JP2007329611A - 車両周辺監視装置、車両周辺監視システム、および車両周辺監視方法 - Google Patents

車両周辺監視装置、車両周辺監視システム、および車両周辺監視方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ドライバの死角となる場所を撮影して表示するに際し、ドライバが死角となる場所を容易に認識できる表示を行う。
【解決手段】画像処理装置30が、カメラ10で撮影された車両周辺の画像の画像データを入力し、入力した画像データを、車両の運転席(ドライバ)の視点から車両の車室内に備えられたモニタ40側を見た視点にアフィン変換すると共に、アフィン変換した画像をモニタ40に表示させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、ドライバにとって死角となる車両の周囲を撮影すると共に、撮影した映像を運転席(ドライバ)の視点に合わせて表示する車両周辺監視装置、車両周辺監視システム、および車両周辺監視方法に関する。
従来より、車両に搭乗したドライバに当該ドライバの死角を認識させる方法として、ドライバの死角となる場所をカメラで撮影すると共に、撮影した映像をナビゲーション装置のモニタ等に表示する手法が、例えば非特許文献1〜3で提案されている。
このようにして、カメラでドライバの死角となる場所を撮影する場合、車両の意匠の問題からカメラを搭載する位置が限定される。このため、広角のカメラを用いることで、広範囲を撮影して表示することや、車両の周囲に位置する物体と車両との距離感を掴み易くするために鳥瞰図に変換して表示することが実施されている。
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しかしながら、上記従来の技術では、ドライバの視点と、モニタに表示されるカメラの視点とが大きくかけ離れている。この場合、ドライバの視点のみでなく、表示映像の画角や方向についても同様である。このため、モニタに表示される車両と車両の周囲の物体と自己との位置関係を認識するために、ドライバは頭の中で3次元的な位置関係を整理する必要があり、必ずしも直感的に理解しやすい表示とは言えない。このため、ドライバがモニタを注視する時間が増え、ドライバの負担が増加することとなり、安全上好ましくない。
本発明は、上記点に鑑み、ドライバの死角となる場所を撮影して表示するに際し、ドライバが死角となる場所を容易に認識できるように表示することができる車両周辺監視装置、車両周辺監視システム、および車両周辺監視方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、画像処理手段(30)が、車両(50)の運転席から死角となる場所を撮影する撮影手段(10)で撮影された車両周辺の画像の画像データを入力し、この画像データに基づいて、撮影手段の視点で撮影された画像を車両の運転席の視点(70)で見た画像となるように視点変換し、視点変換した画像を運転席の視点から表示手段(40)を見たときの画角に合わせて表示手段に表示させることを特徴とする。
このように、撮影手段で撮影した画像を、運転席の視点から見た視点に視点変換する処理を行い、処理した画像を表示手段に表示する。これにより、運転席に座っているドライバは、運転席から離れなくても、表示手段を通じて車両の周囲の死角となる部分を見ることができる。すなわち、ドライバは表示手段を見ている方向の死角となる部分が、ドライバの視点や画角が変わることなく車両が透けるように(スケルトン)表示されることとなる。このため、ドライバは車両の周囲と運転席との位置関係を容易に把握できる。したがって、ドライバが表示手段を注視する時間を削減することができる。
この場合、視点変換を、幾何学的変換であるアフィン変換により行う。これにより、撮影手段で撮影された画像の視点補正を行うことができる。
また、画像処理手段において、表示手段に画像表示させることを示す画像表示信号を出力する信号入力手段(20)から当該画像表示信号を入力した場合に画像データの視点変換を行うようにすることができる。
これにより、信号入力手段を例えばスイッチ手段とし、ドライバがこのスイッチ手段を操作することによって、表示手段に車両の周囲の死角となる場所を表示することができる。また、信号入力手段を例えば距離センサとし、当該距離センサが車両周囲の障害物を検知したときに画像表示信号を画像処理手段に出力するようにすることもできる。
