JPH08172620A - 車両用画像入力手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自車両前方の道路状況、障害物などを比較的簡
単な装置により検出できるようにした車両用画像入力手
段を提供することにある。 【構成】前方道路状況を撮像する手段、撮像した画像信
号の一部を画像データとして取込む画像取込手段、取込
まれた画像データを処理する画像処理手段、自車両の車
速や操舵量等を検出する走行状態検出手段、画像処理手
段の処理結果と走行状態検出手段の検出結果から画像信
号の何処を画像データとして取込むかを決定する画像デ
ータ取込範囲設定手段、画像データ取込範囲設定手段に
より設定した範囲内の各走査線データ夫々のどこから画
像データ取込みを開始するかを決定する走査データ取込
開始時間設定手段、及び画像データ取込範囲設定手段で
設定した範囲から画像データ１画素分を取込む周期を決
定する画素データ取込時間設定手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自車両前方の道路状
況、障害物などを、撮像装置のズーミングや首振りなど
に依存することなく、比較的簡単な装置により検出、確
認できるようにした車両用画像入力手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】自車両前方の道路状況（道路形状、曲が
り方）、障害物の有無などを知ることは、車両を運転す
る者にとって極めて重要であるから、そのような目的の
ための装置、すなわち車両用画像入力装置は従来も種々
開発されて来た。かかる従来技術の例として、たとえば
特開昭６３−１１５２７４号公報に記載されたものがあ
る。これは、入力画像の中から、認識すべき対象物が検
出されると、その認識対象物が入力画像（表示画像）の
中心に適当な大きさで撮像、表示されるように、カメラ
の撮像時の位置や向き、レンズのズーミングなどを制御
するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の画
像入力手段には、下記のような問題点があった。すなわ
ち、車両の前方の走行車線に沿った風景を撮像しようと
する場合、、自車両前方の道路形状を検出するために
は、画角の広い画像の方が有利で、前方走行車両などの
障害物を検出するためには、その障害物を中心とする画
角の狭い画像の方が有利である。したがって、１台のカ
メラで撮像された画像から道路形状と障害物を検出しよ
うとする場合には、カメラの向きやレンズのズームを、
画像処理の結果によって制御する必要が生じる。しか
し、このような制御システムを車両に搭載しようとする
と、コストが高くなるだけでなく、装置が大形化してし
まうため、例えばカメラを車内に設置してウィンドシー
ルド越しに前方風景を撮像しようとすると、設置できな
かったり、乗員の視界を狭めてしまうことになり易い。

【０００４】本発明は、上記のような従来からの技術の
問題点を解消し、自車両前方の道路状況、障害物など
を、撮像装置のズーミングや首振りなどを行うことな
く、比較的簡単な装置により検出できるようにした車両
用画像入力手段を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、自車両前方の道路状況を撮像する
撮像手段と、前記撮像手段から得られた画像信号の一部
を画像データとして取り込む画像取り込み手段と、前記
画像取り込み手段によって取り込まれた画像データから
少なくとも車両前方の走行環境の認識処理を実行する画
像処理手段と、自車両の車速や操舵量などの走行状態を
検出する走行状態検出手段と、前記画像処理手段から得
られた処理結果と前記走行状態検出手段の検出結果とに
基づいて前記撮像手段からの画像信号のどの部分を画像
データとして取り込むかを決定する画像データ取り込み
範囲設定手段と、前記画像データ取り込み範囲設定手段
によって設定された範囲内の各走査線データに関してそ
れぞれ何処から画像データの取り込みを開始するかを決
定する走査データ取り込み開始時間設定手段と、前記画
像データ取り込み範囲設定手段によって設定された範囲
から画像データ１画素分を取り込む周期を決定する画素
データ取り込み時間設定手段と、を備えた画像入力シス
テムを用いることにした。

【０００６】画像データ取り込み範囲設定手段でデータ
取り込み範囲を設定する方法として、具体的には、画像
処理手段から得られた自車両前方の道路形状の消失点が
画像データの中心に来て、同時に、走行状態検出手段が
検出した車速に応じて、車速が低いほど取り込み範囲を
広く車速が高いほど取り込み範囲を狭くするようにした
り、画像処理手段の処理結果として検出された自車両前
方の障害物が画像の中心に来て、同時に、障害物までの
距離に応じて、距離が近いほど取り込み範囲を広く距離
が遠いほど取り込み範囲を狭くするようにしたり、画像
処理手段によって得られた自車両前方の道路形状に対応
して自車両走行車線のなるべく広い範囲が画像取り込み
範囲内に来て、同時に、走行状態検出手段が検出した車
速に応じて、車速が低いほど取り込み範囲を広く車速が
高いほど取り込み範囲を狭くするようにしたり、するこ
とにした。

