JP2005148309A - 白線検出用カメラの露出制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面上に暗い部分と明るい部分とが繰り返し発生する状況においても、露出制御のハンチングを抑制する。
【解決手段】路面輝度相当値Ｂ_ＩＭＧ（加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧ）が目標画素値Ｍ_ＴＨの輝度相当値Ｂ_ＴＧＴと異なる場合、その路面輝度相当値Ｂ_ＩＭＧを目標画素値Ｍ_ＴＨの輝度相当値Ｂ_ＴＧＴに近づけるための目標露出制御量を算出する。さらに、現在の露出制御量を基準として目標露出制御量の変化量Ｃが増加限界値Ｔ_ＨＩ、あるいは減少限界値Ｔ_ＬＯを超えているか否か判定する。変化量Ｃがこれらの限界値を超えている場合には、目標露出制御量の変化量Ｃを限界値に制限する。これにより、路面上に日向と日陰とが繰り返し発生するような状況であっても、ハンチングの程度を抑制することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両前方の道路における白線を検出するために、車両前方を撮像して画像信号を出力するカメラの露出制御を行なう露出制御装置に関するものである。

従来の白線検出装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この従来の白線検出装置では、まずＣＣＤカメラにおける露光量（露出量）が所定範囲に収まるように露光制御（露出制御）を行なう。そして、ＣＣＤカメラの各素子毎の輝度信号をデジタル信号に変換して記憶する。

さらに、デジタル信号に変換された輝度信号の最大値及び平均値に基づいてしきい値を演算し、このしきい値を利用してデジタル信号を二値化する。そして、二値化データの変化状態より白線の左右エッジ部を検出する。このとき、通常、複数の左右エッジ部が検出されるので、前回、前々回の白線位置の変化状態から今回の白線位置を予測して、予測位置に最も近いものを選択し、白線位置として、その選択した白線座標を出力する。
特開平５−２８９７４３号公報

ここで、白線検出用カメラの撮影範囲は、車両の走行中、常に移動する。そして、路面上に日向と日陰が繰り返し発生する道路を車両が走行する場合、カメラの撮像画面に現れる日向と日陰の繰り返し周期が、カメラの露出制御周期と同期することが考えられる。このように、日向と日陰の繰り返し周期にカメラの露出制御周期が同期してしまうと、日陰のため画面輝度が暗くなり露出量を増加するように制御しても、その露出量が実際に増加された時には、カメラが日向の路面を撮像することになる。このようにして、露出制御を行なっても路面の明るさに対して長時間に渡ってカメラの露出量が適応しない、いわゆるハンチングが生じることが予想される。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、路面上に暗い部分と明るい部分とが繰り返し発生する状況においても、露出制御のハンチングを抑制することが可能な白線検出用カメラの露出制御装置を提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の白線検出用カメラの露出制御装置は、
車両に搭載され、当該車両が走行する道路上の車線を区画する白線を検出するための画像信号を繰り返し出力するカメラの露出を制御する露出制御装置であって、
カメラから出力される画像信号において、道路上の白線を除く部分に対応するエリアを設定するエリア設定手段と、
画像信号におけるエリアの画素値が目標画素値となるように、カメラの露出制御を行なう露出制御手段とを備え、
この露出制御手段は、エリアの画素値が目標画素値と異なる場合、そのエリア画素値を目標画素値に近づけるための次回の露出制御量を算出するとともに、現在の露出制御量と算出した次回の露出制御量との変化量が所定の限界値よりも大きい場合には、算出した次回の露出制御量を、現在の露出制御量との変化量が限界値に制限された露出制御量に補正することを特徴とする。

このように、まず、画像信号において道路上の白線をのぞく部分に対応するエリアが設定される。白線は、少なくとも白線以外の道路部分よりも明るい。このため、画像信号の白線を除く部分に対応するエリアの画素値が所定の目標画素値となるように露出制御を行なえば、画像信号において、白線を除く部分に対する白線のコントラストを確保できる。

ただし、画像信号に設定されたエリアの画素値を一気に目標画素値に合わせるように露出制御を行なうと、路面の輝度の変化に対する応答性は向上するが、路面の状況によっては、上述したハンチングが発生することが懸念される。

