JP6214290B2 - 前照灯制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に設けられ、自車両前方の状況を検出して配光パターンを自動的に切り替える前照灯制御装置に関し、特に演算負荷を過大とすることなくカーブ路前方から出現する前方車両を適切に検出可能なものに関する。

自動車等の車両の前照灯は、一般的に走行用ビーム（ハイビーム）と、すれ違い用ビーム（ロービーム）とを切り替え可能、又は、走行用ビームをすれ違い用ビームとは独立して消灯可能となっている。
近年、自車両前方の状況を認識するとともに、対向車や先行車等の前方車両へのグレア（眩惑）が問題となり得る場合には、自動的にハイビームからロービームへ切り替える機能（オートハイビーム機能）が提案されている。

車両用前照灯の配光制御に関する従来技術として、例えば特許文献１には、自車両の操舵状態を検出し、操舵角が所定値以上である場合には、車々間通信やナビゲーション装置等から得られる情報を用いて車両角度変化を予測し、対向車の場所を推測してグレアを防止するよう予測配光制御を行うことが記載されている。
また、特許文献２には、自車両前方をカメラによって撮像し、得られた画像を画像処理することによって前方車両の光源を認識し、配光パターンの切り替えを行うことが記載されている。

特開２００８−１３７５１６号公報 特開２０１１−２５５８２６号公報

しかし、特許文献１に記載されたように、操舵角等に基づいて配光制御を行う場合、十分な操舵角が発生しないような緩いカーブでは配光制御を行うことができず、前方車両への反応が遅れてグレアを与えることが懸念される。
また、自車両が直進路を走行中であり、前方にカーブ路が存在する場合には、カーブ路に進入するまで制御が行われず、やはり前方車両への反応が遅れてしまう。

一方、自車両前方の撮像画像を画像処理して前方車両を検出する場合、カーブ路の先から対向車が現れるような状況にも対応するためには、画像内を広範囲にわたって画像処理する必要があり、演算負荷が過大なものになり、対向車に対する反応が遅くなったり、ハードウェアに要求される性能がきわめて高度なものとなってしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、演算負荷を過大とすることなくカーブ路前方から出現する前方車両を適切に検出可能な前照灯制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、自車両前方を照射する前照灯の配光パターンを自動的に切り替える前照灯制御装置であって、自車両前方の画像を逐次撮像する撮像手段と、前記撮像手段が逐次撮像した画像から他車両の光源を認識する他車両認識手段と、前記他車両認識手段の認識結果に応じて前記配光パターンを切り替える配光制御手段と、自車両前方の車線形状を認識する車線形状認識手段と、自車両の進行方向を予測する進行方向予測手段とを備え、前記他車両認識手段は、前記車線形状の認識結果に基づいて前記画像の一部に前方車両の出現可能性が高いと推定されるエリアのうち、自車両が前記エリア近傍を通過する可能性が高いと前記進行方向予測手段が判断する場合に、前記エリアを重要エリアと設定し、前記重要エリアの内部を対象として前記重要エリアの外部に対して行われる画像処理よりも前方車両の検出に特化した画像処理を行うことを特徴とする前照灯制御装置である。
これによれば、車線形状の認識結果に基づいて設定された重要エリアの内部で前方車両の検出に特化した画像処理を行うことによって、重要エリアにＣＰＵ等の画像処理リソースを重点的に割り当てることによって処理を効率化することができ、反応速度の向上や、演算負荷の軽減によるハードウェア構成の簡素化を図ることができる。
また、不要なエリアを処理対象から除外することによって、誤判定を抑制することができる。

請求項２に係る発明は、前記車線形状認識手段は、車線形状を立体的に認識可能なステレオカメラを有することを特徴とする請求項１に記載の前照灯制御装置である。
これによれば、簡単なハードウェア構成によって適切に車線形状を認識し、重要エリアを適切に設定することができる。
また、車線形状認識手段を撮像手段と兼用することも可能となり、この場合、構成をより簡素化することができる。

