JP2009065624A - 多方向撮像カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】直射日光や対向車のヘッドライト光の影響を受けることなく、道路の白線を精度良く認識できる映像信号を出力可能な多方向撮像カメラを提供する。
【解決手段】光学系に反射面を備えて左右方向の映像を１つの撮像画面とする光学イメージ部からのアナログ画像信号を処理して映像信号を出力する多方向撮像カメラにおいて、照度環境データに基づく光学イメージ部の露光制御に際して、ブラインドモニタモードの場合は撮像画面Ｓの全領域の受光量に基づいて照度環境データを生成する一方、白線認識モードの場合には撮像画面Ｓのうち下周辺部領域Ｓ５、Ｓ６のみの受光量に基づいて照度環境データを生成することにより、直射日光等があってもその影響を受けることなく、路面自体の照度環境状態に基づいた露光ができる。このため、直射日光等が入らない側の映像が極端に暗くなることがなく、白線の識別が容易な映像が得られる。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば車両に搭載される多方向撮像カメラに関する。

例えば見通しの悪い交差点などにおいて死角となる左右の道路状況を把握するため、複数のミラーを備えて左右方向をＣＣＤなど１つの撮像素子で撮像するカメラを用いたいわゆる死角領域確認用のブラインドモニタが知られている。このような多方向撮像カメラが、例えば特許第３２５９８８９号公報に開示されている。
この種の多方向撮像カメラは車体前端に設置されるので、車両が走行している道路の白線も撮像可能で、その映像を画像処理することにより走行車線を認識して車両制御や車線逸脱に対する警報に用いることもできる。
特許第３２５９８８９号公報

ところで、１つの撮像素子を用いた多方向撮像カメラでは、撮像画面を複数の領域に分割し、各領域の受光量を基に全体としての逆光や順光等の照度環境を判別して、露光制御を行っている。
しかしながら、複数方向を１つの撮像素子で撮像する場合、従来の露光制御では、左右方向の一方の撮像範囲に直射日光や対向車の強いヘッドライト光が入ると、撮像画面全体として逆光補正を行って露光を絞る結果、図８のように左右に２分された撮像画面のうち直射日光Ｋ等が入った側（図中、右）とは反対側の撮像範囲（図中、左）の映像が極端に暗くなる。
これは人の目での視認性の低下を招くだけでなく、とくに多方向撮像カメラの画像信号を画像処理して走行車線の認識に用いる場合には、撮像範囲の映像が暗くなった側で道路Ｒの車線を区画する白線Ｈの認識率が低下してしまうという問題がある。

したがって本発明は、上記従来の問題点にかんがみ、例えば車線認識に利用する場合にはその認識率を向上させるような画質を確保することができるようにした多方向撮像カメラを提供することを目的とする。

このため、本発明は、光学系に反射面を備えて複数方向の映像を１つの撮像素子に導いて１つの撮像画面とする撮像部と、撮像部からのアナログ画像信号をデジタル変換し、照度環境データ生成を含む信号処理を行って映像信号を出力する信号処理手段と、信号処理手段で生成した照度環境データに基づいて撮像部の露光制御を行う露光制御手段とを有する多方向撮像カメラにおいて、露光制御手段は、撮像画面を分割した複数の領域のうち所定領域のみの受光量に基づいて、照度環境データを生成するように前記信号処理手段を制御するものとした。

露光制御の基となる照度環境データの生成において、分割した撮像画面の複数の領域のうち所定領域のみの受光量に基づいて照度環境データを生成することにより、直射日光や対向車のヘッドライト光があってもその影響を受けることなく、路面自体の照度環境状態に基づいた露光ができるから、直射日光等が入らない側の映像が極端に暗くなることがなく、白線の識別が容易な映像が得られる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態にかかる車両搭載用の多方向撮像カメラの内部配置構成を示す水平断面図である。
多方向撮像カメラ１は、ボックス状のケース２内に光学イメージ部１０を設けて構成されている。光学イメージ部１０は撮像素子としてＣＣＤ素子１２を備えていわゆるＣＣＤカメラを形成し、その光学系の一部をなすレンズ筐体１１をＣＣＤ素子１２から後方（車両側）に向けて設けられている。

レンズ筐体１１の後方には、レンズ筐体１１に対向して平面の反射面２１、２２を外側に向けたＶ字型ミラー２０が配置してある。ケース２は防水構造とされ、その側壁２ａの反射面２１、２２に対応する部位には、透明体４を備える窓３が設けられている。この窓３を通して光学イメージ部１０はケース２の外部を撮影し、撮像範囲ｖ１、ｖ２を有する。
レンズ筐体１１と、Ｖ字型ミラー２０の反射面２１、２２とで、窓からＣＣＤ素子１２に至る光学系を形成している。
光学イメージ部１０と一体に組み付けられた回路基板１３に後述する映像信号生成回路３０ならびに電源回路等が内蔵され、映像信号生成回路３０は動画像を撮影して映像信号を出力する。そして映像信号生成回路３０は、画面全体を一括して左右反転する公知の機能を備えている。

