(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前方の状況を撮像することにより撮像画像を得る車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置において、
車両前方における左右の車体先端部に取り付けられているとともに、前記プレビューセンサの視界内に取り付けられた一対の発光源と、
前記発光源対が発光した状態を撮像した撮像画像に基づいて、前記プレビューセンサの取り付け位置のずれを検出するとともに、当該検出されたずれが小さくなるように撮像画像に画像変換処理を施す画像処理手段と
を有することを特徴とする車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置。
【請求項２】
前記発光源は、赤外光発光器であることを特徴とする請求項１に記載された車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置。
【請求項３】
前記発光源対は、車体前方に取り付けられた一対のフェンダーマーカであることを特徴とする請求項１または２に記載された車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置。
【請求項４】
車体前方の中央部に取り付けられているとともに、発光源を有するオーナメントをさらに有し、
前記画像処理手段は、前記オーナメントが発光した状態を撮像した撮像画像に基づいて、前記プレビューセンサの取り付け位置のずれを検出することを特徴とする請求項３に記載された車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置。
【請求項５】
前記プレビューセンサは、一対のカメラで構成されたステレオカメラであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置。
【請求項６】
前記プレビューセンサは、車体のルーフ部に取り付けられているとともに、車長方向に延在するルーフレールにおける車両前方側の先端部に設置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載された車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置。
【請求項７】
前記プレビューセンサを内部に収容するために、前記ルーフレールの前記先端部に取り付けられたカバーをさらに有し、
前記カバー内の空間は、車室内を換気する換気通路の一部を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載された車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置。
【請求項８】
前記プレビューセンサは、一対のカメラで構成されたステレオカメラであって、
前記カメラの一方は、一の前記ルーフレールにおける車両前方側の先端部に設置されているとともに、前記プレビューセンサの他方は、他の前記ルーフレールにおける車両前方側の先端部に設置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載された車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像素子（ＣＣＤ）を内蔵した一対の車載カメラ、すなわち、ステレオカメラを用いたステレオ式車外監視装置が注目されている。この監視装置は、ステレオカメラにより撮像された一対の画像に基づいて、自車両前方の走行状況を認識する。そして、認識結果に応じてドライバーに注意を喚起したり、シフトダウンによる減速等の車両制御を行う。具体的には、まず、一対の撮像画像に映し出された同一対象物の位置ずれ、すなわち視差が特定される（ステレオマッチング）。三角測量の原理から、この視差は対象物までの距離に相当する。そして、視差と画像平面上の二次元位置とに基づいて、車両前方の三次元情報、例えば、道路の三次元的な形状（カーブや起伏）、或いは自車両から先行車までの車間距離等を求めることができる。従来、車幅方向の左右にカメラを組み付けたステレオカメラは、車室内のルームミラーの近傍において、フロントレール等の車体部材に取り付けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ルームミラーの近傍にステレオカメラを取り付けた場合、ドライバーによっては違和感を感じる可能性がある。
