JP2001519744A - 車両のヘッドライトを自動的に減光する制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光学システムと画像処理システムを含む自動的な車両ヘッドランプ減光システムである。光学システムはヘッドランプとテールランプとを識別するように構成され、ヘッドランプ及びテールランプからの光線をピクセルセンサアレイの異なる部分に集束させる。画像処理システムと同様な光学システムは他の車両のヘッドランプとテールランプの比較的高度な識別を供給し、また制御車両の高ビームのヘッドランプが制御車両に関して他の車両の水平角度位置と同様に距離の関数として制御されることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】 車両のヘッドライトを自動的に減光する制御システム 本発明の分野 本発明は車両の高ビームヘッドライトを自動的に減光するシステムに関し、よ り詳細には改善した光学システム及び画像処理システムを含むシステムに関し、 他の周囲の光源に関して車両ヘッドランプ及び車両テールランプの改善した識別 を供給するため、所定の視野内の光線の水平及び垂直の両位置を識別するように 適応されると共にピクセルセンサアレイの光線を空間的に分離する光学システム に関する。画像処理システムは、制御車両に関する別の車両の角度位置の関数と して車両のヘッドランプの高ビームを自動的に減光するため、周囲の光源の更な る識別を提供する。従来技術の説明 米国運輸省（ＤＯＴ）により示された規則は車両の高ビームのヘッドランプの 光の放出を規定している。いろいろな州の規則は、車両が制御車両と同一の方向 に進もうと又は反対の方向に進もうと、他の車両の運転者により経験されるグレ ア量を制御するために使用されている。 ＤＯＴ規則に従って公知の車両の高ビームヘッドランプの放出は０度で４０， ０００ｃｄ、３度で１０，０００ｃｄ、６度で３，２５０ｃｄＮ９度で１，５０ ０ｃｄ及び１２度で７５０ｃｄの輝度を供給する。そのような放出パターン例が 図１に示されている。別の車両への照度０．５フートキャンドル（ｆｃ）の入射 を防ぐため、車両の高ビームヘッドランプは、０度で別の車両の２３０フィート 以内、基準面に関し３度の水平位置の別の車両の１１５フィート以内に減光され るべきであり、そして、他の車両の位置の６５フィートは制御車両に関し６度で ある。 いろいろな公知のヘッドライト減光器制御システムが当分野で公知である。 他の車両の運転者が過度のグレアレベルに晒されるのを防ぐため、そのような自 動的なヘッドランプの減光器システムは他の車両のテールライトと同様にヘッド ライトの両方を検知しなければならない。多くの公知システムは接近する車両の ヘッドランプを十分に検知することができるが、そのようなシステムは制御車両 の前方を進む車両のテールライトの検知は不十分であることが知られている。そ のようなものとして、そのようなシステムは結局、高ビームのヘッドランプを自 動的に減光し、制御車両と同じ方向に進む車両の運転者が過度のグレアレベルに 晒されるのを防ぐことはできない。 本発明の同じ譲受人に譲渡された米国特許Ｎｏ．5,537,003は、ヘッドランプ と同様にテールランプを検知するための光学システムを含む自動的なヘッドラン プの減光器システムを開示している。その’003特許は所定の視野を走査するた めの機械的走査装置を有する単一のホトダイオードを開示している。システムは テールランプと同様にヘッドランプの比較的適した検知を提供するが、光学サブ システムは製造するのがかなり複雑で高価である。本発明の概要 従来技術の各種問題を解決するのことが本発明の目的である。 機械的光学走査システムの必要性を排除する車両ヘッドランプの減光システム を提供することが本発明の別の目的である。 制御車両に関する別の車両の水平角度位置の関数として異なる距離で高ビーム ヘッドライトを減光するのに適合したヘッドランプ減光システムを提供すること が本発明の別の目的である。 要するに、本発明は自動的に車両ヘッドランプを減光するシステムに関する。 システムは光学システム及び画像処理システムを含んでいる。光学システムはヘ ッドランプとテールランプとを識別すると共にヘッドランプ及びテールランプか らの光線をピクセルセンサアレイの異なる部分に集束させるように構成されてい る。画像処理システムと同様に光学システムは他の車両のヘッドランプとテール ランプの比較的高度の識別を提供し、制御車両に関し他の車両の水平角度位置と 同様に距離の関数として制御車両の高ビームヘッドランプをも制御可能にする。図面の簡単な説明 本発明のこれらの及び他の目的は以下の明細書及び添付された図面に関連させ て容易に理解されるであろう。 図１は、従来の高ビームのヘッドランプのヘッドランプ放出パターンを示す平 面図である。 図２は、所望の視野内の垂直角度で入射する光線を示す本発明の一部を形成す る光学システムの側断面図である。 図３は、図２と同様に、所望の視野を超えた垂直角度で入射する光線を示して いる。 