JP6125975B2 - ピッチ角検出装置及びピッチ角検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両のピッチ角を検出するピッチ角検出装置及びピッチ角検出方法に関する。

特許文献１では、車両の姿勢角（ピッチ角）を検出するための専用のセンサを使用することなく車載レーダのビームの上下角を適切に制御し、コスト低減とレーダ性能の向上とを同時に達成することのできる車両用運転支援装置を提供することを目的としている（［０００６］、要約）。

当該目的を達成するため、特許文献１では、カメラユニット１５で撮像した画像から道路の左右白線を認識して撮像画像平面上の近似直線を求め、この近似直線の交点から車両のピッチ角を推定し、このピッチ角に基づいてレーダヘッド１１の上下方向のアンテナ角度を可変するアクチュエータ１２に対する制御指令値を算出する。そして、コントローラ１３を介してアクチュエータ１２を駆動し、レーダヘッド１１の電磁波放射方向を道路面と平行に維持することで、ピッチ角を検出するための専用のセンサを使用することなく、コスト低減とレーダ性能の向上とを同時に達成するとされている（要約）。

特開２００３−３０７５６１号公報

上記のように、特許文献１では、道路の白線を認識してピッチ角を推定する。しかしながら、この方法では、白線（車線）のない道路を走行する際はピッチ角の推定を行うことができない。

本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、ピッチ角を検出するための周辺物（車線等）が存在しない場合でも、車両のピッチ角を検出することが可能なピッチ角検出装置及びピッチ角検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係るピッチ角検出装置は、車両のピッチ角を検出するものであって、ヘッドランプからの照射光に対する路面からの反射光を検出する路面反射光検出部と、前記反射光に基づいて前記ピッチ角を算出するピッチ角算出部とを備え、前記ピッチ角算出部は、前記反射光における水平方向の輝度の群である水平輝度群を垂直方向に複数抽出し、抽出した複数の前記水平輝度群それぞれにおける輝度の平均値である水平輝度平均値を複数算出し、前回及び今回の演算周期の前記水平輝度平均値の差に基づいて、単位時間当たりの前記ピッチ角の変化量を算出することを特徴とする。

本発明によれば、前回及び今回の演算周期の水平輝度平均値の差に基づいて、単位時間当たりのピッチ角の変化量を算出する。これにより、ヘッドランプからの照射光に対する路面からの反射光を用いて車両のピッチ角を検出することが可能となる。従って、ピッチ角を検出するための周辺物が存在しない場合でも、車両のピッチ角を検出することが可能となる。

前記ピッチ角算出部は、複数の前記水平輝度平均値を含む曲線における極値に対応する垂直座標を特定し、前回及び今回の演算周期の前記垂直座標の差に基づいて、単位時間当たりの前記ピッチ角の変化量を算出してもよい。これにより、極値に対応する垂直座標を用いることで、ピッチ角の検出精度を向上することが可能となる。

前記ピッチ角算出部は、前記反射光から特定される光源のうち前記車両の車速と等しい速度で前記車両に接近する光源を高輝度静止物と判定し、前記反射光における輝度又は前記水平輝度平均値のうち前記高輝度静止物及びその周辺に対応するものを除外してもよい。

これにより、高反射率の静止物又は自発光する静止物（自動販売機等）からの光の輝度を除外して単位時間当たりのピッチ角の変化量を算出することが可能となる。従って、これらの静止物に対応する輝度を抑制することで、ピッチ角の検出精度を高めることが可能となる。

前記ピッチ角算出部は、対向車両のヘッドライト又は先行車両のテールランプからの照射光を判定するための輝度の閾値である他車両判定閾値を設定し、前記路面反射光検出部が検出した光における輝度又は前記水平輝度平均値のうち前記他車両判定閾値を上回るものを除外してもよい。これにより、対向車両のヘッドライト又は先行車両のテールランプからの照射光に対応する輝度又は水平輝度平均値を除外してピッチ角の変化量を算出することが可能となる。これにより、ピッチ角の検出精度を高めることが可能となる。

