(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路を走行する前方車両の距離を測定する画像測距装置において、
三角測量により前方車両との距離を測定するために前方車両の画像を入力する２つのカメラと、
取得した前記前方車両の画像の各々に検索領域を設定し、該検索領域内で認識された該前方車両の垂直部分において、該前方車両の標点に対応する観測点を同定する観測検索部と、
前記前方車両の画像における前記観測点の座標値に基づいて該前方車両の標点までの距離、道路から標点の高さを求める距離・高さ算出部と、
前記距離・高さ算出部により得られた同一の前方車両の標点の高さが前記垂直部分に係る高さ方向の第１範囲にあれば、その時の距離を最終的な距離とし、該標点の高さが第１範囲になければ第１範囲になるまで新たな標点の設定を繰り返す高さ判断部とを有することを特徴とする画像測距装置。
【請求項２】
前記高さ判断部が、前記距離・高さ算出部により得られた前記標点の高さが前記第１範囲にあると判断した場合に、前記観測検索部は、前記検索領域内で認識された前記垂直部分において前記標点に関連して水平方向に複数の標点を設定し、該複数の標点に対応する複数の観測点を求め、
前記距離・高さ算出部は、前記複数の観測点に基づいて前記複数の標点までの距離及び道路から該複数の標点の各々までの高さを求め、
前記高さ判断部は、求めた前記複数の標点の高さのうち最高値を示した前記観測点に対応して得られた前記距離を前記前方車両の標点までの距離とすることを特徴とする請求項１に記載の画像測距装置。
【請求項３】
前記高さ判断部は、前記複数の標点の高さから求められた平均値を基準値とし、該基準値から前記第１範囲より狭い第２範囲を設定し、該第２範囲内にある複数の標点の高さのうち最高値を示した前記観測点に対応して得られた前記距離を前記前方車両の標点までの距離とすることを特徴とする請求項２に記載の画像測距装置。
【請求項４】
前記高さ判断部は、前記第１範囲の中央値を前記基準値とすることを特徴とする、請求項３に記載の画像測距装置。
【請求項５】
前記第２範囲は複数の前記標点の高さの標準偏差とすることを特徴とする、請求項３に記載の画像測距装置。
【請求項６】
前記第１範囲は前方車両の上部から認識された垂直部分の範囲及び該前方車両の下部から認識された垂直部分の範囲のいずれかとすることを特徴とする、請求項１に記載の画像測距装置。
【請求項７】
前記高さ判断部は時系列的に第１範囲にある前記標点高さを複数記憶し、複数の前記標点の高さの基準値を求め、該基準値に最も近い標点の高さに対応した前記観測点に対する距離を前記前方車両の標点までの距離とすることを特徴とする、請求項１に記載の画像測距装置。
【請求項８】
前記高さ判断部は前記基準値を時系列的な複数の前記標点の高さの平均値とすることを特徴とする、請求項７に記載の画像測距装置。
【請求項９】
前記高さ判断部は前記基準値から前記第１範囲を狭めた第２範囲にある標点の高さのうち最高値の標点の高さに対する距離を最終的な距離とすることを特徴とする、請求項８に記載の画像測距装置。
【請求項１０】
前記高さ判断部は前記基準値から前記第１範囲を狭めた第２範囲にある標点の高さの平均値に対する距離を最終的な距離とすることを特徴とする、請求項８に記載の画像測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は三角測量により前方車両との距離を測定する画像測距装置に関し、特に、車両の振動、他の物体から頻繁に入射する反射光、ピクセルの濃度検出のバラツキに起因して測定される距離のバラツキを小さくする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記画像測距装置には一定間隔に配置された２つのＣＣＤ（電荷結合素子）カメラが用いられ、前方車両との距離は三角測量の原理（ステレオ法）を用いることにより測定される。これらの２つのＣＣＤカメラには前方車両の後方からの太陽光の反射波が入力され、前方車両において測定されるべき標点は２つのカメラの観測面上の各像の観測点として検出される。これらの双方の観測点の座標から標点までの距離が求められる。