請求項３に係る発明は、前記他車両認識手段は、前記重要エリア内に所定以上の輝度の高輝度画素群が存在する場合に、該高輝度画素群が他車両の光源に由来するものであると認識することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の前照灯制御装置である。
これによれば、高輝度画素群の軌跡等を考慮しない演算負荷が軽い処理によって、適切かつ早期に対向車の前照灯を検出して配光パターンを切り替えることにより、グレアを与えることを防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、演算負荷を過大とすることなくカーブ路前方から出現する前方車両を適切に検出可能な前照灯制御装置を提供することができる。

本発明を適用した前照灯制御装置の実施例の構成を示すブロック図である。 実施例の前照灯制御装置における自車両前方の画像の一例を模式的に示す図である。 実施例の前照灯制御装置における前照灯制御を示すフローチャートである。

本発明は、演算負荷を過大とすることなくカーブ路前方から出現する前方車両を適切に検出可能な前照灯制御装置を提供する課題を、ステレオカメラを用いて自車両前方の車線形状を認識し、光源識別制御に用いる撮像画像の一部に前方車両の出現が予測される重要エリアを設定し、重要エリア内において前方車両の光源認識に特化した画像処理を行うことによって解決した。

以下、本発明を適用した前照灯制御装置の実施例について説明する。
実施例の前照灯制御装置は、例えば乗用車等の自動車の車体前部に設けられ、自車両前方の所定の領域を照射する前照灯を制御し、ハイビーム及びロービームを切り替えるものである。

図１は、実施例の前照灯制御装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、前照灯制御装置１は、左側前照灯１１、右側前照灯１２、コントローラ２０、前照灯制御ユニット３０、カメラユニット４０、走行情報検出ユニット５０等を有して構成されている。

左側前照灯１１、右側前照灯１２は、車体前部の左右にそれぞれ設けられている。
左側前照灯１１、右側前照灯１２は、自車両前方を例えば１００ｍ以上前方まで照射するハイビーム（走行用ビーム）、及び、自車両前方を例えば４０ｍ程度前方まで照射するロービーム（すれ違い用ビーム）を選択可能となっている。

左側前照灯１１、右側前照灯１２は、ハイビーム用、ロービーム用として例えばＬＥＤ等の光源と、光源が発生する光を所定の配光パターンで投光するプロジェクタ型又はリフレクタ型の光学系等をそれぞれ有する。
ハイビーム用、ロービーム用の光源は独立して点灯、消灯が可能となっており、ハイビーム点灯時にはロービームも同時点灯されるようになっている。

コントローラ２０は、図示しないバッテリ等の電源から供給される電力を、左側前照灯１１、右側前照灯１２の各光源に供給するものである。
コントローラ２０は、前照灯制御ユニット３０からの制御信号に応じて、左側前照灯１１、右側前照灯１２のハイビーム用光源、ロービーム用光源をそれぞれ点灯、消灯させる。

前照灯制御ユニット３０は、前照灯１１，１２の各光源の点灯、消灯を統括的に制御する情報処理装置である。
前照灯制御ユニット３０は、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
前照灯制御ユニット３０は、コントローラ２０に制御信号を与え、左側前照灯１１、右側前照灯１２のハイビーム点灯、ロービーム点灯、消灯を切り替える機能を有する。

前照灯制御ユニット３０には、スイッチ３１、照度センサ３２等が接続されている。
スイッチ３１は、例えば、車室内のステアリングコラム部等に設けられ、ドライバが前照灯を操作する操作入力手段である。
スイッチ３１は、例えば、オフ（消灯）、ロービーム点灯、ハイビーム点灯の手動選択のほか、オートモードの選択が可能となっている。
オートモードは、車両外部の明暗等を検出して、前照灯を自動的に点灯、消灯させるものである。

