画像処理装置
【課題】ステレオカメラから得られた情報をもとに、夜間のさまざまな光点の中から、対向車のヘッドライトや先行車のテールライトのみを抽出し、ドライバーにとってより安全な視界を提供する。
【解決手段】第1の撮像素子と第2の撮像素子で撮像した2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、第1の撮像素子で撮像した画像から検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、第1の距離情報と第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有する。
【解決手段】第1の撮像素子と第2の撮像素子で撮像した2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、第1の撮像素子で撮像した画像から検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、第1の距離情報と第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体に搭載された撮像素子で撮影された画像から対象を検知する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、夜間、車載カメラの映像から光点を解析することで、対向車や先行車の有無を判断し、ヘッドライトのハイビーム、ロービームを自動的に切り替える配光制御技術の研究開発が行われている。
【0003】
特許文献1では、カラーカメラの映像から、先行車のテールライトや対向車のヘッドライトを検出して先行車や対向車のドライバーを眩惑しないようにヘッドライトをハイビームからロービームに切り替える技術が記載されている。ドライバーは先行車や対向車に注意しながらハイビームやロービームの切り替えをする必要が無くなり、運転に集中することができる。
【0004】
しかしながら、その制御のタイミングが適切でないと、ドライバーに違和感を与える恐れがある。制御が不適切になる一番の要因は、カメラによる先行車のテールライトや対向車のヘッドライトの検知漏れやその他光源の誤検知である。例えば、暗いテールライトを検知漏れしたり、路上のデリニエータや信号機、街灯などの外乱光を車両灯と誤検知したりすることがあり、この検知不具合によって誤動作が生じる。この検知不具合をいかにして減らすかが技術課題となる。
【0005】
特許文献1では、2つの光源を光源対として検出する手段が記載されている。対向車のヘッドライトや先行車のテールライトは左右2つの光源が横に並んで対になっているので、それをペアリングして、ペアリングできたか否かで他車両の光源かどうかを判定する。また、光源対の間隔からおおよその距離を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3503230号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記従来例ではペアリングできたか否かで他車両の光源かどうか判定しているため、交通量の多い交差点の信号機のように左右2基敷設されている場合、それらがペアリングされて他車両と誤判定されることがある。一般に信号機は上方に敷設されているので、近傍の場合は画面上でも上方に写り他車両の光源と区別できるが、200〜300m以上の遠方の場合は画面上で消失点付近に写るため、高さ情報で区別することが難しくなる。
【0008】
本発明の目的は、ステレオカメラから得られた情報をもとに、夜間のさまざまな光点の中から、対向車のヘッドライトや先行車のテールライトのみを抽出し、ドライバーにとってより安全な視界を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するために、本発明は、第1の撮像素子と第2の撮像素子で撮像した2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、第1の撮像素子で撮像した画像から検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、第1の距離情報と第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有する構成とする。
【発明の効果】
【0010】
ステレオカメラから得られた情報をもとに、夜間のさまざまな光点の中から、対向車のヘッドライトや先行車のテールライトのみを抽出し、ドライバーにとってより安全な視界を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明に係る画像処理装置を含むヘッドライト配光制御方法の一構成例を示す図である。
【図2】図1のカメラ及び画像信号処理ユニットの一構成例を示す図である。
【図3】図1のカメラとヘッドライトの関係を説明する図である。
【図4】図2のCMOSのカラーフィルタのベイヤー配列を説明する図である。
【図5】図2のCMOSの色再生処理を説明する図である。
【図6】図2の色再生DSPのUV画像を説明する図である。
【図7】本発明に係る画像処理装置の2値画像とラベル画像の関係を示す図である。
【図8】テールライトと信号機の光点の見え方を説明する図である。
【図9】テールライトと信号機の位置関係を説明する図である。
【図10】本発明に係る画像処理装置の単眼カメラを用いた先行車テールライトまでの測距方法を説明する図である。
【図11】本発明に係る画像処理装置のステレオカメラを用いた先行車テールライトまでの測距方法を説明する図である。
【図12】本発明に係る画像処理装置の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、本発明の画像処理装置に関わる実施例である、ヘッドライト配光制御方法を実現するための全体の構成を示す概略図である。
【0013】
