JP4939374B2

JP4939374B2 - 車両用視界支援装置及び車両用視界支援方法

Info

Publication number: JP4939374B2
Application number: JP2007288427A
Authority: JP
Inventors: 和司紺野; 清隆望月; 由希子笠井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Koito Manufacturing Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: JP2009113622A

Description

本発明は、運転者の視界確保を支援するための技術に関し、特に、前照灯による照明を制御することで、運転者の視界を確保する装置及び方法に関する。

従来より、自動車等の車両において、運転者の夜間等での視界を確保するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１、２等）。

特許文献１には、運転者の不快グレア対策として、車両の周囲照度に応じて、運転者の眼に対して所定条件の光を照射することで、当該運転者の眼の瞳孔径を制御する技術が提案されている。

また、特許文献２には、道路環境や車両走行環境等を検知し、その検知結果に基づいて前照灯の配光パターンを変更する技術が提案されている。
特開２００７−１４１７号公報特開２００４−３３０９０６号公報

上記特許文献１の技術は、不快グレア防止の有効策となる可能性はあるものの、自律神経に支配される瞳孔径の大きさを光照射により制御することから、本来、見える（又は見やすい）ものが、見えない（又は見にくい）状態になる等、運転者の視認性に影響を与える懸念もある。

また、上記特許文献２の技術では、前照灯の配光パターンは、道路環境や車両走行環境等、運転者の周囲の状況に基づいて制御されるため、必ずしも運転者の実際の視認状態に応じた適切な配光パターンに制御できるとは言い難い。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、運転者の実際の視認状態に応じ、運転における適切な視界確保の支援を実行できる車両用視界支援装置及び車両用視界支援方法を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用視界支援装置は、車両の運転シートに着座した運転者の顔部を撮像する撮像手段と、該撮像手段の撮像によって得られた画像から前記運転者の瞳孔径を取得する瞳孔径取得手段と、取得した前記瞳孔径に基づいて、前記車両の前照灯の照明制御を行う照明制御手段と、瞳孔径と前記前照灯の照明範囲との関係が設定された照明範囲マップを記憶する照明範囲マップ記憶手段と、を備え、前記照明制御手段は、前記照明範囲マップを参照して、前記前照灯の照明範囲を決定することを特徴とする。

上記構成の車両用視界支援装置は、運転者の瞳孔径に基づいて、車両の前照灯（ヘッドランプ）の照明制御を行う。これにより、例えば、瞳孔径が大きい場合（この場合、通常では、運転者は暗いと感じているといえる。）、運転者の視界をより確保するように、前照灯の照明を変化させることができる。したがって、運転者の実際の視認状態に応じ、運転における適切な視界確保を支援することが可能となる。

本発明に係る車両用視界支援方法は、車両の運転シートに着座した運転者の顔部を撮像するステップと、前記撮像によって得られた画像から前記運転者の瞳孔径を取得するステップと、取得した前記瞳孔径に基づいて、前記車両の前照灯の照明制御を行うステップと、を有し、前記照明制御を行うステップでは、瞳孔径と前記前照灯の照明範囲との関係が設定された照明範囲マップを参照して、前記前照灯の照明範囲が決定される、ことを特徴とする。

以上の如く、本発明によれば、夜間等での運転において、運転者の視界を適切に確保することが可能となる。

以下、本発明に係る車両用視界支援装置の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る車両用視界支援装置１の構成を図１に示す。車両用視界支援装置１は、撮像装置２と、ＥＣＵ３とから構成される。また、ＥＣＵ３は、ヘッドランプ４、ヘッドランプスイッチ５、前後スライド調整部６等と接続する。

撮像装置２は、図２に示すように、車両２１の運転シート２２に着座した運転者２３の顔を正面から撮像できる位置（例えば、本実施形態の如くステアリングコラム２４上、あるいは、運転者２３の前方の図示しないインスツルメントパネルの上面等）に設置される。撮像装置２は、例えば、ＣＣＤカメラモジュールやＣＭＯＳカメラモジュール等で構成され、所定時間（例えば、１／３０秒）毎に撮像した画像をＥＣＵ３に出力する。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３は、車両用視界支援装置１全体を制御するための電子制御装置である。ＥＣＵ３は、図１に示すように、ＣＰＵ３０、画像メモリ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、ヘッドランプ用ドライバ３４、Ｉ／Ｆ部３５等を備える。

