(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の光学系（２Ａ，２Ｂ）と、それらの光学系（２Ａ，２Ｂ）からの画像をそれぞれ結像せしめる一対のイメージセンサ（３Ａ，３Ｂ）と、両イメージセンサ（３Ａ，３Ｂ）上に結像した一対の画像の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を演算する相関演算手段（８）と、該相関演算手段（８）で得た前記ずれ量を用いた三角測量の原理に基づく演算により対象物（４）までの距離を演算する距離演算手段（９）とを備える車両用距離測定装置において、前記相関演算手段（８）での相関演算にあたって両光学系（２Ａ，２Ｂ）で定まる視野内での演算対象となる領域である追尾ウインド（ＷＰ）を前記距離演算手段（９）の演算距離に基づいて定めるウインド決定手段（７）を含み、該ウインド決定手段（７）は、前記演算距離が不変もしくは大きくなる側に変化しているときには、前記演算距離が大きくなるにつれて小さくなるように追尾ウインド（ＷＰ）の大きさを変化させ、前記演算距離が自車への静止物の近接速度未満の速度で小さくなるときには前記演算距離が小さくなる側に変化する直前の追尾ウインド（ＷＰ）の大きさを保持し、前記演算距離が自車への静止物の近接速度以上の速度で小さくなるときには前記演算距離が小さくなるにつれて大きくなるように追尾ウインド（ＷＰ）の大きさを変化させることを特徴とする車両用距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用距離測定装置に関し、特に、一対の光学系と、それらの光学系からの画像をそれぞれ結像せしめる一対のイメージセンサと、両イメージセンサ上に結像した一対の画像の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を演算する相関演算手段と、該相関演算手段で得た前記ずれ量を用いた三角測量の原理に基づく演算により対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備える車両用距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる距離測定装置は、たとえば特開平４−２６２４９９号公報および特開平４−２６２５００号公報等で既に知られており、これらの従来技術では、次のようにして先行車両等の対象物の画像追尾を行なっている。すなわち一対の光学系から定まる視野内に、第１ウインドと、第１ウインド内の一部である第２ウインドとを定め、第１および第２ウインドでそれぞれ画像信号のずれを検出して距離演算を行ない、第１および第２ウインドによる距離情報に基づいて次回の第１ウインドの位置を変更するとともに、第１ウインドによる距離情報に基づいて第１およひ第２ウインドの大きさを変更するようにして、ウインドが対象物からずれないようにして安定した画像追尾を行なうようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものでは、図８で示すように、第１ウインドＷ１に先行車両等の対象物４の他に、樹木２０や路面文字２１等の背景が含まれる場合に、背景の影響により演算距離に誤差が含まれてしまう可能性がある。また背景の影響による誤差の発生を防止すべく、対象物４の周囲すべての背景を第２ウインドで検出するようにすると、第２ウインドを第１ウインドＷ１の上下および左右に配置しなければならず、演算時間の増加や装置のコスト増大を招く可能性がある。さらに第２ウインドにより距離を演算する際に、その測定周期での第２ウインドによる距離は背景による誤差が含まれている可能性があり、背景が含まれていることに基づいて第１ウインドＷ１の位置を変更する場合でも、その第１ウインドＷ１の位置を変更するまでの間は、距離出力が不安定になる可能性がある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、演算時間の増加やコストの増大を招くことなく、より安定して対象物までの距離を測定し得るようにした車両用距離測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、一対の光学系と、それらの光学系からの画像をそれぞれ結像せしめる一対のイメージセンサと、両イメージセンサ上に結像した一対の画像の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を演算する相関演算手段と、