(57)【要約】      （修正有）【課題】車両用ヘッドランプの方向を制御するためのシステムであって、可動リフレクタに固定されるとともに、画像処理ユニットに接続された可動リフレクタに固定した光源を備えることを特徴とする制御システムに関する。【解決手段】車両の前方の道路の風景の連続画像を記録する工程と、道路の風景の少なくとも１つの画像を処理する工程と、前記処理後の画像から道路の風景の測定水平線ＨＭを確定する工程と、この測定水平線を所定の設定水平線ＨＣと比較して、測定水平線と設定水平線との間の距離Ｅを判定する工程と、測定水平線と設定水平線との間の距離がゼロとなるようにヘッドランプの方向を調整する工程とを備える車両用ヘッドランプの現位置における方向を制御する方法に関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用ヘッドランプ（１）の方向を制御するためのシステムであって、可動リフレクタ（４）に固定されるとともに、画像処理ユニット（８）に接続されている可動リフレクタに固定した光源（３）を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項２】
リフレクタの一端にカメラが装着されていることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
カメラが赤外線カメラであることを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
【請求項４】
光線生成器（９）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の制御システム。
【請求項５】
車両の前方の道路の風景の連続画像を記録する工程と、
道路の風景の少なくとも１つの画像を処理する工程と、
１つもしくは複数の前記処理後の画像から、道路の風景の測定水平線（ＨＭ）を確定する工程と、
この測定水平線（ＨＭ）を所定の設定水平線（ＨＣ）と比較して、測定水平線と設定水平線との間の距離（Ｅ）を判定する工程と、
測定水平線（ＨＭ）と設定水平線（ＨＣ）との間の距離がゼロとなるように、ヘッドランプの方向を調整する工程と
を備える車両用ヘッドランプの現位置における方向を制御する方法。
【請求項６】
前記画像処理操作は、少なくとも２つの画像を処理し、それにより、処理後の画像を推定する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
【請求項７】
２つの画像を処理する操作が、一方の画像から他方を減算する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
２つの画像を処理する操作が、減算後に得られた画像上の閾値を求める工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
測定水平線を確定する操作が、処理後の画像の消退線を確定し、それにより、水平線を推定する工程を含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１０】
設定水平線は、ヘッドランプの初期調整中に、処理後の画像内の消退線から確定することを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１１】
測定水平線と設定水平線との間の距離が、カメラのフレーム数に対応していることを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１２】
設定水平線が、消退線の関数として推定されることを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１３】
処理後の画像上に消退線の区分を形成する光線が、ヘッドランプから出射されることを特徴とする請求項５〜１２のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１４】
モータによって起動される可動リフレクタと、リフレクタに固定した光源とを備え、ヘッドランプの現位置における方向は、請求項１〜４のいずれかに記載されている制御システムによって制御されることを特徴とする車両用ヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の姿勢に関係なく、道路を常時照明する車両用ヘッドランプの現位置における方向を制御するためのシステムに関する。また、本発明は、この制御システムを実施するための方法に関する。
【０００２】
本発明は、例えば、自動車や重量貨物車両のような道路を走行する車両の分野に適用しうるものである。特に、これらの車両による道路への投射の分野に適用しうるものである。
【背景技術】
【０００３】
現在、道路を走行する車両は、すべて、道路を照明するための装置を備えており、この装置は、特に夜間または悪天候の中で使用される。
