車両用撮像装置
【課題】雨滴センサとオートライトセンサを1つの撮像装置で兼用しながらも、高精度に雨滴の有無および明暗判定を行うことができる車両用撮像装置を提供する。
【解決手段】カメラ11の撮像領域は、車両前方に向けられている。カメラ11の撮像領域の下半分が雨滴付着判定領域(本発明の第1撮像領域)となり、カメラ11の撮像領域の上半分が明暗判定領域(本発明の第2撮像領域)となる。拡散板13は、カメラ11の撮像領域の一部(本実施形態では下半分)を覆うようにフロントガラス2に沿って取り付けられている。拡散板13が車両前方の背景を遮断するハードウェアのフィルタとして機能することにより、制御部17における雨滴付着判定の処理負荷が低くなる。よって、1つの撮像素子で雨滴付着判定と明暗判定を高精度に実現することができる。
【解決手段】カメラ11の撮像領域は、車両前方に向けられている。カメラ11の撮像領域の下半分が雨滴付着判定領域(本発明の第1撮像領域)となり、カメラ11の撮像領域の上半分が明暗判定領域(本発明の第2撮像領域)となる。拡散板13は、カメラ11の撮像領域の一部(本実施形態では下半分)を覆うようにフロントガラス2に沿って取り付けられている。拡散板13が車両前方の背景を遮断するハードウェアのフィルタとして機能することにより、制御部17における雨滴付着判定の処理負荷が低くなる。よって、1つの撮像素子で雨滴付着判定と明暗判定を高精度に実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、撮像素子を使用して雨滴の有無および車両周囲の明暗を判定する車両用撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、フロントガラスに付着した雨滴を検出する装置が複数提案されている(例えば特許文献1、2を参照)。特許文献1の装置は、フロントガラス下側から照明を照射し、雨滴によるフロントガラスの反射率の変化をカメラで検出するものである。特許文献2の装置は、フロントガラスに半透明のスクリーンを取り付け、スクリーン近傍の画像を撮像し、雨滴の有無を判断するものである。
【0003】
また、特許文献3には、雨滴検出用のセンサを用いて明暗判定を行い、オートライト制御を行う装置が記載されている。明暗判定用の装置としては、例えば特許文献4に記載されているように、撮像素子を用いる例が提案されている。
【0004】
また、オートライト制御は、夜間だけでなく、トンネルの出入り口においても行う必要がある。トンネルの有無を判定してオートライト制御を行うものとしては、特許文献5や特許文献6のような装置がある。特許文献5の装置は、プリズムを使用して異なる方向から光を入射させ、車両前方と車両周囲の照度をそれぞれ別のフォトダイオードで検出することで、トンネルの有無を判定するものである。また、特許文献6には、通常のオートライト制御用照度センサとは別に、トンネル検出用の照度センサを設けた例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006−284555号公報
【特許文献2】特開平10−90188号公報
【特許文献3】特開2001−206201号公報
【特許文献4】特開平5−185871号公報
【特許文献5】実公平4−48504号公報
【特許文献6】特開2005−199974号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
この発明は、雨滴センサとオートライトセンサを1つの撮像装置で兼用しながらも、高精度に雨滴の有無および明暗判定を行うことができる車両用撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の車両用撮像装置は、フロントガラスに向けて車室内に設置される第1撮像領域および第2撮像領域を有する撮像手段と、前記フロントガラスと前記第2撮像領域との間に、前記フロントガラスの外からの光を拡散させて前記第2撮像領域に入射させる拡散手段と、前記車室内から前記拡散手段に光を照射する照明手段と、を備えた車両用撮像装置において、前記第1撮像領域は、前記第2撮像領域より上側に設けられており、前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車両周囲の明暗を判定する明暗判定手段と、前記第2撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前記フロントガラスの雨滴の有無を判定する雨滴判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【0008】
また、この発明の車両用撮像装置は、フロントガラスに向けて車室内に設置される第1撮像領域および第2撮像領域を有する撮像手段と、前記フロントガラスと前記第2撮像領域との間に、前記フロントガラスの外からの光を拡散させて前記第2撮像領域に入射させる拡散手段と、前記車室内から前記拡散手段に光を照射する照明手段と、を備えた車両用撮像装置において、前記第1撮像領域は、前記第2撮像領域より上側に設けられており、前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成する照明制御信号生成手段と、前記第2撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前記フロントガラスの雨滴の有無を判定する雨滴判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【0009】
このように、車両用撮像装置は、撮像手段の撮像領域を明暗判定用の第1撮像領域と雨滴判定用の第2撮像領域とに分け、1つの撮像手段で明暗判定および雨滴の有無判定を行う。この際、雨滴判定用の第2撮像領域に入射する光を拡散する拡散手段を設けたことで、第2撮像領域には、車両前方からの入射光が拡散透過するため、車両前方の背景に影響されず画像処理を行うことができる。
【0010】
