JP2007223342A - Rear monitoring camera of vehicle and driving support device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両に搭載される車載カメラ装置及びそれを用い運転の支援を行う運転支援装置に係り、特に、車両後方における運転支援を行う装置に関する。 The present invention relates to an in-vehicle camera device mounted on a vehicle such as an automobile and a driving support device that supports driving using the on-vehicle camera device, and more particularly to a device that supports driving behind the vehicle.
近年、方向転換や駐車場への駐車などの車両の後退時、車両後方の様子を車両後部に設けられた車載カメラにより撮影し、運転者に提供することで車両後方における運転者からの死角を低減して運転を支援する、いわゆるバックビューモニタと呼ばれる運転支援装置を備えた車両が普及してきている。最近では、単に後方の映像を表示するだけではなく、駐車区画線を映像にハイライト表示したり、ステアリング角に基づく車両の予測進路を表示したりして運転を支援する機能を有する運転支援装置も実現されてきている。 In recent years, when a vehicle is moving backward, such as turning around or parking in a parking lot, the situation behind the vehicle is photographed with an in-vehicle camera provided at the rear of the vehicle, and the blind spot from the driver behind the vehicle is provided by providing it to the driver. Vehicles equipped with a driving support device called a back view monitor that assists driving by reducing the number of vehicles are becoming popular. Recently, the driving support device has a function of supporting driving by not only displaying a rear image but also highlighting a parking lot line on the image or displaying a predicted course of a vehicle based on a steering angle. Has also been realized.
例えば、特開2002−321581号公報には、車両の進行方向の映像を表示すると共に、ステアリング角に基づいて車両の進路を予測し、駐車車両などの対象物との接触を回避する駐車支援装置が開示されている。このような運転支援装置において、実際に駐車する場所の判定は、予め運転者が行うものであり、目的エリアに障害物があるか否か、或いは駐車するための空間が十分であるかどうかの判定は、運転者に委ねられていた。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-321581 discloses a parking assistance device that displays an image of the traveling direction of a vehicle, predicts the course of the vehicle based on the steering angle, and avoids contact with an object such as a parked vehicle. Is disclosed. In such a driving support device, the determination of the actual parking location is performed by the driver in advance, whether there is an obstacle in the destination area or whether there is enough space for parking. Judgment was left to the driver.
このような従来の運転支援装置に対し、例えば特開2003−2138号公報には、カメラ2台で構成されるステレオカメラにより撮像した映像を利用して障害物を検知し、運転者への警報、あるいは、ブレーキアシスト操作を行う、運転支援装置が開示されている。 In contrast to such a conventional driving support device, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-2138 detects an obstacle using an image captured by a stereo camera including two cameras, and alerts the driver. Alternatively, a driving assistance device that performs a brake assist operation is disclosed.
特開2003−2138号公報には、ステレオカメラを構成する2台のカメラを、リアウインド両隅の天井付近のボディに設置することが開示されている。このような位置にカメラを設けると、車両の形状によっては、カメラ部の突起が車両デザインを著しく損なう場合があり、また、ボディのゆがみから、2台のカメラの光軸がずれて、3次元距離測定の精度が低下する恐れもある。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-2138 discloses that two cameras constituting a stereo camera are installed on the body near the ceiling at both corners of the rear window. When the camera is provided at such a position, depending on the shape of the vehicle, the projection of the camera unit may significantly impair the vehicle design, and the optical axes of the two cameras are displaced from each other due to the distortion of the body. The accuracy of distance measurement may be reduced.
ステレオカメラは、高価な装置でありながら使用機会は、車両の駐車や後退時に限られており、稼働率が低く、効果的に使用できていないという問題がある。さらに、高精度な制御を行うためには、高解像度の撮像素子が求められるが、画素の大きさは感度に比例し、同じ光学サイズで高解像度の撮像素子を用いると感度が低下し、夜間の3次元距離測定性能が低下する。同画素サイズで光学サイズの大きい撮像素子は非常に高価であり、車載用の部品としてのコスト的な問題も生じていた。 Although the stereo camera is an expensive device, the use opportunity is limited when the vehicle is parked or retreated, and there is a problem that the operation rate is low and the stereo camera cannot be used effectively. Furthermore, in order to perform high-precision control, a high-resolution image sensor is required. However, the size of the pixel is proportional to the sensitivity. The three-dimensional distance measurement performance is degraded. An image pickup device having the same pixel size and a large optical size is very expensive, and there is a problem of cost as a vehicle-mounted component.
