信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置以及信號(hào)機(jī)檢測(cè)方法
【專利摘要】信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置包括：拍攝車輛的行進(jìn)方向，獲取圖像的攝像單元(11)；以及從圖像中檢測(cè)信號(hào)機(jī)的信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元(12)。信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元(12)設(shè)定相位偏離了將對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期除以3的倍數(shù)的時(shí)間的、3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)(L01～L03)，將最接近交流電力的相位的基準(zhǔn)信號(hào)(L01)的相位與交流電力的相位匹配。信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元(12)從圖像中，提取亮度與和交流電力的相位匹配的基準(zhǔn)信號(hào)(L01)同步地變化的同步像素(53b)，判斷為在同步像素的位置存在信號(hào)機(jī)。
【專利說(shuō)明】
信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置以及信號(hào)機(jī)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置以及信號(hào)機(jī)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知從攝像機(jī)拍攝的圖像中檢測(cè)信號(hào)機(jī)的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置(參照專利文獻(xiàn)
I)。在專利文獻(xiàn)I中，從圖像中提取成為信號(hào)燈的顏色的部分，計(jì)算表示提取出的部分到底有多少接近圓形的圓形度，檢測(cè)圓形度高的部分作為信號(hào)燈候選。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)2005 — 301518號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了被檢測(cè)作為信號(hào)燈候選，提取出的部分的圖像尺寸必須大到能夠判定圓形度的程度。由此，在專利文獻(xiàn)I中，越不能判定圓形度，越難以高精度地檢測(cè)圖像尺寸變小的遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)。
[0007]本發(fā)明鑒于上述課題而完成，其目的是提供即使是遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)也可以高精度地進(jìn)行檢測(cè)的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置以及信號(hào)機(jī)檢測(cè)方法。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)方式的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置，包括:攝像單元，拍攝車輛的行進(jìn)方向，獲取圖像；以及信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元，從圖像中檢測(cè)信號(hào)機(jī)。信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元包括:基準(zhǔn)信號(hào)生成單元，設(shè)定相當(dāng)于相位偏離了將對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期除以3的倍數(shù)的時(shí)間的、3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)；以及相位調(diào)整單元，在3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)中，將與交流電力的相位最接近的基準(zhǔn)信號(hào)的相位與交流電力的相位匹配。信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元從圖像中，提取亮度與和交流電力的相位匹配的基準(zhǔn)信號(hào)同步地變化的同步像素，判斷為在同步像素的位置存在信號(hào)機(jī)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的方框圖。
[0010]圖2是表示基準(zhǔn)信號(hào)生成單元17、同步圖像生成單元15以及相位調(diào)整單元16的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
[0011]圖3是表示由基準(zhǔn)信號(hào)生成單元17設(shè)定的三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)的例子的曲線圖。