該相関演算手段で得た前記ずれ量を用いた三角測量の原理に基づく演算により対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備える車両用距離測定装置において、前記相関演算手段での相関演算にあたって両光学系で定まる視野内での演算対象となる領域である追尾ウインドを前記距離演算手段の演算距離に基づいて定めるウインド決定手段を含み、該ウインド決定手段は、前記演算距離が不変もしくは大きくなる側に変化しているときには、前記演算距離が大きくなるにつれて小さくなるように追尾ウインドの大きさを変化させ、前記演算距離が自車への静止物の近接速度未満の速度で小さくなるときには前記演算距離が小さくなる側に変化する直前の追尾ウインドの大きさを保持し、前記演算距離が自車への静止物の近接速度以上の速度で小さくなるときには前記演算距離が小さくなるにつれて大きくなるように追尾ウインドの大きさを変化させることを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、対象物と自車との間の距離が一定であるとき、もしくは対象物が自車から遠ざかるときには、両光学系で定まる視野内で対象物が占める大きさに応じた大きさに追尾ウインドが定められるので、対象物の周囲の背景が相関演算および距離演算の対象となることを極力回避することができる。また演算距離が自車への静止物の近接速度未満の速度で小さくなっているときには対象物が自車に近接する側に変化する直前の追尾ウインドの大きさを保持することにより、前記視野内で対象物が占める面積が大きくなるにもかかわらず、追尾ウインドの大きさが一定となり、路面文字等の静止物が相関演算および距離演算の対象となることを極力回避することができる。さらに演算距離が自車への静止物の近接速度以上の速度で小さくなっている状態は、対象物を見失っている可能性がある状態であり、この状態では演算距離が小さくなるにつれて大きくなるように追尾ウインドの大きさを変化させることにより、見失った対象物を再び追尾ウインド内に捕捉することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【０００８】
図１ないし図７は本発明の一実施例を示すものであり、図１は距離測定装置の構成を示すブロック図、図２は距離測定原理を説明するための図、図３はウインド配置を示す図、図４は距離判定を説明するための図３に対応した図、図５は第１ウインド形状変更部での処理を示すフローチャート、図６は第２ウインド形状変更部での処理を示すフローチャート、図７は第３ウインド形状変更部での処理を示すフローチャートである。
【０００９】
先ず図１において、上下一対の撮像手段１Ａ，１Ｂが、車両の車室内でたとえばフロントガラスの後方側に配置されており、これらの撮像手段１Ａ，１Ｂで得られた先行車両等の対象物４の画像信号は、個別のＡ／Ｄ変換器５Ａ，５Ｂでデジタル信号に変換され、さらに個別の画像記憶手段６Ａ，６Ｂにそれぞれ記憶される。
【００１０】
図２において、両撮像手段１Ａ，１Ｂは、レンズを含む光学系２Ａ，２Ｂと、それらの光学系２Ａ，２Ｂの焦点距離ｆだけ後方に配置されるイメージセンサ３Ａ，３Ｂとでそれぞれ構成されるものであり、両光学系２Ａ，２Ｂは、基線長ＢＬだけ上下に間隔をあけて配置される。
【００１１】
このような撮像手段１Ａ，１Ｂによれば、自車の前方に存在する先行車両等の対象物４が光学系２Ａ，２Ｂによりイメージセンサ３Ａ，３Ｂ上に結像されることになるが、イメージセンサ３Ａ，３Ｂは、たとえば多数の画素が二次元平面に分散された二次元のＣＣＤやＰＤである。
【００１２】
両光学系２Ａ，２Ｂのイメージセンサ３Ａ，３Ｂで得られた全体画像中に、画像記憶手段６Ａ，６Ｂにストアされた画像信号のうち一部を切り取って距離演算の対象とするための追尾ウインドＷＰが、図３で示すように、ウインド決定手段７により定められ、この追尾ウインドＷＰ内の画像信号が画像記憶手段６Ａ，６Ｂから相関演算手段８に入力される。
【００１３】
しかも光学系２Ａ，２Ｂで定まる視野には、図３で示すように、予め複数の計算ウインドＷＣ…が設定されており、相関演算手段８では、追尾ウインドＷＰ内の各計算ウインドＷＣ、たとえば図３にあっては、ＷＣ１〜ＷＣ８毎に、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂから得られた輝度データの相関が最も一致する点でのシフト量ｎを得るための演算が実行される。
【００１４】
