JP4888761B2 - 仮想車線表示装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1では、車線の形状を記憶しておきヘッドアップディスプレイに表示することで、降雨時や積雪時等であっても車線認識を可能にする技術が提案されている。
この特許文献1記載技術では常に車線形状が表示されるのに対して、特許文献2では、走路形状が運転者によって視認可能であると判定された場合には、車両のフロントガラスへの走路形状の表示を非表示にする技術、すなわち、視認不可能な場合にのみ走路形状を表示する技術について提案されている。
しかし、視認性が悪いことが必ずしも運転者にとって車線表示が必要であるとは限らない。すなわち、視認性の悪さが運転者の運転操作に影響を与えないのであれば、車線の表示は運転者にとって過剰な情報の提示となり、逆に運転操作の支障となる可能性がある。
(2)請求項2に記載した発明では、車両外部の環境情報を取得する車外情報取得手段と、前記取得した環境情報から、車両前方の視認性の良否を判定する視認性判定手段と、運転者の運転操作を検出する運転操作検出手段と、前記検出した運転操作が、視認性が良くない場合の運転操作として予め規定された異常操作に該当するか否かを判断する異常操作判断手段と、車両が現在走行している道路形状を認識する道路形状認識手段と、前記視認性が良くないと判断され、かつ、前記異常操作に該当すると判断された場合に、前記認識した道路形状に合わせて仮想の車線を表示する仮想車線表示手段と、を仮想車線表示装置に具備させて前記目的を達成する。
(3)請求項3に記載した発明では、請求項1又は請求項2に記載の仮想車線表示装置において、前記仮想車線表示手段は、レーザ光をスキャンさせることで道路上に仮想車線を表示し、又はフロントガラスに仮想車線を表示する、ことを特徴とする。
(4)請求項4に記載した発明では、請求項1、請求項2、又は請求項3に記載の仮想車線表示装置において、車両前方に存在する障害物を検出する障害物検出手段を備え、前記仮想車線表示手段は、前記検出した障害物を避ける仮想車線を表示する、ことを特徴とする。
(5)請求項5に記載した発明では、請求項1、請求項2、又は請求項3に記載の仮想車線表示装置において、車両前方に存在する他の走行車両、及び障害物を検出する前方存在物検出手段を備え、前記検出した他の走行車両又は障害物に応じてその存在を警告する警告手段と、を具備したことを特徴とする。
請求項2に記載した発明によれば、視認性が良くないと判断されただけではなく、更に、視認性が良くない場合の運転操作として予め規定された異常操作に該当する運転操作が検出された場合に、仮想の車線を表示するようにしたので、運転者にとってより的確に仮想車線を表示することができる。
(1)実施形態の概要
本実施形態の仮想車線表示装置では、車両外部を撮像するカメラの撮像画像を画像解析することで、視認性が良くない状態か否かを判断する。例えば、夜で雨の場合や逆光で車両前方の視界が悪い場合や車線が見にくい(全く見えない場合を含む)場合、霧で車両前方の視界が悪い場合等を視認性が良くない場合として認識する。
すなわち、運転操作の変化として、アクセル操作が極端に弱くなった場合やブレーキ回数が増えた場合等の視認性が良くない場合の運転操作を異常運転操作として予め規定しておき、運転操作が異常操作に該当するか否かを判断する。
また、心拍数、発汗量、瞳孔が開いている状態(瞳孔の大きさ)、脳波等の自律神経系の情報のうち少なくとも1つの情報を生体情報として検出し、通常走行時における平均値と比較して所定値以上変化しているか否か(例えば心拍数が30以上変化した場合)や、予め決められた所定の閾値を越えているか否か(例えば、心拍数が100を越えている場合)を判断する。
仮想車線は、車両の現在位置を特定して現在走行している道路形状を道路地図データーベースを使用して認識し、認識した道路形状に合わせて、ヘッドアップディスプレイにより車両のフロントガラスに表示する。
なお、レーザ光をスキャンさせることで、仮想車線を道路上に直接表示するようにしてもよい。この場合の照射範囲(仮想車線表示範囲)は前方車両を照射しない範囲とする。