【０００４】
また、車室内にステレオカメラを取り付ける場合、左右のカメラの取り付け間隔、すなわち、カメラ基線長をあまり大きく設定することができないという問題がある。カメラ基線長は、カメラの取り付け誤差や車体自体の寸法誤差等に起因して、ある程度のばらつきが生じる。その際、これらの誤差が同程度であるならば、カメラ基線長が大きいほど算出距離のばらつきが小さくなるため、監視精度は向上する。しかしながら、車室内にステレオカメラを設置する場合、前方視認性の確保やワイパーの払拭エリアとの関係で、カメラ基線長を大きくすることは困難である。その結果、ステレオ法により算出された距離の精度を向上させることには限界がある。
【０００５】
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドライバーに違和感を与えることのない車載用プレビューセンサの取り付け構造を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は、車両前方の状況を撮像することにより撮像画像を得る車載用プレビューセンサの位置ずれ調整装置を提供する。この位置ずれ調整装置は、車両前方における左右の車体先端部に取り付けられているとともに、プレビューセンサの視界内に取り付けられた一対の発光源と、発光源対が発光した状態を撮像した撮像画像に基づいて、プレビューセンサの取り付け位置のずれを検出するとともに、この検出されたずれが小さくなるように撮像画像に画像変換処理を施す画像処理手段とを有する。
【０００７】
ここで、本発明において、発光源は、赤外光発光器であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明において、発光源対は、車体前方に取り付けられた一対のフェンダーマーカであることが望ましい。
【０００９】
また、本発明において、車体前方の中央部に取り付けられているとともに、発光源を有するオーナメントを設けてもよい。この場合、画像処理手段は、オーナメントが発光した状態を撮像した撮像画像に基づいて、プレビューセンサの取り付け位置のずれを検出する。
【００１０】
また、本発明において、上述したプレビューセンサは、一対のカメラで構成されたステレオカメラであることが望ましい。
【００１１】
また、本発明において、プレビューセンサは、車体のルーフ部に取り付けられているとともに、車長方向に延在するルーフレールにおける車両前方側の先端部に設置されていてもよい。
【００１２】
また、本発明において、プレビューセンサを内部に収容するために、ルーフレールの先端部に取り付けられたカバーをさらに有し、このカバー内の空間は、車室内を換気する換気通路の一部を形成することが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明において、プレビューセンサは、一対のカメラで構成されたステレオカメラであって、カメラの一方は、一のルーフレールにおける車両前方側の先端部に設置されているとともに、プレビューセンサの他方は、他のルーフレールにおける車両前方側の先端部に設置されていることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、ルーフレールが装着された車両の外観斜視図である。車体のルーフパネルの左右側部には、車長方向に延在するルーフレール１ａ，１ｂが取り付けられている。右ルーフレール１ａにおける車両前方の先端部には、右カメラ２ａが設置されているとともに、左ルーフレール１ｂにおける車輌前方の先端部には、左カメラ２ｂが設置されている。ステレオカメラを構成する左右のカメラ２ａ，２ｂは、ルーフレール１ａ，１ｂとは別個に取り付けられているが、外観上の美観を確保するために、ルーフレール１ａ，１ｂの先端部と一体的な形状を有している。ステレオカメラは、車輌前方の状況を監視するプレビューセンサであり、イメージセンサが内蔵されている。周知のとおり、ステレオカメラによって対象物を異なる位置から撮像し、一対の撮像画像に映し出された対象物の視差に基づいて、対象物までの距離を特定することができる。一方、フェンダー先端部の左右には、発光源であるフェンダーマーカ３ａ，３ｂが取り付けられている。これらのフェンダーマーカ３ａ，３ｂは、後述するように、各カメラ２ａ，２ｂの位置ずれを調整する際における位置的基準を与える役割を有している。
