JP6081034B2 - 車載カメラ制御装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1に示すように、実施の形態1に係る車載カメラ制御装置1は、車内に移動可能に設置されて窓ガラス越しに車外の景色を撮像する車載カメラ2を制御する車載装置である。実施の形態1では、車載カメラ制御装置1と車載カメラ2で運転支援システムを構成する場合を例に用いて、車載カメラ制御装置1を説明する。
車載カメラ2は、CCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子を内蔵したカメラ本体21と、モータ等により構成される駆動部22とを含む。
評価部11は、カメラ本体21から撮像画像を取得し、輝度値に基づいて撮像状態を評価し、評価結果に基づいてカメラ本体21の移動方向を決定する。評価部11は、撮像状態の評価結果と、カメラ移動情報を撮像可否判断部12へ出力する。
また例えば、運転支援部13は、車両前方の撮像画像から先行車両を検出し、追従走行(オートクルーズ)を実施するためにスロットルおよびブレーキを制御する運転支援情報を生成する。
なお、撮像画像は、オートクルーズ等の運転支援に限らず、自動運転制御などの用途に用いてもよい。
カメラ本体21は、窓ガラス越しに車外を撮像し、撮像画像を車載カメラ制御装置1へ出力する。
図2に示すように、一例として車体フレーム4の上部にラックギア25が設置され、カメラ本体21がラックギア25に沿って左右水平方向に移動できるようになっている。駆動部22には、動力としてモータ23、および動力の伝達手段としてラックギア25と噛み合うピニオンギア24が備わっている。駆動信号によりモータ23がピニオンギア24を回転させると、ピニオンギア24が回転する向きと逆方向にカメラ本体21が移動する。
また、1つの窓ガラスに車載カメラ2を複数台設置したり、複数の窓ガラスそれぞれに車載カメラ2を設置したりしても構わない。
また、車載カメラ2を左右水平方向に移動させる構成にしたが、移動方向はこれに限定されるものではなく、上下鉛直方向に移動させる構成等にしても構わない。
図3(a)では、フロントガラス3に付着した汚れ100により、車載カメラ2の撮像が妨げられている状態を示している。図3(b)は、図3(a)の状態で車載カメラ2が撮像した画像101を示している。画像101の左部分に汚れ100が写りこんでしまい、車両前方の景色が撮像されていない。
評価部11は、日中、図4(b)のように二値化した結果の画像における白:黒の画素の割合が5:5になる輝度閾値tを決定する。
夜間は、日中に比べて周囲が暗いので撮像画像の輝度値が低くなることを考慮して、評価部11は、図4(a)のように二値化した結果の画像における白:黒の画素の割合が3:7になる輝度閾値tを決定する。
早朝は周囲が薄暗いので、撮像画像の輝度値が日中よりは低く、夜間よりは高くなることを考慮して、評価部11は、図4(c)のように二値化した結果の画像における白:黒の画素の割合が4:6になる輝度閾値tを決定する。
例えば、輝度値ヒストグラムが2つの山(クラス)を持つような形状になった場合には、評価部11は、谷が輝度閾値になるように、判別識別法を用いてクラス間分散が最大になる輝度閾値tを算出してもよい。
また、評価部11は、二値化する前に平滑化フィルタを用いて撮像画像のノイズを滑らかにしてもよい。
次に、評価部11は、図3(d)に示すように、左のフレームLに含まれる輝度値0(黒)の画素数と、輝度値1(白)の画素数を算出する。同様に、評価部11は、右のフレームRに含まれる輝度値0(黒)の画素数と、輝度値1(白)の画素数も算出する。
評価部11は、左のフレームLの輝度値0(黒)の画素数と輝度値1(白)の画素数、および右のフレームRの輝度値0(黒)の画素数と輝度値1(白)の画素数を、撮像状態の評価結果として撮像可否判断部12へ出力する。
図3(d)の場合、左のフレームLより右のフレームRの方が輝度値1(白)の割合が大きいので、車載カメラ2の移動方向は「右」になる。
図3(d)の場合、右のフレームRの輝度値0(黒)の割合は90%以下であるが、左のフレームLの輝度値0(黒)の割合が90%を超えているので、「撮像不可」になる。
図3(d)の場合、撮像不可、かつ、車載カメラ2の移動方向が右であるため、図3(e)に示すように駆動部22内のモータ23が移動方向と逆回転することで、ピニオンギア24も回転し、車載カメラ2は右方向にスライド移動する。その結果、汚れ100により車載カメラ2の視野が遮られていない状態となる。図3(f)は、図3(e)の状態で車載カメラ2が撮像した画像103を示している。画像103には汚れ100が含まれていないので、車載カメラ制御装置1がこの画像103を評価し撮像可否を判断すれば、運転支援不可のフェール状態から運転支援可の状態に復帰できる。
