JP4791053B2 - 濡れた道路を検出する方法、およびこの方法を実施した照明システム - Google Patents

Description

本発明は、照明システムを点灯させる必要がある暗い状況下で、車両が走行する道路が濡れているかどうかを検出するために、車両内で用いられる方法に関する。また本発明は、この方法を実施した車両搭載型照明システムにも関する。

本発明は、自動車または重量物用車両など、道路を走行する車両の分野に適用される。詳細には、本発明は、これらの車両による照明の分野に適用される。

道路を走行する車両の数が多いことに鑑み、事故の危険性を少なくするために、各車両およびその運転者に対して、走行条件にできるだけ適した照明を行うことが必要である。特に夜間は、各運転者が、車両の前方の道路状況、および特にこの道路状況に存在する車両を最適な状態で見ることができることが重要である。

気象条件が悪いとき、特に雨天では、道路は濡れていることがある。車両の照明システムによって投射された光は、濡れた道路によって、反対方向に走行する車両の運転者の目の方向に反射される。すなわち、濡れた道路を走行する第１車両の運転者は、同じ道路を反対方向に走行する第２車両によって投射され、濡れた路面によって反射された光によって目がくらむことになる。

現在、車両用照明システムの製造業者は、車両によって投射され、反対方向からやってくる車両の運転者の目に、直接向かい得る光束を制限するように最善をつくしている。このようにするために、視野線の上下では異なる出力で光を投射する。しかし、道路が濡れていると、道路の反射率により、運転者の目に直接投射される光に比して、最大で２０〜３０倍強い光が反射されることがある。

したがって、製造業者は、快適さおよび安全上の理由から、濡れているか、いないかの道路の状態に応じて、道路の照明を改善しようと努めている。現在、道路が濡れているかどうかを検出するための方法はいくつか存在する。
ヨーロッパ特許公開第１ ２７３ ４７６号 ヨーロッパ特許公開第１ ３０８ ６６９号

これらの方法の１つは、車両のフロントガラスのワイパが動作している場合に、その原因は、雨が降っているからと考え、それにより、道路が濡れていると判断するものである。しかし、雨がやんだ後でも、ある程度の時間、道路が濡れたままであることは極めて多い。さらに、運転者は、道路が濡れていなくても、フロントガラスをきれいにするために、フロントガラスのワイパを動作させることがある。したがって、この方法による効果は、最適なものではない。

別の技術は、車両のシャシに赤外線送信機を据え付け、この送信機を、反射体と関連させることからなるものである。この場合、反射率によって、道路の濡れた状態が検出される。しかし、例えば泥などで覆われてシャシが汚れていると、この送信機は機能せず、濡れた道路の検出は行われないことになる。

別の技術は、車両の前方に光ビームを放出し、後方散乱によるこのビームの反射率を観測することからなるものである。このような技術では、後方散乱によって反射されたビームが、検出可能かつ解析可能になるように、ビームの出力を大きくしなければならない。したがって、このような解析は、その適切さにおいて制限があり、しかもコストが高くつく。

別の技術は、車両搭載型センサによって、道路の濡れた状態を検出することからなるものである。このセンサ上に、道路のある区域の画像が形成される。この画像は、道路上の光の分布に沿ったプロフィールであり、これを、基準プロフィールと比較するものである。文献ヨーロッパ特許公開第１ ２７３ ４７６号に記載されているこのような技術は、実施するのが比較的難しく、かつコストがかかる。

本発明の目的は、上記した技術の欠点を解決することである。この目的のために、本発明では、車両が走行する道路が濡れているかどうかを検出するための、車両上で実施される方法を提案するものである。この方法では、夜間視界などの他の機能のために、車両にすでに搭載されている要素を使用し得るので、実施するためのコストは低い。

この方法は、車両に無関係な照明、例えば、公共の照明、または同じ道路を走行する別の車両の前照灯によって生成される照明によって照らされた道路状況の画像を生成し、処理することからなる。

より正確には、本発明は、濡れた道路を、照明を点灯させる必要がある暗い状況下で、この道路を走行する第１車両によって検出する方法に関するものである。この方法は、
−前記照明によって照らされた道路状況の画像を取得する操作と、
−この画像を処理する操作とを含んでいる。

