JP4059309B2 - 車載カメラの画像表示制御方法及びその装置 - Google Patents

車載カメラの画像表示制御方法及びその装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車載カメラの撮像画像を運転席から視認可能な表示装置の画面に表示する画像表示制御方法及びその装置に係り、特に、車両後方の撮像画像に車両案内線を重畳表示するに際し見やすい車両案内線を表示できる画像表示制御方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の後部にリアビューカメラを取り付け、車両をバックさせるときにリアビューカメラの撮像画像を運転席から視認できるカーナビゲーション用画面に表示させ、安全確認ができる装置を搭載した車両が普及し始めている。このリアビューカメラは、駐車時に車両をバックさせるときの後方障害物との接触を防ぐ目的で広角カメラが使用され、広い範囲が一画面内に収まる様にしている。
【0003】
広角カメラは広い範囲を一画面内に撮ることができ視野が広がるという利点がある反面、その撮像画像は、距離感のつかみ難い画像になるという不具合がある。そこで従来は、特公平2―36417号公報や特許第2610146号公報に記載されているように、リアビューカメラの撮像画像に車両が後退する際に通る軌跡の目安を示す車両案内線を重畳表示させ、この車両案内線をハンドルの舵角に応じて変化させることで、画面上での車両の後進予想軌跡を運転者が確認できるようにし、広角カメラの不具合を解決している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術は、リアビューカメラの撮像画像をカーナビゲーション用画面にそのまま表示し、これに車両案内線を重畳表示する構成のため、車両案内線自体の表示が見づらくなるという問題はない。しかし、近年では、リアビューカメラの撮像画像をそのまま画面に表示するのではなく、例えば特開2000―229547号公報に記載されている様に、カメラの撮像画像を視点変換(座標変換)して画面に表示し、運転者にとって直感的に分かり易い画面にするようになってきている。
【0005】
図8は視点変換の説明図である。車両1の後部に固定された車載カメラ1で車両後方を撮像した実際の撮像画像(実視点▲1▼から見た後方の広角画像)を、車両後方上部の仮想視点▲2▼から下を見下ろした画像に座標変換し、この視点変換画像を画面に表示することで、運転者にとって車両後方の直近傍における後方視認がし易い画面となる。この仮想上視点から見た画像上で車両案内線表示を行う場合、車両案内線はきれいな円の一部を切り取った円弧となり、車両案内線自体は見やすい画像となる。
【0006】
しかし、仮想上視点▲2▼から見た画像は地面を基準に視点変換しており、地面に接する面にある物体に対しては歪みが小さいが、車両後方の地面に立体物が置かれており、この立体物を図8の実視点▲1▼から撮った画像を仮想上視点▲2▼から見た画像に視点変換した場合、立体物の画像はその立体物が車両から離れているほど、また、地面から離れた(浮いた)箇所の画像ほど歪んだ画像となり、これを画面に表示すると、見づらい画像となる。
【0007】
そこで、図9に示すように、車両後方の直近傍領域を表示する画像は視点変換した画像(図8の仮想視点▲2▼から見た画像)とし、それより離れた領域を表示する画像は実際の画像(図8の実視点▲1▼から見た画像)にすると、運転者にとって見やすい画像となる。しかし、この様に2つの画像(視点変換画像と実画像)を合成した画像を一画面内に表示する場合、車両案内線の表示に問題が生じる。
【0008】
例えば、視点変換画像に視点変換画像用の車両案内線を重畳表示し、この車両案内線の実画像上での軌跡を実画像に対応するように座標変換して求め、これを実画像に重ねて表示すると、図10に示す様に、車両案内線Aの実画像内での部分A’は、視点変換画像表示領域▲2▼と実画像表示領域▲1▼との境界線Bに沿う方向に接近するようになり、車両案内線が境界線Bと重って見づらくなってしまう。
