JP4935586B2 - 画像処理装置、車載用画像処理装置、車載用画像表示装置及び車両制御装置 - Google Patents
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Description
また、路面反射抑制手段(30)は、虚像検出手段(30)で路面反射による虚像が発生したか否かを判定し、虚像が発生した場合、虚像検出手段(30)の検出結果に基づいて、撮像手段(10,12)で取得した画像中の路面反射による虚像を抑制した補正画像を生成する。
さらに、路面反射抑制手段(30)は、虚像検出手段(30)で算出された虚像検出の信頼度に応じて、撮像手段(10,12)で取得した画像中の路面反射による虚像を抑制した画像補正を行う。
また、路面反射による虚像の検出を行う際、虚像の検出のみでなく検出の信頼度が得られると、その信頼度に基づいて画像の補正をすることができが、虚像検出手段(30)では、抽出した高輝度領域ごとに路面反射の虚像検出の信頼度を算出し、路面反射抑制手段(30)は、虚像検出手段(30)で算出された虚像検出の信頼度に応じて補正を行うようにしている。
したがって、例えば、虚像の検出信頼度が高い場合には、輝度を大きく落として補正を行い、虚像の検出信頼度が低い信頼度の場合には輝度をあまり落とさずに補正を行う。これにより、虚像の検出判定が微妙な場合には補正量が微妙に行われるので、判定が安定しない場合の補正による違和感、ちらつき感を軽減できる。
例えば、路面反射で発生する虚像は、縦長に延びて見えやすく、また、車走行区分線内などの路面と推定される領域にしか存在しない。一方、光源は、街灯ならば空の領域に存在しやすく、車両のヘッドライトやテールライトならば、低い位置に強い輝度で存在する。
ところで、グレアの影響を抑制する方法の1つとして、撮像手段(10,12)の露出を制御する方法がある。つまり、通常、路面反射による輝度の大きなグレアが画面上で大きく広がると、撮像手段(10,12)の露出が過小となり、画像処理に適した画像が得られなくなる。そこで、請求項5に記載のように、撮像手段(10,12)は、取得する画像の露出を外部からの指令により制御可能に構成され、路面反射抑制手段(30)は、撮像手段(10,12)の露出を制御可能に構成され、撮像手段(10,12)で取得した画像内の輝度が所定の値以上の部分を用いずに撮像手段(10,12)の露出制御を行って取得した画像に基づいて、路面反射による虚像検出を行うようにするとよい。
ところで、撮像手段(10,12)で画像を得る際に、例えば、車両のヘッドランプのように、撮像対象に照明が照射されている場合がある、そのような場合、その照明の照射特性に応じて補正するとよい。
請求項1〜請求項10の何れかに記載の画像処理装置を車載すると、請求項1〜請求項10の何れかに記載の画像処理装置の特徴を有する車載用画像処理装置とすることができる。
ところで、たとえ路面が湿潤状態であっても虚像を持たない光源が検出されることは多いが、路面が乾燥状態で虚像が検出されることはほとんどない、そこで、請求項20に記載のように、路面湿潤検出手段(30)は、路面反射による虚像を発生させた光源が存在する場合の判定基準の重みが、路面反射による虚像を発生させない光源が存在する場合の判定基準の重みより大きくするとよい。
つまり、例えば、光源が2つあり片方が虚像を持ちもう片方が虚像を持たない場合、前者による湿潤尤度が80%(すなわち乾燥の尤度が20%) 、後者が48%(乾燥が5
2%)とそれぞれ湿潤尤度が出力されると、単純な尤度(確率)の掛け合わせで両光源を統合した湿潤状態の判定結果は、湿潤確率78.7%と理論に則り算出できる。
[第1実施形態]
図1は、車両制御装置1の概略の構成を示すブロック図である。車両制御装置1は図1に示すように、車載用画像表示装置5、配光制御部50及び運転制御部60を備えており、図示しない車両に搭載されている。
前方カメラ10は、少なくとも道路画像を含む車両の周辺画像を取得するものであり、車両の前方画像を取得できるように車両に取り付けられている。また、後方カメラ12は、
ワイパースイッチ20は、路面が降雨状態であることを推定するためのものであり、運転者により操作されるようにハンドル近傍に取り付けられている。
(ア)ワイパースイッチ20により路面が降雨状態であると推定されたときに虚像が発生したか否かの判定及び補正画像の生成を実行する。
(ウ)路面反射による虚像が発生したか否かを判定し、虚像が発生した場合、虚像検出手段(30)の検出結果に基づいて、前方カメラ10及び後方カメラ12で取得した画像中の路面反射による虚像を抑制した補正画像を生成する。
(オ)抽出した高輝度領域ごとに路面反射の虚像検出の信頼度を算出し、算出された虚像検出の信頼度に応じて補正を行う。
(ク)路面反射による虚像の発生を検出したか否かに基づいて、路面が湿潤状態であるか否かを検出する。
