JP4329494B2

JP4329494B2 - 駐車支援装置

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Publication number: JP4329494B2
Application number: JP2003369413A
Authority: JP
Inventors: 悟士山本
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-10-29
Also published as: JP2005132180A

Description

この発明は、駐車支援装置に係り、特にカメラにより撮影された車両周辺の映像をディスプレイに表示すると共に駐車案内情報をディスプレイ上に重畳表示する駐車支援装置に関する。

従来、例えば、特許文献１に開示されているように、車両に固定されたカメラからの映像をディスプレイに表示し、ハンドルの操舵角に応じた予想軌跡をディスプレイ上に重畳表示することにより運転操作を支援する駐車支援装置が開発されている。

特開２０００−７８５６６号公報

このような駐車支援装置によれば、運転者はディスプレイ上の予想軌跡を見ながら車両を運転操作することにより、車両を駐車スペースへ並列駐車または縦列駐車することができる。

しかしながら、上述のような駐車支援装置では、カメラが車両に固定されているため、常に車両に対して一定の方向及び角度の撮影範囲しか得ることができず、その撮影範囲内に例えば障害物等が存在すると、目標とする駐車スペースや駐車中の他の車両の配置を正確に把握することができない場合があった。このような場合には、正確に駐車案内を行なうことが困難となる虞があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、正確に駐車の案内を行うことができる駐車支援装置を提供することを目的とする。

この発明に係る駐車支援装置は、カメラにより撮影された車両周辺の映像をディスプレイに表示すると共に、路面上の座標データにより規定される駐車案内情報をディスプレイ上に重畳表示する駐車支援装置において、車両に対してカメラを移動するためのカメラ移動手段と、車両に対するカメラの移動量またはカメラの位置および向きを検出する検出部と、カメラにより撮影された車両周辺の映像に重ねて駐車案内情報をディスプレイ上に表示すると共に、路面上の各点と、駐車案内情報の各点との対応関係に基づいて、駐車案内情報がディスプレイ上に重畳表示されている間にカメラ移動手段によりカメラが車両に対して移動されると検出部により検出されるカメラの移動量またはカメラの位置および向きに対応させてディスプレイにおける駐車案内情報の位置および形状を変更して表示する制御部とを備えるものである。
駐車案内情報は、車両の予測軌跡、予想駐車位置、目標軌跡、目標駐車位置、前後進の切替位置、ハンドルの操作位置、などを含む。
カメラの位置に関する移動量またはカメラの位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる３次元座標系において表され、カメラの向きに関する移動量またはカメラの向きは、チルト角およびパン角を含んでもよい。
カメラ移動手段により車両に対してカメラを移動することにより、ディスプレイ上の映像を見やすいものに調整して車両周辺の状況を正確に把握することができる。また、カメラの移動量またはカメラの位置および向きに対応させてディスプレイ上における駐車案内情報の位置も変更して表示されるため、カメラを移動して目標とする駐車スペースと駐車案内情報との重なり具合などを容易に判断することができる。
また、カメラ移動手段を操作してカメラを移動するための操作部が運転席に配置されることが好ましい。このような構成にすれば、運転者は運転席に座ったままで操作部によりカメラ移動手段を操作してカメラを移動することができる。

この発明によれば、カメラ移動手段により車両に対してカメラを移動すると共にカメラの車両に対する移動量またはカメラの位置および向きを検出部により検出し、制御部はカメラにより撮影された車両周辺の映像に重ねて駐車案内情報をディスプレイ上に表示すると共にカメラ移動手段によりカメラが車両に対して移動されると検出部により検出される移動量またはカメラの位置および向きに対応させてディスプレイにおける駐車案内情報の位置を変更して表示するようにしたので、正確に駐車の案内を行うことができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、車両１の後部に車両１の後方の視界を撮影するカメラ２がカメラ移動手段３を介して取り付けられている。カメラ移動手段３は、カメラ２を車両１に対して移動自在に支持する支持機構とこの支持機構を駆動するためのモータ等の駆動源とを有しており、駆動源により支持機構を駆動することによりカメラ２を上下移動、左右移動及び回転移動することができる、すなわち車両１に対するカメラ２の位置及び向きを変更することができる。車両１の運転席にはカメラ移動手段３を操作するための操作部４が取り付けられており、運転者がこの操作部４によりカメラ移動手段３を操作してカメラ２を移動することができる構成になっている。また、運転席にはカラータイプの液晶ディスプレイからなるモニタ５が配置されている。このモニタ５は、通常はナビゲーション装置の表示装置として使用されるが、この発明に基づいて駐車支援操作が行われる際にはカメラ２による映像が表示される。また、運転席の側方にシフトレバー６が配置されている。操舵輪としての前輪７はハンドル８の操作により操舵される。なお、車両１の後端部には後部バンパー９が位置している。

