DE102008025723B4

DE102008025723B4 - Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008025723B4
Application number: DE102008025723.0A
Authority: DE
Inventors: Toru Saito
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: US7839272B2; DE102008025723A1; JP4987573B2; JP2008301342A; US20080309517A1

Abstract

Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: eine Bildaufnahmeeinrichtung (2) zum Aufnehmen eines Bildes von der Umgebung eines Fahrzeugs, in dem die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung angebracht ist; eine Detektionseinrichtung (11) zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs (Vah), um ein vorausfahrendes Fahrzeug (Vah) aus dem aufgenommenen Bild zu detektieren; eine Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung (12) zum Vorgeben von mindestens einem vorbestimmten überwachten Bereich um das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) herum auf dem Bild; eine Vorhersageeinrichtung (13) zum Vorhersagen einer Helligkeit einer Umgebung, in die sich das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst hineinbewegt, auf der Basis der Helligkeiten von Pixeln in dem überwachten Bereich; und eine Einstelleinrichtung (14) zum Einstellen von einem Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung (2) und/oder den von der Bildaufnahmeeinrichtung (2) ausgegebenen Helligkeiten der Pixel vorab in Abhängigkeit von der von der Vorhersageeinrichtung (13) vorhergesagten Helligkeit der Umgebung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (14) die Einstellung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug eine aktuelle Position des vorausfahrenden Fahrzeugs (Vah) passiert, auf der Basis einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug (Vah) und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs vornimmt, wenn die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in eine dunkle Umgebung oder in eine helle Umgebung hineinfährt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Vorrichtungen zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs und betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs, die in der Lage ist, den Belichtungsbetrag einer Kamera zu steuern, die ein Bild von der Umgebung eines Fahrzeugs aufnimmt, in dem die Vorrichtung angebracht ist.
2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
In den letzten Jahren sind Techniken zum Detektieren von Objekten um ein Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Kraftfahrzeug, herum durch Analysieren eines mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung, wie zum Beispiel einer CCD-Kamera (Kamera mit ladungsgekoppelter Vorrichtung), entwickelt worden (siehe zum Beispiel die JP H07-225892 A ). Diese Technologien finden bei Fahrzeugtechnologien für ein sicheres Fahren Verwendung. Für ein sicheres Fahren wird zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem detektierten Objekt beurteilt, es wird ein Alarm zum Warnen des Fahrers abgegeben, und es erfolgen eine automatische Lenkungssteuerung und eine automatische Bremssteuerung, um eine Kollision zu vermeiden.
Bei dieser Objekt-Detektion ist es wichtig, Hindernisse, wie zum Beispiel ein vorausfahrendes Fahrzeug, ein entgegenkommendes Fahrzeug, einen Fußgänger auf der Straße sowie ein am Straßenrand geparktes Fahrzeug, in exakter Weise zu detektieren. Zum Vermeiden einer Kollision mit einem detektierten Hindernis wird eine Kollisionsvermeidungssteuerung ausgeführt. Wenn zum Beispiel das vorausfahrende Fahrzeug an einem Stoppsignal anhält, so ist es kein „Hindernis”, und das eigene Fahrzeug eines Fahrers muss in angemessener Weise hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug stoppen, ohne das vorausfahrende Fahrzeug zu überholen. Da somit im Hinblick auf das vorausfahrende Fahrzeug eine andere Steuerung notwendig ist als eine Steuerung in Bezug auf andere Hindernisse, ist es besonders notwendig, das vorausfahrende Fahrzeug in exakter Weise zu detektieren.
Zum exakten Erfassen dieser Objekte, insbesondere des vorausfahrenden Fahrzeugs, aus einem von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bild, muss das Bild unter korrekter Ausführung der Belichtungssteuerung in der Kamera aufgenommen werden. Die Bildaufnahmeeinrichtung, wie zum Beispiel eine CCD-Kamera, weist normalerweise diese Funktion zum automatischen Ausführen einer korrekten Belichtungssteuerung auf.
Wenn jedoch die Bildaufnahmeeinrichtung ein Bild von einer Umgebung aufnimmt, in der ein heller Bereich und ein dunkler Bereich gemischt vorliegen, beispielsweise wenn das vorausfahrende Fahrzeug in einen Tunnel einfährt oder einen Tunnel verlässt, d. h. wenn sich das die Bildaufnahmeeinrichtung aufweisende Fahrzeug in einer hellen Umgebung vor dem Tunnel bewegt und das Innere des Tunnels dunkel ist, wird jedoch in Abhängigkeit von dem hellen Bereich während einer normalen automatischen Belichtungssteuerung der Bildaufnahmeeinrichtung die Blendengeschwindigkeit verkürzt oder eine Irisblende verengt. Aus diesem Grund ist ein von dem Inneren des Tunnels aufgenommenes Bild im Allgemeinen sehr dunkel.
Wenn das vorausfahrende Fahrzeug in einen dunklen Bereich, wie zum Beispiel in das Innere des Tunnels, einfährt, wird in dieser Situation das vorausfahrende Fahrzeug selbst dunkel, und es ist schwierig, zwischen der dunklen Umgebung und dem dunklen vorausfahrenden Fahrzeug zu unterscheiden. In diesem Fall ist eine Erfassung des vorausfahrenden Fahrzeugs manchmal unmöglich. Zum Lösen dieses Problem schlägt zum Beispiel die JP H07-81459 A eine Fahrzeug-Fahrsteuerungsvorrichtung vor, die eine Irisblende der Bildaufnahmeeinrichtung durch Detektieren der Helligkeit des eigentlichen vorausfahrenden Fahrzeugs einstellt.
Die JP H11-139225 A schlägt eine Fahrzeugsteuervorrichtung vor, die ein Fahrzeug in einem zum Fahren in einem Tunnel geeigneten Zustand hält. Wenn bei dieser Vorrichtung der Eingang eines Tunnels detektiert wird, so wird ein Luftzirkulationsweg einer Klimaanlage in dem Fahrzeug auf interne Rezirkulation umgeschaltet, und der Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung wird erhöht.
Die JP H11-205663 A schlägt eine Belichtungssteuervorrichtung vor, die den Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung beim Detektieren eines Tunnels derart steuert, dass eine Verkehrsmarkierungslinie detektiert wird. In der vorliegenden Beschreibung werden kontinuierliche Linien und unterbrochene Linien, die als Markierungen auf eine Straßenoberfläche aufgebracht sind, wie zum Beispiel eine Straßenmittellinie, wie z. B. eine Überholverbot-Linie, eine Fahrbahn-Begrenzungslinie und eine Trennlinie zum Trennen eines Seitenstreifens von einer Fahrbahn, als Verkehrsmarkierungslinien bezeichnet.
Wenn bei der in der JP H07-81459 A offenbarten Vorrichtung das sich an einem hellen Ort bewegende, vorausfahrende Fahrzeug dunkel wird, beispielsweise indem es zufällig in den Schatten eines Baumes einfährt, wird eine Irisblendensteuerung der Bildaufnahmeeinrichtung ausgeführt. Selbst wenn das eigentliche vorausfahrende Fahrzeug dunkel wird, kann dieses erfasst werden, solange es vor dem vorausfahrenden Fahrzeug hell ist und die Grenze zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und der Umgebung auf einem von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bild klar feststellbar ist.
In diesem Fall ist somit eine Irisblendensteuerung der Bildaufnahmeeinrichtung vom Standpunkt der exakten Erfassung des vorausfahrenden Fahrzeugs nicht notwendig. Es ist vielmehr bevorzugt, dass in diesem Fall keine Irisblendensteuerung ausgeführt wird, da die Steuerung einen Einfluss auf die Detektion von anderen Objekten, wie zum Beispiel Verkehrsmarkierungslinien, haben kann.
Bei der in der JP H11-139225 A offenbarten Vorrichtung wird der Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung als normale automatische Belichtungssteuerung gesteuert, wenn das Fahrzeug in einen Tunnel einfährt. Da die Belichtungssteuerung nicht ausgeführt wird, während sich das Fahrzeug in einer hellen Umgebung bewegt, ist es schwierig, ein exaktes Bild von dem sich in einer dunklen Umgebung bewegenden vorausfahrenden Fahrzeug in einer derartigen Weise aufzunehmen, dass sich das Bild von der dunklen Umgebung abhebt.
Bei der in der JP H11-205663 A offenbarten Vorrichtung wird zum Detektieren einer Verkehrsmarkierungslinie sowohl in einer hellen Umgebung vor einem detektierten Tunnel als auch in einer dunklen Umgebung in dem Tunnel der Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung bis zu einer oberen Grenze erhöht, so dass die Helligkeit der Verkehrsmarkierungslinie in der hellen Umgebung vor dem Tunnel nicht gesättigt wird und die Verkehrsmarkierungslinie von einer Straßenoberfläche unterschieden werden kann.
Diese Steuerung des Belichtungsbetrags wird jedoch für den strikten Zweck der Erfassung der Verkehrsmarkierungslinie durchgeführt. Es ist nicht sicher, dass diese Steuerung des Belichtungsbetrages ein exakten Aufnehmen eines Bildes von dem vorausfahrenden Fahrzeug in der dunklen Umgebung in dem Tunnel in einer derartigen Weise zulässt, dass sich dieses von der dunklen Umgebung abhebt.
Zum exakten Detektieren des vorausfahrenden Fahrzeugs muss eine zwangsweise Belichtungssteuerung ausgeführt werden. Wenn jedoch eine Zwangssteuerung unabhängig von einer normalen automatischen Belichtungssteuerung durch die Bildaufnahmeeinrichtung ausgeführt wird, kann es zu einer fehlerhaften Detektion von anderen Objekten als dem vorausfahrenden Fahrzeug kommen. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, eine automatische Steuerung auszuführen, so dass keine zwangsweise Belichtungssteuerung in einer unnötigen Situation ausgeführt wird.
In der Druckschrift US 2007/0 073 484 A1 wird eine Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs beschrieben, die folgende Merkmale aufweist:

i) eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines Bildes von der Umgebung eines Fahrzeugs, in dem die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung angebracht ist;
ii) eine Detektionseinrichtung zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs, um ein vorausfahrendes Fahrzeug aus dem aufgenommenen Bild zu detektieren;
iii) eine Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung zum Vorgeben von mindestens einem vorbestimmten überwachten Bereich um das vorausfahrende Fahrzeug auf dem Bild herum;
iv) eine Vorhersageeinrichtung zum Vorhersagen einer Helligkeit einer Umgebung, in die sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst hineinbewegt, auf der Basis der Helligkeiten von Pixeln in dem überwachten Bereich; und
v) eine Einstelleinrichtung zum Einstellen von einem Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung in Abhängigkeit von der von der Vorhersageeinrichtung vorhergesagten Helligkeit der Umgebung.