図４は、図１に示された光学システムの平断面図であり、所望の視野内の水平 角度での光線を示している。 図５は、本発明による自動的なヘッドライト減光システムのブロック図である 。 図６は、本発明による画像処理の全体フローチャートである。 図７は、所望の視野内の車両のテールランプを検知するための方法を示すフロ ーチャートである。 図８は、所望の視野内の他の車両からのヘッドランプを検知するフローチャー トである。本発明の詳細な説明 本発明による自動的なヘッドランプ減光システムは図２〜４に示されているよ うな光学システム及び図５〜８に示されているような画像処理システムを含んで いる。妥当な最長時間、高ビームのヘッドランプを過度のグレアに別の車両の運 転者が晒されることのない状態にとどまらせるため、本発明による自動的なヘッ ドランプ減光システムは、制御車両に関し他の車両の水平角度位置と同様に距離 の関数として、車両の高ビームのヘッドランプを制御する。より詳細に後述する ように、光学システムは他の車両のヘッドランプとテールランプとを識別するよ うに適応されている。他の車両のヘッドランプ及びテールランプからの光線はピ クセルセンサアレイで空間的に分離され、道路標識及び雪からの反射等のような 他の周囲光源に関しヘッドランプとテールランプの高度の識別を提供する。光学 システムは入射光源の水平及び垂直の両位置が光学システムの視野内に決定され るようにさせる。画像処理システムは制御車両に関し別の車両の距離及び水平角 度位置の関数として、ヘッドランプの自動制御を供給するピクセルを処理する。 そのようなものとして、本発明によるシステムは、他の車両の運転者が過度のグ レア量に晒されるのを防いでいる間、可能な限り高ビームのヘッドランプをその ままの状態にさせることにより、車両の高ビームのヘッドランプの最適制御を供 給するように適応されている。光学システム 図２〜４を参照すると、光学システムは１対のレンズ１０３及び１０４、レン ズケース１０５及び画像アレイセンサ１０６を含んでいる。図２及び３に最もよ く示されているように、レンズ１０３及び１０４は、アレイの異なる部分に同じ 視野の画像を可能にするため、別々に垂直に間隔をおいて配置されている。レン ズ１０３，１０４間の距離は装置の視野内の光源に関し比較的小さいので、レン ズ１０３及び１０４は通常、同じ視野を映す。 レンズ１０３は６００ｎｍより大きい波長の光を送るためと共にテールランプ からの赤色光線１０１を画像アレイセンサ１０６の１方の半分に集束させるため 、赤色のフィルター染料で形成されていてもよい。赤色のフィルター染料は可視 スペクトルの青色端部でレンズ１０３にすべての光線を吸収させ、スペクトラム の赤色端部で光線を送る。そのようなものとして、ヘッドランプのように赤色で ない光源から送られた光量は、テールランプからの光線がレンズ１０３を通って 完全に送られている間、非常に減少される。そのようなものとして、テールラン プから画像アレイセンサ１０６に映された光線の相対的輝度は非常に増加される 。 レンズ１０４は６００ｎｍ以下の波長の光を送るため、緑がかった青色の濾過 された染料で形成されてもよい。レンズ１０４は画像アレイセンサ１０６の他の 半分に光線を集束させるために使用される。緑がかった青色のフィルター染料は 上述した赤色のフィルターに対して補色の効果を有している。特に、赤色のフィ ルター染料は、スペクトラムの赤色端部から光を吸収している間、可視スペクト ラムの青色端部から光を送る。そのようなものとして、ヘッドライトのような源 からの光のほとんどは、テールランプから発せられるすべての光が実質的に遮断 されている間に、レンズ１０４を通って送られる。 ヘッドランプとテールランプの両方は赤外線光の実質量を発する。フィルター 染料、または約７５０ｎｍより大きい波長の光を阻止する分離したフィルターを 有するレンズを利用することにより、ヘッドランプ及びテールランプにより送ら れた赤外線光はレンズ１０３及び１０４によって実質的に遮断されるだろう。赤 外線光を除去することにより、赤色のフィルターを通って映された赤色光と緑が かったフィルターを通って映された赤色光との間の輝度の割合は実質的に増大さ れるだろう。 レンズ１０３及び１０４のための赤色及び緑がかった染料の使用は単に例示的 である。レンズ１０３及び１０４のフィルターの特性は装置の感度を特定の光源 に最適化するために選択される。例えば、新しい車両のヘッドランプまたはテー ルランプが異なるスペクトルの構成を有する別の光源、例えば、高輝度を放出す るヘッドランプ及び異なるフィルター特性を要求するダイオードテールランプを 発する光で置換されてもよい場合である。ヘッドランプ及びテールランプのスペ クトル特性により、透明なレンズ１０３及び１０４は分離した色付きフィルター で使用されてもよい。 レンズ１０３及び１０４はアクリル性の球面レンズであってもよい。二者択一 的に、レンズ１０３及び１０４は球面レンズに存在する色分散及び球面収差を最 小にするため、非球面レンズとして形成されてもよい。球面及び非球面レンズの 両方から形成された複合レンズもまた考えられている。 分離したレンズ１０３及び１０４の代わりに単一のレンズが使用されてもよい 。