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`
`
`(54) ($3)? OMEEF]
`
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`
`(57)【要約】
`【目的】適切な画像処理を行なうことが出来、かつ車両
`用として実用的に実現可能な車両用画像処理装置を提供
`する。
`【構成】車外の物体との距離と方向の情報を検出する距
`離測定手段６６と、その測定結果に基づいて画像処理方
`法を決定する判断手段６７と、イメージセンサ６８で検
`出した画像に対して、上記の設定された画像処理方法に
`基づいて画像処理を行なう画像処理手段６９とを備えた
`車両用画像処理装置。画像処理方法とは、例えば画像処
`理を行なう領域を決定する処理、画像処理を行なう対象
`物を決定する処理および画像中の特定物体を拡大・縮小
`・方向転換する処理である。上記の構成により、注視物
`体を対象として重点的に画像情報を抽出処理を行なうの
`で、データ処理を行なう範囲が限定され、扱うデータ数
`が大幅に減少し、処理過程が高速になり、注視する物体
`の特徴抽出を高速に実行することができる。
`
`IPR2013-00419 - Ex. 1012
`Toyota Motor Corp., Petitioner
`
`1
`
`

`

`(2)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`【特許請求の範囲】
`【請求項１】車両に搭載され、車両周囲の画像情報を入
`力するイメージセンサと、
`車外に存在する単一あるいは複数の物体までの距離と方
`向の情報を求める距離測定手段と、
`上記距離と方向の情報に基づいて、画像処理方法を判断
`して設定する判断手段と、
`上記イメージセンサで求めた画像情報に対して、上記判
`断手段で設定した画像処理方法に基づいて画像処理を行
`なう画像処理手段と、
`を備えたことを特徴とする車両用画像処理装置。
`【請求項２】上記判断手段は、画像処理を行なう領域を
`決定する処理、画像処理を行なう対象物を決定する処理
`および画像中の特定物体を拡大・縮小・方向転換する処
`理のうちの少なくとも一つの処理を含む画像処理方法を
`判断して設定するものであることを特徴とする請求項１
`に記載の車両用画像処理装置。
`【請求項３】上記イメージセンサは、上記判断手段で設
`定した拡大・縮小・方向転換の処理に応じて画像中の特
`定物体を拡大・縮小・方向転換するものであることを特
`徴とする請求項１に記載の車両用画像処理装置。
`【請求項４】自車両の走行状態を検出する測定手段を備
`え、
`上記判断手段は、上記測定手段の検出結果に応じて画像
`処置を行なう対象物を決定するものであることを特徴と
`する請求項２または請求項３に記載の車両用画像処理装
`置。
`【請求項５】所定角度範囲を掃引しながら自車両の走行
`方向に電磁波を放射し、反射体からの反射波を受信し、
`所定の掃引角度毎に電磁波の放射から受信までの伝播遅
`延時間に基づいて反射体までの距離を算出することによ
`り、自車両から反射体までの距離と方向を検出する反射
`体検出手段と、
`自車両の走行方向前方の風景を撮影する撮影手段と、
`上記撮影手段によって撮影された車両前方の画像を処理
`して前方に存在する先行車両を検出する画像認識手段
`と、
`上記画像認識手段における画像処理領域を、上記反射体
`検出手段から検出された距離および方向に応じて設定す
`る画像処理領域設定手段と、
`上記画像処理認識手段によって先行車と認識された反射
`体までの距離または方向もしくはその両方を出力する先
`行車位置出力手段と、
`を備えたことを特徴とする車両用画像処理装置。
`【発明の詳細な説明】
`【０００１】
`【産業上の利用分野】この発明は、車両の周囲の環境を
`認識する車両用画像処理装置に関する。このような車両
`用画像処理装置は、例えば、車両の自動走行制御装置や
`他車両への接近警報装置等に適用される先行車両検出装
`
`置、すなわち自車両の前方を走行する先行車両の位置を
`検出する装置等に利用される。
`【０００２】
`【従来の技術】従来の車両用画像処理装置としては、例
`えば図１４に示すようなものがある。図１４において、
`（ａ）は１個のイメージセンサを用いて車両の周囲の可
`能な限り広い範囲の情報を取り込み、その情報を認識す
`る車両用画像処理装置である。また、（ｂ）は、２個の
`イメージセンサを用い、それらを所定の角度と距離をお
`いて設置し、各々の情報の視差から物体までの距離と方
`向および特徴を抽出する車両用画像処理装置である。
`【０００３】
`【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の車
`両用画像処理装置においては、次のごとき問題があっ
`た。すなわち、
`①遠方に存在する物体は画像が小さくなるため、その特
`徴を抽出するのが困難である、
`②取り込まれた画像の全てを処理するため、情報量が多
`い。そのため処理が複雑になって、処理速度が遅くな
`り、かつ処理装置の規模が大きくなるので、車両の設備
`としては使用が困難である、
`③画像処理方法の変更が自由に行なえないため、特定の
`情報しか得られない、
`④さらに、走行する車両においては、物体までの距離が
`正確に計測できないため、画像の情報を得られたとして
`も、運転者への警報や、車両の走行制御に有効に使用で
`きない、という問題があった。
`【０００４】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
`決するためになされたものであり、適切な画像処理を行
`なうことが出来、かつ車両用として実用的に実現可能な
`車両用画像処理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】上記の目的を達成するた
`め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
`に構成している。すなわち、請求項１に記載の発明にお
`いては、車両に搭載され、車両周囲の画像情報を入力す
`るイメージセンサと、車外に存在する単一あるいは複数
`の物体までの距離と方向の情報を求める距離測定手段
`と、上記距離と方向の情報に基づいて、画像処理方法を
`判断して設定する判断手段と、上記イメージセンサで求
`めた画像情報に対して、上記判断手段で設定した画像処
`理方法に基づいて画像処理を行なう画像処理手段と、を
`備えている。上記の判断手段は、例えば、請求項２に記
`載のごとく、画像処理を行なう領域を決定する処理、画
`像処理を行なう対象物を決定する処理および画像中の特
`定物体を拡大・縮小・方向転換する処理のうちの少なく
`とも一つの処理を含む画像処理方法を判断して設定する
`ものである。また、上記のイメージセンサは、例えば請
`求項３に記載のごとく、上記判断手段で設定した拡大・
`縮小・方向転換の処理に応じて画像中の特定物体を拡大
`
`2
`
`

