ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)ナビゲーション装置の構成:
(2)道路形状案内処理:
(3)他の実施形態:
(1)ナビゲーション装置の構成:
図1は、本発明の一実施形態にかかる道路形状案内システムとしてのナビゲーション装置10の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置10は、車両に備えられている。ナビゲーション装置10は、制御部20と記録媒体30とを備えている。制御部20は、CPUとRAMとROM等を備え、記録媒体30やROMに記憶されたプログラムを実行する。記録媒体30は、地図情報30aを記録する。地図情報30aは、道路の端点(交差点)に対応して設定されたノードを示すノードデータと、ノード間の道路に関する情報を示すリンクデータと、ノード間の道路の形状を特定するための形状補間点データと、道路やその周辺に存在する地物を示すデータ等を含んでいる。
車両は、GPS受信部41と車速センサ42とジャイロセンサ43とカメラ44とディスプレイ45とを備えている。GPS受信部41は、GPS衛星からの電波を受信し、図示しないインタフェースを介して車両の現在位置を算出するための信号を出力する。車速センサ42は、車両が備える車輪の回転速度に対応した信号を出力する。ジャイロセンサ43は、車両に作用する角加速度に対応した信号を出力する。そして、制御部20は、GPS受信部41、車速センサ42、及びジャイロセンサ43等から出力された信号や地図情報30aに基づいて車両の現在位置を特定する。
カメラ44は、車両の前方正面の前方風景を撮影し、当該前方風景を表す前方画像を生成するイメージセンサである。カメラ44が撮影した前方画像は、図示しないインタフェースを介して制御部20に出力される。本実施形態において、カメラ44は、車両の幅方向の中央位置に備えられたバックミラーの裏側に備えられている。ディスプレイ45は、制御部20から出力された映像信号に基づいて各種案内を出力する映像出力装置である。ディスプレイ45は、前方画像を表示する。前方画像の左右方向は実空間における左右方向に対応し、実空間において前方側にある物体の像ほど前方画像の上方に位置する。
制御部20は道路形状案内プログラム21を実行する。道路形状案内プログラム21は、ガイド画像生成部21aと表示制御部21bとを含む。
ガイド画像生成部21aは、車両の前方風景内における車両が直進した場合の軌跡である直進軌跡に沿った固定領域のうちの一部を占めるガイド画像を生成する機能を制御部20に実行させるモジュールである。すなわち、制御部20は、前方画像において車両が前方に直進する軌跡を表す直進軌跡に沿って、車両の前方の道路形状を案内するためのガイド画像を生成する。
具体的に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、直進軌跡の左右両側に設けられた一対の固定領域内のそれぞれにおいてガイド画像を生成する。すなわち、制御部20は、前方画像における直進軌跡の右側と左側の双方において前方の道路形状を案内するためのガイド画像を生成する。
さらに、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方の道路形状に応じて、ガイド画像の直進軌跡に沿った方向の長さであるガイド長を設定する。すなわち、制御部20は、固定領域のうち直進軌跡に沿った方向の一部においてガイド画像を生成し、固定領域のうちガイド画像を生成する部分の長さを車両の前方の道路形状に依存させる。
具体的に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合、湾曲区間の曲率中心側の固定領域内におけるガイド画像のガイド長を、曲率中心と反対側の固定領域内におけるガイド画像のガイド長よりも短く設定する。すなわち、湾曲区間において車両が旋回していく方向のガイド画像のガイド長を、車両が旋回していく方向と反対側のガイド画像のガイド長よりも短くする。
湾曲区間は、道路を走行した場合の車両の進行方向(進行方位)の変化量が基準角度以上となる状態が連続する区間である。制御部20は、地図情報30aの形状補間点データに基づいて、車両の前方の道路の形状補間点の位置を特定する。制御部20は、車両の前方の道路上においてN(Nは自然数)番目に車両が通過する形状補間点から(N+1)番目に車両が通過する形状補間点に向かうベクトルの方向と、(N+1)番目に車両が通過する形状補間点から(N+2)番目に車両が通過する形状補間点に向かうベクトルとの方向の差が基準角度以上となる場合に、(N+1)番目に車両が通過する形状補間点にて道路が湾曲していると特定し、当該ベクトルの方向の差が基準角度未満となる場合に(N+1)番目に車両が通過する形状補間点にて道路が湾曲していないと特定する。基準角度は、例えば車両の進行方向が基準角度だけ変化する場合に、道路が湾曲すると運転者が感じる下限の角度であってもよく、予め記録媒体30に記録されている。さらに、制御部20は、湾曲していると特定された形状補間点が道路の方向において連続している区間を湾曲区間として特定する。制御部20は、N番目に車両が通過する形状補間点が湾曲していないと特定され、(N+1)番目に車両が通過する形状補間点が湾曲していると特定された場合、(N+1)番目に車両が通過する形状補間点を湾曲区間の開始地点とする。反対に、制御部20は、N番目に車両が通過する形状補間点が湾曲していると特定され、(N+1)番目に車両が通過する形状補間点が湾曲していないと特定された場合、N番目に車両が通過する形状補間点を湾曲区間の終了地点とする。以上説明した湾曲区間および湾曲区間の開始地点と終了地点の特定方法は一例であり、制御部20は、実際の道路の湾曲形状に基づいて登録された湾曲区間の開始地点と終了地点と地図情報30aから取得してもよい。