すなわち相関演算手段８では、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎に両イメージセンサ３Ａ，３Ｂの画像の一方をシフトさせるか、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂの画像の両方を交互にシフトさせるようにして両画像信号の引き算を実行し、両画像データが最も一致したとき、すなわち相関値が最小となったときのシフト量ｎを得る演算が行なわれる。而して、前記シフト量ｎは、図２で示すように、下方のイメージセンサ３Ａから得られた画像信号の光学系２Ａの光軸からのずれ量ｎＡと、上方のイメージセンサ３Ｂから得られた画像信号の光学系２Ｂの光軸からのずれ量ｎＢとの和として得られることになる。また上記シフト量ｎの算出にあたって、イメージセンサ３Ａ，３Ｂでの画素間の間隔により分解能が定まってしまうので、分解能を向上するために前記間隔間の補間を行なってシフト量ｎを補正するようにしてもよい。
【００１５】
距離演算手段９は、個別距離演算部１０と、距離記憶部１１と、距離判定部１２とを備える。
【００１６】
個別距離演算部１０は、追尾ウインドＷＰ内における各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎に三角測量法の原理に基づく距離演算を実行するものであり、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の対象物４までの距離Ｄが、次の第(1)式
Ｄ＝（ＢＬ×ｆ）／ｎ……(1)
に基づいて個別距離演算部１０で演算される。この際、イメージセンサ３Ａ，３Ｂの近傍に感温素子を配置しておき、その感温素子で得た温度情報に基づいて距離ＤＣの補正を行なうようにしてもよい。
【００１７】
距離記憶部１１は、個別距離換算部１０で得られた各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の距離Ｄ…を記憶するものであり、距離判定部１２では、距離記憶部１１に保存されている各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８毎の距離Ｄ…に基づき、次の第(2)式に基づいて対象物４までの距離ＤＣを判定する。
【００１８】
ＤＣ＝（ΣＤi ×Ｆi ）／ΣＦi ……(2)
上記第(2) 式において、Ｄi は各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８のうちｉ番目の計算ウインドでの距離Ｄを示すものであり、Ｆi は、各計算ウインドＷＣ１〜ＷＣ８のいずれを対象物４までの距離演算に採用するか否かを示す採用数フラグであり、今回のＤi と前回のＤi もくしは仮対象物距離との差の絶対値が２．５ｍ未満のときには「１」、その他の場合には「０」と設定される。すなわち演算処理サイクルの経過に応じて大きな距離変化量（２．５ｍ以上）が生じている場合には、距離演算には用いられないことになる。たとえばＷＣ１〜ＷＣ８の８個の計算ウインドのうち、第１番目の計算ウインドＷＣ１、第５番目の計算ウインドＷＣ５および第８番目の計算ウインドＷＣ８での演算距離が、図４の白抜きで示すように不採用となった場合には、
ＤＣ＝（Ｄ2 ＋Ｄ3 ＋Ｄ4 ＋Ｄ6 ＋Ｄ7 ）／５
として、対象物４までの距離ＤＣが演算されることになる。
【００１９】
距離演算手段９で得られた距離ＤＣは、たとえば先行車両等の対象物４に追随して自車を走行せしめるための車両走行制御装置１３に入力されるとともに、ウインド決定手段７に入力される。
【００２０】
ウインド決定手段７は、第１ウインド形状変更部１４と、第２ウインド形状変更部１５と、第３ウインド形状変更部１６と、ウインド変更切替部１７とを備えるものであり、距離演算手段９で得られた距離ＤＣに基づいて各ウインド形状変更部１４〜１６でそれぞれ設定した追尾ウインドＷＰのいずれかが、距離演算手段９で得られた距離ＤＣに基づいてウインド変更切替部１７により択一的に選択され、ウインド変更切替部１７で選択された追尾ウインドＷＰが相関演算手段８に与えられる。
【００２１】
