JP2018007077A - 撮像装置および自動車 - Google Patents
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Abstract
Description
第2の態様による移動体に搭載される撮像装置は、撮像部と、前記移動体の位置と移動との少なくとも一方に関する情報に基づいて、前記撮像部で撮像した画像のうち一部の領域の処理を行う画像処理部と、を備えた。
第3の態様による自動車は、上記撮像装置を備える。
第4の態様による撮像装置は、撮像条件の異なる複数の領域を有する撮像部と、
撮像部に対し、通信用の光を受ける領域と通信用の光を受けない領域とで異なる撮像条件を設定する設定部とを備える。
<カメラの使用場面>
図1は、カメラ3を搭載した車両1の運転支援装置2の概略構成図である。図1において、自動車等の車両1に運転支援装置2が搭載されている。運転支援装置2は、カメラ3と、制御装置4と、第1の走行制御ユニット5と、第2の走行制御ユニット6等により構成される。なお、本実施の形態では内燃機関を駆動源とする例を説明するが、モータを駆動源とするものでもよい。
なお、通信部19は、第三の実施の形態において用いるものであり、第一の実施の形態では必須の構成ではない。
制御装置4は、車両1の走行路および対象物を検出するために、カメラ3からの画像に対し、以下のように画像処理を行う。先ず、制御装置4は、撮影画面内の複数の位置における測距データに基づいて距離画像(奥行き分布画像)を生成する。制御装置4は、距離画像のデータに基づいて、周知のグルーピング処理を行い、あらかじめ記憶部4bに記憶しておいた3次元的な道路形状データ、側壁データ、対象物データ等の枠(ウインドウ)と比較し、白線(道路に沿った白線データおよび道路を横断する白線(停止線:交差点情報)を含む)、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁を検出するとともに、対象物・障害物を、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の対象物に分類して検出する。
本実施の形態では、走行路に引かれた白色または黄色のラインを白線と呼ぶ。また、実線および破線を含めて白線と呼ぶ。
制御装置4は、上記のように検出した各情報、すなわち、白線、ガードレール側壁、および対象物に基づいて走行路や障害となる対象物・障害物を認識し、認識結果をもとに第2の走行制御ユニット6に上記運転支援制御を行わせる。すなわち、車両1を道路に沿って走行させ、車両1が対象物と衝突するのを回避させる。
制御装置4は、例えば、以下の4 通りにより自車進行路の推定を行う。
(1)白線に基づく自車進行路推定
カメラ3で取得された画像から走行路の左右両方、若しくは、左右どちらか片側の白線データが得られており、これら白線データから車両1が走行している車線の形状が推定できる場合、制御装置4は、車両1の幅や、車両1の現在の車線内の位置を考慮して、自車進行路が白線と並行であると推定する。
カメラ3で取得された画像から走行路の左右両方、若しくは、左右どちらか片側の側壁データが得られており、これら側壁データから車両1が走行している車線の形状が推定できる場合、制御装置4は、車両1の幅や、車両1の現在の車線内の位置を考慮して、自車進行路が側壁と並行であると推定する。
制御装置4は、記憶部4bに記憶しておいた先行車の過去の走行軌跡に基づいて、自車進行路を推定する。先行車は、車両1と同じ方向に走行する対象物のうち、車両1に最も近い車両をいう。
制御装置4は、車両1の運転状態に基づいて、自車進行路を推定する。例えば、ヨーレートセンサ13による検出信号と、車速センサ12による検出信号と、に基づく旋回曲率を用いて自車進行路を推定する。旋回曲率Cuaは、Cua =dψ/dt/V により算出する。dψ/dtは上記ヨーレート(旋回方向への回転角の変化速度)であり、Vは車両1の車速である。
上述したカメラ3に備わる積層型撮像素子100は、本願出願人が先に出願し公開された国際公開WO13/164915号に記載されているものである。撮像素子100には、入射光に対応した画素信号を出力する裏面照射型の撮像チップと、画素信号を処理する信号処理チップと、画素信号を記憶するメモリチップとが積層されている。撮像素子100は、単位領域ごとに撮像条件を設定可能に構成される。
