JP2012218598A - ワイパ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の窓の視界状態を検出し、目標とする視界の状態までワイパを少ない誤作動で、且つ短い時間で制御するワイパ制御装置を提供する。
【解決手段】車両に設けられ、車両の窓上を動作するワイパを制御するワイパ制御装置において、車両の窓におけるワイパの位置を検出するワイパ位置検出手段と、ワイパ位置検出手段で検出されたワイパの位置が、予め定めた位置の時の撮像装置で撮像された画像の認識率を算出する認識率算出手段と、算出された認識率から目標認識率を設定する目標認識率設定手段と、認識率と目標認識率を比較し、比較結果を出力する比較手段と、比較結果に基づいてワイパの動作速度を決定するワイパ動作速度決定手段と、を有する。
【選択図】 図３

Description

自動車等の移動体の窓上を動作するワイパを制御するワイパ制御装置に関する。

ワイパを自動的に動作させる技術として、特許文献１がある。この特許文献１には、移動体のフロントガラスを介した視界の状態を検出する視界状態検出装置において、フロントガラスを通した移動体外部の比較物体の画像を取り込むカメラと、そのカメラにより取り込まれた比較物体の画像の状態によりフロントガラスの状態を判断する判断手段とを有する視界状態検出装置について開示されている。

特開平１０−１１１２４９号公報

特許文献１では、視界の状態を検出し、内蔵する目標検出値（距離ばらつき等）をもって閾値とし、ワイパ制御を行っている。検出値に影響を与える因子は様々であるため、閾値が適切でないと期待しない時に、検出値が閾値を超えて誤作動が多くなり、精度を上げようとすると制御に反映させるための時間が長くなる等の課題があった。

本発明の目的は、移動体の窓の視界状態を検出し、目標とする視界の状態までワイパを少ない誤作動で、且つ短い時間で制御するワイパ制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のワイパ制御装置は、車両の窓におけるワイパの位置を検出するワイパ位置検出手段と、ワイパ位置検出手段で検出されたワイパの位置が、予め定めた位置の時の撮像装置で撮像された画像の認識率を算出する認識率算出手段と、算出された認識率から目標認識率を設定する目標認識率設定手段と、認識率と目標認識率を比較し、比較結果を出力する比較手段と、比較結果に基づいてワイパの動作速度を決定するワイパ動作速度決定手段と、を有する構成とする。

本発明によれば、移動体の窓の視界状態を検出し、目標とする視界の状態までワイパを少ない誤作動で、且つ短い時間で制御するワイパ制御装置を提供できる。

本発明の車両の側面方向からのカメラの搭載位置を示す図である。 本発明の車両の正面方向からのカメラの搭載位置を示す図である。 本発明に係るワイパ制御装置の制御方法の一例を示す図である。 本発明に係るワイパ制御装置のワイパ動作と認識率の関係を示す図である。 本発明のワイパ制御装置の認識率の定義の一例を示す図である。 本発明のワイパ制御装置の認識率の定義の他の例を示す図である。 本発明のワイパ制御装置の認識率算出のための撮像素子の対象画素を示す図である。 本発明のワイパ制御装置のワイパ位置検出手段を説明する図である。 本発明のワイパ制御装置において、２台のカメラでワイパ制御を行う時の認識率の定義を示した図である。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

本実施例では、本発明のワイパ制御装置の一例を図１から図８を用い説明する。

車両の側面方向からの撮像装置であるカメラ１の搭載位置を図１に、正面方向からを図２に示す。図３はワイパ制御装置のワイパ制御方法を、図４はワイパ動作と認識率の関係を、図５から図６は認識率の定義の一例を示している。図７は認識率算出のための撮像素子の対象画素を、図８はワイパ位置検出手段の一例を示す。

車両の窓であるウインド２を通して外界を認識する撮像装置であるカメラ１を車両に設置する。ウインド２にはワイパ３が具備されており、ワイパ３が払拭する範囲内をカメラ１はモニタする。ワイパ３は動作を開始させると図２に示すθが単振動を行う。

次に図３を用いて本発明のワイパ制御装置のワイパ制御方法の一例を説明する。

ワイパ３にはワイパ位置検出手段４を設け、ウインド２におけるワイパ３の位置を検出する。ワイパ位置検出手段４で検出した結果、ワイパ３が予め定めた所定位置の時にカメラ１で撮像した画像の認識率を認識率算出手段５によって算出し、算出された認識率を記憶装置６に保存する。なお、記憶装置６に記憶する際、算出された認識率をワイパ３の位置と関連付けて記憶しても良い。