(コ)路面反射による虚像が発生している場合に路面が湿潤であり、路面反射による虚像が発生していない場合には、路面が乾燥していると判定する。
(シ)光源の位置及び輝度強度によって、光源が前方車両のヘッドライトか否かを判定する。
(ソ)路面反射による虚像を発生させる光源が存在する場合の判定基準の重みが、路面反射による虚像を発生させない光源が存在する場合の判定基準の重みより大きくする。
(チ)複数の光源ごとの湿潤判定結果が尤度で出力する。
表示装置40は、LCDを備え、車両のバックミラー部分にミラーの代わりに取り付けられている。また、配光制御部50は、車両のヘッドライト70の配光制御を行うものであり、ヘッドライト70の光量や照射角度を制御する。
(画像処理の内容)
次に図2に基づき、画像処理部30において実行される画像処理の内容について説明する。図2は、画像処理の流れを示すフローチャートである。
S120では、セグメント処理が実行され、画面中で、位置、大きさ、面積又は輝度が所定の値を有する部分がセグメントとして抽出される。また、抽出したすべてのセグメントにナンバーリングが行われる。
続くS130では、S125において検出されたセグメントの特徴量からセグメントの分類処理が行われる。この分類処理では、図5に示す特徴量から、そのセグメントがグレアであるか路面上のペイントであるか、あるいは車両のテールライトであるかヘッドライトであるか等に分類される。
(特徴量検出処理)
次に、図4及び図5に基づき特徴量検出処理について説明する。図4は、特徴量検出処理の流れを示すフローチャートであり、図5は、検出する特徴量と検出内容を示す図である。
続く210では、セグメントの位置が判定される。つまり、図5に示すように、セグメントがFOE上にあるか否かによってグレアであるかヘッドであるかなどが判定される。
次に、図6に基づき湿潤判定処理について説明する。図6は、湿潤判定処理の流れを示すフローチャートである。
続くS320では、すべての光源について判定が行われたか否かが判定され、すべての光源について判定が終わっている場合(S320:Yes)、処理がメインルーチンに戻され、判定が終わっていない場合(S320:No)、処理がS325へ移行され、すべての光源について判定が終わるまで、他の光源について湿潤判定処置が繰り返される。
以上のような車両制御装置1では、前方カメラ10及び後方カメラ12で取得した、少なくとも道路画像を含む移動体の周辺画像から路面反射による虚像(グレア)が検出された場合、その検出結果に基づいて画像中のグレアを抑制した補正画像が生成される。
さらに、虚像は必ず対となる光源(実像)を有する。したがって、これらの情報を2つ以上組み合わせることで、画像中の光点を虚像や光源(実像)に分類させることができる。つまり、虚像の発生を的確に検出することができる。
[第2実施形態]
第1実施形態では、画面全体の輝度にS140において算出された信頼度を積算して算出された輝度でグレア部分の輝度を置き換えることによって、ノングレア画像を作成していたが、第2実施形態の車両制御装置では、前方カメラ10及び後方カメラ12の露出を制御して、適切な露出のカメラ画像を得るようにしてもよい。
そして、画像処理部30において実行される画像処理(図2参照)において、第1実施形態では、カメラ画像を取得し(図2のS100)、取得した画像に二値化処理(図2のS115)を行っていたが、S110とS120の間に以下の(a)、(b)に示す処理を付加する。
以上のような第2実施形態の車両制御装置では、適切な露出の画像を取得することができる。つまり、通常、路面反射による輝度の大きなグレアが画面上で大きく広がると、前方カメラ10及び後方カメラ12の露出が過小となり、画像処理に適した画像が得られなくなる。
次に、ミリ波レーダ90を備えた車両制御装置2について図7に基づいて説明する。図7は、車両制御装置2の概略の構成を示すブロック図である。車両制御装置2は図7に示すように、第1実施形態の車両制御装置1にミリ波レーダ90を備えている。
ミリ波レーダ90は、路面以外の物体である非路面物を検出するためのものであり、図示しないアンテナ、発振器、増幅器及び変復調器などから構成され、ミリ波を送信し、非路面物からの反射波を受信して、非路面物の距離と方位(つまり、非路面物の位置)を検出する。
(c)S112において、ミリ波レーダ90から非路面物の位置を取得する。
以上のように、第3実施形態の車両制御装置2では、ミリ波レーダ90により路面以外の構造物や車両あるいは歩行者などの非路面物を検出し、検出された非路面物でなく、かつ、虚像でもない箇所を路面として抽出し、抽出した路面の画像情報に基づき、虚像が発生している箇所を補正している。したがって、路面の抽出が的確に行われるので、抽出された路面の画像情報に基づいて行われる、虚像が発生している箇所の補正が的確に行われる。
