JP2000266539A - 車間距離計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車間距離計測の確実性を向上させた車間距離計
測装置を提供する。 【解決手段】車両に搭載した二つのカメラによるステレ
オ画像処理を用いた車間距離計測において、距離画像か
ら検出した先行車位置に、その先行車までの距離をもと
に、先行車の上下端を含む大きさの縦長のウィンドウを
複数設定し（Ｓ１０３）、その複数のウインドウ内にお
いて各ｙ座標毎の水平エッジのヒストグラムを求め（Ｓ
１０４）、エッジのヒストグラムから検出した先行車上
のエッジ（Ｓ１０５）についてその移動ベクトルを計測
し、視差から求めた車間距離の変化と適合する方向およ
び大きさの移動ベクトルを示すエッジだけを先行車のエ
ッジとして選択する（Ｓ１０６）ように構成したことに
より、歩道橋、白線、路面表示などのような、先行車以
外の強度の強いエッジを誤検出することなく、確実に先
行車の上のエッジを選択することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、追従中の先行車
の車間距離および車間距離変化計測の確実性を向上させ
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車間距離計測装置としては、例え
ば、特開平８−２７８１２６号公報に記載されたものが
ある。この装置では、縦に並べたステレオ画像から水平
エッジのヒストグラムを抽出し、それらのヒストグラム
のピークを、垂直方向をｙ軸としたときに、ｙ軸の下側
より順に探索し、ヒストグラムのピークのｙ軸上におけ
るステレオ画像間の位置の差を先行車の視差として、車
間距離を求めるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置では、先行車までの車間距離測定に用いるデータとし
て水平エッジのヒストグラムだけを用いているため、そ
の水平エッジ成分が先行車のエッジであるか否かの判断
が不十分であり、車両以外のエッジを用いて対応点探索
を行なってしまう可能性があるという問題があった。特
に、歩道橋や停止線など路面上にかかる長く強い横エッ
ジが複数あると、それらのエッジの方が先行車よりも強
調されるため、先行車以外のエッジまでの距離を算出し
てしまう可能性が高くなる。また、距離の算出をステレ
オ視差からの演算だけで行っているため、分解能が粗
く、かつ、他手法との照合がないため、ステレオマッチ
ングが原因となる距離の誤計測を判断することができな
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、車間距離計測におけ
る先行車との車間距離の計測の確実性を向上させた車間
距離計測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。まず、請求項１に記載の発明において
は、二つのカメラで求めたステレオ画像全体にウィンド
ウを定義し、定義したウィンドウ毎に求めた視差（以下
距離画像と呼ぶ）から先行車までの距離と先行車が撮像
された画像上の位置とを求め、距離画像から検出した先
行車位置に、その先行車までの距離をもとに、先行車の
上下端を含む大きさの縦長または横長のウィンドウを複
数設定し、その複数のウインドウ内において各ｙ座標毎
の水平エッジのヒストグラムまたは各ｘ座標毎の垂直エ
ッジのヒストグラムを求め、同じｙ座標上に検出される
水平エッジのｙ座標位置または同じｘ座標上に検出され
る垂直エッジのｘ座標位置を検出し、前記水平エッジま
たは垂直エッジの移動ベクトルを計測し、視差から求め
た車間距離の変化と適合する方向および大きさの移動ベ
クトルを示すエッジだけを先行車のエッジとして選択す
るように構成している。なお、車間距離の変化と適合す
る方向および大きさの移動ベクトルを示すエッジとは、
例えば、後記図９で説明するように、車間距離が大きく
なる場合は、ｙ＞０の位置のエッジは下方、ｙ＜０の位
置のエッジは上方に移動し、車間距離が短くなる場合
は、ｙ＞０の位置のエッジは上方、ｙ＜０の位置のエッ
ジは下方に移動し、車間距離が一定の場合はエッジの位
置は不変となり、かつ、そのエッジの移動量は、原点
（ｙ＝０）から遠いほど大きく、原点から近いエッジほ
ど小さくなるものをいう。

【０００６】また、請求項２に記載の発明においては、
請求項１に記載の二つのカメラの代わりに、路面に平行
方向と垂直方向の２次元的に光を走査して照射し、照射
した方向毎の光の反射強度と、その光の反射面までの距
離とを計測する光測距装置を用い、その光測距装置から
求めた距離画像と輝度画像に対して請求項１と同様の処
理を行なうように構成している。なお、上記の光測距装
置とは例えばレーザレンジファインダ等がある。

【０００７】また、請求項３に記載の発明においては、
請求項２の光測距装置と、前記光測距装置の走査の中心
軸と光軸が平行になる位置および姿勢で搭載された電子
式のカメラとを用い、請求項２における光測距装置の輝
度画像の代わりに、前記カメラの画像（輝度画像）を用
いて同様の処理を行なうように構成している。

【０００８】また、請求項４に記載の発明においては、
前記の求めた先行車上のエッジの中から２本ずつを１つ
の組として複数組選択し、それらの組におけるそれぞれ
のエッジ間距離を求め、同じ組について二つの時点で求
めたエッジ間距離の比、すなわちエッジ間距離の時間的
な変化率が同じ値となる組が最も多い組のエッジを先行
車上のエッジと再確認するように構成している。例えば
１０本のエッジを２本ずつａ組、ｂ組、ｃ組、ｄ組、ｅ
組の５組に分けた場合、ａ〜ｄの４組では変化率の値が
αで、ｅ組のみはβであったとすれば、変化率が同じ値
となる組が最も多いａ〜ｄ組のエッジが先行車上のエッ
ジであり、ｅ組のエッジは先行車上ではない他のエッジ
であると判断する。

【０００９】また、請求項５に記載の発明においては、
前記先行車上のエッジと判断されたものについてのエッ
ジ間距離の変化率に基づいて車間距離の変化率を求める
ように構成している。具体的には、エッジ間距離の変化
率の逆数が車間距離の変化率となる。

【００１０】また、請求項６に記載の発明においては、
前記距離・位置演算手段で求めた車間距離の所定回数前
の演算値に前記車間距離の変化率を乗算することによっ
て車間距離を算出するように構成している。

【００１１】また、請求項７に記載の発明においては、
前記距離・位置演算手段で求めた車間距離と前記車間距
離の変化率から求めた車間距離とを照合することにより
車間距離演算の確認を行なうように構成している。

【００１２】また、請求項８に記載の発明においては、
前記先行車エッジ判断手段で、先行車以外のエッジと判
断された位置に対する計測値は用いずに、前記距離・位
置演算手段における距離と位置の演算処理を行なうよう
に構成している。

【００１３】また、請求項９に記載の発明においては、
請求項２または請求項３において、前記光測距装置の輝
度画像の値の低い位置の計測値は用いずに、前記距離・
位置演算手段における距離と位置の演算処理を行なうよ
うに構成している。

【００１４】

【発明の効果】請求項１においては、二つのカメラによ
るステレオ画像処理を用いた車間距離計測において、エ
ッジのヒストグラムから検出した先行車上のエッジにつ
いてその移動ベクトルを計測し、視差から求めた車間距
離の変化と適合する方向および大きさの移動ベクトルを
示すエッジだけを先行車のエッジとして選択するように
構成したことにより、歩道橋、白線、路面表示などのよ
うな、先行車以外の強度の強いエッジを誤検出すること
なく、確実に先行車の上のエッジを選択することが出来
る、という効果が得られる。

【００１５】請求項２においては、レーザレンジファイ
ンダのような光測距装置を用いて、請求項１と同様の効
果が得られる。また、カメラによる画像は夜間のような
暗い状況下では使用困難であるが、レーザレンジファイ
ンダのような光を照射する光測距装置では夜間等でも使
用可能である。

【００１６】請求項３においては、レーザレンジファイ
ンダのような光測距装置とカメラとを組み合わせること
により、請求項１と同様の効果が得られと共に、信頼性
を確保するために光測距装置の距離分解能を粗くした場
合でも、距離精度を保持または向上することが可能とな
り、同様に、装置の信頼性確保のために走査を遅くして
計測の時間間隔を長くした場合においても、カメラを１
台追加した構成にしただけで、距離測定のレスポンスを
遅くすることなく、通常の画像処理の速度での距離計測
が可能となる。

【００１７】請求項４においては、エッジ間距離の時間
的な変化率を求め、変化率の同じエッジを先行車のエッ
ジと判断する（変化率の異なるエッジは先行車以外のエ
ッジとして除去する）ように構成しているので、先行車
上にかかる光のノイズなどの除去が可能になり、より確
実に先行車を構成するエッジだけを選択することが可能
となる。さらに、上記のように先行車以外のエッジを除
外することにより、除外したエッジの位置を車間距離算
出の際に除外することができるので、路面表示など先行
車周囲にエッジが多く存在する環境や光の位置などによ
ってノイズの多い環境下でも、環境変化に影響されず確
実性の高い車間距離計測が可能となる。

【００１８】また、請求項５においては、先行車上のエ
ッジと判断されたエッジについてのエッジ間距離の変化
率から車間距離の変化率を求めるように構成したことに
より、光のノイズや影など、多少のエッジ検出ミスがあ
る場合、および先行車上のエッジを検出しにくい環境下
でも、車間距離の変化率を確実に正しく求めることが可
能となる。

【００１９】また、請求項６においては、距離・位置演
算手段で求めた車間距離の所定回数前の演算値に車間距
離の変化率を乗算することによって車間距離を算出する
ことにより、視差や距離画像から求める車間距離よりも
高精度に車間距離を計測することが出来る。また、請求
項３のように光測距装置とカメラとを組み合わせた構成
に適用した場合には、光測距装置の計測間隔が長い場合
でも、カメラの撮像間隔での車間距離の更新が可能とな
る。更に、光測距装置の距離分解能が粗い場合には、距
離の高精度化も可能となる。

【００２０】また、請求項７においては、距離・位置演
算手段で視差や距離画像から求めた車間距離と車間距離
の変化率から求めた車間距離とを照合することにより、
二つの方法で求めた車間距離の正確性の確認を行なうこ
とが出来るので、より確実性の高い車間距離計測を行な
うことが出来る。

【００２１】また、請求項８においては、先行車エッジ
判断手段で、先行車以外のエッジと判断された位置に対
する計測値は用いずに、前記距離・位置演算手段におけ
る距離と位置の演算処理を行なうことにより、距離と位
置の演算における確実性を向上させることが出来る。例
えば、先行車以外のエッジと判断された位置におけるレ
ーザレンジファインダで計測した距離画像上の値を、車
間距離計測の際の判断に反映させない構成なので、ノイ
ズなどによる誤計測値を除去でき、より正確な測距が可
能となる。

【００２２】また、請求項９においては、請求項２また
は請求項３において、距離画像からの車間距離計測の際
に、光測距装置の輝度画像上の反射強度が低い位置で計
測された距離を反映させない構成としたため、誤計測値
を除去でき、さらに信頼度の高い計測値だけを用いた、
より正確な測距が可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は本発
明の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
図１において、１および２は電子式のカメラであり、自
車の前部に前方を向いて設置されており、両カメラの光
軸は相互に平行で、かつ撮像面の垂直軸が同じライン上
に揃うように設置されている。なお、撮像面の水平軸が
同じライン上に揃うように設置してもよい。また、車両
の後部に後方を向けて設置し、車両後方の障害物を検出
するように構成することもできる。３、４はそれぞれカ
メラ１、２から入力した画像信号を記憶する画像メモリ
である。５は演算部であり、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、Ｒ
ＯＭ等からなるマイクロコンピュータで構成される。６
は自車の前方に存在する障害物等の検出対象物であり、
図１では先行車を例示している。

【００２４】以下、まず第１の実施の形態に用いる種々
の演算手段と方法について説明し、それからフローチャ
ートに基づいて全体の演算の流れを説明する。図２は、
ステレオ画像を用いて三角測量の原理でカメラから検出
対象までの距離を求める原理を説明する図である。図２
においては、カメラＡ（前記カメラ１に相当）で撮像し
た画像を画像Ａ、カメラＢ（前記カメラ２に相当）で撮
像した画像を画像Ｂで示し、検出対象の位置を点ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）としている。

【００２５】図２から判るように、焦点距離ｆ、眼間距
離（両カメラ間の距離）Ｄが既知であり、光軸が互いに
平行な２台のカメラＡ、Ｂで撮像したステレオ画像にお
いて、２枚の画像間のマッチング位置ｙａ、ｙｂを求め
ることできれば、カメラから対象物ｐまでの距離Ｚは下
記（数１）式より求めることができる。

【００２６】 Ｚ＝ｆ・Ｄ／（ｙａ−ｙｂ）＝ｆ・Ｄ／Ｓ …（数１） ただし、ｙａ−ｙｂ＝Ｓは視差であり、図２のように、
光軸が平行で、所定間隔を隔てて設置された二つのカメ
ラＡ、Ｂで一つの物体を撮像した場合に、それぞれのカ
メラに写った画像の位置の差、すなわち画像Ａにおける
位置ｙａと画像Ｂにおける位置ｙｂとの差である。な
お、この例では、眼間距離Ｄと距離Ｚの単位はｍ、焦点
距離ｆ、視差Ｓおよび位置ｙａ、ｙｂの単位は画素であ
る。例えばカメラＡ、ＢはＣＣＤを用いたものであり、
画素数を６４０×４８０とした場合、１画素の大きさは
１０μｍ程度である。

