(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（Ｔ）をそれぞれ撮像すべく相互に間隔をあけて配置される一対の撮像手段（１Ａ，１Ｂ）と、両撮像手段（１Ａ，１Ｂ）でそれぞれ得られる画像の相関に基づいて対象物（Ｔ）までの距離を三角測量の原理で演算する距離演算手段（１０）と、両撮像手段（１Ａ，１Ｂ）の露光量を調節する露光量調節手段（４Ａ，４Ｂ）とを備える車両用距離測定装置において、
演算処理サイクル毎の前記距離演算手段（１０）の出力のばらつきを演算するばらつき量演算手段（１１）と、該ばらつき量演算手段（１１）で得られたばらつき量が大きくなるのに応じて露光量を大とし、ばらつき量が小さくなるのに応じて露光量を小とするように前記露光量調節手段（４Ａ，４Ｂ）の作動を制御する制御手段（１２）とを含む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、対象物をそれぞれ撮像すべく相互に間隔をあけて配置される一対の撮像手段と、両撮像手段でそれぞれ得られる画像の相関に基づいて対象物までの距離を三角測量の原理で演算する距離演算手段と、両撮像手段の露光量を調節する露光量調節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４−３３６５１４号公報等で既に知られており、このものでは、両撮像手段で得られる画像の明るさによって両撮像手段の露光量が定められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、逆光時には距離測定の対象である対象物以外の部分が明るいので、対象物が暗く撮像されてしまうのであるが、上記従来のもののように明るさの検知により露光量を定めるものでは、露光量を大とする必要があるのにもかかわらず露光量が小さく制御されることになり、対象物と背景とのコントラストが低下して、対象物までの演算距離のばらつきが大きくなり、距離測定精度が低下することになる。
【０００４】
本発明は、逆光時でも適正露光量が得られるようにし、対象物までの距離をより正確に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、対象物をそれぞれ撮像すべく相互に間隔をあけて配置される一対の撮像手段と、両撮像手段でそれぞれ得られる画像の相関に基づいて対象物までの距離を三角測量の原理で演算する距離演算手段と、両撮像手段の露光量を調節する露光量調節手段とを備える車両用距離測定装置において、演算処理サイクル毎の前記距離演算手段の出力のばらつきを演算するばらつき量演算手段と、該ばらつき量演算手段で得られたばらつき量が大きくなるのに応じて露光量を大とし、ばらつき量が小さくなるのに応じて露光量を小とするように前記露光量調節手段の作動を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、距離演算手段で得られる距離演算値のばらつきに応じて両撮像手段での露光量が調節されることになるが、両撮像手段の露光量が変化することにより対象物および背景間のコントラストが変化するものであり、コントラストの低下に応じて前記距離演算値がばらつくものであるので、明確なコントラストが得られるように露光量が調節されることにより、夕暮れ時や逆光時にも適正な露光量が得られるようにして対象物までの距離測定精度を向上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は撮像手段の構成および距離測定原理を説明するための図、図３は画像領域に対するウインドの配置を示す図、図４は相関演算手段での微分波形成形を説明するための図、図５は相関演算手段での相関演算を説明するための図、図６は相関演算手段での相関評価を説明するための図、図７は相関演算手段での補間演算を説明するための図である。
【０００９】
先ず図１および図２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、光学系２Ａ，２Ｂからの光量を絞るべく光学系２Ａ，２Ｂおよびイメージセンサ３Ａ，３Ｂ間にそれぞれ配置される露光量調節手段としての絞り４Ａ，４Ｂ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。
【００１０】
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Ｔ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、図３で示すように、複数のたとえばラインＣＣＤ５，５…が横方向に等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り、各ラインＣＣＤ５，５…の間隔を適宜定めることにより横方向の視野角、分解能を最適に定めることが可能である。
【００１１】
両イメージセンサ３Ａ，３Ｂで得られた画像信号は、個別のＡ／Ｄ変換器６Ａ，６Ｂでデジタル信号に変換され、さらに個別の画像記憶手段７Ａ，７Ｂにそれぞれストアされる。
【００１２】
