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Patent Searching and Data


Title:
RANGE FINDER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/101687
Kind Code:
A1
Abstract:
A range finder, which determines a distance distribution to an object based on parallax of an imaged picture by a stereo camera so as to be used for the detection of a leading vehicle and the like, reduces computational time for calculation of a distance distribution, thus enhancing safety. A range for determining the distance distribution is specified with upper and lower lines, and a spacing interval between the upper and lower lines is made smaller as a vehicle speed becomes higher depending on an output from a vehicle speed sensor. When a vehicle speed is higher, therefore, a computational processing amount for calculation of the distance distribution can be reduced.

Inventors:
KAWANO TAKUYA (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/052405
Publication Date:
August 20, 2009
Filing Date:
February 14, 2008
Export Citation:
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Assignee:
KONICA MINOLTA HOLDINGS INC (JP)
KAWANO TAKUYA (JP)
International Classes:
G01C3/06; B60R21/00; G06T1/00; G08G1/16
Foreign References:
JP2006322797A2006-11-30
JPH1089954A1998-04-10
JPH08254423A1996-10-01
JPH0996525A1997-04-08
JPH02232511A1990-09-14
Attorney, Agent or Firm:
KOTANI, Etsuji et al. (2-2 Nakanoshima 2-chome,Kita-ku, Osaka-sh, Osaka 05, JP)
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Claims:
 移動体に搭載され、複数の撮像部による撮像画像の視差から、第1の距離分布演算部が対象物までの距離分布を求める測距装置において、
 前記移動体の速度情報を取得する速度検出部と、
 前記速度検出部の検出結果に応答して、前記第1の距離分布演算部に、前記撮像画像における距離分布演算の処理領域を設定する設定部とを含むことを特徴とする測距装置。
 前記設定部は、前記撮像画像における距離分布演算の処理領域を、前記速度情報に対応した上下のラインで規定することを特徴とする請求項1記載の測距装置。
 撮像画像全域を前記処理領域とし、前記第1の距離分布演算部に比べて、高速低精度な第2の距離分布演算部をさらに備え、
 前記設定部は、前記速度検出部の検出結果に加えて、前記第2の距離分布演算部による距離分布の演算結果から、前記第1の距離分布演算部に、前記撮像画像における距離分布演算の処理領域を設定することを特徴とする請求項1または2記載の測距装置。
 車両に搭載され、先行車までの距離を計測する測距装置として用いられ、
 前記速度検出部からの速度情報から、先行車への追突を回避可能な追突回避距離を算出する追突回避距離算出部をさらに備え、
 前記設定部は、前記第2の距離分布演算部による距離分布の演算結果において、前記追突回避距離算出部で求められた追突回避距離に該当する距離の領域を前記処理領域に設定することを特徴とする請求項3記載の測距装置。
 少なくとも路面状況、および好ましくはタイヤ状況に関する車両パラメータを入力する入力部をさらに備え、
 前記追突回避距離算出部は、前記速度検出部からの速度情報および前記車両パラメータから、追突回避距離を算出することを特徴とする請求項4記載の測距装置。
 前記第1の距離分布演算部に比べて、高速低精度な第2の距離分布演算部をさらに備え、
 前記設定部は、前記速度検出部の検出結果に応答して、前記第1の距離分布演算部に処理領域を設定するとともに、撮像画像の残余の領域を前記第2の距離分布演算部の処理領域に設定して処理を行わせることを特徴とする請求項1記載の測距装置。
 前記第2の距離分布演算部は、前記撮像画像上に分散した複数の狭小領域を処理可能領域として予め設定され、前記第1の距離分布演算部に設定された処理領域外の前記狭小領域を前記処理領域とすることを特徴とする請求項6記載の測距装置。
 前記第1の距離分布演算部は、前記撮像画像上に定めたウインドウ内のパターンを周波数分解し、振幅成分を抑制した信号の類似度に基づいて対応点を探索することを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の測距装置。
 前記ウインドウ内のパターンを周波数分解する手法が、FFT、DFT、DCT、DST、ウエーブレット変換、アダマール変換のいずれかであることを特徴とする請求項8記載の測距装置。
 前記対応点探索処理が、POC(位相限定相関法)であることを特徴とする請求項8記載の測距装置。
Description:
測距装置

 本発明は、特に車両などの移動体に搭載 れ、いわゆるステレオカメラの撮像画像な から測距を行う装置に関する。

 車両の安全性を高める取り組みとして、 方の障害物を検出して危険を警告したり、 行車との距離を測って車間距離を一定に保 装置がある。そのような従来技術として、 許文献1が提案されている。その従来技術に よれば、ステレオカメラで撮影した画像が画 像処理部で処理されて画像全体の3次元距離 布が演算され、その距離分布情報から道路 状や立体物の3次元位置が高速で検出される ともに、衝突判断部で各種センサの出力か 撮影画像内における自車の走行領域が求め れ、その走行領域に掛かる総ての車両や障 物について衝突危険度が算出され、高い場 はユーザに報知するようになっている。

