JP5601913B2 - 車両検出装置 - Google Patents

Description

本発明は自車両の周囲領域を撮像し、撮像した画像に基づいて他車両を検出する車両検出装置に関するものである。

自動車等の車両の前照灯は自車の前方領域の視認性を高めるためにはいわゆるハイビーム配光での光照射を行うことが好ましいが、このハイビーム配光では自車両の前方領域に存在する先行車や対向車を眩惑するおそれがある。そのため、特許文献１では車両の前方領域に先行車や対向車等の照射禁止対象が存在しているか否かを検出し、照射禁止対象が存在している領域にはハイビーム配光での照射を禁止し、その他の領域にはハイビーム配光での照射を行うことで、自車両の前方領域の視認性を確保する一方で先行者や対向車の眩惑を防止する技術が提案されている。また、特許文献２では自車両の前方領域をカメラで撮像し、得られた画像から前方領域に存在する他車両の車両位置を検出し、検出した車両位置にはロービーム配光での照射を行い、検出しない車両位置にはハイビーム配光での照射を行うことで自車両の前方領域の視認性を確保する一方で他車両に対する眩惑を防止している。

特開２００８−３７２４０号公報 特開２０１０−９５７号公報

特許文献１，２のような前照灯の配光を制御する際に自車両の前方領域に存在する他車両を検出する場合には、特許文献２のように自車両の前方領域をカメラで撮像し、得られた画像を画像解析して他車両を検出する手法がとられている。このとき、撮像した画像に写し込まれた光点が先行車や対向車等の車両照明装置の光であるか、あるいは建造物や固定標識灯等の固定照明装置の光であるのかを判別することが必要であり、そのために例えば、画像中の光点を検出し、この光点のサイズ、形状、色、分布、移動軌跡等の属性を検出することで当該光点が他車両のヘッドランプやテールランプの光によるものであるのか、あるいは固定照明装置の光によるものであるかを判定している。しかし、この方法では撮像した画像に写し込まれた全ての光点について判定を行う必要があるため、処理の対象となるデータ数が多く、判定のための工数が極めて多くなる。そのため、先行車や対向車を迅速に検出することが難しくなり、自車両の前照灯の配光をリアルタイムで制御することも難しくなる。

本発明の目的は撮像した画像に写し込まれた光点を検出し、検出した光点のサイズに基づいて他車両を迅速にかつ高精度に検出することが可能な車両検出装置を提供するものである。

本発明は、自車両において撮像した画像中の光点を検出し、この光点に基づいて他車両を検出する他車両検出手段を備えた車両検出装置であって、画像の所定領域を合焦領域としその他の領域を非合焦領域に設定する合焦領域設定手段を備え、他車両検出手段は、合焦領域の鮮明な光点および非合焦領域のぼけた光点のサイズを検出し、検出したサイズが基準値より小さいときに当該光点を他車両として検出することを特徴とする。合焦領域設定部は、自車両の車速、操舵方向に応じて合焦領域を変更するようにしてもよい。

さらに、合焦領域設定部は、検出した他車両のうち自車両に最も近い他車両を含むように合焦領域を設定する。あるいは、合焦領域設定部は、検出した他車両が存在しないときには自車両の最遠前方位置に合焦領域を設定するようにしてもよい。

本発明の車両検出装置は、他車両が存在する領域を合焦領域に設定し、その他の領域を非合焦領域に設定することで、合焦領域にある他車両のテールランプやヘッドランプを撮像して得られる光点は鮮明な画像として得られ、非合焦領域にある固定照明装置等の照明光を撮像して得られる光点はピントぼけにより拡大された画像として得られる。したがって、画像の光点を検出し、そのサイズの大小を比較することで光点が他車両のものか固定照明装置のものかを明確に判別でき、光点の属性を比較して他車両を検出する場合に比較して迅速かつ高精度に車両検出が実現できる。

