JP2001163132A - 車両後方監視装置用画像変換装置 - Google Patents

車両後方監視装置用画像変換装置

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JP2001163132A JP37217099A JP37217099A JP2001163132A JP 2001163132 A JP2001163132 A JP 2001163132A JP 37217099 A JP37217099 A JP 37217099A JP 37217099 A JP37217099 A JP 37217099A JP 2001163132 A JP2001163132 A JP 2001163132A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、車両後退時にカメラの取付位置
によらずに車両の後方の画像が運転者にとって見やすい
車両後方監視装置用画像変換装置を提供することを課題
とする。 【解決手段】 車両の後方を撮影するために車両に搭載
されたカメラ２により撮影した車両の後方の画像を、変
換テーブルを用いて、カメラ２が搭載された実カメラ位
置２３と異なる仮想カメラ位置３１から後方を所定の伏
角で撮影したと仮想された出力画像に変換して、この出
力画像をモニタ４に表示する。また、この出力画像に、
操舵開始ガイドライン、操舵量ガイドマーク、車幅ガイ
ドライン、車両軌跡ガイドラインを重畳してモニタ４に
表示してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、カメラで撮影し
た車両の後方画像を運転席のモニタ画面に表示し、車両
後退時の安全の確保をより確実に行うための車両後方監
視装置に用いられる画像変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両の後進時に運転者が車両の死
角により目標とする場所が見えなくなる場合に備えて、
車両後方に設置されたカメラにより撮像された車両の後
方視界を運転席のモニタに写し出すようにした画像装置
が提案されている。図１１（ａ）に示すように、車両１
の後部のナンバープレート６の近傍の高さｈの位置に
は、車両１の後方の視界を撮影するカメラ２が取り付け
られている。カメラ２は、図示しないレンズとＣＣＤを
備え、車両１の後方の画像がレンズを介してＣＣＤ面上
に取り込まれる。車両１の運転席にはカラータイプの液
晶ディスプレイからなるモニタ４が配置されており、運
転席に設けられたシフトレバー５が後進位置に操作され
るとカメラ２による映像が表示されるようになってい
る。
【０００３】このような装置によれば、車両の後進時に
後方の道路の状況等の画像がモニタ４の画面上に表示さ
れるため、運転者は、モニタ４の画面を見て後方の視界
を確認し、車両を後退させることができる。ここで、図
１１（ｂ）に示すように、地面１０上において、地面１
０とカメラ２の撮像の中心であるカメラ光軸７との交点
を原点Ｏとして、車両１の後方をＹ軸正方向、車両１の
左方をＸ軸正方向として、地面座標系を想定すると共
に、地面１０上に、Ｘ、Ｙ軸にそれぞれ平行な直線を升
目状にしたグリッド線１１を想定する。このグリッド線
１１を、カメラ２で撮影した場合のカメラ２のＣＣＤ面
での画像は、図１１（ｃ）のように取り込まれる。この
ＣＣＤ面での画像がモニタ４に映し出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カメラ
２の取付位置は、車両後方からの見栄え等を考慮し、ナ
ンバープレート６の近傍等の比較的高さの低い位置に設
置される場合が多い。このように、カメラ取付位置の高
さが低い場合、カメラ２で撮影したままの画像をモニタ
４に表示すると、モニタ４の画面から見える後方の視界
の視点が地面１０に近いため、人間の視覚において見に
くい画像となってしまうという問題点がある。また、車
両が動いたとき、図１１（ｃ）に示すようにモニタ４の
画像上で車両に近い領域と遠い領域とにおいて、画像の
動く速度が異なるため、見にくい画像となってしまう。
さらに、図１１（ｃ）に示すように、レンズ歪を含む画
像となるために、地面１０上に描かれた直線が曲線に見
え、さらに見にくい画像となってしまう。一方、車両１
のリヤウインドウ８の位置に視点をおいたモニタ画像を
得たいときには、カメラ２の取付けができないため、こ
のような視点からの画像を得ることができないという問
題点もある。
【０００５】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、車両後退時に、カメラの取付位置
によらずに車両の後方の画像が運転者にとって見やすい
車両後方監視装置用画像変換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】この発明の請求項１に記
載の車両後方監視装置用画像変換装置は、車両の後方を
撮影するために車両に搭載されたカメラと、車両の運転
席に配置されたモニタと、車両の後退時に、カメラによ
り撮影された画像である入力画像を、カメラが搭載され
た実カメラ位置と異なる位置である仮想カメラ位置から
後方を所定の伏角で撮影したと仮想された画像である出
力画像に変換して、この出力画像をモニタに表示する表
示制御手段とを備えたものである。
【０００７】この発明の請求項２に記載の車両後方監視
装置用画像変換装置は、請求項１の装置において、表示
制御手段は、入力画像に対する出力画像の切り取り範囲
を平行移動させる機能を含むものである。この発明の請
求項３に記載の車両後方監視装置用画像変換装置は、請
求項１あるいは２の装置において、表示制御手段は、入
力画像に対する出力画像の切り取り範囲を拡大して出力
画像に変換するものである。この発明の請求項４に記載
の車両後方監視装置用画像変換装置は、請求項１〜３の
いずれか一項に記載の装置において、表示制御手段は、