上述した課題を解決するために、本発明による運転支援装置は、複数台のカメラを有して構成される車両の運転支援装置において、複数台のカメラは、共通する一つの部材に固定され、車両後部ナンバープレートが取り付けられる車両ボディの凹部の範囲であって、車両ボディに対して突起しない場所に備えられる。 In order to solve the above-described problem, the driving support device according to the present invention is a vehicle driving support device configured to include a plurality of cameras, and the plurality of cameras are fixed to a common member, It is a range of the recessed part of the vehicle body in which a vehicle rear number plate is attached, Comprising: It is provided in the place which does not protrude with respect to a vehicle body.
好ましくは、複数台のカメラが固定される部材と同一の部材にカメラの撮像範囲を照らす複数の光源が固定される。これら複数の光源は、カメラが有する撮像素子の感度波長と同じ波長の光を発し、それぞれ独立して光量の調節がなされる。 Preferably, the plurality of light sources that illuminate the imaging range of the camera are fixed to the same member as the member to which the plurality of cameras are fixed. The plurality of light sources emit light having the same wavelength as the sensitivity wavelength of the image sensor included in the camera, and the amount of light is adjusted independently.
車両デザインを損なうことがなく、3次元距離測定を行うために十分な精度を維持することのできる運転支援装置を実現できる。 A driving support device capable of maintaining sufficient accuracy to perform three-dimensional distance measurement without impairing the vehicle design can be realized.
図1は、本発明の一実施形態における運転支援装置の構成を示す概略ブロック図である。 FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a driving support apparatus according to an embodiment of the present invention.
運転支援装置は、後方監視用ステレオカメラ10,第一の光源11,第二の光源12,コントロールユニット13,アクセル制御装置14,ステアリング制御装置15,ブレーキ制御装置16,車速センサ17,Rレンジ検出手段18,ステアリング操舵角センサ
19,ナビゲーションシステム20,アクティブヘッドレスト装置21,エアバック装置22を含んで構成される。
The driving support device includes a rear
コントロールユニット13は、白線や車両などを検出する図示しない前方監視用カメラと接続されていても良い。
The
これら各装置,手段は、CANをなどの通信手段を介して相互に通信可能に接続されている。 Each of these devices and means is connected to each other via communication means such as CAN.
図2は、後方監視用ステレオカメラの構成を示すブロック図である。後方監視用ステレオカメラ10は、第一のカメラ110,第二のカメラ120、及び処理部130を含んで構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the rear monitoring stereo camera. The rear
第一のカメラ110及び第二のカメラ120は、同様の構成を有しており、それぞれレンズ等で構成される光学系111,光学系111を通して得られる映像を電気信号に変換する撮像素子112,撮像素子112により得られたアナログの電気信号をデジタル信号に変換するAD変換器113を有する。図示しないが、光学系111は、レンズや偏向フィルタ,可視光カットフィルタなどを有して構成される。
The
撮像素子112としては、例えば、38万画素以上の高解像度のものを用いるのが好ましい。高解像度の撮像素子を用いることにより、精度の高い画像処理を行うことができ、3次元距離測定精度を向上させ、また、装置の組み込み誤差や経時変化に伴う光軸ズレのために設ける補正シロを増やすことが可能となる。
For example, it is preferable to use a high-
AD変換器113は、10ビット以上の分解能を持つ撮像素子用のAD変換器であり、相関二重サンプリング(CDS),プログラマブル・ゲイン・コントロール(PGA),タイミングジェネレータ(TG)などの機能を有する。これらの機能が撮像素子112と1つの半導体チップ上に集積されたCMOSセンサを使えば、装置を小型化することが可能である。
The
