WO2014181743A1

WO2014181743A1 - 画像処理装置及び画像処理方法

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Publication number: WO2014181743A1
Application number: PCT/JP2014/061987
Authority: WO
Inventors: 俊和村尾; 貴之木村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
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Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-11-13
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Abstract

　この画像処理装置及び画像処理方法によれば、撮像素子が出力する撮像データが、輝度値を予め設定された非線形な変換特性で変換し第１の階調数で表した第１表示値からなるデータ列として取得される（ステップＳ１１０）。この第１表示値が予め設定された圧縮特性で圧縮され、第１の階調数より小さい第２の階調数で表した値が第２表示値として出力される（ステップＳ１２０）。第２表示値からなるデータ列である圧縮データによって表される画像から認識対象が検出される（ステップＳ１３０）。ここで、第２の階調数の第１の階調数に対する比を基本圧縮比とし、前記認識対象が存在すると推定される輝度範囲である認識対象範囲を少なくとも含む輝度範囲を指定範囲とし、該指定範囲にて最小の輝度値である境界輝度値に対応する前記第１表示値を境界第１表示値とする。圧縮特性は、認識対象範囲では、第２表示値が、第１表示値のうち境界第１表示値以上の値を基本圧縮比より低い低圧縮比で圧縮した値と、境界第１表示値との和となるように設定されている。

Description

画像処理装置及び画像処理方法

　本発明は、車載カメラなどのカメラにより撮像された画像から認識対象を検出する画像処理装置及び画像処理方法に関する。

　従来、カメラにより撮像された画像から、予め設定された認識対象を検出する画像処理装置が知られている。この画像処理装置は、用途に応じて種々の処理能力のものが使用される。カメラは、性能向上により、広いダイナミックレンジの画像データを出力するようになっている。そこで、カメラから出力された画像データのダイナミックレンジ（例えば１２ビット）が画像処理装置の処理能力（例えば８ビット）を超える場合に、カメラから出力された画像データについて階調数を小さくする階調変換（例えば、１２ビットから８ビットへの変換）を行い、階調変換した画像データについて認識対象の検出を行う画像処理装置がある。このような例は、例えば、特許文献１に示されている。

特開２０１２－２０８７７６号公報

　さらに近年では、ダイナミックレンジを拡大するハイダイナミックレンジ（high dynamic range: ＨＤＲ）特性を有するカメラが用いられるようになっている。ＨＤＲ特性とは、カメラの特性を輝度と出力画素値（輝度の表示値）との関係として表したときに、輝度に対する出力画素値の関係が全輝度域で一定（線形）ではなく、輝度域に応じて異なる（非線形）特性をいう。つまり、ある輝度域では分解能が細かく設定され（以下、細分解能域という）、これと異なるある領域では分解能が細分解能域より粗く設定されている（以下、粗分解能域という）。

　このようなＨＤＲ特性を有するカメラから出力される出力画素値について上述のように階調数を小さくする階調変換を行うことがある。例えば１２ビットから８ビットに変換する場合がある。この場合、圧縮比を１／２⁴として各出力画素値を均一に圧縮すると、粗分解能域の分解能は更に低下する。つまり、この粗分解能域に認識対象の輝度が含まれる場合は、認識対象の検出精度が低下する虞があった。

　本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、階調数を小さくするように階調変換された画像データで表される画像において認識対象を精度よく検出する画像処理装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するためになされた本発明の画像処理装置は、取得手段が、第１の階調数で表された輝度値を予め設定された非線形な変換特性で変換した値を第１表示値として、撮像素子が出力する第１表示値からなるデータ列である撮像データを取得する。また、圧縮手段が、第１表示値を予め設定された圧縮特性で圧縮し、第１の階調数より小さい第２の階調数で表した値を第２表示値として出力する。そして、認識手段が、第２表示値からなるデータ列である圧縮データによって表される画像から認識対象を検出する。

　ここで、第２の階調数の第１の階調数に対する比を基本圧縮比といい、認識対象が存在すると推定される輝度範囲である認識対象範囲を少なくとも含む輝度範囲を指定範囲といい、該指定範囲にて最小の輝度値である境界輝度値に対応する第１表示値を境界第１表示値というものとする。