また、上記発明において、前記撮像手段は、前記第2撮像領域より下側に、さらに第3撮像領域を設け、前記照明信号生成手段は、前記第1撮像領域から入力された撮像情報および前記第3撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成してもよい。この場合、第3撮像領域として、路面付近の画像を撮像することができるため、明暗判定の精度を向上することができる。
【0011】
また、上記発明において、前記照明信号生成手段は、前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前方のトンネルの有無を判定し、前記第3撮像面から入力された撮像情報に基づいて、路面の状態を判定し、これらの判定結果に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成してもよい。例えば、車両前方において明暗が混在するような状況をトンネルと判定し、路面付近が明るい場合、トンネルに入る直前であると判断することができる。
【発明の効果】
【0012】
この発明によれば、雨滴センサとオートライトセンサを1つの撮像装置で兼用しながらも、高精度に雨滴の有無および明暗判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】車両用撮像装置の構成を示す図である。
【図2】カメラ11が撮像した昼間の画像を示す図である。
【図3】カメラ11が撮像した夕刻の画像を示す図である。
【図4】カメラ11が撮像した夜間の画像を示す図である。
【図5】明暗を判定し、その結果に基づいて点灯・消灯の制御を示すフローチャートである。
【図6】カメラ11が撮像したトンネル入り口付近の画像を示す図である。
【図7】カメラ11が撮像した画像(雨滴の有無)を示す図である。
【図8】雨滴の付着を判定し、その結果に基づいて、ワイパーを使用した払拭の制御を示すフローチャートである。
【図9】閾値判定を説明する図である。
【図10】撮像領域を上下に2分割した場合のカメラ11が撮像した画像を示す図である。
【図11】撮像領域を上下に2分割した場合の車両用撮像装置の構成を示す図である。
【図12】導光体を備えた車両用撮像装置を示す図である。
【図13】導光体を説明する図である。
【図14】導光体を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照してこの発明の車両用撮像装置に係る実施形態について説明する。図1は、車両用撮像装置の構成を示す図である。同図(A)は、車両用撮像装置を側面から見た図であり、同図(B)は、正面から見た図である。車両用撮像装置は、フロントガラスの雨滴付着判定および車両周囲の明暗判定を行い、ワイパー制御や前照灯の点灯制御(オートライト制御)を行う。
【0015】
図1(A)、および同図(B)に車両用撮像装置1が示されている。図1(A)は車両用撮像装置1の側面図を示す。図1(B)は車両用撮像装置1の正面図を示す。車両用撮像装置1は、撮像手段であるカメラ11、車両前方からの光をカメラ11に入射するレンズ12、車両前方からの入射光を拡散する拡散板13、照明手段であるLED16、および制御部17を備えている。カメラ11およびLED16は、制御部17に接続されている。
【0016】
車両用撮像装置1は、車室内において、フロントガラス2の近傍(例えばルームミラーの裏側等)に取り付けられている。カメラ11の撮像領域は、車両前方に向けられている。拡散板13は、カメラ11の撮像領域の一部(本実施形態では下側の中央部分2/3程度)を覆うようにフロントガラス2に沿って取り付けられている。拡散板13は、フロントガラス2の反射面に接着させてもよいし、反射面付近のフロントガラス内に埋め込んでもよい。また、レンズ12の焦点は、フロントガラス2付近に合わせられている。
【0017】
カメラ11の撮像領域の上半分が明暗判定領域(本発明の第1撮像領域)となる。本実施形態では、この撮像領域の上半分を明暗判定領域Aとする。カメラ11の撮像領域の下側中央部分(拡散板で覆われる領域)が雨滴付着判定領域(本発明の第2撮像領域)となる。また、カメラ11の撮像領域の最下部も、明暗判定領域(本発明の第3撮像領域)となる。本実施形態では、この最下部の撮像領域を明暗判定領域Bとする。なお、雨滴付着判定領域と明暗判定領域は同じ面積であってもよいし、いずれか一方が広くてもよい。
【0018】
LED16は、フロントガラス2に付着した雨滴を照らすための光を照射するものであり、主に夜間の雨滴付着判定用に用いられる。
【0019】
図2は、カメラ11が撮像した昼間の画像を示す図である。図3は、カメラ11が撮像した夕刻の画像を示す図であり、図4は、カメラ11が撮像した夜間の画像を示す図である。図2〜図4に示すように、カメラ11の撮像領域の下側中央部分(雨滴付着判定領域)は、拡散板13により車両前方からの入射光が拡散透過するため、車両前方の画像が撮像されない。また、レンズ12の焦点がフロントガラス2の付近に合わせられているため、フロントガラス2に付着する雨滴がくっきりと撮像されるようになっている(図7(B)を参照)。よって、本実施形態の車両用撮像装置1は、雨滴付着判定を精度良く行うことができる。
【0020】
また、カメラ11の撮像領域の上半分(明暗判定領域A)は、レンズ12の焦点がフロントガラス2の付近に合わせられているため、車両前方の画像がぼやけて撮像される。同様に、カメラ11の撮像領域の最下部(明暗判定領域B)も、車両前方の画像がぼやけて撮像される。制御部17は、後述するように明暗判定領域Aおよび明暗判定領域Bにおいて明るさについての画像処理のみ行うものである。レンズ12の焦点が車両前方から外れていても、明るさの画像処理には影響せず、明暗判定を精度良く行うことができる。
【0021】
カメラ11が撮像した画像(撮像情報)は、制御部17に入力される。制御部17は、入力された画像から雨滴付着判定および明暗判定を行う。まず、明暗判定について説明する。図5は、明暗を判定し、その結果に基づいて、車幅灯・前照灯の点灯・消灯の制御を示すフローチャートである。
【0022】
