車両検出装置、車両検出プログラム、およびライト制御装置
【課題】夜間において車両を精度よく検出することができる技術を提供する。
【解決手段】車両検出装置は、対向車両を検出し、対向車両が検出されると（Ｓ４７０：ＹＥＳ）、対向車両が検出されないときよりも、ヘッドライトの照射範囲を下向きに変更する（Ｓ４９０）。対向車両を検出する際には、車両検出装置は、撮像画像中の光源毎に明るさまたは面積を繰り返し検出し、基準時間内に所定の変動基準値以上に明るさまたは面積が変動した光源である変動光源を検出する（Ｓ３３０，Ｓ３４０，Ｓ３７０，Ｓ３８０）。そして、変動光源が検出された場合に、撮像画像中に対向車両が存在すると判断する（Ｓ４２０〜Ｓ４４０）。このような車両検出装置によれば、車両による光源と車両以外による光源とを識別することができるので、車両を適切に検出することができる。
【解決手段】車両検出装置は、対向車両を検出し、対向車両が検出されると（Ｓ４７０：ＹＥＳ）、対向車両が検出されないときよりも、ヘッドライトの照射範囲を下向きに変更する（Ｓ４９０）。対向車両を検出する際には、車両検出装置は、撮像画像中の光源毎に明るさまたは面積を繰り返し検出し、基準時間内に所定の変動基準値以上に明るさまたは面積が変動した光源である変動光源を検出する（Ｓ３３０，Ｓ３４０，Ｓ３７０，Ｓ３８０）。そして、変動光源が検出された場合に、撮像画像中に対向車両が存在すると判断する（Ｓ４２０〜Ｓ４４０）。このような車両検出装置によれば、車両による光源と車両以外による光源とを識別することができるので、車両を適切に検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、夜間に車両を検出する車両検出装置、車両検出プログラム、およびライト制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、夜間に車両を検出する車両検出装置として、光源の明るさの絶対値や光源の波長を解析することによって車両のヘッドライトと車両以外の光源とを識別するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００５−０９２８５７号公報
【特許文献２】特表２００５−５３４９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、光源の明るさの絶対値を利用する車両検出装置では、車両のヘッドライトの明るさと車両以外の光源の明るさとが一致することがあり、この場合に車両以外の光源を車両であると判定する誤検出を起こすという問題点があった。また、光源の波長によって車両であるか否かを識別する車両検出装置においても、車両のヘッドライトの反射光がヘッドライトと同じ波長であることがあり、この場合に同様に誤検出と起こすという問題点があった。
【０００４】
そこで、このような問題点を鑑み、夜間において車両を精度よく検出することができる技術を提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために成された請求項１に記載の車両検出装置において、変動検出手段は、撮像画像中の光源毎に明るさまたは面積を繰り返し検出し、基準時間内に所定の変動基準値以上に明るさまたは面積が変動した光源である変動光源を検出する。そして、判断手段は、変動光源が検出された場合に、撮像画像中に車両が存在すると判断する。
【０００６】
ここで、車両のヘッドライトには、一般的に、対向して走行する対向車両への眩惑を防止するために、ヘッドライトからの光の一部を遮光する遮光部材が設けられている。この遮光部材によって遮光される遮光領域と遮光されない照射領域との境界はカットラインと呼ばれ、このカットラインは、照射領域内に対向車のドライバーの視点が入らないように設定されている。しかし、車両の走行時には、路面の起伏等によって車両が振動し、この振動に伴ってカットラインが上下する。この際には、照射領域内に対向車のドライバーの視点が入ってしまうことが頻繁に起こる。
【０００７】
そこで、本発明では、撮像手段の配置された位置において遮光領域と照射領域とのどちらに入るかが変化する際に、撮像画像中の光源の明るさが急激に変化すること（変動光源になること）を検出するようにしている。なお、街路灯や看板等の路側物の多くは、光源の明るさがほぼ一様であり、変動光源にはならないと考えられるため、本発明においては、変動光源があれば車両が存在すると判断するようにしている。
【０００８】
また、光源の明るさが変化する際には、撮像画像中で検出される光源の大きさも変化すると考えられる。つまり、光源が明るくなると撮像画像中においては光源が大きくなり、光源が暗くなると撮像画像中において光源が小さくなる。よって、光源の明るさの変化に換えて光源の面積の変化を検出する構成であっても、同様に車両が存在すると判断できるものと考えられる。
【０００９】
従って、このような車両検出装置によれば、車両による光源と車両以外による光源とを識別することができるので、車両を適切に検出することができる。なお、本発明でいう「明るさ」としては、輝度や照度等を検出すればよい。
【００１０】
ところで、請求項１に記載の車両検出装置において、変動検出手段は、請求項２に記載のように、基準時間内に第１閾値以上明るさまたは面積が増加し、かつその後、明るさまたは面積が減少した光源を変動光源として検出するようにしてもよい。
【００１１】
このような車両検出装置によれば、車両以外の光源の明るさまたは面積が連続的に変化する場合を除外し、車両の振動等によって一瞬だけ明るさまたは面積が増加した光源のみを車両として判断することができる。よって、車両の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
なお、変動検出手段は、明るさまたは面積が増加した後に、概ね増加前の明るさまたは面積に減少した光源を検出してもよい。ここで「概ね」とは、明るさまたは面積が変動する前後で撮像画像中の車両が接近することによって明るさまたは面積が増加することを考慮してもよい意図である。
【００１３】
さらに、請求項１または請求項２に記載の車両検出装置において、変動検出手段が撮像画像を構成する各画素の明るさを特定し、これらの画素の明るさを利用して光源の明るさを検出するよう設定されている場合には、変動検出手段は、請求項３に記載のように、撮像画像を構成する各画素の明るさを特定する際に、明るさを特定しようとする画素である特定画素自身の明るさと、この特定画素に隣接する複数の画素である隣接画素の明るさとを考慮して、特定画素の明るさを特定するようにしてもよい。
【００１４】
このような車両検出装置によれば、複数の隣接画素を含めた複数画素の明るさ考慮して特定画素の明るさを特定するので、撮像した小さな光源が複数の画素にまたがる場合であっても、正確に光源の明るさを検出することができる。つまり、撮像手段に対して遠距離にある光源であっても正確に明るさを検出することができる。
【００１５】
なお、特定画素の明るさを特定する際には、例えば、特定画素自身の明るさと隣接画素の明るさとの平均を取る手法や、隣接画素の明るさと特定画素の明るさとにそれぞれ所定の係数を乗じて足し合わせる手法（この際、隣接画素の明るさに乗じる係数は、特定画素の明るさに乗じる係数よりも小さな係数にしてもよい。）等を採用することができる。また、各画素の明るさから光源の明るさを特定する際には、各画素の平均の明るさや各画素のうちの最大の明るさ等を光源の明るさとすることができる。
【００１６】
また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両検出装置において判断手段は、請求項４に記載のように、同一の光源についての変動光源の検出回数をカウントし、該検出回数が複数回に設定された回数閾値以上である場合にのみ、車両が存在すると判断するようにしてもよい。
【００１７】
このような車両検出装置によれば、変動光源の検出回数が閾値以上である場合に光源が車両であると判断するので、他の光源の明るさがたまたま１度だけ変化した場合における誤判断を防止することができる。
【００１８】
また、請求項１〜請求項４の何れかに記載の車両検出装置において、判断手段は、請求項５に記載のように、同一の光源についての変動光源の検出間隔を測定し、この検出間隔が周期的であれば、この光源が車両ではないと判断するようにしてもよい。
【００１９】
このような車両検出装置によれば、回転灯、点滅信号、サーチライト等、周期的に明るさが変化する光源を車両でないものとして除外することができる。よって、車両の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
