JP6287769B2 - Image processing apparatus, vehicle, and program - Google Patents

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Description

本発明は、画像処理装置、車両、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing device, a vehicle , and a program.

従来より、自動車等の車両に搭載され、フロントガラスに付着した雨滴等の付着物を撮像手段を用いて検出する付着物検出装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an attached matter detection device that is mounted on a vehicle such as an automobile and detects an attached matter such as raindrops attached to a windshield using an imaging unit is known.

一例として、雨滴検出領域を所定数のブロックに分割してブロック毎の照度を画像データより算出し、各ブロック間における照度のバラツキが所定の基準値以上の場合に雨滴検出領域内に異物が付着したと判断する装置を挙げることができる(例えば、特許文献1参照)。   As an example, the raindrop detection area is divided into a predetermined number of blocks, and the illuminance for each block is calculated from the image data, and foreign matter adheres to the raindrop detection area when the illuminance variation between the blocks is greater than or equal to a predetermined reference value. The apparatus which judges that it has carried out can be mentioned (for example, refer patent document 1).

他と例として、雨滴検出領域を所定数のブロックに分割してブロック毎の照度変化率を画像データより符号を付して算出し、照度変化率の符号が変化する間隔の差異に基づいて雨滴検出領域内の付着物を識別する装置を挙げることができる(例えば、特許文献2参照)。   As another example, the raindrop detection area is divided into a predetermined number of blocks, and the illuminance change rate for each block is calculated by adding a sign from the image data, and the raindrop is based on the difference in the interval at which the sign of the illuminance change rate changes. An apparatus for identifying the deposit in the detection region can be given (for example, see Patent Document 2).

しかしながら、上記に例示した装置では、環境の変化や検出器のばらつき等により変動するノイズについて十分に考慮されていないため、検出感度が低く、小さい付着物(例えば、1滴の雨滴)とノイズとを区別することが困難であった。   However, in the apparatus exemplified above, noise that fluctuates due to environmental changes, detector variations, etc. is not fully considered, so the detection sensitivity is low, and small deposits (for example, one drop of rain) and noise It was difficult to distinguish.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、検出感度を向上させた画像処理装置を提供することを課題とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image processing apparatus with improved detection sensitivity.

本画像処理装置は、透明体を介して撮像を行う撮像手段によって得られた画像に基づいて前記透明体に付着する付着物を検出する画像処理装置であって、所定の時間毎に、前記画像のうちの複数の領域の各々において領域別付着物情報を各々算出し、各々の前記領域別付着物情報を所定の閾値と比較し、前記所定の閾値を超えた領域の前記領域別付着物情報を加算して所定の時刻における付着物情報を算出する算出手段と、所定の時刻における付着物情報と前記所定の時刻より前の付着物情報に対して平均化処理を行って、平均付着物情報を算出する平均化処理手段と、を有することを要件とする。 The image processing apparatus is an image processing apparatus that detects an adhering substance adhering to the transparent body based on an image obtained by an imaging unit that performs imaging through a transparent body. In each of the plurality of regions, the region-specific deposit information is calculated, the region-specific deposit information is compared with a predetermined threshold value, and the region-specific deposit information of the region exceeding the predetermined threshold value is compared. And calculating means for calculating the deposit information at a predetermined time, averaging the deposit information at the predetermined time and the deposit information before the predetermined time, and calculating the average deposit information. And an averaging processing means for calculating.

開示の技術によれば、検出感度を向上させた画像処理装置を提供できる。 According to the disclosed technology, an image processing apparatus with improved detection sensitivity can be provided.

本実施の形態に係る移動体機器制御システムの概略構成を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates schematic structure of the mobile body apparatus control system which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る雨滴検出装置の概略構成を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates schematic structure of the raindrop detection apparatus which concerns on this Embodiment. 図2の一部を拡大して例示する模式図である。FIG. 3 is a schematic view illustrating a part of FIG. 2 in an enlarged manner. 本実施の形態に係る光学フィルタを例示する図である。It is a figure which illustrates the optical filter which concerns on this Embodiment. 撮像画像を例示する図である。It is a figure which illustrates a captured image. カットフィルタを例示する図である。It is a figure which illustrates a cut filter. バンドパスフィルタを例示する図である。It is a figure which illustrates a band pass filter. 本実施の形態の変形例に係る雨滴検出装置の概略構成を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates schematic structure of the raindrop detection apparatus which concerns on the modification of this Embodiment. 画像解析ユニットの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the composition of an image analysis unit. 雨滴量情報算出手段を撮像ユニットに搭載した例を示す図である。It is a figure which shows the example which mounts the raindrop amount information calculation means in the imaging unit. 雨滴量情報算出手段と撮像装置の接続例を示す図である。It is a figure which shows the example of a connection of a raindrop amount information calculation means and an imaging device. 雨滴検出領域で検出される雨滴の信号輝度を例示する図である。It is a figure which illustrates the signal brightness | luminance of the raindrop detected in a raindrop detection area. 雨滴検出領域で検出される雨滴の各参照領域における画素値の総和を例示する図である。It is a figure which illustrates the sum total of the pixel value in each reference area | region of the raindrop detected in a raindrop detection area. フロントガラスに設ける雨滴検出領域の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the raindrop detection area | region provided in a windshield. 雨滴検出領域に対応する画像領域を複数の参照領域に分割する例を示す図である。It is a figure which shows the example which divides | segments the image area | region corresponding to a raindrop detection area | region into a some reference area. 雨滴量情報算出手段の動作を説明するフローチャートの例である。It is an example of the flowchart explaining operation | movement of the raindrop amount information calculation means. 雨滴検出領域で検出される雨滴の各参照領域における画素値の和の経時変化を例示する図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating a temporal change in the sum of pixel values in each reference region of raindrops detected in a raindrop detection region; 画素値の総和と時間との関係を例示する図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating the relationship between the sum of pixel values and time; 移動平均処理の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a moving average process. 雨滴検出領域で検出される雨滴の各参照領域における画素値の和の経時変化を例示する図(その2)である。FIG. 6 is a diagram (part 2) illustrating a temporal change in the sum of pixel values in each reference region of raindrops detected in the raindrop detection region; 画素値の総和と時間との関係を例示する図(その2)である。FIG. 6 is a diagram (part 2) illustrating the relationship between the sum of pixel values and time; 雨滴情報の急激な変化に対応するための具体的な処理を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the specific process for responding to the rapid change of raindrop information. 微分計算手段での差分計算処理の結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the result of the difference calculation process in a differential calculation means. 図22の処理を実行した場合の画素値の総和と時間との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the sum total of a pixel value at the time of performing the process of FIG. 22, and time. 図22の処理を説明するフローチャートの例(その1)である。FIG. 23 is an example (part 1) of a flowchart for explaining the processing of FIG. 22; FIG. 図22の処理を説明するフローチャートの例(その2)である。FIG. 23 is an example (part 2) of a flowchart for explaining the processing of FIG. 22; FIG. フロントガラスに付着した雨滴量に対する雨滴検出処理の出力をシミュレートしたグラフである。It is the graph which simulated the output of the raindrop detection process with respect to the amount of raindrops adhering to the windshield. 加重平均処理を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates a weighted average process. 加重平均差分処理を行うことにより直流成分のノイズを除去した場合のグラフである。It is a graph at the time of removing the noise of a direct current component by performing a weighted average difference process. 加重平均差分処理を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates weighted average difference processing. 出力画素値に対して移動平均処理を加えた場合のグラフである。It is a graph at the time of adding a moving average process with respect to an output pixel value. 雨滴情報の急激な変化(スプラッシュ)に対するシミュレーション結果を示すグラフ(その1)である。It is a graph (the 1) which shows the simulation result with respect to the rapid change (splash) of raindrop information. 雨滴情報の急激な変化(スプラッシュ)に対するシミュレーション結果を示すグラフ(その2)である。It is a graph (the 2) which shows the simulation result with respect to the rapid change (splash) of raindrop information. 雨滴情報の急激な変化に対応するための具体的な処理を説明するフローチャートの例(その1)である。It is the example (the 1) of the flowchart explaining the specific process for responding to the rapid change of raindrop information. 雨滴情報の急激な変化に対応するための具体的な処理を説明するフローチャートの例(その2)である。It is the example (the 2) of the flowchart explaining the specific process for responding to the rapid change of raindrop information. 雨滴情報の急激な変化に対応するための具体的な処理を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the specific process for responding to the rapid change of raindrop information. フロントガラスに付着した雨滴量が急激に低下した場合をシミュレートしたグラフである。It is the graph which simulated the case where the amount of raindrops adhering to a windshield fell rapidly. クランプ処理を説明するフローチャートの例(その1)である。It is an example (the 1) of the flowchart explaining a clamp process. クランプ処理を説明するフローチャートの例(その2)である。It is an example (the 2) of the flowchart explaining a clamp process. クランプ処理導入時にフロントガラスに付着した雨滴量が急激に低下した場合をシミュレートしたグラフである。It is the graph which simulated the case where the amount of raindrops adhering to a windshield at the time of clamp processing introduction fell rapidly.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

なお、以下の実施の形態では、付着物検出装置を自動車等の移動体に搭載し、移動体のフロントガラス等に付着した雨滴等の付着物を検出し、移動体機器を制御する移動体機器制御システムの例を示すが、これに限定されることはない。例えば、付着物検出装置を用いて、建物のガラス等に付着した雨滴等の付着物を検出すること等が可能である。なお、移動体機器とは、移動体に搭載された所定の機器を指し、例えば、移動体が自動車であれば、ワイパーやヘッドランプ等が移動体機器である。   In the following embodiments, the mobile object device is mounted on a mobile object such as an automobile, detects mobile objects such as raindrops attached to the windshield of the mobile object, and controls the mobile object device. Although an example of a control system is shown, it is not limited to this. For example, it is possible to detect an adhering matter such as raindrops adhering to glass of a building using an adhering matter detecting device. The mobile device refers to a predetermined device mounted on the mobile body. For example, if the mobile body is an automobile, a wiper, a headlamp, or the like is the mobile device.

[移動体機器制御システム]
まず、本実施の形態に係る移動体機器制御システムについて説明する。図1は、本実施の形態に係る移動体機器制御システムの概略構成を例示する模式図である。図1に示す移動体機器制御システム300は、移動体の一例として車両(自動車)を例にしたものである。図1を参照するに、移動体機器制御システム300は、付着物検出装置10と、ヘッドランプ制御ユニット310と、ワイパー制御ユニット320と、車両走行制御ユニット330と、ヘッドランプ350と、ワイパー360とを有する。なお、図1において、400は自動車等の自車両を示している。
[Mobile equipment control system]
First, the mobile device control system according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a mobile device control system according to the present embodiment. A mobile device control system 300 shown in FIG. 1 is an example of a vehicle (automobile) as an example of a mobile body. Referring to FIG. 1, the mobile device control system 300 includes a deposit detection device 10, a headlamp control unit 310, a wiper control unit 320, a vehicle travel control unit 330, a headlamp 350, and a wiper 360. Have In FIG. 1, reference numeral 400 denotes a host vehicle such as an automobile.

移動体機器制御システム300は、自車両400に搭載された付着物検出装置10の撮像装置40(図2及び図3参照)で撮像した自車両進行方向前方領域(撮像領域)の撮像画像データを利用して、所定の制御を行う機能を有する。所定の制御としては、例えば、ヘッドランプの配光制御、ワイパーの駆動制御、自車両400に搭載された他の機器の制御等を挙げることができる。   The mobile device control system 300 uses the captured image data of the front area (imaging area) in the traveling direction of the host vehicle captured by the imaging device 40 (see FIGS. 2 and 3) of the attached matter detection apparatus 10 mounted on the host vehicle 400. Utilizing it, it has a function of performing predetermined control. Examples of the predetermined control include light distribution control of the headlamp, drive control of the wiper, control of other devices mounted on the host vehicle 400, and the like.

撮像装置40で撮像された撮像画像データは、画像解析ユニット50に入力される。画像解析ユニット50は、撮像装置40から送信される撮像画像データを解析することにより、例えば、自車両400の前方に存在する他車両の位置や方角、距離等を算出する。   The captured image data captured by the imaging device 40 is input to the image analysis unit 50. The image analysis unit 50 analyzes the captured image data transmitted from the imaging device 40, thereby calculating, for example, the position, direction, distance, and the like of another vehicle existing in front of the host vehicle 400.

又、画像解析ユニット50は、他車両のテールランプを識別することで自車両400と同じ進行方向へ進行する先行車両を検出したり、他車両のヘッドランプを識別することで自車両400とは反対方向へ進行する対向車両を検出したりする。又、画像解析ユニット50は、フロントガラス101に付着する雨滴や異物等の付着物を検出したり、撮像領域内に存在する路面上の白線(区画線)等の検出対象物を検出したりする。   Further, the image analysis unit 50 detects the preceding vehicle traveling in the same traveling direction as the own vehicle 400 by identifying the tail lamp of the other vehicle, or is opposite to the own vehicle 400 by identifying the headlamp of the other vehicle. Or detecting an oncoming vehicle traveling in the direction. Further, the image analysis unit 50 detects an adhering matter such as raindrops or foreign matters adhering to the windshield 101, or a detection target such as a white line (partition line) on the road surface existing in the imaging region. .

画像解析ユニット50の解析結果は、ヘッドランプ制御ユニット310に送られる。ヘッドランプ制御ユニット310は、例えば、画像解析ユニット50が算出した距離データから、自車両400に搭載された機器であるヘッドランプ350を制御する制御信号を生成する。   The analysis result of the image analysis unit 50 is sent to the headlamp control unit 310. For example, the headlamp control unit 310 generates a control signal for controlling the headlamp 350 that is a device mounted on the host vehicle 400 from the distance data calculated by the image analysis unit 50.

具体的には、例えば、先行車両や対向車両の運転者の目に自車両400のヘッドランプの強い光が入射するのを避けて他車両の運転者の幻惑防止を行いつつ、自車両400の運転者の視界確保を実現する。そのために、ヘッドランプ350のハイビーム及びロービームの切り替えを制御したり、ヘッドランプ350の部分的な遮光制御を行ったりする。   Specifically, for example, while avoiding the strong light of the headlamp of the own vehicle 400 entering the eyes of the driver of the preceding vehicle or the oncoming vehicle, the driver of the other vehicle is prevented from being dazzled. Ensure driver visibility. For this purpose, the switching of the high beam and the low beam of the headlamp 350 is controlled, or partial light shielding control of the headlamp 350 is performed.

画像解析ユニット50の解析結果は、ワイパー制御ユニット320にも送られる。ワイパー制御ユニット320は、ワイパー360を制御して、自車両400のフロントガラス101に付着した雨滴や異物等の付着物を除去する。ワイパー制御ユニット320は、画像解析ユニット50が検出した付着物検出結果を受けて、ワイパー360を制御する制御信号を生成する。ワイパー制御ユニット320により生成された制御信号がワイパー360に送られると、自車両400の運転者の視界を確保すべく、ワイパー360を稼動させる。   The analysis result of the image analysis unit 50 is also sent to the wiper control unit 320. The wiper control unit 320 controls the wiper 360 to remove deposits such as raindrops and foreign matters attached to the windshield 101 of the host vehicle 400. The wiper control unit 320 receives the attached matter detection result detected by the image analysis unit 50 and generates a control signal for controlling the wiper 360. When the control signal generated by the wiper control unit 320 is sent to the wiper 360, the wiper 360 is operated to ensure the visibility of the driver of the host vehicle 400.

又、画像解析ユニット50の解析結果は、車両走行制御ユニット330にも送られる。車両走行制御ユニット330は、例えば、画像解析ユニット50が検出した白線検出結果に基づいて、白線によって区画されている車線領域から自車両400が外れている場合等に、自車両400の運転者へ警告を報知する。又、車両走行制御ユニット330は、例えば、自車両400のハンドルやブレーキを制御する等の走行支援制御を行ったりする。   The analysis result of the image analysis unit 50 is also sent to the vehicle travel control unit 330. The vehicle travel control unit 330, for example, to the driver of the host vehicle 400 when the host vehicle 400 is out of the lane area defined by the white line based on the white line detection result detected by the image analysis unit 50. Announce a warning. In addition, the vehicle travel control unit 330 performs travel support control such as controlling a handle and a brake of the host vehicle 400, for example.