制御部20は、湾曲区間内の3点以上の形状補間点を近似した円の中心を湾曲区間の曲率中心として特定し、当該曲率中心が車両の前方正面よりも左側にあるか右側にあるかを特定する。また、制御部20は、湾曲区間の3点以上の形状補間点を近似した円の半径を曲率半径として特定する。なお、単一の湾曲区間において曲率半径は変化し得るとともに、曲率中心が存在する方向も変化し得る。すなわち、制御部20は、単一の湾曲区間を構成する複数の部分ごとに曲率半径と曲率中心が存在する方向を特定してもよい。本実施形態では、説明の簡略化のため単一の湾曲区間において曲率半径は一定であり、曲率中心が存在する方向も一定であることとする。
表示制御部21bは、前方風景に重畳されるように、ガイド画像をディスプレイ45に表示させる機能を制御部20に実行させるモジュールである。すなわち、制御部20は、前方風景を表す前方画像にガイド画像を重畳し、ガイド画像が重畳された前方画像をディスプレイ45に表示させる。
図2Aは、車両の前方に曲率中心が左側にある湾曲区間(左カーブ)が存在する場合にディスプレイ45に表示される前方画像を示す。同図に示すように、前方画像において直進軌跡F(破線枠内)を仮定(想定)した場合には、常に前方画像の横方向の二等分線に関して線対称な領域として表われ、消失点Bを頂点とする二等辺三角形状となる。カメラ44は、車両の幅方向の中央位置に備えられ、車両の前方正面を撮影するからである。なお、直進軌跡Fの幅は車両の車幅に相当する値とすればよい。図2Aにおいて、1レーンのみの道路の像を示し、当該道路の幅方向の輪郭が区画線の像(太線)によって認識できる。区画線は、道路に沿った方向に形成された線であり、車両の左右において車両通行帯と路側帯とを区画する。
図2Aにおいて、直進軌跡Fの左右に固定領域AL,AR(一点鎖線)が設けられている。本実施形態において、固定領域AL,ARはそれぞれ直進軌跡Fに沿って並ぶ10個の小領域によって構成される。直進軌跡Fは、消失点に近づくにつれて横方向の幅が狭くなる領域であり、固定領域AL,ARも消失点に近づくにつれて横方向の幅が狭くなる領域である。固定領域AL,ARのそれぞれにおいて各小領域は、直進軌跡Fに沿って並んでいる。小領域は矢印の頭部を模した形状となっており、当該矢印の頂点が消失点Bに向いている。また、固定領域AL,ARのそれぞれにおいて、各小領域の頂点を結ぶ基準直線SL,SRは消失点Bを通過する。固定領域AL,ARは、基準直線SL,SR上に存在する領域であり、基準直線SL,SRに関して対称な形状となっている。なお、本実施形態において、制御部20は、ガイド長LL,LRとして小領域の数を設定する。そして、制御部20は、前方画像の下方(後方側)の小領域から順に、ガイド長LL,LRとして設定された数だけ小領域を塗りつぶすことにより、ガイド画像GL,GR(黒塗)を生成する。図2の例では、左側のガイド画像GLのガイド長LLが3個で右側のガイド画像GRのガイド長LRが7個となっている。
本実施形態において、直進軌跡Fは前方画像の横方向の中央線に関して線対称であり、左右の固定領域AL,ARも前方画像の横方向の中央線に関して線対称である。なお、前方画像の横方向の中央線は車両の正面前方を示す線である。固定領域AL,ARのそれぞれおける各小領域の頂点を結ぶ基準直線SL,SRは、それぞれ直進軌跡Fよりも左側および右側に存在している。左側の固定領域ALの各小領域の頂点を結ぶ基準直線SLは、消失点において直進軌跡Fの左側の輪郭線と角度θで交差している。右側の固定領域ALの各小領域の頂点を結ぶ基準直線SRも、消失点において直進軌跡Fの右側の輪郭線と角度θで交差している。基準直線SL,SRと直進軌跡Fの左右の輪郭線とが消失点にてなす角度θを所定の角度以下とすることにより、固定領域AL,ARを直進軌跡Fに沿うようにすることができる。むろん、角度θが小さいほど固定領域AL,ARの直進軌跡Fに対する追従度を高くすることができ、角度θは0度であってもよい。また、固定領域ALの各小領域の頂点を結ぶ基準直線SLは直進軌跡Fの左側の輪郭線よりも右側にあってもよいし、固定領域ARの各小領域の頂点を結ぶ基準直線SRは直進軌跡Fの右側の輪郭線よりも左側にあってもよい。なお、基準直線SL,SRは直進軌跡Fの左右の輪郭線のそれぞれと平行な直線であってもよい。
図2Aの例では、左側の固定領域ALが湾曲区間の曲率中心側となり、右側の固定領域ARが湾曲区間の曲率中心と反対側となる。そして、湾曲区間の曲率中心側の固定領域ALにおけるガイド画像GLのガイド長LLは、湾曲区間の曲率中心と反対側の固定領域ALにおけるガイド画像GRのガイド長LRよりも短くなっている。ここで、ガイド画像GL,GRは直進軌跡Fに沿った固定領域AL,ARの一部を占める領域であるため、ガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを長くすることにより、車両の前方の道路形状の直進性が高いことを表現できる。反対に、ガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを短くすることにより、車両の前方の道路形状の直進性が低いことを表現できる。
従って、図2Aの例では、右側のガイド画像GRよりも左側のガイド画像GLの方が直進性を弱く(旋回可能性を強く)を表現することができる。これにより、左側に車両が旋回できるような印象を運転者に与えることができる。換言すれば、左側に車両が旋回していく左カーブが車両の前方に存在していることを運転者に認識させることができる。一方、車両の前方に曲率中心が右側にある湾曲区間(右カーブ)が存在する場合には、右側のガイド画像GRのガイド長LRを左側のガイド画像GLのガイド長LLよりも短くするようにガイド長LL,LRを設定することにより、右側に車両が旋回していく右カーブが車両の前方に存在していることを運転者に認識させることができる。