まず、制御部17は、カメラ11から画像を取得する(s11)。そして、制御部17は、入力された画像の上半分(明暗判定領域A)と最下部(明暗判定領域B)をそれぞれ切り出し、画像平均処理を行う(s12)。画像平均処理は、複数の画素からなる所定領域毎(最大では撮像素子の画素単位毎)に明度を求め、求めた明度の平均値を算出する処理である。その後、制御部17は、算出した平均値から昼間、夕刻、夜間の判定を行い、オートライト制御を行う。
【0023】
すなわち、制御部17は、画像平均処理において算出した平均値が閾値Aより大きいか否かを判定する(s13)。制御部17は、平均値が閾値Aより大きい場合、昼間であると判定して車両のライト(車幅灯および前照灯)をオフする(s14)。
【0024】
一方、制御部17は、平均値が閾値A以下であると判定した場合、さらに平均値が閾値Bより大きいか否か(ただし、A>Bとする。)を判定する(s15)。制御部17は、平均値が閾値Bよりも大きい場合、夕刻であると判定して車両の車幅灯を点灯する(s16)。また、制御部17は、平均値が閾値B以下であると判定した場合、夜間であると判定して前照灯を点灯する(s17)。
【0025】
なお、明暗判定の手法は、上記例に限るものではない。いずれか1つの明暗判定領域(例えば明暗判定領域B)においてのみ平均値を算出し、閾値判定を行うことでオートライト制御を行ってもよい。
【0026】
また、例えば、各所定領域の明度がしきい値以上の場合に「明」と判定し、しきい値未満の場合に「暗」と判定し、「明」と判定された画素の数や「暗」と判定された画素の数から明暗判定を行ってもよい。
【0027】
また、制御部17は、トンネル有無の判定を行うこともできる。図6は、カメラ11が撮像したトンネル入り口付近の画像を示す図である。トンネル有無の判定を行う場合、制御部17は、明暗判定領域Aと明暗判定領域Bとで、それぞれ個別に平均値を算出する。そして、各明暗判定領域における平均値に基づいてトンネル有無の判定を行う。トンネルが存在する場合、路面付近の画像は明るく撮像されるが、車両前方は暗く撮像される。そこで、例えば、明暗判定領域Aにおいて平均値がB以下(または閾値A以下かつ閾値Bよりも大きい)と判定し、明暗判定領域Bにおいて平均値が閾値Aよりも大きいと判定された場合、トンネルが存在すると判定する。制御部17は、トンネルが存在すると判定した場合も前照灯を点灯させる。この場合、トンネルに入る前に前照灯を点灯させることができる。
【0028】
また、明暗判定領域Aにおいて、例えば「明」と「暗」が交互に存在するような画像が入力された場合で、かつ明暗判定領域Bにおいて平均値が閾値Aよりも大きい場合にのみトンネルが存在すると判定してもよい。
【0029】
次に、雨滴付着判定について説明する。図7は、カメラ11が撮像した画像(雨滴の有無)を示す図である。同図(A)は、晴天時にカメラ11が撮像した画像であり、フロントガラス2に雨滴が付着していない場合を示している。同図(B)は、雨天時にカメラ11が撮像した画像であり、フロントガラス2に雨滴が付着した場合を示している。同図(B)に示すように、レンズ12の焦点はフロントガラス2の付近に合わせられているため、付着した雨滴がくっきりと撮像される。
【0030】
図8は、雨滴の付着を判定し、その結果に基づいて、ワイパー使用した払拭の制御を示すフローチャートである。まず、制御部17は、カメラ11から画像を取得する(s21)。そして、制御部17は、入力された画像の下側中央部分(雨滴付着判定領域)を切り出し、エッジ強調などのフィルタ処理を行う(s22)。制御部17は、フィルタ処理の後、閾値処理を行う(s23)。
【0031】
図9は、閾値処理を説明する図である。同図(A)、および同図(B)に示すヒストグラムの横軸は画素値(中間値を0とし、−128〜127の256階調とする。)である。同図(A)は、晴天時のヒストグラムを示し、同図(B)は、雨天時のヒストグラムを示している。
【0032】
晴天時の場合、雨滴付着判定領域には何も撮像されないため、画素値が±0付近に集中する。一方で、雨天時の場合、LED16の光が乱反射し、閾値を超える(閾値Th1より大きいまたは閾値Th2より小さい)画素値が複数現れる。そこで、制御部17は、閾値処理において、複数の画素からなる所定の領域毎(最大では撮像素子の画素単位毎)に画素値を求め、閾値を超える領域数を数える。
【0033】
次に、図8において、制御部17は、数えた領域数が閾値Cより小さいか否かを判断する(s24)。制御部17は、数えた領域数が閾値Cより小さければ、フロントガラス2に雨滴が付着していないと判断してワイパーをオフする(s25)。制御部17は、数えた領域数が閾値C以上と判断した場合、さらに閾値Dより小さいか否か(ただし、C<Dとする。)を判断する(s26)。制御部17は、閾値Dより小さい場合、雨滴が付着し、雨の量が少ない時であると判断して、ワイパーを間欠動作とする(s27)。また、制御部17は、数えた領域数が閾値D以上と判断した場合、さらに閾値Eより小さいか否か(ただし、D<Eとする。)を判断する(s28)。制御部17は、閾値Eより小さい場合、雨滴が付着し、雨の量が多い時であると判断して、ワイパーを連続動作とする(s29)。制御部17は、数えた領域数が閾値E以上であれば、雨滴が付着し、かつ雨が激しい時であると判断してワイパーを高速動作とする(s30)。
【0034】
以上のようにして、本実施形態の車両用撮像装置1は、1つの撮像素子で雨滴付着判定と明暗判定を行う。従来は、単一のセンサでは、車両前方の画像と雨滴の画像を切り分けることが難しく、画像処理の負荷が非常に大きかった。しかし、本発明の車両用撮像装置では、拡散板13が車両前方の背景を遮断するハードウェアのフィルタとして機能することにより、制御部17における雨滴付着判定の処理負荷が低くなる。よって、1つの画像素子であっても雨滴付着判定と明暗判定を同時に行うことができる。
【0035】
また、上記実施形態では、撮像領域を3分割する例を示したが、図10に示すように、撮像領域を上下に2分割し、上側を明暗判定領域、下側を雨滴付着判定領域とするだけでもよい。上下に2分割する場合、図11(A)および図11(B)に示す車両用撮像装置の構成のように、拡散板13をカメラ11の撮像領域の下半分を覆うようにフロントガラス2に沿って取り付ける。また、フロントガラス2からレンズ12にかけて、雨滴付着判定領域と明暗判定領域の境界上に沿って遮光手段である仕切り14を設けることが望ましい。図11(A)および図11(B)に示す例では、仕切り14により、LED16の光が明暗判定領域に進入することを防ぐとともに、太陽等の外光が雨滴付着判定領域に進入することを防ぐようになっている。
