JP2003501917A - 車両の進路を視覚化するための方法および装置 - Google Patents
車両の進路を視覚化するための方法および装置Info
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Abstract
Description
は視覚化するための方法に関する。ドイツ連邦共和国特許第4336288号明
細書に基づき、車庫入れする自動車の後方空間もしくは前方空間を監視するため
の装置が既に公知である。この公知の装置では、特に車庫入れする自動車の後方
空間が、車両の後側の部分に配置されたカメラを用いて監視される。このカメラ
は接続線路を介して、車両運転者の覗き込み範囲に設けられたディスプレイ・コ
ントロールユニットに接続されているので、車両運転者は車両の後方空間を視認
することができる。ディスプレイ・コントロールユニットのスクリーンは複数の
区域もしくは象限に分割されている。カメラは捕捉された画角内で障害物を鮮明
に捉える。車両運転者はこの場合、ディスプレイ・コントロールユニットを見な
がら、スクリーンに表示された障害物を回避することができる。
べて次のような利点を有している。すなわち、車両運転者に対して、目下の舵角
を変えないまま走行した場合に、運転者により操縦された車両がどのような進路
をとるのかが表示され、この場合、目下の舵角を変えないまま走行した場合に予
想され得る車両の予想進路が後方の走行空間の画像に重ね書きされる。表示され
た進路内に障害物が存在しない場合には、運転者は、もはや操舵運動を行う必要
なしに、障害物と衝突することなく車両を後退させることができる。表示された
進路内に障害物が存在する場合には、車両の運転者は、既に車両をゆっくりと動
かしながらも、進路内にもはや障害物が位置しなくなるように予想進路がずらさ
れるまで、切られた舵角を補正することができる。ステアリングが最大に切られ
ている場合などに、全ての障害物が表示された進路の外側に位置するように運転
者が車両を操作することができない場合には、運転者には一般には障害物を直接
に迂回することは不可能となる。車両は過度に不都合な角度で、障害物の手前に
過度に接近して位置している。したがって、運転者は障害物に対する間隔を増大
させ、それから障害物を迂回するための新たな試みを開始しなければならない。
すなわち、運転者は、障害物を迂回するために舵角が補正されなければならない
かどうか、もしくは運転者自身により実施された補正が、障害物を迂回するため
に十分であるかどうかを直ちに判断することができる。この場合、運転者はもは
や車両進路に対する運転者自身の主観的な推定に基づく判断に頼らなくなる。こ
れにより、一方では、運転者が障害物に対する自車の位置を誤って推定したため
に生じる無駄な迂回の試みのために費やされる時間を節約することができる。他
方では、運転者が自車に対する障害物の位置を誤って推定したことにより場合に
よっては生ぜしめられる事故を回避することができる。
となる。車両の舵角を、車両ステアリングが切られている舵角から求めることが
特に有利である。このことは、たとえばホイールベースから舵角を求める場合に
比べて次のような利点を提供する。すなわち、特にパワーステアリングを備えた
車両においては、舵角の電子的な検出が部分的に既に行われており、したがって
既存の電子コンポーネントをそのまま使用することができる。
路の他に、可能な進路が位置し得る最大範囲をも表示することが有利である。こ
の最大範囲は左右へのステアリングの最大旋回角度、つまりステアリングを左も
しくは右へいっぱいに切った場合の角度によって制限される。車両運転者は最大
範囲の表示から、ステアリングを最大に切れば障害物を迂回できるかどうかを、
実際にステアリングを最大に切ることなしに直接に予測することができる。した
がって、車両の運転者は、舵角の適当な選択によってまだ障害物を回避すること
ができるかどうか、または障害物に対する間隔をもっと大きくとってから、より
好都合な角度で再び進入の試みを行わなければならないかどうかを直接に判断す
ることができる。
少なくとも一部をも捕捉することが有利である。車両バンパは運転者にとっては
、表示された障害物に対して自車がどの位置に位置しているのかを知るための基
準点として役立ち、したがって運転者の方向決定(Orientierung)
を付加的に容易にする。
ユニットによって補正することが有利である。このような歪み補正により、運転
者が、特に超広角対物レンズの場合に画像の縁範囲に生じる画像歪みによって惑
