CN103213540B - 车辆的行驶环境辨识装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆的行驶环境辨识装置，以提高利用车载摄像机的在夜间行驶时的行驶环境辨识精度。当夜间行驶时，在车载摄像机（3）未辨识出前行车辆（31）的情况下，将车载摄像机（3）的曝光量设定为第一曝光量模式（S8）。又当辨识出前行车辆（31）的情况下，将车载摄像机（3）的曝光量设定为第二曝光量模式（S5）。第一曝光量模式下是将低亮度检测用曝光量与高亮度检测用曝光量在每一帧中交互地进行切换，并在切换的每一曝光量下进行拍摄。第二曝光量模式下是将曝光量固定为低亮度检测用曝光量。

Description

车辆的行驶环境辨识装置

技术领域

本发明涉及一种设计为可在夜间行驶中以车载摄像机高精度地拍摄本车前方行驶环境的车辆的行驶环境辨识装置。

背景技术

目前为止，用车载摄像机拍摄周围的行驶环境，并由拍摄的行驶环境检测出行人、前行车辆、信号灯等立体物及信号灯的灯颜色等而利用于车间距离维持控制（ACC）及追尾防止控制（预碰撞控制）等的技术已为人所知。

这种情况下，由于夜间行驶中不能像昼间行驶一样借助太阳光的反射辨识出辨识对象物（路标、白线、行人等），因此车载摄像机是由本车的前照灯（Head Light）照射之际的反射光辨识出辨识对象物，或检测出亮灯的前行车辆的尾灯、迎面车辆的前照灯、信号灯之类的光源，以求出该辨识对象物或光源与本车的距离等。此时前照灯通常设定为远光灯，而在用车载摄像机辨识出前行车辆或迎面车辆的情况下进行切换为近光灯的配光控制的技术也已为人所知。

另外，由于在夜间行驶时对车载摄像机的入射光量减少，因此将曝光量设定得较大的情况较多。但是，如果将车载摄像机的曝光量设定得较大，则由于来自亮着的迎面车辆的前照灯、信号灯等光源的光量过强，从而引起高光溢出（Blooming）的可能性变高。另一方面，如果将曝光量设定得较小，则辨识非自发光辨识对象物变得困难。

作为其对策，例如专利文献1（日本特开2005-92857号公报）中公开有如下技术：通过解析切换高亮度检测用曝光量与低亮度检测用曝光量而拍摄的画像，检测出邻近迎面车辆的亮着的前照灯及行驶于远处的前行车辆的尾灯等光源的同时，由车载摄像机的摄像面上映出的左右两个光源（前照灯及尾灯）的间距求出图像上的车宽，并根据此图像上的车宽和车载摄像机的焦距求出前行车辆及迎面车辆与本车之距离。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-92857号公报

上述文献所公开的技术中，在求出前行车辆及迎面车辆与本车的距离之际，必须先算出车载摄像机的摄像面上映出的左右两个前照灯及尾灯之间的间距。

但是，由于在高亮度检测用曝光量与低亮度检测用曝光量中，图像上的光源的辨认方法相异，因此难以检测前照灯及尾灯的中心，不能正确地检测出左右两个前照灯及尾灯之间的间距，其结果，具有不能始终高精度地求出前行车辆及迎面车辆与本车之间的距离之不便。

另外，在上述文献所公开的技术中，由于车载摄像机不受制于前照灯的配光（远光灯和近光灯）、及前行车辆与迎面车辆的有无而始终切换高亮度检测用曝光量和低亮度检测用曝光量，因此即使在例如仅采用低亮度检测用曝光量能提高检测精度的环境中也执行高亮度检测用曝光量，所以不仅夜间行驶时的行驶环境辨识精度下降，而且难以正确地检测出辨识对象物与本车的距离。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种可提高基于车载摄像机拍摄的图像而辨识夜间行驶时的行驶环境的精度的同时，可正确地检测出本车与辨识对象物之距离的车辆的行驶环境辨识装置。

根据本发明的车辆的行驶环境辨识装置，具备：车载摄像机，搭载于车辆而拍摄该车辆的前方；图像辨识处理模块，取得用所述车载摄像机拍摄的图像而至少辨识前行车辆，并对应于该前行车辆的辨识状况而设定前照灯的配光和所述车载摄像机的曝光量；配光控制模块，根据所述图像辨识处理模块设定的配光而操作前照灯的配光；摄像机控制模块，根据所述图像辨识模块设定的曝光量而调整所述车载摄像机的曝光量；其中，所述图像辨识模块对应于所述前行车辆的辨识状况，选择以不同的曝光量进行切换操作的第一曝光量模式和固定为单一曝光量的第二曝光量模式，并在所选择的曝光量模式下使所述摄像机控制模块进行曝光操作。