撮像装置であるカメラ101は車両の前方の視界を捕らえられるように、ヘッドライト104は車両の前方を照らすように、それぞれヘッドライトユニット105内に設置される。カメラ101で撮像された車両前方画像は画像信号処理ユニット102に入力され、画像信号処理ユニット102は、車両前方に存在する対向車のヘッドライトおよび、先行車のテールライトの個数や位置を計算する。計算された情報は、ヘッドライト制御ユニット103に送られる。車両前方に存在する対向車のヘッドライトおよび、先行車のテールライトが存在しない場合は、画像処理装置である画像信号処理ユニット102は、存在しないという情報をヘッドライト制御ユニット103に送る。ヘッドライト制御ユニット103では、受け取った情報からヘッドライト104をハイビームにするかロービームにするかを判断して、ヘッドライト104を制御する。
【0014】
各ユニットの配置に関しては、カメラ101とヘッドライト104をできるだけ近くに設置することが望ましい。そうすることで、光軸調整などのキャリブレーションの簡便化に繋がる。
【0015】
しかし、ヘッドライトユニット105のスペースに余裕がなくカメラ101が収まらない場合は、カメラ101を車室内、たとえばルームミラーの奥等に設置して車両前方が写る位置に設置しても良い。
【0016】
さらに、図3のように撮像装置であるカメラ101の光軸301とヘッドライト104の光軸302は平行にしておく。光軸を平行にしなければ、カメラ101で撮像された空間位置とヘッドライト104で投光する空間位置にずれが生じてしまうためである。また、カメラの画角303はヘッドライト104の照射角304と同等、もしくはそれ以上に合わせておく。
【0017】
次に、カメラ101で対向車のヘッドライトと先行車のテールライトを検出する方法について説明する。
【0018】
図1は、撮像装置であるカメラ101と、画像処理装置である画像信号処理ユニット102の内部構成を示した図である。
【0019】
カメラ101は、ステレオカメラで左右2つ(第1の撮像装置である右カメラ101b、第2の撮像装置である左カメラ101a)存在する。
【0020】
各カメラは、光を電荷に変換するフォトダイオードが格子状に並んだ撮像素子であるCMOS201a、201b(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を備え、各画素の表面には赤(R)・緑(G)・青(B)のカラーフィルタが図4のようにベイヤー配列で配置されている。
【0021】
そのため、画素401には赤色の光だけ、画素402は緑色の光だけ、画素403は青色の光だけが入射する。このベイヤー配列のCMOS201a、201bで得られたRAW画像は、それぞれ各カメラに設けた色再生処理部である色再生DSP202a、202bに転送される。
【0022】
色再生処理部である色再生DSP202a、202bでは、色再生処理を行った後、RGB画像をさらにY画像、UV画像に変換して、画像処理装置である画像信号処理ユニット102の画像入力I/F205に送信する。
【0023】
ここで、ベイヤー配列をもつ一般的なカラーCMOSで行われる色再生(デモザイク)処理の仕組みを説明する。
【0024】
各画素は赤(R)か、緑(G)か、青(B)かのいずれか1色の強度しか測定できないため、それ以外の色は周囲の色を参照して推定する。たとえば、図5(a)の中央のG22の画素のRGBはそれぞれ次式(1)のようにして求められる。
【0025】
【数1】
【0026】
同様に、図5(b)の中央のR22の画素のRGBはそれぞれ次式(2)のようにして求められる。
【0027】
【数2】
【0028】
その他の画素も同様にして求められる。このように求めていくと、すべての画素でRGBの3原色を計算することができ、RGB画像を得ることができる。さらに、全画素での明度Y、色差信号U、Vを、次式(3)から求めてY画像、UV画像を作成する。
【0029】
【数3】
【0030】
Y画像は各画素が0から255の8bitのデータになっていて、255に近いほど明るいことを意味している。
【0031】
画像信号は連続的に送信されるがその先頭には同期信号が含まれており、画像入力I/F205で必要なタイミングの画像のみを取り込むことができる。
【0032】
画像入力I/F205で取り込まれた画像は記憶部であるメモリ206に書き込まれ、画像処理ユニット204によって処理や解析が行われる。この処理の詳細は後述する。一連の処理はFlash ROMに書き込まれたプログラム207に従って行われる。画像入力I/F205で画像を取り込んだり、画像処理ユニット204で画像処理を行わせたりするための制御および必要な計算はCPU203によって行われる。
【0033】
各々の撮像素子であるCMOS201a、201bは、露光制御を行うための露光制御ユニットと露光時間を設定するレジスタとを内蔵しており、CMOS201a、201bは、レジスタに設定された露光時間で撮像する。レジスタは、処理部であるCPU203から書き換え可能であり、書き換えられた露光時間は次フレーム、あるいは次フィールド以降の撮像時に反映される。露光時間は、電子制御可能で、CMOS201a、201bに当たる光の量が制限される。露光時間制御は前記のような電子シャッター方式によって実現できるが、メカニカルシャッターを開閉させる方式を用いても同様に実現可能である。また、絞りを調整することで露光量を変化させても良い。また、インターレースのように1ラインおきに操作する場合、奇数ラインと偶数ラインで露光量を変化させても良い。
【0034】
ヘッドライトやテールライト検知では画像中の光点の位置を検出する必要がある。ヘッドライトの場合、高輝度の位置を見つければよいため、式(3)で得られたY画像を、あらかじめ設定された明度しきい値MinYで2値化する。MinY以上であれば1、MinY未満であれば0とすることで図7(a)のような2値画像ができ上がる。テールライトの場合、赤色の場合はUV画像を解析して赤成分をもつ光点を検出する。具体的には、画像処理ユニット204を用いて、