[付着物検出装置]
次に、本実施の形態に係る付着物検出装置について説明する。本実施の形態に係る付着物検出装置は、雨滴や異物等の付着物を検出可能であるが、付着物の代表的な一例として雨滴を挙げ、付着物検出装置の代表的な一例として雨滴検出装置の例を挙げて以降の説明を行う。従って、付着物検出装置10を雨滴検出装置10と称する場合がある。
[Adherent detection device]
Next, the deposit detection apparatus according to the present embodiment will be described. The adhering matter detection device according to the present embodiment can detect adhering matters such as raindrops and foreign matters, but raindrops are given as a typical example of the adhering matter, and raindrop detection is given as a typical example of the adhering matter detection device. The following description will be given with an example of the apparatus. Therefore, the attached matter detection device 10 may be referred to as the raindrop detection device 10.

図2は、本実施の形態に係る雨滴検出装置の概略構成を例示する模式図である。図3は、図2の一部を拡大して例示する模式図である。図2及び図3を参照するに、雨滴検出装置10は、撮像ユニット20と、画像解析ユニット50とを有する。なお、フロントガラス101は、本発明に係る付着物が付着する対象物の代表的な一例である。   FIG. 2 is a schematic view illustrating the schematic configuration of the raindrop detection apparatus according to this embodiment. FIG. 3 is a schematic view illustrating a part of FIG. 2 in an enlarged manner. With reference to FIGS. 2 and 3, the raindrop detection apparatus 10 includes an imaging unit 20 and an image analysis unit 50. The windshield 101 is a typical example of an object to which an attached object according to the present invention is attached.

撮像ユニット20は、例えば、車両のフロントガラス101の近傍(例えば、図示しないルームミラー付近)に設置されている。撮像ユニット20を、例えば、少なくともフロントガラス101側が透明なカバー104に収容した状態でフロントガラス101の近傍に設置してもよい。   The imaging unit 20 is installed, for example, in the vicinity of the vehicle windshield 101 (for example, in the vicinity of a room mirror (not shown)). For example, the imaging unit 20 may be installed in the vicinity of the windshield 101 in a state in which the imaging unit 20 is accommodated in the cover 104 having at least the windshield 101 side.

又、フロントガラス101側が開口されたカバー104をフロントガラス101に密着させ、撮像ユニット20をフロントガラス101とカバー104で覆うように配置してもよい。この場合には、フロントガラス101の内壁面が曇るような状況であっても、カバー104で覆われた部分のフロントガラス101が曇ることを防止できる。その結果、フロントガラス101の曇りによって画像解析ユニット50が誤解析することを抑制でき、画像解析ユニット50の解析結果に基づく各種制御動作を適切に行うことができる。   Alternatively, the cover 104 having the front glass 101 side opened may be brought into close contact with the windshield 101 so that the imaging unit 20 is covered with the windshield 101 and the cover 104. In this case, even if the inner wall surface of the windshield 101 is clouded, the windshield 101 in the portion covered with the cover 104 can be prevented from being fogged. As a result, the image analysis unit 50 can be prevented from being erroneously analyzed due to fogging of the windshield 101, and various control operations based on the analysis result of the image analysis unit 50 can be appropriately performed.

但し、例えば、フロントガラス101の曇りを撮像ユニット20で検出して、自車両の空調設備を制御するような場合には、撮像ユニット20に対向するフロントガラス101の部分が他の部分と同じ状況となるように、カバー104に空気の流路を形成すればよい。   However, for example, when the imaging unit 20 detects cloudiness of the windshield 101 and controls the air conditioning equipment of the host vehicle, the portion of the windshield 101 facing the imaging unit 20 is the same as the other parts. An air flow path may be formed in the cover 104 so that

撮像ユニット20は、光源30と、撮像装置40とを有する。光源30は、フロントガラス101に付着した雨滴を検出するために設けられた光源であり、フロントガラス101の一方の面側(内壁面側)からフロントガラス101に向けて光を照射する機能を有する。   The imaging unit 20 includes a light source 30 and an imaging device 40. The light source 30 is a light source provided to detect raindrops attached to the windshield 101 and has a function of irradiating light from one surface side (inner wall surface side) of the windshield 101 toward the windshield 101. .

光源30は、フロントガラス101に付着した雨滴103を検出する雨滴検出領域102を少なくとも照射できる位置に配置されている。例えば、雨滴検出領域102がフロントガラス101の下端側であれば、光源30は、少なくともフロントガラス101の下端側を照射できる位置に配置される。又、雨滴検出領域102がフロントガラス101の上端側及び下端側であれば、光源30は、少なくともフロントガラス101の上端側及び下端側を照射できる位置に配置される。又、雨滴検出領域102がフロントガラス101の全面であれば、光源30は、少なくともフロントガラス101の全面を照射できる位置に配置される。なお、雨滴検出領域102を確実に照射するため、複数の光源30を配置してもよい。   The light source 30 is disposed at a position where at least the raindrop detection region 102 for detecting the raindrop 103 attached to the windshield 101 can be irradiated. For example, if the raindrop detection region 102 is on the lower end side of the windshield 101, the light source 30 is disposed at a position where at least the lower end side of the windshield 101 can be irradiated. If the raindrop detection area 102 is the upper end side and the lower end side of the windshield 101, the light source 30 is arranged at a position where at least the upper end side and the lower end side of the windshield 101 can be irradiated. If the raindrop detection region 102 is the entire surface of the windshield 101, the light source 30 is disposed at a position where at least the entire surface of the windshield 101 can be irradiated. In order to irradiate the raindrop detection region 102 with certainty, a plurality of light sources 30 may be arranged.

光源30としては、例えば、発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(LD)等を用いることができる。又、光源30は所定の波長帯域で発光する。光源30の発光波長としては、例えば、可視光や赤外光等を用いることができる。   As the light source 30, for example, a light emitting diode (LED), a semiconductor laser (LD), or the like can be used. The light source 30 emits light in a predetermined wavelength band. As the emission wavelength of the light source 30, for example, visible light, infrared light, or the like can be used.

但し、光源30の光で対向車両の運転者や歩行者等を眩惑するのを回避する必要がある。そのため、光源30の発光波長としては、可視光よりも波長が長く、かつ、後述の画像センサ43の受光感度が及ぶ範囲の波長(例えば800nm以上1000nm以下の赤外光領域の波長)を選択することが好ましい。   However, it is necessary to avoid dazzling the driver or pedestrian of the oncoming vehicle with the light of the light source 30. Therefore, as the light emission wavelength of the light source 30, a wavelength that is longer than the visible light and within a range in which the light receiving sensitivity of the image sensor 43 described later reaches (for example, an infrared light wavelength of 800 nm to 1000 nm) is selected. It is preferable.

必要に応じて光源30の後段にコリメートレンズを設け、光源30からの照射光を略平行光とすることが望ましい。なお、光源30は、本発明に係る光照射手段の代表的な一例である。但し、光照射手段は、コリメートレンズ等の光源30からの照射光の形態を調整可能なレンズ等の構成要素を含んでもよい。又、雨滴検出領域102は、本発明に係る所定領域の代表的な一例である。   If necessary, it is desirable to provide a collimating lens downstream of the light source 30 so that the irradiation light from the light source 30 is substantially parallel light. The light source 30 is a typical example of the light irradiation means according to the present invention. However, the light irradiation means may include a component such as a lens capable of adjusting the form of irradiation light from the light source 30 such as a collimating lens. The raindrop detection area 102 is a typical example of the predetermined area according to the present invention.

撮像装置40は、フロントガラス101に対して光源30と同じ側に配置されており、光源30から雨滴103に照射された光の反射光や、車両外部からの入射光を撮像する機能を有する。本実施の形態では、撮像レンズ41の光軸が水平方向を向くように配置しているが、これに限定されることはない。なお、光源30は、光源30から雨滴103に照射された光の反射光が撮像装置40へ入射する位置に配置されている。   The imaging device 40 is disposed on the same side as the light source 30 with respect to the windshield 101, and has a function of imaging reflected light of light emitted from the light source 30 to the raindrop 103 and incident light from outside the vehicle. In the present embodiment, the imaging lens 41 is arranged so that the optical axis thereof faces in the horizontal direction, but the present invention is not limited to this. The light source 30 is disposed at a position where the reflected light of the light emitted from the light source 30 to the raindrop 103 enters the imaging device 40.

撮像装置40は、撮像レンズ41と、光学フィルタ42と、画像センサ43と、センサ基板44と、信号処理部45とを有する。撮像レンズ41は、例えば、複数のレンズから構成され、焦点がフロントガラス101の位置よりも遠方に設定されている。撮像レンズ41の焦点位置は、例えば、無限遠又は無限遠とフロントガラス101との間に設定することができる。   The imaging device 40 includes an imaging lens 41, an optical filter 42, an image sensor 43, a sensor substrate 44, and a signal processing unit 45. The imaging lens 41 is composed of, for example, a plurality of lenses, and the focal point is set farther than the position of the windshield 101. The focal position of the imaging lens 41 can be set, for example, between infinity or infinity and the windshield 101.

光学フィルタ42は、画像センサ43の前段に配置され、画像センサ43に入射する光の波長帯域を制限する機能を有する。光学フィルタ42は、光源30の発光波長帯域の光を透過可能な材料を適宜選択して形成できる。例えば、光源30の発光波長帯域が可視光域や赤外域である場合には、光学フィルタ42の材料として、ガラス、サファイア、水晶等を用いることができる。光学フィルタ42は、入射光のうちの所定の偏光成分(例えば、P偏光成分)のみを透過するように形成してもよい。   The optical filter 42 is disposed in front of the image sensor 43 and has a function of limiting the wavelength band of light incident on the image sensor 43. The optical filter 42 can be formed by appropriately selecting a material that can transmit light in the emission wavelength band of the light source 30. For example, when the light emission wavelength band of the light source 30 is a visible light region or an infrared region, glass, sapphire, crystal, or the like can be used as the material of the optical filter 42. The optical filter 42 may be formed so as to transmit only a predetermined polarization component (for example, P polarization component) of the incident light.

図4は、本実施の形態に係る光学フィルタ42を例示する図であり、図4(a)は側面図、図4(b)は正面図(画像センサ43側から見た図)である。図4に示すように、光学フィルタ42は基板42aを有し、基板42aの撮像レンズ41側の面(A側の面)には、赤外光及び可視光相当を透過する分光フィルタ層42bが形成されている。又、基板42aの画像センサ43側の面(B側の面)には、偏光フィルタ層42c、SOG(Spin On Glass)層42d、及び赤外光透過フィルタ42eが順に形成されている。なお、図4において、111は車両検出用画像領域を示している。   4A and 4B are diagrams illustrating the optical filter 42 according to the present embodiment, in which FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a front view (viewed from the image sensor 43 side). As shown in FIG. 4, the optical filter 42 has a substrate 42a, and a spectral filter layer 42b that transmits infrared light and visible light is provided on the surface of the substrate 42a on the imaging lens 41 side (surface on the A side). Is formed. A polarizing filter layer 42c, an SOG (Spin On Glass) layer 42d, and an infrared light transmission filter 42e are formed in this order on the surface of the substrate 42a on the image sensor 43 side (surface on the B side). In FIG. 4, reference numeral 111 denotes a vehicle detection image area.

本実施の形態では、偏光フィルタ層42cは、ワイヤグリッド偏光子で形成されている。ワイヤグリッドは、アルミ等の金属で構成された導電体線が特定ピッチで格子状に配列してなるものである。ワイヤグリッドの特定ピッチが入射光(例えば、可視光の波長400nmから800nm)に比べてかなり小さければ(例えば、2分の1以下)、導電体線に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射する。そして、導電体線に対して垂直な電場ベクトル成分の光をほとんど透過させる。そのため、単一偏光を作り出す偏光子として使用できる。   In the present embodiment, the polarizing filter layer 42c is formed of a wire grid polarizer. The wire grid is formed by arranging conductor wires made of metal such as aluminum in a lattice pattern at a specific pitch. If the specific pitch of the wire grid is considerably smaller than the incident light (for example, visible light wavelength of 400 nm to 800 nm) (for example, half or less), the electric field vector component light that oscillates in parallel to the conductor line. Almost reflective. Then, most of the electric field vector component perpendicular to the conductor line is transmitted. Therefore, it can be used as a polarizer that produces single polarized light.

図5は、撮像画像を例示する図である。図5に示すように、対向車両のヘッドランプ(図示せず)及び先行車両115のテールランプ並びに白線116の画像は、主に撮像画像中央部に存在することが多い。又、撮像画像下部には自車両前方の直近の路面117の画像が存在し、撮像画像上部には空118の画像が存在することが通常である。つまり、対向車両のヘッドランプ(図示せず)及び先行車両115のテールランプ並びに白線116の識別に必要な情報は撮像画像中央部に集中しており、その識別において撮像画像上部及び撮像画像下部の情報はあまり重要ではない。   FIG. 5 is a diagram illustrating a captured image. As shown in FIG. 5, the headlamp (not shown) of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle 115, and the image of the white line 116 often exist mainly in the center of the captured image. Further, it is normal that an image of the road surface 117 immediately in front of the host vehicle exists at the lower part of the captured image and an image of the sky 118 exists at the upper part of the captured image. That is, information necessary for identifying the headlamp (not shown) of the oncoming vehicle, the tail lamp of the preceding vehicle 115, and the white line 116 is concentrated in the central portion of the captured image, and in the identification, information on the upper portion of the captured image and the lower portion of the captured image. Is not very important.

よって、単一の撮像画像データから、対向車両や先行車両115或いは白線116の検出と雨滴103の検出とを両立して行う場合には、図5に示すように、撮像画像中央部を車両検出用画像領域111とすることが好適である。そして、撮像画像上部及び撮像画像下部をそれぞれ雨滴検出用画像領域112及び113とすることが好適である。   Therefore, when both the detection of the oncoming vehicle, the preceding vehicle 115 or the white line 116 and the detection of the raindrop 103 are performed simultaneously from a single captured image data, as shown in FIG. The image area 111 is preferably used. Then, it is preferable that the upper part of the captured image and the lower part of the captured image are the raindrop detection image regions 112 and 113, respectively.

従って、前述の図4に示すように、図5の雨滴検出用画像領域112に対応する撮像画像上部と、図5の雨滴検出用画像領域113に対応する撮像画像下部とに領域分割された赤外光透過フィルタ42eを設けている。赤外光透過フィルタ42eには、例えば、図6に示すような、光源30の発光波長をほぼ透過し、光源30の発光波長よりも短波長側を遮蔽するするカットフィルタを用いることができる。又、図7に示すような、光源30の発光波長近傍のみを透過させるバンドパスフィルタを用いてもよい。なお、本実施の形態では、撮像画像上部は撮像領域の上側の高さ1/4に相当する部分であり、撮像画像下部は撮像領域の下側の高さ1/4に相当する部分である。   Therefore, as shown in FIG. 4 described above, the red image is divided into an upper part of the captured image corresponding to the raindrop detection image area 112 in FIG. 5 and a lower part of the captured image corresponding to the raindrop detection image area 113 in FIG. An external light transmission filter 42e is provided. As the infrared light transmission filter 42e, for example, a cut filter that substantially transmits the emission wavelength of the light source 30 and shields the shorter wavelength side than the emission wavelength of the light source 30 as shown in FIG. Alternatively, a band pass filter that transmits only the vicinity of the emission wavelength of the light source 30 as shown in FIG. 7 may be used. In the present embodiment, the upper portion of the captured image is a portion corresponding to a height ¼ above the imaging region, and the lower portion of the captured image is a portion corresponding to height ¼ below the imaging region. .

図2及び図3に戻り、画像センサ43は、光学フィルタ42を透過した光を受光する2次元配置された複数の画素で構成され、画素毎に入射光を光電変換する機能を有する。画像センサ43は、センサ基板44に搭載されている。画像センサ43は、例えば、2次元配置された数十万個程度の画素で構成されている。画像センサ43としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いることができる。なお、画像センサ43の入射側に、例えば、各画素に対応するマイクロレンズ等を設け、画像センサ43への集光効率を上げる構成にしてもよい。   2 and 3, the image sensor 43 includes a plurality of two-dimensionally arranged pixels that receive light transmitted through the optical filter 42, and has a function of photoelectrically converting incident light for each pixel. The image sensor 43 is mounted on the sensor substrate 44. The image sensor 43 is composed of, for example, about several hundred thousand pixels arranged two-dimensionally. As the image sensor 43, for example, a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or the like can be used. For example, a microlens or the like corresponding to each pixel may be provided on the incident side of the image sensor 43 to increase the light collection efficiency to the image sensor 43.