わされることが回避される。運転者が画像歪みによって惑わされる理由は、画像
歪みに基づき、運転者が場合によっては、表示された障害物に対する自車の位置
を誤って推定してしまうからである。
さに関連して、非線形の特性線、特に対数の特性線を介して制御することが有利
である。このことは、カメラが広い明るさ範囲にわたって使用可能となり、ひい
ては本発明による方法が極めて暗い光特性でも、もしくは極めて明るい光特性で
も、使用され得るようになるという利点を提供する。
インストルメントで実施することが有利である。このような自由にプログラミン
グ可能なコンビインストルメントは一般にスクリーンを有しているので、後方の
走行空間の画像の表示を必要に応じてコンビインストルメントの部分範囲におい
て行うことができる。これにより、車両に付加的なディスプレイを設けなくて済
むようになる。
実施するための装置を構成することが有利である。この制御ユニットにより、デ
ィスプレイやカメラ、特に明るさ、鮮明度ならびにカメラの撮影角度をコーディ
ネートすることができる。この場合さらに、制御ユニットが入力ユニットに接続
されており、たとえば走行の意思なしに車両を停車させている場合に後方の走行
空間の視認だけが望まれる場合には、前記入力ユニットを介して、可能となる進
路の表示もしくは目下の舵角を変えないまま走行した場合に予想され得る車両の
予想進路の表示をディスエーブルする(中断する)ことが有利である。
発明による方法はイネーブルステップ10で開始する。この場合、方法の開始は
、たとえば後退ギヤを入れること(「R」シフト)によって自動的にリリースさ
れるか、または使用者の、たとえばキープッシュによる手動式の要求に応じてリ
リースされる。特に、方法シーケンスをコントロールする制御ユニットがイネー
ブルされる。
視するために働くカメラが初期設定される。方法シーケンスの終了時まで、この
カメラは車両の後方の走行空間の映像だけを捕捉する。カメラにより捕捉される
後方の走行空間の一部はカメラの光学系によって制限されている。引き続き、歪
み補正のイネーブルステップ12において、カメラにより形成された画像が伝送
される計算ユニットで、カメラ光学系により生ぜしめられた画像歪みの、計算に
よる歪み補正が実施される。この場合、カメラ光学系のデータを考慮して、スク
リーンを観察する運転者にとって歪みによる画像の妨害が著しく減じられるよう
に、捕捉された画像の縁範囲がスクリーンの観察平面に投影される。計算による
歪み補正の較正は、カメラ前方に正方格子を保持しかつ出力された画像から画像
のための変換関数(Transformationsfunktion)を決定
するようにして行うことができる。これにより、この変換関数が画像に適用され
ると、正方格子はディスプレイにも現れる。計算による歪み補正のこのような較
正は既に工場側で行われてよい。この場合、変換関数は計算ユニットに記憶され
る。歪み補正のイネーブルステップ12から当該方法の終了時まで、カメラによ
り捕捉された画像の歪み補正が連続的に実施される。本発明による方法の別の実
施例(図示しない)では、上記方法が歪み補正のイネーブルステップ12なしで
も可能となる。その場合、一方では画像歪み補正が行われないが、しかし他方で
は計算にかかる手間を減少させることができる。なぜならば、計算による歪み補
正のための計算手間が不要となるからである。
れている舵角が制御ユニットによって質問される。このことは、ステアリングコ
ラムの範囲または車両の操舵軸に配置されている舵角センサを介して行われると
有利である。特に電気的なデータ接続を介して、目下の舵角が制御ユニットに伝
送され、この場合、データ接続は規格化されたデータ接続、たとえばCANバス
である。引き続き行われる計算ステップ14では、求められた舵角から、このま
ま舵角を変えずに車両が後退した場合にどのような進路が予想されるのかが計算
され、この場合、たとえば進路が計算により車両の走行平面に投影される。さら
に、車両の目下の位置から左右に最大にハンドルを切った場合に車両が走行する
ことのできる最大範囲が計算される。引き続き、表示ステップ15において、目
下の舵角を変えないで後退したときに予想され得る予想進路も、車両が走行し得
る最大範囲も、後方の走行空間を表示するディスプレイに投影され、この場合、
運転者はこのディスプレイを覗き込むことができる。後方の走行空間の表示が、
自由にプログラミング可能なコンビインストルメント(Kombiinstru
ment)で行われると、自由にプログラミング可能なコンビインストルメント
のスクリーン内にこの表示を割り込ませることができる。引き続き、第1の決定
