JP5809785B2 - 車両用外界認識装置およびそれを用いた配光制御システム - Google Patents

車両用外界認識装置およびそれを用いた配光制御システム Download PDF

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Description

カメラ等の撮像素子を用いて先行車や対向車を検出する車両用外界認識装置、およびそれを用いた配光制御システムに関する。
自動車のドライバにとって夜間は視界が悪いため、交通事故発生のリスクが高く、また、発生時の死亡率も高い。よって、自車のヘッドライトの照射範囲を複数の小領域に分割し、各領域でビームの強さや高さを調整することにより、夜間のドライバの視認性を高めつつ他車ドライバへの眩惑を防止する配光制御システムの開発が進んでいる。夜間の先行車や対向車を検出する方法には、例えば車載カメラを用いて、画像中に写る白い光の点や赤い光の点から対向車のヘッドライトや先行車のテールライトを抽出する方法がある。
しかし、路上には他車両の灯火以外に街灯やリフレクタの反射光等の光源が存在し、カメラ画像にはこれらがすべて光の点として写るため、この中から、他車両の光源とそうでない光源を識別することが必要である。特に路上に存在するリフレクタからの反射光は対向車のヘッドライトと誤認識しやすい。
このようなリフレクタの反射光を対向車と誤認識することを防ぐため、例えば特許文献1には、白線を認識し、認識した白線上の光は対向車ではないと判定する方法が記載されている。
また、特許文献2には、ナビから取得した道路情報に応じてレーダの信号処理範囲を変える方式が記載されている。
特開2008−33676号公報 特開2008−70999号公報
しかしながら、上記方法においては、白線の認識結果やナビの情報が得られない道路では誤検知を排除することができない。
特許文献1に記載の方式においては、白線が存在しない道路においてリフレクタの誤検知を排除することができない。
また、特許文献2と特許文献1の組み合わせによる方式においては、ナビの位置ずれが生じた場合や、新設された道路のようにナビに入っていない道路を走行中に誤検知を排除することができない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、白線やナビの情報が得られない道路においても、リフレクタの反射光等を対向車と誤認識することを防止できる車両用外界認識装置、およびそれを用いた配光制御システムを提供することである。
前記課題を解決するため、本発明は、自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、画像から光源を抽出する光源抽出部と、自車速を取得する自車速取得部と、自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、領域対向車存在可能領域と光源に基づいて対向車を検出する対向車検出部と、を有し、対向車存在可能領域設定部は、自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する構成とする。
また、自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、画像から光源を抽出する光源抽出部と、自車速を取得する自車速取得部と、自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、領域対向車存在可能領域と光源に基づいて対向車を検出し、対向車の情報を出力する対向車検出部と、を有する車両用外界認識装置と、ヘッドライトの照射強度を制御するビーム制御部を有する配光制御装置と、を有し、車両用外界認識装置は、対向車検出部から出力された前記対向車の情報を配光制御装置へ送信する対向車情報送信部を有し、前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する構成とする。
白線やナビの情報が得られない道路においても、リフレクタの反射光等を対向車と誤認識することを防止できる車両用外界認識装置、およびそれを用いた配光制御システムを提供できる。
