WO2011010346A1 - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

　車両周囲を示す画像において当該車両の車輪の進行経路を確認可能とする運転支援装置を提供する。　車両の進行方向を写した進行先画像を撮像する撮像手段と、車両の舵角を検出する舵角検出手段と、車両の進行方向側に備えられた各車輪の進行経路を舵角に基づいて予測し、撮像手段の視点から見た当該各車輪の進行経路を示す経路画像を生成する経路画像生成手段と、進行先画像に経路画像を重ね合わせた重畳画像を生成する重畳画像生成手段と、重畳画像を表示する画像表示手段とを備える運転支援装置である。

Description

運転支援装置

　運転支援装置に関し、より特定的には、車両周囲の画像を表示する運転支援装置に関する。

　従来、車両のドライバーの安全な運転を支援するべく、ドライバーにとって死角となる領域を示す画像をカメラ等の撮像装置を用いて撮像し、当該画像を車室内に表示する運転支援装置が開発されている。

　上記のような運転支援装置の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される運転支援システムは、道路に備えられたカメラによって撮影された画像、および車両に搭載されたカメラによって撮影された画像を合成することによって、車両の周囲を示す画像をドライバーに対して表示する。

特開２００９－３７４５７号公報

　例えば、車両が岩場や砂利道などの路外地形（オフロード）を走行している際、当該車両のドライバーは、車輪が足場の悪い土壌に進入したり、脱輪したりしないように、車輪の進行経路に注意しながら運転する必要がある。しかしながら、車輪の進行経路を運転席に座したまま正確に予測しつつ車両を運転することは、車両の運転に慣れていないドライバーにとっては困難である。そして、特許文献１に示す運転支援システムでは、ドライバーは、車両周囲を示す画像から車体と接触する可能性の高い障害物等の位置を大局的に知ることはできても、当該車両の車輪が進行する経路までは確認することまではできなかった。

　本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、車両周囲を示す画像において当該車両の車輪の進行経路を視認可能とする運転支援装置を提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、本発明の第１の局面は、車両の進行方向を写した進行先画像を撮像する撮像手段と、車両の舵角を検出する舵角検出手段と、車両の進行方向側に備えられた各車輪の進行経路を舵角に基づいて予測し、撮像手段の視点から見た当該各車輪の進行経路を示す経路画像を生成する経路画像生成手段と、進行先画像に経路画像を重ね合わせた重畳画像を生成する重畳画像生成手段と、重畳画像を表示する画像表示手段とを備える運転支援装置である。

　第２の局面は、第１の局面において、経路画像生成手段は、車輪の進行経路を車両の車輪の幅に応じた幅を有する帯状の領域で示す経路画像を生成することを特徴とする。

　第３の局面は、第２の局面において、経路画像生成手段は、車輪の進行経路を車両の車輪の幅に応じた幅を有する帯状の領域を囲う枠線により示す経路画像を生成し、重畳画像生成手段は、枠線の内部において進行先画像が表示されるように当該進行先画像に経路画像を重ね合わせて重畳画像を生成することを特徴とする。

　第４の局面は、第１の局面において、経路画像生成手段は、各車輪の進行経路を車両の進行方向端部から予め定められた距離まで示す経路画像を生成することを特徴とする。

　第５の局面は、第１の局面において、経路画像生成手段は、進行経路に沿って、車両の進行方向端部から予め定められた一定距離毎に目盛り線を付した経路画像を生成することを特徴とする。

　第６の局面は、第１の局面において、車両が走行する路面がオフロードであるか否かを判別する路面判別手段をさらに備え、経路画像生成手段は、路面がオフロードである場合に、経路画像を生成することを特徴とする。

　第７の局面は、第６の局面において、路面判定手段は、車両に備えられた各車輪の回転速度を取得する回転速度取得手段を含み、路面判定手段は、車輪から２つを選択して得られる全ての車輪の組み合わせについて、選択された車輪の回転速度同士の差分値を算出し、少なくとも何れかの組み合わせについての当該差分値が予め定められた閾値より大きい場合、車両が走行する路面がオフロードであると判定することを特徴とする。

　第８の局面は、第１の局面において、車両のシフトレバーが前進レンジに設定されているか否かを判定する前進判定手段をさらに備え、撮像手段は、車両の前方を写した前方進行先画像を撮像する前方撮像手段を含み、経路画像生成手段は、車両のシフトレバーが前進レンジに設定されている場合、車両の前輪の進行経路を示す前輪経路画像を生成し、重畳画像生成手段は、車両のシフトレバーが前進レンジに設定されている場合、前方進行先画像に前輪経路画像を重ね合わせた前方重畳画像を生成し、画像表示手段は、車両のシフトレバーが前進レンジに設定されている場合、前方重畳画像を表示することを特徴とする。

　第９の局面は、第１の局面において、車両のシフトレバーが後進レンジに設定されているか否かを判定する後進判定手段をさらに備え、撮像手段は、車両の後方を写した後方進行先画像を撮像する後方撮像手段を含み、経路画像生成手段は、車両のシフトレバーが後進レンジに設定されている場合、車両の後輪の進行経路を示す後輪経路画像を生成し、重畳画像生成手段は、車両のシフトレバーが後進レンジに設定されている場合、後方進行先画像に後輪経路画像を重ね合わせた後方重畳画像を生成し、画像表示手段は、車両のシフトレバーが後進レンジに設定されている場合、後方重畳画像を表示することを特徴とする。

　第１０の局面は、第１の局面において、経路画像生成手段は、舵角が車両の直進方向を向いている場合、車両の存在する仮想的な空間内において、各車輪の進行経路を、当該各車輪を通り直進方向に平行な直線に沿った帯状の領域として算出する直線経路算出手段と、舵角が車両の直進方向以外の方向へ傾いている場合、仮想的な空間内において、舵角に基づいて車両の旋回円の中心点を算出し、各車輪の進行経路を、当該各車輪を通り中心点を中心とする円に沿った帯状の領域として算出する旋回経路算出手段と、直線経路算出手段、および経路算出手段により算出された各車輪の進行経路に基づいて、仮想的な空間内における撮像手段の視点に合わせた経路画を生成する画像生成手段とを含むことを特徴とする。

