DE69304592T2

DE69304592T2 - Vorrichtung zum Bestimmen des Abstandes zwischen Fahrzeugen

Info

Publication number: DE69304592T2
Application number: DE69304592T
Authority: DE
Inventors: Keiko Karasudani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2013-04-17
Also published as: DE69304592D1; EP0567013A1; US5369590A; EP0567013B1; JPH05296767A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Abstandserfassungseinrichtung, die Bildsensoren verwendet, insbesondere eine Fahrzeug- Zwischenabstandserfassungseinrichtung, die kontinuierlich einen Fahrzeugzwischenabstand von einem fahrenden Fahrzeug zu einem vorausfahrenden Fahrzeug mißt.
herkömmlicherweise sind optische Abtandserfassungseinrichtungen, die Bildsensoren verwenden, in der japanischen geprüften Patentanmeldung JP 63067331, der japanischen geprüften Patentanmeldung JP 62182613 und dergleichen offenbart. Alle diese Einrichtungen sind mit zwei linken und rechten optischen Systemen versehen, wie in Fig. 15 gezeigt. Diese linken und rechten optischen Systeme sind durch Linsen 1 und 2 gebildet, die zueinander in einem Abstand einer Basislänge L liegen.
Getrennte Bildsensoren 3 und 4 sind an Positionen in einem Abstand einer Brennweite f von den Linsen 1 und 2 entfernt vorgesehen. In einer Bildverarbeitungseinrichtung 51 werden Bildsignale der Bildsensoren 3 und 4 elektrisch überlagert, indem sie successive verschoben werden. Ein Abstand R von den Linsen zu einem Objekt 52 ist durch die folgende Gleichung (1) aus einer Verschiebegröße n, bei der die obigen zwei Bildsignale am besten übereinstimmen, unter dem Trigonometrieprinzip vorgesehen.
R = f x L/n (1)
Andererseits ist ein Verfahren einer Bildverfolgung eines Bilds eines vorausfahrenden Fahrzeugs, das durch Bildsensoren oder dergleichen aufgenommen wird, in der japanischen geprüften Patentanmeldung JP 56116386 offenbart. Gemäß der Veröffentlichung wird ein Ziel durch Einstellen eines Verfolgungsgatters (Fensters), das das zu verfolgende Ziel auf einer Anzeigebildebene umgibt, Bild-verfolgt, während ein Betreiber die Anzeigebildebene betrachtet.
Da in der herkömmlichen Abstandserfassungseinrichtung der Abstand zu dem Objekt durch Vergleich der Bilder, die von dem Paar von linken und rechten optischen System aufgenommen werden, bereitgestellt wird, wird in einem Fall, daß ein Fahrzeugzwischenabstand von einem fahrenden Fahrzeug zu einem vorausfahrenden Fahrzeug durch Anbringung der Einrichtung auf dem fahrenden Fahrzeug gemessen wird, wenn ein anderes Fahrzeug auf der linken Seite oder der rechten Seite des voranfahrenden Fahrzeugs fährt, ein Fahrer nicht darüber informiert, welchen Fahzeugzwischenabstand des Fahrzeugs die Einrichtung gerade mißt.
Ferner ist bezüglich eines Verfahrens einer Bildverfolgung eines durch Bildsensoren aufgenommenen Bilds eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder dergleichen die herkömmliche Bildverfolgungseinrichtung so konstruiert, daß das Ziel durch Einstellen eines Gatters (Fensters), welches das mittels eines Bilds zu verfolgende Objekt auf einer Anzeigebildebene umgibt, mittels eines Bilds verfolgt, während ein Betreiber die Bildanzeigeebene betrachtet. Die Einrichtung ist mit einer Funktion versehen, bei der die Einrichtung ein Ziel kontinuierlich verfolgt, sobald das Ziel bestimmt ist, solange sich das Ziel in dem Sichtumfang befindet, selbst wenn es sich bewegt. Jedoch gibt es in einer tatsächlichen Straße Fälle, bei denen ein anderes Fahrzeug sich zwischen das fahrende Fahrzeug und das vorausfahrende Fahrzeug drängt oder das vorausfahrende Fahrzeug, welches gegenwärtig mittels eines Bilds verfolgt wird, die Fahrspur auf eine andere Spur ändert. Wenn diese Situation stattfindet, ist das Fahrzeug, welches als das frühere vorausfahrende Fahrzeug betrachtet worden ist, nicht das gegenwärtig verfolgte "vorausfahrende Fahrzeug" und das hereingedrängte Fahrzeug oder ein Fahrzeug vor den früheren vorausfahrenden Fahrzeug wird ein neues "vorausfahrendes Fahrzeug". sobald das Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs als das Ziel auf der Anzeigebildebene eingestellt ist, ist es in der herkömmlichen Verfolgungseinrichtung möglich, solange das Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs auf der Anzeigebildebene vorhanden ist, das Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs mittels eines Bilds zu verfolgen. Wenn jedoch neues vorausfahrendes Fahrzeug auftritt, ist es nicht möglich, das Auftreten zu erfassen und das neue vorausfahrende Fahrzeug als das Ziel auf der Anzeigebildebene zurückzusetzen. Demzufolge muß der Fahrer das Fahrzeug steuern, während er immer die Anzeigebildebene eingehend betrachtet und er muß manuell das Verfolgungsfenster jedesmal zurücksetzen, wenn das Hereindrängen oder die Spuränderung stattfindet, was ein sehr gefährlicher Fahrvorgang ist.
