(57)【要約】【課題】詳細な距離情報を取得すること。【解決手段】本発明にかかる距離計測装置１は、検出範囲内に位置する物体までの距離を検出するレーダ６０と、所定の撮像視野に対応する画像信号群を生成する撮像部１０と、撮像部１０から出力された画像信号群をもとに撮像視野内の距離を演算する距離演算部２０と、レーダ６０の検出値間に距離演算部２０による演算値を補間する補間部３１とを備え、詳細な距離情報を取得することができる。また、距離計測装置１は、各検出値間を通る所定関数を求め、該所定関数が通る領域を前記演算手段における演算範囲として設定する演算範囲設定部３２をさらに備え、距離演算部２０は、演算範囲設定部３２が設定した演算範囲に対応する画像信号群の中から所定条件を備えた画像信号を検出して撮像視野内に位置する物体までの距離を演算する。【選択図】      図１
2006322856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出範囲内に位置する物体までの距離を検出する検出手段と、
少なくとも前記検出範囲を含む撮像視野を有し前記撮像視野に対応する画像信号群を生成する撮像手段と、
前記画像信号群に基づいて前記撮像視野内に位置する物体までの距離を演算する演算手段と、
前記検出手段の検出値間に前記演算手段の演算値を補間する補間手段と、
を備えたことを特徴とする距離計測装置。
【請求項２】
各検出値間を通る所定関数を求め、該所定関数が通る領域を前記演算手段における演算範囲として設定する演算範囲設定手段を備え、
前記演算手段は、前記演算範囲に対応する前記画像信号群の中から所定条件を備えた画像信号を検出して前記撮像視野内に位置する物体までの距離を演算することを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項３】
前記所定関数は、一次関数であることを特徴とする請求項２に記載の距離計測装置。
【請求項４】
演算対象となる画像信号の近傍に位置する前記検出値または前記演算値に基づいて前記演算手段における演算範囲を順次設定する演算範囲設定手段を備え、
前記演算手段は、前記演算範囲に対応する前記画像信号群の中から所定条件を備えた画像信号を検出して前記撮像視野内に位置する物体までの距離を演算することを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項５】
前記撮像手段は、第１の光路を介して撮像した第１の前記画像信号群と、第２の光路を介して撮像した第２の前記画像信号群とを生成し、
前記演算範囲設定手段は、前記第１の画像信号群の任意の画像信号に対応する前記第２の画像信号群における前記演算範囲を設定し、
前記演算手段は、前記第２の画像信号群における前記演算範囲の中から前記任意の画像信号と整合する画像信号を検出し、検出した画像信号における前記任意の画像信号からの距離に基づいて前記撮像視野内に位置する物体までの距離を演算することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の距離計測装置。
【請求項６】
前記撮像手段は、
一対の光学系と、
一対の光学系が出力する光信号を電気信号に変換する一対の撮像素子と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の距離計測装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、
一対の導光光学系と、
各導光光学系に対応する撮像領域を有し各導光光学系が導いた光信号を各撮像領域において電気信号に変換する撮像素子と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の距離計測装置。
【請求項８】
当該距離計測装置は、車両に搭載されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の距離計測装置。
【請求項９】
検出範囲内に位置する物体までの距離を計測する距離計測方法において、
前記検出範囲内に位置する物体までの距離を検出する検出ステップと、
少なくとも前記検出範囲を含む撮像視野内に対応する画像信号群を生成する撮像ステップと、
前記画像信号群に基づいて前記撮像視野に位置する物体までの距離を演算する演算ステップと、
前記演算ステップにおける演算値を前記検出ステップにおける検出値間に補間する補間ステップと、
を含むことを特徴とする距離計測方法。
【請求項１０】
検出範囲内に位置する物体までの距離を計測する距離計測プログラムにおいて、
前記検出範囲内に位置する物体までの距離を検出する検出手順と、
少なくとも前記検出範囲を含む撮像視野内に対応する画像信号群を生成する撮像手順と、
前記画像信号群に基づいて前記撮像視野に位置する物体までの距離を演算する演算手順と、
前記演算手順における演算値を前記検出手順における検出値間に補間する補間手順と、
