(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向に位置する物体との衝突を予測する衝突予測装置において、
前記物体は、長手方向を鉛直方向に一致させて配置された２つの発光部を、水平方向に所定距離を隔てて有しており、
前記発光部が発光するタイミングで画像を取得するインターレース方式の画像取得手段と、
該画像取得手段が所定距離を隔てた前記物体を撮像して取得した画像データを記憶する記憶部と、
前記画像取得手段が取得した画像データをなす２つのフィールド夫々の中の前記２つの発光部間の距離と、前記記憶部が記憶している画像データ中の前記２つの発光部間の距離とに基づき、前記２つのフィールドの取得時点における前記物体との距離を算出する距離算出手段と、
該距離算出手段が算出した前記２つのフィールドの取得時点における前記物体との距離及び前記２つのフィールドの取得時間差に基づき、前記物体との相対速度を算出する速度算出手段と、
前記画像取得手段が取得した画像データ中の前記発光部のそれぞれの長手方向の長さの差に基づき、前記画像データの取得時点における前記物体の移動方向を検出する手段と、
前記距離算出手段が算出した前記物体との距離、前記速度算出手段が算出した前記物体との相対速度及び検出された前記物体の移動方向に基づき、前記物体との衝突を予測する予測手段とを備えることを特徴とする衝突予測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体を撮像して取得した画像データに基づき前記物体を認識する物体認識装置、前記物体の移動速度を検出する速度検出装置、前記物体との距離及び相対速度を検出して前記物体との衝突を予測する衝突予測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は従来の物体認識装置を示す概略図である。この物体認識装置４は、光軸を発する複数の投光部４０ａを適宜間隔を隔てて直線上に配置した投光器４０と、投光部４０ａからの光軸を夫々受光すべく適宜間隔を隔てて複数の受光部４１ａを配置した受光器４１とを備えている。
このような構成の物体認識装置４では、投光部４０ａが発する光軸を投光部４０ａ夫々に対応する受光部４１ａが受光しており、図１６（ｂ）に示すように、投光器４０と受光器４１との間に物体４２が介在した場合、投光部４０ａが発する光軸を受光できない受光部４１ａが存在する。これにより、投光器４０と受光器４１との間に物体４２が存在することを認識することができる。
【０００３】
上述した物体認識装置４は、例えば、安全領域と危険領域との境界に配置され、安全領域内の人間等が危険領域内に入ってしまったことを報知する装置、又は危険領域内で自動運転されている機器等が安全領域へ出てしまったことを報知する装置として利用することができる。
【０００４】
図１７は前方に位置する物体との距離検出手段を備えた従来の衝突予測装置を示す概略図である。この衝突予測装置５ａ，５ｂは、天井に沿って配設されたレール５３に移動可能に取り付けられており、後続車５ａが、先行車５ｂとの距離を算出しながら先行車５ｂと衝突しないように、レール５３に沿って図中の矢符で示す方向に移動している。衝突予測装置５ａ，５ｂは夫々、前方に投光部５０ａ，５０ｂ及び受光部５１ａ，５１ｂを、後方に反射板５２ａ，５２ｂを備えている。
【０００５】
このような構成の衝突予測装置５ａ，５ｂにおいて、後続車５ａは、投光部５０ａにて光軸を発しており、この光軸を先行車５ｂの反射板５２ｂが反射し、この反射された反射光を受光部５１ａにて受光する。後続車５ａは、投光部５０ａにより発する光軸の位相と、受光部５１ａが受光する光軸の位相との位相差を算出し、この位相差に基づき先行車５ｂまでの距離を算出する。
これにより、後続車５ａは、算出した先行車５ｂとの距離が所定距離よりも短い場合、即ち先行車５ｂに所定距離よりも近づいた場合に減速等を行うことにより、先行車５ｂとの衝突を防止することができる。
【０００６】
図１８は特開２０００−１６２２２０号等で提案されている従来の速度検出装置を示す概略図である。この速度検出装置６は、２つの画像取得部６１，６２と、該画像取得部６１，６２が夫々接続している処理部６３とを備えている。また画像取得部６１，６２は、所定間隔Ｄを隔てて配置されており、取得した画像データを処理部６３に送信する構成を有している。
このような構成の速度検出装置６において、図中の矢符で示す方向に物体６４が移動した場合、処理部６３は、画像取得部６１，６２が夫々取得した画像データに基づき物体６４の所定間隔Ｄの移動時間を算出する。また、処理部６３は、算出した移動時間から、物体６４の移動速度を算出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した物体認識装置４では、危険を報知すべき箇所全てに投光器４０及び受光器４１を夫々配置する必要がありコストを削減することは難しい。また、隣合う光軸が互いに干渉を受けないために、隣合う投光部４０ａ夫々を所定間隔以上を隔てて配置する必要があり、図にｄで示す光軸間隔を所定間隔よりも狭めることができない。従って、この物体認識装置４では、光軸間隔ｄよりも小さい物体を認識することができない。更に、上述の物体認識装置４では、投光部４０ａが発し、受光部４１ａが受光する各光軸によりなる面において、投光器４０と受光器４１との間に介在する物体４２の認識を行うため、利用分野が狭いという問題があった。
【０００８】
