JP4987573B2 - 車外監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、車外監視装置に係り、特に、自車両の周囲を撮像するカメラの露光量等を調整可能な車外監視装置に関する。

近年、乗用車等の車両の周囲に存在する物体をＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等の撮像手段で撮像した画像の画像解析等により検出する技術の開発が進められている（例えば特許文献１等参照）。これらの技術は、例えば検出した物体との衝突の可能性を判断し、警報を鳴らしてドライバの注意を喚起したり衝突を回避するように自動操舵や自動制動制御等を行う車両の安全走行のための技術等に応用される。

このような物体の検出では、先行車両や対向車両、道路上の歩行者や道路わきに停車している停車車両等の障害物を的確に検出することが重要となる。また、検出した障害物に対してはそれとの衝突を回避する衝突回避制御が行われるが、先行車両に対しては、先行車両が信号待ち等で停止した場合に障害物としてその横を通過するのではなく、先行車両の後方で自車両を適切に停車させなければならない。このように、先行車両に対しては他の障害物に対する場合とは異なる制御が要求されるため、先行車両の検出は特に的確に行われる必要がある。

撮像手段で撮像した画像中からこれらの物体、特に先行車両を的確に検出するには、カメラの露光調整等を適切に行って物体を検出し得る画像が撮像されなければならない。ＣＣＤカメラ等の撮像手段は、通常、このような適切な露光調整等を自動的に行う機能を有している。

しかし、先行車両がトンネル内に進入したりトンネルから退出する際などのように、撮像手段により撮像されている環境が明るいところと暗いところとが共に存在する環境である場合、すなわち、例えば自車両がトンネルの手前にいて、トンネル内部は暗いがトンネルの手前側は明るいような場合には、撮像手段の自動露光調整では、通常、明るい部分にあわせてシャッタ時間を短くしたりアイリス絞りを絞る方向に調整が行われる。そのため、一般に、トンネル内が非常に暗く撮像される。

そして、このような状態で、先行車両がトンネル内部等の暗い場所に進入すると先行車両自体が暗くなり、先行車両の周囲の暗さと先行車両自体の暗さとの区別がつかなくなって先行車両を検出できなくなる場合がある。そこで、このような問題を解消するために、例えば、先行車両自体の明暗を検出して撮像手段のアイリス調整を行う自動車の走行制御装置が提案されている（特許文献２参照）。

また、トンネルの入口を検出すると自車両のエアコンの空気循環経路を内気循環に切り替えたり、撮像手段の露出量を増加させたりする制御を行って、自車両をトンネルでの走行に適する状態に制御する車両制御装置（特許文献３参照）や、トンネルを検出した場合に車線を検出できるように撮像手段の露光量を制御する露光量制御装置（特許文献４参照）が提案されている。なお、本発明では、追い越し禁止線等の道路中央線や車両通行帯境界線、路側帯と車道とを区画する区画線等の道路面上に標示された連続線や破線を車線という。
特開平７−２２５８９２号公報 特開平７−８１４５９号公報 特開平１１−１３９２２５号公報 特開平１１−２０５６６３号公報

しかしながら、特許文献２に記載の装置では、明るい場所を走行中の先行車両が偶々木陰に入る等して暗くなると、それによって撮像手段のアイリス調整が行われてしまうが、先行車両自体が暗くなってもその前方が明るく、撮像手段により撮像された画像上で先行車両とその周囲との境界が明確に判別できれば先行車両を検出できる。従って、先行車両を的確に検出するという目的からすれば、このような場合に撮像手段のアイリス調整は不要である。また、車線検出など他の対象物の検出にも影響が出かねないため、むしろこのような場合には調整を行わない方がよい。

また、特許文献３に記載の装置による撮像手段の露出量等の調整は、自車両がトンネルに進入する際の撮像手段の通常の自動露光調整として行われるものである。従って、自車両がまだ明るい環境内にいる場合には露光調整は行われないから、暗い場所に進入した先行車両を周囲の暗い環境と区別して的確に撮像することは困難である。

さらに、特許文献４に記載の装置では、トンネルを検出した場合に、トンネルの手前の明るい環境内でもトンネル内の暗い環境内でも車線が検出できるように、トンネル手前の明るい環境内で車線の輝度がサチュレーションを生じず道路面と区別できる上限まで撮像手段の露光量を上昇させる。しかし、これはあくまで車線検出のための露光量調整であり、このような調整を行うことでトンネル内の暗い環境内に進入した先行車両を周囲の暗い環境と区別して的確に撮像することができるか否かは不明である。

強制的な露光調整等を行う場合には、先行車両を的確に検出できるように調整されることが必要となる。しかし、その一方で、撮像手段が通常有する自動的な露光調整等の機能以外に強制的に調整を行うと、先行車両以外の対象物の検出等に誤検出を生じかねないため、強制的な露光調整等は不要な場合には行わないように自動制御することが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、先行車両が存在する環境の明暗が大きく変化する場合に、撮像手段に対して適切な露光調整等の強制的な調整を行って先行車両を的確に検出することができる車外監視装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、第１の発明は、車外監視装置において、
自車両の周囲を撮像する撮像手段と、
撮像された画像中から先行車両を検出する先行車両検出手段と、
前記画像上で前記先行車両の周囲に所定の監視領域を設定する監視領域設定手段と、
前記監視領域内の各画素の輝度に基づいて前記先行車両が進入する環境の明るさを予測する予測手段と、
前記予測手段により予測された前記先行車両が進入する環境の明るさに応じて、予め前記撮像手段の露光量と前記撮像手段から出力される画素の輝度との少なくとも一方の調整を行う調整手段と
を備え、
前記監視領域設定手段は、前記画像上で前記先行車両の周囲に複数の監視領域を設定することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明の車外監視装置において、前記監視領域設定手段は、前記画像上で前記先行車両の少なくとも上方および左右のそれぞれに監視領域を設定することを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明の車外監視装置において、前記予測手段は、前記環境の明るさが予め設定された暗閾値未満である場合に、前記先行車両が暗い環境に進入すると予測することを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明の車外監視装置において、前記予測手段は、所定数以上の前記監視領域において、前記環境の明るさが予め設定された前記暗閾値未満である場合に、前記先行車両が暗い環境に進入すると予測することを特徴とする。

第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明の車外監視装置において、前記予測手段は、前記環境の明るさが予め設定された明閾値より大きい場合に、前記先行車両が明るい環境に進入すると予測することを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明の車外監視装置において、前記予測手段は、所定数以上の前記監視領域において、前記環境の明るさが予め設定された前記明閾値より大きい場合に、前記先行車両が明るい環境に進入すると予測することを特徴とする。

