(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられたカメラで撮影された画像から特定色領域を検出する特定色領域検出部と、
前記特定色領域検出部で検出された前記特定色領域に基づいて、先行車のテールライト領域、および信号機の表示灯領域を検出し、前記検出された前記テールライト領域、および前記表示灯領域に基づいて、前記車両の走行道路における対向車線を含む範囲を算出し、さらに、前記検出された前記テールライト領域、および前記表示灯領域に基づいて、前記車両の前方で前記走行道路と交差する交差道路を含む範囲を、前記画像内で他車両を検出する処理対象範囲として算出する処理対象範囲算出部と、
前記処理対象範囲算出部で算出された前記処理対象範囲内の前記画像から前記他車両の領域を検出する車両領域検出部と、
を備える車両検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両検出装置において、
前記処理対象範囲算出部は、前記検出された前記テールライト領域、および前表示灯領域に基づいて、前記対向車線の逆側にある前記走行道路外の対向車線逆側場所を含む範囲を算出し、算出された前記対向車線逆側場所を含む範囲を前記処理対象範囲に追加する車両検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両検出装置において、
前記処理対象範囲算出部は、前記対向車線を含む範囲に基づいて、次のフレーム画像に対する前記特定色領域の検出対象範囲を算出し、
前記特定色領域検出部は、次のフレーム画像の前記特定色領域の検出対象範囲から前記特定色領域を検出する車両検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両検出装置において、
前記車両の周囲の３次元情報を取得する３次元情報取得部をさらに備え、
前記処理対象範囲算出部は、前記３次元情報と前記画像に基づいて道路面の領域を算出し、前記道路面の領域及び前記特定色領域に基づいて前記処理対象範囲を算出する車両検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車両検出装置において、
前記処理対象範囲算出部は、前記対向車線を含む範囲と、前記交差道路を含む範囲とのそれぞれに対して、前記他車両の領域を検出する優先順位を設定し、
前記車両領域検出部は、設定された前記優先順位に従って、前記対向車線を含む範囲と前記交差道路を含む範囲とのそれぞれから前記他車両の領域を検出する車両検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の車両検出装置において、
前記処理対象範囲算出部は、前記対向車線を含む範囲と、前記交差道路を含む範囲とのそれぞれに対して、互いに異なる車両領域検出アルゴリズムを設定し、
前記車両領域検出部は、設定された前記車両領域検出アルゴリズムを用いて、前記対向車線を含む範囲と前記交差道路を含む範囲とのそれぞれから前記他車両の領域を検出する車両検出装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の車両検出装置によって検出された他車両の領域に基づいて、前記車両のヘッドライトの配光を制御する配光制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両検出装置および配光制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の前方をカメラで撮影し、自車の前方にある物体を検出することが行われている。例えば、特許文献１では、時系列で得られる複数の画像のうち初期の画像についてのみ全ての画素について画像解析を行って自車両の周辺環境を判定し、判定された周辺環境に基づいて以降の画像については他車両を検出する領域を限定する車両検出装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発明では、周辺環境の判定に用いられるデータ数が莫大であるため、解析に要する時間が長くなり、他車両を迅速に検出できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による車両検出装置は、車両に設けられたカメラで撮影された画像から特定色領域を検出する特定色領域検出部と、前記特定色領域検出部で検出された前記特定色領域に基づいて、先行車のテールライト領域、および信号機の表示灯領域を検出し、前記検出された前記テールライト領域、および前記表示灯領域に基づいて、前記車両の走行道路における対向車線を含む範囲を算出し、さらに、前記検出された前記テールライト領域、および前記表示灯領域に基づいて、前記車両の前方で前記走行道路と交差する交差道路を含む範囲を、前記画像内で他車両を検出する処理対象範囲として算出する処理対象範囲算出部と、前記処理対象範囲算出部で算出された前記処理対象範囲内の前記画像から前記他車両の領域を検出する車両領域検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、撮影された画像から他車両の存在を迅速に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（Ａ）（Ｂ）第１の実施形態に係る車両のシステム構成図、車両検出部のハードウェア構成を示す図である。
【図２】車両検出部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】処理対象範囲算出部の機能構成を示すブロック図である。
【図４】先行車テールライト判別部の動作を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）撮影された画像及び特定色領域を示す図である。
