JP5396850B2 - カメラ認識用照射装置、カメラ認識用照射方法 - Google Patents

カメラ認識用照射装置、カメラ認識用照射方法 Download PDF

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本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用して好適な車載カメラを含むカメラの被撮像対象の認識に用いられるカメラ認識用照射装置、カメラ認識用照射方法に関する。
近年の車両においては、運転者の駐車に係わる操作を支援するためのIPA(Intelligent Parking Assist)や、車両の後方の画像を運転者が前方を向いたままで視認可能とするBM(Back Monitor)、高速道路や自動車専用道路において車線の中央を維持して走行するように操舵支援を行うLKA(Lane Keep Assist)等の運転者を支援するためのシステムが車両に搭載されることがあり、このようなシステムにおいては、車両に搭載されたCCDカメラ又はCMOSカメラに代表される車載カメラにより撮像した、車両の周辺の画像データを用いて、路面の車線の両側に位置する白線等の被検出対象を二値化処理等により検出する等の処理が行われる。
このような車載カメラにより車外の画像を撮像することに加えて、運転者の顔を撮像する車載カメラを更に備えて、撮像された顔の画像データに基づいて、例えば特許文献1に記載されているような認識手法に基づいて、運転者の顔を認識して、運転者が予め登録された運転者であるか否かの照合を行うこと、運転者の顔が指向する方向に基づいて適宜運転者に警報を行うこと等の運転者の保安性や利便性をより高める支援制御を行うことが提案されている。
特開2007−26213号公報
ところが、このような特許文献1に記載の認識手法においては、一回目の認識に失敗した場合に、二回目以降において閃光装置の照射する光の照射特性、例えば、発光量を周期的かつ段階的に増加させて、二回目以降の認識の可能性を高める試みがなされているが、発光量を具体的にどのように増加する形態が、より簡易なハード構成を実現する上で好ましいかについては開示されておらず、より適切な照射装置及び照射方法を提供できていないという問題が生じる。
本発明は、上記問題に鑑み、簡易なハード構成を実現する上でより適切なカメラ認識用照射装置、カメラ認識用照射方法を提供することを目的とする。
上記の問題を解決するため、本発明に係るカメラ認識用照射装置は、カメラの撮像する被撮像対象を照射する三の倍数の照明を含む照射手段と、前記三の倍数の照明のうち三分の二の照明である所定の組合せの照明を所定周期において点灯及び滅灯させるとともに、前記三の倍数の照明のうち前記所定の組合せの照明以外の照明を、前記所定周期の二倍の二倍周期で点灯及び滅灯させて前記所定周期の立ち上がりエッジと前記二倍周期の立ち上がりエッジを同期させる点滅灯手段を含むことを特徴とする。
ここで、前記三の倍数とは前記カメラを用いての前記被撮像対象の認識を行うにあたって、前記照射手段の含む前記三の倍数の照明の照射する光が合成された合成光の照射強度を段階的に選択するにあたっての段階をなるべく多い段階として選択肢を広げる要請と、前記照射手段をなるべく簡易なものとする要請のバランスを考慮した数値である。なお、前記被撮像対象とは典型的には運転者の顔である。
また、前記所定の組合せの照明を所定周期において交互に点灯及び滅灯させるにあたって用いられる前記所定周期と、前記所定の組合せの照明以外の照明を交互に点灯及び滅灯させるにあたっての前記所定周期の二倍の二倍周期は、例えばクロックと二段階のフリップフロップにより実現される分周回路を用いて、又はクロックと二段階の分周回路をECU(Electronic Control Unit)上で実現したものにより、実現することができる。前記所定周期の立ち上がりエッジと、前記所定の周期の二倍の二倍周期の立ち上がりエッジは同期させるものとする。
本発明に係前記カメラ認識用照射装置によれば、前記照射手段の含む三の倍数の照明のうち前記所定の組合せの照明を所定周期にて点滅灯させ、前記三の倍数の照明のうち前記所定の組合せの照明以外の照明を前記所定周期の二倍の二倍周期で点滅灯させることにより、前記所定周期の二倍の周期の更に二倍の四倍周期である制御周期における前記照射強度を、第一の前記所定周期においては最高段階、第二の前記所定周期においては低中間段階、第三の前記所定周期においては高中間段階、第四の前記所定周期においては、最低段階の四段階とすることができる。
