JP2008265474A - 制動灯検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 前方車両の制動灯の位置や点灯状態を高精度に検出することができる制動灯検出装置を提供する。
【解決手段】 制動灯検出装置１は、前方車両を撮像して前方車両の画像を取得する画像撮像器２と、前方車両にレーザ光を照射し、その時に前方車両で反射されるレーザ光（レーザ反射光）を計測するレーザ計測器３と、ＥＣＵ４とを備えている。ＥＣＵ４は、画像撮像器２で取得した撮像画像に基づいて前方車両を検出する車両検出部５と、レーザ計測器３によるレーザ光の計測点におけるレーザ光の反射強度に基づいて、前方車両の制動灯の位置を特定する制動灯位置特定部９と、撮像画像上において制動灯位置特定部９で特定された制動灯の位置に相当する部位の輝度を検出し、その輝度変化に基づいて制動灯の点灯有無を判定する制動灯点灯判定部１０とを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、前方を走行または停止している車両の制動灯を検出する制動灯検出装置に関するものである。

従来の制動灯検出装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、先行車両の撮像画像において、輝度変化が発生する部位を制動灯の位置と定義し、所定の値以上の輝度変化があったときに制動灯が点灯したと判定するものが知られている。
特開２００４−３４１８０１号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、上記従来技術では、撮像画像の輝度変化に基づいて制動灯を判定しているが、画像の輝度変化は車両周辺の環境変化によっても生じ得る。例えばビルに当たった太陽光、空、道路沿いの並木等が車両のボディ表面で反射すると、画像の輝度変化が発生する。この場合には、本来の制動灯による輝度変化との区別が困難である。従って、前方を走行または停止している車両（前方車両）の制動灯の位置や点灯状態を精度良く検出することができない。

本発明の目的は、前方車両の制動灯の位置や点灯状態を高精度に検出することができる制動灯検出装置を提供することである。

本発明は、前方車両の制動灯を検出する制動灯検出装置において、前方車両を撮像して前方車両の画像を取得する撮像手段と、前方車両にレーザ光を照射し、前方車両からのレーザ反射光を計測するレーザ計測手段と、レーザ計測手段により計測されたレーザ反射光に基づいて、前方車両の制動灯の位置を特定する制動灯特定手段と、撮像手段により取得された前方車両の画像において制動灯特定手段で特定した制動灯の位置に相当する部分の輝度変化に基づいて、制動灯の点灯状態を認識する制動灯状態認識手段とを備えることを特徴とするものである。

一般に車両にレーザ光を当てた場合、車両の制動灯部分で反射されたレーザ光の反射率は、車両のボディ部分で反射されたレーザ光の反射率よりも強い。本発明は、そのような性質に着目して為されたものである。即ち、レーザ計測手段から前方車両に向けてレーザ光を照射した時に前方車両で反射されるレーザ光（レーザ反射光）をレーザ計測手段で計測し、そのレーザ反射光に基づいて前方車両の制動灯の位置を特定する。この場合には、車両のボディ及び制動灯の色が似ていても、制動灯の位置を確実に特定することができる。そして、撮像手段により取得された前方車両の撮像画像において制動灯の位置に相当する部分の輝度変化の有無によって、制動灯の点灯の有無を認識する。これにより、制動灯の位置及び点灯状態を精度良く検出することができる。

好ましくは、制動灯特定手段は、レーザ計測手段により計測されたレーザ反射光の強度が所定値よりも大きい部位があるかどうかを判断し、レーザ反射光の強度が所定値よりも大きい部位があるときに、当該部位を制動灯の位置と特定する。

車両の制動灯部分からの反射レーザ光の強度は、車両のボディ部分からの反射レーザ光の強度よりも強い。従って、反射レーザ光の強度を検出することで、前方車両の制動灯の位置をより確実に特定することができる。

また、好ましくは、レーザ計測手段は、前方車両に対して水平方向にレーザ光をスキャンする第１レーザ計測部と、前方車両に対して垂直方向にレーザ光をスキャンする第２レーザ計測部とを有し、制動灯特定手段は、第１レーザ計測部により前方車両に対して水平方向にレーザ光をスキャンした時に計測されたレーザ反射光に基づいて、前方車両の端位置を抽出し、その後第２レーザ計測部により前方車両の端位置付近に対して垂直方向にレーザ光をスキャンした時に計測されたレーザ反射光に基づいて、制動灯の位置を特定する。

制動灯は、車両の端部に設けられている。従って、第１レーザ計測部によって前方車両の端位置を抽出した後、第２レーザ計測部により前方車両の端位置付近に対して垂直方向にレーザ光をスキャンすることで、前方車両の制動灯にレーザ光を確実に照射することができる。これにより、第２レーザ計測部によって制動灯の位置を確実に特定することができる。