次に、請求項６に記載の車両検出プログラムは、請求項１〜請求項５の何れかの車両検出装置を構成する各手段としての機能をコンピュータにおいて実行するための車両検出プログラムであることを特徴としている。
【００２１】
このような車両検出プログラムによれば、少なくとも請求項１の発明における効果と同様の効果を享受することができる。
次に、上記目的を達成するために成された請求項７に記載のライト制御装置は、対向車両を検出する車両検出手段と、対向車両が検出されると、対向車両が検出されないときよりも、ヘッドライトの照射範囲を下向きに変更する変更手段と、を備え、車両検出手段は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両検出装置として構成されていることを特徴としている。
【００２２】
このようなライト制御装置によれば、車両による光源と車両以外による光源とを識別することができるので、車両を適切に検出することができる。そして、車両が検出されたときにヘッドライトの照射範囲を下向きに変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
図１は本発明が適用されたライト制御システム１の概略構成を示すブロック図である。ライト制御システム１は、例えば乗用車等の車両（以下、「自車両」という。）に搭載され、自車両１００（図２参照）におけるヘッドライトによる照射範囲を制御する機能を有するシステムである。
【００２４】
ライト制御システム１は、図１に示すように、自車両１００前方の道路上を撮像するカメラ５（撮像手段）と、カメラ５による撮像画像中から自車両１００に対向する対向車両を検出する車両検出装置１０と、ハイビーム用ランプ６およびロービーム用ランプ７を作動制御（本実施形態では点灯制御）するヘッドライト制御装置２０とを備えている。なお、ハイビーム用ランプ６とは、自車両１００の前方約１００ｍ程度までの領域を照射範囲内とする走行用ランプ（ハイビーム）であり、ロービーム用ランプ７とは、自車両１００の前方約４０ｍ程度までの領域を照射範囲内とするすれ違い用ランプ（ロービーム）である。
【００２５】
車両検出装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３等を備えた周知のマイクロコンピュータを備えた構成とされている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納された車両検出プログラム等のプログラムに基づいて、後述するライト制御処理等の各種処理を実施する。また、車両検出装置１０（ＣＰＵ１１）は、ヘッドライト制御装置２０に対して光軸の向きを変更させる指示（ハイビーム用ランプ６を点灯または消灯させる指示を含む）を送信する。
【００２６】
ヘッドライト制御装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３等を備えた周知のマイクロコンピュータを備えた構成とされている。ＣＰＵ２１は、車両検出装置１０からの指示を受けると、ＲＯＭ２２に格納されたプログラムに基づいて、ロービーム用ランプ７の光軸の向きを制御したり、ハイビーム用ランプ６の点灯・消灯を制御したりする。つまり、ヘッドライトによる照射範囲を変更する制御を実施する。
【００２７】
なお、本実施形態においては、ロービーム用ランプ７の光軸の向きを制御する処理および光軸の向きを制御するための機構については説明を省略し、ハイビーム用ランプ６およびロービーム用ランプ７の点灯・消灯を制御する処理のみについて以下に説明する。ここで、図２は自車両１００と対向車両２００との位置関係を示す説明図である。
【００２８】
図２においては、対向車両２００におけるヘッドライトの搭載高さＨが７００ｍｍ、自車両１００と対向車両２００との車間距離が５００ｍ、自車両１００においてカメラ５の搭載高さが１２００ｍｍとしている。
【００２９】
ここで、自車両１００および対向車両２００を含む一般的な車両のヘッドライト（ロービーム）には、対向して走行する対向車両への眩惑を防止するために、ヘッドライトからの光の一部を遮光する遮光部材が設けられている。この遮光部材によって遮光される遮光領域と遮光されない照射領域との境界はカットラインと呼ばれ、このカットラインは、照射領域内に対向車両が入らないように設定されている。具体的には、このカットラインは、ヘッドライトの設置位置から見て、水平方向に対して下向きに１％の勾配になる仮想平面の下側がヘッドライトの照射範囲となり、仮想平面の上側が遮光領域になるように設定されている。なお、この勾配を角度θに変換すると０．５７度となる。
【００３０】
また、車間距離が５００ｍのときにおいて、対向車両２００のヘッドライトの搭載位置（Ｈ＝７００ｍｍ）からカメラ搭載位置（ｈ＝１２００ｍｍ）への仰角φは０．０８度となる。この際、対向車両２００のピッチ角が角度θとφとの和である０．６５度を超えると、カットラインの位置がカメラ搭載位置よりも上方になり、カメラ５が照射範囲内に含まれることになる。なお、ピッチ角とは、水平方向に対する車両の前後方向の傾斜角度を表し、以後の説明では車両前方の車高が車両後方の車高よりも高くなったときの傾きを正の値とする。
【００３１】
次に、図３（ａ）は車両の走行時におけるピッチ角の変化を示すグラフである。ただし、図３（ａ）のデータは、通常の舗装道路においてテスト車両を発進させ、時速３０ｋｍになってからは一定速度で走行させた際に得られたピッチ角の変化である。なお、データ計測開始から約７秒までの間は、加速によるピッチ角の変化が含まれている。
【００３２】
図３（ａ）から明らかなように、ピッチ角は頻繁かつ不規則に０．７０度を超えることが分かる。また、車両の走行速度が速くなると、このピッチ角を大きくなることが予想される。
【００３３】
次に、図３（ｂ）はカメラ５で対向車両２００のヘッドライトを撮像したときにおける撮像画像中の輝度値の変化を示すグラフである。図３（ｂ）のデータは、通常の舗装道路において自車両１００と対向車両２００との車間距離が１８００ｍの状態から時速３０ｋｍで対向車両２００を自車両１００に接近させたときにおける輝度値の変化を示している。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、対向車両２００が接近する際に、撮像画像中のヘッドライトの輝度値は、頻繁に３倍以上に変化（輝度値が約１０ｃｄ／ｍ2から３０ｃｄ／ｍ2以上に変化）し、直後に概ね元の値に戻る。また、図３（ａ）および図３（ｂ）から、対向車両２００のピッチ角が変化することによって、自車両１００のカメラ５による撮像画像中のヘッドライトの輝度値が変化することが分かる。
【００３５】
具体的には、図４（ａ）の白丸で示す領域の中央部分に示すように、対向車両２００のピッチ角が小さいときには、ヘッドライトである光源の輝度値が小さく、撮像画像中の光源の面積も小さい。一方、図４（ｂ）の白丸で示す領域の中央部分に示すように、対向車両２００のピッチ角が大きくなると、光源の輝度値が大きくなり、撮像画像中の光源の面積も大きくなる。
【００３６】
［本実施形態の処理］
本実施形態では、対向車両２００のピッチ角が大きくなったときに、撮像画像中の光源の輝度値および光源の面積が大きくなる特徴を利用して、車両（ヘッドライト）による光源と車両以外の他の光源とを識別する処理を実施する。図５および図６は、車両検出装置１０が実施するライト制御処理を示すフローチャートである。
【００３７】
なお、本実施形態のライト制御処理において、Ｓ１１０の処理は本発明でいう取得手段に相当し、Ｓ１２０，Ｓ１３０の処理は光源検出手段に相当する。また、Ｓ１６０，Ｓ１７０，Ｓ３３０，Ｓ３４０，Ｓ３７０，Ｓ３８０の処理は本発明でいう変動検出手段に相当し、Ｓ４２０〜Ｓ４４０の処理は判断手段に相当する。
【００３８】
ライト制御処理においては、図示しないイグニッションスイッチ等の車両の電源がＯＮ状態にされると開始される処理であって、その後、カメラ５による撮像周期毎（例えば１／３０秒毎）に起動される処理である。
【００３９】
なお、後述する振幅カウンタおよび面積カウンタは、処理開始時にクリアされるものとする。ライト制御処理の具体的な処理としては、図５に示すように、まず、カメラ５による撮像画像を取得する（Ｓ１１０）。
【００４０】
そして、撮像画像中において基準となる明るさで２値化し（Ｓ１２０）、基準となる明るさ以上の領域を光源として抽出し、各光源に対してラベリングする（Ｓ１３０）。ここで、「基準となる明るさ」とは、暗闇の領域とそれ以外の領域とを識別するための閾値を表す。
【００４１】
