CN102806867B - 图像处理装置及配光控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的图像处理装置，在明亮度变化的车辆的行驶环境中，提高驾驶员对行人等的视认性。图像处理ECU(32)包括：将获取的车辆前方的摄像图像分割为按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块的图像分割单元(70)；基于多个块的图像信息，对与该块对应的区域的各个区域估计氛围的明亮度的明亮度估计单元(72)；以及基于距车辆的距离不同的多个区域的所估计的氛围的明亮度，预测通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的氛围的明亮度的变化的明亮度预测单元(74)。

Description

图像处理装置及配光控制方法
技术领域
本发明涉及用于汽车等的图像处理装置。
背景技术
为了防止车辆和行人之间的交通事故，关键在于车辆的驾驶员能够如何可靠地掌握行人的存在。因此，考虑控制车辆用灯具的配光以成为容易识别行人的环境。例如，在专利文献1中，公开了在车辆因行驶的环境变化的视觉对象范围的辉度低于认知界限辉度的范围的情况下，控制在车辆上所设置的前照灯组件的配光，以使视觉对象辉度包含在认知界限辉度的范围内的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2010-52602号公报
发明内容
发明要解决的课题
可是，对行人的视认性因背景辉度和视觉对象(行人)辉度之间的辉度对比而极大地变化。此外，车辆行驶的环境的明亮度，特别是在夜间的情况下极大地变化，所以有可能驾驶员的视认性产生突变。
本发明鉴于这样的状况而完成，其目的在于，提供在明亮度变化的车辆的行驶环境中，提高驾驶员对行人等的视认性的技术。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的一个形态的图像处理装置包括：图像分割单元，将获取的车辆前方的摄像图像，分割为按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块；明亮度估计单元，基于多个块的图像信息，对与该块对应的区域的各个区域估计氛围的明亮度；以及明亮度预测单元，基于距车辆的距离不同的多个区域的估计出的氛围的明亮度，预测通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的氛围的明亮度的变化。
根据该形态，对于与按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块(block)对应的各个区域来估计氛围的明亮度。因此，可以预测通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的氛围的明亮度的变化。
也可以包括预先计算对前照灯组件的配光进行控制的控制信号，以使所预测的所述照射区域中的氛围的明亮度的变化缓和的控制信号计算单元。由此，可以抑制氛围的明亮度的突变造成的视认性的下降。
本发明的另一形态也是图像处理装置。该装置包括：图像分割单元，将获取的车辆前方的摄像图像，分割为根据从车辆至前方的各个区域为止的距离划分的多个块；明亮度估计单元，基于多个块的图像信息，对与该块对应的各个区域估计氛围的明亮度；以及可见度预测单元，基于距车辆的距离不同的多个区域的估计出的氛围的明亮度，预测通过前照灯组件可照射的照射区域中的可见度的变化。
根据该形态，对与按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块对应的各个区域，估计氛围的明亮度。因此，可以预测通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的可见度的变化。
也可以进一步包括预先计算对前照灯组件的配光进行控制的控制信号，以使所预测的所述照射区域中的可见度为规定的值以上的控制信号计算单元。由此，可以抑制氛围的明亮度的突变造成的视认性的下降。