　上述の圧縮特性は、認識対象範囲では、第２表示値が、第１表示値のうち境界第１表示値以上の値を基本圧縮比より低い低圧縮比で圧縮した値と、境界第１表示値との和となるように設定されている。

　なお、変換特性でいう非線形な特性は、輝度範囲毎に予め定められた線形な特性の組み合わせとして設定された特性を含むものとする。また、上述の境界第１表示値には０を含むものとする。

　このような本発明の画像処理装置によると、第１表示値を第２表示値に圧縮（階調変換）した場合に、認識対象範囲における分解能の低下が抑制されるため、圧縮後の第２表示値により表される画像において、認識対象の検出精度の劣化を抑制することができる。

　添付図面において：
図１は、第１実施形態の運転支援システムの構成を示すブロック図である。図２は、カメラのＨＤＲ特性を示す特性図である。図３は、ＣＰＵが実行する処理を説明するフローチャートである。図４は、総合変換特性を説明する説明図である。図５は、第１実施形態の画像処理装置での総合変換特性による白線の検出結果と、画素出力値を均一に基本圧縮比で圧縮することにより得られる白線の検出結果との違いを説明する説明図である。図６において、同図（ａ）は画素出力値を均一に基本圧縮比で圧縮することにより得られた画像の一例を示す図であり、同図（ｂ）は第１実施形態の画像処理装置での総合変換特性により得られた画像の一例を示す図である。図７は、認識対象を車両としたときに、黒色車両、灰色車両、及び白色車両のそれぞれについての輝度分布を示した説明図である。図８は、変形例に総合変換特性を示す説明図である。図９は、変形例の総合変換特性を示す説明図である。図１０は、第２実施形態の運転支援システムの構成を示すブロック図である。図１１は、イメージャにおける画素の配列を示す説明図である。図１２は、第２実施形態の画像処理装置での総合変換特性による検出結果と、画素出力値を均一に基本圧縮比で圧縮することにより得られる検出結果との違いを説明する説明図である。

　以下に本発明が適用された実施形態を図面と共に説明する。
　［第１実施形態］
　本実施形態の画像処理装置は、車両に搭載され、車両（自車両）の前方に存在する認識対象を検出し、検出結果に基づく各種運転支援制御を実行する運転支援システムに適用される。

　運転支援システム１は、図１に示すように、自車両ＶＥの前方を撮像し、撮像した画像を１２ビットの画像データとして出力する車載カメラ（以下、単にカメラという）２０を備える。このカメラは撮像手段として機能する。また、運転支援システム１は、カメラ２０から出力された画像データを８ビットの画像データに変換し、変換された画像データで表された画像を用いて種々の用途（アプリケーション）に応じた画像処理（例えば、先行車両、歩行者、白線等の認識対象を検出して検出結果を出力する処理）を実行する画像処理装置１０を備える。

　さらに、運転支援システム１は、画像処理装置１０の検出結果を用いて、本実施形態では少なくとも、自車両ＶＥが車線内から逸脱する危険性があるか否かを判定し、危険性があると判定した場合には警報部４１に対して警報を発するように指示する車両制御装置４０を備える。以下では、カメラ２０及び画像処理装置１０を撮像装置３０と称する。

　カメラ２０は、車室内の所定位置、例えばルームミラーの裏側に設置され、車両ＶＥの進行方向前方を撮像した画像を表す画像データを出力する。具体的には、カメラ２０は、撮像した画像を表す画像データを生成する撮像素子を備えたイメージャ２０Ａと、画像処理装置１０との入出力インタフェース回路２０Ｂとを備える。

　イメージャ２０Ａは、公知のＣＣＤイメージセンサ（撮像素子）、あるいはＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）２０１に加え、増幅部及びＡ／Ｄ変換部等を内蔵した信号処理回路２０２を備えている。これら増幅部及びＡ／Ｄ変換部は、イメージセンサ２０１によって画像を撮像したとき、その画像の各画素の輝度を示すアナログ信号を所定のゲインで増幅し、かつ増幅したアナログ値を第１の階調数（ここでは１２ビット）で表されるデジタル値に変換する。このため、カメラ２０は、このデジタル値に変換した信号である出力画素値（「第１表示値」に相当）を、１２ビットの撮像データ（出力画素値からなるデータ列）として出力する。

