(57)【要約】【課題】夜間走行の際などに、撮像画像中にヘッドランプにより照らされている道路区画線と、照らされていない道路区画線が存在し、これらの輝度の異なる道路区画線を共に処理範囲に含んでしまった場合に、同じ道路区画線であっても、輝度が異なるため、正確に認識できない場合がある。【解決手段】車両の姿勢を検出する車両姿勢検出手段と、車両姿勢検出手段の検出結果に基づいて、撮像画像のうち前記投光手段に投光されている範囲である投光範囲の位置を推定する投光範囲位置推定手段と、前記投光範囲位置推定手段の推定結果に基づいて処理範囲を移動させる処理範囲移動手段とを備え、投光範囲の移動に伴って処理範囲を移動させる。【選択図】図１
2008026933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光手段により投光されている周辺環境を撮像手段により撮像し、撮像画像中に処理範囲を設定して、撮像画像のうち前記処理範囲内に含まれる部分を画像処理することで車両の周辺環境を認識する周辺環境認識装置であって、
車両の姿勢を検出する車両姿勢検出手段と、
車両姿勢検出手段の検出結果に基づいて、撮像画像のうち前記投光手段に投光されている範囲である投光範囲の撮像画像中の位置を推定する投光範囲位置推定手段と、
前記投光範囲位置推定手段の推定結果に基づいて処理範囲を移動させる処理範囲移動手段とを備え、
投光範囲の移動に伴って処理範囲を移動させることを特徴とする周辺環境認識装置。
【請求項２】
請求項１に記載の周辺環境認識装置であって、
前記投光手段又は前記撮像手段のいずれか一方が、
車両姿勢検出手段の検出結果に基づいて、周辺環境のうち投光手段又は撮像手段により投光又は撮像される領域である投光エリア又は撮像エリアを変更することが可能なものであり、
車両の姿勢が変化した場合であっても、車両に対して一定の投光エリア又は撮像エリアを保持するこことが可能なエリア保持手段を備えていることを特徴とする周辺環境認識装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の周辺環境認識装置であって、
前記投光手段が、エリア保持手段を有し、
前記エリア保持手段が、前記車両姿勢検出手段の検出結果に基づいて、光軸を調整することにより、車両の姿勢に関わらず車両に対して一定の投光エリアを保持することが可能な光軸調整機能であること特徴とする周辺環境認識装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の周辺環境認識装置であって、
前記車両姿勢検出手段が、車両のピッチ角を検出可能なピッチ角検出手段であることを特徴とする周辺環境認識装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の周辺環境認識装置であって、
前記投光手段が車両前方又は車両後方を投光するものであり、
車両の前方又は後方の道路区画線を検出することを特徴とする周辺環境認識装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の周辺環境認識装置であって、
前記投光手段が、車両前方を投光可能に取り付けられているヘッドランプであることを特徴とする周辺環境認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周辺環境を撮像手段で撮像し、その撮像画像に基づいて周辺環境を認識する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像手段から得られた画像を処理することで、周辺環境を認識する装置が知られている。例えば、特開平９−３５１９８では、車両前方に搭載された撮像手段により、周辺環境を撮像し、撮像画像中から二値化画像を得て、その二値化画像に道路区画線を探索する範囲である処理範囲を設定し、該処理範囲内で道路区画線を検出する車両用走行路検出装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３５１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような周辺環境認識装置では、画像の輝度に基づいて道路区画線を検出するため、例えば、夜間走行の際などに、撮像画像中にヘッドランプにより照らされている道路区画線と、照らされていない道路区画線が存在し、これらの輝度の異なる道路区画線を共に処理範囲に含んでしまった場合に、同じ道路区画線であっても、輝度が異なるため、正確に認識できないことになる。そのため、処理範囲は撮像画像のうちヘッドランプに投光されている範囲である投光範囲内にあることが望ましい。