本発明によれば、前方車両の制動灯の位置や点灯状態を高精度に検出することができる。これにより、本発明の制動灯検出装置を例えば衝突防止システム等に適用した場合に、信頼性を向上させることが可能となる。

以下、本発明に係わる制動灯検出装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる制動灯検出装置の第１実施形態を示す概略構成図である。同図において、本実施形態の制動灯検出装置１は、自動車等の車両に搭載され、自車両の前方を走行または停止している他車両（前方車両）の制動灯を検出する装置である。

制動灯検出装置１は、画像撮像器２と、レーザ計測器３と、これらの画像撮像器２及びレーザ計測器３と接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）４とを備えている。画像撮像器２は、前方車両を撮像して前方車両の画像を取得するカメラである。

レーザ計測器３は、前方車両にレーザ光を照射し、その時に前方車両で反射されるレーザ光（レーザ反射光）を受光して、前方車両までの距離とレーザ反射光の強度（反射強度）とを計測する機器である。レーザ計測器３は、画像撮像器２により撮像される領域内をレーザ光でスキャンさせるように、レーザ光を照射する。このとき、前方車両の制動灯部分に確実にレーザ光を照射するために、例えば複数のレーザ計測器を多層に配置し、前方車両に対して水平方向にレーザ光をスキャンさせるように照射しても良いし、或いは予め画像処理によって制動灯がありそうな領域を絞込み、その付近にレーザ光を照射しても良い。

ＥＣＵ４は、車両検出部５と、レーザ制御部６と、画像投影点算出部７と、車両計測点選択部８と、制動灯位置特定部９と、制動灯点灯判定部１０と、輝度保存メモリ１１とを有している。

車両検出部５は、画像撮像器２で取得した撮像画像に基づいて前方車両を検出する。レーザ制御部６は、レーザ計測器３から前方車両に向けてレーザ光を照射させるようにレーザ計測器３を制御する。

画像投影点算出部７は、レーザ計測器３によるレーザ光の計測点（レーザ光反射点）の位置を幾何学的に撮像画像上に投影する点（画像投影点）を算出する。車両計測点選択部８は、車両検出部５で検出された前方車両と画像投影点算出部７で算出された撮像投影点との配置関係に基づいて、前方車両で反射されたレーザ光の計測点を選択する。

制動灯位置特定部９は、車両計測点選択部８で選択された計測点におけるレーザ光の反射強度に基づいて、前方車両の制動灯の位置を特定する。

制動灯点灯判定部１０は、撮像画像上において制動灯位置特定部９で特定された制動灯の位置に相当する部位の輝度を検出し、その輝度値を輝度保存メモリ１１に記憶保存すると共に、制動灯の位置に相当する部位の輝度変化に基づいて制動灯の点灯有無を判定し、その判定結果を外部に出力する。

図２は、ＥＣＵ４により実行される制動灯検出処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず画像撮像器２で取得した撮像画像を入力し（手順Ｓ５１）、その撮像画像に対してパターンマッチング等を行い、撮像画像内における前方車両の位置を特定する（手順Ｓ５２）。

また、レーザ計測器３から前方車両に向けてレーザ光を照射させる（手順Ｓ５３）。そして、レーザ計測器３によるレーザ光の計測点までの距離と画像撮像器２及びレーザ計測器３の配置関係とに基づいて、上記の画像投影点を算出する（手順Ｓ５４）。なお、画像撮像器２及びレーザ計測器３の配置関係は、事前に把握されメモリ（図示せず）に記憶されている。

続いて、手順Ｓ５２で得られた撮像画像上の前方車両と手順Ｓ５４で得られた撮像投影点との配置関係に基づいて、前方車両から反射されたレーザ光の計測点のみを選択する（手順Ｓ５５）。つまり、前方車両以外（ガードレール等）から反射されたレーザ光の計測点は除外される。これにより、例えば図３に示すような、前方車両から反射されたレーザ光の計測点位置と反射強度との関係を示す計測値データが得られることとなる。

続いて、そのような計測値データを用いて、前方車両の制動灯の位置を特定する（手順Ｓ５６）。具体的には、図３に示すように、制動灯で反射されたレーザ光の反射強度は、車体で反射されたレーザ光の反射強度よりも高くなる。従って、前方車両で反射されたレーザ光の全計測点のうち、別途定めた閾値よりも高い反射強度を持つ計測点を抽出し、この計測点に対応する位置を制動灯の部位とする。

このとき、レーザ光の反射強度が高い計測点が左右１対存在するという条件や、レーザ反射光の計測値や前方車両の撮像画像から前方車両の両端部分を特定し、その特定部分に反射強度が高い計測点が存在するという条件を付加しても良い。