そのため、請求項１に記載の露出制御装置では、露出制御手段が、現在の露出制御量と算出した次回の露出制御量との変化量が所定の限界値よりも大きい場合、算出した露出制御量を、現在の露出制御量との変化量が限界値に制限された露出制御量に補正する。これにより、路面上に日向と日陰とが繰り返し発生するような状況であっても、現在の露出制御量を基準として、露出制御量の変化量が制限されるため、ハンチングの影響を抑制することができる。

請求項２に記載したように、目標画素値を基準として所定の不感帯が設定され、エリア画素値がこの不感帯に属する場合、露出制御手段は、エリア画素値が目標画素値に等しいとみなして、露出制御量を不変とすることが好ましい。エリア画素値が目標画素値に近似していれば、白線とのコントラストが確保された画像が得られており、更なる露出制御を行なう必要はないためである。また、露出制御を実行することにより、却ってエリア画素値が目標画素値から離れてしまう可能性もあるためである。

請求項３に記載したように、限界値として、露出制御量が増加する場合の増加限界値と、露出制御量が減少する場合の減少限界値とを設け、かつ露出制御量の増加時の大きさと減少時の大きさが異なるように増加限界値及び減少限界値とを設定することが好ましい。露出制御のハンチングは、露出制御量の同程度の増加・減少が繰り返されることによって発生する。このため、露出制御量の増加時の大きさと減少時の大きさを異ならせることにより、一層効果的にハンチングの影響を抑制することができる。

例えば、露出制御量の増加時の大きさと減少時の大きさとを異ならせる場合、請求項４に記載したように、増加時の大きさが、減少時の大きさよりも大きくすることが好ましい。このようにした場合、トンネルの出入り口の明るさ変化の特性に対応させつつ、効果的にハンチングの影響を抑制することができる。

請求項５に記載したように、現在の露出制御量と算出した露出制御量との変化量は、現在の路面輝度と目標画素値に相当する路面輝度との比を用いて求めることができる。もちろん、現在の路面輝度と目標画素値に相当する路面輝度との差を取って、変化量を求めることも可能であるが、両者の比を用いて変化量を求めても良い。

請求項６に記載したように、エリア設定手段は、複数のエリアを画像信号に設定することが好ましい。実際の道路環境においては、カメラの撮像範囲における路面の明るさは、全体的、部分的に種々の態様で変化する。そのため、カメラから出力される画像信号において、道路上の白線を除く部分に対応する複数のエリアを設定し、その複数のエリアの路面輝度に基づいて、カメラの露出制御を行なうようにすれば、カメラの撮像範囲における路面の明るさが種々の態様で変化しても、複数のエリアの路面輝度からその変化を総合的に勘案して露出制御を行なうことが可能になる。

請求項７に記載したように、エリア設定手段は、複数のエリアとして、自車が走行する車線の路面部分に対応してセンターエリアを設定するとともに、自車が走行する車線を区画する白線を越えた両側部分にそれぞれ左右サイドエリアを設定することが好ましい。このように、白線を挟んで白線の両側に輝度を計測するエリアを設定することにより、白線のコントラストを確保する上での基準となる路面輝度を、広い範囲の輝度に基づいて設定することができる。このため、カメラの撮像範囲における明るさが種々の態様で変化しても、露出制御に対するその変化の影響を軽減することができる。

以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、本実施形態では、白線検出用カメラの露出制御装置を備えた車線逸脱警報装置に関して説明する。

図１は、実施形態による車線逸脱警報装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、車線逸脱警報装置は、カメラ１、制御部２、車線逸脱警報ＥＣＵ７、及び警報部８から構成されている。

カメラ１は、車室内の所定位置、例えばルームミラーの裏側に設置され、車両の進行方向前方の道路を撮像するものである。なお、カメラ１は、車室内の所定位置に設置されるときに、その撮像範囲が車両の進行方向に対して所定の撮像範囲となるように、その向き等が調整される。また、カメラ１は、増幅部及びＡ／Ｄ変換部を内蔵しており、画像を撮像した時、その画像の各画素の明るさを示す画素値を所定のゲインで増幅し、かつ増幅した画素値をデジタル値に変換して保持する。そして、カメラ１は、この保持している画素値を、画像信号として、画像の各ラインごとに出力する。

