JP4051386B2 - 車載用カメラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載され、カメラ環境をモニタしつつその状況に応じて車載電子機器を適宜、動作させるカメラ装置に関するものである。

従来、車載用電子機器は、車両の使用環境状況に十分耐えられる規格品を採用していたため、開発コスト，製品コストが非常に高いものになっていた。

本発明は、一般に使用される撮像素子を使用しながら、環境条件の厳しい車載用に使用できる様に、車両に既に備わっているエアコン，ワイパー，ヘッドライト等の設備を有効に使用し、撮像素子の環境を和らげることを目的としている。

上記課題を解決すべく、本発明はレンズと撮像素子により撮像された画像に基づいて道路上の白線を認識する画像処理部と、前記画像処理部の認識結果を、通信部を介して他の制御装置に送信する制御部とを有するカメラ装置において、前記制御部は、前記画像処理部が道路上の白線を認識できないときは、ヘッドライト，ワイパー，熱線，エアコンのいずれかの制御装置に作動要求を送信する構成とする。

本実施例によれば、主に車両に搭載されるカメラと車両の電装品負荷を駆動する方法に関するもので、互いに協調させることで、コストの安いカメラを使用でき、さらに、画像処理能力（検出能力）を高めるといった効果がある。

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

図１は、システム全体を示す、システム構成図である。ＥＣＵ１は、車両の前方に配置された電気負荷制御装置であり、本実施例においては、ヘッドライトの点消灯制御，上向きビームと下向きビームの切り替え等を制御するものであり、ＥＣＵ２は、エンジンルームのウインドシールド近傍に配置された電気負荷制御装置であり、ワイパーの制御や後述する熱線の作動制御等を行うものである。撮像装置（カメラ）３は、車室内のウインドシールド近傍に設置され、車両前方の画像処理を行うためのものである。ＥＣＵ４は、主にエアコンの制御や運転席近傍に設置された各種操作スイッチ類の状態を取り込む為のものである。各装置は、多重通信線５により互いに接続され、いわゆる車内ＬＡＮが構築されており、各電装品の作動制御や状態が自由に判断できる様になっている。

図２は、ＥＣＵ１の内部構成図である。本実施例では、特に、ヘッドライトの点消灯制御を行う装置として設けている。バッテリから配線される電力供給線は、内部の電源を生成する電源回路１０と、ヘッドランプ（Ｈｉ）２２とヘッドランプ（Ｌｏ）２３を点灯させる電源供給素子である、ＦＥＴ１６とＦＥＴ１９に接続されている。電源回路１０で生成した内部電源は、電源線１４により、通信ＩＣ１３とマイコン１２に供給される。通信ＩＣ１３は、多重通信線５により、他の制御装置との情報のやりとりを実施するためのもので、このＩＣの制御は、データバス１５によりマイコン１２がすべてコントロールしている。ＦＥＴ１６は、接続線１８を介してヘッドランプ（Ｈｉ）２２を点灯させるべく、電源供給を行うスイッチング素子であり、ＯＮ／ＯＦＦの制御は、信号線１７により可能となっている。同様に、ヘッドライト（Ｌｏ）２３の点灯が行われるが割愛する。

図３は、ＥＣＵ２の内部構成図である。図２との相違は、ＦＥＴ３１，３５に接続されている電気負荷のみであり、ＦＥＴ３１は、接続線３２を介しワイパーモータ３３を動作させ、ＦＥＴ３５は、同様に接続線３６を介して電熱線３７を動作させる。電熱線３７は、後述するカメラ３の視角に入る車両のウインドシールドに貼り付いた雪や氷を溶かす為のものであり、カメラ３の視界確保を補うためのものである。通常、カメラ３は、ワイパーのふき取り範囲内に設置されるが、本発明では、冬期間においても短時間でカメラ視界を確保を出来る様に設置している。

図４は、ＥＣＵ４の内部構成図である。これもほぼ図２の構成と同一であり、相違点は、スイッチ群５６からの信号を入力回路５５で変換し、信号線群５４で、マイコン１２に入力している点である。スイッチ群５６は、本実施例の場合、左から、外気温度センサ，ワイパースイッチ，ヘッドライトスイッチ，ヘッドライトの上向き切り替えスイッチに割り当てている。なお、このＥＣＵ４は、記載していないが、エアコンの制御を行っており、温度調節，風量調節，風向調節が自由に行える様になっており、制御方法に関しては本発明に関係ないので、割愛している。