入力画像に対してレンズ歪を除去した出力画像に変換す
るものである。
【０００８】この発明の請求項５に記載の車両後方監視
装置用画像変換装置は、請求項１〜４のいずれか一項に
記載の装置において、表示制御手段は、出力画像におけ
る仮想カメラ位置での仮想ＣＣＤ面座標系で表された座
標値を仮想カメラ位置の地面座標系における座標値に変
換する第１の変換手段と、仮想カメラ位置の地面座標系
における座標値に変換された座標値を、仮想カメラ位置
に前記カメラを配置したと仮想したときのカメラの光軸
の中心である仮想カメラ光軸中心と実カメラ光軸中心と
のオフセット分のみシフトした実カメラ位置の地面座標
系で表された座標値に変換する第２の変換手段と、実カ
メラ位置の地面座標系における座標値に変換された座標
値を、実カメラ位置での実ＣＣＤ面座標系で表された座
標値に変換する第３の変換手段と、実ＣＣＤ面座標系に
おける座標値に変換された座標値から、カメラのレンズ
歪を加えた入力画像における座標値に変換する第４の変
換手段とを備えた変換テーブルを有し、この変換テーブ
ルにより、モニタに表示する出力画像の各画素に対応し
た入力画像の各画素との位置関係を定めるようにしたも
のである。この発明の請求項６に記載の車両後方監視装
置用画像変換装置は、請求項５に記載の装置において、
表示制御手段は、入力画像の各画素のうち、変換テーブ
ルにより位置関係が定められた入力画像の画素のみが、
変換テーブルにより変換され、出力画像としてモニタに
表示するものである。
【０００９】この発明の請求項７に記載の車両後方監視
装置用画像変換装置は、請求項５あるいは６の装置にお
いて、表示制御手段は、第３の変換手段により実カメラ
位置での実ＣＣＤ面座標系で表された座標値を実ＣＣＤ
面上で入力画像に対する出力画像の切り取り範囲を拡大
するように変換する画像切り取り範囲拡大手段を備え、
この画像切り取り範囲拡大手段で変換された座標値を第
４の変換手段によりカメラのレンズ歪を加えた入力画像
における座標値に変換するものである。この発明の請求
項８に記載の車両後方監視装置用画像変換装置は、請求
項５〜７のいずれか一項に記載の装置において、表示制
御手段は、出力画像における仮想カメラ位置での仮想Ｃ
ＣＤ面座標系で表された座標値を仮想ＣＣＤ面座標系の
原点を移動した座標系での座標値に変換する画像移動手
段を備え、この画像移動手段で変換された座標値を第１
の変換手段により仮想カメラ位置の地面座標系における
座標値に変換するものである。
【００１０】この発明の請求項９に記載の車両後方監視
装置用画像変換装置は、請求項１〜８のいずれか一項に
記載の装置において、表示制御手段は、後退時に車両の
運転を支援するためのガイド表示を前記モニタ上に重畳
して表示するものである。この発明の請求項１０に記載
の車両後方監視装置用画像変換装置は、請求項９に記載
の装置において、ガイド表示は、前記モニタの画面に所
定位置に固定表示され且つ車両が直進後退したときの車
両両側部の予想位置を示す車幅ガイドラインを含むもの
である。
【００１１】この発明の請求項１１に記載の車両後方監
視装置用画像変換装置は、請求項９あるいは１０に記載
の装置において、ハンドルの操舵角を検知する操舵角セ
ンサを備え、ガイド表示は、モニタの画面に移動表示さ
れ且つ操舵角センサにより検出したハンドル操舵角のま
ま車両が後退したときの車両の予想位置を示す車両軌跡
ガイドラインを含むものである。この発明の請求項１２
に記載の車両後方監視装置用画像変換装置は、請求項９
〜１１のいずれか一項に記載の装置において、ハンドル
の操舵角を検知する操舵角センサを備え、ガイド表示
は、モニタの画面の所定位置に固定表示され且つ駐車の
ための適正な操舵開始地点をガイドする線分からなる操
舵開始ガイドラインと、操舵角センサにより検出したハ
ンドル操舵角の大きさに従ってモニタの画面上の操舵開
始ガイドラインに沿って移動表示される操舵量ガイドマ
ークとを含むものである。
【００１２】請求項１に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置では、カメラが搭載された実カメラ位置と異な
る位置から車両の後方を立体的に撮影した画像がモニタ
に表示される。
【００１３】請求項２に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置では、請求項１において、実カメラ位置からの
入力画像の中心に対して、出力画像の中心位置をずらし
た画像がモニタに表示される。請求項３に記載の車両後
方監視装置用画像変換装置では、請求項１あるいは２に
おいて、より視界の広い画像がモニタに表示される。請
求項４に記載の車両後方監視装置用画像変換装置では、
請求項１〜３のいずれか一項の装置において、レンズ歪
のない画像がモニタに表示される。
【００１４】請求項５に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置では、請求項１〜４のいずれか一項の装置にお
いて、変換テーブルにより、出力画像の各画素に対応し
た入力画像の各画素との位置関係を定められる。請求項
６に記載の車両後方監視装置用画像変換装置では、請求
項５の装置において、入力画像の各画素のうち、変換テ
ーブルにより位置関係が定められた入力画像の画素のみ
が、変換テーブルにより変換され、出力画像としてモニ
タに表示される。
【００１５】請求項７に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置では、請求項５あるいは６の装置において、表
示制御手段は、第３の変換手段により実カメラ位置での
実ＣＣＤ面座標系で表された座標値を実ＣＣＤ面上で入
力画像に対する出力画像の切り取り範囲を拡大するよう
に変換し、この変換された座標値を第４の変換手段によ
りカメラのレンズ歪を加えた入力画像における座標値に
変換するので、より視界の広い画像がモニタに表示され
る。請求項８に記載の車両後方監視装置用画像変換装置
