JP5591613B2 - 車両検出装置 - Google Patents

Description

本発明は自車両の前方領域を撮像し、撮像した画像に基づいて他車両を検出する車両検出装置に関するものである。

自動車等の車両の前照灯は自車の前方領域の視認性を高めるためにはいわゆるハイビーム配光での光照射を行うことが好ましいが、このハイビーム配光では自車両の前方領域に存在する先行車や対向車を眩惑するおそれがある。そのため、特許文献１では車両の前方領域に先行車や対向車等の照射禁止対象が存在しているか否かを検出し、照射禁止対象が存在している領域にはハイビーム配光での照射を禁止し、その他の領域にはハイビーム配光での照射を行うことで、自車両の前方領域の視認性を確保する一方で先行者や対向車の眩惑を防止する技術が提案されている。また、特許文献２では自車両の前方領域をカメラで撮像し、得られた画像から前方領域に存在する他車両の車両位置を検出し、検出した車両位置にはロービーム配光での照射を行い、検出しない車両位置にはハイビーム配光での照射を行うことで自車両の前方領域の視認性を確保する一方で他車両に対する眩惑を防止している。

特開２００８−３７２４０号公報 特開２０１０−９５７号公報

特許文献１，２のような前照灯の配光を制御する際に自車両の前方領域に存在する他車両を検出する場合には、特許文献２のように自車両の前方領域をカメラで撮像し、得られた画像を画像解析して他車両を検出する手法がとられている。このとき、撮像した画像に写し込まれた光点が先行車や対向車等の車両照明装置の光であるか、あるいは建造物や道路標識灯等の固定照明装置の光であるのかを判別することが必要であり、そのために例えば、画像中の光点を検出し、この光点のサイズ、形状、色、分布、移動軌跡等の属性を検出することで当該光点が他車両のヘッドランプやテールランプの光によるものであるのか、あるいは固定照明装置の光によるものであるかを判定している。しかし、この方法では撮像した画像に写し込まれた全ての光点について判定を行う必要があり、処理の対象となるデータ数が多く、判定のための工数が極めて多くなる。そのため、先行車や対向車を迅速に検出することが難しくなり、自車両の前照灯の配光をリアルタイムで制御することも難しくなる。また、検出した属性の一つでも誤検出があると車両照明装置と固定照明装置の判別が困難になり、他車両の検出精度が低下するという問題がある。

本発明の目的は撮像した画像に基づいて他車両を迅速に検出するとともに検出精度を高めた車両検出装置を提供するものである。

本発明は、自車両において撮像した画像中の光点を検出し、この光点に基づいて他車両を検出する他車両検出手段を備えた車両検出装置であって、画像に撮像されている車線を検出する車線検出手段と、検出した車線に基づいて自車線領域、反対車線領域、車線外領域に区画する領域区画手段を備え、前記他車両検出手段は区画された領域に設定された色の光点を優先して検出して他車両を検出することを特徴とする。

他車両検出手段は反対車線領域については白色光点を優先して検出し、あるいは自車線領域については赤色光点を優先して検出し、さらには、車線外領域については光点の検出レベルを低下して光点を検出し難くすることを特徴とする。

本発明の車両検出装置は、撮像した画像の車線を検出し、検出した車線に基づいて自車線領域と反対車線領域と路肩領域に区分することで、各領域における先行車、対向車、固定照明装置を検出する確率を高めることができる。そのため、領域においては確率の高い検出対象に対して優先的な検出を行うように光点の色を設定しておけば、それぞれの検出対象を当該設定した色の光点に限定して迅速に検出することができ、かつ誤検出を少なくすることが可能になる。

本発明の実施形態の車両検出装置を備えた自動車の概念構成図。 車線検出部での車線検出手法を説明するための模式図。 車線と区画領域を説明する模式図。 他車両検出を説明するフローチャート。 他車両検出を説明する模式図。 赤外カメラを用いたときの他車両検出を説明する模式図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の車両検出装置を前照灯の配光を制御する前照灯制御装置に適用した実施形態の概念構成図である。自動車ＣＡＲには、自車両の前方領域を撮像するための撮像カメラＣＡＭと、この撮像カメラＣＡＭで撮像して得られた画像に基づいて他車両を検出する車両検出装置１を備えている。また、前記車両検出装置１で検出した他車両に対応して自車の前方領域を照明するヘッドランプ（前照灯）ＨＬの配光を制御する前照灯制御装置としての配光制御部を備えている。

