JP3732346B2 - 車両用モニタ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両周囲、特に車両後方の画像を表示する車両用モニタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
車両の周囲の状況をモニタするモニタ装置として、例えばCCDカメラ等から成る撮像手段に広角レンズを装着したものを、車両の適当な箇所に取付けることが従来より考えられている。
【0003】
このとき、広角レンズとして魚眼レンズを用いた場合、得られた画像は歪みが非常に大きいため、そのような歪みの大きい画像を表示手段のモニタ画面に表示しても、自車とその周囲との距離や位置関係を明確に把握することは困難である。
【0004】
また、広角レンズの視野角は制限されているため、1台の撮像手段では車両の全周囲をカバーすることはできず、車両の全周囲をカバーするには複数台の撮像手段を搭載しなければならない。
【0005】
更に、車両の後方を中心とした範囲だけをモニタする場合であっても、せいぜい120゜程度の視野角では、ドライバの死角となる右後方や左後方をモニタすることは困難であるため、従来のモニタ装置では車両の後退時や右左折時における安全補助用として不十分である。
【0006】
この発明が解決しようとする課題は、歪みの少ない十分な視野範囲の後方画像が得られるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、被撮像物からの反射光を集光して周囲の反射像を映し出す凸面鏡、及びこの凸面鏡による反射像を撮像して画像信号を出力する撮像手段から成り車両の車室内のリヤウィンド上部近辺に取り付けられる1個の全方位視覚センサと、前記全方位視覚センサによる画像信号が入力されて全方位画像を形成する画像入力部と、前記全方位画像を仮想的な円筒に投影して成る円筒投影画像に変換処理して車両後方の画像を選択する画像変換部と、前記画像変換部により選択された画像を表示する表示部と、トランスミッションのシフトレバーの位置を検出して検出した位置に応じた信号を出力するシフトレバーセンサとを備え、前記画像変換部が、前記シフトレバーセンサの出力信号に基づく前記シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせから車両の前進または後退とターンスイッチの右または左への切り換えを検出し、検出結果に応じて選択範囲を可変することを特徴としている。
【0008】
このような構成によれば、車室内のリヤウィンド上部近辺に取り付けられる1個の全方位視覚センサによる画像信号から、画像入力部によって全方位画像が形成され、画像変換部によりこの全方位画像が円筒投影画像に変換されて車両後方の画像が選択され、選択された画像が表示部により表示される。そのため、1個の全方位視覚センサにより得られる全方位画像を円筒投影画像に変換することで、歪みの少ない画像を得ることができ、複数のセンサを設けることなく1個の全方位視覚センサで済み、簡単な構成により自車とその周囲との距離や位置関係を明確に把握することが可能になり、しかも画像変換部による円筒投影画像からの選択範囲が、シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせに応じて可変されるため、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる範囲の画像を表示することができ、ターン時の安全補助として効果的である。
【0011】
更に、本発明は、前記画像変換部が、後退状態で前記ターンスイッチのオフを検出したときに後方を中心とする所定範囲の後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの右への切り換えを検出したときに前記後方画像のうち右後方を中心とする画像のみを選択し、前進状態における前記ターンスイッチの左への切り換えを検出したときに前記後方画像のうち左後方を中心とする画像のみを選択することを特徴としている。
【0012】
このようにすれば、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる範囲の画像だけを表示することができ、表示画像に基づいて死角範囲の安全確認を容易に行うことが可能になる。
【0013】
また、本発明は、前記画像変換部が、後退状態で前記ターンスイッチのオフを検出したときに後方を中心とする後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの右への切り換えを検出したときに前記後方画像とほぼ同じ視野角での右後方を中心とする右後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの左への切り換えを検出したときに前記後方画像とほぼ同じ視野角で左後方を中心とする左後方画像を選択することを特徴としている。
