(57)【要約】【課題】簡素な構成であって、撮影された画像を用いてトンネルの出入り口を精度良く検出し、トンネルの出入り口などのように車両前方の輝度に急激な変化があっても、その変化に応じて応答遅れなく、カメラの露出を速やかに制御できるようにする。【解決手段】撮像手段２００から出力されたデジタル信号から輝度信号を生成する輝度生成手段３ａ、輝度生成手段３ａで生成された輝度信号に基づいて、画像中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成手段３ｂ、放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて、トンネル撮像の有無を検出するトンネル検出手段５ａ、トンネル撮像の有無に対応付けて、露出量の制御を切り替える露出制御切り替え手段５ｂ等を備える。【選択図】図１
2011009863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、車両走行方向を撮像する露出量を目標値に応じて制御する車両用撮像装置の露出制御装置において、
前記撮像装置には、マトリクス状に複数の光電変換素子が配置され、光学像を光電変換して前記光電変換素子の夫々毎に受光量に応じた電気信号を生成し、該電気信号をデジタル信号に量子化して出力する撮像手段が備えられ、
当該露出制御装置には、
前記撮像手段から出力されたデジタル信号から輝度信号を生成する輝度生成手段と、
前記輝度生成手段を介して生成された輝度信号に基づいて、画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成手段と、
前記放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて、前記光学像中におけるトンネル撮像の有無を検出するトンネル検出手段と、
前記トンネル検出手段を介して得られたトンネル撮像の有無に対応付けて、前記露出量の制御を切り替える露出制御切り替え手段と、
を備えることを特徴とする車両用撮像装置の露出制御装置。
【請求項２】
前記トンネル評価値生成手段が、画像の中心から放射線状に沿って配置された複数の評価枠の夫々毎に輝度信号を集計し、
前記トンネル検出手段が、
前記複数の放射線状の夫々の線上に沿って、前記評価枠毎の輝度信号の集計値に基づいて、前記画像におけるトンネルの輪郭位置を検出する輪郭検出手段と、
前記輪郭検出手段を介して検出された輪郭位置から画像中心までの輪郭距離を検出する輪郭距離検出手段と、
前記放射線状の夫々の線上毎に、時間の経過に遡って前記輪郭距離検出手段を介して検出された輪郭距離の変化率を検出する変化率検出手段と、
前記変化率検出手段で検出された変化率を前記放射線状の夫々の線上間で比較して、前記変化率が同期するか否かを判定する同期判定手段と、
前記輪郭距離手段で検出された輪郭距離に基づいて、画面全体に対して該輪郭内の面積が占める割合を検出し、この検出された割合を所定値と比較してトンネル検出の有効性を判定するトリガ判定手段と、
を備え、
前記同期判定手段の判定結果と前記トリガ判定手段の判定結果に基づいて、トンネルへの入出の事前判定を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用撮像装置の露出制御装置。
【請求項３】
前記露出制御切り替え手段が、前記トンネル検出手段でトンネルが検出された際に、前記トンネル出入り口近傍の走行範囲において前記測光枠の中央部がトンネルの出入り口に位置するように前記測光枠の位置を切り替える、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用撮像装置の露出制御装置。
【請求項４】
前記露出制御切り替え手段が、前記トンネル検出手段でトンネルが検出された際に、前記トンネル出入り口近傍の走行範囲における収束速度が該走行範囲以外における収束速度よりも早い速度になるように切り替える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の車両用撮像装置の露出制御装置。
【請求項５】
車両に搭載され、車両走行方向を撮像する露出量を目標値に応じて制御する車両用撮像装置の露出制御方法において、
マトリクス状に複数の光電変換素子が配置され、光学像を光電変換して前記光電変換素子の夫々毎に受光量に応じた電気信号を生成し、該電気信号をデジタル信号に量子化して出力する撮像手段を用い、
前記撮像手段から出力されたデジタル信号から輝度信号を生成する輝度生成ステップと、
前記輝度生成ステップを介して生成された輝度信号に基づいて、画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成ステップと、
前記放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて、前記光学像中におけるトンネル撮像の有無を検出するトンネル検出ステップと、
前記トンネル検出ステップを介して得られたトンネル撮像の有無に対応付けて、前記露出量の制御を切り替える露出制御切り替えステップと、
を用いることを特徴とする車両用撮像装置の露出制御方法。
【請求項６】
前記撮像手段を介して、時間の経過に応じて連続した複数の画像を取得し、
前記トンネル評価値生成ステップが、画像の中心から放射線状に沿って配置された複数の評価枠の夫々毎に輝度信号を集計し、
前記トンネル検出ステップが、
前記複数の放射線状の夫々の線上に沿って、前記評価枠毎の輝度信号の集計値に基づいて、前記画像におけるトンネルの輪郭位置を検出する輪郭検出ステップと、
