JP2008265727A - 車両用バックモニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の車両用バックモニタ装置では、カメラに雨滴や汚れ等の付着物がついたことを人がディスプレイを見て判断し、気がついてから、初めて、ワイパー等の除去装置を作動させていた。このため、除去するタイミングが遅れ、除去に時間がかかる、という課題があった。
【解決手段】車両の後方に据え付けたカメラ２と、該カメラで撮影した画像を監視するディスプレイ３とを備えた、車両用バックモニタ装置であって、
前記カメラの一部に写った車両の実画像と、前記カメラに付着物が付いていないときの前記実画像に対応する基準画像とを比較し、画像の変化の有無を検出することにより、前記カメラの付着物の有無を判定する付着物有無検出手段１を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の小型カメラ式バックモニタ装置に関するもので、特にカメラに雨滴、汚れ等が付着した場合に、それを自動的に検知して、除去し、前記カメラの表面を常にクリーンな状態に保ち、十分な視界を得ることができる車両用バックモニタ装置に係るものである。

近年、車両の後方や死角を確認するため、小型カメラの映像を運転室内のモニタに表示する、所謂、「バックモニタ装置」が普及している。例えば、下記の特許文献１には、車両の後方部に据付けたカメラと、前記車両の運転者席付近に据付けたモニターとを備えた車両の後方確認カメラ装置が開示されている。
実開平６−９３４号公報

しかしながら、上記の開示された装置では、車両が停止したときだけ、シャッタが閉まり、運転中は常時シャッタが開いているので、カメラに雨滴や汚れが付着し易いという欠点があった。

一般に、従来の車両用バックモニタ装置では、図６に示すように、カメラ２に雨滴や汚れ等の付着物がついたことを人がディスプレイ（モニタ）３を見て判断し、気がついてから、初めて、付着物除去装置手動操作スイッチ１０をＯＮにし、ワイパー等の除去装置４を作動させ、付着物の除去を行なっていた。このため、除去するタイミングが遅れ、その結果、除去に時間がかかる、という課題があった。

本発明は、上記の問題点に着目して為されたもので、その目的は、車両用のカメラ式バックモニタ（監視）装置であって、特にカメラに雨滴、汚れ等が付着したことを自動的に検知して除去し、前記カメラの表面を常にクリーンな状態に保ち、十分な視界を得ることが出来る車両用バックモニタ（監視）装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様は、車両の後方に据え付けたカメラと、該カメラで撮影した画像を監視するディスプレイとを備えた、車両用バックモニタ装置であって、前記カメラの一部に写った車両の一部分の画像(実画像)と、前記カメラに付着物が付いていないときの前記実画像に対応する基準画像とを比較し、画像の変化の有無を検出することにより、前記カメラの付着物の有無を判定する付着物有無検出手段を備えたことを特徴とする車両用バックモニタ装置である。

本発明の第２の態様は、前記基準画像を、最新の撮影画像に更新して、前記付着物有無検出手段に記憶させることを特徴とするものである。このようにすれば、前記基準画像の基となる部分の状態や前記カメラの向き等が、時間とともに変化しても、画像処理をすることができる。

本発明の第３の態様は、前記付着物有無検出手段が、
（１）前記カメラにより撮影された画像を、前記基準画像及び実画像の比較画像領域と他の画像領域とに区分する区分手段と、
（２）前記区分手段により区分された基準画像及び実画像を、さらに複数のブロックに区分するブロック区分手段と、
（３）前記ブロック区分手段によって得られた各ブロック毎に前記画像を微分処理して、微分値を算出する手段と、
（４）前記算出結果に基づき、基準画像と実画像とを比較し、差があると判断されるブロックが所定数以上あるときに、前記付着物が付着していると判定する判定手段と
を備えていることを特徴とする。

本発明の第４の態様は、前記判定手段により、前記付着物が付いていると判定されたとき、警報を発することを特徴とする。警報によりワイパ等の付着物除去装置を手動操作して、付着物を除去する。また第５の態様では、前記判定に基づき、自動的に付着物除去装置が作動して、前記付着物を取り除くことを特徴とするものである。上記第４および第５の態様により、前記カメラの表面を常にクリーンな状態に保つことができる。

