JP2012030673A - 車両用外界認識装置およびそれを用いた配光制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】白線やナビの情報が得られない道路においても、リフレクタの反射光等を対向車と誤認識することを防止できる車両用外界認識装置、およびそれを用いた配光制御システムを提供することである。
【解決手段】自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、画像から光源を抽出する光源抽出部と、自車速を取得する自車速取得部と、自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域推定部と、領域対向車存在可能領域と光源に基づいて対向車を検出する対向車検出部と、を有し、対向車存在可能領域推定部は、自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する。
【選択図】 図１

Description

カメラ等の撮像素子を用いて先行車や対向車を検出する車両用外界認識装置、およびそれを用いた配光制御システムに関する。

自動車のドライバにとって夜間は視界が悪いため、交通事故発生のリスクが高く、また、発生時の死亡率も高い。よって、自車のヘッドライトの照射範囲を複数の小領域に分割し、各領域でビームの強さや高さを調整することにより、夜間のドライバの視認性を高めつつ他車ドライバへの眩惑を防止する配光制御システムの開発が進んでいる。夜間の先行車や対向車を検出する方法には、例えば車載カメラを用いて、画像中に写る白い光の点や赤い光の点から対向車のヘッドライトや先行車のテールライトを抽出する方法がある。

しかし、路上には他車両の灯火以外に街灯やリフレクタの反射光等の光源が存在し、カメラ画像にはこれらがすべて光の点として写るため、この中から、他車両の光源とそうでない光源を識別することが必要である。特に路上に存在するリフレクタからの反射光は対向車のヘッドライトと誤認識しやすい。

このようなリフレクタの反射光を対向車と誤認識することを防ぐため、例えば特許文献１には、白線を認識し、認識した白線上の光は対向車ではないと判定する方法が記載されている。

また、特許文献２には、ナビから取得した道路情報に応じてレーダの信号処理範囲を変える方式が記載されている。

特開２００８−３３６７６号公報 特開２００８−７０９９９号公報

しかしながら、上記方法においては、白線の認識結果やナビの情報が得られない道路では誤検知を排除することができない。

特許文献１に記載の方式においては、白線が存在しない道路においてリフレクタの誤検知を排除することができない。

また、特許文献２と特許文献１の組み合わせによる方式においては、ナビの位置ずれが生じた場合や、新設された道路のようにナビに入っていない道路を走行中に誤検知を排除することができない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、白線やナビの情報が得られない道路においても、リフレクタの反射光等を対向車と誤認識することを防止できる車両用外界認識装置、およびそれを用いた配光制御システムを提供することである。

前記課題を解決するため、本発明は、自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、画像から光源を抽出する光源抽出部と、自車速を取得する自車速取得部と、自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、領域対向車存在可能領域と光源に基づいて対向車を検出する対向車検出部と、を有し、対向車存在可能領域設定部は、自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する構成とする。

また、自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、画像から光源を抽出する光源抽出部と、自車速を取得する自車速取得部と、自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、領域対向車存在可能領域と光源に基づいて対向車を検出し、対向車の情報を出力する対向車検出部と、を有する車両用外界認識装置と、ヘッドライトの照射強度を制御するビーム制御部を有する配光制御装置と、を有し、車両用外界認識装置は、対向車検出部から出力された前記対向車の情報を配光制御装置へ送信する対向車情報送信部を有し、前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する構成とする。

白線やナビの情報が得られない道路においても、リフレクタの反射光等を対向車と誤認識することを防止できる車両用外界認識装置、およびそれを用いた配光制御システムを提供できる。

本発明に係る車両用外界認識装置の一実施形態を示すブロック図である。 図１の車両用外界認識装置の光源抽出部における処理例を示す模式図である。 図１の車両用外界認識装置の自車走行軌跡推定部の処理を示す模式図である。 図１の車両用外界認識装置の自車走行軌跡推定部で用いる制限車速に応じた旋回半径を示す図である。 図１の車両用外界認識装置の対向車存在可能領域を示す模式図である。 図１の車両用外界認識装置の自車走行路推定部における車線変更時のヨー角算出モデルを示す模式図である。 図１の車両用外界認識装置の対向車存在可能領域を示す模式図である。 図１の車両用外界認識装置の自車走行路推定部の処理例を示す模式図である。 本発明に係る配光制御システムの一実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る車両用外界認識装置のヘッドライトの照射範囲の一例を示す模式図である。 図１０のヘッドライトの照射範囲における効果を説明する図である。