Die Druckschrift JP H07-81 459 A beschreibt eine Antriebssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug, welches ein vorausfahrendes Automobil detektieren kann, selbst wenn ein Unterschied in der Helligkeit und Dunkelheit im Bereich des zu detektierenden Fahrzeugs vorliegt. Hierzu ist eine Erkennungseinheit vorgesehen, die ein vorausfahrendes Fahrzeug durch eine Kamera erkennt, eine Bereichssteuereinheit, die eine rechteckige Fläche festlegt, die das vorausfahrende Fahrzeug umgibt, und eine Bilddatenextraktionseinheit, die Daten extrahiert, die das Licht in einem Bildbereich der rechteckigen Fläche angeben. Auf der Grundlage dieser Daten wird die Kamera derart gesteuert, dass das vorausfahrende Fahrzeug jederzeit geeignet aufgenommen werden kann.
Die Druckschrift DE 102 13 917 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Bildsensors, wobei die Regelparameter des Bildsensors abhängig von zukünftig zu erwartenden geschätzten Belichtungsverhältnissen angepasst werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in anbetracht dieser Umstände erfolgt und die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs, die ein vorausfahrendes Fahrzeug durch geeignete Ausführung einer zwangsweisen Steuerung, wie zum Beispiel einer Belichtungssteuerung, an einer Bildaufnahmeeinrichtung in exakter Weise detektieren kann, wenn sich die Helligkeit einer das vorausfahrende Fahrzeug umgebenden Umgebung stark verändert.
Zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme weist eine Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes auf:
eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines Bildes von der Umgebung eines Fahrzeugs in dem die Fahrzeugumgebungs-Überwachungs-Vorrichtung angebracht ist;
eine Detektionseinrichtung zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs, um ein vorausfahrendes Fahrzeug aus dem aufgenommenen Bild zu detektieren;
eine Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung zum Vorgeben von mindestens einem vorbestimmten überwachten Bereich um das vorausfahrende Fahrzeug herum auf dem Bild;
eine Vorhersageeinrichtung zum Vorhersagen einer Helligkeit einer Umgebung, in die sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst hineinbewegt, auf der Basis der Helligkeiten von Pixeln in dem überwachten Bereich; und
eine Einstelleinrichtung zum Einstellen von einem Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung und/oder den von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Helligkeiten der Pixel vorab in Abhängigkeit von der von der Vorhersageeinrichtung vorhergesagten Helligkeit der Umgebung, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (14) die Einstellung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug eine aktuelle Position des vorausfahrenden Fahrzeugs (Vah) passiert, auf der Basis einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug (Vah) und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs vornimmt, wenn die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in eine dunkle Umgebung oder in eine helle Umgebung hineinfährt
Dabei sagt die Vorhersageeinrichtung die Helligkeit einer Umgebung, in die das vorausfahrende Fahrzeug demnächst hineinfährt, auf der Basis der Helligkeiten der Pixel in dem überwachten Bereich vorher, der um das vorausfahrende Fahrzeug herum auf dem aufgenommenen Bild vorgegeben ist. Wenn zum Beispiel vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug von einer hellen Umgebung in eine dunkle Umgebung hineinfährt, wie zum Beispiel in das Innere eines Tunnels, wird das Steuerungsniveau für den Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung und die von der Bildaufnahmeeinrichtung abgegebenen Helligkeiten der Pixel vorab zwangsweise auf ein Steuerungsniveau für die dunkle Umgebung geändert.
Durch derartiges zwangsweise vorab erfolgendes Verändern des Steuerungsniveaus für den Belichtungsbetrag und die Helligkeit des Ausgabebildes gegenüber dem von der Bildaufnahmeeinrichtung automatisch bestimmten Steuerungsniveau wird der Kontrast in einem dunklen Bereich des Bildes verbessert. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug in eine dunkle Umgebung einfährt, kann dieses somit zuverlässig in sich von der Umgebung abhebender Weise detektiert werden.
Wenn umgekehrt dazu vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug demnächst von einer dunklen Umgebung in eine helle Umgebung hineinfährt, wenn es zum Beispiel einen Tunnel verlässt, wird das Steuerungsniveau für den Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung und die von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Helligkeiten der Pixel vorab zwangsweise auf ein Steuerungsniveau für die helle Umgebung geändert.
Wenn das Steuerungsniveau für den Belichtungsbetrag und die Helligkeit des Ausgabebildes in dieser Weise vorab zwangsweise geändert werden, wird der Kontrast in einem hellen Bereich des Bildes verbessert. Selbst wenn das vorausfahrende Fahrzeug sich von einer dunklen Umgebung in eine helle Umgebung hineinbewegt, kann es somit zuverlässig in einer sich von der Umgebung abhebenden Weise detektiert werden.
Die vorstehend beschriebene zwangsweise Änderung des Steuerungsniveaus für den Belichtungsbetrag und die Helligkeit des Ausgabebildes wird nur dann ausgeführt, wenn die Vorhersageeinrichtung vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug von einer hellen Umgebung demnächst in eine dunkle Umgebung hineinfährt oder von einer dunklen Umgebung demnächst in eine helle Umgebung hineinfährt.
Aus diesem Grund wird das Steuerungsniveau nur dann zwangsweise geändert, wenn die Helligkeit der Umgebung, in die das vorausfahrende Fahrzeug demnächst hineinfährt, sich stark verändert, und es kann ein Bild mit einem angemessenen Belichtungsbetrag auf der Basis des von der Bildaufnahmeeinrichtung bestimmten Steuerungsniveaus aufgenommen werden. Dies ermöglicht eine automatische Steuerung, die in zuverlässiger Weise verhindert, dass andere Objekte als das vorausfahrende Fahrzeug aufgrund einer zwangsweisen Änderung des Steuerungsniveaus in einem nicht erforderlichen Fall fälschlicherweise detektiert werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die zwangsweise Steuerung für die dunkle Umgebung sowie die zwangsweise Steuerung für die helle Umgebung für eine begrenzte Zeitdauer ausgeführt werden. Somit lassen sich die vorstehend beschriebenen Vorteile der Vorrichtung in exakterer Weise erzielen. Insbesondere kann in zuverlässiger Weise verhindert werden, dass eine Änderung des Niveaus der zwangsweisen Steuerung in einem nicht erforderlichen Fall stattfindet
Vorzugsweise beinhaltet der mindestens eine vorbestimmte überwachte Bereich eine Vielzahl von überwachten Bereichen.
Durch das Vorgeben einer Vielzahl von separaten überwachten Bereichen auf dem Bild um das vorausfahrende Fahrzeug herum, kann die Helligkeit um das vorausfahrende Fahrzeug herum exakt festgestellt werden, und die Helligkeit einer Umgebung vor dem vorausfahrenden Fahrzeug kann ebenfalls in zuverlässiger Weise festgestellt werden, und zwar in ähnlicher Weise wie zum Beispiel in einem Fall, in dem ein kontinuierlicher überwachter Bereich um das vorausfahrende Fahrzeug herum vorgegeben ist. Infolgedessen lassen sich die vorstehend beschriebenen Vorteile der Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs in exakter Weise erzielen.
Da ferner die Anzahl von Pixeln, deren Helligkeiten überwacht werden sollen, kleiner gemacht werden kann als in dem vorstehend beschriebenen Fall, kann der Rechenaufwand durch die Vorhersageeinrichtung vermindert werden, die Verarbeitungsbelastung der Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs lässt sich reduzieren, und die Verarbeitungsgeschwindigkeit lässt sich steigern.
Vorzugsweise ist die Vielzahl der überwachten Bereiche zumindest an einer oberen, linken und rechten Seite des vorausfahrenden Fahrzeugs auf dem Bild vorgegeben.
Durch das Vorgeben der überwachten Bereiche zumindest an der oberen, rechten und linken Seite des vorausfahrenden Fahrzeugs auf dem Bild lassen sich die vorstehend beschriebenen Vorteile der Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs in angemessener Weise erzielen. Darüber hinaus ist es möglich, die Helligkeit um das vorausfahrende Fahrzeug herum sowie die Helligkeit einer Umgebung vor dem vorausfahrenden Fahrzeug in exakter Weise festzustellen und die vorstehend beschriebenen Vorteile der Vorrichtung in genauerer Weise zu erzielen.
Vorzugsweise sagt die Vorhersageeinrichtung vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in eine dunkle Umgebung hineinfährt, wenn die Helligkeit der Umgebung geringer ist als ein vorgegebener dunkler Schwellenwert.
Durch das Vorhersagen, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in eine dunkle Umgebung hineinbewegt, wenn die Helligkeit der Umgebung geringer ist als der vorgegebene dunkle Schwellenwert, ist es möglich, die Veränderung in der Helligkeit der Umgebung zahlenmäßig festzustellen, so dass sich die Vorhersage in einfacher und zuverlässiger Weise treffen lässt und die vorstehend geschilderten Vorteile der Vorrichtung in genauerer Weise erzielt werden können.
Vorzugsweise sagt die Vorhersageeinrichtung vorher, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in die dunkle Umgebung hineinbewegt, wenn die Helligkeit der Umgebung zumindest in einer vorbestimmten Anzahl von überwachten Bereichen des mindestens einen überwachten Bereichs geringer ist als der vorgegebene dunkle Schwellenwert.
Durch das Vorhersagen, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug in die dunkle Umgebung hineinbewegt, wenn die Helligkeit der Umgebung zumindest in einer vorbestimmten Anzahl von überwachten Bereichen geringer ist als der vorgegebene dunkle Schwellenwert, lässt sich die Vorhersage unter zuverlässiger Feststellung der Änderung in der Helligkeit der Umgebung treffen, während sich die vorstehend beschriebenen Vorteile der Vorrichtung in genauerer Weise erzielen lassen.
Vorzugsweise sagt die Vorhersageeinrichtung vorher, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in eine helle Umgebung hineinbewegt, wenn die Helligkeit der Umgebung höher ist als ein vorgegebener heller Schwellenwert.
