(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのカメラ（１６）であって、該カメラを用いて当該車両（１０）の周囲の少なくとも一つの画像領域（１８、２０）を撮影可能であり、前記画像領域（１８、２０）は、複数のピクセルを備え且つ当該車両（１０）の前方に配置されたカメラと、
少なくとも一つの前記画像領域（１８、２０）の平均輝度を決定するように設計されたトンネル検出デバイス（４４）と、
を有する車両であって、
前記トンネル検出デバイス（４４）は特性検出のためのデバイス（４６）を備え、該デバイスを用いて、互いに異なるピクセルの輝度の差を取得可能であり、それ故に、輝度の急激な変化により特徴付けられる特性（３４）を前記少なくとも一つの画像領域（１８、２０）で検出可能であり、
前記トンネル検出デバイス（４４）は、前記少なくとも一つの画像領域（１８、２０）内のピクセルの総数に対する前記少なくとも一つの画像領域（１８、２０）で検出される特性（３４）に割り当てられるピクセルの比率を決定するように設計され、
前記トンネル検出デバイス（４４）に割り当てられた前記比率に関する閾値は、具体的には５％未満、好ましくは約２％であり、前記閾値はトンネル（１２）の存在に関する結論を可能にすることを特徴とする車両。
【請求項２】
少なくとも一つの前記カメラ（１６）を用いて、車両の前方の第１の画像領域（１８）の下に配置される第２の画像領域（２０）を撮影可能であり、前記トンネル検出デバイス（４４）を用いて、前記第２の画像領域（２０）の平均輝度を決定可能であることを特徴とする、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記第１の画像領域（１８）は前記第２の画像領域（２０）よりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記第１の画像領域（１８）とその下に配置される前記第２の画像領域（２０）との間の距離を予め決定可能であることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記第２の画像領域（２０）の高さおよび／または幅は設定された距離に依存して可変であることを特徴とする、請求項４に記載の車両。
【請求項６】
前記トンネル検出デバイス（４４）は、前記第１の画像領域（１８）で検出される特性（３４）に基づいてトンネル（１２）の存在に関する結論を可能にするように設計されていることを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載の車両。
【請求項７】
路面（４２）よりも上側の少なくとも一つの前記画像領域（１８、２０）の高さ（Ｄ）は、当該車両（１０）の傾きに応じて調整可能であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両。
【請求項８】
特に、撮影された画像をぼかすために設計された少なくとも一つのぼかしデバイスによって特徴付けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両。
【請求項９】
少なくとも一つの前記カメラ（１６）は、人間の眼に見える範囲の電磁放射線を捕捉し且つ赤外線を捕捉するように設計されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の車両。
【請求項１０】
車両（１０）用のカメラ装置を動作させる方法であって、当該方法において少なくとも一つのカメラ（１６）を用いて車両（１０）の周囲の少なくとも一つの画像領域（１８、２０）が撮影され、前記画像領域（１８、２０）は、複数のピクセルを備え且つ車両（１０）の前方に配置され、当該方法において少なくとも一つの前記画像領域（１８、２０）の平均輝度が決定される方法であって、
特性検出のためのデバイス（４６）を用いて、互いに異なるピクセルの輝度の差が少なくとも一つの前記画像領域（１８、２０）で特定され、それ故に、ことによると存在する特性であって輝度の急激な変化を特徴付ける特性（３４）が検出され、
少なくとも一つの前記画像領域（１８、２０）内のピクセルの総数に対する検出された特性（３４）に割り当てられたピクセルの比率が決定され、前記比率に応じて、トンネル（１２）が存在するか否かが結論付けられ、
前記トンネル検出デバイス（４４）に割り当てられた前記比率に関する閾値は、具体的には５％未満、好ましくは約２％であり、前記閾値はトンネル（１２）の存在に関する結論を可能にすることを特徴とする方法。
【請求項１１】
少なくとも一つの前記カメラ（１６）を用いて、車両（１０）の前方の第１の画像領域（１８）の下に配置された第２の画像領域（２０）が撮影され、
前記第２の画像領域（２０）の平均輝度が決定されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の画像領域（１８）で検出される特性（３４）に基づいて、トンネル（１２）が存在するか否かが結論付けられることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つのカメラを有する車両であって、該カメラを用いて車両の周囲の領域の少なくとも一つの画像領域を取得可能であり、画像領域が複数のピクセルを備える、車両に関する。画像領域は車両の前方に配置される。また、車両は、少なくとも一つの画像領域の平均輝度を決定するように設計されているトンネル検出デバイスも備える。