JP5656512B2 - 配光制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車等の車両の前方を照明するヘッドランプ等の配光を制御する装置に関し、特に配光を自動制御するための配光制御装置に関するものである。

自動車のヘッドランプの配光を自動制御する技術として、自動車の操舵に追従して得られる操舵角信号に応じてヘッドランプの照射方向（照射光軸方向）を制御する舵角感応モードがある。また、近年では特許文献１に記載のように、自車両の前方を撮像した画像から自車両の走行経路の両側のライン（車線、以下本明細書では白線）を検出し、検出した白線に基づいて自車両の走行領域を認識し、認識した走行領域に向けてヘッドランプの照射方向を制御する白線感応モードも提案されている。この白線感応モードは運転者が適切でない操舵を行ったときでも確実に自車両の走行領域を照明するので、安全走行の面では舵角感応モードよりも好ましいと言える。

特開平５−３３８４８７号公報

特許文献１の技術の白線感応モードによる配光制御では白線を検出した場合には好適な配光制御が実現できるが、白線を検出できなかった場合についての対応については言及がない。この場合には、例えば配光を直進方向に固定する、あるいは直前の方向に固定する等の対策がとられることになるが、これではそれまでの自動配光制御が突然に停止されることになり、運転者に違和感を生じさせる。また、曲路等においては適切な配光制御が行われない状況になり安全走行の点で好ましくない。

本発明の目的は白線を正しく検出できない場合においても運転者が配光の違和感を感じることがなく、かつ安全走行に適した配光制御を確保することを可能にした配光制御装置を提供するものである。

本発明の配光制御装置は、自車両の前方領域を撮像した画像から白線を検出する手段により検出した白線に基づいてランプの照射方向を制御する白線感応モードと、自車両の操舵角に基づいてランプの照射方向を制御する舵角感応モードとを選択して配光制御を行う配光制御手段を備えており、配光制御手段は検出した白線の白線情報と白線認識率の少なくとも一方に基づいて白線感応モードと舵角感応モードとを切り替える構成であり、白線認識率は撮像した画像中の左右に対をなす高輝度点の水平方向の距離を検出し、検出した距離が所定の距離の誤差範囲に存在する割合とすることを特徴とする。

本発明の配光制御装置は白線認識率が基準率以上のときに白線感応モードに設定し、白線情報に基づいてＳ字カーブを検出したときには白線感応モードを維持し、Ｓ字カーブでない場合には舵角感応モードでの配光制御を行う構成とすることが好ましい。

本発明の配光制御装置は、配光制御手段は自車両のヘッドランプの照射方向を左右に偏向制御する手段であることが好ましい。

本発明の配光制御装置は、検出した白線の信頼度である白線認識率が高い場合には白線感応モードでの配光制御を行うが、白線認識率が低くなって検出した白線の信頼度が低下したときには舵角感応モードでの配光制御を行うので、白線を正しく検出できない場合には操舵に追従した配光制御を行うことになり、運転者における配光の違和感を解消するとともに、自車両の前方領域の視認性を高めて安全走行に適した配光制御を確保することができる。また、検出した白線から得られる直線路やカーブ路等の白線情報に基づいて白線感応モードと舵角感応モードを切り替えて配光制御を行うので、走行状況の変化に対応した適正な配光制御が確保でき、安全走行を確保することができる。

特に、Ｓ字カーブのときには白線感応モードを維持するので、Ｓ字カーブを走行しているときの操舵角にかかわらずカーブ先を照明することが可能になり、走行先の視認性を高めて安全走行が確保できる。

本発明の配光制御装置の概念構成を示す図。 白線検出の手法を説明するための模式図。 白線認識率と白線情報を説明するための模式図。 第１スイブル制御のフロー図。 第２スイブル制御のフロー図。 第３スイブル制御のフロー図。 第４スイブル制御のフロー図。

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は本発明を自動車のヘッドランプの配光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は、自車両の前方領域を照明するヘッドランプ（前照灯）ＨＬと、このヘッドランプの配光、ここでは照射方向を左右に偏向制御するための本発明の配光制御手段としてのスイブル制御装置１を備えている。また、自動車ＣＡＲ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当該前方領域に存在する白線を検出する白線検出装置２を備えている。この白線検出装置２は検出した白線による道路が直線路あるいは曲線路であるかの道路状態を示す白線情報と、検出した白線の認識率を演算し、これらの白線情報と白線認識率を前記スイブル制御装置１に出力するようになっている。また、前記自動車ＣＡＲには運転者により操舵される操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサＳθを備えており、検出した操舵角を前記スイブル制御装置１に出力することが可能とされている。