を含むことを特徴とする距離計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検出範囲内に位置する物体までの距離を計測する距離計測装置、距離計測方法および距離計測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の大衆化にともない、車両に搭載される各種装置が実用化されている。このような車両搭載用装置として、自車両と先行車両との車間距離を計測し、計測した車間距離に基づいて警報出力などの各種処理を行なう距離計測装置がある。
【０００３】
従来から、このような距離計測装置として、レーダを備えた距離計測装置が提案されている（特許文献１参照）。このレーダ距離計測装置は、たとえば前方向に対してレーザ光等の発信波を発して、先行車両等の障害物からの反射波を検知することによって障害物の有無および障害物までの距離を検出している。
【０００４】
【特許文献１】実公昭６３−４３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のレーダ距離計測装置では、各検出点間の間隔が広く、距離情報を疎らにしか取得することができず、この距離情報に基づいて警報出力などの各種処理を行なった場合、正確性に欠ける場合があった。
【０００６】
この発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、レーダを備えた距離計測装置において、密である距離情報を取得することができる距離計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる距離計測装置は、検出範囲内に位置する物体までの距離を検出する検出手段と、少なくとも前記検出範囲を含む撮像視野を有し前記撮像視野に対応する画像信号群を生成する撮像手段と、前記画像信号群に基づいて前記撮像視野内に位置する物体までの距離を演算する演算手段と、前記検出手段の検出値間に前記演算手段の演算値を補間する補間手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかる距離計測装置は、各検出値間を通る所定関数を求め、該所定関数が通る領域を前記演算手段における演算範囲として設定する演算範囲設定手段を備え、前記演算手段は、前記演算範囲に対応する前記画像信号群の中から所定条件を備えた画像信号を検出して前記撮像視野内に位置する物体までの距離を演算することを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかる距離計測装置は、前記所定関数は、一次関数であることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる距離計測装置は、演算対象となる画像信号の隣接する前記検出値または前記演算値に基づいて前記演算手段における演算範囲を順次設定する演算範囲設定手段を備え、前記演算手段は、前記演算範囲に対応する前記画像信号群の中から所定条件を備えた画像信号を検出して前記撮像視野内に位置する物体までの距離を演算することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかる距離計測装置は、前記撮像手段は、第１の光路を介して撮像した第１の前記画像信号群と、第２の光路を介して撮像した第２の前記画像信号群とを生成し、前記演算範囲設定手段は、前記第１の画像信号群の任意の画像信号に対応する前記第２の画像信号群における前記演算範囲を設定し、前記演算手段は、前記第２の画像信号群における前記演算範囲の中から前記任意の画像信号と整合する画像信号を検出し、検出した画像信号における前記任意の画像信号からの距離に基づいて前記撮像視野内に位置する物体までの距離を演算することを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかる距離計測装置は、前記撮像手段は、一対の光学系と、一対の光学系が出力する光信号を電気信号に変換する一対の撮像素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる距離計測装置は、前記撮像手段は、一対の導光光学系と、各導光光学系に対応する撮像領域を有し各導光光学系が導いた光信号を各撮像領域において電気信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる距離計測装置は、当該距離計測装置は、車両に搭載されることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかる距離計測方法は、検出範囲内に位置する物体までの距離を計測する距離計測方法において、前記検出範囲内に位置する物体までの距離を検出する検出ステップと、少なくとも前記検出範囲を含む撮像視野内に対