また、オートモードは、さらにオートハイビームモードを備えている。
オートハイビームモードは、自車両前方をカメラユニット４０で逐次撮像して得た時系列の画像に基づいて、対向車、先行車等の前方車両の灯火類（光源）の有無や市街地走行等を判別し、通常時はハイビーム点灯を行うとともに、所定範囲内に前方車両を検出したり、市街地走行を検出した場合には自動的にロービーム点灯に切り替えるものである。
前照灯制御ユニット３０は、カメラユニット４０等からの情報に基づいて他車両の光源を認識する他車両認識手段、その認識結果に応じてハイビーム点灯、ロービーム点灯を切り替える配光制御手段として機能する。

照度センサ３２は、車両外部の明るさを検出する明度センサである。
照度センサ３２は、例えば、フロントウインドウガラスの周縁部における車室内に設けられている。

カメラユニット４０は、自車両前方を撮像するステレオカメラを備えている。
カメラユニット４０は、例えばＣＭＯＳ、ＣＣＤ等の固体撮像素子をそれぞれ有する左右一対のカメラによって、所定の画角内に含まれる撮像範囲を所定のフレームレートで逐次撮像し、得られた時系列の画像データを順次前照灯制御ユニット３０に提供する。
カメラユニット４０は、例えば、車室内におけるルームミラー基部（フロントウインドウガラス上端部）に隣接して設けられる。
また、カメラユニット４０は、公知のステレオ画像処理により、左右カメラの視差から三角測量の原理を利用して、画像に含まれる特定の画素群に対応する被写体の、自車両からの距離を算出可能となっている。
これによって、カメラユニット４０は、画像に含まれる各被写体の位置を三次元的に検出可能となっており、例えば、自車両前方の車線形状を認識可能となっている。
カメラユニット４０は、本発明にいう撮像手段、及び、車線形状認識手段として機能する。

走行情報検出ユニット５０には、図示しない車速センサ、舵角センサ、車体横加速度センサ、車体ヨーレートセンサ等が接続されている。
走行情報検出ユニット５０は、これらの各ユニットの出力に基づいて、車速、舵角（ハンドル角）、車体横加速度（横Ｇ）、車体ヨーレート等の車両状態に関する情報を前照灯制御ユニット３０に提供する。

次に、実施例の前照灯制御装置におけるオートハイビーム制御のための光源認識について説明する。
図２は、実施例の前照灯制御装置における自車両前方の画像の一例を模式的に示す図である。
画像１００には、例えば、自車両走行車線１０１、対向車線１０２、ガードレール１０３、反射板１０４、街灯１０５、対向車１０６等にそれぞれ対応する画素群が含まれている。
また、画像１００において、画像処理における水平基準線Ｈが設けられる。
夜間である場合には、画像１００においては、主に光源に対応する画素群が検出される。

実施例においては、カメラユニット４０のステレオカメラを用いて、自車両前方における自車両走行車線１０１、対向車線１０２の形状を認識する。
そして、自車両走行車線１０１、対向車線１０２が水平基準線Ｈの近傍で収束する点を中心とする所定の範囲を重要エリアＡとして設定する。
重要エリアＡは、自車両前方が直線路である場合には、自車両正面（左右方向における画像の中央）に設定され、自車両前方がカーブ路である場合には、カーブの方向に水平方向にオフセットされる。オフセット量は、カーブの曲率や、自車両からカーブまでの距離に依存する。
この重要エリアＡは、対向車、先行車等の前方車両が出現する可能性が高いと推定される領域である。

前照灯制御ユニット３０は、対向車１０６等の前方車両の光源と、反射板１０４、街灯１０５のような前方車両以外の光源とを、輝度、色、時系列の位置推移（軌跡）等の特徴に基づいて判別する公知の光源認識を実行可能となっている。
例えば、街灯１０５等は、通常は水平基準線Ｈの上方に位置し、接近とともに画像内で上方に移動しつつ路肩方向に流れる軌跡を示す。

これに対し、対向車１０６の前照灯は、通常は水平基準線Ｈと略同じ高さから出現し、接近とともに画像内で下方に推移しつつ対向車線１０２の延在方向にほぼ沿った軌跡を示す。
また、前照灯制御ユニット３０は、重要エリアＡ内において所定の閾値ｘ［ｃｄ］以上の輝度の画素群が存在する場合には、対向車１０６である可能性が高いものとして、直ちに対向車判定を成立させる機能を有する。この点、以下詳しく説明する。