また、ミリ波レーダにより車両前方に障害物が検出される場合には、該障害物を避けるように仮想車線が表示される。
更に、走行中の車両が前方にある場合には、走行車両の存在を示す画像を表示するようにしてもよい。
また、障害物や前方走行車両が存在する場合には、その旨を音声で警告する。
以下、本発明の仮想車線表示装置における好適な実施の形態について、図1から図5を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態における仮想車線表示装置の構成を表したものである。
この図1に示すように、仮想車線表示装置は、各種プログラムやデータに従って仮想車線表示装置全体を制御するECU(電子制御装置)10を備えており、ECU10には現在位置検出装置11、生体情報センサ12、車外環境取得部13、運転操作検出部14、表示装置15、データ記憶部16、プログラム記憶部17、音声出力装置18、その他の装置(通信手段として外部の情報センタやインターネットと接続するための通信制御装置等)が接続されている。
車両が走行を開始すると、所定時間間隔で心拍数と発汗量を検出してECU10に供給するようになっている。
本実施形態において、血圧センサ123は、例えば、人体において心臓の収縮に伴う血液の脈波が心臓から指先に到達するまでの脈波伝播時間(PWTT:Pulse Wave Transmit Time)と血圧との相関関係を利用して血圧測定を行うものである。
血圧センサ123は、心臓の拍動時に発生する電位変化を検知して心臓の収縮タイミングを検知するための電極センサと、指先の血流量の変化を赤外線により検知して脈波が指先に到達したタイミング(脈拍)を捉えるための赤外線センサを備えており、これらセンサにより検知した脈波伝播時間に基づいた演算により血圧を測定する。
なお、特開2000−107141号公報に記載されるように、心臓からの距離の差を利用して、脈拍を計測する脈拍センサを両センサ部に配置するようにしてもよい。
運転者の視界が悪い場合として、例えば、後述する道路地図データーベースによると現在走行している道路には車線が存在しているにもかかわらず、撮像画像からは車線(白線や黄線)を認識できない場合に視界が悪いと判断される。
また、ミリ波レーダ132で検出される車両を撮像画像から認識することができない場合にも、霧や雨等により視界が悪いと判断される。
本実施形態においてカメラ131は、CCDカメラで構成されている。
ミリ波レーダ132は、ミリ波帯の電波を用いた電波レーダで、本実施形態のミリ波レーダとしては、ミリ波FMCWレーダ装置が使用されている。
FMCWレーダ装置は、変調用三角波によってFM変調された連続波を送信波として前方に位置する自動車などの障害物に向けて送信して、障害物によって反射されて戻ってきた反射波を受信波として取り入れ、その時の送信波と受信波をミキシングして得られるビート信号をFFT等の周波数解析手法によって信号処理することで障害物との距離、及び相対速度を算出するようになっている。
本実施形態では、ワイパーセンサ133及びヘッドランプセンサ134の双方がオン状態を検出した場合には、夜間に雨が降っている場合なので視界が悪いと判断される。
アクセルセンサ141は、アクセルを踏み込む速度や、踏力、踏む回数等を検出する。
ブレーキセンサ142は、ブレーキを踏み込む速度や、踏力、踏む回数等を検出する。
ハンドルセンサ143は、ハンドル操作の緩急及びハンドルを握る圧力を検出する。なお、ハンドルにはハンドルセンサ143の他に、上述した生体情報センサとしての発汗センサ122も配設されている。
本実施形態における表示装置15は、ヘッドアップディスプレイで構成され、ECU10から供給される仮想車線の画像を車両のフロントガラスに投影して表示するようになっている。
なお、表示装置15は、ヘッドアップディスプレイの他、走行中の路面上に所定色のレーザー光等の照射光により仮想車線をライン表示する光照射装置により構成するようにしてもよい。この場合、前方に車両や人が車外環境取得部13で検出されるときには、検出した車両等を照射光の照射範囲から除外するようになっている。
記録媒体には、記録内容に応じて異なる媒体を使用するようにしてもよい。
