JP4924204B2 - 信号機検出装置、信号機検出方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、自車両前方の信号機を検出する信号機検出装置、信号機検出方法及びプログラムに関するものである。

従来より、自車両前方の信号機を検出する技術に関し種々提案されている。
例えば、車両に設けられ進行方向を撮影して撮影画像を出力する撮影手段と、この撮影手段による撮影画像から赤色発光部を抽出して信号機の赤色信号を検出する赤信号検出手段とを備え、この赤信号検出手段は、抽出した赤色発光部の輝度及び／又は該赤色発光部の高さに基づいて赤信号であることを検出するように構成された安全運転支援装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−０３４６９３号公報（段落（００１３）〜（００３７）、図１〜図１２）

しかしながら、前記した特許文献１に記載された安全運転支援装置では、自車両前方の信号機がＬＥＤ（lightemitting diode）式の信号機（以下、「ＬＥＤ信号機」という。）の場合には、発光部であるＬＥＤ素子の点灯周期と撮影手段の撮影周期との相違等によって、ＬＥＤ信号機の発光部が消灯状態で撮影され、信号機の発光部を検出することができない虞があるという問題がある。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、自車両前方のＬＥＤ信号機の発光部を確実に検出することが可能な信号機検出装置、信号機検出方法及びプログラムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る信号機検出装置は、自車位置を検出する自車位置検出手段（１１）と、信号機に関する信号機情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段（２５）と、前記自車位置と前記地図情報とに基づいて自車両前方の前記信号機情報を取得する信号機情報取得手段（１３）と、前記信号機情報取得手段によって取得した前記信号機情報に基づいて、自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機か否かを判定する種類判定手段（１３）と、自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機であると判定された場合には、前記信号機情報に基づいて該ＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期を含むＬＥＤ点灯情報を取得する点灯情報取得手段（１３）と、自車両前方を撮影する撮影手段（５１、５３）と、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影手段の撮影周期とに基づいて自車両前方を撮影する撮影タイミングを設定する撮影タイミング設定手段（１３、５１）と、前記撮影タイミングで撮影された撮影画像に基づいて信号機を検出する信号機検出手段（１３）と、を備え、前記撮影タイミング設定手段は、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調するか否かを判定する同調判定手段（１３）を有し、該撮影タイミング設定手段は、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調すると判定した場合には、前記撮影タイミングが前記ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調しないと判定した場合には、該ＬＥＤ点灯周期と該撮影周期との位相差に合わせて定期的に前記撮影タイミングをずらすように設定することを特徴とする。

また、請求項２に係る信号機検出装置は、請求項１に記載の信号機検出装置（１）において、前記撮影タイミング設定手段（１３、５１）は、前記撮影周期が前記ＬＥＤ点灯周期の１／２より長い場合に、前記同調判定手段（１３）を介して前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調するか否かを判定することを特徴とする。

また、請求項３に係る信号機検出装置は、請求項２に記載の信号機検出装置（１）において、前記撮影タイミング設定手段（１３、５１）は、前記撮影周期が前記ＬＥＤ点灯周期の１／２以下の場合には、前記撮影タイミングを変更せず、前記信号機検出手段（１３）は、前記ＬＥＤ信号機のＬＥＤ点灯時のみの撮影画像に基づいて信号機を検出することを特徴とする。

また、請求項４に係る信号機検出方法は、自車位置を検出する自車位置検出工程（Ｓ１１）と、前記自車位置と地図情報とに基づいて自車両前方の信号機に関する信号機情報を取得する信号機情報取得工程（Ｓ１１）と、前記信号機情報取得工程で取得した信号機情報に基づいて、自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機か否かを判定する種類判定工程（Ｓ１２〜Ｓ１３）と、前記種類判定工程で自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機であると判定された場合には、前記信号機情報に基づいて該ＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期を含むＬＥＤ点灯情報を取得する点灯情報取得工程（Ｓ１５）と、前記点灯情報取得工程で取得した前記ＬＥＤ点灯周期と自車両前方を撮影する撮影手段の撮影周期とが同調するか否かを判定する同調判定工程（Ｓ１９）と、前記同調判定工程で、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調すると判定した場合には、自車両前方を撮影する撮影タイミングが前記ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調しないと判定した場合には、該ＬＥＤ点灯周期と該撮影周期との位相差に合わせて定期的に前記撮影タイミングをずらすように設定する撮影タイミング設定工程（Ｓ１６〜Ｓ２１）と、前記撮影タイミング設定工程で設定された前記撮影タイミングで撮影された撮影画像に基づいて信号機を検出する信号機検出工程（Ｓ２２）と、を備えたことを特徴とする。