【図６】車両検出部の動作を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）撮影された画像、特定色領域、及び検出範囲を示す図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）対向車線を含む範囲、先行車が存在する撮影された画像、及び対向車線を含む範囲を示す図である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）信号機が存在する撮影された画像、対向車線を含む範囲、及び対向車線逆側場所を含む範囲を示す図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）対向車線逆側場所を含む範囲、交差する道路を含む範囲を示す図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）次のフレーム画像で処理する範囲、対向車線と逆側に車両が存在する撮影された画像を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る車両のシステム構成図である。
【図１３】第２の実施形態に係る車両検出部の機能構成を示すブロック図である。
【図１４】（Ａ）（Ｂ）第２の実施形態に係る画像の処理範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
図１（Ａ）は、本実施形態に係る車両検出装置を適用した車両１００のシステム構成図である。車両１００は、カメラ１２１、車両検出部１２２、配光制御部１２３、ヘッドライト１２４を備える。
【０００９】
カメラ１２１は車両１００の前方を撮影する。本実施形態では、このカメラ１２１で夜間に前方の車両を検出する。なお、図１（Ａ）ではカメラ１２１は１台の場合を示しているが、ステレオカメラを用いてもよい。更に、カメラ１２１を２台以上設けてもよい。車両検出部１２２は、カメラ１２１で撮影された画像を処理して、車両１００の前方の車両を検出する。
【００１０】
配光制御部１２３は、車両検出部１２２からの車両検出結果を受けて、車両１００が備えるヘッドライト１２４を制御する制御信号を生成する。具体的には、配光制御部１２３は、車両検出部１２２からの車両検出結果に基づいて、ヘッドライト１２４を構成する各光源の照射方向やオン・オフを制御するための制御信号を生成し、ヘッドライト１２４へ出力する。これにより、先行車や対向車等の他車両に対してヘッドライト１２４の配光を制御する。
【００１１】
ヘッドライト１２４は車両１００の前方の所定範囲を水平方向や垂直方向に分割した複数の配光領域ごとに独立して照射可能な複数の光源、たとえばＬＥＤで構成される。ヘッドライト１２４は配光制御部１２３の制御信号に基づいて、各光源の照射方向やオン・オフを切り替えることにより、配光を変化させる。
【００１２】
図１（Ｂ）は、車両検出部１２２のハードウェア構成を示す図である。図１（Ｂ）に示すように、車両検出部１２２は、ＣＰＵ１３１、主記憶部１３２、補助記憶部１３３、バスライン１３４を備える。ＣＰＵ１３１、主記憶部１３２、補助記憶部１３３の各部はバスライン１３４によって接続され、各部間で相互にデータの送受信を行う。また、ＣＰＵ１３１と別に補助演算部を備えてもよい。
【００１３】
ＣＰＵ１３１は、主記憶部１３２または補助記憶部１３３に格納されているプログラムを読み出し、演算を実行し、演算結果を主記憶部１３２や補助記憶部１３３へ記憶すると共に、配光制御部１２３に車両検出結果を出力する。 
【００１４】
主記憶部１３２には、ＣＰＵ１３１によって実行されるプログラムや、ＣＰＵ１３１によって実行された演算結果や、車両検出部１２２で利用される設定情報が格納される。主記憶部１３２は、たとえば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）やリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等で構成される。  
【００１５】
補助記憶部１３３は、ＣＰＵ１３１によって実行されるプログラムや、ＣＰＵ１３１によって実行された演算結果や、車両検出部１２２で利用される設定情報を格納する。補助記憶部１３３は、主記憶部１３２に格納しきれないデータなどを格納し、電源遮断されてもデータを保持する。補助記憶部１３３は、たとえば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）などの磁気ディスク装置、あるいはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリなどを、単体あるいは複数組み合わせて構成される。
なお、車両１００の構成は上記説明に限られるものではなく、撮像機能、配光機能を備えていればよい。
【００１６】
図２は、車両検出部１２２の機能構成を示すブロック図である。車両検出部１２２は、特定色領域検出部２１１、処理対象範囲算出部２１２、車両領域検出部２１３を備える。特定色領域検出部２１１、処理対象範囲算出部２１２、及び車両領域検出部２１３は、車両検出部１２２のＣＰＵ１３１が主記憶部１３２または補助記憶部１３３に格納されている処理プログラムを実行することにより実現される機能であり、図２ではこれらをブロック図で示したものである。
【００１７】
特定色領域検出部２１１は、カメラ１２１が取得した各フレーム画像から、色空間上のある特定の範囲内の値から構成される領域（以下、特定色領域と称する）を検出する。本実施形態では、各フレーム画像から、先行車のテールライトの色である赤色で構成される領域や、信号機の表示色である赤色、黄色、緑色で構成される領域を特定色領域として抽出する。色空間の例としてＹＵＶ表色系で説明する。ＹＵＶ表色系で表される画像は、輝度情報に対応するＹ画像と、色情報を持つＵ画像とＶ画像で構成される。ＵとＶの2次元から構成される平面上の特定の範囲の値を持つ画素を取り出し、隣接する画素同士を統合することで、赤色領域、黄色領域、緑色領域を抽出する。
【００１８】
処理対象範囲算出部２１２は、特定色領域検出部２１１から特定色領域を取得し、特定色領域に基づいて、フレーム画像内で車両領域検出部２１３の処理に用いる範囲を処理対象範囲として算出する。処理対象範囲算出部２１２の詳細な機能構成については後述するが、例えばフレーム画像内で対向車線を含む範囲などを処理対象範囲として算出する。なお、後述するように処理対象範囲算出部２１２は、フレーム画像内の様々な範囲を処理対象範囲として算出することができる。そのため、複数の処理対象範囲を算出した場合、処理対象範囲算出部２１２は、各処理対象範囲に対して車両領域検出部２１３の処理に対する優先順位を設定する。
