JP2006311215A - 車両周辺監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 夜間等周囲が暗い状況においても車両の灯火装置を点灯することによって生じた障害物の影に影響されず、この障害物の輪郭を抽出可能とする車両周辺監視システムを提供する。
【解決手段】 車両の周辺に存在する障害物の情報を報知装置によって乗員に提供する車両周辺監視システムにおいて、車両の周辺の情景を撮影する撮影装置３と、周辺が昼間時に比べて暗い状況下で前記障害物の輪郭を抽出するため模様を有する所定パターンの照明光を前記撮影装置の撮影範囲内に投影する照明装置４とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の周辺に存在する障害物の情報を乗員に提供する車両周辺監視システムに関する。

このような車両周辺監視システムとして、下記に示す特許文献１には、車両等の移動体周辺の環境を監視し、所望の位置での視界を画像表示する周辺監視装置の発明が記載されている。この文献では、一例として、車両の周辺を監視し駐車時に障害となる物体等を適宜表示する装置を示している。この例によれば、車両後部に後方を撮影するカメラを有しており、取得した画像や、車両の走行速度、操舵状態、旋回状態等を元にＣＰＵにて、グラフィック演算や駐車案内の演算処理がなされる。そして、これらの演算結果が車両内のモニタに表示される。

特開２００５−２０５５８号公報（第２０−２９段落、第５図）

ここで、昼間時など周囲が明るい状況であれば、車両後部のカメラによって良好な画像を取得することができる。取得した画像は、種々の画像処理が施される。一例として、例えば車両周辺に駐車している車両等の障害物と、路面等との境界を明らかにするための輪郭強調やエッジ検出等がある。昼間時など、周囲が明るい状況では、取得する画像は充分なコントラストを有するため、輪郭強調やエッジ検出等も良好に実施できる。

一方、夜間など、周囲が暗い状況においては、カメラの感度不足のため、取得する画像が充分なコントラストを有することが困難となる。このため、例えばテールランプやリバースランプなどの灯火装置を点灯させて、撮影する範囲を明るくして、取得する画像が充分なコントラストを有するようにすることがよく行われる。しかし、対象となる車両が黒や濃紺などの濃い色であった場合、灯火装置による車両の影と、車両とのコントラストが弱くなる場合がある。このように灯火装置を点灯させる場合、当然昼間よりも周囲が暗いので、昼間時に比べて撮影画像のコントラストは弱くなっている。そのため、濃い色の車両とその影との境界のコントラストはさらに弱くなり、正確な輪郭強調やエッジ抽出の妨げとなる。

本願発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、夜間等周囲が暗い状況においても車両の灯火装置を点灯することによって生じた障害物の影に影響されず、この障害物の輪郭を抽出可能とする車両周辺監視システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る車両の周辺に存在する障害物の情報を報知装置によって乗員に提供する車両周辺監視システムの特徴構成は、
前記車両の周辺の情景を撮影する撮影装置と、周辺が昼間時に比べて暗い状況下で前記障害物の輪郭を抽出するため模様を有する所定パターンの照明光を前記撮影装置の撮影範囲内に投影する照明装置と、を備える点にある。

所定パターンを有する照明光の照射を受けた障害物からの反射光は、撮影装置に入射し、所定パターンに応じたパターン画像を撮影画像に再現する。一方、障害物とは三次元空間上で異なる位置に存在する地面（路面）や壁面から反射する所定パターンの反射光は、障害物による反射に応じたパターン画像とは異なるパターン画像を形成する。あるいは、障害物よりも遠方であるために、照明光、反射光共に減衰が大きく、パターン画像の形成に至らない。従って、撮影装置から見て同一平面状に存在するようにも見える障害物と、背景（地面や壁面）とであってもその境界で、撮影画像上に再現されるパターン画像が不連続となる。通常の撮影画像では、上述したように障害物と障害物の影との境界が不明確となる場合がある。しかし、本特徴構成によれば、上述したように障害物と障害物の影との境界で生じるパターン画像の不連続性によって、この境界を明確に知ることができる。その結果、周辺が昼間時に比べて暗い状況下であっても障害物の影に影響されず、この障害物の輪郭を抽出でき、障害物の情報を車室内のモニタ装置などの報知装置を通じて乗員に提供することが可能となる。

