JP2010112796A - 撥水効果判定装置、撥水効果判定装置用プログラム及び撥水効果判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確にフロントガラスの撥水効果を判定できる撥水効果判定装置を提供する。
【解決手段】Ｓ１０１で、フロントガラスの画像を取得し、画像内の水滴の像にあたる黒色部分が真円に近いか否かを判断する。真円に近ければ（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２に進み、Ｓ１０２では、撥水効果があると判断する。またＳ１０３では、自車両が例えば時速６０キロ以上であるか否かを判断する。時速が６０キロ以上であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４に進み、Ｓ１０４では、画像中の水滴につき、時間の経過とともに上方向への動きがあるか否かを判断する。水滴に上方向の動きがあれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５に進み、撥水効果があると判断する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のフロントガラスの撥水効果を判定する撥水効果判定装置に関する。

車両、特に自動車には、降雨時などにフロントガラスに付着する水滴を払拭し、運転者の視界を確保するためのワイパが備えられている。一般的に大雨であればワイパの単位時間あたりの払拭動作の回数を多くし、小雨であればこの回数を少なくするが、フロントガラスによる撥水効果が大きければ、ワイパによる払拭動作の回数を減らすことができる。このようにワイパによる払拭動作の制御には、撥水効果がどの程度生じているかを正確に判定することが重要になる。

従来、撥水効果を判定する装置として例えば、特許文献１記載の発明があった。この発明では、ワイパにかかる負荷を電気信号として検出することで、撥水効果を判定しようとしていた。すなわちフロントガラスの撥水効果が大きければワイパにかかる負荷が小さくなり、逆に撥水効果が小さければワイパにかかる負荷が大きくなることから、撥水効果を判定できるというものであった。
特開平８−２８２４４７号公報

しかしながら、かかる従来の技術では検出される電気信号が他の要因によっても影響を受けてしまうため、正確に撥水効果を判定できないという問題があった。すなわち、ワイパにかかる負荷は撥水効果だけでなく降雨量によっても大きな影響を受ける。そのため、この従来技術を前提として正確に撥水効果を判定しようとすれば、降雨量も正確に検出しなければならないはずである。しかしながら、降雨量を考慮に入れた上で、ワイパにかかる負荷を電気信号の変化で把握することは極めて困難で誤差が大きくなる。そのため実際には撥水効果がないにもかかわらず撥水効果があると判断されたり、撥水効果があるにもかかわらず撥水効果がないと判断されたりする可能性が高いものであった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、正確にフロントガラスの撥水効果を判定できる撥水効果判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の請求項１記載の撥水効果検出装置は、取得手段、検出手段及び判定手段を備える。そして、取得手段は、自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を撮影した画像を取得し、検出手段は、取得手段により取得された画像から水滴の像の真円度を検出し、判定手段は、検出手段により検出された真円度に基づき、水滴の像が真円に近いほど撥水効果の度合いが大きいと判定する。

ここに水滴の像とは、フロントガラスに付着した水滴をフロントガラスの裏側から光線を照射した場合に反射光から得ることができる水滴の形状をいうが、水滴の形状が得られればどのようなものでもよく、例えば水滴をフロントガラス越しに直接撮影することにより水滴の形状を得てもよい。

また真円度とは、円形形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさをいい、一般には、円形形体を２つの同心の幾何学的円で挟んだとき、同心円の間隔が最小となる場合の、２円の半径の差であらわされる。ここでは画像中における水滴の像がどれだけ真円に近いかを客観的に示す指標である。例えば、画像処理においては、一般に、一つの水滴の像につき、真円度として（４π×面積）／（輪郭長の２乗）を用いることができるが、画像処理における輪郭長の誤差を最小とするため、真円度として（面積）／（輪郭長）を用いることもできる。この場合、面積がある程度一定であることが前提となるが、真円に近いほど輪郭長は短くなるため、算出した値が大きいほど真円に近いということを意味している。

また撥水効果の度合いについては真円度を数値としてあらわすことでもよいし、複数のレベルに区分することもできる。さらに所定値と比較して、撥水効果が生じているか否かという有無の判断をしてもよい。

フロントガラスに付着した水滴は、フロントガラスによる撥水効果が大きいほど球に近い形状となる性質を有しており、その結果、水滴の像が真円に近ければ近いほど、撥水効果がより顕著に生じていることを意味している。