【００２７】上記（数１）式は、両カメラの光軸が相互
に平行で、かつ撮像面の垂直軸が同じライン上に揃うよ
うに設置した場合であるが、撮像面の水平軸が同じライ
ン上に揃うように設置した場合には、下記（数１'）式
に示すようになる。 Ｚ＝ｆ・Ｄ／（ｘａ−ｘｂ）＝ｆ・Ｄ／Ｓ …（数１'） ただし、ｘａ−ｘｂ＝Ｓは視差 なお、以後の説明は全て撮像面の垂直軸が同じライン上
に揃うように設置した場合を例として説明する。

【００２８】上記の視差Ｓを検出するには、一方の画像
（例えば画像Ａ）上において点ｐが撮像されている点
（ｘａ、ｙａ）に対応する他方の画像（例えば画像Ｂ）
上の点（ｘｂ、ｙｂ）を検出する必要がある。その方法
としては、画像Ａ上の点（ｘａ、ｙａ）を含む或る範囲
の画像（ウィンドウ）と最も類似した範囲を画像Ｂ内か
ら探すことで求めることができる。この類似度の算出に
は、画像間の差分法や正規化相関法などがある。そして
距離画像（ウィンドウ毎にその内部に撮像される物体ま
での視差を求めた画像）は、定義した全てのウィンドウ
において差分法や正規化相関法により、他方と類似度の
高いウィンドウが存在する位置を求めることで作成でき
る。

【００２９】図３は、両画像の対応する位置毎の視差を
求めた結果を示す図であり、詳しくは、道路前方を撮像
した画像において、一方の画像（例えば画像Ｂ）をウィ
ンドウ毎に切り、その全てのウィンドウにおいて他方の
画像（例えば画像Ａ）からそのウィンドウと最も類似度
の高い画像の位置を求めることで、両画像における対応
する位置を検出し、それぞれの対応する位置から各ウィ
ンドウ毎の視差を求めた結果を表したものである。図３
において、（Ａ）は下画像（画像Ａに相当）、（Ｂ）は
上画像（画像Ｂに相当）、（Ｃ）は視差の表、（Ｄ）は
視差が「１５」のウィンドウ部分のみを抜き出した画像
を示す。また、図３（Ｂ）、（Ｃ）の(1)〜(20)は各ウ
ィンドウの水平方向（以下、横方向と記す）の位置を示
す。ただし、図においては(1)〜(20)を丸付き数字で表
している。また、一つのウィンドウは幅（ｘ方向の長
さ）がｘｗ、高さ（ｙ方向の長さ）がｙｗである。上記
のように、各ウィンドウ毎の視差が判れば、前記（数
１）式を用いることによって、該当するウィンドウに撮
像されている物体までの距離を求めることが出来る。

【００３０】以下、図３（Ｃ）のようにウィンドウ毎に
その内部に撮像されている物体までの視差を求めた画像
を“距離画像”と呼ぶことにする。このウィンドウ毎に
算出される視差は、当該ウィンドウの内部に撮像されて
いてエッジ（画像が明から暗または暗から明に変化する
点が連続した部分で、画像の端などを示す線分に相当す
る）などの特徴的な部分を持つ物体までの距離に相当す
るから、一つの対象物が複数ウィンドウに跨って撮像さ
れていると、隣接するウィンドウで同じ視差が求められ
る。例えば、道路前方を撮像した画像における距離画像
の場合、先行車と、先行車が存在する真下の路面とは同
距離なので、図３（Ｄ）に太線のウィンドウで示すよう
に、先行車の下部と同じｙ座標上にあるウィンドウは先
行車と同じ視差で算出される。例えば図３（Ｃ）の下か
ら２行目に「１５」が横方向に連続しているのが上記の
部分に相当する。なお、図３（Ｃ）において、中央部分
に視差「１５」が集合している部分が先行車に相当し、
(3)、(4)列に視差「１９」が集合している部分が「左方
の木」に相当し、(6)列に視差「５」が連続している部
分が「中央の木」に相当する。

【００３１】上記のように、距離画像は前方に高さのあ
る物体が存在すると、その物体が撮像されているｘ座標
位置のウィンドウでは同じ視差が検出される。一方、車
両横にある白線部分のように路面などの高さを持たない
位置では、同じｘ座標上で同じ視差が検出されるウィン
ドウは一つである。すなわち、前方に物体が存在する場
合、同一ｘ座標の方向でのウィンドウにおいて同じ視差
の個数を数えることにより、物体を検知することができ
る。この方法によれば、複数の物体も一つの物体も同じ
方法で検出することができ、検出対象や背景の色に左右
されずに物体を検知できるようになる。また、白線や停
止線などの路面表示は、同じ視差を示すウィンドウが同
じ方向に現れないため、路面表示と高さをもつ障害物と
を誤検出することがなくなるという利点もある。加え
て、距離画像だけを利用しているため、検出対象の色や
形状および背景色にかかわらず同様の処理で複数物体を
検出できる。

【００３２】図４は、距離画像上の或るウィンドウで求
めた視差とそのウィンドウの横方向の位置に基づいて、
対応する表中の位置に投票する様子を表した図であり、
（Ａ）は右画像、（Ｂ）は視差の表、（Ｃ）は投票用の
表を示す。なお、この場合における「投票」とは、或る
横方向位置とそれに対応する視差の値の位置に、＋１ず
つ加算することを意味する。例えば位置(8)の位置に視
差「１５」が１個存在する場合には、図４（Ｃ）の位置
(8)で視差「１５」の位置に「＋１」が加算される。図
４（Ｂ）の例では、位置(8)の位置に視差「１５」が５
個存在するから、最終的には位置(8)で視差「１５」の
位置に「５」が投票されることになる。

【００３３】また、図５は、上記の投票を全てのウィン
ドウにおいて行った結果を示す図であり、（Ａ）は上画
像、（Ｂ）は視差の表、（Ｃ）は投票用の表を示す。

【００３４】図４から判るように、図３で設定したウィ
ンドウにおいて、横方向が同じ位置のウィンドウは同じ
方向を撮像したものである。また、図５から判るよう
に、前方に物体が存在する場合、物体を検知している部
分では同じｘ座標上の縦方向のウィンドウは同じ視差が
求められ、路面上に物体が存在しない場合では同じｙ座
標上の横方向のウィンドウで同じ視差が求められる。こ
のような距離画像を用いて、図４に示した方法で表に投
票を行なうと、同じ方向（同じｘ座標上）に同じ視差が
並んでいると、その方向と視差の値への投票回数が多く
なるため、その位置の値が高くなる。したがって、図５
の表から値の高い位置を探すことで前方の物体の有無を
検知できる。図５に示す例では、(3)、(4)番目のウィン
ドウで視差「１９」の部分（左方の木に相当）、(5)番
目のウィンドウで視差「５」の部分（中央の木に相
当）、(8)〜(16)番目のウィンドウで視差「１５」の部
分（先行車に相当）で投票が集中し、値が高くなってい
る。例えば視差「１５」の部分の値が高いということ
は、カメラが撮像した画角内に視差が約１５画素となる
物体が撮像されていることを示す。仮に前記図２に示し
た眼間距離Ｄを０.１ｍ、焦点距離ｆを１５００画素と
すると、カメラからその物体までの距離は、前記（数
１）式により、前方１０ｍ（＝１５００×０.１／１
５）であると求められる。また、視差が１５画素の位置
の投票結果をｘ軸方向で見ると、ｘ軸方向に定義した
(8)〜(16)番目のウィンドウ付近の値が高く、その左右
両側のウィンドウでは投票値が低くなっている。

【００３５】図６は、上記の内容を判りやすく示すた
め、図５の投票結果から視差１５の部分を抜き出して１
次元グラフとしてあらわした図である。図６において、
（ａ）は図５の（ｃ）に相当する表、（ｂ）は１次元グ
ラフ、（ｃ）は対応する画像である。以下、図６を用い
て、物体が撮像されるおおよその横方向（ｘ軸方向）の
範囲を求める方法を説明する。

【００３６】図６（ｂ）において、横軸はｘ方向に定義
したウィンドウの位置、縦軸はそのｘ座標位置で視差＝
１５となったウィンドウの個数である。この図では、
(8)〜(16)番目の値が高い。このことは(8)〜(16)番目の
間に高さをもつ物体が撮像されていることを示してい
る。また、グラフ内の横線は、物体が撮像されているか
否かを判断するために設けたしきい値である。しきい値
は、例えば次の方法で設定すればよい。すなわち、表の
値は画像上に撮像される物体の高さに比例し、画像上の
物体の高さは実際の物体の高さを一定とすると物体まで
の距離に反比例する。このことから、物体までの距離に
応じて画像上の高さを計算し、その高さに含まれるウィ
ンドウの個数を基準にヒストグラムのしきい値を設定す
ることができる。例えば、図６（ｂ）では、しきい値を
５.５に設定している。したがって、しきい値以上の値
を持つ位置は(8)〜(16)番目のウィンドウであるので、
前方の物体が撮像されるおおよその横方向の範囲は(8)
〜(16)番目のウィンドウの間であると求められる。上記
のように先行車が撮像されている横方向の範囲をｘｌ〜
ｘｒとする。

【００３７】次に、図７は、一方の画像に撮像された先
行車の上下端の撮像された位置と先行車までの距離の関
係を表す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は撮像面Ａ
の画像例である。先行車までの距離Ｚが分かっている場
合、路面からカメラまでの高さをＨ、先行車の高さをｈ
とすると、図７より、その先行車の上下端（ｙｕ，ｙ
ｄ）は、ほぼ、下記（数２）式の位置に撮像される。な
お、ここでは下端ｙｄはほぼ路面と同じ高さとみなす。

【００３８】 ｙｕ＝ｆ×（ｈ−Ｈ）／Ｚ， ｙｄ＝−ｆ×Ｈ／Ｚ …（数２） 図８は、先行車上に上記の上下端（ｙｕ、ｙｄ）を含む
程度の大きさで縦長のウィンドウを切り、それぞれにお
いて各ｙ座標毎に水平エッジのヒストグラムと輝度のヒ
ストグラムを求めた様子を示す図であり、（Ａ）は原画
像上に設けた縦長のウィンドウの一例、（Ｂ）は先行車
の存在位置を水平微分したエッジを示す図、（Ｃ）は
（Ｂ）における〜のウィンドウの各水平エッジのヒ
ストグラムを示す。なお、横長のウィンドウを設定した
場合には、各ｘ座標毎の垂直エッジのヒストグラムを求
める。

【００３９】これらの縦長のウィンドウを定義する横方
向の位置は、前記図６の距離画像から検出した先行車が
撮像される範囲ｘｌ〜ｘｒの間とすればよい。また、ウ
ィンドウを定義する縦方向の位置は、前記（数２）式で
求めた値をもとに、上下端ｙｕ、ｙｄが含まれる程度の
大きさ（上がｙｕ＋α、下がｙｄ−α ただしαは所定
の余裕値）とする。このとき、（数２）式の先行車の高
さｈは、通常、未知の値であるが、一般的な車両の高さ
を考え、１〜２ｍ程度の範囲の適度な値で十分である。

【００４０】先行車は長い横エッジをもつ。そのため、
先行車上にウィンドウを定義すると、図８の中央部の
の３個所に定義したウィンドウでは、その水平エッ
ジのヒストグラムのピークがほぼ同じ位置に現われる。
ここでは、距離画像と（数２）式より、先行車が存在し
得る付近に限定してウィンドウを設けているため、定義
したウィンドウにおいてウィンドウ間で同じ位置にヒス
トグラムのピークが存在する位置（ｙｅ１〜ｙｅ５の位
置）は先行車上のエッジであると判断できる。

【００４１】次に、図８の方法で検出したエッジの移動
ベクトルを求め、そのエッジの中から、先行車の動きに
基づいた動きをするエッジだけを選択する。図９はエッ
ジの移動ベクトルを示す図であり、（Ａ）は先行車が遠
ざかる（車間距離が大きくなる）場合の例、（Ｂ）は先
行車が近づく（車間距離が小さくなる）場合の例を示
す。図９に示すように、先行車上のエッジは、車間距離
が大きくなる場合にはｙ軸方向に画像の中心（原点を画
像の中心とするとｙ＝０の位置）に向かって移動し、車
間距離が短くなる場合は画像の中心から遠ざかる方向に
移動する。したがって、図８の方法で検出したエッジが
先行車上のエッジであれば、車間距離が大きくなる場合
は、ｙ＞０の位置のエッジは下方、ｙ＜０の位置のエッ
ジは上方に移動し、車間距離が短くなる場合は、ｙ＞０
の位置のエッジは上方、ｙ＜０の位置のエッジは下方に
移動し、車間距離が一定の場合はエッジの位置は不変と
なる。なお、図９に上下方向の矢印で示したのが移動ベ
クトルである。

【００４２】また、そのエッジの移動量は、原点から遠
いほど大きく、原点から近いエッジほど小さい。これら
のことから、ステレオ画像処理で車間距離の変化を求め
るとともに、図８で検出したエッジの移動ベクトルを求
め、そのベクトルが図９に示す理論どおりの動きをする
ものを車両上のエッジとして再確認することにより、先
行車検出の精度を向上させることが出来る。例えば、先
行車直後の路面表示や先行車前方の歩道橋などのような
車両以外のエッジは、上記の処理により誤検出エッジと
して除去することができる。