Durch die Vorhersage, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in die helle Umgebung hineinbewegt, wenn die Helligkeit der Umgebung höher ist als der vorgegebene helle Schwellenwert, lässt sich die Änderung in der Helligkeit der Umgebung zahlenmäßig feststellen, so dass sich die Vorhersage in einfacher und zuverlässiger Weise treffen lässt und sich die vorstehend beschriebenen Vorteile der Vorrichtung in genauerer Weise erzielen lassen.
Vorzugsweise sagt die Vorhersageeinrichtung vorher, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in die helle Umgebung hineinbewegt, wenn die Helligkeit der Umgebung in zumindest einer vorbestimmten Anzahl von überwachten Bereichen des wenigstens einen überwachten Bereichs höher ist als der vorgegebene helle Schwellenwert.
Durch die Vorhersage, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in die helle Umgebung hineinbewegt, wenn die Helligkeit der Umgebung zumindest in einer vorbestimmten Anzahl von überwachten Bereichen höher ist als der vorgegebene helle Schwellenwert, lässt sich die Änderung in der Helligkeit der Umgebung feststellen, so dass sich die Vorhersage in einfacher und zuverlässiger Weise treffen lässt und sich die vorstehend beschriebenen Vorteile der Vorrichtung in genauerer Weise erzielen lassen.
Vorzugsweise nimmt die Einstelleinrichtung die Einstellung für eine dunkle Umgebung vor, wenn die Vorhersageeinrichtung vorhersagt, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in die dunkle Umgebung hineinbewegt, und anschließend nimmt sie die Einstellung für eine helle Umgebung vor, wenn die Vorhersageeinrichtung vorhersagt, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in die helle Umgebung hineinbewegt.
Wenn zum Beispiel das vorausfahrende Fahrzeug in einen Tunnel einfährt, so tritt es in eine dunkle Umgebung ein und fährt anschließend aus dem Tunnel heraus in eine helle Umgebung. Aus diesem Grund erfolgt die Einstellung für die dunkle Umgebung, wenn vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in die dunkle Umgebung hineinfährt, und die Einstellung für die helle Umgebung erfolgt dann, wenn vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in die helle Umgebung hineinfährt.
Dies möglicht eine zuverlässige Änderung des Niveaus der zwangsweisen Steuerung. Da ferner die Einstellung für die helle Umgebung nur dann erfolgt, wenn das vorausfahrende Fahrzeug vorübergehend in die dunkle Umgebung hineinfährt, wird in zuverlässiger Weise eine unnötige Änderung des Niveaus der zwangsweisen Steuerung verhindert, und die Vorteile der Vorrichtung lassen sich in genauerer Weise erzielen.
Vorzugsweise weist der mindestens eine vorbestimmte überwachte Bereich einen Bereich auf, der das vorausfahrende Fahrzeug auf dem Bild beinhaltet, wobei die Vorhersageeinrichtung eine Helligkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs auf der Basis der Helligkeiten der Pixel in dem das vorausfahrende Fahrzeug beinhaltenden Bereich vorhersagt und wobei die Einstelleinrichtung die Einstellung in Abhängigkeit von der von der Vorhersageeinrichtung vorhergesagten Helligkeit der Umgebung sowie der Helligkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs vornimmt.
In diesem Fall kann bestimmt werden, ob die zwangsweise Steuerung nicht nur unter Berücksichtigung der aufgrund des überwachten Bereichs um das vorausfahrende Fahrzeug herum vorhergesagten Helligkeit der Umgebung, sondern auch unter Berücksichtigung der Helligkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs auf der Basis der durchschnittlichen Helligkeit der Pixel in dem das vorausfahrende Fahrzeug beinhaltenden überwachten Bereich sowie dem Modus eines die Helligkeiten der Pixel darstellenden Histogramms durchgeführt werden soll.
Somit ist es möglich, das vorausfahrende Fahrzeug zuverlässig in sich von der hellen und der dunklen Umgebung abhebender Weise zu detektieren und dadurch zu bestimmen, ob das Niveau der zwangsweisen Steuerung verändert werden soll. Die vorstehend beschriebenen Vorteile lassen sich somit in angemessenerer Weise erzielen. Insbesondere kann in zuverlässiger Weise geändert werden, dass das Niveau der zwangsweisen Steuerung in einem nicht erforderlichen Fall verändert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Konfiguration einer Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Beispiel eines Referenzbildes;
3 ein Distanzbild, das auf der Basis des in 2 gezeigten Referenzbildes gebildet ist;
4 eine Darstellung von Punkten, die durch Auftragen von Distanzen in Bereichen in einem realen Raum gebildet sind;
5 eine Darstellung von Objekten, die in dem realen Raum auf der Basis der in 4 gezeigten Punkte detektiert werden;
6 eine Darstellung von detektieren Objekten und vorausfahrenden Fahrzeugen, die von Rahmen in dem Referenzbild umgeben sind;
7 eine Darstellung eines Bewegungsortes und einer Bewegungsbahn eines Fahrzeugs sowie eines vorausfahrenden Fahrzeugs in dem realen Raum;
8 eine Darstellung zur Erläuterung von überwachten Bereichen, die um das vorausfahrende Fahrzeug herum vorgegeben sind;
9 eine Darstellung zur Erläuterung eines dunklen Schwellenwerts, der in einem Bereich mit geringer Helligkeit vorgegeben ist, und eines hellen Schwellenwerts, der in einem Bereich mit hoher Helligkeit vorgegeben ist;
10 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem die Anzahl von Pixeln mit geringerer Helligkeit als bei dem dunklen Schwellenwert höher als ein oder gleich einem Schwellenwert in allen überwachten Bereichen ist;
11 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem die Anzahl von Pixeln mit einer höheren Helligkeit als der helle Schwellenwert höher als ein oder gleich einem Schwellenwert in allen überwachten Bereichen ist;
12 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Vorgangs, der von einer Überwachungseinheit in der Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
13 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Vorgangs, der von der Überwachungseinheit in der Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
14 eine Darstellung eines vorausfahrenden Fahrzeugs beim Erreichen des Eingangs in einen Tunnel sowie Darstellung von überwachten Bereichen;
15 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Ausmaßes der Belichtungssteuerung, die von einer Bildaufnahmeeinrichtung automatisch vorgegeben wird;
16 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem das Ausmaß der Belichtungssteuerung durch die Bildaufnahmeeinrichtung durch eine Einstelleinrichtung zwangsweise vermindert wird;
17 eine Darstellung in einem Zustand, in dem das Steuerungsausmaß zwangsweise vermindert ist, die Helligkeit eines dunklen Bereichs in dem Tunnel erhöht ist und der Kontrast gesteigert ist;
18 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem ein Vorgang zum zwangsweisen Vermindern des Steuerungsausmaßes fortgesetzt wird;
19 eine Darstellung des vorausfahrenden Fahrzeugs, das auch nach dem Einfahren in den dunklen Tunnel detektiert wird;
20 eine Darstellung des vorausfahrenden Fahrzeugs beim Erreichen des Ausgangs des Tunnels sowie Darstellung von überwachten Bereichen;
21 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem die zwangsweise Änderung des Steuerungsausmaßes fortgesetzt wird;
22 eine Darstellung eines Zustands, in dem das Steuerungsausmaß zwangsweise erhöht ist, die Helligkeit eines hellen Bereichs außerhalb des Tunnels vermindert ist und der Kontrast verbessert ist; und
23 eine Darstellung des vorausfahrenden Fahrzeugs, das nach dem Einfahren in einen hellen Bereich außerhalb des Tunnels detektiert wird.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Während bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei als Bildaufnahmeeinrichtung 2 dienende Kameras Stereobilder aufnehmen, kann die Bildaufnahmeeinrichtung 2 beispielsweise auch mit einer einzigen Kamera ausgebildet sein. Die Ausbildung einer Objektdetektionseinrichtung 11, die als Detektionseinrichtung zum Erfassen eines vorausfahrenden Fahrzeugs dient, ist nicht auf eine bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgegriffene Ausbildung beschränkt, solange die Objektdetektionseinrichtung 11 ein vorausfahrendes Fahrzeug aus einem aufgenommenen Bild detektieren kann.
Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Vorrichtung 1 zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in erster Linie eine Positionsinformations-Erfassungseinrichtung 9, die die Bildaufnahmeeinrichtung 2, eine Wandlereinrichtung 3, eine Bildverarbeitungseinrichtung 6 usw. beinhaltet, sowie eine Überwachungseinrichtung 10 auf, die eine Einstelleinrichtung 14 usw. beinhaltet.
Die Positionsinformations-Erfassungseinrichtung 9 weist die Bildaufnahmeeinrichtung 2 zum Aufnehmen von Bildern der Umgebung eines Fahrzeugs auf. Die Positionsinformations-Erfassungseinrichtung 9 nimmt Bilder von Objekten um das Fahrzeug herum auf und erfasst Informationen hinsichtlich der Positionen der Objekte in einem realen Raum, einschließlich der Distanzen zwischen dem Fahrzeug und den Objekten.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel basiert die Positionsinformations-Erfassungseinrichtung 9 auf die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtungen, die in der JP H05-114099 A , der JP H05-265547 A , der JP H06-266828 A , der JP H10-283461 A , der JP H10-283477 A und der JP 2006-072 495 A offenbart sind, die von der vorliegenden Anmelderin zu einem früheren Zeitpunkt eingereicht worden sind. Die Positionsinformations-Erfassungseinrichtung 9 wird im Folgenden kurz erläutert.
In der Positionsinformations-Erfassungseinrichtung 9 werden zwei Bilder von der Umgebung des Fahrzeugs von einer Hauptkamera 2a und einer Zusatzkamera 2b aufgenommen, die in der Bildaufnahmeeinrichtung 2 vorgesehen sind, wie dies in 1 gezeigt ist. Die Hauptkamera 2a und die Zusatzkamera 2b sind mit einer feststehenden Beabstandung voneinander in Richtung der Fahrzeugbreite angeordnet.
