JP2014224774A - 車両傾斜計測装置、車両傾斜計測方法、プログラム及び媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加とコストアップを招くことなく車両の傾斜を計測することができる車両傾斜計測装置、車両傾斜計測方法、プログラム及び媒体を提供すること。
【解決手段】本発明による車両傾斜計測装置１は、車両Ｖが空車状態であって平坦地に停止している状態で第一消失点ＦＯＥ１を演算し、車両Ｖが走行状態である状態で第二消失点ＦＯＥ２を演算する演算手段３ａと、第一消失点ＦＯＥ１と第二消失点ＦＯＥ２に基づいて車両Ｖの傾斜角θを算出する算出手段３ｂを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用して好適な車両傾斜計測装置、車両傾斜計測方法、プログラム及び媒体に関する。

近年の車両においては、車両の傾斜を情報として必要とするシステムが存在する。このシステムに車両の傾斜を提供する装置としては、例えば以下の特許文献１に記載の装置がある。この装置においては、傾斜センサにより車両のピッチ方向の傾斜角を検出して、撮像カメラにより撮像された画像を処理して、車両が走行している路面自体が傾斜している場合には、傾斜角に基づくヘッドランプの光軸調整の制御を停止又は補正することが提案されている。

特開２０１０−１４３５０６号公報

ところが、特許文献１では車両の傾斜を求めるに辺り専用の傾斜センサが必要であり、路面自体が傾斜している場合を除外するために撮像カメラの画像を処理する処理装置を備えることも必要となる。つまり、従来技術においては、部品点数の増加とコストアップを招くという問題が生じる。

本発明は、上記問題に鑑み、部品点数の増加とコストアップを招くことなく車両の傾斜を計測することができる車両傾斜計測装置、車両傾斜計測方法、プログラム及び媒体を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明に係る車両傾斜計測装置は、車両が空車状態であって平坦地に停止している状態で第一消失点を演算し、前記車両が走行状態である状態で第二消失点を演算する演算手段と、前記第一消失点と前記第二消失点に基づいて前記車両の傾斜角を算出する算出手段を含むことを特徴とする。

また本発明に係る車両傾斜計測方法は、車両が空車状態であって平坦地に停止している状態で第一消失点を演算し、前記車両が走行状態である状態で第二消失点を演算する演算ステップと、前記第一消失点と前記第二消失点に基づいて前記車両の傾斜角を算出する算出ステップを含むことを特徴とする。本発明のプログラムは前記方法を実行するプログラムであり、本発明の媒体は前記プログラムを格納した媒体である。

本発明は、部品点数の増加とコストアップを招くことなく車両の傾斜角を求めることができる。

本発明に係る実施例の車両傾斜計測装置１の一実施形態を示す模式図である。 実施例の車両傾斜計測装置１における車載カメラ２と車両ＶとターゲットＡ、Ｂとの相対位置関係を示す模式図である。 実施例の車両傾斜計測装置１の空車状態での校正に用いられるターゲットＡ、Ｂの態様を示す模式図である。 実施例の車両傾斜計測装置１において用いられる位置情報が含むパラメータとパラメータに基づく第一消失点の演算態様を示す模式図である。 実施例の車両傾斜計測装置１の空車状態における第一消失点の演算態様と車載カメラ２の調整態様を示す模式図である。 実施例の車両傾斜計測装置１の走行状態における第二消失点の演算態様を示す模式図である。 実施例の車両傾斜計測装置１の走行状態における第一消失点と第二消失点に基づく調整態様を示す模式図である。 実施例の車両傾斜計測装置１の走行状態における第一消失点と第二消失点に基づく調整態様を示す模式図である。 実施例の車両傾斜計測装置１の処理内容を設備側のツール４の処理内容とともに示すシーケンス図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。

本実施例の車両傾斜計測装置１は、図１に示すように、車両Ｖに搭載された車載カメラ２と、車載カメラＥＣＵ３（Electronic Control Unit）を含む。車載カメラＥＣＵ３は車載カメラ２に内蔵されていてもよい。車両Ｖが空車状態で工場内の平坦地に載置されている状況では、車載カメラＥＣＵ３と工場の設備側に備えられたツール４はＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格で通信可能に接続されている。なお、車両Ｖが走行状態である場合にはツール４は接続されない。

また車両Ｖは既存の構成としてＩＧＳＷ５を備えており、ＩＧＳＷ５のオンオフに基づいて車両Ｖ内の電源を制御するボディＥＣＵ６も含み、ボディＥＣＵ６と車載カメラＥＣＵ３もＣＡＮにより接続されている。また車両ＶはボディＥＣＵ６により光軸が制御されるヘッドライト７を含んでいる。