(1)上記実施形態では、S145におけるノングレア画像作成において、S140において光源とそのグレアのペアが得られたものについて、グレアの部分の輝度を画面全体の輝度にS140において算出された信頼度を積算して算出された輝度で置き換える代わりに、グレア部分を、S140において得られる虚像が発生していない路面の情報によって置き換えることによって補正してもよい。
(2)また、S125における特徴量検出処理において、カメラ画像から路面の色、輝度又は模様を抽出し、S145では、S125において抽出した路面の色、輝度又は模様のうち少なくとも1つに基づいて、虚像が発生している箇所を補正するようにする。補正の際には、路面の色を平均化し、平均化した色で路面全体を置き換える補正を行ってもよい。
(3)また、S145においてノングレア画像を作成する際、予め設定された、照明の照射特性に沿った輝度分布を用いて補正してもよい。このようにすると、予め設定された、照明の照射特性に応じた輝度分布を用いて、カメラ画像において虚像が発生している箇所を補正することができるので、より適切な補正をすることができる。
Claims (21)
- 少なくとも道路画像を含む移動体の周辺画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段で取得した画像から路面反射による虚像の発生を検出する虚像検出手段と、
前記虚像検出手段で前記路面反射による虚像が発生したか否かを判定し、前記虚像が発生した場合、前記虚像検出手段の検出結果に基づいて、前記撮像手段で取得した画像中の路面反射による虚像を抑制した補正画像を生成する路面反射抑制手段と、
を備え、
前記虚像検出手段は、
前記撮像手段により取得した画像中の高輝度領域を抽出し、
前記抽出した高輝度領域ごとに路面反射の虚像検出の信頼度を、光源と虚像のペアの垂直方向のずれの度合い、大きさの差違の度合い及び輝度の差の度合いに基づいて算出し、
前記路面反射抑制手段は、
前記虚像検出手段で算出された前記虚像検出の信頼度に応じて、前記撮像手段で取得した画像中の路面反射による虚像を抑制した画像補正を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記虚像検出手段は、
前記抽出した領域の形状、位置、輝度値、大きさ、移動速度、形状安定度又は前記路面反射の虚像に対応する実像である光源の有無、のうち少なくとも2つ以上の特徴を組み合わせて、前記路面反射の虚像の発生を検出することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の画像処理装置において、
前記虚像検出手段は、
前記路面反射の虚像に対応する実像である光源を、前記路面反射の虚像及び前記路面反射の虚像に対応する実像である光源の形状、位置、輝度値又は大きさのうち少なくとも1つを用いて検出することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜請求項3の何れかに記載の画像処理装置において、
前記路面が降雨状態であることを推定するための降雨状態推定手段を備え、
前記虚像検出手段は、
前記降雨状態推定手段により前記路面が降雨状態であると推定されたときに前記虚像が発生したか否かの判定及び補正画像の生成を実行することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜請求項4の何れかに記載の画像処理装置において、
前記撮像手段は、取得する画像の露出を外部からの指令により制御可能に構成され、
前記路面反射抑制手段は、
前記撮像手段の露出を制御可能に構成され、
前記撮像手段で取得した画像内の輝度が所定の値以上の部分を用いずに前記撮像手段の露出制御を行って取得した画像に基づいて、前記路面反射による虚像検出を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜請求項4の何れかに記載の画像処理装置において、
前記路面反射抑制手段は、
前記撮像手段で取得した画像中の所定の値よりも大きな輝度値を持つ箇所を所定の値より低い輝度値に補正することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜請求項4の何れかに記載の画像処理装置において、
前記路面反射抑制手段は、
前記撮像手段で取得した画像中から路面反射による虚像が発生している箇所を抽出する路面反射虚像抽出手段を備え、
前記路面反射虚像抽出手段により抽出された路面反射による虚像が発生している箇所の画像を、路面反射による虚像が発生していない路面の画像の情報で補正することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項7に記載の画像処理装置において、
前記路面以外の物体である非路面物を検出する非路面物検出手段と、