本発明に係る車両用外界認識装置の一実施形態を示すブロック図である。 図1の車両用外界認識装置の光源抽出部における処理例を示す模式図である。 図1の車両用外界認識装置の自車走行軌跡推定部の処理を示す模式図である。 図1の車両用外界認識装置の自車走行軌跡推定部で用いる制限車速に応じた旋回半径を示す図である。 図1の車両用外界認識装置の対向車存在可能領域を示す模式図である。 図1の車両用外界認識装置の自車走行路推定部における車線変更時のヨー角算出モデルを示す模式図である。 図1の車両用外界認識装置の対向車存在可能領域を示す模式図である。 図1の車両用外界認識装置の自車走行路推定部の処理例を示す模式図である。 本発明に係る配光制御システムの一実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る車両用外界認識装置のヘッドライトの照射範囲の一例を示す模式図である。 図10のヘッドライトの照射範囲における効果を説明する図である。
図1は、本発明の車両用外界認識装置1000のブロック図である。
車両用外界認識装置1000は、自動車に搭載されるカメラ1010内、もしくは統合コントローラ内等に組み込まれ、カメラ1010で撮影した画像内から自車周囲の環境を認識するためのものであり、本実施の形態では、自車の前方を撮像した画像内から対向車・先行車を検知するように構成されている。
車両用外界認識装置1000は、CPUやメモリ,I/O等を有するコンピュータによって構成されており、所定の処理がプログラミングされて、あらかじめ定められた周期で繰り返し処理を実行する。
車両用外界認識装置1000は、図1に示すように、画像取得部1011と、光源抽出部1021と、自車速取得部1031と、対向車存在可能領域設定部1041と、対向車検知部1051とを有する。さらに、実施の形態によって、操舵角取得部1111と、制限速度標識認識部1211とを有する。
画像取得部1011は、自車の前方を撮像可能な位置に取り付けられたカメラ1010から、自車前方を撮影したデータを取り込み、画像IMGSRC[x][y]としてRAM上に書き込む。なお、画像IMGSRC[x][y]は2次元配列であり、x,yはそれぞれ画像の座標を示す。
光源抽出部1021は、画像IMGSRC[x][y]から、ヘッドライトの候補となる光点P_HL[i]を算出する。ここで、iは複数の物体を検知している場合のID番号である。光点P_HL[i]は、画像上の位置、および、面積を要素として持ち、光点P_HL[i]の画像上の位置はP_HL[i].X,P_HL[i].Y、面積はP_HL[i].Aと表す。処理の詳細については後述する。
自車速取得部1031は、自車に搭載された車速センサの信号を取得して、自車速VSPを得る。車速センサの信号は車両用外界認識装置1000に直接入力することによって取得してもよいし、LAN(Local Area Network)やCAN(Controller Area Network)を用いた通信を行うことによって取得してもよい。
対向車存在可能領域設定部1041は、自車速VSPに応じて、自車の走行路における最小の旋回半径R_MINを算出し、対向車が存在する可能性がある範囲を算出する。処理の詳細については後述する。
対向車検知部1051は、対向車が存在する可能性がある範囲に応じて、算出した光点P_HL[i]が対向車か否かを判定する。処理の詳細については後述する。
抽出した対向車は、そのヘッドライトの画像上での位置から、自車から見た対向車の方向という横方向の角度へ変換し、カメラより出力する。出力は、直接入力することによって行ってもよいし、LAN(Local Area Network)やCAN(Controller Area Network)を用いた通信を用いても良い。また、出力は、対向車の画像上の位置座標そのものでも良いし、画像からカメラ幾何パラメータを用いて算出した世界座標でも良い。
また、操舵角取得部1111は、自車に搭載された操舵角センサの信号を取得して、自車の操舵角STRを得る。自操舵角センサの信号は車両用外界認識装置1000に直接入力することによって取得してもよいし、LAN(Local Area Network)やCAN(Controller Area Network)を用いた通信を行うことによって取得してもよい。
制限速度標識認識部1211は、画像IMGSRC[x][y]から、走行中の道路における、制限車速の標識を認識する。処理の詳細については、後述する。
なお、対向車存在可能領域設定部1041では制限車速に応じた道路のカーブにおける最小の半径の規定、および、道路の通行方向に関する規定を用いるが、本実施例は、日本の場合について説明する。
まず、図2を用いて、光源抽出部1021における処理の内容について説明する。図2は、光源抽出部1021の処理の例を示す。
光源抽出部1021は、画像IMGSRC[x][y]から、所定の処理により、対向車のヘッドライトの可能性がある光点P_HL[i]を算出する。
