JPH0378608A - 光学式路面状熊センサの信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 この発明は、非接触で路面の凹凸を光で検出して画像処
理することにより、路面状態の検出の誤りを少なくでき
るようにした自動車用の光学式路面状態センサの信号処
理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

路面の状態を非接触で検出するには、光、電波、超音波
などを使う方法が発表されている。たとえば、特公昭６
３−６３０７７号公報には、第５図に示すように、投光
器Ｉと、受光器６と、その受光信号を処理する信号処理
装置１０とからなる路面状況検知用光レーダ装置が示さ
れている。

この第５図において、投光器ｌは、発光素子３から発生
する光線をコリメータ２で平行光線束に収束させ、偏向
器５から路面（図示せず）に投射するようになっている
。

また、受光器６ば、路面からの反射光を集光レンズ７で
集光した後、フィルタ９を経て、受光素子８で受光する
ようになっている。

一方、信号処理装置１０は変調器１１の出力信号により
、発光素子３を駆動するとともに、車速センサ１６の出
力に応じて偏向角演算回路１５が偏向器５の偏向角度を
演算するようになっている。

また、受光素子８の出力は狭帯域増幅器１２で増幅した
後、整流回路１３で整流して、コンパレータ１４に出力
するようになっている。

コンパレータ１４は整流回路１３の出力電圧と車速セン
サ１６から供給される車速に比例した電圧とを比較する
ようになっている。

次に動作について説明する。発光素子３には、変調器１
１で、特定の周波数で変調された信号が印加され、変調
された光が発射される。その光はコリメータ２で平行な
光線になり、偏向器５で発射角度が決められる。この発
射角度は車速センサ１６の信号に応じて偏向角演算回路
１５で演算され決められる。

偏向器５で偏向された光は路面に照射される。

この路面に当った光ビームは路面で反射される。

その反射光は受光器６の集光レンズ７で集光され、特定
の波長を通しやすいフィルタ９を透過し、受光素子８に
入る。

フィルタ９は発光素子３の発光波長に合わせて選択する
。これは太陽光などのバックグラウンドを低減させるた
めである。

受光素子３は光信号を電気信号に変換する。この信号は
、特定の周波数で変調されているので、狭帯域増幅器１
２で増幅し、整流回路１３で直流信号に変換し、コンパ
レータ１４でそのレベルを比較する。

ここで、変調光を使うのは、狭帯域増幅器１２を使うこ
とによって増幅度を高めることができ、バックグラウン
ドの影響を減じることができるからである。

このようにして、路面から反射する光の強さを検出する
ことにより、路面状態を検出するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の路面状況検知用光レーダ装置は、以上のように構
成されているので、路面による光の反射率を測定してい
る。

一般に路面の粗さは光の波長に比較して桁違いに大きい
ので、鏡面ではなく、光は乱反射している。

したがって、路面による光の反射強度は路面の凹凸より
も、路面の色や湿り具合などによる影響が大きく、この
ような方法では、路面の凹凸を検出するのは検出に誤り
が多いという問題点かあった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、自動車に搭載して簡単な演算により、時々
刻々、路面の状態を判断でき、誤りが少な（、小型で安
価にできる光学式路面状態センサの信号処理装置を得る
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光学式路面状態センサの信号処理装置は
、路面に投光された反射赤外線から画像信号を得る画像
検出装置と、この画像検出装置から出力される画像信号
を２値化して画面をＸ、　Ｙ座標とみなして画像の明点
を幾何学的に演算処理することにより、路面状態を判定
する信号処理装置とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明における画像検出装置は、路面から反射される
赤外線を検出して画像信号を出力し、この画像信号を信
号処理装置で２値化して、画面上の明点と暗点とを分け
て画面をＸ、Ｙ座標とみなして、画像の明点を幾何学的
に演算処理し、路面状態を判定する。

〔実施例〕

以下、この発明の光学式路面状態センサの信号処理装置
の実施例について説明する。第１図はその一実施例の構
成を示すブロック図である。

この第１図において、ｌは赤外線投光器である。

この赤外線投光器１は後述する信号処理装置２３の発光
コントロール部３１の出力により、発光が制御されるよ
うになっている。

赤外線投光器ｌから前方路面１００に赤外線ビーム１ａ
を照射すると、路面１００において、赤外線ビームｌａ
で照射された帯状のパターン１００ａが路面１００上に
生じるようになっている。

このパターン１００ａを画像検出装置２０で検出するよ
うになっており、この画像検出装置２０は電子シャッタ
２２と受光素子２１とにより構成され、パターン１００
ａは電子シャッタ２２を通して、赤外線に感じる受光素
子２１で受光されるようになっている。

受光素子２１の出力は信号処理装置２３の信号増幅部２
６で増幅された後、Ａ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）
変換部２７でディジタル信号に変換され、記憶部２８に
送られ、そこで記憶されるようになっている。

