WO2014045344A1 - 車載カメラのfoe設定装置及びfoe設定方法 - Google Patents

車載カメラのfoe設定装置及びfoe設定方法 Download PDF

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Abstract

 車載カメラのFOE設定装置は、車載カメラにより撮像される所定のターゲットの撮像画像と外部から入力される調整用パラメータとに基づいて車載カメラの消失点(FOE)の位置を算出し、該算出した前記車載カメラの消失点の位置が前記車載カメラの画像エリア内の所定領域内に位置する場合に、算出した消失点の位置の異常を表す情報を生成する。

Description

車載カメラのFOE設定装置及びFOE設定方法
 本発明は、車載カメラのFOE設定装置及びFOE設定方法に関する。
 従来から、車体に取り付けられたカメラの撮像方向を検査する検査方法において、車両前方の予め規定された位置に配置されていると共に基準パターンが描かれたテストチャートを、カメラで撮影することによって撮像画像を得るステップと、撮像画像における基準パターンの位置を特定するステップと、当該特定された基準パターンの位置とカメラの撮像方向に関する適正な範囲を規定した適正範囲との関係に基づいて、カメラの撮像方向の良否判定を行うステップとを有する車載カメラの撮像方向の検査方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004-032793号公報
 しかしながら、上記の特許文献1の構成は、カメラの撮像方向を調整するものであり、算出されるカメラの消失点(FOE:Focus of Expansion)の位置が妥当か否かを判断することができない。
 そこで、本発明は、車載カメラの消失点の位置を適切に設定することができる車載カメラのFOE設定装置及びFOE設定方法の提供を目的とする。
 本発明の一局面によれば、車載カメラのFOE設定装置であって、
 前記車載カメラにより撮像される所定のターゲットの撮像画像と外部から入力される調整用パラメータとに基づいて前記車載カメラの消失点(FOE)の位置を算出し、該算出した前記車載カメラの消失点の位置が前記車載カメラの画像エリア内の所定領域内に位置する場合に、算出した消失点の位置の異常を表す情報を生成することを特徴とする、車載カメラのFOE設定装置が提供される。
 本発明によれば、車載カメラの消失点の位置を適切に設定することができる車載カメラのFOE設定装置及びFOE設定方法が得られる。
一例による車載システム1の概略を示す図である。 画像処理装置20で使用される画像認識領域の一例を示す図である。 FOE初期設定処理の一例を示すフローチャートである。 調整用パラメータの一例を示す図であり、カメラ10を搭載した車両の側面視の一例を示す図である。 調整用パラメータの一例を示す図であり、カメラ10を搭載した車両の上面視の一例を示す図である。 所定のガードエリアの一例を示す図である。 所定のガードエリアの好ましい設定例を示す図である。 図6に示す所定のガードエリアの設定の考え方の説明図である。
 以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
 先ず、車載カメラのFOE設定装置の説明に先立って、FOE設定装置により設定されたFOEを用いて画像認識を行うと共に、画像認識結果に基づいて車両制御を行う車載システムの一例について説明する。
 図1は、一例による車載システム1の概略を示す図である。車載システム1は、図1に示すように、カメラ10と、画像処理装置20と、制御ECU30と、アクチュエータ40とを含む。
 カメラ10は、任意の構成であってよい。例えば、カメラ10は、CCD(charge-coupled device)やCMOS(complementary metal oxide semiconductor)等の撮像素子により、車両前方の路面を含む前方環境画像を取得する。この場合、カメラ10は、例えばルームミラーの裏側(車両前側の面)に取り付けられる。カメラ10は、動作時、車両走行中にリアルタイムに前方環境画像を取得し、所定のフレーム周期のストリーム形式で画像処理装置20に供給するものであってよい。カメラ10は、ステレオカメラであってもよい。尚、カメラ10は、夜間の白線認識を容易にするため、前照灯が照射して白線が反射した近赤外光に感度を有してもよい。