【００４３】次に、エッジ間距離の変化率を求める方法
およびその結果を用いて先行車上のエッジを再確認する
方法について説明する。図１０は、一方の画像に撮像さ
れた先行車の上下端の撮像された位置と先行車までの距
離の関係を表す図であり、（Ａ）は時点ｔ−１における
位置、（Ｂ）は時点ｔにおける位置を示す。図１０に示
すように、追従中の車両上から、バンパーなど路面に平
行な線を異なる位置から２本ずつ２組選択し、その２本
の平行線間の距離をｈ１、ｈ２とする。焦点距離をｆと
し、時点ｔ−１において車間距離がＺ_t-1のときのｈ
１、ｈ２の画像上の長さをそれぞれｙ１_t，ｙ２_tとする
と、ｙ１_t，ｙ２_tは、それぞれ下記（数３）式で示され
る。

【００４４】 ｙ１_t-1＝ｈ１・ｆ／Ｚ_t-1， ｙ２_t＝ｈ２・ｆ／Ｚ_t-1 …（数３） また、時点ｔにおける車間距離をＺ_tとすると、同様
に、そのときの画像上のｈ１，ｈ２の長さは、ｙ１_t＝
ｈ１・ｆ／Ｚ_t， ｙ２_t＝ｈ２・ｆ／Ｚ_tとなる。これ
らから、車間距離がＺ_tからＺ_t-1に変化したときの画像
上のエッジ間の長さの時間的な変化率（以下、単に変化
率と記す）は、ｈ１、ｈ２ともに、下記（数４）式に示
すようになる。

【００４５】 ｙ１_t／ｙ１_t-1＝ｙ２_t／ｙ２_t-1＝Ｚ_t-1／Ｚ_t …（数４） 上記（数４）式から判るように、エッジ間距離に関わら
ず、同じ物体上のエッジ間距離の変化率は、どのエッジ
が選択された場合でも値が同じになり、その値は、車間
距離の変化率（Ｚ_t／Ｚ_t-1）の逆数（Ｚ_t-1／Ｚ_t）とな
る。このことから、図８や図９の方法によって検出した
画像上の車両のエッジから２本ずつの組を作り、二つの
時点で計測したエッジ間距離から、それらのエッジ間距
離の変化率（ｙ１_t／ｙ_t-1，ｙ２・／ｙ２_t-1、…、ｙ
ｎ_t・／ｙｎ_t-1）を求め、それぞれの組で求めたエッジ
間距離の変化率から、その値が同じである最も多い組の
エッジを先行車上のエッジであると再確認することがで
きる。

【００４６】また、同時に、その最も多くの個所で求め
られたエッジ間距離の変化率は、その時点での画像上の
先行車の大きさの変化率となる。さらに、或るエッジを
含む組に限って変化率が常に異なるものがあれば、その
エッジを先行車以外のエッジとして除外できる。これに
より、先行車付近の路面表示や路面のノイズだけでな
く、外部からの反射光など、先行車上に現れるが先行車
以外の水平エッジとなる光のノイズなども、先行車以外
のエッジとして除去することが可能となる。

【００４７】このような除外すべきエッジがある場合、
距離画像上におけるそのエッジの存在位置の視差の値
は、誤った値となる。このことから、距離画像を用いた
距離計測において、除外すべきエッジと判断されたエッ
ジの存在位置の視差を用いないようにすることで、車間
距離計測の確実性を向上させることができる。上記のよ
うに、図９、図１０のような判断で先行車上のエッジだ
けを確実に選択することは、距離計測の確実性増加に対
して有効な手段であり、特に、光のノイズや周囲のノイ
ズなど、先行車以外のエッジが多く検出される環境下で
の距離計測の確実性向上に有効である。

【００４８】次に、上記図９、図１０で説明した方法を
利用して車間距離の変化率を求める方法について説明す
る。図９、図１０で求めたエッジ間距離の変化率は、前
記（数４）式に示したように距離の変化の逆数となる。
このことから、最も多くのエッジについて求められたエ
ッジ間距離の変化率の逆数をその時点での車間距離の変
化率とすることができる。この方法では、先行車上のエ
ッジを２本だけでなく、ヒストグラムのピークにより、
できるだけ多くの本数求めているため、光の反射などに
より、或る一部のエッジが検出されない場合でも、他の
エッジが検出できれば、その影響をうけることなく車間
距離の変化率を求めることができる。この判断を加える
ことは、先行車上のエッジを検出しにくい環境に対する
安定した確実な距離変化の算出に有効な手段となる。

【００４９】次に、車間距離計測について説明する。車
間距離計測には次の３方法がある。 （１）連続的に入力される画像を用いたステレオ画像処
理では、先行車上の視差を用いて前記（数１）式を適用
することにより、先行車までの車間距離を時間的に連続
的に求めることができる。 （２）車両追従中における車間距離の変化率は、前記図
９、図１０で説明した方法で求めることができる。した
がって、同じ車両に追従中であれば、数回前にステレオ
画像処理で視差から計測した車間距離Ｚ_t-1に数回前か
らの画像上の車両のエッジ間距離の変化率の逆数を乗算
することによっても、その時点での車間距離を算出する
ことができる。 （３）画像上の先行車の高さ（ｙｕ−ｙｄ）から車間距
離を求める方法。

【００５０】以下、上記（３）の方法について詳細に説
明する。図７に示した先行車の高さｈは通常は未知の値
である。しかし、ステレオ画像処理で求めた先行車まで
の距離Ｚと画像上の先行車の高さ（ｙｕ−ｙｄ）が求め
られていれば、下記（数５）式によって追従中の車両の
高さｈを求めることができる。

【００５１】 ｈ＝Ｚ×（ｙｕ_t−ｙｄ_t）／ｆ …（数５） ただし、ｆ：焦点距離 ｙｕ_t：時点ｔにおけるｙｕの値 ｙｄ_t：時点ｔにおけるｙｄの値 ここでは、図８、図９、図１０の方法で、確実性高く先
行車のエッジだけを検出できているため、画像上から検
出した先行車上のエッジの組み合わせのうち、最上端と
最下端のエッジを選択することで、画像上の先行車の高
さ（ｙｕ−ｙｄ）を求めることが可能である。追従中の
先行車の高さｈは一定であるので、同じ車両に追従中の
場合、１度先行車の高さｈを求めておけば、そのｈをも
とに新たに検出した画像上の先行車の高さ（ｙｕ_t+1−
ｙｄ_t+1）を、（数５）式に代入することで、下記（数
６）式に示すように、画像上の先行車の高さ（先行車上
のエッジ間の距離）からも車間距離Ｚを算出することが
出来る。

【００５２】 Ｚ＝ｈ・ｆ／（ｙｕ_t+1−ｙｄ_t+1） …（数６） ただし、ｈ：（数５）式で算出した値 （数５）式のｈを（数６）式に代入すると下記（数
６’）式のようになる。

【００５３】 Ｚ_t+1＝Ｚ_t×（ｙｕ_t−ｙｄ_t）／（ｙｕ_t+1−ｙｄ_t+1） 或いは …（数６’） Ｚ_t＝Ｚ_t-1×（ｙｕ_t-1−ｙｄ_t-1）／（ｙｕ_t−ｙｄ_t） ただし、Ｚ_t+1：時点ｔ＋１における車間距離 Ｚ_t：時点ｔにおける車間距離 Ｚ_t-1：時点ｔ−１における車間距離 ｙｕ_t-1：時点ｔ−１におけるｙｕの値 ｙｄ_t-1：時点ｔ−１におけるｙｄの値 （数６’）式から判るように、上記の方法で求めた車間
距離は、ステレオで求めた時点ｔにおける車間距離Ｚ_t
に対して、画像上のエッジ間距離の変化率の逆数（ｙｕ
_t−ｙｄ_t）／（ｙｕ_t+1−ｙｄ_t+1）を乗算することと同
じである。つまり、（２）と（３）の方法は、実際に適
用する計算式は異なっているが、原理的には同じことで
ある。

【００５４】上記（２）、（３）の距離計測方法は、距
離の確認および距離計測を高精度化することが出来る。
すなわち、距離の確認は、（１）のステレオ画像処理で
算出した距離と（２）または（３）のエッジ間距離の変
化率から求めた距離とを照合することによって行なうこ
とが出来る。また、エッジ間距離の変化率から求める車
間距離変化率は、ステレオ画像処理で連続的に求めた距
離から算出される車間距離変化率より精度が良い。

【００５５】ここで、上記の精度向上の理由について図
１１に基づいて説明する。（１）の方法と（２）、
（３）の方法で求めた車間距離の精度の違いを考える。
車載のステレオカメラの場合、ｈ＞Ｄ（ｈ：先行車の高
さ、Ｄ：カメラ間の距離）であるため、同じ車間距離を
計測したときにおける視差（ｙａ−ｙｂ）（単位：画
素）に対して先行車の高さ（ｙｕ−ｙｄ）（単位：画
素）の方が大きな値となる。そのため、（数６）式によ
る車間距離計測の方が、１画素のずれによる誤差の影響
が小さいため、ステレオ視差からの計測車間距離より分
解能の細かい測距が可能となる。

【００５６】例えば、眼間距離Ｄ＝０.２ｍ、ｆ＝１０
００画素、先行車の高さｈ＝１ｍとした場合において、
車間距離が１０ｍの場合を考える。このとき、先行車の
ステレオ視差は２０画素（＝０.２×１０００／１
０）、画像上の先行車の高さは１００画素（＝１×１０
００／１０）となる。この二つにおいて、視差と先行車
の高さ検出が１画素ずれると、ステレオ視差の場合に
は、２０画素が１９画素となるので、１０.５２ｍ（＝
０.２×１０００／１９）と計測されるのに対し、高さ
計測の場合には、１００画素が９９画素となるので、１
０.１ｍ（＝１×１０００／９９）と計測される。つま
り、１画素の検出誤差が、ステレオ画像処理では０.５
ｍであるのに対し、高さ計測では０.１ｍとなる。

【００５７】視差や画像上の高さの検出の１画素のずれ
は計測する車間距離分解能に相当する。つまり、車載の
ステレオカメラによる車間距離計測の場合には、先行車
の高さより広い眼間距離を持つカメラ設定は実用上困難
であるため、画像上の先行車のエッジ間距離の変化を用
いた計測の方がステレオ視差を利用した計測よりも細か
い分解能での計測が可能である。このことから、追従中
の先行車までの車間距離を二つの方法で求めてその結果
を照合することは、車間距離の確認だけでなく、ステレ
オ視差から求めた車間距離の高精度化にもつながること
になる。同じ理由により、車間距離の変化率もステレオ
画像処理で求めた車間距離から求めたものよりも画像上
のエッジ間距離の変化から求めた方が高精度となる。こ
のことから、（２）および（３）の方法では、ステレオ
画像処理で求めた車間距離の確認および高精度化が可能
となる。

【００５８】また、上記の説明は、二つのカメラの光軸
は相互に平行で、かつ撮像面の垂直軸が同じライン上に
揃うように設置した場合について行なったが、撮像面の
水平軸が同じライン上に揃うように設置してもよい。ま
た、図８の説明においては、先行車上に設定するエッジ
検出用の複数のウインドウを縦長とした場合について説
明したが、横長のウインドウとし、検出する先行車上の
エッジの対象を垂直エッジとしても同様の原理が適用で
きる。また、カメラの置き方、検出対象エッジの向きに
関わらず、同様の効果も期待出来る。

【００５９】次に、これまで説明した方法を用いて、追
従中の先行車上のエッジを検出し、車間距離の変化率を
求めることで車間距離の確認および高精度化を行う実施
の形態について説明する。ここでは、前記図２のように
カメラを路面に対して縦に平行に並べ、２台のカメラの
ｙ軸が同一ライン上にのるように配置したステレオカメ
ラを用いることとする。

【００６０】図１２は、この実施の形態における演算処
理の流れを示すフローチャートである。まず、ステップ
Ｓ１０１では、図２のカメラＡとＢのステレオ画像、す
なわち画像Ａと画像Ｂを入力する。次に、ステップＳ１
０２では、視差を求めることによって距離画像を作成
し、作成した距離画像から先行車の位置と距離を検出す
る（前記図４〜図６参照）。

【００６１】次に、ステップＳ１０３では、まず、距離
画像から先行車の存在する横（ｘ軸）方向の範囲を（ｘ
１〜ｘｒ）を求める（図６、図８参照）。また、距離画
像から求めた先行車までの距離Ｚをもとに前記（数２）
式により、先行車の概略の上下端ｙｕ、ｙｄを求め、ｙ
ｕ、ｙｄを含む大きさの縦長のウィンドウを設ける（前
記図６〜図８参照）。ウィンドウの横方向の大きさは、
ｙ座標毎のヒストグラムが求められるよう１０画素程度
以上とすれば十分である。または、先行車の画像上の大
きさは距離に応じて可変であるため、その距離に応じ
て、横幅が１０画素以上のウィンドウが５個所以上に定
義できるように適度な大きさで可変としてもよい。ま
た、（数２）式をもとにウィンドウの上下端の定義位置
ｙｕ＋α、ｙｄ−αを求める際に用いる先行車の高さｈ
は１〜２ｍ程度の平均的な値で十分である。また、余裕
値αの値は、そのときの先行車の距離に応じて、先行車
の高さの５分の１程度のマージンでよい。例えば、（数
２）式より、距離から算出される先行車の画像上の高さ
が５０画素程度の場合、αは１０画素程度でよい。

【００６２】次に、ステップＳ１０４では、ステップＳ
１０３で定義した縦長のウィンドウ内の水平エッジのヒ
ストグラムを求める（図８参照）。この際、水平エッジ
のヒストグラムは、図８（Ｂ）に示したように、ソーベ
ルフィルタなどでウィンドウ内の画像を水平微分し、そ
の水平微分画像の各ｙ座標毎のヒストグラムをとればよ
い。