【0036】
また、本発明の車両用撮像装置は、以下に示すような光学案内板を設けることで、路面付近や車両前方上方向の画像を同時に撮像することもできる。
【0037】
図12は、光学案内板である導光体15をさらに備えた車両用撮像装置を示す図である。図1と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、仕切り14は、図12に示す例において必須ではない。
【0038】
図12において、車両用撮像装置1は、導光体15がレンズ12の前方に設置されている。導光体15は、外部からの光をレンズ12に導く機能を有する。同図において、導光体15は、レンズ状の断面形状を示しているが、この形状に限るものではなく、プリズム(台形)状の断面形状であってもよい。
【0039】
図13は、導光体15の機能について説明する図である。なお、図13においては、撮像領域を上下に2分割する例を示している。図13(A)に示すように、この例においては、明暗判定領域を中央、左側、および右側の3領域に分割し、左側および右側に導光体15からの光が入射されるように構成している。この場合、明暗判定領域の左側および右側には、車両上方向の光が入射される。すなわち、同図(B)に示すように、導光体15は下方向に凸形状となっているため、レンズ12に対しては車両前方上方向の光が入射される。その結果、カメラ11においては、車両前方上方向の画像が撮像される(上下逆さまの像となる)。よって、制御部17は、車両前方正面と上方向を同時に明暗判定することができ、さらに高精度にオートライト制御を行うことができる。撮像領域を3分割する場合においては、車両前方正面、路面付近、および車両前方上方向を同時に明暗判定することができる。
【0040】
次に、図14は、導光体15の形状が異なる場合の例を示す図である。この例においても撮像領域を上下に2分割し、明暗判定領域をさらに中央、左側、および右側の3領域に分割し、中央に導光体15からの光が入射されるように構成している。この場合、明暗判定領域の中央には、車両前方下方向の光が入射される。すなわち、同図(B)に示すように、導光体15が上方向に凸形状となっているため、レンズ12に対しては車両前方下方向の光が入射される。その結果、カメラ11においては、車両前方下方向の画像が撮像される(上下逆さまの像となる)。この場合、拡散板13を避けて下方向(路面)の画像を撮像することができる。よって、制御部17は、撮像領域を上下に2分割する場合においても、車両前方正面および路面の明暗判定を同時に行うことができる。
【0041】
また、図13や図14に示した導光体を用いると、トンネルの入り口付近における明暗判定(トンネル有無の判定)をさらに高精度に実現することができる。すなわち、車両前方の正面、上方向、および路面付近の明暗判定を同時に行うことができるため、例えば車両前方の正面が暗く、上方向および路面付近が明るい場合、トンネルに入る直前であると判断することができる。
【0042】
なお、図13および図14に示した導光体を用いる場合、遮光手段は、仕切り14の形状に限らず、導光体の下部を遮光する程度のものであってもよい。
【符号の説明】
【0043】
1−レーザレーダ
11−カメラ
12−レンズ
13−拡散板
14−仕切り
15−導光体
16−LED
17−制御部
【技術分野】
【0001】
この発明は、撮像素子を使用して雨滴の有無および車両周囲の明暗を判定する車両用撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、フロントガラスに付着した雨滴を検出する装置が複数提案されている(例えば特許文献1、2を参照)。特許文献1の装置は、フロントガラス下側から照明を照射し、雨滴によるフロントガラスの反射率の変化をカメラで検出するものである。特許文献2の装置は、フロントガラスに半透明のスクリーンを取り付け、スクリーン近傍の画像を撮像し、雨滴の有無を判断するものである。
【0003】
また、特許文献3には、雨滴検出用のセンサを用いて明暗判定を行い、オートライト制御を行う装置が記載されている。明暗判定用の装置としては、例えば特許文献4に記載されているように、撮像素子を用いる例が提案されている。
【0004】
また、オートライト制御は、夜間だけでなく、トンネルの出入り口においても行う必要がある。トンネルの有無を判定してオートライト制御を行うものとしては、特許文献5や特許文献6のような装置がある。特許文献5の装置は、プリズムを使用して異なる方向から光を入射させ、車両前方と車両周囲の照度をそれぞれ別のフォトダイオードで検出することで、トンネルの有無を判定するものである。また、特許文献6には、通常のオートライト制御用照度センサとは別に、トンネル検出用の照度センサを設けた例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006−284555号公報
【特許文献2】特開平10−90188号公報
【特許文献3】特開2001−206201号公報
【特許文献4】特開平5−185871号公報
【特許文献5】実公平4−48504号公報
【特許文献6】特開2005−199974号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