図１は、本発明の車両用外界認識装置１０００のブロック図である。

車両用外界認識装置１０００は、自動車に搭載されるカメラ１０１０内、もしくは統合コントローラ内等に組み込まれ、カメラ１０１０で撮影した画像内から自車周囲の環境を認識するためのものであり、本実施の形態では、自車の前方を撮像した画像内から対向車・先行車を検知するように構成されている。

車両用外界認識装置１０００は、ＣＰＵやメモリ，Ｉ／Ｏ等を有するコンピュータによって構成されており、所定の処理がプログラミングされて、あらかじめ定められた周期で繰り返し処理を実行する。

車両用外界認識装置１０００は、図１に示すように、画像取得部１０１１と、光源抽出部１０２１と、自車速取得部１０３１と、対向車存在可能領域設定部１０４１と、対向車検知部１０５１とを有する。さらに、実施の形態によって、操舵角取得部１１１１と、制限速度標識認識部１２１１とを有する。

画像取得部１０１１は、自車の前方を撮像可能な位置に取り付けられたカメラ１０１０から、自車前方を撮影したデータを取り込み、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］としてＲＡＭ上に書き込む。なお、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］は２次元配列であり、ｘ，ｙはそれぞれ画像の座標を示す。

光源抽出部１０２１は、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］から、ヘッドライトの候補となる光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］を算出する。ここで、ｉは複数の物体を検知している場合のＩＤ番号である。光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］は、画像上の位置、および、面積を要素として持ち、光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］の画像上の位置はＰ＿ＨＬ［ｉ］．Ｘ，Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．Ｙ、面積はＰ＿ＨＬ［ｉ］．Ａと表す。処理の詳細については後述する。

自車速取得部１０３１は、自車に搭載された車速センサの信号を取得して、自車速ＶＳＰを得る。車速センサの信号は車両用外界認識装置１０００に直接入力することによって取得してもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）やＣＡＮ（Controller Area Network）を用いた通信を行うことによって取得してもよい。

対向車存在可能領域設定部１０４１は、自車速ＶＳＰに応じて、自車の走行路における最小の旋回半径Ｒ＿ＭＩＮを算出し、対向車が存在する可能性がある範囲を算出する。処理の詳細については後述する。

対向車検知部１０５１は、対向車が存在する可能性がある範囲に応じて、算出した光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］が対向車か否かを判定する。処理の詳細については後述する。

抽出した対向車は、そのヘッドライトの画像上での位置から、自車から見た対向車の方向という横方向の角度へ変換し、カメラより出力する。出力は、直接入力することによって行ってもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）やＣＡＮ（Controller Area Network）を用いた通信を用いても良い。また、出力は、対向車の画像上の位置座標そのものでも良いし、画像からカメラ幾何パラメータを用いて算出した世界座標でも良い。

また、操舵角取得部１１１１は、自車に搭載された操舵角センサの信号を取得して、自車の操舵角ＳＴＲを得る。自操舵角センサの信号は車両用外界認識装置１０００に直接入力することによって取得してもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）やＣＡＮ（Controller Area Network）を用いた通信を行うことによって取得してもよい。

制限速度標識認識部１２１１は、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］から、走行中の道路における、制限車速の標識を認識する。処理の詳細については、後述する。

なお、対向車存在可能領域設定部１０４１では制限車速に応じた道路のカーブにおける最小の半径の規定、および、道路の通行方向に関する規定を用いるが、本実施例は、日本の場合について説明する。

まず、図２を用いて、光源抽出部１０２１における処理の内容について説明する。図２は、光源抽出部１０２１の処理の例を示す。

光源抽出部１０２１は、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］から、所定の処理により、対向車のヘッドライトの可能性がある光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］を算出する。

図２（ａ）に示すように、周囲が暗い環境でカメラ画像を取得すると、図２（ｂ）に示すように、対向車のヘッドライト等の光源が明るく、それ以外の部分は暗く写る。よって、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］と同じ大きさの画像ＩＭＧＨＬ［ｘ］［ｙ］を用意し、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］の画素（ｘ，ｙ）の輝度値が所定の閾値Ｔｈ＿ＨＬ以上であれば「１」、そうでなければ「０」を、画像ＩＭＧＨＬ［ｘ］［ｙ］の同じ画素に入力することにより、画像中のヘッドライト候補を抽出した２値画像ＩＭＧＨＬ［ｘ］［ｙ］を生成する。

閾値Ｔｈ＿ＨＬは、検出したい車両のヘッドライトが抽出できるよう調整された値であり、様々な車両の光をカメラで撮影して決定する。もしくは、手動で実験的に設定してもよい。また、閾値Ｔｈ＿ＨＬは可変値でもよく、時間帯や周囲の明るさに合わせて変化したり、画像上の位置で変化してもよい。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）から、２値画像ＩＭＧＨＬ［ｘ］［ｙ］を抽出した例である。この図では、画像の白は２値画像の「１」、黒は「０」を表す。