 上述の従来技術では、衝突判断部が、撮影 像内における自車の走行領域を推定し、そ 推定した領域内で車両や障害物の探索を行 ている。しかしながら、前記衝突判断部が 前記警告などに使用しない前記走行領域以 の領域においても、前記3次元距離分布を算 出しているので、計算時間が掛かってしまう 。このため、前記警告などを発するまでにタ イムラグが発生し、安全性が低下してしまう 。また、上述の従来技術は、ステレオ法によ って前記3次元距離分布を算出しているので 高速ではあるが低精度である。このため、 られた距離データの信頼性が低く、これに ってもまた、安全性が低下してしまう。

特開平10-283593号公報

 本発明の目的は、距離分布演算の計算時 を短縮することができる測距装置を提供す ことである。

 本発明の一態様の測距装置は、移動体に 載され、複数の撮像部による撮像画像の視 から距離分布を求めるにあたって、速度検 部が前記移動体の速度を検出し、その検出 果に応じて、前記撮像画像における距離分 演算の処理領域を設定する。

 このように構成することで、現在の速度 ら、運転者などが衝突回避に必要な範囲(確 実に止まれる距離範囲)だけ距離分布の演算 行うことになり、距離分布演算の計算時間 短縮し、安全性を向上することができる。

本発明の実施の第1の形態に係る測距装 置の電気的構成を示すブロック図である。 ステレオ法による測距方法を説明する めの図である。 前記測距装置における視差検出部の一 成例を示すブロック図である。 図3で示す視差検出部で得られるPOC値の 例を示すグラフである。 本発明の実施の第1の形態に係る設定部 による距離分布演算の処理領域の設定動作を 説明するための図である。 ステレオカメラの距離による視野の変 を説明するための図である。 本発明の実施の第1の形態に係る設定部 による距離分布演算の処理領域の変化を説明 するための図であり、低速域の場合を示す。 本発明の実施の第1の形態に係る設定部 による距離分布演算の処理領域の変化を説明 するための図であり、中速域の場合を示す。 本発明の実施の第1の形態に係る設定部 による距離分布演算の処理領域の変化を説明 するための図であり、高速域の場合を示す。 図8の処理領域で距離分布を求めた結 の一例を示す図である。 本発明の実施の第2の形態に係る測距 置の電気的構成を示すブロック図である。 図11で示す視差検出部で行われる対応 探索手法であるSAD法を説明するための図で る。 図11で示す測距装置の動作を説明する めの図である。 図11で示す測距装置の動作を説明する めの図である。 図11で示す測距装置の動作を説明する めの図である。 図11で示す測距装置の動作を説明する めの図である。 本発明の実施の第3の形態に係る測距 置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第4の形態に係る測距 置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第4の形態に係る設定 による距離分布演算の処理領域の設定動作 説明するための図である。 本発明の実施の第5の形態に係る設定 による距離分布演算の処理領域の設定動作 説明するための図である。

 以下、本発明に係る実施の一形態を図面 基づいて説明する。なお、各図において同 の符号を付した構成は、同一の構成である とを示し、その説明を省略する。

<実施例1>
 図1は、本発明の実施の第1の形態に係る測 装置11の電気的構成を示すブロック図である 。この測距装置11は、大略的に、車両に搭載 れ、複数の撮像部であるステレオカメラ1,2 使用して、それらの撮像画像の視差から、 1の距離分布演算部3が距離分布を計測し、 力部4から運転者に、対象物である先行車ま の距離情報を通知するシステムである。前 出力部4には、オーディオからの音声出力、 カーナビ画面への出力および表示装置への出 力などが用いられ得る。前記第1の距離分布 算部3は、前記視差を求める視差検出部3aと その求められた視差から対象物の3次元位置 計測する3D計測部3bとを備えて構成される。

 図2は、ステレオ法による測距方法を説明す るための図である。前記視差検出部3aは、ス レオカメラ1,2による2つの撮像画像に対して 、後述するようにして対応点探索を行い、同 じ対象物5に対する位置ずれ量(=視差d)を求め 。前記3D計測部3bは、求められた位置ずれ量 (=視差d)から、前記ステレオ法によって対象 5までの距離を求める。図2は、少なくとも焦 点距離(f)、撮像面(CCD)の画素数、1画素の大き さ(μ)が相互に等しい2台の前記ステレオカメ 1,2を用い、所定の基線長(L)だけ左右に離間 せて光軸1a,2aを平行に配置して対象物5を撮 した状態を示している。この状態で、撮像 1b,2b上の視差(ずれ画素数)がd(=d1+d2)であると 、対象物5までの距離(D)は、斜線を施して示 三角形が相似であることから、
  D:f=L:μ×d
の関係があり、
  D=(L×f)/(μ×d)
で求めることができる。