この発明は、雨滴センサとオートライトセンサを1つの撮像装置で兼用しながらも、高精度に雨滴の有無および明暗判定を行うことができる車両用撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の車両用撮像装置は、フロントガラスに向けて車室内に設置される第1撮像領域および第2撮像領域を有する撮像手段と、前記フロントガラスと前記第2撮像領域との間に、前記フロントガラスの外からの光を拡散させて前記第2撮像領域に入射させる拡散手段と、前記車室内から前記拡散手段に光を照射する照明手段と、を備えた車両用撮像装置において、前記第1撮像領域は、前記第2撮像領域より上側に設けられており、前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車両周囲の明暗を判定する明暗判定手段と、前記第2撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前記フロントガラスの雨滴の有無を判定する雨滴判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【0008】
また、この発明の車両用撮像装置は、フロントガラスに向けて車室内に設置される第1撮像領域および第2撮像領域を有する撮像手段と、前記フロントガラスと前記第2撮像領域との間に、前記フロントガラスの外からの光を拡散させて前記第2撮像領域に入射させる拡散手段と、前記車室内から前記拡散手段に光を照射する照明手段と、を備えた車両用撮像装置において、前記第1撮像領域は、前記第2撮像領域より上側に設けられており、前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成する照明制御信号生成手段と、前記第2撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前記フロントガラスの雨滴の有無を判定する雨滴判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【0009】
このように、車両用撮像装置は、撮像手段の撮像領域を明暗判定用の第1撮像領域と雨滴判定用の第2撮像領域とに分け、1つの撮像手段で明暗判定および雨滴の有無判定を行う。この際、雨滴判定用の第2撮像領域に入射する光を拡散する拡散手段を設けたことで、第2撮像領域には、車両前方からの入射光が拡散透過するため、車両前方の背景に影響されず画像処理を行うことができる。
【0010】
また、上記発明において、前記撮像手段は、前記第2撮像領域より下側に、さらに第3撮像領域を設け、前記照明信号生成手段は、前記第1撮像領域から入力された撮像情報および前記第3撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成してもよい。この場合、第3撮像領域として、路面付近の画像を撮像することができるため、明暗判定の精度を向上することができる。
【0011】
また、上記発明において、前記照明信号生成手段は、前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前方のトンネルの有無を判定し、前記第3撮像面から入力された撮像情報に基づいて、路面の状態を判定し、これらの判定結果に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成してもよい。例えば、車両前方において明暗が混在するような状況をトンネルと判定し、路面付近が明るい場合、トンネルに入る直前であると判断することができる。
【発明の効果】
【0012】
この発明によれば、雨滴センサとオートライトセンサを1つの撮像装置で兼用しながらも、高精度に雨滴の有無および明暗判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】車両用撮像装置の構成を示す図である。
【図2】カメラ11が撮像した昼間の画像を示す図である。
【図3】カメラ11が撮像した夕刻の画像を示す図である。
【図4】カメラ11が撮像した夜間の画像を示す図である。
【図5】明暗を判定し、その結果に基づいて点灯・消灯の制御を示すフローチャートである。
【図6】カメラ11が撮像したトンネル入り口付近の画像を示す図である。
【図7】カメラ11が撮像した画像(雨滴の有無)を示す図である。
【図8】雨滴の付着を判定し、その結果に基づいて、ワイパーを使用した払拭の制御を示すフローチャートである。
【図9】閾値判定を説明する図である。
【図10】撮像領域を上下に2分割した場合のカメラ11が撮像した画像を示す図である。
【図11】撮像領域を上下に2分割した場合の車両用撮像装置の構成を示す図である。
【図12】導光体を備えた車両用撮像装置を示す図である。
【図13】導光体を説明する図である。
【図14】導光体を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照してこの発明の車両用撮像装置に係る実施形態について説明する。図1は、車両用撮像装置の構成を示す図である。同図(A)は、車両用撮像装置を側面から見た図であり、同図(B)は、正面から見た図である。車両用撮像装置は、フロントガラスの雨滴付着判定および車両周囲の明暗判定を行い、ワイパー制御や前照灯の点灯制御(オートライト制御)を行う。
【0015】
図1(A)、および同図(B)に車両用撮像装置1が示されている。図1(A)は車両用撮像装置1の側面図を示す。図1(B)は車両用撮像装置1の正面図を示す。車両用撮像装置1は、撮像手段であるカメラ11、車両前方からの光をカメラ11に入射するレンズ12、車両前方からの入射光を拡散する拡散板13、照明手段であるLED16、および制御部17を備えている。カメラ11およびLED16は、制御部17に接続されている。
【0016】
車両用撮像装置1は、車室内において、フロントガラス2の近傍(例えばルームミラーの裏側等)に取り付けられている。カメラ11の撮像領域は、車両前方に向けられている。拡散板13は、カメラ11の撮像領域の一部(本実施形態では下側の中央部分2/3程度)を覆うようにフロントガラス2に沿って取り付けられている。拡散板13は、フロントガラス2の反射面に接着させてもよいし、反射面付近のフロントガラス内に埋め込んでもよい。また、レンズ12の焦点は、フロントガラス2付近に合わせられている。
【0017】
カメラ11の撮像領域の上半分が明暗判定領域(本発明の第1撮像領域)となる。本実施形態では、この撮像領域の上半分を明暗判定領域Aとする。カメラ11の撮像領域の下側中央部分(拡散板で覆われる領域)が雨滴付着判定領域(本発明の第2撮像領域)となる。また、カメラ11の撮像領域の最下部も、明暗判定領域(本発明の第3撮像領域)となる。本実施形態では、この最下部の撮像領域を明暗判定領域Bとする。なお、雨滴付着判定領域と明暗判定領域は同じ面積であってもよいし、いずれか一方が広くてもよい。