【０００５】
また、道路区画線を正確に認識できるよう、予め投光範囲内に処理範囲が含まれるよう予め設定しているものもあるが、例えば、撮像手段をバックミラーの裏側に取り付け、投光手段としてヘッドランプを用いる場合などには、その取付位置が異なることから、車両姿勢の変化によって処理範囲であっても投光範囲に含まれない部分ができてしまうことがあった。
【０００６】
特に、投光手段により投光される周辺環境の領域（以下「投光エリア」という）を車両姿勢の変化に関わらず一定に保つことが可能な光軸調整機能付きヘッドランプと、車両に固定的に搭載されていることで、撮像される周辺環境の領域（以下、「撮像エリア」という）が車両姿勢により変化してしまう撮像手段と、を備えた場合においては、車両姿勢の変化に伴って撮像エリアが変化するが、投光エリアは変化しないことから、撮像画像中の投光範囲が移動し、処理範囲は移動せずに、処理範囲に投光範囲に含まれない部分ができてしまう場合があった。
【０００７】
例えば、図９（ａ）に示されるように、所定の基準状態において、投光エリアＵに撮像エリアＶが含まれるようにしておくことで、図１０（ａ）に示されるように撮像画像中の処理範囲Ｔに投光範囲Ｓが含まれるように設定されていても、車両を急加速する、車両の後方に積載物を置くことなどにより、図９（ｂ）のように車両が傾いてしまった場合などは、撮像エリアＶは車両姿勢の変動に伴って変化するが、投光エリアＵは光軸調整機能により変化しないため、撮像エリアＶに投光エリアＵに含まれない部分が生じることがあり、このとき、図１０（ｂ）のように、撮像エリアＶに含まれるが投光エリアＵに含まれない部分を処理範囲Ｔに含んでしまった場合に、正確に周辺環境を認識することが出来ないことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記事情を鑑みてなされてものであり、その目的とするところは、撮像画像から正確に周辺環境を認識できるような周辺環境認識装置を提供することである。
【０００９】
本発明の周辺環境認識装置は、上記の目的を達成するために、投光範囲の移動に伴って撮像画像中の処理範囲を移動させることを特徴とするものである。具体的には、車両の姿勢を検出する車両姿勢検出手段と、車両姿勢検出手段の検出結果に基づいて、撮像画像のうち前記投光手段に投光されている範囲である投光範囲の位置を推定する投光範囲位置推定手段と、前記投光範囲推定手段の推定結果に基づいて処理範囲を移動させる処理範囲移動手段とを備える。
【００１０】
以下、請求項の記載に対応して、周辺環境認識装置の説明を行うが、これらは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組み合わせが以下の記載のものに限定されると解釈するべきではない。すなわち、本願発明の技術的範囲は、本願発明の目的に基づいて解釈されるべきである。
【００１１】
第1発明は、投光手段により投光されている周辺環境を撮像手段により撮像し、撮像画像中に処理範囲を設定して、撮像画像のうち前記処理範囲内に含まれる部分を画像処理することで車両の周辺環境を認識する周辺環境認識装置であって、車両の姿勢を検出する車両姿勢検出手段と、車両姿勢検出手段の検出結果に基づいて、撮像画像のうち前記投光手段に投光されている範囲である投光範囲の位置を推定する投光範囲位置推定手段と、前記投光範囲位置推定手段の推定結果に基づいて処理範囲を移動させる処理範囲移動手段とを備え、投光範囲の移動に伴って処理範囲を移動させることを特徴とするものである。
【００１２】
この第1発明によると、車両姿勢の変化に伴って投光範囲が移動する場合であっても、投光範囲の移動に伴って処理範囲も移動するため、予め設定してある投光範囲と処理範囲との相対的な位置関係を維持することができることとなるため、周辺環境を正確に認識することができる。