この方法は、
−道路状況を照らすことを、第１車両とは無関係な、前記道路上に位置する少なくとも１つの光投射器によって行い、
−画像の取得および画像の処理を、それぞれ、第１車両に搭載された画像取得装置および画像処理装置によって行うことを特徴とする。

この方法では、さらに、次の特徴の１つまたは複数を含むことがある。
−道路状況を照らすことを、前記道路を走行する第２車両上の少なくとも２つの光投射器によって行う。
−画像処理操作は、道路状況の画像内で、光投射器から放出された光ビームに相当する少なくとも１つの主光スポットを検出することと、道路状況の画像内で、主光スポットよりも強度が小さく、光投射器から放出された光ビームが濡れた道路上で反射したものに相当する少なくとも１つの副光スポットを検出することからなる。
−副光スポットは、主スポットの下に位置する検出区域にある。
−画像処理操作は、道路状況の画像の少なくとも２つの区域に対して閾値を設定する操作を含んでいる。
−第２車両によって照明が行われるときに、同じ水平線上で、２つの主スポットが検出され、別の水平線上で、２つの副スポットが検出される。

また本発明は、濡れた道路を検出する上記方法を実施する照明システムにも関するものである。この照明システムは、本発明の方法を実施する制御ユニットによって制御される、光出力が可変な第１光投射器を備えている。そのため、この投射器から放出される光ビームは、道路が濡れていると、検出された後で直ちに調節される。

より正確には、この車両用照明システムは、
−調節可能な光ビームを投射する少なくとも１つの装置と、
−光ビームの調節を制御する制御ユニットとを備えている。

この車両用照明システムは、この制御ユニットが、上記で述べた濡れた道路を検出する方法を実施するようになっていることを特徴とする。

このシステムは、次の特徴の１つまたは複数を含むことがある。
−制御ユニットは、道路状況の画像を取得する装置と、車両が走行する道路の濡れた状態を検出し得る画像処理装置とを備える。
−画像取得装置は、車両の前方に配置され、車両の前方の道路状況の画像を生成する。
−画像取得装置は、車両の後方に配置され、車両の後方の道路状況の画像を生成する。
−画像取得装置および画像処理装置は、夜間視界機能を提供する。

また本発明は、このようなシステムを装備した車両にも関するものである。

本発明の方法では、道路が濡れているかどうかを検出するために、道路の反射率特性を用いることを提案する。これは、濡れた道路では反射率が高く、（濡れた道路とは対照的に）、乾いた道路では反射率が低いからである。すなわち、道路が濡れている場合、道路を照らす光ビームは反射される。道路が乾いている場合には、光ビームは反射されない。

したがって、本発明の方法では、車両に搭載された機器によって、車両とは無関係の照明装置から放出された光ビームが、路面によって反射されたかどうかを判定する。

この車両とは無関係の照明装置を、道路の縁部に位置し、道路を照らすようになっている街灯柱タイプの公共の照明装置とすることができる。

この車両とは無関係の照明装置を、同じ道路を走行する別の車両に搭載された照明装置とすることもできる。以下の説明を通じて、「第１車両」は、本発明の方法を実施する照明システムが搭載された車両を指し、「第２車両」は、第１車両と同じ道路を走行し、第１車両の道路状況を照らす照明装置を有する別の車両を指す。

次に、照明が第２車両によって生成される実施形態について説明する。この実施形態では、照明は、第２車両に搭載された２つの投射器によって生成され、各投射器は、道路の方向に光ビームを放出する。これらのビームにより、第１車両の道路状況が照明される。

後でより詳細に説明するように、第２車両は、第１車両と反対の方向に走行してもよい。この場合、第１車両の道路状況は、前記車両の前方に位置することとなる。第２車両は、第１車両と同じ方向に走行してもよい。この場合、第１車両の道路状況は、前記車両の後方に位置することとなる。

第１および第２の車両が走行する道路が濡れているかどうかを検出するために、本発明では、第２車両からの光ビームを含む、第１車両の道路状況の画像を取得し、次いで、この画像を解析して、この画像から、道路が濡れているか、あるいは乾いているかを導き出すようにしている。この画像解析は、第１車両に搭載された画像取得装置が認識し得る（第２車両の各投射器から放出された光ビームに対応する）光源に、道路上の反射像が付随しているかどうかを判定することからなる。