応する画像信号群を生成する撮像ステップと、前記画像信号群に基づいて前記撮像視野に位置する物体までの距離を演算する演算ステップと、前記演算ステップにおける演算値を前記検出ステップにおける検出値間に補間する補間ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかる距離計測プログラムは、検出範囲内に位置する物体までの距離を計測する距離計測プログラムにおいて、前記検出範囲内に位置する物体までの距離を検出する検出手順と、少なくとも前記検出範囲を含む撮像視野内に対応する画像信号群を生成する撮像手順と、前記画像信号群に基づいて前記撮像視野に位置する物体までの距離を演算する演算手順と、前記演算手順における演算値を前記検出手順における検出値間に補間する補間手順と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる距離計測装置によれば、撮像手段が生成した画像信号群に基づいて、撮像視野内に位置する物体までの距離を演算する演算手段と、レーダの検出値間に演算手段の演算値を補間する補間手段とを備えることによって、詳細な距離情報を取得することができ、この距離情報に基づく各種安全運転支援処理を正確に行なうことが可能となる。また、本発明にかかる距離計測方法および距離計測プログラムを用いることによって、詳細な距離情報を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である距離計測装置について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
【００１９】
まず、本実施の形態にかかる距離計測装置について、車両に搭載され、検出範囲内の距離情報を出力する距離計測装置を例として説明する。この距離計測装置が出力する距離情報に基づいて、他の装置などによる各種安全運転支援処理が行なわれる。本実施の形態にかかる距離計測装置は、レーダの検出値間に距離演算部が距離演算を行なった演算値を補間している。図１は、本実施の形態にかかる距離計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態にかかる距離計測装置１は、少なくともレーダ６０の検出範囲を含む撮像視野を有し、この撮像視野に対応する画像信号群を生成する撮像部１０と、撮像部１０が生成した画像信号群に基づいて撮像視野内に位置する物体までの距離を演算する距離演算部２０と、距離計測装置を構成する各構成部の各処理および各動作を制御する制御部３０と、距離情報を含む各種情報を出力する出力部４０と、距離情報を含む各種情報を記憶する記憶部５０と、所定の検出範囲内に位置する物体までの距離を検出するレーダ６０とを備える。撮像部１０と、距離演算部２０と、出力部４０と、記憶部５０と、レーダ６０とは、制御部３０に電気的に接続される。また、制御部３０は、演算範囲設定部３２を有する補間部３１を備える。
【００２１】
撮像部１０は、右カメラ１１ａと左カメラ１１ｂとを備える。右カメラ１１ａおよび左カメラ１１ｂは、それぞれの撮像視野に対応した画像信号群を出力する。右カメラ１１ａおよび左カメラ１１ｂは、それぞれ、レンズ１２ａ，１２ｂと、撮像素子１３ａ，１３ｂと、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１４ａ，１４ｂと、フレームメモリ１５ａ，１５ｂとを備える。レンズ１２ａ，１２ｂは、所定の視野角から入射する光を集光する。レンズ１２ａ，１２ｂにそれぞれ対応して配置される撮像素子１３ａ，１３ｂは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどによって実現され、レンズ１２ａ，１２ｂを透過した光を検知してアナログ画像信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部１４ａ，１４ｂは、撮像素子１３ａ，１３ｂから出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。フレームメモリ１５ａ，１５ｂは、Ａ／Ｄ変換部１４ａ，１４ｂから出力されたデジタル画像信号を記憶し、１枚の撮像画像に対応するデジタル画像信号群を、撮像視野に対応する画像信号群として随時出力する。
【００２２】
距離演算部２０は、撮像部１０から出力された画像信号群を処理して、撮像視野内に位置する物体までの距離を演算する演算部２１と、撮像部１０から出力された画像信号群を記憶するメモリ２２とを備える。距離演算部２０は、演算範囲設定部３２が設定した演算範囲に対応する画像信号群の中から、所定条件を備えた画像信号を検出し、撮像視野内に位置する物体までの距離を演算する。
【００２３】