【００１９】
車両領域検出部２１３は、処理対象範囲算出部２１２から処理対象範囲を取得し、予め定められたアルゴリズムに従って、処理対象範囲内のフレーム画像から他車両のヘッドライトを検出することにより、他車両の領域に相当する車両領域を検出する。なお、上記のように処理対象範囲算出部２１２がフレーム画像内で複数の処理対象範囲を算出した場合、車両領域検出部２１３は、取得した各処理対象範囲に対して定められた処理の優先順位に従って処理対象範囲を選択し、選択された処理対象範囲内のフレーム画像から車両領域を検出する。他車両のヘッドライトの検出の方法として一般的に知られている方法は、まず、フレーム画像から輝度の値が所定のしきい値以上を持つ画素を抽出し、抽出した画素のうち隣接するもの同士を統合して高輝度領域を生成する。次に、生成された高輝度領域に対して、車両のヘッドライトに相当するものか否かを判定し、ヘッドライトに相当すると判定した高輝度領域または高輝度領域群を囲む矩形領域を車両領域とする。なお、これ以外の方法を用いて他車両のヘッドライトを検出してもよい。
【００２０】
他車両のヘッドライトは、自車との位置関係によって見え方が異なるため、画像内の位置によって検出アルゴリズムを変えてもよい。例えば、対向車線を走行する他車両のヘッドライトに相当する車両領域を検出する場合は、生成された高輝度領域の左または右に類似する大きさと形状を有する別の高輝度領域を見つけてペアリングし、そのペアを囲む矩形領域を車両領域とする。一方、自車の走行道路に対して対向車線と逆側に存在する他車両のヘッドライトに相当する車両領域を検出する場合は、生成された高輝度領域の斜め方向に類似する形状を有する別の高輝度領域を見つけてペアリングし、そのペアを囲む矩形領域を車両領域とする。また、自車の走行道路と交差する道路に存在する他車両のヘッドライトに相当する車両領域を検出する場合は、生成された高輝度領域の大きさと形状からヘッドライトか否かを判定し、ヘッドライトと判定された高輝度領域を車両領域とする。さらに、処理対象範囲算出部２１２において、後述するように車両のテールライトと判定された特定色領域のペアが存在する場合は、そのペアを囲む矩形領域も車両領域とする。
【００２１】
図３は、処理対象範囲算出部２１２の機能構成を示すブロック図である。処理対象範囲算出部２１２は、先行車テールライト判別部３１１、信号機判別部３１２、対向車線包含範囲算出部３１３、対向車線逆側包含範囲算出部３１４、交差道路包含範囲算出部３１５、処理対象範囲パラメータ設定部３１６、次フレーム特定色領域検出向け処理範囲算出部３１７を備える。
【００２２】
先行車テールライト判別部３１１は、特定色領域検出部２１１から特定色領域として抽出された赤色の領域を取得し、取得された赤色領域から先行車のテールライトに相当するものを判別し、先行車のテールライトと判別された領域を先行車テールライト領域として出力する。
【００２３】
図４は、先行車テールライト判別部３１１が、赤色の領域から先行車のテールライトを判別する動作を示すフローチャートである。図４のステップＳ４１１で、先行車テールライト判別部３１１が、特定色領域検出部２１１から出力された特定色領域のうち赤色の領域群から一度も選択されていない領域を取り出して選択する。そして、ステップＳ４１２で、選択された赤色領域において、この赤色領域を中心とする左右に広がった所定の範囲内に別の赤色領域が存在するかを調べる。
【００２４】
ステップＳ４１３で、左右に広がった所定の範囲内に別の赤色領域が存在するか否かを判定する。左右に広がった所定の範囲内に別の赤色領域が存在する場合、ステップＳ４１４で、存在する赤色領域の中から、位置の関係性と領域間の距離と領域の大きさの同一性の３つの観点に基づいて、ステップＳ４１１で選択した赤色領域とペアになる赤色領域を選び出し、これらの赤色領域を相互に対応付ける。ステップＳ４１３で、左右に広がった所定の範囲内に別の赤色領域が存在しない場合、ステップＳ４１５へ進む。ステップＳ４１５で、全ての赤色領域に対して選択が完了したかを判定する。この判定で、未実行の赤色領域が存在する場合は、ステップＳ４１１に戻る。
【００２５】
ステップＳ４１５で、全ての赤色領域に対して選択が完了した場合は、ステップＳ４１６に進む。ステップＳ４１６では、相互に対応付いた赤色領域のペアを見つけだし、見つけ出されたペアが緊急車両の緊急表示灯に相当するか否かを判定して、緊急表示灯であると判定した場合はこれを以降の処理対象から除外する。具体的には、見つけ出されたペアの下側の所定の範囲で、ヘッドライトやテールライトに相当する２つの高輝度領域の有無を判定し、２つの高輝度領域が見つかった場合は、当該ペアが緊急車両の緊急表示灯と判定して、これを処理対象から除外する。続いて、ステップＳ４１７で、緊急表示灯と判定されなかった赤色領域のペアに対して、踏切警報灯に相当するか否かを判別し、踏切警報灯と判定した場合はこれを以降の処理対象から除外する。具体的には、赤色領域ペアの各領域の形状と位置、領域間の距離に基づいて、踏切警報灯であるか否かを判別する。また、ステップＳ４１７では、図示しない地図情報を取得し、前方に踏切が存在する場合にのみ踏切警報灯の判別処理を実施するようにしてもよい。そして最後に、ステップＳ４１８で、ステップＳ４１７で踏切警報灯と判定されなかった赤色領域のペアを先行車のテールライトと判定する。ステップＳ４１８では、緊急車両の緊急表示灯を除外して（ステップＳ４１６）、更に、踏切警報灯を除外して（ステップＳ４１７）、残った赤色領域ペアを先行車のテールライトと判定する。
【００２６】