制御部２は、カメラ１から出力された画像信号を処理することにより、白線の位置の認識を行なうとともに、その認識した白線位置を車線逸脱警報ＥＣＵ７に出力する。さらに、制御部２は、白線と白線を除く路面部分とのコントラストが適正になるようにカメラ１の露出制御を行なう。つまり、制御部２は、カメラ１のシャータースピード及びフレームレート、さらに増幅部のゲインを調整するため、これらの調整指示値を含むカメラ制御値をカメラ１に出力する。

制御部２は、画像インターフェース（Ｉ／Ｆ）３、ＣＰＵ４，メモリ５、及び通信Ｉ／Ｆ６を有する。画像Ｉ／Ｆ３は、カメラ１から出力される画素値の位置情報等が入力され、その位置情報等をＣＰＵ４に伝達する。ＣＰＵ４は、画像Ｉ／Ｆ３によって伝達される位置情報に基づいて、画像の各ラインごとに出力される画素値が、いずれの画素位置に対応するものかを認識する。そして、認識した画素位置に対応するように、カメラ１から出力される画素値をメモリ５に記憶する。このようにして、メモリ５に、カメラ１から出力される画像信号が保存される。

通信Ｉ／Ｆ６は、ＣＰＵ４と車線逸脱警報ＥＣＵ７との間の通信を調整するものである。本実施形態では、ＣＰＵ４は、画像信号における白線の位置を認識して、この認識した白線位置を車線逸脱警報ＥＣＵ７に送信する。一方、車線逸脱警報ＥＣＵ７は、図示しないレーダ装置によって先行車両等の位置を検出し、自車と先行車両との距離及び自車を基準とする先行車両の方位を、先行車両の位置を示す情報として、ＣＰＵ４に送信する。

車線逸脱警報ＥＣＵ７は、ＣＰＵ４から送信された白線位置に基づいて、自車が車線内から逸脱した（しそう）か否かを判定し、逸脱した（しそう）と判定した場合には、警報部９に対して、警報を発するように指示する。

なお、車線逸脱警報ＥＣＵ７は、追従走行制御機能も有しており、上述したレーダ装置により検出される先行車両等の位置や相対速度に基づいて、自車が先行車両に追従走行するように図示しないスロットルバルブの開度や制動装置の制動状態を調節して、自車の走行速度を制御する。

ただし、車線逸脱警報装置としては、必ずしも車線逸脱警報ＥＣＵ７を有している必要はない。例えば、ＣＰＵ４において自車が車線から逸脱した（しそう）か否かを判定し、必要時に警報を発するように構成することも可能である。また、自車が車線を逸脱した（しそうな）場合には、単に警報を発するだけでなく、例えば操舵装置におけるアシスト量を調節して、車線中央に戻りやすくしたり、あるいは自動的に操舵装置を駆動して車両が車線中央に復帰するようにしてもよい。

図２は、制御部２において実行される処理を示すフローチャートである。図２において、まずステップＳ１１０では、カメラ１から出力された画像信号の取込を行なう。すなわち、上述したように、カメラ１から出力される位置情報に対応するように、画像信号を構成する各画素値をメモリ５に保存する。

ステップＳ１２０では、メモリ５に保存した画像信号に対して演算処理を行ない、白線位置を認識する。この演算処理では、まず、画像信号を構成する各画素の画素値に基づいて、白線部分に該当する画素値を抽出するためのしきい値を設定する。そして、このしきい値と各画素の画素値との大小比較を行なって、しきい値以上の画素値を有する画素を抽出する。さらに、これらの抽出した画素を組み合わせた場合に白線に相当する形状をなす抽出画素集合を特定し、この抽出画素集合位置を白線位置として認識する。

なお、カメラによっては、撮像範囲の明るさのレベルと単純比例しない画素値を出力するものがある。つまり、暗い側の分解能が細かくなり、明るい側の分解能が粗くなる画素値特性を持つカメラも存在する。このような画素値特性を持ったカメラを用いる場合には、上述した処理の初期段階において、カメラ１の画素値特性に従って、各画素値を相互に対比可能な輝度に変換する。そして、変換後の輝度に基づいて、しきい値の設定、大小比較、及び各画素からの輝度の抽出処理を行なう。