根据本发明，由于设计为基于车载摄像机拍摄的图像对应于前行车辆的辨识状况而选择以不同的曝光量进行切换操作的第一曝光量模式和固定为单一曝光量的第二曝光量模式，因此例如可以通过在前行车辆未被辨识的情况下选择第一曝光量模式而在前行车辆已被辨识的情况下选择第二曝光量模式以提高利用车载摄像机的夜间行驶时的行驶环境辨识精度，且可以正确地检测出本车与辨识对象物的距离。

附图说明

图1为行驶环境辨识装置的概略构成图。

图2为表示配光-曝光量控制程序的流程图。

图3为表示辨识出前行车辆之际的配光控制的说明图。

图4为表示辨识出迎面车辆之际的配光控制的说明图。

图5中，（a）为以低亮度检测用曝光量拍摄的图像的说明图，（b）为以高亮度检测用曝光量拍摄的图像的说明图。

图6为表示行驶环境条件和控制内容的说明图。

符号说明：

具体实施方式

以下根据附图说明本发明的一个实施方式。图1的符号1为汽车等车辆，在该车辆的前端左右配置前照灯2，并且在车室内的前部于前面玻璃的上部设有车载摄像机3。该车载摄像机3是由主摄像机3a和副摄像机3b所形成的立体摄像机，各摄像机3a、3b中内置有CCD、CMOS等摄像器件（图像传感器）。而且，该俩摄像机3a、3b挟着配设在车宽方向中央的室内镜而配设于左右对称的位置。

主摄像机3a拍摄在进行立体处理之际所需要的基准图像（右图像），而副摄像机3b拍摄该处理下的比较图像（左图像）。在互相同步的状态下，从俩摄像机3a、3b输出的RGB的各模拟图像通过A/D变换器4而变换为预定色阶的数字图像。并且，被数字变换的图像被输出到配光-曝光量控制单元11。

配光-曝光量控制单元11以微型计算机为主体而构成，具有周知的CPU、ROM、RAM等，并作为由CPU处理的配光-曝光量控制功能，具备作为图像辨识处理模块的图像辨识处理部12、作为配光控制模块的配光控制部13、作为摄像机控制模块的摄像机控制部14。并且，向配光控制部13和摄像机控制部14输入来自自动灯开关21的闭合（ON）/断开（OFF）信号。

图像辨识处理部12取得车载摄像机3拍摄的图像而辨识立体性的辨识对象物和正自发光的辨识对象物（以下，称为“光源”）。在此，作为立体性的辨识对象物有前行车辆、迎面车辆、白线、路边石、行人、路标等。并且，作为光源有信号灯、路灯、前行车辆的尾灯和迎面车辆的前照灯等。这些含有光源的辨识对象物例如使用周知的模式匹配法等进行辨识。

而且，图像辨识处理部12由主摄像机3a和副摄像机3b分别拍摄的同一立体物、同一光源的图像的视差求得各立体物及各光源与本车1的距离。在此，由于立体物距离的求法是周知的，因此省略说明。并且，该图像辨识处理部12辨识的对象物（前行车辆、迎面车辆等）的信息及这些对象物与车辆1的距离信息将作为执行附带车间距离控制功能的自适应巡航控制***（ACC:Adaptive Cruise Control）及预碰撞控制之际的参数而被读入。

另外，该图像辨识处理部12中，检查在前方预定范围内是否存在前行车辆或迎面车辆的光源，并对应于其检测结果（辨识状况）向配光控制部13输出远光灯（High Beam）或是近光灯（Low Beam）的配光控制信号，并且对摄像机控制部14输出曝光量控制信号。

作为该曝光量控制，图像辨识处理部12具备第一曝光量模式和第二曝光量模式。第一曝光量模式为将设置于俩摄像机3a、3b的摄像器件的蓄积时间等进行调整而将低亮度检测用曝光量（曝光时间长）和高亮度检测用曝光量（曝光时间短）在图像信号的每一帧中同步而交互地进行切换的模式。并且，第二曝光量模式为将曝光量固定于低亮度检测用曝光量（曝光时间长）的模式。

即，图像辨识处理部12中，在既检测不到前行车辆也检测不到迎面车辆的光源或只检测到迎面车辆光源的情况下，选择曝光量在低亮度检测用曝光量与高亮度检测用曝光量之间交互地进行切换的第一曝光量模式。并且，在检测到前行车辆的情况下，选择将曝光量（曝光时间）固定于低亮度检测用曝光量的第二曝光量模式。低亮度检测用曝光量被设置为用于检测前行车辆、白线、路边石、行人、路侧辨识对象物、路标等非自发光立体物的最佳曝光时间。另一方面，高亮度检测用曝光量被设置为用于检测上述光源的最佳曝光时间。