前記ヘッドランプＨＬは所謂スイブルランプとして構成されており、図１に概念構成のみを示すがヘッドランプＨＬに付設したスイブル機構３によってヘッドランプＨＬ内に配設した図には表れないランプユニットを左右にスイブルし、照射方向を左右に偏向制御することが可能とされている。

前記撮像カメラＣＡＭはこれまでに提案さ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。

前記白線検出装置２は撮像カメラＣＡＭで撮像された画像から白線を検出する白線検出部２１と、検出した白線が白線であることの信頼度とも言える白線認識率を演算する白線認識率演算部２２を備えている。白線検出部２１は、例えば図２に示すように、撮像カメラＣＡＭで撮像した画像Ｖを異なる多数の垂直位置において水平方向に走査して得られる走査信号Ｓ１，Ｓ２，・・から高輝度点を検出し、これら高輝度点を各水平走査線にわたって結ぶ仮想線を白線ＷＬとして検出するものである。このとき、同一水平走査線上で一対又はそれ以上の数の高輝度点を検出し、これらのうちいずれかの高輝度点が図３（ａ）のように、予め設定した領域Ａ内に存在する場合に白線ＷＬであると検出する。あるいは、図３（ｂ）のように、白線ＷＬであると推定される左右に対をなす高輝度点の水平方向の距離Ｄを計測し、この距離が所定の距離の誤差範囲であれば白線ＷＬであると検出する。この所定距離Ｄは撮像カメラＣＡＭの画角と、当該撮像カメラＣＡＭから路面までの距離と、白線の一般的な間隔（車線幅）とに基づいて予め設定しておくものである。画像中の同一水平走査線の上下方向の位置により所定の距離は変化する。画像の上方ほど自車両から遠くなるため所定の距離は短くなることが判る。

また、この実施形態では前記白線検出部２１は、図３（ｂ）のように、検出した白線ＷＬの水平走査線上での左右方向の中央点Ｃを検出し、この中央点Ｃを画像の上下方向に連続した中央線ＣＬを仮想し、この仮想した中央線ＣＬが上下方向に直線であれば直線路であると判定し、左右に曲がる曲線であればカーブ（曲線路）であると判定する。特に、図３（ｃ）のように、中央線ＣＬが左から右、あるいは右から左に曲がるカーブであればＳ字カーブであると判定し、判定した道路の状態に基づいて直線、カーブ、Ｓ字カーブ等の白線情報を出力する。

白線認識率演算部２２は、検出した白線が白線である信頼度を演算する。すなわち、図２に示したように画像Ｖから検出した多数の高輝度点が図３（ａ）に示したような予め設定した領域Ａ内に存在する割合を演算し、この割合を白線認識率とする。あるいは、図３（ｂ）に示したような多数の水平走査線について検出した対をなす高輝度点の水平方向の距離Ｄが所定の距離の誤差範囲に存在する割合を認識率とする。例えば、高輝度点が全て白線に相当すると判定される場合には白線認識率を「１０」とし、存在していないときには白線認識率を「０」とする。換言すれば白線認識率が高いときには検出した高輝度点が白線である信頼度が高く、白線認識率が低いときには検出した高輝度点が白線である信頼度が低いということになる。

前記スイブル制御装置１はヘッドランプＨＬのスイブル機構３を制御するスイブル制御部１１と、白線検出装置２から入力される白線認識率を予め設定した基準率と比較する認識率比較部２２と、この認識率比較部２２の比較結果や白線検出装置２からの白線情報、さらには後述するように操舵角センサＳθからの自車両の操舵角に基づいて前記スイブル制御部２１でのスイブル制御の形態を前記白線情報に基づく白線感応モードとするか、前記操舵角に基づく舵角感応モードとするかを切り替えるスイブル切替部１３を備えている。

（第１スイブル制御）
以上の構成の配光制御装置の動作を説明する。図４は第１スイブル制御のフローであり、本発明の配光制御装置の基本となるスイブル制御を示すものである。撮像カメラＣＡＭで撮像した画像に基づいて白線検出装置２の白線検出部２１は白線を検出し、白線認識率演算部２２は白線認識率を演算し、検出した白線の白線情報と白線認識率をスイブル制御装置１に出力する（Ｓ１１）。スイブル制御装置１の認識率比較部１２は入力された白線認識率を予め設定した基準率と比較する（Ｓ１２）。白線認識率が基準率以上の場合にはスイブル切替部１３によりスイブル制御部１１を白線感応モードに設定する（Ｓ１３）。この白線感応モードではスイブル制御部１１は同時に入力されている白線情報に基づいてスイブル機構３を制御するので、ヘッドランプＨＬの照射方向は検出した白線に追従してスイブル制御される。一方、認識率比較部１２での比較で白線認識率が基準率よりも低い場合には、スイブル切替部１３はスイブル制御部１１を舵角感応モードに設定する（Ｓ１４）。この舵角感応モードではスイブル制御部１１は操舵角センサＳθからの舵角に基づいてスイブル機構３を制御するので、ヘッドランプＨＬの照射方向は操舵方向に追従してスイブル制御される。