図2(a)に示すように、周囲が暗い環境でカメラ画像を取得すると、図2(b)に示すように、対向車のヘッドライト等の光源が明るく、それ以外の部分は暗く写る。よって、画像IMGSRC[x][y]と同じ大きさの画像IMGHL[x][y]を用意し、画像IMGSRC[x][y]の画素(x,y)の輝度値が所定の閾値Th_HL以上であれば「1」、そうでなければ「0」を、画像IMGHL[x][y]の同じ画素に入力することにより、画像中のヘッドライト候補を抽出した2値画像IMGHL[x][y]を生成する。
閾値Th_HLは、検出したい車両のヘッドライトが抽出できるよう調整された値であり、様々な車両の光をカメラで撮影して決定する。もしくは、手動で実験的に設定してもよい。また、閾値Th_HLは可変値でもよく、時間帯や周囲の明るさに合わせて変化したり、画像上の位置で変化してもよい。
図2(c)は、図2(b)から、2値画像IMGHL[x][y]を抽出した例である。この図では、画像の白は2値画像の「1」、黒は「0」を表す。
そして、2値画像IMGHL[x][y]に対して、ラベリング処理により光点P_HL[i]を算出する。ラベリング処理は、2値画像IMGHL[x][y]から、画素値が「1」である領域の情報を抽出する手法であり、本実施例においては、画素値が「1」である領域をそれぞれ光点P_HL[i]とし、その重心位置X,Y、および、面積Aを算出する。
なお、画像IMGSRC[x][y]から光点P_HL[i]を算出する処理は、2値画像IMGHL[x][y]を生成し、ラベリング処理により抽出する方法以外でも良い。例えば、ヘッドライトの画像上での代表的なパターンをテンプレートとしてあらかじめデータベースに登録しておき、そのテンプレートと類似している部分を抽出し、そこを光点P_HL[i]とする方法であっても良い。
つぎに、図3,図4,図5を用いて、対向車存在可能領域設定部1041における処理の内容について説明する。
対向車存在可能領域設定部1041は、自車速取得部1031により取得した自車速VSPより、自車の走行路における推定最小旋回半径R_MINを算出し、推定最小旋回半径R_MINを用いて対向車存在可能領域を設定する。
図3に示すように、道路のカーブは半径Rの円の一部として表現できる。ここで、道路の構造は法律により規定されている。日本においては、図4に示すように道路のカーブは制限車速に応じて最小の曲率半径が決まっている。よって、自車速VSPより、現在走行中の道路のカーブの最小旋回半径R_MINが算出できる。また、ドライバが制限速度を超過して走行していることを考慮して、自車速VSPに所定の係数β(<1.0)を乗じた値より最小旋回半径R_MINを算出しても良い。
つぎに、最小旋回半径R_MINから、対向車存在可能領域を設定する。日本のように左側通行の道路においては、図5に示すように、車両の先端中心を原点とし、横方向をX軸、奥行き方向をY軸とした世界座標系を考慮すると、自車の右端から半径(R_MIN+0.5×車幅Wcar)により左カーブの円を描くと、その円の内側の領域は対向車が存在しない領域となり、それ以外は対向車が存在する可能性がある領域となる。図5に、(a)時速30kmの場合、(b)時速60kmの場合、(c)時速90kmの場合の例を示す。
つまり、対向車存在可能領域設定部1041は、自車速VSPと、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて対向車存在可能領域を推定する。より具体的には、自車速VSPと、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて走行路の最小旋回半径R_MINを推定し、推定された最小旋回半径R_MINに基づいて対向車存在可能領域を推定する。
つぎに、対向車検知部1051における処理の内容について説明する。
対向車存在可能領域設定部1041により算出した、車両先端中央を原点とする世界座標系における、対向車の存在可能領域と対向車が存在しない領域に対して、光源抽出部1021から出力された2値画像IMGHL[x][y]に記された光点P_HL[i]の各点がどちらに属しているかで、対向車の光点か、そうでないかを判定する。
まず、光点P_HL[i]の画像上の位置P_HL[i].X,P_HL[i].Yと、カメラの消失点の座標VPX,VPYから、光点P_HL[i]の車両先端中央を原点とする世界座標系における距離P_HL[i].PY,横位置P_HL[i].PXを算出する。なお、算出は、光点P_HL[i]の高さは無いもの(=0)とし、変換にはあらかじめキャリブレーション等により算出されたカメラ幾何パラメータを用いる。
