(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段により地面上の任意の１点である参照点を撮影した参照画像を取得し、前記参照画像上における前記参照点の位置がタップ操作で特定されることによって前記参照画像上における前記参照点の位置情報を取得するステップと、
前記撮像手段が取付けられた地上高の値、及び前記撮像手段が取付けられた位置から前記参照点までの水平方向の距離である参照距離の値を取得するステップと、
前記地上高の値と前記参照距離との比に基づいて、前記参照画像中に定められる消失点Ｆ１から前記参照点までの地上高方向の画角αの値を算出するステップと、
前記参照画像の上端から、前記取得された参照点の位置情報に基づいて特定される前記参照画像中の前記参照点までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ１と、前記撮像手段により撮像された画像における各画素と画角との対応データと、に基づいて、前記参照画像の上端から前記参照点までの地上高方向の画角βの値を算出するステップと、
前記画角βの値から前記画角αの値を減算することにより前記参照画像の上端から前記消失点Ｆ１までの地上高方向の画角γの値を算出し、前記画角γの値と、前記対応データと、に基づいて、前記参照画像の上端から前記参照画像中の前記消失点Ｆ１までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ２を算出するステップと、
を含む、前記参照画像における前記消失点Ｆ１の位置を算出する消失点位置算出ステップを備え、
前記対応データとして、前記撮像手段の光軸からの地上高方向の角度とその角度における１画素あたりの画角との予め取得された第１対応関係に基づいて得られる、前記撮像手段により撮像された画像の上下方向における各画素とその画素における１画素あたりの画角との第２対応関係、を利用することを特徴とする消失点位置算出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の消失点位置算出方法に備わる前記消失点位置算出ステップと、
測定距離算出ステップと、
を備える測距方法であって、
前記測定距離算出ステップは、
前記地上高の値、及び前記撮像手段により地面上の任意の１点である測定点を撮像した測定画像を取得するステップと、
前記測定画像の上端から前記測定画像中の前記測定点までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ３から、前記消失点位置算出ステップにて算出された前記参照画像の上端から前記参照画像中の前記消失点Ｆ１までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ２を減算することによって得られる、前記測定画像中に定められ、前記測定画像における位置が前記参照画像における前記消失点Ｆ１の位置と同一である消失点Ｆ２から前記測定画像中の前記測定点までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ４と、前記対応データとしての前記第２対応関係と、に基づいて、前記消失点Ｆ２から前記測定点までの地上高方向の画角θの値を算出し、前記画角θの値と前記地上高の値とに基づいて、前記撮像手段が取付けられた位置から前記測定点までの水平方向の距離である測定距離Ｌ２の値を算出するステップと、
を含むことを特徴とする測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消失点位置算出方法、及び測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自車両の前方を撮像して得られた先行車両の画像を用いて自車両と先行車両との車間距離を測定する方法が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―１１７３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以下では、まず、本発明の発明者が認識している従来の車間距離測定方法について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は従来の車間距離測定方法を説明するための説明図であり、図１０は図９における取付け点Ｏから撮像される画像を示す模式図である。
【０００５】
以下に説明する車間距離測定方法は、自車両に取付けられたカメラ（図示せず。）の取付け点Ｏから先行車両の後端を通る鉛直線と地面との交点Ｓまでの水平方向の距離として定義される車間距離Ｚの値を算出することを目的としている（図９参照。）。
【０００６】
はじめに、図９と図１０との関係について説明する。図９における取付け点Ｏから延びる二点鎖線Ｃは、カメラの光軸を示している。点Ｐと点Ｒとを結ぶ円弧状の点線は、取付け点Ｏに固定されたカメラにより撮像可能な範囲を示している。即ち、∠ＰＯＲは、カメラにより撮像される画像の画角を示している。当該画角のうちの点Ｐから地面上の所定の点Ｑまでの範囲を写した画像が、先行車両を撮像した画像として車間距離の測定に用いられる。つまり、図１０に示すように、先行車両が撮像された画像では点Ｐが画像の上端に位置し、点Ｑが画像の下端に位置する。図９及び図１０に示す符号Ｆは、消失点の位置を示している。消失点とは、被写体を無限遠点まで遠ざけた際に画像中における被写体の位置が収束していく点であり、理論的には無限遠方に存在する。車間距離Ｚの測定においては、カメラを搭載した自車両及び被写体である先行車両は、略水平に形成された道路上を移動する。このため、消失点は、点Ｏから水平方向に延ばした直線上に位置する。図９における一点鎖線Ｄは、点Ｏから水平方向に延ばした線分であり、カメラから視た消失点の存在方向を示している。図９及び図１０に示すように、消失点は、画像上では点線ＰＲと一点鎖線Ｄとの交点Ｆに位置する。以下、本明細書では、説明の簡単化のために、画像上に定められる該交点Ｆを消失点Ｆと称して説明する。画像中における消失点Ｆの位置、即ち消失点Ｆが点Ｐと点Ｑを結ぶ点線をカメラによって写した像上のいずれの点に位置するかは、カメラの光軸Ｃと水平面がなす角度、即ちカメラのピッチ方向の取付け角度にしたがって定められる。