図２にこの発明の実施の形態に係る駐車支援装置の構成を示す。カメラ２、カメラ移動手段３、操作部４及びモニタ５にそれぞれコントローラ１０が接続されている。また、カメラ２は車両１に対して予め設定された基準点（位置及び向きを含む）に配置されている。カメラ移動手段３にはカメラ２の基準点からの位置及び向きに関する移動量を検出するための検出部としての移動量検出部１１が取り付けられており、この移動量検出部１１もコントローラ１０に接続されている。
また、コントローラ１０には、車両１のヨー角方向の角速度を検出するヨーレートセンサ１２が接続されると共に、車両１が並列駐車を行うことをコントローラ１０に知らせるための並列モードスイッチ１３と車両１が縦列駐車を行うことをコントローラ１０に知らせるための縦列モードスイッチ１４とからなるスイッチモジュール１５が接続されている。さらに、運転者に対して運転操作の情報を案内するためのスピーカ１６がコントローラ１０に接続されている。

コントローラ１０は、図示しないＣＰＵと制御プログラムを記憶したＲＯＭと作業用のＲＡＭとを備えている。
ＲＯＭには、車両１のハンドル８が最大に操舵されて車両１が旋回する場合の最小旋回半径Ｒｃのデータが記憶されると共に並列駐車時及び縦列駐車時の駐車支援を行う制御プログラムが格納されている。ＣＰＵはＲＯＭに記憶された制御プログラムに基づいて動作する。コントローラ１０は、ヨーレートセンサ１２から入力される車両１の角速度から車両１のヨー角を算出し、車両１の旋回角度を算出して駐車運転中の各ステップにおける操作方法や操作タイミングに関する情報をスピーカ１６に出力する。

コントローラ１０は、カメラ２による後方の映像と共に駐車案内情報としてモニタ５上に図３（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ破線で示されるような直進後退時、操舵角が右側最大での後退時、操舵角が左側最大での後退時における車両１の予想軌跡１８を必要に応じて重畳表示する。予想軌跡１８は、モニタ５の画面１９において車両１の後部バンパー９から例えばリヤアクスル中心が現在の位置から０．５ｍ、１．５ｍ、３ｍ進んだそれぞれの時点の、後部バンパー９の両端の点を結んだ幅１．８ｍに相当する線分２０、線分２１、線分２２と、それぞれの時点の各線分の両端の各点を結び、後部バンパー９へ延びる線分または滑らかに結んだ曲線であるサイドライン２３ａ及びサイドライン２３ｂを有する。モニタ５上に表示される予想軌跡１８は、ハンドル８を直進状態にして後退したときには、図３（ａ）に示されるような後部バンパー９の後方に真っ直ぐ延長した形状となり、ハンドル８を右側最大に操舵してフル切り状態で後退するあるいは左側最大に操舵してフル切り状態で後退したときには、図３（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示されるような右方向あるいは左方向へ湾曲した形状になる。

ここで、図４を参照して、例えば縦列駐車を行なう場合に、この実施の形態の駐車支援装置が、車両１にどのような経路を進行させて駐車を支援するのかを説明する。
車両１の左後端が駐車スペースＴの奥のコーナーＳ２に一致するように、車両１を駐車スペースＴに駐車するものとする。この状態の車両位置Ｍ１における車両１のリヤアクスル中心ＭＯを原点とし、道路と平行で車両１の後退方向にＹ軸をとり、Ｙ軸と直角にＸ軸をとる。また、駐車スペースＴの奥のコーナーの座標をＳ２（Ｗ２／２，ａ）とする。ここで、ａ、Ｗ２は、車両１のリヤオーバハング、車幅をそれぞれ示す。
車両位置Ｊ１にある車両１が、ハンドル８の操舵角を右側最大にして半径Ｒｃで旋回しつつ前進し、車両位置Ｋ１になったところで停止した後、操舵角を左側最大にして半径Ｒｃで旋回しつつ後退し、車両位置Ｌ１になったところで停止しさらに操舵角を右側最大にして半径Ｒｃで旋回しつつ後退し、駐車スペースＴ内の車両位置Ｍ１に適正に駐車するものとする。