続いて、画像撮像器２及びレーザ計測器３の配置関係を用いて、手順Ｓ５６で得られた制動灯の位置に相当する計測点を幾何学的に撮像画像上に投影する（手順Ｓ５７）。

続いて、撮像画像上に投影された計測点（画像投影点）を含む部位の画素値（輝度値）を検出し、その画素値を輝度保存メモリ１１に保存する（手順Ｓ５８）。そして、今回検出した最新の画素値と輝度保存メモリ１１に保存された前時刻の画素値との差分を求めることで、撮像画像上において制動灯の位置に相当する部位の輝度が変化したかどうかを判断し（手順Ｓ５９）、制動灯の位置に相当する部位に輝度変化があったときは、制動灯が点灯したと認識する（手順Ｓ６０）。

以上において、手順Ｓ５１，Ｓ５２の処理は車両検出部５により実行され、手順Ｓ５３の処理はレーザ制御部６により実行され、手順Ｓ５４の処理は画像投影点算出部７により実行され、手順Ｓ５５の処理は車両計測点選択部８により実行され、手順Ｓ５６の処理は制動灯位置特定部９により実行され、手順Ｓ５７〜Ｓ６０の処理は制動灯点灯判定部１０により実行される。

以上のような本実施形態にあっては、制動灯で反射されたレーザ光の反射強度は車体で反射されたレーザ光の反射強度よりも高いという性質を利用し、レーザ計測器３で計測されるレーザ反射光の反射強度に基づいて、前方車両の制動灯の位置を特定する。これにより、車体の色が制動灯の色（赤色）に非常に近い場合でも、制動灯の位置を確実に抽出することができる。

そして、画像撮像器２で取得された前方車両の撮像画像上における制動灯の位置に相当する部分の輝度変化に基づいて、制動灯が点灯したかどうかを判断する。画像撮像器で車両を撮像した場合、制動灯部分は、車体部分に比べて、太陽光や空の反射等による撮像画像の輝度変化の影響が少ない。従って、前方車両の制動灯の点灯状態を精度良く認識することができる。

図４は、本発明に係わる制動灯検出装置の第２実施形態を示す概略構成図である。図中、第１実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の制動灯検出装置２０は、上記の画像撮像器２と、水平スキャン用レーザ計測器２１と、垂直スキャン用レーザ計測器２２と、ＥＣＵ２３とを備えている。

水平スキャン用レーザ計測器２１は、前方車両に対して水平方向にレーザ光をスキャンするように照射可能なレーザ計測器である。垂直スキャン用レーザ計測器２２は、前方車両に対して垂直方向にレーザ光をスキャンするように照射可能なレーザ計測器である。

ＥＣＵ２３は、上記の車両検出部５と、レーザ制御部２４と、スキャン位置保存メモリ２５と、車両端位置特定部２６と、上記の画像投影点算出部７と、上記の車両計測点選択部８と、上記の制動灯位置特定部９と、上記の制動灯点灯判定部１０と、上記の輝度保存メモリ１１とを有している。

レーザ制御部２４は、水平スキャン用レーザ計測器２１から前方車両に向けてレーザ光を照射させるように水平スキャン用レーザ計測器２１を制御すると共に、スキャン位置保存メモリに記憶保持された情報に応じて、垂直スキャン用レーザ計測器２２から前方車両の端部付近に向けてレーザ光を照射させるように垂直スキャン用レーザ計測器２２を制御する。

車両端位置特定部２６は、水平スキャン用レーザ計測器２１によるレーザ光の計測点（レーザ光反射点）の位置データに基づいて前方車両の両端位置を特定し、これをスキャン位置保存メモリ２５に記憶保持する。

画像投影点算出部７は、垂直スキャン用レーザ計測器２２によるレーザ光の計測点の位置を幾何学的に撮像画像上に投影する点（画像投影点）を算出する。車両検出部５、車両計測点選択部８、制動灯位置特定部９及び制動灯点灯判定部１０の機能については、上記第１実施形態と同様である。

図５は、ＥＣＵ２３により実行される制動灯検出処理手順の詳細を示すフローチャートである。

同図において、まず上記第１実施形態と同様に、手順Ｓ５１，Ｓ５２を実行する。また、前方車両に対して水平方向にレーザ光をスキャンさせるように、水平スキャン用レーザ計測器２１から前方車両に向けてレーザ光を照射させる（手順Ｓ６１）。