単一レンズの使用はアレイの個々のピクセルに染料を含む完全または部分的な 色付き画像アレイセンサに視野を映すために使用されてもよい。 図２及び３に最もよく示されているように、２つのレンズ１０３及び１０４と 画像アレイセンサ１０６との間の水平距離は僅かに異なっている。２つのレンズ １０３及び１０４のオフセットは、材料の屈折率がそれを通って送られる光の波 長で変化する事実の結果として作り出された色分散を補正する。２つのレンズ１ ０３及び１０４は可視スペクトルの異なる部分を送るので、レンズ１０３及び１ ０４と画像アレイセンサ１０６との間の距離はレンズ１０３及び１０４のそれそ れにより送られた光の周波帯のための分散を最小にするように最適化される。 上述したように、レンズ１０３を通って送られた光線１０１は、レンズ１０４ を通って送られた光線１０２が画像アレイセンサ１０６の他の半分に映されてい る間、画像アレイセンサ１０６の１方の半分に映される。レンズ１０３及び１０ ４を通って送られる光線のそのような空間的分離を供給するため、レンズケース １０５はカットアウト１０７を供給され、好ましくは光吸収材料で形成または被 覆されている。これらのカットアウト１０７は赤色レンズ１０３を通って送られ る所望の最大垂直角度を超える光線が光線１０２のため予約された画像アレイセ ンサ１０６の部分に映されることを防止する。逆に、カットアウト１０７はまた レンズ１０４を通って送られた光線が光線１０１のため予約された画像アレイセ ンサ１０６の部分に映されることを防止する。 光学システムの視野は、画像アレイセンサ１０６に関してレンズ１０３及び１ ０４とカットアウト１０７の構成により形成されている。例えば、垂直方向に１ ０度で水平方向に２０度の例示的視野は下記に示した構成により創造されてもよ い。特に、そのような視野のため、レンズ１０３及び１０４は小さな部分破断図 で直径１．５ｍｍを選択され、レンズの中心が１．０ｍｍ離れるようにレンズ１ ０３及び１０４を配置させる。レンズ１０３は画像アレイセンサ１０６から４． １５ｍｍに配置されているが、レンズ１０４は４．０５ｍｍ離れて配置されてい る。レンズ１０３及び１０４の前後両面の半径は０．２ｍｍの厚さで４．３ｍｍ である。 図３及び４に最もよく示されているように、円形のカットオフ１０８はレンズ ケース１０５に形成されている。通常矩形の一対の開口１１０は後壁１１２に形 成されている。後の開口１１０は水平方向に１．６ｍｍで垂直方向に０．８ｍｍ である。図４に最もよく示されているように、カットアウト１０７は後部開口１ １０から前部カットアウト１０８の直径に次第に細くなっており、上述した視野 を供給する。 したがって、上述した構成は所望の水平及び垂直視野の外部の光を妨げること ができる。特に、図３は、システムが垂直視野を超えた角度で入射する光線を妨 げる方法を示している。図４は、水平視野内で画像アレイセンサ１０６に映され る光線を示している。 画像アレイセンサ１０６は、例えば、ＣＭＯＳ能動ピクセル画像センサアレイ であってもよく、それは米国特許Ｎｏ．5,471,515に開示され、ここにインコー ポレイテッドバイリファレンスされ、カリフォルニア州のPhotobit LLC of La C rasentaより利用可能である。ＣＭＯＳ能動ピクセル画像センサは同じチップの 他の集積ＣＭＯＳ電子の性能と同様に比較的高感度で低電力消費を供給する。画 像アレイセンサ１０６は５０×５０４０ｍピクセルアレイであってもよい。画像 アレイセンサ１０６のピクセル数は、レンズ１０３及び１０４が映す領域内にす べてのピクセルが入らないように選択される。追加のピクセルは予想された画像 位置をオフセットすることにより機械的調整不良のための簡単な修正を可能にす る。 画像アレイセンサ１０６は視野内の光源に関する空間的情報を供給する。アレ イのサイズは限定されず、物理的及び経済的制限により選択され及び命令さえさ れてもよいが、アレイに存在するピクセル数は十分に空間の詳細を得るために選 択される。画像アレイセンサ１０６は数百フィートのテールライトを正確に検知 するために敏感でなければならない。そのような感度は、フレーム周期の間、ア レイが光に晒される光場所の時間量を延ばすことにより達成されてもよい。フレ ーム周期は、画像処理システムに視野に入る他の車両を検知させるのに十分短い 時間で、フレームを捕らえさせると共に画像処理システムに運ばせるように選択 される。短い時間周期はまた集積化周期の間、フレーム内の動作量をも限定し、 したがって、比較的より正確な瞬間画像を生成する。 ピクセルアレイの使用はまた他の利点を提供する。例えば、上述したように、 フレームを捕らえる光集積化時間は変更可能である。そのような特徴は、暗闇で 等級を変更する最適の結果をシステムに提供させる。画像アレイセンサの別の特 徴はアレイ内のピクセルまたは個々のピクセルの副集合を利用する能力である。 そのようなものとして、窓のサイズが減少されると、読み出し率が増加される。 そのような特徴は、システムに街灯のような周囲の光源を識別させる。