更に、請求項５に係るプログラムは、コンピュータに、自車位置を検出する自車位置検出工程（Ｓ１１）と、前記自車位置と地図情報とに基づいて自車両前方の信号機に関する信号機情報を取得する信号機情報取得工程（Ｓ１１）と、前記信号機情報取得工程で取得した信号機情報に基づいて、自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機か否かを判定する種類判定工程（Ｓ１２〜Ｓ１３）と、前記種類判定工程で自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機であると判定された場合には、前記信号機情報に基づいて該ＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期を含むＬＥＤ点灯情報を取得する点灯情報取得工程（Ｓ１５）と、前記点灯情報取得工程で取得した前記ＬＥＤ点灯周期と自車両前方を撮影する撮影手段の撮影周期とが同調するか否かを判定する同調判定工程（Ｓ１９）と、前記同調判定工程で、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調すると判定した場合には、自車両前方を撮影する撮影タイミングが前記ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調しないと判定した場合には、該ＬＥＤ点灯周期と該撮影周期との位相差に合わせて定期的に前記撮影タイミングをずらすように設定する撮影タイミング設定工程（Ｓ１６〜Ｓ２１）と、前記撮影タイミング設定工程で設定された前記撮影タイミングで撮影された撮影画像に基づいて信号機を検出する信号機検出工程（Ｓ２２）と、を実行させるためのプログラムである。

前記構成を有する請求項１に係る信号機検出装置では、自車両前方のＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期と撮影手段の撮影周期とが同調する場合には、ＬＥＤ信号機を撮影する撮影タイミングが、ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、一方、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期とが同調しない場合には、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期との位相差に合わせて定期的にＬＥＤ信号機を撮影する撮影タイミングをずらすように設定する。これにより、ＬＥＤ信号機の発光部を点灯状態で確実に撮影することが可能となり、ＬＥＤ信号機の発光部が点灯した状態の撮影画像に基づいて当該ＬＥＤ信号機を確実に検出することが可能となる。

また、請求項２に係る信号機検出装置では、撮影手段の撮影周期がＬＥＤ点灯周期の１／２より長い場合には、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期とが同調するか否かを判定して、ＬＥＤ点灯周期と撮影手段の撮影周期とが同調する場合には、ＬＥＤ信号機を撮影する撮影タイミングが、ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、一方、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期とが同調しない場合には、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期との位相差に合わせて定期的にＬＥＤ信号機を撮影する撮影タイミングをずらすように設定する。これにより、撮影手段の撮影周期がＬＥＤ点灯周期の１／２より長い場合でも、このＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時を撮影しないように撮影タイミングをずらすことが可能となり、ＬＥＤ信号機の発光部を点灯状態で確実に撮影することが可能となる。

また、請求項３に係る信号機検出装置では、撮影手段の撮影周期がＬＥＤ点灯周期の１／２以下の場合には、撮影タイミングを変更することなく、ＬＥＤ信号機のＬＥＤ点灯時のみの撮影画像に基づいて信号機を検出するため、当該ＬＥＤ信号機を確実に検出することが可能となる。

また、請求項４に係る信号機検出方法では、自車両前方のＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期と撮影手段の撮影周期とが同調する場合には、ＬＥＤ信号機を撮影する撮影タイミングが、ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、一方、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期とが同調しない場合には、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期との位相差に合わせて定期的にＬＥＤ信号機を撮影する撮影タイミングをずらすように設定する。これにより、ＬＥＤ信号機の発光部を点灯状態で確実に撮影することが可能となり、ＬＥＤ信号機の発光部が点灯した状態の撮影画像に基づいて当該ＬＥＤ信号機を確実に検出することが可能となる。

