JP2010140171A - 前照灯システム、故障検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対向車が検出された場合に、前照灯の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システムにおいて、カメラの故障を自車両の運転者が把握できる前照灯システム及び故障検出方法を提供すること。
【解決手段】カメラ１２が撮影した前方の画像データから対向車が検出された場合に、前照灯１４の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システム１００において、自車両周囲の照度を検出する照度検出手段１３と、照度に基づき自車両が街灯１１に接近したことを検出する街灯判定手段２３と、街灯への接近が検出された場合、時系列に撮影された画像データの所定領域における画素値を検出する画素変化検出手段２２と、街灯１１を通過する際の変化量が第1の閾値未満の場合、カメラ１２の故障を検出するカメラ故障検出手段２６と、を有することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、カメラが撮影した前方の画像データから対向車が検出された場合に、前照灯の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システム等に関し、特に、カメラの故障を検出可能な前照灯システム及び故障検出方法に関する。

撮影された車両前方の画像データから白線認識処理等を実行して車両制御に利用するため車両には前方を撮影するカメラが搭載されることがある。また、このカメラを利用して夜間における対向車を検出して前照灯の照射光束を切り替えることで、対向車の運転者の眩惑を抑制する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、ヘッドランプとテールランプをセンサアレイの異なる部分に収束させ、両者を識別してヘッドランプの照射光束を制御する前照灯の制御システムが開示されている。
特開２００８−１２０６１号公報

ところが、このような制御システムでは、前方を撮影するカメラが故障した場合、対向車の検出も困難になり、自車両の前照灯の照射光束を切り替えることはできなくなってしまう。このため、カメラの故障時には、照射光束の自動的な切り替えは中止され、自車両の運転者は対向車が走行してくるのに自車両の照射光束が切り替わらない等の現象からカメラの故障を把握しうる。

しかし、走行シーンによっては、カメラが故障していなくても照射光束が一定のままとなる場合もあり、照射光束の切り替わりの有無から自車両の運転者がカメラの故障を把握することは困難な場合がある。

本発明は、上記課題に鑑み、対向車が検出された場合に、前照灯の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システムにおいて、カメラの故障を自車両の運転者が把握できる前照灯システム及び故障検出方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、カメラが撮影した前方の画像データから対向車が検出された場合に、前照灯の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システムにおいて、自車両周囲の照度を検出する照度検出手段と、照度に基づき自車両が街灯に接近したことを検出する街灯判定手段と、街灯への接近が検出された場合、時系列に撮影された画像データの所定領域における画素値の変化量を検出する画素変化検出手段と、街灯を通過する際の前記変化量が第1の閾値未満の場合、前記カメラの故障を検出するカメラ故障検出手段と、を有することを特徴とする。

対向車が検出された場合に、前照灯の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システムにおいて、カメラの故障を自車両の運転者が把握できる前照灯システム及び故障検出方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

本実施形態の前照灯システム１００は、カメラ１２の固定的な撮影領域における画素値の変化を利用してカメラ１２の故障を検出する。概略すれば次のような手順を経る。
（１）画像データに含まれる自車両のボンネットの画素値を抽出する
（２）車両が走行していることを確認する
（３）ボンネットの画素値の変化量を算出する
（４）走行しているにもかかわらず、ボンネットの画素値の変化量が閾値Ｂ未満の場合、カメラ１２の故障を検出する
故障していないカメラ１２で撮影されたボンネットの画素値は、車両が走行していても大きく変動しない。しかし、夜間に車両が街灯１１の下を通過すれば（すなわち車両が走行していれば）、ボンネットが照明され画素値が大きく変化する。一方、カメラ１２が故障している場合、夜間、車両が街灯１１の下を通過してもボンネットの画素値はあまり変化しない。したがって、ボンネットの画素値が変化すべき状況であることを検出した際の、ボンネットの画素値の変化が小さいことからカメラ１２の故障を検出することができる。以下、ボンネットの画素値が変化すべき状況であること（車両が走行していること）を、自車両周囲の照度から特定する前照灯システム１００について説明する。

図１は、本実施形態の前照灯システム１００が搭載された車両の概略側面図の一例を示す。前照灯システム１００は、照射光束を対向車両とすれ違う際のすれ違いビーム配光と、一般走行の際の走行ビーム配光に切り替えることができる。この切り替えは運転者の操作によっても可能であるが、走行中の運転支援として対向車を検出して自動的に切り替えることができる。

