JP2016002779A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先行車と自車両が相対的に左右に傾いている場合においても、先行車の存在を表示する図形を違和感なくヘッドアップディスプレイ装置に表示する。【解決手段】表示コントローラ７は、前方カメラ３が撮影した画像に基づいて先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θを検出し、この傾斜角度θに応じて、先行車マーキング図形の表示形態を変化させてヘッドアップディスプレイ装置９へ表示する。例えば、傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾斜角度θだけ傾けて表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ等の車両のフロントガラスに情報を表示する車両用表示装置に関する。

従来より、車両の速度情報や経路誘導情報を運転者の前方視界中に表示するヘッドアップディスプレイ装置等の車両用表示装置が用いられている。車両にヘッドアップディスプレイ装置を装備すると、運転者が視線移動や焦点移動に要する時間を省略して、直ちに表示された情報を確認することができる。さらに、運転者が情報を確認した後に、前方道路状況へ注意を戻すための時間も省略することができる。

また先行車を検出したときに、先行車の上下或いは先行車を囲うように強調表示を行うヘッドアップディスプレイ装置として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この技術によれば、フロントレーダーや前方監視カメラにより先行車の位置を検出し、運転者からみたフロントガラス上の先行車の位置近傍に、先行車を示すマークや、先行車を囲む枠型の図形を表示することにより、先行車の存在を強調している。

特開２００５−０６７５１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、路面のうねりや曲線路等により、先行車と自車両が相対的に左右に傾いている場合には、先行車とこれを強調するマークや枠型の図形がずれて、運転者が違和感を感じるという問題点があった。

上記問題点を解決するために本発明は、先行車を検出すると、先行車の自車両に対する左右方向の傾き角度を検出し、傾き角度に応じて先行車の存在を表示する図形の表示形態を変えてヘッドアップディスプレイ表示手段に表示する。

本発明によれば、先行車と自車両が相対的に左右に傾いている場合においても、ヘッドアップディスプレイ表示手段に表示された先行車の存在を表示する図形に対して乗員が感じる違和感を低減できるという効果がある。

本発明に係る車両用表示装置の第１実施形態を説明する制御ブロック図である。 第１実施形態における処理内容を説明するフローチャートである。 第１実施形態における表示例を示す図である。 第２実施形態における表示例を示す図である。 第３実施形態における表示例を示す図である。 第４実施形態における表示例を示す図である。 第５実施形態における表示例を示す図である。

［第１実施形態］
次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る車両用表示装置の第１実施形態を説明する制御ブロック図である。図１において、車両用表示装置１は、車両の前方を撮影する前方カメラ３と、自車両と自車両の前方に存在する先行車との距離を測定する車間距離センサ５と、表示コントローラ７と、ヘッドアップディスプレイ装置９とを備えている。

前方カメラ３は、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子を撮像素子として備え、フロントガラスの内側に配置され、光軸を前方に向けて自車両前方の画像を撮像する。前方カメラ３が撮影した画像信号は表示コントローラ７へ送られる。車間距離センサ５は、ミリ波レーダ、赤外線レーダ等の距離センサを備え、ミリ波、赤外線等のエネルギー波のパルスを送受信して、送信から受信までの時間を計測することにより、自車両と先行車との距離を計測するセンサである。車間距離センサ５が計測した車間距離は、表示コントローラ７へ出力される。

表示コントローラ７は、前方画像メモリ７１、オプティカルフロー計算部７２、先行車検出部７３、傾斜角度検出部７４、基準映像作成部７５、基準映像修飾部７６、及び表示出力部７７を備えている。

表示コントローラ７は、前方カメラ３が撮影した画像に基づいて先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度を検出する。そして、この傾斜角度に応じて、先行車の存在を示す図形（以下、先行車マーキング図形と呼ぶ）の表示形態を変化させてヘッドアップディスプレイ装置９へ表示するものである。すなわち、表示コントローラ７は、先行車検出手段と、傾斜角度検出手段と、表示制御手段とを兼ねるものである。表示コントローラ７は、ＣＰＵと、プログラムＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサで構成され、その機能は、プログラムＲＯＭに格納された制御プログラムをＣＰＵが実行することにより実現されている。尚、プログラムＲＯＭには、プログラム以外に、各種の制御パラメータや後述する図形のパターンも記憶されているものとする。

