(57)【要約】【課題】専用のセンサを設けずに既設のカメラを利用して自車両周辺の物体までの距離を検出できる車載用物体位置検出システムを提供する。【解決手段】この車載用物体位置検出システムは、カメラの撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での静止物体の各映込位置Ｑn，Ｑn+1をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系の各対応点Ｐn，Ｐn+1に変換し、それら各対応点Ｐn，Ｐn+1および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両４の移動量ΔＤから時点Ｔnでの前記静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を求める。【選択図】図１
2007071860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両に設置され自車両周辺を撮像するカメラと、自車両の移動量を検出する車両移動量検出手段と、前記カメラの撮像画像および前記車両移動量検出手段により検出される自車両の移動量に基づいて前記カメラにより撮像された物体の自車両からの相対位置を検出する物体位置検出手段とを備え、
前記物体位置検出手段は、
前記撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での前記物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系（以後、ｆ・ｔａｎθ座標系と呼ぶ）の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、それら各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式１を用いて時点Ｔnでの前記物体の前記カメラからの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を求めることを特徴とする車載用物体位置検出システム。
【数１】
2007071860.tif 000032
【請求項２】
自車両に設置され自車両周辺を撮像するカメラと、自車両の移動量を検出する車両移動量検出手段と、前記カメラの撮像画像および前記車両移動量検出手段により検出される自車両の移動量に基づいて前記カメラにより撮像された物体の自車両からの相対位置を検出する物体位置検出手段とを備え、
前記カメラの光軸は、自車両の前後方向から水平方向に角度αずれる様に設定されており、
前記物体位置検出手段は、
前記撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での前記物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系（以後、ｆ・ｔａｎθ座標系と呼ぶ）の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、それら各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式２０，式２１，式２２−１（または式２２−２）を用いて時点Ｔn+1での前記物体の前記カメラからの相対位置Ｄn+1（ｘn+1，ｙn+1，ｚn+1）を求めることを特徴とする車載用物体位置検出システム。
【数２】
2007071860.tif 000033
【請求項３】
自車両が時点Ｔn，Ｔn+1間で旋回する場合において、
前記物体位置検出手段は、
前記ΔＤとして、時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の直進移動量を用い、前記対応点Ｐn（ｕn，ｖn）として、前記ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn（ｕn，ｖn）をそのまま用い、前記対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）として、前記ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に対し当該旋回に伴う前記カメラの自転の影響を除去する補正をして得られる補正点を用い、これらの値から前記物体の前記カメラからの相対位置を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載用物体位置検出システム。
【請求項４】
前記カメラは、撮像素子と撮像素子の前側に配置された回転対称なレンズとを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載用物体位置検出システム。
【請求項５】
前記回転対称なレンズは、Ｒ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）のレンズ特性を有することを特徴とする請求項４に記載の車載用物体位置検出システム。
【請求項６】
前記カメラは、前記回転対称なレンズの前側にアナモルフィック光学系を更に備え、
前記物体位置検出手段は、
前記撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での前記物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれ、前記アナモルフィック光学系による画像の歪みを除去する補正をしてＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車載用物体位置検出システム。
【請求項７】
前記物体位置検出手段は、
前記撮像画像上の前記異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での前記物体の各エッジと消失点を通る注目ラインとの各交点を、前記撮像画像上の前記異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での前記物体の各映込位置Ｑn，Ｑn+1とすることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の車載用物体位置検出システム。
【請求項８】
前記カメラの撮像画像を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された前記撮像画像上の前記物体の映込位置付近に警告表示を重畳する画像重畳手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の車載用物体位置検出システム。
【請求項９】
前記車両移動量検出手段は、
前記カメラの撮像画像に基づきその撮像画像に映る地面の画像上での移動量を検出する第１の検出手段と、
前記第１の検出手段の検出結果に基づき自車両の移動量を検出する第２の検出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の車載用物体位置検出システム。
【請求項１０】
自車両に設置され自車両周辺を撮像するカメラと、
前記カメラの撮像画像に基づきその撮像画像に映る地面の画像上での移動量を検出する第１の検出手段と、
前記第１の検出手段の検出結果に基づき自車両の移動量を検出する第２の検出手段と、
を備えることを特徴とする車両移動量検出装置。
【請求項１１】
前記第１の検出手段は、
前記カメラの撮像画像を真上から見た俯瞰画像に視点変換し、その俯瞰画像に基づき前記撮像画像に映る地面の画像上での移動量を検出することを特徴とする請求項１０に記載の車両移動量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両に設置されたカメラにより撮像された物体の自車両からの相対位置を、前記カメラの撮像画像に基づいて検出する車載用物体位置検出システム、および自車両の移動量を検出する車両移動量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自車両周辺の物体までの距離を検出する車載用物体位置検出システムとして、超音波センサを用いたもの（即ち、超音波センサから発振した超音波が物体で反射し、その反射波が再び同じ超音波センサに受信されるまでの時間により、物体までの距離を検出するもの）が普及している。
【０００３】
また、近年、自車両にカメラを設置し、そのカメラで自車両周辺を撮像して、その撮像画像を自車両に設置した表示装置に表示する車載用カメラシステムが普及している。
【０００４】
他方、従来の車両移動量検出装置では、車輪速センサの出力に基づき自車両の移動量を検出していた。また、研究レベルであるが加速度センサの出力を２階積分して自車両の移動量を検出する案もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の車載用物体位置検出システムでは、物体までの距離を検出するための専用のセンサ（超音波センサ）を必要とするので、コストが掛かるという欠点がある。この欠点を解決すべく、既設のカメラを利用して物体までの距離を検出する事が試みられている。