また、前記照明装置が、前記車両の車幅方向における左右の少なくとも何れか一方の所定方向を照射すると好適である。

検出対象の障害物の存在位置は、その有無を含めて未知である。しかし、点灯することによって障害物を照射する灯火装置及び撮影装置の設置場所は既知である。よって、障害物が存在する場合にその存在位置によってどのあたりに灯火装置による影が生じ、それが撮影範囲に含まれるか否かを知ることができる。従って、この影（あるいは背景）と障害物との境界部分を含む所定方向に所定パターンの照明光を投影することで、障害物と背景との両方に投影することができる。障害物と背景との両方に所定パターンの光が投影されれば、撮影装置は上述したように境界部分で不連続となる所定パターンの再現画像を得ることができる。その結果、周辺が昼間時に比べて暗い状況下であっても障害物の影に影響されず、この障害物の輪郭を抽出可能とする車両周辺監視システムを提供することが可能となる。

境界部分が障害物の存在位置によって異なるため、また、境界を挟んで障害物と背景との両方に投影するため、所定方向に投影する照明装置の照明光はある程度の幅を有する。また、障害物が車両から遠い場合には、障害物と背景との境界が明確でなくても、比較的輪郭を抽出する緊急性が低い。従って、障害物が近傍に存在する場合に想定される境界部分を投影するような方向を所定方向としておけばよい。このようにすれば、その有無を含めて存在位置が未知である障害物と背景との境界部分を挟んで投影するように照明装置を設置することができる。

好適には、撮影装置から障害物への視角と同一の方向を光軸中心として、一定の幅を有する光を投影すれば、上記条件を満たす。従って、一形態としては、車両の幅方向に撮影装置と同一の位置に照明装置を備え、ここから車両の左右の少なくとも何れか一方の所定方向（視角の方向）を投影するようにすれば、好ましい投影が実現できる。

照明装置より投影された照明光が障害物によって反射し、その反射光を撮影装置が撮像することによって、所定パターンに応じたパターン画像を再現する。従って、最も好適には障害物によって所定パターンの照明光が正反射するような角度でパターン光を投影するとよい。しかし、例えば、車両の側方に存在する障害物に対して、車両が搭載する撮影装置に正反射光が入射されるような角度で投影しようとすれば、車両のはるか後方から所定パターンの光を投影する必要があり、現実的ではない。

ここで、撮影装置から障害物への視角と同一の方向よりも車両の外側方向を投影するように照明装置を設置すると好適である。一形態としては、撮影装置が中央部に備えられるとすれば、車両の幅方向の障害物が存在する側と反対側から投影する。このようにすれば、障害物にはより深い角度、即ち撮影装置から障害物への視角に対して、正反射光に近い方向の角度とすることができる。

尚、車両の幅方向には、車両の運転者から視認が容易な側と容易ではない側とがある。従って、最低限、車両の運転者から視認が容易では無い側を照明する照明装置があれば、車両周辺監視装置としてある程度の効果が得られる。しかし、照明装置を複数設けたり、１つの照明装置で複数の方向を投影したりすれば、車両の幅方向両方の障害物を影の影響を排して検出することができて好適である。

そして、複数の照明装置を備えた場合には、必要な時に必要な方向だけを投影することが可能としておいてもよい。照明装置から常に投影を行うと、例えばその方向の周辺監視が不要な場合には、無駄な投影となり、車両の省エネルギー化の観点からも好ましくない。従って、例えば、移動状態検出手段等を設けて車両の進行方向を検出し、この検出結果に応じて必要な時にだけ必要な方向の投影を行うようにすると好適である。

また、前記所定パターンが、直線状のスリットパターン又は格子状のパターン又は網点状のパターンの何れかであると好適である。

直線状のスリットパターンを用いた場合、障害物に沿ったパターン画像が再現され、パターン画像の直線が途切れた部分が境界として認定できる。従って、好適に障害物と背景との境界を見つけることができる。また、格子状のパターンであれば、直交する２つの方向の直線性によって境界を見つけることができる。従って、複数の方向の境界を明確にすることができる。あるいは、格子状の正方形パターンの有無によって境界を見つけることができる。網点状のパターンを用いる場合には、網点パターンの再現の有無によって、障害物の表面形状に準じた境界を見つけることができる。