まず、駐車スペースＴの前方の所定位置に駐車中の車両２４を目安にして、車両１を車両位置Ｊ１に停車した状態を初期停止位置として、縦列駐車を開始するものとする。
車両位置Ｊ１は、車両１の運転者の位置ＤＲのＹ座標が駐車中の車両２４の後端２４ａのＹ座標に一致する位置で且つ駐車スペースＴに平行で車両１と車両２４とが所定の車両間隔ｄである位置とする。したがって、車両位置Ｊ１のリヤアクスル中心ＪＯの座標（ＪＯｘ，ＪＯｙ）は、車両２４の後端部２４ａの座標と運転者の位置ＤＲとリヤアクスル中心ＪＯとの関係及び車両間隔ｄから一義的に定められる。
車両位置Ｊ１にある車両１が、ハンドル８の操舵角を右側最大にして半径Ｒｃで旋回しつつ車両位置Ｋ１まで前進する。その際の旋回中心をＣ３とし、旋回角度をβとする。また、車両位置Ｋ１にある車両１が操舵角を左側最大にして半径Ｒｃで旋回しつつ車両位置Ｌ１まで後退する。その際の旋回中心をＣ４とし、旋回角度をδとする。さらに、車両位置Ｌ１でハンドル８を反対方向に切り返して、操舵角を右側最大にして半径Ｒｃで旋回しつつ車両位置Ｍ１まで後退する。その際の旋回中心をＣ５とし、旋回角度をαとする。
また、車両位置Ｋ１，Ｌ１におけるリヤアクスル中心をそれぞれＫＯ，ＬＯとする。

旋回角度α，β，δには、
δ＝α−β
の関係がある。
旋回中心Ｃ５の座標（Ｃ５ｘ，Ｃ５ｙ）は、
C5x＝−Rc
C5y＝０
で表される。
旋回中心Ｃ４の座標（Ｃ４ｘ，Ｃ４ｙ）は、
C4x＝C5x＋(Rc+Rc)・cosα＝−Rc＋2Rc・cosα
C4y＝C5y−(Rc+Rc)・sinα＝−2Rc・sinα
で表される。
旋回中心Ｃ３の座標（Ｃ３ｘ，Ｃ３ｙ）は、
C3x＝C4x−(Rc+Rc)・cosβ＝−Rc＋2Rc・cosα−2Rc・cosβ
C3y＝C4y＋(Rc+Rc)・sinβ＝−2Rc・sinα＋２Rc・sinβ
で表される。
また、車両位置Ｊ１のリヤアクスル中心ＪＯの座標（ＪＯｘ，ＪＯｙ）は、
JOx ＝−Rc・(１−cosα)−Rc・(１−cosα−１＋cosβ)＋Rc・(１−cosβ)
＝２Rc・(cosα−cosβ) ……………（１）
JOy ＝−Rc・sinα−Rc・(sinα−sinβ)＋Rc・sinβ
＝２Rc・(sinβ−sinα) ……………（２）
で表される。

ここで、式（１）及び（２）を三角関数の公式を用いて、変形すると、
tan（α／２＋β／２）＝JOx／JOy
sin^２（α／２−β／２）＝（JOx^２＋JOy^２）／（１６Rc^２）
となり、α、βをリヤアクスル中心ＪＯの座標（ＪＯｘ，ＪＯｙ）を用いて算出することができる。
リヤアクスル中心ＪＯの座標（ＪＯｘ，ＪＯｙ）は、車両１を車両２４の後方に無理のない操作で駐車できる標準的な値として、例えば、ＪＯｘ＝−２．３ｍ、ＪＯｙ＝−４．５ｍの値が設定されている。
リヤアクスル中心ＪＯの標準的な座標ＪＯｘ及びＪＯｙは、車両１の車格、操舵特性などに応じて値を設定することが望ましい。

次に、図５に示されるように、車両１が車両位置Ｌ１に位置するときに、ハンドル８を右側最大に操舵し旋回後退して車両位置Ｍ１に至るまでの予想軌跡の描き方を説明する。車両１の右後端及び左後端の旋回中心Ｃ５からの半径をそれぞれＲｉ、Ｒｏとする。
ここで、図６に示されるように、車両位置Ｌ１での車両１のリヤアクスル中心位置を原点Ｏとし、車両位置Ｌ１における車両１の長さ方向にＹ軸をとり、Ｙ軸と直角にＸ軸をとると、車両位置Ｌ１に位置する車両１の右後端Ｑ１の座標は（−Ｗ２／２，ａ）、左後端Ｑ２の座標は（Ｗ２／２，ａ）となり、旋回中心Ｃ５の座標は（−Ｒｃ，０）となる。また、右後端の旋回半径Ｒｉ及び左後端の旋回半径Ｒｏは、
Ri＝{(Rc−W2/2)^２＋a^２}^１／２
Ro＝{(Rc＋W2/2)^２＋a^２}^１／２
と表わされる。
ここで、車両１の右後端Ｑ１の軌跡をＰ１及び左後端Ｑ２の軌跡をＰ２とすると、軌跡Ｐ１は旋回中心Ｃ５（−Ｒｃ，０）を中心に点Ｑ１（−Ｗ２／２，ａ）から半径Ｒｉで旋回角αの円弧として描画され、一方、軌跡Ｐ２は旋回中心Ｃ５（−Ｒｃ，０）を中心に点Ｑ２（Ｗ２／２，ａ）から半径Ｒｏで旋回角αの円弧として描画される。
これら軌跡Ｐ１及びＰ２を車両位置Ｌ１に車両１が位置するときの予想軌跡として実際にモニタ５上に表示すると、軌跡Ｐ１が図３（ｂ）に示される予想軌跡１８のサイドライン２３ｂに、軌跡Ｐ２がサイドライン２３ａにそれぞれ相当する構成になっている。