本実施の形態では、撮像チップ111に離散的に設けられた焦点検出用画素からの測距用の画像信号に基づいて、撮像光学系31(図4)の異なる瞳位置を通過する複数の光束による複数の像のずれ量(位相差)を検出することにより、撮像光学系31のデフォーカス量を求める。デフォーカス量と対象物までの距離とが一対一で対応するため、カメラ3Aから対象物までの距離を求めることができる。
なお、撮像チップ111において焦点検出画素以外の画素位置には通常の撮像用画素が設けられる。撮像用画素は、車外監視用の画像信号を出力する。
図4は、上述した撮像素子100を有するカメラ3の構成を例示するブロック図である。図4において、カメラ3は、撮像光学系31と、撮像部32と、画像処理部33と、ワークメモリ34と、制御部35と、記録部36とを有する。
制御装置4は、カメラ3の撮像素子100(撮像チップ111)に対し、上述した単位領域131ごとに独立した蓄積制御を行わせる。このため、制御装置4には、車両1の各部から次の信号が入力される(図2)。
(1)ナビゲーション装置18からの情報
車両1の運転に関し、地図情報、目的地・経由地の情報、交差点やカーブ等の道路情報、信号機や標識等の設置物の有無、位置若しくは大きさ等の情報、または渋滞の有無、交通量、工事区間や事故情報等の交通状況についての情報等の、車両1の運転に関する各種の情報が、制御装置4に入力される。
(2)車両1のヨーレート
ヨーレートセンサ13による検出信号が、制御装置4に入力される。
スロットル制御装置7から制御装置4に、アクセルペダル7aの踏み込み量を示す信号が入力される。
(4)ブレーキペダル8aの踏み込み量
ブレーキ制御装置8から制御装置4に、ブレーキペダル8aの踏み込み量を示す信号が入力される。
操舵制御装置9から制御装置4に、ステアリングホイール10の回転角を示す信号が入力される。ステアリングホイール10の回転角とステアリング装置の舵角との比は、ステアリングのギヤレシオによる。
(6)車両1の車速V
車速センサ12による検出信号が、制御装置4に入力される。
ターンシグナルスイッチ11の操作信号が、制御装置4に入力される。
(8)シフトレバーの位置
シフトレバー位置検出装置16が検出したシフトレバーの位置を示す信号が、制御装置4に入力される。
GPS装置15で測位された位置情報が、GPS装置15から制御装置4に入力される。
(10)車両1の周囲の音情報
マイク17で集音された車両1の前方、右側方、および左側方からの音情報が、それぞれ制御装置4に入力される。
なお、図5は、車両1が平坦な直線道路の左側レーンを走行中の場合に取得される像を例示する。このような状態で、正面遠方の対象物が画面の略中央に出現するように、すなわち消失点を画面の略中央に合わせるように、カメラ3の向きが調節されている。
また、制御装置4は、信号機70−2に限らず、第2の交差点Sにおける設置物、建造物、あるいは第2の交差点S全体を含む方向の立体角に基づく注目領域82Bを、撮像素子100に設定してもよい。
制御装置4は、注目領域82Bおよびこの周囲において実際に取得した画像に基づき、必要に応じて注目領域82Bの位置や大きさ(範囲)および撮像条件を変更してよい。具体的には、画像から信号機70−2以外の横断者や自転車が認識される場合には、これらの横断者、自転車および信号機70−2を含む領域を注目領域82として、従前の注目領域82Bに代えて設定する。
以下、図8および図9のフローチャートを参照して注目領域82、82Bおよび準注目領域81の決め方について説明する。図8は、制御装置4が実行するカメラ3の制御処理の流れを説明するフローチャートである。図8のフローチャートによる処理を実行するためのプログラムは、制御装置4の記憶部4b(図2)に格納されている。制御装置4は、例えば車両1から電源供給が開始されたり、エンジンが始動されたりすると、図8による処理を行うプログラムを起動する。
なお、表示情報を送出する代わりに、または表示情報の送出とともに、不図示の音声再生装置へ上記メッセージを再生させるための音声信号を送出してもよい。この場合、音声再生装置として、ナビゲーション装置18の音声再生部を用いてもよい。