かかる請求項１記載の発明によれば、実際にフロントガラスに付着した水滴の像から、真円に近いほど撥水効果の度合いが大きいと判定するので、フロントガラスによりどの程度の撥水効果が生じているのかを正確に判定することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の撥水効果判定装置において、検出手段が、取得手段により取得された画像を、正面視した画像に変換して、真円度を検出する。

かかる請求項２記載の発明によれば、斜めから撮影される画像であっても正面視した画像に変換されるので正確に真円度を検出することができ、ひいては正確に撥水効果を判定できる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の撥水効果判定装置において、検出手段が、取得手段により取得された画像中に複数の水滴の像が存在する場合に、それら複数の水滴の像の真円度の平均を当該検出手段により検出する真円度とする。

かかる請求項３記載の発明によれば、画像中に複数の水滴が存在する場合でも正確に撥水効果を判定することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか記載の撥水効果判定装置において、検出手段は水滴の像の真円度を数値として検出し、さらに記憶手段を備える。そして、その記憶手段は、検出手段により検出された真円度を日時とともに内部の記憶装置に記憶する。

かかる請求項４記載の発明によれば、真円度が日時とともに記憶されるので、例えば、日時の経過と撥水効果の低下との関係から、撥水効果がどの程度持続するかについての検証をしたり、新たな撥水加工が必要になる時期を予測したりすることができる。

請求項５記載の撥水効果判定装置は、取得手段及び判定手段を備える。そして、取得手段は、走行中の自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を時間の経過とともに撮影した複数の画像を取得し、判定手段は、取得手段により取得された複数の画像から時間の経過にともなう水滴の動きを検出し、その水滴の動きが上方向となるほど撥水効果の度合いが大きいと判定する。

ここに上方向とは、フロントガラス面において水平方向よりも上方向に動く場合を意味し、ガラス面に対して右上方向か左上方向かは問わない。

またフロントガラスに付着した水滴は、フロントガラスの撥水効果が大きいほどフロントガラスとの接触面が小さくなり、風による影響を受けて動きやすくなるので、走行中にフロントガラスの下方から上方に向かって受ける空気の流れにより動きやすくなる。すなわち、水滴が重力に逆らって空気の流れにより上方向に動くという現象は、水滴とフロントガラスとの接触面が小さく両者が反発しあっていること、すなわち撥水効果がより顕著に生じていることを意味する。

また水滴の動きが上方向になるほど撥水効果の度合いが大きいと判定する場合に、水滴の動きの角度から撥水効果の度合いを数値や複数のレベルとしてあらわすこともできるが、水滴の動きが上方向となれば、撥水効果があるというように撥水効果の有無の判定のみをすることもできる。

かかる請求項５記載の発明によれば、フロントガラスに付着した実際の水滴の動きが上方向になるほど撥水効果の度合いが大きいと判定するため、正確にフロントガラスの撥水効果を判定することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の撥水効果判定装置において、判定手段は、撥水効果の有無を判定するものであり、取得手段により取得された画像中に複数の水滴の像が存在する場合に、それら複数の水滴のうち一つでも上方向に動くものがあれば撥水効果があると判定する。

かかる請求項６記載の発明によれば、画像中に複数の水滴が存在する場合でも正確に撥水効果を判定することができる。

請求項７記載の発明は、請求項５又は請求項６記載の撥水効果判定装置において、自車両の走行速度が所定値以上の場合に撥水効果を判定する。

かかる請求項７記載の発明によれば、撥水効果の有無にかかわらず水滴が動かない低い速度での判定を行わないことで、低速状態に撥水効果がないとする誤判定を防止できるとともに、撥水効果の検出が不可能である低速状態での不要な処理をする必要がなくなり、判定をより効率的に行うことができる。

請求項８記載の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれか記載の撥水効果判定装置において、制御手段を備え、その制御手段は、判定手段により判定される撥水効果の度合いが大きいほど、フロントガラスの水滴を払拭するワイパの単位時間あたりの払拭動作の回数を減少させる。

かかる請求項８記載の発明によれば、正確に判定された撥水効果に応じた適切なワイパの払拭動作の制御が可能となる。

請求項９記載の発明は、撥水効果判定装置用プログラムであり、自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を撮影した画像を取得する取得手段と、取得手段により取得された画像から水滴の像の真円度を検出する検出手段と、検出手段により検出された真円度に基づき、水滴の像が真円に近いほど撥水効果の度合いが大きいと判定する判定手段としてコンピュータを機能させる。

