JP3815291B2 - 車両後方監視装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を後退走行させる際に車両後方の画像を表示手段に表示させて、適切な車両の後退走行を促す車両後方監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両の後退走行時に車両後方の画像を車室内に設置されたディスプレイに表示させ、運転者に車両後方の様子を認識させることによって、車両の適切な後退走行を促す車両後方監視装置が提案され、実用化されるに至っている。
【0003】
この種の車両後方監視装置では、運転者に車両後方の様子を的確に認識させるために、運転者にとって見易い画像をディスプレイに表示させることが重要な課題とされており、このような観点から、様々な技術的改良が試みられている。
【0004】
具体的には、例えば特開2001−163132号公報においては、車両後方の画像を撮像するカメラが車体の低い位置に設置され、このような低い位置を視点として車両後方の画像が撮像されることに起因して、ディスプレイに表示される画像が見にくいものとなっている問題を解決するために、カメラで撮像した車両後方の画像を変換テーブルを用いて実際のカメラの視点よりも高い視点から撮像したと仮想される画像に変換し、この変換した画像をディスプレイに表示させる技術が提案されている。
【0005】
この例のように、車両後方の画像として、実際のカメラの視点よりも高い視点からの画像をディスプレイに表示させるようにすれば、ディスプレイには実際の画像よりも見易い画像が表示されることになり、運転者はこの画像を参照することで車両後方の様子を認識しやすくなる。特に、車両後方の画像を撮像するカメラは、車体レイアウトによる制限や美観性等の観点からナンバープレート近傍の極めて低い位置に設置されることが多く、このような低い位置を視点とした画像は人間の視覚において非常に見にくいものであるため、このような低い視点からの画像を高い視点からの画像に変換してディスプレイに表示させることの有用性は極めて高い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車体の低い位置に設置されたカメラにより撮像された車両後方の実際の画像(実画像)を高い視点からの画像に変換する場合、特開2001−163132号公報にて開示されるように、実画像上に現れる物体の像を全て道路面上にあるものと仮定している。そして、その道路面上における位置座標を基準として、その物体の像を変換するようにしている。したがって、道路面上に描かれている白線や文字などの立体的でないものは適切に変換されるが、建物や他の車両などの高さを有する物体については、大きく歪んだ状態に変換されてしまうことになる。
【0007】
このため、運転者が車両後方の状況を目視によってある程度認識した上で車両の後退走行を開始する際に、ディスプレイに直ちに変換後の画像(変換画像)を表示させるようにすると、変換画像上に現れる物体と運転者が目視により認識した物体との対応付けが困難な場合があり、このことが、車両の適切な後退走行を却って妨げてしまう要因となるといった問題がある。
【0008】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、車両後方の画像を運転者に見易く、且つ、実際の状況との対応付けが適切に行えるように表示するようにした車両後方監視装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の車両後方監視装置は、車両後部に設置されて前記車両後方の画像を撮像するカメラと、前記カメラにより撮像された前記車両後方の実画像を座標変換して、前記カメラの実際の視点よりも高い位置を視点として撮像したと仮想される変換画像を生成する変換画像生成手段と、前記車両後方の実画像と前記変換画像とが選択的に表示される表示手段と、前記車両の状況に応じて前記表示手段に表示させる画像を選択する表示制御手段とを備えている。そして、この車両後方監視装置は、前記表示制御手段が、前記車両が後退走行を開始する際に、先ず、前記表示手段に表示させる画像として前記車両後方の実画像を選択し、前記車両が所定距離後退走行したとき、或いは前記車両の後退走行開始時から所定時間経過したときに、前記表示手段に表示させる画像を前記変換画像に切り換えることを特徴としている。
【0010】
また、請求項2に記載の車両後方監視装置は、請求項1に記載の車両後方監視装置において、前記変換画像生成手段が、互いに視点高さの異なる複数の変換画像を生成し、前記表示制御手段が、前記変換画像生成手段により生成された複数の変換画像を、前記車両が所定距離後退走行する毎に或いは所定時間経過する毎に切り換えながら、視点の低い変換画像から視点の高い変換画像へと順に前記表示手段に表示させることを特徴とするものである。
【0011】
また、請求項3に記載の車両後方監視装置は、請求項1又は2に記載の車両後方監視装置において、前記変換画像生成手段が、視点高さが最も高い変換画像として、車両後方の画像を路面に垂直な方向で撮像したと仮想される平面変換画像を生成することを特徴とするものである。
【0012】
また、請求項4に記載の車両後方監視装置は、請求項3に記載の車両後方監視装置において、前記変換画像生成手段が、前記平面変換画像が前記表示手段に表示されたときに車両の後退走行時における進行方向先端側が前記表示手段の下端側に、進行方向後端側が前記表示手段の上端側に表示されるように、この生成した平面変換画像を上下反転変換することを特徴とするものである。
【0013】
【発明の効果】
本発明に係る車両後方監視装置によれば、車両の後退走行を開始させる段階では、カメラにより撮像された車両後方の実画像が表示手段に表示されることになるので、運転者は、車両の後退走行を開始させる際に、車両後方に存在する他の車両や建物等の高さのある物体を、表示手段に表示された画像の中で適切に認識することができる。そして、その後、車両が所定距離後退走行した段階で、或いは所定時間経過した段階で、表示手段に表示される画像が、実際のカメラの視点よりも高い視点から撮像したと仮想される変換画像に切り換えられるので、運転者は、この表示手段に表示される変換画像を参照することで車両後方の様子をより適切に認識することができる。
【0014】
特に、本発明に係る車両後方監視装置では、変換画像として互いに視点高さの異なる複数の変換画像を生成して、これら複数の変換画像を後退走行距離や経過時間に応じて視点の低い変換画像から視点の高い変換画像へと順に表示手段に表示させるようにすれば、表示手段に表示される画像の切り換えをよりスムーズに行うことができ、画像の切り替えが運転者に違和感を与える不都合を有効に抑制することができる。