【０００７】
次に、車間距離Ｚを測定するための算出方法を説明する。
カメラが取付けられた地上高Ｈの値と、カメラの取付け点Ｏから画像の下端に位置する点Ｑまでの水平方向の距離Ｚ０の値と、が既知であるとする。このとき、図９から分かるように、∠ＦＯＱに相当する画角ｂの大きさは、点Ｑから点Ｏを視た場合の仰角の大きさと等しい。したがって、画角ｂの値は、以下の（数１）により求められる。
（数１）
ｂ＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｚ０）
【０００８】
さらに、図１０に示す先行車両を撮像した画像に基づいて、当該画像中における消失点Ｆから点Ｓまでの長さＹ１の値と、当該画像中における消失点Ｆから点Ｑまでの長さＹ２の値と、の比を求める。より具体的には、画像を構成する画素に基づいて当該比を求める。一般的な画像は、デジタル画像を構成する最小単位である画素を並べて表現されており、例えば横６４０個、縦４８０個の画素を並べて構成されている。従来の車間距離測定方法では、先行車両の画像中における消失点Ｆから点Ｓまでに存在する画素の数と、消失点Ｆから点Ｑまでに存在する画素の数と、の比を求めることにより、Ｙ１とＹ２の比を求める。このように求められるＹ１に対するＹ２の比は、従来の車間距離算出方法では、∠ＦＯＳに相当する画角ａに対する画角ｂの比と等しいと見做されている（図９参照。）。即ち、従来の車間距離測定方法では、先行車両を撮像した画像上における長さの比が、当該長さに相当する画角の比と等しいと看做している。この場合、画角ａの値は、以下の（数２）により求められる。
（数２）
ａ＝ｂ×Ｙ１／Ｙ２
【０００９】
画角ａは、図９から分かるように点Ｓから点Ｏを視た場合の仰角と等しい。したがって、車間距離Ｚの値は、以下の（数３）により求められる。
（数３）
Ｚ＝Ｈ／ｔａｎ（ａ）
【００１０】
以上説明したように、従来の車間距離測定方法によれば、カメラが取付けられた地上高Ｈの値と、カメラの取付け点Ｏから画像の下端に位置する点Ｑまでの水平方向の距離Ｚ０の値と、が既知であれば、先行車両を撮像した画像に基づいて車間距離Ｚの値を算出することができる。
【００１１】
但し、従来の車間距離測定方法では、上述したように、カメラの取付け点Ｏから画像の下端に位置する点Ｑまでの水平方向の距離Ｚ０の値が予め測定されて既知である必要がある。このため、作業者は、カメラの取付け時や初期設定の際等に、カメラの取付け点Ｏから画像の下端に位置する点Ｑまでの距離Ｚ０を測定しなければならなかった。
【００１２】
しかしながら、カメラの取付け時や初期設定の際には、画像の下端に位置する点Ｑに障害物がある場合等のように、距離Ｚ０を測定することが困難な場合がある。このため、従来の車間距離測定方法では、測定条件を満たす地点に車を停車して距離Ｚ０を測定する必要があった。このことは、作業者の負担となる虞があった。
【００１３】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業者の負担を軽減可能な消失点位置算出方法、及び測距方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述した目的を達成するために、本発明に係る消失点位置算出方法は、下記（１）を特徴としている。
（１）  撮像手段により地面上の任意の１点である参照点を撮影した参照画像を取得し、前記参照画像上における前記参照点の位置がタップ操作で特定されることによって前記参照画像上における前記参照点の位置情報を取得するステップと、
前記撮像手段が取付けられた地上高の値、及び前記撮像手段が取付けられた位置から前記参照点までの水平方向の距離である参照距離の値を取得するステップと、
前記地上高の値と前記参照距離との比に基づいて、前記参照画像中に定められる消失点Ｆ１から前記参照点までの地上高方向の画角αの値を算出するステップと、
前記参照画像の上端から、前記取得された参照点の位置情報に基づいて特定される前記参照画像中の前記参照点までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ１と、前記撮像手段により撮像された画像における各画素と画角との対応データと、に基づいて、前記参照画像の上端から前記参照点までの地上高方向の画角βの値を算出するステップと、
前記画角βの値から前記画角αの値を減算することにより前記参照画像の上端から前記消失点Ｆ１までの地上高方向の画角γの値を算出し、前記画角γの値と、前記対応データと、に基づいて、前記参照画像の上端から前記参照画像中の前記消失点Ｆ１までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ２を算出するステップと、
を含む、前記参照画像における前記消失点Ｆ１の位置を算出する消失点位置算出ステップを備え、
前記対応データとして、前記撮像手段の光軸からの地上高方向の角度とその角度における１画素あたりの画角との予め取得された第１対応関係に基づいて得られる、前記撮像手段により撮像された画像の上下方向における各画素とその画素における１画素あたりの画角との第２対応関係、を利用すること。
【００１５】
前述した目的を達成するために、本発明に係る測距方法は、下記（２）を特徴としている。
（２）  上記（１）に記載の消失点位置算出方法に備わる前記消失点位置算出ステップと、
測定距離算出ステップと、
を備える測距方法であって、
前記測定距離算出ステップは、
前記地上高の値、及び前記撮像手段により地面上の任意の１点である測定点を撮像した測定画像を取得するステップと、
前記測定画像の上端から前記測定画像中の前記測定点までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ３から、前記消失点位置算出ステップにて算出された前記参照画像の上端から前記参照画像中の前記消失点Ｆ１までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ２を減算することによって得られる、前記測定画像中に定められ、前記測定画像における位置が前記参照画像における前記消失点Ｆ１の位置と同一である消失点Ｆ２から前記測定画像中の前記測定点までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ４と、前記対応データとしての前記第２対応関係と、に基づいて、前記消失点Ｆ２から前記測定点までの地上高方向の画角θの値を算出し、前記画角θの値と前記地上高の値とに基づいて、前記撮像手段が取付けられた位置から前記測定点までの水平方向の距離である測定距離Ｌ２の値を算出するステップと、