【0035】
【数4】
【0036】
上式(4)のようにρ、θを計算しておき、明度しきい値MinY=30、彩度しきい値MinRho=30、MinRho=181色相しきい値MinTheta=80、MaxTheta=120のように設定すれば、図6の赤色領域601の範囲の色をもつ、赤い色の光点が検知できる。
【0037】
次にこの2値画像をラベリングして、光点領域を抽出する。ラベリングとは、つながっている画素に同じラベルを付ける画像処理である。ラベル画像は図7(b)のようになる。光点領域ごとに異なるラベルが付けられるため、領域の解析が行いやすい。このラベル処理も画像処理ユニット204によって行われる。
【0038】
図12は、本実施例のメインとなるテールライト光点を識別するための処理の流れを表したフローチャートである。ヘッドライトでも同様であるが、ここでは特に赤信号を誤検知しやすいテールライト検知を例に説明する。
【0039】
ステップS1でまず画像取得手段で画像を取得する。図2のようにステレオカメラの左のカメラの第2の撮像素子であるCMOS201a、右のカメラの第1の撮像素子であるCMOS201bからそれぞれ画像を得る。
【0040】
ステップS2では光点ペア検知手段にて画像処理を行い画像中から光点のペアを検出する。まず、上述したように画像をYUV変換してUV画像から赤色光点を抽出し、ラベリングする。次にラベリングした光点の位置、大きさを分析してペアリングを行う。ペアリングは、2つの光点の高さ(y座標)がほぼ等しく、かつ大きさもほぼ等しく離れすぎていない、といった条件で行う。ペア光点が検出されたら、ステップS3の判定によって、ペアの回数だけ検証を行う。
【0041】
ステップS4では、第2の距離情報算出手段にて、光点までの距離の計算を単眼方式で行う。図10で、先行車までの距離(第2の距離情報)をZ1、先行車のテールライト1001の幅をW、レンズ901とCMOS201の焦点距離をf、CMOS上に結像した先行車のテールライト1001の幅をwとすると、距離Z1は三角形の相似比から、
【0042】
【数5】
と定義できる。ここで、先行車のテールライト1001の幅Wは計測できない未知数であるが、一般的な車幅、例えば1.7mと仮定しておくことで求めることができる。
【0043】
ステップS5では、第1の距離情報算出手段にて、光点までの距離の計算をステレオ方式で行う。図11で、先行車までの距離(第1の距離情報)をZ2、左右の光軸間の距離である基線長をB、焦点距離をf、CMOS上の視差をdとすると、距離Z2は三角形の相似比から、
【0044】
【数6】
で求めることができる。
【0045】
ステップS6では、対象物検知手段にて、第2の距離情報である距離Z1と第1の距離情報である距離Z2の大きさを比較する、具体的には、距離Z1と距離Z2が等しいかどうかを判定する。図8(a)、(b)の例の場合、先行車801と信号機802は、夜間光点しか見えない状態だと図8(c)の光点803のように同じように写る。
【0046】
図9は、図8の状況を上から見たときの位置関係を表した図で、実際には先行車801にくらべて信号機802はかなり遠方にある。
【0047】
つまり、距離Z1は先行車801も信号機802も同じだが、距離Z2は先行車801よりも信号機802のほうが大きくなる。式(5)の先行車のテールライト1001の幅をWが先行車801に合わせてあるため、先行車801の場合、Z1≒Z2となり、信号機802の場合、Z1<<Z2となることがわかる。
【0048】
そのため、距離がほぼ等しい場合はステップS7の車両のテールライト判定をされ、異なる場合はステップS8のノイズ光源判定がなされる。
【0049】
本発明は、以上のように、対象物検知手段にて、ステレオ方式で算出された第1の距離情報と単眼方式で算出された第2の距離情報と、を比較し、比較した比較結果に基づいて検知対象物候補(ペア光点)から対象物(対向車のヘッドライトや先行車のテールライト)を検知する構成から、ステレオカメラから得られた情報をもとに、夜間のさまざまな光点の中から、対向車のヘッドライトや先行車のテールライトのみを抽出することで、配光制御の信頼性が増しドライバーにとってより安全な視界を提供することができる。
【0050】
なお、本実施例では、単眼カメラとステレオカメラの測距の違いを利用した場合について説明したが、単眼カメラとレーダの組み合わせでも同様に実現できる。
【符号の説明】
【0051】
101 カメラ
102 画像信号処理ユニット
103 ヘッドライト制御ユニット
104 ヘッドライト
201a、201b CMOS
202a、202b 色再生DSP
203 CPU
204 画像処理ユニット
205 画像入力I/F
206 メモリ
207 プログラム
208 CAN I/F
301 カメラの光軸
302 ヘッドライトの光軸
303 カメラの画角
304 ヘッドライトの照射角
401、402、403 画素
601 赤色領域
801 先行車
802 信号機
803 光点
901 レンズ
1001 先行車のテールライト
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体に搭載された撮像素子で撮影された画像から対象を検知する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、夜間、車載カメラの映像から光点を解析することで、対向車や先行車の有無を判断し、ヘッドライトのハイビーム、ロービームを自動的に切り替える配光制御技術の研究開発が行われている。
【0003】
特許文献1では、カラーカメラの映像から、先行車のテールライトや対向車のヘッドライトを検出して先行車や対向車のドライバーを眩惑しないようにヘッドライトをハイビームからロービームに切り替える技術が記載されている。ドライバーは先行車や対向車に注意しながらハイビームやロービームの切り替えをする必要が無くなり、運転に集中することができる。