【0009】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、視点変換画像と実画像との合成画像を画面に表示するとき両画像間に渡る車両案内線を見やすく表示することができる車載カメラの画像表示制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の車載カメラの画像表示制御では、車載カメラで撮像した実画像とこの実画像を視点変換した変換画像とを境界線で連続するように合成した合成画像を一画面に表示すると共に前記境界線にまたがって前記変換画像内から前記実画像内にまで延びる車両進行予測軌跡を示す車両案内線を前記合成画像に重畳して表示するに際し、予め記憶手段に格納されている前記合成画像用の車両案内線画像データを読み出し前記合成画像に重畳して表示することを特徴とする。
【0011】
視点変換画像と実画像との合成画像上で、車両進行方向の予想軌跡を精度よく表示しようとすると、視点変換画像と実画像との境界線で車両案内線が大きく曲がり、見づらい表示となってしまう。しかし、車両に近い側の視点変換画像上での車両案内線を予想軌跡に対して精度を高くしておき、実画像上での車両案内線は精度より見やすさを優先することで、見やすさと精度を両立させることができる。そこで、本発明では、視点変換画像上に表示する車両案内線とこれに連続する実画像上での車両案内線を、予め滑らかに連続する線データとして保持しておき、これを合成画像に重畳表示するため、見やすさと精度を両立させた画面表示が可能となる。
【0012】
好適には、上記において、前記記憶手段に格納された車両案内線画像データは車両のハンドル舵角に対応して複数が用意されており、ハンドル舵角に応じた車両案内線画像データが記憶手段から読み出され前記合成画像に重畳表示される。この構成により、ハンドル舵角が変化したときそれにリアルタイムに対応して車両案内線の表示も変化させることが可能となる。
【0013】
更に好適には、上記において、車両案内線画像データは車両案内線の軌跡を示す線画データとして前記記憶手段に格納されており、または、車両案内線画像データは車両案内線の軌跡を示す離散的な点座標データとして前記記憶手段に格納されており、前記重畳表示するときに点座標データ間を補間演算処理して線画像に変換する。この構成により、記憶手段に格納するデータ量が減り、記憶手段として小容量ものが使用でき、コスト削減が図れる。
【0014】
上記において、更に好適には、前記軌跡を表す前記点座標データは車両に近い部分ほど粗く車両から離れるほど密なデータとして前記記憶手段に格納されており、また、前記車両案内線を表示する線画像は車両に近いほど太く車両から離れるほど細く表示する。これにより、車両案内線の画像を遠近法に従った画像として表示でき、運転者にとって直感的に見やすい画像となる。
【0015】
更に好適には、上記において、前記車両案内線データは視点変換する仮想視点位置対応に設けられ、画面に表示する変換画像の仮想視点位置の変更指示が入力されたとき対応する車両案内線データが読み出され仮想視点変更後の変換画像と実画像との合成画像に重畳表示されることを特徴とする。この構成により、車両の後退に従って仮想視点を変えた変換画像を表示でき、運転者にとって見やすい画面に変更可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0017】
図1は、本発明の一実施形態に係る車載カメラの画像表示制御装置の構成図である。この画像表示制御装置10は、CPU20と、メモリ(記憶手段)30と、テーブル選択手段40とからなる。画像表示制御装置10には、運転席に設置され運転者からの視点変更指示が入力される視点選択部5と、ハンドルの舵角を検出する舵角センサ6と、2台のリアビュー用の車載カメラ7a、7bと、カーナビゲーション用の液晶表示装置(LCD)8とが接続されている。尚、この実施形態では、2台のリアビューカメラ7a、7bを車両後部の左右に取り付け、2台の撮像画像を合成するが、一台のカメラであってもよい。
【0018】
CPU20は、夫々専用のプログラムが実行されることで、視点選択部5及び舵角センサ6からの信号に基づいて後述する様に車両案内線データを選択する車両案内線データ選択手段21として機能し、座標点間を補間して座標点間を結ぶ線画像を求める補完演算手段22として機能し、車載カメラ7a、7bの撮像画像の視点変換処理を行う視点変換手段23a、23bとして機能し、左右のリアビューカメラ7a、7bの画像を合成するカメラ画像合成手段24として機能し、カメラ画像に車両案内線画像を重畳する車両案内線重畳手段25として機能する。