を含むこと。
【００１６】
上記（１）の構成の消失点位置算出方法では、撮像手段が取付けられた地上高の値と、当該撮像手段により参照点を撮像した参照画像と、当該撮像手段が取付けられた位置から参照点までの水平方向の距離である参照距離の値と、当該撮像手段により撮像された画像における各画素と画角との対応データと、に基づいて、参照画像における消失点Ｆ１の位置が算出される。
【００１７】
上記（２）の構成の測距方法では、撮像手段が取付けられた地上高の値と、当該撮像手段により参照点を撮像した参照画像と、当該撮像手段が取付けられた位置から参照点までの水平方向の距離である参照距離の値と、当該撮像手段により撮像された画像における各画素と画角との対応データと、当該撮像手段により測定点を撮像した測定画像と、に基づいて、測定距離の値が算出される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の消失点位置算出方法、及び測距方法によれば、実施者の負担を軽減可能な消失点位置算出方法、及び測距方法を提供できる。
【００１９】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る車間距離測定システムのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、消失点位置算出ステップにおける処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、消失点位置算出ステップにおける消失点位置算出方法を説明するための説明図である。
【図４】図４は、参照画像の例を示す模式図である。
【図５】図５は、画像における各画素と画角との対応関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、測定距離算出ステップにおける処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、測定距離算出ステップにおける測定距離算出方法を説明するための説明図である。
【図８】図８は、測定画像の例を示す模式図である。
【図９】図９は、従来の車間距離測定方法を説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、図９における取付け点Ｏから撮像される画像を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係る消失点位置算出方法、及び測距方法を用いた車間距離測定システム１について、各図を参照しながら以下に説明する。
【００２２】
まず、車間距離測定システム１の概要について説明する。
車間距離測定システム１は、自車両に取付けられたカメラ１１により車両前方を撮像した画像に基づいて、カメラ１１の取付け点Ｏから先行車両の後端を通る鉛直線と地面との交点Ｓまでの水平方向の距離として定義される車間距離Ｌ２の値を算出するためのシステムである（図７参照。）。
【００２３】
図３、図７における取付け点Ｏから延びる二点鎖線Ｃは、カメラ１１の光軸を示している。点Ｐと点Ｑとを結ぶ点線は、カメラ１１により撮像可能な範囲を示している。即ち、∠ＰＯＱは、カメラ１１により撮像される画像の画角を示している。当該画角のうちの点Ｐから地面上の所定の点Ｑまでの範囲を写した画像が、車両前方を撮像した画像として車間距離Ｌ２の測定に用いられる。つまり、図４、図８に示すように、撮像された画像では点Ｐが画像の上端に位置し、点Ｑが画像の下端に位置する。点Ｐ及び点Ｑは、撮像された画像上で上下方向に並んで位置している。図４に示す符号Ｆ１及び図８に示す符号Ｆ２は、当該画像中に定められる消失点の位置を示している。車間距離Ｌ２の測定においては、カメラ１１を搭載した自車両及び被写体である先行車両は略水平に形成された道路上を移動する。このため、消失点Ｆ１，Ｆ２は、点Ｏから水平方向に延ばした直線上に位置する。図３、図７における一点鎖線Ｄは、点Ｏから水平方向に延ばした線分であり、カメラ１１から視た消失点Ｆ１，Ｆ２の方向を示している。画像中における消失点Ｆ１，Ｆ２の位置は、カメラ１１の光軸Ｃと水平面がなす角度にしたがって定められる。
【００２４】
次に、車間距離測定システム１の各部の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る車間距離測定システム１のハードウェアの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る車間距離測定システム１は、カメラ１１と、画像認識ユニット１００と、ドライブレコーダ２００と、端末３００と、を備えている。
【００２５】
カメラ１１は、車両前方を撮像する撮像手段としてのカメラである。カメラ１１は、光を屈曲させて集束させるレンズと該レンズにて集束された光を検出して電気信号に変換する撮像素子とを備え、被写体を撮像してＮＴＳＣ（National Television System Committee）規格の映像信号を出力する。カメラ１１は、例えば図３及び図７に示すように、先行車両を撮像可能な位置及び角度で車両の前部に取付けられる。本実施形態では、カメラ１１により撮像される画像は横６４０個、縦４８０個の画素を並べて構成される。
【００２６】
画像認識ユニット１００は、主要な構成要素としてビデオアンプ１０１、ＮＴＳＣデコーダ１０２、画像処理回路１０３、マイクロコンピュータ１０４、ＲＯＭ１０５、ＲＡＭ１０６及び電源回路１０７を備えている。
【００２７】
また、ドライブレコーダ２００は、主要な構成要素としてメインデコーダ２０１、データ処理部２０２、通信処理部２０３、ＲＯＭ２０４、ＲＡＭ２０５、及び車両信号インタフェース２０６を備えている。