本発明に係るピッチ角検出方法は、車両のピッチ角を検出するものであって、ヘッドランプからの照射光に対する路面からの反射光を検出する路面反射光検出処理と、前記反射光に基づいて前記ピッチ角を算出するピッチ角算出処理とを含み、前記ピッチ角算出処理では、前記反射光における水平方向の輝度の群である水平輝度群を垂直方向に複数抽出し、抽出した複数の前記水平輝度群それぞれにおける輝度の平均値である水平輝度平均値を複数算出し、複数の前記水平輝度平均値を含む曲線において、前記水平輝度平均値の平均値と等しい点である平均値交点と極値とを特定し、前記反射光に含まれる光源のうち前記車両の車速と等しい速度で前記車両に接近する光源を高輝度静止物と判定し、前記平均値交点及び極値のうち前記高輝度静止物及びその周辺に対応するものを除外し、前回及び今回の演算周期の前記極値の差と前回及び今回の演算周期の前記平均値交点の差との合成値を算出し、前記合成値に基づいて、単位時間当たりの前記ピッチ角の変化量を算出することを特徴とする。

本発明に係るピッチ角検出装置は、車両のピッチ角を検出するものであって、ヘッドランプからの照射光に対する路面からの反射光を少なくとも垂直方向に検出する路面反射光検出部と、前記反射光に基づいて前記ピッチ角を算出するピッチ角算出部とを備え、前記ピッチ角算出部は、前回及び今回の演算周期における前記反射光の垂直方向の輝度分布を比較して、単位時間当たりの前記ピッチ角の変化量を算出することを特徴とする。

本発明によれば、前回及び今回の演算周期における反射光の垂直方向の輝度分布を比較して、単位時間当たりのピッチ角の変化量を算出する。これにより、ヘッドランプからの照射光に対する路面からの反射光を用いて車両のピッチ角を検出することが可能となる。従って、ピッチ角を検出するための周辺物が存在しない場合でも、車両のピッチ角を検出することが可能となる。

本発明によれば、ピッチ角を検出するための周辺物（車線等）が存在しない場合でも、車両のピッチ角を検出することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るピッチ角検出装置を搭載した車両の一部の構成を示すブロック図である。 前記実施形態においてピッチ角を用いた制御を行うフローチャートである。 前記実施形態におけるピッチ角の検出に関する基本的な考え方を説明するための図である。 前記ピッチ角を検出するための第１フローチャートである。 前記ピッチ角を検出するための第２フローチャートである。 水平輝度平均値と垂直座標との関係の一例を示す図である。 サンプリング範囲を説明するための図である。 高輝度静止物からの光に対応する部分を除外する処理を説明するための図である。

Ａ．一実施形態
［１．構成］
（１−１．全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係るピッチ角検出装置１２（以下「検出装置１２」ともいう。）を搭載した車両１０の一部の構成を示すブロック図である。図１に示すように、検出装置１２は、カメラ１４と、車速センサ１６と、ヨーレートセンサ１８と、ライトスイッチ２０と、電子制御装置２２（以下「ＥＣＵ２２」という。）と、左右のヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒとを有する。

（１−２．カメラ１４）
カメラ１４は、車両１０の周囲を撮像する撮像手段として機能する。本実施形態では、１つのカメラ１４を用いるが、２つのカメラ１４を左右対称に配置させてステレオカメラを構成してもよい。カメラ１４は、１秒間に１５フレーム以上（例えば３０フレーム）の画像（後述する前方画像５０（図３等））を取得する。カメラ１４は、主に可視光領域の波長を有する光を利用するモノクロカメラである。カメラ１４は、例えば、車両１０の車室内の前方部分における車幅方向中心部（例えば、バックミラー周辺）に配置されている。或いは、カメラ１４は、車両１０の前部バンパー部における車幅方向中心部に配置されてもよい。

なお、車両１０の周囲を撮像する撮像手段は、上記構成に限られることなく、種々の構成を採り得る。例えば、撮像手段は、複眼（ステレオカメラ）であっても単眼（１つのカメラ）であってもよい。この場合、別の測距手段（レーダ装置）を併せて備えることが好ましい。また、モノクロカメラに代替して、カラーカメラ又は赤外線カメラを用いてもよく、或いは両方を併せ備えてもよい。

（１−３．車速センサ１６及びヨーレートセンサ１８）
車速センサ１６は、車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出し、ＥＣＵ２２に出力する。ヨーレートセンサ１８は、車両１０のヨーレートＹｒ［°／ｓｅｃ］を検出し、ＥＣＵ２２に出力する。

（１−４．ライトスイッチ２０）
ライトスイッチ２０は、車両１０のヘッドライト及びスモールライト（いずれも図示せず）のオン／オフを制御するものであり、ヘッドライト及びスモールライトの両方をオフする位置と、ヘッドライトをオフにし、スモールライトをオンにする位置と、ヘッドライト及びスモールライトの両方をオンにする位置を運転者のマニュアル操作により切り替えることができる。さらに、ライトスイッチ２０は、ヘッドライトのハイビーム及びロービームを切り替えることができる。ライトスイッチ２０の状態は、ライト信号Ｓｌによりライトスイッチ２０からＥＣＵ２２に通知される。

