JP2005018548A

JP2005018548A - 周辺車両表示装置

Info

Publication number: JP2005018548A
Application number: JP2003184232A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Hasegawa; 光洋長谷川
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】低コストで広角度の周辺状況をモニタリングできる装置を実現する。
【解決手段】周辺の車両を検出して地図に重ねて表示する周辺車両表示装置であり、車両の前方に存在する他車の位置を検出するレーダー１３、車両の前方風景を撮影するカメラ１２、他車が存在する撮影画像部分を切り出して該他車の車種を識別する画像処理部９１、車種に応じた車両形状データを保持する保持部９２、識別された車種に応じた車両形状データを用いて車両画像を発生する車両画像発生部９５、周辺の地図画像を発生する地図画像発生部９７、地図画像と車両画像を合成して表示する表示部９９を備えている。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周辺車両表示装置に係わり、特に、周辺の車両を検出して地図に重ねて表示する周辺車両表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波等の車載レーダは、前方に存在する車両を検知する機能があり、隊列走行、ＡＣＣ（ＡｄａｐｔｉｖｅＣｌａｕｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）において前方車両の車間距離測定用センサーとして使用されている（特許文献１）。また、周辺状況をモニタリングする装置としてカメラによる監視が従来より行なわれている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−１１８９２６号
【特許文献２】特開平１０−２８３４６１号
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のレーダー装置は、
・自動制御用目的であるため、指向性が狭い（前方のみ検出角＋−１０度程度）、
・自動制御を目的とするため、高信頼性、高精度を確保するため高価である（５万円〜１０万円）、
という問題がある。また、従来のカメラ技術には、以下の▲１▼〜▲４▼の問題がある。
▲１▼距離を測定しようとすると、２眼カメラとするため２セット必要となる。
▲２▼物体識別のための画像処理が複雑であり、高速なＣＰＵ、処理回路を必要とし高価である。
▲３▼高角度分解能を得るために、解像度の高いＣＣＤ、処理が必要であり高価である。
▲４▼夜間使用が出来ない。
以上から本発明の目的は、レーダー装置、カメラ単体装置の特徴を相互補完する事により、低コストで広角度の周辺状況をモニタリングできる装置を実現することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様において、周辺の車両を検出して地図に重ねて表示する周辺車両表示装置は、車両の前方に存在する他車の位置を検出するレーダー、車両の前方風景を撮影するカメラ、他車が存在する撮影画像部分を切り出して該他車の車種を識別する画像処理部、車種に応じた車両形状データを保持する保持部、識別された車種に応じた車両形状データを用いて車両画像を発生する車両画像発生部、周辺の地図画像を発生する地図画像発生部、前記地図画像と車両画像を合成して表示する表示部を備えている。
【０００５】
本発明の第２の態様において、周辺車両表示装置は更に影画像より他車の色を識別する色識別部を備え、画像発生部は色付きの車両画像を発生する。
本発明の第３の態様において、前記車両画像発生部は二次元あるいは三次元車両画像を発生し、前記地図画像発生部は二次元あるいは三次元の地図画像を発生し、表示部はこれら二次元画像同士あるいは三次元画像同士を合成して表示する。
本発明の第４の態様において、前記表示部は、前記合成画像を二次元地図又は三次元地図と合成して表示する。
本発明の第５の態様において、周辺車両表示装置は更に前記レーダーの検出信号あるいは前記カメラの撮影画像を処理して車両の向きを算出する向き算出部を備え、車両画像発生部は該向きに車両形状を回転して得られる画像を発生する。
【０００６】