第７の発明は、第１から第６のいずれかの発明の車外監視装置において、前記調整手段は、前記予測手段により前記先行車両が暗い環境に進入すると予測された場合に暗い環境に対する前記調整を行い、その後、前記予測手段により前記先行車両が明るい環境に進入すると予測された場合に明るい環境に対する前記調整を行うことを特徴とする。

第８の発明は、第１から第７のいずれかの発明の車外監視装置において、前記調整手段は、前記予測手段により前記先行車両が暗い環境に進入すると予測された場合、または前記予測手段により前記先行車両が明るい環境に進入すると予測された場合、自車両と前記先行車両との距離および自車両の速度に基づいて自車両が前記先行車両の現在位置を超えるまでの間、前記調整を行うことを特徴とする。

第９の発明は、第１から第８のいずれかの発明の車外監視装置において、
前記監視領域設定手段は、前記画像上で前記先行車両を含む領域をも前記監視領域として設定し、
前記予測手段は、前記先行車両を含む監視領域内の各画素の輝度に基づいて前記先行車両の明るさを予測し、
前記調整手段は、前記予測手段により予測された前記環境の明るさおよび前記先行車両の明るさに応じて、前記調整を行うことを特徴とする。

第１の発明によれば、予測手段が、撮像された画像上で先行車両の周囲に設定された監視領域内の各画素の輝度に基づいて先行車両が進入する環境の明るさを予測し、その予測に基づいて先行車両が例えばトンネル内に進入する場合のように明るい環境から暗い環境に進入すると予測された場合には、撮像手段の露光量の調整のレベルや撮像手段から出力される画素の輝度の調整のレベルを予め暗い環境に対する調整のレベルに強制的に変更する。

このように露光量や出力画像の輝度の調整のレベルを、撮像手段が自動的に決定した調整のレベルから予め強制的に変更することで、画像上の暗い部分におけるコントラストが向上し、先行車両が暗い環境に進入しても、先行車両をその周囲と区別して確実に検出することが可能となる。

また、逆に、先行車両が例えばトンネルから退出する場合のように暗い環境から明るい環境に進入すると予測された場合には、撮像手段の露光量の調整のレベルや撮像手段から出力される画素の輝度の調整のレベルを予め明るい環境に対する調整のレベルに強制的に変更する。このように露光量や出力画像の輝度の調整のレベルを予め強制的に変更することで、画像上の明るい部分におけるコントラストが向上し、先行車両が暗い環境から明るい環境に進入しても、先行車両をその周囲と区別して確実に検出することが可能となる。

さらに、予測手段により先行車両が明るい環境から暗い環境に、あるいは暗い環境から明るい環境に進入すると予測しない限り、上記のような露光量や出力画像の輝度の調整のレベルの強制的な変更は行わない。そのため、先行車両が進入する環境の明るさが大きく変化する場合以外には強制的な調整のレベルの変更は行われず、撮像手段が自ら決定した調整のレベルに基づいて適切な露光量等で撮像することができるから、不要な場合に強制的な調整のレベルの変更を行って先行車両以外の対象物を誤検出することを確実に防止するように自動制御することが可能となる。

また、第１の発明によれば、画像上で先行車両の周囲に複数の分割された監視領域を設定することで、例えば連続した１つの監視領域を先行車両の周囲に設定する場合と同様に、先行車両の周囲の明るさを的確に把握して先行車両のさらに前方の環境の明るさを確実に把握することが可能となり、前記第１の発明の効果が的確に発揮される。また、それと同時に、上記の場合よりも輝度を監視する画素数を減らすことができるため、予測手段における計算量の軽減を図ることが可能となり、車外監視装置の処理の負担をより低減して処理速度の向上を図ることが可能となる。

第２の発明によれば、画像上で先行車両の少なくとも上方および左右のそれぞれに監視領域を設定することで、前記各発明の効果が的確に発揮されるとともに、先行車両の周囲の明るさを的確に把握して先行車両のさらに前方の環境の明るさを確実に把握することが可能となり、前記第１の発明の効果がより的確に発揮される。

第３の発明によれば、環境の明るさが予め設定された暗閾値未満である場合に先行車両が暗い環境に進入すると予測することで、環境の明るさの変化を数量的に把握して容易かつ確実に予測することが可能となり、前記各発明の効果がより的確に発揮される。

第４の発明によれば、所定数以上の監視領域において、環境の明るさが暗閾値未満である場合に先行車両が暗い環境に進入すると予測することで、環境の明るさの変化を確実に把握して予測することが可能となり、前記各発明の効果がより的確に発揮される。

第５の発明によれば、環境の明るさが予め設定された明閾値より大きい場合に先行車両が明るい環境に進入すると予測することで、環境の明るさの変化を数量的に把握して容易かつ確実に予測することが可能となり、前記各発明の効果がより的確に発揮される。

第６の発明によれば、所定数以上の監視領域において、環境の明るさが明閾値より大きい場合に先行車両が明るい環境に進入すると予測することで、環境の明るさの変化を確実に把握して予測することが可能となり、前記各発明の効果がより的確に発揮される。

第７の発明によれば、例えば先行車両がトンネルに進入するような場合、先行車両は暗い環境に進入した後、トンネルから退出して明るい環境に進入する。そのため、先行車両が暗い環境に進入すると予測された場合に暗い環境に対する調整を行い、その後、先行車両が明るい環境に進入すると予測された場合に明るい環境に対する調整を行うことで、強制的な調整のレベルの変更を確実に行うことが可能となり、また、一旦暗い環境に進入した場合にだけ明るい環境に対する調整を行うことで、不必要に強制的な調整のレベルの変更を行うことを確実に防止することが可能となり、前記各発明の効果がより的確に発揮される。

第８の発明によれば、暗い環境に対する強制的な調整や、明るい環境に対する強制的な調整を行う時間に制限を設けてそれ以上は行わないようにすることが可能となり、前記各発明の効果、特に不要な場合に強制的な調整のレベルの変更を行うことを確実に防止するという効果がより的確に発揮される。

第９の発明によれば、先行車両の周囲の監視領域から予測される環境の明るさだけでなく、先行車両を含む監視領域内の各画素の輝度の平均値や各画素の輝度をヒストグラムに投票した場合の最頻値等に基づいて先行車両自体の明るさをも考慮して強制的な調整を行うか否かを決定することが可能となる。そして、このように構成することで、先行車両をその周囲の暗さや明るさと区別して確実に検出し、強制的な調整のレベルの変更が必要か否かを判断することが可能となり、前記各発明の効果、特に不要な場合に強制的な調整のレベルの変更を行うことを確実に防止するという効果がより的確に発揮される。