【００１３】
第２発明は、請求項１に記載の周辺環境認識装置であって、前記投光手段又は前記撮像手段のいずれか一方が、車両姿勢検出手段の検出結果に基づいて、周辺環境のうち投光手段又は撮像手段により投光又は撮像される領域である投光エリア又は撮像エリアを変更することが可能なものであり、車両の姿勢が変化した場合であっても、車両に対して一定の投光エリア又は撮像エリアを保持するこことが可能なエリア保持手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
投光エリア又は撮像エリアのいずれか一方が車両の姿勢変化にも関わらず、車両に対して一定の投光エリア又は撮像エリアを保持する場合は、例えば、他方のエリアが車両の姿勢の変化によって変化してしまう場合などには、投光範囲又は処理範囲のいずれかが移動し、他方は移動しないため、処理範囲が投光範囲に含まれなくなる場合が多いが、かかる場合であっても、第２発明により正確に周辺環境を認識することができる。
【００１５】
第３発明は、請求項１又は請求項２に記載の周辺環境認識装置であって、前記投光手段が、エリア保持手段を有し、前記エリア保持手段が、前記車両姿勢検出手段の検出結果に基づいて、略一定の光軸俯角を保持するべく光軸を調整することにより、車両の姿勢に関わらず車両に対して一定の投光エリアを保持することが可能な光軸調整機能であること特徴とする。
【００１６】
第３発明によると、光軸調整機能を有するヘッドランプを投光手段として車両に対する投光エリアを一定に保つ場合であっても、正確に周辺環境を認識することができる。
【００１７】
第４発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の周辺環境認識装置であって、前記車両姿勢検出手段が、車両のピッチ角を検出可能なピッチ角検出手段であることを特徴とする。
【００１８】
第４発明によると、車両のピッチ角を検出することによって、車両姿勢の変化を検出することにより、仮に、ピッチ角の変化により処理範囲が投光範囲に含まれなくなる場合であっても、投光範囲の移動に伴って処理範囲を移動することができるため、例えば撮像手段をバックミラーの裏側に取り付け、投光手段としてヘッドランプを用い、車両の積載条件・走行条件等の変化により車両が前方荷重又は後方荷重になりピッチ角が変化するという状況であっても、正確に周辺環境を認識することができる。
【００１９】
第５発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の周辺環境認識装置であって、前記投光手段が車両前方又は車両後方を投光するものであり、車両の前方又は後方の道路区画線を検出することを特徴とする。
【００２０】
道路区画線は車両の前方方向又は後方方向に直線的に延びていることが多く、撮像画像全体の大きな範囲に分布している。そのため、処理範囲であって、投光範囲に含まれない部分がある場合に、かかる部分に道路区画線が存在することが多い。第６発明によると、そのような場合であっても、正確に道路区画線を認識できる。
【００２１】
第６発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の周辺環境認識装置であって、前記投光手段が、車両前方を投光可能に取り付けられているヘッドランプであることを特徴とする。
【００２２】
第７発明によると、投光手段として、車両のヘッドランプを用いるため、部品点数の増加等を招くことなく、簡易な構成で、正確に周辺環境を認識することが可能となる。
【００２３】
本明細書において、「周辺環境」とは、広義に用いており、撮像手段により画像として捉えられる全ての被写体をさすものである。そのため、車両周辺の風景、車両の先行車両、車両の後方車両、道路区画線、車両の走行車線上にある物体等の種々のものが含まれる。
【００２４】
また、「投光エリア」とは、車両の周辺環境のうち、投光手段により投光されている領域のことであり、「撮像エリア」とは、車両の周辺環境のうち、撮像手段により撮像されている領域のことであり、「投光範囲」とは、撮像画像のうち、撮像手段により投光された範囲、すなわち撮像画像に撮像されている投光エリアのことであり、「処理範囲」とは、撮像画像中に特定される範囲であって、周辺環境を認識するために用いられる範囲である。
