JP7468832B2

JP7468832B2 - トンネル検出装置

Info

Publication number: JP7468832B2
Application number: JP2021160362A
Authority: JP
Inventors: 陽平山口
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2024-04-16
Anticipated expiration: 2041-09-30
Also published as: JP2023050316A

Description

本発明は、走行している車両から撮像された画像に基づいてトンネルを検出して、ヘッドランプを点灯あるいは消灯させる作動制御を行うトンネル検出装置に関する。

日中に走行している車両がトンネルなどの暗いところに進入すると、ヘッドランプが自動的に点灯するように作動制御が行われる。作動制御において、車両の周囲の状況を照度計によって検知し、周囲が暗いことが検知されると、ヘッドランプが点灯される。すなわち、車両がトンネルに進入してから、ヘッドランプが点灯する。そのため、車両がトンネルに入ってから点灯するまでタイムラグが発生し、十数ｍほど無灯の状態でトンネル内を走行することになる。また、車両がトンネルを出た後、周囲が明るくなったことが検知され、ヘッドランプが消灯する。

ここで、運転者の視認性を上げるためには、トンネルに入る前にヘッドランプが点灯することが必要となる。特許文献１に、撮像部により撮像された前方の画像における暗部の占める割合が所定の閾値を超えた場合、トンネルがあると判定し、ヘッドランプを点灯することが記載されている。

特開２００１－３９２１０号公報

上記のトンネル判定では、トンネル入口の全形が映っている画像に基づいてトンネルが検出される。しかし、トンネルの大きさによって、画像内での暗部の面積が変わり、トンネルが小さい場合、暗部の面積が小さくなる。そのため、車両がトンネルに進入する直前に、暗部の占める割合が閾値を超え、ヘッドランプが点灯する。したがって、点灯するタイミングが遅くなってしまい、運転者の視認性を上げることができず、適切な作動制御とは言えない。また、車線の多いトンネルでは、トンネル入口が画像からはみ出し、正確にトンネル入口の全形を捉えることができず、適切なタイミングで点灯させることができない。さらに、カーブしている道路にトンネルがある場合、トンネル入口の全形が捉えがたく、トンネルの正面に来るまで暗部の面積が小さいので、点灯するタイミングが遅くなってしまう。そして、車両がトンネルを出た後にヘッドランプが消灯されるが、トンネルを出るときには消灯しているのが好ましい。

本発明は、上記に鑑み、どのような状況のトンネルに対しても、車両がトンネル坑口に近づいたときに確実にヘッドランプの点灯あるいは消灯できるようにするトンネル検出装置の提供を目的とする。

本発明の車両の前方を撮像する撮像部から取得した画像に基づいてトンネルを検出するトンネル検出装置は、取得した画像からトンネル画像を抽出して、画像の高さ方向の基準ラインにおけるトンネル画像からトンネル高さを検出する識別部と、検出されたトンネル高さに基づいて車両がトンネル坑口に近づいたか否かを判定して、ヘッドランプの作動制御を行う判定部とを備えている。判定部は、車両がトンネル坑口に近づいたと判定したとき、ヘッドランプを点灯あるいは消灯するように作動制御を行う。

トンネル坑口の画像は周囲の画像とは明暗が異なり、トンネルの入口では暗く、トンネルの出口では明るい画像となるので、取得した画像からトンネル画像を抽出できる。そして、決められた高さ方向の基準ラインにおけるトンネル高さが検出され、トンネル高さはトンネル坑口に近づいていくにつれて大きくなっていく。このトンネル高さが決められた所定値を超えたか否かによって、車両がトンネル坑口に近づいたか否かが判定される。トンネル坑口に近づいたと判定されると、トンネルの入口に近づいたときにはヘッドランプが点灯され、トンネルの出口に近づいたときにはヘッドランプが消灯される。

本発明によると、トンネルの高さはトンネルの幅に比べて大きく変わることがないので、高さ方向のトンネル画像に基づいてトンネル坑口を検出することにより、トンネルの大きさに影響を受けずにトンネル坑口の近接を確実に判定することができ、適切なタイミングでヘッドランプの点灯や消灯の作動制御を行うことができる。また、基準ラインにおけるトンネル画像だけで判定を行うので、処理時間が早くなり、トンネル坑口に到達する前にヘッドランプを確実に作動させることができる。

本発明の実施形態のトンネル検出装置の構成を示すブロック図トンネル画像に対する基準ラインにおけるトンネル高さを示す図撮像されたトンネルの画像の変化を示す図車両がトンネル入口に近づいているときの撮像された画像とその状況を示す図車両がトンネル入口に近づいたと判定されたときの撮像された画像とその状況を示す図車両がトンネル出口に近づいたと判定されたときの撮像された画像とその状況を示す図

本発明の実施形態に係る車両のトンネル検出装置を図１に示す。トンネル検出装置は、車両の前方を撮像する撮像部１と、車両の周囲の照度を測定する照度検出部２と、撮像された画像処理を行って、トンネルを識別する識別部３と、画像に基づいて車両がトンネル坑口に近づいたか否かを判定して、ヘッドランプ４の作動制御を行う判定部５とを備えている。識別部３は、撮像部１から取得した画像からトンネル画像を抽出して、画像内のトンネルを識別する。判定部５は、トンネル画像に基づいて車両がトンネル坑口に近づいたか否かを判定する。