画像メモリ３１は、撮像装置２から送られてきた画像（撮像画像）を記憶するフラッシュメモリ等の半導体メモリである。ＲＯＭ３２は、当該制御、演算の主体であるＣＰＵ３０が実行するプログラムや制御用の各種マップ等を記憶する。ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３０によりプログラムが実行される際の作業用領域等として使用される。ヘッドランプ用ドライバ３４は、ＣＰＵ３０からの制御信号に基づき、ヘッドランプ４の制御を行う。Ｉ／Ｆ部３５は、ＥＣＵ３に接続する各機器等とのＩ／Ｆ（インタフェース）処理を行う。

ヘッドランプ４は、図３に示すように、車両２１のフロント部の両サイドに設けられ、車両２１の前方の照明を行う。ヘッドランプ４は、図示しない複数の光源（例えば、白色ＬＥＤ）で構成され、それらの点灯・消灯を個別に行うことで、図４に示すように、その照明範囲を可変させることが可能となっている。

図１に戻り、ヘッドランプスイッチ５は、運転者２３が、ヘッドランプ４の点灯をＯＮ／ＯＦＦ操作するためのスイッチであり、ＥＣＵ３には、現在のヘッドランプスイッチ５の状態が入力される。前後スライド調整部６は、運転シート２２の底部における所定位置に配置され、運転シート２２の位置を前後に移動可能とする調整機構である。前後スライド調整部６は、車両２１内に設けられた図示しないシート前後位置調整スイッチ（例えば、スライドスイッチ）に対して運転者などにより所定の操作が行われたことに応答して、図示しない駆動モータの駆動力により運転シート２２の位置を前方及び後方の何れかに移動させる。

ＥＣＵ３は、機能的には、図５に示すように、画像入力部３０１と、顔形状取得部３０２と、瞳孔径取得部３０３と、頭部位置取得部３０４と、視野取得部３０５と、照明制御部３０６と、を備える。

画像入力部３０１は、撮像装置２から所定時間毎に送信される撮像画像を入力し、画像メモリ３１に保存する。顔形状取得部３０２は、画像メモリ３１から撮像画像を取得し、この撮像画像に対してソーベルフィルタ処理を施し、横エッジ（顔の上下両側端）及び縦エッジ（顔の左右両側端）を検出して、図６（ａ）に示すような、運転者２３の顔のエッジ画像６０を取得する。そして、取得したエッジ画像６０を画像メモリ３１に保存する。

図５に戻り、瞳孔径取得部３０３は、エッジ画像６０から運転者２３の瞳孔径（ピクセル単位）を取得する。瞳孔径取得部３０３は、先ず、画像メモリ３１に保存されているエッジ画像６０から運転者２３の眼部領域６１Ｌ、６１Ｒを特定する（図６（ｂ）参照）。そして、図７に示すように、特定した眼部領域６１Ｌ又は６１Ｒ内における瞳孔領域６２Ｌ又は６２Ｒを特定する。次に、瞳孔径取得部３０３は、特定した瞳孔領域６２Ｌ又は６２Ｒの高さ方向の長さｈ（即ち、瞳孔径）を求める。また、瞳孔径取得部３０３は、前回求めた瞳孔径と今回求めた瞳孔径とを比較し、瞳孔径の遷移情報を求める。遷移情報は、瞳孔径の大きさの遷移に関する情報であり、例えば、０（変化なし）、１（小さくなる方向）、２（大きくなる方向）で示される。

瞳孔径取得部３０３は、求めた瞳孔径及び遷移情報をＲＡＭ３３等の作業用メモリ領域（以下「ＲＡＭ３３等」と略称する。）に保存する。なお、瞳孔径取得部３０３は、瞳孔領域６２Ｌ及び６２Ｒそれぞれの瞳孔径を検出し、両者の平均をＲＡＭ３３等に保存するようにしてもよい。

図５に戻り、頭部位置取得部３０４は、車室内の所定位置を基準とした運転者２３の頭部位置を取得する。本実施形態では、この頭部位置は、運転シート２２の位置（前後方向）で特定される。頭部位置取得部３０４は、前後スライド調整部６から運転シート２２の位置情報を取得し、この位置情報と、運転シート２２の基準位置（シート基準位置）とを比較することで、運転者２３の頭部位置（例えば、シート基準位置からの前後方向の距離（ｃｍ））を求める。シート基準位置は、実験等により求められ、ＲＯＭ３２に予め記憶されている。頭部位置取得部３０４は、求めた運転者２３の頭部位置をＲＡＭ３３等に保存する。