つぎに、光点P_HL[i]のうち、世界座標P_HL[i].PY,P_HL[i].PXが対向車存在可能領域に含まれる光点のみを抽出し、含まれない光点はP_HL[i]から消去する。
さらに、光点P_HL[i]のうちペアとなる光点を抽出する。ペアとなる光点の抽出方法は、以下に示す。
まず、全光点のうち、画像上でのY座標P_HL[i].Yが所定の閾値TH_Ypairより小さい点の組み合わせ(P_HL[i],P_HL[j])を全て抽出する。
つぎに、それぞれについて、以下の式より、X座標の距離、および面積の差を求める。
DX[i][j]=ABS(P_HL[i].X−P_HL[j].X)
DA[i][j]=ABS(P_HL[i].A−P_HL[j].A)
ここで、ABS()は絶対値を表す。
さらに、DX[i][j],DA[i][j]が、所定の閾値TH_DXpair,TH_DApairより小さい場合は、この2つのペアを対向車のヘッドライトであると確定する。
以上説明したように、自車速VSPに応じて求まる最小旋回半径R_MINと、左側通行という交通ルールを用いて対向車の存在しない領域を設定する。そして、カメラ画像に含まれる様々な光点の中からヘッドライト候補の光点を抽出し、その位置によって対向車の光点であるか、ノイズであるかを判定し、対向車ではない光点を対向車であると判定する誤検知を低減する。このように、自車速のみにより誤検知を低減することができるため、有効である。
また、対向車存在可能領域設定部1041は、最小旋回半径R_MINに加えて自車のヨー角θ_Vを考慮しても良い。車両が走行中のレーンに対して最も傾くのは車線変更時であり、その最大傾き時に、自車正面からヨー角θ_Vだけ傾いた方向に対向車が存在する可能性がある。
よって、自車のヨー角θ_Vを考慮した場合の実施例について、以下説明する。なお、この実施例では図1のブロック図と構成が変わらないため、対向車存在可能領域設定部1041の別の実施形態についてのみ、説明する。
まず、自車の最大ヨー角θ_Vを算出する。車線変更時に発生する車両の横加速度αXはドライバの不快感と比例関係にあるため、通常の車線変更では、車両の横加速度αXは大きな値とはならない。そこで、複数のドライバの車線変更時の横加速度を測定し、その最大値よりも大きい値を最大横加速度αX_MAXと設定する。
そして、図6に示すように、自車が幅Wの距離を車線変更する際の車両の軌道を三角関数で近似し、車速VSPと最大横加速度αX_MAXを与えることにより、現在走行中の道路における車線変更時の最大ヨー角θ_Vを算出することができる。
つぎに、自車の最大ヨー角θ_Vを考慮した場合の対向車存在可能領域を算出する。
図7に示すように、車両の先端中心を原点とし、横方向をX軸、奥行き方向をY軸とした世界座標系を考慮すると、左側通行の道路においては、自車の右端から半径(R_MIN+0.5×車幅Wcar)により左カーブの円を描くと、その円の内側の領域は対向車が存在しない領域となる。
しかし、車線変更時を考慮すると、自車の右端からヨー角だけ左側に傾いた直線を引いた線より右側には車両が存在する可能性がある。よって、自車の右端から半径(R_MIN+0.5×車幅Wcar)により描いた左カーブの円と、自車の右端からヨー角だけ左側に傾いた直線の左側のAND領域が、対向車が存在しない領域、それ以外の領域は対向車存在可能領域となる。
図7に、(a)時速30kmの場合、(b)時速60kmの場合、(c)時速90kmの場合の例を示す。
つぎに、操舵角取得部1111を用いた場合の、対向車存在可能領域設定部1041の処理内容について説明する。
自車速取得部1031と操舵角取得部1111を有する場合、対向車存在可能領域設定部1041は、操舵角STRから自車の旋回半径Rvを算出し、その値に応じて予測進路の旋回半径を変化させる。
まず、自車の旋回半径Rvの算出方法について説明する。図3に示すように、自車位置を原点Oとすると、予測進路は原点Oを通る旋回半径Rvの円弧で近似できる。ここで、旋回半径Rvは、自車の操舵角STR,速度VSP,スタビリティファクタA,ホイールベースLおよびステアリングギア比Gsを用いて式(1)で表される。
〔式1〕
Rv=(1+A・VSP2)×(L・Gs/STR) (1)
スタビリティファクタとは、その正負が、車両のステア特性を支配するものであり、車両の定常円旋回の速度に依存する変化の大きさを示す指数となる重要な値である。式(1)からわかるように、旋回半径Rvは、スタビリティファクタAを係数として、自車の速度VSPの2乗に比例して変化する。