前記ヘッドランプＨＬは前記配光制御部２での制御によってここではハイビーム配光とロービーム配光の切り替えが可能とされている。この配光の切り替えを行うために、ヘッドランプＨＬは例えば図示は省略するがロービーム配光を設定するためのシェード（遮光板）を備え、このシェードを駆動してハイビーム配光を設定するランプとして構成されるが、この種のヘッドランプは既に種々のものが提案されているのでここでは説明は省略する。あるいは、それぞれ配光の異なる複数のランプユニットを複合化し、これらランプユニットを選択して点灯することにより配光を切り替えるようにしたヘッドランプであってもよい。

前記撮像カメラＣＡＭはこれまでに用いられている撮像素子を備えるデジタルカメラを使用することが可能であり、ここでは撮像した画像に対応した画像信号を出力するＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ撮像素子を用いたデジタルカメラで構成されている。

前記車両検出装置１は撮像カメラＣＡＭで撮像された画像から道路に白色又は黄色で描かれた車線を検出する車線検出部１１と、検出した車線に基づいて撮像した画像を複数の領域に区画する領域区画部１２と、区画した領域毎に画像中の光点を検出し、検出した光点の属性を検出して他車両を検出する他車両検出部１３を備えている。この他車両検出部１３には、道路情報を取得するための装置としてここではカーナビ装置ＮＡＶと、自車両の走行状況を把握するための車速センサＳｖが接続されている。他車両検出部１３は、これらカーナビ装置ＮＡＶや車速センサＳｖからの情報を参照して検出した光点の属性を検出し、検出した属性から光点が他車両であるか固定照明装置であるかを検出し、さらに検出した他車両が先行車であるか対向車であるかを検出する。

車線検出部１１は、図２（ａ）に例示するように時系列上で最初に撮像した画像について例えば走査線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に沿って走査して図２（ｂ）に示す光レベル信号を取得し、この光レベル信号から画像の光度の高い点、すなわち光点を検出し、この光点が画像中において連続して、あるいは不連続でも一定の規則性をもって配列している場合に車線として検出する。すなわち、路面に描かれた白色又は黄色の車線は画像中において所要の輝度を有する画像として撮像されるため、予め車線を撮像しておいたときに得られる輝度を基準にし、この輝度に近い光点を車線であるとして検出することにより画像中の車線を高い信頼性で検出することが可能になる。

また、車線検出部１１は検出した車線のうち、図２（ａ）の例では、自車両の正面に対して右側位置に検出した車線を第１右側車線Ｒ１として検出し、同じく自車両の正面に対して左側位置に検出した車線を第１左側車線Ｌ１として検出する。また、前記第１右側車線Ｒ１の右側に１本ないし複数本の車線（ここでは２本の車線）を検出したときには、これらを第２右側車線Ｒ２、第３右側車線Ｒ３のように序数を付した右側車線として検出する。左側車線についても同様であり、ここでは１本の車線第２左側車線Ｌ“のように序数を付した左側車線として検出する。

領域区画部１２は、車線検出部１１で検出した車線に基づいて画像を複数の車線領域に区画する。ここでは、自車両に搭載したカーナビ装置ＮＡＶや各種交通情報から得られる道路情報に基づいて自車線側領域と反対車線領域を区画し、さらに車線外領域、いわゆる路肩領域を区画する。すなわち、図３（ａ）のように、道路情報から自車両が片側２車線の道路を走行していることが判明しているときには、第１右側車線Ｒ１から第３右側車線Ｒ３の間が反対車線領域Ａｏとして区画され、第１右側車線Ｒ１から第１ないし第２左側車線Ｌ２の間は自車線領域Ａｍとして区画され、これらの両外側の領域、ここでは第３右側車線Ｒ２よりも右側の領域と第２左側車線Ｌ２よりも左側の領域が車線外領域Ａｅとして区画される。また、図３（ｂ）のように、道路情報から自車両が片側１車線の道路を走行していることが判明しているときには、前記第１右側車線Ｒ１と第１左側車線Ｌ１とで挟まれた車線を自車線領域Ａｍとして区画し、その右隣の第１右側車線Ｒ１と第２右側車線Ｒ２で挟まれた車線領域が反対車線領域Ａｅとして区画される。第２右側車線Ｒ２の右側領域と第１左側車線Ｌ１の左側領域はそれぞれ車線外領域Ａｅとして区画される。なお、ここでは画像中において１本又は複数本の右側車線と左側車線が遠前方領域において終端する地点、すなわち水平線Ｈと交差する地点を分割中心とし、この分割中心から放射状に各領域を区画していることになる。