如图5（a）所示，若将曝光时间调整为低亮度检测用曝光量（曝光时间长），则可辨识道路的白线25、路边石26、路标27、信号灯28、前行车辆31、迎面车辆32等辨识对象物。但是，在低亮度检测用曝光量下，由于信号灯28的亮着的灯28a的光（灯光）28l、前行车辆31的尾灯31a的光（尾灯光）31l、迎面车辆32的前照灯32a的光（前照灯光）32l等光源的光量强，因而发生高光溢出（Blooming）。

另外，如图5（b）所示，若将曝光时间调整为高亮度检测用曝光量（曝光时间短），则由于利用反射光而被辨识的辨识对象物的光量弱，因此不会蓄积，而只有自发光的光源28a、31a、32a被蓄积。并且，在上述图像辨识处理部12中，将各光源28a、31a、32a的图像上的坐标与利用低亮度检测用曝光而拍摄的辨识对象物的坐标进行对照，以判断各光源28a、31a、32a属于哪个辨识对象物，并测定本车1与光源的距离。

并且，配光控制部13及摄像机控制部14为通过将配设于仪表板、方向盘、或转向柱等的自动灯开关21置为闭合（ON）状态而开始控制操作，配光控制部13基于来自图像辨识处理部12的配光控制信号而进行前照灯2的配光（远光灯、近光灯）。即，配光控制部13在未予图示的灯继电器开关被闭合的情况下，通过未予图示的驱动电路使前照灯2进行配光动作。

在判断为从车载摄像机3所拍摄的图像中前行车辆与迎面车辆中的任何一个都未被辨识的情况下，前照灯2设定为远光灯，而在判断为前行车辆与迎面车辆中的至少一个被辨识的情况下前照灯2设定为近光灯。在将夜间行驶时的行驶环境用车载摄像机3进行拍摄时，前照灯2的配光优选地设定为远光灯，以便能够拍摄至远方，然而如果设定为远光灯则会使前行车辆及迎面车辆的驾驶员产生眩晕感。因此，在前行车辆及迎面车辆已被辨识的情况下设定为近光灯。

并且，若自动灯开关21被闭合，则摄像机控制部14便基于来自图像辨识处理部12的曝光量控制信号而开始调整主摄像机3a和副摄像机3b的曝光量的操作（曝光操作）。在此需要说明的是，在自动灯开关21断开的情况下，曝光量被固定于低亮度检测用曝光量。

上述由图像辨识处理部12执行的配光-曝光量控制具体地按照图2所示配光-曝光量控制程序进行处理。

该程序在图像信号的每一帧同步地执行，首先在步骤S1检查自动灯开关21是否闭合，在闭合的情况下进入步骤S2而执行配光-曝光量控制。并且，在断开的情况下向步骤S5分支，将曝光量固定于低亮度检测用曝光量（曝光时间长）的第二曝光量模式而退出程序。还有，在自动灯开关21断开的情况下，前照灯2的开启和关闭是由驾驶员以手动操作进行。

另一方面，若进入步骤S2，则判断本车1的前方预定范围（例如约100～150m）内是否有行驶于正前方的前行车辆31（参照图3、图5(a)）或迎面车辆32（参照图4、图5(a)）被辨识出。并且，在前行车辆31被辨识出的情况下进入步骤S3，并将前照灯2设定为近光灯而进入步骤S5。并且，在步骤S5中将俩摄像机3a、3b的曝光时间调整为低亮度检测用曝光量（曝光时间长）而退出程序。

另一方面，在前行车辆31未被辨识的情况下，进入步骤S4而检查迎面车辆32的光源（前照灯32a）是否被辨识出。并且，在迎面车辆32的光源已被辨识出的情况下进入步骤S6，将前照灯2设定为近光灯而进入步骤S8。另一方面，在迎面车辆32的光源尚未被辨识的情况下向步骤S7分支，将前照灯2设定为远光灯而进入步骤S8。

如果从步骤S6或步骤S7进入步骤S8，则第一曝光量模式被选择。在这第一曝光量模式中，对摄像机控制部14输出使主摄像机3a与副摄像机3b的曝光时间在图像信号的每一帧中切换为低亮度检测用曝光量（曝光时间长）与高亮度检测用曝光量（曝光时间短）的曝光量控制信号，之后退出程序。

