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JP2008292278A - Optical deviation detection method of distance detection device, and distance detection device - Google Patents

Optical deviation detection method of distance detection device, and distance detection device Download PDF

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JP2008292278A JP2007137735A JP2007137735A JP2008292278A JP 2008292278 A JP2008292278 A JP 2008292278A JP 2007137735 A JP2007137735 A JP 2007137735A JP 2007137735 A JP2007137735 A JP 2007137735A JP 2008292278 A JP2008292278 A JP 2008292278A
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壮功 北田
Hironori Sumitomo
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a deviation detection method capable of detecting deviation simply even when a vehicle is stopped without requiring a different a distance detection means such as a mileage sensor in a distance detection device, and the distance detection device. <P>SOLUTION: In this deviation detection method of the distance detection device, when detecting deviation in the distance detection device for detecting a distance based on stereo images acquired by a plurality of cameras constituted of an optical system and an imaging element, the first distance value from a known object image imaged by the imaging element through the optical system to a known object is determined, and the first distance value is compared with the second distance value from the stereo images to the detected known object, to thereby detect deviation in the distance detection device. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ステレオカメラを用いた距離検出装置の光軸ずれ検出方法及び距離検出装置に関する。   The present invention relates to an optical axis misalignment detection method and a distance detection device for a distance detection device using a stereo camera.

先行車両や障害物等までの距離を検出するためにステレオカメラを車に搭載した場合、振動によりカメラの光学系にずれが生じることがある。ステレオカメラで得た画像に基づいて視差から距離をえるために、左右のカメラの光軸や位置関係がずれてしまうと、距離検出の精度に大きく影響する。したがって、正確な距離検出のために光学系のずれを随時検出し、補正する必要がある。   When a stereo camera is mounted on a car in order to detect the distance to a preceding vehicle or an obstacle, the optical system of the camera may be displaced due to vibration. In order to obtain the distance from the parallax based on the image obtained by the stereo camera, if the optical axes and positional relationships of the left and right cameras are shifted, the accuracy of distance detection is greatly affected. Therefore, it is necessary to detect and correct an optical system shift at any time for accurate distance detection.

特許文献1は、車載ステレオカメラの校正方法、およびその方法を適用した車載ステレオカメラを開示し、異なる2地点で同一既知物体を撮影し、その情報を元にカメラのずれを補正している。また、特許文献2は、車両用の距離検出装置を開示し、静止物を撮影し、自走行距離から算出した距離値とステレオカメラで計測した距離値を比較し、その差をオフセット値として補正している。自走行距離センサの情報を使って静止物を基準とした距離を算出している。
特開平10−341458号公報 特開2003−329439号公報
Patent Literature 1 discloses a calibration method for an in-vehicle stereo camera and an in-vehicle stereo camera to which the method is applied. The same known object is photographed at two different points, and the camera deviation is corrected based on the information. Patent Document 2 discloses a distance detection device for a vehicle, photographs a stationary object, compares a distance value calculated from the self-travel distance with a distance value measured by a stereo camera, and corrects the difference as an offset value. is doing. The distance based on the stationary object is calculated using the information of the self-travel distance sensor.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-341458 JP 2003-329439 A

特許文献2のようにステレオカメラにおける光学系において自走行距離測定センサ等の他のセンサと併用してずれを検出する方法があるが、他のセンサが必要になり、他のセンサと連動させなければならず制御が複雑になる等の問題があり、より簡易に検出できる方法が望まれている。また、特許文献1,2では自走行距離を算出する必要があり、走行中でしか補正できないため、光学系のずれ補正は停止中にはできない。   As in Patent Document 2, there is a method of detecting a shift in combination with another sensor such as a self-traveling distance measurement sensor in an optical system of a stereo camera. However, another sensor is necessary and must be linked with another sensor. There is a problem that control must be complicated, and a method that can be detected more easily is desired. Further, in Patent Documents 1 and 2, since it is necessary to calculate the self-travel distance and can be corrected only during travel, correction of optical system deviation cannot be performed while the vehicle is stopped.

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、距離検出装置において走行距離センサ等の別の距離測定手段を必要とせずに車両が停止中でも簡易にずれ検出が可能なずれ検出方法及び距離検出装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems of the prior art, the present invention provides a displacement detection method and distance that can be easily detected even when the vehicle is stopped without requiring another distance measurement means such as a travel distance sensor in the distance detection device. An object is to provide a detection device.