　第１の局面によれば、車両のドライバーは、車両周囲の様子および当該車両の車輪の進行経路を示す重畳画像を視認して、当該進行経路を確認することができる。したがって、例えば、ドライバーは、脱輪する危険がある路面を走行している場合など、上記重畳画像を見ながら舵角を変更する操作を行うことによって、当該脱輪を回避可能な車輪の進行経路を容易に探索することができる。

　第２の局面によれば、ドライバーは、重畳画像中において、車輪が接地すると予想される路面の領域を正確に把握することができる。

　第３の局面によれば、車輪が接地すると予想される路面の様子が経路を示す画像により隠されることがないため、ドライバーは、当該路面の様子を正確に視認することが可能である。

　第４の局面によれば、進行経路を示す画像のうち正確性が比較的高い領域のみを重畳画像において表示することが可能である。上記経路画像の正確性は、車両から遠方の領域ほど、撮像装置の取り付け誤差などの影響により、低下する傾向がある。そのため、表示する経路を所定距離までにとどめることにより、表示されている経路の精度を保証することができる。

　第５の局面によれば、ドライバーは経路画像に示される目盛り線に基づいて、車輪を目標の位置へ移動するまでに要する距離を正確に把握することができる。

　第６の局面によれば、車両がオフロードなど、車輪の通過位置に注意を払う必要性が高い路面を走行している場合に自動的に当該車輪の経路を表示することができる。

　第７の局面によれば、車両がオフロードを走行しているか否かを、容易に少ない処理量で判定することができる。具体的には、何れかの車輪の回転速度が他の車輪の回転速度より遅い場合など、何れかの車輪が空転していると考えられる状況において、車両がオフロードを走行していると判定することができる。

　第８の局面によれば、ドライバーは車両前方に備えられた車輪の進行経路を確認することができる。また、シフトが前進レンジに設定された場合、自動的に車両前方を示す画像に前輪の進行経路が重ねて表示されるため、ドライバーは、シフト操作を行うだけで、車両前方に備えられた車輪の進行経路を容易に確認することができる。

　第９の局面によれば、ドライバーは車両後方に備えられた車輪の進行経路を確認することができる。また、シフトが後進レンジに設定された場合、自動的に車両前方を示す画像に後輪の進行経路が重ねて表示されるため、ドライバーは、シフト操作を行うだけで、車両後方に備えられた車輪の進行経路を容易に確認することができる。

　第１０の局面によれば、各車輪の進行経路を車両の舵角に応じて正確に算出し、当該各車輪の進行経路を正確に画像表示することができる。

図１は、第１の実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図の一例である。 図２は、第１の実施形態に係るＥＣＵ２０が実行する処理を示すフローチャートの一例である。 図３は、オフロードモード処理を示すフローチャートの一例である。 図４は、前方画像の一例を示す図である。 図５は、前方経路画像の一例を示す図である。 図６は、舵角が車両１００の直進方向を向いている場合の仮想空間内における左前輪経路ＴＬ＿ｆおよび右前輪経路ＴＲ＿ｆを示す平面図である。 図７は、車両１００の舵角が直進方向から右方向へ向いている場合の左前輪進行線ＴｃＬ＿ｆおよび右前輪進行線ＴｃＲ＿ｆを示す平面図である。 図８は、車両１００の舵角が直進方向から右方向へ向いている場合の仮想空間内における左前輪経路ＴＬ＿ｆおよび右前輪経路ＴＲ＿ｆを示す平面図である。 図９は、重畳画像の一例を示す図である。 図１０は、車両１００の舵角が直進方向から右方向へ向いている場合の左後輪進行線ＴｃＬ＿ｆおよび右後輪進行線ＴｃＲ＿ｒを示す平面図である。 図１１は、車両１００の舵角が直進方向から右方向へ向いている場合の仮想空間内における左後輪経路ＴＬ＿ｒおよび右後輪経路ＴＲ＿ｒを示す平面図である。 図１２は、車両１００が岩場を走行する際の重畳画像の一例を示す図である。 図１３は、第２の実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図の一例である。 図１４は、第２の実施形態に係るＥＣＵ２０が実行する処理を示すフローチャートの一例である。

　（第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態に係る運転支援装置について説明する。先ず、図１を参照して第１の実施形態に係る運転支援装置の構成について説明する。なお、図１は、第１の実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図の一例である。

　図１に示すように、第１の実施形態に係る運転支援装置は、フロントカメラ１０、リアカメラ１１、ステアリングセンサ１２、シフト装置１３、操作スイッチ１４、ＥＣＵ２０、および表示装置３０を備える。なお、以下では、運転支援装置が車両１００に搭載される例について説明する。

　フロントカメラ１０は、例えばＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサや、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等の一般的なイメージセンサを備えた撮像装置である。フロントカメラ１０は、例えばルームミラーの前方や、フロントグリル近傍などの、車両１００の前方を撮像可能な位置に配置され、車両１００の前方の画像（以下、前方画像と呼称する）を撮像する。フロントカメラ１０は、撮像した前方画像をＥＣＵ２０へ出力する。

　リアカメラ１１は、例えばＣＣＤセンサ等の一般的なイメージセンサを備えた撮像装置である。リアカメラ１１は、例えばトランクカバーやバックドアなどの、車両１００の後方を撮像可能な位置に配置され、車両１００の後方の画像（以下、後方画像と呼称する）を撮像する。リアカメラ１１は、撮像した後方画像をＥＣＵ２０へ出力する。

　ステアリングセンサ１２は、車両１００の舵角を検出するセンサ装置である。ステアリングセンサ１２は、検出した舵角をＥＣＵ２０へ出力する。なお、車両１００は、所謂アッカーマン式ステアリング機構を備えたステアリング装置を備える。

