JP2009025198A - Apparatus and method for detecting road surface condition - Google Patents

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Jeyeon Kim
帝演 金
Widodo Ari
ウィドド アリ
Takeshi Matsui
松井  武
Yukimasa Tamatsu
玉津  幸政
Takayuki Miyahara
孝行 宮原
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Denso Corp
Denso IT Laboratory Inc
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Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for detecting road surface condition capable of reducing the effect of environmental light and detecting road surface condition with improved accuracy. <P>SOLUTION: The apparatus 1 for detecting road surface condition comprises a headlight 10 for lighting road surface, a camera 12 for imaging the images of S-polarization and P-polarization of the road surface, and a controlling section 18 for determining the road surface condition based on the images of S-polarization and P-polarization. The controlling section 18 calculates S-polarization component and P-polarization component of the multiple pixels in the multiple frames based on the multiple frames of the images of S-polarization and P-polarization that are taken over the predetermined period while driving a vehicle, calculates the difference between S-polarization component and P-polarization component for the multiple pixels, calculates the median among the resulted multiple differences, and determines the road surface condition based on the median. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、路面の状態を検出する路面状態検出装置に関する。   The present invention relates to a road surface state detection device that detects a road surface state.

従来から、路面の状態を検出する技術として、路面の表面にセンサーを埋め込む技術と、カメラで撮像した路面の画像を分析する技術が知られている。前者は、多数のセンサーが必要となり、コストが高くなるので現実的ではない。後者の方法としては、水中から空気中への透過率がS偏光成分よりP偏光成分の方が高いという特性を利用し、路面によって反射されたP偏光成分およびS偏光成分を解析して路面状態を検出する技術が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for detecting a road surface state, a technique for embedding a sensor on a road surface and a technique for analyzing a road surface image captured by a camera are known. The former is not practical because it requires a large number of sensors and increases costs. The latter method utilizes the property that the P-polarized light component has a higher transmittance from water to air than the S-polarized light component, and analyzes the P-polarized light component and the S-polarized light component reflected by the road surface to analyze the road surface condition. Techniques for detecting are known.

画像処理によって路面状態を検出する方法では、街灯や対向車のヘッドライト等の環境光や路上ペイントからの反射光等が路面状態の検出に影響を与える。特許文献1は、走行中に変化する外光状態や車載カメラの設置俯角に起因して発生するノイズを取り除いて算出精度を向上した路面状態検出装置を開示している。この路面状態検出装置は、前回取得した偏光比強度と今回取得した偏光比強度とを比較し、その差分が所定の閾値より大きい場合に、今回取得した偏光比強度をノイズであると判断し、前回の偏光比強度に置き換える。
特開2004−299443号公報
In the method of detecting the road surface state by image processing, ambient light such as street lights and headlights of oncoming vehicles, reflected light from road paint, etc. affect the detection of the road surface state. Patent Document 1 discloses a road surface state detection apparatus that improves calculation accuracy by removing noise generated due to an external light state that changes during traveling and an installation angle of an in-vehicle camera. This road surface state detection device compares the polarization ratio intensity acquired last time with the polarization ratio intensity acquired this time, and when the difference is larger than a predetermined threshold, determines that the polarization ratio intensity acquired this time is noise, Replace with the previous polarization specific intensity.
JP 2004-299443 A

しかしながら、特許文献1に記載された路面状態検出装置では、瞬間的に生じたノイズを除去することができるが、街灯や対向車のヘッドライト等のような環境光が継続的に入射されると、その入射光をノイズとして処理することはできない。従って、特許文献1に記載された路面状態検出装置では、街灯や対向車のヘッドライト等の環境光の影響を除去することはできなかった。   However, in the road surface state detection device described in Patent Document 1, it is possible to remove instantaneous noise, but when ambient light such as street lights and headlights of oncoming vehicles is continuously incident. The incident light cannot be processed as noise. Therefore, the road surface state detection device described in Patent Document 1 cannot remove the influence of ambient light such as street lights and headlights of oncoming vehicles.

そこで、本発明は、上記背景に鑑み、路面状態の検出を精度良く行うことが可能な路面状態検出装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above background, an object of the present invention is to provide a road surface state detection device capable of accurately detecting a road surface state.

本発明の路面状態検出装置は、路面からの反射光のS偏光成分およびP偏光成分を取得する偏光成分取得部と、前記S偏光成分および前記P偏光成分に基づいて路面状態を判定する路面状態判定部とを備え、前記路面状態判定部は、前記偏光成分取得部にて取得した複数のS偏光成分とP偏光成分のそれぞれの比較データを求め、求めた複数の比較データの代表値を求め、前記代表値に基づいて路面状態を判定する。   A road surface state detection device according to the present invention includes a polarization component acquisition unit that acquires an S-polarized component and a P-polarized component of light reflected from a road surface, and a road surface state that determines a road surface state based on the S-polarized component and the P-polarized component. A determination unit, and the road surface state determination unit obtains comparison data of each of the plurality of S polarization components and the P polarization component acquired by the polarization component acquisition unit, and obtains representative values of the obtained plurality of comparison data. The road surface state is determined based on the representative value.

このように、路面からの反射光の複数のS偏光成分とP偏光成分との比較データを求め、求めた比較データの代表値を求めることにより、環境光を含む比較データの影響を低減した代表値を求めることができる。この代表値を用いて路面状態を判定することにより、環境光の影響を低減し、路面状態を精度良く検出できる。なお、「比較データ」とは、S偏光成分とP偏光成分の差分であってもよいし、比であってもよい。   As described above, the comparison data of the plurality of S polarization components and the P polarization components of the reflected light from the road surface is obtained, and the representative value of the obtained comparison data is obtained, thereby reducing the influence of the comparison data including the ambient light. The value can be determined. By determining the road surface state using this representative value, the influence of ambient light can be reduced and the road surface state can be detected with high accuracy. The “comparison data” may be a difference between the S-polarized component and the P-polarized component or a ratio.

本発明の路面状態検出装置は、前記偏光成分取得部にて取得したS偏光成分およびP偏光成分のデータを用いて路面状態の判定を許可するか否かを判定する路面状態判定許可部を備え、路面状態の判定を許可すると判定された場合に、前記路面状態判定部にて路面状態の判定を行い、路面状態の判定を許可しないと判定された場合に、前記偏光成分取得部にてS偏光成分およびP偏光成分を取得してもよい。   The road surface state detection apparatus of the present invention includes a road surface state determination permission unit that determines whether or not to permit determination of a road surface state using data of the S polarization component and the P polarization component acquired by the polarization component acquisition unit. When it is determined that the determination of the road surface state is permitted, the road surface state determination unit performs the determination of the road surface state, and when it is determined that the determination of the road surface state is not permitted, the polarization component acquisition unit performs S A polarization component and a P polarization component may be acquired.

このように路面状態判定許可部にて、路面状態の判定を許可するか否かを判定し、路面状態の判定を許可しない場合には、さらにS偏光成分およびP偏光成分を取得して、判定材料となるデータを増やすので、路面状態判定の精度の向上を図れる。   As described above, the road surface state determination permission unit determines whether or not to permit the determination of the road surface state. When the road surface state determination is not permitted, the S surface polarization component and the P polarization component are further acquired and determined. Since the data used as material is increased, the accuracy of road surface condition determination can be improved.

本発明の路面状態検出装置において、前記路面状態判定許可部は、取得したS偏光成分およびP偏光成分のデータ数に基づいて、路面状態の判定を許可するか否かを判定してもよい。   In the road surface state detection device of the present invention, the road surface state determination permission unit may determine whether or not to permit the determination of the road surface state based on the acquired number of data of the S polarization component and the P polarization component.

このように取得したS偏光成分およびP偏光成分のデータ数に基づいて路面状態の判定を許可するか否かを判定することにより、環境光の影響を低減するために十分な量のデータ数に基づいて、適切に路面状態の判定を行うことができる。   By determining whether to permit the determination of the road surface state based on the number of data of the S-polarized component and the P-polarized component acquired in this way, the number of data is sufficient to reduce the influence of environmental light. Based on this, it is possible to appropriately determine the road surface condition.

上記路面状態検出装置において、前記路面状態判定許可部は、新しく取得したS偏光成分およびP偏光成分の前記比較データを求め、新たに求めた前記比較データと前回までに得られた複数の比較データとを合わせた比較データから前記代表値を求める処理を繰り返し行ない、前記処理によって繰り返し算出される前記代表値の変動が収束した場合に、路面状態の判定を許可してもよい。   In the road surface state detection device, the road surface state determination permission unit obtains the comparison data of the newly acquired S polarization component and P polarization component, and the newly obtained comparison data and a plurality of comparison data obtained up to the previous time It is also possible to repeatedly perform the process of obtaining the representative value from the comparison data combined with the above and permit the determination of the road surface state when the variation of the representative value repeatedly calculated by the process converges.

代表値を求めるための比較データを増やしていくと、一時的に環境光の多い路面でのデータを取得した場合であっても、徐々に環境光の少ない路面でのデータが多くなるので、比較データの代表値は環境光の影響の小さい代表値に収束する。従って、代表値の変動の収束によって路面状態の判定を許可する構成により、環境光の影響を低減した代表値を適切に求めることができる。   As the comparison data for obtaining the representative value is increased, the data on the road surface with little ambient light gradually increases, even when data on the road surface with a lot of ambient light is temporarily acquired. The representative value of data converges to a representative value that is less affected by ambient light. Therefore, the representative value in which the influence of the ambient light is reduced can be appropriately obtained by the configuration that permits the determination of the road surface state by the convergence of the fluctuation of the representative value.

上記路面状態検出装置において、前記路面状態判定部は、あらかじめ定められた所定の単位ごとに前記比較データの中央値または平均値を求めて記憶し、記憶された中央値または平均値を用いて前記代表値を求めてもよい。   In the road surface state detection device, the road surface state determination unit obtains and stores the median value or average value of the comparison data for each predetermined unit determined in advance, and uses the stored median value or average value to store the median value or average value. A representative value may be obtained.

このように所定の単位ごとに平均値または中央値を求めて記憶し、記憶された平均値または中央値を用いて代表値を求めることにより、平均値または中央値を求めたフレームについては、S偏光成分、P偏光成分のデータを削除することが可能となる。これにより、容量の少ないメモリを利用して、多数の比較データの代表値を求めることが可能となる。   As described above, the average value or the median value is obtained and stored for each predetermined unit, and the representative value is obtained using the stored average value or the median value. It becomes possible to delete the data of the polarization component and the P polarization component. This makes it possible to obtain representative values of a large number of comparison data using a memory with a small capacity.

上記路面状態検出装置において、前記偏光成分取得部は、前記路面のS偏光画像およびP偏光画像を撮像する偏光画像撮像部を備え、撮像したS偏光画像およびP偏光画像自体の中から位置的な偏りなく選んだ複数の画素のS偏光成分およびP偏光成分を求めてもよい。   In the road surface state detection apparatus, the polarization component acquisition unit includes a polarization image capturing unit that captures an S-polarized image and a P-polarized image of the road surface, and is positioned from among the captured S-polarized image and the P-polarized image itself. The S polarization component and the P polarization component of a plurality of pixels selected without bias may be obtained.

この構成により、1回の撮像で得たS偏光画像およびP偏光画像から複数のS偏光成分およびP偏光成分を効率良く取得することができる。また、複数の画素を位置的な偏りなく選ぶことにより、部分的な要因による誤判定の可能性を低減できる。例えば、撮像範囲にバイク等の障害物があってその部分から路面からの反射光を取得できない場合でも、位置的な偏りなくS偏光成分およびP偏光成分を取得することにより、障害物のない路面におけるデータを取得できる。   With this configuration, a plurality of S-polarized components and P-polarized components can be efficiently acquired from an S-polarized image and a P-polarized image obtained by one imaging. Further, by selecting a plurality of pixels without positional deviation, the possibility of erroneous determination due to partial factors can be reduced. For example, even when there is an obstacle such as a motorcycle in the imaging range and reflected light from the road surface cannot be obtained from that part, the road surface without an obstacle can be obtained by acquiring the S-polarized component and the P-polarized component without positional deviation. You can get data at.

上記路面状態検出装置において、前記偏光成分取得部は、車両の走行中に所定時間に亘って撮像した複数のフレームのS偏光画像およびP偏光画像に基づいて、前記複数のフレームの全画素の中から位置的な偏りなく選んだ複数の画素のS偏光成分およびP偏光成分を求めてもよい。   In the road surface state detection device, the polarization component acquisition unit is configured to determine whether the polarization component acquisition unit includes all the pixels of the plurality of frames based on the S-polarization images and the P-polarization images of the plurality of frames captured over a predetermined time while the vehicle is traveling. The S-polarized component and the P-polarized component of a plurality of pixels selected without positional deviation may be obtained.

