JP2002335524A - 運転支援装置 - Google Patents
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Abstract
らみた画像に変換する際に、像の歪みを防ぐ。 【解決手段】 実際には路面上にない樹木412や車両
413について、仮想視点VVPから見た画像を合成す
る。その際、デフォルトの距離値ではなく、撮像手段1
01からの実際の距離RDを考慮して、画像合成を行
う。これにより、樹木412や車両413の像が合成画
像上で長く引き伸ばされることはなく、自然なものとな
る。
Description
運転に際し、その移動体周辺の状況をカメラで撮像し、
その撮像画像を処理することによって、運転を支援する
運転支援装置に関するものである。
し、障害物や接近車両の検出については、例えば日本国
特許公開公報 特開平9−240397号公報および特
開平7−93693号公報に記載されている。
1の従来例」という)では、後側方車両の報知装置が開
示されている。これは自車両の後側方領域の撮像画像か
ら、隣接車線内に存在する移動物体を検出する一方、該
移動物体の検出における白線の有無を検出し、これらの
検出結果を統合することによって、他車両を検出する。
そして他車両と自車両との接近状態を判定し、接近度が
過大となる可能性があるときに運転者に報知するという
ものである。
「第2の従来例」という)では、車両用物体検出装置が
開示されている。これは、道路の文字や模様と車両等の
物体との相違を正しく識別してその物体を精度良く検出
できる車両用物体検出装置であり、その構成は、見かけ
移動速度計測手段によつて画像中の物体のエツジ点の動
きを、あたかも路面上での3次元的動きとして計測し、
物体判定手段においてその計測された動き量と車速とを
比較して物体の弁別を行うことを特徴とするものであ
る。
技術には次のような問題がある。
解析によって障害物を検出する方法は、一般にモーショ
ンステレオと呼ばれる方法であり、移動による視点の変
化に対応した画像の変化を解析することによって、撮像
画像内の3次元情報を得るものである。しかしこの方法
には、移動する方向の画像については、視点の変化に対
応した画像の変化が小さくなるという欠点があり、例え
ば車両に応用する場合、進路方向の前方や後方の正面に
なるほど、検出の感度が下がる、といった問題がある。
の動きを求めるものであるため、撮像装置が車両に設置
されている場合、車両自身の振動による画面のゆれによ
り、その動きが正確には求められないという問題があ
る。
者にどのように伝えるかは重要な問題である。警報音な
どによって伝えた場合、警報音により運転者が驚き、逆
に運転操作を誤るといったことも考えられる。また接近
物の誤検出により、かえって運転者の安全な運転を妨げ
ることも考えられる。このように、接近物の状態を運転
者にどのように伝えるかは重要な課題である。運転者へ
の警報については、第1の従来例では、接近過大の場合
は運転者に報知するとしか述べられていない。また第2
の従来例では、検出された障害物の運転者への報知方法
については述べられていない。
または移動体画像表示システムが有する問題を考慮し、
運転者が、接近物や障害物の周囲状況を直接的に確認で
き、運転者の負担を軽減することができる運転支援装置
を提供することを課題とする。
動体の運転を支援する装置として、当該移動体に設置さ
れ、移動体の周囲を撮像する撮像手段と、前記撮像手段
による撮像画像を前記撮像手段の位置とは異なる位置に
ある視点からの画像に変換する画像生成手段と、前記撮
像画像に撮された物体について当該移動体からの距離を
検出する検出手段とを備え、前記画像生成手段は、前記
変換画像の生成の際に、前記物体について、前記検出手
段によって検出された距離を用いてその像の歪みを補正
するものである。
おいて、前記撮像手段は複数個設けられており、前記複
数の撮像手段は、その撮像画像上で一の撮像手段と他の
撮像手段の撮像領域がオーバーラップした領域を有し、
前記検出手段は、前記オーバーラップ領域において前記
一の撮像手段と前記他の撮像手段とのステレオ視差を求
め、求めたステレオ視差を基にして当該物体までの距離
を求めるのが好ましい。
ける検出手段は、前記撮像画像の時間的な動きを示すフ
ローから当該物体までの距離を求めるのが好ましい。
装置として、当該移動体に設置され、移動体周囲を撮像
する撮像手段と、前記撮像手段の撮像画像から時間的な
動きを示すフローを求め、このフローを基にして移動体
周囲の物体の動きを検出する検出手段とを備え、前記検
出手段は、物体の動きを検出する前処理として、求めた
各フローからオフセットの推定値を求め、このオフセッ
ト推定値を当該移動体の振動に起因する揺れ成分とし
て、各フローからキャンセルするものである。
て、図面を参照しながら説明する。
の実施形態に係る運転支援装置(移動体画像表示システ
ム)の構成を示すブロック図である。図1において、1
