JP5902049B2 - レンズ白濁状態診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラのレンズ表面に付着した水分が乾燥することによって析出した不純物による、レンズの白濁状態を診断するレンズ白濁状態診断装置に関するものである。

近年、自車両にカメラを搭載し、自車両の周辺を観測して、観測された画像の中から、他車両の位置や走行車線の位置などを検出して、検出された他車両の位置やレーンマーカの位置に基づいて、他車両との接触の可能性や車線逸脱の可能性を判断して注意喚起する車両の周囲環境認識システムが実用化されている。

このようなシステムでは、雨天時の走行場面にあっては、自車両が巻き上げた水分がカメラのレンズ表面に付着する場合がある。また、未舗装路の走行場面にあっては、自車両が巻き上げた埃がカメラのレンズ表面に付着する場合がある。さらに、融雪剤が散布された道路を走行する場面にあっては、自車両が巻き上げた融雪剤がカメラのレンズ表面に付着する場合がある。そして、これらの付着物が乾燥することによって、水分や埃や融雪剤の中の不純物が析出してレンズ表面に堆積し、レンズ表面に汚れ（以下、白濁と呼ぶ）が生じる。

レンズ表面に白濁した部位（白濁部）が生じると、レンズに入射した光は白濁部において散乱するため、観測される画像の中に、ぼけや滲みが生じる。そして、このぼけや滲みによって、検出対象である他車両やレーンマーカの像が変形するため、他車両やレーンマーカの検出失敗（未検出）を引き起こしたり、本来はないはずの他車両やレーンマーカの検出（誤検出）を招いたりする。そして、こうした未検出や誤検出の発生によって、他車両の位置やレーンマーカの位置に関する、的確な注意喚起を実行できなくなる可能性がある。

そして、カメラで撮像した画像を、車両の乗員が目視確認できないシステムにあっては、乗員はレンズが白濁していることを確認することができないため、前記した未検出や誤検出は、乗員に、システムに対する不信感を与えることになる。

このような、レンズの汚れを検出する技術として、例えば、異なるタイミングで撮像された複数の画像の差分結果を積算して、積算された差分結果の中から、濃淡値（差分結果の積算値）が所定値以下で、かつ所定値以上の面積を有する領域を、レンズの汚れとして検出する方法が開示されている（例えば、特許文献１）。

この特許文献１に開示された汚れ検出装置では、異なるタイミングで撮像された複数の画像の差分結果に基づいて、レンズの汚れを検出しており、その際に、差分結果の積算値が所定値以下で、かつ所定値以上の面積を有する領域が検出される構成になっている。

特開２００３−２５９３５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された汚れ検出装置では、汚れの他に、未舗装路の領域や均一なアスファルト路面のように、異なる時間に撮像された複数の画像の中で、濃淡値の変化量が小さい領域も、汚れとして検出されてしまう可能性があるため、レンズの汚れのみを安定して検出するのは困難であるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、白濁によるレンズの汚れを安定して検出して、白濁度合を確実に診断することを目的とする。

本発明に係るレンズ白濁状態診断装置は、カメラのレンズ表面に付着した、水分や埃や融雪剤等が乾燥することによって析出した不純物による白濁状態を、撮像部で撮像された画像の中の濃淡値の勾配である輝度勾配に基づいて診断するものである。

すなわち、本発明の請求項１に係るレンズ白濁状態診断装置は、車両に設置され、レンズを通して前記車両の周囲を観測して、観測された前記車両の周囲の光信号を、画像信号に変換する光電変換部を有する撮像部と、前記画像信号の中から、所定の明るさを越える輝度値を有する画素で構成されて、所定以上の面積を有する略円形状の領域を検出する領域検出部と、前記領域の中で、所定の位置から所定の方向に向かうライン上の画素が有する輝度値に基づいて、前記ライン上の輝度勾配を算出する輝度勾配算出部と、前記輝度勾配に基づいて前記レンズの白濁度合を算出する白濁度合算出部と、を有することを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項１に係るレンズ白濁状態診断装置によれば、車両に設置されて、車両の周囲を撮像する撮像部において、レンズを透過した光信号が、光電変換部で画像信号に変換されて、領域検出部が、こうして変換された画像信号の中から、所定の明るさを超える輝度値を有し、所定以上の面積を有する略円形状の領域を検出する。

そして、輝度勾配算出部が、こうして検出された領域の中に、所定の位置から所定の方向に向かうラインを設定して、設定されたライン上の画素の輝度値を読み取って、そのライン上の輝度勾配を算出する。

さらに、白濁度合算出部が、輝度勾配算出部で算出された輝度勾配に基づいてレンズの白濁度合を算出するため、高い輝度値を有する画素で構成された領域の中の所定のラインのみに着目することによって、レンズの白濁度合に応じて変化する輝度勾配を安定して検出することができ、これによって、白濁度合を確実に診断することができる。

本発明に係る撮像装置によれば、汚れによるレンズの白濁度合を安定して検出して、白濁度合を確実に診断することができる。

本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置が実装された車載システムの一例であるＢＳＷ（Blind Spot Warning）システムについて説明する図である。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置の概略構成を示すブロック図である。 レンズの白濁の発生状況について説明する図であり、（ａ）は白濁のない状態で撮像された画像の例と、その画像の中の輝度分布の例を示す。（ｂ）は白濁のある状態で撮像された画像の例と、その画像の中の輝度分布の例を示す。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置におけるレンズ白濁状態の診断を行うメインルーチンのフローチャートである。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置の領域検出部で行われる領域検出処理のフローチャートである。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置において、領域検出処理を行う範囲について説明する図である。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置における領域検出処理の一例を示す図であり、（ａ）は撮像された画像を示す。（ｂ）は撮像された画像を縮小した画像を示す。（ｃ）は画像（ｂ）を２値化した画像を示す。（ｄ）は画像（ｃ）の中から条件を満たす領域を抽出した結果を示す。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置の領域検出部で検出する領域の形状について説明する図であり、（ａ）は検出対象となる領域の形状特徴を示す。（ｂ）は検出対象とならない領域の例を示す。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置の輝度勾配算出部で行われる輝度勾配算出処理のフローチャートである。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置において輝度勾配を算出する所定ラインの一例と、輝度勾配の一例について説明する図である。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置の白濁度合算出部で行われる白濁度合を算出する処理のフローチャートである。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置における白濁度合の確信度の推移を表す状態遷移について説明する図である。 本発明の実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置における白濁状態診断後の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係るレンズ白濁状態診断装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係るレンズ白濁状態診断装置において輝度勾配を算出する所定ラインの一例と、輝度勾配の一例について説明する図である。 本発明の実施例２に係るレンズ白濁状態診断装置の輝度勾配算出部で行われる輝度勾配算出処理のフローチャートである。 本発明の実施例２に係るレンズ白濁状態診断装置において輝度勾配を算出する所定ラインの別の例について説明する図であり、（ａ）は斜め上方に延びる左右対称の２本のラインを設定した例である。（ｂ）は左方に延びる１本の水平ラインを設定した例である。（ｃ）は上方に延びる１本の垂直ラインを設定した例である。（ｄ）は斜め上方に延びる左右対称の２本のラインと、左右に延びる２本の水平ラインを設定した例である。（ｅ）は左右に延びる２つの矩形領域を設定した例である。

以下、本発明に係るレンズ白濁状態診断装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、画像に格納された濃淡値を輝度値と呼ぶ。

本実施例は、本発明のレンズ白濁状態診断装置を、走行中の自車両の後方の監視を行って、自車両後方の隣接車線内に接近車両があるときに注意喚起や警報を行う、ＢＳＷシステムが実装された車両に適用した例である。

まず、図１を用いてＢＳＷシステムの動作を説明する。ＢＳＷシステム９は、車両５の後部に後ろ向きに取り付けられ、車両５の後方の左右隣接車線を含む範囲ω（道路２の車線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３を含む範囲）を撮像するように設置された撮像部１０によって撮像された画像の中から、車両５が走行している車線の隣接車線（Ｌ_１，Ｌ_３）に存在する接近車両を検出する。

具体的には、ＢＳＷシステム９は、車両５が所定車速以上で走行しているときに起動されて、撮像部１０から距離ｄの範囲内において、車両５が走行している車線Ｌ_２の隣接車線（Ｌ_１，Ｌ_３）に別の車両が検出されて、検出された別の車両が車両５に接近していることが確認されたときに、この別の車両が接近車両として検出される。