　シフト装置１３は、車両１００の変速機のレンジを操作するための装置である。シフト装置１３は、現在設定されているレンジを示すデータをＥＣＵ２０へ出力する。

　操作スイッチ１４は、ドライバーの入力操作を受け付ける入力デバイスである。操作スイッチ１４は、例えば、車両１００のステアリングホイールやセンターパネルなどに備えられた押下式のスイッチ装置である。ドライバーは、操作スイッチ１４を操作することにより、ＥＣＵ２０が実行する制御のモードをオンロードモードまたはオフロードモードに切り替えることができる。詳細は後述するが、ＥＣＵ２０は、ドライバーにより選択されたモードに応じた制御処理を実行する。なお、操作スイッチ１４は、タッチパネルを備えた液晶モニタや、ダイヤル式の入力装置など、従来周知の入力デバイスにより構成して良い。

　ＥＣＵ２０は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）などの情報処理装置、メモリなどの記憶装置、およびインターフェース回路などを備える制御装置である。ＥＣＵ２０は、フロントカメラ１０、リアカメラ１１、ステアリングセンサ１２、シフト装置１３、および操作スイッチ１４から入力されるデータに基づいて、車両１００のドライバーの運転を支援するための画像データを表示装置３０へ出力する。

　表示装置３０は、典型的には液晶モニタ等の表示装置である。表示装置３０は、例えば車両１００のインストゥルメントパネルなど、ドライバーが視認可能な位置に搭載される。表示装置３０は、ＥＣＵ２０から入力された画像データを表示する。なお、表示画面を有するナビゲーション装置が車両１００に搭載されている場合には、当該ナビゲーション装置の表示画面を表示装置３０として利用して構わない。

　次いで、図２を参照して、ＥＣＵ２０が実行する処理について説明する。なお、図２は、第１の実施形態に係るＥＣＵ２０が実行する処理を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ２０は、例えば車両１００のイグニッションスイッチがオンになった場合に、図２のステップＡ１の処理を開始する。

　ステップＡ１において、ＥＣＵ２０は、オフロードモードが選択されているか否か判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、操作スイッチ１４から入力される信号に応じてオフロードモードが選択されているか否か判定する。例えば、ＥＣＵ２０は、ドライバーの操作スイッチ１４への入力に応じて表示装置３０にモードを選択する画面を表示し、ドライバーによるモード選択の操作を受け付ける。そして、ＥＣＵ２０は、オフロードモードが選択されたと判定した場合、処理をステップＡ２へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、オフロードモードが選択されていないと判定した場合、処理をステップＡ３へ進める。

　ステップＡ２において、ＥＣＵ２０は、オフロードモード処理のサブルーチンを実行する。オフロードモード処理は、車両１００の車輪の進行経路を示す画像を表示装置３０に表示して、ドライバーの運転を支援する処理である。以下、図３を参照してオフロードモード処理の詳細について説明する。なお、図３は、オフロードモード処理を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ２０は、オフロードモード処理を開始すると、先ず、ステップＡ２１の処理を実行する。

　ステップＡ２１において、ＥＣＵ２０は、シフトが後進レンジに設定されているか否か判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、シフト装置１３から入力される、現在設定されているレンジを示すデータに基づいて、当該レンジが後進レンジに設定されているか否かを判定する。後進レンジは、車両１００が後方に進行するよう変速機を設定するレンジであり、所謂バックレンジである。ＥＣＵ２０は、シフトが後進レンジに設定されていると判定した場合、処理をステップＡ２６へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、シフトが後進レンジ以外のレンジに設定されていると判定した場合、処理をステップＡ２２へ進める。

　ステップＡ２２において、ＥＣＵ２０は、前方画像を取得する。具体的には、ＥＣＵ２０は、フロントカメラ１０により撮像された前方画像を取得する。図４は、前方画像の一例を示す図である。ＥＣＵ２０は、ステップＡ２２の処理を完了すると、処理をステップＡ２３へ進める。

　ステップＡ２３において、ＥＣＵ２０は、舵角を取得する。具体的には、ＥＣＵ２０は、ステアリングセンサ１２により検出された舵角を取得する。ＥＣＵ２０は、ステップＡ２３の処理を完了すると、処理をステップＡ２４へ進める。

　ステップＡ２４において、ＥＣＵ２０は、前方経路画像を生成する。前方経路画像は、前方画像中において車両１００の左前輪５１および右前輪５２が進行すると予想される経路を示す画像である。図５は、前方経路画像の一例を示す図である。図５に示すように、ＥＣＵ２０は、車両１００の左前輪５１および右前輪５２が進行すると予想される経路を各々、帯状の領域で表示する。なお、図５において左前輪５１が進行すると予想される経路を左前輪経路ＴＬ＿ｆとして示す。また、図５において右前輪５２が進行すると予想される経路を右前輪経路ＴＲ＿ｆとして示す。以下、図６から図８を参照して前方経路画像の生成方法について説明する。なお、以下では、車両１００の左前輪５１、右前輪５２、左後輪５３、および右後輪５４の幅が何れも幅Ｗであるものとして説明する。

　先ず、ＥＣＵ２０は、車両１００の存在する仮想的な空間を生成する。なお、図６は、舵角が車両１００の直進方向を向いている場合の仮想空間内における左前輪経路ＴＬ＿ｆおよび右前輪経路ＴＲ＿ｆを示す平面図である。ＥＣＵ２０は、上記平面図における左前輪５１の進行先を示す左前輪進行線ＴｃＬ＿ｆ、および、右前輪５２が進行する方向を示す右前輪進行線ＴｃＲ＿ｆを算出する。

　車両１００の舵角が直進方向を向いている場合、ＥＣＵ２０は、図６に示すように左前輪進行線ＴｃＬ＿ｆ、および右前輪進行線ＴｃＲ＿ｆを車両１００の直進方向を示す軸線に平行な直線として算出する。

　一方、車両１００の舵角が直進方向から左右何れかへ傾いた方向を向いている場合、ＥＣＵ２０は、図７に示すように、先ず、取得した舵角方向を示す軸線Ｊｒに鉛直な軸線Ｊｈと、車両１００の左後輪５３および右後輪５４の中心を通る軸線Ｊｂとが交差する点を車両１００の旋回中心Ｇの位置として算出する。なお、図７は、車両１００の舵角が直進方向から右方向へ向いている場合の左前輪進行線ＴｃＬ＿ｆおよび右前輪進行線ＴｃＲ＿ｆを示す平面図である。ＥＣＵ２０は、車両１００の旋回中心Ｇを中心とし、左前輪５１の中心を通る円を左前輪進行線ＴｃＬ＿ｆとして算出する。同様に、ＥＣＵ２０は、車両１００の旋回中心Ｇを中心とし、右前輪５２の中心を通る円を右前輪進行線ＴｃＲ＿ｆとして算出する。