続くステップＳ１３０では、白線位置を車線逸脱警報ＥＣＵ７に向けて送信するために、ステップＳ１２０で認識した白線位置を出力する。

そして、ステップＳ１４０では、カメラ１の露出制御を行なう。このカメラの露出制御では、白線を除く路面部分の輝度を算出し、この路面輝度が目標画素値として撮影できるように、カメラ１の露出を制御する。これにより、少なくとも白線は路面部分よりも明るいので、路面部分と白線とのコントラストが確保された画像信号を得ることができる。この露出制御の処理の詳細を図３のフローチャートに基づいて説明する。

図３において、まずステップＳ２１０では、カメラ１から出力される画像信号において、道路上の白線を除く部分に対応して複数のエリアを設定する。このエリアの設定方法について図４及び図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図４に示すように、本実施形態では、３個のエリア、すなわち自車が走行する車線の路面部分に対応するセンターエリアＢと、自車が走行する車線を区画する白線を越えた両側部分にそれぞれ左サイドエリアＣ_ＬＦＴ及び右サイドエリアＣ_ＲＧＴを設定する。これら３個のエリアは、画像信号において、固定した位置に予め設定されているものである。

カメラ１は、ルームミラーの裏側等の所定位置に固定されるため、車両を基準とした場合、カメラ１の撮像範囲は一定である。そして、車両は、通常、車線のほぼ中央を走行するため、画像信号において白線が現れる位置は予め特定できる。ただし、車両がカーブを走行した場合には、図４に示すように、そのカーブの度合に応じて画像信号において白線が傾く。従って、白線が傾いた場合であっても、その白線を含まない領域を自車線上及び自車線を区画する白線を越えた両側に特定し、その領域内で、センターエリアＢ及び左右のサイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴを設定することにより、これらのエリアの位置は固定できるのである。このように予め固定した位置に従ってエリアを設定することにより、エリア設定のための処理負荷を軽減することができる。

ただし、センターエリアＢ及び左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴは、先行車両の有無に依存して、そのエリア形状が修正される。すなわち、ＣＰＵ４は、車間距離ＥＣＵ７から出力される先行車両の位置を示す情報に基づいて、この先行車両が、センターエリアＢ及び左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴに属するか否かを判定する。そして、各エリア内に属する先行車両が存在しないと判定した場合には、図５（ａ）に示すように、予め設定されているエリアの形状をそのまま維持する。

一方、先行車両がセンターエリアＢ及び／又は左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴに属すると判定された場合には、その先行車両を含まないようにエリアの形状を修正する。図５（ｂ）では、自車の走行車線上に先行車両が存在し、かつセンターエリアＢに属する場合に、その先行車両を含まないように形状が修正されたセンターエリアＢを示している。すなわち、先行車との距離に基づいて、センターエリアＢの前端位置をその先行車との距離以下にする。これにより，センターエリアＢの形状を先行車両を含まないように修正することができる。なお、自車が複数車線からなる道路を走行する場合には、自車の走行車線の隣接車線に他車両が存在し、その他車両が左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴに属する場合がある。従って、車間距離ＥＣＵ７から送信される先行車両の位置に関する情報に基づいて、左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴに他車両が属すると判定した場合には、左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴの形状をその他車両を含まないように修正する。

このようにしてセンターエリアＢ及び左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴが設定・修正されると、ステップＳ２２０において、各エリアの路面輝度を算出する。すなわち、図６に示すように、センターエリアＢの路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}、右サイドエリアの路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＲＧＴ}、及び左サイドエリアの路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＬＦＴ}を算出する。なお、各エリアの路面輝度は、各エリアに含まれる取り込みラインにおける画素の画素値を平均化することによって算出する。このようにして、路面部分の輝度を算出する基礎となる各エリアの路面輝度が算出される。ただし、上述したように、撮像範囲の明るさのレベルと単純比例しない画素値を出力するカメラを使用する場合には、各画素の画素値を、カメラの画素値特性に従って輝度に変換し、その上で、変換後の輝度を平均化して、各エリアの路面輝度を算出する。