図１の場合、車線Ｌ_１に存在する車両６が検出される。なお、車両６が接近していることは、撮像された画像の中から検出された車両が、時間とともに大きくなっていることを認識することによって判定される。

そして、車線Ｌ_１に、車両５に接近している車両６が存在することが、車両５に備えられた、例えばインジケータの点灯等によって、視覚情報として運転者に伝達される（１次警報）。

さらに、運転者がこの視覚情報に気づかずに、車両６が存在する車線Ｌ_１側に方向指示器を出して車線変更を行おうとすると、インジケータの点滅と警報音の吹鳴を行って、運転者に対して、車両６の存在をより明確に伝達して（２次警報）、車線変更の中断を促す。

次に、図２を用いて、実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置の構成を説明する。図２は、本実施例に係るレンズ白濁状態診断装置を、前記したＢＳＷシステムに適用した例である。

図２に示すように、実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置８は、車両５（図１に図示）の後部ライセンスプレート付近に設置されて、図１に示した範囲ωを観測する撮像部１０と、撮像部１０で撮像された画像の中から、後続車両の前照灯の像を検出する領域検出部２０と、領域検出部２０で検出された領域の中の所定ライン上の輝度勾配を算出する輝度勾配算出部３０と、輝度勾配算出部３０で算出された輝度勾配に基づいて、レンズ１２の白濁度合を算出する白濁度合算出部４０と、白濁度合算出部４０で算出された白濁度合を、後述する接近車両検出部６０に引き渡す白濁度合引き渡し部５０と、を備えている。

また、前記白濁度合算出部４０は、さらに、複数の所定ライン上の輝度勾配の平均値を算出する輝度勾配平均値算出部４２と、異なる時間に領域検出部２０で検出された領域が、同一光源による像であるか否かを判定する類似性算出部４４と、算出された白濁度合の確信度を決定する確信度決定部４６を備えている。

そして、実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置８は、撮像部１０で撮像された画像の中から接近車両を検出する接近車両検出部６０と、接近車両検出部６０で接近車両が検出されたときに、インジケータやブザーによって注意喚起する警報出力部７０と、を備えるＢＳＷシステム９と共に動作する。

次に、実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置８におけるレンズ白濁状態の診断方法について、図３を用いて説明する。

実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置８では、撮像部１０が撮像した車両５と同一の車線Ｌ_２を走行している後続車両の前照灯の像を利用して、その前照灯の像の中の所定ライン上の輝度勾配に基づいて、レンズの白濁状態を診断する。

これは、前照灯のような強い光源の像は、レンズの白濁によって散乱するため、レンズの白濁度合に応じて像の明るい領域の広がり方が変化し、白濁度合が高いほど、明るい領域がより広がった像として観測されることを利用するためである。また、前照灯の光は強いため、ＳＮの高い画像信号が得られ、白濁度合に応じた輝度勾配の変化量も大きくなるため、診断の確実性が向上する。

なお、この方法によると、レンズ１２の白濁状態の診断は、前照灯の像が観測される夜間にしか実行できない。しかし、昼間は、前照灯のように強い光源が撮像部１０に直接入射することは少ないため、レンズ１２に多少の白濁があっても、ＢＳＷシステム９の動作に問題は生じない。

図３（ａ），（ｂ）は、レンズ白濁状態診断装置８の撮像部１０で実際に観測された、車両５と同一車線を走行している後続車両の前照灯を含む画像Ｉ（ｘ，ｙ）である。そして、図３（ａ）はレンズ１２が白濁していない場合の画像を示し、図３（ｂ）は、レンズ１２が白濁している場合の画像を示している。

図３（ａ），（ｂ）の画像の下に示したグラフは、前照灯の像の中の探索開始点Ｏを始点として、左方向に延びる探索方向（ライン）ＯＰ上の輝度値の分布（以後、輝度分布と呼ぶ）と、前照灯の像の中の探索開始点Ｏを始点として、右方向に延びる探索方向（ライン）ＯＱ上の輝度分布を１枚のグラフに示したものである。

図３（ａ）において、探索方向ＯＰ上の輝度分布が、しきい値Ａ（第１のしきい値）を下回ってから、しきい値Ａよりも小さいしきい値Ｂ（第２のしきい値）を下回るまでの左右方向画素数をＬ_Ｗ、また、探索方向ＯＱ上の輝度分布が、しきい値Ａを下回ってから、しきい値Ａよりも小さいしきい値Ｂを下回るまでの左右方向画素数をＲ_Ｗとしたときに、輝度勾配ｇを、輝度差Ｄ_Ｉ（＝Ａ−Ｂ）を用いて、Ｄ_Ｉ／Ｌ_Ｗ（探索方向ＯＰ上の輝度勾配）、および−Ｄ_Ｉ／Ｒ_Ｗ（探索方向ＯＱ上の輝度勾配）として算出すると、白濁していない図３（ａ）の場合は、輝度勾配ｇの絶対値は大きな値となり、輝度分布の広がりは狭く急峻になる。

一方、図３（ｂ）の場合は、輝度勾配ｇの絶対値は小さな値となり、輝度分布の広がりは広くなる。

実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置８は、この輝度勾配ｇの大きさを利用して、レンズの白濁状態を診断する。すなわち、輝度勾配ｇの絶対値が大きいほど、白濁度合が高いと診断される。なお、詳しくは後述するが、本発明にあっては、白濁状態診断の確実性を高めるために、輝度勾配ｇが大きい状態が一定期間継続した場合に、白濁が発生していると判断している。

次に、実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置８におけるレンズ白濁状態診断の流れについて、図４を用いて説明する。

図４は、実施例１に係るレンズ白濁状態診断装置８におけるレンズ白濁状態診断を行うメインルーチンのフローチャートである。

まず、ステップＳ１０にて、接近車両検出部６０において、車両５の車速を検知する。車速が、例えば３０ｋｍ／ｈ以上であるときは、ステップＳ１１に進んで、ＢＳＷシステム９が起動される。一方、車速が３０ｋｍ／ｈに満たないときは、ステップＳ１０を繰り返す。

次に、ステップＳ１２において、撮像部１０で車両５の後方の画像を撮像する。そして、レンズ１２を透過した光信号が、ＣＭＯＳ素子で構成された光電変換部１４において電気信号に変換されて、さらに、ゲイン調整部１６で増幅されて、画像信号Ｉ（ｘ，ｙ）が生成される。以後、画像信号Ｉ（ｘ，ｙ）を単に画像Ｉ（ｘ，ｙ）と呼ぶ。

ゲイン調整部１６は、光電変換部１４において変換された電気信号のレベルを確認して、所定のレベルになるように、適切なゲインを与えてこれを増幅し、画像Ｉ（ｘ，ｙ）としている。これによって、暗い環境であっても、適切なゲインによってＳＮ比が高い画像Ｉ（ｘ，ｙ）が得られる。なお、このゲイン調整は、撮像とともに随時実行されて、ゲイン調整部１６では、最新のゲインの値がモニタできる構成になっている。

次に、ステップＳ１３において、ゲインの値が所定値以上であるか否かが判定される。ゲインの値が所定値以上であるとき、すなわち、画像Ｉ（ｘ，ｙ）を撮像した環境が夜間であると判定されたときはステップＳ１４に進み、それ以外のときは、画像Ｉ（ｘ，ｙ）を撮像した環境は昼間であると判定して、レンズ白濁状態診断を行わずに、ＢＳＷシステム９のみが動作した状態となる。

次に、ステップＳ１４にて、領域検出部２０において、撮像された画像Ｉ（ｘ，ｙ）の中から、車両５と同じ車線Ｌ_２を走行している後続車両の前照灯の像の領域を検出する。この処理の手順は図５に示すが、その詳細については後述する。

そして、ステップＳ１５にて、輝度勾配算出部３０において、ステップＳ１４で検出した前照灯の像の領域の中の輝度勾配を算出する。この処理の手順は図９に示すが、その詳細については後述する。

次に、ステップＳ１６にて、白濁度合算出部４０において、ステップＳ１５で算出された輝度勾配に基づいて、レンズ１２の白濁度合が算出される。この処理の手順は図１１に示すが、その詳細については後述する。