また、前照灯システム１００は、前方を撮影するカメラ１２を、例えばルームミラーの裏側に光軸を車両前方のやや下向きに向けて固定されている。本実施形態では、特にボンネットの一部が撮影されるようカメラ１２が配置されている。そして、ボンネットの画素値が変化すべき状況であることを検出するため、前照灯システム１００は、例えばインストゥルメントパネル上に設置され、フロントガラスを通して車内に入射する周囲光の照度を検出する照度センサ１３を有する。

図２は、前照灯システム１００の概略ブロック図の一例を示す。前照灯システム１００は、例えばボディＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７により制御され、ボディＥＣＵ１７には、ＣＡＮ（Controller Area Network）やFlexRay等の車載ＬＡＮ及び専用線を介して、画像処理装置１６、照度センサ１３、メータＥＣＵ１８及び前照灯１４が接続されている。また、本実施形態では、ボディＥＣＵ１７がカメラ１２の故障を検出するが、画像処理装置１６若しくはメータＥＣＵ１８、又は、この他のＥＣＵが検出してもよい。

ボディＥＣＵ１７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭ、入出力インターフェイス、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、不揮発メモリ及びＣＡＮ通信部等を備えたコンピュータを実体とする。ボディＥＣＵ１７は、照度センサ１３が検出した照度センサ１３に基づき街灯１１の下を通過したか否かを判定する街灯判定部２３、画素値の変化量（後述の変化積算値）と閾値Ｂを比較する画素変化判定部２４、後述する経過時間をカウントするカウント部２５、及び、経過時間と閾値Ｃを比較してカメラ１２の故障を検出する故障検出部２６を有する。

カメラ１２はＣＣＤやＣＭＯＳなどの光電変換素子により入射した光を光電変換して増幅し、さらにＡ／Ｄ変換を施すことで、所定の輝度階調（例えば、２５６階調）のデジタル画像（赤外線画像）を出力する。カメラ１２はこの作業を繰り返し、所定のフレームレート（例えば、３０〜６０ｆｐｓ）で画像データを画像処理装置１６に出力する。画像処理装置１６は、画像データをバッファメモリに蓄積し、次述するボンネットの検出エリアにおける画素値の変化量の演算に用いる。

照度センサ１３は、フォトダイオードやフォトトランジスタが光電変換した電気信号をアンプ回路で増幅してボディＥＣＵ１７に出力する。照度センサ１３は、自車両の周囲の照度が所定以下になると夕方や夜間であること又はトンネルに進入したことを検出して、前照灯１４を自動的に（運転者がスイッチを入れなくても）点灯させるオートライト又はコンライトと呼ばれる機能の実現のために搭載されている。なお、この照度センサ１３は人間が暗いと感じる照度を検出すべきなので、人間の目の感度に近い分光感度特性を備える。

続いて、前照灯１４について説明する。図３は、前照灯１４の概略構成図の一例を示す。前照灯１４は、高輝度な放電管３３を光源に用いたライトであり、放電管３３に封入された金属原子のガスを介して電極間をアーク放電させることで金属原子を励起して発光する。前照灯１４はいわゆるＨＩＤライトであり、ハロゲンライトのようなフィラメントが不要であるため発光効率がよく長寿命である。ＨＩＤライトとしては、例えばメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等が知られている。

前照灯１４は、放電管３３と、放電管３３を挿着支持するリフレクタ３１と、放電管３３の一部のみを遮蔽するシェード３２と、ビーム切換機構３７と、点灯・消灯・照射光束の配光の切り替えをスイッチやアクチュエータを駆動することで制御するライト制御コンピュータ３８と、を有する。

放電管３３が発生させた光は、リフレクタ３１の拡散又は偏向反射機能により、所定の配光パターンを形成するビームを前方に照射される。リフレクタ３１の位置や確度は固定である。

これに対し、ビーム切換機構３７は、リフレクタ３１に固定された支持部材３６と、支持部材３６のレールを車両の前後方向に摺動案内される摺動部材３５と、摺動部材３５に対しピン支持され放電管３３を保持する回動部材３４とを有する。摺動部材３５と回動部材３４を駆動するアクチュエータは図示を省略した。

摺動部材３５は、ライト制御コンピュータ３８がアクチュエータを駆動することにより、支持部材３６に対して車両の前後方向に往復移動し、前進位置と後退位置の２つの位置を取る。回動部材３４は、ライト制御コンピュータ３８がアクチュエータを駆動することにより、ピン３９を中心に所定角α回動する。摺動部材３５は前進位置にある状態では、放電管３３から照射される光に対するシェード３２が遮蔽する立体角が小さくなり、これによりリフレクタ３１から照射される照射光束は走行ビーム配光を形成する。一方、摺動部材３５が後退位置に移動し、かつ、回動部材３４をαだけ下向きに回動されると、放電管３３から照射される光に対するシェード３２が遮蔽する立体角が大きくなり、リフレクタ３１から照射される照射光束はすれ違いビーム配光を形成する。