【００１５】
図２は、ルーフレール１ａ，１ｂの先端部近傍を示した要部断面図である。なお、左右のルーフレール１ａ，１ｂの先端部近傍は同様の断面形状を有していることから、以下、左右のルーフレール１ａ，１ｂを総称して符号１で表すとともに、左右のカメラ２ａ，２ｂを総称して符号２で表す。ルーフレール１は、ボルトとナットとによって、車体のルーフパネル４に固定されている。ルーフレール１とルーフパネル４との接合部は、雨水等の浸入を防止するために、パッキン５ａ，５ｂによってシールされている。一方、ルーフレール１の先端部には、この先端部と一体的な形状を有する外側カバー６が取り付けられており、ルーフレール１との接合部およびルーフパネル４との接合部はパッキン５ｃ，５ｄでそれぞれシールされている。また、外側カバー６には、内部を換気するための通風口が形成されているとともに、その内部空間には、半導体素子や電子機器等を含むカメラユニット本体が収納されている。
【００１６】
カメラユニット本体は、台座７、ＣＣＤ８、インターフェースユニット９、内側ケース１０、ＣＣＤサブケース１１で構成されている。ボルトおよびナットによってルーフパネル４に固定された台座７には、インターフェースユニット９が取り付けられているとともに、このユニット９は内側ケース１０で覆われている。このように、内側ケース１０を外側カバー６と別体で設け、これらの部材の間に若干の空間を形成することで、内側ケース１０内に収容されたインターフェースユニット中の電子機器が車両使用中は高温環境または低温環境に置かれにくくしている。また、内側ケース１０の車両前方側には、ＣＣＤサブケース１１が取り付けられており、このサブケース１１には、受光面が車両前方を向くように配置されたＣＣＤ８が装着されている。
【００１７】
カメラ視界を確保するために、換言すれば、ＣＣＤ８の受光面における受光を阻害しないように、ＣＣＤ８の受光面前方には透明ガラス等のウインドウ１２が配置されている。このウインドウ１２は、外側カバー６の一部を開口し、その開口部にはめ込まれた透明ガラス等である。このガラスの外側は、雨滴や埃等による視界不良を防止するために、酸化チタンコートやフッ素コート等のコーティング加工が施されている。なお、このようなコーティング加工に代えて、親水フィルムや撥水フィルム等を張り付けてもよい。また、ガラスの内側には、熱線反射コートが施されている。ウインドウ１２とＣＣＤサブケース１１とによって密閉された空間内は、乾燥空気等で充填されている。なお、カメラ視界を確保するために、ウインドウ１２の外側にモータ等で駆動する小型ワイパーを取り付けてもよい。
【００１８】
一方、台座７には、２つの換気口１４ａ，１４ｂが形成されている。換気口１４ａは、ホース１５を介して、室内トリム１７に設けられた空気取り入れ口１８と連通している。一方、換気口１４ｂは、ホース１６を介して、図示しないエアコンのブロワファン負圧部と連通している。この負圧部で負圧が生じている状態では、車室内の空気（大気圧）が空気取り入れ口１８から吸入され、ホース１５、カメラユニット本体の収納空間、およびホース１６により形成された換気通路内を流れる。これにより、直射日光等によって、カメラユニット本体の収納空間の温度が上昇しやすい環境においても、この収納空間が高温化してしまうことを抑制することができる。
【００１９】
なお、特に、夏場の車両放置における高温対策として、カメラユニット本体の収納空間内に小型ファンを設置してもよい。この場合、温度センサにより検出された内部温度に応じて、小型ファンを駆動して収納空間の放熱を行う。これにより、上述した換気通路内を流れる気流が生じないような状況（エアコン非作動時）においても、収納空間の放熱を適切に行うことができる。なお、小型ファンの電源としては、車両放置時においても電源を確保できる太陽電池等を用いることが好ましい。
【００２０】