`

`(3)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`・縮小・方向転換するものである。また、請求項４に記
`載の発明は、上記の構成の他に、自車両の走行状態を検
`出する測定手段を備え、その測定手段の検出結果に応じ
`て上記判断手段が画像処置を行なう対象物を決定するよ
`うに構成したものである。また、請求項５に記載の発明
`は、上記の車両用画像処理装置を先行車両検出装置に適
`用した場合の具体的な構成を示すものである。
`【０００６】
`【作用】上記のように本発明においては、距離測定手段
`の測定結果に基づいて、判断手段が画像処理方法を決定
`する。この画像処理方法とは、例えば請求項２に記載の
`ように、画像処理を行なう領域を決定する処理、画像処
`理を行なう対象物を決定する処理および画像中の特定物
`体を拡大・縮小・方向転換する処理である。そして画像
`処理手段は、上記の設定された画像処理方法に基づいて
`画像処理を行なう。したがって、画像処理が必要な重要
`物体、例えば自車両の走行を妨げるような物体を対象と
`して重点的に画像情報を抽出する処理を行なうことにな
`り、画像処理手段でデータ処理を行なう範囲が限定され
`るため、扱うデータ数が大幅に減少し、かつ処理過程が
`高速になり、注視する物体の特徴抽出を高速に実行する
`ことができる。また、請求項３に記載のように、イメー
`ジセンサで画像中の特定物体を拡大・縮小・方向転換す
`るものにおいては、画像処理のための最適な画像が得ら
`れるので、少ない画素データからは得られない詳細な情
`報、例えば車両のナンバープレートを識別するような情
`報を画像処理手段から得ることができる。また、請求項
`４に記載の発明のように、自車両の走行状態を検出する
`測定手段を備え、その検出結果に応じて判断手段が画像
`処置を行なう対象物を決定するものにおいては、車両前
`方に複数の物体が存在する場合に、自車両の走行状態等
`に応じてどの物体を注視するかのを選定することが出来
`る。また、請求項５に記載の発明においては、反射体検
`出手段によって反射体までの距離と方向を検出し、その
`結果に応じて画像処理認識手段における処理領域を設定
`する画像処理領域設定手段を設け、反射体までの距離と
`方向に応じて画像処理領域を定めるように構成してい
`る。そのため、先行車両の位置を確実に検出することが
`可能になると共に、画像処理を行う領域を狭い範囲に限
`定することが出来るので、超高速計算機を用いることな
`しにリアルタイムで演算処理を行うことが可能となる。
`【０００７】
`【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
`図１は、この発明の第１の実施例を示すブロック図であ
`る。図１において、距離測定手段６０は、例えば光、電
`波、超音波等を使用したレーダであり、物体までの距離
`および方向情報が得られる。光を使用したものには、レ
`ーザとフォトセンサを組み合わせ、レーザ光が物体に反
`射して戻ってくるまでの経過時間を測定することによ
`り、距離を計測するものがある。なお、発射するレーザ
`
`光を上下左右に走査すれば、その方向での距離が計測で
`きるので、距離と方向の情報が得られる。電波や超音波
`を使用したものにおいても上記とほぼ同様の構成で実現
`することが出来る。また、判断手段６１は、距離測定手
`段６０の測定結果に基づいて画像処理の方法を判断して
`設定する手段である。なお、上記の画像処理方法とは、
`この実施例においては画像処理する領域の決定処理であ
`る。また、イメージセンサ６２は、車両周囲の画像情報
`を入力する手段であり、例えばＣＣＤを使用したビデオ
`カメラ装置である。また、画像処理手段６３は、例えば
`パターン認識を行なわせる手段である。この画像処理手
`段６３と上記判断手段６１は、例えばコンピュータで構
`成することが出来る。なお、Ｓ１は距離・方向信号、Ｓ
`２は画像信号、Ｓ３は判断信号、Ｓ４は特徴抽出信号で
`ある。
`【０００８】次に、図２は、車両と車外の物体との位置
`関係を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図
`である。図２において、６４は車両、６５は車外の物体
`である。また、図３は距離測定結果の一例を示す図表、
`図４は図１の装置における処理手順を示すフローチャー
`トである。以下、図２〜図４に基づいて図１の実施例の
`作用を説明する。まず、車両の前方に存在する物体６５
`の距離と方向を、自車両６４の先端に設けた距離測定手
`段６０（図２では図示省略）によって測定する。この距
`離測定手段６０は、車両の横方向にθｘ、高さ方向にθ
`ｙを設定した場合（図２参照）、各方位に対して、距離
`を示すデータがマトリクスＬ（θｘ，θｙ）上に得るこ
`とが出来るものである。図３に示す距離測定結果の例
`は、図２に示したような右方向に物体６５がある場合の
`結果である。判断手段６１は、上記の測定結果に基づい
`て物体の位置を推定する。この推定方法は、例えば次の
`ように行なう。すなわち、全てのＬ（θｘ，θｙ）につ
`いて、隣合ったＬ（θｘ′，θｙ′）との値を比較す
`る。そして物体が存在する場所と存在しない場所との境
`界部分では、Ｌ（θｘ，θｙ）とＬ（θｘ′，θｙ′）
`の値は大きく異なるので、その位置に物体が存在するこ
`とが判る。上述した例では、右方向に物体があることが
`推定される。さらに、判断手段６１は、上記の結果に基
`づいて画像処理の方法を設定する。この実施例の場合に
`は、画像処理の方法として、画像処理を行なう領域を決
`定する処理を用いる。したがって判断手段６１は、画像
`処理を行なう領域を物体が存在する周辺に決定する。こ
`の際の決定方法は、推定された物体の大きさに或る適当
`な値を掛けて物体よりも大きな領域とする。次に、画像
`処理手段６３は、イメージセンサ６２で求めた車両前方
`の画像情報に対して、判断手段６１から送られたデータ
`に基づき、画像処理を行なう領域を設定し、その領域に
`ついて重点的にデータ処理を行なう。上述した例では、
`右方向の物体に対する画像処理を重点的に行なう。上記
`のように、判断手段６１によって自車両の走行を妨げる
`
`3
`
`

