JPH07119605B2

JPH07119605B2 - 距離測定装置

Info

Publication number: JPH07119605B2
Application number: JP1341427A
Authority: JP
Inventors: 康也梶原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPH03197805A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、距離測定装置、特に自動車などの移動する
対象物までの距離を連続的に測定するのに好適な距離測
定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の距離測定装置として、例えば特公昭63−46363号
公報に開示されているようなものがある。第４図はその
一例の距離測定装置の構成を示している。第４図におい
て、1,2は基線長Ｌだけ離れた左右の光学系としてのレ
ンズ、3,4はレンズ1,2の後方にその焦点距離ｆだけ離れ
た夫々の位置に配置されたイメージセンサ、５はレンズ
1,2の前方でそのレンズ面からＲの距離にある対象物で
ある。6,7はイメージセンサ3,4から夫々アナログ信号を
入力してデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変
換器、8,9はアナログ・デジタル変換器6,7から夫々デジ
タル信号を入力して記憶するメモリ、10はメモリ8,9に
ストアされた画像信号を処理して対象物５までの距離を
求めるマイクロプロセッサである。

次に動作について説明する。対象物５は夫々のレンズ1,
2によってイメージセンサ3,4上に結像される。イメージ
センサ3,4から夫々出力されるアナログの画像信号はア
ナログ・デジタル変換器6,7で夫々デジタル信号に変換
され、メモリ8,9にストアされる。マイクロプロセッサ1
0は、メモリ８から、まず、イメージセンサ３の左上端
の画素に相当する画素信号を読み出し、次にメモリ９か
ら同様にイメージセンサ４の左上端の画素に相当する画
素信号を読み出し、その差の絶対値を演算する。次に、
マイクロプロセッサ10は、その夫々のその右隣の画素の
画素信号を読み出し、上記と同様にその差の絶対値を演
算し、最初の値に累積する。マイクロプロセッサ10は、
その操作を順次にイメージセンサ3,4の画面全体の画素
について行い、その累積値を求め第１の値とする。次
に、マイクロプロセッサ10は、上記と同様にイメージセ
ンサ３の左上端に相当する画素の画素信号とイメージセ
ンサ４の左上端から１画素右の画素に相当する画素信号
をメモリ8,9から夫々読み出し、その差の絶対値を演算
する。このように、マイクロプロセッサ10は、イメージ
センサ３の画像信号に対しイメージセンサ４の全体に１
画素右にずらした画像信号との差の絶対値を夫々の画像
信号で求めて、累積した値を求めて第２の値とする。こ
のようにマイクロプロセッサ10は１画素ずつ順次に右に
ずらした画素の画像信号の夫々の画素信号の差の絶対値
をとり、累積した値を順次に求める。この累積した値が
最小になる場合が、イメージセンサ3,4の各光軸からの
画像のずれ量を表わしている。このずれがｎ画素で、画
素のピッチをｐとすれば、画像のずれ量はnpであり、こ
れから対象物５迄の距離Ｒは三角測量の原理によりの式で求められる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の距離測定装置は以上のように構成されているの
で、広い視野の画像信号を得ようとした場合には、広い
視野中の対象物の特定が困難であり、また、狭い視野を
得ようとした場合には視野中の対象物の特定は容易とな
るが対象物が移動すれば視野からはずれるため、対象物
の動きに応じて装置を移動する必要があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、一旦対象物を定めるとこれが動いていても、撮
像系の視野内にある限り連続的にその対象物までの距離
を安定的に計測でき、また、一瞬対象物が検出できなく
ても、その次の瞬間にはまた連続して距離を測定できる
距離測定装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明における距離測定装置は、所定の距離をおいて
設置された一対の光学系と、こ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いずれか一方の画
像信号の特定部分にウインドーを設定するウインドー設
定手段と、所定の時間間隔で上記イメージセンサから画
像信号をサンプリングし、或る時刻t₀のウインドー内の
画像信号と次の時刻t₁の画像信号とを比較し、その画像
信号が最も良く一致する部分で新しいウインドーを設定
するとともに、そのウインドー内の画像信号を使って一
対の対応する画像信号のずれを検出して、ウインドー内
の対象物までの距離を求める測定手段とを備え、或る時
刻t₀のウインドー内の画像信号と次の時刻t₁の画像信号
との一致が所定の判定基準で得られない時には、或る時
刻t₀のウインドー内の画像信号と順次次の時刻t₂〜t_nの
画像信号とを比較するようにし、予め定めた時間内に画
像信号の一致が得られない時には、ウインドーを解除す
るようにしたものである。