上記目的を達成するために、本発明による距離検出装置のずれ検出方法は、光学系と撮像素子とから構成される複数のカメラで得たステレオ画像に基づいて距離を検出する距離検出装置におけるずれを検出する方法であって、前記光学系を介して前記撮像素子に撮像された既知物体像から前記既知物体までの第1距離値を求め、前記第1距離値と、前記ステレオ画像から検出した前記既知物体までの第2距離値と、を比較することで前記距離検出装置におけるずれを検出することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the distance detection device shift detection method according to the present invention provides a shift in a distance detection device that detects a distance based on stereo images obtained by a plurality of cameras including an optical system and an image sensor. A first distance value from the known object image picked up by the image sensor via the optical system to the known object, and detected from the first distance value and the stereo image The shift in the distance detection device is detected by comparing the second distance value to the known object.

この距離検出装置のずれ検出方法によれば、カメラの光学系で撮影した既知物体像から第1距離値を求め、ステレオ画像から第2距離値を検出し、第1距離値と第2距離値とを比較することでずれを検出できるので、走行距離センサ等の別の距離測定手段を必要とせずに車両が停止中でも簡易にずれを検出することができる。   According to the shift detection method of the distance detection device, the first distance value is obtained from the known object image photographed by the optical system of the camera, the second distance value is detected from the stereo image, and the first distance value and the second distance value are detected. Therefore, it is possible to easily detect the deviation even when the vehicle is stopped without requiring another distance measuring means such as a travel distance sensor.

上記距離検出装置のずれ検出方法において、前記既知物体像のサイズと距離との関係を予め求めておき、前記撮像素子の撮像面から得た前記既知物体像のサイズに基づいて前記第1距離値を得ることができる。既知物体像のサイズは、例えば、撮像素子の撮像面上の画素数とすることができる。   In the displacement detection method of the distance detection device, a relationship between the size of the known object image and the distance is obtained in advance, and the first distance value is based on the size of the known object image obtained from the imaging surface of the imaging device. Can be obtained. The size of the known object image can be, for example, the number of pixels on the imaging surface of the imaging device.

また、前記比較を複数回実行し、各比較結果を平均化したデータに基づいて前記ずれを検出することで、より正確なずれ検出が可能となる。   In addition, by performing the comparison a plurality of times and detecting the deviation based on the data obtained by averaging the comparison results, more accurate deviation detection can be performed.

本発明による距離検出装置は、距離検出のために物体像が入力する複数の画像入力装置と、前記画像入力装置のデータから距離データを生成する手段と、前記画像入力装置に入力した既知物体像から得た情報に基づいて距離値を得る手段と、前記距離データと前記既知物体像の情報から得た距離値とを比較する手段と、前記比較結果に基づいて前記画像入力装置におけるずれを検出する手段と、を備えることを特徴とする。   A distance detection device according to the present invention includes a plurality of image input devices for inputting an object image for distance detection, a means for generating distance data from the data of the image input device, and a known object image input to the image input device. A means for obtaining a distance value based on the information obtained from the information, a means for comparing the distance data with a distance value obtained from the information of the known object image, and detecting a shift in the image input device based on the comparison result. And means for performing.

この距離検出装置によれば、画像入力装置に入力した既知物体像から既知物体までの距離値を求め、画像入力装置のデータから同じ既知物体までの距離データを得て、距離値と距離データとを比較し、その比較結果に基づいてずれを検出できるので、走行距離センサ等の別の距離測定手段を必要とせずに車両が停止中でも簡易にずれを検出することができる。この距離検出装置により上述のずれ検出方法を実行できる。   According to this distance detection device, the distance value from the known object image input to the image input device to the known object is obtained, the distance data to the same known object is obtained from the data of the image input device, the distance value and the distance data, Since the deviation can be detected based on the comparison result, the deviation can be easily detected even when the vehicle is stopped without requiring another distance measuring means such as a travel distance sensor. The above-described deviation detection method can be executed by this distance detection device.

上記距離検出装置において前記既知物体の情報と距離値との関係を保持する手段を備え、前記画像入力装置で得た既知物体の情報から前記距離値を得るようにできる。   The distance detection device may include means for maintaining a relationship between the information on the known object and the distance value, and the distance value may be obtained from the information on the known object obtained by the image input device.

また、前記比較手段による比較を複数回行い、各比較結果を平均化したデータに基づいて前記ずれをすることで、より正確なずれ検出が可能となる。   In addition, by performing the comparison by the comparison means a plurality of times and performing the deviation based on the data obtained by averaging the comparison results, more accurate deviation detection becomes possible.

また、前記ずれ検出に基づいて前記距離検出装置のキャリブレーションを行うことで、画像入力装置におけるずれに起因する検出距離の誤差を補正し、正確な距離検出を行うことができる。   Further, by performing calibration of the distance detection device based on the deviation detection, it is possible to correct an error in the detection distance caused by the deviation in the image input device and perform accurate distance detection.