`

`(4)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`ような物体の距離と方向を検知し、その物体を対象とし
`て重点的に画像情報を抽出する処理を行なうことによ
`り、画像処理手段６３でデータ処理を行なう範囲が限定
`されるため、扱うデータ数が大幅に減少し、処理過程が
`高速になり、注視する物体の特徴抽出を高速に実行する
`ことができる。
`【０００９】次に、図５は、本発明の第２の実施例を示
`すブロック図である。この実施例は、物体に対する詳細
`な画像情報が必要な画像処理装置に本発明を適用したも
`のである。図５において、距離測定手段６６は、前記図
`１のものと同様である。また、判断手段６７は、前記図
`１のものと同様に物体までの距離と方向を推定するが、
`さらにイメージセンサ６８を制御する信号を出力するも
`のである。また、イメージセンサ６８は、上記判断手段
`６７から与えられる制御信号に応じて、画像情報の拡
`大、縮小、フォーカスおよび回転制御ができるイメージ
`センサである。このようなイメージセンサとしては、ズ
`ーム機構を持つレンズとカメラ全体を回転させることが
`できる機構を有するビデオカメラ装置を用いることが出
`来る。また、画像処理手段６９は、例えば、車両のナン
`バープレートを識別するような詳細な画像処理手段であ
`る。なお、Ｓ１は距離・方向信号、Ｓ２は画像信号、Ｓ
`３は判断信号、Ｓ４は特徴抽出信号、Ｓ５は拡大・縮小
`・方向転換信号である。前記図２に示した環境では、右
`方向に物体が存在している。距離測定手段６６では、前
`記図１と同様に、距離データがマトリクス上に得られ
`る。判断手段６７は、上記の結果に基づいて、前記第１
`の実施例と同様に、物体までの距離と方向を推定し、イ
`メージセンサ６８のパン、チルト、ズーム、フォーカス
`調整機構を制御する。例えば前記図３に示したデータが
`得られた場合には、カメラを右側に動かし、距離に応じ
`たフォーカスの調整を行なう。このように処理すること
`により、画像処理のための最適な画像が得られる。した
`がって、少ない画素データからは得られない詳細な情
`報、例えば車両のナンバープレートを識別するような情
`報を画像処理手段６９から得ることができる。なお、上
`記の画像処理手段６９で得られる詳細な情報としては、
`先行車両のブレーキランプ、方向指示器の点灯、車両の
`大きさ、進行方向等があり、それらの特徴を抽出するこ
`とが出来る。また、判断手段６７で設定した注視物体に
`ついて画像処理手段６９が画像処理を行なうことによ
`り、歩行者や建造物の特徴を抽出することも出来るし、
`標識、信号機の位置、踏切の有無、道路設備等の状況を
`認識することも出来る。
`【００１０】次に、図６は、本発明の第３の実施例のブ
`ロック図である。図６において、距離測定手段７０は、
`前記第１の実施例に用いたものと同様である。また、車
`速センサ７１は、車両の走行速度を計測するものであ
`り、例えば単位時間当たりの車輪の回転数を検知し、車
`輪の円周の長さから車両の速度を計測するものや、光や
`
`電波を路面に反射させ、ドップラ効果によって速度を計
`測するもの等がある。また、舵角センサ７２は、操舵角
`を検出するものであり、例えばロータリエンコーダを内
`蔵したステアリングホイールを用いることが出来る。ま
`た、ヒューマンインターフェース７３は、画像処理装置
`と乗員との間で情報の交換を行なう装置であり、例えば
`車室内に設けた操作スイッチや表示装置である。この操
`作スイッチを乗員が操作して画像処理装置に信号を入力
`し、また画像処理装置の情報を表示装置に表示して乗員
`に与える。また、イメージセンサ７４は、前記第２の実
`施例に用いたものと同様のものである。また、判断基準
`設定手段７５は判断手段７６の判断基準を設定する手段
`（詳細後述）である。また、７６は判断手段、７７は画
`像処理手段である。上記の判断基準設定手段７５、上記
`判断手段７６および画像処理手段７７は、例えばコンピ
`ュータで構成することが出来る。なお、Ｓ１は距離・方
`向信号、Ｓ２は画像信号、Ｓ３は判断信号、Ｓ４は特徴
`抽出信号、Ｓ５は拡大・縮小・方向転換信号、Ｓ６は車
`速信号、Ｓ７は舵角信号、Ｓ８は基準値設定用信号、Ｓ
`９は基準信号である。
`【００１１】次に、作用を説明する。車両前方に複数の
`物体が存在する場合には、複数の画像処理領域を設定す
`ることが必要になるが、本実施例は、このような場合
`に、物体の大きさや距離、さらには自車両の走行状態等
`に応じてどの物体を注視するかを変更するように構成し
`たものである。判断基準設定手段７５は、判断手段７６
`の判断基準を設定する。すなわち、判断手段７６では、
`自車両が現在どのような環境にあるかを判断し、それに
`応じて注視すべき物体を決定するが、判断基準設定手段
`７５は、上記の判断における判断基準を設定する。例え
`ば、自車両の状態の検知は、車速センサと舵角センサに
`より、走行速度と操舵角とを検知することによって行な
`い、走行速度が所定値以上で舵角が所定値以下の場合は
`高速道路を走行中であると判断し、また、舵角が所定値
`以上で車速が所定値以下の場合には交差点近傍を走行中
`であると判断することが出来るが、判断基準設定手段７
`５は、上記の判断の基準となる車速値や舵角値の閾値を
`設定するものである。この基準値の設定は、乗員が操作
`スイッチ等のヒューマンインターフェイス７３を用いて
`入力する。判断手段７６は、上記のように高速道路を走
`行中と判断した場合には前方の障害物を注視物体と判断
`し、また、交差点近傍を走行中である判断した場合は、
`前方の信号機を注視物体と判断する。そして画像処理手
`段７７では、その注視物体に対して画像処理を行なう。
`なお、上記の説明では、判断基準設定手段７３の基準値
`の設定を、ヒューマンインターフェース７３を用いて行
`なう場合を説明したが、画像処理結果を入力することに
`よって、環境設定を自動的に行なうことも可能である。
`例えば、道路上の白線を画像処理手段７７が検出するシ
`ステムに本発明を適用した場合には、交差点近傍では連
`
`4
`
`

