(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の光学系（２Ａ，２Ｂ）によりイメージセンサ（３Ａ，３Ｂ）上に結像した一対の画像のうち複数のウインド（Ｗ）内の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演算を前記ずれ量を用いて実行して対象物（４）までの距離を測定する車両用距離測定装置において、
前回までの対象物（４）までの距離に基づいて画面上の対象物（４）の大きさを定めるとともに該画面上の対象物（４）の周縁部が前記複数のウインド（Ｗ）内に入るように前記画面上での上下の間隔を変更しつつ複数のウインド（Ｗ）を定めるウインド決定手段（８）を備えることを特徴とする車両用距離測定装置。
【請求項２】
一対の光学系（２Ａ，２Ｂ）によりイメージセンサ（３Ａ，３Ｂ）上に結像した一対の画像のうち複数のウインド（Ｗ）内の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演算を前記ずれ量を用いて実行して対象物（４）までの距離を測定する車両用距離測定装置において、
前回までの対象物（４）までの距離に基づいて画面上の対象物（４）の大きさを定めるとともに該画面上の対象物（４）の周縁部が前記複数のウインド（Ｗ）内に入るように前記画面上での左右の間隔を変更しつつ複数のウインド（Ｗ）を定めるウインド決定手段（８）を備えることを特徴とする車両用距離測定装置。
【請求項３】
前記イメージセンサ（３Ａ，３Ｂ）は、相互に平行に延びる複数のラインイメージセンサ（７）が配置されて成り、前記ウインド決定手段（８）は、複数のラインイメージセンサ（７）のうち選択されたラインイメージセンサ（７）の長手方向に沿う複数のウインド（Ｗ）の間隔を変更すべく構成されることを特徴とする請求項１または２記載の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、一対の光学系によりイメージセンサ上に結像した一対の画像のうちウインド内の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演算を前記ずれ量を用いて実行して対象物までの距離を測定す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４−１１３２１１号公報で既に知られており、このものでは、ウインドの大きさまたは相関の程度に応じて画素信号を間引いて相関演算を行なうことにより、安価でかつ高速の距離演算を実行するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、相互に複数に延びるＣＣＤラインセンサから成る一次元のイメージセンサを用いれば、コスト低減を図ることが可能となるのであるが、上記従来のように画素信号を間引いて相関演算を行なう場合、両イメージセンサ間の基線長方向で画素信号を間引くことは可能であるが、距離分解能が低下してしまう。また二次元のイメージセンサを用いた場合でも、ウインドを広く設定したときには遠距離の対象物に対しては、対象物以外の物体や背景がウインド内に入ってしまい、対象物までの測定距離に誤差が生じることになり、またウインドを小さく設定したときには、近距離の対象物に対しては、対象物の一部だけしかウインド内に入らず、特に対象物が車両の場合にはコントラストが低い部分がウインドに入る可能性もあり、この場合にも測定距離に誤差が生じることになる。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、安価でかつ高速の距離演算を行なうことを可能とした上で、演算精度を向上し得る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、請求項１記載の発明は、一対の光学系によりイメージセンサ上に結像した一対の画像のうち複数のウインド内の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演算を前記ずれ量を用いて実行して対象物までの距離を測定する車両用距離測定装置において、
前回までの対象物までの距離に基づいて画面上の対象物の大きさを定めるとともに該画面上の対象物の周縁部が前記複数のウインド内に入るように前記画面上での上下の間隔を変更しつつ複数のウインドを定めるウインド決定手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、一対の光学系によりイメージセンサ上に結像した一対の画像のうち複数のウインド内の画像信号を比較して両画像の光軸からのずれ量を電気的に検出し、三角測量の原理に基づく演算を前記ずれ量を用いて実行して対象物までの距離を測定する車両用距離測定装置において、
前回までの対象物までの距離に基づいて画面上の対象物の大きさを定めるとともに該画面上の対象物の周縁部が前記複数のウインド内に入るように前記画面上での左右の間隔を変更しつつ複数のウインドを定めるウインド決定手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような請求項１または２記載の発明の構成によれば、イメージセンサで定まる画面上で複数のウインドが定められることにより、画像全体について演算処理をすることがなく、しかも画素を間引くことがないので、距離分解能の低下が生じることがなく、高速の演算処理を行なうことが可能である。しかも複数のウインドの上下または左右の間隔が、前回までの対象物までの距離に基づいて定めた画面上の対象物の大きさに基づいて変更されるので、前記画面上での対象物の大きさの変化に対応して各ウインドの位置が定められることになり、遠距離の対象物以外の物体や背景がウインド内に入ってしまうことや、対象物が近距離に存在する場合にコントラストの低い部分がウインドに入ってしまうことを防止して、精度よく対象物までの距離を測定することができる。
