(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロントガラス越しに前記車両の前方を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって取り込まれた画像においてエッジの抽出を行い、前記エッジ抽出された領域について２値化処理を行い、前記２値化された領域をグループ化して、前記グループ化された領域の輪郭に接する包囲領域を求めるとともに、前記包囲領域の長手方向の長さに基づいて基準領域を求め、前記基準領域の面積と、前記グループ化された領域の面積とを比較し、この比較結果に基づき前記フロントガラスに付着した前記雨滴を検出する雨滴判定手段と、を備えてなることを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項２】
車両のフロントガラス越しに前記車両の前方を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって取り込まれた画像においてエッジの抽出を行い、前記エッジ抽出された領域について２値化処理を行い、前記２値化された領域をグループ化して、前記グループ化された領域の長手方向の長さに基づき基準領域を求め、前記基準領域の面積と、前記グループ化された領域の面積とを比較し、この比較結果に基づき前記フロントガラスに付着した前記雨滴を検出する雨滴判定手段と、を備えてなることを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項３】
前記雨滴判定手段によって求められる前記雨滴の量に応じて、前記車両に搭載されるワイパの動作を制御するワイパ制御手段を備えてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の雨滴検出装置。
【請求項４】
前記ワイパ制御手段は、前記雨滴判定手段によって求められる前記雨滴の量に応じて、前記ワイパにおけるオン／オフ動作，前記ワイパの間欠動作と連続動作との切り換え，前記間欠動作の時間調整及び前記連続動作における動作スピードの調整の少なくとも一つを制御してなることを請求項３に記載の雨滴検出装置。
【請求項５】
前記撮影手段により取り込まれる画像の切り出し範囲を、前記フロントガラスを払拭するワイパの払拭領域で且つ前記車両が走行する路面に設定してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の雨滴検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雨滴検出装置に関し、特に車両のフロントガラスに付着する雨滴を検出し、車両に備えられるワイパを自動的に駆動させることが可能な雨滴検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両、例えば自動車には、フロントガラスに付着した雨滴を払拭し、前記フロントガラスにおける視界状況を回復させるワイパが備えられている。車両運転者は車両に備えられているワイパスイッチを操作することによって手動により前記ワイパを動かすことが現状である。しかしながら、ここ最近では、前記ワイパスイッチを操作しなくとも前記フロントガラスに付着した雨滴を払拭する雨滴検出装置が開発されている。
【０００３】
このような雨滴検出装置には、光学式雨滴センサを用いたものや振動検出式雨滴センサを備えたものがある。前記光学式雨滴センサを用いた雨滴検出装置は、車両の所定箇所（例えばボンネット）に受光素子及び発光素子を有する光学式センサを備え、受光素子及び発光素子間の光路を遮る雨滴を前記受光素子の受光状態により検出し雨量を推定するものである。また、前記振動検出式雨滴センサを用いた雨滴検出装置は、車両の所定箇所（例えばボンネット）に感圧センサを備え、前記感圧センサに衝突する雨滴を前記感圧センサの電圧出力により検出し雨量の推定を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した光学式センサや振動式センサを備える雨滴検出装置は、何れにしてもフロントガラスに直接付着した雨滴を検出するものではなく、このため前記各センサからの出力状態と実際の前記フロントガラスに付着した雨量とで差が生じ、正確なワイパ制御が得られないといった問題点を有している。