図５は、カメラ３の内部構成図である。これも図２の構成と一部が同一であるが、その部分については説明を割愛する。マイコン１２は、画像処理ＩＣ６１を制御信号線群６０を介してコントロールしており、また、画像処理ＩＣ６１が演算した結果や情報を整理し、他の制御装置へ通信ＩＣ１３を使用して送受信している。本実施例では以後、カメラ３を車両の走行車線の認識に使用しているものと仮定し、本発明の使われ方について説明する。したがって、走行車線（白線認識）に関する処理内容や、その制御を実施する制御装置，データの流れ等に関しては、本発明と関係が無いので割愛するが、白線認識をして車線逸脱を警告もしくは防止するシステムに本発明のカメラが使用されているものとして解釈していただきたい。

画像処理ＩＣ６１は、信号線６２により撮像素子６３に接続されており、撮像素子６３は、レンズ６４から入った光を画像に変換する素子である。一般に撮像素子６３は、ビデオカメラ等で広く普及しているＣＣＤ素子が使用されているが、自動車の温度環境下で正常に機能するものが少なく、コストがかかるという問題がある。本発明は、広く普及している素子の温度環境に、車室内の環境をいち早く合致させるべく電気負荷制御装置をコントロールすることで、コストの安い撮像素子の使用を可能にする手段を提供する事にある。

温度センサ６５は、カメラ３の内部温度を測定するセンサであり、このセンサの信号は、マイコン１２に入力される。結露センサ６６は、レンズ６４の結露を検出する目的で使用されるセンサであり、同様にマイコン１２に入力される。本発明では、これらのセンサを使用し撮像素子の使用環境から車室内の環境が外れている場合、エアコン等を動作させ、素子の使用環境内に収める事も目的としている。

このように、電装品が集中する箇所の近傍に、各電装品を集中制御する制御装置を配置し、多重通信網（車内ＬＡＮ）で接続する。撮像素子が組み込まれる装置も、同様に車内ＬＡＮで接続し、撮像素子の環境を検出する手段、および、画像処理の結果に基づき、各電装品制御装置への作動指令を行う。これにより、たとえば、エアコンを動作させて温度を下げたり、結露を除去したりする事が可能になる。したがって、安価な撮像素子の使用環境温度範囲内に車室内の環境（通常、人間の快適な環境よりも、撮像素子の使用環境の方が温度範囲が広い）を保つ事により、厳しい自動車環境の中でも使用が可能になる。

以後、本発明の動作をフローチャートを用いて説明する。

まず図６を用いて、ＥＣＵ４がスイッチ群５６の信号を取り込む部分を説明をする。この処理は、ＥＣＵ４のマイコン１２が一定時間毎に定期的に繰り返し実行される定時間割り込み処理の中で行われている。定時間で処理を行うのは、スイッチのチャタリングを取り除くフィルタ処理がやりやすいからである。まず、ステップ１０１でヘッドライトスイッチがＯＮであるかどうか判断され、ＯＮであればステップ１０２でヘッドライトスイッチがＯＮである旨を示す「ＬＩＴＥ（ＯＮ）」フラグが“１”にセットされる。また、否であればステップ１０３で、フラグが“０”にクリアされる。

続いてステップ１０４でヘッドライトの光軸を切り替えるスイッチがＯＮになっているかどうか判断される。光軸が上向き状態である場合、ステップ１０５でフラグ「ＬＩＴＥ（Ｈｉ）」が“１”にセットされ、否であればステップ１０６で“０”にクリアされる。

次に、ステップ１０７でワイパースイッチの操作状態がチェックされ、ＯＮであればステップ１０８でフラグ「ＷＩＰＥ（ＯＮ）」が“１”にセットされ、否であればステップ１０９で“０”にクリアされる。

最後に、ステップ１１０で、外気温の状態が確認され、氷点下であれば、ステップ111でフラグ「ＩＣＥ（ＯＮ）」が“１”にセットされ、否であればステップ１１２で“０”にクリアされ、処理を終了する。以上から、図６の処理は、ヘッドライトの点灯状態，ワイパーの作動状態，外気温度を検出している処理であると判る。