続いて、前回以前の撮像周期（前のフレーム）において抽出された光源との対応付けを行う（Ｓ１４０）。この処理は、光源の明るさや面積等を追跡することができるようにする処理である。
【００４２】
そして、抽出した光源の１つを選択し（Ｓ１５０）、光源領域における輝度の平均化をする（Ｓ１６０）。この処理は、光源の輝度を正確に検出するために、撮像画像を構成する各画素の輝度値を補正する処理である。詳細については、図７を用いて説明する。図７はカメラ５を構成する複数の撮像素子と、これらの撮像素子によって検出される光源のモデルを示す説明図である。なお、図７においては、カメラ５における多数の撮像素子のうちの一部（９画素分）を格子状に表示している。
【００４３】
対向車両２００が遠距離にある場合等、カメラ５において撮像する際の光源の大きさが極めて小さい場合には、図７（ａ）左図に示すように、光源が１つの撮像素子内に収まって検出される場合と、図７（ｂ）左図に示すように、光源が複数の撮像素子に跨って検出される場合とがある。ここで、光源の明るさが１０であるとする場合、それぞれ中央の撮像素子の出力について検討すると、光源が１つの撮像素子内に収まって検出される場合では、図７（ａ）中図に示すように、１０となるが、光源が複数の撮像素子に跨って検出される場合には、１０未満の値となり、例えば、図７（ｂ）中図に示すように、３となる。
【００４４】
つまり、単に撮像素子からの出力に基づいて光源の輝度を検出する構成では、光源の大きさが極めて小さい場合には、光源の輝度を正確に検出できない虞があることが分かる。
そこで、本実施形態においては、各画素における光源の輝度を検出する際にその画素（特定画素）に対応する撮像素子からの出力のみでなく、その周囲の撮像素子からの出力を考慮して光源の輝度を検出するようにしている。具体的には、輝度値を特定しようとする特定画素の輝度値にこの画素の周囲８画素分の輝度値を加えた値を新たに特定画素の輝度値としている。
【００４５】
なお、この輝度値は、加算した画素の数で除した平均値を採用してもよい。また、各輝度値に所定の係数を乗じたものを加算するようにしてもよい。
これら手法によれば、図７（ａ）右図および図７（ｂ）右図に示すように、光源が１つの撮像素子内に収まって検出される場合と、光源が複数の撮像素子に跨って検出される場合とで、概ね同じ値の出力値（この場合は１０）を得ることができる。以下の処理では、この処理による補正後の輝度値を利用するものとする。
【００４６】
次に、図５に戻り、Ｓ１５０にて選択した光源の領域（光源を構成する複数の画素）のうちの最も明るい画素の輝度値である最明輝度検索し（Ｓ１７０）、この最明輝度と閾値とを比較する（Ｓ１８０）。ここでいう閾値は、光源が車両のヘッドライトである可能性を判断するための閾値であって、前述の基準となる明るさよりも僅かに明るい程度の値を表す。
【００４７】
最明輝度が閾値以上であれば（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、この輝度値をこの光源の輝度値としてＲＡＭ１３の一部であるリングバッファに記録し（Ｓ２００）、一方、最明輝度が閾値未満であれば（Ｓ１９０：ＮＯ）、リングバッファをクリアする（Ｓ２１０）。
【００４８】
続いて、図６に示すように、リングバッファにこの光源に関する所定数の輝度値が蓄積されているか否かを判定する（Ｓ３１０）。なお、所定数とは、最明輝度の輝度値の変化や、光源の面積の変化が認識できる程度のフレーム数をいう。
【００４９】
所定数の輝度値が蓄積されていなければ（Ｓ３１０：ＮＯ）、後述するＳ４５０の処理に移行する。所定数の輝度値が蓄積されていれば（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、最初に記録された最明輝度、およびその次に記録された最明輝度の２つの最明輝度を選択する（Ｓ３２０）。なお、この処理においては、２つの最明輝度の測定時刻の間隔が適切な時間間隔となるように任意の２つのフレームを選択してもよい。
【００５０】
そして、２つのフレーム間において最明輝度の差を計算し（Ｓ３３０）、この差が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３４０）。ここでいう閾値は、対向車両２００のピッチ角が変化したことを判定するための明るさの変化量の基準値を表す値であって、実験的に求められる。この閾値としては、例えば、２０ｃｄ／ｍ2程度の値が該当する。
【００５１】
これらの差が閾値未満であれば（Ｓ３４０：ＮＯ）、直ちにＳ３６０に移行する。これらの差が閾値以上であれば（Ｓ３４０：ＹＥＳ）、この光源が車両である可能性があるものとして、振幅カウンタをインクリメントする（Ｓ３５０）。そして、選択した各フレームにおいて、光源を構成する画素数（面積）をカウントし（Ｓ３６０）、フレーム間において光源の面積の差を計算する（Ｓ３７０）。
【００５２】
これらの差が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３８０）。ここでいう閾値は、対向車両２００のピッチ角が変化したことを判定するための値であって、かつ光源の面積の変化量の基準値を表す値である。具体的な閾値としては、例えば変化後の面積が２倍となる値等が該当する。
【００５３】
これらの差が閾値未満であれば（Ｓ３８０：ＮＯ）、直ちにＳ４００に移行する。これらの差が閾値以上であれば（Ｓ３８０：ＹＥＳ）、この光源が車両である可能性があるものとして、面積カウンタをインクリメントする（Ｓ３９０）。続いて、全てのフレームにおける最明輝度が選択されたか否かを判定する（Ｓ４００）。
【００５４】
何れかのフレームにおける最明輝度が選択されていなければ（Ｓ４００：ＮＯ）、次のフレームにおける最明輝度を選択する（Ｓ４１０）。詳細には、現在選択中の２つの最明輝度のうちの先のフレームにおける最明輝度に換えて、次のフレームの最明輝度を選択する。この処理が終了すると、Ｓ３３０以下の処理を繰り返す。
【００５５】
一方、全てのフレームにおける最明輝度が選択されていれば（Ｓ４００：ＹＥＳ）、振幅カウンタ値および面積カウンタ値が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ４２０，Ｓ４３０）。ここでいう閾値は、自然数に設定されていればよいが、前述のように車両のヘッドライトは頻繁に明るさが変化することを考慮して、他の光源の明るさがたまたま１度だけ変化した場合に車両であると誤判定されることを除外するために、２以上の数値（例えば５程度）に設定されている。
【００５６】
振幅カウンタ値および面積カウンタ値が閾値未満であれば（Ｓ４２０：ＮＯまたはＳ４３０：ＮＯ）、直ちにＳ４５０に移行する。
また、振幅カウンタ値または面積カウンタ値が閾値以上であれば（Ｓ４２０：ＹＥＳまたはＳ４３０：ＹＥＳ）、車両検出フラグを立てて（Ｓ４４０）、Ｓ４５０に移行する。そして、Ｓ４５０では、全ての光源を選択したか否かを判定する（Ｓ４５０）。
【００５７】
何れかの光源が選択されていなければ（Ｓ４５０：ＮＯ）、次の光源を選択し（Ｓ４６０）、Ｓ１６０以下の処理を繰り返す（図５参照）。なお、Ｓ４６０の処理の際に、振幅カウンタ値および面積カウンタ値をリセットする。
【００５８】
また、全ての光源が選択されていれば（Ｓ４５０：ＹＥＳ）、車両検出フラグが立てられているか否かを判定する（Ｓ４７０）。車両検出フラグが立てられていれば（Ｓ４７０：ＹＥＳ）、ハイビームにする旨をヘッドライト制御装置２０に指示し（Ｓ４８０）、ライト制御処理を終了する。なお、ハイビームにする旨を受けたヘッドライト制御装置２０は、ハイビーム用ランプ６を点灯させる。この際、ロービーム用ランプ７を消灯させてもよいし、点灯させたままでもよい。
【００５９】
また、車両検出フラグが立てられていなければ（Ｓ４７０：ＮＯ）、ロービームにする旨をヘッドライト制御装置２０に指示し（Ｓ４９０）、ライト制御処理を終了する。なお、ロービームにする旨を受けたヘッドライト制御装置２０は、ロービーム用ランプ７を点灯させ、ハイビーム用ランプ６を消灯させる。
【００６０】
［本実施形態の効果］
以上のように詳述したライト制御システム１において、車両検出装置１０は、ライト制御処理にて、対向車両２００を検出し、対向車両２００が検出されると、対向車両２００が検出されないときよりも、ヘッドライトの照射範囲を下向きに変更する。対向車両２００を検出する際には、車両検出装置１０は、撮像画像中の光源毎に明るさまたは面積を繰り返し検出し、基準時間内に所定の変動基準値以上に明るさまたは面積が変動した光源である変動光源を検出する。そして、変動光源が検出された場合に、撮像画像中に車両が存在すると判断する。
【００６１】
