JP5859897B2 - 車載カメラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載カメラ装置に関するものである。

車両特に自動車にあっては、夜間走行時での良好な前方視界を確保するために、ヘッドライトの照射状態を通常はハイビームにする一方、対向車両や先行車両という前方車両が存在する場合に、ハイビームからロービームへと自動的に切換えることが考えられる。

夜間走行時での前方車両の検出のため、特許文献１には、カメラによって自車両の前方を撮影するようにして、撮影された画像中の左右一対の光源の鉛直方向の第１座標位置と光源までの距離に対応づけた第２座標位置とを算出する一方、第１座標位置と第２座標位置との差分を表す車両のピッチング量に基づいて、車両の光源であるか否かを判定するものが開示されている。

特開２００８−６７０８６号公報

ところで、走行路には、これに沿って多くの反射物つまりリフレクタが存在するものである。例えば、路肩に沿って配設されるガードレール上には、所定間隔毎にリフレクタが配設されていることが多い。リフレクタは、自車両のヘッドライトによって照射されると、その反射光が前方を撮影したカメラの画像中に光源として検出されることになり、前方車両があたかも存在するようなノイズを発生させてしまうことになる。そして、リフレクタを前方車両のヘッドライトあるいはテールライトとして誤認してしまうと、ヘッドライトをハイビームからロービームへと不必要に切換えてしまうことになる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、前方を撮影した画像中の光源が、リフレクタであるのか否かを簡単に検出できるようにした車載カメラ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、基本的に、リフレクタは自らは発光しない間接発光光源であって、自車両からの照射状態の変化によって反射状態つまり画像中での輝度が変化される一方、前方車両のライトは自ら発光する自発光光源であって、自車両からの照射状態の変化によっては画像中の輝度が大きく変化しないという着想に基づいている。具体的には、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
自車両前方を撮影する撮像手段と、
自車両前方を照射する照射手段と、
前記撮像手段により撮影された画像中から自車両前方に存在する光源およびその輝度を検出する光源検出手段と、
前記光源検出手段での検出結果に基づいて間接発光光源を特定する特定手段と、
を有し、
前記特定手段は、自車両の姿勢状態が大きく変化することにより前記照射手段による照射状態が変化したときに、輝度の変化が大きいものを間接発光光源であると特定するように設定されている、
ようにしてある。上記解決手法によれば、画像中の光源の輝度が大きく変化するか否かをみる、という極めて簡単な手法によって、光源がリフレクタ（間接発光光源）であるのか自発光光源であるのかを検出することができる。これにより、例えば、リフレクタで反射された間接発光光源に基づいてヘッドライトを不必要にハイビームからロービームへと切換えてしまう等のことを防止する等の上で好ましいものとなる。

以上に加えて、自車両の姿勢状態つまり挙動が大きく変化した適切なタイミングでもって、つまりリフレクタからの反射光が変化するために画像中の光源の輝度が大きく変化する適切なタイミングでもって、間接発光光源の特定を行うことができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、以下に記載のとおりである。すなわち、
前記特定手段は、自車両がピッチングすることにより前記照射手段による照射状態が上下方向に大きく変化したときに、間接発光光源の特定を行う、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、ピッチングつまり照射状態が上下方向に変化してリフレクタからの反射状態が特に大きく変化しやすい適切なタイミングでもって、間接発光光源であるか否かを特定することができる。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、請求項３に記載のように、
自車両前方を撮影する撮像手段と、
自車両前方を照射する照射手段と、
前記撮像手段により撮影された画像中から自車両前方に存在する光源およびその輝度を検出する光源検出手段と、
前記光源検出手段での検出結果に基づいて間接発光光源を特定する特定手段と、
を有し、
前記特定手段は、自車両がカーブを走行した際にその曲がり方向とは反対方向にほぼ一定速度で移動するような挙動をすると共に輝度の変化が大きい光源を間接発光光源であると特定する、
ようにしてある。上記第２の解決手法によれば、リフレクタが通常は固定物であることを有効に利用して、間接発光光源の特定をさらに精度よく行う上で好ましいものとなる。また、輝度変化に基づく間接発光光源の特定の前にあらかじめ特定対象から除外することも可能であり、この場合は制御系の負担軽減の上でも好ましいものとなる。

