JP2022136305A - 車両用灯具およびその制御装置、制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1. 本発明の一実施の形態は、車両用灯具に関する。車両用灯具は、カメラで撮像した画像にもとづいて配光パターンを生成可能であり、配光パターンの空間的な解像度と、配光パターンの更新速度の組み合わせの異なる複数の制御モードが切り替え可能である。
これにより、高価な高速処理可能なハードウェアが不要となる。あるいは、人間の眼は、高速に動く物は低解像度でしか認識できず、低速で動く物は高解像度で認識するという特性を有しており、人間の眼の特性にマッチした配光パターンを生成できる。
第1のパラメータは周囲の明るさである。ヘッドライトを点灯すべき環境下であっても、周囲の明るさは大きく異なる。たとえば夕方や早朝は、夜間よりも明るい。また同じ夜間であっても、街灯が多い市街地は、街灯の少ない郊外よりも明るい。またトンネル内でも、照明の個数や輝度によって明るさは大きく異なる。
第2のパラメータは、被照射物(物標)と自車の相対速度である。ここでの被照射物は、車両、道路標識、歩行者、路面、デリニエータ、街灯などを含む。言い換えれば、自車前方の視野の時間周波数に応じて制御モードを選択してもよい。すなわち、被照射物の自車に対する相対速度が高速である場合には、更新速度の高い制御モードを選択し、相対速度が低速になるにしたがい更新速度の低い制御モードを選択してもよい。図5の第1モードMODE1~第3モードMODE3が選択可能である場合、相対速度が高い状況では第2モードMODE2を選択し、遅くなるにしたがい、第3モードMODE3、第1モードMODE1を選択してもよい。
第3のパラメータは、被照射物(あるいは物標)の形状や配置の細かさであり、言い換えれば自車前方の視野の空間周波数である。視野の空間周波数が高い場合には、解像度の高い制御モードを選択し、空間周波数が低くなるにしたがって、解像度の低い制御モードを選択してもよい。図5の第1モードMODE1~第3モードMODE3が選択可能である場合、空間周波数が高い状況では第1モードMODE1を選択し、低くなるにしたがい、第3モードMODE3、第2モードMODE2を選択してもよい。
最も簡易には、配光パターン発生器222はカメラ画像IMGにもとづいて特定の物標を検出し、検出された物標の部分を遮光する制御を行ってもよい。
実施の形態では、モードコントローラ224によって制御モードを適応的に切替えたが、制御モードを運転者が手動で選択可能としてもよい。人間の眼の細胞の特性は個人差が存在し、また、好ましいと感じる配光パターンにも個体差が存在する。そこで運転者に、制御モードを選択する自由を提供することにより、個々の運転者にとって適切な配光パターンを実現できる。
制御モードを自動制御する際に参照するパラメータを、運転者が入力できるようにしてもよい。これにより、運転者ごとに適切な制御モードの切替えを提供できる。
実施の形態では、コントロールユニット220のハードウェアの処理速度の制約を考慮したが、その限りではなく、コントロールユニット220は、図5において最高解像度、最高更新速度に対応する領域910において動作可能であってもよい。この場合であっても、本発明の利益を享受できる。
実施の形態では、主として運転者の視認性に主眼を置いた処理を説明したが、その限りでない。自動運転や半自動運転では、車載カメラによる物標認識が重要であるから、車載カメラにとって、物標認識がしやすいように、制御モードを適応的に切りかえてもよい。
図10は、第2の実施の形態に係る車両用灯具システムのブロック図である。車両用灯具システム100は、車両用灯具200、車両ECU(Electronic Control Unit)102、バッテリ104を備える。バッテリ104が発生するバッテリ電圧VBATは、車両用灯具200に電源電圧として供給される。車両ECU102と車両用灯具200は、CAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)などのプロトコルに準拠しており、通信可能となっている。車両ECU102は、車両用灯具200の点消灯を制御し、また、車速、ステアリングなどの車両の情報を車両用灯具200に送信する。車両用灯具200から車両ECU102へは、フェイル信号などが送信可能となっている。
図13は、第1実施例に係る画像処理を説明する図である。最も簡易には、配光パターン発生器222は初期画像データIMG1にもとづいて特定の物標を検出し、検出された物標の部分を遮光(もしくは減光)する制御を行ってもよい。たとえば、遮光すべき物体としては、対向車、先行車、街灯や電子掲示板などの発光体などが例示される。対向車、先行車はグレア抑制の観点から遮光が要請され、街灯や電子掲示板などの発光体は、そもそも前照灯を照射しても意味がない。
配光パターン発生器222は、初期画像データIMG1にもとづいて、車両前方視野のコントラストを低下させる、あるいはコントラストを高める処理を行ってもよい。ここでのコントラストとは、暗部と明部の明るさの比として把握される。
Y=MAX-X
Y=f(X)
このとき、照度分布にノイズが含まれる場合に、そのノイズが目立つ照度範囲の上限値をYMAX,下限値をYMAXとする。YMAX、YMINに対応する画素値XMAX、XMINは以下の式で与えられる。
XMAX=f-1(YMAX)
XMIN=f-1(YMIN)