`

`(5)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`続した白線は検知されないという特性を利用し、白線欠
`落を検知した場合に交差点近傍と判断し、注視物体を前
`方の信号機とするように設定することが出来る。以上を
`まとめると次のようになる。まず、距離測定手段７０に
`よって物体の距離と方向を測定する。この測定結果と車
`両の走行状況によって判断基準設定手段７５と判断手段
`７６が画像処理を行なう対象物を決定する。例えば、高
`速道路走行中と判断した場合は、先行車両を対象物と
`し、交差点近傍を走行中と判断した場合は、信号機を対
`象物に決める。ただし、状況に応じて適宜設定できるの
`で、上記の例に限定されるものではない。また、判断手
`段７６は、画像処理を行なう上で、最適な画像になるよ
`うにイメージセンサ７４の調節（拡大、縮小、方向転換
`等）を行ない、また、イメージセンサ７４から取り込ま
`れた画像のどの部分を処理するかを決定する。イメージ
`センサ７４の画像を取り込んだ画像処理手段７７は、対
`象物に応じた物体の特徴抽出を行なう。この特徴抽出
`は、例えば、障害物の検出、衝突の危険性のある車両の
`ブレーキランプ点灯の検出、標識に示された制限速度の
`認識等である。さらに、距離情報の時間的変化を計算す
`ることで、自車両と対象物との相対速度も検出すること
`が出来る。なお、この実施例においても、前記第２の実
`施例と同様に、画像処理手段７７で得られる詳細な情報
`としては、先行車両のブレーキランプ、方向指示器の点
`灯、車両の大きさ、進行方向等があり、それらの特徴を
`抽出することが出来る。また、判断手段７６で設定した
`注視物体について画像処理手段７７が画像処理を行なう
`ことにより、歩行者や建造物の特徴を抽出することも出
`来るし、標識、信号機の位置、踏切の有無、道路設備等
`の状況を認識することも出来る。また、距離測定手段７
`０やイメージセンサ７４は、車両の前後左右等必要に応
`じ増設することもできる。この場合、それぞれ独立した
`方向で物体の特徴抽出が可能になる。
`【００１２】次に、本発明を先行車両検出に応用した実
`施例について説明する。従来の先行車両検出装置として
`は、例えば特開昭６１−２３９８５号公報等に記載され
`ているような電磁波の反射を用いたものがある。これ
`は、車両前方に電磁波（例えばレーザ光など）を所定角
`度掃引しながら放射し、反射体からの反射波を受信し、
`所定の掃引角度毎に電磁波の放射から受信までの伝播遅
`延時間に基づいて反射体までの距離を算出することによ
`り、自車両から反射体までの距離と方向を検出するもの
`であり、自車両から反射物までの方向と距離の情報を得
`ることができる。なお、一般的に車両には後方からの視
`認性を向上させるために、その後部にリフレックス・リ
`フレクタが設置されているが、このリフレックス・リフ
`レクタが反射体となって、レーザ光などの電磁波を反射
`するため、容易に検出することができる。また、これ以
`外にも車両前方に向けたテレビカメラ等を用いて、車両
`前方の風景を入力し、入力された画像に対して画像処理
`
`を行なって先行車両や道路を認識する装置も考えられて
`いる。
`【００１３】しかしながら、このような従来の先行車両
`検出装置においては、以下のような問題があった。ま
`ず、レーザレーダ等の電磁波の反射を用いた先行車両検
`出装置においては、反射体として車両後尾に設けられた
`リフレックス・リフレクタだけでなく、道路の路側帯に
`設置されたガードレール上のコーナ・リフレクタ等も考
`えられるため、数多くの反射体の中から、先行車両のリ
`フレックス・リフレクタからの反射だけを選別するのは
`非常に困難である、という問題がある。また、反射体ま
`での検出距離の単位時間における変化量を自車両の走行
`車速と比較し、反射体が停止物であるか移動物体である
`かを判別して移動物体のみを車両として認識することは
`比較的容易に可能である。しかし、この方法では、例え
`ば高速道路における渋滞の最後尾に停止している車両等
`に関しては、停止物であるが故に車両ではないと判断し
`てしまうので、先行車両の位置を検出することができ
`ず、そのため精度の高い走行制御や、他車両への過剰接
`近に対する適切な警報を発することができない、という
`問題がある。また、テレビカメラからの画像を画像処理
`して先行車両を認識するような先行車両検出装置におい
`ては、現在の技術では画像処理を用いて路端や車線を示
`す白線を認知することは比較的容易に可能であるが、先
`行車両の識別に関してはあまり高精度は期待出来ない。
`また、先行車両の識別については処理回数も多く必要で
`あるため、大量の画像データを処理する必要がある。そ
`して、車両の自動走行や追突警報装置などに適用する場
`合には、このような処理を高速（リアルタイム）で行な
`うことが必須であり、非常に高速な計算機が必要にな
`る、という問題がある。また、先行車両検出目的以外の
`通常の画像処理を用いた技術においては、全画面の中か
`ら画像処理を行なう必要のある領域（注目領域）を限定
`し、その中で各種処理を行なうことにより、全体の計算
`量を減少させる方法を適用することが出来るが、先行車
`両検出の場合には、先行車両が自車両のカメラの画面に
`対して、どの領域にでも存在する可能性があり、単純に
`注目領域を設定することができないため、この方法によ
`る高速化は困難であった。本実施例は、上記のごとき従
`来技術の問題を解決し、先行車両を確実に検出すること
`が可能であり、かつ超高速計算機なしでも実用的に実現
`可能な先行車両検出装置を提供するものである。
`【００１４】図７は、本実施例の機能ブロック図であ
`る。図７において、反射体検出手段１は、所定角度範囲
`を掃引しながら自車両の走行方向に電磁波を放射し、反
`射体からの反射波を受信し、所定の掃引角度毎に電磁波
`の放射から受信までの伝播遅延時間に基づいて反射体ま
`での距離を算出することにより、自車両から反射体まで
`の距離と方向を検出する。この反射体検出手段１は、例
`えば、後記図８の実施例におけるレーザ光掃引方向検出
`
`5
`
`