そして、ヘッドランプ４を動作させる照明部６が判定部５に接続され、判定部５は、照明部６に駆動信号を出力することによりヘッドランプ４の作動制御を行う。すなわち、判定部５は、照度検出部２の出力に基づいて周囲の明暗を判断して、ヘッドランプ４の点灯あるいは消灯の作動制御を行うとともに、車両がトンネル坑口であるトンネル入口に近づいたと判定したとき、ヘッドランプ４が点灯するように作動制御を行う。ここで、識別部３、判定部５および照明部６は、それぞれＥＣＵによって構成され、互いに通信可能に接続されている。なお、識別部３と判定部５を統合して、１つのＥＣＵにしてもよい。

撮像部１は、車室内のフロントガラス近くの定位置に配置された１つあるいは複数のカメラとされ、撮像された画像データは識別部３に出力される。識別部３は、画像データを解析処理して、画像内の輝度を算出し、所定の輝度以下の箇所を暗部として認識する。図２に示すように、この暗部はトンネルに対応するので、取得した画像からトンネル入口画像１０が抽出される。

図３に示すように、車両がトンネルに近づくにつれて、画像内におけるトンネル入口画像１０は大きくなっていく。ここで、トンネルの幅は車線数に応じて変わり、車線数が多いほどトンネルの幅が広くなる。一方、トンネルの高さは車両が通れる高さがあればよく、一般的に高速道路のトンネルでは、高さが７～８．６ｍに規定されている。一般道路でも、通行可能な車両の高さが最大４．１ｍに規定されているので、トンネルの高さはこれに準じて設計される。

このように、トンネルの高さは、トンネルの幅に比べて大きく変わることがない。車両がトンネルに近づいていくとき、走行中に撮像された画像におけるトンネル高さは、トンネルの大きさやトンネルの位置などのトンネルの状況に関係なく、車両からトンネルまでの距離に比例して変化する。そこで、本トンネル検出装置では、ヘッドランプ４が点灯していないとき、画像内のトンネル高さに基づいて、車両がトンネルに近づいたか否かを判定する。

図２に示すように、識別部３は、抽出したトンネル入口画像１０に基づいて画像の高さ方向の基準ラインＷにおけるトンネル高さを検出する。基準ラインＷは、画像の左右方向の中央を通るラインに設定される。ここで、車両に搭載されたカメラは、車両の幅方向に中央に配置され、カメラの高さは車両ごとに一定であり、例えば１．５ｍである。トンネル入口に近づいてきた車両のカメラが撮像した画像において、トンネルはほぼ正面に位置する。したがって、画像の左右方向の中央に設定された基準ラインＷにおいて、トンネルの上端までのトンネル高さを確実に検出することができる。

ここで、トンネルの高さは、道路によって異なり、一定ではないので、判定部５は、相対的なトンネル高さからトンネルの近接を判定する。すなわち、判定部５は、画像の左右方向の判定ラインＨに対するトンネル高さの上下の割合を算出し、上下の割合が所定値以上であるかを判定する。判定ラインＨからトンネルの上側までの上部トンネル高さＢと判定ラインからトンネルの下側までの下部トンネル高さＡとが算出され、上部トンネル高さＢと下部トンネル高さＡとの上下の割合Ｂ：Ａが演算される。なお、判定ラインＨは、画像の高さ方向の中央を通るラインである。

判定部５は、上下の割合が所定値を超えたか否かを判定する。トンネルの高さが一定でないので、所定値は、所定の範囲で設定され、例えば高速道路でのトンネルの場合、４～５：１に設定される。なお、一般道路の場合、これよりも小さい所定値であって、広い範囲で設定してもよい。車両がトンネルから遠い位置にあるとき、上部トンネル高さＢは、０あるいは下部トンネル高さＡに比べて小さい値となる。このとき、上下の割合は所定値よりも小さい。図４に示すように、車両ＳがトンネルＴに近づくにつれて、上部トンネル高さＢの値が大きくなっていき、上下の割合も大きくなる。しかし、上下の割合は所定値を超えていないので、判定部５は、車両Ｓがまだトンネル入口Ｉに近づいていないと判定し、ヘッドランプ５の点灯は行われない。

そして、図５に示すように、上下の割合が所定値を超えたとき、すなわち上下の割合が所定の範囲内に入ったとき、判定部５は、上部トンネル高さＢが判定ラインＨから画像の上端までの高さになっているかをチェックする。すなわち、基準ラインＷにおいて、トンネル入口画像１０が判定ラインＨより上側を全て占めているかチェックされる。上部トンネル高さＢが判定ラインＨから画像の上端までの高さになっているとき、判定部５は、車両Ｓがトンネル入口Ｉに近づいたと判定して、照明部６に駆動信号を出力する。照明部６は、ヘッドランプ４を点灯する。車両ＳがトンネルＴを出ると、周囲が明るくなるので、判定部６は、照度検出部２の出力に応じてヘッドランプ４が消灯するように作動制御を行い、ヘッドランプ４が消灯する。