【0015】
また、本発明に係る車両後方監視装置では、視点高さが最も高い変換画像として車両後方の画像を路面に垂直な方向で撮像したと仮想される平面変換画像を生成し、車両が所定距離後退走行した段階或いは所定時間経過した段階でこの平面変換画像を表示手段に表示させるようにすれば、運転者は、例えば、車両を後退走行させながら駐車スペースに駐車させる場合に、駐車スペース内で車両位置を合わせるなどの運転操作を極めて適切に行うことができるようになる。
【0016】
また、視点高さが最も高い変換画像として平面変換画像を生成した場合には、この平面変換画像を上下反転変換して、車両の後退走行時における進行方向先端側が表示手段の下端側に、進行方向後端側が表示手段の上端側になるように、この平面変換画像を表示手段に表示させるようにすれば、表示手段に表示される平面変換画像上における車両の移動方向が、実際の車両の移動方向と感覚的に一致することになり、運転者に違和感を感じさせることなく、車両後方の様子をより適切に認識させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0018】
本発明の車両後方監視装置は、例えば、図1に示すような車載システム1において車両後方の画像を表示する機能を実現するためのものとして、この車両システム1に適用される。
【0019】
車載システム1は、車両に搭載されてこの車両(以下、自車両という。)の乗員に各種情報を提示するためのものであり、車室内に設置されて各種画像を表示するための表示手段としてのディスプレイ2を備え、このディスプレイ2による画像の表示が表示制御手段としてのオーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって制御されるようになっている。
【0020】
また、車載システム1は、自車両後方の地上高さが比較的低い位置、具体的には、例えば自車両のナンバープレート近傍に設置されて、自車両後方の画像を撮像するCCD(Charge Coupled Device)カメラ4と、このCCDカメラ4により撮像された自車両後方の画像(実画像)を座標変換して変換画像を生成する変換画像生成手段としての視点変換コントローラ5とを備え、この視点変換コントローラ5がオーディオ・ビジュアルコントロール装置3に接続された構造となっている。
【0021】
また、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3には、視点変換コントローラ5の他に、自車両の経路案内を行うナビゲーション装置6や、図示しないテレビチューナ、オーディオ装置、エアコン制御装置等の各種機器が接続されている。そして、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3が、自車両の乗員による操作入力や、各種センサからの出力に基づいて判断される自車両の状況等に応じて、視点変換コントローラ5からの自車両後方の画像や、ナビゲーション装置6からのナビゲーション画像、テレビチューナからのテレビ画像、オーディオ装置やエアコン制御装置からの操作表示画面等を、ディスプレイ2に選択的に表示させるようになっている。
【0022】
また、特に、本発明を適用した車載システム1においては、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3に、自車両のギヤがリバース位置にシフトされたときにオンとされるリバーススイッチ7が接続されている。そして、このリバーススイッチ7からのリバースオン信号に基づいて、自車両が後退走行を開始することがオーディオ・ビジュアルコントロール装置3により判断されるようになっている。また、この車載システム1においては、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3に、自車両の走行距離に比例したパルス信号を発生する車速センサ8が接続されている。そして、この車速センサ8からのパルス信号に基づいて、自車両が後退走行した距離がオーディオ・ビジュアルコントロール装置3により算出されるようになっている。
【0023】
自車両後方の実画像を座標変換して変換画像を生成する視点変換コントローラ5は、図2に示すように、入力フレームバッファ11と、座標変換処理部12と、複数の変換テーブル13a,13b,13cと、出力フレームバッファ14と、視点変換制御部15とを備えている。
【0024】
入力フレームバッファ11は、CCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像を示す画像データを、1つの画面を構成するフレーム単位で一時的に記憶するものである。すなわち、CCDカメラ4からリアルタイムで出力される自車両後方の実画像の画像信号S0は、図示しないA/D変換器によりデジタルの画像データに変換された後にこの入力フレームバッファ11に入力されるようになっている。そして、この入力フレームバッファ11に入力された自車両後方の実画像を示す画像データが、この入力フレームバッファ11にて各フレーム毎に展開されて記憶されることになる。
【0025】
座標変換処理部12は、視点変換制御部15による制御のもとで、入力フレームバッファ11にフレーム単位で記憶された自車両後方の実画像の画像データを座標変換処理するものであり、例えばDSP(Digital Signal Processor)等より構成される。この座標変換処理部12による座標変換処理は、複数の変換テーブル13a,13b,13cの中から視点変換制御部15により選択された変換テーブルに記載された所定の規則に基づいて行われる。
【0026】
複数の変換テーブル13a,13b,13cには、入力フレームバッファ11に入力された自車両後方の実画像の画像データを座標変換する規則がそれぞれ記録されている。具体的には、これら各変換テーブル13a,13b,13cは、入力フレームバッファ11と1対1で対応する構造となっており、入力フレームバッファ11に記憶されている画像データの各画素の座標に対応した変換テーブル13a,13b,13c上の同一座標に、入力フレームバッファ11に記憶されている画像データの各画素を変換によってどこの座標に置き換えるかという情報(出力画素のアドレス)が記録されている。
【0027】