ウインド変更切替部１７は、前回の演算処理時に距離演算手段９で距離ＤＣが得られていたか否かを判断するとともに距離ＤＣが不変もしくは大きくなる側に変化しているか否かを判断して、各ウインド形状変更部１４〜１６の追尾ウインドＷＰのうちいずれの追尾ウインドＷＰを採用するかを定めるものであり、前回の演算処理時に距離演算手段９で距離ＤＣが得られていなかったときには第１ウインド形状変更部１４で得た追尾ウインドＷＰを用い、前回の演算処理時に距離演算手段９で距離ＤＣが得られていたが今回の距離演算手段９での演算距離ＤＣが距離ＤＣが不変もしくは大きくなる側に変化していた場合には第２ウインド形状変更部１５で得た追尾ウインドＷＰを用い、さらに前回の演算処理時に距離演算手段９で距離ＤＣが得られていたが今回の距離演算手段９での演算距離ＤＣが距離ＤＣが小さくなる側に変化していた場合には第３ウインド形状変更部１６で得た追尾ウインドＷＰを用いる。
【００２２】
第１ウインド形状変更部１４では、図５で示す手順に従って、追尾ウインドＷＰを設定するものであり、先ずステップＳ１では、予め定めた間隔の距離毎に対象物４を探知して仮対象物検知距離を定める。たとえば自車からの距離を最初に５ｍと設定し、その距離に対象物４が存在するか否かを判定し、存在しなかった場合には、１０ｍ、１５ｍ、２０ｍ…と順次距離を延ばして対象物４を探し、対象物４を探知した距離を仮対象物検知距離として定める。
【００２３】
次のステップＳ２では、ステップＳ１で定めた仮対象物検知距離に、予め定めた大きさ（たとえば幅が１．８ｍ、高さが１．５ｍ）の車両が存在するものとして、その仮対象物検知距離に応じた追尾ウインドＷＰを設定する。
【００２４】
第２ウインド形状変更部１５では、図６で示す手順に従って、追尾ウインドＷＰを定めるものであり、ステップＳ１１では、ウインド保持フラグＦＷをリセットして「０」に設定する。このウインド保持フラグＦＷは、第３ウインド形状変更部１６での処理に用いられるものであり、距離換算手段９による演算距離ＤＣが、自車への静止物の近接速度以上に大きくなるときにＦＷ＝１とセットされるものである。またステップＳ１２では、距離演算手段９で得た前回の演算距離ＤＣ、すなわち前回の対象物検知距離に予め定めた大きさ（たとえば幅が１．８ｍ、高さが１．５ｍ）の車両が存在するものとして、その仮対象物検知距離に応じた追尾ウインドＷＰを設定する。
【００２５】
この第２ウインド形状変更部１５によって設定される追尾ウインドＷＰは、距離演算手段９による演算距離ＤＣが不変もしくは大きくなる側に変化しているときに採用されるものであり、前記演算距離が大きくなるにつれて小さくなるように追尾ウインドＷＰの大きさが変化せしめられることになる。
【００２６】
第３ウインド形状変更部１６は、図７で示す手順に従って、追尾ウインドＷＰを設定するものであり、ステップＳ２１では、ウインド設定距離ＤＷが既に設定されている状態か否かを判断する。而してウインド設定距離ＤＷは、第３ウインド形状変更部１６での処理によって設定されるものであり、最初の第３ウインド形状変更部１６での処理では、ウインド設定距離ＤＷは未設定の状態であり、この場合にはステップＳ２１からステップＳ２２へと進む。
【００２７】
ステップＳ２２では、距離演算手段９の演算距離ＤＣをウインド設定距離ＤＷとして定め、ステップＳ２３で、ウインド設定距離ＤＷに予め定めた大きさ（たとえば幅が１．８ｍ、高さが１．５ｍ）の車両が存在するものとして、そのウインド設定距離ＤＷに応じた追尾ウインドＷＰを設定する。
【００２８】
ステップＳ２１でウインド設定距離ＤＷを設定済みであると判断したときには、ステップＳ２１からステップＳ２４へと進み、このステップＳ２４で、ウインド保持フラグＦＷが「１」であるか否かを判断する。而して、第２ウインド形状変更部１５における処理のステップＳ１１でウインド保持フラグＦＷをリセットしているので、最初にステップＳ２４の処理を実行する際には、ＦＷ＝０であり、ステップＳ２４からステップＳ２２へと進むことになる。
【００２９】
一方、ステップＳ２４でＦＷ＝１と判定したときには、ステップＳ２５において、（ＤＷ−ＤＣ）がＫ未満であるか否かを判断する。而してＤＷは、ステップＳ２２において距離演算手段９の演算距離ＤＣとして設定されるものであり、ステップＳ２５の処理時にＤＷは実質的には前回の演算距離であり、（ＤＷ−ＤＣ）は、前回の演算距離と今回の演算距離との差、すなわち１回の演算処理サイクルの経過によって対象物４が自車に近接してくる距離を示すものである。また上記Ｋは、自車の走行速度に１回の演算処理サイクルの時間を乗算して得られるものであり、１回の演算処理サイクルの時間経過によって静止物が自車に近接してくる距離である。したがって（ＤＷ−ＤＣ）＜Ｋは、距離演算手段９の演算距離ＤＣが、自車への静止物の近接速度未満の速度で小さくなっているのかどうかを判断していることになり、（ＤＷ−ＤＣ）＜Ｋであるとき、すなわち距離演算手段９の演算距離ＤＣが、自車への静止物の近接速度未満の速度で小さくなっていると判断したときには、ステップＳ２５において、前記演算距離が小さくなる側に変化する直前のウインド設定距離ＤＷを保持し、そのウインド設定距離ＤＷに予め定めた大きさ（たとえば幅が１．８ｍ、高さが１．５ｍ）の車両が存在するものとし、そのウインド設定距離ＤＷに応じた追尾ウインドＷＰを設定する。