【０００７】

【作用】一般的なＣＣＤカメラ等の撮像装置から出力さ
れる画像信号として、日本国内ではＮＴＳＣ方式、海外
ではＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式といっ
た信号変換方式が広く用いられている。これらは、２次
元の画像情報を画面水平方向に走査する線（走査線）ご
との１次元の情報に分割し、さらに画面上方の走査線か
ら順に時系列的に並べたアナログ信号として出力してい
る。図３は撮像装置から出力されるアナログ画像信号の
例として一部を示す図である。アナログ画像信号には画
像信号の他に、垂直・水平同期信号が含まれており、水
平同期信号に同期して水平方向に画面を走査し、垂直同
期信号に同期して画面の最上部を走査する。したがっ
て、１本の走査線に相当する画像信号は一つの水平同期
信号と直ぐ次の水平同期信号の間に展開している。

【０００８】画像処理装置が画像信号を取り込む場合、
従来は、１画面のなるべく広い領域を画像データとして
取り込むために、図１４のように画面のほとんどの領域
のアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換して、走査線を画素単
位で区切ったディジタル信号としていた。このとき、従
来の画像処理装置では画像取得領域を固定しており、ま
た１画素分のデータを取り込むためのＡ／Ｄ変換のクロ
ックも一定なので、一定の領域を一定の分解能で変換し
たディジタル信号の画像データを取得していた。したが
って、自車両前方の道路形状が曲線路であったり、隣接
車線の車両を検出したい場合に、適切な画像を取得でき
なかったり、また適切な画像を取得するためには撮像装
置の向きやレンズのズーミングを制御する必要があっ
た。

【０００９】これに対し、本発明にかかる車両用画像入
力装置では、上記のような構成にしたので、撮像される
画像データの範囲を、従来技術のごとく、撮像装置の姿
勢やレンズのズーミングを制御して設定する代わりに、
撮像装置から出力されるアナログ画像信号を画像処理装
置内にディジタル信号として取り込む際に、その取り込
みの範囲や、１画素分のデータを取り込む周期を可変に
して、撮像された画像の任意の部分（領域）を画像デー
タとして取り込めるようにした。その結果、従来の装
置、システムよりも大幅に小形で簡単になり、したがっ
て安価になり、車両に容易に設置できるようになった。

【００１０】

【実施例】図１は本発明にかかる車両用画像入力手段の
構成の概要を示す図で、請求項１に記載した各手段が示
してある。すなわち、自車両前方の道路状況を撮像する
撮像手段１１と、撮像手段１１から得られた画像信号の
一部を画像データとして取り込む画像データ取り込み手
段１２と、画像取り込み手段１２によって取り込まれた
画像データから少なくとも車両前方の走行環境の認識処
理を実行する画像処理手段１３と、自車両の車速や操舵
量などの走行状態を検出する走行状態検出手段１４と、
走行状態検出手段１４の検出結果と画像処理手段１３か
ら得られた処理結果に基づいて、前記撮像手段１１から
の画像信号のどの部分（領域）を画像データとして取り
込むかを決定する画像データ取り込み範囲設定手段１５
と、画像データ取り込み範囲設定手段１５によって設定
された範囲内の各走査線データに関してそれぞれ何処か
ら画像データの取り込みを開始するかを決定する走査デ
ータ取り込み開始時間設定手段１６と、画像データ取り
込み範囲設定手段１５によって設定された範囲から画像
データ１画素（ピクセル）分を取り込む周期を決定する
画素データ取り込み時間設定手段１７とを備えているこ
とが判る。

