(57)【要約】【課題】  他車の光源と自車の反射光とを迅速に判定することでリアルタイムでの照射特性の制御を可能にしたヘッドランプシステムを提供する。【解決手段】  任意の時間間隔でタイミング信号を発生する制御装置（ＣＰＵ）１と、当該タイミング信号に基づいて自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬを点消灯することが可能なランプ制御部２と、タイミング信号に基づいて自車の前方をカメラ３で撮像するカメラ制御部４と、カメラ３で撮像した画像中の高輝度部を検出する画像処理部４とを備え、カメラ制御部４は消灯時に撮像を行い、制御装置１は画像処理部５で検出した高輝度部に基づいて先行車や対向車等の他車を判定し、他車を判定したときにランプ制御部２を制御してヘッドランプを他車を眩惑しない照射特性に制御するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の時間間隔でタイミング信号を発生する制御装置と、前記タイミング信号に基づいて自車のヘッドランプを点消灯するランプ制御部と、前記タイミング信号に基づいて自車の前方をカメラで撮像するカメラ制御部と、前記カメラで撮像した画像中の高輝度部を検出する画像処理部とを備え、前記カメラ制御部は自車のヘッドランプの消灯時にカメラでの撮像を行い、前記制御装置は前記画像処理部で検出した高輝度部に基づいて先行車や対向車等の他車を判定し、他車を判定したときに前記ランプ制御部を制御して前記ヘッドランプの照射特性を他車を眩惑しない特性に制御するように構成したことを特徴とするヘッドランプシステム。
【請求項２】
前記制御装置は、ランダムな時間間隔でタイミング信号を発生することを特徴とする請求項１に記載のヘッドランプシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、検出された高輝度部の輝度や画像中の位置変化等に基づいて当該高輝度部を他車として判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドランプシステム。
【請求項４】
前記ランプ制御部は、前記タイミング信号を受けて所定の短い時間だけヘッドランプを消灯し、前記制御装置で他車を判定したときに当該ヘッドランプを減光することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヘッドランプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車等の車両の前照灯（ヘッドランプ）を点灯制御するためのヘッドランプシステムに関し、特に自車のヘッドランプの照射特性をリアルタイムに制御するとともに自車及び他車の安全走行を確保したヘッドランプシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の安全走行の面ではヘッドランプの明るさが高く、照射範囲が広い照射特性が好ましいが、このような照射特性は対向車や先行車等の他車を眩惑するおそれが大きくなる。近年ではこの相反する要求を満たすために、通常走行時の照射特性を高める一方で他車が接近したときに照射特性を制限するようにしたヘッドランプシステムが提案されている。例えば、特許文献１では、自車の前方をカメラで撮像して得られた画像から他車のヘッドランプやテールランプに相当する輝度の高い明領域を検出し、この明領域の方向を求めて自車のヘッドランプの照射特性を制御することで他車の眩惑を防止している。この特許文献１の技術では、画像中の明領域が街路灯のような他車以外の光源であることを前提としていないため、街路灯による明領域を認識したときも照射特性を制限してしまう等、必要以上に自車の照射特性を制限してしまう場合がある。これに対し、特許文献２には撮像して得られた画像を信号処理し、所要の演算を行うことで画像中の明領域が街路灯と他車の光源（ランプ光）のいずれかであるかを判定する技術が提案され、自車の照射特性をいたずらに制限することがないようにした技術が提案されている。この信号処理として、撮像した画像を２値化して輪郭線を抽出し、明領域の大きさから対称性をもったペアを抽出し、かつこの対称性を追跡することができたときにこれらを他車の光源としてその車間距離を求め、車間距離の変化により先行車、対向車を認識する技術である。
【０００３】
また、特許文献３には、撮像した画像中の明領域が他車の光源であるか、あるいは自車の光源からの光が道路標識等によって反射された反射光であるかを判定する技術についての記載がある。この技術では、画像中に明領域を検出したときに、自車の光源を減光し、当該明領域の輝度が追従して低下したときに当該明領域と自車の光源との間に相関があるものとし、当該明領域を自車の反射光と判定するものである。
【特許文献１】特開２００３−２６７１２５号公報
【特許文献２】特開平８−１６６２２１号公報