`

`(6)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`装置１１、レーザ光掃引装置１３およびレーザレーダ装
`置２１の部分に相当する。また、撮影手段３は、自車両
`の走行方向前方の風景を撮影する。この撮影手段３は、
`例えば後記図８の実施例におけるテレビカメラ２３に相
`当する。また、画像認識手段７は、上記撮影手段３によ
`って撮影された車両前方の画像を処理して前方に存在す
`る先行車両を検出する。この画像認識手段７は、例えば
`後記図８の実施例における画像処理回路２５の部分に相
`当する。また、画像処理領域設定手段５は、画像認識手
`段７における画像処理領域を、反射体検出手段１から検
`出された距離および方向に応じて設定する。この画像処
`理領域設定手段５は、例えば、後記図８の実施例におけ
`る信号処理回路３１の部分に相当する。また、先行車位
`置出力手段９は、画像処理認識手段７によって先行車と
`認識された反射体までの距離または方向もしくはその両
`方を出力する。この先行車位置出力手段９は、例えば後
`記図８の実施例における先行車両位置出力回路２７の部
`分に相当する。なお、画像処理領域設定手段５の内容と
`しては、反射体検出手段１からの距離検出が行なわれた
`方向から所定角度範囲内の領域でのみ画像処理を行なう
`ように画像処理領域を設定するもの、反射体検出手段１
`による検出距離が大きいほど画像処理領域を画面の上方
`に設定する、反射体検出手段１による検出距離が大きい
`ほど画像処理領域の面積を小さく設定するもの等が考え
`られる。上記のごとく本実施例においては、反射体検出
`手段１によって反射体までの距離と方向を検出し、その
`結果に応じて画像処理認識手段７における処理領域を設
`定する画像処理領域設定手段５を設け、反射体までの距
`離と方向に応じて画像処理領域を定めるように構成して
`いる。そのため、先行車両の位置を確実に検出すること
`が可能になると共に、画像処理を行う領域を狭い範囲に
`限定することが出来るので、超高速計算機を用いること
`なしにリアルタイムで演算処理を行うことが可能とな
`る。
`【００１５】図８は、本実施例のブロック図である。な
`お、図８は、自車両と先行車両との車間距離を所定の安
`全距離以上に保つように自動的に制御する自動車間距離
`制御装置に本発明を適用した場合を例示している。図８
`において、レーザレーダ装置２１は、レーザ光を放射す
`る送光器１５、この送光器１５から出力されたレーザ光
`の反射光を受光する受光器１７、送光器１５におけるレ
`ーザ光の放射から受光器１７における反射光の受光まで
`のレーザ光の伝播遅延時間に基づいて反射体までの距離
`を検出する距離検出回路１９を備えている。この距離検
`出回路１９の出力は信号処理回路３１に送られる。ま
`た、レーザレーダ装置２１の送光器１５から放射される
`レーザ光は、レーザ光掃引装置１３によって車両の前方
`方向を中心に左右に掃引されるように制御されている。
`このレーザ光掃引装置１３は、例えば、ミラーを用いて
`レーザ光を左右方向に例えば振幅±１０度程度、周波数
`
`１０Ｈｚ程度で掃引するものである。このレーザ光掃引
`装置１３の掃引角度はレーザ光掃引方向検出装置１１に
`よって検出され、信号処理回路３１に供給される。上記
`のように、信号処理回路３１には、距離検出回路１９か
`らの距離信号とレーザ光掃引方向検出装置１１からの掃
`引角度信号とが入力される。したがって信号処理回路３
`１に入力する信号は、所定の掃引角度毎における反射体
`までの距離、すなわち、自車両から反射体までの距離と
`方向の情報を有する信号となる。なお、上記のレーザ光
`掃引方向検出装置１１としては、上記レーザ光掃引装置
`１３のミラーを制御する手段として例えばステップモー
`タを用いている場合にはこのステップモータを駆動する
`パルス数に対応して掃引角度を出力する装置を用いるこ
`とが出来、また、上記レーザ光掃引装置１３として例え
`ばガルバノメータ方式のものを用いた場合にはこのガル
`バノメータを制御する制御信号を掃引角度に対応した信
`号として出力する装置を用いることが出来る。次に、信
`号処理回路３１は、上記レーザレーダ装置２１の距離検
`出回路１９から供給された距離と上記レーザ光掃引方向
`検出装置１１から供給された掃引角度とに基づいて画像
`処理を行なうべき画像領域を設定し、画像処理装置２９
`の画像処理回路２５に対して出力する。また、画像処理
`装置２９は、自車両前方の画像を取り込むためのテレビ
`カメラ２３と、取り込まれた画像を処理して先行車両を
`認識する画像処理回路２５と、画像処理回路２５の結果
`を出力する先行車両位置出力回路２７からなっており、
`検出された先行車両までの距離、方向、速度を出力す
`る。なお、上記の信号処理回路３１、画像処理回路２５
`および先行車両位置出力回路２７の部分は、例えばマイ
`クロコンピュータで構成することが出来る。また、車両
`運動制御回路３３は、上記の与えられた先行車両までの
`距離、方向、速度に基づいて、安全車間距離を保って先
`行車両に追従走行できるようにアクチュエータ３５に対
`して指令値を出力する。このアクチュエータ３５によっ
`てスロットル弁、ブレーキ、ハンドル等の操縦装置３７
`を制御することにより、安全に追従走行することが出来
`る。
`【００１６】次に、本実施例の全体の作用を説明する前
`に、まず画像処理領域の設定方法について説明する。図
`９は、自車両が緩い右カーブを走行中の状態を模式的に
`示す平面図である。図９において、図示しないレーザレ
`ーダ装置２１から放射されたレーザ光は、車体中心線５
`５を中心にして左右に角度θＭの範囲で掃引されてい
`る。また、図示しないテレビカメラ２３は水平面内の画
`角がレーザレーダ装置２１の掃引範囲−θＭ〜θＭと一
`致するように設定され、この範囲の画像を取り込んでい
`る。その他、４１および４３は路側帯に設けられた反射
`器（例えばキャッツアイのごときもの）、４５は先行車
`両、４７ａ、４７ｂは先行車両に取り付けられたリフレ
`ックス・リフレクタ、４９はセンターライン、５１およ
`
`6
`
`