ＣＣＤ８によって検出された光学情報は電気信号に変換される。ＣＣＤ８から出力された電気信号は、インターフェースユニット９において所定の信号処理が施された後、ハーネス１３を介して、図３に示した画像認識ユニット２０に転送される。画像認識ユニット２０は、ステレオカメラから得られた一対の撮像画像に基づき、ステレオ法による距離計測技術と画像認識技術とを併用して、車両前方の道路形状や先行車を含む立体物等を認識する。なお、認識手法の詳細に関しては、例えば、特開平５−２６５５４７号公報に記載されているので必要ならば参照されたい。
【００２１】
このように、上述したようなステレオカメラの取り付け構造では、従来、車室内に設置されていたステレオカメラを、車体のルーフ部に設置している。したがって、ステレオカメラに起因した車室内の突起をなくすことができるため、ドライバーに違和感を与えることはない。
【００２２】
また、車室内にステレオカメラを取り付けた従来の取り付け構造と比較して、カメラ基線長を大きく設定することが可能となる。上述したように、左右のカメラ２ａ，２ｂの取り付け誤差や車体形状の寸法誤差等に起因して生じるカメラ基線長のばらつきは、ステレオ法の特性上、算出距離の誤差となって現れる。その際、取り付け誤差や寸法誤差等が同程度であるならば、カメラ基線長が大きいほど算出距離のばらつきは小さくなる。したがって、算出距離の精度を向上させるためには、カメラ基線長を大きくする方が有利である。本実施例に係る取り付け構造では、ルーフレール１ａ，１ｂの取り付け間隔と同程度のカメラ基線長を確保することができるため、従来の取り付け構造よりも、車外監視の精度の向上を図ることが可能となる。
【００２３】
また、ルームミラーよりも高い位置である車体のルーフ部にステレオカメラを取り付けているため、遠方および近傍の監視精度を向上させることができる。高低差がある道路や高速道路を走行している状況では、ステレオカメラの設置位置を高くした分だけ遠方の視認性が向上し、より遠方の先行車を認識することができる。また、取り付け位置を高くした分だけ自車両の直近周辺の死角を減少させることができる。
【００２４】
さらに、ステレオカメラの取り付け剛性を向上させることができるため、カメラ２ａ，２ｂの撮像ブレを低減することができる。元々、ルーフレール１ａ，１ｂ自体が重量物を搭載すべく設計されており、かつ、ルーフレール１ａ，１ｂが取り付けられる箇所における車体部材の剛性も高い。したがって、そのような剛性の高い箇所にステレオカメラを取り付ければ、カメラの撮像ブレを低減できるため、監視精度の低下を抑制することができる。また、ステレオカメラの外観形状、すなわち外側カバー６の形状を、ルーフレール１ａ，１ｂと一体的な形状にしているため、外観上の美観を損なうこともない。その他にも、設計上或いはオプション設定に関しても、従来の取り付け構造と比べて有利である。
【００２５】
なお、上述した説明は、プレビューセンサとしてステレオカメラを用いた場合について説明した。本発明は、ステレオカメラの取り付け構造に適したものではあるが、それに限定されるものではなく、車両前方の状況を監視する様々なプレビューセンサ（レーザーやミリ波を用いたセンサも含む）に広く適用することができるのは当然である。
【００２６】
つぎに、ステレオカメラの取り付け位置のずれ検出およびその調整手法について説明する。上述したように、ステレオ法による算出距離の精度は、ステレオカメラの取り付け精度や車体の寸法精度に依存している。しかしながら、これらの機械的な加工精度は、ステレオ法による距離計測を適切に行う上で要求される精度と比べて低い。そのため、既知の距離に置かれた対象物（例えばテストチャート等）を撮像することにより、ステレオカメラの位置のずれを検出し、このずれを、アフィン変換等の画像変換処理によって等価的に補正する手法が提案されている（例えば、特開平１０−３０７３５２号公報を参照）。本実施例は、フェンダーマーカ３ａ，３ｂを発光させることにより、ステレオカメラの位置ずれ、すなわち向きや傾きを調整するものである。
【００２７】
