JP4277308B2 - 雨滴検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、雨滴検出装置に関し、特に車両のフロントガラスに付着する雨滴を検出し、車両に備えられるワイパを自動的に駆動させることが可能な雨滴検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両、例えば自動車には、フロントガラスに付着した雨滴を払拭し、前記フロントガラスにおける視界状況を回復させるワイパが備えられている。車両運転者は車両に備えられているワイパスイッチを操作することによって手動により前記ワイパを動かすことが現状である。しかしながら、ここ最近では、前記ワイパスイッチを操作しなくとも前記フロントガラスに付着した雨滴を払拭する雨滴検出装置が開発されている。
【0003】
このような雨滴検出装置には、光学式雨滴センサを用いたものや振動検出式雨滴センサを備えたものがある。前記光学式雨滴センサを用いた雨滴検出装置は、車両の所定箇所(例えばボンネット)に受光素子及び発光素子を有する光学式センサを備え、受光素子及び発光素子間の光路を遮る雨滴を前記受光素子の受光状態により検出し雨量を判定するものである。また、前記振動検出式雨滴センサを用いた雨滴検出装置は、車両の所定箇所(例えばボンネット)に感圧センサを備え、前記感圧センサに衝突する雨滴を前記感圧センサの電圧出力により検出し雨量の判定を行うものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した光学式センサや振動式センサを備える雨滴検出装置は、何れにしてもフロントガラスに直接付着した雨滴を検出するものではなく、このため前記各センサからの出力状態と実際の前記フロントガラスに付着した雨量とで差が生じ、適切なワイパ制御が得られないといった問題点を有している。
【0005】
そこで、本発明は、前述した問題点に着目し、フロントガラスに付着した雨滴を実際に検出し、適切な雨量の検出が可能な雨滴検出装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、車両のフロントガラスを払拭するワイパの払拭領域を含むように前記フロントガラス越しに前記車両の前方を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって取り込まれる撮影データを周波数解析し、前記フロントガラスに付着する雨滴を高周波成分として抽出するとともに、前記高周波成分のエネルギー量を算出し、前記エネルギー量によって前記フロントガラスに付着する前記雨滴の量を判定し、前記エネルギー量の経時的変化から前記雨滴の量の増減傾向を判断する雨量判定手段と、を備えた雨滴検出装置であって、前記撮影手段により取り込まれる画像の切り出し範囲を、前記車両が走行する路面に設定してなるものである。
【0007】
また、前記雨量判定手段は、前記撮影手段によって撮影された過去の第1の画像データと前記車両の走行情報とに基づき、前記撮影手段によって次に撮影されるであろう第2の画像データを推定し、前記第2の画像データと、前記撮影手段により撮影される現時刻における第3の画像データとを比較し、この比較結果に基づいた第4の画像データについて前記周波数解析を行うものである。
【0008】
また、前記雨量判定手段による前記雨滴の量の判定結果に基づき、前記ワイパを動作させるワイパ制御手段を備えてなるものである。
【0009】
また、前記ワイパ制御手段は、前記雨量判定手段による前記雨滴の量の判定結果に応じて、前記ワイパにおけるオン/オフ動作,前記ワイパの間欠動作と連続動作との切り換え,前記間欠動作の時間調整及び前記連続動作における動作スピードの調整の少なくとも一つを制御してなるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
【0011】
図1において、雨滴検出装置1は、CCDカメラ(撮影手段)2と、雨量判定手段3と、ワイパ制御手段4と、切換手段5とから構成されている。
【0012】
CCDカメラ2は、車両(例えば、自動車)6内に配設されるルームミラー(図示しない)の近傍に配設され、フロントガラス7越しに車両6の前方画像を撮影する。CCDカメラ2は、図2及び図3に示すように、例えば640×480画素からなる検出領域を有し、この内、前方画像の路面R部分のみの画像データを取り込む、例えば128×128画素からなる撮像エリア8を備えている。尚、撮像エリア8の切り出し範囲は、雨量判定手段3によって設定されるもので、車両6に備えられるワイパ9によるフロントガラス7の払拭領域で、かつ路面R部分に設定される。尚、図3は、フロントガラス7に付着した雨滴10を示すものである。