01は移動体に設置された撮像手段、102は階層画像
化手段、103はLPF(ローパスフィルタ)、104
はブロックサンプリング手段、105は階層的ブロック
マッチング手段、106はサブピクセル推定・信頼性判
定手段、107は揺れ成分抽出・キャンセル手段、10
8は消失点算出手段、109は移動物・接近物検出手
段、110は画像合成手段、111は表示装置である。
構成要素102〜109によって、検出手段が構成され
ている。
車両後方を撮影可能なように、車両後部例えばリアパネ
ル上に設置されている。表示装置111としては例えば
本システム専用のディスプレイやカーナビゲーション用
の液晶モニタなどが用いられる。
の目的は、主として、運転者が進路変更時に危険となる
後方からの接近物を直接的にわかりやすく警告・表示
し、運転者の負担を軽減することである。本実施形態に
係る移動体画像表示システムの動作について、図2〜図
13を参照して説明する。
01によって、自車両の後方の画像(ここでは320画
素x240画素とする)が撮像される。この撮像画像に
は、ビル11や街路樹12などの障害物や、後方を走行
する他車両13,14などの移動物が含まれる。図2で
はこれらの障害物や移動物を模式的に表現している。こ
の撮像画像は、階層画像化手段102および画像合成手
段110に入力される。
画像について(2x2)画素毎に加算することによっ
て、1次上位画像(160x120画素)を生成する。
さらにこの一次上位画像について同様にして2次上位画
像(80x60画素)を生成する。そして、これら3種
類の画像を階層画像としてLPF103に出力する。L
PF103は、入力された階層画像の各画像について、
(3x3)画素のLPF処理を行う。
像の各画像について、(8x8)画素のブロックに分割
し、各ブロックについて2画素おきに16(=4x4)
個の代表点でサブサンプルする。
位階層の画像から、(5x5)画素の範囲でブロックマ
ッチングによってSAD(差分絶対値の総和)を求め、
そのSADが最小となる位置を基にして動きベクトルを
求める。下位階層の画像のブロックは、上位階層の同一
位置のブロックで求められた動きベクトルを中心に、さ
らに(5x5)画素の範囲で動きベクトルを求める。
は、最下位階層の画像(撮像画像)において求められた
動きベクトルとSADを用いて、SADの最小位置とそ
の周囲の8点のSADの値から、1画素以下のサブピク
セルの精度で動きベクトルの推定を行う。これととも
に、そのブロックにおける動きベクトルの信頼性判定を
行う。
およびサブピクセル推定・信頼性判定手段106によっ
て、図2(b)に示すように、撮像画像の各位置につい
て、前フレームからの動きを示す動きベクトルがフロー
FLとして求められる。
いて説明する。図2(b)に示すように、画像のエッジ
の部分には上述したようなフローFLが得られる。この
とき、カメラの揺れをキャンセルした後は、図3に示す
車両進行方向の逆方向が、図4(a)に示す画面上の消
失点VPとなる。地面に静止した物体は、撮像画面上で
は消失点VPへ向かうフローFLをもつ。したがって、
消失点VPへ向かう以外のフローFLを持つ画面上の領
域(例えば矩形領域202)が、移動物・接近物として
抽出することができる。
07は、得られた動きベクトルを統計処理することによ
り、車の振動による画像の揺れ成分の抽出とキャンセル
を行う。本発明では、接近物検出のために求めた動きベ
クトルを用いて画像の揺れ成分を抽出するので、揺れ補
正のために画像全体の揺れ成分を別途検出する必要がな
い。消失点算出手段108は車の進行に伴う画像のフロ
ーFLの消失点VPを求める。すなわち、図4(a)に
示すように、消失点VPを画像像全体の大部分が向かう
点として求めている。
算出手段108によって求められた消失点VPへのフロ
ーFLと異なる動きベクトルを持つブロックを、移動物
・接近物候補ブロックとして抽出する。そして、近接す
る移動物・接近物候補ブロックを連結することによっ
て、図4(b)に示すように、移動物・接近物の存在す
る領域を矩形領域202にして移動物として抽出する。
出・キャンセル手段107の具体的動作について説明す
る。図5はその動作を説明するためのフローチャートで
ある。
どの影響によって主に上下方向に振動する。図6に示す
ように、車両の上下方向の振動が撮像手段に与える影響
は、(a)に示すような位置の変化と、(b)に示すよ
うな撮像方向の変化となって現れる。
信号のフレーム間隔が非常に短いために、車両の進行方
向の位置の変化に比べて、きわめて小さい。また、撮像
手段の位置の変化は、対象までの距離によってその影響
が大きく異なり、近い物には大きな影響を与える一方、
遠い物にはほとんど影響を与えない。そして、本実施形
態で監視する後方の対象までの距離は、数m〜数10m
程度と十分に遠い。したがって、ここでは、上下の位置
の変化による影響は考慮せずに、図6(b)に示す撮像
方向の変化のみを考慮するものとする。