なお、以下の説明においては、図3(a)乃至図3(c)に示す各視点(カメラ位置)から撮像されたと仮想される自車両後方の画像をディスプレイ2に選択的に表示させることを前提とし、視点変換コントローラ5に、図3(a)に示す視点からの画像を生成するための第1の変換テーブル13aと、図3(b)に示す視点からの画像を生成するための第2の変換テーブル13bと、図3(c)に示す視点からの画像を生成するための第3の変換テーブル13cとの3つの変換テーブルが設けられているものとする。ここで、図3(a)乃至図3(c)に示す各視点からの画像は、視野範囲が同一範囲となるようにカメラパラメータが設定されているものとする。
【0028】
詳述すると、第1の変換テーブル13aには、図3(a)に示すように、地上高さh1、カメラ光軸の俯角(路面と平行な面に対するカメラ光軸の下向きの角度)θ1に設置されたCCDカメラ4によって撮像され、入力フレームバッファ11に記憶された自車両後方の実画像を示す画像データを、そのまま出力する規則が記録されている。
【0029】
また、第2の変換テーブル13bには、入力フレームバッファ11に記憶された自車両後方の実画像を示す画像データを座標変換して、図3(b)に示すように、地上高さh2(h2>h1)、俯角θ2(θ2>θ1)に設置されたと仮想される仮想カメラAの視点から見た変換画像の画像データとして出力するための規則が記録されている。
【0030】
また、第3の変換テーブル13cには、入力フレームバッファ11に記憶された自車両後方の実画像を示す画像データを座標変換して、図3(c)に示すように、地上高さh3(h3>h2)、俯角θ3(θ3≒90度>θ2>θ1)に設置されたと仮想される仮想カメラBの視点から見た変換画像、すなわち、自車両後方の画像を路面に垂直な方向で撮像したと仮想される平面変換画像の画像データとして出力するための規則が記録されている。
【0031】
なお、ここでは、構成の簡単化のため、CCDカメラ4によって撮像された自車両後方の実画像を示す画像データをそのまま出力する場合にも第1の変換テーブル13aを利用して、形式上の座標変換を行う構成としたが、CCDカメラ4によって撮像された自車両後方の実画像を示す画像データをそのまま出力する場合は変換テーブルを使用せずに、スルーで出力する回路構成とすることもできる。
【0032】
CCDカメラ4によって撮像された自車両後方の実画像を示す画像データを仮想カメラAの視点から見た画像の画像データや仮想カメラBの視点から見た画像の画像データに座標変換するアルゴリズムは、CCDカメラ4のカメラパラメータと仮想カメラAや仮想カメラBのカメラパラメータとから、幾何学的に一義的に決定されるものである。
【0033】
すなわち、まず、仮想カメラAや仮想カメラBのカメラパラメータから求められる地面座標系と、これら仮想カメラAや仮想カメラBにおける仮想CCD面座標系との対応関係が求められ、仮想カメラAや仮想カメラBにおける仮想CCD面座標系の各画素が、地面座標系上のどの座標に対応するかが算出される。次に、仮想カメラAや仮想カメラBのカメラパラメータから求められる地面座標系と、実際のCCDカメラ4のカメラパラメータから求められる地面座標系との対応関係が求められ、仮想カメラAや仮想カメラBのカメラパラメータから求められる地面座標系の各座標が、実際のCCDカメラ4のカメラパラメータから求められる地面座標系上のどの座標に対応するかが算出される。次に、実際のCCDカメラ4のカメラパラメータから求められる地面座標系と、CCDカメラ4におけるCCD面座標系との対応関係が求められ、実際のCCDカメラ4のカメラパラメータから求められる地面座標系の各座標が、CCDカメラ4におけるCCD面座標系のどの画素に対応するかが算出される。以上の処理手順により、実際のCCDカメラ4のCCD面座標系と仮想カメラAや仮想カメラBにおける仮想CCD面座標系とが対応付けられ、これらの対応関係が第2の変換テーブル13b、第3の変換テーブル13cにそれぞれ記録されることになる。なお、以上のような座標変換アルゴリズムの詳細については、特開2001−163132号公報にて開示されている。
【0034】
出力フレームバッファ14は、座標変換処理部12により座標変換処理が行われた画像データを一時的に記憶すると共に、この記憶した画像データを所定タイミングで出力画像データとしてフレーム単位で出力するものである。この出力フレームバッファ14から出力された出力画像データが、図示しないD/A変換器によりアナログの表示画像信号S1に変換された後に、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3に供給されることになる。
【0035】
視点変換制御部15は、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3からの制御信号Scに基づいて、座標変換処理部12における座標変換処理を制御するものであり、例えばCPU(Central Processing Unit)等より構成される。例えば、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって、リバーススイッチ7からのリバースオン信号に基づいて自車両が後退走行を開始することが判断され、その旨の信号を含む制御信号Scが、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3から視点変換コントローラ5の視点変換制御部15に供給されると、視点変換制御部15は、座標変換処理部12における座標変換処理の起動制御を行う。また、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって、車速センサ8からのパルス信号に基づいて自車両が後退走行した距離が算出され、自車両の後退走行距離を示す信号を含む制御信号Scが、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3から視点変換コントローラ5の視点変換制御部15に供給されると、視点変換制御部15は、自車両の後退走行距離に応じて、複数の変換テーブル13a,13b,13cの中から座標変換処理部12における座標変換処理に使用する変換テーブルを選択する処理を行う。
【0036】