車載カメラ２は、例えばＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラであって、図２に示すように、車両前方を指向するように車両のルーフ下面の例えば右側に車両中央ＣＣからカメラ横位置寸法Ｗだけオフセットされ床面からは高さＨだけ離隔させて設置されている。車載カメラ２は、図２に示すように車載カメラ２からターゲット距離Ｌだけ離隔した車両前方の仮想平面Ｄを撮像する。仮想平面Ｄは図３に示すようなターゲットＡ、Ｂをそれぞれ図２内のＡ、Ｂに含んでいる。車載カメラ２は、撮像された画像データを車載カメラＥＣＵ３に出力する。

車載カメラＥＣＵ３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびそれらを相互に接続するデータバスと入出力インターフェースから構成される。車載カメラＥＣＵ３は、ＲＯＭに格納された本発明のプログラムを含むプログラムに従い、撮像データを主に輝度に基づく二値化処理等の適宜の手法により範囲を認識してターゲットＡ、Ｂ（図３に示すような格子状の黒白により塗り分けられた中央の位置）を抽出し認識する。また車載カメラＥＣＵ３は、以下に述べるそれぞれの制御を行う演算手段３ａ、算出手段３ｂとして機能する。

ツール４は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびそれらを相互に接続するデータバスと入出力インターフェース及び画面表示装置から構成される。ツール４は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う記憶手段４ａと、送信手段４ｂを構成するものであって、工場内の設備全般を制御する設備制御装置を構成する。

ツール４は車両Ｖに車載されているＣＡＮに接続されて、車載された各種ＥＣＵの自己診断を実施するダイアグツールとしても機能し、工場内の設備全般の調整統括、検査設備の制御をも行う。

ターゲットＡとターゲットＢは左右の水平方向に離隔しており、ターゲット高さＴＨは同一である。このターゲット高さＴＨはツール４の記憶手段４ａに記憶されている。ツール４の記憶手段４ａは図２に示される上述した相対位置関係、つまり、カメラ高さＨ、カメラ横位置寸法Ｗ、ターゲット距離Ｌ、ターゲット高さＴＨの車載カメラ２の仮想平面Ｄに対する相対位置を含む位置情報を、例えば車両Ｖの車種と製造番号に対応させて記憶している。

車両Ｖが校正工程のラインに配置されてツール４が校正工程を担当する作業者により起動されて、車載カメラ２の調整が開始されると、ツール４の送信手段４ｂは車両Ｖに対応する位置情報を含むデータフレームを車載カメラＥＣＵ３に対して送信し、車載カメラＥＣＵ３はデータフレームを受信して、位置情報を読み出し、この情報を記憶する。

車載カメラＥＣＵ３は、記憶が完了すると記憶完了通知をツール４に対して送信し、ツール４はこの記憶完了通知情報を受信した後に、ツール４の送信手段４ｂは校正開始通知を車載カメラＥＣＵ３に送信する。車載カメラＥＣＵ３は、この校正開始通知を受信した場合に、校正が可能であると判定し、受信できない場合に校正が不可であると判定する。

車載カメラＥＣＵ３により校正が可能と判定された場合に、車載カメラＥＣＵ３はターゲットＡ、Ｂを含む前方の仮想平面Ｄを撮像し、演算手段３ａは図４に示すような抽出されたターゲットＡ、Ｂの座標と位置情報と自身が記憶している焦点距離ＦＬと画像内の水平ピクセルサイズＨＰＳと垂直ピクセルサイズＶＰＳから以下に示す演算式にて第一消失点ＦＯＥ１の座標を演算する。

ここで第一消失点ＦＯＥ１のＸ座標をＦＯＥＸ１、Ｙ座標をＦＯＥＹ１とし、ターゲットＡとターゲットＢの中点ＣのＸ座標をＣＸ、Ｙ座標をＣＹとし、ターゲットＡ、ターゲットＢのＸ、Ｙ座標をそれぞれ、ＡＸ、ＡＹ、ＢＸ、ＢＹとすると、演算式は以下の通りとなる。

すなわち、
ＣＸ＝（ＡＸ＋ＢＸ）／２、
ＣＹ＝（ＡＹ＋ＢＹ）／２、
ＦＯＥＸ１＝ＣＸ＋（ＦＬ×Ｗ／Ｌ／ＨＰＳ）
ＦＯＥＹ１＝ＣＹ−（ＦＬ×（Ｈ−ＣＬＨ）／Ｌ／ＶＰＳ）
である。

車載カメラＥＣＵ３は上述した演算式から第一消失点ＦＯＥ１を演算した後、例えば、第一消失点ＦＯＥ１から画像内における認識枠を設定する。認識枠を設定することにより車載カメラＥＣＵ３は処理負荷を減らすとともに認識の精度を高めている。