検出した道路上の位置は、道路データに基づき走行中の道路形状を特定し、特定した道路形状と車両前方の障害物等に応じた仮想車線の形状(仮想車線画像)を決定するために使用される。
運転操作判定データ163は、視界が悪くなったことにより、運転行動(運転操作)が変化したとされる場合について規定したデータである。
生体情報判定データ164は、視界が悪く、運転操作が変化したことで、生体情報に異常がでたと判断される場合について規定したデータである。
そして、これらの各検出状態と、車外環境判定データ162、運転操作判定データ163、生体情報判定データ164に規定される判断基準に基づいて、車外環境、運転操作、生体情報の各々についてECU10で判断される。
車外環境の「車線」は、車線の「なし」(認識できず)と「あり」(認識可能)に区分され、カメラ131の撮像画像から認識処理される。
「天気」は、「雨」、「曇」、「雪」、「晴」、「霧」に区分される。この「天気」は、撮像画像の認識処理及びワイパーセンサ133の検出結果から判断される。ワイパーセンサ133がオンを検出している場合には雨、雪、霧のいずれかと判断され、ワイパーセンサ133がオフを検出している場合には、曇か晴れと判断される。
そして、カメラ131の撮像画像から画像処理により、雨、雪、霧、又は曇、晴れのいずれかが判断される。
「障害物」は、「多」、「少」、「なし」に区分される。「障害物」は、ミリ波レーダ132で検出される。
「周辺車両」は、「多」、「少」、「なし」に区分される。「周辺車両」は、ミリ波レーダ132及び撮像画像の画像処理によって検出される。
(1)ミリ波レーダ132により障害物が検知されても撮像画像の画像処理からは当該障害物を認識できない場合。
(2)撮像画像の画像処理により、認識した車線が自車両から5m以下である場合、すなわち、車両の前方5mよりも先の車線を認識できない場合。
(3)雨が降っていて、車両の周囲が暗い場合。
(4)雪が降っている場合。
(5)狭路や障害物が多い場所での対向車とのすれ違いの場合。
運転操作の「アクセル操作」は「強」、「中」、「弱」に区分される。「アクセル操作」は、アクセルセンサ141により検出される。
「ブレーキ回数」は、「多」、「中」、「少」に区分される。「ブレーキ回数」はブレーキセンサ142により検出される。
「ハンドル」は、「強」、「中」、「弱」に区分される。「ハンドル」は、ハンドルセンサ143により検出される。
「挙動」は「あり」、「なし」に区分され、ハンドルセンサ143により「ハンドル操作量」として検出される。
(1)アクセル操作が極端に弱くなった場合。
(2)ブレーキ回数が増えた場合。
(3)急なハンドル操作(強の場合)が増えた場合。
(4)ハンドル操作が増える挙動がでた場合。
生体情報の「心拍」は、「高」、「中」、「低」に区分される。「心拍」は、心拍センサ121により検出される。
「発汗」は、「多」、「少」、「なし」に区分される。「発汗」は、発汗センサ122により検出される。
「血圧」は、「高」、「中」、「低」に区分される。「血圧」は、血圧センサ123で検出される。
(1)心拍数が上昇した場合
(2)心拍数が急に減少した場合
(3)発汗量が増えた場合
(4)血圧が急上昇した場合
(5)血圧が急下降した場合
履歴データ165は、仮想車線表示処理プログラム171において、運転操作が変化したか否か、及び、生体情報が異常か否かを判断するために使用される。RAMの所定領域に格納される。
車両データ166は、仮想車線表示装置が搭載される車両について、車両寸法、カメラ131の配置位置(高さ等)などのデータが格納されている。
生体情報収集プログラム173は、生体情報センサ12で検出した生体情報(心拍数、発汗状態、血圧)を所定時間間隔毎に取得し、履歴データ165に格納するプログラムである。
履歴データ165に格納した運転操作及び生体情報は、所定時間、例えば、2分間分保存され、最も古い情報が削除されて最新の情報が保存されるようになっている。なお、生体情報は、所定時間分ではなくて所定数分保存するようにしてもよい。
この音声出力装置18は、オーディオ用のスピーカと兼用するようにしてもよい。
この仮想車線表示処理は、車両の走行開始、又はイグニッションオンにより実行される。
