(57)【要約】【課題】車両のフロントガラスに付着した異物を正確に検出する。【解決手段】撮像光学系を含む撮像装置であって、車両に設けられた異物識別用被写体との間に車両のウィンドウの一部が位置するように配置され、該異物識別用被写体と車両のウィンドウの一部とを撮像範囲に含み、撮像光学系の最も異物識別用被写体側の面と異物識別用被写体とを結ぶ直線が、ウィンドウの一部の表面に沿うに配置された撮像装置と、撮像装置によって異物識別用被写体の少なくとも一部が撮像された画像に基づいて、ウィンドウに付着した異物を検出するプロセッサと、を備える。【選択図】図１
2017181208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系を含む撮像装置であって、車両に設けられた異物識別用被写体との間に前記車両のウィンドウの一部が位置するように配置され、該異物識別用被写体と前記車両のウィンドウの前記一部とを撮像範囲に含み、前記撮像光学系の最も前記異物識別用被写体側の面と前記異物識別用被写体とを結ぶ直線が、前記ウィンドウの前記一部の表面に沿うように配置された撮像装置と、
前記撮像装置によって前記異物識別用被写体の少なくとも一部が撮像された画像に基づいて、前記ウィンドウに付着した異物を検出するプロセッサと、
を備える異物検出装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記車両の外部に設置される請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
前記撮像光学系の最も前記異物識別用被写体の表面には親水性コーティング剤が塗布されている請求項１または２に記載の異物検出装置。
【請求項４】
前記異物識別用被写体は、前記異物が雨滴であるか否かを識別するための異物分別要素を含み、
前記プロセッサは、前記画像において前記異物が前記異物分別要素の少なくとも一部を覆っており、前記画像が撮像された所定の時間後に撮像された画像において、前記異物が前記少なくとも一部を覆っている場合、前記異物は雨滴でないと判定する請求項１から３の何れか一項に記載の異物検出装置。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記異物が雨滴であると判定された場合に、前記異物の量に基づいて前記車両のワイパーの駆動間隔を決定する請求項４に記載の異物検出装置。
【請求項６】
前記異物識別用被写体をさらに備える請求項１から５の何れか一項に記載の異物検出装置。
【請求項７】
前記異物識別用被写体は、周期性のある立体的形状を形成する請求項６に記載の異物検出装置。
【請求項８】
車両に設けられた異物識別用被写体と、撮像光学系を含む撮像装置であって、前記異物識別用被写体との間に前記車両のウィンドウの一部が位置するように配置され、該異物識別用被写体と前記車両のウィンドウの前記一部とを撮像範囲に含み、前記撮像光学系の最も前記異物識別用被写体側の面と前記異物識別用被写体とを結ぶ直線が、前記ウィンドウの前記一部の表面に沿うように配置された撮像装置と、前記撮像装置によって前記異物識別用被写体の少なくとも一部が撮像された画像に基づいて、前記ウィンドウに付着した異物を検出するプロセッサと、を含む異物検出装置
を備える車両。
【請求項９】
撮像光学系を含む撮像装置であって、車両に設けられた異物識別用被写体との間に前記車両のウィンドウの一部が位置するように配置され、該異物識別用被写体と前記車両のウィンドウの前記一部とを撮像範囲に含み、前記撮像光学系の最も前記異物識別用被写体側の面と前記異物識別用被写体とを結ぶ直線が、前記ウィンドウの前記一部の表面に沿うように配置された撮像装置を備える異物検出装置の異物検出方法であって、
前記撮像装置が、前記異物識別用被写体と前記車両のウィンドウの一部とを撮像するステップと、
プロセッサが、前記撮像装置によって撮像された画像から、前記異物識別用被写体の画像に基づいて、前記ウィンドウに付着した異物を検出するステップと、