また、上述した衝突予測装置５ａ，５ｂでは、後続車５ａは、先行車５ｂとの距離のみに基づき速度調整を行っており、先行車５ｂに所定距離よりも近づいた場合に減速等を行うことにより、先行車５ｂとの衝突を防止しているが、後続車５ａが先行車５ｂに所定距離よりも近づいた場合であっても、先行車５ｂの速度が後続車５ａの速度よりも速い場合、後続車５ａは先行車５ｂに衝突するおそれがないため、後続車５ａは減速する必要がなく、このような速度調整は無駄である。また、レール５３は天井に沿って所望の場所から別の場所へと配設されており、必要に応じて円弧状に設けられている。このようなレール５３の曲線部分において、後続車５ａが発した光軸が先行車５ｂの反射板５２ｂに反射する反射角度が、定まらず、反射された光軸を、後続車５ａが正確に受光することは難しく、先行車５ｂとの距離を正確に検出することができないという問題があった。
【０００９】
更に、上述した速度検出装置６では、２つの画像取得部６１，６２を所定間隔Ｄを隔てて配置しなければならない。また検出対象である物体６４は、画像取得部６１の対向位置から画像取得部６２の対向位置までの所定間隔Ｄを、画像取得部６１，６２の並設方向に移動する必要がある。従って、物体６４がこの並設方向に移動しない場合、及び物体６４が所定間隔Ｄを移動しない場合は、物体６４の移動速度を正確に算出することができないという問題があった。
【００１２】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像取得手段が、前後方向に所定距離を隔てた物体を撮像して取得した画像データを記憶する記憶部と、該記憶部が記憶する画像データ及び前記画像取得手段が取得した画像データに基づき、該画像データの取得時点における前記物体との距離を算出する距離算出手段とを備えることにより、前記画像取得手段が取得した画像データの２つのフィールド夫々に基づき、各フィールドの取得時点における前記物体との距離を算出することができ、この算出した各フィールドの取得時点における前記物体との距離及び各フィールドの取得時刻の相違に基づき、この各フィールドの取得時間差における前記物体との相対速度を算出することができ、夫々算出した前記物体との距離及び相対速度に基づき、前記物体との衝突を予測する衝突予測装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る衝突予測装置は、前後方向に位置する物体との衝突を予測する衝突予測装置において、前記物体は、長手方向を鉛直方向に一致させて配置された２つの発光部を、水平方向に所定距離を隔てて有しており、前記発光部が発光するタイミングで画像を取得するインターレース方式の画像取得手段と、該画像取得手段が所定距離を隔てた前記物体を撮像して取得した画像データを記憶する記憶部と、前記画像取得手段が取得した画像データをなす２つのフィールド夫々の中の前記２つの発光部間の距離と、前記記憶部が記憶している画像データ中の前記２つの発光部間の距離とに基づき、前記２つのフィールドの取得時点における前記物体との距離を算出する距離算出手段と、該距離算出手段が算出した前記２つのフィールドの取得時点における前記物体との距離及び前記２つのフィールドの取得時間差に基づき、前記物体との相対速度を算出する速度算出手段と、前記画像取得手段が取得した画像データ中の前記発光部のそれぞれの長手方向の長さの差に基づき、前記画像データの取得時点における前記物体の移動方向を検出する手段と、前記距離算出手段が算出した前記物体との距離、前記速度算出手段が算出した前記物体との相対速度及び検出された前記物体の移動方向に基づき、前記物体との衝突を予測する予測手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明による場合は、インターレース方式の画像取得手段を備えることにより、該画像取得手段が取得した１つの画像データは、取得時刻が異なる２つのフィールドにより構成される。画像取得手段は、長手方向を鉛直方向に一致させて配置された２つの発光部を、水平方向に所定距離を隔てて有する物体を、前記発光部が発光するタイミングで撮像する。また、前記画像取得手段は、前後方向に所定距離を隔てた物体を撮像して取得した画像データを記憶する記憶部と、前記画像取得手段が取得した画像データ中の前記２つの発光部間の距離及び前記記憶部が記憶している画像データ中の前記２つの発光部間の距離に基づき、前記画像データの２つのフィールドの取得時点における前記物体との距離を算出する距離算出手段とを備えることにより、前記画像取得手段が取得した画像データの２つのフィールドの取得時点における前記物体との距離を算出することができる。更に、算出した各フィールドの取得時点における前記物体との距離及び各フィールドの取得時刻の相違に基づき、この各フィールドの取得時間差における前記物体との相対速度を算出することができる。また、画像取得手段が取得した画像データ中の前記発光部のそれぞれの長手方向の長さの差に基づき、前記画像データの取得時点における前記物体の移動方向を検出することができる。従って、上述のように算出した前記物体との距離、相対速度及び前記物体の移動方向に基づき、前記物体との衝突を予測することができる。また、インターレース方式の画像取得手段により取得した画像データの各フィールドに基づき算出した物体との距離、相対速度及び物体の移動方向により、前記物体との衝突予測処理を行うことにより、瞬時に物体との衝突を予測する衝突予測装置を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、本発明に係る物体認識装置についてその実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明に係る物体認識装置の構成を示すブロック図である。図において１は本発明に係る物体認識装置を示しており、この物体認識装置１は、２つの面発光部１１ａ，１１ｂを所定の間隔を隔てて夫々発光面を対向させて配置してあり、この面発光部１１ａ，１１ｂは夫々上部又は下部に、画像取得部１０ａ，１０ｂを備えている。本実施の形態に係る物体認識装置１では、面発光部１１ａの上部に画像取得部１０ｂを、面発光部１１ｂの下部に画像取得部１０ａを夫々備えてある。