【００６３】次に、ステップＳ１０５では、これらのヒ
ストグラムから先行車上の水平エッジを検出する。すな
わち、図８で定義したウィンドウの全てにおいて求めた
水平エッジのヒストグラムから、半数以上のウィンドウ
において同じ位置に検出されているエッジを見つける。
先行車は路面に対して平行なエッジを持つため、先行車
上に切ったウィンドウにおいて同じ位置に検出されるエ
ッジは先行車のエッジであると一応みなすことができ
る。

【００６４】なお、先行車上に定義するウィンドウを一
つにすると、そのウィンドウの両端部分に白線が撮像さ
れる場合には、白線のエッジ強度が先行車のエッジ強度
より強くなることが多いため、先行車ではなく白線の位
置が検出されることがある。そのため、このような誤検
出を防ぐためにウィンドウを複数設け、複数のウィンド
ウにおいて検出されたエッジを先行車上のエッジと判断
するようにしている。

【００６５】次に、ステップＳ１０６では、ステップＳ
１０５で求めた先行車上のエッジの移動ベクトルを検出
する（図９参照）。エッジの移動ベクトルの算出は、前
述の方法で検出したエッジの位置において、例えば、検
出対象上に切った小さなウィンドウの移動方向を求める
方法などによる一般的なオプティカルフロー検出手法を
施せばよい。このような処理により検出した全てのエッ
ジのオプティカルフローより検出した各エッジ毎の移動
ベクトルを求める。

【００６６】また、ステップＳ１０６においては、上記
のエッジの移動ベクトルを用いて、そのエッジが先行車
上のものであるか否かを再確認する。この確認は、車間
距離変化とエッジが存在する位置により、次のような基
準で判断できる（図９参照）。まず、車間距離が変化し
たときは、画像の中心に近いエッジの方が動きが小さ
く、画像の端に行くにつれ動きが大きくなる。そのた
め、例えば、ｙ＝０（原点：画像中心）の位置に近いに
もかかわらず、そのエッジより原点から遠い位置にある
エッジベクトルの平均の動きよりも大きな動きを示すベ
クトルがあれば、それは先行車以外のエッジである可能
性が高い。また、図９に示したように、車両上のエッジ
は、ｙ＜０の範囲とｙ＞０の範囲とで移動方向が上下逆
になるので、それと反対の動きをするエッジは先行車以
外のエッジと判断出来る。また、車間距離変化が０のと
きに大きな動きを示したエッジも先行車以外のエッジと
判断できる。このような判断基準をもとに、先行車以外
の可能性の高いエッジを除去し、残ったエッジ（上記の
基準に適合したエッジ）を先行車上のエッジと判断す
る。これにより、歩道橋や光の反射等の誤ったエッジを
除去し、確実に先行車上のエッジを選択することが出来
る。

【００６７】次に、ステップＳ１０７では、エッジ間距
離の変化率を算出し、それに基づいて車間距離の変化率
（エッジ間距離の変化率の逆数に等しい：数４式参照）
を算出する。まず、図８、図９の方法で検出した先行車
上のエッジの中から２本ずつの組を作り、全ての組にお
けるエッジ間距離を求める（図１０参照）。前述したと
おり、同じ物体上のエッジの組であれば、どの組でもエ
ッジ間距離の時間的な変化率（ｙ１_t／ｙ１_t-1、ｙ２_t
／ｙ２_t-1、…、ｙｎ_t／ｙｎ−１）は同じ値となるはず
である。

【００６８】ここで、エッジ間距離の変化率の求め方を
具体的に説明する。図９の判断基準により選択されたエ
ッジはオプティカルフローにより時間的な移動ベクトル
が求められているエッジである。そのため、そのベクト
ルの始点が前回のエッジ位置、終点が今回のエッジ位置
となる。つまり、前回のエッジ間距離ｙｎ_t-1（ｎ：
１、２、…、）は、エッジ間距離を求める対象の二つの
エッジの移動ベクトルの始点と始点との距離となり、今
回のエッジ間距離ｙｎ_t（ｎ：１、２、…、）は、二つ
のエッジの移動ベクトルの終点と終点との距離として求
められる。この方法で全ての組におけるエッジ間距離の
変化率ｙｎ_t／ｙｎ_t-1（ｎ：１、２、…、）を求めれ
ば、その中から最も多く同じ値が求められた各組のエッ
ジを先行車上のエッジと判断することができる。

【００６９】また、そのエッジ間距離の変化率の逆数は
その時点での車間距離の変化率となる。この方法では、
選択した２本のエッジ間距離だけでなく、同じ変化率を
示す多くのエッジ間距離の変化をみているため、１、２
本のエッジ検出ミスがある場合でも車間距離の変化率を
正しく求めることができる。したがって、車間距離変化
率計測の確実性を向上させることが出来る次に、ステッ
プＳ１０８では、上記のエッジ間距離の変化率をもと
に、ステレオ画像処理で計測した車間距離の再確認を行
なう。（数４）式で説明したように、エッジ間距離の変
化率の逆数は車間距離の変化率となる。つまり、１回前
のエッジ間距離に対する今回のエッジ間距離の変化率を
求めた場合、１回前にステレオ画像処理で視差から求め
た車間距離Ｚ_t-1に対して、エッジ間距離の変化率の逆
数をかけることで今回の車間距離Ｚ_tを算出することが
できる。ステレオ画像処理の視差による車間距離算出も
毎回行われているため、この変化率を用いることでステ
レオ画像処理で求めた車間距離の確認にもなる。さら
に、図１１でも説明したように、エッジ間距離の変化率
から求めた車間距離の変化率は、ステレオ画像処理で連
続的に求めた車間距離から求められる車間距離の変化率
よりも高精度であるため、計測車間距離自体の高精度化
にも貢献できる。

【００７０】また、（数５）式、（数６）式の説明の
際、追従中の先行車の高さｈを算出することで、エッジ
間距離からも車間距離算出が可能になることを説明した
が、実用的には、上記ｈを求める際に用いたエッジが前
記図９および図１０の判断によって先行車以外のエッジ
であると判断された場合には、他の２本のエッジ間距離
を用いて新たな値にｈを算出し直すことで対応する。こ
れにより、エッジ間距離を用いた車間距離算出の誤計測
を防ぐことができ、さらに、先行車の入れ替わりなどに
よる車高ｈの変化にも対応可能となる。すなわち、先行
車が入れ替わった場合には、その際に車高ｈが不連続に
変化し、その後はほぼ一定になるので、このような場合
には先行車が入れ替わったものと判断してその後の処理
を実行すれば良い。

【００７１】上記のように、第１の実施の形態において
は、車両に設置した光軸が平行なステレオカメラで求め
た画像に基づいて、視差から求めた距離画像から画像上
の横方向における先行車の位置と先行車までの実際の車
間距離とを概算し、距離画像から求めた画像上の位置に
おいて、そのときの車間距離をもとに先行車の上下端を
含む大きさの縦長（または横長）のウィンドウを複数切
り、それらのウィンドウの各ｙ座標毎において水平エッ
ジのヒストグラム（または各ｘ座標ごとにおいて垂直エ
ッジのヒストグラム）をとり、定義したウィンドウの中
の多くのウィンドウにおいて同じ位置で検出されたエッ
ジを一応先行車上のエッジと判断し、さらに、そのエッ
ジの移動ベクトルを求め、ステレオ画像処理で求めた車
間距離変化と適合する方向および大きさの移動ベクトル
を示すエッジだけを先行車のエッジとして選択するよう
に構成したことにより、歩道橋、白線、路面表示などの
ような、先行車以外の強度の強いエッジを誤検出するこ
となく、確実に先行車の上のエッジを選択することが出
来る。

【００７２】また、同じ物体上のエッジ間距離の時間的
変化率は、どのエッジ間距離においても同じであること
から、上記の検出したエッジを２本ずつ組にし、全ての
組においてエッジ間距離の時間的変化率を求め、変化率
の異なる組のエッジを先行車以外のエッジとして除去す
るように構成したことにより、先行車上にかかる光のノ
イズなどの除去が可能になり、より確実に先行車を構成
するエッジだけを選択することが可能となる。

【００７３】さらに、この方法によって先行車以外のエ
ッジを除外することにより、除外したエッジの位置の視
差を車間距離算出の際に除外することができるので、路
面表示など先行車周囲にエッジが多く存在する環境や光
の位置などによってノイズの多い環境下でも確実性の高
い車間距離計測が可能となる。

【００７４】また、上記のエッジ間距離の変化率より、
最も多くの組において同じ値で算出された変化率をもと
に、その時点での車間距離の変化率を求めるように構成
したことにより、１枚の画像だけを用いた処理におい
て、光のノイズや影など、多少のエッジ検出ミスがある
ときだけでなく、先行車上のエッジを検出しにくい環境
下でも、車間距離の変化率を確実に正しく求めることが
可能となる。

【００７５】また、ステレオ画像処理で過去に求めた車
間距離に対して、車間距離の変化率を乗算することで、
処理時点での新たな車間距離を算出するように構成した
ことにより、ステレオ画像処理で求めた車間距離との照
合・確認が可能となる。さらにエッジ間距離の変化率か
ら求めた車間距離の変化率は、ステレオ画像処理で連続
的に求めた車間距離より求められる車間距離の変化率よ
りも高精度であるため、計測車間距離自体の高精度化に
も貢献できる。

【００７６】（第２の実施の形態）前記第１の実施の形
態においては、二つのカメラによるステレオ画像処理に
よって車間距離計測を行なうものについて説明したが、
第２の実施の形態においては、二つのカメラの代わり
に、いわゆるレーザレンジファインダを用いて車間距離
計測を行なう装置について説明する。

【００７７】図１３は本発明の第２の実施の形態の構成
を示すブロック図である。図１３において、７はレーザ
レンジファインダであり、自車の前部に前方を向いて設
置されている。なお、車両の後部に後方を向けて設置
し、車両後方の障害物を検出するように構成することも
できる。このレーザレンジファインダ７は、レーザレー
ダの照射を縦横に走査することで、前方の物体までの距
離とその照射対象の反射強度（輝度）を２次元的に計測
する装置である。また、８はレーザレンジファインダ７
から入力した画像信号を記憶する画像メモリであり、後
記の輝度画像と距離画像を記憶する。９は演算部であ
り、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなるマイクロ
コンピュータで構成される。その他、図１と同符号は同
じものを示す。

【００７８】以下、まず第２の実施の形態に用いる種々
の演算手段と方法について説明し、それからフローチャ
ートに基づいて全体の演算の流れを説明する。図１４
は、車両が走行する方向を中心として左右上下に道路前
方を走査するレーザレンジファインダ７と計測対象物
（先行車６）との位置関係を示す図である。レーザレン
ジファインダ７は、走査の中心軸が路面に平行で、か
つ、直進する自車両の走行方向を向くように搭載されて
いる。

【００７９】また、図１５は図１４のレーザレンジファ
インダ７で計測した距離画像と輝度画像の一例を示した
図であり、（Ａ）は輝度画像をイメージで示した図、
（Ｂ）は距離画像をイメージで示した図、（Ｃ）は距離
画像の内容（数値：例えばディジタル値）を示した図で
ある。距離画像とはレーザレンジファインダで計測され
る各角度毎の測定距離の２次元配列を、輝度画像とは反
射光の強度の２次元配列を意味するので、実際の輝度画
像および距離画像は図１５（Ｃ）に示したような数値表
（実際にはディジタル値）になるが、輝度画像の内容
（数値表）は図示を省略している。また、図１５（Ｃ）
において、「−１」は距離が測定可能距離の範囲外で測
定不能な個所（例えば空）を示す。また、「１８」、
「２８」、「４０」等の数値は対象物までの距離（ｍ）
を示している。

【００８０】以下、画像の横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸、原
点を画像の中心として説明する。ここで得られる輝度画
像および距離画像上の点の座標と、その座標上の点を計
測した対象となる実空間上の点の位置関係は、図１４に
示すように、走査範囲の角度と、値を計測するサンプリ
ング間隔毎に動く照射の角度の大きさ（角度分解能）で
決まる。例えば、縦、横の角度分解能がそれぞれ、θ、
φのとき、画像上の座標（ｘ＝２、ｙ＝３）の位置に対
応する実空間上の位置は、レーザレンジファインダの中
心軸（画像面に垂直な軸）から、横に２θ、縦に３φの
方向の最も近い位置にある物体面上の点となる。また、
距離画像と輝度画像の互いに同じ座標位置の計測値は、
実空間上で同じ位置の計測値である。

【００８１】図１６（Ａ）は、図１５の距離画像におい
て、先行車と同じ距離を示す部分だけを太線で表した図
である。道路前方に先行車がある場合には、図示のよう
に、先行車と同じ距離を示す部分は、先行車上とその先
行車の真下の路面の部分となる。つまり、物体が存在す
る位置では同じ距離を示す値が隣接する。また、図１６
（Ｂ）は、前方に先行車がないときの計測結果である。
図示のように、路上に先行車などの物体がないときは、
画像の下半分の領域には路面が撮像（上半分は空）され
るため、この下半分の領域で計測された距離は画面の下
から上に向けて近距離から遠距離になる。つまり、物体
が存在する場合には、同じｘ座標上に同じ距離を示す画
素が並ぶが、物体が無い場合にはｘ座標上には同じ距離
の値は存在しない。このことから、図１７に示す方法で
物体の検知・計測が可能となる。