`

`(7)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`び５３は路端を示すラインである。
`【００１７】次に、図１０は、図９の状態においてテレ
`ビカメラ２３から取り込まれた車両前方画像を示す図で
`あり、図９と同一のものの画像は同じ符号に「′」を付
`けて示している。すなわち４５′は先行車両の画像であ
`り、同様に、４１′、４３′は左右の路側帯に設けられ
`た反射器、４７ａ′、４７ｂ′は先行車両に取り付けら
`れたリフレックス・リフレクタ、４９′はセンターライ
`ン、５１′および５３′は路端を示すラインの画像を示
`す。
`【００１８】次に、図１１は、レーザ光掃引方向検出装
`置１１から出力された掃引方向θに対するレーザレーダ
`装置２１からの検出距離Ｌを示した図であり、図９と同
`一のものの画像は同じ符号に「″」を付けて示してい
`る。図１１においては、先行車両に取り付けられたリフ
`レックス・リフレクタ４７ａ″、４７ｂ″、左右の路側
`帯に設けられた反射器４１″、４３″およびセンターラ
`イン５５″が示されている。
`【００１９】以下、図９〜図１１に基づいて説明する。
`図１０に示す前方画像では、先行車両４５の画像４５′
`は図示した位置に図示した大きさで表示されるが、この
`表示される位置および大きさは、テレビカメラ２３の画
`角範囲や倍率が固定であれば、テレビカメラ２３の中心
`軸に対する先行車両４５の方向角度θｃから画像左右方
`向（Ｘ方向）の位置が決まり、距離Ｌｃから画像上下方
`向（Ｙ方向）の位置が決まる。また画像４５′の大きさ
`は距離Ｌｃに反比例する。したがって、注目領域だけを
`画像処理して先行車両を検出するには、信号処理回路３
`１において、反射器４７ａ、４７ｂまでの距離および角
`度から車両前方画像における画像処理を行なうべき注目
`領域を、図１２に示すような以下の計算方法で決定すれ
`ばよい。
`（１）反射物の検出角度θ（車体中心線５５からの角
`度、前記のθｃに相当）に応じて、注目領域の中心点Ｐ
`の左右方向（Ｘ方向）の位置（Ｘ０）を決定する。
`（２）反射物の検出距離Ｌ（前記のＬｃに相当）に応じ
`て、注目領域の中心点Ｐの上下方向（Ｙ方向）の位置
`（Ｙ０）を決定する。
`（３）反射物の検出距離Ｌに反比例して、注目領域の左
`右方向の幅ｗおよび上下方向の幅ｈを決定する。
`（４）注目領域は、以下の２点を対角の２頂点とする長
`方形領域とする。
`点Ａ……（Ｘ０−ｗ／２、Ｙ０−ｈ／２）
`点Ｃ……（Ｘ０＋ｗ／２、Ｙ０＋ｈ／２）
`上記のごとく、本実施例における注目領域（画像処理領
`域）の決定は、①距離検出が行なわれた方向から所定角
`度範囲内に領域を設定し（Ｘ方向）、②検出距離が大き
`いほど画像処理領域を画面の上方に設定し（Ｙ方向）、
`③検出距離が大きいほど画像処理領域の面積を小さく設
`定するものである。
`
`【００２０】次に、図１３は、図８の実施例における処
`理手順を示すフローチャートである。以下、図１３に基
`づいて図８に示す実施例の全体の作用を説明する。図１
`３に示す処理手順は、大別すると、掃引角度毎の検出距
`離を算出して記憶する角度・距離算出部１０１と、テレ
`ビカメラから自車両前方の画像を取り込む画像取り込み
`部１０３と、取り込まれた画像の画像処理を行なう領域
`を決定し、その領域で画像処理を行なって先行車両を認
`識する先行車両検出部１０５と、先行車両がある場合に
`は算出された先行車両の位置を出力する先行車両位置出
`力部１０７に分けられる。
`【００２１】以下、処理手順を詳細に説明する。角度・
`距離算出部１０１では、まず、ステップ１２１、１２３
`で処理用の変数ｋとｊを０にしている。すなわち、レー
`ザの掃引は、角度−θＭ〜θＭの範囲で行なわれるが、
`この間を２θＭ／Ｋmax毎にレーザを出力し、一回の掃
`引あたりＫmax回の出力が行なわれる。変数ｋはこの一
`回の掃引におけるレーザ出力の番号であり、最大値はＫ
`maxである。また変数ｊは一回の掃引において、距離検
`出があった回数である。次に、ステップ１２５で自車両
`の走行車速を車速センサ３９から読み込む。次に、ステ
`ップ１２７〜１４１はループとなっており、このループ
`が一回のレーザ出力毎に行なわれ、一回分掃引が終了す
`ると、ステップ１４１から次の車両判別部１０３へ進
`む。このループ内ではまず、掃引角θをレーザ光掃引方
`向検出装置１１から読み込み（ステップ１２７、１２
`９）、距離検出回路１９から検出距離Ｌを読み込み（ス
`テップ１３１）、距離検出がなければステップ１３９へ
`進み、距離検出があればステップ１３５へ進む（ステッ
`プ１３３）。ステップ１３５、１３７では、距離検出の
`あった場合だけ配列Ｄ（ｊ）にデータを取り込む。配列
`Ｄ（ｊ）は、角度θと距離Ｌの２つのデータを記憶する
`ための配列であり、得られた角度θと距離Ｌを入力す
`る。その後、次の掃引角度指令値を出力（ステップ１３
`９）したのち、ステップ１４１でｋの値をＫmaxと比較
`し、ｋがＫmax未満であれば今回の掃引はまだ終わりで
`ないためステップ１２７へ戻り、そうでなければ今回の
`掃引によるデータは全て検出、取得されたとして、今回
`の掃引における距離検出のあった回数をＪmaxに代入し
`（ステップ１４３）、次の画像取り込み部１０３へ進
`む。
`【００２２】次に、画像取り込み部１０３では、テレビ
`カメラ２３から自車両前方の画像を取り込む。次に、先
`行車両検出部１０５では、まず、処理のための変数ｊを
`０にする（ステップ１４５）。次のステップ１４７〜１
`５５が検出された反射体毎の処理ループを構成してい
`る。まずステップ１４７では、検出された角度・距離情
`報の配列Ｄ（ｊ）＝（θ，Ｌ）から画像処理を行なう注
`目領域を決定する。この決定方法は前述した通りであ
`り、以下のように算出する。
`
`7
`
`