処理部130は、画像処理LSI131,CPU132,CANドライバ133,メモリ134,第一の光源駆動回路135,第二の光源駆動回路146を有して構成される。
The
画像処理LSI131は、第一のカメラ110及び第二のカメラ120から出力されるデジタル映像出力を取り込み、映像の特徴量の抽出、2つのカメラの視差に基づく3次元距離測定などの処理を行うLSIである。
The
CPU132は、第一のカメラ110,第二のカメラ120のシャッタやゲインの制御を行うと共に、画像処理LSI131による画像処理の結果に基づき得られる車両後方の障害物や接近車両などの情報を、CANドライバ133,CANバスなどの通信手段を通じて上位のコントロールユニット13に転送する。また、第一の光源11及び第二の光源12に対する光量制限やオン,オフなどの制御を行う。
The
メモリ134は、画像データを一時的に記憶するバッファ,プログラムを格納するものである。画像処理LSI131,CPU132,メモリ134などは小型化のためマルチチップモジュールなどにより1チップ化されていても良い。
The
第一の光源駆動回路135,第二の光源駆動回路136は、それぞれ対応する光源のオン,オフと、光量を制御するためにDUTY制御や電流制御を行う。第一の光源駆動回路135と第二の光源駆動回路136の発光波長は、撮像素子112の感度特性を考慮したもので、撮像素子の感度が高い波長に合わせて、発光波長のピークを持たせる。これにより光量的に効率良く映像情報を取得することが可能となり、撮像素子112の高解像度化による感度低下を補うことができる。
The first light
図3は、本発明の一実施形態におけるステレオカメラ10の外観図である。
FIG. 3 is an external view of the
ステレオカメラ10は、ステー201と、左右のカメラ機構部202を有して構成される。
The
左右あるカメラ機構部202の一方の側には第一のカメラ110が、他方の側には第二のカメラが配置される。カメラ機構部202は、第一及び第二のカメラそれぞれの光学系111と撮像素子112の位置関係を保持するよう構成される。
The
ステー201は、左右のカメラ機構部202の光軸を、3次元距離測定するためのしかるべき方向に固定する。ステー201は、3次元距離測定の精度を保つため、振動や衝撃に対して強い,剛性の高い素材で構成される。
The
ステー201の左右両側には、カメラ機構部202の他、それぞれ第一の光源11及び第二の光源12が配置される。すなわち、第一及び第二の光源11,12は、左右一対ずつ設けられている。また、ステー201は、処理部130などを実現する回路を搭載したプリント基板を固定するための筐体としても用いられる。
In addition to the
図4は、ステレオカメラ10の取り付け位置を示す車両の部分外観図である。
FIG. 4 is a partial external view of the vehicle showing the mounting position of the
多くの乗用車は車両後部のトランクや、ハッチのドアオープナーが設けられる凹部にナンバープレートが設置されている。図4は、いわゆるセダンタイプの乗用車を後部から見た部分外観を示しており、凹部400にナンバープレート402が取り付けられ、また、トランクのオープナー601が設けられている。
Many passenger cars have a license plate installed in the trunk at the rear of the vehicle or in a recess where a hatch door opener is provided. FIG. 4 shows a partial appearance of a so-called sedan type passenger car as viewed from the rear. A
本実施例において、後方監視用ステレオカメラ10は、凹部400のナンバープレート402上部に、トランクやハッチの面より内側になるように組み込まれる。このように後方監視用ステレオカメラ10を設置することで、車両のボディラインを損なうことが無く、さらには雨や直射日光,泥はねの汚れなどから直接の影響を受けにくくすることができる。このとき、第一及び第二のカメラ装置110,120により撮影される領域の一部に自車両のバンパーの少なくとも一部が含まれるように調整される。
In the present embodiment, the rear
後方監視用ステレオカメラ10に設けられる第一の光源11は、主に遠距離を照射しており、スモールライトなどと連動して、夜間は常時点灯するよう制御される。また、リフレクタなどにより、発せられた光をナンバープレート402にも導くように構成され、遠方と同時にナンバープレートを照射する。夜間、必要に応じ、より遠くの映像を取得したい場合は、第一の光源駆動回路135を制御して光量を調整することが可能である。
The
第二の光源12は、第一の光源11に比べ、近距離ではあるが、より広角な範囲を照射する光源として構成される。第二の光源12は、シフトレバーが後退位置(Rレンジ)に入れられたことをRレンジ検出手段18が検出した場合に点灯される。第二の光源12は、近距離照らすのみではなく、バックランプを兼用するようにしてもかまわない。
The second
図5は、コントロールユニット13により実施される処理の流れを示すフローチャートである。コントロールユニット13は、イグニションキーがオンされると電源が供給され、その処理を開始する。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing performed by the
コントロールユニット13は、起動されると、まず、各種設定値のクリア等、初期化処理を行う(ステップS100)。
When activated, the