前記輪郭検出手段を介して検出された輪郭位置から画像中心までの輪郭距離を検出する輪郭距離検出ステップと、
前記放射線状の夫々の線上毎に、前記時間の経過に遡って前記輪郭距離検出手段を介して検出された輪郭距離の変化率を検出する変化率検出ステップと、
前記変化率検出手段で検出された変化率を前記放射線状の夫々の線上間で比較して、前記変化率が同期するか否かを判定する同期判定ステップと、
前記輪郭距離手段で検出された輪郭距離に基づいて、画面全体に対して該輪郭内の面積が占める割合を検出し、この検出された割合を所定値と比較してトンネル検出の有効性を判定するトリガ判定ステップと、
を用い、
前記同期判定ステップの判定結果と前記トリガ判定ステップの判定結果に基づいて、トンネルへの入出の事前判定を行う、
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用撮像装置の露出制御方法。
【請求項７】
前記露出制御切り替えステップが、前記トンネル検出ステップでトンネルが検出された際に、前記トンネル出入り口近傍の走行範囲において前記測光枠の中央部がトンネルの出入り口に位置するように前記測光枠の位置を切り替える、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の車両用撮像装置の露出制御方法。
【請求項８】
前記露出制御切り替えステップが、前記トンネル検出ステップでトンネルが検出された際に、前記トンネル出入り口近傍の走行範囲における収束速度が該走行範囲以外における収束速度よりも早い速度になるように切り替える、
ことを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか記載の車両用撮像装置の露出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用撮像装置の露光制御装置及び露出制御方法に関し、特にはトンネル内を走行する際の露出制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走行車両にデジタルカメラを搭載し、このカメラ（所謂、車両用撮像装置である）で撮像した車両前方の画像を処理して、車両の走行を制御する技術が知られている。例えば、撮像した画像に基づいて道路に描かれている白線を認識し、その認識結果に基づき、エンジン、ブレーキ、ステアリング等を制御することで、車両を道路上の白線に沿って自動走行させるものや、撮像した車両前方の画像を処理して、先行車両との距離を認識し、その認識結果に基づき、エンジン、ブレーキ等を制御することで、先行車両との距離を一定に保つように車両を走行させる技術が知られている。
【０００３】
また、車両用撮像装置において、内蔵した光センサによって周囲の照度を検出し、その照度に応じて自動的にカメラの露出を制御する露出オート機能を有しているものがある。通常、露出制御を行う場合、撮影画像の明るさを測定して数値化し、明るさの評価値とする。そして、その評価値を外部から設定された明るさの基準値（露出目標値）と比較し、両者が略一致するように、撮像装置の電子シャッターの速度やアンプの利得を制御する。
【０００４】
しかしながら、一般的に、露出オート機能を有する車両用撮像装置では、車両が走行中にトンネル等に出入して車両周囲の照度が急激に変化する場合、周囲の照度が変化した後に露出制御が行われるため、車載監視カメラの露出が周囲の急激な照度変化に追従できず、一定時間、画像処理に必要となる鮮明な画像が取得できなくなって、走行制御のための画像処理が一時的に不正確になるという問題があった。図９に表したように、トンネルの入り口では急激に照度が低下し、トンネルの出口では急激に照度が上昇する。この際、照度の低下及び上昇に対して撮像装置の露出制御に応答遅れが生じると、トンネルの出入り口で受光量の指標となる階調が飽和し、トンネル入り口では暗い画像に階調をもたない黒潰れが発生し、トンネルの出口では明るい画像に階調をもたない明るい白とびが発生する。
【０００５】
そこで、走行車両がトンネルの出入り口に至る前に予めトンネルの出入り口を検出し、トンネルの出入り口近傍において、周囲照度の急激な変化に応じて応答遅れがないように速やかに露出を制御する技術が開示されている。
【０００６】
例えば、車両に上向きに取り付けられて車両周囲の広い範囲の照度を検出する上方光センサと、車両に前向きに取り付けられて車両前方の狭い範囲の照度を検出する前方光センサとを備え、これら２つの光センサの照度とから、車両進行方向の照度変化を予測し、トンネルの出入口のように周囲照度が急激に変化する場合に、その直前で予め車載監視のための撮像部の露出を変更する露出制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１６７８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の露出制御装置によれば、車両周囲の広い範囲の照度と車両前方の狭い範囲の照度とを検出して、この両者の照度比較から車両進行方向の照度変化を予測し、トンネルの出入口のように周囲照度が急激に変化する場合に、その直前で予め車載監視のための撮像部の露出を変更するように構成されているので、必ずしもトンネルを完全な形で観測するものでなく（必ずしもトンネルの検出が高い精度で得られるものでなく）、トンネル走行における露出制御には一層改善の余地があった。例えば、トンネルが短くて出口以降の風景がトンネルの入り口で見える場合には、トンネルの出入口を精度良く検出することが困難になる虞があった。