すなわち、ECU10は、カメラ131、ミリ波レーダ132、ワイパーセンサ133、ヘッドランプセンサ134による撮像画像や検出から、車外環境(車線、天気、明るさ、障害物、周辺車両(図2(a)参照))を認識及び検出(判断)する。
視界が悪くないと判断された場合(ステップ12;N)には、仮想車線の表示は不要なので、ステップ11に戻って、車外環境の検出と視界の判定を継続する。
すなわち、ECU10は、視界が悪く、運転操作が変化したことで、生体情報に異常があるか否かを、生体情報判定データ164に基づいて判断する。
生体情報に異常がない場合(ステップ16;N)、視界が悪くなり運転操作に変化が現れても、運転者は精神的に不安な状態には至っていず、仮想車線の表示は不要であるとの判断のもと、ECU10は、ステップ11に戻って処理を継続する。
さらに、撮像画像やミリ波レーダの検出値から、車両前方に存在する障害物(停車中の車両を含む)や、走行中の他車両を認識する。
そして、ECU10は、補正した道路形状及と障害物に対応した仮想車線の仮想車線画像を生成し、表示装置15により仮想車線をフロントガラスに表示する。
ここで、仮想車線画像は、車両データ168に格納されている車幅+α(例えば、左右50cm)の幅の仮想車線画像2本が生成され、障害物が存在する場合には該障害物を避けた形状の仮想車線画像が生成される。
カーブ曲率については、道路データから取得するようにしてもよい。
なお、ステップ18、19の処理はステップ15、16と同様である。
図4(a)は、カメラ131の撮像画像と、ミリ波レーダ132の検出値から作成した3D画像データである。この画像の場合、車両から車線の認識が5m未満しか認識できない状態なので、視界が悪いと判断される。
一方、図4(b)に示すように地図データから、道路形状が認識される。
そして、ECU10は、図4(c)に示されるように、車幅+αの幅で仮想車線151をフロントガラスに表示する。この、図4(c)は、運転者の視界を説明のための図であり、フロントガラスに仮想車線151が表示されることで、運転者とっての視界状態が表されている。
なお、図5(a)、(b)は、運転者にとって見える状態を表した図4とは異なり、仮想車線の形状を説明するために、上部からみた状態を表している。従って、仮想車線以外についても明瞭に表示しているが、実際に仮想車線が表示される場合には視界が悪い状態である。
そして、図5(a)に示されるように、対抗車線を走行する車両153、154が存在する等の理由で、障害物を避けて表示した仮想車線通りに走行することができない場合、仮想車線を薄く表示、又は表示しないようにすると共に、視界が悪い状態なので、その旨を音声により警告する。
音声による警告としては、例えば、「今、左前方に存在する障害物を避けて通過すると、対向車に接触する可能性があります。」等の音声で警告する。
例えば、説明した実施形態では、検出する生体情報として、脈拍数と発汗情報を検出するようにしたが、他の生体情報として瞳孔や脳波などの自律神経系の他の情報を検出し、その変化から交感神経系優位状態の場合に生体情報異常と判断するようにしてもよい。
また例えば、車両外部の環境情報を取得する車外情報取得手段と、前記取得した環境情報から、車両前方の視認性の良否を判定する視認性判定手段と、運転者の生体情報を取得する生体情報取得手段と、前記取得した生体情報が所定の閾値を越えているか否かを判定する生体情報判定手段と、車両が現在走行している道路形状を認識する道路形状認識手段と、前記視認性が良くないと判断され、かつ、前記生体情報が所定の閾値を越えていると判断された場合に、前記認識した道路形状に合わせて仮想の車線を表示する仮想車線表示手段と、を具備したことを特徴とする仮想車線表示装置(構成1)としてもよい。
また、車両外部の環境情報を取得する車外情報取得手段と、前記取得した環境情報から、車両前方の視認性の良否を判定する視認性判定手段と、運転者の運転操作を検出する運転操作検出手段と、前記検出した運転操作が、視認性が良くない場合の運転操作として予め規定された異常操作に該当するか否かを判断する異常操作判断手段と、車両が現在走行している道路形状を認識する道路形状認識手段と、前記視認性が良くないと判断され、かつ、前記異常操作に該当すると判断された場合に、前記認識した道路形状に合わせて仮想の車線を表示する仮想車線表示手段と、を具備したことを特徴とする仮想車線表示装置(構成2)としてもよい。
