JPWO2014017519A1 - 立体物検出装置及び立体物検出方法 - Google Patents
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Abstract
車両後方を撮像するカメラ10と、り取得された画像に基づいて、前記車両後方の立体物を検出する立体物検出部33と、カメラ10のレンズ11を所定のレンズ洗浄工程に従って、洗浄液を用いて洗浄させるレンズ洗浄装置100と、レンズ洗浄工程のレンズに洗浄液を噴射するタイミングに基づいて、レンズ11の状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断するレンズ状態判断部38と、レンズ状態が制御対象状態であると判断された場合には、レンズ状態が制御対象状態であると判断される直前の検出又は判断結果を所定時間保持することにより、立体物が検出されることを抑制する制御部39と、を備える。
Description
本発明は、立体物検出装置及び立体物検出方法に関するものである。
本出願は、2012年7月27日に出願された日本国特許出願の特願2012―166514に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
本出願は、2012年7月27日に出願された日本国特許出願の特願2012―166514に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
車両周囲を撮像した画像を俯瞰変換し、時間的に異なる二つの俯瞰変換画像の差分を用いて障害物を検出する障害物検出装置が知られている(特許文献1参照)。
従来の技術では、カメラのレンズの汚れは誤検出を誘起するため、撮像動作中にレンズを洗浄することが行われるが、レンズを洗浄するために洗浄液を吹き付けると、レンズ表面に付着した洗浄液の影響により画像情報が変化し、立体物を正確に検出することができないという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、洗浄液をレンズに吹き付けたときであっても、検出領域に存在する他車両を高い精度で検出する立体物検出装置を提供することである。
本発明は、所定のレンズ洗浄工程の内容に基づいてレンズの状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断し、レンズ状態が制御対象状態である場合には、レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出又は判断結果を所定時間保持し、検出される立体物が検出されることを抑制することにより、上記課題を解決する。
本発明は、洗浄液を用いてレンズを洗浄する場合に、レンズの状態に応じて、レンズ洗浄前の検出結果又は判断結果が維持されるように立体物の検出処理及び判断処理を抑制するので、既に検出されていた立体物がレンズ洗浄処理によって一転して非検出となること、又は検出されていなかったレンズ洗浄処理により一転して検出されるなどの誤った判断がなされることを防止することができる。この結果、レンズを洗浄することによって検出結果の精度が低下することを防止し、検出領域を走行する他車両を高い精度で検出する立体物検出装置を提供することができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の立体物検出装置1を適用した一実施の形態に係る車両の概略構成図であり、本例の立体物検出装置1は、自車両Vの運転者が運転中に注意を払うべき他車両、例えば、自車両Vが車線変更する際に接触の可能性がある他車両を障害物として検出する装置である。特に、本例の立体物検出装置1は自車両が走行する車線の隣の隣接車線(以下、単に隣接車線ともいう)を走行する他車両を検出する。また、本例の立体物検出装置1は、検出した他車両の移動距離、移動速度を算出することができる。このため、以下説明する一例は、立体物検出装置1を自車両Vに搭載し、自車両周囲において検出される立体物のうち、自車両Vが走行する車線の隣の隣接車線を走行する他車両を検出する例を示すこととする。同図に示すように、本例の立体物検出装置1は、車両後方の映像を結像させるレンズ11を備えたカメラ10と、車速センサ20と、計算機30と、レンズ11を洗浄するレンズ洗浄装置100とを備える。
図1は、本発明の立体物検出装置1を適用した一実施の形態に係る車両の概略構成図であり、本例の立体物検出装置1は、自車両Vの運転者が運転中に注意を払うべき他車両、例えば、自車両Vが車線変更する際に接触の可能性がある他車両を障害物として検出する装置である。特に、本例の立体物検出装置1は自車両が走行する車線の隣の隣接車線(以下、単に隣接車線ともいう)を走行する他車両を検出する。また、本例の立体物検出装置1は、検出した他車両の移動距離、移動速度を算出することができる。このため、以下説明する一例は、立体物検出装置1を自車両Vに搭載し、自車両周囲において検出される立体物のうち、自車両Vが走行する車線の隣の隣接車線を走行する他車両を検出する例を示すこととする。同図に示すように、本例の立体物検出装置1は、車両後方の映像を結像させるレンズ11を備えたカメラ10と、車速センサ20と、計算機30と、レンズ11を洗浄するレンズ洗浄装置100とを備える。
カメラ10は、図1に示すように自車両Vの後方における高さhの箇所において、光軸が水平から下向きに角度θとなるように自車両Vに取り付けられている。カメラ10は、この位置から自車両Vの周囲環境のうちの所定領域を撮像する。本実施形態において自車両Vの後方の立体物を検出するために設けられるカメラ1は一つであるが、他の用途のため、例えば車両周囲の画像を取得するための他のカメラを設けることもできる。車速センサ20は、自車両Vの走行速度を検出するものであって、例えば車輪に回転数を検知する車輪速センサで検出した車輪速から車速度を算出する。計算機30は、車両後方の立体物を検出するとともに、本例ではその立体物について移動距離及び移動速度を算出する。
図2は、図1の自車両Vの走行状態を示す平面図である。同図に示すように、カメラ10は、所定の画角aで車両後方を撮像する。このとき、カメラ10の画角aは、自車両Vが走行する車線に加えて、その左右の車線についても撮像可能な画角に設定されている。撮像可能な領域には、自車両Vの後方であり、自車両Vの走行車線の左右隣の隣接車線上の検出対象領域A1,A2を含む。なお、本実施形態における車両後方には、車両の真後ろだけではなく、車両の後ろ側の側方をも含む。撮像される車両後方の領域は、カメラ10の画角に応じて設定される。一例ではあるが、車長方向に沿う車両の真後ろをゼロ度とした場合に、真後ろ方向から左右0度〜90度、好ましくは0度〜70度等の領域を含むように設定できる。
図3は、図1の計算機30の詳細を示すブロック図である。なお、図3においては、接続関係を明確とするためにカメラ10、車速センサ20及びレンズ洗浄装置100についても図示する。
図3に示すように、計算機30は、視点変換部31と、位置合わせ部32と、立体物検出部33と、立体物判断部34と、レンズ状態判断部38と、制御部39と、スミア検出部40とを備える。本実施形態の計算部30は、差分波形情報を利用した立体物の検出ブロックに関する構成である。本実施形態の計算部30は、エッジ情報を利用した立体物の検出ブロックに関する構成とすることもできる。この場合は、図3に示す構成のうち、位置合わせ部32と、立体物検出部33から構成される検出ブロック構成Aを、破線で囲んだ輝度差算出部35と、エッジ線検出部36と、立体物検出部37から構成される検出ブロック構成Bと置き換えて構成することができる。もちろん、検出ブロック構成A及び検出ブロック構成Bの両方を備え、差分波形情報を利用した立体物の検出を行うとともに、エッジ情報を利用した立体物の検出も行うことができるようにすることができる。検出ブロック構成A及び検出ブロック構成Bを備える場合には、例えば明るさなどの環境要因に応じて検出ブロック構成A又は検出ブロック構成Bのいずれかを動作させることができる。以下、各構成について説明する。
《差分波形情報による立体物の検出》
本実施形態の立体物検出装置1は、車両後方を撮像する単眼のカメラ1により得られた画像情報に基づいて車両後方の右側検出領域又は左側検出領域に存在する立体物を検出する。
本実施形態の立体物検出装置1は、車両後方を撮像する単眼のカメラ1により得られた画像情報に基づいて車両後方の右側検出領域又は左側検出領域に存在する立体物を検出する。
視点変換部31は、カメラ10による撮像にて得られた所定領域の撮像画像データを入力し、入力した撮像画像データを鳥瞰視される状態の鳥瞰画像データに視点変換する。鳥瞰視される状態とは、上空から例えば鉛直下向きに見下ろす仮想カメラの視点から見た状態である。この視点変換は、例えば特開2008−219063号公報に記載されるようにして実行することができる。撮像画像データを鳥瞰視画像データに視点変換するのは、立体物に特有の鉛直エッジは鳥瞰視画像データへの視点変換により特定の定点を通る直線群に変換されるという原理に基づき、これを利用すれば平面物と立体物とを識別できるからである。なお、視点変換部31による画像変換処理の結果は、後述するエッジ情報による立体物の検出においても利用される。
位置合わせ部32は、視点変換部31の視点変換により得られた鳥瞰画像データを順次入力し、入力した異なる時刻の鳥瞰画像データの位置を合わせる。図4は、位置合わせ部32の処理の概要を説明するための図であり、(a)は自車両Vの移動状態を示す平面図、(b)は位置合わせの概要を示す画像である。
図4(a)に示すように、現時刻の自車両VがV1に位置し、一時刻前の自車両VがV2に位置していたとする。また、自車両Vの後側方向に他車両VXが位置して自車両Vと並走状態にあり、現時刻の他車両VXがV3に位置し、一時刻前の他車両VXがV4に位置していたとする。さらに、自車両Vは、一時刻で距離d移動したものとする。なお、一時刻前とは、現時刻から予め定められた時間(例えば1制御周期)だけ過去の時刻であってもよいし、任意の時間だけ過去の時刻であってもよい。
このような状態において、現時刻における鳥瞰画像PBtは図4(b)に示すようになる。この鳥瞰画像PBtでは、路面上に描かれる白線については矩形状となり、比較的正確に平面視された状態となるが、位置V3にある他車両VXの位置については倒れ込みが発生する。また、一時刻前における鳥瞰画像PBt−1についても同様に、路面上に描かれる白線については矩形状となり、比較的正確に平面視された状態となるが、位置V4にある他車両VXについては倒れ込みが発生する。既述したとおり、立体物の鉛直エッジ(厳密な意味の鉛直エッジ以外にも路面から三次元空間に立ち上がったエッジを含む)は、鳥瞰視画像データへの視点変換処理によって倒れ込み方向に沿った直線群として現れるのに対し、路面上の平面画像は鉛直エッジを含まないので、視点変換してもそのような倒れ込みが生じないからである。
位置合わせ部32は、上記のような鳥瞰画像PBt,PBt−1の位置合わせをデータ上で実行する。この際、位置合わせ部32は、一時刻前における鳥瞰画像PBt−1をオフセットさせ、現時刻における鳥瞰画像PBtと位置を一致させる。図4(b)の左側の画像と中央の画像は、移動距離d’だけオフセットした状態を示す。このオフセット量d’は、図4(a)に示した自車両Vの実際の移動距離dに対応する鳥瞰視画像データ上の移動量であり、車速センサ20からの信号と一時刻前から現時刻までの時間に基づいて決定される。
また、位置合わせ後において位置合わせ部32は、鳥瞰画像PBt,PBt−1の差分をとり、差分画像PDtのデータを生成する。ここで、差分画像PDtの画素値は、鳥瞰画像PBt,PBt−1の画素値の差を絶対値化したものでもよいし、照度環境の変化に対応するために当該絶対値が所定の閾値pを超えたときに「1」とし、超えないときに「0」としてもよい。図4(b)の右側の画像が、差分画像PDtである。この閾値pは、予め設定しておいてもよいし、後述する制御部39のレンズ状態判断部38の検出結果に応じた制御命令に従い変更してもよい。
図3に戻り、立体物検出部33は、図4(b)に示す差分画像PDtのデータに基づいて立体物を検出する。この際、本例の立体物検出部33は、実空間上における立体物の移動距離についても算出する。立体物の検出及び移動距離の算出にあたり、立体物検出部33は、まず差分波形を生成する。なお、立体物の時間あたりの移動距離は、立体物の移動速度の算出に用いられる。そして、立体物の移動速度は、立体物が車両であるか否かの判断に用いることができる。
差分波形の生成にあたって本実施形態の立体物検出部33は、差分画像PDtにおいて検出領域を設定する。本例の立体物検出装置1は、自車両Vの運転手が注意を払う他車両であり、特に、自車両Vが車線変更する際に接触の可能性がある自車両Vが走行する車線の隣の車線を走行する他車両を検出対象物として検出する。このため、画像情報に基づいて立体物を検出する本例では、カメラ1により得られた画像のうち、自車両Vの右側及び左側に二つの検出領域を設定する。具体的に、本実施形態では、図2に示すように自車両Vの後方の左側及び右側に矩形状の検出領域A1,A2を設定する。この検出領域A1,A2において検出された他車両は、自車両Vが走行する車線の隣の隣接車線を走行する障害物として検出される。なお、このような検出領域A1,A2は、自車両Vに対する相対位置から設定してもよいし、白線の位置を基準に設定してもよい。白線の位置を基準に設定する場合に、移動距離検出装置1は、例えば既存の白線認識技術等を利用するとよい。
また、立体物検出部33は、設定した検出領域A1,A2の自車両V側における辺(走行方向に沿う辺)を接地線L1,L2(図2)として認識する。一般に接地線は立体物が地面に接触する線を意味するが、本実施形態では地面に接触する線でなく上記の如くに設定される。なおこの場合であっても、経験上、本実施形態に係る接地線と、本来の他車両VXの位置から求められる接地線との差は大きくなり過ぎず、実用上は問題が無い。
図5は、図3に示す立体物検出部33による差分波形の生成の様子を示す概略図である。図5に示すように、立体物検出部33は、位置合わせ部32で算出した差分画像PDt(図4(b)の右図)のうち検出領域A1,A2に相当する部分から、差分波形DWtを生成する。この際、立体物検出部33は、視点変換により立体物が倒れ込む方向に沿って、差分波形DWtを生成する。なお、図5に示す例では、便宜上検出領域A1のみを用いて説明するが、検出領域A2についても同様の手順で差分波形DWtを生成する。
具体的に説明すると、立体物検出部33は、差分画像DWtのデータ上において立体物が倒れ込む方向上の線Laを定義する。そして、立体物検出部33は、線La上において所定の差分を示す差分画素DPの数をカウントする。ここで、所定の差分を示す差分画素DPは、差分画像DWtの画素値が鳥瞰画像PBt,PBt−1の画素値の差を絶対値化したものである場合は、所定の閾値を超える画素であり、差分画像DWtの画素値が「0」「1」で表現されている場合は、「1」を示す画素である。
立体物検出部33は、差分画素DPの数をカウントした後、線Laと接地線L1との交点CPを求める。そして、立体物検出部33は、交点CPとカウント数とを対応付け、交点CPの位置に基づいて横軸位置、すなわち図5右図の上下方向軸における位置を決定するとともに、カウント数から縦軸位置、すなわち図5右図の左右方向軸における位置を決定し、交点CPにおけるカウント数としてプロットする。
以下同様に、立体物検出部33は、立体物が倒れ込む方向上の線Lb,Lc…を定義して、差分画素DPの数をカウントし、各交点CPの位置に基づいて横軸位置を決定し、カウント数(差分画素DPの数)から縦軸位置を決定しプロットする。立体物検出部33は、上記を順次繰り返して度数分布化することで、図5右図に示すように差分波形DWtを生成する。
なお、図5左図に示すように、立体物が倒れ込む方向上の線Laと線Lbとは検出領域A1と重複する距離が異なっている。このため、検出領域A1が差分画素DPで満たされているとすると、線Lb上よりも線La上の方が差分画素DPの数が多くなる。このため、立体物検出部33は、差分画素DPのカウント数から縦軸位置を決定する場合に、立体物が倒れ込む方向上の線La,Lbと検出領域A1とが重複する距離に基づいて正規化する。具体例を挙げると、図5左図において線La上の差分画素DPは6つあり、線Lb上の差分画素DPは5つである。このため、図5においてカウント数から縦軸位置を決定するにあたり、立体物検出部33は、カウント数を重複距離で除算するなどして正規化する。これにより、差分波形DWtに示すように、立体物が倒れ込む方向上の線La,Lbに対応する差分波形DWtの値はほぼ同じとなっている。
差分波形DWtの生成後、立体物検出部33は一時刻前の差分波形DWt−1との対比により移動距離を算出する。すなわち、立体物検出部33は、差分波形DWt,DWt−1の時間変化から移動距離を算出する。
詳細に説明すると、立体物検出部33は、図6に示すように差分波形DWtを複数の小領域DWt1〜DWtn(nは2以上の任意の整数)に分割する。図6は、立体物検出部33によって分割される小領域DWt1〜DWtnを示す図である。小領域DWt1〜DWtnは、例えば図6に示すように、互いに重複するようにして分割される。例えば小領域DWt1と小領域DWt2とは重複し、小領域DWt2と小領域DWt3とは重複する。
次いで、立体物検出部33は、小領域DWt1〜DWtn毎にオフセット量(差分波形の横軸方向(図6の上下方向)の移動量)を求める。ここで、オフセット量は、一時刻前における差分波形DWt−1と現時刻における差分波形DWtとの差(横軸方向の距離)から求められる。この際、立体物検出部33は、小領域DWt1〜DWtn毎に、一時刻前における差分波形DWt−1を横軸方向に移動させた際に、現時刻における差分波形DWtとの誤差が最小となる位置(横軸方向の位置)を判定し、差分波形DWt−1の元の位置と誤差が最小となる位置との横軸方向の移動量をオフセット量として求める。そして、立体物検出部33は、小領域DWt1〜DWtn毎に求めたオフセット量をカウントしてヒストグラム化する。
