JP2006352249A - 監視装置及び車両用監視装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 前後に位置する関係で配置された2つのカメラで撮影された画像を合成した合成画像において、画像を繋ぎ合わせる境界ラインを越えて一方の画像側から他方の画像側に存在する立体画像をできるだけ適正に表示する。
【解決手段】 第1撮像手段と第2撮像手段とを結ぶ仮想直線上に境界ラインを設定し、この境界ラインを基準にした一方側に第1画像F1を配置し、他方側に第2画像F2を配置した合成画像を生成し、この合成画像において境界ライン上に存在し第1画像F1と第2画像F2とに含まれる障害物像の少なくとも一方を補正して他方の障害物像と整合させる補正処理手段を備えた。
【選択図】 図2

Description

本発明は、第1撮像手段と第2撮像手段とを備えると共に、第1撮像手段で撮影した第1画像と、第2撮像手段で撮影した第2画像とから合成画像を生成し、表示手段に表示する画像合成手段を備えている監視装置及び車両用監視装置に関する。
上記のように構成された監視装置と関連する技術として特許文献1及び特許文献2に記載されるものが存在する。つまり、特許文献1では2つカメラで撮影された入力画像を画像変換部において変換テーブルに基づいて合成して合成画像を生成し、この合成画像(出力画像)を画像表示部に表示する。2つのカメラの画像の繋ぎ目となり、出力画像の死角となる撮像領域に存在する障害物を検出する超音波センサを備え、この超音波センサで障害物を検出した場合には警報音発生装置で警報音を発生させるように構成されている。
特許文献2では、自車輌の前方視界を2つの撮像手段で撮影し、視差から障害物との距離を計測し、距離を表示する又は警告を行うものである。障害物との距離が近く、かつ、自車両の進路上に存在するものが最も危険であるので、最も認識したい対象を優先的に検出する処理が行われる。具体的には、障害物検出手段は、視界を複数の危険領域に区切り、視界下部の危険領域から上部の危険領域に向かって順に障害物を検出する処理を行う。
特開2003−169323号公報 (段落番号〔0031〕〜〔0035〕、図1、図5) 特許第3540005号公報 (段落番号〔0014〕〜〔0020〕、図1)
特許文献1に記載されるように2つのカメラからの画像を繋ぎ合わせる形態で合成するものでは、広角レンズを用いずとも広い領域の画像を取得して表示することが可能となる。しかしながら、2つの画像を合成したものでは2つの画像の境界ラインにおいて、この境界を越えて存在する障害物像どうしを旨く繋ぎ合わせることができず、表示手段に表示された障害物像が歪むこともある。
このように合成した障害物像が境界ラインで歪む現象は、合成画像の境界位置が2つのカメラから等距離にない場合、あるいは、障害物像がカメラの撮像領域の中心から離れた位置にある場合に多く発生するものである。このような場合には、遠近感の影響から、境界位置を基準にして一方の側に存在する障害物像が他方の側に存在する障害物像より大きく変形することになる。
本発明の目的は、合成画像の境界ラインを越えて第1画像側から第2画像側に存在する障害物像をできるだけ適正に表示する監視装置を得る点にある。
本発明の特徴は、第1撮像手段と第2撮像手段とを備えると共に、第1撮像手段で撮影した第1画像と、第2撮像手段で撮影した第2画像とから合成画像を生成し、表示手段に表示する画像合成手段を備えている監視装置であって、前記第1撮像手段より後方位置に前記第2撮像手段を配置し、前記画像合成手段は、前記第1撮像手段と第2撮像手段とを結ぶ仮想直線上に境界ラインを設定し、該境界ラインを基準にした一方側に前記第1画像を配置し、他方側に前記第2画像を配置した合成画像を生成し、該合成画像において前記境界ライン上に存在し前記第1画像と前記第2画像とに含まれる障害物像の少なくとも一方を補正して他方の障害物像と整合させる補正処理手段を備えている点にある。
