(57)【要約】本発明は、車両（１）の速度を求める方法に関し、車両周辺の少なくとも２つの画像（Ａ，Ｂ）が、車両（１）のカメラにより時間的に順次に撮影され、画像（Ａ，Ｂ）の間で、画像（Ａ，Ｂ）に含まれる少なくとも１つの物体（Ｘ）の位置及び／又は大きさの変化（２）が求められ、これらの変化から、物体（Ｘ）に対する車両（１）の速度が求められる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）の速度を求める方法であって、車両周辺の少なくとも２つの画像（Ａ，Ｂ）が、車両（１）のモノカメラにより時間的に順次に撮影され、画像（Ａ，Ｂ）の間で、画像（Ａ，Ｂ）に含まれる少なくとも１つの物体（Ｘ）の位置及び／又は大きさの変化（２）が求められ、これらの変化から、物体（Ｘ）に対する車両（１）の速度が求められる、方法。
【請求項２】
車両（１）の路床に関して動かない物体（Ｘ）が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
物体（Ｘ）として車道標識の少なくとも一部が使用されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
物体（Ｘ）として、車道標識の中心線部分の少なくとも一端が使用されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
車両（１）の縦速度及び／又は横速度が求められることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項６】
複数の同種の物体（Ｘ）が画像（Ａ，Ｂ）に含まれている場合、同種の物体（Ｘ）の各々の変化（２）の誤差が求められ、変化（２）が最小の誤差を持つ物体（Ｘ）が、速度を求めるために使用されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項７】
変化（２）から速度を求めるため、物体（Ｘ）に対する車両の運動ベクトルが求められることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項８】
運動ベクトルが、カメラの修正によりパースペクティブに修正され、かつ段階づけられることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
物体（Ｘ）及び／又は変化（２）の確認及び／又は位置突止めのため、画像（Ａ，Ｂ）がフィルタにかけられることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項１０】
連続して順次に撮影される１つの系列から成る画像（Ａ，Ｂ）が使用されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項１１】
すぐに続く２つの画像（Ａ，Ｂ）から変化が求められることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも部分的に水平に向けられるカメラが使用されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項１３】
カメラとして、車線追跡システムのカメラ及び／又は後退カメラ及び／又は死角用カメラが使用されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
車両（１）のカメラ及びカメラに接続される評価装置が設けられ、評価装置により、カメラの時間的に順次に撮影される２つの画像（Ａ，Ｂ）の間で、画像に含まれる少なくとも１つの物体（Ｘ）の位置及び／又は大きさの変化が求められ、これらの変化から、物体（Ｘ）に対する車両（１）の速度が求められることを特徴とする、請求項１〜１３の１つに記載の装置。
【請求項１５】
カメラが少なくとも部分的に水平に向けられていることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