かかる請求項９記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項１０記載の発明は、撥水効果判定装置用プログラムであり、走行中の自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を時間の経過とともに撮影した複数の画像を取得する取得手段と、取得手段により取得された複数の画像から時間の経過にともなう水滴の動きを検出し、その水滴の動きが上方向となるほど撥水効果の度合いが大きいと判定する判定手段としてコンピュータを機能させる。

かかる請求項１０記載の発明によれば、請求項５記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項１１記載の発明は、撥水効果判定方法であり、自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を撮影した画像を取得する取得ステップと、取得ステップで取得した画像から水滴の像の真円度を検出する検出ステップと、検出ステップで検出した真円度に基づき、水滴の像が真円に近いほど撥水効果の度合いが大きいと判定する真円判定ステップとを備える。

かかる請求項１１記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項１２記載の発明は、撥水効果判定方法であり、走行中の自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を時間の経過とともに撮影した複数の画像を取得する取得ステップと、取得ステップで取得した複数の画像から時間の経過にともなう水滴の動きを検出し、その水滴の動きが上方向となるほど撥水効果の度合いが大きいと判定する動き判定ステップとを備える。

かかる請求項１２記載の発明によれば、請求項５記載の発明と同様の効果を得ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。

＜構成＞
図１は、第１実施形態としての、車両に搭載されたワイパ制御システムの全体構成を示すブロック図である。

このワイパ制御システムは、レインセンサ１、ワイパ制御装置２、ワイパ３、ダイアグＥＣＵ４、データ保存部５、ナビＥＣＵ６、車速センサ７、データバス８を備える。

レインセンサ１は、水滴を感知するセンサであり、ワイパ制御システムが搭載された車両（以下「自車両」という。）のルームミラー付近であって、フロントガラスの室内側の面上に設置される。このレインセンサ１は、内部にデータ制御部９を備える。このデータ制御部９が、フロントガラスに付着した水滴の像を撮影した画像を取得して、水滴の形状や水滴の動きからフロントガラスにどの程度の撥水効果が生じているかを判定する。

図２（ａ）はレインセンサ１の内部構造を示す説明図である。レインセンサ１は、フロントガラス１１に設置されるが、内部に、データ制御部９とは別に、赤外線ＬＥＤ１２、集光レンズ１３、結像レンズ１４、カメラ１５を備える。

赤外線ＬＥＤ１２は赤外光を発する発光ダイオードであり、集光レンズ１３及び結像レンズ１４はそれぞれ光を集めるための凸レンズである。またカメラ１５は、二次元の画像を撮影するためのＣＣＤ（電荷結合素子）又はＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）カメラである。

赤外線ＬＥＤ１２から発せられた赤外光は、集光レンズ１３で平行光化されて、フロントガラス１１の室内側から照射される。フロントガラス１１に水滴が付着していない部分は、入射角と反射角が等しい全反射となるため、入射角と同じ角度になるように反対側に設置された結像レンズ１４が反射光を受け、レンズの作用により結像して二次元画像がカメラ１５により撮影される。この際、フロントガラス１１に水滴が付着している部分に照射した赤外光は透過して反対側に抜けてしまって反射光とならないため、水滴の像にあたる部分は画像中では黒色部分として検出される。

図２（ｂ）は、カメラ１５により撮影された画像の具体例である。図示するように、水滴が付着した部分は黒い像となって画像中にあらわれる。またカメラ１５は上方斜めから反射光を捉えることになるため、正面視して撮影した場合よりも縦方向に縮んだ形となっている。

このカメラ１５は、レインセンサ１のデータ制御部９が撥水効果を判定する処理を実行する間、一定の時間間隔、例えば３３ｍｓで連続して画像を撮影する。

ワイパ制御装置２は、フロントガラス１１に付着した水滴などをワイパ３で払拭するためにワイパ３に対して制御信号を送る制御装置である。降雨時には、運転者の操作やレインセンサ１からの信号によりワイパ３の払拭動作を実行する。ワイパ３の払拭制御にあたっては、フロントガラス１１がどの程度撥水効果を生じているかが重要となるため、撥水効果に関する情報がレインセンサ１から送られる。

ワイパ３はフロントガラス１１に付着した水滴などを払拭するための装置である。

ダイアグＥＣＵ４は、図示しない各種センサ類から信号を受けて現在の自車両の状態を診断する電子制御ユニットである。このワイパ制御システムではフロントガラス１１による撥水効果の低下を検出して運転者に通知する。