続くステップＳ２３０では、各エリアの路面輝度の加重平均輝度を算出する。以下に加重平均輝度を算出するための演算式について説明する。

白線を除く路面の輝度を算出する場合、基本的には、センターエリアＢの路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}を主に用いることが好ましい。なぜならば、画像信号には、路面部分以外に、白線、路側帯，分離帯、併走車、対向車などが含まれる可能性がある。それらの影響は主に左右サイドエリア輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＬＦＴ}, Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＲＧＴ}に表れるためである。従って、センターエリア路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}を路面の輝度算出の基礎とすれば、それらの影響を避けることができる。

しかしながら、実際の道路環境においては、カメラ１の撮像範囲における明るさは、遮音壁、街路樹、併走車両、対向車両等が外乱となり、全体的、部分的に種々の態様で変化する。そのため、単にセンターエリア路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}のみから路面輝度を求めると、それら外乱の影響で、白線とのコントラストを確保する上で基礎とすべき適切な路面輝度にはならないこともある。そのため、影や対向車等の影響が疑われるときには、適宜、複数のエリアの路面輝度を加重平均し、外乱の影響を考慮することが望ましい。

そのため、３個のエリアを対象として、輝度のばらつきの大きさを判定するとともに、輝度のばらつきの大きさに応じて、３個のエリアの路面輝度を加重平均して、最終的な路面輝度を示す加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを求める。この加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを算出するための演算式の一例を、以下の式１に示す。
（式１）
Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ}=（Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＬＦＴ}＋Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＲＧＴ}）／２
（1+Ｗ_ＢＣ）・Ｖ_ＩＭＧ=Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}+Ｗ_ＢＣ・Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ}
すなわち、まず左右サイドエリア輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＬＦＴ}, Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＲＧＴ}を平均化したサイドエリア平均輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ}を求め、このサイドエリア平均輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ}に加重値Ｗ_ＢＣを乗じた値とセンターエリア輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}とを加算した値から、加重平均輝度Ｖ_{ＩＭＧ_ＢＲＩＧＨＴ}を求める。

ここで、加重値Ｗ_ＢＣは、図７に示すように、３個のエリアの路面輝度の最大値（MAX[Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}、Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＲＧＴ}、Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＬＦＴ}]）と最小値（MIN[Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}、Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＲＧＴ}、Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＬＦＴ}]）との差の大きさに応じて、０〜２の範囲で定められる。この図７に示す特性に従って加重値Ｗ_ＢＣを設定すると、加重値Ｗ_ＢＣは、最大値と最小値との差がＸ１よりも小さいときにはゼロとなり、Ｘ１以上Ｘ２以下の範囲においてはその差の大きさに比例して増加し、Ｘ２より大きい場合には２となる。

従って、３個のエリアにおける路面輝度の差が小さい場合には、サイドエリア平均輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ}に乗じられる加重値Ｗ_ＢＣの値が小さくなるため、相対的にセンターエリア路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}の加重が大きくなり、主にセンターエリア路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}に基づいて、加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧが求められる。そして、３個のエリアにおける路面輝度の差が大きくなるに従って、加重値Ｗ_ＢＣの値が大きくなるので、相対的に左右サイドエリア路面輝度の加重が大きくなり、左右サイドエリア路面輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＬＦＴ}, Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＲＧＴ}も考慮して加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを求めることができる。

このようにして加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを求めた後、ステップＳ２４０にて、この加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）と、目標画素値Ｍ_ＴＨを基準として不感帯を規定するための不感帯上限値Ｈ_ＴＨ及び不感帯下限値Ｌ_ＴＨとを比較する。そして、加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）が、この不感帯に属すると判定される場合（Ｌ_ＴＨ＜Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）＜Ｈ_ＴＨ）、加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）は目標画素値Ｍ_ＴＨに相当するとみなして、露出制御量を現状の露出制御量のまま保持する。

加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）が目標画素値Ｍ_ＴＨに近似していれば、白線を除く路面と白線とのコントラストが確保された画像が得られており、露出制御量を変更する必要はないためである。また、加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）が目標画素値Ｍ_ＴＨに近似しているにもかかわらず、さらに加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）を目標画素値Ｍ_ＴＨに近づけるように露出制御を実行すると、却って加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）が目標画素値Ｍ_ＴＨから離れてしまう可能性もあるためである。なお、上記のＦ_Ｂ→Ｖは、輝度相当値を画素値に変換するための関数である。また、露出制御量には、カメラ１のシャッタースピード、フレームレート、及び増幅部のゲインが含まれる。

