(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写界深度が浅い望遠レンズを備えたアナログ画像信号を出力するためのビデオカメラと、
出力される前記アナログ画像信号をデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ変換器と、
変換された前記デジタルデータからエッジを抽出するためのエッジ抽出回路と、
前記デジタルデータを、少なくとも抽出された前記エッジの部分とそれ以外の部分のバイナリ値が互いに異なる二値データに変換するための二値化回路と、
前記二値データを格納するためのメモリと、
変換された前記二値データのうち、前記抽出したエッジの部分の前記デジタルデータを変換した二値データが占める量が所定の基準値を超えるかどうか判定し、超えたときにトリガ信号を出力するためのエッジ量判定回路と、
前記トリガ信号が出力されたことを報知するための警報装置と、
を備えたことを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
車両に設けられ、被写界深度が浅い望遠レンズを備えたアナログ画像信号を出力するためのビデオカメラと、
出力される前記アナログ画像信号をデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ変換器と、
変換された前記デジタルデータからエッジを抽出するためのエッジ抽出回路と、
前記デジタルデータを、少なくとも抽出された前記エッジの部分とそれ以外の部分のバイナリ値が互いに異なる二値データに変換するための二値化回路と、
前記二値データを格納するためのメモリと、
変換された前記二値データのうち、前記抽出したエッジの部分の前記デジタルデータを変換した二値データが占める量が所定の基準値を超えるかどうか判定し、超えたときにトリガ信号を出力するためのエッジ量判定回路と、
前記トリガ信号が出力されたことを報知するための警報装置と、を備えたことを特徴とする安全運転支援装置。
【請求項３】
車両に設けられ被写界深度が浅い望遠レンズを備えたビデオカメラからアナログ画像信号を出力するためのプロセスと、
出力される前記アナログ画像信号をデジタルデータに変換するためのプロセスと、
変換された前記デジタルデータからエッジを抽出するためのプロセスと、
前記デジタルデータを、少なくとも抽出された前記エッジの部分とそれ以外の部分のバイナリ値が互いに異なる二値データに変換するためのプロセスと、
変換された前記二値データのうち、前記抽出したエッジの部分の前記デジタルデータを変換した二値データが占める量が所定の基準値を超えるかどうか判定し、超えたときにトリガ信号を出力するためのプロセスと、
前記トリガ信号が出力されたときにそのことを報知するためのプロセスと、
を含むことを特徴とする安全運転支援方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前後または左右などにビデオカメラを設置し、その画像信号をもとに他車の接近に対して注意を促す安全運転支援の技術の改良に関するもので、特に、光学機器の特性を利用することで、所望の位置の物体を簡素かつ安価に検出するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル技術の発達に伴い、ビデオカメラからの画像情報に基づいて周囲の状況を分析することにより、車両における他車の接近警報や自動制御などに応用しようとする安全運転支援の技術、例えば安全運転支援装置が提案されている。
【０００３】
このような技術では、周囲の状況の把握が不可欠であるが、従来、ビデオカメラにより距離を測る方式として、ステレオ視によるステレオ測位が知られている。このうちステレオ視は、動物の両目のように位置をずらして設置した２台のビデオカメラを使って同じ対象を把握することであり、ステレオ測位は、三角測量と同様に、同一の物体を異なる２つの視点から見ることによって、その３次元的な位置を測るものである。
【０００４】