ここで車両Ｖが工場から出荷された後、ユーザである乗員が乗り込んで積載状態となり、市場の直線の道路を走行しているものとする。この場合、車両ＶのＩＧＳＷ５は乗員によりオンとされ、車両Ｖは直線の道路を走行するにあたり所定の最低速度Ｖ０以上となると、車載カメラＥＣＵ３の演算手段３ａは車載カメラ２の撮像した画像を処理してオプティカルフロー又は白線から第二消失点ＦＯＥ２（ＦＯＥＸ２、ＦＯＥＹ２）を演算する。

ここで車両Ｖが空車状態から積載状態に移行したことに起因して第一消失点ＦＯＥ１と第二消失点ＦＯＥ２のＹ座標の差ΔＹ＝ＦＯＥＹ２−ＦＯＥＹ１がゼロより大きくなっているとする。ここで第一消失点ＦＯＥ１と第二消失点ＦＯＥ２は画像上の座標であり差ΔＹはピクセル数であるので、Ｙ方向の車載カメラ２の画角α、垂直ピクセル数Ｐとすると、車両のピッチング方向の傾斜角θは、
θ＝ΔＹ×α／Ｐ
である。例えば第一消失点ＦＯＥ１が図５に示す（３６０、２４０）で車載カメラ２の画角αが３６ｄｅｇであり、第二消失点ＦＯＥ２が図６に示すように（３６０、２６０）であれば、（ＦＯＥＹ２：２６０、ＦＯＥＹ１：２４０、θ：３６ｄｅｇ、Ｐ：４８０）の条件では傾斜角θ＝１ｄｅｇである。

この計算式を用いて車載カメラＥＣＵ３の算出手段３ｂは傾斜角θを算出し、この傾斜角θを車載カメラＥＣＵ３はＣＡＮにより他のシステム、ここではボディＥＣＵ６に送信する。ボディＥＣＵ６は傾斜角θに基づいて図７に示すようにヘッドライト７の光軸を制御する。つまり図７（ａ）に示すように傾斜角θ＝１ｄｅｇだけピッチ方向に車両Ｖがノーズアップしている場合は、車載カメラＥＣＵ３はヘッドライト７の光軸をθ＝１ｄｅｇだけ下方に下げる制御を、ボディＥＣＵ６を介して行う。傾斜角θが負値でノーズダウンの場合は光軸を下げる制御をボディＥＣＵ６が行う。

なお図８に示すように地面つまり道路の路面自体が傾いていて、第一消失点ＦＯＥ１と第二消失点ＦＯＥ２が同一でΔＹがゼロであって傾斜角θがゼロである場合には、車載カメラＥＣＵ３はヘッドライト７の光軸の調整は行わない。

以下に以上述べた本実施例の車両傾斜計測装置１の制御内容を、図９に示すシーケンス図にて説明する。ステップＳ１において、ツール４が校正工程を担当する作業者により起動され、車載カメラ２の調整が開始されたか否かが判定され、肯定であればステップＳ２にすすみ、否定であればステップＳ１に戻る。

ステップＳ２において、ツール４の送信手段４ｂは位置情報を含むデータフレームを車載カメラＥＣＵ３に対して送信する。これに対応して、車両側の車載カメラＥＣＵ３は、ステップＳ３においてデータフレームを受信するとともに、データフレームから位置情報を読み出して記憶する。

車載カメラＥＣＵ３はステップＳ３における記憶が完了すると、ステップＳ４において記憶完了通知をツール４に対して送信し、ツール４はこの記憶完了通知情報をステップＳ５において受信する。

続いてステップＳ６においてツール４の送信手段４ｂは校正開始通知を車載カメラＥＣＵ３に送信する。ステップＳ７において、車載カメラＥＣＵ３は、この校正開始通知を受信するか否かを判定し、肯定である場合に校正が可能であると判定し、否定である場合に校正が不可であると判定してステップＳ８からステップＳ１０の校正処理を実行せず制御を終了する。

ステップＳ７において、車載カメラＥＣＵ３により校正が可能と判定された場合に、ステップＳ８において、車載カメラ２はターゲットＡ、Ｂを含む仮想平面Ｄを撮像し、ステップＳ９において車載カメラＥＣＵ３の演算手段３ａが画像処理に基づいてターゲットＡ、Ｂの座標を抽出する。

ステップＳ１０において、演算手段３ａはターゲットＡ、Ｂの座標と位置情報と自身が記憶している焦点距離ＦＬと画像内の水平ピクセルサイズＨＰＳと垂直ピクセルサイズＶＰＳから上述した演算式にて第一消失点ＦＯＥ１の座標を演算する。

