JP3568210B2 - 車両のヘッドライトを自動的に減光する制御システム - Google Patents

Description

本発明の分野
本発明は車両の高ビームヘッドライトを自動的に減光するシステムに関し、より詳細には改善した光学システム及び画像処理システムを含むシステムに関し、他の周囲の光源に関して車両ヘッドランプ及び車両テールランプの改善した識別を供給するため、所定の視野内の光線の水平及び垂直の両位置を識別するように適応されると共にピクセルセンサアレイの光線を空間的に分離する光学システムに関する。画像処理システムは、制御車両に関する別の車両の角度位置の関数として車両のヘッドランプの高ビームを自動的に減光するため、周囲の光源の更なる識別を提供する。
従来技術の説明
米国運輸省（DOT）により示された規則は車両の高ビームのヘッドランプの光の放出を規定している。いろいろな州の規則は、車両が制御車両と同一の方向に進もうと又は反対の方向に進もうと、他の車両の運転者により経験されるグレア量を制御するために使用されている。
DOT規則に従って公知の車両の高ビームヘッドランプの放出は０度で40,000cd、３度で10,000cd、６度で3,250cd、９度で1,500cd及び12度で750cdの輝度を供給する。そのような放出パターン例が図１に示されている。別の車両への照度0.5フートキャンドル（fc）の入射を防ぐため、車両の高ビームヘッドランプは、０度で別の車両の230フィート以内、基準面に関し３度の水平位置の別の車両の115フィート以内に減光されるべきであり、そして、他の車両の位置の65フィートは制御車両に関し６度である。
いろいろな公知のヘッドライト減光器制御システムが当分野で公知である。他の車両の運転者が過度のグレアレベルに晒されるのを防ぐため、そのような自動的なヘッドランプの減光器システムは他の車両のテールライトと同様にヘッドライトの両方を検知しなければならない。多くの公知システムは接近する車両のヘッドランプを十分に検知することができるが、そのようなシステムは制御車両の前方を進む車両のテールライトの検知は不十分であることが知られている。そのようなものとして、そのようなシステムは結局、高ビームのヘッドランプを自動的に減光し、制御車両と同じ方向に進む車両の運転者が過度のグレアレベルに晒されるのを防ぐことはできない。
本発明の同じ譲受人に譲渡された米国特許No.5,537,003は、ヘッドランプと同様にテールランプを検知するための光学システムを含む自動的なヘッドランプの減光器システムを開示している。その'003特許は所定の視野を走査するための機械的走査装置を有する単一のホトダイオードを開示している。システムはテールランプと同様にヘッドランプの比較的適した検知を提供するが、光学サブシステムは製造するのがかなり複雑で高価である。
本発明の概要
従来技術の各種問題を解決するのことが本発明の目的である。
機械的光学走査システムの必要性を排除する車両ヘッドランプの減光システムを提供することが本発明の別の目的である。
制御車両に関する別の車両の水平角度位置の関数として異なる距離で高ビームヘッドライトを減光するのに適合したヘッドランプ減光システムを提供することが本発明の別の目的である。
要するに、本発明は自動的に車両ヘッドランプを減光するシステムに関する。システムは光学システム及び画像処理システムを含んでいる。光学システムはヘッドランプとテールランプとを識別すると共にヘッドランプ及びテールランプからの光線をピクセルセンサアレイの異なる部分に集束させるように構成されている。画像処理システムと同様に光学システムは他の車両のヘッドランプとテールランプの比較的高度の識別を提供し、制御車両に関し他の車両の水平角度位置と同様に距離の関数として制御車両の高ビームヘッドランプをも制御可能にする。
【図面の簡単な説明】
本発明のこれらの及び他の目的は以下の明細書及び添付された図面に関連させて容易に理解されるであろう。
図１は、従来の高ビームのヘッドランプのヘッドランプ放出パターンを示す平面図である。
図２は、所望の視野内の垂直角度で入射する光線を示す本発明の一部を形成する光学システムの側断面図である。
図３は、図２と同様に、所望の視野を超えた垂直角度で入射する光線を示している。
図４は、図１に示された光学システムの平断面図であり、所望の視野内の水平角度での光線を有している。
図５は、本発明による自動的なヘッドライト減光システムのブロック図である。
図６は、本発明による画像処理の全体フローチャートである。
図７は、所望の視野内の車両のテールランプを検知するための方法を示すフローチャートである。
図８は、所望の視野内の他の車両からのヘッドランプを検知するフローチャートである。
本発明の詳細な説明
本発明による自動的なヘッドランプ減光システムは図２〜４に示されているような光学システム及び図５〜８に示されているような画像処理システムを含んでいる。妥当な最長時間、高ビームのヘッドランプを過度のグレアに別の車両の運転者が晒されることのない状態にとどまらせるため、本発明による自動的なヘッドランプ減光システムは、制御車両に関し他の車両の水平角度位置と同様に距離の関数として、車両の高ビームのヘッドランプを制御する。より詳細に後述するように、光学システムは他の車両のヘッドランプとテールランプとを識別するように適応されている。他の車両のヘッドランプ及びテールランプからの光線はピクセルセンサアレイで空間的に分離され、道路標識及び雪からの反射等のような他の周囲光源に関しヘッドランプとテールランプの高度の識別を提供する。光学システムは入射光源の水平及び垂直の両位置が光学システムの視野内に決定されるようにさせる。画像処理システムは制御車両に関し別の車両の距離及び水平角度位置の関数として、ヘッドランプの自動制御を供給するピクセルを処理する。そのようなものとして、本発明によるシステムは、他の車両の運転者が過度のグレア量に晒されるのを防いでいる間、可能な限り高ビームのヘッドランプをそのままの状態にさせることにより、車両の高ビームのヘッドランプの最適制御を供給するように適応されている。