を含む異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物検出装置、車両、および異物検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両内に設置された撮像装置がフロントガラスに付着した雨滴を検出し、検出した雨滴量に対応した検出信号に基づいて、運転者による操作を介さずに駆動回路がワイパーを動作させる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２６９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のような方法においては、撮像装置が車両の内部に配置され、フロントガラスの表面に付着した雨滴とともに、車両の前方の景色が撮像される。このため、撮像装置が撮像するフロントガラス前方の被写体は、車両の走行とともに変化する。したがって、変化する画像の中から、フロントガラス上の雨滴を識別することは容易ではない。また、前方の景色の変化に伴って、雨滴の測定精度が安定しないことが懸念される。
【０００５】
したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、車両のフロントガラスに付着した異物を正確に検出することができる異物検出装置、当該異物検出装置を搭載した車両、および異物検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する異物検出装置は、撮像光学系を含む撮像装置であって、車両に設けられた異物識別用被写体との間に前記車両のウィンドウの一部が位置するように配置され、該異物識別用被写体と前記車両のウィンドウの前記一部とを撮像範囲に含み、前記撮像光学系の最も前記異物識別用被写体側の面と前記異物識別用被写体とを結ぶ直線が、前記ウィンドウの前記一部の表面に沿うように配置された撮像装置と、前記撮像装置によって前記異物識別用被写体の少なくとも一部が撮像された画像に基づいて、前記異物を検出するプロセッサと、を備える。
【０００７】
上記目的を達成する車両は、車両に設けられた異物識別用被写体と、撮像光学系を含む撮像装置であって、前記異物識別用被写体との間に前記車両のウィンドウの一部が位置するように配置され、該異物識別用被写体と前記車両のウィンドウの前記一部とを撮像範囲に含み、前記撮像光学系の最も前記異物識別用被写体側の面と前記異物識別用被写体とを結ぶ直線が、前記ウィンドウの前記一部の表面に沿うように配置された撮像装置と、前記撮像装置によって前記異物識別用被写体の少なくとも一部が撮像された画像に基づいて、前記ウィンドウに付着した異物を検出するプロセッサと、を備える異物検出装置を備える。
【０００８】
上記目的を達成する方法は、撮像光学系を含む撮像装置であって、車両に設けられた異物識別用被写体との間に前記車両のウィンドウの一部が位置するように配置され、該異物識別用被写体と前記車両のウィンドウの前記一部とを撮像範囲に含み、前記撮像光学系の最も前記異物識別用被写体側の面と前記異物識別用被写体とを結ぶ直線が、前記ウィンドウの前記一部の表面に沿うように配置された撮像装置を備える異物検出装置の異物検出方法であって、前記撮像装置が、前記異物識別用被写体と前記車両のウィンドウの一部とを撮像するステップと、プロセッサが、前記撮像装置によって撮像された画像から、前記ウィンドウに付着した異物および前記異物識別用被写体に基づいて、前記異物を検出するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態に係る異物検出装置、車両、および異物検出方法によれば、車両のフロントガラスに付着した異物を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す撮像装置を搭載した車両を簡略化して示す図である。
【図３】図２に示す車両の一部を簡略化して示す図である。
【図４】図２に示す車両の一部を簡略化した他の例を示す図である。
【図５】図２および図３に示す識別用被写体を示す図である。
【図６】図１に示す撮像装置によって撮像された画像の模式図である。
【図７】図４に示す識別用被写体の断面図である。
【図８】図４に示す識別用被写体が異物によって覆われた状態を示す模式図である。
【図９】図１に示す撮像装置によって撮像された画像の例を示す図である。
【図１０】図１に示す駆動間隔メモリに記憶されている雨滴の大きさランクおよび分布密度ランクと、ワイパー駆動間隔との例を示す図である。
【図１１】図１に示す異物検出装置の制御部の処理フローを表すフロー図である。
【図１２】図１１に示す物体の付着を判定する処理の詳細を示すフロー図である。
【図１３】図１１に示す雨滴の分布密度を算出する処理の詳細を示すフロー図である。
【図１４】図１１に示す雨滴の大きさを算出する処理の詳細を示すフロー図である。
【図１５】図１４に示す各雨滴の大きさを算出する処理の詳細を示すフロー図である。