他車両検出部１３は撮像した画像を走査して画像中の光点を検出し、さらに検出した光点の属性を検出して他車両と固定照明装置を検出する。他車両の場合には先行車と対向車を検出する。光点の属性を検出するために検出条件として所定の検出アルゴリズムを備えている。この検出アルゴリズムは、基本的には次のルールに基づいており、区画した領域毎にこれらルールを適用する。
（ａ）反対車線領域のときには白色光点の検出を優先する。
（ｂ）自車線領域のときには赤色光点の検出を優先する。
（ｃ）車線外領域では光点の検出レベルを低下することを優先する。

次に図４のフローチャートを参照して車両検出装置１による他車両の検出動作を説明する。撮像カメラＣＡＭで自車両の前方領域を撮像すると（Ｓ１１）、車線検出部１１は最初に得られた画像に基づいて撮像された車線を検出する（Ｓ１２）。領域区画部１２は検出した車線に基づいて画像を自車線領域、反対車線領域、車線外領域に区画する（Ｓ１３）。しかる上で他車両検出部１３は画像中の光点を検出し、検出した光点がいずれの区画された領域に存在するかを判定する（Ｓ１４）。そして、この光点について判定した領域毎に次のアルゴリズムで他車両の検出を実行する。

（ａ：反対車線領域での検出）
図５を参照して、判定した領域が反対車線領域Ａｏのときには（Ｓ１５）、検出した光点ＬＤ１について白色（ここでは白色に加えて薄青色を含むものとする）の光点であるか否かを判定する（Ｓ２１）。白色光点であれば光点は対向車のヘッドランプであるとし、光点は対向車である可能性が高いと検出する。白色光点ではないときには輝度の高い固定照明装置であると検出する（Ｓ４４）。さらに、白色光点が対向車である可能性が高いと検出した場合でも、車速センサＳｖから得られる自車両の車速を参照して当該白色光点の挙動を検出し、白色光点が移動体でないことが判定されたときには固定照明装置ＳＬであると検出し、自車両の反対方向に移動していることが判定されたときには対向車であると検出する（Ｓ２２，Ｓ２３）。これにより、対向車を固定照明装置として誤検出することなく迅速にかつ高精度に検出することが可能になる。

（ｂ：自車線領域での検出）
図５を参照して、判定した領域が自車線領域Ａｍのときには（Ｓ１５）、検出した光点ＬＤについて赤色（ここでは赤色に加えてアンバー色を含むものとする）の光点であるか否かを判定する（Ｓ３１）。赤色光点であれば光点は先行車のテールランプであるとし、光点は先行車である可能性が高いと検出する。赤色光点ではないときには輝度の高い固定照明装置ＳＬであると検出する（Ｓ４４）。さらに、赤色光点が先行車である可能性が高いと検出した場合でも、自車両の車速を参照して当該赤色光点の挙動を検出し、赤色光点が移動体でないことが判定されたときには固定照明装置ＳＬであると検出し、自車両と同じ方向に移動していることが判定されたときには先行車であると検出する（Ｓ３２，Ｓ３３）。これにより、先行車を固定照明装置として誤検出することなく迅速にかつ高精度に検出することが可能になる。

（ｃ：車線外領域での検出）
判定した領域が車線外領域Ａｅのときには（Ｓ１５）、他車両検出部１３は、領域区画部１２で区画された車線外領域Ａｅについては、光点の検出レベルを低下させる（Ｓ４１）。例えば、図５の画像中の車線外領域Ａｅについては光点を検出する際のしきい値を高くし、輝度が高くない光点を光点として検出しないようにする。そのため、車線外領域、すなわち路肩や道路脇に道路標識灯や建造物の照明灯、広告灯等の固定照明装置ＳＬが存在しても、この固定照明装置ＳＬが撮像された光点は所定レベル以上の光点として検出されなくなり、他車両検出部１３での検出対象以外の光点になる。これにより、以降は固定照明装置ＳＬの光点を他車両として検出するための処理が不要になるとともに他車両として誤検出することが防止される。これは自車線側の車線外領域と反対車線側の車線外領域のそれぞれについて同じである。

なお、図示は省略するが、車線外領域Ａｅにおいて前記しきい値よりも高い検出レベルの光点を検出したときには、停車中の先行車又は対向車であると推定される。この場合には、当該車線外領域に近い側の自車線領域又は反対車線領域での光点の検出と同じフローを適用する。すなわち、自車線領域側の車線外領域で検出した赤色光点は停車中の先行車であると検出でき（Ｓ４２）、反対車線領域側の車線外領域で検出した白色光点は停車中の対向車であると検出できる（Ｓ４３）。

