目標檢測設備、移動體設備控制系統及其程序的制作方法
【專利摘要】一種目標檢測設備，包括∶發射照明光的光照明單元；成像單元，其通過檢測來自攝影被攝體的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過檢測從異物反射的照明光，捕獲附著于監視區域的異物的第二圖像，并且產生圖像幀；目標檢測單元，其根據第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標；異物檢測單元，其根據第二圖像檢測異物；以及曝光量改變單元，其改變該成像單元的曝光量。該目標檢測單元使用具有不同曝光量的多個成像幀檢測該檢測目標。該異物檢測單元使用除了具有最大曝光量的成像幀之外的成像幀，檢測該異物。
【專利說明】
目標檢測設備、移動體設備控制系統及其程序
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種目標檢測設備、一種提供有此目標檢測設備的移動體設備控制系統和一種目標檢測程序，用于檢測如附著于光透射構件(如前風擋)的雨滴之類的附著物，或者存在于圍繞移動體等的圖像捕獲區域中的檢測目標。
【背景技術】
[0002]專利文獻I公開一種設備，其通過使用相機(捕獲裝置)檢測附著于車輛的前風擋的雨滴，該相機用于檢測圍繞該車輛的信息。在這個設備中，捕獲幀的區域被分成用于檢測圍繞該車輛的信息的圖像區域(捕獲區域圖像)和用于檢測雨滴的圖像區域(附著物觀察圖像)。對于檢測圍繞車輛的信息的過程，使用用于檢測圍繞該車輛的信息的該圖像區域的捕獲的圖像數據。對于檢測雨滴的過程，使用用于檢測雨滴的圖像區域的捕獲的圖像數據。此夕卜，對于檢測雨滴的過程，通過以來自專用的光源的照射，照射前風擋中的附著物觀察部分，獲得捕獲圖像數據。
[0003]在專利文獻I中公開的設備中，對于被用于檢測圍繞車輛的信息的過程的捕獲的圖像數據，使用以適合于檢測圍繞車輛的信息的曝光量捕獲的捕獲幀的圖像數據，并且對于被用于檢測雨滴的過程的捕獲的圖像數據，使用以適合于檢測雨滴的曝光量捕獲的捕獲幀的圖像數據。具體地，遵循規則(在連續地捕獲預定次數之后，具有適合于檢測圍繞車輛的信息的曝光量的用于檢測圍繞車輛的信息的捕獲幀)，該曝光量切換到適合于檢測雨滴的量，并且用于檢測雨滴的捕獲幀僅捕獲一次；然后重復地執行該捕獲過程。按照以上過程，在檢測圍繞車輛的信息的過程和檢測雨滴的過程兩者中，都保證了高檢測準確度。
[0004]專利文獻1:日本公布專利申請N0.2013-115625。

【發明內容】

[0005]發明要解決的問題
[0006]傳統地，在檢測存在于圖像捕獲區域(圍繞車輛)中的檢測目標的過程中提高檢測準確度，比在檢測附著物(雨滴等)的過程中提高檢測準確度，被給予優先級。因此，在使用相同的捕獲幀都執行過程的情況下，用于捕獲捕獲幀的曝光量設置為適合于檢測檢測目標的過程的量。通常，適合于檢測附著物的過程的曝光量最好設置為盡可能小的量，以便最小化來自透鏡的閃光或者重影、或者來自光源的除了照射光之外的干擾光的影響。另一方面，適合于檢測圍繞車輛的信息的過程的曝光量最好設置為盡可能大的量，因為重要的是防止通過檢測來自車輛周圍的相對弱的光檢測檢測目標的失敗。因此，在以適合于檢測圍繞車輛的信息的過程的曝光量捕獲的捕獲幀中，該曝光量對于檢測雨滴的過程太大，并且來自該光源的光受干擾光的顯著影響，并且用于檢測雨滴的精度不能提高。
[0007]本發明的發明人已經發現，使用以不同曝光量捕獲的捕獲幀，不僅在檢測圍繞車輛的信息的過程和檢測雨滴的過程之間，而且在檢測圍繞車輛本身的信息的過程中，對于通過檢測圍繞車輛的信息的過程檢測的多個檢測目標，對于提高各自的檢測準確度是有效的。按照以上，因為多個檢測目標的每一個可以從以適合于該檢測目標的曝光量捕獲的每個捕獲幀檢測，所以各自的檢測目標的檢測準確度可以提高。此外，在檢測目標之中，存在當曝光量小時為其獲得較高檢測準確度的檢測目標。例如，在前車輛的尾燈或者迎面車輛的頭燈是高強度檢測目標。對于這樣的檢測目標，當曝光量小時，和如在路或者路邊緣上的白線之類的低強度檢測目標相比，可以獲得較高檢測準確度。
[0008]以這種方式，在從以適合于檢測目標的曝光量捕獲該檢測目標的捕獲幀檢測多個檢測目標的每一個的配置中，存在曝光量小的捕獲幀。在這樣的一種捕獲幀中，對于在檢測雨滴的過程中檢測附著物，可以保證充分的檢測準確度。此外，當對于與被用于以這種方式檢測檢測目標的過程的相同的捕獲幀，執行檢測附著物的過程時，與分開地插入用于檢測附著物的專用的捕獲幀的情況相比較，對于檢測目標捕獲幀的幀速率沒有減少。因為幀速率的減少變為用于減少用于檢測目標的檢測準確度的因素，所以重要的是不減少用于檢測目標的捕獲幀的幀速率。
[0009]上述的說明用于以下情形:其中在使用兩個或更多捕獲幀(每個捕獲幀以適合于該檢測目標的曝光量捕獲檢測目標)檢測多個檢測目標的配置中，曝光量相對小的捕獲幀從兩個或更多捕獲幀選擇，并且被用于檢測附著物的過程。
[0010]另一方面，也在單個檢測目標通過使用兩個或更多捕獲幀(以彼此不同的曝光量分別捕獲)檢測的配置中，與用于通過僅使用以單個曝光量捕獲的捕獲幀的檢測的配置相比較，可以經常獲得高檢測準確度。也在這樣的一種配置中，當曝光量相對小的曝光條件的捕獲幀從兩個或更多捕獲幀選擇，并且被用于檢測附著物的過程時，充分的檢測準確度可以在檢測附著物中保證。
[0011]無論如何，在使用兩個或更多捕獲幀的配置中，其中對于檢測檢測目標的過程曝光量彼此不同，當曝光量相對小的捕獲幀從兩個或更多捕獲幀選擇并且被用于檢測附著物的過程時，充分的檢測準確度可以在檢測附著物中保證。
[0012]鑒于以上主題，本發明的至少一個實施例的一般目的在于提供一種目標檢測設備、提供有此的移動體設備控制系統和目標檢測程序，其實質上排除由有關技術的限制和劣勢所引起的一個或多個問題。
[0013]解決問題的手段
[0014]按照本發明的一方面，一種目標檢測設備，包括:光照明單元，配置為發射照明光用于照明光透射構件上定義的監視區域;成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀；目標檢測單元，配置為根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標;異物檢測單元，配置為根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及曝光量改變單元，配置為從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光量。該目標檢測單元使用其曝光量彼此不同的兩個或更多成像幀中的第一圖像，檢測該檢測目標。該異物檢測單元使用除了其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最大的成像幀之外的兩個或更多成像幀的成像幀中的第二圖像，檢測該異物。
[0015]按照本發明的另一方面，一種目標檢測設備，包括:光照明單元，配置為發射照明光用于照明光透射構件上定義的監視區域;成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀；目標檢測單元，配置為根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標;異物檢測單元，配置為根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及曝光條件改變單元，配置為從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光條件。該目標檢測單元根據在分別對應多個種類的檢測目標的曝光條件成像的成像幀群中的第一圖像，檢測分別對應該成像幀群的種類的檢測目標。該異物檢測單元使用除了對應于其曝光量在成像幀群之中最大的曝光條件的成像幀群之外的成像幀群的成像幀群中的第二圖像，檢測該異物。
[0016]按照本發明的又一方面，一種移動體設備控制系統，包括:目標檢測單元，配置為檢測附著于在移動體中的光透射構件上定義的監視區域的異物，和在該移動體周圍的遠處攝影被攝體之中存在的檢測目標；以及移動體設備控制單元，配置為根據該目標檢測單元的該異物的檢測結果和該檢測目標的檢測結果，控制安裝在該移動體上的預定設備。該目標檢測設備包括:光照明單元，配置為發射照明光用于照明光透射構件上定義的監視區域；成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀；目標檢測單元，配置為根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標;異物檢測單元，配置為根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及曝光量改變單元，配置為從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光量。該目標檢測單元使用其曝光量彼此不同的該成像幀的兩個或更多中的第一圖像，檢測檢測目標。該異物檢測單元使用除了其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最大的成像幀之外的兩個或更多成像幀的成像幀中的第二圖像，檢測該異物。
[0017]按照本發明的又一方面，一種非暫時計算機可讀存儲介質，存儲用于使得目標檢測設備的計算機執行目標檢測過程的程序，該目標檢測設備包括光照明單元，配置為發射照明光，用于照明在光透射構件上定義的監視區域;和成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過該光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀。該目標檢測過程包括:目標檢測步驟，用于根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標;異物檢測步驟，用于根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及曝光量改變步驟，用于從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光量。在該目標檢測步驟中，使用其曝光量彼此不同的兩個或更多成像幀中的第一圖像，檢測檢測目標。在該異物檢測步驟中，使用除了其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最大的成像幀之外的兩個或更多成像幀的成像幀中的第二圖像，檢測該異物。按照本發明的又一方面，一種非暫時計算機可讀存儲介質，存儲用于使得目標檢測設備的計算機執行目標檢測過程的程序，該目標檢測設備包括光照明單元，配置為發射照明光，用于照明在光透射構件上定義的監視區域;和成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過該光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀。該目標檢測過程包括:目標檢測步驟，用于根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標;異物檢測步驟，用于根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及曝光條件改變步驟，用于從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光條件。在該目標檢測步驟中，根據在分別對應多個種類的檢測目標的曝光條件成像的成像幀群中的第一圖像，檢測分別對應該成像幀群的種類的檢測目標。在該異物檢測步驟中，使用除了對應于其曝光量在成像幀群之中最大的曝光條件的成像幀群之外的成像幀群的該成像幀群中的第二圖像，檢測該異物。
[0018]按照本發明的各實施例，提供一種附著物檢測設備、一種提供有此的移動體設備控制系統和一種附著物檢測程序，其可以在檢測檢測目標的過程和在檢測附著物的過程兩者中，實現高檢測準確度，而沒有分開地插入專用的捕獲幀用于檢測附著物。
【附圖說明】
[0019]圖1是示意地圖示按照本實施例的車輛上設備控制系統的配置的示例的示意圖；
[0020]圖2是示意地圖示按照本實施例的車輛上設備控制系統中的成像單元的配置的示例的不意圖；
[0021]圖3是示意地圖示按照本實施例的成像單元中提供的成像設備的示意的配置的示例的說明圖；
[0022]圖4是圖示紅外光圖像數據的示例的說明圖，該紅外光圖像數據是在成像透鏡聚焦于按照本實施例的自己車輛的前風擋外壁表面上的雨滴的情形用于檢測雨滴的捕獲的圖像數據；
[0023]圖5是圖示紅外光圖像數據的示例的說明圖，該紅外光圖像數據是在按照本實施例無限遠調焦成像透鏡的情形用于檢測雨滴的捕獲的圖像數據；
[0024]圖6是圖示按照本實施例的截止濾波器的濾波器特性的示例的曲線圖，該截止濾波器可應用到用于檢測雨滴的捕獲的圖像數據；
[0025]圖7是圖示按照本實施例的帶通濾波器的濾波器特性的示例的曲線圖，該帶通濾波器可應用到用于檢測雨滴的捕獲的圖像數據；
[0026]圖8是圖示按照本實施例的提供于成像設備的濾光器的前級濾波器的正視圖的示例的圖；
[0027]圖9是圖示按照本實施例的成像設備捕獲的圖像數據的圖像的示例的說明圖；
[0028]圖10是詳細地圖示按照本實施例的目標檢測設備的示例的說明圖；
[0029]圖11是圖示從垂直于光透射方向的方向觀察的按照本實施例的成像設備的濾光器和圖像傳感器的示例的放大示意圖；
[0030]圖12是圖示按照本實施例的濾光器的偏振濾波器層和光譜濾波器層的區域劃分模式的示例的說明圖；
[0031]圖13是示意地圖示按照第一配置示例的濾光器的各層的配置的示例的截面圖；
[0032]圖14是圖示對應于光的量的信息的內容的說明圖，該光透射通過按照本實施例的濾光器中的用于檢測車輛的濾波器單元，并且由圖像傳感器上的每個光電二極管接收(每個成像像素的信息)；
[0033]圖15A是示意地圖示按照本實施例的濾光器的用于檢測車輛的濾波器單元和圖像傳感器的示例的截面圖，沿著圖14中顯示的基準線A-A切開；
[0034]圖15B是示意地圖示按照本實施例的濾光器的用于檢測車輛的濾波器單元和圖像傳感器的示例的截面圖，沿著圖14中顯示的基準線B-B切開；
[0035]圖16是圖示對應于光的量的信息的內容的說明圖，該光透射通過按照本實施例的濾光器中的用于檢測雨滴的濾波器單元，并且由圖像傳感器上的每個光電二極管接收(每個成像像素的信息)；
[0036]圖17A是示意地圖示按照本實施例的濾光器的用于檢測雨滴的濾波器單元和圖像傳感器的示例的截面圖，沿著圖16中顯示的基準線A-A切開；
[0037]圖17B是示意地圖示按照本實施例的濾光器的用于檢測雨滴的濾波器單元和圖像傳感器的示例的截面圖，沿著圖16中顯示的基準線B-B切開；
[0038]圖18是圖不按照本實施例的與雨滴檢測相關的各種光的不例的說明圖；
[0039]圖19是圖示按照本實施例的濾光器的用于檢測雨滴的濾波器單元的示例的說明圖，其中線格柵結構的金屬線的縱向在偏振濾波器層上的各自的點彼此不同；
[0040]圖20是圖示對應于光的量的信息的內容的示例的說明圖，該光透射通過按照第二配置示例的濾光器，并且由圖像傳感器上的每個光電二極管接收(每個成像像素的信息)；
[0041]圖21A是示意地圖示按照本實施例的濾光器和圖像傳感器的示例的截面圖，沿著圖20中顯示的基準線A-A切開；
[0042]圖21B是示意地圖示按照本實施例的濾光器和圖像傳感器的示例的截面圖，沿著圖20中顯示的基準線B-B切開；
[0043]圖22是圖示對應于光的量的信息的內容的示例的說明圖，該光透射通過按照第三配置示例的濾光器，并且由圖像傳感器上的每個光電二極管接收(每個成像像素的信息)；