画像センサ43の後段には信号処理部45が設けられている。信号処理部45は、画像センサ43で光電変換されたアナログ電気信号(画像センサ43の各画素への入射光量に対応した電気信号)を、撮影した画像の画素毎の明るさ(輝度)を示すデジタル電気信号に変換する。そして、画像データとして画像の水平・垂直同期信号とともに後段の画像解析ユニット50へ出力する機能を有する。なお、画像センサ43及び信号処理部45は、本発明に係る撮像手段の代表的な一例である。   A signal processing unit 45 is provided following the image sensor 43. The signal processing unit 45 indicates the brightness (luminance) for each pixel of the captured image of the analog electrical signal photoelectrically converted by the image sensor 43 (electrical signal corresponding to the amount of light incident on each pixel of the image sensor 43). Convert to digital electrical signal. And it has the function to output to the image analysis unit 50 of a back | latter stage with the horizontal / vertical synchronizing signal of an image as image data. The image sensor 43 and the signal processing unit 45 are a representative example of the imaging unit according to the present invention.

画像解析ユニット50は、雨滴量情報算出手段60を有する。雨滴量情報算出手段60は、信号処理部45から得られた画像データを処理し、フロントガラス101に付着する雨滴103の付着量情報等を算出する機能を有する。   The image analysis unit 50 includes raindrop amount information calculation means 60. The raindrop amount information calculating means 60 has a function of processing the image data obtained from the signal processing unit 45 and calculating the amount of raindrop 103 attached to the windshield 101 and the like.

雨滴量情報算出手段60による処理は、例えば、プログラムとしてコンピュータに実行される。雨滴量情報算出手段60は、例えば、図示しないCPU、RAM、ROM、FROM等により構成できる。CPUは雨滴量情報算出手段60としての機能を実現するとともに、光源30や画像センサ43を駆動する周辺ICを制御する機能等を有してもよい。RAMは撮像情報や演算結果等を保持する機能を有する。ROMは制御プログラム等を格納する機能を有する。FROMは調整値等を保持させる不揮発性メモリである。なお、CPU、RAM、ROM、FROM、周辺IC等は、例えば、バスを介して信号の送受信が可能とされている。なお、雨滴量情報算出手段60は、本発明に係る付着量情報算出手段の代表的な一例である。   The processing by the raindrop amount information calculating unit 60 is executed by a computer as a program, for example. The raindrop amount information calculating means 60 can be constituted by, for example, a CPU, RAM, ROM, FROM, etc. (not shown). The CPU may realize a function as the raindrop amount information calculating unit 60 and may have a function of controlling a peripheral IC that drives the light source 30 and the image sensor 43. The RAM has a function of holding imaging information, calculation results, and the like. The ROM has a function of storing a control program and the like. FROM is a non-volatile memory for holding adjustment values and the like. Note that the CPU, RAM, ROM, FROM, peripheral IC, and the like can transmit and receive signals via a bus, for example. The raindrop amount information calculating unit 60 is a typical example of the adhesion amount information calculating unit according to the present invention.

ここで、雨滴検出装置10について、より詳しく説明する。フロントガラス101の外壁面に雨滴103が付着していない場合、光源30から照射された光は、フロントガラス101の外壁面と外気との界面で反射し、その正反射光が撮像装置40へ入射しないように構成されている。一方、図2に示すように、フロントガラス101の外壁面に雨滴103が付着している場合、フロントガラス101の外壁面と雨滴103との間における屈折率差は、フロントガラス101の外壁面と外気との間の屈折率差よりも小さくなる。   Here, the raindrop detection apparatus 10 will be described in more detail. When raindrops 103 are not attached to the outer wall surface of the windshield 101, the light emitted from the light source 30 is reflected at the interface between the outer wall surface of the windshield 101 and the outside air, and the specularly reflected light is incident on the imaging device 40. It is configured not to. On the other hand, as shown in FIG. 2, when raindrops 103 are attached to the outer wall surface of the windshield 101, the refractive index difference between the outer wall surface of the windshield 101 and the raindrop 103 is the same as that of the outer wall surface of the windshield 101. It becomes smaller than the refractive index difference from the outside air.

そのため、光源30から照射された光は、フロントガラス101の外壁面と雨滴103の界面を透過し雨滴103に入射する。そして、雨滴103に入射した光は、雨滴103と空気との界面で反射し、その拡散反射光が撮像装置40へ入射する。従って、雨滴103の存在によって撮像装置40へ入射する光の量が増加する。雨滴103の有無によるこのような違いによって、雨滴量情報算出手段60は、撮像装置40から送信される撮像画像データから、フロントガラス101に付着する雨滴103の有無を検出できる。   Therefore, the light emitted from the light source 30 passes through the interface between the outer wall surface of the windshield 101 and the raindrop 103 and enters the raindrop 103. The light incident on the raindrop 103 is reflected at the interface between the raindrop 103 and the air, and the diffusely reflected light is incident on the imaging device 40. Accordingly, the amount of light incident on the imaging device 40 increases due to the presence of the raindrop 103. Due to such a difference depending on the presence / absence of the raindrop 103, the raindrop amount information calculation means 60 can detect the presence / absence of the raindrop 103 attached to the windshield 101 from the captured image data transmitted from the imaging device 40.

ここで、雨滴検出装置の別の構成である雨滴検出装置10Aについて説明する。図8は、本実施の形態の変形例に係る雨滴検出装置の概略構成を例示する模式図である。図8に示すように、雨滴検出装置10Aは、フロントガラス101の内側に導光部材65が追加された点が、雨滴検出装置10(図1等参照)と相違する。   Here, a raindrop detection apparatus 10A, which is another configuration of the raindrop detection apparatus, will be described. FIG. 8 is a schematic view illustrating a schematic configuration of a raindrop detection apparatus according to a modification of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the raindrop detection apparatus 10 </ b> A is different from the raindrop detection apparatus 10 (see FIG. 1 and the like) in that a light guide member 65 is added inside the windshield 101.

雨滴検出装置10Aにおいて、フロントガラス101の外壁面に雨滴103が付着していない場合(図示せず)、光源30から照射された光は、例えばプリズムのような導光部材65により導光され、フロントガラス101の外壁面と外気との界面で全反射し、その反射光が撮像装置40へ入射する。一方、図8に示すように、フロントガラス101の外壁面に雨滴103が付着している場合、フロントガラス101の外壁面と雨滴103との間における屈折率差は、フロントガラス101の外壁面と外気との間の屈折率差よりも小さくなる。   In the raindrop detection apparatus 10A, when the raindrop 103 is not attached to the outer wall surface of the windshield 101 (not shown), the light emitted from the light source 30 is guided by a light guide member 65 such as a prism, Total reflection is performed at the interface between the outer wall surface of the windshield 101 and the outside air, and the reflected light enters the imaging device 40. On the other hand, as shown in FIG. 8, when raindrops 103 are attached to the outer wall surface of the windshield 101, the refractive index difference between the outer wall surface of the windshield 101 and the raindrop 103 is the same as that of the outer wall surface of the windshield 101. It becomes smaller than the refractive index difference from the outside air.

そのため、光源30から照射された光は、フロントガラス101の外壁面で全反射されることなく、フロントガラス101の外壁面と雨滴103の界面を透過する。従って、雨滴103の存在によって撮像装置40へ入射する光の量が減少する。雨滴103の有無によるこのような違いによって、雨滴量情報算出手段60は、撮像装置40から送信される撮像画像データから、フロントガラス101に付着する雨滴103の有無を検出できる。   Therefore, the light emitted from the light source 30 passes through the interface between the outer wall surface of the windshield 101 and the raindrop 103 without being totally reflected by the outer wall surface of the windshield 101. Therefore, the amount of light incident on the imaging device 40 is reduced due to the presence of the raindrop 103. Due to such a difference depending on the presence / absence of the raindrop 103, the raindrop amount information calculation means 60 can detect the presence / absence of the raindrop 103 attached to the windshield 101 from the captured image data transmitted from the imaging device 40.

本実施の形態では、撮像レンズ41の焦点位置は、無限遠又は無限遠とフロントガラス101との間に設定している。これにより、画像解析ユニット50は、雨滴量情報算出手段60が雨滴103の検出を行う場合だけでなく、画像解析ユニット50内の他の部分が先行車両や対向車両の検出や白線の検出等を行う場合も、撮像装置40の撮像画像データから適切な情報を取得できる。   In the present embodiment, the focal position of the imaging lens 41 is set between infinity or infinity and the windshield 101. Thereby, the image analysis unit 50 not only detects when the raindrop amount information calculation means 60 detects the raindrop 103, but also other parts in the image analysis unit 50 detect the preceding vehicle and the oncoming vehicle, detect the white line, and the like. Also when performing, appropriate information can be acquired from the captured image data of the imaging device 40.

但し、無限遠に撮像レンズ41の焦点が合っている場合、遠方を走行する先行車両のテールランプを識別する場合は、画像センサ43において、テールランプの光を受光する画素が1個程度になる場合がある。この場合、テールランプを認識できず、先行車両の検出ができない虞がある。   However, when the imaging lens 41 is in focus at infinity, when identifying the tail lamp of a preceding vehicle traveling far away, the image sensor 43 may have about one pixel that receives light from the tail lamp. is there. In this case, there is a possibility that the tail lamp cannot be recognized and the preceding vehicle cannot be detected.

このような不具合を回避するため、撮像レンズ41の焦点を無限遠よりも手前に合わせることが好ましい。これにより、遠方を走行する先行車両のテールランプがピンボケするので、テールランプの光を受光する画素の数を増やすことができる。その結果、テールランプの認識精度が上がるため、先行車両の検出精度を向上できる。   In order to avoid such a problem, it is preferable to focus the imaging lens 41 closer to infinity than infinity. As a result, the tail lamp of the preceding vehicle traveling far is out of focus, so the number of pixels that receive light from the tail lamp can be increased. As a result, since the tail lamp recognition accuracy is improved, the detection accuracy of the preceding vehicle can be improved.

なお、光源30は、赤外光透過フィルタ42eの領域にのみ照射するように配置することができる。これにより、車両検出用領域からのノイズ成分を回避することができる。又、複数の光源30を設けてもよい。複数の光源30を設けた場合は、偏光フィルタ層42cの各領域の偏光子パターンを所定の偏光成分のみを透過するように設定することが好ましい。所定の偏光成分とは、複数の光源30のうち偏光子パターンへの入射光量が最も大きい光源がフロントガラス101へ向かって出射する光の光軸と、撮像レンズの光軸との2つの光軸で形成される面に対して平行な偏光成分である。   The light source 30 can be disposed so as to irradiate only the region of the infrared light transmission filter 42e. Thereby, the noise component from the vehicle detection area can be avoided. A plurality of light sources 30 may be provided. When a plurality of light sources 30 are provided, it is preferable to set the polarizer pattern in each region of the polarizing filter layer 42c so as to transmit only a predetermined polarization component. The predetermined polarization component refers to two optical axes, that is, an optical axis of light emitted from the light source having the largest incident light quantity to the polarizer pattern toward the windshield 101 among the plurality of light sources 30 and an optical axis of the imaging lens. Is a polarization component parallel to the plane formed by

光源30の発光方法としては、連続発光(CW発光ともいう)の他、特定のタイミングでパルス発光してもよい。発光のタイミングと撮影のタイミングを同期することにより、外乱光による影響をより減少させることができる。又、複数の光源30を設置した場合には、複数の光源30を同時に発光させてもよいし、順次発光させてもよい。順次発光させた場合は、その発光のタイミングと撮影のタイミングを同期することにより、外乱光による影響をより減少させることができる。   As a light emitting method of the light source 30, in addition to continuous light emission (also referred to as CW light emission), pulse light emission may be performed at a specific timing. By synchronizing the timing of light emission and the timing of photographing, the influence of disturbance light can be further reduced. When a plurality of light sources 30 are installed, the plurality of light sources 30 may emit light simultaneously or sequentially. When light is emitted sequentially, the influence of disturbance light can be further reduced by synchronizing the light emission timing with the photographing timing.

図9は、画像解析ユニットの構成を例示する図である。図9を参照するに、画像解析ユニット50は、CPU51と、ROM52と、RAM53と、ハードウェアロジック54と、デジタルシグナルプロセッサ55と、I/Oポート56と、通信インターフェース57とを有する。   FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the image analysis unit. Referring to FIG. 9, the image analysis unit 50 includes a CPU 51, a ROM 52, a RAM 53, a hardware logic 54, a digital signal processor 55, an I / O port 56, and a communication interface 57.

雨滴量情報算出手段60による処理は、例えば、CPU51のプログラムとして、又は、ハードウェアロジック54として、或いは、その混合形態として、画像解析ユニット50に搭載される。I/Oポート56及び通信インターフェース57は、必要な情報に応じて、図1に示す各ユニットへ接続される。   The processing by the raindrop amount information calculating means 60 is mounted on the image analysis unit 50 as, for example, a program of the CPU 51, as the hardware logic 54, or as a mixed form thereof. The I / O port 56 and the communication interface 57 are connected to each unit shown in FIG. 1 according to necessary information.

雨滴量情報算出手段60は、撮像ユニット20の撮像装置40から送信されてくる撮像画像データを受け、フロントガラス101に付着する雨滴103を検出し、検出結果をワイパー制御ユニット320に送る。ワイパー制御ユニット320は、その結果に基づき、ワイパー360を稼動させる。   The raindrop amount information calculation means 60 receives the captured image data transmitted from the imaging device 40 of the imaging unit 20, detects the raindrop 103 adhering to the windshield 101, and sends the detection result to the wiper control unit 320. The wiper control unit 320 operates the wiper 360 based on the result.

なお、図1に示した各ユニットは、独立したハードウェアとして車両に搭載してもよいし、各ユニットを例えば一つの基板上に搭載してもよい。又、画像解析ユニット50は、雨滴量算出、ヘッドランプ制御、フロント画像認識等の複数の機能を有するが、各々の機能を分散して、雨滴量算出の機能を(雨滴量情報算出手段60を)を撮像ユニット20やワイパー制御ユニット320に搭載しても構わない。搭載のスペースやコストに応じて適宜搭載形態を変更することができる。   Each unit shown in FIG. 1 may be mounted on the vehicle as independent hardware, or each unit may be mounted on, for example, one substrate. Further, the image analysis unit 50 has a plurality of functions such as raindrop amount calculation, headlamp control, front image recognition, etc., but each function is distributed to provide a raindrop amount calculation function (raindrop amount information calculation means 60). ) May be mounted on the imaging unit 20 or the wiper control unit 320. The mounting form can be changed as appropriate according to the mounting space and cost.

図10は、雨滴量情報算出手段を撮像ユニットに搭載した例を示す図である。図10の例では、雨滴量情報算出手段60は、物理的に撮像装置40と一体化されている(例えば、撮像装置40と雨滴量情報算出手段60を構成するCPU等が一つの基板上に搭載されている)。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the raindrop amount information calculating unit is mounted on the imaging unit. In the example of FIG. 10, the raindrop amount information calculation means 60 is physically integrated with the imaging device 40 (for example, the CPU and the like constituting the imaging device 40 and the raindrop amount information calculation means 60 are on one substrate. Installed).

図11は、雨滴量情報算出手段と撮像装置の接続例を示す図である。図11を参照するに、雨滴量情報算出手段60は、CPU61と、ROM62と、RAM63と、ハードウェアロジック64と、I/Oポート66a及び66bと、通信インターフェース67a及び67bとを有する。このように、雨滴量情報算出手段60における処理は、CPU61のプログラムとして、又は、ハードウェアロジック64として、或いは、その混合形態として実現できる。   FIG. 11 is a diagram illustrating a connection example between the raindrop amount information calculating unit and the imaging apparatus. Referring to FIG. 11, the raindrop amount information calculation means 60 includes a CPU 61, a ROM 62, a RAM 63, a hardware logic 64, I / O ports 66a and 66b, and communication interfaces 67a and 67b. Thus, the process in the raindrop amount information calculating means 60 can be realized as a program of the CPU 61, as the hardware logic 64, or as a mixed form thereof.

雨滴量情報算出手段60では、I/Oポート66aで撮像装置40と画像データの送受信を行い、通信インターフェース67aで撮像装置40の制御コマンドの送受信を行う。又、I/Oポート66b及び通信インターフェース67bは、必要な情報に応じて、図1に示すワイパー制御ユニット320へ接続される。なお、ワイパー制御ユニット320への接続は、画像解析ユニット50を経由して行ってもよい。   The raindrop amount information calculation means 60 transmits / receives image data to / from the imaging device 40 via the I / O port 66a, and transmits / receives control commands for the imaging device 40 via the communication interface 67a. The I / O port 66b and the communication interface 67b are connected to the wiper control unit 320 shown in FIG. 1 according to necessary information. The connection to the wiper control unit 320 may be made via the image analysis unit 50.

