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JPH07120258A - Distance detection device using in-vehicle camera - Google Patents

Distance detection device using in-vehicle camera

Info

Publication number
JPH07120258A
JPH07120258A JP5270295A JP27029593A JPH07120258A JP H07120258 A JPH07120258 A JP H07120258A JP 5270295 A JP5270295 A JP 5270295A JP 27029593 A JP27029593 A JP 27029593A JP H07120258 A JPH07120258 A JP H07120258A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
camera
distance
vehicle
image
height
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5270295A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3296055B2 (en
Inventor
Takeshi Watanabe
武司 渡邊
Makoto Kishi
誠 貴志
Kazuya Hayafune
一弥 早舩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP27029593A priority Critical patent/JP3296055B2/en
Publication of JPH07120258A publication Critical patent/JPH07120258A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3296055B2 publication Critical patent/JP3296055B2/en
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステレオ視カメラではなく1つのカメラで捕
えた画像上のポイントの、車両からの距離を検出する場
合に、ピッチング等によって路面に対して変化するカメ
ラの高さ及び角度を、車高センサや傾斜センサ等の外部
センサを用いることなく検出し、この検出結果を利用し
て精度良く距離を検出すること。 【構成】 自動車専用道路や高速道路の路面に引かれた
中央破線など、端点間の間隔が既知の破線状物体を物指
しとして、3つ以上の端点の画像上の座標値をβ 1 〜β
n を画像処理装置11で求め、求めた座標値と既知の端
点間の間隔及びカメラの焦点距離とから最小二乗法等に
より高さ及び角度算出装置12でCCDカメラ8の高さ
H及び角度θまたはtan θを算出し、算出した値を用い
て距離算出装置13により任意物体の距離Yをその画像
上の座標値βから算出する。
(57) [Summary] [Purpose] Capture with one camera instead of a stereo camera
When detecting the distance of the point on the captured image from the vehicle
The turtle that changes with respect to the road surface due to pitching, etc.
The height and angle of the la
Detect without using a sensor and use this detection result
And accurately detect the distance. [Composition] Drawn to the road surface of a motorway or highway
Use a broken-line object with a known distance between
As a rule, the coordinate values on the image of three or more end points are β 1~ Β
nIs calculated by the image processing device 11, and the calculated coordinate value and the known end
From the distance between points and the focal length of the camera to the least squares method, etc.
Height of the CCD camera 8 in the height and angle calculation device 12
Calculate H and angle θ or tan θ and use the calculated values
The distance Y of the arbitrary object by the distance calculation device 13
It is calculated from the upper coordinate value β.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は車載カメラを用いた距離
検出装置に関し、特に、ステレオ視カメラではなく1つ
のカメラで捕えた画像を画像処理することにより画像上
のポイントの車両からの実際の距離を検出する場合に、
車両のピッチング等により路面に対して変化するカメラ
の高さ及び角度を、車高センサや傾斜センサ等の外部セ
ンサを用いることなく補正して検出することにより、距
離検出の精度向上を図ったものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance detecting device using a vehicle-mounted camera, and more particularly, to an actual image from a vehicle at a point on the image by processing an image captured by one camera instead of a stereoscopic camera. When detecting the distance,
The height and angle of the camera that changes with respect to the road surface due to vehicle pitching, etc. are corrected and detected without using an external sensor such as a vehicle height sensor or an inclination sensor to improve the accuracy of distance detection. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車の運転操作を軽減するために、定
速走行装置が実用化され、また車間距離制御装置が開発
されている。
2. Description of the Related Art In order to reduce the driving operation of an automobile, a constant speed traveling device has been put to practical use and an inter-vehicle distance control device has been developed.

【0003】「定速走行装置」は、「オートマチック・
スピード・コントロール」や「クルーズ・コントロー
ル」とも称ばれている。この装置を備えた自動車では、
セットスイッチを押すと、アクセルペダルから足を離し
ても、設定した車速を維持して走行を行う。設定車速は
コントロールスイッチの操作により変更することができ
る。運転者がブレーキを踏んだり、クラッチを踏んだ
り、ギヤシフトをするなどの操作をすると、この機能が
キャンセルされるようになっている。
The "constant speed traveling device" is an "automatic
It is also known as "speed control" or "cruise control." In a car equipped with this device,
When you press the set switch, the vehicle will travel at the set vehicle speed even if you release your foot from the accelerator pedal. The set vehicle speed can be changed by operating the control switch. When the driver operates the brake, the clutch, or shifts the gear, this function is canceled.