カメラが車線追跡システムのカメラ及び／又は後退カメラ及び／又は死角用カメラであることを特徴とする、請求項１５に記載の装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は車両の速度を求める方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  車両において速度は、通常車輪回転数を介して間接に測定される回転数検出のため、通常誘導発信器又はホール素子センサが使用される。誘導原理による誘導発信器又は回転数センサは、回転数に比例する電圧信号を供給する受動センサである。回転数センサはパルス円板を走査する。パルス円板の運動はセンサの電圧発生の前提なので、受動回転数センサは零速度測定を可能にしない。ホール素子センサは能動回転数センサであり、ホール効果に基いているか、又は磁気抵抗原理を利用している。これらのセンサは既に零速度信号を発生することができる。【０００３】  例えば横滑り、制動又は滑りのような限界状況では、車輪回転数に基いて間接に測定される速度が、地面上の真の速度と一致しない点で、両方のセンサは同じである。真の速度は、車両回転数を介して不充分にしか求められない。“ストップ・アンド・ゴー”のように非常にゆっくりした走行においても、速度は車輪回転数を介して不精確しか求められない。しかし渋滞補助のような運転者補助システムに対して、操作装置を正しく始動するために、精確な速度が無条件に必要である。【０００４】  光学的な基礎に立って、交差する格子を介して路床を走査しかつ相関性評価により真の速度ベクトルを非常に精確に求めることができるＣＯＲＲＳＹＳＤＡＴＲＯＮ社のシステムが存在する（ＶＤＩ−Ｂｅｒｉｃｈｔｅ  １７３１，２００３，Ｓ．２５ｆｆ，“Ｇｉｔ
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価格のため、通常の走行運転中の速度測定には使用されない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  従って本発明の基礎になっている課題は、僅かな費用で車両の速度を求めるのを可能にする改善された方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明によればこの課題は、請求項１に示される特徴を持つ方法、及び請求項１４に示される特徴を持つ装置によって解決される。【０００７】  本発明の有利な展開が従属請求項の対象である。【０００８】  本発明による方法では、車両周辺の少なくとも２つの画像が、車両の水平に向けられるモノカメラにより時間的に順次に撮影され、画像の間で、画像に含まれて特に反覆して又は連続的に現れる少なくとも１つの物体の位置及び／又は大きさの変化が求められ、これらの変化から、物体に対する地面上の車両の速度が求められる。この方法は、車両に既に存在するモノカメラにより地面上の車両の速度を簡単に求めるのを可能にする。付加的なカメラは必要でない。地面上で求められる速度の精度は、使用されるカメラの解像度のみによって限定される。【０００９】  車両の路床に関して動かない物体が使用されるのが好ましい。これは特に簡単に地面上の車両の速度を決定するのを可能にし、この決定は限界状況においても充分精確な速度値を求める。【００１０】  好ましい実施形態では、物体として車道標識の少なくとも一部が使用される。車道標識の位置及び／又は大きさの変化は、画像から簡単かつ精確に求められる。その際なるべく物体として、車道標識の中心線部分の少なくとも一端が使用される。端部では、車道に対するコントラストが非常に大きい。それにより反覆して現れる中心線部分の端部の位置及び／又は大きさと、その結果画像系列に生じるその変化は、特に簡単かつ精確に求められる。【００１１】  地面上の速度として、車両の縦速度及び／又は横速度が有利に求められる。これらの速度は、運転者補助システムのような他の車両機能に対して、制御のために使用可能なので、これらのシステムのためにできるだけ精確な速度が使用可能である。【００１２】  好ましい実施形態では、複数の同種の物体が画像に含まれている場合、同重の物体の各々の変化の誤差が求められる。速度を求めるため、変化が最小の誤差を持つ物体が、速度を求めるために使用される。こうして求められる速度の精度が最適化される。【００１３】  簡単な構成のために、物体の変化に基いて、物体に対する車両の速度ベクトル又は運動ベクトルが求められる。運動ベクトルにより、続いて速度が特に高い精度で簡単かつ速やかに求められる。そのため可能な実施形態では、運動ベクトルが、カメラの修正により遠近法で修正され、かつ基準化される。【００１４】  好ましい構成では、物体及び／又は変化の確認及び／又は位置突止めのため、画像がフィルタにかけられる。この簡単な画像処理段階は、物体の速やかで精確な確認及び／又は位置突止めを可能にする。