データ保存部５は、ダイアグＥＣＵ４に送られた検出値などが記憶される記憶装置である。ここでは、撥水効果がどの程度生じているかをあらわす数値とその検出した日時とがデータとして記憶される。ここで記憶されたデータは、必要に応じてダイアグＥＣＵ４により読み出され、例えば、日時の経過と撥水効果の低下との関係から、撥水効果がどの程度持続するかについての検証をしたり、新たな撥水加工が必要になる時期を予測したりする。

ナビＥＣＵ６は、ＧＰＳ受信部１０を内部に備え、運転者に道路案内などのサービスを提供する電子制御ユニットである。ナビＥＣＵ６はＧＰＳ衛星から送られる絶対時刻をＧＰＳ受信部１０を介して取得し、取得された絶対時刻は撥水効果の程度とともにデータ保存部５に記憶される。

車速センサ７は、自車両の走行速度を検出するためのセンサであり、この車速センサ７で検出された走行速度は、データバス８を介してレインセンサ1などに送られる。

データバス８は、レインセンサ１、ワイパ制御装置２、ダイアグＥＣＵ４、ナビＥＣＵ６、車速センサ７間でデータの送受信を行うためのバスである。

＜処理＞
つぎに、第１実施形態としてのワイパ制御システムで実行される処理についてフローチャートを用いて説明する。

図３は、レインセンサ１のデータ制御部９が実行する処理を示すフローチャートである。この処理は、自車両のイグニションスイッチがオンとされ、レインセンサ１を含むワイパ制御システムに電源が供給されることにより開始される。具体的には、データ制御部９が所定のプログラムを実行する。なおこの処理は一定の時間間隔、例えば３３ｍｓで繰り返して実行される。

まずデータ制御部９は、Ｓ１０１で、カメラ１５からフロントガラス１１の画像を取得し、画像内の水滴の像にあたる黒色部分から真円度を算出し、その算出した真円度と予め定めた所定値とを比較することにより、真円に近いか否かを判断する。真円に近くなければ（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０３に進み、真円に近ければ（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２に進む。

図４は、レインセンサ１の内部構造を示す説明図であるが、図示するように赤外線ＬＥＤ１２から発せられる赤外光は、フロントガラス１１に下方斜めから照射されることになるため、カメラ１５で得られる画像は縦方向に縮小した形となる。そのため縦方向に補正をして、正面視した場合の画像に変換する必要がある。すなわち、図５（ａ）は、カメラ１５により撮影される画像を示しているが、縦方向に補正することで図５（ｂ）に示す正面視した場合の画像を得ることができる。具体的には、カメラ１５の撮影方向とフロントガラス１１との角度をαとした場合、画像全体を縦方向に、（１／ｓｉｎα）分だけ拡大すればよいことになる。

また図５（ｂ）に示すように、撥水効果がある場合は真円に近い形となって画像中に黒色部分があらわれるが、撥水効果が認められない場合は、例えば、図５（ｃ）に示すように真円からは程遠い形状となってあらわれることになる。

図６は、水滴の像を撮影した画像を示す説明図である。真円度を算出する処理は画像処理においてはピクセル単位で行う。

図６においてグレー部分は水滴の像の輪郭部分であり、黒色部分は水滴の像の内部である。まず、グレー部分を含む黒色部分の面積をピクセル単位で算出する。そしてグレー部分のピクセル数を実際の輪郭長とする。真円度としては（４π×面積）／（輪郭長の２乗）が正確な値となるが、画像処理における輪郭長の誤差を最小とするため、ここでは真円度として（面積）／（輪郭長）を用いる。この場合、面積がある程度一定であることが前提となるが、真円に近いほど輪郭長は短くなるため、算出した値が大きいほど真円に近いということを意味している。また面積が大きく異なるような場合は、面積によって補正をかけることで、同一の基準の下で真円度を算出できる。

この真円度と予め定めた所定値と比較することによりフロントガラス１１に付着した水滴の像がどの程度真円に近いかを判定して、真円に近い場合に、撥水の効果があると判断する。

また図５（ａ）（ｂ）に示すように、画像中に複数の水滴が存在する場合もある。このような場合は、複数の水滴の像については真円度の平均値をとり、平均値で撥水効果の有無を判定する。

