JP3815291B2 - 車両後方監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【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
【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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