图6中示出以上述配光-曝光量控制程序设定的、响应于前行车辆31和迎面车辆32的前照灯32a的辨识状况而设定的前照灯2的配光与摄像器件曝光量的关系。如图6所示，在前行车辆31及迎面车辆32的光源（前照灯32a）均未被检测出的情况下，将前照灯2的配光设定为远光灯，并将车载摄像机3的曝光量在低亮度检测用曝光量与高亮度检测用曝光量之间、于图像信号的每一帧中交互地进行切换。

并且，在前行车辆31未被检测出而迎面车辆32的光源却被检测出的情况下，将前照灯2的配光设定为近光灯，并将车载摄像机3的曝光量按照与上述相同的低亮度检测用曝光量与高亮度检测用曝光量、于每一帧中交互地进行切换。

另一方面，在前行车辆31被检测出的情况下，将前照灯2的配光设定为近光灯，并将车载摄像机3的曝光量固定于低亮度检测用曝光量（曝光时间长）。在本车1检测出前行车辆31的情况下，通过固定曝光量，可以抑制将曝光量在每一帧中切换所致的辨识对象物与本车1之间距离等的辨识精度的离散。

在此之际，由于与车载摄像机3的曝光量的大小无关地由该前行车辆自身的图像辨识临近的前行车辆，因此不必非要将曝光量设置为高亮度检测用曝光量而检测前行车辆32的光源（尾灯）。并且，由于尾灯光31l比起前照灯光32l为低亮度，因此即使设定为低亮度检测用曝光量也不会发生大的高光溢出。

由此，通过在前行车辆31被检测出的情况下将曝光量固定为低亮度检测用曝光量（曝光时间长），可正确地辨识出前行车辆31的同时亦可正确地求出本车1与前行车辆31的距离。其结果，可根据此数据即使在夜间行驶时也能以高精度进行ACC控制及预碰撞控制。

在此，本发明不局限于上述实施方式，例如前照灯为LED前照灯亦可。车载摄像机3的曝光量不限于高亮度检测用曝光量与低亮度检测用曝光量之两种，三种以上亦可。

Claims (9)

1.一种车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，包括：

车载摄像机，搭载于车辆而拍摄该车辆的前方；

图像辨识处理模块，取得用所述车载摄像机拍摄的图像而至少辨识前行车辆，并对应于该前行车辆的辨识状况而设定前照灯的配光和所述车载摄像机的曝光量；

配光控制模块，根据所述图像辨识处理模块设定的配光而操作所述前照灯的配光；

摄像机控制模块，根据所述图像辨识处理模块设定的曝光量而调整所述车载摄像机的曝光量；

其中，所述图像辨识处理模块对应于所述前行车辆的辨识状况，选择以不同的曝光量进行切换操作的第一曝光量模式和固定为单一曝光量的第二曝光量模式，并在所选择的曝光量模式下使所述摄像机控制模块进行曝光操作。

2.如权利要求1所述的车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，所述第一曝光量模式具有低亮度检测用曝光量和高亮度检测用曝光量，所述图像辨识处理模块在选择了该第一曝光量模式的情况下，将该低亮度检测用曝光量和该高亮度检测用曝光量在图像信号的每一帧中交互地进行设定。

3.如权利要求1或2所述的车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，所述第二曝光量模式为低亮度检测用曝光量，所述图像辨识处理模块在辨识出所述前行车辆的情况下选择该第二曝光量模式。

4.如权利要求1或2所述的车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，所述前照灯的配光为远光灯和近光灯，所述图像辨识处理模块在所述前行车辆和迎面车辆未被辨识的情况下将该配光设定为远光灯，而在该前行车辆和该迎面车辆中的至少一个被辨识出的情况下将该配光设定为近光灯。

5.如权利要求3所述的车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，所述前照灯的配光为远光灯和近光灯，所述图像辨识处理模块在所述前行车辆和迎面车辆未被辨识的情况下将该配光设定为远光灯，而在该前行车辆和该迎面车辆中的至少一个被辨识出的情况下将该配光设定为近光灯。

6.如权利要求1或2所述的车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，所述曝光量是以对设置于所述车载摄像机的摄像器件的曝光时间进行设定。

7.如权利要求3所述的车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，所述曝光量是以对设置于所述车载摄像机的摄像器件的曝光时间进行设定。

8.如权利要求4所述的车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，所述曝光量是以对设置于所述车载摄像机的摄像器件的曝光时间进行设定。

9.如权利要求5所述的车辆的行驶环境辨识装置，其特征在于，所述曝光量是以对设置于所述车载摄像机的摄像器件的曝光时间进行设定。