【０００８】
また請求項３記載の発明によれば、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記イメージセンサは、相互に平行に延びる複数のラインイメージセンサが配置されて成り、前記ウインド決定手段は、複数のラインイメージセンサのうち選択されたラインイメージセンサの長手方向に沿う複数のウインドの間隔を変更すべく構成されることにより、選択された複数ラインにおいて定められた長さを有する複数のウインドに関連して演算処理を行なえばよいので、演算処理を回路で実現する場合には繰返し制御部の簡素化が可能となり、より低コストの距離測定装置を実現することができる。
【０００９】
【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実施例に基づいて説明する。
図１ないし図５は本発明の第１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はイメージセンサの画面上での対象物およびウインドの配置を示す図、図３は距離測定原理を説明するための図、図４は相関演算を説明するための図、図５は対象物が近距離にあるときのウインドの配置を示す図である。
【００１０】
先ず図１において、この車両用距離測定装置は、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る上下一対の撮像手段１Ａ，１Ｂと、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の画像信号をデジタル信号にそれぞれ変換するＡ／Ｄ変換器５Ａ，５Ｂと、デジタル信号化された画像情報をそれぞれ記憶する画像記憶手段６Ａ，６Ｂと、画像記憶手段６Ａ，６Ｂにストアされた画像信号に基づいて対象物４までの距離を演算するマイクロコンピュータ８と、距離等を記憶すべくマイクロコンピュータ８に付設されるメモリ９とを備える。
【００１１】
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。
【００１２】
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、たとえば図２で示すように、たとえば相互に平行に延びる複数の上下に延びるラインイメージセンサたとえばラインＣＣＤ７，７…が横方向に間隔をあけて配置されて成る一次元のイメージセンサである。
【００１３】
マイクロコンピュータ８は、前記イメージセンサ３Ａ，３Ｂで定まる画面上で複数のウインドＷ，Ｗ…（図２の斜線で示す部分）を定めるウインド決定手段、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂで定まる画面上で相互に対応するウインドＷ，Ｗ…の組み合わせ毎の相関演算を実行する相関演算手段、ならびに該相関演算手段の演算結果に基づいて対象物４までの距離を演算する距離演算手段の機能を果すものである。
【００１４】
ウインドＷの決定にあたっては、前回までの対象物４までの測定距離と、前記イメージセンサ３Ａ，３Ｂで定まる画面上の対象物４の位置および大きさとが参照され、各ウインドＷ，Ｗ…の前記画面上での上下または左右の間隔が前記測定距離に基づく対象物４の大きさによって変更される。すなわち、左右方向および上下方向のウインドＷ，Ｗ…の個数を設定しておき、対象物４までの測定距離に応じて予め定めたマップを準備しておき、該マップにより前記画面上の対象物４の大きさを定め、画面上の対象物４の周縁部がウインドＷ内に入るように、各ウインドＷ，Ｗ…の上下または左右の間隔が設定される。この際、対象物４の一部が前記画面からはみ出るほど対象物４が自車に近接したときには、前記画面全体に分散されるようにウインドＷ，Ｗ…の間隔が設定される。
【００１５】
而してイメージセンサ３Ａ，３Ｂが、相互に平行に延びる複数のラインイＣＣＤ７，７…が配置されて成るものであることにより、複数のラインＣＣＤ７，７…のうち選択されたラインＣＣＤ７，７…の長手方向に沿う複数のウインドＷ，Ｗ…の間隔が変更されることになる。
【００１６】
画像記憶手段６Ａ，６Ｂからは、各ウインドＷ，Ｗ…に対応した画像信号が切り出され、マイクロコンピュータ８では、相互に対応するウインドＷ，Ｗの組み合わせ毎の画像信号の相関演算が実行されることになる。
【００１７】
この相関演算は、図３で示すように、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を得るためのものであり、たとえば相互に対応するウインドＷ，Ｗの輝度データの一方を固定しておき他方を１つずつシフトしながら引き算を行なうようにして実行される。すなわち図４（Ａ）で示すように、イメージセンサ３Ｂ側の輝度データを固定しておき、イメージセンサ３Ａ側の輝度データを上下に１つずつシフトしながらイメージセンサ３Ｂ側の輝度データから引き算することにより、図４（Ｂ）で示すように相関値に対応したシフト量が得られることになり、相関値が最も小さいときのシフト量ｎが画像信号の光軸からのずれ量に対応した値として求められる。而して、該シフト量ｎは、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。