また、本発明は、車両用のカメラ装置を動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開第２００６／０１５９３０９号明細書は、２つの画像領域を取得するカメラを有する車両について記載する。第１の画像領域は、車両の走行方向で見て車両前方斜め上に配置される。言い換えると、カメラの検出領域の主軸は、走行方向を示す長手方向軸に対して傾けられて配置され、検出領域内に上側画像領域が位置されるようになる。カメラを用いて、車両の走行方向で見て車両の前方に配置される第２の画像領域が取得される。両方の画像領域に関して平均輝度が決定される。斜め上側の画像領域の平均輝度が閾値を下回る場合、すなわち、斜め上側の画像領域が比較的暗い場合には、２つの画像領域間の平均輝度の差が決定される。差の値が閾値を下回る場合、トンネル検出デバイスは、トンネルが存在するという結論を出す。差の値が閾値以上である場合、斜め上側の画像領域に配置される構造体が橋と見なされる。トンネル検出は、トンネルに装着される光源に基づいてもよい。このため、斜め上側の画像領域の輝度が輝度の閾値を下回る場合には、この画像領域内の特に明るい領域の数およびサイズが決定される。この画像領域内の特に明るい領域の数およびサイズが閾値以上である場合には、これらの明るい領域がトンネルに装着される光源であると結論付けられる。
【０００３】
カメラによる自動トンネル検出は、必要に応じて車両の機能ユニットを作動させるために車両で使用される。例えば、トンネルがカメラの検出領域内に入ると直ぐにヘッドライトが点灯されてもよい。
【０００４】
従来技術から知られる車両では、時として、比較的低い平均輝度の画像領域がトンネルの存在を示すとして誤って解釈されるため、誤ったトンネル検出が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、トンネル検出の向上を可能にする前述した類の車両および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、特許請求項１の特徴を有する車両、および、特許請求項１２の特徴を有する方法によって解決される。本発明の都合の良い更なる進展を伴う有利な実施形態は、従属請求項に示される。
【０００７】
本発明に係る車両は少なくとも一つのカメラを備え、該カメラを用いて、複数のピクセルを備える少なくとも一つの画像領域を撮影可能である。画像領域は、車両の前方に配置され、場合により必ずしもそうであるとは限らないが、車両の走行方向で見て車両前方斜め上に配置される。したがって、カメラの検出領域の主軸を水平方向に対して斜め上に僅かに傾けて配置できる。少なくとも一つの画像領域の平均輝度を決定するように設計されているトンネル検出デバイスはここでは特性検出デバイスを備え、この特性検出デバイスを用いて、少なくとも一つの画像領域内の互いに異なるピクセルの輝度の差を特定できる。特性は、輝度の急激な変化によって特徴付けられる。特性がエッジであってもよく、その場合、エッジ検出は、空間領域の急激な変化に対応する移行部を見つけることから成る。これは、導関数を使用してまたはマスクコンボリューションによって画像内の極致を見つけることによって達成され得る。あるいは、時間領域内の高い周波数を解析することによって、画像におけるコントラストに対応する特性が検出される。これは、輝度の急激な変化を強調するために画像にハイパスフィルタを適用することによって達成される。
【０００８】
画像領域内の均一な輝度の区域間の移行部における輝度の急激な変化は、互いに異なるピクセルの輝度の差を閾値と比較することによって検出される。輝度の差が閾値を超えると、輝度の変化が輝度の急激な変化と見なされる。これは、均一な輝度の区域間の移行部を検出された特性またはエッジとしてマークすることにつながる。
【０００９】
特性検出デバイスの利用は、画像領域の平均輝度だけを考慮する場合には画像領域がトンネルを表わすとして誤って解釈され得るという見識に基づく。例えば、道路沿いの木は、画像領域内のあまり明るくない一画が平均輝度値を十分に上昇させないように、車両前方斜め上に配置される画像領域の大部分を遮光する、すなわち、画像領域を比較的暗くする場合がある。同様のケースは、画像領域内に入ってくる家屋または他の障害物の正面が画像領域の大部分を遮光する場合に起こり得る。そのような比較的暗い画像領域内で、特性、すなわち、画像内の均一な輝度の区域の境界を互いに対して画定するラインが取得される場合には、画像領域の均一性の欠如をトンネル検出のために検出して考慮することができる。これは、特性またはエッジにおける輝度の非常に急激な変化に起因する。トンネル天井以外の原因により画像領域が遮光されると、比較的多数のそのような輝度の急激な変化が存在する。車両がトンネルの入口に近づくと、画像領域が位置されるようになるカメラの検出領域も変化する。斜め上側の画像領域がトンネル入口自体またはトンネル天井に位置されるようになると、輝度の急激な変化の数は、画像領域がより均質で且つ均一であるように減少する。
【００１０】
前述したように、多数の輝度の急激な変化は、木の枝、建物、壁、または、他の障害物が、画像領域の大部分を暗くし、したがって通常は車両前方斜め上に配置される画像領域内に比較的低い平均輝度をもたらす場合に、画像領域に存在し得る。その結果、検出される特性に基づいて特定され得る多数の輝度変化の存在は、取得される画像領域をトンネルに属さないと見なすために使用されてもよい。トンネル検出のそのような向上により、ヘッドライトを点灯させるなど、運転状況に照らして適切ではない車両の機能ユニットの作動を防止することができる。
【００１１】