ステップ16において、舵角の第1の質問ステップ13で求められた舵角が、記
憶された値に比べて変化したかどうかがチェックされる。第1の決定ステップ1
6がイネーブルステップ10の後で初めて到達された場合、メモリにはイネーブ
ルステップ10の間に記憶された、車両の調節可能な舵角外にある舵角がファイ
ルされている。第1の決定ステップ16で、目下調節された舵角が、記憶された
値から規定の許容誤差を超えて偏倚していることが確認されると、メモリステッ
プ19への分岐が行われる。規定の許容誤差はこの場合、予想された進路のため
の表示精度により決定されるか、もしくは車両が走行し得る可能範囲に合わせて
決定される。メモリステップ19では、舵角の第1の質問ステップ13で測定さ
れた舵角が記憶される。その後に、やはり舵角の第1の質問ステップ13への分
岐が行われる。それに対して、第1の決定ステップ16において、舵角の第1の
質問ステップ13で測定された舵角が規定の許容誤差範囲内にあることが確認さ
れた場合には、第2の決定ステップ17への分岐が行われる。この第2の決定ス
テップ17では、まだ後退ギヤが入れられているかどうか、そして原動機もしく
は機関がまだ接続されているかどうかがチェックされる。機関がまだ接続されて
いると同時に後退ギヤがまだ入れられている場合には、第2の決定ステップ17
から舵角の第2の質問ステップ130への分岐が行われる。舵角の第1の質問ス
テップ13と同様に、舵角の第2の質問ステップ130でも舵角は舵角センサに
よって質問される。その後に、引き続き第1の決定ステップ16への分岐が行わ
れる。それに対して、第2の決定ステップ17において、後退ギヤが入れられて
いないか、または機関が停止されていることが確認された場合には、当該方法は
終了ステップ18において終了される。この終了ステップ18では、とりわけカ
メラへの電流供給が終了され、後方の走行空間の表示が遮断される。
両の後側の範囲に固定されている。車両1はさらに車両バンパ3を有している。
車両1はガレージ4の手前に位置しており、このガレージ4はガレージ入口5を
有している。そこで、車両1を、ガレージ4の壁に接触することなしにガレージ
入口5内へ入れようとする場合、このためには、後方の走行空間がカメラ2によ
って監視される。カメラ2は一般に後方の走行空間全体を監視することはできず
、特に後方の走行空間の、ガレージ4内への走行を監視するために運転者にとっ
て重要となる部分だけを捕捉する。
明による方法によりディスプレイ6に表示されている様子が示されている。以下
において、同じ構成部分は同一の符号で示すものとする。ディスプレイ6は、た
とえば液晶ディスプレイとして形成されたスクリーン60を有しているので、液
晶パネルを駆動するためのドライバ電子回路および電圧供給部ならびにバックラ
イトユニットはディスプレイ6の内部でスクリーン60の範囲の外側もしくはそ
の背後に配置されている。スクリーン60では、この場合、下側の画像縁部に、
運転者の方向ガイドのために車両バンパ3が見えている。さらに、ガレージ入口
5を備えたガレージ4も表示されている。本発明による方法によれば、そのまま
舵角を変えないで後退した場合に予想され得る車両の予想進路が、第1の予想進
路7として重ね書きされる。第1の予想進路7は真っ直ぐに延びているので、車
両のステアリングは明らかに真っ直ぐに調節されている。第1の予想進路7は、
障害物、つまりガレージ4の壁に交わることなしにガレージ入口5内へ延びてい
るので、運転者はこの場合、目下の舵角を変更することなく車両をガレージ入口
5内へ後退させることができる。
行われる。破線の表示は映像背景、つまり後方の走行空間の画像に適合される。
ディスプレイにおける暗さから規定可能な明るさ限界までは、重ね書きは明るい
破線によって行われる。たとえば降雪時などに、規定可能な明るさ限界が超過さ
れた場合には、破線が暗く重ね書きされる。また、表示のために実線やシンボル
から成る線、たとえば円または菱形から成る線を使用することもできる。
大に可能となる進路の第1の可能な左側の制限線8ならびに別の第1の可能な右
側の制限線9が示されている。この描画から、運転者は特に、たとえば車両をガ
レージ4に並んで駐車するために、スクリーン60における描画で見て左側でガ
レージ4の傍らを通り抜けることは不可能となることを知ることができる。なぜ
ならば、第1の可能な左側の制限線8がガレージ4に交差しているので、ステア
リングを左へ最大に切ったとしても、車両にとってはガレージ4の傍らのスペー
スへ到達する可能性は生じないからである。運転者はこの場合、まず車両とガレ