【0014】
こうすることで、画像変換部が選択する範囲の視野角は一定のまま変えずに、シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせに応じて選択範囲の中心方向が可変される。そのため、シフトレバーやターンスイッチを切り換えても、表示部に表示される画像は撮像手段の撮像方向を単に可変したのと同じで横に伸びたり縮んだりすることがなく、ドライバに対して全く違和感のないモニタ画像を提供することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
この発明の第1の実施形態について図1ないし図5を参照して説明する。ただし、図1はブロック図、図2は一部の断面図、図3ないし図5は動作説明図である。
【0018】
全体構成を示す図1において、1は車室内のリヤウィンドの上部近辺に取り付けられて車両に搭載される全方位視覚センサ、2は全方位視覚センサ1による画像信号が入力されて全方位画像を形成する画像入力部、3は画像入力部2による全方位画像を円筒投影画像に変換処理して車両後方の画像を選択する画像変換部、4は表示部であり、例えば液晶ディスプレイ等から成り、画像変換部3により選択された車両後方の画像を表示する。このとき、表示部4として、ナビゲーションシステムを搭載している場合にはその表示手段を利用してもよい。
【0019】
ところで、全方位視覚センサ1は、例えば図2に示すように、ケース1aと、ケース1a内に収容された撮像手段1bと、ケース1aの上部に連結された円筒状の透明体1cと、透明体1cの上部開口を閉塞した蓋体1dと、この蓋体1dの内側に取り付けられた凸面鏡1eとにより構成されている。
【0020】
このとき、凸面鏡1eは球面鏡、回転放物面鏡或いは回転双曲面鏡等から成り、周囲の被撮像物からの反射光を集光して周囲の反射像を映し出す。撮像手段1bは、CCDカメラ等の2次元イメージセンサ、及びこの2次元イメージセンサからの信号をNTSC、PAL等の規格に準拠したコンポジットビデオ信号に変換処理する画像処理回路から成る。そして、凸面鏡1eによる反射像が撮像手段1bにより撮像され、コンポジットビデオ信号が画像信号として後段の画像入力部2に出力されるのである。尚、図2中の一点鎖線矢印は、撮像手段1bの視線を表わしている。
【0021】
また、画像入力部2では、全方位視覚センサ1からの画像信号に基づき、例えば図3に示すような全方位画像を形成し、画像変換部3では、画像入力部2により形成された全方位画像を仮想的な円筒に投影し、これにより得られた円筒投影画像から、例えば図4に示すような車両後方180゜の範囲の後方画像を選択的に切り出すようになっている。
【0022】
ところで、画像変換部3による円筒投影変換の原理について簡単に説明すると、図5に示すように、Z軸のまわりに半径Rp の仮想的な円筒面を設定し、全方位画像の各写像点を円筒面上に投影することで可能になる。いま、図5は双曲面鏡を水平方向から見た図であり、3次元空間内の点P(X、Y、Z)の全方位画像上での写像点をp(x、y)とし、pと画像中心との距離をrとすると、点Pの方位角をθとして、数式1に示すような関係が成り立つ。
【0023】
【数1】
【0024】
一方、双曲面は双曲線をZ軸まわりに回転することで得られる2葉双曲面であり、双曲線を数式2とすると、双曲面鏡は2つの焦点(0、0、c)及び(0、0、−c)を持つ(但し、c2=a2+b2)。ここで、a、b、cは双曲面のパラメータである。
【0025】
【数2】
【0026】
そして、撮像手段1b(図2参照)の撮像レンズの中心をZ<0側の焦点位置に設定し、3次元空間内の任意の点P(X、Y、Z)に対する全方位画像上での写像点をp(x、y)とすれば、点Pと写像点pとの間には数式3の関係が成り立つ。尚、数式3において、fはカメラレンズの焦点距離である。
【0027】
【数3】
【0028】
従って、上記した数式1及び数式3より、円筒面上の点の高さZと方向角θを決めることにより、対応する画像座標(x、y)を一意的に決めることが可能になり、全方位画像を円筒投影画像に変換することができるのである。
【0029】
このようにして得られる円筒投影画像は、図4に示すように、通常の撮像画像と同じく殆ど歪みがないため、モニタ表示されたときに非常に見やすいものとなり、自車とその周囲との距離や位置関係の把握が明確かつ容易になる。また、画像変換部3により円筒投影画像から後方を中心としてほぼ180゜にわたる範囲の後方画像(図4参照)を選択することで、ドライバの死角となる右後方や左後方モニタ画像が得られる。
【0030】
従って、上記した第1の実施形態によれば、全方位視覚センサ1により得られる全方位画像を、画像変換部3によって円筒投影画像に変換することで、歪みの少ない後方画像をドライバに提供できるため、ドライバは自車とその周囲との距離や位置関係の把握を明確かつ容易に行うことができる。