車両前方の障害物等の立体物を第1撮像手段で撮像して得られる障害物像は、第2撮像手段で撮像した障害物像より遠近感が誇張される。しかし、本構成により、障害物像が境界ライン上に存在し第1画像と第2画像とに含まれるものでも、補正処理手段が第1画像と第2画像との少なくとも一方の立体画像を他方と整合させて、境界ラインにおいて障害物像を滑らかに繋ぎ合わせることができる。その結果、合成画像の境界ライン上に存在し第1画像側から第2画像側に含まれる立体画像を適正に表示できた。
本発明は、請求項1の監視装置を用いた車両用監視装置であって、前記障害物と車両との距離を計測する距離計測手段を備え、この距離計測手段で計測した距離が予め設定された値未満である場合に前記補正処理手段による補正を行うように構成できる。
第1撮像手段、第2撮像手段夫々から比較的離間した位置の障害物は遠近感が表れることが少ない。よって本構成のように比較的離間した位置の障害物を撮影した障害物像を補正しないこととすれば、無駄な処理を省略することができる。
本発明は、請求項1の監視装置を用いた車両用監視装置であって、前記合成画像において前記境界ライン上に存在し前記第1画像と前記第2画像とに含まれる障害物像の上端が前記合成画像の上端を越える位置にある場合には前記補正処理手段が補正を行わないように構成するものである。
境界ライン上に存在する障害物像は、第1画像の遠近感と第2画像の遠近感との違いから上端位置に差異を生じ、整合の程度が不充分な違和感のある合成画像となる。しかし、障害物の上端が合成画像の上端を越える位置に達する場合には、上記不都合は生じない。よって、このような場合には、本構成のごとく補正を行わない構成とすることで画像合成の演算処理を省略できるなど、効果的な車両用監視装置を得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕 図1には本発明の監視装置を車両としての乗用車に搭載した一例を模式的に示している。この乗用車では前後の車輪1を有した車体B、及び、運転座席2、ステアリングホイール3、メータパネル4、助手席5を備えている。また、コンソールの上部位置に表示手段としてディスプレイ11を備え、運転座席2の近傍にスピーカ12を備えている。助手席5側のフロントフェンダー6の先端位置に第1撮像手段としての第1カメラC1を備え、助手席側のドアミラー7の前面側に第2撮像手段としての第2カメラC2を備えている。バンパー8の角部には距離計測手段として超音波式の距離センサSを備え、車体Bの中央位置に監視ECU13を備えている。
図面には示していないが、ステアリングホイール3の操作角度を検出するステアリングセンサ、車体Bの加速度を計測する加速度センサ、自車両のヨーイングレートを計測するヨーレートセンサ、各車輪1の車軸の回転に基づいた速度センサ等からの信号を前記監視ECU13に伝える信号系が形成されている。この監視ECU13は、前記センサ類からの走行情報と、第1、第2カメラC1、Csと、距離センサSとからの信号に基づいて監視に必要な制御を行う。これらの処理系によって本発明の監視装置が構成されている。
尚、前記第1カメラC1と第2カメラC2とはCCDやCMOS等の撮像素子を用いてプログレッシブスキャンを行うものを想定しているが、NTSC方式やPAL方式等のインターレーススキャンを行うものであっても良い。
図1、図5、図6に示すように、第1カメラC1と第2カメラC2との撮影方向を車体Bの前方で斜め下方に設定することにより、前方側から車体近傍の地面まで撮影する。平面視において第1カメラC1の撮影領域E1と、第2カメラC2の撮影領域E2とを重複させている。この撮影領域E1と撮影領域E2とが重複する領域を重複領域E3と称する。
前記監視ECU13は、図7〜図9に示すように、第1カメラC1で撮影した第1画像F1と、第2カメラC2で撮影した第2画像F2とを繋ぎ合わせた合成画像を前記ディスプレイ11に表示する。前記監視ECUは、図1、図5に示すように、第1カメラC1と第2カメラC2とを結ぶ仮想直線上に境界ラインLを設定し、第1画像F1のうち境界ラインLより運転座席側の画像と、前記第2画像F2のうち境界ラインLより反車体側の画像とを繋ぎ合わせて合成処理を行い、この合成した画像をディスプレイ11に表示する(処理形態は後述する)。