また、図2Aの例では、左右の区画線の像が前方画像に含まれる。この場合、前方画像において湾曲区間の曲率中心側である左側の区画線の像の方が鋭く湾曲した形状に見える。湾曲区間の曲率中心側の区画線の方が、曲率中心と反対側の区画線よりも曲率半径が小さいからである。従って、湾曲区間の曲率中心側のガイド画像GLを短くすることにより、湾曲区間の曲率中心側の区画線の前方画像内における像の形状と、湾曲区間の曲率中心側のガイド画像GRの形状とが相違する印象を抑制できる。また、区画線の他にガードレール、縁石、中央分離帯、舗装領域の縁等のように湾曲区間に沿った線状の地物が存在し、これらの線状の地物の像がガイド画像GL,GRの近くに現れる場合でも、違和感の小さい前方画像を表示させることができる。
以上説明したように、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、道路形状に応じてガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを設定すればよく、車両の前方の道路形状が変化するごとに固定領域AL,ARを設定しなくても済む。従って、制御部20は、車両の道路形状を案内するためのガイド画像GL,GRを少ない処理負荷で生成できる。
さらに、本実施形態のナビゲーション装置10の詳細な構成について説明する。
図2Bは道路Rの平面図であり、図2Cは道路Rを車両が走行する際に設定されるガイド長LL,LRを示すグラフである。道路Rは、P0〜P2,P4〜P6がそれぞれ直進区間であり、P2〜P4が湾曲区間である。P2,P6は湾曲区間の開始地点であり、P2,P6よりも所定距離Yだけ後方側(手前側)の地点がP1,P5となっている。P4は湾曲区間の終了地点であり、P4よりも所定距離Yだけ後方側(手前側)の地点がP3となっている。
図2Cの横軸は道路Rの走行方向における車両の位置を示し、縦軸はガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを示す。湾曲区間の曲率中心Cは車両の左側に存在する。また、図2Cでは、道路Rの湾曲区間の曲率半径がr1(一定)である場合に、制御部20が設定するガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRをそれぞれ破線と実線で示す。さらに、図2Cでは、道路Rの湾曲区間の曲率半径がr2(r2<r1)(一定)である場合に、制御部20が設定するガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRをそれぞれ二点鎖線と一点鎖線で示す。
ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合、ガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを一定の値に設定する。すなわち、制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合に限り、車両の前方の道路形状に応じてガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを設定する。これにより、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合に、ガイド長LL,LRを設定するための処理負荷を軽減できる。図2Cに示すように、制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合に、左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを同一の固定値Zに維持する。なお、本実施形態において、車両の前方に湾曲区間が存在する場合とは、車両(図2Bの白三角)の前方所定距離Y以内(図2Bのハッチング)に湾曲区間の少なくとも一部が存在する場合を意味する。図2BにおけるP0〜P1,P4〜P5を車両が走行する期間が車両の前方に湾曲区間が存在しない期間に対応し、当該期間においてガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRが同一の固定値Zに維持されている。
図2Dは、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合にディスプレイ45に表示される前方画像を示す。同図に示すように、左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRが同一であり、双方ともガイド画像によって占められる小領域の前方画像の下方から数えた数が5個となっている。このように、左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRが同一である場合、右側のガイド画像GRと左側のガイド画像GLとがそれぞれ表す直進性の強さが等しくなる。従って、いずれの方向にも旋回できないような印象を運転者に与えることができ、車両の前方に湾曲区間が存在せず、直進区間が存在していることを運転者に認識させることができる。なお、左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRが同一であっても、右側のガイド画像GRと左側のガイド画像GLとがそれぞれ表す直進性が弱すぎる場合、いずれの方向にも旋回できるような印象を運転者に与えるおそれがある。従って、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合のガイド長LL,LRの固定値Zは直進区間が存在していることが感じられる値以上に設定されることが望ましい。