【0019】
メモリ30には、車両案内線データテーブル31と、視点変換用マッピングテーブル32が格納されている。車両案内線データテーブル31には、表示装置8の一画面内において滑らかに連続する車両案内線の軌跡を描画できるデータが予め格納されている。車両案内線は、車両の進む方向(この例では車両が後進する方向)の予想軌跡であるから、車両のハンドル舵角が変更されたとき車両案内線も舵角に応じて変更する必要がある。このため、本実施形態では、車両のハンドル舵角の1度毎に対応した車両案内線データが用意されており、舵角センサ6の検出信号に応じて該当する車両案内線データが車両案内線データテーブル31から読み出される。
【0020】
本実施形態では、図9で説明したように視点変換した変換画像と実画像との合成画像に重ねて車両案内線を表示するが、視点変換する仮想視点の位置は、車両の中央真後ろの上視点位置だけではなく、右斜め後方の上視点位置、左斜め後方の上視点位置など、仮想視点の位置を変更できるようにしている。仮想視点が異なった場合、各仮想視点からの変換画像上に重ねる車両案内線画像も変更する必要がある。このため、本実施形態では、仮想視点毎にも車両案内線データが用意されており、視点選択部5からの信号に基づいて車両案内線データが選択される。勿論、この仮想視点毎の車両案内線データも、車両のハンドル舵角1度毎に対応したデータとなっている。
【0021】
車両案内線データ選択手段21は、視点選択部5と舵角センサ6からの信号に基づいて、選択された仮想視点位置に対応し、且つ舵角センサ6の検出信号に対応した車両案内線データをデータデーブル31から読み出すことになる。
【0022】
視点変換用マッピングテーブル32は、カメラの撮像画像(実画像)を座標変換するものである。座標変換処理を計算で行うと計算時間がかかってしまいリアルタイムでの画面表示が困難となるため、予め座標変換用マッピングテーブルを用意しておき、実画像の各画素データをマッピングテーブル上に再配置することで、目的の視点変換画像を得るものである。
【0023】
本実施形態では、図9で説明したように、領域▲2▼の画像を視点変換画像とし、領域▲1▼の画像を実画像とした合成画像を求め、この合成画像を表示装置8の画面に表示する。このため、この合成画像を一度に得られる様に(実画像から領域▲1▼の画像を切り出し、視点変換画像から領域▲2▼の画像を切り出し、両者を合成するという手順はとらない。)、マッピングテーブルとして、領域▲1▼では実画像が表示され、領域▲2▼では視点変換画像が得られる様なマッピングテーブルを用意しておく。
【0024】
そして、実画像の各画素データをこの一枚のマッピングテーブルで再配置(この再配置は、視点変換手段23a、23bが行う。)し、目的の合成画像が得られる様にしている。このため、視点変換画像と実画像とが境界線Bで連続する(同じ物体の画像が境界線Bでずれることがない)様に表示でき、違和感のない画像表示が可能となる。斯かるマッピングテーブルも仮想視点毎に用意しておくことで、視点選択部5から切替信号が入ったとき仮想視点を変更した画像を迅速に得ることが可能となる。
【0025】
テーブル選択手段40は、仮想視点毎に用意されたマッピングテーブルを視点選択部5からの選択信号に基づいて選択することになる。そして、視点変換手段23a、23bは、テーブル選択手段40によって選択されたマッピングテーブルを用いて、カメラ7a、7bから取り込んだ実画像の各画素データを再配置することで実画像と視点変換画像の合成画像を求めて出力する。
【0026】
カメラ画像合成手段24は、右カメラ7aの撮像画像から視点変換手段23aが求めた合成画像と、左カメラ7bの撮像画像から視点変換手段23bが求めた合成画像とを合成することで、左右方向に広角の1枚の画像データを作成する。
【0027】
車両案内線重畳手段25は、車両案内線データテーブル31から読み出された車両案内線データを補完演算手段22が線画像に展開して求めた車両案内線画像と、カメラ画像合成手段24の出力画像とを重畳して、表示装置8に出力する。
【0028】