光学システム
図２〜４を参照すると、光学システムは１対のレンズ103及び104、レンズケース105及び画像アレイセンサ106を含んでいる。図２及び３に最もよく示されているように、レンズ103及び104は、アレイの異なる部分に同じ視野の画像を可能にするため、別々に垂直に間隔をおいて配置されている。レンズ103,104間の距離は装置の視野内の光源に関し比較的小さいので、レンズ103及び104は通常、同じ視野を映す。
レンズ103は600nmより大きい波長の光を送るためと共にテールランプからの赤色光線101を画像アレイセンサ106の１方の半分に集束させるため、赤色のフィルター染料で形成されていてもよい。赤色のフィルター染料は可視スペクトルの青色端部でレンズ103にすべての光線を吸収させ、スペクトラムの赤色端部で光線を送る。そのようなものとして、ヘッドランプのように赤色でない光源から送られた光量は、テールランプからの光線がレンズ103を通って完全に送られている間、非常に減少される。そのようなものとして、テールランプから画像アレイセンサ106に映された光線の相対的輝度は非常に増加される。
レンズ104は600nm以下の波長の光を送るため、緑がかった青色の濾過された染料で形成されてもよい。レンズ104は画像アレイセンサ106の他の半分に光線を集束させるために使用される。緑がかった青色のフィルター染料は上述した赤色のフィルターに対して補色の効果を有している。特に、赤色のフィルター染料は、スペクトラムの赤色端部から光を吸収している間、可視スペクトラムの青色端部から光を送る。そのようなものとして、ヘッドライトのような源からの光のほとんどは、テールランプから発せられるすべての光が実質的に遮断されている間に、レンズ104を通って送られる。
ヘッドランプとテールランプの両方は赤外線光の実質量を発する。フィルター染料、または約750nmより大きい波長の光を阻止する分離したフィルターを有するレンズを利用することにより、ヘッドランプ及びテールランプにより送られた赤外線光はレンズ103及び104によって実質的に遮断されるだろう。赤外線光を除去することにより、赤色のフィルターを通って映された赤色光と緑がかったフィルターを通って映された赤色光との間の輝度の割合は実質的に増大されるだろう。
レンズ103及び104のための赤色及び緑がかった染料の使用は単に例示的である。レンズ103及び104のフィルターの特性は装置の感度を特定の光源に最適化するために選択される。例えば、新しい車両のヘッドランプまたはテールランプが異なるスペクトルの構成を有する別の光源、例えば、高輝度を放出するヘッドランプ及び異なるフィルター特性を要求するダイオードテールランプを発する光で置換されてもよい場合である。ヘッドランプ及びテールランプのスペクトル特性により、透明なレンズ103及び104は分離した色付きフィルターで使用されてもよい。
レンズ103及び104はアクリル性の球面レンズであってもよい。二者択一的に、レンズ103及び104は球面レンズに存在する色分散及び球面収差を最小にするため、非球面レンズとして形成されてもよい。球面及び非球面レンズの両方から形成された複合レンズもまた考えられている。
分離したレンズ103及び104の代わりに単一のレンズが使用されてもよい。単一レンズの使用はアレイの個々のピクセルに染料を含む完全または部分的な色付き画像アレイセンサに視野を映すために使用されてもよい。
図２及び３に最もよく示されているように、２つのレンズ103及び104と画像アレイセンサ106との間の水平距離は僅かに異なっている。２つのレンズ103及び104のオフセットは、材料の屈折率がそれを通って送られる光の波長で変化する事実の結果として作り出された色分散を補正する。２つのレンズ103及び104は可視スペクトルの異なる部分を送るので、レンズ103及び104と画像アレイセンサ106との間の距離はレンズ103及び104のそれぞれにより送られた光の周波帯のための分散を最小にするように最適化される。
上述したように、レンズ103を通って送られた光線101は、レンズ104を通って送られた光線102が画像アレイセンサ106の他の半分に映されている間、画像アレイセンサ106の１方の半分に映される。レンズ103及び104を通って送られる光線のそのような空間的分離を供給するため、レンズケース105はカットアウト107を供給され、好ましくは光吸収材料で形成または被覆されている。これらのカットアウト107は赤色レンズ103を通って送られる所望の最大垂直角度を超える光線が光線102のため予約された画像アレイセンサ106の部分に映されることを防止する。逆に、カットアウト107はまたレンズ104を通って送られた光線が光線101のため予約された画像アレイセンサ106の部分に映されることを防止する。