て影響が異なることはなく、またその変化の角度が非常
に小さいときは、画面の各動きベクトルについての、画
面全体で一様な上下方向のオフセットVdyとして仮定
することができる。この場合、移動物以外の静止した背
景における動きベクトル(Vx,Vy)は、次式に示す
ように、車両の進行による消失点VPへの動きベクトル
(V0x,V0y)と上述したオフセット(0,Vd
y)との和によって近似することができる。 Vx=V0x Vy=V0y+Vdy
(0,Vdy)を揺れ成分として抽出し、検出された動
きベクトル(Vx,Vy)からキャンセルすることによ
って、静止した背景の部分について、消失点VPへの動
きベクトル(V0x,V0y)を得るものである。
きベクトル(Vx,Vy)を入力する(S11)。ただ
しこのとき、空など一様で画像に模様がない部分などに
ついては、動きベクトルの信頼性がないものとして予め
除外され、信頼性のある動きベクトルのみが入力され
る。また、車両が前方直進走行をした場合の仮の消失点
(x0,y0)は、撮像手段101の取り付け角度から
画面上の所定の位置に定まるので、予め求めることがで
きる(S12)。
トを計算する(S13)。位置(x,y)が静止した背
景の部分にある場合、次式の関係が成り立つ。 (x−x0)*V0y=(y−y0)*Vx (x−x0)*(Vy−Vdy)=(y−y0)*Vx これらの式から、Vdyを求めると、 Vdy=Vy−(y−y0)*Vx/(x−x0) となる。
dyを求めることができる。しかし、入力される動きベ
クトルの中には、移動物など静止した背景の部分以外の
画像領域に係る動きベクトルも多数含まれている。ま
た、静止した背景の部分に係る動きベクトルにも誤差が
含まれている。そこで、統計処理によって、動きベクト
ルのオフセットVdyを推定するものとする。すなわ
ち、図7に示すように、各動きベクトルについて上式に
従ってVdyをそれぞれ求め、その頻度を計算し、最も
高い頻度をもつVdyを最終的なオフセット推定値とす
る(S14,S15,S16)。
(±Vnx,±Vny)を仮定し、画面内の位置につい
ても微小誤差(±nx,±ny)を仮定する。いま、図
7(a)のように、1個の動きベクトルについてオフセ
ットVdyが求められたとする。これについて、動きベ
クトルの誤差(±Vnx,±Vny)を考慮すると、図
7(b),(c)のような分布が得られ、画面内位置の
微小誤差(±nx,±ny)を考慮すると、図7
(d),(e)のような分布が得られる。図7(b)〜
(e)の分布を畳み込み積分することによって、図7
(f)のような分布が得られる。
全体の動きベクトルについて積和すると、図7(g)の
ような分布が得られる。この分布において最も頻度が高
いVdyの値を、揺れによるオフセットの推定値とす
る。
オフセットをキャンセルした後、再度実際の消失点を求
める。このとき、例えば移動物が画面を大きく占めた場
合や、車両に上下方向以外の揺れがあった場合、または
カーブ等直進以外の走行をしている場合には、算出した
消失点は、仮の消失点とは大きく異なることになる。こ
のような場合には、以降の移動物・接近物検出処理を中
断し、前フレームの結果を用いて画像合成を行い、表示
する。
の所定の範囲にあるときは、正常と判断し、移動物・接
近物検出手段109が、以下のような動作を行う。
体的な動作を示すフローチャートである。まず、揺れ成
分抽出の際と同様に、画面の各位置(x,y)について
の動きベクトル(Vx,Vy)と、仮の消失点(x0,
y0)を入力する(S21,S22)。
セットをキャンセルした後に、消失点への動きを表して
いるか否かによって、移動物か否かを判定する(S2
3)。具体的には図9に示すように、揺れ成分抽出の際
に求めた,動きベクトルの誤差(±Vnx,±Vny)
と画面内位置の微小誤差(±nx,±ny)を加味した
Vdyの分布(図7(f))が、オフセット推定値と一
致するか否かによって、判定が行われる。すなわち、図
9(a)では、Vdyの分布とオフセット推定値は一致
しないので、この動きベクトルの位置は移動物であると
判定され、一方、図9(b)では、Vdyの分布とオフ
セット推定値は一致するので、この動きベクトルの位置
は静止背景であると判定される。
された動きベクトルFL1は、画面中の移動物の各部に
検出される。そして、図10(b)に示すように、これ
らの動きベクトルFL1を含む領域をグループ化し、矩
形の移動物領域202を生成する(S24)。そして、
車両からこの移動物までの距離を、移動物領域202の
下端UEの位置において推定する(S25)。
のデフォルト距離値を示す図である。ここでは図11
(a)に示すように、撮像画像中の、所定位置よりも下
にある第1の領域AR1については路面RS上にあると
仮定し、この所定位置よりも上にある第2の領域AR2
は撮像手段101から所定距離DD(例えば50m)に
あると仮定する。すなわち、第1の領域AR1について