【0004】
しかしながら、その制御のタイミングが適切でないと、ドライバーに違和感を与える恐れがある。制御が不適切になる一番の要因は、カメラによる先行車のテールライトや対向車のヘッドライトの検知漏れやその他光源の誤検知である。例えば、暗いテールライトを検知漏れしたり、路上のデリニエータや信号機、街灯などの外乱光を車両灯と誤検知したりすることがあり、この検知不具合によって誤動作が生じる。この検知不具合をいかにして減らすかが技術課題となる。
【0005】
特許文献1では、2つの光源を光源対として検出する手段が記載されている。対向車のヘッドライトや先行車のテールライトは左右2つの光源が横に並んで対になっているので、それをペアリングして、ペアリングできたか否かで他車両の光源かどうかを判定する。また、光源対の間隔からおおよその距離を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3503230号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記従来例ではペアリングできたか否かで他車両の光源かどうか判定しているため、交通量の多い交差点の信号機のように左右2基敷設されている場合、それらがペアリングされて他車両と誤判定されることがある。一般に信号機は上方に敷設されているので、近傍の場合は画面上でも上方に写り他車両の光源と区別できるが、200〜300m以上の遠方の場合は画面上で消失点付近に写るため、高さ情報で区別することが難しくなる。
【0008】
本発明の目的は、ステレオカメラから得られた情報をもとに、夜間のさまざまな光点の中から、対向車のヘッドライトや先行車のテールライトのみを抽出し、ドライバーにとってより安全な視界を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するために、本発明は、第1の撮像素子と第2の撮像素子で撮像した2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、第1の撮像素子で撮像した画像から検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、第1の距離情報と第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有する構成とする。
【発明の効果】
【0010】
ステレオカメラから得られた情報をもとに、夜間のさまざまな光点の中から、対向車のヘッドライトや先行車のテールライトのみを抽出し、ドライバーにとってより安全な視界を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明に係る画像処理装置を含むヘッドライト配光制御方法の一構成例を示す図である。
【図2】図1のカメラ及び画像信号処理ユニットの一構成例を示す図である。
【図3】図1のカメラとヘッドライトの関係を説明する図である。
【図4】図2のCMOSのカラーフィルタのベイヤー配列を説明する図である。
【図5】図2のCMOSの色再生処理を説明する図である。
【図6】図2の色再生DSPのUV画像を説明する図である。
【図7】本発明に係る画像処理装置の2値画像とラベル画像の関係を示す図である。
【図8】テールライトと信号機の光点の見え方を説明する図である。
【図9】テールライトと信号機の位置関係を説明する図である。
【図10】本発明に係る画像処理装置の単眼カメラを用いた先行車テールライトまでの測距方法を説明する図である。
【図11】本発明に係る画像処理装置のステレオカメラを用いた先行車テールライトまでの測距方法を説明する図である。
【図12】本発明に係る画像処理装置の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、本発明の画像処理装置に関わる実施例である、ヘッドライト配光制御方法を実現するための全体の構成を示す概略図である。
【0013】
撮像装置であるカメラ101は車両の前方の視界を捕らえられるように、ヘッドライト104は車両の前方を照らすように、それぞれヘッドライトユニット105内に設置される。カメラ101で撮像された車両前方画像は画像信号処理ユニット102に入力され、画像信号処理ユニット102は、車両前方に存在する対向車のヘッドライトおよび、先行車のテールライトの個数や位置を計算する。計算された情報は、ヘッドライト制御ユニット103に送られる。車両前方に存在する対向車のヘッドライトおよび、先行車のテールライトが存在しない場合は、画像処理装置である画像信号処理ユニット102は、存在しないという情報をヘッドライト制御ユニット103に送る。ヘッドライト制御ユニット103では、受け取った情報からヘッドライト104をハイビームにするかロービームにするかを判断して、ヘッドライト104を制御する。
【0014】
各ユニットの配置に関しては、カメラ101とヘッドライト104をできるだけ近くに設置することが望ましい。そうすることで、光軸調整などのキャリブレーションの簡便化に繋がる。
【0015】
しかし、ヘッドライトユニット105のスペースに余裕がなくカメラ101が収まらない場合は、カメラ101を車室内、たとえばルームミラーの奥等に設置して車両前方が写る位置に設置しても良い。
【0016】
さらに、図3のように撮像装置であるカメラ101の光軸301とヘッドライト104の光軸302は平行にしておく。光軸を平行にしなければ、カメラ101で撮像された空間位置とヘッドライト104で投光する空間位置にずれが生じてしまうためである。また、カメラの画角303はヘッドライト104の照射角304と同等、もしくはそれ以上に合わせておく。
【0017】
次に、カメラ101で対向車のヘッドライトと先行車のテールライトを検出する方法について説明する。
【0018】