図9のフローチャートを参照して、上記撮像条件設定処理(ステップS30)の詳細について説明する。本実施の形態では、ナビゲーション装置18等から取得した車両1の位置に関する情報に基づき、また、車両1の走行環境(道路状況や撮影環境)の変化に対応させて、注目領域82、注目領域82Bおよび準注目領域81にそれぞれ対応する撮像素子100の単位領域131に対して撮像条件を設定する。
なお、制御装置4は、ステップS357を肯定判定した場合に、従前の注目領域82Bに車両73および信号機70−2を含む領域を加えた領域を注目領域82として設定し直してもよい。
(1)撮像装置は、複数の単位領域131の撮像条件を独立して設定可能な撮像素子100を備えた撮像部32と、車両1の位置に関する情報に基づいて、複数の単位領域131の撮像条件を設定する制御装置4とを備えたので、撮像素子100の単位領域131ごとに適切な撮像条件を設定できる。
なお、上述した実施の形態では、制御装置4の制御によりカメラ3を制御したが、カメラ3の制御の一部をカメラ3の制御部35により行うようにしてもよい。
(変形例1)
撮像条件設定処理(図9)のステップS351において、車両1が、対象物を光学的に認識できる位置まで到達したか否かを判定する例を説明したが、車両1が、対象物を光学的に認識できる位置まで所定の時間内で到達できるか否かを判定するようにしてもよい。制御装置4は、例えば、車両1の現在位置から、上記対象物を光学的に認識できる位置までの距離を、車両1の車速V、あるいは走行中の一定時間内の平均車速等で除算することにより、上記所定の時間を算出する。これにより、車両1の移動速度を考慮し、撮像素子100の単位領域131に対して適切な撮像条件を設定することができる。
撮像条件設定処理(図9)において、制御装置4は、進行方向の道路に存在する対象物に対して注目領域82を設定し、または対象物の存在する方向に注目領域82Bを設定するようにした。対象物は、車両1の進行方向に存在していればよく、ナビゲーション装置18による案内中の走行経路上に対象物が存在していなくてもよかった。これに対し、変形例2における制御装置4は、ナビゲーション装置18の経路探索機能によって導出されたルート上にある設置物等のみを対象物としてステップS31以降の処理を行う。これにより、制御装置4は、走行経路上にない対象物については、対象物の位置、高さ、大きさについての情報を取得しなくてよいので、通信負荷や情報処理等の負荷を減らしつつ、撮像素子100の単位領域131に対して適切な撮像条件を設定することができる。
撮像条件設定処理(図9)において、制御装置4は、対象物を、走行する道路のカーブや、道路幅の変化(幅員減少、走行レーン数の減少)地点等の道路の形状としてもよい。図10は、山道等のカーブが多い道路を走行する車両1のカメラ3の撮像素子100に結像される被写体(対象物)の像を模式的に示す図である。
なお、遮蔽物90は、車両1から対象物の光学的な(例えば視覚情報として)認識を遮るものであり、上述した防音壁や暴風壁だけでなく、広告や看板、建造物や樹木、大型車両、地形の起伏等を含む。
撮像条件設定処理(図9)において、制御装置4は、トンネルの入口、出口を対象物としてもよい。トンネルの内部はトンネルの外部より暗いため、トンネルの入口を対象物とするときは、トンネルの内部が写ると見込まれる領域を注目領域82Bとし、注目領域82Bに対応する撮像素子100の単位領域131のゲインを、トンネルの外部である準注目領域81に対応する単位領域131のゲインより高くする。なお、ゲインを変える代わりに注目領域82Bに対応する撮像素子100の単位領域131の露光時間を、トンネルの外部である準注目領域81に対応する単位領域131の露光時間より長くしてもよい。
撮像条件設定処理(図9)において、制御装置4は、ナビゲーション装置18から、リアルタイムに道路情報を取得してよい。制御装置4は、工事区間や通行規制区間等の工事の情報、事故による通行規制区間等の事故の情報、または路面状況(降雨、凍結、強風、冠水等)の情報に基づき、進行方向の工事区間若しくは工事区間の始点、事故により道路の一部が通行不可となっている区間若しくはその区間の始点、または積雪、凍結、障害物等で路面状況が変化している区間若しくはその区間の始点等を、対象物としてもよい。制御装置4は、これら対象物が写ると見込まれる領域を注目領域82Bとして設定する。これにより、進行方向の道路の状況に応じ、撮像素子100の単位領域131に対して適切な撮像条件を設定することができる。