発明者らは、実験により、周期的な環境光である街灯の影響を低減するためには、街灯間での路面画像を取得することが重要であることを見出した。さらに、一般に街灯間隔は20〜30mであるのに対し、街灯の影響を大きく受けている距離は8m程度であることを実験により見出した。従って、街灯の影響の小さい路面の距離は12m以上ある。この区間における路面の画像を多く取得することにより、街灯の影響を低減し、判別精度を高めることができる。本発明の構成によれば、車両の走行中に所定時間に亘って路面を撮像することにより、路面状態を検出するための反射光を広い範囲から取得する。撮像した複数のフレームの全画素の中から位置的な偏りなく選んだ複数の画素のS偏光成分とP偏光成分との比較データを求め、求めたすべての比較データの中から代表値を求めることにより、環境光を含む比較データの影響を低減した代表値を求めることができる。この代表値を用いて路面状態を判定することにより、路面状態を精度良く検出できる。   The inventors have found through experiments that it is important to acquire road surface images between streetlights in order to reduce the influence of streetlights that are periodic ambient light. Furthermore, in general, the distance between street lamps is 20 to 30 m, but the distance greatly affected by street lamps is found to be about 8 m. Therefore, the distance of the road surface where the influence of the streetlight is small is 12 m or more. By acquiring many road surface images in this section, it is possible to reduce the influence of street lamps and increase the discrimination accuracy. According to the configuration of the present invention, the reflected light for detecting the road surface condition is acquired from a wide range by imaging the road surface over a predetermined time while the vehicle is traveling. To obtain comparison data between the S-polarization component and P-polarization component of a plurality of pixels selected without positional deviation from all the pixels of a plurality of captured frames, and to obtain a representative value from all the obtained comparison data Thus, a representative value in which the influence of the comparison data including ambient light is reduced can be obtained. By determining the road surface state using this representative value, the road surface state can be detected with high accuracy.

上記路面状態検出装置において、前記路面状態判定部は、前記代表値に基づいて、P偏光成分の方がS偏光成分より大きい場合に路面が湿潤状態と判定し、S偏光成分とP偏光成とがほぼ等しい場合に路面が乾燥状態と判定してもよい。   In the road surface state detection device, the road surface state determination unit determines that the road surface is in a wet state when the P-polarized light component is larger than the S-polarized light component based on the representative value. May be determined to be in a dry state.

湿潤状態においては路面が水で覆われているので、路面での反射光は水中から空気中に透過する。P偏光成分の方がS偏光成分より、水から空気への透過率が高いので、P偏光成分が大きい場合に湿潤状態と判定することができる。   Since the road surface is covered with water in a wet state, the reflected light on the road surface is transmitted from the water into the air. Since the P-polarized light component has a higher transmittance from water to air than the S-polarized light component, it can be determined that the wet state when the P-polarized light component is large.

上記路面状態検出装置において、前記路面状態判定部は、前記偏光画像撮像部にて撮像したフレームが路上ペイントの画像を含むときに、そのフレームを路面判断から除外してもよい。   In the road surface state detection device, the road surface state determination unit may exclude the frame from the road surface determination when the frame captured by the polarization image capturing unit includes an image of road paint.

路上ペイントは反射率が高いため、環境光の反射光量が大きくなる。本発明の構成により、路上ペイントの画像を含むフレームを路面判断から除外することにより、路面状態を適切に検出できる。   Since the road paint has a high reflectance, the amount of reflected ambient light increases. According to the configuration of the present invention, the road surface state can be appropriately detected by excluding the frame including the road paint image from the road surface determination.

上記路面状態検出装置は、路上ペイントの画像を含まないフレームを基準画像として記憶した基準画像記憶部を備え、前記路面状態判定部は、前記偏光画像撮像部にて撮像されたフレームの全画素の中から位置的な偏りなく選んだ画素のS偏光成分とP偏光成分の比較データのヒストグラムと、前記基準画像の全画素の中から位置的な偏りなく選んだ画素のS偏光成分とP偏光成分の比較データのヒストグラムとを比較することによって前記フレームに路上ペイントが含まれるか否かを判定してもよい。   The road surface state detection apparatus includes a reference image storage unit that stores a frame that does not include an on-road paint image as a reference image, and the road surface state determination unit includes all the pixels of the frame captured by the polarization image capturing unit. Histogram of comparison data of S-polarization component and P-polarization component of pixel selected without positional deviation from among them, and S-polarization component and P-polarization component of pixel selected without positional deviation from all pixels of the reference image It may be determined whether or not road paint is included in the frame by comparing with a histogram of the comparison data.

このように基準画像と撮像画像の比較データのヒストグラムを比較することによって路上ペイントの有無を判定できる。なお、基準画像記憶部には、あらかじめ撮像した路上ペイントを含まない画像を記憶しておいてもよい。また、路上ペイントが含まれるか否かの判定により、路上ペイントが含まれないとされた画像によって、基準画像記憶部に記憶された画像を更新してもよい。   Thus, the presence or absence of road paint can be determined by comparing the histograms of the comparison data of the reference image and the captured image. The reference image storage unit may store an image that does not include road paint that has been captured in advance. In addition, the image stored in the reference image storage unit may be updated with an image that is determined not to include road paint by determining whether road paint is included.

上記路面状態検出装置において、前記路面状態判定部は、地図情報および車両の現在位置の情報に基づいて車両が走行中の道路環境を取得し、前記道路環境に基づいて車両が路上ペイントの多い場所を走行しているか否かを判定し、路上ペイントの多い場所を走行中にS偏光成分およびP偏光成分の取得を停止するように前記偏光成分取得部を制御してもよい。   In the road surface state detection device, the road surface state determination unit acquires a road environment in which the vehicle is traveling based on map information and information on a current position of the vehicle, and the vehicle is a place where there is a lot of road paint based on the road environment. The polarization component acquisition unit may be controlled so as to stop acquisition of the S-polarized component and the P-polarized component while traveling in a place with a lot of road paint.

この構成により、路上ペイントが含まれる可能性の高い場所から得られたS偏光成分およびP偏光成分を路面判断から除外することができる。「道路環境」とは、走行中の車両の周囲の道路や施設の情報である。なお、道路環境は、路面状態検出装置が判別してもよいし、路面状態検出装置と連携したナビゲーション装置から取得してもよい。   With this configuration, it is possible to exclude the S-polarized component and the P-polarized component obtained from a place where the road paint is likely to be included from the road surface determination. The “road environment” is information on roads and facilities around a running vehicle. The road environment may be determined by the road surface state detection device, or may be acquired from a navigation device that cooperates with the road surface state detection device.

上記路面状態検出装置において、前記路面状態判定部は、前記代表値として、複数の比較データの中央値を求めてもよい。   In the road surface state detection device, the road surface state determination unit may obtain a median value of a plurality of comparison data as the representative value.

中央値は、有限個のデータをソートしたとき、中央に位置する値である。環境光の影響の大きい比較データを含んでいる場合でも、環境光の影響の小さい比較データの方が環境光の影響の大きい比較データより多ければ、中央には環境光の影響の小さい比較データが位置する。従って、代表値として中央値を用いることにより、環境光の影響の小さい比較データを用いて、適切に路面状態を判定することができる。   The median is a value located at the center when a finite number of data is sorted. Even if comparison data with a large influence of ambient light is included, if there are more comparison data with a small influence of ambient light than comparison data with a large influence of ambient light, comparative data with a small influence of ambient light is in the center. To position. Therefore, by using the median as the representative value, it is possible to appropriately determine the road surface state using the comparison data that is less influenced by the ambient light.

本発明の路面状態検出方法は、路面からの反射光に含まれる複数のS偏光成分およびP偏光成分を取得するステップと、前記複数のS偏光成分とP偏光成分のそれぞれの比較データを求めるステップと、求めた複数の比較データの代表値を求めるステップと、前記代表値に基づいて路面状態を判定するステップとを備える。   The road surface state detection method of the present invention includes a step of acquiring a plurality of S-polarized components and a P-polarized component included in reflected light from the road surface, and a step of obtaining comparison data of the plurality of S-polarized components and the P-polarized components. And obtaining a representative value of the obtained plurality of comparison data, and determining a road surface state based on the representative value.

この構成により、本発明の路面状態検出装置と同様に、路面からの反射光の複数のS偏光成分とP偏光成分との比較データの代表値を求めることにより、環境光の影響を低減し、路面状態を精度良く検出できる。また、本発明の路面状態検出装置の各種の構成を本発明の路面状態検出方法に適用することが可能である。   With this configuration, as in the road surface condition detection device of the present invention, the influence of environmental light is reduced by obtaining a representative value of comparison data of a plurality of S-polarized components and P-polarized components of reflected light from the road surface, The road surface condition can be detected with high accuracy. In addition, various configurations of the road surface state detection device of the present invention can be applied to the road surface state detection method of the present invention.

本発明のプログラムは、前記路面からの反射光のS偏光成分およびP偏光成分を取得する偏光成分取得部を備えるコンピュータによって、路面状態を検出するためのプログラムであって、前記コンピュータに、複数のS偏光成分およびP偏光成分を得るステップと、前記複数のS偏光成分とP偏光成分のそれぞれの比較データを求めるステップと、求めた複数の比較データの代表値を求めるステップと、前記代表値に基づいて路面状態を判定するステップとを実行させる。   A program of the present invention is a program for detecting a road surface state by a computer including a polarization component acquisition unit that acquires an S-polarized component and a P-polarized component of reflected light from the road surface. Obtaining an S-polarized component and a P-polarized component; obtaining comparison data of each of the plurality of S-polarized components and P-polarized component; obtaining a representative value of the obtained plurality of comparison data; And a step of determining a road surface state on the basis thereof.

この構成により、本発明の路面状態検出装置と同様に、路面からの反射光の複数のS偏光成分とP偏光成分との比較データの代表値を求めることにより、環境光の影響を低減し、路面状態を精度良く検出できる。また、本発明の路面状態検出装置の各種の構成を本発明のプログラムに適用することが可能である。   With this configuration, as in the road surface condition detection device of the present invention, the influence of environmental light is reduced by obtaining a representative value of comparison data of a plurality of S-polarized components and P-polarized components of reflected light from the road surface, The road surface condition can be detected with high accuracy. Various configurations of the road surface condition detection device of the present invention can be applied to the program of the present invention.

本発明によれば、路面からの反射光の複数のS偏光成分とP偏光成分との比較データの代表値を求めることにより、環境光の影響を低減し、路面状態を精度良く検出できる。   According to the present invention, by obtaining a representative value of comparison data of a plurality of S-polarized components and P-polarized components of reflected light from a road surface, the influence of ambient light can be reduced and the road surface state can be detected with high accuracy.

以下、本発明の実施の形態の路面状態検出装置について図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の路面状態検出装置1の構成を示す図である。路面状態検出装置1は、路面を照射するヘッドライト10と、路面のP偏光画像およびS偏光画像を撮像するカメラ12と、カメラ12にて撮像したP偏光画像およびS偏光画像を用いて路面状態を検出する処理を行う制御部18とを有している。
Hereinafter, a road surface state detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a road surface state detection device 1 according to the first embodiment. The road surface state detection apparatus 1 uses a headlight 10 that irradiates a road surface, a camera 12 that captures a P-polarized image and an S-polarized image of the road surface, and a road surface state using the P-polarized image and the S-polarized image captured by the camera 12. And a control unit 18 that performs a process of detecting.

カメラ12は、ヘッドライト10からの光の反射光が強い範囲を撮像することが好ましい。なお、本明細書において、「環境光」は、自車両のヘッドライト以外の光源に基づく光であり、例えば、街灯や対向車のヘッドライト等の光である。「反射光」は、カメラ12に入射される路面からの光全般を指し、全反射(鏡面反射)した光のみを指すものではない。ヘッドライト10の光や環境光は、例えば、路面上に溜まった水によって鏡面反射し、路面の凹凸によって散乱するが、「反射光」はいずれも含む。カメラ12は、P偏光画像取得部14とS偏光画像取得部16とを有している。カメラ12に入射された路面からの光がハーフミラー等によって二分され、P偏光画像取得部14およびS偏光画像取得部16に入射される。従って、P偏光画像取得部14とS偏光画像取得部16は、同一の画像に対するP偏光画像とS偏光画像を取得する。P偏光画像取得部14は、P偏光のみを透過するP偏光フィルタとCCD等の撮像デバイスとから構成されている。同様に、S偏光画像取得部16は、S偏光のみを透過するS偏光フィルタとCCD等の撮像デバイスとから構成されている。   It is preferable that the camera 12 captures an area where the reflected light from the headlight 10 is strong. In the present specification, “ambient light” is light based on a light source other than the headlight of the host vehicle, and is, for example, light from a streetlight, a headlight of an oncoming vehicle, or the like. “Reflected light” refers to all light from the road surface incident on the camera 12 and does not refer to only light that has been totally reflected (specularly reflected). The light of the headlight 10 and the ambient light are, for example, mirror-reflected by water accumulated on the road surface and scattered by unevenness of the road surface, but both “reflected light” are included. The camera 12 includes a P-polarized image acquisition unit 14 and an S-polarized image acquisition unit 16. The light from the road surface incident on the camera 12 is divided into two by a half mirror or the like, and is incident on the P-polarized image acquisition unit 14 and the S-polarized image acquisition unit 16. Therefore, the P-polarized image acquisition unit 14 and the S-polarized image acquisition unit 16 acquire a P-polarized image and an S-polarized image for the same image. The P-polarized image acquisition unit 14 includes a P-polarized filter that transmits only P-polarized light and an imaging device such as a CCD. Similarly, the S-polarized image acquisition unit 16 includes an S-polarized filter that transmits only S-polarized light and an imaging device such as a CCD.

図2は、P偏光成分およびS偏光成分について説明するための図である。P偏光成分とは、図2に示すように、反射面に垂直な面内(反射面に立てた法線と光の進行方向を含む面)で振動する波である。S偏光成分とは、P偏光の振動面と垂直な面内で振動する波である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the P-polarized component and the S-polarized component. As shown in FIG. 2, the P-polarized light component is a wave that vibrates in a plane perpendicular to the reflecting surface (a surface including a normal line standing on the reflecting surface and the traveling direction of light). The S-polarized component is a wave that oscillates in a plane perpendicular to the plane of vibration of P-polarized light.