【０００９】
また、特許文献１に記載の露出制御装置によれば、車載カメラに設けられている光センサの他に、受光角度の広い上方光センサと受光角度の狭い前方光センサとの２つのセンサを必要とするため、部品点数の増加とこれに伴うコストの上昇及び制御の複雑化を招くという問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明は、簡素な構成であって、撮影された画像を用いてトンネルの出入り口を精度良く検出し、トンネルの出入り口などのように車両前方の輝度に急激な変化があっても、その変化に応じて応答遅れなく、カメラの露出を速やかに制御できる車両用撮像装置の露出制御装置及び露出制御方法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】
【００１１】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、車両に搭載され、車両走行方向を撮像する露出量を目標値に応じて制御する車両用撮像装置の露出制御装置において、前記撮像装置には、マトリクス状に複数の光電変換素子が配置され、光学像を光電変換して前記光電変換素子の夫々毎に受光量に応じた電気信号を生成し、該電気信号をデジタル信号に量子化して出力する撮像手段が備えられ、当該露出制御装置には、前記撮像手段から出力されたデジタル信号から輝度信号を生成する輝度生成手段と、前記輝度生成手段を介して生成された輝度信号に基づいて、画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成手段と、前記放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて、前記光学像中におけるトンネル撮像の有無を検出するトンネル検出手段と、前記トンネル検出手段を介して得られたトンネル撮像の有無に対応付けて、前記露出量の制御を切り替える露出制御切り替え手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の車両用撮像装置の露出制御装置によれば、輝度生成手段を介して生成された輝度信号に基づいて、画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成手段と、放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて、光学像中におけるトンネル撮像の有無を検出するトンネル検出手段と、トンネル検出手段を介して得られたトンネル撮像の有無に対応付けて露出量の制御を切り替える露出制御切り替え手段と、を備えているので、撮影された画像を用いてトンネルの出入り口を精度良く検出でき、トンネルの出入り口近傍において、輝度に急激な変化があっても、その変化に応じて応答遅れなく、撮像装置の露出を速やかに制御できる。また、特許文献１に開示された複数の光センサを必要とせず、撮影された画像に基づいてトンネルを検出できるので、露出制御装置を簡素な構成にすることができる。
【００１３】
次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用撮像装置の露出制御装置において、前記撮像手段を介して、時間の経過に応じて連続した複数の画像を取得し、前記トンネル評価値生成手段が、画像の中心から放射線状に沿って配置された複数の評価枠の夫々毎に輝度信号を集計し、前記トンネル検出手段が、前記複数の放射線状の夫々の線上に沿って、前記評価枠毎の輝度信号の集計値に基づいて、前記画像におけるトンネルの輪郭位置を検出する輪郭検出手段と、前記輪郭検出手段を介して検出された輪郭位置から画像中心までの距離を検出する輪郭距離検出手段と、前記放射線状の夫々の線上毎に、前記時間の経過に遡って前記輪郭距離検出手段を介して検出された輪郭距離の変化率を検出する変化率検出手段と、前記変化率検出手段で検出された変化率を前記放射線状の夫々の線上間で比較して、前記変化率が同期するか否かを判定する同期判定手段と、前記輪郭距離手段で検出された輪郭距離に基づいて、画面全体に対して該輪郭内の面積が占める割合を検出し、この検出された割合を所定値と比較してトンネル検出の有効性を判定するトリガ判定手段とを備え、前記同期判定手段の判定結果と前記トリガ判定手段の判定結果に基づいて、トンネルへの入出の事前判定を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の車両用撮像装置の露出制御装置によれば、トンネル検出手段が、画像の中心から放射線状に沿って配置された評価枠毎の輝度信号の集計値に基づいて、画像におけるトンネルの輪郭位置を検出して、この検出された輪郭位置から画像中心までの距離を検出し、次いで、放射線状の夫々の線上毎に、時間の経過に遡って輪郭距離の変化率を検出して、この変化率を放射線状の夫々の線上間で比較して変化率が同期するか否かを判定することにより、精度良くトンネルを検出できる。また、この際、トリガ判定手段を介して、画面全体に対する輪郭内の面積が占める割合を検出しこの検出された割合を所定値と比較してトンネル検出の有効性を判定し、同期判定手段の判定結果とトリガ判定手段の判定結果に基づいてトンネルへの入出の事前判定を行うことにより、トンネル検出の信頼性を高めることができる。
【００１５】