車道標識の縁例えば端部を見出すのに特に適している高域フィルタを使用するのがよい。【００１５】  連続して順次に撮影される１つの画像系列から成る画像が使用されるのがよい。これにより連続してできるだけ実時間で、速度値をできるだけ高い精度で求めることができる。【００１６】  高い精度でかつできるだけ実時間で速度を求める方法によれば、すぐに続く２つの画像から変化が求められる。求められる速度は、こうしてできるだけ速く利用可能である。更に画像の撮影の間の時間に起こり得る速度差による不正確��は小さい。【００１７】  少なくとも部分的に水平に向けられる少なくとも１つのカメラが使用されるのがよい。その際カメラの３つの空間軸の少なくとも１つは水平に延びている。それにより画像において、車両の前及び／又は後における車両周辺の光情報が利用可能である。この車両周辺において、コントラストにより時間的変化がよく求められる。【００１８】  別の実施形態によれば、カメラとして、車線追跡システムのカメラ及び／又は後退カメラ及び／又は死角用カメラが使用される。この場合方法は、車両に既に存在するカメラにおいても拡張することができる。付加的なハードウェアは必要でない。【００１９】  本発明による装置は、車両のカメラ及びカメラに接続される評価装置を持ち、評価装置により、カメラの時間的に順次に撮影される２つの画像の間で、画像に含まれて特に反覆して又は連続的に現れる少なくとも１つの物体の位置及び／又は大きさの変化が求められ、これらの変化から、物体に対する地面上の車両の速度が求められる。【００２０】  特に車両における方法の拡張のために、カメラとして、車線追跡システムのカメラ及び／又は後退カメラ及び／又は死角用カメラが使用される。その代わりに又はそれに加えて、速度を求める別のカメラを設けることができる。その際カメラはなるべく部分的に水平に向けられて、走行方向において車両の前方及び／又は後方に設けられている。【００２１】  本発明により得られる利点は特に次の点にある。即ち車両周辺特に路床に対して動かずかつ車両に沿って反覆して又は連続的に現れる物体の変化に基いて、車両の速度を求めることにより、地面上の速度が簡単に求められる。地面上の速度を求めることにより、充分精確な速度値が与えられて、車両の作動機能の制御のために使用可能である。更に方法は拡張することができる。この場合既に存在するカメラが使用される。【００２２】  本発明の実施例が図面により詳細に説明される。すべての図において、互いに一致する部分は同じ符号を付けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  図１は、部分図１ａ及び１ｂにおいて、前方へ走行する車両１の前にある車両周辺のすぐに続いて撮影される２つの画像Ａ及びＢを、６４０×４８０画素の解像度で示している。画像Ａ及びＢは、車両１の例えば車線追跡システムの前方へ向けられるカメラにより撮影される画像の連続する系列に由来している。画像の解像度及びカメラの所定の設定に応じて、もっと大きいか又は小さい解像度を持つ画像を撮影することができる。【００２４】  順次に続く２つの画像Ａ，Ｂの撮影の間に、特にカメラの撮影速度により決定される時間間隔Δｔがある。この例では、１秒当たり２５画像の周波数で画像が撮影される。従って２つの画像Ａ，Ｂの時間間隔Δｔは４０ｍｓである。少なくとも部分的に水平に向けられるカメラの撮影範囲において、前方及び後方の撮影の際、車両周辺において物体Ｘとして、車道標識が確認可能である。【００２５】  画像Ａ，Ｂの撮影の間の時間間隔Δｔ及び車両１の前方運動に基いて、車道標識の中心線部分が、時間的に続いて撮影される図１ｂの画像Ｂにおいて、車両１の一層近くにずれて現われ、しかも遠近法撮影のため、時間的に先行する図１ａの画像Ａと比較して拡大されて現れる。【００２６】  画像処理プロセスにより，例えばそれぞれ最も近くにある中心線部分が、物体Ｘとして、まず両方の画像Ａ，Ｂにおいて確認される。その際例えば物体Ｘの相対位置及び大きさの変化が、パターン比較のために使用される。物体Ｘの予想される相対位置及び／又は予想される大きさに対する開始値を、物体Ｘの速やかな確認及び位置突止めのために求めるため、最後に求められる速度に基いて、時間間隔Δｔにおける運動が外挿されるのがよい。それに加えて又はその代わりに、例えば車輪回転数の測定からのように別の情報源から、現在の速度についての情報を使用することができる。