更に、請求項５に係るプログラムでは、コンピュータは当該プログラムを読み込むことによって、該コンピュータは、自車両前方のＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期と撮影手段の撮影周期とが同調する場合には、ＬＥＤ信号機を撮影する撮影タイミングが、ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、一方、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期とが同調しない場合には、ＬＥＤ点灯周期と撮影周期との位相差に合わせて定期的にＬＥＤ信号機を撮影する撮影タイミングをずらすように設定する。これにより、コンピュータは、ＬＥＤ信号機の発光部を点灯状態で確実に撮影することが可能となり、ＬＥＤ信号機の発光部が点灯した状態の撮影画像に基づいて当該ＬＥＤ信号機を確実に検出することが可能となる。

以下、本発明に係る信号機検出装置、信号機検出方法及びプログラムをナビゲーション装置について具体化した一実施例に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。

［ナビゲーション装置の概略構成］
先ず、本実施例に係るナビゲーション装置の概略構成について図１に基づいて説明する。図１は本実施例に係るナビゲーション装置１を示したブロック図である。
図１に示すように、本実施例に係るナビゲーション装置１は、自車の現在位置（以下、「自車位置」という。）を検出する現在地検出部１１と、各種のデータが記録されたデータ記録部１２と、入力された情報に基づいて、各種の演算処理を行うナビゲーション制御部１３と、操作者からの操作を受け付ける操作部１４と、操作者に対して地図等の情報を表示する液晶ディスプレイ１５と、経路案内等に関する音声ガイダンスを出力するスピーカ１６と、不図示の道路交通情報センタや地図情報配信センタ等との間で携帯電話網等を介して通信を行う通信装置１７とから構成されている。また、ナビゲーション制御部１３には、自車の走行速度を検出する車速センサ２１が接続されている。

また、ナビゲーション制御部１３には、ＣＣＤカメラ等を駆動制御するカメラＥＣＵ（ElectronicControl Unit）５１が電気的に接続されている。そして、このカメラＥＣＵ５１には、ルームミラー付近に固定されたＣＣＤ（ステレオ）カメラ等により構成されて進行方向前方を撮影する前方撮像用カメラ５３が電気的に接続されている。

以下に、ナビゲーション装置１を構成する各構成要素について説明すると、現在地検出部１１は、ＧＰＳ３１、方位センサ３２、距離センサ３３、高度計（図示せず）等からなり、現在の自車の位置、方位、目標物（例えば、交差点）までの距離等を検出することが可能となっている。

具体的には、ＧＰＳ３１は、人工衛星によって発生させられた電波を受信することにより、地球上における自車の現在地及び現在時刻を検出する。また、方位センサ３２は、地磁気センサやジャイロセンサ、或いは、ステアリングホイール（図示せず）の回転部に取り付けられた光学的な回転センサ、回転抵抗センサ、車輪に取り付けられた角度センサ等により構成され、自車方位を検出する。また、距離センサ３３は、例えば、自車の車輪（図示せず）の回転速度を測定し、測定した回転速度に基づいて距離を検出するセンサ、加速度を測定し、測定した加速度を２回積分して距離を検出するセンサ等から構成され、自車の移動距離を検出する。

また、データ記録部１２は、外部記憶装置及び記録媒体としてのハードディスク（図示せず）と、ハードディスクに記憶された地図情報データベース（地図情報ＤＢ）２５及び所定のプログラム等を読み出すとともにハードディスクに所定のデータを書き込む為のドライバである記録ヘッド（図示せず）とを備えている。

また、地図情報ＤＢ２５には、経路案内及び地図表示に必要な各種情報から構成されており、例えば、各新設道路を特定するための新設道路情報、地図を表示するための地図表示データ、各交差点に関する交差点データ、ノード点に関するノードデータ、施設の一種である道路（リンク）に関するリンクデータ、経路を探索するための探索データ、施設の一種である店舗等のＰＯＩ（Pointof Interest）に関する店舗データ、地点を検索するための検索データ、交差点における信号機に関する信号機情報等から構成されている。