以下、本発明に係る車外監視装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、本実施形態では、撮像手段２として２台のカメラを用いてステレオ撮像を行う形態が示されるが、撮像手段を例えば単数のカメラ等で構成することも可能である。また、本実施形態における先行車両検出手段である物体検出手段１１は、撮像された画像中から先行車両を検出できるものであればよく、本実施形態の構成に限定されない。

本実施形態に係る車外監視装置１は、図１に示すように、主に、撮像手段２や変換手段３、画像処理手段６等で構成される位置情報収集手段９と、調整手段１４等を含む監視手段１０とで構成されている。

位置情報収集手段９は、自車両の周囲を撮像する撮像手段２を含み、自車両の周囲の物体を撮像するとともに、自車両からそれらの物体までの距離を含む物体の実空間上の位置の情報を収集するようになっている。本実施形態では、位置情報収集手段９は、本願出願人により先に提出された特開平５−１１４０９９号公報、特開平５−２６５５４７号公報、特開平６−２６６８２８号公報、特開平１０−２８３４６１号公報、特開平１０−２８３４７７号公報、特開２００６−７２４９５号公報等に記載された車外監視装置等をベースに構成されている。以下、簡単に説明する。

位置情報収集手段９は、図１に示すように、車幅方向に一定の距離をあけて配置された一対のメインカメラ２ａおよびサブカメラ２ｂからなる撮像手段２で自車両の周囲を撮像して得られた一対の撮像画像を変換手段３であるＡ／Ｄコンバータ３ａ、３ｂでそれぞれデジタル画像に変換し、画像補正部４でずれやノイズの除去、輝度値の補正等の画像補正を行って、画像データメモリ５に格納するとともに、監視手段１０に送信するようになっている。

本実施形態では、メインカメラ２ａおよびサブカメラ２ｂとして２台のＣＣＤカメラが備えられており、ＣＣＤカメラに通常備えられる機能として、自車両の周囲の明るさを自ら判断して適切な露光を得るための露光調整を自動的に行うように構成されている。ここで、本実施形態における露光調整には、少なくともシャッタ時間調整やアンプゲイン切り替え、ＬＵＴ（Look Up Table）の選択やそれによる輝度値変換などが含まれ、それらが総合的に調整されるようになっている。

なお、本実施形態で用いられるＣＣＤカメラはアイリスを備えないためアイリス絞り調整については述べないが、撮像手段２がアイリス等の露光調整を行うための他の機能を備える場合には、それらも含めて総合的に最適な露光を得るための自動的な露光調整が行われる。

一方、画像補正が行われた一対の撮像画像は、画像処理手段６に送られて、イメージプロセッサ７で、図２に示すようなメインカメラ２ａで撮像した撮像画像（以下、基準画像Ｔという。）が複数の画素ブロックに分割され、各画素ブロックについてそれぞれサブカメラ２ｂで撮像した撮像画像の対応する画素ブロックがステレオマッチング処理により見出され、各画素ブロックごとに視差が算出される。この視差の算出については、前記各公報に詳述されている。

この視差と実空間上の位置とは三角測量の原理に基づいて対応付けることができ、具体的には、視差をｄｐ、画素ブロックの基準画像Ｔ上の座標を（ｉ，ｊ）とし、実空間上で、メインカメラ２ａおよびサブカメラ２ｂの中央真下の道路面上の点を原点とし、自車両の車幅方向すなわち左右方向にＸ軸、車高方向にＹ軸、車長方向すなわち距離方向にＺ軸を取ると、実空間上の点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、視差ｄｐと画素ブロックの基準画像Ｔ上の座標（ｉ，ｊ）との関係は、
Ｘ＝ＣＤ／２＋Ｚ×ＰＷ×（ｉ−ＩＶ） …（１）
Ｙ＝ＣＨ＋Ｚ×ＰＷ×（ｊ−ＪＶ） …（２）
Ｚ＝ＣＤ／（ＰＷ×（ｄｐ−ＤＰ）） …（３）
で表すことができる。

ここで、ＣＤはメインカメラ２ａとサブカメラ２ｂとの間隔、ＰＷは１画素当たりの視野角、ＣＨはメインカメラ２ａとサブカメラ２ｂの取り付け高さ、ＩＶおよびＪＶは自車両正面の無限遠点のｉ座標およびｊ座標、ＤＰは消失点視差とも呼ばれるオフセット量を表す。

画像処理手段６は、基準画像Ｔの各画素ブロックに視差ｄｐを割り当てて距離データメモリ８に格納するとともに、それらの視差ｄｐの情報を監視手段１０に送信するようになっている。なお、以下、基準画像の各画素ブロックに視差ｄｐが割り当てられて形成された画像を距離画像Ｔｚという。距離画像Ｔｚは、図３に示すように各画素ブロックに視差ｄｐが割り当てられた画像状のデータである。

なお、本実施形態の他にも、自車両と先行車両との距離Ｚの測定を、例えば自車両前方にレーザ光や赤外線等を照射してその反射光の情報に基づいて物体までの距離Ｚを測定するレーダ装置等で構成することも可能であり、物体の位置情報の収集の手法は特定の手法に限定されない。

監視手段１０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等がバスに接続されて構成されるコンピュータに構成されている。また、監視手段１０には、車速センサやヨーレートセンサ、ステアリングホイールの舵角を測定する舵角センサ等のセンサ類Ｑが接続されている。なお、ヨーレートセンサの代わりに自車両の車速等からヨーレートを推定する装置等を用いることも可能である。

監視手段１０は、図１に示すように、物体検出手段１１と、監視領域設定手段１２と、予測手段１３と、調整手段１４とを備えており、さらに図示しないメモリを備えている。また、監視手段１０の各手段には、センサ類Ｑから必要なデータが入力されるようになっている。

物体検出手段１１は、撮像手段２により撮像された基準画像Ｔ中から物体を検出するようになっており、本実施形態に係る車外監視装置１の中枢をなしている。

また、本実施形態では、物体検出手段１１は先行車両検出手段を兼ねており、基準画像Ｔ中から物体を検出した後、自車両の挙動に基づいて自車両が今後走行する軌跡（以下、走行軌跡という）を推定し、走行軌跡に基づいて検出した物体の中から先行車両を検出するようになっている。本実施形態では、物体検出手段１１は、前記各公報に記載された車外監視装置等をベースに構成されている。以下、簡単に説明する。