物体認識装置１は、画像取得部１０ａ，１０ｂ及び面発光部１１ａ，１１ｂに夫々接続してある処理部１２を備えており、処理部１２は、制御部１３，画像メモリ１４，ＲＯＭ１５，ＲＡＭ１６，インタフェース１７等により構成されている。
【００２０】
制御部１３は、具体的にはＣＰＵで構成されており、バスを介して処理部１２の上述したハードウェア各部と、更にインタフェース１７を介して画像取得部１０ａ，１０ｂ及び面発光部１１ａ，１１ｂとに接続されており、それらを制御すると共に、ＲＯＭ１５に格納されたコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実現する。
画像取得部１０ａ，１０ｂは、例えば、インターレース方式の２次元型ＣＣＤ(Charge Coupled Device) を利用した撮像装置で構成されており、所定時間（１６．６６…ｍｓｅｃ）毎に画像データを取得し、所定のタイミング（１６．６６…ｍｓｅｃ毎）で、取得した画像データの偶数行目の各画素による画像データ（以下、偶数フィールドという）又は奇数行目の各画素による画像データ（以下、奇数フィールドという）を交互にインタフェース１７を介して処理部１２の画像メモリ１４に記憶させる。尚、画像取得部１０ａ，１０ｂが取得する１つの画像データは、１つの偶数フィールドと、その直後（１６．６６…ｍｓｅｃ後）に取得された奇数フィールドとにより構成されている。
【００２１】
面発光部１１ａ，１１ｂは、例えば、複数のＬＥＤ(Light Emitting Diode)を配置したＬＥＤアレイにより構成されており、制御部１３のインタフェース１７を介した制御により画像取得部１０ａ，１０ｂの画像取得のタイミングに同期して、各ＬＥＤの点灯と消灯とを繰り返す。
画像メモリ１４は、ＤＲＡＭ等で構成され、画像取得部１０ａ，１０ｂにより取得した画像データを蓄積する。
ＲＯＭ１５は、本発明の物体認識装置１の動作に必要な種々のソフトウェアのプログラムを予め格納している。ＲＡＭ１６は、ＳＲＡＭ又はフラッシュメモリ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。
【００２２】
面発光部１１ａ及び画像取得部１０ａと、面発光部１１ｂ及び画像取得部１０ｂとは夫々対をなしており、画像取得部１０ａは面発光部１１ａの略中央に対向し、画像取得部１０ｂは面発光部１１ｂの略中央に対向している。また、面発光部１１ａは画像取得部１０ａの画像データを取得するタイミングに同期して点灯又は消灯し、面発光部１１ｂは画像取得部１０ｂの画像データを取得するタイミングに同期して点灯又は消灯する。即ち、画像取得部１０ａは面発光部１１ａの点灯時及び消灯時に画像データを取得し、画像取得部１０ｂは面発光部１１ｂの点灯時及び消灯時に画像データを取得する。
これにより、図中に破線により区切られた領域Ａは、画像取得部１０ａ及び面発光部１１ａにより物体認識処理が行われ、領域Ｂは、画像取得部１０ｂ及び面発光部１１ｂにより物体認識処理が行われ、２つの面発光部１１ａ，１１ｂを隔てた全領域において物体認識処理が可能である。
【００２３】
以下に、上述した構成の物体認識装置１による物体認識処理について説明する。図２は本発明に係る物体認識装置１による物体認識処理手順を示すフローチャートである。尚、図１に示すように、本実施の形態において認識すべき物体１８は領域Ｂ内に存在しており、以下の物体認識処理については、画像取得部１０ｂ及び面発光部１１ｂによるものとする。
【００２４】
また、本実施の形態では、面発光部１１ｂは、画像取得部１０ｂの画像データを取得するタイミングに同期して点灯又は消灯を行っており、画像取得部１０ｂは、面発光部１１ｂの点灯時に取得した画像データの偶数フィールドと、その直後の消灯時に取得した画像データの奇数フィールドとにより１つの画像データとしている。これにより、偶数フィールドの各画素値と奇数フィールドの各画素値とは、面発光部１１ｂを示す画素において値が反転しており、この２つのフィールドの全ての画素値を比較した場合、少なくとも面発光部１１ｂを示す画素は、異なる値を有する画素として計数することができる。そこで、この面発光部１１ｂを示す画素数を所定閾値としておき、予めＲＡＭ１６に記憶しておくことにより、偶数フィールド及び奇数フィールドの隣合う各画素について、異なる値を有する画素数を計数し、この画素数が所定閾値以上の値を有する場合に、物体１８が領域Ｂ内に存在すると決定することができる。
このように、面発光部１１ｂの点灯時に取得した画像データの偶数フィールドと、消灯時に取得した画像データの奇数フィールドとによる画像データに基づき処理を行うことにより、外乱光の影響が少なく、より精度の良い物体認識処理を可能とする。
【００２５】
本発明に係る物体認識装置１において、制御部１３は、所定のタイミングにて面発光部１１ｂを点灯及び消灯させ、画像取得部１０ｂにより画像データを取得させて画像メモリ１４に記憶する（Ｓ１）。
図３は画像取得部１０ｂが取得した画像データの一例を示す図であり、図３（ａ）は偶数フィールドを、図３（ｂ）は奇数フィールドを夫々示している。図においては、便宜上各画素を白又は黒の２値データとして表現しているが、中間調画像データ及びカラー画像データであってもよい。