この信号機情報には、交差点における信号機の位置座標や高さデータ及びペア信号機の場合には対になる信号機、信号機の種別（ＬＥＤ信号機又は電球式の通常信号機等である。）等の情報が含まれている。また、信号機情報には、ＬＥＤ信号機の場合には、発光部を構成するＬＥＤ素子の地域別の点灯周期（例えば、商用電源がＡＣ１００Ｖで６０Ｈｚの地域では、点灯周期は１２０Ｈｚである。）等が含まれている。
また、地図情報ＤＢ２５の内容は、不図示の情報配信センタから通信装置１７を介して配信された更新情報をダウンロードすることによって更新される。

また、図１に示すように、ナビゲーション装置１を構成するナビゲーション制御部１３は、ナビゲーション装置１の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ４１、並びにＣＰＵ４１が各種の演算処理を行うに当たってワーキングメモリとして使用されるとともに、経路が探索されたときの経路データ等が記憶されるＲＡＭ４２、制御用のプログラムのほか、後述の前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングを調整する撮影タイミング調整処理のプログラム（図２参照）等が記憶されたＲＯＭ４３、ＲＯＭ４３から読み出したプログラムを記憶するフラッシュメモリ４４等の内部記憶装置や、時間を計測するタイマ４５等を備えている。

更に、前記ナビゲーション制御部１３には、操作部１４、液晶ディスプレイ１５、スピーカ１６、通信装置１７の各周辺装置（アクチュエータ）が電気的に接続されている。

操作部１４は、走行開始時の現在地を修正し、案内開始地点としての出発地及び案内終了地点としての目的地を入力する際や施設に関する情報の検索を行う際等に操作され、各種のキー等の複数の操作スイッチから構成される。そして、ナビゲーション制御部１３は、各スイッチの押下等により出力されるスイッチ信号に基づき、対応する各種の動作を実行すべく制御を行う。尚、操作部１４としては、キーボード、マウス等や、液晶ディスプレイ１５の前面に設けたタッチパネルによって構成することもできる。
また、液晶ディスプレイ１５には、操作案内、操作メニュー、キーの案内、現在地から目的地までの誘導経路、誘導経路に沿った案内情報、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、メール、テレビ番組等が表示される。

また、スピーカ１６は、ナビゲーション制御部１３からの指示に基づいて、誘導経路に沿った走行案内等を出力する。ここで、案内される音声ガイダンスとしては、例えば、「２００ｍ先、○○交差点を右方向です。」等である。
そして、通信装置１７は、情報配信センタや道路交通情報センタと通信を行う携帯電話網等による通信手段であり、情報配信センタとの間で最もバージョンの新しい更新地図情報等の送受信を行う。また、通信装置１７は情報配信センタ等に加えて、他の車両に搭載されたナビゲーション装置１とも双方向通信可能に構成されている。

また、カメラＥＣＵ５１は、ナビゲーション制御部１３から送信された制御情報を受信するデータ受信部５１Ａを備えると共に、この受信した制御情報に基づき前方撮像用カメラ５３を駆動制御するカメラ制御部５１Ｃと、この前方撮像用カメラ５３によって撮影された撮影画像の画像認識を行う画像認識部５１Ｂとを備えている。ここで、画像認識部５１Ｂは、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上における信号機の位置、信号機の高さ、信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して出力する。

［撮影タイミング調整処理］
次に、上記のように構成されたナビゲーション装置１のＣＰＵ４１が実行する処理であって、前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングを調整する撮影タイミング調整処理について図２乃至図４に基づいて説明する。

図２は本実施例に係るナビゲーション装置１のＣＰＵ４１が実行する処理であって、前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングを調整する「撮影タイミング調整処理」を示すフローチャートである。図３はＬＥＤ信号機の発光部の点灯時のみの撮影画像を抽出する一例を示す図である。図４は前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングを撮影周期の半周期分ずらして撮影画像を抽出する一例を示す図である。
尚、図２にフローチャートで示されるプログラムはナビゲーション装置１のナビゲーション制御部１３が備えているＲＯＭ４３に記憶されており、ＣＰＵ４１によって実行される。

図２に示すように、先ず、ステップ（以下、Ｓと略記する）１１において、ＣＰＵ４１は、現在地検出部１１により自車位置及び自車の向きを表す自車方位を検出して、自車位置を表す座標データ（例えば、緯度と経度のデータである。）と自車方位をＲＡＭ４２に記憶する。また、ＣＰＵ４１は、地図情報ＤＢ２５に格納される地図情報から自車両前方（例えば、自車位置から所定距離（約２００ｍ〜３００ｍ）前方までである。）の信号機情報を取得して、ＲＡＭ４２に記憶する。