[0044]圖23A是示意地圖示按照本實施例的濾光器和圖像傳感器的示例的截面圖，沿著圖22中顯示的基準線A-A切開；
[0045]圖23B是示意地圖示按照本實施例的濾光器和圖像傳感器的示例的截面圖，沿著圖22中顯示的基準線B-B切開；
[0046]圖24是圖示用于限制透射通過按照本實施例的濾光器的光譜濾波器層的非光譜區域的光量的配置的示例的說明圖；
[0047]圖25是圖示用于限制透射通過按照本實施例的濾光器的光譜濾波器層的非光譜區域的光量的配置的另一個示例的說明圖；
[0048]圖26是圖示用于限制透射通過按照本實施例的濾光器的光譜濾波器層的非光譜區域的光量的配置的又一個示例的說明圖；
[0049]圖27是圖示用于限制透射通過按照本實施例的濾光器的光譜濾波器層的非光譜區域的光量的配置的又一個示例的說明圖；
[0050]圖28是圖示用于限制透射通過按照本實施例的濾光器的光譜濾波器層的非光譜區域的光量的配置的又一個示例的說明圖；
[0051]圖29是圖示用于限制透射通過按照本實施例的濾光器的光譜濾波器層的非光譜區域的光量的配置的又一個示例的說明圖；
[0052]圖30是圖示按照第四配置示例的濾光器的偏振濾波器層的線格柵結構的金屬線的縱向的示例的說明圖；
[0053]圖31是按照本實施例的偏振濾波器層的線格柵結構的示例的放大的圖像；
[0054]圖32是圖示按照本實施例的可應用到光譜濾波器層的截止濾波器的濾波器特性的示例的圖；
[0055]圖33是圖示按照本實施例的可應用到光譜濾波器層的帶通濾波器的濾波器特性的示例的圖；
[0056]圖34是圖示使用按照本實施例的成像設備成像的微分偏振度的直方圖的示例的圖，該微分偏振度對于來自雨天中的頭燈的直射光和對于在下雨的路面上從頭燈反射的反射光計算；
[0057]圖35是圖示由按照本實施例的成像設備成像的狀態的示例的示意圖，其中當自己的車輛行進在下雨的路面上時，在前車輛和迎面車輛兩者都在行進方向前面在幾乎相同的距離存在；
[0058]圖36是圖示按照本實施例的車輛檢測過程的流程的示例的流程圖；
[0059]圖37A是圖示單色亮度圖像(非光譜和非偏振的)和非光譜微分偏振度的圖像的示例的圖像，該單色亮度圖像對于包括在雨中的白線的捕獲區域成像；
[0060]圖37B是圖示對于在雨中相同的捕獲區域成像的非光譜微分偏振度的圖像的示例的圖像；
[0061 ]圖38是圖示在布儒斯特角的反射光的偏振態的說明圖；
[0062]圖39A是圖示雨滴附著于車輛的前風擋的外壁表面的捕獲的圖像的示例的說明圖；
[0063]圖39B是圖示雨滴沒有附著于該車輛的該前風擋的外壁表面的捕獲的圖像的示例的說明圖；
[0064]圖40是簡單地圖示按照成像操作的第一示例的成像設備的成像操作的示例的定時圖；以及
[0065]圖41是簡單地圖示按照成像操作的第二示例的成像設備的成像操作的示例的定時圖。
【具體實施方式】
[0066]在下文中，將解釋按照本發明的目標檢測設備用于作為移動體設備控制系統的車輛上設備控制系統中的實施例。
[0067]同時，按照本發明的目標檢測設備不局限于被用于移動體設備控制系統的目標檢測設備，而是可用作另一個系統中的目標檢測設備，只要該目標檢測設備通過光透射構件，基于捕獲的圖像檢測捕獲區域中的探測目標，并且還檢測附著于該透射構件的附著物。
[0068]圖1是示意地圖示按照本實施例的車輛上設備控制系統的配置的示意圖。
[0069]該車輛上設備控制系統，通過使用安裝在自己的車輛100(如作為移動體的汽車)上的成像設備，通過使用在作為捕獲區域的自己車輛周圍(尤其在行進方向前面)捕獲的捕獲的圖像數據，執行頭燈的光分布控制、刮水器的驅動控制和其它車輛上設備的控制。
[0070]提供于按照本實施例的車輛上設備控制系統的成像設備，提供于成像單元101中，并且對在行進的自己車輛100的行進方向的前部區域作為捕獲區域成像。該成像設備例如在自己的車輛100的前風擋105的后視鏡(未顯示)周圍提供。由成像單元1I的成像設備捕獲的捕獲的圖像數據輸入到圖像分析單元102。圖像分析單元102分析從成像設備發送的捕獲的圖像數據，計算在自己的車輛100前面存在的另一個車輛的位置(方向和距離)，檢測附著于前風擋105的如雨滴之類的附著物或者異物，或者檢測存在于捕獲區域中的如路表面上的白線(標記線)之類的檢測目標。在其它車輛的檢測中，通過辨認其它車輛的尾燈，檢測與自己的車輛100相同的行進方向行進的在前車輛，并且通過辨認其它車輛的頭燈，檢測在與自己的車輛100相反的方向行進的迎面車輛。
[0071]圖像分析單元102的計算結果發送到頭燈控制單元103。頭燈控制單元103例如從圖像分析單元102計算的其它車輛的位置數據，產生用于控制作為自己的車輛100的車輛上設備的頭燈104的控制信號。具體地，例如，控制用于前燈104的低光束和高光束之間的切換，或者部分地屏蔽頭燈104，使得保證自己的車輛100的駕駛員的視野，同時防止自己的車輛100的頭燈向在前車輛或者迎面車輛的駕駛員的眩目。
[0072]圖像分析單元102的計算結果也發送到刮水器控制單元106。刮水器控制單元106控制刮水器107，其除去附著于自己的車輛100的前風擋105的如雨滴或者異物之類的附著物。刮水器控制單元106接收用于由圖像分析單元102檢測的附著物的檢測結果，并且產生用于控制刮水器107的控制信號。當由刮水器控制單元106產生的該控制信號發送到刮水器107時，刮水器107操作以便保證自己的車輛100的駕駛員的視野。
[0073]此外，圖像分析單元102的計算結果也發送到車輛行進控制單元108。車輛行進控制單元108基于圖像分析單元102檢測的白線檢測結果，在自己的車輛100偏離由白線等分區的行車道的情形，向自己的車輛100的駕駛員報警，或者執行駕駛輔助控制，如方向盤或者制動器的控制。此外，車輛行進控制單元108基于圖像分析單元102檢測的其它車輛的位置數據，在到在前車輛的距離減少等的情形，向自己的車輛100的駕駛員報警，或者執行駕駛輔助控制，如方向盤或者制動器的控制。
[0074]圖2是示意地圖示成像單元101的配置的示意圖。
[0075]圖3是圖示提供于成像單元101中的成像設備200的示意配置的說明圖。
[0076]成像單元101包括成像設備200，如成像裝置、作為光發射裝置的光源202以及用于容納成像設備200和光源202的成像外殼。圖像單元101安裝在自己的車輛100的前風擋105的內壁表面一側。如圖3所示的成像設備200包括成像透鏡204、濾光器205和圖像傳感器206。安排光源202，使得當光源202發射包括朝向前風擋105的紅外光的光，并且該光在附著于風擋105的外壁表面的雨滴和空氣之間的界面反射時，該反射光進入進入成像設備200。此外，在附著于前風擋105的外壁表面的附著物是光透不過的異物的情形，當來自光源202的光在該異物和前風擋105的外壁表面之間的界面反射時，該反射光進入成像設備200。
[0077]在本實施例中，光源202用于檢測附著于前風擋105的外壁表面的附著物(在下文中，將示范該附著物是雨滴的例子)。當任何雨滴203沒有附著于前風擋105的外壁表面時，因為從光源202發射的光的大部分穿過前風擋105的外壁表面，所以該光幾乎不進入成像設備200。另一方面，如圖2所示，在雨滴203附著于前風擋105的外壁表面的情形，該發射光在穿過前風擋105的外壁表面之后，在雨滴203和空氣之間的界面反射，并且該反射光再次穿過前風擋105的外壁表面，從而該反射光進入成像設備200。按照上述差異，對比(亮度差)發生在成像設備200中的捕獲的圖像數據中，并且可以檢測附著于前風擋105的雨滴203。
[0078]此外，在本實施例中，如圖2中所示的成像單元101，與前風擋105—起，以成像盒201覆蓋成像設備200和光源202。以這種方式，通過以成像盒201覆蓋，甚至在前風擋105的內壁表面有霧的情況，也可以防止用該成像單元101覆蓋的前風擋105的一部分上的霧。因此，抑制了由于前風擋105上的霧導致的圖像分析單元102的錯誤分析，并且可以基于圖像分析單元102的分析結果，適當地執行各種控制操作。
[0079]然而，在從成像設備200的捕獲的圖像數據檢測前風擋105的霧并且控制自己的車輛100的空調設備的情況下，例如，空氣流過的流徑可提供于成像盒201的一部分中，使得前風擋105相對成像設備200的該部分中的情況與在其它部分中的情況相同。
[0080]這里，在本實施例中，成像透鏡204的焦點位置設置在無限遠，或者在無限遠和前風擋105之間。因此，不僅在檢測附著于前風擋105的表面的雨滴203的情況下，而且在檢測在前車輛或者迎面車輛或者檢測白線的情況下，可以由成像設備200從捕獲的圖像數據獲取適當的信息。
[0081]例如，在檢測附著于前風擋105的雨滴203的情況下，因為在捕獲的圖像數據中的雨滴的圖像經常具有圓形，所以執行形狀識別過程確定捕獲的圖像數據中的雨滴候選圖像是否具有圓形，并且辨認該雨滴候選圖像為雨滴圖像。在執行上述形狀識別過程的情況下，而非成像透鏡204聚焦前風擋105的外壁表面上的雨滴203，當成像透鏡204的焦點位置設置在無限遠或者在無限遠和前風擋105之間時，圖像散焦，并且雨滴(圓形)的形狀識別比率被提尚，從而雨滴檢測性能變為尚。
[0082]圖4是圖示紅外光圖像數據的說明圖，該紅外光圖像數據是在成像透鏡204聚焦于前風擋105的外壁表面上的雨滴203的情形用于檢測雨滴的捕獲的圖像數據。
[0083]圖5是圖示紅外光圖像數據的說明圖，該紅外光圖像數據是在成像透鏡204聚焦無限遠處情形用于檢測雨滴的捕獲的圖像數據。
[0084]當成像透鏡204聚焦于前風擋105的外壁表面上的雨滴203時，如圖4所示，甚至捕獲雨滴中投影的背景圖像203a。該背景圖像203a，如上，可以導致雨滴203的錯誤的檢測。此夕卜，如圖4所示，僅具有弓形形狀的一部分雨滴203b的亮度可以變高。具有較高亮度的部分的形狀，即雨滴圖像的形狀，依賴日光的方向或者街燈的位置改變。在處理這種如上多樣地改變的雨滴圖像的形狀中，形狀識別過程的處理負荷變大。此外，識別準確度降低。
[0085]另一方面，當成像透鏡204聚焦在無限遠時，如圖5所示，圖像散焦。然后，投影在雨滴203中的背景圖像203a沒有反映在捕獲的圖像數據中，并且抑制了對于雨滴203的錯誤的檢測的發生。此外，按照散焦的圖像，雨滴的圖像的形狀上的變化程度依賴日光的方向或者街燈的位置變小，并且雨滴的圖像的形狀總是近似圓的。因此，在處理雨滴的圖像的形狀中，形狀識別過程的處理負荷變小，并且識別準確度增加。
[0086]然而，在成像透鏡204聚焦在無窮遠處情形，當辨認在遙遠處行進的在前車輛的尾燈時，從尾燈接收光的圖像傳感器206上的光接收元件的數量可以變為近似一。在這種情況下，之后詳細描述地，尾燈的光可能不由接收尾燈的紅光的用于紅光的光接收元件接收。那么，不能辨認尾燈，并且在前車輛沒有被檢測。為了避免上述缺點，成像透鏡204的焦點最好設置少于無限遠。因此，在前車輛的尾燈的圖像散焦，并且從尾燈接收光的光接收元件的數目可以增加。那么，用于尾燈的識別準確度被提高，并且在前車輛的檢測準確度增加。
[0087]對于成像單元101中的光源202，可使用發光二極管(LED)或者激光二極管(LD)。此夕卜，來自光源202的發射光的波長可以是可見光或者紅外光的波長。然而，在避免來自光源202的光對于迎面車輛的駕駛員、行人等眩目的情況下，可以在圖像傳感器的光接收靈敏度中被檢測的大于可見光的波長，例如紅外光范圍中的波長，大于或等于800nm并且小于或等于I OOOnm，最好被選擇。按照本實施例的光源202以在紅外光范圍的波長發光。
[0088]這里，當從光源202發射并且在前風擋105上的雨滴203反射的具有紅外光波長的光由成像設備200捕獲時，除具有來自光源202的紅外光的波長的光之外，例如，成像設備200的圖像傳感器206接收如日光之類的干擾光，其具有包括具有紅外光波長的光的大量光。因此，為了從這種干擾光區分來自光源202的具有紅外光波長的光，要求光源202的發光量充分地大于干擾光的光量。但是，經常難以使用具有大的發光量的這種光源202。
[0089]那么，在本實施例中，例如，配置使得來自光源202的光由圖像傳感器206經由如圖6所示的截止濾波器或者經由如圖7所示的帶通濾波器接收，該截止濾波器截止波長比光源202的光發射波長短的光，而該帶通濾波器在大約光源202的光發射波長具有透射因子的峰值。因此，不接收具有除了光源202的光發射波長的波長的光，并且由圖像傳感器206接收的來自光源202的光的光量變為相對大于干擾光的光量。結果，即使光源202的發光量不大，來自光源202的光也可以區別于干擾光。
[0090]然而，在本實施例中，執行了不僅前風擋105上的雨滴203的檢測，而且在前車輛、迎面車輛或者白線的檢測。因此，當除了具有從光源202發射的紅外光的波長的光之外的波長帶對于全部捕獲的圖像除去時，具有為檢測在前車輛、迎面車輛或者白線所必需的波長帶的光不能由圖像傳感器206接收，并且它可能導致它們的檢測中的問題。因此，在本實施例中，捕獲的圖像數據的圖像區域被分成雨滴檢測圖像區域(對于檢測前風擋105上的雨滴203)和車輛檢測圖像區域(用于檢測在前車輛/迎面車輛或者白線)。濾光器205提供有濾波器，其僅對于對應于雨滴檢測圖像區域的部分，除去除了具有從光源202發射的紅外光的波長的光之外的波長帶。
[0091]圖8是圖示提供于濾光器205中的前級濾波器210的正視圖的圖。
[0092]圖9是圖示捕獲的圖像數據的圖像的示例的說明圖。
[0093]如圖3所示的按照本實施例的濾光器205，具有前級濾波器210和后級濾波器220在光透射方向疊加的配置。前級濾波器210的區域如圖8所示劃分為:作為車輛檢測圖像區域213的紅外光截止濾波器區域211(提供在對應于捕獲的圖像的上三分之二的位置)，和作為雨滴檢測圖像區域214的紅外光透射濾波器區域212(提供在對應于捕獲的圖像的下三分之一的位置)。在紅外光透射濾波器區域212中，使用圖6中顯示的截止濾波器或者圖7中顯示的帶通濾波器。
[0094]正常地，迎面車輛的頭燈、在前車輛的尾燈和白線的圖像經常顯得主要超出捕獲的圖像的中心部分，并且在自己的車輛前面的最接近的路面的圖像經常出現在捕獲的圖像的下部。因此，辨認迎面車輛的頭燈、在前車輛的尾燈和白線需要的信息集中于捕獲的圖像的上部。在辨認它們中，在捕獲的圖像的下部的信息不重要。那么，在從單個捕獲的圖像數據元素同時地執行迎面車輛、在前車輛和白線的檢測和雨滴的檢測兩者的情況下，捕獲的圖像的下部最好分配給雨滴檢測圖像區域214，而剩余部分最好分配給車輛檢測圖像區域213，如圖9所示。前級濾波器210的區域對應于上述分配劃分。
[0095]同時，在本實施例中，圖示以下示例，其中在捕獲的圖像中，雨滴檢測圖像區域214在車輛檢測圖像區域213下面提供。然而，雨滴檢測圖像區域214可提供在車輛檢測圖像區域213之上，或者雨滴檢測圖像區域214可提供在車輛檢測圖像區域213之上和以下。
[0096]當成像設備200的成像方向傾斜時，自己的車輛的機蓋的圖像可能進入捕獲區域中的下部。在這種情況下，日光或者在自己的車輛的機蓋上反射的來自在前車輛的光可能變為干擾光。包括在捕獲的圖像數據中的該干擾光，可能導致迎面車輛的頭燈、在前車輛的尾燈和白線的錯誤的辨認。甚至在上述情形，在本實施例中，因為圖6中顯示的截止濾波器或者圖7中顯示的帶通濾波器安排在對應于捕獲的圖像的下部的位置，所以除去了該干擾光，如日光或者在機蓋上反射的來自在前車輛的尾燈的光。因此，對于迎面車輛的頭燈、在前車輛的尾燈和白線的識別準確度被提高。
[0097]同時，在本實施例中，由于成像透鏡204的特性，在捕獲區域中的圖像以垂直反轉的狀態顯示在圖像傳感器206上。因此，在分配捕獲的圖像的下部到雨滴檢測圖像區域214的情況下，圖6中顯示的截止濾波器或者圖7中顯示的帶通濾波器提供于濾光器205的前級濾波器210的上部中。