【0018】
LED16は、フロントガラス2に付着した雨滴を照らすための光を照射するものであり、主に夜間の雨滴付着判定用に用いられる。
【0019】
図2は、カメラ11が撮像した昼間の画像を示す図である。図3は、カメラ11が撮像した夕刻の画像を示す図であり、図4は、カメラ11が撮像した夜間の画像を示す図である。図2〜図4に示すように、カメラ11の撮像領域の下側中央部分(雨滴付着判定領域)は、拡散板13により車両前方からの入射光が拡散透過するため、車両前方の画像が撮像されない。また、レンズ12の焦点がフロントガラス2の付近に合わせられているため、フロントガラス2に付着する雨滴がくっきりと撮像されるようになっている(図7(B)を参照)。よって、本実施形態の車両用撮像装置1は、雨滴付着判定を精度良く行うことができる。
【0020】
また、カメラ11の撮像領域の上半分(明暗判定領域A)は、レンズ12の焦点がフロントガラス2の付近に合わせられているため、車両前方の画像がぼやけて撮像される。同様に、カメラ11の撮像領域の最下部(明暗判定領域B)も、車両前方の画像がぼやけて撮像される。制御部17は、後述するように明暗判定領域Aおよび明暗判定領域Bにおいて明るさについての画像処理のみ行うものである。レンズ12の焦点が車両前方から外れていても、明るさの画像処理には影響せず、明暗判定を精度良く行うことができる。
【0021】
カメラ11が撮像した画像(撮像情報)は、制御部17に入力される。制御部17は、入力された画像から雨滴付着判定および明暗判定を行う。まず、明暗判定について説明する。図5は、明暗を判定し、その結果に基づいて、車幅灯・前照灯の点灯・消灯の制御を示すフローチャートである。
【0022】
まず、制御部17は、カメラ11から画像を取得する(s11)。そして、制御部17は、入力された画像の上半分(明暗判定領域A)と最下部(明暗判定領域B)をそれぞれ切り出し、画像平均処理を行う(s12)。画像平均処理は、複数の画素からなる所定領域毎(最大では撮像素子の画素単位毎)に明度を求め、求めた明度の平均値を算出する処理である。その後、制御部17は、算出した平均値から昼間、夕刻、夜間の判定を行い、オートライト制御を行う。
【0023】
すなわち、制御部17は、画像平均処理において算出した平均値が閾値Aより大きいか否かを判定する(s13)。制御部17は、平均値が閾値Aより大きい場合、昼間であると判定して車両のライト(車幅灯および前照灯)をオフする(s14)。
【0024】
一方、制御部17は、平均値が閾値A以下であると判定した場合、さらに平均値が閾値Bより大きいか否か(ただし、A>Bとする。)を判定する(s15)。制御部17は、平均値が閾値Bよりも大きい場合、夕刻であると判定して車両の車幅灯を点灯する(s16)。また、制御部17は、平均値が閾値B以下であると判定した場合、夜間であると判定して前照灯を点灯する(s17)。
【0025】
なお、明暗判定の手法は、上記例に限るものではない。いずれか1つの明暗判定領域(例えば明暗判定領域B)においてのみ平均値を算出し、閾値判定を行うことでオートライト制御を行ってもよい。
【0026】
また、例えば、各所定領域の明度がしきい値以上の場合に「明」と判定し、しきい値未満の場合に「暗」と判定し、「明」と判定された画素の数や「暗」と判定された画素の数から明暗判定を行ってもよい。
【0027】
また、制御部17は、トンネル有無の判定を行うこともできる。図6は、カメラ11が撮像したトンネル入り口付近の画像を示す図である。トンネル有無の判定を行う場合、制御部17は、明暗判定領域Aと明暗判定領域Bとで、それぞれ個別に平均値を算出する。そして、各明暗判定領域における平均値に基づいてトンネル有無の判定を行う。トンネルが存在する場合、路面付近の画像は明るく撮像されるが、車両前方は暗く撮像される。そこで、例えば、明暗判定領域Aにおいて平均値がB以下(または閾値A以下かつ閾値Bよりも大きい)と判定し、明暗判定領域Bにおいて平均値が閾値Aよりも大きいと判定された場合、トンネルが存在すると判定する。制御部17は、トンネルが存在すると判定した場合も前照灯を点灯させる。この場合、トンネルに入る前に前照灯を点灯させることができる。
【0028】
また、明暗判定領域Aにおいて、例えば「明」と「暗」が交互に存在するような画像が入力された場合で、かつ明暗判定領域Bにおいて平均値が閾値Aよりも大きい場合にのみトンネルが存在すると判定してもよい。
【0029】
次に、雨滴付着判定について説明する。図7は、カメラ11が撮像した画像(雨滴の有無)を示す図である。同図(A)は、晴天時にカメラ11が撮像した画像であり、フロントガラス2に雨滴が付着していない場合を示している。同図(B)は、雨天時にカメラ11が撮像した画像であり、フロントガラス2に雨滴が付着した場合を示している。同図(B)に示すように、レンズ12の焦点はフロントガラス2の付近に合わせられているため、付着した雨滴がくっきりと撮像される。
【0030】
図8は、雨滴の付着を判定し、その結果に基づいて、ワイパー使用した払拭の制御を示すフローチャートである。まず、制御部17は、カメラ11から画像を取得する(s21)。そして、制御部17は、入力された画像の下側中央部分(雨滴付着判定領域)を切り出し、エッジ強調などのフィルタ処理を行う(s22)。制御部17は、フィルタ処理の後、閾値処理を行う(s23)。
【0031】
図9は、閾値処理を説明する図である。同図(A)、および同図(B)に示すヒストグラムの横軸は画素値(中間値を0とし、−128〜127の256階調とする。)である。同図(A)は、晴天時のヒストグラムを示し、同図(B)は、雨天時のヒストグラムを示している。
【0032】
晴天時の場合、雨滴付着判定領域には何も撮像されないため、画素値が±0付近に集中する。一方で、雨天時の場合、LED16の光が乱反射し、閾値を超える(閾値Th1より大きいまたは閾値Th2より小さい)画素値が複数現れる。そこで、制御部17は、閾値処理において、複数の画素からなる所定の領域毎(最大では撮像素子の画素単位毎)に画素値を求め、閾値を超える領域数を数える。