このようなライト制御システム１によれば、車両による光源と車両以外による光源とを識別することができるので、車両を適切に検出することができる。そして、車両が検出されたときにヘッドライトの照射範囲を下向きに変更することができる。
【００６２】
また、車両検出装置１０は、撮像画像を構成する各画素の明るさを特定し、これらの画素の明るさを利用して光源の明るさを検出するよう設定されており、撮像画像を構成する各画素の明るさを特定する際に、明るさを特定しようとする画素である特定画素自身の明るさと、この特定画素に隣接する複数の画素である隣接画素の明るさとを考慮して、特定画素の明るさを特定する。
【００６３】
このような車両検出装置１０によれば、複数の隣接画素を含めた複数画素の明るさ考慮して特定画素の明るさを特定するので、撮像した小さな光源が複数の画素にまたがる場合であっても、正確に光源の明るさを検出することができる。つまり、カメラ５に対して遠距離にある光源であっても正確に明るさを検出することができる。
【００６４】
さらに、車両検出装置１０は、同一の光源についての変動光源の検出回数をカウントし、該検出回数が複数回に設定された回数閾値以上である場合にのみ、車両が存在すると判断する。
【００６５】
このような車両検出装置１０によれば、変動光源の検出回数が閾値以上である場合に光源が車両であると判断するので、他の光源の明るさがたまたま１度だけ変化した場合に他の光源を車両であると判断してしまう誤判断を防止することができる。
【００６６】
［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００６７】
例えば、上記実施形態においては、ハイビーム用ランプ６の点灯・消灯を制御することによってヘッドライトの照射範囲を変更したが、ロービーム用ランプ７の光軸の向きを変更することによって照射範囲を変更するようにしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、光源の明るさ（輝度値）または面積が閾値以上に変化（増加または減少）したときに、振幅カウンタまたは面積カウンタをインクリメントするようにしたが、図８に示すような変形例のライト制御処理を実施し、輝度値または面積が閾値以上に増加し、その後減少したことが検出できたときに振幅カウンタまたは面積カウンタをインクリメントするようにしてもよい。
【００６９】
なお、変形例のライト制御処理（図８）において、Ｓ６１０〜Ｓ６３０，Ｓ６５０〜Ｓ６６０の処理は本発明でいう変動検出手段に相当し、Ｓ６４０，Ｓ６７０，Ｓ６８０の処理は判断手段に相当する。
【００７０】
変形例のライト制御処理では、図６に示すＳ３２０およびＳ３３０の処理に換えて、図８に示すように、任意の（例えば最先の）３フレーム以上の最明輝度を選択し（Ｓ６１０）、各フレーム同士の最明輝度の差および面積の差をそれぞれ計算するようにする（Ｓ６２０，Ｓ６５０）。そして、Ｓ３４０およびＳ３８０の処理に換えて、閾値以上に輝度値または面積が増加し、かつその後、輝度値または面積が減少した光源があるか否かを判定する（Ｓ６３０，Ｓ６６０）ようにしている。
【００７１】
このような車両検出装置１０によれば、車両の振動等によって一瞬だけ明るさ（輝度値または面積）が増加し、その後、以前の明るさに戻った光源を車両として判断することができる。つまり、明るさが増加したままのもの、または、明るさが減少したままのものは、車両ではないものと判断する。よって、車両の検出精度を向上させることができる。
【００７２】
また、車両検出装置１０においては、同一の光源についての明るさまたは面積が変動する変動光源の検出間隔を測定し、この検出間隔が周期的であれば、この光源が車両ではないと判断するようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、振幅カウンタまたは面積カウンタをインクリメントする際に、明るさまたは面積の変化が検出されたフレームをカメラ５が撮像した時刻を記録するようにしておき（Ｓ６４０，Ｓ６７０）、これらの時刻が周期的であるか否かを判定する（Ｓ６８０）。
【００７３】
そして、これらの時刻が周期的でなければ（Ｓ６８０：ＮＯ）、光源が車両であるものとして車両検出フラグを立て（Ｓ４４０）、これらの時刻が周期的であれば（Ｓ６８０：ＹＥＳ）、車両ではないものとしてＳ４５０の処理に移行する。
【００７４】
このような車両検出装置１０によれば、回転灯、点滅信号、サーチライト等、周期的に明るさが変化する光源を車両でないものとして除外することができる。よって、車両の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明が適用されたライト制御システム１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】自車両１００と対向車両２００との位置関係を示す説明図である。
【図３】車両の走行時におけるピッチ角の変化を示すグラフ（ａ）およびカメラ５で対向車両２００のヘッドライトを撮像したときにおける撮像画像中の輝度値の変化を示すグラフ（ｂ）である。
【図４】撮像画像中の光源の明るさおよび面積が変化する具体例を示す説明図である。
【図５】実施形態のライト制御処理を示すフローチャート（前半部分）である。
【図６】実施形態のライト制御処理を示すフローチャート（後半部分）である。
【図７】カメラ５を構成する複数の撮像素子と、これらの撮像素子によって検出される光源のモデルを示す説明図である。
【図８】変形例のライト制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１…ライト制御システム、５…カメラ、６…ハイビーム用ランプ、７…ロービーム用ランプ、１０…車両検出装置、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、２０…ヘッドライト制御装置、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、１００…自車両、２００…対向車両。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、夜間に車両を検出する車両検出装置、車両検出プログラム、およびライト制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、夜間に車両を検出する車両検出装置として、光源の明るさの絶対値や光源の波長を解析することによって車両のヘッドライトと車両以外の光源とを識別するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００５−０９２８５７号公報
【特許文献２】特表２００５−５３４９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、光源の明るさの絶対値を利用する車両検出装置では、車両のヘッドライトの明るさと車両以外の光源の明るさとが一致することがあり、この場合に車両以外の光源を車両であると判定する誤検出を起こすという問題点があった。また、光源の波長によって車両であるか否かを識別する車両検出装置においても、車両のヘッドライトの反射光がヘッドライトと同じ波長であることがあり、この場合に同様に誤検出と起こすという問題点があった。
【０００４】
そこで、このような問題点を鑑み、夜間において車両を精度よく検出することができる技術を提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために成された請求項１に記載の車両検出装置において、変動検出手段は、撮像画像中の光源毎に明るさまたは面積を繰り返し検出し、基準時間内に所定の変動基準値以上に明るさまたは面積が変動した光源である変動光源を検出する。そして、判断手段は、変動光源が検出された場合に、撮像画像中に車両が存在すると判断する。
【０００６】
ここで、車両のヘッドライトには、一般的に、対向して走行する対向車両への眩惑を防止するために、ヘッドライトからの光の一部を遮光する遮光部材が設けられている。この遮光部材によって遮光される遮光領域と遮光されない照射領域との境界はカットラインと呼ばれ、このカットラインは、照射領域内に対向車のドライバーの視点が入らないように設定されている。しかし、車両の走行時には、路面の起伏等によって車両が振動し、この振動に伴ってカットラインが上下する。この際には、照射領域内に対向車のドライバーの視点が入ってしまうことが頻繁に起こる。
【０００７】