図１および図２は、第１車両に搭載された画像取得装置によって生成された道路状況の画像の例を示す。

図１の例では、車両は照明装置１を備えている。この照明装置は、それぞれ光ビームを放出する２つの投射器を備えている。これら２本の光ビームによって生成される照明により、道路上に光のハロー２が形成される。したがって、道路状況の画像は、第２車両の照明装置の照明表面に相当する、光の強度が大きい２つのスポット１０および１１を含む。

照明表面とは、照明装置または投射器の囲いガラスの区域を意味する。このガラス区域を通って、前記装置の光源から放出された光が通過する。この高強度スポット１０および１１を主スポットと称する。

光のハロー２は、比較的均一である。すなわち、このハローには、全ハローと比べて強度が大きい区域はない。言い換えると、この例では、画像に処理を施すと、同じ水平線Ｈ１上にほぼ整列した２つの主スポット１０および１１だけを検出することが可能になる。

本発明によると、これら２つの主スポット１０および１１が存在することから、第１車両の道路状況に第２車両が存在すること、およびこの道路が濡れていないことが示される。

図２の例では、車両は、図１の場合と同様に、それぞれ、光ビームを放出する２つの投射器を有する。これら２本の光ビームによって生成される照明により、道路上に光のハロー２が形成される。

光のハロー２は、ハロー２の平均強度よりも光の強度が大きい２つの区域２０および２１を有する。これらの区域２０および２１の光強度は、スポット１０および１１の強度と、ハロー２の平均強度の中間である。これらの区域２０および２１を副スポットと称する。

図２の例では、各主スポット１０および１１に、主スポットの下のある距離のところに位置する副スポット２０および２１が、それぞれ対応していることがわかる。副スポット２０および２１は、それぞれ、道路が濡れているときに、道路上の第２車両の投射器の１つから放出された光ビームの反射に相当する。

すなわち、第１車両の道路状況の画像は、
−（道路が平坦な場合には）ほぼ水平な同じ線Ｈ１上で整列している、第２車両からの光ビームに相当する光強度が大きい２つの主スポット１０および１１と、
−線Ｈ１と平行で、前記線Ｈ１の下に位置するほぼ水平な線Ｈ２上で整列している、光ビームの道路上の反射に相当する中間強度の２つの副スポット２０および２１とを含んでいる。

実際、投射器は、車両上の同じ高さのところに位置し、したがって、道路からほぼ同じ距離のところにあることに留意されたい。その結果、これらの光ビームの反射像は、投射器の下のほぼ同じ距離のところに位置する。したがって、これら２つの主スポットは、水平に整列しており、２つの副スポットも、主スポットを通る水平線に平行な水平線上で整列している。

距離Ｈ１を求めることができる場合、距離Ｈ２は、ある程度、距離Ｈ２を見る角度によって決まる。距離Ｈ２は、観察者が移動するとの同時に「移動」することになる。距離Ｈ２は、車両の姿勢にも依存する。これは、自動姿勢補正システムが車両に装備されていない場合、特にそうである。

したがって、本発明の方法は、次のステップを含んでいる。
−第１車両に搭載された画像取得装置によって、第２車両の投射器から放出された光ビームを含む道路状況の画像を生成させる。
−この画像の中から、これらの光ビームに相当する主スポットを探し出す。
−次いで、この画像上で、光ビームによって生成された光のハローが、ハローの平均強度よりも高強度の副スポットを含むかどうかを調べる。主スポットの下のある距離のところに位置する区域の中から、これらの副スポットを探し出す。副スポットの探索は、主スポットの探索と同様に、探索対象の４つの区域に対して閾値を設定し、光強度がより大きい区域を求めるために明るさの傾きを求めることによって行う。
−このような副スポットが検出された後、これらがそれぞれ、主スポットに対応するかどうかを検証するか、または、これらが同じ線上で整列しているかどうかを検証することが可能である。