【0004】上述した定速走行装置を利用したときの安
全性を確保するため、次のような機能を付加したものも
ある。即ち先行車との距離を、車載カメラでとらえた画
像を画像処理して検出したり、レーザレーダ等で検出し
ておき、先行車に異常接近したときには、警報を発して
運転者に注意を促したり、ギヤシフト段を4速(オーバ
ードライブ)から3速へシフトダウンしてエンジンブレ
ーキを作動させるオーバドライブオフにより減速したり
する。
In order to ensure the safety when the above-mentioned constant speed traveling device is used, there are some which are added with the following functions. That is, the distance to the preceding vehicle is detected by an image captured by an in-vehicle camera by image processing or detected by a laser radar or the like, and when abnormally approaching the preceding vehicle, an alarm is issued to call attention to the driver. Alternatively, the gear shift stage is downshifted from the 4th speed (overdrive) to the 3rd speed, and deceleration is performed by overdriving off to operate the engine brake.

【0005】一方「車間距離制御装置」を備えた自動車
では、セットスイッチを押すと、そのときの自車の車速
から目標車間距離を演算し、また先行車との車間距離を
検出し、先行車との車間距離が目標車間距離となるよう
にエンジン出力やブレーキの制御をして、先行車を追尾
して走行する。この場合、先行車との車間距離の検出
は、車載カメラでとらえた画像を画像処理して求めた
り、レーザレーダ等により求める。
On the other hand, in the case of an automobile equipped with the "inter-vehicle distance control device", when the set switch is pushed, the target inter-vehicle distance is calculated from the vehicle speed of the own vehicle at that time, and the inter-vehicle distance with the preceding vehicle is detected to detect the preceding vehicle. The engine output and the brake are controlled so that the vehicle-to-vehicle distance between and becomes the target vehicle-to-vehicle distance, and the vehicle travels following the preceding vehicle. In this case, the inter-vehicle distance to the preceding vehicle is detected by performing image processing on the image captured by the vehicle-mounted camera or by using a laser radar or the like.

【0006】車載カメラを用いた距離検出方法には、ス
テレオ視カメラ法と、単一カメラ法とが知られている。
As a distance detecting method using an on-vehicle camera, a stereoscopic camera method and a single camera method are known.

【0007】ステレオ視カメラ法では、次のようにして
距離検出が行われる。図6に示すようにステレオ視カメ
ラ1は2つのカメラ例えばCCDカメラ2,3を横方向
に間隔Lをおいてボディー4内に配置したものであり、
車両に水平に取り付けられる。これら左右のカメラ2,
3からは、図7(a),(b)に示すように2つの画像
が得られる。そして右側の画像中のウインドウ5で囲ん
だ自動車画像6Rと同じ画像6Lが、左側の画像中に少
し横方向にずれた位置に存在する。そこで、ウインドウ
5で囲んだ右側の自動車画像6Rを、左側の画像のサー
チ範囲7内で1画素づつシフトしながら、最も整合する
画の位置を求める。このとき、図8に示すように左右各
カメラ2,3の焦点距離をf、左右カメラ2,3の光軸
間の距離をLとし、CCDの画素ピッチをP、左右の自
動車画像が整合するまでにシフトした画素数をnとする
と、先行する自動車までの距離(車間距離)Rは、三角
測量の原理により、次式(1)で計算できる。
In the stereoscopic camera method, distance detection is performed as follows. As shown in FIG. 6, the stereoscopic camera 1 is one in which two cameras, for example, CCD cameras 2 and 3 are arranged in a body 4 at a distance L in the lateral direction,
Mounted horizontally on the vehicle. These left and right cameras 2,
From 3, three images are obtained as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). An image 6L, which is the same as the vehicle image 6R surrounded by the window 5 in the right image, is present in the left image at a position slightly laterally displaced. Therefore, the position of the most matched image is obtained by shifting the right side automobile image 6R surrounded by the window 5 by one pixel in the search range 7 of the left side image. At this time, as shown in FIG. 8, the focal lengths of the left and right cameras 2 and 3 are f, the distance between the optical axes of the left and right cameras 2 and 3 is L, the pixel pitch of the CCD is P, and the left and right vehicle images are aligned. Assuming that the number of pixels shifted up to is n, the distance (inter-vehicle distance) R to the preceding vehicle can be calculated by the following equation (1) according to the principle of triangulation.