演算部２１は、ステレオ法を用いて、撮像部１０から出力された画像信号群に基づいて撮像視野内に位置する物体までの距離を演算する。演算部２１は、右カメラ１１ａから出力された右画像信号群の中から、左カメラ１１ｂから出力された左画像信号群中における任意の画像信号と整合する画像信号を検出し、検出した画像信号における任意の画像信号からの移動量Ｉをもとに、三角測量の原理によって距離を演算する。ここで述べた移動量は一般的に言われる視差量を示す。演算部２１は、以下の（１）式を用いて、撮像部１０から対象物体である車両Ｃまでの距離Ｒを求める。（１）式において、ｆはレンズ１２ａ，１２ｂの焦点距離であり、Ｌはレンズ１２ａ，１２ｂの光軸間の幅である。また、移動量Ｉは、移動した画素の数と画素ピッチとをもとに求めてもよい。
Ｒ＝ｆ・Ｌ／Ｉ・・・（１）
演算部２１は、各画像信号に対応した距離Ｒを演算し、距離演算部２０は、演算値と撮像視野内における位置情報とをそれぞれ対応させて制御部３０に出力する。なお、ここでは簡単のため、平行ステレオで説明したが、光軸が角度を持って交差したり、焦点距離がおのおの違う、撮像素子とレンズの位置関係が異なる等をキャリブレーションし、レクティフィケーションにより補正し、演算処理による平行ステレオを実現しても良い。
【００２４】
制御部３０は、記憶部５０に記憶された処理プログラムを実行するＣＰＵなどによって実現され、撮像部１０と距離演算部２０と出力部４０と記憶部５０とレーダ６０との各処理または動作を制御する。制御部３０は、これらの各構成部位に入出力される情報について所定の入出力制御を行うとともに、これらの情報に対して所定の情報処理を行う。
【００２５】
補間部３１は、レーダ６０から検出された検出情報５１と距離演算部２０から出力された演算情報５２とをもとに、レーダ６０の検出値間に演算部２０から出力された演算値を補間する。補間部３１は、レーダ６０の検出値間に演算値を補間した検出結果を距離情報として出力する。
【００２６】
また、補間部３１は、レーダ６０の検出情報５１に基づいて距離演算部２０における演算範囲を設定する演算範囲設定部３２を備える。演算範囲設定部３２は、各検出値間を通る所定関数を求め、この所定関数が通る領域を演算部２０における演算範囲として設定する。なお、本実施の形態では、演算範囲設定部３２は、各検出値間を通る一次関数を求め、この一次関数が通る領域を演算部２０における演算範囲として設定する場合について説明する。
【００２７】
出力部４０は、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどによって実現され、距離情報に加え撮像部１０が撮像した画像などの各種表示情報を表示出力する。また、出力部４０は、スピーカをさらに備え、距離情報のほか、先行する車両Ｃと接近した旨を報知させる警告音声などの各種音声情報を出力する。
【００２８】
記憶部５０は、処理プログラム等の各種情報が予め記憶されたＲＯＭと、各処理の演算パラメータ、各種構成部位から出力された各種情報、書込情報、あるいは音声情報等を記憶するＲＡＭとを備える。たとえば、記憶部５０は、レーダ６０から出力された検出情報５１、距離演算部２０から出力された演算情報５２および補間部３１から出力された距離情報５３を記憶する。
【００２９】
レーダ６０は、所定の発信波を送信し、この発信波が物体表面で反射した反射波を受信して、発信状態および受信状態をもとに、レーダ６０から発信波を反射した物体までの距離と、この物体が位置する方向とを検出する。レーダ６０は、発信波の送信角度、反射波の入射角度、反射波の受信強度、発信波を送信してから反射波を受信するまでの時間、反射波の周波数変化などをもとに、距離計測装置１から発信波を反射した物体までの距離を検出する。レーダ６０は、検出範囲内に位置する物体までの検出距離値と、検出範囲内における位置情報とを対応させた検出データ５１を制御部３０に出力する。レーダ６０は、発信波として、レーザ光、赤外線またはミリ波を送信する。
【００３０】
つぎに、距離計測装置１が行なう処理動作のうち、補間部３１が距離情報５３を出力するまでの処理動作について説明する。図２は、距離計測装置１において、補間部３１が距離情報５３の出力を完了するまでの処理手順を示すフローチャートである。
【００３１】
図２に示すように、まず、制御部３０は、レーダ６０に対して、検出範囲内に位置する物体までの距離を検出する検出処理の指示を行なう（ステップＳ１０２）。レーダ６０は、制御部３０の指示にしたがい、検出範囲内に位置する物体までの距離を検出し、検出情報５１を制御部３０に出力する。制御部３０は、レーダ６０から出力された検出情報５１を受信する（ステップＳ１０４）。
【００３２】
その後、演算範囲設定部３２は、レーダ６０から受信した検出情報５１をもとに、各検出値間を通る一次関数を求め、この一次関数が通る領域を演算部２０における演算範囲として設定する演算範囲設定処理を行なう（ステップＳ１０６）。ここで、演算範囲設定部３２は、撮像部１０から出力される画像信号群の各画像信号にそれぞれ対応した演算範囲を設定する。
【００３３】