【特許文献３】特許第３５６８２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の技術では、カメラで撮像した画像の明領域を他車の光源として判定するためには、判定を行うための信号処理に時間がかかり過ぎ、リアルタイムの照射特性の制御が難しい。これを実現するためには、高精度のカメラや、処理を高速に行うための高速ＣＰＵを備える必要がありコスト高の原因になる。一方、特許文献３の技術では、単に自車の光源を減光したときの明領域の明るさを測定して両者の相関を判定するだけで良いため、コスト高を回避する上では有効である。しかしながら、特許文献３の技術でも、自車の光源を減光した後に再度カメラで撮像した画像の明領域について判定を行って自車の反射光であるか他車の光源であるかを判定することが必要であり、この判定を行うための処理に時間がかかりリアルタイムに照射特性を制御することが難しい。
【０００５】
本発明の目的は他車の光源と自車の反射光とを迅速に判定することでリアルタイムでの照射特性の制御を可能にしたヘッドランプシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、任意の時間間隔でタイミング信号を発生する制御装置と、当該タイミング信号に基づいて自車のヘッドランプを点消灯するランプ制御部と、タイミング信号に基づいて自車の前方をカメラで撮像するカメラ制御部と、カメラで撮像した画像中の高輝度部を検出する画像処理部とを備えており、カメラ制御部は自車のヘッドランプの消灯時にカメラでの撮像を行い、制御装置は画像処理部で検出した高輝度部に基づいて先行車や対向車等の他車を判定し、他車を判定したときにランプ制御部を制御してヘッドランプの照射特性を他車を眩惑しない特性に制御するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
ここで、制御装置は、ランダムな時間間隔でタイミング信号を発生することが好ましい。また、制御装置は、検出された高輝度部の輝度や画像中の位置変化等に基づいて当該高輝度部を他車として判定する構成とする。また、ランプ制御部はタイミング信号を受けて所定の短い時間だけヘッドランプを消灯し、制御装置で他車を判定したときに当該ヘッドランプを減光する構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、自車のカメラで撮像した前方の画像は自車のヘッドランプが消灯したときの画像であるため、当該画像には自車のヘッドランプから出射された光が道路標識等で反射された反射光による高輝度部が存在することはない。そのため、制御装置は画像中の高輝度部を他車の光源であると判定でき、従来のように反射光による高輝度部を除去するための画像処理が不要となり、あるいは高輝度部が反射光であると判定するためにランプ制御部を制御する処理が不要となる。これにより、他車を判定するための画像処理やこれに関連する処理に要する時間が短縮でき、他車に対する眩惑を防止するための自車のヘッドランプの照射特性を制御するまでの時間を短縮し、リアルタイムでのランプ制御が可能になる。
【実施例１】
【０００９】
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車のヘッドランプシステムに適用した実施例の概念構成図である。自動車ＣＡＲの左右のヘッドランプＬＬ，ＲＬは点灯時と消灯時の光度の立ち上がり、立ち下がりが速いＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を光源とするランプで構成されており、これらのヘッドランプＬＬ，ＲＬにはランプ制御部２が接続され、このランプ制御部２によって前記ヘッドランプＬＬ，ＲＬを点灯し、あるいは減光または消灯するように構成される。また、前記自動車ＣＡＲには自車の前方を撮像するＣＣＤ撮像装置等からなるカメラ３を備えるとともに、当該カメラ３での撮像タイミングを制御するカメラ制御部４と、カメラ３で撮像した画像を処理する画像処理部５を備えている。この画像処理部５では後述するように撮像した画像中の明領域を認識し、かつその明領域の輝度（明るさ）を検出することが可能とされている。その上で、前記ランプ制御部２とカメラ制御部４と画像処理部５はＣＰＵ（中央処理装置）１に接続されており、ＣＰＵ１はランプ制御部２によりヘッドランプＬＬ，ＲＬの点灯・消灯を制御し、同時にカメラ制御部４でカメラ３の撮像タイミングを制御し、さらにカメラ３で撮像した画像を処理した画像処理部５の出力に基づいて自車の周囲に存在する他車の存在を判定するように構成されている。
【００１０】
図２は前記ＣＰＵ１、ランプ制御部２、カメラ制御部４、及び画像処理部５の構成を示すブロック構成図である。ＣＰＵ１には乱数を発生する乱数発生器１１と、発生した乱数を時間軸上に配列してランダムなタイミング信号を発生するタイミング信号発生器１２を備えており、発生したタイミング信号をランプ制御部２とカメラ制御部４に送出する。前記ランプ制御部２はタイミング信号が入力されたときにヘッドランプＬＬ，ＲＬを極短時間だけ消灯する制御を行う。また、前記カメラ制御部４はタイミング信号が入力されたときに前記カメラ３でのレリーズ動作（撮像動作）を行う。また、ＣＰＵ１には画像処理部５で後述する画像処理によって検出された高輝度部に基づいて先行車或いは対向車等の他車を判定する判定部１３を備えている。また、前記判定部１３での判定結果が入力される照射特性制御部１４を備えており、この照射特性制御部１４は前記ランプ制御部２によりヘッドランプＬＬ，ＲＬの照射特性、ここでは各ランプの光度を制御する。
【００１１】