本发明的又一其他形态是配光控制方法。该方法包括以下步骤：从获取的车辆前方的摄像图像计算消失点；基于消失点，从摄像图像提取按照从车辆至前方的区域的距离划分的块；基于块的图像信息，估计与该块对应的区域的氛围的明亮度；以及按照被预测为下次包含在通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的区域的、估计出的氛围的明亮度，控制前照灯组件的配光。
根据该形态，按照估计出的氛围的明亮度的变化来控制前照灯组件的配光，所以可以在明亮度变化的车辆的行驶环境中，提高驾驶员对行人等的视认性。
发明效果
根据本发明，在明亮度变化的车辆的行驶环境中，也可以提高驾驶员对行人等的视认性。
附图说明
图1是表示背景辉度和视认界限中的辉度对比Cth之间关系的图。
图2是表示被摄体的辉度(明亮度)和摄像机的影像输出的图像浓度之间关系的图。
图3的(a)是示意地表示穿着灰色的衣服的(上下的衣服类别的反射率不同)行人在暗的照明环境(1cd/m2)中的情况下的外貌的图，图3的(b)是示意地表示与图3的(a)同样的行人在亮的照明环境(5cd/m2)的情况下的外貌的图，图3的(c)和图3的(d)是示意地表示与图3的(a)同样的行人在不均匀的照明环境中的情况下的外貌的图。
图4是表示车速60km/h(TD≈17m)时的驾驶员前方视野的图。
图5是表示车辆前方的视野的分割例子的示意图。
图6是表示车速60km/h的情况下的可见度VL的目标值的设定和实际的交通观测环境中的可见度VL的变化的例子的图。
图7的(a)是表示一例摆动控制截止线(cut-offline)的近光(lowbeam)用配光模式(pattern)的模式图，图7的(b)表示一例上下控制截止线的近光用配光模式的模式图，图7的(c)表示一例上下左右地移动控制重叠的光点的低光束用配光模式的模式图，图7的(d)表示一例上下左右地移动控制重叠的多个光点的远光(highbeam)用配光模式的模式图。
图8是表示采用了本实施方式的车辆用前照灯装置的车辆的外观的概略图。
图9是表示本实施方式的车辆用前照灯装置的概略结构的方框图。
图10是表示本实施方式的包含物体属性判别处理的配光控制方法的流程图。
标号说明
10车辆、12前照灯装置、14控制系统、16前方监视摄像机、32图像处理ECU、34配光控制ECU、52浓度辉度变换部件、70图像分割单元、72明亮度估计单元、74明亮度预测单元、76可见度预测单元、78控制信号计算单元、110车辆用前照灯装置
具体实施方式
首先，说明本发明人完成本发明的原委。行人的视认性因背景和视觉对象(行人)间的辉度对比而极大地变化。例如，在行人的背景亮的情况下(背景辉度为2～10cd/m2左右)，无论行人的衣服的颜色和反射率(例如黑色)如何，行人都可以可靠地被视认。另一方面，在行人的背景暗的情况下(背景辉度为1cd/m2以下)，即使行人的衣服为白色，行人的视认性也差。
夜间的行人交通事故的原因中，从其调查结果来看，可以被认为是行人和驾驶员之间的认知上的错误。即，‘行人认为被驾驶员视认，但驾驶员未看见行人’这样的状况，被认为是造成夜间的交通事故的一个原因。因此，在存在很多行人，可见环境突变的移动空间中，被认为遭遇行人事故的危险性高。从风险工程学的观点来看，期望风险不向危险方向上突变。
因此，必须抑制遭遇这样的行人事故的危险性。为此，建立计测安全行驶所需的可视环境的风险变化的方法，同时必须谋求与该方法对应的适当的照明控制。以下，包含并说明风险的定义、光学摄像机的可视环境的计测方法、与这些方法对应的配光控制等在完成本发明时研究过的事项。
(风险的定义)
风险主要基于视觉对象在多少秒前是否在车辆到达的空间中存在(预测时间)、以及视觉对象是否可被看见(视认性)来决定。如果视觉对象在远方存在，则风险低，如果在事故避让困难的位置存在，则风险高。而且，在视觉对象看不见的情况下风险高，在可看见的情况下风险低。因此，作为一个方法，可列举以对预测时间的该视觉对象(障碍物、行人)的可见度等级VL(VisibilityLevel)来定义风险。
(可见度VL的定义)
可见度VL按以下的(式1)定义。
VL＝C/Cth...(式1)
其中，C是辉度对比，如果视觉对象的辉度为L，背景的辉度为Lb，则按(式2)定义。Cth是视认界限中的界限辉度对比。
C＝(L-Lb)/Lb...(式2)
视认界限是可看见或看不见的界限(视认几率50％)。图1是表示背景辉度和视认界限的辉度对比Cth之间关系的图。通过布莱克韦尔(Blackwell)等来求这样的视认界限时的Cth。图1所示的数据是均匀背景辉度下的Cth的数据。即，也可以认为是适应辉度下的Cth数据。