[0098]在在前車輛的檢測中，辨認捕獲的圖像中的尾燈，從而檢測在前車輛。然而，因為該尾燈的光量小于迎面車輛的頭燈的光量，并且由于如街燈之類的干擾光，僅從亮度數據以高準確度檢測該尾燈是困難的。因此，需要光譜信息用于該尾燈的檢測，并且基于接收的紅光的光量辨認該尾燈。那么，在本實施例中，如之后描述的，僅透射尾燈的顏色的波長帶的對應于尾燈的顏色的紅光濾波器或者青色濾波器，安排在濾光器205的后級濾波器220中，從而可以檢測接收的紅光的光量。
[0099]然而，因為包括在按照本實施例的圖像傳感器206中的每一個光接收元件對于紅外光的波長帶的光也具有靈敏度，所以當圖像傳感器206接收包括紅外光的波長帶的光時，獲得的捕獲的圖像總體上呈現紅色調。結果，對應于尾燈的紅色的圖像部分的辨認可能變得困難。那么，在本實施例中，對應于車輛檢測圖像區域213的濾光器205的前級濾波器210中的一部分，分配給紅外光截止濾波器區域211。因此，紅外光的波長帶從被用于辨認尾燈的捕獲的圖像數據的部分除去，并且對于尾燈的識別準確度增加。
[0100]圖10是詳細地圖示按照本實施例的目標檢測設備的說明圖。
[0101]按照本實施例配置目標檢測設備的圖像設備200，主要包括成像透鏡204、濾光器205、傳感器襯底207(包括二維安排的具有象素陣列的圖像傳感器206)以及信號處理單元208(用于產生捕獲的圖像數據并且輸出該捕獲的圖像數據，其中從傳感器襯底207輸出的模擬電信號(圖像傳感器206上的每一個光接收元件接收的光的光量)轉換為數字電信號)。來自包括目標(檢測目標)的捕獲區域的光穿過成像透鏡204，透射通過濾光器205，并且在圖像傳感器206轉換為按照其光強的電信號。當從圖像傳感器206輸出的該電信號(模擬信號)輸入時，在信號處理單元208中，與垂直的和水平同步信號一起，從該電信號，將指示在圖像傳感器206上的每一個像素的亮度的數字信號，作為捕獲的圖像數據，輸出到后級的單元。此外，因為信號處理單元208也作用為曝光量改變裝置(用于執行對于圖像傳感器206的曝光控制)或者曝光條件改變裝置，所以該信號處理單元提供有曝光量變化單元。此外，按照本實施例的目標檢測設備圖示其中圖像分析單元102提供有目標檢測處理單元和雨滴檢測處理單元的示例，并且目標檢測設備中的目標檢測處理裝置和附著物檢測裝置的功能提供于圖像分析單元102中。然而，這些功能的至少一部分可提供于成像設備200中。
[0102]圖11是圖示從垂直于光透射方向的方向觀察的濾光器205和圖像傳感器206的放大示意圖。
[0103]圖像傳感器206是使用CCD(電荷耦合器件)、CM0S(互補金屬氧化物半導體)等的圖像傳感器，CCD通過對所有成像像素執行同時曝光(全局快門)讀取各自的成像像素的信號，而CMOS讀取通過線曝光(卷簾快門)曝光的各自的成像像素的信號。對于光接收元件，使用光電二極管206A。光電二極管206A在陣列中對于每一個像素二維地安排一個，并且微透鏡206B提供在每個光電二極管206A的入射側，以便增強收集效率。圖像傳感器206通過線捆綁方法等連接到PWB(印刷布線板)，從而形成傳感器襯底207。
[0?04] 安排濾光器208接近在微透鏡206B—側的圖像傳感器206的表面。濾光器205的后級濾波器220包括疊層結構，其中偏振濾波器層222和光譜濾波器層223在透明濾波器襯底221上順序地形成，如圖11所示。偏振濾波器層222和光譜濾波器層223兩者被分成區域，使得每一個區域對應圖像傳感器206上的一個光電二極管206A。
[0105]濾光器205和圖像傳感器206可配置使得在它們之間存在間隙。然而，當濾光器205緊密地附著到圖像傳感器206時，使濾光器205的偏振濾波器層222和光譜濾波器層223上各自的區域的邊界與在圖像傳感器206上的光電二極管206A之中的邊界重合變得容易。濾光器205和圖像傳感器206可以UV粘接劑連接，或者被用于成像的有效像素外部的四側區域可以UV粘接劑或者通過熱壓焊接連接，同時得到有效像素外部的墊片支持。
[0106]圖12是圖示按照本實施例的濾光器205的偏振濾波器層222和光譜濾波器層223上的區域劃分模式的說明圖。
[0107]兩種區域，第一區域和第二區域，分別安排在偏振濾波器層222和光譜濾波器層223上，使得第一區域和第二區域的每一個對應圖像傳感器206上的一個光電二極管206A。因此，由圖像傳感器206上的每一個光電二極管206A接收的光量，按照接收的光透射通過的偏振濾波器層222或者光譜濾波器層223上的區域的種類，可以獲得為偏振信息或者光譜信息。
[0108]同時，在本實施例中，將假定用于單色圖象的成像元件說明圖像傳感器206。然而，圖像傳感器206可以包括用于彩色圖像的成像元件。在以用于彩色圖像的成像元件配置圖像傳感器206情況下，偏振濾波器層222和光譜濾波器層223上的每一個區域的光透射特性，可按照附著于用于彩色圖像的成像元件的成像像素的每一個的濾色器的特性控制。
[0109][濾光器的第一配置示例]
[0110]這里，將說明按照本實施例的(以下稱為“第一配置示例”)濾光器205的配置的示例。
[0111]圖13是示意地圖示按照第一配置示例的濾光器205的各層的配置的示例的截面圖。
[0112]在按照第一配置示例的濾光器205的后級濾波器220中，對應于車輛檢測圖像區域213的車輛檢測濾波器部分220A的各層的配置，不同于對應于雨滴檢測圖像區域214的雨滴檢測濾波器部分220B的各層的配置。具體地，車輛檢測濾波器部分220A包括光譜濾波器層223，而雨滴檢測濾波器部分220B不包括光譜濾波器層223。此外，車輛檢測濾波器部分220A中的偏振濾波器層222的配置，不同于雨滴檢測濾波器部分220B中的偏振濾波器層225的配置。
[0113]圖14是圖示對應于光量的信息的內容的說明圖，該光透射通過按照第一配置示例的濾光器205中的車輛檢測濾波器部分220A，并且由圖像傳感器206上的每個光電二極管206A接收(每個成像像素的信息)。
[0114]圖15A是示意地圖示沿著圖14中顯示的基準線A-A切開的濾光器205的車輛檢測濾波器部分220A和圖像傳感器206的截面圖。
[0115]圖15B是示意地圖示沿著圖14中顯示的基準線B-B切開的濾光器205的車輛檢測濾波器部分220A和圖像傳感器206的截面圖。
[0116]按照第一配置示例的濾光器205的車輛檢測濾波器部分220A具有疊層配置，如圖15A和15B中所示，其中在偏振濾波器層222在透明濾波器襯底221上形成之后，光譜濾波器層223在其上形成。然后，偏振濾波器層222具有線格柵結構，并且在疊層方向的上表面(在圖15A和15B中的下側表面)是波紋表面。當光譜濾波器層223直接地形成在這種波紋表面時，該光譜濾波器層沿著波紋表面形成，光譜濾波器層223的層厚度的不均勻發生，并且原始的光譜性能可能不可獲得。因此，在按照本實施例的濾光器205中，在填充物在偏振濾波器層222中在疊層方向在上側表面上填滿以平面化該表面之后，光譜濾波器層223在其上形成。
[0117]因為填充物的材料不是只要防止偏振濾波器層222(其波紋表面由該填充物平面化)的功能即可，所以，在本實施例中，使用不具有偏振功能的材料。此外，對于填充物的平面化過程，例如，最好可采用通過使用旋涂玻璃法施加填充物的方法。但是，不局限于此。
[0118]在第一配置示例中，偏振濾波器層222的第一區域是垂直偏振區域，其僅選擇垂直偏振分量，并且透射該垂直偏振分量(其在平行于圖像傳感器206的成像像素的列(垂直方向)的方向振動)。偏振濾波器層222的第二區域是水平偏振區域，其僅選擇水平偏振分量，并且透射該水平偏振分量(其在平行于圖像傳感器206的成像像素的行(水平方向)的方向振動)。
[0119]此外，光譜濾波器層223的第一區域是紅色光譜區域，其僅選擇在可以透射通過偏振濾波器層222的使用波長帶中包括的紅波長帶(特定波長帶)的光，并且透射該選擇的光。光譜濾波器層223的第二區域是非光譜區域，其不執行波長選擇并且透射光。然后，在第一配置示例中，如由圖14中的點劃線矩形所示，捕獲的圖像數據的一個圖像像素包括四個相鄰的成像像素(兩個列和兩個行)，具有參考符號a、b、e和f。
[0120]在圖14中顯示的成像像素“a”，接收透射通過濾光器205的偏振濾波器層222中的垂直偏振區域(第一區域)并且通過光譜濾波器層223中的紅色光譜區域(第一區域)的光。因此，成像像素“a”接收垂直偏振分量(由圖14中的參考符號“P”顯示)的紅波長帶(由圖14中的參考符號“R”顯示)的光P/R。
[0121]此外，在圖14中顯示的成像像素“b”，接收透射通過濾光器205的偏振濾波器層222中的垂直偏振區域(第一區域)并且通過光譜濾波器層223中的非光譜區域(第二區域)的光。因此，成像像素“b”接收垂直偏振分量P的非光譜(由圖14中的參考符號V顯示)光P/C。
[0122]此外，在圖14中顯示的成像像素“e”，接收透射通過濾光器205的偏振濾波器層222中的水平偏振區域(第二區域)并且通過光譜濾波器層223中的非光譜區域(第二區域)的光。因此，成像像素“e”接收水平偏振分量的非光譜C光S/C(由圖14中的參考符號“S”顯示)。
[0123]在圖14中顯示的成像像素“f”，接收透射通過濾光器205的偏振濾波器層222中的垂直偏振區域(第一區域)并且通過光譜濾波器層223中的紅色光譜區域(第一區域)的光。因此，以與在成像像素“a”中同樣的方式，成像像素“f”接收垂直偏振分量P的紅波長帶R的光 P/R。
[0124]按照上述配置，在第一配置示例中，用于紅光的垂直偏振分量的圖像的一個圖像像素，可以從成像像素“a”和成像像素“f”的輸出信號獲得。用于非光譜光的垂直偏振分量的圖像的一個圖像像素，可以從成像像素“b”的輸出信號獲得。用于非光譜光的水平偏振分量的圖像的一個圖像像素，可以從成像像素“e”的輸出信號獲得。因此，在第一配置示例中，通過用于成像的單個操作，獲得三種捕獲的圖像數據，包括紅光的垂直偏振分量的圖像、非光譜光的垂直偏振分量的圖像和非光譜光的水平偏振分量的圖像。
[0125]同時，雖然在上述捕獲的圖像數據中，圖像像素的數量可以變得少于成像像素的數量，但是，為了獲得具有高分辨率的圖像，可使用公知的圖像內插技術。例如，在獲得具有高分辨率的紅光的垂直偏振分量的圖像的情況下，對于對應于成像像素“a”和“f”的圖像像素，直接使用關于在這些成像像素“a”和“f”接收的紅光的垂直偏振分量P的信息。對于對應于成像像素“b”的圖像像素，例如，圍繞它的成像像素“a”、“c”、“f”和“j”的平均，被用作關于在該圖像像素的紅光的垂直偏振分量的信息。
[0126]此外，在獲得具有高分辨率的非光譜光的水平偏振分量的圖像的情況下，對于對應于成像像素“e”的圖像像素，直接使用關于在該成像像素“e”接收的非光譜光的水平偏振分量S的信息。對于對應于成像像素“a”、“b”、“f”的圖像像素，可使用接收它周圍的非光譜光的水平偏振分量的成像像素“e”、“g”等的平均，或者成像像素“e”的相同的值。
[0127]例如，如上獲得的紅光的垂直偏振分量的圖像可被用于識別尾燈。因為在紅光的垂直偏振分量的圖像中，水平偏振分量S被截止，所以，可以獲得紅圖像，其中防止了由于具有大水平偏振分量S的紅光的干擾因素，如在路表面上反射的紅光或者來自自己的車輛100的空間中的儀表板的紅光(反射光)。因此，通過使用用于識別尾燈的紅光的垂直偏振分量的圖像，增強了對于尾燈的識別率。
[0128]此外，使用非光譜光的垂直偏振分量的圖像，例如，用于識別白線或者到來的車輛的頭燈。因為在非光譜光的水平偏振分量的圖像中，水平偏振分量S被截止，所以，可以獲得非光譜圖像，其中防止了由于具有大水平偏振分量S的白光的干擾因素，如在路表面上反射的白光(例如頭燈、街燈等)，或者來自自己的車輛100的空間中的儀表板的白光(反射光)。因此，通過使用非光譜光的垂直偏振分量的圖像，用于識別白線或者到來的車輛的頭燈，其識別率被增強。特別地，在雨中的路上，通常已知來自覆蓋路面的水面的反射光具有許多水平偏振分量S。因此，通過使用用于識別白線的非光譜光的垂直偏振分量的圖像，充分地識別在雨中的路上的水面下的白線變為可能，并且識別率被增強。
[0129]此外，通過使用比較圖像，其中像素值表示在非光譜光的垂直偏振分量的圖像和非光譜光的水平偏振分量的圖像之間比較各自的像素值的索引值，如之后描述的，準確地識別在圖像區域中的金屬體、路面的干和濕的狀態、圖像區域中的實體、在雨中路上的白線等，變為可能。作為這里使用的比較圖像，例如，可使用其中像素值表示在非光譜光的垂直偏振分量的圖像和非光譜光的水平偏振分量的圖像的像素值之間的差異值的差異圖像，其中像素值表示在這些圖像之間的像素值的比值的比值圖象，其中像素值表示在這些圖像的像素值之間的差異與這些圖像的像素值的和的比值的微分偏振度圖像等。
[0130]圖16是圖示對應于光量的信息的內容的說明圖，該光透射通過按照第一配置示例的濾光器205中的雨滴檢測濾波器部分220B，并且由圖像傳感器206上的每個光電二極管206A接收(每個成像像素的信息)。
[0131]圖17A是示意地圖示沿著圖16中顯示的基準線A-A切開的濾光器205的雨滴檢測濾波器部分220B和圖像傳感器206的截面圖。
[0132]圖17B是示意地圖示沿著圖16中顯示的基準線B-B切開的濾光器205的雨滴檢測濾波器部分220B和圖像傳感器206的截面圖。
[0133]在按照第一配置示例的濾光器205的雨滴檢測濾波器部分220B中，如圖17A和17B所示，具有線格柵結構的偏振濾波器層225形成在與車輛檢測濾波器部分220A共享的濾波器襯底上。偏振濾波器層225在疊層方向的上側表面充滿填充物，以與車輛檢測濾波器部分220A的偏振濾波器層222—起被平面化。然而，在雨滴檢測濾波器部分220B中，不同于車輛檢測濾波器部分220A，光譜濾波器層223不疊層。
[0134]在本實施例中，自己的車輛100內部的視圖可反射在前風擋105的內壁表面上。這反射是通過有規則地在前風擋105的內壁上反射的光。這反射是具有相對大的光強度的干擾光，因為它是規則反射光。因此，當該反射與雨滴投影在雨滴檢測圖像區域214上時，對于雨滴的檢測降低。此外，當規則反射光(其是從光源202發射并且有規則地在前風擋105的內壁表面上反射的光)與雨滴一起投影在雨滴檢測圖像區域214上時，該規則反射光也變為干擾光并且降下對于雨滴的檢測準確度。
[0135]因為降低對于雨滴的檢測準確度的上述干擾光是在前風擋105的內壁表面上有規則地反射的規則反射光，所以，其大部分偏振分量是偏振方向垂直于光源入射面的偏振分量，即水平偏振分量S，其平行于圖像傳感器206的成像像素的行(水平方向)振動。因此，在按照第一配置示例的濾光器205的雨滴檢測濾波器部分220B中的偏振濾波器層225中，設置透射軸以便僅透射具有平行于虛擬平面(包括從光源202到前風擋105的光的光軸和成像透鏡204的光軸(光源入射面))的偏振方向的偏振分量，即平行于圖像傳感器206的成像像素的列(垂直方向)振動的垂直偏振分量P。
[0136]按照上述，透射通過雨滴檢測濾波器部分220B的偏振濾波器層225的光僅具有垂直偏振分量P，并且可以截止占據大部分干擾光(如在前風擋105的內壁表面上的反射光，或者從光源202在前風擋105的內壁表面上有規則地反射的有規則地反射的光)的水平偏振分量S。結果，雨滴檢測圖像區域214通過更少受干擾光的影響的垂直偏振分量P變為垂直偏振圖像，并且在雨滴檢測圖像區域214中的基于捕獲的圖像數據的雨滴的檢測準確度增強。
[0137]在第一配置示例中，包括在前級濾波器210中的紅外光截止濾波器區域211和紅外光透射濾波器區域212，分別由其層結構彼此不同的多層膜形成。這種前級濾波器210根據以下生產方法制造，其中例如一部分紅外光透射濾波器區域212由真空沉積等形成，同時屏蔽一部分紅外光截止濾波器區域211，并且該部分紅外光截止濾波器區域211由真空沉積等形成，同時屏蔽該部分紅外光透射濾波器區域212。
