特許 7386098 測距センサの校正システム、及び測距センサの校正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-15

(45)【発行日】2023-11-24

(54)【発明の名称】測距センサの校正システム、及び測距センサの校正方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 3/00 20060101AFI20231116BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

G01C3/00 120

G01C3/06 110V

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020031771

(22)【出願日】2020-02-27

(65)【公開番号】P2021135174

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今川 制時

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／２０９０１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－３４１４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１７３９０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２９４１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１３９０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ ３／００

Ｇ０１Ｃ ３／０６

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも車両の進行方向に沿った第１方向、及び前記第１方向とは反対方向の第２方向に向けて設置され、距離を測定可能に構成された複数の測距センサと、
前記複数の測距センサを構成する校正処理部と
を備え、
前記校正処理部は、前記車両の走行路の近傍に配置される複数の校正用ターゲットの間の距離、前記複数の測距センサの間の距離、及び前記複数の測距センサの各々により計測される距離に基づいて、前記複数の測距センサの校正を行うよう構成された、測距センサの校正システム。

【請求項2】

前記複数の校正用ターゲットの間の距離をＬｔ、前記複数の測距センサの間の距離をＬｓ、前記複数の測距センサのうちの第１の測距センサの測距結果をＳ１、前記複数の測距センサのうちの第２の測距センサの測距結果をＳ２、誤差をΔとするとき、
前記校正処理部は、誤差ΔをΔ＝Ｓ２－（Ｌｔ－Ｌｓ－Ｓ１）により算出する、請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項3】

前記複数の測距センサの測距結果は、略同時刻に取得される、請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項4】

前記校正処理部は、前記複数の測距センサのうち、前記校正用ターゲットまでの距離が第１の距離である測距センサの測定結果に基づいて、前記校正用ターゲットまでの距離が前記第１の距離よりも長い第２の距離である測距センサの校正を実行する、請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項5】

前記複数の測距センサはステレオカメラである、請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項6】

前記校正処理部は、前記車両が前記複数の校正用ターゲットの間を走行中において、前記複数の測距センサのうち、前記第１方向を向いた第１の測距センサを、前記第２方向を向いた第２の測距センサの測距結果に基づいて校正し、次いで前記第２の測距センサを、前記第１の測距センサの測距結果に基づいて校正するよう構成された、請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項7】

前記複数の測距センサのうち、前記第２の測距センサは、前記車両が前記校正用ターゲットの付近に位置する場合に電源投入され、又は測距動作を開始するよう構成されている、請求項６に記載の測距センサの校正システム。

【請求項8】

前記複数の校正用ターゲットの間の距離をＬｔ、前記複数の測距センサの間の距離をＬｓ、前記複数の測距センサのうちの第１の測距センサの最短測定可能距離をＲ１ｍｉｎ、前記第１の測距センサの最長測定可能距離をＲ１ｍａｘ、前記複数の測距センサのうちの第２の測距センサの最短測定可能距離をＲ２ｍｉｎ、前記第２の測距センサの最長測定可能距離をＲ２ｍａｘとしたとき、
Ｌｔは、
Ｌｓ＋Ｒ１ｍｉｎ＋Ｒ２ｍｉｎ＜Ｌｔ＜Ｌｓ＋Ｒ１ｍａｘ＋Ｒ２ｍａｘ
を満たすよう設定される、請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項9】

前記複数の校正用ターゲットの間の距離をＬｔ、前記複数の測距センサの間の距離をＬｓ、前記複数の測距センサの測距可能範囲が互いに等しく、最短測定可能距離がＲｍｉｎ、最長測定可能範囲がＲｍａｘである場合、
Ｌｔは、
Ｌｔ≒Ｌｓ＋Ｒｍｉｎ＋Ｒｍａｘ
を満たすように設定される、請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項10】

前記複数の校正用ターゲットは、前記車両の走行路のうちの直線部分に設置される
ことを特徴とする請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項11】

前記複数の校正用ターゲットの少なくとも１つは、前記車両の走行路のうちの直線部分と曲線部分との境界付近であって、前記直線部分の略延長線上に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項12】