　特に、本実施形態のイメージャ２０Ａとしては、ダイナミックレンジを拡大するハイダイナミックレンジ（high　dynamic　range:ＨＤＲ）特性を有するものが用いられている。ＨＤＲ特性は、輝度に対する出力画素値の関係が全輝度範囲で一定（線形）ではなく、輝度範囲毎に異なる（非線形）特性となっている。

　ＨＤＲ特性は、具体的には図２に示すように、輝度値０～Ｌ₁の範囲（以下、輝度範囲０～Ｌ₁という。）と、残りの輝度範囲（輝度範囲Ｌ₁～Ｌ₂）とで傾きが異なる折れ線の関係になっている。ここでは、このような折れ線の関係、つまり輝度範囲に応じて異なる線形な特性の組み合わせについても、非線形な特性に含むものとする。このように、イメージャ２０Ａは、低い輝度範囲の分解能を細かくしつつ、広い輝度範囲の出力が可能となっている。

　輝度範囲０～Ｌ₁及び輝度範囲Ｌ₁～Ｌ₂での輝度Ｌに対する出力画素値Ｙの関係は、それぞれ式（１）及び式（２）で表される。

　各輝度値０～Ｌ₂に対応する出力画素値Ｙ₀～Ｙ₂は、いずれも２のべき乗で表され、最大値である出力画素値Ｙ₂（＝ｆ₂（Ｌ₂））は２¹²となっている。また、線形な特性が変化する変化点（Ｌ₁、Ｙ₁（＝ｆ₁（Ｌ₁）））での輝度値Ｌ₁を、変化点輝度値Ｌ₁というものとする。以下では特に断りがない限り、ＨＤＲ特性という場合、図２に示す輝度Ｌと出力画素値Ｙとの関係をいうものとする。なお、図２に示す輝度Ｌと出力画素値Ｙとの関係は一例を示すものである。

　図１にもどり、画像処理装置１０は、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、および図示しないフラッシュメモリ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。また、図示しないが、画像処理装置１０は、各種信号を入出力するインタフェース回路（たとえば、カメラ２０からの画像データを入力する入力回路や車両制御装置４０に検出結果を出力する出力回路等）を備える。なお、画像処理装置１０は、８ビットのデータを処理するように構成されている。

　画像処理装置１０は、ＲＯＭ１３またはフラッシュメモリに記憶されている制御プログラムをＣＰＵ１２が実行することにより、少なくとも、カメラ２０から入力した１２ビットの撮像データを８ビットの画像データに圧縮し圧縮データとして出力する圧縮処理と、圧縮データで表される画像から認識対象を検出する認識対象検出処理とを行う。検出結果は、車両制御装置４０へ出力される。

　車両制御装置４０は、運転支援制御を行うための装置であり、ここでは、画像処理装置１０から入力された検出結果（白線の位置）に応じて、自車両が車線内から逸脱する危険性があると判定した場合に、警報部４１に対して警報を発するように指示を行う車線維持制御をアプリケーションとして実行するように構成されている。

　次に、予め記憶されているプログラムに従いＣＰＵ１２が定期的に実行する処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。

　ＣＰＵ１２は、処理を開始すると、まずステップＳ１１０では、カメラ２０から入力しＲＡＭ１４に格納されている出力画素値（撮像データ）を読み出す。次にステップＳ１２０では、予めＲＯＭ１３に格納されている圧縮特性を読み出し、該圧縮特性に従って出力画素値を１２ビットから８ビットに圧縮し、圧縮した出力画素値を圧縮画素値（「第２表示値」に相当）として出力する圧縮処理を行う。

　続いてステップＳ１３０では、８ビットの圧縮画素値からなるデータ列である圧縮データが表す画像から、認識対象（白線）を検出する認識対象検出処理を行う。そしてステップＳ１４０では、検出結果（白線の位置）を車両制御装置４０に出力し、本処理を終了する。認識対象検出処理での認識対象の検出については、種々の方法が周知であるため、説明を省略する。