図1を再び参照して路面状態検出装置1の構成について説明する。制御部18は、カメラ画像取得制御部20と、ノイズ除去部22と、偏光差分データ算出部24と、路面状態判定部30とを有している。また、路面状態判定部30は、路面状態判定許可部25を有し、路面状態判定許可部25は中央値計算部26と収束判定部28とを含んでいる。図1では、制御部18が有する機能を機能ブロックで示しているが、制御部18の機能は、例えば、メモリに格納したプログラムをCPUによって実行することによって実現することができる。   The configuration of the road surface condition detection device 1 will be described with reference to FIG. 1 again. The control unit 18 includes a camera image acquisition control unit 20, a noise removal unit 22, a polarization difference data calculation unit 24, and a road surface state determination unit 30. Further, the road surface state determination unit 30 includes a road surface state determination permission unit 25, and the road surface state determination permission unit 25 includes a median value calculation unit 26 and a convergence determination unit 28. In FIG. 1, the functions of the control unit 18 are shown as functional blocks. However, the functions of the control unit 18 can be realized, for example, by executing a program stored in a memory by the CPU.

図3は、路面状態検出装置1の制御部18の機能を実現するための路面状態検出プログラム50の例を示す図である。路面状態検出プログラム50は、カメラ画像取得制御サブプログラム52と、ノイズ除去サブプログラム54と、偏光差分データ算出サブプログラム56と、路面状態判定サブプログラム62とを有している。また、路面状態判定サブプログラム62は、路面状態判定許可サブプログラム57を有しており、路面状態判定許可サブプログラム57は、さらに中央値計算サブプログラム58と収束判定サブプログラム60とを含んでいる。カメラ画像取得制御サブプログラム52をCPUによって実行することにより、制御部18のカメラ画像取得制御部20の機能が実現される。これにより、路面状態検出装置1は、カメラ12にて撮像したカメラ画像の取得制御を行う。ノイズ除去サブプログラム54をCPUによって実行することによりノイズ除去部22の機能を実現する。同様に、偏光差分データ算出サブプログラム56、路面状態判定許可サブプログラム57、中央値計算サブプログラム58、収束判定サブプログラム60、路面状態判定サブプログラム62をそれぞれ、CPUによって実行することにより、偏光差分データ算出部24、路面状態判定許可部25、中央値計算部26、収束判定部28、路面状態判定部30の機能を実現する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a road surface state detection program 50 for realizing the function of the control unit 18 of the road surface state detection device 1. The road surface state detection program 50 includes a camera image acquisition control subprogram 52, a noise removal subprogram 54, a polarization difference data calculation subprogram 56, and a road surface state determination subprogram 62. The road surface state determination subprogram 62 includes a road surface state determination permission subprogram 57, and the road surface state determination permission subprogram 57 further includes a median value calculation subprogram 58 and a convergence determination subprogram 60. . By executing the camera image acquisition control subprogram 52 by the CPU, the function of the camera image acquisition control unit 20 of the control unit 18 is realized. Thereby, the road surface condition detection apparatus 1 performs acquisition control of the camera image captured by the camera 12. The function of the noise removal unit 22 is realized by executing the noise removal subprogram 54 by the CPU. Similarly, the polarization difference data calculation subprogram 56, the road surface state determination permission subprogram 57, the median value calculation subprogram 58, the convergence determination subprogram 60, and the road surface state determination subprogram 62 are each executed by the CPU, whereby the polarization difference data is calculated. The functions of the data calculation unit 24, the road surface state determination permission unit 25, the median value calculation unit 26, the convergence determination unit 28, and the road surface state determination unit 30 are realized.

次に、制御部18の構成について説明する。カメラ画像取得制御部20は、カメラ12が撮像した画像を取得するタイミングを制御する。カメラ12は常時路面を撮像しており、カメラ画像取得制御部20は、常時撮像したカメラ画像の中からカメラ画像を取得する。カメラ画像取得制御部20は、車両の走行中に所定時間に亘ってカメラ画像を取得し、車両の停止中にはカメラ画像の取得を停止する。車両の停止中にカメラ画像を取得しても、路面の同じ部分の画像しか得られないため、その路面がたまたま環境光の影響が大きい場合だと、代表値は環境光の影響を受けてしまうからである。カメラ画像取得制御部20は、車両の走行速度に応じてカメラ画像取得のタイミングを変えてもよい。例えば、車両が低速で走行しているときには、車両が高速で走行しているときより、カメラ画像を取得する時間を長くしてもよい。これにより、高速走行の場合と低速走行の場合とで、撮像対象となる路面の大きさをほぼ一定に保つことができる。   Next, the configuration of the control unit 18 will be described. The camera image acquisition control unit 20 controls timing for acquiring an image captured by the camera 12. The camera 12 always captures the road surface, and the camera image acquisition control unit 20 acquires a camera image from the constantly captured camera images. The camera image acquisition control unit 20 acquires a camera image for a predetermined time while the vehicle is traveling, and stops acquiring the camera image while the vehicle is stopped. Even if a camera image is acquired while the vehicle is stopped, only the same part of the road surface can be obtained, so if the road surface happens to be heavily affected by ambient light, the representative value will be affected by the ambient light. Because. The camera image acquisition control unit 20 may change the timing of camera image acquisition according to the traveling speed of the vehicle. For example, when the vehicle is traveling at a low speed, the time for acquiring the camera image may be longer than when the vehicle is traveling at a high speed. Thereby, the size of the road surface to be imaged can be kept substantially constant in the case of high speed traveling and the case of low speed traveling.

ノイズ除去部22は、カメラ12にて撮像したP偏光画像およびS偏光画像から、環境光によるものではないノイズを除去する処理を行う。例えば、カメラの受光感度の広さによっては、入射光の強度を輝度値として表現しきれないことがあるので、ノイズ除去部22は、各画素の値が0〜255であるとした場合、画素値0および画素値255の画素をノイズであると判定し、その画素データを以下の計算に用いないように除去する。実際の明るさが画素値255に相当する明るさより明るい場合には、画素値としては255となってしまうので、画素値255は正しい値を表わしていない場合があるので、ノイズ除去部22は、画素値255をノイズとして除去する。画素値0についても同様の理由からノイズとして処理する。なお、どの範囲の画素値をノイズとして扱うかは、カメラ12によって適切な範囲を設定することとしてもよい。   The noise removing unit 22 performs processing for removing noise that is not caused by ambient light from the P-polarized image and the S-polarized image captured by the camera 12. For example, since the intensity of incident light may not be expressed as a luminance value depending on the width of the light receiving sensitivity of the camera, the noise removing unit 22 determines that each pixel value is 0 to 255. A pixel having a value of 0 and a pixel value of 255 is determined to be noise, and the pixel data is removed so as not to be used in the following calculation. When the actual brightness is brighter than the brightness corresponding to the pixel value 255, the pixel value is 255. Therefore, the pixel value 255 may not represent a correct value. Pixel value 255 is removed as noise. The pixel value 0 is also processed as noise for the same reason. Note that an appropriate range may be set by the camera 12 as to which range of pixel values is treated as noise.

偏光差分データ算出部24は、カメラ12にて撮像したP偏光画像およびS偏光画像に基づいて、画像内の各画素のP偏光強度とS偏光強度を求め、求めたP偏光強度とS偏光強度との差分を算出する。カメラ12は、被写体からの光をハーフミラー等によって二分してP偏光画像およびS偏光画像を得ているので、路面上の同じ地点を映した画素のP偏光強度とS偏光強度とを求めることができる。なお、各画素のP偏光強度およびS偏光強度は所定の地点におけるP偏光成分およびS偏光成分である。従って、各画素のP偏光強度およびS偏光強度を求めるための、カメラ12および偏光差分データ算出部24の構成は、本発明の「偏光成分取得部」に相当する。   The polarization difference data calculation unit 24 obtains the P polarization intensity and the S polarization intensity of each pixel in the image based on the P polarization image and the S polarization image captured by the camera 12, and the obtained P polarization intensity and S polarization intensity. The difference is calculated. Since the camera 12 obtains a P-polarized image and an S-polarized image by dividing the light from the subject by a half mirror or the like, the camera 12 obtains the P-polarized light intensity and the S-polarized light intensity of the pixel showing the same point on the road surface. Can do. Note that the P-polarized light intensity and the S-polarized light intensity of each pixel are the P-polarized light component and the S-polarized light component at a predetermined point. Therefore, the configuration of the camera 12 and the polarization difference data calculation unit 24 for obtaining the P-polarization intensity and the S-polarization intensity of each pixel corresponds to the “polarization component acquisition unit” of the present invention.

偏光差分データ算出部24は、ノイズではない有効な画素について、S偏光画像の画素値からP偏光画像の画素値を減算することによって、画素値の差分を求める。以下、この差分のデータを「偏光差分データ」という。偏光差分データ算出部24は、算出した偏光差分データを、偏光差分データ記憶部32に記憶する。偏光差分データ記憶部32には、路面状態の検出が完了するまで、偏光差分データ算出部24にて求めた偏光差分データを記憶していく。   The polarization difference data calculation unit 24 obtains a pixel value difference by subtracting the pixel value of the P-polarized image from the pixel value of the S-polarized image for effective pixels that are not noise. Hereinafter, the difference data is referred to as “polarization difference data”. The polarization difference data calculation unit 24 stores the calculated polarization difference data in the polarization difference data storage unit 32. The polarization difference data storage unit 32 stores the polarization difference data obtained by the polarization difference data calculation unit 24 until the detection of the road surface state is completed.

偏光差分データ算出部24は、一のフレーム内の画素についてだけではなく複数のフレーム内にある画素について偏光差分データを求める。
図4(a)〜図4(c)は、画像に含まれる全有効画素の偏光差分データのヒストグラムの一例を示す図である。図4(a)は複数フレームの画像に含まれる偏光差分データのヒストグラム、図4(b)は環境光の影響の小さいフレームの画像に含まれる偏光差分データのヒストグラム、図4(c)は環境光の影響の大きいフレームの画像に含まれる偏光差分データのヒストグラムである。図4(b)に示すように、環境光の影響が小さいフレームの偏光差分データのヒストグラムでは、頻度のデータはマイナス側に多く分布する。図4(c)に示すように、環境光の影響が大きいフレームの偏光差分データのヒストグラムでは、頻度のデータはプラス側に多く分布する。このように、フレーム毎の偏光差分データのヒストグラムは、環境光の影響の大きさに応じて異なる。複数フレームの偏光差分データのヒストグラムは、図4(a)に示すように、頻度のデータは、マイナス側にもプラス側にも分布するが、マイナス側の方の多くなる傾向がある。走行中に撮像された複数のフレームには、車両の走行に応じて路面の異なる部分が撮像されているので、撮像範囲の一部に環境光が含まれるとしても環境光の影響が小さい部分をも含む広い範囲から得られた反射光の偏光差分データを求めることができるためと考えられる。
The polarization difference data calculation unit 24 obtains polarization difference data not only for pixels within one frame but also for pixels within a plurality of frames.
4A to 4C are diagrams illustrating examples of histograms of polarization difference data of all effective pixels included in an image. 4A is a histogram of polarization difference data included in an image of a plurality of frames, FIG. 4B is a histogram of polarization difference data included in an image of a frame having a small influence of ambient light, and FIG. 4C is an environment. It is a histogram of polarization difference data included in an image of a frame having a large influence of light. As shown in FIG. 4B, in the polarization difference data histogram of the frame where the influence of the ambient light is small, the frequency data is distributed more on the minus side. As shown in FIG. 4C, in the histogram of the polarization difference data of the frame where the influence of the ambient light is large, the frequency data is largely distributed on the plus side. Thus, the histogram of the polarization difference data for each frame differs depending on the magnitude of the influence of the ambient light. In the histogram of polarization difference data of a plurality of frames, as shown in FIG. 4A, the frequency data is distributed on both the minus side and the plus side, but tends to increase on the minus side. Since a plurality of frames imaged during traveling have different portions of the road surface imaged according to the traveling of the vehicle, even if the ambient light is included in a part of the imaging range, a portion where the influence of the environmental light is small This is because the polarization difference data of the reflected light obtained from a wide range including can be obtained.

路面状態判定部30は、路面状態判定許可部25を有し、路面状態の判定を許可するか否かを判定し、路面状態の判定を許可する場合に、偏光差分データを用いて路面状態を判定する。路面状態判定許可部25は、中央値計算部26と収束判定部28とを有する。中央値計算部26にて複数の偏光差分データの中央値を求め、収束判定部28にて中央値が収束したか否かを判定し、中央値が収束した場合に、路面状態判定許可部25は路面状態の判定を許可する。そして、路面状態判定部30は、収束した中央値に基づいて路面の状態を判定する。以下、中央値計算部26および収束判定部28について説明する。   The road surface state determination unit 30 includes a road surface state determination permission unit 25, determines whether to permit the determination of the road surface state, and permits the road surface state using the polarization difference data when permitting the determination of the road surface state. judge. The road surface state determination permission unit 25 includes a median value calculation unit 26 and a convergence determination unit 28. The median value calculation unit 26 obtains the median value of the plurality of polarization difference data, and the convergence determination unit 28 determines whether or not the median value has converged. Permits the determination of the road surface condition. Then, the road surface state determination unit 30 determines the road surface state based on the converged median value. Hereinafter, the median value calculation unit 26 and the convergence determination unit 28 will be described.