以上の構成のヘッドランプシステムによるヘッドランプ照射特性の制御について図３のメインフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ１のタイミング信号発生器１２からタイミング信号が出力されると（Ｓ１０１）、このタイミング信号を受けてランプ制御部２はヘッドランプＬＬ，ＲＬを瞬間的に消灯する（Ｓ１０２）。なお、この消灯する時間は人間の眼では消灯していることが判別できない程度の短い時間であり、予め設定しておく。また、前記タイミング信号を受けてカメラ制御部４はカメラ３をレリーズ動作して自車の前方を撮像する（Ｓ１０３）。したがって、ランプ制御部２によってヘッドランプＬＬ，ＲＬが共に消灯しているときに撮像が行われる。図４（ａ）はそのタイミング図であり、ヘッドランプＬＬ，ＲＬはランダムな時間間隔で消灯され、この消灯されたタイミングでカメラ３による撮像が行われていることを示している。
【００１２】
このようにしてカメラ３での撮像が行われると、画像処理部５は撮像した画像を利用して画像中の高輝度部を検出し（Ｓ１０４）、かつ検出した高輝度部について他車を判定する処理を実行する（Ｓ１０５）。図５は高輝度部検出ステップＳ１０４のフローチャートであり、図６（ａ）は撮像した画像Ｖであるとする。画像処理部５はカメラ３で撮像した画像Ｖの全体を所定のマトリクス構成として多数のブロックに区分しており、各ブロックの輝度を検出する（Ｓ２０１）。この例では画像Ｖに先行車の光源による高輝度部Ｐ１と、対向車の光源による高輝度部Ｐ２が撮像されているものとする。そして、全ブロックの平均輝度を演算してこれをしきい値とし（Ｓ２０２）、各ブロックの個々の輝度をしきい値と比較することで（Ｓ２０３）、高輝度部が存在するブロックを検出する（Ｓ２０４）。各ブロックの輝度は画像中の明暗レベルで検出でき、この明暗レベルを相互に比較することで高輝度部の検出が可能である。検出した高輝度部が存在するブロックはメモリに記録する（Ｓ２０５）。次いで、次のタイミングで撮像された図６（ｂ）に示す画像についても同様の高輝度部の検出を行い、順次メモリに記録する（Ｓ２０５）。なお、後述するように、カメラ３での撮像時には自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬは消灯されているので、自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬから出射した光が道路標識や固定物等において反射されることによって表れる反射光による高輝度部が画像中に存在することはない。また、街路灯や家屋照明等の中間以下の輝度の輝度部は前述の平均化処理により除去されるため、高輝度部として検出されることはない。
【００１３】
次いで、前記判定ステップＳ１０５では、ＣＰＵ１はメモリに記録されている画像中に存在している高輝度部が先行車又は対向車の光源のいずれかであるかの判定を行う。この判定では、図６（ａ），（ｂ）のように、連続して撮像された複数の画像の各高輝度部Ｐ１，Ｐ２に基づいて行う。なお、この場合、各画像における高輝度部が同一対象の光源によるものであるかの関連付けを行うことが好ましく、この関連付けは例えば複数の画像を時間的に比較したときの各画像中の高輝度部の相対位置変化を検出することで行うことができる。すなわち、時間的に前後する複数の画像に存在する高輝度部のうち、位置変化が少ない高輝度部Ｐ１は、自車と先行車との車間距離がほぼ一定であると推測されるため、当該高輝度部Ｐ１は先行車のテールランプ等の光源であると判定する。また、複数の画像中において極めて速い速度で画面の右ないし右下方向に移動し、また移動に伴って輝度が高い方向に変化する高輝度部Ｐ２は、自車とすれ違う光源であると推測されるため、当該高輝度部Ｐ２は対向車のヘッドランプ等の光源であると判定する。
【００１４】
他車の判定を行った後に照射特性制御１０６を行う。この照射特性制御Ｓ１０６は、ここでは高輝度部が先行車であると判定した場合には、自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬを所定光度まで減光する。すなわち、先行車の場合には対向車の場合に比較して自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬによる眩惑は少ないからである。これにより、先行車を眩惑することがない程度に自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬの光度を低下させる一方で、自車の前方の照明を安全走行に必要な明るさに保持することができる。また、対向車の光源であると判定した場合には自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬの減光量を先行車に対する場合よりも大きくする。これにより、対向車に対する眩惑を確実に防止する。この減光により自車の前方の照明は暗くなるが、対向車の光源により他車が確認でき、必要とされる最低の明るさによって安全走行が確保される。
【００１５】