カメラにより取得されるべき画像領域の設定は、制御ユニットによって行なわれ得る。そのような制御ユニットは、対応する画像領域のサイズを固定するように設計されていてもよく、特に２つの画像領域が互いに上下に配置される場合には、２つの画像領域間の距離を設定するように設計されていてもよい。
【００１２】
したがって、車両においては、少なくとも一つのカメラを備えるカメラ装置が使用され、その場合、カメラが車両内に配置されると、該カメラを用いて、複数のピクセルを備える画像領域を取得可能であり、画像領域は、車両の走行方向で見て車両前方斜め上に配置される。また、車両内での使用を対象にしたカメラ装置は、少なくとも一つの画像領域の平均輝度を決定するように設計されているトンネル検出デバイスを備える。トンネル検出デバイスは特性検出のためのデバイスを備え、該デバイスを用いて、少なくとも一つの画像領域内の互いに異なるピクセルの輝度の差を取得可能であり、それに故に、特性が検出可能である。特性検出のためのデバイスまたはトンネル検出デバイスは、特にカメラ内に組み込まれ得るマイクロプロセッサなどのコンピュータデバイスによって与えられてもよい。しかしながら、マイクロプロセッサは、車両内で別個のユニットであってもよい。そのようなマイクロプロセッサは、カメラに結合されてもよく、また、特に例えばヘッドライトを点灯させるための車両の機能ユニットを作動させるのに役立ってもよい。
【００１３】
好ましくは、トンネル検出デバイスは、少なくとも一つの画像領域内で検出される特性に割り当てられるピクセルの、少なくとも一つの画像領域内のピクセルの総数に対する比率を決定するように設計されている。そのような比率は、トンネル検出の過程でコンピュータデバイスを用いて特に簡単に処理される。
【００１４】
これに関連して、比率のための閾値をトンネル検出デバイスに預けることが有益であることが分かってきており、閾値はトンネルの存在に関する結論を可能にする。比率と閾値との比較は、特に容易に且つ迅速に行なわれる。少なくとも一つの画像領域内に比較的大きな輝度の均一性がある場合にのみ正しいトンネル検出が与えられることが分かってきた。したがって、閾値は５％未満であってもよい。トンネル検出における特に信頼できる結果は、閾値を約２％に設定するときに得られる。言い換えると、９５％を超える画像領域（または特に９８％を超える画像領域）が特性を有さず、その場合、特性は、非常に異なる輝度の隣接するピクセルに起因して検出される。
【００１５】
本発明の更なる有利な実施形態では、少なくとも一つのカメラを用いて、車両の前方の第１の画像領域の下に配置された第２の画像領域を取得可能である。トンネル検出デバイスを用いて、第２の画像領域の平均輝度を決定できる。これは、２つの別個の画像領域における平均輝度の決定がトンネル検出の信頼性を高めるという見識に基づく。すなわち、両方の画像領域で低い平均輝度が決定されれば、トンネルの存在が正しく想定される可能性が高まる。
【００１６】
また、第１の画像領域の下に配置された第２の画像領域は、車両が走行する道路を横切る橋をトンネルから区別できるようにする。すなわち、橋の場合には、下の第２の画像領域が橋の背後の光を捕捉でき、一方、橋自体は依然として第１の画像領域を暗くする。このようにすると、車両がトンネルの終わりに近づくことも捕捉できる。これは、車両がトンネルの終わりに近づくにつれて下側の第２の画像領域が車両の周囲のトンネルの向こう側からの光により照らされる区域内に次第に入るからである。第１の上側の画像領域および第２の画像領域の取得は、特に、短いトンネルまたは地下横断歩道または道路を横切る橋を、どんな場合でも車両のヘッドライトの点灯を必要ならしめる長いトンネルから区別できるようにする。
【００１７】
２つの画像領域を取得するときには、第１の画像領域が第２の画像領域よりも大きい場合に有利であることが分かってきた。正しいトンネル検出のため、場合により車両の走行方向に対して斜めに配置される画角に対応する第１の画像領域が比較的大きければ有利である。大きな上側領域を取得することによって、車両のフロントスクリーンを遮光する単一の物体によりトンネル検出デバイスがトンネルの存在を結論付けることが回避される。特に、第１の画像領域は、車両のフロントスクリーン全体にわたって延びることができる。
【００１８】
しかしながら、トンネルの存在の検証または確認に特に役立ち得る第２の画像領域は、第１の画像領域よりもかなり小さくなるように選択されてもよい。具体的には、第２の画像領域の表面は、第１の画像領域の表面の１０％未満、好ましくは５％未満、更には２％未満に達してもよい。そのような比較的小さい第２の画像領域の場合には、平均輝度を特に素早く決定できる。
【００１９】
第１の画像領域と第１の画像領域の下に配置された第２の画像領域との間の距離を予め決定できれば更に好ましい。すなわち、２つの画像領域間の距離を設定することにより、カメラにより取得される物体がトンネルまたは橋として解釈されるべきかどうかを決定できる。２つの画像領域間の設定距離が小さい場合には、既に、車両が走行する道路上を覆う比較的短い覆いがトンネルとして分類される。しかしながら、２つの画像領域間の設定距離が大きい場合には、車両の走行方向で見て比較的長い道路上を覆う覆いだけがトンネルとして解釈されて橋として解釈されない。２つの画像領域間の距離を予め決定できることにより、カメラによって取得される物体内においてトンネルから橋をフィルタリングにより除去する際の柔軟性が高まる。
【００２０】