そして、２値画像ＩＭＧＨＬ［ｘ］［ｙ］に対して、ラベリング処理により光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］を算出する。ラベリング処理は、２値画像ＩＭＧＨＬ［ｘ］［ｙ］から、画素値が「１」である領域の情報を抽出する手法であり、本実施例においては、画素値が「１」である領域をそれぞれ光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］とし、その重心位置Ｘ，Ｙ、および、面積Ａを算出する。

なお、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］から光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］を算出する処理は、２値画像ＩＭＧＨＬ［ｘ］［ｙ］を生成し、ラベリング処理により抽出する方法以外でも良い。例えば、ヘッドライトの画像上での代表的なパターンをテンプレートとしてあらかじめデータベースに登録しておき、そのテンプレートと類似している部分を抽出し、そこを光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］とする方法であっても良い。

つぎに、図３，図４，図５を用いて、対向車存在可能領域設定部１０４１における処理の内容について説明する。

対向車存在可能領域設定部１０４１は、自車速取得部１０３１により取得した自車速ＶＳＰより、自車の走行路における推定最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮを算出し、推定最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮを用いて対向車存在可能領域を設定する。

図３に示すように、道路のカーブは半径Ｒの円の一部として表現できる。ここで、道路の構造は法律により規定されている。日本においては、図４に示すように道路のカーブは制限車速に応じて最小の曲率半径が決まっている。よって、自車速ＶＳＰより、現在走行中の道路のカーブの最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮが算出できる。また、ドライバが制限速度を超過して走行していることを考慮して、自車速ＶＳＰに所定の係数β（＜１.０）を乗じた値より最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮを算出しても良い。

つぎに、最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮから、対向車存在可能領域を設定する。日本のように左側通行の道路においては、図５に示すように、車両の先端中心を原点とし、横方向をＸ軸、奥行き方向をＹ軸とした世界座標系を考慮すると、自車の右端から半径（Ｒ＿ＭＩＮ＋０.５×車幅Ｗｃａｒ）により左カーブの円を描くと、その円の内側の領域は対向車が存在しない領域となり、それ以外は対向車が存在する可能性がある領域となる。図５に、（ａ）時速３０kmの場合、（ｂ）時速６０kmの場合、（ｃ）時速９０kmの場合の例を示す。

つまり、対向車存在可能領域設定部１０４１は、自車速ＶＳＰと、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する。より具体的には、自車速ＶＳＰと、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて走行路の最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮを推定し、推定された最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮに基づいて対向車存在可能領域を推定する。

つぎに、対向車検知部１０５１における処理の内容について説明する。

対向車存在可能領域設定部１０４１により算出した、車両先端中央を原点とする世界座標系における、対向車の存在可能領域と対向車が存在しない領域に対して、光源抽出部１０２１から出力された２値画像ＩＭＧＨＬ［ｘ］［ｙ］に記された光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］の各点がどちらに属しているかで、対向車の光点か、そうでないかを判定する。

まず、光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］の画像上の位置Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．Ｘ，Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．Ｙと、カメラの消失点の座標ＶＰＸ，ＶＰＹから、光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］の車両先端中央を原点とする世界座標系における距離Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．ＰＹ，横位置Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．ＰＸを算出する。なお、算出は、光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］の高さは無いもの（＝０）とし、変換にはあらかじめキャリブレーション等により算出されたカメラ幾何パラメータを用いる。

つぎに、光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］のうち、世界座標Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．ＰＹ，Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．ＰＸが対向車存在可能領域に含まれる光点のみを抽出し、含まれない光点はＰ＿ＨＬ［ｉ］から消去する。

さらに、光点Ｐ＿ＨＬ［ｉ］のうちペアとなる光点を抽出する。ペアとなる光点の抽出方法は、以下に示す。

まず、全光点のうち、画像上でのＹ座標Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．Ｙが所定の閾値ＴＨ＿Ｙｐａｉｒより小さい点の組み合わせ（Ｐ＿ＨＬ［ｉ］，Ｐ＿ＨＬ［ｊ］）を全て抽出する。

つぎに、それぞれについて、以下の式より、Ｘ座標の距離、および面積の差を求める。

ＤＸ［ｉ］［ｊ］＝ＡＢＳ（Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．Ｘ−Ｐ＿ＨＬ［ｊ］．Ｘ）
ＤＡ［ｉ］［ｊ］＝ＡＢＳ（Ｐ＿ＨＬ［ｉ］．Ａ−Ｐ＿ＨＬ［ｊ］．Ａ）
ここで、ＡＢＳ（）は絶対値を表す。