前記校正処理部は、電柱を含む既存の設備、又は前記既存の設備を加工して生成されたターゲットを前記複数の校正用ターゲットとして得られた前記複数の測距センサによる測定結果を用いて校正処理を実行する、請求項１に記載の測距センサの校正システム。

【請求項13】

少なくとも車両の進行方向に沿った第１方向、及び前記第１方向とは反対方向の第２方向に向けて、複数の測距センサを設置し、
前記複数の測距センサの各々により、前記車両の走行路の近傍に配置される複数の校正用ターゲットまでの距離を算出し、
前記複数の校正用ターゲットの間の距離、前記複数の測距センサの間の距離、及び前記複数の測距センサの各々により計測された距離に基づいて、前記複数の測距センサの校正を行う
ことを特徴とする、測距センサの校正方法。

【請求項14】

前記複数の校正用ターゲットの間の距離をＬｔ、前記複数の測距センサの間の距離をＬｓ、前記複数の測距センサのうちの第１の測距センサの測距結果をＳ１、前記複数の測距センサのうちの第２の測距センサの測距結果をＳ２、誤差をΔとするとき、
誤差ΔをΔ＝Ｓ２－（Ｌｔ－Ｌｓ－Ｓ１）により算出する、請求項１３に記載の測距センサの校正方法。

【請求項15】

前記複数の測距センサの測距結果は、略同時刻に取得される、請求項１３に記載の測距センサの校正方法。

【請求項16】

前記複数の測距センサのうち、前記校正用ターゲットまでの距離が第１の距離である測距センサの測定結果に基づいて、前記校正用ターゲットまでの距離が前記第１の距離よりも長い第２の距離である測距センサの校正を実行する、請求項１３に記載の測距センサの校正方法。

【請求項17】

前記車両が前記複数の校正用ターゲットの間を走行中において、前記複数の測距センサのうち、前記第１方向を向いた第１の測距センサを、前記第２方向を向いた第２の測距センサの測距結果に基づいて校正し、次いで前記第２の測距センサを、前記第１の測距センサの測距結果に基づいて校正する、請求項１３に記載の測距センサの校正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載されて車両と物体との間の測距を行う測距センサの校正システム及び校正方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ステレオカメラ等の測距センサを用いて、自動車や列車等の車両と他の物体との間の距離を算出する測距システムが、例えば特許文献１により知られている。この特許文献１には、ステレオカメラに加え、投光により距離を測定するアクティブレンジファインダ（ＡＲＦ）を搭載したシステムが開示されている。具体的には、ＡＲＦの出射光を用いてステレオカメラの補助光とすること、ＡＲＦの測距結果を用いてステレオカメラの測距結果を補正することが開示されている。

【0003】

測距システムにおいては、物体までの距離を正確に測定することが求められる。しかし、物体までの距離を測定する測距センサでは、経時変化や環境（温度、湿度、気圧など）の変化に伴い測定誤差が生じる。このため、測距センサにおいて定期的に測定誤差を検出し、測距センサを校正する必要がある。

【0004】

特許文献１のように、高精度な測距が可能な別個の測距手段（ＡＲＦ等）を別個に設け、高精度測距手段の測距結果に基づいて校正対象の測距センサ（ステレオカメラ等）の校正を実行することは可能である。しかし、校正のために別途の測距手段を設けることは、コストの増加に繋がる。また、高精度の測距手段と、校正対象の測距手段との間で、測距可能距離が一致しないことがあり得る。例えば、ＡＲＦの最大測距範囲は、一般にステレオカメラの最大測距範囲より短い。このため、校正対象であるステレオカメラを、全測距範囲に亘って校正することができないという問題がある。