これに関連して、第２の画像領域の高さおよび／または幅が設定距離に応じて変化できれば有利であることが分かってきた。すなわち、２つの画像領域の大きい距離が与えられつつ第２の画像領域がトンネル出口を取得するようになっている場合には、カメラからこの距離を隔てた道路の車線の幅を第２の画像領域の幅として予め決定することが合理的である。これは、道路の車線の幅がトンネルの最小開口幅を与えるからである。２つの画像領域間に更に大きい距離が与えられる場合には、それに応じて第２の画像領域の高さが更に小さくなるように選択されてもよい。車両がトンネル出口に近づくと、トンネル出口が第２の画像領域内に位置されるようになる。２つの画像領域間の距離が大きい場合、カメラから遠く離れた距離でカメラにより取得可能なトンネル出口は、２つの画像領域間の設定距離が小さい場合よりも幅が狭い。したがって、第２の画像領域の高さおよび幅を適合させることにより、カメラから特定の距離を隔てたトンネル出口の見掛けのサイズを考慮に入れることができ、それにより、信頼できるトンネル検出および橋の信頼できるフィルタリングが可能である。
【００２１】
本発明の更に有利な実施形態において、トンネル検出デバイスは、第１の画像領域内で検出される特性に基づいてトンネルの存在に関する結論を出すように設計されている。これは、１つの画像領域だけで検出される特性に割り当てられるピクセルを考慮に入れてこの画像領域内の輝度の分布の均一性または均一性の欠如を決定すれば十分だからである。これは、特に素早い信頼できるトンネル検出を可能にする。第１の上側の画像領域における特性検出は、車両がトンネル入口に近づくにつれてトンネル入口がこの画像領域内に位置されるようになるため、トンネル検出に特に役立つ。
【００２２】
本発明の更なる有利な実施形態において、路面よりも上側の少なくとも一つの画像領域の高さは、車両の傾きに応じて設定できる。車両の長手方向軸が水平に対して傾けられる場合、これは、カメラにより取得可能な少なくとも一つの画像領域とも関係がある。車両の後部が車両の前部よりも高い車両の傾きの場合、それに応じて、車両の走行方向で見て車両の前方上側に配置される画像領域は、車両が均等に調整される場合よりも車両の更に前方へ位置されるようになる。結果として、トンネル検出に適した画像領域が撮影されないといったことが起こり得る。
【００２３】
互いに上下に配置される２つの画像領域をカメラにより撮影する際、特に下側の第２の画像領域は、水平に対する車両の傾きによって影響される。この場合、前方へ向かう車両の傾きにより、実際にはトンネルとして正しく分類されるべき構造体が橋として誤って分類される場合がある。逆に、車両の前部の位置が車両の後部の位置よりも高いことにかかわる車両の傾きの場合、下側の第２の画像領域は、（当初において意図されるように）トンネルの出口を取得し得ないが、トンネル出口の手前に位置されるトンネル天井の一部を取得し得る。このことは、路面よりも上側の少なくとも一つの画像領域の高さを車両の傾きに応じて調整することによってトンネルを橋から特に正確に区別できることを意味する。また、このことは、車両が路面に対して傾きを有する場合であってもトンネル検出に関連する画像領域が実際に撮られることを確実なものとする。
【００２４】
少なくとも一つのぼかしデバイスを設けると更に有利である。ぼかし、特に取得される画像のぼかしは、ノイズを減少させ、したがって、その後のエッジ検出の結果を改善するぼかしのために、メディアンフィルタ、ガウスぼかしフィルタ、または、バイラテラルフィルタが使用されてもよい。これは、これらの挙げられたぼかし技術がノイズを特に効果的に抑制し、したがって、画像内にことによると存在する特性またはエッジを保つからである。
【００２５】
最後に、カメラが人間の眼に見える範囲の電磁放射線を捕捉し且つ赤外線を捕捉するように設計されていれば有益である。これは、カメラにより撮影された画像領域の輝度のために役立つ外部光源の種ようにする。例えば、このようにすると、外部光源が太陽光であるかまたは街路照明の光であるかどうかを決定することができる。とりわけ端的には、カメラが赤外線も捕捉できるため、車両用のカメラに一般に設けられる光学的な赤外線フィルタがなくても行うことができる。
【００２６】
車両のカメラ装置を動作させるための本発明に係る方法では、少なくとも一つのカメラを用いて、複数のピクセルを備える少なくとも一つの画像領域が取得され、車両の周囲の画像領域は、車両の走行方向で見て車両前方斜め上に配置される画角に対応する。少なくとも一つの画像領域の平均輝度が決定される。特性検出のためのデバイスを用いて、少なくとも一つの画像領域内の互いに異なるピクセルの輝度の差が取得され、したがって、場合により存在する特性が検出される。画像領域内の特性は、物体によって画像領域が比較的多数の輝度の急激な変化を有するかどうかに関する情報を与え、この場合、輝度の急激な変化は、トンネルを表わさず、トンネルとは異なる車両の周囲の領域を表わす。
【００２７】
有利な実施形態では、少なくとも一つの画像領域内のピクセルの総数に対する検出された特性に割り当てられたピクセルの比率が決定され、該比率に応じて、トンネルの存在に関する結論が出される。そのようなコンピュータ演算は、アルゴリズムをトンネル検出にかなりの程度まで組み入れることができるようにする。
【００２８】
好ましくは、少なくとも一つのカメラを用いて、第１の画像領域の下に配置されるとともに車両の走行方向で見て車両前方上側に少なくとも部分的に配置される第２の画像領域が取得され、第２の画像領域の平均輝度が決定される。そのような第２の画像領域の決定は、トンネル検出の検証を可能にする。すなわち、第２の画像領域でも比較的低い平均輝度が与えられれば、両方の画像領域がトンネル天井を取得する可能性が特に強くなる。また、下側の第２の画像領域を取得することにより、トンネルを橋から区別することができるとともに、トンネル出口を特に早期に取得することができ、したがって、車両の機能ユニットの作動、特にヘッドライトの消灯を行なうことができる。