また、旋回半径Rvは車速VSPおよびヨーレートγを用いて式(2)で算出することもできる。
〔式2〕
Rv=VSP/γ (2)
上記式(1),式(2)、いずれかの方法を用いて自車の旋回半径Rvを算出する。
つぎに、自車の旋回半径Rvに応じて、自車の走行路における推定最小旋回半径R_MINを算出する。例えば、日本の道路は左側走行であるため、自車が右旋回時であれば、図8(a)に示すように、少なくとも自車の左端より左側は対向車が存在しないと考えられる。
また、直進時,左旋回時は、図8(b)に示すように、道路の構造が決まっているため、前述の道路構造法により算出された最小の旋回半径を設定すれば良い。また、左旋回中に、道路構造法により算出された最小の旋回半径より自車の旋回半径Rvが小さい場合は、自車の旋回半径Rvを採用する。
つぎに、制限速度標識認識部1211における処理の内容について説明する。
まず、画像IMGSRC[x][y]から制限車速を表示する標識を探索する。探索には、例えば標識の色情報や、設置位置の情報を用いる。例えば、日本においては、外側が赤、その内側が白色の円形の標識に、青い文字で制限車速が表示してあり。標識は設置高さが法律により規定されている。よって、このような条件を満たす領域を、テンプレートマッチング等の公知の技術により画像IMGSRC[x][y]から探索する。
つぎに、見つかった標識から、制限車速の数字を認識する。認識には、公知の技術であるニューラルネットワーク等のパターン認識方式を用いる。ニューラルネットワークは、人間の脳のモデルを模倣したパターン認識方式である。ニューラルネットワークは事前に学習が必要であり、様々なシチュエーションにおける標識の画像と、その標識に描かれている制限速度をセットとした、教師データセットを用いて、バックプロパゲーション法と呼ばれるアルゴリズムにより学習を行う。なお、ニューラルネットワークによるパターン認識方式は公知の技術であるため、本発明においては詳細を省略する。
つぎに、本発明の車両用外界認識装置2000と、配光制御装置3000を用いた、配光制御システム4000の一実施形態について、以下図面を用いて説明する。
図9は、配光制御システム4000の実施形態を表すブロック図である。なお、以下の説明では、上述の車両用外界認識装置1000と異なる箇所のみ詳述し、同様の箇所には同一の番号を付し説明を省略する。
配光制御システム4000は、図9に記載のように、車両用外界認識装置2000と、配光制御装置3000と、を有する。
車両用外界認識装置2000は、自動車に搭載されるカメラ内、もしくは統合コントローラ内等に組み込まれ、カメラ1010で撮影した画像内から予め設定された物体を検知するためのものであり、本実施の形態では、自車の前方を撮像した画像内から対向車・先行車を検知するように構成されている。
車両用外界認識装置2000は、CPUやメモリ,I/O等を有するコンピュータによって構成されており、所定の処理がプログラミングされて、あらかじめ定められた周期で繰り返し処理を実行する。車両用外界認識装置2000は、図9に示すように、画像取得部1011と、光源抽出部1021と、自車速取得部1031と、対向車存在可能領域設定部1041と、対向車検知部1051と、対向車情報送信部2061と、を有する。さらに、実施の形態によって、操舵角取得部1111と、制限速度標識認識部1211とを有する。
また、配光制御装置3000は、自動車に搭載されるヘッドライト3010のコントローラ内、もしくは統合コントローラ内等に組み込まれる。ヘッドライト3010は、ビームの照射強さを少なくとも2段階以上切り替えるビーム制御部3011を有する。
なお、本実施例においては、ヘッドライト3010の強さをロービーム,ハイビームの2段階に切り替え可能な灯火装置について説明する。
対向車情報送信部2061は、対向車検知部1051にて検知した対向車の情報を、車両用外界認識装置2000の外である配光制御装置3000へ送信する。送信する対向車の情報は、対向車の有無を表すフラグfC、自車の進行方向に対する角度Cθ[c]、自車先端から対向車先端までの距離CY[c]、自車中央から対向車中央までの横位置CX[c]の少なくとも一つを含む。ここで、cは複数の対向車を検知している場合のID番号である。
なお、これら位置情報は、対向車の画像上での座標がわかっていれば、カメラ幾何パラメータを用いて公知の方式により算出できるため、ここでの詳細な説明は省略する。これら対向車の位置情報は、車両用外界認識装置2000から配光制御装置3000へ直接入力してもよいし、レーダとLAN(Local Area Network)を用いて通信してもよい。