第１光源が前記撮像手段の画角から外れてから一定時間内に第２光源が該画角内に入ってきた場合に、あらかじめ設定された所定条件に基づいて該第１光源と第２光源とを比較することにより、該第１光源と該第２光源とが同一光源であるか否かを判断する同一光源判断手段をさらに備えている、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、間接発光光源であると特定済みの光源について、再度特定のための処理を行うための負担軽減の上で好ましいものとなる。逆に、自発光光源であると特定された前方車両が障害物等で一時的に隠れて画像中の輝度変化が大きくても、誤って間接発光光源であると誤認してしまう事態を防止して、前方車両の自発光光源を見失ってしまう事態を防止する上でも好ましいものとなる。

前記照射手段による照射状態を変更制御する照射状態制御手段をさらに有し、
前記特定手段は、自車両の姿勢状態が大きく変化しないときは、前記照射状態制御手段によって照射状態を変更制御させて間接発光光源の特定を行う、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、照射状態を積極的に変更制御する機会を極力低減する上で好ましいものとなる。

前記特定手段によって間接発光光源の特定を行う際に、前記照射状態制御手段は、前記照射手段による照射状態を一時的にハイビームからロービームに切換えるかまたは一時的に非照射状態とする、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、照射状態を積極的に変更制御する場合に、従来から一般的に行われているハイビームとロービームとの間での切換機能を有効に利用して行うことができる。また、リフレクタの反射状態を大きく変化させて、画像中の光源が間接発光光源である場合に画像中の光源の輝度変化を大きく生じさせて、間接発光光源の検出精度向上の上でも好ましいものとなる。

本発明によれば、間接発光光源を簡単に特定することができる。

本発明の一実施形態を示すもので、ハイビームによってリフレクタを照射している状態を示す簡略説明図。 本発明の制御系統例を示すブロック図。 本発明の制御例を示すフローチャート。 ハイビーム状態において画像中に示される光源の一例を示す図。 図４の状態から、ロービームに切換えたときの画像中の光源の一例を示す図。 本発明の第２の制御例を示すフローチャート。 ハイビーム状態で、リフレクタに対して上向き状態で走行している様子を示す簡略説明図。 図７の状態において画像中に示される光源の一例を示す図。 ロービーム状態で、リフレクタに対して上向き状態で走行している様子を示す簡略説明図。 図９の状態において画像中に示される光源の一例を示す図。 本発明の第３の制御例を示すフローチャート。 図１１の制御内容を図式的に示す図。 本発明の第４の制御例を示すフローチャート。

図１において、自車両となる車両Ｖは、そのフロント部分（実施形態では車室内のルーフ部の前端部高所）に、前方を撮影する撮像手段としてのカメラ１が装備されている。このカメラ１は、例えばＣＣＤカメラとされて、少なくとも車両前方の光源とその輝度を検出するものとなっている。勿論、車両Ｖの前端部には、照射手段としてのヘッドライト２が装備されており、このヘッドライト２はハイビームＨＢとロービームＬＢとの間で切換可能となっている。

車両Ｖの前方には、路肩に沿って配設されたリフレクタ１０が位置されている。図１では、車両Ｖのヘッドライト２がハイビームＨＢのときが実線で示され、ロービームＬＢのときが破線で示される。そして、ヘッドライト２からの照射光は、ハイビームＨＢのときにのみリフレクタ１０に十分に到達してここで反射され、カメラ１によって光源として検出されると共にその輝度が大きい（高い）ものとされる。この一方、ヘッドライト２からの照射光がロービームＬＢのときは、照射光がリフレクタ１０に到達しないかあるいは到達してもわずかしか反射されず、したがってカメラ１によっては光源としては検出されないかあるいは検出されてもその輝度が極めて小さい（低い）ものとなる。勿論、カメラ１の撮影距離は、少なくともハイビームＨＢの前端位置（実質的な照射光到達距離）を撮影可能なように、その撮影範囲（画角）が設定されている。