夜间的适应辉度也取决于行驶环境，但为0.5cd/m2(暗的近光)～1cd/m2(近光)～2cd/m2(亮的道路照明下)。如果设适应辉度为1cd/m2，背景辉度Lb＝1cd/m2，则根据图1，界限辉度对比Cth≈0.6。在辉度对比C为界限辉度对比Cth的情况下，根据(式2)，视觉对象的辉度L＝1.6cd/m2，ΔLmin＝L-Lb＝0.6cd/m2。
即，在适应辉度为1cd/m2，背景辉度为1cd/m2的条件下，相对正的辉度对比Cth≈0.6的视认界限辉度为1.6cd/m2。再有，即使在视觉对象比背景暗的情况下，视觉对象的界限辉度也可以根据界限辉度对比Cth计算，L＝0.4cd/m2。
以上的例子，是VL＝1、即C＝Cth(可看见或看不见的视认界限)的情况。而且，将VL＝0定义为完全看不见，将VL＝5(C＝5×Cth)定义为‘一般可看见’，将VL＝25定义为‘常常被看见’等。
(摄像机的视觉环境的计测方法)
在本实施方式中，从摄像机的图像数据来求视认几率VR(可见度VL)和预测时间风险PR，根据它们来估计规定位置的安全视觉环境，同时基于该估计而决定综合风险R。这里，在说明它们的决定方法之前，说明图像计测方法。
图2是表示被摄体的辉度(明亮度)和作为摄像机的影像输出的图像浓度之间关系的图。如果被摄体的辉度分布在适当曝光范围内，则适当地求物体的辉度，成为明确的明亮度分布的图像。另一方面，如果被摄体的辉度分布在适当曝光范围外(过亮、过暗)，则不适当地求物体的辉度，同时该图像也成为不鲜明的图像。再有，画面内的规定位置的辉度，根据该曝光条件(光圈的面积和曝光(开口)时间)中的光接收元件的浓度-辉度特性(图2所示的伽玛特性)来求。
(辉度对比C的估计方法和可见度VL的估计方法)
通常，即使在驾驶员视认了行人的一部分、例如从膝部向下或仅头部的情况下，只要这些视觉对象的辉度和背景辉度之间的辉度对比大，则可以将视觉对象识别为行人。一般地，作为移动体的车辆的摄像机可以测定规定范围的浓度分布或辉度分布。但是，在移动的摄像机中，对于行人，显然难以识别行人的一部分。这是因为必须考虑摄像机的移动(光流)和夜间的背景辉度分布复杂，从该分布中难以分辨穿着各种各样的反射率和颜色材料的衣服的行人。
因此，在规定范围中不能确定行人的存在，或者认为不能确定的情况下，只能根据该规定范围的辉度分布或浓度分布，估计行人存在情况下的可见度VL。以下，说明该方法。
一般地，行人组合穿着各种各样的反射率和颜色的衣服。但是，无论行人穿着什么样的反射率和颜色的衣服，背景辉度越亮越容易识别行人(可见度VL变大)。此外，如果背景辉度一定，则反射率越大，越容易识别行人(可见度VL变大)。
图3的(a)是示意地表示穿着灰色的衣服的(上下的衣服类别的反射率不同)行人在暗的照明环境(1cd/m2)中的情况下的外貌的图，图3的(b)是示意地表示与图3的(a)同样的行人在亮的照明环境(5cd/m2)的情况下的外貌的图，图3的(c)和图3的(d)是分别示意地表示与图3的(a)同样的行人在不均匀的照明环境中的情况下的外貌的图。
如图3的(b)所示，如果是背景辉度Lb＞5cd/m2的明亮的照明环境，则行人常常被看见(可见度VL＝25)。另一方面，如图3的(a)所示，成为在背景辉度Lb＝1cd/m2左右的暗的照明环境中可看到的界限(VL＝1)，如果背景辉度Lb＜0.2cd/m2，则成为几乎看不见的状况(VR＝0)。
另一方面，在实际环境中，如图3的(c)、图3的(d)所示，背景的辉度分布不均匀。这样的情况下的行人的视认性，由于难以识别行人的轮廓，所以与背景均匀的情况相比稍差。因此，也有时常可看见行人的一部分的情况，视认性与均匀的辉度背景的情况为同等程度。
因此，如果可以估计该范围的平均辉度(图像浓度)，则可以估计规定范围内的行人的可见度VL。也可以在图像传感器的适当曝光范围内计算平均辉度(平均浓度)。再有，有在规定范围内存在曝光范围外的明亮度的照明光源或眩光光源的情况。相反地，也有存在暗的视觉对象的情况。在这样的情况下，若根据光接收元件的浓度-辉度特性来求该范围的平均辉度(图像浓度)，则平均值不正确。在该情况下，作为适当曝光范围的最大或最小辉度(或浓度)、或以前大灯能够照明的最大或最小辉度(或浓度)，求得平均辉度(浓度)的方法是恰当的。
(预测时间(PreviewTime)的影响)