さらに、ＤＸ［ｉ］［ｊ］，ＤＡ［ｉ］［ｊ］が、所定の閾値ＴＨ＿ＤＸｐａｉｒ，ＴＨ＿ＤＡｐａｉｒより小さい場合は、この２つのペアを対向車のヘッドライトであると確定する。

以上説明したように、自車速ＶＳＰに応じて求まる最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮと、左側通行という交通ルールを用いて対向車の存在しない領域を設定する。そして、カメラ画像に含まれる様々な光点の中からヘッドライト候補の光点を抽出し、その位置によって対向車の光点であるか、ノイズであるかを判定し、対向車ではない光点を対向車であると判定する誤検知を低減する。このように、自車速のみにより誤検知を低減することができるため、有効である。

また、対向車存在可能領域設定部１０４１は、最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮに加えて自車のヨー角θ＿Ｖを考慮しても良い。車両が走行中のレーンに対して最も傾くのは車線変更時であり、その最大傾き時に、自車正面からヨー角θ＿Ｖだけ傾いた方向に対向車が存在する可能性がある。

よって、自車のヨー角θ＿Ｖを考慮した場合の実施例について、以下説明する。なお、この実施例では図１のブロック図と構成が変わらないため、対向車存在可能領域設定部１０４１の別の実施形態についてのみ、説明する。

まず、自車の最大ヨー角θ＿Ｖを算出する。車線変更時に発生する車両の横加速度αＸはドライバの不快感と比例関係にあるため、通常の車線変更では、車両の横加速度αＸは大きな値とはならない。そこで、複数のドライバの車線変更時の横加速度を測定し、その最大値よりも大きい値を最大横加速度αＸ＿ＭＡＸと設定する。

そして、図６に示すように、自車が幅Ｗの距離を車線変更する際の車両の軌道を三角関数で近似し、車速ＶＳＰと最大横加速度αＸ＿ＭＡＸを与えることにより、現在走行中の道路における車線変更時の最大ヨー角θ＿Ｖを算出することができる。

つぎに、自車の最大ヨー角θ＿Ｖを考慮した場合の対向車存在可能領域を算出する。

図７に示すように、車両の先端中心を原点とし、横方向をＸ軸、奥行き方向をＹ軸とした世界座標系を考慮すると、左側通行の道路においては、自車の右端から半径（Ｒ＿ＭＩＮ＋０.５×車幅Ｗｃａｒ）により左カーブの円を描くと、その円の内側の領域は対向車が存在しない領域となる。

しかし、車線変更時を考慮すると、自車の右端からヨー角だけ左側に傾いた直線を引いた線より右側には車両が存在する可能性がある。よって、自車の右端から半径（Ｒ＿ＭＩＮ＋０.５×車幅Ｗｃａｒ）により描いた左カーブの円と、自車の右端からヨー角だけ左側に傾いた直線の左側のＡＮＤ領域が、対向車が存在しない領域、それ以外の領域は対向車存在可能領域となる。

図７に、（ａ）時速３０kmの場合、（ｂ）時速６０kmの場合、（ｃ）時速９０kmの場合の例を示す。

つぎに、操舵角取得部１１１１を用いた場合の、対向車存在可能領域設定部１０４１の処理内容について説明する。

自車速取得部１０３１と操舵角取得部１１１１を有する場合、対向車存在可能領域設定部１０４１は、操舵角ＳＴＲから自車の旋回半径Ｒｖを算出し、その値に応じて予測進路の旋回半径を変化させる。

まず、自車の旋回半径Ｒｖの算出方法について説明する。図３に示すように、自車位置を原点Ｏとすると、予測進路は原点Ｏを通る旋回半径Ｒｖの円弧で近似できる。ここで、旋回半径Ｒｖは、自車の操舵角ＳＴＲ，速度ＶＳＰ，スタビリティファクタＡ，ホイールベースＬおよびステアリングギア比Ｇｓを用いて式（１）で表される。
〔式１〕
Ｒｖ＝（１＋Ａ・ＶＳＰ２）×（Ｌ・Ｇｓ／ＳＴＲ） （１）
スタビリティファクタとは、その正負が、車両のステア特性を支配するものであり、車両の定常円旋回の速度に依存する変化の大きさを示す指数となる重要な値である。式（１）からわかるように、旋回半径Ｒｖは、スタビリティファクタＡを係数として、自車の速度ＶＳＰの２乗に比例して変化する。