 図3は、前記視差検出部3aの一構成例を示す ロック図である。この視差検出部3aは、前 対応点探索手法として、位相限定相関法(POC )を用いている。そして、この視差検出部3a 、変換にフーリエ変換を用い、フーリエ級 の振幅成分を抑制した位相成分のみの相関 算を行うようにした場合の処理の流れを示 ものである。前記ステレオカメラ1,2による 準画像および参照画像は、フーリエ変換部3 1,32においてそれぞれフーリエ変換され、規 化部33,34において規格化された後、合成部35 おいて合成され、逆フーリエ変換部36にお て逆フーリエ変換される。図3を数式で表す 以下のとおりである。

 上記POC処理で得られるPOC値は、図4に示す ように、画像間(基準ウインドウと参照ウイ ドウ)の移動量の座標に急峻な類似度ピーク 持つことが知られており、画像マッチング おけるロバスト性が高い。そのPOCのピーク 高さが、パターン類似度を示す。前記位置 レ量(=視差d-sub)は、視差検出部3aが、POCのピ ーク位置を推定することで求められる。POC値 は離散的に求まるので、ピーク位置をサブピ クセルで補間推定することによって、前記視 差検出部3aは、高分解な対応点座標を求める とができる。ピーク位置の補間推定方法と ては、放物線などの関数を、フィッティン して行うことができる。そして、候補領域 の前記位置ズレ量dは、候補領域間のピクセ ルレベルの位置ズレ量d-pixelに、POC法で求め サブピクセルの位置ズレ量d-subを加えた量と なる。

 このように視差検出部3aは、前記撮像画 上に定めたウインドウ内のパターンを周波 分解し、振幅成分を抑制した位相成分のみ 信号の類似度に基づいて対応点探索を行う とで、左右のカメラ1,2の撮影条件の差や、 イズなどの影響を受け難く、ロバストな対 点探索を行うことができる。なお、前記ウ ンドウ内のパターンを周波数分解する手法 は、DFT(離散フーリエ変換)を用いているけれ ども、FFT(高速フーリエ変換)、DCT(離散コサイ ン変換)、DST(離散サイン変換)、ウエーブレッ ト変換、アダマール変換などの他の手法が用 いられてもよい。前記DFTに加えて、これらの 周波数分解手法は、一般的に広く用いられ、 性質が安定した手法で好適である。

 また、前記POC法(位相限定相関法)では、 フーリエ変換後に得られるPOC値は、画像間( 準ウインドウと参照ウインドウ)の移動量の 座標に急峻な相関ピークを持つことが知られ ており、前記視差検出部3aは、対応点探索処 にこのPOC法を用いることで、画像マッチン におけるロバスト性と移動量推定精度とが くなり、好適である。

 上述のように構成される測距装置11にお て、注目すべきは、本実施の形態では、速 検出部である前記搭載車両の車速センサ12か らの速度情報を取得し、その速度情報に対応 して、前記第1の距離分布演算部3に、撮像画 における距離分布演算の処理領域を設定す 設定部13が設けられることである。具体的 は、前記設定部13は、視差検出部3aにおいて 前記視差dが求められる範囲を、速度が遅く なる程拡げ、速くなる程狭め、重要な領域の み距離分布を算出するようにする。前記車速 センサ12には、車輪回転数を基に速度を計測 る装置、GPSの現在地情報を基に速度を計測 る装置または加速度センサからの加速度情 を積分して速度を計測する装置などを用い ことができる。

 図5は、そのような設定部13による視差dの 検出範囲の設定動作を説明するための図であ る。この図5は、前記ステレオカメラ1,2の撮 画像の一例を示すものであり、車両から遠 位置に存在する路面は画像中の上部に映り 近い位置に存在する路面は画像中の下部に る。またこのような状況下では、横一列の インは路面上の同じ距離に相当する可能性 高いので、設定部13は、画像中の等距離の部 分を簡単に抜き出すことができる。よって本 実施の形態では、設定部13は、前記速度情報 対応した上下のラインLu,Lbで規定した横一 のライン群を、現在の速度から注視すべき 記処理領域として抽出する。こうして、設 部13は、処理領域を容易に設定することがで きる。

 ここで、日本交通心理学会で推奨されてい 危険回避に最低限必要な車間距離として、 車間距離2秒以上」がある。この危険回避に 最低限必要な車間距離を安全距離(運転者が 意すべき距離を追突回避距離)とする。した って、前記安全距離を求める計算式は、速 (km/h)をSとすると、下式で表すことができる 。
  安全距離(m)=2×S×(1000/3600)

