JP5216010B2 - ウインドシールド上の雨滴を同定するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
(2)雨滴は、焦点が合っていないことからぼやける。すなわちカメラは外界の景色に対して焦点が合わされており、ウインドシールドには焦点が合わされていない。
(3)ウインドシールドが透明であることにより、観測されるべき雨滴が、背景の情報による干渉を受け、それに重ね合わせられる。(通常の運転者補助システムに於いては、これが逆となる。すなわち、雨滴の像が重ね合わされていることにより、注視しようとする交通状態に対応する背景を観測することを妨げる。)
(4)雨滴自体が透明である。すなわち、雨滴に特有な特徴が見られない。むしろ、雨滴は、背景における特徴点を反射してしまう。
本発明の第2の目的は、車両用ビジョンシステムを利用して実現することのできる、ウインドシールドの雨滴を検出するための方法を提供することにある。
^O' = M sinΨ ^nW --- (1)
^O" = ^O' + T ^nW = (M sinΨ + T)^nW --- (2)
ここで、 ^nW = (cosΨ, 0, sinΨ)T はウインドシールドの法線である。^pのウインドシールド内面Wi上の実際の座標は、ピンホールカメラのモデルを用い、焦点距離をfとすることにより、以下の式により与えられる。
Xi = Zi (x/f) --- (3)
Yi = Zi (y/f) --- (4)
Zi = M sinΨ / {tanΨ + (x/f)} --- (5)
そこで、対応する雨滴の半径は、
Ri = Zi (r/f) --- (6)
となる。Wiに対するガラスの屈折の効果により、Wo上の雨滴の位置は僅かに変化し、実際の雨滴の半径は、ウインドシールドを通してみたときに比較して、やや大きい。従って、検出された雨滴の実際の位置X0及び半径R0を決定するためには、(点O、O’及びOXiにより画定される)主アクション面内に於ける雨滴の端部(図4を参照)を、Wo上の対応部分に関連付ければ良い。
α = arcos {(^S^nW) / ||^S||} --- (7)
Woに対する通過点Rは、スネルの法則、空気及びガラスの屈折率、並びに式(1)を用いることにより求めることができる。
κ = arcsin {nair sin α / nglass} --- (8)
^R = ^S + T {^nW + (tan κ / ||SO'||) (^S - M sinΨ^nW) } --- (9)
これは、像の座標が知られた雨滴の任意の点について、そのWo上のXYZ座標を求めることができることを意味する。また、この式から、Wo上の界面端部のXYZ座標を求めることができる。なぜなら、Wi上の液滴の端部の座標が既知であるからである。界面端部が特定されれば、雨滴の半径R0及びWo上の位置X0を求めることができる。
Rsphere = Ro / sin τ --- (10)
として与えられ、この球の中心は、
^Csphere = ^Co - ^nWRsphere cos τ --- (11)
となる。図4に於いて破線で示した光線により示されるように、雨滴の表面上の点Jは、屈折率としてそれぞれnglass and nwaterを仮定したときに、点Sから戻り、^nW に向けて点Rにて屈折した光線の通過点として決定することができる。
γ = arcsin (nglass sin κ / nwater) --- (12)
β = arcos {^nsphere(^J) (RJ) /||RJ||} --- (13)
ここで、雨滴の表面上の法線^nsphere(^J)は、点Jに依存する。従って、光線は、図4のアクション面を離れる。点Jに於ける入射光線は、図5に示されるように、点R、J及びCsphereによって張られる面内に位置する。
ω0 = arcos {(OE)^nW /||OE||} --- (14)
f(ω) = (x* E - x* B) cot (ω + ΨP) - (y* E - y* B) = 0
但し、(x* E, y* E), (x* B, y* B)及びΨP は、それぞれ上記したアクション面に対するE、B及びΨの投影である。
I2 = (1 - R12)I1 --- (15)
但し、R12は、第1の媒体から第2の媒体に至る非偏光光のフレネル反射率である。
また、
但し、Riは、2つの媒体間での屈折が引起される全ての点に於けるフレネル反射率であって(即ち、i ∈ {A, B, J, R, S};図4参照)、jは、光強度予測の方向である。
表1
点 媒体の変移 n1 n2 μ1 μ2
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
A 空気/ガラス nair nglass ω χ
B ガラス/空気 nglass nair χ ω
J 空気/水 nair nwater θ β
R 水/ガラス nwater nglass γ κ
S ガラス/空気 nglass nair κ α
Claims (9)
- ビジョンシステムを用いて車両のウインドシールド上の雨滴を同定するための方法であって、
ウインドシールドを透過する車両前方の景色をカメラを用いて一般像としてキャプチャするステップと、
前記一般像中の関心の有る点としての雨滴候補を検出するステップと、
前記一般像から前記雨滴候補の実際の像を抽出し、前記雨滴候補のサイズを測定するステップと、
所定の光学モデルに基づき、前記一般像から再構成雨滴像を再構成するステップと、
前記雨滴候補の実際の像と前記再構成雨滴像との間の相関を求めるステップと、
求められた相関が所定レベルよりも高ければ、前記雨滴候補を実際の雨滴であると判断するステップとを有することを特徴とする方法。 - 前記雨滴候補の前記光学モデルが、球の一切片からなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記一般像中の関心の有る点としての雨滴候補を検出する前記ステップが、車両の走行に際して、固定した点として抽出することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記一般像中の関心の有る点としての雨滴候補を検出する前記ステップが、車両の走行に際して、前記雨滴候補のサイズ、ウインドシールドの外面の輪郭及び車両の対気速度により定められる軌跡及び速度をもって移動する点として抽出することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ビジョンシステムを用いて車両のウインドシールド上の雨滴を同定するための方法であって、
ウインドシールドを透過する車両前方の景色をカメラを用いて一般像としてキャプチャするステップと、
前記一般像中の関心の有る点としての雨滴候補を検出するステップと、
前記一般像から前記雨滴候補の実際の像を抽出し、前記雨滴候補のサイズを測定するステップと、
所定の光学モデルに基づき、前記雨滴候補から再構成一般像を再構成するステップと、
実際の前記一般像と前記再構成一般像との間の相関を求めるステップと、
求められた相関が所定レベルよりも高ければ、前記雨滴候補を実際の雨滴であると判断するステップとを有することを特徴とする方法。 - ビジョンシステムを用いて車両のウインドシールド上の雨滴を同定するための装置であって、
ウインドシールドを透過する前方の景色をキャプチャするために車両に搭載されたカメラと、
前記一般像中の関心の有る点としての雨滴候補を検出する雨滴検出器と、
前記一般像から前記雨滴候補の実際の像を抽出し、前記雨滴候補のサイズを測定する抽出器と、
前記サイズに応じた所定の光学モデルに基づき、前記一般像の屈折像として再構成雨滴像を再構成する像再構成器と、
前記雨滴候補の実際の像と前記再構成雨滴像との間の相関を求める相関器と、
求められた相関が所定レベルよりも高ければ、前記雨滴候補を実際の雨滴であると判断する雨滴同定器とを有することを特徴とする装置。 - 前記雨滴候補の前記光学モデルが、球の一切片からなることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記雨滴検出器が、車両の走行に際して、前記一般像から雨滴候補を、固定した点として検出することを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記雨滴検出器が、車両の走行に際して、前記一般像から雨滴候補を、前記雨滴候補のサイズ、ウインドシールドの外面の輪郭及び車両の対気速度により定められる軌跡及び速度をもって移動する点として抽出することを特徴とする請求項6に記載の装置。
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