光学システムの視野は、画像アレイセンサ106に関してレンズ103及び104とカットアウト107の構成により形成されている。例えば、垂直方向に10度で水平方向に20度の例示的視野は下記に示した構成により創造されてもよい。特に、そのような視野のため、レンズ103及び104は小さな部分破断図で直径1.5mmを選択され、レンズの中心が1.0mm離れるようにレンズ103及び104を配置させる。レンズ103は画像アレイセンサ106から4.15mmに配置されているが、レンズ104は4.05mm離れて配置されている。レンズ103及び104の前後両面の半径は0.2mmの厚さで4.3mmである。
図３及び４に最もよく示されているように、円形のカットオフ108はレンズケース105に形成されている。通常矩形の一対の開口110は後壁112に形成されている。後の開口110は水平方向に1.6mmで垂直方向に0.8mmである。図４に最もよく示されているように、カットアウト107は後部開口110から前部カットアウト108の直径に次第に細くなっており、上述した視野を供給する。
したがって、上述した構成は所望の水平及び垂直視野の外部の光を妨げることができる。特に、図３は、システムが垂直視野を超えた角度で入射する光線を妨げる方法を示している。図４は、水平視野内で画像アレイセンサ106に映される光線を示している。
画像アレイセンサ106は、例えば、CMOS能動ピクセル画像センサアレイであってもよく、それは米国特許No.5,471,515に開示され、ここにインコーポレイテッドバイリファレンスされ、カリフォルニア州のPhotobit LLC of La Crasentaより利用可能である。CMOS能動ピクセル画像センサは同じチップの他の集積CMOS電子の性能と同様に比較的高感度で低電力消費を供給する。画像アレイセンサ106は50×5040mピクセルアレイであってもよい。画像アレイセンサ106のピクセル数は、レンズ103及び104が映す領域内にすべてのピクセルが入らないように選択される。追加のピクセルは予想された画像位置をオフセットすることにより機械的調整不良のための簡単な修正を可能にする。
画像アレイセンサ106は視野内の光源に関する空間的情報を供給する。アレイのサイズは限定されず、物理的及び経済的制限により選択され及び命令さえされてもよいが、アレイに存在するピクセル数は十分に空間の詳細を得るために選択される。画像アレイセンサ106は数百フィートのテールライトを正確に検知するために敏感でなければならない。そのような感度は、フレーム周期の間、アレイが光に晒される光場所の時間量を延ばすことにより達成されてもよい。フレーム周期は、画像処理システムに視野に入る他の車両を検知させるのに十分短い時間で、フレームを捕らえさせると共に画像処理システムに運ばせるように選択される。短い時間周期はまた集積化周期の間、フレーム内の動作量をも限定し、したがって、比較的より正確な瞬間画像を生成する。
ピクセルアレイの使用はまた他の利点を提供する。例えば、上述したように、フレームを捕らえる光集積化時間は変更可能である。そのような特徴は、暗闇で等級を変更する最適の結果をシステムに提供させる。画像アレイセンサの別の特徴はアレイ内のピクセルまたは個々のピクセルの副集合を利用する能力である。そのようなものとして、窓のサイズが減少されると、読み出し率が増加される。そのような特徴は、システムに街灯のような周囲の光源を識別させる。特に、そのような特徴は、システムにフレーム内の光源を配置させると共に60hzの数倍の大きさの割合で光源の幾つかのサンプルを捕らえさせる。特に、サンプルが120Hzの輝度変調を示している場合には、光源はおそらく街灯または60HzのAC電源から電力を供給された他の光源であろう。光源が変調されない場合には、光源はおそらく車両のDC電源により電力を供給されるだろう。
画像アレイセンサの別の潜在的な利点は、それが車両の前の視野をより高いピクセル解像度により直ぐに映させることである。したがって、システムは、制御車両に関して車両の角度が増加し、したがって、それらの領域の処理時間量を減少させると、有効なピクセル解像度が減少するように構成されてもよい。そのような構成は道路の横の反射する静止物体から光源に装置の感度を減少させる。
画像アレイセンサは、ピクセルが映す視野の領域の関数としてピクセルピッチが変化されることで製造されることができる。例えば、車両の中心の３度以内の水平角度に一致する空間を映すピクセルは10μｍのピクセルピッチで供給されてもよい。３と６度の間の水平角度を映すピクセルは20μｍピクセルピッチで供給されてもよいが、60度以上の角度を映すそれらは40μｍピッチで供給されてもよい。そのような構成は検知領域を増加させないが、詳細に分解する能力は、比較的大きな距離のテールランプのその相対的サイズを考える重要な特徴を増加させる。例えば、200フィートの距離で４インチの直径のテールライトは0.11度以下の角度に延びている。50×50の画像アレイセンサが20度の視野を映すために使用される場合、テールランプはピクセルによって映された全領域のほぼ８％に延びている。
テールランプはその周囲の環境より比較的明るいが、テールライトにより与えられた赤色光はそのような距離で周囲光により淡くされる。所定領域の赤色光量を同じ領域の赤色でない光量と比較する時、そのような要素は重要である。比較された空間の領域が光源に関して大きい時、赤色光の割合は減少させられる。比較により、10μｍのピクセルが40μｍのピクセルの代わりにアレイ106の中心で使用される場合には、テールランプは全領域の0.04％延び、16倍改善されるであろう。