また、目標認識率設定手段７により撮像した画像の目標認識率を設定し、認識率算出手段５によって算出された認識率と目標認識率設定手段７により設定された目標認識率とを比較手段８にて比較し、その比較結果に基づいてワイパ動作速度決定手段９にてワイパ３の動作速度を決定する。例えば、比較した結果、算出された認識率と目標認識率との差分値が予め定めた値より大きい場合（ウィンド２の視界状態が悪い場合）は、ワイパ動作速度決定手段９は、ワイパ３の動作速度を速める制御信号を出力し、算出された認識率と目標認識率との差分値が予め定めた値より小さい場合（ウィンド２の視界状態が良好な場合）は、ワイパ動作速度決定手段９は、ワイパの動作を遅くする又は停止する制御信号を出力する。またワイパの動作速度の制御信号を予め複数種類記憶しておき、比較手段８の比較結果に基づいて、複数の制御信号のいずれかを選択して、最適な制御信号が出力されるようにしても良い。なお、目標認識率設定手段７は、図４から予めワイパ３で払拭した後にカメラ１で撮像した画像の認識率を目標認識率と設定する。

＜ワイパ動作と認識率の関係＞
ワイパ動作と認識率の関係の詳細について図４を用い説明する。

ワイパ位置の鉛直方向下限（地面に近い側）の位置をＡ、上限の位置をＣ、カメラ１の正面の位置をＢとする。ワイパ３は、時間軸において、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｂ→Ａ→と繰り返し動作を行っている。このとき、カメラ１の認識率は、Ｂの直後が最も高くなり、その後は再びＢの位置まで戻らない限りにおいては、時間軸に応じて劣化する。雨天時は時間とともにウインド２の表面に雨滴が付着するため、認識率が劣化するが、Ｂの直後はカメラ１のモニタ範囲をワイパ３が払拭しているため認識率が高くなる。

先述のとおり、ワイパ３の所定位置における認識率から目標認識率であるＢの直後の認識率を推定することにより、ワイパ３により認識率が上下している要因から推定した目標値を設定している。これによりワイパ３で改善可能なこと以外の外部環境の変化による認識率の影響をキャンセルすることができるため誤作動が少なくでき、優れているといえる。目標値と実際の認識率との差分をワイパ動作速度と比例させることによりに目標まで短い時間でワイパ制御を収束させることができるという顕著な効果を奏する。

＜認識率の例＞
図５に認識率の一例を示す。カメラ１で撮像された撮像画像１８における注目画素１９と、その注目画素１９に隣接する隣接画素２０間の光量の変化量から認識率を設定する。雨滴がウインド２に付着すると、雨滴のレンズ効果により雨滴がない時に最適化されたカメラ１のピント値がずれる。つまり、対象物をモニタするときに注目画素１９と隣接画素２０間の光量の変化量が小さくなってくる。従って、このように認識率を定義することにより、雨滴が沢山つくほど、撮像画像１８の全領域にわたって光量の変化量が小さくなってくるので、図４に示す認識率の時間による劣化を再現することができるため優れた指標の１つといえる。

図６に認識率の別の一例を示す。カメラ１で撮像された撮像画像１８における１タイムフレーム前の画像と現在のタイムフレームの画像との光量の差分量から認識率を設定する。画素光量をｐと表し、行方向をｉ、列方向をｊ、時間軸をｔで表現すると時刻ｔ−１及びｔの各画素光量はpij_t-1(１０)，pij_t(１１)となる。

この例では認識率は画素光量pij_t〜pij_t-1を撮像画像領域にわたって総和としたものである。

雨滴がウインド２に付着すると、雨滴のレンズ効果により雨滴がない時に最適化されたカメラ１のピント値がずれる。つまり、雨滴がつく前後で光量の変化が発生する。従って、このように認識率を定義することにより、雨滴が沢山つくほど、撮像画像全領域にわたって光量の変化量が大きくなってくるので、図４に示す認識率の時間による劣化を再現することができるため優れた指標の１つといえる。

＜認識対象について＞
図７に認識率を算出する際に対象とする撮像画像１８の画素範囲についての一例を示す。

カメラ１を車両に搭載する時に車体部分１２がカメラ１の視野角内に入るように配置し、認識率の算出においては、その視野角内にはいった車体部分１２について行う。これにより、対象物の変化にともなう認識率の変化を低減することが可能となるため、ワイパ３の誤作動を少なくすることができる。