そして、水平スキャン用レーザ計測器２１により得られる複数の計測点の位置データに基づいて前方車両の両端位置を抽出し、これを端位置保存メモリ２５に記憶する（手順Ｓ６２）。具体的には、水平スキャン用レーザ計測器２１により得られる複数の計測点のうち隣り合う計測点を結んだ線分の角度を求め、その角度が別途定めた閾値の範囲外にあるときは、その部分に不連続面があるものとし、この不連続面が前方車両の端位置であると判断する。

続いて、手順Ｓ６２で特定された前方車両の端部付近に対して垂直方向にレーザ光をスキャンさせるように、垂直スキャン用レーザ計測器２２から前方車両の端部に向けてレーザ光を照射させる（手順Ｓ６３）。そして、垂直スキャン用レーザ計測器２２によるレーザ光の計測点までの距離と、画像撮像器２及び垂直スキャン用レーザ計測器２２の配置関係とに基づいて、上記の画像投影点を算出する（手順Ｓ５４）。その後の手順Ｓ５５〜Ｓ６０の処理については、上記第１実施形態と同様である。

以上において、手順Ｓ６１の処理はレーザ制御部２４により実行され、手順Ｓ６２の処理は車両端位置特定部２６により実行され、手順Ｓ６３の処理はレーザ制御部２４により実行される。

このように水平スキャン用レーザ計測器２１から前方車両に向けてレーザ光を水平方向にスキャンして照射し、水平スキャン用レーザ計測器２１の計測データから前方車両の両端位置を特定した後、垂直スキャン用レーザ計測器２２から前方車両の端部に向けてレーザ光を垂直方向にスキャンして照射するようにしたので、前方車両の制動灯の位置をより確実に特定することができる。

本発明に係わる制動灯検出装置の第１実施形態を示す概略構成図である。 図１に示すＥＣＵにより実行される制動灯検出処理手順の詳細を示すフローチャートである。 前方車両で反射されるレーザ光の計測点位置と反射強度との関係の一例を示すグラフである。 本発明に係わる制動灯検出装置の第２実施形態を示す概略構成図である。 図４に示すＥＣＵにより実行される制動灯検出処理手順の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

１…制動灯検出装置、２…画像撮像器（撮像手段）、３…レーザ計測器（レーザ計測手段）、４…ＥＣＵ、５…車両検出部（制動灯特定手段、制動灯状態認識手段）、６…レーザ制御部（制動灯特定手段）、７…画像投影点算出部（制動灯特定手段）、８…車両計測点選択部（制動灯特定手段）、９…制動灯位置特定部（制動灯特定手段）、１０…制動灯点灯判定部（制動灯状態認識手段）、１１…輝度保存メモリ（制動灯状態認識手段）、２０…制動灯検出装置、２１…水平スキャン用レーザ計測器（第１レーザ計測部、レーザ計測手段）、２２…垂直スキャン用レーザ計測器（第２レーザ計測部、レーザ計測手段）、２３…ＥＣＵ、２４…レーザ制御部（制動灯特定手段）、２５…スキャン位置保存メモリ（制動灯特定手段）、２６…車両端位置特定部（制動灯特定手段）。

Claims (3)

1. 前方車両の制動灯を検出する制動灯検出装置において、
   前記前方車両を撮像して前記前方車両の画像を取得する撮像手段と、
   前記前方車両にレーザ光を照射し、前記前方車両からのレーザ反射光を計測するレーザ計測手段と、
   前記レーザ計測手段により計測された前記レーザ反射光に基づいて、前記前方車両の制動灯の位置を特定する制動灯特定手段と、
   前記撮像手段により取得された前記前方車両の画像において前記制動灯特定手段で特定した前記制動灯の位置に相当する部分の輝度変化に基づいて、前記制動灯の点灯状態を認識する制動灯状態認識手段とを備えることを特徴とする制動灯検出装置。
2. 前記制動灯特定手段は、前記レーザ計測手段により計測された前記レーザ反射光の強度が所定値よりも大きい部位があるかどうかを判断し、前記レーザ反射光の強度が前記所定値よりも大きい部位があるときに、当該部位を前記制動灯の位置と特定することを特徴とする請求項１記載の制動灯検出装置。
3. 前記レーザ計測手段は、前記前方車両に対して水平方向にレーザ光をスキャンする第１レーザ計測部と、前記前方車両に対して垂直方向にレーザ光をスキャンする第２レーザ計測部とを有し、
   前記制動灯特定手段は、前記第１レーザ計測部により前記前方車両に対して前記水平方向にレーザ光をスキャンした時に計測されたレーザ反射光に基づいて、前記前方車両の端位置を抽出し、その後前記第２レーザ計測部により前記前方車両の端位置付近に対して前記垂直方向にレーザ光をスキャンした時に計測されたレーザ反射光に基づいて、前記制動灯の位置を特定することを特徴とする請求項１または２記載の制動灯検出装置。

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