【０００５】
そこで、本発明は、前述した問題点に着目し、フロントガラスに付着した雨滴を実際に検出し、適切な雨量の検出が可能な雨滴検出装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、車両のフロントガラス越しに前記車両の前方を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって取り込まれた画像においてエッジの抽出を行い、前記エッジ抽出された領域について２値化処理を行い、前記２値化された領域をグループ化して、前記グループ化された領域の輪郭に接する包囲領域を求めるとともに、前記包囲領域の長手方向の長さに基づいて基準領域を求め、前記基準領域の面積と、前記グループ化された領域の面積とを比較し、この比較結果に基づき前記フロントガラスに付着した前記雨滴を検出する雨滴判定手段と、を備えてなるものである。
【０００７】
また、車両のフロントガラス越しに前記車両の前方を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって取り込まれた画像においてエッジの抽出を行い、前記エッジ抽出された領域について２値化処理を行い、前記２値化された領域をグループ化して、前記グループ化された領域の長手方向の長さに基づき基準領域を求め、前記基準領域の面積と、前記グループ化された領域の面積とを比較し、この比較結果に基づき前記フロントガラスに付着した前記雨滴を検出する雨滴判定手段と、を備えてなるものである。
【０００８】
また、前記雨滴判定手段によって求められる前記雨滴の量に応じて、前記車両に搭載されるワイパの動作を制御するワイパ制御手段を備えてなるものである。
【０００９】
また、前記ワイパ制御手段は、前記雨滴判定手段によって求められる前記雨滴の量に応じて、前記ワイパにおけるオン／オフ動作，前記ワイパの間欠動作と連続動作との切り換え，前記間欠動作の時間調整及び前記連続動作における動作スピードの調整の少なくとも一つを制御してなるものである。
【００１０】
また、前記撮影手段により取り込まれる画像の切り出し範囲を、前記フロントガラスを払拭するワイパの払拭領域で且つ前記車両が走行する路面に設定してなるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
【００１２】
図１において、雨滴検出装置１は、ＣＣＤカメラ（撮影手段）２と、画像処理手段３ａ及び処理手段３ｂとから構成される雨滴判定手段４と、ワイパ制御手段５とから構成されている。
【００１３】
ＣＣＤカメラ２は、車両（例えば、自動車）６内に配設されるルームミラー（図示しない）の近傍に配設され、フロントガラス７越しに車両６の前方画像を撮影する。ＣＣＤカメラ２は、図２及び図３に示すように、例えば６４０×４８０画素からなる検出領域を有し、この内、前方画像の道路Ｒ部分のみの画像データを取り込む、例えば１６０×１２０画素からなる撮像エリア８を備えている。尚、撮像エリア８の切り出し範囲については、雨滴判定手段４によって設定されるものである。
【００１４】
画像処理手段３ａは、撮像エリア８によりフロントガラス７越しに撮影される前方画像（後述する雨滴を含む画像）をフィルタ処理（平均値フィルタ）してノイズ除去するとともに、取り込まれた画像における強エッジ領域のエッジ抽出を行い、前記エッジ抽出された領域について２値化処理を行うものである。
【００１５】
制御手段３ｂは、マイクロコンピュータから構成されるもので、画像処理手段３ａにより２値化された領域を所定の画素単位でグループ化（後で詳述する）し、前記グループ化された領域に基づき複数の形状特徴量を求め、これらの形状特徴量の比較処理を行うことでフロントガラス７に付着した後述する雨滴を検出するとともに、フロントガラス７に付着した雨量を求め、この雨量に基づきフロントガラス７を払拭するワイパ９をワイパ制御手段５を介し制御するものである。