図３は、フェンダーマーカ３ａ，３ｂを用いた位置ずれ検出を説明するための図である。ステレオカメラを基準とした左右のフェンダーマーカ３ａ，３ｂの位置は既知であり各フェンダーマーカ３ａ，３ｂは、電球２１と、赤外光を発光するＬＥＤ２２（無色ＬＥＤ）とで構成されている。電球２１は、ヘッドライト等の点灯スイッチと連動して点灯する。一方、ＬＥＤ２２は、ステレオカメラの位置ずれ調整が指示された場合に点滅する。その際、画像認識ユニット２０は、半周期ずれた発光タイミングで左右のＬＥＤ２２を点滅させる。これにより、カメラ２ａ，２ｂの撮像画像に基づいて、画像認識ユニット２０が左右のフェンダーマーカ３ａ，３ｂを誤認することなく判別可能となり、かつ、日光等の外乱の影響を受けにくくなる。なお、撮像画像に映し出されたフェンダーマーカ３ａ，３ｂを精度よく検出するために、図４に示したように、フェンダーマーカ３ａ，３ｂにレンズ部２３を形成し、ＬＥＤ２２の赤外光に指向性を持たせている。なお、指向性のピークは、ステレオカメラに向くように設定する。
【００２８】
以下、右カメラ２ａを例に位置ずれ調整について説明するが、同様の処理は左カメラ２ｂについても行われる。図５は、撮像画像におけるフェンダーマーカ３ａの探索範囲Ｓ１を示した図である。撮像画像の全体エリアＲ１の端部を除いた領域に、走行状況を監視する対象エリアとなる有効エリアＲ２が設定される。右フェンダーマーカ３ａは、右カメラ２ａの位置ずれがまったく生じていないならば、目標位置Ｔに映し出される。しかしながら、実際には、カメラ２ａの取り付け誤差等に起因して、目標位置Ｔからずれた位置にフェンダーマーカ３ａが映し出される。そこで、カメラ２ａが取り付けられた直後の状態（システムイニシャライズ時）においては、予め設定された目標位置Ｔ（適正位置）を中心として、実際に生じ得る最大ずれ量を考慮した比較的広い範囲を、探索範囲Ｓ１として設定する。画像処理ユニット２０は、この探索範囲Ｓ１をサーチすることにより、赤外光を発光している右フェンダーマーカ３ａの撮像位置（画像平面における二次元座標）を特定する。なお、図５は、目標方向に対してカメラ２ａが左を向いている状態を示している。
【００２９】
右フェンダーマーカ３ａが映し出された位置（撮像位置）が特定されると、画像認識ユニット２０は、アフィン変換等の画像変換を撮像画像に施す。すなわち、右フェンダーマーカ３ａの撮像位置と目標位置Ｔとが一致（一致点Ｐ）するように有効エリアＲ２を水平／垂直方向にシフトする（図６参照）。つぎに、一致点Ｐを基準として設定された所定の探索範囲Ｓ２内をサーチすることにより、左フェンダーマーカ３ｂの位置を特定する。左右のフェンダーマーカ３ａ，３ｂの間隔は既知であるから、一致点Ｐが特定されれば、左フェンダーマーカ３ｂの位置も概ね特定される。そこで、実際に生じ得る最大ずれ量（特に一致点Ｐを中心とした回転方向のずれ量）を考慮して探索範囲Ｓ２が設定される。なお、図６は、カメラ２ａの取り付け位置が時計周りにずれた状態を示している。
【００３０】
左フェンダーマーカ３ｂが映し出された位置が特定されると、画像認識ユニット２０は、アフィン変換等の画像変換を撮像画像に施す。すなわち、有効エリアＲ２を一致点Ｐを中心に反時計回りに回転させる（図７参照）。そして、左フェンダーマーカ３ｂの位置と一致点Ｐとを結ぶ線が、有効エリアＲ２の水平線（画素の水平線ではない）と平行になるようなエリアを最終的な有効エリアＲ２として設定する。
【００３１】
図８は、上述したような調整によって、最終的に設定された有効エリアＲ２を示した図である。このように、カメラ２ａの取り付け位置のずれは、フェンダーマーカ３ａ，３ｂの撮像位置に基づき、撮像画像に線形的な画像変換処理（典型的にはアフィン変換）を施すことによって等価的に補正することができる。なお、有効エリアＲ２を傾けることにより、有効エリアＲ２の水平方向は、水平画素の配列方向と一致しなくなる。そのため、有効エリアＲ２内のイメージを水平方向にスキャンする場合、画像認識ユニット２０は、図９（ａ）に示したように各画素をノコギリ状にスキャンしていき、各画素のデータを同一水平線上のデータとして取り扱う（同図（ｂ））。
【００３２】
システムイニシャル時における調整が一度完了した後は、通常、フェンダーマーカ３ａ，３ｂの撮像位置が大きく変化することはない。そこで、それ以降は、各フェンダーマーカ３ａ，３ｂの現在の撮像位置を基準として、比較的狭い探索範囲Ｓ３，Ｓ４を設定し、各探索範囲Ｓ３，Ｓ４においてフェンダーマーカ３ａ，３ｂをそれぞれ探索すればよい。これらの探索に要する演算量は比較的少なくて済むため、監視制御と並行してリアルタイムでカメラ２ａ，２ｂの位置ずれを調整することが可能である。