図５（Ａ）は、自車が左側の車線を走行中に、対向車線に１台の緊急車両２０１４と、前方に踏切警報機２００１と、前方に２台の先行車２０１１、２０１２とが存在する状況で撮影された画像を示す図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した画像に対する特定色領域の検出結果を示す図である。緊急車両２０１４のように緊急表示灯が水平方向に２つ並んでいる場合は、特定色検出の結果、これらの緊急表示灯が水平に並ぶ２つの特定色領域２０６１、２０６２として検出されるため、車両のテールライトと誤判別しやすい。このため、図４のステップＳ４１６の処理を実施することで、特定色領域２０６１、２０６２を先行車テールライト領域から除外する必要がある。また、踏切警報機２００１のように踏切警報灯が水平方向に２つ並んでいる場合は、特定色検出の結果、これらが水平に並ぶ２つの特定色領域２０２１、２０２２として検出され、車両のテールライトと誤判別しやすい。このため、図４のステップＳ４１７の処理を実施することで、特定色領域２０２１、２０２２を先行車テールライト領域から除外する必要がある。その結果、先行車テールライト判別部３１１は、先行車２０１１のテールライトに対応する特定色領域２０３１、２０３２のペアと、先行車２０１２のテールライトに対応する特定色領域２０３３、２０３４のペアとを、先行車テールライト領域と判別することができる。
【００２７】
図３の処理対象範囲算出部２１２の説明に戻る。信号機判別部３１２は、まず、特定色領域検出部２１１から特定色領域として抽出された赤色の領域、黄色の領域、緑色の領域と、先行車テールライト判別部３１１からテールライト領域を取得する。特定色領域検出部２１１から取得した赤色領域、黄色領域、緑色領域と、先行車テールライト判別部３１１から取得したテールライト領域から、信号機の表示灯に相当する領域を判別し、信号機の表示灯に相当すると判別された領域を信号機領域として出力する。また、先行車テールライト判別部３１１において図４の動作フローチャートのステップＳ４１７で踏切警報灯に相当する赤色領域のペアが検出された場合、検出された領域を信号機判別部３１２において信号機領域として扱ってもよい。
【００２８】
対向車線包含範囲算出部３１３は、先行車テールライト判別部３１１から先行車テールライト領域と、信号機判別部３１２から信号機領域を取得し、取得した先行車テールライト領域と信号機領域に基づいて、対向車線を含む範囲を算出する。以下、対向車線を含む範囲の算出について、図５（Ｃ）を参照して説明する。
【００２９】
図５（Ｃ）は、自車が左側の車線を走行中に、前方に信号機が２機（５０１、５０２）と、車両が３台（５１１，５１２，５１３）と、交差する道路５２３が存在する状況で撮影された画像を示す図である。左側通行の場合、このような状況下では、一般的に、対向車線５２１は先行車の右側に存在することから、対向車線包含範囲算出部３１３は、画像内で最も右側に存在する先行車５１３のテールライト領域の右側に対向車線５２１を含む範囲を算出する。また、対向車線５２１は信号機の下側に存在する可能性が高いことから、画像内で最も下側にある信号機５０１の領域の下側に対向車線５２１を含む範囲を算出する。また、画像上で自車の右側境界を前方に伸ばした直線５５１が設定できる場合は、直線５５１の右側に対向車線５２１を含む範囲を算出する。
【００３０】
図３に示す対向車線逆側包含範囲算出部３１４は、先行車テールライト判別部３１１から先行車テールライト領域と、信号機判別部３１２から信号機領域を取得し、取得した先行車テールライト領域と信号機領域に基づいて、自車の走行道路に対して対向車線の逆側にある走行道路外の場所（以下、対向車線逆側場所と称する）を含む範囲を算出する。
【００３１】
以下、対向車線逆側包含範囲算出部３１４による範囲の算出について、図５（Ｃ）を参照して説明する。左側通行の場合、対向車線逆側場所５２２は、先行車の左側に存在することから、最も左側に存在する先行車５１１のテールライト領域の左側に対向車線逆側場所５２２を含む範囲を算出する。また、対向車線逆側場所５２２は、信号機の下側に存在する可能性が高いことから、画像内で最も下側にある信号機５０１の領域の下側に対向車線逆側場所５２２を含む範囲を算出する。また、画像上で自車の左側境界を前方に伸ばした直線５５２が設定できる場合は、直線５５２の左側に対向車線逆側場所５２２を含む範囲を算出する。
【００３２】
図３に示す交差道路包含範囲算出部３１５は、先行車テールライト判別部３１１から先行車テールライト領域と、信号機判別部３１２から信号機領域を取得し、取得した先行車テールライト領域と信号機領域に基づいて、自車の走行道路と前方で交差する道路を含む範囲を算出する。
【００３３】
以下、交差道路包含範囲算出部３１５による範囲の算出について、図５（Ｃ）を参照して説明する。前方に信号機が存在する場合は、その信号機の下側には、自車の走行道路と前方で交差する交差道路５２３が存在する可能性がある。そこで、画像内で最も下側にある信号機５０１の領域の下側に交差道路５２３を含む範囲を算出する。また、前方に先行車が存在する場合、交差道路５２３は先行車の下端より上側に存在する可能性が高い。そこで、画像内で最も下側にある先行車５１２のテールライト領域の位置から所定の値だけ下の位置から上側に交差道路５２３を含む範囲を算出する。
【００３４】
図３に示す処理対象範囲パラメータ設定部３１６は、対向車線包含範囲算出部３１３から対向車線を含む範囲を取得し、対向車線逆側包含範囲算出部３１４から対向車線逆側場所を含む範囲を取得し、交差道路包含範囲算出部３１５から前方の交差道路を含む範囲を取得する。そして、取得されたそれぞれの範囲を処理対象範囲として設定し、各処理対象範囲に対して、車両領域検出部２１３において処理する優先順位と、適用される車両検出アルゴリズムを設定し、車両領域検出部２１３に出力する。なお、車両領域検出部２１３において処理する優先順位は、例えば、対向車線を含む範囲、前方の交差道路を含む範囲、対向車線逆側場所を含む範囲の順に、高い優先順位を設定することができる。または、これ以外の優先順位を設定することも可能である。
【００３５】
