WO2021010201A1 - 車載カメラ用照明システム - Google Patents

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和隆 北村
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株式会社小糸製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
    • B60Q1/24—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments for lighting other areas than only the way ahead
    • B60Q1/249—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments for lighting other areas than only the way ahead for illuminating the field of view of a sensor or camera

Definitions

  • the present invention relates to a lighting system capable of adjusting the shooting environment of an in-vehicle camera.
  • Patent Document 1 a light distribution control technology for vehicle lighting equipment that comfortably illuminates the driver's field of vision is known.
  • a plurality of headlights are provided, and the first headlight illuminates the outer range in the straight direction and the second headlight illuminates the outer range in the straight direction, and the amount of light of these headlights is controlled.
  • a technique for ensuring a view suitable for driving is disclosed.
  • Patent Document 1 since the light distribution is controlled according to the eyes of a person whose sensitivity characteristics and dynamic range are different from those of the camera, when the driving environment is photographed with the camera, the image may be overexposed or underexposed. There is a problem that the image recognition rate is lowered.
  • an object of the present invention is to provide a lighting system for an in-vehicle camera that can reduce overexposure and underexposure in a camera image and improve the image recognition rate.
  • the in-vehicle camera lighting system of the present invention includes and controls a camera mounted on a vehicle, an irradiation lamp that illuminates the shooting area of the camera, and a control means that controls the irradiation lamp.
  • the means include an object detecting means for detecting a predetermined object included in an image of a camera, and an irradiation lamp adjusting means for adjusting an irradiation lamp according to the brightness of the detected object. ..
  • an irradiation lamp for illuminating the shooting area of the in-vehicle camera is provided, and the irradiation lamp is adjusted according to the brightness of the object, so that the effect of reducing overexposure and underexposure can be achieved. Play.
  • FIG. 1 It is the schematic of the lighting system for an in-vehicle camera which shows one Embodiment of this invention. It is a block diagram of the lighting system for an in-vehicle camera of FIG. It is a schematic diagram which shows the image which (a) the landscape in front of a vehicle, (b) (a) were taken by an in-vehicle camera. It is a schematic diagram which shows the suitable wavelength of light for each object, and the image taken by using the adjusted irradiation lamp. It is a timing chart which shows the relationship between the control pulse of a vehicle lamp and the irradiation timing of an irradiation lamp. It is a flowchart which shows the movement of the lighting system for an in-vehicle camera.
  • the in-vehicle camera lighting system 1 includes a camera 4 mounted on the vehicle 2, an irradiation lamp 5 that illuminates the shooting area of the camera 4, and a control unit 6 that controls the irradiation lamp 5. Be prepared. Further, the vehicle-mounted camera lighting system 1 includes a vehicle lighting device 3 that illuminates the periphery of the vehicle 2, and the vehicle lighting device 3 includes a light source unit 7 and a light source unit control unit 8 that controls the light source unit 7.
  • the control unit 6 is based on the object detection unit 11 that detects a predetermined object 21 to be image-recognized, such as a traffic sign or an obstacle included in the image 51 of the camera 4, and the brightness of the detected object 21. It includes an irradiation lamp adjusting unit 12 that adjusts the irradiation lamp 5 and an image recognition unit 13 that recognizes a predetermined object 21 from the image 51.
  • the object detection unit 11 extracts a defect region S that reduces the image recognition rate such as overexposure and underexposure from the image 51 of the camera 4.
  • a white line 22 drawn in the center of the road
  • a blue guide sign 23 arranged in the front direction of the vehicle 2 to guide the direction / direction, and the road side.
  • the object detection unit 11 photographs the landscape of FIG. 3A, and extracts a region having a low contrast ratio such as overexposure or underexposure as a defect region S as shown in FIG. 3B.