この記憶部２８の出力は信号処理部２９から出力部３０
に出力されるようになっている。

一方、２４はタイミング信号発生部であり、このタイミ
ング信号発生部２４から出力されるタイミング信号は電
子シャッタコントロール部２５、信号増幅部２６および
発光コントロール部３１に出力されるようになっている
。

このタイミング信号により、発光コントロール部３１が
上記赤外線投光器１の発光タイミングをコントロールす
るようになっている。

また、タイミング信号に基づき、電子シャッタコントロ
ール部２５は電子シャッタ２２の開閉コントロールを行
うようになっている。

さらに、信号増幅部２６は上記タイミング信号に基づき
、受光素子２１の出力を増幅するようになっている。

次に動作について説明する。タイミング信号発生部２４
からのタイミング信号に基づき、発光コントロール部３
１が赤外線投光器１の発光コントロールを行い、この赤
外線投光器ｌから前面の路面１００に赤外線ビーム１ａ
を照射すると、この路面１００に赤外線ビーム１ａで照
射された帯状のパターン１００ａが生じる。

このパターン１００ａは画像検出装置２０で検出される
が、このとき、タイミング信号に基づき、電子シャッタ
コントロール部２５で電子ンヤノタ２２を開くように制
御する。

これにより、パターン１００ａからの反射赤外線はこの
電子シャフタ２２を通して受光素子２１で受光され、こ
の受光素子２１の出力は、タイミング信号に基づいて、
信号増幅部２６で増幅され、Ａ／Ｄ変換部２８でディジ
タル信月に変換されて、記憶部２８で記憶され、さらに
信号処理部２９で信号処理して、路面１００の状態を判
別する。

次に、路面１００の状態の判別について、第２図により
さらに詳述する。第２囚人は路面の状態を示し、第２図
（印は信号処理手順を示すフローチャートである。

まず、画像検出装置２０で検出された路面１００のパタ
ーン１００ａの画像信号は、上述のように信号増幅部２
６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換部２７でディジタル化さ
れ、画像信号を２値化する。

２値化するときの基準となる値は、たとえば画面全体の
信号の平均値を使用することができる。その他ある暗レ
ベルの絶対値を定めておき、その値を使用してもよい。

次に、第２囚人のＸ座標が最小と最大の明点、すなわち
、第２図（印のステップＳ１で画面上では最も左にある
明点ａを探し出すとともに、ステップＳ２で画面上では
最も右にある明点すを探し出す。

この明点ａの座標を（Ｘａ、　Ｙａ）　、明点すの座標
を（Ｘｂ、　Ｙｂ）とすれば、この２点を結ぶ直線の方
程式はＹ＝　エトコαＸ　＋　Ｙ　ａとなる（ステップ
ｂ−Ｘａ ３３） 次に、ステップＳ４で各明点ａ、ｂと、上記の直線との
距離を順次計算し、記憶部２８に記憶していく。この距
離は、画像の明点がほぼ上記の直線上にあれば、路面は
平坦であることになる。すなわち、全ての距離が零に近
い値であれば、路面は平坦である。

したがって、路面に凹凸があると、上記の距離が第２図
ｆｃ）に示すように、凹凸の大きさに応じて値が大きく
なる。ステップＳ５で、この距離の値が実験的に定めた
所定の値より大きい値になる位置を求めることにより、
路面１００の凹凸とその位置を求めることができ、ステ
ップＳ６で路面１００の凹凸を判定する。

つまり、この第１の実施例では、信号処理装置２３にお
いて、画像検出装Ｍ２０で検出された画像信号を２値化
して、明点と暗点とを区別し、画面上のできるだけ離れ
た二つの明点を結ぶ直線と画面上の各明点との距離を演
算することにより、距離分布を求め、この距離分布から
路面状態を判定するようにしたものである。

次に、第２の実施例について、第３図により説明する。

まず、演ｎｍやメモリの量を減らして、小形で高速処理
するために、第３図（印のフローチャートにおいて、ス
テップＳｌｌで画面を第３囚人に示すように、モザイク
に分割し、その中の信号の強さを平均して、ある闇値に
対して２値化を行う。

闇値としては、たとえば、全体の平均値を用いることが
できる。

次にステップＳ１２で明点の基準点Ｃを決める。

この位置は任意でよいが、たとえば、Ｘ座標が最少の明
点を選ぶ。

この基準点Ｃに対して、ステップＳ１３でサンプリング
した各明点ａ、ｂとの間で勾配を演算し、メモリする。

次に、ステップ３１４でこれらの勾配の分布を求め、最
も頻度の高い勾配を基準として、ステップ３１５でサン
プリングした各点の勾配から、基準勾配を差し引いた値
を求める。