図３に示す次フレーム特定色領域検出向け処理範囲算出部３１７は、対向車線包含範囲算出部３１３から対向車線を含む範囲を取得し、取得した対向車線を含む範囲を除いた範囲を、次のフレーム画像で特定色領域検出部２１１が特定色領域を検出する対象範囲として算出する。すなわち、前述のように特定色領域検出部２１１では、対向車線包含範囲算出部３１３が対向車線を含む範囲を算出する際に用いる先行車テールライト領域や信号機領域を、次のフレーム画像から特定色領域として抽出する必要がある。これらの特定色領域は、次のフレーム画像においても、今回のフレーム画像で対向車線包含範囲算出部３１３が算出した対向車線を含む範囲から外れた範囲に存在する可能性が高い。したがって、今回のフレーム画像で算出された対向車線を含む範囲を除いた範囲を、次のフレーム画像に対する特定色領域の検出対象範囲として算出することができる。
【００３６】
図６は、車両検出部１２２の処理の流れ、換言すると、車両１００が他車両を検出する動作を示すフローチャートである。このフローチャートについて、図７（Ａ）〜（Ｄ）の撮影された画像及び特定色領域の検出結果を示す図を参照しながら説明する。
【００３７】
図６のステップＳ６１１で、図３に示す特定色領域検出部２１１が、カメラ１２１が取得したフレーム画像から、先行車のテールライトに対応する赤色領域と、信号機の表示色である赤色、黄色、緑色で構成される領域とを含む特定色領域群を検出する。ステップＳ６１２で、検出された特定色領域群に赤色領域がないかを判定し、赤色領域がない場合はステップＳ６１５に進む。ステップＳ６１２で、領域群に赤色領域がある場合は、ステップＳ６１３に進む。ステップＳ６１３で、図３に示す先行車テールライト判別部３１１が、図４に示したフローチャートに従って、赤色領域群に対して先行車のテールライトに相当する領域とそれ以外を判別する。
【００３８】
図７（Ａ）は、信号機５０１、５０２は赤表示灯が点灯している状況で撮影された画像を示す図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示した画像に対してステップＳ６１１で特定色領域として検出された赤色領域７２１、７２２、７３１、７３２、７３３、７３４、７３５、７３６および７３７について、ステップＳ６１３の処理を行った結果を示す図である。ステップＳ６１３を実行した後、図７（Ｂ）に示すように、赤色領域７３１と赤色領域７３２のペア、赤色領域７３３と赤色領域７３４のペア、赤色領域７３５と赤色領域７３７のペアがそれぞれ先行車テールライト領域として判別され、赤色領域７２１、７２２、７３６が先行車テールライト以外として判別される。
【００３９】
ステップＳ６１４で、図３に示す信号機判別部３１２が、先行車テールライト以外と判別された赤色領域に対して、赤信号すなわち信号機の赤表示灯に相当する領域とそれ以外を検出する。検出方法は、ステップＳ６１３によって先行車テールライト領域が検出された場合、検出された先行車テールライト領域のうち最も上部にある領域の上側の所定の範囲に含まれる赤色領域のうち、形状が円形のものを赤表示灯と検出する。図７（Ｂ）では、画像内で最も上部にある先行車テールライト領域は、赤色領域７３５、７３７のペアであり、その上側の範囲７４１に含まれる赤色領域７２１、７２２はどちらも円形である。そのため、赤色領域７２１、７２２を信号機の赤表示灯として検出する。
また、ステップＳ６１３によって先行車テールライト領域が検出されなかった場合は、画像上側の所定の範囲に含まれる赤色領域のうち、形状が円形のものを赤信号と検出する。
【００４０】
図７（Ｃ）は、自車が左側の車線を走行中に、前方に赤表示灯が点灯している信号機２機（５０１、５０２）と、交差する道路が存在する状況で撮影された画像を示す図である。図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）に示した画像に対してステップＳ６１１で特定色領域として検出された赤色領域８２１および８２２について、ステップＳ６１３の処理を行った結果を示す図である。図７（Ｄ）に示す画像に対して、ステップＳ６１３を実行しても、先行車テールライト領域は検出されない。この場合、画像上側の所定の範囲８４１が設定され、範囲８４１に含まれる赤色領域８２１、８２２の形状はどちらも円形であるため、赤表示灯と判別される。
【００４１】
図６の説明に戻る。ステップＳ６１５で、図３に示す信号機判別部３１２が、ステップＳ６１１で検出された黄色領域群に対して、信号機の黄表示灯に相当する領域とそれ以外を判別する。更に、ステップＳ６１５で、ステップＳ６１１で検出された緑色領域群に対して緑表示灯に相当する領域とそれ以外を判別する。黄表示灯および緑表示灯の判別は、検出された位置と大きさと形状を特徴量として判別する。
【００４２】
ステップＳ６１６で、ステップＳ６１３において先行車テールライトに相当する領域と、ステップＳ６１４とステップＳ６１５において、信号機の表示灯に相当する領域のどちらも検出されなかった場合、ステップＳ６２３に進む。この場合、ステップＳ６２３では、画像の全範囲を処理対象範囲として車両領域を検出する。ステップＳ６１６で、ステップＳ６１３においてテールライトに相当する領域、または、ステップＳ６１４とステップＳ６１５において信号機の表示灯に相当する領域のどちらか一方、または両方とも検出された場合、ステップＳ６１７に進む。ステップＳ６１７で、対向車線包含範囲算出部３１３が、ステップＳ６１３で検出された先行車テールライト領域と、ステップＳ６１４およびステップＳ６１５で検出された信号機領域に基づいて、図５（Ｃ）で説明したような方法により、対向車線を含む範囲を算出する。なお以下では、対向車線を含む範囲の算出結果の別の例を、図８〜図９を参照しながらさらに説明する。
【００４３】
図８（Ａ）は、図７（Ｂ）の画像から判別された３台の先行車のテールライト領域ペア９３１、９３２、９３３と、２機の信号機領域９２１、９２２とに基づいて算出された対向車線を含む範囲９４１を示す図である。このように、先行車テールライト領域ペア９３１、９３２、９３３と信号機領域９２１、９２２が共に検出されている場合、先行車テールライト領域ペア９３１、９３２、９３３のうち画像内で最も右側に存在する先行車テールライト領域ペア９３３の右側、かつ、信号機領域９２１、９２２のうち画像内で最も下側にある信号機領域９２２の下側、かつ、画像上で自車の右側境界を前方に伸ばした直線９５１の右側を満たす範囲９４１を、対向車線を含む範囲とする。
【００４４】
