JPH02218284A - 自動車用追突防止警報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は自動車の運転を支援するため、自走車と車外
移動体とが追突するまでの時間の算出を可能とする自動
車用追突防止警報装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の自動車用追突防止警報装置は、車両間の相対速度
を測定して得られた相対速度情報により追突を警告する
ものであった。

第２図に例えば特開昭８１−４５９７１号公報に示され
た従来の自動車用追突防止警報装置のブロック図である
。図において、２１は自走する車に搭載し前方又は後方
の画像を得る撮像装置、２２は撮像装置２１からの映像
信号の明暗コントラストを強調するための２値化回路、
２３は２値化回路２２で得られる画像データを記憶する
１フレームメモリ回路、２４は１フレ一ム回路２３に記
憶された１画面の水平画素１行毎に同レベル信号をカウ
ントする水平画素計数回路、２５は水平画素計数回路２
４からのカウント値のうち、最も分布の多い計数値を抽
出する最大分布抽出回路、２６は最大分布抽出回路２５
で得られた値を記憶する計数値メモリ回路、２７は計数
値メモリ回路２６の記憶内容である第１計数値と、最大
分布抽出回路２５から出力される第２計数値とを入力し
、自走車と車外移動体との間の相対速度を演算する演算
回路、２８はこの装置全体の同期をとるためのタイミン
グ回路、２９は演算回路２７によって得た相対速度を表
示する表示器である。

第２図の動作について説明する。まず撮像装置２１が例
えば後続車及びその背景を撮像する。この撮像装置２１
によって得られた映像信号はコントラスト強調のため２
値化回路２２によって明暗の２値化される。この２値化
画像データは１画面毎に１フレームメモリ回路２３に記
憶される。１フレームメモリ回路２３に記憶された１画
面毎の２値化画像データは水平画素計数回路２４に入力
され、該水平画素計数回路２４は各画面の水平画素１行
毎の同一レベル信号（例えば暗レベル信号）を計数する
。

この計数値は最大分布抽出回路２５に入力され、該最大
分布抽出回路２５は各行の計数値の分布を演算し、最も
分布の多い計数値を抽出する。この抽出された最大分布
計数値は一旦計数値メモリ回路２６に記憶され、該計数
値メモリ回路２６はタイミング回路２８から供給される
所定のタイミング毎に前記最大分布計数値を第１計数値
として演算回路２７へ供給する。ここで前記所定のタイ
ミングとは、検出すべき相対速度に応じた遅延時間をも
って入力計数値を出力するタイミングを言う。また最大
分布抽出回路２５はその出力計数値を第２計数値として
演算回路２７へ供給する。演算回路２７は前記第１計数
値及び第２計数値とにより車外移動体との相対速度■（
単位はｋｍ　／　ｈ　）を次の（１）式により演算し、
この演算値は表示器２７により表示される。

但しＫは撮像装置のレンズ焦点距離及び撮像素子の画素
寸法等に基づく係数、ｎは計数値メモリ回路２６で定め
られた所定の遅延時間の間に進んだ画面の数である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、上記構成の装置では撮像手段から出力さ
れる映像信号を２値化し、この２値化画像データに基づ
き最大分布を抽出するため、背景の影響を受は正しく車
外移動体を抽出できず、その結果相対速度が正しく算出
できないという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、背景の影響を受けずに車外移動体との相対情報
（追突時間）を算出する性能に優れた自動車用追突防止
警報装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る自動車用追突防止警報装置は、自走車に
設置し前方又は後方の画像を撮像する撮像手段と、該撮
像手段により撮像される画像データを一定周期毎に入力
し、現在の画像データとして逐次記憶する現画面フレー
ムメモリと、該現画面フレームメモリが前記一定周期前
に記憶していた過去の画像データを前記一定周期毎に入
力し、前の画像データとして逐次記憶する前画面フレー
ムメモリと、該前画面フレームメモリに記憶された画像
データの明暗変化量から画像のエツジを検出するエツジ
検出手段と、該エツジ検出手段により検出された画像の
エツジデータに基づき、前画面フレームメモリに記憶さ
れた注目画素データと、前記現画面フレームメモリに記
憶された対応する画素データとから移動ベクトルを算出
する移動ベクトル算出手段と、該移動ベクトル算出手段
により算出された移動ベクトルデータと、前記エツジ検
出手段により検出された画像のエツジデータとから車外
移動体の車幅を検出する車幅検出手段と、該車幅検出手
段により検出された車幅データと、前記移動ベクトル算
出手段により算出された移動ベクトルデータと、前記一
定周期とから前記車外移動体と自走車が追突するまでの
時間を算出する追突時間演算手段と、該追突時間演算手
段により算出された追突時間の表示又は警報動作を行な
う表示又は警報手段とを備えたものである。