また、前記撮影装置が近赤外光に感度を有し、前記照明装置が投影する光の一部又は全てに近赤外光を含むと好適である。

照明光に不可視の近赤外光を用いると、影の影響を抑制したい場合に限らず、周囲の照度不足により、障害物と背景との境界が不明確となる場合にも好適にこの境界を見つけることができる。また、所定パターンの可視の照明光が障害物に投影されないので、第三者に違和感を覚えさせずに周辺監視を行うことができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る車両周辺監視システムの車両への搭載例を示す斜視図である。また、図２は、本発明に係る車両周辺監視システムの概略ブロック図である。図１に示す車両１は、本発明に係る車両周辺監視システムが搭載される移動体である。車両１には、撮影装置として車両１の後方側の情景を撮影するカメラ３が備えられている。撮影装置は車両１の前方側に備えられていてもよいし、前方側、後方側の双方に備えられていてもよいが、本例では後方側に備えられている場合について説明する。また、車両１は車幅灯等の灯火装置とは別の付加的な照明装置４も備えているが、これについては後述する。

カメラ３によって撮影された画像は、周辺監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５に入力され、画像処理部でエッジ抽出や輪郭強調等の画像処理が施される。この画像処理の結果は、報知装置としてのモニタ６ａやスピーカ６ｂを介して乗員に提供される。周辺監視ＥＣＵ５には、画像処理部の他、表示制御部や制御部も備えている。表示制御部は、モニタ６ａへの表示を制御するものである。カメラ３が撮影した画像を表示したり、この画像に画像処理結果や画像処理結果に基づいて制御部が判断した判断結果をスーパーインポーズとして重畳したり、ガイドラインを重畳したりする。制御部の判定結果は、車両１の他のＥＣＵにも伝達される。例えば、制動制御ＥＣＵ８に障害物と接近しすぎているような情報を伝達すれば、制動制御ＥＣＵ８が制動装置を作動させて、車両１を停止させる。

尚、これらの判定には、カメラ３によって撮影された画像のみでなく、種々の移動状態検出手段７からの情報が加味される。例えば、ステアリング９ａの操作を検出する操舵角センサ７ａや、車輪の回転を検出する車輪速度センサ７ｂや、シフトレバー９ｃのシフト位置を検出するシフトレバースイッチ７ｃなどが、移動状態検出手段に相当する。これら移動状態検出手段７からの情報に基づき、周辺監視ＥＣＵ５は、車両１の進行方向、進行速度、予想進路などを演算する。

図３は、車両１が障害物としての駐車車両２の後方に縦列駐車する場合の初動を示す説明図である。車両１は、図３の矢印に示すような進路で駐車車両２の後方へと進行する。この時、車両１のカメラ３は、撮影範囲Ｖの情景を撮影する。

図４は、駐車車両２の影Ｓがカメラ３の撮影範囲Ｖに生じる場合の例を示す説明図である。図４では説明を容易にするため、車両１と駐車車両２とがほぼ平行している状態としている。図４において、右方視野限界ＶＲと左方視野限界ＶＬとの間に形成された撮影範囲Ｖは、車両１に搭載されたカメラ３の視野角を示している。夜間など、車両１の周囲の照度が充分ではない場合には、この視野角の範囲を照明手段による照明によって照度を増大させる。実線ＬＲと実線ＬＬとの間は、車両１に搭載された灯火装置、例えばテールランプ、ストップランプなどのうち少なくとも一つを点灯させた時の灯火光が届く範囲を示している。