この変換テーブルの選択処理について、自車両を後退走行させて駐車スペースに駐車させる運転操作を行う場合を例に挙げて具体的に説明すると、例えば、自車両が後退走行を開始してから所定距離D1(例えば3m)分だけ後退走行するまでの間、すなわち、自車両が図4(a)に示す後退走行開始位置P1から、図4(b)に示すように後退走行開始位置P1から所定距離D1分だけ離間した位置P2に到達するまでの間は、視点変換制御部15は、座標変換処理部12における座標変換処理に使用する変換テーブルとして、第1の変換テーブル13aを選択する。この第1の変換テーブル13aは、上述したように、図3(a)に示した設置位置で自車両に設置されたCCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像をそのまま表示するための変換テーブルである。これにより、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3には、自車両後方の実画像を示す表示画像信号S1が供給されることになる。そして、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3がディスプレイ2に供給する選択画像信号S2として、この自車両後方の実画像を示す表示画像信号S1を選択することによって、ディスプレイ2には、例えば図5(a)に示すような自車両後方の実画像(CCDカメラ4により撮像された画像)が表示されることになる。
【0037】
また、例えば、自車両が所定距離D1分だけ後退走行した後更に所定距離D2(例えば6m)分だけ後退走行するまでの間、すなわち、自車両が図4(b)に示す位置P2から、図4(c)に示すように後退走行開始位置P1から所定距離D2分だけ離間した位置P3に到達するまでの間は、視点変換制御部15は、座標変換処理部12における座標変換処理に使用する変換テーブルとして、第2の変換テーブル13bを選択する。この第2の変換テーブル13bは、上述したように、CCDカメラ4によって撮像された自車両後方の実画像を座標変換して、図3(b)に示した仮想カメラAの視点から見た画像(変換画像)を生成するための変換テーブルである。これにより、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3には、仮想カメラAの視点から見た変換画像を示す表示画像信号S1が供給されることになる。そして、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3がディスプレイ2に供給する選択画像信号S2として、この仮想カメラAの視点から見た変換画像を示す表示画像信号S1を選択することによって、ディスプレイ2には、例えば図5(b)に示すような変換画像が表示されることになる。なお、この図5(b)に示す表示例において画像が表示されない領域は、CCDカメラ4による視野範囲外となる領域であり、座標変換ができない部分である。
【0038】
また、例えば、自車両が所定距離D2分だけ後退走行した後、すなわち、自車両が図4(c)に示す位置P3を超えて後退走行する際は、視点変換制御部15は、座標変換処理部12における座標変換に使用する変換テーブルとして、第3の変換テーブル13cを選択する。この第3の変換テーブル13cは、上述したように、CCDカメラ4によって撮像された自車両後方の実画像を座標変換して、図3(c)に示した仮想カメラBの視点から見た画像(平面変換画像)を生成するための変換テーブルである。これにより、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3には、仮想カメラBの視点から見た平面変換画像を示す表示画像信号S1が供給されることになる。そして、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3がディスプレイ2に供給する選択画像信号S2として、この仮想カメラBの視点から見た平面変換画像を示す表示画像信号S1を選択することによって、ディスプレイ2には、例えば図5(c)に示すような平面変換画像が表示されることになる。なお、この図5(c)に示す表示例において画像が表示されない領域は、CCDカメラ4による視野範囲外となる領域であり、座標変換ができない部分である。
【0039】
なお、変換テーブルの選択処理の基準となる所定距離D1、D2は、任意に設定可能であるが、車両を後退走行させて駐車スペースに駐車させる場合における一般的な運転操作を考えると、D1を3m程度、D2を6m程度に設定することが適当と思われる。
【0040】
ここで、本発明を適用した車載システム1における一連の処理動作について、図6のフローチャートを参照して具体的に説明する。なお、この車載システム1では、上述したように、視点変換コントローラ5からの自車両後方の画像や、ナビゲーション装置6からのナビゲーション画像、テレビチューナからのテレビ画像、オーディオ装置やエアコン制御装置からの操作表示画面等が、自車両の乗員による操作入力や各種センサからの出力に基づいて判断される自車両の状況等に応じてディスプレイ2に選択的に表示されるようになっているが、ここでは、自車両の前進走行時にはナビゲーション装置6からのナビゲーション画像をディスプレイ2に表示させ、自車両の後退走行時には視点変換コントローラ5からの自車両後方の画像をディスプレイ2に表示させるものとして説明する。
【0041】
車載システム1の電源が投入されて動作が開始されると、通常の前進走行時においては、先ず、ステップS1−1において、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3により、ディスプレイ2に供給する選択画像信号S2としてナビゲーション装置6からの画像信号が選択され、ディスプレイ2にナビゲーション装置6からのナビゲーション画像が表示される。ナビゲーション装置6からのナビゲーション画像は、GPS等によって検出された自車両の現在位置を地図画像上に重ね合わせて表示するものである。
【0042】
ディスプレイ2にナビゲーション画像を表示させている間、リバーススイッチ7からリバースオン信号が供給されたかどうか、すなわち、自車両のギヤ位置がリバースにシフトされたか否かが、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって常時監視される(ステップS1−2)。そして、自車両のギヤ位置がリバースにシフトされていないと判断されると、ナビゲーション画像の表示が継続される。
【0043】
一方、ステップS1−2において自車両のギヤ位置がリバースにシフトされたと判断されると、次に、ステップS1−3において、自車両後方に設置されたCCDカメラ4によって自車両後方の画像(実画像)が撮像され、このCCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像を示す画像信号S0が、デジタルの画像データに変換されて視点変換コントローラ5の入力フレームバッファ11に取り込まれる。このとき、視点変換コントローラ5の視点変換制御部15には、自車両の後退走行を開始する旨の信号を含む制御信号Scがオーディオ・ビジュアルコントロール装置3から供給され、この制御信号Scに応じて、視点変換制御部15により、座標変換処理部12における座標変換処理の起動制御が行われる。