 カメラ10は、画像処理装置20を内蔵してよいし、画像処理装置20に接続されてもよい。画像処理装置20には、記憶部14が接続される。記憶部14は、画像処理装置20に内蔵されてもよい。記憶部14は、任意の書き込み可能な記憶装置で構成されてよく、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)であってよい。
 画像処理装置20は、カメラ10から得られる前方環境画像を画像処理して、車線区画標示に関する車線区画標示情報を生成する。車線区画標示は、典型的には、白線(道路上にペイントされた白線)であるが、ボッツドットやキャッツアイ等の他の標示であってもよい。ここでは、主に白線を前提として説明を続ける。車線区画標示情報は、典型的には、車線区画標示の位置や形状(車線の曲率半径)、車線区画標示までの横方向の距離等の情報である。この種の車線区画標示の画像認識方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が採用されてよい。例えば、白線の場合、撮像画像の所定領域を画像処理領域としてエッジ処理を行い、パターンマッチング等を用いて、車線区画標示を認識してよい。また、ボッツドットやキャッツアイのような点状の道路区間標示に対しては、モルフォロジー演算により特徴点抽出処理が実行されてもよい。尚、モルフォロジー演算によれば、予め設定された構造要素を使用した集合論的操作により、元画像から特定の幾何学的構造をもった要素のみを選択的に抽出することができる。画像処理装置20は、動作時、車線区画標示情報を制御ECU30に所定周期毎に供給するものであってよい。尚、画像処理装置20の機能の一部又は全部は、制御ECU30により実現されてもよい。
 制御ECU30は、図示しないバスを介して互いに接続されたCPU、ROM、及びRAM等からなるマイクロコンピュータとして構成されてよい。尚、制御ECU30は複数のECUから構成されてもよい。制御ECU30には、アクチュエータ40が接続される。制御ECU30は、車線区画標示情報に基づいて、アクチュエータ40を制御する。アクチュエータ40は、アプリケーション(車線区画標示情報を用いる用途)に応じて多種多様である。レーンキープアシスト(LKA)の場合、制御ECU30は、画像処理装置20から得られる車線区画標示情報に基づいて、車両が車線(レーン)を適切に維持できるように支援する制御(レーンキープアシスト)を実行する。例えば、制御ECU30は、画像処理装置20から得られる道路の形状(白線の曲率半径)に基づいて、当該形状に沿って車両が旋回するようにアシストする。尚、レーンキープアシストは、アクチュエータ40により操舵トルクを制御することで実現されてよいし、若しくは、アクチュエータ40により舵角を制御することで実現されてもよい。或いは、レーンキープアシストは、介入制御を行わず走行レーンから車両がはみ出したとき又ははみ出そうになったときに警報を出力する態様(LDW:Lane Departure Warning)であってもよい。
 図2は、画像処理装置20で使用される画像認識領域の一例を示す図である。図2に示す例では、道路の白線(車線区画標示の一例)を画像認識するための画像処理領域70が一例として示されている。尚、図2における全体の外枠は、カメラ10の画角(画像エリア)を示す。ここでは、一例として、カメラ10の画像エリアは、720×480画素で構成されている。画像処理領域70は、カメラ10の画像エリア内に設定されてよい。即ち、画像処理領域70は、カメラ10の画像エリアの全体ではなく、カメラ10の画像エリアの一部である。これにより、カメラ10の画像エリアの全体を処理する場合に比べて処理負荷が低減し、効率的な処理を実現することができる。