特に、そ のような特徴は、システムにフレーム内の光源を配置させると共に６０ｈｚの数 倍の大きさの割合で光源の幾つかのサンプルを捕らえさせる。特に、サンプルが １２０Ｈｚの輝度変調を示している場合には、光源はおそらく街灯または６０Ｈ ｚのＡＣ電源から電力を供給された他の光源であろう。光源が変調されない場合 には、光源はおそらく車両のＤＣ電源により電力を供給されるだろう。 画像アレイセンサの別の潜在的な利点は、それが車両の前の視野をより高いピ クセル解像度により直ぐに映させることである。したがって、システムは、制御 車両に関して車両の角度が増加し、したがって、それらの領域の処理時間量を減 少させると、有効なピクセル解像度が減少するように構成されてもよい。そのよ うな構成は道路の横の反射する静止物体から光源に装置の感度を減少させる。 画像アレイセンサは、ピクセルが映す視野の領域の関数としてピクセルピッチ が変化されることで製造されることができる。例えば、車両の中心の３度以内の 水平角度に一致する空間を映すピクセルは１０μｍのピクセルピッチで供給され てもよい。３と６度の間の水平角度を映すピクセルは２０μｍピクセルピッチで 供給されてもよいが、６０度以上の角度を映すそれらは４０μｍピッチで供給さ れてもよい。そのような構成は検知領域を増加させないが、詳細に分解する能力 は、比較的大きな距離のテールランプのその相対的サイズを考える重要な特徴を 増加させる。例えば、２００フィートの距離で４インチの直径のテールライトは ０．１１度以下の角度に延びている。５０×５０の画像アレイセンサが２０度の 視野を映すために使用される場合、テールランプはピクセルによって映された全 領域のほぼ８％に延びている。 テールランプはその周囲の環境より比較的明るいが、テールライトにより与え られた赤色光はそのような距離で周囲光により淡くされる。所定領域の赤色光量 を同じ領域の赤色でない光量と比較する時、そのような要素は重要である。比較 された空間の領域が光源に関して大きい時、赤色光の割合は減少させられる。比 較により、１０μｍのピクセルが４０μｍのピクセルの代わりにアレイ１０６の 中心で使用される場合には、テールランプは全領域の０．０４％延び、１６倍改 善されるであろう。画像処理システム 画像処理が図５〜８に示されている。画像処理システムは画像アレイセンサ１ ０６、マイクロプロセッサ２０４、例えば、モトローラ型ＨＣ０８、ヘッドラン プ制御ユニット２０５及び１対のヘッドランプ２０６を含んでいる。上述したよ うに、能動ピクセルアレイセンサは画像アレイセンサ１０６のため利用されても よい。そのような能動ピクセルアレイセンサは画像アレイ２０１及びアナログデ ジタル変換器（ＡＤＣ）２０２を含んでいる。タイミング及び制御回路はＡＤＣ ２０２と同様に画像アレイ２０１を制御するために使用され、集積化時間、読み 出しタイミング、ピクセル選択、利得オフセット及び他の変数を制御する。マイ クロプロセッサ２０４は画像アレイセンサ２０１により集められたデータを分析 するために使用される。マイクロセンサ２０４はヘッドランプ制御ユニット、例 えば、リレーとして遂行し、順番にヘッドランプ２０６を制御する伝統的なユニ ットと通信する。ヘッドランプ制御ユニット２０５は順番に、ヘッドランプ２０ ６に加えられた電圧を変え、高ビームまたは明るいランプを入り切りさせる。 ヘッドランプ制御のためのフローチャートが図６に示されている。システムは 絶対的な光の測定、ＡＤＣパラメータまたは他の関数の調整のため時折中断のあ る連続サイクルで稼動する。 各サイクルの初めには、２つの画像がレンズ１０３及び１０４を通して取得さ れる。ステップ３０２では、レンズ１０３及び１０４からの画像が分析され、テ ールランプを検知する。別の画像はレンズ１０４を通ってステップ３０３で取得 される。レンズ１０４を通って取得された画像は、より低いレベルの反射及び不 快な光源を拒絶している間に、低い充分な利得で取得され、接近するヘッドライ トを検知する。画像が分析された後、システムは画像の非常に明るい光を検査し 、ステップ３０５で制御車両の前で自動車が回転する時のように、視野内の車両 のヘッドランプまたはテールランプの突然の出現を表示する。明るい光が検知さ れる場合には、装置は直ぐにヘッドランプ２０６を減光し、後述するように時間 検査を迂回する。その後、サイクルが繰り返される。明るい光がない場合には、 システムはステップ３０７に進み、画像にヘッドランプまたはテールランプがあ るかどうかを決定する。 フレームのヘッドランプまたはテールランプの存在または存在の欠乏を確認す るため、非減光カウンター及び減光カウンターが使用される。これらのカウンタ ーは、明るい光が検知された時、上述したこと以外で、ヘッドランプ２０６を減 光または減光しないためヘッドランプ制御ユニット２０５に信号を送る前に、連 続的なフレームからのテールランプからか又はヘッドランプからかにせよ特定の 光源の検査を供給する。検査の供給により、装置内または画像の異常はヘッドラ ンプ２０６の偽りの動作の要因とならないであろう。 作用することを要求された連続するフレームの数が届くまで、ヘッドランプま たはテールランプを有するフレームが検知される度に、減光カウンターは増やさ れる。