そこで、本発明では、撮像手段の配置された位置において遮光領域と照射領域とのどちらに入るかが変化する際に、撮像画像中の光源の明るさが急激に変化すること（変動光源になること）を検出するようにしている。なお、街路灯や看板等の路側物の多くは、光源の明るさがほぼ一様であり、変動光源にはならないと考えられるため、本発明においては、変動光源があれば車両が存在すると判断するようにしている。
【０００８】
また、光源の明るさが変化する際には、撮像画像中で検出される光源の大きさも変化すると考えられる。つまり、光源が明るくなると撮像画像中においては光源が大きくなり、光源が暗くなると撮像画像中において光源が小さくなる。よって、光源の明るさの変化に換えて光源の面積の変化を検出する構成であっても、同様に車両が存在すると判断できるものと考えられる。
【０００９】
従って、このような車両検出装置によれば、車両による光源と車両以外による光源とを識別することができるので、車両を適切に検出することができる。なお、本発明でいう「明るさ」としては、輝度や照度等を検出すればよい。
【００１０】
ところで、請求項１に記載の車両検出装置において、変動検出手段は、請求項２に記載のように、基準時間内に第１閾値以上明るさまたは面積が増加し、かつその後、明るさまたは面積が減少した光源を変動光源として検出するようにしてもよい。
【００１１】
このような車両検出装置によれば、車両以外の光源の明るさまたは面積が連続的に変化する場合を除外し、車両の振動等によって一瞬だけ明るさまたは面積が増加した光源のみを車両として判断することができる。よって、車両の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
なお、変動検出手段は、明るさまたは面積が増加した後に、概ね増加前の明るさまたは面積に減少した光源を検出してもよい。ここで「概ね」とは、明るさまたは面積が変動する前後で撮像画像中の車両が接近することによって明るさまたは面積が増加することを考慮してもよい意図である。
【００１３】
さらに、請求項１または請求項２に記載の車両検出装置において、変動検出手段が撮像画像を構成する各画素の明るさを特定し、これらの画素の明るさを利用して光源の明るさを検出するよう設定されている場合には、変動検出手段は、請求項３に記載のように、撮像画像を構成する各画素の明るさを特定する際に、明るさを特定しようとする画素である特定画素自身の明るさと、この特定画素に隣接する複数の画素である隣接画素の明るさとを考慮して、特定画素の明るさを特定するようにしてもよい。
【００１４】
このような車両検出装置によれば、複数の隣接画素を含めた複数画素の明るさ考慮して特定画素の明るさを特定するので、撮像した小さな光源が複数の画素にまたがる場合であっても、正確に光源の明るさを検出することができる。つまり、撮像手段に対して遠距離にある光源であっても正確に明るさを検出することができる。
【００１５】
なお、特定画素の明るさを特定する際には、例えば、特定画素自身の明るさと隣接画素の明るさとの平均を取る手法や、隣接画素の明るさと特定画素の明るさとにそれぞれ所定の係数を乗じて足し合わせる手法（この際、隣接画素の明るさに乗じる係数は、特定画素の明るさに乗じる係数よりも小さな係数にしてもよい。）等を採用することができる。また、各画素の明るさから光源の明るさを特定する際には、各画素の平均の明るさや各画素のうちの最大の明るさ等を光源の明るさとすることができる。
【００１６】
また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両検出装置において判断手段は、請求項４に記載のように、同一の光源についての変動光源の検出回数をカウントし、該検出回数が複数回に設定された回数閾値以上である場合にのみ、車両が存在すると判断するようにしてもよい。
【００１７】
このような車両検出装置によれば、変動光源の検出回数が閾値以上である場合に光源が車両であると判断するので、他の光源の明るさがたまたま１度だけ変化した場合における誤判断を防止することができる。
【００１８】
また、請求項１〜請求項４の何れかに記載の車両検出装置において、判断手段は、請求項５に記載のように、同一の光源についての変動光源の検出間隔を測定し、この検出間隔が周期的であれば、この光源が車両ではないと判断するようにしてもよい。
【００１９】
このような車両検出装置によれば、回転灯、点滅信号、サーチライト等、周期的に明るさが変化する光源を車両でないものとして除外することができる。よって、車両の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
次に、請求項６に記載の車両検出プログラムは、請求項１〜請求項５の何れかの車両検出装置を構成する各手段としての機能をコンピュータにおいて実行するための車両検出プログラムであることを特徴としている。
【００２１】
このような車両検出プログラムによれば、少なくとも請求項１の発明における効果と同様の効果を享受することができる。
次に、上記目的を達成するために成された請求項７に記載のライト制御装置は、対向車両を検出する車両検出手段と、対向車両が検出されると、対向車両が検出されないときよりも、ヘッドライトの照射範囲を下向きに変更する変更手段と、を備え、車両検出手段は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両検出装置として構成されていることを特徴としている。
【００２２】
このようなライト制御装置によれば、車両による光源と車両以外による光源とを識別することができるので、車両を適切に検出することができる。そして、車両が検出されたときにヘッドライトの照射範囲を下向きに変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
図１は本発明が適用されたライト制御システム１の概略構成を示すブロック図である。ライト制御システム１は、例えば乗用車等の車両（以下、「自車両」という。）に搭載され、自車両１００（図２参照）におけるヘッドライトによる照射範囲を制御する機能を有するシステムである。
【００２４】
ライト制御システム１は、図１に示すように、自車両１００前方の道路上を撮像するカメラ５（撮像手段）と、カメラ５による撮像画像中から自車両１００に対向する対向車両を検出する車両検出装置１０と、ハイビーム用ランプ６およびロービーム用ランプ７を作動制御（本実施形態では点灯制御）するヘッドライト制御装置２０とを備えている。なお、ハイビーム用ランプ６とは、自車両１００の前方約１００ｍ程度までの領域を照射範囲内とする走行用ランプ（ハイビーム）であり、ロービーム用ランプ７とは、自車両１００の前方約４０ｍ程度までの領域を照射範囲内とするすれ違い用ランプ（ロービーム）である。
【００２５】
車両検出装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３等を備えた周知のマイクロコンピュータを備えた構成とされている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納された車両検出プログラム等のプログラムに基づいて、後述するライト制御処理等の各種処理を実施する。また、車両検出装置１０（ＣＰＵ１１）は、ヘッドライト制御装置２０に対して光軸の向きを変更させる指示（ハイビーム用ランプ６を点灯または消灯させる指示を含む）を送信する。
【００２６】
ヘッドライト制御装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３等を備えた周知のマイクロコンピュータを備えた構成とされている。ＣＰＵ２１は、車両検出装置１０からの指示を受けると、ＲＯＭ２２に格納されたプログラムに基づいて、ロービーム用ランプ７の光軸の向きを制御したり、ハイビーム用ランプ６の点灯・消灯を制御したりする。つまり、ヘッドライトによる照射範囲を変更する制御を実施する。
【００２７】
なお、本実施形態においては、ロービーム用ランプ７の光軸の向きを制御する処理および光軸の向きを制御するための機構については説明を省略し、ハイビーム用ランプ６およびロービーム用ランプ７の点灯・消灯を制御する処理のみについて以下に説明する。ここで、図２は自車両１００と対向車両２００との位置関係を示す説明図である。
【００２８】
図２においては、対向車両２００におけるヘッドライトの搭載高さＨが７００ｍｍ、自車両１００と対向車両２００との車間距離が５００ｍ、自車両１００においてカメラ５の搭載高さが１２００ｍｍとしている。
【００２９】