図2は、メモリ30内の構成図である。メモリ30内に設けられる車両案内線データテーブル31は、マッピングテーブル対応に設けられている。この車両案内線データテーブル31に格納される車両案内線データとして、本実施形態では、車両案内線の軌跡を離散的な点座標データで記憶する。このとき、Y軸方向の座標はアドレス方向を利用し、X軸方向の座標はX軸の座標点データとする。そして、座標点間を補間演算処理して埋め、線画像を求めて表示する。補間演算処理の具体例を以下に述べる。
【0029】
例えば、座標(100,50)と座標(180,50)との間を補間して線を引く場合、図3に示す様に、Y座標は“50”のアドレスにデータを持つことで表現可能となり、X座標は座標値“100”を持つことで表現できる。そして、両座標間を結ぶ線を補間演算して求める。
【0030】
図5は、補完演算手段22(図1参照)の実行する補間処理を説明する図である。車両案内線データを読み出しそのまま表示しただけでは、車両案内線の軌跡は離散的な点データでしか表示されないため、画面51に示すように見づらい画面となる。そこで、補完演算手段22は、点データ間を補間演算して画面52に示すように点データ間を結ぶ線の軌跡を求め、画面53に示すように、この軌跡(車両案内線C)を線画として実際の表示画面データを生成し、この線画をカメラ画像に重畳表示する。このとき、線画の太さを、車両近傍ほど太い画像データとし、車両から離れるほど細い画像データとすることで、車両案内線がより見やすい画面となる。
【0031】
また、メモリ30に格納される車両案内線の離散的点データとして、線の長さに対して均等割りした点データとするのではなく、車両から離れるほど密な点データとすることで、遠近法に従った画面表示ができ、更に見やすい画面表示となる。尚、車両案内線の表示は、色別表示したり点滅表示することで周りと区別化して表示するのが、より好ましい。
【0032】
図5の画面53に示されるように、本実施形態で予めメモリ30内に用意される車両案内線データは、視点変換画像領域と実画像領域との境界線Bを跨いで滑らかに表示されるデータとして用意され、図10に示したように境界線Bで大きく変化する車両案内線とならない様にしている。実際に即するように合成画像上に車両案内線を引くと、図10に示すように、境界線B上で大きく曲がる線画像になるが、これでは運転者にとって車両案内線が見づらくなってしまう。
【0033】
そこで、本実施形態では、始点から終点までの全長に渡って実際に即して精度の高い予想軌跡を示す車両案内線を合成画像上に表示するのではなく、運転者にとって見やすさを優先するために、車両に近い部分として表示される視点変換画像上に重畳される車両案内線は予想軌跡に対する精度の高い車両案内線とし、車両から遠い部分として表示される実画像上に重畳される車両案内線は、精度よりも見やすさを優先した線画像とする。
【0034】
実画像に重畳される車両案内線が運転者にとって見やすさを優先しているといっても、精度の高い視点変換画像上の車両案内線に沿って車両を後進させれば、車両が後進するに従って、実画像上の精度の低い車両案内線は、順次、視点変換画像内に入ってくる(即ち、精度の高い車両案内線として表示される)ため、何ら問題はなく、むしろ、実画像上の精度の低い車両案内線の方が大まかな方向感や距離感を運転者に与えるため、実用上有益に作用するといえる。
【0035】
図6は、本実施形態に係る画像表示制御装置における処理手順を示すフローチャートである。この図6に示す処理は、運転者が運転席に設置されている視点選択部5のスイッチを投入したときや、仮想視点位置の変更のために視点選択部5のスイッチの変更を行ったときに起動され、先ず、投入されたスイッチ信号から運転者の意図(指定)する仮想視点位置がどの仮想視点位置であるかの情報を取得する(ステップS1)。そして、この仮想視点位置情報に基づき、該当する視点変換用マッピングテーブルを決定する(ステップS2)。
【0036】
次に、ステップS3で舵角センサ6の検出信号を取得し、次のステップS4では、ステップS2で決定したマッピングテーブルに対応してメモリ30に格納されている車両案内線データのうち、検出舵角に対応した車両案内線データを取得する。本実施形態では、この車両案内線データが点座標データであるため、次のステップS5で点座標間を補間して線画像を求める。
【0037】