また、旋回半径Ｒｖは車速ＶＳＰおよびヨーレートγを用いて式（２）で算出することもできる。
〔式２〕
Ｒｖ＝ＶＳＰ／γ （２）
上記式（１），式（２）、いずれかの方法を用いて自車の旋回半径Ｒｖを算出する。

つぎに、自車の旋回半径Ｒｖに応じて、自車の走行路における推定最小旋回半径Ｒ＿ＭＩＮを算出する。例えば、日本の道路は左側走行であるため、自車が右旋回時であれば、図８（ａ）に示すように、少なくとも自車の左端より左側は対向車が存在しないと考えられる。

また、直進時，左旋回時は、図８（ｂ）に示すように、道路の構造が決まっているため、前述の道路構造法により算出された最小の旋回半径を設定すれば良い。また、左旋回中に、道路構造法により算出された最小の旋回半径より自車の旋回半径Ｒｖが小さい場合は、自車の旋回半径Ｒｖを採用する。

つぎに、制限速度標識認識部１２１１における処理の内容について説明する。

まず、画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］から制限車速を表示する標識を探索する。探索には、例えば標識の色情報や、設置位置の情報を用いる。例えば、日本においては、外側が赤、その内側が白色の円形の標識に、青い文字で制限車速が表示してあり。標識は設置高さが法律により規定されている。よって、このような条件を満たす領域を、テンプレートマッチング等の公知の技術により画像ＩＭＧＳＲＣ［ｘ］［ｙ］から探索する。

つぎに、見つかった標識から、制限車速の数字を認識する。認識には、公知の技術であるニューラルネットワーク等のパターン認識方式を用いる。ニューラルネットワークは、人間の脳のモデルを模倣したパターン認識方式である。ニューラルネットワークは事前に学習が必要であり、様々なシチュエーションにおける標識の画像と、その標識に描かれている制限速度をセットとした、教師データセットを用いて、バックプロパゲーション法と呼ばれるアルゴリズムにより学習を行う。なお、ニューラルネットワークによるパターン認識方式は公知の技術であるため、本発明においては詳細を省略する。

つぎに、本発明の車両用外界認識装置２０００と、配光制御装置３０００を用いた、配光制御システム４０００の一実施形態について、以下図面を用いて説明する。

図９は、配光制御システム４０００の実施形態を表すブロック図である。なお、以下の説明では、上述の車両用外界認識装置１０００と異なる箇所のみ詳述し、同様の箇所には同一の番号を付し説明を省略する。

配光制御システム４０００は、図９に記載のように、車両用外界認識装置２０００と、配光制御装置３０００と、を有する。

車両用外界認識装置２０００は、自動車に搭載されるカメラ内、もしくは統合コントローラ内等に組み込まれ、カメラ１０１０で撮影した画像内から予め設定された物体を検知するためのものであり、本実施の形態では、自車の前方を撮像した画像内から対向車・先行車を検知するように構成されている。

車両用外界認識装置２０００は、ＣＰＵやメモリ，Ｉ／Ｏ等を有するコンピュータによって構成されており、所定の処理がプログラミングされて、あらかじめ定められた周期で繰り返し処理を実行する。車両用外界認識装置２０００は、図９に示すように、画像取得部１０１１と、光源抽出部１０２１と、自車速取得部１０３１と、対向車存在可能領域設定部１０４１と、対向車検知部１０５１と、対向車情報送信部２０６１と、を有する。さらに、実施の形態によって、操舵角取得部１１１１と、制限速度標識認識部１２１１とを有する。

また、配光制御装置３０００は、自動車に搭載されるヘッドライト３０１０のコントローラ内、もしくは統合コントローラ内等に組み込まれる。ヘッドライト３０１０は、ビームの照射強さを少なくとも２段階以上切り替えるビーム制御部３０１１を有する。

なお、本実施例においては、ヘッドライト３０１０の強さをロービーム，ハイビームの２段階に切り替え可能な灯火装置について説明する。

対向車情報送信部２０６１は、対向車検知部１０５１にて検知した対向車の情報を、車両用外界認識装置２０００の外である配光制御装置３０００へ送信する。送信する対向車の情報は、対向車の有無を表すフラグｆＣ、自車の進行方向に対する角度Ｃθ［ｃ］、自車先端から対向車先端までの距離ＣＹ［ｃ］、自車中央から対向車中央までの横位置ＣＸ［ｃ］の少なくとも一つを含む。ここで、ｃは複数の対向車を検知している場合のＩＤ番号である。

