JP2008213819A - 車両光源の方向を動的に修正するシステム及び修正方法 - Google Patents

車両光源の方向を動的に修正するシステム及び修正方法 Download PDF

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Abstract

【課題】レべリングアクチュエータの防水性と組み付け性の向上を図る。
【解決手段】車輌内部の負荷の変化に起因する前記姿勢の遅い変化に適した静的修正による画像処理102を、前記車輌の制動及び加速に起因する前記姿勢の速い変化に適した動的修正による画像処理202に関連させることにより、前記装置によって同時に発される信号を融合し、かつフィルタリングする装置203を用い、車輌光源104Aが発する光束105Aの方向を、前記車輌の姿勢に従い、自動で動的に修正するシステム200を提案する。光源104Aの回転を制御する装置103は、融合・フィルタリング装置から受け取る情報に従い、運転に適する態様で、前照灯の向きを定める。
【選択図】図2

Description

本発明は、自動車に搭載された光源の方向を、動的に修正するためのシステム及びこのシステムを利用する修正方法を提供することを目的とする。本発明によるシステムは、車両の前照灯装置が発した光束の方向が不適切であるとき、これを、車両姿勢の突然の変化に応じて、即時に修正するようになっている光電子工学上のシステムである。
本発明の技術分野は、概略的には、例えば道路上を走行する重量車級の自動車用の照明装置である。より詳細には、本発明は、これらの車両の前照灯の方向修正に関係する。
ここで、光電子による修正とは、電子から光へ、又は光から電子への光電子変換器等の装置により実行される修正を意味する。
現在、道路上を移動する全ての車両は、夜や悪天候の場合等に用いられる道路照射装置を有する。従来、自動車用照明には2つの種類があり、その一つは、長距離を照射し道路を完全に照らす「ハイビーム」や「メインビーム」と呼ばれる照明であり、もう一つは、対向車両や先行車両のドライバーの眩惑を回避するために、短距離の道路上を照らす「ロービーム」と呼ばれる照明である。
ロービームの場合、照明の幅は、前照灯の向きを垂直面内で調節することにより、調整することができる。従来、ロービームの前照灯が発する光束の方向は、点灯装置の製造業者が提供する情報に従って、専門技術者、特に自動車整備員により調整されている。光束の方向の角度は、製造業者により、角度のパーセンテージで定められている。この光束の方向の角度は、車輌が標準位置にあるという前提で定められるが、この標準位置とは、車輌のシャシーが道とほぼ平行である位置のことである。すなわち、車輌シャシーと水平面とのなす角度が、ゼロである位置のことであり、車輌の姿勢が水平であるということである。一般的に、車輌の姿勢は、路面に対する車輌の傾斜角に対応している。
しかし、車輌の姿勢は、車輌の状況、特に車輌の積載量に応じて変化することが知られている。すなわち、車輌の積載量が大きい場合には、車輌の後部が下がり、前部が上がる。この場合、車輌は道路と平行でない。この際、車輌のロービームの前照灯からの光束は、道路に向けられるのではなく、水平方向に向いている。そのため、対向車両や先行車輌のドライバーを眩惑してしまうことになる。
したがって、車輌が標準位置にあるときに、車輌に取付けられているロービーム前照灯の初期調整値は、車輌の姿勢が水平ではない場合には、適正ではなくなっていることが理解しうると思う。
この欠点を解決するため、車輌によっては、シャシーに自動修正システムを取付けたものもある。このシステムでは、車輌の前後車軸にセンサを取付け、各センサにより、車輌の積載量に従い、車輪の位置とシャシーとの間の高低差を測定するようになっている。自動修正システムに組み入れてある小型コンピュータにより、車輌の姿勢を決定し、前照灯の向きを定める小型モータに情報を送るようになっている。しかし、このシステムには欠点がある。その理由は、センサが車輪から短い距離に配置されているため、すなわち車輌製造中に、人やロボットによるアクセスが難しいことである。したがって、車輌製造中のセンサ調整には、高度な精度を必要とし、そのため、かなりの時間とコストが必要となる。
更に、これらのセンサには、道路上で、撥ねた水や砂利、その他の物体が当たることになる。これらのセンサ及びセンサへの接続は、水撥ね等に耐えうるためには、丈夫なものとする必要がある。