【図１６】第２の実施形態に係る撮像装置を搭載した車両の一部を簡略化して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に示すように、第１の実施形態に係る異物検出装置１０は、撮像装置１１と、制御部１２と、駆動間隔メモリ１３と、画像メモリ１４等を含んで構成される。
【００１３】
撮像装置１１は、例えば、図２に示すように、車両１のフロントガラス３の一部３’を撮像するように車両１の外部に搭載される。図２に示す例においては、撮像装置１１は、車両１の外部に取り付けられているが、内部に取り付けられてもよい。
【００１４】
また、撮像装置１１は、図３に示すように、撮像装置１１が有する撮像レンズの最も異物識別用被写体２側の面と、異物識別用被写体２とを結ぶ直線が車両１のフロントガラス３の一部３’の表面に略平行となるよう配置される。異物識別用被写体２とは、車両１を構成する部品、車両１に取り付けられた標識等であり、車両１が走行しても変化しないものである。車両１の外部に設置された撮像装置１１と異物識別用被写体２との間に車両１のフロントガラス３の一部３’が位置した状態で、撮像装置１１が異物識別用被写体２を撮像すると、画像においてはフロントガラス３上の異物が異物識別用被写体２の少なくとも一部を覆うようにして撮像される。このようにして、撮像装置１１は、その撮像範囲に、フロントガラス３の一部３’と、フロントガラス３の一部３’より遠くにある異物識別用被写体２とが含まれるように配置される。また、このとき、撮像レンズの最も異物識別用被写体２側の面の何れかの位置と異物識別用被写体２の何れかの位置とを結ぶ直線は、フロントガラス３の一部３’に平行になる。
【００１５】
図４に示すように、撮像装置１１が車両１の内部に設置される場合も、撮像装置１１は、撮像レンズの最も異物識別用被写体２側の面の何れかの位置と異物識別用被写体２の何れかの位置とを結ぶ直線が、車両１のフロントガラス３の一部３’の表面に略平行となるよう配置される。このような場合においても、図４に示すように、撮像装置１１が異物識別用被写体２を撮像すると、画像においてはフロントガラス３上の異物が異物識別用被写体２の少なくとも一部を覆うようにして撮像されるように、撮像装置１１が配置される。すなわち、撮像装置１１からみてフロントガラス３の一部３’の向こう側に異物識別用被写体２があるように配置される。撮像装置１１をフロントガラス３の上部に沿うように、車両１の内部に配置し、異物識別用被写体２をフロントガラス３の最下部に近接する車両１の外部に配置した場合、撮像レンズの最も異物識別用被写体２側の面のいずれかの位置と異物識別用被写体２上の何れかの位置とを結ぶ直線が、フロントガラス３の一部３’の表面に対して成す角度は、例えば約０〜１０度以内となる。したがって、本願では、約０〜１０度以内の範囲を略平行と呼んでいる。
【００１６】
また、図３及び４に示す例では、異物識別用被写体２は車両１のボンネット４上に配置される。ただし、異物識別用被写体２を配置するのはボンネット４上に限らず、車体の一部、又は車体の一部に取り付けられた物品上であればよく、例えば、カウルカバー上でもよい。また、異物識別用被写体２は、図５に示すように、複数枚の板が厚さ方向に所定の間隔をおいて平行に並んで配置されたものである。所定の間隔とは、一般的な雨滴の大きさが０．２〜６ｍｍ程度であるため、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。ただし、所定の間隔はこれに限られず、雨滴の検出精度、板の枚数等に応じて適宜設計することができる。
【００１７】
このような異物識別用被写体２が設置されている状態で、撮像装置１１は、異物識別用被写体２の各板、および板と板との間の隙間を撮像できるような方向および位置に配置される。このように異物識別用被写体２および撮像装置１１が配置されることによって、図６に示すように、撮像装置１１によって撮像された画像には、板と板との間の隙間からなる線状の異物識別用被写体２（識別線という）が撮像され、フロントガラス３に雨滴が付着している場合には識別線を覆って雨滴が撮像される。本実施形態では識別線は５本であるとし、以降の説明ではそれぞれ識別線ｋ（ｋ＝１〜５）とする。また、識別線は５本に限られず、２本以上の任意の数であればよい。
【００１８】
また、異物識別用被写体２には、識別線の他に、板とボンネット４との隙間からなる線状の異物識別用被写体２をオーバー線（異物分別要素）として有する。オーバー線とは、フロントガラス３の一部３’の表面に対応する位置（図６に示すｘ軸）を基準として、雨滴の直径より明らかに長い距離にある線分である。
【００１９】