【０００６】
他方、上記の車両移動量検出装置では、車輪速センサの出力に基づく場合では、車輪速センサの検出精度が低く、極低速での車速を精度良く検出できないので、極低速では自車両の移動量を精度良く検出できないという欠点がある。他方、加速度センサの出力を２階積分する場合では、積分毎に生じる誤差が累積するので、この場合も自車両の移動量を精度良く検出できないという欠点がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、専用のセンサを設けずに既設のカメラを利用して自車両周辺の物体までの距離を検出できる車載用物体位置検出システムを提供すること、および精度良く自車両の移動量を検出できる車両移動量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、自車両に設置され自車両周辺を撮像するカメラと、自車両の移動量を検出する車両移動量検出手段と、前記カメラの撮像画像および前記車両移動量検出手段により検出される自車両の移動量に基づいて前記カメラにより撮像された物体の自車両からの相対位置を検出する物体位置検出手段とを備え、前記物体位置検出手段は、前記撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での前記物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系（以後、ｆ・ｔａｎθ座標系と呼ぶ）の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、それら各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式１を用いて時点Ｔnでの前記物体の前記カメラからの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を求めるものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、自車両に設置され自車両周辺を撮像するカメラと、自車両の移動量を検出する車両移動量検出手段と、前記カメラの撮像画像および前記車両移動量検出手段により検出される自車両の移動量に基づいて前記カメラにより撮像された物体の自車両からの相対位置を検出する物体位置検出手段とを備え、前記カメラの光軸は、自車両の前後方向から水平方向に角度αずれる様に設定されており、前記物体位置検出手段は、前記撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での前記物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系（以後、ｆ・ｔａｎθ座標系と呼ぶ）の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、それら各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式２０，式２１，式２２−１（または式２２−２）を用いて時点Ｔn+1での前記物体の前記カメラからの相対位置Ｄn+1（ｘn+1，ｙn+1，ｚn+1）を求めるものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、自車両が時点Ｔn，Ｔn+1間で旋回する場合において、前記物体位置検出手段は、前記ΔＤとして、時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の直進移動量を用い、前記対応点Ｐn（ｕn，ｖn）として、前記ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn（ｕn，ｖn）をそのまま用い、前記対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）として、前記ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に対し当該旋回に伴う前記カメラの自転の影響を除去する補正をして得られる補正点を用い、これらの値から前記物体の前記カメラからの相対位置を求めるものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記カメラは、撮像素子と撮像素子の前側に配置された回転対称なレンズとを備えるものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記回転対称なレンズは、Ｒ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）のレンズ特性を有するものである。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記カメラは、前記回転対称なレンズの前側にアナモルフィック光学系を更に備え、前記物体位置検出手段は、前記撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での前記物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれ、前記アナモルフィック光学系による画像の歪みを除去する補正をしてＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換するものである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記物体位置検出手段は、前記撮像画像上の前記異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での前記物体の各エッジと消失点を通る注目ラインとの各交点を、前記撮像画像上の前記異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での前記物体の各映込位置Ｑn，Ｑn+1とするものである。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、前記カメラの撮像画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示された前記撮像画像上の前記物体の映込位置付近に警告表示を重畳する画像重畳手段と、を備えるものである。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、前記車両移動量検出手段は、前記カメラの撮像画像に基づきその撮像画像に映る地面の画像上での移動量を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段の検出結果に基づき自車両の移動量を検出する第２の検出手段と、を備えるものである。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、自車両に設置され自車両周辺を撮像するカメラと、前記カメラの撮像画像に基づきその撮像画像に映る地面の画像上での移動量を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段の検出結果に基づき自車両の移動量を検出する第２の検出手段と、を備えるものである。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、前記第１の検出手段は、前記カメラの撮像画像を真上から見た俯瞰画像に視点変換し、その俯瞰画像に基づき前記撮像画像に映る地面の画像上での移動量を検出するものである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、カメラの撮像画像および自車両の移動量に基づいてカメラにより撮像された物体の自車両からの相対位置を検出するので、専用のセンサを設けずに既設のカメラを利用して自車両周辺の物体までの距離を検出できる。
【００２０】