画像記憶手段７Ａ，７Ｂには各ラインＣＣＤ５，５…で得られた画像信号が一旦ストアされることになるが、それらの画像信号のうちウインド決定手段８で選択された画像信号だけが画像記憶手段７Ａ，７Ｂから切出されることになる。而してウインド決定手段８では、図３において斜線を施して示すように、横方向に間隔をあけた複数たとえば５つのウインドＷ，Ｗ…が設定されるものであり、イメージセンサ３Ａ，３Ｂが横方向に等間隔をあけた複数のラインＣＣＤ５，５…から成るものであることに基づいて、各ラインＣＣＤ５，５…のうち選択された複数のラインＣＣＤ５，５…の画像信号が各ウインドＷ，Ｗ…の画像信号として選択されることになる。
【００１３】
ウインド決定手段８で設定されたウインドＷ，Ｗ…の画像信号は相関演算手段９に入力され、該相関演算手段９において、相互に対応する各ウインド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。
【００１４】
相関演算を行なうにあたって、夕暮れ時や日影等で画像のコントラストが劣ることに起因して相関一致度が低下し、ひいては距離測定精度が低下することを回避するために、相関演算手段９では、図４で示すように、ウインドＷからの画像信号の輝度を読み込んで輝度波形を成形し、次いで、上下に複数画素たとえば９画素おきの輝度を引き算して微分波形を成形する。
【００１５】
相関演算手段９での相関演算は、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂでの相互に対応するウインドＷの微分された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。たとえば図５（Ａ）で示すように、上方すなわちイメージセンサ３Ｂ側の輝度データを固定しておき、下方すなわちイメージセンサ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５（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。
【００１６】
このような相関値に対応したシフト量を得るための相関演算は、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂに結像した画像の光軸からのずれ量を求めるためのものであり、図２において、下方のイメージセンサ３Ａから得られた輝度データと、上方の  イメージセンサ３Ｂから得られた輝度データとの相関が最も一致するまで両輝度データをシフトさせることにより、最も相関が一致する点でのシフト量ｎを得ることができるのであるが、このシフト量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。
【００１７】
ところで、上記相関演算により相関値に対応したシフト量が得られるのであるが、その相関値の信頼度を評価するために、相関演算手段９では、次のような相関評価が実行される。すなわち図６で示すように、最も小さな相関値から所定値だけ大きなしきい値が設定され、相関値の極小値が１つであり、しかも最小相関値のシフト量から所定シフト量ΔＳだけずれた位置で相関値がしきい値よりも大きいとき、すなわち図６（Ａ）で示す状態のときが信頼度が高いと評価される。それに対し、相関値の極小値が１つであっても最小相関値のシフト量から所定シフト量ΔＳだけずれた位置で相関値がしきい値よりも小さいとき、すなわち図６（Ｂ）で示す状態のときには信頼度が低いと評価され、また相関値の極小値が複数あるとき、すなわち図６（Ｃ）で示す状態のときには信頼度が低いと評価される。而して図６（Ｂ）で示す状態は、両イメージセンサ３Ａ，３Ｂの画像信号の輝度ずれやノイズ等に基づいて最小相関値付近で相関値の傾きがシャープでなくなることにより生じるものであり、相関一致度が低下して距離測定精度が低下するので相関評価を低くするものであり、また図６（Ｃ）で示す状態は、遠近混在や縞模様に代表されるパターン画像により生じるものであり、場合によっては対象物Ｔ以外の距離を測定してしまう可能性があるので相関評価値を低くするものである。
【００１８】
さらに相関演算手段９では、各イメージセンサ３Ａ，３ＢでのＣＣＤ５，５…の画素が或る大きさを有するものであることにより、画素相互間の補間を行なってイメージセンサ３Ａ，３Ｂでの分解能力を向上するための補間演算が実行される。この補間演算にあたっては、図７で示すように、最小相関値である第１点Ｐ１と、最小相関値に近い相関値である第２および第３点Ｐ２，Ｐ３との３点が用いられ、第１点Ｐ１と第２および第３点Ｐ２，Ｐ３の一方Ｐ３とを通る直線Ｌ１と、該直線Ｌ１と同一の傾きで第２および第３点Ｐ２，Ｐ３の他方Ｐ２を通る直線Ｌ２との交点が補間値として得られることになり、この補間値がシフト量ｎ′として用いられる。尚、鎖線で示すように、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を通る直線と、第３点Ｐ３を通る直線との交点も得られるが、この交点は最小相関値よりも大きな相関値となるので補間値としては採用されない。
【００１９】
このようにして、相関演算手段９で得られた各ウインドＷ，Ｗの組み合わせ毎のシフト量ｎ′は、距離演算手段１０に入力され、該距離演算手段１０では、三角測量法の原理に基づいて、各ウインドＷ，Ｗの組み合わせ毎の距離演算が実行される。すなわち、対象物Ｔまでの距離ＤW が、
ＤW ＝（ＢＬ×ｆ）／ｎ′