また、図７に示すように、異物識別用被写体２を構成する複数枚の板は、その端部をエッジ状とする立体的形状を形成する。これにより、雨、塵埃等は異物識別用被写体２に付着すると、異物識別用被写体２の表面に沿って下方向に落下するため、フロントガラス３の一部３’の表面に付着している雨滴を認識するのが妨げられにくい。
【００２０】
また、撮像装置１１が車両１の外部に設置される場合には、撮像装置１１が備える光学系のうち、最も被写体側にあるものには、親水性コーティング剤を塗布してもよい。雨が降って、親水性コーティング剤が塗布された光学系に雨滴が付着することがあっても、付着した雨滴は光学系の表面で凝集しにくく水玉になりにくいため、識別線を撮像した画像がぼやけることなく、識別線と識別線ではない部分とを明確に識別することができる。
【００２１】
また、上記の説明においては、撮像装置１１は、フロントガラス３の一部３’の表面に略平行に配置され、フロントガラス３上の異物を検出するとしたが、この限りではない。例えば、撮像装置１１は、車両１の側面又は後方に設置されたガラスの表面に略平行に配置され、該ガラス上に付着した異物を検出してもよい。また、フロントガラス３、車両１の側面又は後方に設置されたガラスのうち任意のものをウィンドウという。
【００２２】
制御部１２は、異物検出装置１０の種々の演算処理を実行する一つまたは二つ以上のプロセッサであり、ソフトウェアプログラムに従い処理を実行する汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）および／または画像処理用に設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を含んで構成することができる。
【００２３】
また、図１に示すように、制御部１２は、物体付着判定部１５と、異物量算出部１６と、駆動制御部１７との各機能ブロックを含んで構成される。また、制御部１２は、車両１内のワイパー５を駆動制御するワイパー駆動部２１およびウォッシャー液の射出を制御するウォッシャー液射出部２２と、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信ネットワークまたは専用の通信線を介して接続されている。
【００２４】
物体付着判定部１５は、異物識別用被写体２の少なくとも一部が撮像されている画像に基づいて、フロントガラス３に例えば鳥の糞、昆虫、枯葉等の雨滴以外の物体が付着しているか否かを判定する。図８に示す例において、物体付着判定部１５は、（ａ）に示すような、オーバー線を越えていない異物については雨滴であると判定し、（ｂ）および（ｃ）に示すような、オーバー線を越える異物については雨滴以外の物体であると判定する。
【００２５】
具体的には、物体付着判定部１５は、撮像装置１１によって撮像された画像において、連続してオーバー線が撮像されていない部分があるか否かを判定する。そして、物体付着判定部１５は、オーバー線が撮像されていない部分があり、さらに、所定時間後、例えば５秒後に撮像された画像において、同じ部分でオーバー線が撮像されていない場合、雨滴以外の物体がフロントガラス３に付着しているとする。所定時間後、例えば５秒後に撮像された画像において、同じ部分でオーバー線が撮像されている場合、雨滴以外の物体がフロントガラス３に付着した後に取り除かれたため、雨滴以外の物体がフロントガラス３に付着していないとする。
【００２６】
異物量算出部１６は、撮像装置１１によって撮像された画像に基づいて、異物量の判定を行う。具体的には、異物量算出部１６は、異物の一例である雨滴の大きさおよび分布密度を判定する雨量判定を行う。
【００２７】
ここで、図６および９を参照して、異物量算出部１６について詳細に説明する。
【００２８】
図９には、上述のようにボンネット４に設けられた異物識別用被写体２の例である５本の識別線を雨滴が覆っている状態が示されている。図９に示す例のように、識別線が黒のような輝度の低い色で撮像され、ボンネット４が白のように輝度の高い色で撮像される場合、破線内に示されるような雨滴に覆われた部分は白に近い色となる、すなわち輝度が高くなる。
【００２９】
そこで、異物量算出部１６は、雨滴の分布密度を算出するために、図９の状態を模式的に表した図６で示すように、フロントガラス３から最も近くにある識別線（図６の識別線１）について、異物がない場合に識別線が撮像されるべき位置の輝度が所定の値以上であるか否かを画素ごとに判定する。そして、異物量算出部１６は識別線を表す全画素数に対する、輝度が所定の値以上である画素数の割合を雨滴の分布密度とする。異物量算出部１６は、識別線１〜５についての雨滴の分布密度の平均値を雨滴の分布密度としてもよい。