中央値計算部26は、撮像された画像に含まれる全有効画素の偏光差分データの中央値を求める。中央値は、偏光差分データを大きさに応じてソートしたときに中央に位置する値である。中央値計算部26は、カメラ12から新しいフレームを取得する毎に新しいフレームから得られた偏光差分データを加えて、偏光差分データの中央値の計算を行う。具体的には、偏光差分データ記憶部32に全有効画素の偏光差分データが記憶されているので、中央値計算部26は、偏光差分データ記憶部32に記憶された偏光差分データを用いて中央値を計算する。   The median value calculation unit 26 obtains the median value of the polarization difference data of all effective pixels included in the captured image. The median is a value located at the center when the polarization difference data is sorted according to the size. The median value calculation unit 26 adds the polarization difference data obtained from the new frame every time a new frame is acquired from the camera 12, and calculates the median value of the polarization difference data. Specifically, since the polarization difference data of all effective pixels is stored in the polarization difference data storage unit 32, the median value calculation unit 26 uses the polarization difference data stored in the polarization difference data storage unit 32 to perform central processing. Calculate the value.

収束判定部28は、新しいフレームを取得する毎に計算される偏光差分データの中央値の変動が収束したか否かを判定する。   The convergence determination unit 28 determines whether or not the variation in the median value of the polarization difference data calculated every time a new frame is acquired has converged.

図5は、中央値計算部26にて計算される中央値の変動を示す図である。図5に示す例では、10フレームの撮像画像を用いて偏光差分データの中央値を求めると−35となり、20フレームでは−30、40フレームでは−25となる。この例では、フレーム数が増えると、徐々に偏光差分データの中央値は大きくなり、40〜80フレームでは−25〜−23の範囲で変動する。このように計算に用いるフレーム数が増えると、環境光の影響を低減でき、偏光差分データの中央値の変動は収束する。なお、中央値は、路面の濡れ度合い、周辺の明るさ、またはカメラの受光感度によって変化する値であり、図5に示した偏光差分データの中央値は一例にすぎない。   FIG. 5 is a diagram showing fluctuations in the median value calculated by the median value calculation unit 26. In the example shown in FIG. 5, when the median value of the polarization difference data is obtained using the captured image of 10 frames, it is −35, −30 for 20 frames, and −25 for 40 frames. In this example, as the number of frames increases, the median value of the polarization difference data gradually increases, and fluctuates in the range of −25 to −23 for 40 to 80 frames. When the number of frames used for calculation increases in this way, the influence of ambient light can be reduced, and the variation in the median value of polarization difference data converges. The median is a value that varies depending on the degree of road surface wetting, the brightness of the surroundings, or the light receiving sensitivity of the camera, and the median of the polarization difference data shown in FIG. 5 is merely an example.

収束判定部28は、例えば、偏光差分データの中央値が所定の閾値の範囲内で変動する状態が所定のフレーム数に亘って継続した場合に、変動が収束したと判定する。路面状態許可部25は、収束判定部28にて変動が収束したと判定した場合には、路面状態判定を許可し、路面状態判定を許可するという判定結果をカメラ画像取得制御部20に通知する。この通知を受けて、カメラ画像取得制御部20は、カメラ画像の取得を停止するようにカメラ12を制御する。   The convergence determination unit 28 determines that the fluctuation has converged, for example, when the state where the median value of the polarization difference data fluctuates within a predetermined threshold value continues for a predetermined number of frames. When the convergence determination unit 28 determines that the fluctuation has converged, the road surface state permission unit 25 permits the road surface state determination and notifies the camera image acquisition control unit 20 of the determination result that permits the road surface state determination. . Upon receiving this notification, the camera image acquisition control unit 20 controls the camera 12 to stop the acquisition of the camera image.

路面状態判定部30は、中央値計算部26および収束判定部28にて求めた偏光差分データの中央値に基づいて、路面が乾燥状態であるか湿潤状態であるかを判定する。路面が乾燥状態の場合には、路面で散乱した光がカメラ12に入射するので、S偏光強度とP偏光強度はほぼ等しくなる。路面が湿潤状態の場合には、路面で散乱した光が路面にある水分を透過してカメラ12に入射する。水から空気中への光の透過率は、P偏光の方がS偏光より大きいので、カメラ12が受ける光は、P偏光強度の方がS偏光強度より大きくなる。   The road surface state determination unit 30 determines whether the road surface is in a dry state or a wet state based on the median value of the polarization difference data obtained by the median value calculation unit 26 and the convergence determination unit 28. When the road surface is dry, the light scattered on the road surface enters the camera 12, so that the S-polarized light intensity and the P-polarized light intensity are substantially equal. When the road surface is wet, light scattered on the road surface passes through moisture on the road surface and enters the camera 12. Since the transmittance of light from water into the air is greater for P-polarized light than for S-polarized light, the light received by the camera 12 has greater P-polarized light intensity than S-polarized light intensity.

図6は、路面状態と偏光差分データ(S−P)との関係を示す図である。図6に示すように路面が乾燥状態である場合には偏光差分データはほぼ0となる。若干の誤差があるので、図6では乾燥時の偏光差分データが0の近辺にばらついている。路面が湿潤状態である場合には、偏光差分データは、負の値となる。なお、カメラの受光感度によって、反射光の強度を示す値は変化するが、乾燥状態で偏光差分データが0の近辺の値をとり、湿潤状態で偏光差分データが負の値をとるという傾向は、カメラの受光感度に拘わらず同じである。従って、路面状態判定部30は、誤差分を考慮して、例えば、偏光差分データが−10以上の場合に乾燥状態と判定し、偏光差分データが−10より小さい場合に湿潤状態と判定する。なお、路面状態の判定のための閾値は、カメラ12の特性等に応じて適切に決定することができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the road surface state and the polarization difference data (SP). As shown in FIG. 6, when the road surface is in a dry state, the polarization difference data is almost zero. Since there is a slight error, the polarization difference data at the time of drying varies in the vicinity of 0 in FIG. When the road surface is wet, the polarization difference data is a negative value. Although the value indicating the intensity of the reflected light changes depending on the light reception sensitivity of the camera, the tendency that the polarization difference data takes a value near 0 in the dry state and the polarization difference data takes a negative value in the wet state. The same is true regardless of the light receiving sensitivity of the camera. Therefore, the road surface state determination unit 30 determines the dry state when the polarization difference data is −10 or more, and determines the wet state when the polarization difference data is smaller than −10 in consideration of the error. Note that the threshold for determining the road surface condition can be appropriately determined according to the characteristics of the camera 12 and the like.

図7は、第1の実施の形態の路面状態検出装置1の動作を示すフローチャートである。路面状態検出装置1は、車両の走行中に路面のS偏光画像およびP偏光画像をカメラ12にて撮像する(S10)。制御部18は、1フレームのS偏光画像およびP偏光画像を撮像すると、撮像したS偏光画像およびP偏光画像から、環境光によるものではないノイズを除去する(S12)。なお、本実施の形態では、1フレーム撮像する毎に画像処理を行う例について説明するが、複数フレーム撮像した段階でステップS12以降の処理に移行することとしてもよい。続いて、路面状態検出装置1の制御部18は、フレーム内にある有効な画素の偏光差分データを求め(S14)、求めた偏光差分データを偏光差分データ記憶部32に記憶する(S16)。   FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the road surface condition detection device 1 according to the first embodiment. The road surface state detection device 1 captures an S-polarized image and a P-polarized image of the road surface with the camera 12 while the vehicle is traveling (S10). When capturing the S-polarized image and the P-polarized image of one frame, the control unit 18 removes noise that is not caused by the ambient light from the captured S-polarized image and P-polarized image (S12). In this embodiment, an example in which image processing is performed every time one frame is imaged will be described. However, the processing may be shifted to step S12 and subsequent steps when a plurality of frames are imaged. Subsequently, the control unit 18 of the road surface state detection apparatus 1 obtains the polarization difference data of valid pixels in the frame (S14), and stores the obtained polarization difference data in the polarization difference data storage unit 32 (S16).

次に、制御部18は、偏光差分データ記憶部32に記憶された全ての偏光差分データを読み出し、偏光差分データの中央値を求め(S18)、中央値の変動が収束したか否かを判定する(S20)。すなわち、制御部18は、路面状態の判定を許可するか否か判定する。中央値の変動が収束していないと判定された場合(S20でNO)、すなわち、路面状態の判定を許可しないと判定された場合、路面状態検出装置1は、S偏光画像およびP偏光画像を撮像する処理(S10)に移行する。路面状態検出装置1は、偏光差分データの中央値の変動が収束するまで、上記の処理を繰り返す。   Next, the control unit 18 reads all the polarization difference data stored in the polarization difference data storage unit 32, obtains the median value of the polarization difference data (S18), and determines whether or not the variation of the median value has converged. (S20). That is, the control unit 18 determines whether or not the determination of the road surface state is permitted. When it is determined that the variation in the median value has not converged (NO in S20), that is, when it is determined that the determination of the road surface state is not permitted, the road surface state detection device 1 displays the S-polarized image and the P-polarized image. The process proceeds to the image capturing process (S10). The road surface state detection apparatus 1 repeats the above processing until the fluctuation of the median value of the polarization difference data converges.

最初のフレームを処理した段階では、偏光差分データ記憶部32には1フレーム内にある有効画素の偏光差分データが記憶されており、この段階で初めて偏光差分データの中央値が求まったので、変動が収束していない。従って、路面状態検出装置1は、路面を撮像する処理に移行する(S10)。路面状態検出装置1は、上記と同じ動作を繰り返し、2フレーム目に含まれる画素の偏光差分データを求め(S14)、偏光差分データ記憶部32に記憶する(S16)。この段階で、偏光差分データ記憶部32には、1フレームと2フレームの中にある画素の偏光差分データが記憶される。制御部18は、偏光差分データ記憶部32に記憶された偏光差分データを読み出し、1フレームと2フレームの中にある画素の偏光差分データの中央値を求める(S18)。以下、同様に、新しくフレームを撮像し(S10)、新しく撮像したフレームの偏光差分データを加えた全撮像フレームの画素の偏光差分データの中央値を求め(S18)、中央値の変動が収束したか否かを判定する(S20)。   At the stage of processing the first frame, the polarization difference data storage unit 32 stores the polarization difference data of effective pixels in one frame, and the median value of the polarization difference data is obtained for the first time at this stage. Has not converged. Therefore, the road surface state detection apparatus 1 shifts to a process for imaging the road surface (S10). The road surface state detection apparatus 1 repeats the same operation as described above, obtains the polarization difference data of the pixel included in the second frame (S14), and stores it in the polarization difference data storage unit 32 (S16). At this stage, the polarization difference data storage unit 32 stores the polarization difference data of pixels in one frame and two frames. The control unit 18 reads out the polarization difference data stored in the polarization difference data storage unit 32, and obtains the median value of the polarization difference data of the pixels in one frame and two frames (S18). Hereinafter, similarly, a new frame is imaged (S10), and the median value of the polarization difference data of the pixels of all imaging frames including the polarization difference data of the newly imaged frame is obtained (S18), and the variation of the median value has converged. It is determined whether or not (S20).

中央値が収束したと判定された場合(S20でYES)、すなわち、路面状態の判定を許可すると判定された場合、制御部18は、路面状態を判定する処理に移行する(S22)。制御部18は、カメラ12による路面の撮像を停止してもよい。制御部18は、偏光差分データの中央値と所定の閾値とを比較し、中央値が所定の閾値より小さい場合に路面が湿潤状態であると判定し、中央値が所定の閾値以上の場合に乾燥状態と判定する。   When it is determined that the median has converged (YES in S20), that is, when it is determined that the determination of the road surface state is permitted, the control unit 18 proceeds to a process of determining the road surface state (S22). The control unit 18 may stop the imaging of the road surface by the camera 12. The control unit 18 compares the median value of the polarization difference data with a predetermined threshold value, determines that the road surface is wet when the median value is smaller than the predetermined threshold value, and when the median value is equal to or greater than the predetermined threshold value. Judged to be dry.

次に、路面状態判定装置1は、路面状態の判定結果を車両に通知し、車両は路面状態に基づいてヘッドライト10の制御を行う(S24)。具体的には、車両は、路面状態に基づいてヘッドライト10の光軸を上下に制御する。路面状態が乾燥から湿潤に変わったときはヘッドライト10の光軸を上げ、湿潤から乾燥に変わったときはヘッドライト10の光軸を下げる。
以上、第1の実施の形態の路面状態検出装置1の構成および動作について説明した。
Next, the road surface state determination apparatus 1 notifies the vehicle of the determination result of the road surface state, and the vehicle controls the headlight 10 based on the road surface state (S24). Specifically, the vehicle controls the optical axis of the headlight 10 up and down based on the road surface condition. When the road surface state changes from dry to wet, the optical axis of the headlight 10 is raised, and when the road surface state changes from wet to dry, the optical axis of the headlight 10 is lowered.
The configuration and operation of the road surface state detection device 1 according to the first embodiment have been described above.

本実施の形態の路面状態検出装置1は、車両の走行中に所定時間に亘って撮像した画像から得られた複数の画素の偏光差分データの中央値を用いて路面状態を判定するので、一部に環境光のある路面の画像を含んでいても、環境光のある画像に起因する偏光差分データの影響を低減でき、環境光の少ない路面における偏光差分データに基づいて、適切に路面状態を判定することができる。   The road surface state detection apparatus 1 according to the present embodiment determines the road surface state using the median value of polarization difference data of a plurality of pixels obtained from an image captured over a predetermined time while the vehicle is traveling. Even if an image of a road surface with ambient light is included in the part, the influence of the polarization difference data caused by the image with ambient light can be reduced. Can be determined.