図２は、車両Ｖに装備された制御系統例を示す。この図２において、Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵには、前記カメラ１からの信号の他、各種センサあるいは機器類４〜７からの信号が入力される。具体的には、３は、車両Ｖの走行速度を検出する車速センサである。４は、車両Ｖのヨーレートを検出するヨーレートセンサである。５は、車両Ｖのステアリング舵角を検出する舵角センサである。６は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサである。７は、ＧＰＳや地図情報を搭載したナビゲーションシステムである。

コントローラＵは、前方車両が存在する場合に自動的にハイビームＨＢからロービームＬＢへと切換える機能と、前方車両が検出されない場合に自動的にロービームＬＢからハイビームＨＢへ切換える機能を有する。これに加えて、コントローラＵは、後述するように、カメラ１で撮影された画像中の光源がリフレクタ１０のような間接発光光源であるか否かを特定（判定）する機能を有する。すなわち、コントローラＵは、後述の説明から明かなように、間接発光光源を特定する特定手段と、ヘッドライト２の照射状態を変更制御する照射状態制御手段の機能を有するものとなっている。

次に、図３のフローチャートを参照しつつ、間接発光光源を特定する部分に着目して、コントローラＵの制御例を説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。また、車両Ｖのヘッドライト２は、前方に自発光光源が検出されない限り自動的にハイビームＨＢとされる。

まず、Ｑ１において、カメラ１で撮影された画像中の光源検出が行われる。Ｑ２では、光源を新たに検出する毎に、ヘッドライト２の照射状態が、ハイビームＨＢからロービームＬＢへ一時的に切換えられる。なお、制御対象となる光源としては、あらかじめ設定された所定輝度（前方車両のヘッドライトあるいはテールライトが発光しているときの輝度あるいはこれよりも若干小さく設定された輝度）以上の輝度を有する光源に限定される。また、一時的な切換時間は、撮影された画像中の光源の輝度変化が検出できる最小限の時間でよく、例えばカメラ１が毎秒３０フレームの撮影能力を有する場合は、一時的な切換時間中に例えば複数枚の画像が得られるように、例えば１／１０秒とすることができる（１枚の画像を得るのであれば１／３０秒とすることも可能）。さらに、上記一時的な切換時間が経過した後は、ハイビームＨＢへ自動復帰される。

Ｑ２の後、Ｑ３において、光源の輝度変化（変化量）が、あらかじめ設定されたしきい値以上であるか否かが判別される。このＱ３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４において、光源が間接発光光源であると判定される。Ｑ４で間接発光光源であると判定されたときは、車両Ｖのヘッドライト２は、ハイビームＨＢが維持される。

Ｑ３の判別でＮＯのときは、Ｑ５で、自発光光源であると判定される。このＱ５で自発光光源であると判定されると、ヘッドライト２がハイビームＨＢからロービームＬＢへと切換えられ、自発光光源が検出され続ける間ロービームＬＢが維持され、自発光光源が検出されなくなった時点でハイビームＨＢへ自動復帰される。

図４は、図１の状態（平坦路を走行中）において、画像中に示される光源の一例を示すものである。図４（ａ）は、リフレクタ１０からの反射光による光源αを示すものであり、図４（ｂ）は前方車両のヘッドライトありはテールライトによる光源βを示すものである（前方車両の場合は光源が左右一対有る）。間接発光光源の場合も、自発光光源の場合も、ハイビームＨＢによる場合は、共に輝度が大きい状態となっている。なお、画像中における光源α、βの周囲は実際には黒色となっており、光源α、光源βの中が白抜きとしてあるのは輝度が大きいことを示している。