【００３０】
また、異物量算出部１６は、雨滴の大きさを算出する。具体的には、異物量算出部１６は、異物が付着していない場合に識別線１が撮像されるべき位置にある画素の輝度が所定の値以上であると判定された場合、識別線１に隣接する識別線２上のｘ軸方向に同一の位置にある画素の輝度が所定の値以上であるか否かを判定する。識別線２上の画素の輝度が所定の値未満である場合、異物量算出部１６は雨滴の大きさをフロントガラス３の一部３’の表面に対応する位置（図６に示すｘ軸）と識別線１との距離に基づいて算出する。
【００３１】
さらに、異物量算出部１６は、識別線２上の画素の輝度が所定の値以上である場合、識別線２に隣接する識別線３上でｘ軸方向に同一の位置にある画素の輝度が所定の値以上であるか否かを判定する。識別線３上の画素の輝度が所定の値未満である場合、異物量算出部１６は雨滴の大きさを、フロントガラス３の一部３’の表面に対応する位置と識別線２との距離に基づいて算出する。
【００３２】
識別線３上の画素の輝度が所定の値以上である場合、異物量算出部１６は同様にして判定を繰り返すことにより各雨滴の大きさを決定する。異物量算出部１６は、このようにして、識別線１で画素の輝度が所定の値以上であるとされた全ての位置についての雨滴の大きさの統計値を、雨滴の大きさとして算出する。
【００３３】
異物量算出部１６は、上述のように配置された識別線１〜５の全ての領域を用いて異物量を算出するが、この限りではない。例えば、物体付着判定部１５によって、枯葉等の、雨滴以外の物体が付着し、駆動制御部１７によってウォッシャー液の射出、ワイパー５の駆動がなされた後も物体が付着している場合、該物体が付着している領域を除いた領域に基づいて異物量判定を行ってもよい。
【００３４】
駆動制御部１７は、異物量算出部１６によって判定された雨滴の大きさおよび分布密度に基づいて、ワイパー５の駆動間隔を決定し、決定した駆動間隔でワイパー駆動部２１を制御する。具体的には、駆動制御部１７は、異物量算出部１６によって判定された雨滴の大きさが大きいほど、短い間隔を駆動間隔として決定し、決定した駆動間隔でワイパー５を駆動するようワイパー駆動部２１を制御する。同時に、駆動制御部１７は、異物量算出部１６によって判定された雨滴の分布密度が高いほど、短い間隔を駆動間隔として決定し、決定した駆動間隔でワイパー５を駆動するようワイパー駆動部２１を制御する。
【００３５】
例えば、雨滴の大きさが直径１ｍｍ未満、１〜２ｍｍ、２〜３ｍｍ、３〜４ｍｍ、および４ｍｍ以上の場合をそれぞれ雨滴大きさランク１，２，３，４，および５とし、雨滴の分布密度が２０％未満、２０〜４０％、４０〜６０％、６０〜８０％、および８０％以上の場合をそれぞれ雨滴の分布密度ランク１，２，３，４，および５として、雨滴大きさランクおよび雨滴の分布密度ランクに関連付けて書き換え可能メモリである駆動間隔メモリ１３に記憶されているワイパー駆動間隔でワイパー５を駆動させる。例えば、図１０に示す例では、雨滴の大きさランクが３で、雨滴の分布密度ランクが２である場合、１．５秒の駆動間隔でワイパー５を駆動させる。駆動間隔メモリ１３としては、書き換え可能なフラッシュメモリ、磁気抵抗メモリ（ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory））、強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory））などの不揮発性メモリ等を用いることができる。
【００３６】
また、駆動制御部１７は、物体付着判定部１５によって、雨滴以外の物体がフロントガラス３に付着していると判定されると、車両１のフロントガラス３を洗浄するため、ウォッシャー液射出部２２を制御して、ウォッシャー液を射出させるとともに、ワイパー駆動部２１を制御して、ワイパー５を駆動させる。
【００３７】
駆動間隔メモリ１３は、書き換え可能メモリであり、図１０に示すように、雨滴の分布密度ランク及び大きさランクに関連付けてワイパー駆動間隔を記憶する。
【００３８】
画像メモリ１４は、撮像装置１１によって撮像された画像を一時的に蓄積するメモリであり、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等の高速の揮発性メモリを用いることができる。画像メモリ１４は、制御部１２が上述のように異物量を算出する間、画像を保持するとともに、算出された異物の大きさおよび分布密度を記憶する。
【００３９】
次に、第１の実施形態において、異物検出装置１０が異物を検出する異物検出方法について図１１を参照して説明する。図１１は制御部１２の処理を示すフロー図である。