Noch eine andere Fahrzeugzwischenabstands- Erfassungseinrichtung ist in der EP-O 473 945 offenbart, die eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschreibt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das obige Problem zu lösen und eine Fahzeugzwischenabstands- Erfassungseinrichtung bereitzustellen, die die Konstruktion aufweist, die mit der herkömmlichen optischen Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung und einer Bildverfolgungseinrichtung eines vorausfahrenden Fahrzeugs kombiniert ist, einen Abstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem Ziel kontinuierlich messen kann, solange sich das Ziel in dem Sichtumfang befindet, selbst wenn es sich bewegt, sobald ein Ziel bestimmt wird, und erkennen kann, welches das Ziel des vorausfahrenden Fahrzeugs ist, zu dem ein Fahrzeugzwischenabstand gerade gemessen wird, selbst wenn eine Vielzahl von vorausfahrenden Fahrzeugen gerade fahren und eine Situation erfassen kann, bei der das Ziel des vorausfahrenden Fahrzeugs verändert werden sollte, beispielsweise wenn sich ein anderes Fahrzeug auf die Fahrspur drängt oder die Spuränderung des vorausfahrenden Fahrzeugs, welches das Ziel einer Verfolgung gewesen ist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung bereitzustellen, die automatisch ein Verfolgungsfenster einstellen kann, welches ein vorausfahrendes Fahrzeug umgibt, das ein neues Ziel einer Verfolgung ist, und zwar ohne Betrachten der Anzeigebildebene.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung bereitgestellt, bei der obere und untere Bildsignale, die auf oberen und unteren Bildsensoren im wesentlichen durch ein Paar von oberen und unteren optischen Systemen fokussiert sind, verglichen werden und Abstände von einem fahrenden Fahrzeug zu vorausfahrenden Fahrzeugen durch Erfassen einer Abweichung zwischen den oberen und unteren Bildern unter einem Trigonometrieprinzip gemessen werden, umfassend:
- Eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Bilder der vorausfahrenden Fahrzeuge, die entweder von dem oberen oder dem unteren Bildsensor aufgenommen werden;
- eine Bildverfolgungseinrichtung zum Einstellen eines Verfolgungsfensters, welches eines der Bilder der vorausfahrenden Fahrzeuge umgibt, und zur Bildverfolgung des einen Bildes der vorausfahrenden Fahrzeuge durch das Verfolgungsfenster;
- eine erste Abstandserfassungseinrichtung zum Berechnen des Abstands von dem fahrenden Fahrzeug zu dem einen der vorausfahrenden Fahrzeuge, durch Erfassen der Abweichung zwischen den entsprechenden oberen und unteren Bildern, wobei ein Bildsignal des einen der vorausfahrenden Fahrzeuge ein Referenzsignal ist;
- eine Schattenfenster-Einstelleinrichtung zum einstellen einer Vielzahl von Schattenfenstern, die auf einer Anzeigebildebene nicht angezeigt werden und die völlig anders sind als das Verfolgungsfenster, an vorgegebenen Positionen in dem Bild, welches von einem der oberen und unteren Bildsensoren aufgenommen wird;
- eine zweite Abstandserfassungseinrichtung zum Erfassen von Abständen von dem fahrenden Fahrzeug zu Objekten, die von den jeweiligen Schattenfenstern eingefangen werden, durch Erfassen der Abweichung zwischen den oberen und unteren entsprechenden Bildsignalen, wobei Bildsignale in den Schattenfenstern Referenzsignale sind;
- eine Symmetrie-Bestimmungseinrichtung zum Lesen von Bildsignalen in einer beliebigen Domäne in den Schattenfenstern und Umgebungen davon und zum Bestimmen einer horizontalen Symmetrie in der beliebigen Domäne;
- eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines hereindrängenden Fahrzeugs oder einer Spuränderung des einen Fahrzeugs der vorausfahrenden Fahrzeuge, welches mittels eines Bilds verfolgt wird, durch vorhersagen von Bewegungen der vorausfahrenden Fahrzeuge vor dem fahrenden Fahrzeug auf Grundlage einer Abstandsinforrnation bezüglich der Abstände von dem fahrenden Fahrzeug zu den Objekten in den Schattenfenstern, die von der zweiten Abstandserfassungseinrichtung erfaßt werden, wobei ein Ausgang der Symmetrie-Bestimmungseinrichtung und Information, die von der Bildverfolgungseinrichtung bereitgestellt wird, dasjenige Fahrzeug der vorausfahrenden Fahrzeuge betrifft, welches von dem Verfolgungsfenster mittels eines Bilds verfolgt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Fahrzeugszwischenabstands-Erfassungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen, die ferner umfaßt:
- Eine Einrichtung zum Bestimmen einer Position eines zweiten Fahrzeugs der vorausfahrenden Fahrzeuge, welches ein neues Objekt für eine Bildverfolgung ist, auf Grundlage einer Symmetrieinformation über die horizontale Symmetrie, die von der Symmetriebestimmungseinrichtung bereitgestellt wird, und der Abstandsinformation, die von der zweiten Abstandserfassungseinrichtung für die Schattenfenster in der Umgebung von Kandidatenpunkten einer Existenz der vorausfahrenden Fahrzeuge bereitgestellt wird, wenn die Spuränderung des einen Fahrzeugs der vorausfahrenden Fahrzeuge, welches gerade mittels eines Bilds verfolgt wird, oder das hereindrängende Fahrzeug erfaßt wird, indem die Bewegungen der vorausfahrenden Fahrzeuge vor dem fahrenden Fahrzeug vorhergesagt werden;