ージ4との間の間隔を増大させなければならない。これにより、運転者には、適
当な進路の選択によってガレージ4の傍らのスペースへ到達することが可能とな
る。それに対して、ガレージ入口5内への進入は問題なく可能となる。
べて、車両は明らかにガレージ4に対して別の位置に位置している。さらに、ス
テアリングが切られており、このことは第2の予想進路70が湾曲させられて延
びていることから判る。しかし、第2の予想進路70はやはりガレージ4に交差
することなしにガレージ入口5内へ導入されているので、運転者はこの場合にも
車両の舵角を変えることなくガレージ入口5内へ進入することができる。第2の
予想進路70の両制限線のうちの一方がガレージ4の側壁に交差しているか、ま
たはそれどころかガレージ4の外側に延びている場合には、運転者は、第2の予
想進路70が運転者から見てガレージ入口5の内側に延びるようになるまで車両
の舵角を補正するように促される。これによりその後に、舵角の補正なしにガレ
ージ入口5内へ車両を進入させることが可能となる。
制限線80ならびに第2の可能な右側の制限線90が示されている。第2の予想
進路70が最大到達可能な進路の第2の可能な右側の制限線90に極めて接近し
て位置しているので、運転者はこの場合、可能となる旋回余地を既にほとんど使
い果たしていることが判る。
第3の可能な右側の制限線91が示されている。第3の予想進路71は第3の可
能な右側の制限線91と重なっている。したがって、第3の可能な右側の制限線
91のための点線が第3の予想進路71の縁部と合致している。すなわち、運転
者にとっては車両をさらに右へ操舵することが不可能となる。それにもかかわら
ず、第3の予想進路71は片側でガレージ入口5の外側に位置している。すなわ
ち、この場合には、運転者がガレージ入口5内へ向かって直接の後退を試みる必
要は全くない。なぜならば、ガレージ4内への進入が可能となることなしに最大
の旋回角度が既に達成されているからである。このような場合には、運転者はま
ず前進し、そしてより大きな間隔を確保した後で再びガレージ4内への進入を開
始しなければならない。
ット20は表示ユニット21に接続されている。さらに、制御ユニット20はカ
メラ2に接続されており、このカメラ2はカメラ光学系25を有している。さら
に、制御ユニット20は舵角センサ24と、キー23を備えた入力ユニット22
と、シフトセンサ26と、機関制御ユニット27とに接続されている。制御ユニ
ット20はこの場合、マイクロプロセッサと少なくとも1つの記憶ユニットとを
備えたデジタル式の計算ユニットとして形成されていると有利である。制御ユニ
ット20は車両の前側の範囲に配置されていると有利である。制御ユニット20
は、たとえば車両の中央コンピュータユニットに組み込まれていてよい。表示ユ
ニット21は自由にプログラミング可能なコンビインストルメントであると有利
である。特に表示ユニット21は、図8には図示されていないスクリーン60を
備えたディスプレイ6を有している。しかし、表示ユニット21は車両の前側の
範囲に配置されかつ運転者にとって覗き込み可能な付加的なディスプレイ、たと
えば車両のセンタコンソールに設けられた付加的なディスプレイであってもよい
。キー23を備えた入力ユニット22は同じく、運転者にとって手の届き易い範
囲、有利には車両のインストルメントパネルに配置されている。したがって、キ
ー23によって、後方の走行空間の視認の自動的なイネーブルも、予想進路の重
ね書きもしくは進路が位置し得る最大可能な範囲の重ね書きのディスエーブルも
可能となる。舵角センサ24にも、シフトセンサ26にも、機関制御ユニット2
7にも、制御ユニット20は有利にはCANバスを介してアクセスする。舵角セ
ンサ24は、上で既に説明したように、目下の舵角を検出するために働く。シフ
トセンサ26は、後退ギヤが入れられているかどうかの情報を提供する。機関制
御装置27は、機関が停止されたかどうかの情報を提供する。このためには、車
両の点火装置に問い合わせることも可能である。カメラ2はカメラ光学系25を
有しており、このカメラ光学系25は広角レンズ系として設計されていると有利
である。広角レンズ系により、後方の走行空間のできるだけ大きな部分をカメラ
により捕捉することができる。しかし、広角レンズ系は画像歪みを生ぜしめる。
この画像歪みは引き続き制御ユニット20における画像歪み補正によって補償さ
れ得る。
ある。
よる描画を示す概略図である。
を有する、後方の走行空間の本発明による描画を示す概略図である。
る描画を示す概略図である。