これらの欠点を克服するため、光電子修正システムが近年提案されている。例えば、特許文献1には、車輌の姿勢に従い、カメラと光束中の具体的な点から、車輌の前照灯の方向を制御するシステムが記載されている。
このシステムは、車輌の前側の道路を撮影するため、車輌にカメラを搭載するか、又はすでに車輌の適所に設置されているカメラを用いるものである。次いで、車輌の前方シーンの水平ラインを確定するため、イメージ処理装置により、少なくとも1つの像を処理する。この水平ラインから、シーン内の所定の点を確定し、次いで、前照灯反射器に搭載される光源が発する所定の光点が、この所定の点に合うまで、前照灯を調整することができる。その具体例としては、光源が赤外線型であり、用いるカメラも同様である例を挙げることができる。
図1は、特許文献1に記載されている、車輌前照灯の方向を制御するシステム100の一例を概略的に示す。運転車輌の前方シーンの変化は、車輌の前部に向いているカメラ101によって撮影される。他の例としては、このシステムを大きく変更することなく、カメラを車輌の後方に向けるものがある。
このカメラは、特許文献1に記載の目的に関連する機能以外の機能を実行するために用いることができる。カメラ101は、例えば赤外線型など、夜間に撮影できる形式のものであれば、有利である。カメラ101で撮影(または撮像)した画像を処理する第1のユニットを有する車輌102の姿勢の静的修正装置は、車輌姿勢の静的測定に関する第1の情報群、すなわち数秒間の姿勢の平均測定値を発生する。
光源104の回転を制御する装置103は、車輌102の姿勢の静的修正装置から受け取る情報に従い、前照灯104A及び104Bの方向を適切な形で制御する。
前照灯104Aは、車輌の前部の方へ第1の光束105Aを発する。前照灯104Bは、道路上へ具体的な光点を投影することができる第2の光束105Bを発する。前照灯104A及び104Bに連結性を与えることにより、これらを同時に角移動させることができる。光束105A及び105Bの運動により、所定の振幅の光掃引106が行われる。
フランス国特許FR0215874号公報
静的姿勢修正装置の特性は、長い時定数によって与えられる。
時定数が長いということは、一秒当たり約30枚の画像取得頻度の経済的に利用しやすいカメラを用いる場合でも、装置200が画像から発生する情報は、長い時間間隔をおいたものであることを意味する。
その理由は、撮影される道路シーンが、例えば画像に出没する他の車輌の存在や道路上の小石や路面の不規則な荒れ等の環境を妨げる存在によって、しばしば妨げられ、そのため、水平ラインの計算を不確実にさせ、またカメラの画像サンプリング頻度と比較して、比較的長いフィルタリング時間の負担を生じさせるからである。
従って、このシステムでは、応答時間を短縮しようとすれば、精度を低くしなければならず、速い姿勢の変化が観察される場合に好ましい満足な応答時間、例えば約0.2秒の応答時間を達成することができない。このような理由のため、このシステムでは、過多な修正振幅やタイミングの悪い修正振幅と関連して、ドライバーに不快な状況や危険な状況をもたらすような誤差が生じる危険性がある。そのため、姿勢の動的修正を行うためには、全く不適当である。
この動的修正では、少なくとも1つの光源の方向に対する干渉となるように、姿勢の修正を指定する。これは非常に速く、即ち約0.2秒間で実行される。この修正により、急激な加速や制動の段階で見られる速い姿勢変化に適応することが可能になる。
本発明の重要な目的の1つは、上に提示した問題点、すなわち車輌姿勢の動的修正の欠落という問題を解決した前照灯の方向修正システムを提案することにある。この目的のため、本発明による修正システムでは、カメラが捉えた画像の瞬間的な運動を、フレーミング内の急激な変化を確定するために分析し、即時に、車輌の姿勢に影響する感知可能な制動・加速を知らせる相補的な画像処理が提供される。
2枚の連続した画像間の縦の運動信号を、リアルタイムで送り、上記の段階を検出することを可能にする態様が好ましい。
このために、例えば、画像安定化操作を実行するカムコーダーに存在するタイプの具体的なソフトウェアアプリケーションを用いることが可能である。