　圧縮特性は、１２ビットで表された出力画素値と、これに対応する８ビットで表された圧縮画素値とが示された変換テーブルとしてＲＯＭ１３に格納されている。
　ここで、圧縮特性と変換特性とを組み合わせた特性を総合変換特性といい、圧縮画素値を表す階調数（「第２の階調数」に相当）である８ビットの、出力画素値を表す階調数（「第１の階調数」に相当）である１２ビットに対する比を基本圧縮比（ここでは２^-4）といい、認識対象が存在すると推定される輝度範囲を認識対象範囲というものとする。

　また、認識対象範囲を少なくとも含む輝度範囲を指定範囲といい、該指定範囲にて最小の輝度値である境界輝度値に対応する出力画素値を境界第１表示値というものとする。
　変換テーブル（圧縮特性）は、指定範囲では、圧縮画素値が、出力画素値のうち境界第１表示値以上の値を基本圧縮比より低い低圧縮比βで圧縮した低圧縮値と、境界第１表示値との和となるように、設定されている。

　具体的には、図４に示すように、認識対象範囲は、認識対象である白線が存在すると推定される輝度範囲Ｌ₁～Ｌ₃に設定されている。指定範囲は、境界輝度値が、該指定範囲を含む輝度範囲にて最小の輝度値となるように設定されている。つまり本実施形態では、指定範囲は認識対象範囲に一致するように設定されており、境界第１表示値は、境界輝度値Ｌ₁に対応する出力画素値Ｙ₁に設定されている。

　変換テーブルは、輝度範囲０～Ｌ₁では、式（３）に示すように、出力画素値を圧縮比α（ここではαを基本圧縮比である１／２⁴とする。）で圧縮した値を圧縮画素値Ｚとするように設定されている。境界第１表示値Ｙ₁は、変換テーブルによって圧縮値Ｚ₁に変換される（式（４）参照）。以下では、この境界第１表示値（Ｙ₁）に対応する圧縮値（Ｚ₁）を圧縮基本値Ｚ₁という。

　さらに、変換テーブルは、少なくとも指定範囲Ｌ₁～Ｌ₃では、式（５）に示すように、圧縮基本値Ｚ₁と、出力画素値Ｙと境界第１表示値Ｙ₁との差を低圧縮率βで圧縮した値との和を、圧縮画素値Ｚとするように設定されている。

　本実施形態では低圧縮比βは１に設定されており、このように低圧縮比βが１に設定されている圧縮を未圧縮というものとする。つまり、未圧縮では、総合変換特性による変換によって、指定範囲では、圧縮画素値Ｚの輝度値Ｌに対する変化の割合（圧縮後変化割合）が、出力画素値Ｙの輝度値Ｌに対する変化の割合（圧縮前変化割合）と同様となるように、変換テーブルが設定されている。

　なお本実施形態では、指定範囲より大きい輝度値Ｌ（Ｌ＞Ｌ₃）についても式（５）に従って出力画素値Ｙが圧縮画素値Ｚに変換されるように変換テーブルが設定されており、輝度値Ｌ₄（Ｌ₄＜Ｌ₂）のときの圧縮画素値Ｚ₄（＝Ｚ₁＋β×（Ｙ－Ｙ₄））が２⁸に対応するようになっている。

　以上説明したように、本実施形態の画像処理装置１０では、第１の階調数（１２ビット）で表される出力画素値を第１の階調数より小さい階調数である第２の階調数（８ビット）で表される圧縮画素値に圧縮する場合、圧縮に用いる変換テーブルは、出力画素値を一律に基本圧縮比で圧縮した値を圧縮画素値とするのではなく、出力画素値のうち第１表示値を超える値については基本圧縮比より低い圧縮比βで圧縮し、これを圧縮画素値とするように設定されている。特に本実施形態では、未圧縮とするように変換テーブルが設定されている。

　ここで、画像処理装置１０が認識対象（白線）を検出する例を図５を用いて説明する。総合変換特性は図５にて点線で示されている。また、比較のために、画素出力値を一律に基本圧縮比で圧縮する特性（基本圧縮比特性という）が同図にて実線で示されている。