（１−５．ＥＣＵ２２）
ＥＣＵ２２は、検出装置１２の全体を制御するものであり、図１に示すように、入出力部３０、演算部３２及び記憶部３４を有する。

カメラ１４、車速センサ１６、ヨーレートセンサ１８及びライトスイッチ２０からの各信号は、入出力部３０を介してＥＣＵ２２に供給される。また、ＥＣＵ２２からの出力信号は、入出力部３０を介してヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒに出力される。入出力部３０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換回路を備える。

演算部３２は、カメラ１４、車速センサ１６、ヨーレートセンサ１８及びライトスイッチ２０からの各信号に基づく演算を行い、演算結果に基づきヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒに対する信号を生成する。

図１に示すように、演算部３２は、ピッチ角算出機能４０及びヘッドランプ制御機能４２を有する。各機能４０、４２は、記憶部３４に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。或いは、前記プログラムは、図示しない無線通信装置（携帯電話機、スマートフォン等）を介して外部から供給されてもよい。

ピッチ角算出機能４０は、カメラ１４が取得した前方画像５０（図３参照）を用いて車両１０のピッチ角Ａｐを算出する。ヘッドランプ制御機能４２は、車速Ｖ、ヨーレートＹｒ及びライト信号Ｓｌに基づいてヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒを制御する。

記憶部３４は、デジタル信号に変換された撮像信号、各種演算処理に供される一時データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、及び実行プログラム、テーブル又はマップ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成される。

（１−６．ヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒ）
本実施形態のヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒは、配光可変ヘッドランプ（ＡＤＢ：Adaptive Driving Beam）であり、ハイビーム（走行ビーム）の照射範囲（配光パターン）を対向車両又は先行車両等の他車両の位置に応じて自動で制御することができる。ここでの「照射範囲」は、照射方向（車両１０の前後方向、上下方向及び車幅方向）並びに照射領域の大きさの両方を含む広義の意味で用いる。

［２．ピッチ角Ａｐを用いた制御］
（２−１．全体的な流れ）
本実施形態において、ＥＣＵ２２は、ヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒからの照射光Ｌｅ（ヘッドライト）に対する反射光Ｌｒを用いて車両１０（以下「自車１０」ともいう。）のピッチ角Ａｐを算出し、当該ピッチ角Ａｐを用いた制御を行う。

図２は、本実施形態においてピッチ角Ａｐを用いた制御を行うフローチャートである。ステップＳ１において、ＥＣＵ２２は、ヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒが点灯中であるか否かを判定する。当該判定は、ライトスイッチ２０からのライト信号Ｓｌに基づいて行う。

ステップＳ２において、ＥＣＵ２２は、反射光Ｌｒを用いてピッチ角Ａｐを算出する（詳細は、図３〜図８を参照して後述する。）。ステップＳ３において、ＥＣＵ２２又はその他の制御装置は、ピッチ角Ａｐを用いた制御を行う。例えば、ＥＣＵ２２は、ピッチ角Ａｐを用いてヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒの配光制御を行う。或いは、特許文献１のように、車載レーダの上下角の制御に用いてもよい。

（２−２．ピッチ角Ａｐの検出）
（２−２−１．基本的な考え方）
図３は、本実施形態におけるピッチ角Ａｐの検出に関する基本的な考え方を説明するための図である。図３の左側には、車両１０が水平な路面６０を走行し、ピッチ角Ａｐがゼロであるとき（通常時）においてカメラ１４が取得した前方画像５０（特に「前方画像５０ａ」という。）が示されている。また、図３の右側には、車両１０が水平な路面６０を走行し、ピッチ角Ａｐがゼロから変動したとき（ピッチング時）においてカメラ１４が取得した前方画像５０（特に「前方画像５０ｂ」という。）が示されている。図３において、参照符号６２は、ヘッドライトの路面反射領域を示している。

前方画像５０ｂの場合、車両１０の前方が後方よりも下側に傾いた状態（この場合のピッチ角Ａｐを負とする）に対応している。このため、通常時の前方画像５０ａと比較して、ピッチング時の前方画像５０ｂの地平線Ｌｈは、相対的に上側に位置して差ΔＬｈが発生する。反対に、車両１０の前方が後方よりも上側に傾いた状態（この場合のピッチ角Ａｐを正とする）である場合、通常時の前方画像５０ａと比較して、地平線Ｌｈは、相対的に下側に位置することとなる。