【００３３】
このように、本実施例に係る位置ずれ調整手法では、特別なテストチャートや調整用パターンを用意することなく、車体の既知の位置に固定的に取り付けられたフェンダーマーカ３ａ，３ｂを用いている。ステレオカメラから見たフェンダーマーカ３ａ，３ｂの撮像位置は、走行状況に拘わらず常に同じ位置であるから、これらの撮像位置を基準に有効エリアを設定すれば、ステレオカメラの位置ずれを適切に補正することができる。
【００３４】
また、フェンダーマーカ３ａ，３ｂ中のＬＥＤ２２から発せられた赤外光は、ＣＣＤ８の感度が最も高い光であるから、撮像画像からフェンダーマーカ３ａ，３ｂの位置を精度よく検出することができる。特に、この赤外光に指向性を持たせれば、日光等の外乱の影響も受けにくい。また、人間は赤外光を感知することができないため、走行中に赤外光を発光（点滅）させてもドライバーに違和感を与えることはない。なお、発光源としては、フェンダーマーカ３ａ，３ｂの代わりに、伸縮式のコーナリングマーカ等を用いてもよい。
【００３５】
さらに、車体前方の中央部（左右のフェンダーマーカ３ａ，３ｂの中央付近）に、赤外光の発光源を有するオーナメントを取り付けてもよい。この場合、発光しているオーナメントの撮像位置と、左右のフェンダーマーカ３ａ，３ｂの撮像位置との三点を用いて、カメラの取り付け位置のずれを調整する。これにより、位置ずれの調整精度を一層向上させることが可能となる。
【００３６】
なお、上述した位置ずれ調整手法は、ステレオカメラに限定されるものではなく、位置的基準を与える発光源から発せられた光を検出できるイメージセンサ（単眼カメラを含む）に広く適用することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、車載用プレビューセンサをルーフレールの前方先端部に取り付けているため、ドライバーに違和感を与えることがない。また、特に、本発明に係る取り付け構造を用いてステレオカメラを取り付ければ、車室内に取り付ける場合よりも、カメラ基線長を大きくすることができるため、ステレオ法によって算出された距離を含めた三次元情報の信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ルーフレールが装着された車両の外観斜視図
【図２】ルーフレールの先端部近傍を示した要部断面図
【図３】フェンダーマーカーを用いた位置ずれ検出の説明図
【図４】赤外光の指向性の説明図
【図５】撮像画像における探索範囲を示した図
【図６】水平／垂直方向にシフトした有効エリアを示した図
【図７】回転方向にシフトした有効エリアを示した図
【図８】調整により最終的に設定された有効エリアを示した図
【図９】有効エリアの回転時における一水平線上のデータの取り扱いを示した説明図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  ルーフレール、          ２ａ，２ｂ  カメラ、
３ａ，３ｂ  フェンダーマーカ、      ４  ルーフパネル、
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  パッキン、  ６  外側カバー、
７  台座、                          ８  ＣＣＤ、
９  インターフェースユニット、    １０  内側ケース、
１１  ＣＣＤサブケース、            １２  ウインドウ、
１３  ハーネス、                    １４ａ，１４ｂ  換気口、
１５，１６  ホース、                １７  室内トリム、
１８  空気取り入れ口、              ２０  画像認識ユニット、
２１  電球、                        ２２  ＬＥＤ、
２３  レンズ部
【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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