JP2005045338A - In-vehicle monitor system for three-dimensional display - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体感をより一層リアルに表現することのできる車載用三次元表示用モニタシステムの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、車載用カメラシステム、例えば、車載用リアカメラシステムには、広角カメラを用いて撮像した車両後方の車両周辺の歪みのある画像をモニタに平面的に表示するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2003−169323号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の車載用リアカメラシステムでは、歪みを有する平面的な画像をモニタに表示する構成であるので、モニタを見ただけでは直感的に距離感を得るのが難しい。
【0005】
この車載用リアカメラシステムでは、広角画像が要求されるために、これに対応して三次元表示に用いるステレオカメラとしては不適切な広角カメラが用いられ、モニタの画面の中央と周辺とで視差が変化するので、モニタに表示された画像の立体感が不自然である。
【0006】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、広角用ステレオカメラを用いた場合であっても、立体感をより一層リアルに表現することのできる車載用三次元モニタシステムを提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、車両に搭載されてかつ左右方向に視点が異なる方向から車両周辺を撮像する一対のカメラを備え、該各カメラにより撮像された画像に基づく映像信号をそれぞれ出力するステレオカメラと、
前記一対のカメラによる歪みを受けた画像の歪み量を調整する歪み補正手段と、
車両からの距離に応じた距離マーカを車両からの距離に対応する画面上の位置に三次元画像と共に合成表示するために前記映像信号に前記距離マーカを示す画像情報を前記一対のカメラの視差と画面上で表示したい位置とに基づいて演算により生成するスーパーインポーズ手段と、
前記スーパーインポーズされた一方のカメラの映像信号と他方のカメラの映像信号とに基づいて三次元画像を表示するための合成画像を生成する三次元画像合成手段と、
前記一方のカメラからの映像信号と前記他方のカメラからの映像信号とに基づいて三次元表示手段により表示する三次元表示用モニタとを有することを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記一方のカメラから出力される映像信号と前記他方のカメラから出力される映像信号とが互いに同期をとって出力されるように構成されていることを特徴とする。
【0009】
請求項3に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記一対のステレオカメラは、一方のカメラの映像信号のフィールドと他方のカメラの映像信号のフィールドとを交互に切り換えて後段の処理回路に出力する切り換えスイッチを有することを特徴とする。
【0010】
請求項4に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記歪み補正手段は、手動操作により歪み補正量を調整可能としたことを特徴とする。
【0011】
請求項5に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記車載用三次元表示用モニタが、レンチキュラーレンズを有する液晶モニタであることを特徴とする。
【0012】
請求項6に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記ステレオカメラが車両後方を撮像する方向に向けられていることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係わる車載用三次元表示用モニタシステム1の一例を示す概要図である。この車載用三次元モニタシステム1は、ステレオカメラ2、歪み補正装置3、スーパーインポーズ手段4、三次元画像合成器5、三次元表示用モニタ6とから大略構成されている。
【0014】
ステレオカメラ2は左右に配置のカメラ7、8を有する。このカメラ7、8は、図2に示すようにレンズ7a、8a、このレンズ7a、8aを通して得られる結像光束の結像位置に配設されたCCD(二次元撮像素子)7b、8bから大略構成される。このステレオカメラ2は、画像歪みの極力少ないものを用いるのが望ましいが、ここでは、広角画像が要求されるため、車載用三次元表示用モニタシステム1では、広角カメラを用いてステレオカメラ2が構成されている。このステレオカメラ2は、ここでは、NTSC方式の映像信号を出力するものとされている。従って、毎秒30フレームの速度で映像信号が出力される。
【0015】
各カメラ7、8を異なるタイミングで動作させると、撮像タイミングの異なる画像が出力されることになり、三次元画像を構築できなくなるので、一方のカメラ7の映像信号G1と他方のカメラ8の映像信号G2とで同期をとることが必要となるが、後段の歪み補正装置3で同期をとることにすると、同期調整専用のバッファ回路が必要となるため、ここでは、ステレオカメラ2に発振器9が設けられ、この発振器9によりDSP回路10、10’を同期制御することにより2本の映像信号出力線10A、10Bを介して後段の歪み補正装置3に同期の合った映像信号G1、G2を出力させることとしている。
【0016】