【数1】 R=(f・L)/(n・P) ・・・式(1)## EQU00001 ## R = (f.L) / (n.P) ... Equation (1)

【0008】しかし、ステレオ視カメラは高価であり、
またシステム構成が複雑でありコスト高になる。
However, the stereoscopic camera is expensive,
In addition, the system configuration is complicated and the cost is high.

【0009】これに対し、単一カメラ法では、次のよう
にして距離検出が行われる。図9に示すように、1つの
カメラ例えばCCDカメラ8が路面9に対して高さH、
角度θで車両10に設置される。このCCDカメラ8か
らは、図10に示すように1つの画像が得られる。そこ
で、画像座標系を図10の如くi−j直交座標系(i座
標は横方向の位置、jは縦方向の位置)とし、自動車画
像6のj座標値をβ、カメラ8の焦点距離をfとする
と、先行する自動車までの実際の距離Yは、次式(2)
で計算できる。
On the other hand, in the single camera method, distance detection is performed as follows. As shown in FIG. 9, one camera, for example, a CCD camera 8 has a height H with respect to the road surface 9,
The vehicle 10 is installed at an angle θ. From the CCD camera 8, one image is obtained as shown in FIG. Therefore, the image coordinate system is set to an ij orthogonal coordinate system (i coordinate is a horizontal position, j is a vertical position) as shown in FIG. 10, and the j coordinate value of the automobile image 6 is β and the focal length of the camera 8 is If f, the actual distance Y to the preceding car is
Can be calculated by

【数2】 Y=H(β・tan θ+f)/(f・tan θ−β) ・・・式(2)[Formula 2] Y = H (β · tan θ + f) / (f · tan θ−β) Equation (2)

【0010】上述した単一カメラ法は、カメラを1つし
か必要とせず、ステレオ視カメラ法に比べて安価であ
り、システム構成も簡単である。しかし、CCDカメラ
8の高さH及び角度θを固定値にして式(2)の演算が
行われていた。そのため、車両10の車高や姿勢がピッ
チング等により変化した場合、路面9に対するCCDカ
メラ8の実際の高さH及び角度θが変化するため、距離
検出に誤差が生じる。
The above-described single camera method requires only one camera, is cheaper than the stereoscopic camera method, and has a simple system configuration. However, the calculation of the equation (2) is performed with the height H and the angle θ of the CCD camera 8 being fixed values. Therefore, when the vehicle height or the posture of the vehicle 10 changes due to pitching or the like, the actual height H and the angle θ of the CCD camera 8 with respect to the road surface 9 change, which causes an error in distance detection.

【0011】このCCDカメラ8の路面9に対する高さ
H及び角度θの変化による影響を除去する方法として、
特開平1−273746号、特開平3−118611号
等により開示された技術が知られている。
As a method of eliminating the influence of the change of the height H and the angle θ of the CCD camera 8 with respect to the road surface 9,
Techniques disclosed in JP-A-1-273746, JP-A-3-118611, etc. are known.