クリアフレームが処理される度に、減光カウンターは０に設定される。非 減光カウンターは各クリアフレームを増やし、ヘッドランプまたはテールランプ を含む各フレームで０に設定する。減光または非減光することが要求される連続 的なフレームの実際の数は装置の全体速度により決定される。フレームが検査の ため使用される程、システムはノイズ及び異常に影響され難くなる。しかし、装 置は有効となるように素早く反応できなければならず、検査フレームの数が比較 的低く維持されるようになる。ステップ３０７で、ヘッドランプまたはテールラ ンプが検知されるときは必ず、ステップ３０８で非減光カウンターは０に設定さ れる。ステップ３０９で、システムはヘッドランプ２０６の高ビームがついてい るかどうかを検査する。高ビームが消えた場合、更なる動作は要求されず、サイ クルはステップ３１７により示されているように繰り返される。高ビームがつい ている場合、減光カウンターはステップ３１０で増やされる。減光カウンターが ステップ３１０で増やされた後、減光カウンターがヘッドランプ２０６を減光す るように要求される連続フレームの数に達した場合には、システムはステップ３ １１で検査する。もしそうであれば、システムはステップ３０６に進み、ヘッド ランプ２０６を減光し、減光及び非減光カウンターの両方を再設定し、サイクル を繰り返す。そうでなければ、システムはサイクルを繰り返し、ステップ３１７ に進む。 ステップ３０７で、画像にヘッドランプまたはテールランプがない場合には、 減光カウンターはステップ３１２で０に設定される。その後、ステップ３１３で 、 システムは高ビーム２０６がついているかどうかを決定する。高ビームがついて いる場合には、システムはステップ３１７でサイクルを繰返し抜け出す。ステッ プ３１３で、ヘッドライトがついていない場合には、非減光カウンターが増やさ れる。非減光カウンターが増やされた後、ステップ３１５で、システムは、非減 光カウンターが要求された連続するクリアフレームの数に届いて高ビーム２０６ を作動させたかどうかを検査する。もしそうである場合には、高ビームはステッ プ３１６でつけられ、サイクルは繰り返される。非減光カウンターが明るいヘッ ドランプ２０６を作動するために要求される数より少ない場合には、システムは ステップ３１７でサイクルを繰り返す。 テールライト処理のフローチャートが図７に示されている。より詳細に後述す るように、テールライトのようなものを識別する主な方法は、レンズ１０３を通 るピクセルのグレースケール値とレンズ１０４を通って映された同じ空間を表現 するピクセルのグレースケール値とを比較することを含んでいる。レンズ１０３ を通って映されるピクセルの値がレンズ１０４を通って映されるピクセルの値よ り著しく高い場合には、光源は赤色の光であると決定される。光が赤色であるか どうかを決定することに加えて、ピクセルのグレースケール値が閾値以上である かどうかを決定することにより光がテールランプであると決定する前にシステム はまた赤色光の輝度をも検査する。当分野で公知なように、光源の輝度は観察者 からの光源の距離の二乗で変化する。そのようなものとして、先導する車両の距 離のおおよその決定がなされ、ヘッドランプを減光するおおよその時間を決定す る。 閾値はいろいろな方法で計算されてもよい。例えば、現在の画像センサ及びＡ ＤＣ設定の関数である所定の定数または数とすることができる。閾値は、周囲の 光源を変化することにより生じる変動を除去するのに役立つ全体画像の平均のピ クセル輝度の要素として、閾値を計算することにより決定される。更に、ピクセ ル値は、関心のピクセルの隣接領域のピクセルの平均と比較されてもよい。この 局部平均方法は画像の比較的大きな適度な明るさの地点を車両の光源として見ら れることから防止する。より詳細には、遠くのテールランプは１つのピクセル以 下に小さく延び、したがって、適度な輝度を有するだけとなるであろう。適度な 明るさの画像の大きな地点はおそらく、大きな物体からの反射により発生される であろう。多数のピクセルを延ばす近くのテールランプは飽和中心を有し、それ は周囲のピクセルより明るく、それらを検知する同じ方法をも可能にする。 閾値はまた参照用テーブルまたは計算として閾値を空間的に変化させることに より決定されてもよい。しかし、ＤＯＴ標準で許可される最も減光したテールラ イトにとって適切に減光が発生するように閾値が決定されなければならない。遠 くの車両は制御車両の高ビームの最も強い部分に晒されやすく、したがって、図 １に示されたような制御車両の直前でだけ減光することを要求する。したがって 、制御車両の直前にない光源のためのより高い閾値と同時に比較的低い閾値は制 御車両の直前に映された光源のため選択されてもよい。例えば、図１と関連させ て説明したように、中心の右左３度の視野を映すピクセルのための閾値は車両の 直前の赤色光のための閾値の約４倍の明るさで、６度の車両の１２倍の明るさの 画像アレイセンサ１０６に入射する光レベルに一致すべきである。