視野取得部３０５は、頭部位置取得部３０４が取得した運転者２３の頭部位置に基づいて、運転者２３の運転時における視野範囲を取得する。例えば、視野取得部３０５は、頭部位置に対応する視野範囲が設定された視野範囲マップ（実験等により作成され、ＲＯＭ３２に予め記憶されている。）を参照して、運転者２３の視野範囲を取得する。そして、取得した視野範囲をＲＡＭ３３等に保存する。

照明制御部３０６は、ヘッドランプ４が照明中（即ち、ヘッドランプスイッチ５がＯＮ）であることを条件に、瞳孔径取得部３０３が取得した情報に基づいて、ヘッドランプ４の照明範囲を制御する。以下、その制御内容を詳細に説明する。照明制御部３０６は、図８に示すような、瞳孔径と照明範囲との関係が設定された照明範囲マップを参照することで、ヘッドランプ４の照明範囲を決定する。照明範囲マップは、実験等に基づき作成され、ＲＯＭ３２に予め記憶されている。

この照明範囲マップから理解できるように、照明制御部３０６は、運転者２３の瞳孔径が大きくなる方向に変化すると、ヘッドランプ４の照明範囲を広げる方向に制御する。これは、瞳孔径が大きくなること（いわゆる散瞳）と、運転者が暗いと感じていることとの関係が極めて密接であると考えられるからである。即ち、運転者が暗いと感じている際に、ヘッドランプ４の照明範囲を広げることで、前方の視界を良好にし、運転者２３の視認性を確保できるようにしている。

照明制御部３０６は、照明範囲マップを参照して、瞳孔径取得部３０３が取得した瞳孔径及び遷移情報に対応する照明範囲を取得する。そして、取得した照明範囲の照射に対応する光源の点灯信号と、対応しない光源の消灯信号とをヘッドランプ用ドライバ３４に送出する。ヘッドランプ用ドライバ３４は、照明制御部３０６からの点・消灯信号に従って、ヘッドランプ４を構成する各光源を点灯又は消灯させる。これにより、ヘッドランプ４は、運転者２３の瞳孔に応じた照明範囲で車両２１の前方を照明する。

照明制御部３０６は、より詳細には、視野取得部３０５が取得した運転者２３の視野範囲も加味して上記照明範囲の取得を行う。具体的には、運転者２３の視野範囲は、ヘッドランプ４の照明範囲の上限として使用される（図９参照）。これにより、図１０に示すような、運転者２３の視野範囲を超える無用な照明が防止でき、省電力化等が図れる。

次に、本実施形態の車両用視界支援装置１による視界支援処理の手順を図１１のフローチャートに沿って説明する。視界支援処理は、運転者２３による車両２１の運転開始操作（例えば、図示しないイグニッションスイッチをＯＮ）後、ＣＰＵ３０によりＲＯＭ３２に記憶された視界支援処理のプログラムデータが読み出され、実行されることで開始される。視界支援処理は、車両２１が運転操作されている間、所定時間（例えば、１／３０秒）毎に起動し、図１１のフローチャートが示す一連の処理を繰り返し行う。

画像入力部３０１は、撮像装置２から所定時間毎に送信される撮像画像をＩ／Ｆ部３５を介して入力し、画像メモリ３１に保存する（ステップＳ１１）。顔形状取得部３０２は、画像メモリ３１から撮像画像を取得し、この撮像画像から運転者２３の顔のエッジ画像６０（図６（ａ）参照）を取得する（ステップＳ１２）。そして、取得したエッジ画像６０を画像メモリ３１に保存する。

瞳孔径取得部３０３は、画像メモリ３１に保存されているエッジ画像６０から運転者２３の瞳孔領域６２Ｌ又は６２Ｒを特定し（図７参照）、瞳孔径と、瞳孔径の遷移情報とを求める（ステップＳ１３）。頭部位置取得部３０４は、前後スライド調整部６から運転シート２２の位置情報を取得し、この位置情報と、シート基準位置とに基づいて、運転者２３の頭部位置を取得する（ステップＳ１４）。視野取得部３０５は、頭部位置取得部３０４が取得した運転者２３の頭部位置に基づいて、運転者２３の視野範囲を取得する（ステップＳ１５）。