【0012】特開平1−273746号では、Gセンサ
等を用いた傾斜センサにより車両のピッチ角を検出し、
検出結果に応じてカメラの電子シャッタの作動タイミン
グを補正することにより、車両が傾斜していない状態の
画像を得る。しかし、傾斜センサが必要となる分、コス
ト高になる。特開平3−118611号では、ジャイロ
等を用いた傾斜センサにより車両のピッチ角を検出し、
ピッチ角をラスタ数に変換して画像取り込み開始のラス
タ位置を変更することにより、車両のピッチングをキャ
ンセルした画像を得る。しかし、この場合も傾斜センサ
が必要となる分、コスト高になる。その他に、車高セン
サにより車高を検出し、検出結果に応じてカメラの高さ
値を補正することもあるが、この場合も車両センサが必
要となる分、コスト高になる。
In Japanese Patent Laid-Open No. 1-273746, a pitch sensor of a vehicle is detected by an inclination sensor using a G sensor or the like,
By correcting the operation timing of the electronic shutter of the camera according to the detection result, an image in a state where the vehicle is not tilted is obtained. However, the cost becomes higher because the tilt sensor is required. In Japanese Patent Laid-Open No. 3-118611, a pitch sensor of a vehicle is detected by an inclination sensor using a gyro or the like,
An image in which the pitching of the vehicle is canceled is obtained by converting the pitch angle into the number of rasters and changing the raster position at the start of image capturing. However, also in this case, the cost becomes high because the tilt sensor is required. In addition, the vehicle height may be detected by the vehicle height sensor and the height value of the camera may be corrected according to the detection result. However, in this case as well, the vehicle sensor is required, which increases the cost.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術に鑑
み、本発明の目的は、ステレオ視カメラではなく1つの
カメラで捕えた画像を画像処理することにより画像上の
ポイントの車両からの実際の距離を検出する場合に、車
両のピッチング等によって路面に対して変化するカメラ
の高さ及び角度を、車高センサや傾斜センサ等の外部セ
ンサを用いることなく画像処理により補正して検出し、
この検出結果を利用することにより精度良く距離を検出
することができる装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned prior art, it is an object of the present invention to process an image captured by a single camera rather than a stereoscopic camera so that the actual point of the image from the vehicle can be reduced. When detecting the distance, the height and angle of the camera that changes with respect to the road surface due to the pitching of the vehicle, etc. are corrected and detected by image processing without using an external sensor such as a vehicle height sensor or a tilt sensor,
An object of the present invention is to provide a device capable of accurately detecting a distance by using the detection result.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の車載カメラを用いた距離検出装置は、車両に搭載し
た1つのカメラを用い、このカメラの路面に対する高さ
及び角度と,カメラの焦点距離と,画像上の座標値とか
ら、画像上のポイントの車両からの実際の距離を検出す
る装置において、車両の走行路に形成された端点間の間
隔が既知の破線状物体の3つまたはそれ以上の端点につ
いて画像上の座標値を求める手段と、求めた各端点の画
像上の座標値と、端点間の既知の間隔と,カメラの焦点
距離とを用いて、距離検出誤差を最小とするカメラの路
面に対する高さ及び角度を求める手段とを有することを
特徴とするものである。
A distance detecting device using an on-vehicle camera of the present invention for achieving the above object uses one camera mounted on a vehicle, and the height and angle of the camera with respect to a road surface and An apparatus for detecting an actual distance from a vehicle to a point on the image based on a focal length and a coordinate value on the image. The distance detection error is minimized by using the means for obtaining the coordinate values on the image for the endpoints more than that, the obtained coordinate values on the image for each endpoint, the known distance between the endpoints, and the focal length of the camera. And means for obtaining the height and angle of the camera with respect to the road surface.

【0015】[0015]