第二の実施の形態においても、第一の実施の形態と同様の撮像素子100を用いる。また、図9のステップS39およびステップS355における撮像条件の設定等の具体的な手法が異なる他は、図8および図9のフローチャートを参照して説明した第一の実施の形態で説明した処理と同様である。このため、第一の実施の形態と異なる処理を中心に説明する。
なお、このように対象物の有無を判定する処理は、カメラ3の画像処理部33若しくは制御部35(図4)で行ってもよい。また、対象物の有無を判定する処理回路を、撮像素子100に積層してもよい。さらにまた、対象物の有無を判定する処理を、制御装置4に備わる画像処理エンジンで行ってもよい。
(1)撮像装置は、撮像部32と、車両1の位置に関する情報に基づいて、撮像部32で撮像した画像のうち一部の領域の処理を行う画像処理部33と、を備えるので、画像の一部の領域を対象に処理を行わせることができる。
以上の説明では、カメラ3で行う距離測定として、撮像素子100に備えられている焦点検出用画素からの画像信号を用いた測距演算により算出する手法を用いたが、ステレオカメラによる2枚の画像を用いて距離測定を行う手法を用いてもよい。また、カメラ3と別にレーダを用いて距離測定を行う手法を用いてもよい。
さらに、制御装置4はナビゲーション装置18から情報を取得するよう構成したが、道路に設置された不図示の情報提供システム等を介して情報を取得してもよい。
第三の実施の形態では、図1において通信部19が追加される点、および赤外光を受光する画素が撮像素子100(図4)に設けられる点において相違する。
なお、通信部19は、車両1のテールランプ部に内蔵してもよく、ランプ部から独立させた通信部19を、車両1のルーフ等に設けてもよい。
なお、表示情報を送出する代わりに、または表示情報の送出とともに、不図示の音声再生装置へ上記メッセージを再生させるための音声信号を送出してもよい。この場合、音声再生装置として、ナビゲーション装置18の音声再生部を用いてもよい。
以下、図14のフローチャートを参照して通信用の注目領域の決め方について説明する。図14は、制御装置4が実行するカメラ3の制御処理の流れを説明するフローチャートである。図14のフローチャートによる処理を実行するためのプログラムは、制御装置4の記憶部4b(図2)に格納されている。制御装置4は、例えば車両1から電源供給が開始されたり、エンジンが始動されたりすると、図14による処理を行うプログラムを起動する。
なお、図14による処理は、図8による処理を実行しながら所定の間隔で実行してもよい。
(1)撮像装置は、複数の単位領域131の撮像条件を独立して設定可能な撮像素子100を備えた撮像部32と、撮像部32に対し、通信用の光を受ける通信用の注目領域72B,73Bと通信用の光を受けない注目領域82とで異なる撮像条件を設定する制御装置4と、を備えたので、撮像素子100の単位領域131ごとに適切な撮像条件を設定できる。
上述した第3の実施の形態では、後続する車両1に搭載されているカメラ3の撮像面において、赤外変調光が受光される領域を自動的に検出するためのスキャン動作を行う例を説明した。スキャン動作を行う代わりに、カメラ3の撮像面の全体を通信用の高フレームレート(例えば4800fps)に設定した上で、赤外変調光が受光される領域を特定するようにしてもよい。
変形例7によれば、スキャン動作を行う場合に比べて、短時間で赤外変調光が受光される領域を検出できる。
また、赤外変調光が受光される領域を車両1の乗員が指定するようにしてもよい。例えば、カメラ3によって取得された画像を車両1の表示装置14またはナビゲーション装置18に表示させている場合において、車両1の乗員が、タッチパネル操作によって、表示画面上で先行する車両のハイマウントストップランプ部を指示する。制御装置4は、タッチパネル操作によって指示された位置に対応する所定の範囲を、通信用の注目領域として設定する。制御装置4は、タッチパネル操作されない位置については、通信用の注目領域を設定せずに、上記注目領域82や準注目領域81とする。