つぎに、制御部３０は、撮像部１０に対して、撮像処理を指示する（ステップＳ１０８）。撮像部１０は、制御部３０の指示にしたがって撮像処理を行ない、右カメラ１１ａおよび左カメラ１１ｂは、それぞれの撮像視野に対応する画像信号群を出力する。
【００３４】
その後、制御部３０は、演算部２０に対して、距離演算処理を指示する（ステップＳ１１０）。演算部２１は、制御部３０の指示にしたがって、右カメラ１１ａから出力された右画像信号群のうち、演算範囲設定部３２が設定した演算範囲に対応する画像信号群の中から、左画像信号群の中の任意の画像信号と整合する画像信号を検出して、この任意の画像信号に対応する距離演算を行なう。距離演算部２０は、演算部２１が、各画像信号に対して距離演算を行なった後、演算情報５２を制御部３０に出力する。制御部３０は、距離演算部２０から出力された演算情報５２を受信する（ステップＳ１１２）。
【００３５】
補間部３１は、レーダ６０の各検出値間に、演算部２０から出力された演算値をそれぞれ補間する補間処理を行なう（ステップＳ１１４）。制御部３０は、検出値間に演算値が補間された補間結果を距離情報５３として出力する（ステップＳ１１６）。
【００３６】
つぎに、演算範囲設定部３２が行なう演算範囲設定処理について具体的に説明する。図３は、レーダ６０における検出可能範囲の一例を示す図である。図３では、レーダ６０が検出範囲内に位置する物体までの距離を検出した箇所をレーダ検出点「●」として示す。なお、図３は、レーダ６０の検出可能範囲と撮像部１０から出力された画像信号群とを重ね合わせており、図３における各セルは、たとえば左カメラ１１ｂから出力された左画像信号群の各画像信号に対応する。以下、演算範囲設定処理において、図３に示す画像信号群のうち、レーダ検出点５１５とレーダ検出点５５５との間に位置する画像信号５２５ｂ，５３５ｂに対して、距離演算部２０における演算範囲を設定する場合を例として説明する。
【００３７】
図４は、図２に示す演算範囲設定処理を説明する図である。図４は、横軸に図３に示す画像信号群において、レーダ検出点５１５，５５５が位置する画素行における画素列数を示し、縦軸にレーダ６０において検出されたレーダ検出点５１５，５５５の検出距離を示す。図４では、画素列「１」はレーダ検出点５１５に対応する列数であり、画素列「５」はレーダ検出点５５５に対応する列数である。また、画像信号５２５ｂは、画素列「２」に対応し、画像信号５３５ｂは、画素列「３」に対応する。
【００３８】
まず、演算範囲設定部３２は、レーダ検出点５１５とレーダ検出点５５５とを通る１次関数を求める。この場合、図４に示すように、レーダ検出点５１５とレーダ検出点５５５とを通る１次関数は、直線ｌａとなる。
【００３９】
演算範囲設定部３２は、所定値ｅを直線ｌａの上下にそれぞれ加えて形成された領域Ｓａを求める。たとえば、この所定値ｅは、レーダ検出値間における各距離値が分布する確率に基づいて定められる。
【００４０】
つぎに、演算範囲設定部３２は、この領域Ｓａをもとに画像信号５２５ｂ，５３５ｂに対する演算範囲を設定する。具体的には、演算範囲設定部３２は、画像信号５２５ｂに対応する演算範囲として、画素列「２」における領域Ｓａ上の距離幅Ｙ２を求める。演算範囲設定部３２は、右画像信号群のうち、距離幅Ｙ２に対応する画像信号群を画像信号５２５ｂに対応する演算範囲として設定する。図５を参照して、画像信号５２５ｂに対応する演算範囲を具体的に説明する。
【００４１】
図５は、右カメラ１１ａから出力された右画像信号群と、左カメラ１１ｂから出力された左画像信号群とを示す図である。演算範囲設定部３２は、右画像信号群１６ａのうち、図４に示す距離幅Ｙ２に対応する画像信号群を、左画像信号群１６ｂにおける画像信号５２５ｂに対応する演算範囲として設定する。この場合、右画像信号群１６ａのうち、図４に示す距離幅Ｙ２に対応する画像信号群は、たとえば図５に示す領域Ｓ１１内に位置する画像信号群となる。その後、演算部２１は、演算範囲設定部３２が設定した演算範囲、すなわち、右画像信号群１６ａの領域Ｓ１１内に位置する画像信号群の中から画像信号５２５ｂと整合する画像信号を検出する。演算部２１は、検出した画像信号の位置から移動量Ｉを求め、（１）式を用いて、画像信号５２５ｂに対応する距離値を演算する。この結果、図７に示す演算点５２５が得られる。
【００４２】
また、演算範囲設定部３２が画像信号５３５ｂに対応する演算範囲を設定する場合には、画素列「３」における領域Ｓａ上の距離幅Ｙ３を求め、右画像信号群のうち、距離幅Ｙ２に対応する画像信号群を画像信号５２５ｂに対応する演算範囲として設定する。この場合、演算範囲設定部３２は、右画像信号群１６ａのうち、図４に示す距離幅Ｙ３に対応する画像信号群、たとえば図６に示す領域Ｓ２２内に位置する画像信号群を左画像信号群１６ｂにおける画像信号５３５ｂに対応する演算範囲として設定する。その後、演算部２１は、画像信号５３５ｂと整合する画像信号を、右画像信号群１６ａの領域Ｓ２２内に位置する画像信号群の中から検出し、画像信号５２５ｂに対応する距離値を演算する。この結果、図７に示す演算点５３５が得られる。