以下、実施例の前照灯制御装置における制御について説明する。
図３は、実施例の前照灯制御装置における光源識別制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
この処理は、オートハイビーム機能の利用中に行われるものであって、初期状態においては、ハイビーム点灯状態となっている。
＜ステップＳ０１：進行方向予測＞
前照灯制御ユニット３０は、カメラユニット４０から提供される自車両前方の車線形状の認識結果、及び、走行情報検出ユニット５０から提供される車速、ヨーレート、舵角等に基づいて、自車両の進行方向（走行予定軌跡）を予測する。
その後、ステップＳ０２に進む。

＜ステップＳ０２：重要エリア特定＞
前照灯制御ユニット３０は、ステップＳ０１において予測された進行方向に基づいて、カメラユニット４０の撮像画角内（画像内）に重要エリアＡを設定する。
例えば、車線左右の白線が水平基準線Ｈの近傍で収束しており、かつ、車速、ヨーレート、舵角等に基づいて自車両の進行方向を推定した結果、自車両がその近傍を通過する可能性が高いと判定された場合、白線が収束した箇所の周囲に重要エリアＡを設定する。
その後、ステップＳ０３に進む。

＜ステップＳ０３：光源検出＞
前照灯制御ユニット３０は、カメラユニット４０が撮像した画像内に、所定値以上の輝度値を有する画素群が存在する場合には、何らかの光源であると認識する。
その後、ステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：光源重要エリア内判断＞
前照灯制御ユニット３０は、ステップＳ０３において光源であると認識された画素群が、ステップＳ０２において設定された重要エリアＡ内にあるか否かを判別する。
光源が重要エリアＡ内にある場合には、前方車両である可能性があるものと認識してステップＳ０５に進み、その他の場合には前方車両以外の光源であると認識してステップＳ０１に戻り、以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ０５：輝度判定＞
前照灯制御ユニット３０は、ステップＳ０４において重要エリアＡにあると判別された光源に相当する画素群の輝度値を抽出し、予め設定された閾値ｘ［ｃｄ］よりも大きいか比較する。
その後、ステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０６：輝度判断＞
前照灯制御ユニット３０は、ステップＳ０５において抽出された輝度値がｘ［ｃｄ］よりも大きい場合には、ステップＳ０９に進み、その他の場合にはステップＳ０７に進む。

＜ステップＳ０７：対向車判定＞
前照灯制御ユニット３０は、光源に相当する画素群の水平基準線Ｈに対する位置や軌跡（移動方向等）に基づく一般的な対向車判定を行う。
その後、ステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０８：対向車判断＞
前照灯制御ユニット３０は、ステップＳ０７において対向車判定が成立した場合にはステップＳ０９に進み、不成立であった場合にはステップＳ０１に戻り、以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ０９：ハイビーム消灯＞
前照灯制御ユニット３０は、左右前照灯１１，１２のハイビーム用光源を消灯し、ロービーム用光源のみを点灯させることで、ロービーム用の配光パターンを生成し、前方車両のグレアを抑制する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。また、前方車両の光源が検出されなくなった場合には、再びハイビーム用光源を点灯し、ハイビーム用の配光パターンを生成する。