なお、本実施の形態の路面状態検出装置1は、路面上において、環境光の影響が少ない領域は環境光の影響が大きい領域より広いということを前提としている。例えば、周期的な環境光の原因となる街灯は、法規によって20〜30mおきに設置することが定められている。ただし、交差点や視界の悪い道路等では、設置間隔は短くなる。   Note that the road surface condition detection device 1 according to the present embodiment is based on the premise that the area where the influence of the environmental light is small is wider than the area where the influence of the environmental light is large on the road surface. For example, streetlights that cause periodic ambient light are stipulated by law to be installed every 20-30 m. However, the installation interval is short at intersections and roads with poor visibility.

図8は、街灯の間隔が30mの場合を例として環境光の影響の大きい領域と、環境光の影響の小さい領域を示す図である。図8に示すように、街灯の影響が強い領域(距離)は、街灯間より短いので、環境光の影響が小さい街灯間の領域の方が環境光の影響が大きい領域より小さい。所定の道路空間(距離)において、路面状態を観測し、環境光(例えば街灯)の影響が小さい評価画像を環境光の影響が大きい評価画像より多く取得し、取得した評価画像の偏光差分データを大きさに応じてソートすると、環境光の影響の小さい偏光差分データが中央値となる。本実施の形態では、この中央値を用いて適切に路面状態を判定できる。なお、対向車のヘッドライトに関しては、対向車との距離が小さくなると、対向車のヘッドライトが照射する路面が横にくるため、自車のカメラから見えなくなり、影響が少なくなる。従って、所定の道路空間において路面状態を観測して、中央値を用いて路面状態を判定することにより、適切に路面状態を判定できる。   FIG. 8 is a diagram showing a region where the influence of the environmental light is large and a region where the influence of the environmental light is small, taking as an example a case where the interval between the street lights is 30 m. As shown in FIG. 8, since the area (distance) where the influence of the streetlight is strong is shorter than between the streetlights, the area between the streetlights where the influence of environmental light is small is smaller than the area where the influence of environmental light is great. In a predetermined road space (distance), the road surface state is observed, and more evaluation images that are less affected by ambient light (for example, street lights) are obtained than evaluation images that are more affected by ambient light. Polarization difference data of the obtained evaluation images is obtained. When sorted according to size, polarization difference data that is less affected by ambient light becomes the median value. In the present embodiment, the road surface condition can be appropriately determined using this median value. In addition, regarding the headlight of the oncoming vehicle, when the distance from the oncoming vehicle is reduced, the road surface irradiated by the headlight of the oncoming vehicle becomes sideways, so that it cannot be seen from the camera of the own vehicle and the influence is reduced. Therefore, by observing the road surface state in a predetermined road space and determining the road surface state using the median value, the road surface state can be appropriately determined.

また、本実施の形態の路面状態検出装置1は、制御部18にて中央値の変動が収束したか否かを判定し、変動が収束した場合に路面状態の判定を許可し、収束した中央値を用いて路面状態を求めるので、環境光の影響が小さい地点を映した画素の偏光差分データを路面状態の判定に用いることができる。   Further, in the road surface state detection device 1 according to the present embodiment, the control unit 18 determines whether or not the fluctuation of the median value has converged, and permits the determination of the road surface state when the fluctuation has converged, and the converged center. Since the road surface state is obtained using the value, the polarization difference data of the pixel showing the point where the influence of the environmental light is small can be used for the determination of the road surface state.

また、本実施の形態の路面状態検出装置1において、ヘッドライト10は既存の設備を利用でき、カメラ12は前方の状況をモニターするという他の用途にも利用可能なハードウェアである。すなわち、路面状態検出装置1は、路面状態を検出するためだけに必要な追加のハードウェアを用いないで実現できる。   Further, in the road surface condition detection apparatus 1 of the present embodiment, the headlight 10 can use existing equipment, and the camera 12 is hardware that can be used for other purposes such as monitoring the situation ahead. That is, the road surface state detection device 1 can be realized without using additional hardware necessary only for detecting the road surface state.

(第2の実施の形態)
図9は、第2の実施の形態の路面状態検出装置2の構成を示す図である。第2の実施の形態の路面状態検出装置2の基本的な構成は、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同じであるが、中央値計算部26による偏光差分データの中央値の求め方が異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the road surface state detection device 2 according to the second embodiment. The basic configuration of the road surface state detection device 2 of the second embodiment is the same as that of the road surface state detection device 1 of the first embodiment, but the median value of the polarization difference data by the median value calculation unit 26 is the same. The way to ask is different.

図10(a)および図10(b)は、中央値計算部26による中央値の計算の仕方の原理を説明する図である。図10(a)に示すように、中央値計算部26は、フレームごとに処理を行い、偏光差分データの各フレームの代表値を求める。代表値としては、フレーム内に含まれる画素の偏光差分データの中央値を用いてもよいし、平均値を用いてもよい。中央値計算部26は、求めた代表値を代表値記憶部34に記憶する。中央値計算部26は、代表値記憶部34から代表値を読み出し、図10(b)に示すように、代表値の中央値を求める。   FIG. 10A and FIG. 10B are diagrams for explaining the principle of how the median value is calculated by the median value calculation unit 26. As shown in FIG. 10A, the median value calculation unit 26 performs processing for each frame, and obtains a representative value for each frame of the polarization difference data. As the representative value, a median value of polarization difference data of pixels included in the frame may be used, or an average value may be used. The median value calculation unit 26 stores the obtained representative value in the representative value storage unit 34. The median value calculation unit 26 reads the representative value from the representative value storage unit 34 and obtains the median value of the representative value as shown in FIG.

図11は、第2の実施の形態の路面状態検出装置2の動作を示すフローチャートである。路面状態検出装置2は、車両の走行中に路面のS偏光画像およびP偏光画像をカメラ12にて撮像する(S30)。路面状態検出装置2の制御部18は、撮像したS偏光画像およびP偏光画像から、環境光の影響によるものでないノイズを除去し(S32)、フレーム内にある有効な画素の偏光差分データを求め(S34)、求めた偏光差分データを偏光差分データ記憶部32に記憶する(S36)。ここまでは、第1の実施の形態の路面状態検出装置1の動作と同じである。   FIG. 11 is a flowchart illustrating the operation of the road surface condition detection device 2 according to the second embodiment. The road surface state detection device 2 captures an S-polarized image and a P-polarized image of the road surface with the camera 12 while the vehicle is traveling (S30). The control unit 18 of the road surface state detection device 2 removes noise that is not caused by the influence of ambient light from the captured S-polarized image and P-polarized image (S32), and obtains polarization difference data of effective pixels in the frame. (S34) The obtained polarization difference data is stored in the polarization difference data storage unit 32 (S36). Up to this point, the operation is the same as the operation of the road surface condition detection device 1 according to the first embodiment.

偏光差分データ記憶部32に偏光差分データを記憶した後(S36)、制御部18は、記憶された偏光差分データを用いて偏光差分データのフレームの代表値を計算する(S38)。制御部18は、代表値を代表値記憶部34に記憶し(S40)、偏光差分データ記憶部32に記憶されたデータを削除する(S42)。これにより、代表値記憶部34には、各フレームの偏光差分データの代表値が記憶されていく。続いて、制御部18は、代表値記憶部34に記憶された偏光差分データのフレームの代表値を用いて、偏光差分データの中央値を求める(S44)。   After storing the polarization difference data in the polarization difference data storage unit 32 (S36), the control unit 18 calculates a representative value of the frame of the polarization difference data using the stored polarization difference data (S38). The control unit 18 stores the representative value in the representative value storage unit 34 (S40), and deletes the data stored in the polarization difference data storage unit 32 (S42). Thereby, the representative value storage unit 34 stores the representative value of the polarization difference data of each frame. Subsequently, the control unit 18 obtains the median value of the polarization difference data using the representative value of the polarization difference data frame stored in the representative value storage unit 34 (S44).

中央値を求めた後は、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同様に、中央値が収束したか否かを判定し(S46)、中央値が収束していないと判定された場合には(S46でNO)、カメラ12にて新しくS偏光画像、P偏光画像を撮像し(S30)、上記した処理を繰り返す。中央値が収束したと判定された場合には(S46でYES)、その中央値を用いて路面状態を判定する(S48)。路面状態を判定した後、路面状態判定装置2は、路面状態の判定結果を車両に通知し、車両は路面状態に基づいてヘッドライト10の制御を行う(S49)。   After obtaining the median value, it is determined whether the median value has converged (S46) as in the road surface condition detection device 1 of the first embodiment, and it is determined that the median value has not converged. In this case (NO in S46), a new S-polarized image and P-polarized image are captured by the camera 12 (S30), and the above-described processing is repeated. If it is determined that the median has converged (YES in S46), the road surface condition is determined using the median (S48). After determining the road surface state, the road surface state determination device 2 notifies the vehicle of the determination result of the road surface state, and the vehicle controls the headlight 10 based on the road surface state (S49).

第2の実施の形態の路面状態検出装置2は、フレームごとに偏光差分データの代表値を求めて代表値記憶部34に記憶し、代表値の計算が終了したフレームの偏光差分データを削除するので、路面状態の検出が完了するまで、全てのフレームの偏光差分データを記憶しておく必要がない。従って、小さいメモリによって広範囲の撮像データを処理することができる。   The road surface condition detection apparatus 2 according to the second embodiment obtains a representative value of the polarization difference data for each frame, stores it in the representative value storage unit 34, and deletes the polarization difference data of the frame for which the calculation of the representative value is completed. Therefore, it is not necessary to store the polarization difference data of all the frames until the detection of the road surface state is completed. Therefore, a wide range of imaging data can be processed with a small memory.

また、本実施の形態の路面状態検出装置2は、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同様に、環境光の影響を低減し、適切に路面状態を判定することができるという効果を有する。   Moreover, the road surface state detection apparatus 2 of this Embodiment reduces the influence of environmental light and can determine a road surface state appropriately similarly to the road surface state detection apparatus 1 of 1st Embodiment. Have

なお、本実施の形態では、フレームの代表値を求め、複数のフレームのそれぞれの代表値の中央値を求める例について説明したが、フレームの中央値を求め、複数のフレームのそれぞれの中央値の代表値を求めることとしても、本実施の形態と同様に、適切に路面状態を判定できる。   In this embodiment, an example in which the representative value of a frame is obtained and the median of the representative values of a plurality of frames is obtained has been described. However, the median of a frame is obtained and the median of each of the plurality of frames is obtained. Even when the representative value is obtained, the road surface state can be appropriately determined as in the present embodiment.

(第3の実施の形態)
図12は、第3の実施の形態の路面状態検出装置3の構成を示す図である。第3の実施の形態の路面状態検出装置3の基本的な構成は、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同じであるが、制御部18が路上ペイント判定部38を有する点が異なる。路上ペイント判定部38は、撮像画像が路上ペイントを含むか否かの判定を行う。路上ペイントとは、例えば、交差点付近における右左折の車線案内のペイントや横断歩道等のペイントである。路上ペイントは、路上ペイントがない部分に比べて反射率が高い。特に白の路上ペイントはガラスビーズを含んでおり、極めて反射率が高い。このため、路上ペイントは、路面状態の誤検出の原因となる場合がある。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the road surface state detection device 3 according to the third embodiment. The basic configuration of the road surface state detection device 3 of the third embodiment is the same as that of the road surface state detection device 1 of the first embodiment, except that the control unit 18 includes a road paint determination unit 38. Different. The road paint determination unit 38 determines whether the captured image includes road paint. The road paint is, for example, paint for lane guidance for turning right or left in the vicinity of an intersection or paint such as a pedestrian crossing. The road paint has a higher reflectance than the part without the road paint. In particular, white road paint contains glass beads and has a very high reflectance. For this reason, road paint may cause erroneous detection of road surface conditions.

路面状態検出装置3は、路上ペイントを含まないP偏光画像およびS偏光画像を基準画像として記憶した基準画像記憶部36を有している。基準画像記憶部36には、路上ペイントを含まない典型的な画像をあらかじめ撮像して記憶しておく。   The road surface state detection apparatus 3 includes a reference image storage unit 36 that stores a P-polarized image and an S-polarized image that do not include road paint as reference images. The reference image storage unit 36 captures and stores in advance a typical image that does not include road paint.

路上ペイント判定部38は、基準画像記憶部36から読み出した基準画像の偏光差分データのヒストグラムと、撮像された画像の偏光差分データのヒストグラムとを比較することによって、撮像された画像が路上ペイントを含む画像か否かを判定する。制御部18は、撮像された画像が路上ペイントを含むと判定した場合には、その画像から得られた偏光差分データを偏光差分データ記憶部32から削除する。これにより、路面状態検出装置3は、路上ペイントを含む画像から得られた偏光差分データを除く偏光差分データを用いて路面状態の判定を行う。   The road paint determination unit 38 compares the polarization difference data histogram of the reference image read from the reference image storage unit 36 with the polarization difference data histogram of the captured image, so that the captured image is subjected to road paint. It is determined whether the image is included. When the control unit 18 determines that the captured image includes road paint, the control unit 18 deletes the polarization difference data obtained from the image from the polarization difference data storage unit 32. Thereby, the road surface state detection apparatus 3 determines the road surface state using the polarization difference data excluding the polarization difference data obtained from the image including the road paint.