以上の態様によれば、レーダー装置、カメラ単体装置の特徴を相互補完する事により、低コストで広角度の周辺状況をモニタリングできる装置を実現することができる。すなわち、広指向性レーダー装置のレーザー照射は、１つで広指向性で良いためため照射方向に高い指向精度が不要であり、しかも、アンテナを複数用いる事により高分解能が得られ、受信系を低コストでき、このため、全体的に低コストにできる。また、カメラも画像処理する位置がレーダーにより判るため、低解像度のカメラで良く、しかも、画像処理する位置が判明しているため、高速画像処理が不要となり、高速高性能のＣＰＵは不要であり、全体的に低コストにできる。
また、上記態様によれば、前方車両の車種を識別して車両を三次元で三次元地図に重ねて表示できるため、運転に必要な周囲の風景のみをリアルに三次元で得ることができ、周辺の状況を的確に把握することが可能となる。又、車両を色付きで表示したり、車両の実際の向きに応じて車両を回転表示するため、ますますリアルな周辺モニター画像を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるイメージレーダー装置（周辺車両表示装置）の構成図であり、車両１１の車室内前方中央上方部であって車両の前方風景を見渡せる位置にカメラ１２が取付けられ、車の前方中央部（ナンバープレート付近）に他車両２１，２２の位置や方向を検出すための広指向性レーダー１３が取り付けられている。カメラ１２の撮影可能範囲Ａと広指向性レーダー１３の検知範囲Ｂはほぼ同一に設定されている。
【０００８】
図２は広指向性レーダー装置の説明図である。広指向性レーダー装置１３は、１つのレーダー波発信アンテナ１３ａとレーダー波受信アンテナ１３ｂで構成される。レーダー波発信アンテナ１３ａは照射方向を制御する必要はなく、発射されたレーダー波は拡散して約１２０^０の範囲を照射する。レーダー波受信アンテナ１３ｂは、７つのレーダー波受信アンテナ素子ＡＴ１〜ＡＴ７で構成されている。アンテナ素子が多いほど分解能が向上するが複雑になる。そのため、検知範囲と分解能のバランスを検出物体によって最適な値とする。たとえば検知範囲を１２０°、分解能を５°とするとアンテナは２４個となる。図の場合、検知範囲１２０°、アンテナ方位を８°とすると各レーダー波受信アンテナ素子ＡＴ１〜ＡＴ７は、−θ〜＋θ（たとえばθ＝８．５^０）の範囲で所定角度づつ検出方向をスキャンして物体（他車両）からの反射電波を受信し、−θ〜＋θの各方向における他車両までの距離、方向、サイズを検出する。
広指向性レーダー１３は以上のように構成するため、レーダー波発信・照射素子は１つで良く、しかも、指向性も広くてよいためレーダー波発信アンテナの精度が低くて良く、コストが安くなる。また、レーダー波受信アンテナ素子を組み合せることにより、指向性を広げる為、レーダー装置を回転させる等の機械的装置が不要となる。
【０００９】
図３は広指向性レーダーの動作説明図で、１１は本発明のイメージレーダー装置を装着した車両、２１〜２３は前方の他車両、３１はガードレール、３２走行車線分離線、３３は中央分離帯であり、説明上広指向性レーダー装置１３を大きく示している。レーダー波発信アンテナ１３ａから発信されたレーダー波は放射状に車両前方に照射され、受信可能範囲内に存在する他車両２１〜２３は電波を反射する。α１〜α７は７個のレーダー波受信アンテナ素子ＡＴ１〜ＡＴ７の受信範囲であり、Ａ車２１はアンテナ素子ＡＴ４により検出され、Ｂ車２２はアンテナ素子ＡＴ６〜ＡＴ７により検出され、Ｃ車２３はアンテナ素子ＡＴ５〜ＡＴ６により検出される。
【００１０】
図４は広指向性レーダーの検出信号とカメラ画像との関係説明図であり、５１はカメラ画像、５２Ａ〜５２Ｃは広指向性レーダーの検出信号を示している。
広指向性レーダー１３により、図４に示す位置、強度の検出信号５２Ａ〜５２Ｃが得られ、カメラ１２よりカメラ画像５１が得られる。検出信号５２Ａ〜５２Ｃとカメラ画像５１とは、車との平行な位置関係で一致している。
検出信号５２Ａは、Ａ車２１の検出信号位置及び信号強度を示す。レーダー波が後ろからほぼ直角に当たって反射するため、また、距離も比較的離れていないため、信号強度は大きい。なお、検出信号５２Ａはレーダー波受信アンテナ素子ＡＴ４により検出される。検出信号５２Ｂは、Ｂ車２２の検出信号位置及び信号強度を示す。レーダー波が斜めから当たって反射するため、レーダー波受信アンテナ素子ＡＴ６で検出される部分の信号強度は弱い。しかし、レーダー波受信アンテナ素子ＡＴ７で検出される部分の信号強度は距離が近いため信号強度は強い。検出信号５２Ｃは、Ｃ車２３の検出信号位置及び信号強度を示す。レーダー波が斜めから当たって反射し，距離も遠いため、レーダー波受信アンテナ素子ＡＴ５、ＡＴ６で検出される部分の信号強度は共に弱い。
【００１１】