物体検出手段１１は、まず物体検出処理において、図３に示した距離画像Ｔｚを図示しない所定幅の縦方向の短冊状の区分に分割し、各区分ごとに各区分に含まれる視差ｄｐのうち道路面より上方に存在する視差ｄｐに関するヒストグラムをそれぞれ設けて、その最頻値をその区分の視差ｄｐとする。これを全区分についてそれぞれ行う。このように、本実施形態では、道路面より上方に存在する物体のみが検出されるが、車線等の道路面の標示を同時に検出し、あるいは別途検出するように構成することも可能である。

そして、物体検出手段１１は、各区分の視差ｄｐに基づいて前記（１）〜（３）式から物体の実空間上の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する。算出された物体の座標を実空間上にプロットすると、各物体の座標は図４に示すように前方の物体の自車両Ａに面した部分に対応する部分に多少ばらつきを持って各点としてプロットされる。

物体検出手段１１は、このようにプロットされる各点について、実空間上の各点の隣接する点とのＸ軸方向の距離やＺ軸方向の距離、グループ化した場合の左端の点から右端の点までのＸ軸方向の全長等を検索しながら、それらの値がそれぞれ設定された閾値以内である点をそれぞれグループにまとめ、図５に示すようにそれぞれのグループ内の各点を直線近似して物体を検出するようになっている。

また、本実施形態では、物体検出手段１１は、このようにして検出した各物体を図６に示すように基準画像Ｔ上で矩形状の枠線で包囲するようにして検出するようになっている。なお、図５等において、ラベルＯやラベルＳは物体の自車両Ａに対向する面の種別を表し、ラベルＯは物体の背面、ラベルＳは物体の側面が検出されていることを表す。

続いて、物体検出手段１１は、先行車両検出においては、まず、図７に示すように自車両Ａの挙動に基づいて自車両が今後進行するであろう軌跡を走行軌跡Ｌestとして推定し、その走行軌跡Ｌestを中心とする自車両の車幅分の領域を自車両の進行路Ｒestとして算出するようになっている。自車両の走行軌跡Ｌestは、自車両の車速Ｖやヨーレートγ、ステアリングホイールの舵角δ等に基づいて下記（４）式または下記（５）、（６）式に従って算出される自車両の旋回曲率Ｃuaに基づいて算出することができる。なお、下記の各式におけるＲｅは旋回半径、Ａsfは車両のスタビリティファクタ、Ｌwbはホイールベースである。
Ｃua＝γ／Ｖ …（４）
Ｒｅ＝（１＋Ａsf・Ｖ^２）・（Ｌwb／δ） …（５）
Ｃua＝１／Ｒｅ …（６）

そして、物体検出手段１１は、自車両の進行路Ｒest上に存在する物体の中で自車両に最も近接する物体を先行車両として検出するようになっている。例えば図６や図７では、乗用車Ｏ３が先行車両Ｖahとして検出される。

なお、本実施形態では、物体検出手段１１は、前回のサンプリング周期で検出した先行車両と今回のサンプリング周期で先行車両として検出した物体とが同一の立体物である確率を算出するなどして、整合性を保ちながら先行車両を追跡するようになっている。また、物体検出手段１１は、検出した先行車両が自車両の前方から離脱してさらにその前方の車両が新たに先行車両となったり、自車両と先行車両との間に他の車両が割り込んできて当該他の車両が新たな先行車両となることによる先行車両の交替を検出できるようになっている。

監視領域設定手段１２は、基準画像Ｔ上において、物体検出手段１１が検出した先行車両の周囲に、先行車両のさらに前方側が撮像された画像領域を含む所定の監視領域を設定するようになっている。

本実施形態では、前述したように、先行車両は物体検出手段１１により基準画像Ｔ上で矩形状の枠線で包囲されるようにして検出されるが、監視領域設定手段１２は、図８に示すように、基準画像Ｔ上において先行車両Ｖahを包囲する枠線Ｆｒの上方および左右のほか、左斜め上方および右斜め上方の計５か所に監視領域Ｐ１〜Ｐ５を設定するようになっている。

なお、監視領域は、先行車両のさらに前方の環境の明るさをより確実に把握できるように、画像上で先行車両の少なくとも上方および左右に設定されることが好ましい。また、本実施形態では、主に後述する予測手段１３における計算量の軽減を図るために監視領域を複数に分割して設定するが、監視領域は必ずしも複数設定される必要はなく、先行車両Ｖahの周囲に単数設定されるように構成してもよい。

また、監視領域は必ずしも本実施形態のように矩形状に設定される必要はなく、その形状を適宜決定される。さらに、監視領域は、必ずしも先行車両Ｖahを包囲する枠線Ｆｒの上端線Ｔlineや左端線Ｌline、右端線Ｒlineの外側に設定される必要はなく、それらの線に接するように設定されたり、それらの線を一部跨ぐように設定されるように構成することも可能である。

予測手段１３は、監視領域設定手段１２により基準画像Ｔ上に設定され、先行車両Ｖahのさらに前方の風景が撮像されている各監視領域Ｐ１〜Ｐ５内の各画素の輝度に基づいて、先行車両Ｖahが進入する環境の明るさを予測するようになっている。

具体的には、本実施形態では、予測手段１３には、例えば０〜２５５の２５６階調の輝度階調で表現される各画素の輝度について、図９に示すように、低輝度域に設定された暗閾値br_th1と、高輝度域に設定された明閾値br_th2との２つの輝度閾値が予め設定されている。予測手段１３は、各監視領域Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれについて、暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の画素数と、明閾値br_th2より大きい輝度を有する画素の画素数とをカウントするようになっている。

そして、予測手段１３は、各監視領域Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれについて、暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の画素数や、その画素数の当該監視領域の全画素数に占める割合が、画素数または割合について予め設定された閾値th1以上である場合に、環境の明るさが予め設定された暗閾値br_th1未満である暗い環境に先行車両Ｖahが進入すると予測するようになっている。

本実施形態では、予測手段１３は、図１０に示すように、監視領域Ｐ１〜Ｐ５の全てにおいて暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の画素数等が閾値th1以上である場合に、先行車両Ｖahが暗い環境に進入すると予測するようになっている。なお、図１０では、一例として、暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の割合と、割合について設定された閾値th1との関係が示されている。

また、予測手段１３は、各監視領域Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれについて、明閾値br_th2より大きい輝度を有する画素の画素数や、その画素数の当該監視領域の全画素数に占める割合が、画素数または割合について予め設定された閾値th2以上である場合に、先行車両Ｖahが進入する環境の明るさが予め設定された明閾値br_th2より大きく、先行車両Ｖahが明るい環境に進入すると予測するようになっている。