図7は、立体物検出部33により得られるヒストグラムの一例を示す図である。図7に示すように、各小領域DWt1〜DWtnと一時刻前における差分波形DWt−1との誤差が最小となる移動量であるオフセット量には、多少のバラつきが生じる。このため、立体物検出部33は、バラつきを含んだオフセット量をヒストグラム化し、ヒストグラムから移動距離を算出する。この際、立体物検出部33は、ヒストグラムの極大値から立体物の移動距離を算出する。すなわち、図7に示す例において立体物検出部33は、ヒストグラムの極大値を示すオフセット量を移動距離τ*と算出する。なおこの移動距離τ*は、自車両Vに対する他車両VXの相対移動距離である。このため、立体物検出部33は、絶対移動距離を算出する場合には、得られた移動距離τ*と車速センサ20からの信号とに基づいて、絶対移動距離を算出することとなる。
なお、ヒストグラム化にあたり立体物検出部33は、複数の小領域DWt1〜DWtn毎に重み付けをし、小領域DWt1〜DWtn毎に求めたオフセット量を重みに応じてカウントしてヒストグラム化してもよい。図8は、立体物検出部33による重み付けを示す図である。
図8に示すように、小領域DWm(mは1以上n−1以下の整数)は平坦となっている。すなわち、小領域DWmは所定の差分を示す画素数のカウントの最大値と最小値との差が小さくなっている。立体物検出部33は、このような小領域DWmについて重みを小さくする。平坦な小領域DWmについては、特徴がなくオフセット量の算出にあたり誤差が大きくなる可能性が高いからである。
一方、小領域DWm+k(kはn−m以下の整数)は起伏に富んでいる。すなわち、小領域DWmは所定の差分を示す画素数のカウントの最大値と最小値との差が大きくなっている。立体物検出部33は、このような小領域DWmについて重みを大きくする。起伏に富む小領域DWm+kについては、特徴的でありオフセット量の算出を正確に行える可能性が高いからである。このように重み付けすることにより、移動距離の算出精度を向上することができる。
なお、移動距離の算出精度を向上するために上記実施形態では差分波形DWtを複数の小領域DWt1〜DWtnに分割したが、移動距離の算出精度がさほど要求されない場合は小領域DWt1〜DWtnに分割しなくてもよい。この場合に、立体物検出部33は、差分波形DWtと差分波形DWt−1との誤差が最小となるときの差分波形DWtのオフセット量から移動距離を算出することとなる。すなわち、一時刻前における差分波形DWt−1と現時刻における差分波形DWtとのオフセット量を求める方法は上記内容に限定されない。
図3に戻り、計算機30はスミア検出部40を備える。スミア検出部40は、カメラ10による撮像によって得られた撮像画像のデータからスミアの発生領域を検出する。なお、スミアはCCDイメージセンサ等に生じる白飛び現象であることから、こうしたスミアが生じないCMOSイメージセンサ等を用いたカメラ10を採用する場合にはスミア検出部40を省略してもよい。
図9は、スミア検出部40による処理及びそれによる差分波形DWtの算出処理を説明するための画像図である。まずスミア検出部40にスミアSが存在する撮像画像Pのデータが入力されたとする。このとき、スミア検出部40は、撮像画像PからスミアSを検出する。スミアSの検出方法は様々であるが、例えば一般的なCCD(Charge-Coupled Device)カメラの場合、光源から画像下方向にだけスミアSが発生する。このため、本実施形態では画像下側から画像上方に向かって所定値以上の輝度値を持ち、且つ、縦方向に連続した領域を検索し、これをスミアSの発生領域と特定する。
また、スミア検出部40は、スミアSの発生箇所について画素値を「1」とし、それ以外の箇所を「0」とするスミア画像SPのデータを生成する。生成後、スミア検出部40はスミア画像SPのデータを視点変換部31に送信する。また、スミア画像SPのデータを入力した視点変換部31は、このデータを鳥瞰視される状態に視点変換する。これにより、視点変換部31はスミア鳥瞰画像SBtのデータを生成する。生成後、視点変換部31はスミア鳥瞰画像SBtのデータを位置合わせ部33に送信する。また、視点変換部31は一時刻前のスミア鳥瞰画像SBt−1のデータを位置合わせ部33に送信する。
位置合わせ部32は、スミア鳥瞰画像SBt,SBt−1の位置合わせをデータ上で実行する。具体的な位置合わせについては、鳥瞰画像PBt,PBt−1の位置合わせをデータ上で実行する場合と同様である。また、位置合わせ後、位置合わせ部32は、各スミア鳥瞰画像SBt,SBt−1のスミアSの発生領域について論理和をとる。これにより、位置合わせ部32は、マスク画像MPのデータを生成する。生成後、位置合わせ部32は、マスク画像MPのデータを立体物検出部33に送信する。
立体物検出部33は、マスク画像MPのうちスミアSの発生領域に該当する箇所について、度数分布のカウント数をゼロとする。すなわち、図9に示すような差分波形DWtが生成されていた場合に、立体物検出部33は、スミアSによるカウント数SCをゼロとし、補正された差分波形DWt’を生成することとなる。
なお、本実施形態において立体物検出部33は、車両V(カメラ10)の移動速度を求め、求めた移動速度から静止物についてのオフセット量を求める。静止物のオフセット量を求めた後、立体物検出部33は、ヒストグラムの極大値のうち静止物に該当するオフセット量を無視したうえで、立体物の移動距離を算出する。
図10は、立体物検出部33により得られるヒストグラムの他例を示す図である。カメラ10の画角内に他車両VXの他に静止物が存在する場合に、得られるヒストグラムには2つの極大値τ1,τ2が現れる。この場合、2つの極大値τ1,τ2のうち、いずれか一方は静止物のオフセット量である。このため、立体物検出部33は、移動速度から静止物についてのオフセット量を求め、そのオフセット量に該当する極大値について無視し、残り一方の極大値を採用して立体物の移動距離を算出する。
なお、静止物に該当するオフセット量を無視したとしても、極大値が複数存在する場合、カメラ10の画角内に他車両VXが複数台存在すると想定される。しかし、検出領域A1,A2内に複数の他車両VXが存在することは極めて稀である。このため、立体物検出部33は、移動距離の算出を中止する。
次に差分波形情報による立体物検出手順を説明する。図11及び図12は、本実施形態の立体物検出手順を示すフローチャートである。図11に示すように、まず、計算機30はカメラ10による撮像画像Pのデータを入力し、スミア検出部40によりスミア画像SPを生成する(S1)。次いで、視点変換部31は、カメラ10からの撮像画像Pのデータから鳥瞰画像PBtのデータを生成すると共に、スミア画像SPのデータからスミア鳥瞰画像SBtのデータを生成する(S2)。
そして、位置合わせ部33は、鳥瞰画像PBtのデータと、一時刻前の鳥瞰画像PBt−1のデータとを位置合わせすると共に、スミア鳥瞰画像SBtのデータと、一時刻前のスミア鳥瞰画像SBt−1のデータとを位置合わせする(S3)。この位置合わせ後、位置合わせ部33は、差分画像PDtのデータを生成すると共に、マスク画像MPのデータを生成する(S4)。その後、立体物検出部33は、差分画像PDtのデータと、一時刻前の差分画像PDt−1のデータとから、差分波形DWtを生成する(S5)。差分波形DWtを生成後、立体物検出部33は、差分波形DWtのうち、スミアSの発生領域に該当するカウント数をゼロとし、スミアSによる影響を抑制する(S6)。
その後、立体物検出部33は、差分波形DWtのピークが第1閾値α以上であるか否かを判断する(S7)。この第1閾値αは、予め設定しておき、図3に示す制御部39の制御命令に従い変更することもできるが、その詳細については後述する。ここで、差分波形DWtのピークが第1閾値α以上でない場合、すなわち差分が殆どない場合には、撮像画像P内には立体物が存在しないと考えられる。このため、差分波形DWtのピークが第1閾値α以上でないと判断した場合には(S7:NO)、立体物検出部33は、立体物が存在せず、障害物としての他車両が存在しないと判断する(図12:S16)。そして、図11及び図12に示す処理を終了する。
一方、差分波形DWtのピークが第1閾値α以上であると判断した場合には(S7:YES)、立体物検出部33は、立体物が存在すると判断し、差分波形DWtを複数の小領域DWt1〜DWtnに分割する(S8)。次いで、立体物検出部33は、小領域DWt1〜DWtn毎に重み付けを行う(S9)。その後、立体物検出部33は、小領域DWt1〜DWtn毎のオフセット量を算出し(S10)、重みを加味してヒストグラムを生成する(S11)。
そして、立体物検出部33は、ヒストグラムに基づいて自車両Vに対する立体物の移動距離である相対移動距離を算出する(S12)。次に、立体物検出部33は、相対移動距離から立体物の絶対移動速度を算出する(S13)。このとき、立体物検出部33は、相対移動距離を時間微分して相対移動速度を算出すると共に、車速センサ20で検出された自車速を加算して、絶対移動速度を算出する。
その後、立体物検出部33は、立体物の絶対移動速度が10km/h以上、且つ、立体物の自車両Vに対する相対移動速度が+60km/h以下であるか否かを判断する(S14)。双方を満たす場合には(S14:YES)、立体物検出部33は、立体物が他車両VXであると判断する(S15)。そして、図11及び図12に示す処理を終了する。一方、いずれか一方でも満たさない場合には(S14:NO)、立体物検出部33は、他車両が存在しないと判断する(S16)。そして、図11及び図12に示す処理を終了する。
なお、本実施形態では自車両Vの後側方を検出領域A1,A2とし、自車両Vが走行中に注意を払うべきである自車両の走行車線の隣を走行する隣接車線を走行する他車両VXを検出すること、特に、自車両Vが車線変更した場合に接触する可能性がある否かに重点を置いている。自車両Vが車線変更した場合に、自車両の走行車線の隣の隣接車線を走行する他車両VXと接触する可能性がある否かを判断するためである。このため、ステップS14の処理が実行されている。すなわち、本実施形態にけるシステムを高速道路で作動させることを前提とすると、立体物の速度が10km/h未満である場合、たとえ他車両VXが存在したとしても、車線変更する際には自車両Vの遠く後方に位置するため問題となることが少ない。同様に、立体物の自車両Vに対する相対移動速度が+60km/hを超える場合(すなわち、立体物が自車両Vの速度よりも60km/hより大きな速度で移動している場合)、車線変更する際には自車両Vの前方に移動しているため問題となることが少ない。このため、ステップS14では車線変更の際に問題となる他車両VXを判断しているともいえる。
また、ステップS14において立体物の絶対移動速度が10km/h以上、且つ、立体物の自車両Vに対する相対移動速度が+60km/h以下であるかを判断することにより、以下の効果がある。例えば、カメラ10の取り付け誤差によっては、静止物の絶対移動速度を数km/hであると検出してしまう場合があり得る。よって、10km/h以上であるかを判断することにより、静止物を他車両VXであると判断してしまう可能性を低減することができる。また、ノイズによっては立体物の自車両Vに対する相対速度を+60km/hを超える速度に検出してしまうことがあり得る。よって、相対速度が+60km/h以下であるかを判断することにより、ノイズによる誤検出の可能性を低減できる。
ステップS14において他車両VXを判断するための相対移動速度の閾値は任意に設定することができる。たとえば、−20km/h以上、100km/h以下を相対移動速度の閾値として設定することができる。ここで負の下限値は、検出物が自車両VXの後方に移動する、つまり、検出物が後方に流れていく状態であるときの移動速度の下限値である。この閾値は、適宜に予め設定することができるが、後述する制御部39の制御命令に従い変更することができる。
さらに、ステップS14の処理に代えて、絶対移動速度がマイナスでないことや、0km/hでないことを判断してもよい。また、本実施形態では自車両Vが車線変更した場合に接触する可能性がある否かに重点を置いているため、ステップS15において他車両VXが検出された場合に、自車両の運転者に警告音を発したり、所定の表示装置により警告相当の表示を行ったりしてもよい。
また、ステップS15において、立体物検出部33により検出された立体物が所定時間T以上に渡って継続して検出されるか否かを判断する。そして、その立体物が所定時間T以上に渡って継続して検出される場合には、ステップS16に進み、その立体物を右側検出領域A1又は左側検出領域A2に存在する他車両であると判断する。他方、そうでない場合には、ステップS17に進み、他車両は存在しないと判断する。
このように、本例の差分波形情報による立体物の検出手順によれば、視点変換により立体物が倒れ込む方向に沿って、差分画像PDtのデータ上において所定の差分を示す画素数をカウントして度数分布化することで差分波形DWtを生成する。ここで、差分画像PDtのデータ上において所定の差分を示す画素とは、異なる時刻の画像において変化があった画素であり、言い換えれば立体物が存在した箇所であるといえる。このため、立体物が存在した箇所において、立体物が倒れ込む方向に沿って画素数をカウントして度数分布化することで差分波形DWtを生成することとなる。特に、立体物が倒れ込む方向に沿って画素数をカウントすることから、立体物に対して高さ方向の情報から差分波形DWtを生成することとなる。そして、高さ方向の情報を含む差分波形DWtの時間変化から立体物の移動距離を算出する。このため、単に1点の移動のみに着目するような場合と比較して、時間変化前の検出箇所と時間変化後の検出箇所とは高さ方向の情報を含んで特定されるため立体物において同じ箇所となり易く、同じ箇所の時間変化から移動距離を算出することとなり、移動距離の算出精度を向上させることができる。
また、差分波形DWtのうちスミアSの発生領域に該当する箇所について、度数分布のカウント数をゼロとする。これにより、差分波形DWtのうちスミアSによって生じる波形部位を除去することとなり、スミアSを立体物と誤認してしまう事態を防止することができる。
また、異なる時刻に生成された差分波形DWtの誤差が最小となるときの差分波形DWtのオフセット量から立体物の移動距離を算出する。このため、波形という1次元の情報のオフセット量から移動距離を算出することとなり、移動距離の算出にあたり計算コストを抑制することができる。
また、異なる時刻に生成された差分波形DWtを複数の小領域DWt1〜DWtnに分割する。このように複数の小領域DWt1〜DWtnに分割することによって、立体物のそれぞれの箇所を表わした波形を複数得ることとなる。また、小領域DWt1〜DWtn毎にそれぞれの波形の誤差が最小となるときのオフセット量を求め、小領域DWt1〜DWtn毎に求めたオフセット量をカウントしてヒストグラム化することにより、立体物の移動距離を算出する。このため、立体物のそれぞれの箇所毎にオフセット量を求めることとなり、複数のオフセット量から移動距離を求めることとなり、移動距離の算出精度を向上させることができる。
また、複数の小領域DWt1〜DWtn毎に重み付けをし、小領域DWt1〜DWtn毎に求めたオフセット量を重みに応じてカウントしてヒストグラム化する。このため、特徴的な領域については重みを大きくし、特徴的でない領域については重みを小さくすることにより、一層適切に移動距離を算出することができる。従って、移動距離の算出精度を一層向上させることができる。
また、差分波形DWtの各小領域DWt1〜DWtnについて、所定の差分を示す画素数のカウントの最大値と最小値との差が大きいほど、重みを大きくする。このため、最大値と最小値との差が大きい特徴的な起伏の領域ほど重みが大きくなり、起伏が小さい平坦な領域については重みが小さくなる。ここで、平坦な領域よりも起伏の大きい領域の方が形状的にオフセット量を正確に求めやすいため、最大値と最小値との差が大きい領域ほど重みを大きくすることにより、移動距離の算出精度を一層向上させることができる。
また、小領域DWt1〜DWtn毎に求めたオフセット量をカウントして得られたヒストグラムの極大値から、立体物の移動距離を算出する。このため、オフセット量にバラつきがあったとしても、その極大値から、より正確性の高い移動距離を算出することができる。
また、静止物についてのオフセット量を求め、このオフセット量を無視するため、静止物により立体物の移動距離の算出精度が低下してしまう事態を防止することができる。また、静止物に該当するオフセット量を無視したうえで、極大値が複数ある場合、立体物の移動距離の算出を中止する。このため、極大値が複数あるような誤った移動距離を算出してしまう事態を防止することができる。
なお上記実施形態において、自車両Vの車速を車速センサ20からの信号に基づいて判断しているが、これに限らず、異なる時刻の複数の画像から速度を推定するようにしてもよい。この場合、車速センサが不要となり、構成の簡素化を図ることができる。
また、上記実施形態においては撮像した現時刻の画像と一時刻前の画像とを鳥瞰図に変換し、変換した鳥瞰図の位置合わせを行ったうえで差分画像PDtを生成し、生成した差分画像PDtを倒れ込み方向(撮像した画像を鳥瞰図に変換した際の立体物の倒れ込み方向)に沿って評価して差分波形DWtを生成しているが、これに限定されない。例えば、一時刻前の画像のみを鳥瞰図に変換し、変換した鳥瞰図を位置合わせした後に再び撮像した画像相当に変換し、この画像と現時刻の画像とで差分画像を生成し、生成した差分画像を倒れ込み方向に相当する方向(すなわち、倒れ込み方向を撮像画像上の方向に変換した方向)に沿って評価することによって差分波形DWtを生成してもよい。すなわち、現時刻の画像と一時刻前の画像との位置合わせを行い、位置合わせを行った両画像の差分から差分画像PDtを生成し、差分画像PDtを鳥瞰図に変換した際の立体物の倒れ込み方向に沿って評価できれば、必ずしも明確に鳥瞰図を生成しなくともよい。
《エッジ情報による立体物の検出》
次に、図3に示す立体物の検出ブロックAに代えて動作させることが可能である、立体物の検出ブロックBについて説明する。立体物の検出ブロックBは、輝度差算出部35、エッジ線検出部36及び立体物検出部37で構成されるエッジ情報を利用して立体物を検出する。図13は、図3のカメラ10の撮像範囲等を示す図であり、図13(a)は平面図、図13(b)は、自車両Vから後側方における実空間上の斜視図を示す。図13(a)に示すように、カメラ10は所定の画角aとされ、この所定の画角aに含まれる自車両Vから後側方を撮像する。カメラ10の画角aは、図2に示す場合と同様に、カメラ10の撮像範囲に自車両Vが走行する車線に加えて、隣接する車線も含まれるように設定されている。