点線矢印で示された灯火光境界線ＬＳは、駐車車両２の最外輪郭であるコーナー部Ｃと、上記点灯する灯火装置とを結ぶ線である。撮影範囲Ｖ内で、この灯火光境界線ＬＳよりも車両１の車幅方向の外側に位置する部分には、灯火装置からの灯火光が遮られて影Ｓが現れる。カメラ３から駐車車両２のコーナー部Ｃを見たときの視角ＶＳ（実線矢印で示す）は、図４に示すように、灯火光境界線ＬＳよりも車両１の外側の方向を向いている。従って、視角ＶＳは、駐車車両２のコーナー部Ｃを超えて点灯する灯火装置によって生じた駐車車両２の影Ｓをも捉えることとなる。そして、図５に示すように、撮影画像上の通常路面や壁面である背景部分に駐車車両２の影Ｓが出現する。駐車車両２の車体色が黒や紺色などの濃い色である場合、駐車車両２と影Ｓとのコントラストが低くなる。その結果、周辺監視ＥＣＵ５による画像処理において、駐車車両２の境界部分の判別が困難になる。つまり、車両１が図３に示すように移動する場合に最も接近するコーナー部Ｃの高精度な検出が困難となる。

そこで、本発明に係る車両周辺監視システムは、駐車車両２とのコントラストを弱くするほどに濃い影Ｓが撮影画像に影響しないようにしている。つまり、周辺監視ＥＣＵ５において駐車車両２と背景との境界が充分に判別できるようにしている。本発明に係る車両周辺監視システムは、灯火装置とは別に付加照明手段としての照明装置４を備え、少なくとも視角ＶＳを含んで、駐車車両２と背景とに所定パターンの照明光を投影するようにしている。尚、好適にはこの照明装置４による投影は、灯火装置が点灯状態においてなされるものであるとよい。灯火装置が消灯している状態は、昼間などで周囲が明るいか、或いは夜間であっても車両１を動かさない状態である場合が多いからである。

図６は、付加照明手段としての照明装置４と、撮影装置としてのカメラ３との配置の一例を示す説明図である。図６（ａ）は、カメラ３から車幅方向に所定間隔をおいて照明装置４を備え、カメラ３を挟んで車両１の幅方向の左右反対方向を投影する構成例である。詳細は後述するが、この構成であれば、カメラ３から駐車車両２への視角ＶＳよりも車両１の外側を投影することになる。つまり、駐車車両２によって反射される照明装置４の照明光を正反射光側に少し近づけることができる。反射光の光量は、正反射の場合が最大であるので、このようにすればカメラ３によって好適に所定パターンを再現できるようになる。

図６（ｂ）は、車幅方向にカメラ３とほぼ同位置に照明装置４を備え、カメラ３の視角ＶＳと同一の方向を投影する構成例である。詳細は後述するが、カメラ３から駐車車両２への視角ＶＳの方向に一定の幅をもって、所定パターンの照明光を投影すれば、照明装置４は、駐車車両２と背景とに投影できる。その結果、駐車車両２と背景との境界を明確にすることができる。

本例において照明装置４は、図７及び図８に示すようにプロジェクター４ａ、レンズ４ｂを備えており、所定パターンを有する照明光を投影するものである。図８は、直線状のスリット光を投影する場合の例を示している。図９には、その他の所定パターンの例を示している。図９（ａ）は、横方向に直線状のパターンである。このようなパターンを用いると、横方向の連続性がどこで途切れたかによって、良好に境界を見つけることができる。図９（ｂ）は、縦方向に直線状のパターンである。このようなパターンを用いると、縦方向の連続性がどこで途切れたかによって良好に境界を見つけることができる。図９（ｃ）は、格子状のパターンである。このようなパターンを用いると、縦横両方向の連続性によって、両方向の境界を見つけることができる。あるいは、格子状の正方形パターンの有無によって障害物の表面形状に準じた境界を見つけることができる。図９（ｄ）は、網点状のパターンである。この場合も、網点パターンの再現の有無によって、障害物の表面形状に準じた境界を見つけることができる。

図１０は、照明装置４によって図９（ａ）の所定パターンを投影した場合に撮影される撮影画像の例を示す図である。直線状のパターンが駐車車両２が存在する部分にのみ、再現される。このように、駐車車両２と背景とのコントラストが低い場合であっても、この直線状のパターンの連続性が途切れたことによって、駐車車両２と背景との境界を撮影画像から特定することができる。

