JP2014024410A - 車両光源検出装置、ライト制御装置、および車両光源検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像画像中から車両光源を検出する車両光源検出装置において、撮像画像中からより早く車両光源を検出できるようにする。
【解決手段】ライト制御システムにおいては、撮像画像中の光源の出現位置を検出し（Ｓ１４０）、当該車両が走行する道路の勾配を取得する（Ｓ１２０）。また、少なくとも道路の勾配に基づいて撮像画像中の消失点の位置を推定し（Ｓ１７０、Ｓ２００、Ｓ２２０）、出現位置が消失点の位置に近づくにつれて、光源が車両光源である確度を高く設定する（Ｓ１８０、Ｓ２１０、Ｓ２３０、Ｓ２７０）。そして、確度が基準値以上である場合に、光源が車両光源であると判定する（Ｓ２８０〜Ｓ３００）。このようなライト制御システムによれば、道路勾配に基づいて消失点を推定し、光源の出現位置に応じて確度を設定することができるので、より早期に精度よく車両光源を検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像画像中から車両光源を検出する車両光源検出装置、ライト制御装置、および車両光源検出プログラムに関する。

上記車両光源検出装置として、撮像画像中の光源を追跡し、この光源の挙動やペア性の有無等から車両光源を特定する構成が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第４６９７１０１号公報

しかしながら、上記構成では、光源のペア性を認識するまでに時間がかかることがあり、この場合には車両光源を検出するまでに時間がかかるという問題点があった。
そこで、このような問題点を鑑み、撮像画像中から車両光源を検出する車両光源検出装置において、撮像画像中からより早く車両光源を検出できるようにすることを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成された請求項１に記載の車両光源検出装置において、 光源出現検出手段は、撮像画像中の光源の出現位置を検出し、勾配取得手段は、当該車両が走行する道路の勾配を取得する。また、消失点推定手段は、少なくとも道路の勾配に基づいて撮像画像中の消失点の位置を推定し、確度設定手段は、出現位置が消失点の位置に近づくにつれて、光源が車両光源である確度を高く設定する。そして、光源判定手段は、確度が基準値以上である場合に、光源が車両光源であると判定する。

このような車両光源検出装置によれば、道路勾配に基づいて消失点を推定し、光源の出現位置に応じて確度を設定することができるので、より早期に精度よく車両光源を検出することができる。

なお、消失点を推定する際には、勾配だけでなく、舵角やヨーレート等の車両進行方向、白線等の道路境界線の伸びる方向、或いは道路の起伏の情報が含まれる地図データ等を活用してもよい。また、勾配については、車両の傾きや地図データ等から検出された値を取得するようにすればよい。

また、上記目的を達成するための構成としては、ライト制御装置や車両光源検出プログラムとしてもよい。
さらに、請求項５以下に記載の車両光源検出装置についての発明は、光源出現検出手段が撮像画像中の光源の位置を追跡するよう構成されている場合に、請求項１に従属する発明とすることができる。

ライト制御システム１の概略構成を示すブロック図である。 処理部が実行する実施形態のライト制御処理を示すフローチャートである。 勾配がない場合において、撮像画像の一例と複数の車両の位置関係とを示す説明図である。 勾配が上り勾配である場合において、撮像画像の一例と複数の車両の位置関係とを示す説明図である。 勾配が下り勾配である場合において、撮像画像の一例と複数の車両の位置関係とを示す説明図である。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
図１に示すライト制御システム１は、例えば乗用車等の車両に搭載され、自車両の周囲に他車両が存在する場合（詳細には、自車両のヘッドライトが眩惑を発生させる可能性がある範囲内に他車両に由来する光源（他車両から発せられる光）が存在する場合）に、自車両のヘッドライトの光軸の向きを下向きに変更し、眩惑を防止する機能を有する。

詳細には、ライト制御システム１は、処理部１０と、カメラ２０と、速度センサ２１と、舵角センサ２２と、ピッチセンサ２３と、ライト制御部３０と、を備えている。カメラ２０は、車両の進行方向（特に前方）における少なくともヘッドライトによる照射範囲内が撮像範囲に含まれるように配置され、この撮像範囲内をカラーで撮像するカラーカメラとして構成されており、撮像画像を処理部１０に送る。

速度センサ２１および舵角センサ２２は周知の構成とされており、車両の進行方向を推定するために用いられる。速度センサ２１および舵角センサ２２は、自身による検出結果を処理部１０に送る。