は、路面RSまでの推定距離がデフォルト距離値として
記憶され、第2の領域AR2については、所定距離DD
がデフォルト距離値として記憶されている。
動物領域202が画面上で領域AR1,AR2にまたが
って存在している場合は、第1の領域AR1に含まれた
移動物領域202の下端UEを基準として、その物体が
下端UEで路面RSに接していると仮定して距離を推定
する。
メモリに記憶される。そして次のフレーム画像の処理に
よって、同一位置に移動物領域が検出され、かつ、この
移動物領域までの推定距離が、メモリに記憶された前フ
レームでの推定距離よりも短いときは、その移動物領域
の物体は接近物であると判定される(S26)。
景と判定された動きベクトルFL2は、そのベクトルの
大きさ(オフセットはキャンセルする)から、次式によ
って距離Zが計算される(S27)。Z=dZ*r/d
rただし、dZはフレーム間における車両の移動量、r
は画面上における消失点VPからの距離、drは動きベ
クトルの大きさである。すなわち、 r =sqrt((x−x0)2 +(y−y0)2 ) dr=sqrt(Vx2 +(Vy−Vdy)2 )
ト距離値として記憶された路面までの距離と比較する
(S28)。そして、図12(b)に示す街路樹OBの
ように路面より高く位置しているものを、障害物と判定
する。また、車両MMのようにほぼ真後ろから接近して
くる物の場合、動きベクトルが消失点近傍で生じるが、
その大きさはきわめて小さい。このため、上述した方法
で距離Zを求めた場合、その物体が路面よりも下に位置
することになるような値となる可能性がある。路面より
も下には通常、物体は存在し得ないので、このような場
合の動きベクトルは移動物のものであると判定して、移
動物領域抽出処理S24に回すことにする。
動きベクトルから、障害物・移動物・接近物および画像
内の距離が求められ(S29)、これらの情報は画像合
成手段110に出力される。
に、撮像手段101から入力された撮像画像上に、矩形
領域202の枠203を赤く点灯するように合成し、こ
れを表示装置111に出力する。ただしこのとき、表示
装置111は合成画像を、バックミラーと同相になるよ
うに左右反転して表示する。
示す表示画像を見て、赤い枠203の点灯によって、接
近物の接近を知ることができる。すなわち、運転者は、
撮像画像を見て周囲の状況を確認するとともに、特に注
意が必要な接近物に対して、警報音などによって驚くこ
となく、自然に注意を向けることが可能となる。
に対し、どの方向からどの程度まで接近してきているか
という情報を、直接的に容易に把握することができる。
みを赤い枠で点滅表示するものとしたが、運転者に注意
を喚起する方法としてはこの方法に限られず、例えば他
の色を用いたり、点滅させずに表示したりしてもよい。
また表示装置111に表示される接近物の画像が下方に
移動すれば移動体に接近していると理解され、逆に上方
に移動すれば移動体から離れていると理解することがで
きる。
るので、距離自体を表示したり、距離に応じて表示を変
化させたりすることによって、運転者の状況把握をより
一層助けることが可能になる。例えば、接近物との距離
が、50m以上のときは緑色、20m以上50m未満の
ときは黄色、20m未満の時は赤色というように、距離
に応じて枠の色を変化させたり、移動物領域の右上に距
離値自体を表示させたりすればよい。
2の実施形態に係る運転支援装置としての移動体画像表
示システムの構成を示すブロック図である。同図中、図
1と共通の構成要素には、図1と同一の符号を付してお
り、ここではその詳細な説明は省略する。図1と異なる
構成要素は、第1撮像手段101とは別個に設けられた
第2撮像手段401、階層的ブロックステレオマッチン
グ手段405、3D情報推定・障害物検出手段409お
よび画像合成手段または画像生成手段としての3D画像
合成手段410である。構成要素102〜109,40
5,409によって検出手段が構成されている。
の目的は、動きベクトル(フロー)が精度良く求まらな
い消失点付近の接近物や障害物の検出を精度良く行うこ
とである。本実施形態に係る移動体画像表示システムの
動作について、図15〜図21を参照して説明する。
した模式図である。図15に示すように、本実施形態に
係る運転支援装置では、2台の撮像手段101,401
が車両後部に水平方向にずらして設置されている。そし
て、一の撮像手段としての第1撮像手段101による第
1の撮像範囲VA1と他の撮像手段としての第2撮像手
段401による第2の撮像範囲VA2とが、オーバーラ
ップする領域OLを有するように、配置されている。
野角が限られた通常のレンズを持つカメラを用いて、車
両後方を広い視野で撮影し監視するためのものである。
このように複数の撮像手段を配置すれば、魚眼レンズな
どの特殊なレンズを用いなくとも、広視野の画像を撮影
することが可能となる。また、複数の撮像手段を用いる
ことによって、得られる画像の解像度を高く保つことも
できる。
