JP2007064888A

JP2007064888A - 路面状態検出装置

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Publication number: JP2007064888A
Application number: JP2005253938A
Authority: JP
Inventors: Koji Okuda; 幸治奥田; Michimasa Ito; 道昌井東; Yoshiyuki Mizuno; 善之水野
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】基本性能を損ねることなく効果的に省電力化を図ることのできる路面状態検出装置。
【解決手段】路面状態検出装置は、偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光切替装置と、該偏光切替装置を透過した水平偏光画像及び垂直偏光画像を撮像するカメラと、該撮像された水平偏光画像及び垂直偏光画像に基づいて車両が走行する路面の乾湿状態を判定する制御装置とを備える。そして、制御装置は、周期的に上記路面状態判定を実行し、車速が低いほど、その判定点Ｐｄ間の周期Ｔを長くする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両が走行する路面の乾湿状態を検出する路面状態検出装置に関するものである。

従来、偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光手段と、該偏光手段を透過した水平偏光画像及び垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを備え、該撮像された両偏光画像に基づいて車両が走行する路面の乾湿状態を判定する路面状態検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。

即ち、水表面における光エネルギー反射率は、その水平偏光成分と垂直偏光成分とで異なる値を示す。従って、両偏光画像の輝度分布を比較することにより、その輝度に差のある領域については該領域の表面に水分がある、即ち濡れていると判断することができ、これにより路面の乾湿状態（又は凍結状態）の検出が可能となっている。
特開平８−３２７５３０号公報

ところで、近年、車両においては、多岐にわたる電動化及びその電子制御化が進んでおり、その消費電力も増大の一途を辿っている。このため、車両用電子部品及びその電子制御装置については、その消費電力の低減が求められており、上記のような路面状態検出装置においてもまた、その低消費電力化が一つの重要な課題となっている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、基本性能を損ねることなく効果的に省電力化を図ることのできる路面状態検出装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光手段と、該偏光手段を透過した水平偏光画像及び垂直偏光画像を撮像する撮像手段と、該撮像された両偏光画像に基づいて車両が走行する路面の乾湿状態を判定する判定手段とを備えた路面状態検出装置であって、前記判定手段は、前記判定を周期的に行うとともに、車速が遅くなるほど前記周期を長くすること、を要旨とする。

上記構成によれば、頻繁に路面の乾湿状態を検出する必要性の低い低車速時に、路面状態判定の周期を長くすることで、制御手段の演算負荷を軽減することができる。その結果、基本性能を損ねることなく効果的に省電力化を図ることができるようになる。また、併せて、演算負荷の低下により演算処理能力の低い安価な演算装置を用いることができ、これにより低コスト化を図ることもできる。

請求項２に記載の発明は、偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光手段と、該偏光手段を透過した水平偏光画像及び垂直偏光画像を撮像する撮像手段と、該撮像された両偏光画像に基づいて車両が走行する路面の乾湿状態を判定する判定手段とを備えた路面状態検出装置であって、運転者の疲労度を検出する疲労度検出手段を備え、前記判定手段は、前記判定を周期的に行うとともに、前記検出される疲労度が低いほど前記周期を長くすること、を要旨とする。

即ち、運転者の疲労度が低く注意力が高い状態にある場合には、路面が濡れている場合であっても、速やかに回避行動がとられる場合が多い。従って、上記構成によれば、こうした場合に路面状態判定の周期を長くすることで、その基本性能を損ねることなく効果的に省電力化を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、前記切替可能な偏光手段による偏光面の切替は、前記判定時にのみ行われること、を要旨とする。
上記構成によれば、切替に要する電力を抑えて、より一層の省電力化を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、前記偏光手段は、液晶パネルと、該液晶パネルの透過光のうち所定の直線偏光を透過する偏光フィルタとにより構成されること、を要旨とする。
上記構成によれば、偏光フィルタを物理的に回転させるものと比較して、その偏光面の切替に要する電力を低く抑えることができ、これより一層の省電力化を図ることができる。