　次いで、ＥＣＵ２０は、図６および図８に示すように、左前輪進行線ＴｃＬ＿ｆを中心とする幅Ｗの帯状の領域であって、車両１００の前端Ｅｆから予め定められた距離Ｌｆまでの領域を左前輪経路ＴＬ＿ｆとして算出する。同様に、ＥＣＵ２０は、左前輪進行線ＴｃＬ＿ｆを中心とする幅Ｗの帯状の領域であって、車両１００の前端Ｅｆから予め定められた距離Ｌｆまでの領域を左前輪経路ＴＬ＿ｆとして算出する。なお、図８は、車両１００の舵角が直進方向から右方向へ向いている場合の仮想空間内における左前輪経路ＴＬ＿ｆおよび右前輪経路ＴＲ＿ｆを示す平面図である。距離Ｌｆは、例えば１（ｍ）などの予め定められた任意の定数である。また、幅Ｗは、上述の通り左前輪５１および右前輪５２の幅に応じて予め定められた定数である。ＥＣＵ２０は、仮想空間内において、左前輪経路ＴＬ＿ｆおよび右前輪経路ＴＲ＿ｆを示す領域を、当該領域を囲う枠線で描画する。

　なお、舵角が直進方向以外の方向を向いている場合、ＥＣＵ２０は、車両１００の前端Ｅｆから左前輪進行線ＴｃＬ＿ｆおよび右前輪進行線ＴｃＲ＿ｆの円周に沿った距離Ｌｆまでの領域を、各々左前輪経路ＴＬ＿ｆおよび右前輪経路ＴＲ＿ｆとして算出する。

　次いで、ＥＣＵ２０は、左前輪経路ＴＬ＿ｆの領域内において車両１００の前端Ｅｆから距離Ｍｆの位置に、距離目安線ＴｍＬ＿ｆを描画する。同様に、ＥＣＵ２０は、右前輪経路ＴＲ＿ｆの領域内において車両１００の前端Ｅｆから距離Ｍｆの位置に、距離目安線ＴｍＲ＿ｆを描画する。なお、なお、距離Ｍｆは、距離Ｌｆより短い値に予め定められる。例えば、距離Ｍｆは、０．５（ｍ）などの値に定められる。

　そして、ＥＣＵ２０は、前方画像における左前輪経路ＴＬ＿ｆ、距離目安線ＴｍＬ＿ｆ、右前輪経路ＴＲ＿ｆ、および距離目安線ＴｍＲ＿ｆの位置を示す前方経路画像を生成する（図５参照）。具体的には、ＥＣＵ２０は、上記仮想的な空間内において描画された左前輪経路ＴＬ＿ｆ、距離目安線ＴｍＬ＿ｆ、右前輪経路ＴＲ＿ｆ、および距離目安線ＴｍＲ＿ｆを仮想空間内におけるフロントカメラ１０の視点で撮像した画像を前方経路画像として生成する。なお、仮想空間内における仮想的なフロントカメラ１０と仮想的な車両１００との位置関係は、現実のフロントカメラ１０と現実の車両１００との位置関係と同様であるものとする。このような処理により、経路画像には、フロントカメラ１０の視点から見た左前輪経路ＴＬ＿ｆ、距離目安線ＴｍＬ＿ｆ、右前輪経路ＴＲ＿ｆ、および距離目安線ＴｍＲ＿ｆの位置が示される。ステップＡ２４の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理をステップＡ２５へ進める。

　図３の説明に戻り、ステップＡ２５において、ＥＣＵ２０は、前方画像に前方経路画像を重畳して重畳画像を生成する。具体的には、ＥＣＵ２０は、ステップＡ２２において取得した前方画像中に、ステップＡ２４において生成した前方経路画像を描画した重畳画像を生成する。例えば、ＥＣＵ２０は、ステップＡ２２において図４に示す前方画像を取得し、ステップＡ２４において図５に示す前方経路画像を生成した場合、当該前方画像中に当該前方経路画像を重畳して、図９に示す重畳画像を生成する。なお、図９は、重畳画像の一例を示す図である。以下では、前方画像に前方経路画像を重畳して生成された重畳画像を前方重畳画像と呼称する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ２５の処理を完了すると、処理をステップＡ３０へ進め、上記重畳画像を表示装置３０に表示させる。

　上記ステップＡ２２からステップＡ２５の処理によれば、図９に示すように、左前輪経路ＴＬ＿ｆ、および右前輪経路ＴＲ＿ｆが各々、左前輪５１、および右前輪５２の幅に応じた幅を有する帯状の画像で示される。したがって、ＥＣＵ２０は、前方画像中において、車輪が接地すると予想される路面の領域を正確に示すことができる。また、ＥＣＵ２０は左前輪経路ＴＬ＿ｆ、および右前輪経路ＴＲ＿ｆを示す領域を、当該領域を囲う枠線によって示すため、ドライバーは前方重畳画像において、当該領域内部において前方画像を透過して視認することができる。故に、ドライバーは、左前輪５１、および右前輪５２が接地すると予測される路面の状態を正確に視認することができる。

　また、前方重畳画像において、車両１００の前端Ｅｆを基準とした距離を示す距離目安線ＴｍＲ＿ｆ、および距離目安線ＴｍＬ＿ｆが表示されるため、ドライバーは、前方重畳画像を視認することにより、左前輪５１および右前輪５２各々を目標の位置へ移動するまでに要する距離を正確に把握することができる。

　また、前方重畳画像において、左前輪経路ＴＬ＿ｆ、および右前輪経路ＴＲ＿ｆは、車両１００の前端から遠方となるほど、フロントカメラ１０の取り付け公差などの影響により、正確性が低下する。その点、上記ステップＡ２４の処理によれば、ＥＣＵ２０は、左前輪５１および右前輪５２の進行経路を示す領域のうち、車両１００の前端から所定の距離Ｌｆまでのみを、左前輪経路ＴＬ＿ｆ、および右前輪経路ＴＲ＿ｆとして表示するため、正確性を保証可能な範囲で各車輪の進行経路を示すことができる。