ピッチセンサ２３は、例えば、前後の車輪付近において車高を検出する車高センサや車両の傾き（ピッチング）を検出する傾斜センサ等として構成されており、自身による検出結果を処理部１０に送る。

ライト制御部３０は、処理部１０により車両のライトの検出結果に基づく指令を受けてヘッドライトの光軸の向きを制御する。具体的には、ヘッドライトをロービームとハイビームとの間で切り換える。なお、ライト制御部３０は、処理部１０からの指令に応じて光軸の向きを他車両が存在しない方向（例えば下方向や左方向）へ移動させる構成や、照射領域の一部をシャッタによって遮蔽する構成等であってもよい。

処理部１０は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ１１と、を備えた周知のマイコンとして構成されており、メモリ１１に格納されたプログラム（車両光源検出プログラムを含む）に基づいて、後述するライト制御処理等の各種処理を実施する。また、メモリ１１には、車両のライトの特徴を示すパラメータ（大きさ、色、高さ等の位置、ペアとなるライト間の距離、挙動等の各パラメータに対応する値を含む）や、車両以外の光源の特徴を示すパラメータが格納されている。なお、このメモリ１１に格納されたパラメータは、撮像画像中から車両のライトを示す光源を、車両のライト以外の光源と識別して検出する際に利用される。

［本実施形態の処理］
次に、図２に示すライト制御処理について説明する。ライト制御処理は、撮像画像中から車両のライトを示す光源を識別して検出し、ヘッドライトの光軸の向きを制御する処理である。

ライト制御処理は、車両の電源が投入されると開始され、その後、所定の周期毎（例えば１００ｍｓ毎）に実行される処理である。詳細には、図２に示すように、まず、カメラ２０による撮像画像を取得する（Ｓ１１０）。

続いて、勾配を取得する（Ｓ１２０）。この処理では、ピッチセンサ２３による勾配の検出結果を取得する。
次に、撮像画像中から車両光源候補となる光源を抽出する（Ｓ１３０）。この処理では、撮像画像中の１つの光源としての領域の全てが含まれ、かつ最小となる領域を矩形（長方形）で切り出し、切り出した領域毎にラベル付け（番号付け）を行う。この処理では、撮像画像中の光源が大きいものほど大きな領域が切り出されることになる。

続いて、光源を追跡するとともに、新たな光源を検出する（Ｓ１４０）。この処理では、前回の処理までに検出された光源の位置に対して、自車両や光源の移動を考慮した範囲内に存在する光源を既に検出した同じ光源として追跡する。また、この範囲外に位置する光源を新たな光源とする。

続いて、自車両が走行する道路に勾配があるか否かを判定する（Ｓ１６０）。この処理では、Ｓ１２０の処理で取得した勾配の情報を利用する。勾配がなければ（Ｓ１６０：ＮＯ）、勾配がない場合の消失点の位置を推定する（Ｓ１７０）。

この場合、図３（ａ）に示すように、画像内において予め設定されたＦＯＥ（無限遠点）と消失点の位置とが一致する。また、図３（ａ）に示すように対向車両が存在する場合、自車両と対向車両との位置関係は、例えば図３（ｂ）に示すような位置関係となる。

続いて、勾配がないときの比較値である比較値Ａ（勾配がないとき専用の閾値やマップ）を設定する（Ｓ１８０）。ここで設定される比較値Ａとしては、例えば、図３（ａ）に示すように、画像上の位置と車両である確度とが対応付けられたマップが含まれる。

このマップにおいては、消失点付近の領域において最も高い確度が対応付けられており、消失点から離れるに従って徐々に確度が低く設定されている。このマップは、撮像画像中の光源の出現位置に応じて車両である確度を設定する際に利用される。

また、比較値Ａとしては、消失点付近（出現直後）での光源の移動速度や移動方向についての閾値も含まれる。移動速度においては、車両判定上限速度と車両判定下限速度との間の判定速度範囲が設定され、光源の移動速度がこの判定速度範囲外になると、移動速度が判定速度内である場合と比較して確度が低くなるよう確度を対応付ける。

また、移動方向については、光源の出現直後（例えば出現後３フレームの間）において、光源が上方向に移動した場合には、下方向に移動した場合よりも確度が低くなるよう確度を対応付ける。このような処理が終了すると、後述するＳ２６０の処理に移行する。

次に、Ｓ１６０の処理にて、勾配があると判定されると（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、勾配が上り勾配であるか否かを判定する（Ｓ１９０）。勾配が上り勾配であれば（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、上り勾配の大きさに応じた消失点の位置を推定する（Ｓ２００）。