【００８２】図１７は、ｚ軸方向に距離をとり、ｘ軸を
画像のｘ軸方向として投票した値をｙ軸方向に示したグ
ラフである。図１５（Ｃ）のごとき距離画像の値をもと
に、図１７の対応する位置に投票する。投票とは、例え
ば、ｘ＝２上にある画素で距離が３ｍの点のとき、グラ
フのｘ＝２、ｚ＝３のところにｙ＝１を加算する操作を
意味する。詳細は、前記第１の実施の形態において図４
〜図６で説明した方法と同様である。

【００８３】このような操作を距離画像全体の値につい
て行なう。前方ｚの位置に物体が存在する場合、その物
体が撮像されるｘ座標の距離ｚの位置に複数回投票が繰
り返されるため、表中のその位置の値が高くなる。一
方、物体が存在しないｘ座標上では、図１６（Ｂ）に示
したように、同じｘ座標上で同じ距離は計測されないた
め、表中で値が高くなる位置は存在しない。このことか
ら、投票結果をもとに、表中の値が大きな位置の存在か
ら物体の有無を求めることが出来る。また、その物体の
存在する位置は、ｘ軸方向の範囲は投票値が所定値以上
の範囲ｘｌ〜ｘｒ（ｘｌは存在範囲の左端、ｘｒは右
端）のｘ軸方向の位置により、物体までの距離は表の距
離ｚの値により、それぞれ求めることができる。

【００８４】次に、輝度画像上から先行車の撮像範囲を
求める方法を説明する。撮像範囲のｘ軸方向の範囲は、
前述の方法でｘｌ〜ｘｒと求められる。また、画像のｙ
軸方向の範囲は次のような原理から求める。図１８〜図
２０は、レーザレンジファインダで撮像した距離画像と
輝度画像において撮像範囲と先行車までの距離の関係を
表す図であり、図１８は平面図、図１９は側面図、図２
０は先行車の存在範囲を示す画像である。以下、図１８
〜図２０を用いて、ｙ軸方向の範囲の求め方を説明す
る。

【００８５】画像上の先行車の上端の位置をｙ＝ｙｕ、
下端をｙ＝ｙｄとする。縦方向の角度分解能がφ、先行
車までの距離がｚ、路面からレーザレンジファインダの
中心軸までの高さをＨ、先行車の高さをｈとすると、図
１９より、そのレーザレンジファインダで計測した輝度
画像上における先行車の上下端（ｙｕ、ｙｄ）は、 ｔａｎ（ｙｕ×φ）＝（ｈ−Ｈ）／ｚ、 ｔａｎ（ｙｄ
×φ）＝−Ｈ／ｚ の関係となる。ただし、ここでは、下端はほぼ路面と同
じ高さとみなす。また、θ、φは微小角であるので、ｔ
ａｎθ≒θ、ｔａｎφ≒φである。このことから、（ｙ
ｕ、ｙｄ）は下記（数７）式で求められる。

【００８６】 ｙｕ＝（ｈ−Ｈ）／（φ×ｚ）、 ｙｄ＝−Ｈ／（φ×ｚ） …（数７） 上記の方法により、左上端が（ｘｌ、ｙｕ）、右下端を
（ｘｒ、ｙｄ）として先行車が撮像される画像上の範囲
を図２０に示すように求めることができる。

【００８７】次に、上記の方法で求めた輝度画像上の先
行車の撮像範囲に縦長のウィンドウを切り、先行車上の
水平エッジを検出する。これらの縦長のウィンドウを設
定する横方向の位置は距離画像から検出した先行車が撮
像される範囲ｘｌ〜ｘｒとすればよい。また、縦方向の
位置は、（数７）式に基づいてｙｕとｙｄが含まれる程
度の大きさ（上がｙｕ＋α、下がｙｄ−α）にすればよ
い。これを用いて水平エッジを検出する方法の内容は、
前記第１の実施の形態における図８およびその説明と同
様なので省略する。なお、縦エッジを検出する場合は、
同様の処理を横長のウィンドウを切ってｙ座標をｘ座標
に置き換えて行えばよい。また、後述する移動ベクトル
やエッジ間距離の計算においても同様である。

【００８８】次に、上記の方法で検出したエッジの移動
ベクトルを求め、そのエッジの中から、先行車の動きに
基づいた動きをするエッジだけを選択するが、この内容
は、前記第１の実施の形態における図９およびその説明
と同様なので省略する。

【００８９】次に、エッジ間距離の変化率および車間距
離の変化率を求める方法と、その結果を用いて先行車上
のエッジを再確認する方法について説明する。なお、こ
の方法は前記第１の実施の形態における図１０およびそ
の説明と類似しているが、画像入力手段がステレオカメ
ラとレーザレンジファインダとで異なっているため、数
式等が一部異なっているので、改めて説明する。

【００９０】図２１は、輝度画像上の先行車の上下端の
撮像された位置と先行車までの距離の関係を表す図であ
り、（Ａ）は時点ｔ−１における位置、（Ｂ）は時点ｔ
における位置を示す。図２１に示すように、追従中の車
両上から、バンパーなど路面に平行な線を異なる位置か
ら２本ずつ２組選択し、その２本の平行線間の距離をｈ
１、ｈ２とする。時点ｔ−１における車間距離がｚ_t-1
のときのｈ１、ｈ２の画像上の長さをそれぞれｙ
１_t-1、ｙ２_t-1とすると、ｙ１_t-1、ｙ２_t-1は、それぞ
れ下記（数８）式に示すようになる。

【００９１】 ｙ１_t-1＝（ｈ１／φ）／ｚ_t-1、 ｙ２_t-1＝（ｈ２／φ）／ｚ_t-1…（数８） また、時点ｔにおける車間距離をｚ_tとすると、同様
に、そのときの画像上のｈ１、ｈ２の長さは、ｙ１_t＝
（ｈ１／φ）／ｚ_t、ｙ２_t（ｈ２／φ）／ｚ_tとなる。
これらから、車間がｚ_t-1からｚ_tに変化したときの画像
上のエッジ間の長さの変化率は、ｈ１、ｈ２ともに、下
記（数９）式に示すようになる。

【００９２】 ｙ１_t／ｙ１_t-1＝ｙ２_t／ｙ２_t-1＝ｚ_t-1／ｚ_t …（数９） つまり、エッジ間距離に関わらず、エッジ間距離の変化
率は、それらのエッジが同じ物体上のものであれば、ど
のエッジが選択された場合でも同じ値になり、その値
は、車間距離の変化率（ｚ_t／ｚ_t-1）の逆数（ｚ_t-1／
ｚ_t）となる。このことから、図８の方法によって検出
した画像上の車両のエッジから２本ずつの組を作り、そ
れらのエッジ間距離の時間的な変化率（ｙ１_t／ｙ
１_t-1、ｙ２_t／ｙ２_t-1、…、ｙｎ_t／ｙｎ_t-1）を求
め、それらの組ごとに求めたエッジ間距離の変化率か
ら、その値が同じである最も多い組のエッジを先行車上
のエッジであると再確認することができる。

【００９３】さらに、或るエッジを含む組に限り、時間
的変化率が常に他の組と異なるものがあれば、そのエッ
ジを先行車以外のエッジとして除外できる。これによ
り、先行車付近の路面表示や路面のノイズなど先行車以
外の反射からくる光のノイズを、先行車以外のエッジと
して除去することが可能となる。また、同時に、その最
も多くの個所で求められたエッジ間距離の変化率は、そ
の時点での画像上の先行車の大きさの変化率となる。つ
まり、この変化率の逆数をとることで、車間距離の変化
率も求めることができるようになる。このように輝度画
像から求めたエッジ間距離の変化率から車間距離の変化
率を求めることが出来る。

【００９４】そして車間距離の変化率が求まれば、その
値を所定演算回数前に計測した車間距離の値に乗算する
ことにより、前記第１の実施の形態における（数６）
式、（数６’）式で説明したのと同様に、車間距離の値
を求めることが出来る。この方法では、レーザレンジフ
ァインダの距離画像による距離測定と同時に、レーザレ
ンジファインダで得られた輝度画像からも距離の変化率
を求めることが出来るので、両者を比較・照合すること
により、より確実な距離計測が可能になる。

【００９５】また、図２１等で説明した輝度画像からの
距離変化測定方法は、先行車上に検出されるエッジのう
ちの数本が検出できれば、車間距離の変化率を計測可能
となる。したがって、エッジを検出しにくい形状・環境
でも距離の変化率の計測は可能である。また、逆にノイ
ズの多い環境であっても、その中から、先行車の車間変
化に合った動き、変化率を示すものだけを選択するの
で、ノイズに影響されることなく車間距離の変化率が計
測できる。このように、環境変化に影響されない確実性
の高い距離測定が可能となる。

【００９６】次に、前記図９、図２１で説明した輝度画
像からの先行車上のエッジ選択において、先行車以外の
エッジであると選択されたエッジがある場合には、その
ときの距離画像上におけるそのエッジの存在位置の距離
は誤った値である可能性が高い。このことから、図１７
の表への投票の際に、先行車以外と判断されたエッジの
存在位置の距離を用いないようにすることも有効であ
る。このことにより、表への投票の際に誤計測値が反映
されないため、車間距離計測の確実性を向上させること
が出来る。

【００９７】次に、レーザレンジファインダは、装置か
ら照射した光が反射して戻ってくるまでの時間をもとに
距離を計測する。そのため反射光の強度が弱い位置の計
測値は信頼度が低い。また、光を吸収してしまう物体に
照射した場合は反射光が返ってこない場合もあり、その
ような位置の計測距離の値は誤計測値である。そのた
め、レーザレンジファインダから計測した輝度画像上に
おいて、輝度値が低い位置で計測された距離画像上の値
を、図１７の表への投票の際に用いない構成とすること
も有効である。これにより、信頼性の高い値だけを用い
た距離計測が行われるようになり、同時に、誤計測値が
車間距離計測に反映されないため、車間距離計測の確実
性を向上させることが出来る。

【００９８】次に、これまで説明した方法を用いて、追
従中の先行車上のエッジを検出し、車間距離の変化率を
求めることで車間距離の確認および高精度化を行う実施
の形態について説明する。ここでは、前記図１４のよう
にレーザレンジファインダを車両の前方を向けて搭載し
た場合について説明する。

【００９９】図２２は、この実施の形態における演算処
理の流れを示すフローチャートである。まず、ステップ
Ｓ１１１では、レーザレンジファインダの輝度画像と距
離画像を入力する（図１５参照）。次に、ステップＳ１
１２では、まず、距離画像から表へ投票することによ
り、先行車の存在する横（ｘ軸）方向の範囲（ｘｌ〜ｘ
ｒ、）と先行車までの距離ｚを求める（図１６、図１７
参照）。ただし、この距離画像からの表への投票は、誤
計測値が反映されないように、表へ投票する値を、レー
サレンジファインダで計測した輝度がしきい値以上の位
置の値だけとした上で図１７に示した方法で行なう。ま
た、後の処理である先行車のエッジ判断処理（ステップ
Ｓ１１５）において、先行車のエッジ検出用のウィンド
ウ内にあるが、先行車上のエッジではないと判断された
位置の値も除外して投票してもよい。

【０１００】次に、ステップＳ１１３では、輝度画像か
ら先行車の上下方向の範囲（ｙｕ〜ｙｄ）を検出する
（図１８〜図２０参照）。次に、ステップＳ１１４で
は、ステップＳ１１２とステップＳ１１３で検出した先
行車の撮像範囲に縦長または横長のウィンドウを定義す
る。また、ステップＳ１１５では、上記ウィンドウ内の
ヒストグラムを求めることによって先行車上のエッジを
検出する。さらにステップＳ１１６では、エッジの移動
ベクトルを求め、そのエッジの中から、先行車の動きに
基づいた動きをするエッジだけを選択する。これらのス
テップＳ１１４〜ステップＳ１１６の内容は、前記第１
の実施の形態における図１２のステップＳ１０３〜ステ
ップＳ１０６の内容と同様である。

【０１０１】次に、ステップＳ１１７では、エッジ間距
離の変化率を求め、その結果から車間距離の変化率を求
める（図８、図２１参照）。この内容は前記第１の形態
における図１２のステップＳ１０７とほぼ同様である。
次に、ステップＳ１１８では、レーザレンジファインダ
の距離画像から求めた車間距離と、ステップＳ１１７で
求めた車間距離の変化率から算出した車間距離とを照合
し、距離計測の正確性を再確認する。すなわち、所定演
算回数前の計測した車間距離Ｚ_t-1に対して、今回演算
した車間距離の変化率を乗算すれば今回の車間距離Ｚ_t
を算出することができる。このように、レーザレンジフ
ァインダによる距離画像から求めた車間距離と、輝度画
像から求めた距離の変化率に基づく車間距離とを比較・
照合することにより、より確実な距離計測が可能にな
る。