画像処理システム
画像処理が図５〜８に示されている。画像処理システムは画像アレイセンサ106、マイクロプロセッサ204、例えば、モトローラ型HC08、ヘッドランプ制御ユニット205及び１対のヘッドランプ206を含んでいる。上述したように、能動ピクセルアレイセンサは画像アレイセンサ106のため利用されてもよい。そのような能動ピクセルアレイセンサは画像アレイ201及びアナログデジタル変換器（ADC）202を含んでいる。タイミング及び制御回路はADC202と同様に画像アレイ201を制御するために使用され、集積化時間、読み出しタイミング、ピクセル選択、利得オフセット及び他の変数を制御する。マイクロプロセッサ204は画像アレイセンサ201により集められたデータを分析するために使用される。マイクロセンサ204はヘッドランプ制御ユニット、例えば、リレーとして遂行し、順番にヘッドランプ206を制御する伝統的なユニットと通信する。ヘッドランプ制御ユニット205は順番に、ヘッドランプ206に加えられた電圧を変え、高ビームまたは明るいランプを入り切りさせる。
ヘッドランプ制御のためのフローチャートが図６に示されている。システムは絶対的な光の測定、ADCパラメータまたは他の関数の調整のため時折中断のある連続サイクルで稼動する。
各サイクルの初めには、２つの画像がレンズ103及び104を通して取得される。ステップ302では、レンズ103及び104からの画像が分析され、テールランプを検知する。別の画像はレンズ104を通ってステップ303で取得される。レンズ104を通って取得された画像は、より低いレベルの反射及び不快な光源を拒絶している間に、低い充分な利得で取得され、接近するヘッドライトを検知する。画像が分析された後、システムは画像の非常に明るい光を検査し、ステップ305で制御車両の前で自動車が回転する時のように、視野内の車両のヘッドランプまたはテールランプの突然の出現を表示する。明るい光が検知される場合には、装置は直ぐにヘッドランプ206を減光し、後述するように時間検査を迂回する。その後、サイクルが繰り返される。明るい光がない場合には、システムはステップ307に進み、画像にヘッドランプまたはテールランプがあるかどうかを決定する。
フレームのヘッドランプまたはテールランプの存在または存在の欠乏を確認するため、非減光カウンター及び減光カウンターが使用される。これらのカウンターは、明るい光が検知された時、上述したこと以外で、ヘッドランプ206を減光または減光しないためヘッドランプ制御ユニット205に信号を送る前に、連続的なフレームからのテールランプからか又はヘッドランプからかにせよ特定の光源の検査を供給する。検査の供給により、装置内または画像の異常はヘッドランプ206の偽りの動作の要因とならないであろう。
作用することを要求された連続するフレームの数が届くまで、ヘッドランプまたはテールランプを有するフレームが検知される度に、減光カウンターは増やされる。クリアフレームが処理される度に、減光カウンターは０に設定される。非減光カウンターは各クリアフレームを増やし、ヘッドランプまたはテールランプを含む各フレームで０に設定する。減光または非減光することが要求される連続的なフレームの実際の数は装置の全体速度により決定される。フレームが検査のため使用される程、システムはノイズ及び異常に影響され難くなる。しかし、装置は有効となるように素早く反応できなければならず、検査フレームの数が比較的低く維持されるようになる。ステップ307で、ヘッドランプまたはテールランプが検知されるときは必ず、ステップ308で非減光カウンターは０に設定される。ステップ309で、システムはヘッドランプ206の高ビームがついているかどうかを検査する。高ビームが消えた場合、更なる動作は要求されず、サイクルはステップ317により示されているように繰り返される。高ビームがついている場合、減光カウンターはステップ310で増やされる。減光カウンターがステップ310で増やされた後、減光カウンターがヘッドランプ206を減光するように要求される連続フレームの数に達した場合には、システムはステップ311で検査する。もしそうであれば、システムはステップ306に進み、ヘッドランプ206を減光し、減光及び非減光カウンターの両方を再設定し、サイクルを繰り返す。そうでなければ、システムはサイクルを繰り返し、ステップ317に進む。
ステップ307で、画像にヘッドランプまたはテールランプがない場合には、減光カウンターはステップ312で０に設定される。その後、ステップ313で、システムは高ビーム206がついているかどうかを決定する。高ビームがついている場合には、システムはステップ317でサイクルを繰返し抜け出す。ステップ313で、ヘッドライトがついていない場合には、非減光カウンターが増やされる。非減光カウンターが増やされた後、ステップ315で、システムは、非減光カウンターが要求された連続するクリアフレームの数に届いて高ビーム206を作動させたかどうかを検査する。もしそうである場合には、高ビームはステップ316でつけられ、サイクルは繰り返される。非減光カウンターが明るいヘッドランプ206を作動するために要求される数より少ない場合には、システムはステップ317でサイクルを繰り返す。
