JP2015097335A - Bird's-eye image generating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠景部分の表示品質を向上した俯瞰画像の生成装置に関し、主として、運転支援を目的として車載カメラの画像を俯瞰画像に変換して表示する俯瞰画像生成装置の改良に関する。 The present invention relates to a bird's-eye view image generation apparatus with improved display quality of a distant view portion, and mainly relates to an improvement in a bird's-eye view image generation apparatus that converts an on-vehicle camera image into a bird's-eye view image for driving support.
車両後退時の運転支援等を目的として使用される車載カメラには、駐車支援のために、車両後部から撮像した画像を変換し、仮想的に自車上空より目標とする駐車枠や自車後端を見下ろす俯瞰画像として表示する機能を有するものがある。このような俯瞰画像では、車両後方（背景）をより広く表示しようとすると、表示画像が大きく変形し不自然になる問題があった。 For in-vehicle cameras that are used for driving assistance when the vehicle is moving backward, for the purpose of parking assistance, images captured from the rear of the vehicle are converted, and the target parking frame or behind the vehicle is virtually Some have a function of displaying as an overhead image looking down at the edge. In such a bird's-eye view image, there is a problem that when the vehicle rear (background) is to be displayed more widely, the display image is greatly deformed and becomes unnatural.
特許文献１では、地面に設定した仮想投影面とは別に、地面に対して傾斜した仮想投影面を設定することにより、近景用の俯瞰画像の上側に地平線以上の遠景画像が表示されるようにしている。しかし、この方法は、２つの仮想投影面に３次元座標変換して俯瞰画像を生成するため、行列・逆行列演算などの計算処理の複雑化と処理量の増大を招き、負荷が増大する問題があった。 In Patent Literature 1, by setting a virtual projection plane inclined with respect to the ground separately from the virtual projection plane set on the ground, a distant view image above the horizon is displayed above the overhead view image for near view. ing. However, since this method generates a bird's-eye view image by performing three-dimensional coordinate transformation on two virtual projection planes, it complicates calculation processing such as matrix / inverse matrix calculation and increases the amount of processing, which increases the load. was there.
本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、計算処理の複雑化や負荷の増大を回避しつつ、遠景領域の表示変形を補完して、表示可能範囲を拡大した変換画像を生成することができる俯瞰画像生成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to complement display deformation of a distant view area while avoiding complicated calculation processing and an increase in load, and a displayable range. Is to provide an overhead image generation apparatus capable of generating a converted image obtained by enlarging the image.
上記課題を解決するため、本発明は、
地表面を含み近景から遠景までを撮像する撮像手段（２）と、前記撮像手段で撮像された入力画像から俯瞰画像を合成する画像処理装置（４）と、前記俯瞰画像を表示する表示手段（６）と、を備えた俯瞰画像生成装置において、前記画像処理装置は、前記入力画像（１０）を俯瞰画像（２０ａ）に平面射影変換しかつ該俯瞰画像の遠景側に前記入力画像の遠景領域（１０ｂ）を拡大（２０ｂ）して合成するための画素参照用ルックアップテーブル（４２）を格納した記憶手段を備え、前記ルックアップテーブルは、前記俯瞰画像の近景側から周辺および遠景側に向かうに従って前記入力画像（２０ｂ）の比率が高くなるように重み付けされていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
An image pickup means (2) for picking up an image from a near view to a distant view including the ground surface, an image processing device (4) for synthesizing an overhead image from an input image picked up by the image pickup means, and a display means for displaying the overhead image ( 6), the image processing device performs planar projective conversion of the input image (10) into an overhead image (20a), and the far-field region of the input image on the far-view side of the overhead image (10b) storing means storing a pixel reference look-up table (42) for enlarging (20b) and compositing, the look-up table going from the near view side of the overhead image to the periphery and the distant view side The weighting is performed so that the ratio of the input image (20b) increases.
本発明に係る俯瞰画像生成装置は、上記構成により以下のような効果を有する。
入力画像から２次元の平面射影変換によって俯瞰画像を合成するので、３次元座標変換する場合のような計算の複雑化や処理量の増大を回避できる。
俯瞰画像の遠景側は入力画像を拡大して合成するので、一般的な俯瞰画像にありがちな変形や歪が抑制され、近景から遠景まで自然に表示された俯瞰画像が得られる。
上記俯瞰画像の平面射影変換および遠景領域の拡大重み付け合成にかかる処理は、予め用意されているルックアップテーブルを参照して実施されるので、計算処理が一層簡素化される。
The overhead image generation apparatus according to the present invention has the following effects by the above configuration.
Since the overhead image is synthesized from the input image by two-dimensional planar projective transformation, it is possible to avoid complication of calculation and increase in processing amount as in the case of three-dimensional coordinate transformation.