では、請求項５〜７のいずれか一項の装置において、表
示制御手段は、画像移動手段により出力画像における仮
想カメラ位置での仮想ＣＣＤ面座標系で表された座標値
を仮想ＣＣＤ面座標系の原点を移動した座標系での座標
値に変換し、この座標値を第１の変換手段により仮想カ
メラ位置の地面座標系における座標値に変換するので、
実カメラ位置からの入力画像の中心に対して、出力画像
の中心位置をずらした画像がモニタに表示される。
【００１６】請求項９に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置では、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装
置において、モニタの画面に、カメラが搭載された実カ
メラ位置と異なる位置から車両の後方を立体的に撮影し
た画像とともに、後退時に車両の運転を支援するための
ガイド表示が重畳して表示され、運転者は車両後方の画
像とガイド表示を参考にしながら車両を後退させる。請
求項１０に記載の車両後方監視装置用画像変換装置で
は、請求項９に記載の装置において、モニタの画面に、
車両が直進後退したときの車両両側部の予想位置を示す
車幅ガイドライン所定位置が固定表示され、運転者は車
両両側部の予想位置を把握しつつ車両の操舵を行う。
【００１７】請求項１１に記載の車両後方監視装置用画
像変換装置では、請求項９あるいは１０に記載の装置に
おいて、モニタの画面に、操舵角センサにより検出した
ハンドル操舵角のまま車両が後退したときの車両の予想
位置を示す車両軌跡ガイドラインが移動表示され、車両
の予想位置を把握しつつ車両の操舵を行う。この発明の
請求項１２に記載の車両後方監視装置用画像変換装置で
は、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置におい
て、モニタの画面に、駐車のための適正な操舵開始地点
をガイドする線分からなる操舵開始ガイドラインが所定
位置に前記出力画像に重畳して固定表示され且つ操舵量
ガイドマークが操舵角センサにより検出したハンドル操
舵角の大きさに従ってモニタの画面上の操舵開始ガイド
ラインに沿って重畳して移動表示され、運転者は適正な
ハンドル操舵開始点とハンドル操舵量を把握しつつ車両
の操舵を行う。
【００１８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明に
係る車両後方監視装置用画像変換装置の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１（ａ）に示すように、
車両１の後部において、リヤバンパ３の上部にあるナン
バープレート６の近傍の高さｈ1の実カメラ位置２３に
は、車両１の後方を撮影するためにカメラ２が伏角ω1
で搭載されている。車両１の運転席にはカラータイプの
液晶ディスプレイからなるモニタ４が配置されている。
また、車両１には図示しないコントローラが搭載され、
運転席には、ハンドル１６および車両１の後退を指示す
るシフトレバー５が設けられている。
【００１９】さらに、符号７はカメラ２の撮像の中心で
あるカメラ光軸を表し、地面１０とカメラ光軸７との交
点を実カメラ光軸中心ＯAとして表している。また、リ
ヤウインドウ８には、高さｈ2の位置に、実カメラ位置
２３と高さのみ異なる位置である仮想カメラ位置３１が
仮想されている。符号３７はカメラ２を仮想カメラ位置
３１に伏角ω2で配置したと仮想したときのカメラ光軸
である仮想カメラ光軸を表し、地面１０と仮想カメラ光
軸３７との交点を仮想カメラ光軸中心ＯBとして表して
いる。また、平面ＰＬAは、地面上の任意の点Ｐ3を含
み、カメラ光軸７に垂直な平面を表し、平面ＰＬBは、
同じく点Ｐ3を含み、仮想カメラ光軸３７に垂直な平面
を表している。
【００２０】図２にこの発明の実施の形態１に係る車両
後方監視装置用画像変換装置の構成を示す。カメラ２
は、レンズ２１およびＣＣＤ（電荷結合素子）２２を備
えている。カメラ２には表示制御手段であるコントロー
ラ３０が接続され、コントローラ３０にはモニタ４が接
続されている。また、車両１にはシフトレバー５が後進
位置に切り換えられたか否かを検知するリヤ位置スイッ
チ１５が設けられ、このリヤ位置スイッチ１５がコント
ローラ３０に接続されている。さらに、コントローラ３
０は、画像変換の処理を行うＣＰＵ３３、制御プログラ
ムを記憶したＲＯＭ３４、カメラ２からの入力画像デー
タやモニタ４に表示する出力画像データを一時的に格納
する作業用のＲＡＭ３５を備えている。
【００２１】コントローラ３０は、制御プログラムに基
づいて動作し、リヤ位置スイッチ１５によりシフトレバ
ー５が後進位置に切り換えられたことを検知すると、カ
メラ２により撮影されＣＣＤ２２の面上に取り込まれた
レンズ歪を含む入力画像に対して、変換テーブルを用い
て画像変換処理を行い、レンズ歪のない、仮想カメラ位
置３１から後方を立体的に撮影したと仮想された画像で
ある出力画像に変換してこの出力画像をモニタ４に表示
する。
【００２２】次に、カメラ２により撮影された入力画像
をモニタ４に表示するための出力画像に変換する処理を
説明する。まず、図１（ｂ）に示すように、地面１０上
において実カメラ光軸中心ＯAを原点、車両１の後方を
ＹA軸正方向、車両１の左方をＸA軸正方向として地面座
標系Ａを想定すると共に、地面１０上において仮想カメ
ラ光軸中心ＯBを原点、車両１の後方をＹB軸正方向、車
両１の左方をＸB軸正方向として地面座標系Ｂを想定す
る。さらに、地面１０上には、モニタ４の画像表示の説
明の便宜のため、Ｘ A軸およびＹA軸にそれぞれ平行な直
線を升目状にしたグリッド線１１を想定する。また、Ｐ
3は、変換テーブルの作成の説明に使用する地面１０上
の点を表している。
【００２３】ＣＣＤ２２面上に取り込まれた入力画像
は、図５（ａ）に示すように、レンズ歪を含んだ画像で
あり、この入力画像がコントローラ３０に入力される。