Die aufgenommenen Bilder werden durch in der Wandlereinrichtung 3 vorgesehene A/D-Wandler 3a und 3b in digitale Bilder umgewandelt und werden durch eine Bildkorrektureinheit 4 einer Bildkorrektur unterzogen, bei der zum Beispiel Verlagerungen und Rauschen eliminiert werden und die Helligkeit korrigiert wird. Die korrigierten digitalen Bilder werden in einem Bilddatenspeicher 5 gespeichert und werden ferner zu der Überwachungseinrichtung 10 übertragen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei CCD-Kameras als Hauptkamera 2a und Zusatzkamera 2b vorhanden. Die CCD-Kameras haben normalerweise die Funktion der Beurteilung der Helligkeit um das Fahrzeug herum sowie der automatischen Ausführung einer Belichtungssteuerung für eine angemessene Belichtung. In der vorliegenden Beschreibung beinhaltet die Belichtungssteuerung zumindest die Steuerung der Blendengeschwindigkeit, das Schalten der Verstärker-Verstärkung, die Auswahl einer Nachschlagetabelle (LUT) sowie die Umwandlung der Helligkeit in Abhängigkeit von der Auswahl. Diese Steuerungsvorgänge werden in umfassender Weise ausgeführt.
Da die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten CCD-Kameras keine Irisblende aufweisen, wird auch keine Irisblendensteuerung beschrieben. Wenn jedoch die Bildaufnahmeeinrichtung 2 eine weitere Funktion für die Belichtungssteuerung, beispielsweise eine Irisblende aufweist, wird eine automatische Belichtungssteuerung einschließlich einer Irisblendensteuerung ausgeführt, um die Belichtung in umfassender Weise zu optimieren.
Nach der Bildkorrektur werden die aufgenommenen Bilder zu der Bildverarbeitungseinrichtung 6 übertragen. Ein von der Hauptkamera 2a aufgenommenes Bild, wie es in 2 gezeigt ist (wobei dieses im Folgenden als Referenzbild T bezeichnet wird), wird durch einen Bildprozessor 7 in eine Vielzahl von Pixelblöcken unterteilt. Entsprechend den Pixelblöcken werden Pixelblöcke des von der Zusatzkamera 2a aufgenommenen Bildes durch Stereo-Anpassung ermittelt, und für jeden Pixelblock wird eine Parallaxe berechnet. Ein Verfahren zum Berechnen der Parallaxe ist in den vorstehend genannten Veröffentlichungen ausführlich beschrieben.
Die Parallaxe kann der Position in dem realen Raum in Abhängigkeit von einem Triangulationsprinzip zugeordnet werden. Insbesondere können die Relationen zwischen den Punkten X, Y und Z in dem realen Raum, der Parallaxe dp sowie den Koordinaten (i, j) eines Pixelblocks in dem Referenzbild T durch die nachfolgenden Ausdrücke angegeben werden: X = CD/2 + Z × PW × (i – IV) (1) Y = CH + Z × PW × (j – JV) (2) Z = CD/(PW × (dp – DP)) (3).
Dabei wird ein Punkt auf der Straßenoberfläche unmittelbar unterhalb des Mittelpunkts zwischen der Hauptkamera 2a und der Zusatzkamera 2b als Ausgangspunkt bezeichnet, die X-Achse stellt die Breitenrichtung, d. h. die nach rechts und nach links gehende Richtung des Fahrzeugs dar, die X-Achse stellt die Richtung der Fahrzeughöhe dar, und die Z-Achse stellt die Richtung der Fahrzeuglänge, d. h. die Distanzrichtung, dar.
In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet CD die Distanz zwischen der Hauptkamera 2a und der Zusatzkamera 2b, PW stellt den Betrachtungswinkel für ein Pixel dar, CH stellt die Montagehöhe der Hauptkamera 2a und der Zusatzkamera 2b dar, IV und JV stellen die Koordinaten i bzw. j des Unendlichkeitspunktes vor dem Fahrzeug dar, und DP stellt den Versetzungsbetrag dar, der auch als Fluchtpunkt-Parallaxe bezeichnet wird.
Die Bildverarbeitungseinrichtung 6 ordnet die Parallaxen dp den Pixelblöcken in dem Referenzbild T zu, speichert die Parallaxen dp in einem Distanzdatenspeicher 8 und überträgt die Information hinsichtlich der Parallaxen dp zu der Überwachungseinrichtung 10. Im Folgenden wird ein Bild, das durch die Pixelblöcke mit den zugeordneten Parallaxen dp an dem Referenzbild T gebildet wird, als Distanzbild Tz bezeichnet. Bei dem Distanzbild Tz handelt es sich um bildartige Daten, bei denen die Parallaxen dp jeweils den Pixelblöcken zugeordnet sind, wie dies in 3 gezeigt ist.
Alternativ hierzu kann die Distanz Z zwischen dem die Überwachungsvorrichtung beinhaltenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug gemessen werden, beispielsweise mittels eines Radar-Systems, das die Vorderseite des Fahrzeugs mit Laserlicht oder Infrarotlicht bestrahlt und die Distanz Z zu einem Objekt auf der Basis von Information über das von der Vorderseite des Fahrzeugs reflektierte Licht misst. Die Verfahrensweise zum Erfassen von Information hinsichtlich der Position des Objekts ist nicht auf eine spezielle Verfahrensweise beschränkt.
Bei der Überwachungseinrichtung 10 handelt es sich um einen Computer, bei dem eine CPU, ein ROM, ein RAM, eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle usw., die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, mit einem Bus verbunden sind. Die Überwachungseinrichtung 10 ist mit einer Sensorgruppe Q verbunden, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Gierratensensor sowie einen Lenkwinkelsensor zum Messen des Lenkwinkels des Lenkrades aufweist. Der Gierratensensor kann durch eine Vorrichtung zum Abschätzen der Gierrate beispielsweise anhand der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ersetzt werden.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet die Überwachungseinrichtung 10 eine Objektdetektionseinrichtung 11, eine Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung 12, eine Vorhersageeinrichtung 13, eine Einstelleinrichtung 14 sowie einen Speicher (nicht gezeigt). Erforderliche Daten werden von der Sensorgruppe Q in die Einrichtungen in der Überwachungseinrichtung 10 eingegeben.
Die Objektdetektionseinrichtung 11 detektiert Objekte aus dem Referenzbild T, das von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 aufgenommen wird. Bei der Objektdetektionseinrichtung 11 handelt es sich um den wesentlichen Teil der Vorrichtung 1 zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Die Objektdetektionseinrichtung 11 dient auch als Detektionseinrichtung zum Erfassen eines vorausfahrenden Fahrzeugs. Die Objektdetektionseinrichtung 11 detektiert Objekte aus dem Referenzbild T, schätzt einen Ort, den das Fahrzeug während der weiteren Bewegung anfährt (wobei dieser im folgenden als Bewegungsort bezeichnet wird) auf der Basis des Verhaltens des Fahrzeugs und detektiert ein vorausfahrendes Fahrzeug anhand der detektierten Objekte auf der Basis des Bewegungsorts. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel basiert die Objektdetektionseinrichtung 11 auf den Vorrichtungen zum Überwachen der Umgebung eines Fahrzeugs, wie diese in den eingangs beschriebenen Veröffentlichungen offenbart sind. Die Objektdetektionseinrichtung 11 wird im Folgenden kurz erläutert.
Bei einem Objektdetektionsvorgang führt die Objektdetektionseinrichtung 11 als erstes eine Unterteilung des in 3 dargestellten Distanzbildes Tz in vertikale Streifenbereiche mit jeweils einer vorbestimmten Breite aus, und sie bildet ein Histogramm in Bezug auf Parallaxen dp, die über der Straßenoberfläche vorhanden sind, von den in jedem Bereich enthaltenen Parallaxen und gibt den Modus des Histogramms als Parallaxe dp des Bereichs vor. Diese Vorgehensweise wird für alle Bereiche ausgeführt.
Während bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel somit nur oberhalb der Straßenoberfläche vorhandene Objekte detektiert werden, können auf der Straßenoberfläche vorgesehene Markierungen, wie zum Beispiel Verkehrsmarkierungslinien, gleichzeitig oder separat detektiert werden.
Auf der Basis der Parallaxen dp der Bereiche berechnet die Objektdetektionseinrichtung 11 die Koordinaten (X, Y, Z) der Objekte in dem realen Raum unter Verwendung der vorstehend genannten Ausdrücke (1) bis (3). Wenn die berechneten Koordinaten der Objekte in dem realen Raum aufgetragen werden, werden sie als Punkte mit gewissen Abweichungen in Bereichen von vor einem Fahrzeug A, in dem die Überwachungsvorrichtung 1 angebracht ist, gelegenen Objekten aufgetragen, wie dies in 4 gezeigt ist.
Die Objektdetektionseinrichtung 11 sucht nach den Distanzen von jedem der in dem realen Raum aufgetragenen Punkte bis zu den benachbarten Punkten in den X- und Z-Achsen-Richtungen sowie nach der Gesamtlänge in der X-Achsen-Richtung zwischen dem äußersten linken Punkt bis zu dem äußersten rechten Punkt in einer Gruppe, in die die Punkte eingeteilt sind. Anschließend klassifiziert die Objektdetektionseinrichtung 11 Punkte, die Werte innerhalb von vorgegebenen Schwellenbereichen aufweisen, in Gruppen und unterzieht die Punkte in den Gruppen einer kollinearen Annäherung, um dadurch Objekte zu detektieren, wie dies in 5 gezeigt ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die auf diese Weise durch die Objektdetektionseinrichtung 11 detektierten Objekte mit rechteckigen Rahmen in dem Referenzbild T umgeben, wie dies in 6 gezeigt ist. In den 5 bis 7 bezeichnen die Bezeichnungen O und S die Art der Flächen von den Objekten, die dem Fahrzeug A zugewandt sind. Die Bezeichnung O zeigt an, dass eine rückwärtige Fläche eines Objekts detektiert wird, und die Bezeichnung S zeigt an, dass eine Seitenfläche des Objekts detektiert wird.
Bei dem nachfolgenden Vorgang zum Detektieren des vorausfahrenden Fahrzeugs schätzt die Objektdetektionseinrichtung 11 zuerst einen Ort, den das Fahrzeug A während der Weiterfahrt einnimmt, als Bewegungsort Lest auf der Basis des Verhaltens des Fahrzeugs A, wie dies in 7 gezeigt ist. Anschließend berechnet die Objektdetektionseinrichtung 11 als Bewegungsweg Rest einen Bereich, der eine Breite gleich der Breite des Fahrzeugs A aufweist und auf den Bewegungsort Lest zentriert ist. Der Bewegungsort Lest des Fahrzeugs A kann anhand der Wendekurvenkrümmung Cua des Fahrzeugs A berechnet werden. Die Wendekurvenkrümmung Cua wird in Abhängigkeit von dem nachfolgenden Ausdruck (4) oder den nachfolgenden Ausdrücken (5) und (6) auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs A, der Gierrate, des Lenkwinkels δ des Lenkrads usw. berechnet: Cua = γ/V (4) Re = (1 + Asf·V²)·(Lwb/δ) (5) Cua = 1/Re (6).