【００２９】
最後に、第１の画像領域で検出される特性に基づいてトンネルが存在することが結論付けられれば有利であることが分かってきた。トンネル検出に最も関連する特性検出を第１の画像領域でのみ行なうことにより、トンネル検出のための向上された方法を特に迅速に且つ比較的単純で低コストなコンピュータデバイスを用いて行なうことができる。
【００３０】
本発明に係る車両に関して与えられる好ましい実施形態およびその利点は、対応して本発明に係る方法に適用され、逆もまた同様である。
【００３１】
先の説明で言及された特性および特性の組み合わせ、および、図面の説明で後述されるおよび／または図面のみに示される特性および特性の組み合わせの全ては、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ特定される組み合わせにおいてのみならず、他の組み合わせにおいて、または単独でも使用できる。
【００３２】
本発明の更なる利点、特性、および、詳細は、特許請求の範囲、好ましい実施形態の以下の説明、および、図面から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、トンネルの前方に位置される車両の概略側面図を示し、車両は、該車両を取り囲む領域の２つの画像領域を取得するカメラを有し、対応する画像領域に割り当てられるカメラの検出領域は、車両の走行方向に対して傾けられる主軸を有する。
【図２】図２は、一方が他方の上部に配置されてカメラにより取得される２つの画像領域を伴うトンネル入口の正面の視界を有する運転状況を示す。
【図３】図３は、カメラが上側画像領域で橋の一部を取得するとともに下側画像領域で橋の背後の周囲環境の一部を取得する運転状況を示す。
【図４】図４は、木が２つの画像領域の主要部を暗くする運転状況を示す。
【図５】図５は図４に係る画像領域を示し、この場合、上側画像領域内に示される特性は、上側画像領域内の輝度の急激な変化の発生を示す。
【図６】図６は、上側画像領域の主要部が建物によって占められる運転状況を示す。
【図７】図７は図６に係る画像領域を示し、この場合、画像領域内の輝度の急激な変化のラインがエッジにより示される。
【図８】図８は、車両がトンネルに近づく運転状況を示し、この場合、上側画像領域で、異なる輝度の区域間の移行部がエッジとしてマークされる。
【図９】図９は、車両が図８のトンネルに入る運転状況を示し、この場合、上側画像領域に際立った特性がない。
【図１０】図１０は、特性検出の過程で行なわれる処理ステップを示すフロー図を示す。
【図１１】図１１は、トンネルの前方に位置される車両の概略側面図を示し、車両は路面に対して傾斜を有しない。
【図１２】図１２は図１１に係る車両を示すが、車両前方が下げられ、したがって、下側画像領域を取得するための検出領域の調整が補正される。
【図１３】図１３は図１１に係る車両を示すが、車両後方が下げられ、したがって、下側画像領域を取得するための検出領域の調整が補正される。
【図１４】図１４は、上側および下側の画像領域を規定する２つの検出領域の異なる設定を伴う、橋の前方に位置される車両の側面図を示す。
【図１５】図１５は、２つの画像領域の互いに対する第１の配置を伴うトンネルの正面図を示す。
【図１６】図１６は、２つの画像領域の互いに対する第２の配置を伴うとともに、第２の下側画像領域のサイズが調整された、図１５のトンネルを示す。
【図１７】図１７は、トンネル検出のプロセスを記載するフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、そのトンネル天井１４が示されるトンネル１２の前方に位置される車両１０を概略側面図で示す。車両１０のフロントスクリーンの上部にはカメラ１６が配置され、カメラ１６は、車両１０の周囲環境の２つの別個の画像領域１８、２０を取得する。２つの画像領域１８、２０（図２参照）は、図１に矢印により示される車両１０の走行方向に対して斜めに配置される画角に対応する。
【００３５】
第１の画像領域１８が位置されるようになるカメラ１６の検出領域２２は、図１に概略側面図で示される。この検出領域２２の主軸２４は、軸Ａによって示される車両１０の走行方向に対して傾けられて、鋭角を成す。同様に、第２の画像領域２０が位置されるようになるカメラ１６の検出領域２８の主軸２６は、軸Ａに対して傾けられるが、ここでは、主軸２６は、主軸２４が軸Ａと成す角度よりも小さい角度を軸Ａと成す。
【００３６】
カメラ１６を用いて撮影可能な両方の画像領域１８、２０は、画像領域１８、２０間の距離が垂直方向に存在するように、画角が軸Ａに対して斜めに配置される。カメラ１６は車両１０内に配置されるコンピュータデバイス４４に結合され、コンピュータデバイス４４はトンネル検出のために設計されている。このため、コンピュータデバイス４４は特性検出のためのデバイス４６を含む。特性検出デバイス４６は、カメラ１６によって撮影される画像領域１８、２０の特性またはエッジを検出できる。これらの特性は、画像領域１８、２０内の輝度の急激な変化によって特徴付けられる。あるいは、コンピュータデバイス４４はカメラ１６に含められ得る。
【００３７】