図13は、第3の実施の形態の路面状態検出装置3の動作を示すフローチャートである。路面状態検出装置3は、車両の走行中に路面のS偏光画像およびP偏光画像をカメラ12にて撮像する(S50)。路面状態検出装置3の制御部18は、撮像したS偏光画像およびP偏光画像から、環境光の影響によるものでないノイズを除去し(S52)、フレーム内にある有効な画素の偏光差分データを求め(S54)、求めた偏光差分データを偏光差分データ記憶部32に記憶する(S56)。ここまでは、第1の実施の形態の路面状態検出装置1の動作と同じである。   FIG. 13 is a flowchart illustrating the operation of the road surface condition detection device 3 according to the third embodiment. The road surface state detection device 3 captures an S-polarized image and a P-polarized image of the road surface with the camera 12 while the vehicle is traveling (S50). The control unit 18 of the road surface state detection device 3 removes noise that is not caused by the influence of ambient light from the captured S-polarized image and P-polarized image (S52), and obtains polarization difference data of effective pixels in the frame. (S54) The obtained polarization difference data is stored in the polarization difference data storage unit 32 (S56). Up to this point, the operation is the same as the operation of the road surface condition detection device 1 according to the first embodiment.

次に、制御部18は、撮像した画像が路上ペイントを含むか否かを判定する路面ペイント判定処理を行う(S58)。制御部18は、偏光差分データ記憶部32に記憶された偏光差分データのヒストグラムと、基準画像記憶部36に記憶された基準画像の偏光差分データのヒストグラムとを比較することによって路上ペイントの有無を判定する。路上ペイント判定処理の一例については後述する。   Next, the control unit 18 performs road surface paint determination processing for determining whether or not the captured image includes road paint (S58). The control unit 18 compares the histogram of the polarization difference data stored in the polarization difference data storage unit 32 with the histogram of the polarization difference data of the reference image stored in the reference image storage unit 36 to determine the presence or absence of road paint. judge. An example of the road paint determination process will be described later.

制御部18は、路上ペイント判定処理(S58)の結果に基づいて、撮像した画像が路上ペイントを含むか否かを判定する(S60)。撮像画像が路上ペイントを含むと判定された場合に(S60でYES)、制御部18は、路上ペイントを含む画像に対応する偏光差分データを偏光差分データ記憶部32から削除する処理を行う(S62)。路上ペイントを含む画像の偏光差分データを削除した後、あるいは、路上ペイント判定処理において路上ペイントを含まないと判定された場合(S60でNO)、偏光差分データ記憶部32に記憶された偏光差分データを読み出して、偏光差分データの中央値を計算する(S64)。   Based on the result of the road paint determination process (S58), the control unit 18 determines whether the captured image includes road paint (S60). When it is determined that the captured image includes road paint (YES in S60), the control unit 18 performs processing to delete the polarization difference data corresponding to the image including road paint from the polarization difference data storage unit 32 (S62). ). After deleting the polarization difference data of the image including the road paint, or when it is determined that the road paint is not included in the road paint determination process (NO in S60), the polarization difference data stored in the polarization difference data storage unit 32 And the median of the polarization difference data is calculated (S64).

中央値を求めた後は、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同様に、中央値が収束したか否かを判定し(S66)、中央値が収束していないと判定された場合には(S66でNO)、カメラ12にて新しくS偏光画像、P偏光画像を撮像し(S50)、上記した処理を繰り返す。中央値が収束したと判定された場合には(S66でYES)、その中央値を用いて路面状態を判定する(S68)。路面状態を判定した後、路面状態判定装置2は、路面状態の判定結果を車両に通知し、車両は路面状態に基づいてヘッドライト10の制御を行う(S49)。   After obtaining the median value, it is determined whether the median value has converged (S66) as in the road surface condition detection device 1 of the first embodiment, and it is determined that the median value has not converged. In this case (NO in S66), a new S-polarized image and P-polarized image are captured by the camera 12 (S50), and the above-described processing is repeated. If it is determined that the median has converged (YES in S66), the road surface condition is determined using the median (S68). After determining the road surface state, the road surface state determination device 2 notifies the vehicle of the determination result of the road surface state, and the vehicle controls the headlight 10 based on the road surface state (S49).

次に、路上ペイント判定処理の一例について説明する。ただし、本発明の路上ペイント判定処理は、以下に説明する処理に限定されるものではない。   Next, an example of the road paint determination process will be described. However, the road paint determination process of the present invention is not limited to the process described below.

図14は、路上ペイント判定処理の詳しい動作を示すフローチャートである。制御部18は、基準画像記憶部36に記憶された基準画像を読み出し(S70)、読み出した基準画像に含まれる画素の偏光差分データを算出する(S72)。次に、制御部18は、基準画像の偏光差分データのヒストグラムを生成する(S74)。なお、本実施の形態では、画像が路上ペイントの画像を含むか否かの判定を行う際に、基準画像記憶部36から読み出した基準画像を用いて、偏光差分データのヒストグラムを求める例について説明するが、基準画像の偏光差分データのヒストグラムをあらかじめ求め、ヒストグラムを基準画像記憶部36に記憶しておいてもよい。   FIG. 14 is a flowchart showing a detailed operation of the road paint determination process. The control unit 18 reads the reference image stored in the reference image storage unit 36 (S70), and calculates the polarization difference data of the pixels included in the read reference image (S72). Next, the control unit 18 generates a histogram of the polarization difference data of the reference image (S74). In the present embodiment, an example of obtaining a histogram of polarization difference data using a reference image read from the reference image storage unit 36 when determining whether or not the image includes a road paint image will be described. However, a histogram of the polarization difference data of the reference image may be obtained in advance, and the histogram may be stored in the reference image storage unit 36.

次に、制御部18は、偏光差分データ記憶部32に記憶されたデータを用いて、判定対象のフレーム内にある画素の偏光差分データのヒストグラムを生成する(S76)。この例では、判定対象の撮像画像は路上ペイントを含む画像として説明する。制御部18は、基準画像の偏光差分データのヒストグラムと撮像画像の偏光差分データのヒストグラムの両方から、偏光差分データが「+」の成分を除去する(S78)。路上ペイントを含む画像は、偏光成分データの「−」の成分に特徴があるため、「−」の成分だけを比較すれば路上ペイントの有無を判断できるからである。   Next, the control unit 18 uses the data stored in the polarization difference data storage unit 32 to generate a histogram of the polarization difference data of the pixels in the determination target frame (S76). In this example, the captured image to be determined is described as an image including road paint. The control unit 18 removes the component having the polarization difference data “+” from both the polarization difference data histogram of the reference image and the polarization difference data histogram of the captured image (S78). This is because an image including road paint is characterized by the “−” component of the polarization component data, and therefore the presence or absence of road paint can be determined by comparing only the “−” component.

図15(a)は、基準画像と撮像画像の偏光差分データのヒストグラムを示す図である。図15(a)では、偏光差分データの「−」成分だけを記載している。図15(a)に示すように、判定対象の撮像画像では、偏光差分データは−50付近にピークを有している。つまり、この付近にピークを有することが、路上ペイントを含む画像の特徴である。   FIG. 15A is a diagram illustrating a histogram of polarization difference data between a reference image and a captured image. In FIG. 15A, only the “−” component of the polarization difference data is shown. As shown in FIG. 15A, in the captured image to be determined, the polarization difference data has a peak in the vicinity of −50. That is, having a peak in the vicinity is a feature of an image including road paint.

制御部18は、基準画像のヒストグラムと撮像画像のヒストグラムの差分の絶対値を求める(S80)。図15(a)に、差分の絶対値のグラフを太線で示す。差分のグラフには2つのピークが現れるが、「−」成分の大きい方のピーク(図15(a)における左側のピーク)を有する分布が路上ペイントからの反射光による分布である。従って、撮像画像のヒストグラムの分布が、撮像画像のヒストグラムの「−」成分の大きい方のピークを有する分布を有するか否かを判定することによって、撮像画像が路上ペイントの画像を含むか否かを判定できる。制御部18は、差分のグラフの2つのピークの谷の部分が0になるように差分のグラフをシフトする(S82)。   The control unit 18 obtains the absolute value of the difference between the histogram of the reference image and the histogram of the captured image (S80). FIG. 15A shows a graph of the absolute value of the difference with a bold line. Although two peaks appear in the difference graph, the distribution having the larger peak of the “−” component (the left peak in FIG. 15A) is the distribution due to the reflected light from the road paint. Therefore, whether or not the captured image includes a road paint image is determined by determining whether or not the histogram distribution of the captured image has a distribution having a larger peak of the “−” component of the histogram of the captured image. Can be determined. The control unit 18 shifts the difference graph so that the valley portions of the two peaks in the difference graph become 0 (S82).

図15(b)は、シフト補正後の差分のグラフを示す図である。次に、制御部18は、図15(b)に示す差分のグラフの「−」成分の平均値を計算し(S84)、平均値と所定の閾値とを比較する(S86)。制御部18は、平均値が所定の閾値より大きいと判定された場合(S86でYES)、判定対象の画像が路上ペイントの画像を含むと判定し(S88)、平均値が所定の閾値以下と判定された場合(S86でNO)、判定対象の画像は路上ペイントの画像を含まないと判定する(S90)。なお、本実施の形態では、図15(b)に示すグラフの「−」成分の平均値に基づいて撮像画像が路上ペイントの画像を含むか否かを判定する例を説明したが、本発明は平均値を用いる方法に限定されず、例えば、「−」成分の分布の形を比較してもよい。以上、路上ペイント判定処理の動作について詳細に説明した。   FIG. 15B is a diagram illustrating a difference graph after shift correction. Next, the control unit 18 calculates the average value of the “−” components of the difference graph shown in FIG. 15B (S84), and compares the average value with a predetermined threshold value (S86). When it is determined that the average value is larger than the predetermined threshold value (YES in S86), the control unit 18 determines that the determination target image includes a road paint image (S88), and the average value is equal to or less than the predetermined threshold value. If it is determined (NO in S86), it is determined that the determination target image does not include a road paint image (S90). In the present embodiment, the example in which it is determined whether or not the captured image includes the road paint image based on the average value of the “−” components of the graph shown in FIG. 15B has been described. Is not limited to the method using the average value, and for example, the distribution forms of the “−” components may be compared. The operation of the road paint determination process has been described in detail above.

第3の実施の形態の路面状態検出装置3は、撮像した画像に路上ペイントの画像が含まれるか否かを判定し、路上ペイントの画像が含まれる場合には、その画像に対応する偏光差分データを削除する。これにより、路上ペイントの画像が含まれていない画像だけを用いて路面状態を検出できるので、迅速に路面状態を検出することができる。路上ペイントを含む画像があっても、上記した第1の実施の形態または第2の実施の形態のように路面状態を適切に検出できるが、路上ペイントを含む画像を計算対象から除外することによって、偏光差分データの中央値がより速く収束する。   The road surface state detection device 3 according to the third embodiment determines whether or not the captured image includes a road paint image. If the road paint image is included, the polarization difference corresponding to the image is determined. Delete the data. As a result, the road surface state can be detected using only the image that does not include the road paint image, so that the road surface state can be detected quickly. Even if there is an image including road paint, the road surface state can be detected appropriately as in the first embodiment or the second embodiment described above, but by excluding the image including road paint from the calculation target. The median of the polarization difference data converges faster.

また、本実施の形態の路面状態検出装置3も、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同様に、環境光の影響を低減し、適切に路面状態を判定することができるという効果を有する。   The road surface state detection device 3 of the present embodiment also has the effect of reducing the influence of ambient light and appropriately determining the road surface state, as with the road surface state detection device 1 of the first embodiment. Have

(第4の実施の形態)
図16は、第4の実施の形態の路面状態検出装置4の構成を示す図である。路面状態検出装置4は、ナビゲーション装置46に接続されている。第4の実施の形態の路面状態検出装置4の基本的な構成は、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同じであるが、カメラ画像取得制御部20によるカメラ画像取得制御の方法が異なる。
(Fourth embodiment)
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of the road surface state detection device 4 according to the fourth embodiment. The road surface state detection device 4 is connected to a navigation device 46. The basic configuration of the road surface state detection device 4 according to the fourth embodiment is the same as that of the road surface state detection device 1 according to the first embodiment. However, the camera image acquisition control unit 20 performs a camera image acquisition control method. Is different.

ナビゲーション装置46は、車両の現在位置を検出する車両位置検出部40と、道路や施設等の情報を含む地図情報を記憶した地図情報記憶部42と、ナビゲーション装置46の制御を行う制御部44を有している。車両位置検出部40は、車両の現在位置を検出する機能を有する。車両位置検出部40としては、例えば、地磁気センサ、ジャイロスコープ、距離センサ、GPS受信機、ステアリングの回転センサ、各転動輪の車両センサ等を用いることができる。車両位置検出部40は、これらのいくつかのセンサを用いて構成してもよい。これらのセンサは、性質の異なる誤差を持っているので、複数のセンサで補完することにより、車両の現在位置を精度良く検出できる。制御部44は、通常のナビゲーション装置の機能の他に、路面状態検出装置4からの要求に従って、車両が走行中の道路環境を取得する機能を有する。道路環境とは、走行中の車両の周囲の道路や施設の情報である。   The navigation device 46 includes a vehicle position detection unit 40 that detects the current position of the vehicle, a map information storage unit 42 that stores map information including information such as roads and facilities, and a control unit 44 that controls the navigation device 46. Have. The vehicle position detection unit 40 has a function of detecting the current position of the vehicle. As the vehicle position detection unit 40, for example, a geomagnetic sensor, a gyroscope, a distance sensor, a GPS receiver, a steering rotation sensor, a vehicle sensor for each rolling wheel, or the like can be used. The vehicle position detection unit 40 may be configured using some of these sensors. Since these sensors have errors of different properties, the current position of the vehicle can be detected with high accuracy by complementing with a plurality of sensors. The control unit 44 has a function of acquiring a road environment in which the vehicle is traveling in accordance with a request from the road surface state detection device 4 in addition to the function of a normal navigation device. The road environment is information on roads and facilities around a running vehicle.