【００２８】
端末３００は、画像等の各種情報を表示する表示部（図示せず。）と各種操作入力を受付ける操作部（図示せず。）とを備える端末であり、後述する消失点位置算出ステップにおいて用いられる。本実施形態では、表示部と操作部とはタッチパネルとして一体的に構成されており、液晶デバイスにより構成された多数の微小表示セルをＸ方向及びＹ方向に並べて配置されたカラーの２次元表示画面により構成されている。多数の微小表示セルの表示状態をセル毎に制御することにより、２次元表示画面上に図形、文字、画像等の所望の情報をグラフィック表示することができる。端末３００は、画像認識ユニット１００とドライブレコーダ２００とに接続されている。端末３００は、画像処理回路１０３から出力される処理後の映像信号を受付け、２次元画面表示によって図４に示すような画像を表示する。また、端末３００は、タッチパネル上の任意の１点を指定するタップ操作や、タッチパネル上に表示される文字又は記号等をタップ操作することによる文字又は記号等の入力操作を受付ける。端末３００は、受付けた操作に対応する入力信号を、車両上の通信ネットワーク（ＣＡＮ（Controller Area Network））を介してマイクロコンピュータ１０４に出力する。端末３００の具体的な表示内容及び動作については後述する。
【００２９】
ビデオアンプ１０１は、カメラ１１から出力されるＮＴＳＣ規格の映像信号を受付け、必要なレベルに増幅した映像信号を出力する。ビデオアンプ１０１の出力は、ドライブレコーダ２００の映像入力およびＮＴＳＣデコーダ１０２の入力と接続されている。
【００３０】
ＮＴＳＣデコーダ１０２は、ビデオアンプ１０１から入力されるＮＴＳＣ規格の映像信号を処理して該映像信号に含まれる複数の信号成分（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）をそれぞれ抽出し、Ａ／Ｄ変換を行って画像処理に利用できるデジタル画像信号を生成する。
【００３１】
画像処理回路１０３は、車間距離Ｌ２の算出等の画像処理を行うための機能を有する専用の大規模集積回路（ＬＳＩ（Large Scale Integration））である。この画像処理回路１０３は、入力される画像データに基づいて、例えば図２に示す消失点位置算出ステップの処理を実行して画像における消失点Ｆ１，Ｆ２の位置を算出したり、図６に示す測定距離算出ステップの処理を実行して車間距離Ｌ２の値を算出したりするために必要な機能を備えている。
【００３２】
画像処理回路１０３には、読み出し専用のメモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１０５と書き換え可能なメモリであるＲＡＭ（Random Access memory）１０６とが接続されている。ＲＯＭ１０５は、消失点位置算出ステップ及び測定距離算出ステップで画像処理回路１０３が実行するプログラムや、各処理において画像処理回路１０３が使用する定数データを保持している。ＲＯＭ１０５は、例えば後述する図５に示すデータテーブルを保持している。ＲＡＭ１０６は、画像処理回路１０３が処理する画像データや、消失点位置算出ステップ及び測定距離算出ステップにおける処理途中の一時的なデータを保持するために利用される。
【００３３】
マイクロコンピュータ（マイコン）１０４は、ＣＡＮ（Controller Area Network）規格の通信機能を搭載しており、ドライブレコーダ２００及び端末３００との間で通信を行う。マイクロコンピュータ１０４は、例えば端末３００から出力される操作入力情報を含む信号を受付ける。
【００３４】
ドライブレコーダ２００においては、画像認識ユニット１００内のビデオアンプ１０１から出力されるＮＴＳＣ規格の映像信号をメインデコーダ２０１が処理してこの映像信号に含まれる複数の信号成分（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）をそれぞれ抽出し、Ａ／Ｄ変換を行ってデータ処理部２０２の処理可能なデジタル画像信号を生成する。
【００３５】
データ処理部２０２は、マイクロコンピュータで構成されており、主にメインデコーダ２０１から出力される画像データを順次に入力し圧縮して記録するための処理を行う。データ処理部２０２に接続されているＲＯＭ２０４は、データ処理部２０２が実行するプログラムやデータ処理部２０２が使用する各種定数データ等を予め保持している。ＲＡＭ２０５は、処理途中のデータ等の一時的なデータを保持するために利用される。ドライブレコーダ２００が最終的に記録する画像及び車間距離情報を含む運行情報等のデータについては、例えば不揮発性メモリを搭載してドライブレコーダ２００に着脱可能に取付けられるメモリカード（図示せず。）上に保存される。
【００３６】
通信処理部２０３は、ＣＡＮ規格の通信機能を搭載したマイクロコンピュータで構成されており、車両上の通信ネットワーク（ＣＡＮ）を経由して、これに接続された画像認識ユニット１００との間で通信を行う。また、通信処理部２０３とデータ処理部２０２との間で双方向に通信を行い、必要に応じて情報の授受を実行する。
【００３７】
車両信号インタフェース２０６は、車両側から出力される各種信号を受付けてデータ処理部２０２が処理可能な信号に変換したり、データ処理部２０２が出力する各種信号を車両側が処理可能な信号に変換するための処理を行う。車両信号インタフェース２０６が運行情報として扱う信号としては、トリガ出力、イグニッション（ＩＧＮ）、手動スイッチ（ＳＷ）、ブレーキ、ウインカーＬ側、ウインカーＲ側、車速パルスなどがある。
【００３８】
次に、本実施形態に係る車間距離測定システム１の具体的な動作について説明する。
本実施形態に係る車間距離測定システム１は、概略的には、消失点位置算出ステップにおける処理と、測定距離算出ステップにおける処理と、の２つの処理を実行する。消失点位置算出ステップにおける処理では画像上における消失点の位置を算出し、測定距離算出ステップにおける処理では消失点位置算出ステップにて算出した消失点の位置を参照して車間距離Ｌ２の値を算出する。以下ではまず、消失点位置算出ステップについて説明する。
【００３９】
（消失点位置算出ステップ）