  • the object detection unit 11 first trials the image recognition process for the extracted defect region S, and detects the object 21 (22, 23, 24, 25).
  • Examples of the primary image recognition process include a method of extracting the color, contour (shape), size, etc. remaining in the defect region S and performing matching with the object 21 stored in advance.
  • the irradiation lamp adjusting unit 12 adjusts the wavelength of the light of the irradiation lamp 5 based on the respective brightness of the object 21 (22, 23, 24, 25) detected by the object detecting unit 11. At this time, the brightness of each of the objects 21 (22, 23, 24, 25) is measured from the image 51 of the camera 4, and the wavelength ⁇ is adjusted based on the measured brightness.
  • the irradiation lamp adjusting unit 12 can store a suitable wavelength ⁇ for each object 21 in advance, and set the wavelength ⁇ according to the detected object 21.
  • the irradiation lamp adjusting unit 12 has 400 to 800 nm when the object 21 is the white line 22, 400 to 500 nm when the guide sign 23, and the regulation sign 24.
  • the wavelength ⁇ is adjusted to 600 to 800 nm
  • the wavelength ⁇ is adjusted to be 400 to 800 nm.
  • the irradiation lamp adjusting unit 12 controls turning on / off (ON / OFF) of the irradiation lamp 5 based on the control pulse P of the light source unit control unit 8 of the vehicle lighting equipment 3. Specifically, the light source unit control unit 8 of the vehicle lamp 3 operates at a frequency f and a duty ratio t2 / t1 to control turning on / off (ON / OFF) of the light source unit 7. Then, the irradiation lamp adjusting unit 12 controls the irradiation lamp 5 to be ON within the time t3 when the light source unit 7 is OFF.
  • the irradiation lamp 5 performs irradiation with an irradiation time t5 according to the number of objects 21, and all irradiations in one cycle t1 of the control pulse P are performed within a predetermined time t4.
  • the irradiation lamp 5 irradiates, for example, light having a wavelength ⁇ in FIGS. 4 (a) to 4 (d) at the timings in FIGS. 5 (a) to 5 (d).
  • the irradiation time t5 is set to a short time that cannot be seen by the human eye so as not to interfere with the lighting of the vehicle lamp 3.
  • the frequency f of the PWM control by the light source unit control unit 8 can be selected from 60 Hz, 120 Hz, and 180 Hz, and the duty ratio can be set to 6%.
  • the frame rate of the camera 4 can be set to 60 fps
  • the exposure time can be set to 16.6 ms
  • the time t2 can be set to 1 ms.
  • the irradiation lamp adjusting unit 12 turns on the irradiation lamp 5 within the time t3 when the light source unit 7 is turned off, and when it is "blackout".
  • the “blackout” can be eliminated by using the illumination of the light source unit 7, there is an advantage that a clear image can be obtained with a small amount of irradiation energy.
  • the control unit 6 drives the camera 4, and the camera 4 photographs the front of the vehicle 2 (S1).
  • the object detection unit 11 inspects the image 51 of the camera 4 and does not extract the defect region S, or when the defect state is so slight that the image recognition rate does not decrease (S2). : No), the process shifts to the image recognition process by the image recognition unit 13 (S7).
  • the defect region S is extracted (S2: Yes)
  • the object detection unit 11 performs a primary image recognition process on the defect region S and tries to recognize the object 21 (S3).
  • the process proceeds to the image recognition process (S7).
  • the irradiation lamp adjusting unit 12 adjusts the wavelength according to the detected object 21 (S4).
  • the irradiation lamp 5 is turned on based on the control pulse of the light source unit control unit 8 of the vehicle lighting tool 3 (S5), and the camera 4 takes a picture while the irradiation lamp 5 is ON (S6).
  • the control unit 6 repeats the processes of S4 to S6 according to the number of detected objects 21. When the shooting of all the objects 21 is completed, the process shifts to the image recognition process (S7).
  • the object 21 to be recognized is detected from the image 51 captured by the camera 4, and the wavelength of each object 21 is based on the brightness of each object 21 in the image. Therefore, it has the effect of reducing overexposure and underexposure, adjusting the contrast, and increasing the image recognition rate of each object 21. Further, since the brightness is extracted from the image 51 captured by the camera 4, it also has an effect that the illumination suitable for the sensitivity characteristic of the camera 4 can be performed.