ここで、自車両１００および対向車両２００を含む一般的な車両のヘッドライト（ロービーム）には、対向して走行する対向車両への眩惑を防止するために、ヘッドライトからの光の一部を遮光する遮光部材が設けられている。この遮光部材によって遮光される遮光領域と遮光されない照射領域との境界はカットラインと呼ばれ、このカットラインは、照射領域内に対向車両が入らないように設定されている。具体的には、このカットラインは、ヘッドライトの設置位置から見て、水平方向に対して下向きに１％の勾配になる仮想平面の下側がヘッドライトの照射範囲となり、仮想平面の上側が遮光領域になるように設定されている。なお、この勾配を角度θに変換すると０．５７度となる。
【００３０】
また、車間距離が５００ｍのときにおいて、対向車両２００のヘッドライトの搭載位置（Ｈ＝７００ｍｍ）からカメラ搭載位置（ｈ＝１２００ｍｍ）への仰角φは０．０８度となる。この際、対向車両２００のピッチ角が角度θとφとの和である０．６５度を超えると、カットラインの位置がカメラ搭載位置よりも上方になり、カメラ５が照射範囲内に含まれることになる。なお、ピッチ角とは、水平方向に対する車両の前後方向の傾斜角度を表し、以後の説明では車両前方の車高が車両後方の車高よりも高くなったときの傾きを正の値とする。
【００３１】
次に、図３（ａ）は車両の走行時におけるピッチ角の変化を示すグラフである。ただし、図３（ａ）のデータは、通常の舗装道路においてテスト車両を発進させ、時速３０ｋｍになってからは一定速度で走行させた際に得られたピッチ角の変化である。なお、データ計測開始から約７秒までの間は、加速によるピッチ角の変化が含まれている。
【００３２】
図３（ａ）から明らかなように、ピッチ角は頻繁かつ不規則に０．７０度を超えることが分かる。また、車両の走行速度が速くなると、このピッチ角を大きくなることが予想される。
【００３３】
次に、図３（ｂ）はカメラ５で対向車両２００のヘッドライトを撮像したときにおける撮像画像中の輝度値の変化を示すグラフである。図３（ｂ）のデータは、通常の舗装道路において自車両１００と対向車両２００との車間距離が１８００ｍの状態から時速３０ｋｍで対向車両２００を自車両１００に接近させたときにおける輝度値の変化を示している。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、対向車両２００が接近する際に、撮像画像中のヘッドライトの輝度値は、頻繁に３倍以上に変化（輝度値が約１０ｃｄ／ｍ2から３０ｃｄ／ｍ2以上に変化）し、直後に概ね元の値に戻る。また、図３（ａ）および図３（ｂ）から、対向車両２００のピッチ角が変化することによって、自車両１００のカメラ５による撮像画像中のヘッドライトの輝度値が変化することが分かる。
【００３５】
具体的には、図４（ａ）の白丸で示す領域の中央部分に示すように、対向車両２００のピッチ角が小さいときには、ヘッドライトである光源の輝度値が小さく、撮像画像中の光源の面積も小さい。一方、図４（ｂ）の白丸で示す領域の中央部分に示すように、対向車両２００のピッチ角が大きくなると、光源の輝度値が大きくなり、撮像画像中の光源の面積も大きくなる。
【００３６】
［本実施形態の処理］
本実施形態では、対向車両２００のピッチ角が大きくなったときに、撮像画像中の光源の輝度値および光源の面積が大きくなる特徴を利用して、車両（ヘッドライト）による光源と車両以外の他の光源とを識別する処理を実施する。図５および図６は、車両検出装置１０が実施するライト制御処理を示すフローチャートである。
【００３７】
なお、本実施形態のライト制御処理において、Ｓ１１０の処理は本発明でいう取得手段に相当し、Ｓ１２０，Ｓ１３０の処理は光源検出手段に相当する。また、Ｓ１６０，Ｓ１７０，Ｓ３３０，Ｓ３４０，Ｓ３７０，Ｓ３８０の処理は本発明でいう変動検出手段に相当し、Ｓ４２０〜Ｓ４４０の処理は判断手段に相当する。
【００３８】
ライト制御処理においては、図示しないイグニッションスイッチ等の車両の電源がＯＮ状態にされると開始される処理であって、その後、カメラ５による撮像周期毎（例えば１／３０秒毎）に起動される処理である。
【００３９】
なお、後述する振幅カウンタおよび面積カウンタは、処理開始時にクリアされるものとする。ライト制御処理の具体的な処理としては、図５に示すように、まず、カメラ５による撮像画像を取得する（Ｓ１１０）。
【００４０】
そして、撮像画像中において基準となる明るさで２値化し（Ｓ１２０）、基準となる明るさ以上の領域を光源として抽出し、各光源に対してラベリングする（Ｓ１３０）。ここで、「基準となる明るさ」とは、暗闇の領域とそれ以外の領域とを識別するための閾値を表す。
【００４１】
続いて、前回以前の撮像周期（前のフレーム）において抽出された光源との対応付けを行う（Ｓ１４０）。この処理は、光源の明るさや面積等を追跡することができるようにする処理である。
【００４２】
そして、抽出した光源の１つを選択し（Ｓ１５０）、光源領域における輝度の平均化をする（Ｓ１６０）。この処理は、光源の輝度を正確に検出するために、撮像画像を構成する各画素の輝度値を補正する処理である。詳細については、図７を用いて説明する。図７はカメラ５を構成する複数の撮像素子と、これらの撮像素子によって検出される光源のモデルを示す説明図である。なお、図７においては、カメラ５における多数の撮像素子のうちの一部（９画素分）を格子状に表示している。
【００４３】
対向車両２００が遠距離にある場合等、カメラ５において撮像する際の光源の大きさが極めて小さい場合には、図７（ａ）左図に示すように、光源が１つの撮像素子内に収まって検出される場合と、図７（ｂ）左図に示すように、光源が複数の撮像素子に跨って検出される場合とがある。ここで、光源の明るさが１０であるとする場合、それぞれ中央の撮像素子の出力について検討すると、光源が１つの撮像素子内に収まって検出される場合では、図７（ａ）中図に示すように、１０となるが、光源が複数の撮像素子に跨って検出される場合には、１０未満の値となり、例えば、図７（ｂ）中図に示すように、３となる。
【００４４】
つまり、単に撮像素子からの出力に基づいて光源の輝度を検出する構成では、光源の大きさが極めて小さい場合には、光源の輝度を正確に検出できない虞があることが分かる。
そこで、本実施形態においては、各画素における光源の輝度を検出する際にその画素（特定画素）に対応する撮像素子からの出力のみでなく、その周囲の撮像素子からの出力を考慮して光源の輝度を検出するようにしている。具体的には、輝度値を特定しようとする特定画素の輝度値にこの画素の周囲８画素分の輝度値を加えた値を新たに特定画素の輝度値としている。
【００４５】
なお、この輝度値は、加算した画素の数で除した平均値を採用してもよい。また、各輝度値に所定の係数を乗じたものを加算するようにしてもよい。
これら手法によれば、図７（ａ）右図および図７（ｂ）右図に示すように、光源が１つの撮像素子内に収まって検出される場合と、光源が複数の撮像素子に跨って検出される場合とで、概ね同じ値の出力値（この場合は１０）を得ることができる。以下の処理では、この処理による補正後の輝度値を利用するものとする。
【００４６】
次に、図５に戻り、Ｓ１５０にて選択した光源の領域（光源を構成する複数の画素）のうちの最も明るい画素の輝度値である最明輝度検索し（Ｓ１７０）、この最明輝度と閾値とを比較する（Ｓ１８０）。ここでいう閾値は、光源が車両のヘッドライトである可能性を判断するための閾値であって、前述の基準となる明るさよりも僅かに明るい程度の値を表す。
【００４７】
最明輝度が閾値以上であれば（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、この輝度値をこの光源の輝度値としてＲＡＭ１３の一部であるリングバッファに記録し（Ｓ２００）、一方、最明輝度が閾値未満であれば（Ｓ１９０：ＮＯ）、リングバッファをクリアする（Ｓ２１０）。
【００４８】
続いて、図６に示すように、リングバッファにこの光源に関する所定数の輝度値が蓄積されているか否かを判定する（Ｓ３１０）。なお、所定数とは、最明輝度の輝度値の変化や、光源の面積の変化が認識できる程度のフレーム数をいう。
【００４９】
所定数の輝度値が蓄積されていなければ（Ｓ３１０：ＮＯ）、後述するＳ４５０の処理に移行する。所定数の輝度値が蓄積されていれば（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、最初に記録された最明輝度、およびその次に記録された最明輝度の２つの最明輝度を選択する（Ｓ３２０）。なお、この処理においては、２つの最明輝度の測定時刻の間隔が適切な時間間隔となるように任意の２つのフレームを選択してもよい。
【００５０】