つぎにＳ１０２では、Ｓ１０１で水滴の形状が真円に近いと判断された場合であり、撥水効果があると判断し、データバス８を介してワイパ制御装置２にその旨を通知するデータを送信する。Ｓ１０２の後、処理を終了する。

またＳ１０３では、車速センサ７から得られる走行速度から自車両が所定の速度、例えば時速６０キロ以上であるか否かを判断する。時速が６０キロ以上であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４に進み、時速が６０キロ以上でなければ（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０４では、複数の画像の水滴につき、時間の経過とともに上方向への動きがあるか否かを判断する。水滴に上方向の動きがあれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５に進み、水滴に上方向の動きがなければ（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６に進む。

図７は、Ｓ１０４で行う処理を示す説明図である。図７（ａ）に示すとおり、時間の経過とともに、画像中の水滴の像が水平よりも上方向に移動しており、このような場合に、水滴に上方向の動きがあると判断することになる（Ｓ１０４：ＹＥＳ）。

図７（ｂ）は複数の水滴がある場合の説明図である。画像中に複数の水滴の像が存在する場合は、それらの水滴のうちで一つでも上方向に移動する水滴があれば、Ｓ１０４の判断としては水滴に上方向の動きがあると判断することになる。

つぎにＳ１０５では、Ｓ１０２と同様に撥水効果があると判断してその旨のデータをワイパ制御装置２に送信して処理を終了する。

またＳ１０６では、撥水効果がなかったものと判断してその旨のデータをワイパ制御装置２に送信して処理を終了する。

つぎにワイパ制御装置２が実行する処理を説明する。

図８は、図３のＳ１０２、Ｓ１０５及びＳ１０６などに対応してワイパ制御装置２が実行する処理を示すフローチャートである。この処理は、ワイパ制御装置２を含むワイパ制御システムに電源が供給された状態で、ワイパ３による払拭動作がオンにされ、かつ間欠時間の変更が自動でなされるモード（オートワイパモード）の場合に開始される。具体的には、ワイパ制御装置２が所定のプログラムを実行する。この処理も一定の時間間隔、例えば３３ｍｓで繰り返して実行される。

まずＳ２０１では、レインセンサ１から撥水効果の有無をあらわすデータを受け取り、撥水効果があるか否かを判断する。撥水効果がない場合は（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０２に進み、撥水効果がある場合は（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０３に進む。

Ｓ２０２では、オートワイパモードを通常モードに設定して、Ｓ２０４に進む。すなわち、それまで通常モードで払拭動作が行われていた場合はそのまま継続し、それまで撥水モードで払拭動作が行われていた場合は通常モードに変更する。

図９（ａ）は通常モードの間欠時間を示している。フロントガラス１１による撥水効果が生じていない状態であれば、自車両の走行速度が高くなるほど単位時間あたりのワイパ３の払拭回数は増えることになり、間欠時間も短くなる。

一方Ｓ２０３では、オートワイパモードを撥水モードに設定して、Ｓ２０４に進む。すなわち、それまで通常モードで払拭動作が行われていた場合は撥水モードに変更し、それまで撥水モードで払拭動作が行われていた場合はそのまま継続する。

図９（ｂ）は撥水モードの間欠時間を示している。フロントガラス１１による撥水効果が生じている場合は、単位時間あたりのワイパ３の払拭回数は少なくて済むことから通常モードに比較して全体的に間欠時間は長くなる。またこの場合、自車両の走行速度が高くなるほど、間欠時間を長くする。すなわち撥水効果が生じている場合は、自車両の走行速度が高いほど空気の流れにより水滴が飛び散る効果が高くなるため、間欠時間を長くするという制御が可能になる。自車両の速度が高い場合や撥水効果が顕著にあらわれているような場合はワイパ３の払拭動作自体を不要とする構成も考えられる。

Ｓ２０４では、ワイパ３による払拭動作又はオートワイパモードがオフにされたか否かを判断する。払拭動作又はオートワイパモードがオフにされれば（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、そのまま処理を終了する。オフにされていなければ（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０１に戻る。

＜効果＞
以上説明したように、第１実施形態のワイパ制御システムによれば、実際にフロントガラス１１に付着した水滴の像から、真円に近い場合に撥水効果があると判定することから（Ｓ１０１）、フロントガラスの撥水効果を正確に判定することができる。このことにより適切なワイパ制御を実現することができる。