また、取得した画像データはＹ行×Ｘ列の画素からなり、各フィールドはＹ／２行×Ｘ列の画素からなる画像データで表現され、偶数フィールドは０行目，２行目…Ｙ−１行目の各画素により、奇数フィールドは１行目，３行目…Ｙ行目の各画素により夫々構成されている。
【００２６】
制御部１３は、ｙカウンタ及びｓカウンタの各値を夫々０に設定し（Ｓ２）、更にｘカウンタの値を０に設定する（Ｓ３）。
また制御部１３は、画像メモリ１４に記憶してある画像データの偶数フィールドのｙ行ｘ列（０行０列）目の画素値と、奇数フィールドのｙ＋１行ｘ列（１行０列）目の画素値とが同一であるか否かを判断し（Ｓ４）、同一でないと判断した場合、ｓカウンタに１を加算する（Ｓ５）。
次に制御部１３は、ｘカウンタの値がＸよりも小さいか否かを判断し（Ｓ６）、Ｘよりも小さいと判断した場合、ｘカウンタに１を加算し（Ｓ７）、ステップＳ４の処理に戻る。ステップＳ４において、制御部１３は、偶数フィールドのｙ行ｘ列（０行１列）目の画素値と、奇数フィールドのｙ＋１行ｘ列（１行１列）目の画素値とが同一であるか否かを判断し（Ｓ４）、同一でないと判断した場合、ｓカウンタに１を加算する（Ｓ５）。
【００２７】
このように制御部１３は、ｘカウンタの値がＸ以上であると判断するまで、ステップＳ４からステップＳ７までの処理を繰り返し、偶数フィールドのｙ行（０行）目の各画素値と、奇数フィールドのｙ＋１行（１行）目の各画素値とを比較し、異なる画素値を有する画素数を計数する。
ステップＳ６において、ｘカウンタがＸ以上であると判断した場合、即ち、偶数フィールドのｙ行（０行）目の各画素値と、奇数フィールドのｙ＋１行（１行）目の各画素値との比較が全て終了した場合、制御部１３は、ｙカウンタの値がＹ−１よりも小さいか否かを判断する（Ｓ８）。ｙカウンタの値がＹ−１よりも小さいと判断した場合、制御部１３は、ｙカウンタに２を加算し（Ｓ９）、ステップＳ３の処理に戻る。
【００２８】
ステップＳ３において、制御部１３は、ｘカウンタを０に再設定し（Ｓ３）、偶数フィールドのｙ行ｘ列（２行０列）目の画素値と、奇数フィールドのｙ＋１行ｘ列（３行０列）目の画素値とが同一であるか否かを判断し（Ｓ４）、同一でないと判断した場合、ｓカウンタに１を加算する（Ｓ５）。
次に制御部１３は、ｘカウンタの値がＸよりも小さいか否かを判断し（Ｓ６）、Ｘよりも小さいと判断した場合、ｘカウンタに１を加算し（Ｓ７）、更にステップＳ４において、偶数フィールドのｙ行ｘ列（２行１列）目の画素値と、奇数フィールドのｙ＋１行ｘ列（３行１列）目の画素値とが同一であるか否かを判断する（Ｓ４）。
【００２９】
このように制御部１３は、ｙカウンタの値がＹ−１以上であると判断するまで、ステップＳ３からステップＳ９までの処理を繰り返し、画像データを構成する偶数フィールドの各画素値と、奇数フィールドの各画素値とを比較し、異なる画素値を有する全ての画素数を計数する。
ステップＳ８において、ｙカウンタがＹ−１以上であると判断した場合、即ち、偶数フィールドの全ての画素値と、奇数フィールドの全ての画素値との比較が終了した場合、制御部１３は、ｓカウンタの値が所定閾値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１０）。ｓカウンタの値が所定閾値よりも大きいと判断した場合、制御部１３は、物体１８を領域Ｂ内にて認識した事を報知する（Ｓ１１）。尚、発光器による点灯，報知音の発生等により報知する構成としてもよい。
【００３０】
上述した物体認識装置１では、インターレース方式の画像取得部１０ａ，１０ｂを用いることにより、取得時刻が異なる偶数フィールドと奇数フィールドとからなる画像データを取得することができ、取得した１つの画像データに基づき瞬時に物体を認識することができる。
また、画像取得部１０ａ，１０ｂの画像データを取得するタイミングに同期して、面発光部１１ａ，１１ｂを点灯又は消灯させ、面発光部１１ｂの点灯時に取得した偶数フィールドと、消灯時に取得した奇数フィールドとによる画像データに基づき処理を行うことにより、外乱光の影響が少なく、より精度の良い物体認識処理を実現することができる。
【００３１】
上述した実施の形態では、面発光部１１ａ，１１ｂ間の領域を領域Ａ，Ｂにより分割し、画像取得部１０ａ及び面発光部１１ａにより領域Ａ内の物体認識処理を、画像取得部１０ｂ及び面発光部１１ｂにより領域Ｂ内の物体認識処理を行っているが、ミラーを備えて全方位の撮像が可能な画像取得部により画像データを取得する構成としてもよく、このような画像取得部を用いた場合、１つの画像取得部により所定の領域内の物体認識処理を実現することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
以下に、本発明に係る速度検出装置についてその実施の形態に基づいて説明する。図４は本発明に係る速度検出装置の構成を示すブロック図である。図において２は本発明に係る速度検出装置を示しており、この速度検出装置２は、画像取得部１０と、この画像取得部１０に接続してある処理部１２とを備えている。
処理部１２は、制御部１３，画像メモリ１４，ＲＯＭ１５，ＲＡＭ１６，インタフェース１７等により構成されており、これらのハードウェア各部を備えた処理部１２は、実施の形態１の構成と同様であるので同一符号を付して、説明を省略する。また、画像取得部１０も、実施の形態１における画像取得部１０ａ，１０ｂの構成と同様であり、所定のタイミングで取得した画像データの偶数フィールドと、その直後（１６．６６…ｍｓｅｃ後）に取得された奇数フィールドとにより構成される画像データをインタフェース１７を介して処理部１２の画像メモリ１４に記憶させる。