この相補的な画像処理は、動的姿勢修正情報を得ることを可能にし、その情報を、先行技術のシステムに利用可能な静的姿勢修正情報と組み合わせることにより、高速の修正を実行する適切な修正信号を得ることができる。本発明によって提案される解決策は、前照灯装置の方向修正システムの全コストに対して、大きな影響を及ぼさない。
したがって、本発明では、車輌内部の負荷の変化に起因する前記姿勢の遅い変化に適した静的修正による画像処理を、車輌の制動及び加速に起因する姿勢の速い変化に適した動的修正による画像処理に関連させることにより、前記装置によって同時に発される信号を融合させ、かつフィルタリングする装置を用いて、車輌光源が発する光束の方向を、前記車輌の姿勢に従い、自動的に動的に修正するシステムが提案される。
光源の回転を制御する装置は、融合・フィルタリング装置から受け取る情報に従い、運転に妥当な態様で前照灯の向きを与える。静的修正システムとは、停止中の車輌の姿勢や、長い時定数(例えば2分)で修正した場合の姿勢に関する修正を意味する。本発明では、静的修正システムは、長い時定数を有することが好ましい。
また、静的修正装置は、路面によって反射された後の発光源と受光器との間の光伝搬時間に基づく技術と関連づけてもよいことに留意する必要がある。また、静的修正装置は、車輌のシャシーに固定され、アームにより、このシャシーとで形成される角度を測定する電位差測定センサを用いることができる。このとき、アームの一端は、シャシー上に旋回自在に搭載され、同じく他端は、車輪に直交して固定されている要素に接続される。
本発明は、車輌の姿勢に従い、車輌の光源の方向を修正するシステムに関し、このシステムは、
−車輌に搭載され、車輌の前方又は後方の道路上の変化を示す一連の画像を取得するカメラと、
−カメラによって取得された画像を処理する第1の画像処理ユニットを有し、車輌姿勢の静的測定に関する第1の情報群を発生する車輌姿勢の静的修正装置とを備え、更に、
−カメラにより取得された画像を処理し、取得された画像のフレーミングの偏移の測定に関する第2の情報群を発生する第2の画像処理ユニットと、
−第1の情報群と第2の情報群とを組み合わせて、姿勢修正情報を発生するデータ融合装置とを備えていることを特徴とする。
上記の主な特徴とは別に、本発明によるシステムは、以下の付加的な特徴を一つ以上有することができる。なお、以下の付加的な特徴は、相互間では排他的ではなく、任意の組合せにより、発明の目的を達成構しうるものである。
−前記車輌姿勢静的修正装置は、具体的な光点を発する装置を備えている。
−前記第2の画像処理装置によって発生させられる第2の情報群は、画像のフレーミングの縦の偏移の測定に関する。
−前記第2の画像処理装置は、検出操作を実行し、取得した画像上に存在する少なくとも1つの特定の点を追跡する手段を備えている。
−画像内の前記特定の点は、道路シーンの要素の隅部に対応している。
−特定の点のうち少なくとも1つは、撮像された画像の側部周辺領域内において選択される。
−前記特定の点は、取得した画像上に視認される具体的な光点の投射に対応している。
−静的修正装置は、カメラによって取得される画像を処理する第1の画像処理ユニットを有している。
−静的修正装置は、路面に反射された後の光が光放出源と光電受光器との間で伝搬する時間に基づく技術を利用している。
−静的修正装置は、車輌シャシーに固定され、それぞれが、アームとシャシーとが成す角度を測定する複数の電位差測定センサを利用し、アームは、一端がシャシーに旋回自在に搭載され他端が車輪に垂直に固定される要素に接続されている。
また、本発明は、自動車の光源の方向を、前記車輌の姿勢に従って修正する姿勢修正方法であって、
−車輌の前方又は後方で変化する道路シーンの1組の画像を撮像するステップと、
−撮像した画像から、車輌の姿勢の静的修正信号を発生するステップとを有し、更に、
−撮像された画像のフレーミング内の偏移を測定する操作を実行して、車輌姿勢の動的修正信号を発生するステップと、
−静的修正信号と動的修正信号とを融合して、修正信号を得るステップと、
−修正信号に従い、光源の向きを与えるステップとを有していることを特徴とする。
上記の主な特徴とは別に、本発明による方法は、次の付加的な特徴を、1つ以上有することができる。また、次の付加的な特徴は、相互間では排他的ではなく、任意の組合せにより、発明の目的を達成しうるものである。
−動的修正信号を発生する前記ステップは、速い姿勢の変化を識別する操作からなる。
−動的修正信号を発生する前記ステップは、速い姿勢の変化の振幅量を定める操作を有する。