【作用】自動車専用道路や高速道路の路面には中央破線
として、長さ8mの白線が20m毎に引かれており、従
って中央破線の端点間の間隔は8mと12mの既知の値
である。本発明では中央破線のような破線状物体を物指
しに利用して、カメラの高さ及び角度を校正する。即
ち、中央破線のように端点間の間隔が既知の破線状物体
について、或る端点の画像上の座標値を求めると、この
座標値はカメラの路面に対する高さ及び角度と,カメラ
の焦点距離と,この端点の車両からの実際の距離とに依
存する。この場合、カメラの焦点距離は既知であるが、
端点の車両からの実際の距離は当然未知であり、また前
述の如くカメラの路面に対する高さ及び角度は車両のピ
ッチング等により変化するのでやはり未知である。そこ
で、3つまたはそれ以上の端点について画像上の座標値
を求めれば、端点間の実際の間隔が既知であることか
ら、カメラの路面に対する実際の高さ及び角度が求ま
る。但し、端点間の間隔の誤差、あるいは画像上の座標
値の誤差があるため、最小二乗法等により、距離検出誤
差が最小になるような高さ及び角度を求める。このよう
にして求めたカメラの路面に対する高さ及び角度を用い
ることにより、ステレオ視カメラではなく1つのカメラ
で捕えた画像の画像処理により画像上のポイントの車両
からの距離を検出する場合の精度が向上する。また、カ
メラの路面に対する高さ及び角度は、距離検出の画像処
理の一環として求めることができるので、車高センサや
傾斜センサ等の外部センサが不要である。更に、車両に
カメラを設置する場合に、高さ及び角度に誤差があって
もこれを吸収することができるので、設置作業の容易化
に寄与する。
A white line having a length of 8 m is drawn every 20 m as a central broken line on the road surface of a motorway or an expressway. Therefore, the distance between the end points of the central broken line is a known value of 8 m and 12 m. In the present invention, the height and angle of the camera are calibrated by using a broken object such as the central broken line for pointing. That is, when a coordinate value on an image of a certain end point is obtained for a broken line-shaped object whose distance between the end points is known, such as the central broken line, this coordinate value is the height and angle of the camera with respect to the road surface and the focal length of the camera. And the actual distance of this endpoint from the vehicle. In this case, the focal length of the camera is known, but
The actual distance of the end point from the vehicle is naturally unknown, and the height and angle of the camera with respect to the road surface are also unknown because they change due to the pitching of the vehicle as described above. Therefore, if the coordinate values on the image for three or more end points are obtained, the actual height and angle of the camera with respect to the road surface can be obtained because the actual distance between the end points is known. However, since there is an error in the distance between the end points or an error in the coordinate value on the image, the height and angle that minimize the distance detection error are obtained by the least square method or the like. By using the height and angle of the camera with respect to the road surface obtained in this way, the accuracy when detecting the distance from the vehicle of the point on the image by image processing of the image captured by one camera instead of the stereoscopic camera Is improved. Further, since the height and angle of the camera with respect to the road surface can be obtained as a part of the image processing for distance detection, an external sensor such as a vehicle height sensor or a tilt sensor is unnecessary. Furthermore, when installing a camera in a vehicle, even if there are errors in height and angle, these can be absorbed, which contributes to ease of installation work.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は実施例に係る車載カメラを用いた距離検
出装置を適用した自動車の走行制御システムの構成を示
す図である。図2は処理フローを示し、図3はカメラが
捕えた画像と画像上の端点の座標値を示し、図4は道路
上の白い中央破線とその端点の認識方法を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle travel control system to which a distance detection device using an in-vehicle camera according to an embodiment is applied. 2 shows the processing flow, FIG. 3 shows the image captured by the camera and the coordinate values of the end points on the image, and FIG. 4 shows the white center broken line on the road and the method of recognizing the end points.

【0017】図1において、距離検出装置は1つのCC
Dカメラ8と、画像処理装置11と、高さ及び角度算出
装置12と、距離算出装置13とからなっている。高さ
及び角度算出装置12及び距離算出装置13は、車間距
離制御用あるいは定速走行用等の走行制御装置14内の
一機能部になっている。符号9は路面を示す。
In FIG. 1, the distance detecting device has one CC.
It comprises a D camera 8, an image processing device 11, a height and angle calculation device 12, and a distance calculation device 13. The height and angle calculation device 12 and the distance calculation device 13 are one functional unit in the travel control device 14 for controlling the inter-vehicle distance or for driving at a constant speed. Reference numeral 9 indicates a road surface.

【0018】CCDカメラ8は図9に示したように車両
10に、前方やや下向きに搭載されている。高速道路や
自動車専用道路を車両が走行している時は、道路上に長
さ8mの白線を20m毎に引いた中央破線があるので、
CCDカメラ8はこの中央破線を撮影することができ
る。画像処理装置11は、CCDカメラ8からのビデオ
信号を入力することにより、図3に示すような画像を取
り込む。この画像中で、15は中央破線の白線像であ
る。また、16は路側の連続線の像、17は地平線であ
る。画像処理装置11は、取り込んだ画像を画像処理す
ることにより、中央破線を認識して図3のi−j画像座
標系における各白線像15の端点のj座標値を3つ以上
手前から順にβ1 ,β2 …βn (n≧3)として求め、
高さ及び角度算出装置12に与える。但し、i座標は車
両の横方向、j座標は車両の前後方向の座標である。
The CCD camera 8 is mounted on the vehicle 10 as shown in FIG. When a vehicle is driving on an expressway or a motorway, there is a central broken line that draws a white line 8 m long every 20 m, so
The CCD camera 8 can photograph this central broken line. The image processing device 11 takes in an image as shown in FIG. 3 by inputting a video signal from the CCD camera 8. In this image, 15 is the white line image of the central broken line. Further, 16 is an image of a continuous line on the road side, and 17 is a horizon. The image processing apparatus 11 recognizes the central broken line by performing image processing on the captured image, and sets the j coordinate value of the end point of each white line image 15 in the i-j image coordinate system of FIG. 1 , β 2 ... β n (n ≧ 3),
It is given to the height and angle calculation device 12. However, the i coordinate is the lateral direction of the vehicle, and the j coordinate is the longitudinal coordinate of the vehicle.