[0012]圖4是表示同步圖像(G01、G02、G03)的亮度變化的曲線圖，圖4(a)表示被選擇的基準(zhǔn)信號(hào)的相位從對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的相位偏離的情況，圖4(b)表示被選擇的基準(zhǔn)信號(hào)的相位與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的相位匹配的情況。
[0013]圖5是表示一例使用了圖1所示的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置的信號(hào)機(jī)檢測(cè)方法的流程圖。
[0014]圖6(a)是表示在由圓形度檢測(cè)信號(hào)燈的候選的情況下所需要的像素群53a的大小的圖，圖6(b)是表示可通過(guò)實(shí)施方式檢測(cè)的同步像素53b的數(shù)的圖。
[0015]圖7是表示一例從6個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)的每一個(gè)得到的6個(gè)同步圖像(G01?G06)的檢波輸出值的曲線圖。
[0016]圖8(a)是表示與離車輛的距離相應(yīng)的、亮度變化的幅度不同的曲線圖，圖8(b)是作為位于車輛近旁的電燈的例子，表示路燈31a、自動(dòng)售貨機(jī)31b、廣告牌31c，并表示離車輛位于遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)32、33的圖。
[0017]圖9是表示一例車輛在隧道行駛時(shí)拍攝的攝像機(jī)圖像的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照附圖，說(shuō)明實(shí)施方式。對(duì)于附圖的記載中同一部分附加同一標(biāo)號(hào)，省略說(shuō)明。
[0019]參照?qǐng)D1，說(shuō)明實(shí)施方式的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)。信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置被安裝在車輛上，包括:拍攝車輛的行進(jìn)方向，獲取圖像的攝像單元11;以及從攝像單元11獲取的圖像中檢測(cè)信號(hào)機(jī)的信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元12。
[0020]攝像單元11是使用固體攝像元件，例如CCD或者CMOS的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，獲取可進(jìn)行圖像處理的數(shù)字圖像。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)具有視場(chǎng)角寬的廣角鏡頭。在攝像單元11的攝像范圍(視場(chǎng)角)中，從車輛的行進(jìn)方向至左右方向直至包含車輛近旁的路肩。攝像單元11以規(guī)定的時(shí)間間隔反復(fù)拍攝，獲取連續(xù)的多個(gè)的圖像(幀)。
[0021]信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元12接收由攝像單元11獲取的圖像(以后，稱為“攝像機(jī)圖像”)，檢測(cè)攝像機(jī)圖像中的信號(hào)機(jī)的位置。檢測(cè)的信號(hào)機(jī)的位置信息被轉(zhuǎn)發(fā)到例如包含用于實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)駕駛的控制器的、在車輛上安裝的其它的處理運(yùn)算裝置(車輛CPU13)。信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元12例如由具有CPU、存儲(chǔ)器、以及輸入輸出單元的微控制器構(gòu)成，通過(guò)執(zhí)行預(yù)先安裝的計(jì)算機(jī)程序，構(gòu)成信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置具有的多個(gè)信息處理單元。信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元12對(duì)于連續(xù)的多個(gè)攝像機(jī)圖像(幀)的每一個(gè)反復(fù)執(zhí)行從攝像機(jī)圖像檢測(cè)信號(hào)機(jī)的位置的一連串的信息處理。信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元12也可以與和車輛有關(guān)的其它控制中使用的ECU兼用。
[0022]在由信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元12構(gòu)成的多個(gè)信息處理單元中包含:同步圖像生成單元15;相位調(diào)整單元16;基準(zhǔn)信號(hào)生成單元17;以及信號(hào)機(jī)判斷單元18?；鶞?zhǔn)信號(hào)生成單元17設(shè)定相當(dāng)于相位偏離了將對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期除以3的倍數(shù)的時(shí)間的、3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)。相位調(diào)整單元16將3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)中最接近交流電力的相位的基準(zhǔn)信號(hào)的相位與交流電力的相位匹配?；鶞?zhǔn)信號(hào)生成單元17以及相位調(diào)整單元16的細(xì)節(jié)，參照?qǐng)D2?圖4在后敘述。