一方、図５には、図１においてロービームＬＢとしたときの間接発光光源と自発光光源の画像中での光源の状態を示す。間接発光光源αは、ハッチングで付したように、図４（ａ）で示す場合よりも大きく輝度が低下される。これに対して、自発光光源βの場合は、図４（ｂ）と比較してその輝度は殆ど変化しないものとなる。図３のＱ３での判別でＹＥＳとなるのは、図４（ａ）の状態から図５（ａ）の状態へと変化したときに相当する。

図６は、間接発光光源を特定するための第２の制御例を示すフローチャートである。すなわち、Ｑ１１において、画像中の光源が検出され、次いでＱ１２において、検出された光源の輝度とその変化（変化量）が参照される。この後、Ｑ１３において、車両Ｖの挙動変化が大きいか否かが判別される。すなわち、車両Ｖのピッチング量があらかじめ設定された所定のしきい値以上であるか、舵角変化量があらかじめ設定された所定のしきい値以上であるか、ヨーレート変化量があらかじめ設定された所定のしきい値以上であるか等のことが判別される。

上記Ｑ１３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１４において、画像中の光源の輝度変化がが大きいか（所定のしきい値以上であるか）否かが判別される。このＱ１４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１５において、間接発光光源であると判定される。また、Ｑ１４の判別でＮＯのときは、Ｑ１６において、自発光光源であると判定される。この図６に示す制御例では、車両Ｖの大きな挙動変化を有効に利用して、間接発光光源であるか否かを判定するので、ヘッドライト２の照射状態を一時的にでも積極的に変更制御する必要がなく、制御系の負担軽減等の上で好ましいものとなる。

図７は、リフレクタ１０に対して、車両Ｖが上向きとなる走行路を走行している状態、つまりピッチングによりヘッドライト２のハイビームＨＢでの照射方向が平坦路に比して上向きとなった状態を示し、そのときの画像中の光源が図８のように示される。間接発光光源αは、図４（ａ）で示す平坦路の場合に比して、図８（ａ）で示すように画角の下部位置へと位置変更されると共にその輝度も小さくなる。これに対して、自発光光源βの場合は、図４（ｂ）で示す平坦路の場合に比して、図８（ｂ）で示すように、画角の下部位置へと位置変更されるのみで、その輝度は図４（ｂ）の場合と同じか殆ど変化しないものとなる。

図９は，図７の場合とは逆に、リフレクタ１０に対して、車両Ｖが下向きとなる走行路を走行している状態、つまりピッチングによりヘッドライト２のハイビームＨＢでの照射方向が平坦路に比して下向きとなった状態を示し、そのときの画像中の光源が図１０ように示される。間接発光光源αは、図４（ａ）で示す平坦路の場合に比して、図１０（ａ）で示すように画角の上部位置へと位置変更されると共にその輝度も小さくなる。これに対して、自発光光源βの場合は、図４（ｂ）で示す平坦路の場合に比して、図１０（ｂ）で示すように、画角の上部位置へと位置変更されるのみで、その輝度は図４（ｂ）の場合と同じか殆ど変化しないものとなる。

図７〜図１０は、ヘッドライト２の照射方向が上下方向に変化するような車両Ｖの姿勢変化（挙動変化）の場合を示しているが、ヘッドライト２の照射方向が横方向等に変化した場合も同様の現象を生じて、間接発光光源の特定を行うことが可能である（図６のＱ１３について説明したように、例えば舵角の大きな変化、ヨーレートの大きな変化等）。