−動的修正信号を発生する前記ステップは、撮像された画像上の特定の点を検出して追跡する操作を有する。
−静的修正を発生する前記ステップは、道路シーン上の具体的な光点を発するステップと、撮像された画像上で発される具体的な光点の位置と、所定の水平ラインから所定の距離に位置する道路シーン上の具体的な点の位置とを比較するステップとを備えている。
−前記特定の点は、撮像された画像上で視認可能な具体的な光点の投射に対応している。
−前記特定の点は、道路シーンの要素の隅部に対応している。
最後に、本発明は、上記の主の特徴と、前述の補助的な特徴を1つ以上備える光源の方向を修正するシステムを備える自動車にも関連する。
本発明とその用途は、後述の説明及び添付の図面を参照することにより理解しうると思う。これらの図は、単なる説明のためのものであって、本発明を制限するものではない。
各図において、同じ要素には、同じ符号を付してある。図2〜図3は、本発明によるシステム、及びその実施形態の一例を示す。
図2は、本発明により、車輌上又は車輌内に搭載され、車輌における光源(ここでは前照灯104Aである)の方向を修正するシステム200の一具体例を示す。
システム200において、カメラ201は、道路シーンを示す一連の画像を取得する。カメラ201は、車輌内に設置してもよいし、車輌の外側に固定してもよい。例えば、図1に示した先行技術のシステムで用いられるカメラ101と同様のものである。特に、赤外線型のカメラであるのがよい。車輌にすでに設置され、他の機能、例えば暗視や障害物の検出に関する機能を実行するカメラを用いることができる。撮影される道路シーンは、車輌の前方に見えるものと、車輌の後方に見えるもののいずれかである。
システム200は、図1で既に説明した静的姿勢修正装置102を備えている。この装置は、車輌姿勢の静的測定に関する第1の情報群I1を発生する。他の例として、装置102に代えて、他の静的姿勢修正装置を用いることができる。また、静的姿勢修正装置102を、動的姿勢修正装置202により補うことができる。静的姿勢修正装置102及び動的姿勢修正装置202の双方は、カメラ201によって取得された画像を受ける。
動的修正装置202は、第2の画像処理装置を有している。この第2の画像処理装置は、車輌姿勢の動的測定に関する第2の情報群I2を発生する。
第2の画像処理装置は、取得される画像のフレーミング内の速い変化を検出することができる。この速い変化は、例えば車輌の急な加速や急な制動によってもたらされ、その際、静的姿勢修正を実行することにより、前照灯装置104Aの方向は、照明に最も適した方向となる。
フレーミング内のこの速い変化を検出するためには、様々な策が考えられる。一例として、撮像された画像上で視認される要素の隅部に対応する撮像画像領域を、追従する操作を実行することができる。
この目的のために、画像処理装置は、最初の撮像画像上の少なくとも1つの隅部の存在を検出する。ここで「隅部」とは、画像の水平軸及び縦軸に沿うコントラストの急激な変化により位置が決められる画像の領域を意味する。
例えば、道路によって画される平面を水平とみなしたときに、第1の水平軸に沿う輝度勾配計算と、第2の垂直軸に沿う輝度勾配計算とを利用することができる。隅部検出の操作が、画像の縦横帯に行われ、画像の周縁部分を形成し、全画像の約25パーセントをカバーすることが好ましい。そのため、道路の端に存在する不動の要素に対応するシーン内の隅部の進行の検出が、高い確率で生じうる。
これらの点は、連続的に撮像された画像群において、車輌の安定な前方への移動に従い、ゆっくりと、かつ均一に変化する。姿勢に急激な変化が生じた場合には、これらの点は、突然上昇する。この現象は、検出した隅部の垂直方向追従の操作を実行することにより、簡単に識別及び定量が可能である。
本発明では、画像上検出される特定の点に対して、縦方向への変化の追従に限定されることが事実上可能である。姿勢の変化は、画像の点の縦成分にだけ発生し、アルゴリズムのコスト及び処理時間を低減することができる。動的修正装置202は、装置102が行った静的修正に、付加的な修正を同時に供給することができる。
更に、第2の画像処理装置202において行われる計算を容易にし、かつスピードアップするため、1点だけの検出及び追従を行うことも可能である。この1点とは、例えば検出される隅部の1つであってもよい。本発明の別の例では、この1点は、光源105Bが発して取得した画像内で視認される特定の光点の投射と対応している。
