JP2008225908A - 運転支援装置及び案内映像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全車間距離の変化やその変化要因を直感的に把握できる案内映像を表示して、車両運転車の運転を適切に支援できるようにする。
【解決手段】車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフを前景撮影用カメラ１の視点に合わせて視点変化した上で車両前景映像に重畳して案内映像を生成し、この案内映像を路面状態の変化に対応するように変化させて表示装置５に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両前景の映像に車間距離ガイドを重畳した案内映像を表示して車両運転者の運転を支援する運転支援装置及び案内映像の表示方法に関する。

従来、先行車との間の安全な車間距離の指標を示す車間距離ガイドを表示する装置として、例えば特許文献１に記載された安全車間距離表示装置が知られている。この安全車間距離表示装置は、自車速とタイヤの路面摩擦係数とに基づいて安全車間距離を算出し、算出された安全車間距離に対応するフロントガラス上の位置に、ＬＥＤ列の光を映しこむ、或いはライン状の画像を投影するといった手法で、車間距離ガイドを表示する構成としている。
特開２００６−２５９９４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された安全車間距離表示装置では、自車速とタイヤの路面摩擦係数とに基づいて算出された安全車間距離に対応するフロントガラス上の位置に車間距離ガイドを表示するようにしているため、このフロントガラス上における車間距離ガイドの表示位置が変化したときに、その表示位置の変化を車両運転者が認識しづらいといった問題や、その表示位置の変化が、自車速が変化したことによるものなのか、或いは路面摩擦係数が変化したことによるものなのかを把握できないといった問題がある。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであって、安全車間距離の変化やその変化要因を直感的に把握できる案内映像を表示して、車両運転車の運転を適切に支援することができる運転支援装置及び案内映像表示方法を提供することを目的としている。

本発明は、車速に対応した車間距離ガイドとして、車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフを作成し、この走行状態バーグラフを視点変換して車両前景映像に重畳した案内映像を、車両が走行している道路の路面状態に対応するように変化させながら表示することにより、前記課題を解決する。

本発明によれば、車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフを車両前景映像に重畳した案内映像が、道路の路面状態に対応した状態で表示されるので、車両運転者は、この案内映像を参照することで安全な車間距離を適切に認識でき、また、車間距離の変化やその変化要因を直感的に把握することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の運転支援装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の運転支援装置は、車両前景映像に走行状態バーグラフを重畳した案内映像を表示して車両運転者の運転を支援するものであり、案内映像を生成する車載コンピュータ１の入力側に前景撮影用カメラ２、車速検出部３、路面状況検出部４がそれぞれ接続され、車載コンピュータ１の出力側に表示装置５が接続されて構成される。

前景撮影用カメラ２は、本実施形態の運転支援装置が搭載される車両（以下、自車両という。）の前景の映像を撮影するものであり、たとえばＣＣＤカメラが用いられる。このＣＣＤカメラよりなる前景撮影用カメラ２は、受光素子が光から発生した電荷を、電荷結合素子 (CCD: Charge Coupled Device) と呼ばれる回路素子を用いて読み出すことにより、車両前景映像を電気信号に変換して、映像信号として車載コンピュータ１に出力する。

車速検出部３は、自車両の車速を検出するものであり、たとえば車輪速センサが用いられる。この車輪速センサよりなる車速検出部３は、自車両の車輪の回転速度に比例した電気信号を、車速信号として車載コンピュータ１に出力する。

路面状態検出部４は、自車両が走行している道路の路面状態を検出するものであり、たとえば雨滴センサや外部気温計などを用いて路面の摩擦係数を推定する。この路面状態検出部４は、例えば、雨が降っている場合や路面が凍っている場合の推定路面摩擦係数のデータを内部に保持していて、雨滴センサや外部気温計の検出値と内部に保持しているデータとに基づいて定常状態を１．０とした路面摩擦係数を推定し、この推定した路面摩擦係数を表す路面摩擦係数信号を車載コンピュータ１に出力する。