示とを有する、後方の走行空間の本発明による描画を示す概略図である。
示とを有する、後方の走行空間の本発明による描画を示す概略図であり、ただし
この場合、ガレージへの直接の進入は不可能である。
ジ入口、 6 ディスプレイ、 7 第1の予想進路、 8 第1の可能な左側
の制限線、 9 第2の可能な右側の制限線、 10 イネーブルステップ、
11 画像捕捉のイネーブルステップ、 12 歪み補正のイネーブルステップ
、 13 舵角の第1の質問ステップ、 14 計算ステップ、 15 表示ス
テップ、 16 第1の決定ステップ、 17 第2の決定ステップ、 18
終了ステップ、 19 メモリステップ、 20 制御ユニット、 21 表示
ユニット、 22 入力ユニット、 23 キー、 24 舵角センサ、 25
カメラ光学系、 26 シフトセンサ、 27 機関制御ユニット、 60
スクリーン、 70 第2の予想進路、 71 第3の予想進路、 80 第2
の可能な左側の制限線、 81 第3の可能な左側の制限線、 90 第2の可
能な右側の制限線、 91 第3の可能な右側の制限線、 130 舵角の第2
の質問ステップ
Claims (10)
- 【請求項1】 第1の方法ステップで車両後方の走行空間の少なくとも一部
の画像を捕捉し、該画像をディスプレイに表示して、車両、特に自動車の進路を
視覚化するための方法において、第2の方法ステップで、目下の舵角を変えない
まま走行した場合に予想され得る車両の予想進路(7,70,71)を求め、第
3の方法ステップで、目下の舵角を変えないまま走行した場合に予想され得る車
両の予想進路(7,70,71)を画像内に表示することを特徴とする、車両の
進路を視覚化するための方法。 - 【請求項2】 目下の舵角を変えないまま走行した場合に予想され得る車両
の予想進路(7,70,71)を、車両のステアリングが切られている舵角から
求める、請求項1記載の車両の進路を視覚化するための方法。 - 【請求項3】 可能な進路が位置し得る最大範囲(8,9,80,90,8
1,91)を表示する、請求項1または2記載の車両の進路を視覚化するための
方法。 - 【請求項4】 舵角センサ(24)のデータをCANバスを介して検出する
、請求項1から3までのいずれか1項記載の車両の進路を視覚化するための方法
。 - 【請求項5】 後方の走行空間の一部と共に、車両バンパ(3)の少なくと
も一部をも捕捉する、請求項1から4までのいずれか1項記載の車両の進路を視
覚化するための方法。 - 【請求項6】 捕捉された画像の、カメラ光学系(25)により生ぜしめら
れる歪みを検出し、計算ユニットによって画像の歪み補正を行う、請求項1から
5までのいずれか1項記載の車両の進路を視覚化するための方法。 - 【請求項7】 後方の走行空間の画像をカメラ(2)によって捕捉し、該カ
メラ(2)の出力信号を明るさに関連して出力し、明るさとの関係を、非線形の
変換特性線、特に対数の変換特性線によって規定する、請求項1から6までのい
ずれか1項記載の車両の進路を視覚化するための方法。 - 【請求項8】 後方の走行空間の画像の表示を、自由にプログラミング可能
なコンビインストルメント(21)で行う、請求項1から7までのいずれか1項
記載の車両の進路を視覚化するための方法。 - 【請求項9】 請求項1から8までのいずれか1項記載の車両の進路を視覚
化するための方法を実施するための装置において、車両の後方の範囲にカメラ(
2)が配置されており、該カメラ(2)によって車両の後方の走行空間の少なく
とも一部が捕捉可能であり、車両(1)にディスプレイ(6,21)が配置され
ており、該ディスプレイ(6,21)がカメラ(2)に接続されており、車両(
1)に、切られた舵角を求めるための舵角センサ(24)が設けられており、デ
ィスプレイ(6,21)に、目下の舵角を変えないまま走行した場合に予想され
得る車両(1)の予想進路(7,70,71)が表示可能であることを特徴とす
る、車両の進路を視覚化するための方法を実施するための装置。 - 【請求項10】 当該装置が制御ユニット(20)を有しており、該制御ユ
ニット(20)が、有利にはデジタル式の計算ユニットとして形成されており、
ディスプレイが、目下の舵角を変えないまま走行した場合に予想され得る車両(
1)の予想進路(7,70,71)および/または可能な進路が位置し得る最大
範囲(8,9,80,90,81,91)のために、前記制御ユニット(20)
を介してディスエーブル可能である、請求項9記載の装置。
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