図８（Ｂ）は、自車が左側の車線を走行中に、先行車の車両３台（１０１１，１０１２，１０１３）が存在する状況で撮影された画像を示す図である。図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）に示した画像から検出された３台分の先行車のテールライト領域ペア１０３１、１０３２、１０３３と、先行車のテールライト領域ペア１０３１、１０３２、１０３３に基づいて算出された対向車線を含む範囲１０４１を示す図である。このように、先行車テールライト領域ペア１０３１、１０３２、１０３３のみが検出されており、信号機領域が検出されていない場合、先行車テールライト領域ペア１０３１、１０３２、１０３３のうち画像内で最も右側に存在する先行車テールライト領域ペア１０３３の右側、かつ、画像上で自車の右側境界を前方に伸ばした直線１０５１の右側を満たす範囲１０４１を、対向車線を含む範囲とする。
【００４５】
図９（Ａ）は、自車が左側の車線を走行中に、信号機２台（１１０１，１１０２）が存在する状況で撮影された画像を示す図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示した画像から検出された２機分の信号機領域１１２１、１１２２と、信号機領域１１２１、１１２２に基づいて算出された対向車線を含む範囲１１４１を示す図である。このように、信号機領域１１２１、１１２２のみが検出されており、先行車テールライト領域ペアが検出されていない場合、信号機領域１１２１、１１２２のうち画像内で最も下側にある信号機領域１１２２の下側、かつ、画像内で中心より左側にある信号機領域１１２１の右側、かつ、画像内で中心より左側にある信号機領域１１２１の右端から下に所定の長さの位置１１５０と、画像の下端の自車の右側境界位置１１５１を結ぶ直線１１５２の右側を満たす範囲１１４１を、対向車線を含む範囲とする。尚、画像内で中心より左側に信号機領域がない場合は、画像内で最も下側にある信号機領域１１２２の下側を、対向車線を含む範囲とする。
【００４６】
図６の説明に戻る。ステップＳ６１８で、対向車線逆側包含範囲算出部３１４は、ステップＳ６１３で検出された先行車テールライト領域と、ステップＳ６１４およびステップＳ６１５で検出された信号機領域とに基づいて、自車の走行道路に対して対向車線の逆側にある対向車線逆側場所を含む範囲を算出する。対向車線逆側場所を含む範囲の算出結果の例を図９（Ｃ）〜図１０（Ｂ）を参照しながら説明する。
【００４７】
図９（Ｃ）は、図８（Ａ）に示した３台の先行車のテールライト領域ペア９３１、９３２、９３３と、２機の信号機領域９２１、９２２に基づいて算出された対向車線逆側場所を含む範囲１２４１を示す図である。このように、先行車テールライト領域ペア９３１、９３２、９３３と信号機領域９２１、９２２が共に検出されている場合、先行車テールライト領域ペア９３１、９３２、９３３で最も左側に存在する先行車テールライト領域ペア９３１の左側、かつ、信号機領域９２１、９２２のうち画像内で最も下側にある信号機領域９２２の下側、かつ、画像上で自車の左側境界を前方に伸ばした直線１２５１の左側を満たす範囲１２４１を、対向車線逆側場所を含む範囲とする。
【００４８】
図１０（Ａ）は、図８（Ｃ）に示した３台の先行車のテールライト領域ペア１０３１、１０３２、１０３３に基づいて算出された対向車線逆側場所を含む範囲１３４１を示す図である。このように、先行車テールライト領域ペア１０３１、１０３２、１０３３のみが検出されており、信号機領域が検出されていない場合、先行車テールライト領域ペア１０３１、１０３２、１０３３のうち最も左側に存在する先行車のテールライト領域ペア１０３１の左側、かつ、画像上で自車の左側境界を前方に伸ばした直線１３５１の左側を満たす範囲１３４１を、対向車線逆側場所を含む範囲とする。
【００４９】
図１０（Ｂ）は、図９（Ｂ）に示した２機の信号機領域１１２１、１１２２に基づいて算出された対向車線の逆側を含む範囲１４４１を示す図である。このように、信号機領域１１２１、１１２２のみが検出されており、先行車テールライト領域ペアが検出されていない場合、信号機領域１１２１、１１２２のうち画像内で最も下側にある信号機領域１１２２の下側、かつ、画像内で中心より左側にある信号機領域１１２１の左端から下に所定の長さの位置１４５０と、画像の下端の自車の左側境界位置１４５１を結ぶ直線１４５２の左側を満たす範囲１４４１を、対向車線逆側場所を含む範囲とする。尚、画像内で中心より左側に信号機領域がない場合は、対向車線逆側場所を含む範囲を設定しない。
【００５０】
図６の説明に戻る。ステップＳ６１９で、ステップＳ６１４とステップＳ６１５において、信号機の表示灯に相当する領域が検出されたか否かを判別する。信号機の表示灯に相当する領域が検出された場合、ステップＳ６２０で、交差道路包含範囲算出部３１５が、ステップＳ６１３で検出された先行車テールライト領域と、ステップＳ６１４およびステップＳ６１５検出された信号機領域に基づいて、前方で交差する道路を含む範囲を算出する。ステップＳ６１９で、信号機の表示灯に相当する領域が検出されなかった場合、ステップＳ６２１に進む。
【００５１】
前方で交差する道路を含む範囲の算出結果の例を図１０（Ｃ）〜図１０（Ｄ）を参照しながら説明する。図１０（Ｃ）は、図８（Ａ）に示した３台の先行車のテールライト領域ペア９３１、９３２、９３３と、２機の信号機領域９２１、９２２に基づいて算出された前方で交差する道路を含む範囲１５４１を示す図である。このように、先行車テールライト領域ペア９３１、９３２、９３３と信号機領域９２１、９２２が共に検出されている場合、信号機領域９２１、９２２のうち画像内で最も下側にある信号機領域９２２の下側、かつ、先行車テールライト領域ペア９３１、９３２、９３３のうち画像内で最も下側にある先行車のテールライト領域ペア９３２の位置から所定の値だけ下の位置から上側を満たす範囲１５４１を、交差する道路を含む範囲１５４１とする。
【００５２】