ステップST1において、評価部11は、車両から車両情報を取得する。
車両情報とは、車両のイグニッションスイッチ(IGN)のON/OFF信号、および速度情報等である。
ステップST3において、評価部11は、取得した撮像画像に二値化処理を実行する。
ステップST4において、評価部11は、二値化した撮像画像を、画像中心点を基準として縦方向に2つのフレームに分割し、左のフレームLと右のフレームRを設定する。
ステップST5において、評価部11は、左のフレームLと右のフレームRの輝度値を比較して、車載カメラ2の移動方向を決定する。
撮像可否判断部12の判断結果が撮像不可の場合(ステップST6“NO”)、運転支援部13は運転支援を中断する。続くステップST7において、駆動制御部14は、ステップST5で評価部11が決定した移動方向に基づいて駆動信号を生成し、駆動部22へ出力し、ステップST2の処理へ戻る。駆動部22は、駆動信号に従ってカメラ本体21を移動する。
また処理を繰り返す時間間隔は、一定でもよいし、車両の走行速度に応じて変化させてもよい。具体的には、駆動制御部14が、評価部11で取得した車両情報に含まれる走行速度を用い、走行速度が速いときには処理を繰り返す時間間隔を短くし、走行速度が遅いときには時間間隔を長くする。走行速度が速いときは運転支援の必要性が増すため、カメラセンシングが継続不可能になった場合に即座に車載カメラ2が視野を確保できる位置に移動することが好ましい。一方、走行速度が遅いときは運転支援の必要性が低いので、車両速度が速いとき程の短い時間間隔は必要ない。
これにより、IGNがOFFになった場合、車載カメラ制御装置1が車載カメラ2を撮像可(つまり、運転支援可)の位置まで移動させて処理を終了することになるので、次回IGNがONになったときにすぐに運転支援を開始できる。
図6に、車載カメラ制御装置1と車載カメラ2を無線接続した構成例を示す。図6の構成例では、車載カメラ制御装置1と車載カメラ2のそれぞれに無線通信のインタフェースとなる無線I/F部15,26が追加され、両者の間で撮像画像および駆動信号が送受信される。
上記実施の形態1では、車載カメラ2を移動するタイミングを制限していなかったが、本実施の形態2では、移動タイミングを制限する。
また、上記実施の形態1では、車載カメラ2を移動しても角度はそのままであったが、本実施の形態2では、角度も変更する。
実施の形態2の車載カメラ2には、カメラ本体21の角度を変更するために、モータ27が追加されている。駆動部22が、車載カメラ制御装置1の駆動制御部14から送信された駆動信号に従って、モータ27を駆動することにより、図10に示すように車載カメラ2が回転(首振り)する。カメラ本体21がスライド移動した後に、モータ27がカメラ本体21を回転させ角度を変えることで、カメラ本体21の撮像領域が移動前の撮像領域に向き、移動前後での撮像領域の差を少なくすることができる。
撮像可否判断部12の判断結果が撮像不可の場合(ステップST6“NO”)、駆動制御部14は評価部11が決定した移動方向に基づいて駆動信号を生成し、駆動部22へ出力する(ステップST7)。また、駆動制御部14は、カメラ本体21が移動した後、カメラ本体21の撮像方向が移動前と同じ方向を向くようにカメラ本体21の角度を変更する駆動信号を生成して駆動部22へ出力し(ステップST11)、ステップST2の処理へ戻る。駆動部22は、駆動信号に従ってモータ23を駆動し、カメラ本体21を回転させる。
駆動制御部14は、評価部11がステップST1で取得した速度情報に基づいて、速度が0km/hであれば車両が停止していると判定し、それ以外のときは停止していないと判定する。
また、駆動制御部14は、基準位置Aの座標値をデータベースとして持っておくことで、駆動制御部14が車載カメラ2を移動させたときの座標と比較し、そのとき車載カメラ2が基準位置Aかどうかを判定する。
なおここで、基準位置Aにスイッチを設置して、車載カメラ2が基準位置Aにあるときはスイッチが押下され、車載カメラ2が基準位置Aを離れたときはスイッチが突出するようにする。このように、ハードウエアの観点からも車載カメラ2が基準位置Aにあるかどうかを判定可能にしてもよい。
車載カメラ2が基準位置Aに戻り、かつ、基準位置Aで撮像された画像に汚れ等が写り込んでいなければ、そのまま基準位置Aが維持されるので、最適な位置で撮像できる。