またフロントガラス１１に対して斜めに撮影する画像であっても、正面視した画像に変換した上で真円に近いか否かを判断するため、正確に真円度を検出して撥水効果を判定することができる。

さらに複数の水滴の像があった場合は真円度につき平均値で撥水効果を判定するので正確な判定が可能となる。

またフロントガラス１１に付着した水滴の像が時間の経過とともに上方向に動く場合に撥水効果があると判定した上で（Ｓ１０４）、ワイパ３の制御を行うので、やはり正確に撥水効果を判定した上で適切なワイパ３の動作制御が可能となる。

さらにフロントガラス１１に複数の水滴が付着している場合は、一つでも上方向に動く水滴があれば、撥水効果があると判定するので、撥水効果があることを正確に把握することができる。

＜特許請求の範囲との対応＞
なお、第１実施形態において、データ制御部９により実行されるＳ１０１が取得手段及び検出手段に相当し、データ制御部９により実行されるＳ１０２、Ｓ１０５及びＳ１０６が判定手段に相当し、ワイパ制御装置２により実行されるＳ２０３が制御手段に相当する。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のワイパ制御システムについて説明する。

第２実施形態のワイパ制御システムは、第１実施形態と対比すると、データ制御部９が実行する処理のみが相違する。そこで、この相違点について説明することとし、第１実施形態との共通点については説明を省略する。

図１０は、第２実施形態としてのデータ制御部９が実行する処理を示すフローチャートである。ここではフロントガラス１１の撥水効果を判定するのに加えて、撥水効果の日時の経過による劣化が記録される。この処理は、第１実施形態と同様、自車両のイグニションスイッチがオンとされ、ワイパ制御装置２を含むワイパ制御システムに電源が供給されることにより開始される。具体的には、データ制御部９が所定のプログラムを実行する。この処理も一定の時間間隔、例えば３３ｍｓで繰り返して実行される。

まずＳ３０１では、カメラ１５からフロントガラス１１の画像を取得し、画像内の水滴の像にあたる黒色部分の面積をピクセル単位で算出する。ここでは水滴が一つの場合を前提として説明する。

つぎにＳ３０２で、黒色部分の面積のピクセル数が基準面積より大きいか否かを判断する。基準面積よりも大きければ（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、Ｓ３０３に進み、基準面積よりも大きくなければ（Ｓ３０２：ＮＯ）、Ｓ３０４に進む。このように基準面積より大きい水滴の像のみを判定の対象にするのは、水滴の像が小さい場合、ピクセル単位で真円度を算出する際に誤差が大きくなってしまうからである。

なお、Ｓ３０２の判定につき、画像中複数の水滴の像があった場合は、各水滴の像について黒色部分の面積について基準面積より大きいか否かを判定し、基準をみたした水滴の像についてのみＳ３０４以下の処理を実行する。

Ｓ３０３では、撥水効果がなかったものと判断する。このＳ３０３の処理は第１実施形態のＳ１０６と同じである。Ｓ３０３の後、処理を終了する。

つぎにＳ３０４では、黒色部分の輪郭長を算出し、Ｓ３０５に進む。

続いてＳ３０５では、真円度として（面積）／（輪郭長）を算出し、Ｓ３０６に進む。真円に近いほど輪郭長が短くなるため、真円度は真円に近いほど大きな値となる。また面積が異なる場合は補正を行う。

なお画像中に複数の水滴の像があった場合は、各水滴について真円度を算出し、その平均値でＳ３０６以下の判定を行えばよい。

Ｓ３０６では、黒色部分の真円度が閾値Ａ以上であるか否かを判断する。閾値Ａ以上であれば（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、Ｓ３０７に進み、閾値Ａ以上でなければ（Ｓ３０６：ＮＯ）、Ｓ３０８に進む。ここで閾値Ａ〜Ｃについては、面積に応じて真円度を判定するために予め定められた値であり、閾値Ａ〜Ｃはテーブルの形で記憶されている。なお閾値Ａ〜Ｃ間の大小関係は、閾値Ａ＞閾値Ｂ＞閾値Ｃとなる。

Ｓ３０７では、現在の撥水効果のレベルがＡであると判定し、Ｓ３０９に進む。この撥水効果のレベルはＡ〜Ｃの三段階があり、レベルＡが一番真円に近い状態であり、撥水効果の程度が高いことになる。撥水効果が高い順に、レベルＡ、レベルＢ、レベルＣとなる。