ケース２内にユニット化されたこの多方向撮像カメラ１は、図２に示すように、車両Ｖの中心面（車両を幅方向に２分する面）Ｌ上、最先端付近に取り付けられている。これにより、ブラインドモニタに用いたとき、交差点においては図３に例示のように、左右に延びる道路状況の映像（右方道路映像ＤＲ、左方道路映像ＤＬ）が得られる。

図４は、映像信号生成回路の構成を示すブロック図である。
映像信号生成回路３０は、光学イメージ部１０に接続された信号増幅回路３１とこれに順次接続されたＡ／Ｄ変換器３２、デジタル信号処理回路３３、輝度・色信号合成回路３４、切替出力部３８を備え、さらにＣＰＵ３５が全体を制御するようになっている。

信号増幅回路３１は自動利得制御（ＡＧＣ）を含み、光学イメージ部１０のＣＣＤ素子１２からのアナログ画像信号のノイズ成分を除去して信号成分を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３２は信号増幅回路３１の出力をデジタル信号に変換する。
デジタル信号処理回路３３は、Ａ／Ｄ変換器３２からのデジタル信号に対し輝度処理と色処理を行い、輝度信号と色差信号を輝度・色信号合成回路３４へ出力する。デジタル信号処理回路３３はまた上記デジタル信号に基づいて照度環境データを生成する。

信号増幅回路３１の自動利得制御は、デジタル信号処理回路３３における処理データに基づいてＣＰＵ３５により制御される。
ＣＰＵ３５は露光制御部３６を含み、露光制御として上記処理データに基づいて電子シャッタ制御信号をデジタル信号処理回路３３へ出力し、デジタル信号処理回路３３は電子シャッタ制御信号に基づいて光学イメージ部１０におけるＣＣＤ素子１２の電荷取り込みタイミングを制御する。
輝度・色信号合成回路３４は輝度信号と色差信号を合成して、映像信号を回路基板１３に設けた切替出力部３８に送る。輝度・色信号合成回路３４が出力する映像信号は、これを利用する白線認識装置３９やブラインドモニタのディスプレイ４０の入力仕様に対応させてアナログまたはデジタルとしたうえで出力される。
切替出力部３８は同じく回路基板１３上のモード切替部３７に接続され、モード切替部３７からの切替信号に基づいて、映像信号を白線認識装置３９、またはブラインドモニタのディスプレイ４０へ切替出力する。

モード切替部３７は、多方向撮像カメラを死角領域確認用のブラインドモニタモードと、車線認識用の白線認識モードとに切替設定するもので、図示しない車速センサからの車速信号により、車速が予め設定した所定値以下であるときはＴ字路や見通しの悪い交差点に差し掛かって低速になったものとして、ブラインドモニタモードと決定し、逆に車速が所定値を超えているときは白線認識モードと決定して、いずれかのモードに対応した切替信号を露光制御部３６と切替出力部３８へ出力する。
なお、回路基板１３には、外部の車速センサに接続される車速信号入力端子と、ブラインドモニタのディスプレイおよび白線認識装置と接続される映像信号出力端子が設けられている。

ＣＰＵ３５は、前述のようにデジタル信号処理回路３３における処理データに基づいて信号増幅回路３１のＡＧＣを制御するほか、さらに露光制御部３６がモード切替部３７で切り替えられるモード、すなわち切替信号、に応じて露光制御を切り替える。以下、この露光制御の切り替えについて説明する。

露光制御の基となる照度環境データの生成は、従来と同様に撮像画面を複数の領域に分割し、各領域の受光量を基に行う。ここでは、図５に示すように撮像画面Ｓが中央部とこれを取り囲む周辺部とに区画された全部で７領域に分割されている。すなわち、周辺部は、中央部領域Ｓ０の側方に隣接した左右の中周辺部領域Ｓ３、Ｓ４と、これら中央部領域および中周辺部領域の上側に隣接した左右の上周辺部領域Ｓ１、Ｓ２と、中央部領域および中周辺部領域の下側に隣接した左右の下周辺部領域Ｓ５、Ｓ６とからなっている。道路の路面は下周辺部領域Ｓ５、Ｓ６の範囲に現れる。