【0031】
また、円筒投影画像を選択的に表示すべき範囲を画像変換部3によって真後ろ方向を中心としてほぼ180゜としているため、ドライバの死角となる右後方や左後方をモニタすることが可能になる。
【0032】
なお、画像変換部3により円筒投影画像を選択する範囲は、上記したような180゜に限定されるものではなく、要するにドライバの死角を含む所定の視野角範囲であればよい。
【0033】
(第2の実施形態)
この発明の第2の実施形態について図6ないし図8を参照して説明する。但し、図6はブロック図、図7は動作説明図、図8は動作説明用フローチャートである。
【0034】
図6において、図1と同一符号は同一のもの若しくは相当するものを示しており、次のような点が図1と相違している。即ち図6では、トランスミッションのシフトレバーの位置を検出して検出した位置に応じた信号を出力するシフトレバーセンサ11を設け、このシフトレバーセンサ11の出力信号、及びターンスイッチ12の切換信号を画像変換部3に入力するようにし、画像変換部3では、シフトレバーセンサ11の出力信号とターンスイッチ12からの切換信号に基づき、後退状態でターンスイッチ12のオフを検出したときに後方を中心とする所定範囲の後方画像(図7中の範囲▲1▼)を選択し、前進状態におけるターンスイッチ12の右への切り換えを検出したときに後方画像のうち右後方を中心とする右後方画像(図7中の範囲▲2▼)のみを選択し、前進状態におけるターンスイッチ12の左への切り換えを検出したときに後方画像のうち左後方を中心とする左後方画像(図7中の範囲▲3▼)のみを選択するようにしている。
【0035】
続いて、動作について説明すると、図8に示すように、全方位視覚センサ1からの画像信号に基づき画像入力部2により全方位画像が形成され(ステップS1)、形成された全方位画像が画像変換部3により上記したようにして円筒投影変換され(ステップS2)、円筒投影変換された画像のうち真後ろ方向を中心として所定範囲の後方画像が選択されて表示部4に表示され(ステップS3)、その後シフトレバーセンサ11の出力信号から自車が後退状態か否かの判定がなされる(ステップS4)。
【0036】
そして、ステップS4の判定結果がYESであればターンスイッチ12がオフか否かの判定がなされ(ステップS5)、この判定結果がYESであれば上記したステップS3に戻り、表示部4に後方画像が継続表示され、判定結果がNOであればその後スタートに戻る。
【0037】
一方、上記したステップS4の判定結果がNOであれば、シフトレバーセンサ11の出力信号から自車が前進状態か否かの判定がなされ(ステップS6)、この判定結果がNOであれば、シフトレバーがパーキング或いはニュートラルの位置にあると判断されるためスタートに戻り、判定結果がYESであれば、ターンスイッチ12が右に切り換えられたか否かの判定がなされ(ステップS7)、この判定結果がYESであれば、ステップS3の処理により表示されている後方画像のうち右後方を中心とする死角を含む右後方画像が選択されて表示部4に表示され(ステップS8)、その後スタートに戻る。
【0038】
次に、ステップS7の判定結果がNOであれば、ターンスイッチ12が左に切り換えられたか否かの判定がなされ(ステップS9)、この判定結果がYESであれば、ステップS3の処理により表示されている後方画像のうち左後方を中心とする死角を含む左後方画像が選択されて表示部4に表示され(ステップS10)、その後スタートに戻る。
【0039】
従って、上記した第2の実施形態によれば、画像変換部3による円筒投影画像からの選択範囲が、シフトレバーの位置とターンスイッチ12の切換信号との組み合わせに応じて可変されるため、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる右後方または左後方の画像を表示することができ、ターン時の安全補助として非常に効果的である。
【0040】
なお、上記した第2の実施形態では、右後方または左後方を中心とする画像を表示する際に、後方画像の視野角より小さい視野角の画像を画面上に拡大して表示するようにしているが、この発明の第3の実施形態として、画像変換部3が、前進状態におけるターンスイッチ12の右への切り換えを検出したときに後方画像とほぼ同じ視野角での右後方を中心とする右後方画像を選択し、前進状態におけるターンスイッチ12の左への切り換えを検出したときに後方画像とほぼ同じ視野角で左後方を中心とする左後方画像を選択するようにしてもよい。
【0041】
この場合、シフトレバーやターンスイッチ12を切り換えても、表示部4に表示される画像は撮像手段の撮像方向を単に可変したのと同じで横に伸びたり縮んだりすることがないため、ドライバに対して全く違和感のないモニタ画像を提供することができるという特有の効果が得られる。