この場合、図４（ａ）に示すように、上り勾配の大きさが大きくなるに従って、撮像画像中のＦＯＥの位置よりも、より下側に消失点が設定される。また、図４（ａ）に示すように対向車両が存在する場合、自車両と対向車両との位置関係は、例えば図４（ｂ）に示すような位置関係となる。

続いて、上り勾配である場合の比較値である比較値Ｂ（上り勾配のとき専用の閾値やマップ）を設定する（Ｓ２１０）。ここで設定される比較値Ｂとしては、前述の、画像上の位置と車両である確度とが対応付けられたマップが含まれる。

このマップにおいては、前述のように、消失点付近の領域において最も高い確度が対応付けられており、消失点から離れるに従って徐々に確度が低く設定されているが、上り勾配に対応した消失点の位置を基準として確度が設定される。また、比較値Ｂとしては前述の判定速度範囲が設定されるが、この判定速度範囲は、勾配がない場合の判定速度範囲よりも低い速度範囲に設定される。つまり、車両判定上限速度および車両判定下限速度が、勾配がない場合よりも低い速度に設定される。

また、光源の移動方向については、光源の出現直後において、光源が上方向に移動した場合でも確度が低くなるようにはしない。上り勾配の場合には、車両光源が撮像画像中において若干上方向に移動し、その後、下方向に移動する傾向があるからである。このような処理が終了すると、後述するＳ２６０の処理に移行する。

また、Ｓ１９０の処理にて、勾配が下り勾配であれば（Ｓ１９０：ＮＯ）、下り勾配の大きさに応じた消失点の位置を推定する（Ｓ２２０）。
この場合、図５（ａ）に示すように、下り勾配の大きさが大きくなるに従って、撮像画像中のＦＯＥの位置よりも、より上側に消失点が設定される。また、図５（ａ）に示すように対向車両が存在する場合、自車両と対向車両との位置関係は、例えば図５（ｂ）に示すような位置関係となる。

続いて、下り勾配である場合の比較値である比較値Ｃ（下り勾配のとき専用の閾値やマップ）を設定する（Ｓ２３０）。ここで比較値Ｃとして含まれる、画像上の位置と車両である確度とが対応付けられたマップでは、下り勾配に対応した消失点を基準として上り勾配の場合と同様にして確度が設定される。また、比較値Ｃとしては前述の判定速度範囲が設定されるが、この判定速度範囲は、勾配がない場合の判定速度範囲よりも高い速度範囲に設定される。つまり、車両判定上限速度および車両判定下限速度が、勾配がない場合よりも高い速度に設定される。

また、光源の移動方向については、光源の出現直後において、光源が上方向に移動した場合に、下方向に移動した場合よりも確度が低くなるよう設定する。このような処理が終了すると、後述するＳ２６０の処理に移行する。なお、上記の処理において、設定された各種値は、メモリ１１に格納される。

続いて、車両光源特徴量を算出する（Ｓ２６０）。この処理では、静止画レベル特徴量、ペア特徴量、出現特徴量、および時系列特徴量を求める。なお、Ｓ２６０〜Ｓ３００の処理については、検出した光源毎に処理を実施する。

ここで、静止画レベル特徴量は光源が有する光源単体の色や形状による特徴量を表し、ペア特徴量は水平方向に位置する他の光源との関係による特徴量を表す。また、出現特徴量は光源出現場所に基づく特徴量を表し、時系列特徴量は光源を追跡した結果による特徴量を表す。これらの特徴量は、光源の色や形状等のパラメータがメモリ１１に格納された基準値（比較値）と一致する確度に応じて設定される。

特に出現特徴量を求める処理としては、Ｓ１４０の処理において出現したことが検出された光源について、画像上の位置と車両である確度とが対応付けられたマップを参照することで出現位置に応じた特徴量を求める処理を含む。また、時系列特徴量を求める処理としては、光源の出現直後の移動方向や移動速度に基づいて特徴量を求める処理を含む。

続いて、これらの複数の特徴量に応じて光源が車両光源である確からしさを設定する（Ｓ２７０）。ここで、車両光源である確からしさは、各特徴量の加重平均をとること等によって演算される。なお、各特徴量と車両光源である確度とは、予め実験的に対応付けられていてもよい。