次に、図3に示す立体物の検出ブロックAに代えて動作させることが可能である、立体物の検出ブロックBについて説明する。立体物の検出ブロックBは、輝度差算出部35、エッジ線検出部36及び立体物検出部37で構成されるエッジ情報を利用して立体物を検出する。図13は、図3のカメラ10の撮像範囲等を示す図であり、図13(a)は平面図、図13(b)は、自車両Vから後側方における実空間上の斜視図を示す。図13(a)に示すように、カメラ10は所定の画角aとされ、この所定の画角aに含まれる自車両Vから後側方を撮像する。カメラ10の画角aは、図2に示す場合と同様に、カメラ10の撮像範囲に自車両Vが走行する車線に加えて、隣接する車線も含まれるように設定されている。
本例の検出領域A1,A2は、平面視(鳥瞰視された状態)において台形状とされ、これら検出領域A1,A2の位置、大きさ及び形状は、距離d1〜d4に基づいて決定される。なお、同図に示す例の検出領域A1,A2は台形状に限らず、図2に示すように鳥瞰視された状態で矩形など他の形状であってもよい。
ここで、距離d1は、自車両Vから接地線L1,L2までの距離である。接地線L1,L2は、自車両Vが走行する車線に隣接する車線に存在する立体物が地面に接触する線を意味する。本実施形態においては、自車両Vの後側方において自車両Vの車線に隣接する左右の車線を走行する他車両VX等(2輪車等を含む)を検出することが目的である。このため、自車両Vから白線Wまでの距離d11及び白線Wから他車両VXが走行すると予測される位置までの距離d12から、他車両VXの接地線L1,L2となる位置である距離d1を略固定的に決定しておくことができる。
また、距離d1については、固定的に決定されている場合に限らず、可変としてもよい。この場合に、計算機30は、白線認識等の技術により自車両Vに対する白線Wの位置を認識し、認識した白線Wの位置に基づいて距離d11を決定する。これにより、距離d1は、決定された距離d11を用いて可変的に設定される。以下の本実施形態においては、他車両VXが走行する位置(白線Wからの距離d12)及び自車両Vが走行する位置(白線Wからの距離d11)は大凡決まっていることから、距離d1は固定的に決定されているものとする。
距離d2は、自車両Vの後端部から車両進行方向に伸びる距離である。この距離d2は、検出領域A1,A2が少なくともカメラ10の画角a内に収まるように決定されている。特に本実施形態において、距離d2は、画角aに区分される範囲に接するよう設定されている。距離d3は、検出領域A1,A2の車両進行方向における長さを示す距離である。この距離d3は、検出対象となる立体物の大きさに基づいて決定される。本実施形態においては、検出対象が他車両VX等であるため、距離d3は、他車両VXを含む長さに設定される。
距離d4は、図13(b)に示すように、実空間において他車両VX等のタイヤを含むように設定された高さを示す距離である。距離d4は、鳥瞰視画像においては図13(a)に示す長さとされる。なお、距離d4は、鳥瞰視画像において左右の隣接車線よりも更に隣接する車線(すなわち2車線隣りの車線)を含まない長さとすることもできる。自車両Vの車線から2車線隣の車線を含んでしまうと、自車両Vが走行している車線である自車線の左右の隣接車線に他車両VXが存在するのか、2車線隣りの車線に他車両VXが存在するのかについて、区別が付かなくなってしまうためである。
以上のように、距離d1〜距離d4が決定され、これにより検出領域A1,A2の位置、大きさ及び形状が決定される。具体的に説明すると、距離d1により、台形をなす検出領域A1,A2の上辺b1の位置が決定される。距離d2により、上辺b1の始点位置C1が決定される。距離d3により、上辺b1の終点位置C2が決定される。カメラ10から始点位置C1に向かって伸びる直線L3により、台形をなす検出領域A1,A2の側辺b2が決定される。同様に、カメラ10から終点位置C2に向かって伸びる直線L4により、台形をなす検出領域A1,A2の側辺b3が決定される。距離d4により、台形をなす検出領域A1,A2の下辺b4の位置が決定される。このように、各辺b1〜b4により囲まれる領域が検出領域A1,A2とされる。この検出領域A1,A2は、図13(b)に示すように、自車両Vから後側方における実空間上では真四角(長方形)となる。
図3に戻り、視点変換部31は、カメラ10による撮像にて得られた所定領域の撮像画像データを入力する。視点変換部31は、入力した撮像画像データに対して、鳥瞰視される状態の鳥瞰画像データに視点変換処理を行う。鳥瞰視される状態とは、上空から例えば鉛直下向き(又は、やや斜め下向き)に見下ろす仮想カメラの視点から見た状態である。この視点変換処理は、例えば特開2008−219063号公報に記載された技術によって実現することができる。
輝度差算出部35は、鳥瞰視画像に含まれる立体物のエッジを検出するために、視点変換部31により視点変換された鳥瞰視画像データに対して、輝度差の算出を行う。輝度差算出部35は、実空間における鉛直方向に伸びる鉛直仮想線に沿った複数の位置ごとに、当該各位置の近傍の2つの画素間の輝度差を算出する。輝度差算出部35は、実空間における鉛直方向に伸びる鉛直仮想線を1本だけ設定する手法と、鉛直仮想線を2本設定する手法との何れかによって輝度差を算出することができる。
鉛直仮想線を2本設定する具体的な手法について説明する。輝度差算出部35は、視点変換された鳥瞰視画像に対して、実空間で鉛直方向に伸びる線分に該当する第1鉛直仮想線と、第1鉛直仮想線と異なり実空間で鉛直方向に伸びる線分に該当する第2鉛直仮想線とを設定する。輝度差算出部35は、第1鉛直仮想線上の点と第2鉛直仮想線上の点との輝度差を、第1鉛直仮想線及び第2鉛直仮想線に沿って連続的に求める。以下、この輝度差算出部35の動作について詳細に説明する。
輝度差算出部35は、図14(a)に示すように、実空間で鉛直方向に伸びる線分に該当し、且つ、検出領域A1を通過する第1鉛直仮想線La(以下、注目線Laという)を設定する。また輝度差算出部35は、注目線Laと異なり、実空間で鉛直方向に伸びる線分に該当し、且つ、検出領域A1を通過する第2鉛直仮想線Lr(以下、参照線Lrという)を設定する。ここで参照線Lrは、実空間における所定距離だけ注目線Laから離間する位置に設定される。なお、実空間で鉛直方向に伸びる線分に該当する線とは、鳥瞰視画像においてはカメラ10の位置Psから放射状に広がる線となる。この放射状に広がる線は、鳥瞰視に変換した際に立体物が倒れ込む方向に沿う線である。
輝度差算出部35は、注目線La上に注目点Pa(第1鉛直仮想線上の点)を設定する。また輝度差算出部35は、参照線Lr上に参照点Pr(第2鉛直板想線上の点)を設定する。これら注目線La、注目点Pa、参照線Lr、参照点Prは、実空間上において図14(b)に示す関係となる。図14(b)から明らかなように、注目線La及び参照線Lrは、実空間上において鉛直方向に伸びた線であり、注目点Paと参照点Prとは、実空間上において略同じ高さに設定される点である。なお、注目点Paと参照点Prとは必ずしも厳密に同じ高さである必要はなく、注目点Paと参照点Prとが同じ高さとみなせる程度の誤差は許容される。
輝度差算出部35は、注目点Paと参照点Prとの輝度差を求める。仮に、注目点Paと参照点Prとの輝度差が大きいと、注目点Paと参照点Prとの間にエッジが存在すると考えられる。このため、図3に示したエッジ線検出部36は、注目点Paと参照点Prとの輝度差に基づいてエッジ線を検出する。
この点をより詳細に説明する。図15は、輝度差算出部35の詳細動作を示す図であり、図15(a)は鳥瞰視された状態の鳥瞰視画像を示し、図15(b)は、図15(a)に示した鳥瞰視画像の一部B1を拡大した図である。なお図15についても検出領域A1のみを図示して説明するが、検出領域A2についても同様の手順で輝度差を算出する。
カメラ10が撮像した撮像画像内に他車両VXが映っていた場合に、図15(a)に示すように、鳥瞰視画像内の検出領域A1に他車両VXが現れる。図15(b)に図15(a)中の領域B1の拡大図を示すように、鳥瞰視画像上において、他車両VXのタイヤのゴム部分上に注目線Laが設定されていたとする。この状態において、輝度差算出部35は、先ず参照線Lrを設定する。参照線Lrは、注目線Laから実空間上において所定の距離だけ離れた位置に、鉛直方向に沿って設定される。具体的には、本実施形態に係る立体物検出装置1において、参照線Lrは、注目線Laから実空間上において10cmだけ離れた位置に設定される。これにより、参照線Lrは、鳥瞰視画像上において、例えば他車両VXのタイヤのゴムから10cm相当だけ離れた他車両VXのタイヤのホイール上に設定される。
次に、輝度差算出部35は、注目線La上に複数の注目点Pa1〜PaNを設定する。図15(b)においては、説明の便宜上、6つの注目点Pa1〜Pa6(以下、任意の点を示す場合には単に注目点Paiという)を設定している。なお、注目線La上に設定する注目点Paの数は任意でよい。以下の説明では、N個の注目点Paが注目線La上に設定されたものとして説明する。
次に、輝度差算出部35は、実空間上において各注目点Pa1〜PaNと同じ高さとなるように各参照点Pr1〜PrNを設定する。そして、輝度差算出部35は、同じ高さ同士の注目点Paと参照点Prとの輝度差を算出する。これにより、輝度差算出部35は、実空間における鉛直方向に伸びる鉛直仮想線に沿った複数の位置(1〜N)ごとに、2つの画素の輝度差を算出する。輝度差算出部35は、例えば第1注目点Pa1とは、第1参照点Pr1との間で輝度差を算出し、第2注目点Pa2とは、第2参照点Pr2との間で輝度差を算出することとなる。これにより、輝度差算出部35は、注目線La及び参照線Lrに沿って、連続的に輝度差を求める。すなわち、輝度差算出部35は、第3〜第N注目点Pa3〜PaNと第3〜第N参照点Pr3〜PrNとの輝度差を順次求めていくこととなる。
輝度差算出部35は、検出領域A1内において注目線Laをずらしながら、上記の参照線Lrの設定、注目点Pa及び参照点Prの設定、輝度差の算出といった処理を繰り返し実行する。すなわち、輝度差算出部35は、注目線La及び参照線Lrのそれぞれを、実空間上において接地線L1の延在方向に同一距離だけ位置を変えながら上記の処理を繰り返し実行する。輝度差算出部35は、例えば、前回処理において参照線Lrとなっていた線を注目線Laに設定し、この注目線Laに対して参照線Lrを設定して、順次輝度差を求めていくことになる。
図3に戻り、エッジ線検出部36は、輝度差算出部35により算出された連続的な輝度差から、エッジ線を検出する。例えば、図15(b)に示す場合、第1注目点Pa1と第1参照点Pr1とは、同じタイヤ部分に位置するために、輝度差は、小さい。一方、第2〜第6注目点Pa2〜Pa6はタイヤのゴム部分に位置し、第2〜第6参照点Pr2〜Pr6はタイヤのホイール部分に位置する。したがって、第2〜第6注目点Pa2〜Pa6と第2〜第6参照点Pr2〜Pr6との輝度差は大きくなる。このため、エッジ線検出部36は、輝度差が大きい第2〜第6注目点Pa2〜Pa6と第2〜第6参照点Pr2〜Pr6との間にエッジ線が存在することを検出することができる。
具体的には、エッジ線検出部36は、エッジ線を検出するにあたり、先ず下記の数式1に従って、i番目の注目点Pai(座標(xi,yi))とi番目の参照点Pri(座標(xi’,yi’))との輝度差から、i番目の注目点Paiに属性付けを行う。
[数1]
I(xi,yi)>I(xi’,yi’)+tのとき
s(xi,yi)=1
I(xi,yi)<I(xi’,yi’)−tのとき
s(xi,yi)=−1
上記以外のとき
s(xi,yi)=0
[数1]
I(xi,yi)>I(xi’,yi’)+tのとき
s(xi,yi)=1
I(xi,yi)<I(xi’,yi’)−tのとき
s(xi,yi)=−1
上記以外のとき
s(xi,yi)=0
上記数式1において、tは閾値を示し、I(xi,yi)はi番目の注目点Paiの輝度値を示し、I(xi’,yi’)はi番目の参照点Priの輝度値を示す。上記数式1によれば、注目点Paiの輝度値が、参照点Priに閾値tを加えた輝度値よりも高い場合には、当該注目点Paiの属性s(xi,yi)は‘1’となる。一方、注目点Paiの輝度値が、参照点Priから閾値tを減じた輝度値よりも低い場合には、当該注目点Paiの属性s(xi,yi)は‘−1’となる。注目点Paiの輝度値と参照点Priの輝度値とがそれ以外の関係である場合には、注目点Paiの属性s(xi,yi)は‘0’となる。この閾値tは、予め設定しておき、図3に示す制御部39が発する制御命令に従い変更することもできるが、その詳細については後述する。
次にエッジ線検出部36は、下記数式2に基づいて、注目線Laに沿った属性sの連続性c(xi,yi)から、注目線Laがエッジ線であるか否かを判定する。
[数2]
s(xi,yi)=s(xi+1,yi+1)のとき(且つ0=0を除く)、
c(xi,yi)=1
上記以外のとき、
c(xi,yi)=0
[数2]
s(xi,yi)=s(xi+1,yi+1)のとき(且つ0=0を除く)、
c(xi,yi)=1
上記以外のとき、
c(xi,yi)=0
注目点Paiの属性s(xi,yi)と隣接する注目点Pai+1の属性s(xi+1,yi+1)とが同じである場合には、連続性c(xi,yi)は‘1’となる。注目点Paiの属性s(xi,yi)と隣接する注目点Pai+1の属性s(xi+1,yi+1)とが同じではない場合には、連続性c(xi,yi)は‘0’となる。
次にエッジ線検出部36は、注目線La上の全ての注目点Paの連続性cについて総和を求める。エッジ線検出部36は、求めた連続性cの総和を注目点Paの数Nで割ることにより、連続性cを正規化する。エッジ線検出部36は、正規化した値が閾値θを超えた場合に、注目線Laをエッジ線と判断する。なお、閾値θは、予め実験等によって設定された値である。閾値θは予め設定しておいてもよいし、後述する制御部39のレンズ状態判断部38の判断結果に応じた制御命令に従い変更してもよい。
すなわち、エッジ線検出部36は、下記数式3に基づいて注目線Laがエッジ線であるか否かを判断する。そして、エッジ線検出部36は、検出領域A1上に描かれた注目線Laの全てについてエッジ線であるか否かを判断する。
[数3]
Σc(xi,yi)/N>θ
[数3]
Σc(xi,yi)/N>θ
図3に戻り、立体物検出部37は、エッジ線検出部36により検出されたエッジ線の量に基づいて立体物を検出する。上述したように、本実施形態に係る立体物検出装置1は、実空間上において鉛直方向に伸びるエッジ線を検出する。鉛直方向に伸びるエッジ線が多く検出されるということは、検出領域A1,A2に立体物が存在する可能性が高いということである。このため、立体物検出部37は、エッジ線検出部36により検出されたエッジ線の量に基づいて立体物を検出する。さらに、立体物検出部37は、立体物を検出するに先立って、エッジ線検出部36により検出されたエッジ線が正しいものであるか否かを判定する。立体物検出部37は、エッジ線上の鳥瞰視画像のエッジ線に沿った輝度変化が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。エッジ線上の鳥瞰視画像の輝度変化が閾値よりも大きい場合には、当該エッジ線が誤判定により検出されたものと判断する。一方、エッジ線上の鳥瞰視画像の輝度変化が閾値よりも大きくない場合には、当該エッジ線が正しいものと判定する。なお、この閾値は、実験等により予め設定された値である。
図16は、エッジ線の輝度分布を示す図であり、図16(a)は検出領域A1に立体物としての他車両VXが存在した場合のエッジ線及び輝度分布を示し、図16(b)は検出領域A1に立体物が存在しない場合のエッジ線及び輝度分布を示す。
図16(a)に示すように、鳥瞰視画像において他車両VXのタイヤゴム部分に設定された注目線Laがエッジ線であると判断されていたとする。この場合、注目線La上の鳥瞰視画像の輝度変化はなだらかなものとなる。これは、カメラ10により撮像された画像が鳥瞰視画像に視点変換されたことにより、他車両VXのタイヤが鳥瞰視画像内で引き延ばされたことによる。一方、図16(b)に示すように、鳥瞰視画像において路面に描かれた「50」という白色文字部分に設定された注目線Laがエッジ線であると誤判定されていたとする。この場合、注目線La上の鳥瞰視画像の輝度変化は起伏の大きいものとなる。これは、エッジ線上に、白色文字における輝度が高い部分と、路面等の輝度が低い部分とが混在しているからである。
以上のような注目線La上の輝度分布の相違に基づいて、立体物検出部37は、エッジ線が誤判定により検出されたものか否かを判定する。立体物検出部37は、エッジ線に沿った輝度変化が所定の閾値よりも大きい場合には、当該エッジ線が誤判定により検出されたものであると判定する。そして、当該エッジ線は、立体物の検出には使用しない。これにより、路面上の「50」といった白色文字や路肩の雑草等がエッジ線として判定されてしまい、立体物の検出精度が低下することを抑制する。
具体的には、立体物検出部37は、下記数式4,5の何れかにより、エッジ線の輝度変化を算出する。このエッジ線の輝度変化は、実空間上における鉛直方向の評価値に相当する。下記数式4は、注目線La上のi番目の輝度値I(xi,yi)と、隣接するi+1番目の輝度値I(xi+1,yi+1)との差分の二乗の合計値によって輝度分布を評価する。下記数式5は、注目線La上のi番目の輝度値I(xi,yi)と、隣接するi+1番目の輝度値I(xi+1,yi+1)との差分の絶対値の合計値よって輝度分布を評価する。
[数4]
鉛直相当方向の評価値=Σ[{I(xi,yi)−I(xi+1,yi+1)}2]
[数5]
鉛直相当方向の評価値=Σ|I(xi,yi)−I(xi+1,yi+1)|
[数4]
鉛直相当方向の評価値=Σ[{I(xi,yi)−I(xi+1,yi+1)}2]
[数5]
鉛直相当方向の評価値=Σ|I(xi,yi)−I(xi+1,yi+1)|
なお、数式5に限らず、下記数式6のように、閾値t2を用いて隣接する輝度値の属性bを二値化して、当該二値化した属性bを全ての注目点Paについて総和してもよい。
[数6]
鉛直相当方向の評価値=Σb(xi,yi)
但し、|I(xi,yi)−I(xi+1,yi+1)|>t2のとき、
b(xi,yi)=1
上記以外のとき、
b(xi,yi)=0
[数6]
鉛直相当方向の評価値=Σb(xi,yi)
但し、|I(xi,yi)−I(xi+1,yi+1)|>t2のとき、
b(xi,yi)=1
上記以外のとき、
b(xi,yi)=0