初期化処理の後、コントロールユニット13は、後方監視用ステレオカメラ10から画像を取り込み、エッジ抽出,カラー判定等により自車両のバンパーとして認識される対象物が所定の範囲内に映っているか否か調べ、後方監視用ステレオカメラ10に、カメラレンズの汚れ,光軸ずれなどの異常が生じていないか判定する。この判定において異常が検出された場合、コントロールユニット13は、画像取り込みの原点補正等の補正により補正が可能な範囲か否かを判断する(ステップS101,S103)。これらの判断の結果、映像が正常でないと判断された場合、コントロールユニット13は、ドライバにシステム動作不可の警報を発行する(ステップS102)。
After the initialization process, the
ステップS104で、コントロールユニット13は、Rレンジ検出手段18によりシフトレバー位置がRレンジに設定されていることが確認されたか否か判別する。シフトレバーが、Rレンジに設定されている場合は、ナビゲーションシステム20により自車両の現在位置付近の情報を取り込む(ステップS105)。ナビゲーションシステム20から取り込んだ情報から、自車両の現在位置付近に自宅或いは駐車場があるかの判別が行われる(ステップS106)。自車両の現在位置付近に自宅或いは駐車場がない場合、処理はステップS104に戻る。自車両の現在位置付近に自宅或いは駐車場が存在する場合、コントロールユニット13は、駐車運転支援モードに移行する(ステップS107)。駐車が終わると、駐車運転支援モードを終え、S104以降の処理を継続する。
In step S104, the
駐車支援モードでは、後方監視用ステレオカメラ10,車速センサ17,ステアリング操舵角センサ19,アクセル制御装置14,ステアリング制御装置15から得られる情報を使用しながら、駐車区画線のハイライト表示や、ステアリング角に基づく車両の予測進路の表示といった運転者に対する支援を行う。このような運転支援については、公知の技術を適用することができ、ここでは詳細な説明は省略する。
In the parking assistance mode, while using information obtained from the rear
ステップS104において、シフトレバーがRレンジに入れられていない場合、コントロールユニット13は、動作モードを後方監視モードに移行する(ステップS108)。後方監視モードでは、まず、後方監視用ステレオカメラ10からの情報に基づいて、後方からの接近車両があるかどうかを判断する(ステップS109)。後方からの接近車両が検出されない場合、処理はステップS104に戻る。
In step S104, when the shift lever is not in the R range, the
後方からの接近車両があり、衝突が予測される場合、コントロールユニット13は、エアバック装置22,アクティブヘッドレスト装置21の制御を行い、衝突に伴う衝撃から乗員を保護する(ステップS110,111)。
When there is an approaching vehicle from behind and a collision is predicted, the
ステップS109における接近車両の判断、ステップS110におけるエアバック装置22の制御、ステップS111におけるアクティブヘッドレスト装置21の制御は、後方監視用ステレオカメラ10,車速センサ17,ステアリング操舵角センサ19,アクセル制御装置14,ステアリング制御装置15からの情報に基づいて行われるが、これらの処理については、公知の技術を適用することができるので、ここでは詳細な説明は省略する。
The determination of the approaching vehicle in step S109, the control of the
図6,図7は使用される画素範囲を説明するためのイメージ図である。 6 and 7 are image diagrams for explaining a pixel range to be used.
撮像素子の有効画素範囲がX×Yであるとすると、図6において、映像の破線610より外側に位置するX0,Y0の領域は、組み込み誤差や経時変化による光軸ずれを補正するための補正シロとして用いられる。
Assuming that the effective pixel range of the image sensor is X × Y, the X0 and Y0 regions located outside the
駐車支援などの機能には、広い映像情報が必要で、例えば、車速が10Km/h以下の比較的ゆっくりとした車両動作であるときには、有効画素X×YからX0,Y0の領域を除く全ての領域X1×Y1(破線610で囲まれた領域)が使用される。広い画角の情報を処理するに伴い、データ転送,映像データの処理等に時間を要することになるが、車両速度の比較的遅い駐車支援等においては特に問題となることはない。 For functions such as parking assistance, a wide range of video information is required. For example, when the vehicle speed is a relatively slow vehicle operation of 10 km / h or less, all of the effective pixels X × Y to the X0 and Y0 areas are excluded. A region X1 × Y1 (a region surrounded by a broken line 610) is used. As information of a wide angle of view is processed, time is required for data transfer, video data processing, etc., but there is no particular problem in parking assistance with a relatively low vehicle speed.