【００１６】
ワイパ制御手段５は、雨滴判定手段４から出力される制御信号に基づきワイパ９を動作させる駆動モータを制御するものであり、ワイパ９のオン／オフ動作、ワイパ９の間欠駆動と連続駆動との切り換え、前記間欠駆動における時間間隔可変制御または前記連続駆動における駆動速度可変制御（動作スピードの調整）等を雨滴判定手段４の雨量の判定結果に基づきコントロールするものである。
【００１７】
次に、図３から図７を用いて、雨滴検出装置１における雨滴判定手段４の雨滴検出及び雨量判定の処理手順を説明する。
【００１８】
雨滴判定手段４は、自動車に搭載される自動切換スイッチ（図示しない）による入力がなされ、自動雨量検出モードであるか否かの判定を行い（ステップＳ１）、自動雨量検出モードであると判断すると、図３で示す撮像エリア８内の雨滴１０を含む風景を画像データとして取り込み、前記画像データの平均処理（平均値フィルタ処理）を行うことでノイズ除去処理を実行する（ステップＳ２）。尚、撮像エリア８は、フロントガラス７を払拭するワイパ９の払拭領域で且つ車両６が走行する路面Ｒに設定する。
【００１９】
雨滴判定手段４は、ノイズ除去処理を施した後、撮像エリア８の雨滴１０を含む画像において、エッジ強度の計算（微分処理）を行うとともに、強エッジ領域の抽出を行うエッジ抽出処理を実行する（ステップＳ３）。
【００２０】
雨滴判定手段４は、エッジ抽出処理で求めたエッジ強度が、所定値以上である画素を黒画素とし、それ以外の画素を白画素とする２値化処理を実行する（ステップＳ４）。図５は、撮像エリア８の雨滴１０を含む画像を２値化処理した例を示すものである。
【００２１】
雨滴判定手段４は、図５のように２値化処理された撮像エリア８内において、上下方向，左右方向並びに斜め方向に連なるように存在する全ての黒画素についてグループ化するラベリング処理を実行する（ステップＳ５）。雨滴判定手段４は、このラベリング処理において、黒画素が連なるように存在する場合は、そのブロックを１グループ化し、また、白画素を隔てて黒画素が連なるように存在する場合は、それぞれのブロックに分けてグループ化するものである。
【００２２】
雨滴判定手段４は、ラベリング処理の実行後、撮像エリア８内における２値化されたグループにおいて、１グループ単位毎に形状特徴量を求める（ステップＳ６）。本発明の実施の形態における形状特徴量の算出方法は以下の通りである。
【００２３】
雨滴判定手段４は、図５及び図６に示すようなグループ化された２値化領域１１について、１グループ単位毎に、輪郭に接する正方形もしくは長方形形状の包囲領域１２を求めるとともに、包囲領域１２の各辺における長手方向となる長辺ａの長さの２乗の面積ｓ１（＝ａ×ａ）となる基準領域１３を求め、この基準領域１３の面積（形状特徴量）ｓ１と、２値化領域１１の面積（形状特徴量）ｓ２とから、下記に示す式によって非線分度Ｌを算出する（ステップＳ７）。
【００２４】
非線分度Ｌ＝グループ化された２値化領域の面積（黒画素数）／基準領域の面積
【００２５】
本発明において、非線分度Ｌを算出することよる趣旨は、フロントガラス７に付着した雨滴１０の形状が円もしくは楕円であることに着目し、正方形の面積（基準領域１２の面積）に対する雨滴１０の面積（グループ化された領域の面積）の比（非線分度Ｌ）、即ち基準領域１３の面積ｓ１に対する２値化領域１１の面積ｓ２の比を求めることによって、撮像エリア８における円もしくは楕円形状の雨滴１０のみを検出することを目的とするものである。
【００２６】
次に、雨滴判定手段４は、ステップＳ７で求められた非線分度Ｌから雨滴１０であるか否かの判断を行う（ステップＳ８）。雨滴判定手段４は、非線分度が０．５以上の場合（Ｌ≧０．５）、撮像エリア８内におけるフロントガラス７に付着した雨滴１０であると判断し（円や楕円形状の場合は非線分度Ｌは０．５以上になる）、また非線分度が０．５を下回る場合（Ｌ＜０．５）、撮像エリア８内における撮像が路面の白線やその他の物体等の線状物体によるノイズであると判断する。