ビーム制御部3011は、車両用外界認識装置2000の出力を受信し、ヘッドライト3010の照射強さを切り替える。
ビーム制御部3011は、対向車情報送信部2061より受信する対向車の情報と、車両用外界認識装置2000に搭載され、公知の方法により検出される、先行車の情報を受信する。
対向車の情報は、上述した通り、対向車の有無を表すフラグfC、自車の進行方向に対する角度Cθ[c]、自車先端から対向車先端までの距離CY[c]、自車中央から対向車中央までの横位置CX[c]の少なくとも一つを含む。
先行車の情報は、先行車の有無を表すフラグfP、自車の進行方向に対する角度Pθ[p]、自車先端から先行車後端までの距離PY[p]、自車中央から先行車中央までの横位置PX[p]の少なくとも一つを含む。ここで、pは複数の先行車を検知している場合のID番号である。
なお、受信する対向車の情報と先行車の情報の種類は同じである。例えば、対向車の有無を表すフラグfCを受信する場合は先行車の有無を表すフラグfPを受信し、対向車との距離CY[c]と角度Cθ[c]を受信する場合は先行車との距離PY[p]と角度Pθ[p]を受信する。
対向車の有無を表すフラグfCと先行車の有無を表すフラグfPを受信した場合、対向車も先行車も存在しない場合はハイビーム照射し、対向車か先行車のいずれかが存在する場合は他車のドライバが眩しくないようロービームを照射する。
また、対向車までの距離CY[c]、先行車までの距離PY[p]を受信する場合は、もっとも近い他車までの距離が所定値より大きければハイビーム、所定の距離より近ければロービームを照射する。
また、対向車の横位置CX[c]と先行車の横位置PX[p]、もしくは、対向車の角度Cθ[c]と先行車の角度Pθ[p]を受信する場合は、対向車と先行車がいずれも照射範囲外である場合はハイビームを照射し、対向車と先行車のいずれかがヘッドライトの照射範囲内に存在する場合にはロービームを照射する。
なお、ヘッドライト3010の照射強さの調整は、ヘッドライトの光源の強さを調整しても良いし、ヘッドライトの照射角度を切り替えても良い。
また、ヘッドライト3010の照射強さが多段的に切り替え可能な場合は、対向車までの距離CY[c]、先行車までの距離PY[p]のうち、もっとも自車に近い距離に応じて、ビーム強さを調整しても良い。
以上説明したように、本実施形態における配光制御システム4000は、車両用外界認識装置2000で検知した対向車と、公知の方法により検知した先行車の情報に基づいて、配光制御装置3000のビーム制御部3011によりビーム強さを決定し、ヘッドライト3010を制御する。このことにより、対向車や先行車が存在しない場合にはハイビームを照射し、対向車や先行車が存在する場合にはロービームを照射し他車ドライバの眩惑を防止できる。本発明は、このようなシステムにおいて、自車左側にリフレクタ等が存在してもハイビームからロービームへの切り替えを防止することができる。
なお、本実施例のヘッドライト3010は、図10(a)に示すように、ヘッドライト3010のビーム照射範囲50を扇状に分割し、それぞれの領域において独立にビームの照射強さをロービーム,ハイビームの2段階に切り替え可能な灯火装置を用いる。
ビーム制御部3011は、車両用外界認識装置2000の出力を受信し、ヘッドライト3010の照射強さを切り替える。
ビーム制御部3011は、上述したように、対向車51の情報と先行車52の情報を受信する。
対向車51の情報は、自車の進行方向に対する角度Cθ[c]、自車先端から対向車先端までの距離CY[c]、自車中央から対向車中央までの横位置CX[c]の少なくとも一つを含む。
先行車52の情報は、自車の進行方向に対する角度Pθ[p]、自車先端から先行車後端までの距離PY[p]、自車中央から先行車中央までの横位置PX[p]の少なくとも一つを含む。
なお、受信する対向車51の情報と先行車52の情報の種類は同じである。例えば、対向車51との距離CY[c]と角度Cθ[c]を受信する場合は先行車52との距離PY[p]と角度Pθ[p]を受信する。
対向車51の角度Cθ[c]、先行車の角度Pθ[p]を受信する場合は、図10(b)に示すように、照射領域のうち、対向車51もしくは先行車52が存在する領域ではロービームを照射し、それ以外の領域ではハイビームを照射する。
また、対向車51の横位置CX[c]と距離CY[c]、先行車52の横位置PX[p]と距離PY[p]を受信する場合、対向車51もしくは先行車52が存在する領域ではロービームを照射し、それ以外の領域ではハイビームを照射する。