また、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、それら各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式１を用いて時点Ｔnでの前記物体のカメラからの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を求めるので、比較的簡単な演算により前記物体のカメラからの相対位置を（即ち距離だけでなく方向も）求めることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、それら各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式２０，式２１，式２２−１（または式２２−２）を用いて時点Ｔn+1での前記物体の前記カメラからの相対位置Ｄn+1（ｘn+1，ｙn+1，ｚn+1）を求めるので、カメラの光軸が自車両の前後方向から水平方向に角αずれる様に設定されている場合でも、比較的簡単な演算により前記物体のカメラからの相対位置を（即ち距離だけでなく方向も）求めることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、前記ΔＤとして、時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の直進移動量を用い、前記対応点Ｐn（ｕn，ｖn）として、ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn（ｕn，ｖn）をそのまま用い、前記対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）として、ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に対し当該旋回に伴うカメラの自転の影響を除去する補正をして得られる補正点を用い、これらの値から物体のカメラからの相対位置を求めるので、即ち、自車両の旋回時のカメラの移動をカメラの直線移動（即ち自車両の直進移動）とカメラの自転とに近似的に分離して処理するので、自車両が時点Ｔn，Ｔn+1間で旋回する場合でも、比較的簡単な演算により物体のカメラからの相対位置を求めることができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、カメラは撮像素子と撮像素子の前側に配置された回転対称なレンズとを備えるものなので、即ちカメラがどのようなレンズ特性を有する回転対称なレンズを備える場合であっても、比較的簡単な演算により物体のカメラからの相対位置を求めることができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、回転対称なレンズはＲ＝ｆ・ｔａｎθのレンズ特性を有するので、像面座標系をＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系にでき、各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）から各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）への変換を簡単な変換式で処理できる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれ、アナモルフィック光学系による画像の歪みを除去する補正をしてＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換するので、カメラがアナモルフィック光学系を備える場合でも、比較的簡単な演算により物体のカメラからの相対位置を求めることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での物体の各エッジと消失点を通る注目ラインとの各交点を、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での物体の各映込位置Ｑn，Ｑn+1とするので、時点Ｔn+1での映込位置Ｑn+1をサーチする際のサーチ方向が注目ライン方向に限定でき、少ない演算量で撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での物体の各映込位置Ｑn，Ｑn+1を検出できる。
【００２７】
請求項８に記載の発明によれば、表示手段に表示された撮像画像（表示画像）上の物体の映込位置付近に警告表示を重畳するので、運転者に対して表示画像上に物体が映っている事を視覚的に分かり易く報知できる。
【００２８】
請求項９，１０に記載の発明によれば、カメラの撮像画像に基づきその撮像画像に映る地面の画像上での移動量を検出し、その検出結果に基づき自車両の移動量を検出するので、誤差を生じ易い車輪速センサや加速度センサを用いずに済み、精度良く自車両の移動量を検出できる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明によれば、カメラの撮像画像を真上から見た俯瞰画像に視点変換するので、俯瞰画像上で地面の各点の移動を互いに平行な一方向の流れにでき、この俯瞰画像に基づき撮像画像に映る地面の画像上での移動量を検出するので、地面上の各点の遠近による大きさの変化を考慮する必要が無くなり、地面の移動量（従って自車両の移動量）の検出精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
＜実施の形態１＞
この実施の形態に係る車載用物体位置検出システム１は、図１の様に、自車両に設置され自車両周辺（例えば自車両前方）を撮像するカメラ３と、自車両の移動量を検出する車両移動量検出手段５と、カメラ３により撮像された物体（例えば静止物体）の自車両からの相対位置（ここではカメラ３からの相対位置）を、カメラ３の撮像画像上の異なる２つの時点での前記静止物体の映込位置および車両移動量検出手段５により検出された前記異なる２つの時点間の自車両の移動量に基づいて検出する物体位置検出部（物体位置検出手段）７と、自車両に設置されカメラ３の撮像画像を表示する表示装置（表示手段）９と、表示装置９に表示された撮像画像上の前記静止物体の映込位置付近に警告表示（静止物体が映っている事を警告する表示）を重畳する画像重畳部（重畳手段）１１とを備える。ここでは、物体位置検出部７と画像重畳部１１は、画像処理部１３に備えられている。
【００３１】
カメラ３は、撮像素子（例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳ等）と、撮像素子の前側に配置された撮像レンズ（回転対称なレンズ）とを備えて主構成される。上記の撮像レンズのレンズ特性は、Ｒ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）に設定されている。
【００３２】
車両移動量検出手段５は、例えば自車両に搭載されている車輪速センサからの信号に基づいて自車両の移動量を検出する。尚、車輪速センサからの信号を利用する代わりにカメラ３の撮像画像を利用し、その撮像画像に映る物の映込位置の変位量から自車両の移動量を検出してもよい。
【００３３】
物体位置検出部７は、カメラ３の撮像画像から、撮像画像（撮像画像の座標系（画面座標系）をｓｔ座標系とする（図４）。）上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での静止物体の映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）を検出し（処理１）、検出した各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）と車両移動量検出手段５により検出された各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから、所定の演算式（式１〜式３）を用いて時点Ｔnでの静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を検出する（処理２）。尚、時点Ｔn，Ｔn+1の時間間隔は、自車両の移動量ΔＤが直線近似できる程度に短いとする。また、上記の点Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）は、カメラ３位置を原点としたｘｙｚ座標系での座標である。
【００３４】
【数１】
2007071860.tif 000003
【００３５】
【数２】
2007071860.tif 000004
【００３６】
尚、式１中のｆは前記撮像レンズの焦点距離である。式２および式３中のＷおよびＨはそれぞれ、撮像画像の横寸法（横画素数（単位：ピクセル））および縦寸法（縦画素数（単位：ピクセル））であり、ｗおよびｈはそれぞれ像面の横寸法（撮像素子の横寸法と同寸法）（単位：ｍｍ）および縦寸法（撮像素子の縦寸法と同寸法）（単位：ｍｍ）であり、Ｌは光軸のオフセット量（単位：ピクセル）である。
【００３７】
より詳細には、上記の処理１では、例えば以下の様にして撮像画像上の各時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の映込位置Ｑn，Ｑn+1が検出される。即ち、まず時点ｔnで撮像した撮像画像に対してエッジ検出処理をして時点ｔnでの当該静止物体のエッジｃn（図２参照）を検出し、そのエッジｃn上の所定の１点を撮像画像上の時点ｔnでの静止物体の映込位置Ｑnとする。そして同様にして時点ｔn+1で撮像した撮像画像から時点ｔn+1の当該静止物体のエッジｃn+1（図２参照）を検出し、図２の様に、エッジ検出処理したそれら各撮像画像を消失点（遠方点とも呼ぶ）（この消失点は予め撮像画像上の所定点として設定されている。）ＶＰを一致させて重ね合わせ、その重ね合わせた状態で、消失点ＶＰと映込位置Ｑnとを通る注目ラインｌとエッジｃn+1との交点を、撮像画像上の時点ｔn+1での静止物体の映込位置Ｑn+1とする。尚、注目ラインｌは、消失点ＶＰを通る直線をシリンドリカルレンズの効果分歪ませてなる曲線である。即ち、ここでは、映込位置Ｑnは自車両の移動に伴って相対的に消失点ＶＰを中心とした放射方向に沿って移動して映込位置Ｑn+1に到達すること、およびここではシリンドリカルレンズを使用しているので前記放射方向が注目ラインｌのように曲線的に歪むことを考慮して映込位置Ｑn+1を求めている。