歪み補正装置3は、図2に示すように、第1歪み補正ユニット3Aと第2歪み補正ユニット3Bとから構成され、第1歪み補正ユニット3Aと第2歪み補正ユニット3Bとの構成要素は同一なので、同一構成要素について同一符号を付して、その内容を説明する。この歪み補正ユニット3A、3Bは、インターフェース部11、情報処理部12、変形パターンメモリ13、デコーダ14、入力用メモリ15、画像補正部16、出力用メモリ17、エンコーダ18を備えている。各映像信号はデコーダ14によりデジタルデータに変換されて、入力用メモリ15に画像データとして一旦保存される。
【0017】
情報処理部12はステレオカメラ2の特性、構造等を記憶しており、インターフェース部11から入力された歪み補正値、画像倍率等に伴って画像変形パターンを作成する。この画像変形パターンは、変形パターンメモリ13に記憶される。その変形パターンメモリ13は操作者が手動により変更可能である。
【0018】
画像補正部16は、入力用メモリ15に保存された画像データを画像変形パターンに応じて歪み補正し、この補正後の画像データは出力用メモリ17に保存される。この補正処理は、1フレーム毎に行われる。
【0019】
その出力用メモリ17に保存されている歪み補正後の画像データは、1フレーム毎に後段のエンコーダ18に出力される。エンコーダ18は歪み補正後の画像データをアナログ信号に変換する。その歪み補正後のアナログ信号は後段のスーパーインポーズ手段4に向けて出力される。この歪み補正装置3の詳細については、特願2002−366538号に開示されている。この特願2002−366538号に開示の歪み補正装置を用いると、歪み量を調整できるので、結果として立体感を調整でき、操作者の希望する三次元画像を構築することができる。画面調整の必要がなければ、均一な立体画像を構成できる。
【0020】
スーパーインポーズ手段4は、図3に示すように、スーパーインポーズ合成ユニット4A、4Bから構成され、各スーパーインポーズ合成ユニット4A、4Bはステレオカメラ2のデータ等を記憶する記憶手段19、マイクロコンピュータ20、画像メモリ21、画像合成器22から大略構成されている。
【0021】
マイクロコンピュータ20には蛇角情報等のデータが入力されると共にステレオカメラ2のデータが入力され、マイクロコンピュータ20は車両からの距離に応じた距離マーカを車両からの距離に対応する画面上の位置に三次元画像と共に合成表示するために距離マーカを示す二次元画像情報を一対のカメラの視差と画面上で表示したい位置とに基づいて演算する役割を果たす。この二次元画像情報は画像メモリ21に保存される。画像合成器22には映像信号が入力されると共に、画像メモリ21からの二次元画像情報が入力され、画像合成器22は車両からの距離に応じた三次元的な距離マーカを車両からの距離に対応する画面上の位置に三次元画像と共に表示するための距離マーカを示す二次元画像情報をスーパーインポーズして映像信号として出力する。これにより、左右の視差に対応して距離マーカ等の付加情報が三次元情報に加えられる。
【0022】
三次元表示用モニタ6は、図4に示すように三次元表示用液晶モニタから構成されている。この三次元表示用モニタ6は、液晶表示画面6Aの前面に多数のシリンドリカルレンズ6Bが並列に配列されたレンチキュラーレンズ6Cを有する。液晶表示画面6Aには、図5に示すように左右のカメラ7、8により撮像された画像データが縦一列に交互に並べられる。
【0023】
例えば、一方のカメラ7の奇数フィールドF1の画像と他方のカメラ8の偶数フィールドF2の画像とが交互に表示される。このように液晶表示画面6Aに表示された画像をレンチキュラーレンズ6Cを通して見ると、視差の違いにより画像が立体視される。三次元画像合成器5は、その一方のカメラ7の奇数フィールドの画像と他方のカメラ8の偶数フィールドの画像とが交互に表示画面上に表示されるように映像信号を構築する。
【0024】
この三次元画像合成器5は、図6に示すように、画像合成ユニット5Aと画像合成ユニット5Bとから大略構成され、画像合成ユニット5A、5Bはスイッチ回路23、同期信号抽出回路24、制御回路25を有する。
【0025】
この三次元画像合成器5では、映像信号が入力されると、縦一列毎に同期信号を抽出し、同期信号に基づき一方のカメラ7の縦一列の画面の奇数番目に対応する映像信号が出力されたら、他方のカメラ8の縦一列の画面の偶数番目に対応する映像信号が出力されるようにスイッチ回路23が切り換えられる。
【0026】
この発明の実施の形態では、三次元表示用モニタ6としてレンチキュラーレンズ6Cを液晶表示画面6Aの前面に設けたものを用いることにしたが、特開平07−104261号公報に開示されているように、ガラスの表面に液晶パネルを貼付してセル構成としたものを用いても良い。
(変形例1)
車載用機器では、画像の伝送を1本の映像信号出力線(ケーブル)10Cを介して行いたい場合もある。このような場合には、図7に示すように、ステレオカメラ2にバッファメモリ24を設けると共に、1フレーム毎の映像信号を例えばNTSC方式の場合に60分の1秒ごとに偶数フィールドF2と奇数フィールドF1との間で切り換える切り換えスイッチ25を設け、一方のカメラ7から出力された映像信号のあるフレームの一方のフィールドの映像信号をケーブル10Cを介して伝送した後、一方のカメラ7から出力されたフレームに対応するフレームであって他方のカメラ8から出力された他方のフィールドの映像信号であってそのバッファメモリ24に一時的に蓄積されたフィールドの映像信号をケーブル10Cを介して伝送するようにしたものである。
【0027】