このように、撮像した画像の車線を検出し、検出した車線に基づいて自車線領域と反対車線領域と車線外領域に区分することで、各領域における先行車、対向車、固定照明装置を検出する可能性を高めることができ、先行車や対向車の検出精度を高め、かつ迅速な検出が可能になる。すなわち、自車線領域では赤色光点を優先して検出することで先行車を検出でき、その上で当該赤色光点の挙動を検出することで固定照明装置を除外して先行車の検出精度を高めることができる。したがって、自車線領域に存在する赤色以外の光点についての属性を検出するための処理が不要になり先行車を迅速に検出することができるとともに、誤検出を防止することができる。

また、反対車線領域では白色光点を優先して検出することで対向車を検出でき、その上で当該白色光点の挙動を検出することで固定照明装置を除外して対向車の検出精度を高めることができる。したがって、反対車線領域に存在する白色以外の光点についての属性を検出するための処理が不要になり対向車を迅速に検出することができるとともに、誤検出を防止することができる。

さらに、車線外領域、すなわち路肩領域では光点の検出レベルを低下することで、車線外に存在する固定照明装置による光点の検出数を低減し、あるいは検出しなくなるので、他車両を検出する際にこれらの光点の属性を検出するための処理が不要になり、これら光点を他車両として誤検出することもなくなり、他車両を迅速にかつ高精度に検出することを助長することになる。

前記実施形態では可視光の撮像カメラを用いているが、この撮像カメラに代えて遠赤外カメラで撮像した画像について他車両を検出するようにしてもよい。遠赤外カメラは物体が発生する熱を画像として撮像する。また、道路の車線（白色塗料）で反射した光のうち赤外光成分を画像として撮像することも可能である。そのため、図６に模式的に示すように、車線を撮像して自車線領域や反対車線領域及び車線外領域に区画することは可能である。そして、各領域については、撮像した熱源の画像に基づいて他車両を検出する。例えば、先行車のマフラーから排気される高温排気ガスや対向車のエンジンで加熱されたボンネットを光点ＬＤとして撮像する。したがって、反対車線領域Ａｏに比較的に大きな面積の光点ＬＤを検出したときには対向車であると検出でき、自車線領域Ａｍに小さな面積の光点ＬＤを検出したときには先行車であると検出できる。車線外領域については撮像した光点の検出レベルを低下することで路肩等に存在する熱源による光点を光点として検出しなくなり、他車両を検出する際の処理を削減しかつ誤検出を低減する上で有効であることは言うまでもない。

なお、遠赤外カメラにおいては光点として撮像する温度の設定が可能であり、例えば撮像範囲温度を５０℃〜７０℃に設定することで、歩行者等を光点として撮像することもなくなり、撮像する光点を低減し、他車両の検出精度を高めるとともに迅速な検出を助長することができる。

実施形態では車両検出装置１で検出した他車両に基づいて前照灯ＨＬの配光のパターンを制御しているが、配光方向や光度を制御するようにした前照灯制御装置に適用することもできる。あるいは、本発明の車両検出装置１は自車両の前方領域のみでなく周囲領域に存在する他車両を検出し、この検出に基づいて自車両の車速や操舵等の制御に適用することも可能である。

本発明は自車両の前方領域を撮像し、撮像した画像から光点を検出し、検出した光点に基づいて他車両を検出する車両検出装置であれば採用することが可能である。

１ 車両検出装置
２ 前照灯制御装置（配光制御部）
１１ 車線検出部
１２ 領域区画部
１３ 他車両検出部
ＣＡＲ 自動車（自車両）
ＨＬ ヘッドランプ
ＣＡＭ 撮像カメラ
ＮＡＶ ナビゲータ装置
Ｓｖ 車速センサ
Ａｍ 自車線領域
Ａｏ 反対車線領域
Ａｅ 車線外領域
Ｒ１〜，Ｌ１〜 車線

Claims (4)

1. 自車両において撮像した画像中の光点を検出し、この光点に基づいて他車両を検出する他車両検出手段を備えた車両検出装置であって、前記画像に撮像されている車線を検出する車線検出手段と、検出した車線に基づいて自車線領域、反対車線領域、車線外領域に区画する領域区画手段を備え、前記他車両検出手段は区画された領域に設定された色の光点を優先して検出して他車両を検出することを特徴とする車両検出装置。
2. 前記他車両検出手段は反対車線領域については白色光点を優先して検出することを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置
3. 前記他車両検出手段は自車線領域については赤色光点を優先して検出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両検出装置
4. 前記他車両検出手段は車線外領域については光点の検出レベルを低下して光点を検出し難くすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両検出装置。

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