コントローラ３０では、この入力画像を後述する変換テ
ーブルに基づいた演算をしてレンズ歪のない出力画像に
変換する。
【００２４】ここで、変換テーブルの作成方法を説明す
る。変換テーブルは、仮想カメラ位置３１から後方を仮
想的に撮影したと仮想された出力画像を構成する各画素
に対応する実カメラ位置２３での入力画像の画素を探索
するテーブルである。
【００２５】第一に、出力画像において仮想カメラ位置
３１の仮想ＣＣＤ面座標系で表されている画素の座標に
対応する地面座標系Ｂにおける座標を定める（ステップ
１）。図３（ａ）に示すように、出力画像４１の各画素
のうち、例えば点Ｐ1の座標（Ｘ1，Ｙ1）について極座
標の半径ｒ1，位相角ψ1を用いて表すと、 Ｘ1＝ｒ1 ・ｃｏｓψ1 ………………（１） Ｙ1＝ｒ1 ・ｓｉｎψ1 ………………（２） となる。次に、この点Ｐ1に対応した図３（ｃ）に示し
た地面座標系Ｂにおける点Ｐ3の座標（ｘB，ｙB）との
関係においては、次の式が成立する。 ｒ1 ＝ｒ2 ・ｆ／（ＬB−ｆ） ＝［ｘB 2＋(ｙB・ｓｉｎω2)2］1/2・ｆ／(ｙB・ｃｏｓω2＋ｈ2／ｓｉｎω2− ｆ） ………………（３） ψ1 ＝ｔａｎ-1（ｙB・ｓｉｎω2／ｘB） ………………（４） 但し、ＬB ：仮想カメラ位置３１と平面ＰＬBとの間の
距離 ｆ ：レンズ２１の焦点距離 ｒ2 ：地面座標系Ｂにおける点Ｐ3を平面ＰＬB上に投影
した点Ｐ2 （図３（ｂ）参照）から仮想カメラ光軸までの距離 式（１）〜（４）により、仮想ＣＣＤ面座標系で表され
た点Ｐ1に対応した地面座標系Ｂにおける点Ｐ3の座標
（ｘB，ｙB）が定まる。
【００２６】第二に、地面座標系Ｂにおける点Ｐ3の座
標に対して、図４（ａ）に示すような地面座標系Ａにお
ける座標ｘA，ｙBを定める（ステップ２）。この場合、
地面座標系Ａにおける点Ｐ3の座標に対して地面１０上
での仮想カメラ光軸中心ＯB と実カメラ光軸中心ＯA と
の距離Δｙだけ、点Ｐ3のｙB座標をシフトする。ここ
で、Δｙは次式で表される。 Δｙ＝ｈ2 ／ｔａｎω2 −ｈ1 ／ｔａｎω1 ……………（５） 式（５）により、点Ｐ3の地面座標系Ａにおける座標
（ｘA，ｙA）が定まる。
【００２７】第三に、地面座標系Ａにおける点Ｐ3の座
標について、図４（ｃ）に示すように点Ｐ3に対応した
実カメラ位置２３の実ＣＣＤ面座標系で表される点Ｐ5
の座標を定める（ステップ３）。地面座標系Ａにおける
点Ｐ3の座標（ｘA，ｙA）とこれに対応した実カメラ位
置２３の実ＣＣＤ面座標系での点Ｐ5の座標（Ｘ5，
Ｙ5）との間には、点Ｐ5の極座標をｒ5 ，ψ5 として、
次の式が成立する。 ｒ5 ＝ｒ4・ｆ／（ＬA−ｆ） ＝［ｘA 2＋(ｙA・ｓｉｎω1)2］1/2・ｆ／(ｙA・ｃｏｓω1＋ｈ1／ｓｉｎω1− ｆ） ………………（６） ψ5 ＝ｔａｎ-1（ｙA・ｓｉｎω1／ｘA） ………………（７） Ｘ5＝ｒ5 ・ｃｏｓψ5 ………………（８） Ｙ5＝ｒ5 ・ｓｉｎψ5 ………………（９） 但し、ＬA ：実カメラ位置２３と平面ＰＬAとの間の距
離 ｆ ：レンズ２１の焦点距離 ｒ4 ：地面座標系Ａにおける点Ｐ3を平面ＰＬA上に投影
した点Ｐ4（ 図４（ｂ）参照）から実カメラ光軸までの距離 式（６）〜（９）により、地面座標系Ａにおける点Ｐ3
の実カメラ位置２３における実ＣＣＤ面座標系でのＸ5
座標、Ｙ5座標が定まる。
【００２８】最後に、実カメラ位置２３の実ＣＣＤ面座
標系で表される点Ｐ5にレンズ歪を加えた点Ｐ6の座標を
定める（ステップ４）。点Ｐ6のＸ6座標、Ｙ6座標を求
めるにあたり、図４（ｄ）に示すように、点Ｐ6を極座
標（ｒ6 ，ψ6 ）で表すと、次のレンズ歪補正式が成立
する。このレンズ歪補正式は、位相角ψ5、ψ6は変化さ
せずに、レンズ２１の焦点からの距離のみを変化させる
ことにより、レンズ歪を除去するレンズ歪補正を行うも
のである。 ａ・ｒ6 2＋（ｂ−１００／ｒ5 ）・ｒ6 ＋ｃ＋１００＝０ ………………（１０） ψ6 =ψ5 ………………（１１） Ｘ6＝ｒ6 ・ｃｏｓψ6 ………………（１２） Ｙ6＝ｒ6 ・ｓｉｎψ6 ………………（１３） 但し、ａ，ｂ，ｃは補正係数であり、例えばａ＝−８．
９、ｂ＝−１．４、ｃ＝１．９の値を用いる。式（１
０）〜（１３）により、実カメラ位置のＣＣＤ面座標系
で表される点Ｐ 5の位置に対してレンズ歪を加えた場合
の点Ｐ6の座標（Ｘ6 ，Ｙ6）が定まる。
【００２９】以上の処理手順により変換テーブルが作成
され、モニタ４に表示する出力画像における仮想カメラ
位置３１での仮想ＣＣＤ面座標系で表された画素と入力
画像の各画素との位置関係が定められる。
【００３０】すなわち、図５（ａ）に示すレンズ歪を含
んだ入力画像からレンズ歪を除去した（図５（ｂ）参
照）後、さらに図５（ｃ）に示されるように仮想カメラ
位置３１から撮影したと仮想される出力画像に変換す
る。このように、コントローラ３０は、この変換テーブ
ルを用いて、カメラ２により撮影された入力画像を、仮
想カメラ位置３１から後方を立体的に撮影したと仮想さ
れた出力画像に変換して、図５（ｃ）のような画像をモ
ニタ４に表示するので、カメラ２の取付位置によらず、
運転者にとって見やすいカメラ位置およびカメラの伏角
によるモニタ画像を得ることができる。また、変換テー
ブルでレンズ歪も除去しているので、図５（ｃ）に示す
ように、人間の視覚に対して見やすい自然な画像を得る
ことができる。また、図５（ｃ）に示すように、実カメ
ラ位置２３に対して高い位置にある仮想カメラ位置３１
からの画像に変換できるので、図５（ｂ）に示すような
歪補正が施された実カメラ位置２３からの画像に対し
て、特に車両１の左右方向の視野が広い画像を得ること
ができる。
【００３１】なお、仮想カメラ位置３１は、実カメラ位
置２３に対して車両の左右方向にずれた位置に設定して
もよい、この場合、ステップ２における地面座標系にお
ける座標の移動を車両の左右方向に行えばよい。
【００３２】実施の形態２．この発明に係る画像変換装
置の別の実施形態として、図６に示すように、モニタ４