そして、２つのフレーム間において最明輝度の差を計算し（Ｓ３３０）、この差が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３４０）。ここでいう閾値は、対向車両２００のピッチ角が変化したことを判定するための明るさの変化量の基準値を表す値であって、実験的に求められる。この閾値としては、例えば、２０ｃｄ／ｍ2程度の値が該当する。
【００５１】
これらの差が閾値未満であれば（Ｓ３４０：ＮＯ）、直ちにＳ３６０に移行する。これらの差が閾値以上であれば（Ｓ３４０：ＹＥＳ）、この光源が車両である可能性があるものとして、振幅カウンタをインクリメントする（Ｓ３５０）。そして、選択した各フレームにおいて、光源を構成する画素数（面積）をカウントし（Ｓ３６０）、フレーム間において光源の面積の差を計算する（Ｓ３７０）。
【００５２】
これらの差が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３８０）。ここでいう閾値は、対向車両２００のピッチ角が変化したことを判定するための値であって、かつ光源の面積の変化量の基準値を表す値である。具体的な閾値としては、例えば変化後の面積が２倍となる値等が該当する。
【００５３】
これらの差が閾値未満であれば（Ｓ３８０：ＮＯ）、直ちにＳ４００に移行する。これらの差が閾値以上であれば（Ｓ３８０：ＹＥＳ）、この光源が車両である可能性があるものとして、面積カウンタをインクリメントする（Ｓ３９０）。続いて、全てのフレームにおける最明輝度が選択されたか否かを判定する（Ｓ４００）。
【００５４】
何れかのフレームにおける最明輝度が選択されていなければ（Ｓ４００：ＮＯ）、次のフレームにおける最明輝度を選択する（Ｓ４１０）。詳細には、現在選択中の２つの最明輝度のうちの先のフレームにおける最明輝度に換えて、次のフレームの最明輝度を選択する。この処理が終了すると、Ｓ３３０以下の処理を繰り返す。
【００５５】
一方、全てのフレームにおける最明輝度が選択されていれば（Ｓ４００：ＹＥＳ）、振幅カウンタ値および面積カウンタ値が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ４２０，Ｓ４３０）。ここでいう閾値は、自然数に設定されていればよいが、前述のように車両のヘッドライトは頻繁に明るさが変化することを考慮して、他の光源の明るさがたまたま１度だけ変化した場合に車両であると誤判定されることを除外するために、２以上の数値（例えば５程度）に設定されている。
【００５６】
振幅カウンタ値および面積カウンタ値が閾値未満であれば（Ｓ４２０：ＮＯまたはＳ４３０：ＮＯ）、直ちにＳ４５０に移行する。
また、振幅カウンタ値または面積カウンタ値が閾値以上であれば（Ｓ４２０：ＹＥＳまたはＳ４３０：ＹＥＳ）、車両検出フラグを立てて（Ｓ４４０）、Ｓ４５０に移行する。そして、Ｓ４５０では、全ての光源を選択したか否かを判定する（Ｓ４５０）。
【００５７】
何れかの光源が選択されていなければ（Ｓ４５０：ＮＯ）、次の光源を選択し（Ｓ４６０）、Ｓ１６０以下の処理を繰り返す（図５参照）。なお、Ｓ４６０の処理の際に、振幅カウンタ値および面積カウンタ値をリセットする。
【００５８】
また、全ての光源が選択されていれば（Ｓ４５０：ＹＥＳ）、車両検出フラグが立てられているか否かを判定する（Ｓ４７０）。車両検出フラグが立てられていれば（Ｓ４７０：ＹＥＳ）、ハイビームにする旨をヘッドライト制御装置２０に指示し（Ｓ４８０）、ライト制御処理を終了する。なお、ハイビームにする旨を受けたヘッドライト制御装置２０は、ハイビーム用ランプ６を点灯させる。この際、ロービーム用ランプ７を消灯させてもよいし、点灯させたままでもよい。
【００５９】
また、車両検出フラグが立てられていなければ（Ｓ４７０：ＮＯ）、ロービームにする旨をヘッドライト制御装置２０に指示し（Ｓ４９０）、ライト制御処理を終了する。なお、ロービームにする旨を受けたヘッドライト制御装置２０は、ロービーム用ランプ７を点灯させ、ハイビーム用ランプ６を消灯させる。
【００６０】
［本実施形態の効果］
以上のように詳述したライト制御システム１において、車両検出装置１０は、ライト制御処理にて、対向車両２００を検出し、対向車両２００が検出されると、対向車両２００が検出されないときよりも、ヘッドライトの照射範囲を下向きに変更する。対向車両２００を検出する際には、車両検出装置１０は、撮像画像中の光源毎に明るさまたは面積を繰り返し検出し、基準時間内に所定の変動基準値以上に明るさまたは面積が変動した光源である変動光源を検出する。そして、変動光源が検出された場合に、撮像画像中に車両が存在すると判断する。
【００６１】
このようなライト制御システム１によれば、車両による光源と車両以外による光源とを識別することができるので、車両を適切に検出することができる。そして、車両が検出されたときにヘッドライトの照射範囲を下向きに変更することができる。
【００６２】
また、車両検出装置１０は、撮像画像を構成する各画素の明るさを特定し、これらの画素の明るさを利用して光源の明るさを検出するよう設定されており、撮像画像を構成する各画素の明るさを特定する際に、明るさを特定しようとする画素である特定画素自身の明るさと、この特定画素に隣接する複数の画素である隣接画素の明るさとを考慮して、特定画素の明るさを特定する。
【００６３】
このような車両検出装置１０によれば、複数の隣接画素を含めた複数画素の明るさ考慮して特定画素の明るさを特定するので、撮像した小さな光源が複数の画素にまたがる場合であっても、正確に光源の明るさを検出することができる。つまり、カメラ５に対して遠距離にある光源であっても正確に明るさを検出することができる。
【００６４】
さらに、車両検出装置１０は、同一の光源についての変動光源の検出回数をカウントし、該検出回数が複数回に設定された回数閾値以上である場合にのみ、車両が存在すると判断する。
【００６５】
このような車両検出装置１０によれば、変動光源の検出回数が閾値以上である場合に光源が車両であると判断するので、他の光源の明るさがたまたま１度だけ変化した場合に他の光源を車両であると判断してしまう誤判断を防止することができる。
【００６６】
［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００６７】
例えば、上記実施形態においては、ハイビーム用ランプ６の点灯・消灯を制御することによってヘッドライトの照射範囲を変更したが、ロービーム用ランプ７の光軸の向きを変更することによって照射範囲を変更するようにしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、光源の明るさ（輝度値）または面積が閾値以上に変化（増加または減少）したときに、振幅カウンタまたは面積カウンタをインクリメントするようにしたが、図８に示すような変形例のライト制御処理を実施し、輝度値または面積が閾値以上に増加し、その後減少したことが検出できたときに振幅カウンタまたは面積カウンタをインクリメントするようにしてもよい。
【００６９】
なお、変形例のライト制御処理（図８）において、Ｓ６１０〜Ｓ６３０，Ｓ６５０〜Ｓ６６０の処理は本発明でいう変動検出手段に相当し、Ｓ６４０，Ｓ６７０，Ｓ６８０の処理は判断手段に相当する。
【００７０】
変形例のライト制御処理では、図６に示すＳ３２０およびＳ３３０の処理に換えて、図８に示すように、任意の（例えば最先の）３フレーム以上の最明輝度を選択し（Ｓ６１０）、各フレーム同士の最明輝度の差および面積の差をそれぞれ計算するようにする（Ｓ６２０，Ｓ６５０）。そして、Ｓ３４０およびＳ３８０の処理に換えて、閾値以上に輝度値または面積が増加し、かつその後、輝度値または面積が減少した光源があるか否かを判定する（Ｓ６３０，Ｓ６６０）ようにしている。
【００７１】
このような車両検出装置１０によれば、車両の振動等によって一瞬だけ明るさ（輝度値または面積）が増加し、その後、以前の明るさに戻った光源を車両として判断することができる。つまり、明るさが増加したままのもの、または、明るさが減少したままのものは、車両ではないものと判断する。よって、車両の検出精度を向上させることができる。
【００７２】
また、車両検出装置１０においては、同一の光源についての明るさまたは面積が変動する変動光源の検出間隔を測定し、この検出間隔が周期的であれば、この光源が車両ではないと判断するようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、振幅カウンタまたは面積カウンタをインクリメントする際に、明るさまたは面積の変化が検出されたフレームをカメラ５が撮像した時刻を記録するようにしておき（Ｓ６４０，Ｓ６７０）、これらの時刻が周期的であるか否かを判定する（Ｓ６８０）。
【００７３】