Since the input image is enlarged and synthesized on the far side of the bird's-eye view image, deformation and distortion that are common in general bird's-eye view images are suppressed, and a bird's-eye view image that is naturally displayed from a near view to a distant view is obtained.
The processing relating to the planar projection conversion of the overhead image and the expansion weighting synthesis of the distant view area is performed with reference to a lookup table prepared in advance, so that the calculation process is further simplified.
本発明の好適な態様では、前記重み付けは、前記俯瞰画像の近景側を中心とした同心超楕円状の分布で適用されている。入力画像から平面射影変換した俯瞰画像は、近景側から周辺および遠景側に向かうに従って変形が大きくなるので、同心超楕円状の分布で近景俯瞰画像から遠景入力画像に遷移させることで自然な画像が得られる。しかも、超楕円は比較的簡単な数式で表現されかつその乗数を増減することで曲率を変化させ、出力用途に応じて画像の特徴を調整することができる利点もある。 In a preferred aspect of the present invention, the weighting is applied in a concentric hyperelliptic distribution centered on the near view side of the overhead image. The overhead view image obtained by plane projection conversion from the input image is greatly deformed from the near view side toward the periphery and the distant view side.Therefore, a natural image can be obtained by transitioning from the near view overhead image to the distant view input image with a concentric hyperelliptic distribution. can get. In addition, the super ellipse is expressed by a relatively simple mathematical expression, and has an advantage that the curvature can be changed by increasing / decreasing its multiplier and the characteristics of the image can be adjusted according to the output application.
さらに、前記重み付けは、前記入力画像を俯瞰画像に平面射影変換する際に、前記入力画像の各画素が俯瞰画像の補完画素に参照された回数を半径と関連付けた同心超楕円で近似して平滑化処理した重み付けマップにより、前記同心超楕円状の分布で適用されている態様では、俯瞰画像の変形や歪みの度合いに応じて遠景入力画像が重み付けされて適用されるので、近景俯瞰画像と遠景入力画像それぞれの特徴を生かした良好な合成画像を生成可能である。 Furthermore, the weighting is performed by approximating the number of times each pixel of the input image is referred to as a complementary pixel of the overhead image by a concentric hyperelliptic associated with a radius when performing planar projection conversion of the input image to the overhead image. In the aspect applied with the concentric hyperelliptic distribution by the weighted map that has been processed, the distant view input image is weighted and applied according to the degree of deformation or distortion of the overhead view image. It is possible to generate a good composite image that makes use of the characteristics of each input image.
本発明の好適な態様では、前記入力画像を前記俯瞰画像に平面射影変換するための俯瞰用ルックアップテーブルの各画素に対応した登録値をｇ（ｕ，ｖ）、前記入力画像の遠景領域を拡大して合成するための背景用ルックアップテーブルの各画素に対応した登録値をｈ（ｕ，ｖ）、前記重み付けマップに基づく重み付け係数をα、但し０≦α≦１、前記画素参照用ルックアップテーブルの重み付けを動的に調整するための制御用重み付け変数をβ、但し０≦β≦１、とするとき、前記画素参照用ルックアップテーブルは、前記俯瞰用ルックアップテーブルと前記背景用ルックアップテーブルとの合成ルックアップテーブルの各画素に対応した登録値ｆ（ｕ，ｖ）として、次式、
で与えられる。この態様では、制御用重み付け変数βを増減することにより、運転状況などに応じて近景俯瞰画像と遠景入力画像の比率を変化させ、適切な画像を提供できる。
In a preferred aspect of the present invention, g (u, v) is a registered value corresponding to each pixel of the look-up table for the overhead view for performing planar projective conversion of the input image into the overhead image, and a distant view area of the input image is defined. The registered value corresponding to each pixel of the background lookup table for enlargement and composition is h (u, v), the weighting coefficient based on the weighting map is α, where 0 ≦ α ≦ 1, and the pixel reference look When the control weighting variable for dynamically adjusting the weight of the uptable is β, where 0 ≦ β ≦ 1, the pixel reference look-up table includes the overhead view look-up table and the background look-up table. As a registered value f (u, v) corresponding to each pixel of the composite lookup table with the up table,
Given in. In this aspect, by increasing or decreasing the control weighting variable β, the ratio of the near view overhead image and the distant view input image can be changed according to the driving situation and the like, and an appropriate image can be provided.