将视觉对象在哪个范围的距离存在称为预测距离。此外，预测时间被定义为在假设车辆以当前的车速向前方行驶预测距离PD的情况下，车辆到达视觉对象为止所需要的时间。如前述那样，如果远方存在视觉对象，则风险低，如果在事故避让困难的位置存在，则风险高。
如(式3)所示，车辆的停车距离SD以空走距离TD和制动距离之和表示。
停车距离SD＝空走距离(V·t/3.6)+制动距离{(V/3.6)2/(2g·f)}...(式3)
其中，V：车速[km/h]、t：驾驶员的认知反应时间＝0.5～1.0[s]、f：路面的摩擦系数(干燥时60km/h下为0.53)、g：重力加速度(9.8m/s2)。
若(式3)中认知反应时间为1.0s、车速为60km/h，则此时的空走距离TD为约17m，制动距离为约27m，停车距离为约44m。因此，如果能够视认比44m(预测时间PT≈2.6秒)远的视觉对象，则基本上可以安全地行驶(停车)。因此，必须视认比预测时间对应的距离远的视觉对象。
此外，如果在1.0秒前(预测时间PT＝1.0s)能够视认车辆到达位置前的视觉对象，则通过方向盘操作而可以避让危险，与该预测时间1.0秒对应的位置的视认更重要。另一方面，即使在1.0秒前能够视认比车辆到达位置跟前的视觉对象(例如预测时间PT为0.5秒前方)，停车和避让在事实上都不可能，所以缺乏照射该区域的必要性。于是，视觉对象的存在位置(预测时间)本身也涉及风险。
图4表示车速60km/h(TD≈17m/s)下的驾驶员前方视野。在预测距离PD＜1TD(1秒的空走距离)的情况下(角度在-2°下方)，事故避让困难，即使进行照明，效果也不大明显。与其相比为前方的预测距离PD＞1TD的区域是重要的，但在相比左右10度的侧面，照明价值随着离远而降低。因此，在安全行驶上最重要的视认范围，在车速60km/h的情况下，是左右10度、上下2度的范围。但是，即使在该范围中，在距离D远于100m的情况下，安全行驶所涉及的风险也低，照明价值低。
因此，在后述的配光控制中，也可以使必要的可见度VL根据视觉对象的位置(预测时间)而变化。例如，也可以将能够避让事故的界限附近(预测时间PD≈1.0s)的可见度VL定义得最高，与其相比，将前方、跟前的可见度VL定义得低。
下面，作为视觉对象的预测时间PD中的风险(预测时间风险)PR定义的一例，在表1中表示对于视觉对象的预测时间PD所要求的可见度VL。
表1
预测时间PD(秒) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
所要求的可见度VL 10 10 10 10 10 10 4 1 1 1
在表1所示的表中，视觉对象的位置定义为3秒前(PT＝3.0秒)为止可见度VL＝10，寻求稳定的视认性。随着相比预测时间PD＞3.0秒行向远方，可见度VL阶梯性地减小，从VL＝5的‘可看见’下降至视认界限的VL＝1。
(视野的分割例子)
下面，说明适合于从摄像机获取的图像数据来估计视觉对象的存在位置的车辆前方的视野分割例子。图5是表示车辆前方的视野分割例子的模式图。
具体地说，如图5的右侧所示，将获取的车辆前方的摄像图像，分割为按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个正方形的块A1～A4。或者，如图5的左侧所示，也可以分割为梯形的块B1～B4。再有，在图5中，作为多个块，摄像图像中包含的路侧带或路肩被分割。
无论哪个块都被规定，以使块的大小随着朝向消失点而变小。此外，块的上下方向的范围被规定，以在假定为路侧带或路肩上有行人的情况下包含行人的整体图像。由此，由图像解析而求行人在块的范围中存在的情况下的可见度VL。
摄像图像中的车辆行进方向的分割，通过考虑了预测时间PD的多个块来进行。具体的分割中，考虑预测时间和该测定视野的大小来决定，以形成所谓预测时间PD为0.5～1.1的范围的块、预测时间PD为0.9～1.5的范围的块、预测时间PD为1.4～2.1的范围的块、预测时间PD为1.8～2.6的范围的块、预测时间PD为2.4～3.7的范围的块、预测时间PD为3.3～4.8的范围的块、预测时间PD为4.5～6.5的范围的块。此外，分割的区域(块)也可以相互地重叠。
(基于可见度VL的安全行驶风险评价的例子)
