JP2006322855A

JP2006322855A - 無限遠点決定装置

Info

Publication number: JP2006322855A
Application number: JP2005147191A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kimura; 貴之木村; Koji Okata; 浩司大方; Kentaro Mochida; 健太郎望田; Fumio Asakura; 史生浅倉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】無限遠点（ＦＯＥ）の決定に際して周辺環境の制限が少ない装置を提供する。
【解決手段】車載カメラ１３０によって撮像された画像から、車両１１０に対して所定位置に設置されたターゲットの画像平面内における位置を自動的に検出し、検出したターゲットの画像平面内における位置に基づいて、画像平面内におけるＦＯＥの位置を決定する装置において、ターゲットとして、所定の赤外領域にピーク波長帯域を有する光を車両１１０に向けて発光する赤外投光器１２０を備え、さらに、車載カメラ１３０とその赤外投光器１２０との間に、車載カメラ１３０に入射する光から赤外投光器１２０のピーク波長帯域以外の波長の光を除去する可視カットフィルタ１４０を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、車載カメラによって撮像された画像内における無限遠点の位置を決定する無限遠点決定装置に関する。

車両にカメラを搭載する場合、そのカメラによって撮像された画像平面内における無限遠点（ＦｏｃｕｓＯｆＥｘｐａｎｓｉｏｎ、以下、ＦＯＥという）を決定しなければならない場合がある。たとえば、特許文献１に記載されているように、車載カメラによって撮像された画像から白線等の車線を区画する区画線（レーンマーク）を認識する場合には、ＦＯＥを決定する必要がある。レーンマークの位置は、そのレーンマークに沿って車両を自動走行させる制御や、車両の車線からの逸脱を検出して運転者に警報を発する制御に用いられる。

ＦＯＥは、車線両側の一対のレーンマークを直線近似して無限遠点まで延長したときに、その一対のレーンマークが交差する点であり、また、地平線上に固定される。このＦＯＥを基準として自車両とレーンマークとの相対位置が認識される。従って、ＦＯＥは正確に決定される必要がある。

ＦＯＥは、車両走行時には車載カメラによって撮像された画像内のレーンマークに基づいて自動補正されるのであるが、その前提として、車載カメラの取り付け時に初期位置を決定する必要がある。図１は、ＦＯＥの初期位置を決定するための従来の方法を説明するための図である。図１に示すように、ＦＯＥの決定に際しては、車両１０に対して所定の位置にターゲット１２を設置する。ターゲット１２は図２に示すように３つ設置され、中央のターゲット１２は車両１０の幅方向の中心線上に設置される。また、３つのターゲット１２の高さはいずれも等しくされる。そしてその状態で車載カメラ１４によって画像を撮像する。図２はその画像を示す図である。

次いで、撮像した画像から、画像処理によって各ターゲット１２の中心位置を検出する。ターゲット１２は車両１０に対して所定の距離に設置されており、また、ターゲット１２の高も決まっていることから、図１に示す俯角θ１は幾何的に計算することができる。また、中央のターゲット１２は、車両１０の幅方向中心線上に設置されている。従って、中央のターゲット１２の中心位置が撮像画像内においてどこに位置するかが決定できれば、画像平面内におけるＦＯＥの位置を決定することができる。

さらに、撮像画像内における各ターゲット１２の中心位置を通る直線の傾きから、車載カメラ１４の車両幅方向の傾きも決定される。
特開２００４−１８５４２５号公報

従来のターゲット１２は、図２に示すように、明部（白）と暗部（黒）とからなるパターンを有しており、ターゲット１２の中心位置検出は、明部と暗部との境界を検出することによって行われている。そのため、撮像範囲内に他に明部と暗部との境界が存在すると、ターゲット１２の中心位置を誤認識する可能性があった。

その誤認識を防ぐために、ターゲット１２からの反射光以外の光が車載カメラ１４にできるだけ入射しない環境でＦＯＥの決定作業を行う必要があった。たとえば、蛍光灯の光は誤認識の原因となるので、ＦＯＥの決定作業においては、蛍光灯からの光を遮るためにターゲットの後方に黒幕が設けられていた。また、ターゲットからの反射光以外の光の車載カメラ１４への入射光量を低減させるために、周囲の所定範囲（たとえば前方９ｍ、幅５ｍ程度）に反射物がない環境で行うこととされていた。また、ターゲットの明部と暗部との境界を明確にするために、できるだけ明るい環境で行うこととされていた。従って、ＦＯＥ決定作業を行う周辺環境の設定に非常に手間がかかるという問題があり、また、場合によっては、作業場所の確保自体が困難な場合もあった。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＦＯＥの決定に際して周辺環境の制限が少ない無限遠点決定装置を提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、車載カメラによって撮像された画像から、車両に対して所定位置に設置されたターゲットの画像平面内における位置を自動的に検出する位置検出手段を備え、その位置検出手段によって検出された前記ターゲットの画像平面内における位置に基づいて、前記画像平面内における無限遠点の位置を決定する無限遠点決定装置であって、
前記ターゲットとして、所定のピーク波長帯域を有する光を前記車両に向けて発光する光源を備え、さらに、前記車載カメラとその光源との間に設置され、前記車載カメラに入射する光から前記光源のピーク波長帯域以外の波長の光を除去するフィルタを備えていることを特徴とする。なお、除去とは、通常のフィルタにおける除去と同様に、不完全な除去すなわち低減も含まれる。