本実施形態では、予測手段１３は、図１１に示すように、監視領域Ｐ１〜Ｐ５の全てにおいて明閾値br_th2より大きい輝度を有する画素の画素数等が閾値th2以上である場合に、先行車両Ｖahが明るい環境に進入すると予測するようになっている。なお、図１１においても、一例として、明閾値br_th2未満の輝度を有する画素の割合と、割合について設定された閾値th2との関係が示されている。

なお、画素数または割合について設定される閾値th1と閾値th2とは、同一の値であっても異なる値であってもよく、複数の監視領域Ｐ１〜Ｐ５ごとに異なっていてもよい。また、上記のように、本実施形態では監視領域Ｐ１〜Ｐ５の全てにおいて前記の条件を満たす場合に先行車両Ｖahが暗い環境または明るい環境に進入すると予測するように構成されているが、この他にも、例えば複数の監視領域Ｐ１〜Ｐ５のうち所定数以上の監視領域において前記の条件を満たせば上記のような予測を行うように構成することも可能である。

調整手段１４は、予測手段１３により予測された先行車両Ｖahが進入する環境の明るさに応じて、予め撮像手段１の露光量と撮像手段１から出力される画素の輝度との少なくとも一方を調整する信号を撮像手段２に出力するようになっている。具体的な処理のしかたについては下記に詳しく述べる。

そして、撮像手段２は、調整手段１４からの信号に応じてシャッタ時間を調整したり、アンプゲインを切り替えたり、ＬＵＴの選択やそれによる輝度値変換等を行い、撮像手段２がアイリスを備える場合にはアイリス絞り調整等を行って、前述した自動的な露光調整とは別の調整手段１４による強制的な露光調整を行うようになっている。

以下、図１２および図１３に示すフローチャートを用いて物体検出手段１１から調整手段１４までの監視手段１０における処理の手順を説明し、あわせて本実施形態に係る車外監視装置１の作用について説明する。

なお、初期状態においては、後述するフラグＦ、制御距離ＣＲ、タイマＴａ、タイマＴｂは０に設定されている。

前述したように、先行車両検出手段である物体検出手段１１は、上記の手法により先行車両Ｖahを検出すると（ステップＳ１；ＹＥＳ）、図８に示したように基準画像Ｔ上で先行車両Ｖahを矩形状の枠線Ｆｒで包囲する（図１２のステップＳ２）。続いて、監視領域設定手段１２が、基準画像Ｔ上で先行車両Ｖahを包囲する枠線Ｆｒの周囲に監視領域Ｐ１〜Ｐ５を設定する（ステップＳ３）。

続いて、予測手段１３が、各監視領域Ｐ１〜Ｐ５について、それぞれ暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の画素数、および明閾値br_th2より大きい輝度を有する画素の画素数をカウントする。そして、暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の画素数が画素数について予め設定された閾値th1以上であるか否かを判断し、先行車両Ｖahが暗い環境に進入するか否かを判断する（ステップＳ４）。なお、暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の画素数の当該監視領域の全画素数に占める割合について判断してもよいことは前述したとおりである。また、同時に、予測手段１３により各監視領域Ｐ１〜Ｐ５についてそれぞれ明閾値br_th2より大きい輝度を有する画素の画素数がカウントされる。

例えば、図６に示したような場合、先行車両Ｖahの周囲は明るく、図６では図示しない監視領域の各画素の中で暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の画素数は閾値th1以上にはならないから、予測手段１３は、先行車両Ｖahが暗い環境には進入しないと予測する（ステップＳ４；ＮＯ）。

しかし、図１４に示すように、先行車両ＶahがトンネルＴｕの入口に差し掛かっているような場合には、各監視領域Ｐ１〜Ｐ５の暗閾値br_th1未満の輝度を有する画素の各画素数はそれぞれ閾値th1以上となるから、予測手段１３は、先行車両Ｖahが暗い環境に進入すると予測する（図１２のステップＳ４；ＹＥＳ）。

調整手段１４は、予測手段１３により先行車両Ｖahが暗い環境に進入すると予測されると、フラグが１にセットされていなければ（ステップＳ５；ＮＯ）、フラグを１にセットし（ステップＳ６）、制御距離ＣＲを例えば１０ｋｍにセットする（ステップＳ７）。制御距離ＣＲは後述するようにサンプリング周期ごとに減算されるが（図１３のステップＳ１７参照）、フラグや制御距離ＣＲについては後で説明する。

調整手段１４は、続いて、撮像手段２に出力する信号Ｓとして「open」をセットする（図１２のステップＳ８）。撮像手段２は、自車両の周囲の明るさを自ら判断して露光量の調整のためのレベルを決定し、あるいは撮像手段２から出力する画素の輝度の調整のためのレベルを決定するが、信号Ｓは、このように撮像手段２が自動的に決定した調整のレベルをさらに強制的に変更するための信号である。

そして、信号Ｓがopenの場合は、撮像手段２が自ら判断した周囲の明るさよりさらに暗い環境に対する調整のレベルに強制的に変更することを意味し、信号Ｓが後述するcloseの場合は、撮像手段２が自ら判断した周囲の明るさよりさらに明るい環境に対する調整のレベルに強制的に変更することを意味する。

調整手段１４は、さらに、タイマＴａをセットする（ステップＳ９）。タイマＴａは、上記のような撮像手段２に対する強制的な調整が必要以上に長く続かないように、調整手段１４による強制的調整の継続時間の上限を画するためにセットされるものである。

本実施形態では、図１２や図１３のフローチャートから分かるように、予測手段１３により先行車両Ｖahが暗い環境に進入すると予測されている間は（図１２のステップＳ４；ＹＥＳ）、タイマＴａが更新され続け、予測手段１３により先行車両Ｖahが暗い環境に進入するわけではないと予測された段階から（ステップＳ４；ＮＯ）、後述するように、最後にセットされたタイマＴａの値からの減算が始まるようになっている。

本実施形態では、調整手段１４は、タイマＴａの値として、前記（３）式から自車両と先行車両Ｖahとの距離Ｚを算出し、それを車速センサから入力される自車両の車速Ｖで除して自車両が現時点における先行車両Ｖahの位置に到達するまでの時間を算出し、現時点からこの算出した時間を越える時間に相当する値をセットするようになっている。本実施形態では、調整手段１４は、算出した時間に２〜３秒程度の時間を加算した時間に相当するサンプリング周期数をタイマＴａの値としてセットするようになっている。