【００３８】
また、上記の処理２では、式２および式３により撮像画像１７（撮像画像１７の座標系（画面座標系）をｓｔ座標系とする。）上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）（図４）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系（この座標系をｕｖ座標系とする。）（ここでは像面１９の座標系（像面座標系））上の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）（図５）に変換し、その座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式１を用いて時点ｔnでの静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を求めている。即ち、上記の処理２では、Ｒ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系での異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での各対応点（各映込位置Ｑn，Ｑn+1に対応する各対応点）Ｐn，Ｐn+1に基づけば、比較的簡単な演算式（式１）により時点Ｔnでの静止物体のカメラ３からの相対位置Ｐnを求める事ができる事を利用している。
【００３９】
尚、図４，式２および式３中のＷおよびＨはそれぞれ撮像画像１７の横寸法（横画素数（単位：ピクセル））および縦寸法（縦画素数（単位：ピクセル））を表し、点Ｏstはｓｔ座標系の原点を表し、点ＶＰは消失点を表し、Ｌは光軸のオフセット量を表す。図５，式２および式３中のｗおよびｈはそれぞれ像面１９の横寸法（撮像素子の横寸法と同寸法）（単位：ｍｍ）および縦寸法（撮像素子の縦寸法と同寸法）（単位：ｍｍ）を表し、点Ｏuvはｕｖ座標系の原点を表し消失点ＶＰと一致している。
【００４０】
尚、式１は以下の様に導出される。図３の様なカメラ３に固定されたｘｙｚ座標系（以後、カメラ座標系と称す）を考える。点Ｏはｘｙｚ座標系の原点であり、この原点Ｏにカメラ３がその光軸（視軸）をｚ軸の正方向（尚、ここではｚ軸方向は自車両の前後方向に一致する。）の正方向に向けて配置されている。各点Ｄn，Ｄn+1はそれぞれ、カメラ座標系上での時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の座標位置（即ち、時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体のカメラ３からの相対位置）である。ｕｖ座標系は、像面１９上の座標系（像面座標系）で、その原点Ｏuvはｚ軸上にあり且つ像面１９上の消失点ＶＰと一致し、そのｕ軸およびｖ軸はそれぞれｘ軸（ｚ軸に直交する水平軸）およびｙ軸（ｚ軸に直交する垂直軸）に平行である。点Ｐn，Ｐn+1はそれぞれ、像面１９上の時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の像点である。図３は、原点Ｏに在るカメラ３から見て、自車両がｚ軸の正方向（カメラ３の光軸方向）に移動量ΔＤ移動した時に静止物体が相対的に点Ｄnから点Ｄn+1に接近した状況を示している。
【００４１】
図３の線分ＯＯuvの長さは、焦点距離がｆなのでｆとなる。また点Ｐnの画角をθとすると、線分ＯＰnとｚ軸との狭角はθとなる。ここで、線分ＯＤnのｘｙ平面への射影成分ＯＧとｘ軸との狭角をφとし、線分ＯＤnの長さをｒとすると、点Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）およびΔｄ（＝線分ＰnＰn+1）はそれぞれ、式４および式５で表される。
【００４２】
【数３】
2007071860.tif 000005
【００４３】
【数４】
2007071860.tif 000006
【００４４】
また、撮像レンズがＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）のレンズ特性を持つので、点Ｐnの像高をＲn（＝√（ｕn2＋ｖn2））とし、線分ＯＰnを|ｐ|で表すと、|ｐ|＝√（ｕn2＋ｖn2＋ｆ2）となり、点Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）は式６で表される。そして、式４と式６のｚ成分を比較すると式７を得る。
【００４５】
【数５】
2007071860.tif 000007
【００４６】
【数６】
2007071860.tif 000008
【００４７】
そして、式５および式７よりｒが式８の形に求まり、式４および式６よりφが式９の形に求まる。
【００４８】
【数７】
2007071860.tif 000009
【００４９】
【数８】
2007071860.tif 000010
【００５０】
そして、式４および式７〜式９より点Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）が式１の形に求まる。この様に式１は、像高Ｒ、焦点距離ｆおよび画角θの間にＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系（撮像レンズのレンズ特性がＲ＝ｆ・ｔａｎθのレンズ特性を持つ場合は、像面座標系がＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系となる。）で成立する式である。
【００５１】
また、式２および式３は以下の様に導出される。即ち、撮像画像１７上の例えば点Ｑn（ｓn，ｔn）（図４）から像面１９上の点Ｐn（ｕn，ｖn）（図５）への変換を考える。この変換の下では、像面１９上の線分ＶＰ・Ｐのｕ軸上への射影成分ｕnと像面１９の横寸法ｗとの比は、撮像画像１７上の線分ＶＰ・Ｑのｓ軸への射影成分（ｓn−Ｗ／２）と撮像画像１７の横寸法Ｗとの比と同じになる事から式２が求まる。同様に、像面１９上の線分ＶＰ・Ｐのｖ軸上への射影成分ｖnと像面１９の縦寸法ｈとの比は、撮像画像１７上の線分ＶＰ・Ｑのｔ軸への射影成分（Ｌ−ｔn）と撮像画像１７の縦寸法Ｈとの比と同じになる事から式３が求まる。
【００５２】
画像重畳部１１は、物体位置検出部７により静止物体のエッジが検出された場合に、そのエッジを静止物体と見なし、その静止物体の近傍に警告表示（例えば静止物体の周囲に強調色の枠）を重畳する。
【００５３】
以上の構成により、この物体位置検出システム１では、一定時間Ｔ1，Ｔ2，…，Ｔn，…毎に、物体位置検出部７によりカメラ３の撮像画像中から各時点Ｔn（n＝1,2,3…）での静止物体の映込位置Ｑn（n＝1,2,3…）が検出されると共に、車両移動検出手段５により各時点Ｔn，Ｔn+1（n＝1,2,3…）間の自車両の移動量ΔＤが検出される。そして、物体位置検出部７により、検出された異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（n＝1,2,3…）での静止物体の映込位置Ｑn，Ｑn+1および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式１〜式３を用いて時点Ｔn（n＝1,2,3…）での静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄnが検出される。この様にして、カメラ３の撮像画像に映った静止物体のカメラ３からの相対位置が一定時間毎に検出される。そして、この静止物体の位置検出処理に併行して、カメラ３の撮像画像が表示装置９に表示されると共に、画像重畳部１１により、表示装置９に表示された撮像画像上の前記静止物体（物体位置検出部７によりエッジ検出処理されて検出された静止物体）付近に警告表示が重畳される。
【００５４】
以上の様に構成された車載用物体位置検出システム１によれば、カメラ３の撮像画像および自車両の移動量に基づいてカメラ３により撮像された物体（ここでは静止物体）の自車両からの相対位置を検出するので、専用のセンサを設けずに既設のカメラを利用して自車両周辺の物体までの距離を検出できる。
【００５５】
また、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での静止物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、それら各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式１を用いて時点Ｔnでの前記物体のカメラ３からの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）（但し、ｚｎをカメラの光軸方向成分とし、ｙnを垂直方向成分とし、ｘｎをカメラの光軸に直交する水平成分とする。）を求めるので、カメラの光軸が自車両の前後方向に一致する様に設定されている場合において、比較的簡単な演算により前記静止物体のカメラからの相対位置を（即ち距離だけでなく方向も）求めることができる。