本発明の好適な態様では、前記撮像手段は車載カメラであり、前記画像処理装置は車両の操舵角を取得可能であって、前記画素参照用ルックアップテーブルは、左右各側の超楕円の乗数が異なる非対称重み付けマップを適用することにより、左右の曲率が異なる非対称の画素参照用ルックアップテーブルとして前記記憶手段に格納されており、車両旋回時には、旋回方向の内側と外側とで近景遠景の比率が異なる俯瞰画像を生成できるように構成されている。この態様では、車両の操舵角に応じて旋回方向内側と旋回方向外側で異なる重み付けを行うことにより、実際の見え方に近い自然な画像を提供できる。 In a preferred aspect of the present invention, the imaging means is an in-vehicle camera, the image processing device is capable of acquiring a steering angle of the vehicle, and the pixel reference lookup table is a multiplier of a super ellipse on each of the left and right sides. By applying different asymmetric weighting maps, the left and right curvatures are stored in the storage means as asymmetric pixel reference look-up tables. Are configured to generate different overhead images. In this aspect, a natural image close to the actual appearance can be provided by performing different weighting on the inside in the turning direction and on the outside in the turning direction according to the steering angle of the vehicle.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１において、本発明の第１実施形態の俯瞰画像生成装置１は、カメラ２（バックカメラ）、車載センサ３、画像処理装置４、画像出力用メモリ（ＶＲＡＭ）５、ディスプレイ６（車載モニター）から主に構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In FIG. 1, an overhead image generation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention includes a camera 2 (back camera), an in-vehicle sensor 3, an image processing apparatus 4, an image output memory (VRAM) 5, and a display 6 (in-vehicle monitor). Consists mainly of.
カメラ２は、ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの固体撮像素子と広角レンズを用いたデジタルカメラが好適であり、以下の説明では、車両後部に取付けられ、車体後部から地表面を含み近景から遠景までを画角に収めるバックカメラについて述べる。カメラ２（バックカメラ）は、車両のサービスコネクタのバック信号出力に接続され、バックギヤに連動して起動される。さらに、バックカメラの起動に連動してディスプレイ６の画像がバックカメラの映像に切り替わる。ディスプレイ６は、インストルメントパネルに設置される画像表示モニタであり、車載ＴＶやカーナビゲーションシステムのモニタなどを利用できる。 The camera 2 is preferably a digital camera using a solid-state imaging device such as a CMOS or CCD and a wide-angle lens. I will describe the back camera that fits in The camera 2 (back camera) is connected to the back signal output of the service connector of the vehicle and is activated in conjunction with the back gear. Further, the image on the display 6 is switched to the image of the back camera in conjunction with the activation of the back camera. The display 6 is an image display monitor installed on the instrument panel, and an in-vehicle TV or a car navigation system monitor can be used.
車載センサ３は、移動速度／加速度センサ、操舵角／操舵速度センサなど、所望するシステムに応じて選定される。さらに、ヨーレートセンサ、ジャイロセンサ等の車両挙動をセンシングするセンサを追加することもできる。後述のように、車載センサ３により、運転状態に応じて表示画像を切り替えることもできるし、ドライバー操作ＳＷによって、ドライバーが手動でパラメータを調整し、好みの画像を表示できるようにしても良い。 The in-vehicle sensor 3 is selected according to a desired system, such as a moving speed / acceleration sensor and a steering angle / steering speed sensor. Furthermore, a sensor for sensing vehicle behavior, such as a yaw rate sensor or a gyro sensor, may be added. As will be described later, the display image can be switched by the in-vehicle sensor 3 according to the driving state, or the driver can manually adjust the parameter and display the desired image by the driver operation SW.
画像処理装置４は、バックカメラ２から送られる画像データをフレーム単位で記憶する画像入力用メモリ（ＶＲＡＭ）４１、入力画像を平面射影変換して俯瞰画像を生成しかつ該俯瞰画像の遠景側に前記入力画像の遠景領域を拡大して合成するための規定速度合成ルックアップテーブル（ＲＯＭ）４２、出力合成画像に操舵角センサの検出値を反映させるための規定操舵角ルックアップテーブル（ＲＯＭ）４３、車両挙動の予測に基づく補正を行うための予測計算用ルックアップテーブル（ＲＡＭ）４４、各ルックアップテーブル４２〜４４を参照して計算処理を実行する画像処理プロセッサ（ＣＰＵ）４５などから構成されている。 The image processing apparatus 4 includes an image input memory (VRAM) 41 that stores image data sent from the back camera 2 in units of frames, and generates a bird's-eye view image by performing planar projection conversion on the input image. A specified speed synthesis look-up table (ROM) 42 for enlarging and synthesizing a distant view area of the input image, and a specified steering angle look-up table (ROM) 43 for reflecting the detected value of the steering angle sensor in the output synthesized image. A prediction calculation look-up table (RAM) 44 for performing correction based on prediction of vehicle behavior, an image processing processor (CPU) 45 that executes calculation processing with reference to the look-up tables 42 to 44, and the like. ing.