この請求項１記載の発明によれば、車載カメラの撮像範囲内またはその周辺にターゲットである光源以外にも光を発光または反射する物体があったとしても、フィルタによって、光源の発光する光のピーク波長帯域以外の光は除去されるので、フィルタが設置された状態では、車載カメラによって撮像された画像は、光源からの光が相対的に強められたものとなる。従って、車載カメラの撮像範囲内またはその周辺に光源以外にも光を発光または反射する物体がある環境でもＦＯＥの決定作業が可能となり、ＦＯＥの決定作業における周辺環境の制限が少なくなる。

ここで、前記光源はどのような波長帯域の光を発光するものであってもよいが、請求項２のように、前記光源は、赤外領域にピーク波長帯域を有する光を発光するものであることが好ましい。なお、この場合には、請求項２のように、前記フィルタには、可視光を除去するものを用いる。光源として赤外領域にピーク波長帯域を有する光を発光するものを用いることが好ましい理由は、ＦＯＥの決定作業を行うのは通常、屋内であり、屋内において通常存在する光に含まれる赤外光の強度は可視光に比べて弱いためである。従って、請求項２のようにすると、車載カメラによって撮像された画像内における光源部分の相対信号強度が強くなる。そして、光源部分の相対信号強度が強くなると、ターゲット（すなわち光源）の位置の誤認識が一層少なくなる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図３は、本発明が適用された無限遠点決定装置１００を用いたＦＯＥ決定作業の状態を、車両１１０の側方から示す図である。なお、ＦＯＥ決定作業は、車両組立工場や車両販売店あるいは整備工場などの屋内において行われる。

無限遠点決定装置１００は、光源すなわちターゲットとなる赤外投光器１２０と、車載カメラ１３０の前方（赤外投光器１２０側）において図示しない支持装置によって支持されている可視カットフィルタ１４０と、車載カメラ１３０によって撮像された画像を処理する処理装置１５０とからなる。

車載カメラ１３０はＣＣＤカメラによって構成されており、その取り付け位置は、車両内部の、たとえば運転席近傍の天井等とされている。また、その車載カメラ１３０の垂直方向の撮像範囲θ２は、図３に示すように、車両１１０のボンネットの先端が撮像可能、且つ、水平方向よりも上方が撮像可能な範囲となっている。また、車載カメラ１３０は一般的なＣＣＤカメラと同様に、可視光のみでなく赤外光にも感度を有している。

赤外投光器１２０は、赤外光を発光するＬＥＤ、すなわち、赤外領域にピーク波長帯域を有する単波長ＬＥＤを、一つまたは複数備えており、車両１１０に向けてその赤外光を照射するようにその向きが設定されている。また、車両１１０方向から見た赤外投光器１２０の発光部分（すなわちＬＥＤ部分）１２２の形状は、図５に示すように円形とされている。また、赤外投光器１２０の発光強度は、蛍光灯から出力される赤外線強度よりも十分に強い強度（たとえば数倍以上）に設定される。なお、図５では、その発光部分１２２の大きさは、誇張して示されている。

この赤外投光器１２０は、図４に示されるように、本実施形態では３つ設置されており、その設置位置は、それら赤外投光器１２０の発光中心が従来のターゲット１２の中心と一致するように設置されている。従って、それら３つの赤外投光器１２０を通る直線は車両１１０の幅方向と平行となり、中央の赤外投光器１２０は車両１１０の幅方向中心線Ｃ上に位置し、また、それら３つの赤外投光器１２０の高さは、従来のターゲット１２の中心と同じ高さとされる。このように、赤外投光器１２０の発光中心が従来のターゲット１２の中心と一致するように設置されると、車載カメラ１３０によって撮像された画像内において赤外投光器１２０の位置を検出した後は、従来と同様のアルゴリズムを使用してＦＯＥを算出できる利点がある。

可視カットフィルタ１４０は、可視光をほぼ除去するとともに、赤外領域の波長の光も若干低減させる。また、可視カットフィルタ１４０は、車載カメラ１３０の撮像範囲全体を覆うような大きさとされている。

図５は、可視カットフィルタ１４０を透過して車載カメラ１３０によって撮像された画像を示す図である。可視カットフィルタ１４０によって、可視光がほぼ除去されるとともに赤外光も低減させられるので、図５に示されるように、強い赤外光を放出する赤外投光器１２０の発光部分１２２以外の像はほとんど検出されない。

処理装置１５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備えており、本実施形態において位置検出手段として機能する。この処理装置１５０は、車載カメラ１３０によって撮像された画像における各画素の信号強度を所定の閾値と比較することによって画像内における赤外投光器１２０の発光部分１２２を検出する。この閾値は、予め設定された一定値とされてもよいし、撮像された画像信号中における最大信号強度に基づいて、たとえばその所定割合（その２／３など）とされてもよい。そして、画像内における各赤外投光器１２０の発光部分１２２を検出した後は、次いで、この発光部分１２２の中心位置を決定する。