前方画像メモリ７１は、前方カメラ３が撮影した自車両前方の画像を複数フレーム記憶するメモリであり、作業用ＲＡＭの内部に複数フレーム分の領域が確保されている。前方画像メモリ７１に記憶された複数フレームの画像は、オプティカルフロー計算部７２、先行車検出部７３、傾斜角度検出部７４により参照される。オプティカルフロー計算部７２は、撮影時間の異なる複数フレームの画像間のオプティカルフローを計算する。オプティカルフロー（移動ベクトルとも呼ばれる）とは、２枚の画像間の各画素の移動量と移動方向を示すもので、各画素毎に二次元の方向と大きさを有する。このオプティカルフローの算出方法は、特開２０１４−１１７９７号公報、特開２００８−９７１２６号公報等により公知であるので、詳細な説明は省略する。

先行車検出部７３は、オプティカルフロー計算部７２が計算したオプティカルフローに基づいて、先行車の有無を検出する。具体的には、オプティカルフローの方向と大きさに基づいて、前方画像を領域に分割し、分割した各領域中に左右対称となる領域があれば、先行車と認識する。このとき、左右の対称軸は、画像中の上下軸（垂直軸）から左右に例えば２０°まで傾くことを許容する。

本実施形態では、前方カメラ３が撮影した画像に基づいて先行車を検出しているので、先行車の存在を高精度で検出することができる。尚、車間距離センサ５としてスキャンニングレーダを用いて、先行車の有無と先行車の位置とを検出することもできるが、現状のスキャンニングレーダでは、前方カメラ３が撮影した光学画像に分解能の点で劣る。

ここで、車間距離センサ５が検出した車間距離が所定の範囲内にある場合にのみ、先行車があると判断するようにしてもよい。この先行車検出部７３が検出する先行車は、ヘッドアップディスプレイ装置９に先行車マーキング図形を表示するための検出である。またこの先行車の検出は、自車両が先行車に追随して走行する場合の車間距離の自動制御等にも使用することができる。このため、例えば、１００ｍを超えるような車間距離では視界中の先行車の大きさが小さすぎて有効ではなく、逆に、停車時等で自車両と先行車との距離が１車長未満の距離でも先行車の位置を示す図形はあまり意味がない。従って、所定範囲は、例えば、１車長以上数十ｍ程度以下とする。この距離は、車両用表示装置１を搭載する車両の性格にもよるので、実験的にヘッドアップディスプレイ装置に先行車の存在を表示するのに適当な距離を定めるのが好ましい。

傾斜角度検出部７４は、先行車検出部７３が先行車を検出したときに、前方画像から先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度を検出する。このため、傾斜角度検出部７４は、前方画像メモリ７１に記憶された前方画像中の、オプティカルフローに基づいて先行車と認識した領域から画像のエッジを検出し、傾き角度が画像中の水平から例えば±２０°以下の傾きの線分を検出する。この線分は、例えば、先行車のリアウインド下端を示す線、先行車の荷台または荷室の上端を示す線、先行車のナンバープレートの上端を示す線、先行車のナンバープレートの下端を示す線である。さらに、画像中から先行車の左右のリアコンビネーションランプを認識して、右側リアコンビネーションランプの中心と、左側リアコンビネーションランプの中心を結ぶ線を検出してもよい。そして、これらの検出された線分の傾きを、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θとする。尚、複数の線分が検出されたときには、最も長い線分の傾斜角度を傾斜角度θとする方法や、各線分の長さに応じた重み付けを行って加重平均した結果を傾斜角度θとする方法がある。また、傾斜角度θは、符号付きの値とし、θが正の値は左側への傾斜、θが負の値は右側への傾斜とする。

このように本実施形態では、前方カメラ３が撮影した前方画像に基づいて、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度を検出しているので、高精度に傾斜角度を検出することができる。また、先行車の、リアウインド下端を示す線、荷台または荷室の上端を示す線、ナンバープレートの上端または下端を示す線、左右のリアコンビネーションランプの各中心を結ぶ線から傾斜角度を検出しているので、種々の車両の傾斜角度を検出することができる。

基準映像作成部７５は、先行車マーキング図形を含む基準映像を作成する。本実施形態では、先行車マーキング図形として、先行車を囲む四角形の枠型の図形をヘッドアップディスプレイ装置９へ表示することにする。しかしながら、先行車マーキング図形は、先行車を囲む四角形の枠型の図形に限らず、任意の図形でもよい。例えば、先行車を囲む三角形の枠型の図形、先行車の下に文字を修飾する下線のような横棒の図形、先行車の上の横棒の図形、先行車の左右及び下の三方を囲む図形でもよい。