表示装置５は、車載コンピュータ１で生成された案内映像を表示するものであり、たとえば液晶モニタが用いられる。この液晶モニタよりなる表示装置５は、各画素を格子状に均等配列したドットマトリクスタイプの液晶パネルとバックライトを使い、液晶に電圧を加えると液晶分子の向き（配向）が変化する性質を利用して、バックライト等の光源により発せられた光を遮断したり透過させたりすることによって、車載コンピュータ１から入力した映像信号に応じて案内映像を表示する。

車載コンピュータ１は、例えば、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータを中心に構成され、ＣＰＵがＲＡＭをワークエリアとして利用してＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することで、その内部に、案内映像を生成するための図１に示すような処理機能、すなわち、映像情報記憶手段１１、走行状態バーグラフ作成手段１２、カメラ設置位置記録手段１３、変換式算出手段１４、視点変換手段１５、映像合成手段１６の各処理機能を実現する。

車載コンピュータ１の内部では、前景撮影用カメラ２で撮影された車両前景映像の映像信号が、フレーム単位で映像情報記憶手段１１に逐次記憶される。また、これと並行して、車速検出部３からの車速信号と路面状態検出部４からの路面摩擦係数信号とに基づいて、走行状態バーグラフ作成手段１２により、例えば図２に示すようなＣＧ画像が作成される。この図２に示すＣＧ画像は、車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフの視点変換前の画像である。

具体的には、このＣＧ画像（走行状態バーグラフ）は、予め定めたスケール（例えば２０ｋｍ／ｈごと）で車速のレベルを区切り、各レベルごとに１つのセグメントを割り当てて、現在の車速に対応した個数のセグメントを縦に並べてバーグラフとしたものである。例えば、自車両の現在の車速が４０〜６０ｋｍ／ｈであれば、図２に示すように、３つのセグメントが縦に並べられた画像となる。そして、この走行状態バーグラフでは、各セグメントの先端のラインがそのセグメントに対応する車速での安全な車間距離の指標となり、例えば図２に示す例では、自車両が４０〜６０ｋｍ／ｈの車速を維持するのであれば、先頭のセグメント（自車から最も離れた位置のセグメント）の先端が先行車と重ならない位置で安全な車間距離が確保できることを示し、車速を２０〜４０ｋｍ／ｈまで落とせば２つ目のセグメントの先端が先行車と重ならない範囲で先行車に近付いても安全な車間距離が確保できることを示し、車速を０〜２０ｋｍ／ｈまで落とせば３つ目のセグメントの先端が先行車と重ならない範囲で先行車に近付いても安全な車間距離が確保できることを示している。また、各セグメントの大きさは、自車両が走行している道路の路面状態に対応しており、例えば、路面状態が定常状態（路面摩擦係数が１．０）のときにセグメントの大きさは車両前景映像上で２０ｍの距離に対応する大きさとされ、例えば降雨や凍結などにより路面の摩擦係数が下がればその低下分に対応して各セグメントの大きさは拡大される。なお、各セグメントの表示色は画像上で目立つ色に設定しておくことが望ましく、例えば先頭のセグメントの表示色が赤、それ以降のセグメントの表示色が黄色に設定される。

走行状態バーグラフ作成手段１２により作成された以上のようなＣＧ画像は、視点変換手段１５により、前景撮影用カメラ２の視点に合わせて視点変換される。視点変換手段１５で使用する変換式は、詳細を後述するように、カメラ設置位置記憶１３に記憶されている前景撮影用カメラ２のパラメータをもとに、変換式算出手段１４によって算出される。そして、視点変換手段１５により変換された画像（走行状態バーグラフ）が、映像合成手段１６によって、映像情報記憶手段１１から読み出された車両前景映像のフレームと合成され、この合成した映像の映像信号が表示装置５に出力される。これにより、表示装置５には、例えば図３に示すように、車両前景映像に車間距離ガイドとなる走行状態バーグラフを視点を合わせて重畳した案内映像が表示される。