【0042】
更に、画像変換部3により選択すべき後方画像の範囲を、外部操作によって可変設定する設定手段を設けてもよく、こうすると、車種やドライバの運転感覚により右後方、左後方の死角となる範囲が異なるものの、設定手段の操作により後方画像の範囲を各ドライバの使い勝手に合わせることが可能になる。
【0043】
また、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、請求項1に記載の発明によれば、車室内のリヤウィンド上部近辺に取り付けられる1個の全方位視覚センサにより得られる全方位画像を円筒投影画像に変換することで、歪みの少ない画像を得ることができ、1個の全方位視覚センサを設けるだけでよく、簡単な構成により、自車とその周囲との距離や位置関係を明確に把握することが可能になり、しかも画像変換部による円筒投影画像からの選択範囲が、シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせに応じて可変されるため、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる範囲の画像を表示することができ、ターン時の安全補助として効果的である。
【0046】
また、請求項2に記載の発明によれば、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる範囲の画像だけを表示することができ、表示画像に基づいて死角範囲の安全確認を容易に行うことが可能になる。
【0047】
また、請求項3に記載の発明によれば、シフトレバーやターンスイッチを切り換えても、表示部に表示される画像は撮像手段の撮像方向を単に可変したのと同じで横に伸びたり縮んだりすることがなく、ドライバに対して全く違和感のないモニタ画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態のブロック図である。
【図2】第1の実施形態の一部の断面図である。
【図3】第1の実施形態の動作説明図である。
【図4】第1の実施形態の動作説明図である。
【図5】第1の実施形態の動作説明図である。
【図6】この発明の第2の実施形態のブロック図である。
【図7】第2の実施形態の動作説明図である。
【図8】第2の実施形態の動作説明用フローチャートである。
【符号の説明】
1 全方位視覚センサ
2 画像入力部
3 画像変換部
4 表示部
11 シフトレバーセンサ
12 ターンスイッチ
Claims (3)
- 被撮像物からの反射光を集光して周囲の反射像を映し出す凸面鏡、及びこの凸面鏡による反射像を撮像して画像信号を出力する撮像手段から成り車両の車室内のリヤウィンド上部近辺に取り付けられる1個の全方位視覚センサと、
前記全方位視覚センサによる画像信号が入力されて全方位画像を形成する画像入力部と、
前記全方位画像を仮想的な円筒に投影して成る円筒投影画像に変換処理して車両後方の画像を選択する画像変換部と、
前記画像変換部により選択された画像を表示する表示部と、
トランスミッションのシフトレバーの位置を検出して検出した位置に応じた信号を出力するシフトレバーセンサとを備え、
前記画像変換部が、前記シフトレバーセンサの出力信号に基づく前記シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせから車両の前進または後退とターンスイッチの右または左への切り換えを検出し、検出結果に応じて選択範囲を可変することを特徴とする車両用モニタ装置。 - 前記画像変換部が、後退状態で前記ターンスイッチのオフを検出したときに後方を中心とする所定範囲の後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの右への切り換えを検出したときに前記後方画像のうち右後方を中心とする画像のみを選択し、前進状態における前記ターンスイッチの左への切り換えを検出したときに前記後方画像のうち左後方を中心とする画像のみを選択することを特徴とする請求項1に記載の車両用モニタ装置。
- 前記画像変換部が、後退状態で前記ターンスイッチのオフを検出したときに後方を中心とする後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの右への切り換えを検出したときに前記後方画像とほぼ同じ視野角での右後方を中心とする右後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの左への切り換えを検出したときに前記後方画像とほぼ同じ視野角で左後方を中心とする左後方画像を選択することを特徴とする請求項1に記載の車両用モニタ装置。
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