　路面を表す輝度値の代表値をＬ_Rとし、白線を表す輝度値の代表値をＬ_Hとして、総合変換特性によって得られる路面輝度Ｌ_Rに対応する圧縮画素値Ｚ_Rと白線輝度Ｌ_Hに対応する圧縮画素値Ｚ_Hとの差であるコントラスト値Ｃ_Hは、式（６）により表される。

　一方、基本圧縮比特性によって得られるコントラスト値Ｃ_Pは、式（７）により表される。

　つまり、式（６）、（７）及び図５から明らかなように、総合変換特性では、より大きいコントラスト値Ｃ_Hを得ることができる。
　このように、画像処理装置１０では、画素出力値を圧縮画素値に圧縮（階調変換）した場合にも、階調差が確保され、認識対象範囲における分解能の低下を抑制することができる。これにより、画像処理装置１０では、基本圧縮比特性を用いた場合（図６（ａ）参照）と比べて、路面に対する白線のコントラストがより鮮明な画像を得ることができる（図６（ｂ）参照）。従って、圧縮後の圧縮画素値により表される画像において、認識対象の検出精度の劣化を抑制することができる。

　また、図７は、黒色車両、灰色車両及び白色車両についての輝度分布の一例と、ＨＤＲ特性とを示した図である。ここで、仮に出力画素値を基本圧縮比で一律に圧縮すると、輝度分布の範囲内にＨＤＲ特性の変化点を含む対象物、つまり図７に示す灰色車両については、変化点輝度値Ｌ₁近傍の輝度値Ｌでは階調差が現れず、分解能が低下し、路面に対するコントラストが低下する。結果として、黒色車両及び白色車両に比べて、灰色車両の検出精度が低下する。

　一方、画像処理装置１０によると、基本圧縮比で一律に圧縮する場合に比べて、変化点輝度値Ｌ₁近傍の輝度値Ｌに対する圧縮画素値に階調差を有し、分解能の低下が抑制されるため、灰色車両について、路面に対するコントラストの低下が抑制される。結果として、画像処理装置１０では、灰色車両の検出精度の低下を抑制することができる。

　なお、本実施形態では、白線認識処理を実行するために、白線が存在すると推定される輝度範囲について分解能の低下を抑制するように変換テーブル（圧縮特性）が設定されていた。これに対し、例えば歩行者認識処理を行う場合であれば、認識対象を歩行者とした場合の認識対象範囲にて分解能の低下を抑制するように（つまり、路面に対する歩行者のコントラストが鮮明になるように）圧縮特性を設定すればよい。このようにアプリケーションに応じて圧縮特性を設定することにより、認識対象の検出精度の低下を抑制することができる。

　上述した実施形態において、ステップＳ１１０の処理が取得手段に相当し、ステップＳ１２０の処理が圧縮手段に相当し、ステップＳ１３０の処理が認識手段に相当する。

　［変形例１］
　上記実施形態では、圧縮特性にて、低圧縮比βが１に設定されていたが、低圧縮比βの設定はこれに限るものではない。低圧縮比βは、基本圧縮比より低い圧縮比に設定されていればよい。この場合（β≠１）、圧縮画素値Ｚが２⁸となるときの輝度値ＬｅはＬｅ＞Ｌ４となり、ダイナミックレンジを拡大することができる。

　また、上記実施形態では、圧縮特性にて、指定範囲より大きい輝度範囲においても指定範囲と同様の低圧縮比βが設定されていたが、これに限るものではない。指定範囲より大きい輝度範囲については、低圧縮比βとは異なる、該低圧縮比βより高い圧縮比を設定してもよい。これにより、路面に対する白線のコントラストを鮮明にするとともに、ダイナミックレンジを拡大することができる。

　さらにまた、上記実施形態では、圧縮比αが基本圧縮比に設定されていたが、圧縮比αの設定はこれに限るものではない。圧縮比αは、基本圧縮比より高い圧縮値に設定されていてもよい。

　［変形例２］
　圧縮特性は、認識対象範囲にＨＤＲ特性の変化点輝度値Ｌ₁を含む場合（例えば図７に示すように、ＨＤＲ特性に対して認識対象を灰色車両とするような場合）には、総合変換特性による変換によって、圧縮画素値の輝度値に対する関係が指定範囲内で線形となるように設定されていてもよい。