さらに、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合、湾曲区間の曲率半径が小さいほど、一対の固定領域内AL,ARのそれぞれにおけるガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1,W2を大きく設定する。図2BにおけるP1〜P4を車両が走行する期間が車両の前方に湾曲区間が存在する期間に対応し、当該期間において左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRに差W1,W2が生じている。そして、湾曲区間の曲率半径がr1よりも小さいr2である場合に設定される左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W2は、湾曲区間の曲率半径がr1である場合に設定される左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1よりも大きくなっている。このように、湾曲区間の曲率半径が小さいほど、左右のガイド画像GL,GRが表現する直進性の強さの差W1,W2を増加させことにより、湾曲区間の曲率中心C側に鋭く旋回できるような印象を運転者に与えることができる。従って、車両の湾曲区間が曲率半径の小さい急カーブであることを運転者に認識させることができる。
ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合よりも湾曲区間の曲率中心C側の固定領域GLにおけるガイド画像GLのガイド長LLを短く設定する。図2BにおけるP1〜P4を車両が走行する期間において曲率中心C側のガイド画像GLのガイド長LLが、P0〜P1,P4〜P5を車両が走行する期間の固定値Zよりも短く設定されている。さらに、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合よりも湾曲区間の曲率中心Cと反対側の固定領域ARにおけるガイド画像GRのガイド長LRを長く設定する。図2BにおけるP1〜P4を車両が走行する期間において曲率中心Cと反対側のガイド画像GRのガイド長LRが、P0〜P1,P4〜P5を車両が走行する期間の固定値Zよりも長く設定されている。
このように、車両の前方に湾曲区間が存在する場合に、左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを双方とも変化させることにより、左右双方のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1,W2を大きくすることができ、曲率半径が小さい湾曲区間の形状を表現することができる。
さらに、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合よりも湾曲区間の曲率中心C側の固定領域GLにおけるガイド画像GLのガイド長LLを短く設定することにより、ガイド画像GLを後方側に短くする。均一な曲率半径の湾曲区間であっても、前方画像における当該湾曲区間の像は車両から遠い前方側ほど鋭く湾曲し、車両に近い後方側ほど直進軌跡Fに近い形状となる。また、車両は道路R上を走行するため、前方画像における湾曲区間の像の位置は後方側であるほど直進軌跡Fの位置からずれにくく、反対に前方側であるほど直進軌跡Fの位置からずれやすくなる。従って、図2Aのように、車両の前方に湾曲区間が存在する場合に、湾曲区間の曲率中心C側の固定領域AL内におけるガイド画像GLのガイド長LLを後方側に短くして、前方側の部分を消失させることにより、当該ガイド画像GLの形状や位置が湾曲区間の像の形状や位置から乖離するような印象を運転者に与えることが防止できる。
本実施形態において、ガイド長LL,LRとは、固定領域AL,ARの後方側(車両に近い側)の端点から開始して前方側に形成されるガイド画像GL,GRの長さである。従って、ガイド画像GL,GRを短くすることにより、ガイド画像GL,GRの前方側の端点が示す位置が後方側に移動することとなる。
さらに、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合、湾曲区間と車両との位置関係に応じて、湾曲区間の曲率中心C側の固定領域内におけるガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを設定する。すなわち、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、湾曲区間の曲率半径だけでなく、湾曲区間と車両との位置関係にもガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを依存させる。
具体的に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合、湾曲区間の開始地点と車両との距離が小さくなるほど、一対の固定領域内AL,ARのそれぞれにおけるガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1,W2を大きく設定する。図2BにおけるP1〜P2,P5〜P6を車両が走行する期間(以下、進入期間)において、車両の前方に湾曲区間が存在し、かつ、湾曲区間の開始地点(P2,P6)と車両との距離が小さくなっていく。そして、図2Cに示すように、進入期間において、車両が湾曲区間の開始地点に接近していくほど、一対の固定領域内AL,ARのそれぞれにおけるガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1,W2が大きくなっている。
進入期間において、湾曲区間の開始地点と車両との距離が小さくなるほど、前方画像に占める湾曲区間の像が大きくなり、運転者が感じる道路形状の湾曲度合いが大きくなっていくこととなる。従って、湾曲区間の開始地点と車両との距離が小さくなるほど、左右のガイド画像が表現する直進性の強さの差を大きくすることにより、運転者が感じる湾曲度合いに即した表現が実現できる。なお、図2Cの例では、湾曲区間の開始地点と車両との距離の減少に応じて、一対の固定領域内AL,ARのそれぞれにおけるガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1,W2が線形的に増加するが、差W1,W2が非線形的に増加してもよい。