【0019】中央破線の認識は、例えば次のようにして
行う。即ち、図4に示すように、横方向の4本のライン
W1〜W4に沿って画素の明度を調べ、明るい点を白線
候補として選定し、上方の候補点と下方の候補点を補間
して結んだ線分を白線として抽出する。そして、この線
分上及びその延長線上に沿って画素の明度を調べ、暗い
点から明るい点に、或いは明るい点から暗い点に変化し
た点を白線の端点とする。
The recognition of the central broken line is performed as follows, for example. That is, as shown in FIG. 4, the brightness of pixels is checked along four horizontal lines W1 to W4, bright points are selected as white line candidates, and upper candidate points and lower candidate points are interpolated. The connected line segment is extracted as a white line. Then, the lightness of the pixel is checked along this line segment and its extension, and the point changed from a dark point to a bright point or from a bright point to a dark point is defined as the end point of the white line.

【0020】高さ及び角度算出装置12には、端点間の
間隔とカメラの焦点距離が既知の値としてセットされて
おり、これらの値と画像処理装置11から与えられる各
端点のj座標値とを用いて、例えば最小二乗法により、
距離検出誤差を最小とするカメラの路面に対する高さH
及び角度θを求める。
In the height and angle calculation device 12, the distance between the end points and the focal length of the camera are set as known values, and these values and the j coordinate value of each end point given from the image processing device 11 are set. Using, for example, the least squares method,
Height H of the camera to the road surface that minimizes the distance detection error
And the angle θ.

【0021】次に、高さH及び角度θの算出処理例を説
明する。図3に示した例では、手前からk番目の端点の
j座標値βk (k=1〜n,n≧3)の実際の距離dk
は、1番目の端点の距離をd0 と仮定すると、dk =d
0 +Δk となる。Δk は既知であり、端点間隔即ち白線
長8mと白線の周期20mより、kが奇数の場合はΔk
=20(k−1)m、kが偶数の場合はΔk =〔20
(k−1)−8〕mとなる。なお、Δ1 =0である。一
方、カメラの高さH及び角度θと焦点距離fを用いて手
前からk番目の端点のj座標値βk に対応する距離を計
算したとすれば、その値Yk は次式(3)で与えられ
る。
Next, an example of calculating the height H and the angle θ will be explained.
Reveal In the example shown in FIG. 3, the k-th end point from the front
j coordinate value βkActual distance d of (k = 1 to n, n ≧ 3)k
Is the distance of the first end point d0Assuming thatk= D
0+ ΔkBecomes ΔkIs known and the end point spacing or white line
Based on a length of 8 m and a white line period of 20 m, Δ when k is an odd numberk
= 20 (k-1) m, Δ when k is an even numberk= [20
(K-1) -8] m. Note that Δ1= 0. one
Hand, using the camera height H and angle θ and the focal length f
J coordinate value β of the kth end point from the frontkThe distance corresponding to
If calculated, its value YkIs given by the following equation (3)
It

【数3】 Yk =H(βk ・tan θ+f)/(f・tan θ−βk ) ・・・式(3)[Number 3] Y k = H (β k · tan θ + f) / (f · tan θ-β k) ··· (3)

【0022】前式(3)を変形すると次式(4)とな
る。また、計算値Yk と実際の距離d 0 +Δk は、それ
ぞれj座標値βk の関数であるから、次式(5)のよう
に対応する。
When the above equation (3) is modified, the following equation (4) is obtained.
It Also, the calculated value YkAnd the actual distance d 0+ ΔkIs it
J coordinate value βkSince it is a function of
Corresponding to.