前記境界ラインLはディスプレイ11にはラインとして表示されない。しかし、境界ラインLの位置を明確にするために、図7〜図9ではディスプレイ11の表示領域を左右に等しく2分割する位置に境界ラインLを示している。
前記監視ECU13はマイクロプロセッサーを備えており、図3に示す監視ルーチンを実行する。この監視ルーチンでは、画像表示(#aステップ)、障害物検出(#bステップ)、走行経路推定(#cステップ)、接触判定(#dステップ)、警報作動(#eステップ)のシーケンスに従った処理を反復して行う。
前記画像表示(#aステップ)では、前記第1カメラC1で撮影した第1画像F1と、第2カメラC2で撮影した第2画像F2とを合成する合成処理、境界ライン上に存在する障害物像Txを補正する補正処理(図8を参照)、及び、必要な場合には警報情報に基づいた警報をディスプレイ11に表示する表示処理を行う。この表示処理は、1秒の間に数コマ以上(理想としては30コマ/秒)切換えるように処理のインターバルを設定することにより、障害物Tの情報をリアルタイムで把握できるようにしている。
この警報情報に基づいた表示処理として、ディスプレイ11に表示された障害物像Txのコントラストを高めることや、障害物像Txの輪郭を強調する、色相を変更する等の強調処理や、障害物像Txをブリンクさせること、あるいは、接触の可能性があることを示す文字や記号やシンボル類をディスプレイ11に新たに表示する処理の少なくとも1つが設定されている。これら複数の警報情報の表示形態の1つ又は複数を任意に選択できるように監視装置を構成しても良い。
また、地上に存在する立体的な構造物を障害物Tと称しており、ディスプレイ11に表示された障害物Tを障害物像Txと称している。
前記障害物検出(#bステップ)では、前記第1カメラC1で撮影した第1画像F1と、第2カメラC2で撮影した第2画像F2とのうち、前記重複領域E3における視差に基づいた差分抽出又は前記距離センサSからの情報に基づいて障害物Tを抽出する障害物抽出処理と、障害物Tまでの距離を設定する距離判別処理と、障害物Tの高さを判別する高さ判別処理とを行う。
前記走行経路推定(#cステップ)では、前述したようにステアリングセンサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、速度センサ等からの走行情報に基づいて車体Bの走行経路を推定する処理を行う。接触判定(#dステップ)では、推定した走行経路と障害物検出によって取得した障害物Tの位置とから接触(衝突)の有無の判断を行う。
前記警報作動(#eステップ)では、前記接触判定(#dステップ)の結果から接触する可能性が高い場合には、その障害物Tに車体Bが接触する以前に、前述したようにディスプレイ11において障害物像Txを強調表示する。また、接触する可能性があることを示す文字類を表示する警報出力処理や、前記スピーカ12からアラーム音を出力する処理、あるいは、接触する可能性が高いことを人の言葉で出力する音声出力処理を行う。尚、この警報出力処理では、警報出力情報を前記画像表示(#aステップ)の処理に与えることにより、この画像表示(#aステップ)での警報情報表示処理によってディスプレイ11に警報情報に基づいた表示処理が行われる。
このように画像表示(#aステップ)、障害物検出(#bステップ)、走行経路推定(#cステップ)、接触判定(#dステップ)、警報作動(#eステップ)夫々のステップを実現する監視ECU13の構成を図2のように示すことが可能である。同図には処理を実現する機能ブロックを示しているが、これらをハードウエアだけで構成する必要はなく、ソフトウエアで構成することや、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで構成するものであっても良い。