さらに、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合、湾曲区間の終了地点と車両との距離が小さくなるほど、一対の固定領域内AL,ARのそれぞれにおけるガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1,W2を小さく設定する。本実施形態において、図2BにおけるP3〜P4を車両が走行する期間(以下、脱出期間)において、車両の前方に湾曲区間が存在し、かつ、湾曲区間の終了地点(P4)と車両との距離が小さくなっていく。そして、図2Cに示すように、脱出期間において、車両が湾曲区間の終了地点に接近していくほど、一対の固定領域内AL,ARのそれぞれにおけるガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1,W2が小さくなっている。
脱出期間において、湾曲区間の終了地点と車両との距離が小さくなるほど、前方風景に占める湾曲区間の次の直進区間の像が大きくなり、運転者が感じる道路形状の湾曲度合いが小さくなっていくこととなる。従って、湾曲区間の終了地点と車両との距離が小さくなるほど、左右のガイド画像が表現する直進性の強さの差を小さくすることにより、運転者が感じる湾曲度合いに即した表現が実現できる。なお、図2Cの例では、湾曲区間の終了地点と車両との距離の減少に応じて、一対の固定領域内AL,ARのそれぞれにおけるガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRの差W1,W2が線形的に減少するが、差W1,W2が非線形的に減少してもよい。
さらに、地図情報30aに基づいて特定される湾曲区間の開始地点や終了地点が現実に湾曲区間が開始している地点や終了している地点からずれる場合がある。例えば、制御部20が地図情報30aの形状補間点データ等に基づいて湾曲区間を特定する場合において、形状補間点が現実に湾曲区間が開始している地点に設定されていないと、制御部20が認識する湾曲区間の開始地点や終了地点が現実からずれてしまう。このような場合でも、進入期間と脱出期間において徐々にガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを変化させることにより、ガイド画像GL,GRが変化するタイミングが現実に運転者が道路形状の変化を感じるタイミングからずれる印象を抑制することができる。
(2)道路形状案内処理:
図3Aは、道路形状案内処理のフローチャートである。道路形状案内処理は、所定時間周期ごと、または、所定走行距離周期ごとに、ディスプレイ45に表示させる前方画像を更新する処理である。
まず、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、固定領域AL,ARとガイド長LL,LRの固定値Zとを取得する(ステップS100)。すなわち、制御部20は、ガイド画像GL,GRを生成するためのパラメータとして、固定領域AL,ARとガイド長LL,LRの固定値Z(図2C)とを取得する。すなわち、制御部20は、前方画像において固定領域AL,ARを定義する座標を記録媒体30から取得して、当該座標に基づいて固定領域AL,ARを取得するとともに、記録媒体30から固定値Zを取得する。固定領域AL,ARとガイド長LL,LRの固定値Zとは車両の前方の道路形状に非依存であり、これらを更新することなく、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合のガイド画像GL,GRが生成できる(図2D)。ただし、固定領域AL,ARとガイド長LL,LRの固定値Zとは、車両の前方の道路形状に非依存であればよく、運転者の操作等に応じて変更されてもよい。
次に、表示制御部21bとガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、前方画像と車両の現在位置とを取得する(ステップS105)。すなわち、制御部20は、ディスプレイ45に表示させる前方画像を更新するために必要なデータとして、最新の前方画像と現在位置とを取得する。次に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方の道路の道路形状を取得する。すなわち、制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する否かを判定するために、車両の前方の道路の道路形状を取得する(ステップS110)。具体的に、制御部20は、車両の前方の道路の道路形状として、車両が現在走行している走行道路のうち、車両の現在位置から車両の前方における所定の先読距離先の地点までの区間における形状補間点データを地図情報30aから取得する。先読距離は、車両の前方に湾曲区間が存在するか否かを判定する前方の範囲の長さを規定する所定距離Y(図2B)よりも大きい距離とされる。なお。車両の前方先読距離以内において、走行道路が交差点にて終了している場合、制御部20は、当該走行道路から交差点にて道なりに退出できる退出道路や走行予定経路上の退出道路の形状を併せて取得してもよい。
次に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在するか否かを判定する(ステップS115)。すなわち、制御部20は、車両の前方所定距離Y以内(図2Bのハッチング)に湾曲区間の少なくとも一部が存在するか否かを判定する。