なお、上記画像入力装置は、レンズ等の光学系と撮像素子となるカメラから構成されてよい。   Note that the image input device may include an optical system such as a lens and a camera serving as an image sensor.

本発明のずれ検出方法及び距離検出装置によれば、距離検出装置において走行距離センサ等の別の距離測定手段を必要とせずに車両が停止中でも簡易にずれ検出が可能となる。   According to the deviation detection method and the distance detection apparatus of the present invention, the distance detection apparatus can easily detect deviation even when the vehicle is stopped without requiring another distance measuring means such as a travel distance sensor.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図1は本実施の形態による距離検出装置を概略的に示すブロック図である。図2は距離検出装置10における距離検出の原理を説明するための模式図である。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a distance detection apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of distance detection in the distance detection device 10.

図1に示すように、距離検出装置10は、センサA及びセンサBを備えるステレオカメラ11と、ずれ検出回路12と、メモリ13と、パラメータ補正回路14と、メモリ15と、画像処理回路16と、キャリブレーション回路17と、を備える。   As shown in FIG. 1, the distance detection device 10 includes a stereo camera 11 including a sensor A and a sensor B, a deviation detection circuit 12, a memory 13, a parameter correction circuit 14, a memory 15, and an image processing circuit 16. A calibration circuit 17.

図1のステレオカメラ11は、図2のように、焦点距離fのレンズEの光学系とセンサAとからなる左カメラ11aと、焦点距離fのレンズFの光学系とセンサBとからなる右カメラ11bと、から構成される。センサA,BはCCDやCMOSイメージセンサなどの撮像素子から構成される。センサA,センサBからそれぞれ撮影した画像データが出力され、左カメラ11aのセンサAから基準画像を得るとともに、右カメラ11bのセンサBから参照画像を得ることができる。   As shown in FIG. 2, the stereo camera 11 of FIG. 1 has a left camera 11a composed of an optical system of a lens E having a focal length f and a sensor A, and a right composed of an optical system of a lens F having a focal length f and a sensor B. And a camera 11b. Sensors A and B are constituted by an image sensor such as a CCD or a CMOS image sensor. Image data taken from each of the sensors A and B is output, and a reference image can be obtained from the sensor A of the left camera 11a and a reference image can be obtained from the sensor B of the right camera 11b.

図2のように、センサA,Bは、それらの撮像面C、Dが面g上に配置されている。レンズEとFは、それらのレンズ中心O1,O2を通る光軸aと光軸bとが平行にかつ横方向のレンズ中心間隔Lで配置されるとともに、光軸a,bと直交し各レンズ中心O1,O2を通るレンズ面hに配置されている。撮像面C、Dの面gとレンズ面hとは焦点距離fだけ離れて平行である。また、撮像面C、Dの光軸a,bが直交する基準点C0,D0の横方向間隔がレンズ中心間隔Lと等しい。   As shown in FIG. 2, the imaging surfaces C and D of the sensors A and B are arranged on the surface g. The lenses E and F are arranged such that the optical axis a and the optical axis b passing through the lens centers O1 and O2 are parallel to each other with a lens center interval L in the lateral direction, and orthogonal to the optical axes a and b. It is arranged on a lens surface h passing through the centers O1 and O2. The surfaces g of the imaging surfaces C and D and the lens surface h are parallel to each other by a focal length f. Further, the horizontal interval between the reference points C0 and D0 where the optical axes a and b of the imaging surfaces C and D are orthogonal to each other is equal to the lens center interval L.

図2のように、距離計測対象である被写体Iが左カメラ11aのレンズEの光軸a上にあり、レンズ面hから被写体Iまでの距離をHとする。被写体Iが左カメラ11aのレンズEの中心O1を通過して撮像面C上の基準点C0に結像する一方、被写体Iが右カメラ11bのレンズFの中心O2を通過して撮像面D上の位置D1に結像したとする。撮像面D上の基準点D0から位置D1までの距離xが、左カメラ11aと右カメラ11bが間隔Lで配置されたことに起因するシフト量(視差)である。図2からH/L=f/xが成り立ち、次式(1)を得る。
H=(L・f)/x ・・・(1)
As shown in FIG. 2, it is assumed that the subject I as a distance measurement target is on the optical axis a of the lens E of the left camera 11a, and the distance from the lens surface h to the subject I is H. The subject I passes through the center O1 of the lens E of the left camera 11a and forms an image at the reference point C0 on the imaging surface C, while the subject I passes through the center O2 of the lens F of the right camera 11b and is on the imaging surface D. It is assumed that an image is formed at the position D1. The distance x from the reference point D0 on the imaging surface D to the position D1 is a shift amount (parallax) resulting from the left camera 11a and the right camera 11b being arranged at an interval L. From FIG. 2, H / L = f / x holds, and the following expression (1) is obtained.
H = (L · f) / x (1)

上記式(1)から、レンズ中心間隔Lと焦点距離fが一定であるので、シフト量xから被写体Iまでの距離Hを計測できる。このようにしてステレオカメラ11からの画像情報に基づいて被写体Iまでの距離Hを検出することができる。   From the above equation (1), since the lens center interval L and the focal length f are constant, the distance H from the shift amount x to the subject I can be measured. In this way, the distance H to the subject I can be detected based on the image information from the stereo camera 11.