本発明の実施形態の車両検出装置を備えた自動車の概念構成図。 合焦領域設定部のブロック構成図。 合焦パターンの模式図。 合焦領域が設定された画像と検出される光点の模式図。 他車両検出の動作を示すフローチャート。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の車両検出装置を前照灯の配光を制御する前照灯制御装置に適用した実施形態の概念構成図である。自動車ＣＡＲには、自車両の前方領域を撮像するための撮像カメラＣＡＭと、この撮像カメラＣＡＭで撮像して得られた画像に写し込まれた光点を検出して他車両を検出する車両検出装置１を備えている。また、前照灯制御装置２は、前記車両検出装置１で検出した他車両に対応して自車の前方領域を照明するヘッドランプ（前照灯）ＨＬの配光を制御する配光制御部として構成されている。さらに、前記車両検出装置１には自車両の車速を検出する車速センサＳｖと、自車両の操舵方向を検出する操舵センサＳｗの各センサ出力が入力されるようになっている。

前記ヘッドランプＨＬは前記配光制御部２での制御によってここではハイビーム配光とロービーム配光の切り替えが可能とされている。この配光の切り替えを行うために、ヘッドランプＨＬは例えば図示は省略するがロービーム配光を設定するためのシェード（遮光板）を備え、このシェードを駆動してハイビーム配光を設定するランプとして構成されるが、この種のヘッドランプは既に種々のものが提案されているのでここでは説明は省略する。あるいは、それぞれ配光の異なる複数のランプユニットを複合化し、これらランプユニットを選択して点灯することにより配光を切り替えるようにしたヘッドランプであってもよい。

前記撮像カメラＣＡＭはこれまでに用いられている撮像素子を備えるデジタルカメラを使用することが可能であり、ここでは撮像した画像に対応した画像信号を出力するＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ撮像素子を用いたデジタルカメラで構成されている。

前記車両検出装置１は撮像カメラＣＡＭで撮像された画像を信号処理して合焦領域を設定するための合焦領域設定部１１と、前記撮像された画像を画像解析して写し込まれた光点を検出する光点検出部１２と、検出した光点の属性、ここでは光点の色とサイズ（光点の直径や縦横寸法）を検出し、検出した色に基づいて、さらには検出したサイズを基準値と比較して他車両を検出する他車両検出部１３を備えている。

前記合焦領域設定部１１は、ここでは図２に示すように、予め設定した合焦パターンを格納している合焦パターン格納部１１１と、この合焦パターン格納部１１１に格納されている複数の合焦パターンに基づいて撮像された画像中の一部領域のみを合焦状態とし、他の領域を非合焦状態（ピントぼけ状態）とする合焦処理部１１２を有している。合焦パターン格納部１１１の複数の合焦パターンは、例えば図３（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ点描して示すように、直線道路パターンＰ１、高速道路パターンＰ２、左右の各曲線道路パターン（ここでは左曲線道路パターンＰ３のみを図示している）等であり、自車両に搭載した撮像カメラＣＡＭの画角、カメラ光軸位置、カメラ取付位置等に基づいて予め撮像画像に対応する領域が設定されており、撮影された画像中の直線道路、高速道路、曲線道路等に対応して画像での合焦領域の画素位置情報を出力する。

また、合焦処理部１１２は撮像カメラＣＡＭから入力される画像について、合焦パターン格納部１１１から出力されてくる合焦パターンで設定される合焦領域内の画像信号については合焦した信号として出力するが、この合焦領域外の画像信号についてはピントぼけ処理した信号として出力する。この合焦処理部１１２は、画像信号に対して移動平均を演算する移動平均演算部１１３と、前記合焦パターンに基づいて画像信号をそのまま出力し、あるいは移動平均処理部１１３に入力するかを選択する選択部１１４とで構成されている。すなわち、合焦パターンの画素位置情報に基づいて選択部１１４を制御し、合焦領域内の画像信号はそのまま出力するが、合焦領域外の画像信号は移動平均演算部１１３に入力するようにする。これにより、合焦領域内では撮像された通りの鮮明な画像の信号が得られるが、合焦領域外では画像信号が移動平均されることにより高輝度部分と低輝度部分のレベル差が低減され、結果として鮮明度が低下したぼけた画像の信号となる。あるいは、これと同等のぼけ効果を得るための技術として特開平４−８１１７６号公報や特開平１１−４１５１２号公報に記載の技術を適用することも可能である。