- eine Einrichtung zum automatischen Einstellen eines zweiten Verfolgungsfensters anstelle des Verfolgungsfensters mit einer Größe entsprechend einem Abstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem zweiten Fahrzeug der vorausfahrenden Fahrzeuge, so daß das zweite Verfolgungsfenster ein Bild des zweiten Fahrzeugs der vorausfahrenden Fahrzeuge umgibt.
In der vorliegenden Erfindung berechnet die erste Abstandserfassungseinrichtung den Fahrzeugzwischenabstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug durch Erfassen der Abweichung zwischen den oberen und unteren entsprechenden Bildsignalen, wobei das Bildsignal in dem Verfolgungsfenster das Referenzsignal ist, wodurch kontinuierlich der Fahrzeugzwischenabstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug erfaßt wird. Die zweite Abstandserfassungseinrichtung, die die Vielzahl von Schattenfenstern verwendet, die nicht auf der Bildebene angezeigt werden, vergleicht ferner die oberen und unteren entsprechenden Bilder, die von den beiden Bildsensoren aufgenommen werden, wobei die Bildsignale in diesen Fenstern die Referenzsignale sind, erfaßt elektrisch die Abweichung zwischen den beiden Bildern, mißt die Abstände von dem fahrenden Fahrzeug zu den Objekten, die von den jeweiligen Schattenfenstern eingefangen werden, und überwacht die Existenz oder das Fehlen des vorausfahrenden Fahrzeugs oder anderer Hindernisse und deren ungefähre Positionen. Ferner findet die Symmetrie-Bestimmungseinrichtung die Stelle der besten horizontalen Symmetrie auf der Anzeigebildebene heraus und bestimmt die Stelle als einen Kandidaten der Position der Existenz des vorausfahrenden Fahrzeugs. auf Grundlage dieser Informationen ist es möglich, die Bewegung des vorausfahrenden Fahrzeugs vor dem fahrenden Fahrzeug zu bestimmen und das Auftreten eines hereindrängenden Fahrzeugs oder ein neues vorausfahrendes Fahrzeug durch die Spuränderung des vorausfahrenden Fahrzeugs, welches das Ziel einer Verfolgung gewesen ist, zu erfassen.
Wenn das Auftreten des neuen vorausfahrenden Fahrzeugs erfaßt wird, wird die Einstellposition des Verfolgungsfensters, welches das neue vorausfahrende Fahrzeug umgibt, auf Grundlage der Informationen spezifiziert, die von der zweiten Abstandserfassungseinrichtung und dem Berechnungsergebnis der Symmetrie-Bestimmungseinrichtung bereitgestellt werden. das Verfolgungsfenster mit einer vorgegebenen Größe gemäß dem Abstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug wird automatisch an der Position eingestellt und die Bildverfolgung, die Abstandserfassung oder dergleichen wird kontinuierlich wie voranstehend erläutert ausgeführt.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Konstruktionsdiagramm, das einer Ausführungsform der Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Situation, bei der ein Bild eines vorausfahrenden Fahrzeugs in die Anzeigebildebene der vorliegenden Erfindung eintritt;
Fig. 3 eine Situation, bei der ein Fahrer ein Verfolgungsfenster beim Fahren so steuert, daß es ein Bild eines vorausfahrenden Fahrzeugs umgibt, während er eine Anzeigebildebene der vorliegenden Erfindung betrachtet;
Fig. 4 ein Diagramm, das eine Domäne eines Bilds zeigt, die mit einem Bild in einem Verfolgungsfenster gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen wird;
Fig. 5 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einem Verfolgungsfenster, welches ein Bild eines vorausfahrenden Fahrzeugs Bild-verfolgt, und einer Vielzahl von Schattenfenstern, die auf einer Anzeigebildebene nicht angezeigt werden, gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einem Bild eines vorausfahrenden Fahrzeugs und eine Vielzahl von Schattenfenstern gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, das Bilddomänen zeigt, die mit Referenzbildern in den Schattenfenstern gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen werden;
Fig. 8 ein Diagramm, das ein Gatter zum Bestimmen einer Symmetrie und seine Abtastdomäne gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ein Diagramm, das ein Gatter zum Bestimmen einer Symmetrie und seiner Abtastdomäne gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ein Diagramm, das ein Gatter zum Bestimmen einer Symmetrie eines hereindrängenden Fahrzeugs und eines vorausfahrenden Fahrzeugs, wenn das hereindrängende Fahrzeug aufscheint, und seine Abtastdomäne gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11 ein Diagramm, das ein Gatter zum Bestimmen von Symmetrien in einem hereindrängenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, wenn das hereindrängende Fahrzeug aufscheint, gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ein Diagramm, das eine Situation zeigt, bei der ein Fenster auf ein Bild eines neuen vorausfahrenden Fahrzeugs eingestellt ist, welches durch Hereindrängen oder eine Spuränderung aufscheint, gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ein Diagramm, das eine Situation zeigt, bei der ein Fenster auf ein Bild eines neuen vorausfahrenden Fahrzeugs eingestellt ist, welches durch Hereindrängen oder eine Spuränderung aufscheint, gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der erfundenen Einrichtung zeigt; und