[0023]同步圖像生成單元15從攝像機(jī)圖像中，提取亮度和與交流電力的相位匹配的基準(zhǔn)信號(hào)同步地變化的同步像素，生成由被提取的同步像素構(gòu)成的同步圖像。例如，同步圖像生成單元15進(jìn)行將與交流電力的相位匹配的基準(zhǔn)信號(hào)和攝像機(jī)圖像的各像素的亮度信號(hào)相乘的同步檢波處理。由此，提取亮度與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期同步地變化的同步像素。
[0024]對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力是將商用電源的電力進(jìn)行全波整流后的交流電力。從商用電源接受電力的供給而點(diǎn)亮的信號(hào)燈的亮度以與全波整流后的交流電力的周期(例如，100Hz)相同的周期變化。因此，通過(guò)從攝像機(jī)圖像中提取亮度與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期同步地變化的同步像素，可以檢測(cè)從商用電源接受電力的供給而點(diǎn)亮的信號(hào)燈。同步圖像生成單元15的細(xì)節(jié)參照?qǐng)D2在后敘述。
[0025]信號(hào)機(jī)判斷單元18根據(jù)同步像素的色調(diào)，判斷在由同步圖像生成單元15提取的同步像素的位置是否存在信號(hào)機(jī)。具體地說(shuō)，信號(hào)機(jī)判斷單元18判斷同步像素的色調(diào)是否與信號(hào)顏色的色調(diào)類似。在同步像素的色調(diào)與信號(hào)顏色的色調(diào)類似的情況下，信號(hào)機(jī)判斷單元18判斷為在同步像素的位置存在信號(hào)機(jī)。
[0026]在從商用電源接受電力的供給而點(diǎn)亮的電燈中，除了信號(hào)機(jī)具有的信號(hào)燈之外，還包括路燈31a、自動(dòng)售貨機(jī)31b、廣告牌31c等在路上點(diǎn)燈的其它電燈。在由同步圖像生成單元15提取的同步像素中，有可能還包含這些其它的電燈。信號(hào)機(jī)判斷單元18通過(guò)判斷同步像素和信號(hào)顏色之間色調(diào)的類似性，可以從同步圖像生成單元15的提取結(jié)果中排除這些其它的電燈。
[0027]而且，信號(hào)機(jī)判斷單元18也可以構(gòu)成為不使用判斷同步像素的色調(diào)是否與信號(hào)顏色的色調(diào)類似的色調(diào)判斷單元，而使用同步像素的圖像上的位置和亮度，判斷是否存在信號(hào)機(jī)。通過(guò)由車輛的周圍的地圖信息求出信號(hào)機(jī)在圖像上的位置，與同步像素的位置核對(duì)，可以排除上述其它的電燈。進(jìn)而，可以根據(jù)從車輛至信號(hào)機(jī)的距離設(shè)想圖像上的亮度，判斷為在設(shè)想亮度內(nèi)的同步像素上存在信號(hào)機(jī)。
[0028]信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元12將信號(hào)機(jī)判斷單元18判斷為存在信號(hào)機(jī)時(shí)的同步像素的位置信息輸出到車輛CPUl 3。
[0029]參照?qǐng)D2，說(shuō)明基準(zhǔn)信號(hào)生成單元17、同步圖像生成單元15以及相位調(diào)整單元16的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。基準(zhǔn)信號(hào)生成單元17設(shè)定例如偏離了將對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期除以3后的時(shí)間的三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(LO1、L02、L03)?；鶞?zhǔn)信號(hào)(LO1、L02、L03)的周期與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期相等、相位不同。對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)LOl，基準(zhǔn)信號(hào)L02的相位偏離120°，基準(zhǔn)信號(hào)L03的相位偏離240°。圖3表示基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)的一個(gè)例子。
[0030]同步圖像生成單元15具有存儲(chǔ)器25和乘法單元(26&、2613、26(3)。存儲(chǔ)器25同時(shí)存儲(chǔ)連續(xù)的多個(gè)攝像機(jī)圖像(幀)28。例如，同時(shí)存儲(chǔ)在對(duì)信號(hào)機(jī)提供的電力的I交流周期期間拍攝的多個(gè)攝像機(jī)圖像28。乘法單元(26a、26b、26c)將從存儲(chǔ)器25讀出的攝像機(jī)圖像的各像素的亮度信號(hào)、與基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)每一個(gè)相乘，生成三個(gè)同步圖像(G01、G02、G03)。乘法單元26對(duì)在存儲(chǔ)器25中同時(shí)存儲(chǔ)的多個(gè)攝像機(jī)圖像的每一個(gè)，實(shí)施上述的相乘處理。
