JP2001028745A - フェールセーフ機能を有する車外監視装置 - Google Patents
フェールセーフ機能を有する車外監視装置Info
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Abstract
画像に異常が生じた場合に、比較的少ない演算量で、そ
のような画像異常を正確に検出することにより、確実な
フェールセーフを行い得る車外監視装置を提供すること 【解決手段】 フェールと判定された場合に、フェール
セーフを行う車外監視装置において、車外の景色を撮像
する撮像部と、撮像された画像の一部である第1の監視
領域における輝度の飽和状態を特定すると共に、画像の
一部である第2の監視領域における輝度の飽和状態を特
定する特定部と、第1の監視領域に関する輝度の飽和状
態と、第2の監視領域に関する輝度の飽和状態とが、フ
ェールとして判定したい異常画像の輝度の飽和特性を有
する場合に、フェールと判定する判定部とを有する。そ
して、第1の監視領域は、画像の上側領域の少なくとも
一部である。また、第2の監視領域は、画像の下側領域
の少なくとも一部である。
Description
な影響によって、撮像された画像に異常が生じた場合
に、フェールセーフを行う車外監視装置に関する。
た車載カメラを用いた車外監視装置が注目されている。
この装置は、車載カメラにより撮像された画像に基づい
て、走行環境(例えば、車外の対象物と自車輌との間の
距離等)を認識し、必要に応じて、ドライバーに注意を
喚起したり、シフトダウン等の車輌制御を行うものであ
る。例えば、ステレオカメラ方式による距離計測技術を
用いて走行環境の認識を行う場合、撮像された画像対に
おける同一物の位置的な差(視差)を求め、三角測量の
原理を用いて、対象物までの距離(距離情報)を得るこ
とができる。
たっては、装置の安全動作を保証するために、フェール
セーフ機能を設ける必要がある。この類の装置で検出す
べきフェールの一つとして、太陽から車載カメラに強い
光が射し込み、画像認識ができない状況(強逆光状況)
が挙げられる。ここで、図8に示したような車両前方の
撮像画像について考える。強逆光状況が生じると、図6
に示したように、画像の一部に強いスミア(すなわちC
CDの電荷転送方向である縦方向に生じた明るい筋)が
発生する。画像中にスミアが生じると、そのエリアにお
ける画素の輝度値が飽和レベルに達してしまうため、正
しい画像情報を得ることができなくなってしまう。その
結果、その領域内に立体物が存在していたとしても、そ
れがスミアによりマスクされた状態になってしまうた
め、立体物を正しく認識することが困難になる。
の隣接画素間の輝度変化が大きいので、そのエッジ部に
おいて誤った距離情報が算出されてしまうことがある。
図7は、図8のような画像を有するステレオ画像(基準
画像と比較画像)から得られる距離画像を示した図であ
る。同図において、黒点で示した部分は、画像の横方向
において互いに隣接した画素間の輝度変化が大きい部分
であり、この部分が距離情報(奥行き)を有している。
スミアの内部は、大半の画素の輝度が飽和レベルに達し
ているため、本来算出されるべき距離データが算出され
ない。また、スミアのエッジでは、水平方向輝度変化が
大きいため、誤った距離データが算出されてしまう。車
外監視装置の安全性を高い次元で確保するという観点で
いえば、強逆光により正しい距離画像が得られないよう
な状況では、監視を一時的に中断させるフェールセーフ
機能を働かせる必要がある。
外監視装置の実用化において不可欠なフェールセーフ機
能が確立されておらず、装置の安全性を高い次元で確保
するための課題が残されていた。また、フェール検出
は、車外監視と平行してリアルタイムで行う必要がある
ので、それに要する演算量はできるだけ少ないことが好
ましい。
的な影響により、撮像された画像に異常が生じた場合
に、比較的少ない演算量で、そのような画像異常を正確
に検出することにより、確実なフェールセーフを行い得
る車外監視装置を提供することである。
めに、本発明は、フェールと判定された場合に、フェー
ルセーフを行う車外監視装置において、車外の景色を撮
像する撮像手段と、撮像された画像の一部である第1の
監視領域における輝度の飽和状態を特定すると共に、画
像の一部である第2の監視領域における輝度の飽和状態
を特定する特定手段と、第1の監視領域に関する輝度の