本発明の第６の態様は、前記判定手段により、前記付着物が付いていると判定された情報に基づいて、付着物を除去した直後に、再度の判定を行い、その結果、依然として付着物が付いていると判定された時は、前記第２の態様に記載した最新の撮影画像に更新する時期と判定することを特徴とする。このようにすれば、基準画像の更新時期を合理的に判断できるという効果がある。

本発明の第７の態様は、上記第６の態様に記載する再度の判定を自動的に行い、基準画像を最新の撮影画像に更新する時期と判定された時は、その旨の警報を発することを特徴とする。

本発明の第８の態様は、上記第６の態様に記載する再度の判定を自動的に行い、基準画像を最新の撮影画像に更新する時期と判定された時は、基準画像を最新の撮影画像に自動的に更新することを特徴とする。このようにすれば、常に最新の基準画像に自動的に更新され、精度の高い判定をすることができる。

本発明の第９の態様は、前記付着物有無検出手段１として、ナビゲーションＥＣＵ（電子制御ユニット）を使用することを特徴とする。これにより、本発明装置のコストを低減することができる。

本発明は、上述した態様のように、車両の後方に据え付けたカメラと、該カメラで撮影した画像を監視するディスプレイとを備えた、車両用バックモニタ装置であって、前記カメラの一部に写った車両の一部分の画像(実画像という)と、前記カメラに付着物が付いていないときの前記実画像に対応する基準画像とを比較し、画像の変化の有無を検出することにより、前記カメラの付着物の有無を判定する付着物有無検出手段を備えたことを特徴とする車両用バックモニタ装置であるから、付着物の有無を自動的に検知して、除去できるという顕著な効果を奏する。

さらに、前記付着物有無検出手段として、既存のナビゲーションＥＣＵ（電子制御ユニット）を利用することができので、安価に、かつコンパクトに本発明を構成できる、という効果がある。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

実施形態１

図１は、本実施形態の車両用バックモニタ装置のシステム構成図である。本実施形態では、前記付着物有無検出手段１をマイクロコンピュータシステムで構成している。
図１に示す付着物有無検出手段１において、主制御部１３０は、マイクロコンピュータにより構成され、中央演算装置（ＣＰＵ）１３にシステムバスを介して、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）１４、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１５が接続されている。さらに主制御部１３０には、車両操作信号制御部１６、付着物除去装置操作スイッチ制御部１７、電源制御部１８、撮像信号入力制御部１９、ディスプレイ（モニタ）制御部２０がそれぞれ接続されている。

このような構成において、本実施形態の車両用バックモニタ装置は、
（１）車両操作信号制御部１６にはエンジンキーを切替えた時に発生するキーＯＮ／ＯＦＦ信号８および車両のシフトレバーをリバース（Ｒ）にしたときに発生するリバース信号６を入力し、
（２）除去装置操作スイッチ制御部１７には、除去装置自動／手動切替スイッチ９及び除去装置手動操作スイッチ１０を操作したときの信号を入力し、
（３）電源制御部１８には、車両のアクセサリ電源７を入力すると共に、該電源制御部より、カメラ・除去装置作動用電力を、作動用電力供給ケーブル５を介してカメラ２および付着物除去装置４に供給し、
（４）カメラ撮像信号入力制御部１９には、カメラ２からの撮像信号１１を入力し、
（５）ディスプレイ（モニタ）制御部２０からは、前記撮像信号をディスプレイ（モニタ）用の信号に変換して出力し、
（６）前記、各制御部（１６〜２０）の制御を前記主制御部１３０の制御により行うようになっている。

上記構成における動作の流れを、以下に説明する。
運転手がエンジンキーをＯＦＦからＡＣＣへ切り替えると、車両操作信号制御部１６に入力されているキーＯＮ／ＯＦＦ信号８がＯＮとなる。主制御部１３０は、前記ＯＮ信号を検知すると、電源制御部１８よりカメラに電源５が供給され、それによりカメラのシャッタが開き、カメラ２が撮影した車両の後方視界の撮像が撮像信号入力制御部１９に入力され、ディスプレイ（モニタ）制御部２０を介してディスプレイ（モニタ）３に映しだされる。

前記カメラ２は、前もって下記のように、据付位置が設定されている。
すなわち、図２に示すように、車両の後部に取り付けられた前記カメラ２が撮影する視野２１の撮像の下部に、前記車両の特定された部分(基準部分)２２が映るように、設定される。