【0044】
また、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3には、車速センサ8からのパルス信号が常時供給され、この車速センサ8からのパルス信号に基づいて、自車両の後退走行距離がオーディオ・ビジュアルコントロール装置3により算出される。そして、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3から視点変換コントローラ5の視点変換制御部15に対して、自車両の後退走行距離を示す信号を含む制御信号Scが供給されることになる。
【0045】
視点変換コントローラ5の入力フレームバッファ11にCCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像を示す画像データが取り込まれ、視点変換制御部15にオーディオ・ビジュアルコントロール装置3からの制御信号Scが供給されると、座標変換処理部12における座標変換処理が開始される。ここで、自車両のギヤ位置がリバースにシフトされて自車両の後退走行が開始された直後は、視点変換制御部15に対して自車両の後退走行距離が所定の距離D1に達していないので、視点変換制御部15は、座標変換処理部12における座標変換処理に使用する変換テーブルとして、CCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像をそのまま表示するための第1の変換テーブル13aを選択する。
【0046】
そして、ステップS1−4において、座標変換処理部12により第1の変換テーブル13aを用いた形式的な座標変換処理が行われ、入力フレームバッファ11に取り込まれた画像データが、自車両後方の実画像を示す画像データとしてそのまま出力フレームバッファ14に取り込まれる。そして、この出力フレームバッファ14から、自車両後方の実画像を示す画像データが所定タイミングで出力され、アナログの表示画像信号S1に変換されてオーディオ・ビジュアルコントロール装置3に供給される。
【0047】
視点変換コントローラ5からの表示画像信号S1がオーディオ・ビジュアルコントロール装置3に供給されると、ステップS1−5において、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3により、ディスプレイ2に供給する選択画像信号S2として視点変換コントローラ5からの表示画像信号S1が選択され、ディスプレイ2に自車両後方の画像が表示される。このとき、視点変換コントローラ5からの表示画像信号S1は、CCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像を示す画像信号であるので、ディスプレイ2には、CCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像が表示されることになる。
【0048】
ディスプレイ2に自車両後方の実画像を表示させている間、自車両のギヤ位置がリバースに保持されているか否かが、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって常時監視される(ステップS1−6)。そして、自車両のギヤ位置がリバース位置からシフトされたと判断されると、ステップS1−1に戻って、ディスプレイ2に供給する選択画像信号としてナビゲーション装置6からの画像信号が選択され、ディスプレイ2にナビゲーション装置6からのナビゲーション画像が再度表示される。
【0049】
一方、ステップS1−6において自車両のギヤ位置がリバースに保持されていると判断されると、次に、ステップS1−7において、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって、自車両の後退走行距離が所定の距離D1(例えば3m)に達したかどうかが判断される。そして、自車両の後退走行距離が所定の距離D1に達していないと判断されると、ステップS1−3以降の処理が繰り返して行われ、ディスプレイ2にCCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像が継続的に表示される。
【0050】
一方、ステップS1−7において自車両の後退走行距離が所定の距離D1に達したと判断されると、視点変換制御部15により、座標変換処理部12における座標変換に使用する変換テーブルとして、CCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像を図3(b)に示した仮想カメラAの視点から見た変換画像に座標変換するための第2の変換テーブル13bが選択されて、変換画像の生成、表示が行われる。
【0051】
具体的には、先ず、ステップS1−8において、ステップS1−3と同様にCCDカメラ4からの自車両後方の実画像を示す画像データが視点変換コントローラ5の入力フレームバッファ11に取り込まれる。そして、ステップS1−9において、座標変換処理部12により第2の変換テーブル13bを用いた座標変換処理が行われ、入力フレームバッファ11に取り込まれた自車両後方の実画像を示す画像データが、仮想カメラAの視点から見た自車両後方の変換画像を示す画像データに変換されて、出力フレームバッファ14に取り込まれる。そして、この出力フレームバッファ14から、仮想カメラAの視点から見た自車両後方の変換画像を示す画像データが所定タイミングで出力され、アナログの表示画像信号S1に変換されてオーディオ・ビジュアルコントロール装置3に供給される。
【0052】
そして、この表示画像信号S1が、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によってディスプレイ2に供給する選択画像信号S2として選択され、ステップS1−10において、仮想カメラAの視点から見た自車両後方の変換画像がディスプレイ2に表示されることになる。
【0053】
ディスプレイ2に仮想カメラAの視点から見た自車両後方の変換画像を表示させている間、自車両のギヤ位置がリバースに保持されているか否かが、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって常時監視される(ステップS1−11)。そして、自車両のギヤ位置がリバース位置からシフトされたと判断されると、ステップS1−1に戻って、ディスプレイ2に供給する選択画像信号としてナビゲーション装置6からの画像信号が選択され、ディスプレイ2にナビゲーション装置6からのナビゲーション画像が再度表示される。
【0054】