【００３３】
以下に、上述した構成の速度検出装置２による物体１９の移動速度検出処理について説明する。図５及び図６は速度検出装置２による速度検出処理手順を示すフローチャートである。
尚、本実施の形態では、取得した画像データに含まれる物体１９のエッジ部分がより垂直である箇所を決定し、決定した箇所にて偶数フィールドと奇数フィールドとの各画素を比較して物体１９の移動距離を算出する。これにより、物体１９の移動距離が少ない場合であっても、より精度良く物体１９の移動距離を算出することができる。
【００３４】
本発明に係る速度検出装置２において、制御部１３は、Ｓｍｉｎを１５としてＲＡＭ１６に記憶し（Ｓ２１）、所定のタイミングにて画像取得部１０により画像データを取得させて画像メモリ１４に記憶する（Ｓ２２）。尚、本実施の形態における検出対象である物体１９は、図４に矢符にて示すように、画像取得部１０の対向方向に対して垂直方向に移動するものとする。
図７は画像取得部１０が取得した画像データの一例を示す図であり、図７（ａ）は１６行×１６列の画素からなる画像データを、図７（ｂ）は画像データ中の８行×１６列の画素からなる偶数フィールドを、図７（ｃ）は画像データ中の８行×１６列の画素からなる奇数フィールドを夫々示している。図においては、便宜上画像データを１６×１６画素により表現し、また各画素を白又は黒の２値データとして表現しているが、中間調画像データ及びカラー画像データであってもよい。
【００３５】
制御部１３は、ｙカウンタの値を０に設定し（Ｓ２３）、更にｘカウンタ及びｓカウンタの各値を０に設定する（Ｓ２４）。
制御部１３は、画像メモリ１４に記憶してある画像データの偶数フィールドについて、ｙ行ｘ列（０行０列）目の画素値と、ｙ＋２行ｘ列（２行０列）目の画素値とが同一であるか否かを判断し（Ｓ２５）、同一でないと判断した場合、ｓカウンタに１を加算する（Ｓ２６）。
次に制御部１３は、ｘカウンタの値が１５よりも小さいか否かを判断し（Ｓ２７）、１５よりも小さいと判断した場合、ｘカウンタに１を加算し（Ｓ２８）、ステップＳ２５の処理に戻る。ステップＳ２５において、制御部１３は、偶数フィールドのｙ行ｘ列（０行１列）目の画素値と、ｙ＋２行ｘ列（２行１列）目の画素値とが同一であるか否かを判断し（Ｓ２５）、同一でないと判断した場合、ｓカウンタに１を加算する（Ｓ２６）。
【００３６】
このように制御部１３は、ｘカウンタの値が１５以上であると判断するまで、ステップＳ２５からステップＳ２８までの処理を繰り返し、偶数フィールドについて、ｙ行（０行）目の各画素値とｙ＋２行（２行）目の各画素値とを比較して、ｙ行（０行）目とｙ＋２行（２行）との隣合う各画素が異なる画素値を有する画素数を計数する。
ステップＳ２７において、ｘカウンタが１５以上であると判断した場合、即ち、偶数フィールドのｙ行（０行）目の各画素値とｙ＋２行（２行）目の各画素値との比較が全て終了した場合、制御部１３は、ｓカウンタの値がＲＡＭ１６に記憶してあるＳｍｉｎよりも小さいか否かを判断する（Ｓ２９）。ｓカウンタの値がＳｍｉｎよりも小さいと判断した場合、制御部１３は、ｓカウンタの値をＳｍｉｎとしてＲＡＭ１６に記憶し（Ｓ３０）、またこのときのｙカウンタの値をＹｓとしてＲＡＭ１６に記憶する（Ｓ３１）。
【００３７】
制御部１３は、ｙカウンタの値が１２よりも小さいか否かを判断し（Ｓ３２）、１２よりも小さいと判断した場合、ｙカウンタに２を加算し（Ｓ３３）、ステップＳ２４の処理に戻る。ステップＳ２４において、制御部１３は、ｘカウンタ及びｓカウンタの各値を０に再設定し（Ｓ２４）、偶数フィールドについて、ｙ行ｘ列（２行０列）目の画素値と、ｙ＋２行ｘ列（４行０列）目の画素値とが同一であるか否かを判断し（Ｓ２５）、同一でないと判断した場合、ｓカウンタに１を加算する（Ｓ２６）。
次に制御部１３は、ｘカウンタの値が１５よりも小さいか否かを判断し（Ｓ２７）、Ｘよりも小さいと判断した場合、ｘカウンタに１を加算し（Ｓ２８）、更にステップＳ２５において、偶数フィールドのｙ行ｘ列（２行１列）目の画素値と、ｙ＋２行ｘ列（４行１列）目の画素値とが同一であるか否かを判断する（Ｓ２５）。
【００３８】
このように制御部１３は、ｙカウンタの値が１２以上であると判断するまで、ステップＳ２４からステップＳ３３までの処理を繰り返し、画像データを構成する偶数フィールドの隣合う行について、隣合う各画素値を比較し、異なる画素値を有する全ての画素数を計数する。
ステップＳ３２において、ｙカウンタが１２以上であると判断した場合、即ち、偶数フィールドの隣合う行について隣合う各画素値の比較が全て終了した場合、Ｓｍｉｎの値は、偶数フィールドのＹｓ行目とＹｓ＋２行目との隣合う各画素について異なる値を有する画素数を示しており、この偶数フィールドにおいてはＹｓ行目とＹｓ＋２行目との各画素値の差異が最も少ないことを示している。即ち、Ｙｓ行目とＹｓ＋２行目とにより表現する物体１９のエッジ部分はより垂直であり、画像データの偶数フィールドのＹｓ行目と、奇数フィールドのＹｓ＋１行目とを比較することにより、物体１９の移動距離をより精度良く算出することができる。
本実施の形態においては、４行目と６行目とが最も差異の少ない行であると決定されるため、偶数フィールドの４行目の各画素と、奇数フィールドの５行目の各画素とを比較することにより、物体１９の移動距離を算出する。
【００３９】
制御部１３は、画像メモリ１４に記憶してある画像データの偶数フィールドのＹｓ行（４行）目の各画素を抽出し（Ｓ３４）、奇数フィールドのＹｓ＋１行（５行）目の各画素を抽出する（Ｓ３５）。図８は速度検出装置２による速度検出処理を説明するための図であり、図８（ａ）は偶数フィールドのＹｓ行目を、図８（ｂ）は奇数フィールドのＹｓ＋１行目を夫々示している。