[0138]此外，在第一配置示例中，車輛檢測濾波器部分220A的偏振濾波器層222和雨滴檢測濾波器部分220B的偏振濾波器層225，兩者都具有線格柵結構，用于劃分為二維方向的區域。偏振濾波器層222包括以成像像素為單位劃分的兩種區域，其透射軸彼此正交(垂直偏振區域和水平偏振區域)。偏振濾波器層225包括以成像像素為單位劃分的一種區域，具有僅透射垂直偏振分量P的透射軸。在形成在相同的透明濾波器襯底221上具有不同配置的偏振濾波器層222和225(例如通過調整用于對于具有線格柵結構的金屬線執行圖案的模板(對應于模具)的溝槽方向)的情況下，容易在縱向對于每個區域調整金屬線。
[0139]同時，在第一配置示例中，紅外光截止濾波器區域211可能不提供于濾光器205中，并且例如，紅外光截止濾波器區域211可提供于成像透鏡204中。在這種情況下，濾光器205的制造變得簡單。
[0140]此外，代替紅外光截止濾波器區域211，僅透射垂直偏振分量P的光譜濾波器層可形成在后級濾波器220中的雨滴檢測濾波器部分220B上。在這種情況下，不必在前級濾波器210中形成紅外光截止濾波器區域211。
[0141]此外，偏振濾波器層不是總是必須提供。
[0142]圖18是圖不與雨滴檢測相關的各種光的說明圖。
[0143]安排光源202，使得在前風擋105的外壁表面上有規則地反射的光近似與成像透鏡204的光軸重合。
[0144]在圖18中，光射線A是從光源202發射并且穿過前風擋105的光射線。在雨滴203不附著于前風擋105的外壁表面的情形，從光源202發射到前風擋105的光，如由光射線A所不，穿過前風擋105并且直接地泄漏到自己的車輛100外部。因此，對于光源202，考慮光可能進入人眼，最好選擇具有對眼睛安全的帶的波長和光量的光源。此外，如圖18所示，優選的是配置使得從光源202發射到前風擋105的光垂直向上，因為該光不進入人眼。
[0145]圖18中的光射線B是從光源202發射的光射線，在前風擋105內壁表面上有規則地反射，并且進入成像設備200。從光源202發射到前風擋105的一部分光，在前風擋105的內壁表面上有規則地反射。普遍知道，對于這個有規則地反射的光(光射線B)的偏振分量，在正交于進入平面的方向(垂直于圖18的紙平面的方向)振動的S偏振分量(水平偏振分量S)是支配的。從光源202發射并且在前風擋105的內壁表面上有規則地反射的有規則地反射的光(光射線B)，不因存在或者不存在附著于前風擋105的外壁表面的雨滴203而波動。因此，光射線B不僅是對于檢測雨滴不必要的光，而且是降低對于檢測雨滴的檢測準確度的干擾光。在第一配置示例中，光射線B(水平偏振分量S)由雨滴檢測濾波器部分220B的偏振濾波器層225截止，并且可以抑制由于光射線B的雨滴檢測準確度的降低。
[0146]圖18中的光射線C是從光源202發射的光射線，穿過前風擋105的內壁表面，然后由附著于前風擋105的外壁表面的雨滴反射，并且進入成像設備200。從光源202發射到前風擋105的一部分光，穿過前風擋105的內壁表面。在穿過內壁表面的光中，垂直偏振分量P比水平偏振分量S更具支配性。在雨滴附著于前風擋105的外壁表面的情形，穿過前風擋105的內壁表面的光不泄漏到外部為光射線A，但是被反射以在雨滴內部倍增，朝成像設備200側再次穿過前風擋105，并且進入成像設備200。然后，因為配置成像設備200的濾光器205中的前級濾波器210的紅外光透射濾波器區域212，以便透射光源202的發射波長(紅外光)，所以，光射線C穿過紅外光透射濾波器區域212。此外，因為在隨后的后級濾波器220中的雨滴檢測濾波器部分220B的偏振濾波器層225中，形成具有線格柵結構的金屬線的縱向以便透射垂直偏振分量P，所以光射線C也穿過偏振濾波器層225。因此，光射線C到達圖像傳感器206，并且按照接收的光量執行雨滴的檢測。
[0147]圖18中的光射線D是從前風擋105外部穿過前風擋105并且朝向成像設備200的雨滴檢測濾波器部分220B進入的光射線。這個D也可以是檢測雨滴時的干擾光，但是大部分光射線D由濾光器205中的前級濾波器210的紅外光透射濾波器212截止。因此，可以抑制由于光射線D的雨滴檢測準確度的降低。
[0148]圖18中的光射線E是從前風擋105的外部穿過前風擋105并且朝向成像設備200的車輛檢測濾波器部分220A進入的光射線。光射線E的紅外帶由濾光器205中的前級濾波器210的紅外光截止濾波器區域211截止，并且僅捕獲可見光帶的光。捕獲的圖像用于檢測迎面車輛的頭燈、在前車輛的尾燈和白線。
[0149]同時，在第一配置示例中，說明光源202的數目是一的情形，但是可安排多個光源202。在這種情況下，雨滴檢測濾波器部分220B的偏振濾波器層225劃分為區域，使得其透射軸線方向彼此不同的多個偏振濾波器區域，以成像像素為單位在成像像素的二維陣列方向重復。然后，在每個偏振濾波器區域，設置透射軸以便透射僅一個偏振分量，其偏振方向平行于包括來自光源的光的光軸和成像透鏡204的光軸的虛擬平面，其中從光源進入偏振濾波器區域的光的入射光量，在來自多個光源202的光量之中最大。
[0150]此外，在光源202的數目是一和光源202的數目大于一的任一情形，可以適當地除去在前風擋105的內壁表面上有規則地反射的干擾光的偏振濾波器層225的透射軸線方向，按照前風擋105的內壁表面上的位置(在其處反射進入偏振濾波器層225的每個位置的干擾光)改變。這是因為車輛的前風擋105不僅朝前向下傾斜，而且在水平方向從中心到兩端大大地向后彎曲，以便增強空氣動力特性。在這種情況下，在捕獲的圖像的雨滴檢測圖像區域214中，雖然在圖像的中央部分中可以適當地截止干擾光，但是在圖像的邊緣部分中可能不能適當地截止干擾光。
[0151]圖19是圖示線格柵結構的金屬線的縱向在各自的點(點I到3)在偏振濾波器層225上彼此不同的示例的說明圖。
[0152]按照上述配置，在捕獲的圖像的雨滴檢測圖像區域214的全部區域中適當地截止干擾光變為可能。
[0153]同時，在按照本實施例的濾光器205，具有如圖14所示分為區域的偏振濾波器層222和光譜濾波器層223的后級濾波器220，比前級濾波器210接近圖像傳感器206側提供。然而，前級濾波器210可比后級濾波器220接近圖像傳感器206側提供。
[0154][濾光器的第二配置示例]
[0155]接下來，將說明按照本實施例的濾光器205的另一個配置示例(以下稱為第二配置示例)。同時，在濾光器205的以下說明中，因為前級濾波器210和后級濾波器220的雨滴檢測濾波器部分220B的配置與第一配置示例中相同，所以，將省略它們的說明，并且將僅說明后級濾波器220的車輛檢測濾波器部分220A。
[0156]圖20是圖示對應于光的量的信息的內容的說明圖，該光透射通過按照第二配置示例的濾光器205，并且由圖像傳感器206上的每個光電二極管206A接收(每個成像像素的信息)。
[0157]圖21A是示意地圖示沿著圖20中顯示的基準線A-A切開的濾光器205和圖像傳感器206的截面圖。
[0158]圖21B是示意地圖示沿著圖20中顯示的基準線B-B切開的濾光器205和圖像傳感器206的截面圖。
[0159]在第一配置示例中，光譜濾波器層223中的第一區域是紅色光譜區域，其僅選擇紅波長帶的光并且透射它。另一方面，在第二配置示例中，第一區域是青色光譜區域，其僅選擇包括在可以透射通過偏振濾波器層222的使用波長帶中的青色波長帶(由圖20中的Cy顯示)的光，并且透射該選擇的光。其它配置與第一配置示例中相同。
[0160]按照第二配置示例，用于青色光的垂直偏振分量的圖像的一個圖像像素，可以從成像像素“a”和成像像素“f”的輸出信號獲得。用于非光譜光的垂直偏振分量的圖像的一個圖像像素，可以從成像像素“b”的輸出信號獲得。用于非光譜光的水平偏振分量的圖像的一個圖像像素，可以從成像像素“e”的輸出信號獲得。因此，按照第二配置示例，通過用于成像的單個操作，獲得三種捕獲的圖像數據，包括青色光的垂直偏振分量的圖像、非光譜光的垂直偏振分量的圖像和非光譜光的水平偏振分量的圖像。
[0161]在第二配置示例中，通過使用如上獲得的該三種捕獲的圖像數據，以與第一配置示例中相同的方式，對于各自的識別目標(尾燈、頭燈、白線等)的識別率增強。
[0162]此外，按照第二配置示例，可以使用在青色光的垂直偏振分量的圖像和非光譜光的垂直偏振分量的圖像之間的比較圖像。通過使用如上的比較圖像，以高準確度識別尾燈變為可能。也就是說，來自在透射通過青色光譜區域的成像像素的尾燈的光的接收量小，但是在透射通過非光譜區域的成像像素的光的接收量大。因此，通過產生在青色光的垂直偏振分量的圖像和非光譜光的垂直偏振分量的圖像之間的比較圖像，使得反映上述差異，可以使在尾燈和它周圍的背景部分之間的對比大;從而增強尾燈的識別率。
[0163]此外，在第二配置示例中，因為使用僅透射青色光的青色濾波器的青色光譜區域，被用于代替在第一配置示例中的使用紅色濾波器的紅色光譜區域，所以，用于從迎面車輛的頭燈區別接近自己的車輛的在前車輛的尾燈的能力，比第一配置示例中的能力高。在如第一配置示例中的使用紅色光譜區域的情況下，來自接近自己的車輛的在前車輛的尾燈的光通過紅色光譜區域的接收量，可能太大而不損失光接收靈敏度，并且光的接收量飽和。因此，接近自己的車輛的在前車輛的尾燈的識別率可能降低。另一方面，在如第二配置示例中的使用青色光譜區域的情況下，來自接近自己的車輛的在前車輛的尾燈的光通過青色光譜區域的接收量不飽和，并且可以防止接近自己的車輛的在前車輛的尾燈的識別率的降低。
[0164][濾光器的第三配置示例]
[0165]接下來，將說明按照本實施例的濾光器205的又一個配置示例(以下稱為〃第三配置示例〃)。
[0166]圖22是圖示對應于光的量的信息的內容的說明圖，該光透射通過按照第三配置示例的濾光器225，并且由圖像傳感器226上的每個光電二極管206A接收(每個成像像素的信息)。
[0167]圖23A是示意地圖示沿著圖22中顯示的基準線A-A切開的濾光器205和圖像傳感器206的截面圖。
[0168]圖23B是示意地圖示沿著圖22中顯示的基準線B-B切開的濾光器205和圖像傳感器206的截面圖。
[0169]按照第三配置示例的偏振濾波器層222和光譜濾波器層223的劃分的區域的配置，與第一配置示例中相同。然而，在第三配置示例中，用于限制光的接收量的孔徑限制部分，對應于光譜濾波器層223中的非光譜區域提供。因此，在第三配置示例中，如在第一配置示例中，通過用于成像的單個操作，獲得三種捕獲的圖像數據，包括紅光的垂直偏振分量的圖像、非光譜光的垂直偏振分量的圖像、和非光譜光的水平偏振分量的圖像。在這些捕獲的圖像數據之中，非光譜光垂直偏振分量的圖像和非光譜光的水平偏振分量的圖像，由比第一配置示例中的更少的接收光的量產生。
[0170]限制透射通過光譜濾波器層223中的非光譜區域的光的接收量的配置包括以下配置，其中具有圓形的線格柵結構形成在偏振濾波器層222的成像像素的中心部中，并且鋁的固態膜形成在它周圍，對應于如圖24所示的光譜濾波器層223中的非光譜區域。按照上述配置，因為由鋁的固態膜屏蔽光，所以透射通過光譜濾波器層223中的非光譜區域的光的接收量，可以受限于形成線格柵結構的區域(孔徑率)的寬度。同時，形成線格柵結構的區域的形狀不局限于如圖24所示的圓。例如，該形狀可以是近似矩形，如圖25所示。在區域的形狀具有角的情形，如圖25所示，當在該角形成圓時，通過刻蝕等獲得外形尺寸變得更容易。
[0171]具有線格柵結構的偏振濾波器層222通過生產方法一般地制造，其中，例如，在均勻地在透明濾波器襯底221上形成鋁膜之后，該鋁膜通過蝕刻等被部分地除去，從而獲得線格柵結構。在提供線格柵結構周圍的鋁的光屏蔽區域以限制孔徑的情況下，如在第三配置示例中，通過形成線格柵結構時保留線格柵結構周圍的鋁膜，可以限制孔徑。因此，與從偏振濾波器層222分開地執行用于孔徑限制的過程相比較，可以簡化制造過程。
[0172]不用說，如圖26所示的孔徑限制層可從偏振濾波器層222分開地提供。在這種情況下，在孔徑限制層中的成像像素的中心部中，不形成線格柵結構，但是形成用于直接透射光的孔徑部分。
[0173]此外，用于限制孔徑的屏蔽區域不局限于反射膜，如以上所述的鋁膜。該屏蔽區域可由例如吸收光的膜形成。例如，如圖27所示，該屏蔽區域可由抗黑色的固態膜形成。也在這種情況下，孔徑部分的形狀不局限于如圖27所示的圓。例如，該形狀可以是近似矩形，如圖28所示。在區域的形狀具有角的情形，如圖28所示，當在該角形成圓時，通過刻蝕等獲得外形尺寸變得更容易。
[0174]此外，用于一個成像像素的透射光的孔徑部分的數目不局限于一。對于一個成像像素可形成線格柵結構區域的多個孔徑部分。此外，用于一個成像像素的屏蔽區域的數目不局限于一。對于一個成像像素可形成多個屏蔽區域。特別地，屏蔽區域不必提供于成像像素的邊緣部分中。例如，如圖29所示，成像像素可具有其中鋁的固態膜被安排在線格柵結構中的配置。
[0175]在第三配置示例中，獲得三種捕獲的圖像數據，包括與第一配置示例中相同的紅光的垂直偏振分量的圖像、和非光譜光的垂直偏振分量的圖像、以及其光的接收量與第一配置示例相比較被限制的非光譜光的水平偏振分量的圖像。在第三配置示例中，利用使用紅光的垂直偏振分量的圖像從尾燈的識別的結果檢測在前車輛，使用非光譜光的垂直偏振分量的圖像或者非光譜光的水平偏振分量的圖像，從頭燈的識別的結果檢測迎面車輛。一般地，尾燈或者頭燈彼此配對，其在水平方向彼此分開預定距離。因此，使用這個性質檢測在前車輛或者迎面車輛時，當尾燈或者頭燈的兩個圖像部分彼此分開預定距離時，一對尾燈或者一對頭燈被辨認為在前車輛的或者迎面車輛的。這時，因為頭燈的光量大于尾燈的，當設置光接收靈敏度以便從尾燈適當地接收光時，來自頭燈的光的接收量飽和，并且被辨認為頭燈的圖像區域擴大。然后，最初被辨認為兩個分開的頭燈的圖像區域變為一個圖像區域，并且頭燈的圖像區域不能適當地辨認。因此迎面車輛的識別率降低。以相反的方式，當設置光接收靈敏度以便從頭燈適當地接收光時，來自尾燈的光的接收量不充足，并且尾燈的圖像區域不能適當地辨認。那么，在前車輛的識別率降低。
[0176]按照第三配置示例，在被用于識別頭燈的非光譜光的垂直偏振分量的圖像和非光譜光的水平偏振分量的圖像中，光的接收量受限于以上所述的孔徑限制。因此，即使接收靈敏度設置為適合通過使用紅光的垂直偏振分量(其接收量不被限制)的圖像識別的尾燈，也防止了該頭燈的光的接收量的飽和。頭燈的各自的圖像區域可以個別地識別，并且迎面車輛的識別率的降低被抑制。
[0177]同時，例如，通過從通過分別切換接收靈敏度分開地捕獲的圖像識別頭燈和尾燈，有可能平衡頭燈的識別與尾燈的識別。然而，在這種情況下，用于切換接收靈敏度的控制機構是必需的，并且存在捕獲的圖像數據的幀速率降低到一半的劣勢。另一方面，按照第三配置示例，頭燈的識別可以與尾燈的識別平衡，而沒有以上所述的劣勢。
[0178][濾光器的第四配置示例]
[0179]接下來，將說明按照本實施例的濾光器205的又一個配置示例(以下稱為"第四配置示例〃)。
[0180]提供于濾光器205的后級濾波器220中的偏振濾波器層222，如上所述，以成像像素為單位劃分為:每個僅選擇垂直偏振分量P并且透射它的垂直偏振區域(第一區域)；以及每個僅選擇水平偏振分量S并且透射它的水平偏振區域(第二區域)。按照上述，其中截止水平偏振分量S的垂直偏振分量的圖像，可以基于接收透射通過垂直偏振區域的光的成像像素的圖像數據獲得。此外，其中截止垂直偏振分量P的水平偏振分量的圖像，可以從接收透射通過水平偏振區域的光的成像像素的圖像數據獲得。
[0181]在前風擋105的表面是平坦平面的情形，通過適當地設置關于前風擋105的表面的垂直偏振區域或者水平偏振區域的偏振方向(透射軸)，可以獲得適當地截止前風擋105上的反射的垂直偏振分量的圖像或者水平偏振分量的圖像。然而，一般地，車輛的前風擋105不僅朝前向下傾斜，而且在水平方向從中心到兩端大大地向后彎曲，以便增強空氣動力特性。因此，當濾光器205的偏振濾波器層222中的垂直偏振區域或者水平偏振分量的偏振方向(透射軸)在區域的任何位置是均勻的時，例如，雖然來自前風擋105的反射在捕獲的圖像的中心部適當地截止，但是來自前風擋105的反射在該捕獲的圖像的邊緣部分可能不被適當地截止。
[0182]圖30是圖示按照第四配置示例的濾光器205的偏振濾波器層222中的線格柵結構的金屬線的縱向的說明圖。