図1は、撮像装置であるカメラ101と、画像処理装置である画像信号処理ユニット102の内部構成を示した図である。
【0019】
カメラ101は、ステレオカメラで左右2つ(第1の撮像装置である右カメラ101b、第2の撮像装置である左カメラ101a)存在する。
【0020】
各カメラは、光を電荷に変換するフォトダイオードが格子状に並んだ撮像素子であるCMOS201a、201b(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を備え、各画素の表面には赤(R)・緑(G)・青(B)のカラーフィルタが図4のようにベイヤー配列で配置されている。
【0021】
そのため、画素401には赤色の光だけ、画素402は緑色の光だけ、画素403は青色の光だけが入射する。このベイヤー配列のCMOS201a、201bで得られたRAW画像は、それぞれ各カメラに設けた色再生処理部である色再生DSP202a、202bに転送される。
【0022】
色再生処理部である色再生DSP202a、202bでは、色再生処理を行った後、RGB画像をさらにY画像、UV画像に変換して、画像処理装置である画像信号処理ユニット102の画像入力I/F205に送信する。
【0023】
ここで、ベイヤー配列をもつ一般的なカラーCMOSで行われる色再生(デモザイク)処理の仕組みを説明する。
【0024】
各画素は赤(R)か、緑(G)か、青(B)かのいずれか1色の強度しか測定できないため、それ以外の色は周囲の色を参照して推定する。たとえば、図5(a)の中央のG22の画素のRGBはそれぞれ次式(1)のようにして求められる。
【0025】
【数1】
【0026】
同様に、図5(b)の中央のR22の画素のRGBはそれぞれ次式(2)のようにして求められる。
【0027】
【数2】
【0028】
その他の画素も同様にして求められる。このように求めていくと、すべての画素でRGBの3原色を計算することができ、RGB画像を得ることができる。さらに、全画素での明度Y、色差信号U、Vを、次式(3)から求めてY画像、UV画像を作成する。
【0029】
【数3】
【0030】
Y画像は各画素が0から255の8bitのデータになっていて、255に近いほど明るいことを意味している。
【0031】
画像信号は連続的に送信されるがその先頭には同期信号が含まれており、画像入力I/F205で必要なタイミングの画像のみを取り込むことができる。
【0032】
画像入力I/F205で取り込まれた画像は記憶部であるメモリ206に書き込まれ、画像処理ユニット204によって処理や解析が行われる。この処理の詳細は後述する。一連の処理はFlash ROMに書き込まれたプログラム207に従って行われる。画像入力I/F205で画像を取り込んだり、画像処理ユニット204で画像処理を行わせたりするための制御および必要な計算はCPU203によって行われる。
【0033】
各々の撮像素子であるCMOS201a、201bは、露光制御を行うための露光制御ユニットと露光時間を設定するレジスタとを内蔵しており、CMOS201a、201bは、レジスタに設定された露光時間で撮像する。レジスタは、処理部であるCPU203から書き換え可能であり、書き換えられた露光時間は次フレーム、あるいは次フィールド以降の撮像時に反映される。露光時間は、電子制御可能で、CMOS201a、201bに当たる光の量が制限される。露光時間制御は前記のような電子シャッター方式によって実現できるが、メカニカルシャッターを開閉させる方式を用いても同様に実現可能である。また、絞りを調整することで露光量を変化させても良い。また、インターレースのように1ラインおきに操作する場合、奇数ラインと偶数ラインで露光量を変化させても良い。
【0034】
ヘッドライトやテールライト検知では画像中の光点の位置を検出する必要がある。ヘッドライトの場合、高輝度の位置を見つければよいため、式(3)で得られたY画像を、あらかじめ設定された明度しきい値MinYで2値化する。MinY以上であれば1、MinY未満であれば0とすることで図7(a)のような2値画像ができ上がる。テールライトの場合、赤色の場合はUV画像を解析して赤成分をもつ光点を検出する。具体的には、画像処理ユニット204を用いて、
【0035】
【数4】
【0036】
上式(4)のようにρ、θを計算しておき、明度しきい値MinY=30、彩度しきい値MinRho=30、MinRho=181色相しきい値MinTheta=80、MaxTheta=120のように設定すれば、図6の赤色領域601の範囲の色をもつ、赤い色の光点が検知できる。
【0037】
次にこの2値画像をラベリングして、光点領域を抽出する。ラベリングとは、つながっている画素に同じラベルを付ける画像処理である。ラベル画像は図7(b)のようになる。光点領域ごとに異なるラベルが付けられるため、領域の解析が行いやすい。このラベル処理も画像処理ユニット204によって行われる。
【0038】
図12は、本実施例のメインとなるテールライト光点を識別するための処理の流れを表したフローチャートである。ヘッドライトでも同様であるが、ここでは特に赤信号を誤検知しやすいテールライト検知を例に説明する。
【0039】
ステップS1でまず画像取得手段で画像を取得する。図2のようにステレオカメラの左のカメラの第2の撮像素子であるCMOS201a、右のカメラの第1の撮像素子であるCMOS201bからそれぞれ画像を得る。
【0040】
ステップS2では光点ペア検知手段にて画像処理を行い画像中から光点のペアを検出する。まず、上述したように画像をYUV変換してUV画像から赤色光点を抽出し、ラベリングする。次にラベリングした光点の位置、大きさを分析してペアリングを行う。ペアリングは、2つの光点の高さ(y座標)がほぼ等しく、かつ大きさもほぼ等しく離れすぎていない、といった条件で行う。ペア光点が検出されたら、ステップS3の判定によって、ペアの回数だけ検証を行う。
【0041】