【0033】
次に、図8において、制御部17は、数えた領域数が閾値Cより小さいか否かを判断する(s24)。制御部17は、数えた領域数が閾値Cより小さければ、フロントガラス2に雨滴が付着していないと判断してワイパーをオフする(s25)。制御部17は、数えた領域数が閾値C以上と判断した場合、さらに閾値Dより小さいか否か(ただし、C<Dとする。)を判断する(s26)。制御部17は、閾値Dより小さい場合、雨滴が付着し、雨の量が少ない時であると判断して、ワイパーを間欠動作とする(s27)。また、制御部17は、数えた領域数が閾値D以上と判断した場合、さらに閾値Eより小さいか否か(ただし、D<Eとする。)を判断する(s28)。制御部17は、閾値Eより小さい場合、雨滴が付着し、雨の量が多い時であると判断して、ワイパーを連続動作とする(s29)。制御部17は、数えた領域数が閾値E以上であれば、雨滴が付着し、かつ雨が激しい時であると判断してワイパーを高速動作とする(s30)。
【0034】
以上のようにして、本実施形態の車両用撮像装置1は、1つの撮像素子で雨滴付着判定と明暗判定を行う。従来は、単一のセンサでは、車両前方の画像と雨滴の画像を切り分けることが難しく、画像処理の負荷が非常に大きかった。しかし、本発明の車両用撮像装置では、拡散板13が車両前方の背景を遮断するハードウェアのフィルタとして機能することにより、制御部17における雨滴付着判定の処理負荷が低くなる。よって、1つの画像素子であっても雨滴付着判定と明暗判定を同時に行うことができる。
【0035】
また、上記実施形態では、撮像領域を3分割する例を示したが、図10に示すように、撮像領域を上下に2分割し、上側を明暗判定領域、下側を雨滴付着判定領域とするだけでもよい。上下に2分割する場合、図11(A)および図11(B)に示す車両用撮像装置の構成のように、拡散板13をカメラ11の撮像領域の下半分を覆うようにフロントガラス2に沿って取り付ける。また、フロントガラス2からレンズ12にかけて、雨滴付着判定領域と明暗判定領域の境界上に沿って遮光手段である仕切り14を設けることが望ましい。図11(A)および図11(B)に示す例では、仕切り14により、LED16の光が明暗判定領域に進入することを防ぐとともに、太陽等の外光が雨滴付着判定領域に進入することを防ぐようになっている。
【0036】
また、本発明の車両用撮像装置は、以下に示すような光学案内板を設けることで、路面付近や車両前方上方向の画像を同時に撮像することもできる。
【0037】
図12は、光学案内板である導光体15をさらに備えた車両用撮像装置を示す図である。図1と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、仕切り14は、図12に示す例において必須ではない。
【0038】
図12において、車両用撮像装置1は、導光体15がレンズ12の前方に設置されている。導光体15は、外部からの光をレンズ12に導く機能を有する。同図において、導光体15は、レンズ状の断面形状を示しているが、この形状に限るものではなく、プリズム(台形)状の断面形状であってもよい。
【0039】
図13は、導光体15の機能について説明する図である。なお、図13においては、撮像領域を上下に2分割する例を示している。図13(A)に示すように、この例においては、明暗判定領域を中央、左側、および右側の3領域に分割し、左側および右側に導光体15からの光が入射されるように構成している。この場合、明暗判定領域の左側および右側には、車両上方向の光が入射される。すなわち、同図(B)に示すように、導光体15は下方向に凸形状となっているため、レンズ12に対しては車両前方上方向の光が入射される。その結果、カメラ11においては、車両前方上方向の画像が撮像される(上下逆さまの像となる)。よって、制御部17は、車両前方正面と上方向を同時に明暗判定することができ、さらに高精度にオートライト制御を行うことができる。撮像領域を3分割する場合においては、車両前方正面、路面付近、および車両前方上方向を同時に明暗判定することができる。
【0040】
次に、図14は、導光体15の形状が異なる場合の例を示す図である。この例においても撮像領域を上下に2分割し、明暗判定領域をさらに中央、左側、および右側の3領域に分割し、中央に導光体15からの光が入射されるように構成している。この場合、明暗判定領域の中央には、車両前方下方向の光が入射される。すなわち、同図(B)に示すように、導光体15が上方向に凸形状となっているため、レンズ12に対しては車両前方下方向の光が入射される。その結果、カメラ11においては、車両前方下方向の画像が撮像される(上下逆さまの像となる)。この場合、拡散板13を避けて下方向(路面)の画像を撮像することができる。よって、制御部17は、撮像領域を上下に2分割する場合においても、車両前方正面および路面の明暗判定を同時に行うことができる。
【0041】
また、図13や図14に示した導光体を用いると、トンネルの入り口付近における明暗判定(トンネル有無の判定)をさらに高精度に実現することができる。すなわち、車両前方の正面、上方向、および路面付近の明暗判定を同時に行うことができるため、例えば車両前方の正面が暗く、上方向および路面付近が明るい場合、トンネルに入る直前であると判断することができる。
【0042】
なお、図13および図14に示した導光体を用いる場合、遮光手段は、仕切り14の形状に限らず、導光体の下部を遮光する程度のものであってもよい。
【符号の説明】
【0043】
1−レーザレーダ
11−カメラ
12−レンズ
13−拡散板
14−仕切り
15−導光体
16−LED
17−制御部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フロントガラスに向けて車室内に設置される第1撮像領域および第2撮像領域を有する撮像手段と、
前記フロントガラスと前記第2撮像領域との間に、前記フロントガラスの外からの光を拡散させて前記第2撮像領域に入射させる拡散手段と、
前記車室内から前記拡散手段に光を照射する照明手段と、