図２から察することができるように、図１に示されるように車両１０がトンネル１２の前方に短い距離を隔てて位置される場合、第１の検出領域２２に割り当てられる上側画像領域１８は、トンネル１２の入口のトンネル天井１４の一部を取得する。第２の検出領域２８に割り当てられる下側画像領域２０は、トンネル１２の内側にあるトンネル天井１４の一部を取得する。この設定における上側の大きい画像領域１８は、トンネル入口をその全幅にわたって取得し、一方、第２の画像領域２０は、かなり小さく、第１の画像領域１８の５％を占めるにすぎない。
【００３８】
トンネル１２に入るときに車両１０のヘッドライトを自動的に点灯させるために、両方の画像領域１８、２０の平均輝度が決定される。輝度は、ここでは、それぞれの画像領域１８、２０の個々のピクセルの様々なグレースケール値の平均グレースケール値として示され得る。このため、カラー画像カメラが使用される場合には、個々のピクセルの色合いおよび輝度値を対応するグレースケール値へと変換することができる。
【００３９】
上側の大きい画像領域１８および中央の下側画像領域２０の両方がそれぞれ低い平均輝度を有する場合には、トンネル１２がカメラ１６の取得範囲内に存在すると結論付けことができる。このため、それぞれの平均輝度値が閾値と比較される。
【００４０】
図３に示される車両１０の運転状況において、上側画像領域１８は橋３０の領域内に位置されるようになり、一方、下側画像領域２０は橋３０の向こう側の日光を既に取得する。そのような場合、上側画像領域１８の平均輝度値は、トンネル１２の検出のための固定された閾値より小さい場合があるが、第２の画像領域２０の平均輝度値はこの閾値よりも大きい。したがって、構造体は、トンネル１２として分類されず、橋３０として分類される。この場合、２つの画像領域１８、２０の輝度値の決定の他に、更なる画像処理ステップとして、誤ったトンネル検出を回避するために、エッジ検出デバイス４６によってエッジ検出が行なわれる。
【００４１】
図４は、車両１０の周囲環境を暗くする、したがって上側画像領域１８を暗くする障害物の例として木３２が上側画像領域１８内に示される運転状況を示す。また、下側の小さい方の画像領域２０も比較的低い平均輝度を有し、これは、この領域も木３２の枝によって遮光されるからである。このことは、ここでは、２つの画像領域１８、２０の平均輝度を考慮するだけでは、トンネルの誤った検出をもたらす可能性があり、したがって、車両１０のヘッドライトの不必要な点灯を引き起こす可能性があることを意味する。しかしながら、この場合、上側画像領域１８内で輝度の急激な変化が検出され、画像領域１８内の異なる輝度の区域間の移行部が特性３４としてマークされる。特性検出デバイス４６によって行なわれる特性検出のために、様々な演算子を使用できる。例えば、キャニーアルゴリズムを用いて特性検出またはエッジ検出を行なうことができる。
【００４２】
図５は、検出された特性３４にマークが付けられた画像領域１８を示す。図４に示されるように物体によって強く遮光される画像領域１８では、木３２の背後の空のような明るい領域へのこれらの遮光物体（この場合には木３２）の移行部で、特に多数のエッジ３４が検出される。
【００４３】
特性３４を定量化するため、特性３４に割り当てられるピクセルは、合計されるとともに、特性検出中に考慮されるピクセル、すなわち、画像領域１８内に存在するピクセルの総数に関連付けられる。この作業も特性検出デバイス４６によって行なわれる。多数の特性３４が画像領域１８内に存在する場合には、画像領域１８の低い輝度が木３２のような物体により引き起こされる遮光に起因しておりトンネル１２に近づく車両１０の状況に起因していないことが想定されなければならない。その結果、画像領域１８内の特性３４の解析により、誤ったトンネル検出を回避できる。
【００４４】
例えば、図５に示される例において、エッジ３４に割り当てられない画像領域１８のピクセルの割合は９６％に相当してもよい。閾値として９８％の値が設定されれば、画像領域１８内の特性検出は、図４に示される運転状況においてトンネルが存在しないという正しい結論をもたらす。
【００４５】
図６に示される運転状況において、画像領域１８の低い輝度は、画像領域１８内の建物３６によって引き起こされる。建物３６の間の上側にだけ１つの明るい領域３８が存在し、この領域３８内には空の一区画が位置されるようになる。
【００４６】
ここでも、図７に示される特性３４の検出は、異なる輝度の区域の境界画定を引き起こし、これらの区域自体は輝度がかなり均一である。例えば、空の一区画を見ることができる領域３８は、特性３４によって画定される。同様に、建物３６の正面に設けられる構造体および／または窓も画像領域１８における特性３４のマーキングをもたらす。図７に示される例において、特性３４の検出は、特性３４に割り当てられないピクセルの９２％の値をもたらす場合がある。その結果、この画像領域１８は、閾値が９８％に設定されれば、トンネル１２の入口として誤って解釈されない。
【００４７】
図８は、車両１０がトンネル１２に近づくが依然としてトンネルの入口から幾らかの距離を隔てている運転状況を示す。この例において、トンネル天井の上側の構造体４０は、上側画像領域１８内で比較的多数の特性３４が検出される状況をもたらす。例えば、特性３４に割り当てられるピクセルの割合は、画像領域１８内に存在するピクセルの総数の４％に相当する可能性があり、それにより、特性３４に割り当てられるピクセルの最大許容数に関する閾値が２％の場合、構造体がトンネルとして正しく解釈されない。
【００４８】
図９に示される運転状況では、車両がトンネル１２に非常に近いため、画像領域１８に関して低い平均輝度値が与えられるだけでなく、もはや上側画像領域１８内で特性も何ら検出されない。このことは、画像領域１８のピクセルが特性に割り当てられないことを意味する。したがって、ここでは、トンネル１２の存在が正しく想定され、トンネル１２に入るときに車両１０のヘッドライトが点灯される。これに加えてまたはこれに代えて、第２の下側画像領域２０で特性検出が行なわれてもよい。