図３において、通常時の前方画像５０ａの左側には、前方画像５０ａに対応する水平輝度平均値Ｌａｖｅ及び垂直座標Ｃｙの関係を示すグラフが示されている。また、図３において、ピッチング時の前方画像５０ｂの右側には、前方画像５０ｂに対応する水平輝度平均値Ｌａｖｅ及び垂直座標Ｃｙの関係を示すグラフが示されている。水平輝度平均値Ｌａｖｅは、水平方向の画素の集合（水平画素群Ｇｐ）それぞれの輝度Ｌの平均値である。換言すると、水平輝度平均値Ｌａｖｅは、水平方向の輝度Ｌの群（水平輝度群Ｇｌ）における輝度Ｌの平均値である。垂直座標Ｃｙは、前方画像５０ａ、５０ｂの垂直方向の座標である。

例えば、前方画像５０ａ、５０ｂが横４００×縦３００の各画素の輝度情報を有している場合、一番上の行に対応する水平輝度平均値Ｌａｖｅは、一番上の行の４００個の画素の輝度Ｌの積算値を画素数Ｎｐ（４００）で割った値となる（Ｌａｖｅ＝（Ｌ₁＋Ｌ₂＋・・・Ｌ₄₀₀）／４００）。但し、後述するように、一部の画素の輝度情報（水平輝度平均値Ｌａｖｅ）については除外する場合がある。また、水平輝度群Ｇｌ同士の輝度Ｌの比較ができるものであれば、これに限らない（別途、後述する。）。

上記のように、通常時の前方画像５０ａと比較して、ピッチング時の前方画像５０ｂの地平線Ｌｈは、相対的に上側に位置する。その結果、水平輝度平均値Ｌａｖｅからなる曲線６４は、通常時の前方画像５０ａよりもピッチング時の前方画像５０ｂの方が、全体的に上側にシフトする。例えば、前方画像５０ｂに対応する曲線６４（特に「曲線６４ｂ」という。）の最大値Ｌｍａｘ２は、前方画像５０ａに対応する曲線（特に「曲線６４ａ」という。）の最大値Ｌｍａｘ１よりも上側に移動する。

本実施形態では、上記のような水平輝度平均値Ｌａｖｅの分布の変化を利用することで、車両１０のピッチ角Ａｐの変化を検出する。すなわち、所定期間（演算周期）毎に、垂直方向における曲線６４の移動量を判定することにより、所定期間毎のピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを検出することが可能となる。そして、この変化量ΔＡｐを積算していくことにより、ピッチ角Ａｐを算出することが可能となる。なお、演算周期は、例えば、３〜５フレームのいずれかとすることができる。

（２−２−２．具体的処理）
図４及び図５は、ピッチ角Ａｐを検出するための第１及び第２フローチャートである。図４及び図５の処理は、演算周期毎（例えば、４フレーム毎）に行われる。以下では、必要に応じて、前回の演算周期で演算した値に「（前回）」を付し、今回の演算周期で演算した又は演算する値に「（今回）」を付す。

図４のステップＳ１１において、ＥＣＵ２２は、カメラ１４から前方画像５０を取得する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ２２は、水平輝度平均値Ｌａｖｅを算出する。上記のように、水平輝度平均値Ｌａｖｅは、水平画素群Ｇｐの各輝度Ｌの合計値を画素数Ｎｐで割った値である。換言すると、水平輝度平均値Ｌａｖｅは、行毎の輝度Ｌの平均値である。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ２２は、水平輝度平均値Ｌａｖｅから成る曲線６４における極値Ｖｅ及び平均値交点Ｐｃに対応する垂直座標Ｃｙを判定する。垂直座標Ｃｙのうち極値Ｖｅに対応するもの垂直座標Ｃｙ１と称し、平均値交点Ｐｃに対応するものを垂直座標Ｃｙ２と称する。

図６は、水平輝度平均値Ｌａｖｅと垂直座標Ｃｙとの関係の一例を示す図である。図６に示すように、本実施形態の極値Ｖｅは、極大値及び極小値の両方を含む。これは、曲線６４における対比のための特徴点として機能する部分であれば、極大値のみならず極小値の有効な情報として機能するためである。