一方、ステップＳ２４０において、この加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）が不感帯上限値Ｈ_ＴＨ以上であるか、または不感帯下限値Ｌ_ＴＨ以下であると判定された場合には、加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを画素値に変換した値Ｆ_Ｂ→Ｖ（Ｖ_ＩＭＧ）と目標画素値Ｍ_ＴＨとの差が大きいため、ステップＳ２５０にて、その差を小さくするための目標露出制御量を算出する。同時に、算出した目標露出制御量と現状の露出制御量との変化量も算出する。以下に、目標露出制御量の算出方法の一例を説明する。

上述した加重平均輝度Ｖ_ＩＭＧを現在の路面輝度相当値Ｂ_ＩＭＧｋとし、目標画素値Ｍ_ＴＨを輝度相当値に変換した値をＢ_ＴＧＴ（＝Ｆ_Ｖ→Ｂ（Ｍ_ＴＨ））とした場合、フレームレートを一定と仮定すれば、以下の式２が成り立つ。
(式２)
Ｂ_ＴＧＴ／Ｂ_{ＩＭＧ Ｋ}＝（ShutSpd_TGT・10^{ＧＡＩＮTGT／20}）／（ShutSpd_{IMG k}・10^{ＧＡＩＮIMG k／20}）
なお、Ｆ_Ｖ→Ｂは画素値を輝度相当値に変換する関数、ShutSpd_TGTは制御目標シャッタースピード、ＧＡＩＮ_TGTは制御目標ゲイン、ShutSpd_{IMG k}は現シャッタースピード、ＧＡＩＮ_{IMG k}は現制御ゲインである。

すなわち、ステップＳ２５０では、次回の目標露出制御量として上記した式２のShutSpd_TGT・10^{ＧＡＩＮTGT／20}を算出する。

また、式２より、現在の露出制御量と次回の目標露出制御量との変化量Ｃは、現在の路面輝度相当値Ｂ_{ＩＭＧ ｋ}と、目標画素値Ｍ_ＴＨに相当する輝度相当値Ｂ_ＴＧＴとの比として求めることができる。

そして、ステップＳ２７０では、この現在の露出制御量と次回の目標露出制御量との変化量Ｃの大きさが減少側限界値Ｔ_ＬＯよりも小さいか否かを判定する。このとき「Ｙｅｓ」と判定された場合には、ステップＳ２８０にて、目標露出制御量の変化量Ｃを減少限界値Ｔ_ＬＯに制限する。すなわち、目標露出制御量を算出するための路面輝度相当値Ｂ_{ＩＭＧ ｋ}と、目標画素値Ｍ_ＴＨに相当する輝度相当値Ｂ_ＴＧＴとの比（倍率）を減少限界値Ｔ_ＬＯに置き換えて、目標露出制御量を算出する。

逆に、ステップＳ２９０では、変化量Ｃの大きさを示す路面輝度相当値Ｂ_{ＩＭＧ ｋ}と、目標画素値Ｍ_ＴＨに相当する輝度相当値Ｂ_ＴＧＴとの比（倍率）が増加側限界値Ｔ_ＨＩよりも大きいか否かを判定する。このとき「Ｙｅｓ」と判定された場合には、ステップＳ３００にて、目標露出制御量の変化量Ｃを増加限界値Ｔ_ＨＩに制限する。すなわち、目標露出制御量の変化量Ｃを示す路面輝度相当値Ｂ_{ＩＭＧ ｋ}と、目標画素値Ｍ_ＴＨに相当する輝度相当値Ｂ_ＴＧＴとの比（倍率）を増加限界値Ｔ_ＨＩに置き換えて、目標露出制御量を算出する。