【００４３】
また、図３に示すレーダ検出点５５５とレーダ検出点５９５との間に位置する各画像信号の演算範囲を設定する場合には、図４に示すように、レーダ検出点５５５とレーダ検出点５９５とを通る直線ｌｂを求め、この直線ｌｂを中心とした領域Ｓｂをもとに各画像信号に対して演算範囲を設定する。距離演算部２０が各画像信号に対して距離演算処理を順次行なった結果、図７に示すように、レーダ検出点５１５，５５５，５９５間に位置する各演算点の距離値が得られることとなる。このように、演算範囲設定部３２は、レーダ検出点をもとに演算対象となる各画像信号に対応した演算範囲を設定する。また、距離演算部２０は、右画像信号群１１ａのうち、演算範囲設定部３２によって設定された演算範囲内に位置する画像信号の中から、左画像信号群１１ｂにおける演算対象の画像信号と整合する画像信号を検出し、距離演算を行なう。
【００４４】
その後、図２に示す補間処理（ステップＳ１１４）では、補間部３１が、図８に示すように、レーダ検出点（「●」として示す。）間に、距離演算部２０において演算された演算点（演算点を「○」として示す。）を補間することによって補間処理を行なう。補間部３１は、この補間処理の補間結果を距離情報５３として出力する。
【００４５】
このように、本実施の形態にかかる距離計測装置１では、レーダ６０における各検出点間に、距離演算部２０における演算値を補間した距離情報５３を出力するため、詳細な距離情報を取得することが可能となる。この結果、距離計測装置１では、この距離情報５３に基づく各種安全運転支援処理を正確に行なうことが可能となる。
【００４６】
また、従来の距離計測装置では、距離演算部は、図９に示す左画像信号群１１６ｂの画像信号１１６２ｂに対して距離演算処理を行なう場合、この画像信号１１６２ｂと整合する画像信号を、画像信号１６６２ｂを通過する任意の直線と同一直線上に位置する右画像信号群１１６ａの全ての画像信号から検出する必要があった。すなわち、従来では、距離演算部は、画像信号１１６２ｂと同一直線上に位置する全ての画像信号が含まれる領域Ｓ１０の中から、画像信号１１６２ｂと整合する画像信号を検出することを要していた。
【００４７】
これに対し、本実施の形態にかかる距離計測装置１では、距離演算部２０は、右画像信号群１６ａのうち、演算範囲設定部３２によって設定された演算範囲に含まれる画像信号の中から、左画像信号群の演算対象である画像信号と整合する画像信号を探索している。このため、本実施の形態にかかる距離計測装置１では、従来の距離計測装置と比較し、距離演算部２０において、任意の画像信号と整合する画像信号の検出範囲が狭くなり、整合が検討される画像信号数が低減される。したがって、本実施の形態にかかる距離計測装置１では、従来の距離計測装置と比較し、画像信号を検出するために要する処理時間を短縮することが可能となる。この結果、本実施の形態にかかる距離計測装置１では、従来の距離計測装置と比較し、迅速に距離情報を取得することが可能となる。
【００４８】
なお、演算範囲設定部３２は、図１０に示すように、直線ｌａを中心として所定の確率分布に基づいて形成された領域Ｓｃをもとに演算範囲を設定してもよい。この場合、図１０に示すように、画像信号５２５ｂに対する演算範囲は、画素列「２」における領域Ｓｃ上の距離Ｙ２２をもとに設定され、画像信号５３５ｂに対する演算範囲は、画素列「３」における領域Ｓｃ上の距離Ｙ２３をもとに設定される。
【００４９】
また、本実施の形態では、演算範囲設定部３２は、レーダ検出値間を通る一次関数を求め、この一次関数が通る領域をもとに距離演算部２０における演算範囲を設定したが、これに限らず、レーダ検出値間を通る二次関数または三次関数などを求めてもよく、レーダ検出値間を通り、レーダ検出点間における距離値に近接する確率が高い所定の関数を求めれば足りる。
【００５０】
また、本実施の形態では、演算範囲設定部３２は、レーダ検出値間を通る一次関数を求め、この一次関数が通る領域をもとに距離演算部２０における演算範囲を設定した場合について説明したが、これに限らず、演算対象となる画像信号の近傍に位置するレーダ検出値または演算値をもとに距離演算部２０の演算範囲を順次設定してもよい。
【００５１】
たとえば、演算範囲設定部３２が図１１に示す画素列「２」に位置する画像信号に対して演算範囲を設定する場合について説明する。この場合、演算範囲設定部３２は、この画素列「２」に位置する画像信号に隣接するレーダ検出点５１５Ａをもとに領域Ｓ２を設定する。たとえば、この領域Ｓ２は、画素列「２」に位置する画像信号の演算値の分布確率をもとに定められる。そして、演算範囲設定部３２は、この領域Ｓ２上の距離幅Ｙ３２に対応する画像信号群を画素列「２」に位置する画像信号の演算範囲として設定する。距離演算部２０は、距離幅Ｙ３２に対応する画像信号群の中から所定の画像信号を検出して、距離演算処理を行なうことによって演算点５２５Ａにおける距離値を求める。