前記光点検出部１２は、合焦領域設定部１１で合焦領域が設定された画像、すなわち合焦領域内は合焦され、合焦領域外はピントぼけの画像について画像解析し、画像に写し込まれた光点を検出する。例えば、合焦領域設定部１１から出力される画像について走査を行い、走査信号から得られる相対的に輝度の高い画素から光点を検出する。このとき、合焦領域内では合焦状態の鮮明な光点が検出されるが、合焦領域外ではピントぼけ状態の光点、すなわちぼけによって合焦状態よりも径寸法や縦横寸法が拡大された光点が検出される。

前記他車両検出部１３は、光点検出部１２で検出した光点の色とサイズを検出する。色については先行車のテールランプに相当する赤色と、対向車のヘッドランプに相当する白、黄色等の色である。サイズについては光点の直径や縦横寸法を検出し、検出したサイズを基準値と比較する。この基準値は先行車のテールランプや対向車のヘッドランプを合焦状態で撮影したときの光点の標準的なサイズ、好ましくは自車両が他車両に最も接近したときの光点のサイズを基準値に設定しており、検出した光点がこの基準値よりも小さいときに他車両であると検出するものである。

以上の構成の車両検出装置の動作を図３に加えて図４の模式図と図５のフローチャートを参照して説明する。合焦領域設定部１１は自車両の車速や操舵角を入力し（Ｓ１１）、これから自車両の走行状態に対応した合焦パターンを合焦パターン格納部１１１から選定する（Ｓ１２）。ここでは図３に示した合焦パターンＰ１〜Ｐ３のいずれかを選定して入力し、入力した合焦パターンに対応して合焦領域を設定する。すなわち、通常走行時にはデフォルトとして設定してある直線道路パターンＰ１を入力し、図３（ａ）に示したように撮像された画像における直線道路に対応する領域を合焦領域とし、それ以外の領域を非合焦領域とする。

次いで、撮像カメラＣＡＭにて自車両の前方領域を撮像し、画像した画像は合焦領域設定部１１に入力される（Ｓ１３）。このとき選定された合焦パターン、すなわち直線道路パターンＰ１に基づいて直線道路パターンＰ１内の画像信号は選択部１１４により直接出力するようにし（Ｓ１４）、直線道路パターンＰ１外の画像信号は移動平均演算部１１３に入力して移動平均した画像信号として出力する（Ｓ１５）。このようにして得られる画像では、合焦領域Ａ１内すなわち直線道路パターンＰ１に対応する道路相当領域内では光点ＬＤは合焦状態で撮像され、合焦領域Ａ１外すなわち道路相当領域外では光点ＬＤはピントぼけ状態で撮像された状態となる。

このように合焦領域設定処理が行われた画像について光点検出部１２において画像中の全ての光点ＬＤを検出する（Ｓ１６）。図４（ａ）に示すように、破線で囲まれた合焦領域Ａ１内では光点ＬＤは合焦状態で撮像されるので鮮明な光点として検出され、合焦領域Ａ１外では光点ＬＤはピントぼけ状態で撮像されるので、ぼけにより滲んだ状態の光点として検出される。そして、他車両検出部１３において検出した光点ＬＤのサイズを基準値と比較する（Ｓ１７）。すなわち、合焦領域Ａ１内に存在する光点ＬＤｉは合焦されているため基準値よりもサイズが小さく、合焦領域Ａ１外に存在する光点ＬＤｏはピントぼけのために基準値よりもサイズが大きいので、他車両の光点であるか固定照明装置の光点であるかをサイズに基づいて判別することができ、基準値よりも小さいサイズの光点が他車両として検出され（Ｓ１８）、そうでない場合は車両ではないとして検出する（Ｓ１９）。さらに、フローチャートでの図示は省略するが、他車両検出部１３では検出した光点ＬＤｉの色を検出する。そして、光点ＬＤｉが赤色系の場合にはテールランプであるとし、白色系の場合にはヘッドランプであるとし、これから先行車と対向車を検出することが可能になる。そのため、従来のように全ての光点についてそれぞれの属性を検出し、かつ検出した属性について種々の比較を行って他車両を検出する場合に比較して、光点の色とサイズのみで他車両を検出でき、さらに先行車と対向車を高精度に検出することが可能になる。