前記非路面物検出手段で検出された前記非路面物でなく、前記路面反射虚像抽出手段で抽出した路面反射による虚像でもない箇所を路面として抽出する路面抽出手段と、
を備え、
前記路面反射抑制手段は、
前記路面抽出手段で抽出した前記路面の画像情報に基づき、前記路面反射による虚像が発生している箇所を補正することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項8に記載の画像処理装置において、
前記路面抽出手段は、前記路面の色、輝度又は模様を抽出可能に構成され、
前記路面反射抑制手段は、
前記路面抽出手段で抽出した路面の色、輝度又は模様のうち少なくとも1つに基づいて、虚像が発生している箇所を補正することを特徴とする画像処理装置 - 請求項1〜請求項9の何れかに記載の画像処理装置において、
前記路面反射抑制手段は、
前記補正の際に、予め設定された、照明の照射特性に応じた輝度分布を用いて補正することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜請求項10の何れかに記載の画像処理装置を車載したことを特徴とする車載用画像処理装置。
- 画像を表示するための表示手段を備え、
請求項11に記載の車載用画像処理装置で得られた画像を前記表示手段に表示することを特徴とする車載用画像表示装置。 - 請求項12に記載の車載用画像表示装置において、
前記表示手段は、後方視認用鏡部分に取り付けられ、
前記撮像手段は、少なくとも道路画像を含む車両の後方画像を取得するように構成されていることを特徴とする車載用画像表示装置。 - 請求項11に記載の車載用画像処理装置と、
前記車載用画像処理装置の前記虚像検出手段における路面反射による虚像発生の検出結果に基づいて、路面が湿潤状態であるか否かを検出する路面湿潤検出手段と、
車両のヘッドライトの配光制御を行う配光制御手段と、
前記路面湿潤検出手段によって検出された路面の湿潤状態に基づいて、前記配光制御手段を介して前記ヘッドライトの配光を制御することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項14に記載の車両制御装置において、
前記車両の運動制御を行う運動制御手段を備え、
前記路面湿潤検出手段によって検出された路面の湿潤状態に基づいて、前記運動制御手段を介して前記車両の運動を制御することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項14又は請求項15に記載の車両制御装置において、
前記路面湿潤検出手段は、
前記路面反射による虚像が発生している場合に前記路面が湿潤であり、前記路面反射による虚像が発生していない場合には、前記路面が乾燥していると判定することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項16に記載の車両制御装置において、
前記路面湿潤検出手段は、
前記虚像検出手段により得られた前記光源の実像の輝度と路面反射による虚像の輝度との輝度比をとり、光源に対して路面反射が所定の輝度比以上の明るさを有する場合に前記路面が湿潤状態であると判定することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項16に記載の車両制御装置において、
前記光源の位置及び輝度強度によって、前記光源が前方車両のヘッドライトか否かを判定する光源種別判定手段を備え、
前記路面湿潤検出手段は、
前記光源種別判定手段により前記光源がヘッドライトと判定された場合は、
前記光源の実像の輝度と路面反射による虚像の輝度との輝度比がヘッドライトとヘッドライト以外の光源を識別するために定められた所定の値より高くなければ湿潤であると判定しないことを特徴とする車両制御装置。 - 請求項18に記載の車両制御装置において、
前記路面湿潤検出手段は、
前記路面が湿潤状態であるか否かを判定する際に、判定基準に前記光源種別判定手段でヘッドライトであるか否かを判定した光源の位置及び輝度強度による重みをつけることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項19に記載の車両制御装置において、
前記路面湿潤検出手段は、
前記路面反射による虚像を発生させる光源が存在する場合の判定基準の重みが、前記路面反射による虚像を発生させない光源が存在する場合の判定基準の重みより大きいことを特徴とする車両制御装置。 - 請求項18〜請求項20の何れかに記載の車両制御装置において、
前記路面湿潤検出手段は、
前記判定に用いられる光源が複数ある場合、前記複数の光源ごとに湿潤判定を行い、前記複数の光源のすべてに対する判定結果に基づいて、前記路面が湿潤状態であるか否かを判定することを特徴とする車両制御装置。
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