飽和状態と、第2の監視領域に関する輝度の飽和状態と
が、フェールとして判定したい異常画像の輝度の飽和特
性を有する場合に、フェールと判定する判定手段を有
し、第1の監視領域は、画像の上側領域の少なくとも一
部であると共に、第2の監視領域は、画像の下側領域の
少なくとも一部であるフェールセーフ機能を有する車外
監視装置を提供する。
強逆光状況により、画像中にスミアが存在するような画
像が挙げられる。
は位置的に離れて設定されていることが好ましい。
の監視領域の横幅の方が小さく設定されていることが望
ましい。
おける画素の輝度飽和率に基づいて特定してもよい。こ
の場合、第1の監視領域における輝度飽和率が第1の所
定値以上であり、かつ、第2の監視領域における輝度飽
和率が第2の所定値以上の場合に、フェールと判定する
ことが望ましい。さらに、第1の所定値の方が第2の所
定値よりも大きくなるように設定してもよい。
視装置のブロック図である。CCD等のイメージセンサ
を内蔵した一対のカメラ1,2は、自動車等の車両の車
幅方向において所定の間隔で取り付けられており、車両
前方の風景を撮像する。メインカメラ1は、ステレオ処
理を行う際に必要な基準画像(右画像)を撮像し、サブ
カメラ2は、この処理における比較画像(左画像)を撮
像する。互いの同期している状態において、カメラ1,
2から出力された各アナログ画像は、A/Dコンバータ
3,4により、所定の輝度階調(例えば、256階調の
グレースケール)のデジタル画像に変換される。デジタ
ル化された画像は、画像補正部5において、輝度の補正
や画像の幾何学的な変換等が行われる。通常、一対のカ
メラ1,2の取付位置は、程度の差こそあれ誤差がある
ため、それに起因したずれが左右の画像に存在してい
る。このずれを補正するために、アフィン変換等を用い
て、画像の回転や平行移動等の幾何学的な変換が行われ
る。このようにして補正された基準画像および比較画像
は、元画像メモリ8に格納される。
部5により補正された基準画像および比較画像から、画
像中の同一対象物の三次元位置(自車両から対象物まで
の距離を含む)を算出する。この距離は、左右画像にお
ける同一対象物の位置に関する相対的なずれから、三角
測量の原理に基づき算出することができる。このように
して算出された画像の距離情報は、距離データメモリ7
に格納される。
データメモリ7に格納された各情報に基づき、車両前方
の道路状態等を認識したり(道路認識部10)、車両前
方の立体物(走行車)等を認識する(立体物認識部1
1)。そして、処理部13は、これらの認識部10,1
1からの情報から警報が必要と判定された場合、モニタ
やスピーカー等の警報装置19によりドライバーに対し
て注意を促したり、或いは、必要に応じて、各種制御部
14〜18を制御する。例えば、AT(自動変速機)制
御部14に対して、シフトダウンを実行する旨を指示す
る。また、エンジン制御部18に対してエンジン出力を
低下する旨指示してもよい。その他にも、アンチロック
ブレーキシステム(ABS)制御部15、トラクション
コントロールシステム(TCS)制御部16、或いは、
各車輪のトルク配分や回転数を制御する車輌挙動制御部
17に対して、適切な車輌制御を指示することも可能で
ある。
モリ8に記憶された元画像情報に基づいて、後述するル
ーチンに従ってフェール判定を行う。フェールと判定さ
れている期間、すなわち、後述するフェール判定ルーチ
ンによりフェールフラグNGが1にセットされている期
間は、道路や立体物の誤認識にともなう装置の誤動作等
を防ぐために、上述した車輌制御等が一時的に中断され
る。
チンを示したフローチャートである。このフローチャー
トは、所定の制御周期(例えば100ms)ごとに繰り
返し実行される。このルーチンにより、フェールフラグ
NGが1にセットされた場合、フェール判定部12は、
処理部13に対してその旨を指示し、処理部13は本車
外監視装置のフェールセーフを実行する。
リ8中に格納された基準画像中の複数の所定領域、すな
わち、第1の監視領域R1および第2の監視領域R2に
おける各画素の輝度値を抽出する(ステップ1)。強逆
光によるスミアが発生しているか否かは、監視領域R
1,R2内の各画素の輝度に基づいて判断される。図3
は、基準画像中に設定された監視領域R1,R2を説明
するための図である。第1の監視領域R1は、画像の上