【００４９】
図１０は、特性検出デバイス４６による特性検出で行なわれるステップを示すのに役立つ。第１のステップＳ１０において、画像は、該画像内、例えば画像領域１８内の特性検出のために取得される。あるいは、画像領域１８の一区画だけがその後の特性検出に晒されてもよい。ステップＳ１２において、画像領域１８は、ノイズを抑制する目的でぼかされる。ガウスぼかしフィルタリング、メディアンぼかしフィルタリング、または、バイラテラルフィルタリングを使用して、ノイズを除去し、その後の特性検出の結果を改善することができる。例えば、メディアンフィルタリングは、ノイズを除去しつつ特性を特に良好に保つ。
【００５０】
更なるステップＳ１４では、アルゴリズムを用いて、特性検出が行なわれる。以降のステップＳ１６では、特性３４がマークされる出力画像が生成される。その後、ステップＳ１８では、検出された特性３４に割り当てられるピクセルの数が決定される。ステップＳ２０において、検出された特性３４に割り当てられるピクセルの数は、画像領域１８の特性検出で処理されるピクセルの総数で割られる。
【００５１】
更なるステップＳ２２では、ステップＳ２０で決定される比率が閾値以下かどうかに関して比較が行なわれる。例えば、ステップＳ２０で決定される比率を数１から差し引くことができる。画像領域１８内の全てのピクセルの５％が検出された特性３４に割り当てられる場合には、ステップ２０における計算例において、０．０５の比率が数１から差し引かれる。したがって、０．９５の値が与えられる。その値を例えば９５％に相当してもよい閾値と比較するため、数値９５（９５％の閾値に対応する）が数１から差し引かれて、その結果が−１００で割られてもよい。したがって、０．９４の値が与えられる。０．９５の既に決定された値が０．９４のこの値よりも大きいため、ステップ２２における比較は、特性３４に割り当てられる非常に多くのピクセルが画像領域１８内に存在することを表わす。その結果、画像領域１８は、画像領域１８内の低い平均輝度にもかかわらず、トンネル１２または橋３０を表わすとして解釈されない（ステップ２４参照）。
【００５２】
図１１は、車両がトンネル１２に入る直前におけるトンネル１２に近づく車両１０を示す。６μｍの範囲内にあるピクセルの高さ、一般に約４ｍであるトンネル１２の高さＨ、および、車両１０の走行方向で見られるトンネル１２の長さＬを考慮に入れて、物体がトンネル１２としてまたは橋３０として見なされるべきかどうかが予め決定されてもよい。
【００５３】
例えば検出される物体が３０ｍ未満の長さＬを有する場合、この物体は、橋３０として見なされて、トンネル１２として見なされない。したがって、軸Ａに関して検出領域２２、２８の主軸２４、２６の傾きを設定することにより、車両１０が走行して通り抜ける構造体が何れの長さＬでトンネル１２としてまたは橋３０として見なされるのかを予め決定できる。言い換えると、検出領域２２、２８は、車両１０の走行方向で見て特定の長さＬを有する橋３０がトンネル１２として考えられるように垂直に位置され得る。
【００５４】
図１１に示される画像領域１８、２０の相対的な配置は、３０ｍの物体の長さＬで物体がトンネル１２として分類されるようになっていると仮定する。そのような形態において、車両１０の傾きは、検出領域２８に割り当てられる画像領域２０が所望の場所に位置されないようになるという状況をもたらす場合がある。ここでは、路面４２に対する車両１０の傾きによって引き起こされるそのような偏位が考慮される。
【００５５】
図１２は、車両１０が前方に傾けられる場合を示す。したがって、車両１０の長手方向軸Ｓは、軸Ａと鋭角を成す。この角度は、車両１０のピッチとも呼ばれる。角度は、ラジアンでまたは度で示されてもよく、一般に車両１０の制御デバイスで利用できる。角度は、例えばＣＡＮバスまたはＬＩＮバスを介してコンピュータデバイス４４に通信され得る。
【００５６】
不変の検出領域２８’を伴う図１２に示される運転状況において、カメラ１６は、トンネル天井１４の画像領域を取得せず、トンネル１２の出口の画像領域を取得する。しかしながら、このとき、車両１０の傾きを考慮する際の検出領域２８は、路面４２よりも上側の第２の画像領域２０の望ましい高さが達せられるように調整される。路面４２よりも上側のこの望ましい高さは、傾きを何ら伴わない車両１０におけるそれに対応する（図１１参照）。
【００５７】
車両１０の傾きは、特に、下側画像領域２０が割り当てられる下側検出領域２８と関係がある。したがって、車両１０の傾きに応じて、下側画像領域２０は、路面４２よりも上側のその高さに関して、すなわち、垂直方向に移動される。前方ピッチの場合、下側画像領域２０は、それに対応して、すなわち、長手方向軸Ｓと軸Ａとによって形成される角度に比例して、上方へ移動される。その後、傾いた車両１０に関しても、予め設定された長さＬをもって橋３０からのトンネル１２の区別を行なうことができる。
【００５８】
図１３は、（荷物を積んだ結果として車両後方が下げられる車両１０の場合に）検出領域２８’がより小さい勾配の望ましい検出領域２８にどのように設定され、それ故に、それに対応して画像領域２０がどのように垂直下方へ移動されるのかを示す。画像領域２０を垂直方向に移動させることにより、上側画像領域１８からの画像領域２０の距離が変化する。
【００５９】