テールライト処理のフローチャートが図７に示されている。より詳細に後述するように、テールライトのようなものを識別する主な方法は、レンズ103を通るピクセルのグレースケール値とレンズ104を通って映された同じ空間を表現するピクセルのグレースケール値とを比較することを含んでいる。レンズ103を通って映されるピクセルの値がレンズ104を通って映されるピクセルの値より著しく高い場合には、光源は赤色の光であると決定される。光が赤色であるかどうかを決定することに加えて、ピクセルのグレースケール値が閾値以上であるかどうかを決定することにより光がテールランプであると決定する前にシステムはまた赤色光の輝度をも検査する。当分野で公知なように、光源の輝度は観察者からの光源の距離の二乗で変化する。そのようなものとして、先導する車両の距離のおおよその決定がなされ、ヘッドランプを減光するおおよその時間を決定する。
閾値はいろいろな方法で計算されてもよい。例えば、現在の画像センサ及びADC設定の関数である所定の定数または数とすることができる。閾値は、周囲の光源を変化することにより生じる変動を除去するのに役立つ全体画像の平均のピクセル輝度の要素として、閾値を計算することにより決定される。更に、ピクセル値は、関心のピクセルの隣接領域のピクセルの平均と比較されてもよい。この局部平均方法は画像の比較的大きな適度な明るさの地点を車両の光源として見られることから防止する。より詳細には、遠くのテールランプは１つのピクセル以下に小さく延び、したがって、適度な輝度を有するだけとなるであろう。適度な明るさの画像の大きな地点はおそらく、大きな物体からの反射により発生されるであろう。多数のピクセルを延ばす近くのテールランプは飽和中心を有し、それは周囲のピクセルより明るく、それらを検知する同じ方法をも可能にする。
閾値はまた参照用テーブルまたは計算として閾値を空間的に変化させることにより決定されてもよい。しかし、DOT標準で許可される最も減光したテールライトにとって適切に減光が発生するように閾値が決定されなければならない。遠くの車両は制御車両の高ビームの最も強い部分に晒されやすく、したがって、図１に示されたような制御車両の直前でだけ光源することを要求する。したがって、制御車両の直前にない減光のためのより高い閾値と同時に比較的低い閾値は制御車両の直前に映された光源のため選択されてもよい。例えば、図１と関連させて説明したように、中心の右左３度の視野を映すピクセルのための閾値は車両の直前の赤色光のための閾値の約４倍の明るさで、６度の車両の12倍の明るさの画像アレイセンサ106に入射する光レベルに一致すべきである。そのように空間的に変化する閾値は、システムを制御車両の側面の領域に敏感でなくさせることにより、赤色の反射板により生じた偽りのテールランプの検知を除去するのに役立つ。
空間の画像領域のピクセル及び中心の上下の角度用の閾値を変化させるために同様のアプローチをとることができる。しかし、車両は道路の丘及びこぶのため垂直方向により頻繁に且つ迅速に動きがちであるので、垂直角度に関しテールライトの感度を決定する時、より連続的なアプローチをとることができる。そのため、比較的きつい垂直閾値を特定することにより、車両が数度上下に動く時、明るいヘッドランプ206を入り切りさせる。
ヒステリシス増倍器は、光源が閾値で又はその近くでグレースケールを有している時に、ヘッドランプ206の振動を防止する閾値に適用されてもよい。したがって、明るいヘッドランプ206が消えている場合には、たとえ最もかすかなテールランプが画像に存在していたとしても、閾値はすべてのピクセルのため低くなり、明るいヘッドランプが戻るのを防止する。しかし、明るいヘッドランプ206が付いている場合には、閾値はより高くなり、十分な明るさのテールランプだけが検知され、自動車が減光の範囲内にあり、ヘッドランプ206を減光させることを示している。
テールランプの検知に直面する最大の問題の１つは、通常、道路の縁及び郵便ポストの印として見出される角の反射物から反射された不快な赤色光である。上述した各種閾値方法は幾つかのこのノイズを除去するのに役立つ。しかし、車両が適当な角度で反射物に接近する時、赤色の反射物をテールランプと見分けることは比較的無理である。幸運にも、連続するフレームを検査すると共に時間が経つにつれてこれらの物体の動作を調査することにより、そのような反射は濾されることができる。時間が経つにつれてテールランプ及び画像の位置を記憶することにより、または、連続して数回、テールランプが配置される小さい関心領域を検知することにより、装置は右側の動作を探すと共に光源が反射物であるかどうかを決定することができる。更に、制御車両が静止物体を追い越す速度は、車両が別の進行車両を追い越す相対速度より非常に大きい。したがって、物体の輝度増加率は通常、別の車両のためより静止の反射物のための方が非常に大きいであろう。右側の水平動作と結びつく輝度のこの変化率は、偽りで検知されたテールランプの数を減少させるサインとして使用されることができる。
光源の空間動作を分析する計算的なより簡単な方法は、光源が配置される局部関心領域の連続的な幾つかの領域を単純にとることである。垂直及び水平方向の動作は先導する車両のテールランプにとって比較的遅い。連続的に数回ピクセルを簡単にサンプリングし、テールランプがすべてのサンプルに存在するかどうかを調べることは、画像内で迅速に動く物体を十分に除去することができる。