Dabei stellt Re den Wenderadius dar, Asf stellt den Stabilitätsfaktor des Fahrzeugs dar, und Lwb stellt den Radstand dar.
Die Objektdetektionseinrichtung 11 detektiert dann als vorausfahrendes Fahrzeug ein Objekt, das sich unter den auf dem Bewegungsweg Rest des Fahrzeugs A befindlichen Objekten am nähesten bei dem Fahrzeug A befindet. Zum Beispiel wird in den 6 und 7 ein Fahrzeug O3 als vorausfahrendes Fahrzeug Vah detektiert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verfolgt die Objektdetektionseinrichtung 11 das vorausfahrende Fahrzeug unter Gewährleistung von Konsistenz beispielsweise durch Berechnen der Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei einem in der vorhergehenden Abtastperiode detektierten vorausfahrenden Fahrzeug und einem in der aktuellen Abtastperiode detektierten vorausfahrenden Fahrzeug um das gleiche dreidimensionale Objekt handelt.
Weiterhin kann die Objektdetektionseinrichtung 11 einen Wechsel zwischen vorausfahrenden Fahrzeugen detektieren, beispielsweise wenn ein detektiertes vorausfahrendes Fahrzeug den Bereich vor dem Fahrzeug A verlässt und ein vor dem detektierten Fahrzeug befindliches Fahrzeug zu dem neuen vorausfahrenden Fahrzeug wird, oder wenn ein anderes Fahrzeug zwischen dem Fahrzeug A und dem vorausfahrenden Fahrzeug einschert und somit zu dem neuen vorausfahrenden Fahrzeug wird.
In dem Referenzbild T gibt die Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung 12 die vorbestimmten überwachten Bereiche um das von der Objektdetektionseinrichtung 11 detektierte vorausfahrende Fahrzeug vor, und zwar einschließlich eines Bildbereichs, in dem ein Bild von dem Bereich vor dem vorausfahrenden Fahrzeug aufgenommen wird.
Wie vorstehend erwähnt, wird das von der Objektdetektionseinrichtung 11 detektierte vorausfahrende Fahrzeug in dem Referenzbild T mit einem rechteckigen Rahmen umgeben. Die Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung 12 gibt Überwachungsbereiche bzw. überwachte Bereiche P1 bis P5 an fünf Positionen an der Oberseite, der rechten Seite und der linken Seite sowie schräg oben links und schräg oben rechts von einem Rahmen Fr vor, der das vorausfahrende Fahrzeug Vah in dem Referenzbild T umschließt, wie dies in 8 gezeigt ist.
Zum zuverlässigeren Erfassen der Helligkeit der Umgebung vor dem vorausfahrenden Fahrzeug ist es bevorzugt, dass überwachte Bereiche zumindest an der oberen, der rechten und der linken Seite des vorausfahrenden Fahrzeugs in dem Bild vorgegeben werden. Während bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von überwachten Bereichen in erster Linie zum Reduzieren des Rechenaufwandes durch die im folgenden beschriebene Vorhersageeinrichtung 13 vorgegeben sind, kann auch ein einziger überwachter Bereich um das vorausfahrende Fahrzeug Vah vorgegeben werden.
Die überwachten Bereiche müssen nicht immer rechteckig sein, wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, und ihre Formgebung kann beliebig festgelegt werden. Darüber hinaus müssen die überwachten Bereiche nicht immer außerhalb einer oberen Linie Tline, einer linken Linie Lline und einer rechten Linie Rline des das vorausfahrende Fahrzeug Vah umschließenden Rahmens Fr vorgegeben werden, sondern sie können auch in Kontakt mit diesen Linien vorgegeben werden oder die Linien kreuzen.
Die Vorhersageeinrichtung 13 sagt die Helligkeit einer Umgebung, in die das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst eintritt, auf der Basis der Helligkeiten der Pixel in den überwachten Bereichen P1 bis P5 vorher, die in dem Referenzbild T durch die Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung 12 vorgegeben sind und Bilder einer Landschaft vor dem vorausfahrenden Fahrzeug Vah beinhalten.
Genauer gesagt, es werden bei der Vorhersageeinrichtung 13 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwei Helligkeits-Schwellenwerte, d. h. ein dunkler Schwellenwert br_th1, der in einem Bereich mit geringer Helligkeit vorgegeben ist, sowie ein heller Schwellenwert br_th2, der in einem Bereich mit hoher Helligkeit vorgegeben ist, für die Helligkeit jedes Pixels vorgegeben, wie dies zum Beispiel in 256 Abstufungsschritten von 0 bis 255 ausgedrückt wird, wie es in 9 dargestellt ist.
Für jeden der überwachten Bereiche P1 bis P5 zählt die Vorhersageeinrichtung 13 die Anzahl von Pixeln mit einer geringeren Helligkeit als dem dunklen Schwellenwert br_th1 sowie die Anzahl von Pixeln mit einer höheren Helligkeit als dem hellen Schwellenwert br_th2.
Wenn die Anzahl von Pixeln mit einer geringeren Helligkeit als dem dunklen Schwellenwert br_th1 oder das Verhältnis dieser Anzahl zu der Gesamtanzahl von Pixeln bei jedem der überwachten Bereiche P1 bis P5 größer als ein oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert th1 ist, dann sagt die Vorhersageeinrichtung 13 vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah unmittelbar vor dem Einfahren in eine dunkle Umgebung mit einer geringeren Helligkeit als der vorgegebene dunkle Schwellenwert br_th1 steht.
Wenn bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl von Pixeln mit einer geringeren Helligkeit als der dunkle Schwellenwert br_th1 in allen der überwachten Bereiche P1 bis P5 größer als der oder gleich dem Schwellenwert th1 ist, wie dies in 10 gezeigt ist, sagt die Vorhersageeinrichtung 13 vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah sich vor dem Einfahren in eine dunkle Umgebung befindet. 10 zeigt in Form eines Beispiels die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Pixel mit einer geringeren Helligkeit als der dunkle Schwellenwert br_th1 und dem für das Verhältnis vorgegebenen Schwellenwert th1.
Wenn die Anzahl von Pixeln mit einer höheren Helligkeit als der helle Schwellenwert br_th2 oder das Verhältnis dieser Anzahl zu der Gesamtanzahl von Pixeln in jedem der überwachten Bereiche P1 bis P5 größer als ein oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert th2 ist, dann sagt die Vorhersageeinrichtung 13 vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah sich vor dem Einfahren in eine helle Umgebung befindet, die eine höhere Helligkeit als der vorgegebene helle Schwellenwert br_th2 aufweist.
Wenn bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl von Pixeln mit einer höheren Helligkeit als der helle Schwellenwert br_th2 bei allen der überwachten Bereiche P1 bis P5 größer als der oder gleich dem Schwellenwert th2 ist, wie dies in 11 gezeigt ist, sagt die Vorhersageeinrichtung vorher, dass sich das vorausfahrende Fahrzeug Vah vor dem Hineinfahren in eine helle Umgebung befindet. 11 veranschaulicht als ein Beispiel die Relation zwischen dem Verhältnis der Pixel mit einer höheren Helligkeit als der helle Schwellenwert br_th2 sowie dem für das Verhältnis vorgegebenen Schwellenwert th2.
Die Schwellenwerte th1 und th2, die für die Anzahl von Pixeln oder das Verhältnis vorgegeben sind, können gleich oder verschieden sein oder können innerhalb der mehreren überwachten Bereiche P1 bis P5 verschieden sein. Während bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der vorstehend beschriebenen Weise vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine dunkle oder eine helle Umgebung hineinfährt, wenn alle der überwachten Bereiche P1 bis P5 die vorstehend beschriebene Bedingung erfüllen, kann die Vorhersage auch dann erfolgen, wenn zumindest eine vorbestimmte Anzahl von überwachten Bereichen aus den überwachten Bereichen P1 bis P5 die vorstehende Bedingung erfüllt.
In Abhängigkeit von der von der Vorhersageeinrichtung 13 vorhergesagten Helligkeit der Umgebung, in die das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst einfährt, gibt die Einstelleinrichtung 14 ein Signal zum Einstellen des Belichtungsbetrags der Bildaufnahmeeinrichtung 2 und/oder der von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 ausgegebenen Pixel-Helligkeit an die Bildaufnahmeeinrichtung 2 aus. Eine detaillierte Verfahrensweise für die Einstellung wird im Folgenden beschrieben.
Gemäß dem Signal von der Einstelleinrichtung 14 steuert die Bildaufnahmeeinrichtung 2 die Blendengeschwindigkeit, schaltet die Verstärker-Verstärkung, wählt eine Nachschlagetabelle aus und wandelt die Helligkeit auf der Basis der Nachschlagetabelle um. Wenn die Bildaufnahmeeinrichtung 2 eine Irisblende aufweist, wird die Irisblende eingestellt, und es wird eine zwangsweise Belichtungssteuerung ausgeführt, die sich von der vorstehend beschriebenen automatischen Belichtungssteuerung unterscheidet.
Die von der Objektdetektionseinrichtung 11 bis zu der Einstelleinrichtung 14 in der Überwachungseinrichtung 10 ausgeführten Vorgänge werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben, die als Flußdiagramme dienen. Auch wird die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
In einem Ausgangszustand werden ein Flag F, eine Steuerdistanz CR, ein Zeitgeber Ta und ein Zeitgeber Tb, die im Folgenden noch beschrieben werden, auf 0 gesetzt.
Wenn die Objektdetektionseinrichtung 11, die als Detektionseinrichtung zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs dient, ein vorausfahrendes Fahrzeug Vah durch die vorstehend beschriebene Verfahrenweise detektiert (Schritt S1; Ja), wird das vorausfahrende Fahrzeug Vah in einem Referenzbild T mit einem rechteckigen Rahmen Fr umgeben, wie dies in 8 gezeigt ist (Schritt S2 in 12). Im Anschluss daran gibt die Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung 12 die überwachten Bereiche P1 bis P5 um den das vorausfahrende Fahrzeug Vah umgebenden Rahmen Fr in dem Referenzbild T vor (Schritt S3).