に表示する仮想カメラ位置の仮想ＣＣＤ面座標系での出
力画像５１の大きさが小さく、入力画像５２の大きさに
対して出力画像の表示領域に余裕がある場合、実施の形
態１の変換テーブルの作成処理のステップ３とステップ
４との間で、仮想カメラ位置３１の仮想ＣＣＤ面座標系
での出力画像の各画素に対応する入力画素に対してｘ、
ｙ座標値をそれぞれｄ１／ｃ１倍、ｂ１／ａ１倍した画
素をそれぞれ対応画素とした処理を行う。これにより、
出力画像５１をＸ軸方向にｄ１／ｃ１倍、Ｙ軸方向にｂ
１／ａ１倍拡大した出力画像５３を得ることができる。
運転者にとって見やすいモニタ画像を得ることができ
る。
【００３３】実施の形態３．この発明に係る画像変換装
置の別の実施形態として、図７（ａ）に示すように、実
施の形態１の変換テーブルの作成処理のステップ１の前
に、仮想カメラ位置での仮想ＣＣＤ面座標系の原点位置
Ｏ1を図７（ｂ）に示す原点位置Ｏ2にシフトする。これ
により、図７（ａ）に示す原点位置Ｏ1をシフトする前
の入力画像６２に対応した出力画像６３に対して、図７
（ｂ）に示す原点位置Ｏ2をシフトした後の出力画像６
５には、入力画像６２のうち、車両１から離れた後方視
界の部分６４（図中の斜線部分）が含まれるようにな
る。これにより、モニタ４の画面に表示される後方視界
の領域を変化させることができる。
【００３４】実施の形態４．図８にこの発明の実施の形
態４に係る車両後方監視装置用画像変換装置の構成を示
す。図において、仮想カメラ位置７１と実カメラ位置７
３との関係は高さの相違のみではなく、車両１の前後方
向にも距離ｍだけずれた関係になっている。車両１の車
体形状により、カメラ２の取付位置に制限があり、車両
１の最後端に取りつけられない場合、仮想カメラ位置７
１について、実カメラ位置７３と高さのみを変えたので
は、モニタ４に表示される画像の中に占めるリヤバンパ
３の割合が大きくなり、車両後退時に必要な車両後方の
視界を十分確保できない。このような場合、変換テーブ
ルを予め作成しておくことで、実カメラ位置と異なる位
置である仮想カメラ位置から後方を撮影したような画像
を容易に表示させることができる。
【００３５】実施の形態５．図９にこの発明の実施の形
態５に係る画像変換装置の構成をあらわすブロック図を
示す。この画像変換装置の構成は、図２に示した実施の
形態１の装置において、操舵角センサ８１を追加し、ま
たＲＯＭ３４の代わりにＲＯＭ３６を設けたものであ
る。操舵角センサ８１は、ハンドル１６の操舵角を検出
するものであり、車両１のハンドル１６に取り付けら
れ、コントローラ３０に接続されている。この画像変換
装置は、図９に示すモニタ４の画面に図１に示すレンズ
歪を除去し且つ仮想カメラ位置３１から後方を所定の伏
角で撮影したと仮想された実施の形態１で説明した出力
画像を表示するとともに、車両１が後退して並列駐車を
する際のガイド表示を重畳して表示するものであり、Ｒ
ＯＭ３６には、図１０（ａ）に示される、操舵開始ガイ
ドライン１００、１１０、操舵量ガイドマーク１２０、
車幅ガイドライン１４０および車両軌跡ガイドライン１
３０を含むガイド表示のデータが格納されている。操舵
開始ガイドライン１００、１１０は、ハンドル１６の操
舵にかかわらずモニタ４の画面の所定位置に固定表示さ
れるものであり、並列駐車のための適正な操舵開始地点
を示す線分である。操舵開始ガイドライン１００は、右
後方への駐車を行うための右後方駐車用の操舵開始ガイ
ドラインであり、操舵開始ガイドライン１１０は、左後
方への駐車を行うための左後方駐車用の操舵開始ガイド
ラインである。
【００３６】また、操舵量ガイドマーク１２０は、操舵
角センサ８１から検出したハンドル操舵角の大きさに応
じて操舵開始ガイドライン１００あるいは１１０に沿っ
てＣＰＵ３３によってモニタ４に表示される、例えば赤
色の丸印である。操舵量ガイドマーク１２０は、ハンド
ル１６を右に操舵した場合には操舵開始ガイドライン１
００上を、ハンドル１６を左に操舵した場合には操舵開
始ガイドライン１１０上を、それぞれハンドル操舵角が
大きいほどモニタ４の画面の下方に向かって移動する。
【００３７】さらに、左右一対の車幅ガイドライン１４
０は、直進後退時の車両１の両側部の予想位置を示すも
のであり、現在の車両位置のリヤバンパ３に接して車両
１を仮想的に配置したときの、その仮想的な車両の平面
投影パターンの外形線を描いたものである。この車幅ガ
イドライン１４０は予めＲＯＭ３６に記憶された車両１
の全幅のデータを基にＣＰＵ３３によってモニタ４に表
示される。また、車幅ガイドライン１４０の下方の線分
１４１は現在の車両のリヤバンパ３の位置を示すバンパ
ラインである。
【００３８】また、破線で示される車両軌跡ガイドライ
ン１３０は、操舵角センサ８１に検出されたハンドル操
舵角のまま後退した時の車両１の予想軌跡がＣＰＵ３３
によって演算されて、モニタ４に表示されたものであ
る。車両軌跡ガイドライン１３０の線分１３１、１３
２、１３３の両端は、その時点のハンドル操舵角を保持
したまま、車両１が路面上で現在のリヤバンパ３の位置
からそれぞれ、１ｍ、１．５ｍ、２．５ｍ分後退した場
合のリヤバンパ３の位置を表している。
【００３９】次に、この画像変換装置の作用について、
車両１を右後方の駐車スペースに並列駐車する場合を例
にして図１０（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。ま
ず、運転者は、車両後方にある駐車しようとする駐車ス
ペース１５０に対して直角に近い角度で且つ車両後端が
駐車スペース１５０から２〜３ｍ行き過ぎた位置で停止
する。次に、運転者は、初めは目視で車両後方の安全及
び駐車スペース１５０と自車との位置関係を確認してシ
フトレバー５を後進位置に操作する。このとき、シフト
レバー５の切り換えによりリヤ位置スイッチ１５からの
検知信号に基づいて、図１０（ａ）に示されるように、
操舵開始ガイドライン１００、１１０、車幅ガイドライ