[0031]相位調(diào)整單元16具有在與基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)的每一個(gè)相乘而生成的三個(gè)同步圖像(GO1、G02、G03)中，判定其檢波輸出值最大的同步圖像的同步圖像判定單元27。檢波輸出值例如是同步像素的亮度的平均值。
[0032]在基準(zhǔn)信號(hào)的相位與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的相位匹配的情況下，同步像素的亮度值、以及同步像素的亮度的平均值(檢波輸出值)為最大值。相對(duì)于此，基準(zhǔn)信號(hào)的相位與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的電力的相位越偏離，同步像素的亮度值、以及同步像素的亮度的平均值(檢波輸出值)越小。因此，可以判斷為使用具有與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的電力的相位最接近的相位的基準(zhǔn)信號(hào)生成三個(gè)同步圖像(G01、G02、G03)中檢波輸出值最大的同步圖像。
[0033]因此，通過(guò)同步圖像判定單元27在三個(gè)同步圖像(G01、G02、G03)中判定檢波輸出值最大的同步圖像，相位調(diào)整單元16可以在三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)中，選擇與交流電力的相位最接近的基準(zhǔn)信號(hào)LOl。例如，圖4(a)表示一例同步圖像(G01、G02、G03)的亮度變化。在三個(gè)同步圖像(G01、G02、G03)中，同步圖像GOl的檢波輸出值大于其它同步圖像(G02、G03)。在該情況下，作為檢波輸出值最大的同步圖像，同步圖像判定單元27選擇同步圖像GOl?？梢耘袛鄬?duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的相位位于圖3的區(qū)域Rl。
[0034]相位調(diào)整單元16使三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)的相位匹配，使得使用了相當(dāng)于從選擇的基準(zhǔn)信號(hào)向正方向以及負(fù)方向偏離了相等的相位的其它的基準(zhǔn)信號(hào)的每一個(gè)的同步圖像的檢波輸出值相等。由此，可以使選擇的基準(zhǔn)信號(hào)的相位與交流電力的相位匹配。
[0035]在實(shí)施方式中，作為3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)的一個(gè)例子，設(shè)定三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)，選擇基準(zhǔn)信號(hào)LOl。從基準(zhǔn)信號(hào)LOl向正方向以及負(fù)方向偏離了相等的相位的其它的基準(zhǔn)信號(hào)成為基準(zhǔn)信號(hào)(L02、L03)。使用基準(zhǔn)信號(hào)(L02、L03)對(duì)攝像機(jī)圖像檢波而得到的同步圖像是兩個(gè)同步圖像(G02、G03)。
[0036]因此，相位調(diào)整單元16將三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)的各相位偏離相同的時(shí)間，使得未被選擇的兩個(gè)同步圖像(G02、G03)的檢波輸出值相等。由此，相位調(diào)整單元16可以使選擇的基準(zhǔn)信號(hào)LOl的相位與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的相位匹配。由此，使用基準(zhǔn)信號(hào)LOI檢波的同步圖像GOI的檢波輸出值為最大值，同步圖像GOI的亮度的變化幅度也為最大值。
[0037]例如，在圖4(a)所示的例子中，未被選擇的兩個(gè)同步圖像(G02、G03)的檢波輸出值不同。相位調(diào)整單元16使基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)的相位前移40°。之后，乘法單元(26a、26b、26c)再次使用相位調(diào)整后的基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)實(shí)施同步檢波處理。圖4(b)表示其結(jié)果。圖4(b)中表示的例子中，未被選擇的兩個(gè)同步圖像(G02、G03)的檢波輸出值相等。這時(shí)，選擇的基準(zhǔn)信號(hào)LOl的相位與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的相位一致，使用基準(zhǔn)信號(hào)LOI檢波的同步圖像GOI的檢波輸出值、以及同步圖像GOI的亮度的變化幅度為最大值。
[0038]從車輛至信號(hào)機(jī)的距離越遠(yuǎn)，由攝像單元11檢測(cè)的信號(hào)燈的亮度越小，亮度的變化幅度也越小。因此，通過(guò)使基準(zhǔn)信號(hào)的相位接近信號(hào)燈的亮度變化的相位，即對(duì)信號(hào)機(jī)提供的電力的相位，可以得到較高的檢波輸出值，進(jìn)而可以高精度地檢測(cè)遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)。
[0039]接著，參照?qǐng)D8以及圖9，說(shuō)明相位調(diào)整單元16的變形例。作為在相位調(diào)整時(shí)使用的同步圖像(G02、G03)的檢波輸出值，也可以使用對(duì)在攝像機(jī)圖像中亮度變化的幅度最大的區(qū)域檢波所得到的檢波輸出值。