＜ワイパ位置検出手段＞
図８にワイパ位置検出手段４についての一例を示す。

画像認識によりワイパ３を認識したそれぞれ２回は、ワイパ３の鉛直方向上限→下限及び下限→上限の動きの過程で発生し、以後繰り返しとなる。これは、ワイパ３の動作範囲が機械的に予め決まっており、ワイパ３の鉛直方向上限の位置と、下限の位置が予め決まっているためである。従って、２回の中間時間をワイパ位置の各々上下限位置とし、ワイパ３の任意の時刻における位置は時間による線形補完により推定することによりワイパ位置検出が可能となる。これによりワイパ位置を検出するセンサがなくても、ワイパ位置を推定できるので優れているとともに、車両が変わっても認識アルゴリズムは変わらないので、ワイパ位置センサの情報を使う場合に比較して、車両適合が少なくてすむので優れている。

なお、ワイパの動作速度は、単振動１回の範囲においては動作速度は一定とする。よって、ワイパ速度の変更は、認識率を計測する所定の位置を基点としてのみ行う。

本実施例では、実施例１における撮像装置であるカメラ１が単体ではなく、複数台でワイパ制御を行うワイパ制御装置の一例を説明する。例えば２台のカメラを用いたステレオカメラにてワイパ制御を行うワイパ制御装置である。

図９に２台のカメラを用いて撮像した時の認識率の一例を示す。一方のカメラ（左カメラ）と他方のカメラ（右カメラ）を左右水平方向に並べた状態で、進行方向に向いて左側搭載カメラの撮像画像１８における画素をLeft、右側をRightとすると各画素光量は、Left_Pij_t(１２)，Right_Pij_t(１３）となる。

この例では認識率は、Left_Pij_t〜Right_Pij_tを撮像素子領域に渡って総和としたものである。雨滴がウインド２に付着すると、雨滴のレンズ効果により雨滴がない時に最適化されたカメラ１のピント値がずれる。つまり、雨滴がつく前後で光量の変化が発生する。左右のカメラ１からみるウインド２上の雨滴は異なるために、撮像画像全領域にわたって光量の変化量は大きくなってくるので、図４に示す認識率の時間による劣化を再現することができるため優れた指標の１つといえる。

また、撮像結果から、左右のカメラの内部パラメータを導出し、その変化量を認識率と定義すると、雨滴がウインド２に付着すると、雨滴のレンズ効果により雨滴がない時と内部パラメータが変化する。つまり、雨滴がつく前後で内部パラメータ値の変化が発生する。従って、内部パラメータの変化量から認識率を設定すると同様に図４に示す認識率の時間による劣化を再現することができるため優れた指標の１つといえる。

カメラ単体で有する様々な利点はカメラ複数台のときも同様に有用であります。

１ カメラ
２ ウインド
３ ワイパ
４ ワイパ位置検出手段
５ 認識率算出手段
６ 記憶装置
７ 目標認識率設定手段
８ 比較手段
９ ワイパ動作速度決定手段
１８ 撮像画像
１９ 注目画素
２０ 隣接画素

Claims (5)

1. 車両に設けられ、車両の窓上を動作するワイパを制御するワイパ制御装置において、
   前記車両の窓における前記ワイパの位置を検出するワイパ位置検出手段と、
   前記ワイパ位置検出手段で検出された前記ワイパの位置が、予め定めた位置の時の前記撮像装置で撮像された画像の認識率を算出する認識率算出手段と、
   算出された前記認識率から目標認識率を設定する目標認識率設定手段と、
   前記認識率と前記目標認識率を比較し、比較結果を出力する比較手段と、
   前記比較結果に基づいて前記ワイパの動作速度を決定するワイパ動作速度決定手段と、を有するワイパ制御装置。
2. 請求項１記載のワイパ制御装置において、
   前記認識率は、前記撮像された画像に対して、予め定めた注目画素と、前記注目画素に隣接する隣接画素と、の光量の変化量から設定されるワイパ制御装置。
3. 請求項１記載のワイパ制御装置において、
   前記認識率は、１フレーム前の撮像した画像の光量と、現フレームの撮像した画像の光量と、の変化量から設定されるワイパ制御装置。
4. 請求項１記載のワイパ制御装置において、
   前記予め定めた位置は、前記ワイパが撮像装置の撮像範囲を超えた直後の位置であるワイパ制御装置。
5. 請求項１記載のワイパ制御装置において、
   前記認識率は、一方の撮像装置の内部パラメータと、他方の撮像装置の内部パラメータを導出し、導出した内部パラメータの変化量から設定されるワイパ制御装置。

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