【０００３】
なお、車両が乗用車の場合には、その後方から見た形状は、最後部のナンバプレートの付近ではほぼ垂直部分となっており、この垂直部分から前方に向かって平坦になってリアウインドで匂配が急になっているものが多い。車両がトラックの場合には、最後部の荷台の囲い板に垂直部分があり、この垂直部分から前方に向かって平坦で運転室で垂直部分となっている。
【０００４】
車両が走行する道路には、種々の表示が描かれており、さらに、道路の歪みの模様等がある。これらの表示、模様等が画像測距装置により、車両の画像と誤判断され標点に対応する観測点が設定されると、正しい距離が得られない。このため、道路から一定の高さ以上に位置するように標点に対応する観測点が画像上に設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記画像測距装置では、２つのＣＣＤカメラの製造時のバラツキがあるため、同一の標点に対して測定される距離にバラツキが発生するという問題がある。
上記画像測距装置では、さらに、２つのＣＣＤカメラのうち一方にだけ車両以外の他の物体から反射される光が一時的に入力される場合がある。これにより、この一方のＣＣＤカメラの観測面上の観測点が一時的にずれこれに伴って前方車両との距離にずれが発生する。他の物体からの反射光の入力の頻度が高いと、前方車両との距離にバラツキが発生するという問題がある。
【０００６】
さらに、道路には凹凸があり、車両にはこの道路の凹凸に起因して上下方向に振動が発生する。画像測距装置を搭載している自車と距離が測定される前方車両との振動は異なっている。したがって、振動に伴って、２つのＣＣＤカメラの観測面上で前方車両の後方の画像も上下に振動する。
このため、画像データを取り込む毎に、画像上の観測点を決定しなければならない。車両は進行方向に一定の長さを有しており、例えば、車両が乗用車の場合には、観測点が最後部のナンバプレートの垂直部分に設定されたり、後方のリアウインドウに設定されると、設定位置により、前方車両の距離測定におおよそ１ｍのバラツキが発生する。車両がトラックの場合には、観測点が最後部の垂直部分に設定されてたり、運転室に設定されると、設定位置により、数ｍのバラツキが発生する。
【０００７】
したがって、本発明は、上記問題点に鑑みて、製造上バラツキ、車両の振動、他の物体からの反射光に起因して測定される距離のバラツキが小さくなる画像測距装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために、道路を走行する前方車両の距離を測定する画像測距装置において、三角測量により前方車両との距離を測定するために前方車両の画像を入力する２つのカメラと、取得した前記前方車両の画像の各々に検索領域を設定し、該検索領域内で認識された該前方車両の垂直部分において、該前方車両の標点に対応する観測点を同定する観測検索部と、前記前方車両の画像における前記観測点の座標値に基づいて該前方車両の標点までの距離、道路から標点の高さを求める距離・高さ算出部と、前記距離・高さ算出部により得られた同一の前方車両の標点の高さが前記垂直部分に係る高さ方向の第１範囲にあれば、その時の距離を最終的な距離とし、該標点の高さが第１範囲になければ第１範囲になるまで新たな標点の設定を繰り返す高さ判断部とを、備えた。
【０００９】
前記高さ判断部が、前記距離・高さ算出部により得られた前記標点の高さが前記第１範囲にあると判断した場合に、前記観測検索部は、前記検索領域内で認識された前記垂直部分において前記標点に関連して水平方向に複数の標点を設定し、該複数の標点に対応する複数の観測点を求め、前記距離・高さ算出部は、前記複数の観測点に基づいて前記複数の標点までの距離及び道路から該複数の標点の各々までの高さを求め、前記高さ判断部は、求めた前記複数の標点の高さのうち最高値を示した前記観測点に対応して得られた前記距離を前記前方車両の標点までの距離とする。