[雨滴量情報算出手段]
次に、本実施の形態に係る雨滴量情報算出手段について説明する。本実施の形態では、高い検出感度で雨滴103を検出できるように雨滴量情報算出手段60を構成している。雨滴量情報算出手段60による処理の詳細を説明する前に、基本的な思想について説明する。
[Raindrop amount information calculation means]
Next, the raindrop amount information calculating means according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, the raindrop amount information calculating means 60 is configured so that the raindrop 103 can be detected with high detection sensitivity. Before explaining the details of the processing by the raindrop amount information calculating means 60, the basic idea will be explained.

図12は、雨滴検出領域で検出される雨滴の信号輝度を例示する図である。まず、図12(a)に示すように、雨滴検出領域102を複数の参照領域に分割しない場合を考える。ここで、雨滴検出領域102において、ノイズNが均一に存在しており、かつ、雨滴103から検出される信号Sが1つ参照領域のみに存在すると仮定する。この場合、画素値の総和(輝度の総和)はS+Nとなり、SN比はS/Nとなる。   FIG. 12 is a diagram illustrating the signal luminance of raindrops detected in the raindrop detection region. First, as shown in FIG. 12A, consider a case where the raindrop detection area 102 is not divided into a plurality of reference areas. Here, it is assumed that the noise N exists uniformly in the raindrop detection area 102 and that the signal S detected from the raindrop 103 exists only in one reference area. In this case, the sum of pixel values (sum of luminance) is S + N, and the SN ratio is S / N.

なお、本願において、任意の1つの参照領域内の全画素値を加算したものを『画素値の和』と称し、各参照領域における画素値の和を合算したものを『画素値の総和』と称する。つまり、p個(pは2以上の自然数)の参照領域がある場合、画素値の総和=第1の参照領域の画素値の和+第2の参照領域の画素値の和+・・・+第pの参照領域の画素値の和となる。但し、上記例では、雨滴103から検出される信号Sが1つ参照領域のみに存在するので、その参照領域の画素値の和=画素値の総和である。又、画素値は輝度を示しているため、画素値の和は輝度の和と同義であり、画素値の総和は輝度の総和と同義である。   In the present application, the sum of all pixel values in an arbitrary reference region is referred to as a “sum of pixel values”, and the sum of the pixel values in each reference region is referred to as “the sum of pixel values”. Called. That is, when there are p reference areas (p is a natural number of 2 or more), the sum of the pixel values = the sum of the pixel values of the first reference area + the sum of the pixel values of the second reference area +. This is the sum of the pixel values of the p-th reference area. However, in the above example, since only one signal S detected from the raindrop 103 exists in the reference region, the sum of the pixel values in the reference region = the sum of the pixel values. Further, since the pixel value indicates luminance, the sum of the pixel values is synonymous with the luminance sum, and the sum of the pixel values is synonymous with the luminance sum.

次に、図12(b)に示すように、雨滴検出領域102をp個(pは2以上の自然数)の参照領域102〜102に分割する場合を考える。この場合、雨滴検出領域102において、ノイズNが均一に存在しているとすると、参照領域102〜102の各々におけるノイズはN/pとなる。 Next, as shown in FIG. 12B, consider a case where the raindrop detection area 102 is divided into p reference areas 102 1 to 102 P (p is a natural number of 2 or more). In this case, assuming that the noise N exists uniformly in the raindrop detection region 102, the noise in each of the reference regions 102 1 to 102 P is N / p.

図12(b)では、参照領域102に雨滴103から検出される信号Sが存在している。参照領域102において、画素値の和はS+N/pとなり、SN比はS/(N/p)=pS/Nとなる。このように、雨滴検出領域102をp個の参照領域102〜102に分割することにより、感度がp倍となる。 Figure 12 (b), the signal S detected in the reference region 102 4 raindrop 103 is present. In reference area 102 4, the sum of the pixel values S + N / p becomes, SN ratio is S / (N / p) = pS / N. As described above, by dividing the raindrop detection region 102 into p reference regions 102 1 to 102 P , the sensitivity becomes p times.

すなわち、雨滴検出領域102をp個の参照領域102〜102に分割することにより、余計なノイズ量を足しこむことなく、雨滴103からの少量の信号Sを感度よく検出することが可能となる。なお、各参照領域の大きさは、雨滴103の直径を含む大きさとすることが好ましい。1滴の雨滴103からの信号Sを取りこぼさないようにするためである。 That is, by dividing the raindrop detection area 102 into p reference areas 102 1 to 102 P , it is possible to detect a small amount of signal S from the raindrop 103 with high sensitivity without adding an excessive amount of noise. Become. Note that the size of each reference region is preferably a size including the diameter of the raindrop 103. This is because the signal S from one raindrop 103 is not missed.

なお、参照領域の数は適宜設定可能であるが、光源に対応する数にしてもよい。すなわち、例えば、光源(例えば、発光ダイオード(LED))が8個である場合、参照領域の数も8個とすることができる。これにより、各光源に対応して雨滴信号をより感度よく検出できる。   Note that the number of reference regions can be set as appropriate, but may be a number corresponding to the light source. That is, for example, when there are eight light sources (for example, light emitting diodes (LEDs)), the number of reference regions can be eight. Thereby, a raindrop signal can be detected with higher sensitivity corresponding to each light source.

ここで、参照領域の数を8(p=8)とした場合を例にして、雨滴103がフロントガラス101に付着していることを判定する方法について説明する。図13は、雨滴検出領域で検出される雨滴の各参照領域における画素値の和を例示する図である。図13に示すように、雨が降り始め雨滴103がフロントガラス101に付着し始めると、参照領域102〜102の各々の画素値の和(又は、画素値の平均値でもよい)がランダムに増加し始める。 Here, a method for determining that the raindrop 103 is attached to the windshield 101 will be described by taking the case where the number of reference regions is 8 (p = 8) as an example. FIG. 13 is a diagram illustrating the sum of pixel values in each reference region of raindrops detected in the raindrop detection region. As shown in FIG. 13, when it starts to rain and the raindrop 103 starts to adhere to the windshield 101, the sum of the pixel values of the reference regions 102 1 to 102 8 (or the average value of the pixel values) may be random. Begin to increase.

雨であることを判定するための手段として、候補判定のための閾値Th0を予め決めておく。参照領域102〜102の各々の画素値の和(輝度の和)が閾値Th0を超えた場合に、その参照領域では雨滴103がフロントガラス101に付着していると判定し、閾値Th0を超えた参照領域の画素値の和を加算して画素値の総和を求め、雨滴量情報とする。つまり、この場合の雨滴量情報とは、閾値Th0を超えたものだけを雨滴信号として採用し総和したものを表し、雨量を代替する特性量である。 As means for determining that it is raining, a threshold Th0 for candidate determination is determined in advance. When the sum of the pixel values (sum of luminance) of each of the reference areas 102 1 to 102 8 exceeds the threshold value Th0, it is determined that the raindrop 103 is attached to the windshield 101 in the reference area, and the threshold value Th0 is set. The sum of the pixel values of the reference areas that have been exceeded is added to obtain the sum of the pixel values, which is used as raindrop amount information. In other words, the raindrop amount information in this case is a characteristic amount that replaces the rainfall by representing only the sum of the raindrop signals that have exceeded the threshold Th0.

但し、参照領域102〜102の各々の画素値の平均値を算出し、参照領域102〜102の各々の画素値の平均値が閾値Th0を超えた場合に、その参照領域では雨滴103がフロントガラス101に付着していると判定してもよい。この場合には、閾値Th0を超えた参照領域の画素値の平均値を合算して画素値の平均値の和を求め、雨滴量情報とすることができる。図13の場合には、参照領域102、102、102、及び102の各々の画素値の和を採用してそれらを合算し、雨滴量情報を算出できる。 However, an average value of each pixel value of the reference region 102 1-102 8, when the average value of each pixel value of the reference region 102 1-102 8 exceeds a threshold value Th0, with its reference area raindrop You may determine with 103 adhering to the windshield 101. FIG. In this case, the sum of the average values of the pixel values in the reference area exceeding the threshold Th0 can be summed to obtain the sum of the average values of the pixel values, which can be used as raindrop amount information. In the case of FIG. 13, the reference region 102 2, 102 4, 102 5, and employs a sum of each pixel value of 102 8 their total can be calculated amount of raindrops information.

閾値Th0を設ける理由は次の通りである。各参照領域から検出される画素値の和は、雨滴の付着に基づく情報とは限らない。例えば、砂、粉塵、花粉、鳥の糞等の雨滴以外の異物の付着に基づく情報も含まれている。しかし、通常、これらの異物の付着に基づく画素値の和は、雨滴の付着に基づく画素値の和ほど大きくはならない。   The reason why the threshold Th0 is provided is as follows. The sum of pixel values detected from each reference area is not necessarily information based on the attachment of raindrops. For example, information based on adhesion of foreign matter other than raindrops such as sand, dust, pollen, and bird droppings is also included. However, the sum of pixel values based on the adhesion of these foreign substances is usually not as great as the sum of pixel values based on the adhesion of raindrops.

そのため、異物の付着に基づく画素値の和と雨滴の付着に基づく画素値の和とを分離できるように閾値Th0を設ければ、異物の付着に基づくと考えられる情報をノイズと判断して除去できる。その結果、各参照領域における雨滴情報を精度よく検出でき、それに基づく雨滴検出領域102全体の雨滴量情報も精度よく算出できる。   Therefore, if a threshold Th0 is provided so that the sum of pixel values based on the adhesion of foreign matter and the sum of pixel values based on the attachment of raindrops can be separated, information considered to be based on the adhesion of foreign matter is judged as noise and removed. it can. As a result, the raindrop information in each reference region can be detected with high accuracy, and the raindrop amount information for the entire raindrop detection region 102 based on the raindrop information can be calculated with high accuracy.

なお、本願において、雨滴情報は各参照領域における雨量の情報であり、雨滴量情報は雨滴検出領域102全体(全参照領域)における雨量の情報である。つまり、雨滴情報は画素値の和に対応し、雨滴量情報は画素値の総和に対応する。又、雨滴情報(画素値の和)は、本発明に係る領域別付着物情報の代表的な一例であり、雨滴量情報(画素値の総和)は、本発明に係る付着量情報の代表的な一例である。   In the present application, the raindrop information is information on the rainfall in each reference area, and the raindrop information is information on the rainfall in the entire raindrop detection area 102 (all reference areas). That is, raindrop information corresponds to the sum of pixel values, and raindrop amount information corresponds to the sum of pixel values. The raindrop information (sum of pixel values) is a typical example of the deposit information by region according to the present invention, and the raindrop amount information (total sum of pixel values) is representative of the deposit amount information according to the present invention. This is an example.

閾値Th0は、例えば、雨滴の付着に基づく画素値の和、及び、様々な異物の付着に基づく画素値の和の各々に関するデータを多数取得し、取得したデータを分析することにより決定できる。参照領域毎に異なる閾値を設けてもよい。   The threshold value Th0 can be determined, for example, by acquiring a lot of data regarding each of the sum of pixel values based on the attachment of raindrops and the sum of pixel values based on the attachment of various foreign substances, and analyzing the acquired data. A different threshold may be provided for each reference area.

なお、互いに敷き詰められた参照領域の境目を跨いで雨滴103からの信号が出現する場合がある。雨滴103からの信号が参照領域の境目を跨ぐと、信号が隣接する2つの参照領域に分解されてしまい、隣接する2つの参照領域各々において画素値の和が閾値Th0に到達せず、雨滴103が検出されないおそれがある。その場合には、参照領域の境目をカバーする参照領域を更に設置すればよい。これにより、雨滴103がどこに付着したとしても、必ず何れかの参照領域で検出することが可能となる。   In some cases, a signal from the raindrop 103 appears across the boundary between the reference areas spread over each other. When the signal from the raindrop 103 crosses the boundary of the reference region, the signal is decomposed into two adjacent reference regions, and the sum of the pixel values does not reach the threshold Th0 in each of the two adjacent reference regions. May not be detected. In this case, a reference area that covers the boundary of the reference area may be further installed. As a result, no matter where the raindrop 103 is attached, it can be detected in any reference area.

又、各参照領域において雨滴情報を取得する際には、光源30を点灯しときに得られる画像の画素値の和から光源30を消灯しときに得られる画像の画素値の和を差し引くことが好ましい。光源30を点灯したときに得られる画像に含まれるバックグラウンド(背景)を取り除き、雨滴信号だけを抽出するためである。   In addition, when acquiring raindrop information in each reference area, the sum of the pixel values of the image obtained when the light source 30 is turned off is subtracted from the sum of the pixel values of the image obtained when the light source 30 is turned on. preferable. This is because the background (background) included in the image obtained when the light source 30 is turned on is removed, and only the raindrop signal is extracted.

又、閾値Th0と比較する前に、各参照領域の内部の画素値の和(雨滴情報)にゲインを乗じることが好ましい。光源30として用いられる発光ダイオード(LED)等のばらつきやコリメートレンズ等の持つ周辺光量を補正し各参照領域で同じ雨滴を同じ画素値で得られるようにするためである。更に、各参照領域で光学的に生じるフレア等の既に存在が分かっているノイズを予め除去しておくために、各参照領域の内部の画素値の和(雨滴情報)にゲインを乗じた後にオフセットを減じることが好ましい。   Further, it is preferable to multiply the sum of pixel values (raindrop information) inside each reference area by a gain before comparing with the threshold Th0. This is to correct the variation of light emitting diodes (LEDs) used as the light source 30 and the peripheral light amount of the collimating lens so that the same raindrop can be obtained with the same pixel value in each reference region. Furthermore, in order to remove in advance the noise that is already known, such as flare that occurs optically in each reference area, the offset after multiplying the sum of the pixel values (raindrop information) inside each reference area by a gain Is preferably reduced.

ここで、フローチャートを参照しながら、雨滴量情報算出手段60の具体的な動作について説明する。前提として、本実施の形態では、一例として、図14に示すように、雨滴検出領域102を画像センサ43の下端側に設ける。   Here, a specific operation of the raindrop amount information calculating unit 60 will be described with reference to a flowchart. As a premise, in the present embodiment, as an example, a raindrop detection region 102 is provided on the lower end side of the image sensor 43 as shown in FIG.

画像センサ43の画素数は任意のものでよいが、例えば、一般的なVGAサイズ(640×480画素)とすることができる。その場合、雨滴検出領域は640×30画素程度にすると、通常の撮像領域(車両の前方撮像用)と雨滴検出領域の確保とのバランスがよい。又、演算処理のやりやすさを考慮し、2のべき乗になるように、例えば、512×32や512×64画素等にしてもよい。   The number of pixels of the image sensor 43 may be arbitrary, but may be a general VGA size (640 × 480 pixels), for example. In that case, if the raindrop detection area is about 640 × 30 pixels, the balance between normal imaging area (for front imaging of the vehicle) and securing of the raindrop detection area is good. Further, in consideration of ease of calculation processing, for example, it may be 512 × 32, 512 × 64 pixels or the like so as to be a power of 2.

又、本実施の形態では、一例として、図15に示すように、雨滴検出領域102に対応する画像センサ43の画像領域を、互いに隙間なく敷き詰めた8個の参照領域102〜102に分割する。そして、更に、隣接する参照領域の境目を包含する7個の参照領域102〜10215を設けるものとする。又、各参照領域を画像センサ43の30画素×80画素の領域に対応させるものとする。なお、図15では、図を見やすくするために、便宜上、参照領域102〜102と参照領域102〜10215とを上下にずらして図示している。 In the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 15, the image area of the image sensor 43 corresponding to the raindrop detection area 102 is divided into eight reference areas 102 1 to 102 8 that are spread without gaps. To do. Furthermore, it is assumed that seven reference regions 102 9 to 102 15 including the boundary between adjacent reference regions are provided. Each reference area corresponds to a 30 × 80 pixel area of the image sensor 43. In FIG. 15, for the sake of clarity, the reference regions 102 1 to 102 8 and the reference regions 102 9 to 102 15 are shifted up and down for convenience.

なお、上記のように、本実施の形態では、一例として、雨滴検出領域102に対応する画像センサ43の画像領域を、互いに隙間なく敷き詰めた参照領域に分割したが、最小の雨滴を検出できれば参照領域間に隙間があってもよい。   As described above, in the present embodiment, as an example, the image area of the image sensor 43 corresponding to the raindrop detection area 102 is divided into reference areas that are spread without gaps. However, if the minimum raindrop can be detected, reference is made. There may be a gap between the regions.