つぎにＳ３０９では、現在の絶対時刻をナビＥＣＵ６から取得するとともに、面積、真円度及び撥水レベルをダイアグＥＣＵ４に送信し、データ保存部５に記憶して、Ｓ３１０に進む。

Ｓ３１０の処理は第１実施形態のＳ１０２及びＳ１０５と同じであり、撥水効果があると判断し、データバス８を介してワイパ制御装置２にその旨を通知するデータを送信する。Ｓ３１０の後、処理を終了する。

一方Ｓ３０８では、黒色部分の真円度が閾値Ｂ以上であるか否かを判断する。閾値Ｂ以上であれば（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、Ｓ３１１に進み、閾値Ｂ以上でなければ（Ｓ３０８：ＮＯ）、Ｓ３１２に進む。

Ｓ３１１では、現在の撥水効果のレベルがＢであると判定し、Ｓ３１３に進む。

つぎのＳ３１３の処理はＳ３０９と同じである。Ｓ３１３の後、Ｓ３１０に進む。

またＳ３１２では、黒色部分の真円度が閾値Ｃ以上であるか否かを判断する。閾値Ｃ以上であれば（Ｓ３１２：ＹＥＳ）、Ｓ３１４に進み、閾値Ｃ以上でなければ（Ｓ３１２：ＮＯ）、Ｓ３１５に進む。

Ｓ３１４では、現在の撥水効果のレベルがＣであると判定し、Ｓ３１６に進む。

Ｓ３１６の処理はＳ３０９と同じである。Ｓ３１６の後、Ｓ３１０に進む。

Ｓ３１５では、現在の絶対時刻をナビＥＣＵ６から取得するとともに、面積、真円度の値としてゼロをダイアグＥＣＵ４に送信し、データ保存部５に記憶して、Ｓ３０３に進む。この場合は撥水効果がなかったものと判断されることになる。

この第２実施形態によれば、真円度が日時とともに記憶されるので、例えば、日時の経過と撥水効果の低下との関係から、撥水効果がどの程度持続するかについての検証をしたり、新たな撥水加工が必要になる時期を予測したりすることができる。

ここでデータ制御部９の実行するＳ３０９、Ｓ３１３、Ｓ３１５及びＳ３１６が記憶手段に相当する。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態のワイパ制御システムについて説明する。

第３実施形態のワイパ制御システムは、第１実施形態と対比すると、データ制御部９が実行する処理のみが相違する。そこで、この相違点について説明することとし、第１実施形態との共通点については説明を省略する。

図１１は、第３実施形態としてのデータ制御部９が実行する処理を示すフローチャートである。この処理は、第１実施形態として示した図３のフローチャートと比較して、Ｓ４０１の処理が異なるだけであり、他は同一の処理となる。

このＳ４０１では、カメラ１５からフロントガラス１１の画像を取得し、画像内の水滴の像にあたる黒色部分が真円に近いか否かを判断する点ではＳ１０１と同様であるが、真円に近くなければ（Ｓ４０１：ＮＯ）、Ｓ４０６に進み、真円に近ければ（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、Ｓ４０３に進む。Ｓ４０３〜Ｓ４０６の処理については第１実施形態のＳ１０３〜Ｓ１０６に各々対応しており、同じ処理となる。

この第３実施形態によれば、水滴の像が円に近い場合に、さらに水滴の動きを判断することになり、両方の条件をみたした場合にのみ、撥水加工があるものと判断することになる。

そのため第３実施形態によれば、より確実に撥水効果が生じていることを判定することでができる。
［他の形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

上述した各実施形態では、データ制御部９及びワイパ制御装置２が本発明の撥水効果判定装置に相当することになるが、処理を実行する主体については分散して処理する構成としたが、これは一つの電子制御ユニットで実行してもよいし、他のＥＣＵに分散させる構成としてもかまわない。

また上記の実施形態では、真円度及び水滴の動きから撥水効果が生じているか否かという有無の判断だけからワイパ制御を実行したが、これは撥水効果の度合いを数値としてあらわしてもよいし、第３実施形態で例示したように３段階以上のレベルに判定するようにしてもよい。

その際、水滴の動きから撥水効果の度合いを判定する方法としては、例えば、水平軸と対比してどの程度の角度で上方向に動いたかを検出し、検出された角度が９０度に近いほど、すなわち真上に動いているほど撥水効果がより顕著にあらわれていると判定することもできる。