ライト制御コンピュータ３８は、走行ビーム配光とすれ違いビーム配光のいずれかに照射光束を制御する。運転者が例えばレバー状のスイッチを揺動操作した場合は、揺動した方向に応じて、走行ビーム配光とすれ違いビーム配光が切り替わる。また、例えば前照灯システム１００のスイッチを「自動」に設定しておくとビーム切り替え機能がオンになる。ビーム切り替え機能がオンであると、後述する対向車検出部２１が対向車を検出した場合、ライト制御コンピュータ３８は走行ビーム配光から自動的にすれ違いビーム配光に切り替え、対向車が検出されなくなると、すれ違いビーム配光から自動的に走行ビーム配光に切り替える。

なお、本実施形態では、１つの放電管３３の照射方向を制御することで走行ビーム配光とすれ違いビーム配光を切り替えたが、放電管３３とは別にハロゲンライト等を設け、一方をすれ違いビーム配光用に、他方を走行ビーム配光用に照射方向にそれぞれ固定することで、走行ビーム配光とすれ違いビーム配光を形成してもよい。

図２に戻りメータパネル１５は、警告ランプ、液晶表示部、スピードメータ、燃料計等を備え、メータＥＣＵ１８により警告ランプの点灯や液晶表示部の表示内容が制御される。本実施形態では、メータＥＣＵ１８は、カメラ１２の故障が検出された際に警告ランプの点灯や液晶表示部の表示内容により、カメラ１２の故障を乗員に通知する。

〔対向車の検出〕
対向車の検出について説明する。前照灯システム１００は対向車の有無に応じて照射光束を切り替えるため、画像処理装置１６は対向車検出部２１を有する。画像処理装置１６は、ＣＰＵがプログラムを実行したりＡＳＩＣ等のロジック回路により画像処理するマイコンを実体とし、対向車検出部２１及び変化量算出部２２はプログラムの実行やＡＳＩＣにより実現される。変化量算出部２２については後述する。

対向車検出部２１は、画像データのうち対向車の前照灯が占める画素は高い輝度を示すことを利用して対向車を検出する。対向車検出部２１は、画像データをエッジ処理して所定値以上の輝度が連続的に密集した前照灯候補を検出する。高い輝度を示す対象には、対向車の前照灯の他に、先行車のテールランプ、標識、白線等があるが、前照灯の輝度とこれらの輝度は異なるので、所定値を適切に設定することで前照灯候補を高確度で検出できる。

また、対向車の前照灯は高輝度の密集部が円形に近い形状であることから、前照灯候補の形状から前照灯以外を省くことができる。また、対向車の前照灯は左右に一対であるので、単体で存在する前照灯候補を省くことができる。

さらに、対向車は高速で自車両に接近するのに対し、標識などの地物と自車両とは自車両の車速で相対的に接近し、先行車は自車両との相対速度がほぼゼロである。したがって、対向車の前照灯の大きさは、時系列に撮影される画像データ間で大きさの変化が大きい。この現象を利用して、対向車検出部２１は対向車候補の大きさを監視して、大きさの変化速度が所定以上の対向車候補を最終的に対向車として検出する。

対向車検出部２１は、対向車を検出したことを示す対向車検出情報をボディＥＣＵ１７に送出する。すると、ボディＥＣＵ１７はビーム切り替え機能がオンであることを条件に、ライト制御コンピュータ３８に、照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替えるよう要求する。また、対向車検出部２１が、対向車を検出されなくなったことをボディＥＣＵ１７に通知すると、ボディＥＣＵ１７は、ライト制御コンピュータ３８に照射光束をすれ違いビーム配光から走行ビーム配光に切り替えるよう要求する。

〔カメラ１２の故障の検出〕
続いて、カメラ１２の故障の検出について図４〜図６を用いて説明する。図４は各機能ブロックを配置した図の一例である。

＜街灯１１の下の通過の検出＞
街灯判定部２３による街灯１１の下の通過の検出について説明する。夜間、照度センサ１３が検出する照度は、街灯１１に近づくほど徐々に大きくなり、街灯１１を通過した後は街灯１１から離れるほど徐々に小さくなる。ボディＥＣＵ１７の街灯判定部２３は、サイクル時間毎に検出された照度をＡ／Ｄ変換して取得し、照度と閾値Ａを比較する。図５（ａ）では照度を点線にて示した。街灯判定部２３は、照度が閾値Ａ以上になると、街灯１１の下を通過していることを検出する。そして、カウント部２５に、経過時間のカウントの開始を要求するカウント開始要求を送出する。