【００５２】
また、演算範囲設定部３２は、画素列「３」に位置する画像信号に対して演算範囲を設定する場合には、画素列「３」に位置する画像信号に隣接する距離演算部２０が演算した演算点５２５Ａをもとに領域Ｓ３を設定し、この領域Ｓ３の距離幅Ｙ３３に対応した演算範囲を設定する。さらに、画素列「５」に位置する画像信号に対して、演算範囲を設定する場合には、画素列「５」に隣接する演算点５４５Ａまたはレーダ検出点５６５Ａをもとに演算範囲を設定できる。このように、演算範囲設定部３２は、演算対象となる画像信号の近傍に位置するレーダ検出点または演算点をもとに、順次演算範囲を設定してもよい。
【００５３】
また、実施の形態にかかる距離計測装置１の説明において参照した図３は、レーダ６０における検出範囲と撮像部１０における撮像範囲とを重ね合わせた図であり、各画像信号が位置する領域のいずれかにレーダ検出点が対応する場合について説明したが、必ずしも、レーダ検出点が撮像部１０から出力された各画像信号の位置に適合するとは限らない。この場合には、演算範囲設定部３２は、演算対象となる画像信号の近傍に位置する複数のレーダ検出値をもとに、一次補間法などを用いて演算対象となる画像信号と同画素行のレーダ検出値をそれぞれ補間し、この補間検出値を用いて演算範囲を設定すればよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、撮像部１０において撮像された画像情報群における位置関係とレーダ６０における検出範囲における位置関係との整合は、以下のように予め求めたうえで各処理を行う。たとえば、距離計測装置１は、形状が既知の物体に対して、撮像部１０における撮像処理およびレーダ６０における検出処理を行い、撮像部１０における既知の物体の位置およびレーダ６０における既知の物体の位置を求める。その後、距離計測装置１では、最小２乗法などを用いて、撮像部１０における既知の物体の位置およびレーダ６０における既知の物体の位置の関係を求め、撮像部１０において撮像された画像情報群における位置関係とレーダ６０における検出範囲における位置関係とを整合する。
【００５５】
また、距離計測装置１では、撮像部１０の撮像原点とレーダ６０の検出原点とがずれている場合があっても、撮像点および検出点から距離計測装置１までの距離が十分に離れていた場合であれば、撮像原点と検出原点とがほぼ重なっているものとみなすことができる。さらに、撮像部１０において撮像された画像情報群における位置関係とレーダ６０における検出範囲における位置関係との整合が正確に行われている場合には、幾何変換によって、撮像原点と検出原点とのずれを補正することも可能である。
【００５６】
また、本実施の形態における撮像部として、一対のレンズ１２ａ，１２ｂのそれぞれに対応する一対の撮像素子１３ａ，１３ｂを備えた撮像部１０について説明したが、これに限らず、図１２に示すように、一対の導光光学系と、各光学系に対応する撮像領域を有し各導光光学系が導いた各撮像領域において電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像部１１０としてもよい（たとえば、本出願人による特開平８−１７１１５１参照）。図１２に示すように、撮像部１１０は、一対のミラー１１１ａ，１１１ｂと、ミラー１１１ａ，１１１ｂのそれぞれに対応するミラー１１２ａ，１１２ｂと、レンズ１１２ｃと、レンズ１１２ｃによって集光された光をアナログ画像信号に変換する撮像素子１１３と、撮像素子１１３から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変更するＡ／Ｄ変換部１１４と、デジタル信号を記憶するフレームメモリ１１５とを備える。ミラー１１１ａ，１１１ｂは、車両Ｃなどの被写体からの光を受光し、ミラー１１２ａ，１１２ｂは、ミラー１１１ａ，１１１ｂが受光した光をレンズ１１２ｃに反射する。このため、撮像素子１１３上には、各光学系に対応する画像がそれぞれ結像される。したがって、撮像部１１０は、図１３に示すように、画像１１８ａと画像１１８ｂとを含む画像１１８を出力する。このような画像１１８ａ，１１８ｂをもとに、距離演算部２０において、各画像信号に対応する距離値を演算することが可能である。
【００５７】