続いて、Ｓ１２において、ＣＰＵ４１は、自車両前方（例えば、自車位置から所定距離（約２００ｍ〜３００ｍ）前方までである。）に信号機があるか否かを判定する判定処理を実行する。
そして、自車両前方に信号機が無い場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、当該処理を終了する。

一方、自車両前方に信号機がある場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、Ｓ１３の処理に移行する。Ｓ１３において、ＣＰＵ４１は、進行方向前方の信号機に関する信号機情報を地図情報ＤＢ２５に格納される地図情報から再度読み出し、この進行方向前方の信号機が、ＬＥＤ信号機であるか否かを判定する判定処理を実行する。
そして、この進行方向前方の信号機がＬＥＤ信号機でない場合、即ち、電球式の通常信号機の場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、Ｓ１４の処理に移行する。Ｓ１４において、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１に対して、前方撮像用カメラ５３の撮影画像の画像認識を行うように指示する制御信号を出力後、後述のＳ２２の処理に移行する。これにより、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂは、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上における信号機の位置、信号機の高さ、信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して出力する。

一方、この進行方向前方の信号機がＬＥＤ信号機である場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、Ｓ１５の処理に移行する。Ｓ１５において、ＣＰＵ４１は、進行方向前方の信号機に関する信号機情報を地図情報ＤＢ２５に格納される地図情報から再度読み出し、当該ＬＥＤ信号機の発光部構成するＬＥＤ素子の地域別の点灯周期を取得して、ＲＡＭ４２に記憶する。

そして、Ｓ１６において、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１のカメラ制御部５１Ｃを介して前方撮像用カメラ５３の１秒当たりの撮影コマ数を取得して、ＲＡＭ４２に記憶する。尚、カメラＥＣＵ５１のカメラ制御部５１Ｃは、このカメラＥＣＵ５１に接続された前方撮像用カメラ５３の１秒当たりの撮影コマ数を検出可能に構成されている。

続いて、Ｓ１７において、ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２から再度、前方撮像用カメラ５３の１秒当たりの撮影コマ数を読み出し、撮影周期を算出する。そして、ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２から再度、ＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期を読み出し、この算出した前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、当該ＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期の１／２以下か否かを判定する判定処理を実行する。

そして、前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期の１／２以下の場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、Ｓ１８の処理に移行する。Ｓ１８において、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１に対して、前方撮像用カメラ５３の撮影画像のうちＬＥＤ信号機の発光部の点灯時のみの撮影画像を抽出するサンプリング周期に設定して撮影画像の画像認識を行うように指示する制御信号を出力後、後述のＳ２２の処理に移行する。これにより、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂは、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して確実に出力することが可能となる。

例えば、図３に示すように、ＬＥＤ信号機の発光部を構成するＬＥＤ素子の発光状態を示す発光特性６１は、商用電源の電源周期の２倍の点灯周期である。また、前方撮像用カメラ５３の撮影周期は、このＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期の約１／４倍である。従って、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１に対して、前方撮像用カメラ５３の撮影画像のうちＬＥＤ信号機の発光部のＬＥＤ素子の発光が安定した点灯時のみの撮影画像を４コマ毎に抽出するようにサンプリング周期を設定して、撮影画像の画像認識を行うように指示する制御信号を出力する。

これにより、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂは、ＬＥＤ信号機の発光部の点灯時のみの前方撮像用カメラ５３の撮影画像を抽出することが可能となり、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して確実に出力することが可能となる。

一方、上記Ｓ１７で前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期の１／２より長い場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、Ｓ１９の処理に移行する。Ｓ１９において、ＣＰＵ４１は、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期と、前方撮像用カメラ５３の撮影周期とが同調するか否か、即ち、前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、ＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期のほぼ整数倍か否かを判定する判定処理を実行する。