図１４は、検出領域２８の主軸の異なる傾きが車両１０により接近される構造体の橋３０またはトンネルとしての解釈にどのように影響を及ぼすかを示す。例えば、車両１０が真下を通過する構造体の１５ｍの長さをもって検出領域２８を比較的急に調整する場合には、この構造体がトンネル１２として解釈され、そうでない場合には、この構造体が橋３０として解釈される。
【００６０】
図１４に示されるように、車両１０の走行方向で見て３０ｍの長さに至るまで、検出領域２８の傾きがあまり急勾配でなければ、構造体が橋３０として解釈され、また、更に大きい長さの場合には、構造体がトンネル１２として解釈される。６０ｍの長さを超える時点でのみ、検出領域２８の勾配が更に小さく、したがって、２つの画像領域１８、２０間の垂直距離が更に大きい場合には、構造体がトンネル１２と見なされ、そうでない場合には、構造体が橋３０と見なされる。言い換えると、２つの画像領域１８、２０間の垂直方向の距離を予め決定することにより、何れの長さＬから構造体がトンネルと見なされるべきかを決定することができる。このように、長さＬは、橋３０をトンネル１２からフィルタリングするように設定される。
【００６１】
図１５は、長さＬが３０ｍを超える場合に構造体がトンネルと見なされるように２つの画像領域１８、２０間の距離が設定される例を示す。これに関連して、下側画像領域２０のサイズは、同様に、橋３０とトンネル１２との間を区別するために予め決定される長さＬに依存される。これに関連して、第２の画像領域２０の幅は、車両１０のための単一の走行車線の幅に対応するように、したがってトンネル１２の最小開口に対応するように選択される。また、下側画像領域２０は、カメラ１６の光軸に中心付けられる。
【００６２】
図１５における画像領域２０の高さは、カメラ１６の前方３０ｍの距離に位置される２ｍの物体の高さに対応する。路面４２よりも上側の高さに関して、画像領域２０は、路面４２よりも上側４ｍの高さＤにあるポイントを基準にして中心付けられ、その場合、４ｍのこの高さＤは、カメラ１６から３０ｍの距離を隔てて観察される。
【００６３】
図１６は、上側画像領域１８から更に離間されるとともにトンネル１２の６０ｍの長さをもって橋３０をトンネル１２から区別するために使用される対応して更に小さい下側画像領域２０を示す。ここでも、下側画像領域２０は、車両１０のための単一の走行車線の幅に対応するがカメラ１６から６０ｍの距離を隔てた車線幅に対応する幅を有する。また、画像領域２０の高さも、図１５に示される２つの画像領域１８、２０の相対的な配置におけるそれよりも小さい。更に、路面４２よりも上側の画像領域２０の中心の高さＤは、図１６において６０ｍに達するカメラ１６からの距離に対して４ｍに等しい。
【００６４】
図１７は、トンネル検出のための方法を表わす。開始ステップＳ２６の後、ステップＳ２８において、車両１０の傾きが決定される。したがって、ステップＳ３０において、画像領域１８、２０は、所定の長さＬを超える時点で、車両が真下を通過する構造体がトンネル１２として解釈され、橋３０として解釈されないように設定される。
【００６５】
その後、カメラ１６は、ステップＳ３２において、画像領域１８、２０に係る画像を取得する。次のステップＳ３４では、上側画像領域１８において平均輝度が決定される。車両１０が既にトンネル内にある場合には（ステップＳ３６）、ステップＳ３８において、画像領域１８における平均輝度が所定の閾値を上回るかどうかがチェックされる。これが当てはまらない場合には、車両１０が依然としてトンネル１２内にあると結論付けられる（ステップ４０）。画像領域１８における平均輝度値が閾値を超える場合には、ステップＳ４２において、トンネル１２の出口が画像領域１８内に位置されるようになり、したがって、トンネル１２の終わりに間もなく達すると結論付けられる。トンネル１２の出口に達すると、車両１０のヘッドライトが再び消灯される。
【００６６】
車両１０が未だトンネル内にない場合には、ステップＳ４４において、画像領域１８における平均輝度が所定の閾値を下回るかどうかがチェックされる。これが当てはまる場合には、ステップＳ４６において、第２の画像領域２０における平均輝度が決定される。その後、ステップ４８において、この下側画像領域２０においても平均輝度が所定の閾値を下回るかどうかがチェックされる。これが当てはまる場合には、ステップＳ５０において、画像領域１８におけるエッジ検出が行なわれる。
【００６７】
その後、ステップＳ５２において、画像領域１８がほぼ均一で且つ均質であるかまたはさもなければ多数のエッジ３４を含むかどうかがチェックされる。このことは、幾つのピクセルがステップＳ５０で検出されるエッジ３４に割り当てられるのかがチェックされることを意味する。画像領域１８の大部分がエッジ３４を欠き、したがって、画像領域が比較的均一で且つ均質であることをステップＳ５２が示す場合には、トンネル１２が存在すると結論付けられる（ステップＳ４０）。画像領域１８が不均質であること、すなわち、非常に多くの急激な輝度変化が画像領域１８内に含まれることをステップＳ５２が示す場合には、トンネルが存在するという結論が出されることが防止される。
【００６８】
しかしながら、画像領域１８が不均質であって多数のエッジ３４を有する場合には、次のステップＳ５４で、車両１０の走行速度が検出される。これにより、ステップＳ５６において車両１０のナビゲーションデータを更新することができ、その後、ステップＳ２８へ戻される。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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