カメラ画像取得制御部20は、ナビゲーション装置46から、車両が走行中の道路環境を取得する。カメラ画像取得制御部20は、取得した道路環境に基づいて車両が交差点付近にいるか否かを判定し、交差点付近にいるときには、カメラ画像の取得を停止する。カメラ画像取得制御部20は、あらかじめ所定の閾値(例えば10m等)を設定しておき、車両が交差点から閾値以内にあるときに交差点付近と判定し、車両が交差点から閾値以上離れているときに交差点付近ではないと判定することができる。   The camera image acquisition control unit 20 acquires the road environment in which the vehicle is traveling from the navigation device 46. The camera image acquisition control unit 20 determines whether or not the vehicle is in the vicinity of the intersection based on the acquired road environment, and stops the acquisition of the camera image when the vehicle is in the vicinity of the intersection. The camera image acquisition control unit 20 sets a predetermined threshold (for example, 10 m) in advance, determines that the vehicle is near the intersection when the vehicle is within the threshold from the intersection, and when the vehicle is more than the threshold from the intersection. It can be determined that it is not near the intersection.

図17は、第4の実施の形態の路面状態検出装置4の動作を示すフローチャートである。路面状態検出装置4は、まず、ナビゲーション装置46から車両が走行中の道路環境を取得する(S100)。この処理は、具体的には、ナビゲーション装置46が路面状態検出装置4からの要求に応じて、車両の現在位置を検出し、検出した車両の現在位置と地図情報記憶部42に記憶された地図情報とに基づいて、道路環境に関する情報を求める。そして、ナビゲーション装置46は、求めた道路環境の情報を路面状態検出装置4に送信する。路面状態検出装置4は、道路環境の情報に基づいて、車両が交差点付近にあるか否かを判定する(S102)。   FIG. 17 is a flowchart illustrating the operation of the road surface condition detection device 4 according to the fourth embodiment. The road surface condition detection device 4 first acquires the road environment in which the vehicle is traveling from the navigation device 46 (S100). Specifically, in this process, the navigation device 46 detects the current position of the vehicle in response to a request from the road surface state detection device 4, and the detected current position of the vehicle and the map stored in the map information storage unit 42. Based on the information, information on the road environment is obtained. Then, the navigation device 46 transmits the obtained road environment information to the road surface state detection device 4. The road surface state detection device 4 determines whether or not the vehicle is near the intersection based on the road environment information (S102).

車両が交差点付近であると判定された場合(S102でYES)、車両の現在位置を検出する処理(S100)に戻り、車両が交差点付近にないと判定されるまで上記処理を繰り返す。車両が交差点付近にないと判定された場合(S102でNO)、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同様の処理によって路面状態を検出する。   If it is determined that the vehicle is near the intersection (YES in S102), the process returns to the process of detecting the current position of the vehicle (S100), and the above process is repeated until it is determined that the vehicle is not near the intersection. When it is determined that the vehicle is not near the intersection (NO in S102), the road surface state is detected by the same process as the road surface state detection device 1 of the first embodiment.

第4の実施の形態の路面状態検出装置4は、車両が交差点付近にあるときに路面の撮像を停止するので、交差点付近に多い路上ペイントを含む画像の撮像を回避し、路上ペイントを含まない画像を用いて路面状態の検出を行うことができる。   Since the road surface state detection device 4 according to the fourth embodiment stops the imaging of the road surface when the vehicle is near the intersection, the imaging of the image including a lot of road paint near the intersection is avoided, and the road paint is not included. The road surface condition can be detected using the image.

また、本実施の形態の路面状態検出装置4も、第1の実施の形態の路面状態検出装置1と同様に、環境光の影響を低減し、適切に路面状態を判定することができるという効果を有する。   The road surface state detection device 4 of the present embodiment also has the effect of reducing the influence of ambient light and appropriately determining the road surface state, like the road surface state detection device 1 of the first embodiment. Have

なお、本実施の形態では、路上ペイントの多い場所として交差点を想定し、交差点付近において撮像を停止する例について説明したが、地図情報記憶部42に、例えば、横断歩道や街灯等のある地点を記憶している場合には、横断歩道や街灯のある地点で撮像を停止することとしてもよい。   In this embodiment, an example has been described in which an intersection is assumed as a place where there is a lot of road paint, and imaging is stopped near the intersection. If stored, imaging may be stopped at a point where there is a pedestrian crossing or street lamp.

以上、本発明の路面状態検出装置について実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although the road surface condition detection apparatus of the present invention has been described in detail with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment.

上記したいずれの実施の形態でもS偏光成分とP偏光成分との比較データとしてS変更成分とP偏光成分との差分を用いていたが、この比較データとしてS変更成分とP偏光成分との差分の代わりにS偏光成分とP偏光成分との比を用いても上述の実施形態と同様、路面状態を精度よく検出できる。   In any of the above-described embodiments, the difference between the S change component and the P polarization component is used as the comparison data between the S polarization component and the P polarization component, but the difference between the S change component and the P polarization component is used as this comparison data. Even if the ratio between the S-polarized light component and the P-polarized light component is used instead of, the road surface state can be detected with high accuracy as in the above-described embodiment.

上記した実施の形態では、路面状態判定許可部25は、偏光差分データの中央値の変動が収束したか否かに応じて、路面状態の判定を許可するか否かを判定したが、路面状態判定許可部25による判定の方法は、上記した実施の形態に記載した方法に限定されない。例えば、路面状態判定許可部25は、取得したS偏光成分およびP偏光成分のデータ数が所定の閾値を超えたか否かを判定し、データ数が所定の閾値を超えた場合に路面状態の判定を許可してもよい。閾値としては、例えば、十分大きいフレーム数(例えば100フレーム)あるいは撮像時間(例えば、10秒)を設定する。データ数が所定の閾値を超える場合には、広い範囲からS偏光成分およびP偏光成分を取得していることになるので、環境光の影響を低減し、路面状態の判定を適切に行うことができる。また、S偏光成分およびP偏光成分のデータを新たに取得する度に中央値の計算を行わなくてもよいので、プログラムを簡素化できる。また、このような構成をとることにより、一回の撮像で広範囲の画像を得られる場合に、一回の撮像にて得られた偏光画像を用いて路面状態を判定することが可能となる。   In the above-described embodiment, the road surface state determination permitting unit 25 determines whether or not to permit the determination of the road surface state depending on whether or not the variation in the median value of the polarization difference data has converged. The determination method by the determination permission unit 25 is not limited to the method described in the above embodiment. For example, the road surface state determination permission unit 25 determines whether or not the number of data of the acquired S-polarized component and P-polarized component exceeds a predetermined threshold, and determines the road surface state when the number of data exceeds the predetermined threshold. May be allowed. As the threshold, for example, a sufficiently large number of frames (for example, 100 frames) or an imaging time (for example, 10 seconds) is set. When the number of data exceeds a predetermined threshold value, the S-polarized component and the P-polarized component are acquired from a wide range. Therefore, the influence of environmental light can be reduced and the road surface condition can be appropriately determined. it can. In addition, since it is not necessary to calculate the median value every time data on the S polarization component and the P polarization component is newly acquired, the program can be simplified. Further, by adopting such a configuration, when a wide range of images can be obtained by one imaging, it is possible to determine the road surface state using a polarization image obtained by one imaging.

また、路面状態を検出するためのフレーム数や所定時間は、車両の走行速度に応じて変更してもよい。なお、ここでいう「所定時間」は、シャッター時間を意味するものではない。先に説明したように、街灯等の環境光の影響の少ない画像を取得するためには、所定の長さの路面を観測する必要があるので、車両の走行速度に応じてカメラ画像を取得する時間を変える必要がある。車両の走行速度が遅い場合には、走行速度が速い場合と同じ時間分のカメラ画像を取得しても、走行速度が速い場合に比べて小さい範囲の画像しか得られない。例えば、時速60kmで走行中の車両の場合に、6秒間に亘るカメラ画像を取得すれば100m分の画像を得られる。時速40kmで走行中の車両において、100m分の画像を得るためには、9秒間に亘るカメラ画像が必要となる。従って、走行速度が遅い場合には、長い時間撮像した画像を用いて路面状態を検出することが好ましい。   Further, the number of frames and the predetermined time for detecting the road surface condition may be changed according to the traveling speed of the vehicle. The “predetermined time” here does not mean the shutter time. As described above, since it is necessary to observe a road surface of a predetermined length in order to acquire an image with little influence of environmental light such as a streetlight, a camera image is acquired according to the traveling speed of the vehicle. You need to change the time. When the traveling speed of the vehicle is slow, even if camera images for the same time as when the traveling speed is fast are acquired, only a small range of images can be obtained compared to when the traveling speed is fast. For example, in the case of a vehicle traveling at a speed of 60 km / h, an image for 100 m can be obtained by acquiring a camera image for 6 seconds. In a vehicle traveling at a speed of 40 km / h, in order to obtain an image for 100 m, a camera image for 9 seconds is required. Therefore, when the traveling speed is low, it is preferable to detect the road surface state using an image captured for a long time.

上記した実施の形態では、撮像したフレームのノイズでないと判定されたすべての画素を用いて路面状態の検出を行う例について説明したが、必ずしも全画素を用いる必要はない。例えば、撮像したフレームを複数のブロック(例えば5×5ブロック)に分割し、分割された各ブロックの中から1つずつ画素を選択し、選択した画素を用いて路面状態の検出を行なってもよい。これにより、少ないデータで路面状態の検出を行なえるので、偏光差分データを記憶する偏光差分データ記憶部32を小容量のメモリによって構成することができる。なお、路面状態検出の計算に用いる画素を選択する場合には、環境光を含む画素だけを取得しないように、位置的な偏りなく画素を選択することが好ましい。   In the above-described embodiment, the example in which the road surface state is detected using all the pixels determined not to be noise of the captured frame has been described, but it is not always necessary to use all the pixels. For example, the captured frame may be divided into a plurality of blocks (for example, 5 × 5 blocks), one pixel is selected from each of the divided blocks, and the road surface state is detected using the selected pixels. Good. As a result, the road surface state can be detected with a small amount of data, so that the polarization difference data storage unit 32 for storing the polarization difference data can be configured by a small capacity memory. In addition, when selecting the pixel used for calculation of road surface state detection, it is preferable to select the pixel without positional deviation so as not to acquire only the pixel including the ambient light.

上記した第2の実施の形態では、フレームごとに代表値を求め、複数のフレームのそれぞれの代表値の中央値を求める例について説明したが、フレームごとの代表値を求めるのではなく、複数のフレームごとに代表値を求めることとしてもよい。この際、代表値を求める対象となる複数のフレームどうしの間で、一部を重複させることとしてもよい。例えば、フレーム1〜フレーム5の代表値、フレーム4〜フレーム8の代表値、フレーム7〜フレーム11の代表値、・・・というように、2フレームずつ重複させた5フレームから代表値を求めてもよい。これにより、代表値を求める頻度を低下させることなく、代表値を求める対象となる範囲を広くすることができるので、迅速に路面状態を判定することができる。   In the second embodiment described above, an example has been described in which a representative value is obtained for each frame and a median value of each representative value of a plurality of frames is obtained. However, instead of obtaining a representative value for each frame, a plurality of representative values are obtained. The representative value may be obtained for each frame. At this time, a part may be overlapped between a plurality of frames for which the representative value is obtained. For example, the representative value of frame 1 to frame 5, the representative value of frame 4 to frame 8, the representative value of frame 7 to frame 11, etc. Also good. As a result, the range for which the representative value is obtained can be widened without reducing the frequency of obtaining the representative value, so that the road surface condition can be quickly determined.

上記した第3の実施の形態では、路上ペイントが含まれているか否かを撮像画像と基準画像とを比較することによって判定したが、別の方法によって路上ペイントの有無を判定してもよい。例えば、撮像画像に含まれる色を分析し、所定の閾値より白の画素が多い場合に、路上ペイントが含まれると判定してもよい。   In the third embodiment described above, whether or not road paint is included is determined by comparing the captured image with the reference image, but the presence or absence of road paint may be determined by another method. For example, the color included in the captured image may be analyzed, and if there are more white pixels than a predetermined threshold, it may be determined that road paint is included.

以上説明したように、本発明は、路面状態を精度良く検出できるというすぐれた効果を有し、路面状態を検出して運転を支援する運転支援装置等に適用することができる。例えば、本発明をヘッドライトコントロールシステム(AFS)に適用することにより、路面状態にかかわらず視認性を保持することができる。路面が乾燥状態の場合にはヘッドライトの光は路面で散乱して遠距離でも近距離でもほぼ一様の視認性を得られるが、路面が湿潤状態になると近距離においてヘッドライトの光の反射が強くなり、自車両のドライバにとってまぶしくなるので、視認性が低下する。本発明の路面状態検出装置によって路面状態を検出することにより、路面が湿潤状態になったときにヘッドライトを少し上げる。これにより、ヘッドライトの光の路面からの反射は、遠距離でも近距離でもほぼ一様となり、自車両のドライバの視認性が低下しないようにできる。また、別の例としては、路面が濡れているとタイヤと路面との間の摩擦が小さくなり滑りやすくなるので、路面状態の検出結果に基づいて車両制御を行うことにより、スリップを起こりにくくすることができる。   As described above, the present invention has an excellent effect that a road surface state can be detected with high accuracy, and can be applied to a driving support device that supports driving by detecting a road surface state. For example, by applying the present invention to a headlight control system (AFS), visibility can be maintained regardless of the road surface condition. When the road surface is dry, the light from the headlight is scattered on the road surface to obtain almost uniform visibility at both long and short distances. However, when the road surface is wet, the headlight light is reflected at a short distance. Becomes stronger and is dazzling for the driver of the host vehicle, so visibility is reduced. By detecting the road surface state by the road surface state detection device of the present invention, the headlight is slightly raised when the road surface is wet. Thereby, the reflection of the light of the headlight from the road surface is substantially uniform at both a long distance and a short distance, and the visibility of the driver of the host vehicle can be prevented from deteriorating. As another example, when the road surface is wet, the friction between the tire and the road surface becomes small and slippery, so that the vehicle is controlled based on the detection result of the road surface condition, so that slip is less likely to occur. be able to.