続いて、撮像手段２が自車両の周囲の明るさを判断して、次のサンプリング周期に向けてシャッタ時間調整やアンプゲイン切り替え等の露光調整、ＬＵＴの選択、輝度値変換等のレベルを決定する（ステップＳ１０）。これは、監視手段１０により強制的に行われる露光調整等ではなく、撮像手段２が通常行う自動的な調整である。また、それと同時に強制的な露光調整等の基準を与えるものである。

この自動的な露光調整等のレベルＬreは、自車両が例えばトンネルに進入し、トンネルを通過して退出する場合を例にとると、図１５に示すように、通常、トンネル内の暗い環境ではそのレベルを下げ、トンネルの手前やトンネル退出後の明るい環境ではそのレベルを上げるように調整される。

調整手段１４は、続いて、制御距離ＣＲが０より大きければ（図１３のステップＳ１１；ＹＥＳ）、予測手段１３に、各監視領域Ｐ１〜Ｐ５についてそれぞれカウントした明閾値br_th2より大きい輝度を有する画素の画素数が画素数について予め設定された閾値th2以上であるか否かを判断させ、先行車両Ｖahが明るい環境に進入するか否かを判断させる（ステップＳ１２）。なお、明閾値br_th2より大きい輝度を有する画素の画素数の当該監視領域の全画素数に占める割合について判断させてもよいことは前述したとおりである。

図１４に示した状況においては、先行車両Ｖahが明るい環境に進入するとは判断されないから（図１３のステップＳ１２；ＮＯ）、調整手段１４は、タイマＴｂが０より大きいか否かを判断する（ステップＳ１３）。タイマＴｂについては後で説明する。図１４の段階ではタイマＴｂは初期状態のままであり０である（図１３のステップＳ１３；ＮＯ）。

続いて、調整手段１４は、タイマＴａが０より大きいか否かを判断し（ステップＳ１４）、上記のようにセットされたタイマＴａが０より大きければ（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、「open」にセットされている信号Ｓを撮像手段２に出力し（ステップＳ１５）、タイマＴａを１だけ減算するようになっている（ステップＳ１６）。タイマＴａが０以下であれば（ステップＳ１４；ＮＯ）、撮像手段２に対する強制的な調整を行うための信号Ｓは出力されない。

撮像手段２は、図１６に示すように、調整手段１４から出力された信号Ｓ「open」に基づいて、トンネルの手前の時点ｔ_１で次のサンプリング周期に向けてシャッタ時間調整やアンプゲイン切り替え等の露光調整、ＬＵＴの選択、輝度値変換等のレベルを強制的に下げる。そのため、図１７に示すように、次のサンプリング周期で撮像された基準画像Ｔでは、もともと明るかった部分ではさらに輝度が高くなりコントラストが低下するが、逆にトンネルＴｕ内部のようにもともと暗かった部分では輝度が高くなってコントラストが向上する。そのため、トンネルＴｕ内部の構造等も撮像されるようになる。

このように、サンプリング周期ごとに撮像手段２が自動的に決定する露光調整等のレベルＬreを（図１２のステップＳ１０）、撮像手段２に信号Ｓ「open」を出力することで強制的にレベルＬcoに下げる処理（図１３のステップ１５）は、図１８に示すように、予測手段１３により先行車両Ｖahが暗い環境に進入すると予測されている間（図１２のステップＳ４；ＹＥＳ）、およびその後のタイマＴａが０より大きい間（図１３のステップＳ１４；ＹＥＳ）続けられる。

そのため、図１９に示すように、先行車両ＶahがトンネルＴｕ内に進入して環境の明るさが大きく変化し、また、先行車両Ｖah自体の輝度が低下しても、先行車両Ｖahをその周囲と区別して検出することが可能となる。

なお、図１８に示したように、本実施形態では、撮像手段２は、調整手段１４からの信号Ｓ「open」に応じて露光調整等のレベルをレベルＬreからレベルＬcoに一気にΔＬだけ下げるように構成されているが、例えばサンプリング周期ごとに段階的にレベルを下げるように構成することも可能である。また、本実施形態では、強制的な調整による露光調整等のレベルの低下が、ある一定のレベルＬｂ未満にはならないように設定されている。

調整手段１４は、上記の処理を終えると、制御距離ＣＲを減算するようになっている（ステップＳ１７）。本実施形態では、調整手段１４は、自車両の車速Ｖにサンプリング周期に相当する時間を乗算して今回のサンプリング周期において自車両が走行した距離を算出し、メモリから読み出した制御距離ＣＲから前記距離を減算して新たな制御距離ＣＲとしてメモリに記憶する。

このように、本実施形態における制御距離ＣＲとは、本発明の強制的な調整をどの程度まで続けるかを自車両の走行距離に基づいて画するための上限値を与えるものであり、制御距離ＣＲを設定することで、強制的な調整が延々と機能し続行されることを避けることができる。そのため、本実施形態では、前述したように制御距離ＣＲは例えば１０ｋｍにセットされる。また、フラグＦは、サンプリング周期ごとに制御距離ＣＲがセットし直されることで制御距離ＣＲが実質的に延長されることを防止するために立てられるものである（図１２のステップＳ５；ＹＥＳ）。

そして、制御距離ＣＲの値が０以下となり（図１３のステップＳ１１；ＮＯ）、本発明の強制的な調整が制御距離ＣＲを走行する間続けられたことが判明すると、調整手段１４は、フラグＦやタイマＴａ、Ｔｂ、信号Ｓ、制御距離ＣＲを全てリセットして（ステップＳ１８）、撮像手段２を、何ら強制的な調整が行われない通常の自動調整の状態に戻すようになっている。これにより、撮像手段２は、自ら自車両の周囲の明るさを判断して露光調整等のレベルＬreを決定する状態に戻る。

一方、例えば自車両がトンネルＴｕの出口に差し掛かると、図２０に示す基準画像ＴのようにトンネルＴｕの出口を背景にした先行車両Ｖahが撮像されるようになる。そして、予測手段１３が、各監視領域Ｐ１〜Ｐ５についてそれぞれカウントした明閾値br_th2より大きい輝度を有する画素の画素数が画素数について予め設定された閾値th2以上であると判断し、先行車両Ｖahが明るい環境に進入すると予測すると（図１３のステップＳ１２；ＹＥＳ）、本実施形態では、調整手段１４は、撮像手段２に出力する信号Ｓとして「close」をセットするようになっている（ステップＳ１９）。