次に、実施の形態に係る駐車支援装置の縦列駐車時の動作について説明する。
まず、図４において、運転者の位置ＤＲのＹ座標が駐車中の車両２４の後端２４ａのＹ座標に一致し、車両１が車両２４に対して車両間隔ｄ、例えば５０ｃｍとなるような車両位置Ｊ１に車両１を停止させる。ここで、縦列モードスイッチ１４が投入されると、このスイッチ１４の作動に基づいてコントローラ１０は、初期停止位置を車両のヨー角が０度の位置として設定すると共に縦列駐車のためのプログラムを起動させる。運転者は、車両１のハンドル８を右側最大に操舵してフル切り状態にし、そのまま車両１を前進させる。コントローラ１０は、ヨーレートセンサ１２から入力される車両１の角速度から車両のヨー角を算出して、このヨー角と予め設定されている指示ヨー角としての旋回角度βとを比較する。車両１が、初期停止位置から車両位置Ｋ１に近づくにつれて、コントローラ１０は、ヨー角と旋回角度βとの差を基に、車両位置Ｋ１に接近したことを知らせる接近情報と、車両位置Ｋ１に到達したことを知らせる到達情報とをスピーカ１６を介して運転者に知らせる。
例えば、接近情報として、スピーカ１６から「ピッ、ピッ」という間欠音が発せられ、この間欠音及び点滅の周期は、ヨー角と旋回角度βとの差が少なくなると共に短くなる。ヨー角と旋回角度βとの差がなくなると、到達情報として、スピーカ１６から「ピー」という連続音が発せられる。

運転者は、到達情報に従って車両１を車両位置Ｋ１に停止させる。次に、運転者は、ハンドル８を左にいっぱい操舵してフル切り状態にし、そのまま車両１を後退させる。このとき、モニタ５の画面１９がカメラ２で撮影された車両１後方の映像に切り換えられる。コントローラ１０は、車両１のヨー角と予め設定されている指示ヨー角としての旋回角度α（＝β＋δ）とを比較する。車両１が、車両位置Ｋ１から車両位置Ｌ１に近づくにつれて、すなわち、車両のヨー角が旋回角度αの値に近づくにつれて、コントローラ１０は、ヨー角と旋回角度αとの差を基に、車両位置Ｌ１に接近したことを知らせる接近情報と、車両位置Ｌ１に到達したことを知らせる到達情報とをスピーカ１６を介して運転者に知らせる。

運転者は、到達情報に従って車両１を車両位置Ｌ１に停止させる。コントローラ１０は、図７（ａ）に示されるように、運転者が案内情報に従ってそのまま運転操作を続けた場合に車両１が駐車されると予想される予想駐車位置を演算し、モニタ５の画面１９上の予想駐車位置に車両１の概略外形を表わす車両マーク２５を駐車案内情報として重畳表示する。運転者は予想駐車位置の表示である車両マーク２５が図７（ａ）に実線で示されるモニタ５上の目標駐車スペースＴ内にうまく重なり合っているか否かを確認する。車両マーク２５は、車両１が車両位置Ｌ１に停止する直前に表示してもよい。

車両マーク２５が目標駐車スペースＴに重なり合っていれば、運転者は案内情報に従ってそのまま運転操作を続ければ駐車が可能であると判断できる。さらに、コントローラ１０は図６に示した軌跡Ｐ１及びＰ２を基に車両１の予想軌跡１８を演算し、モニタ５上に表示された車両１後方の映像に重畳して図７（ｂ）に破線で示されるような予想軌跡１８を表示する。この予想軌跡１８により、運転者はそのままの後退操作で目標駐車スペースＴへの駐車が可能か否かを確認すると共に後退途中の障害物の有無を確認することができる。