これらの図形は、表示コントローラ７を構成するマイクロプロセッサの作業用ＲＡＭ内に設定されたヘッドアップディスプレイ出力用の画像メモリ内に形成される。さらに、基準映像作成部７５は、運転者の視点からフロントガラスを通して見た先行車を囲むフロントガラスの位置に、ヘッドアップディスプレイ装置９が先行車マーキング図形を表示できるように図形の拡大・縮小及び位置調整を行う。

基準映像修飾部７６は、基準映像作成部７５が形成した先行車マーキング図形を修飾する。この修飾には、傾斜角度θに応じて図形を基準角度から傾けたり、傾斜角度θに応じて図形を点滅させたり、傾斜角度θに応じて図形の輪郭をぼかしたり、或いは、これらの組み合わせとして修飾を行う。

尚、傾斜角度θが小さい範囲では、図形を傾ける効果が少なく、運転者も違和感を感じることがない。このため、本実施形態では、四角形の枠型の図形の底辺の長さをＬとし、線の太さをＴとしたとき、［Ｔ／Ｌ］＝ tanαとなる所定角度αを傾斜角度θが超えた場合に修飾を行い、傾斜角度θが所定角度α以下の場合には、修飾を行わないこととする。

表示出力部７７は、基準映像修飾部７６が必要に応じて修飾した図形をヘッドアップディスプレイ出力用の画像メモリからヘッドアップディスプレイ装置９へ出力するものである。

ヘッドアップディスプレイ装置９は、自車両のフロントガラスに文字や図形の虚像を形成し、運転者がフロントガラスを透して視認する車外前方の風景、路面の状況、先行車の状況等に重畳して、虚像による情報を視認させることができる装置である。

次に、図２の制御フローチャートを参照して、本発明の車両用表示装置１の動作を説明する。この制御フローチャートは、表示コントローラ７のＣＰＵが実行する制御プログラムの内容である。

まず最初に、ステップＳ１０において、運転者の目の位置を検出する。図１のブロック図には記載されていないが、運転者を撮影するカメラ、運転席ヘッドレストの設定高さを検出するセンサ、運転席ヘッドレストに接する運転者の頭の位置を検出する圧力センサ等により、運転者の目の位置を検出して、この位置情報を記憶する。運転者の目の位置は、
言い換えれば、フロントガラスを見る運転者の視点の位置である。

次いで、ステップＳ１２において、前方カメラ３が撮影した前方画像を前方画像メモリ７１へ取り込む。次いで、ステップＳ１４において、車間距離センサ５が検出した車間距離センサ信号を表示コントローラ７へ取り込む。

次いで、ステップＳ１６において、前方画像メモリ７１に取り込んだ前方画像の異なるフレームの画像間でオプティカルフローを計算する。オプティカルフローの計算自体は、図１におけるオプティカルフロー計算部７２の説明の通り公知である。次いで、ステップＳ１８において、計算されたオプティカルフローに基づいて先行車が有るか否かを判定する。
先行車が有ると判定されない場合には、何も表示することなく、ステップＳ１０へ戻る。ステップＳ１８において、先行車が有ると判定された場合には、ステップＳ２０へ制御を進める。

ステップＳ２０では、先行車マーキング図形の基準映像を形成する。具体的には、プログラムＲＯＭ内に制御パラメータとして記憶されたの四角形の枠型の基準図形を読み出して、ヘッドアップディスプレイ出力用の画像メモリ領域内に格納する。この基準図形は、例えば、車間距離２０ｍにおける先行車の見かけの大きさに適合するサイズで、プログラムＲＯＭ内に記憶されているものとする。次いで、車間距離センサ５が検出した先行車との車間距離に応じて、基準図形を拡大または縮小する。さらに、運転者の視点からフロントガラスを通して見た先行車を囲むフロントガラスの位置にヘッドアップディスプレイ装置９が表示できるように、ヘッドアップディスプレイ出力用の画像メモリ内の図形の位置調整を行う。このとき、ステップＳ１０で検出した運転者の目の位置の情報が参照され、運転者の視点からフロントガラスを通して見た先行車に重なるフロントガラスの位置に、先行車マーキング図形が表示されるように、先行車マーキング図形の位置調整を行う。この位置調整に際して、前方画像の撮影から、ヘッドアップディスプレイ装置９による先行車マーキング図形の表示までの処理の遅延時間を考慮して、位置調整してもよい。このとき、オプティカルフロー計算結果による前方画像中の先行車の移動ベクトルを利用して、移動方向と移動量を求めることができる。