そして、調整手段１４は、暗い環境用のタイマＴａをリセットし（ステップＳ２０）、明るい環境用のタイマＴｂをセットする（ステップＳ２１）。本実施形態では、タイマＴｂには、前述したタイマＴｂと同様にして、自車両と先行車両Ｖahとの距離Ｚと自車両の車速Ｖとから算出した自車両が現時点における先行車両Ｖahの位置に到達するまでの時間に２〜３秒程度の時間を加算した時間に相当するサンプリング周期数がセットされる。

続いて、調整手段１４は、「close」にセットされている信号Ｓを撮像手段２に出力し（ステップＳ２２）、タイマＴｂを１だけ減算するようになっている（ステップＳ２３）。また、前記ステップＳ１２の処理で、予測手段１３により先行車両Ｖahが明るい環境に進入すると予測されなくても（ステップＳ１２；ＮＯ）、タイマＴｂが０より大きい間は（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、調整手段１４は、撮像手段２への信号Ｓ「close」の出力（ステップＳ２２）とタイマＴｂの減算（ステップＳ２３）を続行する。

撮像手段２は、図２１に示すように、調整手段１４から出力された信号Ｓ「close」に基づいて、トンネルの手前の時点ｔ_２で次のサンプリング周期に向けてシャッタ時間調整やアンプゲイン切り替え等の露光調整、ＬＵＴの選択、輝度値変換等のレベルを上げる。そのため、図２２に示すように、次のサンプリング周期で撮像された基準画像Ｔでは、もともと暗かった部分ではさらに輝度が低くなりコントラストが低下するが、トンネルＴｕの外側のようにもともと明るかった部分では全体的に輝度が低くなってコントラストが向上する。そのため、トンネルＴｕ外部がコントラスト良く撮像されるようになる。

この場合、先行車両Ｖah自体も暗くなるが、その周囲の明るい背景との境界が明確であるから先行車両Ｖahは確実に検出される。また、トンネルＴｕ外部でのコントラストが向上されるから、図２３に示すように、先行車両ＶahがトンネルＴｕ外に進入して環境の明るさが大きく変化し、また、先行車両Ｖah自体の輝度が向上しても、先行車両Ｖahをその周囲と区別して検出することが可能となる。

なお、図２１に示した本実施形態のように調整手段１４からの信号Ｓ「open」に応じて露光調整等のレベルをΔＬだけ一気に上げる代わりに、例えばサンプリング周期ごとに段階的にレベルを上げるように構成することも可能である。また、本実施形態では、強制的な調整による露光調整等のレベルの上昇が、ある一定のレベルＬｔより大きくならないように設定されている。

調整手段１４は、以上の処理が終了すると、制御距離ＣＲを減算するようになっている（ステップＳ１７）。減算の要領は前述したとおりである。

以上のように、本実施形態に係る車外監視装置１によれば、予測手段１３が、基準画像Ｔ上で先行車両Ｖahの周囲に設定され先行車両Ｖahのさらに前方側を含む監視領域Ｐ１〜Ｐ５内の各画素の輝度に基づいて先行車両Ｖahが進入する環境の明るさを予測する。そして、その予測に基づいて、先行車両Ｖahが例えばトンネルＴｕ内に進入する場合のように明るい環境から暗い環境に進入すると予測された場合には、撮像手段２の露光量の調整のレベルや撮像手段２から出力される画素の輝度の調整のレベルを予め暗い環境に対する調整のレベルに強制的に変更する。

このように露光量や出力画像の輝度の調整のレベルを、撮像手段２が自動的に決定した調整のレベルから予め強制的に変更することで、基準画像Ｔ上で暗い部分のコントラストが向上し、先行車両Ｖahが暗い環境に進入しても、先行車両Ｖahをその周囲と区別して確実に検出することが可能となる。

また、逆に、先行車両Ｖahが例えばトンネルＴｕから退出する場合のように暗い環境から明るい環境に進入すると予測された場合には、撮像手段２の露光量の調整のレベルや撮像手段２から出力される画素の輝度の調整のレベルを予め明るい環境に対する調整のレベルに強制的に変更する。このように露光量や出力画像の輝度の調整のレベルを予め強制的に変更することで、基準画像Ｔ上で明るい部分のコントラストが向上し、先行車両Ｖahが暗い環境から明るい環境に進入しても、先行車両Ｖahをその周囲と区別して確実に検出することが可能となる。

さらに、予測手段１３により先行車両Ｖahが明るい環境から暗い環境に、あるいは暗い環境から明るい環境に進入すると予測しない限り、上記のような露光量や出力画像の輝度の調整のレベルの強制的な変更は行わない。そのため、先行車両Ｖahが進入する環境の明るさが大きく変化する場合以外には強制的な調整のレベルの変更は行われず、撮像手段２が自ら決定した調整のレベルに基づいて適切な露光量等で撮像することができるから、不要な場合に強制的な調整のレベルの変更を行って先行車両以外の対象物を誤検出することを確実に防止するように自動制御することが可能となる。

なお、本実施形態では、先行車両が明るい環境から暗い環境に進入する際と、暗い環境から明るい環境に進入する際の両方で、強制的な調整のレベルの変更を行う場合について説明したが、必ずしもその両方で行う必要はない。例えば、自車両がトンネル内等の暗い環境にいて明るい環境内の先行車両を撮像した場合に強制的な調整のレベルの変更を行わなくても先行車両を十分確実に検出できるのであれば、少なくとも先行車両が暗い環境から明るい環境に進入する際には強制的な調整のレベルの変更を行わなくてもよい。

また、本実施形態では、図１２と図１３に示したフローチャートから分かるように、先行車両が暗い環境に進入すると予測された場合に（図１２のステップＳ４；ＹＥＳ）制御距離ＣＲがセットされ（ステップＳ７）、制御距離ＣＲが０より大きい場合（図１３のステップＳ１１；ＹＥＳ）にのみ、先行車両が明るい環境に進入するか否かを予測する（ステップＳ１２）から、調整手段１４は、予測手段１３により先行車両が暗い環境に進入すると予測された時点で暗い環境に対する強制的な調整を行った後、予測手段１３により先行車両が明るい環境に進入すると予測された時点で明るい環境に対する強制的な調整を行うようになっている。

しかし、この構成に限定されず、自車両に搭載する撮像手段２や画像補正部４等の構成により、必要に応じて、先行車両が明るい環境から暗い環境に進入する際に強制的な調整のレベルの変更を行うか、暗い環境から明るい環境に進入する際に強制的な調整のレベルの変更を行うか、あるいはその両方で行うかが適宜決定される。

