JP2012166652A - 車両用前照灯の点灯制御装置、車両用前照灯システム - Google Patents

Abstract

【課題】先行車や対向車の乗員や歩行者などの道路利用者にまぶしさを与えることを回避し、かつこれらの先行車等の対象物の認識精度を向上させる。
【解決手段】赤外光と可視光を照射可能な車両用前照灯の点灯状態を制御するための装置であって、カメラによって車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて画像認識処理を行うことにより車両の前方に存在する対象物を検出する画像認識部と、対象物が存在する位置に対応して前照灯による照射領域の一部を第一領域に割り当て、当該照射領域の残部を第二領域に割り当てる照射領域算出部と、第一領域に赤外光を照射し、第二領域に可視光を照射するように前照灯を駆動する前照灯制御部を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の前照灯による照射状態を制御する技術に関する。

夜間に車両を走行させる際に、運転者は、基本的に前照灯によりロービームを路面に照射させ、必要に応じてハイビームを照射させることにより車両の前方を確認する。しかしながら、いわゆるカットオフラインより上側に光を照射すると、対向車や先行車にグレアを与えるおそれがある。このため近年では、対向車、先行車、歩行者の位置を検出し、これらの存在する位置に光が照射されないようにハイビームの照射パターンを制御し、グレアを抑制する技術が種々提案されている。

例えば、特開２０１０−４０５２８号公報（特許文献１）には、マトリクス状に配列した複数のＬＥＤからなるＬＥＤアレイを用いて、各ＬＥＤを個々に制御することにより、可変型のスポットライトを生成する自動車用照明装置が開示されている。

また、特開２００８−２１１４１０号公報（特許文献２）には、画像認識技術を用いて対向車のヘッドライトや先行車のテールライトを検出することにより、これらの先行車等に配慮した的確な配光パターンを実現する技術が開示されている。この先行例では、先行車のヘッドライト等を認識する際にこれらが通常はペアになっていることに着目して画像認識処理を実行することにより、街灯や看板などの光源が誤って車両と認識されることを回避している。

ところで、特許文献１の先行例は、カメラで撮影した画像に基づいて対向交通者を認識し、これらの対向交通者にまぶしさを与えないように、ＬＥＤアレイの光を部分的にオフまたは減光させる。しかしながら、この場合には光が届かなくなった箇所が暗くなるので対向交通者をカメラで撮像しにくくなり、認識精度が低下するという不都合がある。

また、特許文献２の先行例は、先行車のヘッドライト等の特徴を利用して画像認識処理をしているが、街中などの道路環境においては、二輪、四輪の車両、街路灯など多くの発光源が存在するため、これらの発する光の中から先行車や対向車を的確に検出するのは困難である。さらに歩行者については通常は自ら光を発することがないので、歩行者を的確に検出するのは困難である。

特開２０１０−４０５２８号公報 特開２００８−２１１４１０号公報

本発明に係る具体的態様は、先行車や対向車の乗員や歩行者などの道路利用者にまぶしさを与えることを回避し、かつこれらの先行車等の対象物の認識精度を向上させることを可能とする技術の提供を目的の１つとする。

本発明に係る一態様の点灯制御装置は、赤外光と可視光を照射可能な車両用前照灯の点灯状態を制御するための装置であって、（ａ）カメラによって車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて画像認識処理を行うことにより前記車両の前方に存在する対象物を検出する画像認識部と、（ｂ）前記対象物が存在する位置に対応して前記前照灯による照射領域の一部を第一領域に割り当て、当該照射領域の残部を第二領域に割り当てる照射領域算出部と、（ｃ）前記第一領域に前記赤外光を照射し、前記第二領域に前記可視光を照射するように前記前照灯を駆動する前照灯制御部を備える。

上記の点灯制御装置によれば、歩行者や先行車等の対象物が存在する第一領域には赤外光が照射され、それ以外の第二領域には可視光が照射されるように前照灯を制御するので、歩行者等の道路利用者の認識精度を向上させつつ、道路利用者にまぶしさを与えることを回避することが可能となる。特に、対象物を認識する際に、リアランプやヘッドランプで認識するのではなく、車の形状や特徴を画像でより詳細に検知することが可能となるため認識率が向上する。同様の理由から歩行者の認識率も向上する。