　具体的には図８に示すように、灰色車両の輝度範囲（認識対象範囲）が輝度値Ｌ₅～Ｌ₆である場合、該輝度範囲Ｌ₅～Ｌ₆を指定範囲として、該指定範囲内で輝度値に対する圧縮画素値の関係が線形になるように、圧縮特性を設定してもよい。

　これにより、少なくとも指定範囲Ｌ₅～Ｌ₆については、総合変換特性による変換によって圧縮画素値が階調差を有するようになるため、認識対象の検出精度（図７であれば、灰色車両の検出精度）を向上させることができる。

　［変形例３］
　圧縮特性は、総合変換特性によって変換された圧縮画素値の輝度値に対する関係が対数で表されるように設定されていてもよい（図９参照）。

　［変形例４］
　上記実施形態では、指定範囲は、変化点輝度値に境界輝度値が一致するように設定されていたが、指定範囲は、変化点輝度値に境界輝度値が一致しないように設定されてもよい。また、指定範囲は、上記実施形態のように認識対象範囲に一致していなくてもよく、少なくとも認識対象範囲を含む範囲に設定されていればよい。

　［第２実施形態］
　次に第２実施形態について説明する。なお、この実施形態の説明において、前述した第１の実施形態の装置を構成する要素と同一又は同等のものには同一符号を用いて、その説明を省略又は簡略化する。
　本発明は、撮像装置がカラー撮影を行うように構成されている場合にも適用できる。図１０に示すように、本実施形態の運転支援システム２は、車両ＶＥに搭載され、例えば、認識対象として車両（自車両）ＶＥの前方に存在する先行車のテールライト（赤色）を検出することで、先行車が存在する場合には自車両のヘッドライトをロービームにし、先行車が存在しない場合にはハイビームにするといったオートハイビーム制御を実現する。

　本実施形態の画像処理装置１１は、上記実施形態と比べて、カメラ２１（撮像手段）から出力される撮像データが、カラー画像を表す複数の画像データ、すなわち、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３チャネル分の画像データからなる点が異なる。またこれに伴い、ＣＰＵ１２で実行する処理の一部が上記実施形態とは異なる。

　カメラ２１では、上記実施形態のカメラ２０とは異なり、カメラ２１の前面側からカラーフィルタ２１Ａ、イメージャ２１Ｂ、及び入出力インタフェース回路２１Ｃの順に配置されている。このため、外から光はカラーフィルタ２１Ａを介してイメージャ２１Ｂに入射する。カラーフィルタ２１Ａは、イメージャ２１Ｂの前面に一体に装備されていてもよいし、別体として、イメージャ２１Ｂの前面に配置されていてもよい。このカラーフィルタ２１Ａは、図１１に示すように、Ｒ（赤）の光を選択的に検出する画素、Ｇ（緑）の光を選択的に検出する画素、及びＢ（青）の光を選択的に検出する画素がベイヤ（Ｂａｙｅｒ）配列に従って構成されており、任意の画素の色は、その画素と隣接する複数の画素の検出結果（画素出力値）から決定される。

　詳しくは、イメージャ２１Ｂは、各画素について、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３チャネル分の画像データ（１２ビットの画素出力値からなるデータ列）を出力する。なおイメージャは、前記実施形態と同様にＨＤＲ特性を有するものが用いられており、以下では説明を簡単にするため、図２に示すＨＤＲ特性と同様の特性を有するものとする。

　ＣＰＵ１２は、前述した図３に示すフローチャートと同様の処理を行う。但し本実施形態では、処理を行う対象となる撮像データが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３チャネルの画像データである点が上記実施形態とは異なる。

　つまり、本実施形態では、前述した図３に示すステップＳ１１０では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３チャネル分の画像データを読み出す。次に、ステップＳ１２０では、ＲＯＭ１３に格納されている圧縮特性（変換テーブル）に従って、画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂの３チャネル分の画素出力値を１２ビットから８ビットの圧縮画素値に圧縮し、Ｒ、Ｇ、Ｂの３チャネル分の圧縮画素値を出力する。続くステップＳ１３０では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３チャネル分の圧縮画素値からなるデータ列である圧縮データが表す画像から、認識対象として先行車の赤色のテールライトを検出する。