なお、閾値Ａは、予めボディＥＣＵ１７の不揮発メモリに記憶されている。街灯１１による光束の大きさは実験的に既知であるので、照度のピーク値も既知である。街灯判定部２３は、このピーク値よりも小さい閾値Ａを記憶しており、照度が閾値Ａを超えている間、自車両が街灯１１の下を通過していると判定する。

なお、照度が閾値Ａ以上となったが、すぐに（後述の経過時間が閾値Cを超えることなく）閾値Ａ未満になることもあり得るので（例えば、街灯１１の近くに駐車車両があり迂回して走行するような場合）、街灯判定部２３は、照度が閾値Ａ未満となるとカウント部２５にカウントのリセットを要求する。

＜画素値の変化量の演算＞
変化量算出部２２と画素変化判定部２４による画素値の変化量の演算について説明する。変化量算出部２２は、ボンネットの検出エリアの画素値の変化を検出する。図６は画像データの一例を示す図である。上記のように全ての画像データに自車両のボンネットが含まれ、その一部又は全領域を、画素値の変化を検出するための検出エリアに決定する。検出エリアは、予め指定しておいてもよいし、カメラ１２が故障する前の画像データから画素値の変化量が少ない領域として決定することができる。例えば、前照灯１４の点灯が不要な昼間に、ボンネットの外縁をエッジ処理で特定し、その内側の画素値の変化が少ない所定範囲を検出エリアとすることができる。したがって、検出エリアは少なくともボンネットが含まれ、好ましくはボンネットのみが撮影された領域である。

変化量算出部２２は、画像データｎの検出エリアの画素値Ｇｎ（ｉ、ｊ）と、画像データｎ−1の検出エリアの画素値Ｇn-1（ｉ、ｊ）との比較を繰り返し、画素毎に画素値の差ΔＧ（ｉ、ｊ）を算出する。（ｉ、ｊ）は検出エリアの各画素を指定する座標である。画素毎に画素値の差ΔＧ（ｉ、ｊ）を算出した後は、画素を識別する必要がないので、画像データ毎に画素値の差ΔＧ（ｉ、ｊ）を合計する。以下、合計した画素値の差ΔＧ（ｉ、ｊ）を差分合計画素値という。
差分合計画素値 ＝ ある画像データについてΣΣΔＧ（ｉ、ｊ）
例えば、街灯１１の下を通過する際に撮影される画像データについては、差分合計画素値がゼロより大きい値を示すので、自車両が街灯１１に接近するに従い大きい値が多くなる傾向を示す。

そして、画素変化判定部２４は、差分合計画素値を積算する。以下、差分合計画素値を合計したものを変化積算値という。
変化積算値 ＝ 画像データ１の差分合計画素値１＋画像データ２の差分合計画素値２＋画像データ３の差分合計画素値３＋…＋画像データｎの差分合計画素値ｎ
夜間、カメラ１２が故障していない状態で、街灯１１の下を走行する過程では、検出エリアの画素値は徐々に明るくなりまた徐々に暗くなるので差分合計画素値が大きくなり、それを合計した変化積算値は街灯１１に近づくにつれ大きくなる。図５（ａ）では変化積算値を実線で示した。

カメラ１２が故障していると変化積算値の変化が検出できないので、変化積算値が閾値Ｂ未満か否かによりカメラ１２が故障しているか否かを判定できる。画素変化判定部２４はサイクル時間毎に変化量算出部２２が送信する差分合計画素値を積算して閾値Ｂと比較する。閾値Ｂは、予めボディＥＣＵ１７の不揮発メモリに記憶されている。

画素変化判定部２４は、比較の結果、変化積算値が閾値Ｂ以上になった場合、カウント部２５に経過時間のカウントの停止を要求するカウント停止要求を送出する。これにより、カウント部２５は経過時間のカウントをリセットできる。

なお、単に積算すると変化積算量は一様に大きくなるので、所定時間（後述の最大時間）の画像データについてのみ、差分合計画素値を合計してもよい。すなわち、最新の画像データから過去の所定時間までの画像データについてのみ、差分合計画素値を合計する。このような演算方法の場合、街灯１１を過ぎると差分合計画素値が小さくなるので、画像データが撮影される毎に変化積算値も徐々に小さくなる。したがって、変化積算値は、一様に増大するのでなく、街灯１１の下を通過した時間帯でのみ値が大きくなる（極大値を取る）演算値となる。図５（ａ）の変化積算値は、最新の画像データから過去の所定時間までの画像データについてのみ差分合計画素値を合計して算出したものである。なお、変化積算値の算出方法が変わっても、閾値Ｂと比較される点で変わりはない。