この第１スイブル制御では、白線検出装置２で検出した白線の信頼度が高い場合にはヘッドランプＨＬを検出した白線に基づいてスイブル制御するので、運転者が適切な操舵を行っていないときでも確実に自車両の走行領域を照明して視認性が高められ、安全走行が確保される。また、白線検出装置２での白線の信頼度が低い場合には、舵角に基づいてスイブル制御するので、ヘッドランプＨＬの照射方向が誤った白線認識に基づいて行われことは無く、異常な方向に制御されることが無いので運転者に違和感を生じさせることがないとともに操舵方向の視認性が高める。

第１スイブル制御のように白線認識率に基づいて白線感応モードと舵角感応モードを切り替えることで適正なスイブル制御が実行できるが、道路のカーブ状態によっては適正なスイブル制御が行われ難い場合がある。そこで第２ないし第４のスイブル制御が適宜に選択して適用される。

（第２スイブル制御）
図５のフロー図に示すように、白線検出装置２において白線を検出すると（Ｓ２１）、スイブル制御装置１は白線検出装置２からの白線認識率を基準率と比較し（Ｓ２２）、白線認識率が基準率以上のときには白線感応モードに設定する（Ｓ２３）。白線認識率が基準率よりも低いときには第１スイブル制御と同様に舵角感応モードに設定する（Ｓ２７）。そして、白線感応モードにおいてはさらに白線情報に基づいて白線がカーブであるか否かを判定する（Ｓ２４）。カーブでない場合には白線感応モードを維持する（Ｓ２５）。カーブを判定したときには操舵角が所定角度以上変化したか否かを判定する（Ｓ２６）。操舵角が所定角度以上変化しない場合にはそのまま白線感応モードを維持する（Ｓ２５）。操舵角が所定角度以上変化したときには、白線認識率が基準率以上である場合でも操舵感応モードに切り替え（Ｓ２７）、以降は操舵に追従してスイブル制御を行うようにする。

この第２スイブル制御では、道路がカーブであっても操舵角が小さいときには白線感応モードに設定され、ヘッドランプＨＬの照射方向はカーブに沿った方向にスイブル制御されているが、何らかの理由で運転者がカーブに沿った方向とは異なる方向に走行しようとしたときには舵角感応モードに切り替えることで、当該走行しようとする方向にスイブル制御することで自車両の進行方向を適正に照明して視認性を高めるようにする。

（第３スイブル制御）
図６のフロー図に示すように、白線検出装置２が白線を検出すると（Ｓ３１）、スイブル制御装置１は白線検出装置２からの白線認識率が基準率以上のときには（Ｓ３２）、白線感応モードに設定し、この白線感応モードに基づいてスイブル制御を実行する（Ｓ３３）。白線認識率が基準率よりも低い場合には、操舵角センサＳθからの操舵角が所定角度以上変化したか否かを判定する（Ｓ３４）。操舵角が所定角度以上変化しない場合にはそのまま白線感応モードを維持するが、操舵角が所定角度以上変化したときには操舵感応モードに切り替（Ｓ３５）、以降は操舵に追従してスイブル制御を行うようにする。

この第３スイブル制御では、白線を高い信頼度で検出してスイブル制御を行っているときに、何らかの理由で白線認識率が低下しても、運転者がヘッドランプＨＬのスイブル方向に違和感を感じていないときにはそのままの操舵及び配光状態を維持することが好ましいと判断されるので白線感応モードを維持する。運転者が違和感を感じた場合にはこれを回避すべく大きめの操舵を行うのが一般的であると考えられるので、この場合には舵角感応モードに切り替え、操舵した方向を照射して視認性を高めるようにする。

（第４スイブル制御）
前記した第２スイブル制御は第１スイブル制御の問題を解消するために白線感応モードのときに操舵角が所定以上変化すると操舵感応モードに切り替えられるが、Ｓ字カーブの場合には１つ目カーブでは白線感応モードでのスイブル制御が行われても２つ目カーブでは反対方向に操舵されて操舵角が大きくなるため必然的に舵角感応モードに切り替えられ、操舵に追従したスイブル制御となる。そのため、１つ目カーブから２つ目カーブに向けて操舵方向が変化する際にスイブル制御に遅れが生じて２つ目カーブの視認性が低下する。