本発明によれば、基本性能を損ねることなく効果的に省電力化を図ることが可能な路面状態検出装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、路面状態検出装置１は、偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光切替装置２と、該偏光切替装置２を透過した水平偏光画像Ｉｈ及び垂直偏光画像Ｉｖを撮像するカメラ３と、該撮像された水平偏光画像Ｉｈ及び垂直偏光画像Ｉｖに基づいて車両４が走行する路面５の乾湿状態を判定する制御装置６とを備えている。

本実施形態では、カメラ３は、車両４の前方（同図中、右側）の路面５を撮像すべく同車両４のルームミラー背面（図示略）に設けられており、同カメラ３により撮像された画像は制御装置６に入力される。尚、本実施形態では、カメラ３にはＣＣＤカメラが採用されている。また、偏光切替装置２は、同カメラ３の前方に配置されており、その作動は制御装置６により制御されている。そして、制御装置６は、偏光切替装置２の作動を制御することにより、カメラ３が撮像する画像、即ち同カメラ３から入力される画像を水平偏光画像Ｉｈと垂直偏光画像Ｉｖとの間で切り替える。

詳述すると、本実施形態では、偏光切替装置２は、偏光電圧Ｖｐの非印加時にはその透過光が９０°回転する液晶パネル７と、該液晶パネル７の背面（同図中、左側）に設けられ、同液晶パネル７の透過光のうち所定の直線偏光を透過する偏光フィルタ８とにより構成されている。尚、本実施形態では、偏光フィルタ８は、水平方向の偏光を透過するように構成されている。そして、制御装置６は、液晶パネル７に偏光電圧Ｖｐを印加することにより、上記のような偏光切替装置２の作動を制御する。

即ち、偏光電圧Ｖｐの非印加時、液晶パネル７の透過光は９０°回転する。従って、その垂直偏光成分のみが偏光フィルタ８を透過し、これによりカメラ３において、垂直偏光画像Ｉｖが撮像される。一方、偏光電圧Ｖｐの印加時には、液晶パネル７の透過光は回転しない。従って、その水平偏光成分のみが偏光フィルタ８を透過し、これによりカメラ３において、水平偏光画像Ｉｈが撮像されるようになっている。尚、本実施形態では、制御装置６には、カメラ３の垂直同期信号（リフレッシュ信号、１／３０ｓｅｃ周期）Ｓｒが入力される。そして、制御装置６により液晶パネル７に印加される偏光電圧Ｖｐは、この垂直同期信号Ｓｒと同期してオン／オフされるようになっている。

また、制御装置６は、カメラ３から入力される水平偏光画像Ｉｈ及び垂直偏光画像Ｉｖについて、その輝度分布を比較する。そして、その輝度に差がある領域を表面に水分がある（濡れている）と推定することにより、車両４が走行する路面５の乾湿状態を判定する。

即ち、水表面における光エネルギー反射率は、その水平偏光成分と垂直偏光成分とで異なる値を示す。従って、両偏光画像の輝度分布を比較することにより、その輝度に差のある領域については該領域の表面に水分がある、即ち濡れていると判断することができる。つまり、図２（ａ）に示す水平偏光画像Ｉｈと、図２（ｂ）に示す垂直偏光画像Ｉｖとでは、路面５上の水溜り５ａを撮像した領域の輝度に相違があり、図２（ｃ）に示すこれら水平偏光画像Ｉｈと垂直偏光画像Ｉｖとの間の輝度差分画像Ｉｄには、この水溜り５ａを示す特徴点のみが残ることとなる。そして、本実施形態の制御装置６は、こうした輝度差分画像Ｉｄにおける特徴点の有無を判定することにより、路面５の乾湿状態を判定するようになっている。尚、このような乾湿状態判定に関する詳細については上述の特許文献１を参照されたい。

（判定周期可変制御）
次に、本実施形態の路面状態検出装置における路面状態判定の実行態様について説明する。

図３に示すように、本実施形態では、制御装置６は、周期的に上記路面状態判定を実行する。そして、車速Ｖが低いほど、その判定点Ｐｄ間の周期Ｔを長くする。即ち、路面５が濡れている場合の滑りやすさは、その車速Ｖが高いほど高く、車速Ｖが低いほど低くなる。従って、車速Ｖが低い場合には、頻繁に路面５の乾湿状態を検出する必要性が低く、こうした場合に、路面状態判定の周期Ｔを長くすることで、その基本性能を損ねることなく省電力化を図ることができる。