つまり、前記合成光の照射強度を四段階として選択肢を広くすることを実現するとともに、前記所定周期と前記二倍周期の双方を、前記クロック及び前記二段階のフリップフロップにより実現することができ、ハード構成をより簡易なものとすることができる。さらに、一の前記制御周期内において、前記四段階の照射強度のそれぞれを重複することなく周期的に実現することができるので、前記制御周期をなるべく短いものとして、前記カメラの認識にあたっての工数をなるべく削減することができる。
あるいは、上記の課題を解決するため、本発明に係るカメラ認識用照射方法は、カメラの撮像する被撮像対象を照射する三の倍数の照明のうち三分の二の照明である所定の組合せの照明を所定周期において点灯及び滅灯させる第一点滅灯ステップと、前記三の倍数の照明のうち前記所定の組合せの照明以外の照明を、前記所定周期の二倍の二倍周期で点灯及び滅灯させて前記所定周期の立ち上がりエッジと前記二倍周期の立ち上がりエッジを同期させる第二点滅灯ステップを含むことを特徴とする。
本発明のカメラ認識用照射方法によれば、前記第一点滅灯ステップにおいて、前記三の倍数の照明のうち前記所定の組合せの照明を所定周期にて点滅灯させ、前記三の倍数の照明のうち前記所定の組合せの照明以外の照明を前記所定周期の二倍の二倍周期で点滅灯させることに基づいて、前記所定周期の二倍の周期の更に二倍の四倍周期となる制御周期における前記照射強度を、第一の所定周期においては最高段階、第二の所定周期においては低中間段階、第三の所定周期においては高中間段階、第四の所定周期においては最低段階として、四段階の照射強度を一の前記制御周期内において連続的かつ段階的に実現することができる。
すなわち、前記被撮像対象に照射される前記合成光の照射強度を四段階として、前記カメラの前記被撮像対象の認識にあたって前記照射強度を選択するにあたっての選択肢をより広くすることができる。さらに、一の前記制御周期内において、前記四段階の照射強度のそれぞれを重複することなく周期的に実現することができるので、前記制御周期をなるべく短いものとして、前記カメラの認識にあたっての工数をなるべく削減することができる。
これとともに、前記所定周期と前記二倍周期のいずれも周期も、前記クロック及び前記二段階のフリップフロップという周知のより簡略的な回路により実現することができ、例えばECU等の含むハード構成をより簡易なものとすることができる。
本発明によれば、簡易なハード構成を実現する上でより適切なカメラ認識用照射装置、カメラ認識用照射方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態を示す模式図であり、図2は、本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態により実現される機能ブロックを示す模式図である。図3は、本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態により実現される機能ブロックの出力形態を示す模式図である。図4は、本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態により実現される照射パターンを示す模式図である。
本実施例のカメラ認識用照射装置1は、図1に示すように、顔カメラ2と、LEDユニット3と、車載カメラECU4(Electronic Control Unit)と、を備えて構成される。
顔カメラ2は、例えばCCDカメラまたはCMOSカメラであって、車両後方かつ運転席に着座した運転者の顔を指向するように車両のウィンドシールドやルーフ下面又はフロントパネルに設置されており、運転者の顔を含む撮像範囲を撮像して、撮像された画像データを車載カメラECU4に出力するものである。顔カメラ2は本発明のカメラを構成するものである。
LEDユニット3は、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)により構成される照明LED1、照明LED2、照明LED3を一のケーシング内に含む。LEDユニット3は、照明LED1〜LED3により発光された個々の光及び個々の光を含む合成光が、車両後方かつ運転席に着座した運転者の顔を指向するように車両のウィンドシールドやルーフ下面又はフロントパネルに設置されており、運転者の顔を含む範囲を照射する。LEDユニット3は本発明の照射手段を構成し、照明LED1〜LED3は本発明の照明を構成する。
車載カメラECU4は、例えばCPU、ROM、RAM、EEPROMおよびそれらを相互に接続するデータバスと入出力インターフェースから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う点滅灯手段4a、認識手段4bとして機能するものである。車載カメラECU4の点滅灯手段4aは、本発明の点滅灯手段を構成する。
