手段１０では、図３で示すよう
に、ウインドＷからの画像信号の輝度を読み込んで輝度
波形を成形し、次いで、上下に複数画素たとえば９画素
おきの輝度を引き算して微分波形を成形する。

【００１７】演算手段１０での相関演算は、両イメージ
センサ３Ａ，３Ｂでの相互に対応するウインドＷの微分
された輝度データの一方を固定しておき他方を１つずつ
シフトしながら引き算を行なうようにして実行される。
たとえば図４（Ａ）で示すように、上方すなわちイメー
ジセンサ３Ｂ側の輝度データを固定しておき、下方すな
わちイメージセンサ３Ａ側の輝度データを上下に１つず
つシフトしながらイメージセンサ３Ｂ側の輝度データか
ら引き算することにより、図４（Ｂ）で示すように相関
値に対応したシフト量が得られることになり、相関値が
最も小さいときのシフト量が画像信号の光軸からのずれ
量に対応した値として求められる。

【００１８】このような相関値に対応したシフト量を得
るための相関演算は、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂに結
像した画像の光軸からのずれ量を求めるためのものであ
り、図５において、下方のイメージセンサ３Ａから得ら
れた輝度データと、上方のイメージセンサ３Ｂから得ら
れた輝度データとの相関が最も一致するまで両輝度デー
タをシフトさせることにより、最も相関が一致する点で
のシフト量ｎを得ることができるのであるが、このシフ
ト量ｎは、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。

【００１９】ところで、上記相関演算により相関値に対
応したシフト量が得られるのであるが、その相関値の信
頼度を評価するために、演算手段１０では、次のような
相関評価が実行される。すなわち図６で示すように、最
も小さな相関値から所定値だけ大きなしきい値が設定さ
れ、相関値の極小値が１つであり、しかも最小相関値の
シフト量から所定シフト量ΔＳだけずれた位置で相関値
がしきい値よりも大きいとき、すなわち図６（Ａ）で示
す状態のときが信頼度が高いと評価される。それに対
し、相関値の極小値が１つであっても最小相関値のシフ
ト量から所定シフト量ΔＳだけずれた位置で相関値がし
きい値よりも小さいとき、すなわち図６（Ｂ）で示す状
態のときには信頼度が低いと評価され、また相関値の極
小値が複数あるとき、すなわち図６（Ｃ）で示す状態の
ときには信頼度が低いと評価される。而して図６（Ｂ）
で示す状態は、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂの画像信号
の輝度ずれやノイズ等に基づいて最小相関値付近で相関
値の傾きがシャープでなくなることにより生じるもので
あり、相関一致度が低下して距離測定精度が低下するの
で相関評価を低くするものであり、また図６（Ｃ）で示
す状態は、遠近混在や縞模様に代表されるパターン画像
により生じるものであり、場合によっては対象物４以外
の距離を測定してしまう可能性があるので相関評価値を
低くするものである。

【００２０】さらに演算手段１０では、各イメージセン
サ３Ａ，３ＢでのＣＣＤ５，５…の画素が或る大きさを
有するものであることにより、画素相互間の補間を行な
ってイメージセンサ３Ａ，３Ｂでの分解能力を向上する
ための補間演算が実行される。この補間演算にあたって
は、図７で示すように、最小相関値である第１点Ｐ１
と、最小相関値に近い相関値である第２および第３点Ｐ
２，Ｐ３との３点が用いられ、第１点Ｐ１と第２および
第３点Ｐ２，Ｐ３の一方Ｐ３とを通る直線Ｌ１と、該直
線Ｌ１と同一の傾きで第２および第３点Ｐ２，Ｐ３の他
方Ｐ２を通る直線Ｌ２との交点が補間値として得られる
ことになり、この補間値がシフト量ｎ′として用いられ
る。尚、鎖線で示すように、第１点Ｐ１および第２点Ｐ
２を通る直線と、第３点Ｐ３を通る直線との交点も得ら
れるが、この交点は最小相関値よりも大きな相関値とな
るので補間値としては採用されない。

【００２１】このようにして、補間後のシフト量ｎ′が
得られた後に、演算手段１０では、三角測量法の原理に
基づく距離演算が実行される。すなわち、対象物４まで
の距離Ｄは、 Ｄ＝（ＢＬ×ｆ）／ｎ′ として得られることになる。

【００２２】演算手段１０で得られた各ウインドＷ，Ｗ
の組み合わせ毎の距離Ｄは、距離メモリ１１にストアさ
れ、また各ウインドＷ，Ｗの組み合わせ毎の相関評価値
は相関評価メモリ１２にストアされる。

【００２３】距離メモリ１１および相関評価メモリ１２
にストアされた情報に基づいて、対象物４までの距離が
距離算出手段１３により算出され、算出された距離が距
離算出手段１３から出力されることになる。

【００２４】この距離算出手段１３では、各ウインド
Ｗ，Ｗの組み合わせのうち、相関評価が低いものは除か
れ、さらに残ったウインドＷ，Ｗの組み合わせのうち、
前回得られた距離から一定距離以上離れた距離を得てい
る組み合わせが除かれ、最後に残ったウインドＷ，Ｗの
組み合わせが採用されることになり、採用された組み合
わせでそれぞれ得られている距離の平均値が対象物４ま
での距離として算出される。