そのように空 間的に変化する閾値は、システムを制御車両の側面の領域に敏感でなくさせるこ とにより、赤色の反射板により生じた偽りのテールランプの検知を除去するのに 役立つ。 空間の画像領域のピクセル及び中心の上下の角度用の閾値を変化させるために 同様のアプローチをとることができる。しかし、車両は道路の丘及びこぶのため 垂直方向により頻繁に且つ迅速に動きがちであるので、垂直角度に関しテールラ イトの感度を決定する時、より連続的なアプローチをとることができる。そのた め、比較的きつい垂直閾値を特定することにより、車両が数度上下に動く時、明 るいヘッドランプ２０６を入り切りさせる。 ヒステリシス増倍器は、光源が閾値で又はその近くでグレースケールを有して いる時に、ヘッドランプ２０６の振動を防止する閾値に適用されてもよい。した がって、明るいヘッドランプ２０６が消えている場合には、たとえ最もかすかな テールランプが画像に存在していたとしても、閾値はすべてのピクセルのため低 くなり、明るいヘッドランプが戻るのを防止する。しかし、明るいヘッドランプ ２０６が付いている場合には、閾値はより高くなり、十分な明るさのテールラン プだけが検知され、自動車が減光の範囲内にあり、ヘッドランプ２０６を減光さ せることを示している。 テールランプの検知に直面する最大の問題の１つは、通常、道路の縁及び郵便 ポストの印として見出される角の反射物から反射された不快な赤色光である。上 述した各種閾値方法は幾つかのこのノイズを除去するのに役立つ。しかし、車両 が適当な角度で反射物に接近する時、赤色の反射物をテールランプと見分けるこ とは比較的無理である。幸運にも、連続するフレームを検査すると共に時間が経 つにつれてこれらの物体の動作を調査することにより、そのような反射は濾され ることができる。時間が経つにつれてテールランプ及び画像の位置を記憶するこ とにより、または、連続して数回、テールランプが配置される小さい関心領域を 検知することにより、装置は右側の動作を探すと共に光源が反射物であるかどう かを決定することができる。更に、制御車両が静止物体を追い越す速度は、車両 が別の進行車両を追い越す相対速度より非常に大きい。したがって、物体の輝度 増加率は通常、別の車両のためより静止の反射物のための方が非常に大きいであ ろう。右側の水平動作と結びつく輝度のこの変化率は、偽りで検知されたテール ランプの数を減少させるサインとして使用されることができる。 光源の空間動作を分析する計算的なより簡単な方法は、光源が配置される局部 関心領域の連続的な幾つかの領域を単純にとることである。垂直及び水平方向の 動作は先導する車両のテールランプにとって比較的遅い。連続的に数回ピクセル を簡単にサンプリングし、テールランプがすべてのサンプルに存在するかどうか を調べることは、画像内で迅速に動く物体を十分に除去することができる。 テールランプ処理のフローチャートは図７に示されている。当初、ステップ３ １８では、システムはピクセルがテールランプ窓内にあるかどうかを確かめる。 特に、上述したように、赤色光は画像アレイセンサ１０６の半分に映される。し たがって、ピクセルが画像アレイセンサ１０６の適切な半分内にない場合には、 システムはステップ３１９に進み、別のピクセルに移動する。上述したように、 画像がテールランプかどうかを確かめるために２つの基準がある。第１の基準は 、レンズ１０３を通るピクセル画像のグレースケール値とレンズ１０４を通って 映された空間の同じ領域の対応するグレースケール値とを比較することに関する 。レンズ１０３を通って映されたピクセルのグレースケール値がレンズ１０４を 通 って映された対応ピクセルのグレースケール値より著しく大きい場合には、テー ルランプを検知する基準の１つは満たされる。したがって、関心のピクセルがス テップ３１８で確かめられたようなランプ窓内にある場合には、レンズ１０３を 通って映されたピクセルのグレースケール値は、ステップ３２０で、レンズ１０ ４を通って映された対応ピクセルのグレースケール値と比較される。レンズ１０ ３を通るピクセル画像のグレースケール値がレンズ１０４により映される対応ピ クセルよりｎ％大きくない場合には、システムはステップ３１９に進み、別のピ クセルを検査する。さもなければ、システムはステップ３２１へ進み、それが映 す空間領域に基づく特定のピクセルのための閾値を計算する。例えば、上述した ように、ピクセル閾値は画像アレイセンサ内のそれらの空間的関係に基づいて変 化されてもよい。 上述したように、テールランプのための他の基準は隣りのピクセルに関するピ クセルの相対的輝度に関する。したがって、ステップ３２２で、システムは隣り のピクセルの平均グレースケール値を計算する。ステップ３２３で、レンズ１０ ３を通って映されたピクセルのためのピクセルグレースケール値がとなりのピク セルの平均グレースケール値よりｎ％大きいことが決定された場合には、システ ムはステップ３２４に進み、将来の参照フレームのためのテールランプリストに ピクセルを加える。さもなければ、システムはステップ３１９に移動し、次のピ クセルを移動する。ステップ３２５及び３２６では、上述されたように、検知さ れた赤色光がテールランプかまたは反射物かをシステムが決定する。