 たとえば、時速60km/hで走行している場合 、安全距離は33.3mとなり、33.3m以上の車間距 離が危険回避に必要な距離となる。このよう な安全距離(追突回避距離)が、各車速につい 予め計算され、後述するようにして、その 全距離の範囲が撮像画面上のどのラインか どのラインに該当するかのテーブルが求め れ、このテーブルが前記設定部13に、車速- 理領域のテーブルとして予め格納されてい 。そして、車速が変化すると、設定部13は 前記テーブルを参照して、処理領域を規定 る上下ラインLu,Lbを前記視差検出部3aに設定 る。

 ここで、図6で示すように、ステレオカメ ラ1,2の鉛直方向の画角θおよび測距の対象物5 までの距離にもよるが、該ステレオカメラ1,2 の取付け高さC(これを画面中心に設定する)よ りも低い位置(路面まで)は、該ステレオカメ 1,2が殆どカバーできる(捉えることができる )が、高い位置は、該ステレオカメラ1,2がど 程度までカバーするのかは、比較的任意に められる。そこで、本実施の形態では、該 テレオカメラ1,2は、日本の道路運送車両法 よる自動車の分類において、四輪以上で小 と分類されている高さ2m以下をカバーするも のとする(大きい車両も、前記2m以下の高さの 部分で検知できる)。

 そして、図5で示すように、追突回避距離 Rにおける高さ2mが、前記ステレオカメラ1,2の 何画素に当るかが、前記上ラインLuとして設 部13のテーブルに格納される。また同様に 前記追突回避距離における路面が、前記ス レオカメラ1,2の何画素に当るかが、前記下 インLbとして設定部13のテーブルに格納され 。ここで、図5において、参照符号Dはステ オカメラ1,2の高さ方向の全画素数であり、 照符号Eはステレオカメラ1,2の1画素当りが受 け持つ鉛直方向の高さであり、前記上下ライ ンLu,Lbは画素数(画素No.、以下pixelで示す)とし て格納される。

 以下に、前記上下ラインLu,Lb(画素数)の求め 方を説明する。ステレオカメラ1,2が車両6に 平に取付けられており、前記追突回避距離R( m)だけ離れた位置での撮像画像が示す鉛直方 の長さをA(m)とすると、この高さAは下式で めることができる。
  A=R×tan(θ/2)×2

 したがって、前記追突回避距離Rの位置にお いて、ステレオカメラ1,2の1画素当りが受け つ前記鉛直方向の高さE(m/pixel)は、前記全画 数をDとすると、下式で求めることができる 。
  E=A/D

 そして、図5に示すように画像原点(0pixel)を 上とした場合、中心ラインCから画像上方向 に世界座標系で、B-C(=0.5m)進めた位置(ステレ カメラ1,2から追突回避距離Rだけ離れた位置 における小型車の高さ限界)に相当する画像 の位置である前記上ラインLu(pixel)は、下式 求めることができる。
  Lu=(D/2)-((B-C)/E)   (ただし、0≦Lu<D/2)

 また、図5の中心ラインCから画像下方向に 界座標系でC(=1.5m)進めた位置(ステレオカメ 1,2から追突回避距離Rだけ離れた位置におけ 路面の高さ)に相当する画像上の位置である 前記下ラインLb(pixel)は、下式で求めることが できる。
  Lb=(D/2)+(C/E)   (ただし、D/2<Lb≦B)

 具体的には、前記ステレオカメラ1,2の鉛 方向の画角θを40°、鉛直方向の画素数を480p ixel、追突回避距離Rを安全距離とした場合、 測距装置11が搭載された車両が時速7km/h(低 と中速の閾値)で走行していた場合、Lu=46pixel ,Lb=480pixelとなる。これに対して、前記車両が 時速60km/h(中速と高速の閾値)で走行していた 合、Lu=230pixel,Lb=270pixelとなる。以下、低速 、該測距装置11が搭載される車両(自動車)6の クリープ現象での最高速度である前記7km/h未 、高速は高速道路を走行する際の最低速度 ある60km/h以上、中速はそれらの間の7km/h以 、60km/h未満とするが、他の値でも構わない

 図7~図9には、ステレオカメラ1,2から追突 避距離Rだけ離れた地点で、処理領域となる 上述のようにして求められた路面から高さ2m での範囲の違いが示されている。前記処理 域は、網掛けして示しており、図7は前記低 速域のLu=46pixel,Lb=480pixelの場合を示す。図8は 速域であり、図9は高速域のLu=230pixel,Lb=270pix elの場合を示している。設定部13は、車速に 応して前記テーブルから読出したこれらの 下ラインLu,Lbの値を視差検出部3aに設定し、 差検出部3aは、それらの上下ラインLu,Lb間の 処理領域のみ対応点探索を行い、視差dを求 る。図8のような処理領域で距離分布が求め れると、図10で示すようになる。