【００５６】
また、カメラ３は撮像素子と撮像素子の前側に配置された回転対称なレンズとを備えるものなので、即ちカメラ３がどのようなレンズ特性を有する回転対称なレンズを備える場合であっても、比較的簡単な演算により物体のカメラからの相対位置を求めることができる。
【００５７】
また、撮像レンズ（回転対称なレンズ）はＲ＝ｆ・ｔａｎθのレンズ特性を有するので、像面座標系をＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系にでき、各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）から各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）への変換を簡単な変換式で処理できる。
【００５８】
また、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での物体の各エッジｃn，ｃn+1と消失点ＶＰを通る注目ラインｌとの各交点を、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での物体の各映込位置Ｑn，Ｑn+1とするので、時点Ｔn+1での映込位置Ｑn+1をサーチする際のサーチ方向が注目ラインｌ方向に限定でき、少ない演算量で撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での物体の各映込位置Ｑn，Ｑn+1を検出できる。
【００５９】
また、表示装置９に表示された撮像画像（表示画像）上の静止物体の映込位置付近に警告表示を重畳するので、運転者に対して表示画像上に静止物体が映っている事を視覚的に分かり易く報知できる。
【００６０】
＜実施の形態２＞
この実施の形態２に係る車載用物体位置検出システム１Ｂは、上記の実施の形態１に係る車載用物体位置検出システム１と比べて、撮像レンズ（回転対称なレンズ）のレンズ特性がＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、画角θ）の関係を満たさない点（この実施の形態でのレンズ特性をＲ＝Ｆ（θ）（但し、Ｆ：所定の関数形）またはその式を逆に解いたθ＝Ｆ-1（Ｒ）とする。）と、カメラ３内において撮像レンズの前側にアナモルフィック光学系（ここでは垂直方向の像を拡大するシリンドリカルレンズ）（図示省略）が配置される点と、これらの相違点に伴って式１〜式３が式１０〜式１９に変更される点が異なる以外は、同様に構成される。
【００６１】
【数９】
2007071860.tif 000011
【００６２】
【数１０】
2007071860.tif 000012
【００６３】
【数１１】
2007071860.tif 000013
【００６４】
【数１２】
2007071860.tif 000014
【００６５】
この実施の形態では、物体位置検出部７は、式１１および式１２により撮像画像１７（撮像画像１７の座標系（画面座標系）をｓｔ座標系とする。）上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）（図６）をそれぞれ像面１９（像面１９の座標系（像面座標系）をｕ''ｖ''座標系とする。）上の対応点Ｐn''（ｕn''，ｖn''），Ｐn+1'' （ｕn+1''，ｖn+1''）（図７）に変換し、式１３および式１４により像面１９上の各対応点Ｐn''（ｕn''，ｖn''），Ｐn+1''（ｕn+1''，ｖn+1''）をアナモルフィック補正（即ちシリンドリカルレンズによる画像の歪みを除去する補正）をした像面座標系（この座標系をｕ'ｖ'座標系とする。）上の対応点Ｐn'（ｕn'，ｖn'），Ｐn+1'（ｕn+1'，ｖn+1'）（図８）に変換し、式１５または式１６〜式１９によりアナモルフィック補正後の像面座標系上の各対応点Ｐn'（ｕn'，ｖn'），Ｐn+1'（ｕn+1'，ｖn+1'）を像高Ｒ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立するｆ・ｔａｎθ座標系（この座標系をｕｖ座標系とする。）上の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）（図９）に変換し、ｆ・ｔａｎθ座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両の移動量ΔＤから式１０を用いて時点ｔnでの静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を求める。
【００６６】
即ち、この実施の形態では、撮像レンズのレンズ特性がＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、画角θ）の関係を満たさないので、アナモルフィック補正後の像面座標系（ｕ'ｖ'座標系）がＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系とならない。そこで、式１５または式１６〜式１９によりアナモルフィック補正後の像面座標系（ｕ'ｖ'座標系）の各対応点Ｐn'（ｕn'，ｖn'），Ｐn+1'（ｕn+1'，ｖn+1'）をＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立するｆ・ｔａｎθ座標系（即ち、式１０（即ち実施の形態１の式１）が成立する座標系）上の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、式１０を用いる事ができる様にしている。
【００６７】
尚、図６，式１１および式１２中のＷおよびＨはそれぞれ撮像画像１７の横寸法（横画素数（単位：ピクセル））および縦寸法（縦画素数（単位：ピクセル））を表し、点Ｏstはｓｔ座標系の原点を表し、点ＶＰは消失点を表し、Ｌは光軸のオフセット量を表す。図７，式１１および式１２中のｗおよびｈはそれぞれ像面１９の横寸法（撮像素子の横寸法と同寸法）（単位：ｍｍ）および縦寸法（撮像素子の縦寸法と同寸法）（単位：ｍｍ）を表し、点Ｏu''v''はｕ''ｖ''座標系の原点を表し消失点ＶＰと一致している。図８および図９の点Ｏu'v'および点Ｏuvはそれぞれｕ'ｖ'座標系の原点およびｕｖ座標系の原点を表し消失点ＶＰと一致している。
【００６８】
尚、式１３中のＧ（ｖ''n）は、シリンドリカルレンズの倍率特性（垂直像高ｖ''nと縦倍率の関係を規定した関数）である。Ｇ（ｖ''n）は、例えば図１０のグラフを満たす曲線として設定される。尚、式１３および式１４は以下の様に導出される。即ち、ここではシリンドリカルレンズは垂直方向の像のみを拡大するので、図７のｕ''ｖ''座標系（アナモルフィック補正前の座標系）の点Ｐ''（ｕ''，ｖ''）の垂直像高ｖ''nを１／Ｇ（ｖ''）倍したものが図８のｕ'ｖ'座標系（アナモルフィック補正後の座標系）の対応点Ｐ'（ｕ'，ｖ'）の垂直像高ｖ'nになる事から式１３が導出される。また、図７のｕ''ｖ''座標系の点Ｐ''（ｕ''，ｖ''）の水平像高ｕ''nと図８のｕ'ｖ'座標系の対応点Ｐ'（ｕ'，ｖ'）の水平像高ｕ'nが同じになる事から式１４が導出される。
【００６９】
また、式１６および式１７中のＲ’は、図７のｕ'ｖ'座標系上の点Ｐ’の像高（線分Ｏu'v'Ｐの長さ）であり式１８により与えられる。また、Ｒは、図８のｕｖ座標系の点Ｐの像高（線分ＯuvＰの長さ）であり式１９により与えられ、且つ式１９中のθは、図８のｕ'ｖ'座標系での像高Ｒ'と画角θの関係式（即ち撮像レンズのレンズ特性曲線）θ＝Ｆ-1（Ｒ'）により与えられる。尚、実際には、式１９のＲ（＝ｆ・ｔａｎ（Ｆ-1（Ｒ'）））は以下の様に与えられる。即ち、実際にはレンズ特性θ＝Ｆ-1（Ｒ'）は図１１の様なグラフ（像高Ｒ'と画角θの相関グラフ）として与えられるので、Ｊ（Ｒ'）＝ｔａｎ（Ｆ-1（Ｒ'））とおくと、Ｊ（Ｒ'）は、図１１のグラフから求まる図１２のグラフ（像高Ｒ’とｔａｎθの相関グラフ）を満たす曲線として与えられ、その様に与えられたＪ（Ｒ'）から、Ｒ＝ｆ・Ｊ（Ｒ'）として与えられる。
【００７０】
尚、式１９により、撮像レンズのレンズ特性がＲ＝ｆ・ｔａｎθとならない場合（例えばレンズ特性をθ＝Ｆ-1（Ｒ）とする。）でも、ｕ'ｖ'座標系の点Ｐ'（ｕ'，ｖ'）がＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系（即ち式１０が成立する座標系）の点Ｐ（ｕ，ｖ）に変換される事が保証される。
【００７１】
また、式１０は、上記の実施の形態１の式１と同じ変換式であり同じ考え方で導出される。
【００７２】