光が反射物 であると決定された場合には、システムはステップ３２７に進み、次のピクセル に進む。さもなければ、ヘッドランプはステップ３２８で減光される。 ヘッドライト処理のためのフローチャートが図８に示されている。ヘッドラン プ検知はテールランプ検知に類似している。主な相違はレンズ１０４が使用され ることだけである。上述したように、ピクセル集積化時間はより短く、ＡＤＣパ ラメータは、ヘッドランプのように画像だけが非常に明るい物体を示しているよ うである。ほとんどの反射はＡＤＣのゼロ閾値より十分下になる低輝度の光源を 有している。そのようなものとして、ピクセルは隣りのピクセルの局部平均の輝 度と比較される。閾値の空間的な変化が設定され、視野の中心に対応するピクセ ルは左側の画像（左側の駆動領域）がより高い閾値を有することに対してもっと 敏感なピクセルであるようになっている。しかし、それらの閾値は、ヘッドラン プから観察される放出パターンの比較的広い変動のため、テールランプのための 閾値と同じ程度に空間的に変化すべきではない。更に、接近する自動車の運転者 への更なるグレアの比較的高い可能性のため、ヘッドランプは同方向に進む車両 のテールランプが検知される場合より比較的迅速に制御されると共に減光されて もよい。テールランプ処理回路と同様に、ヒステリシスはヘッドランプのサイク リングを防ぐために付加されてもよい。 ヘッドランプ検知の更なる懸念は、接近する車両が突然、制御車両の視野に入 る時、例えば、角を曲がるまたは同様の状況の時、特に重要になる接近する車両 間の距離の急速な減少から生じる。この理由にとって、光源が一定の絶対的な高 レベルの輝度の閾値以上の場合には、更なるフラッグは車両に明るいヘッドラン プを直ぐに減光させると共に検査を迂回させるために使用される。 ヘッドランプ検知を悪化させる主な不快な光源は、街灯及び電気的に照らされ た道路標識のような、頭上のライトから来る。そのような不快な光源を除去する １つの方法は、それらの動作を分析することである。特に、すべての頭上の街灯 は制御車両が動いている時に画像の上方へ垂直に動くであろう。この動作を分析 することは幾つかの街灯を検知する有効な方法を供給する。不幸にも、遠くの街 灯は遠くのヘッドライトとほとんど同じ高低角であることが明らかであり、画像 の垂直上昇割合は街灯がもっと近づくまで大きくならない。しかし、上述するよ うに、街灯はＡＣ制御され、したがって、１２０Ｈｚの輝度変調に晒される。Ｄ Ｃ源により電力を供給されたヘッドランプはこの特性を示さない。したがって、 画像アレイセンサ１０６は窓で素早く連続する幾つかの読みを取るため小数のピ クセルを使用することができる。窓が十分小さい場合には、窓は秒当たり数百の フレームを読むことができる。一度、光源が画像で確認されると、幾つかのフレ ームが２４０Ｈｚ又はそれ以上の割合で読み出される。これらの読みはその後分 析され、輝度変調を検知する。変調が存在する場合には、光源はＡＣ源から生じ 無視できる。二者択一的に、ホトダイオードが低域フィルターと関連して使用す ることができ、非変調光にＡＣ変調された画像の光の割合を決定する。光源のか なりの部分がＡＣ変調される場合には、画像に存在する光源はＡＣ光からである と仮定される。そうでなければ、光源はＤＣ源からであると仮定される。 ヘッドランプ処理のためのフローチャートが図８に示されている。当初、ステ ップ３２９で、システムはピクセルがヘッドランプ（すなわち、画像アレイセン サ１０６がレンズ１０４を通って映された光線のため保存したその部分）にある かどうかを決定する。もしなければ、システムはステップ３３０に進み、次のピ クセルを検査する。さもなければ、システムはステップ３３１でピクセルを検査 し、ピクセルが上述したように１２０Ｈｚで変調されるかどうかを決定する。も しそうであれば、光源は街灯であると仮定され、したがって、システムはステッ プ３３０で次のピクセルに進む。ピクセルが１２０Ｈｚの輝度変調に晒されない 場合には、その後、システムはステップ３３２で、隣りのピクセルの平均グレー スケールを計算する。ステップ３３３で、システムはそれが映す空間の領域に基 づいて特定のピクセルのための閾値を決定する。次に、システムはステップ３３ ４で、ピクセルのグレースケール値を絶対的な高レベルの閾値と比較し、例えば 、接近する自動車が制御車両の視野に来るかどうかを決定する。もしそうであれ ば、システムはステップ３３５に進み、フラッグを設定し、即座の減光を行なわ せる。さもなければ、システムはステップ３３６に進み、ピクセルのグレースケ ール値が隣りのピクセルの平均よりｎ％大きいかどうかを決定する。そうでなけ れば、システムはステップ３３０に戻り、次のピクセルを検査する。そうでなけ れば、システムはステップ３３７に進み、将来の参照フレームのためヘッドラン プリストにピクセルを付加する。 上述したように、システムはステップ３３８及び３３９で上述した光源を検査 し、光源が街灯かどうかを決定する。光源が街灯でないとシステムが決定した場 合には。