このように、現状の露出制御量に対する目標露出制御量の変化量Ｃが大きい場合に、目標露出制御量を制限する理由について以下に説明する。

図８に示すように、例えば日差しを遮る建造物や街路樹が等間隔に並んでいる場合、路面には日向となっている明るい部分と日陰となっている暗い部分とが繰り返し表れる。このように路面輝度が低い部分と高い部分とが繰り返し発生する道路を車両が走行する場合に、カメラ１の撮像画面に現れる低輝度部分と高輝度部分との繰り返し周期がカメラ１の露出制御周期と同期すると、露出制御によるカメラ１の露出量が路面の明るさに適応できずにエリアの加重平均輝度が発散する、いわゆるハンチングが発生する。

具体的に説明すると、最初の低輝度部分をカメラ１が撮像したとき、路面輝度として算出したエリア画素値が低いため、制御部２は露出を増加するためのカメラ制御値をカメラ１に出力する。このカメラ制御値に従って、カメラ１の露出量が増加されたときには、輝度を算出するためのエリア内の路面が高輝度部分となっており、増加された露出量では、エリア画素値が高くなりすぎている。このため、制御部２は逆に露出量を減少するためのカメラ制御値をカメラ１に出力する。このように、カメラの露出量の制御と路面の明るさとが相反する状態が繰り返されることにより、エリア画素値が発散するのである。

そのため、本実施形態では、現在の露出制御量に対する次回の目標露出制御量の変化量Ｃを、増加限界値Ｔ_ＨＩ及び減少限界値Ｔ_ＬＯと比較することによって、その大きさを判定し、各々の限界値を超えるような大きな変化量Ｃを制限することとした。これにより、路面上において日陰と日向のように低輝度部分と高輝度部分とが繰り返し発生するような状況であっても、目標露出制御量の変化量Ｃが制限されるため、ハンチングの程度を抑制することができる。

なお、上述した減少限界値Ｔ_ＬＯ及び増加限界値Ｔ_ＨＩは、目標画素値Ｍ_ＴＨの輝度相当値Ｂ_ＴＧＴと現在の路面輝度相当値Ｂ_{ＩＭＧ ｋ}との比（倍率）である変化量Ｃと比較されるものであるため、減少限界値Ｔ_ＬＯは０より大きく１より小さいの範囲の数値に設定され、増加限界値Ｔ_ＨＩは１より大きな数値に設定される。

ただし、この増加限界値Ｔ_ＨＩと減少限界値Ｔ_ＬＯとは、目標露出制御量が増加するときと減少するときとでその大きさが異なるように設定することが好ましい。例えば、目標露出制御量を減少する場合に、現在の露出制御量の５０％までに制限する場合であれば、目標露出制御量を増加する場合には、現在の露出制御量の１５０％よりも大きい、例えば２５０パーセント程度までの変化を許容するように設定する。露出制御のハンチングは、露出制御量の同程度の増加・減少が繰り返されることによって発生する。このため、露出制御量の増加時の大きさと減少時の大きさが異なるように増加限界値Ｔ_ＨＩと減少限界値Ｔ_ＬＯとを設定することにより、一層効果的にハンチングの程度を抑制することができる。

特に、露出制御量の増加時の大きさと減少時の大きさが異なるように増加限界値Ｔ_ＨＩと減少限界値Ｔ_ＬＯとを設定する場合、上述したように、露出制御量の増加時の大きさが、減少時の大きさよりも大きくすることが好ましい。このようにした場合、トンネルの出入り口の明るさ変化の特性に対応させつつ、効果的にハンチングの程度を抑制することができる。

最後に、ステップＳ３１０では、ステップＳ２５０にて算出した露出制御量、あるいはステップＳ２８０、Ｓ２９０にて補正された露出制御量に応じたカメラ制御値を出力する。すなわち、目標露出制御量ShutSpd_TGT・10^{ＧＡＩＮTGT／20}を達成するためのゲインとシャッタースピードとの組合せを決定し、これら決定したゲイン、シャッタースピードをカメラ制御値として出力する。なお、目標露出制御量が、ゲインやシャッタースピードの調整範囲を超えている場合には、フレームレートを変更することによって目標露出制御量に対応するカメラ制御値を生成する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

例えば、上述した実施形態においては、目標露出制御量と現状の露出制御量との変化量Ｃを目標画素値Ｍ_ＴＨの輝度相当値Ｂ_ＴＧＴと現在の路面輝度相当値Ｂ_{ＩＭＧ ｋ}との（倍率）として求めた。しかしながら、目標露出制御量と現状の露出制御量との変化量は、目標露出制御量と現状の露出制御量とをそれぞれ求め、その差から算出することも可能である。