規定速度合成ルックアップテーブル４２は、入力画像を平面射影変換して俯瞰画像を生成するためのルックアップテーブル（俯瞰画像用ルックアップテーブル４２ａ）と、俯瞰画像の遠景側に入力画像の遠景領域を拡大して合成するためのルックアップテーブル（背景画像用ルックアップテーブル４２ｂ）とを、表示範囲の下側を近景俯瞰画像、上側を背景画像として、俯瞰画像の近景側から周辺および遠景側に向かうに従って背景画像の比率が高くなるように、かつ、後退時の規定速度において自然な表示となるように重み付け合成したルックアップテーブルであり、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に格納されている。 The specified speed composition look-up table 42 includes a look-up table for generating a bird's-eye view image by performing planar projection conversion on the input image (look-up table 42a for the bird's-eye view image), and a distant view area of the input image on the distant view side of the bird's-eye view image. A look-up table (background image look-up table 42b) for enlarging and compositing is directed from the near view side of the bird's-eye view image to the periphery and the far view side, with the lower side of the display range as the near view overhead image and the upper side as the background image. The look-up table is weighted and synthesized so that the background image ratio increases and the natural display is performed at the specified speed at the time of backward movement, and is stored in a read-only memory (ROM).
なお、規定速度合成ルックアップテーブル４２を用いる代わりに、図２に示す第２実施形態の俯瞰画像生成装置１′のように、俯瞰画像用ルックアップテーブル（ＲＯＭ）４２ａおよび背景画像用ルックアップテーブル（ＲＯＭ）４２ｂを個別に備え、それらを、規定操舵角用の参照回数テーブル４３ｃで重み付けして直接計算し、出力合成画像を生成しても良い。 Instead of using the prescribed speed synthesis look-up table 42, an overhead image look-up table (ROM) 42a and a background image look-up table as in the overhead image generation device 1 'of the second embodiment shown in FIG. (ROM) 42b may be provided separately, and they may be directly calculated by weighting them with the reference number of times table 43c for the prescribed steering angle to generate an output composite image.
次に、上記第１実施形態に基づく俯瞰画像の生成手順について説明する。
図３は、本発明に係る俯瞰画像生成概念を示しており、図の左側にカメラ２により撮像された入力画像１０が示されている。この入力画像１０は、車両後部およびその付近の地表面を含む近景から遠景までが画角に収められた広角画像であり、不可避的な歪曲収差を有しているが、図８に示すように、入力画像１０における地表面１１の平面座標は、カメラ２の設置高さと設置角度に応じて決定されるので、この平面座標から広角レンズの歪曲収差を除去して平面射影変換することにより俯瞰画像２０ａが得られる。
Next, the overhead image generation procedure based on the first embodiment will be described.
FIG. 3 shows a concept of overhead image generation according to the present invention, and an input image 10 captured by the camera 2 is shown on the left side of the figure. The input image 10 is a wide-angle image in which the angle of view includes the rear part of the vehicle and the ground surface in the vicinity thereof, and has an unavoidable distortion, as shown in FIG. Since the plane coordinates of the ground surface 11 in the input image 10 are determined according to the installation height and installation angle of the camera 2, the overhead image is obtained by removing the distortion aberration of the wide-angle lens from the plane coordinates and performing plane projective transformation. 20a is obtained.
この平面射影変換において、俯瞰画像２０ａは、入力画像１０における略台形状の領域１０ａに対応しており、平面射影変換では各画素の座標を二次元平面内で移動するものであるため、各画素の移動ｇ（ｕ，ｖ）を規定したルックアップテーブル４２ａを利用できる。俯瞰画像２０ａは、領域内の周辺および遠景に向かうにつれて画像が引き伸ばされ、それに応じて元画像１０ａの同一画素が複数回参照されることで補間されるが、遠景側の変形が大きくなっている。 In this plane projective transformation, the overhead image 20a corresponds to the substantially trapezoidal region 10a in the input image 10, and in the plane projective transformation, the coordinates of each pixel are moved within a two-dimensional plane. A look-up table 42a defining the movement g (u, v) can be used. The bird's-eye view image 20a is stretched as it goes to the periphery and the distant view in the area, and is interpolated by referring to the same pixel of the original image 10a a plurality of times accordingly, but the deformation on the distant view side is large. .