以上の説明では、カメラ3を車両1に搭載する場合を例示したが、カメラ3を、例えば夜間に屋外撮影する用途に用いてもよい。図15(a)は、不図示のビルの屋上に設置されたカメラ3の撮像素子100に結像される被写体(対象物)の像を模式的に示す図である。図15(a)において、タワー510の上部に航空障害灯511が設けられている。ビル520の上部にも航空障害灯521が設けられている。さらに、ビル530の上部にも航空障害灯531が設けられている。各航空障害灯は、例えば赤色光を点灯または明滅させる。
変形例9では、カメラ3で屋外を撮影する場合を例示したが、カメラ3を屋内撮影する用途に用いてもよい。屋内の照明灯が、それぞれ赤外変調光を発して、エレベータやエスカレータ、避難経路などを示す情報などを送信する。カメラ3の撮像面において赤外変調光が受光される領域の特定は、上記スキャン動作を行う方法や、変形例7のように赤外変調光が受光される領域を特定する方法を用いてもよい。あるいは、変形例8のように、タッチパネル操作によって指示された位置に対応する所定の範囲を赤外変調光が受光される領域として扱うようにしてもよい。
第一の実施の形態〜第三の実施の形態において、車両1に搭載したカメラ3によって取得した画像を、車両1以外の他の車両との間で共有したり、交通管制センターとの間で共有してもよい。例えば、カメラ3で取得した画像を不図示の無線通信装置によって他の車両または交通管制センターへ送信する。車両1から他の車両への送信は、車車間通信で行ってもよいし、車両1から交通管制センターを介して送るようにしてもよい。
Claims (23)
- 移動体に搭載される撮像装置において、
撮像条件が変更できる複数の領域を有する撮像部と、
前記移動体の位置と移動との少なくとも一方に関する情報に基づいて、前記複数の領域の撮像条件を設定する設定部と、
を備えた撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記移動体の位置と移動との少なくとも一方に関する情報を、前記移動体に搭載される情報装置から取得する取得部を備える撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記情報装置は、前記移動体に搭載されるナビゲーション装置である撮像装置。 - 請求項2または3に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向の道路に関する情報を前記移動体の位置または移動に関する情報として取得する、
撮像装置。 - 請求項2から4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記設定部は、前記撮像部のフレームレート、露光時間、ゲイン、解像度、撮像領域のサイズ、および撮像領域の位置の少なくとも1つを前記撮像条件として設定する、
撮像装置。 - 請求項5に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向の道路に関する情報として交差点に関する情報を取得し、
前記設定部は、前記複数の領域のうち前記交差点が写る領域について、前記フレームレート、前記ゲイン、前記解像度のうち少なくとも1つを他の領域と異ならせる、
撮像装置。 - 請求項5に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向の道路に関する情報としてカーブに関する情報を取得し、
前記設定部は、前記複数の領域のうち前記カーブが写る領域について、前記フレームレート、前記ゲイン、前記解像度のうち少なくとも1つを他の領域と異ならせる、
撮像装置。 - 請求項5に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向の道路に関する情報としてトンネルに関する情報を取得し、
前記設定部は、前記複数の領域のうち前記トンネルが写る領域について、前記フレームレート、前記ゲイン、前記解像度のうち少なくとも1つを他の領域と異ならせる、
撮像装置。 - 請求項5に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向の道路に関する情報として道路幅の変化の情報を取得し、