なお、極値Ｖｅの数が多くなり過ぎて演算負荷が過大となることを避けるため、曲線６４は、水平輝度平均値Ｌａｖｅを平均化して得られるものであってもよい。或いは、垂直座標Ｃｙについて複数の領域を設定し、各領域内での極値Ｖｅの最大値及び最小値のみ（換言すると、各領域内での最大値及び最小値のみ）を用いることも可能である。また、演算負荷を軽減する観点からすれば、水平輝度平均値Ｌａｖｅは、前方画像５０に含まれる全ての行について演算するのではなく、ｎ行毎（ｎは２以上の整数）に１つの行について水平輝度平均値Ｌａｖｅを算出することも可能である。

平均値交点Ｐｃは、水平輝度平均値Ｌａｖｅの平均値Ｌａｖｅ＿ａｖｅと等しい点である。換言すると、図６において、平均値交点Ｐｃは、平均値Ｌａｖｅ＿ａｖｅを示す直線と、曲線６４とが交わる点である。平均値Ｌａｖｅ＿ａｖｅは、複数の演算周期（例えば、５〜５０演算周期）における水平輝度平均値Ｌａｖｅの平均値として算出される。或いは、平均値Ｌａｖｅ＿ａｖｅは、実測値又はシミュレーション値を固定値として用いることも可能である。

図４に戻り、ステップＳ１４において、ＥＣＵ２２は、ピッチ角Ａｐの検出を開始して１回目であるか否かを判定する。１回目である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、今回の処理を終了し、ステップＳ１１から再度処理を開始する。ピッチ角Ａｐの検出を開始して１回目でない（２回目以降である）場合（Ｓ１４：ＮＯ）、図５の各ステップに進む。

図５において、ＥＣＵ２２は、極値Ｖｅに関連してステップＳ２１〜Ｓ２４を行い、平均値交点Ｐｃに関連してステップＳ２５〜Ｓ２８を行う。

すなわち、ステップＳ２１において、ＥＣＵ２２は、極値Ｖｅ（前回）に対応する垂直座標Ｃｙ１（前回）を基準として、サンプリング範囲（今回）を特定する。ここにいうサンプリング範囲とは、前回及び今回の演算周期で特徴点（ここでは極値Ｖｅ）を比較するために用いる曲線６４（又は水平輝度平均値Ｌａｖｅ）の範囲を意味する。なお、極値Ｖｅ（前回）が複数ある場合、それぞれの極値Ｖｅ（前回）に対応させてサンプリング範囲（今回）を特定する。

図７は、サンプリング範囲を説明するための図である。図７の例では、極大値としての極値Ｖｅ（前回）に対応するサンプリング範囲を設定する。図７の例では、極値Ｖｅ（前回）の周囲を４つの領域Ｒ１〜Ｒ４に分け、それぞれにおいて極値Ｖｅ（今回）を算出する。そして、最も大きい極値Ｖｅ（今回）を、極値Ｖｅ（前回）との比較に用いる。

ステップＳ２２において、ＥＣＵ２２は、極値Ｖｅ（今回）に対応する垂直座標Ｃｙ１（今回）を判定する。極値Ｖｅ（今回）が複数ある場合、それぞれの極値Ｖｅ（今回）に対応する垂直座標Ｃｙ１（今回）を判定する。

ステップＳ２３において、ＥＣＵ２２は、垂直座標Ｃｙ１（今回）のうち高輝度静止物７０（図８）からの光に対応する部分を除外する。

図８は、高輝度静止物７０からの光に対応する部分を除外する処理を説明するための図である。ここでの高輝度静止物７０としては、例えば、街灯、自動販売機、金属片（空き缶等）を挙げることができる。

例えば、街灯又は自動販売機のように自発光する光源からの光は、ヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒからの照射光Ｌｅに対する反射光Ｌｒよりも輝度Ｌが高く、ピッチ角Ａｐの検出に悪影響を及ぼすおそれがある。また、路面又は路側に金属片が存在する場合、当該金属片からの反射光Ｌｒは、その他の部位からの反射光Ｌｒよりも輝度Ｌが高く、ピッチ角Ａｐの検出に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、本実施形態では、通常の路面６０（例えば、アスファルト道路）からの反射光Ｌｒが取り得る輝度Ｌよりも高い値として、高輝度静止物７０からの光を判定するための閾値（静止物除外閾値ＴＨｅｘ）を設定する。そして、曲線６４のうち静止物除外閾値ＴＨｅｘよりも高い部分の極値Ｖｅについてはピッチ角Ａｐの演算に用いないよう除外する。

なお、図５のフローチャートでは、ステップＳ２３よりも前に特徴点（ここでは、極値Ｖｅ）を算出しているため、ステップＳ２３では極値Ｖｅに対応する垂直座標Ｃｙ１を除外する。但し、高輝度静止物７０からの光に対応する部分を除外する観点からすれば、当該部分に対応する輝度Ｌ、水平輝度平均値Ｌａｖｅ又は曲線６４の一部を除外することも可能である。