具体的には、図１に示すように、制御装置６には、車速センサ９が接続されており、同制御装置６は、この車速センサ９の出力信号に基づいて車速Ｖを検出する。また、制御装置６は、そのメモリ（図示略）内に、車速Ｖと周期Ｔとが関連付けられたマップ１０を記憶しており（図４参照）、同マップ１０において、周期Ｔは、車速Ｖが低くなるほど長く設定されている。そして、制御装置６は、検出された車速Ｖを同マップ１０に参照することにより、上記路面状態判定を実行する周期Ｔを決定する。

尚、本実施形態では、偏光切替装置２による偏光面の切替、即ち制御装置６から液晶パネル７への偏光電圧Ｖｐの印加は、一の判定点Ｐｄにつき一度行われる。そして、制御装置６は、その偏光電圧Ｖｐ印加時に撮像された水平偏光画像Ｉｈとその後の偏光電圧Ｖｐ非印加時に撮像される垂直偏光画像Ｉｖとに基づいて、その路面状態判定を行うようになっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）路面状態検出装置１は、偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光切替装置２と、該偏光切替装置２を透過した水平偏光画像Ｉｈ及び垂直偏光画像Ｉｖを撮像するカメラ３と、該撮像された水平偏光画像Ｉｈ及び垂直偏光画像Ｉｖに基づいて車両４が走行する路面５の乾湿状態を判定する制御装置６とを備える。そして、制御装置６は、周期的に上記路面状態判定を実行し、車速Ｖが低いほど、その判定点Ｐｄ間の周期Ｔを長くする。

上記構成によれば、頻繁に路面５の乾湿状態を検出する必要性の低い低車速時に、路面状態判定の周期Ｔを長くすることで、制御装置６の演算負荷を軽減することができる。その結果、基本性能を損ねることなく効果的に省電力化を図ることができるようになる。また、併せて、演算負荷の低下により演算処理能力の低い安価な演算装置を用いることができ、これにより低コスト化を図ることもできる。

（２）偏光切替装置２は、偏光電圧Ｖｐの非印加時にはその透過光が９０°回転する液晶パネル７と、該液晶パネル７の背面（同図中、左側）に設けられ、同液晶パネル７の透過光のうち所定の直線偏光を透過する偏光フィルタ８とにより構成される。

上記構成によれば、偏光フィルタを物理的に回転させるものと比較して、その偏光面の切替に要する電力を低く抑えることができ、これより一層の省電力化を図ることができる。

（３）偏光切替装置２による偏光面の切替、即ち制御装置６から液晶パネル７への偏光電圧Ｖｐの印加は、一の判定点Ｐｄにつき一度行われる。従って、より一層の省電力化を図ることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態の路面状態検出装置１では、制御装置６は、車速Ｖが低いほど、その判定点Ｐｄ間の周期Ｔを長くすることとした。しかし、これに限らず、図５に示す路面状態検出装置１１のように、制御装置１２に運転者の疲労度を検出する疲労検出装置１３を接続する。そして、制御装置１２は、疲労検出装置１３の出力する疲労度が低いほど、その判定点Ｐｄ間の周期Ｔを長くする構成としてもよい（図６参照）。

即ち、運転者の疲労度が低く注意力が高い状態にある場合には、路面５が濡れている場合であっても、速やかに回避行動がとられる場合が多い。従って、こうした場合に、路面状態判定の周期Ｔを長くすることで、その基本性能を損ねることなく効果的に省電力化を図ることができる。尚、疲労検出装置には、例えば、特開２００３−３１０５８３号公報に記載のものを適用することが可能である。

・また、本実施形態では、車速Ｖが低いほど判定点Ｐｄ間の周期Ｔを長くすることとしたが、更に進めて車両が停止状態にある場合には、路面状態判定を行わない構成としてもよい。即ち、車両停止状態においては、路面状態の如何が問題となりにくい。従って、このような構成とすることで、基本性能を損ねることなく更なる省電力化を図ることが可能になる。

・本実施形態では、本発明を路面状態検出装置に具体化した。しかし、これに限らず、運転者の目、水面やガラス面等、水平偏光画像と垂直偏光画像で輝度差を有する特徴点を検出する特徴点検出装置に具体化してもよい。