前記高さ判断部は時系列的に第１範囲にある前記標点高さを複数記憶し、複数の前記標点の高さの基準値を求め、該基準値に最も近い標点の高さに対応した前記観測点に対する距離を前記前方車両の標点までの距離とする。
【００１０】
この手段により、製造上のバラツキ、車両の振動、他の物体からの反射光に起因して測定される距離のバラツキが小さくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像測距装置が搭載された車両と前方車両との関係を説明する図である。本図（ａ）、（ｂ）に示すように、車両の前方には画像測距装置１が搭載され、画像測距装置１は、例えば、前方の乗用車又はトラックの後方から反射される光を入力する。
【００１２】
図２は図１の画像測距装置の概略例を説明する図である。本図に示す如く、画像測距装置において、２つのＣＣＤカメラ１１、１２は、車両の前方に一定間隔ｄで一定の高さＨに配置される。
前方車両認識部１３、１４は、各ＣＣＤカメラ１１、１２により得られた画像から前方車両の画像を認識する。ＣＣＤカメラ１１、１２により得られた画像のエッジの特徴に対して、時系列平滑化が行われて、画面面上での変化の大きな物体の映像をぼかし画面上での変化の少ない部分を抽出する処理が行われる。このようにして、前方車両の認識を行って、標点に対する双方の観測点を検索する範囲を、後述するように、限定して処理を簡単化する。
【００１３】
観測検索部１５は、前方車両認識部１３、１４により認識された前方車両の画像に対して設けられた検索領域内において、ＣＣＤカメラ１１、１２の観測面のある大きさの範囲の画素の濃度値が相互に一致する範囲を、後述するように、検索して、一致する場合に、一致する範囲の中心座標を標点に対応する双方の観測点とする。
【００１４】
距離算出部１６は、観測検索部１５で得られた観測点の座標（ｘ，ｚ）により、標点までの距離Ｌを、後述するように、求める。
高さ算出部１７は、観測検索部１５で得られた観測点の座標（ｘ，ｚ）と距離算出部１６で得られる標点までの距離とに基づいて標点の高さｈを、後述するように、求める。
【００１５】
高さ判断部１８は、高さｈが、以下に示すように、一定の範囲にあるかを判断する。
ｈ0 ≦ｈ≦ｈ1 
標点の高さがこの範囲になければ、観測点検索部１５により観測点をｚ方向に設定し直して、距離算出部１６を経由して、高さ算出部１７で高さを求める。上記式を満足するまで、上記処理が繰り返される。
【００１６】
上記式を満足すれば、距離算出部１６により得られた最終的な距離が出力される。
図３は前方車両認識部１３、１４により認識された前方車両の検索範囲例を説明する図である。本図に示すように、画像測距装置を搭載する車両の白線内に前方車両が認識される。前方車両の後方にはエッジが数多く集まって現れるので、エッジの分布状態から前方車両と認識される。このエッジの集まりを囲むように、検索領域が設定される。
【００１７】
図４は観測検索部１５により標点に対する双方の観測点の検索を説明する例を示す図である。本図（１）の（ａ）、（ｂ）に示す如く、ＣＣＤカメラ１１、１２の各検索領域に、濃度値検索範囲Ａ、Ｂが設定される。
本図（２）の（ａ）、（ｂ）に示す如く、各濃度値検索範囲Ａ、Ｂは、例えば、大きさ８×８ピクセルの範囲であり、一方のある濃度値検索範囲Ａを固定して各ピクセルの濃度、Ａ11、Ａ12、…Ａ88に対して、他方の濃度値検索範囲Ｂのピクセルの濃度、Ｂ11、Ｂ12、…Ｂ88とする。双方の濃度値検索範囲の濃度値について、下記式によりΔを求め、
Δ＝｜Ａ11−Ｂ11｜＋｜Ａ12−Ｂ12｜＋…＋｜Ａ88−Ｂ88｜