図３に例示する案内映像は、自車両が４０〜６０ｋｍ／ｈの車速で走行しているときに表示装置５に表示される案内映像であり、路面状態が定常状態のときは図３（ａ）に示す案内映像、路面摩擦係数が低下すると図３（ｂ）に示す案内映像が表示される。これら図３（ａ）と図３（ｂ）とを対比すれば明らかなように、路面状態の変化によって安全な車間距離が変わる場合には、案内映像上での車両前景映像に対する走行状態バーグラフの相対的な大きさが変化することになる。なお、車速の変化に起因した安全な車間距離の変化は、走行状態バーグラフのセグメント数の変化として表される。

ここで、変換式算出手段１４で算出されて視点変換手段１５で使用される変換式について詳細に説明する。

鳥瞰映像表示において、上面座標上の任意の点を表示座標に変換すると、Ｙ方向に関しては、図４に示すように、
ｙ＝−ＤＳ・tanθ−ＤＳtanω＝−ＤＳ(tanθ＋tanω）
となる。また、上面座標上の任意の点は、
Ｙ＝〔ｈ／sin(θ＋ω）〕・（cosω／sinθ）＋ｃ
となる。整理すると、
Ｙ＝〔ｈ／(tanθ＋tanω）〕・（１／cos2θ）＋ｃ
を満たす。したがって
Ｙ＝（−ｈ・ＤＳ／cos2θ）・（１／ｙ）＋ｃ
が成り立つ。ここで
ｂ＝ｈ・ＤＳ／cos2θ
とおけば、
Ｙ＝（−ｂ／ｙ）＋ｃ ...（数１）
が成り立つ。

また、Ｘ方向に関しては、図５に示すように、
Ｘ／〔（Ｙ−ｃ）・cosθ〕＝ｘ／ＤＳ
となる。整理すると、
Ｘ＝（cosθ／ＤＳ）・ｘ・（Ｙ−ｃ）
となり、前記（数１）式を用いて変形すると、
Ｘ＝（cosθ／ＤＳ）・ｘ・（−ｂ／ｙ）
Ｘ＝−ｂ・（cosθ／ＤＳ）・（ｘ／ｙ）
となる。ここで、
ａ＝ｂ・（cosθ／ＤＳ）
とおけば、
Ｘ＝−ａ・（ｘ／ｙ） ...（数２）
が成り立つ。視点変換手段１５で使用する変換式は、上記の（数１）式、（数２）式の各定数ａ，ｂ，ｃ，ｄに具体的な数値（視点や表示範囲等に対応する値）を代入してＸ、Ｙの実際の変換式を演算する。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の運転支援装置は、車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフを車両前景映像に重畳した案内映像を表示装置５に表示するようにしており、特に、自車両が走行している道路の路面状態が変化したときには、表示装置５に表示する案内映像の車両前景映像に対する走行状態バーグラフの相対的な大きさを変化させるようにしている。したがって、この運転支援装置によれば、自車両の車速や路面状態に応じて適切な車間距離のガイドを行うことができるとともに、安全な車間距離が変化したときには、その変化が車速の変化によるものなのか、或いは路面状態の変化によるものなのかを車両運転者に直感的に把握させることができ、車両運転者による運転を極めて効果的に支援することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の運転支援装置は、表示装置５に表示される案内映像を路面状態に応じて変化させる手法が第１の実施形態とは異なるものである。

図６は、第２の実施形態の運転支援装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の運転支援装置は、図６に示すように、第１の実施形態で説明した車載コンピュータ１の内部の処理機能として映像拡大／縮小手段１７を追加し、路面状態検出部４からの路面摩擦係数信号を、走行状態バーグラフ作成手段１２ではなく映像拡大／縮小手段１７に入力するようにしたものである。なお、その他の構成は上述した第１の実施形態と同様であるので、以下では本実施形態に特徴的な部分を中心に説明し、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を用いて詳細な説明は省略する。