【0013】
雨量判定手段3は、雨滴検出装置1における制御手段であるCPU3aと、ROM3bと、RAM3cと、入出力(I/O)インターフェイス3dとから構成され、前記各部はバス3eによって接続されている。
【0014】
CPU3aは、CCDカメラ2によって取り込まれる撮影データを周波数解析し、フロントガラス7に付着する雨滴10を高周波成分として抽出するとともに、前記高周波成分のエネルギー量を算出し、前記エネルギー量によってフロントガラス7に付着する雨滴10の量(雨量)を判定し、フロントガラス7を払拭するワイパ9をワイパ制御手段4を介し制御するものである。
【0015】
ROM3bは、前述したCPU3aによる雨量判定処理等を実行するためのプログラムが記憶され、このプログラムは必要に応じてCPU3aによって読み出される。
【0016】
RAM(記憶手段)3cは、CPU3aの演算結果や、CCDカメラ2により撮影される画像データ等を一時的に記憶するものである。
【0017】
I/Oインターフェイス3dは、入力手段となるCCDカメラ2及び切換手段5と、出力手段となるワイパ制御手段4とがぞれぞれ接続され、前記入力手段により情報をCPU3aに与え、またCPU3aによる処理結果に応じた制御信号を前記出力手段に与えるものである。
【0018】
ワイパ制御手段4は、雨量判定手段3から出力される制御信号に基づきワイパ9を動作させる駆動モータを制御するものであり、ワイパ9のオン/オフ動作、ワイパ9の間欠駆動と連続駆動との切り換え、前記間欠駆動における時間間隔可変制御または前記連続駆動における駆動速度可変制御(動作スピードの調整)等を雨量判定手段3の雨量判定結果に基づきコントロールするものである。
【0019】
切換手段5は、雨量判定手段3によって自動的にワイパ9を動作させるか、従来のように手動でワイパ9を動作させるかを切り換えるものであって、押しボタンスイッチやスナップスイッチ等のスイッチ手段から構成される。
【0020】
次に、図4から図8を用いて、雨滴検出装置1における雨量判定手段3の雨量判定の処理手順を説明する。尚、図5から図8に示す画像データ及びその他の処理データを示す図は、本来であればx方向及びy方向の2次元となるが、説明を簡略化するために1次元的に示した図を用いている。
【0021】
雨量判定手段3は、切換手段5による入力の有無を確認し、自動雨量検出モードであるか否かの判定を行い(ステップS1)、自動雨量検出モードであると判断すると、撮像エリア8内の雨滴10を含む風景を画像データとして取り込む(ステップS2,図5)。
【0022】
次に、雨量判定手段3は、前記画像データにおいてフーリエ変換処理を施し(ステップS3)、前記画像データを周波数データに変換した後、前記周波数データにおけるパワースペクトル(P)を計算する(ステップS4,図6)。
【0023】
雨量判定手段3は、ステップS4で処理された高周波成分及び低周波成分を含む処理データ(パワースペクトル)において、フロントガラス7に付着した雨滴10となる高周波成分における雨滴帯域Bのみを抽出する帯域通過フィルタ処理(Pf)を施し、雨滴10の高周波成分のみを得る(ステップS5,図6)。尚、本発明の実施の形態において、雨滴10の抽出に利用する範囲、即ち雨滴領域Bは、−15/16π〜−1/2π及び1/2π〜15/16πである。
【0024】
雨量判定手段3は、雨滴帯域Bだけを抽出した後、エネルギー量(e)となる雨滴帯域Bのパワースペクトルの総和(図7における雨滴領域Bの体積)を求める(ステップS6,図7)。
【0025】
雨量判定手段3は、前述した処理(ステップS2〜ステップS6)を所定回数繰り返し実行し(ステップS7)、所定回数のサンプリングが終了すると、経時的に変化する各雨滴帯域Bにおける各エネルギー量(e)についての変化量を算出すべく、前記各サンプリング時t1,t2,t3・・・tnにおける各エネルギー量(e1,e2,e3・・・en)から、例えば、最小2乗法によって一次式(E=aX+b)を求め、フロントガラス7に付着する雨滴の経時的変化、即ち雨量の変化量(エネルギー変化量)が求まる(ステップS8,図8)。
【0026】
次に雨量判定手段3は、ステップS8において求められた一次式から、例えば最終サンプリング時(tn)におけるエネルギー量(雨量)Eを求め、このエネルギー量Eと、予め雨量判定手段3のROM3bに記憶されている第1の設定値Aとを比較し、エネルギー量Eが第1の設定値A以上である場合は(E≧A)、フロントガラス7に付着した雨滴10がワイパ9によって払拭する量に達していると判断し次ステップに進み、また、エネルギー量Eが第1の設定値Aに達しない場合は(E<A)、フロントガラス7に付着した雨滴10がワイパ9によって払拭しなくてもよい量であると判断しステップS2に進む雨滴付着量の判定を行う(ステップS9)。