 画像処理領域70は、設定FOE1の位置に基づいて設定される。即ち、画像処理領域70は、設定FOE1の位置を基準として所定の位置(領域)に設定される。図2に示す例では、画像処理領域70は、設定FOE1の位置を中心として両側に配置され、それぞれ、斜め下方へと延在する態様(画像中の白線の延在する方向と略平行に延在する態様)で設定される。設定FOE1の位置の設定方法については後述する。尚、設定FOE1の位置は、理想的には、実際のFOE2に対応する位置に設定されるが、実際には、各種の誤差要因に起因して実際のFOE2に対応する位置に設定されない場合がある。このため、画像処理領域70は、設定FOE1の位置のずれうる範囲を想定して広めに設定されてよい。画像処理領域70の形状や範囲は任意であり、必要とされる画像処理効率や認識対象物の特徴(幾何的特徴や位置的特徴等)等を考慮して適切に設定される。
 尚、図2に示す例には、画像認識可能領域80が一例として概念的に示される。画像認識可能領域80は、設定FOE1の位置がこの内部に位置すれば、認識対象の物体(本例では白線)を画像認識できる範囲である。尚、設定FOE1の位置が画像認識可能領域80内に設定されると、その後、画像認識結果に基づいて、設定FOE1の位置は、実際のFOE2に対応するように修正(学習)されてもよい。即ち、画像処理装置20における学習機能により、設定FOE1の位置は、その後の画像認識結果に応じて学習により修正されてよい。
 尚、図2に示す状態では、設定FOE1の位置が画像認識可能領域80の外部に位置する。従って、このような設定FOE1が設定されると、画像認識が不能となる。この場合、車線区画標示情報が得られない状態が継続するので(例えば上述の学習機能も働かない)、ユーザに不便を与える虞がある。以下では、このような設定FOE1が設定されないようにするFOE設定方法について説明する。
 図3は、FOE初期設定処理の一例を示すフローチャートである。図3に示すFOE初期設定処理は、車両メーカー(工場)やディーラー、修理工場などでFOE(カメラ10の軸)を調整(設定)する際に実行されてよい。
 ステップ300では、カメラ10を搭載した車両(カメラ10が組み付けられた車両)が調整設備に投入される。この処理(車両の移動)は、ライン上で自動的に実現されてもよいし、人手(自走)により実現されてもよい(即ち作業者が車両を運転して実現されてもよい)。
 ステップ302では、調整用ターゲットが設置される。調整用ターゲットは、カメラ10の光軸(FOE)を調整するためのターゲットである。調整用ターゲットは、FOEの調整・設定に利用されることができるものであれば、構成や配置態様については任意である。調整用ターゲットの設置は、人手により実現されてもよいし、設備に既に設置されていてもよい。後者の場合、設備内に複数の車種用の調整用ターゲットが予め設置されていてよく、この場合、上記のステップ300では、対応する車種の調整用ターゲットに対して所定の位置まで車両が移動される。
 ステップ304は、調整用パラメータが入力される。調整用パラメータは、カメラ10の高さH(図4A参照)に関する情報やカメラ10の横位置(図4B参照)、即ち車両前後中心ラインからの横方向のオフセット量Lに関する情報を含んでよい。カメラ10の高さHに関する情報は、設計値又は設備での計測値に基づくものであってよく、同様に、カメラ10の横位置に関する情報は、設計値又は設備での計測値に基づく情報に基づくものであってよい。また、調整用パラメータは、調整用ターゲットと車両との間の所定の位置関係に関する情報(例えば、調整用ターゲットまでの距離情報)を含んでよい。この所定の位置関係に関する情報は、同様に、設計値又は設備での計測値に基づくものであってよい。調整用パラメータは、カメラ10に入力される。この入力方法は任意である。例えば、設備側のコンピューターと車載LANとが接続され、設備側のコンピューターからカメラ10に調整用パラメータが入力(転送)されてもよい。或いは、無線通信(例えば、Bluetooth(登録商標))によりカメラ10に調整用パラメータが入力されてもよい。設備側のコンピューターでの調整用パラメータの入力(初期入力)は、作業者により事前に実現されてよい。
 ステップ306では、カメラ10により調整用ターゲットが認識される。即ち、カメラ10が調整用ターゲットを撮像し、画像処理装置20が撮像画像中の調整用ターゲットを特定する。調整用ターゲットは、任意であるが、例えば水平方向に並ぶ3つのターゲットから構成されてもよい。