また、ステップＳ２３において、ＥＣＵ２２は、対向車両又は先行車両と高輝度静止物７０との区別をつけるため、反射光Ｌｒから特定される光源のうち車両１０の車速Ｖと等しい速度で車両１０に接近する光源を高輝度静止物７０と判定してもよい。

ステップＳ２４において、ＥＣＵ２２は、今回の演算周期においてステップＳ２２で算出した垂直座標Ｃｙ１（今回）と、前回の演算周期においてステップＳ２２で算出した垂直座標Ｃｙ１（前回）との差ΔＣｙ１を算出する。垂直座標Ｃｙ１（今回）及び垂直座標Ｃｙ１（前回）が複数ある場合、それぞれについて差ΔＣｙ１を算出し、その平均値を求める。また、ステップＳ２３で除外した極値Ｖｅ（今回）については、差ΔＣｙ１を演算しない。

極値Ｖｅと平均値交点Ｐｃとで相違はあるものの、ステップＳ２５〜Ｓ２８についても、ＥＣＵ２２は、同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ２５において、ＥＣＵ２２は、平均値交点Ｐｃ（前回）に対応する垂直座標Ｃｙ２（前回）を基準として、サンプリング範囲（今回）を特定する。ステップＳ２６において、ＥＣＵ２２は、平均値交点Ｐｃ（今回）に対応する垂直座標Ｃｙ２（今回）を判定する。

ステップＳ２７において、ＥＣＵ２２は、垂直座標Ｃｙ２（今回）のうち高輝度静止物７０からの光に対応する部分を除外する。ステップＳ２８において、ＥＣＵ２２は、今回の演算周期においてステップＳ２６で算出した垂直座標Ｃｙ２（今回）と、前回の演算周期においてステップＳ２６で算出した垂直座標Ｃｙ２（前回）との差ΔＣｙ２を算出する。

ステップＳ２９において、ＥＣＵ２２は、差ΔＣｙ１と差ΔＣｙ２とを合成して合成値Δｙを算出する。合成値Δｙの算出は、例えば、以下の式（１）を用いる。
Δｙ＝（ΔＣｙ１×Ｄｙ２＋ΔＣｙ２×Ｄｙ１）／（Ｄｙ１＋Ｄｙ２）
・・・（１）

式（１）において、Ｄｙ１は、過去４演算周期及び今回の演算周期（すなわち、５フレーム分）の差ΔＣｙ１の分散値を示し、Ｄｙ２は、過去４演算周期及び今回の演算周期の差ΔＣｙ２の分散値を示す。

ステップＳ３０において、ＥＣＵ２２は、合成値Δｙに基づいてピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出する。変化量ΔＡｐは、単位時間当たりの（ここでは、前回の演算周期から今回の演算周期までにおける）ピッチ角Ａｐの変化量である。

ステップＳ３１において、ＥＣＵ２２は、現在のピッチ角Ａｐを算出する。すなわち、前回の演算周期におけるピッチ角Ａｐ（前回）に、今回の演算周期のステップＳ３０で算出した変化量ΔＡｐ（今回）を加えてピッチ角Ａｐ（今回）を算出する。

［３．本実施形態の効果］
以上のように、本実施形態によれば、差ΔＣｙ１、ΔＣｙ２（より一般的には、水平輝度平均値Ｌａｖｅ（前回）と水平輝度平均値Ｌａｖｅ（今回）との差）に基づいて、単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出する（図４及び図５）。これにより、ヘッドランプ２４Ｌ、２４Ｒからの照射光Ｌｅに対する路面６０からの反射光Ｌｒを用いて車両１０のピッチ角Ａｐを検出することが可能となる。従って、ピッチ角Ａｐを検出するための周辺物が存在しない場合でも、車両１０のピッチ角Ａｐを検出することが可能となる。

本実施形態では、各演算周期において、ＥＣＵ２２（ピッチ角算出部）は、複数の水平輝度平均値Ｌａｖｅを含む曲線６４における極値Ｖｅに対応する垂直座標Ｃｙ１を特定し（図４のＳ１３、図６）、垂直座標Ｃｙ１（前回）、Ｃｙ１（今回）の差ΔＣｙ１に基づいて、単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出する（図５）。これにより、極値Ｖｅに対応する垂直座標Ｃｙ１を用いることで、ピッチ角Ａｐの検出精度を向上することが可能となる。