[0040]圖8(a)是表示與離車輛的距離相應(yīng)的、亮度變化的幅度的不同的曲線圖，圖8(b)是作為位于車輛近旁的電燈的例子，表示路燈31a、自動(dòng)售貨機(jī)31b、廣告牌31c，并表示離車輛位于遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)32、33的圖。圖8(a)表示圖8(b)的路燈31a、以及信號(hào)機(jī)32、33的亮度變化。位于車輛近旁的電燈(路燈31a、自動(dòng)售貨機(jī)31b、廣告牌31c)的亮度變化的幅度，比遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)(32、33)的幅度大。而且，亮度變化的幅度越大，相移導(dǎo)致的檢波輸出值的變化幅度越大，所以相位調(diào)整的精度提高。因此，相位調(diào)整單元16也可以使用對(duì)攝像機(jī)圖像中亮度變化的幅度最大的區(qū)域進(jìn)行檢波而得到的檢波輸出值。
[0041]例如，相位調(diào)整單元16根據(jù)從GPS或地圖數(shù)據(jù)庫(kù)得到的車輛的當(dāng)前位置以及車輛周邊的地圖信息，判斷行駛道路的狀況。例如，相位調(diào)整單元16判斷車輛的行進(jìn)方向的道路形狀是圖8(b)所示那樣的直線，或者是向右或者向左的曲線?；蛘?，判斷圖9所示車輛是否在隧道中行駛。
[0042]相位調(diào)整單元16根據(jù)判斷的行駛道路的狀況，在攝像機(jī)圖像內(nèi)設(shè)定圖像區(qū)域。例如，如圖8(b)所示，在道路形狀為直線的情況下，在攝像機(jī)圖像中，設(shè)定拍攝道路的路肩的區(qū)域(R2、R3)作為圖像區(qū)域。由此，在圖像區(qū)域中，包含被配置在道路的路肩上的電燈(31a、31b、31c)。而且，如圖9所示，在隧道中行駛的情況下，在攝像機(jī)圖像中，設(shè)定拍攝在隧道內(nèi)壁設(shè)置的照明燈34的區(qū)域R4作為圖像區(qū)域。
[0043]然后，相位調(diào)整單元16也可以使用在攝像機(jī)圖像中對(duì)圖像區(qū)域(R2?R4)檢波得到的檢波輸出值，進(jìn)行上述的相位調(diào)整?？梢愿呔鹊卣{(diào)整基準(zhǔn)信號(hào)的相位。這樣，通過(guò)預(yù)先確定進(jìn)行同步檢波處理的圖像區(qū)域(R2?R4)，同步檢波處理的運(yùn)算負(fù)載被減輕，處理速度提尚O
[0044]或者，相位調(diào)整單元16也可以在攝像機(jī)圖像的各像素中，選擇亮度變化的幅度最大的像素，使用對(duì)選擇的像素進(jìn)行檢波而得到的檢波輸出值?？梢圆淮_定圖像區(qū)域而高精度地調(diào)整基準(zhǔn)信號(hào)的相位。
[0045]這樣，相位調(diào)整單元16也可以使用對(duì)圖像中亮度變化的幅度最大的區(qū)域進(jìn)行檢波得到的檢波輸出值。這里，在“圖像中亮度變化的幅度最大的區(qū)域”中，包含上述的圖像區(qū)域(R2?R4)以及由相位調(diào)整單元16選擇的像素。
[0046]接著，參照?qǐng)D5，說(shuō)明一例使用圖1所示的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置的信號(hào)機(jī)檢測(cè)方法。圖5的流程圖所示的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置的動(dòng)作，在車輛的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)為接通狀態(tài)、信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置起動(dòng)的同時(shí)開(kāi)始，直至信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置停止，被反復(fù)執(zhí)行。
[0047]在步驟SOl中，攝像單元11反復(fù)拍攝車輛的周圍，獲取連續(xù)的多個(gè)攝像機(jī)圖像。在對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的I周期期間，進(jìn)行多次攝像。獲取的圖像數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)至同步圖像生成單元15，暫時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器25中。
[0048]在步驟S03中，如圖3所示，基準(zhǔn)信號(hào)生成單元17設(shè)定相位相當(dāng)于偏離了將對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期除以3后的時(shí)間的三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(LOl、L02、L03)。
[0049]在步驟S05中，同步圖像生成單元15進(jìn)行將在步驟S03中設(shè)定的三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)的每一個(gè)與攝像機(jī)圖像的各像素的亮度信號(hào)相乘的同步檢波處理。由此，生成與基準(zhǔn)信號(hào)(101、1^2、1^3)的每一個(gè)同步的同步圖像(601、602、603)。