データ融合装置203は、第1の情報群I1及び第2の情報群I2を受け取り、これらの情報から、動的姿勢修正情報を発生し、その情報は、修正信号Scに変換される。この情報の融合により、修正が可能になる。その重要な利点としては、第1に、負荷の変化に起因した車輌姿勢の遅い変化に応答できる事であり、第2に、制動及び加速に起因する車輌姿勢の速い変化に応答できる事である。
光源104の回転制御装置103は、修正信号Scに従い、前照灯装置104の向きを適切な方向とする。
図3は、発明によるシステム及び方法における修正信号の発生を例示する各種のタイミングダイアグラムを示す。
第1のタイミングダイアグラム301は、車輌制動操作中に時間の関数としての車輌の姿勢の自然変化に対応している。この場合、信号311は、基準姿勢値又は制動前の車輌のフラットな姿勢に対応して、時間0〜T0の間で安定である。時間T0で、車輌はブレーキをかけ、同時に、時間T1まで姿勢値が低減し、次にブレーキを放すと、時間T2まで、その基準値を越えて姿勢値を増加させ、時間T2より先は、車輌は、次第にその通常の方向を回復し、時間T3で通常の方向を回復し、姿勢がその基準値を回復する。
第2のタイミングダイアグラム320は、静的姿勢修正装置102が発生する静的修正情報I1に対応した信号321を示す。
時間間隔の大きな多数の画像を、第1の情報群I1の計算に考慮する必要があるため、第1のタイミングダイアグラム上で観測される姿勢の変化を、静的修正信号で表すことはできず、また、画像の取得及び処理のために必要な時間は、急激な姿勢の変化に対して反応するには長過ぎる。
第3のタイミングダイアグラム330は、動的姿勢修正装置202の第2の画像処理装置により観測され処理される画像の縦の運動に対応している。従って、この装置202は、信号331を、第2の情報群l2に対応して段階毎に発生することにより、制動及び加速が原因の車輌の姿勢の中の高速の変化を、取得した画像上に視認されるラインの数に関連させて与え、制動時T0と、この制動に関する情報の発生時T0’との間に見られる遅れは、余り大きくなく、0.2秒未満である。このわずかな遅れはまた、処理の終了時において、時間T3と信号331がフラットな姿勢値に復帰する時間T3’との間に見られる。
第4のタイミングダイアグラム340は、タイミングダイアグラム320及び330を加えることによって得られる修正信号scに対応し、フラットな姿勢値を基準値に取る。修正信号は、それを引き起こした現象に関して常に僅かな遅れを有し、制動は、タイミングダイアグラム310に示される。この遅れは、修正信号の変化の開始を示す時間T0と時間T0’との間で観測され、また、修正信号の変化の終了を示す時間T3とT3’との間でも観測され、0.2秒未満であり、それは、情報群I1と情報群I2の融合を実現するために行われる各種画像取得及び計算操作による。従って、この遅れは、車輌の動的姿勢修正に対して、非常に満足な結果を与えるものである。
先行技術の車輌前照灯の方向制御システムの一具体例の概略図である。 本発明に従った車輌の光源方向動的修正システムの一具体例の概略図である。 本発明に従ったシステム及び方法に用いられる修正信号の発生を例示するタイミングチャートである。
符号の説明
101 カメラ
102 静的姿勢修正装置
104 前照灯
105 光束
106 光掃引
200 システム
201 カメラ
202 動的修正装置
203 データ融合装置
311 信号

Claims (17)

  1. 車輌の光源(104A)の方向を、前記車輌の姿勢に応じて修正する光源方向修正システム(200)であって、
    車輌に搭載され、車輌の前方又は後方の道路シーンの変化を表す一連の画像を取得するカメラ(201)と、
    車輌の姿勢の静的測定に関する第1の情報群(I1)を発生する車輌姿勢の静的補正装置(102)とを備え、
    カメラにより取得される画像を処理し、取得された画像のフレーミングの偏移の測定に関する第2の情報群(I2)を発生する第2の画像処理ユニット(202)と、
    第1の情報群と第2の情報群とを組み合わせて姿勢修正情報(Sc)を発生するデータ融合装置(203)とを備えていることを特徴とする光源方向修正システム。