上記の点灯制御装置は、前記照射領域算出部により求められた前記第一領域に対応して前記画像の画素値を部分的に補正する画像補正部を更に備えることも好ましい。

それにより、可視光と赤外光のエネルギーによる違いと波長によるカメラの感度の違いを調整することができるので、カメラが可視光を受光しても赤外光を受光してもムラのない画像を取得することが可能となる。

上記の点灯制御装置により制御される前記前照灯は、例えば、それぞれ規則的に配列された複数の赤外光発光素子及び複数の可視光発光素子を有する。

このような構造の前照灯を用いることで、可視光と赤外光を選択的に照射する配光パターンを容易に実現することができる。

一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。 ヘッドランプの構成例を示す斜視図である。 配光パターンの制御について説明するための概念図である。 車両用前照灯システムの制御内容を示すフローチャートである。 カメラの感度特性の例を示すグラフである。 カメラ感度特性について説明する図である。 画像の画素値の補正方法について説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示すブロック図である。図１に示す車両用前照灯システムは、車両に搭載されたカメラ４によって車両の前方を撮像して得られる画像に基づいて配光パターンを設定して光照射を行うものであり、画像処理部１とヘッドランプ制御部２からなる点灯制御装置と、これにより点灯制御されるヘッドランプ３を含んで構成されている。なお、カメラ４も車両用前照灯システムの構成の一部とされてもよい。

画像処理部１は、画像入力部１１、画像認識部１２および点灯箇所算出部１３を有して構成されている。この画像処理部１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現される。

画像入力部１１は、所定のタイミングでカメラ４から画像（画像データ）を取得する。なお、カメラ４からアナログ信号で画像が入力される場合には、画像入力部１１はそのアナログ信号をデジタル信号に変換する処理も行う。また、画像入力部１１は、取得した画像の画素値を部分的に補正する画像補正部としての機能も担う。画素値の補正に関する詳細は後述する。

画像認識部１２は、カメラ４によって車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて画像認識処理を行うことにより、車両の前方に存在する対象物を検出する。対象物は、例えば、先行車、対向車、歩行者などである。

点灯箇所算出部（照射領域算出部）１３は、画像認識部１２によって検出された対象物の存在位置に対応して、ヘッドランプによる照射領域の一部を第一領域に割り当て、当該照射領域の残部を第二領域に割り当てる。

ヘッドランプ制御部２は、点灯箇所算出部１３によって求められた第一領域に赤外光を照射し、第二領域に白色光（可視光）を照射するようにヘッドランプ３を駆動する。

ヘッドランプ３は、白色光を放射する白色ＬＥＤと赤外光を放射する赤外ＬＥＤを有し、これらを用いて赤外光と白色光を照射可能に構成されており、ヘッドランプ制御部２から供給される駆動信号に基づいて光を照射する。

図２は、ヘッドランプ３の構成例を示す斜視図である。図２（Ａ）には、複数の白色ＬＥＤと複数の赤外ＬＥＤを混在させて規則的に配列したＬＥＤデバイスを用いるヘッドランプ３の構成例が示されている。このようなヘッドランプ３については、例えば特許第４５０３９６０号公報に詳しく説明されている。図２（Ｂ）には、複数の白色ＬＥＤを規則的に配列したＬＥＤデバイスと複数の赤外ＬＥＤを規則的に配列したＬＥＤデバイスを組み合わせたヘッドランプ３の構成例が示されている。