上述した校正処理が終了すると、車両Ｖからツール４は取り外されて車両Ｖは工場から出荷されて市場に出てユーザに購入される。車両Ｖを購入したユーザである乗員は、車両Ｖに乗り込んで車両Ｖは積載状態となり、ＩＧＳＷ５がオンとされることで車両Ｖは起動され走行状態となる。すなわちステップＳ１１以降は、ステップＳ１からステップＳ１０の処理とは別の時間に実行される。

ステップＳ１１において、車載カメラＥＣＵ３はＩＧＳＷ５がオンとされてＩＧオンの状態であり、車速Ｖが最低車速Ｖ０（例えば２０ｋｍ／ｈ）よりも大きいか否かを判定し、肯定であればステップＳ１２にすすみ、否定であればＥＮＤにすすむ。

ステップＳ１２において、車両Ｖは直線の道路を走行しており、車載カメラ２は前方を撮像し、ステップＳ１３において、車載カメラＥＣＵ３の演算手段３ａは、オプティカルフロー又は白線を抽出して、ステップＳ１４において、その先端の第二消失点ＦＯＥ２を演算する。

ステップＳ１５において、車載カメラＥＣＵ３の算出手段３ｂは、第一消失点ＦＯＥ１と第二消失点ＦＯＥ２に基づいて、上述した手法により車両の傾斜角θを算出し、ステップＳ１６において、ＣＡＮを介して他システムに傾斜角θを含んだデータフレームを送信し、ボディＥＣＵ６を含む他システムへ反映させる。以上述べた図９に示したシーケンス図において、本発明に係る車両傾斜計測方法が実行される。なお、車両Ｖが直線走行しているか否かの判定は適宜追加されてもよい。

これらの制御内容により実現される本実施例の車両傾斜計測装置１及びそれにより実行される車両傾斜計測方法によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち本実施例は、工場の調整工程で演算できる空車状態の平坦地における第一消失点ＦＯＥ１と、車両Ｖが積載状態で走行状態である第二消失点ＦＯＥ２を演算して、車両Ｖの傾斜角θを算出することで、車両Ｖの積載を起因とする傾斜角θのみを検出することができる。換言すれば本実施例は路面の勾配に起因する車両の傾斜角は除外することができる。このため例えばヘッドライト７の光軸を車両Ｖの積載を起因とする傾斜角θのみに基づいて制御し、歩行者に対して防眩の防止上、必要かつ十分な制御を実現することができる。

加えて本実施例は、傾斜角θを検出するに辺り上述した特許文献１に記載されるような別個のセンサを必要とせず、路面の勾配に起因する傾斜角を除外するための画像処理も必要としない。このため、本実施例は部品点数の増大、コストアップを招かない。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。例えば上述した実施例では工場内のターゲットＡ、Ｂの設置数を例示的に二としたが、三としてもよく、他の数であってもよい。

本発明の車両傾斜計測装置、車両傾斜計測方法、プログラム及び媒体によれば、積載が起因の傾斜角θを路面勾配が起因の傾斜角とは区別して算出してシステムに提供することができる。このため、本発明は乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。

１ 車両傾斜計測装置
２ 車載カメラ
３ 車載カメラＥＣＵ
３ａ 演算手段
３ｂ 算出手段
４ ツール（設備制御装置）
４ａ 記憶手段
４ｂ 送信手段
５ ＩＧＳＷ
６ ボディＥＣＵ
ＴＨ ターゲット高さ
Ａ ターゲット（左）
Ｂ ターゲット（右）
ＦＬ 焦点距離
Ｈ カメラ高さ
Ｗ カメラ横位置寸法
Ｌ ターゲット距離
ＨＰＳ 水平ピクセルサイズ
ＶＰＳ 垂直ピクセルサイズ
α 画角
Ｐ 垂直ピクセル数
θ 傾斜角
ＦＯＥ１ 第一消失点
ＦＯＥ２ 第二消失点

Claims (4)

1. 車両が空車状態であって平坦地に停止している状態で第一消失点を演算し、前記車両が走行状態である状態で第二消失点を演算する演算手段と、前記第一消失点と前記第二消失点に基づいて前記車両の傾斜角を算出する算出手段を含むことを特徴とする車両傾斜計測装置。
2. 車両が空車状態であって平坦地に停止している状態で第一消失点を演算し、前記車両が走行状態である状態で第二消失点を演算する演算ステップと、前記第一消失点と前記第二消失点に基づいて前記車両の傾斜角を算出する算出ステップを含むことを特徴とする車両傾斜計測方法。
3. 請求項２に記載の車両傾斜計測方法を実行するプログラム。
4. 請求項３に記載のプログラムを格納した媒体。

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