　図１２に、Ｂ（青）を表す代表輝度値Ｌｂ、Ｇ（緑）を表す代表輝度値ＬｇＲ（赤）を表す代表輝度値Ｌｒに対応する画素出力値を、画像処理装置１１により圧縮した場合のＲ、Ｇ、Ｂ圧縮データ（圧縮画素値）の構成比と、比較のために基本圧縮比特性（上記実施形態の記載を参照）により圧縮した場合のＲ、Ｇ、Ｂ画像データとの構成比を示す。

　基本圧縮比特性による圧縮では、Ｒ画像データについて階調差が出ないため、Ｒ、Ｇ、Ｂ画像データの構成比にてＲ画像データの割合が低下し、赤色として認識するべきところをオレンジ色～黄色であると誤認識するおそれがある。

　これに対し、画像処理装置１１による圧縮では、Ｒ圧縮データについて階調差を有するため、Ｒ、Ｇ、Ｂ圧縮データの構成比にてＲ圧縮データの低下の割合が抑制され、赤色として認識することができる。

　従って、本実施形態の画像処理装置１１では、第１の階調数（１２ビット）で表されるＲ、Ｇ、Ｂの画像データを第１の階調数より小さい階調数である第２の階調数（８ビット）で表されるＲ、Ｇ、Ｂの画像データに圧縮する場合に、色の誤認識を抑制することができる。結果として、テールライトの検出精度が向上し、オートハイビーム制御を精度よく実現することができる。

　なお、本実施形態では、総合変換特性によって変換された圧縮画素値の輝度値に対する関係が輝度範囲毎に線形となるように変換テーブルが設定されていたが、総合変換特性によって変換された圧縮画素値の輝度値に対する関係が対数で表されるように変換テーブルが設定されていてもよい（図９参照）。これによると、圧縮画素値が輝度に対して急に変化する点（変化点）が存在しないため、色の検出精度を向上させることができる。

　［他の実施形態］
　（１）上記実施形態では、画像処理装置１０、１１は、ステップＳ１２０にて変換テーブルを用いて画素出力値を圧縮画素値に変換するように構成されていたが、これに限るものではなく、ステップＳ１２０にて一次式又は二次式等の数式により画素出力値を圧縮画素値に変換するように構成されてもよい。

　（２）上記実施形態では、ＨＤＲ特性は、低い輝度範囲の分解能を細かくするように設定されていたが、高い輝度範囲での分解能を細かくするように設定されていてもよい。また、ＨＤＲ特性は、上記実施形態では変化点を１つ有する特性に設定されていたが、複数の変化点を有する特性に設定されていてもよい。

　（３）上記実施形態では、運転支援システムが実行するアプリケーションとして車線維持制御、オートハイビーム制御を実行するように構成されていたが、アプリケーションはこれらに限るものではない。運転支援装置は、車両制御装置によって、例えば、認識対象として前方車両を検出し、検出した前方車両との車間距離を確保する車間制御や、前方車両に追従して走行する追従制御、又は、認識対象として歩行者を検出し、検出した歩行者を回避するように車両を制御する回避制御等、各種運転支援制御をアプリケーションとして実行するように構成されていてもよい。

　（４）上記実施形態は、車両に搭載される運転支援システムに適用された場合の画像処理装置について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。本発明は、認識対象を撮像する種々の撮像装置及び該撮像装置を備えるシステムに適用することができる。

　（５）上記実施形態で例示した画像処理装置の構成要素は、ハードウェアで実現してもよく、ソフトウェアで実現してもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実現してもよい。例えば、上述した処理（プログラム）を実行するコンピュータ装置（例えばマイコン）により画像処理装置の少なくとも一部を構成してもよい。また、これらの構成要素は機能概念的なものであり、その一部又は全部を、機能的又は物理的に分散又は統合してもよい。

　（６）上記実施形態は、本発明が適用された実施形態の一例に過ぎない。本発明は、画像処理装置、画像処理方法、画像処理装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体、などの種々の形態で実現することができる。

　１、２・・・運転支援システム
　１０、１１・・・画像処理装置
　２０、２１・・・カメラ（撮像手段）
　２０Ａ，２１Ｂ・・・イメージャ（撮像素子）
　３０、３１・・・撮像装置
　４０、４２・・・車両制御装置