　なお、上記処理では、ＥＣＵ２０が車両１００の前端Ｅｆから距離Ｍｆの位置に距離目安線ＴｍＲ＿ｆ、および距離目安線ＴｍＬ＿ｆを表示する例について説明したが、ＥＣＵ２０は、距離目安線ＴｍＲ＿ｆ、および距離目安線ＴｍＬ＿ｆを、車両１００の前端Ｅｆから一定の距離毎に複数表示しても構わない。

　また、表示する経路の正確性を保証可能である場合、ＥＣＵ２０は、距離Ｌｆを超えてさらに遠方まで左前輪５１および右前輪５２の進行経路を示しても構わない。また、ドライバーにとって、距離に関する情報が不要である場合には、ＥＣＵ２０は、距離目安線ＴｍＲ＿ｆ、および距離目安線ＴｍＬ＿ｆの表示を省略しても構わない。また、ドライバーにとって各車輪の進行方向の情報のみが必要である場合、ＥＣＵ２０は、各車輪の進行経路を帯状の領域ではなく線分により示しても構わない。

　ステップＡ２６において、ＥＣＵ２０は、後方画像を取得する。具体的には、ＥＣＵ２０は、リアカメラ１１により撮像された後方画像を取得する。ＥＣＵ２０は、ステップＡ２６の処理を完了すると、処理をステップＡ２７へ進める。

　ステップＡ２７において、ＥＣＵ２０は、上記ステップＡ２３と同様にして舵角を取得する。ＥＣＵ２０は、ステップＡ２７の処理を完了すると、処理をステップＡ２８へ進める。

　ステップＡ２８において、ＥＣＵ２０は、後方経路画像を生成する。後方経路画像は、後方画像中において車両１００の左後輪５３および右後輪５４が進行すると予想される経路を示す画像である。以下では、前方経路画像および後方経路画像を総称して経路画像と呼称する。

　具体的には、先ず、ＥＣＵ２０は、上記ステップＡ２４と同様にして、車両１００の存在する仮想的な空間を生成する。そして、ＥＣＵ２０は、上記平面図における左後輪５３の進行先を示す左後輪進行線ＴｃＬ＿ｒ、および、右後輪５４が進行する方向を示す右後輪進行線ＴｃＲ＿ｒを算出する。

　車両１００の舵角が直進方向を向いている場合、ＥＣＵ２０は、左後輪進行線ＴｃＬ＿ｒ、および右後輪進行線ＴｃＲ＿ｒを車体の直進方向を示す軸線に平行な直線として算出する。一方、車両１００の舵角が直進方向から左右何れかへ傾いた方向を向いている場合、ＥＣＵ２０は、上記ステップＡ２４と同様にして、旋回中心Ｇの位置を算出する。そして、ＥＣＵ２０は、図１０に示すように、車両１００の旋回中心Ｇを中心とし、左後輪５３の中心を通る円を左後輪進行線ＴｃＬ＿ｒとして算出する。同様に、ＥＣＵ２０は、車両１００の旋回中心Ｇを中心とし、右後輪５４の中心を通る円を右後輪進行線ＴｃＲ＿ｒとして算出する。なお、図１０は、車両１００の舵角が直進方向から右方向へ向いている場合の左後輪進行線ＴｃＬ＿ｆおよび右後輪進行線ＴｃＲ＿ｒを示す平面図である。

　次いで、ＥＣＵ２０は、図１１に示すように、左後輪進行線ＴｃＬ＿ｒを中心とする幅Ｗの帯状の領域であって、車両１００の後端Ｅｒから予め定められた距離Ｌｒまでの領域を左後輪経路ＴＬ＿ｒとして算出する。同様に、ＥＣＵ２０は、左後輪進行線ＴｃＬ＿ｒを中心とする幅Ｗの帯状の領域であって、車両１００の後端Ｅｒから予め定められた距離Ｌｒまでの領域を左後輪経路ＴＬ＿ｒとして算出する。なお、図１１は、車両１００の舵角が直進方向から右方向へ向いている場合の仮想空間内における左後輪経路ＴＬ＿ｒおよび右後輪経路ＴＲ＿ｒを示す平面図である。距離Ｌｒは、例えば１（ｍ）などの予め定められた任意の定数である。ＥＣＵ２０は、仮想空間内において、左後輪経路ＴＬ＿ｒおよび右後輪経路ＴＲ＿ｒで示す領域を、当該領域を囲う枠線で描画する。

　次いで、ＥＣＵ２０は、左後輪経路ＴＬ＿ｒの領域内において車両１００の後端Ｅｒから距離Ｍｒの位置に、距離目安線ＴｍＬ＿ｒを描画する。同様に、ＥＣＵ２０は、右後輪経路ＴＲ＿ｒの領域内において車両１００の後端Ｅｒから距離Ｍｒの位置に、距離目安線ＴｍＲ＿ｒを描画する。なお、距離Ｍｒは、距離Ｌｒより短い値に予め定められる。例えば、距離Ｍｒは、０．５（ｍ）などの値に定められる。

　そして、ＥＣＵ２０は、後方画像における左後輪経路ＴＬ＿ｒ、距離目安線ＴｍＬ＿ｒ、右後輪経路ＴＲ＿ｒ、および距離目安線ＴｍＲ＿ｒの位置を示す後方経路画像を生成する。具体的には、ＥＣＵ２０は、上記仮想的な平面図に示される左後輪経路ＴＬ＿ｒ、距離目安線ＴｍＬ＿ｒ、右後輪経路ＴＲ＿ｒ、および距離目安線ＴｍＲ＿ｒを仮想空間内におけるリアカメラ１１の視点で撮像した後方画像を後方経路画像として生成する。なお、仮想空間内における仮想的なリアカメラ１１と仮想的な車両１００との位置関係は、現実のリアカメラ１１と現実の車両１００との位置関係と同様であるものとする。このような処理により、後方経路画像には、リアカメラ１１の視点から見た左後輪経路ＴＬ＿ｒ、距離目安線ＴｍＬ＿ｒ、右後輪経路ＴＲ＿ｒ、および距離目安線ＴｍＲ＿ｒの位置が示される。ステップＡ２８の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理をステップＡ２９へ進める。