このように構成すれば、図7に示すように、一方のカメラ7と他方のカメラ8との同じフレームの奇数フィールドF1の映像信号と偶数フィールドF2の映像信号とを交互に伝送することができ、1本のケーブル10Cを用いて2台のカメラ7、8の映像信号を伝送することができると共に、一方のカメラ7と他方のカメラ8の同一タイミングで撮像された同一フレームの奇数フィールドF1、偶数フィールドF2を交互に用いることができ、1本のケーブルでも画像品質の劣化が少ない映像信号を伝送することができる。
【0028】
なお、図7は一方のカメラ7のあるフレームの例えば偶数フィールドF2の画像に対応する映像信号が切り換えスイッチ25から出力されている状態であって、バッファメモリ24には一方のカメラ7のあるフレームと同一タイミングで撮像されて他方のカメラ8のフレームの奇数フィールドF1の映像信号がメモリされている状態が示されている。
【0029】
この場合には、歪み補正装置3にはフィールド画像毎に歪みを補正すれば良く、奇数フィールド、偶数フィールド共に同一の歪み補正処理を行うことができ、例えば、図1に示す歪み補正ユニット3A、3Bのいずれか一方を用いれば良い。同様に、スーパーインポーズ合成ユニット4A、4B、画像合成ユニット5A、5Bについても同様である。
(変形例2)
また、ステレオカメラ2のDSP処理回路10、10’を図8に示すように1台で構成し、一方のカメラ7では奇数フィールドF1のみの映像信号を用い、他方のカメラ8では偶数フィールドF2のみの映像信号を用いて、60分の1秒ごとに切り換えスイッチ26を切り換えて、1本のケーブル10Cで映像信号を伝送する構成としても良い。この図8に示すステレオカメラ2の場合には、高速移動する物体を三次元表示するには不十分であるが、駐車時等のような画像表示の場合には、画像の変化が高速ではないので、これを用いて立体画像を表示するのにほとんど支障はないと考えられる。
【0030】
この場合にも、補正装置3には変形例1と同様のものを用いることができる。
【0031】
【発明の効果】
従来の単眼の車載用モニタシステムでは、立体物の認識が困難であったが、本発明によれば、車両周辺の状況を運転者に直接立体的に画像を提示できるので、より安心感の高い画像情報を提供できる。
【0032】
更に、歪みを補正することにより、単に歪みのない画像を得ることができるのみではなく、左右のカメラの視差を適宜に調整することにより、画面全体に奥行き感のある三次元画像の表示が可能となる。
【0033】
すなわち、従来の単眼の車載用モニタシステムで、広角カメラの映像信号をそのまま用いたものにあっては、映像の中心付近では立体感が強調され、周辺部では立体感が消失し易いのに対し、画面全体で均一な立体感を表示できる。
【0034】
また、歪み補正装置を用いてわざと歪みを与えることにより、立体感が変化する効果を強調し、車両真後ろ等の死角領域について立体感を強調できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる車載用三次元モニタシステムの概要を示す図である。
【図2】図1に示すステレオカメラと歪み補正装置との詳細構成を示す説明図である。
【図3】図1に示すスーパーインポーズ手段のブロック回路図である。
【図4】図1に示す三次元表示用モニタの概略構成を示す斜視図である。
【図5】図4に示す三次元表示用モニタの液晶表示画面を説明するための斜視図である。
【図6】図1に示す三次元画像合成器のブロック回路図である。
【図7】図1に示すステレオカメラの変形例1のブロック回路図である。
【図8】図1に示すステレオカメラの変形例2のブロック回路図である。
【符号の説明】
1…車載用三次元表示用モニタシステム
2…ステレオカメラ
3…歪み補正装置(歪み補正手段)
5…三次元画像合成器(三次元画像合成表示手段)
6…三次元表示用モニタ
7、8…カメラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a vehicle-mounted three-dimensional display monitor system capable of expressing a stereoscopic effect even more realistically.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in-vehicle camera systems, for example, in-vehicle rear camera systems, are known that display a distorted image around a vehicle behind a vehicle imaged using a wide-angle camera on a monitor in a plane ( For example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2003-169323 A
[Problems to be solved by the invention]
However, since this conventional in-vehicle rear camera system is configured to display a planar image having distortion on the monitor, it is difficult to intuitively obtain a sense of distance simply by looking at the monitor.
[0005]