次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用撮像装置の露出制御装置において、前記露出制御切り替え手段が、前記トンネル検出手段でトンネルが検出された際に、前記トンネル出入り口近傍の走行範囲において前記測光枠の中央部がトンネルの出入り口に位置するように前記測光枠の位置を切り替えることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の車両用撮像装置の露出制御装置によれば、トンネル検出手段でトンネルが検出された際に、トンネル出入り口近傍の走行範囲において前記測光枠の中央部がトンネルの出入り口に位置するように前記測光枠の位置を切り替えることにより、トンネル出入り口近傍において、トンネルの存在に重みを付けた露出制御を行うことができ、露出制御を適切に行うことができる。
【００１７】
次に、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか記載の車両用撮像装置の露出制御装置において、前記露出制御切り替え手段が、前記トンネル検出手段でトンネルが検出された際に、前記トンネル出入り口近傍の走行範囲における収束速度が該走行範囲以外における収束速度よりも早い速度になるように切り替えることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の車両用撮像装置の露出制御装置によれば、トンネル検出手段でトンネルが検出された際に、トンネル出入り口近傍の走行範囲における収束速度が該走行範囲以外における収束速度よりも早い速度になるように切り替えることにより、トンネルの出入り口近傍で発現する急激な明暗の変化に速やかに対応し、応答遅れがなくて、露出制御を適切に行うことができる。
【００１９】
次に、請求項５に記載の発明は、車両に搭載され、車両走行方向を撮像する露出量を目標値に応じて制御する車両用撮像装置の露出制御方法において、マトリクス状に複数の光電変換素子が配置され、光学像を光電変換して前記光電変換素子の夫々毎に受光量に応じた電気信号を生成し、該電気信号をデジタル信号に量子化して出力する撮像手段を用い、前記撮像手段から出力されたデジタル信号から輝度信号を生成する輝度生成ステップと、前記輝度生成ステップを介して生成された輝度信号に基づいて、画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成ステップと、前記放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて、前記光学像中におけるトンネル撮像の有無を検出するトンネル検出ステップと、前記トンネル検出ステップを介して得られたトンネル撮像の有無に対応付けて、前記露出量の制御を切り替える露出制御切り替えステップと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の車両用撮像装置の露出制御方法によれば、輝度生成ステップを介して生成された輝度信号に基づいて、画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成ステップと、放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて、光学像中におけるトンネル撮像の有無を検出するトンネル検出ステップと、トンネル検出ステップを介して得られたトンネル撮像の有無に対応付けて露出量の制御を切り替える露出制御切り替えステップとを用い、露出制御切り替えステップが、受光領域の測光枠の位置を切り替えると共に、露出制御の収束速度を切り替えることにより、請求項１に記載の発明と同様に、撮影された画像を用いてトンネルの出入り口を精度良く検出でき、トンネルの出入り口近傍において、輝度に急激な変化があっても、その変化に応じて応答遅れなく、撮像装置の露出を速やかに制御できる。また、特許文献１に開示された複数の光センサを必要とせず、撮影された画像に基づいてトンネルを検出できる。
【００２１】
次に、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の車両用撮像装置の露出制御方法において、前記撮像手段を介して、時間の経過に応じて連続した複数の画像を取得し、前記トンネル評価値生成ステップが、画像の中心から放射線状に沿って配置された複数の評価枠の夫々毎に輝度信号を集計し、前記トンネル検出ステップが、前記複数の放射線状の夫々の線上に沿って、前記評価枠毎の輝度信号の集計値に基づいて、前記画像におけるトンネルの輪郭位置を検出する輪郭検出ステップと、前記輪郭検出手段を介して検出された輪郭位置から画像中心までの距離を検出する距離検出ステップと、前記放射線状の夫々の線上毎に、前記時間の経過に遡って前記輪郭距離検出手段を介して検出された輪郭距離の変化率を検出する変化率検出ステップと、前記変化率検出手段で検出された変化率を前記放射線状の夫々の線上間で比較して、前記変化率が同期するか否かを判定する同期判定ステップと、前記輪郭距離手段で検出された輪郭距離に基づいて、画面全体に対して該輪郭内の面積が占める割合を検出し、この検出された割合を所定値と比較してトンネル検出の有効性を判定するトリガ判定ステップと、を用い、前記同期判定ステップの判定結果と前記トリガ判定ステップの判定結果に基づいて、トンネルへの入出の事前判定を行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の車両用撮像装置の露出制御方法によれば、トンネル検出ステップにおいて、画像の中心から放射線状に沿って配置された評価枠毎の輝度信号の集計値に基づいて、画像におけるトンネルの輪郭位置を検出して、この検出された輪郭位置から画像中心までの距離を検出し、次いで、放射線状の夫々の線上毎に、時間の経過に遡って輪郭距離の変化率を検出して、この変化率を放射線状の夫々の線上間で比較して変化率が同期するか否かを判定することにより、請求項２に記載の発明と同様に、精度良くトンネルを検出できる。また、この際、トリガ判定ステップを介して、画面全体に対する輪郭内の面積が占める割合を検出してトンネル検出の有効性を判定し、同期判定ステップの判定結果とトリガ判定ステップの判定結果に基づいて、トンネルへの入出の事前判定を行うことにより、トンネル検出の信頼性を高めることができる。