次に制御部１３は、夫々抽出したＹｓ行目とＹｓ＋１行目との差異データを算出する（Ｓ３６）。図８（ｃ）は差異データを示す図であり、制御部１３は、この差異データから物体１９の移動距離を算出する（Ｓ３７）。制御部１３は予め１画素分が示す距離を記憶しており、差異データが示す画素分に基づき移動距離を算出することができる。図８（ｃ）においては、物体１９は２画素分の距離を移動しており、１画素分が実際の距離で１．６７ｍｍであるとした場合、物体１９の移動距離は３．３４ｍｍであると算出することができる。
【００４０】
この算出された移動距離は、インターレース方式の画像取得部１０による偶数フィールド及び奇数フィールドの取得時刻の相違（１６．６６…ｍｓｅｃ）によるものであり、制御部１３は、この取得時刻の相違に基づき物体１９の移動速度を算出する（Ｓ３８）。上述の場合では、移動距離／取得時刻の差＝３．３４ｍｍ／１６．６６ｍｓｅｃ≒０．２ｍｍ／ｍｓであると物体１９の移動速度を算出することができる。
【００４１】
上述した速度検出装置２では、インターレース方式の画像取得部１０を用いることにより、取得時刻が異なる偶数フィールドと奇数フィールドとからなる画像データを取得することができ、取得した１つの画像データに基づき瞬時に物体１９の移動距離及び移動速度を算出することができる。
また、画像データに含まれる物体１９のエッジ部分がより垂直に表示されている箇所を決定し、この箇所にて偶数フィールドと奇数フィールドとの各画素を比較することにより、物体１９の移動距離が少ない場合であっても、より精度良く物体の移動距離を算出することができる。
【００４２】
また、上述した速度検出装置２を、連続して形状が変化する模様等が描かれた床上をこの模様に沿って自動運転する搬送車に搭載することができ、この場合、画像取得部を搬送車の下部の床上の模様を撮像できる位置に配置し、この搬送車の移動に伴い変化する床上の模様を撮像して画像データを取得することにより、この画像データに基づき、当該搬送車の移動速度を算出することができる。
【００４３】
（実施の形態３）
以下に、本発明に係る衝突予測装置についてその実施の形態に基づいて説明する。図９は本発明に係る衝突予測装置を示す模式図、図１０は本発明に係る衝突予測装置の構成を示すブロック図である。図において３は本発明に係る衝突予測装置を示しており、この衝突予測装置３は、天井等に配設されたレール３８に移動可能に取り付けられており、後続車３ａが、先行車３ｂとの距離及び相対速度を逐次算出し、先行車３ｂとの衝突を防止しながら矢符で示す方向に移動している。
衝突予測装置３は、移動方向に対して前方に画像取得部３１及び赤外線送信部３３と、後方に２つの発光部３２，３２及び赤外線受信部３４とを備えている。図９（ｂ）は衝突予測装置３の後方部を示す図であり、衝突予測装置３は２つの発光部３２，３２を赤外線受信部３４を隔てて配置してある。
【００４４】
衝突予測装置３は、上述した画像取得部３１，発光部３２，赤外線送信部３３及び赤外線受信部３４をバスを介して制御する制御部３０を備えており、この制御部３０はバスを介して画像メモリ３５，ＲＯＭ３６，ＲＡＭ３７等とも接続してある。
制御部３０は具体的にはＣＰＵで構成されており、バスを介して上述したハードウェア各部と接続されており、それらを制御すると共に、ＲＯＭ３６に格納されたコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実現する。
【００４５】
画像取得部３１は、例えば、インターレース方式の２次元型ＣＣＤ(Charge Coupled Device) を利用した撮像装置で構成されており、所定時間（１６．６６…ｍｓｅｃ）毎に画像データを取得し、所定のタイミング（１６．６６…ｍｓｅｃ毎）で、所定した画像データの偶数フィールド又は奇数フィールドを交互に画像メモリ３５に記憶させる。尚、画像取得部３１が取得する１つの画像データは、１つの偶数フィールドと、その直後（１６．６６…ｍｓｅｃ後）に取得された奇数フィールドとにより構成されている。
発光部３２は、例えば、複数のＬＥＤ(Light Emitting Diode)を一列に配置したＬＥＤアレイにより構成されており、制御部３０の制御により、赤外線受信部３４が赤外線を受信したタイミングに同期して各ＬＥＤの点灯と消灯とを繰り返す。
【００４６】
赤外線送信部３３は、制御部３０の制御により所定のタイミングで赤外線を先行車に向けて送信し、赤外線受信部３４は、後続車が送信した赤外線を受信し、赤外線を受信した旨を制御部３０に送信する。
画像メモリ３５は、ＤＲＡＭ等で構成され、画像取得部３１により取得した画像データを蓄積する。
ＲＯＭ３６は、本発明の衝突予測装置３の動作に必要な種々のソフトウェアのプログラムを予め格納している。ＲＡＭ３７は、ＳＲＡＭ又はフラッシュメモリ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。
【００４７】
上述した構成の衝突予測装置３において、後続車３ａが、所定のタイミングで赤外線送信部３３ａにより先行車３ｂに向けて赤外線を送信する。先行車３ｂは、後続車３ａからの赤外線を赤外線受信部３４ｂにより受信した場合、所定のタイミングで発光部３２ｂ，３２ｂを点灯させる。
後続車３ａは、赤外線送信部３３ａによる赤外線の送信時刻から所定のタイミングで画像取得部３１ａにより画像データを取得し、この取得した画像データに基づき、先行車３ｂとの距離を算出する。