さらに、本実施形態のように検出した先行車両を包囲する枠線を利用して、例えば、その枠線内の領域も監視領域として設定し、枠線で表される先行車両を含む監視領域内の各画素の輝度の平均値や、各画素の輝度をヒストグラムに投票した場合の最頻値等に基づいて先行車両の明るさを予測し、調整手段１４では、先行車両を含む監視領域以外の先行車両の周囲の監視領域Ｐ１〜Ｐ５の各画素の輝度に基づいて予測される先行車両が進入する環境の明るさだけでなく、その先行車両自体の明るさをも考慮して、予め撮像手段２の露光量や撮像手段２から出力される画素の輝度の強制的な調整を行うか否かを決定するように構成することも可能である。

すなわち、例えば先行車両の周囲が暗くなり、先行車両が暗い環境に進入することが予測されても、先行車両自体が周囲の暗さに対して十分区別できる明るさを有している場合には必ずしも即座に撮像手段２の露光量の調整のレベルや撮像手段２から出力される画素の輝度の調整のレベルを暗い環境に対する調整のレベルに強制的に変更しなくてもよい。このような場合には、例えば、先行車両が暗い環境に進入することが予測された段階でスタンバイし、先行車両自体が暗くなり、周囲の環境の暗さと区別がつき難くなった段階で強制的な調整のレベルの変更を開始するように構成することができる。

そして、このように構成すれば、先行車両をその周囲の暗さや明るさと区別して確実に検出し、調整のレベルの変更が不要の場合には強制的な調整のレベルの変更は行わないという本実施形態に係る車外監視装置１の効果をより的確に発揮させることが可能となる。

本実施形態に係る車外監視装置の構成を示すブロック図である。 基準画像の一例を示す図である。 図２の基準画像等に基づいて形成された距離画像を示す図である。 区分ごとの距離を実空間上にプロットした各点を表す図である。 図４の各点に基づいて実空間上に検出された物体を表す図である。 基準画像上に枠線で包囲されて検出された各物体および先行車両を表す図である。 実空間上の自車両の走行軌跡、進行路および先行車両を表す図である。 先行車両の周囲に設定される監視領域を説明する図である。 低輝度域に設定される暗閾値と高輝度域に設定される明閾値を説明する図である。 全監視領域で暗閾値未満の輝度を有する画素の画素数の割合が閾値以上である状態を表すグラフである。 全監視領域で明閾値より大きい輝度を有する画素の画素数の割合が閾値以上である状態を表すグラフである。 本実施形態に係る車外監視装置の監視手段における処理の手順を表すフローチャートである。 本実施形態に係る車外監視装置の監視手段における処理の手順を表すフローチャートである。 トンネルの入口に差し掛かった先行車両および監視領域を表す図である。 撮像手段により自動的に設定される露光調整等のレベルを表すグラフである。 調整手段により撮像手段の露光調整等のレベルが強制的に下げられた状態を説明するグラフである。 強制的に調整のレベルが下げられてトンネル内部の暗い部分の輝度が向上しコントラストが向上した状態を表す図である。 強制的に調整のレベルが下げる処理が続行される状態を説明するグラフである。 暗いトンネル内に進入しても検出される先行車両を表す図である。 トンネルの出口に差し掛かった先行車両および監視領域を表す図である。 強制的な調整のレベルの変更が続行される状態を説明するグラフである。 強制的に調整のレベルが上げられてトンネル外の明るい部分の輝度が低下しコントラストが向上した状態を表す図である。 明るいトンネル外に進入しても検出される先行車両を表す図である。

符号の説明

１ 車外監視装置
２ 撮像手段
１１ 物体検出手段（先行車両検出手段）
１２ 監視領域設定手段
１３ 予測手段
１４ 調整手段
Ａ 自車両
br_th1 暗閾値
br_th2 明閾値
Ｐ１〜Ｐ５ 監視領域
Ｔ 基準画像（画像）
Ｖ 車速（自車両の速度）
Ｖah 先行車両
Ｚ 距離

Claims (9)

1. 自車両の周囲を撮像する撮像手段と、
   撮像された画像中から先行車両を検出する先行車両検出手段と、
   前記画像上で前記先行車両の周囲に所定の監視領域を設定する監視領域設定手段と、
   前記監視領域内の各画素の輝度に基づいて前記先行車両が進入する環境の明るさを予測する予測手段と、
   前記予測手段により予測された前記先行車両が進入する環境の明るさに応じて、予め前記撮像手段の露光量と前記撮像手段から出力される画素の輝度との少なくとも一方の調整を行う調整手段と
   を備え、
   前記監視領域設定手段は、前記画像上で前記先行車両の周囲に複数の監視領域を設定することを特徴とする車外監視装置。
2. 前記監視領域設定手段は、前記画像上で前記先行車両の少なくとも上方および左右のそれぞれに監視領域を設定することを特徴とする請求項１に記載の車外監視装置。
3. 前記予測手段は、前記環境の明るさが予め設定された暗閾値未満である場合に、前記先行車両が暗い環境に進入すると予測することを特徴とする請求項１又は２に記載の車外監視装置。
4. 前記予測手段は、所定数以上の前記監視領域において、前記環境の明るさが予め設定された前記暗閾値未満である場合に、前記先行車両が暗い環境に進入すると予測することを特徴とする請求項３に記載の車外監視装置。
5. 前記予測手段は、前記環境の明るさが予め設定された明閾値より大きい場合に、前記先行車両が明るい環境に進入すると予測することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車外監視装置。
6. 前記予測手段は、所定数以上の前記監視領域において、前記環境の明るさが予め設定された前記明閾値より大きい場合に、前記先行車両が明るい環境に進入すると予測することを特徴とする請求項５に記載の車外監視装置。
7. 前記調整手段は、前記予測手段により前記先行車両が暗い環境に進入すると予測された場合に暗い環境に対する前記調整を行い、その後、前記予測手段により前記先行車両が明るい環境に進入すると予測された場合に明るい環境に対する前記調整を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車外監視装置。
8. 前記調整手段は、前記予測手段により前記先行車両が暗い環境に進入すると予測された場合、または前記予測手段により前記先行車両が明るい環境に進入すると予測された場合、自車両と前記先行車両との距離および自車両の速度に基づいて自車両が前記先行車両の現在位置を超えるまでの間、前記調整を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の車外監視装置。
9. 前記監視領域設定手段は、前記画像上で前記先行車両を含む領域をも前記監視領域として設定し、
   前記予測手段は、前記先行車両を含む監視領域内の各画素の輝度に基づいて前記先行車両の明るさを予測し、
   前記調整手段は、前記予測手段により予測された前記環境の明るさおよび前記先行車両の明るさに応じて、前記調整を行うことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に車外監視装置。

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