本実施形態の運転支援装置では、前景撮影用カメラ２で撮影されて車載コンピュータ１の映像情報記憶手段１１にフレーム単位で記憶された車両前景映像が、映像情報記憶手段１１から逐次読み出されて映像拡大／縮小手段１７に送られる。そして、この映像拡大／縮小手段１７により、路面状態検出部４からの路面摩擦係数信号に基づいて、映像情報記憶手段１１から読み出された車両前景映像が拡大または縮小される。また、これと並行して、走行状態バーグラフ作成手段１２により、車速検出部３からの車速信号に基づいて、現在の車速に対応した規定サイズの走行状態バーグラフ、つまり図２に示した例で説明すると、現在の車速が４０〜６０ｋｍ／ｈであれば２０ｍの距離に対応した大きさのセグメントを３つ並べたサイズの走行状態バーグラフ、現在の車速が２０から４０ｋｍ／ｈであれば２０ｍの距離に対応した大きさのセグメントを２つ並べたサイズの走行状態バーグラフ、現在の車速が０〜２０ｋｍ／ｈであれば２０ｍの距離に対応した大きさのセグメント１つのサイズの走行状態バーグラフが作成される。そして、このように現在の車速に対応した規定サイズの走行状態バーグラフが、視点変換手段１５により前景撮影用カメラ２の視点に合わせて視点変換された後、映像合成手段１６によって、映像拡大／縮小手段１７で路面状態に応じて拡大または縮小された車両前景映像のフレームと合成され、この合成した映像の映像信号が表示装置５に出力される。これにより、表示装置５には、例えば図７に示すように、車両前景映像に車間距離ガイドとなる走行状態バーグラフを視点を合わせて重畳した案内映像が表示される。

この図７に例示する案内映像は、自車両が４０〜６０ｋｍ／ｈの車速で走行しているときに表示装置５に表示される案内映像であり、路面状態が定常状態のとき（あるいは路面摩擦係数が大きいとき）は図７（ａ）に示す案内映像、路面摩擦係数が低下すると図７（ｂ）に示す案内映像が表示される。これら図７（ａ）と図７（ｂ）とを対比すれば明らかなように、路面状態の変化によって安全な車間距離が変わる場合には、案内映像上での走行状態バーグラフの大きさは固定されたまま、車両前景映像が拡大または縮小されることになる。なお、車速の変化に起因した安全な車間距離の変化は、走行状態バーグラフのセグメント数の変化として表される。

以上説明したように、本実施形態の運転支援装置は、車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフを車両前景映像に重畳した案内映像を表示装置５に表示するようにしており、特に、自車両が走行している道路の路面状態が変化したときには、表示装置５に表示する案内映像の走行状態バーグラフは規定サイズのままで、車両前景映像を拡大または縮小させるようにしている。したがって、この運転支援装置によれば、第１の実施形態と同様に、自車両の車速や路面状態に応じて適切な車間距離のガイドを行うことができるとともに、安全な車間距離が変化したときには、その変化が車速の変化によるものなのか、或いは路面状態の変化によるものなのかを車両運転者に直感的に把握させることができ、車両運転者による運転を極めて効果的に支援することができる。

特に、本実施形態の運転支援装置では、案内映像の中の走行状態バーグラフの大きさを変化させるのではなく、車両前景映像を拡大または縮小することで路面状態の変化に起因する安全な車間距離の変化を表すようにしているので、路面状態の変化を車速の変化と車両運転者が誤認識する不都合をより有効に抑制することができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の運転支援装置は、車速と路面状況とに応じた走行状態バーグラフの視点変換後の画像を予め作成してデータベースに保持しておき、現在の車速と路面状況とに対応した走行状態バーグラフの画像をデータベースから選び出して車両前景映像に重畳することで案内映像を生成するようにしたものである。