続いて、予め設定された閾値と確からしさとを比較する（Ｓ２８０）。確からしさが閾値以上であれば（Ｓ２８０：ＹＥＳ）、光源が車両光源である旨をメモリ１１に記録する（Ｓ２９０）。また、確からしさが閾値未満であれば（Ｓ２８０：ＮＯ）、この光源が外乱である旨をメモリ１１に記録する（Ｓ３００）。

続いて、車両光源が検出されたか否かを判定する（Ｓ３５０）。車両光源が検出されていれば（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、ロービームを出力する指示をライト制御部３０に対して出力し（Ｓ３６０）、ライト制御処理を終了する。また、車両光源が検出されていなければ（Ｓ３５０：ＮＯ）、ハイビームを出力する指示をライト制御部３０に対して出力し（Ｓ３７０）、ライト制御処理を終了する。

［本実施形態による効果］
以上のように詳述したライト制御システム１において処理部１０は、撮像画像中の光源の出現位置を検出し、当該車両が走行する道路の勾配を取得する。また、処理部１０は、少なくとも道路の勾配に基づいて撮像画像中の消失点の位置を推定し、出現位置が消失点の位置に近づくにつれて、光源が車両光源である確度を高く設定する。そして、処理部１０は、確度が基準値以上である場合に、光源が車両光源であると判定する。

このようなライト制御システム１によれば、道路勾配に基づいて消失点を推定し、光源の出現位置に応じて確度を設定することができるので、より早期に精度よく車両光源を検出することができる。

また、ライト制御システム１において処理部１０は、撮像画像中の光源の位置を追跡し、道路の勾配と光源の移動速度との関係も加味して確度を設定する。すなわち、ライト制御システム１では、車両光源である場合の移動速度が道路の勾配に依存するという特徴があることに着目し、この特徴に従って車両光源を検出する。

よって、このようなライト制御システム１によれば、勾配と光源の移動速度とに基づいて精度よく車両光源を検出することができる。
より具体的には、処理部１０は、光源の移動速度が、予め設定された車両判定下限速度未満である場合に、光源の移動速度が車両判定下限速度以上である場合に対して、光源が車両光源である確度を低く設定し、勾配が上りである場合には、少なくとも車両判定下限速度をより小さな値に設定する。

また、光源の移動速度が、予め設定された車両判定上限速度を超える場合に、光源の移動速度が車両判定上限速度以下である場合に対して、光源が車両光源である確度を低く設定し、勾配が下りである場合には、少なくとも車両判定上限速度をより大きな値に設定する。

すなわち、勾配が上りである場合には、車両光源の出現後の移動速度が、勾配がない場合よりも遅くなる傾向がある。また、勾配が下りである場合には、車両光源の出現後の移動速度が、勾配がない場合よりも速くなる傾向がある。このため、本実施形態では、勾配を考慮して、車両光源を車両光源でないものと誤検出しにくいように確度を設定する。

このようなライト制御システム１によれば、光源検出直後における車両光源の検出精度を向上させることができる。
また、ライト制御システム１において処理部１０は、撮像画像中の光源の位置を追跡し、車両の前後方向の傾き（勾配）と光源の移動方向との関係も加味して確度を設定する。

具体的には、勾配が上りである場合において、撮像画像中において光源が下に向かって移動する際に、光源が車両光源である確度をより低く設定し、撮像画像中において光源が上に向かって移動する際に、光源が車両光源である確度をより高く設定する。また、勾配が下りである場合において、撮像画像中において光源が下に向かって移動する際に、光源が車両光源である確度をより高く設定し、撮像画像中において光源が上に向かって移動する際に、光源が車両光源である確度をより低く設定する。

このようなライト制御システム１によれば、撮像画像中からより早く車両光源を検出することができる。
［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

例えば、上記実施形態において、
なお、消失点を推定する際には、勾配だけでなく、舵角やヨーレート等の車両進行方向、白線等の道路境界線の伸びる方向、或いは道路の起伏の情報が含まれる地図データ等を活用してもよい。また、勾配については、車両の傾きや地図データ等から検出された値を取得するようにすればよい。

［実施形態の構成と本発明の構成との関係］
本実施形態の処理部１０は本発明でいう車両光源検出装置に相当する。また、処理部１０が実施する処理のうちの、Ｓ１２０の処理は、本発明でいう勾配取得手段に相当し、Ｓ１４０の処理は、本発明でいう光源出現検出手段に相当する。

さらに、Ｓ１７０、Ｓ２００、Ｓ２２０の処理は、本発明でいう消失点推定手段に相当し、Ｓ１８０、Ｓ２１０、Ｓ２３０、Ｓ２７０の処理は、本発明でいう確度設定手段に相当する。また、Ｓ２８０〜Ｓ３００の処理は、本発明でいう光源判定手段に相当する。