In this in-vehicle rear camera system, a wide-angle image is required. Accordingly, a wide-angle camera that is inappropriate as a stereo camera used for three-dimensional display is used, and a parallax between the center and the periphery of the monitor screen is used. Changes, the stereoscopic effect of the image displayed on the monitor is unnatural.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle-mounted three-dimensional monitor capable of expressing the stereoscopic effect even more realistically even when a wide-angle stereo camera is used. Provide a system.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The in-vehicle three-dimensional display monitor system according to claim 1 includes a pair of cameras that are mounted on a vehicle and images the periphery of the vehicle from different directions in the left-right direction. Stereo cameras that output video signals based on each,
Distortion correction means for adjusting the distortion amount of the image subjected to distortion by the pair of cameras;
In order to synthesize and display a distance marker according to the distance from the vehicle together with a three-dimensional image at a position on the screen corresponding to the distance from the vehicle, image information indicating the distance marker in the video signal and the parallax of the pair of cameras Superimposing means that is generated by calculation based on the position to be displayed on the screen;
3D image synthesis means for generating a composite image for displaying a 3D image based on the superimposed video signal of one camera and the video signal of the other camera;
It has a three-dimensional display monitor for displaying by a three-dimensional display means based on the video signal from the one camera and the video signal from the other camera.
[0008]
The in-vehicle three-dimensional display monitor system according to
[0009]
4. The in-vehicle three-dimensional display monitor system according to claim 3, wherein the pair of stereo cameras alternately switch between a video signal field of one camera and a video signal field of the other camera, and a subsequent processing circuit. It has the changeover switch which outputs to.
[0010]
The on-vehicle three-dimensional display monitor system according to claim 4 is characterized in that the distortion correction means can adjust a distortion correction amount by a manual operation.
[0011]
The in-vehicle three-dimensional display monitor system according to claim 5 is characterized in that the in-vehicle three-dimensional display monitor is a liquid crystal monitor having a lenticular lens.