【０１０２】以上説明してきたように、第２の実施の形
態においては、車両に設置したレーザレンジファインダ
の距離画像と輝度画像を求め、得られた距離画像から、
輝度画像上の横方向における先行車の撮像位置と自車か
ら先行車までの実際の距離を計測し、輝度画像上におい
て、そのときの車間距離に基づいて先行車の上下左右端
を含む大きさの縦長（または横長）のウィンドウを複数
設け、それらのウィンドウの各ｙ座標（またはｘ座標）
毎において水平（または垂直）のエッジのヒストグラム
をとり、設定したウィンドウの中の多くのウィンドウに
おいて同じ位置で検出されたエッジを先行車上のエッジ
であると一応判断し、さらに、そのエッジの移動ベクト
ルを求め、ステレオ画像処理で求めた距離変化と適合す
る方向・大きさの移動ベクトルを示すエッジだけを先行
車のエッジとして選択する。さらに、選択したエッジ間
距離の変化率をもとに、変化率が同じ組のエッジだけを
先行車上のエッジと判断し、そのエッジ間距離の変化率
の逆数より車間の変化率を求めるように構成している。
そのため、レーザレンジファインダの計測距離の分解能
より細かい精度での距離計測が可能となり、同時に二つ
の手法による計測結果の照合により確実な距離測定が可
能となる。

【０１０３】さらに、このエッジ検出方法は、先行車上
のエッジをヒストグラムと移動ベクトルとエッジ間距離
の変化率とから判断しているため確実であり、その方法
により、先行車上と考えられるエッジを選択した後、そ
れらのエッジ間距離の変化率から先行車の車間距離の変
化率を求めているため、エッジ間距離から計測した車間
距離の変化率は、エッジの検出しにくい環境においても
その中の数本が検出できれば車間距離の変化率計測が可
能であり、かつ、ノイズの多い環境下でも、ノイズが除
去されるため、周囲環境に対して影響されにくい確実な
計測装置を実現出来る。

【０１０４】また、先行車以外のエッジと判断された位
置におけるレーザレンジファインダで計測した距離画像
上の値を、車間距離計測の際の判断に反映させない構成
としたため、ノイズなどによる誤計測値を除去でき、よ
り正確な測距が可能となる。

【０１０５】また、距離画像からの車間距離計測におい
て、レーザレンジファインダの輝度画像上の反射強度が
低い場合には、その位置で計測された距離を反映させな
い構成としたため、誤計測値を除去でき、さらに、信頼
度の高い計測値だけを用いた、より正確な測距が可能と
なる。

【０１０６】また、カメラによる画像は夜間のような暗
い状況下では使用困難であるが、レーザレンジファイン
ダは夜間等でも使用可能である。

【０１０７】（第３の実施の形態）前記第１の実施の形
態においては、２つのカメラを用いたステレオ画像処理
によって車間距離計測を行なう装置、前記第２の実施の
形態においては、２つのカメラの代わりに、いわゆるレ
ーザレンジファインダを用いて車間距離計測を行なう装
置について説明したが、第３の実施の形態においては、
レーザレンジファインダと１つのカメラを用いる装置に
ついて説明する。

【０１０８】第２の実施の形態で測距用に用いているレ
ーザレンジファインダにおいては、一般に、前方の物体
までの距離を計測する光の走査機構として、光の照射角
度をミラーの回転などによって変更する機構を用いてい
るため、装置の信頼性を高くするためには、走査を遅く
することが要求される。つまり、この要求を満たすため
には、１回の２次元情報を得るためのサンプリング間隔
を広げる必要がある。また、装置の信頼性を高めるため
には、発光パルスの照射間隔を広げることも必要とな
る。つまり、故障率が低く信頼性の高いレーザレンジフ
ァインダとするためは、１回の２次元情報を得るのにか
かる時間を長くする必要があり、さらに、２次元的な縦
横の分解能および測定距離の分解能も粗くする必要があ
る。そのため測定結果の精度が低下し、かつ、測定の時
間間隔が長くなるという問題が生じる。その問題に対処
するため、第３の実施の形態では、レーザレンジファイ
ンダとカメラとを組み合わせて用いるように構成してい
る。

【０１０９】図２３は本発明の第３の実施の形態の構成
を示すブロック図である。図２３において、１０は電子
式のカメラであり、このカメラ１０の光軸がレーザレン
ジファインダ７の走査の中心の軸と平行になる位置およ
び姿勢で車両に搭載されている。１１はカメラ１０から
入力した画像信号を記憶する画像メモリである。１２は
演算部であり、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からな
るマイクロコンピュータで構成される。その他、図１３
と同符号は同じものを示す。

【０１１０】以下、まず第３の実施の形態に用いる種々
の演算手段と方法について説明し、それからフローチャ
ートに基づいて全体の演算の流れを説明する。この実施
の形態においては、レーザレンジファインダ７に加え
て、それと同じ平面の輝度画像が得られるカメラ１０を
搭載し、第２の実施の形態においてレーザレンジファイ
ンダ７の輝度画像に施した処理を、カメラ１０で撮像し
た画像に対して行い、エッジの検出およびエッジ間距離
の変化率から車間距離の変化率を求める。これには、ま
ず、レーザレンジファインダ７の距離画像から求めた先
行車の画像上での位置を、カメラ１０で撮像した画像上
での位置に変換し、両者の画像上の位置を合せる必要が
ある。

【０１１１】図２４は、レーザレンジファインダ７の上
で間隔Ａだけ上方に離れた位置に、レーザレンジファイ
ンダ７の走査の中心の軸とカメラの光軸が平行になる位
置および姿勢でカメラ１０を搭載した場合における、二
つの装置およびその撮像対象となる車両の位置関係を示
した図である。また、図２５（Ａ）、（Ｂ）は、図２４
の環境下において計測した輝度画像の様子を表した図で
あり、（Ａ）はレーザレンジファインダ７の輝度画像、
（Ｂ）はカメラ１０の輝度画像を、それぞれ画像のイメ
ージで示している。なお、実際の輝度画像は、輝度に対
応したディジタル値の２次元配列になる。

【０１１２】第２の実施の形態でも説明したように、レ
ーザレンジファインダで計測した輝度画像上の位置と実
空間における対象物の位置との関係は前記（数７）式で
求められる。また、カメラの場合には、図２６に示すよ
うに、画像１画素に対応する角度を求めておくことによ
り、（数７）式と同様の原理によって画像上の座標とそ
の位置に撮像される実空間上の点との位置関係を求める
ことができる。なお、図２６においては、縦方向の１画
素分の角度βのみを表示しているが、横方向についても
同様に角度αを求める。

【０１１３】例えば、レーザレンジファインダの一つの
画素に対応する縦、横の角度をφ、θ、カメラ画像の一
つの画素に対応する縦、横の角度をβ、αとすると、図
２４の配置において、距離ｚの位置にある車両上の或る
１点ｐが、レーザレンジファインダで計測した距離画像
上では（ｘｐ１、ｙｐ１）に撮像されたとき、その点ｐ
が撮像される画像上の座標（ｘｐｉ、ｙｐｉ）は、 ｘｐｉ＝ｘｐ１・(θ／α)、 ｙｐｉ＝ｙｐ１・(φ／
β)−Ａ／(β・ｚ) となる。ただし、通常、Ａ＜＜ｚであるので、Ａは無視
できる大きさとすると、両画像間の位置対応は、下記
（数１０）式で算出される。

【０１１４】 ｘｐｉ＝ｘｐ１・(θ／α)、 ｙｐｉ＝ｙｐ１・(φ／β) …（数１０） カメラで撮像した方の画像処理に関しては、（数１０）
式のスケーリングを施した上で、図１７〜図２１で説明
したエッジ検出およびエッジ間距離の変化率測定処理に
おいて、レーザレンジファインダの輝度画像の代わりに
カメラの輝度画像を用いて同様の処理を行なう。これに
より、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。さら
に、レーザレンジファインダの輝度画像よりもカメラの
画像の方がエッジが鮮明であり、縦横の分解能が細かい
ことから、この効果をより向上させることができる。加
えて、カメラの画像入力周期はレーザレンジファインダ
の画像更新周期より短いことから、距離の変化率を短い
時間間隔で求めることも可能となる。その他の処理は前
記第１および第２の実施の形態と基本的には同じであ
る。

【０１１５】なお、レーザレンジファインダの距離画像
と輝度画像に関しては前記第２の実施の形態で説明した
各種の処理を施すことが出来る。例えば、図１７の方法
により、先行車までの距離は、レーザレンジファインダ
の走査完了毎に距離画像から計測することで、１回の走
査にかかる時間を周期として連続的に計測することがで
きる。また、レーザレンジファインダの輝度画像から求
めたエッジ間距離の変化率に基づいた車間距離の変化率
算出も同じ周期で連続的に計測できる。

【０１１６】また、車間距離計測において、同じ車両に
追従中の場合は、１度車間距離を求めておけば、その車
間距離に対してエッジ間距離の変化率を乗算すること
で、その時点での距離を算出することが可能となる。す
なわち、レーザレンジファインダで計測した時点ｔでの
車間距離がｚ_t、時点ｔ＋１に計測した車間距離の変化
率（エッジ間距離の変化率の逆数）がγであれば、時点
ｔ＋１での車間距離ｚ_t+1は、下記（数１１）式で計算
できる。 ｚ_t+1＝γ×ｚ_t …（数１１） レーザレンジファインダの距離分解能は粗く、縦横の分
解能は細かい場合においては、この計算による距離の再
計算は、距離の高精度化にもつながる。

【０１１７】また、上記の方法による距離の更新は、第
３の実施の形態のようにカメラとレーザレンジファンダ
の両方を搭載したシステムにおいては、距離計測の時間
間隔を短くすることにもつながる。例えば、レーザレン
ジファインダの計測間隔時間が１秒、カメラの撮像間隔
が１６.７ｍｓ（１フィールド）である場合、レーザレ
ンジファインダからの画像入力は１秒毎にしかできない
が、カメラ画像から求めたエッジ間距離の変化率に基づ
く車間距離の変化率は１６.７ｍｓ毎に計測される。し
たがって、レーザレンジファインダのみの場合には車間
距離計測は１秒毎にしか出来ないが、時点ｔでレーザレ
ンジファインダで計測した距離ｚ_tに対して、前記（数
１１）式を適用して演算すれば、車間距離の演算を１
６.７ｍｓ毎に処理することが出来る。図２７は上記の
計測タイミングを示した図である。

【０１１８】さらに、このエッジ間距離の時間的な変化
率を利用した車間距離測定は、距離の確認および距離の
高精度化にもつながる。以下、カメラ画像を用いたエッ
ジ間距離からの車間距離変化率算出により、距離算出の
精度が向上される原理を説明する。図１９に示した先行
車の高さｈは通常は未知の値である。しかし、レーザレ
ンジファインダで距離が求められているときは、先行車
までの車間距離ｚと輝度画像上の先行車の高さ（ｙｕ−
ｙｄ）を下記（数１２）式に代入することで追従中の車
両の高さｈを求めることができる。

【０１１９】 ｈ＝β×（ｙｕ_t−ｙｄ_t）×ｚ_t …（数１２） ただし、β：１画素分の角度 同じ車両に追従中は、ｈは一定値である。ここでは、画
像上の先行車の高さ（ｙｕ−ｙｄ）は、前記の先行車上
のエッジ検出処理により求めることができるため、（数
１２）式により１度求めたｈをもとに、次の入力画像で
求めた先行車の高さ（ｙｕ_t+1−ｙｄ_t+1）を、下記（数
１３）式に代入することで、先行車の高さからも新たな
車間距離を求めることができる。

【０１２０】 ｚ＝ｈ／β(ｙｕ_t+1−ｙｄ_t+1） …（数１３） ただし、ｈ：（数１２）式で算出した値 （数１２）式のｈを（数１３）式に代入すると下記（数
１３’）式のようになる。 Ｚ_t+1＝Ｚ_t×（ｙｕ_t−ｙｄ_t）／（ｙｕ_t+1−ｙｄ_t+1） 或いは …（数１３’） Ｚ_t＝Ｚ_t-1×（ｙｕ_t-1−ｙｄ_t-1）／（ｙｕ_t−ｙｄ_t） ただし、Ｚ_t+1：時点ｔ＋１における車間距離 Ｚ_t：時点ｔにおける車間距離 Ｚ_t-1：時点ｔ−１における車間距離 （数１３’）式からもわかるように、この方法で求める
車間距離は、画像上で検出したエッジ間距離の変化率の
逆数（ｙｕ_t−ｙｄ_t）／（ｙｕ_t+1−ｙｄ_t+1）をレーザ
レンジファインダの距離画像から時点ｔで求めた距離ｚ
_tにかけることと同じである。つまり、前記（数１１）
式と同様の計算により、車間距離が求められることがわ
かる。

【０１２１】ここで、前記第２の実施の形態においてレ
ーザレンジファインダの輝度画像と距離画像の処理によ
って（数１１）式で求める方法と、カメラの輝度画像と
レーザレンジファインダの距離画像とを用いて（数１
３）式で求める方法とにおける距離の精度の違いを考え
る。例えば、レーザレンジファインダの距離分解能を１
ｍとし、カメラの画素の分解能を通常の車載システムを
参考に、画角３０度で縦に４８０画素の分解能の画像を
撮像すると仮定する。このときの画像の１画素分の分解
能βは、０.００１ｒａｄ（＝２π×（３０／４８０）
／１８０）である。このシステムにおいて、高さ１ｍの
車両までの距離を算出すると、レーザレンジファインダ
での計測距離分解能は常に１ｍであるのに対し、画像の
エッジ間距離で求める分解能は、距離に応じて下記（数
１４）式で求められる値となる。