車速センサＳｖからの車速が変化して自車両が所定速度以上で走行している状態となったとき、すなわち高速走行時には合焦パターン格納部１１１から合焦処理部１１２に図３（ｂ）に示した高速道路パターンＰ２が入力されるようになる。これにより図４（ｂ）に破線で示すように、合焦領域Ａ２は自車両の遠前方領域に相当する領域に変化され、自車両の遠前方に存在する先行車や対向車のテールランプやヘッドランプの光点ＬＤｉを合焦状態にして光点検出部１２において検出する。他車両検出部１３では検出した光点の基準値を小さい値に変更しておき、検出した光点ＬＤｉのサイズをこの小さくした基準値と比較することで他車両を検出する。そのため、自車両の遠前方に存在するデリニエータ等の比較的に小サイズの固定照明装置によって生じる光点ＬＤｏが存在してもこれらの光点ＬＤｏはピントぼけによりサイズが大きくされるので、これらの光点ＬＤｏについての判別も可能になり、遠前方に存在する他車両についても高精度に検出することができるようになる。

通常走行時あるいは高速走行時において、操舵センサＳｗからの操舵信号が変化して自車両が旋回走行している状態となったとき、すなわち曲線走行時には合焦パターン格納部１１１から合焦処理部１１２に図３（ｃ）に示した操舵方向に対応した曲線道路パターンＰ３（ここでは左曲線道路パターン）が入力されるようになる。これにより図４（ｃ）に破線で示すように合焦領域Ａ３は自車両の直線前方領域に左に曲折した領域が加えられた合焦パターンに変化され、光点検出部１２において自車両の前方に存在する曲線道路を走行している先行車や対向車のテールランプやヘッドランプの光点ＬＤｉを合焦状態にして検出し、その他の固定照明装置の光点ＬＤｏをピントぼけ状態で検出し、他車両検出部１３においてこれらの光点ＬＤのサイズを基準値と比較することで他車両を検出することが可能になる。

なお、この実施形態では他車両検出部１３で検出した先行車や対向車等の他車両の情報は前照灯制御装置（配光制御部）２に入力され、前照灯制御装置２はこの情報に対応してヘッドランプＨＬの配光を制御する。例えば、他車両を検出したときにはヘッドランプＨＬをロービーム配光とし、他車両を検出しないときにはハイビーム配光とする。これにより、他車両の眩惑を防止する一方で自車両の前方領域を明るく照明して視認性を向上し、安全走行を確保することになる。

このように、実施形態の車両検出装置１では合焦領域設定部１１において撮像した画像に対する合焦領域を設定することで、画像中における他車両の光点は小サイズになり、固定照明装置の光点は大サイズとなり、これらの光点を光点検出部１２において検出し、他車両検出部１３においてこれら光点のサイズを判別することにより、光点のサイズのみで他車両を検出することが可能になる。そのため、従来のように撮像した画像から検出した光点の種々の属性について判別を行って他車両を検出する処理が不要になり、他車両を迅速に検出することができる。またこれにより、他車両に対応した好適なヘッドランプの配光制御を迅速に行うことが可能になる。