【００２３】
次に、請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の車両用撮像装置の露出制御方法において、前記露出制御切り替えステップが、前記トンネル検出ステップでトンネルが検出された際に、前記トンネル出入り口近傍の走行範囲において前記測光枠の中央部がトンネルの出入り口に位置するように前記測光枠の位置を切り替えることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の車両用撮像装置の露出制御方法によれば、トンネル検出ステップでトンネルが検出された際に、トンネル出入り口近傍の走行範囲において測光枠の中央部がトンネルの出入り口に位置するように測光枠の位置を切り替えることにより、請求項３の発明と同様に、トンネル入り口近傍において、トンネルの存在に重みを付けた露出制御を行うことができ、露出制御を適切に行うことができる。
【００２５】
次に、請求項８に記載の発明は、請求項５乃至請求項７の何れか記載の車両用撮像装置の露出制御方法において、前記露出制御切り替えステップが、前記トンネル検出ステップでトンネルが検出された際に、前記トンネル出入り口近傍の走行範囲における収束速度が該走行範囲以外における収束速度よりも早い速度になるように切り替えることを特徴とする。
【００２６】
請求項８に記載の車両用撮像装置の露出制御方法によれば、トンネル検出ステップでトンネルが検出された際に、トンネル出入り口近傍の走行範囲における収束速度が該走行範囲以外における収束速度よりも早い速度になるように切り替えることにより、請求項４に記載の発明と同様に、トンネルの出入り口近傍で発現する急激な明暗の変化に速やかに対応し、応答遅れがなくて、露出制御を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の車両用撮像装置の露出制御装置及び露出制御方法は、撮像手段から出力されたデジタル信号から生成された輝度信号に基づいて、画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出し、次いで、放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて光学像中におけるトンネル撮像の有無を検出し、次いで、トンネル撮像の有無に対応付けて露出量の制御を切り替えるように構成されていることにより、撮影された画像を用いてトンネルの出入り口を精度良く検出でき、トンネルの出入り口近傍において、輝度に急激な変化があっても、その変化に応じて応答遅れなく、カメラの露出を速やかに制御できる。また、特許文献１に開示された複数の光センサを必要とせず、撮影された画像に基づいてトンネルを検出できる。
【００２８】
また、本発明の車両用撮像装置の露出制御装置及び露出制御方法は、トンネルを検出する際に、画像の中心から放射線状に沿って配置された評価枠毎の輝度信号の集計値に基づいて画像におけるトンネルの輪郭位置を検出し、次いで、この検出された輪郭位置から画像中心までの距離を検出して、放射線状の夫々の線上毎に、時間の経過に遡って輪郭距離の変化率を検出し、次いで、この変化率を放射線状の夫々の線上間で比較して変化率が同期するか否かを判定することにより、精度良くトンネルを検出できる。また、この際、トリガ判定を介して、画面全体に対する輪郭内の面積が占める割合を検出してトンネル検出の有効性を判定し、同期判定の判定結果とトリガ判定の判定結果に基づいて、トンネルへの入出の事前判定を行うことにより、トンネル検出の信頼性を高めることができる。
【００２９】
また、本発明の車両用撮像装置の露出制御装置及び露出制御方法は、トンネルが検出された際に、トンネル出入り口近傍の走行範囲において測光枠の中央部がトンネルの出入り口に位置するように測光枠の位置を切り替えることにより、トンネル入り口近傍において、トンネルの存在に重みを付けた露出制御を行うことができ、露出制御を適切に行うことができる。
【００３０】
また、本発明の車両用撮像装置の露出制御装置及び露出制御方法は、トンネルが検出された際に、トンネル出入り口近傍の走行範囲における収束速度が該走行範囲以外における収束速度よりも早い速度になるように切り替えることにより、トンネルの出入り口近傍で発現する急激な明暗の変化に速やかに対応し、応答遅れがなくて、露出制御を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例の、車両用撮像装置の露出制御装置の構成を表したブロック図である。
【図２】同実施例の車両用撮像装置の露出制御装置における、トンネル検出手段の構成を表したブロック図である。
【図３】同実施例の車両用撮像装置の露出制御装置における、トンネル検出の動作を表す説明図である。
【図４】同実施例の車両用撮像装置の露出制御装置における、トンネルの輪郭位置検出の説明図である。
【図５】同実施例の車両用撮像装置の露出制御装置における、トンネル輪郭座標の同期判定の説明図である。