【数4】 Yk (f・tan θ−βk )−H(βk ・tan θ+f)=0 ・・・式(4)[Number 4] Y k (f · tan θ- β k) -H (β k · tan θ + f) = 0 ··· formula (4)

【数5】 (Yk ,βk )=(d0 +Δk ,βk ) ・・・式(5)[Formula 5] (Y k , β k ) = (d 0 + Δ k , β k ) ... Formula (5)

【0023】また、前式(5)を正確に対応させるに
は、誤差の評価値εk として例えば次式(6)を考える
と、n≧3としてε1 2 からεn 2 までの和Σεk 2
最小となるように、未知数H,θ(またはtan θ)及び
0 を算出すれば良く、これによってその時点でのカメ
ラの高さH及び角度tan θ、更には1番手前の端点の距
離d0 が求まる。
Further, in order to accurately correspond to the above equation (5), considering the following equation (6) as the error evaluation value ε k , for example, the sum Σε from ε 1 2 to ε n 2 with n ≧ 3. The unknowns H, θ (or tan θ) and d 0 may be calculated so that k 2 becomes the minimum, and by this, the height H and angle tan θ of the camera at that time, and the end point at the front end are calculated. The distance d 0 is obtained.

【数6】 εk =(d0 +Δk )(f・tan θ−βk )−H(βk ・tan θ+f) ・・・式(6)## EQU6 ## ε k = (d 0 + Δ k ) (f · tan θ−β k ) −H (β k · tan θ + f) (6)

【0024】そこで本実施例の高さ及び角度算出装置1
2は、前式(6)の誤差評価値εkを用い、下記算出式
(7)により、カメラの高さH及び角度tan θとd0
を算出する。
Therefore, the height and angle calculating apparatus 1 of this embodiment
2 calculates the camera height H and the angles tan θ and d 0 by the following calculation formula (7) using the error evaluation value ε k of the previous formula (6).

【数7】∂(Σεk 2 )/∂H=0 ∂(Σεk 2 )/∂(tan θ)=0 ∂(Σεk 2 )/∂d0 =0[Equation 7] ∂ (Σε k 2 ) / ∂H = 0 ∂ (Σε k 2 ) / ∂ (tan θ) = 0 ∂ (Σε k 2 ) / ∂d 0 = 0

【0025】距離算出装置13は、上述の如く算出した
CCDカメラ8の路面9に対する高さH、角度θまたは
tan θを用いて、任意物体の距離Yを画像上のj座標値
βとCCDカメラ8の焦点距離fから前式(2)により
算出する。この場合、H,θ又はtan θは車両のピッチ
ング等による変化を正しく反映しているから、車両にピ
ッチング等があっても任意物体の距離を正しく検出する
ことができる。従って、高さ及び角度算出装置12で算
出したCCDカメラ8の正しい高さH及び角度tan θを
用いて、図5に示すような旋回路18の画像上について
中央破線の各白線15の端点の距離を検出することによ
り、端点の間隔または距離が実際の値からずれてくるの
で、ずれ量から旋回路18の曲率半径を正確に算出する
ことができる。この曲率半径の算出値を用いることによ
り、車両が旋回路に進入する際に必要な減速、操舵等に
ついて走行制御装置14で運転者に警告したり、あるい
は自動的に修正操作を行うなどの制御が可能である。
The distance calculation device 13 calculates the height H of the CCD camera 8 relative to the road surface 9 calculated as described above, the angle θ, or
Using tan θ, the distance Y of the arbitrary object is calculated from the j coordinate value β on the image and the focal length f of the CCD camera 8 by the above equation (2). In this case, H, θ, or tan θ correctly reflects the change due to the pitching of the vehicle, so that the distance of an arbitrary object can be correctly detected even if the vehicle has pitching or the like. Therefore, by using the correct height H and the angle tan θ of the CCD camera 8 calculated by the height and angle calculation device 12, the end point of each white line 15 of the central broken line on the image of the rotation circuit 18 as shown in FIG. Since the distance between the end points or the distance deviates from the actual value by detecting the distance, the radius of curvature of the turning circuit 18 can be accurately calculated from the deviation amount. By using the calculated value of the radius of curvature, control is performed such that the traveling control device 14 warns the driver of deceleration and steering necessary when the vehicle enters the turning circuit, or automatically performs a correction operation. Is possible.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、自動車専用道路や高速
道路の路面に引かれた中央破線など、端点間の間隔が既
知の破線状物体を物指しとして、3つ以上の端点の画像
上の座標値を求め、求めた座標値と既知の端点間の間隔
及びカメラの焦点距離とから最小二乗法等によりカメラ
の高さ及び角度を検出し、この検出した高さ及び角度を
用いて距離検出を行う。従って、車両のピッチング等に
よりカメラの高さ及び角度が変化しても、車高センサや
傾斜センサ等の外部センサを用いることなく、1つのカ
メラを用いて正確な距離検出を行うことができる。
According to the present invention, a broken line-shaped object having a known interval between end points, such as a central broken line drawn on the road surface of a motorway or a highway, is used as an object to indicate on an image of three or more end points. Calculate the coordinate values, detect the height and angle of the camera by the least-squares method, etc. from the calculated coordinate values and the distance between the known end points and the focal length of the camera, and detect the distance using the detected height and angle. I do. Therefore, even if the height and angle of the camera change due to vehicle pitching or the like, accurate distance detection can be performed using one camera without using an external sensor such as a vehicle height sensor or an inclination sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る車載カメラを用いた距
離検出装置を適用した自動車の走行制御システムの構成
を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle travel control system to which a distance detection device using an in-vehicle camera according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】処理フローを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a processing flow.