図４から判るように、レーダーの検出信号５２Ａ〜５２Ｃから、画像処理に注力する範囲が分かる。このため、画像処理は、注力する範囲のみを処理する事で良く、解像度も少なくて良い。また、処理時間も大幅に軽減短縮される。たとえば、Ａ車２１の検出画像処理は、レーダー波受信アンテナ素子ＡＴ４の受信範囲だけを行なえば良い。
【００１２】
図５は本発明の周辺車両表示例である。（Ａ）は２次元の平面地図６０上の検出位置に自車１１及び他車両２１〜２３の２Ｄ車両形状を配置した２Ｄ平面合成画面７１を２Ｄ平面地図７２に重ねて表示する例である。各車両画像は後述するように、車種を識別し、該識別車種に応じた車両形状データを車両データべースより読み出し該形状データを用いて発生する。
２Ｄ平面合成画面７１のスクリーンに占める割合は可変であり、スクリーン一杯に、あるいは、適宜なサイズで表示することもできる。又、２Ｄ平面合成画面７１の縮尺も可変である。図では狭い地域を拡大した縮尺で表示した例である。又、車両データべースに車両形状データが準備されていない場合には（Ｂ）に示すようにカメラ画像から他車画像部分を切り出して２Ｄ地図６０に重ね合わせて表示することもできる。
【００１３】
図６は本発明の別の周辺車両表示例である。３次元の立体地図６１上の他車検出位置に他車両２５の３Ｄ車両形状及び自車１１の３Ｄ車両形状を配置した３Ｄ立体合成画面８１を３Ｄ立体地図８２に重ねて表示する例である。各車両画像は後述するように、車種を識別し、該識別車種に応じた３Ｄ車両形状データを車両データべースより読み出し該形状データを用いて発生する。
３Ｄ立体合成画面８１のスクリーンに占める割合は可変であり、スクリーン一杯に、あるいは、適宜なサイズで表示することもできる。又、３Ｄ立体合成画面８１の縮尺も可変である。
【００１４】
図７は表示模式図であり、（Ａ）は２Ｄ平面地図７２に２Ｄ平面合成画面７１を重ねて表示した例（図５（Ａ）の表示例を参照）、（Ｂ）は２Ｄ平面合成画面７１をスクリーン一杯に表示する例、（Ｃ）は２Ｄ平面地図地図７２に３Ｄ立体合成画面８１を重ねて表示した例、（Ｄ）は３Ｄ立体合成画面８１をスクリーン一杯に表示する例、（Ｅ）は３Ｄ立体地図８２に３Ｄ立体合成画面８１を重ねて表示した例（図６の表示例を参照）である。
【００１５】
図８は本発明の周辺車両表示装置の構成図である。
画像処理部９１は、車両画像切り出し処理部９１ａ、画像色特定部９１ｂ、車種特定部９１ｃを備えている。車両画像切り出し処理部９１ａは、カメラ１２で撮影した画像データをメモリに保持すると共に、レーダー１３から入力する他車位置信号（距離、方向）に基づいて他車画像が含まれている撮影画像部分を決定し、保存されている撮影画像から該画像部分を切り出して車両色特定部９１ｂと車種特定部９１ｃに入力する。車両色特定部９１ｂは、入力された車両画像を解析して車両色を決定して出力する。車種特定部９１ｃは車両画像部分より車両外形を抽出し、該抽出した車両外形と車両データべース９２に含まれる各車種の外形とを比較して車種（トラック、バス、セダン、ボックスカー、ワゴン、ミニカーなど）を特定する。
【００１６】
車両データべース９２には、各車種の三次元形状データが保存されており、車種が入力すると該車種に応じた車両三次元形状データを出力する。車両表示データ取得部９３は車両データべース９２から出力する三次元形状データを取得し、車両色付け部９４は色データを車両の三次元形状データに付加して車両立体画像発生部９５に入力する。
又、車両向き計算部９６は、他車の各部分の位置データより該他車の外形を特定し、その外形より車両の向きを算出する。すなわち、図９（Ａ）に示すように、レーダー１３は所定スキャン角度毎に他車の位置（丸部分の位置）を検出できるから、車両向き計算部９６は、他車の後ろ外形線を把握し、その外形線と水平線となす角度ηを他車の向きとして検出し、他車位置情報と車両向きηを車両立体画像発生部９５に入力する。
【００１７】
車両立体画像発生部９５は、車両の色付き三次元形状データと車両の向きとから所定サイズで所定角度回転した車両立体像を発生する。以上と並行してナビゲーションシステムの３Ｄ地図発生部９７は車両周辺の３Ｄ地図データを用いて周知の方法で３Ｄ地図画像を発生する。合成部９８は３Ｄ地図画像上の車両位置に車両立体画像を重ねて合成し、３Ｄ立体合成画面８１（図７（Ｄ）参照）をモニター９９に表示する。
なお、合成部９８にさらに所定縮尺の３Ｄ立体地図画像あるいは２Ｄ平面地図画像を入力して合成表示することができる（図７（Ｃ），（Ｅ）参照）。
又、車両立体画像発生部９５、３Ｄ地図発生部９７は別途指示により縮尺を変えて表示することもできる。
【００１８】
・第１変形例