以上の様に構成された車載用物体位置検出システム１Ｂによれば、上記の実施の形態１と同様の効果を得る他に、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれ、アナモルフィック光学系による画像の歪みを除去する補正をしてＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成立する座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換するので、カメラ３がアナモルフィック光学系を備える場合でも、比較的簡単な演算により物体のカメラ３からの相対位置を求めることができる。
【００７３】
尚、この実施の形態では、撮像レンズのレンズ特性がＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係を満たさない場合で、且つカメラ３の前側にアナモルフィック光学系を備える場合で説明したが、撮像レンズのレンズ特性がＲ＝ｆ・ｔａｎθの関係を満たさない場合だけ、またはカメラ３の前側にアナモルフィック光学系を備える場合だけを考えて構わない。
【００７４】
＜実施の形態３＞
上記実施の形態１では、カメラ３の光軸（即ちカメラ座標系のｚ軸）が自車両の前後方向に一致する様に設定されたが、この実施の形態３では、図１３の様に、カメラ３の光軸（カメラ座標系のｚ軸）は自車両４の前後方向（ここでは前方向）Ａから水平方向に角度αずれる様に設定される。尚、ここでは、カメラ３は、例えば図１３の様に自車両４のフロントバンパの角部に設置されている。尚、上記実施の形態１では、時点Ｔnでの静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を求めたが、この実施の形態３では、時点Ｔn+1での静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn+1（ｘn+1，ｙn+1，ｚn+1）を求める。
【００７５】
この様にカメラ３の光軸（ｚ軸）が自車両４の前後方向Ａから水平方向に角度αずれる様に設定されている場合は、上記の式１の代わりに式２０，式２１，式２２−１（または式２２−２）を用いて、時点Ｔnでの静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）（但し、ｚｎをカメラ３の光軸方向成分とし、ｙnを垂直方向成分とし、ｘｎをカメラ３の光軸に直交する水平成分とする。）を求めればよい。
【００７６】
【数１３】
2007071860.tif 000015
【００７７】
【数１４】
2007071860.tif 000016
【００７８】
【数１５】
2007071860.tif 000017
【００７９】
【数１６】
2007071860.tif 000018
【００８０】
尚、式２０〜式２２−２は以下の様に導出される。図１３および図１４を参照して、時点Ｔn，Ｔn+1間に自車両４が前方に移動量ΔＤ直進すると、相対的に静止物体は時点Ｔnでの位置Ｄnから時点Ｔn+1での位置Ｄn+1に移動する。この状況では、線分ＤnＤn+1とｚ軸との狭角が角度αであることを考慮すると、点Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）と点Ｄn+1（ｘn+1，ｙn+1，ｚn+1）の各成分の間には式２３〜式２５の関係が成立する。
【００８１】
【数１７】
2007071860.tif 000019
【００８２】
【数１８】
2007071860.tif 000020
【００８３】
【数１９】
2007071860.tif 000021
【００８４】
尚、図１４中、ｘｙｚ座標系およびｕｖ座標系はそれぞれ上記実施の形態１と同様のカメラ座標系および像面座標系である。また、上記実施の形態１と同様に、各点Ｄn，Ｄn+1はそれぞれカメラ座標系上での時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の座標位置であり、各点Ｐn，Ｐn+1はそれぞれ像面座標系上での各点Ｄn，Ｄn+1に対応する対応点である。
【００８５】
そして、線分ＯＯuvの長さが焦点距離ｆと一致することを考慮すると、点Ｄnのｘ，ｙ成分と対応点Ｐnのｕ，ｖ成分との間には式２６，式２８の関係が成立し、また点Ｄn+1のｘ，ｙ成分と対応点Ｐn+1のｕ，ｖ成分との間には式２７，式２９の関係が成立する。
【００８６】
【数２０】
2007071860.tif 000022
【００８７】
【数２１】
2007071860.tif 000023
【００８８】
【数２２】
2007071860.tif 000024
【００８９】
【数２３】
2007071860.tif 000025
【００９０】
そして、式２３，式２５，式２６および式２７から各点Ｄn，Ｄn+1のｘ，ｚ成分が式３０，式３１，式２０，式２２−１の様に求まる。また、式２４，式２５，式２８および式２９から点Ｄn，Ｄn+1のｙ，ｚ成分が式２１，式３２，式２２−２の様に求まる。この様にして式２０〜式２２−２が導出される。尚、α＝０の場合、式２０〜式２２−２は、カメラ３の光軸（カメラ座標系のｚ軸）が自車両４の前後方向（ここでは前方向）Ａに一致する場合となる。
【００９１】
【数２４】
2007071860.tif 000026
【００９２】
【数２５】
2007071860.tif 000027
【００９３】
尚、式３１と式３２、式２２−１と式２２−２から、対応点Ｐn（ｕn，ｖn）が対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に移動するときの拘束条件が求まる。対応点Ｐn，Ｐn+1の組を見つける処理（対応点探索処理）において、この拘束条件に従って探索できる。
【００９４】
また、ｚn+1を求める式としては、式２２−１と式２２−２のどちらを用いてもよい（理論的には同じ値になる）。実際には、対応点Ｐn，Ｐn+1の誤差などにより式２２−１と式２２−２の値は若干異なることがあるので、式２２−１と式２２−２のうち、点Ｄnと点Ｄn+1との視差角が大きくなる方を採用するなど測距精度が高くなる方を採用する。
【００９５】
以上の様に構成された車載用物体位置検出システム１Ｃによれば、撮像画像上の異なる２つの時点Ｔn，Ｔn+1（Ｔn＜Ｔn+1）での物体の各映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）をそれぞれＲ＝ｆ・ｔａｎθ（但し、Ｒ：像高、ｆ：焦点距離、θ：画角）の関係が成立する座標系の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換し、それら各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）および各時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両４の移動量ΔＤから式２０，式２１，式２２−１（または式２２−２）を用いて時点Ｔn+1での静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn+1（ｘn+1，ｙn+1，ｚn+1）を求めるので、カメラ３の光軸が自車両４の前後方向から水平方向に角αずれる様に設定されている場合でも、比較的簡単な演算により静止物体のカメラ３からの相対位置を（即ち距離だけでなく方向も）求めることができる。
【００９６】
＜実施の形態４＞
上記実施の形態３では、自車両４の直進時の撮像画像から静止物体までの距離を求めたたが、この実施の形態４では、図１５の様に、自車両４の旋回時の撮像画像から静止物体までの距離を求める。
【００９７】
図１６は、図１５および図１７を参照して、自車両４の旋回角（β）が種々の値を取った場合の自車両４の旋回移動量（Ｒ・β）、直進移動量（Ｒ・ｓｉｎβ）および横方向移動量（Ｒ・（１−ｃｏｓβ））の各値を示したものである。尚、Ｒは自車両４の回転半径（例えば５．８ｍ）である。図１６から、旋回角βがおおよそ７°以下の場合では、横方向移動量（Ｒ・（１−ｃｏｓβ））を無視して旋回移動量（Ｒ・β）を直進移動量（Ｒ・ｓｉｎβ）に近似できることが分かる。実際には時点Ｔn，Ｔn+1間の時間間隔は非常に短く、従って時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両４の旋回角βは高々７°程度になるので、図１８の様に、自車両４の旋回時（旋回移動量Ｒβ）のカメラ３の運動をカメラ３の直進移動（即ち自車両４の直進移動）（直進移動量Ｒ・ｓｉｎβ）とカメラ３の自転（カメラ座標系のｙ軸（垂直軸）回りの自転）（自転角β）との組み合わせとして考える事ができる。
【００９８】
この性質（自車両４の旋回時のカメラ３の移動をカメラ３の直進移動と自転との組み合わせに近似できる性質）を利用して、上記の式２０〜式２２−１（または式２２−２）を用いて、自車両４の旋回時の撮像画像から静止物体までの距離を求める。尚、自車両４の回転半径Ｒは予め設定される値が用いられ、自車両４の旋回角βは例えばヨー角を検出するセンサから得られる検出値が用いられる。
【００９９】