【０００４】
従来、自動車においては、２つのタイプの照明が使用されている。すなわち、「ハイビーム」として知られ、道路を長距離に渡って全体的に照明するものと、「ロービーム」として知られ、反対方向から近づく車両の運転手を眩惑させないように、道路上を短い距離だけ照明するものである。ハイビームの照明は、それぞれ、水平方向に光を出射するハイビームヘッドランプによって行われる。また、ロービームの照明は、それぞれが下方の一区画に向かって光を出射し、約６０から８０メートルの距離を視認しうるようにするロービームヘッドランプによって行われる。
【０００５】
ロービームの照明の場合、照明の範囲は、ヘッドランプの方向を垂直面に沿って変えることによって調整することができる。従来、ロービームヘッドランプが出射する光の方向は、専門家、特に、自動車の技術要員によって、照明装置の製造元の指示に従って調整されていた。
【０００６】
光の方向角は、製造元により、放射率をもって指定されている。この光の方向角は、標準姿勢にある車両に対して指定されるものである。車両の「標準姿勢」とは、車両のシャーシが、道路に対してほぼ平行であること、すなわち、車両のシャーシと水平面とが形成する角度がフラットであることを意味する。従って、車両の姿勢がフラットであると言われる。
【０００７】
しかし、車両の姿勢は、車両が遭遇する状態の関数（加速、制動など）として、また、車両の負荷の関数として変わることは周知である。これは、車両が重負荷を支えている時に、車両の後部が下がり、車両の前部が上がるからである。従って、車両は道路に対して平行ではなくなる。この場合、車両のロービームヘッドランプの光は、道路に向かわず、水平に進む。そのため、反対方向から走行してくる車両の運転手を眩惑させる可能性がある。
【０００８】
逆に、車両を制動すると、車両の前部が、道路に向かって下方へ傾斜する。従って、車両は道路に対して平行ではなくなる。この場合、ロービームヘッドランプの光は、車両の直前の道路部分を照明することとなる。すると、車両の運転者は、彼の周囲の状態を把握するのに十分な視認を得ることができなくなる。
【０００９】
よって、標準姿勢にある車両に対して行われるロービームヘッドランプの初期調整は、車両の姿勢がフラットでなくなった時、すなわち、車両の前部が上昇または下降した時に、不適切なものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この欠点を克服するため、車両によっては、シャーシに自動修正システムを設けたものもある。この自動修正システムは、車両の前後の車軸に設けられたセンサを備え、前記センサのそれぞれが、車両の負荷の関数として、車輪の位置とシャーシの高さの差を測定する。自動修正システムに組み込まれた小型コンピュータにより、車両の姿勢を判別し、ヘッドランプを方向付けるための小型モータに、その情報を送信するようになっている。
【００１１】
しかし、このシステムは、欠点を有する。それは、センサが車輪の近くて、人間もしくはロボットが車輪の製造中に近づくことが困難な位置に設置されているということである。そのため、車両の製造時にセンサを取り付けるための作業には、かなりの精度を必要とし、その結果、時間と費用に関して、高い投資が必要となる。
【００１２】
さらに、これらセンサのは、道路上にある水、砂利、その他の要素が当たる個所に位置でしている。そのため、これらのセンサの接続、またセンサ自体を、上記のものに当たった際の衝撃にも耐えられるような堅固な構成とする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、上記のシステムの欠点を克服することにある。この目的を達成するため、本発明は、車両のヘッドランプの方向を、ヘッドランプに装備したカメラから、車両の姿勢の関数として制御するためのインテリジェントシステムを提供する。
【００１４】
このシステムは、カメラをヘッドランプのリフレクタに固定して、車両の前方における道路を撮影するものである。画像処理ユニットが連続する画像（例えば、２つ以上）を処理して、車両の前の道路の風景の測定水平線を確定する。設定水平線は、ヘッドランプの初期調整時に予め確定される。測定水平線と設定水平線との間の距離がゼロになるまで、ヘッドランプの方向を変更することによって、実際の水平線を設定水平線に近づける。
【００１５】
より正確には、本発明は、可動リフレクタに固定した光源を備える車両用ヘッドランプの現位置における方向を制御するためのシステムであって、可動リフレクタに固定されるか（または、より一般的には、ヘッドランプ内の、特にリフレクタに固定されている）、画像処理ユニットに接続されたカメラを備えることを特徴とするシステムに関する。
【００１６】
また、本発明は、車両用ヘッドランプの現位置における方向を制御する方法であって、
車両の前方の道路の風景の連続画像を記録する工程と、
道路の風景の少なくとも１つの画像を処理して処理後の画像を生成する工程と、