ステップS4では、第2の距離情報算出手段にて、光点までの距離の計算を単眼方式で行う。図10で、先行車までの距離(第2の距離情報)をZ1、先行車のテールライト1001の幅をW、レンズ901とCMOS201の焦点距離をf、CMOS上に結像した先行車のテールライト1001の幅をwとすると、距離Z1は三角形の相似比から、
【0042】
【数5】
と定義できる。ここで、先行車のテールライト1001の幅Wは計測できない未知数であるが、一般的な車幅、例えば1.7mと仮定しておくことで求めることができる。
【0043】
ステップS5では、第1の距離情報算出手段にて、光点までの距離の計算をステレオ方式で行う。図11で、先行車までの距離(第1の距離情報)をZ2、左右の光軸間の距離である基線長をB、焦点距離をf、CMOS上の視差をdとすると、距離Z2は三角形の相似比から、
【0044】
【数6】
で求めることができる。
【0045】
ステップS6では、対象物検知手段にて、第2の距離情報である距離Z1と第1の距離情報である距離Z2の大きさを比較する、具体的には、距離Z1と距離Z2が等しいかどうかを判定する。図8(a)、(b)の例の場合、先行車801と信号機802は、夜間光点しか見えない状態だと図8(c)の光点803のように同じように写る。
【0046】
図9は、図8の状況を上から見たときの位置関係を表した図で、実際には先行車801にくらべて信号機802はかなり遠方にある。
【0047】
つまり、距離Z1は先行車801も信号機802も同じだが、距離Z2は先行車801よりも信号機802のほうが大きくなる。式(5)の先行車のテールライト1001の幅をWが先行車801に合わせてあるため、先行車801の場合、Z1≒Z2となり、信号機802の場合、Z1<<Z2となることがわかる。
【0048】
そのため、距離がほぼ等しい場合はステップS7の車両のテールライト判定をされ、異なる場合はステップS8のノイズ光源判定がなされる。
【0049】
本発明は、以上のように、対象物検知手段にて、ステレオ方式で算出された第1の距離情報と単眼方式で算出された第2の距離情報と、を比較し、比較した比較結果に基づいて検知対象物候補(ペア光点)から対象物(対向車のヘッドライトや先行車のテールライト)を検知する構成から、ステレオカメラから得られた情報をもとに、夜間のさまざまな光点の中から、対向車のヘッドライトや先行車のテールライトのみを抽出することで、配光制御の信頼性が増しドライバーにとってより安全な視界を提供することができる。
【0050】
なお、本実施例では、単眼カメラとステレオカメラの測距の違いを利用した場合について説明したが、単眼カメラとレーダの組み合わせでも同様に実現できる。
【符号の説明】
【0051】
101 カメラ
102 画像信号処理ユニット
103 ヘッドライト制御ユニット
104 ヘッドライト
201a、201b CMOS
202a、202b 色再生DSP
203 CPU
204 画像処理ユニット
205 画像入力I/F
206 メモリ
207 プログラム
208 CAN I/F
301 カメラの光軸
302 ヘッドライトの光軸
303 カメラの画角
304 ヘッドライトの照射角
401、402、403 画素
601 赤色領域
801 先行車
802 信号機
803 光点
901 レンズ
1001 先行車のテールライト
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の撮像素子と第2の撮像素子で撮像した2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、
前記第1の撮像素子で撮像した画像から前記検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、
前記第1の距離情報と前記第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて前記検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有する画像処理装置。
【請求項2】
請求項1記載の画像処理装置において、
前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が等しい場合は、前記検知対象物候補は、先行車のテールライト又は対向車のヘッドライトであると判定する画像処理装置。
【請求項3】
請求項1記載の画像処理装置において、
前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が異なる場合は、前記検知対象物候補は、検知対象物ではないと判定する画像処理装置。
【請求項4】
請求項1記載の画像処理装置において、
前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子で撮像した前記2つの画像から赤色光点を抽出し、抽出された赤色光点からペア光点を検知する光点ペア検知手段を有し、
前記第1の距離情報算出手段と前記第2の距離情報算出手段は、前記ペア光点までの距離を算出する画像処理装置。
【請求項5】
第1の撮像素子を有する第1の撮像装置と、
第2の撮像素子を有する第2の撮像装置と、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置からそれぞれ画像を取得し、対象物を検知する画像処理装置と、を有し、
前記画像処理装置は、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置から、それぞれ画像を取得する画像取得手段と、
2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、
前記第1の撮像装置から取得した画像から前記検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、