なお,前記カメラを移動可能な台等に取り付け、該台を移動制御できるようにすれば、据付時に,上記基準部分２２が写るように据え付けなくても、据付後に、適宜、所定の位置に、前記カメラを移動させるようにすることができる。また、カメラ２に、撮象部分を振らすことのできる、所謂、首振り機能がある場合は、据え付後に、前記撮像部を、所定の位置に移動させるようにしてもよい。

上記のように設定されたカメラ２からの撮像を、前記撮像信号入力制御部１９に入力し、デジタル画像に変換して、ＲＡＭ１５に記憶させる。なお、前記基準部分２２としては、バンパー等、所謂、エッジ強度の強い部分が、後の画像処理で車両以外の視界との境界線を抽出し易いので望ましい。

ここで、本実施形態のシステムでは、図３に示すように、カメラの表面に雨滴、汚れ等の付着物が付いてない時の、前記撮像（原画像）２３の下部に映っている前記基準部分２２の画像（基準画像）２４をＲＡＭ１５に記憶させておく。

その上で、この基準画像２４を、前記カメラの作動時に撮影された、前記基準部分２２の撮像（実画像）２５と比較して、前記付着物の有無を判定する。すなわち、図４ｂに示すように、もしカメラの表面に雨滴などの付着物２６が付いていれば、実画像２５は、図４ａの基準画像２４とは明らかに差異が生ずるので、画像処理により両画像を比較すればその違いを検出できる。

さて、上述のように、基準画像を含む撮像がＲＡＭ１５に記憶された後は下記の画像処理が施される。
（１）前記カメラ２により撮影された画像（原画像）を、前記基準画像領域と他の画像領域とに区分する。この処理は、まず、原画像を、所定数のブロック、例えば、２５６Ｘ２５６に区分する。次に、区分されたブロック毎に前記画像を微分処理して微分値を算出する。ここで、画像の微分とは、濃淡値が急に変化する部分（エッジ）を抽出するためである。
デジタル画像の場合は、微分は差分に置き換えられ、縦方向および横方向の差分を演算することで、微分値が得られる。この演算のために、実際は、ソーベルフィルタなどの微分フィルタを使用するが、これらの処理は、前記主制御部１３０に組み込まれている画像処理プログラムにより行われる。このようにして得られた微分値（エッジ強度）を、所定の閾値と比較し、閾値を超える場合は「１」、超えない場合は「０」として、２値化する。２値化により抽出された微分値の分布状況から、基準画像部分を区分することができる。なお、もっと安価にシステムを構築するためには、基準画像領域をモニタ画面全体の中で位置的に特定してしまうことも可能である。

（２）バックモニタ装置が作動して前記カメラよりの撮像が取り込まれると、基準画像に相当する部分の画像（以下、実画像という）を他の領域の画像と区分する。すなわち、既に（１）に述べた方法により区分されている、基準画像のメモリマップ（記憶領域）に対応する形で、実画像領域を区分することができる。

（３）上記（１）及び（２）の方法で区分された、基準画像および実画像領域を、さらに、それぞれ、同一の所定ブロックに区分する。
（４）前記各ブロック毎の基準画像と実画像とを比較し、差があると判断されるブロックが所定数以上であるときに、前記付着物が付着していると判定する。

（５）前記付着物が付いていると判定されたとき、前記付着物有無検出手段１より警報指令が出され、図示しないチャイムを鳴動させ、あるいはディスプレイ3に警報表示する等の方法で知らせる。警報を受けた運転手は付着物除去装置手動操作スイッチ１０をＯＮにし、ワイパーなどの付着物除去装置４を作動させ、付着物を除去する。また、前記判定に基づき、電源制御部１８より、除去装置作動用電力を作動用電力供給ケーブル５を介して供給し、自動的に付着物除去装置を作動させることもできる。このようにして、前記カメラの表面を常にクリーンな状態に保つことができる。