`

`(8)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`（１）中心点ＰのＸ座標： Ｘ０＝Ｋ１×θ
`（Ｋ１は定数）
`（２）中心点ＰのＹ座標： Ｙ０＝Ｋ２×Ｌ＋Ｔ１
`（Ｋ２、Ｔ１は定数）
`（３）左右方向の幅： ｗ＝Ｋ３／Ｌ
`上下方向の幅： ｈ＝Ｋ４／Ｌ
`（Ｋ３、Ｋ４は定数）
`（４）注目領域の各頂点の座標算出
`点Ａ……（Ｘ０−ｗ／２、Ｙ０−ｈ／２）
`点Ｃ……（Ｘ０＋ｗ／２、Ｙ０＋ｈ／２）
`次のステップ１４９においては、決定された注目領域に
`関して画像処理を行なう。ここでは、例えばエッジ検
`出、二値化等の処理を行なって次のステップ１５１で車
`両の形状（ほぼ四角）を認識し易くなるような処理を行
`なえばよい。次に、ステップ１５１では画像処理後の画
`像に先行車両の形状が含まれるかどうかを検出する。こ
`れには、あらかじめ車両と見なせるような形状パターン
`（例えば長方形）を記憶しておいて、画像処理後の画像
`にこの形状パターンが含まれているかどうかを判別する
`ことで先行車両の認識が可能となる。例えば、距離デー
`タが得られた反射体が道路の路側帯に設けられた反射器
`４１、４３等のような車両以外であった場合には、その
`周りを注目領域として画像処理、先行車両認識を行なっ
`ても記憶された形状パターンに合致する画像は得られな
`いため、先行車両ではないと認識される。この先行車両
`認識処理（ステップ１５１）が終了すると、次の反射体
`データに対して同じ処理を行ない、今回の掃引における
`データ数に達するまで繰り返す。
`【００２３】最後に先行車両位置出力部１０７に進み、
`ステップ１５７において先行車両の検出があったかどう
`かを判別し、先行車両がある場合には、その先行車両の
`位置、すなわち角度・距離情報Ｄ（ｊ）を出力する。
`【００２４】以上説明したように、本実施例によれば、
`反射体までの距離と方向を検出し、その結果に応じて画
`像認識における処理領域を設定するように構成したこと
`により、先行車両の位置を確実に検出することが可能に
`なると共に、画像処理を行う領域を狭い範囲に限定する
`ことが出来るので、超高速計算機なしで実用的に実現す
`ることが出来る。したがって車両の自動走行装置や他車
`両への接近警報装置等に適用することによって、より精
`度の高い自動走行や、適切な警報を発生することができ
`る、という効果が得られる。
`【００２５】
`【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
`ば、車外の物体までの距離と方向の情報に基づいて画像
`処理手段における画像処理方法を設定するように構成し
`たことにより、（１）画像処理を行なう物体が特定さ
`れ、その物体に応じた処理を行なえば良いので、処理系
`が簡素になる、（２）処理速度の向上が見込まれる、
`（３）画像処理が最適になるように画像情報を調節でき
`
`るため、より正確な物体の特徴抽出が可能となる、
`（４）処理方式の変更が任意に設定できるため、環境に
`応じた処理方式が選択できる、（５）車両運転時の警報
`や、車両の走行制御のために必要な情報を正確に得るこ
`とができる、（６）距離測定や画像処理だけでは検出不
`可能な接近車両の挙動（例えば、車線変更の意思）を検
`知することができる、（７）本発明の画像処理装置を適
`用することにより、物体に対する距離、方向、特徴が得
`られるため、衝突防止装置等の運転支援装置や、自律走
`行車用の画像処理システムの性能を向上させることが出
`来る、等の効果が得られる。また、本発明を先行車両検
`出装置に適用したものにおいては、反射体までの距離と
`方向を検出し、その結果に応じて画像認識における処理
`領域を設定するように構成したことにより、先行車両の
`位置を確実に検出することが可能になると共に、画像処
`理を行う領域を狭い範囲に限定することが出来るので、
`超高速計算機なしで実用的に実現することが出来る。し
`たがって車両の自動走行装置や他車両への接近警報装置
`等に適用することによって、より精度の高い自動走行
`や、適切な警報を発生することができる、という効果が
`得られる。
`【図面の簡単な説明】
`【図１】本発明の第１の実施例のブロック図。
`【図２】車両と車外の物体との位置関係を示す図であ
`り、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図。
`【図３】距離測定結果の一例を示す図表。
`【図４】図１の装置における処理手順を示すフローチャ
`ート。
`【図５】本発明の第２の実施例のブロック図。
`【図６】本発明の第３の実施例のブロック図。
`【図７】本発明を先行車両検出装置に適用した場合の機
`能ブロック図。
`【図８】本発明を先行車両検出装置に適用した場合の実
`施例のブロック図。
`【図９】自車両が緩い右カーブを走行中の状態を模式的
`に示す平面図。
`【図１０】図９の状態においてテレビカメラから取り込
`まれた車両前方画像を示す図。
`【図１１】レーザ光掃引方向検出装置から出力された掃
`引方向θに対するレーザレーダ装置からの検出距離Ｌを
`示した図。
`【図１２】画像処理を行なうべき注目領域を決定する方
`法を説明するための図。
`【図１３】図８の実施例における処理手順を示すフロー
`チャート。
`【図１４】従来の車両用画像処理装置の一例図。
`【符号の説明】
`１…反射体検出手段 １１…レーザ光掃
`引方向検出装置
`３…撮影手段 １３…レーザ光掃
`
`8
`
`