［作用コ この発明においては、自走車に設置された撮像手段が、
前方又は後方の画像を撮像し、現画面フレームメモリが
前記撮像手段により撮像される画像データを一定周期毎
に入力し、これを現在の画像データとして逐次記憶し、
前画面フレームメモリは前記現画面フレームメモリが前
記一定周期前に記憶していた過去の画像データを前記一
定周期毎に入力し、これを前の画像データとして逐次記
憶し、エツジ検出手段が前記前画面フレームメモリに記
憶された画像データの明暗変化量から画像のエツジを検
出し、移動ベク］・ル算出手段か前記エツジ検出手段に
より検出された画像のエツジブタに基づき、前画面フレ
ームメモリに記憶された注目画素データと、前記現画面
フレームメモリに記憶された対応する画素データとから
移動ベクトルを算出し、車幅検出手段が前記移動ベクト
ル算出手段により算出された移動ベクトルデータと、前
記エツジ検出手段により検出された画像のエツジデータ
とから車外移動体の車幅を検出し、追突時間演算手段が
前記車幅検出手段により検出された車幅データと、前記
移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルデ
ータと、前記一定周期とから前記車外移動体と自走車が
追突するまでの時間を算出し、表示又は警報手段が前記
追突時間演算手段により算出された追突時間の表示又は
警報動作を行なう。

［実施例］ 第１図は本発明に係る自動車用追突防止警報装置のブロ
ック図である。図において、１１は自走車内に設置し前
方又は後方の画像を撮像する撮像装置、１２は撮像装置
１１の撮像素子、例えばＣＣＤ素子等から一定のサンプ
リング周期毎に読み出された］フレーム分の画像データ
を入力し、これを現在の画像データとして逐次記憶する
現画面フレームメモリ、１３は前記現画面フレームメモ
リ１２が前記サンプリング周期前に記憶していた過去の
画像データ（１フレ一ム分）を前記サンプリング周期毎
に入力し、前の画像データとして逐次記憶する前画面フ
レームメモリ、１４は前記前画面フレームメモリ１３の
内容を基に画像のエツジを検出するエツジ検出回路、１
５は前記エツジ検出部１４がら供給される画像のエツジ
データに基づき、前画面フレームメモリ１３内の注目画
素と、これに対応する現画面フレームメモリ１２内の画
素とがら移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部、
１６は前記エツジ検出部■４と移動ベクトル算出部■５
からのデータを入力し、車外移動体の車幅を検出する車
幅検出部、１７は前記移動ベクトル算出部１５と車幅検
出部１６からのデータから追突までの時間を算出する追
突時間演算部、１８は前記サンプリング周期信号等のタ
イミング信号を発生し、これを所要機器へ供給し、装置
全体の同期をとるためのタイミング回路、１９は現画面
フレームメモリ１２又は前画面フレームメモリ１３の画
面をラスク走査するためのアドレスや注目画素のアドレ
スを発生させるアドレス発生部、２０は追突時間のデー
タを入力し、警告表示を行なう警告表示部である。