図２は、消失点位置算出ステップにおける処理を示すフローチャートである。
概略的には、消失点位置算出ステップでは、カメラ１１により地面上の任意の１点である参照点Ｔを撮像した画像である参照画像中に定められる消失点Ｆ１の位置が算出される。ここで、参照点Ｔは、カメラ１１により撮像されて参照画像上に現れる点であればいずれの点でもよく、参照画像上における参照点Ｔの位置は、後述するように端末３００への操作入力にしたがって定められる。また、本実施形態では、消失点位置算出ステップによる消失点Ｆ１の位置の算出は、例えばカメラ１１を車両に取付けて車間距離測定システム１の運用を開始する際に実行され、後述する測定距離算出ステップにおける処理を実行する前に実行される。即ち、消失点位置算出ステップは、先行車両を撮像した測定画像に基づいて車間距離Ｌ２を算出する測定距離算出ステップの前処理として実行される。
【００４０】
以下では消失点位置算出ステップにおける具体的な処理を説明する。
ステップＳ２１では、まず、画像処理回路１０３は、ビデオアンプ１０１及びＮＴＳＣデコーダ１０２を介してカメラ１１から参照画像を受付ける。その後、画像処理回路１０３は、処理後の映像信号を端末３００に出力する。端末３００は、画像処理回路１０３から出力される処理後の映像信号を受付けて図４に示すような参照画像を表示する。尚、図４は、参照画像の一例を示す模式図であり、点Ｆ、点Ｐ、点Ｑ、及び図中に示す矢印は実際には端末３００上に表示されない。参照画像の表示後、作業者の端末３００への操作入力により特定される参照画像上における参照点Ｔの位置情報を受付けると、端末３００は、当該位置情報を含む信号を画像処理回路１０３にマイクロコンピュータ１０４を介して出力する。この参照点Ｔの位置の指定は、例えば端末３００が備えるタッチパネルに表示された参照画像上の１点を作業者がタップ操作で特定することにより行われる。例えば、カメラ１１により撮像される範囲内の地面上に目印となる物体を設置しておき、当該物体上の任意の１点を参照画像上で特定することにより参照点Ｔとすることができる。その後、画像処理回路１０３は、端末３００が出力した当該信号を受付ける。本実施形態に係る車間距離測定システム１の処理では、参照画像における参照点Ｔの水平方向の位置は処理結果に影響を及ぼさない。このため、画像処理回路１０３は、参照点Ｔとして位置情報を受付けた点から水平方向に延ばした直線と線分ＰＱとの交点を参照点Ｔと見做して位置情報を処理する。即ち参照点Ｔは必ず線分ＰＱ上に位置する。以上の処理により、ステップＳ２１では、画像処理回路１０３は、参照点Ｔの位置が定められた参照画像を受付ける。
【００４１】
ステップＳ２２では、画像処理回路１０３は、カメラ１１が取付けられた地上高Ｈの値が入力されたか否かを判定する。地上高Ｈの値は、作業者により端末３００に入力される。判定の結果、地上高Ｈの値が入力されていないと判断した場合には、再度ステップＳ２２の処理を繰り返す。一方、判定により、地上高Ｈの値が入力されたと判断した場合には、受付けた地上高Ｈの値をＲＡＭ１０６に保持して、ステップＳ２３の処理を実行する。
【００４２】
ステップＳ２３では、画像処理回路１０３は、カメラ１１の取付け点Ｏから参照点Ｔまでの水平方向の距離である参照距離Ｌ１（図３参照。）の値が入力されたか否かを判定する。参照距離Ｌ１の値は、作業者により端末３００に入力される。判定の結果、参照距離Ｌ１値が入力されていないと判断した場合には、再度ステップＳ２２の処理を繰り返す。一方、判定により、参照距離Ｌ１の値が入力されたと判断した場合には、受付けた参照距離Ｌ１の値をＲＡＭ１０６に保持して、ステップＳ２４の処理を実行する。
【００４３】
ステップＳ２４では、画像処理回路１０３は、ステップＳ２２で受付けた地上高Ｈの値とステップＳ２３で受付けた参照距離Ｌ１との比に基づいて、消失点Ｆ１から参照点Ｔまでの地上高方向の画角α（∠Ｆ１ＯＴ）の値を算出する（図３参照。）。図３から分かるように、画角αの大きさは、参照点Ｔから点Ｏを視た場合の仰角の大きさと等しい。そこで、画像処理回路１０３は、以下の（数４）により画角αの値を算出する。
（数４）
α＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｌ１）
【００４４】
ステップＳ２５では、画像処理回路１０３は、ステップＳ２１で受付けた参照画像に基づいて、参照画像の上端に位置する点Ｐから参照点Ｔまでの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ１を算出する。より具体的には、画像処理回路１０３は、図４中の矢印Ｅ１により示される範囲に存在する画素の数を計数することにより、画素の数Ｄ１を算出する。
【００４５】
ステップＳ２６では、画像処理回路１０３は、ＲＯＭ１０５に保持されているデータテーブル（図５参照。）を読み込む。図５に示すデータテーブルは、カメラ１１により撮像された画像における各画素と画角との対応関係を情報として含む対応データとしてのデータテーブルである。図５において、最左列は光軸からの地上高方向の角度を示しており、カメラ１１の画角を５°毎に区分している。中央の列は、当該区分に含まれる画素の数を示している。最右列は、当該区分における１画素あたりの画角を示している。このデータテーブルは、カメラ１１が備えるレンズの特性（例えば、歪み。）にしたがって算出され、予めＲＯＭ１０５に保持されている。
【００４６】
ステップＳ２７では、画像処理回路１０３は、ステップＳ２５で算出した画素の数Ｄ１とステップＳ２６で読み込んだデータテーブルとに基づいて、参照画像の上端に位置する点Ｐから参照点Ｔまでの地上高方向の画角βの値を算出する。より具体的には、例えば、データテーブルを参照して、点Ｐから点Ｑに向けて１画素毎に当該画素の１画素あたりの角度を加算して、画素の数がＤ１に達した時点での積算された角度を画角βとすればよい。
尚、本実施形態では、画素の数Ｄ１と画角βとの関係を近似した以下の（数５）の関係式により画角βを算出することとする。当該関係式は、図５に示したデータテーブルにしたがって求められる。本実施形態では、当該関係式が予めＲＯＭ１０５に保持されており、画像における各画素と画角との対応データとしてデータテーブルの代わりにステップＳ２６で読み出される。画素の数Ｄ１と画角βとの関係を直接規定した関係式を用いることにより、データテーブルを用いる場合と比較して演算時間及び画像処理回路１０３への負荷が削減される。