　なお、上記ステップＡ２４およびステップＡ２８の処理では、ＥＣＵ２０が仮想空間内に描画した各車輪の経路を仮想空間内におけるフロントカメラ１０およびリアカメラ１１の視点で撮像して経路画像を生成する例について説明したが、ＥＣＵ２０は、仮想空間内における各車輪の経路を示す位置座標を算出し、当該座標に基づいて経路画像を生成しても構わない。具体的には、ＥＣＵ２０は、仮想空間内における位置座標がフロントカメラ１０およびリアカメラ１１の画像上のどの画素に対応するかを示す変換式を予め記憶する。そして、ＥＣＵ２０は、各車輪の経路を示す位置座標および変換式に基づいて、経路画像を生成する。

　また、ＥＣＵ２０は、上記ステップＡ２４およびステップＡ２８の処理において、現在の舵角に対応する経路画像を記憶装置から読み出すことによって、経路画像を取得しても構わない。このような処理を行う場合、ＥＣＵ２０は、各舵角に応じた複数の経路画像を、予め記憶装置に記憶しておく。

　また、上記ステップＡ２４およびステップＡ２８の処理において示した各車輪の経路の算出方法は一例であり、ＥＣＵ２０は、従来周知の任意の手法を用いて各車輪の経路を算出して構わない。

　図３の説明に戻り、ステップＡ２９において、ＥＣＵ２０は、後方画像に後方経路画像を重畳して重畳画像を生成する。具体的には、ＥＣＵ２０は、ステップＡ２６において取得した後方画像中に、ステップＡ２８において生成した後方経路画像を描画した重畳画像を生成する。以下では、後方画像に後方経路画像を重畳して生成された重畳画像を後方重畳画像と呼称する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ２５の処理を完了すると、処理をステップＡ３０へ進め、上記重畳画像を表示装置３０に表示させる。

　ステップＡ３０において、ＥＣＵ２０は、重畳画像を表示させる。具体的には、ＥＣＵ２０は、ステップＡ２５において生成された前方重畳画像、またはステップＡ２９において生成された後方重畳画像を表示装置３０へ出力する。ステップＡ３０の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理を図２のステップＡ４へ進める。

　上記オフロードモード処理によれば、ＥＣＵ２０は、シフトが後進レンジ以外のレンジに設定されている場合（例えば、シフトが前進レンジ、パーキングレンジ、ニュートラルレンジのいずれかに設定されている場合）、左前輪５１および右前輪５２の進行経路を示す前方重畳画像を表示する。また、ＥＣＵ２０は、シフトが後進レンジに設定されている場合に、左後輪５３および右後輪５４の進行経路を示す後方重畳画像を表示する。すなわち、ドライバーは、表示装置３０の表示画面を切り替える操作をすることなく、シフト装置１３のレンジを切り替えることにより、進行方向側の車輪の進行経路を示す重畳画像を表示装置３０に表示させることができる。

　なお、ＥＣＵ２０は、上記ステップＡ２２からステップＡ２５の処理を、シフトが前進レンジに設定されている場合にのみ実行しても構わない。すなわち、ＥＣＵ２０は、シフト装置１３のレンジがニュートラルである場合には、前方重畳画像を自動的に表示させない制御処理を行っても良い。

　また、ＥＣＵ２０は、シフト装置１３のレンジの設定に関わらず、ドライバーの指示に応じて前方重畳画像、または後方重畳画像を選択して表示装置３０に表示させても構わない。例えば、ＥＣＵ２０は、フロントカメラ１０またはリアカメラ１１を選択する画面を表示装置３０に表示し、ドライバーがリアカメラ１１を選択した場合には、シフト装置１３が前進レンジに設定されていても、後方重畳画像を表示装置３０に表示させる制御処理を行っても構わない。また、ＥＣＵ２０は、前方重畳画像および後方重畳画像を同時に並べて表示装置３０に表示しても構わない。

　図２の説明に戻り、ステップＡ３において、ＥＣＵ２０は、オンロードモード処理を実行する。オンロードモード処理は、上記オフロードモード処理におけるステップＡ２３、ステップＡ２４、ステップＡ２７、およびステップＡ２８の処理を省略した処理である。具体的には、ＥＣＵ２０は、前方経路画像および後方経路画像を生成することなく、前方画像または後方画像を表示装置３０に出力する。なお、ＥＣＵ２０は、オンロードモード処理として、車両の運転支援に関する従来周知の任意の処理を行って良い。例えば、車両１００の左右にカメラが備えられている場合、ＥＣＵ２０は、当該左右のカメラにより撮影された画像と、前方画像を合成した合成画像を表示装置３０に出力する等の処理を実行しても構わない。ＥＣＵ２０は、ステップＡ３の処理を完了すると、処理をステップＡ４へ進める。

　ステップＡ４において、ＥＣＵ２０は、終了処理が実行されたか否か判定する。具体的には、車両１００のイグニッションスイッチがオフにされたか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、車両１００のイグニッションスイッチがオフにされたと判定した場合、終了処理が実行されたと判定し、図２に示すフローチャートの処理を終了する。一方、ＥＣＵ２０は、車両１００のイグニッションスイッチがオフにされていないと判定した場合、終了処理が実行されていないと判定し、処理をステップＡ１へ戻す。

　以上より、本発明の第１の実施形態に係る運転支援装置によれば、車両１００のドライバーは、車両１００の周囲の様子および当該車両の車輪の進行経路を示す重畳画像を視認して、当該進行経路を確認することができる。したがって、本発明の第１の実施形態に係る運転支援装置は、車両１００が荒れた岩場などを走行する際など、ドライバーが各車輪の接地位置を予想しながら運転する必要がある状況において特に有用である。車両１００が荒れた岩場などを走行する際、ドライバーは、図１２に示すような重畳画像により車両１００の各車輪の進行経路を確認しながら運転することで、脱輪等を回避しながら運転することが可能である。