一方、ステップS1−11において自車両のギヤ位置がリバースに保持されていると判断されると、次に、ステップS1−12において、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって、自車両の後退走行距離が所定の距離D2(例えば6m)に達したかどうかが判断される。そして、自車両の後退走行距離が所定の距離D2に達していないと判断されると、ステップS1−8以降の処理が繰り返して行われ、ディスプレイ2に仮想カメラAの視点から見た自車両後方の変換画像が継続的に表示される。
【0055】
一方、ステップS1−12において自車両の後退走行距離が所定の距離D2に達したと判断されると、視点変換制御部15により、座標変換処理部12における座標変換に使用する変換テーブルとして、CCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像を図3(c)に示した仮想カメラBの視点から見た平面変換画像に座標変換するための第3の変換テーブル13cが選択されて、平面変換画像の生成、表示が行われる。
【0056】
具体的には、先ず、ステップS1−13において、ステップS1−3,ステップS1−8と同様にCCDカメラ4からの自車両後方の実画像を示す画像データが視点変換コントローラ5の入力フレームバッファ11に取り込まれる。そして、ステップS1−14において、座標変換処理部12により第3の変換テーブル13cを用いた座標変換処理が行われ、入力フレームバッファ11に取り込まれた自車両後方の実画像を示す画像データが、仮想カメラBの視点から見た自車両後方の平面変換画像を示す画像データに変換されて、出力フレームバッファ14に取り込まれる。そして、この出力フレームバッファ14から、仮想カメラBの視点から見た自車両後方の平面変換画像を示す画像データが所定タイミングで出力され、アナログの表示画像信号S1に変換されてオーディオ・ビジュアルコントロール装置3に供給される。
【0057】
そして、この表示画像信号S1が、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によってディスプレイ2に供給する選択画像信号S2として選択され、ステップS1−15において、仮想カメラBの視点から見た自車両後方の平面変換画像がディスプレイ2に表示されることになる。
【0058】
ディスプレイ2に仮想カメラBの視点から見た自車両後方の平面変換画像を表示させている間、自車両のギヤ位置がリバースに保持されているか否かが、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって常時監視される(ステップS1−16)。そして、自車両のギヤ位置がリバース位置からシフトされたと判断されると、ステップS1−1に戻って、ディスプレイ2に供給する選択画像信号としてナビゲーション装置6からの画像信号が選択され、ディスプレイ2にナビゲーション装置6からのナビゲーション画像が再度表示される。一方、自車両のギヤ位置がリバースに保持されていると判断されると、ステップS1−13以降の処理が繰り返して行われ、ディスプレイ2に仮想カメラBの視点から見た自車両後方の平面変換画像が継続的に表示されることになる。
【0059】
以上説明したように、本発明を適用した車載システム1においては、自車両の後退走行時においてディスプレイ2に自車両後方の画像を表示させる際に、自車両の後退走行を開始させる段階では、CCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像をディスプレイ2に表示させ、自車両の後退走行距離が所定の距離に達した段階で、CCDカメラ4の視点よりも高い視点から見たと仮想される変換画像をディスプレイ2に表示させるようにしているので、運転者は、自車両の後退走行を開始させる際には、自車両後方に存在する他の車両や建物等の高さのある物体をディスプレイ2に表示された自車両後方の実画像の中で適切に認識することができると共に、自車両を所定距離後退走行させた後は、実画像よりも見易い変換画像を参照することで、自車両後方の様子をより適切に認識することができる。
【0060】
また、この車載システム1においては、ディスプレイ2に表示させる自車両後方の画像を自車両の後退走行距離に応じて段階的に切り換え、後退走行開始時においてはCCDカメラ4により撮像された自車両後方の実画像を表示させ、自車両が所定距離後退走行するとCCDカメラ4の視点よりも高い視点から見たと仮想される変換画像を表示させ、自車両が更に所定距離後退走行すると更に高い視点から路面と垂直な方向に見たと仮想される平面変換画像を表示させるようにしているので、ディスプレイ2に表示される自車両後方の画像の切り換えを、運転者に違和感を与えないようにスムーズに行うことができると共に、特に、車両を後退走行させながら駐車スペースに駐車させる場合等においては、駐車終了間際には自車両後方の平面変換画像がディスプレイ2に表示されることになるので、運転者はこの平面変換画像を参照しながら、駐車スペース内で車両位置を合わせるなどの運転操作を極めて適切に行うことができるようになる。
【0061】
なお、以上説明した車載システム1は、本発明の一適用例を示したものであり、本発明の特徴を実現する範囲において様々な技術的変更が可能である。例えば、上述した車載システム1においては、ディスプレイ2に表示させる自車両後方の画像を切り換えるタイミングとして自車両の後退走行距離を基準とするようにしているが、自車両の後退走行距離に代えて、自車両が後退走行を開始してからの経過時間を基準とするようにしてもよい。
この場合、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3は、経過時間を計数するタイマを備え、例えばリバーススイッチ7からリバースオン信号が供給された段階でディスプレイ2に自車両後方の実画像を表示させると共に、タイマをオンして経過時間を計数する。そして、経過時間が所定時間T1となった時点で、自車両後方をCCDカメラ4の視点よりも高い視点から見たと仮想される変換画像をディスプレイ2に表示させ、更に経過時間が所定時間T2となった時点で、自車両後方を更に高い視点から路面と垂直な方向に見たと仮想される平面変換画像をディスプレイ2に表示させる。ここで、所定時間T1、T2は任意に設定可能であるが、車両の後退走行時における一般的な運転操作を考えると、T1を数秒程度、T2を更に数秒程度に設定することが適当と思われる。
【0062】