図１０（Ｄ）は、図９（Ｂ）に示した２機の信号機領域１１２１、１１２２に基づいて算出された前方で交差する道路を含む範囲１６４１を示す図である。このように、信号機領域１１２１、１１２２のみが検出されており、先行車テールライト領域ペアが検出されていない場合、信号機領域１１２１、１１２２のうち画像内で最も下側にある信号機領域１１２２の下側の所定の大きさを満たす範囲１６４１を、交差する道路を含む範囲とする。
【００５３】
図６の説明に戻る。ステップＳ６２１で、処理対象範囲パラメータ設定部３１６は、ステップＳ６１７で算出された対向車線を含む範囲と、ステップＳ６１８で算出された対向車線逆側場所を含む範囲と、ステップＳ６２０で算出された前方の交差する道路を含む範囲とを処理対象範囲として設定し、各処理対象範囲に対して処理する優先順位と適用される車両検出アルゴリズムを設定する。処理する優先順位は、例えば前述のように、対向車線を含む範囲、前方を交差する道路を含む範囲、対向車線逆側場所を含む範囲の順とする。なお、対向車線を含む範囲の大きさが所定のしきい値より大きい場合、前方の交差する道路を含む範囲と対向車線逆側場所を含む範囲を処理対象範囲から除外するようにしてもよい。これにより、対向車線を含む範囲だけに車両検出処理が限定され、車両検出処理に要する時間を抑えることができる。その結果、リアルタイムに動作し、かつ、配光制御に重要な対向車両の検出が実現できる。また、各範囲に対応して車両領域検出部２１３の検出アルゴリズムを設定する。
【００５４】
図６のステップＳ６２２で、次フレーム特定色領域検出向け処理範囲算出部３１７が、特定色領域検出部２１１によって処理される次のフレーム画像の範囲を算出する。この範囲は、ステップＳ６１７で算出された対向車線を含む範囲に基づいて算出される。図１１（Ａ）は、図８（Ａ）に示した対向車線を含む範囲９４１に基づいて算出された、次のフレーム画像で特定色領域検出部２１１が処理する範囲１７４１の一例を示す図である。このように、対向車線を含む範囲９４１を除いた左側の範囲１７４１を、次のフレーム画像で特定色領域検出部２１１が処理する対象の範囲とする。特定色領域検出部２１１は、次のフレーム画像の処理タイミングでは、次のフレーム画像の範囲１７４１を対象に赤色、信号機の表示色である赤色、黄色、緑色で構成される領域を検出する。なお、範囲９４１、１７４１の上側にある信号機領域９２１、９２２を含む範囲を、さらに次のフレーム画像における特定色領域検出部２１１の処理対象範囲に含めてもよい。
【００５５】
図６の説明に戻る。ステップＳ６２３で、車両領域検出部２１３が、ステップＳ６２１で設定された処理対象範囲内から、定められたアルゴリズムに従って、他車両のヘッドライトを検出し、車両領域を検出する。すなわち、処理対象範囲内の高輝度領域に基づいて他車両の車両領域を検出する。具体的には、車両領域検出部２１３が、ステップＳ６２１で算出した処理対象範囲群を取得し、取得された処理対象範囲群に対して定められた処理の優先順位に従って処理対象範囲を選択して車両領域を検出する。また、ステップＳ６１３において、先行車のテールライトと判別された領域ペアを車両領域として検出する。次のステップＳ６２４で、配光制御部１２３は、ステップＳ６１３で検出された車両領域にハイビームが照射されないように、ヘッドライト１２４の配光を制御する。
【００５６】
なお、処理対象範囲算出部２１２は、図３の対向車線包含範囲算出部３１３、対向車線逆側包含範囲算出部３１４、交差道路包含範囲算出部３１５のうち、対向車線包含範囲算出部３１３のみを有する構成としてもよい。このような構成とすることで、処理時間を削減しつつ、先行車のテールライトと対向車のヘッドライトのみを検出する車両検出装置を実現できる。また、特定色領域検出部２１１において、黄色領域と緑色領域の検出処理を削除し、赤色領域の検出のみに限定した構成にしてもよい。このようにすることで、処理時間をさらに削減できる。
【００５７】
以下では、処理対象範囲算出部２１２が対向車線逆側包含範囲算出部３１４と交差道路包含範囲算出部３１５を有さずに対向車線包含範囲算出部３１３のみを有する構成における配光制御の動作を説明する。
図１１（Ｂ）は自車の前方に信号機２１０１が存在し、対向車線と逆側にある自車の走行道路外の場所に自車と向かいあう車両２１１４が存在する状況を示す図である。図１１（Ｂ）に示す環境で車両２１１４のヘッドライトをオンにした状況下で信号機２１０１の表示灯のいずれかをオフからオンに切り替えた場合、処理対象範囲算出部２１２で設定される処理対象範囲は対向車線を含む領域だけのため、車両２１１４は検出されず、配光制御の結果はロービームからハイビームになる。その後、処理対象範囲算出部２１２で、処理対象範囲を設定しないようにした場合は、画像全体が処理対象となり、車両２１１４が検出されるが、処理時間が増えて配光制御の結果は遅れてロービームになる。
【００５８】
また、車両領域検出部２１３は、対向車線包含範囲算出部３１３で算出された範囲に対する車両領域の検出結果が得られた段階で配光制御部１２３に制御信号を送り、その後に交差道路包含範囲算出部３１５や対向車線逆側包含範囲算出部３１４で算出された範囲に対する車両領域の検出結果が得られたら、その検出結果に基づいてさらに配光制御部１２３に制御信号を送るようにすることもできる。この場合の配光制御の動作は、次のとおりである。図１１（Ｂ）に示す環境で車両２１１４のヘッドライトをオンにした状況下で信号機２１０１の表示灯のいずれかをオフからオンに切り替えた場合、最初は、車両２１１４は検出されず、配光制御の結果はロービームからハイビームになる。その後、対向車線逆側包含範囲算出部３１４で算出された範囲に対する車両領域検出処理が終わった後は、車両２１１４が検出されることでロービームに切り替わる動作になる。
以上の説明では、左側通行、すなわち車両がセンターラインの左側の車線を走行する場合について説明したが、右側通行、すなわち車両がセンターラインの右側の車線を走行する場合にも本発明を適用可能である。この場合は左右を逆にみなすことで、上記と同様の処理で本発明による車両検出装置を実現できる。
【００５９】
本実施形態によれば、特定色領域を検出し、検出された特定色領域から処理対象範囲を算出し、算出された処理対象範囲から車両を検出することで、車両検出に用いられるデータ数が抑えられ、処理時間の低減につながる。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図１２〜図１４を参照して説明する。