照明制御部３０６は、照明範囲マップを参照して、瞳孔径取得部３０３が取得した瞳孔径及び遷移情報に対応する照明範囲を取得する（ステップＳ１６）。その際、視野取得部３０５が取得した運転者２３の視野範囲を照明範囲の上限として使用する。照明制御部３０６は、ヘッドランプスイッチ５の状態をチェックし、ヘッドランプ４が照明中であるか否かを判定する。その結果、ヘッドランプ４が照明中の場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）、照明制御部３０６は、取得した照明範囲をヘッドランプ４に照射させるため、ヘッドランプ４を構成する各光源（例えば、ＬＥＤ等）の点・消灯信号をヘッドランプ用ドライバ３４に送出する。ヘッドランプ用ドライバ３４は、照明制御部３０６からの点・消灯信号に従って、ヘッドランプ４の各光源を点灯又は消灯させる。これにより、取得した照明範囲がヘッドランプ４により照明される（ステップＳ１８）。

なお、上記フローチャートにおける各処理は、その順序に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に順序を変更することができる。

以上説明したように、本実施形態の車両用視界支援装置１は、運転者２３の瞳孔径に基づいて、ヘッドランプ４の照明範囲を変化させる。これにより、運転者２３が暗いと感じている際に、ヘッドランプ４の照明範囲を広げ、車両２１の前方の視界を良好にさせることが可能となる。また、運転者２３の視野範囲内に照明範囲を止めることもできるので、不必要な照明を防止できる。

［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態に係る車両用視界支援装置について説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態の車両用視界支援装置１と共通する部分については、同一符号を付し、説明を省略する。

第１の実施形態の車両用視界支援装置１は、ヘッドランプ４の照明範囲を変化させることで、運転者２３の視界を確保していたが、本実施形態の車両用視界支援装置は、ヘッドランプ４の照明輝度を変化させることで運転者の視界を確保する。

本実施形態の車両用視界支援装置１００の構成を図１２に示す。車両用視界支援装置１００は、撮像装置２と、照度計１１０と、ＥＣＵ１１１とから構成される。ＥＣＵ１１１は、第１の実施形態のＥＣＵ３と同様、ＣＰＵ３０、画像メモリ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、ヘッドランプ用ドライバ３４、Ｉ／Ｆ部３５等を備える。また、ＥＣＵ１１１は、ヘッドランプ４、ヘッドランプスイッチ５等と接続する。照度計１１０は、車外の照度を計測し、その計測結果をＥＣＵ１１１に出力する。

ＥＣＵ１１１は、機能的には、図１３に示すように、画像入力部３０１と、顔形状取得部３０２と、瞳孔径取得部３０３と、照明制御部４０１と、を備える。照明制御部４０１は、ヘッドランプ４が照明中（即ち、ヘッドランプスイッチ５がＯＮ）であることを条件に、瞳孔径取得部３０３が取得した情報に基づいて、ヘッドランプ４の照明輝度を制御する。以下、その制御内容を詳細に説明する。照明制御部４０１は、図１４に示すような、瞳孔径と照明輝度との関係が設定された照明輝度マップを参照することで、ヘッドランプ４の照明輝度を決定する。照明輝度マップは、実験等に基づき作成され、ＲＯＭ３２に予め記憶されている。

この照明輝度マップから理解できるように、照明制御部４０１は、運転者２３の瞳孔径が大きくなる方向に変化すると、ヘッドランプ４の照明輝度を上げる方向に制御する。即ち、運転者が暗いと感じている際に、ヘッドランプ４の照明輝度を上げることで、前方の視界を良好にし、運転者２３の視認性を確保できるようにしている。

照明制御部４０１は、照明輝度マップを参照して、瞳孔径取得部３０３が取得した瞳孔径及び遷移情報に対応する照明輝度を取得する。そして、取得した照明輝度でヘッドランプ４に照射を行わせるための制御信号をヘッドランプ用ドライバ３４に送出する。ヘッドランプ用ドライバ３４は、照明制御部４０１からの制御信号に従って、ヘッドランプ４の照明輝度を調整する。これにより、ヘッドランプ４は、運転者２３の瞳孔に応じた照明輝度で車両２１の前方を照明する。