を備えた車両用撮像装置において、
前記第1撮像領域は、前記第2撮像領域より上側に設けられており、
前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車両周囲の明暗を判定する明暗判定手段と、
前記第2撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前記フロントガラスの雨滴の有無を判定する雨滴判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両用撮像装置。
【請求項2】
フロントガラスに向けて車室内に設置される第1撮像領域および第2撮像領域を有する撮像手段と、
前記フロントガラスと前記第2撮像領域との間に、前記フロントガラスの外からの光を拡散させて前記第2撮像領域に入射させる拡散手段と、
前記車室内から前記拡散手段に光を照射する照明手段と、
を備えた車両用撮像装置において、
前記第1撮像領域は、前記第2撮像領域より上側に設けられており、
前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成する照明制御信号生成手段と、
前記第2撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前記フロントガラスの雨滴の有無を判定する雨滴判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両用撮像装置。
【請求項3】
前記撮像手段は、前記第2撮像領域より下側に、さらに第3撮像領域を設け、
前記照明信号生成手段は、前記第1撮像領域から入力された撮像情報および前記第3撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の車両用撮像装置。
【請求項4】
前記照明信号生成手段は、前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前方のトンネルの有無を判定し、前記第3撮像面から入力された撮像情報に基づいて、路面の状態を判定し、これらの判定結果に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成することを特徴とする請求項3に記載の車両用撮像装置。
【請求項1】
フロントガラスに向けて車室内に設置される第1撮像領域および第2撮像領域を有する撮像手段と、
前記フロントガラスと前記第2撮像領域との間に、前記フロントガラスの外からの光を拡散させて前記第2撮像領域に入射させる拡散手段と、
前記車室内から前記拡散手段に光を照射する照明手段と、
を備えた車両用撮像装置において、
前記第1撮像領域は、前記第2撮像領域より上側に設けられており、
前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車両周囲の明暗を判定する明暗判定手段と、
前記第2撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前記フロントガラスの雨滴の有無を判定する雨滴判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両用撮像装置。
【請求項2】
フロントガラスに向けて車室内に設置される第1撮像領域および第2撮像領域を有する撮像手段と、
前記フロントガラスと前記第2撮像領域との間に、前記フロントガラスの外からの光を拡散させて前記第2撮像領域に入射させる拡散手段と、
前記車室内から前記拡散手段に光を照射する照明手段と、
を備えた車両用撮像装置において、
前記第1撮像領域は、前記第2撮像領域より上側に設けられており、
前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成する照明制御信号生成手段と、
前記第2撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前記フロントガラスの雨滴の有無を判定する雨滴判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両用撮像装置。
【請求項3】
前記撮像手段は、前記第2撮像領域より下側に、さらに第3撮像領域を設け、
前記照明信号生成手段は、前記第1撮像領域から入力された撮像情報および前記第3撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の車両用撮像装置。
【請求項4】
前記照明信号生成手段は、前記第1撮像領域から入力された撮像情報に基づいて、前方のトンネルの有無を判定し、前記第3撮像面から入力された撮像情報に基づいて、路面の状態を判定し、これらの判定結果に基づいて、車室外の照明の点灯を制御する制御信号を生成することを特徴とする請求項3に記載の車両用撮像装置。
【図1】
【図5】
【図8】
【図9】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図6】
【図7】
【図10】
【図13】
【図14】
【図5】
【図8】
【図9】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図6】
【図7】
【図10】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2010−210374(P2010−210374A)
【公開日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−56011(P2009−56011)
【出願日】平成21年3月10日(2009.3.10)
【出願人】(000002945)オムロン株式会社 (3,542)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年3月10日(2009.3.10)
【出願人】(000002945)オムロン株式会社 (3,542)
【Fターム(参考)】
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