図１１は、間接発光光源を特定する第３の制御例を示し、前記第１の制御例あるいは第２の制御例に加えて行うと好ましい制御例となっている。すなわち、まず、Ｑ２１において、カーブを右曲がり中であることが検出される。次いで、Ｑ２２において、画像中の光源の速度ベクトルが画角の左下方向に移動すると共に移動速度がほぼ一定であるか否かが判別される。このＱ２２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２３において、間接発光光源であると判定される。Ｑ２２の判別でＮＯのときは、Ｑ２４において、前方車両が存在すると判定される（自発光光源であると判定される）。

図１２は、図１１の制御例を図式的に示すものである。いま、右曲がりのカーブの路肩にリフレクタ１０が存在すると、走行に応じて、リフレクタ１０は車両Ｖに接近する。このとき、リフレクタ１０に対応した画像中の光源αは、α２，α３というにように左下方向に移動する。そして、移動速度は、車両Ｖの車速に応じたものとなる。Ｑ２２の判別は、リフレクタ１０に対応した光源αが、ほぼ一定速度でα２，α３のように下向きに移動しているか否かの判別処理となる。

一方、光源が先行車両Ｖ２のテールライトであるときは、テールライトに対応した画像中の光源βはほぼ一定位置を維持することになる。図１１の制御は、左曲がりのカーブでも同様に行うことができ、このときは、間接発光光源の移動方向は右下向きとなる。また、図１１の制御は、例えばナビゲーションシステム７によって車両Ｖがカーブを走行中に確認されたときに図３あるいは図６の制御に優先して行うことができる。つまり、図１１の制御によって間接発光光源であると特定された光源については、図３あるいは図６のような制御を別途行う必要がなくなる。

図１３は、画像中の光源について、間接発光光源であるか否かの特定を行う制御対象にするか否かの前処理を行う場合に好ましい制御例を示す。すなわち、画像中のある光源について、間接発光光源であるか否かの特定が終了している場合に、この光源が障害物等によって一旦画角から外れて（消えて）、再び画角中に入ってくることが考えられ、この場合についての好ましい対応例を示すものとなっている。

まず、図１３のＱ３１において、画像中の光源のトラッキングが行われる（光源輝度、位置、速度、ベクトルが保存される）。この後、Ｑ３２において、光源が画面外となったか否かが判別される。このＱ３２の判別でＮＯのときは、Ｑ３１に戻る。

Ｑ３２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３３において、一定時間（例えば２〜５秒）内に画面内に新たに光源が出現したか否かが判別される。このＱ３３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３４において、あらたに出現した光源の輝度、位置、速度ベクトルが全て一定範囲内であるか否か、つまりＱ３１でトラッキングされたデータと全てほぼ一定範囲内で一致するか否かが判別される。

上記Ｑ３４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３５において、新たに画面中に出現した光源は、Ｑ３１でトラッキングされた光源と同一光源であると判定される（図３、図６で示すような間接発光光源特定のための制御対象から除外される）。また、Ｑ３４の判別でＮＯのときは、新光源であると判定される（図３あるいは図６で示すような間接発光光源特定のための制御対象とされる）。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。車両前方を照射する照射手段としては、ヘッドライト２の他に、ヘッドライト２とは別個に設けられた照度の大きい（高い）補助灯であってもよい。撮像手段としては、ＣＣＤカメラに限定されるものでなく、夜間に光源とその輝度を検出可能なものであれば適宜の形式のものを利用できる。

図３のＱ２での照射範囲の変更は、ハイビームＨＢからロービームＬＢへの切換えに限らず、例えば次のようにしてもよい。ハイビームＨＢおよびロービームＬＢ共に一時的に消灯してもよい（完全な非照射状態の形成）。また、照射方向を左右方向に変更するようにしてもよい。ハイビームＨＢとロービームＬＢとの中間のミドルビームを形成可能として、この３種類のビームの間での切換えによって光源への照射状態を変更するようにしてもよい。この場合、例えば、まずハイビームＨＢからミドルビームへ変更し、それでも特定不可能となときはミドルビームからロービームへ変更し、それでも特定不可能となときはロービームをも消灯する等の変更制御を行うことができる。また、ハイビームＨＢの照度を調整可能な場合は、まずハイビームＨＢの照度を低下させ、それでも特定不可能なときにロービームＬＢへ切換える等の変更制御を行うことができる。間接発光光源の特定は、ハイビームＨＢとロービームＬＢとの間での切換制御のために利用する場合に限らず、適宜の用途に利用できる。