図16は、雨滴量情報算出手段の動作を説明するフローチャートの例である。図16に示すフローチャートに対応するプログラムは、例えば、雨滴量情報算出手段60のROM62に格納することができ、雨滴量情報算出手段60のCPU61により実行することができる。或いは、雨滴量情報算出手段60を画像解析ユニット50内に設け、雨滴量情報算出手段60による処理を、例えば、画像解析ユニット50のCPU51のプログラムとして、又は、ハードウェアロジック54として、或いは、その混合形態として実行してもよい。   FIG. 16 is an example of a flowchart for explaining the operation of the raindrop amount information calculating means. The program corresponding to the flowchart shown in FIG. 16 can be stored in, for example, the ROM 62 of the raindrop amount information calculating unit 60 and can be executed by the CPU 61 of the raindrop amount information calculating unit 60. Alternatively, the raindrop amount information calculation means 60 is provided in the image analysis unit 50, and the processing by the raindrop amount information calculation means 60 is performed, for example, as a program of the CPU 51 of the image analysis unit 50, as the hardware logic 54, or You may implement as a mixed form.

まず、ステップS101では、雨滴量情報算出手段60は、例えば車両の走行時に光源30を点灯して光源30で照射された雨滴検出領域102の撮像情報を取得し、参照領域102〜10215の各々において画素値の和Pi(i=1〜15)を算出する。なお、ここでは、1画素(ピクセル)当たりの画素値(輝度)を10ビット(0〜1023)で表すものとする。つまり、各画素の画素値(輝度)は、0〜1023の何れかの数値として表される。 First, in step S <b> 101, the raindrop amount information calculating unit 60 turns on the light source 30 when the vehicle is running, for example, acquires imaging information of the raindrop detection region 102 irradiated with the light source 30, and stores the reference regions 102 1 to 102 15 . In each case, a sum Pi (i = 1 to 15) of pixel values is calculated. Here, the pixel value (luminance) per pixel (pixel) is represented by 10 bits (0 to 1023). That is, the pixel value (luminance) of each pixel is expressed as a numerical value between 0 and 1023.

次に、ステップS102では、雨滴量情報算出手段60は、例えば車両の走行時に光源30を消灯して雨滴検出領域102の撮像情報を取得し、参照領域102〜10215の各々において画素値の和Qi(i=1〜15)を算出する。 Next, in step S102, the raindrop amount information calculating unit 60 turns off the light source 30, for example, when the vehicle is running, acquires the imaging information of the raindrop detection area 102, and sets the pixel value in each of the reference areas 102 1 to 102 15 . The sum Qi (i = 1 to 15) is calculated.

次に、ステップS103では、雨滴量情報算出手段60は、ステップS101での光源30点灯時の画素値の和Pi(i=1〜15)からステップS102での光源30消灯時の画素値の和Qi(i=1〜15)を減じ、雨滴情報Ai(i=1〜15)を算出する。このとき、Ai<0である場合には、Ai=0として取り扱う。なお、ここでは、1画素(ピクセル)当たりの画素値(輝度)を10ビット(0〜1023)で表しているので、各Aiを表すためには1023×30×80=22ビット必要である。   Next, in step S103, the raindrop amount information calculation unit 60 calculates the sum of pixel values when the light source 30 is turned off in step S102 from the sum Pi (i = 1 to 15) of pixel values when the light source 30 is turned on in step S101. Qi (i = 1 to 15) is subtracted to calculate raindrop information Ai (i = 1 to 15). At this time, if Ai <0, it is handled as Ai = 0. Here, since the pixel value (luminance) per pixel (pixel) is represented by 10 bits (0 to 1023), 1023 × 30 × 80 = 22 bits are required to represent each Ai.

次に、ステップS104では、雨滴量情報算出手段60は、ステップS103で算出した各Aiにゲインを乗じ、オフセットを減じる。各Aiにどの程度の範囲のゲインを乗じるかは適宜決定できるが、例えば、乗算器を用いて8ビット(0〜255)のゲインを乗じることができる。   Next, in step S104, the raindrop amount information calculation unit 60 multiplies each Ai calculated in step S103 by a gain to reduce the offset. The range of gains to be multiplied by each Ai can be determined as appropriate. For example, a gain of 8 bits (0 to 255) can be multiplied using a multiplier.

各Aiが22ビットである場合、8ビットのゲインを乗じ、下位6ビットを除去することにより、実質的に0倍〜約4倍の範囲でゲイン調整を行うことができる。なお、ゲインは、参照領域毎に設定することができる。ゲインを乗じた後の各Aiからどの程度の範囲のオフセットを減じるかは適宜決定できるが、例えば、減算器を用いて24ビット(0〜16777216)のオフセットを減じることができる。   When each Ai is 22 bits, gain adjustment can be performed in a range of substantially 0 times to about 4 times by multiplying the gain of 8 bits and removing the lower 6 bits. The gain can be set for each reference area. The range of offsets to be subtracted from each Ai after multiplication by the gain can be determined as appropriate. For example, a 24-bit (0-16777216) offset can be subtracted using a subtractor.

次に、ステップS105では、ステップS104でゲインを乗じオフセットを減じたAi(i=1〜15)を、予め設定した閾値Th0と順次比較し、Ai>Th0である場合のAiのみを加算して画素値の総和Aを算出する。例えば、参照領域102、102、102、及び102の各々の雨滴情報A、A、A、及びAのみがTh0を超えている場合には、画素値の総和A=A+A+A+Aとなる。なお、各Aiが22ビットである場合、画素値の総和Aを表すためには、1023×30×80×15×4=28ビット必要である。ここで、15は参照領域の数、4はゲインの最大値である。 Next, in step S105, Ai (i = 1 to 15) obtained by multiplying the gain in step S104 and subtracting the offset is sequentially compared with a preset threshold value Th0, and only Ai when Ai> Th0 is added. A total sum A of pixel values is calculated. For example, when only the raindrop information A 2 , A 4 , A 5 , and A 8 of each of the reference regions 102 2 , 102 4 , 102 5 , and 102 8 exceeds Th0, the sum of pixel values A = A 2 + A 4 + A 5 + A 8 If each Ai is 22 bits, 1023 × 30 × 80 × 15 × 4 = 28 bits are required to represent the sum A of pixel values. Here, 15 is the number of reference areas, and 4 is the maximum value of the gain.

このようにして、雨滴量情報を表す画素値の総和Aを算出できる。なお、画素値の総和Aを更に所定の閾値(例えば、5つの閾値Th1〜Th5)と比較することにより、雨滴量のレベルを知ることができる。   In this way, the sum A of pixel values representing the raindrop amount information can be calculated. Note that the level of raindrop amount can be known by further comparing the sum A of pixel values with a predetermined threshold (for example, five thresholds Th1 to Th5).

このように、本実施の形態では、雨滴検出領域102に対応する画像センサ43の画像領域(例えば、30画素×640画素の領域)を、互いに隙間なく敷き詰められた複数の参照領域102〜102に分割する。そして、更に、参照領域102〜102のうち隣接する参照領域の境目を包含する参照領域102〜10215を設けて、各参照領域における雨滴情報を算出する。そして、各参照領域における雨滴情報を所定の閾値Th0と比較して所定の閾値Th0を超えた雨滴情報のみに基づいて雨滴量情報を算出する。 Thus, in the present embodiment, a plurality of reference regions 102 1 to 102 102 in which the image region (for example, a region of 30 pixels × 640 pixels) of the image sensor 43 corresponding to the raindrop detection region 102 is laid without gaps. Divide into 8 . Further, reference areas 102 9 to 102 15 that include borders between adjacent reference areas among the reference areas 102 1 to 102 8 are provided, and raindrop information in each reference area is calculated. Then, the amount of raindrop information is calculated based on only the raindrop information that exceeds the predetermined threshold Th0 by comparing the raindrop information in each reference region with the predetermined threshold Th0.

これにより、閾値Th0を超えない雨滴情報、すなわち、砂、粉塵、花粉、鳥の糞等の雨滴以外の異物の付着に基づくと考えられる情報をノイズと判断して除去することができる。その結果、精度のよい雨滴情報、及びそれに基づく雨滴量情報を算出可能となる。すなわち、検出感度を向上可能な雨滴検出装置及び雨滴検出方法を実現できる。   Thereby, raindrop information that does not exceed the threshold Th0, that is, information that is considered to be based on adhesion of foreign matters other than raindrops such as sand, dust, pollen, and bird droppings can be determined as noise and removed. As a result, accurate raindrop information and raindrop amount information based on the raindrop information can be calculated. That is, a raindrop detection device and a raindrop detection method that can improve detection sensitivity can be realized.

又、参照領域102〜102のうち隣接する参照領域の境目を包含する参照領域102〜10215を設けたことにより、互いに敷き詰められた参照領域102〜102の境目を跨いで雨滴からの信号が出現する場合も、雨滴の検出が可能となる。つまり、雨滴が雨滴検出領域102の何れに付着したとしても、必ず何れかの参照領域で検出することが可能となる。 Further, by providing the reference region 102 9-102 15 includes boundary of adjacent reference area of the reference region 102 1-102 8, across the boundary of the reference region 102 1-102 8 paved mutually raindrop Even when a signal from appears, it is possible to detect raindrops. That is, no matter which raindrop is attached to the raindrop detection area 102, it is possible to detect it in any reference area.

又、本実施の形態では、各参照領域において雨滴情報を取得する際に、光源30を点灯しときに得られる画像の画素値の和から光源30を消灯しときに得られる画像の画素値の和を差し引いている。これにより、光源30を点灯したときに得られる画像に含まれるバックグラウンド(背景)を取り除き、雨滴からの信号だけを抽出できる。   In the present embodiment, when acquiring raindrop information in each reference region, the pixel value of the image obtained when the light source 30 is turned off is calculated from the sum of the pixel values of the image obtained when the light source 30 is turned on. The sum is subtracted. Thereby, the background (background) included in the image obtained when the light source 30 is turned on can be removed, and only the signal from the raindrop can be extracted.

又、本実施の形態では、各参照領域における雨滴情報を所定の閾値Th0と比較する前に、雨滴情報にゲインを乗じ、オフセットを減じている。ゲインを乗じることにより、光源30として用いられる発光ダイオード(LED)等のばらつきやコリメートレンズ等の持つ周辺光量を補正し各参照領域で同じ雨滴を同じ画素値で得られるようになる。又、オフセットを減じることにより、各参照領域で光学的に生じるフレア等のノイズを予め除去できる。   In the present embodiment, before comparing the raindrop information in each reference area with a predetermined threshold Th0, the raindrop information is multiplied by a gain to reduce the offset. By multiplying the gain, variations in the light emitting diodes (LEDs) used as the light source 30 and the peripheral light amount of the collimating lens, etc. are corrected, and the same raindrop can be obtained with the same pixel value in each reference area. Further, by reducing the offset, noise such as flare optically generated in each reference region can be removed in advance.

[スプラッシュへの対応]
ここで、雨滴量情報算出手段において、より安定した雨滴検出を可能とすると共に、雨滴情報の急激な変化(スプラッシュ)に対しても反応速度を落とさずに雨滴検出を可能とする例を示す。
[Response to splash]
Here, an example will be described in which the raindrop amount information calculation means enables more stable raindrop detection and also allows raindrop detection without reducing the reaction speed against a sudden change (splash) in raindrop information.

図17は、図13のように雨滴検出領域102を8つの参照領域102〜102に分割した場合の各参照領域の画素値の和の、時刻t=T0からT4までの状態を例示する模式図である。時刻t=T0からT4は、雨滴を検出する画像が撮像され、最終計算結果(雨滴量情報)が得られるタイミングを示している。画像が撮像される時間間隔は、例えば、100ms程度とすることができる。 FIG. 17 illustrates the state from the time t = T0 to T4 of the sum of the pixel values of each reference area when the raindrop detection area 102 is divided into eight reference areas 102 1 to 102 8 as shown in FIG. It is a schematic diagram. Times t = T0 to T4 indicate the timing at which an image for detecting raindrops is captured and the final calculation result (raindrop amount information) is obtained. The time interval at which images are captured can be set to about 100 ms, for example.

図17(a)は、時刻t=T0で降雨がない状態を表しており、Kn0は定常的に発生しているノイズである。ノイズの原因としてはフロントガラスから入り込む太陽光に起因するものや電気的なノイズ等がある。Th0は、前述のように、画素値に対する閾値であり、参照領域102〜102の内部の画素値の和(輝度の和)が閾値Th0を超えた場合に、その参照領域では雨滴103がフロントガラス101に付着していると判定し、雨滴量情報の算出に用いる。 FIG. 17A shows a state where there is no rain at time t = T0, and Kn0 is noise that is constantly generated. Causes of noise include those caused by sunlight entering from the windshield and electrical noise. As described above, Th0 is a threshold value for the pixel value, and when the sum of pixel values (luminance sum) in the reference regions 102 1 to 102 8 exceeds the threshold value Th0, the raindrop 103 is present in the reference region. It determines with adhering to the windshield 101, and uses it for calculation of raindrop amount information.

図17(b)は、時刻t=T1において、雨滴が参照領域102に現れた状態を表している。又、図17(c)は、時刻t=T2において、ノイズレベルが上がった状態を表している。又、図17(d)は、時刻t=T3において、雨滴が参照領域102に現れた状態を表している。又、図17(e)は、時刻t=T3において参照領域102に現れた画素値の和が時刻t=T3だけで発生するノイズであり、そのノイズが時刻t=T4において消滅した場合を示している。 FIG. 17 (b), at time t = T1, represents a state in which raindrop appears in reference area 102 1. FIG. 17C shows a state in which the noise level has increased at time t = T2. Further, FIG. 17 (d), at time t = T3, and represents a state in which raindrop appears in reference area 102 8. Further, FIG. 17 (e) is the noise which the sum of pixel values appearing in the reference area 102 8 at time t = T3 occurs only time t = T3, a case in which the noise disappears at time t = T4 Show.

図18は、画素値の総和と時間との関係を例示する図である。図18(a)は、図16に示す処理を行っていない場合において、単位時間当たりに一定量の降雨(雨滴付着)があった場合の画像センサ43が出力する画素値の総和(輝度値の総和)と時間の関係を示している。なお、破線で示すKn0×8は、参照領域102〜102で定常的に発生しているノイズの総和である。 FIG. 18 is a diagram illustrating the relationship between the sum of pixel values and time. FIG. 18A shows the sum of pixel values (luminance values) output by the image sensor 43 when there is a certain amount of rainfall (attachment of raindrops) per unit time when the processing shown in FIG. 16 is not performed. It shows the relationship between the sum) and time. Note that Kn0 × 8 indicated by a broken line is the total sum of noises that are constantly generated in the reference regions 102 1 to 102 8 .

図18(b)は、図16に示す処理を行った場合において、降雨が図17(a)から図17(d)に示す時間変化をし、それ以降は一定の降雨があった場合の参照領域102〜102の画素値の総和の時間的変化を示すグラフである。 FIG. 18B is a reference when the rainfall shown in FIG. 17 changes from the time shown in FIG. 17A to the time shown in FIG. 17D after the processing shown in FIG. is a graph showing the temporal change in the sum of the pixel values of region 102 1-102 8.

図18(b)では、時刻t=T1までは何れの参照領域においても画素値の和が閾値Th0を超えないので画素値の総和は0である。そして、時刻t=T1で参照領域102において画素値の和が閾値Th0を超えるため、参照領域102における画素値の和が画素値の総和として出力される。なお、時刻t=T2において、出力(画素値の総和)の変化はない。 In FIG. 18B, since the sum of the pixel values does not exceed the threshold Th0 in any reference region until time t = T1, the sum of the pixel values is zero. Since the sum of the pixel value exceeds the threshold value Th0 in the reference region 102 1 at time t = T1, the sum of pixel values in the reference region 102 1 is output as the sum of the pixel values. At time t = T2, there is no change in output (total pixel value).

時刻t=T3で参照領域102において画素値の和が閾値Th0を超えるため、参照領域102における画素値の和に参照領域102における画素値の和が加算されて、画素値の総和として出力される。以降の状態については図示しないが、参照領域102〜102毎に段階的に画素値の和が増加し、全て参照領域で画素値の和が閾値Th0を越えたときに、図18(a)と同様に画素値の総和が変化していくことになる。このように、図16に示す処理を行うことにより、ノイズレベル(Kn0×8領域分)に埋もれた雨滴による画素値も検出できる。 Since the sum of the pixel value exceeds the threshold value Th0 in the reference region 102 8 at time t = T3, a sum of pixel values in the reference region 102 8 to the sum of the pixel values in the reference region 102 1 is added, as the sum of the pixel values Is output. Although the subsequent states are not illustrated, when the sum of the pixel values increases step by step for each of the reference regions 102 1 to 102 8 , when the sum of the pixel values exceeds the threshold Th0 in all the reference regions, FIG. ), The sum of the pixel values changes. As described above, by performing the processing shown in FIG. 16, it is possible to detect pixel values due to raindrops buried in the noise level (Kn0 × 8 region).