た複数の画像を接合して表示する必要があるが、図15
のように異なる位置から撮影された画像を接合する場合
は、位置による隠蔽(オクルージョン)の影響などを考
慮して、2個の撮像範囲に重なりを持たせた方がよい。
像化手段102、LPF103、ブロックサンプリング
手段104および階層的ブロックマッチング手段105
は、撮像手段101,401から入力された各撮像画像
に対して、第1の実施形態と同様の処理を行い、フロー
(動きベクトル)を求める。
段101,401によって得られた撮像画像に上記の処
理によって得られたフローを重ねた図である。OLは撮
像画面上におけるオーバーラップ領域を示す。図16
(a),(b)では、ビルや樹など静止した物体に対す
るフローは実線の矢印によって示し、車など動きのある
物体に対するフローは破線の矢印によって示している。
動きによって、消失点VPへ向かうフローとなる。この
フローの大きさは、自車両の速度と、画面上での消失点
VPまでの距離に比例する。このため、消失点VP近傍
のフローは、その大きさは小さくなるので、検出が困難
になる。
グ手段405は、オーバーラップ領域OLにおいて、図
16(a),(b)に示す2枚の画像のステレオ解析を
行い、ステレオ視差を求める。消失点VPは車両の進行
方向の真後ろに生じるので、撮像手段101,401
を、オーバーラップ領域OLが撮像画像上で消失点VP
を含むように設定するのは容易である。
す2枚の画像を重ね合わせた図である。同図中、車両画
像のずれVDが、求められたステレオ視差である。
合、ステレオ視差VDはほぼ水平方向に生じる。このた
め、上位階層の画像から、水平5x垂直3画素の範囲で
ブロックマッチングによってSAD(差分絶対値の総
和)を求め、そのSADの最小点からステレオ視差を求
める。下位階層の画像では、上位階層の画像の同一位置
のブロックにおいて求められたステレオ視差を中心に、
さらに、水平5x垂直3画素の範囲でステレオ視差を求
める。
は、最下位階層の画像(撮像画像)において求められた
動きベクトルとSADを用いて、SADの最小位置とそ
の周囲の8点のSADの値から、1画素以下のサブピク
セルの精度で動きベクトルの推定を行う。これととも
に、そのブロックにおける動きベクトルの信頼性判定を
行う。
手段405によって得られたステレオ視差VDに対し
て、動きベクトルに係る処理を全く同様に適用すること
によって、サブピクセル精度でのステレオ視差の推定
と、ステレオ視差の信頼性判定とを行う。
ついて、前フレームからの時間的な動きを示すフローが
求められるとともに、オーバーラップ領域OLにおいて
ステレオ視差が求められる。
位置関係とが分かれば、三角測量の原理によって、撮像
手段から対象物までの距離が求められる。また、画像の
時間的な動きを表すフローによっても、例えば対象物が
地面に静止していると仮定することによって、車速との
関係で、撮像手段から対象物までの距離を求めることが
できる。
物検出手段409は、図17に示すように、2枚の撮像
画像について3次元情報を推定し、さらに、地面から所
定の高さ以上にあると推定される画面上の領域を、障害
物OBとして検出する。
失点VPへ向かうフローとは異なる動きベクトルを持つ
ブロックを、移動物・接近物候補ブロックとして抽出
し、近接する移動物・接近物候補ブロックを連結するこ
とによって、図17に示すように、移動物MMを抽出す
る。またこれとともに、3D情報推定・障害物検出手段
409から得られる3次元情報から、消失点VP近傍領
域の障害物の距離が接近していると判断したとき、これ
を図17に示すように、接近物APとして抽出する。
うに、3D情報推定・障害物検出手段409から得られ
る3次元情報を利用して、撮像装置101,401から
入力された2枚の撮像画像を合成する。さらに合成画像
上で、移動物MMと接近物APの領域を例えば赤い枠で
囲んで点灯表示するとともに、障害物OBを例えば緑色
の枠で囲んで表示し、これを表示装置111に出力す
る。ただしこのとき、表示装置111は合成画像を、バ
ックミラーと同相になるように左右反転して表示する。
赤い枠の点灯によって、移動物MMや接近物APの接近
を知ることができ、また、接近物APが自車両に対し、
どの方向からどの程度まで接近してきているかを、直接
的に容易に把握することができる。さらに運転者は、緑
の枠の表示によって、障害物OBの存在とその位置を直
接的に容易に把握することができる。
形態のように、撮像画像の動き解析によって障害物や接
近物を検出するいわゆる「モーションステレオ」と呼ば
れる方法では、移動による視点の変化に対応した画像の
変化を解析することによって、撮像画像内の3次元情報
を得る。この場合、移動する方向またはその逆方向の画
像の、移動によるフロー(動きベクトル)の消失点の近
傍領域では、視点の変化に対応した画像の変化が小さく
なるという欠点があり、例えば車両に応用する場合、走
行方向の前方や後方の正面における検出感度が下がる、