実施形態における車線逸脱警報装置の構成を示すブロック図である。 処理部２において白線位置を認識して出力するための処理を示すフローチャートである。 カメラ１の露出制御の処理の詳細を示すフローチャートである。 白線を除く路面部分に対応して設定される３個のエリア、すなわち、自車が走行する車線の路面部分に対応して設定されるセンターエリアＢと、自車が走行する車線を区画する白線を越えた両側部分にそれぞれ設定されるの左サイドエリアＣ_ＬＦＴ及び右サイドエリアＣ_ＲＧＴを示す説明図である。 センターエリアＢ及び左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴが先行車の有無によって修正されることを説明するための説明図であり、（ａ）は先行車が無い場合のセンターエリアＢ及び左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴの形状を示し、（ｂ）は先行車が有る場合のセンターエリアＢ及び左右サイドエリアＣ_ＬＦＴ，Ｃ_ＲＧＴの形状を示す。 センターエリアＢの輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｂ}、右サイドエリアの輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＲＧＴ}、及び左サイドエリアの輝度Ｖ_{ＩＭＧ_Ｃ_ＬＦＴ}の算出方法を説明するための説明図である。 加重値Ｗ_ＢＣの変化特性を示す特性図である。 露出制御において、ハンチングが発生する原理を説明するための説明図である。

符号の説明

１ カメラ
２ 制御部
３ 画像Ｉ／Ｆ
４ ＣＰＵ
５ メモリ
６ 通信Ｉ／Ｆ
７ 車線逸脱警報ＥＣＵ
８ 警報部

Claims (7)

1. 車両に搭載され、当該車両が走行する道路上の車線を区画する白線を検出するための画像信号を繰り返し出力するカメラの露出を制御する露出制御装置であって、
   前記カメラから出力される画像信号において、道路上の白線を除く部分に対応するエリアを設定するエリア設定手段と、
   前記画像信号における前記エリアの画素値が目標画素値となるように、前記カメラの露出制御を行なう露出制御手段とを備え、
   前記露出制御手段は、前記エリアの画素値が目標画素値と異なる場合、そのエリア画素値を目標画素値に近づけるための次回の露出制御量を算出するとともに、現在の露出制御量と算出した次回の露出制御量との変化量が所定の限界値よりも大きい場合には、算出した次回の露出制御量を、現在の露出制御量との変化量が前記限界値に制限された露出制御量に補正することを特徴とする白線検出用カメラの露出制御装置。
2. 前記目標画素値を基準として所定の不感帯が設定され、前記エリア画素値がこの不感帯に属する場合、前記露出制御手段は、前記エリア画素値が前記目標画素値に等しいとみなして、露出制御量を不変とすることを特徴とする請求項１に記載の白線検出用カメラの露出制御装置。
3. 前記限界値として、前記露出制御量が増加する場合の増加限界値と、前記露出制御量が減少する場合の減少限界値とを設け、かつ露出制御量の増加時の大きさと減少時の大きさが異なるように増加限界値及び減少限界値とを設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の白線検出用カメラの露出制御装置。
4. 露出制御量の増加時の大きさが減少時の大きさよりも大きくなるように、前記増加限界値及び前記減少限界値が設定されることを特徴とする請求項３に記載の白線検出用カメラの露出制御装置。
5. 現在の露出制御量と次回の露出制御量との変化量は、現在の路面輝度と目標画素値に相当する路面輝度との比を用いて求めることを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれかに記載の白線検出用カメラの露出制御装置。
6. 前記エリア設定手段は、複数のエリアを前記画像信号に設定することを特徴とする請求項1乃至請求項５のいずれかに記載の白線検出用カメラの露出制御装置。
7. 前記エリア設定手段は、前記複数のエリアとして、自車が走行する車線の路面部分に対応してセンターエリアを設定するとともに、前記自車が走行する車線を区画する白線を越えた両側部分にそれぞれ左右サイドエリアを設定することを特徴とする請求項６に記載の白線検出用カメラの露出制御装置。

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