そして、ステップＳ１７にて、ステップＳ１６で算出されたレンズ１２の白濁度合Ｕ等のパラメータが、白濁度合引き渡し部５０を通して、接近車両検出部６０に引き渡される。

次に、ステップＳ１８にて、接近車両検出部６０は、引き渡されたレンズ１２の白濁度合等に応じて、ＢＳＷシステム９の挙動を適切に切り替える。この処理の手順は図１３に示すが、その詳細については後述する。

次に、図４のステップＳ１４の領域検出処理について、図５のフローチャート、および図７の画像を用いて詳細に説明する。

まず、図５のステップＳ２０において、撮像部で撮像された画像Ｉ（ｘ，ｙ）を縮小して、例えば、縦方向１／４、横方向１／６のサイズに変更して、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）を生成する。

このように画像を縮小するのは、画像のサイズを小さくして画像処理を行う際に要するメモリを削減して、なおかつ、処理速度を向上させるためである。なお、具体的な縮小率は、使用する計算機環境、および、白濁度合を診断することができる画像の分解能を勘案して決定されるものであり、前記した値に限定されるものではない。

また、前記した画像の縮小は、画素の間引きによって行うが、これは近傍画素の輝度値の平均化を行って、縮小してもよい。この処理によって、図７（ａ）に示す画像が、図７（ｂ）に示す画像のように縮小される。

次に、ステップＳ２１において、ステップＳ２０で縮小した縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）の中に、車両５と同じ車線Ｌ_２を走行する後続車の、前照灯の像が写る領域を設定する。これは、後続車の前照灯が写る位置は予め予想できるため、以後の処理を効率的に行うための措置である。

図６に、ここで設定される処理エリアの概要を示す。図６に示すように、横方向画素数ｍ、縦方向画素数ｎの画像に対して、左上を（ｘ１，ｙ１）として、右下を（ｘ２，ｙ２）とする処理エリアＥが設定される。

この処理エリアＥの上下方向位置は、撮像部１０の車両５への取り付け位置によって定まる消失点の上下方向座標Ｖ_Ｙ（図６参照）の位置を基準にして設定される。

また、この処理エリアＥの左右方向位置は、撮像部１０の車両５への取り付け位置に応じて設定される。すなわち、撮像部１０が車両５の中央に設置されていれば、処理エリアＥは、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）の中に左右対称に設定される。図６の場合、撮像部１０の車両５への取り付け位置がオフセットしているため、それに伴って、左右非対称な位置に処理エリアＥが設定される。このように処理エリアＥを設定することによって、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）全体を処理する必要がなくなるため、処理の効率が向上する。

次に、図５のステップＳ２２において、ステップＳ２１で設定した処理エリアＥの内部について、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）を所定のしきい値で２値化する。所定のしきい値は、車両５と同じ車線Ｌ_２を走行する後続車の前照灯の像が検出できる値が、予め実験等によって求められて、領域検出部２０に記憶されている。この２値化処理によって、図７（ｃ）に示す２値画像が得られる。

次に、図５のステップＳ２３において、ステップＳ２２で生成した２値画像に対して、ラベリング処理が行われる。ラベリング処理とは、２値画像に対して施される処理であって、２値画像を形成する領域の各々に番号を付ける処理である。

次に、図５のステップＳ２４において、ステップＳ２３でラベリング処理された画像の中、前照灯の像があるか否かが判定される。ここで行われる処理について、図８（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

撮像部１０で撮像される、車両５と同じ車線Ｌ_２を走行する後続車の前照灯の像は、図８（ａ）に示す領域Ｒ_０のように略円形状になるため、ラベリング処理された各々の領域に対して、領域の面積が、その領域に外接する矩形領域（縦方向画素数Ｈ、横方向画素数Ｗ）の面積ＨＷに対して、所定の割合以上を占めていること、および、領域に外接する四角形の幅と高さが所定割合以上異ならないこと、が判定される。

面積の判断基準は（式１）で表され、外接する四角形の幅と高さの判断基準は（式２）で表される。
Ｓ＞ＨＷ×Ｔｈ_Ｓ （式１）
Ｗ＜Ｈ×Ｔｈ_Ｗ かつ Ｈ＜Ｗ×Ｔｈ_Ｈ （式２）
ここで、Ｓは領域の面積であり、Ｔｈ_Ｓは矩形領域に対する面積占有率のしきい値（Ｔｈ_Ｓ＜１）であり、Ｔｈ_Ｗは矩形領域の横方向の長さを制限するしきい値（Ｔｈ_Ｗ＞１）であり、Ｔｈ_Ｈは矩形領域の縦方向の長さを制限するしきい値（Ｔｈ_Ｈ＞１）である。

この判定によって、例えば、図８（ｂ）に示す領域Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３のような形状の領域は、前照灯の像ではないと判断されて棄却される。

この判定によって、図７（ｄ）に示すように、条件を満足する領域が１つ選択される。なお、条件を満足する領域が複数見つかったときには、最も面積の大きい領域を１つ選択する。そして、条件を満たす領域が見つからなかったとき（ステップＳ２４がＮＯのとき）は、メインルーチン（図４）に戻る。

次に、ステップＳ２５において、ステップＳ２４で選択された領域の重心位置Ｇが算出される。領域の重心位置Ｇの座標をＧ（Ｇｘ、Ｇｙ）とすると、重心位置Ｇの左右方向位置Ｇｘは、領域を構成する全ての画素の左右方向座標の総和を領域の面積で除して算出され、重心位置Ｇの上下方向位置Ｇｙは、領域を構成する全ての画素の上下方向座標の総和を領域の面積で除して算出される。そして、図５の処理を終了してメインルーチン（図４）に戻る。

次に、図４のステップＳ１５の輝度勾配算出処理について、図９，図１０を用いて詳細に説明する。図９は、輝度勾配算出部３０で行われる輝度勾配算出処理の流れを示すフローチャートである。そして、図１０は、輝度勾配を算出する所定ラインの一例と、その所定ラインにおいて算出される輝度勾配の一例について説明する図である。

まず、図９のステップＳ３０において、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）の中に、輝度勾配ｇを算出するための探索開始点Ｏを設定する。

探索開始点Ｏの設定方法について、図１０を用いて説明する。図１０は、図５で説明した領域検出処理によって検出された前照灯の像の領域Ｒ_０と、その中の所定ラインの輝度分布を示すものである。

例えば雨天走行時にあっては、撮像される画像Ｉ（ｘ，ｙ）の中に、車両５が巻き上げるスプラッシュや、後続車両の前照灯の路面反射や、隣接車線を走行している車両の前照灯などが、明るい像として出現する。そして、これらの像は、本来取得したい、車両５と同じ車線Ｌ_２を走行する後続車の前照灯の像の領域Ｒ_０と重なる位置に出現する可能性、あるいは、領域Ｒ_０に近接した位置に出現する可能性がある。そして、これらの像は、領域Ｒ_０の輝度勾配ｇを乱す要因となる。

したがって、これらの像が混入した場合であっても、その像に影響されずに輝度勾配ｇを算出できるように、探索開始点Ｏと探索方向（ライン）を設定する必要がある。

走行路面に水分が存在する場合、車両５のタイヤの回転によって路面上の水分が空中に巻き上げられて、スプラッシュが発生する場合がある。その際、空中に浮遊する細かい水分が後続車両の前照灯等に照らされて、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）における領域Ｒ_０の下部に明るい像を形成する。

また、後続車両の前照灯の路面反射は、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）の中で、領域Ｒ_０よりも下部に出現する。

さらに、隣接車線を走行している車両の前照灯の像は、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）の中で、領域Ｒ_０とほぼ同じ上下方向位置に出現する可能性が高い。

したがって、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）の中で、領域Ｒ_０の重心位置Ｇからできるだけ上部において、領域Ｒ_０の輝度勾配ｇを算出すると、前記した像の影響を軽減することができる。