一方、平面射影変換を経ない入力画像１０は上記のような変形は生じないので、俯瞰画像２０ａの遠景領域に、入力画像１０の遠景領域１０ｂを切り出して拡大した背景画像２０ｂを合成すれば、両方の長所を生かした合成俯瞰画像５２が得られる。その際、この入力画像１０の遠景領域１０ｂを切り出して拡大する処理における各画素の移動ｈ（ｕ，ｖ）を規定したルックアップテーブル４２ｂを主に上側、俯瞰画像２０ａ用のルックアップテーブル４２ａを主に下側として、中景ないしは遠景領域でスムーズに連続するように重み付け合成した合成ルックアップテーブル４２を用意し、入力画像１０の各画素に合成ルックアップテーブル４２を適用することで、直ちに合成俯瞰画像５２を出力できる。なお、各図におけるルックアップテーブルは便宜的に簡略化して表示されている。 On the other hand, the input image 10 that does not undergo planar projective transformation does not undergo the above-described deformation. Therefore, if the background image 20b obtained by cutting out and expanding the distant view area 10b of the input image 10 is combined with the distant view area of the overhead image 20a, A composite bird's-eye view image 52 utilizing both advantages is obtained. At this time, the look-up table 42b defining the movement h (u, v) of each pixel in the process of cutting out and enlarging the distant view area 10b of the input image 10 is mainly the upper side, and the look-up table 42a for the overhead image 20a is used. Mainly on the lower side, a composite lookup table 42 that is weighted and synthesized so as to be smoothly continuous in the middle scene or the distant view area is prepared, and the synthesis lookup table 42 is applied to each pixel of the input image 10 to immediately synthesize. An overhead image 52 can be output. Note that the look-up table in each drawing is simplified for convenience.
次に、俯瞰画像２０ａと背景画像２０ｂの重み付け合成について説明する。
図４は、入力画像１０とそれを平面射影変換した俯瞰画像２０ａの対応を示している。既に述べた通り、俯瞰画像２０ａは、周辺および遠景に向かうにつれて画像が引き伸ばされ、それに応じて元画像１０ａの同一画素が参照される回数が多くなり、画像の変形が大きくなるとともに解像度が低下し、表示が粗くなる。
Next, weighted synthesis of the overhead image 20a and the background image 20b will be described.
FIG. 4 shows the correspondence between the input image 10 and a bird's-eye view image 20a obtained by plane projective transformation of the input image 10. As already described, the bird's-eye view image 20a is enlarged as it goes to the periphery and the distant view, and the number of times the same pixel of the original image 10a is referred to increases accordingly, and the deformation of the image increases and the resolution decreases. The display becomes rough.
例えば、入力画像１０において、遠方に小さく表示されたパイロン１０ｃは、入力画像１０上の１ピクセルが、俯瞰画像２０ａ上では拡大されて４ピクセルになる場合、同一画素が４回重複参照され、４倍大きく引き伸ばされた形状に表示される。そこで、この重複参照回数のカウント値を合成ルックアップテーブル４２の重み付けを行うためのテーブル（参照回数テーブル）として記録すれば、俯瞰画像２０ａの表示の粗さに応じて背景画像２０ｂが合成され、必要最小限かつ目的に適う重み付けを行うことができる。 For example, in the pylon 10c displayed small in the distance in the input image 10, when one pixel on the input image 10 is enlarged to four pixels on the overhead image 20a, the same pixel is referred to four times. It is displayed in a shape that is stretched twice as large. Therefore, if this overlap reference count value is recorded as a weighting table (reference count table) for the combined look-up table 42, the background image 20b is synthesized according to the display roughness of the overhead image 20a, It is possible to perform a weighting that is minimum and suitable for the purpose.
ところで、上記参照回数テーブルに登録されるカウント値は、平面射影変換における画素の移動方向が概ね放射状であるのに対して、画像処理は正方格子状の画素配列に対して実施されるため、図４左下のマップ（カラーチャート）３０に表示されるように、不連続な離散状態となっている。この離散状態のままで重み付けを実施すると合成画像にも不連続な画素が発生し、不自然な画像となる。そこで、参照回数テーブルが連続したカウント値を持つように、マップ３０に近似処理などにより平滑化（最適化）を行う。 By the way, the count value registered in the reference number table is that the pixel moving direction in the planar projective transformation is substantially radial, whereas the image processing is performed on a square lattice pixel arrangement. 4 As shown in the lower left map (color chart) 30, it is in a discontinuous discrete state. If weighting is performed in this discrete state, discontinuous pixels are generated in the synthesized image, resulting in an unnatural image. Therefore, the map 30 is smoothed (optimized) by approximation processing or the like so that the reference count table has continuous count values.