ところで、図17(d)で説明したように、時刻t=T3での参照領域102における画素値の和が雨滴情報ではなく、時刻t=T3だけで発生するノイズである場合もあり得る。この場合には、図17(e)で説明したように、時刻t=T4で参照領域102のノイズがなくなるため、図18(c)に示すように、画素値の総和は時刻t=T2時点と同一レベルに戻る。 However, as explained in FIG. 17 (d), the sum of the pixel values in the reference region 102 8 at time t = T3 is not a raindrop information may be a noise generated by at time t = T3. In this case, as described with reference to FIG. 17 (e), the noise at time t = T4 in reference area 102 8 disappears, Figure 18 (c), the sum of the pixel values at time t = T2 Return to the same level as the time.

図16に示す処理では、参照領域毎の画素値の和が閾値Th0を超えるまで計算対象にならず、閾値Th0を超えた途端に計算対象となるため、このような急激な変動を拾いやすい。このような結果に基づいて車のワイパーを動作させた場合、時刻t=T3のノイズに反応してワイパーが早く動いてしまい、その後すぐに停止する等の不安定な動作になるおそれがある。   In the processing shown in FIG. 16, since the sum of the pixel values for each reference region does not become a calculation target until the threshold Th0 is exceeded, and immediately after the threshold Th0 is exceeded, it becomes a calculation target. . When the vehicle wiper is operated based on such a result, the wiper may move quickly in response to the noise at time t = T3, and may become unstable operation such as stopping immediately thereafter.

このような不安定な動作のおそれは、現在及び過去の状況も考慮した演算を行い急激な変化を抑えるようにすることで解消できる。具体的には、画素値の総和に対する平均化処理を行うことにより解消できる。平均化処理の一例としては、移動平均処理を挙げることができる。移動平均処理等の平均化処理を行った場合、例えば、図18(d)に示す画素値の総和と時間との関係のように、時刻t=T4での画素値の総和の変化を図18(c)の場合よりも押さえることができる。なお、図18(d)において、時刻t=T1の立上りが多少なまるが、雨滴検出はされているので、閾値Th0を下げれば最小雨滴検出についても問題は生じない。   Such a fear of unstable operation can be eliminated by performing a calculation that also takes into account the current and past situations to suppress a rapid change. Specifically, this can be eliminated by performing an averaging process on the sum of pixel values. An example of the averaging process is a moving average process. When averaging processing such as moving average processing is performed, for example, the change in the sum of pixel values at time t = T4 as in the relationship between the sum of pixel values and time shown in FIG. This can be suppressed more than in the case of (c). In FIG. 18 (d), the rise at time t = T1 is somewhat reduced, but since raindrop detection has been performed, there is no problem with minimum raindrop detection if the threshold Th0 is lowered.

図19に移動平均処理の一例を示す。図19の例では、時刻tにおける画素値の総和KS(t)と1つ前の画素値の総和KS(t−1)と更に1つ前の画素値の総和KS(t−2)を用いて、KH(t)=1/3×KS(t−2)+1/3×KS(t−1)+1/3×KS(t)を計算している。但し、ノイズの状況に応じて平均を取る画素値の総和の数を変化させてもよい。又、係数は1/3、1/3、1/3以外でもよく、実現したいフィルタの特性を考慮して、例えば、1/4、1/2、1/4等としてもよい。又、図示しない公知の平均化処理(IIRフィルタ等)を使用してもよい。   FIG. 19 shows an example of the moving average process. In the example of FIG. 19, the sum KS (t) of pixel values at time t, the sum KS (t−1) of the previous pixel value, and the sum KS (t−2) of the previous pixel value are used. Thus, KH (t) = 1/3 × KS (t−2) + 1/3 × KS (t−1) + 1/3 × KS (t) is calculated. However, the total number of pixel values to be averaged may be changed according to the noise situation. Further, the coefficient may be other than 1/3, 1/3, or 1/3, and may be set to, for example, 1/4, 1/2, 1/4, or the like in consideration of the characteristics of the filter to be realized. Moreover, you may use the well-known averaging process (IIR filter etc.) which is not illustrated.

次に、短時間の間に図20(a)〜図20(c)のように変化した場合を考える。図20(a)は、時刻t=T4で降雨がない状態を表しており、Kn0は定常的に発生しているノイズである。図20(b)は、時刻t=T5で雨滴が全ての参照領域に現れた場合を示している。図20(c)は、時刻t=T6で全ての参照領域に現れた雨滴の量が更に増えた場合を示している。   Next, let us consider a case in which changes occur in a short time as shown in FIGS. FIG. 20A shows a state where there is no rain at time t = T4, and Kn0 is noise that is constantly generated. FIG. 20B shows a case where raindrops appear in all reference areas at time t = T5. FIG. 20C shows a case where the amount of raindrops appearing in all the reference areas further increases at time t = T6.

図20(c)の後は、再び図20(a)に示す時刻t=T4の状態に戻る場合もあるし、全ての参照領域に現れた雨滴の量が更に増える場合もある。図20(c)の後に図20(a)に示す時刻t=T4の状態に戻る場合としては、例えば、対向車が深い水溜り上を走行したときのフロントガラス101への水はねや、急な夕立等が考えられる。   After FIG. 20C, the state may return to the state at time t = T4 shown in FIG. 20A again, or the amount of raindrops appearing in all reference regions may further increase. When returning to the state at time t = T4 shown in FIG. 20 (a) after FIG. 20 (c), for example, water splashes on the windshield 101 when the oncoming vehicle travels on a deep puddle, A steep evening can be considered.

図21は、上記の場合(時刻t=T4の状態に戻る場合)の画素値の総和と時間との関係を例示する図である。但し、図21(a)は、図19に示す移動平均処理(フィルタ処理)を行っていない場合の画素値の総和(雨滴量情報)であり、図21(b)は、図19に示す移動平均処理(フィルタ処理)を行っている場合の画素値の総和(平均雨滴量情報)である。なお、平均雨滴量情報は、本発明に係る平均付着量情報の代表的な一例である。   FIG. 21 is a diagram illustrating the relationship between the sum of pixel values and time in the above case (when returning to the state at time t = T4). However, FIG. 21A shows the sum of pixel values (raindrop amount information) when the moving average process (filter process) shown in FIG. 19 is not performed, and FIG. 21B shows the movement shown in FIG. This is the sum of pixel values (average raindrop amount information) when average processing (filter processing) is performed. The average raindrop amount information is a typical example of the average adhesion amount information according to the present invention.

図21(a)に示すように、移動平均処理を行っていない場合には、時刻t=T5及び時刻t=T6で一気に画素値の総和が増えるため、時刻t=T4から時刻t=T5及びT6にかけて画素値の総和が急激に変化(上昇)する。このような場合には、フロントガラス101に大量の雨滴が付着して視界をさえぎるため、直ぐにワイパーを動作させる必要がある(スプラッシュ対応動作)。   As shown in FIG. 21 (a), when the moving average process is not performed, the sum of the pixel values increases at a time at time t = T5 and time t = T6. Therefore, from time t = T4 to time t = T5 and The sum of the pixel values changes (rises) rapidly until T6. In such a case, since a large amount of raindrops adhere to the windshield 101 and obstructs the field of view, it is necessary to operate the wiper immediately (splash handling operation).

一方、図21(b)に示すように、移動平均処理を行っている場合には、立上りがなまった波形(グラフ)となるため、直ぐにワイパーを動作させることができなくなる場合もあり得る。そこで、画素値の総和が急激に変化する場合には、画素値の総和と時間との関係を示す波形(グラフ)がなまらないようにすることが好ましい。   On the other hand, as shown in FIG. 21B, when the moving average process is performed, the waveform (graph) with a rising edge is lost, and the wiper may not be able to be operated immediately. Therefore, when the sum of pixel values changes abruptly, it is preferable that a waveform (graph) indicating the relationship between the sum of pixel values and time is not blurred.

図22は、雨滴情報の急激な変化に対応するための(波形(グラフ)がなまらないようにするための)具体的な処理を例示するブロック図である。図22では、まず、移動平均処理手段71で前述の移動平均処理を行うと共に、微分計算手段72で差分計算処理を行う。差分計算処理とは、付着量情報の時間に対する変化の度合いを示す微分信号を計算することである。   FIG. 22 is a block diagram exemplifying a specific process (to prevent a waveform (graph) from becoming distorted) to cope with a sudden change in raindrop information. In FIG. 22, first, the moving average processing means 71 performs the above-described moving average processing, and the differential calculation means 72 performs difference calculation processing. The difference calculation process is to calculate a differential signal indicating the degree of change of the adhesion amount information with respect to time.

具体的には、微分計算手段72では、時刻tにおける画素値の総和KS(t)と1つ前の画素値の総和KS(t−1)との差分(単位時間の変化量)であるKD(t)=−1×KS(t−1)+KS(t)を計算する。微分計算手段72での計算結果は比較手段73のA端子に入力され、比較手段73のB端子に入力される第2閾値THsと比較される。   Specifically, in the differential calculation means 72, KD, which is a difference (a change in unit time) between the sum KS (t) of pixel values at time t and the sum KS (t−1) of the previous pixel value. Calculate (t) = − 1 × KS (t−1) + KS (t). The calculation result in the differential calculation means 72 is input to the A terminal of the comparison means 73 and compared with the second threshold THs input to the B terminal of the comparison means 73.

比較手段73は、微分計算手段72での計算結果が第2閾値THs以上の場合にはC端子から『1』をセレクタとして機能する選択手段74のS端子に出力し、第2閾値THs未満の場合にはC端子から『0』を選択手段74のS端子に出力する。なお、選択手段74のA端子には移動平均処理後の画素値の総和(平均雨滴量情報)である移動平均値KH(t)が入力されており、B端子には移動平均処理前の画素値の総和である時刻tにおける画素値の総和KS(t)が入力されている。   The comparison means 73 outputs “1” from the C terminal to the S terminal of the selection means 74 functioning as a selector when the calculation result by the differentiation calculation means 72 is equal to or greater than the second threshold THs, and is less than the second threshold THs. In this case, “0” is output from the C terminal to the S terminal of the selection means 74. Note that a moving average value KH (t), which is a sum of pixel values after moving average processing (average raindrop amount information), is input to the A terminal of the selection means 74, and pixels before moving average processing are input to the B terminal. The sum KS (t) of pixel values at time t, which is the sum of values, is input.

選択手段74は、比較手段73からS端子に入力される信号が『0』の場合には、端子Cから出力KO(t)として移動平均値KH(t)を出力する。又、選択手段74は、比較手段73からS端子に入力される信号が『1』の場合には、端子Cから出力KO(t)として時刻tにおける画素値の総和KS(t)を出力する。このように、本実施の形態では、雨量の単位時間の変化量が第2閾値THs以上の場合には、移動平均処理後の画素値の総和を選択せずに、移動平均処理前の画素値の総和(現在の画素値の総和)を選択するようにしている。   When the signal input from the comparison unit 73 to the S terminal is “0”, the selection unit 74 outputs the moving average value KH (t) as the output KO (t) from the terminal C. Further, when the signal inputted from the comparison means 73 to the S terminal is “1”, the selection means 74 outputs the sum KS (t) of the pixel values at time t as the output KO (t) from the terminal C. . Thus, in the present embodiment, when the amount of change in the unit time of rainfall is equal to or greater than the second threshold THs, the pixel value before the moving average process is not selected without selecting the sum of the pixel values after the moving average process. Is selected (sum of current pixel values).

図23は、微分計算手段での差分計算処理の結果を例示する図である。図23に示すように、第2閾値THsを移動平均処理に影響を与えない程度に高めに設定することで、時刻t=T5及びT6では図21(b)の画素値の総和に代えて図21(a)の画素値の総和が選択されるため、図24の実線のような波形(グラフ)となる。つまり、なまることのない急激な変化が出力される。なお、図24の破線は、比較用として、図21(b)の波形(グラフ)を示している。   FIG. 23 is a diagram illustrating a result of the difference calculation process in the differential calculation means. As shown in FIG. 23, by setting the second threshold value THs so high that it does not affect the moving average process, at time t = T5 and T6, instead of the sum of the pixel values in FIG. Since the sum of the pixel values of 21 (a) is selected, the waveform (graph) shown by the solid line in FIG. 24 is obtained. That is, an abrupt change that does not occur is output. In addition, the broken line of FIG. 24 has shown the waveform (graph) of FIG.21 (b) for the comparison.

なお、図22の微分計算手段72での差分計算処理は、検出したい変化に応じて係数を変えたり、使用する画素の範囲を広げたりしても構わない。又、差分計算処理に代えて、図示しない公知のラプラシアンフィルタ等の2次微分検出を行ってもよい。   Note that the difference calculation processing in the differential calculation means 72 in FIG. 22 may change the coefficient according to the change to be detected or widen the range of pixels to be used. Further, instead of the difference calculation process, second-order differential detection such as a well-known Laplacian filter (not shown) may be performed.

以上の処理を、図25及び図26にまとめた。図25に示すように、まず、ステップS201において、雨滴量情報算出手段60は、所定の時間毎に(時刻t=T0、T1、T2、・・・)処理する画像フレームを読み込む。次に、ステップS202において、雨滴量情報算出手段60は、画像センサ43の雨滴検出領域102の画素を切り出す。   The above processing is summarized in FIG. 25 and FIG. As shown in FIG. 25, first, in step S201, the raindrop amount information calculation means 60 reads an image frame to be processed every predetermined time (time t = T0, T1, T2,...). Next, in step S <b> 202, the raindrop amount information calculation unit 60 cuts out pixels in the raindrop detection area 102 of the image sensor 43.

次に、雨滴量情報算出手段60は、図16に示した処理と同様にして各参照領域の画素値の和を算出し、更に画素値の総和を求め(ステップS203)、t番目の画像フレームの画素値の総和KS(t)を記憶する(ステップS204)。   Next, the raindrop amount information calculation means 60 calculates the sum of the pixel values of each reference area in the same manner as the processing shown in FIG. 16, further obtains the sum of the pixel values (step S203), and the t-th image frame. Is stored (step S204).

次に、ステップS205において、雨滴量情報算出手段60は、移動平均処理を実行する。例えば、図26(a)のステップS301に示すように、移動平均処理手段71は、4つの画像フレームの画素値の総和KS(t−3)、KS(t−2)、KS(t−1)、及びKS(t)の平均を計算して移動平均値KH(t)を算出する(式1)。但し、過去4つの画像フレームから移動平均値を算出するのは一例であり、過去2つ又は3つ、或いは過去5つ以上の画像フレームから移動平均値を算出しても構わない。   Next, in step S205, the raindrop amount information calculation means 60 executes a moving average process. For example, as shown in step S301 of FIG. 26 (a), the moving average processing means 71 performs summation KS (t-3), KS (t-2), and KS (t-1) of pixel values of four image frames. ) And the average of KS (t) to calculate the moving average value KH (t) (Formula 1). However, calculating the moving average value from the past four image frames is an example, and the moving average value may be calculated from the past two or three, or the past five or more image frames.

KH(t)=1/4KS(t−3)+1/4KS(t−2)+1/4KS(t−1)+1/4KS(t)・・・・式1
次に、ステップS206において、雨滴量情報算出手段60は、差分計算処理、比較、及び選択を実行する。例えば、図26(b)のステップS401に示すように、微分計算手段72は、差分計算処理を行う。具体的には、式2に示すように、時刻tにおける画素値の総和KS(t)から時刻t−1における画素値の総和KS(t−1)を減算し、時刻tにおける差分KD(t)を算出する。但し、式2において、t>=2、KD(1)=0である。
KH (t) = 1 / 4KS (t-3) + 1 / 4KS (t-2) + 1 / 4KS (t-1) + 1 / 4KS (t)...
Next, in step S206, the raindrop amount information calculation unit 60 executes difference calculation processing, comparison, and selection. For example, as shown in step S401 of FIG. 26B, the differential calculation means 72 performs a difference calculation process. Specifically, as shown in Equation 2, the sum KS (t−1) of pixel values at time t−1 is subtracted from the sum KS (t) of pixel values at time t, and a difference KD (t ) Is calculated. However, in Expression 2, t> = 2 and KD (1) = 0.