f-1は、関数fの逆関数である。そこで、所定範囲の上限および下限を、XMAXとXMINで規定すればよい。なお、XMAX>XMINの場合もあり得るし、XMAX<XMINの場合もあり得る。
コントラスト制御の別の例を説明する。図16(a)、(b)は、第3実施例に係るコントラスト制御を説明する図である。図16(a)は、物体の反射率(%)と明るさの関係を示し、被写体に依存しない一定の照度で照射した場合、(i)で示すように物体の明るさと反射率は比例する。いわゆる画像処理の分野におけるハイコントラスト画像とは、(ii)に示すような階調分布を有し、ローコントラスト画像とは、(iii)に示すような階調分布を有する場合がある。
Y=f(X)
ノイズの増幅率が高い範囲は、関数f(X)の傾きが大きい範囲であり、微分関数f’(X)の絶対値が大きい範囲に相当する。そこで、傾き|f’(X)|の最大値を与える画素値をXMAXとするとき、画素値XMAXを含むように、所定範囲RNGを規定すればよい。
実施の形態では、主として運転者からみたときのノイズ対策について説明したが、その限りでない。自動運転や半自動運転では、車載カメラによる物標認識が重要であるから、車載カメラにとって好ましくないノイズが低減されるように、丸め処理を行うべき所定範囲RNGを決定してもよい。
実施の形態では、配光パターンの明るい領域内に、ノイズにより暗くなるスポットが含まれると視認性が低下する場合を説明したがその限りでない。人間の眼は、明るい領域の輝度変化よりも、暗い領域における輝度変化の方に敏感である。この観点からみると、配光パターンの暗い領域内に、ノイズにより明るくなるスポットが含まれると、不快な場合もあり得る。したがってこの場合には、照度の暗い階調内に含まれるノイズが低減されるように、所定範囲RNGを規定すればよい。
実施の形態では、階調数を減ずる丸め処理として、ビットの切り捨て(切り上げ)を説明したがその限りでない。所定範囲RNGに含まれる画素値については、1より小さい係数を乗算することにより、実質的な階調数を減らしてもよい。この処理は所定範囲RNGが、低階調領域である場合に有効である。
Claims (11)
- カメラで撮像した初期画像データを受け、前記初期画像データに応じた中間画像データを生成し、前記中間画像データにもとづいて車両用灯具の照度分布を規定する照度制御データを生成する画像処理部を備え、
前記初期画像データの画素のうち画素値が所定範囲に含まれる画素に関して、前記中間画像データにおける実効的な階調数は、前記初期画像データにおける階調数よりも小さいことを特徴とする車両用灯具の制御装置。 - 前記画像処理部は、前記画素値を照度に変換する処理を行い、
前記照度分布においてノイズが目立つ照度範囲に含まれるノイズが低減されるように、前記所定範囲が規定されることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具の制御装置。 - 前記画像処理部は、前記画素値を照度に変換する処理を行い、前記所定範囲は、前記画素値に対する前記照度の傾きが最大値をとる階調範囲であることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具の制御装置。
- 前記照度制御データを生成する処理は、前記中間画像データまたはそれから得られる画像データの画素値を閾値と比較する処理を含み、
前記所定範囲は、前記閾値に対応して規定されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。 - 前記照度制御データを生成する処理は、前記中間画像データまたはそれから得られる画像データのコントラストを変化させる処理を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。
- 前記照度制御データを生成する処理は、前記中間画像データまたはそれから得られる画像データの画素値を階調反転する処理を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。
- 前記中間画像データを生成する処理は、前記初期画像データの画素値の下位Nビット(N≧1の整数)を丸める処理を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。
- 前記中間画像データを生成する処理は、前記初期画像データの画素値に1より小さい係数を乗算する処理を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。
- 前記画像処理部は、前記階調数を減ずる程度を、前記初期画像データに含まれるノイズの振幅に応じて変化させることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の車両用灯具の制御装置。
- 請求項1から9のいずれかに記載の制御装置を備えることを特徴とする車両用灯具。
- 車両用灯具の制御方法であって、
カメラで撮像した初期画像データに応じた中間画像データを生成するステップと、
前記中間画像データにもとづいて車両用灯具の照度分布を規定する照度制御データを生成するステップと、
を備え、
前記初期画像データの画素のうち画素値が所定範囲に含まれる画素に関して、前記中間画像データにおける実効的な階調数は、前記初期画像データにおける階調数よりも小さいことを特徴とする車両用灯具の制御方法。
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