図４右下のマップ（カラーチャート）３１は、参照回数を半径と関連付けた同心超楕円で近似して平滑化処理した状態を示している。超楕円は次式で表され、乗数ｎを変化させることで曲率を変化させることができ、各変数ｕ，ｖの分母を種々に変化させることで同心超楕円群となる。
上記参照回数テーブル（マップ３１）に基づいて合成ルックアップテーブル４２を生成するに際して、参照回数テーブルの重み付け係数（カウント値）を直接適用することもできるが、そのような自然な重み付けを維持した状態で、運転状況に応じて近景俯瞰画像２０ａと背景画像２０ｂの比率を動的に調整可能であることが有利である。以下、動的な重み付け係数βを用いた合成ルックアップテーブル４２の生成について、図５，６を参照しながら説明する。 When the composite lookup table 42 is generated based on the reference number table (map 31), the weighting coefficient (count value) of the reference number table can be directly applied, but such a natural weighting is maintained. Thus, it is advantageous that the ratio of the near view overhead image 20a and the background image 20b can be dynamically adjusted according to the driving situation. Hereinafter, the generation of the composite lookup table 42 using the dynamic weighting coefficient β will be described with reference to FIGS.
図５において、俯瞰画像用ルックアップテーブル４２ａの各セル（ａ）に登録される変換用座標情報をｇ（ｕ，ｖ）、背景画像用ルックアップテーブル４２ｂの各セル（ｂ）に登録される変換用座標情報をｈ（ｕ，ｖ）、合成ルックアップテーブル４２の各セル（ａ，ｂ，ｍ）に登録される変換用座標情報をｆ（ｕ、ｖ）、俯瞰画像２０ａが入力画像１０を重複参照する回数を元にした重み付け係数をα、但し０≦α≦１、合成ルックアップテーブル４２を動的に調整するための重み付け係数をβ、但し０≦β≦１、とすると、合成ルックアップテーブル４２を生成するための変換式は次式で表される。
合成ルックアップテーブル４２は、近景領域（ａ）では俯瞰画像２０ａが、遠景領域（ｂ）では背景画像２０ｂが、それぞれ表示され、それらの中間領域（ｍ）はモーフィング領域であり、図８に示すように、俯瞰画像２０ａから背景画像２０ｂにシームレスに移行する。これにより、歪みの少ない後方視野を確保しつつ、自車直近の距離感をつかみやすい駐車支援システムを構成できる。 The composite look-up table 42 displays a bird's-eye view image 20a in the near view area (a) and a background image 20b in the distant view area (b). In this way, the overhead image 20a seamlessly transitions to the background image 20b. Thereby, it is possible to configure a parking assist system that can easily grasp the sense of distance in the immediate vicinity of the host vehicle while ensuring a rear view with little distortion.
さらに、実際の駐車では、ドライバーが注視したいポイントは状況に応じ変化するので、速度等の運転状態に応じて動的重み付け係数βを調整することにより、合成ルックアップテーブル４２を動的に変化させ、例えば、駐車支援システムにおける駐車時の自車位置に応じて適切な画像をドライバーに提供することができる。 Furthermore, in actual parking, the point that the driver wants to watch changes depending on the situation, so the dynamic look-up table 42 is dynamically changed by adjusting the dynamic weighting coefficient β according to the driving state such as speed. For example, an appropriate image can be provided to the driver according to the vehicle position at the time of parking in the parking assistance system.
図６はその一例を示すものであり、入力画像１０に対して、
１）動的重み付け係数：β＝０を適用すれば、俯瞰画像用ルックアップテーブル４２ａのみからなる合成ルックアップテーブル４２０が生成され、俯瞰画像２０ａのみからなる合成俯瞰画像５０が表示され、
２）動的重み付け係数：β＝０．０１５を適用すれば、俯瞰画像用ルックアップテーブル４２ａの重みが大きい合成ルックアップテーブル４２１が生成され、俯瞰画像２０ａの後方に背景画像２０ｂが少し入った合成俯瞰画像５１が表示され、
３）動的重み付け係数：β＝０．０３を適用すれば、俯瞰画像用ルックアップテーブル４２ａと背景画像用ルックアップテーブル４２ｂが比較的近い比率で合成された合成ルックアップテーブル４２２が生成され、俯瞰画像２０ａと背景画像２０ｂがシームレスに連続し、後方視界が広く含まれた合成俯瞰画像５２が表示される。
FIG. 6 shows an example of this. For the input image 10, FIG.
1) If dynamic weighting coefficient: β = 0 is applied, a combined look-up table 420 consisting only of the overhead image look-up table 42a is generated, and a combined overhead image 50 consisting only of the overhead image 20a is displayed,
2) When dynamic weighting coefficient: β = 0.015 is applied, a combined look-up table 421 having a large weight of the overhead image look-up table 42a is generated, and a background image 20b is slightly behind the overhead image 20a. A composite overhead image 51 is displayed,
3) If dynamic weighting coefficient: β = 0.03 is applied, a combined look-up table 422 in which the overhead image look-up table 42a and the background image look-up table 42b are combined at a relatively close ratio is generated, The overhead image 20a and the background image 20b are seamlessly continuous, and the synthesized overhead image 52 including a wide rear view is displayed.