（数５）
β＝０．００００００１８９８＊Ｄ１３―０．０００１３６＊Ｄ１２＋０．１９１６７５＊Ｄ１
【００４７】
ステップＳ２８では、画像処理回路１０３は、ステップＳ２７で算出した画角データの値からステップＳ２４で算出した画角αの値を減算することにより、参照画像の上端に位置する点Ｐから消失点Ｆ１までの地上高方向の画角γを算出する。即ち、画像処理回路１０３は、以下の（数６）により画角γの値を算出する。
（数６）
γ＝β―α
【００４８】
ステップＳ２９では、画像処理回路１０３は、ステップＳ２８で算出した画角γの値とステップＳ２６で読み込んだデータテーブルとに基づいて、参照画像の上端に位置する点Ｐから消失点Ｆ１までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ２を算出する。即ち、図４中に矢印Ｅ２により示される範囲に存在する画素の数Ｄ２が算出される。より具体的には、例えば、データテーブルを参照して、点Ｐから点Ｑに向けて１画素毎に当該画素の１画素あたりの角度を加算して、積算された角度の値が画角γの値に達した時点での積算された画素の数をＤ２とすればよい。
尚、本実施形態では、画角γと画素の数Ｄ２との関係を近似した以下の（数７）の関係式により画素の数Ｄ２を算出することとする。当該関係式は、図５に示したデータテーブルにしたがって求められる。本実施形態では、当該関係式が予めＲＯＭ１０５に保持されており、画像における各画素と画角との対応データとしてデータテーブルの代わりにステップＳ２６で読み出される。画角γと画素の数Ｄ２との関係を直接規定した関係式を用いることにより、データテーブルを用いる場合と比較して演算時間及び画像処理回路１０３への負荷が削減される。
（数７）
Ｄ２＝−０．０００２３２＊γ３＋０．０２８３３２＊γ２＋５．１２２５＊γ
【００４９】
以上の処理により、参照画像の上端に位置する点Ｐから消失点Ｆ１までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ２が算出される。つまり、参照画像における消失点Ｆ１の位置が算出される。画像処理回路１０３は、算出した画素の数Ｄ２の値をＲＡＭ１０６に保持して消失点位置算出ステップを終了する。
【００５０】
（測定距離算出ステップ）
図６は、測定距離算出ステップにおける処理を示すフローチャートである。
概略的には、測定距離算出ステップでは、先行車両の後端を通る鉛直線と地面との交点である測定点Ｓを撮像した画像である測定画像に基づいて、カメラ１１の取付け点Ｏから測定点Ｓまでの水平方向の距離として定義される車間距離Ｌ２が算出される（図７参照。）。測定距離算出ステップでは当該車間距離Ｌ２が測定距離として算出される。
【００５１】
測定距離算出ステップの処理は、測定距離算出ステップにおけるカメラ１１のピッチ方向の取付け角度と、消失点位置算出ステップにおけるカメラ１１のピッチ方向の取付け角度と、が同一である状態で実行される。例えば、前処理を実行する消失点位置算出ステップと測定距離を算出する測定距離算出ステップとの間にカメラ１１の取付け角度が変更されなかった場合には、当該状態となる。このとき、測定画像における消失点Ｆ２の位置は、参照画像における消失点Ｆ１の位置と同一である。したがって、測定画像の上端に位置する点Ｐから消失点Ｆ２までの間に地上高方向に存在する画素の数は、上記消失点位置算出ステップで算出した画素の数Ｄ２の値と等しい。
【００５２】
以下では測定距離算出ステップにおける具体的な処理を説明する。
ステップＳ３１では、画像処理回路１０３は、ビデオアンプ１０１及びＮＴＳＣデコーダ１０２を介してカメラ１１から測定画像を受付ける。
【００５３】
ステップＳ３２では、画像処理回路１０３は、ステップＳ２２においてＲＡＭ１０６に保持した地上高Ｈの値を読み込む。
【００５４】
ステップＳ３３では、画像処理回路１０３は、消失点Ｆ２から測定点までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ４を算出する。尚、本実施形態では、画像処理回路１０３は、公知の画像認識の手法により画像上における消失点Ｆ２の位置を特定する。
【００５５】
ステップＳ３３ａでは、画像処理回路１０３は、測定画像に基づいて、測定画像の上端に位置する点Ｐから測定点Ｓまでの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ３を算出する。より具体的には、画像処理回路１０３は、図８中の矢印Ｅ３により示される範囲に存在する画素の数を計数することにより、画素の数Ｄ３を算出する。
【００５６】
ステップＳ３３ｂでは、画像処理回路１０３は、消失点位置算出ステップにおいてＲＡＭ１０６に保持した画素の数Ｄ２の値を読み込む。
【００５７】
ステップＳ３３ｃでは、ステップＳ３３ａで算出した画素の数Ｄ３の値からステップＳ３３ｂで読み込んだ画素の数Ｄ２の値を減算することにより、消失点Ｆ２から測定点Ｓまでの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ４を求める。即ち、画像処理回路１０３は、（数８）により画素の数Ｄ４の値を算出する。
（数８）
Ｄ４＝Ｄ３―Ｄ２
【００５８】
ステップＳ３４では、画像処理回路１０３は、ＲＯＭ１０５に保持されているデータテーブルを読み込む。
【００５９】
ステップＳ３５では、ステップＳ３３ｃで算出した画素の数Ｄ４の値とステップＳ３４で読み込んだデータテーブルとに基づいて、消失点Ｆ２から測定点Ｓまでの地上高方向の画角θの値を算出する。より具体的には、例えば、データテーブルを参照して、消失点Ｆ２から点Ｑに向けて１画素毎に当該画素の１画素あたりの角度を加算して、画素の数がＤ４に達した時点での積算された角度を画角θとすればよい。また、上記ステップＳ２７及びステップＳ２９と同様に、画素の数Ｄ４と画角θとの関係を近似した関係式により画角θを算出してもよい。尚、本実施形態では、ステップＳ２７における式（５）に基づいて画素の数Ｄ３に相当する画角の値を算出し、算出した値から画素の数Ｄ２に相当する画角γの値を減算することにより、画角θを算出する。