【００２７】
雨滴判定手段４は、ステップＳ８において、非線分度Ｌの判定によりグループ化された２値化領域１１が雨滴１０であると判断した場合は、２値化領域１１の面積ｓ２もしくは２値化領域１１における画素数を求め、雨滴判定手段４が有する記憶部（図示しない）に一時的に保管するとともに、撮像エリア８内において雨滴１０であると判断された２値化領域１１における総面積（ΣＳ）もしくは総画素数（ΣＳ）を求める（ステップＳ９）。
【００２８】
雨滴判定手段４において、総面積もしくは総画素数の算出は、撮像エリア８内の全ての２値化領域１１の非線分度Ｌにおける雨滴判定が終了するまで繰り返し（ステップＳ６〜ステップＳ９）実行される（ステップＳ１０）。
【００２９】
尚、雨滴判定手段４は、ステップＳ８において、非線分度Ｌの判定により２値化領域１１が雨滴１０でないと判断した場合は、非雨滴領域として判断しステップＳ１０に進む（ステップＳ１１）。
【００３０】
雨滴判定手段４は、撮像エリア８内における全てのグループ化した２値化領域１１の判定が終了し、撮像エリア８内における総面積もしくは総画素数の算出が終了すると、フロントガラス７に付着した雨量の判定を行う（ステップＳ１２）。この雨量判定は、ワイパ９における間欠動作及び連続動作の切換制御を行うことを目的とするものである。
【００３１】
雨滴判定手段４は、ステップＳ１２における雨量判定において、ステップＳ９で算出された総面積もしくは総画素数と、雨滴判定手段４が有する記憶部に予め記憶された設定値Ａとを比較し、総面積もしくは総画素数が設定値Ａ以上（ΣＳ≧Ａ）であると判断した場合、ワイパ９が連続駆動する制御信号をワイパ制御手段５に出力し（ステップＳ１３）、また、総面積もしくは総画素数と設定値Ａとを比較し、総面積もしくは総画素数が設定値Ａより小さい（ΣＳ＜Ａ）と判断した場合、ワイパ９が間欠駆動する制御信号をワイパ制御手段５に出力することで（ステップＳ１４）、ワイパ９の連続駆動と間欠駆動と切り換えるものである。
【００３２】
前述した処理を所定周期により繰り返し実行することで、雨滴１０の検出及び雨量判定に伴うワイパ９制御を可能とする。
【００３３】
尚、ステップＳ１２からステップＳ１４において、雨滴判定手段４はワイパ９の連続動作と間欠動作を単に切り換えるものであるが、雨滴判定手段４は、ステップＳ１２において、ワイパ９の駆動方式を間欠動作と連続動作との何れかであると判断した後、それぞれの駆動方式において細分化した複数の設定値を設け、各設定値とグループ化した２値化領域１１の総面積もしくは総画素数とを比較処理することによって、ワイパ９の間欠駆動の時間間隔可変制御及び連続駆動の駆動速度可変制御が可能となるものである。また、ステップＳ１２の雨量判定後において、単なるワイパ９のオン／オフ（動作／停止）制御とすることも可能である。
【００３４】
かかる雨滴検出装置１は、ＣＣＤカメラ２により車両のフロントガラス７越しに前方風景を撮影し、ＣＣＤカメラ２によって取り込まれた画像においてエッジの抽出を行い、前記エッジ抽出された領域について２値化処理を行うとともに、前記２値化された領域をグループ化し、前記グループ化された２値化領域１１に基づき複数の形状特徴量を求め、こられの形状特徴量の比較結果に基づいてフロントガラス７に付着した雨滴１０を検出するようにしているため、フロントガラス７に付着した実際の雨滴１０を適切に検出することができ、雨量の判定も容易に行うことができるため、ワイパ９の自動駆動制御を良好に行うことが可能となる。
【００３５】
また、雨滴検出装置１は、フロントガラス７に付着した雨滴１０が円や楕円形状であることに着目し、グループ化された２値化領域１１の輪郭に接する包囲領域１２を求めるとともに、包囲領域１２の長手方向の長さ、即ち包囲領域１２の各辺における長手方向となる長辺ａの長さの２乗の面積ｓ１となる基準領域１３を求め、この基準領域１３の面積ｓ１と、２値化領域１１の面積ｓ２とを比較し、正方形の基準領域１３の面積ｓ１に対する２値化領域１１の面積ｓ２の比を求めることによって、撮像エリア８における円もしくは楕円形状の雨滴１０のみを検出することが可能となる。