Claims

　輝度値を予め設定された非線形な変換特性で変換し第１の階調数で表した第１表示値からなるデータ列である撮像データを撮像素子から取得する取得手段（Ｓ１１０）と、
　前記第１表示値を予め設定された圧縮特性で圧縮し、前記第１の階調数より小さい第２の階調数で表した値を第２表示値として出力する圧縮手段（Ｓ１２０）と、
　前記第２表示値からなるデータ列である圧縮データによって表される画像から認識対象を検出する認識手段（Ｓ１３０）と、
　を備え、
　前記第２の階調数の前記第１の階調数に対する比を基本圧縮比とし、前記認識対象が存在すると推定される輝度範囲である認識対象範囲を少なくとも含む輝度範囲を指定範囲とし、該指定範囲にて最小の輝度値である境界輝度値に対応する前記第１表示値を境界第１表示値として、
　前記圧縮特性は、前記認識対象範囲では、前記第２表示値が、前記第１表示値のうち前記境界第１表示値以上の値を前記基本圧縮比より低い低圧縮比で圧縮した値と、前記境界第１表示値との和となるように設定されていること、
　を特徴とする画像処理装置。
　前記圧縮特性は、前記指定範囲にて前記低圧縮比が１となるように設定されていること、を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
　前記変換特性は、輝度範囲毎に予め定められた線形な特性の組み合わせとして設定されており、
　前記指定範囲は、前記境界輝度値が、前記指定範囲を含む前記輝度範囲にて最小の輝度値となるように設定されていること、を特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
　前記指定範囲は、前記認識対象範囲に一致するように設定されていること、を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
　前記変換特性は、輝度範囲毎に予め定められた線形な特性の組み合わせとして設定され、
　前記指定範囲は、前記変換特性にて前記線形な特性が変化する変化点での輝度値を変化点輝度値として、前記認識対象範囲に前記変化点輝度値を含むように設定され、
　前記圧縮特性は、前記圧縮特性と前記変換特性とを組み合わせた特性を総合変換特性として、少なくとも前記指定範囲では、前記総合変換特性によって変換された前記第２表示値の前記輝度値に対する関係が線形となるように設定されていること、を特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
　前記圧縮特性は、前記圧縮特性と前記変換特性とを組み合わせた特性を総合変換特性として、前記総合変換特性によって変換された前記輝度値に対する前記第２表示値の関係が対数で表されるように設定されていること、を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
　前記撮像データは、カラー画像を表す複数の画像データからなり、
　前記圧縮手段は、前記複数の画像データのそれぞれについて、前記第１表示値を前記圧縮特性で圧縮し前記第２の階調数で表して前記第２表示値として出力すること、を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
　前記撮像素子は、車両に搭載されたカメラの撮像素子であり、
　前記画像処理装置は、前記車両に搭載され、当該車両の前方に存在する認識対象を検出し、その検出結果に基づいて運転支援制御を実行する運転支援システムの一部を構成していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
　輝度値を予め設定された非線形な変換特性で変換し第１の階調数で表した第１表示値からなるデータ列である撮像データを撮像素子から取得する取得ステップ（Ｓ１１０）と、
　前記第１表示値を予め設定された圧縮特性で圧縮し、前記第１の階調数より小さい第２の階調数で表した値を第２表示値として出力する圧縮ステップ（Ｓ１２０）と、
　前記第２表示値からなるデータ列である圧縮データによって表される画像から認識対象を検出する認識ステップ（Ｓ１３０）と、
　を備え、
　前記第２の階調数の前記第１の階調数に対する比を基本圧縮比とし、前記認識対象が存在すると推定される輝度範囲である認識対象範囲を少なくとも含む輝度範囲を指定範囲とし、該指定範囲にて最小の輝度値である境界輝度値に対応する前記第１表示値を境界第１表示値として、
　前記圧縮特性は、前記認識対象範囲では、前記第２表示値が、前記第１表示値のうち前記境界第１表示値以上の値を前記基本圧縮比より低い低圧縮比で圧縮した値と、前記境界第１表示値との和となるように設定されていること、
　を特徴とする画像処理方法。