【００６０】
ステップＳ３６では、画像処理回路１０３は、ステップＳ３２で受付けた地上高Ｈの値とステップＳ３５で算出した画角θの値とに基づいて、測定距離である車間距離Ｌ２の値を算出する。図７から分かるように、画角θの大きさは、測定点Ｓから点Ｏを視た場合の仰角の大きさと等しい。そこで、画像処理回路１０３は、以下の（数１０）により車間距離Ｌ２の値を算出する。
（数１０）
Ｌ２＝Ｈ／ｔａｎ（θ）
【００６１】
以上の処理により、車間距離Ｌ２の値が算出される。画像処理回路１０３は、ステップＳ３６で算出した車間距離Ｌ２の値をマイクロコンピュータ１０４及び通信処理部２０３を介してデータ処理部２０２に出力して測定距離算出ステップを終了する。
【００６２】
ドライブレコーダ２００のデータ処理部２０２は、受付けた車間距離Ｌ２の値を運行情報として利用し、ドライブレコーダとしての機能を実現するための処理を実行する。
【００６３】
以下では、本発明の実施形態に係る消失点位置算出方法、及び測距方法を用いた車間距離測定システム１の作用及び効果について説明する。
【００６４】
本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる消失点位置算出方法は、カメラ１１が取付けられた地上高Ｈの値、カメラ１１により地面上の任意の１点である参照点Ｔを撮像した参照画像、及びカメラ１１が取付けられた位置である点Ｏから参照点Ｔまでの水平方向の距離である参照距離Ｌ１の値を取得するステップＳ２１〜ステップＳ２３と、地上高Ｈの値と参照距離Ｌ１との比に基づいて、参照画像中に定められる消失点Ｆ１から参照点Ｔまでの地上高方向の画角αの値を算出するステップＳ２４と、参照画像の上端に位置する点Ｐから参照画像中の参照点Ｔまでの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ１と、カメラ１１により撮像された画像における各画素と画角との対応データであるデータテーブルと、に基づいて、参照画像の上端に位置する点Ｐから参照点Ｔまでの地上高方向の画角βの値を算出するステップＳ２５〜ステップＳ２７と、画角βの値から画角αの値を減算することにより参照画像の上端に位置する点Ｐから消失点Ｆ１までの地上高方向の画角γの値を算出し、画角γの値と、対応データと、に基づいて、参照画像の上端に位置する点Ｐから参照画像中の消失点Ｆ１までの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ２を算出するステップＳ２８及びステップＳ２９と、を含む、参照画像における消失点Ｆ１の位置を算出する消失点位置算出ステップを備える。
これにより、カメラ１１が取付けられた地上高Ｈの値と、カメラ１１により参照点Ｔを撮像した参照画像と、カメラ１１が取付けられた位置である点Ｏから参照点Ｔまでの水平方向の距離である参照距離Ｌ１の値と、カメラ１１により撮像された画像における各画素と画角との対応データと、に基づいて、参照画像における消失点Ｆ１の位置が算出される。
この結果、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる消失点位置算出方法では、作業者は、従来の車間距離測定方法のように、カメラの取付け点から画像の下端に位置する点までの予め定められた距離を測定する必要がなく、その代わりにカメラ１１により撮像されて参照画像上に現れる点の中から任意に選択可能な参照点Ｔまでの距離を測定しさえすればよい。このため、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる消失点位置算出方法は、従来の車間距離測定方法よりも測定条件が緩やかである。したがって、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる消失点位置算出方法によれば、作業者の負担を軽減可能な消失点位置算出方法を提供できる。
【００６５】
また、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法は、上記消失点位置算出方法に備わる消失点位置算出ステップと、測定距離算出ステップと、を備える測距方法であって、測定距離算出ステップは、地上高Ｈの値、及びカメラ１１により地面上の任意の１点である測定点Ｓを撮像した測定画像を取得するステップＳ３１及びステップＳ３２と、測定画像中に定められ、測定画像における位置が参照画像における消失点Ｆ１の位置と同一である消失点Ｆ２から測定画像中の測定点Ｓまでの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ３と、対応データであるデータテーブルと、に基づいて、消失点Ｆ２から測定点Ｓまでの地上高方向の画角θの値を算出し、画角θの値と地上高Ｈの値とに基づいて、カメラ１１が取付けられた位置である点Ｏから測定点Ｓまでの水平方向の距離である車間距離Ｌ２の値を測定距離の値として算出するステップＳ３３〜Ｓ３６と、を含む。
これにより、カメラ１１が取付けられた地上高Ｈの値と、カメラ１１により参照点Ｔを撮像した参照画像と、カメラ１１が取付けられた位置である点Ｏから参照点Ｔまでの水平方向の距離である参照距離Ｌ１の値と、カメラ１１により撮像された画像における各画素と画角との対応データであるデータテーブルと、カメラ１１により測定点Ｓを撮像した測定画像と、に基づいて、測定距離である車間距離Ｌ２の値が算出される。
この結果、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法では、作業者は、従来の車間距離測定方法のように、カメラの取付け点から画像の下端に位置する点までの予め定められた距離を測定する必要がなく、その代わりにカメラ１１により撮像されて参照画像上に現れる点の中から任意に選択可能な参照点Ｔまでの距離を測定しさえすればよい。このため、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法は、従来の車間距離測定方法よりも測定条件が緩やかである。したがって、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法によれば、作業者の負担を軽減可能な消失点位置算出方法を提供できる。