【０１２２】 ｚ＝(ｈ／β)／(ｙｕ_t−ｙｄ_t)−(ｈ／β)／(ｙｕ_t−ｙｄ_t＋１) ＝(１／０.００１)×｛１／(ｙｕ_t−ｙｄ_t)−１／(ｙｕ_t−ｙｄ_t＋１)｝ ＝１０００×｛１／(ｙｕ_t−ｙｄ_t)−１／(ｙｕ_t−ｙｄ_t＋１)｝ …（数１４） この分解能は、画像上でエッジの検出位置が１画素ずれ
たときに現われる距離の差である（図２８参照）。例え
ば、前方５ｍ、１０ｍのときの測定距離分解能を比較す
る。レーザレンジファインダではどちらを計測した場合
も分解能が１ｍであるのに対し、エッジ間距離からの測
定では、前方５ｍのときのエッジ間距離（ｙｕ_t−ｙ
ｄ_t）は、２００画素（＝１０００／５）、前方１０ｍ
のときは、（ｙｕ_t−ｙｄ_t）＝１００画素（＝１０００
／１０）となり、それぞれの距離分解能は、検出エッジ
位置が１画素ずれたときの計測値との差であるので、５
ｍでは０.０２５ｍ＝５−４.９７５（＝１０００／２０
１）、１０ｍでは０.１ｍ＝１０−９.９ｍ（＝１０００
／１０１）となる。すなわち、どちらも場合もレーザレ
ンジファインダの分解能１ｍに比較して、１０分の１以
下の細かい誤差精度での測定が可能になることがわか
る。そして、この分解能の向上は、精度の向上が重要で
ある近距離ほど向上される。このように、追従中の先行
車までの車間距離を二つの方法で測定して照合すること
は、距離の確認だけでなく、レーザレンジファインダで
求めた距離の高精度化にもつながることになる。さら
に、カメラ画像に基づいて車間距離の変化を更新するこ
とは、前記図２７で説明したように測定距離の更新時間
を短くすること、つまり、車載の車間距離測定に重要な
レスポンスの向上にもつながる。

【０１２３】次に、これまで説明した方法を用いて、追
従中の先行車上のエッジを検出し、車間距離の変化率を
求めることで車間距離の確認および高精度化を行う実施
の形態について説明する。ここでは、前記図２４のよう
にレーザレンジファインダとカメラを車両の前方を向け
て搭載した場合について説明する。ただし、計算を簡略
化するため、カメラとレーザレンジファインダの搭載位
置の差（図２４の間隔Ａ）は、無視できるものとして説
明する。しかし、実際の場合において、間隔Ａが大きな
値である場合でも、間隔Ａの差によって表れる画像上の
位置の差を幾何学的に考慮することで同様の処理・効果
が得られる。

【０１２４】図２９は、この実施の形態における演算処
理の流れを示すフローチャートである。まず、ステップ
Ｓ１２１では、レーザレンジファインダの輝度画像と距
離画像を入力する。また、ステップＳ１２２ではカメラ
の画像（輝度画像）を入力する（図２４、図２５参
照）。

【０１２５】次に、ステップＳ１２３では、カメラの画
像に対してレーザレンジファインダの画像との位置合わ
せを行なう（図２４〜図２６参照）。

【０１２６】なお、この実施の形態では、基本的にはレ
ーザレンジファインダの輝度画像の代わりにカメラの輝
度画像を用いるので、前記図２２におけるステップＳ１
１３のレーザレンジファインダの輝度画像から先行車範
囲を検出する処理は無くてもよい。ただし、図２２のよ
うにレーザレンジファインダの輝度画像と距離画像から
演算する方法も同時に行ない、演算結果の車間距離或い
はその変化率を、本フローチャートの演算結果と照合す
るように構成することもできる。また、第２の実施の形
態で説明したのと同様に、レーザレンジファインダの輝
度画像も求めておき、距離画像からの車間距離計測にお
いて、輝度画像上の反射強度が低い場合には、その位置
で計測された距離を反映させない構成とすることによ
り、誤計測値を除去でき、さらに、信頼度の高い計測値
だけを用いた、より正確な測距が可能となる。

【０１２７】次に、ステップＳ１２４では、レーザレン
ジファインダの距離画像からの表への投票により、先行
車の存在する横（ｘ軸）方向の範囲（ｘｌ〜ｘｒ、）と
先行車までの距離ｚを求める（図１７参照）。ただし、
この距離画像からの表への投票は、誤計測値が反映され
ないように、表へ投票する値を、レーザレンジファイン
ダで計測した輝度がしきい値以上の位置の値だけとした
上で図１７で説明した方法で行なう。また、この後の処
理である先行車のエッジ判断処理（ステップＳ１２７）
において、先行車のエッジ検出用のウィンドウ内にある
が、先行車上のエッジではないと判断された位置の値も
除外して投票してもよい。

【０１２８】次に、ステップＳ１２５では、先行車の上
下端検出用のウィンドウを設定する。ここでは、水平エ
ッジを検出するための縦長のウィンドウをカメラの画像
上に設定する。すなわち、図１７の処理によってレーザ
レンジファインダの距離画像から求めた横方向の範囲
（ｘｌ〜ｘｒ）に対して前記（数１０）式を適用するこ
とにより、カメラ画像上における先行車の撮像範囲を求
める。ここでは、後の説明において表記を簡略化するた
め、以降、（数１０）式によって大きさを変換した後の
カメラ画像上での先行車の撮像範囲も（ｘｌ〜ｘｒ）と
記述する。

【０１２９】次に、ウィンドウを定義する縦方向の位置
を求める。これは、距離画像から求めた距離ｚより、
（数１０）式において、１画素に対応する角度をカメラ
画像の角度βとして、上下端（ｙｕ、ｙｄ）を求める。
これらの方法により、求めた横方向ｘｌ〜ｘｒの間にｙ
ｕ、ｙｄを含む大きさの縦長のウィンドウを設定する
（図８参照）。定義する縦長のウィンドウの横方向の大
きさは、ｙ座標毎の水平エッジのヒストグラムが求めら
れるよう１０画素程度以上とすれば十分である。また
は、先行車の画像上の大きさは距離に応じて可変である
ため、その距離に応じて、横幅が１０画素以上のウィン
ドウが５個所以上に定義できるように適度な大きさで可
変としてもよい。

【０１３０】また、（数１０）式をもとにウィンドウの
定義位置ｙｕ＋α、ｙｄ−αを求める際に用いる先行車
の高さｈは１〜２ｍ程度と平均的な値で十分である。α
の値は、そのときの先行車の距離に応じて、先行車の高
さの５分の１程度の余裕でよい。例えば、（数１２）式
によって距離から算出される先行車の画像上の高さが５
０画素程度の場合、Ｃは１０画素程度でよい。

【０１３１】次に、ステップＳ１２６では、上記の設定
した縦長のウィンドウの中で求めた水平エッジのヒスト
グラムをもとに、先行車上のエッジを検出する。これに
は前記図８で説明した方法を用いる。まず、図８に示す
ように、ソーベルフィルタなどでウィンドウ内の画像を
水平微分し、その水平微分画像の各ｙ座標毎のヒストグ
ラム求める。次に、定義したウィンドウの全てにおいて
求めた水平エッジのヒストグラムから、半数以上のウィ
ンドウにおいて同じ位置に検出されているエッジを見つ
ける。先行車は路面に対して平行なエッジを持つため、
先行車上に切ったウィンドウにおいて同じ位置に検出さ
れるエッジは先行車のエッジと一応みなすことができ
る。

【０１３２】なお、仮に先行車上に定義するウィンドウ
を一つとすると、そのウィンドウの両端部分に白線が撮
像される場合、白線のエッジ強度が先行車のエッジ強度
より強くなることが多いため、先行車ではなく白線の位
置が検出されることがある。そのため、このような誤検
出を防ぐため、ウィンドウを複数設け複数のウィンドウ
において検出されたエッジを先行車上のエッジと判断す
る。

【０１３３】次に、ステップＳ１２７では、これらのエ
ッジの移動ベクトルを検出する。このエッジの移動ベク
トル算出は、前述の方法で検出したエッジの位置におい
て、例えば、検出対象上に切った小さなウィンドウの移
動方向を求める方法などによる一般的なオプティカルフ
ロー検出手法を施せばよい。このような処理により検出
したすべてのエッジのオプティカルフローより検出した
各エッジ毎の移動ベクトルを求める。

【０１３４】更に、上記のエッジの移動ベクトルを用い
て、そのエッジが先行車上のものであるかを再確認す
る。この確認は、車間距離変化とエッジが存在する位置
により次のような基準で判断できる。すなわち、車間距
離が変化したときは、画像の中心に近いエッジの方が動
きが小さく、画像の端に行くにつれ動きが大きくなる。
そのため、例えば、画像中心（原点：ｙ＝０）の位置に
近いにもかかわらず、そのエッジより原点から遠い位置
にあるエッジベクトルの平均の動きより大きな動きを示
すベクトルがあれば先行車以外のエッジである可能性が
高い。また、ステレオ画像処理により求めた距離の変化
に基づき、図９に示したように、、車間距離が大きくな
る場合は、ｙ＞０の位置のエッジは下方、ｙ＜０の位置
のエッジは上方に移動し、車間距離が短くなる場合は、
ｙ＞０の位置のエッジは上方、ｙ＜０の位置のエッジは
下方に移動し、車間距離が一定の場合はエッジの位置は
不変となる。これらのことから、そのベクトルが図９に
示す理論どおりの動きをするものを車両上のエッジとし
て再確認し、逆の変化するエッジは車両上のものではな
いと判断することができる。また、車間変化＝０のとき
に大きな動きを示したエッジも先行車以外のエッジと判
断できる。このような判断基準をもとに、先行車以外の
可能性の高いエッジを除去する。

【０１３５】次に、ステップＳ１２８では、上記先行車
上のエッジ間距離の変化率を求め、それによって、より
確実に先行車上のエッジを選択する。それとともに、エ
ッジ間距離の変化から、車間距離計測の高精度化を行な
う。まず、上記ステップＳ１２８で検出した先行車上の
エッジの中から２本ずつの組を作り、それらの各組にお
けるエッジ間距離を求める（図２１参照）。前述したと
おり、同じ物体上のエッジの組み合わせであれば、どの
組み合せでもエッジ間距離の時間的な変化率（ｙ１_t／
ｙ１_t-1、ｙ２_t／ｙ２_t-1、…、ｙｎ_t／ｙｎ_t-1）は同
じ値となるはずである。

【０１３６】ここで、エッジ間距離の変化率の求め方を
具体的に説明する。図９の判断基準により選択されたエ
ッジは、オプティカルフローにより時間的な移動ベクト
ルが求められているエッジである。そのため、そのベク
トルの始点が前回のエッジ位置、終点が今回のエッジ位
置となる。つまり、前回のエッジ間距離ｙｎ_t-1（ｎ：
１、２、…）は、エッジ間距離を求める対象の二つのエ
ッジの移動ベクトルの始点間の距離となり、今回のエッ
ジ間距離ｙｎ_t（ｎ：１、２、…）は、ベクトルの終点
間の距離として求められる。この方法で各組におけるエ
ッジ間距離の変化率ｙｎ_t／ｙｎ_t-1（ｎ：１、２、…）
を求めれば、エッジ間距離の変化率が同じ値となる組が
最も多い組のエッジを先行車上のエッジと判断すること
ができる。また、その変化率の逆数はその時点での車間
距離の変化率となる。この方法では、選択した２本のエ
ッジ間距離だけでなく、同じ変化率を示す多くのエッジ
間距離の変化を見ているため、１、２本のエッジ検出ミ
スがある場合でも車間変化率を正しく求めることができ
る。したがって確実性の高い車間距離変化率測定が可能
となる。

【０１３７】次に、ステップＳ１２９では、エッジ間距
離の変化率に基づいて、先行車に追従中における、レー
ザレンジファインダで計測した車間距離を更新する。
（数９）式で説明したように、エッジ間距離の変化率の
逆数は車間距離の変化率となる。つまり、レーザレンジ
ファインダで求めた距離ｚ_tに対して、時点ｔで検出し
たエッジ間距離の変化率の逆数を乗算することで距離を
更新することが可能となる（数１１式、数１３式）。

【０１３８】また、レーザレンジファインダは、装置の
信頼性向上のため１枚の画像を得るための走査速度を遅
くすることが求められるが、この方法では、１回レーザ
レンジファインダで計測した距離に対して、次にレーザ
レンジファインダから距離が計測されるまでの間は、画
像から計測されるエッジ間距離の変化率による距離の更
新を行なうことが出来るので、短い時間間隔での距離測
定の更新が可能である（図２７参照）。

【０１３９】また、レーザレンジファインダで距離が計
測された時点では、両者の計測値を比較・照合すること
で距離の確認を行なうことが出来る。さらにカメラから
の画像からだけでなく、レーザレンジファインダで得ら
れる輝度画像でもエッジ間距離からの距離変化を検出
（前記第２の実施の形態参照）しておくことで、さらに
確実な距離の確認が可能となる。

【０１４０】また、前にも説明したように、カメラ画像
を用いたエッジ間距離の変化率から求めた車間距離の変
化率は、レーザレンジファインダで計測した車間距離の
分解能より高精度であるため、計測距離自体の高精度化
にも貢献できる。なお、この方法は車両を追従中の車間
距離精度向上に適用しているが、実際の場合には、車両
の高さｈを求めたもととなったエッジが、図９および図
２１の判断によって先行車以外のエッジと判断されたと
きは、他の２本のエッジ間距離を用いて新たな値にｈを
定義し直すことで対応するように構成すれば、エッジ間
距離を用いた距離算出の誤計測を防ぐことができ、さら
に、先行車の入れ替わりなどによる車高ｈの変化にも対
応可能となる。