【００３０】
またステップＳ２５でＤＷ−ＤＣ≧Ｋであると判断したとき、すなわち距離演算手段９の演算距離ＤＣが、自車への静止物の近接速度以上の速度で小さくなっていると判断したときには、ステップＳ２５からステップＳ２７に進み、このステップＳ２７でウインド保持フラグＦＷをセットして「１」に設定した後、ステップＳ２２に進むことになる。
【００３１】
このような第３ウインド形状変更部１６による追尾ウインドＷＰの設定によれば、距離演算手段９の演算距離ＤＣが自車への静止物の近接速度未満の速度で小さくなるときには前記演算距離ＤＣが小さくなる側に変化する直前の追尾ウインドＷＰの大きさを保持し、前記演算距離ＤＣが自車への静止物の近接速度以上の速度で小さくなるときには前記演算距離ＤＣが小さくなるにつれて大きくなるように追尾ウインドＷＰの大きさを変化させることになる。
【００３２】
次にこの実施例の作用について説明すると、対象物４と自車との間の距離が一定であるとき、もしくは対象物４が自車から遠ざかるときには、一対の光学系２Ａ，２Ｂで定まる視野内で対象物４が占める大きさに応じた大きさに追尾ウインドＷＰが定められることになる。したがって、対象物４の周囲の背景が相関演算手段８での相関演算ならびに距離演算手段９での距離演算の対象となることを極力回避することができる。
【００３３】
また距離演算手段９の演算距離ＤＣが自車への静止物の近接速度未満の速度で小さくなっているときには対象物４が自車に近接する側に変化する直前の追尾ウインドＷＰの大きさを保持する。したがって前記視野内で対象物４が占める面積が大きくなるにもかかわらず、追尾ウインドＷＰの大きさが一定となり、路面文字等の静止物が相関演算手段８での相関演算ならびに距離演算手段９での距離演算の対象となるを極力回避することができる。
【００３４】
さらに距離演算手段９の演算距離ＤＣが自車への静止物の近接速度以上の速度で小さくなっている状態は、対象物４を見失っている可能性がある状態であり、この状態では演算距離ＤＣが小さくなるにつれて大きくなるように追尾ウインドＷＰの大きさを変化させることにより、見失った対象物４を再び追尾ウインドＷＰ内に捕捉することが可能となる。
【００３５】
このようにして、距離演算手段９の演算距離ＤＣに応じてウインド決定手段７により追尾ウインドＷＰを設定することにより、演算時間の増加やコストの増大を招くことなく、より安定して対象物４までの距離を測定することが可能となる。
【００３６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、対象物の周囲の背景が相関演算および距離演算の対象となることを極力回避するとともに、対象物を見失っている可能性があるときには見失った対象物を再び追尾ウインド内に捕捉することができ、演算時間の増加やコストの増大を招くことなく、より安定して対象物までの距離を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】距離測定原理を説明するための図である。
【図３】ウインド配置を示す図である。
【図４】距離判定を説明するための図３に対応した図である。
【図５】第１ウインド形状変更部での処理を示すフローチャートである。
【図６】第２ウインド形状変更部での処理を示すフローチャートである。
【図７】第３ウインド形状変更部での処理を示すフローチャートである。
【図８】従来例のウインド配置を示す図である。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂ・・・光学系
３Ａ，３Ｂ・・・イメージセンサ
４・・・対象物
７・・・ウインド決定手段
８・・・相関演算手段
９・・・距離演算手段
ＷＰ・・・追尾ウインド
【図１】
0003923181.tif 000002
【図２】
0003923181.tif 000003
【図３】
0003923181.tif 000004
【図４】
0003923181.tif 000005
【図５】
0003923181.tif 000006
【図６】
0003923181.tif 000007
【図７】
0003923181.tif 000008
【図８】
0003923181.tif 000009