そのため、本実施例１では、図１０に示すように、領域Ｒ_０の重心位置Ｇと、領域Ｒ_０の最上部の点Ｊの間に、輝度勾配ｇを算出するための探索開始点Ｏを設定する。

実際には、探索開始点Ｏの上下方向座標をＯｙ、領域Ｒ_０の最上部の点Ｊの上下方向座標をＪｙとして、（式３）によってＯｙを求める。
Ｏｙ＝Ｊｙ＋（Ｇｙ−Ｊｙ）／Ｔｈ_ｙ （式３）
ここで、しきい値Ｔｈ_ｙには０より大きい値が設定される。なお、しきい値Ｔｈ_ｙの値は、実験等に基づいて設定すればよい。

次に、ステップＳ３１において、輝度勾配を算出するための探索方向を設定する。本実施例では、探索開始点Ｏを通り、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通過する水平ラインと平行になる探索方向が、探索方向ＯＰ，探索方向ＯＱとして設定される。こうして設定された探索方向ＯＰ，探索方向ＯＱが、前記した所定ラインとなる。

次に、ステップＳ３２において、探索方向ＯＰ上で、探索開始点Ｏから点Ｐに向かって、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）に格納された輝度値を読み取って、輝度分布を算出する。

さらに、ステップＳ３３において、探索方向ＯＱ上で、縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）に格納された輝度値を読み取って、輝度分布を算出する。

こうして算出された輝度分布は、図１０の下部に示すグラフのようになる。なお、このグラフは、説明をわかりやすくするために、探索方向ＯＰ上の輝度分布と探索方向ＯＱ上の輝度分布を１つのグラフに表している。

次に、ステップＳ３４において、輝度分布の左右の裾野の大きさを求める。ここでは、予め、輝度値のしきい値Ａと、Ａよりも小さい輝度値のしきい値Ｂを準備しておき、先に作成した輝度分布を、探索開始点Ｏから点Ｐに向かって左方向に探索して、輝度値がしきい値Ａを下回る位置と、輝度値がしきい値Ｂを下回る位置との間隔を、左右方向画素数Ｌｗとして算出する。そして、探索開始点Ｏから点Ｑに向かって右方向に探索して、輝度値がしきい値Ａを下回る位置と、輝度値がしきい値Ｂを下回る位置との間隔を、左右方向画素数Ｒｗとして算出する。

なお、図９には記載を省略したが、探索方向に亘って輝度値を読み取った際に、読み取った輝度値がしきい値Ａを下回った後で、再度しきい値Ａを越える輝度値が出現したとき、もしくは、隣接画素の輝度値に対して、しきい値Ｃを越える輝度値の上昇があったときには、別の光源等の像が混入しているものと判断して、輝度値の読み取りを打ち切る。そして、輝度値の読み取りが打ち切られたときは、メインルーチン（図４）に戻って、次の画像入力を行う。

次に、ステップＳ３５において輝度勾配ｇを算出する。具体的には、前記したしきい値Ａとしきい値Ｂの差分値である輝度差Ｄ_Ｉ（＝Ａ−Ｂ）を用いて、探索方向ＯＰ上の輝度勾配ｇをＤ_Ｉ／Ｌｗとして算出し、探索方向ＯＱ上の輝度勾配ｇを−Ｄ_Ｉ／Ｒｗとして算出する。そして、図９の処理を終了してメインルーチン（図４）に戻る。

次に、図４のステップＳ１６の白濁度合算出処理について、図１１，図１２を用いて詳細に説明する。図１１は、白濁度合算出部４０で行われる白濁度合算出処理の流れを示すフローチャートである。そして、図１２は、白濁度合の確信度の推移を表す状態遷移について説明する図である。

まず、ステップＳ４０において、領域Ｒ_０の左右の輝度勾配ｇに対称性があるか否かが判定される。この対称性は、（式４）によって算出される輝度勾配ｇのギャップＧ_Ｉが、所定のしきい値Ｔｈ_Ｇ以下であるか否かを確認することによって行われる。
Ｇ_Ｉ＝（｜Ｌｗ｜−｜Ｒｗ｜）／（｜Ｌｗ｜＋｜Ｒｗ｜） （式４）

複数の領域が左右方向に連接して出現した場合には、先に算出した輝度勾配ｇの大きさが左右で異なるため、（式４）で算出されたギャップＧ_Ｉがしきい値Ｔｈ_Ｇよりも大きくなる。そして、その場合には白濁度合の算出は行わずに、ステップＳ４８に移行する。

次に、ステップＳ４１において、レンズ１２の白濁度合Ｕが算出される。白濁度合Ｕは、（式５）に示すように、先に算出した左右の輝度勾配ｇの平均値によって算出される。
Ｕ＝｛（Ｄ_Ｉ／Ｌｗ）＋（Ｄ_Ｉ／Ｒｗ）｝／２ （式５）
こうして算出された白濁度合Ｕが、レンズ白濁状態診断装置８による白濁度合いの診断結果となる。なお、この処理は、図１に示す輝度勾配平均値算出部４２において行われる。

次に、ステップＳ４２において、先に検出した領域Ｒ_０が、その１回前の処理で検出した領域Ｒ_０と同一であるか否か、すなわち、同一の光源による像と考えられるか否かが判定される。

この判定は、過去の処理によって算出された白濁度合Ｕの平均値Ａｖｅ（Ｕ）と、（式５）で算出された最新の白濁度合Ｕを比較することによって行われ、過去の白濁度合Ｕの平均値Ａｖｅ（Ｕ）と、最新の白濁度合Ｕとの差が小さいときに、同一光源によって生じた像による領域であると判定される。

この処理は、図１に示す類似性算出部４４において行われ、具体的には、（式６）を満足するときに、同一の光源による像であると判定される。
Ｔｈ_LOW ＜ Ｕ／Ａｖｅ（Ｕ） ＜ Ｔｈ_HIGH （式６）
ここで、Ｔｈ_LOWは、同一光源による像と判定する最低しきい値であり、Ｔｈ_HIGHは、同一光源による像と判定する最大しきい値である。

ステップＳ４２において、同一光源による像であると判定されると、次に、ステップＳ４３において、同一光源によるとみなせる像が連続して検出されたことを示す通算回数Ｔがインクリメントされて、ステップＳ４４に進む。なお、ステップＳ４３以降の処理は、図１に示す確信度決定部４６において行われ、ステップＳ４３でインクリメントされた通算回数Ｔの値は、随時、確信度決定部４６に記憶される。

一方、ステップＳ４２において、同一光源による像でないと判定されると、次に、ステップＳ４７において、通算回数Ｔがデクリメントされて、ステップＳ４８に進む。なお、ステップＳ４２の処理は、図１に示す確信度決定部４６において行われ、ステップＳ４７でデクリメントされた通算回数Ｔの値は、随時、確信度決定部４６に記憶される。

次に、ステップＳ４４において、先にステップＳ４１で算出された白濁度合Ｕが、確信度決定部４６に記憶される。

そして、ステップＳ４５において、先にステップＳ４１で算出された白濁度合Ｕを用いて、過去の処理によって算出された白濁度合Ｕの平均値Ａｖｅ（Ｕ）が更新される。更新された白濁度合Ｕの平均値Ａｖｅ（Ｕ）の値は、確信度決定部４６に記憶される。

次に、ステップＳ４６において、白濁度合Ｕの誤差ｅ_Ｕが算出される。誤差ｅ_Ｕは、ステップＳ４５で更新した白濁度合Ｕの平均値Ａｖｅ（Ｕ）と、平均値Ａｖｅ（Ｕ）から算出した標準偏差ＳＴＤ（Ａｖｅ（Ｕ））を用いて、（式７）によって求められる。
ｅ_Ｕ＝ＳＴＤ（Ａｖｅ（Ｕ））／Ａｖｅ（Ｕ） （式７）

次に、ステップＳ４８において、算出された白濁度合Ｕの確信度Ｆが判定される。確信度Ｆは、前記した通算回数Ｔの値によって表される。そして、Ｔの値が大きいほど、すなわち、連続して同一光源によると考えられる像が検出されたときほど、白濁度合Ｕの確信度Ｆが高いと判定される。

本実施例では、図１２に示すように、確信度Ｆを４つのレベル（Ｐｈ０，Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）に分けて管理する。そして、それぞれの確信度Ｆのレベルは、Ｔの値に応じて遷移する。