車両１の後退が開始されると、コントローラ１０は、車両１のヨー角が０度に近づくにつれて、車両１が駐車スペースＴ内の車両位置Ｍ１に接近したことを知らせる接近情報と、車両位置Ｍ１に到達したことを知らせる到達情報とをスピーカ１６を介して運転者に知らせる。また、車両１が車両位置Ｍ１に到達する直前に、コントローラ１０は図７（ｃ）に示されるように、目標駐車スペースＴの後方に形成された隣の駐車スペース２６あるいは路肩に対して、車両１が平行に駐車されたか否かを運転者が確認できるように左右一対のガイド線２７を表示する。これらガイド線２７は、図３（ａ）に示した直進後退時の予想軌跡１８の一対のサイドライン２３ａ及び２３ｂに相当している。運転者は、スピーカ１６からの到達情報を聞くと共にモニタ５上でガイド線２７を見ることにより、車両位置Ｍ１で車両１を停止させ、駐車を完了することができる。

このような駐車時において、カメラ２の撮影範囲２ａ内に例えば障害物等が存在して、目標とする駐車スペースＴや駐車中の車両の配置等を正確に把握することが困難な場合には、運転者は操作部４によりカメラ移動手段３を操作して車両１に対するカメラ２の位置や向きを移動することにより、モニタ５上の映像を見やすいものに調整することができる。例えば、カメラ２を基準点よりも高い位置に移動すればカメラ２の撮影範囲２ａが広がり、車両１の後方を広く見渡せるようになる。このようにカメラ２を移動してその撮影範囲２ａを変更することにより、目標とする駐車スペースＴや駐車中の車両の配置等の車両１周辺の状況を正確に把握することができる。

またカメラ２の移動時には、移動量検出部１１によりカメラ２の基準点からの移動量が検出されてコントローラ１０に送られ、コントローラ１０はこのカメラ２の移動量を加味して予想駐車位置や予想軌跡を算出し、モニタ５上に車両マーク２５及び予想軌跡１８を重畳表示する。カメラ２の移動に伴ってモニタ５上に表示される映像は変化するが、カメラ２の移動量に対応させてモニタ５の画面１９上における車両マーク２５及び予想軌跡１８の位置や大きさも変更されるため、カメラ２が移動しても運転者はそのときの車両位置における正確な予想駐車位置及び予想軌跡をモニタ５上で確認することができる。すなわち、カメラ２を移動して目標とする駐車スペースＴと車両マーク２５との重なり具合などを容易に判断することができる。
このようにして、正確な駐車の案内を行なうことができる。

なお、一定時間毎に移動量検出部１１によりカメラ２の移動量が検出されてコントローラ１０に送られ、路面上の座標データとコントローラ１０内の座標データ（モニタ５上の座標データ）との同期が取られている。

ここで、路面座標データからコントローラ１０内の座標データへの変換の手順を下記に示す。
まず、図８を参照して、路面上の座標（Ｘ０，Ｙ０）からカメラ２のＣＣＤ上の座標（ＣＣＤｘ，ＣＣＤｙ）への変換を説明する。
ここで、
Ｘａ，Ｙａ：後部バンパー９中心を原点とした路面上の座標。車両後方を向いて右：Ｘ、前：Ｙ
Ｘ０，Ｙ０：後部バンパー９中心を原点としたときの光軸中心と路面との交点座標
Ｘｃ，Ｙｃ：光軸に垂直で路面上の点Ｐ（Ｘ，Ｙ）を含む面ａ上での点Ｐの座標
ｒ：面ａの原点から点Ｐまでの距離
Ｄ：カメラ２から面ａまでの距離
ｒ０：レンズ歪をゼロとしたときのＣＣＤ上へのｒの投影長さ
Φ：面ａで点Ｐを極座標表示したときの角度
Ｘｃｃｄ，Ｙｃｃｄ：レンズ歪をゼロとしたときのＣＣＤ上に投影された点Ｐの座標
Ｘｃｃｄ１，Ｙｃｃｄ１：レンズ歪を考慮したときのＣＣＤ上に投影された点Ｐの座標
Ｘｃｃｄ２，Ｙｃｃｄ２：光軸中心のカメラ２の回転を考慮したときの点Ｐの座標
ＣＣＤｘ，ＣＣＤｙ：光軸中心とＣＣＤ中心のオフセットを考慮したときの点Ｐの座標
とする。
これらの変数を用いて路面上の座標（Ｘ０，Ｙ０）とカメラ２のＣＣＤ上の座標（ＣＣＤｘ，ＣＣＤｙ）との関係を表すと、
X0 = (h / Tan(ω))・Sin(γ) + Cxoff
Y0 = Coffset−(h / Tan(ω)・Cos(γ))
Xc = (Xa−X0)・Cos(γ+π) + (Ya−Y0)・Sin(γ +π)
Yc = −(Xa−X0)・Sin(γ +π) + (Ya−Y0)・Cos(γ +π)
r = (Xc² + (Yc・Sin(ω))²)^１／２
D = Yc・Cos(ω) + h / Sin(ω)
r0 = r・f / (D−f)
Φ = Atn(Yc・Sin(ω) / Xc)
ただし、Xc < 0 の場合には、Φ = Φ +π
Xccd = Xc・f / (Yc・Cos(ω) + h / Sin(ω)−f)
Yccd = Yc・Sin(ω)・f / (Yc・Cos(ω) + h / Sin(ω)−f)
Xccd1 = (−(b・r0−100)−((b・r0−100)²−4・a・r0²・(c + 100))^１／２) / (2・a・r0)・Cos(Φ)
Yccd1 = (−(b・r0−100)−((b・r0−100)²−4・a・r0²・(c + 100))^１／２) / (2・a・r0)・Sin(Φ)
Xccd2 = Xccd1・Cos(θ) + Yccd1・Sin(θ)
Yccd2 = −Xccd1・Sin(θ) + Yccd1・Cos(θ)
CCDx = Xccd2 + OffsetX
CCDy = Yccd2 + OffsetY
となる。