前記処理後の画像から、道路の風景の測定水平線を確定する工程と、
この測定水平線を所定の設定水平線と比較して、測定水平線と設定水平線との間の距離を判定する工程と、
測定水平線と設定水平線との間の距離がゼロとなるように、ヘッドランプの方向を調整する工程と
を備える方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明による方向制御システムを備える車両のロービームヘッドランプを示す。さらに正確には、図１は、光学部品２（ヘッドランプを閉鎖するためのカバー、およびレンズタイプの光学的役割を果たす他の部品）と、可動支持体４に装着した光源３を備えるヘッドランプ１を示す。可動支持体４は、ヘッドランプのリフレクタである。
【００１８】
リフレクタ４は、ボールジョイントのような回転装置６に付随するモータ５によって起動される。ヘッドランプ１内では、矢印がリフレクタ４、特にリフレクタ４に固定した光源３の回転動作を示している。光源３は、車両用ヘッドランプとして従来から使用されている光源でもよい。
【００１９】
同様に、リフレクタ４、光学部品２、モータ５および回転装置６は、車両用ロービームヘッドランプにおいて、従来から使用されているものでもよい。
【００２０】
リフレクタ４上には、カメラ７がリフレクタ４に固定して装着されている。従って、カメラ７は、リフレクタ４と光源３と同時に、角度的に変位する。
【００２１】
カメラ７は、夜間の視野を記録するのに適したものであるのが好ましい。例えば、赤外線カメラなどであるのがよい。
【００２２】
また、カメラ７は、車両の前の道路に連続する瞬間的な光景を記録する。そして、これらの光景もしくは画像を、画像処理ユニット８に転送する。後者は、画像処理ユニット８から受け取った情報の関数として、ヘッドランプの方向を制御するモータ５にも取り付けられている。
【００２３】
後でさらに詳しく説明するように、画像処理ユニット８は、カメラによって転送された連続画像のうち、少なくとも２つを処理する。この処理の目的は、道路の風景の測定水平線を確定し、それを設定水平線と比較するためである。
【００２４】
測定水平線とは、道路の風景を考慮に入れた上で確定する水平線である。設定水平線とは、ヘッドランプの初期調整の工程において予め確定した水平線である。すなわち、設定水平線は、測定水平線と同様に確定されるが、例えば、車両が市場に出されたとき、もしくは車両の定期点検時などのような理想的な初期条件下において確定される。よって、この設定水平線は、フラットな姿勢にある車両に対して、専門家により確定されるものである。
【００２５】
後でさらに詳しく説明するように、本発明は、車両の真の水平線を測定し、予め確定した設定水平線と比較することを提案している。
【００２６】
図１に示す実施形態では、処理器８は、マイクロコンピュータを備えている。このマイクロコンピュータは、測定水平線と設定水平線との間の距離、およびリフレクタが行わなければならない変位を確定する。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、この距離と、これら変位を確定する際に用いるのは、実際の車両自体のコンピュータである。そして、画像処理ユニットを、モータ５に接続されているこのコンピュータに接続する。
【００２８】
次に、カメラ７によって記録された画像の処理について、画像の例に基づいて詳しく説明する。図２Ａと図２Ｂは、それぞれ、車両の前の道路の風景の例の自然画像と、処理後の画像とを示している。
【００２９】
図２Ａは、カメラ７が記録した、図２Ｂに示す処理後の画像と対照的な、自然画像と呼ばれる画像を示している。図２Ｂは、画像２Ａと同じ道路の風景であるが、画像処理ユニット８によって処理されているものを示している。本発明のある実施形態では、この処理は、次のような操作を含んでいる。
【００３０】
カメラが記録した道路の風景の少なくとも２つの自然画像を、画像処理ユニットに転送する。これらの画像は、２つの連続的な画像でもよい。
【００３１】
画像処理ユニット８は、これらの２つの自然画像を比較する。本発明の方法のある実施形態によると、この比較は、一方の画像を他方から減算することによって行われる。この減算により、一定の領域、すなわち、第１と第２の画像上で同一の領域を除去し、２つの自然画像の減算によって得た画像が移動した領域、すなわち車両の速度に連動する領域、およびすべての要素が示される。
【００３２】
また、画像処理ユニット８は、減算によって得た画像の閾値を求める。この閾値の算出は、画像のグレイ領域をすべて隠し、初期のグレイレベルに応じて、それらの代わりに白または黒の領域と置き換える。図２Ｂのような処理後の画像は、このようにして得たものである。
【００３３】
本発明の別の実施形態では、画像の各画素、または画像のピクセルの組に対して、数学的変換を行って単一の画像を処理する。この数学的変換として、例えば、ハフ変換がある。
【００３４】