図８は、第３の実施形態の運転支援装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の運転支援装置は、図８に示すように、第１の実施形態で説明した車載コンピュータ１の内部の処理機能として、走行状態バーグラフ作成手段１２、カメラ設置位置記憶手段１３、変換式算出手段１４、視点変換手段１５の代わりに、画像データベース検索条件算出手段１８、画像データベース１９を設け、車速検出部３からの車速信号と路面状態検出部４からの路面摩擦係数信号を画像データベース検索条件算出手段１８に入力するようにしたものである。なお、その他の構成は上述した第１の実施形態と同様であるので、以下では本実施形態に特徴的な部分を中心に説明し、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を用いて詳細な説明は省略する。

本実施形態の運転支援装置では、車載コンピュータ１内部の画像データベース１９に、車両前景画像に重畳する走行状態バーグラフの画像が予め格納されている。この画像は、図９に示すように、車速および推定路面摩擦係数の各パラメータの数値ごとに作成した複数の走行状態バーグラフを前景撮影用カメラ２の視点に合わせて視点変換した画像であり、車速および推定路面摩擦係数を指定することで、対応する画像を一意に特定できるようになっている。車載コンピュータ１の内部では、車速検出部３からの車速信号と路面状態検出部４からの路面摩擦係数信号とに基づいて、画像データベース検索条件算出手段１８により、画像データベース１９に格納された画像を検索する検索条件が算出され、この検索条件をもとに画像データベース１９が検索されて、画像データベース１９から現在の車速と路面状況とに対応した走行状態バーグラフの視点変換後の画像が選び出される。そして、この画像データベース１９から選び出された走行状態バーグラフが、映像合成手段１６によって、映像情報記憶手段１１から読み出された車両前景映像のフレームと合成され、この合成した映像の映像信号が表示装置５に出力される。これにより、表示装置５には、第１の実施形態と同様に、例えば図３に示したような案内映像が表示される。

以上説明したように、本実施形態の運転支援装置は、車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフを車両前景映像に重畳した案内映像を表示装置５に表示するようにしており、特に、自車両が走行している道路の路面状態が変化したときには、表示装置５に表示する案内映像の車両前景映像に対する走行状態バーグラフの相対的な大きさを変化させるようにしている。したがって、この運転支援装置によれば、第１の実施形態と同様に、自車両の車速や路面状態に応じて適切な車間距離のガイドを行うことができるとともに、安全な車間距離が変化したときには、その変化が車速の変化によるものなのか、或いは路面状態の変化によるものなのかを車両運転者に直感的に把握させることができ、車両運転者による運転を極めて効果的に支援することができる。

また、本実施形態の運転支援装置では、車速と路面状況とに応じた走行状態バーグラフの視点変換後の画像を予め作成して画像データベース１９に格納しておき、現在の車速と路面状況とに対応した走行状態バーグラフの視点変換後の画像を画像データベース１９から選び出して車両前景映像に重畳することで案内映像を生成するようにしているので、車速と路面状況とに応じた走行状態バーグラフを随時作成して視点変換する処理が不要となり、車載コンピュータ１の処理負荷を大幅に低減させることができる。

以上、本発明の実施形態として第１乃至第３の実施形態について具体例を挙げながら詳細に説明したが、本発明の技術的範囲は、以上の各実施形態の説明で開示した内容に限定されるものではなく、これらの開示から容易に導き得る様々な代替技術も含まれることは勿論である。例えば、車速に対応した車間距離ガイドとして車両前景画像に重畳する走行状態バーグラフは、車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示すことが可能な形態であれば、上述した各実施形態の説明で例示したものに限らず、あらゆる変形が可能である。また、車両前景画像に対する画像処理で抽出される先行車の位置と走行状態バーグラフの表示位置との関係から安全な車間距離が確保されていないと判断したときに警報を出力するといった応用も可能である。