側領域に設定され、第2の監視領域R2は、画像の下側
領域に設定される。監視領域R1,R2以外の画像領域
はマスクされているため、このマスク領域は強逆光検出
の判断対象とはならない。なお、監視領域R1,R2の
設定位置に関する留意点については後述する。
1の監視領域R1における輝度飽和数n1が算出され
る。輝度飽和数n1は、第1の監視領域R1中の画素の
うち、輝度値が所定値(例えば240)以上の画素の数
である。次に、ステップ3において、輝度飽和数n1が
しきい値N1以上であるか否か、換言すると、画像中に
スミアが生じている可能性があるか否かが判断される。
第1の監視領域R1における輝度飽和数n1がしきい値
N1に満たない場合は、画像にスミアが発生していない
と判断される。この場合は、ステップ4に進み、フェー
ルフラグNGを0に設定して、今回の制御周期を終了す
る。なお、第1の監視領域R1における画素の輝度飽和
数n1の代わりに、この領域における輝度飽和率(第1
の監視領域R1中の画素数に対して輝度飽和数n1が占
める割合)を用いて、スミアの有無を判定してもよい。
第1の監視領域R1中の画素数は一定であるから、輝度
飽和数n1を求めることは、第1の監視領域R1の輝度
飽和率を求めることと等価である(後述する第1の監視
領域R2の輝度飽和数n2についても同様)。
場合、画像中にスミアが発生している可能性があるもの
として、第2の監視領域R2の輝度の状態を調べる。ま
ず、ステップ2と同様の手法により、第2の監視領域R
2における輝度飽和数n2を算出する。そして、ステッ
プ6において、輝度飽和数n2がしきい値N2以上である
か否かが判断される。しきい値N2はN1と同じ値に設定
されている。しかしながら、第1の監視領域R1は空を
含むことが多く、輝度が大きくなりやすいので、第1の
しきい値N1の方を第2のしきい値N2よりも大きな値
に設定してもよい。
ち、第1および第2の監視領域R1,R2の双方の輝度
飽和数がしきい値を越えている場合のみ、強逆光による
スミアが画像に発生しているものと判断して、フェール
フラグNGを1にセットする(ステップ7)。一方、ス
テップ6において否定判定された場合、フェールフラグ
NGは0に設定される(ステップ4)。
性を確保するために、NGフラグの切り換えは所定のサ
イクル分だけ継続した場合に行うようにしてもよい。例
えば、フェールフラグNGを0から1にセットする場
合、ステップ3およびステップ6における肯定判定が5
サイクル(0.5秒)継続した場合に変更する。また、フ
ェールフラグNGを1から0にセットする場合、ステッ
プ3またはステップ6における否定判定が20サイクル
(2.0秒)継続した場合に変更する。
ている場合、第1の監視領域R1の輝度飽和数n1およ
び第2の監視領域R2の輝度飽和数n2は共に増大す
る。したがって、しきい値N1,N2を適切に設定して
おけば、画像全体を参照しなくても(監視領域R1,R
2だけで)スミアを検出することができる。
てスミアの発生の有無を判断しようとする場合、スミア
による異常画像と、大きな輝度の領域が部分的に存在す
る正常画像とを正確に区別できることが重要である。本
実施例では、この点を考慮して、このように、第1の監
視領域R1と第2の監視領域R2とで別々に輝度の飽和
状態を判断し、双方が飽和している場合のみスミアが発
生していると判断している。
出によっては、撮像画像中の空に対応する領域の輝度が
飽和してしまうことがあり得る。このような状況では、
第1の監視領域R1に関する輝度飽和数n1がしきい値
N1を越えてしまうかもしれない。しかしながら、画像
の下側に設定された第2の監視領域R2の輝度飽和数n
2が大きくなることはないので、このような正常画像を
誤って異常と判断してしまうことはない。次に、自車輌
の前方に輝度の大きな立体物(例えば、白い外装の車)
が存在する場合を考える。この場合、その立体物が比較
的遠方に存在する場合、遠方に相当する第1の監視領域
R1の輝度飽和数n1が大きくなって、しきい値N1を
越えてしまうかもしれない。しかしながら、第2の監視
領域R2は、自車輌の近傍に相当するので、輝度飽和数
n2が大きくなることはない。したがって、このような
正常画像を誤って異常と判断してしまうことはない。逆
に、自車輌の近傍に輝度の大きな立体物が存在する場
合、輝度飽和数n2は大きくなるものの、輝度飽和数n1
はその影響を受けない。つまり、通常の状況では、輝度