KD(t)=KS(t)−KS(t−1)・・・・式2
そして、例えば、図26(b)のステップS402に示すように、比較手段73は、差分KD(t)と第2閾値THsとを比較し、差分KD(t)が第2閾値THs以上の場合には比較結果として『1』を出力する。又、差分KD(t)が第2閾値THs未満の場合には比較結果として『0』を出力する。
KD (t) = KS (t) −KS (t−1).
For example, as shown in step S402 in FIG. 26B, the comparison unit 73 compares the difference KD (t) with the second threshold THs, and the difference KD (t) is equal to or greater than the second threshold THs. "1" is output as the comparison result. When the difference KD (t) is less than the second threshold value THs, “0” is output as the comparison result.

そして、選択手段74は、比較手段73から『1』が入力された場合には、出力KO(t)として、時刻tにおける画素値の総和KS(t)を出力する。又、比較手段73から『0』が入力された場合には、出力KO(t)として、移動平均値KH(t)を出力する。つまり、KD(t)≧THsのときはKO(t)=KS(t)であり、KD(t)<THsのときはKO(t)=KH(t)である。   Then, when “1” is input from the comparison unit 73, the selection unit 74 outputs the sum KS (t) of the pixel values at time t as the output KO (t). When “0” is input from the comparison means 73, the moving average value KH (t) is output as the output KO (t). That is, KO (t) = KS (t) when KD (t) ≧ THs, and KO (t) = KH (t) when KD (t) <THs.

次に、ステップS207において、雨滴量情報算出手段60は、全ての画像フレームの読み込みが終了したか否かを判定し、終了していない場合(Noの場合)にはステップS201〜S206の処理を繰り返す。又、全ての画像フレームの読み込みが終了した場合(Yesの場合)には処理を終了する。   Next, in step S207, the raindrop amount information calculation means 60 determines whether or not reading of all image frames has been completed. If not completed (in the case of No), the processing of steps S201 to S206 is performed. repeat. If all the image frames have been read (Yes), the process ends.

このように、画素値の総和に対する移動平均処理を導入することにより、雨滴情報の時間で変動するノイズ成分を除去して安定した雨滴検出が可能となる。又、移動平均処理前の画素値の総和と移動平均処理後の画素値の総和とを降雨量の大小に応じて適宜選択することにより、雨滴情報の急激な変化(スプラッシュ)に対しても反応速度を落とさずに雨滴検出が可能となる。   As described above, by introducing the moving average process for the sum of the pixel values, it is possible to remove the noise component that fluctuates with the time of the raindrop information and to perform stable raindrop detection. In addition, by appropriately selecting the sum of pixel values before moving average processing and the sum of pixel values after moving average processing according to the amount of rainfall, it reacts to sudden changes (splash) in raindrop information. Raindrop detection is possible without slowing down.

[スプラッシュへの対応とノイズの影響の低減]
ところで、図18(a)では、各参照領域におけるノイズレベルを一定値であるKn0としたが、実際のノイズレベルは環境や検出器のばらつきで変動するため一定値とはならない。そこで、例えば、変動するノイズレベルを測定し、その最大値を予測して、予測した最大値のノイズレベルを設定していた。そのため、実際の使用環境においてはノイズレベルが小さい場合でも、予め設定した最大値のノイズレベル以下の雨滴量を検出できない問題があった。
[Response to splash and reduction of noise effects]
By the way, in FIG. 18A, the noise level in each reference area is set to Kn0 which is a constant value, but the actual noise level does not become a constant value because it fluctuates due to variations in the environment and detectors. Thus, for example, a fluctuating noise level is measured, its maximum value is predicted, and the predicted maximum noise level is set. For this reason, there is a problem in that the amount of raindrops below the preset maximum noise level cannot be detected even in the actual use environment even when the noise level is low.

つまり、図18(a)に示した各参照領域におけるノイズレベルKn0は、予め予測した最大値のノイズレベルであり、実際のノイズレベルがKn0よりも小さい場合でも、Kn0以下の雨滴量を検出できない問題があった。この問題は、加重平均処理(重み付け加算平均処理)を導入することにより解決できる。以下、この問題の解決方法について詳細に説明する。   That is, the noise level Kn0 in each reference region shown in FIG. 18A is the maximum noise level predicted in advance, and even if the actual noise level is smaller than Kn0, the raindrop amount below Kn0 cannot be detected. There was a problem. This problem can be solved by introducing a weighted average process (weighted addition average process). Hereinafter, a method for solving this problem will be described in detail.

図27は、フロントガラスに付着した雨滴量に対する雨滴検出処理の出力をシミュレートしたグラフである。図27において、縦軸は画素値の総和であり、横軸は単位時間である。単位時間とは、画像センサ43が画像をサンプリングする時間(1フレーム毎の時間)であり、例えば100ms程度とすることができる。単位時間が100msである場合、図27における横軸の最大値は、31×100ms=3.1sとなる。   FIG. 27 is a graph simulating the output of raindrop detection processing for the amount of raindrops attached to the windshield. In FIG. 27, the vertical axis represents the sum of pixel values, and the horizontal axis represents unit time. The unit time is the time for which the image sensor 43 samples an image (time for each frame), and can be about 100 ms, for example. When the unit time is 100 ms, the maximum value on the horizontal axis in FIG. 27 is 31 × 100 ms = 3.1 s.

図27において、KSは画素値の総和を、Nは単位時間当たりのノイズ画素値を、Sは単位時間当たりの画素値を示している。ここで、画素値の総和は、前述のように、画像センサ43において光電変換されたフロントガラス上の雨滴の付着量(面積)情報を、画素データに変換した値の総和であり、各参照領域における付着物の量を示す領域別付着物情報(画素値の和)を合算した値である。そこで、画素値の総和を合算付着物情報と称する場合がある。   In FIG. 27, KS represents the sum of pixel values, N represents a noise pixel value per unit time, and S represents a pixel value per unit time. Here, as described above, the sum of the pixel values is the sum of the values obtained by converting the deposition amount (area) information of the raindrops on the windshield photoelectrically converted by the image sensor 43 into pixel data, and each reference region. This is a value obtained by summing the region-specific deposit information (sum of pixel values) indicating the amount of deposits at. Therefore, the sum of the pixel values may be referred to as summed deposit information.

又、単位時間当たりのノイズ画素値とは、単位時間毎に現れる電気的ノイズや外光ノイズ等のランダムノイズを表している。又、単位時間当たりの画素値とは、画像センサ43から単位時間毎にサンプリングされた1フレーム毎の画素値を表している。時刻tにおける画素値の総和KS(t)は、単位時間当たりの画素値S(t)と単位時間当たりのノイズ画素値N(t)との累積和となる。但し、実際には、単位時間のノイズ画素値Nは未知であり、単位時間当たりの画素値Sとの和になっているため、図27に示すグラフのように分離することはできない。   The noise pixel value per unit time represents random noise such as electrical noise and external light noise that appears every unit time. The pixel value per unit time represents the pixel value for each frame sampled from the image sensor 43 per unit time. The sum KS (t) of pixel values at time t is a cumulative sum of the pixel value S (t) per unit time and the noise pixel value N (t) per unit time. However, in practice, the noise pixel value N per unit time is unknown and is the sum of the pixel value S per unit time, and therefore cannot be separated as shown in the graph of FIG.

なお、雨滴検出領域102の全領域に雨滴103が付着すると、それ以上画素値は上がらないため、画素値の総和は飽和状態となる。図27では、時刻t=9の近辺で画素値の総和KSが飽和状態となっている。   Note that when the raindrop 103 adheres to the entire raindrop detection area 102, the pixel value does not increase any more, so the sum of the pixel values is saturated. In FIG. 27, the sum KS of pixel values is saturated around time t = 9.

加重平均値KJは、例えば、図28に示す加重平均処理に関するブロック図により算出でき、以下の式3のように表される。   The weighted average value KJ can be calculated by, for example, a block diagram related to the weighted average process shown in FIG.

KJ(t)=F × KS(t)+(1−F) × KS(t−1) (t≧2、KJ(1)=KS(1)、F:0〜1)・・・・式3
なお、各時刻の画素値の総和KSを予めメモリに記憶させておくことにより、所定の時刻よりも後の情報を使って加重平均値KJを算出することができる。又、加重平均値KJは、3つ以上の時刻の画素値の総和から算出してもよい。
KJ (t) = F * KS (t) + (1-F) * KS (t-1) (t ≧ 2, KJ (1) = KS (1), F: 0 to 1) 3
It should be noted that the weighted average value KJ can be calculated using information after a predetermined time by previously storing the sum KS of the pixel values at each time in the memory. The weighted average value KJ may be calculated from the sum of pixel values at three or more times.

図29は、加重平均差分処理を行うことにより直流成分のノイズを除去した場合のグラフである。図29では、画素値の総和KS(t)の変動の影響を小さくするため、式3においてF=1/32としている。図29において、KSは画素値の総和を、KJは加重平均した画素値(加重平均値)を、KOSは出力画素値を示している。   FIG. 29 is a graph when the noise of the DC component is removed by performing the weighted average difference process. In FIG. 29, in order to reduce the influence of fluctuations in the sum KS (t) of pixel values, F = 1/32 in Expression 3. In FIG. 29, KS represents the sum of pixel values, KJ represents a weighted average pixel value (weighted average value), and KOS represents an output pixel value.

図29において、出力画素値KOSから直流分のノイズが除去されているのがわかる。なお、画素値の総和KSの飽和状態が続くと徐々に出力画素値KOSは低下するが、通常はワイパー360が動作してフロントガラス101に付着していた雨滴103が除去され、雨滴の付着量がリセットされるので問題とはならない。   In FIG. 29, it can be seen that the DC noise is removed from the output pixel value KOS. Although the output pixel value KOS gradually decreases as the pixel value sum KS continues to be saturated, the wiper 360 normally operates to remove the raindrops 103 attached to the windshield 101, and the amount of raindrops attached. Will not be a problem.

出力画素値KOS(加重平均差分値)は、例えば、図30に示す加重平均差分処理のブロック図により算出でき、以下の式4のように表される。   The output pixel value KOS (weighted average difference value) can be calculated by, for example, the block diagram of the weighted average difference process shown in FIG. 30, and is expressed as the following Expression 4.

KOS(t)=KS(t)−KJ(t) (KOS(t)<0のときは KOS(t)=0とする)・・・・式4
図31は、図29の状態で、更に、出力画素値に対して移動平均処理を加えた場合のグラフである。図31の出力画素値KOS(加重平均差分値の移動平均値)では、図29の出力画素値KOS(加重平均差分値)と比べて、細かいノイズ(高周波ノイズ)が減衰していることがわかる。
KOS (t) = KS (t) −KJ (t) (When KOS (t) <0, KOS (t) = 0).
FIG. 31 is a graph when the moving average process is further applied to the output pixel value in the state of FIG. In the output pixel value KOS (moving average value of the weighted average difference value) in FIG. 31, it can be seen that fine noise (high frequency noise) is attenuated as compared with the output pixel value KOS (weighted average difference value) in FIG. .

図32及び図33は、雨滴情報の急激な変化(スプラッシュ)に対するシミュレーション結果を示すグラフである。図32は、出力画素値に対して移動平均処理を加えているが、図22で説明した差分計算処理を導入していない場合のグラフである。又、図33は、出力画素値に対して移動平均処理を加え、更に図22で説明した差分計算処理を導入した場合のグラフである。   32 and 33 are graphs showing simulation results for a sudden change (splash) in raindrop information. FIG. 32 is a graph when the moving average process is added to the output pixel value, but the difference calculation process described with reference to FIG. 22 is not introduced. FIG. 33 is a graph when the moving average process is added to the output pixel value and the difference calculation process described with reference to FIG. 22 is further introduced.

図32では、差分計算処理を導入していないため、単位時間当たりの画素値Sが時刻t=11、12、13で飽和直前まで上昇しているにもかかわらず、出力画素値KOSはなだらかに変化している。   In FIG. 32, since the difference calculation process is not introduced, the output pixel value KOS is gentle even though the pixel value S per unit time has increased to just before saturation at the times t = 11, 12, and 13. It has changed.

一方、図33では、差分計算処理を導入しているため、差分計算処理の結果が所定の閾値以上の場合には、移動平均処理後の画素値の総和を選択せずに、移動平均処理前の画素値の総和(現在の画素値の総和)を選択する。そのため、図33では、図32に比べて、時刻t=10、11近辺における出力画素値KOSの波形なまりが解消され、時刻t=11で出力画素値KOSは入力画素値である画素値の総和KSに追従している。   On the other hand, in FIG. 33, since the difference calculation process is introduced, when the result of the difference calculation process is equal to or greater than a predetermined threshold, the sum of the pixel values after the moving average process is not selected, and before the moving average process. The sum of pixel values (total sum of current pixel values) is selected. Therefore, in FIG. 33, the waveform rounding of the output pixel value KOS near the time t = 10 and 11 is eliminated compared to FIG. 32, and the output pixel value KOS is the sum of the pixel values that are the input pixel values at the time t = 11. Following KS.

なお、図33において、時刻t=12、13以降では、出力画素値KOSが図32と同様の状態に戻るが、通常はワイパー360が動作してフロントガラス101に付着していた雨滴103が除去され、雨滴の付着量がリセットされるので問題とはならない。   In FIG. 33, after time t = 12, 13, the output pixel value KOS returns to the same state as in FIG. 32, but normally the wiper 360 operates to remove the raindrop 103 attached to the windshield 101. This is not a problem because the amount of raindrop adhesion is reset.

図34及び図35は、図33の処理(雨滴情報の急激な変化に対応するための具体的な処理)を説明するフローチャートの例である。又、図36は、図33の処理を例示するブロック図である。なお、図34において、図25と同一処理の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。図36において、図22と同一処理の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。   34 and 35 are examples of flowcharts for explaining the processing of FIG. 33 (specific processing for responding to a sudden change in raindrop information). FIG. 36 is a block diagram illustrating the process of FIG. 34, the same reference numerals are given to the same processing portions as those in FIG. 25, and the description thereof is omitted. 36, the same reference numerals are given to the same processing portions as those in FIG. 22, and the description thereof is omitted.

図34に示すフローチャートは、図25に示すフローチャートのステップS204とステップS205との間に、ステップS501が追加されたものである。図34のステップS501の具体的な処理は、図35のステップS601に示されている。ステップS601において、図36に示す加重平均差分処理手段75は、図28及び図30並びに式3及び4で示したように、加重平均値KJ(t)を算出し、更に画素値の総和KS(t)から加重平均値KJ(t)を減算して出力画素値KOS(t)を算出する。図34におけるステップS501以前の処理及び以降の処理は、図22及び図25で説明した通りである。   In the flowchart shown in FIG. 34, step S501 is added between step S204 and step S205 of the flowchart shown in FIG. The specific process of step S501 of FIG. 34 is shown in step S601 of FIG. In step S601, the weighted average difference processing means 75 shown in FIG. 36 calculates the weighted average value KJ (t) as shown in FIGS. 28 and 30, and equations 3 and 4, and further calculates the sum KS ( The output pixel value KOS (t) is calculated by subtracting the weighted average value KJ (t) from t). The processes before and after step S501 in FIG. 34 are the same as those described with reference to FIGS.

ところで、ワイパー動作時やウィンドウガラスを拭いて雨滴を拭った場合等には、雨滴量が急激に低下するため、それに対応して画素値の総和も急激に低下する。図37は、フロントガラスに付着した雨滴量が急激に低下した場合をシミュレートしたグラフであり、画素値の総和がゼロになった場合の出力画素値及び加重平均値の時間的変化を示している。   By the way, when the wiper is operated or when raindrops are wiped by wiping the window glass, the amount of raindrops rapidly decreases, and the sum of the pixel values also correspondingly decreases accordingly. FIG. 37 is a graph simulating a case where the amount of raindrops adhering to the windshield is drastically decreased, and shows temporal changes in the output pixel value and the weighted average value when the sum of pixel values becomes zero. Yes.

図37において、時刻t=11で画素値の総和KSがゼロになったにもかかわらず、出力画素値KOS及び加重平均値KJはすぐにゼロにはならない。又、時刻t=15では、画素値の総和KSはゼロではないが、出力画素値KOSはゼロになっている。これは過去の画素値の総和を参照して加重平均値及び出力画素値を計算しているためである。   In FIG. 37, the output pixel value KOS and the weighted average value KJ do not immediately become zero even though the sum KS of pixel values becomes zero at time t = 11. At time t = 15, the total pixel value KS is not zero, but the output pixel value KOS is zero. This is because the weighted average value and the output pixel value are calculated with reference to the sum of the past pixel values.