【００２５】
加えて、「撮像画像」とは、広義に解釈するべきであり、人間が周辺環境を認識可能な画像を含むものであるが、必ずしも人間により認識可能である必要はなく、撮像手段により撮像された像を符号化した２値化画像データ又は符号化した撮像画像データ等のコンピュータにのみ読み取り可能な画像データ等、撮像画像を情報処理的に処理して得られた画像データをも含む概念である。そのため、撮像手段により実際に撮像された画像を処理することにより、２次的に発生するものも本願の撮像画像に当然に含まれることはいうまでもない。
【００２６】
加えて、「周辺環境を認識する」とは、例えば道路区画線、走行車線上の物体等の予め定められた目的物を検出するもののみでなく、撮像画像に撮像されている周辺環境から何らかの情報を認識するものも含む概念である。
【００２７】
加えて、「処理範囲が投光範囲に含まれる」とは、周辺環境認識装置により認識可能な程度に処理範囲が投光範囲に含まれていれば良く、必ずしも処理範囲が投光範囲に完全に含まれている必要はない。そのため、本明細書においては、周辺環境認識装置で目的物を検出する際に、処理範囲が、投光範囲に含まれない部分を有するが、かかる部分に目的物が存在する可能性が低い場合などをも「処理範囲が投光範囲に含まれる」と表現されていることは言うまでもない。
【００２８】
その他、本明細書中に記載されている用語の意味・意義は、本発明の目的に照らして解釈されるべきものであることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２９】
車両姿勢の変化により投光範囲の撮像画像中の位置が移動する場合であっても、投光範囲の移動に伴って撮像画像中の処理範囲も移動するため、投光範囲と処理範囲との相対的な位置関係を維持することができ、周辺環境を正確に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を取り得る。
【００３１】
図１は、本発明に係る周辺環境認識装置１の実施例の概略を示すブロック図である。この周辺環境認識装置１は、車両（図示せず）に搭載されており、ヘッドランプ２、光軸調整ＥＣＵ３、ヘッドランプスイッチ４、車高センサ５を有する投光装置６と、カメラ７と白線検出ＥＣＵ８を有する白線検出装置９とを備えている。以下では、投光装置６と白線検出装置９とについて各々簡潔に説明した後に、これらを備えた周辺環境認識装置１について説明する。
【００３２】
（投光装置）
投光装置６は、図１に示されるように、ヘッドランプ２と、光軸調整ＥＣＵ３と、ヘッドランプスイッチ４と、車高センサ５とを備え、ヘッドランプスイッチ４がＯＮされると、車高センサ５の検出値に基づいて、光軸調整ＥＣＵ３がヘッドランプ２の投光エリアを車両に対して略一定に保つことができるよう、光軸を調整可能に構成されている。
【００３３】
図２はヘッドランプ２の光軸調整機構の概略を示す概略図であり、ランプ２１とランプに固定されたリフレクタ２２とが揺動可能に構成されている。リフレクタ２２には、支持部材２３、２４が取り付けられており、このうち支持部材２３はモータ２５により図中矢印Ａ方向へ駆動される。このため、リフレクタ２２は図中矢印Ｂ方向に円弧を描くように駆動され、これにより、ヘッドランプ２の光軸が変更される。光軸調整ＥＣＵ３はモータ２５を制御することによって、光軸の調整を行っている。
【００３４】
また、本実施例においては、投光装置６は車両が平坦路にある場合、すなわち車両のピッチ角が零の場合を基準状態として、この基準状態でのヘッドランプ２の光軸俯角がψとなるように予め設定されている。
【００３５】
車高センサ５は、車両の前輪のホイールハウス内に取り付けられており、車両の前輪に対するボディーの相対変位量（前輪側の車高変位量）を検出し、車両姿勢のうち、車両のピッチ角を算定している。
【００３６】
なお、車高センサ５を車両の前輪側と共に、後輪側ホイールハウス内にも取り付けて、前輪側及び後輪側の車高を比較することでピッチ角を検出することもできる。かかる場合は、車両に一様な力が働いており、前輪及び後輪の車高が一様に変位している場合であっても、正確にピッチ角を検出することができるため、より有効である。