この監視ECU13は、前記第1カメラC1で撮影された第1画像F1と、第2カメラC2で撮影された第2画像F2とを画像取得部20で交互に取得する。第1画像F1は第1バッファ21に一時的に保存され、第2画像F2は第2バッファ22に一時的に保存される。これら第1画像F1、第2画像F2から座標変換テーブル23に基づいて合成処理部24(画像合成手段の一例)が合成処理を行い、必要な場合には補正処理部25(補正処理手段の一例)において補正処理を行い、表示バッファ26からの画像を表示制御部27によって前記ディスプレイ11に出力する出力系を備えている。
前記合成処理部24において前記画像表示(#aステップ)の合成処理を実現する。この合成処理部24では、前記第1画像F1と第2画像F2とを座標変換テーブル23に従い、ビデオ表示用のRAM等にビットマップ形式で展開する。これにより、図8に示す如く、ディスプレイ上の境界ラインLの右側に前記第1画像F1の一部を表示し、ディスプレイ上の境界ラインLの左側に前記第2画像F2の一部を表示する形態での合成処理を実現している。また、表示バッファ26は前述のように展開されたデータを一時的に保存する。前記表示制御部27は表示バッファ27からの画像を単純にディスプレイ11に出力するように機能する。
また、第1バッファ21からの第1画像F1と、第2バッファ22からの第2画像F2とから差分処理部28(距離計測手段の一例)が差分処理を行う。この処理結果と、前記距離センサS(距離計測手段の一例)からの検出情報とに基づいて障害物判別部29が障害物T(立体物)を抽出し、前記補正処理部25に出力する系を備えている。
前記差分処理部28と障害物判別部29とで前記障害物検出(#bステップ)の障害物抽出処理、距離判別処理、高さ判別処理を実現している。尚、障害物判別部29では差分処理部28での処理結果と、距離センサSからの距離情報とを総合して障害物Tを判別する。しかし、処理結果あるいは距離情報の一方だけに基づいて処理を行っても良く、例えば、距離に基づいて一方だけを優先的に用いる等処理形態を設定しても良い。
また、補正処理部25で画像表示(#aステップ)における補正処理を実現している。処理形態は後述するが、図7に示すように、前記ディスプレイ上の境界ラインL上に存在し第1画像F1と第2画像F2とに含まれる障害物像Txの遠近感が整合しない場合には、第1画像F1と第2画像F2との一方を補正して図8に示すように、他方に含まれる障害物像Txとの遠近感を整合させる処理を行う。
更に、前述したステアリングセンサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、速度センサ等からの走行情報に基づいて走行経路推定部31が車体Bの走行経路を推定する。このように推定した走行経路と前記障害物判別部29から取得した障害物Tの情報とに基づいて接触判定処理部32が接触の有無を判定する。この判定の結果から接触(衝突)の可能性がある場合には、強調表示処理部33(警報手段の一例)が前述した通り、ディスプレイ11に表示される障害物像Txを強調処理等に基づく表示を行う。更に、警報音声生成部34(警報手段の一例)が前述した音声情報出力処理に基づく警報音声を生成して前記スピーカ12に出力する。
前記走行経路推定部31が前記走行経路推定(#cステップ)の処理を行っている。前記障害物判別部29が前記接触判定(#dステップ)の処理を行っている。そして、前記強調表示処理部33が前記警報作動(#eステップ)の警報表示処理を行い、警報音声生成部34が前記警報作動(#eステップ)の音声出力処理を行っている。
画像表示(#aステップ)の補正処理の一例を図4のフローチャートに示している。つまり、障害物Tが存在する場合には障害物Tまでの距離を取得し、その距離が設定値未満であり、その障害物Tが境界ラインL上の位置(境界ラインLを跨ぐ位置)に存在し、第1画像F1と第2画像F2とにおける障害物Tの上端が合成画像の上端(ディスプレイ11の表示領域の上端)を越えない場合には(#01〜#04ステップ)、車体Bと障害物Tまでの距離、及び、障害物Tの高さから第1画像F1における障害物像Txの変形率を算出し、その変形率による変形を抑制するように第1画像F1を補正する(#05、#06ステップ)。