〔作用〕

この発明における距離測定装置は、対象物を含む広い視
野の画像を検出しており、対象物に対してウインドーを
設定し、対象物が視野内に動いた時に、測定手段により
時々刻々対象物の画像の画像信号を或る時刻t₀と次の時
刻t₁とで比較し、両画像信号が最も一致する部分に新た
なウインドーを設定し、ウインドー内の画像信号を使用
して左右の画像信号を比較して距離を求める。もし一時
的に外乱が入り、両画像信号の一致が得られない場合に
は、時刻t₀の画像信号を記憶しておき、次の時刻t₂の画
像信号と比較し、一時的な外乱であれば一致が得られる
ために距離を求めることができ、追尾を継続することが
できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による距離測定装置の構成
図であり、第１図において、符号１〜９は第４図に示し
た従来例の装置と同じ部分であるのでその説明を省略す
る。10Aはメモリ8,9内に格納されている画像信号のデー
タ処理や表示制御を行うマイクロコンピュータ、11は画
像を表示するディスプレイで、マイクロコンピュータ10
Aによって制御される。12はマイクロコンピュータ10Aに
接続されウインドーを形成するためのウインドー設定手
段としてのウインドー形成装置で、人が操作することに
より、ウインドーの大きさ、位置をディスプレイ11の画
面を見ながら設定することができる。

次に第１図を参照してこの一実施例の動作について説明
する。今、イメージセンサ３による画像を第２図（ａ）
に示すようにディスプレイ11に表示したとすると、運転
者はウインドー形成装置12を操作して対象物５の画像を
囲うようにウインドー13を形成する。このウインドー信
号はマイクロコンピュータ10Aに読込まれてメモリ８の
どの部分の画素信号を距離演算の基準としての画素信号
とすればよいかがわかる。従って、比較するメモリ8,9
の領域をマイクロコンピュータ10Aが選択して左の基準
画像信号に対して右の画像信号を一画素ずつ順次シフト
しながら、このシフト毎に各画素毎の信号の差の絶対値
の総和を演算していく。このとき、演算に関与する領域
は第２図（ａ）に示すように対象物５の画像を含む左の
ウインドー13に対して第２図（ｂ）に示すようにイメー
ジセンサ４による右の画像は対象物５の画像を含む画像
比較領域14が対応する。マイクロコンピュータ10Aは、
上記のように、左，右の画素の画像信号を比較し、その
差信号の絶対値の総和が最小となるときの画素のシフト
量を求める。そのシフト量をｎ画素、画素ピッチをｐと
し、レンズ1,2の基線長をＬ、レンズ1,2の焦点距離を
ｆ、対象物５までの距離をＲとすれば、Ｒはマイクロコ
ンピュータ10Aにより次式で求められる。