上記画像処理手段を、撮影手段で撮影された画像の画像データを取得する画像データ取得手段(120)と、画像データ取得手段にて取得された画像データを視点変換すると共に、当該視点変換した画像の中から運転席の視点から表示手段を見たときの画角、位置、サイズに対応する部分を抽出する視点変換手段(130)と、視点変換手段にて取得された画像の画像データを表示手段に入力することで、当該表示手段に画像表示を行う画像表示手段(140)と、を備えた構成とすることもできる。
また、撮影手段として、第1撮影手段(11)と第2撮影手段(12)とを備えた構成とすることができ、画像処理手段を、第1撮影手段で撮影された第1画像の第1画像データを取得する第1画像データ取得手段(220)と、第2撮影手段で撮影された第2画像の第2画像データを取得する第2画像データ取得手段(230)と、第1画像データおよび第2画像データをそれぞれ視点変換すると共に、第2画像データを視点変換したものを、第1画像データを視点変換したものに貼り付けて1枚の画像を生成し、生成した画像の中から運転席の視点から表示手段を見たときの画角、位置、サイズに対応する部分を抽出する視点変換手段(240)と、視点変換手段にて取得された画像の画像データを表示手段に入力することで、当該表示手段に画像表示を行う画像表示手段(250)と、を備えた構成とすることもできる。
このように2以上の撮影手段で撮影することで、より広角に車両の周囲を撮影することができる。これにより、表示手段に表示される画像の中に、例えばフロントガラス越しに直視できる像と一致する部分が増えるので、ドライバの頭の中での位置関係がよりスムーズに認識されるようにすることができる。
以上では、本発明を車両周辺監視装置として把握した場合について説明したが、本発明は車両周辺監視システムとして構成することができ、物の発明に限らず、方法の発明としても把握することができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される車両周辺監視装置は、車両に搭乗したドライバの死角となる車両の周囲を撮影してモニタ表示することにより、ドライバが車両周囲の障害物を把握するための補助となるものである。
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両周辺監視装置のブロック構成図である。この図に示されるように、車両周辺監視装置S1は、カメラ10と、信号入力装置20と、画像処理装置30と、モニタ40と、を備えて構成されている。
カメラ10は、車両の周囲を撮影するものであり、例えば1秒間に15枚の画像を撮影する。撮影された1枚1枚の画像は、連続して表示されることで動画として認識される。このカメラ10にて撮影された画像のデータは、画像処理装置30に出力される。なお、カメラ10は既に車両に搭載されたものを用いるようにしても構わない。また、カメラ10は、本発明の撮影手段に相当する。
図2は、上記カメラ10にて車両の前方を撮影する様子を示した図である。この図2のうち、(a)は車両の上面図、(b)は(a)の側面図である。図2(a)に示されるように、本実施形態では、カメラ10は車両50の前部に設置されており、撮影範囲60は前方180°になっている。
また、図2(a)、(b)に示されるように、運転席(ドライバ)の視点70から車両50の左前方を見たとき、ドライバの視点70からでは、車両50のフロントバンパの左コーナー付近が死角となって見えない。したがって、本実施形態では、カメラ10で車両50のフロントバンパの左コーナー付近を撮影し、撮影した画像の画像データを後述する画像処理装置30にて視点変換処理した後、視点変換処理した画像をモニタ40に画像表示することとなる。
信号入力装置20は、カメラ10で撮影された画像をモニタ40に表示するためのスイッチ手段である。すなわち、ドライバがこの信号入力装置20を操作することにより、信号入力装置20からモニタ40に画像表示させることを示す画像表示信号が画像処理装置30に入力されることで、カメラ10で撮影された画像が画像処理装置30を介してモニタ40に表示される。このような信号入力装置20は、例えばステアリングに設けられている。なお、信号入力装置20は、本発明の信号入力手段に相当する。