Abstract

車載カメラで撮影を実施する際に、画像の白飛びや黒つぶれなどを低減してコントラストを調整し、画像認識率を向上できる車載カメラ用照明システムを提供する。 車載カメラ（４）の撮影領域を照射する照射ランプ（５）と、照射ランプ（５）を制御する制御部（６）を備える。制御部（６）の対象物検出部（１１）は、カメラ（４）の画像（５１）の白飛びや黒つぶれなどの瑕疵領域Ｓを抽出し、瑕疵領域Ｓについて簡易的に画像認識処理を施して、認識したい対象物（２１）を検出する。制御部（６）の照射ランプ調整部（１２）は、検出された対象物（２１）の輝度に基づいて、照射ランプ（５）の照射光の波長λを調整する。調整された照射ランプ（５）がＯＮの時に、カメラ（４）で撮影を実施する。

Description

車載カメラ用照明システム
　本発明は、車載カメラの撮影環境を調整可能な照明システムに関する。
　従来、運転者の視界を快適に照明する車両用灯具の配光制御技術が知られている。例えば、特許文献１には、複数のヘッドライトを備え、第一のヘッドライトにより直進方向、第二のヘッドライトにより直進方向の外側範囲を照射し、これらのヘッドライトの光量を制御することで運転に好適な視界を確保する技術が開示されている。
特開２００６－９６１５８号公報
　ところで、近年、自動運転車両の開発に付随して、車両にカメラを搭載し、撮影した画像に基づいて交通標識や障害物などを認識する技術の開発が進められている。
　しかし、特許文献１の技術によれば、カメラとは感度特性やダイナミックレンジが異なる人の目に合わせて配光制御されるため、カメラで運転環境を撮影すると、画像に白飛びや黒つぶれが生じ、画像認識率が低下するという問題があった。
　そこで、本発明の目的は、カメラ画像中の白飛びや黒つぶれを低減でき、画像認識率を向上できる車載カメラ用照明システムを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の車載カメラ用照明システムは、車両に搭載されるカメラと、カメラの撮影領域を照射する照射ランプと、照射ランプを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、カメラの画像に含まれる所定の対象物を検出する対象物検出手段と、検出された対象物の輝度に応じて照射ランプを調整する照射ランプ調整手段と、を含むことを特徴とする。
　本発明の車載カメラ用照明システムによれば、車載カメラの撮影領域を照射する照射ランプを設け、対象物の輝度に応じて照射ランプを調整するため、白飛びや黒つぶれを低減できるという効果を奏する。
本発明の一実施形態を示す車載カメラ用照明システムの概略図である。 図１の車載カメラ用照明システムのブロック図である。 （ａ）車両前方の風景、（ｂ）（ａ）を車載カメラで撮影した画像を示す模式図である。 対象物ごとの好適な光の波長と、調整済の照射ランプを用いて撮影した画像を示す模式図である。 車両用灯具の制御パルスと照射ランプの照射タイミングの関係を示すタイミングチャートである。 車載カメラ用照明システムの動きを示すフローチャートである。
　以下、本発明を、前照灯付近に配置された車載カメラ用照明システムに具体化した一実施形態を、図面に基づいて説明する。
　図１，２に示すように、車載カメラ用照明システム１は、車両２に搭載されるカメラ４と、カメラ４の撮影領域を照射する照射ランプ５と、照射ランプ５を制御する制御部６を備える。また、車載カメラ用照明システム１は、車両２の周辺を照明する車両用灯具３を備え、車両用灯具３は、光源ユニット７と、光源ユニット７を制御する光源ユニット制御部８を含む。
　制御部６はカメラ４の画像５１に含まれる交通標識や障害物などの、画像認識対象となる所定の対象物２１を検出する対象物検出部１１と、検出された対象物２１の輝度に基づいて照射ランプ５を調整する照射ランプ調整部１２と、画像５１から所定の対象物２１を認識する画像認識部１３を含む。