次に、或る短かい時間、即ち前の画像の処理演算が終了
するまでの時間経過した次の時刻では、対象物５は移動
しており、イメージセンサ3,4上で、その前のサンプリ
ング時刻とは違った位置に結像している。第３図は最初
の時刻t₀,次の時刻t₁で画像信号をサンプリングした時
のウインドー内の画像を比較するためのものである。マ
イクロコンピュータ10Aは、第３図（ａ）に示すように
時刻t₀で設定したウインドー13を基準の画像信号とし
て、第３図（ｂ）に示すように時刻t₁でサンプリングし
た画像信号による画像の中で予め定めた方法により限定
した画像比較限定領域16を順次１画素ずつシフトさせな
がら各画素信号の差の絶対値の総和を演算してゆく。マ
イクロコンピュータ10Aは、その総和が最も小さくなっ
た領域が、対象物５が移動した位置であることを検知す
る。そこで、マイクロコンピュータ10Aは、第３図
（ｂ）に示すようにこの領域に新しいウインドー15を設
定する。マイクロコンピュータ10Aはこの新たに設定し
たウインドー15と第３図（ｃ）に示すように右の画像の
距離に応じた領域17とで左右の画像の画像信号を比較し
て対象物５までの距離を求めることができ、特許請求の
範囲の測定手段を構成している。しかし、画像に一時的
な外乱が入ることがある。例えば、距離測定装置を車室
内に置いた時には、ワイパーのプレートが画像に入ると
か、鳥などが視野内を横切るとか、陸橋で自動車が陰の
部分に入り、画像のコントラストがほとんどなくなるな
どの外乱である。このような時には、順次１画素ずつシ
フトさせながら得た各画素信号の差の絶対値の総和はい
ずれもほとんど同じような値になり、最小値と最大値の
ひらきが少なく、最小値が求めにくい。即ち、マイクロ
コンピュータ10Aは、その最大値と最小値のひらきがあ
る所定の値より小さい場合には外乱と判断し、ｔ＝t₁の
画像信号を距離測定用に採用せず、次のサンプリング時
刻ｔ＝t₂では、ｔ＝t₀の画像と画像信号で比較する。こ
の時に画像の一致が得られれば、そのまま処理を継続す
れば良い。ｔ＝t₂でも一致が得られなければ次のサンプ
リング時刻ｔ＝t₃で同様な比較を行う。このような処理
は長時間経過すると、画像が大幅に変化してしまう恐れ
があるので、この時間の限度は車速に応じて定める方が
良い。このようにして定められた時間内で、次々と画像
を比較しても一致が得られなければウインドーを解除
し、追尾を中止する。したがって、距離の計測は行われ
ない。

なお、光学系を左右一対としたが、表現上の問題であ
り、上下一対、または斜めにした一対でもよく、基線を
水平にするか、垂直にするか、斜めにするかの問題であ
り、実質的にはいずれも同様の効果を示す。

また、イメージセンサは、左右別々のセンサを用いてい
るが、１個のセンサの領域を左右に分割して使用しても
良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば画像の中にウインドー
を設定することで対象物までの距離を三角測量の原理で
求める距離測定装置であって、外乱があったことを検出
し、その画像信号を距離測定用に採用せず、外乱発生前
の画像信号を基準にして、次の時刻の画像信号と比較す
るようにし、所定時間内で画像信号の一致が得られれば
そのまま追尾を継続し、所定時間内に一致が得られなけ
ればウインドーを解除するようにしたので、一時的な外
乱があっても対象物を安定して追尾し、車間等の距離を
計測ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による距離測定装置の構成
図、第２図は一実施例による距離演算の時の比較画像を
示す図、第３図は一実施例による追尾と距離を演算する
時の比較画像を示す図、第４図は従来の距離測定装置の
構成図である。図中、1,2……レンズ、3,4……イメージセンサ、５……
対象物、8,9……メモリ、10A……マイクロコンピュー
タ、12……ウインドー形成装置、13,15……ウインド
ー。なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の距離をおいて設置された一対の光学
系と、この光学系によりイメージセンサ上に結像した一
対の画像のうちいずれか一方の画像信号の特定部分にウ
インドーを設定するウインドー設定手段と、所定の時間
間隔で上記イメージセンサから画像信号をサンプリング
し、或る時刻t₀のウインドー内の画像信号と、次の時刻
t₁の画像信号とを比較し、その画像信号が最も良く一致
する部分で新しいウインドーを設定するとともに、その
ウインドー内の画像信号を使って、一対の対応する画像
信号のずれを検出して、ウインドー内の対象物までの距
離を求める測定手段とを備え、或る時刻t₀のウインドー
内の画像信号と次の時刻t₁の画像信号との一致が所定の
判定基準で得られない時には、或る時刻t₀のウインドー
内の画像信号と順次次の時刻t₂〜t_nの画像信号とを比較
するようにし、予め定めた時間内に画像信号の一致が得
られない時には、ウインドーを解除することを特徴とす
る距離測定装置。