【0005】

また、従来公知の多くのシステムでは、走行中に校正動作を行うことが困難である。停止中のみ校正が可能なシステムでは、校正動作の実行頻度が低下して適切なタイミングで校正が出来ず、その間に測距センサの誤差が許容限度を超えてしまうことが生じ得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００５－７７１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、特別な構成を追加することなく、低コストで、走行中でも校正動作が実行可能な測距センサの校正システム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】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明に係る測距センサの校正システムは、少なくとも車両の進行方向に沿った第１方向、及び前記第１方向とは反対方向の第２方向に向けて設置され、距離を測定可能に構成された複数の測距センサと、前記複数の測距センサを構成する校正処理部とを備える。前記校正処理部は、前記車両の走行路の近傍に配置される複数の校正用ターゲットの間の距離、前記複数の測距センサの間の距離、及び前記複数の測距センサの各々により計測される距離に基づいて、前記複数の測距センサの校正を行うよう構成される。

【0009】

また、本発明に係る測距センサの校正方法は、少なくとも車両の進行方向に沿った第１方向、及び前記第１方向とは反対方向の第２方向に向けて、複数の測距センサを設置し、前記複数の測距センサの各々により、前記車両の走行路の近傍に配置される複数の校正用ターゲットまでの距離を算出し、前記複数の校正用ターゲットの間の距離、前記複数の測距センサの間の距離、及び前記複数の測距センサの各々により計測された距離に基づいて、前記複数の測距センサの校正を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、特別な構成装置を使用することなく、低コストで、走行中でも校正動作が実行可能な測距センサの校正システム及び校正方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施の形態の測距センサの校正システム１１の構成を示すブロック図である。

【図2】ステレオカメラ１１０、１２０の構成の一例を示す概略図である。

【図3】ステレオカメラ１１０、１２０の概略構成の一例を示す。

【図4】第１の実施の形態の校正システム１１の動作を、同システムの一部を構成する校正用ターゲット３１０及び３２０とともに説明する。

【図5】ステレオカメラにより計測される物体までの距離と、その計測値の誤差（誤差比）との関係を説明するグラフである。

【図6】第１の実施の形態による校正システムの構成動作の実行手順を説明する概略図である。

【図7】第１の実施の形態による校正システムの構成動作の実行手順を説明する概略図である。

【図8】第１の実施の形態による校正システムの構成動作の実行手順を説明する概略図である。

【図9】第１の実施の形態による校正システムの構成動作の実行手順を説明する概略図である。

【図10】第１の実施の形態による校正システムの構成動作の実行手順を説明するフローチャートである。

【図11】第２の実施の形態による校正システムの構成動作の実行手順を説明するフローチャートである。

【図12】第３の実施の形態による校正システムの校正用ターゲット３１０、３２０の配置の例を示している。

【図13】校正用ターゲットの具体例の１つを示す。

【図14】校正用ターゲットの具体例の１つを示す。

【図15】校正用ターゲットの具体例の１つを示す。

【図16】校正用ターゲットの具体例の１つを示す。

【図17】校正用ターゲットの具体例の１つを示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

【0013】

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

【0014】

[第１の実施の形態]
図１～図３を参照して、第１の実施の形態に係る測距センサの校正システムを説明する。図１は、第１の実施の形態の測距センサの校正システム１１の構成を示すブロック図である。この校正システム１１は、後述するように、車両、例えば鉄道の車両に搭載される。車両には、後述するように測距センサの一例としてのステレオカメラが複数台、例えば２台（１１０、１２０）搭載されている。本校正システム１１は、このステレオカメラ１１０、１２０の校正を実行するため、車両に搭載される。また、ステレオカメラ１１０、１２０のうちの一方は、車両の進行方向を向くように配置され、他方は車両の進行方向とは異なる方向（例えば反対方向）を向くように配置される。すなわち、複数台のステレオカメラは、全て進行方向を向くように配置されているのではなく、少なくとも１台は進行方向とは異なる方向（例えば反対方向）を向くように配置される。

【0015】

本校正システム１１は、ハードウエア構成として、例えば、ＣＰＵ１２、ＦＰＧＡ（Field Programmable Grid Array）１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５、通信制御部１６、及び表示制御部１７を備える。このＣＰＵ１２、及びＦＰＧＡ１３は、ステレオカメラ１１０及び１２０と接続されており、ステレオカメラ１１０及び１２０の出力信号を受信し、各種演算処理を可能に構成されている。