【図６】同実施例の車両用撮像装置の露出制御装置における、測光枠位置切り替えの説明図である。
【図７】同実施例の車両用撮像装置の露出制御装置における、収束速度切り替えの説明図である。
【図８】本発明の一実施例の、車両用撮像装置の露出制御方法の手順を表したフローチャートである。
【図９】トンネル走行の際に発生しがちな露出制御の遅れを表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に表したように、車両用撮像装置１００は、車両周囲を撮影してデジタル画像信号（画像データである）を出力する撮像手段２００と、撮像手段２００から入力したデジタル画像信号を用いて適切な明るさの画像が得られるように露出を制御する露出制御装置３００とを備えている。
【００３３】
撮像手段２００は、撮影された光学像をイメージセンサに導く結像光学系１と、結像光学系１を介して結像した光学像を光電変換して増幅しデジタル信号に変換して出力するイメージセンサ２とによって構成されている。
【００３４】
結像光学系１は、被写体光を集光してイメージセンサに導く撮像レンズ、開口径が開閉可能に構成されて、撮像レンズを介して入射した入射光量を調整するアイリス（絞り）、等によって構成されている。
【００３５】
イメージセンサ２は、結像光学系を介して結像した光学像を受光量に対応付けてアナログ電気信号に変換する撮像素子２ａ、撮像素子から出力されたアナログ電気信号を増幅する可変利得増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）２ｂ、可変利得増幅から出力されたアナログ電気信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、等によって構成されている。また、撮像素子２ａは、マトリクス状に複数の光電変換素子が配置され、光電変換素子毎に受光量に応じた電気信号を生成する。
【００３６】
次に、露出制御装置３００は、撮像手段２００を介して入力されたデジタル信号を処理して露出制御に必要なデータを出力する信号処理装置３、信号処理装置３で得られたデータを記憶するＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＤＲＡＭを介して信号処理装置３で得られた露出制御に必要なデータを取得し、露出制御の指令信号を生成するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５等を備えている。また、ＣＰＵ５は撮像手段２００及び露出制御装置３００の各機能を制御する。
【００３７】
信号処理装置３は、撮像手段２００から出力されたデジタル信号に基づいて所定の画素数を一単位とする輝度信号（以下、輝度値という）を生成する輝度生成手段３ａと、輝度生成手段３ａを介して生成された輝度信号に基づいて画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成手段３ｂと、輝度生成手段３ａを介して生成された輝度信号に基づいて露出の評価値を生成する露出評価値生成手段３ｃとによって構成されている。
【００３８】
輝度生成手段３ａは、図３（ａ）に表したように、車両の走行（又は時間の経過）に伴って順次、撮影された画像毎に輝度信号を生成する。
【００３９】
図４（ａ）に表したように、トンネル評価値生成手段３ｂは、撮影された画像毎に画面が格子状に画成されて構成された夫々のブロック毎に輝度信号を集計し、この集計値を後述のトンネル検出のための評価値する。また、トンネル評価値生成手段３ｂは、図４（ａ）に表したように、画面中心から外形方向に放射線状に延出する各線上（Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２）に沿って配置された複数の評価枠内の夫々毎に輝度信号を集計する。
【００４０】
露出評価値生成手段３ｃは、画面における所定の測光枠（図６中の測光枠）内の輝度信号を積算し、この積算値を基準値と比較してその比較結果を表すデータを露出評価値として生成する。
【００４１】
ＳＤＲＡＭ４は、トンネル評価値生成手段３ｂで得られたトンネル評価値を記憶するトンネル評価値記憶手段４ａと、露出評価値生成手段３ｃで得られた露出評価値を記憶する露出評価値記憶手段４ｂとによって構成されている。
【００４２】
ＣＰＵ５は、トンネル評価生成手段３ｂで生成されたトンネル評価値に基づいて、トンネル撮像の有無を検出するトンネル検出手段５ａの機能と、トンネル検出手段５ａで得られたトンネル撮像の有無に対応付けて、露出制御装置３００の露出量の制御を切り替える露出制御手段５ｂの機能とを備えている。
【００４３】
トンネル検出手段５ａは、図２に表したように、画像におけるトンネルの輪郭位置を検出する輪郭検出手段５１と、輪郭検出手段５１を介して検出された輪郭位置から画像中心までの輪郭距離を検出する輪郭距離検出手段５２と、放射線状の夫々の線上毎に、時間の経過に遡って輪郭距離検出手段５２を介して検出された輪郭距離の変化率を検出する変化率検出手段５３と、変化率検出手段５３で検出された変化率を放射線状の夫々の線上間で比較して、変化率が同期するか否かを判定する同期判定手段５４と、輪郭距離検出手段５２で検出された輪郭距離に基づいて、トンネル検出の有効性を判定するトリガ判定手段５５と、同期判定手段５４の判定結果とトリガ判定手段５５の判定結果に基づいて、トンネルへの入出の事前判定を行うトンネル判定手段５６等によって構成されている。
【００４４】