【００３７】
この投光装置６は光軸調整ＥＣＵ３において制御されている。次に、この光軸調整ＥＣＵ３で実施される制御プログラムについて図３を参照にして説明する。なお、この光軸調整ＥＣＵ３において実施される制御は、後述する周辺環境認識装置１の制御とは別個に、車両のイグニッションスイッチがＯＮの間、又はアクセサリースイッチがＯＮの間、常に行われている。
【００３８】
光軸調整ＥＣＵ３は、まずヘッドランプスイッチ４がオンであるか否かを判断し（ステップ１００）、ヘッドランプスイッチ４がオンでない場合は、ヘッドランプスイッチ４がオンになるまで待機し、ヘッドランプスイッチ４がオンである場合は、車高センサ５からピッチ角αを取得する（ステップ１０１）。
【００３９】
そして、ステップ１０１で取得されたピッチ角αを用いて、ヘッドライトの光軸俯角の目標値をψ−αとし（ステップ１０２）、モータ２５を制御して、リフレクタ２２を、車両が基準状態の場合（本実施例では車両が平坦路にいる場合）のリフレクタ２２の位置（以下「基準位置」という）からＢ方向に−α度だけ（図２で半時計回りの方向にα度だけ）回転させた位置に移動させる。（ステップ１０３）。
【００４０】
このように、光軸調整ＥＣＵ３はモータ２５を制御することにより、リフレクタ２２の位置を制御して、車両のピッチ角を打ち消すよう、光軸を調整しており、これにより、車両姿勢が変化した場合であっても車両に対して一定の投光エリアを保持することが可能となっている。
【００４１】
なお、ピッチ角は、車両の前輪側に対して後輪側の車高が高い、つまり、車両が前方荷重となっている場合を正の値と、車両の前輪側に対して後輪側の車高が低い、つまり、車両が後方荷重となっている場合を負の値としている。
【００４２】
（白線検出装置）
次に白線検出装置１の概略について説明する。白線検出装置９は、図１に示すように、カメラ７と白線検出ＥＣＵ８を備えており、カメラ７により順次取得される撮像画像を画像処理することにより、白色に塗装されている道路区画線である白線を検出するものである。カメラ７は、視野を車両の前方方向に向けて、車両のフロントウィンドウ（図示せず）内面の上部に固定的に、すなわち、車両の姿勢が変化した場合に、撮像エリアも変化してしまうような態様で取り付けられている。
【００４３】
なお、本実施例においては、道路区画線として白線を検出しているが、黄色に塗装されている場合、鋲、ブロック等により区画されている場合も道路区画線に含まる。そのため、白線検出装置９は、白線に代えて又は白線共にこれらの区画線を検出することも可能である。
【００４４】
図４は、白線検出装置９のカメラ７により車両の周辺環境を撮像した撮像画像の一例であり、図中のＳはヘッドランプにより投光されている範囲を、Ｔは画像データのうち白線検出のための画像処理が行われる範囲である処理範囲を示している。
【００４５】
この白線検出装置９においては、車両が平坦路にある場合すなわち車両のピッチ角が零の場合を基準状態として、かかる基準状態において画像上の投光範囲Ｓの上端部にある線分Ｓｈ（以下、「投光範囲の上側境界線」という）と処理範囲Ｔの上端部にある線分Ｔｈ（以下「処理範囲の上側境界線」という）との位置がそれぞれ略一致するように予め設定することで、投光範囲Ｓと処理範囲Ｔの位置を相対的に関連付けている。また、本実施例では、予め投光範囲Ｓと処理範囲Ｔとを関連付けて、それぞれの範囲の上端が略一致させることで、処理範囲Ｔが投光範囲Ｓに含まれるように設定されている。
【００４６】
ここで、処理範囲Ｔの左右上段の隅に、投光範囲Ｓに含まれていない部分が存在するが、この部分に白線が存在する可能性は低いため、このように処理範囲Ｔを設定していてもほぼ正確に周辺環境を認識することができる。なお、前述したように、本明細書においては、このような場合であっても処理範囲Ｔが投光範囲Ｓに含まれると表現していることは言うまでもない。
【００４７】
（周辺環境認識装置）
以下、投光装置と白線検出装置９とを備える周辺環境認識装置１が、撮像画像を画像処理することによって白線を検出する処理について具体的に説明する。なお、以下に説明する処理は、特に記載のない限り、白線検出ＥＣＵ８によって行われる。
【００４８】