Fig. 15 ein Konstruktionsdiagramm einer herkömmlichen Einrichtung.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wie folgt erläutert: In Fig. 1 bezeichnen Bezugszahlen 1 und 2 Linsen, die obere und untere optische Systeme bilden, 3 und 4 zweidimensionale Bildsensoren, die jeweils entsprechend der Linsen 1 und 2 vorgesehen sind und 5 ein vorausfahrendes Fahrzeug, welches verfolgt werden soll. Die Zahlen 6 und 7 bezeichnen Analog-zu-Digital-Wandler, 8 und 9 Speicher, 10 einen Microcomputer und 11 eine Anzeigebildebene zum Anzeigen eines von dem unteren Bildsensor 3 aufgenommenen Bilds, die von dem Microcomputer 10 gesteuert wird. Eine zahl 12 bezeichnet eine Bildverfolgungseinheit zum Bilden eines Verfolgungsfensters 14 zur Bildverfolgung eines Bilds 5a eines vorausfahrenden Fahrzeugs auf der Anzeigebildebene 11 und von Schattenfenstern 21 bis 26, die auf der Anzeigebildebene nicht angezeigt werden, wie in Fig. 5 gezeigt und zur Durchführung einer Bildverfolgung des Bilds 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs, welches von dem Verfolgungsfenster 14 umgeben ist, und 13 einen Verfolgungsbefehlsschalter, der durch den Fahrer betätigt wird.
Wenn in der obigen Konstruktion beispielsweise das zu verfolgende Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs 5 in das Bild des unteren Bildsensors 3 eintritt und auf der Anzeigebildebene 11 angezeigt wird, in der das Verfolgungsfenster 14 eingestellt ist, wie in Fig. 2 gezeigt, ändert der Fahrer die relative Position zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug 5 und dem fahrenden Fahrzeug durch Steuern des fahrenden Fahrzeugs und bewegt sich an eine Position, an der das Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs in das Verfolgungsfenster 14 eintritt. Wenn das Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs in das Verfolgungsfenster 14 eintritt, wie in Fig. 3 gezeigt, und der Fahrer den Verfolgungsbefehlsschalter 13 betätigt, bewegt sich danach, selbst wenn sich das vorausfahrende Fahrzeug 5 in irgendwelche Richtungen in der Anzeigebildebene 11 bewegt, das Verfolgungsfenster 14 in einer verfolgenden Weise und der Bildverfolgungsbetrieb des Bilds 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs durch das Verfolgungsfenster 14 wird automatisch ausgeführt. ferner werden außer der Bildverfolgung die Vielzahl von Schattenfenstern 21 bis 26, die nicht auf der Anzeigebildebene 11 angezeigt werden, automatisch durch den Verfolgungsbefehlsschalter 13 eingestellt, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, und die Abstandserfassung von dem fahrenden Fahrzeug zu dem Objekt, das von den Schattenfenstern 21 bis 26 umgeben ist, wird automatisch ausgeführt. Der Bildverfolgungsbetrieb durch die Bildverfolgungseinheit 11 ist ähnlich zu den herkömmlichen Einrichtungen, die in der japanischen geprüften Patentanmeldung Nr. 33352/1985 oder der japanischen geprüften Patentanmeldung Nr. 35305/1989 offenbart sind, und eine ausführliche Beschreibung erübrigt sich.
Als nächstes wird der Betrieb der Fahrzeugzwischenabstandserfassung zwischen dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug 5, welches das Ziel der Bildverfolgung auf der Anzeigebildebene 11 ist, erläutert. zunächst liest der Microcomputer 10 Pixelsignale in dem Verfolgungsfenster 14, das das Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs verfolgt und bestimmt sie als Refenrenzbildsignale zum Berechnen des Fahrzeugzwischenabstands. Der Microcornputer 10 wählt Domänen oder Bereiche entsprechend dem Verfolgungsfenster 14 in dem Speicher 9, in dem die Bildsignale des oberen Bildsensors 4 abgespeichert werden, und berechnet eine Summation von absoluten Werten von Referenzsignalen bei jedem oberen und unteren Pixel durch successives Pixel-weises Verschieben des Bildsignals des Speichers 9 bezüglich der Referenzbildsignale. Das heißt, eine Position des Bilds, die am besten mit dem Bild in dem Verfolgungsfenster 14 übereinstimmt, wird durch successsives Verschieben des Bilds Pixel um Pixel bereitgestellt. Bei dieser Gelegenheit ist die Domäne in dem Speicher 9, die sich auf die Berechnung bezieht, eine Domäne 15 entsprechend zu dem Verfolgungsfenster 14, wie in Fig. 4 gezeigt. Wie voranstehend angegeben, wird eine Pixelverschiebegröße, die die Summation des absoluten Werts des Differenzsignals durch Vergleichen der oberen und unteren Pixel minimiert, zu n- Pixeln bestimmt, wobei der Abstand der Pixel P, die Basislänge des optischen Systems L und die Brennweite der Linsen 1 und 2 f ist. Dann wird der Abstand R von den Linsen zu dem vorausfahrenden Fahrzeug durch die folgende Gleichung (2) bereitgestellt.
R = f x L/n x P (2)
Selbst wenn sich das vorausfahrende Fahrzeug bezüglich des vorausfahrenden Fahrzeugs, für das das Verfolgungsfenster 14 eingestellt ist, in die linken, rechten, oberen und unteren Richtungen bewegt, wird das vorausfahrende Fahrzeug 5 durch das Verfolgungsfenster 14 Bild-verfolgt und der Fahrzeugzwischenabstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug 5 kann kontinuierlich bereitgestellt werden.