図1のずれ検出回路12は、センサAで撮影した基準画像の中から既知物体を検出する既知パターン検出回路12aと、検出した既知物体の大きさを計測するサイズ計測回路12bと、計測したサイズから距離値を算出する距離値算出回路12cと、サイズから計測した距離値と画像処理回路16で算出した実測距離値とを比較する距離値比較回路12dと、を備える。   The deviation detection circuit 12 in FIG. 1 includes a known pattern detection circuit 12a that detects a known object from a reference image captured by the sensor A, a size measurement circuit 12b that measures the size of the detected known object, and a measured size. A distance value calculation circuit 12c that calculates a distance value from the distance value, and a distance value comparison circuit 12d that compares the distance value measured from the size with the actually measured distance value calculated by the image processing circuit 16.

メモリ13は、既知パターン情報、及び、画素数−距離値変換情報を記憶する。既知パターン情報として、例えば、信号機、標識、ナンバープレート、ガードレール等の形状データが記録されている。また、ステレオカメラ11の光学系における光学像と画素数との関係から算出した、画素数と距離値との関係が記録されている。   The memory 13 stores known pattern information and pixel number-distance value conversion information. As the known pattern information, for example, shape data such as a traffic light, a sign, a license plate, and a guard rail are recorded. In addition, the relationship between the number of pixels and the distance value calculated from the relationship between the optical image and the number of pixels in the optical system of the stereo camera 11 is recorded.

メモリ15は、上述の距離値に関するデータを生成するのに必要な情報として、パラメータ補正回路14で補正された距離画像生成用パラメータを記憶し、例えば、画素数、画素ピッチ、カメラの基線長、ずれ情報などを記録する。ステレオカメラ11のずれが検出された場合は、距離画像生成用パラメータにずれ情報が記録される。なお、メモリ13,15は、別々のメモリではなく一体としてもよく、書き換え可能な不揮発性半導体メモリ等から構成できる。   The memory 15 stores the distance image generation parameters corrected by the parameter correction circuit 14 as information necessary for generating the data relating to the above-described distance value. For example, the number of pixels, the pixel pitch, the camera baseline length, Record misalignment information. When a shift of the stereo camera 11 is detected, the shift information is recorded in the distance image generation parameter. Note that the memories 13 and 15 may be integrated instead of separate memories, and may be constituted by a rewritable nonvolatile semiconductor memory or the like.

画像処理回路16は、ステレオカメラ11の各センサA,Bで撮影された画像データを受け取り、被写体までの距離を示す距離データを生成するが、その際、メモリ15から距離画像生成用パラメータを読み出して距離データを生成し出力する。また、距離データ以外にも各種信号処理を施した画像データも出力する。距離データ、画像データは後段の処理回路へ送られ、用途に応じた処理が施される。   The image processing circuit 16 receives the image data captured by the sensors A and B of the stereo camera 11 and generates distance data indicating the distance to the subject. At this time, the distance image generation parameter is read from the memory 15. To generate and output distance data. In addition to the distance data, image data subjected to various signal processing is also output. The distance data and the image data are sent to a subsequent processing circuit and processed according to the application.

画像処理回路16は、ステレオカメラ11からの画像データに基づいて視差演算を行い距離データを生成するが、この視差演算に、差分絶対値和(Sum of Absolute Difference:SAD)による相関法や位相限定相関法(Phase-Only Correlation:POC)を用いる。具体的には、画像処理回路16は、SAD法やPOC法による演算を集積素子等によりハード的に処理するが、CPU(中央演算処理装置)によりソフト的に処理するようにしてもよい。この場合、CPUは所定のプログラムに従って所定の演算を実行する。   The image processing circuit 16 performs a parallax calculation based on the image data from the stereo camera 11 to generate distance data. For this parallax calculation, a correlation method based on a sum of absolute differences (SAD) or phase limitation is performed. A correlation method (Phase-Only Correlation: POC) is used. Specifically, the image processing circuit 16 performs hardware processing on an SAD method or POC method using an integrated element or the like, but may perform software processing on a CPU (Central Processing Unit). In this case, the CPU executes a predetermined calculation according to a predetermined program.