また、本発明の方法では、この画像を調べ、その中で、消退線と、これら消退線が集束する点とを探す。これらの消退線は、水平線に集まる。従って、道路の風景の測定水平線、すなわち、考察の瞬間における車両が遭遇する状態における真の水平線を確定することができる。
【００３５】
図２Ｂにおいて、符号Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３は、処理後の画像の消退線を示す。これらの消退線は、水平点Ｈに集まる。この点Ｈから、水平かつこの点Ｈを通過する設定水平線ＨＣの位置を推定することができる。
【００３６】
図３Ａは、図２Ｂと同じ道路の風景を略示するものである。図３Ａは、実際に画像処理中に得られる画像ではなく、単に本発明の理解を深めるために示した画像である。
【００３７】
図３Ａは、図２Ｂの画像上の重要な要素を選んで示しており、特に、本発明の方法の続きに適用可能な各種の線を示している。これらの線は、交差点Ｈで交差する消退線Ｌ１、Ｌ２およびＬ３である。測定水平線ＨＭは、この点Ｈを通過する。
【００３８】
さらに、本発明の方法は、測定水平線ＨＭと所定の設定水平線ＨＣとを比較する工程を含んでいる。
【００３９】
図３Ａの場合、設定水平線ＨＣと測定水平線ＨＭは同一である。そこから、ヘッドランプの調整が正しいかどうか、また、ヘッドランプの方向の修正が必要であるかどうかを推定することができる。
【００４０】
図３Ｂの場合、測定水平線ＨＭと設定水平線ＨＣは、距離Ｅだけ離れているのがわかる。測定水平線が設定水平線より下に位置するため、車両の前部が下がっていることを推定できる。
【００４１】
実際、設定水平線は、カメラのフレームラインのうちの１本の上に位置すると判定される。よって、距離Ｅは、フレームラインの数に関連して算出される。
【００４２】
続いて、距離Ｅに関する情報は、変更するモータ５へ送られ、そこで、測定水平線が設定水平線と重なるまで、ヘッドランプの方向を上昇させる。換言すれば、距離Ｅがゼロになるように、ヘッドランプ、特に光源の傾斜を変更する。実際には、距離Ｅは、モータ５の制御信号に変換され、水平線の設定点の値に戻る。
【００４３】
設定水平線上における測定水平線の位置は、カメラで、すなわち、カメラで瞬間的に撮った画像上で、２本の水平線ＨＭとＨＣを可視化することによって検証される。
【００４４】
本発明の方法によると、上記において説明したように、道路に対して一定の角度に方向付けられた光を供給することによって、車両の姿勢に拘わらず、視認距離を一定に保つことができる。
【００４５】
この方法は、図２および図３に示すような従来の比較的平坦な道路の場合に使用することができる。しかし、谷底や坂の頂上のような、より特殊な場合にも使用することができる。この場合、この方法を、上記の平坦な道路の場合と同様に使用する。
【００４６】
図４は、特に谷底に位置する道路の場合を示す。この場合も、前述の図３Ａおよび３Ｂの例と同様に、略図で示してある。図４には、車両が谷底にあり、坂または山を登ろうとしている特定の場合を示している。この例では、点線Ｃの下の部分は、谷底に位置する道路を示し、消退線Ｌ４およびＬ５を形成している。点線Ｃでは、消退線Ｌ４およびＬ５は途切れる、すなわち、初期の消退線に対して平坦ではなく、角度を形成している。消退線の切断線Ｃは、道路が上り始める地点、すなわち、谷底における平坦な道路の部分に対して傾斜している場所を示している。
【００４７】
図４に示すように、２本の測定水平線、すなわち、切断線Ｃの下に位置する消退線の一部をなす１本の線と、切断線Ｃの上に位置する消退線の一部をなす１本の線ＨＭを確定することができることは理解しうると思う。谷底の場合には、後者、すなわち、画像の上部で測定された水平線を考慮する。この測定水平線ＨＭは、図２および図３の場合とまったく同じ方法で確定される。
【００４８】
図５は、坂の頂上に車両が位置する特定の場合を示している。この場合、車両が坂の頂上にあり、平坦な道路または下り坂の道路に差し掛かろうとしているところである。
【００４９】
図５に示すように、坂を登る道路の消退線Ｌ６およびＬ７は、線Ｃで途切れる。前述の場合と同じように、理論的には、２本の測定水平線、すなわち、切断線Ｃの下に位置する消退線の一部をなす１本の線と、切断線Ｃの上に位置する消退線の一部をなす１本の線ＨＭを確定できる。実際、坂の頂上にある場合考慮されるのは、画像の上部において測定された水平線である。この測定水平線ＨＭは、図２および図３の場合とまったく同じ方法で確定される。
【００５０】
よって、車両が走行している道路の地形に関係なく、直線的であろうが、傾斜していようが、水平線は常に消退線から確定することができることが分かると思う。測定水平線を一度確定すれば、ヘッドランプの方向を制御することができるようになる。
【００５１】