本実施形態において、ＥＣＵ２２（ピッチ角算出部）は、反射光Ｌｒ又は前方画像５０から特定される光源のうち車両１０の車速Ｖと等しい速度で車両１０に接近する光源を高輝度静止物７０と判定し、反射光Ｌｒにおける水平輝度平均値Ｌａｖｅのうち高輝度静止物７０及びその周辺に対応するものを除外する（図５のＳ２３、Ｓ２７、図８）。これにより、高反射率の静止物又は自発光する静止物（自動販売機等）からの光の輝度Ｌを除外して単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出することが可能となる。従って、これらの高輝度静止物７０に対応する輝度Ｌを抑制することで、ピッチ角Ａｐの検出精度を高めることが可能となる。

Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

［１．適用対象］
上記実施形態では、ピッチ角検出装置１２を車両１０に搭載したが、例えば、照射光Ｌｅに対する反射光Ｌｒに基づいてピッチ角Ａｐを検出する観点からすれば、車両１０以外の移動体に検出装置１２を適用してもよい。

［２．カメラ１４（路面反射光検出部）］
上記実施形態では、車両１０の周囲を撮像する撮像手段として、モノクロカメラであるカメラ１４を用いたが、車両１０の周囲を撮像することができるものであれば、これに限らない。例えば、撮像手段は、複眼（ステレオカメラ）であっても単眼（１つのカメラ）であってもよい。また、モノクロカメラに代替して、カラーカメラ又は赤外線カメラを用いてもよく、或いは両方を併せ備えてもよい。

或いは、例えば、ピッチ角Ａｐを認識できるものであれば、カメラとは異なる車載センサ（例えば、赤外線レーダ、超音波センサ）を用いることもできる。例えば、赤外線レーダを用いる場合、赤外光を二次元的に照射し、例えば、反射光Ｌｒを受信可能な上限（地平線Ｌｈよりも所定距離下方の位置）を特定することで、単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを検出することが可能である。

さらに、カメラ１４の設置場所は、上述した車両１０の車室内の前方部分（例えば、バックミラー周辺）又は前部バンパー部に限らず、その他の場所（例えば、車両１０のルーフの上側）とすることも可能である。

［３．ピッチ角Ａｐの検出］
上記実施形態では、高輝度静止物７０からの光を除外した（図５のＳ２３、Ｓ２７）。しかしながら、例えば、路面６０以外からの光を除外する観点からすれば、その他の光を除外することも可能である。そのような場合として、例えば、対向車両のヘッドライト又は先行車両のテールランプからの照射光を除外することも可能である。

具体的には、ＥＣＵ２２（ピッチ角算出部）は、対向車両のヘッドライト又は先行車両のテールランプからの照射光を判定するための輝度の閾値である他車両判定閾値ＴＨｖを設定する。そして、ＥＣＵ２２は、カメラ１４（路面反射光検出部）が検出した光における輝度又は水平輝度平均値Ｌａｖｅのうち他車両判定閾値ＴＨｖを上回るものを除外する。

これにより、対向車両のヘッドライト又は先行車両のテールランプからの照射光に対応する輝度又は水平輝度平均値Ｌａｖｅを除外してピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出することが可能となる。これにより、ピッチ角Ａｐの検出精度を高めることが可能となる。

また、例えば、前回及び今回の演算周期の水平輝度平均値Ｌａｖｅの比較に基づいて、単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出する点に着目すれば、上記いずれかの除外を行わないことも可能である。

上記実施形態では、極値Ｖｅ及び平均値交点Ｐｃの比較を用いて単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出した（図５）。しかしながら、例えば、前回及び今回の演算周期の水平輝度平均値Ｌａｖｅの比較を用いて変化量ΔＡｐを算出する点に着目すれば、これに限らない。例えば、極値Ｖｅ又は平均値交点Ｐｃの一方のみを用いることも可能である。或いは、極値Ｖｅ及び平均値交点Ｐｃ以外の部分の比較を用いてもよい。

上記実施形態では、前回及び今回の演算周期における水平輝度平均値Ｌａｖｅを比較して単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出した。しかしながら、例えば、前回及び今回の演算周期における前方画像５０の垂直方向の輝度分布を比較する観点からすれば、水平輝度平均値Ｌａｖｅの代わりに、水平輝度合計値Ｌｔｏｔａｌを比較してもよい。ここにいう水平輝度合計値Ｌｔｏｔａｌとは、水平方向の輝度Ｌの群（水平輝度群Ｇｌ）に含まれる輝度Ｌの合計値であり、画素数Ｎｐで割る前の値である。或いは、特定の垂直方向の一列の輝度Ｌのみを用いて、単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出することも可能である。