【００４０】
まず、撮像装置１１がフロントガラス３の一部３’を撮像し、制御部１２が、撮像装置１１が、異物識別用被写体２を撮像した画像を受信する（ステップＳ１）。撮像装置１１は、ワイパー５が停止位置にあるとき、すなわち、ワイパー５がフロントガラス３上にないときに撮像を行う。撮像装置１１は、例えば、ワイパー５が駆動されている間においては、ワイパー５が停止位置に戻ってから所定の時間後に撮像する。撮像装置１１によって異物および異物識別用被写体２が撮像された画像を受信すると、物体付着判定部１５が、撮像された画像に基づいて、フロントガラス３に雨滴以外の物体が付着しているか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００４１】
ステップＳ２における物体付着判定部１５によって雨滴以外の物体が付着しているか否かを判定する処理について、図１２を参照して詳細に説明する。
【００４２】
図１２に示すように、物体付着判定部１５は、画像においてオーバー線に連続して撮像されていない部分があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。オーバー線に連続して撮像されていない部分があると判定した場合、物体付着判定部１５は、画像が撮像されてから所定の時間が経過しているか否かを判定し（ステップＳ２２）、所定の時間が経過している場合に、新たな画像を取得してステップＳ２１で撮像されていなかったオーバー線の部分が新たな画像において撮像されているか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００４３】
ステップＳ２３で、新たな画像においてオーバー線の部分が撮像されていないと判定された場合、物体付着判定部１５は、フロントガラス３に雨滴以外の物体が付着していると判定する（ステップＳ２４）。また、ステップＳ２１でオーバー線が撮像されていない部分がないと判定された場合、またはステップＳ２３において、ステップＳ２１で撮像されていなかった部分が撮像されていると判定された場合、物体付着判定部１５は雨滴以外の物体は付着していないと判定する（ステップＳ２５）。
【００４４】
図１１に戻って、ステップＳ２の判定の結果、雨滴以外の物体が付着していると判定された場合（ステップＳ３）、駆動制御部１７はウォッシャー液射出部２２を制御してウォッシャー液を射出させるとともに、ワイパー駆動部２１を制御してワイパー５を数回駆動させフロントガラス３を洗浄する（ステップＳ４）。
【００４５】
また、ステップＳ３でフロントガラス３に雨滴以外の物体が付着していないと判定されると、または、ステップＳ４でウォッシャー液を射出させフロントガラス３を洗浄した後、異物量算出部１６は、撮像装置１１によって撮像された画像に基づいて雨滴の分布密度を算出する（ステップＳ５）。ここで、異物量算出部１６は、ステップＳ２で雨滴以外の付着物が検出され、ステップＳ４でウォッシャー液を射出してもなお除去できない付着物残る場合は、雨滴以外の物体が付着している領域を除く領域の画素を用いて雨滴の分布密度を算出する。
【００４６】
ここで、異物量算出部１６によって行われる雨滴の分布密度を算出する処理について図１３を参照して詳細に説明する。
【００４７】
異物量算出部１６は、対象となる領域内の識別線ごとに、全ての画素数に対する、輝度が所定の値以上である画素数の割合を算出する（ステップＳ５１）。全ての識別線について割合が算出されると（ステップＳ５２）、異物量算出部１６は、所定の識別線、例えば識別線１についての割合を雨滴の分布密度とする（ステップＳ５３）。また、ステップＳ５３では、各識別線の割合についての統計値（平均値、中央値等）を算出して、算出された統計値を雨滴の分布密度としてもよい。
【００４８】
続いて、図１１に戻って、異物量算出部１６は、撮像装置１１によって撮像された画像に基づいて雨滴の大きさを算出する（ステップＳ６）。ここでも、異物量算出部１６は、雨滴以外の物体が付着している領域を除く領域の画素を用いて雨滴の大きさを判定する。
【００４９】
異物量算出部１６によって行われる雨滴の大きさを算出する処理について図１４を参照して詳細に説明する。
【００５０】
まず、異物量算出部１６は、画像において、フロントガラス３から最も近くにある識別線１上にある雨滴の数ｎを算出する（ステップＳ６１）。
【００５１】
具体的には、異物量算出部１６は、異物が何も付着していない場合に識別線１が撮像されるべき位置の画素の輝度を測定する。そして、異物量算出部１６は、測定した輝度が所定の値以上である画素が所定数以上、連続している場合に、その画素群は雨滴を表しているものとし、そのような画素群の数を雨滴の数ｎとする。