ずれ検出回路12は、各センサA,Bから得た画像データとメモリ13に記録されたデータとにより、ステレオカメラ11におけるずれを算出し、メモリ13にその情報を記録するとともに、画像処理回路16に対してずれが発生した旨を通知する。   The deviation detection circuit 12 calculates the deviation in the stereo camera 11 from the image data obtained from the sensors A and B and the data recorded in the memory 13, records the information in the memory 13, and the image processing circuit 16 To the effect that a deviation has occurred.

ここで、ステレオカメラ11におけるずれとは、図2において、カメラ11aとカメラ11bの位置ずれ、光軸a,光軸bの傾き、光軸aと光軸bの平行度、レンズ中心間隔Lのずれ、等に起因して、距離検出装置10で検出する距離値が誤差を持つことをいう。   Here, the shift in the stereo camera 11 is the positional shift between the camera 11a and the camera 11b, the inclination of the optical axis a and the optical axis b, the parallelism of the optical axis a and the optical axis b, and the lens center interval L in FIG. It means that the distance value detected by the distance detection device 10 has an error due to deviation or the like.

ずれ検出回路12によるずれ検出の結果、補正が必要な場合、画像処理回路16からの情報に基づいてキャリブレーション回路17でキャリブレーションを行う。キャリブレーション回路17は、メモリ15に記録されたずれ情報に基づいて検出されたずれがキャンセルされるように補正処理を行う。   As a result of the deviation detection by the deviation detection circuit 12, when correction is necessary, calibration is performed by the calibration circuit 17 based on information from the image processing circuit 16. The calibration circuit 17 performs a correction process so that the deviation detected based on the deviation information recorded in the memory 15 is canceled.

図1のずれ検出回路12における既知物体までの距離値の算出について図3,図4を参照して説明する。図3は、図1のセンサの撮像面における既知物体の光学像と画素との関係を模式的に示す図である。図4は、図3の既知物体の既知パターンの画素数と距離値との変換テーブルの例を示す模式図である。   Calculation of the distance value to the known object in the deviation detection circuit 12 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a relationship between an optical image of a known object and pixels on the imaging surface of the sensor in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a conversion table between the number of pixels of the known pattern and the distance value of the known object in FIG.

図3のように、図1,図2のセンサAの撮像面Cには縦横方向に多数の画素が格子状に形成されており、横方向の画素をP1,P2,P3,・・・、Px、・・・とする。図4の変換テーブルは、例えば既知物体を信号機とし、その円形状の信号ランプG1の直径が既知であり、信号ランプG1の撮像面Cにおける画素数と信号ランプG1までの距離との関係を予め求めて作成したものであり、メモリ13に画素数−距離値変換情報として記憶されている。   As shown in FIG. 3, a large number of pixels are formed in a grid in the vertical and horizontal directions on the imaging surface C of the sensor A in FIGS. 1 and 2, and the horizontal pixels are P1, P2, P3,. Px, and so on. In the conversion table of FIG. 4, for example, a known object is used as a traffic light, the diameter of the circular signal lamp G1 is known, and the relationship between the number of pixels on the imaging surface C of the signal lamp G1 and the distance to the signal lamp G1 is shown in advance. It is obtained by finding and stored in the memory 13 as the pixel number-distance value conversion information.

図3のように、撮像面Cに形成された光学像Gを、図2の既知パターン検出回路12aがメモリ13に記録された既知物体の既知パターンの中から信号機の画像と認識する。   As shown in FIG. 3, the known pattern detection circuit 12 a in FIG. 2 recognizes the optical image G formed on the imaging surface C as a traffic light image from the known patterns of known objects recorded in the memory 13.

サイズ計測回路12bは、図3の撮像面C上の光学像Gにおける円形状の信号ランプG1の画像が画素Pxの左端と画素(Px+N)の右端との間に位置するので、信号ランプG1の直径に対応する画素数を、(Px+N)−(Px)=N、と算出し計測する。そして、距離値算出回路12cが図4の変換テーブルを参照して、上記計測の画素数Nから距離値Yを算出する。   Since the image of the circular signal lamp G1 in the optical image G on the imaging surface C in FIG. 3 is located between the left end of the pixel Px and the right end of the pixel (Px + N), the size measuring circuit 12b The number of pixels corresponding to the diameter is calculated and calculated as (Px + N) − (Px) = N. Then, the distance value calculation circuit 12c refers to the conversion table in FIG. 4 and calculates the distance value Y from the number N of pixels measured.