本実施形態の車両用前照灯システムの構成は以上の通りであり、次にその動作について詳細に説明する。

図３は、車両用前照灯システムによる配光パターンの制御について説明するための概念図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）はいずれも自車両から見た道路状況とそれに対応した配光パターンが模式的に示されている。図３（Ａ）は、対象物（先行車や歩行者など）が道路上に存在しない場合の配光パターン例である。図示のように対象物が存在しない場合には、ヘッドランプ制御部２は、ヘッドランプ３による照射可能領域の全体に白色光が照射されるようにヘッドランプ３を駆動する。図３（Ｂ）は、対象物が道路上に存在する場合の白色光の配光パターン例である。図示のようにヘッドランプ制御部２は、対象物が存在する領域には白色光が照射されず、それ以外の領域に白色光が照射されるようにヘッドランプ３を駆動する。それにより、先行車等の運転者や歩行者などの人間にまぶしさを与えることを回避できる。図３（Ｃ）は、対象物が道路上に存在する場合の赤外光の配光パターン例である。図示のようにヘッドランプ制御部２は、対象物が存在する領域（すなわち白色光を照射しない領域）に対して赤外光が照射されるようにヘッドランプ３を駆動する。このように、本実施形態の車両用前照灯システムでは対象物の存在する領域に対応して白色光と赤外光とが相補的に照射される。次に、このような配光制御を実現するための制御内容について図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

車両のヘッドランプスイッチがオンとなると（ステップＳ１１）、ヘッドランプ制御部２は、ヘッドランプ３を点灯させる。ヘッドランプ制御部２は、初期状態として例えば白色ＬＥＤのみを点灯させ、後述するステップＳ１２〜Ｓ２０までの処理が１度以上実行された後は、その処理結果に応じて白色ＬＥＤと赤外ＬＥＤを適宜に点灯させる。

次に、画像入力部１１は、カメラ４によって撮像された画像を取得し、この画像の画素値を部分的に補正する。具体的には、初期状態では赤外光を照射する第一領域（赤外ＬＥＤ点灯箇所）が定まっていないが、後述するステップＳ１３〜Ｓ２０までの処理が１度以上実行された後はこの第一領域が定まる。そこで、画像入力部１１は、第一領域に対応する画像の画素値に補正係数をかける処理を行う（ステップＳ１２）。この処理は、カメラ４の感度が光の波長によって異なるので、それによる影響を抑えるために行われる。

一般的なカメラは、図５に示すように可視光の波長範囲において相対的に感度が高く、紫外光や赤外光の波長範囲において相対的に感度が低いという感度特性を有する。カメラ４は、ヘッドランプ３から出射した光が対象物によって反射され、その光を取り込むことによって撮像している。このとき、カメラ４に受光する光のエネルギーは赤外光と白色光では異なってくる。これはヘッドランプ３から発せられる光のエネルギーに違いがあるためである。このような光のエネルギーの違いと波長によるカメラ４の感度の違いがあるので、それらを調整することにより、カメラ４はムラのない画像を撮像し、出力することが可能となる。

例えば、図６に示すように白色ＬＥＤと赤外ＬＥＤのカメラ感度特性をそれぞれＡ、Ｂとし、白色ＬＥＤと赤外ＬＥＤの光量をそれぞれＸ、Ｙとする。このとき、以下のような式が成り立つ。
白色ＬＥＤカメラ感度＝赤外ＬＥＤカメラ感度×感度特性補正値ｋ
ここで、感度特性補正値ｋ＝（Ａ×Ｘ）／（Ｂ×Ｙ）、である。

図７は、画像の画素値の補正方法について説明するための図である。図７に示すように、赤外光を照射する第一領域（赤外照射エリア）に対応する画素値（カメラ画素）に上記の感度特性補正値ｋを乗算する。白色光を照射する第二領域（白色照射エリア）に対応する画素値（カメラ画素）については感度特性補正値ｋが乗算されない。この処理を画像入力部１１において実行する。

図４に戻り、画像認識部１２は、カメラ４によって撮像され、画像入力部１１において上記の補正処理が行われた後の画像に基づいて画像認識処理を実行することにより、先行車の有無を判定する（ステップＳ１３）。先行車が存在する場合には（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、画像認識部１２はその先行車の位置を検出する（ステップＳ１４）。先行車が存在しない場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、ステップＳ１４の処理は実行されない。