【００１１】図２は本発明の実際のシステム構成例を示
す図である。前方風景を撮影する１台のカメラ２１と、
画像処理装置２２と、車速センサ２３と、操舵角センサ
２４によって構成され、画像処理装置２２は更に、カメ
ラ２１から入力されるアナログ画像信号をディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換部２２１と、Ａ／Ｄ変換部２２
１によって変換された画像データを画像メモリ２２３に
送出する画像メモリ送出部２２２と、画像メモリ２２３
と、画像メモリ２２３に記憶されたデータを用いて画像
処理を実行する画像処理部２２４と、画像処理部２２４
からの処理結果と車速センサ２３および操舵角センサ２
４の検出結果から次回の画像データ入力の際に、カメラ
２１によって撮像された画像のどの部分を取り込むかを
決定する画像データ取り込み範囲設定部２２５と、画像
データ取り込み範囲設定部２２５によって設定されたデ
ータ取り込み範囲内の各走査線データそれぞれに相当す
る時系列データの特定時刻からの取り込み開始を指令す
る画像取り込み開始指令部２２６と、画像取り込み範囲
設定部２２５によって設定されたデータ取り込み範囲に
基づいて画像１画素に相当するアナログ画像信号の取り
込み周期を設定するＡ／Ｄ変換クロック部によって構成
される。

【００１２】まず、本発明の第１実施例を説明する。図
４は右曲線路の画面から画像データを取得する場合、図
５は左曲線路の画面から画像データを取得する場合の例
を示したものである。これらは、画像処理による道路形
状の検出により道路の消失点の座標が算出されると、消
失点が画像取得領域の中心になるように画像データを取
り込んでいる。図４は右側（時系列的には後半）の信号
を、図５は左側（時系列的には前半）の信号を、画像デ
ータとして画像メモリに取り込めば、必要な領域だけの
画像データを取得できる。また、Ａ／Ｄ変換のクロック
周波数を高くして１本の走査線当りの画素数を図１４の
場合と等しくすれば、図１４よりも高分解能の画像デー
タを取得することができる。なお、上記説明では消失点
の位置によって画像取得領域を決定しているが、車両に
取付けた操舵角センサにより自車両の進行方向を予測
し、その方向が中心になるように画像取得領域を決定す
るようにしても良い。

【００１３】また、図６は直線路の消失点を中心にＡ／
Ｄ変換のクロック周波数を高くして比較的狭い領域の画
像データを取得する場合、図７は直線路の消失点を中心
にＡ／Ｄ変換のクロック周波数を低くして比較的広い領
域の画像データを取得する場合の例を示したものであ
る。自車両の車速が高くなると自車両より遠い領域を精
度良く検出する必要があり、低くなると自車両に近い領
域も検出範囲にする必要がある。このような場合、車速
に応じてＡ／Ｄ変換のクロック周波数を変化させれば必
要な画像データを取得することができる。

【００１４】以上の処理を図８のフローチャートを用い
て説明する。乗員などのスイッチ操作によりシステムの
スイッチが入れられるとステップ８０１により処理を開
始する。ステップ８０２において、最初の画像データ取
得のためのパラメータが設定され、ステップ８０３にお
いて、アナログ画像信号が画像処理装置に入力される。
ステップ８０４において、初期設定のクロック周波数で
Ａ／Ｄ変換し、ステップ８０５において、初期設定の領
域を画像データとして画像メモリに記録する。ステップ
８０６において、画像メモリのデータから画像処理を実
行し、取り込み範囲を算出するための道路形状検出およ
び前方障害物検出の処理を実行する。ステップ８０７に
おいて、画像処理結果から消失点の位置を示すデータを
取得する。ステップ８０８において、車両に取付けたセ
ンサから車速や操舵角の検出値を取り込み、ステップ８
０９において、消失点データとセンサの検出値から次回
の画像データの取り込み範囲を算出し、画像処理部に算
出結果を送る。ステップ８１０において、ステップ８０
９で算出された範囲の画像データを取り込めるようなＡ
／Ｄ変換のクロック周波数と画像データの取り込み開始
位置を算出し、Ａ／Ｄ変換部と画像取り込み開始指令部
に設定値を送る。以上の流れにより新たに設定されたＡ
／Ｄ変換のクロック周波数と画像データ取り込み開始位
置によって次の画面の画像データの取得が実行される。

【００１５】図９は撮像装置を９０°回転させて取付け
た場合の画面を示し、走査線は画面の下から上へ走査し
ている。このような画像データの場合、画像取得領域を
狭くしてＡ／Ｄ変換のクロック周波数を高くすると車両
進行方向の画像データの分解能が上がることになり、画
像処理によって障害物までの距離を算出するときに遠く
の車両との車間距離を精度良く算出できるようになる。