安全行驶所涉及的风险，在风险管理上被要求在车辆的移动空间中固定。因此，优选规定该风险的可见度VL(VL＝0；看不见，VL＝1；看得见的界限，VL＝5；一般看得见，VL＝25，清楚可见)不发生突变，或可见度VL的值被维持在规定值以上。
但是，作为移动照明的前大灯难以确保远方的照明性能。特别是形成在水平线附近存在截止(明暗的边界线)的近光用配光模式的前大灯难以确保远方的照明性能。另一方面，车辆前方存在的物体的对交通事故的参与，随着行向远方而变低。因此，远方物体的可见度VL设定得低即可。
图6是表示车速60km/h的情况下的可见度VL的目标值的设定和实际的交通观测环境中的可见度VL的变化的例子的图。图6的曲线图的横轴表示以预测时间PD标准化的对象范围为止的前方距离。此外，曲线图的纵轴将可见度VL对数表记。
在图6中，除了可见度VL的目标值(VL目标)的设定例子外，还记载了基于近光照射的各预测时间中的可见度VL(Lo性能)、基于远光照射的各预测时间中的可见度VL(Hi性能)、以及在闹市区中基于商铺照明的存在明暗的变化的观测环境中的可见度VL的时间性变化例子(当前时刻和2秒后)。再有，基于近光照射的各预测时间中的可见度VL、以及基于远光照射的各预测时间中的可见度VL是在道路周围不存在建筑物或光源的状况下的值。
在本实施方式中，可见度VL的目标值，至预测时间PD＝3(3秒前)为止VL＝10，比一般看得见等级(VL＝5)设定得高，相比预测时间PD＝3，在前方VL的值徐徐地下降，在预测时间PD＝5以上的范围中设定为VL＝1(看得见的界限)。这是因为即使降低在远方存在的物体的视认性的要求也没有问题。
另一方面，基于近光的照射的各预测时间中的可见度VL(以下，称为近光可见度VL)，在预测时间PD＜2的范围中能够确保超过VL目标的值的性能，但在PD＞2的范围中低于VL目标的值。实际上，70m前(PD≈4)的近光可见度VL的值低于看得见界限(可见度VL＝1)等级。
再有，基于远光的照射的各预测时间中的可见度VL，由于远光配光模式的中心光度足够高，所以常常超过车速60km/h中的VL目标的值。
如图6所示，模拟了商业区的闹市区的视觉环境是，环境辉度在当前时刻从预测时间PD＝3秒前起急剧地下降，低于VL目标的值，在预测时间PD＝5秒前附近为最低值，与其相比，环境辉度在前方提高的例子。在车辆一边以近光照射前方一边行驶的情况下，必须控制近光的配光，以提高该部分的环境辉度。
而且，在2秒后还受到近光照射光的影响，可见度VL稍稍改善，但靠近可见度VL低于VL目标的值的位置、以及可见度VL的最低值的位置(PD≈4.5)这边。预测这样的可见度VL的时间变化并进行前大灯的配光控制，从而可进一步进行与视认性的时间变化(风险变化)对应的照明。
此外，在视觉环境的可见度VL因道路照明或商铺照明等而高的情况下，也可以降低车辆跟前、例如对预测时间PD＜1的位置中的向路肩或路侧带的前大灯的照射光量。此外，有在窄小的窄路中因路肩过亮而使驾驶员感到烦躁的情况(例如，可见度VL＞50以上的情况)。在这样的情况下，也可以进行控制，以便降低近光的侧向照射光量而达到合适的可见度VL。
此外，在车速低的情况下，毕竟难以发生视觉环境的明亮度(可见度VL)的突变。因此，用于抑制可见度VL的变化的配光控制，也可以在规定的车速(40km/h)以上的情况下执行。此外，相向车线侧因为用于眩光对策而不提高基本配光的光量。因此，也可以在本车线侧或相向车侧改变VL目标。
(配光控制)
下面，说明在可见度VL的低的区域中，能够实现配光的前大灯的配光控制，以使可见度VL为规定的值以上。图7的(a)是表示一例摆动控制截止线的近光用配光模式的模式图，图7的(b)表示一例上下控制截止线的近光用配光模式的模式图，图7的(c)表示一例上下左右地移动控制重叠的光点的低光束用配光模式的模式图，图7的(d)表示一例上下左右地移动控制重叠的多个光点的远光用配光模式的模式图。
图7的(a)或图7的(b)所示的截止线控制，以相向车侧和前行车侧来独立控制例如在投射式的前大灯(headlamp)的左右分割的灯罩(shade)。截止的控制可考虑在上下进行平行移动控制(图7的(b))的方式、或以消失点为基准扇形地进行摆动控制(图7的(a))方式等。
此外，在图7的(c)所示的光点配光移动控制中，例如是以投射式的前大灯形成光点配光模式，以该配光模式照射可见度VL比目标值低的区域的控制。