【００５２】
続いて、異物量算出部１６は、ｎ個の雨滴それぞれを雨滴１，２，・・・，ｉ，・・・ｎとする。そして、異物量算出部１６は、識別線１上の各雨滴ｉのｘ軸方向における位置と同じ位置にある識別線２〜５上の画素に基づいて雨滴の大きさを算出する。
【００５３】
具体的には、まず、異物量算出部１６は、ｉ＝１として（ステップＳ６２およびＳ６３）、雨滴１の大きさを算出する（ステップＳ６４）。
【００５４】
ここで、各雨滴ｉの大きさを算出する処理について図１５を参照して詳細に説明する。
【００５５】
図１５に示すように、異物量算出部１６は、まず、ｋ＝２とし（ステップＳ６４１およびＳ６４２）として、雨滴ｉの識別線１上の位置とｘ軸方向において同じ位置にある識別線ｋ、すなわち識別線２が撮像されるべき位置にある画素の輝度が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６４３）。
【００５６】
識別線ｋが撮像されるべき位置の画素の輝度が所定の値以上である場合、ふたたびステップＳ６４２に戻りｋ＝ｋ＋１として、同様の処理を繰り返す（ステップＳ６４２〜Ｓ６４３）。ステップＳ６４３において、識別線ｋ上の画素の輝度が所定の値未満になった場合、識別線ｋには雨滴が付着していないとされるため、異物量算出部１６は雨滴の直径を、このときのｋの値に基づいて、具体的には画像上のフロントガラス３の一部３’の表面に対応する位置と、識別線（ｋ−１）との距離に基づいて算出する（ステップＳ６４４）。
【００５７】
このようにして雨滴１の大きさが算出されると、図１４に戻って、異物量算出部１６はｉ＝ｎであるか否かを判定し（ステップＳ６５）、ｉ≠ｎのときは、ｉ＝ｎになるまでステップＳ６３〜Ｓ６５を繰り返す。次に、ステップＳ６５において、ｉ＝ｎであると判定された場合、全ての雨滴ｎについて大きさが算出されたため、雨滴１〜ｎの大きさの統計値を算出する（ステップＳ６６）。
【００５８】
再び図１１に戻って、ステップＳ５で雨滴の分布密度が算出され、ステップＳ６で雨滴の大きさが算出されると、駆動制御部１７は、異物量算出部１６によって判定された雨滴の大きさおよび分布密度に基づいてワイパー５を駆動させる（ステップＳ７）。ワイパー５が駆動されると、撮像装置１１は、ワイパー５が停止位置に戻ってから所定の時間後にフロントガラス３の一部３’を撮像する。
【００５９】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、撮像装置１１は、撮像レンズの最も異物識別用被写体２側の面と異物識別用被写体２とを結ぶ直線が、フロントガラス３の一部３’の表面と略平行になるように配置され、画像から、フロントガラス３に付着した異物および異物識別用被写体２とに基づいて異物を検出する。そのため、撮像装置１１からみて異物より遠くにある識別線が異物によって覆われている程度を用いることによって、高い精度で雨滴の大きさや分布密度を検出することができる。撮像装置１１から見たフロントガラス３の表面の背景には、常に異物識別用被写体２があるので、車外の被写体に影響されず安定した検出ができる。
【００６０】
また、第１の実施形態によれば、異物識別用被写体２は、周期性を有する立体的形状である。このため、周期性のない立体的形状が異物によって覆われている度合いに基づいて雨滴の大きさおよび分布密度を算出するのに比べて、効率的に雨滴の大きさおよび分布密度を算出することができる。
【００６１】
また、第１の実施形態によれば、撮像装置１１は、車両１の外側に設置されるため、フロントガラス３を介さずに異物及び異物識別用被写体２を撮像することができる。そのため、フロントガラス３に映り込んでいるものが異物であると誤検知されるのを防ぎ、高い精度で異物を検出することができる。
【００６２】
また、撮像レンズの最も異物識別用被写体２の表面に親水性コーティング剤を塗布した場合、雨が降って撮像レンズに雨滴が付着することがあっても、付着した雨滴は撮像レンズの表面で凝集しにくく水玉になりにくいため、識別線を撮像した画像がぼやけることなく、識別線と識別線ではない部分とを明確に識別することができる。
【００６３】
また、第１の実施形態によれば、異物検出装置１０は、オーバーラインの連続する部分が覆われており、画像が撮像された所定の時間後に撮像された画像において、オーバーラインの同じ部分が覆われている場合、雨滴以外の物体が付着していと判定することができる。これにより、例えば、フロントガラス３に付着した物体を除去するために、運転者の操作を要することなくウォッシャー液を射出する等の動作をさせることができる。したがって、運転者は運転に集中し、安全性の高い運転を実現することが可能となる。