 このように設定部13が車速に応じて対応 探索、したがって距離分布演算の処理領域 設定することで、距離分布演算部3は、現在 速度から、運転者などが衝突回避に必要な 囲(確実に止まれる距離範囲)だけ距離分布 演算を行うことになり、距離分布演算の計 時間を短縮し、安全性を向上することがで る。

<実施例2>
 図11は、本発明の実施の第2の形態に係る測 装置21の電気的構成を示すブロック図であ 。この測距装置21は、前述の測距装置11に類 し、対応する部分には同一の参照符号を付 て示し、その説明を省略する。注目すべき 、この測距装置21は、撮像画像全域を前記 理領域とし、前記第1の距離分布演算部3に比 べて、高速低精度な第2の距離分布演算部22を さらに備え、設定部23は、前記車速センサ12 検出結果に加えて、前記第2の距離分布演算 22による距離分布の演算結果から、前記第1 距離分布演算部3に、前記撮像画像における 距離分布演算の処理領域を設定することであ る。

 具体的には、前記第2の距離分布演算部22 、前記ステレオカメラ1,2から入力された撮 画像から、SAD法によって高速に対応点探索 行い、視差を求める視差検出部22aと、求め れた視差からステレオ法で対象物5までの距 離を求める3D計測部22bとを備えて構成される 3D計測部22bで求められた距離分布は設定部23 に入力される。一方、前記車速センサ12から 車速情報は追突回避距離算出部24に入力さ 、この追突回避距離算出部24において前述の ように車速に対応した追突回避距離Rが求め れ、前記設定部23に入力される。設定部23は 上述のようにして車速から予め求められて る処理領域に、この3D計測部22bで求められ 距離分布の内、前記追突回避距離から±αの 離に該当する部分を、第1の距離分布演算部 3の処理領域に加える。

 図12は、前記視差検出部22aで行われる対応 探索手法である前記SAD法を説明するための である。このSAD法では、前記視差検出部22a 、基準画像1c上の画像Img1が参照画像2c上のど こにあるのかを探索する。具体的には、前記 視差検出部22aは、前記基準画像1c上で、縦横 向にそれぞれW画素分の大きさを持つウイン ドウ(前記画像Img1)を設定し、同様に、参照画 像2c上にも同じ大きさを持つウインドウ(前記 画像Img2)を設定する。そして、前記視差検出 22aは、参照画像2c上において、基準画像1c上 におけるウインドウImg1と同じ位置から、基 長方向に或る範囲(0<p<max_disp)でウインド ウImg2の走査を開始させて、それぞれの位置 相関演算を行う。その相関演算には、前記 差検出部22aは、先ず、下式で示すように、 インドウの同じ対応画素の明るさの差の絶 値をそれぞれ求める。

次に、前記視差検出部22aは、それをウインド ウ内の全画素に亘って加算した値SAD p から、下式によって相関値(COR)を求める。

 前記視差検出部22aは、このような作業を1 画素ずつずらして行ってゆき、最も相関値の 高いウインドウ位置に画像Img1と等しい画像 あると判定し、そのずらした画素数を前記 差dとする。なお、この説明では、前記視差 出部22aはピクセル単位で最も相関値の高い 置から視差dを求めているが、ピーク前後の 相関値を用いて、サブピクセル単位でピーク を補間して求めてもよい。

 図13~図16は、この測距装置21の動作を説明 するための図である。ステレオカメラ1,2の撮 像画像が図13で示すような場合、前記第1の距 離分布演算部3が上述のように単に速度に対 した上下ラインLu,Lbで規定した処理領域につ いて距離分布を求めると、図14で示すように る。これらの図13~図16の例は、中速で上り にさしかかる箇所を走行している例を示し おり、対象物5である先行車5a,5bが存在し、 行車5aは前記追突回避距離Rである20m付近に 在するものの、上り坂の関係で、撮像画面 に映る位置が速度に相当した位置よりも上 なっており、これに対して先行車5bは、同じ 高さの路面の遠くを走行している。

 したがって、前記第1の距離分布演算部3 単に速度に対応した上下ラインLu,Lbで規定し た処理領域について距離分布を求めると、前 記上り坂の関係で、先行車5aは検知できてい い。しかしながら、前記第2の距離分布演算 部22が距離分布を簡易演算した結果は、図15 示すようになり、設定部23は、この図15にお て、参照符号β1,β2で示す前記追突回避距離 R=33(m)±α(m)の領域を第1の距離分布演算部3の 理領域に加える。これによって、実際に第1 距離分布演算部3で求められた前記追突回避 距離R付近の距離分布は、図16で示すようにな り、該第1の距離分布演算部3は、上り坂の関 で検知できていなかった先行車5aを捉える とができる。

 このように構成することで、設定部23は 路面のアップダウンなどで前記速度情報に 応した処理領域が正しく設定できなくても 前記第2の距離分布演算部22で簡易な演算に って求めた結果から、処理領域を正しく設 することができる。前記αは、たとえば前記 道路運送車両法による自動車の分類が二輪で 、区分が軽のものに対応した2.5mに設定する とができるが、他の値が用いられてもよい