＜故障の判定＞
カウント部２５は、カウント開始要求からカウント停止要求まで経過時間をカウントする。上記のように、街灯判定部２３が、自車両が街灯１１の下を走行していると判定した時から、画素変化判定部２４が、変化積算値が閾値Ｂを超えたと判定するまでの経過時間をカウントする。換言すると、カウント部２５は、照度センサ１３により街灯１１の下を走行していると判定されてから、カメラ１２でも街灯１１の下を走行していると判定されるまでの経過時間をカウントする。なお、サイクル時間毎又は画像データが撮影される毎にカウンタ値を１つずつ増大してもよい。

図５（ａ）を用いて具体的に説明する。図５（ａ）はカメラ１２が故障していない場合の変化積算値を示したものであるので、街灯１１に接近すると、照度センサ１３が街灯１１による光束を検出するので、徐々に照度が大きくなり閾値Ａを超え街灯１１の真下付近でピークを示した後、徐々に小さくなる。照度が閾値Ａを超えると、カウント部２５が経過時間のカウントを開始する。カウントされた経過時間はサイクル時間毎に故障検出部２６に送出される。

また、画素変化判定部２４は差分合計画素値を積算しているで、カメラ１２が故障していなければ、自車両が街灯１１に接近するに従いボンネットの画素値が変化するので、変化積算値も照度と同じように徐々に大きくなる。このため、自車両が街灯１１の下を通過している際に変化積算値は閾値Ｂを超えることができる。変化積算値が閾値Ｂを超えると、カウント部２５が経過時間のカウントをリセットする。図５（ａ）に示すように、カメラ１２が故障していなければ、経過時間のカウントは短時間で終了する。

一方、図５（ｂ）はカメラ１２が故障している場合の、照度センサ１３が検出する照度と変化量算出部２２が演算する変化積算値を模式的に説明する図である。自車両が街灯１１に接近するのに従い、照度センサ１３が検出する照度が徐々に大きくなるのは図６（ａ）と同じである。したがって、カウント部２５は経過時間のカウントを開始する。

しかし、カメラ１２が故障しているため、ボンネットの検出エリアの画素値が変化しても、差分合計画素値はゼロ付近を示した状態が続き、それらを積算した変化積算値も閾値Ｂを超えることはない。このため、カウント部２５による経過時間のカウントが継続される。

そして、故障検出部２６は、カメラ１２が故障していると経過時間が長くなることを利用してカメラ１２の故障を検出する。すなわち、故障検出部２６は、街灯１１の下の通過中に、経過時間が閾値Ｃを超えたか否かに基づき、カメラ１２が故障したか否かを判定する。

閾値Ｃについて説明する。上記のように、経過時間は照度が閾値Ａ未満になるとリセットされるので、経過時間がカウントされるのは、街灯１１の下を通過している間のみとなる。すなわち、経過時間の最大時間は、照度が閾値Ａ以上になってから閾値Ａ未満になるまでの時間である。このため、閾値Ｃはこの経過時間の最大時間（照度が閾値Ａ以上になってから閾値Ａ未満になるまでの時間）よりも小さい値として設定されるが、照度が閾値Ａを超えている時間は、自車両の車速に応じて異なるものである。このため、閾値Ｃは車速に応じた値とすることが好ましい。

照度が閾値Ａを超える自車両の位置は実験的に明らかであり、例えば、街灯１１の真下から手前にＬ１メートル、真下から前方にＬ２メートル、とすることができる。したがって、照度が閾値Ａを超える最大時間は「（Ｌ１＋Ｌ２）／自車両の車速」から算出される。例えば最大時間の半分〜８０％程度を閾値Ｃとすれば、画像データのノイズ等によりカメラ１２の故障を誤検出することなく、カメラ１２が故障していることを精度よく検出することができる。以上から、閾値Ｃは次式で現すことができる。
閾値Ｃ ＝ ｛（Ｌ１＋Ｌ２）／自車両の車速｝×０．５〜０．８
〔故障と判定時の通知〕
故障と判定された場合、運転者に通知するため、例えばボディＥＣＵ１７はメータパネル１５の所定の警告ランプを点灯し、また、メータパネル１５の液晶ディスプレイやナビゲーション用の液晶ディスプレイにメッセージ「カメラが故障しました。走行ビーム配光とすれ違いビーム配光の切り替えは手動で行ってください」等を表示する。これにより運転車は、カメラ１２が故障したこと、及び、スイッチを手動で操作しないと対向車の運転者を眩惑するおそれがあることを把握できる。