[0012]
The on-vehicle three-dimensional display monitor system according to
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a vehicle-mounted three-dimensional display monitor system 1 according to the present invention. This in-vehicle three-dimensional monitor system 1 is generally composed of a
[0014]
The
[0015]
When the
[0016]
As shown in FIG. 2, the distortion correction apparatus 3 includes a first distortion correction unit 3A and a second
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The distortion-corrected image data stored in the
[0020]
As shown in FIG. 3, the superimpose means 4 is composed of
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 4, the three-
[0023]
For example, the odd field F1 image of one
[0024]
As shown in FIG. 6, the three-dimensional image synthesizer 5 is roughly composed of an
[0025]
In this 3D image synthesizer 5, when a video signal is input, a synchronization signal is extracted for each vertical column, and a video signal corresponding to an odd-numbered screen on the vertical column of one
[0026]
In the embodiment of the present invention, a monitor having a
(Modification 1)
In an in-vehicle device, it may be desired to transmit an image via one video signal output line (cable) 10C. In such a case, as shown in FIG. 7, the
[0027]
With this configuration, as shown in FIG. 7, the video signal of the odd field F1 and the video signal of the even field F2 of the same frame of one
[0028]
7 shows a state in which a video signal corresponding to, for example, an image in the even field F2 of a frame of one
[0029]
In this case, the distortion correction device 3 may correct distortion for each field image, and the same distortion correction processing can be performed for both odd and even fields. For example, the distortion correction unit 3A shown in FIG. Any one of 3B may be used. Similarly, the same applies to the
(Modification 2)
Further, the
[0030]
Also in this case, the same correction device 3 as that of the first modification can be used.
[0031]
【The invention's effect】
In a conventional monocular in-vehicle monitor system, it is difficult to recognize a three-dimensional object. However, according to the present invention, a three-dimensional image can be presented directly to the driver in the situation around the vehicle, so that the sense of security is higher. Image information can be provided.
[0032]
Furthermore, by correcting distortion, it is possible not only to obtain an image without distortion, but also to display a 3D image with a sense of depth on the entire screen by adjusting the parallax between the left and right cameras as appropriate. It becomes.
[0033]
In other words, in a conventional monocular in-vehicle monitor system that uses the video signal of a wide-angle camera as it is, the stereoscopic effect is emphasized near the center of the image and the stereoscopic effect tends to disappear at the peripheral part. , Can display a uniform three-dimensional effect on the entire screen.
[0034]
In addition, by intentionally applying distortion using the distortion correction device, the effect of changing the stereoscopic effect can be emphasized, and the stereoscopic effect can be emphasized in a blind spot area such as directly behind the vehicle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a vehicle-mounted three-dimensional monitor system according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a detailed configuration of the stereo camera and the distortion correction apparatus illustrated in FIG. 1;
3 is a block circuit diagram of superimposing means shown in FIG. 1. FIG.
4 is a perspective view showing a schematic configuration of the three-dimensional display monitor shown in FIG. 1. FIG.
5 is a perspective view for explaining a liquid crystal display screen of the three-dimensional display monitor shown in FIG. 4; FIG.
6 is a block circuit diagram of the three-dimensional image synthesizer shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a block circuit diagram of Modification 1 of the stereo camera shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a block circuit diagram of a second modification of the stereo camera shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle-mounted three-dimensional
5 ... 3D image synthesizer (3D image composition display means)
6 ...
Claims (6)
前記一対のカメラによる歪みを受けた画像の歪み量を調整する歪み補正手段と、
車両からの距離に応じた距離マーカを車両からの距離に対応する画面上の位置に三次元画像と共に合成表示するために前記映像信号に前記距離マーカを示す画像情報を前記一対のカメラの視差と前記画面上で表示したい位置とに基づいて演算により生成するスーパーインポーズ手段と、
前記スーパーインポーズされた一方のカメラの映像信号と他方のカメラの映像信号とに基づいて三次元画像を表示するための合成画像を生成する三次元画像合成手段と、
前記一方のカメラからの映像信号と前記他方のカメラからの映像信号とに基づいて三次元表示手段により表示する三次元表示用モニタと、を有することを特徴とする車載用三次元表示用モニタシステム。A stereo camera that is mounted on a vehicle and includes a pair of cameras that capture the periphery of the vehicle from different directions in the left-right direction, and each outputs a video signal based on an image formed by each camera;
Distortion correction means for adjusting the distortion amount of the image subjected to distortion by the pair of cameras;
In order to synthesize and display a distance marker according to the distance from the vehicle together with a three-dimensional image at a position on the screen corresponding to the distance from the vehicle, image information indicating the distance marker in the video signal and the parallax of the pair of cameras Superimposing means for generating by calculation based on the position to be displayed on the screen;
3D image synthesis means for generating a composite image for displaying a 3D image based on the superimposed video signal of one camera and the video signal of the other camera;
An in-vehicle three-dimensional display monitor system comprising: a three-dimensional display monitor for displaying by a three-dimensional display unit based on a video signal from the one camera and a video signal from the other camera .
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