副スポットが検出されると、このことから、道路が濡れていることが導き出される。この道路が濡れているという情報を用いて、道路が濡れているために、操舵性、変速機、エンジン・スピード、照明などの車両の挙動を最適化するための前記車両の機能を活動化させることができる。

図３は、本発明の方法を実施する照明システムの実施例を示す。この照明システムは、２つの光投射器を備え、これらの光投射器の少なくとも一方の強度を調節し得る。図３では、この投射器を５で示してある。この投射器は、第１車両の前方の道路状況を照らすためのものである。

この投射器としては、ヨーロッパ特許公開第１ ３０８ ６６９号に記載されているものと同様の、脱着可能な補足遮蔽部が装着された楕円タイプの投射器がよい。この脱着可能な遮蔽部は、光束の強度を変化させない引込み位置と、局所的に光強度を減少させるために、光ビームの前方に配置される位置とを有する。後者の位置では、この遮蔽部は、光ビームのうち、道路上で反射して運転者の目に直接到達することになる部分に相当する精確な位置に置かれる。

本発明の照明システムは、この投射器５用の制御ユニット３、４をも備えている。この制御ユニットは、上記で説明した方法を実施する。より正確には、この制御ユニットは、投射器５から放出される光ビームの調節を制御する。遮蔽部を伴う楕円投射器の場合、制御ユニットは、この投射器内で、遮蔽部の配置または引込みを行う。ただし、本発明の照明システムは、上記で述べたもの以外のタイプの投射器、すなわち、遮蔽部を合わせて配置する以外の手段で調節し得る光束を放出する投射器を備えていてもよいことに留意されたい。

本発明の照明システム用の制御ユニットは、
−第１車両の道路状況の画像を取得する、可視または近赤外範囲で動作するビデオカメラタイプの、または他の画像センサの画像取得装置３と、
−画像取得装置３によって生成された画像を上記で説明したように解析する、例えば車両に搭載されたコンピュータなどの画像処理装置４とを備えている。

そのため、画像取得装置３によって画像が生成されると、この画像は、処理装置４に送信される。後者は、この画像を解析し、この画像から、上記で説明したやり方で、道路が濡れているかどうかを導き出す。

道路が濡れていると検出された場合、光束の強度を局所的に制限するために、すなわち、濡れた道路によって反射された光が当たるところに対応する投射器の位置に対する光束を限定するために、遮蔽部６が定位置に置かれるように投射器５に信号を送信する。一方、道路が乾いていると検出された場合、この遮蔽部は、その引込み位置に留まる。

一実施形態では、この遮蔽部は、道路が濡れていると検出された直後に定位置に置かれる。次いで、道路が乾いていると検出されるとすぐに引き込められる。

別の実施形態では、遮蔽部が定位置に置かれた後で、この遮蔽部を所定の時間、定位置に留めるように選択される。この目的のために、検出処理に所定の長さのヒステリシスを適用する。

好ましくは、このヒステリシスは、制御ユニットによって反対の情報が受け取られるか、または確認されない限り、投射器の遮蔽機能が保たれるように比較的長くする。より正確には、この遮蔽部は、道路が濡れていると検出された直後に、光ビームの前方の定位置に置かれる。

この遮蔽部は、最低限の時間、例えば少なくとも２分が経過しない限り引き込められない。そのため、例えば、車両が、部分的に木木で覆われた濡れた道路を走行しているときに、光ビームの遮蔽部を、定位置に置き、引き込むことを極めて短い間隔で行うことはできない。ヒステリシスを長く選択すると、検出されるあらゆる小さな変動が平滑化される。

画像取得装置３は、車両の前方、例えば、フロントガラスに近い車内、または車両のバックミラーの外を向いた側に配置される。このようにすると、道路状況の画像は、車両の前方に対して取得される画像になる。したがって、この画像は、道路を反対方向に走行する車両の光ビームを有する。

画像取得装置３は、車両の後方、例えば、車両のリヤウィンドウに近い車内に配置することもできる。こうすると、道路状況の画像は、車両の後方に対して取得される画像になる。この画像は、第１車両の後方を同じ方向に走行する車両の光ビームを含んでいる。