 ステップ308では、画像処理装置20において、調整用ターゲットの認識情報と、上記ステップ304で入力された調整用パラメータとに基づいて、カメラ10の撮像エリア内のFOEの位置が算出される。FOEの位置の算出方法は、例えば、3つのターゲットのうちの真ん中のターゲットの中心値(調整用ターゲットの認識情報の一例)と、調整用パラメータとに基づいて、算出されてもよい。尚、FOEの位置は、任意の態様で算出されてよく、他のパラメータを用いて算出又は補正されてもよい。例えば、FOEは、車両のロール方向の傾斜も考慮して算出又は補正されてもよい。
 ステップ310では、上記ステップ308で算出したFOEの位置が妥当であるか否かが判断される。具体的には、上記ステップ308で算出したFOEの位置が所定のガードエリア内に位置するか否かが判定される。所定のガードエリアは、その中にFOEの位置が位置するときに認識対象の物体(本例では白線)を画像認識できなくなる範囲の全てを含む。所定のガードエリアは、例えば車種毎に予め決定され、記憶部14に記憶される。所定のガードエリアの設定方法の例については後述する。上記ステップ308で算出したFOEの位置が所定のガードエリア内に位置する場合には、ステップ314に進み、所定のガードエリア外である場合は、ステップ312に進む。
 ステップ312では、上記ステップ308で算出したFOEの位置は妥当であると判断して、上記ステップ308で算出したFOEの位置を記憶部14に格納(書き込み)する。尚、FOEの位置を格納する記憶部14は、所定のガードエリアを格納する記憶部14と共通の記憶装置であってもよいし、異なる記憶装置により構成されてもよい。このようにして書き込みされたFOEの位置は、設定FOE1(図2参照)として使用される。即ち、このようにして書き込みされたFOEの位置は、車線区画標示情報の画像認識処理に利用される。例えば、車線区画標示を画像認識するための画像処理領域70は、上述の如く、このようにして書き込みされたFOEの位置を基準として決定される。
 ステップ314では、上記ステップ308で算出したFOEの位置は妥当でないと判断して、その旨を外部に知らせる情報(本例では、異常フラグ)を出力する。このようにして、上記ステップ308で算出したFOEの位置が所定のガードエリア内にある場合には、FOEが異常である旨が出力される。FOEが異常である旨の出力態様は、任意の態様であってよく、音声及び/又は画像(文字)等で出力されてもよい。これにより、作業者等が異常に気付き、適切な処置(例えば異常の原因を究明して、異常を無くすための処置)を行うことができる。
 ここで、調整用ターゲットの認識情報と調整用パラメータとに基づいて算出されたFOEの位置は、当該調整用ターゲット及び当該調整用パラメータに対して正しい値であるはずである。しかしながら、作業者等のミス(人為的ミス)に起因して、使用した調整用ターゲット自体やその位置が当該車両に対して妥当でない場合や、使用した調整用パラメータが当該車両に対して妥当でない場合がありうる。例えば、A車種に対して使用されるべき調整用パラメータが、B車種で用いられた場合である。即ち、本来であればB車種に対して用意された調整用パラメータが使用されるべきところを、A車種に対して用意された調整用パラメータが使用された場合である。かかる人為的ミスは、図3に示す処理におけるステップ310の処理が存在しないと、発見することができず、そのまま見過ごされる可能性が高い。
 これに対して、図3に示す処理によれば、調整用ターゲットの認識情報と調整用パラメータとに基づいて算出されたFOEの位置について、所定のガードエリアを用いて妥当性を判断するので、作業者等の人為的ミスに起因して妥当でないFOEの位置が記憶部14に書き込まれて画像認識処理に利用されてしまう可能性を低減することができる。
 図5は、所定のガードエリアの一例を示す図である。図5では、所定のガードエリアは、ハッチングで示した範囲84であり、画像エリアから中央の矩形の範囲82を除いた領域に対応する。図5には、算出された複数のFOEの位置P1、P2が示される。この場合、算出されたFOEの各位置P2は、所定のガードエリア内に位置するため、図3に示す処理のステップ310により妥当でないと判断される。他方、算出されたFOEの各位置P1は、所定のガードエリア外に位置するため、図3に示す処理のステップ310により妥当であると判断され、記憶部14に書き込まれる。