画像処理装置30は、カメラ10で撮影された画像の画像データを画像処理する機能を有するものである。具体的に、画像処理装置30は、視点変換処理として、カメラ10から入力した画像をアフィン変換すると共に、アフィン変換した画像の中からドライバの視点70および画角に合った部分を選択する。アフィン変換とは、図形や形状の視点補正を行う幾何学的な変換方式である。
なお、アフィン変換は周知の幾何学的変換方式であり、本実施形態ではその詳細な説明を割愛する。このアフィン変換については、例えば『画像処理工学』(コロナ社、メカトロニクス教科書シリーズ9、末松良一、山田宏尚著、p114)等に詳細な説明の記載がある。
このような機能を有する画像処理装置30として、例えばメモリやCPU等を備えたマイクロコンピュータ等によって構成されるECUが採用される。そして、画像処理装置30は、カメラ10で撮影された画像をアフィン変換する画像処理プログラムを有している。この画像処理プログラムは、メモリに格納され、CPUによって実行される。また、ドライバの視点70の位置や、ドライバの視点70からモニタ40を見たときの画角のデータがメモリにあらかじめ記憶されている。なお、画像処理装置30は、本発明の画像処理手段に相当する。
モニタ40は、上記画像処理装置30で変換された映像を表示するものであり、例えば車両50のインストルメントパネルに備え付けられた液晶パネルが採用される。図2(a)、(b)に示されるように、本実施形態では、モニタ40はインストルメントパネルのうち中央付近、一般的な車載ナビゲーションシステムのモニタと同様の位置に設置されている。なお、モニタ40は、本発明の表示手段に相当する。以上が、本実施形態に係る車両周辺監視装置S1の全体構成である。
次に、上記画像処理装置30において行われる画像処理について、図3を参照して説明する。図3は、画像処理プログラムの内容を示すフローチャートである。本実施形態では、車両周辺監視装置S1に電源が供給されると、画像処理プログラムに従って図3に示されるフローがスタートする。
ステップ110では、信号入力装置20から画像処理装置30に画像表示信号が入力されたか否かが判定される。すなわち、ドライバによって信号入力装置20が操作されたことによって、信号入力装置20から画像表示信号が入力されたかがモニタされる。
本ステップにて画像処理装置30に画像表示信号が入力されたと判定されると、ステップ120に進む。一方、本ステップにて画像処理装置30に画像表示信号が入力されないと判定されると、本ステップにて繰り返し画像表示信号の入力がモニタされる。
ステップ120(画像データ取得手段)では、カメラ画像が取得される。すなわち、カメラ10で撮影された画像の画像データが画像処理装置30に入力される。
ステップ130(視点変換手段)では、画像処理が行われる。具体的には、ステップ120で取得された画像データがアフィン変換されることで、カメラ10の視点で撮影された画像が、ドライバの視点70からモニタ40側を見た画像に視点補正される。
さらに、図2(a)、(b)に示されるように、ドライバが当該ドライバの視点70からモニタ40を見たとき、ドライバにとって死角となる車両50のフロントバンパの左コーナー付近をモニタ40に表示すべく、ドライバの視点70からモニタ40を見たときの画角や位置、サイズに合わせてアフィン変換された画像の中から対応する部分が抽出される。
ステップ140(画像表示手段)では、画像表示が行われる。すなわち、上記ステップ130にて得られたアフィン変換後の画像データがモニタ40に入力され、モニタ40に画像表示がなされる。これにより、ドライバは、図2(b)に示されるように、死角となる車両50のフロントバンパの左コーナー付近が車両50が透けるように(スケルトン)表示されているように認識することができる。
この後、ステップ110に戻り、画像表示信号が信号入力装置20から画像処理装置30に入力され続ける限り、上記ステップ110〜140が繰り返し実行されることとなる。
以上説明したように、本実施形態では、カメラ10で撮影した画像の画像データを運転席(ドライバ)の視点70に合うようにアフィン変換し、アフィン変換した画像をモニタ40に表示することを特徴としている。すなわち、カメラ10で撮影した画像を、ドライバの視点70から見たものとなるようにアフィン変換し、アフィン変換した画像の中からドライバの視点70や画角に合う部分を抽出して表示する。