なお、前記各ブロック毎に画像を比較するには、上記(１)と同様に画像を微分処理する方法をとることもできるし、他の方法をとってもよいことは勿論である。

前記基準画像２４は、適宜、更新することが望ましい。その理由は、傷などにより基準部分２２の状態や、前記カメラの視野が時間と共に変化するかもしれないからである。従って、所定時間毎に、あるいは適当なタイミングを見計らって、最新の撮影画像に更新して、前記付着物有無検出手段１に記憶させれば、時間の経過により変化した基準部分２２の状態等に合わせて、最適な画像処理をすることができる。
ところで、基準画像２４の更新をどのようなタイミングで行うかが問題となる。このタイミングをとらえる方法として、一例を図７を用いて説明する。図７は、付着物の有無判定用タイミングチャートの一般的な例を示したもので、先に述べた、前記付着物有無検出手段１からの警報指令を利用している。
すなわちこの警報指令に従って、付着物除去装置４あるいは手作業により、付着物を除去したにも拘わらず、再度、前記判定を行った時に、依然として付着物があるという警報が発せられた場合は、その時をもって、基準画像の更新時期と判定することができる。
この判定によって、自動モードのときは、基準画像は自動更新され、更新直後に前記警報は停止する。
また、上記以外の方法で基準画像２４の更新を行なってもよいことはいうまでもなく、例えば、クリーニング直後などに、手動で基準画像を読み込んで判断する等、適宜行うことが出来る。さらに、警報を発せずに、基準画像を自動的に更新することも可能である。

上記した付着物有無検出手段１による一連の制御は、実際には主制御部１３０のＲＯＭ１４に書き込まれているプログラム（ファームウエア）により行なわれる。すなわち、主制御部１３０は中央演算装置（ＣＰＵ）１３、ＲＯＭ１４，ＲＡＭ１５，からなるマイクロコンピュータを構成しており、上記プログラムが実行され、各制御が行われる。

上記の例では、前記付着物有無検出手段１の主制御部１３０に、読み出し専用メモリとして、ＲＯＭ１４を搭載した場合を示したが、この他、フラッシュメモリ等、所謂、不揮発性メモリを広く使用できることは言うまでもない。
さらにまた、上記主制御部１３０はマイクロコンピュータで構成しているが、代わりにＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）やＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などを使用して前記主制御部１３０を構築することもできる。

実施形態２

図５は本発明の他の実施形態を示す説明図である。
図５は、前記付着物有無検出手段１として、最近、急速に普及しているナビゲーションＥＣＵ１００を利用した場合である。
リバース信号６、アクセサリ電源７、キーＯＮ／ＯＦＦ信号８、付着物除去装置自動／手動切替え信号９、付着物除去装置手動操作信号１０、およびカメラの撮像信号１１の各信号がナビゲータＥＣＵ１００に入力されている。モニタ３はナビゲーションの地図表示用のものを使用する。カメラ・付着物除去装置作動用電力も作動用電力供給ケーブル５を介して前記ＥＣＵ１００より供給される。

このような構成にすれば、図１のような付着物有無検出手段１を最初から開発する必要がなく、既存の前記ＥＣＵ１００の改造により行えるので、製作コストを低くおさえることができる。実際には、前記ＥＣＵ１００も、図１に示したものと同様に、通常は、マイクロコンピュータを使用した電子制御基板１２から構成されている。従って、先に詳述したような制御プログラムを、前記ＥＣＵ１００に組込むことで、本発明を実施することができる。

なお、前記ＥＣＵ１００にＣＤ−ＲＯＭリーダが付属しており、さらに付着物有無検出手段１の電子制御基板１２にフラッシュメモリが装着されている場合は、前記制御プログラムをＣＤ−ＲＯＭに予め書込んでおき、前記ＣＤ−ＲＯＭリーダで読み込み後、前記フラッシュメモリにロードすれば、プログラムのインテグレーションを容易に行うことができる。

本発明は、上述の実施形態に示した方法以外でも、種々の形態で実施できることは勿論である。たとえば、前記カメラ２で撮影した画像を無線で撮像信号入力制御部１９へ送信してもよく、その場合は信号ケーブルが不要になるという効果がある。また、上記の各情報（リバース信号、スイッチ操作信号、撮像信号等の各種情報の信号）を個々の信号ケーブルで送受するのではなく、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車内ＬＡＮを利用して行えば、信号ケーブルの本数を減らすことができると共に、他の車内情報システムと合体した形で本システムを構築できるという利点がある。