次いで、ステップＳ２２において、前方カメラ３が撮影した前方画像中の先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θを検出する。次いで、ステップＳ２４において、傾斜角度θが所定角度αを超えているか否かを判定する。傾斜角度θが所定角度αを超えていれば、ステップＳ２６へ進む。傾斜角度θが所定角度αを超えていなければ、ステップＳ２６を省略して、ステップＳ２８へ進む。

ステップＳ２６においては、基準映像の先行車マーキング図形を修飾する。本実施形態では、基準映像の先行車マーキング図形を基準角度である水平から傾斜角度θだけ傾ける。

ステップＳ２８においては、先行車マーキング図形の基準映像、または、先行車マーキング図形の基準映像を修飾した映像をヘッドアップディスプレイ装置９へ出力する。

次いで、ステップＳ３０においては、本発明における先行車の存在を示す図形の表示機能（図２ではマーキング表示機能）がＯＮか否かを判定する。マーキング表示機能は、例えば、自車両に備えられたナビゲーション装置の画面と共用されるタッチスクリーン機能を備えた汎用制御画面から、ＯＮ／ＯＦＦ設定が可能とする。マーキング表示機能がＯＮでなければ、処理を終了する。マーキング表示機能がＯＮであれば、次いでステップＳ３２において、イグニッションスイッチがＯＮか否かを判定する。ＯＮであれば、ステップＳ１０へ戻り、処理を継続する。ＯＮでなければ、処理を終了する。

図３は、第１実施形態における表示例を示す図であり、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θに応じて、先行車マーキング図形を基準角度である水平から傾けて表示している。図３（ａ）に示すように、傾斜角度θが所定角度α以下であれば、先行車マーキング図形を傾けることなく表示している。図３（ｂ）に示すように、傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾斜角度θだけ傾けて表示している。

本実施形態によれば、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾けて表示するので、先行車と先行車マーキング図形とのズレがなくなり、運転者が違和感を感じることがないという効果がある。

［第２実施形態］
次に、図面を参照して、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。第２実施形態の車両用表示装置の構成は、図１に示した第１実施形態の制御ブロック図とほぼ同様であるが、基準映像修飾部７６による修飾内容が異なる。第２実施形態の基準映像修飾部７６は、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾斜角度θだけ傾けて表示するとともに、先行車マーキング図形を点滅させて表示する点に特徴がある。本実施形態では、図２の制御フローチャートのステップＳ２６に、先行車マーキング図形を点滅させて表示する処理が加えられる。その他のステップは、第１実施形態の図２と同様である。

図４は、第２実施形態の表示例を示す図であり、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θに応じて、先行車マーキング図形を基準角度である水平から傾けて表示するとともに、先行車マーキング図形を点滅させて表示する。図４（ａ）に示すように、傾斜角度θが所定角度α以下であれば、先行車マーキング図形を傾けることなく、且つ、点滅させることなく表示している。図４（ｂ）に示すように、傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾斜角度θだけ傾けて表示するとともに、先行車マーキング図形を点滅させて表示している。

本実施形態によれば、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾けて表示するので、先行車と先行車マーキング図形とのズレがなくなり、運転者が違和感を感じることがないという効果がある。

さらに本実施形態によれば、先行車マーキング図形を傾けて表示する際に、先行車マーキング図形を点滅させて表示しているので、自車両の進行に連れて路面の傾きがどのように変わるかの注意を喚起することができるという効果がある。

［第３実施形態］
次に、図面を参照して、本発明の第３実施形態を詳細に説明する。第３実施形態の車両用表示装置の構成は、図１に示した第１実施形態の制御ブロック図とほぼ同様であるが、基準映像修飾部７６による修飾内容が異なる。第３実施形態の基準映像修飾部７６は、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾斜角度θだけ傾けて表示するとともに、先行車マーキング図形をぼかして表示する点に特徴がある。本実施形態では、図２の制御フローチャートのステップＳ２６に、先行車マーキング図形をぼかして表示する処理が加えられる。その他のステップは、第１実施形態の図２と同様である。

図５は、第３実施形態の表示例を示す図であり、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θに応じて、先行車マーキング図形を基準角度である水平から傾けて表示するとともに、先行車マーキング図形を点滅させて表示する。図５（ａ）に示すように、傾斜角度θが所定角度α以下であれば、先行車マーキング図形を傾けることなく、且つ、ぼかすことなく表示している。図５（ｂ）に示すように、傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾斜角度θだけ傾けて表示するとともに、先行車マーキング図形をぼかして表示している。

本実施形態によれば、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾けて表示するので、先行車と先行車マーキング図形とのズレがなくなり、運転者が違和感を感じることがないという効果がある。