なお、各領域のヘッドライトの照射強さの調整は、ヘッドライトの光源の強さを調整しても良いし、ヘッドライトの照射角度を切り替えても良い。つまり、ビーム制御部3011は、受信した対向車の情報と、入力された先行車の情報と、に基づいてヘッドライトの照射強度、又は照射角度を制御する。
また、ヘッドライト3010の照射強さが多段的に切り替え可能な場合は、対向車51や先行車52が存在する領域でビーム強さを距離に応じて変化させてもよい。
つぎに、図10に示すヘッドライト3010を用いて、図11(a)に示すようなシーンを走行した場合について説明する。
図11(a)に示すように、白線がない道路において自車の左側にリフレクタ等のような白く光る物体(反射板)が存在する場合、従来技術を用いて走行すると、自車の左側の光を対向車と誤検知する。よって、ヘッドライト3110を用いる場合、図11(b)に示すように、リフレクタのある部分にはロービーム、それ以外の部分にはハイビームを照射する。つまり、ビーム制御部3011は、画像内に白線が認識されず、路面にリフレクタ等の反射板が認識された場合、その反射板が存在する領域には、ヘッドライトをロービーム照射とする。
一方、図10に示すヘッドライト3010を用いると、自車左側のリフレクタ領域へのビーム照射を強くすることができる。配光制御システム4000は自車速に応じて対向車存在可能領域を算出するため、自車速の変化に伴い、ハイビームを照射する領域が変化する。つまり、ビーム制御部3011は、画像内に白線が認識されず、路面にリフレクタ等の反射板が認識された場合、自車速に基づいて、ヘッドライトの照射領域を制御する。
例えば、低速走行時には図11(c)に示すようにリフレクタのうち手前の範囲のみハイビームを照射し、高速走行時には図11(d)に示すように遠方のリフレクタまでハイビームを照射する。
なお、本実施例においては、日本の道路を例に挙げて説明したが、制限車速に応じた道路の旋回半径の規定、および、道路の右側通行,左側通行という情報を用いて、日本の道路の事情が変化した場合や、日本以外の国における道路でも適用可能である。
また、本実施の形態においては単眼カメラで撮像した可視画像に基づく対向車検知に適用したが、ステレオカメラに基づく対向車検知にも適用可能である。
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1000,2000 車両用外界認識装置
1011 画像取得部
1021 光源抽出部
1031 自車速取得部
1041 対向車存在可能領域設定部
1051 対向車検知部
1111 操舵角取得部
1211 制限速度標識認識部
2061 対向車情報送信部
3000 配光制御装置
3010 ヘッドライト
3011 ビーム制御部
4000 配光制御システム

Claims (9)

  1. 自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、
    前記画像から光源を抽出する光源抽出部と、
    自車速を取得する自車速取得部と、
    前記自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、
    前記対向車存在可能領域設定部で推定された前記対向車存在可能領域と前記光源抽出部で抽出された前記光源に基づいて対向車を検出する対向車検出部と、を有し、
    前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて走行路の最小旋回半径を推定し、推定された前記最小旋回半径に基づいて対向車存在可能領域を推定し、
    走行路が左側通行の場合、自車の右端から前記最小旋回半径で左カーブで描いた円より右側を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
  2. 自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、
    前記画像から光源を抽出する光源抽出部と、
    自車速を取得する自車速取得部と、
    前記自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、
    前記対向車存在可能領域設定部で推定された前記対向車存在可能領域と前記光源抽出部で抽出された前記光源に基づいて対向車を検出する対向車検出部と、を有し、