そして、これらの時刻が周期的でなければ（Ｓ６８０：ＮＯ）、光源が車両であるものとして車両検出フラグを立て（Ｓ４４０）、これらの時刻が周期的であれば（Ｓ６８０：ＹＥＳ）、車両ではないものとしてＳ４５０の処理に移行する。
【００７４】
このような車両検出装置１０によれば、回転灯、点滅信号、サーチライト等、周期的に明るさが変化する光源を車両でないものとして除外することができる。よって、車両の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明が適用されたライト制御システム１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】自車両１００と対向車両２００との位置関係を示す説明図である。
【図３】車両の走行時におけるピッチ角の変化を示すグラフ（ａ）およびカメラ５で対向車両２００のヘッドライトを撮像したときにおける撮像画像中の輝度値の変化を示すグラフ（ｂ）である。
【図４】撮像画像中の光源の明るさおよび面積が変化する具体例を示す説明図である。
【図５】実施形態のライト制御処理を示すフローチャート（前半部分）である。
【図６】実施形態のライト制御処理を示すフローチャート（後半部分）である。
【図７】カメラ５を構成する複数の撮像素子と、これらの撮像素子によって検出される光源のモデルを示す説明図である。
【図８】変形例のライト制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１…ライト制御システム、５…カメラ、６…ハイビーム用ランプ、７…ロービーム用ランプ、１０…車両検出装置、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、２０…ヘッドライト制御装置、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、１００…自車両、２００…対向車両。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
夜間に車両を検出する車両検出装置であって、
道路上を撮像する撮像手段による撮像画像を繰り返し取得する取得手段と、
前記各撮像画像中において基準となる明るさ以上の領域である光源を検出する光源検出手段と、
前記光源毎に明るさまたは面積を繰り返し検出し、基準時間内に所定の変動基準値以上に明るさまたは面積が変動した光源である変動光源を検出する変動検出手段と、
前記変動検出手段によって前記変動光源が検出された場合に、前記撮像画像中に車両が存在すると判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする車両検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両検出装置において、
前記変動検出手段は、基準時間内に第１閾値以上前記明るさまたは面積が増加し、かつその後、前記明るさまたは面積が減少した光源を前記変動光源として検出すること
を特徴とする車両検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両検出装置において、
前記変動検出手段は、前記撮像画像を構成する各画素の明るさを特定し、該各画素の明るさを利用して前記光源の明るさを検出するよう設定されており、当該変動検出手段が各画素の明るさを特定する際に、明るさを特定しようとする画素である特定画素自身の明るさと、この特定画素に隣接する複数の画素である隣接画素の明るさとを考慮して、前記特定画素の明るさを特定すること
を特徴とする車両検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両検出装置において、
前記判断手段は、同一の光源についての変動光源の検出回数をカウントし、該検出回数が複数回に設定された回数閾値以上である場合にのみ、車両が存在すると判断すること
を特徴とする車両検出装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載の車両検出装置において、
前記判断手段は、同一の光源についての変動光源の検出間隔を測定し、該検出間隔が周期的であれば、当該光源が車両ではないと判断すること
を特徴とする車両検出装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかの車両検出装置を構成する各手段としての機能をコンピュータにおいて実行するための車両検出プログラム。
【請求項７】
車両に搭載され、当該車両におけるヘッドライトの光軸の向きを制御するライト制御装置であって、
当該車両に対向する対向車両を検出する車両検出手段と、
前記車両検出手段によって対向車両が検出されると、対向車両が検出されないときよりも、前記ヘッドライトの照射範囲を下向きに変更する変更手段と、
を備え、
前記車両検出手段は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両検出装置として構成されていること
を特徴とするライト制御装置。
【請求項１】
夜間に車両を検出する車両検出装置であって、
道路上を撮像する撮像手段による撮像画像を繰り返し取得する取得手段と、
前記各撮像画像中において基準となる明るさ以上の領域である光源を検出する光源検出手段と、
前記光源毎に明るさまたは面積を繰り返し検出し、基準時間内に所定の変動基準値以上に明るさまたは面積が変動した光源である変動光源を検出する変動検出手段と、
前記変動検出手段によって前記変動光源が検出された場合に、前記撮像画像中に車両が存在すると判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする車両検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両検出装置において、
前記変動検出手段は、基準時間内に第１閾値以上前記明るさまたは面積が増加し、かつその後、前記明るさまたは面積が減少した光源を前記変動光源として検出すること
を特徴とする車両検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両検出装置において、
前記変動検出手段は、前記撮像画像を構成する各画素の明るさを特定し、該各画素の明るさを利用して前記光源の明るさを検出するよう設定されており、当該変動検出手段が各画素の明るさを特定する際に、明るさを特定しようとする画素である特定画素自身の明るさと、この特定画素に隣接する複数の画素である隣接画素の明るさとを考慮して、前記特定画素の明るさを特定すること
を特徴とする車両検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両検出装置において、
前記判断手段は、同一の光源についての変動光源の検出回数をカウントし、該検出回数が複数回に設定された回数閾値以上である場合にのみ、車両が存在すると判断すること
を特徴とする車両検出装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載の車両検出装置において、
前記判断手段は、同一の光源についての変動光源の検出間隔を測定し、該検出間隔が周期的であれば、当該光源が車両ではないと判断すること
を特徴とする車両検出装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかの車両検出装置を構成する各手段としての機能をコンピュータにおいて実行するための車両検出プログラム。
【請求項７】
車両に搭載され、当該車両におけるヘッドライトの光軸の向きを制御するライト制御装置であって、
当該車両に対向する対向車両を検出する車両検出手段と、
前記車両検出手段によって対向車両が検出されると、対向車両が検出されないときよりも、前記ヘッドライトの照射範囲を下向きに変更する変更手段と、
を備え、
前記車両検出手段は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両検出装置として構成されていること
を特徴とするライト制御装置。
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−９２４２２（Ｐ２０１０−９２４２２Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６４２３１（Ｐ２００８−２６４２３１）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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