ン１４０および車両軌跡ガイドライン１３０が出力画像
に重畳してモニタ４に表示される。運転者は、車両１を
直進後退させ、駐車スペース１５０の車両から遠方側の
側方駐車枠線１３５の先端である目標点ＴＰが操舵開始
ガイドライン１００と重なったところで停車させる。そ
の位置に停車した状態で、運転者はハンドル１６を切る
と、操舵量ガイドマーク１２０が操舵開始ガイドライン
１００上に表示され、ハンドル１６を切り進むに従っ
て、操舵開始ガイドライン１００上を下方に移動する。
そして、運転者は操舵量ガイドマーク１２０が目標点Ｔ
Ｐに重なるまでハンドル１６を操舵する。操舵量ガイド
マーク１２０が目標点ＴＰに重なったら、ハンドル１６
をその操舵角のまま保持した状態で後退する。車両１
は、約９０°の範囲を一定の車両旋回半径で旋回しなが
ら後退し、運転者はハンドル操舵量を微修正することな
く駐車スペース１５０に適正に車両１を進入させること
ができる。
【００４０】次に、図１０（ｂ）に示されるように、車
幅ガイドライン１４０が側方駐車枠線１３５と平行にな
ったところで車両１を停止させる。運転者はハンドル１
６を直進状態に戻し、ゆっくりと直進後退をはじめ、後
方駐車枠線１３６に車幅ガイドライン１４０のバンパラ
インの線分１４１とが適当な間隔になったら、車両１を
停止させる。以上で並列駐車が完了する。
【００４１】この画像変換装置は、モニタ４の画面に、
レンズ歪を除去し且つ図１に示す仮想カメラ位置３１か
ら後方を所定の伏角で撮影したと仮想された出力画像を
表示するとともに、車両１が後退して並列駐車をする際
のガイド表示を重畳して表示している。仮想カメラ位置
３１は、実カメラ位置２３より高い位置にあり、仮想カ
メラ位置３１から撮影したと仮想された出力画像では、
図１０（ａ）に示すように、車両後方の視野が広い画像
となっている。一方、実カメラ位置２３からの画像にガ
イド表示を重畳して表示した例を参考のために図１０
（ｃ）に示す。実カメラ位置２３からの画像では、車両
後方の視野が狭い画像となっている。すなわち、図１０
（ａ）および（ｃ）の画像を比較したとき、仮想カメラ
位置３１からの画像は実カメラ位置２３からの画像に比
べ、車両後方の視野がより広い画像となっている。した
がって、この仮想カメラ位置３１からの出力画像ととも
に並列駐車を支援するガイド表示が重畳して表示される
と、運転者はより一層容易に並列駐車を行うことができ
る。また、図１０（ｂ）に示すように、出力画像に車幅
ガイドライン１４０が重畳表示されるので、駐車スペー
ス１５０周辺の視界も広くなるとともに、駐車スペース
１５０の側方駐車枠線１３５と車幅ガイドライン１４０
とが平行であるかを判断しやすく、安全で精度の高い並
列駐車が可能になる。
【００４２】なお、縦列駐車の際においても、レンズ歪
を除去し且つ仮想カメラ位置から後方を所定の伏角で撮
影したと仮想された出力画像とともに縦列駐車を支援す
るガイド表示を重畳表示することで、運転者はより視野
が広い車両後方画像に基づいたガイド表示を利用するこ
とで縦列駐車がより一層容易になり、且つ縦列駐車する
駐車スペースの側方駐車枠線と車両１とが平行か否かの
判断が容易になる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
車両後方監視装置用画像変換装置によれば、車両の後方
を撮影するために車両に搭載されたカメラと、車両の運
転席に配置されたモニタと、車両の後退時に、カメラに
より撮影された画像である入力画像をカメラが搭載され
た実カメラ位置と異なる位置である仮想カメラ位置から
後方を所定の伏角で撮影したと仮想された画像である出
力画像に変換して、この出力画像をモニタに表示する表
示制御手段とを備えているので、カメラの取付位置によ
らずに、運転者にとって見やすい車両の後方のモニタ画
像が得られる。
【００４４】請求項２に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置によれば、表示制御手段が、入力画像に対する
出力画像の切り取り範囲を平行移動させる機能を含むの
で、車両の後方の視界のうち運転者にとって必要な範囲
のモニタ画像を選択することができる。請求項３に記載
の車両後方監視装置用画像変換装置によれば、表示制御
手段は、入力画像に対する出力画像の切り取り範囲を拡
大して出力画像に変換するので、車両の後方の視界のう
ち運転者にとって必要な範囲を拡大した画像が得られる
と共に、レンズ歪除去処理によって縮小される視界を広
げることができる。請求項４に記載の車両後方監視装置
用画像変換装置によれば、表示制御手段は、入力画像に
対してレンズ歪を除去した出力画像に変換するので運転
者にとって見やすい自然な画像を得ることができる。
【００４５】請求項５に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置によれば、表示制御手段が有する変換テーブル
により、出力画像における仮想カメラ位置での仮想ＣＣ
Ｄ面座標系で表された座標値を仮想カメラ位置の地面座
標系における座標値に変換され、実カメラ位置の地面座
標系で表された座標値に変換され、実カメラ位置での実
ＣＣＤ面座標系で表された座標値に変換され、カメラの
レンズ歪を加えた入力画像における座標値に変換され、
出力画像の各画素に対応した入力画像の各画素との位置
関係を定められるので、この変換テーブルに基づいて、
入力画像に対応した出力画像が容易に演算され、カメラ
の取付位置によらずに、運転者にとって見やすい車両の
後方のモニタ画像が簡易な方法で得られる。請求項６に
記載の車両後方監視装置用画像変換装置によれば、入力
画像の各画素のうち、変換テーブルにより位置関係が定
められた入力画像の画素のみが変換テーブルにより変換
され、モニタに表示しない入力画像の画素について出力
画像に変換する演算が行われないので、画像変換装置の
画像変換処理速度が向上する。