前記#01ステップでは、前記差分処理部28での差分処理によって取得した情報に基づいて障害物Tの存否を判別する、又は、距離センサSでの検出結果に基づいて障害物Tの存否を判別する。#02ステップでは、前記差分処理部28での差分処理によって障害物Tの距離を取得する、又は、距離センサSによって障害物Tまでの距離を取得する。
#03ステップでは、#01ステップで存在を把握した障害物像Txが第1画像F1と第2画像F2とにおける境界ラインL上の位置に存在するか否かを画像処理によって判別する。#04ステップでは、境界ラインL上の位置に障害物像Txが存在する状態で、その障害物像Txの上端が合成画像の上端(ディスプレイ11の表示領域の上端)を越えるか否かを画像処理によって判別する。
境界ラインL上の位置に障害物Tが存在する状況において、補正処理を行わない場合にはディスプレイ11に図7に示す障害物像Txが表示される。このように補正処理が行われない場合には、第1画像F1、第2画像F2における道路の路肩のライン35が遠方で交わる方向に表示される。一方、前記ディスプレイ上の境界ラインLにおいて第1画像F1に表示される障害物Tは上方に伸び、かつ、上部が拡大したデフォルメした像となる。
また、障害物Tと車体Bとの距離が設定値以上にある場合には障害物像Txは補正されないが、このように補正を行わずとも障害物Tとの距離が比較的大きいのでディスプレイ11に表示された障害物像Txに違和感はない。また、障害物像Txの上端が合成画像の上端(ディスプレイ11の表示領域の上端)を越える場合にも補正処理は行われないが、図9に示すように障害物像Txの上端が表示されずディスプレイ11に表示された障害物像Txに違和感はない。
車体Bと障害物Tとの距離、及び、障害物Tの高さに基づいて第1カメラC1で撮影された障害物像Txの変形率を演算によって求めることは容易である。(予め設定したテーブルに基づいて求めても良い)よって、補正処理では、この変形率に基づき変形を抑制するように第1画像F1を補正する処理が行われる。この補正では第1画像F1を上下方向に圧縮する処理と、画像を横方向に圧縮する処理とが行われる。特に、横方向に圧縮する処理では、上方ほど圧縮率を高める処理形態となる。
具体的に説明すると、前述したように第1画像F1に表示される障害物Tがデフォルメされる現象は、図6に示すように、第1カメラC1と第2カメラC2とが車体Bにおいて前後する位置関係に配置されていることに起因する。つまり、第1カメラC1と障害物Tの上端までの距離D1が、第2カメラC2と障害物Tの上端までの距離d1より短く、また、第1カメラC1と障害物Tの下端までの距離D2が、第2カメラC2と障害物Tの下端までの距離d2より短い。よって、第1カメラC1からの第1画像Fにおける障害物Tが第2カメラC2からの画像F2における障害物Tより拡大される。更に、距離D1が距離D2より短いため、第1画像F1における障害物Tの上端が決まった変形率で拡大されるように変形する。
このような理由から、前述したように、第1画像F1を上下方向に圧縮する処理と、画像を横方向に圧縮する処理を行う。特に、横方向に圧縮する処理では、上方ほど圧縮率を高める補正処理を行う。これにより、図8に示すように、第1画像F1に表示される障害物像Txと第2画像F2に表示される障害物像Txとがディスプレイ上の境界ラインLにおいて遠近感が整合した状態となる。ディスプレイ11に表示される障害物像Txの形状に違和感が解消され、警報作動時において障害物像Txを強調表示した場合にも障害物Tの形状を即座に認識できる。因みに、ディスプレイ11の画面では図8に示すように、第1画像F1における路肩のライン35が多少歪むものとなる。