照明制御部４０１は、より詳細には、照度計１１０が検出した車外の照度も加味して上記照明輝度の取得を行う。具体的には、照明制御部４０１は、車外の照度に基づいて、ヘッドランプ４の照明輝度の上限を定める（図１５参照）。これにより、既に必要な照度が確保されているにもかかわらず、不必要にヘッドランプ４の照明輝度を上げてしまうことを防止でき、省電力化が図れる。

なお、本発明は、上記第１の実施形態及び第２の実施形態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で種々の変更が可能である。

例えば、第１の実施形態では、頭部位置取得部３０４は、前後スライド調整部６からの運転シート２２の位置情報を基に、運転者２３の頭部位置を取得しているが、さらに、運転シート２２の背もたれ（シートバック）の後方への傾斜状態（即ち、リクライニング状態）も加味して運転者２３の頭部位置を取得してもよい。

また、第１の実施形態の視野取得部３０５は、運転者２３の頭部位置を基に、運転者２３の視野範囲を取得しているが、これに限らず、様々な手法を用いることが可能である。例えば、撮像画像において運転者２３の顔部が占める割合を基にして運転者２３の視野範囲を求めてもよい。

また、第１の実施形態の照明範囲マップ（図８、図９参照）及び第２の実施形態の照明輝度マップ（図１４、図１５参照）は、何れもヒステリシス特性を有しているが、これらは、あくまで一例に過ぎず、これらのマップにおいて、例えば、瞳孔径と照明範囲（あるいは照明輝度）が、一対一に対応する関係を示していてもよい。

また、第１の実施形態の照明制御部３０６及び第２の実施形態の照明制御部４０１によるヘッドランプ４の照明制御は、ヘッドランプ４が照明中であることを前提にしているが、ヘッドランプ４が非照明中（即ち、ヘッドランプスイッチ５がＯＦＦ）であっても、自動的に照明させ、上述した各制御を行えるようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る車両用視界支援装置の構成を示すブロック図である。撮像装置の設置態様を示す図である。図１の車両用視界支援装置を搭載する車両のフロント部を示す外観図である。ヘッドランプの照明領域を示す図である。図１に示すＥＣＵの機能的な構成を示す図である。運転者の顔画像を示す図であり、（ａ）はエッジ画像を示し、（ｂ）は（ａ）の画像における眼部領域を示す。瞳孔径の取得について説明するための図である。照明範囲マップを示す図である。照明範囲の上限を示す図である。運転者の視野範囲外の照明を示す図である。視界支援処理の手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る車両用視界支援装置の構成を示すブロック図である。図１２に示すＥＣＵの機能的な構成を示す図である。照明輝度マップを示す図である。照明輝度の上限を示す図である。

符号の説明

１、１００車両用視界支援装置
２撮像装置（撮像手段）
４ヘッドランプ（前照灯）
２１車両
２２運転シート
２３運転者
３２ＲＯＭ（照明範囲マップ記憶手段、照明輝度マップ記憶手段）
３４ヘッドランプ用ドライバ（照明制御手段）
１１０照度計（照度検出手段）
３０３瞳孔径取得部（瞳孔径取得手段）
３０５視野取得部（視野取得手段）
３０６、４０１照明制御部（照明制御手段）

Claims

車両の運転シートに着座した運転者の顔部を撮像する撮像手段と、
該撮像手段の撮像によって得られた画像から前記運転者の瞳孔径を取得する瞳孔径取得手段と、
取得した前記瞳孔径に基づいて、前記車両の前照灯の照明制御を行う照明制御手段と、
瞳孔径と前記前照灯の照明範囲との関係が設定された照明範囲マップを記憶する照明範囲マップ記憶手段と、を備え、
前記照明制御手段は、前記照明範囲マップを参照して、前記前照灯の照明範囲を決定する、
ことを特徴とする車両用視界支援装置。
車両の運転シートに着座した運転者の顔部を撮像するステップと、
前記撮像によって得られた画像から前記運転者の瞳孔径を取得するステップと、
取得した前記瞳孔径に基づいて、前記車両の前照灯の照明制御を行うステップと、を有し、
前記照明制御を行うステップでは、瞳孔径と前記前照灯の照明範囲との関係が設定された照明範囲マップを参照して、前記前照灯の照明範囲が決定される、
ことを特徴とする車両用視界支援方法。