図５は、この画像処理の処理フローを表すフローチャートである。まず、白線検出ＥＣＵ８は、カメラ７により車両の前方環境を撮像して撮像画像を取得する（ステップ２００）。なお、本実施例において、カメラ７としてテレビカメラやＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等を用いている。
【００４９】
その後、白線検出ＥＣＵ８は、ヘッドランプスイッチ２がＯＮであるかを判断し（ステップ２０２）、ヘッドランプスイッチ２がＯＮである場合は車高センサ５から車両のピッチ角αを取得する（ステップ２０３）。
【００５０】
そして、ステップ２０３によりピッチ角αを取得した後、このピッチ角αに基づいて、現在の車両姿勢での撮像画像中の投光範囲Ｓの位置を推定し（ステップ２０４）、その後に白線検出ＥＣＵ８は、予め設定されていた投光範囲Ｓと処理範囲Ｔの関係を維持すべく、すなわち、投光範囲Ｓの上側境界線Ｓｈと処理範囲Ｔの上側境界線Ｔｈとを一致させるように、処理範囲Ｔを移動する（ステップ２０５）。なお、この投光範囲Ｓの位置の推定及び処理範囲Ｔの移動については、図６、図７、図８を参照して後に詳述する。
【００５１】
また、ヘッドランプスイッチがＯＮでない場合は、処理範囲の移動は行わず、処理範囲Ｔは現在設定されている処理範囲Ｔを維持する（ステップ２０６）。
【００５２】
そして、白線検出ＥＣＵ８は、取得した撮像画像のうち、ステップ２０６により維持又はステップ２０５により移動された処理範囲Ｔを対象として、画像処理を行うことによって白線を検出する（ステップ２０７）。
【００５３】
より具体的には、撮像画像のうち処理範囲Ｔを対象としてエッジ抽出処理を行い、エッジ成分が所定の閾値で二値化された二値化画像を得て、この二値化画像から白線候補を抽出し、予め記憶している白線テンプレートとの相関関係を算定し、白線テンプレートとの相関関係があると判断された部分を白線として検出する。また、白線テンプレートとの相関関係は、白線テンプレートと処理範囲Ｔの画像との輝度の差分を演算することで求められ、この輝度の差分が小さい場合に相関関係があると判断されている。
【００５４】
また、この処理範囲Ｔの中に、更に、例えば予め学習して記憶しておいた白線が存在する確率が高い範囲を設定して、かかる範囲のみを探索することで白線を検出しても良い。
【００５５】
上述した白線検出手法に変えて、特開平９−３５１９８に開示されている公知技術を用いて、処理範囲Ｔのエッジ画像を抽出した後、処理範囲Ｔを横方向に走査する走査ラインを設けて、この走査ラインを処理範囲Ｔの下方部から上方部へ向かって走査ラインを更新していくことで白線を順次検出する場合に、この走査ライン上に更に、車両のステアリング角度等の操作状態に基づいて、白線が存在する確率が高いと推定されるサーチ範囲を設定し、かかるサーチ範囲のみで白線を検出しても良い。このように、処理範囲の中に、更にサーチ範囲を設定した場合であっても本願発明の権利範囲に含まれることは言うまでもない。
【００５６】
なお、本実施例においては処理範囲Ｔをエッジ抽出処理の対象となる範囲及び相関関係を算定するための範囲として用いているが、本明細書における処理範囲というのは、あくまで、周辺環境を認識する際に用いる範囲のことであり、本実施例の態様に限定して処理範囲を解釈するべきではない。
【００５７】
それでは、白線検出ＥＣＵ８において、どのようにステップ２０４の投光範囲Ｓの位置の推定及びステップ２０５の処理範囲Ｔの移動が行われるかについて、図６、図７、図８を参照して詳述する。
【００５８】
図６は車両のピッチ角変動に伴う撮像画像の変化の例を示す模式図である。ここで、図６（ａ）は車両のピッチ角が零の場合を表しており、撮像画像の中心点Ｏから水平方向、鉛直方向にそれぞれＸｐ軸、Ｙｐ軸が設定されると共に、投光範囲Ｓの上側境界線ＳｈとＹｐ軸との交点の位置をｙｐと表している。図６（ｂ）は、車両のピッチ角がαとなっている状態をそれぞれ表しており、ピッチ角の変動に伴って、投光範囲Ｓは撮像画像中の下方向に移動している。
【００５９】
また、図６（ｂ）において、投光範囲Ｓの上側境界線ＳｈとＹｐ座標との交点をｙｐ’と表している。加えて、図６（ｂ）に示される画像の水平方向に存在する点線は、図６（ａ）における投光範囲Ｓｈの上側境界線の位置を表している。また、図６（ａ）、（ｂ）に示される画像に水平方向に存在する直線は、車両のピッチ角の変化により生じる撮像画像のＹｐ軸方向の変化を表すために便宜上設けたものである。