といった問題があった。
画面上の消失点近傍領域における検出を、2台のカメラ
によるオーバーラップ領域OLにおけるステレオ解析に
よって補っているので、感度よく検出することができ
る。
・障害物検出手段409から得られた3次元情報を利用
して、接近物や障害物の情報を運転者に的確に伝える。
この方法について、説明する。
された撮像画像を見たとき、画面の奥行き方向の距離
は、合成画像上の物体のみかけの大きさから判断する必
要がある。特に、撮像装置を車両に設置する場合には、
車高以上の位置に設置することはできず、また、ある程
度遠方を視野に入れるためにはその向きをほぼ水平近く
にしなければならないので、この結果、接近物との距離
は、画面の奥行き方向になってしまう。
るための方法として、本願発明者らによる日本国特許出
願 特願平10−217261にあるような合成画像の
視点位置を変更する技術がある。この出願の装置の場
合、車両の周囲の複数の撮像画像が3次元的に地面を写
していると仮定して、例えば上空から見下ろしたような
新しい視点からの合成画像を作成している。その場合、
車両と他の物体との距離は、画面上の距離に比例するこ
とになるので、直感的に距離が把握しやすくなる。
は、上述の技術を用いて、撮像手段101,401によ
って得られた撮像画像を、実際の撮像手段の設置位置よ
りも上方の視点位置から見た合成画像に変換する。遠方
まで視野に入れるためには、真下を見下ろすよりも、斜
め下方向を見下ろすような視点を用いる方がよい。
ための仮想視点VVPの位置を示している。仮想視点V
VPは、撮像手段101の上方に位置しており、その向
きは車両後方斜め下方向を見下ろすようになっている。
そして、図18(b)に示すように、実際の撮像手段1
01による撮像画像が図11(a)を用いて説明したよ
うなデフォルトの距離にあると仮定すると、実際の撮像
画像から、仮想視点VVPから見た合成画像を生成する
ことができる。
すようなものである場合、仮想視点VVPから見た合成
画像は図19(b)に示すようになる。図19から分か
るように、実際にデフォルトの距離値と同じように路面
上に存在する白線411等は合成画像上でも正確な位置
に合成され、かつ、上方から見た画像なので、距離感が
把握しやすく強調されたものとなる。しかし、実際には
路面上にない樹木412や車両413などは、合成画像
上では、長く引き延ばされ不自然に歪んだものになる。
なお、図19(b)の合成画像は、実際の撮像領域より
も外側の領域414を含んでいる。
適用した場合には、画像変換の際に地面の位置しか仮定
していないので、実際には地面に位置しないもの、例え
ば他の車両や障害物が合成画像上で歪んでしまうという
問題が生じる。
害物検出手段409から得られる3次元情報を利用する
ことによって、上述した合成画像上における車両などの
歪みを、大きく改善する。このことを、図20および図
21を用いて説明する。
出手段409から得られる3次元情報を利用して、地面
よりも上にある障害物や接近物を検出している。このた
め、図20(a)に示すように、障害物や接近物の領域
をその3次元情報に従って合成するので、仮想視点VV
Pから見た画像を合成しても、歪みの少ない自然な画像
を合成できる。
2や車両413については、撮像手段101からの実際
の距離RDが検出されているので、その領域は、合成画
像生成においても実際の距離RDが考慮された位置に、
合成される。したがって、図20(b)に示すように、
実際には路面上にない樹木412や車両413等も、デ
フォルトの距離値ではなく実際の距離RDを基にして合
成されるので、合成画像上で長く引き延ばされることは
なく、自然なものとなる。
にデフォルトの距離値と同じように路面上に存在する白
線等は正確な位置に合成され、かつ、実際には路面上に
ない樹木や車両等についても自然な画像が得られる。さ
らに、合成画像は上方から見た画像であるので、距離感
が把握しやすい画像を、運転者に示すことができる。
撮像画像から合成画像を生成する場合を示す図である。
図21(a)に示すように、この場合も実際には路面上
にない樹木412や車両413については、撮像手段1
01,401からの実際の距離RDが検出されているの
で、その領域は、合成画像生成においても実際の距離R
Dが考慮された位置に、合成される。そして、図21
(b)に示すような合成画像が得られる。図21(b)
の合成画像において、VA1,VA2はそれぞれ、撮像
手段101,401の視野範囲に対応する領域、OLは
視野範囲が重なったオーバーラップ領域である。図20
(b)の例に比べて、視野角の広い画像が合成されてい
る。また、オーバーラップ領域OLよりも外側の領域で
も、消失点から離れているためにフローから距離が求め
られるので、その距離が考慮された位置に例えば樹木4
15を合成することができる。
変形例について、図22および図23を参照して説明す
る。
一例を示す図である。上述の実施形態と異なるのは、2