車両の前方に湾曲区間が存在すると判定されなかった場合(ステップS115:N)、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、ガイド画像GL,GRを描画する(ステップS120)。すなわち、車両がしばらく直進区間を走行する場合には、ステップS100にて取得した固定領域AL,ARとガイド長LL,LRの固定値Zをそのまま更新することなく使用して、ガイド画像GL,GRを描画する。制御部20は、左右のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを双方とも同一の固定値Zに設定するため、左右のガイド画像GL,GRが表現する直進性の強さを同一とすることができる(図2D)。
次に、表示制御部21bの機能により制御部20は、ガイド画像GL,GRを前方画像に重畳し、当該ガイド画像GL,GRが重畳された前方画像をディスプレイ45に表示させる(ステップS125)。以上により、直進軌跡Fの左右において、ガイド画像GL,GRが表現する直進性の強さが同一となる前方画像を表示することができ、車両の前方の道路形状が直進形状であることを運転者に認識させることができる。さらに、ステップS100にて取得した固定領域AL,ARとガイド長LL,LRの固定値Zをそのまま更新することなく使用してガイド画像GL,GRが描画できるため、処理負荷を軽減することができる。
一方、車両の前方に湾曲区間が存在すると判定した場合(ステップS115:Y)、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に存在する湾曲区間の曲率中心C側を特定する(ステップS130)。すなわち、制御部20は、湾曲区間の曲率中心C側を特定することにより、左右どちらのガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを固定値Zよりも短くすべきかを特定する。なお、制御部20は、湾曲区間内の3点以上の形状補間点を近似した円の中心を湾曲区間の曲率中心Cとして特定し、当該曲率中心Cが車両の前方正面よりも左側にあるか右側にあるかを特定してもよい。
次に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、ガイド長更新処理を実行する(ステップS200)。すなわち、制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合に限りガイド長更新処理を実行する。その結果、車両の前方に湾曲区間が存在しない場合に、ガイド長更新処理のための処理負荷を生じさせないようにすることができる。ガイド長更新処理は、湾曲区間の曲率中心C側のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを設定するための処理(ステップS205〜S220)と、湾曲区間の曲率中心Cと反対側のガイド画像GL,GRのガイド長LL,LRを設定するための処理(ステップS225〜S240)とを含む。
図3Bは、ガイド長更新処理のフローチャートである。まず、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方の湾曲区間の曲率中心Cが車両の前方正面よりも左側にあるか否かを判定する(ステップS205)。車両の前方の湾曲区間の曲率中心Cが車両の前方正面よりも左側にあると判定した場合(ステップS205:Y)、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、左側のガイド画像GLのガイド長LLを更新対象とする(ステップS210)。一方、車両の前方の湾曲区間の曲率中心Cが車両正面よりも左側にあると判定しなかった場合(ステップS205:N)、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、右側のガイド画像GRのガイド長LRを更新対象とする(ステップS215)。すなわち、ステップS205〜S215において、制御部20は、車両の前方の湾曲区間の曲率中心C側の固定領域AL,ARにおけるガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを更新対象として設定する。
次に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両と湾曲区間との位置関係および湾曲区間の曲率半径とに基づいて、更新対象のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRが固定値Zよりも短くなるように更新する(ステップS220)。すなわち、制御部20は、進入期間においては車両から湾曲区間の開始地点までの距離、および、湾曲区間の曲率半径に基づいて更新対象のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを設定する。具体的に、制御部20は、進入期間において、車両が湾曲区間の開始地点に接近するほど、湾曲区間の曲率中心C側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを固定値Zから徐々に短くしていく(図2CのP1〜P2,P5〜P6)。一方、制御部20は、脱出期間においては車両から湾曲区間の終了地点までの距離、および、湾曲区間の曲率半径に基づいて更新対象のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを設定する。具体的に、制御部20は、脱出期間において、車両が湾曲区間の終了地点に接近するほど、湾曲区間の曲率中心C側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRが固定値Zに近くなるように徐々に大きくしていく(図2CのP3〜P4)。さらに、制御部20は、進入期間と脱出期間のいずれでもない期間において、湾曲区間の曲率半径に基づいて更新対象のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを設定する(図2CのP2〜P3)。なお、車両と湾曲区間との位置関係と湾曲区間の曲率半径に対応するガイド長LL,LRを規定したマップが予め記録媒体30に用意されており、制御部20は、当該マップを適宜参照してガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを更新する。