また真円度については、例えば、黒色部分を楕円形状であるとして長軸及び短軸の長さの比を用いてもよい。真円とのマッチングにより、真円とどれだけ誤差があるかを判断してもよい。真円度は数値で出してもよいが、二値以上の記号に置き換えることもできる。

第１実施形態としてのワイパ制御システムの全体構成を示すブロック図である。 レインセンサの内部構成などを示す説明図である。 第１実施形態としてのレインセンサのデータ制御部が実行するフローチャートである。 レインセンサの内部構造を示す説明図である。 水滴の像を撮影した画像を処理する手順を示す説明図である。 水滴の像を撮影した画像を示す説明図である。 時間の経過にともなう水滴の動きを検出する過程を示す説明図である。 ワイパ制御装置により実行される処理を示すフローチャートである。 ワイパの払拭動作の制御について間欠時間を示す説明図である。 第２実施形態としてのレインセンサのデータ制御部が実行するフローチャートである。 第３実施形態としてのレインセンサのデータ制御部が実行するフローチャートである。

符号の説明

１…レインセンサ、２…ワイパ制御装置、３…ワイパ、４…ダイアグＥＣＵ、５…データ保存部、６…ナビＥＣＵ、７…車速センサ、８…データバス、９…データ制御部、１０…ＧＰＳ受信部、１１…フロントガラス、１２…赤外線ＬＥＤ、１３…集光レンズ、１４…結像レンズ、１５…カメラ

Claims (12)

1. 自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を撮影した画像を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された画像から前記水滴の像の真円度を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された真円度に基づき、前記水滴の像が真円に近いほど撥水効果の度合いが大きいと判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする撥水効果判定装置。
2. 前記検出手段は、前記取得手段により取得された画像を、正面視した画像に変換して、真円度を検出することを特徴とする請求項１記載の撥水効果判定装置。
3. 前記検出手段は、前記取得手段により取得された画像中に複数の水滴の像が存在する場合に、それら複数の水滴の像の真円度の平均を当該検出手段により検出する真円度とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撥水効果判定装置。
4. 前記検出手段は前記水滴の像の真円度を数値として検出し、
   前記検出手段により検出された真円度を日時とともに内部の記憶装置に記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の撥水効果判定装置。
5. 走行中の自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を時間の経過とともに撮影した複数の画像を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された複数の画像から時間の経過にともなう水滴の動きを検出し、その水滴の動きが上方向となるほど撥水効果の度合いが大きいと判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする撥水効果判定装置。
6. 前記判定手段は、撥水効果の有無を判定するものであり、前記取得手段により取得された画像中に複数の水滴の像が存在する場合に、それら複数の水滴のうち一つでも上方向に動くものがあれば撥水効果があると判定することを特徴とする請求項５記載の撥水効果判定装置。
7. 自車両の走行速度が所定値以上の場合に撥水効果を判定することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の撥水効果判定装置。
8. 前記判定手段により判定される撥水効果の度合いが大きいほど、前記フロントガラスの水滴を払拭するワイパの単位時間あたりの払拭動作の回数を減少させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか記載の撥水効果判定装置。
9. 自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を撮影した画像を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された画像から前記水滴の像の真円度を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された真円度に基づき、前記水滴の像が真円に近いほど撥水効果の度合いが大きいと判定する判定手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする撥水効果判定装置用プログラム。
10. 走行中の自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を時間の経過とともに撮影した複数の画像を取得する取得手段と、
    前記取得手段により取得された複数の画像から時間の経過にともなう水滴の動きを検出し、その水滴の動きが上方向となるほど撥水効果の度合いが大きいと判定する判定手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする撥水効果判定装置用プログラム。
11. 自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を撮影した画像を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップで取得した画像から前記水滴の像の真円度を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップで検出した真円度に基づき、前記水滴の像が真円に近いほど撥水効果の度合いが大きいと判定する真円判定ステップと
    を備えたことを特徴とする撥水効果判定方法。
12. 走行中の自車両のフロントガラスに付着した水滴の像を時間の経過とともに撮影した複数の画像を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップで取得した複数の画像から時間の経過にともなう水滴の動きを検出し、その水滴の動きが上方向となるほど撥水効果の度合いが大きいと判定する動き判定ステップと
    を備えたことを特徴とする撥水効果判定方法。