 図6は、所定のガードエリアの好ましい設定例を示す図である。同様に、所定のガードエリア84は、画像エリアから中央の矩形の範囲82を除いた領域に対応する。所定のガードエリア84は、好ましくは、画像認識可能領域80(図2も参照)を一部に含む。即ち、矩形の範囲82は、好ましくは、画像認識可能領域80よりも小さく、これにより、画像認識可能領域80と所定のガードエリア84との間にラップ部が形成される。他言すると、所定のガードエリア84は、中央側の縁部において画像認識可能領域80と重なる。この場合、画像認識可能領域80内の外縁付近にFOEの位置が算出された場合にも、かかるFOEの位置を異常として排除することができる。これにより、画像認識可能領域80のギリギリに算出されたFOEを排除することできる。但し、矩形の範囲82は、画像認識可能領域80と同一であってもよい。
 尚、図5や図6に示す例では、所定のガードエリア84は、画像エリアから中央の矩形の範囲82を除いた領域であったが、範囲82は、必ずしも矩形である必要はなく、他の形状であってもよい(それに伴い所定のガードエリア84の形状も変化してよい)。また、図5や図6に示す例では、所定のガードエリア84は、画像エリアの中心に関して対称であるが、非対称に設定されてもよい。
 図7は、図6に示す所定のガードエリアの設定の考え方の説明図である。ここでは、横軸(一次元)で所定のガードエリアの設定の考え方を説明する。横軸は、画像エリアのX方向(又はY方向)に対応する。
 設計FOE値とは、設計図面から得られるFOEの設計位置に対応し、誤差の全くないノミナルな位置である。点線範囲90は、各種の公差の積み上げを考慮して、設計FOE値に対して実際のFOEの位置がずれうる範囲を示す。尚、各種の公差としては、部品の公差、ボデーの公差、サスペンションの公差、設備の計測精度等である。図7に示す例では、画像認識可能領域80は、かかる想定される公差の積み上げ以上にずれたFOEの位置によっても、認識対象の物体(本例では白線)が認識可能となるように、点線範囲90よりも広く設定される(即ちマージンを持たせる)。即ち、画像認識可能領域80は、点線範囲90を含むように設定される。これは、公差の積み上げ方にも依存するが、実際の車両では点線範囲90を越えてずれる場合がありうるためである。また、ガードエリアは、点線範囲90よりも外側に設定される。即ち、点線範囲90は、図6に示した矩形の範囲82に対応する。
 尚、所定のガードエリアは、好ましくは、車種毎に設定されるが、同一車種内の所定仕様毎に設定されてもよい。例えば、カメラ高さやカメラ横位置に相違を与える仕様毎(例えば、サスペンションの形式の相違等)に応じて設定されてもよい。尚、所定のガードエリアが車種毎に設定され、カメラ高さやカメラ横位置が同一車種内の仕様違いによって異なる場合、当該車種に係る点線範囲90は、これらの仕様違いの全てを考慮してずれうる範囲であってよい。この場合、所定のガードエリア(及び画像認識可能領域80)は、かかる仕様違いを全てカバーする態様で設定される。
 以上説明した本実施例のFOE設定方法によれば、上述の如く、調整用ターゲットの認識情報と調整用パラメータとに基づいて算出されたFOEの位置の妥当性について、所定のガードエリアを用いて判断するので、作業者等の人為的ミスに起因して妥当でないFOEの位置が記憶部14に書き込まれて画像認識処理に利用されてしまう可能性を低減することができる。
 尚、本実施例では、図7等で説明したように、実際のFOEの位置が設計値に対してある程度ずれても許容される(ある程度のずれがあっても画像認識が可能となるように画像認識可能領域80が設定されている)ので、カメラ10の取り付け角度等の調整作業は不要である。即ち、カメラ10の取り付け角度等による公差は、点線範囲90(ひいては画像認識可能領域80)を設定する際に織り込み済みである。しかしながら、作業者等の人為的ミスに起因して公差を超えるような異常なカメラ10の取り付けが行われた場合、調整用ターゲットの認識情報と調整用パラメータとに基づいて算出されたFOEの位置が所定のガードエリア内に入る可能性が高くなるので、かかる人為的ミスによる不都合についても低減することが可能である。尚、本実施例においても、カメラ10の取り付け角度等の調整作業を行った上で、調整後に算出されたFOEの位置の妥当性を同様に判断することとしてもよい。