注目点Paiの輝度値と参照点Priの輝度値との輝度差の絶対値が閾値t2よりも大きい場合、当該注目点Pa(xi,yi)の属性b(xi,yi)は‘1’となる。それ以外の関係である場合には、注目点Paiの属性b(xi,yi)は‘0’となる。この閾値t2は、注目線Laが同じ立体物上にないことを判定するために実験等によって予め設定されている。そして、立体物検出部37は、注目線La上の全注目点Paについての属性bを総和して、鉛直相当方向の評価値を求めて、エッジ線が正しいものかを判定する。
次に、本実施形態に係るエッジ情報を利用した立体物検出方法について説明する。図17及び図18は、本実施形態に係る立体物検出方法の詳細を示すフローチャートである。なお、図17及び図18においては、便宜上、検出領域A1を対象とする処理について説明するが、検出領域A2についても同様の処理が実行される。
図17に示すように、先ずステップS21において、カメラ10は、画角a及び取付位置によって特定された所定領域を撮像する。次に視点変換部31は、ステップS22において、ステップS21にてカメラ10により撮像された撮像画像データを入力し、視点変換を行って鳥瞰視画像データを生成する。
次に輝度差算出部35は、ステップS23において、検出領域A1上に注目線Laを設定する。このとき、輝度差算出部35は、実空間上において鉛直方向に伸びる線に相当する線を注目線Laとして設定する。次に輝度差算出部35は、ステップS24において、検出領域A1上に参照線Lrを設定する。このとき、輝度差算出部35は、実空間上において鉛直方向に伸びる線分に該当し、且つ、注目線Laと実空間上において所定距離離れた線を参照線Lrとして設定する。
次に輝度差算出部35は、ステップS25において、注目線La上に複数の注目点Paを設定する。この際に、輝度差算出部35は、エッジ線検出部36によるエッジ検出時に問題とならない程度の数の注目点Paを設定する。また、輝度差算出部35は、ステップS26において、実空間上において注目点Paと参照点Prとが略同じ高さとなるように、参照点Prを設定する。これにより、注目点Paと参照点Prとが略水平方向に並ぶこととなり、実空間上において鉛直方向に伸びるエッジ線を検出しやすくなる。
次に輝度差算出部35は、ステップS27において、実空間上において同じ高さとなる注目点Paと参照点Prとの輝度差を算出する。次にエッジ線検出部36は、上記の数式1に従って、各注目点Paの属性sを算出する。次にエッジ線検出部36は、ステップS28において、上記の数式2に従って、各注目点Paの属性sの連続性cを算出する。次にエッジ線検出部36は、ステップS29において、上記数式3に従って、連続性cの総和を正規化した値が閾値θより大きいか否かを判定する。正規化した値が閾値θよりも大きいと判断した場合(S29:YES)、エッジ線検出部36は、ステップS30において、当該注目線Laをエッジ線として検出する。そして、処理はステップS31に移行する。正規化した値が閾値θより大きくないと判断した場合(S29:NO)、エッジ線検出部36は、当該注目線Laをエッジ線として検出せず、処理はステップS31に移行する。この閾値θは予め設定しておくことができるが、制御部39に制御命令に応じて変更することもできる。
ステップS31において、計算機30は、検出領域A1上に設定可能な注目線Laの全てについて上記のステップS23〜ステップS30の処理を実行したか否かを判断する。全ての注目線Laについて上記処理をしていないと判断した場合(S31:NO)、ステップS23に処理を戻して、新たに注目線Laを設定して、ステップS31までの処理を繰り返す。一方、全ての注目線Laについて上記処理をしたと判断した場合(S31:YES)、処理は図18のステップS32に移行する。
図18のステップS32において、立体物検出部37は、図17のステップS30において検出された各エッジ線について、当該エッジ線に沿った輝度変化を算出する。立体物検出部37は、上記数式4,5,6の何れかの式に従って、エッジ線の輝度変化を算出する。次に立体物検出部37は、ステップS33において、エッジ線のうち、輝度変化が所定の閾値よりも大きいエッジ線を除外する。すなわち、輝度変化の大きいエッジ線は正しいエッジ線ではないと判定し、エッジ線を立体物の検出には使用しない。これは、上述したように、検出領域A1に含まれる路面上の文字や路肩の雑草等がエッジ線として検出されてしまうことを抑制するためである。したがって、所定の閾値とは、予め実験等によって求められた、路面上の文字や路肩の雑草等によって発生する輝度変化に基づいて設定された値となる。
次に立体物検出部37は、ステップS34において、エッジ線の量が第2閾値β以上であるか否かを判断する。なお、この第2閾値βは、予め実験等によって求めておいて設定しておき、図3に示す制御部39が発する制御命令に従い変更することもできるが、その詳細については後述する。例えば、検出対象の立体物として四輪車を設定した場合、当該第2閾値βは、予め実験等によって検出領域A1内において出現した四輪車のエッジ線の数に基づいて設定される。エッジ線の量が第2閾値β以上であると判定した場合(S34:YES)、立体物検出部33により検出された立体物が所定時間T以上に渡って継続して検出される場合(S35:YES)、立体物検出部37は、ステップS36において、検出領域A1内に立体物が存在すると検出する(S36)。一方、エッジ線の量が第2閾値β以上ではないと判定した場合(S34:NO)、立体物検出部33により検出された立体物が所定時間T以上に渡って継続して検出されなかった場合(S35:NO)、立体物検出部37は、検出領域A1内に立体物が存在しないと判断する(S37)。この第2閾値βは予め設定しておくことができるが、制御部39に制御命令に応じて変更することもできる。なお、検出された全ての立体物は、自車両Vが走行する車線の隣の隣接車線を走行する他車両VXであると判断してもよいし、他車両VXの特徴として、検出した立体物の自車両Vに対する相対速度を考慮して隣接車線を走行する他車両VXであるか否かを判断してもよい。
以上のように、本実施形態のエッジ情報を利用した立体物の検出方法によれば、検出領域A1,A2に存在する立体物を検出するために、鳥瞰視画像に対して実空間において鉛直方向に伸びる線分としての鉛直仮想線を設定する。そして、鉛直仮想線に沿った複数の位置ごとに、当該各位置の近傍の2つの画素の輝度差を算出し、当該輝度差の連続性に基づいて立体物の有無を判定することができる。
具体的には、鳥瞰視画像における検出領域A1,A2に対して、実空間において鉛直方向に伸びる線分に該当する注目線Laと、注目線Laとは異なる参照線Lrとを設定する。そして、注目線La上の注目点Paと参照線Lr上の参照点Prとの輝度差を注目線La及び参照線Laに沿って連続的に求める。このように、点同士の輝度差を連続的に求めることにより、注目線Laと参照線Lrとの輝度差を求める。注目線Laと参照線Lrとの輝度差が高い場合には、注目線Laの設定箇所に立体物のエッジがある可能性が高い。これによって、連続的な輝度差に基づいて立体物を検出することができる。特に、実空間において鉛直方向に伸びる鉛直仮想線同士との輝度比較を行うために、鳥瞰視画像に変換することによって立体物が路面からの高さに応じて引き伸ばされてしまっても、立体物の検出処理が影響されることはない。したがって、本例の方法によれば、立体物の検出精度を向上させることができる。
また、本例では、鉛直仮想線付近の略同じ高さの2つの点の輝度差を求める。具体的には、実空間上で略同じ高さとなる注目線La上の注目点Paと参照線Lr上の参照点Prとから輝度差を求めるので、鉛直方向に伸びるエッジが存在する場合における輝度差を明確に検出することができる。
更に、本例では、注目線La上の注目点Paと参照線Lr上の参照点Prとの輝度差に基づいて注目点Paに属性付けを行い、注目線Laに沿った属性の連続性cに基づいて当該注目線Laがエッジ線であるかを判断するので、輝度の高い領域と輝度の低い領域との境界をエッジ線として検出し、人間の自然な感覚に沿ったエッジ検出を行うことができる。この効果について詳細に説明する。図19は、エッジ線検出部36の処理を説明する画像例を示す図である。この画像例は、輝度の高い領域と輝度の低い領域とが繰り返される縞模様を示す第1縞模様101と、輝度の低い領域と輝度の高い領域とが繰り返される縞模様を示す第2縞模様102とが隣接した画像である。また、この画像例は、第1縞模様101の輝度が高い領域と第2縞模様102の輝度の低い領域とが隣接すると共に、第1縞模様101の輝度が低い領域と第2縞模様102の輝度が高い領域とが隣接している。この第1縞模様101と第2縞模様102との境界に位置する部位103は、人間の感覚によってはエッジとは知覚されない傾向にある。
これに対し、輝度の低い領域と輝度が高い領域とが隣接しているために、輝度差のみでエッジを検出すると、当該部位103はエッジとして認識されてしまう。しかし、エッジ線検出部36は、部位103における輝度差に加えて、当該輝度差の属性に連続性がある場合にのみ部位103をエッジ線として判定するので、エッジ線検出部36は、人間の感覚としてエッジ線として認識しない部位103をエッジ線として認識してしまう誤判定を抑制でき、人間の感覚に沿ったエッジ検出を行うことができる。
さらに、本例では、エッジ線検出部36により検出されたエッジ線の輝度変化が所定の閾値よりも大きい場合には、当該エッジ線が誤判定により検出されたものと判断する。カメラ10により取得された撮像画像を鳥瞰視画像に変換した場合、当該撮像画像に含まれる立体物は、引き伸ばされた状態で鳥瞰視画像に現れる傾向がある。例えば、上述したように他車両VXのタイヤが引き伸ばされた場合に、タイヤという1つの部位が引き伸ばされるため、引き伸ばされた方向における鳥瞰視画像の輝度変化は小さい傾向となる。これに対し、路面に描かれた文字等をエッジ線として誤判定した場合に、鳥瞰視画像には、文字部分といった輝度が高い領域と路面部分といった輝度が低い領域とが混合されて含まれる。この場合に、鳥瞰視画像において、引き伸ばされた方向の輝度変化は大きくなる傾向がある。したがって、本例のようにエッジ線に沿った鳥瞰視画像の輝度変化を判定することによって、誤判定により検出されたエッジ線を認識することができ、立体物の検出精度を高めることができる。
《立体物の最終判断》
図3に戻り、本例の立体物検出装置1は、上述した2つの立体物検出部33(又は立体物検出部37)と、立体物判断部34と、レンズ状態判断部38と、制御部39とを備える。立体物判断部34は、立体物検出部33(又は立体物検出部37)による検出結果に基づいて、検出された立体物が検出領域A1,A2に存在する他車両VXであるか否かを最終的に判断する。立体物検出部33(又は立体物検出部37)、立体物判断部34は、制御部39の指令に従い、レンズ状態判断部38の判断結果を反映させた立体物の検出を行う。
図3に戻り、本例の立体物検出装置1は、上述した2つの立体物検出部33(又は立体物検出部37)と、立体物判断部34と、レンズ状態判断部38と、制御部39とを備える。立体物判断部34は、立体物検出部33(又は立体物検出部37)による検出結果に基づいて、検出された立体物が検出領域A1,A2に存在する他車両VXであるか否かを最終的に判断する。立体物検出部33(又は立体物検出部37)、立体物判断部34は、制御部39の指令に従い、レンズ状態判断部38の判断結果を反映させた立体物の検出を行う。
立体物判断部34について説明する。本実施形態の立体物判断部34は、立体物検出部33、37において検出された立体物が検出領域A1,A2に存在する他車両VXであるか否かを最終的に判断する。具体的に、立体物判断部34は、立体物検出部33、37による立体物の検出結果が所定時間Tの間に渡って継続する場合には、立体物は検出領域A1,A2に存在する他車両VXであると判断する。特に限定されないが、立体物判断部34は、差分波形情報から抽出される差分波形のピークの数、ピーク値、移動速度などが所定値域であり、その状態が所定時間以上継続した場合には、立体物が検出領域A1,A2に存在する他車両VXであるか否かを最終的に判断してもよいし、エッジ情報から抽出されるエッジの連続性、総和の正規化した値、エッジ線の量などが所定値域であり、その状態が所定時間以上に渡って継続した場合には、立体物が検出領域A1,A2に存在する他車両VXであるか否かを最終的に判断してもよい。
本実施形態の立体物判断部34は、立体物検出部33,37により検出された立体物が所定時間以上に渡って継続して検出される場合には、この立体物を右側検出領域又は左側検出領域に存在する他車両VXであると判断する。
ちなみに、立体物判断部34が、検出された立体物は検出領域A1,A2に存在する他車両VXであると判断した場合には、乗員への報知などの処理が実行される。この立体物判断部34は、制御部39の制御命令に従い、検出された立体物が他車両VXであると判断することを抑制することができる。制御部39は、レンズ状態判断部38の判断結果に応じて制御命令を生成する。
次に、レンズ状態判断部38について説明する。本実施形態のレンズ状態判断部38は、レンズ洗浄装置100によって実行されるレンズ洗浄工程の内容に基づいて、レンズ11の状態が予め設定された制御対象状態であるか否かを判断する。
つまり、本実施形態のレンズ状態判断部38は、レンズ洗浄装置100により洗浄液を用いた洗浄が行われた場合におけるレンズ11の状態を判断する。洗浄液を用いてレンズ11の洗浄が行われると、洗浄液がレンズ11に付着して、撮像画像に影響を与えるからである。レンズ11の洗浄時に取得した画像情報Kの一例を図20に示す。図20に示すように、洗浄によりレンズ11に洗浄液が付着すると、レンズ11を介して撮像される画像情報には洗浄液の像が映り込む。ちなみに、図20の下側の映像はライセンスプレートLPの像であり、上側の薄墨の部分はカメラ10のケースCの像である。ライセンスプレートLPとケースCの間の領域の画像情報Kは自車両Vの移動とともに刻々変化する。画像情報Kは、自車両Vが走行する道路の路面RDの像と、この路面RDの上に広がる後方の空SKの像とを含む。図20に示す画像情報Kには、レンズ11に付着した洗浄液Wの像が映り込んでいる。
図20に示すような洗浄液Wが付着したレンズ11を介して撮像された画像情報Kを用いて画像変換処理を行うと、洗浄液の像Wに応じた差分波形情報やエッジ情報が導出される。このような画像情報に基づいて上述した手法で差分波形情報又はエッジ情報を算出し、立体物検出処理を行うと洗浄液の像Wを他車両VXの像と誤認識する場合がある。
ここで、レンズ洗浄装置100について説明する。図21に、本実施形態のレンズ洗浄装置100の概略構成を示す。図21に示すように、レンズ洗浄装置100は、洗浄液を少なくとも一時的に蓄える洗浄液タンク101と、洗浄液タンク101から供給される洗浄液を搬送する流路102と、流路102の端部に形成され、レンズ11の表面に洗浄液Wを滴下する滴下口103a、103bと、外部から供給された気体を圧縮するエアコンプレッサ104と、圧縮気体を搬送する管105と、管105の端部に形成され、レンズ11の表面に気体Eを吹き付ける噴出口106と、を備える。レンズ洗浄装置100の上記各構成の動作は、制御装置110が制御する。制御装置110は、予め定義された所定のレンズ洗浄工程に従う制御プログラムにより、レンズ11を洗浄する。なお、レンズ洗浄装置100の他の例を、第2実施形態として後述する。第2実施形態に係るレンズ洗浄装置100に本発明の制御を適用することはもちろん可能である。
レンズ洗浄工程の内容は特に限定されないが、本実施形態のレンズ洗浄工程は、レンズ湿潤工程と、第1エア吹き付け工程と、洗浄工程と、第2エア吹き付け工程とを含む。図22は、本実施形態のレンズ洗浄工程を示すタイムチャートである。本実施形態のレンズ洗浄工程では、レンズ11の表面を湿潤させるために洗浄液Wをレンズ11に滴下する「レンズ湿潤工程A」、滴下された洗浄液Wをレンズ11の表面全体にいきわたらせるために、所定間隔で複数回にわたって気体をレンズ11に間欠的に吹き付ける「第1エア吹き付け工程B」、洗浄液Wをレンズ11に吹き付けてレンズ11表面の汚れを洗い流す「洗浄工程C」、洗浄液Wを蒸発させてレンズ11の表面を乾燥させる「第2エア吹き付け工程D」が、A→B→C→Dの順で実行される。
具体的に、制御装置110は、タイミングTG0で洗浄処理が開始すると、まず「レンズ湿潤工程A」を実行させる。この「レンズ湿潤工程A」では、200msほどの間に、洗浄液Wを連続的にレンズ11の表面に滴下する洗浄液滴下処理P1を行う。制御装置110は、「レンズ湿潤工程A」をタイミングTG1で終了させ、その後に「第1エア吹き付け工程B」を開始する。第1エア吹き付け工程Bでは、拡散用エア吹き付け処理P2〜P4を複数回行う。本実施形態では、300ms〜100msの周期で、間欠的に気体を20msの間、3回の吹き付け処理を行うが、気体の吹き付け周期、吹き付け時間、吹き付け回数は気体の供給能力、レンズ11の大きさに応じて任意に設定できる。制御装置110は、「第1エア吹き付け工程B」が完了したタイミングTG2の後に「洗浄工程C」を開始し、5秒〜10秒程度の間、洗浄液Wをレンズ11の表面に吹き付ける洗浄液吹き付け処理P10を行い、その完了タイミングTG3の後に、「乾燥工程D」を開始し、30秒程度の間、気体をレンズ11の表面に吹き付ける乾燥用エア吹き付け処理P20を行う。
レンズ状態判断部38は、上述したレンズ洗浄工程の内容に基づいて、レンズ11の状態を判断する。レンズ湿潤工程A、第1エア吹き付け工程B、洗浄工程C、第2エア吹き付け工程Dの各工程の進行状況において、レンズ11の状態は刻々に変化するからである。本実施形態のレンズ状態判断部38は、レンズ11に付着した洗浄液Wの量の観点からレンズ11の状態を判断する。
レンズ状態判断部38は、レンズ湿潤工程Aの洗浄液滴下処理P1又は洗浄工程Cの洗浄液吹き付け処理P10が行われている場合には、レンズ11に付着した洗浄液の量は相対的に多いと判断する。この状態を、立体物の検出制御を行う対象となる「第1制御対象状態」と定義する。また、レンズ状態判断部38は、第1エア吹き付け工程Bの拡散用エア吹き付け処理P2,P3,P4、が行われている場合には、レンズ11に付着した洗浄液の量は相対的に評価すると中程度であると判断する。この状態を、立体物の検出制御を行う対象となる「第2制御対象状態」と定義する。さらに、レンズ状態判断部38は、第2エア吹き付け工程Dの乾燥用エア吹き付け処理P20が行われている場合には、レンズ11に付着した洗浄液の量は相対的に少ないと判断する。この状態を、立体物の検出制御を行う対象となる「第3制御対象状態」と定義する。