此外，在图7的(d)所示的光点配光合成控制中，将以投射式的前大灯形成梯形的光点配光的组件(unit)安装在左右的前大灯上。然后，以该配光模式照射可见度VL比目标值低的区域。此外，在不存在相向车的情况下，也可以通过左右的前大灯的合成来形成远光。
本实施方式的前大灯的结构，不仅可以是上述投射式的前大灯，而且也可以是其他的方式。此外，优选能够亮灭配光模式的一部分或全部的类型的前大灯。此外，配光控制不仅是配光模式的控制，而且也可以是灯或LED的照射光量的控制。
以下，参照附图，详细地说明用于实施本发明的优选实施方式。再有，在附图的说明中对同一要素附加同一标号，适当省略重复的说明。
图8是表示采用了本实施方式的车辆用前照灯装置的车辆的外观的概略图。如图8所示，本实施方式的车辆10包括：前照灯装置12；作为控制前照灯装置12的光的照射的前照灯控制装置的控制系统14；检测表示车辆10的行驶状况的信息并将该检测信号输出到控制系统14的各种传感器；监视车辆前方的前方监视摄像机16；以及接收来自GPS卫星的轨道信号或车-车间通信的信号等并输出到控制系统14的天线18。
作为各种传感器，例如设置有检测方向盘20的转向角的方向盘传感器22、检测车辆10的车速的车速传感器24、以及检测本车辆的周围的照度的照度传感器26，这些传感器22、24、26连接到上述控制系统14。
作为能够适用本发明的前照灯装置，只要是能够控制配光的结构，以使被预测的照射区域中的可见度为规定的值以上，则没有特别地限定。例如，可以采用卤素灯或气体放电前大灯、使用了LED的前大灯。在本实施方式中，将可以改变车辆前方的远光区域的配光的多灯式的方式(由多个LED等构成)作为例子进行说明，但也可以采用能够旋转灯的方式、可进行上述截止控制、光点配光移动控制、光点配光合成控制等的投射式的前大灯。
前照灯装置12有左右一对的前照灯组件12R、12L。前照灯组件12R、12L除了内部结构为左右对称外，为相互相同的结构，右侧的灯壳内配置近光用灯具组件28R和远光用灯具组件30R，左侧的灯壳内配置近光用灯具组件28L和远光用灯具组件30L。
控制系统14基于输入的各种传感器的各输出，分别控制在车辆的前部的左右分别装备的、能够改变近光区域或远光区域的配光的前照灯组件12R、12L即多个LED的亮灭，从而控制使该配光特性变化的前照灯装置。根据这种ADB(AdaptiveDrivingBeam；自适应行驶光束)，按照在车辆前方存在的物体的属性(前行车、相向车、道路照明等)，可以不对前方车造成眩光而提高前方的视认性，在提高行驶安全性上是有效的。
(车辆用前照灯装置)
下面，说明本实施方式的车辆用前照灯装置。图9是表示本实施方式的车辆用前照灯装置110的概略结构的方框图。车辆用前照灯装置110包括：前照灯组件12R、12L；以及控制前照灯组件12R、12L的光的照射的控制系统14。而且，车辆用前照灯装置110在控制系统14中，将获取的车辆前方的摄像图像分割为按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块，基于多个块的图像信息，分别对与该块对应的区域来估计氛围的明亮度(或可见度VL)，基于距车辆的距离不同的多个区域的估计出的氛围的明亮度，可以预测通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的氛围的明亮度(或可见度VL)的变化。然后，车辆用前照灯装置110基于预测的氛围的明亮度的变化或可见度VL的变化来决定配光控制条件，基于决定的配光控制条件来控制前照灯组件12R、12L的光的照射。
因此，在本实施方式的控制系统14中，连接着用于获取包含驾驶员的视觉对象的车辆前方的摄像图像的前方监视摄像机16。此外，连接着在判断车辆的行驶状态时参照的、用于检测转向信息或车速的转向传感器22或车速传感器24、以及照度传感器26。作为照度传感器26，例如使用将光接收面垂直地设置，以能够计测从相向车或人工光源(道路照明或商铺照明)接受的光的垂直面照度(人工光源的眩光)的照度传感器，或将光接收面水平地设置，以能够计测从行驶环境或车辆上方接受的光的水平面照度的照度传感器。
(控制系统)
如图9所示，控制系统包括：图像处理ECU32；配光控制ECU34；GPS导航ECU36；车-车间通信ECU37；以及车内LAN控制ECU38。各种ECU和各种车载传感器可进行通过车内LAN总线40连接的数据的发送接收。