【図3】カメラが捕えた画像と端点の画像上の座標値を
示す図。
FIG. 3 is a diagram showing coordinate values on an image captured by a camera and an image of an end point.

【図4】道路上の白い中央破線とその端点の認識手法を
示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a method of recognizing a white central broken line on a road and its end points.

【図5】旋回路の画像を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an image of a rotating circuit.

【図6】ステレオ視カメラを示す図。FIG. 6 is a diagram showing a stereoscopic camera.

【図7】ステレオ視カメラ法の距離検出手法を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a distance detection method of a stereoscopic camera method.

【図8】ステレオ視カメラによる三角測量の原理を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing the principle of triangulation with a stereoscopic camera.

【図9】単一カメラ法におけるカメラの高さと角度を示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing the height and angle of a camera in the single camera method.

【図10】単一カメラ法の距離検出手法を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a distance detection method of a single camera method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 CCDカメラ 9 路面 10 車両 11 画像処理装置 12 高さ及び角度算出装置 13 距離算出装置 14 走行制御装置 15 白線像 16 路側線像 17 地平線 18 旋回路像 H カメラの高さ θ カメラの角度 β1 ,β2 ,β3 ,β4 端点のj座標値 d0 1番手前の端点の距離8 CCD camera 9 Road surface 10 Vehicle 11 Image processing device 12 Height and angle calculation device 13 Distance calculation device 14 Travel control device 15 White line image 16 Roadside line image 17 Horizon line 18 Rotation circuit image H Camera height θ Camera angle β 1 , Β 2 , β 3 , β 4 j-coordinate value of the end point d 0 Distance of the first end point

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両に搭載した1つのカメラを用い、こ
のカメラの路面に対する高さ及び角度と,カメラの焦点
距離と,画像上の座標値とから、画像上のポイントの車
両からの実際の距離を検出する装置において、 車両の走行路に形成された端点間の間隔が既知の破線状
物体の3つまたはそれ以上の端点について画像上の座標
値を求める手段と、 求めた各端点の画像上の座標値と、端点間の既知の間隔
と,カメラの焦点距離とを用いて、距離検出誤差を最小
とするカメラの路面に対する高さ及び角度を求める手段
とを有することを特徴とする車載カメラを用いた距離検
出装置。
1. Using one camera mounted on a vehicle, the height and angle of the camera with respect to the road surface, the focal length of the camera, and the coordinate values on the image are used to determine the actual point on the image from the vehicle. In a device for detecting a distance, a means for obtaining coordinate values on an image for three or more endpoints of a dashed line-shaped object having a known distance between the endpoints formed on the traveling path of the vehicle, and an image for each endpoint obtained An in-vehicle device having means for determining a height and an angle of a camera with respect to a road surface that minimizes a distance detection error by using the above coordinate values, a known distance between end points, and a focal length of the camera. Distance detection device using a camera.
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