次に、図1〜図4の距離検出装置10における基本的な処理ステップS01〜S09について図5のフローチャートを参照して説明する。   Next, basic processing steps S01 to S09 in the distance detection device 10 of FIGS. 1 to 4 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、センサA,Bを有する左右のカメラで基準画像、参照画像を撮影し(S01)、センサAの基準画像の中から予め記録した既知パターンの検出動作を行う(S02)。そして、既知パターンとして例えば図3のような信号機のパターンを検出すると(S03)、既知パターンのサイズとして例えば図3のように信号ランプG1の直径に対応する画素数Nを算出し(S04)、その画素数Nから図3のような変換テーブルを用いて信号機までの距離値(第1距離値)を算出する(S05)。   First, a standard image and a reference image are taken with the left and right cameras having sensors A and B (S01), and a known pattern detection operation recorded in advance from the standard image of sensor A is performed (S02). When a traffic light pattern such as that shown in FIG. 3 is detected as the known pattern (S03), the number N of pixels corresponding to the diameter of the signal lamp G1 is calculated as the known pattern size as shown in FIG. 3 (S04). A distance value (first distance value) to the traffic light is calculated from the number N of pixels using a conversion table as shown in FIG. 3 (S05).

一方、センサA,Bによるステレオ画像(基準画像・参照画像)から画像処理回路16での通常の処理により上記信号機までの実測定距離値を第2距離値として算出しておく(S06)。そして、この第2距離値と、ステップS04,S05で既知パターンから算出した第1距離値とを比較し(S07)、両距離値が不一致であると(S08)、画像処理回路16に対し補正が必要である旨を通知する(S09)。これにより、キャリブレーション回路17でで距離測定のキャリブレーションを行うことができる。   On the other hand, an actual measurement distance value from the stereo image (standard image / reference image) by the sensors A and B to the traffic signal is calculated as a second distance value by normal processing in the image processing circuit 16 (S06). Then, the second distance value is compared with the first distance value calculated from the known patterns in steps S04 and S05 (S07). If the distance values do not match (S08), the image processing circuit 16 is corrected. Is notified that it is necessary (S09). Thereby, the calibration of the distance measurement can be performed by the calibration circuit 17.

以上のように、左カメラ11aのセンサAに撮像された画像中から既知物体を検出し、検出した既知物体の大きさを元にカメラ11aから既知物体までの第1距離値を求め、この第1距離値と、実際にステレオ法によって得た第2距離値とを比較し、その結果、両距離値が同じであれば、距離検出装置10にずれは発生していないと判定し、両距離値が異なれば、距離検出装置10にずれが発生していると判定し、この判定結果に応じて距離検出装置10のキャリブレーションを行うことができる。   As described above, the known object is detected from the image captured by the sensor A of the left camera 11a, and the first distance value from the camera 11a to the known object is obtained based on the detected size of the known object. The one distance value and the second distance value actually obtained by the stereo method are compared. As a result, if both distance values are the same, it is determined that there is no deviation in the distance detecting device 10, and both distances are determined. If the values are different, it is determined that the distance detection device 10 has a deviation, and the distance detection device 10 can be calibrated according to the determination result.

したがって、本実施の形態によれば、信号機等の既知物体の撮像面上での大きさ(サイズ)から既知物体までの距離を算出することにより、走行距離センサ等の別の距離測定手段を別途用意しなくても距離値算出が可能になり、通常の距離計測の結果と比較することで、カメラの光学系のずれの検出を簡易に行うことができる。   Therefore, according to the present embodiment, by calculating the distance from the size (size) of the known object such as a traffic light on the imaging surface to the known object, another distance measuring unit such as a travel distance sensor is separately provided. Even if it is not prepared, the distance value can be calculated, and the deviation of the optical system of the camera can be easily detected by comparing with the result of normal distance measurement.

また、車が停止中もずれ検出が可能になる。なお、ステップS01で得た基準画像・参照画像に基づいて比較を行うので、車が走行中でもずれ検出が可能である。また、距離を検出する対象を既知物体(一般構造物)とすることで車種に限定されない汎用的な距離検出システムが構築できる。   In addition, deviation detection is possible even when the vehicle is stopped. Since the comparison is performed based on the standard image / reference image obtained in step S01, it is possible to detect deviation even when the vehicle is running. Moreover, the general-purpose distance detection system which is not limited to a vehicle model can be constructed | assembled by making the object which detects distance into a known object (general structure).