また、前記仮想車線表示手段は、レーザ光をスキャンさせることで道路上に仮想車線を表示し、又はフロントガラスに仮想車線を表示する、ことを特徴とする構成1又は構成2に記載の仮想車線表示装置(構成3)としてもよい。
また、車両前方に存在する障害物を検出する障害物検出手段を備え、前記仮想車線表示手段は、前記検出した障害物を避ける仮想車線を表示する、ことを特徴とする構成1、構成2、又は構成3に記載の仮想車線表示装置(構成4)としてもよい。
また、車両前方に存在する他の走行車両、及び障害物を検出する前方存在物検出手段を備え、前記検出した他の走行車両又は障害物に応じてその存在を警告する警告手段と、を具備したことを特徴とする構成1、構成2、又は構成3に記載の仮想車線表示装置(構成5)としてもよい。
そこで、生体異常の解消(正常化)と、運転行動の変化が解消した場合の両条件を満たした場合に、仮想車線を消去(ステップ20)するようにしてもよい。
また、ステップ17、18の処理に代えて、視界が良くなったか否かの判断(ステップ11、12の処理)を行い、視界が良くなったことを条件として仮想車線を消去(ステップ20)するようにしてもよい。
11 現在位置検出装置
12 生体情報センサ
121 心拍センサ
122 発汗センサ
123 血圧センサ
13 車外環境取得部
131 カメラ
132 ミリ波レーダ
133 ワイパーセンサ
134 ヘッドランプセンサ
14 運転操作検出部
141 アクセルセンサ
142 ブレーキセンサ
143 ハンドルセンサ
15 表示装置
16 データ記憶部
17 プログラム記憶部
18 音声出力装置
Claims (5)
- 車両外部の環境情報を取得する車外情報取得手段と、
前記取得した環境情報から、車両前方の視認性の良否を判定する視認性判定手段と、
運転者の生体情報を取得する生体情報取得手段と、
前記取得した生体情報が所定の閾値を越えているか否かを判定する生体情報判定手段と、
車両が現在走行している道路形状を認識する道路形状認識手段と、
前記視認性が良くないと判断され、かつ、前記生体情報が所定の閾値を越えていると判断された場合に、前記認識した道路形状に合わせて仮想の車線を表示する仮想車線表示手段と、を具備したことを特徴とする仮想車線表示装置。 - 車両外部の環境情報を取得する車外情報取得手段と、
前記取得した環境情報から、車両前方の視認性の良否を判定する視認性判定手段と、
運転者の運転操作を検出する運転操作検出手段と、
前記検出した運転操作が、視認性が良くない場合の運転操作として予め規定された異常操作に該当するか否かを判断する異常操作判断手段と、
車両が現在走行している道路形状を認識する道路形状認識手段と、
前記視認性が良くないと判断され、かつ、前記異常操作に該当すると判断された場合に、前記認識した道路形状に合わせて仮想の車線を表示する仮想車線表示手段と、を具備したことを特徴とする仮想車線表示装置。 - 前記仮想車線表示手段は、レーザ光をスキャンさせることで道路上に仮想車線を表示し、又はフロントガラスに仮想車線を表示する、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の仮想車線表示装置。
- 車両前方に存在する障害物を検出する障害物検出手段を備え、
前記仮想車線表示手段は、前記検出した障害物を避ける仮想車線を表示する、ことを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3に記載の仮想車線表示装置。 - 車両前方に存在する他の走行車両、及び障害物を検出する前方存在物検出手段を備え、
前記検出した他の走行車両又は障害物に応じてその存在を警告する警告手段と、を具備したことを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3に記載の仮想車線表示装置。
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