`

`(9)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`エータ
`３７…スロットル、ブレーキ、ハンドル等の操縦装置
`６０、６６、７０…距離測定手段 ６５…車外の物
`
`体 ６
`
`サ ６
`
`１、６７、７６…判断手段 ７１…車速セン
`
`２、６８、７４…イメージセンサ ７２…舵角セン
`
`サ ６
`
`３、６９、７７…画像処理手段 ７３…ヒューマ
`ンインターフェイス
`６４…車両 ７５…判断基準
`設定手段
`
`引装置
`５…画像処理領域設定手段 １５…送光器
`７…画像処理認識手段 １７…受光器
`９…先行車位置出力手段 １９…距離検出装
`
`置 ２
`
`１…レーザレーダ装置 ２９…画像処理
`装置
`２３…テレビカメラ ３１…信号処理
`回路
`２５…画像処理回路 ３３…車両運動
`制御回路
`２７…先行車両位置出力回路 ３５…アクチュ
`
`【図１】
`
`【図２】
`
`【図３】
`
`【図７】
`
`9
`
`

`

`(10)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`【図４】
`
`【図９】
`
`(図 4)
`
`(g4)
`
`(園 g)
`HEB)
`
`
`
`
`
`マトリクス距離データから
`VFUURE%?W§WB
`障害物の位置を推定する
`E%%®fifi%%fifié
`
`
`障害物の推定位置から画像処理
`@%%®%fifififl%@fiflfi
`領域を決定する。この領域は、
`%fi&fiiiéa:®fiflfl‘
`障害物の大きさよりも適当な値
`fi§W®kfié$U®fi§fifi
`だけ大きくする
`fififié<ié
`
`
`
`
`
`
`設定された領域を重点に
`画像処理演算を実行する
`@%flfi§%&%fi?§
`
` %Eémtfifiéififl
`
`【図５】
`
`(図 5)
`(HE)
`
`6 6
`
`6 7
`
`
`
`6 9
`
`10
`
`

`

`(11)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`【図６】
`
`(図 6)
`(I6)
`
`ヒューマン
`インターフェイス
`
`S 8
`
`7 3
`'73
`
`7 0
`O7:
`
`距 離 測 定 手 段
`Efififiififlfifiifi’fi
`
`7 5
`
`附l断 基 準 設 定 手
`7&3?
`
`IEFUHfiE‘iE
`
`7 1
`7
`
`SE5
`
`車 速 セ ン サ
`
`7 2
`72
`
`舵 角 セ ン サ
`
`7 4
`
`4S
`
`7 7
`77
`
`【図１０】
`
`【図１１】
`
`(12110)
`(図 10)
`
`(@113
`〔調 11)
`
`曜事
`
`d
`
`曜喜
`
`長幸:
`
`縁組道総
`
`fimufifi
`
`LC
`LC
`
`45'
`
`。
`
`-x
`
`蜘
`
`l1li
`
`曜D L、5ダJ
`
`る
`470 470
`よ……r ……… }ーー為ぷ
`
`3
`
`Y
`
`。
`
`。u
`
`-91.4
`
`告
`
`8c
`
`携街角度
`
`eM
`
`11
`
`
`
`
`
`

`

`(12)
`
`【図８】
`
`特開平６−１２４３４０
`
`図 ロコ )
`(I8)
`
`(
`
`
`
`
`
`トサ・レイ装置ト21
`
`31
`
`r一一一--，--/15
`
`r--ーーーーー・ー---ーー・・ー回目ー可
`
`1 1
`
`12
`
`

`

`(13)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`【図１２】
`
`(@121
`(図 12 )
`
`fiD
`点 D
`
`EEC
`点 C
`(KO-HAW. Y0+hf2)
`(XO+W/2， YO+h/2)
`
`一一一一一
`
`一一一一・中心点 P
`(<0可 YO)
`
`hi2
`h/2
`
`hl2
`
`h/2
`
`A
`
`-- "，/2
`i M
`
`(XO—WIE. Yo—mz)
`(xo-w，尼， YO-h/2)
`
`点 B
`
`13
`
`

`

`(14)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`【図１３】
`
`(凶 13)
`(@113)
`
`ス9ート
`
`NO
`
`YES
`
`，101
`ザ-冊ー-，
`121
`
`125
`
`129
`
`131
`
`133
`
`135
`
`137
`
`141
`
`143
`
`.dmmEQE
`
`103
`
`105
`105
`
`145
`
`NO
`
`107 __ s
`
`157
`
`159
`
`NO
`
`14
`
`

`

`(15)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`【図１４】
`
`(図 14 )
`(@114)
`
`(a)
`(a)
`
`|イメージセンサトーl画像処理装置トーー特徴抽出信号
`1:5;—
`Efiflfii‘éi
`fifimfld '
`
`TX—‘D’t’lflfi
`
`)
`hu
`(
`
`イメージセンサ 1
`
`
`
`イメージセンサ 2
`
`画像処理装置
`
`
`
`─────────────────────────────────────────────────────
`フロントページの続き
`
`(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
` Ｇ０１Ｓ 17/88 Ａ 4240−5Ｊ
` Ｇ０８Ｇ 1/04 Ｄ 2105−3Ｈ
`
`15
`
`

`

` Ｈ０４Ｎ 17/06 6942−5Ｃ
`// Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｋ 9323−3Ｈ
`
`(16)
`
`特開平６−１２４３４０
`
`16
`
`