【0016】

ＲＯＭ１４には、本校正システム１１の動作を規定する校正プログラムが格納されている。この校正用プログラムが実行されることにより、距離算出部１８と校正処理部１９とが実現する。また、ＲＡＭ１５は、各種演算の結果や、その他動作に必要なデータを格納する。

【0017】

通信制御部１６は、例えば外部のコンピュータと各種データやコマンドの送受信を制御可能に構成されている。また、表示制御部１７は、図示しないディスプレイ等において、計測結果を含む各種情報の表示を制御可能に構成されている。

【0018】

図２にステレオカメラ１１０、１２０の概略構成の一例を示す。ステレオカメラ１１０及び１２０は、例えばレンズ１０１、１０２、撮像素子１０３、１０４（例えばＣＣＤカメラ）、及び筐体１０５を備えて構成される。ステレオカメラ１１０、１２０は、三角法の原理より対象物体までの距離を測定する。

【0019】

具体的にステレオカメラ１１０、１２０は、対象物体が撮像素子１０３、１０４の一方に投影される画素の位置と、撮像素子１０３、１０４の他方に投影される画素の位置との差を視差として求め、左右の撮像素子の基線長、焦点距離、画素ピッチに基づき、対象物体までの距離を算出する。例えば、無限遠にある物体は、左右の撮像素子１０３、１０４に投影される画像の位置は等しく、視差は０である。したがって、環境（温度、湿度、圧力等）の変化、レンズ形状の経年変化、レンズ１０１、１０２と撮像素子１０３、１０４との間の相対的な位置関係の変化、レンズ１０１、１０２の光軸のズレ、基線長のズレなどを含む構造の変化が生じた場合には、その変化は測距結果に影響を与え、測定誤差の原因となる。

【0020】

図３は、ステレオカメラ１１０、及び１２０の配置位置を含む、車両２００の全体像を示している。ステレオカメラ１１０、及び１２０は、車両２００の最前部と、最後部とにそれぞれ配置され、互いに車両２００の進行方向に関し反対方向を撮像可能に配置されている。ステレオカメラ１１０と１２０は、例えば車両２００を構成する列車が直線に沿って配置されている場合において、距離Ｌｓをあけて配置される。

【0021】

車両２００は、例えば図３の右から左に向けて走行する場合と、逆に図３の左から右に向かって走行する場合とがある。右から左に走行する場合、進行方向に向いているステレオカメラ１２０が対象物との距離を計測する。逆に、左から右に走行する場合、進行方向に向いているステレオカメラ１１０が対象物との距離を計測する。

【0022】

車両２００が左右のいずれの方向に進行する場合でも、ステレオカメラ１１０又は１２０の測距結果に応じ、表示部（ディスプレイ）や警報部（図示せず）を介した報知・警告や、列車の走行制御（減速制御、又は停止制御）が行われる。なお、進行方向とは反対側を向いたステレオカメラは、車両２００が既に通過した後の画像を撮像するので、動作していたとしても、車両２００の事故を防止するための情報を提供しない。従って、車両２００の進行方向と反対側を向いたステレオカメラ（例えば、図３の右から左に走行する場合におけるステレオカメラ１１０）は、通常状態では電源をＯＦＦとされているか、又はスタンバイモードとしておくことができる。ただし、進行方向と反対側を向いたステレオカメラは、後述する校正動作を行う場合において電源投入され又は動作を開始し、校正の動作のために必要な距離情報を提供することができる。

【0023】

図４を参照して、第１の実施の形態の校正システム１１の動作を、同システムの一部を構成する校正用ターゲット３１０及び３２０とともに説明する。この校正システム１１は、車両２００の走行路（線路）に沿って、校正用ターゲット３１０及び３２０を用いて校正動作を実行可能とされている。

【0024】

校正用ターゲット３１０及び３２０は、車両２００の走行路（線路）に沿った位置において、既知の距離Ｌｔをあけて配置されている。走行路が線路の場合、校正用ターゲット３１０及び３２０は、線路から近接した位置、例えば線路から数ｍ離れた位置に配置され得る。距離Ｌｔは予め計測され、その距離データは、例えばＲＯＭ１４などに記憶されていてもよい。なお、校正用ターゲット３１０及び３２０は、線路のいずれの位置に配置されていてもよいが、ステレオカメラ１１０及び１２０の測定を高精度に行う観点、及び、校正動作を高精度に行う観点から、車両２００の長さよりも十分に長い直線路に配置されているのが好適である。