　なお、上記第１の実施形態では、ＥＣＵ２０が重畳画像において、各車輪の進行経路を示す帯状の領域を枠線によって示す例について説明したが、ＥＣＵ２０は、重畳画像において各車輪の進行経路を線で示しても構わない。

　また、上記第１の実施形態では、左前輪５１、右前輪５２、左後輪５３、および右後輪５４の幅が何れも幅Ｗであり、ＥＣＵ２０が経路画像に示す各車輪の経路の幅がＷに応じて設定する場合について説明したが、各車輪の幅が各々異なる場合、ＥＣＵ２０は、各車輪の経路の幅を、対応する車輪の幅に応じて設定しても良い。具体的には、左前輪５１および右前輪５２の幅が、各々Ｗ１、Ｗ２である場合、ＥＣＵ２０は、左前輪経路ＴＬ＿ｆの幅をＷ１に応じて算出し、右前輪経路ＴＲ＿ｆの幅をＷ２に応じて算出して良い。

　（第２の実施形態）
　上記第１の実施形態では、ドライバーがオフロードモードを選択した場合に、ＥＣＵ２０がオフロードモード処理を実行する例について説明したが、ＥＣＵ２０は、車両１００がオフロードを走行しているか否かを自動的に判別して、ドライバーの操作を待機することなくオフロードモード処理を実行しても構わない。以下、第２の実施形態に係る運転支援装置について説明する。

　先ず、第２の実施形態に係る運転支援装置の構成について説明する。図１３は、第２の実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図の一例である。第２の実施形態に係る運転支援装置は、フロントカメラ１０、リアカメラ１１、ステアリングセンサ１２、シフト装置１３、操作スイッチ１４、ＥＣＵ２０、および表示装置３０に加え、さらに車輪速度センサ１５を備える。

　車輪速度センサ１５は、車両１００に搭載された各車輪の回転速度を検出する測定器である。車輪速度センサ１５は、左前輪５１の回転速度Ｖ１、右前輪５２の回転速度Ｖ２、左後輪５３の回転速度Ｖ３、および右後輪５４の回転速度Ｖ４の値を検出し、各値を示すデータをＥＣＵ２０へ出力する。なお、回転速度Ｖ１、回転速度Ｖ２、回転速度Ｖ３、および回転速度Ｖ４の値は、対応する車輪の角速度であっても良いし、周速度であっても構わない。

　なお、車輪速度センサ１５以外の構成品については、上述第１の実施形態に係る運転支援装置と同様であるため、詳細な説明を省略する。

　次いで、図１４を参照して、第２の実施形態に係るＥＣＵ２０が実行する処理について説明する。図１４は、第２の実施形態に係るＥＣＵ２０が実行する処理を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ２０は、例えば車両１００のイグニッションスイッチがオンになった場合に、図１４のステップＢ１の処理を開始する。

　ステップＢ１において、ＥＣＵ２０は、上述ステップＡ１と同様にしてオフロードモードが選択されたか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、オフロードモードが選択されたと判定した場合、処理をステップＢ３へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、オフロードモードが選択されていないと判定した場合、処理をステップＢ２へ進める。

　ステップＢ２において、ＥＣＵ２０は、オフロードを走行しているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、回転速度Ｖ１、回転速度Ｖ２、回転速度Ｖ３、および回転速度Ｖ４の値を車輪速度センサ１５から取得し、各値の差分値を算出する。そして、ＥＣＵ２０は、上記差分値が全て予め定められた閾値以下であるか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、上記差分値のうち少なくとも何れか一つが上記閾値より大きい状態が一定時間以上継続した場合、何れかの車輪が空転していると判定する。そして、ＥＣＵ２０は、何れかの車輪が空転していると判定した場合、車両１００がオフロードを走行していると判定し、処理をステップＢ３へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、上記差分値が全て予め定められた閾値以下である場合、左前輪５１、右前輪５２、左後輪５３、および右後輪５４が全て接地していると判定する。そして、ＥＣＵ２０は、左前輪５１、右前輪５２、左後輪５３、および右後輪５４が全て接地していると判定した場合、車両１００がオフロードを走行していないと判定し、処理をステップＢ４へ進める。

　ステップＢ３において、ＥＣＵ２０は、上述図３と同様のオフロードモード処理のサブルーチンを実行する。ＥＣＵ２０は、ステップＢ３の処理を完了すると、処理をステップＢ５へ進める。

　ステップＢ４において、ＥＣＵ２０は、上述ステップＡ３と同様にしてオンロードモード処理を実行する。ＥＣＵ２０は、ステップＢ４の処理を完了すると、処理をステップＢ５へ進める。

　ステップＢ５において、ＥＣＵ２０は、上述ステップＡ４と同様にして、終了処理が実行されたか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、ＥＣＵ２０は、終了処理が実行されたと判定した場合、図１４に示すフローチャートの処理を終了する。一方、ＥＣＵ２０は、終了処理が実行されていないと判定した場合、処理をステップＢ１へ戻し、上記ステップＢ１からステップＢ４の処理を繰り返す。

　上記第２の実施形態に係る運転支援装置によれば、ＥＣＵ２０は、車両１００がオフロードを走行していると判定した場合、自動的にオフロードモード処理を実行する。したがって、ドライバーは、車両１００がオフロードなど、車輪の通過位置に注意を払う必要性が高い路面を走行している際に、モードを切り替える操作をすることなく自動的に重畳画像を表示させて車輪の進行経路を確認することができる。

　なお、ＥＣＵ２０は、ドライバーの操作によりオフロードモード以外のモードが意図的に選択されている場合には、ステップＢ２の処理を省略しても構わない。

　なお、上記各実施形態では、ＥＣＵ２０が、各車輪の進行経路を示す領域を枠線によって示し、当該領域内部を透過して路面の様子を表示する例について説明したが、ＥＣＵ２０は、当該領域を示すことが可能であれば当該枠線を任意の色、形状、模様により表示しても構わない。また、ＥＣＵ２０は、各車輪の進行経路を示す領域内部を、任意の色や模様で塗りつぶして表示しても構わない。また、ＥＣＵ２０は、重畳画像において、経路画像を半透明で表示し、重畳された経路画像を透過してカメラ画像を視認可能としても構わない。