【００１８】
相互に対応した各ウインドＷ，Ｗの組み合わせ毎に得られたずれ量ｎに基づいて、各ウインドＷ，Ｗの組み合わせ毎に三角測量法の原理に基づく距離演算がそれぞれ実行される。すなわち、対象物４までの距離ＤW が
ＤW ＝（ＢＬ×ｆ）／ｎ
として得られることになる。
【００１９】
このように各ウインドＷ，Ｗの組み合わせ毎に得られた距離ＤW のうち、上述の相関演算で相関度が高かったウインドＷ，Ｗの組み合わせのうち、前回得られた対象物４までの距離から一定距離以上離れた距離のものが除かれ、最後に残った組み合わせの距離ＤW が平均化され、その平均化された距離が対象物４までの距離としてマイクロコンピュータ８から出力されるとともに、ウインドＷ，Ｗ…の間隔決定のための１つの要素として用いられる。
【００２０】
この第１実施例によれば、イメージセンサ３Ａ，３Ｂで定まる画面上で複数のウインドＷ，Ｗ…が定められることにより、画像全体について演算処理をする必要がなく、しかも画素を間引くことがないので、距離分解能の低下が生じることを防止しつつ、高速の演算処理を行なうことができる。
【００２１】
しかも複数のウインドＷ，Ｗ…の上下または左右の間隔が、前回までの対象物４までの測定距離に基づいて定めた画面上の対象物４の大きさに基づいて変更されるので、前記画面上での対象物４の大きさの変化に対応して各ウインドＷ，Ｗ…の位置が定められることになる。したがって、自車から比較的離れた位置に対象物４がある場合、すなわち図２で示す場合に、対象物４以外の物体や背景がウインドＷ内に入ってしまうことを防止して、距離測定精度を向上することができ、また図５で示すように、先行車等の対象物４が自車に比較的近接した位置に在る場合に、コントラストの低い部分がウインドＷに入ってしまうことを防止して、精度よく対象物４までの距離を測定することができる。
【００２２】
しかもイメージセンサ３Ａ，３Ｂとして、上下に延びる複数のラインＣＣＤ７，７…が配置されて成る比較的安価な一次元のイメージセンサを用いていることにより、ウインドＷ，Ｗ…の間隔の変更にあたっては、複数のラインＣＣＤ７，７…のうち選択されたラインＣＣＤ７，７…の長手方向に沿う複数のウインドＷ，Ｗの間隔を変更すればよく、選択された各ラインで定められた幅を有する複数のウインドＷ，Ｗに関連して演算処理を行なえばよいので、演算処理が容易となり、その演算処理を回路で実現する場合には繰返し制御部の簡素化が可能となってコスト低減が可能となる。
【００２３】
上記第１実施例では、イメージセンサ３Ａ，３Ｂとして上下に延びる複数のラインＣＣＤ７，７…から成る一次元のイメージセンサが用いられたが、多数の画素が二次元平面に分散された二次元のイメージセンサを用いるようにしてもよく、その場合、図６で示すように、各ウインドＷ，Ｗ…をそれらの一部が上下方向に重なるように定めてもよい。また対象物４が遠距離となったときに、図７で示すように、全てのウインドＷ，Ｗ…の左右方向位置を最大限縮めても対象物４の周縁部からはみ出す位置にいくつかのウインドＷ…（白抜きで示すウインド）が存在する場合には、はみ出したウインドＷを演算に用いないようにすれば、対象物４の背景などによる悪影響を排除することができる。
【００２４】
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。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように請求項１または２記載の発明によれば、画像全体について演算処理をする必要がなく、しかも画素を間引くことがないので、距離分解能の低下を防止して高速の演算処理を行なうことが可能となり、また画面上での対象物の大きさの変化に対応して各ウインドの位置が定められることによって精度よく対象物までの距離を測定することができる。
【００２６】
また請求項３記載の発明によれば、選択された複数ラインで定められた幅を有する複数のウインドに関連して演算処理を行なえばよく、演算処理を回路で実現する場合には繰返し制御部の簡素化が可能となり、より低コストの距離測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  イメージセンサの画面上での対象物およびウインドの配置を示す図である。
【図３】  距離測定原理を説明するための図である。
【図４】  相関演算を説明するための図である。
【図５】  対象物が近距離にあるときのウインドの配置を示す図である。
【図６】  第２実施例の画面上での対象物およびウインドの配置を示す図である。
【図７】  遠距離に対象物がある状態での図６に対応した図である。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂ・・・光学系
３Ａ，３Ｂ・・・イメージセンサ
４・・・対象物
７・・・ラインイメージセンサとしてのラインＣＣＤ
８・・・ウインド決定手段としての機能を備えるマイクロコンピュータ
Ｗ・・・ウインド
【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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