上記実施形態（図２〜図８）に、特許文献１の技術を組み合わせることも可能である。例えば、路面６０に白線（車線）が存在する場合、当該白線を基準として、単位時間当たりのピッチ角Ａｐの変化量ΔＡｐを算出することも可能である。

１０…車両（自車） １２…ピッチ角検出装置
１４…カメラ（路面反射光検出部） ２２…ＥＣＵ（ピッチ角算出部）
２４Ｌ、２４Ｒ…ヘッドランプ ６０…路面
６４…水平輝度平均値を含む曲線 ７０…高輝度静止物
Ａｐ…ピッチ角 Ｃｙ、Ｃｙ１、Ｃｙ２…垂直座標
Ｇｌ…水平輝度群 Ｌ…輝度
Ｌａｖｅ…水平輝度平均値 Ｌｅ…照射光
Ｌｒ…反射光 Ｐｃ…平均値交点
ＴＨｖ…他車両判定閾値 Ｖ…車速
Ｖｅ…極値
ΔＡｐ…単位時間当たりのピッチ角の変化量
ΔＣｙ１、ΔＣｙ２…垂直座標の差 Δｙ…合成値

Claims (5)

1. 車両のピッチ角を検出するピッチ角検出装置であって、
   前記ピッチ角検出装置は、
   ヘッドランプからの照射光に対する路面からの反射光を検出する路面反射光検出部と、
   前記反射光に基づいて前記ピッチ角を算出するピッチ角算出部と
   を備え、
   前記ピッチ角算出部は、
   前記反射光における水平方向の輝度の群である水平輝度群を垂直方向に複数抽出し、
   抽出した複数の前記水平輝度群それぞれにおける輝度の平均値である水平輝度平均値を複数算出し、
   前回及び今回の演算周期の前記水平輝度平均値の差に基づいて、単位時間当たりの前記ピッチ角の変化量を算出する
   ことを特徴とするピッチ角検出装置。
2. 請求項１記載のピッチ角検出装置において、
   前記ピッチ角算出部は、
   複数の前記水平輝度平均値を含む曲線における極値に対応する垂直座標を特定し、
   前回及び今回の演算周期の前記垂直座標の差に基づいて、単位時間当たりの前記ピッチ角の変化量を算出する
   ことを特徴とするピッチ角検出装置。
3. 請求項１又は２記載のピッチ角検出装置において、
   前記ピッチ角算出部は、
   前記反射光から特定される光源のうち前記車両の車速と等しい速度で前記車両に接近する光源を高輝度静止物と判定し、
   前記反射光における輝度又は前記水平輝度平均値のうち前記高輝度静止物及びその周辺に対応するものを除外する
   ことを特徴とするピッチ角検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のピッチ角検出装置において、
   前記ピッチ角算出部は、
   対向車両のヘッドライト又は先行車両のテールランプからの照射光を判定するための輝度の閾値である他車両判定閾値を設定し、
   前記路面反射光検出部が検出した光における輝度又は前記水平輝度平均値のうち前記他車両判定閾値を上回るものを除外する
   ことを特徴とするピッチ角検出装置。
5. 車両のピッチ角を検出するピッチ角検出方法であって、
   前記ピッチ角検出方法は、
   ヘッドランプからの照射光に対する路面からの反射光を検出する路面反射光検出処理と、
   前記反射光に基づいて前記ピッチ角を算出するピッチ角算出処理と
   を含み、
   前記ピッチ角算出処理では、
   前記反射光における水平方向の輝度の群である水平輝度群を垂直方向に複数抽出し、
   抽出した複数の前記水平輝度群それぞれにおける輝度の平均値である水平輝度平均値を複数算出し、
   複数の前記水平輝度平均値を含む曲線において、前記水平輝度平均値の平均値と等しい点である平均値交点と極値とを特定し、
   前記反射光に含まれる光源のうち前記車両の車速と等しい速度で前記車両に接近する光源を高輝度静止物と判定し、
   前記平均値交点及び極値のうち前記高輝度静止物及びその周辺に対応するものを除外し、
   前回及び今回の演算周期の前記極値の差と前回及び今回の演算周期の前記平均値交点の差との合成値を算出し、
   前記合成値に基づいて、単位時間当たりの前記ピッチ角の変化量を算出する
   ことを特徴とするピッチ角検出方法。

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