前記設定部は、前記複数の領域のうち前記道路幅の変化する区間が写る領域について、前記フレームレート、前記ゲイン、前記解像度のうち少なくとも1つを他の領域と異ならせる、
撮像装置。 - 請求項5に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向の道路に関する情報として工事に関する情報を取得し、
前記設定部は、前記複数の領域のうち前記工事による通行規制区間が写る領域について、前記フレームレート、前記ゲイン、前記解像度のうち少なくとも1つを他の領域と異ならせる、
撮像装置。 - 請求項5に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向の道路に関する情報として事故に関する情報を取得し、
前記設定部は、前記複数の領域のうち前記事故による通行規制区間が写る領域について、前記フレームレート、前記ゲイン、前記解像度のうち少なくとも1つを他の領域と異ならせる、
撮像装置。 - 請求項5に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向の道路に関する情報として路面状況に関する情報を取得し、
前記設定部は、前記複数の領域のうち前記路面状況が変化している区間が写る領域について、前記フレームレート、前記ゲイン、前記解像度のうち少なくとも1つを他の領域と異ならせる、
撮像装置。 - 請求項6から12のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記設定部は、前記フレームレート、前記ゲイン、前記解像度のうち少なくとも1つを前記他の領域よりも高く設定する、
撮像装置。 - 請求項1から13のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記設定部は、前記移動体の運転状況を併用して、前記複数の領域の撮像条件を設定する、
撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の位置に関する情報として、前記移動体の進行方向に位置する対象物に関する情報、および前記移動体と前記対象物との位置関係を示す情報をそれぞれ取得し、
前記取得部により取得された情報に基づいて、前記対象物が写ると見込まれる前記撮像部の領域を演算する演算部を備え、
前記設定部は、前記演算部によって演算された領域について、他の領域と異なる撮像条件を設定する、
撮像装置。 - 請求項15に記載の撮像装置において、
前記取得部は、前記移動体の進行方向に位置する対象物に関する情報として信号機に関する情報を、前記移動体と前記対象物との位置関係を示す情報として前記移動体と前記信号機との位置関係を示す情報をそれぞれ取得する、
撮像装置。 - 移動体に搭載される撮像装置において、
撮像部と、
前記移動体の位置と移動との少なくとも一方に関する情報に基づいて、、前記撮像部で撮像した画像のうち一部の領域の処理を行う画像処理部と、
を備えた撮像装置。 - 請求項17に記載の撮像装置において、
前記画像処理部は、前記一部の領域で対象物の有無を判定する処理を行う、
撮像装置。 - 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の撮像装置を備えた自動車。
- 撮像条件が変更できる複数の領域を有する撮像部と、
前記撮像部に対し、通信用の光を受ける領域と前記通信用の光を受けない領域とで異なる撮像条件を設定する設定部と、
を備えた撮像装置。 - 請求項20に記載の撮像装置において、
前記設定部は、前記通信用の光を受ける領域のフレームレートを、前記通信用の光を受けない領域のフレームレートよりも高く設定する、
撮像装置。 - 請求項20または21に記載の撮像装置において、
前記設定部は、前記撮像部によって時系列に取得された画像に基づき、前記通信用の光を受ける領域を移動させる、
撮像装置。 - 請求項22に記載の撮像装置において、
前記設定部は、前記画像に含まれる光源の位置に対応させて、前記通信用の光を受ける領域を移動させる、
撮像装置。
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