【0025】

図４を参照して、第１の実施の形態の校正システムにおける校正動作の原理を説明する。校正用ターゲット３１０と３２０の間の距離Ｌｔが既知であり、更にステレオカメラ１１０と１２０の間の距離Ｌｓが既知であるとする。この状況において、ステレオカメラ１１０により、ステレオカメラ１１０から校正用ターゲット３１０までの距離Ｓ１が測定され、更にステレオカメラ１２０により、ステレオカメラ１２０から校正用ターゲット３２０までの距離Ｓ２が測定されたとする。

【0026】

このとき、距離Ｓ１及びＳ２に測定誤差が無ければ、Ｌｔ＝Ｌｓ＋Ｓ１＋Ｓ２…（式１）が成立する。しかし、実際には、距離Ｓ１及びＳ２は測定誤差を含んでおり、合計の測定誤差がΔであるとすると、測定誤差Δは、Δ＝Ｓ２－（Ｌｔ－Ｌｓ－Ｓ１）…（式２）となる。

【0027】

第１の実施の形態の校正システムは、この（式２）に従って計測された測定誤差Δに基づき、ステレオカメラ１１０及び１２０のうち、より遠い距離を検出したステレオカメラの校正を実行するよう構成されている。以下、この点を図５～図９を参照して説明する。

【0028】

図５は、ステレオカメラにより計測される物体までの距離と、その計測値の誤差（誤差比）との関係を説明するグラフである。物体までの距離（計測値）が大きくなるほど、誤差は大きくなる。また、ステレオカメラでは、温度や湿度、径時変化によりレンズ１０１、１０２と撮像素子１０３、１０４の位置がずれる場合があるが（画素ずれ）、この画素ずれによって視差に一定のオフセット誤差が生じ、視差から算出する計測距離の誤差（誤差比）は、画素ずれが大きくなるほど大きくなる。

【0029】

図５に示すように、物体までの距離が小さい場合には、誤差は小さい。例えば、ステレオカメラ１１０、１２０が、それぞれ距離Ｓ１、Ｓ２を計測する場合において、Ｓ１＜Ｓ２であれば、ステレオカメラ１１０の測定結果（距離Ｓ１）は、ステレオカメラ１２０（距離Ｓ２）に比べ、誤差が少ないと考えられる。このため、第１の実施の形態では、上記の（式２）により特定された測定誤差Δを、より長い距離を計測したステレオカメラ１２０の校正に用いる。

【0030】

以下、第１の実施の形態による校正システムの校正動作の実行手順を、図６～図９の概略図、及び図１０のフローチャートを参照して説明する。図６～図９において、車両２００は、紙面の右側から左側に向かって走行しているものとする。

【0031】

校正動作が開始されると、進行方向（前方）を向いているステレオカメラ１２０が測距動作を開始する（ステップＳ１１）。ステレオカメラ１２０は、所定の周期で前方（紙面左方向）を監視する。左側に向かって車両２００が走行を継続すると、車両２００は校正用ターゲット３１０に接近する（図６では、校正用ターゲット３２０は更に校正用ターゲット３１０の左方向にあり、図示されていない）。校正用ターゲット３１０とステレオカメラ１２０との間の距離Ｓ２が所定距離以下（例えば５０ｍ以下）となると（ステップＳ１２のYes）、電源ＯＦＦ状態にされていた進行方向とは反対側のステレオカメラ１１０にも電源が投入（ＯＮ）され、校正動作のための測定動作が開始される（ステップＳ１３）。なお、ステレオカメラ１１０は、校正動作の開始前には電源ＯＦＦ状態とされる代わりに、省電力モード等に設定されていてもよい。また、ステレオカメラ１１０も、ステレオカメラ１２０と同様に、常時電源ＯＮとされ、連続して撮像が可能な状態とされていてもよい。