図７は、カメラ３のマイコン１２が図６と同様に、一定時間毎に実行している定時間割り込み処理の中で行われている処理である。まず、ステップ２０１で、温度センサ６５のＡ／Ｄ変換が実施され、温度センサ６５が出力する電圧が、温度に換算される。ステップ２０２では、同様に結露センサ６６が出力する電圧がＡ／Ｄ変換され結露しているか否かが判断される。ステップ２０３では、以後使用するフラグの初期化が実施され、まず、ステップ２０４で、温度が低温か否かが判断される。ここで規定値（１）とあるのは、使用する素子の最低使用温度の事であり、ステップ２０１での温度検出結果が規定値（１）よりも低かった場合、ステップ２０５で、フラグ「ＨＥＡＴ（ＯＮ）」，「ＦＡＮ（ＯＮ）」が“１”にセットされ、車室内の温度を上昇すべく暖房要求が出される。規定値（１）よりも高かった場合、ステップ２０６で、温度が高温か否かが判断される。同様に規定値（２）とあるのは、使用する素子の最高使用温度の事である。温度検出結果が、規定値
（２）よりも高かった場合、ステップ２０７で、フラグ「ＣＯＯＬ（ＯＮ）」，「ＦＡＮ（ＯＮ）」が“１”にセットされ、車室内の温度を下降すべく冷房要求が出される。次に温度検出結果が、素子の使用温度範囲にある場合、ステップ２０８で、ステップ２０２での結露検出結果が審議され、結露発生状態にあるならばステップ２０９で、フラグ「Ａ／Ｃ（ＯＮ）」，「ＦＡＮ（ＯＮ）」が“１”にセットされ、除湿させるべく要求が出される。

図８は、図７と同様にマイコン１２が処理する内容である、ステップ３０１では、本実施例で特化した走行車線の検出処理が実施される。なお、詳細は本発明に関係ないので割愛する。ステップ３０２で、ステップ３０１の車線認識がうまく実施できない場合、ステップ４００のヘッドライト点灯判断処理，ステップ５００のワイパー作動判断処理，ステップ６００の熱線作動判断処理が順次実行される。これらの処理は後述するが、車線認識をいかに成功させるか車両側の装備を駆使して実施させる為の処理である。そして、ステップ７００のエアコン作動判断処理が実施される。

図９は、ヘッドライト点灯判断処理４００の内部フローである。ステップ４０１で、ヘッドライトの点灯状態がチェックされる。この状態は、図６の信号取り込み処理でセットされたフラグを確認する事で可能であるので、ヘッドライトがＯＦＦ状態、つまりフラグ「ＬＩＴＥ（ＯＮ）」が“０”の場合、ステップ４０２でヘッドライト点灯要求がセットされる。また、ヘッドライトが下向き点灯状態、つまりフラグ「ＬＩＴＥ（ＯＮ）」が
“１”で「ＬＩＴＥ（Ｈｉ）」が“０”の場合、ステップ４０３で対向車の有無がチェックされ（この処理は、本発明に関係ないので記載していないが、画像認識処理の中で検出可能である。）、対向車が居なければステップ４０４でヘッドライトの上向き点灯要求がセットされる。なお、ステップ４０１ですでにヘッドライトを上向き点灯中であると判断された場合は、何もせず終了する。

したがって、図９の処理は、ヘッドライトを点灯，操作する事で、車線認識が可能になる条件を想定した処理内容である事が判る。

図１０は、ワイパー作動判断処理５００の内部フローである。ステップ５０１でワイパーが作動中であるか否かチェックされる。これも同様に、図６の信号取り込み処理でセットされたフラグを確認する事で可能であり、ワイパーが作動中でなければ、つまり、フラグ「ＷＩＰＥ（ＯＮ）」が“０”であれば、ワイパー作動要求をセットする。この処理も、ワイパーを作動する事で、車線認識が可能になる条件を想定した処理内容である事が判る。

図１１は、熱線作動判断処理６００の内部フローである。この処理も同様に図６の信号取り込み処理でセットされたフラグを確認する事で可能な、外気温度をステップ６０１で参照しており、フラグ「ＩＣＥ（ＯＮ）」が“１”、つまり、外気温が氷点下である場合、熱線作動要求をセットしている。この処理も、雪や氷の堆積により車線認識の条件が悪くなっているのでは？ということを懸念した処理内容である。

図１２は、エアコン作動判定処理７００の内部フローである。この処理は、図７のカメラ環境検出処理の中でセットされたフラグをチェックし、エアコン制御装置でもあるECU4に対し、エアコンの運転要求を出力する処理である。まず、ステップ７０１で、カメラ内部が高温（フラグ「ＣＯＯＬ（ＯＮ）」＝“１”）であると判断された場合、ステップ
７０２で冷房運転指示が出される。高温でなければ、ステップ７０３で、低温かどうか判断され（フラグ「ＨＥＡＴ（ＯＮ）」＝“１”）、低温であれば、ステップ７０５で、暖房運転指示が出される。高温でも低温でも無い場合、ステップ７０４で、結露が発生しているかどうかチェックされる。結露が確認されると、カメラの場合、レンズ面の水滴により画像が正常に像を結ばない事が懸念されるため、ステップ７０５で除湿暖房すべく暖房運転指示が出される。