Das Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs wird durch das Verfolgungsfenster 14 durch das obige Verfahren Bild-verfolgt und die Abstände von dem fahrenden Fahrzeug zu den Objekten, die durch die Schattenfenster 21 bis 26 bestimmt werden, die auf dem durch den unteren Bildsensor 3 aufgenommenen Bild wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt eingestellt sind, werden gemessen. Das Verfahren der Abstandsmessung in Bezug auf jedes Schattenfenster ist das gleiche wie das bei der Erfassung des Fahrzeugzwischenabstands zwischen dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug wie oben angegeben. Beispielsweise zeigt Fig. 7 eine Positionsbeziehung zwischen dem Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs und einer Vielzahl von Schattenfenstern 21 bis 26. nachstehend wird erläutert, wie das Fenster 24 das Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs im wesentlichen einfängt. Zunächst liest der Microcomputer 10 das Bildsignal des Schattenfensters 24 aus dem Speicher 8, das als Referenzbildsignal bestimmt ist. Ferner wählt der Microcomputer 10 eine Domäne entsprechend dem Schattenfenster 24 in dem Speicher 9, in dem das Bildsignal des oberen Bildsensors 4 abgespeichert ist, und stellt eine Position des Bilds bereit, die am besten mit dem Bild in dem Fenster 24 in dieser Domäne übereinstimmt, und zwar durch Pixel-weises Verschieben dieses Bilds. Die Domäne in dem Speicher 9 entsprechend dem Schattenfenster 24 ist eine Domäne 30 in Fig. 7. Der Abstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug in dem Schattenfenster 24 kann aufgrund der Abweichung zwischen den oberen und unteren Bildern, die wie oben ermittelt wird, wie in der Gleichung (2) bereitgestellt werden.
In ähnlicher Weise werden die Bilder der Objekte, die von der Vielzahl von Schattenfenstern 21, 22, 23, 25 und 26 eingefangen werden, die nicht auf der Anzeigebildebene 11 angezeigt werden, mit den jeweiligen Referenzbildern in Berechnungsdomänen 27, 28, 29, 31 und 32 jeweils entsprechend zu diesen Fenstern wie in Fig. 7 gezeigt verglichen, und die Abstände von dem fahrenden Fahrzeug zu den Objekten, die von den jeweiligen Fenstern bestimmt werden, können gemessen werden.
Der Microcomputer 10 vergleicht gemessene Werte des Bilds bezüglich der Schattenfenster 21 bis 26, die wie oben angegeben gemessen werden, wählt die Schattenfenster, die ungefähr den gleichen Meßwert aufweisen und einen vergleichsweise kurzen Abstand in den angrenzenden Fenstern aufweisen und sagt vorher, daß das vorausfahrende Fahrzeug in der Nachbarschaft ist, außer wenn schnelle Änderungen in diesen Meßwerten vorhanden sind. Beispielsweise wird in Fig. 7 das Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs, welches mittels eines Bilds verfolgt wird, auf der Anzeigebildebene angezeigt. Bei dieser Gelegenheit werden die Abstände von dem fahrenden Fahrzeug zu dem Bild Sa des vorausfahrenden Fahrzeugs, die von den Schattenfenstern 24 und 25 eingefangen werden, stabil erfaßt. Deshalb wird vorhergesagt, daß sich in der Nachbarschaft der Schattenfenster 24 und 25 das vorausfahrende Fahrzeug 5 befindet.
Nebenbei gesagt, wenn das Ziel zum Messen eines Abstands ein Automobil ist, ist das Bild davon, welches von hinten gesehen wird, oft allgemein horizontal symmetrisch. Deshalb wird die horizontale Symmetrie in der Domäne, in der die Vielzahl von Schattenfenstern 21 bis 26 eingestellt sind, durch Verwenden der Charakteristik bestimmt, die Position des Bilds des vorausfahrenden Fahrzeugs vor dem fahrenden Fahrzeug wird durch die Abstandsinformation und die Positionsinformation des Verfolgungsfensters spezifiziert und die Bewegung des vorausfahrenden Fahrzeugs wird erfaßt. Zunächst wird die Bestimmung der Symmetrie erläutert. Wie in Fig. 8 gezeigt wird ein Gatter 33 mit einer Größe entsprechend dem Abstand durch die Abstandsinformation bereitgestellt, die von den Schattenfenstern 23, 24 und 25 vorgesehen wird, die das vorausfahrende Fahrzeug einfangen, die folgende Berechnung wird in Bezug auf das Bildsignal in dem Gatter durch Verschieben des Gatters 33 in einer Domäne 35, in der die Vielzahl von Schattenfenstern 21 bis 26 in einem Speicher eingestellt sind, durchgeführt und die Symmetrie wird ausgewertet. In der folgenden Gleichung (3) bezeichnet S(i, j) ein Bildsignal in der Symmetriebestimmungsdomäne 35, m eine Breite des Gatters 33, n eine Höhe des Gatters 33 und w eine Breite der Symmetriebestimmungsdomäne 35
wobei k = 1, 2, ..., w-m ist.
Die Position, die den Wert von Ak in der obigen Gleichung minimiert, zeigt die beste Symmetrie. jedoch gibt es tatsächlich auf der Straße mehrere Dinge, die außer dem vorausfahrenden Fahrzeug die gute Symmetrie aufweisen.
Deshalb kann das Berechnungsergebnis der Gleichung (3) mit mehreren minimalen Werten bereitgestellt werden, die Kandidaten der Position einer Existenz des vorausfahrenden Fahrzeugs sind.