一方、後方から迫ってくる車両の衝突などの予測は、より短時間での処理が要求されるが、比較的狭い範囲の映像情報があれば十分行うことができる。このため、使用する映像領域を、例えば、X2×Y2の領域(図7において破線620で囲まれた領域)に制限し、データ転送,映像データ処理等に要する時間を節約する。本実施例では、駐車支援モードでは、広い範囲の映像を利用し、後方監視モードにおいては、使用する映像領域を制限するように画素範囲の切り替えが行われる。
On the other hand, prediction of a vehicle collision approaching from behind requires processing in a shorter time, but can be sufficiently performed if there is video information in a relatively narrow range. For this reason, the video area to be used is limited to, for example, an area of X2 × Y2 (area surrounded by a
以上説明した実施例によれば、車両の後方監視装置を構成する2台のカメラが、共通する一つの部材に固定され、車両のトランクやハッチのドアのオープナーの両脇に位置するように配置され、且つ、リヤナンバープレートのある凹部の範囲に治まり、車両ボディに対して突起しない場所に備えられる。これにより、車両のデザインを損なうことを防ぐことができる。 According to the embodiment described above, the two cameras constituting the vehicle rear monitoring device are fixed to one common member and arranged on both sides of the trunk of the vehicle and the opener of the hatch door. In addition, it is provided in a place where it does not protrude from the vehicle body within the range of the recess having the rear number plate. Thereby, it can prevent impairing the design of a vehicle.
また、光源ごとに光量を調整することが可能で、発する光の波長が撮像素子の感度波長とほぼ同じ波長である複数の光源を使用しているため、夜間においても高解像度で映像を取得することができる高性能な後方運転支援装置を安価に実現できる。 In addition, it is possible to adjust the amount of light for each light source, and since multiple light sources whose wavelengths of emitted light are substantially the same as the sensitivity wavelength of the image sensor are used, video is acquired at high resolution even at night. It is possible to realize a high-performance backward driving support device that can perform at a low cost.
また、後方接近車両の監視機能と駐車支援機能を一つの装置で実現でき、バック走行時のみならず、通常の走行時にも後方監視カメラを利用するので、高価なカメラをより効果的に活用することができる。 In addition, the monitoring function and parking support function for vehicles approaching from the back can be realized with a single device, and since the rear monitoring camera is used not only during back travel but also during normal travel, more expensive cameras can be used more effectively. be able to.
10…後方監視用ステレオカメラ、11…第一の光源、12…第二の光源、13…コントロールユニット、14…アクセル制御装置、15…ステアリング制御装置、16…ブレーキ制御装置、17…車速センサ、18…Rレンジ検出手段、19…ステアリング操舵角センサ、20…ナビゲーションシステム、21…アクティブヘッドレスト装置、22…エアバック装置、110…第一のカメラ、111…光学系、112…撮像素子、113…
AD変換器、120…第二のカメラ、130…処理部、131…画像処理LSI、132…CPU、133…CANドライバ、134…メモリ、135…第一の光源駆動回路、
136…第二の光源駆動回路、201…ステー、202…カメラ機構部、401…リアドアのオープナー、402…ナンバープレート。
DESCRIPTION OF
AD converter, 120 ... second camera, 130 ... processing unit, 131 ... image processing LSI, 132 ... CPU, 133 ... CAN driver, 134 ... memory, 135 ... first light source driving circuit,
136: second light source driving circuit, 201: stay, 202 ... camera mechanism, 401 ... rear door opener, 402 ... license plate.
Claims (8)
前記複数のカメラは、共通する一つの部材に固定され、該部材を介して車両後部のナンバープレートが取り付けられる車両ボディの凹部の範囲であって、車両ボディに対して突出しない箇所に備えられることを特徴とした運転支援装置。 In a driving support device having a vehicle rear monitoring camera including a plurality of cameras and a control device that performs driving support using video information captured by the rear monitoring camera,
The plurality of cameras are fixed to a common member, and are provided in a region of a concave portion of the vehicle body to which a license plate at the rear of the vehicle is attached via the member, and does not protrude from the vehicle body. A driving assistance device characterized by
The driving support device according to claim 2, wherein the control device switches the number of pixels of an image captured by the plurality of cameras according to a set position of a shift lever.
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