前記第1の距離情報と前記第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて前記検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有する画像処理システム。
【請求項6】
請求項5記載の画像処理システムにおいて、
前記第1の撮像素子及び第2の撮像素子は、光を電荷に変換するフォトダイオードが格子状に並んだ撮像素子である画像処理システム。
【請求項7】
請求項5記載の画像処理システムにおいて、
前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が等しい場合は、前記検知対象物候補は、先行車のテールライト又は対向車のヘッドライトであると判定する画像処理システム。
【請求項8】
請求項5記載の画像処理システムにおいて、
前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が異なる場合は、前記検知対象物候補は、検知対象物ではないと判定する画像処理システム。
【請求項9】
請求項5記載の画像処理システムにおいて、
前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子で撮像した前記2つの画像から赤色光点を抽出し、抽出された赤色光点からペア光点を検知する光点ペア検知手段を有し、
前記第1の距離情報算出手段と前記第2の距離情報算出手段は、前記ペア光点までの距離を算出する画像処理システム。
【請求項10】
第1の撮像素子を有する第1の撮像装置と、
第2の撮像素子を有する第2の撮像装置と、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置からそれぞれ画像を取得し、対象物を検知する画像処理装置と、
ヘッドライトと、
検知された前記対象物に基づいて前記ヘッドライトを制御するヘッドライト制御ユニットと、を有し、
前記画像処理装置は、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置から、それぞれ画像を取得する画像取得手段と、
2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、
前記第1の撮像装置から取得した画像から前記検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、
前記第1の距離情報と前記第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて前記検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有するヘッドライトユニット。
【請求項11】
請求項10記載のヘッドライトユニットにおいて、
前記画像処理装置の前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が等しい場合は、前記検知対象物候補は、先行車のテールライト又は対向車のヘッドライトであると判定し、
前記ヘッドライト制御ユニットは、前記検知対象物候補は、先行車のテールライト又は対向車のヘッドライトであると判定された場合は、ロービームとなるように制御されるヘッドライトユニット。
【請求項12】
請求項10記載のヘッドライトユニットにおいて、
前記画像処理装置の前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が異なる場合は、前記検知対象物候補は、検知対象物ではないと判定するヘッドライトユニット。
【請求項13】
請求項10記載のヘッドライトユニットにおいて、
前記画像処理装置は、前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子で撮像した前記2つの画像から赤色光点を抽出し、抽出された赤色光点からペア光点を検知する光点ペア検知手段を有し、
前記画像処理装置の前記第1の距離情報算出手段と前記第2の距離情報算出手段は、前記ペア光点までの距離を算出するヘッドライトユニット。
【請求項14】
請求項10記載のヘッドライトユニットにおいて、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置の光軸と前記ヘッドライトの光軸とは、平行であるヘッドライトユニット。
【請求項1】
第1の撮像素子と第2の撮像素子で撮像した2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、
前記第1の撮像素子で撮像した画像から前記検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、
前記第1の距離情報と前記第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて前記検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有する画像処理装置。
【請求項2】
請求項1記載の画像処理装置において、
前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が等しい場合は、前記検知対象物候補は、先行車のテールライト又は対向車のヘッドライトであると判定する画像処理装置。
【請求項3】
請求項1記載の画像処理装置において、
前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が異なる場合は、前記検知対象物候補は、検知対象物ではないと判定する画像処理装置。
【請求項4】
請求項1記載の画像処理装置において、
前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子で撮像した前記2つの画像から赤色光点を抽出し、抽出された赤色光点からペア光点を検知する光点ペア検知手段を有し、
前記第1の距離情報算出手段と前記第2の距離情報算出手段は、前記ペア光点までの距離を算出する画像処理装置。