詳しくは、輪郭検出手段５１は、図４（ａ）、図４（ｂ）に表したように、放射線（Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２）上に沿って、トンネル評価値生成手段３ｂで生成された輝度信号の集計値に基づいて、この集計値が大きく変化する評価枠の位置を輪郭位置として検出する。
【００４５】
次に、輪郭距離検出手段５２は、図３（ｂ）、図３（ｃ）に表したように、放射線（Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２）上に沿って、輪郭検出手段５１で検出された輪郭位置の座標から画面中心の座標までの距離（Ｄ０、Ｄ１）を、トンネルの出入り口までの距離（Ｌ０〜Ｌ３）に対応付けて算出する。
【００４６】
次に、変化率検出手段５３は、トンネルの出入り口までの距離に対応付けて放射線状の線上毎に、輪郭位置の変化率を検出する。例えば、図３に表したようにトンネルまでの距離Ｌ０からＬ３に至る輪郭距離Ｄ０の変化率及び輪郭距離Ｄ１の変化率を算出する。
【００４７】
次に、同期判定手段５４は、図５（ａ）、図５（ｂ）に表したように、時間の経過（ｔ０〜ｔ４）毎の輪郭距離Ｄｎの変化割合につき、予め定められた所定値と比較して、放射線状の線上（Ｗ０〜Ｗ２）間で同期するか否かを判定する。
【００４８】
次に、トリガ判定手段５５は、輪郭距離検出手段で検出された輪郭距離を用いて、画面全体に対して輪郭内の面積が占める割合を検出し、この検出された割合を所定値と比較してトンネル検出の有効性を判定する。
【００４９】
次に、トンネル判定手段５６は、同期判定手段５４の判定結果においてトンネル検出有りと判定され、且つ、トリガ判定手段５５の判定結果においてトンネル検出の有効性有りと判定された際には、「トンネルの出入り口が車両走行方向の近傍に有る」と判定し、一方、同期判定手段とトリガ判定手段の少なくとも何れかにおいて前記判定結果と異なる際には、「トンネルの出入り口が車両走行方向の近傍に無い」と判定する。また、車両がトンネルに進入しトンネル内を走行中においてもトンネル判定を継続する。そして、車両がトンネルに進入した後に、同期判定手段５４とトリガ判定手段５５の少なくとも何れかが変化した場合には、その変化に応じてトンネル判定を切り替える。
【００５０】
次に、露出制御手段５ｂは、「トンネルの出入り口が車両走行方向の近傍に有る」と判定された際には、図６に表したように、測光枠（露出制御の画像範囲である）の位置を車両前方の広視野を含む通常設定（図６（ａ））から、トンネルに重みを置いた位置（例えば、図６（ｂ）のように測光枠中心にトンネルの出入り口が存在する位置）に切り替える。一方、「トンネルの出入り口が車両走行方向の近傍に無い」と判定された際には、測光枠の位置を車両前方の広視野を含む通常設定（図６（ａ））とする。
【００５１】
また、露出制御手段５ｂは、露出評価値生成手段３ｃで得られた露出評価値に基づいて、適切な輝度が得られるように露出（ＢＶ）の撮像装置への入力値を算出し、該入力値に近づくようにＩＲＩＳ（絞り）１ｂ、撮像素子２ａの露光時間、可変利得増幅器２ｃの利得を介して露出（ＢＶ）を切り替えると共に、トンネル判定結果に応じて、露出切り替え制御の収束速度を切り替える。
【００５２】
詳しくは、図７に表したように、「トンネルの出入り口が車両走行方向の近傍に無い」と判定されている走行範囲においては通常走行モードに設定し、「トンネルの出入り口が車両走行方向の近傍に有る」と判定されている走行範囲においては収束速度の制御をトンネル出入り口付近モードに設定する。
【００５３】
図７において、（ａ）及び（ｃ）は通常走行モードの際の露出制御曲線を表し、（ｂ）及び（ｄ）はトンネル出入り口モードの際の露出制御曲線を表している。また。（ａ）〜（ｄ）中に記載の入力は撮影画面における適切な露出（目標値）の推移曲線を表し、出力は適切な露出に近づける際の出力値の推移曲線を表している。また、（ａ）及び（ｂ）はステップ応答の例を表し、（ｃ）及び（ｄ）は周波数応答の例を表している。
【００５４】
図７に表したように、「トンネルの出入り口が車両走行方向の近傍に無い」と判定されている走行範囲においては、入力値（露出目標値）に対して出力値（入力に近づけるための出力信号）を緩やかに変化させ、一方、「トンネルの出入り口が車両走行方向の近傍に有る」と判定されている走行範囲においては、入力値（露出目標値）に対して出力値（入力に近づけるための出力信号）を速やかに変化させ、適正な露出に近づける。
【００５５】
次に、図８、に基づいて、車両用撮像装置１００における露出制御方法の手順を説明する。この手順は、ＣＰＵ５が図示しないＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、各機能部に指令信号を与えて実行する。また、図８におけるＳは、ステップを表している。
【００５６】
まず、この手順は、ユーザによって車両用撮像装置１００に起動信号が入力された際にスタートする。
【００５７】
次いで、Ｓ１００において、輝度生成手段３ａを用いて、撮像手段２００から出力されたデジタル信号に基づいて所定の画素数を一単位とする輝度信号（以下、輝度値という）を生成し、その後、Ｓ２００及びＳ２２０に移る。
【００５８】
次いで、Ｓ２００において、露出評価値生成手段３ｃを用いて、Ｓ１００で生成された輝度信号に基づいて露出の評価値を生成し、その後、Ｓ３００に移る。
【００５９】
一方、Ｓ２２０において、トンネル評価値生成手段３ｂを用いて、画面における所定の測光枠（図６中の測光枠）内の輝度信号を積算し、この積算値を基準値と比較してその比較結果を表すデータを露出評価値として生成し、その後、Ｓ２４０に移る。
【００６０】