また、照明装置４が投影する光の一部又は全てに近赤外光を含むように構成してもよい。この場合、カメラ３も近赤外光に感度を有するものとしておく。近赤外光は不可視の光であるので、影の影響を抑制したい場合に限らず、周囲の照度不足により、障害物と背景との境界が不明確となる場合にも好適にこの境界を見つけることができる。このとき、可視光が駐車車両２に投影されないので、第三者にも違和感を覚えさせること無く、周辺監視を行うことができる。

尚、図１、図２、図６には、照明装置４が２つ備えられている場合について示しているが、本発明の適用に際しては必ずしも２つ備える必要はない。例えば、運転席からの視認が容易な側を投影する照明装置４は設けず、運転席からの視認が困難な側に投影する照明装置４のみを設けてもよい。但し、上記実施形態のように複数設けた場合には、運転席からの視認の容易さに拘らず、良好な周辺監視システムが構築できるという利点を有する。また、照明装置４は、１つであっても照明装置４の投影方向を可変にし、１つの照明装置４によって複数の方向に投影してもよい。

このように２つ備える照明装置４のうち、何れか一方だけを用いて投影する場合や、１つの照明装置４による投影方向を可変にする場合には、移動状態検出手段７の検出結果に基づいて制御される。移動状態検出手段７には、上述したように操舵角センサ７ａや車輪速度センサ７ｂやシフトレバースイッチ７ｃがある。例えば、シフトレバースイッチ７ｃがバックギアに入っていることを検出したことを利用して、後方への進行方向であることが判る。また、操舵角センサ７ａによってステアリング９ａが操作されている方向を検出したことで、左右どちらの方向へ進もうとしているかの進行方向を知ることができる。また、車輪速度センサ７ｂによって左右の車輪の回転差を検出することでも左右何れの方向へ進行しているかを知ることができる。さらに、この時の車両の進行速度も知ることができる。

（照明装置の設置例１）
以下、照明装置４の設置形態について種々の例を示すが、車両１としてステーションワゴンタイプの車両を用いて説明する。
図１１は、照明装置４の第１の設置例を示す斜視図である。図１１は、照明装置４をカメラ３と車両１の幅方向に所定間隔をおいて設置した場合の例である。図に示すように、撮影装置としてのカメラ３は車両１の幅方向の中央部に備えられ、照明装置４（４Ｌ、４Ｒ）はストップランプ等と共にリアコンビネーションランプ部に備えられる。

（照明装置の設置例２）
図１２は、照明装置４の第２の設置例を示す斜視図である。図１２は、照明装置４をカメラ３と車両１の幅方向に所定間隔をおいて設置した場合の例である。図に示すように、撮影装置としてのカメラ３は車両１の幅方向の中央部に備えられ、照明装置４（４Ｌ、４Ｒ）は車幅灯等と共にリアコンビネーションランプ部に備えられる。

（照明装置の設置例３）
図１３は、照明装置４の第３の設置例を示す斜視図である。図１３は、照明装置４をカメラ３と車両１の幅方向の同一位置に設置した場合の例である。ここで、照明装置４は、１つの装置から複数の方向に投影するものであってもよいし、複数の装置を一箇所に備えるものであってもよい。何れにせよ、照明装置４は、図に示すようにカメラ３と共に車両１の外装部品であるガーニッシュに備えられる。尚、この形態の場合、ライセンスプレートに備えられた灯火装置であるライセンスプレートランプに照明装置４を備えるものであってもよい。

尚、このとき照明装置４をカメラ３に備えてもよい。つまり、照明装置４とカメラ３とを一体化してもよい。例えば、図１８に示すように中央にカメラ３としてのカメラ部３ａを備え、その側面に左右それぞれ照明装置４としての照明部４ａを備えて一体化して、カメラ３及び照明装置４としてもよい。また、図１９に示すように、カメラ３としてのカメラ部材３Ａと、照明装置４としての照明部材４Ａとを接合して、カメラ３及び照明装置４としてもよい。