このようなステレオ測位を用いた安全運転支援の技術としては、ステレオ測位により常に周知の各物体までの距離を計測し、そのような距離がある閾値以内になったら警報を発するなどが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなステレオ測位を、生体ではなく機械で実現する場合、最も困難な部分は、両方のビデオカメラから出力されてくる２つの画像間で対応する共通箇所をいかに見つけるかであり、この点についてはいろいろな技術が提案されている。特に、測位対象が明確で測定条件があまり変わらない場合は、共通箇所の抽出は比較的容易であるが、道路上で車を検出するような場合、検出しようとする側も検出される側も双方動いていたり、両者の位置関係も刻々と変化したり、背景まで移り変っていくなど、変化する要素が多い。
【０００６】
このため測定条件が大きく変動しやすく、２つの画像間で対応する箇所を見つけることは大変困難であり、これを実現するには、特殊な回路、高速なプロセッサ、複雑なアルゴリズム、高度なチューニングなどを要し、大規模で高価なシステムが必要になるという問題点があった。
【０００７】
また、画像以外を用いた距離検知の技術も提案されているが、その一例として、例えばレーザーレーダを使うような能動型の技術では、他車も同様な装置を取り付けていた場合、レーザー光線などの相互干渉などにより誤動作する可能性が高いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、光学機器の特性を利用することにより、所望の位置の物体を確実に検出する簡素で安価な安全運転支援の技術、すなわち安全運転支援装置及び方法並びに物体検出装置を提供することである。
【０００９】
上記の目的を達成するため、請求項１の物体検出装置は、被写界深度が浅い望遠レンズを備えたアナログ画像信号を出力するためのビデオカメラと、出力される前記アナログ画像信号をデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ変換器と、変換された前記デジタルデータからエッジを抽出するためのエッジ抽出回路と、前記デジタルデータを、少なくとも抽出された前記エッジの部分とそれ以外の部分のバイナリ値が互いに異なる二値データに変換するための二値化回路と、前記二値データを格納するためのメモリと、変換された前記二値データのうち、前記抽出したエッジの部分の前記デジタルデータを変換した二値データが占める量が所定の基準値を超えるかどうか判定し、超えたときにトリガ信号を出力するためのエッジ量判定回路と、前記トリガ信号が出力されたことを報知するための警報装置と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２の安全運転支援装置は、車両に設けられ、被写界深度が浅い望遠レンズを備えたアナログ画像信号を出力するためのビデオカメラと、出力される前記アナログ画像信号をデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ変換器と、変換された前記デジタルデータからエッジを抽出するためのエッジ抽出回路と、前記デジタルデータを、少なくとも抽出された前記エッジの部分とそれ以外の部分のバイナリ値が互いに異なる二値データに変換するための二値化回路と、前記二値データを格納するためのメモリと、変換された前記二値データのうち、前記抽出したエッジの部分の前記デジタルデータを変換した二値データが占める量が所定の基準値を超えるかどうか判定し、超えたときにトリガ信号を出力するためのエッジ量判定回路と、前記トリガ信号が出力されたことを報知するための警報装置と、を備えたことを特徴とする。
請求項３の安全運転支援方法は、請求項２の発明を方法という観点から把握したもので、車両に設けられ被写界深度が浅い望遠レンズを備えたビデオカメラからアナログ画像信号を出力するためのプロセスと、出力される前記アナログ画像信号をデジタルデータに変換するためのプロセスと、変換された前記デジタルデータからエッジを抽出するためのプロセスと、前記デジタルデータを、少なくとも抽出された前記エッジの部分とそれ以外の部分のバイナリ値が互いに異なる二値データに変換するためのプロセスと、変換された前記二値データのうち、前記抽出したエッジの部分の前記デジタルデータを変換した二値データが占める量が所定の基準値を超えるかどうか判定し、超えたときにトリガ信号を出力するためのプロセスと、前記トリガ信号が出力されたときにそのことを報知するためのプロセスと、を含むことを特徴とする。