【0027】
雨量判定手段3は、ステップS9において、フロントガラス7に付着した雨滴10がワイパ9によって払拭する量に達していると判断した後、ワイパ9の駆動方法についての判定を行うべく、ステップS8において算出された一次式の傾きaにより経時的に変化したエネルギー量(雨量)が増加傾向あるか、または減少傾向にあるかの判定を行う(ステップS10)。
【0028】
雨量判定手段3は、ステップS10において、一次式の傾きaが予め雨量判定手段3のROM3bに記憶されている第2の設定値Cとを比較し、傾きaが第2の設定値C以上である場合は(a≧C)、フロントガラス7に付着した雨滴10がワイパ9によって払拭する量に達し、かつ増加傾向であると判断し、ワイパ9が連続駆動するための制御信号をワイパ制御手段4に出力し(ステップS11)、また、傾きaが第2の設定値Cに達しない場合は(a<C)、フロントガラス7に付着した雨滴10がワイパ9によって払拭する量であるが、減少傾向にあると判断し、ワイパ9が間欠駆動するための制御信号をワイパ制御手段4に出力する(ステップS12)。
【0029】
前述した処理を繰り返し実行することで、雨滴10の雨量判定に伴うワイパ9の自動制御を可能とする。
【0030】
かかる雨滴検出装置1は、CCDカメラ2によって取り込まれる画像データの内、雨滴10が高周波成分である雨滴帯域Bを有することに着目したものであり、CCDカメラ2により車両のフロントガラス7越しに前方風景を撮影し、CCDカメラ2によって取り込まれた画像データを周波数解析し、フロントガラス7に付着する雨滴10を高周波成分として抽出するとともに、前記高周波成分のエネルギー量を算出し、このエネルギー量によってフロントガラス7に付着する雨滴10の量を判定する雨量判定手段3を備えるように構成するため、フロントガラス7に付着した実際の雨滴10の量を適切に判定することができ、ワイパ9の自動駆動制御を良好に行うことが可能となる。
【0031】
また、雨滴検出装置1は、エネルギー量に基づき雨滴付着量(雨量判定)の判定(ステップS9)と、雨量の増減傾向の判定(ステップS10)とを行うことで、フロントガラス7における雨滴10の付着状態を適切に判断することができ、ワイパ9におけるオン/オフ動作、ワイパ9の間欠動作及び連続動作の切り換え、前記間欠駆動の時間間隔可変制御、連続駆動の駆動速度可変制御等をワイパ制御手段4を介して制御することができる。
【0032】
また、雨滴検出装置1は、CCDカメラ2により取り込まれる画像の切り出し範囲を、フロントガラス7を払拭するワイパ9の払拭領域で且つ車両6が走行する路面Rに設定することで、雨滴10以外の標識や看板等のノイズとなる物体を撮影することが少なくなることから、雨量判定手段3の雨量判定における誤判定を防止することが可能となる。
【0033】
尚、本発明の他の実施の形態としては、車両6の車両情報である車速パルスを入力し(図1参照)、CCDカメラ2によって撮影された過去の第1の画像データと前記車速パルスとに基づき、CCDカメラ2によって次に撮影されるであろう第2の画像データを推定し、前記第2の画像データと、CCDカメラ2により撮影される現時刻における第3の画像データとを比較し、前記第3の画像データから前記第2の画像データを取り除いた画像データを第4の画像データとし、この第4の画像データについて前述した周波数解析を雨量判定手段3によって行うとともに、前述した雨量判定及び雨量の増減傾向判定を行うことである。雨量判定手段3は、前記第4の画像データを求めることにより、フロントガラス7に付着した雨滴10の変化量のみを周波数解析を行うことが可能となるため、前述した雨量判定をより適切に判定することが可能となる。また、車速パルス以外の他の車両情報としては、惰角信号が挙げられる。
【0034】
また、本発明の実施の形態における雨量判定において、雨量判定手段3はワイパ9の連続動作と間欠動作を単に切り換えるものであったが(ステップS10〜ステップS12)、雨量判定手段3は、ステップS10において、ワイパ9の駆動方式を間欠動作と連続動作との何れかであると判断した後、それぞれの駆動方式において細分化した複数の設定値を設け、これらの設定値と一次式の傾きaとを比較処理することによって、ワイパ9の間欠駆動の時間間隔可変制御及び連続駆動の駆動速度可変制御が可能となるものである。また、ステップS10の雨量判定後において、単なるワイパ8のオン/オフ(動作/停止)制御とすることも可能である。