この値は基準点Ｃより遠い程平均的な値に近づくので、
ステップ３１６でその点のＸ座標に応した補正を行う。

たとえば、オフセットを設け、オフセント値Ｘ０とする
と、Ｘ−Ｘ、を上記演算値に乗じて補正値とする。

このようにして求めた値が、ステップＳ１７である実験
的に求められた所定値の範囲を外れる数値があれば、そ
の明点が路面の凹凸に相当すると判断する。

すなわち、この第２の実施例では、画面をモザイク状に
分割し、それぞれのモザイク内の画像信号からモザイク
ごとに２値化することによって、明点と暗点とを区別し
、画面上の任意の明点を基準にして、画面をＸＹ座標と
みなして、他の明点と基準点とで作る線分の勾配の分布
から路面状態を判定するようにしたものである。

また、第４図はこの発明め第３の実施例を示す。

まず、第４図（印のフローチャートのステップ３２１に
おいて、第４凹穴に示すように、画面をモザイクに分割
して２値化するのは上記第２の実施例と同様である。

次に、ステップＳ２２で明点のＸ座標が最も小さい点ｄ
として、開始点ｄとし、ステップＳ２３で開始点ｄから
Ｘ座標がモザイクの所定値、たとえば、１０モザイク数
離れた明点をｅとし、ステップＳ２４で明点ｅのＹ座標
と開始点ｄのＹ座標との差を求めてメモリする。

以降、順次ステップ３２５で１モザイクずつ開始点ｄの
右隣りの明点を新しい開始点ｄとし、この新しい開始点
ｄを基準にして明点ｅを探す。

この探し出された明点ｅのＸ座標が最大値より大でなけ
れば、ステップＳ２３の処理に戻り、明点ｅのＸ座標が
最大値より大であれば、ステップＳ２７で明点ｅのＹ座
標と開始点ｄのＹ座標との差を求め、メモリしてい（。

最後にステップ３２８において、明点ｅのモザイクが画
面上で右端に到達したところで、この操作を終了し、求
まった値の分布を調べる。

路面１００が平坦であれば、この値は一つの値に収束す
るが、もし路面１００に凹凸があると、その部分の値が
外れた値になる。

したがって、上記の値の分布の中で最も頻度の多い数値
を基準とし、その値から実験的に求められる所定値以上
離れた値が路面１００の凹凸を表わしていると判断する
。

すなわち、第３の実施例では、画面をモザイク状に分割
し、それぞれのモザイク内の画像信号からモザイクごと
に２値化することによって、明点と暗点とを区別し、画
面をＸ、Ｙ座標とみなして、Ｘ座標上で所定の距離熱れ
た明点間を結ぶ直線の勾配の分布から路面状態を判定す
るようにしたものである。

このようにして、路面１００の凹凸の存在および位置を
検出することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、路面の赤外線の照射
パターンの反射光を受光して得られた画像信号を２値化
して、画面上の明点と暗点とを区分けし、この画面をＸ
、Ｙ座標とみなして、画像の明点を幾何学的に演算処理
して路面の状態を判断するようにしたので、簡単な構成
と簡単な演算により、路面の凹凸を判断でき、かつ小形
で安価で路面状態を誤りなく検出できる装置が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光学式路面状態セン
サの信号処理装置の構成を示すブロック図、第２図人は
同上実施例を説明するために画像信号を画面のＸ、Ｙ座
標とみなして明点と暗点を示す説明図、第２図（Ｂｌは
同上実施例の動作の流れを示すフローチャート、第２図
（Ｑは同上実施例を説明するための画面の明点間の座標
を結ぶ直線との距離との関係を示す説明図、第３図人は
この発明の第２の実施例を説明するために画像信号を画
面のＸ、Ｙ座標とみなしてモザイクに分割して示す説明
図、第３図（印は同上第２の実施例の動作の流れを示す
フローチャート、第４図人はこの発明の第３の実施例を
説明するために、画像信号を画面のＸ、Ｙ座標とみなし
てモザイクに分割して示す説明図、第４図（印は同上第
３の実施例の動作の流れを示すフローチャート、第５図
は従来の路面状況検知用光レーダ装置のブロック図であ
る。 １・・・赤外線投光器、２０・・・画像検出装置、２Ｉ
・・・受光素子、２３・・・信号処理装置、２５・・・
電子シャッタコントロール部、２６・・・信号増幅部、
２７・・・Ａ／Ｄ変換部、２８・・・記憶部、２９・・
・信号処理部、３１・・・発光コントロール部、１００
・・・路面。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　路面に赤外線を投光する赤外線投光器と、上記路面か
   ら反射される赤外線に感応して上記路面の画像を得る画
   像検出装置と、上記赤外線投光器の発光コントロール機
   能を有しかつ上記画像検出装置で得られる上記画像信号
   を２値化することにより明点と暗点とを区別して画面を
   Ｘ、Ｙ座標とみなして画像の明点を幾何学的に演算処理
   して路面状態を判断する信号処理装置とを備えた光学式
   路面状態センサの信号処理装置。