他方の濃度値検索範囲Ｂを逐次変えて、Δが最小になる場合に、双方の濃度検索範囲の位置が標点に対する双方の観測点の位置ＡP 、ＢP として求められる。このΔには２つのＣＣＤカメラ１１、１２の製造上バラツキが含まれる。すなわち、ＣＣＤカメラ１１、１２でのピクセルの濃度検出のバラツキが含まれている。
【００１８】
図５は距離算出部１６、高さ算出部１７における距離算出処理例、高さ算出処理例を説明する図である。本図に示す如く、ＣＣＤカメラ１１、１２の凸レンズａ、ｂが距離ｄ離れ各軸が平行になるように配置されている。凸レンズａ、ｂの軸に垂直に且つ凸レンズａ、ｂの後方に焦点距離ｆだけ離れた位置に観測面が設けられる。凸レンズａ、ｂを結ぶ直線をｘ軸として、凸レンズａの軸線をｙ軸として、ｘｙ面に垂直な軸をｚ軸とする。凸レンズａの座標は（０，０，Ｈ）であり、凸レンズｂの座標は（ｄ，０，Ｈ）であり、標点Ｐの座標は（ｘ，ｙ，ｈ）とし、標点Ｐに対する観測点ＡP の座標は（−ｘa ，−ｆ，Ｈ＋ｚc ）、標点Ｐに対する観測点ＢP の座標は（ｄ＋ｘb ，−ｆ，Ｈ＋ｚc ）とする。なお、ｙは前方車両までの距離（Ｌ）を表す。標点Ｐの座標は（ｘ，ｙ，ｈ）は以下のようになる。
【００１９】
ｘ＝ｘa ・ｄ／（ｘa −ｘb ）
ｙ＝ｘa ・ｆ／（ｘa −ｘb ）
ｈ＝Ｈ−直線ａｐ・ｓｉｎβ
ゆえに、
ｈ＝Ｈ−｛（ｘ2 ＋ｙ2 ）／（１−ｓｉｎ2 α）｝1/2 
ｓｉｎα＝ｚc ／（ｚc 2 ＋ｆ2 ）1/2 
図６は高さ判断部１８により判断処理例を説明する図である。本図に示すように、標点Ｐの高さｈが車両の後方の垂直部分の範囲に限定するように、その高さｈの上限ｈ1 と下限ｈ0 とが設けられる。このｈの範囲は、車両の下部に対して、好ましくは、例えば、上限ｈ1 ＝５０ｃｍ、下限ｈ0 ３０ｃｍであるように、設定される。
【００２０】
さらに、このｈの範囲は、車両の上部に対して、好ましくは、例えば、上限ｈ1 ＝１３０ｃｍ、下限ｈ0 １１０ｃｍであるように、設定されてもよい。
このようにして、測定期間中には標点の高さが前方車両における最後部の垂直部分の範囲に固定され、乗用車の場合には前方車両のリアウインドウ、又はトラックの場合には運転室に固定される。このため、従来技術で述べたように前方車両における標点が前方車両の長さ方向において異なる位置に設定されることにより、例えば、乗用車の場合に最後部の垂直部分からリアウインドウへ、この逆に標点が頻繁に移動することにより前方車両までの距離のバラツキ（ΔＬ）が大きくなるのを防止することが可能になる。
【００２１】
図６に示す如く、標点の高さが
ｈ0 ≦ｈ≦ｈ1 
にあり、水平方向の一定間隔にある複数の標点Ｐ1 、Ｐ2 …Ｐ6 を設定する。すなわち観測点の位置ＡP1、ＡP2、…ＡP3を一定高さ、水平方向に一定間隔に設定して観測点の位置ＢP1、ＢP2、…ＢP6を検索すると、ピクセル濃度検出のバラツキに起因してＢP1、ＢP2、…ＢP6はＡP1、ＡP2、…ＡP6一義的に決まらず位置のバラツキが発生する。このようにして設定される複数の標高Ｐ1 、Ｐ2 …Ｐ6 に対する高さについてはピクセル濃度検出に関するＣＣＤカメラの製造上のバラツキに応じてバラツキが発生する。
【００２２】
図７、図８はＣＣＤカメラの製造上のバラツキを抑制するために標点の高さの処理例を説明する図である。図７（ａ）に示す如く、高さ算出部１７では、複数の標点Ｐ1 、Ｐ2 …Ｐ6 に対して、それらの高さが求めれるが、その中で標点の高さｈが最も大きなものに対して最終的な距離と決定する。
このようにすることにより、ピクセルの場所的に統計的な処理を行うことになるので、２つのＣＣＤカメラのピクセルの濃度値を検出する製造上のバラツキがあっても、バラツキを小さくすることが可能になる。
【００２３】
図７（ｂ）に示す如く、高さ算出部１７では、複数のＰ1 、Ｐ2 …Ｐ6 に対して得られる複数の高さの平均値に対して最終的な距離と決定してもよい。前述のように、統計的な処理を行うことになるので、２つのＣＣＤカメラのピクセルの濃度値を検出するバラツキがあっても、バラツキを小さくすることが可能になる。