    前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と、走行路が右側通行か左側通行かの通行情報と、に基づいて走行路の最小旋回半径を推定し、推定された前記最小旋回半径に基づいて対向車存在可能領域を推定し、
    前記対向車存在可能領域設定部は、走行路が右側通行の場合、自車の左端から前記最小旋回半径で右カーブで描いた円より左側を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
  3. 請求項1または2のいずれかに記載の車両用外界認識装置において、
    前記対向車存在可能領域設定部は、自車の車線変更時の最大ヨー角を算出し、前記最大ヨー角と前記最小旋回半径とに基づいて対向車存在可能領域を推定する車両用外界認識装置。
  4. 請求項3記載の車両用外界認識装置において、
    前記対向車存在可能領域設定部は、走行路が左側通行の場合、自車の右端から前記最小旋回半径で左カーブで描いた円より右側で、且つ自車の右端から前記最大ヨー角だけ左側に傾いた直線の右側、の領域を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
  5. 請求項3記載の車両用外界認識装置において、
    前記対向車存在可能領域設定部は、走行路が右側通行の場合、自車の左端から前記最小旋回半径で右カーブで描いた円より左側で、且つ自車の左端から前記最大ヨー角だけ右側に傾いた直線の左側、の領域を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
  6. 自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、
    前記画像から光源を抽出する光源抽出部と、
    自車速を取得する自車速取得部と、
    自車の操舵角を取得する操舵角取得部と、
    前記自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、
    前記対向車存在可能領域設定部で推定された前記対向車存在可能領域と前記光源抽出部で抽出された前記光源に基づいて対向車を検出する対向車検出部と、を有し、
    前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と、前記操舵角と、走行路が右側通行か左側通行かの予め決定された通行情報と、に基づいて自車の旋回半径を推定し、前記自車の旋回半径を最小旋回半径として対向車存在可能領域を推定し、
    走行路が左側通行の場合、自車の右端から前記最小旋回半径で左カーブで描いた円より右側を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
  7. 自車前方を撮像した画像を取得する画像取得部と、
    前記画像から光源を抽出する光源抽出部と、
    自車速を取得する自車速取得部と、
    自車の操舵角を取得する操舵角取得部と、
    前記自車速に基づいて対向車存在可能領域を推定する対向車存在可能領域設定部と、
    前記対向車存在可能領域設定部で推定された前記対向車存在可能領域と前記光源抽出部で抽出された前記光源に基づいて対向車を検出する対向車検出部と、を有し、
    前記対向車存在可能領域設定部は、前記自車速と予め決定された制限車速に応じた走行路の最小曲率半径と走行路が右側通行か左側通行かの通行情報とに基づいて算出する前記走行路の旋回半径と、前記自車速と前記操舵角と走行路が右側通行か左側通行かの予め決定された通行情報とに基づいて算出する前記自車の旋回半径と、のうち小さい旋回半径を最小旋回半径として対向車存在可能領域を推定し、
    走行路が左側通行の場合、自車の右端から前記最小旋回半径で左カーブで描いた円より右側を対向車存在可能領域と推定する車両用外界認識装置。
  8. 請求項1記載の車両用外界認識装置において、
    前記画像から制限車速を表示する標識を認識し、制限車速を取得する制限速度標識認識部を有する車両用外界認識装置。
  9. 請求項1または2記載の車両用外界認識装置と、
    ヘッドライトの照射強度を制御するビーム制御部を有する配光制御装置と、を有する配光制御システムにおいて、
    前記配光制御装置の前記ビーム制御部は、先行車,対向車が無く、前記画像内に白線が認識されず、路面に反射板が存在する場合であっても、前記対向車存在可能領域以外と判定された領域へハイビーム照射とする配光制御システム。
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