そして、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期と、前方撮像用カメラ５３の撮影周期とが同調する場合、即ち、前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、ＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期のほぼ整数倍の場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、Ｓ２０の処理に移行する。Ｓ２０において、ＣＰＵ４１は、前方撮像用カメラ５３の撮影画像が、ＬＥＤ信号機の発光部のＬＥＤ素子が消灯して、このＬＥＤ信号機の発光部が消失した撮影画像になった場合には、前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングをＬＥＤ素子の消灯タイミングとずらすように指示する制御信号をカメラＥＣＵ５１に対して出力後、後述のＳ２２の処理に移行する。

具体的には、ＣＰＵ４１は、前方用撮像用カメラ５３が２コマ乃至５コマ分の撮影コマ数を撮影した場合に、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂから、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等が入力されない時には、カメラＥＣＵ５１に対して、前方撮像用カメラ５３の撮影周期を半周期分ずらすように指示する制御信号を出力する。または、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂから、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等が入力されなくなった時に、カメラＥＣＵ５１に対して、前方撮像用カメラ５３の撮影周期を半周期分ずらすように指示する制御信号を出力する。

例えば、図４に示すように、ＬＥＤ信号機の発光部を構成するＬＥＤ素子の発光状態を示す発光特性６１は、商用電源の電源周期の２倍の点灯周期である。また、前方撮像用カメラ５３の撮影周期は、このＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期とほぼ同じである。従って、図４の上側に示すように、前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングが、ＬＥＤ信号機の発光部のＬＥＤ素子の消灯タイミングと一致した場合には、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１ＢからＣＰＵ４１に対して、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等が入力されない。

このため、図４の下側に示すように、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１に対して、前方撮像用カメラ５３の撮影周期を半周期分ずらすように指示する制御信号を出力する。これにより、前方撮像用カメラ５３の撮影画像は、ＬＥＤ信号機の発光部のＬＥＤ素子の発光が安定した点灯時のみの撮影画像を撮影することが可能となり、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂは、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して確実に出力することが可能となる。

一方、上記Ｓ１９で進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期と、前方撮像用カメラ５３の撮影周期とが同調しない場合、即ち、前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、ＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期のほぼ整数倍でない場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、Ｓ２１の処理に移行する。Ｓ２１において、ＣＰＵ４１は、ＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期と、前方撮像用カメラ５３の撮影周期との位相差に合わせて、カメラＥＣＵ５１に対して、定期的に前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングをＬＥＤ素子の消灯タイミングからずらすように指示する（例えば、撮影周期の半周期分ずらすように指示する。）制御信号をカメラＥＣＵ５１に対して出力後、Ｓ２２の処理に移行する。

具体的には、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂから、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等が、周期的に何回か（例えば、周期的に３〜５回である。）入力されない時がある場合には、カメラＥＣＵ５１に対して、このＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等が入力されない周期で前方撮像用カメラ５３の撮影周期を半周期分ずらすように指示する制御信号を出力する。これにより、前方撮像用カメラ５３は、ＬＥＤ信号機の発光部のＬＥＤ素子の点灯時のみの撮影画像を撮影することが可能となり、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂは、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して確実に出力することが可能となる。

続いて、Ｓ２２において、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂから入力された撮影画像上におけるＬＥＤ信号機又は通常信号機の位置、ＬＥＤ信号機又は通常信号機の高さ、ＬＥＤ信号機又は通常信号機の発光部の形状や色情報等をＲＡＭ４２に記憶する。また、ＣＰＵ４１は、進路方向前方における信号機に関する信号機情報を地図情報ＤＢ２５から読み出して、地図データ上の間近の信号機と自車両との距離と角度を算出し、ＲＡＭ４２に記憶する。そして、ＣＰＵ４１は、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機又は通常信号機のうち、発光部の自車両からの距離及び角度が、地図データ上の間近の信号機と自車両との距離及び角度と一致するものを、進路上の間近の信号機として検出する。そして、ＣＰＵ４１は、この検出した撮影画像上におけるＬＥＤ信号機又は通常信号機の発光部の形状や色情報等に基づいて、当該ＬＥＤ信号機又は通常信号機の信号状態をＲＡＭ４２に記憶後、当該処理を終了する。