これにより、ドライバにとってモニタ40を見ている方向の死角となる場所を、ドライバの視点70や画角を変えることなくモニタ40に車両50が透けるように(スケルトン)表示することができる。このため、運転席に座っているドライバは、車両50の周囲と運転席との位置関係を容易に把握できる。したがって、ドライバがモニタ40を注視する時間を削減することができる。
本実施形態では、上述のように、得られた画像をアフィン変換することによりドライバの視点70に応じた画像を得ることができる。すなわち、ドライバの死角となる部分に必ずしもカメラ10を設置する必要はなく、既に車両50に搭載されたカメラ10を用いて上記画像処理を行うことができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第1実施形態では、車両50のフロント部分に設置された1台のカメラ10にて車両50の前方を撮影していたが、本実施形態では、2台のカメラで撮影された各画像をそれぞれアフィン変換してモニタ40に表示することが特徴となっている。
図4は、本発明の第2実施形態に係る車両周辺監視装置のブロック構成図である。この図に示されるように、車両周辺監視装置S2は、第1実施形態に係る構成(信号入力装置20、画像処理装置30、モニタ40)に対し、車両50の周囲を撮影するものとして、第1カメラ11および第2カメラ12が備えられた構成となっている。
図5は、車両50に第1カメラ11および第2カメラ12を設置した模式図である。第1カメラ11は、ドライバ(運転席)から死角となる場所を含む範囲を撮影するものである。すなわち、図5に示されるように、第1カメラ11はドライバの視点70から車両50のフロントバンパの左コーナー方向を撮影する向きで車室内(例えばルームミラー付近)に設置されている。しかし、第1カメラ11は前記死角部分を撮影することは出来ない。また、第2カメラ12は、ドライバ(運転席)から死角となる場所を撮影するものである。すなわち、図5に示されるように、第2カメラ12は、第1カメラ11の場合と同様に、車両50のフロントバンパの左コーナー方向を撮影する向きで左ヘッドライト51内に設置されている。
また、本実施形態では、図5に示されるように、車両50のフロントバンパの左コーナー付近に障害物80が存在する。
次に、本実施形態に係る画像処理装置30において行われる画像処理について、図6を参照して説明する。図6は、第2実施形態に係る画像処理プログラムの内容を示すフローチャートである。本実施形態では、車両周辺監視装置S2に電源が供給されると、画像処理プログラムに従って図6に示されるフローがスタートする。
まず、ステップ210では、図3に示されるステップ110と同様の処理が行われる。そして、ステップ220(第1画像データ取得手段)では、第1カメラ画像が取得される。すなわち、第1カメラ11で撮影された画像の画像データが画像処理装置30に入力される。図7は、第1カメラ11で車両50のフロントバンパの左コーナー方向を撮影した一例を示した図である。この図に示されるように、第1カメラ11で撮影された画像に図5に示される障害物80は撮影されていない。なお、図7中、車両50の部分をハッチングして示してある。
ステップ230(第2画像データ取得手段)では、第2カメラ画像が取得される。すなわち、第2カメラ12で撮影された画像の画像データが画像処理装置30に入力される。図8は、第2カメラ12で車両50のフロントバンパの左コーナー方向を撮影した一例を示した図である。この図に示されるように、第2カメラ12で撮影された画像に図5に示される障害物80は撮影されている。なお、図8中、車両50の部分をハッチングで示してある。
ステップ240(視点変換手段)では、画像処理が行われる。具体的には、ステップ130と同様に、ステップ220、230で取得された各画像の画像データがアフィン変換されることで、画像の視点補正が行われる。すなわち、第1カメラ11または第2カメラ12の各視点でそれぞれ撮影された各画像が、ドライバの視点70からモニタ40側を見た画像にそれぞれ視点補正される。この後、アフィン変換された各画像が合成される。
図9は、アフィン変換された各画像を合成した図である。この図に示されるように、図7および図8で示される各画像がアフィン変換された後、図8に示される画像がアフィン変換されたものが、図7に示される画像がアフィン変換されたものに合成される。なお、図9中において、図7に示される画像をアフィン変換したものを貼り付けた領域を点線で示すと共に、車両50の部分をハッチングで示してある。