[0050]在步驟S07中，同步圖像判定單元27在三個(gè)同步圖像(G01、G02、G03)中，選擇檢波輸出值最大的同步圖像(GOl)。然后，判斷剩余的兩個(gè)同步圖像(G02、G03)的檢波輸出值的差(△ D)是否小于規(guī)定的閾值(Th)。在檢波輸出值的差(A D)小于規(guī)定的閾值(Th)的情況下(S07中為“是”)，因?yàn)榛鶞?zhǔn)信號(hào)LOl的相位與交流電力的相位一致，所以判斷為不需要相位的調(diào)整，進(jìn)至步驟S15。
[0051 ]另一方面，在檢波輸出值的差(△ D)為規(guī)定的閾值(Th)以上的情況下(S07中為“否”)，因?yàn)榛鶞?zhǔn)信號(hào)LOl的相位從交流電力的相位偏離，所以判斷為需要相位的調(diào)整，進(jìn)至步驟S09。相位調(diào)整單元16比較未被選擇的兩個(gè)同步圖像(G02、G03)的檢波輸出值，決定相位調(diào)整方向。進(jìn)至步驟Sll，相位調(diào)整單元16將基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)的各自的相位向相位調(diào)整方向偏移預(yù)先確定的偏移量(A Θ)。進(jìn)至步驟S13，與步驟S07同樣，判斷檢波輸出值的差(AD)是否小于規(guī)定的閾值(Th)。反復(fù)進(jìn)行將相位偏離的處理，直至檢波輸出值的差(AD)小于規(guī)定的閾值(Th)(Sll、S13)。
[0052]具體地說(shuō)，通過(guò)將相位從被選擇的基準(zhǔn)信號(hào)LOl向未被選擇的兩個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(L02、L03)中檢波輸出值變大的基準(zhǔn)信號(hào)偏移，可以使未被選擇的同步圖像的檢波輸出值相等。在圖4(a)的例子中，同步圖像G03的檢波輸出值大于同步圖像G02的檢波輸出值。因此，通過(guò)將相位從基準(zhǔn)信號(hào)LOl向基準(zhǔn)信號(hào)L03偏移，如圖4(b)所示可以使檢波輸出值的差(AD)小于規(guī)定的閾值(Th)。
[0053]這樣，在實(shí)施方式中，使用未被選擇的兩個(gè)同步圖像(GO2、GO3)的檢波輸出值，使被選擇的基準(zhǔn)信號(hào)LOl的相位與信號(hào)燈的亮度變化的相位一致。
[0054]在相位調(diào)整結(jié)束后，進(jìn)至步驟S15，同步圖像生成單元15實(shí)施將相位調(diào)整后的基準(zhǔn)信號(hào)LOl與攝像機(jī)圖像相乘的同步檢波處理。由此，從攝像機(jī)圖像中可以高靈敏度地提取亮度與匹配于交流電力的相位的基準(zhǔn)信號(hào)同步地變化的同步像素。
[0055]進(jìn)至步驟S17，信號(hào)機(jī)判斷單元18判斷由同步圖像生成單元15提取的同步像素的色調(diào)是否與信號(hào)顏色的色調(diào)類似。在與信號(hào)顏色的色調(diào)類似的情況下，可以判斷為在同步像素的位置存在信號(hào)機(jī)。因此，進(jìn)至步驟S21，信號(hào)機(jī)判斷單元18標(biāo)記同步像素作為信號(hào)機(jī)。另一方面，在不與信號(hào)顏色的色調(diào)類似的情況下(S17中為“否”)，可以判斷在同步像素的位置沒(méi)有信號(hào)燈，而存在其它的電燈。因此，進(jìn)至步驟S19，信號(hào)機(jī)判斷單元18標(biāo)記同步像素作為其它的電燈。
[0056]進(jìn)至步驟S23，信號(hào)機(jī)判斷單元18判斷是否已對(duì)步驟S15中提取的全部同步像素判斷了是否為信號(hào)機(jī)。在判斷未結(jié)束的情況下(S23中為“否”)，返回步驟S17，對(duì)剩余的同步像素實(shí)施色調(diào)的判斷處理(S17?S21)。在判斷結(jié)束的情況下(S23中為“是”)，圖5的流程圖結(jié)束。
[0057]如以上說(shuō)明的那樣，按照實(shí)施方式，得到以下的作用效果。
[0058]在專利文獻(xiàn)I，從攝像機(jī)圖像中提取與信號(hào)燈的色調(diào)類似的區(qū)域，從提取的區(qū)域的圓形度檢測(cè)信號(hào)燈的候選。在從圓形度判斷信號(hào)燈的情況下，區(qū)域(像素群53a)中包含的像素的數(shù)需要圖6(a)所示的程度的數(shù)。相對(duì)于此，在實(shí)施方式的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置中，如上所述，對(duì)于信號(hào)機(jī)的亮度變化的幅度小、難以檢測(cè)其相位和周期的位于遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)，設(shè)定3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)，選擇與交流電力的相位最接近的基準(zhǔn)信號(hào)的相位，使其與電力的交流周期匹配，可以很快地提取亮度與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的電力的交流周期同步地變化的同步像素作為信號(hào)燈的候選。由此，如圖6(b)所示，即使同步像素53b的數(shù)為不能判斷圓形度的程度的數(shù)，也可以判斷是否為信號(hào)燈。即，實(shí)施方式的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置可以高精度地檢測(cè)遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)。