また、本実施の形態では、複数のカメラを備えた距離計測装置１について説明したが、これに限らず、単数のカメラを備えた距離計測装置に適用してもよい。この場合、距離演算部２０は、撮像部から出力された画像信号群をもとに、たとえば、シェイプフロムフォーカス法、シェイプフロムデフォーカス法、シェイプフロムモーション法またはシェイプフロムシェーディング法を用いて撮像視野内の距離を演算する。この場合、距離演算部２０は、レーダ検出点をもとに演算範囲設定部３２において設定された演算範囲内において、撮像視野内の距離を演算する。なお、シェイプフロムフォーカス法とは、最もよく合焦したときのフォーカス位置から距離を求める方法である。また、シェイプフロムデフォーカス法とは、合焦距離の異なる複数の画像から相対的なぼけ量を求め、ぼけ量と距離との相関関係をもとに距離を求める方法である。また、シェイプフロムモーション法とは、時間的に連続する複数の画像における所定の特徴点の移動軌跡をもとに物体までの距離を求める方法である。また、シェイプフロムシェーディング法とは、画像における陰影、対象となる物体の反射特性および光源情報をもとに物体までの距離を求める方法である。
【００５８】
また、撮像部１０は、いわゆる３眼ステレオカメラ構造を構成してもよく、また、いわゆる４眼ステレオカメラ構造を構成してもよい。３眼ステレオカメラ構造または４眼ステレオカメラ構造である撮像部とした場合、３次元再構成処理などを行なうことによって、信頼性が高く、安定した距離演算結果を得ることができる距離計測装置を実現することが可能となる。特に、複数のカメラを２方向の基線長を持つように配置した場合、複数の物体が複雑な構成で配置する場合であっても、３次元再構成処理が可能となり、安定して距離演算結果を得ることができる。また、この場合、一方向の基線長方向にカメラを複数配置するマルチベースライン方式を採用することが可能となり、高精度の距離計測を実現することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、レーダ６０を備えた距離計測装置１について説明したが、レーダ６０に代えて、赤外光または可視光を送信する半導体レーザ素子、発光ダイオードまたはレーザダイオード等の光源と、物体からの反射光を受信するフォトセンサ等の受光素子などによって実現された検出器を備えた距離計測装置であってもよいし、光波、マイクロ波、ミリ波、超音波等を利用して反射波の遅れから距離を計測するレーダ型検出器を備えた距離計測装置であってもよい。
【００６０】
また、本実施の形態として、車両に搭載される距離計測装置１を例に説明したが、これに限らず、他の移動体に搭載される距離計測装置に対して適用してもよい。また、移動体に搭載される距離計測装置に限らず、たとえば、所定位置に固定した状態で検出範囲内の距離計測を行なう距離計測装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施の形態にかかる距離計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す距離計測装置において距離情報の出力を完了するまでの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示すレーダの検出可能範囲を説明する図である。
【図４】図２に示す演算範囲設定処理を説明する図である。
【図５】図１に示す距離演算部が行なう距離演算処理を説明する図である。
【図６】図１に示す距離演算部が行なう距離演算処理を説明する図である。
【図７】図２に示す補間処理を説明する図である。
【図８】図１に示す距離情報の一例を示す図である。
【図９】従来の距離計測装置における距離演算部が行なう距離演算処理を説明する図である。
【図１０】図２に示す演算範囲設定処理を説明する図である。
【図１１】図２に示す演算範囲設定処理を説明する図である。
【図１２】図１に示す撮像部の概略構成の他の例を示すブロック図である。
【図１３】図１３に示す撮像部から出力される画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  距離計測装置
１０  撮像部
１１ａ  右カメラ
１１ｂ  左カメラ
１２ａ、１２ｂ、１１２ｃ  レンズ
１３ａ、１３ｂ、１１３  撮像素子
１４ａ、１４ｂ、１１４  Ａ／Ｄ変換部
１５ａ、１５ｂ、１１５  フレームメモリ
１６ａ、１１６ａ  右画像信号群
１６ｂ、１１６ｂ  左画像信号群
２０  距離演算部
２１  演算部
２２  メモリ
３０  制御部
３１  補間部
３２  演算範囲設定部
４０  出力部
５０  記憶部
５１  検出情報
５１ａ  検出可能範囲
５２  演算情報
５３，５３ａ  距離情報
６０  レーダ
１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ  ミラー
１１８、１１８ａ、１１８ｂ  画像
５２５ｂ、５３５ｂ、１１６２ｂ  画像信号
５１５、５１５Ａ、５５５、５６５Ａ、５９５  レーダ検出点
５２５、５２５Ａ、５３５、５３５Ａ、５４５Ａ、５５５Ａ  演算点
Ｃ  車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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