なお、図9中の図8に対応する画像の配置座標をあらかじめ決めておくことで、図7に示される画像をアフィン変換したものの中に、図8に示される画像をアフィン変換したものを貼り付け、図9に示される画像を得ることができる。
そして、図9に示される画像の中から、ドライバの視点70からモニタ40を見たときの画角や位置、サイズに合わせてアフィン変換された図9に示される画像の中から対応する部分が抽出される。
ステップ250(画像表示手段)では、ステップ140と同様に、画像表示が行われる。この後、ステップ210に戻り、画像表示信号が信号入力装置20から画像処理装置30に入力され続ける限り、上記ステップ210〜250が繰り返し実行されることとなる。
以上説明したように、本実施形態では、複数のカメラ11、12で車両50の周囲を撮影することにより、車両50の周囲をより広角に撮影することができる。これにより、モニタ40に表示される画像の景色が、ドライバがフロントガラス越しに直視できる景色と一致する部分が増えるため、ドライバの頭の中での位置関係がよりスムーズに認識されるようにすることができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態では、車両50のフロントバンパの左コーナー付近に位置する障害物80をモニタ40にてスケルトン表示する場合について説明したが、例えばメータに備えられたモニタ(液晶パネル等)に車両50のフロントバンパの右コーナー付近の映像を表示するようにしても構わない。
また、上記カメラ10を車両50の後部に取り付けて車両後部のリアバンパ付近を撮影すると共に、撮影した画像をアフィン変換し、このアフィン変換した画像をモニタとしても機能するルームミラーに表示するようにしても良い。
このようにルームミラーに車両50の後方の状況を表示する場合、信号入力装置20としてシフトレバーを採用する。そして、例えばシフトレバーがR(リバース)の場合、信号入力装置20から画像処理装置30に画像表示信号を出力すれば良い。
上記各実施形態では、信号入力装置20として例えばステアリングに備えられたスイッチ手段を採用しているが、信号入力装置20として例えば車両50の周辺に位置する障害物80を検知するための距離センサ(超音波センサ、電磁波センサ、赤外線センサなど)を採用することもできる。
このように信号入力装置20として距離センサを用いる場合、距離センサにて車両50の周囲に障害物を検知したときに画像表示信号を画像処理装置30に出力する。これにより、車両50に近接する障害物が存在する場合、その障害物が何かであるかを画像表示してドライバに知らせることができる。
また、上記のようにして距離センサを用いて画像表示を行う際、画像処理装置30によって図示しないスピーカーからアラーム(警告音)を鳴らすようにしても構わない。これにより、ドライバに注意を促すことができる。
上記各実施形態では、モニタ40の全面に画像処理した画像を表示するようにしているが、ナビゲーション装置用のモニタやマルチインフォメーションモニタに画像表示する場合、全画面を切り替えるのではなく、マルチ画面としてスーパーインポーズ表示する。これにより、ドライバおよび他の乗員の視聴を妨げることを防止できる。
なお、各図中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。
本発明の第1実施形態に係る車両周辺監視装置のブロック構成図である。 カメラにて車両の前方を撮影する様子を示した図であり、(a)は車両の上面図、(b)は(a)の側面図である。 画像処理プログラムの内容を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る車両周辺監視装置のブロック構成図である。 第2実施形態において、車両に第1カメラおよび第2カメラを設置した模式図である。 第2実施形態に係る画像処理プログラムの内容を示すフローチャートである。 第1カメラで車両のフロントバンパの左コーナー方向を撮影した一例を示した図である。 第2カメラで車両のフロントバンパの左コーナー方向を撮影した一例を示した図である。 第2実施形態において、アフィン変換された各画像を合成した図である。
符号の説明
10…撮影手段としてのカメラ、11…第1撮影手段としての第1カメラ、12…第2撮影手段としての第2カメラ、20…信号入力装置、30…画像処理装置、40…モニタ、50…車両、70…運転席(ドライバ)の視点、120…画像データ取得手段、130、240…視点変換手段、140、250…画像表示手段、220…第1画像データ取得手段、230…第2画像データ取得手段。