Die Vorhersageeinrichtung 13 zählt die Anzahl von Pixeln, die eine geringere Helligkeit als der dunkle Schwellenwert br_th1 aufweisen, sowie die Anzahl von Pixeln, die eine höhere Helligkeit als der helle Schwellenwert br_th2 aufweisen, in jedem der überwachten Bereiche P1 bis P5. Die Vorhersageeinrichtung 13 bestimmt dann, ob die Anzahl der Pixel mit einer geringeren Helligkeit als der dunkle Schwellenwert br_th1 höher als ein oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert th1 ist, um dadurch festzustellen, ob das vorausfahrende Fahrzeug Vah sich vor dem Einfahren in eine dunkle Umgebung befindet (Schritt S4).
Wie vorstehend beschrieben, kann die Bestimmung auf der Basis des Verhältnisses der Anzahl von Pixeln mit einer geringeren Helligkeit als der dunkle Schwellenwert br_th1 zu der Gesamtanzahl von Pixeln in jedem der überwachten Bereiche erfolgen. Gleichzeitig damit zählt die Vorhersageeinrichtung 13 die Anzahl von Pixeln mit einer höheren Helligkeit als der helle Schwellenwert br_th2 in jedem der überwachten Bereiche P1 bis P5.
In einem Fall, wie er zum Beispiel in 6 gezeigt ist, ist es um das vorausfahrende Fahrzeug Vah herum hell, und die Anzahl von Pixeln mit einer geringeren Helligkeit als der dunkle Schwellenwert br_th1 in den überwachten Bereichen (in 6 nicht dargestellt) ist nicht größer als der oder gleich dem Schwellenwert th1. Somit sagt die Vorhersageeinrichtung 13 vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst nicht in eine dunkle Umgebung einfährt (Schritt S4; Nein).
Wenn dagegen das vorausfahrende Fahrzeug Vah an dem Eingang zu einem Tunnel Tu ankommt, wie dies in 14 gezeigt ist, so ist die Anzahl von Pixeln mit einer geringeren Helligkeit als der dunkle Schwellenwert br_th1 in den überwachten Bereichen P1 bis P5 größer als der oder gleich dem Schwellenwert th1. Somit sagt die Vorhersageeinrichtung 13 vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah vor dem Einfahren in eine dunkle Umgebung steht (Schritt S4 in 12; Ja).
Wenn die Vorhersageeinrichtung 13 vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine dunkle Umgebung fährt und das Flag F nicht auf 1 gesetzt ist (Schritt S5; Nein), stellt die Einstelleinrichtung 14 das Flag F auf 1 (Schritt S6) und gibt die Steuerdistanz CR zum Beispiel mit 10 km vor (Schritt S7). Die Steuerdistanz CR wird in jeder Abtastperiode verkürzt, wie dies im Folgenden noch beschrieben wird (vgl. Schritt S17 in 13). Das Flag F und die Steuerdistanz CR werden im folgenden noch erläutert.
Im Anschluss daran gibt die Einstelleinrichtung 14 ein Öffnungssignal als Signal S vor, das an die Bildaufnahmeeinrichtung 2 abzugeben ist (Schritt S8 in 12). Die Bildaufnahmeeinrichtung 2 prüft die Helligkeit um das Fahrzeug A herum und bestimmt das Steuerungsniveau des Belichtungsbetrages oder bestimmt das Steuerungsniveau der Pixel-Helligkeit, die von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 auszugeben ist. Auf diese Weise wird das Signal S dazu verwendet, das von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 automatisch bestimmte Steuerungsniveau zwangsweise weiter zu verändern.
Unter dem Öffnungssignal S ist zu verstehen, dass das Steuerungsniveau zwangsweise auf ein Niveau für eine Umgebung geändert wird, die dunkler ist als die von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 festgestellte Umgebungs-Helligkeit. Wenn es sich bei dem Signal S um ein Schließsignal handelt, wie dies im folgenden noch beschrieben wird, ist darunter zu verstehen, dass das Steuerungsniveau zwangsweise auf ein Niveau für eine Umgebung geändert wird, die heller ist als die von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 bestimmte Umgebungs-Helligkeit.
Weiterhin setzt die Einstelleinrichtung 14 den Zeitgeber Ta (Schritt S9). Der Zeitgeber Ta wird gesetzt, um eine obere Grenze für die Dauer der zwangsweisen Steuerung durch die Einstelleinrichtung 14 zu definieren, so dass die zwangsweise Steuerung für die Bildaufnahmeeinrichtung 2 nicht für eine längere Zeitdauer als notwendig fortgeführt wird.
Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, die als Flußdiagramme dienen, wird während der Vorhersage durch die Vorhersageeinrichtung 13, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine dunkle Umgebung einfährt (Schritt S4 in 12; Ja) der Zählvorgang des Zeitgebers Ta fortgesetzt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Vorhersageeinrichtung 13 vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst nicht in eine dunkle Umgebung einfährt (Schritt S4; Nein), beginnt ein Dekrementieren des Werts des Zeitgebers Ta ausgehend von dem letzten Wert, wie dies im folgenden beschrieben wird.
Die Einstelleinrichtung 14 berechnet die Distanz Z zwischen dem Fahrzeug A und dem vorausfahrenden Fahrzeug Vah anhand des vorstehend beschriebenen Ausdrucks (3) und dividiert die Distanz Z durch die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor eingegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs A, um dadurch die Zeitdauer zu berechnen, die das Fahrzeug A bis zum Erreichen der aktuellen Position des vorausfahrenden Fahrzeugs Vah benötigt.
Die Einstelleinrichtung 14 gibt als Wert des Zeitgebers Ta einen Wert vor, der einer Zeit jenseits von der ab dem aktuellen Zeitpunkt berechneten Zeit entspricht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt die Einstelleinrichtung 14 als Wert des Zeitgebers Ta eine Abtastfrequenz vor, die der Summe aus der berechneten Zeit plus etwa 2 bis 3 Sekunden entspricht.
Anschließend prüft die Bildaufnahmeeinrichtung 2 die Helligkeit um das Fahrzeug A herum und bestimmt das Niveau der Steuerung, wie zum Beispiel der Steuerung der Blendengeschwindigkeit, das Schalten der Verstärker-Verstärkung, die Auswahl einer Nachschlagetabelle sowie die Helligkeitsumwandlung (Schritt S10). Bei dieser Steuerung handelt es sich nicht um eine von der Überwachungseinrichtung 10 zwangsweise durchgeführte Belichtungssteuerung, sondern sie wird von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 im Normalfall automatisch durchgeführt. Diese Steuerung bildet normalerweise auch ein Kriterium für eine zwangsweise Belichtungssteuerung.
Wenn das Fahrzeug A zum Beispiel in den Tunnel Tu einfährt und dann aus dem Tunnel Tu herausfährt, wird ein Niveau Lre dieser automatischen Belichtungssteuerung in einer dunklen Umgebung, wie dem Inneren des Tunnels Tu, normalerweise vermindert und in einer hellen Umgebung auf der Eintrittsseite oder der Austrittsseite des Tunnels Tu angehoben, wie dies in 15 gezeigt ist.
Wenn die Steuerdistanz Cr mehr als 0 ist (Schritt S11 in 13; Ja), veranlasst die Einstelleinrichtung 14 die Vorhersageeinrichtung 13 zu bestimmen, ob die gezählte Anzahl von Pixeln mit einer höheren Helligkeit als der helle Schwellenwert br_th2 größer als der oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert th2 in jedem der überwachten Bereiche P1 bis P5 ist, um dadurch zu bestimmen, ob das vorausfahrende Fahrzeug Vah vor dem Einfahren in eine helle Umgebung steht (Schritt S12). Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann diese Bestimmung für das Verhältnis der Anzahl von Pixeln mit einer höheren Helligkeit als der helle Schwellenwert br_th2 zu der Gesamtanzahl von Pixeln in dem überwachten Bereich erfolgen.
In dem in 14 dargestellten Zustand erfolgt keine Feststellung dahingehend, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine helle Umgebung einfährt (Schritt S12 in 13; Nein). Daher bestimmt die Einstelleinrichtung 14, ob der Wert des Zeitgebers Tb größer als 0 ist (Schritt S13). Der Zeitgeber Tb wird im Folgenden noch beschrieben. In dem in 14 gezeigten Zustand bleibt der Zeitgeber Tb im Ausgangszustand, d. h. der Zählwert des Zeitgebers Tb ist 0 (Schritt S13 in 13; Nein).
Die Einstelleinrichtung 14 stellt dann fest, ob der Wert des Zeitgebers Ta mehr als 0 (Null) beträgt (Schritt S14). Wenn der Wert des in der vorstehend beschriebenen Weise gesetzten Zeitgebers Ta mehr als 0 beträgt (Schritt S14; Ja), wird das Öffnungssignal S an die Bildaufnahmeeinrichtung 2 ausgegeben (Schritt S15) und der Wert des Zeitgebers Ta wird nur um Eins dekrementiert (Schritt S16). Wenn der Wert des Zeitgebers Ta kleiner oder gleich 0 ist (Schritt S14; Nein), wird kein Signal S zum Ausführen einer Zwangssteuerung an der Bildaufnahmeeinrichtung 2 ausgegeben.
In Abhängigkeit von dem von der Einstelleinrichtung 14 abgegebenen Öffnungssignal S vermindert die Bildaufnahmeeinrichtung 2 zwangsweise das Niveau der Belichtungssteuerung, wie zum Beispiel der Steuerung der Blendengeschwindigkeit und das Schalten der Verstärker-Verstärkung, die Auswahl einer Nachschlagetabelle sowie die Helligkeitsumwandlung für die nächste Abtastperiode zu einem Zeitpunkt t₁, bevor das vorausfahrende Fahrzeug Vah den Tunnel Tu erreicht, wie dies in 16 gezeigt ist.
Aus diesem Grund nimmt in einem Referenzbild T, das in der nächsten Abtastperiode aufgenommen wird, wie es in 17 gezeigt ist, ein ursprünglich heller Bereich in der Helligkeit weiter zu und wird im Kontrast geringer. Umgekehrt dazu nimmt ein ursprünglich dunkler Bereich, wie das Innere des Tunnels Tu, in der Helligkeit und im Kontrast zu. Infolgedessen ist es möglich, Bilder von Strukturen in dem Tunnel Tu aufzunehmen.