すなわち、図１２において、初期状態では、確信度ＦのレベルはＰｈ０であり、同一光源によるものとみなせる像が連続して検出されたことを示す通算回数Ｔの値が３９を越えると（処理周期を０．５秒とすると１９．５秒間に相当）、確信度ＦのレベルはＰｈ１に移行する。その後、通算回数Ｔの値が７９を越えると（処理周期を０．５秒とすると３９．５秒間に相当）確信度ＦのレベルはＰｈ２に移行し、さらに、通算回数Ｔの値が１２９を越えると（処理周期を０．５秒とすると６４．５秒間に相当）確信度ＦのレベルはＰｈ３に移行する。

一方、確信度ＦのレベルはＰｈ３にあったとき、通算回数Ｔの値がデクリメントされて１１８を下回ると確信度ＦのレベルはＰｈ２に移行し、その後、通算回数Ｔの値が７８を下回ると確信度ＦのレベルはＰｈ１に移行し、さらに、通算回数Ｔの値が３８を下回ると確信度ＦのレベルはＰｈ０に移行する。

確信度Ｆが別のレベルに遷移した際には、すぐに元のレベルに戻ってしまうハンチングを防止するため、確信度Ｆが高いレベルに遷移したときには通算回数Ｔに１０を加算し、また、確信度Ｆが低いレベルに遷移したときには通算回数Ｔから２０を減算する措置を講じるようにしてもよい。そして、確信度Ｆの更新が実行されると、図１１の処理を終了してメインルーチン（図４）に戻る。

なお、前記したステップＳ４０において、図１１には記載していないが、領域Ｒ_０の左右の輝度勾配ｇに対称性がないと判定された場合には、ステップＳ４８において、通算回数Ｔの値をデクリメントしてもよい。

メインルーチン（図４）に戻った後、図４のステップＳ１７において、ステップＳ１６で算出されたレンズ１２の白濁度合Ｕ、白濁度合の誤差ｅ_Ｕ、および確信度Ｆが、白濁度合引き渡し部５０によって、接近車両検出部６０に引き渡される。

そして、図４のステップＳ１８にて、接近車両検出部６０、および警報出力部７０において、図１３のフローチャートに従って、ＢＳＷシステム９の挙動制御が行われる。以下、この処理の詳細について、図１３を用いて説明する。

まず、図１３のステップＳ５０において、白濁度合Ｕが所定のしきい値Ｔｈ_Ｕ以下であり、白濁度合Ｕの誤差ｅ_Ｕが所定のしきい値Ｔｈ_ｅ以下であり、かつ、確信度ＦがＰｈ３であるか否かが判定される。すなわち、高い確信度で、白濁度合が高いと診断されたことが確認される。

ステップＳ５０の条件を満足していると判定されると、レンズ１２の白濁度合Ｕが高いと判断して、ステップＳ５１においてＢＳＷシステム９はフェール状態に移行する。そして、接近車両検出部６０，および警報出力部７０はその機能を停止して、ＢＳＷシステム９が、レンズ１２の白濁によってフェール状態に移行したことが運転者に報知される。そして、図１３の処理を終了して、メインルーチン（図４）に戻る。

そして、一度フェール状態に移行したときには、予め用意されたタイマーを起動して、所定の時間が経過するまでは、フェール状態を維持するようにする。

そして、車両５の運転者は、車両５を停止したタイミングでレンズ１２の白濁度合をチェックし、必要に応じて白濁を取り除くことによって、ＢＳＷシステム９を再度使用可能とすることができる。

一方、ステップＳ５０の条件を満足していないと判定される、すなわち、白濁度合Ｕが高いと判断されないときには、図１３の処理を終了してメインルーチン（図４）に戻り、ＢＳＷシステム９は動作を継続する。

なお、ＢＳＷシステム９の挙動制御は、前記したようにシステムをフェールすることに限定されるものではない。すなわち、レンズ１２の白濁度合Ｕが高いときには、接近車両検出部６０で行う画像処理におけるエッジ検出のしきい値を小さくして、車両６を構成するエッジ構成点が、レンズ１２の白濁によってぼけや滲みを生じても、これを確実に検出できるようにしてもよい。また、白濁度合Ｕ、白濁度合の誤差ｅ_Ｕ、および確信度Ｆを利用して、別の挙動制御を行ってもよい。

以上説明したように、このように構成された本発明のレンズ白濁状態診断装置８によれば、車両５に設置されて、車両５の周囲を撮像する撮像部１０において、レンズ１２を透過した光信号が、光電変換部１４で画像信号Ｉ（ｘ，ｙ）に変換されて、領域検出部２０が、こうして変換された画像信号Ｉ（ｘ，ｙ）の中から、所定の明るさを超える輝度値を有し、所定以上の面積を有する略円形状の領域Ｒ_０を検出する。そして、輝度勾配算出部３０が、こうして検出された領域Ｒ_０の中に、探索開始点Ｏから探索方向（ライン）ＯＰ，ＯＱを設定して、設定されたラインが通過する画素の輝度値を読み取って、そのライン上の輝度勾配ｇを算出する。さらに、白濁度合算出部４０が、輝度勾配算出部３０で算出された輝度勾配ｇに基づいてレンズ１２の白濁度合Ｕを算出するため、高い輝度値を有する画素で構成された領域Ｒ_０の中の所定のラインのみに着目することによって、レンズ１２の白濁度合Ｕに応じて変化する輝度勾配ｇを安定して検出することができ、これによって、白濁度合Ｕを確実に診断することができる。

また、本発明のレンズ白濁状態診断装置８によれば、車両５の周囲の光を画像信号に変換する際のゲインを調整するゲイン調整部１６において、ゲインが所定値よりも大きい値に調整されたときに限って、撮像部１０で撮像された画像信号Ｉ（ｘ，ｙ）に対して、白濁度合算出部４０で白濁度合Ｕを算出するため、照明等の明るい光源の像が高いＳＮ比で観測される暗い環境においてのみレンズ１２の白濁度合Ｕを診断するため、レンズ１２の白濁によって散乱して広がった像を確実に検出できるため、白濁度合Ｕを確実に診断することができる。

そして、本発明のレンズ白濁状態診断装置８によれば、輝度勾配ｇを算出する探索方向（ライン）ＯＰ，ＯＱを、探索開始点Ｏの左右方向位置を、領域Ｒ_０の重心位置Ｇの左右方向位置Ｇｘとして、探索開始点Ｏの上下方向位置を、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通る水平ラインと領域Ｒ_０の最上部を通る水平ラインの間の位置として、探索開始点Ｏから、水平方向左に向かう探索方向ＯＰ、および、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通って画像の上下方向に延びる線分に関して、探索方向ＯＰと左右対称な探索方向ＯＱとして設定するため、領域Ｒ_０の重心位置Ｇよりも画像の下部に出現する、車両５が巻き上げるスプラッシュや、後続車両の前照灯の路面反射や、隣接車線を走行している車両の前照灯等の混入を防止することができ、これによって、信頼性の高い輝度勾配ｇを算出することができるため、信頼性の高い白濁度合Ｕの診断を行うことができる。さらに、探索方向を左右対称な方向に設定したため、光源の像の広がりの対称性を利用して、輝度勾配ｇのギャップＧ_Ｉを評価することができ、これによって、より信頼性の高い輝度勾配ｇを算出して、より確実に白濁度合Ｕを診断することができる。

さらに、本発明のレンズ白濁状態診断装置８によれば、撮像部１０によって撮像された別の車両の、点灯した前照灯によって形成される領域Ｒ_０の中の輝度勾配ｇに基づいて白濁度合Ｕを診断するため、ＳＮの高い像が得られることによって、確実に白濁度合Ｕを診断することができる。

また、本発明のレンズ白濁状態診断装置８によれば、車両５の後方にあって、車両５と同一車線を走行している車両の、点灯した前照灯によって形成される領域Ｒ_０の中の輝度勾配ｇに基づいて白濁度合Ｕを診断するため、予め予期される位置に光源の像を観測することができるため、光源の像を検出する領域を制限することができ、これによって、画像信号処理の効率を向上させることができる。

そして、本発明のレンズ白濁状態診断装置８によれば、輝度勾配ｇは、所定の探索方向（ライン）ＯＰ，ＯＱが通過する縮小画像Ｉ’（ｘ，ｙ）の輝度値が第１のしきい値Ａを下回ってから、第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値Ｂを下回るまでの間の、探索方向ＯＰ，ＯＱ上の画素数として算出されるため、簡単な処理によって輝度勾配ｇを確実に算出することができる。