実施形態においては、合焦領域設定部１１は合焦パターン格納部１１１に格納した合焦パターンに基づいて合焦領域を設定しているが、前工程で検出した他車両の情報を利用して次工程での合焦領域を設定するようにしてもよい。すなわち、最初は前述のように合焦パターンを利用して合焦領域を設定し、他車両の検出を行うが、一旦他車両を検出したとき以降は自車両に最も接近している他車両が存在している領域を合焦領域として設定する。これにより、図４（ａ）に示した場合と等価な検出状態となり、以降は当該他車両を確実に追跡検出することが可能になり、当該他車両や自車両に最適な照明制御が可能になる。また、前工程で他車両を検出しないときには合焦領域を自車両の最遠方位置に対応する領域として設定する。これにより、図４（ｂ）に示した場合と等価な検出状態となり、自車両の前方に新たに表れてくる他車両を迅速に検出することが可能になる。

実施形態の合焦領域設定部１１では撮像した画像について信号処理して合焦領域を設定、変更しているが、光学的に行うことも可能である。例えば、撮像カメラＣＡＭの撮像レンズとしてソフトフォーカスレンズを装着できるように構成し、ソフトフォーカスレンズに交換したときにはレンズ光軸の近傍領域を合焦領域とし、その周囲の領域をソフトフォーカス状態、すなわちピントぼけ状態とするようにしてもよい。このようにしたときには、撮像した画像の中央領域が合焦領域として設定されるので、自車両の走行状態に応じて撮像カメラのカメラ光軸を上下、左右に偏向制御することで画像中における合焦領域を変化設定することができる。また、撮像カメラの絞り値を制御していわゆる被写界深度の浅い状態を作り出し、その状態で自車両の前方の所定領域に対して合焦させた合焦領域を設定することで、合焦以外の領域のピントぼけ量を大きくするようにしてもよい。

実施形態では車両検出装置１で検出した他車両に基づいて前照灯ＨＬの配光のパターンを制御しているが、配光方向や光度を制御するようにした前照灯制御装置に適用することもできる。あるいは、本発明の車両検出装置１は自車両の前方領域のみでなく周囲領域に存在する他車両を検出し、この検出に基づいて自車両の車速や操舵等の制御に適用することも可能である。

本発明は自車両の前方領域を撮像し、撮像した画像から光点を検出し、検出した光点に基づいて他車両を検出する車両検出装置であれば採用することが可能である。

１ 車両検出装置
２ 前照灯制御装置（配光制御部）
１１ 合焦領域設定部
１２ 光点検出部
１３ 他車両検出部
１１１ 合焦パターン格納部
１１２ 合焦処理部
１１３ 移動平均演算部
１１４ 選択部
ＣＡＲ 自動車（自車両）
ＨＬ ヘッドランプ
ＣＡＭ 撮像カメラ
Ｐ１〜Ｐ３ 合焦パターン
Ａ１〜Ａ３ 合焦領域
ＬＤ（ＬＤｉ，ＬＤｏ） 光点

Claims (4)

1. 自車両において撮像した画像中の光点を検出し、この光点に基づいて他車両を検出する他車両検出手段を備えた車両検出装置であって、前記画像の所定領域を合焦領域としその他の領域を非合焦領域として設定する合焦領域設定手段を備え、前記他車両検出手段は、前記合焦領域の鮮明な光点および前記非合焦領域のぼけた光点のサイズを検出し、検出したサイズが基準値より小さいときに当該光点を他車両として検出することを特徴とする車両検出装置。
2. 前記合焦領域設定手段は、自車両の車速、操舵方向に応じて合焦領域を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置。
3. 前記合焦領域設定手段は、前記他車両検出手段が他車両を検出したときに、検出した他車両のうち自車両に最も近い他車両を含む領域を合焦領域に設定することを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置。
4. 前記合焦領域設定手段は、前記他車両検出手段において他車両を検出しないときには自車両の最遠前方位置を合焦領域に設定することを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置。

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