作为图像处理装置的图像处理ECU32包括：将获取的车辆前方的摄像图像分割为按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块的图像分割单元70；基于多个块的图像信息，分别对与该块对应的区域来估计氛围的明亮度的明亮度估计单元72；以及基于距车辆的距离不同的多个区域的估计出的氛围的明亮度，预测通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的氛围的明亮度的变化的明亮度预测单元74。再有，也可以取代明亮度预测单元74而添加包括基于距车辆的距离不同的多个区域的估计出的氛围的明亮度，预测通过前照灯组件可照射的照射区域中的可见度的变化的可见度预测单元76。
此外，图像处理ECU32进一步包括控制信号计算单元78，该单元预先计算对前照灯组件的配光进行控制的控制信号，以使所预测的照射区域中的氛围的明亮度的变化缓和，或使所预测的照射区域中的可见度达到规定的值以上。由此，可以抑制氛围的明亮度或可见度的突变造成的视认性的下降。
再有，图像处理ECU32内部的各单元用高速总线42连接。配光控制ECU34基于图像处理ECU32和各种车载传感器的信息，决定适合车辆所处的行驶环境的配光控制条件，将该控制信号输出到前照灯组件12R、12L。
前照灯组件12R、12L通过从配光控制ECU34输出的控制信号被输入到光学部件的驱动装置或光源的亮灯控制电路，而被控制配光。前方监视摄像机16是配备了CCD或CMOS等的图像传感器的单眼摄像机，如果需要，则与其他雷达传感器(radarsensor)协同而从该图像数据中获取驾驶所需的道路线形信息、道路附属设施、相向车和前行车的存在状况或位置的信息等。此外，在摄像机为变焦镜头方式的情况下，也可以在车速为40km/h以上等高速的情况下使变焦镜头动作，按照该变焦镜头的倍率使摄像视野改变。
图10是表示本实施方式的包含物体属性判别处理的配光控制方法的流程图。可见度VL的变化的预测，主要由图9所示的图像处理ECU32执行，配光控制主要由配光控制ECU34执行。
在规定的定时(timing)开始处理时，从各种车载传感器(转向传感器22、车速传感器24、照度传感器26)、GPS导航ECU36、车-车间通信ECU37等输出的数据通过车内LAN总线40被外部数据输入部件44获取(S10)。此外，由前方监视摄像机16拍摄的车辆前方的摄像图像的图像数据被图像数据获取部件46获取(S12)。再有，从前方监视摄像机16输出的图像数据可以对应于黑白图像，也可以对应于彩色图像。
获取的各图像数据在图像数据存储部件48中被临时地存储在RAM等存储部件中(S14)。图像分割单元70基于获取的车辆前方的摄像图像的数据，分割为按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块(S16)。
再有，如图5所示，图像分割单元70也可以将摄像图像分割为多个块，以使车辆和区域之间的距离越分开(预测时间PD大)，与该区域对应的块的水平方向的宽度越窄。此外，图像分割单元70也可以分割摄像图像中包含的路侧带或路肩作为多个块。此外，图像分割单元70也可以将摄像图像分割为多个块，以在假定为行人在路侧带或路肩的情况下包含该行人的整体图像。由此，可以估计在夜间的交通视觉环境中对认知重要的、行人容易存在的路肩或路侧带等区域的可见度。
此外，图像分割单元70也可以基于摄像图像的图像信息计算消失点，基于消失点将摄像图像分割为多个块。由此，可以简便地分割为按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块。此外，通过将包含道路消失点的区域(块)作为眩光区进行相向车的检测，也可以进行不对相向车造成眩光的配光控制。
接着，在浓度辉度变换部件52中图像的浓度数据被变换为辉度(明亮度)数据(S18)。图像数据的向辉度的变换，如果求曝光条件(摄像条件)下的图像浓度和车辆前方的范围的辉度之间的关系，则可以斟酌曝光条件来求(参照图2)。
接着，在明亮度估计单元72中，基于多个块的图像信息(平均辉度或平均浓度)，分别对与该块对应的区域来估计氛围的明亮度(平均辉度或背景辉度)或视觉对象的辉度(S20)。然后，基于背景辉度或视觉对象的辉度来估计可见度VL。