  2. 前記車輌姿勢静的修正装置は、光点を発する装置(104B)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の光源方向修正システム。
  3. 前記第2の画像処理装置によって発生される第2の情報群は、画像のフレーミングの縦の偏移の測定に関するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源方向修正システム。
  4. 前記第2の画像処理装置は、検出操作を実行し、取得した画像上に存在する少なくとも1つの特定の点を追跡する手段を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光源方向修正システム。
  5. 画像内の前記特定の点は、道路シーンの要素の隅部に対応してることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光源方向修正システム。
  6. 前記特定の点のうち少なくとも1つは、得られた画像の側部周辺領域内に選択されることを特徴とする請求項4又は5のいずれかに記載の光源方向修正システム。
  7. 前記特定の点は、取得した画像上に視認される具体的な光点の投射に対応していることを特徴とする請求項2,または4〜6のいずれかに記載の光源方向修正システム。
  8. 前記静的修正装置は、カメラによって取得された画像を処理する第1の画像処理ユニットを有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光源方向修正システム。
  9. 前記静的修正装置は、路面で反射された後の光が、光放出源と光電受光器との間で伝搬する時間に基づく技術を利用するものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光源方向修正システム。
  10. 静的修正装置は、車輌シャシーに固定され、それぞれが、一端がシャシーに旋回自在に取付けられ、他端が車輪に垂直に固定される要素に接続されているアームと、シャシーとが成す角度を測定する、複数の電位差測定センサを利用していることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の光源方向修正システム。
  11. 前記静的修正装置は、長時定数による修正装置であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の光源方向修正システム。
  12. 自動車の光源(104A)の方向を、前記車輌の姿勢に従って修正する姿勢修正方法であって、
    −車輌の前方又は後方で変化する1組の道路シーンの画像を撮像するステップと、
    −撮像した画像から、車輌の姿勢の静的修正信号を発生するステップとを備え、更に、
    −撮像された画像のフレーミング内の偏移を測定する操作を実行して、車輌姿勢の動的修正信号を発生させるステップと、
    −静的修正信号と動的修正信号とを融合して、修正信号を得るステップと、
    −修正信号に基いて、光源の向きを定めるステップ
    とを有することを特徴とする姿勢修正方法。
  13. 動的修正信号を発生する前記ステップは、撮像された画像上の特定の点を検出して追跡する操作を有することを特徴とする請求項12に記載姿勢修正方法。
  14. 静的修正を発生する前記ステップは、
    −道路シーン上に特定の光点を発するステップと、
    撮像された画像上で発せられる具体的な光点の位置と、所定の水平ラインから所定の距離に位置する道路シーン上の具体的な点の位置とを比較するステップ
    とを有することを特徴とする請求項13に記載姿勢修正方法。
  15. 前記特定の点は、撮像された画像上で視認可能な具体的な光点の投射と対応していることを特徴とする請求項14に記載の姿勢修正方法。
  16. 前記特定の点は、道路シーンの要素の隅部に対応していることを特徴とする請求項13〜15のいずれかに記載の姿勢修正方法。
  17. 請求項1〜10のいずれかに記載の光源方向修正システムを備える自動車。
JP2007291444A 2006-11-10 2007-11-09 車両光源の方向を動的に修正するシステム及び修正方法 Active JP5026930B2 (ja)

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