図６は露光制御の切り替えにかかる制御の流れを示すフローチャートである。
ＣＰＵの露光制御部３６はモード切替部３７からの切替信号を監視しており、ステップ１００において切替信号が白線認識モードであるかどうかをチェックする。
そして、白線認識モードでないときは、ステップ１０１へ進み、露光制御部３６はデジタル信号処理回路３３に対して、ブラインドモニタモードとして撮像画面の全領域Ｓ０〜Ｓ６を対象範囲として全領域の受光量に基づいて照度環境データを生成するよう制御信号を送出する。
一方、切替信号が白線認識モードであるときは、ステップ１００からステップ１０２へ進み、露光制御部３６はデジタル信号処理回路３３に対して、撮像画面のうち路面の画像領域である下周辺部領域Ｓ５、Ｓ６（道路の路面撮像範囲）のみの受光量に基づいて照度環境データを生成するよう制御信号を送出する。これに基づいて、デジタル信号処理回路３３では照度環境データを生成する。

ステップ１０１、１０２のあとはステップ１０３へ進んで、ＣＰＵ３５はステップ１０１あるいは１０２における制御に基づいてデジタル信号処理回路３３で生成された照度環境データを含む処理データを基に、信号増幅回路３１やデジタル信号処理回路３３を制御する。そしてとくに、露光制御部３６は電子シャッタ制御信号によりデジタル信号処理回路３３を介して光学イメージ部１０の露光制御を行う。
切替出力部３８はモード切替部３７からの切替信号に基づいて、白線認識モードのときは映像信号を一方の映像信号出力端子Ｔ１（第１の出力端子）から白線認識装置３９へ出力し、ブラインドモニタモードのときは映像信号を他方の映像信号出力端子Ｔ２（第２の出力端子）からブラインドモニタのディスプレイ４０へ出力する。

以上により、ブラインドモニタモードの場合の制御は、従来と同様に、撮像画面Ｓの全領域を対象として照度環境データを生成するので、撮像範囲全体の明るさに対応した露光制御が行われ、ディスプレイ４０に従来通りで違和感のない道路状況の画面が得られ、見通しの悪い交差点などの左右の死角範囲を確認することができる。
一方、白線認識モードの場合は、撮像画面Ｓのうち下周辺部領域Ｓ５、Ｓ６（道路の路面撮像範囲）のみに基づいて照度環境データを生成するので、路面自体の状態を示す露光データを得ることができ、直射日光や対向車のヘッドライト光の大きな影響を受けて露光が絞られすぎることがない。したがって、直射日光等が入らない側の映像が極端に暗くなることがなく、図７に示すように、道路Ｒの車線を区画する白線Ｈの識別が容易な映像が得られる。したがって、白線認識モード時には白線の識別が容易な映像信号となるので、白線認識装置３９では高い精度で容易に白線Ｈを認識することができる。

本実施の形態では、光学イメージ部１０が発明における撮像部に該当する。
また、映像信号生成回路３０における信号増幅回路３１、Ａ／Ｄ変換器３２、デジタル信号処理回路３３および輝度・色信号合成回路３４が信号処理手段を構成している。白線認識モードが第１のモードに該当し、第２のモードがブラインドモニタモードに該当する。
そして、ＣＰＵ３５の露光制御部３６が電子シャッタ制御信号によりデジタル信号処理回路３３を介して光学イメージ部１０の露光制御を行う構成が露光制御手段を形成している。

実施の形態は以上のように構成され、光学系に反射面２１、２２を備えて左右方向の映像を１つのＣＣＤ素子１２に導いて１つの撮像画面Ｓとする光学イメージ部１０と、光学イメージ部からのアナログ画像信号に対し、照度環境データ生成を含む信号処理を行って映像信号を出力する映像信号生成回路３０と、映像信号生成回路（とくにデジタル信号処理回路３３）で生成した照度環境データに基づいて光学イメージ部１０の露光制御を行う露光制御部３６とを有する多方向撮像カメラにおいて、撮像画面Ｓを上下方向に分割した複数の領域のうち路面撮像範囲に対応する所定の下周辺部領域Ｓ５、Ｓ６のみの受光量に基づいて照度環境データを生成するようにデジタル信号処理回路３３を制御するように構成した。
これにより、直射日光や対向車のヘッドライト光があってもその影響を受けることなく、路面自体の照度環境状態に基づいた露光ができる。このため、直射日光等が入らない側の映像が極端に暗くなることがなく、左右の画像の濃淡が同等になって白線の識別が容易な映像が得られる。
したがって、白線認識装置における画像処理では２値化処理のしきい値設定等が簡単となり、また、白線部の判定輝度値の設定も容易となる。

さらに映像信号の出力モードを白線認識モードまたはブラインドモニタモードに切替えるための切替信号を出力するモード切替部３７を備え、露光制御部３６は、切替信号に応じて、白線認識モード時に上記所定の下周辺部領域Ｓ５、Ｓ６のみの受光量に基づいて照度環境データを生成し、ブラインドモニタモード時には、上記所定の領域だけでなく全領域Ｓ０〜Ｓ６の受光量に基づいて照度環境データを生成するようにデジタル信号処理回路３３を制御するように構成しているので、露光制御の基となる照度環境データの生成を切替えることにより、出力する映像信号の複数の利用目的に応じた映像を得ることができる。