以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車線形状の認識結果に基づいて設定された重要エリアＡの内部でのみ対向車の検出を行うことによって、重要エリアＡにＣＰＵの演算能力等を重点的に割り当てて処理を効率化することができ、反応速度の向上やハードウェア構成の簡素化を図ることができる。
また、不要なエリアを処理対象から除外することによって、不要な光源認識を行うことがなく、誤判定を抑制することができる。
（２）車線形状をステレオカメラによって認識することによって、簡単な構成によって適切に車線形状を認識し、重要エリアＡを適切に設定することができる。
（３）重要エリアＡ内における閾値ｘ以上の輝度値を有する画素群を、直ちに対向車であると認識することによって、演算負荷が軽い処理によって適切に対向車の認識を行うことができる。例えば、カーブの向こうから突然現れた対向車に対しても、短時間で対向車判定を成立させてグレアを与えることを早期に防止できる。
また、閾値ｘ未満の輝度値を有する画素群についても、軌跡等の特徴を利用した公知の画像処理によって対向車判定を行うことによって、誤判定を低減することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）前照灯制御装置や、前照灯の構成は上述した実施例に限らず、適宜変更することが可能である。
例えば、実施例では、オートハイビーム制御はハイビームとロービームとを切り替えているが、これに限らず、例えば、ハイビーム用として複数の配光パターンを有する前照灯において、ハイビーム用の配光パターンを、前方光源の認識結果に応じて、前方車両へのグレアを抑制する配光パターンに切り替えるものであってもよい。
（２）実施例では、自車両前方の車線形状をステレオカメラによって認識しているが、単眼カメラであっても左右白線が収束する点を検出すること等によって、最低限重要エリアを設定することは可能である。
また、カメラに限らず、例えばナビゲーション装置から提供される地図データ及び自車両位置や、路車間通信などの他の手法を用いて自車両前方の車線形状を認識するようにしてもよい。
さらに、複数の車線形状認識手法を併用して精度を向上するようにしてもよい。
（３）実施例では、重要エリア内の高輝度画素群の輝度に基づいて対向車を判別しているが、重要エリア内で行われる前方車両検出に特化した処理はこれに限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、重要エリア内のみ他の領域の画像処理に使う画像とはシャッター速度等の露光条件を異ならせて撮像した画像を用いてもよい。例えば、シャッター速度を高速にした画像を用いることによって、対向車の前照灯のような高輝度の被写体のみを効率よく検出するようにしてもよい。この場合、シャッター速度の高速・低速を交互に切り換えながら撮像することができる。
また、高輝度画素群の色温度に着目し、例えばハロゲンバルブ、ＬＥＤ、ＨＩＤ等の自動車用前照灯として利用されることが多い光源に相当する色温度である場合には、対向車であると判定するようにしてもよい。
（４）実施例では、前照灯の光源としてＬＥＤ光源を用いているが、これに限らず、他種類の光源であってもよい。

１ 前照灯制御装置
１１ 左側前照灯 １２ 右側前照灯
２０ コントローラ ３０ 前照灯制御ユニット
３１ スイッチ ３２ 照度センサ
４０ カメラユニット ５０ 走行情報検出ユニット
１００ 画像 １０１ 自車両走行車線
１０２ 対向車線 １０３ ガードレール
１０４ 反射板 １０５ 街灯
１０６ 対向車

Claims (3)

1. 自車両前方を照射する前照灯の配光パターンを自動的に切り替える前照灯制御装置であって、
   自車両前方の画像を逐次撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段が逐次撮像した画像から他車両の光源を認識する他車両認識手段と、
   前記他車両認識手段の認識結果に応じて前記配光パターンを切り替える配光制御手段と、
   自車両前方の車線形状を認識する車線形状認識手段と、
   自車両の進行方向を予測する進行方向予測手段と
   を備え、
   前記他車両認識手段は、前記車線形状の認識結果に基づいて前記画像の一部に前方車両の出現可能性が高いと推定されるエリアのうち、自車両が前記エリア近傍を通過する可能性が高いと前記進行方向予測手段が判断する場合に、前記エリアを重要エリアと設定し、前記重要エリアの内部を対象として前記重要エリアの外部に対して行われる画像処理よりも前方車両の検出に特化した画像処理を行うこと
   を特徴とする前照灯制御装置。
2. 前記車線形状認識手段は、車線形状を立体的に認識可能なステレオカメラを有すること
   を特徴とする請求項１に記載の前照灯制御装置。
3. 前記他車両認識手段は、前記重要エリア内に所定以上の輝度の高輝度画素群が存在する場合に、該高輝度画素群が他車両の光源に由来するものであると認識すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の前照灯制御装置。
   

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