【００２５】距離算出手段１３における距離算出にあた
って採用されたウインドＷ，Ｗの組み合わせは、採用ウ
インドメモリ１４にストアされる。この採用ウインドメ
モリ１４にストアされたウインドＷ，Ｗの組み合わせ
は、演算手段１０での演算によって相関が得られたウイ
ンドＷの横方向の分布を表すものであり、該分布に基づ
き、対象物４の移動方向が移動方向判定手段１５で判定
される。すなわち、対象物４の移動方向が自車の移動方
向とは異なる方向に変化したときには、対象物４以外の
背景を見ているウインドＷの相関評価値が低くなった
り、前回得られていた距離とはかけ離れた距離を得たり
することにより、相関が得られたウインドＷが左、右い
ずれかに偏ることになり、相関が得られたウインドＷの
横方向の分布に基づき対象物４の移動方向を移動方向判
定手段１５で判定することが可能となる。

【００２６】この移動方向判定手段１５での判定結果
は、ウインドメモリ９にストアされ、ウインド設定手段
８は、ウインドメモリ９にストアされている移動方向判
定結果、すなわち移動方向判定手段１５での前回の移動
方向判定結果に基づいて今回のウインドＷ，Ｗ…を対象
物４の移動方向にずらせて設定することになる。

【００２７】次にこの実施例の作用について説明する
と、対象物４の移動方向が自車の移動方向とは異なる方
向に変化したときに、移動方向判定手段１５により対象
物４の移動方向が判定されるのであるが、この移動方向
判定手段１５における移動方向判定は、横方向に分散し
た複数箇所に設定されたウインドＷ，Ｗ…のうち相関が
得られたウインドＷ，Ｗの左、右いずれかへの偏りに基
づいてなされるものであり、イメージセンサ３Ａ，３Ｂ
の全体画像領域よりも狭い範囲での演算を実行すればよ
く、演算処理量が少なくてすむことになる。しかもウイ
ンドＷ，Ｗ…が横方向に間隔をあけて設定されるもので
あるので、イメージセンサ３Ａ，３Ｂとしては、ライン
ＣＣＤ５，５…が横方向に等間隔をあけて配置されて成
る比較的安価な一次元のイメージセンサを用いることが
可能であり、コスト低減を図ることが可能となる。

【００２８】またウインド設定手段８は、移動方向判定
手段１５での前回の判定結果に基づいて今回のウインド
Ｗを設定するので、今回の対象物４までの距離測定を、
該対象物４の移動に追随して効率よく行なうことができ
る。

【００２９】上記実施例では、イメージセンサ３Ａ，３
Ｂとして複数のラインＣＣＤ５，５…から成る一次元の
イメージセンサを用いたが、本発明は、多数の画素が二
次元平面に分散された二次元のイメージセンサを用いた
距離測定装置に適用することも可能である。

【００３０】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。

【００３１】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、対象物の移動方向が自車の移動方向とは異なる方向
に変化したときには相関が得られたウインドが左、右い
ずれかに偏ることに基づいて対象物の移動方向を判定す
ることが可能であり、前記ウインドは横方向に分散した
複数箇所に設定されるものであることにより、イメージ
センサの全体画像領域よりも狭い範囲での演算を行なえ
ばよく、演算処理量が少なくてすみ、演算処理速度も速
くなる。

【００３２】また請求項２記載の発明によれば、対象物
の移動に追随した距離測定を効率よく行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】距離測定装置の構成を示すブロック図である。

【図２】画像領域に対するウインドの配置を示す図であ
る。

【図３】演算手段での微分波形成形を説明するための図
である。

【図４】演算手段での相関演算を説明するための図であ
る。

【図５】距離測定原理を説明するための図である。

【図６】演算手段での相関評価を説明するための図であ
る。

【図７】演算手段での補間演算を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

２Ａ，２Ｂ・・・光学系 ３Ａ，３Ｂ・・・イメージセンサ ４・・・対象物 ８・・・ウインド設定手段 １０・・・演算手段 １３・・・距離算出手段 １５・・・移動方向判定手段 Ｗ・・・ウインド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千坂 和人 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の光学系（２Ａ，２Ｂ）によりイメ
   ージセンサ（３Ａ，３Ｂ）上に結像した一対の画像信号
   を比較して両画像の光軸からのずれ量を電気的に検出
   し、三角測量の原理に基づく演算を前記ずれ量を用いて
   実行して対象物（４）までの距離を測定する車両用距離
   測定装置において、前記両イメージセンサ（３Ａ，３
   Ｂ）上にそれぞれ結像した全体画像信号のウインド
   （Ｗ）を横方向に分散した複数箇所に設定するウインド
   設定手段（８）と、該ウインド設定手段（８）で設定さ
   れた各ウインド（Ｗ）毎の画像信号の相関演算および距
   離演算を実行する演算手段（１０）と、該演算手段（１
   ０）での演算によって相関が得られたウインド（Ｗ）の
   距離に基づいて対象物（４）までの距離を算出する距離
   算出手段（１３）と、前記演算手段（１０）での演算に
   よって相関が得られたウインド（Ｗ）の横方向の分布に
   基づいて対象物（４）の移動方向を判定する移動方向判
   定手段（１５）とを備えることを特徴とする車両用距離
   測定装置。
2. 【請求項２】 前記ウインド設定手段（８）が、前記移
   動方向判定手段（１５）の前回の判定結果に基づいて今
   回のウインド（Ｗ）を設定することを特徴とする請求項
   １記載の車両用距離測定装置。