Wie voranstehend angegeben kann die Stelle, an der die Position eines Schattenfensters, die durch die Abstandsinformation der angrenzenden Schattenfenster vorhergesagt wird, mit dem Kandidatenpunkt der Existenz des vorausfahrenden Fahrzeugs durch den Symmetriewert übereinstimmt, als die Position der Existenz des voranfahrenden Fahrzeugs vor dem fahrenden Fahrzeug auf der Anzeigebildebene 11 spezifiziert werden.
Als nächstes wird erläutert, wie Bewegungen der vorausfahrenden Fahrzeuge vor dem fahrenden Fahrzeug erfaßt werden, nämlich durch die Abstandsinformation der Schattenfenster, die Symmetriemformation, die durch die Symmetrieauswerteeinrichtung bereitgestellt wird und die Positionsinformation, die von dem Verfolgungsfenster bereitgestellt wird. In dieser Ausführungsform wird die Erfassung der Bewegungen der vorausfahrenden Fahrzeuge, insbesondere eine Erfassung eines Hereindrängens eines anderen Fahrzeuges auf die Fahrspur, erläutert. Wie in Fig. 10 gezeigt fährt ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug 16 auf der rechten Spur des vorausfahrenden Fahrzeugs 5, welches mittels eines Bilds gerade verfolgt wird. Eine Bezugszahl 43 bezeichnet einen Punkt, der als die Position der Existenz des Bilds 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs erfaßt wird, welches gerade durch das voranstehend erläuterte Verfahren Bildverfolgt wird, 42 eine Position, die als die Position der Existenz des vorausfahrenden Fahrzeugs 16 erfaßt wird, welches auf der rechten Seite des vorausfahrenden Fahrzeugs 5 fährt, und 33 und 34 Gatter zum Bestimmen der Symmetrien der jeweiligen vorausfahrenden Fahrzeuge. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug 16 sich zwischen das vorausfahrende Fahrzeug 5 vor dem fahrenden Fahrzeug auf der Fahrspur und das fahrende Fahrzeug drängt, bewegt sich ein Satz von angrenzenden Fenstern, die den Abstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug 16 erfassen, von 25 nach 26 nach 24 und 25 um ein Fenster nach links wie in Fig. 11 gezeigt, der Kandidatenpunkt der Existenz des vorausfahrenden Fahrzeugs, der durch die Symmetriebestimmung bereitgestellt wird, bewegt sich wie in Fig. 11 gezeigt nach links und nähert sich dem Verfolgungsfenster 14, das das vorausfahrende Fahrzeug 5 umgibt. Durch Erfassen der Annäherung der Positionen der angrenzenden Schattenfenster, die von den Schattenfenstern 21 bis 26 gewählt sind, die den gleichen Abstand messen, an die Position des Verfolgungsfensters, zusammen mit dem Kandidatenpunkt der Existenz des Bilds des vorausfahrenden Fahrzeugs, der durch die Symmetriebestimmung bereitgestellt wird, kann demzufolge das Hereindrängen des rechten vorausfahrenden Fahrzeugs 16 auf die Fahrspur erfaßt werden.
Als nächstes wird ein neues Verfolgungsfenster 36 durch die Bildverfolgungseinheit 12 eingestellt, wie in Fig. 12 gezeigt, so daß das durch das obige Verfahren erfaßte hereingedrängte Fahrzeug ein neues Zielfahrzeug ist. Das Einstellverfahren des neuen Fensters ist wie folgt: Das Verfolgungsfenster 36 wird durch die Bildverfolgungseinheit 12 an der Position des hereingedrängten Fahrzeugs eingestellt, die auf der Bildanzeigeebene 11 durch das obige Verfahren spezifiziert ist, wie in Fig. 12 gezeigt. Die Größe des Verfolgungsfensters 36 ist die gleiche wie diejenige des Gatters 34, das gemäß der Meßwerte der Schattenfenster 24 und 25 in den Fig. 10 und 11 eingestellt ist. Anders gesagt, die Größe des Bilds 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs wird entsprechend dem Abstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug 5 geändert. Wenn der Meßwert des Abstands vergleichsweise klein ist, wird deshalb ein großes Symmetriebestimmungsgatter 34a erstellt, wie in Fig. 9 gezeigt. Eine Referenzzahl 35a bezeichnet eine Symmetriebstimmungsdomäne in diesem Fall. Demzufolge wird das große Verfolgungsfenster 36a eingestellt, wie in Fig. 13 gezeigt.
Wenn wie voranstehend angegeben das Verfolgungsfenster 36, welches das Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs umgibt, eingestellt ist, wird die Bildverfolgung des Bilds des vorausfahrenden Fahrzeugs durch das Verfolgungsfenster 36 erneut gestartet und der Abstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, dessen Bild von dem Verfolgungsfenster 36 umgeben ist, wird kontinuierlich gemessen.
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, das die obige Betriebsprozedur zeigt. Zunächst stellt der Betrieb das Verfolgungsfenster 14 ein, welches auf der Anzeigebildebene 11 so angezeigt wird, daß das Verfolgungsfenster 14 das Bild des mittels eines Bilds zu verfolgenden vorausfahrenden Fahrzeugs vor dem fahrenden Fahrzeug umgibt (Schritt 101). Der Betreiber betätigt den Bildverfolgungs-Befehlsschalter 13 (Schritt 102). Der Microcomputer 10, dem das Betriebssignal eingegeben wird, beginnt die Bildverfolgung durch das Verfolgungsfenster 14 durch Steuern der Bildverfolgungseinheit 12, erfaßt den Fahrzeugzwischenabstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, welches das zu verfolgende Ziel ist, und stellt die Schattenfenster 21 bis 26 ein, die auf