[0183]按照第四配置示例的濾光器205的偏振濾波器層222和光譜濾波器層223的劃分的區域的配置，與第一配置示例中相同。然而，在該第四配置示例中，偏振濾波器層222的垂直偏振區域的偏振方向(透射軸)不均勻。具體地，如圖30所示，形成偏振濾波器層222的垂直偏振區域，使得在偏振方向(透射軸)和垂直方向之間的角度，隨著垂直偏振區域接近偏振濾波器層222的水平方向的邊緣部分而增加，調整以適應前風擋105的曲線。也就是說，形成按照第四配置示例的偏振濾波器層222，使得在線格柵結構的金屬線的縱向和水平方向之間的角度，隨著垂直偏振區域接近水平方向的邊緣部分而變大。在本實施例中，因為垂直偏振區域在線格柵結構中形成，所以可能形成以成像像素為細小單位的許多區域，其在偏振方向上不同。
[0184][濾光器的每個部分的細節]
[0185]接下來，將說明濾光器205中的后級濾波器220的每個部分的細節。
[0186]透明濾波器襯底221由透明材料形成，其可以透射使用帶(在本實施例中，可見光區域和紅外區)的光，例如玻璃、青玉、水晶等。在本實施例中，最好可以使用玻璃，尤其是便宜而耐用的石英玻璃(折射率是1.46)，或者tempax玻璃(折射率是1.51)。
[0187]在透明濾波器襯底221上形成的偏振濾波器層222配置有在線格柵結構中形成的起偏器，如圖31所示。線格柵結構是以下結構，其中在指定方向延伸的由如鋁的金屬形成的金屬線(導體線)以指定節距排列。按照與入射光的波長帶相比較線格柵結構中的充分小的線節距(例如小于一半)，平行于金屬線的縱向振動的電場矢量分量的大部分光被反射，并且垂直于金屬線的縱向振動的電場矢量分量的大部分光被透射。因此，它可以被用作用于產生單個偏振的起偏器。
[0188]—般地，隨著金屬線的橫截面積增加，線格柵結構的起偏器的消光比增加，此外，對于大于或等于預定寬度(對于周期寬度)的金屬線，透射因子降低。此外，當正交金屬線的縱向的橫截面的形狀是圓錐形狀時，透射因子和偏振度的波長分散性在寬帶中小，并且展現高消光比的特性。
[0189]在本實施例中，因為偏振濾波器層222在線格柵結構中形成，所以展現以下效果。
[0190]該線格柵結構可以通過使用公知的半導體制造過程形成。具體地，在使鋁薄膜蒸發在透明濾波器襯底221之后，執行圖案，并且通過使用如金屬蝕刻的方法形成線格柵結構的子波長粗糙結構。按照上述制造過程，可以以對應于圖像傳感器206中的成像像素的尺寸的準確度(幾毫米)，調整金屬線的縱向，即偏振方向(偏振軸)。因此，可以制造偏振濾波器層222，其中在每一個成像像素中調整金屬線的縱向，即偏振方向(偏振軸)，如在本實施例中。
[0191]此外，線格柵結構具有優勢:因為它由如鋁之類的金屬材料制成，所以展現出色的耐熱性，并且它甚至可以優選使用在高溫環境下，如在容易處于溫度高的車輛隔間中。
[0192]被用于平面化偏振濾波器層222中的疊層方向的上側表面的填充物224，在偏振濾波器層222中的金屬線之間的凹部分中提供。對于填充物224，可以優選使用折射率低于或等效于透明濾波器襯底221的無機材料。同時，形成按照本實施例的填充物224，以便在疊層方向也覆蓋偏振濾波器層222的金屬線部分的上側表面。
[0193]具體地，對于填充物224的材料，優選使用低折射率材料，其折射率極其接近于空氣的折射率(折射率為一)。例如，通過在陶瓷中分散細孔制成的多孔陶瓷材料是優選的。具體地，包括多孔硅石(S12)、多孔氟化鎂(MgF)、多孔鋁等。此外，通過陶瓷中的孔的數量或者孔的大小(多孔性)確定低折射率的程度。當透明濾波器襯底221的主要成分由玻璃或者硅石的晶體組成時，優選使用多孔硅石(n = l.22到1.26)。
[0194]對于形成填充物224的方法，可以優選使用SOG(旋涂玻璃)的方法。具體地，硅醇(Si(OH)4)溶于酒精的溶劑，旋轉涂敷在形成在透明濾波器襯底221上的偏振濾波器層222上。然后，通過熱處理蒸發該溶劑成分，并且硅醇本身被脫水和聚合。
[0195]偏振濾波器層222具有子波長大小的線格柵結構。機械強度低，并且金屬線可通過小的外力破壞。因為希望安排按照本實施例的濾光器205，以便與圖像傳感器206緊密接觸，所以存在濾光器205在制造階段接觸圖像傳感器206的可能。在本實施例中，偏振濾波器層222的疊層方向的上側表面，即圖像傳感器206—側的表面，被填充物224覆蓋。因此，接觸圖像傳感器206時線格柵結構的損壞被抑制。
[0196]此外，通過提供填充物224填充在偏振濾波器層222的線格柵結構中的金屬線之間的凹部分，如在本實施例中，可以防止異物進入該凹部分。
[0197]同時，在本實施例中，對于在填充物224上疊層的光譜濾波器層223，不提供如填充物224之類的保護層。這是因為，按照發明人的實驗，即使當光譜濾波器層223接觸圖像傳感器206時，影響捕獲的圖像的破壞也不發生，并且對于低成本的優先而省略保護層。此外，偏振濾波器層222的金屬線(凸部分)的高度低，即少于使用波長的一半，而在光譜濾波器層223中形成紅色光譜區域或者青色光譜區域的濾波器層部分的高度與使用波長相同或者是其幾倍。當填充物224的厚度增加時，它變得更難以保證上表面的平坦，并且影響濾光器205的特性。因此，填充物224的厚度具有上限。在本實施例中，光譜濾波器層223不用填充物覆至
ΠΠ ο
[0198]按照本實施例的形成光譜濾波器層223中的紅色光譜區域或者青色光譜區域的濾波器層部分，具有多層膜結構，其中具有高折射率的薄膜和具有低折射率的薄膜交替地疊層。按照上述多層膜結構，設置光譜透射因子中的自由度可以通過使用光的干涉構造，并且通過疊層薄膜，對于特定波長(例如除了紅色之外的波長帶)可能實現接近于100%的反射率。在本實施例中，因為用于捕獲的圖像數據的使用的波長的范圍近似可見光波長區域(可見光波長區域和紅外光波長區域的波長區域)，所以，選擇在該使用的波長范圍內具有靈敏度的圖像傳感器206，并且多層膜部分的透射波長的范圍設置為例如大于或等于600nm，并且形成用于反射其它波長區域的截止濾波器，如圖32所示。
[0199]通過在濾光器205的疊層方向從下側順序地制造具有如“襯底/(0.125L 0.25H0.125L)p/介質A”之類的配置的多層膜，可以獲得這種截止濾波器。這里，“襯底”意謂上述填充物224。此外，“0.125L”表示低折射率材料(例如S12)，其中nd/λ為膜厚度標記法中的1L。因此，“0.125L”的膜意謂低折射率材料的膜，具有作為1/8波長的光程長度的膜厚度。同時，“η”為折射率，“d”為厚度，并且“λ”為截止波長。類似地，“0.25Η”表示高折射率材料(例如T12 )，其中nd/λ為膜厚度標記法中的IH。因此，“0.25Η”的膜意謂高折射率材料的膜，具有作為1/4波長的光程長度的膜厚度。此外，V指示重復(疊層)括號中指示的膜的組合的次數。當“P”大時，如起波紋之類的影響可以被抑制。此外，介質A是空氣或者樹脂或者粘接劑，用于與圖像傳感器206的緊密連接。
[0200]此外，形成光譜濾波器層223中的紅色光譜區域或者青色光譜區域的濾波器層部分，可以是具有濾波器特性的帶通濾波器，如圖33所示，其中透射波長的范圍是600nm到700nm的范圍。當濾波器層部分是上述帶通濾波器時，在比紅色長的波長一側的近紅外區和紅色區域之間的辨別是可能的。通過制造具有如例如“襯底/(0.125L 0.5M 0.125L)p(0.125L 0.5H 0.125L)q(0.125L 0.5M 0.125L)r/介質A”的配置的多層膜，可以獲得上述帶通濾波器。同時，如上所述，通過使用用于高折射率材料的二氧化鈦(T12)和用于該低折射率材料的二氧化硅(S12),可以實現具有出色的耐氣候性的光譜濾波器層223。
[0201]將說明按照本實施例的光譜濾波器層223的制造方法的示例。首先，上述多層膜形成在透明濾波器襯底221和偏振濾波器層222上形成的填充物224的層上。對于形成多層膜的方法，可使用如蒸發之類的眾所周知的方法。接下來，在對應于非光譜區域的位置除去多層膜。對于除去的方法，可使用通常使用的方法，如剝離處理方法。在該剝離處理方法中，在填充物224的層上，預先以金屬、光致抗蝕劑等形成對目標圖案的反向圖案。在其上形成多層膜之后，與金屬或者光致抗蝕劑一起，除去在對應于非光譜區域的位置的該多層膜。
[0202]在本實施例中，因為對于光譜濾波器層223采用該多層膜結構，所以存在設置光譜特性的自由度高的優勢。通常，被用于彩色傳感器等的濾色器由防染劑形成。然而，與多層膜結構相比較，利用這種防染劑難以控制光譜特性。在本實施例中，因為對于光譜濾波器層223采用多層膜結構，所以可以形成對于尾燈的波長優化的光譜濾波器層223。
[0203][頭燈的光分布控制]
[0204]在下文中，將說明按照本實施例的頭燈的光分布控制。
[0205]在按照本實施例的頭燈的光分布控制中，分析由成像設備200成像的捕獲的圖像數據，并且識別車輛的尾燈和頭燈，從識別的尾燈檢測在前車輛，并且從識別的頭燈檢測迎面車輛。然后，控制在頭燈104的高光束和低光束之間的切換，或者控制頭燈104的部分遮光(shading)，使得通過避免進入在前車輛或者迎面車輛的駕駛員的眼睛的來自自己的車輛100的頭燈的高強度燈光，執行防止對于另一個車輛的駕駛員的眩目，并且可以實現保證自己的車輛100的駕駛員的視場。
[0206]同時，在下文中，在使用按照第一配置示例的濾光器205的后級濾波器220的情形進行說明。
[0207]在按照本實施例的頭燈的光分布控制中，在可以從成像單元101獲取的信息之中，使用從捕獲區域中的每個位置(光源體)發射的光強度(亮度信息)、在如頭燈或者尾燈之類的光源體(其它車輛)和自己的車輛之間的距離(距離信息)、按照從每個光源體發射的光的紅色彩色分量與其白色分量(非光譜)的比較的光譜信息、按照白色分量的水平偏振分量與其垂直偏振分量的比較的偏振信息、和截止水平偏振分量的紅色彩色分量的垂直偏振分量?目息O
[0208]將說明亮度信息。在在前車輛和迎面車輛在夜晚時間期間存在與自己的車輛相同的距離的情形，當成像設備200成像在前車輛和迎面車輛時，在捕獲的圖像數據中，更明亮地顯示作為檢測目標之一的迎面車輛的頭燈，并且比它更暗地顯示作為檢測目標之一的在前車輛的尾燈。此外，在反射鏡顯示在捕獲的圖像數據上的情形，因為反射鏡不是用于獨自發射光的光源而僅僅通過反射自己的車輛的頭燈明亮地顯示，所以反射鏡更暗。另一方面，比較來自迎面車輛的頭燈的光，隨著距離增加，在前車輛的尾燈和反射鏡在接收光的圖像傳感器206上越來越暗地被觀察到。因此，通過使用從捕獲的圖像數據獲得的亮度(亮度信息)，兩種檢測目標(頭燈和尾燈)和反射鏡的主要的(primary)識別是可能的。
[0209]此外，將說明距離信息。因為大部分頭燈和尾燈具有燈對(即左右一對燈)的配置，所以在頭燈或者尾燈(即其它車輛)和自己的車輛之間的距離可以通過使用上述配置的特征獲得。在由成像設備200成像的捕獲的圖像數據上，在高度方向的相同位置顯示左和右燈彼此接近。分別顯示燈的燈圖像區域具有幾乎相同的大小和幾乎相同的形狀。因此，當上述特征構成一狀況時，滿足該狀況的燈圖像區域可以識別為燈對。同時，當距離增加時，燈對的左和右燈不能被辨認為分開的燈，而是被辨認為單個燈。
[0210]在該燈對按照上述方法識別的情形，可以計算到該燈對的頭燈或者尾燈中的光源的距離。也就是說，在車輛的左和右頭燈之間的距離和在車輛的左和右尾燈之間的距離，可以近似為常量值w0(例如1.5m)。另一方面，因為已知成像透鏡204的焦距f，所以，通過從捕獲的圖像數據計算在成像設備200的圖像傳感器206上的分別對應于左和右燈的兩個燈圖像區域之間的距離w I，可以按照簡單比例計算(X = f X w O / w I)獲得在燈對的頭燈或者尾燈的光源和自己的車輛之間的距離。此外，當如上計算的距離X屬于適當的范圍時，被用于該計算的兩個燈圖像區域可以識別為其它車輛的頭燈和尾燈。因此，通過使用該距離信息，增強了作為檢測目標的頭燈和尾燈的識別的準確度。
[0211]此外，將說明光譜信息。在本實施例中，如上所述，僅顯示捕獲區域中的紅色彩色分量的紅色彩色圖像，可以通過從由成像設備200(接收紅光(垂直偏振分量)P/R)成像的捕獲的圖像數據，提取對應于圖像傳感器206上的成像像素“a”、“c”、“f”、“h”等的像素數據來產生。因此，在存在亮度在紅色彩色圖像中大于或等于預定的亮度的圖像區域的情形，圖像區域可以識別為顯示尾燈的尾燈圖像區域。
[0212]此外，捕獲區域中的單色的亮度圖像(垂直偏振分量)，可以通過從由成像設備200成像的捕獲的圖像數據，僅提取對應于圖像傳感器206(接收白光(非光譜)P/C的垂直偏振分量)上的成像像素“b”、“d”等的像素數據來產生。因此，也可以計算在紅色彩色圖像上的圖像區域和對應于該紅色彩色圖像上的圖像區域的單色的亮度圖像上的圖像區域之間的亮度比(紅色顏色亮度比)。通過使用紅色顏色亮度比，可以掌握包括在光中的紅色彩色分量的相對比，該光來自存在于捕獲區域中的本體(光源體)。因為尾燈的紅色彩色亮度比是比頭燈或者大部分其它光源足夠高的值，所以，通過使用該紅色彩色亮度比，尾燈的識別的準確度增強。
[0213]此外，將說明偏振信息。在本實施例中，如上所述，通過從由成像設備200成像的捕獲的圖像數據，提取對應于接收白光(非光譜)P/C的垂直偏振分量的圖像傳感器206上的成像像素“b”、“d”等的像素數據，和對應于接收白光(非光譜)S/C的水平偏振分量的圖像傳感器206上的成像像素“e”、“g”等的像素數據，可以獲得其中在對于每個圖像像素的這些圖像數據之間比較像素值(亮度)的比較圖像。具體地，例如，其中像素值表示在白光(非光譜)的垂直偏振分量P和白光(非光譜)的水平偏振分量S之間的差異值的差異圖像，可以獲得為該比較圖像。按照上述的比較圖像，在直射光(從頭燈直接地進入圖像設備200)的圖像區域(頭燈圖像區域)和間接光(在從頭燈在雨中的道路的水面上反射之后進入成像設備)的圖像區域之間的對比，可以被構造得較高，并且頭燈的識別的準確度增強。
[0214]特別地，對于比較圖像，優選使用其中像素值表示在白光(非光譜)的垂直偏振分量P和白光(非光譜)的水平偏振分量S之間的比值(S/P)的比值圖象，其中像素值表示微分偏振度((s-p)/(s+p))等的微分偏振度圖像。通常，眾所周知，在如水面之類的水平鏡面上反射的光中，水平偏振分量是支配的。特別地，眾所周知，在水平偏振分量S和垂直偏振分量P之間的比值(S/P)以及微分偏振度((S-P) / (S+P))中的每一個，在特定角度(布儒斯特角)變為最大。在雨中的路上，作為被水覆蓋的散射平面的瀝青表面和該路的表面處于接近鏡面的狀況。然后，在來自路面的頭燈的反射光中，水平偏振分量是支配的。因此，來自該路面的頭燈的反射光的圖像區域，在比值圖象中或者在微分偏振度圖像中具有大的像素值(亮度)。另一方面，因為來自頭燈的直射光基本上是非偏振的，所以，在比值圖象中或者在微分偏振度圖像中其像素值(亮度)小。按照在它們之間的差異，可以適當地除去來自在雨中的路面的頭燈的反射光，其具有與來自頭燈的直射光相同的光量，并且來自頭燈的直射光可以識別為區別于頭燈的這種反射光。
[0215]圖34是圖示對于直射光和對于反射光計算的微分偏振度的直方圖的圖，直射光來自雨天中的頭燈，反射光來自使用成像設備200成像的頭燈在下雨的路面上被反射。縱坐標軸指示規格化到一的頻率。橫坐標軸指示微分偏振度((S-P)/(S+P))。如從圖34可見，與來自頭燈的直射光相比較，來自雨中的路面的頭燈的反射光，具有移位到水平偏振分量S相對大的方向(在該圖中向右)的分布。
[0216]圖35是圖示由成像設備200成像的狀態的示例的示意圖，其中當自己的車輛行進在下雨的路面上時，在前車輛和迎面車輛兩者都在行進方向前面在幾乎相同的距離存在。
[0217]在這種狀態，僅從亮度信息和距離信息，難以通過彼此區別檢測在前車輛的尾燈、來自下雨的路面的尾燈的反射光、迎面車輛的頭燈、和來自下雨的路面的頭燈的反射光。