　また、上記各実施形態では、ＥＣＵ２０が、オフロードモードが選択されたことを検出した場合、即、オフロードモード処理を実行する例について説明したが、ＥＣＵ２０は、ドライバーがオフロードモードを選択した後、さらに所定の操作を実行した場合にのみ重畳画像を表示しても構わない。例えば、ＥＣＵ２０は、オフロードモードが選択されたことを検出した後、さらにデファレンシャルロックをオンにされた場合や、トランスファーの設定が変更された場合にのみ重畳画像を表示しても構わない。

　また、上記各実施形態では、運転支援装置が４輪自動車に搭載される例を示したが、３輪自動車や、４輪以上の車輪を備えたトレーラー車など、任意の数の車輪を備えた車両に搭載しても構わない。

　本発明に係る運転支援装置は、車両周囲を示す画像において当該車両の車輪の進行経路を視認可能とする運転支援装置などとして有用である。

　１０　　フロントカメラ
　１１　　リアカメラ
　１２　　ステアリングセンサ
　１３　　シフト装置
　１４　　操作スイッチ
　１５　　車輪速度センサ
　２０　　ＥＣＵ
　３０　　表示装置
　５１　　左前輪
　５２　　右前輪
　５３　　左後輪
　５４　　右後輪
　１００　車両

Claims (10)

1. 　車両の進行方向を写した進行先画像を撮像する撮像手段と、
   　前記車両の舵角を検出する舵角検出手段と、
   　前記車両の進行方向側に備えられた各車輪の進行経路を前記舵角に基づいて予測し、前記撮像手段の視点から見た当該各車輪の進行経路を示す経路画像を生成する経路画像生成手段と、
   　前記進行先画像に前記経路画像を重ね合わせた重畳画像を生成する重畳画像生成手段と、
   　前記重畳画像を表示する画像表示手段とを備える運転支援装置。
2. 　前記経路画像生成手段は、前記車輪の進行経路を前記車両の車輪の幅に応じた幅を有する帯状の領域で示す前記経路画像を生成する、請求項１に記載の運転支援装置。
3. 　前記経路画像生成手段は、前記車輪の進行経路を前記車両の車輪の幅に応じた幅を有する帯状の領域を囲う枠線により示す前記経路画像を生成し、
   　前記重畳画像生成手段は、前記枠線の内部において前記進行先画像が表示されるように当該進行先画像に前記経路画像を重ね合わせて前記重畳画像を生成する、請求項２に記載の運転支援装置。
4. 　前記経路画像生成手段は、前記各車輪の進行経路を前記車両の進行方向端部から予め定められた距離まで示す前記経路画像を生成する、請求項１に記載の運転支援装置。
5. 　前記経路画像生成手段は、前記進行経路に沿って、前記車両の進行方向端部から予め定められた一定距離毎に目盛り線を付した前記経路画像を生成する、請求項１に記載の運転支援装置。
6. 　前記車両が走行する路面がオフロードであるか否かを判別する路面判別手段をさらに備え、
   　前記経路画像生成手段は、前記路面がオフロードである場合に、前記経路画像を生成する、請求項１に記載の運転支援装置。
7. 　前記路面判定手段は、前記車両に備えられた前記各車輪の回転速度を取得する回転速度取得手段を含み、
   　前記路面判定手段は、前記車輪から２つを選択して得られる全ての車輪の組み合わせについて、選択された車輪の前記回転速度同士の差分値を算出し、少なくとも何れかの組み合わせについての当該差分値が予め定められた閾値より大きい場合、前記車両が走行する路面がオフロードであると判定する、請求項６に記載の運転支援装置。
8. 　前記車両のシフトレバーが前進レンジに設定されているか否かを判定する前進判定手段をさらに備え、
   　前記撮像手段は、前記車両の前方を写した前方進行先画像を撮像する前方撮像手段を含み、
   　前記経路画像生成手段は、前記車両のシフトレバーが前進レンジに設定されている場合、前記車両の前輪の進行経路を示す前輪経路画像を生成し、
   　前記重畳画像生成手段は、前記車両のシフトレバーが前進レンジに設定されている場合、前記前方進行先画像に前記前輪経路画像を重ね合わせた前方重畳画像を生成し、
   　前記画像表示手段は、前記車両のシフトレバーが前進レンジに設定されている場合、前記前方重畳画像を表示する、請求項１に記載の運転支援装置。
9. 　前記車両のシフトレバーが後進レンジに設定されているか否かを判定する後進判定手段をさらに備え、
   　前記撮像手段は、前記車両の後方を写した後方進行先画像を撮像する後方撮像手段を含み、
   　前記経路画像生成手段は、前記車両のシフトレバーが後進レンジに設定されている場合、前記車両の後輪の進行経路を示す後輪経路画像を生成し、
   　前記重畳画像生成手段は、前記車両のシフトレバーが後進レンジに設定されている場合、前記後方進行先画像に前記後輪経路画像を重ね合わせた後方重畳画像を生成し、
   　前記画像表示手段は、前記車両のシフトレバーが後進レンジに設定されている場合、前記後方重畳画像を表示する、請求項１に記載の運転支援装置。
10. 　前記経路画像生成手段は、
    　　前記舵角が前記車両の直進方向を向いている場合、前記車両の存在する仮想的な空間内において、前記各車輪の進行経路を、当該各車輪を通り前記直進方向に平行な直線に沿った帯状の領域として算出する直線経路算出手段と、
    　　前記舵角が前記車両の直進方向以外の方向へ傾いている場合、前記仮想的な空間内において、前記舵角に基づいて前記車両の旋回円の中心点を算出し、前記各車輪の進行経路を、当該各車輪を通り前記中心点を中心とする円に沿った帯状の領域として算出する旋回経路算出手段と、
    　　前記直線経路算出手段、および前記経路算出手段により算出された前記各車輪の進行経路に基づいて、前記仮想的な空間内における前記撮像手段の視点に合わせた前記経路画を生成する画像生成手段とを含む、請求項１に記載の運転支援装置。

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