次に、車両挙動に応じた動的な画像切り替え表示機能の一例として、操舵角に応じた動的画像切り替え表示について、図７を参照しながら説明する。 Next, as an example of a dynamic image switching display function according to vehicle behavior, dynamic image switching display according to a steering angle will be described with reference to FIG.
先述した通り、重み付け用参照回数テーブル（マップ３０）を同心超楕円で近似して平滑化処理したマップ３１は、乗数ｎを変化させることで曲率を変化させることができる。図７（ｂ）には、ｎ＝２（楕円）からｎ＝５の各場合が示されている。 As described above, the map 31 obtained by approximating the weighting reference number table (map 30) with a concentric hyperellipse and smoothing can change the curvature by changing the multiplier n. FIG. 7B shows cases where n = 2 (ellipse) to n = 5.
そこで、図７（ａ）に示すように、重み付け用参照回数テーブルに左右各側の超楕円の乗数ｎが異なる重み付けマップ３３Ｌ，３３Ｒを合成した非対称重み付けマップ３３を適用し、非対称の合成ルックアップテーブル４３を生成する。車両の旋回時に、旋回方向に応じて左右何れかの合成ルックアップテーブル４３を適用し、旋回方向の内側と外側とで近景遠景の比率が異なる画像を出力すれば、旋回時の背景の動き（軌跡＝移動量）について内輪差に応じた動きを表示できる。さらに、操舵角に応じて曲率の異なる合成ルックアップテーブル４３を適用することにより、実際の見え方に近い自然な画像を提供できる。 Therefore, as shown in FIG. 7A, the asymmetric weighting map 33 in which the weighting maps 33L and 33R having different multipliers n of the super ellipses on the left and right sides are combined is applied to the weighting reference number table, and the asymmetric combining lookup is performed. A table 43 is generated. When turning the vehicle, applying the left or right composite look-up table 43 according to the turning direction and outputting an image in which the ratio of the foreground and distant view differs between the inside and the outside of the turning direction, the background movement ( The movement according to the inner ring difference can be displayed with respect to (trajectory = movement amount). Furthermore, by applying the composite look-up table 43 having different curvatures according to the steering angle, a natural image close to the actual appearance can be provided.
以上述べた第１実施形態の俯瞰画像生成装置１において、俯瞰画像用ルックアップテーブル４２ａ、背景画像用ルックアップテーブル４２ｂへの座標変換情報ｇ（ｕ，ｖ）、ｈ（ｕ，ｖ）の登録、および、重み付け用参照回数テーブルの生成（マップ３０）および平滑化処理（マップ３１）は、準備段階で予め完了しておき、画像処理装置４には表示画像の動的切り替えに必要な規定速度合成ルックアップテーブル４２および規定操舵角ルックアップテーブル４３を事前登録しておく。オンタイム処理すなわち車両運転時には、車載センサ３からの情報に対応する規定速度合成ルックアップテーブル４２および規定操舵角ルックアップテーブル４３を用いて画像変換に必要な座標情報を取得し、駐車支援画像を表示する。 In the overhead image generation device 1 of the first embodiment described above, registration of coordinate conversion information g (u, v) and h (u, v) in the overhead image lookup table 42a and the background image lookup table 42b is registered. The generation of the weighting reference number table (map 30) and the smoothing process (map 31) are completed in advance in the preparation stage, and the image processing apparatus 4 has a prescribed speed necessary for dynamic switching of the display image. A composite lookup table 42 and a prescribed steering angle lookup table 43 are registered in advance. During on-time processing, that is, during vehicle driving, coordinate information necessary for image conversion is acquired using a prescribed speed synthesis look-up table 42 and a prescribed steering angle look-up table 43 corresponding to information from the in-vehicle sensor 3, and a parking assistance image is obtained. indicate.
また、第２実施形態の俯瞰画像生成装置１′では、俯瞰画像用ルックアップテーブル４２ａ、背景画像用ルックアップテーブル４２ｂへの座標変換情報の登録、および、重み付け用参照回数テーブルの生成（マップ３０）および平滑化処理（マップ３１）を準備段階で予め完了しておく点は同様だが、オンタイム処理では、俯瞰画像用ルックアップテーブル４２ａ、背景画像用ルックアップテーブル４２ｂ、重み付け用参照回数テーブル４３ｃ、および車載センサ３からの情報を基に、画像変換に必要な座標情報を直接計算する。 In addition, in the bird's-eye view image generation device 1 ′ of the second embodiment, registration of coordinate conversion information in the bird's-eye view image lookup table 42 a and the background image lookup table 42 b and generation of a weighting reference number table (map 30). ) And smoothing processing (map 31) are completed in advance in the preparation stage, but in the on-time processing, the overhead image look-up table 42a, the background image look-up table 42b, and the weighting reference count table 43c. Based on the information from the in-vehicle sensor 3, coordinate information necessary for image conversion is directly calculated.