また、映像信号生成回路３０は、モード切替部３７からの切替信号に応じて、映像信号を映像信号出力端子Ｔ１と、映像信号出力端子Ｔ２に切替えて出力する切替出力部３８を有するので、白線認識装置３９を映像信号出力端子Ｔ１に、ブラインドモニタのディスプレイ４０を映像信号出力端子Ｔ２に常時接続しておくことができ、出力モードの切替えごとに接続装置の出力端子への脱着を行う必要がない。

なお、実施の形態はあくまでも例示であって、モード切替部３７と切替出力部３８を含む映像信号生成回路３０をケース２内の回路基板１３に設けたが、例えばモード切替部３７と切替出力部３８はケース２の外部に設ける構成としてもよい。この場合は、回路基板１３上に残った輝度・色信号合成回路３４から切替出力部３８への出力は１系統で済む。

出力モードは白線認識モードとブラインドモニタモードの２つとしたが、これに限定されず、目的に応じて複数のモードを設定することができる。また、撮像画面の複数領域への分割も領域Ｓ０〜Ｓ６の７領域としたが、出力モードの種類に応じて任意に設定すればよい。

実施の形態にかかる車両搭載用の多方向撮像カメラの内部配置構成を示す水平断面図である。 多方向撮像カメラの設置レイアウトを示す図である。 ブラインドモニタ時の映像を示す図である。 映像信号生成回路の構成を示すブロック図である。 照度環境データ生成のための撮像画面の領域分割例を示す図である。 露光制御の切り替えにかかる制御の流れを示すフローチャートである。 白線認識モード時の映像を示す図である。 直射日光等が入ったときの従来例による映像を示す図である。

符号の説明

１ 多方向撮像カメラ
２ ケース
３ 窓
４ 透明体
１０ 光学イメージ部（撮像部）
１１ レンズ筐体
１２ ＣＣＤ素子
１３ 回路基板
２０ Ｖ字型ミラー
２１、２２ 反射面
３０ 映像信号生成回路
３１ 信号増幅回路
３２ Ａ／Ｄ変換器
３３ デジタル信号処理回路
３４ 輝度・色信号合成回路
３５ ＣＰＵ
３６ 露光制御部
３７ モード切替部
３８ 切替出力部
３９ 白線認識装置
４０ ディスプレイ
ＤＲ 右方道路映像
ＤＬ 左方道路映像
Ｓ 撮像画面
Ｔ１ 映像信号出力端子（第１の出力端子）
Ｔ２ 映像信号出力端子（第２の出力端子）

Claims (5)

1. 光学系に反射面を備えて複数方向の映像を１つの撮像素子に導いて１つの撮像画面とする撮像部と、撮像部からのアナログ画像信号をデジタル変換し、照度環境データ生成を含む信号処理を行って映像信号を出力する信号処理手段と、信号処理手段で生成した照度環境データに基づいて撮像部の露光制御を行う露光制御手段とを有する多方向撮像カメラにおいて、
   前記露光制御手段は、前記撮像画面を分割した複数の領域のうち所定領域のみの受光量に基づいて、前記照度環境データを生成するように前記信号処理手段を制御することを特徴とする多方向撮像カメラ。
2. さらに前記映像信号の出力モードを第１のモードと第２のモードに切替えるための切替信号を出力するモード切替部を備え、
   前記露光制御手段は、前記切替信号に応じて、前記撮像画面を分割した複数の領域のうち第１のモードでは前記所定領域のみの受光量に基づいて、第２のモードでは前記所定領域外の領域も含む領域の受光量に基づいて、それぞれ前記照度環境データを生成するように前記信号処理手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の多方向撮像カメラ。
3. 車両に設置される請求項１または２に記載の多方向撮像カメラであって、
   前記複数方向が車両の左右方向であり、
   前記複数の領域が撮像画面を少なくとも上下方向に分割され、
   前記所定領域が、前記複数の領域のうち路面撮像範囲に対応する所定の下部領域であることを特徴とする多方向撮像カメラ。
4. 前記信号処理手段は、前記切替信号に応じて、映像信号を第１の出力端子と、第２の出力端子に切替えて出力する切替出力部を有することを特徴とする請求項２または３に記載の多方向撮像カメラ。
5. 前記第１のモードが車線認識用の白線認識モードであり、第２のモードが死角領域確認用のブラインドモニタモードであって、前記モード切替部は車速が所定値を越えているとき白線認識モードに、車速が所定値以下であるときにブラインドモニタモードに切替えるものであることを特徴とする請求項３または４に記載の多方向撮像カメラ。

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