【００６０】
図７は、投光エリアＳと撮像エリアＴとの関係を示す模式図であり、車両の横方向に向かってＸｇ軸を、前方方向に向かってＹｇ軸をとっており、Ｘｇ軸とＹｇ軸は、撮像画像中の軸であるＸｐ軸、Ｙｐ軸とそれぞれ対応している。また、ＵとＶはそれぞれ投光エリア、撮像エリアを表し、投光エリアＵの上側境界線とＹｇ軸との交点の位置をｙｇとしている。
【００６１】
次に、撮像画像中にある投光範囲Ｓと、周辺環境にある投光エリアＵとの対応関係について説明する。図８は、投光エリアＵと画像中の投光範囲Ｓとの関係を示す概略図であり、図の横方向が車両の前後方向に、縦方向が車両の鉛直方向にそれぞれ対応している。ここで、点Ｐがカメラ７の焦点位置を、点Ｑが点ＰからＹｇ軸に下ろした垂線の足を、点Ｏが図５に表されている撮像画像の中心点を、ｆがカメラ７の焦点距離を、ｈが直線ＰＱの距離（カメラ７の高さ）を、Ｙｐが図５に表されているＹｐ軸を、Ｙｇが図９に表されているＹｇ軸を、φがカメラ７の光軸俯角を、ｙｇは図９に表されている、投光エリアＵの上側境界線とＹｇ軸との交点を、ｙｐはｙｇが撮像された場合の撮像画像上での位置をそれぞれ表している。
【００６２】
なお、図８においては図示されていないが、点Ｏにおいて紙面を上面から下面に向かって貫く方向に図５（ａ）に表されているＸｐ軸が、点Ｑにおいて紙面を上面から下面に向かって貫く方向に図９のＸｇ軸がそれぞれ存在している。
【００６３】
このとき、ｙｐは焦点距離ｆ、投光エリアの最遠方部と点Ｑとの距離ｙｇと、カメラ７の光軸俯角φとを用いて以下の式で表される。
【数１】
2008026933.tif 000003
ここで、ｙｇはｈに比較して非常に大きいため、次に示す式２が成り立つ。
【数２】
2008026933.tif 000004
式２を式１に代入することで、ｙｐは次の式３で表されることとなる。
【数３】
2008026933.tif 000005
また、この式３は投光エリアＵと投光範囲Ｓとの関係を表すだけでなく、Ｙｇ軸上の点がＹｐ軸上のどこに遷移するのかをも表している。
【００６４】
ここで、ピッチ角がαの場合は、カメラ７の光軸俯角はφ＋αとなるが、ヘッドランプの投光エリアは車両に対して一定に保たれているため、ピッチ角が変動した場合であっても、投光エリアＵの最遠方部と点Ｑとの距離ｙｇは変化しない。そのため、式１のカメラ７の光軸俯角φをφ＋αと置き換えることにより、カメラ７の光軸俯角がφ＋αである場合には、投光範囲Ｓの上端部ＳｈとＹｐ軸との交点の位置ｙｐ’は式（４）のように表される。
【数４】
2008026933.tif 000006
よって、この式（４）によりピッチ角がαの場合の投光範囲Ｓの上端部ＳｈとＹｐ軸との交点の位置ｙｐ’を求めることができる。
【００６５】
そのため、投光範囲Ｓの位置の推定（ステップ２０４）は、白線検出ＥＣＵ８が、予め焦点距離ｆと、カメラ７の高さｈと、カメラ７の光軸俯角φと、投光エリアの最遠方部と点Ｑとの距離ｙｇとを予め記憶しておき、これらの予め記憶している値と、ステップ２０３において取得したピッチ角αを用いて、式（４）を計算することにより行われる。
【００６６】
そして、ステップ２０５の処理範囲の移動は、白線検出ＥＣＵ８が、ステップ２０４により推定された、ピッチ角の変動に伴って移動した後の投光範囲Ｓの上端部の位置ｙｐ’を用いて、処理範囲Ｔの上端部Ｔｈの位置をｙｐ’とするべく処理範囲Ｔを移動させることにより行われる。これにより、予め設定されていたように投光範囲Ｓの上端部の位置と処理範囲Ｔの上端部の位置とが一致することとなり、予め設定されていた投光範囲Ｓと処理範囲Ｔとの相対的な位置関係が維持される。
【００６７】
このように、本実施例の周辺環境認識装置１は、車両の姿勢が変化した場合であっても、予め設定されている撮像画像中の投光範囲Ｓと処理範囲Ｔとの相対的な位置関係を維持すべく、投光範囲Ｓの移動に追随するように処理範囲Ｔを移動することで、処理範囲Ｔに撮像されている物体はヘッドランプ２に投光されていることになり、撮像画像中の同一物体に輝度の差が生じることが減少されるため、正確に白線を検出することができる。