また、このような運転者への通知と共に、ボディＥＣＵ１７は前照灯１４の照射光束が走行ビーム配光になっている場合、すれ違いビーム配光に切り替えてもよい。運転者は自分が操作することなく、照射光束がすれ違いビーム配光に切り替わったことから、カメラ１２の故障を把握することができる。以降、運転者は、スイッチを操作して、すれ違いビーム配光と走行ビーム配光を切り替える。

〔前照灯システム１００の動作手順〕
図７は、前照灯システム１００が故障を検出する手順を示すフローチャート図の一例である。図７のフローチャート図は、カメラ１２が画像データを撮影する毎に繰り返し実行される。

カメラ１２が画像データを画像処理装置１６に入力すると（Ｓ１０）、変化量算出部２２は1つ前の画像データとの差分合計画素値を算出し、差分合計画素値を積算する（Ｓ２０）。街灯１１に接近し、ボンネットが照らされると変化積算値が大きくなる。画像データの取得と変化積算値の算出に並行して、街灯判定部２３は照度センサ１３が検出した照度を取得する（Ｓ３０）。

そして、街灯判定部２３は照度が閾値Ａ以上か否かを判定する（Ｓ４０）。照度が閾値Ａ以上の場合（Ｓ４０のＹｅｓ）、街灯１１の下の走行を開始したと考えられ、画素変化判定部２４は変化積算値が閾値Ｂ未満か否かを判定する（Ｓ５０）。なお、最初のループの際は、街灯判定部２３はカウント開始要求をカウント部２５に送出し、これにより、カウント部２５は経過時間のカウントを開始する。照度が閾値Ａ未満の場合（Ｓ４０のＮｏ）、街灯１１の下を通過していないので前照灯システム１００はループを繰り返す。

照度が閾値Ａ以上であるにも関わらず、変化積算値が閾値Ｂ未満の場合、カウント部２５は経過時間を増大させる（Ｓ６０）。増大させる時間は１つの画像データを処理する時間程度である。こうすることで街灯１１の下を通過した時間を計測できる。

そして、故障検出部２６は、経過時間が閾値Ｃ以上か否かを判定する（Ｓ７０）。経過時間が閾値Ｃ未満の場合（Ｓ７０のＮｏ）、街灯１１の下の通過を開始した直後のために変化積算値が閾値Ｂ未満であることがあり得るので、次の画像データの処理に進む。

カメラ１２が故障していない場合はステップＳ７０は常にＮｏと判定され、以降のループで、変化積算値が閾値Ｂ以上となった場合（Ｓ５０のＮｏ）、画素変化判定部２４がカウント部２５にカウント停止要求を送出し、カウント部２５は経過時間をリセットする（Ｓ９０）。すなわち、カメラ１２は故障しておらず、変化量算出部２２がボンネットの画素値の変化を検出できていることになる。

これに対し、照度が閾値Ａ以上（Ｓ４０のＹｅｓ）、かつ、変化積算値が閾値Ｂ未満のまま（Ｓ５０のＹｅｓ）、経過時間が閾値Ｃ以上となった場合（Ｓ７０のＹｅｓ）、故障検出部２６はカメラ１２が故障したと判定する（Ｓ８０）。すなわち、画素変化判定部２４がカウント停止要求を送出せず、カウント部２５がリセットされずに経過時間をカウントした場合である。

カメラ１２が故障すると、対向車検出部２１は、画像データから対向車の前照灯を検出することが困難になるので、走行ビーム配光とすれ違いビーム配光を切り替えることはできない。このため、メータＥＣＵ１８は警告ランプ等を点灯したりメッセージを表示して、ユーザにカメラ１２が故障したことを通知する。

以上説明したように、本実施形態の前照灯システム１００によれば、対向車の検出の有無に応じて走行ビーム配光とすれ違いビーム配光を切り替えることができる前照灯１４において、カメラ１２が故障したことをユーザが容易に把握できる。ユーザはカメラ１２の故障を把握すると、スイッチを操作して走行ビーム配光とすれ違いビーム配光を切り替えるので、対向車の運転車を眩惑することを防止できる。