次に、図5の既知物体の検出を複数回行い、実測値との差分を平均化し、誤差を少なくした後にずれを判定するようにした処理ステップS01〜S07,S11〜S15について図6のフローチャート及び図7を参照して説明する。図7は図6のステップS11〜S13における差分の平均化を説明するための図である。   Next, the processing steps S01 to S07 and S11 to S15 in which the detection of the known object in FIG. 5 is performed a plurality of times, the difference from the actual measurement value is averaged, and the deviation is determined after reducing the error are shown in the flowchart of FIG. A description will be given with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining averaging of differences in steps S11 to S13 of FIG.

図5と同様のステップS01〜S07を実行し、ステップS07の比較の際に、通常処理の実測定距離値(第2距離値)と既知パターンから算出の第1距離値との差分を求め、メモリ13または15に記録し保持する(S11)。   Steps S01 to S07 similar to those in FIG. 5 are executed, and the difference between the actual measurement distance value (second distance value) in the normal process and the first distance value calculated from the known pattern is obtained in the comparison in step S07. It is recorded and held in the memory 13 or 15 (S11).

上記差分を求めるステップS11を予め設定した規定回数行い(S12)、例えば図7のように4回の検出回数による差分の平均値を求める(S13)。そして、その差分の平均値がゼロであるか否かを判定し(S14)、ゼロでないときは、画像処理回路16に対し補正が必要である旨を通知する(S15)。これにより、距離検出装置10のキャリブレーションを行うことができる。   Step S11 for obtaining the difference is performed a predetermined number of times set in advance (S12), and for example, as shown in FIG. 7, an average value of the differences based on the number of detection times is obtained (S13). Then, it is determined whether or not the average value of the differences is zero (S14). If it is not zero, the image processing circuit 16 is notified that correction is necessary (S15). Thereby, calibration of the distance detection apparatus 10 can be performed.

図6,図7のように実測値との差分の平均値に基づいてずれ検出を行うことで、ずれ検出をより正確に実行できる。   As shown in FIGS. 6 and 7, the deviation detection can be performed more accurately by detecting the deviation based on the average value of the difference from the actual measurement value.

なお、図5のステップS07,S08では、図6のステップS14と同様に、第1距離値と第2距離値との差分をとって、判定基準をゼロと設定して判断してもよい。また、図5,図6で差分で判定する場合、判定基準をゼロではなく、所定値z(>0)に設定してもよく、差分、または差分の平均値が−z以下または+z以上であるときに補正が必要と判断するようにしてもよい。   Note that in steps S07 and S08 in FIG. 5, similarly to step S14 in FIG. 6, the difference between the first distance value and the second distance value may be taken and the determination criterion may be set to zero. 5 and 6, the determination criterion may be set to a predetermined value z (> 0) instead of zero, and the difference or the average value of the differences is −z or less or + z or more. In some cases, it may be determined that correction is necessary.

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図1の距離検出装置10は、自動車等の自走車両に搭載して使用できるが、これらに限定されず、例えば、自走するロボット等に搭載してもよいことはもちろんである。また、既知パターンは、信号機に限定されず、例えば、各種標識、ナンバープレート、ガードレール等であってもよい。   As described above, the best mode for carrying out the present invention has been described. However, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the distance detection device 10 of FIG. 1 can be used by being mounted on a self-propelled vehicle such as an automobile, but is not limited thereto, and of course may be mounted on a self-propelled robot or the like. Moreover, a known pattern is not limited to a traffic light, For example, various signs, a license plate, a guardrail, etc. may be sufficient.

また、距離検出装置10のキャリブレーションは、キャリブレーション回路17で距離データ等を電気的に補正処理することに限定されず、例えば、カメラ11a、11bが光軸a,bの傾きをそれぞれ調整可能な駆動部を備え、ずれが検出されたとき、キャリブレーション回路17で駆動部を制御してキャリブレーションを行うようにしてもよい。   Further, the calibration of the distance detection device 10 is not limited to the electrical correction processing of the distance data or the like by the calibration circuit 17. For example, the cameras 11 a and 11 b can adjust the inclinations of the optical axes a and b, respectively. In this case, the calibration circuit 17 may control the drive unit to perform calibration when a deviation is detected.