第１の実施形態の運転支援装置の構成を示すブロック図である。 車載コンピュータ内部の走行状態バーグラフ作成手段で作成される走行状態バーグラフのＣＧ画像の一例を示す図である。 車両前景映像に車間距離ガイドとなる走行状態バーグラフを重畳した案内映像の一例を示す図であり、（ａ）は路面状態が定常状態のときの案内映像の表示例、（ｂ）は路面摩擦係数が低下したときの案内映像の表示例である。 走行状態バーグラフを前景撮影用カメラの視点に合わせて視点変換する際の変換式を求める手法を説明する図である。 走行状態バーグラフを前景撮影用カメラの視点に合わせて視点変換する際の変換式を求める手法を説明する図である。 第２の実施形態の運転支援装置の構成を示すブロック図である。 案内映像の他の例を示す図であり、（ａ）は路面状態が定常状態のときの案内映像の表示例、（ｂ）は路面摩擦係数が低下したときの案内映像の表示例である。 第３の実施形態の運転支援装置の構成を示すブロック図である。 画像データベースに格納されている走行状態バーグラフの画像の例を示す図である。

符号の説明

１ 車載コンピュータ
２ 前景撮影用カメラ
３ 車速検出部
４ 路面状態検出部
５ 表示装置
１１ 映像情報記憶手段
１２ 走行状態バーグラフ作成手段
１３ カメラ設置位置記憶手段
１４ 変換式算出手段
１５ 視点変換手段
１６ 映像合成手段
１７ 映像拡大／縮小手段
１８ 画像データベース検索条件算出手段
１９ 画像データベース

Claims (4)

1. 車両前景映像を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段で撮影された車両前景映像をフレーム単位で記憶する映像記憶手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両が走行している道路の路面状態を検出する路面状態検出手段と、
   前記車速に対応した車間距離ガイドとして、前記車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフを作成するバーグラフ作成手段と、
   前記バーグラフ作成手段で作成された走行状態バーグラフを前記撮影手段の視点に合わせて視点変換する変換手段と、
   前記映像記憶手段に記憶された車両前景映像に前記変換手段で視点変換された走行状態バーグラフを重畳した案内映像を表示する表示手段とを備え、
   前記表示手段は、前記路面状態検出手段で検出された道路の路面状態に対応するように前記案内映像を変化させて表示することを特徴とする運転支援装置。
2. 前記表示手段は、前記路面状態検出手段で検出された道路の路面状態に応じて、前記車両前景映像に対する前記走行状態バーグラフの相対的な大きさを変化させた案内映像を表示することを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記表示手段は、前記路面状態検出手段で検出された道路の路面状態に応じて拡大又は縮小された前記車両前景映像に、前記車速検出手段で検出された車速に対応した規定サイズの前記走行状態バーグラフを重畳した案内映像を表示することを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
4. 撮影手段で車両前景映像を撮影する撮影ステップと、
   前記撮影手段で撮影された車両前景映像をフレーム単位で映像記憶手段に記憶する映像記憶ステップと、
   前記車両の車速を検出する車速検出ステップと、
   前記車両が走行している道路の路面状態を検出する路面状態検出ステップと、
   前記車速に対応した車間距離ガイドとして、前記車速の変化に応じた安全な車間距離の指標を段階的に示す走行状態バーグラフを作成するバーグラフ作成ステップと、
   前記走行状態バーグラフを前記撮影手段の視点に合わせて視点変換する変換ステップと、
   前記映像記憶手段に記憶された車両前景映像に前記視点変換された走行状態バーグラフを重畳した案内映像を表示する表示ステップとを有し、
   前記表示ステップでは、前記路面状態検出ステップで検出された道路の路面状態に対応するように前記案内映像を変化させて表示することを特徴とする案内映像表示方法。

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