実施例１では、照度センサ１３が検出する照度が閾値Ａ以上であることから、自車両が走行しており検出エリアの画素値が変化することを予測して、カメラ１２の故障を検出した。しかし、街灯１１の下を走行するような特殊な状況でなくても、車両が走行していれば検出エリアの画素値が変化する場合が多い。例えば、昼間の走行中、トラック、街路樹、建物等が、ボンネットに到達する日射の陰を形成することがあり、夜間、街灯１１の下を走行する以外でも、駐車場や施設のライトがボンネットを照明することがある。したがって、車両が走行している状態で、故障検出部２６は、検出エリアの画素値が変化しないことから、カメラ１２の故障を検出することができる。

図８は、前照灯システム１００の機能ブロック図の一例を示す。図８において図４と同一部の説明は省略する。本実施例の前照灯システム１００は、車輪速センサ１９及び、自車両が走行していることを検出する走行検出部２７、を有する。なお、街灯１１の下を走行した経過時間を計測しないのでカウント部２５を有さない。

走行検出部２７は、例えば、車輪速センサ１９が検出する車速から車両が走行していることを検出する。この他、Ｇセンサが検出する加減速度、ナビゲーションシステムが検出する自車位置、等から検出してもよい。また、走行検出部２７は、オドメータ又はトリップメータと同様に所定の走行距離だけ走行したことを故障検出部２７及び画素変化判定部２４に通知する。

本実施例の故障の判定について説明する。本実施例においても、変化量算出部２２が差分合計画素値を算出し、画素変化判定部２４が変化積算値を算出する。本実施例の画素変化判定部２４は、所定の走行距離毎に、画素変化判定部２４が算出する変化積算値を不揮発メモリに記録する。図８では変化積算値１〜４が時系列に記録された変化積算値である。実施例１で説明したように、カメラ１２が故障していると変化積算値は小さくなるので、故障検出部２６は、時系列の変化積算値を監視することでカメラ１２の故障を検出できる。

走行中にカメラ１２の故障を検出するため、故障検出部２６は、カメラ１２が故障していない状態では検出エリアの画素値がどのくらい変化するか、すなわち、所定の走行距離（例えば、１ｋｍ）における平均的な変化積算値の増大分を決定しておく。変化積算値の平均的な増大分が本変形例の閾値Ｂとなる（以下、変化積算値の平均的な増大分を単に閾値Ｄという）。閾値Ｄは、昼間と夜間で異なると考えられるので昼間用と夜間でそれぞれ定める。

そして、故障検出部２６は、画素変化判定部２４が変化積算値を記録する毎に、閾値Ｄと所定の走行距離毎の増大分とを比較する。図９（ａ）はカメラ１２が故障していない場合の走行距離と変化積算値の関係を、図９（ａ）はカメラ１２が故障した場合の走行距離と変化積算値の関係を、それぞれ示す。なお、図９（ａ）（ｂ）の変化積算値は、最新の画像データから過去の所定時間の差分合計画素値を積算したのでなく、過去の全ての差分合計画素値を積算したものである。

図９（ａ）に示すように、故障検出部２６は、所定の走行距離走行した際の変化積算値の増大分が閾値Ｄ以上であればカメラ１２は正常であると、図９（ｂ）に示すように、所定の走行距離走行した際の変化積算値の増大分が閾値Ｄ未満であればカメラ１２が故障していることを検出する。

図１０は、前照灯システム１００が故障を検出する手順を示すフローチャート図の一例である。図１０のフローチャート図は、例えばイグニッションがオンの場合（エンジン搭載車の場合）、システムが起動した場合（ハイブリッド車や電気自動車の場合）、繰り返し実行される。

走行検出部２７は、自車両が走行中か否かを判定する（Ｓ１１０）。走行検出部２７は、例えば、車輪速センサ１９が検出する車速が５ｋｍ以上になると走行中であると判定する。

カメラ１２が画像データを画像処理装置１６に入力すると（Ｓ１２０）、変化量算出部２２は1つ前の画像データとの差分合計画素値を算出し、画像データ毎に差分合計画素値を積算して変化積算値を算出する（Ｓ１３０）。

走行検出部２７は、所定距離走行したか否かを判定する（Ｓ１４０）。所定距離走行するまでは、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０を繰り返す。

所定距離走行した場合（Ｓ１４０のＹｅｓ）、故障検出部２６は変化積算値を記録する（Ｓ１５０）。したがって、所定距離走行する毎に、変化積算値を時系列に記録することができる。