Claims (7)

  1. 車両(50)に搭載されると共に、前記車両の運転席から死角となる場所を撮影する撮影手段(10)で撮影された車両周辺の画像の画像データを入力し、当該画像の画像データに基づいて、前記撮影手段の視点で撮影された画像を前記車両の運転席の視点(70)で見た画像となるように視点変換した後、当該視点変換した画像を前記運転席の視点から表示手段(40)を見たときの画角に合わせて前記表示手段に表示する画像処理手段(30)を備えたことを特徴とする車両周辺監視装置。
  2. 前記視点変換を、アフィン変換により行っていることを特徴とする請求項1に記載の車両周辺監視装置。
  3. 前記画像処理手段は、前記表示手段に画像表示させることを示す画像表示信号を出力する前記信号入力手段(20)から当該画像表示信号を入力した場合、前記撮影手段から前記画像データを入力すると共に、この画像データを視点変換するようになっていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両周辺監視装置。
  4. 前記画像処理手段は、
    前記撮影手段で撮影された前記画像の画像データを取得する画像データ取得手段(120)と、
    前記画像データ取得手段にて取得された前記画像データを視点変換すると共に、当該視点変換した画像の中から前記運転席の視点から前記表示手段を見たときの画角、位置、サイズに対応する部分を抽出する視点変換手段(130)と、
    前記視点変換手段にて取得された画像の画像データを前記表示手段に入力することで、当該表示手段に画像表示を行う画像表示手段(140)と、を備えていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両周辺監視装置。
  5. 前記撮影手段は、前記運転席から死角となる場所を含む範囲を撮影する第1撮影手段(11)と、前記運転席から死角となる場所を撮影する第2撮影手段(12)と、を備えて構成され、これら第1撮影手段および第2撮影手段にて車両周辺が撮影されるようになっており、
    前記画像処理手段は、
    前記第1撮影手段で撮影された第1画像の第1画像データを取得する第1画像データ取得手段(220)と、
    前記第2撮影手段で撮影された第2画像の第2画像データを取得する第2画像データ取得手段(230)と、
    前記第1画像データおよび前記第2画像データをそれぞれ視点変換すると共に、前記第2画像データを視点変換したものを、前記第1画像データを視点変換したものに貼り付けて1枚の画像を生成し、生成した画像の中から前記運転席の視点から前記表示手段を見たときの画角、位置、サイズに対応する部分を抽出する視点変換手段(240)と、
    前記視点変換手段にて取得された画像の画像データを前記表示手段に入力することで、当該表示手段に画像表示を行う画像表示手段(250)と、を備えていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両周辺監視装置。
  6. 車両(50)に搭載されると共に、前記車両の運転席から死角となる場所を撮影する撮影手段(10)と、
    前記撮影手段で撮影された車両周辺の画像の画像データを入力し、当該画像の画像データに基づいて、前記撮影手段の視点で撮影された画像を前記車両の運転席の視点(70)で見た画像となるように視点変換する画像処理手段(30)と、
    前記画像処理手段で視点変換された画像を前記運転席の視点から見たときの画角に合わせて表示する表示手段(40)と、を備えたことを特徴とする車両周辺監視システム。
  7. 車両(50)に搭載されると共に前記車両の運転席から死角となる場所を撮影する撮影手段(10)で撮影された車両周辺の画像の画像データを画像処理手段(30)に入力し、当該画像の画像データに基づいて、前記撮影手段の視点で撮影された画像を前記車両の運転席の視点(70)で見た画像となるように視点変換した後、当該視点変換した画像を前記運転席の視点から表示手段(40)を見たときの画角に合わせて前記表示手段に表示することを特徴とする車両周辺監視方法。
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