der Anzeigebildebene 11 nicht angezeigt werden (Schritt 103). Der Betrieb mißt die Abstände von dem fahrenden Fahrzeug zu den Objekten, die von den jeweiligen Schattenfenstern eingefangen werden (Schritt 104). Der Betrieb liest die gemessene Abstandsinformation und die Positionen der Schattenfenster in den Speicher hinein (Schritt 105), wählt die angrenzenden Schattenfenster, die den gleichen Meßwert mit vergleichsweise kurzen Abständen zeigen und sagt die Existenz des vorausfahrenden Fahrzeugs vor dem fahrenden Fahrzeug vorher (Schritt 106). Der Betrieb bereitet das Symmetriebestimmungsgatter vor, das eine Größe entsprechend der gemessenen Abstände aufweist, bestimmt die Symmetrie in der Symmetriebestimmungsdornäne und sucht Kandidaten der vorausfahrenden Fahrzeuge heraus (Schritt 107). Der Betrieb spezifiziert die Positionen und die Bewegungssituation der vorausfahrenden Fahrzeuge vor dem fahrenden Fahrzeug aus der Position und der Bewegungsrichtung des Punkts-(Kandidaten) mit einer hohen Symmetrie und der Position und der Bewegungsrichtung eines angrenzenden Fensters, welches den gleichen kurzen Abstand erfaßt (Schritt 108). Der Betrieb erfaßt die Spuränderung des vorausfahrenden Fahrzeugs oder das Hereindrängen eines anderen Fahrzeuges auf die Fahrspur aus der obigen Information der Abstandsinformation der Schattenfenster (Schritt 109). Danach bestimmt der Betrieb die Einstellposition eines neuen Verfolgungsfensters aus dem früheren Verfolgungsfenster und der Positionsinformation des voranfahrenden Fahrzeugs und stellt das neue Verfolungsfenster, das die Größe gemäß dem Fahrzeugzwischenabstand aufweist, an der Einstellposition ein. Danach wird der Fahrzeugzwischenabstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, das von dem neuen Verfolgungsfenster eingefangen wird, kontinuierlich erfaßt.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde wie oben ausführlich erläutert. Von den verschiedenen Einrichtungen, die in der Ausführungsform erläutert worden sind, insbesondere hinsichtlich des Verfahrens, welches das vorausfahrende Fahrzeug durch die Schattenfenster spezifiziert, können viele Arten von Verfahren gemäß der Charakteristik der Bildverfolgungseinheit oder der Charakteristik der Information des Bildsignals aus dem Verfahren, welches in dieser Ausführungsform beschrieben worden ist, in Erwägung gezogen werden. Das Verfahren in dieser Ausführungsform ist nur eines der Verfahren, die als die Einrichtungen in Erwägung gezogen werden, die von der vorliegenden Erfindung beansprucht werden.
Wie voranstehend angegeben umfaßt die vorliegende Erfindung die Bildsensoren, die die Bilder der vorausfahrenden Fahrzeuge im wesentlichen durch das Paar von oberen und unteren optischen Systemen aufnehmen, die Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Bilder der vorausfahrenden Fahrzeuge, die von den Bildsensoren aufgenommen werden, die Bildverfolgungseinrichtung zum Einstellen des Verfolgungsfensters, das das Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs umfaßt, und zum Bildverfolgen des Bilds des vorausfahrenden Fahrzeugs durch das Verfolgungsfenster, und die Abstandserfassungseinrichtung zum Berechnen des Fahrzeugzwischenabstands zwischen dem fahrenden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug durch Erfassen der Abweichung zwischen den oberen und unteren entsprechenden Bildsignalen, wobei das Bildsignal in dem Verfolgungsfenster das Referenzsignal ist. Selbst wenn eine Vielzahl von vorausfahrenden Fahrzeugen fahren, wird deshalb das vorausfahrende Zielfahrzeug durch das Verfolgungsfenster angezeigt und der Fahrer wird leicht über das vorausfahrende Fahrzeug informiert, welchem das fahrende Fahrzeug folgt und zu dem es den Fahrzeugzwischenabstand erfaßt.
Ferner umfaßt die vorliegende Erfindung die Einrichtung, um außer dem Verfolgungsfenster die Vielzahl von Schattenfenstern, die nicht auf der Anzeigebildebene angezeigt werden, an den vorgegebenen Positionen einzustellen, die Einrichtung zum Erfassen der Abstände von dem fahrenden Fahrzeug zu den Objekten, die von diesen Schattenfenstern eingefangen werden, und die Einrichtung zum Bestimmen der horizontalen Symmetrie. Deshalb kann die vorliegende Erfindung die Positionen einer Existenz und die Bewegungssituation (Spuränderung oder Hereindrängen) der vorausfahrenden Fahrzeuge zusammen mit der Abstandsinformation der jeweiligen Schattenfenster und der Verfolgungsinformation des Verfolgungsfensters, die erfaßt werden, erfassen.
Ferner ist die vorliegende Erfindung versehen mit der Einrichtung zum einstellen des Verfolgungsfensters, das das Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs umgibt, an der Position der Existenz des Bilds des spezifizierten voranfahrenden Fahrzeugs, das mit der vorgegebenen Größe auf Grundlage der Abstandsinformation versehen ist. Selbst wenn sich das Verfolgungsziel ändert, kann die Erfindung die Bildverfolgung und die Erfassung des Fahrzeugzwischenabstands durch das neue Verfolgungsfenster wie oben angegeben kontinuierlich durchführen.