テールランプ処理のフローチャートは図７に示されている。当初、ステップ318では、システムはピクセルがテールランプ窓内にあるかどうかを確かめる。特に、上述したように、赤色光は画像アレイセンサ106の半分に映される。したがって、ピクセルが画像アレイセンサ106の適切な半分内にない場合には、システムはステップ319に進み、別のピクセルに移動する。上述したように、画像がテールランプかどうかを確かめるために２つの基準がある。第１の基準は、レンズ103を通るピクセル画像のグレースケール値とレンズ104を通って映された空間の同じ領域の対応するグレースケール値とを比較することに関する。レンズ103を通って映されたピクセルのグレースケール値がレンズ104を通って映された対応ピクセルのグレースケール値より著しく大きい場合には、テールランプを検知する基準の１つは満たされる。したがって、関心のピクセルがステップ318で確かめられたようなランプ窓内にある場合には、レンズ103を通って映されたピクセルのグレースケール値は、ステップ320で、レンズ104を通って映された対応ピクセルのグレースケール値と比較される。レンズ103を通るピクセル画像のグレースケール値がレンズ104により映される対応ピクセルよりｎ％大きくない場合には、システムはステップ319に進み、別のピクセルを検査する。さもなければ、システムはステップ321へ進み、それが映す空間領域に基づく特定のピクセルのための閾値を計算する。例えば、上述したように、ピクセル閾値は画像アレイセンサ内のそれらの空間的関係に基づいて変化されてもよい。
上述したように、テールランプのための他の基準は隣りのピクセルに関するピクセルの相対的輝度に関する。したがって、ステップ322で、システムは隣りのピクセルの平均グレースケール値を計算する。ステップ323で、レンズ103を通って映されたピクセルのためのピクセルグレースケール値がとなりのピクセルの平均グレースケール値よりｎ％大きいことが決定された場合には、システムはステップ324に進み、将来の参照フレームのためのテールランプリストにピクセルを加える。さもなければ、システムはステップ319に移動し、次のピクセルを移動する。ステップ325及び326では、上述されたように、検知された赤色光がテールランプかまたは反射物かをシステムが決定する。光が反射物であると決定された場合には、システムはステップ327に進み、次のピクセルに進む。さもなければ、ヘッドランプはステップ328で減光される。
ヘッドライト処理のためのフローチャートが図８に示されている。ヘッドランプ検知はテールランプ検知に類似している。主な相違はレンズ104が使用されることだけである。上述したように、ピクセル集積化時間はより短く、ADCパラメータは、ヘッドランプのように画像だけが非常に明るい物体を示しているようである。ほとんどの反射はADCのゼロ閾値より十分下になる低輝度の光源を有している。そのようなものとして、ピクセルは隣りのピクセルの局部平均の輝度と比較される。閾値の空間的な変化が設定され、視野の中心に対応するピクセルは左側の画像（左側の駆動領域）がより高い閾値を有することに対してもっと敏感なピクセルであるようになっている。しかし、それらの閾値は、ヘッドランプから観察される放出パターンの比較的広い変動のため、テールランプのための閾値と同じ程度に空間的に変化すべきではない。更に、接近する自動車の運転者への更なるグレアの比較的高い可能性のため、ヘッドランプは同方向に進む車両のテールランプが検知される場合より比較的迅速に制御されると共に減光されてもよい。テールランプ処理回路と同様に、ヒステリシスはヘッドランプのサイクリングを防ぐために付加されてもよい。
ヘッドランプ検知の更なる懸念は、接近する車両が突然、制御車両の視野に入る時、例えば、角を曲がるまたは同様の状況の時、特に重要になる接近する車両間の距離の急速な減少から生じる。この理由にとって、光源が一定の絶対的な高レベルの輝度の閾値以上の場合には、更なるフラッグは車両に明るいヘッドランプを直ぐに減光させると共に検査を迂回させるために使用される。
ヘッドランプ検知を悪化させる主な不快な光源は、街灯及び電気的に照らされた道路標識のような、頭上のライトから来る。そのような不快な光源を除去する１つの方法は、それらの動作を分析することである。特に、すべての頭上の街灯は制御車両が動いている時に画像の上方へ垂直に動くであろう。この動作を分析することは幾つかの街灯を検知する有効な方法を供給する。不幸にも、遠くの街灯は遠くのヘッドライトとほとんど同じ高低角であることが明らかであり、画像の垂直上昇割合は街灯がもっと近づくまで大きくならない。しかし、上述するように、街灯はAC制御され、したがって、120Hzの輝度変調に晒される。DC源により電力を供給されたヘッドランプはこの特性を示さない。したがって、画像アレイセンサ106は窓で素早く連続する幾つかの読みを取るため小数のピクセルを使用することができる。窓が十分小さい場合には、窓は秒当たり数百のフレームを読むことができる。一度、光源が画像で確認されると、幾つかのフレームが240Hz又はそれ以上の割合で読み出される。これらの読みはその後分析され、輝度変調を検知する。変調が存在する場合には、光源はAC源から生じ無視できる。二者択一的に、ホトダイオードが低域フィルターと関連して使用することができ、非変調光にAC変調された画像の光の割合を決定する。光源のかなりの部分がAC変調される場合には、画像に存在する光源はAC光からであると仮定される。そうでなければ、光源はDC源からであると仮定される。