図８の実施例では、レーダー１３の位置検出情報より車両の向きを求めたが、カメラ画像より大雑把な向き、例えば図９（Ｂ）に示す５つの向きを検出し、その方向に回転して表示するように構成することもできる。図１０はかかる変形例の周辺車両表示装置の構成図であり、図８と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、車両向き計算部９６を削除し、替わって、画像処理部９１に向き決定部９１ｄを設けた点である。向き決定部９１ｄは車両の外形を抽出し、その向きより図９（Ｂ）のいずれの方向に向いているか判別して車両向き情報ηを出力する。尚、車両の向きは図９（Ｂ）の５方向に限らずもっと増やしても良い。
【００１９】
・第２変形例
図８の実施例では、三次元地図に車両の三次元立体画像を重ねて表示する例であるが２Ｄ平面地図に車両の２Ｄ平面画像を重ねて表示するように構成することもできる。図１１はかかる変形例の周辺車両表示装置の構成図であり、図８と同一部分には同一符号を付している。異なる点は車両立体画像発生部９５の代わりに車両平面画像発生部９５′を設けた点、３Ｄ地図発生部９７の代わりに平面地図発生部９７′を設けた点である。かかる変形例により、図７（Ｂ）に示す２Ｄ平面合成画面７１を表示することができる。また、合成部９８にさらに所定縮尺の２Ｄ平面地図画像を入力して合成表示することができる（図７（Ａ）参照）。
【００２０】
【発明の効果】
以上本発明によれば、レーダー装置、カメラ単体装置の特徴を相互補完する事により、低コストで広角度の周辺状況をモニタリングできる装置を実現することができる。すなわち、広指向性レーダー装置のレーザー照射は、１つで広指向性で良いためため照射方向に高い指向精度が不要であり、しかも、アンテナを複数用いる事により高分解能が得られ、受信系を低コストにでき、このため、全体的に低コストにできる。また、カメラも画像処理する位置がレーダーにより判るため、低解像度のカメラで良く、しかも、画像処理する位置が判明しているため、高速画像処理が不要となり、高速高性能のＣＰＵは不要であり、全体的に低コストにできる。
また、本発明によれば、前方車両の車種を識別して車両を三次元で三次元地図に重ねて表示できるため、運転に必要な周囲の風景のみをリアルに三次元で得ることができ、周辺の状況を的確に把握することが可能となる。
又、本発明によれば、車両を色付きで表示したり、車両の実際の向きに応じて車両を回転表示するため、ますますリアルな周辺モニター画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるイメージレーダー装置の構成図である。
【図２】広指向性レーダー装置の説明図である。
【図３】広指向性レーダーの動作説明図である。
【図４】広指向性レーダーの検出信号とカメラ画像との関係説明図である。
【図５】本発明の周辺車両表示例である。
【図６】本発明の別の周辺車両表示例である。
【図７】表示模式図である。
【図８】本発明の周辺車両表示装置の構成図である。
【図９】車両向き算出説明図である。
【図１０】変形例の第１の周辺車両表示装置の構成図である。
【図１１】変形例の第２の周辺車両表示装置の構成図である。
【符号の説明】
１２カメラ
１３レーダー１
９１画像処理部
９２車両形状データを保持する保持部
９５車両画像発生部
９７地図画像発生部
９９表示部

Claims

周辺の車両を検出して地図に重ねて表示する周辺車両表示装置において、
車両の前方に存在する他車の位置を検出するレーダー、
車両の前方風景を撮影するカメラ、
他車が存在する撮影画像部分を切り出して該他車の車種を識別する画像処理部、
車種に応じた車両形状データを保持する保持部、
識別された車種に応じた車両形状データを用いて車両画像を発生する車両画像発生部、
周辺の地図画像を発生する地図画像発生部、
前記地図画像と車両画像を合成して表示する表示部、
を備えたことを特徴とする周辺車両表示装置。
撮影画像より他車の色を識別する色識別部、
を備え、画像発生部は色付きの車両画像を発生する
ことを特徴とする請求項１記載の周辺車両表示装置。
前記車両画像発生部は二次元あるいは三次元車両画像を発生し、前記地図画像発生部は二次元あるいは三次元の地図画像を発生し、表示部はこれら二次元画像同士あるいは三次元画像同士を合成して表示する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の周辺車両表示装置。
前記表示部は、前記合成画像を二次元地図又は三次元地図と合成して表示する、
ことを特徴とする請求項３記載の周辺車両表示装置。
前記レーダーの検出信号あるいは前記カメラの撮影画像を処理して車両の向きを算出する向き算出部、
を備え、車両画像発生部は該向きに車両形状を回転して得られる車両画像を発生する、
ことを特徴とする請求項３記載の周辺車両表示装置。