第１図の動作について説明する。カメラ及びＣＣＤ撮像
素子等を含む撮像装置１１は自走車内に設置され、前方
又は後方の画像を撮像する。撮像装置」１は撮像した画
像データを、タイミング回路１８より供給される１フレ
一ム間のサンプリング周期をもつ同期信号により、現画
面フレームメモリ１２に転送する。現画面フレームメモ
リ１２は内部に記憶している１サンプリング周期前の画
像データを前画面フレームメモリ１３へ転送し、代りに
新規に入力された画像データを記憶する。従って現画面
フレームメモリ１２の内容はサンプリング周期毎に更新
される。同様に前画面フレームメモリ１３は常に現画面
フレームメモリ１２よりサンプリング周期で１周期前の
過去の画像データを記憶し、その内容もサンプリング周
期毎に更新される。エツジ検出部１４は、アドレス発生
部１９が前画面フレームメモリ１３ヘアドレス情報を供
給することにより、前画面フレームメモリ１３から読み
出された画像データを入力し、その濃淡画像の明暗度の
変化量の大である点（以下この点をエツジという）を検
出する。このエツジを検出する方法の一例として、文献
［人工知能シリーズ４、コンピュータビジョン」　（白
井良明、１９頁、２．３．３二次元の総点検出オペレー
タ、昭和５５年４月、昭晃堂出版）に示されるように、
３×３のウィンドー内における画素の明るさ（ａ淡値）
を用いて微分する方法がある。

第３図は上記文献に示された３×３近傍画素を説明する
図であり、第４図はｙ軸方向の微分オペレータのマスク
値を説明する図である。

第３図及び第４図の動作を説明する。第３図に示される
ように、中心の画素Ｐｏに対する近傍の画素Ｐ　−Ｐ６
に対して、第４図に示されるｙ軸方向の微分オペレータ
のマスク値を用いて演算したｙ軸方向微分値の絶対値Ｙ
は次の（２）式で示される。

Ｙ−Ｉ　Ｐ　　＋　２　Ｐ　３＋　Ｐ　２　　　Ｐ　ｅ
２Ｐ−Ｐ８１　　　　　　・・・（２）この実施例にお
いては、前画面フレームメモリ１３に記憶された画像デ
ータをラスク走査しながらｙ軸方向のエツジの検出を行
なう。

第５図はｙ軸方向の微分画像の一例を示す図である。同
図は走行車を含む画像の各画素をラスク走査（水平走査
）しながら、（２）式によりｙ軸方向の微分値を求めこ
の値を２値化した、ｙ軸方向のエツジによる画像である
。図においてｙ軸方向のエツジがＸ軸方向（水平方向）
に切れ目なく連なり線分を形成していることが示される
。いまこのｙ軸方向エツジにより形成される水平線分の
始点を８１終点をｆとする。（この始点Ｓ及び終点ｆは
水平線分の境界を示すため水平境界成分ともいわれる。

） 第６図はエツジの始点及び終点を説明する図である。同
図においては、画像の各画素を水平走査しながらｙ軸方
向に微分して得られるエツジが水平方向に連なることに
より形成された５本の水平線分ｈ　　−ｈ５及びこれら
についてのエツジの始点Ｓ及び終点ｆが示される。また
このうちｈ３が最も長い水平線分であることも示される
。