ヘッドランプ処理のためのフローチャートが図８に示されている。当初、ステップ329で、システムはピクセルがヘッドランプ（すなわち、画像アレイセンサ106がレンズ104を通って映された光線のため保存したその部分）にあるかどうかを決定する。もしなければ、システムはステップ330に進み、次のピクセルを検査する。さもなければ、システムはステップ331でピクセルを検査し、ピクセルが上述したように120Hzで変調されるかどうかを決定する。もしそうであれば、光源は街灯であると仮定され、したがって、システムはステップ330で次のピクセルに進む。ピクセルが120Hzの輝度変調に晒されない場合には、その後、システムはステップ332で、隣りのピクセルの平均グレースケールを計算する。ステップ333で、システムはそれが映す空間の領域に基づいて特定のピクセルのための閾値を決定する。次に、システムはステップ334で、ピクセルのグレースケール値を絶対的な高レベルの閾値と比較し、例えば、接近する自動車が制御車両の視野に来るかどうかを決定する。もしそうであれば、システムはステップ335に進み、フラッグを設定し、即座の減光を行なわせる。さもなければ、システムはステップ336に進み、ピクセルのグレースケール値が隣りのピクセルの平均よりｎ％大きいかどうかを決定する。そうでなければ、システムはステップ330に戻り、次のピクセルを検査する。そうでなければ、システムはステップ337に進み、将来の参照フレームのためヘッドランプリストにピクセルを付加する。
上述したように、システムはステップ338及び339で上述した光源を検査し、光源が街灯かどうかを決定する。光源が街灯でないとシステムが決定した場合には。システムはステップ340に進み、フラッグを設定し、ヘッドランプ206の減光を行わせる。光源が街灯であるとシステムが決定すると、システムはステップ341に進み、次のピクセルに進む。伝統的な車両ランプシステムは明るいランプの選択をオンかオフのいずれかにさせる。本発明はヘッドランプシステムの使用に容易に適用可能であり、ヘッドライトは視野の他の車両の距離に基づいて変化する輝度までつけられることができる。そのような実施例では、ヘッドランプの輝度は、全体の輝度レベルを減少又は増加させるためヘッドランプの衝撃係数を変調することを含む各種技術によって変更されてもよい。
各種輝度のヘッドランプは又よりよいノイズ濾過ともなる。特に、光源が検知され、車両の制御されたヘッドランプの輝度を減少させる時は必ず、他の画像が検知され、これらの他の光源の輝度は同様の量減少するかどうかを決定する。そうであれば、システムは光源が車両のヘッドランプからの反射であると決定することができるだろう。そのような情報は比較的有効な手段を供給するフィードバックとして使用されることができ、制御車両のヘッドランプの反射により発生する不快な光を除去する。そのような実施例では、上述した輝度の閾値は使用されないであろう。より詳細には、画像の最も明るいヘッドランプ及びテールランプの輝度は制御車両のヘッドランプの輝度を決定するために使用される。画像のヘッドランプまたはテールランプが明るくなるにつれて、制御されたヘッドランプはますます減光される。
明らかに、上記教示を考慮して、本発明の多くの修正及び変更が可能である。したがって、本発明は、添付した請求の範囲内で、特に上述されたものとは別な手段で実施されてもよいことが理解されるであろう。

Claims (33)

1. 制御車両のヘッドランプの状態を自動的に制御する制御システムであって、
   所定の視野内の２つの所定のスペクトル帯域を選択的に透過するように構成された所定の視野内の外部の光源を映す光学システムと、
   前記光学システムからの画像を処理すると共に光の同じスペクトル帯域を映すピクセルの相対出力の関数としてヘッドランプの状態を制御する制御信号を供給するための画像処理システムと、を含み、
   ヘッドランプの高ビームの輝度が可変であり、光源が検知され、ヘッドランプの輝度を減少させるとき、前記画像処理システムは、他の画像を検知し、他の画像の光源の強度が同様の量減少するかどうか決定し、同様の量減少すれば、前記画像処理システムは、光源が制御車両のヘッドランプからの反射であると決定することを特徴とする制御システム。
2. 制御車両のヘッドランプの状態を自動的に制御する制御システムであって、
   少なくとも１つのヘッドランプの輝度が可変であり、
   所定の視野内の外部の光源を映す光学システムと、
   前記光学システムからの画像を処理すると共に少なくとも１つのヘッドランプの輝度を制御する制御信号を供給する画像処理システムであって、光源が検知され、ヘッドランプの輝度を減少させるとき、他の画像を検知し、他の画像の光源の強度が同様の量減少するかどうか決定し、同様の量減少すれば、前記画像処理システムは、光源が制御車両のヘッドランプからの反射であると決定する画像処理システムと、
   を含むことを特徴とするシステム。
3. 前記画像処理システムは、不快な光源が電力を供給される交流源から生じる前記不快な光源のAC輝度変調を検知することにより前記不快な光源を検知する手段を含む請求項１または２に記載の制御システム。
4. 制御車両のヘッドランプの状態を自動的に制御する制御システムであって、
   所定の視野内の外部の光源を映す光学システムと、
   前記光学システムからの画像を処理すると共に前記ヘッドランプの輝度を制御するため制御信号を供給し、不快な光源のAC輝度変調を検知することにより前記不快な光源を検知する手段を含み、輝度変調が前記不快な光源が電力を供給される交流源から生じる画像処理システムと、