また、上述した車載システム1においては、ディスプレイ2に表示させる自車両後方の画像を実画像、実画像よりも高い視点で見たと仮想される変換画像、変換画像よりも高い視点で路面と垂直な方向に見たと仮想される平面変換画像の3段階で切り換えるようにしているが、ディスプレイ2に表示させる自車両後方の画像を実画像と変換画像、或いは実画像と平面変換画像の2段階で切り換えるようにしてもよい。この場合も、上述した例と同様に、自車両の後退走行開始時においては、自車両後方に存在する他の車両や建物等の高さのある物体を運転者に適切に認識させることができ、自車両を所定距離後退走行させた後は、自車両後方の様子を運転者により適切に認識させることができる。
【0063】
また、上述した車載システム1においては、ディスプレイ2に表示させる自車両後方の画像を3段階で切り換えるようにしているが、互いに視点高さの異なる変換画像を更に多数生成するようにして、ディスプレイ2に表示させる自車両後方の画像を更に多段階で切り換えるようにしてもよい。この場合、視点変換コントローラ5には更に多数の変換テーブルが設けられ、これら多数の変換テーブルが選択的に使用されて座標変換処理部12における座標変換処理が行われることで、互いに視点高さの異なる変換画像が順次生成されることになる。そして、自車両の後退走行距離、或いは後退走行を開始してからの経過時間に応じて、これら互いに視点高さの異なる変換画像が、視点の低い変換画像から順にディスプレイ2に表示されることになる。
【0064】
以上のように、互いに視点高さの異なる変換画像を視点の低い画像から順にディスプレイ2に表示させるようにした場合には、ディスプレイ2に表示される自車両後方の画像の切り換えを更にスムーズに行うことができる。
【0065】
ところで、上述した平面変換画像、すなわち、自車両後方を高い視点から路面に垂直な方向で見たと仮想される変換画像をディスプレイ2に表示する場合、この平面変換画像をそのままディスプレイ2に表示させるようにすると、自車両が後退走行する際の進行方向先端側がディスプレイ2の上端側に、進行方向後端側がディスプレイ2の下端側に表示されることになる。平面変換画像がこのようにディスプレイ2に表示されると、自車両の後退走行に伴う画像の変化から、運転者は、自車両が前進走行しているような錯覚を受ける場合が多く、運転者に違和感を感じさせることになる。
【0066】
そこで、自車両後方の画像として平面変換画像をディスプレイ2に表示させる場合には、この平面変換画像を示す画像データに対して上下反転変換処理を行って、上下方向が反転された平面変換画像をディスプレイ2に表示させることが望ましい。なお、ここでの「上下反転変換」とは実画像を鏡像に変換することを意味するものではなく、実画像を180度回転させることを意味するものである。
【0067】
ここで、上述した車載システム1において、上下方向が反転された平面変換画像をディスプレイ2に表示させる場合の処理の一例について、図7のフローチャートを参照して具体的に説明する。なお、この車載システム1の動作が開始されてから自車両後方の実画像、仮想カメラAの視点から見た自車両後方の変換画像がディスプレイ2に順次表示されるまでの処理は、図6のフローチャートで示したステップS1−1〜ステップS1−11までの処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0068】
この例では、図6のフローチャートで示したステップS1−11において自車両のギヤ位置がリバースに保持されているとオーディオ・ビジュアルコントロール装置3により判断されると、次に、ステップS2−1において、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって、自車両の後退走行距離が所定の距離D2に達したかどうかが判断される。そして、自車両の後退走行距離が所定の距離D2に達していないと判断されると、ステップS1−8以降の処理が繰り返して行われ、ディスプレイ2に図8(a)に示すような仮想カメラAの視点から見た自車両後方の変換画像が継続的に表示される。
【0069】
一方、ステップS2−1において自車両の後退走行距離が所定の距離D2に達したと判断されると、ステップS2−2において、CCDカメラ4からの自車両後方の実画像を示す画像データが視点変換コントローラ5の入力フレームバッファ11に取り込まれる。そして、ステップS2−3において、座標変換処理部12により第3の変換テーブル13cを用いた座標変換処理が行われ、入力フレームバッファ11に取り込まれた自車両後方の実画像を示す画像データが、仮想カメラBの視点から見た自車両後方の平面変換画像を示す画像データに変換される。
【0070】
次に、ステップS2−4において、この平面変換画像を示す画像データが視点変換制御部15に取り込まれ、この視点変換制御部15により平面変換画像を示す画像データに対して上下反転変換処理が行われる。そして、上下反転変換処理が行われた平面変換画像を示す画像データが、出力フレームバッファ14に取り込まれてこの出力フレームバッファ14から所定タイミングで出力され、アナログの表示画像信号S1に変換されてオーディオ・ビジュアルコントロール装置3に供給される。
【0071】
そして、この表示画像信号S1が、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によってディスプレイ2に供給する選択画像信号S2として選択されることで、ステップS2−5において、図8(b)に示すような上下方向が反転された自車両後方の平面変換画像がディスプレイ2に表示されることになる。
【0072】
ディスプレイ2に上下方向が反転された自車両後方の平面変換画像を表示させている間、自車両のギヤ位置がリバースに保持されているか否かが、オーディオ・ビジュアルコントロール装置3によって常時監視される(ステップS2−6)。そして、自車両のギヤ位置がリバース位置からシフトされたと判断されると、ステップS1−1に戻って、ディスプレイ2に供給する選択画像信号としてナビゲーション装置6からの画像信号が選択され、ディスプレイ2にナビゲーション装置6からのナビゲーション画像が再度表示される。一方、自車両のギヤ位置がリバースに保持されていると判断されると、ステップS2−2以降の処理が繰り返して行われ、ディスプレイ2に上下方向が反転された自車両後方の平面変換画像が継続的に表示されることになる。
【0073】
以上のように、自車両後方を高い視点から路面に垂直な方向で見たと仮想される平面変換画像をディスプレイ2に表示する場合に、この平面変換画像を示す画像データに対して上下反転変換処理を行って、自車両が後退走行する際の進行方向先端側がディスプレイ2の下端側に、進行方向後端側がディスプレイ2の上端側に表示させるようにすれば、ディスプレイ2に表示される平面変換画像上における自車両の移動方向が、実際の自車両の移動方向と感覚的に一致することになり、運転者に違和感を感じさせることなく、自車両後方の様子をより適切に認識させることができる。