エツジ検出部１４は第６図で示されるようなエツジの始
点Ｓ又はエツジの終点ｆを検出すると、この検出信号を
移動ベクトル算出部１５へ通知する。

移動ベクトル算出部１５は前画面フレームメモリー３に
記憶された例えばエツジの始点Ｓとみなされる注１」画
素と、これに対応する現画面フレームメモリ１２に記憶
された画素とから移動ベクトルを算出する。連続する画
像から、運動する物体の移動ベクトルを算出する方法の
一例として、文献［画像のディジタル信号処理」　（吹
坂敬彦、２２１頁、第１０章動画像処理、昭和５６年５
月、日刊工業新聞社出版）に示されるように、注口画素
の近傍の画素を１ブロツクとして、対応するフレーム内
の注目画素の近傍から、そのブロックとの類似性が高い
ブロックを検出し、移動ベクトルを求めるブロックマツ
チング法がある。このブロックマツチング法を用いるこ
とにより本実施例の移動ベクトルを算出することができ
る。移動ベクトル算出部１５により算出された移動ベク
トル情報は車幅検出部１６及び追突時間演算部１７へ供
給される。車幅検出部１６は移動ベクトル算出部１５よ
り供給される情報を調べ、移動ベクトルのＸ軸成分が負
である場合（移動ベクトルが画面の中央から左方向への
ベクトルとして検出した場合）、同時にエツジ検出部１
４より供給されるｙ軸方向のエツジの始点Ｓの情報から
連続する水平方向のエツジ数の計数を開始し、エツジの
終点の検出をもって上記計数動作を終了する。この計数
動作におけるエツジの終点とは、第６図で示されるよう
に水平方向の線分の切れ目であるエツジの終点ｆで、且
つ始点と同様、移動ベクトル算出部１５で算出された終
点ｆの移動ベクトルのＸ軸成分か正である場合（移動ベ
クトルが画面の中央から右方向へのベクトルとして検出
した場合）であり、この場合にのみ上記計数値は車幅検
出部１６内に一時記憶される。もしもエツジの終点ｆの
移動ベクトルのＸ軸成分が零又は負の場合は上記計数値
はクリアされる。車幅検出部１６内に一時記憶された計
数値はそのフレーム内での計数値の最大値（第６図では
水平線分ｈ３の線分長の値）と比較され、最大値のみが
最終的に記憶される。このように車幅検出部１６は１フ
レーム内での最大計数値を車幅として検出し、この車幅
検出値を追突時間演算部１７へ供給する。追突時間演算
部１７は移動ベクトル算出部１５から供給されるＸ軸方
向の移動ベクトル値と、車幅検出部１６から供給される
車幅検出値とにより追突時間を算出する。

第７図は追突時間演算式を説明する図であり、３１は撮
像用のカメラで焦点距離に応じである視角をもって前方
を撮像する。

第７図について説明をする。同図の線分Ａ１Ａ２は長さ
しの幅をもつ車外移動体の後部を示し、線分ＢＩＢ２は
フレーム間のサンプリング周期後の同一車外移動体の後
部を示しており、相対的に自軍との車間距離が線分ＱＰ
だけ短縮したことを示している。ここでカメラ３１で撮
像した線分Ａ　ｉ　Ａ　２の画素数Ωは次の（３）式で
表される。

同様に線分８１Ｂ２の画素数は次の（４）式で表される
。

また第７図においては次の（５）式が成立する。

（５）式を（３）式に代入するとカメラ３」で撮像した
線分Ａ１Ａ２の画素数ｇは次の（６）式で表される。

（６）式及び（４）式から前画面の車幅線分ＡＡ　　と
現画面の車幅線分８１Ｂ　２間の移動べクトルの画素数
Ｕ及びＶはそれぞれ次の（７）、（８）式で表される。

ここて（７）、　（８）式の移動ベクトルの画素数の和
ｕ＋ｖと、前画面の車外移動体の後部の画素数ｇとの比
ｒは、次の（９）式の関係がある。

（９）式の線分ＰＯは自軍と車外移動体との距離を、線
分ＰＱはある時間内での自車と車外移動体との相対変動
距離とそれぞれ表していることから、この比ｒの値は追
突までの時間ｔに換算することができる。即ち追突まで
の時間ｔは次の（１０）式で表示される。

（１０）式においてρは車外移動体の車幅の画素数、Ｕ
はエツジ始点のＸ軸方向の移動ベクトル画素数、■はエ
ツジ終点のＸ軸方向の移動ベクトル画素数、Ｔはフレー
ム間のサンプリング周期である。