次に、ＣＣＤ座標（ＣＣＤｘ，ＣＣＤｙ）からコントローラ内座標へ変換する。
コントローラ上の描画座標（ＶＢｘ，ＶＢｙ）は、
VBx = −DK1・CCDx + DK2 ……………（３）
VBy = −DK3・CCDy + DK4 ……………（４）
となる。
ＤＫ１に負号がつくのは、後方を撮影するカメラ２は鏡像出力のためであり、ＤＫ３に負号がつくのは、モニタ５の描画座標は左上が原点でＹ軸は下方向が正のためである。ここで、
ＤＫ１：ＣＣＤ座標からコントローラ１０内座標への変換におけるＸ座標の倍率
ＤＫ２：ＣＣＤ座標からコントローラ１０内座標への変換におけるＸ座標のオフセット
ＤＫ３：ＣＣＤ座標からコントローラ１０内座標への変換におけるＹ座標の倍率
ＤＫ４：ＣＣＤ座標からコントローラ１０内座標への変換におけるＹ座標のオフセット
である。
なお、コントローラ１０内の座標系を、画面左上をＵＬ０（０，０）、画面右下をＬＲ０（ＶＢＷ，ＶＢＨ）とするようにスケーリングする。

以上の座標変換で使用するパラメータをまとめると表１のようになる。ここで、それぞれの典型値は、基準点の値を示しており、典型値は別途定める「初期設定」機能により任意に設定できる。また、これらパラメータのうち、Ｃｘｏｆｆ，Ｃｏｆｆｓｅｔ，ｈ，ω，γ，θの値は、カメラ２の移動時に、移動量検出部１１により検出されるカメラ２の基準点からの移動量を加味して変更される。

また、以下に示す手順に従ってＤＫ１〜ＤＫ４を算出できる。
まず、ＣＣＤ座標からモニタ座標へ
（ａ）ＣＣＤ有効エリア寸法
今回採用カメラの特性は未入手のため、仮に従来データを採用し画面寸法を算出した。
CCDW：0.0072（画素ピッチ；PDx）×512（画素数；NDx）×0.987（有効倍率；MDx）
= 3.638 mm
CCDH：0.0056（画素ピッチ；PDy）×492（画素数；NDy）×0.976（有効倍率；MDy）
= 2.689 mm
（ｂ）ＣＣＤ座標からモニタ座標への変換
ＣＣＤ中心を原点とするとＣＣＤ座標範囲は、
CCDx：−1.819〜1.819、 CCDy：−1.3445〜1.3445 となる。
モニタ画面が６４０（；ＭＯＮＷ）×４８０（；ＭＯＮＨ）とすると、
モニタ座標（；MONx）= −CCD座標（；CCDx）×（MONW / CCDW）+ MONW / 2
モニタ座標（；MONy）= −CCD座標（；CCDy）×（MONH / CCDH）+ MONH / 2
となる。
なお、モニタ座標（；ＭＯＮｙ）は上下反転しているので上記式のように負号がつく。
（ｃ）モニタ座標からＣＣＤ座標への変換（描画には直接関係しない）
上記式を変形して以下を得る。
CCD座標（；CCDx）= −（モニタ座標（；MONx）−MONW / 2）/（MONW / CCDW）
CCD座標（；CCDy）= −（モニタ座標（；MONy）−CCDH / 2）/（MONH / CCDH）