【０１４１】以上説明してきたように、第３の実施の形
態においては、レーザレンジファインダの走査の中心軸
と光軸が平行でほぼ同じ画角内を計測する位置および姿
勢のカメラを用い、第２の実施の形態においてレーザレ
ンジファインダで計測した輝度画像に対して施した処理
を、カメラから撮像した画像に対して施すことにより、
レーザレンジファインダとは異なる装置で距離変化の算
出を同時に行なうように構成している。そのため、レー
ザレンジファインダの装置の信頼性を確保するために、
走査やサンプリングを粗くした場合においても、距離精
度を確保することが出来る。さらに、第２の実施の形態
と同様の効果も得られ、精度向上においては、より細か
い分解能の画像を用いることができる。

【０１４２】また、先行車以外のエッジと判断された位
置におけるレーザレンジファインダで計測した距離画像
上の値を、車間距離計測の際の判断に反映させない構成
としたため、ノイズなどによる誤計測値を除去でき、よ
り正確な測距が可能となる。

【０１４３】また、レーザレンジファインダで求めた距
離に対して、エッジ間距離の変化率から求められる車間
距離の変化率をかけることで新たな距離を算出する構成
としたため、レーザレンジファインダの計測間隔が長い
場合でも、カメラの撮像間隔での車間距離の更新が可能
となる。更に、レーザレンジファインダの距離分解能が
粗い場合には、距離の高精度化も可能となる。

【０１４４】以上のような構成としたため、装置の信頼
性を確保するために距離分解能を粗くしたレーザレンジ
ファインダを用いた距離計測においても、距離精度を保
持または向上することが可能となり、同様に、装置の信
頼性確保のために走査を遅くして計測の時間間隔を長く
した場合においても、カメラを１台追加した構成にした
だけで、距離測定のレスポンスを遅くすることなく、通
常の画像処理の速度での距離計測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】ステレオ画像を用いて三角測量の原理でカメラ
から検出対象までの距離を求める原理を説明する図。

【図３】ステレオ画像の両画像の対応する位置毎の視差
を求めた結果を示す図。

【図４】距離画像上の或るウィンドウで求めた視差とそ
のウィンドウの横方向の位置に基づいて、対応する表中
の位置に投票する様子を表した図。

【図５】投票を全てのウィンドウにおいて行った結果を
示す図であり、（Ａ）は上画像、（Ｂ）は視差の表、
（Ｃ）は投票用の表。

【図６】図５の投票結果から視差１５の部分を抜き出し
て１次元グラフとしてあらわした図であり、（Ａ）は図
５の（Ｃ）に相当する表、（Ｂ）は１次元グラフ、
（Ｃ）は対応する画像。

【図７】一方の画像に撮像された先行車の上下端の撮像
された位置と先行車までの距離の関係を表す図であり、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は撮像面Ａの画像例。

【図８】先行車上に設けた縦長のウィンドウのそれぞれ
において各ｙ座標毎に水平エッジのヒストグラムと輝度
のヒストグラムの求めた様子を示す図であり、（Ａ）は
原画像上に設けた縦長のウィンドウの一例、（Ｂ）は先
行車の存在位置を水平微分したエッジの一例、（Ｃ）は
（Ｂ）における〜のウィンドウの各水平エッジのヒ
ストグラム。

【図９】車間距離に応じた先行車上のエッジの移動方向
ベクトルの変化を示す図。

【図１０】エッジ間距離の変化率と車間距離の変化率と
の関係を説明するための図。

【図１１】ステレオ視差と先行車の高さを用いた車間距
離計測の計測距離分解能の比較説明図。

【図１２】第１の実施の形態における演算処理の流れを
示すフローチャート。

【図１３】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロ
ック図。

【図１４】道路前方を走査するレーザレンジファインダ
と計測対象物（先行車）との位置関係を示す図。

【図１５】レーザレンジファインダで計測した距離画像
と輝度画像の一例を示した図であり、（Ａ）は輝度画像
をイメージで示した図、（Ｂ）は距離画像をイメージで
示した図、（Ｃ）は距離画像の内容（数値：例えばディ
ジタル値）を示した図。

【図１６】距離画像において、前方に先行車が存在する
場合としない場合との比較を示す図であり、（Ａ）は先
行車が存在する場合、（Ｂ）は存在しない場合の計測結
果を示す。

【図１７】投票結果を示す１次元グラフとそれに対応す
る画像。

【図１８】レーザレンジファインダで撮像した距離画像
と輝度画像において撮像範囲と先行車までの距離の関係
を表す平面図。

【図１９】レーザレンジファインダで撮像した距離画像
と輝度画像において撮像範囲と先行車までの距離の関係
を表す側面図。

【図２０】上記輝度画像において先行車の存在範囲を示
す画像。

【図２１】輝度画像上の先行車の上下端の撮像された位
置と先行車までの距離の関係を表す図であり、（Ａ）は
時点ｔ−１における位置、（Ｂ）は時点ｔにおける位置
を示す。

【図２２】第２の実施の形態における演算処理の流れを
示すフローチャート。

【図２３】本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロ
ック図。

【図２４】レーザレンジファインダとカメラおよびその
撮像対象の車両との位置関係を示した図。

【図２５】輝度画像の様子を表した図であり、（Ａ）は
レーザレンジファインダの輝度画像、（Ｂ）はカメラの
輝度画像を、それぞれ画像のイメージで示した図。

【図２６】カメラで撮像した画像の１画素に対応する角
度を説明する図。

【図２７】レーザレンジファインダとカメラの計測時間
間隔を説明する図。

【図２８】検出したエッジの１画素のずれによる誤差の
状態を説明する図。

【図２９】第３の実施の形態における演算処理の流れを
示すフローチャート。

【符号の説明】

１、２…カメラ ３、４…画像メ
モリ ５…演算部 ６…検出対象物
（先行車） ７…レーザレンジファインダ ８…画像メモリ ９…演算部 １０…カメラ １１…画像メモリ １２…演算部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２４Ｃ Ｇ０６Ｆ 15/62 ４１５ Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA02 AA03 AA12 AA22 AA24 BB05 BB24 CC11 DD03 FF04 FF09 JJ03 JJ16 JJ26 MM16 QQ03 QQ24 QQ26 QQ36 QQ41 QQ43 2F112 AC06 AD01 BA01 CA05 DA15 DA25 EA01 FA03 FA09 FA21 FA27 FA31 FA36 FA38 FA41 FA45 5B057 AA06 AA16 BA02 BA15 DA07 DB03 DC16 DC19 DC32 5J084 AA02 AA10 AB01 AC02 AD01 AD03 CA49 CA61 CA67 EA04 EA20 EA22

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載された二つの電子式カメラから
   なり、両カメラが共に車両前方または後方に向けて相互
   に光軸が平行になるように設置されたカメラと、 一方のカメラの画像を所定の大きさのウィンドウ領域毎
   に分割し、各ウィンドウ領域毎に、他方の画像において
   その領域と最も一致度が高い領域を検出し、最も一致度
   が高い両領域の位置の差から各領域毎の視差を求める視
   差演算手段と、 前記の視差に基づいて、撮像された先行車までの距離
   と、画像上で先行車が撮像された位置とを求める距離・
   位置演算手段と、 前記画像上で先行車が撮像された位置に先行車の左右上
   下端を含む大きさの縦長または横長のウィンドウを複数
   設定するウィンドウ設定手段と、 前記複数の全てのウィンドウにおいて縦長のウィンドウ
   では各ｙ座標毎の水平エッジのヒストグラムを、横長の
   ウィンドウでは各ｘ座標毎の垂直エッジのヒストグラム
   を求めるヒストグラム演算手段と、 前記複数のウインドウにおいて同じｙ座標上に検出され
   る水平エッジのｙ座標位置または同じｘ座標上に検出さ
   れる垂直エッジのｘ座標位置を検出するエッジ検出手段
   と、 前記水平エッジまたは垂直エッジの移動ベクトルを計測
   するベクトル計測手段と、 前記距離・位置演算手段で視差から求めた車間距離の変
   化と適合する方向および大きさの移動ベクトルを示すエ
   ッジだけを先行車のエッジとして選択するエッジ選択手
   段と、 を備えたことを特徴とする車間距離計測装置。
2. 【請求項２】車両に搭載され、路面に平行方向と垂直方
   向の２次元的に光を走査して照射し、照射した方向毎の
   光の反射強度と、その光の反射面までの距離とを計測す
   る光測距装置と、 前記計測した反射強度の各角度毎の値をデジタル値の配
   列とした輝度画像と、前記計測した距離の各角度毎の値
   を前記輝度画像に対応する順序でデジタル値の配列とし
   た距離画像とを記憶するメモリと、 前記距離画像に基づいて先行車までの車間距離を計測
   し、かつ、前記距離画像上において先行車が計測された
   位置に基づいて前記輝度画像上で先行車が存在する位置
   を求める距離・位置演算手段と、 前記距離・位置演算手段で求めた位置と距離に基づい
   て、輝度画像上に撮像された先行車の左右上下端を含む
   程度の縦長または横長のウィンドウを複数設定するウィ
   ンドウ設定手段と、 前記複数の全てのウィンドウにおいて縦長のウィンドウ
   では各ｙ座標毎の水平エッジのヒストグラムを、横長の
   ウィンドウでは各ｘ座標毎の垂直エッジのヒストグラム
   を求めるヒストグラム演算手段と、 前記複数のウインドウにおいて同じｙ座標上に検出され
   る水平エッジのｙ座標位置または同じｘ座標上に検出さ
   れる垂直エッジのｘ座標位置を検出するエッジ検出手段
   と、 前記水平エッジまたは垂直エッジの移動ベクトルを計測
   するベクトル計測手段と、 前記距離画像から求めた車間距離の変化と適合する方向
   および大きさの移動ベクトルを示すエッジだけを先行車
   のエッジとして選択するエッジ選択手段と、 を備えたことを特徴とする車間距離計測装置。
3. 【請求項３】車両に搭載され、路面に平行方向と垂直方
   向の２次元的に光を走査して照射し、照射した方向毎の
   光の反射強度と、その光の反射面までの距離とを計測す
   る光測距装置と、 前記計測した反射強度の各角度毎の値をデジタル値の配
   列とした輝度画像と、前記計測した距離の各角度毎の値
   を前記輝度画像に対応する順序でデジタル値の配列とし
   た距離画像とを記憶するメモリと、 前記光測距装置の走査の中心軸と光軸が平行になる位置
   および姿勢で車両に搭載された電子式のカメラと、 前記距離画像に基づいて先行車までの車間距離を計測
   し、かつ、前記距離画像上において先行車が計測された
   位置に基づいて前記カメラの画像上で先行車が存在する
   位置を求める距離・位置演算手段と、 前記距離・位置演算手段で求めた位置と距離に基づい
   て、前記カメラの画像上に撮像された先行車の左右上下
   端を含む程度の縦長または横長のウィンドウを複数設定
   するウィンドウ設定手段と、 前記複数の全てのウィンドウにおいて縦長のウィンドウ
   では各ｙ座標毎の水平エッジのヒストグラムを、横長の
   ウィンドウでは各ｘ座標毎の垂直エッジのヒストグラム
   を求めるヒストグラム演算手段と、 前記複数のウインドウにおいて同じｙ座標上に検出され
   る水平エッジのｙ座標位置または同じｘ座標上に検出さ
   れる垂直エッジのｘ座標位置を検出するエッジ検出手段
   と、 前記水平エッジまたは垂直エッジの移動ベクトルを計測
   するベクトル計測手段と、 前記距離画像から求めた車間距離の変化と適合する方向
   および大きさの移動ベクトルを示すエッジだけを先行車
   のエッジとして選択するエッジ選択手段と、 を備えたことを特徴とする車間距離計測装置。
4. 【請求項４】前記エッジ選択手段で求めた先行車上のエ
   ッジの中から２本ずつを１つの組として複数組選択し、
   それらの組におけるそれぞれのエッジ間距離を求め、同
   じ組について二つの時点で求めたエッジ間距離の比、す
   なわちエッジ間距離の時間的な変化率が同じ値となる組
   が最も多い組のエッジを先行車上のエッジと再確認する
   先行車エッジ判断手段を備えたことを特徴とする請求項
   １乃至請求項３の何れかに記載の車間距離計測装置。
5. 【請求項５】前記先行車上のエッジと判断されたものに
   ついてのエッジ間距離の変化率に基づいて車間距離の変
   化率を求める車間距離変化率演算手段を備えたことを特
   徴とする請求項４に記載の車間距離計測装置。
6. 【請求項６】前記距離・位置演算手段で求めた車間距離
   の所定回数前の演算値に前記車間距離の変化率を乗算す
   ることによって車間距離を算出する車間距離算出手段を
   備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか
   に記載の車間距離計測装置。
7. 【請求項７】前記距離・位置演算手段で求めた車間距離
   と前記車間距離算出手段で求めた車間距離とを照合する
   ことにより車間距離演算の確認を行なう車間距離演算確
   認手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の車間
   距離変化計測装置。
8. 【請求項８】前記先行車エッジ判断手段で、先行車以外
   のエッジと判断された位置に対する計測値は用いずに、
   前記距離・位置演算手段における距離と位置の演算処理
   を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れ
   かに記載の車間距離計測装置。
9. 【請求項９】前記光測距装置の輝度画像の値の低い位置
   の計測値は用いずに、前記距離・位置演算手段における
   距離と位置の演算処理を行なうことを特徴とする請求項
   ２または請求項３に記載の車間距離計測装置。