【００４８】
以下に、上述した構成の衝突予測装置３である後続車３ａによる先行車３ｂとの衝突予測処理について説明する。図１１は本発明に係る衝突予測装置３による衝突予測処理手順を示すフローチャートである。
尚、本実施の形態では、後続車３ａの画像取得部３１ａは、先行車３ｂの発光部３２ｂ，３２ｂの点灯時に取得した偶数フィールドと奇数フィールドとにより１つの画像データとしている。また後続車３ａは、所定距離を隔てた先行車３ｂを撮像して取得した画像データを予めＲＡＭ３７ａに記憶しており、この画像データに基づき、画像取得部３１ａが逐次取得する画像データの取得時点における先行車３ｂとの距離を算出することができる。
【００４９】
本発明に係る衝突予測装置３である後続車３ａにおいて、制御部３０ａは、所定のタイミングにて赤外線送信部３３ａにより先行車３ｂに向けて赤外線を送信する（Ｓ４１）。先行車３ｂは、この赤外線を赤外線受信部３４ｂにより受信し、所定のタイミングにて発光部３２ｂ，３２ｂを発光させる。また、後続車３ａの制御部３０ａは、赤外線送信部３３ａによる赤外線の送信に基づき所定のタイミングで、画像取得部３１ａにより画像データを取得して画像メモリ３５に記憶する（Ｓ４２）。
図１２は画像取得部３１ａが取得した画像データの一例を示す図であり、図１２（ａ）は１６行×１６列の画素からなる画像データを、図１２（ｂ）は画像データ中の８行×１６列の画素からなる偶数フィールドを、図１２（ｃ）は画像データ中の８行×１６列の画素からなる奇数フィールドを夫々示している。図においては、便宜上画像データを１６×１６画素により表現し、また先行車３ｂの発光部３２ｂ，３２ｂを示す各画素は黒データ（斜線）により表現している。
【００５０】
制御部３０ａは、取得した画像データの偶数フィールドについて、先行車３ｂの発光部３２ｂ，３２ｂ間の画素数ｗｅを算出し（Ｓ４３）、算出した画素数ｗｅに基づき、この偶数フィールドを取得した時刻における先行車３ｂとの距離を算出する（Ｓ４４）。
図１３は後続車３ａによる先行車３ｂとの距離算出処理を説明するための図であり、以下に、図１２（ｂ）に示す偶数フィールドに基づく、この偶数フィールドを取得した時刻における先行車３ｂとの距離を算出する算出処理について詳述する。
【００５１】
図１３（ａ）は画像取得部３１ａによる視野角θでの画像データの取得範囲を示しており、図１２（ｂ）に示す偶数フィールドは、画像取得部３１ａからｄｍｍを隔てた地点Ｂにいる先行車３ｂを撮像することにより取得されたものであるとする。図１３（ｂ）で示す偶数フィールドは、画像取得部３１からＤｍｍを隔てた地点Ａにいる先行車３ｂを撮像することにより取得したものであり、制御部３０ａは、この地点Ａまでの距離Ｄｍｍ，この地点Ａでの画像データの取得可能な幅Ｌｍｍ及び取得した画像データの１行中の画素数ｗｆを画像取得部３１ａの特性として予めＲＡＭ３７ａに記憶している。
【００５２】
上述した各データは夫々、Ｌ／Ｄ＝Ｗ／ｄ，ｗ／ｗｆ＝Ｌ／Ｗ（ｗ＝ｗｅ又はｗｏ）の関係があり、これら２式により、ｄ＝Ｄ×ｗｆ／ｗ（ｗ＝ｗｅ又はｗｏ）で表現することができる。
従って、本実施の形態では、ｗｆ画素が１６画素で、ｗｏ画素が１０画素であり、これらの値を上述の式に代入することにより、画像取得部３１ａから地点Ｂまでの距離を算出することができ、この距離が、図１２（ｂ）の偶数フィールドの取得時刻における先行車３ｂとの距離である。
次に制御部３０ａは、取得した画像データの奇数フィールドについて、先行車３ｂの発光部３２ｂ，３２ｂ間の画素数ｗｏを算出し（Ｓ４５）、ステップＳ４４と同様に、算出した画素数ｗｏに基づき、この奇数フィールドを取得した時刻における先行車３ｂとの距離を算出する（Ｓ４６）。
【００５３】
制御部３０ａは、上述したように夫々算出した偶数フィールドの取得時刻における先行車３ｂとの距離と、奇数フィールドの取得時刻における先行車３ｂとの距離との差を算出して（Ｓ４７）、ＲＡＭ３７ａに記憶する。この偶数フィールドの取得時刻及び奇数フィールドの取得時刻における先行車３ｂとの距離の差は、インターレース方式の画像取得部３１による偶数フィールド及び奇数フィールドの取得時刻の相違（１６．６６…ｍｓｅｃ）によるものであり、制御部３０ａは、この取得時刻の相違に基づき先行車３ｂとの相対速度を算出する（Ｓ４８）。そして、制御部３０ａは、上述のように画像データの各フィールドに基づき算出した物体との距離、相対速度及び物体の移動方向により、前記物体との衝突予測処理を行うことにより、瞬時に物体との衝突を予測する。
【００５４】
上述した衝突予測装置３では、インターレース方式の画像取得部１０を用いることにより、取得時刻が異なる偶数フィールドと奇数フィールドとからなる画像データを取得することができ、取得した１つの画像データに基づき、瞬時に先行車３ｂとの距離及び相対速度を算出することができる。
【００５５】
上述した実施の形態３では、後続車３ａの画像取得部３１ａが取得した画像データの各フィールドにおいて、先行車３ｂの発光部３２ｂ，３２ｂ間の画素数に基づき、先行車３ｂとの距離を算出しているが、先行車３ｂの後方にＸ字状の発光部を備え、取得した画像データにおける発光体の形状に基づき、先行車３ｂとの距離を算出する構成としてもよい。
また、後続車３ａの画像取得部３１ａが取得する画像データに含まれる先行車３ｂの発光部３２ｂ，３２ｂの垂直方向の長さは、先行車３ｂとの距離により変化するため、この発光部３２ｂ，３２ｂの垂直方向の長さに基づき、先行車３ｂとの距離を算出する構成としてもよく、このように先行車３ｂとの距離を算出する場合、レール３８の曲線部分においても精度良く先行車３ｂとの距離を算出することができる。