レンズ洗浄時はレンズ11に洗浄液が付着するので、レンズ洗浄時に撮像された画像情報の信頼性は、通常時(レンズ非洗浄時)に撮像された画像情報の信頼性に比べて劣るため、レンズ洗浄時においては、後述する立体物検出処理の抑制制御を常に実行することにより、他車両の検出精度を向上させることができる。
しかし、立体物検出処理の抑制制御を常に実行する場合には処理負荷が増加するとともに、信頼性が担保できる場合においても抑制制御が行われ、却って他車両の検出精度が低下する場面が生じる場合がある。
このため、発明者らは、先述した差分波形情報を用いて隣接車線を走行する他車両を検出する処理、又はエッジ情報を用いて隣接車線を走行する他車両を検出する処理のそれぞれについて、レンズ洗浄時における他車両検出の精度について検証を重ね、他車両の検出精度が低下する場面をさらに絞り込んだ。
具体的に、発明者らは、エッジ情報を用いた他車両検出処理においては、洗浄液滴下処理P1が行われるレンズ湿潤工程A、及び洗浄液吹き付け処理P10が行われる洗浄工程Cにおいて(レンズ状態は第1制御対象状態)、レンズ洗浄時における他車両検出の精度が低下する可能性が特に高いという分析結果を得た。これは、レンズ湿潤工程A洗浄工程Cにおいては、多量の洗浄液がレンズ11を覆い、洗浄液の膜がレンズ11の結像機能を妨げるので、立体物に対応するエッジが出にくいという理由が考えられる。
また、発明者らは、差分波形情報を用いた他車両検出処理においては、拡散用エア吹き付け処理P2,P3,P4が行われる第1エア吹き付け工程Bにおいて(レンズ状態は第2制御対象状態)、レンズ洗浄時における他車両検出の精度が低下する可能性が特に高いという分析結果を得た。これは、第1エア吹き付け工程Bでは、断続的に吹き付けられるエアによって多量の洗浄液が玉状に分かれてレンズ11の上を動くので、差分波形情報の結果に影響を与えるという理由が考えられる。
さらに、発明者らは、第1エア吹き付け工程Aにおいて最後に行われるエア吹き付け工程の開始タイミングからその終了タイミングまで、及び乾燥用エア吹き付け処理P20が行われる第2エア吹き付け工程Dにおいて(レンズ状態は第3制御対象状態)、差分波形情報を用いた場合の相対速度の検出結果及びエッジ情報を用いた場合の相対速度の検出結果の精度が低下する可能性が特に高いという分析結果を得た。これは、第2エア吹き付け工程Dでは、連続的に吹き付けられるエアによって洗浄液がレンズ11の上を流れるので、エッジ情報及び差分波形情報の経時的な変化に影響を与えるという理由が考えられる。また、第1エア吹き付け工程Aでは、最初は洗浄液が多いが、エアの吹き付け処理回数が増加し、最後のエア吹き付け処理においては、第2エア吹き付け工程Dと同様の現象がみられるからである。
以上の発明者らの考察結果を図23にまとめた。
以上の発明者らの考察結果を図23にまとめた。
上記課題を解決するため、本発明の本実施形態に係る立体物検出装置1においては、制御部39が、レンズ状態判断部38によるレンズ状態の判断結果に基づいて、検出される立体物が誤って他車両VXであると判断されることを抑制する。
以下、本実施形態の立体物検出装置1の制御部39について説明する。本実施形態の制御部39は、前回の処理におけるレンズ状態判断部38の判断結果を取得し、その判断結果において、レンズ11の状態が所定の制御対象状態、つまり、制御部39が抑制制御を実行するべき状態であるかを判断する。本発明における「制御対象状態」とは、レンズ11に少なくとも洗浄液が付着している状態である。この洗浄液が付着している状態には、洗浄液が吹き付けられている状態、吹き付けられた洗浄液がレンズ11に残留している状態、又は洗浄液を吹き付け後にエアーが吹き付けられ、その後においても洗浄液がレンズ11に残留している状態の少なくとも一つの状態を含む。
そして、制御部39は、レンズ状態判断部38によりレンズ状態が予め定義された、先述の第1〜第3制御対象状態であると判断された場合には、レンズ状態が各制御対象状態であると判断される直前の検出結果を所定時間保持し、言い換えれば検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断の出力を所定時間中断することにより、検出される立体物が誤って他車両VXであると判断されることを抑制する。すなわち、レンズ洗浄による影響を受ける前の検出・判断結果を信頼し、その検出・判断結果を継続的に採用し、レンズ洗浄による影響を受ける制御対象状態においては検出・判断結果を求める処理を中止する。
このように、レンズ洗浄時におけるレンズ11の状態に応じて、レンズ洗浄前の検出結果又は判断結果が維持されるように立体物の検出処理及び判断処理を抑制するので、既に検出されていた立体物がレンズ洗浄処理によって一転して非検出となること、又は検出されていなかったレンズ洗浄処理により一転して検出されるなどの誤った判断がなされることを防止することができる。この結果、差分波形情報を用いて他車両VXを検出する場合、又はエッジ情報を用いてエッジ情報を検出する場合であっても、レンズ11を洗浄することによって検出結果の精度が低下することを防止し、検出領域を走行する他車両を高い精度で検出する立体物検出装置を提供することができる。
この場合において、制御部39は、レンズ状態判断部38によりレンズ状態が制御対象状態であると判断され、かつレンズ状態が制御対象状態であると判断される直前に立体物検出部33,37により立体物が検出中である検出状態が識別された場合に、レンズ状態が制御対象状態であると判断される直前の検出結果を所定時間保持し、検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断又はその出力を所定時間中断する。
つまり、制御部39は、レンズ洗浄により制御対象状態となる前に立体物が検出された場合に限り、直前の検出結果を所定時間保持し、検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断又はその出力を所定時間中断し、検出される立体物が誤って他車両VXであると判断されることを抑制する。
このように、レンズ洗浄による影響を受ける前において、他車両VXが検出されたという信頼性の高い検出・判断結果を継続的に採用し、レンズ洗浄による影響を受ける制御対象状態においては検出・判断結果を求める処理を中止するので、検出・判断結果がレンズ洗浄による影響を受けることを抑制し、高い精度で他車両VXを検出することができる。
なお、本処理における制御対象状態としては、先述した第1制御対象状態、第2制御対象状態、又は第3制御対象状態のいずれの状態をも設定することが可能である。もちろん、第1〜第3の制御対象状態のすべてを制御対象状態として、その直前の検出結果を所定時間保持し、検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断又はその出力を所定時間中断してもよい。なお、第1〜第3の制御対象状態としては、本実施形態の洗浄工程に基づいて定義するが、異なる洗浄工程に基づいて異なる制御対象状態を定義することができる。この場合において、洗浄液が点滴される前後の状態、洗浄液が吹き付けられる前後の状態などの「レンズ11に洗浄液が付着している状態」を「制御対象状態」として定義することができる。「レンズ11に洗浄液が付着している状態」には、洗浄液が点滴された後又は洗浄液が吹き付けられた後にエアーが吹き付けられ、レンズ11に洗浄液が残留している状態を含む。
本実施形態の制御部39は、先述した他車両VXの検出精度が低下する場面を考慮し、差分波形情報を用いて立体物を検出する場合には、第2制御対象状態を制御対象状態として設定し、エッジ情報を用いて立体物を検出する場合には、第1制御対象状態を制御対象状態として設定する。
立体物検出部33が差分波形情報を用いて立体物を検出する処理において、本実施形態の制御部39は、レンズ状態判断部38がレンズ状態をレンズ11に付着した洗浄液の量が中程度である第2制御対象状態であると判断した場合に、レンズ状態が第2制御対象状態であると判断される直前の検出結果を所定時間保持し、検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断又はその出力を所定時間中断する。ちなみに、レンズ状態判断部38は、レンズ洗浄工程が第1エア吹き付け工程Bの開始タイミングから、この第1エア吹付工程Bの完了タイミングまでであることに基づいて、レンズ状態をレンズ11に付着した洗浄液の量が中程度である第2制御対象状態であると判断する。
これにより、差分波形情報を用いて立体物を検出する処理において、レンズ洗浄処理又はレンズ11に付着した洗浄液による他車両VXの検出精度が低下する傾向が高い第2制御対象状態であると判断された場合に、他車両VXの誤検知を抑制する処理を選択的に実行することができるので、処理負荷が少なく、過剰な抑制処理を実行しないようにすることができる。この結果、他車両VXの検出精度を向上させることができる。
制御部39は、レンズ状態判断部38が識別した第1エア吹付工程Bにおけるエア吹き付け回数P2〜P4が多いほど、レンズ状態が第2制御対象状態であると判断される直前の検出結果を保持する所定時間を短く設定する。先述したように、第1エア吹付工程Bでは、断続的に吹き付けられるエアによって多量の洗浄液が玉状に分かれてレンズ11の上を動くことが予測され、この現象が原因となって差分波形情報に影響を与える。第1エア吹付工程Bにおいてエアの吹き付けが断続的に実行されるたびに、レンズ11上に溜まった洗浄液は徐々に吹き流され、レンズ11上を動く洗浄液は減少する。つまり、エアの吹き付け回数が多いほど、差分波形情報に影響を与えるレンズ11上の洗浄液の量は減少するので、レンズ状態が第2制御対象状態であると判断される直前の検出結果を保持する所定時間を短くすることにより、リアルタイムの検出結果を優先させることができる。
他方、立体物検出部37がエッジ情報を用いて立体物を検出する処理において、本実施形態の制御部39は、レンズ状態判断部38がレンズ状態をレンズ11に付着した洗浄液の量が高程度である第1制御対象状態であると判断した場合に、レンズ状態が第1制御対象状態であると判断される直前の検出結果を所定時間保持し、検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断又はその出力を所定時間中断する。ちなみに、レンズ状態判断部38は、レンズ洗浄工程がその開始タイミングからレンズ湿潤工程Aの完了タイミングまでのレンズ状態、又は洗浄工程Cの開始タイミングから洗浄工程Cの終了タイミングまでのレンズ状態を、レンズ11に付着した洗浄液の量が高程度である第1制御対象状態であると判断する。
これにより、エッジ情報を用いて立体物を検出する処理において、レンズ洗浄処理又はレンズ11に付着した洗浄液による他車両VXの検出精度が低下する傾向が高い第1制御対象状態であると判断された場合に、他車両VXの誤検知を抑制する処理を選択的に実行することができるので、処理負荷が少なく、過剰な抑制処理を実行しないようにすることができる。この結果、他車両VXの検出精度を向上させることができる。
また、本実施形態の制御部39は、レンズ状態判断部38がレンズ状態をレンズ11に付着した洗浄液の量が少量である第3制御対象状態であると判断した場合に、レンズ状態が第3制御対象状態であると判断される直前に検出された立体物の相対速度又は当該相対速度に基づいて導出された立体物が他車両VXであるか否かの判断結果を所定時間保持し、検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断又はその出力を所定時間中断する。ちなみに、レンズ状態判断部38は、第1エア吹き付け工程Aにおいて最後に行われるエア吹き付け処理P4の開始タイミングからその終了タイミングまで、及び第2エア吹き付け工程Dの開始タイミングから、この第2エア吹き付け工程Dの完了タイミングまでのレンズ状態を、レンズ11に付着した洗浄液の量が少量である第3制御対象状態であると判断する。本処理は、差分波形情報を用いて立体物を検出する処理であっても、エッジ情報を用いて立体物を検出する処理であっても適用することができる。
これにより、乾燥工程において連続的に吹き付けられたエアによってレンズ11上を移動する洗浄液が差分波形情報/エッジ情報の経時的な変化に影響を与え、立体物の相対速度の検出精度が低下する傾向が高い第3制御対象状態であると判断された場合に、相対速度の検出処理を選択的に抑制するので、処理負荷が少なく、過剰な抑制処理を実行しないようにすることができる。この結果、他車両VXの検出精度を向上させることができる。
上述したレンズ11の各制御対象状態に対応する制御処理内容を図24にまとめた。
本実施形態の制御命令は、検出された立体物を誤って他車両VXと判断することを防止するために、立体物検出部33、37、立体物判断部34へ送出される。本実施形態の計算機30はコンピュータであるため、立体物検出処理、立体物判断処理、レンズ状態判断処理に対する制御命令は各処理のプログラムに予め組み込んでもよいし、実行時に送出してもよい。これにより、レンズ11が所定の制御対象状態であると判断された場合には、その判断がされる直前の検出・判断結果をそのまま保ち、新たな検出・判断処理を中断するので、レンズ洗浄処理によって誘起される誤検出することを防止することができる。
以下、図25のフローチャートに基づいて、本実施形態の立体物検出装置1の制御手順を説明する。図25に示す処理は、前回の立体物検出処理の後に、前回処理の結果を利用して行われる今回の立体検出処理である。
まず、図25に示すステップS41において、レンズ状態判断部38は、レンズ洗浄装置100によって実行されるレンズ洗浄工程の内容に基づいて、レンズ11の状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断する。
ここで図26のフローチャートに基づいてレンズ状態の判断処理の制御手順を説明する。レンズ状態判断部38は、レンズに付着する洗浄液の量の観点から、レンズ洗浄工程の内容に基づいてレンズ状態を判断する。ステップS62において、レンズ状態判断部38は、レンズ湿潤工程Aの洗浄液滴下処理P1又は洗浄工程Cの洗浄液吹き付け処理P10が行われている場合には、レンズ11に付着した洗浄液の量は相対的に多いと判断し、ステップS65に進む。そしてステップS65において、レンズ状態判断部38は、レンズ状態は第1制御対象状態であると判断する。
続くステップS63において、レンズ状態判断部38は、第1エア吹き付け工程Bの拡散用エア吹き付け処理P2,P3,P4、が行われている場合には、レンズ11に付着した洗浄液の量は相対的に評価すると中程度であると判断し、ステップS66に進む。そしてステップS66において、レンズ状態判断部38は、レンズ状態は第2制御対象状態であると判断する。
続くステップS64において、レンズ状態判断部38は、第2エア吹き付け工程Dの乾燥用エア吹き付け処理P20が行われている場合、第1エア吹き付け工程Bにおける最後の拡散用エア吹き付け処理P4が行われている場合には、レンズ11に付着した洗浄液の量は相対的に少ないと判断し、ステップS67に進む。そしてステップS67において、レンズ状態判断部38は、レンズ状態は第3制御対象状態であると判断する。
さらに、制御対象となる処理を特定する。ステップS65でレンズ状態が第1制御対象状態であると判断された場合には、ステップS68に進み、立体物の検出処理及び判断処理を制御対象処理とする(直前の結果の保持処理を実行する対象とする)。同様にステップS66でレンズ状態が第2制御対象状態であると判断された場合には、ステップS69に進み、立体物の検出処理及び判断処理を制御対象処理とする(直前の結果の保持処理を実行する対象とする)。
ステップS67でレンズ状態が第3制御対象状態であると判断された場合には、ステップS70に進み、相対速度の検出、及び相対速度に基づいた立体物の検出処理及び判断処理を制御対象処理とする(直前の結果の保持処理を実行する対象とする)。
さらに、レンズ状態が第1制御対象状態である場合には、ステップS71において、検出・判断処理の保持時間又は中断時間をT3に設定する。レンズ状態が第2制御対象状態である場合には、ステップS72において、検出・判断処理の保持時間又は中断時間をT2に設定する。レンズ状態が第3制御対象状態である場合には、ステップS73において、検出・判断処理の保持時間又は中断時間をT1に設定する。相対速度の検出又は相対速度に基づく立体物の検出・判断処理に対する保持時間又は中断時間T1は、立体物の検出・判断処理に対する保持時間又は中断時間T2、T3よりも短い。相対速度は立体物の検出結果の経時的な変化情報に基づいて検出されるので、過去の結果をあまり長い時間保持すると、検出される相対速度の精度が低下する可能性があるからである。また、エッジ情報に基づいて立体物検出処理を行う場合の保持時間又は中断時間T3は、差分波形情報に基づいて立体物検出処理を行う場合の保持時間又は中断時間T2よりも長く設定することができる。レンズ11に付着した洗浄液の量が多い第1制御対象状態は相対的に長い時間継続する傾向があるからである。もちろん、T3とT2は同じ長さの時間として設定してもよい。
レンズ状態を判断し、制御対象処理を特定し、保持時間・中断時間T1〜T3の決定処理の後、又はこれに並行して、図25のステップS42以降の処理を行う。
図25に戻り、ステップ42において、制御部39は、ステップ41の判断結果を評価する。制御部39は、ステップS41において、レンズ状態が抑制制御を実行する状態として定義された「制御対象状態」であると判断された場合には、ステップS43へ進み、レンズ状態が抑制制御を実行する状態として定義された「制御対象状態」ではないと判断された場合にはステップS46へ進む。レンズ11の「制御対象状態」は、適宜に定義することができる。たとえば、エッジ情報に基づいて他車両VXを検出する場合には、「制御対象状態」を図23、24に示す第1制御対象状態と定義し、差分波形情報に基づいて他車両VXを検出する場合には、「制御対象状態」を図23、24に示す第2制御対象状態と定義することができる。これと併せて、「制御対象状態」を図23、24に示す第3制御対象状態と定義することができる。
ステップS43において、制御部39は、レンズ状態が制御対象状態であると判断される直前の検出又は判断結果を所定時間保持し、検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断処理(検出処理)又はその出力処理を所定時間中断する。