［上記実施例の効果］
以上詳細に説明した通り、本実施例に係るナビゲーション装置１では、前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期の１／２以下の場合には、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１に対して、前方撮像用カメラ５３の撮影画像のうちＬＥＤ信号機の発光部の点灯時のみの撮影画像を抽出するサンプリング周期に設定して撮影画像の画像認識を行うように指示する制御信号を出力する（Ｓ１１〜Ｓ１７：ＹＥＳ〜Ｓ１８）。

これにより、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂは、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して確実に出力することが可能となる。このため、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂから入力される撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等と、進路方向前方の信号機に関する信号機情報とに基づいて、進路上の間近のＬＥＤ信号機を検出すると共に、当該ＬＥＤ信号機の信号状態を確実に検出することが可能となる（Ｓ２２）。

また、前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期の１／２より長く、且つ、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期と、前方撮像用カメラ５３の撮影周期とが同調する場合には、ＣＰＵ４１は、前方撮像用カメラ５３の撮影画像がＬＥＤ信号機の発光部が消失した撮影画像になった際に、前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングをＬＥＤ素子の消灯タイミングとずらすように指示する制御信号をカメラＥＣＵ５１に対して出力する（Ｓ１１〜Ｓ１７：ＮＯ〜Ｓ１９：ＹＥＳ〜Ｓ２０）。

これにより、前方撮像用カメラ５３は、ＬＥＤ信号機の発光部のＬＥＤ素子の発光が安定した点灯時のみの撮影画像を撮影することが可能となり、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂは、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して確実に出力することが可能となる。このため、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂから入力される撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等と、進路方向前方の信号機に関する信号機情報とに基づいて、進路上の間近のＬＥＤ信号機を検出すると共に、当該ＬＥＤ信号機の信号状態を確実に検出することが可能となる（Ｓ２２）。

また、前方撮像用カメラ５３の撮影周期が、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期の１／２より長く、且つ、進行方向前方のＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期と、前方撮像用カメラ５３の撮影周期とが同調しない場合には、ＣＰＵ４１は、ＬＥＤ信号機の発光部の点灯周期と、前方撮像用カメラ５３の撮影周期との位相差に合わせて、カメラＥＣＵ５１に対して、定期的に前方撮像用カメラ５３の撮影タイミングをＬＥＤ素子の消灯タイミングからずらすように指示する（例えば、撮影周期の半周期分ずらすように指示する。）制御信号をカメラＥＣＵ５１に対して出力する（（Ｓ１１〜Ｓ１７：ＮＯ〜Ｓ１９：ＮＯ〜Ｓ２１）。

これにより、前方撮像用カメラ５３は、ＬＥＤ信号機の発光部のＬＥＤ素子の点灯時のみの撮影画像を撮影することが可能となり、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂは、前方撮像用カメラ５３の映像信号を画像処理して、撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等を抽出して確実に出力することが可能となる。このため、ＣＰＵ４１は、カメラＥＣＵ５１の画像認識部５１Ｂから入力される撮影画像上におけるＬＥＤ信号機の位置、ＬＥＤ信号機の高さ、ＬＥＤ信号機の発光部の形状や色情報等と、進路方向前方の信号機に関する信号機情報とに基づいて、進路上の間近のＬＥＤ信号機を検出すると共に、当該ＬＥＤ信号機の信号状態を確実に検出することが可能となる（Ｓ２２）。

尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。

本実施例に係るナビゲーション装置を示したブロック図である。 ＣＰＵが実行する処理であって、前方撮像用カメラの撮影タイミングを調整する「撮影タイミング調整処理」を示すフローチャートである。 ＬＥＤ信号機の発光部の点灯時のみの撮影画像を抽出する一例を示す図である。 前方撮像用カメラの撮影タイミングを撮影周期の半周期分ずらして撮影画像を抽出する一例を示す図である。

符号の説明

１ ナビゲーション装置
１１ 現在地検出部
１２ データ記録部
１３ ナビゲーション制御部
２５ 地図情報ＤＢ
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４３ ＲＯＭ
５１ カメラＥＣＵ
５３ 前方撮像用カメラ
６１ 発光特性

Claims (5)