次に、モニタ座標からコントローラ内座標へ
（ａ）描画キャリブレーション
例えばコントローラによる描画範囲が１０２４（；VBW）×７６８（；VBH）とする。左上を原点として、
横方向１０２（；0.1VBW）および９２２（；0.9VBW）で縦線
縦方向７７（；0.1VBH）および６９１（；0.9VBH）で横線
を描画し、４個の交点の内、左上を点ＵＬ、右下を点ＬＲとする。
上記の描画画面を重畳表示用コンバータに通すと共に、コンバータ出力のＮＴＳＣ信号をＰＣ等でキャプチャし、キャプチャ画面（ＭＯＮＷ×ＭＯＮＨ）でＵＬの座標（ＵＬｘ，ＵＬｙ）およびＬＲの座標（ＬＲｘ，ＬＲｙ）を読む。
（ｂ）モニタ座標からコントローラ内座標への変換
コントローラ上の描画座標（ＶＢｘ，ＶＢｙ）は、
コントローラ内座標（；VBx）=（MONx−ULx）×（LRx−ULx）/（0.9VBW−0.1VBW）＋0.1VBW
コントローラ内座標（；VBy）=（MONy−ULy）×（LRy−ULy）/（0.9VBH−0.1VBH）＋0.1VBH
で与えられる。
この（ＶＢｘ，ＶＢｙ）を上述の式（３）及び（４）と比較することにより、ＤＫ１〜ＤＫ４が算出される。

なお、上述の実施の形態において、車両位置Ｌ１からではなく、車両１が初期停止位置Ｊ１に到達した時点から予想軌跡や車両マークなどの駐車案内情報を表示することもできる。すなわち、コントローラ１０は、運転者が車両１を車両位置Ｊ１に停止し、例えば縦列モードスイッチ１４を操作するなどにより駐車の意思が入力されると図９（ａ）に示されるように、この位置Ｊ１で予想される予想駐車位置を演算し、モニタ５の画面１９上の予想駐車位置に車両マーク２５を重畳表示する。次に、車両１が前進して車両位置Ｋ１に到達する直前に、図９（ｂ）に示されるように、この位置Ｋ１で予想される予想駐車位置に車両マーク２５を表示し、その後、車両１が車両位置Ｋ１から車両位置Ｌ１へと旋回後退を開始すると、図９（ｃ）に示されるように、車両位置Ｋ１から車両位置Ｌ１へ至る予想軌跡１８を表示する。さらに、車両１が車両位置Ｌ１に到達する直前からは、図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるように、図７（ａ）〜（ｃ）に示した上述の実施の形態と同様の動作を行う。

なお、この場合も、カメラ２の移動時にはカメラ２の移動量が移動量検出部１１により検出されてコントローラ１０に送られ、コントローラ１０はこのカメラ２の移動量を加味して予想駐車位置や予想軌跡を算出してモニタ５上に表示する構成になっている。このようにしても、上述の実施の形態と同様に、運転者は操作部４によりカメラ２を移動することによりモニタ５上の映像を見やすく調整して、目標とする駐車スペースＴや駐車中の車両の配置等の車両１周辺の状況を正確に把握すると共に、目標とする駐車スペースＴと車両マーク２５との重なり具合などを容易に判断することができる。

このように初期停止位置Ｊ１から予想軌跡や車両マークを表示するのに加えて、図１０に示されるように、コントローラ１０に接続された車両マーク移動手段３１を車両１の運転席に配設し、この車両マーク移動手段３１によりモニタ５の画面１９上の車両マーク２５を移動するように構成することもできる。例えば、縦列駐車の際に車両１を初期停止位置である車両位置Ｊ１に停止させたときに、実際に停止した初期停止位置と車両位置Ｊ１との間にズレが生じていると、モニタ５上において車両マーク２５が目標となる駐車スペースＴに一致せずに駐車スペースＴからズレることとなるが、そこで運転者は車両マーク移動手段３１により車両マーク２５を移動させて駐車スペースＴに一致させる。このときの車両マーク２５の移動量に基づいてコントローラ１０は実際に停止した初期停止位置と車両位置Ｊ１との間のズレを算出し、このようにして算出されたズレ及びリヤアクスル中心ＪＯの標準的な座標ＪＯｘ、ＪＯｙから、実際の初期停止位置のリヤアクスル中心ＪＯ’の座標（ＪＯｘ＋ｄｘ，ＪＯｙ＋ｄｙ）を得て適正に駐車スペースＴに縦列駐車することができるように上記の旋回角度α，β及びδを修正する。そして、修正された旋回角度α，β及びδを指示ヨー角として用いて案内情報を生成し、運転者に発する。これにより、駐車スペースＴへ適正に駐車することが可能となる。