【0032】

図７に示すように、車両２００が校正用ターゲット３１０と３２０との間まで移動すると（ステップＳ１４）、ＣＰＵ１２は、ステレオカメラ１１０及び１２０に対し同期信号を送信する。ステレオカメラ１１０及び１２０は、この同期信号に従い、略同時（略同時刻）に校正用ターゲット３１０及び３２０の画像を取得し、距離Ｓ１及びＳ２を略同時に計測する（ステップＳ１５）。どのタイミングでステレオカメラ１１０及び１２０が画像を取得するかは任意であるが、ステレオカメラ１１０及び１２０において略同時に画像を取得するのが好適である。一例として、ステレオカメラ１１０が計測する距離Ｓ１が５０ｍとなった場合に、画像取得のための同期信号をＣＰＵ１２から出力させることができる。なお、ステレオカメラ１１０の測定結果、及びステレオカメラ１２０の測定結果の間の時間的関連性に関するデータが得られるのであれば、ステレオカメラ１１０と１２０の測定タイミングは必ずしも同時でなくてもよく、僅かに異なっていても良い。

【0033】

ステレオカメラ１１０及び１２０で得られた画像に基づき、距離算出部１８で距離Ｓ１及びＳ２を算出する。そして、この距離Ｓ１及びＳ２を上記の（式２）に代入して誤差Δを演算する。この演算された誤差Δにより、ステレオカメラ１２０の校正動作が実行される。すなわち、ステレオカメラ１１０及び１２０のうち、より長い距離を計測したステレオカメラ１２０を、演算された誤差Δに基づいて校正する（ステップＳ１６）。

【0034】

図７の状態から更に車両が左方向に進み、図８のようにステレオカメラ１２０から校正用ターゲット３２０までの距離Ｓ２が所定値以下、例えば５０ｍ以下になると（ステップＳ１７のYes）、ＣＰＵ１２は、再びステレオカメラ１１０及び１２０に対し同期信号を送信する。ステレオカメラ１１０及び１２０は、この同期信号に従い、同時に校正用ターゲット３１０及び３２０の画像を取得し、距離Ｓ１及びＳ２を略同時に計測する（ステップＳ１８）。得られたＳ１及びＳ２を（式２）に代入して、誤差Δを再度演算する。このとき、Ｓ１＞Ｓ２であるため、この誤差Δは、長い距離Ｓ１を計測したステレオカメラ１１０の校正に用いられる（ステップＳ１９）。

【0035】

車両２００が校正用ターゲット３２０を通過すると（ステップＳ２０）、図９に示すように、進行方向の後方のステレオカメラ１１０は、校正用ターゲット３２０の測定を継続する。そして、ステレオカメラ１１０と校正用ターゲット３２０の間の距離Ｓ１が所定値（例えば５０ｍ）以上となったとき（ステップＳ２１のYes）、校正用動作が終了したと判断し、ステレオカメラ１１０の電源をＯＦＦし、測定動作を停止する。以上により、ステレオカメラ１１０及び１２０の校正動作が終了する。

【0036】

なお、校正用ターゲット３１０及び３２０の間の距離Ｌｔは、ステレオカメラ１１０及び１２０の最短測定可能距離Ｒ１ｍｉｎ、Ｒ２ｍｉｎ、及び最長測定可能距離Ｒ１ｍａｘ、Ｒ２ｍａｘに従って決定される必要がある。前後のステレオカメラ１１０、１２０が、いずれも対応する校正用ターゲット３１０、３２０までの距離を測定する必要があるためである。具体的には、次の（式３）を満たすよう、距離Ｌｔを設定する必要がある。
Ｌｓ＋Ｒ１ｍｉｎ＋Ｒ２ｍｉｎ＜Ｌｔ＜Ｌｓ＋Ｒ１ｍａｘ＋Ｒ２ｍａｘ…（式３）