本実施の形態による距離検出装置を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematically the distance detection apparatus by this Embodiment. 図1の距離検出装置10における距離検出の原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the principle of the distance detection in the distance detection apparatus 10 of FIG. 図1のセンサの撮像面における既知物体の光学像と画素との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the optical image and pixel of a known object in the imaging surface of the sensor of FIG. 図3の既知物体の既知パターンの画素数と距離値との変換テーブルの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the conversion table of the pixel number and distance value of the known pattern of the known object of FIG. 図1〜図4の距離検出装置10における基本的な処理ステップS01〜S09を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining basic processing steps S01 to S09 in the distance detection device 10 of FIGS. 図5の既知物体の検出を複数回行い、実測値との差分を平均化し、誤差を少なくした後にずれを判定する処理ステップS01〜S07,S11〜S15を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining processing steps S01 to S07 and S11 to S15 in which the detection of the known object in FIG. 5 is performed a plurality of times, the difference from the actual measurement value is averaged, and the deviation is determined after reducing the error. 図6のステップS11〜S13における差分の平均化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the averaging of the difference in step S11-S13 of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 距離検出装置
11 ステレオカメラ(画像入力装置)
11a 左カメラ(画像入力装置)
11b 右カメラ(画像入力装置)
12 ずれ検出回路
12a 既知パターン検出回路
12b サイズ計測回路
12c 距離値算出回路
12d 距離値比較回路
13,15 メモリ
16 画像処理回路
17 キャリブレーション回路
A,B センサ、撮像素子
C,D 撮像面
E,F レンズ
G 既知物体の光学像
G1 信号ランプ(既知パターン)
10 Distance detector 11 Stereo camera (image input device)
11a Left camera (image input device)
11b Right camera (image input device)
12 Displacement detection circuit 12a Known pattern detection circuit 12b Size measurement circuit 12c Distance value calculation circuit 12d Distance value comparison circuit 13, 15 Memory 16 Image processing circuit 17 Calibration circuit A, B Sensor, Image sensor C, D Image plane E, F Lens G Optical image of a known object G1 Signal lamp (known pattern)

Claims (7)

光学系と撮像素子とから構成される複数のカメラで得たステレオ画像に基づいて距離を検出する距離検出装置におけるずれを検出する方法であって、
前記光学系を介して前記撮像素子に撮像された既知物体像から前記既知物体までの第1距離値を求め、
前記第1距離値と、前記ステレオ画像から検出した前記既知物体までの第2距離値と、を比較することで前記距離検出装置におけるずれを検出することを特徴とする距離検出装置のずれ検出方法。
A method for detecting a shift in a distance detection device that detects a distance based on a stereo image obtained by a plurality of cameras including an optical system and an image sensor,
Determining a first distance value from a known object image captured by the imaging device via the optical system to the known object;
A displacement detection method for a distance detection device, wherein the displacement in the distance detection device is detected by comparing the first distance value with a second distance value to the known object detected from the stereo image. .
前記既知物体像のサイズと距離との関係を予め求めておき、前記撮像素子の撮像面から得た前記既知物体像のサイズに基づいて前記第1距離値を得る請求項1に記載の距離検出装置のずれ検出方法。   The distance detection according to claim 1, wherein a relationship between a size and a distance of the known object image is obtained in advance, and the first distance value is obtained based on the size of the known object image obtained from the imaging surface of the imaging element. Device deviation detection method. 前記比較を複数回実行し、各比較結果を平均化したデータに基づいて前記ずれを検出する請求項1または2に記載の距離検出装置のずれ検出方法。   The deviation detection method of the distance detection apparatus according to claim 1, wherein the comparison is executed a plurality of times, and the deviation is detected based on data obtained by averaging the comparison results. 距離検出のために物体像が入力する複数の画像入力装置と、
前記画像入力装置のデータから距離データを生成する手段と、
前記画像入力装置に入力した既知物体像から得た情報に基づいて距離値を得る手段と、
前記距離データと前記既知物体像の情報から得た距離値とを比較する手段と、
前記比較結果に基づいて前記画像入力装置におけるずれを検出する手段と、を備えることを特徴とする距離検出装置。
A plurality of image input devices for inputting object images for distance detection;
Means for generating distance data from data of the image input device;
Means for obtaining a distance value based on information obtained from a known object image input to the image input device;
Means for comparing the distance data with a distance value obtained from information of the known object image;
And a means for detecting a shift in the image input device based on the comparison result.
前記既知物体の情報と距離値との関係を保持する手段を備え、
前記画像入力装置で得た既知物体の情報から前記距離値を得る請求項4に記載の距離検出装置。
Means for maintaining a relationship between the information of the known object and the distance value;
The distance detection device according to claim 4, wherein the distance value is obtained from information on a known object obtained by the image input device.
前記比較手段による比較を複数回行い、各比較結果を平均化したデータに基づいて前記判定を行う請求項4または5に記載の距離検出装置。   The distance detection device according to claim 4 or 5, wherein the comparison by the comparison unit is performed a plurality of times, and the determination is performed based on data obtained by averaging the comparison results. 前記ずれ検出に基づいて前記距離検出装置のキャリブレーションを行う請求項4乃至6のいずれか1項に記載の距離検出装置。   The distance detection device according to claim 4, wherein the distance detection device is calibrated based on the deviation detection.
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