【００６４】
また、第１の実施形態においては、車両１のフロントガラス３には、親水性コーティング剤が塗布されないことが望ましい。雨が降ってフロントガラス３に付着した雨滴が凝集しないため、フロントガラス３全体にわたって雨滴が貼り付き、異物識別用被写体２からの光がフロントガラス３に付着した雨滴を透過するときに歪んでしまい、適切な画像を撮像することができないためである。
【００６５】
（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００６６】
第２の実施形態に係る異物検出装置１０は、第１の実施形態に係る異物検出装置１０と同様に、撮像装置１１と、制御部１２と、駆動間隔メモリ１３と、画像メモリ１４等を含んで構成されるが、図１６に示すように、異物検出装置１０は、ミラーまたはプリズム等の光学部材６を備える点で異なっている。光学部材６は、車両１の外部であってフロントガラス３の最上部に、異物識別用被写体２によって反射した光が光学部材６によって反射または屈折されて、車両１の内部に設けられた撮像装置１１に入射するように配置される。これによって、撮像装置１１は異物識別用被写体２を撮像した画像を出力する。
【００６７】
第２の実施形態におけるその他の構成、作用は第１の実施形態と同様なので、同一または対応する構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。
【００６８】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、高い精度で雨滴の大きさや分布密度を検出することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
また、第２の実施形態によれば、撮像装置１１は、車両１はミラーを介して異物識別用被写体２を撮像すると同時に、車両１の前方を撮像することができる。すなわち、距離測定または前方の障害物監視に用いられる撮像装置１１を、フロントガラス３上の異物検出にも適用することができる。このため、距離測定と異物検出の両方を行うことができるシステムにおいて、撮像装置１１の設置台数、およびそれに伴う設置コストを低減することができる。
【００７０】
（変形例）
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施形態では、物体付着判定部１５が、異物が雨滴であるか、雨滴以外の鳥の糞、昆虫、枯葉等の物体であるかを判定した後に、異物量算出部１６が雨滴の大きさおよび分布密度を検出しているが、この限りではない。例えば、異物量算出部１６が雨滴の大きさおよび分布密度を検出した後に、物体付着判定部１５が、フロントガラス３に雨滴以外の鳥の糞、昆虫、枯葉等の物体であるかを判定してもよい。
【００７１】
また、上記実施形態においては、オーバー線に撮像されていない部分があって、所定の時間経過後も同一の部分が撮像されていない場合、ウォッシャー液を射出させるが、この限りではない。例えば、雨滴程度の大きさの、雨滴以外の物体を検出することを目的として、物体付着判定部１５は、オーバー線に撮像されていない部分はないものの識別線に撮像されていない部分があって、ワイパー５の駆動後も識別線の同一の部分が撮像されていない場合、フロントガラス３に物体が付着していると判定してもよい。そして、この判定に基づいて、駆動制御部１７はワイパー駆動部２１およびウォッシャー液射出部２２を制御することができる。オーバー線を用いて雨滴以外の物体が付着しているか否かを判定することによって、雨滴より明らかに大きい物体を効率的に検出することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１    車両
２    異物識別用被写体
３    フロントガラス
４    ボンネット
５    ワイパー
６    光学部材
１０  異物検出装置
１１  撮像装置
１２  制御部
１３  駆動間隔メモリ
１４  画像メモリ
１５  物体付着判定部
１６  異物量算出部
１７  駆動制御部
２１  ワイパー駆動部
２２  ウォッシャー液射出部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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