Das Niveau Lre der Belichtungssteuerung und dergleichen, das durch die Bildaufnahmeeinrichtung 2 in jeder Abtastperiode automatisch bestimmt wird (Schritt S10 in 12), wird auf diese Weise zwangsweise auf ein Niveau Lco vermindert (Schritt S15 in 13), und zwar ansprechend auf die Abgabe des Öffnungssignals S an die Bildaufnahmeeinrichtung 2. Diese Vorgehensweise hält an, während die Vorhersageeinrichtung 13 vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine dunkle Umgebung einfährt (Schritt S4 in 12; Ja) und der Wert des Zeitgebers Ta im Anschluss daran größer als 0 ist (Schritt S14 in 13; Ja), wie dies in 18 gezeigt ist.
Selbst wenn das vorausfahrende Fahrzeug Vah in den Tunnel Tu einfährt und die Helligkeit der Umgebung sich stark verändert und auch die Helligkeit des eigentlichen vorausfahrenden Fahrzeugs Vah geringer wird, wie dies in 19 gezeigt ist, kann somit das vorausfahrende Fahrzeug Vah in sich von der Umgebung absetzender Weise detektiert werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vermindert die Bildaufnahmeeinrichtung 2 das Niveau der Belichtungssteuerung und dergleichen von Lre auf Lco in einem einzigen Schritt um ΔL in Reaktion auf das Öffnungssignal S von der Einstelleinrichtung 14, wie dies in 18 gezeigt ist. Alternativ hierzu kann das Niveau in den Abtastperioden z. B. auch schrittweise reduziert werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Niveau der Belichtungssteuerung und dergleichen durch zwangsweise Steuerung derart reduziert, dass es nicht unter ein vorbestimmtes Niveau Lb absinkt.
Nach den vorstehend beschriebenen Vorgängen vermindert die Einstelleinrichtung 14 die Steuerdistanz CR (Schritt S17). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berechnet die Einstelleinrichtung 14 die Distanz, über die sich das Fahrzeug A in der aktuellen Abtastperiode bewegt hat, durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs A mit der der Abtastperiode entsprechenden Zeit, und sie subtrahiert die berechnete Distanz von der aus dem Speicher ausgelesenen Steuerdistanz CR. Die Steuerdistanz, von der die berechnete Distanz subtrahiert ist, wird als neue Steuerdistanz CR in dem Speicher gespeichert.
Auf diese Weise setzt die Steuerdistanz CR eine obere Grenze zum Bestimmen der Dauer der zwangsweisen Steuerung auf der Basis der Bewegungsdistanz des Fahrzeugs A. Durch Vorgeben der Steuerdistanz CR kann verhindert werden, dass sich eine zwangsweise Steuerung endlos fortsetzt. Daher wird die Steuerdistanz CR bei der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel auf 10 km gesetzt, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Zum Verhindern, dass die Steuerdistanz CR wesentlich verlängert wird, wird das Flag F so gesetzt, dass es in jeder Abtastperiode zurückgesetzt wird (Schritt S5 in 12; Ja).
Wenn die Steuerdistanz CR kleiner oder gleich 0 wird (Schritt S11 in 13; Nein) und damit erwiesen ist, dass die zwangsweise Steuerung fortgeführt worden ist, während das Fahrzeug A die Steuerdistanz CR zurückgelegt hat, stellt die Einstelleinrichtung 14 alle von dem Flag F, den Zeitgebern Ta und Tb, dem Signal S und der Steuerdistanz CR zurück (Schritt S18), und sie führt die Bildaufnahmeeinrichtung 2 in einen normalen automatischen Steuerungszustand zurück, in dem keinerlei zwangsweise Steuerung ausgeführt wird. Infolgedessen kehrt die Bildaufnahmeeinrichtung 2 in einen Zustand zurück, in dem sie das Niveau Lre der Belichtungssteuerung und dergleichen bestimmt, indem sie alleine die Helligkeit um das Fahrzeug A herum prüft.
Wenn das Fahrzeug A an dem Ausgang des Tunnels Tu ankommt, wird zum Beispiel ein Bild von dem vorausfahrenden Fahrzeug Vah gegenüber dem Hintergrund des Ausgangs von dem Tunnel Tu aufgenommen, wie dies in einem Referenzbild T in 20 gezeigt ist. Wenn die Vorhersageeinrichtung 13 dann feststellt, dass die gezählte Anzahl von Pixeln mit einer höheren Helligkeit als der helle Schwellenwert br_th2 in jedem der überwachten Bereiche P1 bis P5 größer als der oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert th2 ist, und sie die Vorhersage trifft, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine helle Umgebung hineinfährt (Schritt S12 in 13; Ja), gibt die Einstelleinrichtung 14 ein Schließsignal als Signal S für die Abgabe an die Bildaufnahmeeinrichtung 2 vor (Schritt S19).
Die Einstelleinrichtung 14 setzt dann den Zeitgeber Ta für eine dunkle Umgebung zurück (Schritt 20), und sie setzt den Zeitgeber Tb für eine helle Umgebung (Schritt S21). In ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Zeitgeber Ta wird eine Abtastfrequenz, die der Summe der Zeit, die das Fahrzeug A bis zum Erreichen der aktuellen Position des vorausfahrenden Fahrzeugs Vah benötigt, plus einer Zeit von ca. 2 bis 3 Sekunden entspricht, als Wert des Zeitgebers Tb vorgegeben. Die Zeit, die das Fahrzeug A bis zum Erreichen der aktuellen Position des vorausfahrenden Fahrzeugs Vah benötigt, wird anhand der Distanz Z zwischen dem Fahrzeug A und dem vorausfahrenden Fahrzeug Vah sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs A berechnet.
Danach gibt die Einstelleinrichtung 14 das Schließsignal S an die Bildaufnahmeeinrichtung 2 ab (Schritt S22), und sie dekrementiert den Wert des Zeitgebers Tb nur um Eins (Schritt S23). Selbst wenn die Vorhersageeinrichtung 13 in dem Schritt S12 nicht vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine helle Umgebung hineinfährt (Schritt S12; Nein), während der Wert des Zeitgebers Tb mehr als Null beträgt (Schritt S13; Ja), fährt die Einstelleinrichtung 14 mit der Abgabe des Schließsignals S an die Bildaufnahmeeinrichtung 2 (Schritt S22) und der Dekrementierung des Zeitgebers Tb (Schritt S23) fort.
In Abhängigkeit von dem von der Einstelleinrichtung 14 abgegebenen Schließsignal S erhöht die Bildaufnahmeeinrichtung 2 das Steuerungsniveau für die Belichtungssteuerung, wie zum Beispiel die Steuerung der Blendengeschwindigkeit und das Schalten der Verstärker-Verstärkung, die Auswahl einer Nachschlagetabelle sowie die Helligkeitsumwandlung für die nächste Abtastperiode zu einem Zeitpunkt t₂, bevor das vorausfahrende Fahrzeug Vah den Ausgang des Tunnels Tu erreicht, wie dies in 21 gezeigt ist.
Aus diesem Grund wird in einem Referenzbild T, das in der nächsten Abtastperiode aufgenommen wird, wie dies in 22 dargestellt ist, die Helligkeit in einem ursprünglich dunklen Bereich weiter geringer, wobei auch der Kontrast geringer wird. Umgekehrt dazu wird in einem ursprünglich hellen Bereich, wie dem Bereich außerhalb des Tunnels Tu, die Helligkeit geringer, während der Kontrast insgesamt ansteigt. Dies ermöglicht ein Aufnehmen des Bilds von dem Bereich außerhalb des Tunnels Tu mit hohem Kontrast.
Während das vorausfahrende Fahrzeug Vah in diesem Fall selbst dunkel wird, kann es in zuverlässiger Weise detektiert werden, da eine Grenze zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug Vah und dem umgebenden hellen Hintergrund deutlich vorhanden ist. Da ferner der Kontrast außerhalb des Tunnels Tu verbessert ist, kann selbst dann, wenn das vorausfahrende Fahrzeug Vah aus dem Tunnel Tu herauskommt, sich die umgebende Helligkeit stark verändert und auch die Helligkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs Vah an sich zunimmt, wie dies in 23 gezeigt ist, das vorausfahrende Fahrzeug Vah in sich von der Umgebung absetzender Weise detektiert werden.
Anstatt einer unmittelbaren Anhebung um einen Wert ΔL in Reaktion auf das Öffnungssignal S von der Einstelleinrichtung 14, wie es in 21 gezeigt ist, kann das Steuerungsniveau für die Belichtungssteuerung und dergleichen in den Abtastperioden auch stufenweise erhöht werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Steuerungsniveau derart vorgegeben, dass keine Anhebung über ein vorbestimmtes Niveau Lt durch eine zwangsweise Steuerung stattfindet.
Nach den vorstehend beschriebenen Vorgängen vermindert die Einstelleinrichtung 14 die Steuerdistanz CR (Schritt S17). Die Verminderung erfolgt in der vorstehend beschriebenen Weise.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Vorrichtung 1 zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Vorhersageeinrichtung 13 die Helligkeit einer Umgebung, in die das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst hineinfährt, auf der Basis der Helligkeiten der Pixel in den überwachten Bereichen P1 bis P5 vorhergesagt, die in dem Referenzbild T um das vorausfahrende Fahrzeug Vah vorgegeben sind und einen Bereich vor dem vorausfahrenden Fahrzeug Vah beinhalten.
Wenn vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst z. B. von einer hellen Umgebung in eine dunkle Umgebung hineinfährt und das vorausfahrende Fahrzeug Vah sich vor dem Einfahren in den Tunnel Tu befindet, wird das Steuerungsniveau für die Belichtung der Bildaufnahmeeinrichtung 2 sowie die von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 ausgegebene Pixelhelligkeit vorab zwangsweise auf ein Steuerungsniveau für eine dunkle Umgebung geändert.
Durch ein derartiges zwangsweises Ändern des Steuerungsniveaus für die Belichtung und der Helligkeit des ausgegebenen Bildes gegenüber dem von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 automatisch bestimmten Steuerungsniveau wird der Kontrast des dunklen Bereichs in dem Referenzbild T verbessert. Selbst wenn das vorausfahrende Fahrzeug Vah in eine dunkle Umgebung hineinfährt, kann es in zuverlässiger Weise detektiert werden, indem es sich von der Umgebung abhebt.