【0074】
なお、以上説明した例では、平面変換画像を示す画像データに対して上下反転変換処理を行う際に、この平面変換画像を示す画像データを視点変換制御部15に取り込んで、この視点変換制御部15により上下反転変換処理を行うようにしているが、第3の変換テーブル13cとして、CCD4により撮像された自車両後方の実画像を上下方向が反転された平面変換画像に変換するための変換テーブルを用い、座標変換処理部12により座標変換を行う際に同時に上下反転変換が行われるようにしてもよい。
【0075】
また、以上説明した例では、自車両のギヤ位置がリバース位置にシフトされたと判断されたときにCCDカメラ4によって撮像された自車両後方の実画像を表示し、その後、自車両の後退走行距離が所定距離に達したとき、或いは自車両が後退走行を開始してからの経過時間が所定時間に達したときに、仮想カメラAや仮想カメラBの視点から見た変換画像を表示するようにしているが、自車両の車室内に運転者による操作が可能なスイッチ等を設けておき、このスイッチ等を利用した運転者の操作に応じて、実画像と変換画像とを切り換えて表示するようにしてもよい。
【0076】
ただし、この場合には、自車両のギヤ位置がリバース位置にシフトされてから所定時間経過するまで、或いは自車両の後退走行距離が所定距離に達するまでは、スイッチ等を利用した運転者による操作があった場合でもこの運転者による操作を受け付けずにディスプレイ2には自車両後方の実画像を表示させ、所定時間経過後、或いは所定距離後退走行した後に運転者による操作があった場合に、その操作に応じてディスプレイ2に表示する画像を仮想カメラAや仮想カメラBの視点から見た変換画像に切り換えるようにすることが望ましい。また、ディスプレイ2に仮想カメラAの視点から見た変換画像を表示している間に、スイッチ等を利用した運転者による操作があった場合に、ディスプレイ2に表示させる画像を仮想カメラAの視点から見た変換画像から、仮想カメラBの視点から見た変換画像へと切り換えるようにしてもよい。
【0077】
以上のようにディスプレイ2に表示される自車両後方の画像の切り換えを行うことで、自車両の後退走行を開始する段階では自車両後方の実画像を表示させ、後退走行距離或いは時間の経過に応じて視点位置の高い変換画像へと切り換えながら適切な表示を行うことができると共に、スイッチ等を利用した運転者による操作に基づいて表示される画像の切り換えを可能とし、運転者の要求する画像の表示を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した車載システムの全体構成を示すブロック図である。
【図2】前記車載システムが備える視点変換コントローラの内部構成を示すブロック図である。
【図3】自車両後方の実画像、変換画像、平面変換画像の視点高さを説明するための図であり、(a)は自車両後方に設置されたCCDカメラの視点を示し、(b)は前記CCDカメラよりも高い位置に設置されたと仮想される仮想カメラAの視点を示し、(c)は仮想カメラAよりも更に高い位置に設置されたと仮想される仮想カメラBの視点を示している。
【図4】自車両が後退走行する際の様子を示す図であり、(a)は自車両が後退走行を開始した段階の様子を示し、(b)は自車両が後退走行開始位置から所定距離D1分だけ後退走行した段階の様子を示し、(c)は自車両が後退走行開始位置から所定距離D2分だけ後退走行した段階の様子を示している。
【図5】ディスプレイに表示される自車両後方の画像を示す図であり、(a)はCCDにより撮像された自車両後方の実画像の一例を示し、(b)は自車両後方を仮想カメラAの視点から見たと仮想される変換画像の一例を示し、(c)は自車両後方を仮想カメラBの視点から路面に垂直方向に見たと仮想される平面変換画像の一例を示している。
【図6】前記車載システムにおける一連の処理の流れを説明するフローチャートである。
【図7】前記車載システムにおいて、上下方向が反転された平面変換画像をディスプレイに表示させる場合の処理の流れを説明するフローチャートである。
【図8】ディスプレイに表示される自車両後方の画像を示す図であり、(a)は自車両後方を仮想カメラAの視点から見たと仮想される変換画像の一例を示し、(b)は上下方向が反転された平面変換画像の一例を示している。
【符号の説明】
1 車載システム
2 ディスプレイ
3 オーディオ・ビジュアルコントロール装置
4 CCDカメラ
5 視点変換コントローラ
11 入力フレームバッファ
12 座標変換処理部
13a,13b,13c 変換テーブル
14 出力フレームバッファ
15 視点変換制御部
Claims (4)
- 車両後部に設置されて前記車両後方の画像を撮像するカメラと、
前記カメラにより撮像された前記車両後方の実画像を座標変換して、前記カメラの実際の視点よりも高い位置を視点として撮像したと仮想される変換画像を生成する変換画像生成手段と、
前記車両後方の実画像と前記変換画像とが選択的に表示される表示手段と、
前記車両の状況に応じて前記表示手段に表示させる画像を選択する表示制御手段とを備え、
前記表示制御手段は、前記車両が後退走行を開始する際に、先ず、前記表示手段に表示させる画像として前記車両後方の実画像を選択し、前記車両が所定距離後退走行したとき、或いは前記車両の後退走行開始時から所定時間経過したときに、前記表示手段に表示させる画像を前記変換画像に切り換えることを特徴とする車両後方監視装置。 - 前記変換画像生成手段は、互いに視点高さの異なる複数の変換画像を生成し、
前記表示制御手段は、前記変換画像生成手段により生成された複数の変換画像を、前記車両が所定距離後退走行する毎に或いは所定時間経過する毎に切り換えながら、視点の低い変換画像から視点の高い変換画像へと順に前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項1に記載の車両後方監視装置。 - 前記変換画像生成手段は、視点高さが最も高い変換画像として、車両後方の画像を路面に垂直な方向で撮像したと仮想される平面変換画像を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両後方監視装置。
- 前記変換画像生成手段は、前記平面変換画像が前記表示手段に表示されたときに車両の後退走行時における進行方向先端側が前記表示手段の下端側に、進行方向後端側が前記表示手段の上端側に表示されるように、この生成した平面変換画像を上下反転変換することを特徴とする請求項3に記載の車両後方監視装置。
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