なお、これら位置情報は、対向車の画像上での座標がわかっていれば、カメラ幾何パラメータを用いて公知の方式により算出できるため、ここでの詳細な説明は省略する。これら対向車の位置情報は、車両用外界認識装置２０００から配光制御装置３０００へ直接入力してもよいし、レーダとＬＡＮ（Local Area Network）を用いて通信してもよい。

ビーム制御部３０１１は、車両用外界認識装置２０００の出力を受信し、ヘッドライト３０１０の照射強さを切り替える。

ビーム制御部３０１１は、対向車情報送信部２０６１より受信する対向車の情報と、車両用外界認識装置２０００に搭載され、公知の方法により検出される、先行車の情報を受信する。

対向車の情報は、上述した通り、対向車の有無を表すフラグｆＣ、自車の進行方向に対する角度Ｃθ［ｃ］、自車先端から対向車先端までの距離ＣＹ［ｃ］、自車中央から対向車中央までの横位置ＣＸ［ｃ］の少なくとも一つを含む。

先行車の情報は、先行車の有無を表すフラグｆＰ、自車の進行方向に対する角度Ｐθ［ｐ］、自車先端から先行車後端までの距離ＰＹ［ｐ］、自車中央から先行車中央までの横位置ＰＸ［ｐ］の少なくとも一つを含む。ここで、ｐは複数の先行車を検知している場合のＩＤ番号である。

なお、受信する対向車の情報と先行車の情報の種類は同じである。例えば、対向車の有無を表すフラグｆＣを受信する場合は先行車の有無を表すフラグｆＰを受信し、対向車との距離ＣＹ［ｃ］と角度Ｃθ［ｃ］を受信する場合は先行車との距離ＰＹ［ｐ］と角度Ｐθ［ｐ］を受信する。

対向車の有無を表すフラグｆＣと先行車の有無を表すフラグｆＰを受信した場合、対向車も先行車も存在しない場合はハイビーム照射し、対向車か先行車のいずれかが存在する場合は他車のドライバが眩しくないようロービームを照射する。

また、対向車までの距離ＣＹ［ｃ］、先行車までの距離ＰＹ［ｐ］を受信する場合は、もっとも近い他車までの距離が所定値より大きければハイビーム、所定の距離より近ければロービームを照射する。

また、対向車の横位置ＣＸ［ｃ］と先行車の横位置ＰＸ［ｐ］、もしくは、対向車の角度Ｃθ［ｃ］と先行車の角度Ｐθ［ｐ］を受信する場合は、対向車と先行車がいずれも照射範囲外である場合はハイビームを照射し、対向車と先行車のいずれかがヘッドライトの照射範囲内に存在する場合にはロービームを照射する。

なお、ヘッドライト３０１０の照射強さの調整は、ヘッドライトの光源の強さを調整しても良いし、ヘッドライトの照射角度を切り替えても良い。

また、ヘッドライト３０１０の照射強さが多段的に切り替え可能な場合は、対向車までの距離ＣＹ［ｃ］、先行車までの距離ＰＹ［ｐ］のうち、もっとも自車に近い距離に応じて、ビーム強さを調整しても良い。

以上説明したように、本実施形態における配光制御システム４０００は、車両用外界認識装置２０００で検知した対向車と、公知の方法により検知した先行車の情報に基づいて、配光制御装置３０００のビーム制御部３０１１によりビーム強さを決定し、ヘッドライト３０１０を制御する。このことにより、対向車や先行車が存在しない場合にはハイビームを照射し、対向車や先行車が存在する場合にはロービームを照射し他車ドライバの眩惑を防止できる。本発明は、このようなシステムにおいて、自車左側にリフレクタ等が存在してもハイビームからロービームへの切り替えを防止することができる。

なお、本実施例のヘッドライト３０１０は、図１０（ａ）に示すように、ヘッドライト３０１０のビーム照射範囲５０を扇状に分割し、それぞれの領域において独立にビームの照射強さをロービーム，ハイビームの２段階に切り替え可能な灯火装置を用いる。

ビーム制御部３０１１は、車両用外界認識装置２０００の出力を受信し、ヘッドライト３０１０の照射強さを切り替える。

ビーム制御部３０１１は、上述したように、対向車５１の情報と先行車５２の情報を受信する。

対向車５１の情報は、自車の進行方向に対する角度Ｃθ［ｃ］、自車先端から対向車先端までの距離ＣＹ［ｃ］、自車中央から対向車中央までの横位置ＣＸ［ｃ］の少なくとも一つを含む。

先行車５２の情報は、自車の進行方向に対する角度Ｐθ［ｐ］、自車先端から先行車後端までの距離ＰＹ［ｐ］、自車中央から先行車中央までの横位置ＰＸ［ｐ］の少なくとも一つを含む。