　対象物検出部１１は、カメラ４の画像５１から、白飛びや黒つぶれなどの画像認識率を低下させる瑕疵領域Ｓを抽出する。図３（ａ）に示すように、車両の運転席からは、道路中央部に描画された白線２２、車両２の正面方向に配置された方面・方向を案内する青色の案内標識２３、道路サイドに配置された各種規制を通知する白地に赤枠や青枠が描かれた規制標識２４、道路に放置された黒色の障害物２５などが確認できる。対象物検出部１１は、図３（ａ）の風景を撮影し、図３（ｂ）に示すように、白飛びや黒つぶれなどのコントラスト比が低い領域を瑕疵領域Ｓとして抽出する。
　また、対象物検出部１１は、抽出した瑕疵領域Ｓについて画像認識処理を一次的に試行し、対象物２１（２２，２３，２４，２５）を検出する。一次的な画像認識処理としては、例えば、瑕疵領域Ｓに残存する色彩、輪郭（形状）、大きさなどを抽出し、あらかじめ記憶させた対象物２１とのマッチングを実施する方法などが挙げられる。
　照射ランプ調整部１２は、対象物検出部１１が検出した対象物２１（２２，２３，２４，２５）の各々の輝度に基づいて照射ランプ５の光の波長を調整する。このとき、カメラ４の画像５１から対象物２１（２２，２３，２４，２５）の各々の輝度を測定し、測定した輝度に基づいて波長λを調整する。あるいは、照射ランプ調整部１２は、あらかじめ対象物２１ごとの好適な波長λを記憶しておき、検出した対象物２１に応じて波長λを設定することも可能である。
　照射ランプ調整部１２は、例えば、図４（ア）～（エ）に示すように、対象物２１が白線２２の場合は４００～８００ｎｍ、案内標識２３の場合は４００～５００ｎｍ、規制標識２４の場合は６００～８００ｎｍ、黒色の障害物２５の場合は４００～８００ｎｍとなるように波長λを調整する。照射する光の波長λを調整することにより対象物２１（２２，２３，２４，２５）を個別に鮮明に撮影することが可能となる。
　図５に示すように、照射ランプ調整部１２は、車両用灯具３の光源ユニット制御部８の制御パルスＰに基づいて照射ランプ５の点消灯（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。具体的には、車両用灯具３の光源ユニット制御部８は、周波数ｆ、Ｄｕｔｙ比ｔ２／ｔ１で動作し、光源ユニット７の点消灯（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。そして、照射ランプ調整部１２は、光源ユニット７のＯＦＦ時である時間ｔ３内に、照射ランプ５をＯＮに制御する。照射ランプ５は、照射時間ｔ５の照射を対象物２１の数に応じて実施し、制御パルスＰの１周期ｔ１における全ての照射を、所定の時間ｔ４以内に実施する。照射ランプ５の照射は、例えば、図４（ア）～（エ）の各々の波長λの光を、図５（ア）～（エ）のタイミングでそれぞれ照射する。
　このとき、照射時間ｔ５は、人の目では視えない程度の短時間に抑え、車両用灯具３の照明と干渉しないように設けることが好ましい。ｔ５を不可視な程度に短時間に設けることにより、運転者の運転環境の明るさを快適に保つことが可能となる。なお、光源ユニット制御部８によるＰＷＭ制御の周波数ｆは、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚのいずれかを選択でき、Ｄｕｔｙ比は６％に設定できる。また、カメラ４のフレームレートを６０ｆｐｓ、露光時間を１６．６ｍｓ、時間ｔ２を１ｍｓに設定できる。
　その他、照射ランプ調整部１２は、瑕疵の原因が「白飛び」である場合には、光源ユニット７のＯＦＦ時である時間ｔ３内に照射ランプ５をＯＮにし、「黒つぶれ」である場合には、光源ユニット７のＯＮ時である時間ｔ２内に照射ランプ５をＯＮに制御する方法も採用できる。この場合には、光源ユニット７の照明を利用して「黒つぶれ」を解消できるため、少ない照射エネルギーで鮮明な画像を得られるという利点がある。