本発明では、ビデオカメラに望遠レンズを付け、絞りを開いて被写界深度を浅くし、物体を検出したい所望の距離に焦点距離を合わせた状態で、画像のエッジ検出を行う。このとき、その焦点距離付近に他車などの物体がなければ、焦点が合わないため画像は全体的にぼけており、エッジは検出されない。一方、焦点距離付近に他車などの物体がある場合、その物体にピントが合うためエッジが検出される。このため、検出されたエッジの量を判定すれば、単眼つまり単一のビデオカメラだけで距離センサと同様に、その焦点距離付近の物体の有無が判定できる。
このため、特に、複数のビデオカメラを使った従来のステレオ視と比べてカメラが１個で済み、かつ、各対象物までの距離を測定するような複雑な処理回路なども大幅に削減でき、他車両の接近による危険予知などが可能な、簡素で安価な安全運転支援の技術を提供することが可能となる。また、本発明では、ビデオカメラからの画像の処理による受動型の技術で物体を検出するので、レーザー光線などの干渉による誤動作もなく、確実な検出も実現される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態（実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
〔１．構成〕
本実施形態は、本発明の安全運転支援装置と、その上で実行される安全運転支援方法に関するもので、物体検出装置として把握することもできる。まず、図１は、本実施形態における安全運転支援装置（本装置と呼ぶ）の構成を示す機能ブロック図である。
【００１２】
すなわち、本装置は、自動車などの車両に設けられ、画像情報としてアナログ画像信号を出力するためのビデオカメラ１と、ビデオカメラ１に設けられた望遠レンズ２と、を備えている。なお、ビデオカメラ１は、車両の前後や左右など所望の位置に設けられ、例えばＣＣＤ（撮像素子）を備えている。
【００１３】
また、本装置は、ビデオカメラ１から出力される前記アナログ画像信号をデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ変換器３と、変換された前記デジタルデータからエッジを抽出（検出とも呼ぶ）するためのエッジ抽出回路４と、Ａ／Ｄ変換器３により変換された前記デジタルデータを、二値データに変換するための二値化回路５と、を備えている。この二値データの具体的形式は自由であるが、一例として、ピクセル（画素）ごとに１ビットのバイナリ値を持ち、各ピクセルのバイナリ値として、抽出された前記エッジの部分（エッジ部と呼ぶ）を“０”とし、それ以外の部分を“１”とするなどが考えられる。
【００１４】
また、本装置は、変換された前記二値データを格納するためのメモリ６と、メモリ６に格納された前記二値データに基づいて、エッジ部の量が所定の基準値を超えるかどうか判定し、超えたときに、トリガ信号である車両接近信号を出力するためのエッジ量判定回路７と、この車両接近信号が出力されたときにそのことを報知するための警報装置８と、を備えている。
【００１５】
〔２．作用〕
上記のように構成された本実施形態は、次のように作用する。
【００１６】
〔２−１．全体的動作手順〕
本実施形態では、絞りを開いた状態、すなわち被写界深度を浅くした状態で、物体を検出したい所望の距離Ｒに焦点距離を合わせる。ここで、望遠レンズや絞りに関する具体的数値は、構成部材の種類や型式、周囲の明るさや使用環境などに応じて選択することになるが、一例として、望遠レンズは焦点距離８０〜１００ｍｍ程度以上が望ましく、絞りはＦ４程度以下に開くことが望ましい。
【００１７】
そして、ビデオカメラ１のＣＣＤに結像した画像によるアナログ画像信号を、ＡＤ変換器３が、デジタルデータであるデジタル画像信号にする。次に、変換された前記デジタル画像信号から、エッジ抽出回路４で画像のエッジ検出を行う。また、Ａ／Ｄ変換器３により変換されたデジタル画像信号は、エッジ抽出回路４によるエッジ抽出の結果に基づいて、二値化回路５で二値化され、二値データとしてメモリ６に格納される。この場合の二値データは、例えばエッジ部が“０”、それ以外の個所が“１”としてメモリに格納される。
【００１８】
そして、エッジ量判定回路７は、エッジ部の量が所定の基準値を超えるかどうか判定する。具体的には、エッジ量判定回路７は、メモリ６に格納された二値データを読み込み、“０”（エッジ部）の数を計数し、あらかじめ設定された閾値より多い場合に、トリガ信号である車両接近信号を出力する。この車両接近信号が出力されたときは、警報装置８が警報音などでそのことを運転者に報知する。
【００１９】
〔２−２．実例〕