さらに本実施形態によれば、先行車マーキング図形を傾けて表示する際に、先行車マーキング図形をぼかして表示しているので、自車両の進行に連れて路面の傾きがどのように変わるかの注意を喚起することができるという効果がある。

［第４実施形態］
次に、図面を参照して、本発明の第４実施形態を詳細に説明する。第４実施形態の車両用表示装置の構成は、図１に示した第１実施形態の制御ブロック図とほぼ同様であるが、基準映像修飾部７６による修飾内容が異なる。第４実施形態の基準映像修飾部７６は、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を傾斜角度θだけ傾けて表示するとともに、先行車マーキング図形をぼかして表示する点に特徴がある。本実施形態では、図２の制御フローチャートにおいて、ステップＳ２６の代わりに、先行車マーキング図形を点滅させて表示するステップが用いられることになる。その他のステップは、第１実施形態の図２と同様である。

図６は、第４実施形態の表示例を示す図であり、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えた場合、先行車マーキング図形を点滅させて表示する例である。図６（ａ）に示すように、傾斜角度θが所定角度α以下であれば、先行車マーキング図形は、点滅することなく表示する。図６（ｂ）に示すように、傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を点滅させて表示する。

本実施形態によれば、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形を点滅させて表示しているので、先行車と先行車マーキング図形とのズレがあっても運転者が違和感を感じることが少ないという効果がある。

［第５実施形態］
次に、図面を参照して、本発明の第５実施形態を詳細に説明する。第５実施形態の車両用表示装置の構成は、図１に示した第１実施形態の制御ブロック図とほぼ同様であるが、基準映像修飾部７６による修飾内容が異なる。第５実施形態の基準映像修飾部７６は、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形をぼかして表示する点に特徴がある。本実施形態では、図２の制御フローチャートにおいて、ステップＳ２６の代わりに、先行車マーキング図形をぼかして表示するステップが用いられることになる。その他のステップは、第１実施形態の図２と同様である。

図７は、第５実施形態の表示例を示す図であり、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えた場合、先行車マーキング図形をぼかして表示する例である。図７（ａ）に示すように、傾斜角度θが所定角度α以下であれば、先行車マーキング図形は、ぼかすことなく表示する。図７（ｂ）に示すように、傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形をぼかして表示する。

本実施形態によれば、先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度θが所定角度αを超えれば、先行車マーキング図形をぼかして表示しているので、先行車と先行車マーキング図形とのズレがあっても運転者が違和感を感じることが少ないという効果がある。

１ 車両用表示装置
３ 前方カメラ
５ 車間距離センサ
７ 表示コントローラ
９ ヘッドアップディスプレイ装置
７１ 前方画像メモリ
７２ オプティカルフロー計算部
７３ 先行車検出部
７４ 傾斜角度検出部
７５ 基準映像作成部
７６ 基準映像修飾部
７７ 表示出力部

Claims (6)

1. ヘッドアップディスプレイ表示手段と、
   自車両の前方に存在する先行車を検出する先行車検出手段と、
   前記先行車検出手段により検出された前記先行車の自車両に対する左右方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
   前記傾斜角度検出手段により検出された傾斜角度に応じて、前記先行車の存在を示す図形の表示形態を変化させて前記ヘッドアップディスプレイ表示手段へ表示する表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記先行車検出手段は、車両前方を撮影するカメラ装置で撮影された画像に基づいて前記先行車を検出する手段であり、
   前記傾斜角度検出手段は、前記画像に基づいて、前記先行車の傾斜角度を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記傾斜角度検出手段は、
   前記画像の中から、先行車のリアウインド下端を示す線、先行車の荷台または荷室の上端を示す線、先行車のナンバープレートの上端を示す線、先行車のナンバープレートの下端を示す線、先行車の右側リアコンビネーションランプの中心と左側リアコンビネーションランプの中心とを結ぶ線、のうち少なくとも一つを検出し、この検出された線の前記画像の中の傾きから前記傾斜角度を検出することを特徴とする請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 前記表示制御手段は、前記傾斜角度が所定角度を超えた場合に、前記傾斜角度に応じて、前記図形を基準角度から傾けて表示することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用表示装置。
5. 前記表示制御手段は、前記傾斜角度が所定角度を超えた場合に、前記図形を点滅させて表示することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用表示装置。
6. 前記表示制御手段は、前記傾斜角度が所定角度を超えた場合に、前記図形の形状をぼかして表示することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用表示装置。