このように、自車に搭載のカメラ３で撮像した画像は自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬが消灯したタイミング時に撮像した画像であるので、当該画像には自車のヘッドランプＬＬ，ＲＬから出射された光が道路標識等で反射された反射光による高輝度部が存在することはない。そのため、ＣＰＵ１では画像処理部５で検出した画像中の高輝度部は他車の光源であると判定できるので、従来のように反射光による高輝度部を除去するための画像処理が不要であり、あるいは高輝度部が反射光であると判定するためにランプ制御部を制御することも不要になり、これにより画像処理に必要とされる時間や判定のために必要とされる時間が短縮でき、他車を眩惑することを防止するために自車のヘッドランプの照射特性をリアルタイムで制御することが可能になる。
【００１６】
ここで、対向車が同じヘッドランプシステムを装備している場合に、自車と対向車の撮像タイミングが一致したときには自車で撮像した画像に他車の光源が高輝度部として写し込まれることがなく、実施例のヘッドランプシステムが正常に機能しなくなるおそれがある。しかし、実施例のヘッドランプシステムでは、図４（ａ）に示したように、ヘッドランプＬＬ，ＲＬの消灯とカメラ３での撮像のタイミングはランダムに発生するタイミング信号に基づいて行われるため、図４（ｂ）に示すように対向車のヘッドランプの消灯タイミング及びカメラの撮像タイミングが自車のヘッドランプの消灯タイミング及び撮像タイミングが一致することは殆どなく、１００％に近い確率でヘッドランプシステムが正常に動作する。
【００１７】
また、仮に図４（ａ），（ｂ）のタイミング時Ｔｘのように、自車と対向車の消灯及び撮像タイミングが偶然に一致する状態が生じ、対向車の光源が高輝度部として写し込まれない画像が撮像された場合でも、実施例のヘッドランプシステムでは、連続して撮像した複数の画像の各高輝度部を検出して他車の判定を行っているので、高輝度部が写し込まれないていない画像を挟む前後の画像に存在する高輝度部から対向車を判定することは可能である。
【００１８】
なお、ランダムなタイミング信号を発生すると、消灯及び撮像のタイミングの時間間隔が極めて短い状態が連続して生じることがあり、この場合にはヘッドランプが消灯した状態が肉眼でもわかってしまうこともあり得るので、ＣＰＵ１では時間間隔が所定の時間以上でないとタイミング信号を出力しないように構成してもよい。また、タイミング信号は他車とのタイミングが一致しないように対策を施したものであれば、実施例のように乱数を利用したものではなく、周期的に発生するタイミング信号としてもよい。
【００１９】
また、撮像した複数の画像のうち、連続する複数の画像にわたって高輝度部が存在しない状態が続いた場合には、自車の前方の直前には先行車と対向車のいずれも存在していないと推定されるため、タイミング信号にかかわらずランプ制御部２での消灯とカメラ制御部４でのカメラ３での撮像を予め設定した所定時間の間だけ停止するようにしてもよい。
【００２０】
実施例では画像処理部は撮像した画像を複数のブロックに区分して高輝度部の検出やその移動を検出しているが、処理工程が少なくて高速での精度の高い処理が可能な方式であれば実施例の方式に限られるものではない。例えば、高輝度部の位置変化をベクトル演算することで移動の距離と方向を求めるようにしてもよく、このような方式でも処理工数が少なく高速の処理が可能になる。
【００２１】
実施例では、ヘッドランプが肉眼では判らないように高速で消灯させて撮像を行っているので、これに対応できるようにＬＥＤ等の発光素子でヘッドランプを構成しているが、瞬時に消灯、点灯が可能な光源であればヘッドランプを発光素子以外の光源で構成してもよいことは言うまでもない。また、本発明ではカメラで撮像した画像中に自車のヘッドランプ光の反射光による高輝度部が生じなければよいので、カメラで撮像した際にヘッドランプを消灯したと同様な画像が得られものであれば、カメラで撮像する際にヘッドランプを消灯する代わりに所定レベルまで減光するようにしてもよい。
【００２２】
実施例では、他車を判定したときの自車のヘッドランプの照射特性の制御として、当該ヘッドランプの光度を低下させているが、他車に対する眩惑を防止する方向に照射特性を制御するものであれば、ヘッドランプを一時的に消灯させてもよく、あるいはヘッドランプの照射方向や照射範囲を制御するように構成してもよい。例えば、照射方向の場合には段階的に照射方向を左方向に偏向させるようにする。また、照射範囲の場合には右方向の照射範囲を段階的に狭めて行くようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のシステムの概念図である。
【図２】本発明のシステムのブロック構成図である。
【図３】本発明の制御フローを示すフローチャートである。
【図４】自車と他車（対向車）の消灯、撮像タイミングを示す図である。
【図５】高輝度検出ステップのフローチャートである。
【図６】撮像した画像中の高輝度部を説明する図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ＣＰＵ
２  ランプ制御部
３  カメラ
４  カメラ制御部
５  画像処理部
ＬＬ，ＲＬ  ヘッドランプ
ＣＡＲ  自動車
【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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