そして、故障検出部２６は、１つ前に記録した変化積算値に対する最新の変化積算値の増大分が閾値Ｄ未満か否かを判定する（Ｓ１６０）。車両が所定距離走行したにもかかわらず、変化積算値の増大分が閾値Ｄ未満の場合は（Ｓ１６０のＹｅｓ）、カメラ１２が故障している可能性が高いので、故障検出部２６はカメラ１２の故障を検出する（Ｓ１７０）。１度だけ変化積算値の増大分が閾値Ｄ未満であることから故障と判定すると誤判定のおそれがあるので、例えば３回以上連続してステップＳ１５０の判定がＹｅｓとなることをもって、カメラ１２の故障を検出してもよい。

変化積算値の増大分が閾値Ｄ以上の場合（Ｓ１６０のＮｏ）、前照灯システムはステップＳ１１０から処理を繰り返す。

したがって、本実施例の前照灯システム１００によれば、実施例１の効果に加え、街灯１１の下を通過した場合だけでなく、走行中、所定距離を走行すればカメラ１２の故障を検出することができる。

前照灯システムが搭載された車両の概略側面図の一例である。 前照灯システムの概略ブロック図の一例である。 前照灯の概略構成図の一例である。 各機能ブロックを配置した図の一例である。 時間の経過に対し、照度センサが検出する照度と変化量算出部が演算する差分合計画素値を模式的に説明する図である。 画像データの一例を示す図である。 前照灯システムが故障を検出する手順を示すフローチャート図の一例である。 前照灯システム１００の概略ブロック図の一例である（実施例２）。 走行距離と変化積算値の関係を示す図の一例である。 前照灯システムが故障を検出する手順を示すフローチャート図の一例である（実施例２）。

符号の説明

１１ 街灯
１２ カメラ
１３ 照度センサ
１４ 前照灯
１５ メータパネル
１６ 画像処理装置
１７ ボディＥＣＵ
１８ メータＥＣＵ
２１ 対向車検出部
２２ 変化量算出部
２３ 街灯判定部
２６ 故障検出部
１００ 前照灯システム

Claims (8)

1. カメラが撮影した前方の画像データから対向車が検出された場合に、前照灯の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システムにおいて、
   自車両周囲の照度を検出する照度検出手段と、
   前記照度に基づき自車両が街灯に接近したことを検出する街灯判定手段と、
   街灯への接近が検出された場合、時系列に撮影された前記画像データの所定領域における画素値の変化量を検出する画素変化検出手段と、
   街灯を通過する際の前記変化量が第1の閾値を超えない場合、前記カメラの故障を検出するカメラ故障検出手段と、
   を有することを特徴とする前照灯システム。
2. 前記所定領域は、自車両周囲の照度が安定していれば、時系列に撮影された前記画像データ間で画素値の前記変化量が所定値未満の領域である、
   ことを特徴とする請求項１記載の前照灯システム。
3. 前記所定領域は、少なくとも自車両のボンネットを含む領域である、
   ことを特徴とする請求項２記載の前照灯システム。
4. 前記変化量の積算値が第1の閾値未満の場合、街灯への接近が検出されてからの経過時間を累積して計測するカウント手段を有し、
   前記カメラ故障検出手段は、予め定められた所定時間内に、前記経過時間が第２の閾値を超えた場合に前記カメラの故障を検出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の前照灯システム。
5. 前記カメラ故障検出手段は、予め定められた、街灯の手前からその前方までの所定距離を、自車両の車速で除した値に基づき、前記第２の閾値を決定する、
   ことを特徴とする請求項４記載の前照灯システム。
6. 前記カメラ故障検出手段により前記カメラの故障が検出された場合、前記カメラの故障を運転者に通知する通知手段、
   を有することを特徴とする請求項１記載の前照灯システム。
7. カメラが撮影した前方の画像データから対向車が検出された場合に、前照灯の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システムにおいて、
   時系列に撮影された前記画像データの所定領域における画素値の変化量を積算する画素変化算出部と、
   自車両が走行していることを検出する走行検出手段と、
   所定距離、走行する度に前記変化量の積算値を記録しておき、所定距離走行した際に、前記変化量の積算値の増大分が閾値未満の場合、前記カメラの故障を検出するカメラ故障検出手段と、
   を有することを特徴とする前照灯システム。
8. カメラが撮影した前方の画像データから対向車が検出された場合に、前照灯の照射光束を走行ビーム配光からすれ違いビーム配光に切り替える前照灯システムの故障検出方法において、
   照度検出手段により自車両周囲の照度を検出するステップと、
   前記照度に基づき自車両が街灯に接近したことを検出するステップと、
   街灯への接近が検出された場合、時系列に撮影された前記画像データの所定領域における画素値の変化量を検出するステップと、
   街灯を通過する際の前記変化量が第1の閾値未満の場合、前記カメラの故障を検出するステップと、
   を有することを特徴とする故障検出方法。

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