【００５６】
図１４及び図１５は画像取得部３１が取得した画像データを示す図であり、図１４（ａ）は近くにいる先行車３ｂがレール３８の曲線部分を少し曲がったときに取得した画像データを、図１４（ｂ）は遠くにいる先行車３ｂがレール３８の曲線部分を少し曲がったときに取得した画像データを、図１５（ａ）は近くにいる先行車３ｂがレール３８の曲線部分をたくさん曲がったときに取得した画像データを、図１５（ｂ）は遠くにいる先行車３ｂがレール３８の曲線部分をたくさん曲がったときに取得した画像データを夫々示している。
【００５７】
図に示すように、取得した画像データに含まれる先行車３ｂの発光部３２ｂ，３２ｂの垂直方向の画素数に基づき先行車３ｂとの距離を算出することができ、先行車３ｂから所定距離まで近づいた場合、上述した実施の形態３における先行車３ｂとの距離算出処理を行うことにより、効率よく先行車３ｂとの距離及び相対速度を算出することができる。
また、取得した画像データに含まれる先行車３ｂの２つの発光部３２ｂ，３２ｂ夫々の垂直方向の画素数の相違に基づき、先行車３ｂがレール３８の曲線部分を移動していることを検出することができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明による場合は、インターレース方式の画像取得手段を備えることにより、該画像取得手段が取得した１つの画像データは、取得時刻が異なる２つのフィールドにより構成される。また、前記画像取得手段が、前後方向に所定距離を隔てた物体を撮像して取得した画像データを記憶する記憶部と、該記憶部が記憶する画像データに基づき、前記画像取得手段が取得した画像データから、該画像データの取得時点における前記物体との距離を算出する距離算出手段とを備えることにより、前記画像取得手段が取得した画像データの２つのフィールド夫々から、各フィールドの取得時点における前記物体との距離を算出することができる。更に、算出した各フィールドの取得時点における前記物体との距離及び各フィールドの取得時刻の相違に基づき、この各フィールドの取得時間差における前記物体との相対速度を算出することができる。従って、上述のように算出した前記物体との距離及び相対速度に基づき、前記物体との衝突を予測することができる。また、インターレース方式の画像取得手段により取得した画像データの各フィールドに基づき算出した物体との距離及び相対速度により、前記物体との衝突予測処理を行うことにより、瞬時に物体との衝突を予測する衝突予測装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る物体認識装置の構成を示すブロック図である。
【図２】物体認識装置による物体認識処理手順を示すフローチャートである。
【図３】画像取得部が取得した画像データの一例を示す図である。
【図４】本発明に係る速度検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】速度検出装置による速度検出処理手順を示すフローチャートである。
【図６】速度検出装置による速度検出処理手順を示すフローチャートである。
【図７】画像取得部が取得した画像データの一例を示す図である。
【図８】速度検出装置による速度検出処理を説明するための図である。
【図９】本発明に係る衝突予測装置を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る衝突予測装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】衝突予測装置による衝突予測処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】画像取得部が取得した画像データの一例を示す図である。
【図１３】後続車による先行車との距離算出処理を説明するための図である。
【図１４】画像取得部が取得した画像データを示す図である。
【図１５】画像取得部が取得した画像データを示す図である。
【図１６】従来の物体認識装置を示す概略図である。
【図１７】物体との距離検出手段を備えた従来の衝突予測装置を示す概略図である。
【図１８】従来の速度検出装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１  物体認識装置
２  速度検出装置
３  衝突予測装置
１０，１０ａ，１０ｂ，３１  画像取得部
【図１】
0004030768.tif 000002
【図２】
0004030768.tif 000003
【図３】
0004030768.tif 000004
【図４】
0004030768.tif 000005
【図５】
0004030768.tif 000006
【図６】
0004030768.tif 000007
【図７】
0004030768.tif 000008
【図８】
0004030768.tif 000009
【図９】
0004030768.tif 000010
【図１０】
0004030768.tif 000011
【図１１】
0004030768.tif 000012
【図１２】
0004030768.tif 000013
【図１３】
0004030768.tif 000014
【図１４】
0004030768.tif 000015
【図１５】
0004030768.tif 000016
【図１６】
0004030768.tif 000017
【図１７】
0004030768.tif 000018
【図１８】
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