即ち、まず既述の式２および式３を用いて、自車両４の旋回時の撮像画像（図１９の画面座標系）上の各時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の映込位置Ｑn（ｓn，ｔn），Ｑn+1（ｓn+1，ｔn+1）を図２０の像面座標系上の各対応点Ｐn'（ｕn'，ｖn'），Ｐn+1'（ｕn+1'，ｖn+1'）に変換する。
【０１００】
【数２６】
2007071860.tif 000028
【０１０１】
そして更に、既述の式１５，式１６および式１７を用いて、図２０の像面座標系上の各対応点Ｐn'（ｕn'，ｖn'），Ｐn+1'（ｕn+1'，ｖn+1'）を図２１のｆ・ｔａｎθ座標系（式２０〜式２２−２が成立する座標系）上の各対応点Ｐn（ｕn，ｖn），Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に変換する。
【０１０２】
【数２７】
2007071860.tif 000029
【０１０３】
そして、図２１を参照して、ｆ・ｔａｎθ座標系上の点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）には、カメラ３の自転（自転角β）の影響が含まれているので、変換式３３−１，３３−２を用いて点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）をｆ・ｔａｎθ座標系上におけるカメラ３の自転の影響を除去した補正点'Ｐn+1（'ｕn+1，'ｖn+1）に補正する。
【０１０４】
【数２８】
2007071860.tif 000030
【０１０５】
尚、式３３−１および式３３−２は以下の様に導出される。即ち、図２２の様にｘｙｚ座標系と'ｘ'ｙ'ｚ座標系を考える。ｘｙｚ座標系は、カメラ３に固定された既述のカメラ座標系であり、'ｘ'ｙ'ｚ座標系は、ｘｙｚ座標系をｙ軸（垂直軸）を中心に角度β回転させたカメラ座標系である。またｕｖ座標系は、ｘｙｚ座標系上に張られたｆ・ｔａｎθ座標系であり、'ｕ'ｖ座標系は、'ｘ'ｙ'ｚ座標系上に張られｕｖ座標系に対応するｆ・ｔａｎθ座標系である。静止物体の相対位置Ｄのｘｙｚ座標系上での座標成分を（ｘn，ｙn，ｚn）とし、'ｘ'ｙ'ｚ座標系上での座標成分を（'ｘn，'ｙn，'ｚn）とする。また、点Ｄのｕｖ座標系上での対応点をＰ（ｕn，ｖn）とし、'ｕ'ｖ座標系上での対応点を'Ｐ（'ｕn，'ｖn）とし、線分ＯＰとｚ軸との狭角をΨとする。この状況では、線分Ｏ・Ｏ'および線分Ｏ・'Ｏの長さが焦点距離ｆに一致することを考慮すると、式３４および式３５の関係が成立する。そして、式３４および式３５から式３３−１が求まる。他方、ｙ軸（垂直軸）回りの回転なので式３３−２の関係が成立する。この様にして式３３−１および式３３−２が導出される。
【０１０６】
【数２９】
2007071860.tif 000031
【０１０７】
そして、自車両４の移動量ΔＤとして、時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両４の直進移動量（Ｒ・ｓｉｎβ）を用い、時点Ｔnの対応点Ｐn（ｕn，ｖn）として、ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn（ｕn，ｖn）をそのまま用い、時点Ｔn+1の対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）として、ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）を補正して得られる補正点'Ｐn+1（'ｕn+1，'ｖn+1）を用い、これらの値を式２０〜式２２−１（または式２２−２）に代入して、時点Ｔnでの静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn（ｘn，ｙn，ｚn）を求める。
【０１０８】
以上の様に構成された車載用物体位置検出システム１Ｄによれば、自車両４の移動量ΔＤとして、時点Ｔn，Ｔn+1間の自車両４の直進移動量（Ｒ・ｓｉｎβ）を用い、対応点Ｐn（ｕn，ｖn）として、ｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn（ｕn，ｖn）をそのまま用い、対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）として、ｆ・ｔａｎθ座標系上の当該対応点Ｐn+1（ｕn+1，ｖn+1）に対し自車両４の旋回に伴うカメラ３の自転の影響を除去する補正をして得られる補正点'Ｐn+1（'ｕn+1，'ｖn+1）を用い、これらの値を式２０〜式２２−１（または式２２−２）に代入して時点Ｔn+1での静止物体のカメラ３からの相対位置Ｄn+1（ｘn+1，ｙn+1，ｚn+1）を求めるので、即ち、自車両４の旋回時のカメラ３の運動をカメラ３の直進移動（即ち自車両４の直進移動）とカメラ３の自転とに近似的に分離して処理するので、自車両４が旋回する場合でも、比較的簡単な演算により静止物体のカメラ３からの相対位置を求めることができる。
【０１０９】
尚、この実施の形態は、上記の実施の形態３に適用した場合で説明したが、上記の実施の形態１，２にも適用可能であり、上記の実施の形態１，２に適用した場合もこの実施の形態の範疇に含まれる。
【０１１０】
＜実施の形態５＞
上記の実施の形態１で、車両移動量検出部５により、撮像画像に映る物の映込位置の変位量から自車両の移動量を検出させてもよいと述べたが、この実施の形態では、それについて詳説する。この実施の形態では、撮像画像に映る地面の画面上での移動量から自車両の移動量を検出する場合で詳説する。
【０１１１】
この実施の形態に係る車両移動量検出部５は、図２３、図２４および図２５の様に、カメラ３の撮像画像Ｇ１（図２６）に基づきその撮像画像Ｇ１に映る地面１００の画像上での移動量を検出する第１の検出手段５ａと、第１の検出手段５ａの検出結果に基づき自車両２の移動量を検出する第２の検出手段５ｂとを備える。尚、カメラ３および車両移動量検出部５とにより車両移動量検出装置が構成されている。
【０１１２】
カメラ３は、図２４および図２５の様に、例えば自車両２の所定部位（例えばフロント部）に設置され、地面１００が映る様にして自車両周辺（例えば自車両前方）を撮像する。図２４の矢印ｍは、自車両２が前進した際の地面１００の相対的な移動方向を示している。
【０１１３】
第１の検出手段５ａは、カメラ３の撮像画像Ｇ１（図２６）に対して歪み補正（例えばキャリブレーションデータを用いて歪み補正）を行い、その補正後の撮像画像Ｇ２（図２７）に基づき、その撮像画像Ｇ２の所定領域（例えば撮像画像Ｇ２の下半領域（撮像範囲Ｖのうちの直近領域Ｖａに対応する領域）内の所定の縦幅（例えば縦方向位置（ｃ）〜（ｂ）の幅）の横貫状の帯状領域）ｇ内に映る地面１００の各点に対する各時点Ｔn，Ｔn+1間の画像上での移動量（例えば何ピクセル移動したか）を求め（即ち、時点Ｔnでの各点の画面１００上の映込位置に対応する時点Ｔn+1での対応点の画像上の映込位置を検出（対応点探索）し、それら各時点Ｔn，Ｔn+1での映込位置間の距離（移動量）を求め）、それら各点の移動量を例えば平均して時点Ｔn，Ｔn+1間の地面１００の画面上での移動量（例えば何ピクセル移動したか）を検出する。
【０１１４】
尚、図２６の撮像画像Ｇ１中の領域（メッシュで示した領域）ｇは、図２７の撮像画像Ｇ２の所定領域（メッシュで示した領域）ｇに対応する領域である。また、撮像画像Ｇ１，Ｇ２中の縦方向の位置（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図２５の撮像範囲Ｖの前方方向の位置（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応する位置である。
【０１１５】
第２の検出手段５ｂは、第１の検出手段５ａにより検出された地面１００の画面上での移動量（ピクセル）を、予め設定された変換表または変換式に基づき実際の移動量（例えば単位をｃｍ）に変換し、その変換した移動量を自車両２の移動量とする。
【０１１６】
尚、上記の変換表または変換式としては、例えば、カメラ３の設置位置、撮像方向、設置角度などの幾何学的条件から求めたものを用いてもよい。
【０１１７】
次に、この車両移動量検出部５の動作を説明する。この車両移動量検出部５では、第１の検出手段５ａにより、カメラ３の撮像画像Ｇ１に基づき、上記の様にその撮像画像Ｇ１に歪み補正が施された上で、その撮像画像Ｇ１に映る地面１００の画像上での移動量（例えば何ピクセル移動したか）が検出される。そして、第２の検出手段５ｂにより、第１の検出手段５ａに検出されたその移動量が実際の移動量（例えば単位がｃｍ）に変換され、その変換された移動量が自車両２の移動量として出力される（即ち自車両２の移動量が検出される）。
【０１１８】
以上の様に構成された車両移動量検出部５によれば、カメラ３の撮像画像Ｇ１に基づきその撮像画像Ｇ１に映る地面１００の画像上での移動量を検出し、その検出結果に基づき自車両２の移動量を検出するので、誤差を生じ易い車輪速センサや加速度センサを用いずに済み、精度良く自車両２の移動量を検出できる。
【０１１９】