本発明は、上述したように、車両の後方部に据付けたカメラと、該カメラで撮影した画像を監視（モニタ）するディスプレイと、前記カメラで撮影した撮像を画像処理する手段を有する付着物有無検出手段とを備えた、車両用バックモニタ装置であって、カメラに雨滴、汚れ等が付着した場合に、それを自動的に検知して、除去し、前記カメラの表面を常にクリーンな状態に保ち、十分な視界を得ることが出来るので、本発明の実施対象は、今後益々増大すると考えられる。

本発明の第１実施形態を示すシステム構成図。 車両の後部にカメラ取り付けた場合の説明図。 原画像と基準画像との関係を示す説明図。 基準画像(a)と実画像(b)との対比説明図。 本発明の第２実施形態の説明図。 従来の「車両の後方確認カメラ装置」の説明図。 付着物の有無判定タイミングチャート（一般的な例）

符号の説明

１ 付着物有無検出手段
２ カメラ
３ ディスプレイ（モニタ）
４ 付着物除去装置
５ 作動用電力供給ケーブル
６ リバース（Ｒ）信号
７ アクセサリ電源（ＡＣＣ）
８ キーＯＮ／ＯＦＦ信号
９ 付着物除去装置手動／自動切替ＳＷ
１０ 付着物除去装置手動操作ＳＷ
１１ カメラからの撮像信号
１２ 電子制御基板
１３ マイクロコンピュータの中央演算装置（ＣＰＵ）
１４ 読出し専用メモリ（ＲＯＭ）
１５ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
１６ 車両操作信号制御部
１７ 付着物除去装置ＳＷ制御部
１８ 電源制御部
１９ 撮像信号入力制御部
２０ ディスプレイ（モニタ）制御部
２１ カメラの視野（撮影範囲）
２２ カメラの撮像に含まれる車両の特定された部分（基準部分）
２３ カメラの撮像（原画像）
２４ 基準画像
２５ 実画像
２６ 付着物
１００ ナビゲーションＥＣＵ
１３０ 主制御部

Claims (9)

1. 車両の後方に据え付けたカメラと、該カメラで撮影した画像を監視するディスプレイとを備えた、車両用バックモニタ装置であって、
   前記カメラの一部に写った車両の一部分の画像(実画像)と、前記カメラに付着物が付いていないときの前記実画像に対応する基準画像とを比較し、画像の変化の有無を検出することにより、前記カメラの付着物の有無を判定する付着物有無検出手段を備えたことを特徴とする車両用バックモニタ装置。
2. 前記基準画像を、最新の撮影画像に更新して、前記付着物有無検出手段に記憶させることを特徴とする請求項１の車両用バックモニタ装置。
3. 前記付着物有無検出手段は、
   （１）前記カメラにより撮影された画像を、前記基準画像及び実画像の比較画像領域と他の画像領域とに区分する区分手段と、
   （２）前記区分手段により区分された基準画像及び実画像を、さらに複数のブロックに区分するブロック区分手段と、
   （３）前記ブロック区分手段によって得られた各ブロック毎に、基準画像と実画像とを比較し、差があると判断されるブロックが所定数以上であるときに、前記付着物が付着していると判定する判定手段とを備えていることを特徴とする、請求項１または２の車両用バックモニタ装置。
4. 前記判定手段により、前記付着物が付いていると判定されたとき、警報を発することを特徴とする、請求項３に記載の車両用バックモニタ装置。
5. 前記判定手段により、前記付着物が付いていると判定されたとき、自動的に付着物除去装置が作動して、前記付着物を取り除くことを特徴とする、請求項３に記載の車両用バックモニタ装置。
6. 前記判定手段により、前記付着物が付いていると判定された情報に基づいて、付着物を除去した直後に、再度の判定を行い、その結果、依然として付着物が付いていると判定された時は、前記基準画像を最新の撮影画像に更新する時期と判定することを特徴とする、請求項３に記載の車両用バックモニタ装置。
7. 前記再度の判定を行い、基準画像を最新の撮影画像に更新する時期と判定された時は、その旨の警報を発することを特徴とする、請求項３に記載の車両用バックモニタ装置。
8. 前記再度の判定を行い、基準画像を最新の撮影画像に更新する時期と判定された時は、基準画像を最新の撮影画像に更新することを特徴とする、請求項３に記載の車両用バックモニタ装置。
9. 前記付着物有無検出手段として、ナビゲーションＥＣＵ（電子制御ユニット）を使用することを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両用バックモニタ装置。

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