【００３６】
また、雨滴検出装置１は、グループ化された２値化領域１１の画素数（雨滴１０の個数）、もしくは２値化領域１１の面積の総和（雨滴１０と判断された領域の面積の総和）によってフロントガラス７に付着した雨滴１０の量（雨量）を検出することで、ワイパ９におけるオン／オフ動作、ワイパ９の間欠動作及び連続動作の切り換え、前記間欠駆動の時間間隔可変制御、連続駆動の駆動速度可変制御等をワイパ制御手段５を介して制御することができる。
【００３７】
また、雨滴検出装置１は、ＣＣＤカメラ２により取り込まれる画像の切り出し範囲を、フロントガラス７を払拭するワイパ９の払拭領域で且つ車両６が走行する路面Ｒに設定することで、雨滴１０以外の標識や看板等の円状物体を撮影することが無くなることから、雨滴判定手段４による雨滴判定における誤判定を防止することが可能となる。
【００３８】
尚、本発明の実施の形態では、雨滴判定手段４によってグループ化された２値化領域１１の輪郭に接する包囲領域１２を求めるとともに、包囲領域１２の各辺における長手方向となる長辺ａの長さの２乗から求まる面積ｓ１となる基準領域１３を求めるようにしたが、本発明は、グループ化された２値化領域１１の長手方向の長さ、例えば２値化領域１１の最も長手方向となる対角線の長さの２乗から求まる面積から基準領域を求め、この基準領域の面積と、前記グループ化された２値化領域１１の面積とを比較し、この比較結果に基づきフロントガラス７に付着した雨滴を検出するようにしても良い。
【００３９】
また、本発明の実施の形態における雨滴判定手段４は、面積を形状特徴量としたが、例えば、楕円の縦の長さと横の長さとをそれぞれ形状特徴量とし、この縦横比に基づく楕円の扁平率によって雨滴も検出するものであってもよい。また他の形状特徴量としては、包囲領域１２の対角線長や２値化領域１１の円周長等が挙げられる。
【００４０】
また、本発明の実施の形態における雨滴判定手段４の雨滴検出において、ステップＳ６により形状特徴量の算出を行っているが、この処理中において、包囲領域１２の長手方向となる長辺ａの長さに、許容範囲（例えば、４画素≦長辺ａ≦３２画素）を設け、この許容範囲に長辺ａが入っているか否かの判定を加えることで、雨滴１０以外の撮像が除去が可能となり、更に正確な雨滴検出が可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、フロントガラスに付着した実際の雨滴を適切に検出することができ、雨量の判定も容易に行うことができるため、ワイパの自動駆動制御を良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す雨滴検出装置のブロック図。
【図２】同上実施の形態の撮像手段により撮影される画像を示す図。
【図３】同上実施の形態の前記画像における切り出し範囲を示す図。
【図４】同上実施の形態の雨滴判定手段による処理方法を示す図。
【図５】同上実施の形態のグループ化された２値化領域を示す図。
【図６】同上実施の形態の前記２値化領域の拡大図。
【符号の説明】
１    雨滴検出装置
２    ＣＣＤカメラ（撮影手段）
３ａ  画像処理手段
３ｂ  制御手段
４    雨滴判定手段
５    ワイパ制御手段
６    車両
７    フロントガラス
８    撮像エリア
９    ワイパ
１０    雨滴
１１    グループ化された２値化領域
１２    包囲領域
１３    基準領域
ｓ１    基準領域の面積
ｓ２    ２値化領域の面積
Ｌ    非線分度
Ｒ    路面
【図１】
0004211043.tif 000002
【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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