また、自車両前方を撮像する場合は撮像画像Ｇ２の下半領域（即ち撮像範囲のうちの直近領域）では地面が比較的大きく鮮明に映る事を利用し、撮像画像Ｇ２の下半領域内の所定領域内で対応点探索を行うので、対応点検索の精度を向上できる。
【０１２０】
尚、この実施の形態では、例えば図２４の様に自車両２の前部にカメラ３を設置して自車両前方を撮像する場合（例えばフロントカメラの場合）で説明したが、例えば図２８の様に自車両２のバンパ角部にカメラ３を設置して自車両２の斜め前方を撮像する場合（例えばバンパーコーナーカメラの場合）、および例えば図２９の様に自車両２の後部にカメラ３を設置して自車両後方を撮像する場合（例えばバックカメラの場合）も、撮像画像の下半領域（撮像範囲Ｖのうちの直近領域Ｖａに対応する領域）では地面１００が比較的大きく鮮明に映るので、上記のフロントカメラの場合と同様に、撮像画像の下半領域（撮像範囲Ｖのうちの直近領域Ｖａに対応する領域）内の所定領域内で対応点探索を行えばよい。他方、例えば図３０の様に自車両２のサイドミラーにカメラ３を設置して自車両２のサイド近傍（例えばサイドミラーの下側領域）を撮像する場合（例えばサイドカメラの場合）は、撮像画像の全領域に渡って地面１００が比較的大きく鮮明に映るので、撮像画像の下部領域に限定せず、例えば撮像画像の全領域（撮像範囲Ｖの全領域）に渡って対応点探索を行ってもよい。尚、図２８、図２９および図３０の矢印ｍは、自車両２が前進した際の地面１００の相対的な移動方向を示している。
【０１２１】
尚、上記の説明では、点単位で対応点探索をしたが、行ライン単位で対応点探索をしてもよい。即ち、撮像画像Ｇ２の所定領域ｇ内の各行ラインに対する各時点Ｔn，Ｔn+1間の画像上での移動量を求め、例えばそれら各行ラインの移動量を平均して時点Ｔn，Ｔn+1間の地面の画面上での移動量を検出してもよい。
【０１２２】
＜実施の形態６＞
上記の実施の形態５において更に、第１の検出手段５ａにより、カメラ３の撮像画像Ｇ１またはＧ２を真上から見た俯瞰画像（図示省略）に視点変換させ、その俯瞰画像に基づき撮像画像Ｇ１に映る地面１００の画像上での移動量を検出させる様にしてもよい。
【０１２３】
この様に、カメラ３の撮像画像Ｇ１またはＧ２を真上から見た俯瞰画像に視点変換すると、俯瞰画像上では、地面１００の各点の移動は互いに平行な一方向の移動になる（尚、自車両２の移動量が微小な場合（各時点Ｔn，Ｔn+1が十分短い場合）は、自車両２の旋回  は無視できるので、実質的に地面１００の各点の移動は互いに平行な一方向の移動になる）ので、この俯瞰画像に基づき対応点探索を行って地面１００の移動量を検出すれば、地面１００上の各点の遠近による大きさの変化を考慮する必要が無くなり、地面１００の移動量（従って自車両２の移動量）の検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】実施の形態１に係る車載用物体位置検出システムの構成図である。
【図２】撮像画像上の各時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の映込位置Ｑn，Ｑn+1の検出の仕方を説明する図である。
【図３】カメラの位置を原点Ｏとするｘｙｚ座標系上に、各時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体のカメラからの相対位置Ｄn，Ｄn+1および像面１９上の各対応点Ｐn，Ｐn+1を示した図である。
【図４】実施の形態１における画面座標系上の各時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の映込位置Ｑn，Ｑn+1を示した図である。
【図５】実施の形態１での像面座標系上に各時点Ｔn，Ｔn+1での対応点Ｐn，Ｐn+1を示した図である。
【図６】実施の形態２での画面座標系上に各時点Ｔn，Ｔn+1での映込位置Ｑn，Ｑn+1を示した図である。
【図７】実施の形態２でのアナモルフィック補正前の像面座標系上に各時点Ｔn，Ｔn+1での各対応点Ｐn''，Ｐn+1''を示した図である。
【図８】実施の形態２でのアナモルフィック補正後の像面座標系上に各時点Ｔn，Ｔn+1での各対応点Ｐn'，Ｐn+1'を示した図である。
【図９】実施の形態２でのｆ・ｔａｎθ座標系上に各時点Ｔn，Ｔn+1での各対応点Ｐn，Ｐn+1を示した図である。
【図１０】倍率特性Ｇ（ｖ''）と垂直像高ｖ''との関係を示したグラフの一例図である。
【図１１】画角θと像高Ｒ'との関係（撮像レンズのレンズ特性）を示したグラフの一例図である。
【図１２】ｔａｎθと像高Ｒ'との関係を示したグラフの一例図である。
【図１３】実施の形態３におけるカメラの自車両４への設置状況および自車両４の移動状況を示す図である。
【図１４】カメラ座標系（ｘｙｚ座標系）上の時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の位置Ｄn，Ｄn+1と像面座標系（ｕｖ座標系）上の対応点Ｐn，Ｐn+1との位置関係を示した図である。
【図１５】実施の形態４におけるカメラの自車両４への設置状況および自車両４の移動状況を示す図である。
【図１６】自車両の旋回角、旋回移動量、直進移動量および横方向移動量の各値を示した図である。
【図１７】旋回移動量（Ｒ・β）、直進移動量（Ｒ・ｓｉｎβ）および横方向移動量（Ｒ（１−ｓｉｎβ））との関係を説明する図である。
【図１８】カメラ３の移動をカメラ３の直進移動（即ち自車両４の直進移動）とカメラ３の自転とに近似した状態を示した図である。
【図１９】実施の形態４における画面座標系上の各時点Ｔn，Ｔn+1での静止物体の映込位置Ｑn，Ｑn+1を示した図である。
【図２０】実施の形態４における像面座標系上の各時点Ｔn，Ｔn+1での対応点Ｐn'，Ｐn+1'を示した図である。
【図２１】実施の形態４におけるｆ・ｔａｎθ座標系上の各時点Ｔn，Ｔn+1での対応点Ｐn，Ｐn+1を示した図である。
【図２２】角度β回転したカメラ座標系（ｘｙｚ座標系）に張られたｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点Ｐn+1と、角度β回転してないカメラ座標系（'ｘ'ｙ'ｚ座標系）に張られたｆ・ｔａｎθ座標系上の対応点'Ｐn+1との位置関係を示した図である。
【図２３】実施の形態５に係る車両移動量検出部の構成概略図である。
【図２４】実施の形態５におけるカメラの設置位置、撮像範囲Ｖおよび対応点探索領域ｇを示した平面図である。
【図２５】カメラを自車両の前部に設置した場合の撮像範囲Ｖおよび対応点探索領域ｇを示した側面図である。
【図２６】実施の形態５におけるカメラの撮像画像の歪み補正前の一例図である。
【図２７】実施の形態５におけるカメラの撮像画像の歪み補正後の一例図である。
【図２８】カメラ３をバンパー角部に設置した場合の撮像範囲Ｖおよび対応点探索領域ｇを示した平面図である。
【図２９】カメラ３を後部に設置した場合の撮像範囲Ｖおよび対応点探索領域ｇを示した平面図である。
【図３０】カメラ３をサイドミラーに設置した場合の撮像範囲Ｖおよび対応点探索領域ｇを示した平面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  車載用物体位置検出システム
３  カメラ
５  車両移動量検出手段
５ａ  第１の検出手段
５ｂ  第２の検出手段
７  物体位置検出部
９  表示装置
１１  画像重畳部
１３  画像処理部
１７  撮像画像
１９  像面
【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】
2007071860.tif 000040
【図８】
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【図９】
2007071860.tif 000042
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007071860.tif 000047
【図１５】
2007071860.tif 000048
【図１６】
2007071860.tif 000049
【図１７】
2007071860.tif 000050
【図１８】
2007071860.tif 000051
【図１９】
2007071860.tif 000052
【図２０】
2007071860.tif 000053
【図２１】
2007071860.tif 000054
【図２２】
2007071860.tif 000055
【図２３】
2007071860.tif 000056
【図２４】
2007071860.tif 000057
【図２５】
2007071860.tif 000058
【図２８】
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【図２９】
2007071860.tif 000060
【図３０】
2007071860.tif 000061
【図２６】
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【図２７】
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