確認の際、両方の画像Ａ，Ｂにおける物体Ｘの位置及び／又は大きさを求めることによって、物体Ｘの位置が突止められる。物体Ｘの位置又は大きさに関する相違は、図２に示すように変化２とし示される。【００２７】  図２には、明らかにするため、図１ａ及び１ｂの両方の画像Ａ，Ｂが重ねて示されている。変化２は、最も近くにある中心線部分の移動及び拡大の形で認められる。【００２８】  求められる変化２から、両方の画像Ａ，Ｂにおける物体Ｘの位置の間の速度ベクトル又は運動ベクトルが求められる。運動ベクトルは、所定のカメラ修正に基いて基準化される。それから運動ベクトル及び撮影される画像Ａ，Ｂの時間間隔Δｔに基いて、例えば車両１の縦速度及び／又は横速度が求められる。【００２９】  例により方法が以下に説明される。中心線部分が約６ｍの長さであると仮定して、約１５０画素の中心線部分の最大の大きさに基いて、画像Ａ又はＢの画素が最小で４ｃｍに相当することが確かめられる。２番目に近い中心線部分は、画像Ａ又はＢ上で２２の画素の長さを持ち、これは１画素当たり約２７ｃｍに相当する。従ってこの例において使用される解像度のカメラにより，運動は画像変化毎に約４ｃｍに決定可能である。車両１の速度は、この例によれば、最大で次の精度で求めることができる。
０．０４ｍ＊２５ｓ−１＝３．６ｋｍ／ｈ。
次に近い中心線部分がちょうどカメラの視野から出た場合、運動は画像変化毎に約１６ｃｍに精確に決定可能である。これは求められる速度の次の精度に相当する。
０．１６ｍ＊２５ｓ−１＝４ｍ／ｓ＝１４．４ｋｍ／ｈ。【００３０】  別の実施例では、求められる値は、測定誤差を少なくするため、複数の画像Ａ〜Ｚにわたって求めることができる。しかしそれにより値の現実性も少なくなる。この例では約半秒以上に相当する１５の画像にわたる平均により、約０．２５ｋｍ／ｈ〜約１ｋｍ／ｈの精度が得られる。【００３１】  急速かつ確実な画像処理のために、更に中心線部分の終わり及び／又は始まりの縁Ｋが、物体Ｘとして確認される。このため画像Ａ，Ｂがまず高域フィルタにかけられる。図３は、撮影される画像の高域濾波の結果の例を示す。中心線部分の端部の縁Ｋが、よく見分けられかつ画像処置により容易に確認可能でありかつ位置を突止め可能である。【００３２】  別の実施例では、複数の物体Ｘを処理して、地面上の速度を求めるために使用することができる。両方の画像Ａ，Ｂに複数の物体Ｘがある場合、各物体Ｘに対して、画像ＡとＢとの間のその変化の誤差が求められる。誤差は、例えば画像Ａ，Ｂにおける物体Ｘの輪郭ぼけに基いて求められる。その場合車両１の速度は、例えば変化に対して最小の誤差が求められる物体Ｘの変化に基いて求められる。【００３３】  別の方法では、時間間隔Δｔにおいて、車道表面の画像Ａ，Ｂが、車両１の後方へ向けられるカメラ（後退カメラとも称される）により撮影され、運動ベクトルが画像範囲の平らな移動から求められる。そのため例えば速い画像Ａの画像範囲と遅い画像Ｂの画像範囲との異なる相対位置に対する複数の相関関係が計算される。画像範囲として、例えば画像Ａの中心にある長方形の範囲が使用される。画像範囲が後で撮影される画像Ｂ中の位置にある物体Ｘと確認されると、後の両像Ｂに対する確認された画像範囲の位置から、運動ベクトルが得られる。後方へ向くカメラの写像寸法により、運動ベクトルから車両１の速度が求められる。後方へ向くカメラは一般に広角レンズを備えているので、横速度は前方へ向くカメラより大きい精度で求められる。更に後方へ向くカメラは、一般に斜め下方へ向く視野を持っているため、車両１の後部のすぐ後の車道の一部を写すことができ、それにより前方へ向くカメラより車道の構造を著しくよく認識することができる。【００３４】  この方法において必要な相関係数は、公知のように次式により求めることができる。
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【００３５】  この相関面積の最大値は、部分画像と後の画像Ｂとが最もよく一致する位置を示す。【００３６】  部分画像の確認及び位置突止めを促進するため、相関係数の代わりに、相関面積の近似として、２乗偏差の和が次式により計算される。