本処理を図27に基づいて説明する。まず立体物に関する検出・判断結果がタイミングE10〜E11の時間E1で発生し、その後のタイミングW10〜W11の時間Wにレンズ状態が制御対象状態であると判断された場面を例にする。制御部39は、レンズ状態が制御対象状態であると判断されたタイミングW1の直前の時間E1において検出された立体物に関する検出・判断結果を保持する。つまり、制御部39は、立体物に関する検出・判断結果が出力されたタイミングE10〜E11を経過した後の所定時間K1の間、この時間E1における検出・判断結果を実際の検出・判断結果と擬制して、これに基づいて他車両VXの判断処理(立体物検出処理)を実行する。所定時間K1は、任意に設定することができる。この直前の検出・判断結果の保持処理、新たな検出・判断処理又はその出力処理の中断により、実際に実行された時間E1における検出・判断結果は、時間E10にわたって検出・判断されたものとして取り扱われる(擬制される)。
このように、制御部39は、レンズ状態が所定の制御対象状態となる直前の検出結果又は判断結果を所定時間保持し、レンズ状態が所定の制御対象状態となった後の所定時間は新たに取得された画像情報に基づいて立体物が他車両VXであるか否かの判断を行わない。本処理により、検出結果の精度が低下しがちなレンズ状態が所定の制御対象状態である場面であっても、検出される立体物を誤って他車両VXであると判断することを抑制できる。
ステップ43の後は、直接ステップS46に進んでもよいし、ステップS44、45の処理を経てからステップS46に進んでもよい。ステップS44においては、制御部39は立体物検出部33、37により立体物が検出中であるか否かを判断する。そして、立体物が検出中である場合には、ステップS45に進んで、ステップS43において実行された検出・判断結果を保持する所定時間を延長し、検出・判断処理又はその出力処理を中断する所定時間を延長する。立体物が検出されているという検出・判断結果は信頼性が高いという観点に基づいて、立体物検出中の判断を尊重し、他車両VXの検出精度を向上させる。
続くステップS46において、差分波形情報又はエッジ情報に基づいて立体物(他車両)検出し、さらにステップS47において、ステップS46において検出された立体物が他車両VXであるか否かを判断し、立体物が他車両VXである場合には、ステップS48において他車両が存在する旨の判断結果を出力し、立体物が他車両VXでない場合には、ステップS49において他車両は存在しない旨の判断結果を出力する。ステップS46及びステップS47における処理は、先に図11及び12において説明した差分波形情報に基づく他車両VXの検出処理、同じく図17及び図18において説明したエッジ情報に基づく他車両VXの検出処理と共通する。また、ステップS44において立体物が検出されていない場合には、ステップS50へ進んで立体物の検出処理を終了する、又はステップS49へ進んで他車両は存在しないと判断してもよい。
<第2実施形態>
以下、本発明の第1実施形態のレンズ洗浄装置100として適用できる他のレンズ洗浄装置100について図面に基づいて説明する。
以下、本発明の第1実施形態のレンズ洗浄装置100として適用できる他のレンズ洗浄装置100について図面に基づいて説明する。
本実施形態のレンズ洗浄装置100は、吐出口がカメラのレンズ面を向くように配置され且つ洗浄液を吐出口へ導く洗浄液通路及び圧縮空気を吐出口へ導く空気通路を有するノズルと、ノズルに洗浄液を送出する洗浄液送出手段と、ノズルに圧縮空気を送出する圧縮空気送出手段とを備え、洗浄液送出手段を作動させ、且つ、圧縮空気送出手段を断続的に複数回作動させることにより、吐出口より洗浄液と圧縮空気を噴射してレンズ面を洗浄する。
図28は、本発明の一実施形態に係る車載カメラのレンズ洗浄装置の構成を示すブロック図である。図28に示すように、本実施形態に係るレンズ洗浄装置100は、洗浄液を蓄積する洗浄液貯留タンク2と、該洗浄液貯留タンク2に蓄積された洗浄液を送り出す洗浄液ポンプ3(洗浄液供給手段)と、圧縮空気を送り出す空気ポンプ5(圧縮空気供給手段)と、カメラ1のレンズ面に向けて洗浄液、圧縮空気、或いは洗浄液と圧縮空気との混合を吐出するノズル7と、を備えている。
更に、洗浄液ポンプ3にて送出される洗浄液を、該洗浄液を蓄積する二次タンク13に導く洗浄液配管4と、空気ポンプ5にて送出される圧縮空気を、ノズルユニット22のノズル7に導く空気配管6と、洗浄液ポンプ3及び空気ポンプ5の作動を制御する制御部(制御手段)8と、を備えている。
図29(a)は、車両の後部に搭載されるカメラ1に、本実施形態に係るレンズ洗浄装置100を設置した状態を示す斜視図、図29(b)は、図29(a)に示すレンズ洗浄装置100を「A」方向から見た図である。図29(a)に示すように、車両後部に固定されたカメラ1の側部近傍には、やはり車両後部に固定されてレンズ面1aを洗浄するノズルユニット22が設けられている。ノズルユニット22には、レンズ面1aに向けて洗浄液及び圧縮空気を噴出するノズル7、及びキャップ7dが設けられている。ノズル7は、図29(b)に示すように、その先端部に洗浄液及び圧縮空気を噴出する2個の吐出口10a,10bが設けられている。即ち、ノズル7の吐出口10a,10bよりレンズ面1aに向けて洗浄液及び圧縮空気を噴出することにより、レンズ面1aに付着した異物を除去する構成とされている。
図30は、図29(a)に示すノズルユニット22の一部破断斜視図である。図30に示すように、ノズルユニット22の先端側に設けられるノズル7には、その中央部に圧縮空気を導入する空気通路12が設けられ、該空気通路12の左右両側には、洗浄液を導入する洗浄液通路11a,11bが設けられている。また、空気通路12、及び洗浄液通路11a,11bの先端はカメラ1のレンズ面1aを向くように、略直角に屈曲している。
更に、洗浄液通路11a,11bの上流側には、洗浄液を一時的に蓄積する二次タンク13が設けられている。該二次タンク13の側部には、洗浄液配管4を接続するためのプラグ13a、及び空気配管6を接続するためのプラグ13bが設けられており、このうちプラグ13bは、二次タンク13の下方に設けられた流路を介して空気通路12に接続されている。即ち、プラグ13bを経由してノズルユニット22内に導入される圧縮空気は直接空気通路12に導入される。
また、プラグ13aは、二次タンク13に接続されており、該プラグ13aを経由して供給される洗浄液は、二次タンク13の上方から内部に流入する。この際、プラグ13aから二次タンク13に接続される配管は、図33(b)の符号23に示すように、鉛直方向を向いている。この配管23の詳細については後述する。
また、図30に示すように、二次タンク13の底部は、2系統の洗浄液通路11a,11bに接続されている。従って、図28に示した空気ポンプ5より送出される圧縮空気は、空気配管6を経由してノズル7の空気通路12に導入され、一方、洗浄液ポンプ3より送出される洗浄液は、二次タンク13に蓄積された後に、2系統の洗浄液通路11a,11bに導入されることになる。
図31(b)は、ノズル先端部の詳細な構成を示す説明図であり、図31(a)に示す符号P1の部分の断面図を示している。図31(b)に示すように、ノズル7の先端部は中央に空気通路12が設けられ、該空気通路12を挟むように、2つの洗浄液通路11a,11bが設けられている。
各洗浄液通路11a,11bは、先端部15a,15bに接続されており、この際、先端部15a,15bの流路面積は洗浄液通路11a,11bの流路面積よりも小さくされている。従って、洗浄液通路11a,11bを流れる洗浄液は、先端部15a,15b内で流速が速くなる。
一方、空気通路12の先端は、2つの先端部14a,14bに分岐している。この際、先端部14a,14bの流路面積は、空気通路12の流路面積よりも小さくされている。従って、空気通路12を流れる圧縮空気は、先端部14a,14bを通過する際に流速が速くなる。
そして、一方の洗浄液通路11aの先端部15aと、空気通路12の一方の先端部14aが合流して合流路16aとされ、この先端が吐出口10a(図29(b)参照)とされている。また、他方の洗浄液通路11bの先端部15bと空気通路12の他方の先端部14bが合流して合流路16bとされ、この先端が吐出口10b(図29(b)参照)とされている。この際、合流路16aと合流路16bは、先端側に向けて互いに広がる方向を向いている。
従って、図28に示す洗浄液ポンプ3より送出された洗浄液が二次タンク13内に蓄積され、且つ、空気ポンプ5より圧縮空気が送出されると、圧縮空気が流速を高めて噴射され、更に、圧縮空気が噴射されることにより洗浄液通路11a,11bが負圧となって二次タンク13に蓄積された洗浄液を吸引する。このため、圧縮空気及び洗浄液が2つの合流路16a,16bを経由して吐出口10a,10bから噴射され、レンズ面1aに吹き付けられることになる。この際、洗浄液と圧縮空気が混合した液体は図32に示すように、広がる方向に噴射されることになり、レンズ面1a全体を洗浄することができる。
また、図31(b)に示すように、ノズル7の先端部の噴射面7aは、その周囲の側面7bよりも前方に突起した構成とされている。従って、吐出口10a,10bより噴射される洗浄液がノズル7の側面7bに付着することを防止できる。具体的には、図32の符号P2,P3に示す領域に洗浄液が付着することを防止できる。
図33(b)は、図33(a)に示すノズルユニット22を「D」方向から見た断面図である。図33(b)に示すように、ノズル7の底面7cと、カメラ1の上面1bとの間には、若干の隙間が設けられている。更に、隙間の幅は、奥側に向かうに連れて狭くなるように構成されている。このような構成により、ノズル7の底面7cとカメラ1の上面1bとの間に洗浄液が侵入した場合でも、この洗浄液は表面張力によってノズル7とカメラ1の隙間部分の奥側に徐々に押し出され、カメラ1の正面視の左右側から外部に放出されることになる。つまり、ノズル7の底面7cとカメラ1の上面1bとの間に若干の隙間が存在することにより、洗浄液が滞留して固形化する等の問題を回避することができる。
また、図33(b)に示すように、ノズル7の上流側に設けられる二次タンク13の上部には、該二次タンク13内に洗浄液を供給するための供給口13cが設けられ、該供給口13cには、鉛直方向を向く配管23が設けられている。そして、該配管23が図30に示したプラグ13aに接続される。配管23が鉛直方向を向くことにより、洗浄液ポンプ3(図28参照)より洗浄液の供給が停止している場合には、管路中に蓄積された洗浄液が不規則に二次タンク13内に流入することを回避できる。即ち、二次タンク13内が空になった状態で、振動などに起因して二次タンク13内に洗浄液が流入することを防止することができる。
また、二次タンク13の上面には逆止弁24が設けられている。逆止弁24は、例えばアンブレラ弁であり、二次タンク13内の圧力が負圧になった場合には弁が解放されて通気孔25から外気が導入され、二次タンク13内の圧力が正圧になった場合には、弁が閉鎖されて外気への放出を防止する構成とされている。
更に、図33(b)に示すように、二次タンク13の底面13dは前側(図中左側)に向けて下降するように傾斜しており、更に、二次タンク13の出口配管、及びノズル7に設けられる洗浄液通路11a,11b、空気通路12(図30参照)も同様に、前側に向けて下降するように傾斜する構成とされている。このような構成とすることにより、二次タンク13内に蓄積された洗浄液は一定の場所に滞留することがなく、各部位の傾斜により確実に下流側へと流れることになる。
次に、図28に示した制御部(制御手段)8の詳細な構成について、図34に示すブロック図を参照して説明する。図34に示すように制御部8は、車両に搭載されるコントロールユニットと接続されて、自車速度情報31,ワイパースイッチ情報32,ウォッシャースイッチ情報33、シフトポジション情報34,ヘッドライトスイッチ情報35の各種の車両情報を取得し、更に、カメラ1で撮像される映像であるカメラ映像情報41を取得する。
また、該制御部8は、カメラ映像情報41に基づいてカメラ1のレンズ面1aに汚れが生じているか否かを判断する汚れ状態判断部55(汚れ状態判断手段)と、各種の車両情報に基づいてレンズ面1aの洗浄モード(詳細については後述する)を判断する洗浄動作判断部51と、を有している。更に、洗浄動作判断部51にて判断された洗浄モードに基づいて、空気ポンプ5の駆動を制御する空気ポンプ駆動部52と、洗浄液ポンプ3の駆動を制御する洗浄液ポンプ駆動部53と、洗浄動作に異常が発生した際に報知信号を出力する報知部54と、を備えている。また、制御部8は、報知部54より報知信号が出力された際に、警報が発生していることを報知する警報器61に接続されている。
次に、洗浄動作判断部51による判断結果に応じて適宜設定される各種の洗浄モードについて説明する。本実施形態では、洗浄液と圧縮空気を噴射してレンズ面1aを洗浄する加圧洗浄モードと、圧縮空気のみを送出してレンズ面1aに付着した水滴を除去するエアブローモード、及び洗浄液を断続的にレンズ面1aに滴下してレンズ面1aに汚れが付着し難くする連続注水モードの3つのモードを設定しており、レンズ面1aの汚れ状態、及び天候状態等の各種条件に応じて、3つのモードのうちのいずれかを適宜選択して実行することにより、カメラ1を効果的に洗浄する。
初めに、加圧洗浄モードについて説明する。加圧洗浄モードでは、図34に示す洗浄液ポンプ駆動部53の制御により洗浄液ポンプ3を短時間駆動させて二次タンク13内に洗浄液を蓄積し、これと同時に空気ポンプ駆動部52の制御により空気ポンプ5を駆動させる。具体的には、図36(a),(b)に示すように、時刻t0にて洗浄液ポンプ3及び空気ポンプ5を共に駆動させる。
すると、時間t0〜t1(例えば、200msec)にて、洗浄液貯留タンク2に貯留されている洗浄液が洗浄液配管4を経由して二次タンク13に供給され、該二次タンク13内に洗浄液が蓄積される。なお、時間t0〜t1は、洗浄液ポンプ3により二次タンク13内に洗浄液を満タンとする時間として設定されている。
すると、時間t0〜t1(例えば、200msec)にて、洗浄液貯留タンク2に貯留されている洗浄液が洗浄液配管4を経由して二次タンク13に供給され、該二次タンク13内に洗浄液が蓄積される。なお、時間t0〜t1は、洗浄液ポンプ3により二次タンク13内に洗浄液を満タンとする時間として設定されている。
また、空気ポンプ5より送出される圧縮空気は、空気配管6を経由して図30に示したノズル7内の空気通路12に導入され、その後、この圧縮空気は図31(b)に示した先端部14a,14bから合流路16a,16bに向けて送出される。この際、先端部14a,14bは、空気通路12よりも流路面積が小さく設定されているので、先端部14a,14bでは空気の流速が速くなる。従って、合流路16a,16bの下流側となる洗浄液通路11a,11bの先端部15a,15bが負圧となり、二次タンク13内に蓄積された洗浄液が吸引され、吸引された洗浄液は洗浄液通路11a,11bを経由して合流路16a,16bに流入する。
その結果、合流路16a,16bより洗浄液がミスト状となって圧縮空気と共に噴射される。従って、合流路16a,16bの先端となる吐出口10a,10bから、ミスト状の洗浄液を噴射してレンズ面1aに吹き付けることができる。このため、レンズ面1aに付着した異物を、ミスト状の洗浄液と空気圧力との相乗作用により除去することができる。
また、二次タンク13内の洗浄液が噴射され、図36(b)に示す時刻t2にて洗浄液が全て消費されると、その後のt2〜t3間は圧縮空気のみが噴射されることになり、この圧縮空気によりレンズ面1aに付着した水滴を除去することができる。
つまり、加圧洗浄モードは、空気ポンプ5(圧縮空気供給手段)を作動させて、吐出口10a,10bより圧縮空気を噴射し、且つ、圧縮空気の噴射により生じる負圧にて洗浄液通路11a,11bに供給される洗浄液を吸引して吐出口10a,10bより洗浄液を噴射し、噴射した圧縮空気及び洗浄液によりレンズ面1aを洗浄するモードである。この加圧洗浄モードは、レンズ面1aに付着した泥等の異物を除去する用途に適している。
また、図36(a)に示した洗浄液ポンプ3の駆動時間を長く設定すれば(例えば、t0〜t1間を400msec)、洗浄液ポンプ3の圧力により二次タンク13内に蓄積された洗浄液を押し出すことができ、洗浄液通路11a,11bに洗浄液を加圧して供給できるので、レンズ面1aを高圧洗浄することが可能となる。
次に、エアブローモードについて説明する。エアブローモードでは、二次タンク13内に洗浄液が蓄積されていない状態で、図34に示す空気ポンプ駆動部52を制御し、空気ポンプ5のみを駆動させる。具体的には、図37(a)に示すように、洗浄液ポンプ3を停止させ、図37(b)に示すように、空気ポンプ5を時間t10〜t11(例えば、2秒)で駆動させる。すると、圧縮空気は空気通路12の先端部14a,14b、及び合流路16a,16bを経由して吐出口10a,10bより噴射され、レンズ面1aに吹き付けられる。その結果、カメラ1のレンズ面1aに付着した水滴を空気圧により除去することができる。
この際、二次タンク13に連結される配管23は、図33(b)に示したようにほぼ鉛直方向を向いており、また、二次タンク13の底面13d、及び洗浄液の配管が下方に向いて傾斜しているので、二次タンク13内、及びその配管に洗浄液は残留していない。このため、圧縮空気が噴射されて二次タンク13内が負圧となった場合でも、洗浄液が合流路16a,16b側に導入されることを防止でき、圧縮空気に洗浄液が混入することを防止できる。このため、圧縮空気を噴射してレンズ面1aに付着した水滴を除去する際に、圧縮空気に混入した洗浄液が再度レンズ面1aに付着するという問題の発生を回避することができる。即ち、エアブローモードは、洗浄液の供給が遮断された状態で空気ポンプ5(圧縮空気供給手段)より空気配管6に圧縮空気を供給し、吐出口10a,10bより圧縮空気を噴射することにより、レンズ面1aを洗浄するモードである。また、エアブローモードは、レンズ面1aに付着した水滴を除去することに適している。
次に、連続注水モードについて説明する。連続注水モードでは、洗浄液ポンプ駆動部53の制御により洗浄液ポンプ3から二次タンク13内に洗浄液を供給し、更に、空気ポンプ駆動部52の制御により空気ポンプ5を断続的に駆動させることにより、レンズ面1aに洗浄液を滴下する。具体的には、図38に示すように、時間t20〜t21で洗浄液ポンプ3を駆動させて二次タンク13に洗浄液を蓄積し、その後、時刻t22にて空気ポンプ5を時間T1の間に断続的に複数回駆動させることにより、洗浄液を少量ずつレンズ面1aに滴下する。例えば、時間t22〜t23を30msecとしてレンズ面1aに少量(例えば、0.25cc)ずつ洗浄液を滴下する。