次いで、Ｓ２４０において、トンネル検出手段５ａを用いて、撮影された画像中におけるトンネルの有無を検出する。具体的には、輪郭検出手段５１を用いて、複数の放射線状の夫々の線上に沿って画像におけるトンネルの輪郭位置を検出し、次いで、輪郭距離検出手段５２を用いて、輪郭位置から画像中心までの輪郭距離を検出し、次いで、変化率検出手段５３を用いて、放射線状の夫々の線上毎に、時間の経過に遡って輪郭距離の変化率を検出し、次いで、同期判定手段５４を用いて、検出された変化率を放射線状の夫々の線上間で比較して、変化率が同期するか否かを判定すると共に、トリガ判定手段５５を用いて、画面全体に対して輪郭内の面積が占める割合を検出し、この検出された割合を所定値と比較してトンネル検出の有効性を判定し、次いで、トンネル判定手段５６を用いて、トンネルへの入出の事前判定を行う。
【００６１】
Ｓ２４０において、「トンネルが無い」と判定された際にはＳ２２０に戻って「トンネルが有る」と判定されるまでＳ２２０からＳ２４０を繰り返し、Ｓ２４０で「トンネルが有る」と判定された際にＳ２６０に移る。
【００６２】
次いで、Ｓ２６０において、露出制御手段５ｂを用いて、露出制御の収束速度及び測光枠の位置をトンネル出入り口付近モードに切り替え、その後、Ｓ３００及びＳ４００に移る。
【００６３】
次いで、Ｓ３００において、Ｓ２４０のトンネル判定結果に応じて設定された測光枠内の輝度及び露出評価値に基づいて露出の目標値に対する露出誤差を検出し、その後、Ｓ４００に移る。
【００６４】
次いで、Ｓ４００において、Ｓ２４０のトンネル判定結果に基づいて、露出制御の収束速度を決定づける、１ステップ毎の露出の移動量（変化量）をもとめ、その後、Ｓ５００に移る。
【００６５】
次いで、Ｓ５００において、所定の露出プログラムを用い、Ｓ４００で得られた露出の移動量に対応付けて、シャッター速度（Ｔｖ）、絞り値（Ａｖ）、ＩＳＯ感度（Ｓｖ）を求め、その後、Ｓ６００に移る。
【００６６】
次いで、Ｓ６００において、前記シャッター速度Ｔｖ、絞り値Ａｖ、ＩＳＯ感度Ｓｖに対応付けて、撮像手段２００を構成する各デバイスの動作を制御し、その後、本露出制御の処理手順を終了する。
【００６７】
以上のように、本実施例の車両用撮像装置１００の露出制御装置３００によれば、輝度生成手段３ａを介して生成された輝度信号に基づいて、画像の中心から放射線状に沿って輝度を抽出するトンネル評価値生成手段３ｂと、放射線状に沿って抽出された輝度に基づいて、光学像中におけるトンネル撮像の有無を検出するトンネル検出手段５ａと、トンネル検出手段５ａを介して得られたトンネル撮像の有無に対応付けて露出の制御を切り替える露出制御切り替え手段５ｂと、を備えているので、撮影された画像を用いてトンネルの出入り口を精度良く検出でき、トンネルの出入り口近傍において、輝度に急激な変化があっても、その変化に応じて応答遅れなく、撮像手段２００の露出を速やかに制御できる。
【００６８】
また、本実施例の車両用撮像装置１００の露出制御装置３００によれば、トンネル検出手段５ａが、複数の放射線状の夫々の線上に沿って、価枠毎の輝度信号の集計値に基づいて、画像におけるトンネルの輪郭位置を検出する輪郭検出手段５１と、輪郭検出手段５１を介して検出された輪郭位置から画像中心までの距離を検出する輪郭距離検出手段５２と、放射線状の夫々の線上毎に、時間の経過に遡って輪郭距離の変化率を検出する変化率検出手段５３と、変化率検出手段５３で検出された変化率を放射線状の夫々の線上間で比較して、変化率が同期するか否かを判定する同期判定手段５４と、輪郭距離検出手段５２で検出された輪郭距離に基づいて、画面全体に対して輪郭内の面積が占める割合を検出し、この検出された割合を所定値と比較してトンネル検出の有効性を判定するトリガ判定手段５５とを備え、同期判定手段５４の判定結果とトリガ判定手段５５の判定結果に基づいて、トンネルへの入出の事前判定を行うことにより、トンネル検出の信頼性を高めることができる。
【００６９】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものでなく、各種の態様をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る車両用撮像装置の露出制御装置及び露出制御方法は、トンネル道を走行する車両に搭載して車両周囲を撮像する車両用撮像装置に好適である。ト
【符号の説明】
【００７１】
１…結像光学系、１ａ…撮像レンズ、１ｂ…Ｉｒｉｓ（絞り）、２…イメージセンサ、２ａ…撮像素子、２ｂ…可変利得増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、２ｃ…Ａ／Ｄ変換器、３…信号処理装置、３ａ…輝度生成手段、３ｂ…トンネル評価値生成手段、３ｃ…露出評価値生成手段、４…ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ＤＲＡＭ）、４ａ…トンネル評価値記憶手段、４ｂ…露出評価値記憶手段、５…ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、５ａ…トンネル検出手段、５ｂ…露出制御手段、５１…輪郭検出手段、５２…輪郭距離検出手段、５３…変化率検出手段、５４…同期判定手段、５５…トリガ判定手段、５６…トンネル判定手段、１００…車両用撮像装置、２００…撮像手段、３００…露出制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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