【0035】
また、本発明は、雨滴帯域Bにおける帯域幅の調整や雨滴帯域Bの周波数領域の調整(雨滴帯域Bの帯域幅を一定に保ち周波数領域だけの移動)等の帯域調整を外部から調整可能とすることによって、更に適切な雨量判定が可能となる。これらは、例えばデジタルスイッチやロータリースイッチ,ボリューム抵抗等の外部設定手段を設け、この外部設定手段の入力値に応じて前記帯域調整を行えるようにすることで達成できる。
【0036】
また、本発明の実施の形態における雨滴付着量の判定において(ステップS9及びステップS10)、予め定められる第1の設定値A及びエネルギー量(雨量)Eと、予め設定される第2の設定値C及び傾きaとをそれぞれ比較するようにしているが、第1の設定値A及び第2設定値Cとを前記外部設定手段によって変更可能にすることによって、ワイパ9を動作させるための基準値を任意に変更できたり、またワイパ9の連続動作と間欠動作の切換値を任意に変更することが可能となる。
【0037】
【発明の効果】
本発明は、車両のフロントガラスを払拭するワイパの払拭領域を含むように前記フロントガラス越しに前記車両の前方を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって取り込まれる撮影データを周波数解析し、前記フロントガラスに付着する雨滴を高周波成分として抽出するとともに、前記高周波成分のエネルギー量を算出し、前記エネルギー量によって前記フロントガラスに付着する前記雨滴の量を判定する雨量判定手段と、を備えた雨滴検出装置であって、前記撮影手段により取り込まれる画像の切り出し範囲を、前記車両が走行する路面に設定してなる雨滴検出装置であり、前記フロントガラスに付着した実際の雨滴を適切に検出することができ、雨量の判定も容易に行うことができるため、ワイパの自動駆動制御を良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す雨滴検出装置のブロック図。
【図2】同上実施の形態の撮像手段により撮影される画像を示す図。
【図3】同上実施の形態の前記画像における切り出し範囲を示す図。
【図4】同上実施の形態の雨量判定手段による処理方法を示す図。
【図5】同上実施の形態の画像データを示す図。
【図6】同上実施の形態の前記画像データにおけるパワースペクトルを示す図。
【図7】同上実施の形態の雨滴帯域を示す図。
【図8】同上実施の形態の前記雨滴領域におけるエネルギー量を示す図。
【符号の説明】
1 雨滴検出装置
2 CCDカメラ(撮影手段)
3 雨量判定手段
3a CPU
3b ROM
3c RAM
3d バス
4 ワイパ制御手段
6 車両
7 フロントガラス
8 撮像エリア
9 ワイパ
B 雨滴帯域
R 路面
Claims (4)
- 車両のフロントガラスを払拭するワイパの払拭領域を含むように前記フロントガラス越しに前記車両の前方を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって取り込まれる撮影データを周波数解析し、前記フロントガラスに付着する雨滴を高周波成分として抽出するとともに、前記高周波成分のエネルギー量を算出し、前記エネルギー量によって前記フロントガラスに付着する前記雨滴の量を判定し、前記エネルギー量の経時的変化から前記雨滴の量の増減傾向を判断する雨量判定手段と、を備えた雨滴検出装置であって、
前記撮影手段により取り込まれる画像の切り出し範囲を、前記車両が走行する路面に設定してなることを特徴とする雨滴検出装置。 - 前記雨量判定手段は、前記撮影手段によって撮影された過去の第1の画像データと前記車両の走行情報とに基づき、前記撮影手段によって次に撮影されるであろう第2の画像データを推定し、前記第2の画像データと、前記撮影手段により撮影される現時刻における第3の画像データとを比較し、この比較結果に基づいた第4の画像データについて前記周波数解析を行うことを特徴とする請求項1に記載の雨滴検出装置。
- 前記雨量判定手段による前記雨滴の量の判定結果に基づき、前記ワイパを動作させるワイパ制御手段を備えてなることを特徴とする請求項1に記載の雨滴検出装置。
- 前記ワイパ制御手段は、前記雨量判定手段による前記雨滴の量の判定結果に応じて、前記ワイパにおけるオン/オフ動作,前記ワイパの間欠動作と連続動作との切り換え,前記間欠動作の時間調整及び前記連続動作における動作スピードの調整の少なくとも一つを制御してなることを請求項3に記載の雨滴検出装置。
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