次に、対象物の位置の違いに応じて、エッジ抽出の結果や本装置の動作が異なる様子を説明する。まず、対象物として、焦点の合わない位置の車両Ａのみが存在し、焦点距離Ｒ付近には他車などの物体がないときは、ビデオカメラ１のＣＣＤに結像する画像は当然ながらピントが合わないため全体的にぼけている。このため、エッジ抽出回路４では、エッジはほとんど検出されず、エッジ量判定回路７から車両接近信号は出力されず、警報装置８から警報は出ないことになる。
【００２０】
この場合の二値データの表す画像イメージを図２に示す。この例は、エッジ部を表す“０”を白、それ以外の部分を表す“１”を黒で表したもので、エッジがぼとんど検出されないため全面ほぼ黒色となっている。
【００２１】
一方、対象物として、焦点距離付近の焦点の合う位置に車両Ｂが存在する場合、その車両Ｂにピントが合うため、ビデオカメラ１からは明瞭な輪郭を含む画像情報が出力され、エッジ抽出回路４は、多くのエッジを検出することになる。このため、エッジ量判定回路７から車両接近信号が出力され、警報装置８から警報が出ることになる。
【００２２】
この場合の二値データの表す画像イメージを図３に示す。この例では、車の形のエッジが白い色で示されている。すなわち、本装置では、このような画像イメージを一旦メモリ６に格納して、画像の白部分である“０”すなわちエッジ部の画素数を計数し、その数があらかじめ設定された閾値より多い場合に、他車が接近してきたものとして、警報音などでそのことを運転者に報知するものである。
【００２３】
〔３．効果〕
以上説明したように、本実施形態では、検出されたエッジの量を判定することにより、単眼すなわち単一のビデオカメラ１だけで距離センサと同様に、その焦点距離付近の物体の有無が判定できる。このため、特に、複数のビデオカメラを使った従来のステレオ視と比べてカメラが１個で済み、かつ、各対象物までの距離を測定するような複雑な処理回路なども大幅に削減でき、他車両の接近による危険予知などが可能な、簡素で安価な安全運転支援の技術を提供することが可能となる。また、本実施形態では、ビデオカメラからの画像の処理による受動型の技術で物体を検出するので、レーザー光線などの干渉による誤動作もなく、確実な検出も実現される。
【００２４】
また、信号エッジ量判定回路７において、設定する閾値にある程度の余裕を設定すれば、各種ノイズによる誤判定を防ぐ事も可能となり、判定精度が一層向上する。
【００２５】
〔４．他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次に例示するような他の実施形態も包含するものである。例えば、車両の種類は自動車には限定されず、例えば二輪車に適用することもできる。また、画像情報としてデジタル画像信号を出力するタイプのビデオカメラを使い、Ａ／Ｄ変換器を省略してもよい。
【００２６】
また、抽出されたエッジの量に基づいて、所定距離にある物体の大きさまで判定すれば、例えば大型車の接近に対して通常とは異なる警報音を発するなども可能となる。また、車両接近信号などのトリガ信号が出力された場合、そのことを警報装置などで報知するだけでなく、例えば高速走行中に前方の対象物が基準となる車間距離まで近づくと、速度を落とすように自動制御することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学機器の特性を利用することにより、所望の位置の物体を確実に検出する簡素で安価な安全運転支援の技術、すなわち安全運転支援装置及び方法並びに物体検出装置を提供することができるので、交通の安全性向上に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における安全運転支援装置の構成を示す機能ブロック図。
【図２】本発明の実施形態において、焦点が合わない場合の二値化データの画像イメージを例示する図。
【図３】本発明の実施形態において、焦点が合っている場合の二値化データの画像イメージを例示する図。
【符号の説明】
１…ビデオカメラ
２…望遠レンズ
３…Ａ／Ｄ変換器
４…エッジ抽出回路
５…二値化回路
６…メモリ
７…エッジ量判定回路
８…警報装置
Ａ…焦点の合わない位置にある車両
Ｂ…焦点の合う位置にある車両
Ｒ…焦点距離
【図１】
0004444421.tif 000002
【図２】
0004444421.tif 000003
【図３】
0004444421.tif 000004