として得られることになる。なお、イメージセンサ３Ａ，３Ｂの近傍に設けられた感温素子で得られる温度情報に基づいて前記距離値ＤW が補正されるようにしてもよい。
【００２０】
距離演算手段１０では、上述のように演算された各ウインドＷ，Ｗの組み合わせ毎の距離値ＤW に基づいて、対象物Ｔまでの距離Ｄが定められる。すなわち各ウインドＷ，Ｗの組み合わせのうち相関演算手段９において相関評価が低かったものが除かれ、残ったウインドＷ，Ｗの組み合わせの距離値ＤW のうち最小値ＤWMが先ず選択される。次いで該最小値ＤWMから設定値αの範囲内に設定数β以上の複数の距離値ＤW が存在するか否かが判定され、前記設定値α内に設定数β以上の複数の距離値ＤW が存在する状態が設定時間（たとえば設定した演算サイクル回数が経過する時間）以上連続したときに、前記最小値ＤWMが対象物Ｔまでの距離Ｄとして選択され、この距離Ｄが、たとえば先行車に追従した走行制御を実行するための車両走行制御装置（図示せず）への信号として出力される。
【００２１】
一方、距離演算手段１０で得られた距離Ｄは、ばらつき量演算手段１１に入力される。このばらつき量演算手段１１は、演算処理サイクル毎の前記距離演算手段１０の出力のばらつきを演算するものであり、ｎ回の演算処理サイクルでの演算距離の平均値ＤＡ、ならびにその平均値ＤＡからの各演算処理サイクル毎の距離演算値のばらつき量ΔＤ（平均値）が、次の演算式でそれぞれ演算される。
【００２２】
【数１】
0003819555.tif 000002
【００２３】
ばらつき量演算手段１１で得られたばらつき量ΔＤは、制御手段１２に入力され、該制御手段１２は、ばらつき量ΔＤが大きくなるのに応じて絞り４Ａ，４Ｂを開けるように（露光量を大とするように）、またばらつき量ΔＤが小さくなるのに応じて絞り４Ａ，４Ｂを絞るように（露光量を小とするように）して絞り４Ａ，４Ｂを制御する。
【００２４】
次にこの実施例の作用について説明すると、距離演算手段１０で得られる距離演算値のばらつき量ΔＤがばらつき量演算手段１１で演算され、そのばらつき量ΔＤに応じて、制御手段１２により絞り４Ａ，４Ｂが制御される。これにより、ばらつき量ΔＤが大きいときには撮像手段１Ａ，１Ｂの露光量が大となり、ばらつき量ΔＤが小さいときには撮像手段１Ａ，１Ｂの露光量が小となる。
【００２５】
ところで、両撮像手段１Ａ，１Ｂの露光量が変化することにより対象物Ｔおよび背景間のコントラストが変化し、コントラストの低下に応じて距離演算手段１０での距離演算値がばらつくものであるので、ばらつき量ΔＤが大きいとき、すなわち低コントラストのときには明確なコントラストが得られるように露光量が大となるように調節されることになる。したがって夕暮れ時や逆光時にも適正な露光量が得られるようにして対象物Ｔまでの距離測定精度を向上することが可能となる。
【００２６】
また本実施例では、イメージセンサ３Ａ，３Ｂとして、ラインＣＣＤ５，５…が横方向に等間隔をあけて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たことにより、コスト低減を図ることが可能となる。
【００２７】
本発明の他の実施例として、撮像手段１Ａ，１Ｂの露光量をシャッタースピートで調節するようにしてもよく、このシャッタースピードによる露光量の調節時には、距離演算手段１０での距離演算値がばらつくときにはシャッタースピードが遅くなるように制御される。また絞りおよびシャッタースピードをともに制御するようにしてもよい。
【００２８】
本発明のさらに他の実施例として、多数の画素が二次元平面に分散されたイメージセンサを用いることも可能である。
【００２９】
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。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、距離演算手段で得られる距離演算値のばらつきに応じて両撮像手段での露光量が調節されることにより、明確なコントラストが得られるように露光量が調節されることになり、夕暮れ時や逆光時にも適正な露光量が得られるようにして対象物までの距離測定精度を向上することが可能となる。
【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】撮像手段の構成および距離測定原理を説明するための図である。
【図３】画像領域に対するウインドの配置を示す図である。
【図４】相関演算手段での微分波形成形を説明するための図である。
【図５】相関演算手段での相関演算を説明するための図である。
【図６】相関演算手段での相関評価を説明するための図である。
【図７】相関演算手段での補間演算を説明するための図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ・・・撮像手段
４Ａ，４Ｂ・・・露光量調節手段としての絞り
１０・・・距離演算手段
１１・・・ばらつき量演算手段
１２・・・制御手段
Ｔ・・・対象物
【図１】
0003819555.tif 000003
【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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