同様に画像認識部１２は、カメラ４によって撮像され、画像入力部１１において上記の補正処理が行われた後の画像に基づいて画像認識処理を実行することにより、対向車の有無を判定する（ステップＳ１５）。対向車が存在する場合には（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、画像認識部１２はその対向車の位置を検出する（ステップＳ１６）。対向車が存在しない場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、ステップＳ１６の処理は実行されない。

同様に画像認識部１２は、カメラ４によって撮像され、画像入力部１１において上記の補正処理が行われた後の画像に基づいて画像認識処理を実行することにより、歩行者の有無を判定する（ステップＳ１７）。歩行者が存在する場合には（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、画像認識部１２はその歩行者の位置を検出する（ステップＳ１８）。歩行者が存在しない場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、ステップＳ１８の処理は実行されない。

画像認識部１２による画像認識処理が実行され、先行車等の対象物の位置が検出されると、その位置情報に用いて点灯箇所算出部１３は、対象物が存在する位置に対応してヘッドランプ３による照射領域の一部を第一領域に割り当て、ヘッドランプ３による照射領域の残部を第二領域に割り当てる（ステップＳ１９）。ここでいう第一領域とは赤外ＬＥＤを点灯させる箇所であり（図３（Ｃ）参照）、第二領域とは白色ＬＥＤを消灯させる箇所である（図３（Ｂ）参照）。

次に、点灯箇所算出部１３は、第一領域および第二領域を示す信号をヘッドランプ制御部２へ出力する（ステップＳ２０）。ヘッドランプ制御部２はこの信号に基づいてヘッドランプ３の点灯状態を制御する。それにより、上記した図３に例示したように、対象物の存在する位置に対応した第一領域には赤外光が照射され、対象物の存在しない位置に対応した第二領域には白色光が照射される。

以上のように本実施形態によれば、歩行者や先行車等の対象物が存在する第一領域には赤外光が照射され、それ以外の第二領域には可視光が照射されるように前照灯を制御するので、歩行者等の道路利用者の認識精度を向上させつつ、道路利用者にまぶしさを与えることを回避することが可能となる。特に、対象物を認識する際に、リアランプやヘッドランプで認識するのではなく、車の形状や特徴を画像でより詳細に検知することが可能となるため認識率が向上する。同様の理由から歩行者の認識率も向上する。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では画像認識処理によって検出する対象物として先行車、対向車並びに歩行者を例示していたが、これら以外のものについても対象物に含めることができる。また、ヘッドランプの構造については、白色光と赤外光を選択的に照射し得る限りにおいて図２に例示したものに限定されない。

１：画像処理部
２：ヘッドランプ制御部
３：ヘッドランプ
４：カメラ
１１：画像入力部（画像補正部）
１２：画像認識部
１３：点灯箇所算出部（照射領域算出部）

Claims (4)

1. 赤外光と可視光を照射可能な車両用前照灯の点灯状態を制御する装置であって、
   カメラによって車両の前方を撮影して得られた画像に基づいて画像認識処理を行うことにより前記車両の前方に存在する対象物を検出する画像認識部と、
   前記対象物が存在する位置に対応して前記前照灯による照射領域の一部を第一領域に割り当て、当該照射領域の残部を第二領域に割り当てる照射領域算出部と、
   前記第一領域に前記赤外光を照射し、前記第二領域に前記可視光を照射するように前記前照灯を駆動する前照灯制御部、
   を含む、車両用前照灯の点灯制御装置。
2. 前記照射領域算出部により求められた前記第一領域に対応して前記画像の画素値を部分的に補正する画像補正部を更に含む、請求項１に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
3. 前記前照灯は、それぞれ規則的に配列された複数の赤外光発光素子及び複数の可視光発光素子を有する、請求項１又は２に記載の車両用前照灯の点灯制御装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の車両用前照灯の点灯制御装置と、
   前記点灯制御装置によって制御される、赤外光と可視光を照射可能な車両用の前照灯、
   を含む、車両用の前照灯システム。