図６は、車両が遭遇するある特定の状態を示す。この状態は、他の車両のような障害物、特に、重量貨物車量のような比較的大型の車両が、当該車両の前の道路を走行している状態である。図６は、このような状態において、処理を行った後に得られた画像を示す。この場合、ローリーが道路の風景の画像の記録の障害となっているのがわかる。処理後に得られた画像は、消退線Ｌ８およびＬ９の部分のみからなる。
【００５２】
しかし、ローリーと車両との間に位置する検出した消退線の部分を使えば、残りの消退線を推定することが可能となる。これら推定線は、図６では破線で示してあり、消退線Ｌ８およびＬ９の延長線に相当する。よって、測定水平線ＨＭは、これらの推定消退線から上記と同じ方法で確定できる。このようにして、現実的な画像の修正が得られるのである。
【００５３】
しかし、この障害物の場合の推定は、ヘッドランプの方向の正確性において劣ることになるかもしれない。これを回避するために、測定水平線の確定と、ビデオ画像上で識別可能な光点または光源による形状の出射とを組み合わせることができる。この方法は、フラッシングのように輝度が高いことにより、もしくは特定の変調を加えたことにより、運転者が裸眼で見ることができないが、カメラでは識別可能なある特殊な光の図を発光する工程を有している。この光源は、例えば、レーザー光線源でもよい。
【００５４】
この場合、光源は、可動リフレクタに固定して、ヘッドランプに取り付けられる。これは、消退線を復元することができる光線を発する。このようにして、ヘッドランプの方向を、一方では距離Ｅを、そして、他方では、その特殊な図の形状を考慮した情報の関数として調整する。この情報は、地形の算出によって、あるいは、障害のない状態での可視化工程中に、その学習過程で行う神経回路網の知識によって得ることができる。
【００５５】
上記の特殊な図は、特に、回折ネットワークまたはレンズシステムによって出射される平行な光線でもよい。これは、障害物が存在する場合、もしくは渋滞などのような困難な道路状況などの場合に利用可能である。
【００５６】
図７Ａは、平行線を投射した場合の道路の風景の処理後の画像例を示す。図７Ａには、消退線Ｌ１０およびＬ１１を示すとともに、消退線Ｌ１０およびＬ１１とともに処理後の画像上で測定水平線を確定する際に寄与する消退線区分を形成する投射線ＬＰを示している。水平線を確定する際の精度は、平行線の数に比例する。これらの平行線は、前方の車両の存在によって悪影響を受けないように、車両に近い位置、例えば、車両の前方数メートルに出射させるのが好ましい。
【００５７】
図７Ｂは、平行光線を出射するための手段を含む本発明のシステムを示す図である。このシステムは、図１で説明したものと同じ要素を備えている。さらに、可動リフレクタ４に装着した光線生成器９を備えている。この光線生成器９は、カメラ７を固定する側と反対側のリフレクタの端部に固定するのが好ましい。この光線生成器は、車両に近接する前方に向けられており、光線が、消退線Ｌ１０およびＬ１１の間に向かうように方向付けられている。
【００５８】
上記において説明した本発明のシステムは、コンピュータを搭載した車両において適用可能である。これにより、画像処理ユニット８を車両の搭載コンピュータに組み込むことができる。この場合、カメラからの画像に基づいて画像を処理でき、ヘッドランプのリフレクタを起動するモータを制御できる適当なソフトウェアを搭載されたコンピュータに組み込めばよい。よって、この制御システムのコストは、ごくわずかで済む。
【００５９】
マイクロコンピュータを備えているか、もしくは備えていない画像処理ユニットを、車両に別に取り付けてもよい。
【００６０】
また、本発明のシステムは、ＧＰＳおよびマッピングシステムを備え、地面の垂直方向の変化を認知し、ヘッドランプの制御操作を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による制御システムを備える車両用ヘッドランプを示す。
【図２】Ａは、車両の前方の道路の風景の画像、Ｂは、同画像の処理後の状態を示す。
【図３】図２のＡおよびＢに示した道路上を照明する２つの場合を略図で示す。
【図４】本発明の方法を使用できるある特定の場合を示す。
【図５】本発明の方法を使用できる別の特定の場合を示す。
【図６】本発明の方法を使用できるさらに別の特定の場合を示す。
【図７】システムが光線生成器を備えた場合の本発明の一実施形態を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１  ヘッドランプ
２  光学部品
３  光源
４  リフレクタ
５  モータ
６  回転装置
７  カメラ
８  画像処理ユニット
９  光線生成器
【図１】
2004189223.tif 000003
【図２】
2004189223.tif 000004
【図３】
2004189223.tif 000005
【図４】
2004189223.tif 000006
【図５】
2004189223.tif 000007
【図６】
2004189223.tif 000008
【図７】
2004189223.tif 000009