システムはステップ３４０に進み、フラッグを設定し、ヘッドランプ２ ０６の減光を行わせる。光源が街灯であるとシステムが決定すると、システムは ステップ３４１に進み、次のピクセルに進む。伝統的な車両ランプシステムは明 るいランプの選択をオンかオフのいずれかにさせる。本発明はヘッドランプシス テムの使用に容易に適用可能であり、ヘッドライトは視野の他の車両の距離に基 づいて変化する輝度までつけられることができる。そのような実施例では、ヘッ ドランプの輝度は、全体の輝度レベルを減少又は増加させるためヘッドランプの 衝撃係数を変調することを含む各種技術によって変更されてもよい。 各種輝度のヘッドランプは又よりよいノイズ濾過ともなる。特に、光源が検知 され、車両の制御されたヘッドランプの輝度を減少させる時は必ず、他の画像が 検知され、これらの他の光源の輝度は同様の量減少するかどうかを決定する。そ うであれば、システムは光源が車両のヘッドランプからの反射であると決定する ことができるだろう。そのような情報は比較的有効な手段を供給するフィードバ ックとして使用されることができ、制御車両のヘッドランプの反射により発生す る不快な光を除去する。そのような実施例では、上述した輝度の閾値は使用され ないであろう。より詳細には、画像の最も明るいヘッドランプ及びテールランプ の輝度は制御車両のヘッドランプの輝度を決定するために使用される。画像のヘ ッドランプまたはテールランプが明るくなるにつれて、制御されたヘッドランプ はますます減光される。 明らかに、上記教示を考慮して、本発明の多くの修正及び変更が可能である。 したがって、本発明は、添付した請求の範囲内で、特に上述されたものとは別な 手段で実施されてもよいことが理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ (72)発明者 ロバーツ ジョン ケイ アメリカ合衆国 ミシガン州 49506 イ ースト グランド ラピッズ プリマス アベニュー サウスイースト 1061

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．制御車両のヘッドランプを自動的に減光する制御システムであって、 制御車両に関して所定の水平範囲に亘り光源を映すように構成された外部の 光源を映すための光学システムと、 前記光学システムからの画像を処理すると共に制御車両に関し外部の光源の 距離と水平位置の関数としてヘッドランプを制御するための制御信号を供給す る画像処理システムと、 を含むことを特徴とする制御システム。 ２．前記光学システムがまた所定の視野を形成する所定の垂直範囲に亘り光源を 映すように構成されている請求項１に記載の制御システム。 ３．前記光学システムが前記制御車両に関し固定されている請求項２に記載の制 御システム。 ４．前記光学システムがピクセル画像アレイセンサを含む請求項２に記載の制御 システム。 ５．前記ピクセル画像アレイセンサが能動ピクセル画像アレイセンサである請求 項４に記載の制御システム。 ６．前記光学システムが前記所定の視野の外部の光を妨げる手段を含む請求項２ に記載の制御システム。 ７．前記光学システムが前記ピクセル画像アレイセンサの画像を空間的に分離す るように構成されている請求項４に記載の制御システム。 ８．制御車両のヘッドランプを自動的に減光する制御システムであって、 画像アレイセンサと該アレイの異なる部分の前記所定の視野を映させるよう に構成された画像アレイセンサと所定数のレンズとを含む所定の視野内に外部 の光源を映す光学システムと、 前記光学システムからの画像を処置すると共に前記制御車両に関し外部の光 源の距離の関数としてヘッドランプを制御するための制御信号を供給する画像 処理システムと、 を含むことを特徴とする制御システム。 ９．前記光学システムが前記制御車両に関し固定されている請求項８に記載の制 御システム。 10．前記所定レンズを通って光をフィルタリングする手段を更に含む請求項９に 記載の制御システム。 11．前記フィルタリング手段が前記１以上のレンズのためのフィルター染料を含 んでいる請求項１０に記載の制御システム。 12．前記所定数が２であり、第１レンズ及び第２レンズを形成する請求項８に記 載の制御システム。 13．前記第１レンズ及び第２レンズがお互いから垂直にオフセットしている請求 項１２に記載の制御システム。 14．制御車両のヘッドランプを自動的に減光する制御システムであって、 所定の視野内に外部の光源を映す光学システムと、 前記光学システムからの画像を処理し、前記ヘッドランプを減光する制御信 号を供給し、外部のヘッドランプと所定の不快な光源とを識別するための手段 を含む画像処理システムと、 を含むことを特徴とする制御システム。 15．前記識別手段がテールランプと所定の不快な光源とを識別するための手段を 含む請求項１４に記載の制御システム。 16．前記所定の不快な光源が街灯である請求項１４に記載の制御システム。 17．前記所定の不快な光源が反射光である請求項１４に記載の制御システム。 18．前記所定の不快な光源が赤色の反射物からの反射光である請求項１５に記載 の制御システム。