【請求項5】
第1の撮像素子を有する第1の撮像装置と、
第2の撮像素子を有する第2の撮像装置と、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置からそれぞれ画像を取得し、対象物を検知する画像処理装置と、を有し、
前記画像処理装置は、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置から、それぞれ画像を取得する画像取得手段と、
2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、
前記第1の撮像装置から取得した画像から前記検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、
前記第1の距離情報と前記第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて前記検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有する画像処理システム。
【請求項6】
請求項5記載の画像処理システムにおいて、
前記第1の撮像素子及び第2の撮像素子は、光を電荷に変換するフォトダイオードが格子状に並んだ撮像素子である画像処理システム。
【請求項7】
請求項5記載の画像処理システムにおいて、
前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が等しい場合は、前記検知対象物候補は、先行車のテールライト又は対向車のヘッドライトであると判定する画像処理システム。
【請求項8】
請求項5記載の画像処理システムにおいて、
前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が異なる場合は、前記検知対象物候補は、検知対象物ではないと判定する画像処理システム。
【請求項9】
請求項5記載の画像処理システムにおいて、
前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子で撮像した前記2つの画像から赤色光点を抽出し、抽出された赤色光点からペア光点を検知する光点ペア検知手段を有し、
前記第1の距離情報算出手段と前記第2の距離情報算出手段は、前記ペア光点までの距離を算出する画像処理システム。
【請求項10】
第1の撮像素子を有する第1の撮像装置と、
第2の撮像素子を有する第2の撮像装置と、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置からそれぞれ画像を取得し、対象物を検知する画像処理装置と、
ヘッドライトと、
検知された前記対象物に基づいて前記ヘッドライトを制御するヘッドライト制御ユニットと、を有し、
前記画像処理装置は、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置から、それぞれ画像を取得する画像取得手段と、
2つの画像から検知対象物候補までの第1の距離情報を算出する第1の距離情報算出手段と、
前記第1の撮像装置から取得した画像から前記検知対象物候補までの第2の距離情報を算出する第2の距離情報算出手段と、
前記第1の距離情報と前記第2の距離情報を比較し、比較した比較結果に基づいて前記検知対象物候補から対象物を検知する対象物検知手段と、を有するヘッドライトユニット。
【請求項11】
請求項10記載のヘッドライトユニットにおいて、
前記画像処理装置の前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が等しい場合は、前記検知対象物候補は、先行車のテールライト又は対向車のヘッドライトであると判定し、
前記ヘッドライト制御ユニットは、前記検知対象物候補は、先行車のテールライト又は対向車のヘッドライトであると判定された場合は、ロービームとなるように制御されるヘッドライトユニット。
【請求項12】
請求項10記載のヘッドライトユニットにおいて、
前記画像処理装置の前記対象物検知手段は、前記第1の距離情報と前記第2の距離情報との距離が異なる場合は、前記検知対象物候補は、検知対象物ではないと判定するヘッドライトユニット。
【請求項13】
請求項10記載のヘッドライトユニットにおいて、
前記画像処理装置は、前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子で撮像した前記2つの画像から赤色光点を抽出し、抽出された赤色光点からペア光点を検知する光点ペア検知手段を有し、
前記画像処理装置の前記第1の距離情報算出手段と前記第2の距離情報算出手段は、前記ペア光点までの距離を算出するヘッドライトユニット。
【請求項14】
請求項10記載のヘッドライトユニットにおいて、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置の光軸と前記ヘッドライトの光軸とは、平行であるヘッドライトユニット。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2013−107476(P2013−107476A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−253421(P2011−253421)
【出願日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【出願人】(509186579)日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【出願人】(509186579)日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Fターム(参考)】
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