【００２４】
図７（ａ）の変形例であり、図８（ｃ）に示す如く、高さ算出部１７では、基準値に対して、一定の範囲にある標点の高さの最高値に対して最終的な距離と決定してもよい。換言すれば、本例の最高値は、測定された最高値、最低値を除いて決定される。なお、上記基準値は、測定された全標点の高さの平均値であってもよい。また、上記基準値は、中央値であってもよい。上記一定の範囲は標準偏差であってもよい。
【００２５】
図７（ｂ）の変形例であり、図８（ｄ）に示す如く、高さ算出部１７では、基準値に対して、一定の範囲にある標点の高さの平均値として最終的な距離と決定してもよい。換言すれば、本例の平均値は、測定された最高値、最低値を除いて決定される。なお、上記基準値は、測定された全標点の高さの平均値であってもよい。また、上記基準値は、中央値であってもよい。上記一定の範囲は標準偏差であってもよい。
【００２６】
図９は前方車両以外の他の物体からの反射光によるバラツキを抑制するために標点の高さの処理例を示す図である。本図に示す如く、高さ算出部１７では、例えば、時系列的ｔ1 、ｔ2 、…ｔ6 に求めた標点Ｐの高さを記憶し、これらの高さから、所定の方法により、基準値を求め、その基準値に最も近い高さを持つ高さに対して最終的な距離を決定する。他の物体からの反射光が有ったり無かったりして２つのＣＣＤカメラのピクセルの濃度値にバラツキがあっても、時系列的に統計的な処理を行うことになるので、バラツキを小さくすることが可能になる。
【００２７】
上記基準値は上記所定方法として時系列により得られた標点Ｐの高さを移動平均により求めてもよい。
さらに、ある標点Ｐの高さの基準値から一定範囲内にある高さ位置を持つものの、例えば、最高値に対して、最終的な距離を求めてもよい。
さらに、ある標点Ｐの高さの基準値から一定範囲内にある高さ位置を持つものの、例えば、平均値に対して、最終的な距離求めてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明により本発明によれば、ＣＣＤカメラの製造上のバラツキ、車両の振動、他の物体からの反射光に起因して測定される距離のバラツキが小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像測距装置が搭載された車両と前方車両との関係を説明する図である。
【図２】図１の画像測距装置の概略例を説明する図である。
【図３】前方車両認識部１３、１４により認識された前方車両の検索範囲例を説明する図である。
【図４】観測検索部１５により標点に対する双方の観測点の検索を説明する例を示す図である。
【図５】距離算出部１６、高さ算出部１７における距離算出処理例、高さ算出処理例を説明する図である。
【図６】高さ判断部１８により判断処理例を説明する図である。
【図７】ＣＣＤカメラの製造上のバラツキを抑制するために標点の高さの処理例を説明する図である。
【図８】ＣＣＤカメラの製造上のバラツキを抑制するために標点の高さの処理例を説明する図である。
【図９】前方車両以外の他の物体からの反射光によるバラツキを抑制するために標点の高さの処理例を示す図である。
【符号の説明】
１１、１２…カメラ
１３、１４…前方車両認識部
１５…観測点検索部
１６…距離算出部
１７…高さ算出部
１８…高さ判断部
【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】
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【図８】
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【図９】
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