さらに、本発明のレンズ白濁状態診断装置８によれば、白濁度合算出部４０は、異なるタイミングで撮像された画像信号Ｉ（ｘ，ｙ）から検出された領域Ｒ_０の類似性を算出する類似性算出部４４と、類似性が所定値よりも高い状態が連続したときに、撮像された回数に応じて、白濁度合Ｕの確信度Ｆを決定する確信度決定部４６と、を有するため、白濁度合Ｕの診断結果の信頼性を向上させることができる。

また、本発明のレンズ白濁状態診断装置８によれば、類似性は、過去の複数の白濁度合Ｕの平均値Ａｖｅ（Ｕ）と、最新の白濁度合Ｕとの比率が所定の範囲内にあるときに、類似性が高いと判断するため、簡単な信号によって白濁度合Ｕの診断結果の信頼性を向上させることができる。

なお、実施例１において、車両５の車速が所定値以上であるときに白濁度合Ｕの診断を行っていた。これは、白濁度合Ｕの診断と同時に実行しているＢＳＷシステム９が、一定車速以上で動作するシステムであるため、白濁度合Ｕの診断の実施を、ＢＳＷシステム９の動きに合わせたためである。しかし、これは、車速による制限を行う必要はなく、車速が０であっても白濁度合Ｕの診断を行うように変更してもよい。

また、実施例１において、撮像部１０の光電変換部１４はＣＭＯＳタイプの素子を用いる構成で説明したが、これはＣＭＯＳタイプの素子に限定されるものではない。すなわち、ＣＣＤタイプの素子を用いても構わない。ただし、ＣＣＤタイプの素子を用いた場合、前照灯のような高輝度光源を撮像すると、光電変換部１４に蓄積された電荷がオーバーフローする現象（スミア）が生じて、前照灯の像の上下に、像と同じ幅の明るい帯が発生するため、細長い縦長の矩形領域を除去するフィルタリング処理を行って、スミアによって生じる帯を除去した後で、前記した処理を実行すればよい。

なお、実施例１において、レンズ白濁状態診断装置８と同時に作動する車載画像処理システムは、ＢＳＷシステム９に限定されるものではない。すなわち、車線のはみ出しを検出して報知するＬＤＷ（Lane Departure Warning）システムや、その他のシステムに適用することも可能である。

さらに、実施例１においては、レンズ１２の表面に生じる白濁度合を診断したが、白濁度合の診断と同時に実行される車載画像処理システムによっては、撮像部１０は車両５の室内に設置されて、車両５のウインドシールドを通して外部を観測する構成になっている場合もある。その場合、白濁が生じるのは、レンズ１２の表面ではなく、車両５のウインドシールドの前面である。そして、実施例１にあっては、ウインドシールド前面の白濁度合であっても、前記した処理と同じ処理によって診断することが可能である。

次に、本発明に係るレンズ白濁状態診断装置の第２の実施例について説明する。

本実施例は、実施例１と同様に、本発明に係るレンズ白濁状態診断装置を、ＢＳＷシステムが実装された車両に適用した例である。実施例１との違いは、白濁度合を診断するために算出する輝度勾配を算出する所定ラインの設定方法が異なる点と、白濁度合が高いときに、レンズの表面を洗浄するレンズ洗浄機能を有する点である。

以下、本発明に係るレンズ白濁状態診断装置の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１４は、本実施例に係るレンズ白濁状態診断装置を、ＢＳＷシステムに適用した例である。

図１４に示すように、実施例２に係るレンズ白濁状態診断装置１１は、車両５（図１に図示）の後部ライセンスプレート付近に設置されて、図１に示した範囲ωを観測する撮像部１０と、撮像部１０で撮像された画像の中から、後続車両の前照灯の像を検出する領域検出部２０と、領域検出部２０で検出された領域の中の所定ライン上の輝度勾配を算出する輝度勾配算出部３２と、輝度勾配算出部３２で算出された輝度勾配に基づいて、レンズ１２の白濁度合を算出する白濁度合算出部４１と、白濁度合算出部４１で算出された白濁度合を、後述するレンズ洗浄部５４と、接近車両検出部６０に引き渡す白濁度合引き渡し部５２と、を備えている。

また、前記白濁度合算出部４１は、さらに、異なる時間に領域検出部２０で検出された領域が、同一光源による像であるか否かを判定する類似性算出部４４と、算出された白濁度合の確信度を決定する確信度決定部４６を備えている。

そして、実施例２に係るレンズ白濁状態診断装置１１は、撮像部１０で撮像された画像の中から接近車両を検出する接近車両検出部６０と、接近車両検出部６０で接近車両が検出されたときに、インジケータやブザーによって注意喚起する警報出力部７０と、を備えるＢＳＷシステム９と共に動作する。

また、実施例２に係るレンズ白濁状態診断装置１１は、レンズ１２の表面を洗浄する洗浄機能を備えたレンズ洗浄部５４を備えている。

次に、実施例２に係るレンズ白濁状態診断装置１１におけるレンズ白濁状態の診断方法について説明する。レンズ白濁状態の診断方法は、実施例１で説明した内容とほぼ同様であり、その流れは、前記した図４とほぼ同様であるため、相違のある部分について、以下に説明する。

ゲイン調整部１６のゲインの値が所定値よりも大きいときに限って、レンズ白濁状態の診断を行う点は、実施例１と同様である。そして、車両５と同一の車線Ｌ_２を走行している後続車両の前照灯の像を利用して、その前照灯の像の中の所定ライン上の輝度勾配に基づいて、レンズの白濁状態を診断する点も、実施例１と同様である。

そして、輝度勾配算出部３２における輝度勾配の算出方法は、実施例１と異なっている。以下、輝度勾配の算出方法について、図１５，図１６を用いて詳細に説明する。図１５は、輝度勾配を算出する所定ラインの一例と、その所定ラインにおいて算出される輝度勾配の一例について説明する図である。そして、図１６は、輝度勾配算出部３２で行われる輝度勾配算出処理の流れを示すフローチャートである。

本実施例にあっては、図１５に示すように、探索開始点Ｏの上下方向座標Ｏｙは、領域Ｒ_０の重心位置Ｇと、領域Ｒ_０の最上部の点Ｊの間に、設定される（ステップＳ６０）。

そして、領域Ｒ_０の重心位置Ｇから領域Ｒ_０の周縁に向かう方向に、輝度値を探索する探索方向ＯＰが設定される（ステップＳ６１）。

こうして、図１５に示すように、領域Ｒ_０の重心位置Ｇから、重心位置Ｇを通る上下方向の直線に対して角度θ方向に、探索開始点Ｏから領域Ｒ_０の周縁に向かう探索方向ＯＰが設定される。

そして、探索方向ＯＰ上の輝度分布を読み取ると、図１５に示すグラフのような輝度分布が得られる（ステップＳ６２）。

この輝度分布から、探索方向ＯＰ上の輝度分布が、しきい値Ａ（第１のしきい値）を下回ってから、しきい値Ａよりも小さいしきい値Ｂ（第２のしきい値）を下回るまでの、角度θ方向の画素数Ｌ_θが算出される（ステップＳ６３）。

そして、輝度勾配ｇが、輝度差Ｄ_Ｉ（＝Ａ−Ｂ）を用いて、Ｄ_Ｉ／Ｌ_θとして算出される（ステップＳ６４）。

このように、輝度勾配ｇを算出する探索方向は、実施例１に記載したように左右方向に限定されるものではなく、領域Ｒ_０の重心位置Ｇから、上下方向に対して角度θ方向に設定することもできる。そして、このような設定であっても、領域Ｒ_０の重心位置Ｇから上方に探索方向を設定することができるため、設定された探索方向の中には、車両５が巻き上げるスプラッシュや、後続車両の前照灯の路面反射や、隣接車線を走行している車両の前照灯による像が混入しにくい。したがって、それらの像に影響されずに、正確な輝度勾配ｇを算出することができる。

次に、算出された輝度勾配ｇを、ゲイン調整部１６で調整されたゲインの値に応じて補正する。すなわち、ゲインの値が所定値Ｋ以上のとき（ステップＳ６５がＹＥＳのとき）は、算出された輝度勾配ｇに、所定値Ｋの自然対数を乗算して、新たな輝度勾配ｇとする（ステップＳ６６）。