その結果、レンズ面1aを常に濡らした状態を保持することができ、雨天時に自車の巻き上げた水滴に含まれる汚れ成分が析出することを防止することができる。即ち、連続注水モードは、圧縮空気を吐出口10a,10bより断続的に複数回噴射し、圧縮空気の噴射により生じる負圧により洗浄液を吸引して、吐出口10a,10bよりレンズ面1aに洗浄液を噴射するモードである。そして、この連続注水モードは、雨天時にレンズ面1aを濡らした状態に維持して、レンズ面1aに汚れ成分が析出することを未然に防止することに適している。
上述の構成を備える第2実施形態のレンズ洗浄装置100を用いれば、第1実施形態において説明した所定の洗浄工程を制御装置110の制御下において実行することができる。
次に、上述のように構成された本実施形態に係る車載カメラのレンズ洗浄装置100の作用を、図35に示すフローチャートを参照して説明する。図35は、制御部8による処理手順を示しており、所定の演算周期毎に実行される。初めに、ステップS1において、制御部8の洗浄動作判断部51は、自車両情報を取得する。即ち、図34に示した各種の車両情報30、具体的には、自車速度情報31,ワイパースイッチ情報32,ウォッシャースイッチ情報33,シフトポジション情報34,及びヘッドライトスイッチ情報35を取得する。
ステップS2において、制御部8の汚れ状態判断部55は、カメラ映像情報41を取得する。
ステップS3において、汚れ状態判断部55は、カメラ映像に基づいて、レンズ面1aに汚れが生じているか否かを判断する。汚れが生じているか否かの判断は、撮像した画像に対して所定の画像処理を施し、光が遮断されている部位が存在するか否かを判断することにより行うことができる。また、レンズ面1aの汚れ判定は、ヘッドライトスイッチ情報35に基づいて昼夜を判定し、昼か夜かに応じて汚れ判定の条件を変化させても良い。このような処理を行うことにより、より高精度な汚れ判定が可能となる。そして、汚れが生じている場合には(ステップS3で「あり」)、ステップS4に処理を進め、汚れが生じていない場合には(ステップS3で「なし」)、ステップS7に処理を進める。
ステップS4において、洗浄動作判断部51は、過去の加圧洗浄回数が予め設定した閾値回数(例えば、3回)未満であるか否かを判定する。そして、閾値回数未満である場合には(ステップS4でYES)、ステップS5において、洗浄動作判断部51は、加圧洗浄モードでレンズ面1aを洗浄する。即ち、空気ポンプ駆動部52により空気ポンプ5を駆動させ、洗浄液ポンプ駆動部53により洗浄液ポンプ3を駆動させることにより、ノズル7の吐出口10a,10bより洗浄液、及び圧縮空気を噴射させて、レンズ面1aに付着した汚れを洗浄する。
一方、過去の加圧洗浄回数が閾値回数以上となった場合には(ステップS4でNO)、閾値回数だけ加圧洗浄モードによる洗浄を行ったにも拘わらずレンズ面1aの汚れが除去されないと判断されるので、ステップS6において、報知部54より警報信号を出力する。これにより警報器61より警報が発せられることになり、レンズ面1aの汚れが除去されないことを運転者に気づかせることができる。
また、ステップS3の処理にてレンズ面1aに汚れが生じていないと判断された場合には、ステップS7において、現在の天候が雨天であるか否かを判断する。この処理は、例えばワイパースイッチ情報32に基づき、ワイパーが作動している場合に雨天であると判断する。そして、雨天であると判断された場合にはステップS8に処理を進め、雨天でないと判断された場合にはステップS11に処理を進める。
ステップS8において、洗浄動作判断部51は、自車両の速度に応じたエアブロー頻度を求める。具体的には、制御部8が有するメモリ(図示省略)等に車両の速度とエアブローモードによる洗浄の頻度との関係を示すデータを記憶しておき、このデータを参照して図34に示す自車速度情報31が取得された際に、この自車速度情報に対応するエアブローモードによる洗浄の頻度を設定する。例えば、最も速い車速に対する頻度を最大頻度として2秒間隔とし、車両停止時に対する頻度を最小頻度として2分間隔とし、その間の速度を直線的に補間して頻度を求めるようにする。つまり、車両の速度が速くなるほど、エアブローモードによる洗浄の頻度が大きくなるように設定する。
更に、ステップS9において、洗浄動作判断部51は、レンズ面1aに付着する水滴量を検出し、水滴量に応じてエアブローモードによる洗浄の頻度を補正する。具体的には、レンズ面1aに付着する水滴が標準的な大きさである場合を係数「1」とし、付着する水滴の大きさが標準よりも大きい場合には係数を1以上とし、標準よりも小さい場合には係数を1以下として、エアブローモードによる洗浄の頻度を補正する。
そして、ステップS10において、洗浄動作判断部51は、エアブローモードによりレンズ面1aを洗浄する。具体的には、空気ポンプ駆動部52に制御指令を出力することにより、空気ポンプ5を作動させ圧縮空気を送出する。これにより、空気通路12の先端部14a,14bを介して、吐出口10a,10bより圧縮空気が噴出され、レンズ面1aに吹き付けることができ、該レンズ面1aに付着した水滴を除去することができる。このエアブローモードによる洗浄は、設定された頻度に応じて設定される時間間隔で、繰り返して実行される。
一方、ステップS7の処理で雨天であると判断された場合には(ステップS7でYES)、ステップS11において、洗浄動作判断部51は、自車両の速度に応じた洗浄液の滴下頻度を求める。具体的には、制御部8が有するメモリ(図示省略)等に車両の速度と連続注水モードによる洗浄の頻度との関係を示すデータを記憶しておき、このデータを参照して図34に示す自車速度情報31が取得された際に、この自車速度情報に対応する連続注水モードによる洗浄の頻度を設定する。例えば、最も速い速度に対する頻度を最大頻度として10秒間隔とし、車両停止時に対する頻度を最小頻度として20秒間隔とし、その間の速度を直線的に補間して頻度を求めるようにする。つまり、車両の速度が速くなるほど、連続注水モードによる洗浄の頻度が大きくなるように設定する。
更に、ステップS12において、洗浄動作判断部51は、レンズ面1aに付着する水滴量を検出し、水滴量に応じて連続注水モードによる洗浄の頻度を補正する。具体的には、レンズ面1aに付着する水滴が標準的な大きさである場合を係数「1」とし、付着する水滴の大きさが標準よりも大きい場合には係数を1以上とし、標準よりも小さい場合には係数を1以下として、連続注水モードによる洗浄の頻度を補正する。
更に、ステップS12において、洗浄動作判断部51は、レンズ面1aに付着する水滴量を検出し、水滴量に応じて連続注水モードによる洗浄の頻度を補正する。具体的には、レンズ面1aに付着する水滴が標準的な大きさである場合を係数「1」とし、付着する水滴の大きさが標準よりも大きい場合には係数を1以上とし、標準よりも小さい場合には係数を1以下として、連続注水モードによる洗浄の頻度を補正する。
そして、ステップS13において、洗浄動作判断部51は、連続注水モードによりレンズ面1aを洗浄する。これにより、吐出口10a,10bより洗浄液が噴出されて、レンズ面1aに滴下することができ、該レンズ面1aに汚れが付着することを効果的に防止することができる。この連続注水モードによる洗浄は、設定された頻度に応じて設定される時間間隔で、繰り返して実行される。
こうして、レンズ面1aの汚れ状態、及び天候が雨天であるか否かの条件に応じて、各種の洗浄モードを適宜選択し、そのときの条件に適した最適な洗浄モードでカメラ1のレンズ面1aを洗浄することができるのである。
なお、上記の処理において、シフトポジション情報34より現在のシフトポジションを取得し、Dレンジ(ドライブレンジ)で、且つ、所定速度(例えば、30Km/h)以上のときにのみ、各洗浄モードによる動作を実行するようにしても良い。
なお、上記の処理において、シフトポジション情報34より現在のシフトポジションを取得し、Dレンジ(ドライブレンジ)で、且つ、所定速度(例えば、30Km/h)以上のときにのみ、各洗浄モードによる動作を実行するようにしても良い。
このようにして本実施形態に係る車載カメラのレンズ洗浄装置100では、ノズル7の先端部に空気通路12を設け、且つ、該空気通路12の近傍に洗浄液通路11a,11bを設け、更に、空気通路12の先端部14a,14bと洗浄液通路11a,11bの先端部15a,15bとを合流させている。従って、洗浄液ポンプ3の作動により二次タンク13内に洗浄液が貯留された状態で、空気ポンプ5を断続的に複数回(例えば、4回)作動させて空気通路12に圧縮空気を供給する連続注水モードを採用して、先端部14a,14bから圧縮空気を噴射させることにより、洗浄液通路11a,11b側を負圧として、二次タンク13より洗浄液を吸引し、合流路16a,16bを経由して洗浄液を断続的に噴射させることができる。洗浄液の粒子を空気の波動により微細化して噴射することにより、少ない洗浄液で効率良くレンズ面1aを洗浄することができる。
また、レンズ面1aを洗浄液で濡らした状態とすることができ、レンズ面1aに汚れが付着し難くすることができる。更に、二次タンク13内に貯留されている洗浄液を断続的に注水するので、洗浄に使用する洗浄液量を削減することができる。
また、天候が雨天時のときに、連続注水モードを採用してレンズ面1aに洗浄液を噴射すれば、泥や雨水の跳ね上がり等によるレンズ面1aへの汚れの付着を防止することができる。更に、車両の速度が速くなるほど連続注水の頻度が高まるので、速度に応じた適切な洗浄液の噴射を行うことができる。
また、洗浄液を遮断した状態で、空気ポンプ5を作動することにより、エアブローモードによる圧縮空気の噴射が可能となるので、レンズ面1aに付着した水滴を除去することができる。そして、レンズ面1aに汚れが生じておらず、且つ、雨天時にエアブローモードを選択することにより、車両の走行時に雨水が跳ね上げられてレンズ面1aに付着した場合でも、これを確実に除去してカメラ1による鮮明な画像を撮影することが可能となる。更に、車両の速度が速くなるほどエアブローモードによる洗浄の頻度が高まるので、速度に応じた適切な水滴除去が可能となる。
更に、空気通路12に圧縮空気を供給して先端部14a,14bから噴射させることにより、洗浄液通路11a,11b側を負圧として、洗浄液を吸引し、合流路16a,16bにて洗浄液と圧縮空気とを混合させ、その後、レンズ面1aに噴射する加圧洗浄モードを行うことができる。従って、洗浄液をミスト状とすることができ、洗浄に要する洗浄液量を削減することが可能となる。そして、レンズ面1aに汚れが生じている場合に且つ洗浄モードでの洗浄を行うので、レンズ面1aに汚れが生じた際には、即時にこれを洗浄して汚れを除去することができる。
また、加圧洗浄モードによる洗浄が所定回数行われたにも拘わらず、汚れが除去されない場合には警報を発するので、レンズ面1aに汚れが付着していることを運転者に気づかせることができる。
また、本実施形態に係る車載カメラのレンズ洗浄装置100では、加圧洗浄モード、エアブローモード、及び連続注水モードのうちのいずれかを適宜選択して、レンズ面1aを洗浄するので、運転状況に応じた適切なモードによりレンズ面1aの洗浄を行うことができる。
以上、本発明の車載カメラのレンズ洗浄装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
例えば、上述した実施形態では、ノズル7内に1系統の空気通路12、及び2系統の洗浄液通路を設け、これらを合流させて2系統の合流路16a,16bを形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、1つ以上の空気通路と1つ以上の洗浄液通路が先端部で合流する構成とすることもできる。
また、上述した実施形態では、ノズル7の先端部で圧縮空気と洗浄液を合流させる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気通路と洗浄液通路とを近接して配置し、空気通路から圧縮空気が吐出された際に、このときの負圧を利用して洗浄液通路から供給される洗浄液をミスト状にして噴射する構成とすることも可能である。この場合には、図31(b)に示した各先端部14aと15a、及び14bと15bは合流せず、それぞれが近接した状態で噴射することとなる。
また、上述した実施形態では、ノズル7の先端部で圧縮空気と洗浄液を合流させる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気通路と洗浄液通路とを近接して配置し、空気通路から圧縮空気が吐出された際に、このときの負圧を利用して洗浄液通路から供給される洗浄液をミスト状にして噴射する構成とすることも可能である。この場合には、図31(b)に示した各先端部14aと15a、及び14bと15bは合流せず、それぞれが近接した状態で噴射することとなる。
以上のとおり構成され、動作する本発明の本実施形態に係る立体物検出装置1によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態の立体物検出装置1によれば、洗浄液を用いてレンズ11を洗浄する場合に、レンズ11の濡れ具合に応じて、レンズ洗浄前の検出結果又は判断結果が維持されるように立体物の検出処理及び判断処理を抑制するので、既に検出されていた立体物がレンズ洗浄処理によって一転して非検出となること、又は検出されていなかったレンズ洗浄処理により一転して検出されるなどの誤った判断がなされることを防止することができる。この結果、レンズ11を洗浄することによって検出結果の精度が低下することを防止し、検出領域を走行する他車両を高い精度で検出する立体物検出装置1を提供することができる。この効果は、差分波形情報に基づいて他車両VXを検出する場合であっても、エッジ情報に基づいて他車両VXを検出する場合であっても同様に奏する。
(1)本実施形態の立体物検出装置1によれば、洗浄液を用いてレンズ11を洗浄する場合に、レンズ11の濡れ具合に応じて、レンズ洗浄前の検出結果又は判断結果が維持されるように立体物の検出処理及び判断処理を抑制するので、既に検出されていた立体物がレンズ洗浄処理によって一転して非検出となること、又は検出されていなかったレンズ洗浄処理により一転して検出されるなどの誤った判断がなされることを防止することができる。この結果、レンズ11を洗浄することによって検出結果の精度が低下することを防止し、検出領域を走行する他車両を高い精度で検出する立体物検出装置1を提供することができる。この効果は、差分波形情報に基づいて他車両VXを検出する場合であっても、エッジ情報に基づいて他車両VXを検出する場合であっても同様に奏する。
(2)本実施形態の立体物検出装置1によれば、レンズ洗浄により制御対象状態となる前に立体物が検出された場合に限り、直前の検出結果を所定時間保持し、検出される立体物が他車両VXであるか否かの判断又はその出力を所定時間中断することにより、レンズ洗浄による影響を受ける前において他車両VXが検出されたという信頼性の高い検出・判断結果に基づいて、高い精度で他車両VXを検出することができる。
(3)本実施形態の立体物検出装置1によれば、差分波形情報を用いて立体物を検出する処理において、レンズ洗浄処理又はレンズ11に付着した洗浄液による他車両VXの検出精度が低下する傾向が高い第2制御対象状態であると判断された場合に、他車両VXの誤検知を抑制する処理を選択的に実行することができるので、処理負荷が少なく、過剰な抑制処理を実行しないようにすることができる。この結果、他車両VXの検出精度を向上させることができる。
(4)本実施形態の立体物検出装置1によれば、エアの吹き付け回数が多いほど、差分波形情報に影響を与えるレンズ11上の洗浄液の量は減少するので、レンズ状態が第2制御対象状態であると判断される直前の検出結果を保持する所定時間を短くすることにより、リアルタイムの検出結果を優先させることができる。
(5)本実施形態の立体物検出装置1によれば、エッジ情報を用いて立体物を検出する処理において、レンズ洗浄処理又はレンズ11に付着した洗浄液による他車両VXの検出精度が低下する傾向が高い第1制御対象状態であると判断された場合に、他車両VXの誤検知を抑制する処理を選択的に実行することができるので、処理負荷が少なく、過剰な抑制処理を実行しないようにすることができる。この結果、他車両VXの検出精度を向上させることができる。
(6)本実施形態の立体物検出装置1によれば、乾燥工程において連続的に吹き付けられたエアによってレンズ11上を移動する洗浄液が差分波形情報/エッジ情報の経時的な変化に影響を与え、立体物の相対速度の検出精度が低下する傾向が高い第3制御対象状態であると判断された場合に、相対速度の検出処理を選択的に抑制するので、処理負荷が少なく、過剰な抑制処理を実行しないようにすることができる。この結果、他車両VXの検出精度を向上させることができる。
上記カメラ10は本発明に係るカメラに相当し、上記視点変換部31は本発明に係る画像変換手段に相当し、上記位置合わせ部32及び立体物検出部33は本発明に係る立体物検出手段に相当し、上記輝度差算出部35,エッジ線検出部36及び立体物検出部37は本発明に係る立体物検出手段に相当し、上記立体物判断部34は立体物判断手段に相当し、上記レンズ状態判断部38はレンズ状態判断手段に相当し、上記制御部39は制御手段に相当し、上記車速センサ20は車速センサに相当し、レンズ洗浄装置100はレンズ洗浄手段に相当する。
本実施形態における位置合わせ部21は、異なる時刻の鳥瞰視画像の位置を鳥瞰視上で位置合わせし、その位置合わせされた鳥瞰視画像を得るが、この「位置合わせ」処理は、検出対象の種別や要求される検出精度に応じた精度で行うことができる。同一時刻及び同一位置を基準に位置を合わせるといった厳密な位置合わせ処理であってもよいし、各鳥瞰視画像の座標を把握するという程度の緩い位置合わせ処理であってもよい。
1…立体物検出装置
10…カメラ
11…レンズ
20…車速センサ
30…計算機
31…視点変換部
32…位置合わせ部
33,37…立体物検出部
34…立体物判断部
35…輝度差算出部
36…エッジ検出部
38…レンズ状態判断部
39…制御部
40…スミア検出部
100…レンズ洗浄装置
110…制御装置
101…洗浄水タンク
102…洗浄水流路
103a,103b…滴下口