また、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法では、従来の車間距離測定方法のように、画像上における長さの比が当該長さに相当する画角の比と等しいと見做して車間距離の値を算出するのではなく、画像上における各画素と画角との関係に基づいて車間距離の値を算出する。このため、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法によれば、従来の車間距離測定方法よりも精度良く車間距離の値を算出できる。
【００６６】
また、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法は、カメラ１１が取付けられた地上高Ｈの値、及びカメラ１１により地面上の任意の１点である測定点Ｓを撮像した測定画像を取得するステップＳ３１及びステップＳ３２と、測定画像中に定められる消失点Ｆ２から測定画像中の測定点Ｓまでの間に地上高方向に存在する画素の数Ｄ３と、カメラ１１により撮像された画像における各画素と画角との対応データであるデータテーブルと、に基づいて、消失点Ｆ２から測定点Ｓまでの地上高方向の画角θの値を算出し、画角θの値と地上高Ｈの値とに基づいて、カメラ１１が取付けられた位置である点Ｏから測定点Ｓまでの水平方向の距離である車間距離Ｌ２の値を測定距離の値として算出するステップＳ３３〜ステップＳ３６と、を含む。
これにより、カメラ１１が取付けられた地上高の値と、カメラ１１により測定点Ｓを撮像した測定画像と、カメラ１１により撮像された画像における各画素と画角との対応データであるデータテーブルと、に基づいて、測定距離である車間距離Ｌ２の値が算出される。
この結果、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法では、従来の車間距離測定方法のように、画像上における長さの比が当該長さに相当する画角の比と等しいと見做して車間距離の値を算出するのではなく、画像上における各画素と画角との関係に基づいて車間距離の値を算出する。このため、本実施形態に係る車間距離測定システム１が用いる測距方法によれば、従来の車間距離測定方法よりも精度良く車間距離の値を算出できる。
【００６７】
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態は、本発明の技術的範囲内で種々の変形や改良等を伴うことができる。
【００６８】
例えば、本発明の実施形態に係る消失点位置算出方法、及び測距方法を用いた車間距離測定システム１は、カメラ１１の取付け点Ｏから先行車両までの車間距離Ｌ２の値を算出するためのシステムであったが、本発明に係る消失点位置算出方法、及び測距方法は、撮像手段の取付け位置から該撮像手段により撮像される画像上に現れる任意の点までの距離を測定するために用いることができる。即ち、先行車両までの距離を測定する場合だけではなく、任意の測定対象までの距離を測定する場合に適用可能である。
【００６９】
また、本発明の実施形態に係る消失点位置算出方法、及び測距方法を用いた車間距離測定システム１では、消失点位置算出ステップによる消失点Ｆ１の位置の算出は、カメラ１１を車両に取付けて車間距離測定システム１の運用を開始する際に実行されたが、消失点位置算出ステップは、測定距離算出ステップにおける処理を実行する前に実行されさえすればよく、車間距離測定システム１の運用開始後に実行されてもよい。
【００７０】
また、本発明の実施形態に係る消失点位置算出方法、及び測距方法を用いた車間距離測定システム１では、消失点位置算出ステップにより画像における消失点Ｆ１，Ｆ２の位置を算出した後で、測定距離算出ステップにより測定距離である車間距離Ｌ２を算出する構成としたが、画像における消失点の位置が予め分かっている場合には、消失点位置算出ステップの処理を省略して測定距離算出ステップのみにより測定距離を算出することができる。この場合には、ステップＳ３３ｂでは、画像処理回路１０３は、消失点位置算出ステップにおいてＲＡＭ１０６に保持した画素の数Ｄ２の値を読み込む替わりに予めＲＯＭ１０６に保持されている画素の数Ｄ２の値を読み込む構成とすればよい。消失点位置算出方法としては、種々の公知の手法を用いることができる。
【００７１】
また、図２に示した消失点位置算出ステップにおける処理及び図６に示した測定距離算出ステップにおける処理の順序は例示であり、処理の順序はこれに限定されないことは言うまでもない。例えば、消失点位置算出ステップにおけるステップＳ２１〜ステップＳ２３の順序は交換可能であり、ステップＳ２４〜ステップＳ２６の順序も交換可能である。また、測定距離算出ステップにおけるステップＳ３１とステップＳ３２の順序は交換可能であり、ステップＳ３３ａとステップＳ３３ｂの順序は交換可能であり、ステップＳ３３とステップＳ３４の順序は交換可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１  車間距離測定システム
１１  カメラ
１００  画像認識ユニット
１０１  ビデオアンプ
１０２  ＮＴＳＣデコーダ
１０３  画像処理回路
１０４  マイクロコンピュータ
１０５  ＲＯＭ
１０６  ＲＡＭ
１０７  電源回路
２００  ドライブレコーダ
２０１  メインデコーダ
２０２  データ処理部
２０３  通信処理部
２０４  ＲＯＭ
２０５  ＲＡＭ
２０６  車両信号インタフェース
３００  端末
【図１】
0006322356.tif 000002
【図２】
0006322356.tif 000003
【図３】
0006322356.tif 000004
【図４】
0006322356.tif 000005
【図５】
0006322356.tif 000006
【図６】
0006322356.tif 000007
【図７】
0006322356.tif 000008
【図８】
0006322356.tif 000009
【図９】
0006322356.tif 000010
【図１０】
0006322356.tif 000011