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【００３７】  位置（ｉ，ｊ）における完全な一致は、この位置に対して値０を生じるであろう。画像範囲の相対位置従って運動ベクトルを求めるため、２乗偏差の和の面積の最大値が適切に求められる。【００３８】  精度を改善するため、車両１の複数のカメラを同時に使用することも可能である。できるだけ精確な総和値を得るため、そのつど求められる速度値が重み付けされかつ／又は平均化されるのがよい。その際車輪回転数の従来の測定も使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１ａ】  走行する車両の前方へ向けられるカメラの時間的に前に撮影される画像を示す。
【図１ｂ】  図１ａの画像より時間的に後に撮影される画像を示す。
【図２】  両方の画像を重ねた図で示す。
【図３】  高域フィルタにかけられた画像を示す。
【符号の説明】
【００４０】  １      車両
２      変化
Ａ，Ｂ  画像
Ｋ      縁
Ｘ      物体
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月27日(2007.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）の速度を求める方法であって、
車両周辺の少なくとも２つの画像（Ａ，Ｂ）が、車両（１）の少なくとも部分的に水平に向けられるモノカメラにより時間的に順次に撮影され、
画像データにおいて少なくとも１つの物体（Ｘ）が確認され、
画像（Ａ，Ｂ）の間で、画像に含まれル物体（Ｘ）の位置及び／又は大きさの変化（２）が求められ、その際車両（１）の路床に関して動かない物体（Ｘ）が使用され、この物体が中心線部分の終わり又は始まりの縁（Ｋ）であり、
これらの変化（２）から、縁（Ｋ）に対する車両の速度が求められる、方法。
【請求項２】
車両（１）の縦速度及び／又は横速度が求められることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項３】
複数の同種の物体（Ｘ）が画像（Ａ，Ｂ）に含まれている場合、同種の物体（Ｘ）の各々の変化（２）の誤差が求められ、変化（２）が最小の誤差を持つ物体（Ｘ）が、速度を求めるために使用されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項４】
変化（２）から速度を求めるため、物体（Ｘ）に対する車両（１）の運動ベクトルが求められることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項５】
運動ベクトルが、カメラの修正により遠近法に修正され、かつ基準化されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
物体（Ｘ）及び／又は変化（２）の確認及び／又は位置突止めのため、画像（Ａ，Ｂ）がフィルタにかけられることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項７】
連続して順次に撮影される１つの系列から成る画像（Ａ，Ｂ）が使用されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
【請求項８】
すぐに続く２つの画像（Ａ，Ｂ）から変化が求められることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
カメラとして、車線追跡システムのカメラ及び／又は後退カメラ及び／又は死角用カメラが使用されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
車両（１）のカメラ及びカメラに接続される評価装置が設けられ、評価装置により、時間的に順次に撮影される２つの画像（Ａ，Ｂ）において、画像データにおいて少なくとも１つの物体が確認され、画像（Ａ，Ｂ）の間で、画像に含まれる物体（Ｘ）の位置及び／又は大きさの変化（２）が求められ、その際車両（１）の路床に関して動かない物体（Ｘ）が使用され、この物体が中心線部分の終わり又は始まりであり、これらの変化（２）から、縁（Ｋ）に対する車両（１）の速度が求められる
ことを特徴とする、請求項１〜９の１つに記載の方法を実施するための装置。
【請求項１１】
カメラが車線追跡システムのカメラ及び／又は後退カメラ及び／又は死角用カメラであることを特徴とする、請求項１０に記載の装置
【国際調査報告】
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