【００１６】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
１０は前方車両が映っている場合の例を示している。こ
の実施例では、画像処理によって前方車両が検出された
場合、検出車両が中心になるように画像データの取得領
域を決定し、検出車両との車間距離によってＡ／Ｄ変換
のクロック周波数を変化させて、遠いほど高分解能な画
像データを取得しようとするものである。

【００１７】以上の処理を図１１に示すフローチャート
を用いて説明する。乗員などのスイッチ操作によりシス
テムのスイッチが入れられるとステップ１１０１より処
理を開始する。ステップ１１０２において、最初の画像
データ取得のためのパラメータが設定され、ステップ１
１０３において、アナログ画像信号が画像処理装置に入
力される。ステップ１１０４において、初期設定のクロ
ック周波数でＡ／Ｄ変換し、ステップ１１０５におい
て、初期設定の領域を画像データとして画像メモリに記
録する。ステップ１１０６において、画像メモリのデー
タから画像処理を実行し、道路形状を検出し、この道路
形状から例えば自車線上における前方障害物の検出処理
を実行する。ステップ１１０７において、画像処理結果
から検出された前方車両の位置と概略距離に関するデー
タを取得する。ステップ１１０８において、前方車両の
検出結果から次回の画像データの取り込み範囲を算出
し、画像処理部に算出結果を送る。ステップ１１０９に
おいて、ステップ１１０８で算出された範囲の画像デー
タを取り込めるようなＡ／Ｄ変換のクロック周波数と画
像データの取り込み開始位置を算出し、Ａ／Ｄ変換部と
画像取り込み開始指令部に設定値を送る。以上の流れに
より新たに設定されたＡ／Ｄ変換のクロック周波数と画
像データ取り込み開始位置によって次の画面の画像デー
タの取得が実行される。

【００１８】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
１２は右曲線路の画像データを取得する場合の例を示し
たものである。この実施例では、画像処理により自車両
前方の道路形状が検出された場合に、走査線の画像デー
タ取り込み開始位置を各走査線ごとにそれぞれ順次少し
ずつ異なる位置から取り込むようにして、画像データの
取得領域に自車両走行車線がなるべく広く含まれるよう
にするものである。

【００１９】以上の処理を図１３に示すフローチャート
を用いて説明する。乗員などのスイッチ操作によりシス
テムのスイッチが入れられると、ステップ１３０１より
処理を開始する。ステップ１３０２において、最初の画
像データ取得のためのパラメータが設定され、ステップ
１３０３において、アナログ画像信号が画像処理装置に
入力される。ステップ１３０４において、初期設定のク
ロック周波数でＡ／Ｄ変換し、ステップ１３０５におい
て、初期設定の領域を画像データとして画像メモリに記
録する。ステップ１３０６において、画像メモリのデー
タから画像処理を実行し、道路形状検出および取り込み
範囲を算出するための前方障害物検出処理を実行する。
ステップ１３０７において、画像処理結果から道路形状
を示すデータを取得する。ステップ１３０８において、
車両に取付けたセンサから車速や操舵角の検出値を取り
込み、ステップ１３０９において、道路形状データとセ
ンサの検出値から次回の画像データの取り込み範囲を算
出し、画像処理部に算出結果を送る。ステップ１３１０
において、ステップ１３０９で算出された範囲の画像デ
ータを取り込めるようなＡ／Ｄ変換のクロック周波数と
各走査線ごとの画像データの取り込み開始位置を算出
し、Ａ／Ｄ変換部と画像取り込み開始指令部に設定値を
送る。以上の流れにより新たに設定されたＡ／Ｄ変換の
クロック周波数と画像データ取り込み開始位置によって
次の画面の画像データの取得が実行される。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
像装置からのアナログ画像信号を画像処理装置内にディ
ジタル信号として取り込む際に、その取り込みの範囲や
１画素分のデータを取り込む周期を可変にして、撮像さ
れた画像の任意の領域を画像データとして取り込めるよ
うに構成したので、撮像装置の姿勢やレンズのズーミン
グを制御せずに、丁度必要な画像データを取得できると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明車両用画像入力手段の概略構成図で、請
求項１記載の各手段を示す図である。