第1の実施の形態の路面状態検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the road surface state detection apparatus of 1st Embodiment. P偏光成分およびS偏光成分について説明する図である。It is a figure explaining a P polarization component and a S polarization component. 路面状態検出プログラムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a road surface state detection program. (a)複数フレームの画像に含まれる偏光差分データのヒストグラムである。(b)環境光の影響の小さいフレームの画像に含まれる偏光差分データのヒストグラムである。(c)環境光の影響の大きいフレームの画像に含まれる偏光差分データのヒストグラムである。(A) A histogram of polarization difference data included in an image of a plurality of frames. (B) A histogram of polarization difference data included in an image of a frame that is less affected by ambient light. (C) A histogram of polarization difference data included in an image of a frame having a large influence of ambient light. 偏光差分データの中央値とフレーム数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the median of polarization | polarized-light difference data, and the number of frames. 偏光差分データと路面状態との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between polarization difference data and a road surface state. 第1の実施の形態の路面状態検出装置の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the road surface state detection apparatus of 1st Embodiment. 環境光の影響の大きい領域と環境光の影響の小さい領域の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the area | region where the influence of environmental light is large, and the area | region where the influence of environmental light is small. 第2の実施の形態の路面状態検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the road surface state detection apparatus of 2nd Embodiment. (a)フレームごとの代表値を計算した例を示す図である。(b)代表値の中央値を求めた例を示す図である。(A) It is a figure which shows the example which calculated the representative value for every flame | frame. (B) It is a figure which shows the example which calculated | required the median value of the representative value. 第2の実施の形態の路面状態検出装置の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the road surface state detection apparatus of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の路面状態検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the road surface state detection apparatus of 3rd Embodiment. 第3の実施の形態の路面状態検出装置の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the road surface state detection apparatus of 3rd Embodiment. 路上ペイント判定処理の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of a road paint determination process. (a)撮像画像、基準画像のヒストグラムおよびその差分を示す図である。(b)差分をシフトした例を示す図である。(A) It is a figure which shows the histogram of a captured image and a reference | standard image, and its difference. (B) It is a figure which shows the example which shifted the difference. 第4の実施の形態の路面状態検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the road surface state detection apparatus of 4th Embodiment. 第4の実施の形態の路面状態検出装置の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the road surface state detection apparatus of 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1〜4 路面状態検出装置
10 ヘッドライト
12 カメラ
14 P偏光画像取得部
16 S偏光画像取得部
18 制御部
20 カメラ画像取得制御部
22 ノイズ除去部
24 偏光差分データ算出部
25 路面状態判定許可部
26 中央値計算部
28 収束判定部
30 路面状態判定部
32 偏光差分データ記憶部
34 代表値記憶部
36 基準画像記憶部
38 路上ペイント判定部
40 車両位置検出部
42 地図情報記憶部
44 制御部
46 ナビゲーション装置
50 路面状態検出プログラム
52 カメラ画像取得制御サブプログラム
54 ノイズ除去サブプログラム
56 偏光差分算出サブプログラム
57 路面状態判定許可サブプログラム
58 中央値計算サブプログラム
60 収束判定サブプログラム
62 路面状態判定サブプログラム
1-4 Road surface state detection device 10 Headlight 12 Camera 14 P-polarized image acquisition unit 16 S-polarization image acquisition unit 18 Control unit 20 Camera image acquisition control unit 22 Noise removal unit 24 Polarization difference data calculation unit 25 Road surface state determination permission unit 26 Median value calculation unit 28 Convergence determination unit 30 Road surface state determination unit 32 Polarization difference data storage unit 34 Representative value storage unit 36 Reference image storage unit 38 Road paint determination unit 40 Vehicle position detection unit 42 Map information storage unit 44 Control unit 46 Navigation device 50 Road surface state detection program 52 Camera image acquisition control subprogram 54 Noise removal subprogram 56 Polarization difference calculation subprogram 57 Road surface state determination permission subprogram 58 Median value calculation subprogram 60 Convergence determination subprogram 62 Road surface state determination subprogram

Claims (14)

路面からの反射光のS偏光成分およびP偏光成分を取得する偏光成分取得部と、
前記S偏光成分および前記P偏光成分に基づいて路面状態を判定する路面状態判定部と、
を備え、
前記路面状態判定部は、
前記偏光成分取得部にて取得した複数のS偏光成分とP偏光成分のそれぞれの比較データを求め、求めた複数の比較データの代表値を求め、前記代表値に基づいて路面状態を判定する路面状態検出装置。
A polarization component acquisition unit that acquires an S-polarized component and a P-polarized component of reflected light from the road surface;
A road surface state determination unit that determines a road surface state based on the S polarization component and the P polarization component;
With
The road surface state determination unit
Road surface for determining the comparison data of the plurality of S polarization components and the P polarization component acquired by the polarization component acquisition unit, obtaining representative values of the obtained plurality of comparison data, and determining the road surface state based on the representative values State detection device.
前記偏光成分取得部にて取得したS偏光成分およびP偏光成分のデータを用いて路面状態の判定を許可するか否かを判定する路面状態判定許可部を備え、
路面状態の判定を許可すると判定された場合に、前記路面状態判定部にて路面状態の判定を行い、路面状態の判定を許可しないと判定された場合に、前記偏光成分取得部にてS偏光成分およびP偏光成分を取得する請求項1に記載の路面状態検出装置。
A road surface state determination permission unit that determines whether or not to permit the determination of the road surface state using the data of the S polarization component and the P polarization component acquired by the polarization component acquisition unit,
When it is determined that the determination of the road surface state is permitted, the road surface state determination unit performs the determination of the road surface state, and when it is determined that the determination of the road surface state is not permitted, the polarization component acquisition unit performs S polarization The road surface state detection device according to claim 1, which acquires a component and a P-polarized component.
前記路面状態判定許可部は、取得したS偏光成分およびP偏光成分のデータ数に基づいて、路面状態の判定を許可するか否かを判定する請求項2に記載の路面状態検出装置。   The road surface state detection device according to claim 2, wherein the road surface state determination permission unit determines whether or not to permit determination of a road surface state based on the acquired number of data of the S polarization component and the P polarization component. 前記路面状態判定許可部は、新しく取得したS偏光成分およびP偏光成分の前記比較データを求め、新たに求めた前記比較データと前回までに得られた複数の比較データとを合わせた比較データから前記代表値を求める処理を繰り返し行ない、前記処理によって繰り返し算出される前記代表値の変動が収束した場合に、路面状態の判定を許可する請求項2に記載の路面状態検出装置。   The road surface condition determination permission unit obtains the comparison data of the newly acquired S-polarized component and P-polarized component, and from the comparison data obtained by combining the newly obtained comparison data and a plurality of comparison data obtained up to the previous time The road surface state detection device according to claim 2, wherein the process of obtaining the representative value is repeatedly performed, and the determination of the road surface state is permitted when the variation of the representative value repeatedly calculated by the process converges. 前記路面状態判定部は、あらかじめ定められた所定の単位ごとに前記比較データの中央値または平均値を求めて記憶し、記憶された中央値または平均値を用いて前記代表値を求める請求項1〜4のいずれかに記載の路面状態検出装置。   The road surface state determination unit obtains and stores a median value or an average value of the comparison data for each predetermined unit determined in advance, and obtains the representative value using the stored median value or average value. The road surface condition detection apparatus in any one of -4. 前記偏光成分取得部は、
前記路面のS偏光画像およびP偏光画像を撮像する偏光画像撮像部を備え、
撮像したS偏光画像およびP偏光画像自体の中から位置的な偏りなく選んだ複数の画素のS偏光成分およびP偏光成分を求める請求項1〜5のいずれかに記載の路面状態検出装置。
The polarization component acquisition unit
A polarization image capturing unit that captures an S-polarized image and a P-polarized image of the road surface;
The road surface state detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the S-polarized component and the P-polarized component of a plurality of pixels selected from the captured S-polarized image and P-polarized image themselves without positional deviation are obtained.
前記偏光成分取得部は、
車両の走行中に所定時間に亘って撮像した複数のフレームのS偏光画像およびP偏光画像に基づいて、前記複数のフレームの全画素の中から位置的な偏りなく選んだ複数の画素のS偏光成分およびP偏光成分を求める請求項1〜5のいずれかに記載の路面状態検出装置。
The polarization component acquisition unit
S-polarized light of a plurality of pixels selected without positional deviation from all the pixels of the plurality of frames based on the S-polarized images and P-polarized images of the plurality of frames captured over a predetermined time during traveling of the vehicle The road surface state detection device according to claim 1, wherein the road surface state detection device calculates a component and a P-polarized component.
前記路面状態判定部は、前記代表値に基づいて、P偏光成分の方がS偏光成分より大きい場合に路面が湿潤状態と判定し、S偏光成分とP偏光成分とがほぼ等しい場合に路面が乾燥状態と判定する請求項1〜7のいずれかに記載の路面状態検出装置。   The road surface state determination unit determines that the road surface is wet when the P-polarized component is larger than the S-polarized component based on the representative value, and the road surface is determined when the S-polarized component and the P-polarized component are substantially equal. The road surface state detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the road surface state detection device determines that the state is dry. 前記路面状態判定部は、前記偏光画像撮像部にて撮像したフレームが路上ペイントの画像を含むときに、そのフレームを路面判断から除外する請求項6〜8のいずれかに記載の路面状態検出装置。   The road surface state detection device according to any one of claims 6 to 8, wherein the road surface state determination unit excludes the frame from the road surface determination when the frame captured by the polarization image capturing unit includes an image of road paint. . 路上ペイントの画像を含まないフレームを基準画像として記憶した基準画像記憶部を備え、
前記路面状態判定部は、前記偏光画像撮像部にて撮像されたフレームの全画素の中から位置的な偏りなく選んだ画素のS偏光成分とP偏光成分の比較データのヒストグラムと、前記基準画像の全画素の中から位置的な偏りなく選んだ画素のS偏光成分とP偏光成分の比較データのヒストグラムとを比較することによって前記フレームに路上ペイントが含まれるか否かを判定する請求項9に記載の路面状態検出装置。
A reference image storage unit that stores a frame that does not include an image of road paint as a reference image;
The road surface state determination unit includes a histogram of comparison data of S-polarized light components and P-polarized light components of pixels selected without positional deviation from all the pixels of the frame captured by the polarized image capturing unit, and the reference image 10. It is determined whether road paint is included in the frame by comparing a histogram of comparison data of S-polarized light components and P-polarized light components of pixels selected without any positional deviation among all the pixels. The road surface state detection device according to 1.
前記路面状態判定部は、地図情報および車両の現在位置の情報に基づいて車両が走行中の道路環境を取得し、前記道路環境に基づいて車両が路上ペイントの多い場所を走行しているか否かを判定し、路上ペイントの多い場所を走行中にS偏光成分およびP偏光成分の取得を停止するように前記偏光成分取得部を制御する請求項1〜10のいずれかに記載の路面状態検出装置。   The road surface state determination unit acquires a road environment in which the vehicle is traveling based on the map information and the current position information of the vehicle, and whether the vehicle is traveling in a place with a lot of road paint based on the road environment. The road surface condition detection device according to any one of claims 1 to 10, wherein the polarization component acquisition unit is controlled to stop acquisition of the S-polarized component and the P-polarized component while traveling in a place with a lot of road paint. . 前記路面状態判定部は、前記代表値として、複数の比較データの中央値を求める請求項1〜11のいずれかに記載の路面状態検出装置。   The road surface state detection device according to any one of claims 1 to 11, wherein the road surface state determination unit obtains a median value of a plurality of comparison data as the representative value. 路面からの反射光に含まれる複数のS偏光成分およびP偏光成分を取得するステップと、
前記複数のS偏光成分とP偏光成分のそれぞれの比較データを求めるステップと、
求めた複数の比較データの代表値を求めるステップと、
前記代表値に基づいて路面状態を判定するステップと、
を備える路面状態検出方法。
Obtaining a plurality of S-polarized light components and P-polarized light components included in the reflected light from the road surface;
Obtaining comparison data of each of the plurality of S-polarized components and P-polarized components;
Obtaining a representative value of a plurality of obtained comparison data;
Determining a road surface state based on the representative value;
A road surface condition detection method comprising:
前記路面からの反射光のS偏光成分およびP偏光成分を取得する偏光成分取得部を備えるコンピュータによって、路面状態を検出するためのプログラムであって、前記コンピュータに、
複数のS偏光成分およびP偏光成分を得るステップと、
前記複数のS偏光成分とP偏光成分のそれぞれの比較データを求めるステップと、
求めた複数の比較データの代表値を求めるステップと、
前記代表値に基づいて路面状態を判定するステップと、
を実行させるプログラム。
A program for detecting a road surface state by a computer including a polarization component acquisition unit that acquires an S-polarized component and a P-polarized component of reflected light from the road surface.
Obtaining a plurality of S and P polarization components;
Obtaining comparison data of each of the plurality of S-polarized components and P-polarized components;
Obtaining a representative value of a plurality of obtained comparison data;
Determining a road surface state based on the representative value;
A program that executes
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