（照明装置の設置例４）
図１４は、照明装置４の第４の設置例を示す斜視図である。図１４は、照明装置４をカメラ３と車両１の幅方向に所定間隔をおいて設置した場合の例である。図に示すように、撮影装置としてのカメラ３は車両１の幅方向の中央部に備えられ、照明装置４（４Ｌ、４Ｒ）は外装部品であるバンパに備えられる。

（照明装置の設置例５）
図１５は、照明装置４の第５の設置例を示す斜視図である。図１５は、照明装置４をカメラ３と車両１の幅方向の同一位置に設置した場合の例である。ここで、照明装置４は、１つの装置から複数の方向に投影するものであってもよいし、複数の装置を一箇所に備えるものであってもよい。照明装置４は、図に示すようにカメラ３とは別に車両１の外装部品であるバンパに備えられる。

（照明装置の設置例６）
図１６は、照明装置６の第６の設置例を示す斜視図である。図１６は、照明装置４をカメラ３と車両１の幅方向に所定間隔をおいて設置した場合の例である。図に示すように、撮影装置としてのカメラ３は車両１の幅方向の中央部に備えられ、照明装置４（４Ｌ、４Ｒ）は外装部品であるスポイラーに備えられる。尚、このスポイラーにストップランプ等の灯火装置が備えられている場合には、照明装置４をこの灯火装置と共に設置してもよい。

（照明装置の設置例７）
図１７は、照明装置４の第５の設置例を示す斜視図である。図１７は、照明装置４をカメラ３と車両１の幅方向の同一位置に設置した場合の例である。ここで、照明装置４は、１つの装置から複数の方向に投影するものであってもよいし、複数の装置を一箇所に備えるものであってもよい。照明装置４は、図に示すようにカメラ３とは別に車両１の外装部品であるスポイラーに備えられる。上記と同様に、このスポイラーにストップランプ等の灯火装置が備えられている場合には、照明装置４をこの灯火装置と共に設置してもよい。

本発明に係る車両周辺監視システムの車両への搭載例を示す斜視図 本発明に係る車両周辺監視システムの概略ブロック図 車両１が障害物としての駐車車両２の後方に縦列駐車する場合の初動を示す説明図 障害物の影が撮影装置の撮影範囲に生じる場合の例を示す説明図 図４において撮影される撮影画像の例を示す図 照明装置と撮影装置との配置の一例を示す説明図 照明装置による照明方法の一例を示す説明図 図７の照明装置によりスリットパターンを投影する例を示す説明図 照明装置により投影される所定パターンの例を示す図 図９（ａ）の所定パターンの投影による撮影画像の例を示す図 照明装置の第１の設置例を示す斜視図 照明装置の第２の設置例を示す斜視図 照明装置の第３の設置例を示す斜視図 照明装置の第４の設置例を示す斜視図 照明装置の第５の設置例を示す斜視図 照明装置の第６の設置例を示す斜視図 照明装置の第７の設置例を示す斜視図 撮影装置と照明装置とを一体化する例を示す斜視図 撮影装置と照明装置とを一体化する他の例を示す斜視図

符号の説明

１ 車両
２ 駐車車両（障害物）
３ カメラ（撮影装置）
４ 照明装置
６ａ モニタ（報知装置）
６ｂ スピーカ（報知装置）
７ 移動状態検出手段
Ｖ 撮影範囲

Claims (4)

1. 車両の周辺に存在する障害物の情報を報知装置によって乗員に提供する車両周辺監視システムにおいて、
   前記車両の周辺の情景を撮影する撮影装置と、
   周辺が昼間時に比べて暗い状況下で前記障害物の輪郭を抽出するため模様を有する所定パターンの照明光を前記撮影装置の撮影範囲内に投影する照明装置と、
   を備える車両周辺監視システム。
2. 前記照明装置は、前記車両の車幅方向における左右の少なくとも何れか一方の所定方向を照射する請求項１に記載の車両周辺監視システム。
3. 前記所定パターンは、直線状のスリットパターン又は格子状のパターン又は網点状のパターンの何れかである請求項１又は２に記載の車両周辺監視システム。
4. 前記撮影装置は、近赤外光に感度を有し、前記照明装置は、投影する光の一部又は全てに近赤外光を含む請求項１に記載の車両周辺監視システム。
   

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