台の撮像手段101,401が、水平方向ではなく垂直
方向に間隔kをおいて設置されている点である。また、
撮像手段の視野範囲については、第2の実施形態と同様
に、撮像手段101による第1の撮像領域VA1と撮像
手段401による第2の撮像領域VA2とが互いに重な
り、オーバーラップ領域OLが生じるようになってい
る。
実施形態と同様に、2つの撮像領域がオーバーラップす
る領域にステレオ解析領域STを設け、またそれ以外の
部分にも動き解析領域MA1,MA2を設けている。
処理について、説明する。
像では、縦方向にステレオ視差VDが生じる。このとき
図23(c)に示すように、2枚の画像から予め水平エ
ッジHEを抽出しておき、この水平エッジHEについて
2枚の画像間の対応をとることによって、ステレオ視差
VDは容易に求めることができる。また、本発明が主な
対象とする路面上の車両の画像は、バンパー、ボンネッ
トのラインなどの水平エッジが他のエッジに比べて多く
含まれており、容易に検出することが可能である。この
ステレオ視差VDによって撮像手段からの距離が求まる
ので、上述の実施形態と同様に、接近物や障害物の検出
が可能であり、また、接近物や障害物の画像を立体的に
合成して表示することができる。
とが縦方向に並ぶので、合成画像は、縦方向の視差が強
調された画像となる。また、水平方向のエッジが少な
く、このためステレオ視差VDが精度良く求まらない部
分では、合成画像での精度も落ちるが、逆に水平エッジ
が少ないために、位置のずれによる不自然さはほとんど
目立たない。したがって、全体として非常に自然であ
り、かつ、水平エッジのある部分(他の車両が映ってい
る部分など)では、奥行き位置情報が強調された合成画
像を生成することができる。
能な距離との関係について、補足説明する。説明を簡単
にするために、撮像手段は真後ろを向いているものとす
る。撮像手段の水平方向の画角を約90度と仮定する
と、距離Dが10mのとき、水平方向の画角範囲は約2
0mに相当する。また撮像手段の画素の縦横比を3:4
とすると、垂直方向の画角範囲Vhは約15mに相当す
る。すなわち、 Vh/D=1.5 である。また、画面の垂直方向の画素数をVpとする
と、撮像手段と同一高さにある後方車両の水平エッジ
が、無限遠の視差0から、1画素相当の視差が生じるま
で接近するときの距離Dは、 Vh/k=Vp から、 D=k*Vp/1.5 となる。垂直方向の画素数Vpを480、撮像手段の間
隔kを10cm(=0.1m)とすると、 D=0.1*480/1.5=32(m) と概算される。実際の視差の検知精度は0.3〜1画素
であり、求められる接近物検出距離が30〜70m、撮
像手段の画角が60〜120度と仮定すると、撮像手段
の間隔は7〜20cm程度でよいことが概算できる。
較的近くに設置された撮像手段によっても、接近物を検
出することができるので、車両への搭載がより容易にな
る。
おいては、車両の後方を、主たる監視領域として説明し
たが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば車
両前方・側方を監視領域として、車両前方・側方の画像
を生成するものとしてもかまわない。
の実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図
である。図24において、図14と異なる構成要素は、
危険度判定手段501、車外警報手段502、乗員保護
手段503である。
101,401により、オーバーラップする領域を階層
的ステレオマッチング手段405によってステレオ解析
することにより、従来検出が困難であった車両真後ろの
接近物を精度よく計測することが可能となる。
ろからの接近物を対象としていなかったのは、動き検出
だけでは接近物の検出が困難である点と、接近物を検出
した後、衝突などを避けるための方法が少ないというこ
ともあった。例えば第1の従来例においては、自車両の
走行する隣の車線からの接近物を検出した場合、その車
線への自車両の進路変更を行わないように警報するなど
により容易に衝突を避けることが可能となる。一方、自
車両と同じ車線から接近する車両については、速度を上
げて前方へ回避するか、他の車線への進路変更などの積
極的な動きが必要とされる。いずれの場合も、接近物以
外の周囲の車両、物体への衝突という危険が新たに生じ
てしまう。
出手段109が真後ろからの接近物を検出したときは、
危険度判定手段501は、衝突までの時間や接近物の速
度変化等からこの接近物が衝突する可能性を判定する。
そして、衝突の可能性が高いと判断したときは指示信号
を出力する。車外警報手段502は指示信号を受けて、
自動的にブレーキランプを点滅させるなどのように、後
方に向けて警報を発する。ここでの警報としては、ブレ
ーキランプの点滅以外にも、後方に向けて設置したラン
プの照射や点滅、音による警報、ラジオなどの電波を利
用しての警報などが考えられる。
が出力されると、乗員保護手段503は、シートベルト