　次に、上記構成の車載カメラ用照明システムの動きを、図６に基づいて説明する。まず、制御部６は、カメラ４を駆動させ、カメラ４は車両２の前方を撮影する（Ｓ１）。次に、対象物検出部１１は、カメラ４の画像５１を検査し、瑕疵領域Ｓを抽出しなかった場合、あるいは瑕疵の状態が画像認識率が低下しない程度に軽微である場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、画像認識部１３による画像認識処理に移行する（Ｓ７）。一方、瑕疵領域Ｓを抽出した場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、対象物検出部１１は、瑕疵領域Ｓについて一次的な画像認識処理を実施し、対象物２１の認識を試行する（Ｓ３）。
　そして、対象物２１を検出しなかった場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、画像認識処理に移行する（Ｓ７）。一方、対象物２１を検出した場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、照射ランプ調整部１２は、検出された対象物２１に応じて波長を調整する（Ｓ４）。また、車両用灯具３の光源ユニット制御部８の制御パルスに基づいて照射ランプ５を点灯させ（Ｓ５）、カメラ４は、照射ランプ５がＯＮの間に、撮影を実施する（Ｓ６）。制御部６は、検出された対象物２１の個数に応じてＳ４～Ｓ６の処理を繰り返す。全ての対象物２１についての撮影が終了すると、画像認識処理に移行する（Ｓ７）。
　以上の構成の車載カメラ用照明システム１によれば、カメラ４で撮影した画像５１から認識したい対象物２１を検出し、画像中のそれぞれの対象物２１の輝度に基づいて対象物２１ごとに波長を調整するため、白飛びや黒つぶれを軽減してコントラストを調整し、各々の対象物２１の画像認識率を上昇させることができるという効果を有する。また、カメラ４で撮影した画像５１から輝度を抽出するため、カメラ４の感度特性に適合した照明を実施できるという効果も有する。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状や構成を適宜に変更して実施することも可能である。
　１　　車載カメラ用照明システム
　２　　車両
　３　　車両用灯具
　４　　カメラ
　５　　照射ランプ
　６　　制御部
　７　　光源ユニット
　８　　光源ユニット制御部
１１　　対象物検出部
１２　　照射ランプ調整部
１３　　画像認識部
２１　　対象物
２２　　白線
２３　　案内標識
２４　　規制標識
２５　　黒色の障害物
５１　　画像
　Ｐ　　制御パルス
　Ｓ　　瑕疵領域
　λ　　波長

Claims (5)

  1. 　車両に搭載されるカメラと、前記カメラの撮影領域を照射する照射ランプと、前記照射ランプを制御する制御手段と、を備え、
    　前記制御手段は、前記カメラの画像に含まれる所定の対象物を検出する対象物検出手段と、検出された対象物の輝度に応じて前記照射ランプを調整する照射ランプ調整手段と、を含むことを特徴とする車載カメラ用照明システム。
  2. 　前記照射ランプ調整手段は、前記照射ランプの光の波長および／または照射タイミングを調整する請求項１に記載の車載カメラ用照明システム。
  3. 　車両の周辺を照明する車両用灯具を備え、
    　前記照射ランプ調整手段は、前記車両用灯具の制御パルス間隔に基づいて前記照射ランプを点消灯させる請求項１または２に記載の車載カメラ用照明システム。
  4. 　前記照射ランプ調整手段は、前記照射ランプを、人の目で感知できる最短時間より短く点灯させる請求項１～３のいずれか一項に記載の車載カメラ用照明システム。
  5. 　前記照射ランプ調整手段は、前記カメラの感度特性に基づいて前記照射ランプを調整する請求項１～４のいずれか一項に記載の車載カメラ用照明システム。
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