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る車両１００のシステム構成図である。第２の実施形態に係る車両１００は、カメラ１２１、車両検出部１２２、配光制御部１２３、ヘッドライト１２４、３次元情報算出部１８１５を備える。車両１００は、３次元情報算出部１８１５以外は、第１の実施形態と同様であるため、以下では同一部分の説明は省略する。
【００６１】
３次元情報算出部１８１５は、車両１００の前方に存在する物体との距離を計測するものであり、たとえば、前方の３次元情報を計測する機能を有するレーザレーダ、レーザレンジファインダ、ステレオカメラなどを用いて構成される。なお、３次元情報算出部１８１５は、車両の前方を含めて車両の周囲の３次元情報を計測してもよい。また、３次元情報算出部１８１５は１台のカメラで構成し、カメラ１２１と合わせてステレオカメラとして３次元情報を計測してもよい。
【００６２】
図１３は、車両検出部１２２の機能構成を示すブロック図である。特定色領域検出部２１１、処理対象範囲算出部２１２、及び車両領域検出部２１３は、車両検出部１２２のＣＰＵが主記憶部または補助記憶部に格納されている処理プログラムを実行することにより実現される機能をブロック図で示したものである。車両検出部１２２の構成は、処理対象範囲算出部２１２が３次元情報算出部１８１５からの３次元情報の入力を受ける以外は第１の実施形態と同様である。異なる点は、図３に示した処理対象範囲算出部２１２の機能構成において、対向車線包含範囲算出部３１３における対向車線を含む範囲の算出方法と、対向車線逆側包含範囲算出部３１４における対向車線逆側場所を含む範囲の算出方法である。以下、異なる点を中心に説明する。
【００６３】
第２の実施形態に係る対向車線包含範囲算出部３１３は、３次元情報算出部１８１５から取得した３次元情報から、カメラ１２１で撮影された画像で道路面の領域を算出し、算出された道路領域の上側という条件を、対向車線を含む領域の算出条件に追加する。
【００６４】
図１４（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施形態に係る画像の処理範囲を示す図である。
図１４（Ａ）は、図８（Ａ）に示した３台の先行車のテールライト領域ペア９３１、９３２、９３３と、２機の信号機領域９２１、９２２と、距離情報に基づいて算出された対向車線を含む範囲１９４１を示す図である。領域１９１１および領域１９１２は３次元情報が取得できた領域、かつ、３次元の高さ方向の値から道路と判定された領域である。図８（Ａ）に示した範囲９４１から道路と判定された領域の上側を満たす範囲１９４１を対向車線を含む範囲とする。
【００６５】
対向車線逆側包含範囲算出部３１４は、３次元情報算出部１８１５から取得した３次元情報から、カメラ１２１で撮影された画像で道路面の領域を算出し、算出された道路領域の上側という条件を、対向車線逆側場所を含む範囲の算出条件に追加する。
【００６６】
図１４（Ｂ）は、図９（Ｃ）に示した３台の先行車のテールライト領域ペア９３１、９３２、９３３と、２機の信号機領域９２１、９２２と、距離情報に基づいて算出された対向車線の逆側を含む範囲１９４２を示す図である。領域１９１１および領域１９１２は３次元情報が取得できた領域、かつ、３次元の高さ方向の値から道路と判定された領域である。図９（Ｃ）に示した範囲１２４１から道路と判定された領域の上側を満たす範囲１９４２を対向車線逆側場所を含む範囲とする。
本実施形態によれば、第１の実施形態に比べて処理対象領域の大きさが小さくなることで、車両検出に用いられるデータ数が抑えられ、処理時間の低減につながる。
【００６７】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）車両検出装置は、車両１００に設けられたカメラ１２１で撮影された画像から特定色領域を検出する特定色領域検出部２１１と、特定色領域検出部２１１で検出された特定色領域に基づいて、画像内で他車両を検出する処理対象範囲を算出する処理対象範囲算出部２１２と、処理対象範囲算出部２１２で算出された処理対象範囲内の画像から他車両の領域を検出する車両領域検出部２１３とを備える。これにより、撮影された画像から他車両の存在を迅速に検出できる。
【００６８】
上述した各実施形態において、各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
【００６９】
また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００７０】
１００  車両
１２１  カメラ
１２２  車両検出部
１２３  配光制御部
１２４  ヘッドライト
２１１  特定色領域検出部
２１２  処理対象範囲算出部
２１３  車両領域検出部
３１１  先行車テールライト判別部
３１２  信号機判別部
３１３  対向車線包含範囲算出部
３１４  対向車線逆側方包含範囲算出部
３１５  交差道路包含範囲算出部
３１６  処理対象範囲パラメータ設定部
３１７  次フレーム特定色領域検出向け処理範囲算出部
【図１】
0006612135.tif 000002
【図２】
0006612135.tif 000003
【図３】
0006612135.tif 000004
【図４】
0006612135.tif 000005
【図５】
0006612135.tif 000006
【図６】
0006612135.tif 000007
【図７】
0006612135.tif 000008
【図８】
0006612135.tif 000009
【図９】
0006612135.tif 000010
【図１０】
0006612135.tif 000011
【図１１】
0006612135.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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