【００４６】請求項７に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置によれば、表示制御手段が第３の変換手段によ
り実カメラ位置での実ＣＣＤ面座標系で表された座標値
を実ＣＣＤ面上で入力画像に対する出力画像の切り取り
範囲を拡大するように変換する画像切り取り範囲拡大手
段を備え、画像切り取り範囲拡大手段で変換された座標
値を第４の変換手段によりカメラのレンズ歪を加えた入
力画像における座標値に変換するので、より視界の広い
画像がモニタに表示される。請求項８に記載の車両後方
監視装置用画像変換装置によれば、表示制御手段は、出
力画像における仮想カメラ位置での仮想ＣＣＤ面座標系
で表された座標値を仮想ＣＣＤ面座標系の原点を移動し
た座標系での座標値に変換するので、車両の後方の視界
のうち運転者にとって必要な範囲のモニタ画像を選択す
ることができる。
【００４７】請求項９に記載の車両後方監視装置用画像
変換装置によれば、表示制御手段は、後退時に車両の運
転を支援するためのガイド表示を前記モニタ上に重畳し
て表示するので、より視野が広い車両後方画像に基づい
たガイド表示により駐車操作がより一層容易になる。請
求項１０に記載の車両後方監視装置用画像変換装置によ
れば、ガイド表示は、モニタの画面に所定位置に固定表
示され且つ車両が直進後退したときの車両両側部の予想
位置を示す車幅ガイドラインを含むので、駐車スペース
周辺の視界もより広くなるとともに、駐車スペースの側
方駐車枠線と車幅ガイドラインとが平行か否かの判断が
容易になる。
【００４８】請求項１１に記載の車両後方監視装置用画
像変換装置によれば、ハンドルの操舵角を検知する操舵
角センサを備え、ガイド表示は、モニタの画面に移動表
示され且つ操舵角センサにより検出したハンドル操舵角
のまま車両が後退したときの車両の予想位置を示す車両
軌跡ガイドラインを含むので、ハンドルを操舵した状態
で車両が後退したときの車両の予想位置を把握しやす
く、安全で精度の高い駐車が可能になる。請求項１２に
記載の車両後方監視装置用画像変換装置によれば、ハン
ドルの操舵角を検知する操舵角センサを備え、ガイド表
示は、モニタの画面の所定位置に固定表示され且つ駐車
のための適正な操舵開始地点をガイドする線分からなる
操舵開始ガイドラインと操舵角センサにより検出したハ
ンドル操舵角の大きさに従ってモニタの画面上の操舵開
始ガイドラインに沿って移動表示される操舵量ガイドマ
ークとを含むので、運転者は適正なハンドル操舵開始点
とハンドル操舵量とを把握することができ、駐車操作を
簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る車両後方監視
装置用画像変換装置を搭載した車両を示すものであり、
（ａ）は車両を右側方から見た側面図、（ｂ）は車両を
上方から見た平面図である。
【図２】 実施の形態１の画像変換装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図３】 実施の形態１における変換テーブルにより変
換される出力画像の画素と入力画像の画素との対応関係
を示した模式図である。
【図４】 実施の形態１における変換テーブルにより変
換される出力画像の画素と入力画像の画素との対応関係
を示した模式図である。
【図５】 実施の形態１の画像変換装置に係る画像変換
の効果を説明する概略図であり、（ａ）はレンズ歪を含
んだ入力画像であり、（ｂ）はレンズ歪を除去した画像
であり、（ｃ）は仮想カメラ位置の出力画像である。
【図６】 実施の形態２の画像変換装置に係る画像変換
を説明する概略図である。
【図７】 実施の形態３の画像変換装置に係る画像変換
を説明する概略図であり、（ａ）は仮想ＣＣＤ画面座標
系の原点位置のシフト前を、（ｂ）は原点位置のシフト
後を表す概略図である。
【図８】 この発明の実施の形態４に係る車両後方監視
装置用画像変換装置を搭載した車両を示すものであり、
（ａ）は車両を右側方から見た側面図、（ｂ）は車両を
上方から見た平面図である。
【図９】 実施の形態５の画像変換装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図１０】 実施の形態５における並列駐車時の車両の
位置とモニタ画面を模式的に示す概略図であり、（ａ）
および（ｂ）は、仮想カメラ位置からの歪補正をした出
力画像にガイド表示を重畳表示したものであり、（ｃ）
は、実カメラ位置からの歪補正をした画像にガイド表示
を重畳表示したものである。
【図１１】 従来の車両後方監視装置用画像処理装置を
搭載した車両を示すものであり、（ａ）は車両を右側方
から見た側面図、（ｂ）は車両を上方から見た平面図で
あり、（ｃ）はレンズ歪を含んだ入力画像である。
【符号の説明】
１…車両、２…カメラ、４…モニタ、１６…ハンドル、
２３，７３…実カメラ位置、３０…コントローラ、３
１，７１…仮想カメラ位置、８１…操舵角センサ、１０
０，１１０…操舵開始ガイドライン、１２０…操舵量ガ
イドマーク、１３０…車両軌跡ガイドライン、１４０…
車幅ガイドライン、ＯA…実カメラ光軸中心、ＯB…仮想
カメラ光軸中心。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 3/00 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｊ Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０６Ｆ 15/66 ３６５ (72)発明者 嶋崎 和典 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 5B057 AA06 BA02 CA13 CB13 CD12 CD20 CE09 5C054 AA05 CA04 CC03 EH01 FA02 FC15 FE12 HA30

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の後方を撮影するために車両に搭載