の大きな立体物があったとしても、画像上部の監視領域
または画像下部の監視領域のいずれか一方に収まり、双
方の監視領域においてスミアと同様の面積を占めること
はないので、スミアが生じた状況と明確に区別すること
ができる。
の状況を検討すると、上述したようなスミア検出手法
で、十分な精度を確保することができる。さらに、本実
施例のように画像の一部分に基づいてスミアを検出する
手法は、画像全体を検出対象とした場合と比べて、必要
な演算量が少なくて済むという効果がある。時々刻々と
変化する車外の景色をリアルタイムで認識しなければな
らない車外監視装置では、画像処理における演算量は膨
大になる。演算量が少なくてすむ本実施例の手法を用い
れば、画像処理速度の低下を招くことなく、リアルタイ
ムでフェール判定を行うことが可能となる。
しては、スミア検出の精度と演算量の低減とを両立させ
るために、さらに、以下の点を考慮することが好まし
い。
域R2とは離して設定する。図3に示したように、第1
の監視領域R1と第2の監視領域R2との間には、マス
ク領域(不感帯)を介在させておく。これにより、白い
車等が前方に存在する場合、それが監視領域R1,R2
の双方に渡って位置するような状況を生じにくくするこ
とができる。したがって、このような立体物の誤認識を
防止でき、スミアの検出精度を高めることができる。ま
た、監視領域を小さく設定できるため、演算量を減らす
ことができる。
領域を存在させておく。図6に示したように、通常、こ
の領域は空に相当することが多く、輝度が大きくなって
しまうことがある。したがって、この部分を含まないよ
うに第1の監視領域R1を設定すれば、スミア検出の誤
認識を効果的に抑制することができ、演算量も少なくで
きる。
視領域R1の方を小さな領域に設定する。車外監視装置
においては、自車輌の前方のうち特に進行方向の情報が
重要である。したがって、左右の端部の領域は、演算量
の低減の観点から無視しても構わない。また、重要な情
報は、二次元平面上では台形領域(図3の一点破線L
1、L2で挟まれた領域内の画像情報である。そこで、
この領域内に収まる範囲で、第1の監視領域R1の横幅
を、第2の監視領域R2のそれよりも小さく設定してお
く。これにより、フェール検出に要する演算量を一層少
なくすることができる。なお、このような観点から、監
視領域を図5に示したような台形状、或いは平行四辺形
状に設定してもよい。
とする。例えば、図4に示したように、監視領域におけ
る横方向の画素列を所定の間隔でピックアップする。そ
して、その上下の横方向の画素列に関しては、一画素分
だけオフセットしてピックアップしていく。そして、ピ
ックアップされた画素の輝度値のみを判断対象として、
スミア判断を行う。なお、監視領域においてなるべく均
一に分散した状態になるように、画素をピックアップす
ることが好ましい。
の輝度飽和数に基づいて判断している。この手法は、で
きるだけ少ない演算量でフェール判定を行うことができ
るという優れたメリットがある。しかしながら、本発明
は、この手法に限定されるものではなく、例えば、以下
のような手法に基づいて判断してもよい。
出 画像の水平方向に関して、エッジの内外の輝度差を求め
る。そして、この輝度差が所定値以上で、かつ、そのエ
ッジが画像の縦方向に形成されている場合に、スミアが
生じているものと判断する。
アの検出 スミアが生じた画像パターンをテンプレートとして複数
用意しておく。そして、撮像された画像が、いずれかの
テンプレートンにマッチした場合に、スミアが存在する
ものと判断して、フェールセーフを行うようにしてもよ
い。
常画像として、強逆光状況によりスミアが画像の一部に
存在するような画像を例に説明した。スミアが存在する
ような画像は、本発明にかかる手法により、最も精度よ
く検出し得る一例ではあるが、本発明は、それ以外の光
学的な影響を受けた画像に適用することも可能である。
ェール判定を説明しているが、本発明はこれに限定され
ず、単眼カメラを用いた場合にも適用することができる
のは当然である。
光の影響により撮像された画像に異常が生じた場合であ
っても、そのような画像異常を正確に、かつ、比較的少
ない演算量で検出することができる。したがって、撮像
された画像にそのような異常が生じたとしても、それに
的確に応答してフェールセーフを行えるため、車外監視
装置の安全性をより高い次元で確保することが可能とな