 尚、以上説明した実施例においては、FOE設定方法の要部は、図3に示すFOE初期設定処理のうちのステップ308乃至314に対応し、FOE設定装置の要部は、画像処理装置20により実現されている。しかしながら、FOE設定装置としての画像処理装置20の機能の一部又は全部は、他の車載のコンピューターにより実現されてもよいし、設備側のコンピューターにより実現されてもよい。例えば、ステップ308及びステップ310の処理は設備側のコンピューターにより実行され、ステップ310の判定結果が設備側のコンピューターから画像処理装置20に送信されてもよい。この場合、画像処理装置20は、設備側のコンピューターからのステップ310の判定結果に応じて、ステップ312又はステップ314の処理を実行すればよい。
 以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
 例えば、上述した実施例は、白線等の車線区画標示のような平面状の物体を認識するものであったが、車両や側壁等のような立体物を認識するための画像認識処理(例えば視差画像から障害物の位置等を算出する処理)に対しても適用可能である。即ち、FOEの位置を如何なる態様であれ使用して画像認識処理を行う構成であれば、上述したFOE設定方法は有用となる。例えば、FOEの位置を直接的に又は間接的に使用して画像認識処理を行う構成であれば、上述したFOE設定方法は有用となる。
 また、上述した実施例は、車両前方を監視するカメラ10に関するものであるが、カメラ10は、車両後方を撮像するカメラであってもよい。
 1  車載システム
 10  カメラ
 14  記憶部
 20  画像処理装置
 30  制御ECU
 40  アクチュエータ
 70  画像処理領域
 80  画像認識可能領域
 84  ガードエリア

Claims (8)

  1.  車載カメラのFOE設定装置であって、
     前記車載カメラにより撮像される所定のターゲットの撮像画像と外部から入力される調整用パラメータとに基づいて前記車載カメラの消失点(FOE)の位置を算出し、該算出した前記車載カメラの消失点の位置が前記車載カメラの画像エリア内の所定領域内に位置する場合に、算出した消失点の位置の異常を表す情報を生成することを特徴とする、車載カメラのFOE設定装置。
  2.  前記算出した前記車載カメラの消失点の位置が前記所定領域内に位置しない場合に、前記算出した前記車載カメラの消失点の位置を表す情報を記憶部に書き込む、請求項1に記載の車載カメラのFOE設定装置。
  3.  前記記憶部に書き込まれた消失点は、前記車載カメラにより撮像された画像内の車線区画標示又は立体物を画像認識する際に使用される、請求項1又は2に記載の車載カメラのFOE設定装置。
  4.  前記所定領域を表す情報が記憶された記憶部を備える、請求項1に記載の車載カメラのFOE設定装置。
  5.  前記記憶部に書き込まれた消失点の位置を表す情報は、前記車載カメラにより撮像された画像内の車線区画標示又は立体物を画像認識する際に使用され、
     前記所定領域は、該所定領域内に位置しない前記消失点の位置に基づいて設定される画像認識領域内において前記車線区画標示又は立体物が画像認識できるように決定される、請求項2に記載の車載カメラのFOE設定装置。
  6.  前記所定領域の縁部は、該縁部に位置する前記消失点の位置に基づいて設定される画像認識領域内において前記車線区画標示又は立体物が画像認識できるように決定される、請求項5に記載の車載カメラのFOE設定装置。
  7.  当該FOE設定装置は、前記車載カメラ内のコンピューターにより実現される、請求項1~5のうちのいずれか1項に記載の車載カメラのFOE設定装置。
  8.  車載カメラのFOE設定方法であって、
     前記車載カメラにより撮像される所定のターゲットの撮像画像と外部から入力される調整用パラメータとに基づいて前記車載カメラの消失点(FOE)の位置を算出し、
     前記算出した前記車載カメラの消失点の位置が、前記車載カメラの画像エリア内の所定領域内に位置するか否かを判定し、
     前記車載カメラの画像エリア内の所定領域内に位置する場合に、算出した消失点の位置の異常を表す情報を生成することを特徴とする、車載カメラのFOE設定方法。
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