次に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、ガイド長LL,LRが未更新のガイド画像GR,GLが左右どちらであるかを判定する(ステップS225)。すなわち、制御部20は、曲率中心Cと反対側が左右のいずれであるかを判定する。
ステップS220において右側のガイド画像GRのガイド長LRが未更新であると判定した場合(ステップS225:右)、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、右側のガイド画像GRのガイド長LRを更新対象とする(ステップS230)。一方、ステップS220において左側のガイド画像GLのガイド長LLが未更新であると判定した場合(ステップS225:左)、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、左側のガイド画像GRのガイド長LRを更新対象とする(ステップS235)。すなわち、ステップS225〜S235において、制御部20は、車両の前方の湾曲区間の曲率中心Cと反対側の固定領域AL,ARにおけるガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを更新対象として設定する。
次に、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両と湾曲区間との位置関係および湾曲区間の曲率半径に基づいて更新対象のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRが固定値Zよりも長くなるように更新する(ステップS240)。すなわち、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、進入期間においては車両から湾曲区間の開始地点までの距離、および、湾曲区間の曲率半径に基づいて更新対象のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを設定する。具体的に、制御部20は、進入期間において、車両が湾曲区間の開始地点に接近するほど、湾曲区間の曲率中心Cと反対側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを固定値Zから徐々に長くしていく(図2CのP1〜P2,P5〜P6)。一方、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、脱出期間においては車両から湾曲区間の終了地点までの距離、および、湾曲区間の曲率半径に基づいて更新対象のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを設定する。具体的に、制御部20は、脱出期間において、車両が湾曲区間の終了地点に接近するほど、湾曲区間の曲率中心Cと反対側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRが固定値Zに近くなるように徐々に小さくしていく(図2CのP3〜P4)。さらに、制御部20は、進入期間と脱出期間のいずれでもない期間において、湾曲区間の曲率半径に基づいて更新対象のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを設定する(図2CのP2〜P3)。
以上のようにして、左右双方のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを更新すると(ステップS220,240)、制御部20は、ガイド長更新処理を終了させ、道路形状案内処理のステップS120(図3A)にて更新後のガイド長LL,LRに基づいてガイド画像GR,GLを描画する。これにより、図2Aに示すように、湾曲区間の湾曲形状に即したガイド画像GR,GLを表示させることができる。
以上説明したように、ガイド長更新処理(図3B)は車両の前方に湾曲区間が存在する場合に実行されるが、ガイド長更新処理で更新されるパラメータはガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRに留まる。すなわち、車両の前方に湾曲区間が存在する場合にガイド長更新処理を実行する場合であっても、固定領域AL,ARは更新しなくても済む。従って、少ない処理負荷で車両の前方の道路形状に応じたガイド画像GR,GLを生成することができる。
(3)他の実施形態:
ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の直進軌跡Fの左右両側にガイド画像GR,GLを生成しなくてもよく、一個のガイド画像のみを生成してもよい。例えば、制御部20は、一個のガイド画像を前方画像の左右方向における二等分線上に生成し、当該ガイド画像のガイド長を車両の前方の道路形状に応じて設定してもよい。この場合でも、車両が走行している道路の直進性を表現することができる。
ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合に、湾曲区間の曲率中心C側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRだけを更新してもよい。すなわち、ガイド長更新処理(図3B)のステップS225以降を省略し、湾曲区間の曲率中心Cと反対側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを固定値Zに維持してもよい。湾曲区間の曲率中心C側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを短く設定すれば、湾曲区間の曲率中心Cと反対側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを長くしなくても、曲率中心C側に湾曲する湾曲区間の形状を表現できる。ステップS225以降が省略できるため、ガイド長LL,LRを設定するための処理負荷が軽減できる。また、左右両側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを平均的に短くすることができ、左右両側のガイド画像GR,GLが表現する直進性を全体的に弱めることができる。そのため、曲率半径が小さい湾曲区間の形状が表現できる。
むろん、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方に湾曲区間が存在する場合に、湾曲区間の曲率中心Cと反対側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRだけを更新してもよい。すなわち、ガイド長更新処理(図3B)のステップS205がYの場合にステップS230に移行し、ステップS205がNの場合にステップS235に移行してもよい。湾曲区間の曲率中心Cと反対側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを長く設定すれば、湾曲区間の曲率中心C側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを短くしなくても、曲率中心C側に湾曲する湾曲区間の形状を表現できる。ステップS210〜S220が省略できるため、ガイド長LL,LRを設定するための処理負荷が軽減できる。また、左右両側のガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを平均的に長くすることができ、左右両側のガイド画像GR,GLが表現する直進性を全体的に強めることができる。そのため、曲率半径が大きい湾曲区間の形状が表現できる。
前記実施形態において、単一の湾曲区間において曲率中心Cが存在する方向と曲率半径とが一定である例を示したが、単一の湾曲区間において曲率中心Cが存在する方向と曲率半径との少なくとも一方が変化してもよい。すなわち、単一の湾曲区間を構成する部分ごとに曲率中心Cが存在する方向と曲率半径とが変化してもよい。例えば、図3AのステップS130において、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、湾曲区間のうち前方画像において運転者が強く道路形状を認識する範囲内の部分に含まれる形状補間点を近似した円を特定し、当該円の中心位置に基づいて曲率中心C側を特定してもよい。道路の像は後方側(手前側)ほど強く認識されるため、制御部20は、湾曲区間のうち車両から所定距離(>Y)前方の地点までの範囲における曲率中心C側を特定してもよい。そして、制御部20は、運転者が強く道路形状を認識する範囲内に存在する部分の曲率中心C側に基づいて図3BのステップS205を実行すればよい。同様に、制御部20は、図3BのステップS220,240において湾曲区間のうち前方画像において運転者が強く道路形状を認識する範囲内に存在する部分に含まれる形状補間点を近似した円を特定し、当該円の半径である曲率半径に基づいてガイド長LL,LRを設定すればよい。なお、曲率中心Cが存在する方向が変化する場合でも単一の湾曲区間とするため、曲率中心Cが存在する方向が変化する地点は湾曲区間の終了地点および開始地点とはならない。
さらに、ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、車両の前方のレーンの形状に応じて、ガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを設定してもよい。これにより、車両の前方のレーンの形状を案内することができる。また、固定領域AL,ARは、それぞれ複数の小領域によって構成されなくてもよく、それぞれ一体の帯状の領域であってもよい。また、ガイド画像を直進軌跡Fの左右両側に表示させる場合、ガイド画像に挟まれた領域を走行すべき印象を運転者に与えるようにしてもよい。例えば、車両が走行できない地物(壁やガードレール等)をガイド画像が表すようにすることにより、ガイド画像に挟まれた領域内を走行すべき印象を運転者に与えることができる。
ガイド画像生成部21aの機能により制御部20は、直接、ガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRを設定するのではなく、例えば直進軌跡Fに沿った方向におけるガイド画像GR,GLの端の位置を設定することで、ガイド長LL,LRを間接的に設定してもよい。例えば、制御部20は、ガイド画像GR,GLの前方側の端を前方画像の下辺から所定位置に固定し、ガイド画像GR,GLの後方側の端の位置を設定することで、ガイド長LL,LRを間接的に設定してもよい。さらに、制御部20は、固定値Zに対するガイド画像GR,GLのガイド長LL,LRの比(拡大縮小率)を設定することで、ガイド長LL,LRを間接的に設定してもよい。
前記実施形態において、前方画像は、地図情報30aに基づいて前方風景を描画することにより得られてもよい。地図情報30aに基づいて前方風景を描画する場合、前方画像と同時にガイド画像を描画するようにしてもよい。さらに、ディスプレイ45は、少なくともガイド画像を表示すればよく、前方画像を表示しなくてもよい。すなわち、ディスプレイ45は、車両のフロントガラス越しに運転者が視認する現実の前方風景に対してガイド画像を重畳してもよい。例えば、ディスプレイ45を半透過型とし、ディスプレイ45から現実の前方風景が透けて見えるようにすることにより、現実の前方風景に対してガイド画像を重畳してもよい。