[0059]通過(guò)從攝像機(jī)圖像中提取亮度與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期同步地變化的同步像素，可以不考慮信號(hào)燈的大小及其形狀而檢測(cè)信號(hào)機(jī)。因此，即使是圖像尺寸小到不能判定圓形度的遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)，也可以對(duì)其進(jìn)行高精度地檢測(cè)。
[0060]而且，因?yàn)閷?duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力為3相的交流電力，交流電力的相位根據(jù)變電設(shè)備而變化。因此，設(shè)定相位偏離了相當(dāng)于將交流電力的周期除以3的倍數(shù)的時(shí)間的、3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)，選擇與交流電力的相位最接近的基準(zhǔn)信號(hào)的相位，與交流電力的相位匹配。由此，使用與對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的相位匹配的基準(zhǔn)信號(hào)，可以高靈敏度地提取亮度變化小的同步像素。由此，即使是亮度變化小的遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)，也可以高精度地檢測(cè)。
[0061]根據(jù)變電設(shè)備等的環(huán)境，3相的交流電力的相位有可能偏移相當(dāng)于將交流電力的周期除以3后的時(shí)間。在實(shí)施方式中，基準(zhǔn)信號(hào)生成單元17選定偏離了將交流電力的周期除以3的倍數(shù)后的時(shí)間的、3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)。在由于車輛的行駛，對(duì)車輛周邊的信號(hào)機(jī)提供的交流電力的相位變化了的情況下，基準(zhǔn)信號(hào)生成單元17在設(shè)定的3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)中切換基準(zhǔn)信號(hào)。由此，可以不進(jìn)行相位調(diào)整單元16的相位調(diào)整地選擇與變化后的交流電力的相位一致的基準(zhǔn)信號(hào)。
[0062]相位調(diào)整單元16將三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)的各個(gè)相位偏離相同的時(shí)間，使得使用從選擇出的基準(zhǔn)信號(hào)LOl向正方向以及負(fù)方向偏離了相等的相位的其它的基準(zhǔn)信號(hào)(L02、L03)的每一個(gè)對(duì)攝像機(jī)圖像檢波而得到的檢波輸出值相等。由此，可以使選擇出的基準(zhǔn)信號(hào)LOl的相位與交流電力的相位匹配。由此，使用基準(zhǔn)信號(hào)LOl檢波的同步圖像GOl的檢波輸出值為最大值，同步圖像GOI的亮度的變化幅度也為最大值。
[0063]相位調(diào)整單元16也可以使用對(duì)攝像機(jī)圖像中亮度變化的幅度最大的區(qū)域進(jìn)行檢波而得到的檢波輸出值，進(jìn)行相位調(diào)整。亮度變化的幅度越大，相移導(dǎo)致的檢波輸出值的變化幅度也越大，所以相位調(diào)整的精度提高。
[0064]相位調(diào)整單元16也可以使用對(duì)攝像機(jī)圖像中拍攝道路的路肩的區(qū)域進(jìn)行檢波而得到的檢波輸出值。與遠(yuǎn)方的信號(hào)機(jī)相比，位于道路的路肩的、包括廣告牌、自動(dòng)售貨機(jī)、路燈的電燈的亮度變化的幅度大。因此，相位調(diào)整單元16使用對(duì)在攝像機(jī)圖像中拍攝道路的路肩的區(qū)域(R2、R3)進(jìn)行檢波而得到的檢波輸出值。由此，可以使選擇的基準(zhǔn)信號(hào)的相位與交流電力的相位高精度地匹配。
[0065]當(dāng)車輛在隧道內(nèi)行駛的情況下，一般來(lái)說(shuō)，可知在道路的路肩上不存在包含廣告牌、自動(dòng)售貨機(jī)、路燈的電燈，存在設(shè)置在隧道內(nèi)壁的照明燈。因此，相位調(diào)整單元16也可以使用在攝像機(jī)圖像中，對(duì)拍攝在隧道內(nèi)壁上設(shè)置的照明燈34的區(qū)域R4進(jìn)行檢波而得到的檢波輸出值。由此，可以使選擇的基準(zhǔn)信號(hào)的相位與交流電力的相位高精度地匹配。
[0066]如上所述，記載了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是構(gòu)成本公開(kāi)的一部分的論述以及附圖不應(yīng)理解為限定本發(fā)明。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，從本公開(kāi)可以明了各種代替實(shí)施方式、實(shí)施例以及運(yùn)用技術(shù)。
[0067]作為“相位偏離相當(dāng)于將對(duì)信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期除以3的倍數(shù)的時(shí)間的、3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)”，例示了相位偏離了相當(dāng)于將交流電力的周期除以3的時(shí)間的三個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)(L01、L02、L03)。當(dāng)然，基準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)不限于3，也可以是6、9、12、..