追突時間演算部１７は（１０）式に基づき追突までの時
間ｔを算出し、この算出値を警告表示部２０へ供給する
。警告表示部２０は追突までの時間を数値データとして
表示するか、または追突の恐れがあると判断した場合に
のみ、警報灯の点灯及び警報音（例えばブザー）の発生
等を行ない、運転者に警報を知らせる。また警告表示部
２０は追突時間の表示動作と危険の場合の警報動作の両
方の動作を行なうものでもよい。このように警報表示動
作には種々の方式が考えられるが、運転者の運転を支援
し追突防止に役立つものであれば、いずれの方式また上
記実施例では、連続する画像から移動体の移動ベクトル
を算出する方法としてブロックマツチング法の例を示し
たが、例えば相互相関関数を最大にする偏位を求める方
法、フーリエ変換の画像間の比により求める方法及び画
像の空間的勾配と、画像間差の関係から求める方法等の
他の同様の機能を有する方法により算出してもよい。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、自軍に搭載された撮像
装置より得られた現在の画像データ並びに過去の画像デ
ータ及びそのエツジとから自軍と車外移動車間の移動ベ
クトルを算出し、過去の画像データのエツジと前記移動
ベクトルとから車外移動車の車幅を検出し、この検出さ
れた車幅と前記移動ベクトルとから自軍と車外移動車と
の追突までの時間が算出できるので、背景の影響を受け
ずに安定に作動する性能に優れた自動車用追突防止警報
装置の実現が可能となり、装置の性能向上に効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用追突防止警報装置のブロ
ック図、第２図は従来の自動車用追突防止警報装置のブ
ロック図、第３図は３×３近傍画素を説明する図、第４
図はｙ軸方向の微分オペークのマスク値を説明する図、
第５図はｙ軸方向の微分画像の一例を示す図、第６図は
エツジの始点及び終点を説明する図、第７図は追突時間
演算式を説明する図である。 図において、１１．２１は撮像装置、１２は現画面フレ
ームメモリ、１３は前画面フレームメモリ、１４はエツ
ジ検出部、１５は移動ベクトル算出部、１６は車幅検出
部、１７は追突時間演算部、１８．２８はタイミング回
路、１９はアドレス発生部、２０は警告表示部、２２は
２値化回路、２３は１フレームメモリ、２４は水平画素
計数回路、２５は最大分布抽出回路、２６は計数値メモ
リ回路、２７は演算回路、２９は表示器、３１はカメラ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 自走車に設置し前方又は後方の画像を撮像する撮像手段
   と、 該撮像手段により撮像される画像データを一定周期毎に
   入力し、現在の画像データとして逐次記憶する現画面フ
   レームメモリと、 該現画面フレームメモリが前記一定周期前に記憶してい
   た過去の画像データを前記一定周期毎に入力し、前の画
   像データとして逐次記憶する前画面フレームメモリと、 該前画面フレームメモリに記憶された画像データの明暗
   変化量から画像のエッジを検出するエッジ検出手段と、 該エッジ検出手段により検出された画像のエッジデータ
   に基づき、前画面フレームメモリに記憶された注目画素
   データと、前記現画面フレームメモリに記憶された対応
   する画素データとから移動ベクトルを算出する移動ベク
   トル算出手段と、該移動ベクトル算出手段により算出さ
   れた移動ベクトルデータと、前記エッジ検出手段により
   検出された画像のエッジデータとから車外移動体の車幅
   を検出する車幅検出手段と、 該車幅検出手段により検出された車幅データと、前記移
   動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルデー
   タと、前記一定周期とから前記車外移動体と自走車が追
   突するまでの時間を算出する追突時間演算手段と、 該追突時間演算手段により算出された追突時間の表示又
   は警報動作を行なう表示又は警報手段とを備えたことを
   特徴とする自動車用追突防止警報装置。