次のステップS6では、カメラの撮像した実画像の各画素を、ステップS2で決定されたマッピングテーブル上に再配置することで、視点変換画像と実画像との合成画像を作成し、この合成画像に車両案内線の線画像を重畳し(ステップS7)、この画像を表示装置8に送信して画面に表示させる(ステップS8)。
【0038】
画面表示後には、ステップS3に戻る。車両は、徐々に後進し、カメラの撮像画像やハンドルの舵角も時々刻々変化している。このため、ステップS3からステップS8までを繰り返すことで、カメラの撮像画像やハンドルの舵角の変化にリアルタイムに対応した画像表示が可能となる。
【0039】
図7は、図6の処理によって車両案内線が重畳表示された画面例を示す図である。実画像表示領域▲1▼にはカメラの撮像画像そのままの画像が表示され、視点変換領域▲2▼にカメラの撮像画像を視点変換した画像が表示される。両画像の境界線Bでは、この境界線Bに当たる位置に置かれている障害物等の画像が境界線B上でずれることなく連続して表示されるため、この合成画像を運転者が見ても違和感を感じずに車両の運転が可能となる。そして、この合成画像に、メモリに予め用意されている滑らかに連続する左右1本づつの車両案内線C1、C2(左右のタイヤ或いは車両後部左右の隅が通過する軌跡に対応する)を重畳表示するため、運転者は車両案内線C1、C2を境界線Bと容易に区別することができ、運転操作の補助効果が高くなる。
【0040】
上述した実施形態では、車両案内線データとして離散的な点データをメモリ30に格納しておき、各点データ間を補間演算処理することで線画像とし、これを合成画像に重畳表示している。しかし、メモリ30に点データではなく線データとして車両案内線データを格納しておくことも可能である。この場合、必要となるメモリ容量は大きくなるが、補間演算処理が不要となるためCPU20の処理負荷が軽減し、カメラによる撮像画像の変化に対応したよりリアルタイムな車両案内線の画面表示が可能となる。
【0041】
図4は、線画像で車両案内線データを格納した車両案内線データテーブルの構成例を示す図であり、これも図2の説明と同様に、マッピングテーブル対応に設けられる。この車両案内線データテーブルに格納される車両案内線データは、線画の開始点座標として、Y軸方向の座標はアドレス方向を利用し、X軸方向の座標はX軸の座標点データと、その長さ及び表示色データとなっている。そして、例えば、座標(100、50)と座標(180、50)との間は、Y座標は“50”のアドレスにデータを持つことで表現可能となり、X座標は座標値“100”とその長さ“80”及び表示色データを持つことで、表現できる。
【0042】
このように、車両案内線データを線画として持つことで、データテーブルの格納データをそのまま使用して画面表示することが可能となる。この場合、図1に示す補完演算手段22は不要となり、また、図6のステップS5も不要となる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、視点変換画像と実画像との合成画像を画面に表示するとき両画像間に渡る車両案内線を見やすく表示することができ運転操作の補助機能が高くなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る車載カメラの画像表示制御装置の構成図
【図2】本発明の第1の実施形態に係る車載カメラの画像表示制御装置のメモリの構成図
【図3】本発明の第1の実施形態に係る車載カメラの画像表示制御装置の車両案内線データの一例説明図
【図4】車両案内線データを線画として持つ場合のデータ形式を例示する図
【図5】本発明の第1の実施形態に係る車載カメラの画像表示制御装置の点座標データ間を補間する処理の説明図
【図6】本発明の一実施形態に係る画像表示制御方法の処理手順を示すフローチャート
【図7】合成画像に車両案内線を重畳表示した例を示した説明図
【図8】車載カメラの実視点と仮想視点の位置を示す説明図
【図9】実画像と視点変換画像との合成画像の説明図
【図10】図9に示す合成画像上に車両軌跡に対して精度の高い車両案内線を重畳したときの問題の説明図
【符号の説明】
5 視点選択部
6 舵角センサ
7a、7b 車載カメラ
8 表示装置
10 画像表示制御装置
20 CPU
21 車両案内線データ選択手段
22 補完手段
23a、23b 視点変換手段
25 車両案内線重畳手段