    されたカメラと、 車両の運転席に配置されたモニタと、 車両の後退時に、前記カメラにより撮影された画像であ
    る入力画像を、前記カメラが搭載された実カメラ位置と
    異なる位置である仮想カメラ位置から後方を所定の伏角
    で撮影したと仮想された画像である出力画像に変換し
    て、この出力画像を前記モニタに表示する表示制御手段
    とを備えた車両後方監視装置用画像変換装置。
  2. 【請求項２】 前記表示制御手段は、入力画像に対する
    出力画像の切り取り範囲を平行移動させる機能を含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載の車両後方監視装置用画
    像変換装置。
  3. 【請求項３】 前記表示制御手段は、入力画像に対する
    出力画像の切り取り範囲を拡大して出力画像に変換する
    ことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の車両後方
    監視装置用画像変換装置。
  4. 【請求項４】 前記表示制御手段は、入力画像に対して
    レンズ歪を除去した出力画像に変換することを特徴とす
    る請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両後方監視装
    置用画像変換装置。
  5. 【請求項５】 前記表示制御手段は、 出力画像における仮想カメラ位置での仮想ＣＣＤ面座標
    系で表された座標値を仮想カメラ位置の地面座標系にお
    ける座標値に変換する第１の変換手段と、 仮想カメラ位置の地面座標系における座標値に変換され
    た座標値を、仮想カメラ位置に前記カメラを配置したと
    仮想したときの前記カメラの光軸の中心である仮想カメ
    ラ光軸中心と実カメラ光軸中心とのオフセット分のみシ
    フトした実カメラ位置の地面座標系で表された座標値に
    変換する第２の変換手段と、 実カメラ位置の地面座標系における座標値に変換された
    座標値を、実カメラ位置での実ＣＣＤ面座標系で表され
    た座標値に変換する第３の変換手段と、 実ＣＣＤ面座標系における座標値に変換された座標値か
    ら、前記カメラのレンズ歪を加えた入力画像における座
    標値に変換する第４の変換手段とを備えた変換テーブル
    を有し、 この変換テーブルにより、前記モニタに表示する出力画
    像の各画素に対応した入力画像の各画素との位置関係を
    定めるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいず
    れか一項に記載の車両後方監視装置用画像変換装置。
  6. 【請求項６】 前記表示制御手段は、 入力画像の各画素のうち、前記変換テーブルにより位置
    関係が定められた入力画像の画素のみが、前記変換テー
    ブルにより変換され、出力画像として前記モニタに表示
    することを特徴とする請求項５に記載の車両後方監視装
    置用画像変換装置。
  7. 【請求項７】 前記表示制御手段は、 前記第３の変換手段により実カメラ位置での実ＣＣＤ面
    座標系で表された座標値を実ＣＣＤ面上で入力画像に対
    する出力画像の切り取り範囲を拡大するように変換する
    画像切り取り範囲拡大手段を備え、 前記画像切り取り範囲拡大手段で変換された座標値を前
    記第４の変換手段により前記カメラのレンズ歪を加えた
    入力画像における座標値に変換することを特徴とする請
    求項５あるいは６に記載の車両後方監視装置用画像変換
    装置。
  8. 【請求項８】 前記表示制御手段は、 出力画像における仮想カメラ位置での仮想ＣＣＤ面座標
    系で表された座標値を前記仮想ＣＣＤ面座標系の原点を
    移動した座標系での座標値に変換する画像移動手段を備
    え、 前記画像移動手段で変換された座標値を前記第１の変換
    手段により仮想カメラ位置の地面座標系における座標値
    に変換することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一
    項に記載の車両後方監視装置用画像変換装置。
  9. 【請求項９】 前記表示制御手段は、後退時に車両の運
    転を支援するためのガイド表示を前記モニタ上に重畳し
    て表示することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一
    項に記載の車両後方監視装置用画像変換装置。
  10. 【請求項１０】 ガイド表示は、前記モニタの画面に所
    定位置に固定表示され且つ車両が直進後退したときの車
    両両側部の予想位置を示す車幅ガイドラインを含む請求
    項９記載の車両後方監視装置用画像変換装置。
  11. 【請求項１１】 ハンドルの操舵角を検知する操舵角セ
    ンサを備え、 ガイド表示は、前記モニタの画面に移動表示され且つ前
    記操舵角センサにより検出したハンドル操舵角のまま車
    両が後退したときの車両の予想位置を示す車両軌跡ガイ
    ドラインを含む請求項９あるいは１０に記載の車両後方
    監視装置用画像変換装置。
  12. 【請求項１２】 ハンドルの操舵角を検知する操舵角セ
    ンサを備え、 ガイド表示は、前記モニタの画面の所定位置に固定表示
    され且つ駐車のための適正な操舵開始地点をガイドする
    線分からなる操舵開始ガイドラインと、前記操舵角セン
    サにより検出したハンドル操舵角の大きさに従って前記
    モニタの画面上の操舵開始ガイドラインに沿って移動表
    示される操舵量ガイドマークとを含む請求項９〜１１の
    いずれか一項に記載の車両後方監視装置用画像変換装
    置。
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