の巻き取りやエアバックの作動準備などの乗員を保護す
る措置を講じる。エアバックに関しては、予め衝突の可
能性が高いことが分かれば、作動準備や乗員の頭部位置
の検出などの種々の前処理を行うことが可能になり、こ
れにより乗員保護を確実に行うことができる。
画像のステレオや動き解析によるものに限定するわけで
なく、例えばレーダー、レーザーなどを用いた他の手段
により実施することも可能である。
ば船、飛行機、列車などにも容易に適用可能であること
はいうまでもない。
は、ここで示したものに限られるものではない。
段や画像生成手段の機能は、その全部または一部を、専
用のハードウェアを用いて実現してもかまわないし、ソ
フトウェアによって実現してもかまわない。また、本発
明に係る運転支援装置の検出手段や画像生成手段の機能
の全部または一部をコンピュータに実行させるためのプ
ログラムを格納した記録媒体や伝送媒体を、利用するこ
とも可能である。
本発明によって、車両の振動による揺れに影響されずに
接近物を検出できる。また、複数の撮像装置によるステ
レオ解析を併用することによって、動きの変化の小さい
車両の真後ろの接近物を検出することができる。
することによって、運転者が、その位置関係と周囲状況
を直接的に確認できる。また、画像を上方からの斜め見
下ろしの視点からの画像に変換することにより、接近物
までの距離をより分かりやすく提示することができる。
する車両に警報することにより、衝突の可能性を低減で
き、衝突の衝撃から乗員を保護する処置をより早くから
開始することができる。
の負担を軽減することができる運転支援装置を提供する
ことができる。
構成を示すブロック図である。
像上にフローが示された図である。
見た概念図である。
(b)は図2の画像上で移動物領域が抽出された図であ
る。
トである。
手段に与える影響を示す図である。
定値を求める手順を説明するための図である。
チャートである。
を説明するための図である。
物領域の抽出を表す図である。
図、(b)は移動物領域が領域AR1,AR2にまたが
っているときの距離推定を示す図である。
画像、(b)は障害物の判定手法を説明するための図で
ある。
の構成を示すブロック図である。
配置の一例を示す模式図である。
た図、(c)は(a),(b)に示す2枚の画像を重ね
合わせてステレオ視差を求めた図である。
像の例である。
成画像を得るための仮想視点を示す図である。
(a)から生成した合成画像である。
像合成を説明するための図である。
像合成であって、2台の撮像手段を用いた場合を説明す
るための図である。
変形例に係る撮像手段の配置の一例を示す図である。
施形態の変形例におけるステレオ視差の求め方を説明す
るための図である。
の構成を示すブロック図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 移動体の運転を支援する装置であって、 当該移動体に設置され、移動体の周囲を撮像する撮像手
段と、 前記撮像手段による撮像画像を、前記撮像手段の位置と
は異なる位置にある視点からの画像に、変換する画像生
成手段と、 前記撮像画像に撮された物体について、当該移動体から
の距離を検出する検出手段とを備え、 前記画像生成手段は、 前記変換画像の生成の際に、前記物体について、前記検
出手段によって検出された距離を用いて、その像の歪み
を補正するものであることを特徴とする運転支援装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の運転支援装置において、 前記撮像手段は、複数個設けられており、 前記複数の撮像手段は、その撮像画像上で、一の撮像手
段と他の撮像手段の撮像領域がオーバーラップした領域
を有し、 前記検出手段は、 前記オーバーラップ領域において、前記一の撮像手段と
前記他の撮像手段とのステレオ視差を求め、 求めたステレオ視差を基にして、当該物体までの距離を
求めるものであることを特徴とする運転支援装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の運転支援装置において、 前記検出手段は、 前記撮像画像の時間的な動きを示すフローから、当該物
体までの距離を求めるものであることを特徴とする運転
支援装置。 - 【請求項4】 移動体の運転を支援する装置であって、 当該移動体に設置され、移動体周囲を撮像する撮像手段
と、 前記撮像手段の撮像画像から、時間的な動きを示すフロ
ーを求め、このフローを基にして、移動体周囲の物体の
動きを検出する検出手段とを備え、 前記検出手段は、 物体の動きを検出する前処理として、求めた各フローか
ら、オフセットの推定値を求め、このオフセット推定値
を当該移動体の振動に起因する揺れ成分として、各フロ
ーからキャンセルするものであることを特徴とする運転
支援装置。
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