る。
フローチャート
めの図
算出方法を説明するための図
た図
示した図
4 A/Dコンバータ、 5 画像補正部、6 ステ
レオ画像処理部、 7 距離画像メモリ、8 元画
像メモリ、 9 マイコン、10 道路認識
部、 11 立体物認識部、12 フェール
判定部、 13 処理部、14 AT制御部、
15 ABS制御部、16 TCS制御部、
17 車輌挙動制御、18 エンジン制御
部、 19 警報装置
Claims (7)
- 【請求項1】フェールと判定された場合にフェールセー
フを行う車外監視装置において、 車外の景色を撮像する撮像手段と、 撮像された画像の一部である第1の監視領域における輝
度の飽和状態を特定すると共に、前記画像の一部である
第2の監視領域における輝度の飽和状態を特定する特定
手段と、 前記第1の監視領域に関する前記輝度の飽和状態と、前
記第2の監視領域に関する前記輝度の飽和状態とが、フ
ェールとして判定したい異常画像の輝度の飽和特性を有
する場合に、フェールと判定する判定手段を有し、 前記第1の監視領域は、前記画像の上側領域の少なくと
も一部であると共に、前記第2の監視領域は、前記画像
の下側領域の少なくとも一部であることを特徴とするフ
ェールセーフ機能を有する車外監視装置。 - 【請求項2】前記異常画像は、強逆光状況により、画像
中にスミアが存在するような画像であることを特徴とす
る請求項1に記載されたフェールセーフ機能を有する車
外監視装置。 - 【請求項3】前記第1の監視領域と前記第2の監視領域
とは位置的に離れて設定されていることを特徴とする請
求項1または2に記載されたフェールセーフ機能を有す
得る車外監視装置。 - 【請求項4】前記第2の監視領域の横幅よりも、前記第
1の監視領域の横幅の方が小さく設定されていることを
特徴とする請求項1または2に記載されたフェールセー
フ機能を有する車外監視装置。 - 【請求項5】前記輝度の飽和状態は、前記監視領域内に
おける画素の輝度飽和率に基づいて特定されることを特
徴とする請求項1または2に記載されたフェール機能を
有する車外監視装置。 - 【請求項6】前記第1の監視領域における前記輝度飽和
率が第1の所定値以上であり、かつ、前記第2の監視領
域における前記輝度飽和率が第2の所定値以上の場合
に、フェールと判定することを特徴とする請求項5に記
載されたフェール機能を有する車外監視装置。 - 【請求項7】前記第1の所定値の方が前記第2の所定値
よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載されたフ
ェール機能を有する車外監視装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP19999699A JP3272694B2 (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | フェールセーフ機能を有する車外監視装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19999699A JP3272694B2 (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | フェールセーフ機能を有する車外監視装置 |
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JP2001028745A true JP2001028745A (ja) | 2001-01-30 |
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ID=16417076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19999699A Expired - Lifetime JP3272694B2 (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | フェールセーフ機能を有する車外監視装置 |
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JP (1) | JP3272694B2 (ja) |
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