 また、該測距装置21を先行車までの距離 計測する測距装置として用いるにあたって 該測距装置21には、車速センサ12からの速度 報から、先行車5a,5bへの追突を回避可能な 突回避距離Rを算出する追突回避距離算出部2 4を設けている。そして、設定部23が前記第2 距離分布演算部22による距離分布の演算結果 において、その追突回避距離算出部24で求め れた追突回避距離R±αの領域だけを、前記 1の距離分布演算部3の処理領域に設定してい る。これによって、前記第1の距離分布演算 3は、R+α以遠の領域は以後の処理で対応し、 R-αより近い領域は既に以前の処理で対応し いるものとして、現在追突回避距離R付近に 在する物体だけを該第1の距離分布演算部3 高精度に距離分布を求めるので、瞬時の処 量を一層削減することができる。

<実施例3>
 図17は、本発明の実施の第3の形態に係る測 装置41の電気的構成を示すブロック図であ 。この測距装置41は、前述の測距装置21に類 し、対応する部分には同一の参照符号を付 て示し、その説明を省略する。注目すべき 、この測距装置41では、少なくとも路面状 (舗装の有無、晴雨または雪等)、および好ま しくはタイヤ状況(種類、摩耗等)に関する車 パラメータを入力する入力装置42がさらに けられており、追突回避距離算出部44は、前 記車速センサ12からの速度情報および前記車 パラメータから、前記追突回避距離を算出 ることである。前記入力装置42には、たと ばタッチパネルや、表示装置に、キーボー 、リモコン、マウスまたはマイクロフォン 組合わせなどが用いられる。

 具体的には、ここでは、前記追突回避距離R として、停止距離を考える。停止距離は、ス テレオカメラ1,2が搭載されている車両6が走 している途中で、運転者が危険を感じてか ブレーキをかけ、ブレーキが効き始めるま に車が走る距離(空走距離)と、ブレーキが効 き始めてから実際に車両6が停止するまでの 離(制動距離)とを合わせたものである。運転 者が危険を感じて急ブレーキが必要と判断し た時点から、ブレーキペダルを踏み込んでブ レーキが効き始める時点までの反応時間(空 時間)は、個人差はあるが、通常人の平均的 反応時間を0.75秒として、前記空走距離が計 算される。したがって、車速をV(km/h)とする 、
  空走距離=0.75×V×(1000/3600)
である。

 一方、前記制動距離は、
  制動距離={V×(1000/3600)} 2 /(2×9.8×摩擦係数)
であり、前記停止距離は、
  停止距離=0.75×V×(1000/3600)
       +{V×(1000/3600)} 2 /(2×9.8×摩擦係数)
となる。

 たとえば、車速Vが60km/h、摩擦係数が乾燥路 面の0.7の場合、
  0.75×60×(1000/3600)
  +{60×(1000/3600)} 2 /(2×9.8×0.7)=32.7
となり、停止距離は32.7mとなる。

 また、運転者が入力装置42から路面状況 タイヤの種類や摩耗状態を入力すると、追 回避距離計算部44において、予め用意された 摩擦係数テーブル(前記路面状況、タイヤの 類、摩耗状態をパラメータとして前記摩擦 数を決定するテーブル)や、補正係数の演算 どによって、適宜前記摩擦係数が適切な値 補正される。

 このように前記追突回避距離計算部44が 記追突回避距離Rを求めるにあたって、速度 報だけでなく、少なくとも路面状況(舗装の 有無、晴雨または雪等)、および好ましくは イヤ状況(種類、摩耗等)に関する車両パラメ ータも考慮して算出することで、一層正確に 算出することができる。

<実施例4>
 図18は、本発明の実施の第4の形態に係る測 装置51の電気的構成を示すブロック図であ 。この測距装置51は、前述の測距装置21,41に 似し、対応する部分には同一の参照符号を して示し、その説明を省略する。注目すべ は、この測距装置51では、前記第1の距離分 演算部3に比べて、高速低精度な第2の距離 布演算部52をさらに備え、設定部53は、前記 速センサ12の検出結果に応答して、前記第1 距離分布演算部3の視差検出部3aに処理領域 設定するとともに、ステレオカメラ1,2の撮 画像の残余の領域を、前記第2の距離分布演 算部52の視差検出部52aの処理領域に設定して 理を行わせることである。

 図19は、車両が中速(7km/h以上、60km/h未満) 移動している場合の例を示している。図19 は、基準画像および参照画像の両方に対し 、画像上部側の上ラインLuから下部側の下ラ インLbまでの範囲が第1の距離分布演算部3の 理領域となり、上ラインLuより上側の範囲お よび下ラインLbより下側の範囲が第2の距離分 布演算部52の処理領域となっている。