このように本発明によると、第1カメラC1、第2カメラC2を用いて広範な領域を撮影し、合成してディスプレイ11に表示することにより、助手席側の障害物Tのように運転者が視認し難い領域における障害物Tをディスプレイ11を介して確実に把握できる。また、ディスプレイ11に表示した障害物Tと車体Bとが接触する可能性が高い場合には、ディスプレイ11での表示による警報と、スピーカ12からの音声による警報とによって運転者が障害物Tの存在を把握することができる。この結果、障害物Tとの距離を適正に把握して接触を未然に回避できる。
特に、ディスプレイ上の境界ラインLに障害物Tを表示する場合、第1カメラC1で撮影された障害物像Txが大きくデフォルメした状態で表示される。しかし、適正な補正を行うことにより、ディスプレイ11において違和感のない画像を作り出し、運転者が誤認識することなく障害物Tの位置や大きさを適正に把握することができる。
〔別実施の形態〕
本発明は、上記した実施の形態以外に以下のように構成しても良い。
(a)補正処理を行う場合、第2カメラC2で撮影した第2画像F2の遠近感を第1カメラC1で撮影した第1画像F1の遠近感に整合させるように補正する。この補正では画像を拡大する傾向での処理が行われるので、ディスプレイ11に画像が表示されない領域が形成されることがない。
(b)補正処理を行う場合、第1カメラC1で撮影した第1画像F1と、第2カメラC2で撮影した第2画像F2とを同時に補正して夫々の遠近感に整合させるように補正する。この補正を行うことにより、一方の画像全体が大きく歪む状態で表示される不都合も回避できる。
(c)距離計測手段として電磁波を用いて障害物までの距離を計測する機能を有するものを使用する。
監視装置の構成と第1、第2カメラの撮影領域とを示す模式図 監視装置の構成を示すブロック回路図 監視ルーチンのフローチャート 補正処理のフローチャート 第1、第2カメラの撮影領域を示す平面図 第1、第2カメラによる障害物の撮影時の距離関係を示す側面図 補正処理を行わない状態での障害物の合成画像を示す図 補正処理を行った障害物の合成画像を示す図 障害物像の上端が合成画像の上端を越えた場合の合成画像を示す図
符号の説明
11 表示手段:ディスプレイ
24 合成処理手段:合成処理部
25 補正処理手段:補正処理部
28 距離計測手段:差分処理部
33・34 警報手段:強調表示処理部・警報音声生成部
C1 第1撮像手段:第1カメラ
C2 第2撮像手段:第2カメラ
F1 第1画像
F2 第2画像
L 境界ライン
S 距離計測手段:距離センサ
T 障害物
Tx 障害物像

Claims (3)

  1. 第1撮像手段と第2撮像手段とを備えると共に、第1撮像手段で撮影した第1画像と、第2撮像手段で撮影した第2画像とから合成画像を生成し、表示手段に表示する画像合成手段を備えている監視装置であって、
    前記第1撮像手段より後方位置に前記第2撮像手段を配置し、
    前記画像合成手段は、前記第1撮像手段と第2撮像手段とを結ぶ仮想直線上に境界ラインを設定し、該境界ラインを基準にした一方側に前記第1画像を配置し、他方側に前記第2画像を配置した合成画像を生成し、
    該合成画像において前記境界ライン上に存在し前記第1画像と前記第2画像とに含まれる障害物像の少なくとも一方を補正して他方の障害物像と整合させる補正処理手段を備えている監視装置。
  2. 請求項1の監視装置を用いた車両用監視装置において、
    前記障害物と車両との距離を計測する距離計測手段を備え、この距離計測手段で計測した距離が予め設定された値未満である場合に前記補正処理手段による補正を行う車両用監視装置。
  3. 請求項1の監視装置を用いた車両用監視装置において、
    前記補正処理手段は、前記合成画像において前記境界ライン上に存在し前記第1画像と前記第2画像とに含まれる障害物像の上端が前記合成画像の上端を越える位置にある場合には補正を行わない車両用監視装置。
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