接着，在明亮度预测单元74中，基于多个区域的估计出的氛围的明亮度，预测通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的氛围的明亮度的变化(S22)。
接着，在控制信号计算单元78中，预先计算对前照灯组件的配光进行控制的控制信号(S24)，以使被预测的照射区域中的氛围的明亮度的变化缓和，或使被预测的照射区域中的可见度为规定的值以上。
然后，算出的控制信号通过车内LAN总线40被输入到配光控制ECU34，基于本车辆的行驶状态、气候条件等其他信息来决定配光控制条件(S26)。然后，配光控制ECU34基于决定的配光控制条件，向前照灯组件12R、12L内设置的光源或驱动源输出控制信号并控制配光(S28)。
这样，车辆用前照灯装置110从获取的车辆前方的摄像图像计算消失点，基于消失点，从摄像图像中提取按照从车辆至前方的区域的距离划分的块，基于块的图像信息，估计与该块对应的区域的氛围的明亮度，按照被预测下次被包含在通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的区域的、估计出的氛围的明亮度，可以控制前照灯组件的配光。由此，按照估计出的氛围的明亮度的变化来控制前照灯组件的配光，所以可以在明亮度变化的车辆的行驶环境中，提高驾驶员对行人等的视认性。
再有，根据行驶道路形状(上下左右弯道、车线数、道路内的本车车线位置)，有必要修正与预测时间对应的块位置。在该情况下，根据来自未图示的块位置变更部件的指示来变更块位置。此外，在规定的车速以上时，也可以将块位置或块形状固定。
根据作为本实施方式的前照灯控制装置的控制系统14和具备它的车辆用前照灯装置110，特别地预测夜间的交通观测环境(照明状况、相向车状况)的明亮度(可见度)的变化，可进行将明亮度(可见度)的变化缓和的配光控制。因此，由于夜间行驶时的视认性的突变被缓和，所以有助于夜间的安全行驶。
以上，参照上述实施方式说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式，对于将实施方式的结构进行适当组合的结构或进行置换的结构，也包含在本发明中。此外，基于本领域技术人员的知识，也可以将实施方式中的组合或处理的顺序适当组合调换或对于实施方式添加各种设计变更等的变形，添加了这样的变形的实施方式也包含在本发明中。

Claims (3)

1.图像处理装置，包括：
图像分割单元，将获取的车辆前方的摄像图像，分割为按照从车辆至前方的各个区域的距离划分的多个块，所述图像分割单元规定所述多个块的上下方向的范围，以在假定为路侧带或路肩上有行人的情况下包含行人的整体图像；
明亮度估计单元，基于所述多个块的图像信息，对与该块对应的所述区域的各个区域估计氛围的明亮度；
明亮度预测单元，基于距车辆的距离不同的多个所述区域的估计出的氛围的明亮度，预测通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的氛围的明亮度的变化；以及
控制信号计算单元，预先计算对前照灯组件的配光进行控制的控制信号，以使所预测的所述照射区域中的氛围的明亮度的变化缓和。
2.图像处理装置，包括：
图像分割单元，将获取的车辆前方的摄像图像，分割为根据从车辆至前方的各个区域为止的距离划分的多个块，所述图像分割单元规定所述多个块的上下方向的范围，以在假定为路侧带或路肩上有行人的情况下包含行人的整体图像；
明亮度估计单元，基于所述多个块的图像信息，对与该块对应的有关所述区域的各个区域估计氛围的明亮度；
可见度预测单元，基于距车辆的距离不同的多个所述区域的估计出的氛围的明亮度，预测通过前照灯组件可照射的照射区域中的可见度的变化；
控制信号计算单元，预先计算对前照灯组件的配光进行控制的控制信号，以使所预测的所述照射区域中的可见度为规定的值以上。
3.配光控制方法，包括以下步骤：
从获取的车辆前方的摄像图像计算消失点；
基于所述消失点，从所述摄像图像提取按照从车辆至前方的区域的距离划分的块；
基于所述块的图像信息，估计与该块对应的区域的氛围的明亮度；
按照被预测为下次包含在通过前照灯组件的光可照射的照射区域中的所述区域的、估计出的氛围的明亮度，控制前照灯组件的配光，
该配光控制方法规定所述多个块的上下方向的范围，以在假定为路侧带或路肩上有行人的情况下包含行人的整体图像。
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