   を含むことを特徴とするシステム。
5. 前記光学システムが前記制御車両に関し固定されている請求項１、２または４に記載の制御システム。
6. 前記光学システムが複数のピクセルを含む画像アレイセンサを含む請求項１、２または４に記載の制御システム。
7. 前記ピクセル画像アレイセンサはCMOS能動ピクセル画像アレイセンサである請求項６に記載の制御システム。
8. 前記光学システムが画像アレイセンサに異なるスペクトル構成を有する光源を空間的に分離するように更に構成された請求項６に記載の制御システム。
9. 前記光学システムが２以上のレンズとピクセルのアレイを含む画像アレイセンサを含む請求項１、２または４に記載の制御システム。
10. 前記２以上のレンズ及び前記アレイセンサが前記画像アレイセンサの異なる部分に前記所定の視野を映すように構成されている請求項９に記載の制御システム。
11. 前記光学システムは、前記レンズの１方を通過する光が前記２以上のレンズの他方により映された光を示す画像アレイセンサの部分に達するのを妨げるように構成された請求項10に記載の制御システム。
12. 前記２以上のレンズの１方は600nmより長い波長を有する光を濾過させ、前記画像アレイセンサの１部分にテールランプを映す赤色フィルターを形成する請求項10に記載の制御システム。
13. 前記赤色フィルターを通って映されたピクセルの相対的出力を、前記赤色フィルターを通って映された隣りのピクセルの選択されたグループの平均ピクセル出力と比較することにより、テールランプが検知され、ピクセル出力が前記選択されたグループのピクセルの平均ピクセル出力より高い所定の割合であるときに処理システムがテールランプを検知する請求項12に記載の制御システム。
14. 前記２以上のレンズの他方が600nmより短い波長を有する光を濾過し、前記画像アレイセンサの別の部分にヘッドランプを映すため緑がかった青色のフィルターを形成する請求項12に記載の制御システム。
15. 緑がかった青色のフィルターを通って映されたピクセルの相対的出力を、選択されたグループのピクセルの平均出力と比較することにより、ヘッドランプが検知され、ピクセル出力が前記選択されたグループのピクセルの平均ピクセル出力より高い所定の割合である時に処理システムがヘッドランプを検知する請求項14に記載の制御システム。
16. 前記画像処理システムは各フレームの外部のヘッドランプを検知する手段を含む請求項１、２または４に記載の制御システム。
17. 前記画像処理システムは各フレームのテールランプを検知する手段を含む請求項１、２または４に記載の制御システム。
18. 前記画像処理システムは、少なくとも１つのテールランプまたはヘッドランプを含むフレームが処理される時は必ず増やされる減光カウンターを含む請求項17に記載の制御システム。
19. ヘッドランプまたはテールランプを含まないフレームが処理される時は必ず、前記減光カウンターが再設定される請求項18に記載の制御システム。
20. 前記制御信号が減光カウンターの値の関数として発生される請求項19に記載の制御システム。
21. 前記制御信号がヘッドランプまたはテールランプを含まないクリアフレームが処理される度に増やされる非減光カウンターを含む請求項17に記載の制御システム。
22. ヘッドランプまたはテールランプがフレームで検知されている時、前記非減光カウンターが再設定される請求項21に記載の制御システム。
23. 前記画像処理システムは連続するフレームを前記制御車両に関し前記光源の垂直動作を検知することに比べる請求項１、２または４に記載の制御システム。
24. 前記光源が頭上の街灯である請求項23に記載の制御システム。
25. 前記画像処理システムは連続するフレームを前記制御車両に関し前記光源の水平動作を検知することに比べる請求項１、２または４に記載の制御システム。
26. 前記光源が前記制御車両に関し静止の反射物からの光を反射させる請求項25に記載の制御システム。
27. 前記光学システムが前記外部の光源からの赤外線光を濾過する手段を含む請求項１、２または４に記載の制御システム。
28. 前記光学システムは前記所定の視野の外部の光を妨げる手段を含む請求項１、２または４に記載の制御システム。
29. 前記光学システムが前記画像アレイセンサの隣りのピクセルの選択されたグループの平均出力を計算する手段を含む請求項１、２または４に記載の制御システム。
30. 高ビームのヘッドランプを完全につけたりまたは完全に消したりするために前記制御信号が使用される請求項１、２または４に記載の制御システム。
31. 完全についている時と完全に消えている時の間の高ビームのヘッドランプの輝度レベルを連続的に変化するために前記制御信号が使用される請求項１、２または４に記載の制御システム。
32. 前記制御信号が前記ヘッドランプの衝撃係数を変化させるために使用される請求項31に記載の制御システム。
33. 前記光学システムが１以上の所定のスペクトル帯域の光を選択的に透過するように構成され、各所定のスペクトル帯域が前記画像センサ内の異なる所定ブロックのピクセルに映され、前記画像処理システムは、同じブロック内の他のピクセルの出力に関し前記所定のブロックのそれぞれの内部の１以上のピクセルの出力の関数として前記制御信号を供給するように構成されている請求項１、２または４に記載の制御システム。

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