以上、本発明のいくつかの実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
例えば、上記各実施形態では、本発明を、車両後部に取り付けられたバックカメラによる駐車支援画像生成装置として実施する場合について述べたが、フロントカメラやサイドカメラなどと組み合わせたアラウンドビュー表示を行う俯瞰画像生成装置として実施することもできる。さらに、車両以外の俯瞰画像表示システムに実施することもできる。 For example, in each of the above-described embodiments, the case where the present invention is implemented as a parking assistance image generation device using a back camera attached to the rear part of the vehicle has been described, but an overhead view display that performs around view display combined with a front camera, a side camera, or the like. It can also be implemented as an image generation device. Furthermore, the present invention can be implemented in an overhead image display system other than the vehicle.
１ 俯瞰画像生成装置
２ カメラ（バックカメラ、撮像手段）
３ 車載センサ
４ 画像処理装置
５ 画像出力用ＶＲＡＭ
６ ディスプレイ
１０ 入力画像
１１ 地表面
２０ａ 俯瞰画像
２０ｂ 背景画像
３０，３１，３３ マップ（カラーチャート）
４１ 画像入力用ＶＲＡＭ
４２ 規定速度用合成ルックアップテーブル
４２ａ 俯瞰画像用ルックアップテーブル
４２ｂ 背景画像用ルックアップテーブル
４３ 規定操舵角合成ルックアップテーブル
４３ｃ 重み付け用参照回数テーブル
４４ 予測計算用ルックアップテーブル
４５ ＣＰＵ
５０，５１，５２ 合成俯瞰画像
1 Overhead image generation device 2 Camera (back camera, imaging means)
3 On-vehicle sensor 4 Image processing device 5 Image output VRAM
6 Display 10 Input image 11 Ground surface 20a Overhead image 20b Background image 30, 31, 33 Map (color chart)
41 VRAM for image input
42 prescribed speed synthesis look-up table 42a overhead image look-up table 42b background image look-up table 43 prescribed steering angle composition look-up table 43c weighting reference count table 44 prediction calculation look-up table 45 CPU
50, 51, 52 Composite overhead view image
Claims (5)
前記撮像手段で撮像された入力画像から俯瞰画像を合成する画像処理装置と、
前記俯瞰画像を表示する表示手段と、
を備えた俯瞰画像生成装置において、
前記画像処理装置は、前記入力画像を俯瞰画像に平面射影変換しかつ該俯瞰画像の遠景側に前記入力画像の遠景領域を拡大して合成するための画素参照用ルックアップテーブルを格納した記憶手段を備え、前記ルックアップテーブルは、前記俯瞰画像の近景側から周辺および遠景側に向かうに従って前記入力画像の比率が高くなるように重み付けされていることを特徴とする俯瞰画像生成装置。 An imaging means for imaging from the foreground to the background including the ground surface;
An image processing device for synthesizing an overhead image from an input image captured by the imaging means;
Display means for displaying the overhead image;
In the overhead image generation apparatus comprising
The image processing apparatus stores a pixel reference lookup table for performing planar projective conversion of the input image into a bird's-eye view image and enlarging and synthesizing a distant view area of the input image on the distant view side of the bird's-eye view image And the look-up table is weighted so that the ratio of the input image increases from the near view side of the overhead view image toward the periphery and the distant view side.
で与えられることを特徴とする請求項３記載の俯瞰画像生成装置。 A registered value corresponding to each pixel of the look-up table for overhead view for transforming the input image into the overhead image by plane projection conversion, and a background for enlarging and synthesizing the distant view area of the input image The registered value corresponding to each pixel in the lookup table is h (u, v), the weighting coefficient based on the weighting map is α, where 0 ≦ α ≦ 1, and the weighting of the pixel reference lookup table is dynamically performed. When the control weighting variable for adjustment is β, where 0 ≦ β ≦ 1, the pixel reference lookup table is a combined lookup table of the overhead lookup table and the background lookup table. As a registered value f (u, v) corresponding to each pixel of
4. The overhead image generation apparatus according to claim 3, wherein
The imaging means is an in-vehicle camera, the image processing apparatus can acquire a steering angle of the vehicle, and the pixel reference lookup table applies an asymmetric weighting map in which the multipliers of the left and right super ellipses are different. As a result, an asymmetric pixel reference look-up table with different left and right curvatures is stored in the storage means, and when the vehicle turns, it is possible to generate a bird's-eye view image in which the ratio of the foreground and background is different between the inside and outside of the turning direction. The overhead image generation apparatus according to claim 3 or 4, wherein the overhead image generation apparatus is configured as described above.
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