車載カメラECU4の点滅灯手段4aは、LEDユニット3を制御して、三つの照明LED1〜LED3のうち二の照明である照明LED1及びLED2を所定周期Tにおいて交互に点灯及び滅灯させるとともに、三つの照明LED1〜LED3のうち照明LED1及びLED2以外の照明LED3を、所定周期Tの二倍の二倍周期2Tで交互に点灯及び滅灯させ、所定周期Tと二倍周期2Tの開始時間は同期させる。
ここで、点滅灯手段4aは、図2に示すようにクロックと、二段階のTフリップフロップ回路により実現される分周回路を含むことにより構成され、出力波形は図3に示すようなものとなり、照明LED1及び照明LED2に対しては前段のTフリップフロップの反転Q1を出力し、照明LED3に対しては後段のTフリップフロップのQ2を出力する。なお、図2及び図3におけるオーバーバーは反転を意味する。
この点滅灯手段4aの制御に基づいて、LEDユニット3は、図5に示すように一の制御周期4Tの最初の所定周期Tにおいて、照明LED1〜LED3の全てを点灯して点灯数を三つとし、次の所定周期Tにおいて、照明LED3を点灯して点灯数を一つとし、更に次の所定周期Tにおいて、照明LED1及び照明LED2を点灯して点灯数を二つとし、最後の所定周期Tにおいて、照明LED1〜照明LED3の全てを滅灯させて点灯数をゼロとする。
これに基づいて、所定周期Tの四倍の制御周期4Tの間において、照明LED1、照明LED2、照明LED3の照射する個々の光の合成光の照射強度を、最初の所定周期Tにおいて最高段階B3、二番目の所定周期Tにおいて低中間段階B1、三番目の所定周期Tにおいて高中間段階B2、四番目の所定周期Tにおいて最低段階B0となるように順番に変化させる。
車載カメラECU4の認識手段4bは、点滅灯手段4aにより発生されるLEDユニット3の個々の照明LED1〜LED3の発生する個々の光又は個々の光の合成光により照射された、運転者の顔を含む撮像範囲を顔カメラ2が撮像した画像データを取得して、画像データを輝度差分処理すなわちコントラスト処理を行うことにより、運転者の顔を認識する。
この認識処理において、車載カメラECU4の認識手段4bは、最初に、点滅灯手段4aの制御に基づいてLEDユニット3の照射する合成光の照射強度が最高段階B3である、制御周期4T中の最初の所定周期Tにおいて取得した画像データD3と、照射強度が最低段階B0である最後の所定周期Tにおいて取得した画像データD0に基づいて、運転者の顔を認識する。
画像カメラECU4の認識手段4bは、画像データD3と画像データD0に基づいた認識が成功した場合は顔認識処理を終了し、成功しなかった場合には、合成光の照射強度が高中間段階B2である制御周期4T中の三番目の所定周期Tにおいて取得した画像データD2と、照射強度が最低段階B0である最後の所定周期Tにおいて取得した画像データD0に基づいて、運転者の顔を認識する。
画像カメラECU4の認識手段4bは、画像データD2と画像データD0に基づいた認識が成功した場合は顔認識処理を終了し、成功しなかった場合には、合成光の照射強度が低中間段階B1である制御周期4T中の二番目の所定周期Tにおいて取得した画像データD1と、照射強度が最低段階B0である最後の所定周期Tにおいて取得した画像データD0に基づいて、運転者の顔を認識する。
以下に以上述べた本実施例のカメラ認識用照射装置1の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図4は、本発明に係カメラ認識用照射装置1の制御内容を示すフローチャートである。
図5に示すように、ステップS1において、車載カメラECU4の点滅灯手段4aは、LEDユニット3を制御して、照明LED1及び照明LED2を所定周期Tにおいて交互に点灯及び滅灯し、照明LED3を所定周期Tの二倍の二倍周期2Tにおいて交互に点灯及び滅灯し、所定周期Tの開始時間すなわち立ち上がりエッジと、二倍周期2Tの開始時間すなわち立ち上がりエッジを同期させる点滅灯制御を行う。
つづいてステップS2において、顔カメラ2はLEDユニット3により照射された運転者の顔を含む撮像範囲を撮像して、撮像した画像データD3〜D0を車載カメラECU4の認識手段4bが取得し、ステップS3において、車載カメラECU4の認識手段4bは制御周期4T内の最初の所定周期Tにおいて取得した画像データD3と最後の所定周期Tにおいて取得した画像データD0について輝度差分処理を行うことにより運転者の顔認識を行う。
ステップS4において、車載カメラECU4の認識手段4bはステップS2における顔認識処理が成功したか否かを判定し、肯定である場合にはENDにすすんで制御を終了し、否定である場合には、ステップS5にすすむ。