また、ゲインの値が所定値Ｋよりも小さいとき（ステップＳ６５がＮＯのとき）は、算出された輝度勾配ｇに、ゲイン調整部１６で調整された現在のゲインの自然対数を乗算して、新たな輝度勾配ｇとする（ステップＳ６７）。

このような補正を行うのは、ゲインの値が０から所定値Ｋの範囲にあるときは、ゲインの値と撮像された画像の輝度値の関係が対数関数で近似できるため、撮像された画像の輝度値に、その画像を撮像したときのゲインの値の自然対数を乗算することによって、より正確な輝度値に補正できるためである。そして、このような補正を行うことによって、より正確な輝度勾配ｇを算出することができ、これによって、白濁度合Ｕをより正確に診断することができる。

こうして、輝度勾配ｇが算出された後で、実施例１では、左右２方向の輝度勾配ｇを平均化して白濁度合Ｕを算出していた。しかし、実施例２では、１つの方向の輝度分布から輝度勾配ｇは算出しているため、算出された輝度勾配ｇが、そのまま白濁度合Ｕになる。

また、実施例１では、２方向の輝度分布に基づいてギャップＧ_Ｉを算出し、光源の像の対称性を評価していたが、実施例２では、その対称性の評価も行わない。

したがって、実施例２における白濁度合診断の流れは、実施例１で説明した図１１のフローチャートの中から、左右の対称性を評価するステップＳ４０と、２方向の輝度勾配ｇを平均化して白濁度合を算出するステップＳ４１を削除したフローチャートになる。

そして、実施例１と同様にして、同じ光源による像であるか否かが判定されて、同じ光源によると考えられる像が連続して検出されるにつれて確信度Ｆが向上して、これによって白濁度合Ｕの診断の確実性が向上する。

そして、診断された白濁度合Ｕが所定のしきい値Ｔｈ_Ｕ以下であり（白濁度合が高く）、白濁度合Ｕの誤差ｅ_Ｕが所定のしきい値Ｔｈ_ｅ以下であり、さらに、確信度ＦがＰｈ３であるときには、レンズ１２が白濁していると判断されて、白濁度合Ｕ等のパラメータが、白濁度合引き渡し部５２を通して、接近車両検出部６０とレンズ洗浄部５４に送られる。

そして、レンズ洗浄部５４において、レンズ１２の表面に洗浄液を噴射して、レンズ１２の表面の洗浄が行われる。

また、ＢＳＷシステム９は、白濁度合Ｕ等のパラメータを受け取った後、レンズ１２の洗浄が行われている間は、ＢＳＷシステム９をフェール状態にする等の挙動制御を行う。そして、レンズ１２の洗浄が終了した後で、再びＢＳＷシステム９が起動する。

なお、レンズ１２の洗浄が終了した後で、前記した白濁診断を実行して、白濁が確実に除去されていることを確認した後で、ＢＳＷシステム９を起動するようにしてもよい。

このように、実施例２にあっては、１方向のみで輝度勾配を算出したが、探索方向ＯＰを、後続車の前照灯以外の像が混入しにくい方向に設定できるため、信頼性の高い輝度勾配を算出することができ、白濁度合を正確に診断することができる。さらに、輝度分布の作成が短時間で実行できるため、処理の効率化が図れる。

なお、輝度勾配ｇを算出するための探索方向は、前記した方向に限定されるものではなく、図１７（ａ）〜図１７（ｅ）に示すような設定が可能である。

すなわち、図１７（ｂ）に示すように、領域Ｒ_０の内部において、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通る上下方向に延びる直線上の、重心位置Ｇよりも上部に探索開始点Ｏを設定して、そこから左方向に延びる水平線分を探索方向Ｏ_３Ｐ_３としてもよい。また、図１７（ｃ）に示すように、領域Ｒ_０の内部において、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通る上下方向の直線上の、重心位置Ｇよりも上部に探索開始点Ｏ_４を設定して、そこから上方向に延びる垂直線分を探索方向Ｏ_４Ｐ_４としてもよい。

また、実施例１で説明したように、探索方向を複数設定してもよい。その際、実施例１で説明した左右方向に延びる探索方向のみならず、図１７（ａ）に示すように、領域Ｒ_０の内部に、領域Ｒ_０の重心位置Ｇから、上下方向に延びる直線に対して、それぞれ角度θをもって左右上方に延びる探索方向Ｏ_１Ｐ_１，Ｏ_２Ｐ_２を設定してもよい。なお、この場合も、探索開始点Ｏ_１，Ｏ_２は、領域Ｒ_０の重心位置Ｇより上方に設定する。

そして、このように複数の探索方向を設定した場合は、実施例１で説明したように、複数の探索方向でそれぞれ算出された輝度勾配ｇを平均化して白濁度合Ｕとすればよい。さらに、複数の探索方向を設定した場合は、実施例１で説明した輝度勾配のギャップＧ_Ｉを算出して、この輝度勾配のギャップＧ_Ｉに基づいて、検出された領域Ｒ_０の妥当性を判定するようにしてもよい。

さらに、探索方向は、図１７（ｄ）に示すように、さらに多くの方向を設定することも可能である。図１７（ｄ）は、図１７（ａ）に従って設定した探索方向Ｏ_１Ｐ_１，Ｏ_２Ｐ_２の他に、左方向に延びる探索方向Ｏ_３Ｐ_３，および、右方向に延びる探索方向Ｏ_３Ｐ_４を設定した例である。

そして、このようにして設定された複数の探索方向でそれぞれ算出された輝度勾配ｇは、平均化されて白濁度合Ｕとされるとともに、各々の輝度勾配ｇのギャップＧ_Ｉが算出されて、検出された領域Ｒ_０の妥当性が判定される。

なお、図１７（ａ），（ｄ）は、いずれも、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通る上下方向の直線に関して左右対称になるように複数の探索方向を設定したが、左右対称な設定に限定されるものではない。すなわち、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通る上下方向の直線に関して左右対称でない複数の探索方向を設定してもよい。

特に、レンズ１２の表面の白濁が略円形状である場合、すなわち、領域Ｒ_０の重心位置Ｇから見て、白濁に等方性がある場合には、領域Ｒ_０の重心位置Ｇから領域Ｒ_０の周縁に向かう探索方向に沿う輝度勾配ｇは、探索方向によらずにほぼ同じ形状になるため、探索方向の左右対称性を考慮せずに複数の探索方向を設定することができる。

そして、このようにして設定された複数の探索方向でそれぞれ算出された輝度勾配ｇは、平均化されて白濁度合Ｕとされるとともに、各々の輝度勾配ｇのギャップＧ_Ｉが算出されて、検出された領域Ｒ_０の妥当性が判定される。

なお、こうしてより多くの方向に探索方向を設定したときに、各々の探索方向で輝度勾配ｇを算出した後で、異常値を示した輝度勾配ｇが算出された探索方向を棄却して、それ以外の探索方向の輝度勾配ｇを平均化して白濁度合Ｕを算出してもよい。このようにすることによって、特定の探索方向に突発的にノイズが混入した場合には、その探索方向以外の探索方向で輝度分布を読み取って輝度勾配ｇを算出することができるため、ノイズの影響が緩和されることによって、信頼性の高い輝度勾配ｇを算出することができ、これによって、信頼性の高い白濁度合Ｕを算出することができる。

また、探索方向は、ラインでなく、図１７（ｅ）に示すように、細長い領域として設定することも可能である。図１７（ｅ）は、領域Ｒ_０の内部に、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通る上下方向の直線上に探索開始点Ｏ_３を設定し、探索開始点Ｏ_３から左方向に延びる探索方向Ｏ_３Ｐ_３と、右方向に延びる探索方向Ｏ_３Ｐ_４を設定した後、探索方向Ｏ_３Ｐ_３と探索方向Ｏ_３Ｐ_４にそれぞれ直交する方向に厚さｔを有する領域を設定したものである。

そして、輝度勾配算出部３２において、探索方向Ｏ_３Ｐ_３に亘って、設定した領域内部において、探索方向Ｏ_３Ｐ_３に直交する方向（厚さｔ方向）の輝度値の総和値を求めて、探索方向Ｏ_３Ｐ_３に沿って、その総和値の分布を算出する。