第４スイブル制御は、図７のフロー図に示すように、白線検出装置２が白線を検出すると（Ｓ４１）、スイブル制御装置１は白線検出装置２からの白線認識率を基準率と比較し（Ｓ４２）、白線認識率が基準率以上のときには白線感応モードに設定し、この白線感応モードに基づいてスイブル制御を実行する（Ｓ４３）。基準率よりも低い場合には舵角感応モードとする（Ｓ４６）。この白線感応モードにおいて、白線情報に基づいて白線がＳ字カーブであるか否かを判定する（Ｓ４４）。Ｓ字カーブでない場合には操舵感応モードに切り替え（Ｓ４６）、以降は操舵に追従してスイブル制御を行うようにする。一方、Ｓ字カーブの場合には、操舵角の変化にかかわらず白線感応モードを維持する（Ｓ４５）。

この第４スイブル制御では、Ｓ字カーブ以外のときは舵角感応モードとされるが、Ｓ字カーブのときには白線感応モードを維持するので、運転者の操舵によって自車両が１つ目カーブを走行しているときでも白線感応モードによって２つ目カーブの方向に向けて配光を自動的にスイブル制御することになる。そのため、２つ目カーブに向けて自車両の進行方向が変化する際におけるスイブル制御の遅れが防止でき、２つ目カーブの視認性が高められる。

なお、この第４スイブル制御においてはステップＳ４４においてＳ字カーブではないと判定した場合には、図５に示した第２スイブル制御のフローのステップＳ２６，Ｓ２７を行うようにしてもよい。すなわち、Ｓ字でない通常のカーブの場合には舵角に応じてモードを切り替えるようにする。また、第４スイブル制御においては、Ｓ字カーブの大きさ（曲率半径）を考慮し、曲率半径の大きな緩やかなカーブの場合には第２スイブル制御のように舵角感応モードに切り替えてもよい。

また、第１ないし第４のスイブル制御においては、白線認識率が基準率よりも低い場合には原則として操舵感応モードに切り替えているが、その後に白線認識率が基準値以上になったとき、あるいは復帰したときには再び白線感応モードに切り替えるように構成してもよい。

本発明において、白線認識率を比較する基準率は固定的な値に設定されるものではなく、自車両の車速の変化に基づいて、あるいは昼間や夜間、雨天等の走行環境変化に基づいて基準率を変化させるようにしてもよい。例えば、高速走行時には基準率を高めに設定することで白線感応モードをより高い精度で実行できるようにし、低速走行時には基準率を低めに設定することで白線感応モードでのスイブル制御の頻度を高めて配光制御装置の有効利用を図るようにする。

実施形態では撮像カメラで撮像した画像に基づいて白線を検出し、検出した白線から白線情報と白線認識率を演算しているが、カーナビ装置やＩＴＳ等の道路情報システムから得られる白線情報に基づいて白線を検出し、かつ白線認識率を演算するようにしてもよい。

本発明は白線を検出して配光制御を行う構成の配光制御装置であれば採用することが可能である。

１ スイブル制御装置
２ 白線検出装置
３ スイブル機構
１１ スイブル制御部
１２ 認識率比較部
１３ スイブル切替部
２１ 白線検出部
２２ 白線認識率演算部
ＣＡＲ 自動車（自車両）
ＣＡＭ 撮像カメラ
ＨＬ ヘッドランプ
Ｓθ 操舵角センサ

Claims (3)

1. 自車両の前方領域を撮像した画像から白線を検出する手段により検出した白線に基づいてランプの照射方向を制御する白線感応モードと、自車両の操舵角に基づいてランプの照射方向を制御する舵角感応モードとを選択して配光制御を行う配光制御手段を備え、前記配光制御手段は検出した白線の白線情報と白線認識率の少なくとも一方に基づいて白線感応モードと舵角感応モードとを切り替える構成であり、前記白線認識率は前記画像中の左右に対をなす高輝度点の水平方向の距離を検出し、検出した距離が所定の距離の誤差範囲に存在する割合とすることを特徴とする配光制御装置。
2. 前記配光制御手段は白線認識率が基準率以上のときに白線感応モードに設定し、白線情報に基づいてＳ字カーブを検出したときには白線感応モードを維持し、Ｓ字カーブでない場合には舵角感応モードでの配光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の配光制御装置。
3. 前記配光制御手段は自車両のヘッドランプの照射方向を左右に偏向制御する手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の配光制御装置。

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