一般道路のトンネルにおいて、トンネルの高さが低いと、車両がトンネル入口に近づいても、トンネル画像の上端と画像の上端との間に暗部がない場合がある。この場合、トンネル入口画像１０は判定ラインＨより上側を全て占めていないので、判定部５は、車両がまだトンネル入口に近づいていないと判定する。車両がさらにトンネルに近づくと、トンネル入口画像１０が判定ラインＨより上側を全て占めるので、判定部５は、車両がトンネル入口に近づいたと判定して、ヘッドランプ４が点灯する。一般道路では、車両の走行速度が速くないので、トンネル入口の近くで判定して、ヘッドランプ４を点灯しても、十分に間に合う。

このように、基準ラインＷの画像だけでトンネルの近接を判定することにより、トンネルの幅方向の画像で判定する場合に比べて判定処理に要する時間を短くすることができ、車両がトンネルに進入する前に適切なタイミングでヘッドランプ４を点灯することができる。また、幅が広いトンネルやカーブしている道路にトンネルがある場合でも、トンネル入口画像の最上端を捉えることができるので、トンネル入口を確実に認識することができ、トンネル入口に入る前にヘッドランプ４を点灯することができる。

他の実施形態として、図６に示すように、トンネル検出装置は、トンネル入口Ｉに近づいたことを判定して、ヘッドランプ４を点灯するだけでなく、他方のトンネル坑口であるトンネル出口Ｄに近づいたことを判定して、ヘッドランプ４を消灯するように作動させる。このとき、判定部５は、上記と同様にトンネル画像に基づいて車両Ｓがトンネル出口Ｄに近づいたか否かを判定して、ヘッドランプ４を消灯する作動制御を行う。

識別部３は、取得した画像からトンネル出口画像１１を抽出する。すなわち、識別部３は、周囲の暗部より明るい明部を認識して、明部をトンネル出口画像１１として抽出し、トンネル出口画像１１に基づいて画像の高さ方向の基準ラインＷにおけるトンネル高さを検出する。基準ラインＷは、画像の左右方向の中央を通るラインである。

判定部５は、画像の左右方向の判定ラインＨに対するトンネル高さの上下の割合を算出し、上下の割合が所定値以上であるかを判定する。判定方法は、上記と同様に上部トンネル高さＢと下部トンネル高さＡとの上下の割合Ｂ：Ａが所定値を超えたか否かを判定する。なお、判定ラインＨは、画像の高さ方向の中央を通るラインであり、所定値も上記のものと同じである。

車両Ｓがトンネル出口Ｄから遠い位置にあるとき、上下の割合は所定値よりも小さい。車両Ｓがトンネル出口Ｄに近づくにつれて、上下の割合が大きくなる。上下の割合が所定値を超えたとき、すなわち上下の割合が所定の範囲内に入ったとき、判定部５は、上部トンネル高さＢが判定ラインＨから画像の上端までの高さになっているかをチェックする。上部トンネル高さＢが判定ラインＨから画像の上端までの高さになり、トンネル出口画像１１が判定ラインＨより上側を全て占めると、判定部５は、車両Ｓがトンネル出口Ｄに近づいたと判定して、照明部６に駆動信号を出力する。照明部６は、ヘッドランプ４を消灯する。トンネル出口Ｄを出る手前でヘッドランプ４が消灯しても、運転には差し支えない。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。本装置によって検出されるトンネルは洞門や覆道も含むものである。また、位置情報を取得できる車両では、高速道路を走行しているのか一般道路を走行しているのかを認識できるので、走行している道路に応じて判定のための所定値を切り替えるようにしてもよい。高速道路では、所定値を大きくし、一般道路では所定値を小さくする。

１撮像部
２照度検出部
３識別部
４ヘッドランプ
５判定部
６照明部
１０トンネル入口画像
１１トンネル出口画像
Ｗ基準ライン
Ｈ判定ライン
Ａ下部トンネル高さ
Ｂ上部トンネル高さ
Ｓ車両
Ｉトンネル入口
Ｄトンネル出口

Claims

車両の前方を撮像する撮像部から取得した画像に基づいてトンネルを検出するトンネル検出装置であって、取得した画像からトンネル画像を抽出して、画像の高さ方向の基準ラインにおけるトンネル画像からトンネル高さを検出する識別部と、検出されたトンネル高さに基づいて車両がトンネル坑口に近づいたか否かを判定して、ヘッドランプの作動制御を行う判定部とを備え、判定部は、画像の左右方向の判定ラインに対する上部トンネル高さと下部トンネル高さとの上下の割合と、上部トンネル高さが判定ラインから画像の上端までの高さになっているかとに基づいて判定を行い、車両がトンネル坑口に近づいたと判定したとき、ヘッドランプを点灯あるいは消灯するように作動制御を行うことを特徴とするトンネル検出装置。