[0068]圖7表示一例從6個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)的各個(gè)信號(hào)得到的6個(gè)同步圖像(G01?G06)的檢波輸出值。在6個(gè)同步圖像中，同步圖像G03的檢波輸出值最大。然后，與從對(duì)應(yīng)于同步圖像G03的基準(zhǔn)信號(hào)向正方向以及負(fù)方向偏離了相等的相位的其它的基準(zhǔn)信號(hào)的各個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的檢波輸出值基本上一致。具體地說(shuō)G02和G04的檢波輸出值基本上一致，GOI和G05的檢波輸出值基本上一致。由此，在圖7的例子中，可以判斷與同步圖像G03對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)與交流電力的相位匹配。
[0069]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0070]11攝像單元
[0071]12信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元
[0072]15同步圖像生成單元(同步像素提取單元)
[0073]16相位調(diào)整單元
[0074]17基準(zhǔn)信號(hào)生成單元
[0075]18信號(hào)機(jī)判斷單元
[0076]28攝像機(jī)圖像(圖像)
[0077]33，32 信號(hào)機(jī)
[0078]53b同步像素
[0079]R2?R4圖像區(qū)域
[0080]L01、L02、L03 基準(zhǔn)信號(hào)
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 攝像單元，被安裝在車輛上，拍攝所述車輛的周圍，獲取圖像；以及 信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元，從所述圖像中檢測(cè)信號(hào)機(jī)， 所述信號(hào)機(jī)檢測(cè)單元包括: 基準(zhǔn)信號(hào)生成單元，設(shè)定相位偏離了相當(dāng)于將對(duì)所述信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期除以3的倍數(shù)的時(shí)間的、3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)； 相位調(diào)整單元，在所述3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)中，將與所述交流電力的相位最接近的基準(zhǔn)信號(hào)的相位與所述交流電力的相位匹配； 同步像素提取單元，從所述圖像中，提取亮度與和所述交流電力的相位匹配的基準(zhǔn)信號(hào)同步地變化的同步像素；以及 信號(hào)機(jī)判斷單元，由所述同步像素判斷是否存在所述信號(hào)機(jī)。2.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置，其特征在于， 同步像素提取單元提取使用了從所述選擇的基準(zhǔn)信號(hào)向正方向以及負(fù)方向偏離了相等的相位的其它的基準(zhǔn)信號(hào)的各個(gè)信號(hào)的同步圖像， 所述相位調(diào)整單元使所述3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)的相位匹配，使得使用了所述其它的基準(zhǔn)信號(hào)的各個(gè)信號(hào)的同步圖像的檢波輸出值相等。3.如權(quán)利要求2所述的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述相位調(diào)整單元對(duì)所述圖像中亮度變化的幅度最大的區(qū)域進(jìn)行檢波，得到所述檢波輸出值。4.如權(quán)利要求2或3所述的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述相位調(diào)整單元對(duì)所述圖像中拍攝道路的路肩的區(qū)域進(jìn)行檢波，得到所述檢波輸出值。5.如權(quán)利要求2或3所述的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置，其特征在于， 在所述車輛在隧道內(nèi)行駛的情況下，所述相位調(diào)整單元在所述圖像中，對(duì)拍攝隧道內(nèi)壁上設(shè)置的照明燈的區(qū)域進(jìn)行檢波，得到所述檢波輸出值。6.如權(quán)利要求1至5的任意一項(xiàng)所述的信號(hào)機(jī)檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述信號(hào)機(jī)判斷單元包括:色調(diào)判斷單元，判斷該同步像素的色調(diào)是否與信號(hào)顏色的色調(diào)類似， 在所述同步像素的色調(diào)與信號(hào)顏色的色調(diào)類似情況下，所述信號(hào)機(jī)判斷單元判斷為在所述同步像素的位置存在所述信號(hào)機(jī)。7.一種信號(hào)機(jī)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 拍攝車輛的行進(jìn)方向，獲取圖像； 設(shè)定相位偏離了相當(dāng)于將對(duì)所述信號(hào)機(jī)提供的交流電力的周期除以3的倍數(shù)的時(shí)間的、3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)； 在所述3的倍數(shù)的基準(zhǔn)信號(hào)中，將與所述交流電力的相位最接近的基準(zhǔn)信號(hào)的相位與所述交流電力的相位匹配； 從所述圖像中，提取亮度與和所述交流電力的相位匹配的基準(zhǔn)信號(hào)同步地變化的同步像素；以及 由所述同步像素判斷是否存在所述信號(hào)機(jī)。
【文檔編號(hào)】G08G1/16GK106062850SQ201480076611
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2014年3月10日
【發(fā)明人】沖孝彥, 西內(nèi)秀和
【申請(qǐng)人】日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社