【００６８】
より具体的には、本実施例においては、車両姿勢の変化に伴い投光範囲が移動した場合であっても、その投光範囲の移動後の位置を推定して、その推定された位置と同じ移動方向に同じ移動量だけ処理範囲Ｔを移動させて、投光範囲Ｓの移動に処理範囲の移動を追随させることで、処理範囲Ｔには撮像画像中に撮像されている白線のうち、ヘッドランプに投光されていない部分が含まれないようにすることができる。これにより、処理範囲Ｔ内の白線にヘッドランプ２の投光に由来する輝度の差が生じることを防ぐことができ、正確に白線を検出することができる。
【００６９】
なお、本実施例においては、投光範囲Ｓの上端部の位置と処理範囲Ｔの上端部の位置とがあらかじめ一致するように設定していたため、処理範囲Ｔの上端部の位置をｙｐ’とすることで、投光範囲Ｓと処理範囲Ｔの相対的な位置関係が維持されていたが、本実施例とは異なり、投光範囲Ｓと処理範囲Ｔとの上端部が一致しないような態様で予め投光範囲Ｓと処理範囲Ｔとを設定した場合であっても、ｙｐとｙｐ’とから投光範囲Ｓの移動方向と移動量とを求めて、かかる移動方向に移動量の分だけ処理範囲Ｔを動かすことで、投光範囲Ｓと処理範囲Ｔとの相対的な位置関係を維持することができる。
【００７０】
また、本実施例においては、投光手段としてのヘッドランプ２が光軸調整機構を有しているが、白線検出装置のカメラ７を揺動可能に取り付けること等によって、カメラ７の方に光軸調整機能を持たせても良い。
【００７１】
加えて、ヘッドランプ２及びカメラ７が共に車両に固定的に取り付けられている場合であっても、その取付位置の違いから、撮像画像中の投光範囲と処理範囲との相対的な位置関係にずれが生じる場合があるが、かかる場合であっても本願発明の権利範囲に含まれることはいうまでもない。
【００７２】
加えて、本実施例においては、投光範囲Ｓの移動に伴って処理範囲Ｔを移動させる際に、処理範囲Ｔが撮像画像中に占める面積・形状等の形態が変化していないが、例えば、投光範囲Ｓの移動に伴って、移動前と移動後の処理範囲Ｔの面積・形状等の形態が変化していてもよい。なお、撮像画像中に処理範囲Ｔが１つである必要はなく、複数あってもよいし、移動前の処理範囲と移動後の処理範囲の数が変わっていても良い。
【００７３】
加えて、本実施例においては、車両姿勢としてピッチ角を検出しているが、これに加えて、ロール角を検出するロール角センサ等をもちいて、車両のロール角をも検出して、このロール角の変化によって生じる投光範囲ＳのＸｐ軸及びＹｐ軸方向への移動も加味して投光範囲Ｓの位置を推定してもよい。
【００７４】
最後に、簡潔に請求項の実施例の記載との対応について説明する。本実施例において、白線検出ＥＣＵ８が投光範囲位置推定手段及び処理範囲移動手段であり、車高センサ５がピッチ角検出手段であり、図２に記載されている光軸調整機構がエリア保持手段である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例の周辺環境認識装置を示すブロック構成図である。
【図２】実施例の光軸俯角調整機構の概略構成を示す概略図である。
【図３】実施例のヘッドランプの光軸調整処理を示すフローチャートである。
【図４】実施例の白線検出装置のカメラにより撮像された画像の一例である。
【図５】実施例の画像処理の処理フローを表すフローチャートである。
【図６】車両のピッチ角変動に伴う撮像画像の変化の例を示す模式図である。
【図７】撮像エリアと投光エリアを示す概略図である。
【図８】投光エリアと投光範囲との関係を示す概略図である。
【図９】車両姿勢と投光エリア及び撮像エリアとの関係を表す概略図である。
【図１０】車両姿勢と投光範囲及び処理範囲との関係を表す概略図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  周辺環境認識装置
３  光軸調整ＥＣＵ
６  投光装置
８  白線検出ＥＣＵ
９  白線検出装置
Ｓ  投光範囲
Ｔ  処理範囲
Ｕ  投光エリア
Ｖ  撮像エリア
【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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