なお、受信する対向車５１の情報と先行車５２の情報の種類は同じである。例えば、対向車５１との距離ＣＹ［ｃ］と角度Ｃθ［ｃ］を受信する場合は先行車５２との距離ＰＹ［ｐ］と角度Ｐθ［ｐ］を受信する。

対向車５１の角度Ｃθ［ｃ］、先行車の角度Ｐθ［ｐ］を受信する場合は、図１０（ｂ）に示すように、照射領域のうち、対向車５１もしくは先行車５２が存在する領域ではロービームを照射し、それ以外の領域ではハイビームを照射する。

また、対向車５１の横位置ＣＸ［ｃ］と距離ＣＹ［ｃ］、先行車５２の横位置ＰＸ［ｐ］と距離ＰＹ［ｐ］を受信する場合、対向車５１もしくは先行車５２が存在する領域ではロービームを照射し、それ以外の領域ではハイビームを照射する。

なお、各領域のヘッドライトの照射強さの調整は、ヘッドライトの光源の強さを調整しても良いし、ヘッドライトの照射角度を切り替えても良い。つまり、ビーム制御部３０１１は、受信した対向車の情報と、入力された先行車の情報と、に基づいてヘッドライトの照射強度、又は照射角度を制御する。

また、ヘッドライト３０１０の照射強さが多段的に切り替え可能な場合は、対向車５１や先行車５２が存在する領域でビーム強さを距離に応じて変化させてもよい。

つぎに、図１０に示すヘッドライト３０１０を用いて、図１１（ａ）に示すようなシーンを走行した場合について説明する。

図１１（ａ）に示すように、白線がない道路において自車の左側にリフレクタ等のような白く光る物体（反射板）が存在する場合、従来技術を用いて走行すると、自車の左側の光を対向車と誤検知する。よって、ヘッドライト３１１０を用いる場合、図１１（ｂ）に示すように、リフレクタのある部分にはロービーム、それ以外の部分にはハイビームを照射する。つまり、ビーム制御部３０１１は、画像内に白線が認識されず、路面にリフレクタ等の反射板が認識された場合、その反射板が存在する領域には、ヘッドライトをロービーム照射とする。

一方、図１０に示すヘッドライト３０１０を用いると、自車左側のリフレクタ領域へのビーム照射を強くすることができる。配光制御システム４０００は自車速に応じて対向車存在可能領域を算出するため、自車速の変化に伴い、ハイビームを照射する領域が変化する。つまり、ビーム制御部３０１１は、画像内に白線が認識されず、路面にリフレクタ等の反射板が認識された場合、自車速に基づいて、ヘッドライトの照射領域を制御する。

例えば、低速走行時には図１１（ｃ）に示すようにリフレクタのうち手前の範囲のみハイビームを照射し、高速走行時には図１１（ｄ）に示すように遠方のリフレクタまでハイビームを照射する。

なお、本実施例においては、日本の道路を例に挙げて説明したが、制限車速に応じた道路の旋回半径の規定、および、道路の右側通行，左側通行という情報を用いて、日本の道路の事情が変化した場合や、日本以外の国における道路でも適用可能である。

また、本実施の形態においては単眼カメラで撮像した可視画像に基づく対向車検知に適用したが、ステレオカメラに基づく対向車検知にも適用可能である。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１０００，２０００ 車両用外界認識装置
１０１１ 画像取得部
１０２１ 光源抽出部
１０３１ 自車速取得部
１０４１ 対向車存在可能領域設定部
１０５１ 対向車検知部
１１１１ 操舵角取得部
１２１１ 制限速度標識認識部
２０６１ 対向車情報送信部
３０００ 配光制御装置
３０１０ ヘッドライト
３０１１ ビーム制御部
４０００ 配光制御システム

Claims (17)