なお、これらの作動要求は、そのまま制御に反映する必要はなく、あくまでも要求という形で、車内ＬＡＮ上に情報として伝達される内容であり、おのおのの情報に基づいて最終的に判断するのは、各ＥＣＵの処理に任せるのが普通である。たとえば、ヘッドライトを点灯する要求が出ていても、ＥＣＵ１が、外部の照度を検出してヘッドライトの点灯の必要が無いと判断すれば、ヘッドライトを点灯する必要は無く、ワイパーにしても、何度かふき取って改善の効果がなければ中断しても良い。また、エアコンの動作に関しても使用状況がさまざまであるので、優先順位を設ける必要がある。

以上のように、カメラの内部環境状況を検出する手段により、環境状態を把握し、使用する部品（素子）の使用環境と相違している場合、その状況から部品の使用環境内に抑えるべく、エアコンを操作できる様に構成する事で、コストの安い部品を使用する事ができ、さらに、車両に設置されている電装品を制御できる様に構成する事で、カメラの画像処理能力を高める事ができる。

本発明の一実施例を示すシステム構成図である。 本発明の一実施例に使用される制御装置の構成図である。 本発明の一実施例に使用される制御装置の構成図である。 本発明の一実施例に使用される制御装置の構成図である。 本発明の一実施例に使用される制御装置の構成図である。 本発明の動作原理を示すフローチャートである。 本発明の動作原理を示すフローチャートである。 本発明の動作原理を示すフローチャートである。 本発明の動作原理を示すフローチャートである。 本発明の動作原理を示すフローチャートである。 本発明の動作原理を示すフローチャートである。 本発明の動作原理を示すフローチャートである。

符号の説明

１，２，４…ＥＣＵ、３…カメラ、５…多重通信線、１２…マイコン、１３…通信ＩＣ。

Claims (8)

1. レンズと撮像素子により撮像された画像に基づいて道路上の白線を認識する画像処理部と、
   前記画像処理部の認識結果を、通信部を介して他の制御装置に送信する制御部とを有する画像処理カメラ装置において、
   前記制御部は、前記画像処理部が道路上の白線を認識できないときは、ヘッドライト，ワイパー，熱線，エアコンの何れかの制御装置に作動要求を送信する、カメラ装置。
2. 前記制御部は、前記通信部を介して前記ヘッドライトの動作状態を受信し、前記画像処理部が道路上の白線を認識できない場合において前記ヘッドライトがオフ状態であるときは、前記ヘッドライトの制御装置に作動要求を送信する、請求項１記載のカメラ装置。
3. 前記画像処理部は、撮像された画像に基づいて対向車を認識するものであり、
   前記制御部は、前記ヘッドライトに対して上向き又は下向きの作動要求を送信する構成であり、
   前記画像処理部が道路上の白線を認識できない場合において、前方車両を認識しない場合には前記ヘッドライトの制御装置に上向きの作動要求を送信する、請求項１記載のカメラ装置。
4. 前記制御部は、前記ヘッドライトが点灯した状態において、前記画像処理部が道路上の白線を認識できないときは、前記ワイパーの制御装置に作動要求を送信する、請求項１記載のカメラ装置。
5. 前記制御部は、温度センサの出力結果を入力されるものであり、
   前記画像処理部が道路上の白線を認識できない場合において、検出される気温が氷点下であるときは、前記熱線の制御装置に作動要求を送信する、請求項１記載のカメラ装置。
6. 前記ヘッドライト，前記ワイパー，前記熱線，前記エアコンの何れかの制御装置は、それぞれの使用状況に応じて、それぞれ、当該ヘッドライト，当該ワイパー，当該熱線，当該エアコンを作動させるか否かを判断する、請求項１記載のカメラ装置。
7. 前記ヘッドライトの制御装置は、前記制御部から前記ヘッドライトの作動要求を受信しても、外部の照度を検出した場合、前記ヘッドライトを点灯しない、請求項１記載のカメラ装置。
8. 前記ワイパーの制御装置は、前記制御部から前記ヘッドライトの作動要求を受信しても、前記ワイパーを所定の回数以上使用して改善の効果がないと判断した場合、当該ワイパーの使用を中断する、請求項１記載のカメラ装置。

Images