そして、各赤外投光器１２０の発光部分１２２の中心位置を決定したら、中央の赤外投光器１２０の発光部分１２２の中心位置が撮像範囲内のどこに位置しているかに基づいて、画像平面内におけるＦＯＥの位置を決定する。また、３つの赤外投光器１２０の発光部分１２２の中心位置を結ぶ直線の傾きから、車載カメラ１３０の車幅方向の傾き（ロール角）を決定する。

以上、説明した本実施形態によれば、車載カメラ１３０の撮像範囲内またはその周辺に赤外投光器１２０以外にも光を発光または反射する物体があったとしても、可視カットフィルタ１４０によって、赤外投光器１２０の発光する光のピーク波長帯域以外の光は除去されるので、可視カットフィルタ１４０が設置された状態では、車載カメラ１３０によって撮像された画像は、赤外投光器１２０からの光が相対的に強められたものとなる。従って、車載カメラ１３０の撮像範囲内またはその周辺に光源以外にも光を発光または反射する物体がある環境でもＦＯＥの決定作業が可能となり、ＦＯＥの決定作業における周辺環境の制限が少なくなる。

また、本実施形態によれば、光源として赤外投光器１２０を用いるとともに、フィルタとして可視カットフィルタ１４０を用いているので、赤外投光器１２０からの光以外には赤外光が少ない屋内においてＦＯＥ決定作業が行われると、車載カメラ１３０によって撮像された画像内における赤外投光器１２０の発光部分１２２の相対信号強度が強くなる。従って、ターゲット（すなわち赤外投光器１２０の発光部分１２２）の位置の誤認識を一層低減できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態では、赤外投光器１２０の発光部分１２２の形状は円形とされていたが、この形状は、円形に限られず、四角形などの他の形状でもよい。

また、前述の実施形態では、赤外領域の波長の光も低減させる可視カットフィルタ１４０を用いていたので、図５に示されるように、強い赤外光を放出する赤外投光器１２０の発光部分１２２以外の像は、ほとんど車載カメラ１３０に検出されなかったが、赤外光をほとんど低減させない可視カットフィルタを用いてもよい。この場合には、車載カメラ１３０には、蛍光灯からの赤外光やその他の物体からの赤外光が車載カメラ１３０によって検出される可能性があるが、赤外投光器１２０の発光部分１２２の強度が相対的に強いことに変わりはない。従って、ターゲットである赤外投光器１２０の発光部分１２２の位置を正しく認識することができ、ひいてはＦＯＥの位置を正しく決定することができる。

また、前述の実施形態は、車両前方を撮像する車載カメラ１３０のＦＯＥを決定していたが、車両後方を撮像する車載カメラのＦＯＥ決定にも本発明は適用できる。

また、前述の実施形態は、光源である赤外投光器１２０は、赤外領域にピーク波長帯域を有する光を発光しており、フィルタとして可視カットフィルタ１４０を用いていたが、光源として、赤、青、緑などの可視光にピーク波長帯域を有する光を発光するものを用い、フィルタにその光源が発光する光のピーク波長帯域以外の光を除去するものを用いてもよい。このようにしても、車載カメラによって検出される画像は、光源からの光が相対的に強められたものとなるので、車載カメラの撮像範囲内またはその周辺に光源以外にも光を発光または反射する物体がある環境でもＦＯＥの決定作業が可能となる。

ＦＯＥの初期位置を決定するための従来の方法を説明するための図である。図１の状態において車載カメラ１４によって撮像される画像の一例を示す図である。本発明が適用された無限遠点決定装置１００を用いたＦＯＥ決定作業の状態を、車両１１０の側方から示す図である。図３を車両上方から見た図である。図３の状態において車載カメラ１３０によって撮像された画像の一例を示す図である。

符号の説明

１００：無限遠点決定装置
１２０：赤外投光器（光源、ターゲット）
１３０：車載カメラ
１４０：可視カットフィルタ
１５０：処理装置（位置検出手段）

Claims

車載カメラによって撮像された画像から、車両に対して所定位置に設置されたターゲットの画像平面内における位置を自動的に検出する位置検出手段を備え、
その位置検出手段によって検出された前記ターゲットの画像平面内における位置に基づいて、前記画像平面内における無限遠点の位置を決定する無限遠点決定装置であって、
前記ターゲットとして、所定のピーク波長帯域を有する光を前記車両に向けて発光する光源を備え、
さらに、前記車載カメラとその光源との間に設置され、前記車載カメラに入射する光から前記光源のピーク波長帯域以外の波長の光を除去するフィルタを備えていることを特徴とする無限遠点決定装置。
前記光源は、赤外領域にピーク波長帯域を有する光を発光するものであり、
前記フィルタは、可視光を除去するものであることを特徴とする請求項１に記載の無限遠点決定装置。