・本実施形態では、偏光切替装置２を、偏光電圧Ｖｐの非印加時にはその透過光が９０°回転する液晶パネル７と、該液晶パネル７の背面（同図中、左側）に設けられ、同液晶パネル７の透過光のうち所定の直線偏光を透過する偏光フィルタ８とにより構成した。しかし、これに限らず、偏光フィルタを物理的に回転させる等、その他の構成としてもよい。尚、上記のように液晶パネル７を採用することにより上記（２）の効果が期待できることから、本実施形態の構成を採用する方がより望ましいことはいうまでもない。

・本実施形態では、制御装置６には、カメラ３の垂直同期信号Ｓｒが入力されることとしたが、水平同期信号を用いる構成としてもよい。尚、周期が１／６０ｓｅｃの水平同期信号を用いた場合には、取得画像の垂直分解能は、１／２となる。

次に、以上の実施形態から把握することのできる請求項以外の技術的思想を記載する。
（イ）請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の路面状態検出装置において、前記判定手段は、各偏光画像の輝度分布を比較することにより前記判定を行うこと、を特徴とする路面状態検出装置。

（ロ）請求項１に記載の路面状態検出装置において、前記判定手段は、車両停止時には、前記判定を行わないこと、を特徴とする路面状態検出装置。
即ち、車両停止状態においては、路面状態の如何が問題となりにくい。従って、上記構成によれば、基本性能を損ねることなく、更なる省電力化を図ることが可能になる。

（ハ）偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光手段と、該偏光手段を透過した水平偏光画像及び垂直偏光画像を撮像する撮像手段とを備え、該撮像された両偏光画像に基づいて特徴点を検出する特徴点検出装置であって、前記判定手段は、前記判定を周期的に行うとともに、車速が遅くなるほど前記周期を長くすること、を特徴とする特徴点検出装置。

上記構成によれば、基本性能を損ねることなく効果的に省電力化を図ることのできる特徴点検出装置を提供することができる。

本実施形態の路面状態検出装置の概略構成図。（ａ）〜（ｃ）路面状態判定の原理説明図。路面状態判定の実行態様を示す説明図。マップの概略構成図。別例の路面状態検出装置の概略構成図。別例の判定周期可変制御の態様を示す説明図。

符号の説明

１，１１…路面状態検出装置、２…偏光切替手段としての偏光切替装置、３…撮像手段としてのカメラ、４…車両、５…路面、６，１２…判定手段としての制御装置７…液晶パネル、８…偏光フィルタ、９…車速センサ、１３…疲労検出装置、Ｉｈ…水平偏光画像、Ｉｖ…垂直偏光画像、Ｉｄ…差分画像、Ｐｄ…判定点、Ｖ…車速、Ｔ…周期、Ｓｒ…垂直同期信号、Ｖｐ…偏光電圧。

Claims

偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光手段と、該偏光手段を透過した水平偏光画像及び垂直偏光画像を撮像する撮像手段と、該撮像された両偏光画像に基づいて車両が走行する路面の乾湿状態を判定する判定手段とを備えた路面状態検出装置であって、
前記判定手段は、前記判定を周期的に行うとともに、車速が遅くなるほど前記周期を長くすること、を特徴とする路面状態検出装置。
偏光面を水平方向及び垂直方向に切替可能な偏光手段と、該偏光手段を透過した水平偏光画像及び垂直偏光画像を撮像する撮像手段と、該撮像された両偏光画像に基づいて車両が走行する路面の乾湿状態を判定する判定手段とを備えた路面状態検出装置であって、
運転者の疲労度を検出する疲労度検出手段を備え、
前記判定手段は、前記判定を周期的に行うとともに、前記検出される疲労度が低いほど前記周期を長くすること、を特徴とする路面状態検出装置。
請求項１又は請求項２に記載の路面状態検出装置において、
前記切替可能な偏光手段による偏光面の切替は、前記判定時にのみ行われること、
を特徴とする路面状態検出装置。
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の路面状態検出装置において、
前記偏光手段は、液晶パネルと、該液晶パネルの透過光のうち所定の直線偏光を透過する偏光フィルタとにより構成されること、を特徴とする路面状態検出装置。