実施の形態3では窓ガラス上に当接した状態で移動する車載カメラを用いる。図12(a)に、車載カメラ2の設置イメージを示す。車載カメラ2の駆動部22は、図示しない真空ポンプとホイールを備える。車載カメラ2とフロントガラス3との隙間をシール部材で塞ぎ、駆動部22が、真空ポンプを駆動して吸引力を発生させて車載カメラ2を窓ガラス上に当接させた状態で、ホイールを回転駆動して窓ガラス上を移動する。これにより、車載カメラ2は、フロントガラス3の車内側の面に吸い付いて任意の方向に移動できる。この車載カメラ2と車載カメラ制御装置1は、例えば図6に示したような無線通信を用いて、撮像画像および駆動信号の送受信を行う。
実施の形態4では、ステレオカメラを用いる。図13に、ステレオカメラを用いる場合の車載カメラ制御装置1の構成例を示す。車載カメラ2と車載カメラ5とでステレオカメラが構成される。車載カメラ5は、車載カメラ2と同様の構成であり、カメラ本体51と駆動部52とを備える。
図14(b)のときは車載カメラ2の撮像環境が悪化し、撮像可否判断部12において撮像不可と判定されたと仮定する。車載カメラ2の左側に汚れ100があるので、実施の形態1の方法に従えば評価部11が車載カメラ2の移動方向を「右」と決定し、駆動制御部14が車載カメラ2を右側へ移動させる。
あるいは、撮像可否判断部12により2台の車載カメラ2,5のうちの一方が撮像不可と判断された場合に、駆動制御部14が、図14(c)のように撮像不可と判断された車載カメラをもう一方の車載カメラから離れる方向へ移動させる構成にしてもよい。この場合でも、上記同様に、ステレオカメラとしての機能を損なわずに、正常な画像を撮像できる位置まで車載カメラ2,5を移動させることができる。
Claims (10)
- 車内に移動可能に設置されて窓ガラス越しに車外の景色を撮像する車載カメラを制御する車載カメラ制御装置であって、
前記車載カメラにより撮像された画像を用いて撮像状態として前記窓ガラスの汚れを評価する評価部と、
前記評価部による評価結果に基づいて撮像継続の可否を判断する撮像可否判断部と、
前記撮像可否判断部により撮像不可と判断された場合、前記車載カメラの駆動部に向けて駆動信号を出力して前記車載カメラを移動させる駆動制御部とを備えることを特徴とする車載カメラ制御装置。 - 前記評価部は、前記車外の同一の景色を撮像する複数台の前記車載カメラにより撮像された画像それぞれを用いて、前記車載カメラそれぞれの撮像状態を評価し、
前記撮像可否判断部は、前記評価部による評価結果に基づいて前記車載カメラそれぞれの撮像継続の可否を判断し、
前記駆動制御部は、前記撮像可否判断部により撮像不可と判断された前記車載カメラを移動させることを特徴とする請求項1記載の車載カメラ制御装置。 - 前記撮像可否判断部は、前記評価部が評価した撮像状態の評価値と予め設定された閾値とを比較し、撮像継続の可否を判断することを特徴とする請求項1記載の車載カメラ制御装置。
- 前記駆動制御部は、車両が停止した場合に前記車載カメラを予め設定された基準位置へ移動させることを特徴とする請求項1記載の車載カメラ制御装置。
- 前記撮像可否判断部は、前記基準位置で撮像された画像を用いて評価された撮像状態の評価値と予め設定された閾値とを比較し、当該評価値が閾値未満なら前記基準位置で撮像可と判断することを特徴とする請求項4記載の車載カメラ制御装置。
- 前記駆動制御部は、移動後の前記車載カメラの撮像方向が移動前の撮像方向を向くように、前記車載カメラの角度を変移させる駆動信号を前記駆動部に向けて出力することを特徴とする請求項1記載の車載カメラ制御装置。
- 前記駆動制御部は、前記車載カメラを前記窓ガラス上に当接させた状態で移動させる前記駆動部に向けて駆動信号を出力することを特徴とする請求項1記載の車載カメラ制御装置。
- 前記駆動制御部は、2台の前記車載カメラにより構成されたステレオカメラを移動させる前記駆動部に向けて駆動信号を出力することを特徴とする請求項1記載の車載カメラ制御装置。
- 前記駆動制御部は、2台の前記車載カメラの相対位置関係を保持した状態で移動させることを特徴とする請求項8記載の車載カメラ制御装置。
- 前記駆動制御部は、前記撮像可否判断部により2台の前記車載カメラのうちの一方が撮像不可と判断された場合に、当該撮像不可と判断された前記車載カメラをもう一方の前記車載カメラから離れる方向へ移動させることを特徴とする請求項8記載の車載カメラ制御装置。
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