さらに、その総和値の分布から、先の説明と同様にして、輝度勾配ｇを算出する。なお、輝度勾配ｇを算出するときに設定した第１のしきい値Ａと第２のしきい値Ｂは、それぞれ、設定した領域の厚さｔに応じた別のしきい値として設定される。

探索方向Ｏ_３Ｐ_４についても、同様にして、輝度値の総和値の分布を算出し、その後、輝度勾配ｇを算出する。

その後、先の説明と同様にして白濁度合Ｕが算出されて、白濁度合Ｕの診断が行われる。

このように、探索方向に向かって延びる領域を設定することによって、探索方向としてラインを設定した場合と比べて、突発的なノイズが混入しても、そのノイズの影響が緩和されるため、安定した輝度勾配ｇを算出することができ、これによって、信頼性の高い白濁度合Ｕの診断を行うことができる。

以上説明したように、このように構成された本発明のレンズ白濁状態診断装置１１によれば、輝度勾配ｇを算出する探索方向（ライン）を、探索開始点Ｏの左右方向位置を、領域Ｒ_０の重心位置Ｇの左右方向位置Ｇｘとして、探索開始点Ｏの上下方向位置を、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通る水平ラインと領域Ｒ_０の最上部を通る水平ラインの間の位置として、探索開始点Ｏから、水平方向左に向かう探索方向ＯＰとして設定するため、領域Ｒ_０の重心位置Ｇよりも画像の下部に出現する、車両５が巻き上げるスプラッシュや、後続車両の前照灯の路面反射や、隣接車線を走行している車両の前照灯等の混入を防止することができ、これによって、信頼性の高い輝度勾配ｇを算出することができるため、信頼性の高い白濁度合Ｕの診断を行うことができる。さらに、探索方向ＯＰを１方向であるため、輝度分布の作成が短時間で実行でき、これによって処理の効率化を図ることができる。

また、本発明のレンズ白濁状態診断装置１１によれば、輝度勾配ｇを算出する探索方向（ライン）を、領域Ｒ_０の重心位置Ｇから領域Ｒ_０の周縁に向けて延びるものとして、その探索開始点Ｏの上下方向位置を、領域Ｒ_０の重心位置Ｇを通る水平ラインと領域の最上部を通る水平ラインの間としたため、設定された探索方向（ライン）の中には、車両５が巻き上げるスプラッシュや、後続車両の前照灯の路面反射や、隣接車線を走行している車両の前照灯による像が混入しにくい。したがって、それらの像に影響されずに、正確な輝度勾配ｇを算出することができる。

また、本発明のレンズ白濁状態診断装置１１によれば、複数の探索方向（ライン）を組み合わせて探索方向を設定したため、いずれかの探索方向に突発的にノイズが混入した場合であっても、そのノイズによる影響を緩和することができるため、信頼性の高い輝度勾配ｇを算出することができ、これによって、信頼性の高い白濁度合Ｕを算出することができる。

また、本発明のレンズ白濁状態診断装置１１によれば、輝度勾配算出部３２は、ゲイン調整部１６によって調整された撮像部１０のゲインの値に基づいて、輝度勾配ｇを補正して新たな輝度勾配ｇとするため、より正確な輝度勾配ｇを算出することができ、これによって、白濁度合Ｕをより正確に診断することができる。

また、本発明のレンズ白濁状態診断装置１１によれば、輝度勾配算出部３２は、ゲイン調整部１６によって調整された撮像部１０のゲインの値が所定値Ｋに満たないときには、輝度勾配ｇに、ゲイン調整部１６によって調整されたゲインの値の自然対数を乗じる補正を行い、ゲイン調整部１６によって調整されたゲインの値が所定値Ｋ以上のときには、輝度勾配ｇに、所定値Ｋの自然対数を乗じる補正を行うため、より一層正確な輝度勾配ｇを算出することができ、これによって、白濁度合Ｕをより正確に診断することができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであるため、本発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

８ レンズ白濁状態診断装置
９ ＢＳＷシステム
１０ 撮像部
１２ レンズ
１４ 光電変換部
１６ ゲイン調整部
２０ 領域検出部
３０ 輝度勾配算出部
４０ 白濁度合算出部
４２ 輝度勾配平均値算出部
４４ 類似性算出部
４６ 確信度決定部
５０ 白濁度合引き渡し部
６０ 接近車両検出部
７０ 警報出力部

Claims (12)

1. 車両に設置され、レンズを通して前記車両の周囲を観測して、観測された前記車両の周囲の光信号を、画像信号に変換する光電変換部を有する撮像部と、
   前記画像信号の中から、所定の明るさを越える輝度値を有する画素で構成されて、所定以上の面積を有する略円形状の領域を検出する領域検出部と、
   前記領域の中で、所定の位置から所定の方向に向かうライン上の画素が有する輝度値に基づいて、前記ライン上の輝度勾配を算出する輝度勾配算出部と、
   前記輝度勾配に基づいて前記レンズの白濁度合を算出する白濁度合算出部と、を有し、
   前記領域は、前記撮像部によって撮像される、別の車両の、点灯した前照灯によって形成される領域であることを特徴とするレンズ白濁状態診断装置。
2. 前記撮像部は、前記車両の周囲の明るさに応じて、光信号を画像信号に変換する際のゲインを調整するゲイン調整部を有し、前記ゲインが所定値よりも大きいときに、前記白濁度合算出部が白濁度合を算出することを特徴とする請求項１に記載のレンズ白濁状態診断装置。
3. 前記ラインは、前記画像信号の中で、
   その始点の左右方向位置を、前記領域の重心位置の左右方向位置として、
   その始点の上下方向位置を、前記領域の重心位置を通る水平ラインと前記領域の最上部を通る水平ラインの間の位置として、
   前記始点から、左方向、もしくは右方向に向かって延びるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ白濁状態診断装置。
4. 前記ラインは、
   前記領域の重心位置から前記領域の周縁に向けて延びるものであって、その始点の上下方向位置を、前記領域の重心位置を通る水平ラインと前記領域の最上部を通る水平ラインの間とするものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ白濁状態診断装置。
5. 前記ラインを複数組み合わせて、ラインを構成することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレンズ白濁状態診断装置。
6. 前記領域の重心位置を通って前記画像信号の中を上下方向に延びる直線に関して左右対称な複数のラインによって、ラインを構成することを特徴とする請求項５に記載のレンズ白濁状態診断装置。
7. 前記別の車両は、前記車両の後方にあって、前記車両と同一車線を走行していることを
   特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレンズ白濁状態診断装置。
8. 前記輝度勾配は、前記画像信号の中に設定された各ラインの各始点から、前記各ラインが延びる方向に向かって、前記各ライン上の輝度値が第１のしきい値を下回ってから、前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値を下回るまでの間の、前記各ライン上の画素数として算出されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレンズ白濁状態診断装置。
9. 前記白濁度合算出部は、
   前記各ライン上で算出された各輝度勾配の平均値を算出して白濁度合とする輝度勾配平均値算出部と、
   異なるタイミングで撮像された各画像信号の中から検出された各領域の類似性を算出する類似性算出部と、
   前記類似性が高い状態で連続して算出された期間に応じて、前記白濁度合の確信度を決定する確信度決定部と、を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のレンズ白濁状態診断装置。
10. 前記類似性算出部は、過去の複数の白濁度合の平均値と、最新の白濁度合との比率が所定の範囲内にあるときに、類似性が高いと判断するものであることを特徴とする請求項９に記載のレンズ白濁状態診断装置。
11. 前記輝度勾配算出部は、前記ゲイン調整部によって調整されたゲインに基づいて、前記輝度勾配を補正することを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれか１項に記載のレンズ白濁状態診断装置。
12. 前記輝度勾配算出部は、
    前記ゲイン調整部によって調整されたゲインが所定のゲインに満たないときには、前記輝度勾配に、前記ゲイン調整部によって調整されたゲインの自然対数を乗じる補正を行い、
    前記ゲイン調整部によって調整されたゲインが前記所定のゲイン以上であるときには、前記輝度勾配に、前記所定のゲインの自然対数を乗じる補正を行うことを特徴とする請求項１１に記載のレンズ白濁状態診断装置。