1. 自車位置を検出する自車位置検出手段と、
   信号機に関する信号機情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
   前記自車位置と前記地図情報とに基づいて自車両前方の前記信号機情報を取得する信号機情報取得手段と、
   前記信号機情報取得手段によって取得した前記信号機情報に基づいて、自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機か否かを判定する種類判定手段と、
   自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機であると判定された場合には、前記信号機情報に基づいて該ＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期を含むＬＥＤ点灯情報を取得する点灯情報取得手段と、
   自車両前方を撮影する撮影手段と、
   前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影手段の撮影周期とに基づいて自車両前方を撮影する撮影タイミングを設定する撮影タイミング設定手段と、
   前記撮影タイミングで撮影された撮影画像に基づいて信号機を検出する信号機検出手段と、
   を備え、
   前記撮影タイミング設定手段は、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調するか否かを判定する同調判定手段を有し、
   該撮影タイミング設定手段は、
   前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調すると判定した場合には、前記撮影タイミングが前記ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、
   前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調しないと判定した場合には、該ＬＥＤ点灯周期と該撮影周期との位相差に合わせて定期的に前記撮影タイミングをずらすように設定することを特徴とする信号機検出装置。
2. 前記撮影タイミング設定手段は、前記撮影周期が前記ＬＥＤ点灯周期の１／２より長い場合に、前記同調判定手段を介して前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の信号機検出装置。
3. 前記撮影タイミング設定手段は、前記撮影周期が前記ＬＥＤ点灯周期の１／２以下の場合には、前記撮影タイミングを変更せず、
   前記信号機検出手段は、前記ＬＥＤ信号機のＬＥＤ点灯時のみの撮影画像に基づいて信号機を検出することを特徴とする請求項２に記載の信号機検出装置。
4. 自車位置を検出する自車位置検出工程と、
   前記自車位置と地図情報とに基づいて自車両前方の信号機に関する信号機情報を取得する信号機情報取得工程と、
   前記信号機情報取得工程で取得した信号機情報に基づいて、自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機か否かを判定する種類判定工程と、
   前記種類判定工程で自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機であると判定された場合には、前記信号機情報に基づいて該ＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期を含むＬＥＤ点灯情報を取得する点灯情報取得工程と、
   前記点灯情報取得工程で取得した前記ＬＥＤ点灯周期と自車両前方を撮影する撮影手段の撮影周期とが同調するか否かを判定する同調判定工程と、
   前記同調判定工程で、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調すると判定した場合には、自車両前方を撮影する撮影タイミングが前記ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、
   前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調しないと判定した場合には、該ＬＥＤ点灯周期と該撮影周期との位相差に合わせて定期的に前記撮影タイミングをずらすように設定する撮影タイミング設定工程と、
   前記撮影タイミング設定工程で設定された前記撮影タイミングで撮影された撮影画像に基づいて信号機を検出する信号機検出工程と、
   を備えたことを特徴とする信号機検出方法。
5. コンピュータに、
   自車位置を検出する自車位置検出工程と、
   前記自車位置と地図情報とに基づいて自車両前方の信号機に関する信号機情報を取得する信号機情報取得工程と、
   前記信号機情報取得工程で取得した信号機情報に基づいて、自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機か否かを判定する種類判定工程と、
   前記種類判定工程で自車両前方の信号機がＬＥＤ信号機であると判定された場合には、前記信号機情報に基づいて該ＬＥＤ信号機に関するＬＥＤ点灯周期を含むＬＥＤ点灯情報を取得する点灯情報取得工程と、
   前記点灯情報取得工程で取得した前記ＬＥＤ点灯周期と自車両前方を撮影する撮影手段の撮影周期とが同調するか否かを判定する同調判定工程と、
   前記同調判定工程で、前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調すると判定した場合には、自車両前方を撮影する撮影タイミングが前記ＬＥＤ信号機のＬＥＤ消灯時と重なった際に、該撮影タイミングをずらすように設定し、
   前記ＬＥＤ点灯周期と前記撮影周期とが同調しないと判定した場合には、該ＬＥＤ点灯周期と該撮影周期との位相差に合わせて定期的に前記撮影タイミングをずらすように設定する撮影タイミング設定工程と、
   前記撮影タイミング設定工程で設定された前記撮影タイミングで撮影された撮影画像に基づいて信号機を検出する信号機検出工程と、
   を実行させるためのプログラム。

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