1. 自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、
   前記画像から光源を抽出する光源抽出部と、
   自車速を取得する自車速取得部と、
   前記自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、
   前記対向車存在可能領域設定部で推定された前記領域対向車存在可能領域と前記光源抽出部で抽出された前記光源に基づいて対向車を検出する対向車検出部と、を有し、
   前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する車両用外界認識装置。
2. 請求項１記載の車両用外界認識装置において、
   前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて走行路の最小旋回半径を推定し、推定された前記最小旋回半径に基づいて対向車存在可能領域を推定する車両用外界認識装置。
3. 請求項２記載の車両用外界認識装置において、
   前記対向車存在可能領域設定部は、走行路が左側通行の場合、自車の右端から前記最小旋回半径で左カーブで描いた円より右側を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
4. 請求項２記載の車両用外界認識装置において、
   前記対向車存在可能領域設定部は、走行路が右側通行の場合、自車の左端から前記最小旋回半径で右カーブで描いた円より左側を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
5. 請求項２記載の車両用外界認識装置において、
   前記対向車存在可能領域設定部は、自車の車線変更時の最大ヨー角を算出し、前記最大ヨー角と前記最小旋回半径とに基づいて対向車存在可能領域を推定する車両用外界認識装置。
6. 請求項５記載の車両用外界認識装置において、
   前記対向車存在可能領域設定部は、走行路が左側通行の場合、自車の右端から前記最小旋回半径で左カーブで描いた円より右側で、且つ自車の右端から前記最大ヨー角だけ左側に傾いた直線の右側、の領域を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
7. 請求項５記載の車両用外界認識装置において、
   前記対向車存在可能領域設定部は、走行路が右側通行の場合、自車の左端から前記最小旋回半径で右カーブで描いた円より左側で、且つ自車の左端から前記最大ヨー角だけ右側に傾いた直線の左側、の領域を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
8. 請求項１記載の車両用外界認識装置において、
   自車の操舵角を取得する操舵角取得部を有し、
   前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、前記操舵角と、走行路が右側通行か左側通行かの予め決定された通行情報と、に基づいて走行路の最小旋回半径を推定し、推定された前記最小旋回半径に基づいて対向車存在可能領域を推定する車両用外界認識装置。
9. 請求項１記載の車両用外界認識装置において、
   前記画像から制限車速を表示する標識を認識し、制限車速を取得する制限速度標識認識部を有する車両用外界認識装置。
10. 自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、前記画像から光源を抽出する光源抽出部と、自車速を取得する自車速取得部と、前記自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、前記対向車存在可能領域設定部で推定された前記領域対向車存在可能領域と前記光源抽出部で抽出された前記光源に基づいて対向車を検出し、対向車の情報を出力する対向車検出部と、を有する車両用外界認識装置と、
    ヘッドライトの照射強度を制御するビーム制御部を有する配光制御装置と、を有し、
    前記車両用外界認識装置は、前記対向車検出部から出力された前記対向車の情報を配光制御装置へ送信する対向車情報送信部を有し、前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する配光制御システム。
11. 請求項１０記載の配光制御システムにおいて、
    前記配光制御装置の前記ビーム制御部は、受信した前記対向車の情報と、入力された先行車の情報と、に基づいてヘッドライトの照射強度、又は照射角度を制御する配光制御システム。
12. 請求項１０記載の配光制御システムにおいて、
    前記対向車の情報は、対向車の有無、自車の進行方向に対する角度、自車先端から対向車先端までの距離、自車中央から対向車中央までの横位置、の少なくとも１つを含む配光制御システム。
13. 請求項１１記載の配光制御システムにおいて、
    前記先行車の情報は、先行車の有無、自車の進行方向に対する角度、自車先端から先行車先端までの距離、自車中央から先行車中央までの横位置、の少なくとも１つを含む配光制御システム。
14. 請求項１１記載の配光制御システムにおいて、
    前記配光制御装置の前記ビーム制御部は、対向車及び先行車が存在しない場合は、ヘッドライトをハイビーム照射とし、対向車及び先行車が存在する場合は、ヘッドライトをロービーム照射とする配光制御システム。
15. 請求項１１記載の配光制御システムにおいて、
    前記配光制御装置の前記ビーム制御部は、自車先端から対向車先端までの距離と自車先端から先行車先端までの距離が受信された場合、自車から最も近い対向車又は先行車までの距離が予め定めた値より大きい場合は、ヘッドライトをハイビーム照射とし、予め定めた値より小さい場合は、ヘッドライトをロービーム照射とする配光制御システム。
16. 請求項１１記載の配光制御システムにおいて、
    前記配光制御装置の前記ビーム制御部は、自車の進行方向に対する角度、又は自車中央から対向車中央までの横位置及び自車中央から先行車中央までの横位置が受信された場合で、対向車及び先行車がヘッドライトの照射範囲外の場合は、ヘッドライトをハイビーム照射とし、対向車又は先行車がヘッドライトの照射範囲内の場合は、ヘッドライトをロービーム照射とする配光制御システム。
17. 請求項１１記載の配光制御システムにおいて、
    前記配光制御装置の前記ビーム制御部は、先行車，対向車が無く、前記画像内に白線が認識されず、路面に反射板が存在する場合であっても、前記対向車存在可能領域以外と判定された領域へハイビーム照射とする配光制御システム。

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