１…ライト制御システム、１０…処理部、１１…メモリ、２０…カメラ、２１…速度センサ、２２…舵角センサ、２３…ピッチセンサ、３０…ライト制御部。

Claims (11)

1. 車両に搭載され、撮像画像中から他車両に由来する光源を表す車両光源を検出する車両光源検出装置（１０）であって、
   撮像画像中の光源の出現位置を検出する光源出現検出手段（Ｓ１４０）と、
   当該車両が走行する道路の勾配を取得する勾配取得手段（Ｓ１２０）と、
   少なくとも前記道路の勾配に基づいて前記撮像画像中の消失点の位置を推定する消失点推定手段（Ｓ１７０、Ｓ２００、Ｓ２２０）と、
   前記出現位置が前記消失点の位置に近づくにつれて、前記光源が前記車両光源である確度を高く設定する確度設定手段（Ｓ１８０、Ｓ２１０、Ｓ２３０、Ｓ２７０）と、
   前記確度が基準値以上である場合に、前記光源が車両光源であると判定する光源判定手段（Ｓ２８０〜Ｓ３００）と、
   を備えたことを特徴とする車両光源検出装置。
2. 請求項１に記載の車両光源検出装置において、
   前記光源出現検出手段は、撮像画像中の光源の位置を追跡し、
   前記確度設定手段は、前記道路の勾配と前記光源の移動速度との関係も加味して前記確度を設定すること
   を特徴とする車両光源検出装置。
3. 請求項２に記載の車両光源検出装置において、
   前記確度設定手段は、
   前記光源の移動速度が、予め設定された車両判定下限速度未満である場合に、前記光源の移動速度が前記車両判定下限速度以上である場合に対して、前記光源が車両光源である確度を低く設定し、
   前記勾配が上りである場合には、少なくとも前記車両判定下限速度をより小さな値に設定すること
   を特徴とする車両光源検出装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の車両光源検出装置において、
   前記確度設定手段は、
   前記光源の移動速度が、予め設定された車両判定上限速度を超える場合に、前記光源の移動速度が前記車両判定上限速度以下である場合に対して、前記光源が車両光源である確度を低く設定し、
   前記勾配が下りである場合には、少なくとも前記車両判定上限速度をより大きな値に設定すること
   を特徴とする車両光源検出装置。
5. 請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の車両光源検出装置において、
   前記確度設定手段は、前記勾配と光源の移動方向との関係も加味して前記確度を設定すること
   を特徴とする車両光源検出装置。
6. 請求項５に記載の車両光源検出装置において、
   前記確度設定手段は、
   前記勾配が上りである場合において、前記撮像画像中において前記光源が下に向かって移動する際に、前記光源が車両光源である確度をより低く設定すること
   を特徴とする車両光源検出装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の車両光源検出装置において、
   前記確度設定手段は、
   前記勾配が上りである場合において、前記撮像画像中において前記光源が上に向かって移動する際に、前記光源が車両光源である確度をより高く設定すること
   を特徴とする車両光源検出装置。
8. 請求項５〜請求項７の何れか１項に記載の車両光源検出装置において、
   前記確度設定手段は、
   前記勾配が下りである場合において、前記撮像画像中において前記光源が下に向かって移動する際に、前記光源が車両光源である確度をより高く設定すること
   を特徴とする車両光源検出装置。
9. 請求項５〜請求項８の何れか１項に記載の車両光源検出装置において、
   前記確度設定手段は、
   前記勾配が下りである場合において、前記撮像画像中において前記光源が上に向かって移動する際に、前記光源が車両光源である確度をより低く設定すること
   を特徴とする車両光源検出装置。
10. 車両に搭載され、自車両のヘッドライトの照射範囲を制御するライト制御装置（１）であって、
    撮像画像中から他車両に由来する光源を表す車両光源を検出する車両光源検出手段（Ｓ１１０〜Ｓ３００）と、
    前記車両光源が検出された場合に前記車両光源がヘッドライトの照射範囲内に含まれないように前記照射範囲を変更する照射範囲変更手段（Ｓ３５０〜Ｓ３７０）と、
    を備え、
    前記車両光源検出手段は、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の車両光源検出装置として構成されていること
    を特徴とするライト制御装置。
11. コンピュータを請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の車両光源検出装置を構成する各手段として機能させるための車両光源検出プログラム。