【図２】本発明の実際のシステム構成例を示す図であ
る。

【図３】撮像装置から出力される１本の走査線に相当す
るアナログ画像信号を示す図である。

【図４】右曲線路の画面から画像データを取得する場合
を示す第１実施例図である。

【図５】左曲線路の画面から画像データを取得する場合
を示す第１実施例図である。

【図６】直線路の消失点を中心にＡ／Ｄ変換のクロック
周波数を高くして比較的狭い領域の画像データを取得す
る場合の第１実施例図である。

【図７】直線路の消失点を中心にＡ／Ｄ変換のクロック
周波数を低くして比較的広い領域の画像データを取得す
る場合の第１実施例図である。

【図８】第１実施例における画像処理を説明するための
フローチャート図である。

【図９】第１実施例で撮像装置を９０°回転させて取付
け、前方車両との車間距離などを高精度で見られるよう
にした場合の画像を示す図である。

【図１０】前方車両が画像中央に映っている場合を示す
第２実施例図である。

【図１１】第２実施例における画像処理を説明するため
のフローチャート図である。

【図１２】右曲線路の画像データを取得する場合の第３
実施例図である。

【図１３】第３実施例における画像処理を説明するため
のフローチャート図である。

【図１４】従来の車両用画像入力装置における画像デー
タの取り込み方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１１…撮像手段 １２…画像取り
込み手段 １３…画像処理手段 １４…走行状態
検出手段 １５…画像データ取り込み範囲設定手段 １６…走査データ取り込み開始時間設定手段 １７…画素データ取り込み時間設定手段 ２１…カメラ ２２…画像処理
装置 ２３…車速センサ ２４…操舵角セ
ンサ ２２１…Ａ／Ｄ変換部 ２２２…画像メ
モリ送出部 ２２３…画像メモリ ２２４…画像処
理部 ２２５…画像データ取り込み範囲設定部 ２２６…画像取り込み開始指令部 ２２７…Ａ／Ｄ
変換クロック部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６０Ｒ 21/00 Ｃ 8817−3Ｄ Ｇ０６Ｔ 1/00 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自車両前方の道路状況を撮像する撮像手段
   と、前記撮像手段から得られた画像信号の一部を画像デ
   ータとして取り込む画像取り込み手段と、前記画像取り
   込み手段によって取り込まれた画像データから少なくと
   も車両前方の走行環境の認識処理を実行する画像処理手
   段と、自車両の車速や操舵量などの走行状態を検出する
   走行状態検出手段と、前記画像処理手段から得られた処
   理結果と前記走行状態検出手段の検出結果とに基づいて
   前記撮像手段からの画像信号のどの部分を画像データと
   して取り込むかを決定する画像データ取り込み範囲設定
   手段と、前記画像データ取り込み範囲設定手段によって
   設定された範囲内の各走査線データに関してそれぞれ何
   処から画像データの取り込みを開始するかを決定する走
   査データ取り込み開始時間設定手段と、前記画像データ
   取り込み範囲設定手段によって設定された範囲から１画
   素分の画像データを取り込む周期を決定する画素データ
   取り込み時間設定手段と、を備えていることを特徴とす
   る車両用画像入力手段。
2. 【請求項２】画像データ取り込み範囲設定手段でデータ
   取り込み範囲を設定する際に、画像処理手段から得られ
   た自車両前方の道路形状の消失点が画像データ取り込み
   範囲の中心に存在し、かつ、走行状態検出手段が検出し
   た車速に応じて、車速が低いほど取り込み範囲を広く車
   速が高いほど取り込み範囲を狭くするようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の車両用画像入力手段。
3. 【請求項３】画像データ取り込み範囲設定手段でデータ
   取り込み範囲を設定する際に、画像処理手段の処理結果
   として検出された自車両前方の障害物が画像データ取り
   込み範囲の中心に存在し、かつ、障害物までの距離に応
   じて、距離が近いほど取り込み範囲を広く距離が遠いほ
   ど取り込み範囲を狭くするようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の車両用画像入力手段。
4. 【請求項４】画像データ取り込み範囲設定手段でデータ
   取り込み範囲を設定する際に、画像処理手段によって得
   られた自車両前方の道路形状に対応して自車両走行車線
   のなるべく広い範囲が画像データ取り込み範囲内に存在
   し、かつ、走行状態検出手段が検出した車速に応じて、
   車速が低いほど取り込み範囲を広く車速が高いほど取り
   込み範囲を狭くするようにしたことを特徴とする請求項
   １記載の車両用画像入力手段。