30 メモリ(記憶手段)
31 車両案内線データテーブル
32 視点変換用マッピングテーブル
40 テーブル選択手段

Claims (12)

  1. 車載カメラで撮像した実画像とこの実画像を視点変換した変換画像とを境界線で連続するように合成した合成画像を一画面に表示すると共に前記境界線にまたがって前記変換画像内から前記実画像内にまで延びる車両進行予測軌跡を示す車両案内線を前記合成画像に重畳して表示するに際し、予め記憶手段に格納されている前記合成画像用の車両案内線画像データを読み出し前記合成画像に重畳して表示し、かつ前記車両案内線画像データは視点変換する仮想視点位置対応に設けられ、画面に表示する前記変換画像の仮想視点位置の変更指示が入力されたとき対応する車両案内線画像データが読み出され仮想視点変更後の変換画像と実画像との合成画像に重畳表示されることを特徴とする車載カメラの画像表示制御方法。
  2. 前記記憶手段に格納された車両案内線画像データは車両のハンドル舵角に対応して複数が用意されており、ハンドル舵角に応じた車両案内線画像データが前記記憶手段から読み出され前記合成画像に重畳表示されることを特徴とする請求項1に記載の車載カメラの画像表示制御方法。
  3. 前記車両案内線画像データは車両案内線の軌跡を示す線画データとして前記記憶手段に格納されていることを特徴とする請求項2に記載の車載カメラの画像表示制御方法。
  4. 車両案内線画像データは車両案内線の軌跡を示す離散的な点座標データとして前記記憶手段に格納されており、前記重畳表示するときに点座標データ間を補間演算処理して線画像に変換することを特徴とする請求項2において、車載カメラの画像表示制御方法。
  5. 前記軌跡を表す前記点座標データは車両に近い部分ほど粗く車両から離れるほど密なデータとして前記記憶手段に格納されていることを特徴とする請求項4に記載の車載カメラの画像表示制御方法。
  6. 前記車両案内線を表示する線画像は車両に近いほど太く車両から離れるほど細く表示することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の車載カメラの画像表示制御方法。
  7. 車載カメラで撮像した実画像を取り込みこの実画像を視点変換した変換画像と前記実画像とが境界線で連続するように一画面内で合成された合成画像を生成する視点変換手段と、前記境界線にまたがって前記変換画像内から前記実画像内にまで延びる車両案内線を前記合成画像に重畳して表示する重畳手段と、前記合成画像用の前記車両案内線の画像データが予め格納された記憶手段とを備え、前記記憶手段には前記車両案内線画像データが仮想視点位置対応に格納されており、画面に表示する変換画像の仮想視点位置の変更指示が入力されたとき対応する車両案内線画像データが前記記憶手段から読み出され仮想視点変更後の変換画像と実画像との合成画像に重畳表示されることを特徴とする車載カメラの画像表示制御装置。
  8. 前記記憶手段は、車両のハンドル舵角に対応した車両案内線画像データを複数格納しており、前記重畳表示手段は、前記ハンドル舵角に応じた車両案内線画像データを前記記憶手段から読み出し前記合成画像に重畳表示するよう制御することを特徴とする請求項に記載の車載カメラの画像表示制御装置。
  9. 前記記憶手段は、前記車両案内線画像データを車両案内線の軌跡を示す線画データとして格納していることを特徴とする請求項に記載の車載カメラの画像表示制御装置。
  10. 前記記憶手段は、前記車両案内線画像データを車両案内線の軌跡を示す離散的な点座標データとして格納しており、前記重畳表示手段は、前記車両案内線を前記合成画面に重畳表示するとき前記点座標データの間を補間演算処理して線画像に変換することを特徴とする請求項に記載の車載カメラの画像表示制御装置。
  11. 前記点座標データは車両に近い部分ほど粗く前記車両から離れるほど密なデータとして前記記憶手段に格納されていることを特徴とする請求項10に記載の車載カメラの画像表示制御装置。
  12. 前記車両案内線を表示する線画像は車両に近いほど太く車両から離れるほど細く表示されることを特徴とする請求項乃至請求項11のいずれかに記載の車載カメラの画像表示制御装置。
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