車両の大きな挙動変化は、例えばアクセル開度が大きく踏み込まれたとき（加速による大きなピッチング発生）、急ブレーキ時（急減速によるピッチング発生）、車速に基づく急加速や急減速の検出（これに伴うピッチングの発生）等、車両の大きな挙動変化の検出手法は適宜のものを利用できる。図３の制御と図６の制御を共に行うようにしてもよい。すなわち、例えば図６のＱ１３の判別でＮＯのときに、図３のＱ２以下の制御を行うようにしてもよい。この場合は、積極的な（アクティブな）制御となる照射範囲変更制御を行う機会を極力低減する一方、車両の大きな挙動変化が生じないような場合に、照射範囲変更制御によって間接発光光源を特定する機会を確保することができ、特定機会増大という点でも好ましいものとなる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、車両の夜間走行時に、例えばハイビームを利用して前方視界を十分に確保する機会を極力維持する等の上で好ましいものとなる。

Ｖ：車両
Ｕ：コントローラ
α：光源（間接発光光源）
β：光源（自発光光源）
１：カメラ（撮像手段）
２：ヘッドライト（照射手段）
１０：リフレクタ（間接発光光源）

Claims (6)

1. 自車両前方を撮影する撮像手段と、
   自車両前方を照射する照射手段と、
   前記撮像手段により撮影された画像中から自車両前方に存在する光源およびその輝度を検出する光源検出手段と、
   前記光源検出手段での検出結果に基づいて間接発光光源を特定する特定手段と、
   を有し、
   前記特定手段は、自車両の姿勢状態が大きく変化することにより前記照射手段による照射状態が変化したときに、輝度の変化が大きいものを間接発光光源であると特定するように設定されている、
   ことを特徴とする車載カメラ装置。
2. 請求項１において、
   前記特定手段は、自車両がピッチングすることにより前記照射手段による照射状態が上下方向に大きく変化したときに、間接発光光源の特定を行う、ことを特徴とする車載カメラ装置。
3. 自車両前方を撮影する撮像手段と、
   自車両前方を照射する照射手段と、
   前記撮像手段により撮影された画像中から自車両前方に存在する光源およびその輝度を検出する光源検出手段と、
   前記光源検出手段での検出結果に基づいて間接発光光源を特定する特定手段と、
   を有し、
   前記特定手段は、自車両がカーブを走行した際にその曲がり方向とは反対方向にほぼ一定速度で移動するような挙動をすると共に輝度の変化が大きい光源を間接発光光源であると特定する、
   ことを特徴とする車載カメラ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
   第１光源が前記撮像手段の画角から外れてから一定時間内に第２光源が該画角内に入ってきた場合に、あらかじめ設定された所定条件に基づいて該第１光源と第２光源とを比較することにより、該第１光源と該第２光源とが同一光源であるか否かを判断する同一光源判断手段をさらに備えている、ことを特徴とする車載カメラ装置。
5. 請求項１において、
   前記照射手段による照射状態を変更制御する照射状態制御手段をさらに有し、
   前記特定手段は、自車両の姿勢状態が大きく変化しないときは、前記照射状態制御手段によって照射状態を変更制御させて間接発光光源の特定を行う、
   ことを特徴とする車載カメラ装置。
6. 請求項５において、
   前記特定手段によって間接発光光源の特定を行う際に、前記照射状態制御手段は、前記照射手段による照射状態を一時的にハイビームからロービームに切換えるかまたは一時的に非照射状態とする、ことを特徴とする車載カメラ装置。
   

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