[0218]按照本實施例，甚至在上述狀態，首先，在在前車輛的尾燈和來自下雨的路面的尾燈的反射光之間的區別，以及在迎面車輛的頭燈和來自下雨的路面的頭燈的反射光之間的區別，也可使用上述光譜信息以高準確度完成。具體地，在通過使用亮度信息和距離信息縮窄的燈圖像區域中，具有紅色彩色圖像的像素值(亮度值)或者紅色彩色亮度比(描述為超過、大于預定閾值)的圖像區域，被識別為尾燈圖像區域，其顯示在前車輛的尾燈或者來自下雨的路面的尾燈的反射光。具有小于或等于該閾值的像素值或者紅色彩色亮度比的圖像區域，被識別為頭燈圖像區域，其顯示在前車輛的頭燈或者來自下雨的路面的頭燈的反射光。
[0219]此外，按照本實施例，通過使用用于如上由光譜信息識別的每一個燈圖像區域的上述偏振信息，可以高準確度區分來自尾燈或者頭燈的直射光及其反射光。具體地，例如，對于尾燈，基于如上所述的水平偏振分量S的紅色彩色圖像的像素值(亮度值)及其微分偏振度等，通過使用水平偏振分量的頻率或者強度的差異，來自在前車輛的尾燈的直射光和來自下雨的路面的尾燈的反射光被區分。此外，例如，對于頭燈，基于如上所述的水平偏振分量的白色圖像的像素值(亮度值)及其微分偏振度等，通過使用水平偏振分量的頻率或者強度的差異，來自在前車輛的頭燈的直射光和來自下雨的路面的頭燈的反射光被區分。
[0220]接下來，將說明按照本實施例檢測在前車輛和迎面車輛的處理的流程。
[0221]圖36是圖示按照本實施例的車輛檢測處理的流程的流程圖。
[0222]在按照本實施例的車輛檢測處理中，對于由成像設備200捕獲的圖像數據執行圖像處理，并且提取認為是檢測目標的圖像區域。然后，通過確定兩種檢測目標的哪個是顯示在圖像區域上的光源的種類，檢測在前車輛或者迎面車輛。
[0223]首先，由成像設備200的圖像傳感器206捕獲的在自己的車輛前面的圖像數據，被獲取并且存儲在存儲器中(步驟SI)。如上所述，圖像數據包括指示在圖像傳感器206的每一個成像像素的亮度。接下來，與自己的車輛的行動相關的信息從車輛行動傳感器(未顯示)獲取(步驟S2)。
[0224]然后，被認為是檢測目標(在前車輛的尾燈或者迎面車輛的頭燈)的具有高亮度的圖像區域(高亮度圖像區域)，從存儲在存儲器中的圖像數據提取(步驟S3)。該高亮度圖像區域是在圖像數據中具有大于預定閾值亮度的亮度的明亮區域。圖像數據經常包括多個高亮度圖像區域。在本實施例中，提取所有高亮度圖像區域。因此，在這個階段，顯示來自下雨的路面的反射光的圖像區域也提取為高亮度圖像區域。
[0225]在高亮度圖像區域提取處理中，首先，通過比較在圖像傳感器206上的每一個成像像素的亮度值與預定閾值亮度，執行二值化處理(步驟S31)。具體地，通過分配“I”到具有大于或等于預定閾值亮度的亮度的像素，并且分配“O”到其它像素，產生二值化的圖像。接下來，執行用于辨認被分配“I”并且彼此接近作為二值化的圖像中的一個高亮度圖像區域的像素的標簽處理(步驟S32)。按照上述，提取彼此接近的具有高亮度的一組多個像素，作為一個高亮度圖像區域。
[0226]在上述高亮度圖像區域提取處理之后，計算在對應于提取的高亮度圖像區域的捕獲區域中的本體和自己的車輛之間的距離(步驟S4)。在這個距離計算處理中，執行用于使用車輛燈形成燈對(即一對左右燈)的性質檢測該距離的對燈距計算處理，和在燈對的左右燈在長距離不能在辨認中區分并且燈對被辨認為單個燈的情形的單一燈距計算處理。
[0227]首先，對于對燈距計算處理，執行用于創建一對燈的對燈創建處理(步驟S41)。形成對的左右燈滿足以下狀況，其彼此接近存在，并且在由成像設備200捕獲的圖像數據中的幾乎相同高度的位置，高亮度圖像區域的大小幾乎相同并且高亮度圖像區域的形狀相同。因此，滿足上述狀況的高亮度圖像區域被認為是燈對。不能配對的高亮度圖像區域被認為是單個燈。在創建燈對的情形，通過對燈距計算處理計算到燈對的距離(步驟S42)。在左頭燈和右頭燈之間的距離以及在左尾燈和右尾燈之間的距離，近似為常量值w0(例如1.5m)。另一方面，因為成像設備200的焦距f已知，所以，通過計算在成像設備200的圖像傳感器206上的分別對應于左右燈的兩個燈圖像區域之間的距離wl，到燈對的實際距離X可以按照簡單比例計算(X = fXwO/wl)獲得。同時，對于到在前車輛或者迎面車輛的距離的檢測，可采用專用距離傳感器，如激光雷達或者毫米波雷達。按照上述方法，可以測量到單個燈的距離(步驟S43)。
[0228]接下來，在垂直偏振分量P的紅色彩色圖像和垂直偏振分量P的白色圖像之間的比值(紅光亮度比)被用作光譜信息，并且基于該光譜信息執行燈類型識別處理，用于識別被認為是燈對的兩個高亮度圖像區域是起因于來自頭燈的光還是來自尾燈的光(步驟S5)。在燈類型識別處理中，首先，對于被認為是燈對的高亮度圖像區域，創建紅色彩色比值圖像，其中像素值表示在對應于圖像傳感器206上的成像像素“a”和“f”的像素數據以及對應于圖像傳感器206上的成像像素“b”的像素數據之間的比值(步驟S51)。然后，執行燈分類處理，用于比較紅色彩色比值圖像中的像素值與預定閾值;按照來自尾燈的光，確定其中像素值大于或等于預定閾值的高亮度圖像區域為尾燈圖像區域;并且按照來自頭燈的光，確定其中像素值少于預定閾值的高亮度圖像數據為頭燈圖像區域(步驟S52)。
[0229]接下來，對于識別為尾燈圖像區域的圖像區域和識別為頭燈圖像區域的圖像區域中的每一個，微分偏振度((s-p)/(s+p))被用作偏振信息，并且執行反射識別處理，用于識別它是來自尾燈或者頭燈的直射光，還是它是在下雨的路面等的鏡面上反射并且接收的反射光(步驟S6)。在反射識別處理中，首先，對于尾燈圖像區域計算微分偏振度((S-P)/(S+P))，并且創建其中像素值是微分偏振度的微分偏振度圖像(步驟S61)。此外，以如上同樣的方式，對于頭燈圖像區域計算微分偏振度((S-P)/(S+P))，并且創建其中像素值是微分偏振度的微分偏振度圖像。然后，比較每一個微分偏振度圖像中的像素值與預定閾值，其中像素值大于或等于該預定閾值的尾燈圖像或者頭燈圖像，被確定為由反射光創建并且被除去，因為這些圖像區域不被認為顯示在前車輛的尾燈或者迎面車輛的頭燈(步驟S62)。上述除去處理之后的剩余尾燈圖像區域和剩余頭燈圖像區域，被識別為顯示在前車輛的尾燈或者迎面車輛的頭燈的圖像區域。
[0230]同時，雨水傳感器等可安裝在車輛中，并且只有當由雨水傳感器確認為下雨時，才可執行上述反射識別處理(步驟S6)。此外，只有當操作者(駕駛員)操作風檔刮水器時，才可執行上述反射識別處理(步驟S6)。總之，只有當下雨其中假定來自下雨的路面的反射時，上述反射識別處理(步驟S6)才可執行。
[0231]在本實施例中，按照上述車輛的在前車輛或者迎面車輛的檢測結果，對于處于自己的車輛的車輛裝備中的頭燈，檢測處理用于光分布控制。具體地，當按照車輛檢測處理檢測尾燈，并且自己的車輛靠近在前車輛在一距離范圍(其中從自己的車輛的頭燈發射的光進入在前車輛后視鏡)中時，通過部分地屏蔽或者通過垂直地或者水平地移位自己的車輛的頭燈的光發射方向，控制自己的車輛的頭燈，使得從該頭燈發射的光不進入在前車輛的后視鏡。
[0232][白線檢測處理]
[0233]在下文中，將說明按照本實施例的白線檢測處理。
[0234]在本實施例中，為了防止自己的車輛偏離可通行的區域，執行用于檢測作為檢測目標的白線(車道分隔線)的處理。這里提到的白線，包括任何用于劃分路的白線，如實線、虛線、點虛線、雙線等。同時，除了白色之外的顏色的車道分隔線，如黃色線等，可以如上同樣的方式檢測。
[0235]在按照本實施例的白線檢測處理中，在可以從成像單元101獲取的信息項之中，使用白色分量(非光譜)的垂直偏振分量P的偏振信息。同時，白色分量的垂直偏振分量可以包括青色光的垂直偏振分量。通常，眾所周知，白線或者瀝青表面具有可見光波長區域中的平光譜亮度特性。另一方面，因為青色光包括在可見光波長區域中的寬帶，所以它優選用于成像瀝青或者白線。因此，通過使用按照第二配置示例的濾光器205，并且通過將青色光的垂直偏振分量并入白光的垂直偏振分量，可以增加使用的成像像素的數量。結果，分辨率變得較高，并且檢測遠處白線變為可能。
[0236]在按照本實施例的白線檢測處理中，在大多數情況下，白線形成在幾乎黑色的顏色的路面上。在白色分量(非光譜)的垂直偏振分量P的圖像中，白線的亮度充分地大于任何路面上的其它部分的亮度。因此，通過確定在路面的部分之中其亮度大于或等于預定值的一部分為白線，可以檢測白線。特別地，在本實施例中，因為在被用于上述處理中的白色分量(非光譜)的垂直偏振分量P的圖像中截止水平偏振分量S，所以有可能獲得其中來自下雨的路面的反射光被抑制的圖像。因此，可以執行白線檢測，而沒有錯誤地辨認如來自下雨的路面的頭燈的反射光之類的干擾光為夜里的白線。
[0237]此外，在按照本實施例的白線檢測處理中，在可以從成像單元101獲取的信息項之中，可使用按照在白色分量(非光譜)的水平偏振分量S和垂直偏振分量P之間的比較的偏振信息，例如白色分量(非光譜)的水平偏振分量S和垂直偏振分量P的微分偏振度((S-P) / (S+P))。通常，因為在來自白線的反射光中漫反射分量是支配的，所以，反射光的垂直偏振分量P和水平偏振分量S幾乎相等，并且微分偏振度顯示幾乎零的值。另一方面，其上不形成白線的瀝青表面的一部分，顯示以下特性，其中在干燥狀態的情況下漫反射分量是支配的，并且微分偏振度指示正值。此外，其上不形成白線的瀝青表面的該部分，顯示以下特性，其中在濕的狀態的情況下鏡面反射分量是支配的，并且微分偏振度指示正進一步大的值。因此，具有如上獲得的偏振差異值(其少于預定閾值)的路面的一部分，可以確定為白線。
[0238]圖37A和37B是圖示單色亮度圖像(非光譜和非偏振的)和在雨中對于相同的捕獲區域成像的非光譜微分偏振度圖像的示例的圖像。
[0239]因為這些圖像示例在雨中捕獲，所以捕獲區域相對暗，并且路面處于濕的狀態。因此，在如圖37A所示的單色的亮度圖像中，在白線和路面之間的對比低。另一方面，在如圖37B所示的微分偏振度圖像中，在白線和路面之間的對比足夠大。因此，甚至在白線在單色的亮度圖像中難以識別的狀況下，如果使用微分偏振度圖像，則白線可以高準確度被識別。
[0240]此外，因為在圖37A中顯示的單色的亮度圖像中，該圖像示例的右部中的白線重疊陰影，所以在右邊的白線和路面之間的對比很低。另一方面，在如圖37B中顯示的微分偏振度圖像中，在右邊的白線和路面之間的對比也足夠大。因此，在單色的亮度圖像中難以被識別的白線，可以通過使用微分偏振度圖像以高準確度被識別。
[0241][對于前風擋上的雨滴的檢測處理]
[0242]在下文中，將說明按照本實施例的對于雨滴的檢測處理。
[0243]在本實施例中，為了對于風檔刮水器的驅動控制或者對于洗滌劑流體的放電控制的目的，執行對于如附著物的雨滴的檢測處理。同時，這里，對于附著于前風擋的附著物為雨滴的情形，作為一個例子進行說明。但是，對于附著物，如鳥糞或者由相鄰的車輛濺射的來自路面的水，說明將是相同的。
[0244]在按照本實施例的對于雨滴的檢測處理中，在可以從圖像單元101獲取的信息項之中，使用接收光的雨滴檢測圖像區域214的垂直偏振分量P的偏振信息，該光透射通過前級濾波器210的紅外光透射濾波器區域212并且通過后級濾波器220的雨滴檢測濾波器部分220B中的偏振濾波器層225。
[0245]圖38是圖示在布儒斯特角的反射光的偏振態的說明圖。
[0246]通常，當光進入玻璃等的平面時，水平偏振分量S的反射率關于入射角單調增加。另一方面，垂直偏振分量P的反射率在特定角度(布儒斯特角ΘΒ)變為零，并且垂直偏振分量P不反射且僅僅是透射光，如圖38所示。因此，通過配置使得光源202從該車輛內部以該布儒斯特角ΘΒ僅發射垂直偏振分量P的光到前風擋105，反射光在前風擋105的內壁表面(室內的側的表面)上不發生，并且垂直偏振分量P的光透射到前風擋105的外壁表面(戶外側的表面)。當前風擋105的內壁表面上的反射光存在時，該反射光變為到成像設備200的干擾光，并且變為降低雨滴的檢測率的因素。
[0247]在使用例如用于光源202的發光二極管(LED)的情況下，為了使得從光源202入射在前風擋105上的光僅為垂直偏振分量P，僅透射垂直偏振分量P的起偏器最好安排在光源202和前風擋105之間。此外，在使用用于光源202的激光二極管(LD)的情況下，因為可以使得LD發射特定偏振分量的光，所以可調整LD的軸使得僅垂直偏振分量P入射在前風擋105上。
[0248]圖39A是圖示雨滴附著于前風擋105的外壁表面的捕獲的圖像的說明圖。
[0249]圖39B是圖示雨滴沒有附著于前風擋105的外壁表面的捕獲的圖像的說明圖。
[0250]在圖39A和39B的每一個中，“檢測區域”表示的低區域是雨滴檢測圖像區域214，而剩余區域是車輛檢測圖像區域213。在雨滴檢測圖像區域214上，當雨滴附著于外表面時，投影來自光源202的光，如圖39A所示。當雨滴沒有附著于外表面時，不投影來自光源202的光，如圖39B所示。因此，通過調整用于來自光源202的光的接收量的閾值，可以容易地執行辨認雨滴檢測圖像區域214上的雨滴的圖像的處理。同時，該閾值不必是固定值，而可按照圍繞自己的車輛(其上安裝成像設備200)的狀況等的變化適當地改變。
[0251]在本實施例中，基于雨滴的檢測結果，刮水器控制單元106執行用于風檔刮水器的驅動控制或者用于洗滌劑流體的放電控制。
[0252]接下來，將更詳細說明在本實施例中執行的多種車輛上設備的控制。
[0253]在本實施例中，使用基于由成像設備200成像的車輛檢測圖像區域的捕獲的圖像數據檢測的尾燈或者頭燈(夜里的其它車輛)的檢測結果，頭燈控制單元103執行頭燈的光分布控制。
[0254]此外，使用基于由成像設備200成像的車輛檢測圖像區域的捕獲的圖像數據檢測的白線的檢測結果，通過給予警報到自己的車輛100的駕駛員，或者通過執行駕駛輔助控制，如方向盤或者制動器的控制，車輛行進控制單元108執行車道保持控制。
[0255]此外，當使用基于由成像設備200成像的車輛檢測圖像區域的捕獲的圖像數據檢測的在前車輛(白天或者夜里的其它車輛)的檢測結果，檢測到到在前車輛的距離降低時，通過給予警報到自己的車輛100的駕駛員，或者通過執行駕駛輔助控制，如方向盤或者制動器的控制，車輛行進控制單元108執行沖突避免控制。
[0256]被用于上述控制的對于每一個檢測目標的最佳曝光條件，按照其檢測改變。例如，通過識別高強度尾燈或者頭燈，被用于頭燈的分布控制的捕獲的圖像數據，用于檢測夜里的另一個車輛。因此，捕獲的圖像數據最好在具有小曝光量的曝光條件成像。此外，因為成像環境是夜晚時間，所以即使曝光條件固定，也可以穩定地獲得高檢測準確度。
[0257]此外，例如，被用于車道保持控制的捕獲的圖像數據，用于檢測具有低于尾燈或者頭燈的亮度的亮度的白線。因此，捕獲的圖像數據最好在具有大曝光量的曝光條件捕獲。此夕卜，因為最佳曝光條件按照如在夜晚時間和日間之間的差異的成像環境的差異改變，所以最好根據需要，響應成像環境調整曝光條件。
[0258]此外，例如，被用于沖突避免控制的捕獲的圖像數據，用于檢測夜間的高強度尾燈和用于檢測低強度車輛本體。因此，因為最佳曝光條件響應成像環境顯著地變化，所以最好響應成像環境調整該曝光條件。
[0259]以這種方式，因為被用于每一個控制的對于捕獲的圖像數據的最佳曝光條件改變，所以，當通過使用在相同的曝光條件捕獲的捕獲的圖像數據執行所有控制時，難以以高準確度獲得被用于所有控制的檢測目標的檢測結果。因此，不能實現所有控制中的適當的控制。
[0260]因此，在本實施例中，為了實現所有控制中的適當的控制，使用在分別適合于控制的曝光條件捕獲的捕獲的圖像數據。具體地，成像設備200的曝光條件以成像幀為單位改變，并且通過使用在對應于控制的曝光條件捕獲的捕獲的圖像數據，執行每一個控制。
[0261][成像操作的第一示例]
[0262]圖40是簡單地圖示可以在本實施例中應用的成像設備200的成像操作的示例(以下稱為“成像操作的第一示例”)的時序圖。因為這個時序圖用于掌握成像操作的概覽，并且不指示準確控制定時，所以，例如箭頭的長度不準確地指示時間的長度。