104…エアコンプレッサ
105…エア流路
106a、106b…噴出口
a…画角
A1,A2…検出領域
CP…交点
DP…差分画素
DWt,DWt’…差分波形
DWt1〜DWm,DWm+k〜DWtn…小領域
L1,L2…接地線
La,Lb…立体物が倒れ込む方向上の線
P…撮像画像
PBt…鳥瞰視画像
PDt…差分画像
MP…マスク画像
S…スミア
SP…スミア画像
SBt…スミア鳥瞰視画像
V…自車両
VX…他車両
第2実施形態のレンズ洗浄装置に関する符号
1 カメラ
1a レンズ面
1b 上面
2 洗浄液貯留タンク
3 洗浄液ポンプ
4 洗浄液配管
5 空気ポンプ
6 空気配管
7 ノズル
7a 噴射面
7b 側面
7c 底面
7d キャップ
8 制御部
10a,10b 吐出口
11a,11b 洗浄液通路
12 空気通路
13 二次タンク
13a,13b プラグ
13c 供給口
13d 底面
14a,14b 先端部
15a,15b 先端部
16a,16b 合流路
22 ノズルユニット
23 配管
24 逆止弁
25 通気孔
30 車両情報
31 自車速度情報
32 ワイパースイッチ情報
33 ウォッシャースイッチ情報
34 シフトポジション情報
35 ヘッドライトスイッチ情報
41 カメラ映像情報
51 洗浄動作判断部
52 空気ポンプ駆動部
53 洗浄液ポンプ駆動部
54 報知部
55 洗浄動作判断部
55 状態判断部
61 警報器
100 洗浄装置
10…カメラ
11…レンズ
20…車速センサ
30…計算機
31…視点変換部
32…位置合わせ部
33,37…立体物検出部
34…立体物判断部
35…輝度差算出部
36…エッジ検出部
38…レンズ状態判断部
39…制御部
40…スミア検出部
100…レンズ洗浄装置
110…制御装置
101…洗浄水タンク
102…洗浄水流路
103a,103b…滴下口
104…エアコンプレッサ
105…エア流路
106a、106b…噴出口
a…画角
A1,A2…検出領域
CP…交点
DP…差分画素
DWt,DWt’…差分波形
DWt1〜DWm,DWm+k〜DWtn…小領域
L1,L2…接地線
La,Lb…立体物が倒れ込む方向上の線
P…撮像画像
PBt…鳥瞰視画像
PDt…差分画像
MP…マスク画像
S…スミア
SP…スミア画像
SBt…スミア鳥瞰視画像
V…自車両
VX…他車両
第2実施形態のレンズ洗浄装置に関する符号
1 カメラ
1a レンズ面
1b 上面
2 洗浄液貯留タンク
3 洗浄液ポンプ
4 洗浄液配管
5 空気ポンプ
6 空気配管
7 ノズル
7a 噴射面
7b 側面
7c 底面
7d キャップ
8 制御部
10a,10b 吐出口
11a,11b 洗浄液通路
12 空気通路
13 二次タンク
13a,13b プラグ
13c 供給口
13d 底面
14a,14b 先端部
15a,15b 先端部
16a,16b 合流路
22 ノズルユニット
23 配管
24 逆止弁
25 通気孔
30 車両情報
31 自車速度情報
32 ワイパースイッチ情報
33 ウォッシャースイッチ情報
34 シフトポジション情報
35 ヘッドライトスイッチ情報
41 カメラ映像情報
51 洗浄動作判断部
52 空気ポンプ駆動部
53 洗浄液ポンプ駆動部
54 報知部
55 洗浄動作判断部
55 状態判断部
61 警報器
100 洗浄装置
【0001】
技術分野
[0001]
本発明は、立体物検出装置及び立体物検出方法に関するものである。
本出願は、2012年7月27日に出願された日本国特許出願の特願2012−166514に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
背景技術
[0002]
車両周囲を撮像した画像を俯瞰変換し、時間的に異なる二つの俯瞰変換画像の差分を用いて障害物を検出する障害物検出装置が知られている(特許文献1参照)。
先行技術文献
特許文献
[0003]
特許文献1:特開2008−227646号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004]
従来の技術では、カメラのレンズの汚れは誤検出を誘起するため、撮像動作中にレンズを洗浄することが行われるが、レンズを洗浄するために洗浄液を吹き付けると、レンズ表面に付着した洗浄液の影響により画像情報が変化し、立体物を正確に検出することができないという問題がある。
[0005]
本発明が解決しようとする課題は、洗浄液をレンズに吹き付けたときであっても、検出領域に存在する他車両を高い精度で検出する立体物検出装置を提供することである。
課題を解決するための手段
[0006]
本発明は、所定のレンズ洗浄工程の内容に基づいてレンズの状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断し、レンズ状態が制御対象状態である場合
技術分野
[0001]
本発明は、立体物検出装置及び立体物検出方法に関するものである。
本出願は、2012年7月27日に出願された日本国特許出願の特願2012−166514に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
背景技術
[0002]
車両周囲を撮像した画像を俯瞰変換し、時間的に異なる二つの俯瞰変換画像の差分を用いて障害物を検出する障害物検出装置が知られている(特許文献1参照)。
先行技術文献
特許文献
[0003]
特許文献1:特開2008−227646号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004]
従来の技術では、カメラのレンズの汚れは誤検出を誘起するため、撮像動作中にレンズを洗浄することが行われるが、レンズを洗浄するために洗浄液を吹き付けると、レンズ表面に付着した洗浄液の影響により画像情報が変化し、立体物を正確に検出することができないという問題がある。
[0005]
本発明が解決しようとする課題は、洗浄液をレンズに吹き付けたときであっても、検出領域に存在する他車両を高い精度で検出する立体物検出装置を提供することである。
課題を解決するための手段
[0006]
本発明は、所定のレンズ洗浄工程の内容に基づいてレンズの状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断し、レンズ状態が制御対象状態である場合
Claims (12)
- 車両の後方の映像を結像させるレンズを備えたカメラと、
前記カメラにより取得された画像に基づいて、前記車両後方の立体物を検出する立体物検出手段と、
洗浄液を噴射して前記カメラのレンズを洗浄するレンズ洗浄手段と、
前記レンズ洗浄手段によって実行されるレンズ洗浄工程の前記レンズに洗浄液を噴射するタイミングに基づいて、前記レンズの状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断するレンズ状態判断手段と、
前記レンズ状態判断手段により前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出又は判断結果を所定時間保持することにより、前記立体物が検出されることを抑制する制御手段と、を備える立体物検出装置。 - 前記カメラにより得られた画像を鳥瞰視画像に視点変換する画像変換手段と、
前記立体物検出手段により検出された立体物が他車両であるか否かを判断する立体物判断手段と、をさらに備え、
前記立体物検出手段は、前記画像変換手段により得られた異なる時刻の鳥瞰視画像の位置を鳥瞰視上で位置合わせし、当該位置合わせされた鳥瞰視画像の差分画像上において、前記鳥瞰視画像を視点変換した際に立体物が倒れ込む方向に沿って、前記差分画像上において所定の差分を示す画素数をカウントして度数分布化することで差分波形情報を生成し、当該差分波形情報に基づいて立体物を検出し、
前記レンズ洗浄手段は、洗浄液を供給するポンプと当該供給された洗浄液を前記レンズ上に噴射するノズルを備え、所定のレンズ洗浄工程に従う所定のタイミングで前記レンズ上に洗浄液を噴射して前記カメラのレンズを洗浄し、
前記制御手段は、前記レンズ状態判断手段により前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出又は判断結果を所定時間保持することにより、前記立体物が検出され、又は当該立体物が前記他車両であると判断されることを抑制することを特徴とする請求項1に記載の立体物検出装置。 - 前記制御手段は、前記レンズ状態判断手段により前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断され、かつ前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前に前記立体物検出手段により前記立体物が検出中である検出状態が識別された場合に、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出結果を所定時間保持することを特徴とする請求項1又は2に記載の立体物検出装置。
- レンズ洗浄手段は、レンズ湿潤工程と、第1エア吹き付け工程と、洗浄工程と、第2エア吹き付け工程とを含む所定のレンズ洗浄工程に従って、洗浄液を用いてレンズを洗浄し、
前記レンズ状態判断手段は、前記第1エア吹き付け工程の開始タイミングから、当該第1エア吹付工程の完了タイミングまでのレンズ状態を、前記レンズに付着した洗浄液の量が中程度である制御対象状態であると判断し、
前記制御手段は、前記レンズ状態が当該レンズに付着した洗浄液の量が中程度である制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出結果を所定時間保持することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の立体物検出装置。 - 前記レンズ状態判断手段は、前記判断されたレンズ状態における前記第1エア吹付工程のエア吹き付け回数を識別し、
前記制御手段は、前記識別されたエア吹き付け回数が多いほど、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出結果を保持する所定時間を短く設定することを特徴とする請求項4に記載の立体物検出装置。 - 前記立体物検出手段は、前記差分波形情報に基づいて、前記検出領域に存在する立体物を検出するとともに、所定時間内における前記差分波形情報の波形の時間変化から立体物の相対速度を算出し、
前記立体物判断手段は、前記立体物の相対速度が所定の値域範囲内である状態が所定時間以上継続した場合には、前記立体物が他車両であると判断し、
レンズ洗浄手段は、レンズ湿潤工程と、第1エア吹き付け工程と、洗浄工程と、第2エア吹き付け工程とを含む所定のレンズ洗浄工程に従って、洗浄液を用いてレンズを洗浄し、
前記レンズ状態判断手段は、前記第1エア吹き付け工程において最後に行われるエア吹き付け処理の開始タイミングからその終了タイミングまで、及び前記第2エア吹き付け工程の開始タイミングから、当該第2エア吹き付け工程の完了タイミングまでのレンズ状態を、前記レンズに付着した洗浄液の量が少量である制御対象状態であると判断し、
前記制御手段は、前記レンズ状態が当該レンズに付着した洗浄液の量が少量である制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前に検出された前記立体物の相対速度又は当該相対速度に基づいて導出された前記立体物が他車両であるか否かの判断結果を所定時間保持することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の立体物検出装置。 - 前記カメラにより得られた画像を鳥瞰視画像に視点変換する画像変換手段と、
前記立体物検出手段により検出された立体物が他車両であるか否かを判断する立体物判断手段と、をさらに備え、
前記立体物検出手段は、前記画像変換手段により得られた鳥瞰視画像において、鳥瞰視画像に視点変換した際に立体物が倒れ込む方向に沿って、互いに隣接する画像領域の輝度差が所定閾値以上であるエッジ情報を検出し、当該エッジ情報に基づいて立体物を検出し、
前記レンズ洗浄手段は、洗浄液を供給するポンプと当該供給された洗浄液を前記レンズ上に噴射するノズルを備え、所定のレンズ洗浄工程に従う所定のタイミングで前記レンズ上に洗浄液を噴射して前記カメラのレンズを洗浄し、
前記制御手段は、前記レンズ状態判断手段により前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出又は判断結果を所定時間保持することにより、前記立体物が検出され又は当該立体物が前記他車両であると判断されることを抑制することを特徴とする請求項1に記載の立体物検出装置。 - 前記制御手段は、前記レンズ状態判断手段により前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断され、かつ前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前に前記立体物検出手段により前記立体物が検出中である検出状態が識別された場合に、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出結果を所定時間保持することを特徴とする請求項7に記載の立体物検出装置。
- レンズ洗浄手段は、レンズ湿潤工程と、第1エア吹き付け工程と、洗浄工程と、第2エア吹き付け工程とを含む所定のレンズ洗浄工程に従って、洗浄液を用いてレンズを洗浄し、
前記レンズ状態判断手段は、レンズ洗浄工程の開始タイミングから前記レンズ湿潤工程の完了タイミングまでのレンズ状態、又は洗浄工程の開始タイミングから当該洗浄工程の終了タイミングまでのレンズ状態を、前記レンズに付着した洗浄液の量が高程度である制御対象状態であると判断し、
前記制御手段は、前記レンズ状態が当該レンズに付着した洗浄液の量が高程度である制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出結果を所定時間保持することを特徴とする請求項7又は8に記載の立体物検出装置。 - 前記立体物検出手段は、前記エッジ情報に基づいて、前記検出領域に存在する立体物を検出するとともに、所定時間内における前記エッジ情報の時間変化から立体物の相対速度を算出し、
前記立体物判断手段は、前記立体物の相対速度が所定の値域範囲内である状態が所定時間以上継続した場合には、前記立体物が他車両であると判断し、
レンズ洗浄手段は、レンズ湿潤工程と、第1エア吹き付け工程と、洗浄工程と、第2エア吹き付け工程とを含む所定のレンズ洗浄工程に従って、洗浄液を用いてレンズを洗浄し、
前記レンズ状態判断手段は、前記第1エア吹き付け工程において最後に行われるエア吹き付け処理の開始タイミングからその終了タイミングまで、及び前記第2エア吹き付け工程の開始タイミングから、当該第2エア吹き付け工程の完了タイミングまでのレンズ状態を、前記レンズに付着した洗浄液の量が少量である制御対象状態であると判断し、
前記制御手段は、前記レンズ状態が当該レンズに付着した洗浄液の量が少量である制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前に検出された前記立体物の相対速度又は当該相対速度に基づいて導出された前記立体物が他車両であるか否かの判断結果を所定時間保持することを特徴とする請求項7〜9の何れか一項に記載の立体物検出装置。 - 車両に搭載され、車両後方の映像を結像させるレンズを備えたカメラにより得られた画像を鳥瞰視画像に視点変換するステップと、
前記得られた異なる時刻の鳥瞰視画像の位置を鳥瞰視上で位置合わせし、当該位置合わせされた鳥瞰視画像の差分画像上において、前記鳥瞰視画像を視点変換した際に立体物が倒れ込む方向に沿って、前記差分画像上において所定の差分を示す画素数をカウントして度数分布化することで差分波形情報を生成し、当該差分波形情報に基づいて立体物を検出するステップと、
洗浄液を供給するポンプと当該供給された洗浄液を前記レンズ上に噴射するノズルを備え、所定のレンズ洗浄工程に従う所定のタイミングで前記レンズ上に洗浄液を噴射して前記カメラのレンズを洗浄するステップと、
前記カメラのレンズを洗浄するステップにおいて実行されるレンズ洗浄工程の前記レンズに洗浄液を噴射するタイミングに基づいて、前記レンズの状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断するステップと、
前記実行される前記レンズ洗浄工程の内容に基づいて、前記レンズの状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断するステップと、
前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出又は判断結果を所定時間保持することにより、前記立体物が検出されることを抑制するステップと、を備える立体物検出方法。 - 車両に搭載され、車両後方の映像を結像させるレンズを備えたカメラにより得られた画像を鳥瞰視画像に視点変換するステップと、
前記カメラにより得られた画像を鳥瞰視画像に視点変換するステップと、
前記得られた鳥瞰視画像において、鳥瞰視画像に視点変換した際に立体物が倒れ込む方向に沿って、互いに隣接する画像領域の輝度差が所定閾値以上であるエッジ情報を検出し、当該エッジ情報に基づいて立体物を検出するステップと、
洗浄液を供給するポンプと当該供給された洗浄液を前記レンズ上に噴射するノズルを備え、所定のレンズ洗浄工程に従う所定のタイミングで前記レンズ上に洗浄液を噴射して前記カメラのレンズを洗浄するステップと、
前記カメラのレンズを洗浄するステップにおいて実行されるレンズ洗浄工程の前記レンズに洗浄液を噴射するタイミングに基づいて、前記レンズの状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断するステップと、
前記実行される前記レンズ洗浄工程の内容に基づいて、前記レンズの状態が所定の制御対象状態であるか否かを判断するステップと、
前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断された場合には、前記レンズ状態が前記制御対象状態であると判断される直前の検出又は判断結果を所定時間保持することにより、前記立体物が検出されることを抑制するステップと、を備える立体物検出方法。
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