【0037】

なお、２つのステレオカメラ１１０、１２０の最短測定可能距離、最長測定可能距離が互いに等しい場合（Ｒ１ｍｉｎ＝Ｒ２ｍｉｎ＝Ｒｍｉｎ、Ｒ１ｍａｘ＝Ｒ２ｍａｘ＝Ｒｍａｘ）、距離Ｌｔは、距離Ｌｓに、ＲｍａｘとＲｍｉｎとを加算した値に略等しいのが好ましい。すなわち、次の（式４）が成り立つように距離Ｌｔを設定するのが好ましい。
Ｌｔ≒Ｌｓ＋Ｒｍａｘ＋Ｒｍｉｎ…（式４）。

【0038】

校正用ターゲット３１０及び３２０は、本実施の形態の校正動作の実施のために特別に設定されるターゲットであってもよいが、既存の複数の構造物（例えば電柱、標識など）を、それらの間の距離を予め計測することで校正用ターゲット３１０及び３２０とすることもできる。又は、既存の構造物を加工（例えば、既存の構造物に本校正動作のためのターゲットを取り付けるか、又は描画）しても良い。既存の構造物等を校正用ターゲットとする場合には、例えば試験走行を実行して校正用ターゲットとして好適な物体を、ステレオカメラ１１０又は１２０を用いて探索することができる。校正用ターゲットとしては、ステレオカメラ１１０又は１２０の撮像素子の中央付近に結像し、当該物体の視差を安定して得られる物体が好ましい。具体的には、当該物体の範囲内でより多くの視差が得られること、得られた視差の分散値が小さい物体が、校正用ターゲットとして好適である。

【0039】

以上説明したように、第１の実施の形態では、距離が既知の校正用ターゲット３１０及び３２０を、車両２００の前後に配置されたステレオカメラ１１０及び１２０で撮像することで、ステレオカメラ１１０及び／又は１２０の校正が実行される。このとき、校正用ターゲットまでの距離が近いステレオカメラの計測値（測距値）が、校正用ターゲットまでの距離がより遠いステレオカメラの計測値よりも誤差が少ないことに鑑み、図７及び図８で示した手順を実行し、校正動作を行う。この第１の実施の形態によれば、ステレオカメラ１１０及び１２０のみで校正を実行することが可能になり、それ以外の測距手段を必要としない。すなわち、本実施の形態によれば、特別な装置を使用することなく、低コストで、走行中でも校正動作が実行可能な測距センサの校正システム及び校正方法を提供することができる。なお、本実施形態の校正動作は、車両２００の通常の走行中（高速走行中）に行うこともできるが、低速走行中、又は停止中に行うことも可能である。また、車両の走行路に限らず、車両の車庫に同等の校正用ターゲットを設置し、車庫への駐車中に校正動作を実行することもできる。

【0040】

［第２の実施の形態］
次に、図１１を参照して、第２の実施の形態に係る測距センサの校正システムを説明する。第２の実施の形態の基本的な構造は第１の実施の形態と同一である。ただし、校正動作が第１の実施の形態と異なっている。図１１は、第２の実施の形態の校正システムにおける校正動作の順序を説明するフローチャートである。

【0041】

第１の実施の形態では、まず進行方向を向いたステレオカメラ１２０の校正を実行し、次いで進行方向とは反対方向を向いたステレオカメラ１１０の校正を実行したが、この第２の実施の形態では、図１０のステップＳ１７～Ｓ１９は省略している。すなわち、進行方向を向いたステレオカメラ１２０の校正のみを実行し、進行方向とは反対方向を向いたステレオカメラ１１０の校正は省略している。ステレオカメラ１１０の校正は、車両２００の進行方向が右方向に変った場合において実行することができる。

【0042】

［第３の実施の形態］
次に、図１２を参照して、第３の実施の形態に係る測距センサの校正システムを説明する。第３の実施の形態の基本的な構造は第１の実施の形態と同一であり、また動作も図６～図９で説明したのと同様である。ただし、この第３の実施の形態では、校正用ターゲット３１０及び３２０の配置位置が第１の実施の形態と異なっている。