[0263]在按照成像操作的第一示例的成像設備200中，CXD圖象傳感器用于圖像傳感器206，并且采用全局快門系統，用于同時曝光圖像傳感器的所有成像像素以產生成像幀。因此，在如圖40所示的成像操作的第一示例中，在下一幀周期Tn中讀出圖像傳感器206的各自的成像像素的信號，對于其所有成像像素的同時曝光在前面的幀周期Tm執行。
[0264]在成像操作的第一示例中，順序地重復用于成像以下三種成像幀的成像操作。
[0265]第一幀的成像幀用于車道保持控制(車道偏離警告，以下稱為LDW)。在對于這個成像幀的成像操作期間，作為曝光條件的曝光時間FELDW自動地控制在范圍中，例如20ys到33ms。因此，例如，在日間設置曝光時間FELDW接近20ys，并且在夜里設置曝光時間FELDW接近33ms。
[0266]第二幀的成像幀用于光分布控制(自動高光束，以下稱為AHB)。在用于這個成像幀的成像操作期間，作為曝光條件的曝光時間FEAHB固定，并且設置為40ys，不管日間和夜間。
[0267]第三幀的成像幀用于沖突避免控制(前防撞警告，以下稱為FCW)。在對于這個成像幀的成像操作期間，作為曝光條件的曝光時間F E F C W自動地控制在范圍中，例如2 O μ s到33ms。因此，例如，在白天設置曝光時間FEFCW接近20ys，并且在夜里設置曝光時間FEFCW接近33ms。
[0268]這里，在本實施例中，如上所述，使用對于雨滴的檢測結果，執行用于檢測附著于前風擋的雨滴(附著物)的雨滴檢測處理和刮水器驅動控制等。為了減少來自透鏡的閃光或者重影的、或者來自除了來自光源202的發射光之外的干擾光的影響，適合于被用于這個雨滴檢測處理的捕獲的圖像數據的曝光條件，最好設置曝光量盡可能小，即設置曝光時間短。獲得適合于雨滴檢測處理的捕獲的圖像數據的方法，如上所述，包括以下方法:附加或者插入在適合于雨滴檢測處理的曝光條件捕獲的新類型的雨滴檢測專用的成像幀。然而，在這個方法中，通過附加或者插入雨滴檢測專用的成像幀，如上所述，三種成像幀的幀速率被降低，并且可降低使用這三種成像幀的各自的控制中的準確度。
[0269]因此，在成像操作的第一示例中，雨滴檢測專用的成像幀既不附加又不插入，但是在如上所述的三種成像幀之中，在接近適合于雨滴檢測處理的曝光條件的曝光條件捕獲的成像幀，用于該雨滴檢測處理。具體地，在如上所述的三種成像幀之中，被用于光分布控制AHB的成像幀用于該雨滴檢測處理。
[0270]特別地，在本實施例中，在對應于作為被用于雨滴檢測處理的捕獲的圖像數據區域的雨滴檢測圖像區域214的雨滴檢測濾波器部分220B，提供作為波長限制裝置的濾光器205，如紅外光透射濾波器區域212等，用于限制光到從光源202發射的僅紅外波長帶中的紅外光，并且透射它。因為在這樣的濾光器205中光透射損失功能上存在，所以與不提供濾光器的情形相比較，從光源202發射并且在圖像傳感器206上接收的光的接收量降低。因此，通過提供濾光器205，與不提供濾光器的情形相比較，可以延長被用于雨滴檢測處理的適合于捕獲的圖像數據的曝光時間。例如，當對于不提供濾光器205的情形，被用于雨滴檢測處理的適合于捕獲的圖像數據的曝光時間為4ys時，通過提供濾光器205曝光時間可以構造為40ys。結果，沒有降低雨滴檢測處理中的檢測精度，用于頭燈AHB的光分布控制的成像幀(對其曝光時間為40ys)可以用于雨滴檢測處理。
[0271]此外，在成像操作的第一示例中，以固定的曝光時間，成像對于雨滴檢測處理要使用的被用于頭燈AHB的光分布控制的成像幀。因為通過從以幾乎恒定的光量從光源202發射的光中接收在雨滴反射的光，雨滴檢測處理檢測雨滴，所以光的接收量幾乎恒定。因此，如果曝光時間是固定的，則不必響應曝光時間改變閾值，并且可以使雨滴檢測處理更簡單。因此，可以使雨滴檢測處理更快。
[0272]不必說，被用于雨滴檢測處理的成像幀的種類不局限于具有固定曝光時間的成像幀。此外，它不局限于對于頭燈AHB的光分布控制要使用的成像幀。然而，被用于雨滴檢測的成像幀，最好是從具有最大曝光量的成像幀從其消除的成像幀中選擇的成像幀，并且具有最小曝光量的成像幀是特別優選的。
[0273]同時，為了進一步增強雨滴檢測處理中的檢測精度，基于在照明的捕獲的圖像數據(其正在從光源202發射光的同時捕獲)以及在非照明的捕獲的圖像數據(其沒有正在從光源202發射光的同時捕獲)之間的差異信息，可執行雨滴檢測處理。
[0274]例如，在如上所述的三種成像幀的重復周期中，當在一些重復周期中的頭燈AHB的光分布控制的成像幀曝光時，光源202開啟并且捕獲在照明的捕獲的圖像數據。當在下一重復周期中的頭燈AHB的光分布控制的成像幀曝光時，光源202關閉并且捕獲在非照明的捕獲的圖像數據。上述兩個操作交替地重復。
[0275]或者，光源202關閉而捕獲的頭燈AHB的光分布控制的成像幀，可被加到三種成像幀的重復周期，如上所述。例如，第一幀是對于車道保持控制LDW的成像幀，第二幀是對于光源202開啟的頭燈AHB的光分布控制的成像幀，第三幀是對于沖突避免控制FCW的成像幀，而第四幀是對于光源202關閉的頭燈AHB的光分布控制的成像幀。
[0276]如上獲得的在照明的捕獲的圖像數據和在非照明的捕獲的圖像數據之間的雨滴檢測圖像區域214的差異信息，是通過從包括從光源202發射的光和干擾光的在照明的捕獲的圖像數據，減去僅包括干擾光的在非照明的捕獲的圖像數據獲得的信息。因此，通過該差異信息，獲得雨滴檢測圖像區域214的捕獲的圖像數據，僅包括從光源202發射的光，其中除去干擾光。因此，在該雨滴檢測處理中，來自干擾光的影響被抑制，并且實現了更準確的雨滴檢測。
[0277]此外，如圖40所示的成像操作的第一示例，在除了被用于雨滴檢測處理的用于成像幀的曝光時段之外的時段期間，光源202關閉。因此，與光源202總是開啟的情形相比較，功耗被減少。此外，從光源202發射的一部分光也可投影在車輛檢測圖像區域213上，并且可能是車輛檢測圖像區域213中的干擾光。因此，對于用于車道保持控制LDW的成像幀或用于沖突避免控制FCW的成像幀，光源202關閉，從而抑制從光源202發射的光的干擾并且可以增強上述控制的準確度。
[0278][成像操作的第二示例]
[0279]圖41是簡單地圖示可以應用在本實施例中的成像設備200的成像操作的示例時序圖(以下稱為“成像操作的第二示例”)。因為這個時序圖用于理解成像操作的概覽，并且不指示準確的控制定時，所以例如箭頭的長度不準確地指示時間的長度。
[0280]在按照成像操作的成像設備200中，CMOS圖像傳感器用于圖像傳感器206，并且采用用于逐次曝光圖像傳感器的成像像素以產生成像幀的卷簾快門系統。在成像操作的第二示例中，安排在圖像傳感器206上的成像像素一次曝光一行，并且逐次讀出各自的行I到X中的成像像素的信號。
[0281]也在成像操作的第二示例中，以與上述成像操作的第一示例同樣的方式，重復用于逐次捕獲以下三種成像幀的成像操作。此外，也在成像操作的第二示例中，雨滴檢測專用的成像幀既不附加又不插入，但是在如上所述的三種成像幀之中，被用來光分布控制AHB的成像幀用于雨滴檢測處理。
[0282]順便地，在如上描述的成像操作的第一示例中，當捕獲要用于雨滴檢測處理的用于頭燈的光分布控制AHB的成像幀時，光源202開啟。因此，在用于頭燈的光分布控制AHB的成像幀中，從光源202發射的一部分光可能也投影在車輛檢測圖像區域213上，并且可能是在車輛檢測圖像區域213中的干擾光。在這種情況下，由于該干擾光，在頭燈的光分布控制AHB中可能降低在用于尾燈或頭燈的檢測中的準確度，并且可能降低頭燈的光分布控制AHB的準確度。
[0283]因此，在成像操作的第二示例中，如圖41所示，控制光源202。也就是說，在用于頭燈的光分布控制AHB的用于成像幀的曝光時段期間，當曝光對應于車輛檢測圖像區域213的行時，光源202關閉，而當曝光對應于雨滴檢測圖像區域214的行時，光源202開啟。按照上述，對于用于頭燈的光分布控制AHB的成像幀中的車輛檢測圖像區域213，來自由于從光源202發射的光的干擾光的影響被抑制，而對于成像幀中的雨滴檢測圖像區域214，雨滴可以由來自光源202的光檢測。此外，與在對于頭燈的光分布控制AHB的用于成像幀的曝光時段期間光源202總是開啟的情形相比較，減少了功耗。
[0284]此外，也在成像操作的第二示例中，以與成像操作的第一示例同樣的方式，為了進一步增強雨滴檢測處理中的檢測準確度，根據在照明的捕獲的圖像數據(其當光源202開啟的同時被捕獲)和在非照明的捕獲的圖像數據(其當光源202關閉的同時被捕獲)之間的差異信息，可執行雨滴檢測處理。
[0285]特別地，在如在成像操作的第二示例中的卷簾快門系統的情況下，例如，在用于頭燈的光分布控制AHB的成像幀中曝光對應于雨滴檢測圖像區域214的行時，可以執行光源控制，以便以一行或兩個或更多行為單位重復光源202的開/閉(0N/0FF)。按照如上光源控制，對于在單個圖像幀中的雨滴檢測圖像區域214，可以獲得在照明的捕獲的圖像數據和在非照明的捕獲的圖像數據之間的差異信息。因為這個差異信息擺脫時間移位，所以實現了更準確的雨滴檢測。此外，因為不必增加新的成像幀用于獲得差異信息，所以幀速率不降低。
[0286]在本實施例中，檢測來自光源的由雨滴反射的光。然而，可能采用其他的方面。例如，可能使用日本公布專利申請N0.2014-32174中公開的方面。在這方面，安排棱鏡以便接觸車輛的前風擋，并且配置用于來自光源的光在前風擋上的全反射的條件。按照這方面，實現以下配置:對于雨滴不附著于其的前風擋上的部分，來自光源的全反射光由成像元件接收，并且對于雨滴附著于其的前風擋上的部分，來自該光源的反射光不由該成像元件接收，或在該成像元件的光的接收量減少。按照這方面，可以更增強光的利用效率。
[0287]如上所述的說明是示例，并且本發明對于以下方面分別取得特別的效果。
[0288](方面A)
[0289]在目標檢測設備中，該目標檢測設備包括:光照明單元，如光源202，其發射照明光用于照明光透射構件(如前風擋105)中的附著物觀測部分;成像單元，如成像設備200，其通過使用圖像傳感器在該圖像傳感器上的第一光接收區域(對應于車輛檢測圖像區域213的傳感器部分)中接收透射光并且成像捕獲區域圖像(如車輛檢測圖像區域213)，并且通過在該圖像傳感器上的第二光接收區域(對應于雨滴檢測圖像區域214的傳感器部分)中接收照明光并且成像附著物觀測圖像，產生包括捕獲區域圖像和附著物觀測圖像的成像幀，在圖像傳感器上如光電二極管206A之類的光接收元件二維排列，其中該透射光從捕獲區域進入該光透射構件的外壁表面，并且透射通過該光透射構件，該照明光從該光照明單元發射并且通過該光透射構件上的附著物觀測部分；目標檢測處理單元，如圖像分析單元102，其根據該成像單元產生的該成像幀中的捕獲區域圖像，對于該捕獲區域中的檢測目標，如尾燈、頭燈、白線或另一個車輛(本體)，執行檢測處理；以及附著物檢測處理單元，如該圖像分析單元102，其根據該成像單元產生的該成像幀中的附著物觀測圖像，對于附著物，如附著于該光透射構件上的該附著物觀測部分的雨滴，執行檢測處理，其特征在于:該目標檢測設備進一步包括曝光量改變單元，如信號處理單元208，其以成像幀為單位改變該成像單元的曝光量，該目標檢測處理單元使用在曝光量方面不同的兩個或更多成像幀(如對于車道保持控制LDW的成像幀，對于頭燈的光分布控制AHB的成像幀或對于沖突避免控制FCW的成像幀)中的捕獲區域圖像，對于檢測目標執行該檢測處理，并且該附著物檢測處理單元使用該兩個或更多成像幀(對于頭燈的光分布控制AHB的成像幀等等)的除了其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最大的成像幀之外的成像幀中的附著物觀測圖像，對于附著物執行該檢測處理。
[0290]在該方面A，其曝光量彼此不同的兩個或更多成像幀，由該成像單元產生，而該成像單元的曝光量由該曝光量改變單元以成像幀為單位改變。如上曝光量的改變包括例如響應成像環境自動地調整曝光量，逐次產生成像幀，同時切換適合于多種檢測目標的每個的曝光量等等。在該方面A，在對于存在于捕獲區域中的檢測目標的檢測處理中，根據其曝光量彼此不同的兩個或更多成像幀中的捕獲區域圖像，執行對于該檢測目標的檢測處理。因此，與僅僅通過單個曝光量的成像幀檢測檢測目標的情形相比較，可以高準確度檢測該檢測目標。
[0291]此外，按照該方面A，使用除了其曝光量在該兩個或更多成像幀(其用于對于如上檢測目標的檢測處理)之中最大的成像幀之外的成像幀中的附著物觀測圖像，執行對于該附著物的檢測處理。由于這個緣故，對于對于附著物的檢測處理，使用成像幀，其曝光量在用于對于該檢測目標的檢測處理的該兩個或更多成像幀之中相對小。因此，在來自干擾光在來自光照明單元的照明光上的影響被抑制的狀態，可以執行對于附著物的檢測處理。
[0292]此外，按照該方面A，因為可以執行對于附著物的具有高準確度的檢測處理，而沒有分開地插入專用的圖像幀用于檢測該附著物，所以可以保證對于檢測目標的高檢測準確度，而沒有降低用于檢測目標的成像幀的幀速率。
[0293](方面B)
[0294]在該方面A中，其特征在于:該附著物檢測處理單元使用兩個或更多成像幀的其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最小的成像幀中的附著物觀測圖像，執行對于附著物的檢測處理。
[0295]按照該方面B，可以取得對于附著物更準確的檢測處理。
[0296](方面C)
[0297]在目標檢測設備中，包括光照明單元，如光源202，其發射照明光用于照明光透射構件(如前風擋105)中的附著物觀測部分;成像單元，如成像設備200，其通過使用圖像傳感器在該圖像傳感器上的第一光接收區域(對應于車輛檢測圖像區域213的傳感器部分)上接收透射光并且成像捕獲區域圖像(如車輛檢測圖像區域213)，并且通過在該圖像傳感器上的第二光接收區域(對應于雨滴檢測圖像區域214的傳感器部分)上接收照明光并且成像附著物觀測圖像，產生包括捕獲區域圖像和附著物觀測圖像的成像幀，在圖像傳感器上如光電二極管206A之類的光接收元件二維排列，其中該透射光從捕獲區域進入該光透射構件的外壁表面，并且透射通過該光透射構件，該照明光從該光照明單元發射并且通過該光透射構件上的附著物觀測部分；目標檢測處理單元，如圖像分析單元102，其根據該成像單元產生的該成像幀中的捕獲區域圖像，對于該捕獲區域中的檢測目標，如尾燈、頭燈、白線或另一個車輛(本體)，執行檢測處理；以及附著物檢測處理單元，如該圖像分析單元102，其根據該成像單元產生的該成像幀群中的附著物觀測圖像，對于附著物，如附著于該光透射構件上的該附著物觀測部分的雨滴，執行檢測處理，其特征在于:該目標檢測設備進一步包括曝光條件條件改變單元，如信號處理單元208，其以成像幀為單位改變該成像單元的曝光條件，該目標檢測處理單元根據在曝光條件(自動曝光調整或固定曝光、或在固定曝光情況下的曝光時段的差異)(分別對應多種檢測目標，如尾燈、頭燈、白線或其他的車輛(本體))捕獲的成像幀群(如用于車道保持控制LDW的成像幀群，用于頭燈的光分布控制AHB的成像幀群或用于沖突避免控制FCW的成像幀群)的捕獲區域圖像，對于分別對應該成像幀群的該種類的檢測目標執行該檢測處理，并且該附著物檢測處理單元使用除了對應于其曝光量在該成像幀群之中最大的曝光條件的成像幀群之外的成像幀群(用于頭燈的光分布控制AHB的成像幀群等等)的附著物觀測圖像，對于附著物執行檢測處理；
[0298]在該方面C，其曝光條件彼此不同的兩個或更多成像幀群由成像單元產生，而成像單元的曝光條件由曝光條件改變單元以成像幀為單位改變。在對于存在于捕獲區域中的檢測目標的檢測處理中，根據其曝光條件彼此不同的兩個或更多成像幀群中的捕獲區域圖像，執行對于分別對應的檢測目標的檢測處理。以此方式，使用在適合于各自的檢測目標的曝光條件成像的成像幀群，可以對于各自的檢測目標執行檢測處理。因此，與從在相同曝光條件成像的成像幀檢測檢測目標的情形相比較，每一檢測目標可以高準確度被檢測。