Claims

1. Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung, bei der obere und untere Bildsignale, die auf oberen und unteren Bildsensoren im wesentlichen durch ein Paar von oberen und unteren optischen Systemen fokussiert werden, verglichen werden und Abstände von einem fahrenden Fahrzeug zu vorausfahrenden Fahrzeugen durch Erfassen einer Abweichung zwischen den oberen und unteren Bildsignalen unter einem Trigonometrieprinzip erfaßt werden, umfassend:

- eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Bilder der vorausfahrenden Fahrzeuge, die durch einen der oberen und unteren Bildsensoren aufgenommen werden;

- eine Bildverfolgungseinrichtung zum Einstellen eines Verfolgungsfensters, das eines der Bilder der vorausfahrenden Fahrzeuge umgibt, und zum Bildverfolgen des einen der Bilder der vorausfahrenden Fahrzeuge durch das Verfolgungsfenster:

- eine erste Abstandserfassungseinrichtung zum Berechnen des Abstands von dem fahrenden Fahrzeug zu dem einen Fahrzeug der vorausfahrenden Fahrzeuge durch Erfassen der Abweichung zwischen den oberen und unteren Bildern, wobei ein Bildsignal des einen Fahrzeugs der vorausfahrenden Fahrzeuge ein Referenzsignal ist;

gekennzeichnet durch

- eine Schattenfenster-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Vielzahl von Schattenfenstern, die auf einer Anzeigebildebene nicht angezeigt werden und völlig unterschiedlich von dem Verfolgungsfenster sind, an vorgegebenen Positionen in dem Bild, welches von einem der oberen und unteren Bildsensoren aufgenommen wird;

- eine zweite Abstandserfassungseinrichtung zum Erfassen von Abständen von dem fahrenden Fahrzeug zu Objekten, die von den jeweiligen Schattenfenstern eingefangen werden, durch Erfassen der Abweichung zwischen oberen und unteren entsprechenden Bildsignalen, wobei Bildsignale in den Schattenfenstern Referenzsignale sind;

- eine Symmetrie-Bestimmungseinrichtung zum lesen von Bildsignalen in einer beliebigen Domäne in den Schattenfenstern und Umgebungen dazu und zum Bestimmen einer horizontalen Symmetrie in der beliebigen Domäne;

- eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines hereindrängenden Fahrzeugs oder einer Spuränderung des einen Fahrzeugs der vorausfahrenden Fahrzeuge, das mittels eines Bilds verfolgt wird, durch Vorhersagen von Bewegungen der vorausfahrenden Fahrzeuge vor dem fahrenden Fahrzeug auf Grundlage einer Abstandsinforrnation betreffend die Abstände von dem fahrenden Fahrzeug zu den Objekten in den Schattenfenstern, die von der zweiten Abstandseinrichtung eingefangen werden, einem Ausgang der Symmetrie-Bestimmungseinrichtung und einer Positionsinformation, die von der Bildverfolgungseinrichtung bereitgestellt wird, betreffend dasjenige Fahrzeug der voranfahrenden Fahrzeuge, welches durch das Verfolgungsfenster über ein Bild verfolgt wird.

2. Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend:

- eine Einrichtung zum Bestimmen einer Position eines zweiten Fahrzeugs der vorausfahrenden Fahrzeuge, das ein neues Objekt zur Bildverfolgung ist, auf Grundlage einer Symmetriemformation über die horizontale Symmetrie, die von der Symmetrie- Bestimmungseinrichtung bereitgestellt wird, und der Abstandsinformation, die von der zweiten Abstandserfassungseinrichtung für die Schattenfenster in der Nachbarschaft von Kandidatenpunkten einer Existenz der vorausfahrenden Fahrzeuge bereitgestellt wird, wenn die Spuränderung des einen Fahrzeugs der vorausfahrenden Fahrzeuge, welches gerade über ein Bild verfolgt wird, oder das hereindrängende Fahrzeug durch Vorhersage der Bewegungen der voranfahrenden Fahrzeuge vor dem fahrenden Fahrzeug erfaßt wird; und

- eine Einrichtung zum automatischen Einstellen eines zweiten Verfolgungsfensters anstelle des Verfolgungsfensters, mit einer Größe, entsprechend dem Abstand von dem fahrenden Fahrzeug zu dem zweiten Fahrzeug der voranfahrenden Fahrzeuge, so daß das zweite Verfolgungsfenster ein Bild des zweiten Fahrzeugs der voranfahrenden Fahrzeuge umgibt.