すぐ前で説明したように、本発明の方法を実施するために、制御ユニット３、４は車両に搭載される。本発明の一実施形態では、制御ユニットを形成する画像取得装置３および画像処理装置４は、他の機能を実行するために車両にすでに搭載されている装置である。

これは、車両には現在、最初から、画像処理装置に関連した画像取得装置（例えば、搭載コンピュータに接続されたビデオカメラ）を装備することがますます増えているからである。このような機器は、夜間視界機能用に、または駐車支援用などに、最初から設けられることがある。この場合、最初からある画像取得装置によって取得された画像内の主スポットまたは副スポットを検出するために、この画像処理装置に新しい機能を組み込むことは比較的簡単かつ安価である。

そのため、本発明により、車両の既存の装備に比べて機器のコストが追加されずに、濡れた道路を検出することができる。

この場合、本発明の照明システムにより、道路が濡れているという情報に加えて、車両の他の構成要素から発せられたすべての関連情報を考慮に入れることが可能になる。このような情報は、例えば、夜間視界走行または他の画像処理から入手することができ、道路の形態、すなわち、トンネル、カーブなどの存在に関する情報が得られる。このような情報を利用して、本発明のシステムにより、反射観察区域を改善し得る。

道路が乾いているときに、反対方向に走行する車両から放出された光ビームの画像の例を、概略的に示す図である。 道路が濡れているときに、反対方向に走行する車両から放出された光ビームの画像の例を、概略的に示す図である。 本発明の方法を実施する照明システムの実施例を、概略的に示す図である。

符号の説明

１ 照明装置
２ 光のハロー
３ 制御ユニット、画像取得装置
４ 制御ユニット、画像処理装置
５ 投射器
６ 遮蔽部
１０ 主スポット
１１ 主スポット
２０ 副スポット
２１ 副スポット
Ｈ１ 水平線
Ｈ２ 水平線

Claims (10)

1. 濡れた道路を、照明を点灯させる必要がある暗い状況下で、前記道路を走行する第１車両によって検出する方法であって、
   前記照明によって照らされた道路状況の画像を取得する操作と、
   前記画像を処理する操作とを含み、
   前記道路状況を照らすことを、前記道路上に位置し、かつ前記第１車両とは無関係な少なくとも１つの光投射器によって行わせ、
   前記画像を処理する前記操作が、
   前記道路状況の前記画像内で、前記光投射器から放出された光ビームに相当する少なくとも１つの主光スポットを検出する操作と、
   前記道路状況の前記画像内で、前記主光スポットよりも強度が小さく前記主スポットの下に位置する検出区域にある、前記光投射器から放出された前記光ビームの前記濡れた道路上の反射に相当する少なくとも１つの副光スポットを検出する操作と
   からなり、
   前記画像の取得および前記画像の処理を、それぞれ、前記第１車両に搭載された画像取得装置および画像処理装置によって行わせることを特徴とする方法。
2. 前記道路状況を照らすことを、前記道路を走行する第２車両の少なくとも２つの光投射器によって行わせることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記画像処理操作が、前記道路状況の前記画像の少なくとも２つの区域に対して閾値設定を行う操作を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記照明を第２車両によって行わせる場合、同じ水平線上で、２つの主スポットを検出し、別の水平線上で、２つの副スポットを検出することを特徴とする、請求項２又は３のいずれかに記載の方法。
5. 調節可能な光ビームを投射する少なくとも１つの装置と、
   前記光ビームの調節を制御する制御ユニットとを備える車両用照明システムであって、
   前記制御ユニットにより、請求項１〜４のいずれかに記載の方法を実施させるようになっていることを特徴とする、照明システム。
6. 前記制御ユニットが、道路状況の画像を取得する装置と、前記車両が走行する道路が濡れている状態を検出し得る画像処理装置とを備えることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
7. 前記画像取得装置が、車両の前方に配置され、この車両の前方の道路状況の画像を生成するようになっていることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
8. 前記画像取得装置が、車両の後方に配置され、この車両の後方の道路状況の画像を生成するようになっていることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
9. 前記画像取得装置および前記画像処理装置が、夜間視界機能または走行機能または駐車支援機能を実行するようになっていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載のシステム。
10. 請求項５〜９のいずれかに記載のシステムを装備してある車両。

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