この場合、時刻t=11〜13では、画素値の総和KSがゼロで雨滴がない(降雨状態ではない)にもかかわらず、出力画素値KOSは雨滴がある(降雨状態)という出力をし、時刻t=15〜17ではその逆の出力をしていることになる。そうすると、意図しない時にワイパーが動作する等の問題が起こり得る。   In this case, at time t = 11 to 13, the output pixel value KOS outputs that there is raindrops (rainfall state) even though the sum KS of pixel values is zero and there are no raindrops (not rainy). At time t = 15-17, the reverse output is performed. Then, problems such as the wiper operating when not intended can occur.

この問題は、雨滴量が急激に低下した場合に、出力画素値KOSをリセットすることにより解決できる。リセットとは、例えば、出力画素値KOSを所定の値にクランプするクランプ処理を意味する。図38及び図39は、クランプ処理を説明するフローチャートの例である。なお、図38において、図34と同一処理の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。   This problem can be solved by resetting the output pixel value KOS when the raindrop amount suddenly decreases. The reset means, for example, a clamping process for clamping the output pixel value KOS to a predetermined value. 38 and 39 are examples of flowcharts for explaining the clamping process. Note that, in FIG. 38, the same processing portions as those in FIG. 34 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図38に示すフローチャートは、図34に示すフローチャートのステップS206とステップS207との間に、ステップS701が追加されたものである。図38のステップS701の具体的な処理は、図39のステップS801〜ステップS803に示されている。まず、ステップS801において、雨滴量情報算出手段60は、雨滴が払われたか否かを判定する。例えば、図11に示すCPU61が図1に示すワイパー制御ユニット320へワイパー360を動作させる信号や命令を送信する場合等に、雨滴が拭われたと判定される。   The flowchart shown in FIG. 38 is obtained by adding step S701 between step S206 and step S207 of the flowchart shown in FIG. Specific processing in step S701 in FIG. 38 is shown in steps S801 to S803 in FIG. First, in step S801, the raindrop amount information calculation unit 60 determines whether or not raindrops have been removed. For example, when the CPU 61 shown in FIG. 11 transmits a signal or a command for operating the wiper 360 to the wiper control unit 320 shown in FIG. 1, it is determined that raindrops have been wiped.

次に、ステップS801で雨滴が払われたと判定された場合(YESの場合)には、ステップS802において、雨滴量情報算出手段60は、移動平均処理を所定時間リセットする。例えば、移動平均処理の出力を所定時間ゼロに保持する。所定時間は、タップ数(乗算器の数)の時間以上とすることが好ましい。過去の時間の影響(後述の図40の時刻t=9及び10の影響)をリセットするためである。なお、図19の例では、タップ数は3である。   Next, when it is determined in step S801 that raindrops have been removed (in the case of YES), in step S802, the raindrop amount information calculation unit 60 resets the moving average process for a predetermined time. For example, the output of the moving average process is held at zero for a predetermined time. The predetermined time is preferably equal to or longer than the number of taps (the number of multipliers). This is because the influence of the past time (the influence of times t = 9 and 10 in FIG. 40 described later) is reset. In the example of FIG. 19, the number of taps is 3.

次に、ステップS803において、雨滴量情報算出手段60は、加重平均処理をリセットする。例えば、加重平均処理の出力をゼロに保持する。図38におけるステップS701以前の処理及び以降の処理は、図25で説明した通りである。なお、ステップS801で雨滴が払われていないと判定された場合(NOの場合)には、ステップS802及びS803の処理は実行されない。   Next, in step S803, the raindrop amount information calculation unit 60 resets the weighted average process. For example, the output of the weighted average process is held at zero. The processing before step S701 in FIG. 38 and the subsequent processing are as described in FIG. If it is determined in step S801 that raindrops have not been removed (NO), the processes in steps S802 and S803 are not executed.

図38及び図39に示すクランプ処理を実行することにより、図37のグラフは図40のように変化する。図40において、時刻t=11で画素値の総和KSがゼロになり、それに追従して出力画素値KOS及び加重平均値KJもゼロになっている。又、時刻t=13から、画素値の総和KSに追従して、出力画素値KOSが立ち上がっている。これにより、意図しない時にワイパが動作する等の問題が解消できる。

なお、図34及び図35並びに図38及び39に示した雨滴量情報算出手段60による処理に対応するプログラムは、例えば、図11に示す雨滴量情報算出手段60のROM62に格納することができ、CPU61により実行することができる。或いは、雨滴量情報算出手段60を画像解析ユニット50内に設け、雨滴量情報算出手段60による処理を、画像解析ユニット50のCPU51のプログラムとして、又は、ハードウェアロジック54として、或いは、その混合形態として実行してもよい。
By executing the clamping process shown in FIGS. 38 and 39, the graph of FIG. 37 changes as shown in FIG. In FIG. 40, the total pixel value KS becomes zero at time t = 11, and the output pixel value KOS and the weighted average value KJ also become zero following this. From time t = 13, the output pixel value KOS rises following the sum KS of pixel values. As a result, problems such as the wiper operating when not intended can be solved.

The program corresponding to the processing by the raindrop amount information calculating means 60 shown in FIGS. 34, 35, 38 and 39 can be stored in, for example, the ROM 62 of the raindrop amount information calculating means 60 shown in FIG. It can be executed by the CPU 61. Alternatively, the raindrop amount information calculation means 60 is provided in the image analysis unit 50, and the processing by the raindrop amount information calculation means 60 is performed as a program of the CPU 51 of the image analysis unit 50, as the hardware logic 54, or a mixed form thereof. May be executed as

或いは、上記プログラムを、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。或いは、上記プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。又、上記プログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。   Alternatively, the program may be provided by being recorded in a computer-readable recording medium such as a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, or a DVD in an installable or executable format file. It may be configured. Alternatively, the program may be provided by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. The program may be configured to be provided or distributed via a network such as the Internet.

このように、画素値の総和に対する加重平均差分処理を導入することにより、ノイズの影響の低減した(S/Nを向上した)雨滴検出が可能となる。又、加重平均差分処理後の画素値の総和(出力画素値)に対して移動平均処理を実行することにより、雨滴情報の時間で変動するノイズ成分を除去して安定した雨滴検出が可能となる。   In this way, by introducing the weighted average difference process for the sum of pixel values, it is possible to detect raindrops with reduced noise influence (S / N improved). In addition, by executing the moving average process on the sum of pixel values (output pixel values) after the weighted average difference process, it is possible to remove the noise component that fluctuates with the time of the raindrop information and perform stable raindrop detection. .

更に、移動平均処理を実行した加重平均差分処理後の画素値の総和(出力画素値)と、移動平均処理を実行していない加重平均差分処理後の画素値の総和(出力画素値)とを、降雨量の大小に応じて適宜選択するようにする。これにより、雨滴情報の急激な変化(スプラッシュ)に対しても反応速度を落とさずに雨滴検出が可能となる。   Further, the sum of the pixel values after the weighted average difference processing (output pixel value) after executing the moving average processing and the sum of the pixel values after the weighted average difference processing (output pixel value) without executing the moving average processing , Select according to the amount of rainfall. As a result, it is possible to detect raindrops without reducing the reaction speed even for a sudden change (splash) in raindrop information.

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and replacements are made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.

例えば、上記実施の形態では、各参照領域の各々の画素値の和に基づいて雨滴情報を算出したが、各参照領域の各々の画素値の平均値に基づいて雨滴情報を算出してもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様の効果が得られる。   For example, in the above embodiment, the raindrop information is calculated based on the sum of the pixel values of each reference area. However, the raindrop information may be calculated based on the average value of the pixel values of each reference area. . Also in this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.

又、上記実施の形態では、参照領域の各々の画素値の和が閾値Th0を超えた場合に、その参照領域では雨滴がフロントガラスに付着していると判定した。しかし、参照領域の各々の画素値の和が閾値Th0以上の場合に、その参照領域では雨滴がフロントガラスに付着していると判定してもよいことは言うまでもない。   In the above embodiment, when the sum of the pixel values of the reference area exceeds the threshold Th0, it is determined that raindrops are attached to the windshield in the reference area. However, it goes without saying that when the sum of the pixel values of the reference area is equal to or greater than the threshold Th0, it may be determined that raindrops are attached to the windshield in the reference area.

10、10A 雨滴検出装置
20 撮像ユニット
30 光源
40 撮像装置
41 撮像レンズ
42 光学フィルタ
42a 基板
42b 分光フィルタ層
42c 偏光フィルタ層
42d SOG(Spin On Glass)層
42e 赤外光透過フィルタ
43 画像センサ
44 センサ基板
45 信号処理部
50 画像解析ユニット
51、61 CPU
52、62 ROM
53、63 RAM
54、64 ハードウェアロジック
55 デジタルシグナルプロセッサ
56、66a、66b I/Oポート
57、67a、67b 通信インターフェース
60 雨滴量情報算出手段
65 導光部材
71 移動平均処理手段
72 微分計算手段
73 比較手段
74 選択手段
75 加重平均差分処理手段
101 フロントガラス
102 雨滴検出領域
102〜102 参照領域
103 雨滴
104 カバー
111 車両検出用画像領域
112、113 雨滴検出用画像領域
115 先行車両
116 白線
117 路面
118 空
300 移動体機器制御システム
310 ヘッドランプ制御ユニット
320 ワイパー制御ユニット
330 車両走行制御ユニット
350 ヘッドランプ
360 ワイパー
400 自車両
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10A Raindrop detection apparatus 20 Imaging unit 30 Light source 40 Imaging apparatus 41 Imaging lens 42 Optical filter 42a Substrate 42b Spectral filter layer 42c Polarization filter layer 42d SOG (Spin On Glass) layer 42e Infrared light transmission filter 43 Image sensor 44 Sensor substrate 45 Signal processor 50 Image analysis unit 51, 61 CPU
52, 62 ROM
53, 63 RAM
54, 64 Hardware logic 55 Digital signal processor 56, 66a, 66b I / O ports 57, 67a, 67b Communication interface 60 Raindrop amount information calculation means 65 Light guide member 71 Moving average processing means 72 Differential calculation means 73 Comparison means 74 Selection Means 75 Weighted average difference processing means 101 windshield 102 raindrop detection area 102 1 to 102 P reference area 103 raindrop 104 cover 111 image area for vehicle detection 112, 113 image area for raindrop detection 115 preceding vehicle 116 white line 117 road surface 118 sky 300 movement Body equipment control system 310 Head lamp control unit 320 Wiper control unit 330 Vehicle travel control unit 350 Head lamp 360 Wiper 400 Own vehicle

特開平10−148618号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-148618 特開平10−261064号公報JP-A-10-261064

Claims (10)

透明体を介して撮像を行う撮像手段によって得られた画像に基づいて前記透明体に付着する付着物を検出する画像処理装置であって、
所定の時間毎に、前記画像のうちの複数の領域の各々において領域別付着物情報を各々算出し、各々の前記領域別付着物情報を所定の閾値と比較し、前記所定の閾値を超えた領域の前記領域別付着物情報を加算して所定の時刻における付着物情報を算出する算出手段と、
所定の時刻における付着物情報と前記所定の時刻より前の付着物情報に対して平均化処理を行って、平均付着物情報を算出する平均化処理手段と、を有する画像処理装置。
An image processing apparatus that detects an adhering substance adhering to the transparent body based on an image obtained by an imaging unit that performs imaging through a transparent body,
At each predetermined time, the region-specific deposit information is calculated for each of the plurality of regions in the image, and each region-specific deposit information is compared with a predetermined threshold value, and the predetermined threshold value is exceeded. A calculation means for calculating the deposit information at a predetermined time by adding the region-specific deposit information of the region ;
An image processing apparatus comprising: averaging processing means for performing average processing on the deposit information at a predetermined time and the deposit information before the predetermined time to calculate average deposit information.
前記所定の時刻における付着物情報と前記平均付着物情報との何れかを選択して出力する選択手段を有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a selection unit that selects and outputs either the deposit information at the predetermined time or the average deposit information. 少なくとも前記所定の時刻における付着物情報と前記平均付着物情報との何れかを、複数の閾値と比較する比較手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a comparison unit that compares at least one of the deposit information and the average deposit information at the predetermined time with a plurality of threshold values. 前記平均化処理は、移動平均処理又はIIRフィルタによる処理であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the averaging process is a moving average process or a process using an IIR filter. 透明体を介して撮像を行う撮像手段によって得られた画像に基づいて前記透明体に付着する付着物を検出する画像処理装置であって、
所定の時間毎に、前記画像のうちの複数の領域の各々において領域別付着物情報を各々算出し、各々の前記領域別付着物情報を所定の閾値と比較し、前記所定の閾値を超えた領域の前記領域別付着物情報を加算して合算付着物情報を算出する算出手段と、
所定の時刻における合算付着物情報と所定の時間範囲の合算付着物情報に対して加重平均処理を行って、加重平均値を算出する加重平均処理手段と、を有する画像処理装置。
An image processing apparatus that detects an adhering substance adhering to the transparent body based on an image obtained by an imaging unit that performs imaging through a transparent body,
At each predetermined time, the region-specific deposit information is calculated for each of the plurality of regions in the image, and each region-specific deposit information is compared with a predetermined threshold value, and the predetermined threshold value is exceeded. A calculating means for calculating the total deposit information by adding the region-specific deposit information of the region ;
An image processing apparatus comprising: weighted average processing means for performing a weighted average process on the combined deposit information at a predetermined time and the combined deposit information in a predetermined time range to calculate a weighted average value.
所定の時刻における合算付着物情報から前記加重平均値を減算した加重平均差分値を算出する加重平均差分処理手段を有することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 5, further comprising a weighted average difference processing unit that calculates a weighted average difference value obtained by subtracting the weighted average value from the combined deposit information at a predetermined time. 前記所定の時間範囲の合算付着物情報は、前記所定の時刻より前の合算付着物情報であることを特徴とする請求項5又は6に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 5, wherein the combined deposit information in the predetermined time range is combined deposit information before the predetermined time. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像処理装置と、前記撮像手段と、前記透明体としてのフロントガラスを備えること特徴とする車両。   A vehicle comprising the image processing device according to claim 1, the imaging unit, and a windshield as the transparent body. コンピュータに、透明体を介して撮像を行う撮像手段によって得られた画像に基づいて前記透明体に付着する付着物を検出させるプログラムであって、
所定の時間毎に、前記画像のうちの複数の領域の各々において領域別付着物情報を各々算出させ、各々の前記領域別付着物情報を所定の閾値と比較し、前記所定の閾値を超えた領域の前記領域別付着物情報を加算して所定の時刻における付着物情報を算出させ、
所定の時刻における付着物情報と前記所定の時刻より前の付着物情報に対して平均化処理を行って平均付着物情報を算出させるプログラム。
A program for causing a computer to detect an adhering substance adhering to the transparent body based on an image obtained by an imaging means for imaging through the transparent body,
At each predetermined time, the region-specific deposit information is calculated for each of the plurality of regions in the image, and each region-specific deposit information is compared with a predetermined threshold, and the predetermined threshold is exceeded. The deposit information at a predetermined time is calculated by adding the region-specific deposit information of the region ,
A program for calculating average deposit information by performing an averaging process on deposit information at a predetermined time and deposit information before the predetermined time.
コンピュータに、透明体を介して撮像を行う撮像手段によって得られた画像に基づいて前記透明体に付着する付着物を検出させるプログラムであって、
所定の時間毎に、前記画像のうちの複数の領域の各々において領域別付着物情報を各々算出させ、各々の前記領域別付着物情報を所定の閾値と比較し、前記所定の閾値を超えた領域の前記領域別付着物情報を加算して合算付着物情報を算出させ、
所定の時刻における合算付着物情報と所定の時間範囲の合算付着物情報に対して加重平均処理を行って加重平均値を算出させるプログラム。
A program for causing a computer to detect an adhering substance adhering to the transparent body based on an image obtained by an imaging means for imaging through the transparent body,
At each predetermined time, the region-specific deposit information is calculated for each of the plurality of regions in the image, and each region-specific deposit information is compared with a predetermined threshold, and the predetermined threshold is exceeded. The total deposit information is calculated by adding the region-specific deposit information of the region ,
A program for calculating a weighted average value by performing a weighted average process on the combined deposit information at a predetermined time and the combined deposit information in a predetermined time range.
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