【0043】

この第３の実施の形態では、図１２に示すように、校正用ターゲット３１０及び３２０は、線路の直線部分Ｌ１と曲線部分Ｌ２、Ｌ２’の境界付近であって、直線部分Ｌ１の略延長線上に配置される。図１２では、校正用ターゲット３１０及び３２０がいずれも直線部分Ｌ１の略延長線上に配置されている。これに代えて、校正用ターゲット３１０及び３２０のいずれか一方を、直線部分Ｌ１の位置に配置することも可能である。すなわち、校正用ターゲット３１０及び３２０は、少なくともいずれか一方を直線部分の略延長線上に配置することもできる。

【0044】

校正用ターゲット３１０及び３２０は、ステレオカメラ１１０及び１２０の撮像素子の中心付近で撮像されるのが好ましい。これは、レンズ１０１及び１０２の周辺はより歪が大きく、画像ズレの要因が複数存在するためである。例えば画像周辺ではレンズの温度特性により拡大縮小が発生し、これによる像位置のずれが生じる。一方画像中心で発生している画像位置のずれは光軸の角度ずれと考えられる。校正用ターゲット３１０及び３２０を撮像素子中心付近で結像させるためには、図１２のような位置に校正用ターゲット３１０及び３２０を配置することが好適である。または、同条件の既存の構造物を校正用ターゲットとして選択することが好ましい。

【0045】

（校正用ターゲットの具体例）
図１３～図１７を参照して、校正用ターゲット３１０、３２０の具体例を説明する。

【0046】

図１３は、校正用ターゲット３１０、３２０の第１の具体例である。校正用ターゲット３１０、３２０は、ステレオカメラ１１０、１２０により安定的に測距可能とするため、
高く適切な空間周波数を有することが好ましい。図１３の第１の具体例の校正用ターゲット３１０、３２０は、この観点から、白地に黒丸で等間隔に配置された複数の円形マークを有している。

【0047】

図１４は、校正用ターゲット３１０、３２０の第２の具体例であり、黒い矩形マークを所謂市松模様となるように配置している。図１５は、校正用ターゲット３１０、３２０の第３の具体例であり、黒い矩形マーク、灰色の矩形マーク、及び白い矩形マークを、マトリクス状に配列したモザイク模様を有している。

【0048】

図１６は、校正用ターゲット３１０、３２０の第４の具体例であり、空間周波数が低い大きな模様と、空間周波数が高い小さな模様とを重畳した形で有している。図示の例では、２種類の異なる空間周波数の模様が含まれているが、これは一例であり、３種類以上の空間周波数の模様が含まれていても良い。図１７は、校正用ターゲット３１０、３２０の第５の具体例であり、空間周波数が低い大きな模様と、空間周波数が高い小さな模様とを異なる領域（上下）に分割した形で有している。

【0049】

（変形例）
以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施の形態では、車両２００の前方及び後方に配置した複数のステレオカメラ（測距センサ）の検出結果を用いて校正動作を実行するが、これらステレオカメラに加え、別の測距センサ、例えばＬＩＤＡＲのような高精度の測距センサを搭載するフュージョンセンサを別途設けてもよいことは言うまでもない。この場合、被校正センサと校正用センサとで各々の測距範囲が異なっても校正を行うことができ、同等の効果が得ることができる。

【0050】

また、上記実施の形態では、一のステレオカメラを校正するために、他方の（反対方向を向いた）ステレオカメラからの測距情報を使用しているが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＡＴＳ(Automatic Train Stop)を用いて車両２００の位置及び校正用ターゲットの位置を検出し、自己位置と校正用ターゲットとの距離を算出し、これを正解値とすることができる。また、車両２００の高速走行にてＧＰＳやＡＴＳの計測誤差が増大する場合は、停止時や低速走行中に計測を行い、正解値を得ることができる。正解値の検出精度がステレオカメラ１１０と同等であれば、校正結果も同等の精度が得られる。

【0051】

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0052】

１１…校正システム、 １２…ＣＰＵ、 １３…ＦＰＧＡ、 １４…ＲＯＭ、 １５…ＲＡＭ、 １６…通信制御部、 １７…表示制御部、 １０１、１０２…レンズ、 １０３、１０４… 撮像素子、 １１０、１２０…ステレオカメラ、 ２００…車両、 ３１０、３２０…校正用ターゲット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】