[0299]此外，按照該方面C，使用除了對應于其曝光量在該兩個或更多成像幀群(其用于對于如上檢測目標的檢測處理)之中最大的曝光條件的成像幀群之外的成像幀群中的附著物觀測圖像，執行對于該附著物的檢測處理。由于這個緣故，對于對于附著物的檢測處理，使用其曝光量在用于對于該檢測目標的檢測處理的該兩個或更多成像幀之中相對小的曝光條件的成像幀群。因此，可以在來自干擾光在來自光照明單元的照明光上的影響被抑制的狀態，執行對于該附著物的檢測處理。因此，也在對于附著物的檢測處理中，高檢測準確度可以獲得。
[0300]此外，按照該方面C，因為可以執行對于附著物的具有高準確度的檢測處理，而沒有分開地插入專用的成像幀用于檢測該附著物，所以可以保證對于檢測目標的高檢測準確度，而沒有降低用于檢測目標的成像幀的幀速率。
[0301](方面D)
[0302]在該方面C中，其特征在于:該附著物檢測處理單元使用對應于其曝光量在該成像幀群之中最小的曝光條件的成像幀群的附著物觀測圖像，執行對于附著物的檢測處理。
[0303]按照該方面D，可以取得對于附著物更準確的檢測處理。
[0304](方面E)
[0305]在方面A到C的任何一個，其特征在于:由附著物檢測處理單元使用的附著物觀測圖像的成像幀，以固定曝光量捕獲。
[0306]因為對于附著物的檢測處理，從通過從光照明單元(其可以發射具有幾乎恒定光量的照明光)發射的照明光投影的附著物的捕獲的圖像，檢測附著物，所以，即使該曝光量固定而不管成像環境，也可以獲得足夠的檢測準確度。在響應成像環境改變曝光量的情況下，因為寧可要求對應于曝光量的變化的處理(改變閾值等等的處理)，所以對于附著物的檢測處理變復雜并且檢測附著物的快速處理變困難的問題將會發生。按照該方面E，因為用于對于附著物的檢測處理的成像幀以固定曝光量捕獲，所以可以取得快速的檢測處理同時保證對于附著物的檢測準確度。
[0307](方面F)
[0308]在方面A到E的任何一個，其特征在于:該目標檢測設備進一步包括波長限制單元，如濾光器205，其透射在第二光接收區域中接收的光，并且限制它在預定波長帶中。
[0309]在這樣的波長限制單元中，當透射光時通常產生光量的損失。由于這個緣故，與不提供波長限制單元的情形相比較，來自光照明單元由圖像傳感器接收的照明光的接收量降低。因此，與不提供波長限制單元的情形相比較，通過提供該波長限制單元，用于附著物檢測處理的適合于成像幀的曝光量可以增加。結果，即使對于其曝光量相對大的檢測目標，用于檢測處理的成像幀被用于對于附著物的檢測處理，也可以保證對于附著物的檢測處理中的檢測準確度。
[0310](方面G)
[0311]在方面A到F的任何一個，其特征在于:該成像單元，如卷簾快門，逐次部分地曝光圖像傳感器以產生成像幀。提供照明光控制單元(存在光源202內部的控制單元)，其控制光照明單元，使得當成像由附著物檢測處理單元使用的附著物觀測圖像的成像幀時，在圖像傳感器上的第一光接收區域曝光的時段期間，不發射照明光，并且在圖像傳感器上的第二光接收區域曝光的時段期間，發射照明光。
[0312]按照方面G，因為可以抑制來自由來自光照明單元的照明光在用于對于附著物的檢測處理的成像幀的捕獲區域圖像上的干擾光的影響，所以，使用該成像幀的對于檢測目標的檢測處理中的檢測準確度，不會由于來自該光照明單元的照明光的該干擾而減少。
[0313](方面H)
[0314]在一種移動體設備控制系統中，如車輛上的設備控制系統，包括目標檢測單元，其檢測如雨滴之類的附著物，附著于如自己的車輛100之類的移動體中的如前風擋105之類的光透射構件的附著物觀測部分，以及檢測目標，如白線、尾燈、頭燈或另一個本體(體)，存在于圍繞該移動體的捕獲區域；以及移動體設備控制單元，如刮水器控制單元106、頭燈控制單元103或車輛行進控制單元108，其根據該目標檢測單元的該附著物的檢測結果和該檢測目標的檢測結果，控制安裝在該移動體上的預定設備，如刮水器、頭燈、方向盤或制動器，其特征在于:按照方面A到G的任何一個的該目標檢測設備用于該目標檢測單元。
[0315]按照方面H，使用對于附著物的檢測結果的設備控制和使用對于檢測目標的檢測結果的設備控制的任何控制，可以高準確度執行。
[0316](方面I)
[0317]一種目標檢測程序，要在目標檢測設備的計算機中執行，該目標檢測設備包括光照明單元，其發射照明光用于照明光透射構件中的附著物觀測部分;成像單元，其通過使用圖像傳感器在該圖像傳感器上的第一光接收區域上接收透射光并且成像捕獲區域圖像，并且通過在該圖像傳感器上的第二光接收區域上接收照明光并且捕獲附著物觀測圖像，產生包括捕獲區域圖像和附著物觀測圖像的成像幀，在圖像傳感器上的光接收元件二維排列，其中該透射光從捕獲區域進入該光透射構件的外壁表面，并且透射通過該光透射構件，該照明光從該光照明單元發射并且通過該光透射構件上的附著物觀測部分；目標檢測處理單元，其根據該成像單元產生的該成像幀中的捕獲區域圖像，對于該捕獲區域中的檢測目標，執行檢測處理；以及附著物檢測處理單元，其根據該成像單元產生的該成像幀中的附著物觀測圖像，對于附著于該光透射構件上的該附著物觀測部分的附著物，執行檢測處理，使得計算機作用為目標檢測處理單元、附著物檢測處理單元和以成像幀為單位改變成像單元的曝光量的曝光量改變單元，并且其特征在于:該目標檢測處理單元使用在曝光量方面不同的兩個或更多成像幀中的捕獲區域圖像，對于檢測目標執行該檢測處理，并且該附著物檢測處理單元使用除了其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最大的成像幀之外的成像幀中的附著物觀測圖像，對于附著物執行該檢測處理。
[0318]按照方面I，在對于檢測目標的檢測處理和對于附著物的檢測處理兩者中，可以取得高檢測準確度，而沒有分開地插入專用的圖像幀用于檢測附著物。
[0319](方面J)
[0320]—種目標檢測程序，要在目標檢測設備的計算機中執行，該目標檢測設備包括光照明單元，其發射照明光用于照明光透射構件中的附著物觀測部分;成像單元，其通過使用圖像傳感器在該圖像傳感器上的第一光接收區域上接收透射光并且成像捕獲區域圖像，并且通過在該圖像傳感器上的第二光接收區域上接收照明光并且捕獲附著物觀測圖像，產生包括捕獲區域圖像和附著物觀測圖像的成像幀，在圖像傳感器上的光接收元件二維排列，其中該透射光從捕獲區域進入該光透射構件的外壁表面，并且透射通過該光透射構件，該照明光從該光照明單元發射并且通過該光透射構件上的附著物觀測部分；目標檢測處理單元，其根據該成像單元產生的該成像幀中的捕獲區域圖像，對于該捕獲區域中的檢測目標，執行檢測處理；以及附著物檢測處理單元，其根據該成像單元產生的該成像幀中的附著物觀測圖像，對于附著于該光透射構件上的該附著物觀測部分的附著物，執行檢測處理，使得計算機作用為目標檢測處理單元、附著物檢測處理單元和以成像幀為單位改變成像單元的曝光條件的曝光條件改變單元，并且其特征在于:該目標檢測處理單元根據在分別對應多種檢測目標的曝光條件成像的成像幀群的捕獲區域圖像，對于分別對應該成像幀群的種類的檢測目標執行檢測處理，并且該附著物檢測處理單元使用除了對應于其曝光量在該成像幀群之中最大的曝光條件的成像幀群之外的成像幀群中的附著物觀測圖像，執行對于附著物的檢測處理。
[0321]按照方面J，在對于檢測目標的檢測處理和對于附著物的檢測處理兩者中，可以取得高檢測準確度，而沒有分開地插入專用的圖像幀用于檢測附著物。
[0322]同時，上述程序可能以記錄在如⑶-ROM之類的記錄介質里的狀態分發或獲得。此夕卜，該程序也可以通過分布或接收攜帶該程序的信號分發或獲得，該信號經由傳輸介質，如公用電話線路、專用線、另一個通信網絡等等，從預定傳輸設備發送。上述分發時，至少一部分計算機程序可能在傳輸介質中傳輸。也就是說，配置計算機程序的全部數據不必同時地存在傳輸介質上。攜帶程序的信號是計算機數據信號，具體化在包括計算機程序的預定載波中。此外，從預定傳輸設備傳輸計算機程序的傳輸方法，包括配置程序的數據的連續傳輸，或該數據的間歇性傳輸。
[0323]雖然已經參考各實施例描述了本發明，但是本發明不局限于這些實施例，而是可能進行各種變化和修改，而不脫離如在權利要求中陳述的本發明的范圍。
[0324]本申請基于并且要求2013年12月19日提交的日本優先權申請N0.2013-262885和2014年10月14日提交的日本優先權申請N0.2014-209786的優先權利益，其全部的內容通過引用在此合并。
[0325]參考標號的描述
[0326]100自己的車輛
[0327]101成像單元
[0328]102圖像分析單元
[0329]103頭燈控制單元
[0330]104 頭燈
[0331]105前風擋
[0332]106刮水器控制單元
[0333]107刮水器
[0334]108車輛行進控制單元
[0335]200成像設備
[0336]201成像盒
[0337]202 光源
[0338]203 雨滴
[0339]204成像透鏡
[0340]205濾光器
[0341]206圖像傳感器
[0342]206A光電二極管
[0343]206B 微透鏡
[0344]207傳感器襯底
[0345]208信號處理單元
[0346]210前級濾波器
[0347]211紅外光截止濾波器區域
[0348]212紅外光透射濾波器區域
[0349]213車輛檢測圖像區域
[0350]214雨滴檢測圖像區域[0351 ]220后級濾波器
[0352]220A車輛檢測濾波器部分
[0353]220B雨滴檢測濾波器部分
[0354]221透明濾波器襯底
[0355]222偏振濾波器層
[0356]223光譜濾波器層
[0357]224填充物
[0358]225偏振濾波器層
【主權項】
1.一種目標檢測設備，包括: 光照明單元，配置為發射照明光用于照明光透射構件上定義的監視區域； 成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀； 目標檢測單元，配置為根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標； 異物檢測單元，配置為根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及 曝光量改變單元，配置為從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光量，其中該目標檢測單元使用其曝光量彼此不同的該成像幀的兩個或更多中的第一圖像，檢測檢測目標，并且該異物檢測單元使用除了其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最大的成像幀之外的兩個或更多成像幀的成像幀中的第二圖像，檢測該異物。2.如權利要求1所述的目標檢測設備，其中該異物檢測單元配置為使用其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最小的該成像幀中的第二圖像，檢測該異物。3.—種目標檢測設備，包括: 光照明單元，配置為發射照明光用于照明光透射構件上定義的監視區域； 成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀； 目標檢測單元，配置為根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標； 異物檢測單元，配置為根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及 曝光條件改變單元，配置為從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光條件，其中該目標檢測單元根據在分別對應多個種類的檢測目標的曝光條件捕獲的成像幀群中的第一圖像，檢測分別對應該成像幀群的種類的檢測目標，并且該異物檢測單元使用除了對應于其曝光量在成像幀群之中最大的曝光條件的成像幀群之外的成像幀群的該成像幀群中的第二圖像，檢測該異物。4.如權利要求3所述的目標檢測設備，其中該異物檢測單元配置為使用對應于其曝光量在成像幀群之中最小的曝光條件的該成像幀群中的第二圖像，檢測該異物。5.如權利要求1到4的任何一個所述的目標檢測設備，其中該異物檢測單元使用的第二圖像的該成像幀是以固定曝光量捕獲。6.如權利要求1到5的任何一個所述的目標檢測設備，進一步包括:波長限制單元，配置為透射在第二光接收區域中接收的光，并且限制該光在預定波長帶內。7.如權利要求1到6的任何一個所述的目標檢測設備，其中該成像單元配置為逐次部分地曝光該圖像傳感器以產生成像幀，并且該目標檢測設備進一步包括照明光控制單元，配置為控制該光照明單元，使得當捕獲該異物檢測單元使用的第二圖像的該成像幀時，在曝光圖像傳感器上的第一光接收區域的時段中不發射照明光，而在曝光圖像傳感器上的第二光接收區域的時段中發射照明光。8.一種移動體設備控制系統，包括: 目標檢測單元，配置為檢測附著于在移動體中的光透射構件上定義的監視區域的異物，和在該移動體周圍的遠處攝影被攝體之中存在的檢測目標;以及 移動體設備控制單元，配置為根據該目標檢測單元的該異物的檢測結果和該檢測目標的檢測結果，控制安裝在該移動體上的預定設備，其中按照權利要求1到7的任何一個所述的目標檢測設備被用作該目標檢測單元。9.一種非暫時計算機可讀存儲介質，存儲用于使得目標檢測設備的計算機執行目標檢測過程的程序，該目標檢測設備包括光照明單元，配置為發射照明光，用于照明在光透射構件上定義的監視區域;和成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過該光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀，該目標檢測過程包括: 目標檢測步驟，用于根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標； 異物檢測步驟，用于根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及 曝光量改變步驟，用于從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光量，其中在該目標檢測步驟中，使用其曝光量彼此不同的兩個或更多成像幀中的第一圖像，檢測檢測目標，并且在該異物檢測步驟中，使用除了其曝光量在該兩個或更多成像幀之中最大的成像幀之外的兩個或更多成像幀的成像幀中的第二圖像，檢測該異物。10.一種非暫時計算機可讀存儲介質，存儲用于使得目標檢測設備的計算機執行目標檢測過程的程序，該目標檢測設備包括光照明單元，配置為發射照明光，用于照明在光透射構件上定義的監視區域;和成像單元，包括成像傳感器，該成像傳感器具有第一光接收區域和第二光接收區域，該成像單元配置為通過在第一光接收區域中檢測來自遠處攝影被攝體的穿過該光透射構件的光，捕獲遠處攝影被攝體的第一圖像，通過在第二光接收區域中檢測從異物反射并且穿過該光透射構件的照明光，捕獲附著于該光透射構件上的監視區域的異物的第二圖像，并且產生包括第一圖像和第二圖像的圖像幀，該目標檢測過程包括: 目標檢測步驟，用于根據該成像幀中的第一圖像，在遠處攝影被攝體之中檢測檢測目標； 異物檢測步驟，用于根據該成像幀中的第二圖像，檢測附著于光透射構件上的監視區域的異物；以及 曝光條件改變步驟，用于從成像幀到成像幀改變該成像單元的曝光條件，其中在該目標檢測步驟中，根據在分別對應多個種類的檢測目標的曝光條件捕獲的成像幀群中的第一圖像，檢測分別對應該成像幀群的種類的檢測目標，并且在該異物檢測步驟中，使用除了對應于其曝光量在成像幀群之中最大的曝光條件的成像幀群之外的成像幀群的該成像幀群中的第二圖像，檢測該異物。
【文檔編號】G08G1/16GK105830428SQ201480068131
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月11日
【發明人】笠原亮介
【申請人】株式會社理光