 したがって、現在の速度から、運転者な が衝突回避に必要な範囲(確実に止まれる距 離範囲)を第1の距離分布演算部3が高精度な距 離分布演算を行うだけでなく、それ以外の範 囲は高速低精度な第2の距離分布演算部52が演 算を行うことで、前記運転者は不用意な物体 の飛び出しなどに対応することができるとと もに、さらに遠方の先行車などを第1の距離 布演算部3で捉える前に、第2の距離分布演算 部52が事前に捉え、運転者の注意喚起などに 用することもできる。

<実施例5>
 図20は、本発明の実施の第5の形態に係る測 装置における距離分布演算の方法を説明す ための図である。この測距装置には、前述 測距装置51の構成を用いることができ、そ 説明を省略する。注目すべきは、この測距 置では、前記第2の距離分布演算部52が、前 第1の距離分布演算部3で処理されない領域の 総てを処理するのではなく、その中でも、予 め設定され、この図20で示すように、撮像画 上に分散した複数の狭小領域(図20では、縦 向にγ行おきに,横方向にδ列おきに設定さ る円形の領域)を処理可能領域とすることで る。前記狭小領域は、前記設定部53によっ 、第2の距離分布演算部52による処理領域の 定の際に除外するように設定されてもよく 或いは、第2の距離分布演算部52に予め設定 れ、設定部53は上下のラインLu,Ldを設定する けでもよい。

 このように構成することで、第2の距離分 布演算部52での距離演算の処理を削減するこ ができる。

 本明細書は、上記のように様々な態様の 術を開示しているが、そのうち主な技術を 下に纏める。

 本発明の一態様に従う測距装置は、移動 に搭載され、複数の撮像部による撮像画像 視差から、第1の距離分布演算部が対象物ま での距離分布を求める測距装置において、前 記移動体の速度情報を取得する速度検出部と 、前記速度検出部の検出結果に応答して、前 記第1の距離分布演算部に、前記撮像画像に ける距離分布演算の処理領域を設定する設 部とを含む。

 上記の構成によれば、車両やロボットな の移動体に搭載され、ステレオカメラなど 複数の撮像部による撮像画像の視差から、 1の距離分布演算部が対象物までの距離分布 を求め、障害物や先行車の検知などに使用さ れる測距装置において、設定部を設け、該設 定部が、車速センサなどの前記移動体の速度 情報を取得する速度検出部の検出結果に応答 して、前記第1の距離分布演算部に、前記撮 画像における距離分布演算の処理領域を設 する。

 したがって、第1の距離分布演算部は、現 在の速度から、運転者などが衝突回避に必要 な範囲(確実に止まれる距離範囲)だけ距離分 の演算を行うことになり、距離分布演算の 算時間を短縮し、安全性を向上することが きる。

 本発明の他の態様に従う測距装置では、 記設定部は、前記撮像画像における距離分 演算の処理領域を、前記速度情報に対応し 上下のラインで規定する。

 上記の構成によれば、測距装置を車両に 載した場合に、遠い位置に存在する路面は 像の上部に映り、近い位置に存在する路面 画像の下部に映り、画像の同じ高さのライ は同じ距離の路面である可能性が高い。そ で、前記設定部は、前記撮像画像における 離分布演算の処理領域を上下のラインで規 して、現在の速度から注視すべき処理領域 設定する。

 したがって、処理領域を容易に設定する とができる。

 本発明のさらに他の態様に従う測距装置 、撮像画像全域を前記処理領域とし、前記 1の距離分布演算部に比べて、高速低精度な 第2の距離分布演算部をさらに備え、前記設 部は、前記速度検出部の検出結果に加えて 前記第2の距離分布演算部による距離分布の 算結果から、前記第1の距離分布演算部に、 前記撮像画像における距離分布演算の処理領 域を設定する。

 上記の構成によれば、常時、撮像画像全 を該測距装置における前記処理領域とし、 のため前記第1の距離分布演算部に比べて高 速低精度な第2の距離分布演算部をさらに設 、前記設定部は、前記速度検出部による速 情報だけでなく、さらにその第2の距離分布 算部による距離分布の演算結果から、第1の 距離分布演算部での距離分布演算の処理領域 を設定する。

 したがって、路面のアップダウンなどで 記速度情報に対応した処理領域が正しく設 できなくても、簡易な演算によって求めた 果から、処理領域を正しく設定することが きる。

 本発明の他の態様に従う測距装置は、車 に搭載され、先行車や障害物までの距離を 測する測距装置として用いられ、前記速度 出部からの速度情報から、先行車への追突 回避可能な追突回避距離を算出する追突回 距離算出部をさらに備え、前記設定部は、 記第2の距離分布演算部による距離分布の演 算結果において、前記追突回避距離算出部で 求められた追突回避距離に該当する距離の領 域を前記処理領域に設定する。