Wenn dagegen vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah von einer dunklen Umgebung in eine helle Umgebung hineinfährt und zum Beispiel das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst aus dem Tunnel Tu herausfährt, wird das Steuerungsniveau für die Belichtung der Bildaufnahmeeinrichtung 2 und die von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 ausgegebene Pixel-Helligkeit vorab zwangsweise auf ein Steuerungsniveau für eine helle Umgebung geändert.
Durch ein derartiges zwangsweises Ändern des Steuerungsniveaus für die Belichtung und die Helligkeit des ausgegebenen Bildes wird der Kontrast des hellen Bereichs in dem Referenzbild T verbessert. Selbst wenn das vorausfahrende Fahrzeug Vah sich von einer dunklen Umgebung in eine helle Umgebung hineinbewegt, kann es in zuverlässiger Weise detektiert werden, indem es sich von der Umgebung abhebt.
Wenn die Vorhersageeinrichtung 13 nicht vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah sich demnächst von einer hellen Umgebung in eine dunkle Umgebung oder von einer dunklen Umgebung in eine helle Umgebung bewegt, wird die vorstehend beschriebene zwangsweise Änderung des Steuerungsniveaus für die Belichtung und die Helligkeit des ausgegebenen Bildes nicht durchgeführt.
Mit Ausnahme der Situation, in der sich die Helligkeit der Umgebung, in die sich das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst hineinbewegt, stark verändert, wird das Steuerungsniveau aus diesem Grund nicht zwangsweise geändert, und Bilder können mit einem angemessenen Belichtungsbetrag auf der Basis des von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 bestimmten Steuerungsniveaus aufgenommen werden. Somit kann eine automatische Steuerung ausgeführt werden, so dass verhindert werden kann, dass andere Objekte als das vorausfahrende Fahrzeug fälschlicherweise detektiert werden, indem das Steuerungsniveau unnötigerweise zwangsweise geändert wird.
Obwohl eine zwangsweise Änderung des Steuerungsniveaus bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl in dem Fall stattfindet, in dem sich das vorausfahrende Fahrzeug Vah von einer hellen Umgebung in eine dunkle Umgebung bewegt, als auch in dem Fall, in dem das vorausfahrende Fahrzeug Vah sich von einer dunklen Umgebung in eine helle Umgebung bewegt, muss diese Änderung nicht immer in beiden Fällen ausgeführt werden.
Wenn zum Beispiel ein Bild von dem vorausfahrenden Fahrzeug Vah, das sich in einer hellen Umgebung bewegt, in einem Zustand aufgenommen wird, in dem sich das Fahrzeug A in einer dunklen Umgebung, wie dem Inneren eines Tunnel Tu, bewegt, kann dann, wenn das vorausfahrende Fahrzeug Vah in ausreichend zuverlässiger Weise ohne eine zwangsweise Änderung des Steuerungsausmaßes detektiert werden kann, auf eine zwangsweise Änderung zumindest dann verzichtet werden, wenn sich das vorausfahrende Fahrzeug Vah von einer dunklen Umgebung in eine helle Umgebung bewegt.
Wenn in der in 12 und 13 dargestellten Weise, die als Flußdiagramme dienen, eine Vorhersage dahingehend erfolgt, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine dunkle Umgebung hineinfährt (Schritt S4 in 12; Ja), wird die Steuerdistanz CR vorgegeben (Schritt S7). Nur wenn die Steuerdistanz CR größer als 0 ist (Schritt S11 in 13; Ja), erfolgt eine Vorhersage dahingehend, ob sich das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in eine helle Umgebung hineinbewegt (Schritt S12).
Nachdem die Einstelleinrichtung 14 eine zwangsweise Steuerung für eine dunkle Umgebung zu dem Zeitpunkt ausgeführt hat, zu dem die Vorhersageeinrichtung 13 ein Bewegen des vorausfahrenden Fahrzeugs Vah demnächst in die dunkle Umgebung vorhersagt, führt sie eine zwangsweise Steuerung für eine helle Umgebung dann aus, wenn die Vorhersageeinrichtung 13 vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug Vah demnächst in die helle Umgebung hineinfährt.
In Abhängigkeit von den Ausbildungen der Bildaufnahmeeinrichtung 2 und der Bildkorrektureinrichtung 4, die in dem Fahrzeug angebracht sind, kann das Steuerungsniveau bei Bedarf zwangsweise geändert werden, wenn sich das vorausfahrende Fahrzeug von einer hellen Umgebung in eine dunkle Umgebung bewegt, wenn sich das vorausfahrende Fahrzeug von einer dunklen Umgebung in eine helle Umgebung bewegt oder aber in beiden Fällen.
Der das detektierte vorausfahrende Fahrzeug umschließende Rahmen kann folgendermaßen genutzt werden. Zum Beispiel kann ein Bereich in dem Rahmen auch als überwachter Bereich vorgegeben werden, und die Helligkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs kann auf der Basis der durchschnittlichen Helligkeit der Pixel in dem durch den Rahmen dargestellten überwachten Bereich vorhergesagt werden, und zwar einschließlich des vorausfahrenden Fahrzeugs und des Modus eines Histogramms, das die Pixelhelligkeiten darstellt.
In diesem Fall kann die Einstelleinrichtung 14 vorab bestimmen, ob eine zwangsweise Steuerung des Belichtungsausmaßes der Bildaufnahmeeinrichtung 2 und der von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 abgegebenen Pixel-Helligkeit ausgeführt werden soll, und zwar nicht nur unter Berücksichtigung der Helligkeit der Umgebung, in die das vorausfahrende Fahrzeug demnächst hineinfährt, die auf der Basis der Helligkeiten der Pixel in den überwachten Bereichen P1 bis P5 um das vorausfahrende Fahrzeug herum mit Ausnahme des das vorausfahrende Fahrzeug beinhaltenden überwachten Bereichs vorhergesagt wird, sondern auch unter Berücksichtigung der Helligkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs an sich.
Mit anderen Worten, es muss zum Beispiel dann, wenn es um das vorausfahrende Fahrzeug herum dunkel wird und vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in eine dunkle Umgebung hineinfährt, während das vorausfahrende Fahrzeug an sich hell genug ist, um von der dunklen Umgebung unterschieden zu werden, das Steuerungsniveau für den Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung 2 und die von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 abgegebene Pixel-Helligkeit nicht immer vorab zwangsweise auf ein Steuerungsniveau für eine dunkle Umgebung geändert werden.
In diesem Fall kann zum Beispiel ein Standby-Modus ausgewählt werden, wenn vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug demnächst in eine dunkle Umgebung hineinfährt, und eine zwangsweise Änderung des Steuerungsniveaus kann dann gestartet werden, wenn das eigentliche vorausfahrende Fahrzeug dunkel wird und sich nicht leicht von der dunklen Umgebung unterscheiden lässt.
In dem vorstehend beschriebenen Fall ist es möglich, die Vorteile der Vorrichtung 1 zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in exakterer Weise zu erzielen, d. h. das vorausfahrende Fahrzeug in sich von der dunklen und der hellen Umgebung deutlich absetzender Weise zuverlässig zu detektieren sowie zu verhindern, dass eine zwangsweise Änderung des Steuerungsniveaus in unnötiger Weise vorgenommen wird.

Claims

Vorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: eine Bildaufnahmeeinrichtung (2) zum Aufnehmen eines Bildes von der Umgebung eines Fahrzeugs, in dem die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung angebracht ist; eine Detektionseinrichtung (11) zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs (Vah), um ein vorausfahrendes Fahrzeug (Vah) aus dem aufgenommenen Bild zu detektieren; eine Überwachungsbereich-Vorgabeeinrichtung (12) zum Vorgeben von mindestens einem vorbestimmten überwachten Bereich um das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) herum auf dem Bild; eine Vorhersageeinrichtung (13) zum Vorhersagen einer Helligkeit einer Umgebung, in die sich das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst hineinbewegt, auf der Basis der Helligkeiten von Pixeln in dem überwachten Bereich; und eine Einstelleinrichtung (14) zum Einstellen von einem Belichtungsbetrag der Bildaufnahmeeinrichtung (2) und/oder den von der Bildaufnahmeeinrichtung (2) ausgegebenen Helligkeiten der Pixel vorab in Abhängigkeit von der von der Vorhersageeinrichtung (13) vorhergesagten Helligkeit der Umgebung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (14) die Einstellung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug eine aktuelle Position des vorausfahrenden Fahrzeugs (Vah) passiert, auf der Basis einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug (Vah) und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs vornimmt, wenn die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in eine dunkle Umgebung oder in eine helle Umgebung hineinfährt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine vorbestimmte überwachte Bereich eine Vielzahl von überwachten Bereichen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der überwachten Bereiche mindestens an einer oberen, rechten und linken Seite des vorausfahrenden Fahrzeugs (Vah) auf dem Bild vorgegeben ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in eine dunkle Umgebung hineinfährt, wenn die Helligkeit der Umgebung geringer ist als ein vorgegebener dunkler Schwellenwert.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in die dunkle Umgebung hineinfährt, wenn die Helligkeit der Umgebung in zumindest einer vorbestimmten Anzahl von überwachten Bereichen des mindestens einen vorbestimmten überwachten Bereichs geringer ist als der vorgegebene dunkle Schwellenwert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in eine helle Umgebung hineinfährt, wenn die Helligkeit der Umgebung höher ist als ein vorgegebener heller Schwellenwert.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in die helle Umgebung hineinfährt, wenn die Helligkeit der Umgebung zumindest in einer vorbestimmten Anzahl von überwachten Bereichen des mindestens einen vorbestimmten überwachten Bereichs höher ist als der vorgegebene helle Schwellenwert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (14) die Einstellung für eine dunkle Umgebung vornimmt, wenn die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in die dunkle Umgebung hineinfährt, und anschließend die Einstellung für eine helle Umgebung vornimmt, wenn die Vorhersageeinrichtung (13) vorhersagt, dass das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) demnächst in die helle Umgebung hineinfährt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine vorbestimmte überwachte Bereich einen Bereich aufweist, der das vorausfahrende Fahrzeug (Vah) auf dem Bild beinhaltet, dass die Vorhersageeinrichtung (13) eine Helligkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs (Vah) auf der Basis der Helligkeiten der Pixel in dem das vorausfahrende Fahrzeug beinhaltenden Bereich vorhersagt, und dass die Einstelleinrichtung (14) die Einstellung in Abhängigkeit von der Helligkeit der von der Vorhersageeinrichtung (13) vorhergesagten Umgebung und der Helligkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs (Vah) vornimmt.