ステップS5において、車載カメラECU4の認識手段4bは、制御周期4T内の三番目の所定周期Tにおいて取得した画像データD2と最後の所定周期Tにおいて取得した画像データD0について輝度差分処理を行うことにより運転者の顔認識を行う。
ステップS6において、車載カメラECU4の認識手段4bはステップS5における顔認識処理が成功したか否かを判定し、肯定である場合にはENDにすすんで制御を終了し、否定である場合には、ステップS7にすすむ。
ステップS7において、車載カメラECU4の認識手段4bは、制御周期4T内の二番目の所定周期Tにおいて取得した画像データD1と最後の所定周期Tにおいて取得した画像データD0について輝度差分処理を行うことにより運転者の顔認識を行う。
以上述べた図7に示したフローチャートにおいて、本発明に係わるカメラ認識用照射方法の第一照射ステップと、第二照射ステップが平行して同時に実行される。
これらの制御内容により実現される本実施例のカメラ認識用照射装置1及びそれにより実行されるカメラ認識用照射方法によれば、以下のような作用効果を得ることができる。以下にこの作用効果を、従来技術との比較に基づいて説明する。図6〜図8は、従来のカメラ認識用照射装置による照射パターンを示す模式図である。
すなわち、LEDユニット3により照射される合成光の照射強度を最高段階B3から最低段階B0までの四段階として選択肢を広くすることを実現するとともに、所定周期Tと二倍周期2Tの双方を、図2に示すようなクロック及び二段階のTフリップフロップにより実現することができ、車載カメラECU4の点滅灯手段4aのハード構成をより簡易なものとすることができる。
加えて、一の制御周期4T内において、四段階の照射強度の最高段階B3、高中間段階B2、低中間段階B2、最低段階B0のそれぞれを重複することなく周期的に実現することができるので、制御周期4Tをなるべく短いものとして、顔カメラ2を用いた運転者の顔の顔認識にあたっての工数及び処理時間をなるべく削減することができる。
なお、従来技術においては、照明LED1〜3のそれぞれを独立した三種類の分周回路により、照明LED1を所定周期Tにおいて点滅灯させ、照明LED2を二倍周期2Tにおいて点滅灯させ、照明LED3を四倍周期4Tにおいて点滅灯させて図6に示すように、時系列的に点灯数を三、二、二、一、二、一、一、ゼロと変化させて照射強度を四段階に変化させることとしていた。
ところが、このような従来技術においては一の制御周期において点灯数が二である所定周期Tが三回重複して現れ、点灯数が一である所定周期Tが三回重複して現れるため、一の制御周期が所定周期Tの八倍の8Tとなり、顔カメラ2を用いた運転者の顔認識にあたっての照射工程の工数及び処理時間の長大化を招いていた。本実施例のカメラ認識用照射装置1及びカメラ認識用照射方法によれば、同じ照射強度を実現する所定周期Tが一の制御周期中に重複して現れることを防止できるので、工数及び処理時間ともに短縮することができる。
また、このような従来技術においては、照明LED1〜3を、照明LED1〜3のそれぞれに対して独立させた三種類の分周回路により駆動する必要が生じていたが、本実施例によれば照明LED1及び照明LED2については同一の分周回路の出力により駆動すればよく、部品点数の増大と構造の複雑化を招くことを防止して、より簡易なハード構成とすることができる。
また、他の従来技術においては、照明LED1〜3のそれぞれを三ビットのカウンタを用いて点滅灯させ、照明LED1を所定周期Tにおいて点滅灯させ、照明LED2を二倍周期2Tにおいて点滅灯させ、照明LED1の滅灯のタイミングと照明LED2の点灯のタイミングを同期させ、照明LED3を所定周期Tの四倍周期4Tにおいて点滅灯させて、照明LED2の滅灯のタイミングと照明LED3の点灯のタイミングを同期させて、図7に示すように、時系列的に点灯数を一、一、二、一、二、二、三、ゼロと変化させて照射強度を四段階に変化させることとしていた。
このような他の従来技術においても一の制御周期において点灯数が二である所定周期Tが三回重複して現れ、点灯数が一である所定周期Tが三回重複して現れるため、一の制御周期が所定周期Tの八倍の8Tとなり、顔カメラ2を用いた運転者の顔認識にあたっての照射工程の工数及び処理時間の長大化を招いていた。本実施例のカメラ認識用照射装置1及びカメラ認識用照射方法によれば、同じ照射強度を実現する所定周期Tが一の制御周期中に重複して現れることを防止できるので、工数及び処理時間ともに短縮することができる。
また、他の従来技術においては、照明LED1〜3のそれぞれを点灯時間毎のデューティ比を定めて順次点滅灯させ、照明LED1を三倍周期3Tにおいて点灯させ所定周期Tにおいて滅灯させ、照明LED2を二倍周期2Tにおいて点滅灯させ、照明LED3を所定周期Tにおいて点灯させ三倍周期3Tにおいて滅灯させて、照明LED1〜3の滅灯のタイミングを同期させ、照明LED3を所定周期Tの四倍周期4Tにおいて点滅灯させて、照明LED2の滅灯のタイミングと照明LED3の点灯のタイミングを同期させて、図8に示すように、時系列的に点灯数を一、二、三、ゼロと変化させて照射強度を四段階に変化させることとしていた。