 上記の構成によれば、該測距装置が車両 搭載され、先行車までの距離を計測する測 装置として用いられる場合、前記速度検出 からの速度情報から、先行車への追突を回 可能な追突回避距離を算出する追突回避距 算出部をさらに設け、前記設定部は、前記 2の距離分布演算部による距離分布の演算結 果において、その追突回避距離算出部で求め られた追突回避距離に該当する距離の領域だ けを前記処理領域に設定する。

 したがって、それ以遠の領域は以後の処 で対応し、近い領域は既に以前の処理で対 しているものとして、現在追突回避距離に 在する物体だけを第1の距離分布演算部によ って高精度に距離分布を求めるので、瞬時の 処理量を一層削減することができる。

 本発明のさらに他の態様に従う測距装置 、少なくとも路面状況、および好ましくは イヤ状況に関する車両パラメータを入力す 入力部をさらに備え、前記追突回避距離算 部は、前記速度検出部からの速度情報およ 前記車両パラメータから、追突回避距離を 出する。

 上記の構成によれば、前記追突回避距離 出部は、前記追突回避距離を求めるにあた て、速度情報だけでなく、少なくとも路面 況(舗装の有無、晴雨または雪等)、および ましくはタイヤ状況(種類、摩耗等)に関する 車両パラメータも考慮して算出する。

 したがって、前記追突回避距離を一層正 に算出することができる。

 本発明の他の態様に従う測距装置は、前 第1の距離分布演算部に比べて、高速低精度 な第2の距離分布演算部をさらに備え、前記 定部は、前記速度検出部の検出結果に応答 て、前記第1の距離分布演算部に処理領域を 定するとともに、撮像画像の残余の領域を 記第2の距離分布演算部の処理領域に設定し て処理を行わせる。

 上記の構成によれば、現在の速度から、 転者などが衝突回避に必要な範囲(確実に止 まれる距離範囲)を第1の距離分布演算部が距 分布演算を行うだけでなく、それ以外の範 は高速低精度な第2の距離分布演算部が演算 を行う。

 したがって、前記第2の距離分布演算部が 、不用意な物体の飛び出しなどに対応するこ とができるとともに、さらに遠方の先行車な どを第1の距離分布演算部で捉える前に、事 に捉えておくこともできる。

 本発明のさらに他の態様に従う測距装置 は、前記第2の距離分布演算部は、前記撮像 画像上に分散した複数の狭小領域を処理可能 領域として予め設定され、前記第1の距離分 演算部に設定された処理領域外の前記狭小 域を前記処理領域とする。

 上記の構成によれば、第2の距離分布演算 部は、第1の距離分布演算部に設定されなか た領域全体を処理領域にするのではなく、 の中で処理可能領域に予め設定される狭小 域だけを処理領域として演算を行う。

 したがって、第2の距離分布演算部での距 離演算の処理量を削減することができる。

 本発明の他の態様に従う測距装置では、 記第1の距離分布演算部は、前記撮像画像上 に定めたウインドウ内のパターンを周波数分 解し、振幅成分を抑制した信号の類似度に基 づいて対応点を探索する。

 上記の構成によれば、前記第1の距離分布 演算部は、FFT演算などの従来からある周波数 解析手法を用いてウインドウ内のパターンを 周波数分解し、振幅成分を抑制した位相成分 のみの信号を用いて類似度演算を行うので、 左右のカメラの撮影条件の差や、ノイズなど の影響を受け難く、ロバストな対応点探索を 行うことができる。

 本発明のさらに他の態様に従う測距装置 は、前記ウインドウ内のパターンを周波数 解する手法が、FFT、DFT、DCT、DST、ウエーブ ット変換、アダマール変換のいずれかであ 。

 上記の構成によれば、前記の周波数分解 手法として、一般的に広く用いられ、性質 安定した手法で好適である。

 本発明の他の態様に従う測距装置では、 記対応点探索処理が、POC(位相限定相関法) ある。

 上記の構成によれば、逆フーリエ変換後 得られるPOC値は、画像間(基準ウインドウと 参照ウインドウ)の移動量の座標に急峻な相 ピークを持つことが知られており、画像マ チングにおけるロバスト性と移動量推定精 とが高く、好適である。

 本発明を表現するために、上述において 面を参照しながら実施形態を通して本発明 適切かつ充分に説明したが、当業者であれ 上述の実施形態を変更および/または改良す ることは容易に為し得ることであると認識す べきである。したがって、当業者が実施する 変更形態または改良形態が、請求の範囲に記 載された請求項の権利範囲を離脱するレベル のものでない限り、当該変更形態または改良 形態は、当該請求項の権利範囲に包括される と解釈される。

 本発明によれば、先行車の検知などに使 される測距装置において、距離分布演算の 算時間を短縮し、安全性を向上することが きる測距装置を提供することができる。




 
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