このような従来技術においては、同じ点灯数の所定周期Tが制御周期4T中に発生することは防止できるが、点灯時間毎のデューティ比を定めて順次点滅灯させるための点滅灯回路が複雑化するという問題が生じるが、本実施例のカメラ認識用照射装置1及びカメラ認識用照射方法によれば、点滅灯回路の複雑化を招くことをも防止することができる。
さらに、図4に示したフローチャートにおいて説明したように、ステップS3においてまず最高段階B3の照射強度において取得した画像データD3と、最低段階B0の照射強度において取得した画像データD0に基づいて輝度差分処理を行い、このステップS3における最初の輝度差分処理が成功しなかった場合に、ステップS5において、高中間段階B2の照射強度において取得した画像データD2と、最低段階B0の照射強度において取得した画像データD0に基づいて輝度差分処理を行うことにより、以下のような有利な作用効果が得られる。
そもそもLEDユニット3による照射は、昼間において強い太陽光が運転者の顔に照射されている場合に、輝度差分処理を確実に行うために実行されるものであるが、LEDユニット3により照射される合成光が強すぎる場合には、かえって、輝度差分処理が成功しない場合があるが、最高段階B3の照射強度において取得した画像データD3に基づく輝度差分処理が成功しない場合には、次の照射強度である高中間段階B2の照射強度において取得した画像データD2に基づく輝度差分処理を実行することとして、輝度差分処理の成功の確実性を高めることができる。
さらに、高中間段階B2の照射強度において取得した画像データD2に基づく輝度差分処理が成功しない場合には、次の照射強度である低中間段階B1の照射強度において取得した画像データD1に基づく輝度差分処理を実行することとして、輝度差分処理の成功の確実性をより高めることができる。
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
本発明によれば、簡易なハード構成を実現する上でより適切なカメラ認識用照射装置、カメラ認識用照射方法を提供することができるので、本発明は乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。
本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態の実現する機能ブロックを示す模式図である。 本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態の実現する機能ブロックの出力態様を示す模式図である。 本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。 本発明に係わるカメラ認識用照射装置の一実施形態の出力結果を示す模式図である。 従来技術におけるカメラ認識用照射装置の一実施形態の出力結果を示す模式図である。 従来技術におけるカメラ認識用照射装置の一実施形態の出力結果を示す模式図である。 従来技術におけるカメラ認識用照射装置の一実施形態の出力結果を示す模式図である。
符号の説明
1 カメラ認識用照射装置
2 顔カメラ(カメラ)
3 LEDユニット(照射手段)
LED1 照明
LED2 照明
LED3 照明
4 車載カメラECU
4a 点滅灯手段
4b 認識手段
T 所定周期
2T 二倍周期
4T 制御周期

Claims (2)

  1. カメラの撮像する被撮像対象を照射する三の倍数の照明を含む照射手段と、前記三の倍数の照明のうち三分の二の照明である所定の組合せの照明を所定周期において点灯及び滅灯させるとともに、前記三の倍数の照明のうち前記所定の組合せの照明以外の照明を、前記所定周期の二倍の二倍周期で点灯及び滅灯させて前記所定周期の立ち上がりエッジと前記二倍周期の立ち上がりエッジを同期させる点滅灯手段を含むことを特徴とするカメラ認識用照射装置。
  2. カメラの撮像する被撮像対象を照射する三の倍数の照明のうち三分の二の照明である所定の組合せの照明を所定周期において点灯及び滅灯させる第一点滅灯ステップと、前記三の倍数の照明のうち前記所定の組合せの照明以外の照明を、前記所定周期の二倍の二倍周期で点灯及び滅灯させて前記所定周期の立ち上がりエッジと前記二倍周期の立ち上がりエッジを同期させる第二点滅灯ステップを含むことを特徴とするカメラ認識用照射方法。
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