このような構成でも、カメラ２を車両１に対して移動することにより車両１周辺の状況が正確に把握でき、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、初期停止位置Ｊ１において運転者がモニタ５上で車両マーク２５と目標とする駐車スペースＴとの重なり具合を確認する際に、目標とする駐車スペースＴがカメラ２の撮影範囲２ａ内に入っていない場合などには、運転者は撮影範囲２ａ内に駐車スペースＴを位置させるようにカメラ２を移動して駐車スペースＴをモニタ５上に表示させ、その状態で上述のように車両マーク移動手段３１により車両マーク２５を移動させて駐車スペースＴに一致させる操作を行うことができる。カメラ２が移動可能であることから各車両位置においてカメラ２で撮影できる範囲、すなわちモニタ５上に表示される映像の範囲が広がるため、車両１の初期停止位置がずれてモニタ５上に駐車スペースＴが表示されない場合でも、カメラ２を移動することで駐車スペースＴをモニタ５上に表示して駐車支援を行うことができるようになる。

なお、カメラ移動手段３としては、産業用ロボットの技術を応用した各種の支持機構と駆動源とを使用することができる。例えば、支持機構として上下、左右、回転移動に加えて伸縮自在の機構を用いてもよい。
また、移動量検出部１１としては、ポテンショメータやエンコーダ、その他各種のセンサを用いてカメラ２の基準点からの移動量を検出することができる。また、検出部として移動量検出部１１を用いたが、その代わりに、車両に対するカメラの位置および向きを検出する検出部を用いてもよい。
また、カメラ移動手段によって移動されるカメラ位置および向きを、あらかじめ複数に決めておき、カメラ位置および向きを選択的に移動させる構成にしてもよい。この場合、あらかじめ複数のカメラ位置および向きのデータをコントローラ１０が保持しておけばよい。
また、上述の実施の形態は、カメラの操作部４をモニタ５と別に設けたが、モニタ５をタッチパネル式として操作部４と兼用したり、ナビゲーション装置の操作装置と一体としても良い。
また、上述の実施の形態は縦列駐車を例に挙げて説明したが、この発明の駐車支援装置は、並列駐車に対しても有効に用いられる。
また、上述の実施の形態では、ハンドル８をいっぱいに操舵してフル切り状態で前進又は後退して駐車する駐車支援装置であるが、この場合に限らない。例えば、フル切り状態でなくても所定の操舵角で一定に保っても良いし、操舵角を連続的に変化させて前進又は後進する駐車支援装置でもよい。また、ハンドル操作や前進又は後進操作を自動で行わせてもよい。
また、上述の実施の形態では、運転者が操作部４を操作してカメラを移動させたが、この構成に限らない。例えば、ハンドル操作や操舵角に応じてカメラを移動させても良い。この場合、その操舵角で予想軌跡がモニタ５に映る位置および向きにカメラが移動することが望ましい。また車両の走行速度（車輪速）に応じてカメラを移動させても良い。この場合、走行速度が速いほど車両から離れた範囲の映像が映る位置および向きにカメラが移動することが望ましい。

この発明の実施の形態に係る駐車支援装置を搭載した車両の側面図である。実施の形態に係る駐車支援装置の構成を示すブロック図である。実施の形態における駐車支援時のモニタの画面を段階的且つ模式的に示す図である。実施の形態における縦列駐車時の車両の位置を段階的且つ模式的に示す図である。実施の形態における縦列駐車時の車両の軌跡を段階的且つ模式的に示す図である。実施の形態における縦列駐車時の車両の予想軌跡の描き方を示す図である。実施の形態における縦列駐車時のモニタの画面を段階的且つ模式的に示す図である。実施の形態における路面上座標からＣＣＤ上の座標への変換を説明するための図である。実施の形態の変形例における縦列駐車時のモニタの画面を段階的且つ模式的に示す図である。実施の形態の別の変形例における駐車支援装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１車両、２カメラ、３カメラ移動手段、４操作部、５モニタ、６シフトレバー、７前輪、８ハンドル、９後部バンパー、１０コントローラ、１１移動量検出部、１２ヨーレートセンサ、１３並列モードスイッチ、１４縦列モードスイッチ、１６スピーカ、１８予想軌跡、１９画面、２５車両マーク、３１車両マーク移動手段、Ｔ駐車スペース。

Claims

カメラにより撮影された車両周辺の映像をディスプレイに表示すると共に、路面上の座標データにより規定される駐車案内情報をディスプレイ上に重畳表示する駐車支援装置において、
車両に対してカメラを移動するためのカメラ移動手段と、
車両に対するカメラの移動量またはカメラの位置および向きを検出する検出部と、
カメラにより撮影された車両周辺の映像に重ねて駐車案内情報をディスプレイ上に表示すると共に、路面上の各点と、駐車案内情報の各点との対応関係に基づいて、駐車案内情報がディスプレイ上に重畳表示されている間に前記カメラ移動手段によりカメラが車両に対して移動されると前記検出部により検出されるカメラの移動量またはカメラの位置および向きに対応させてディスプレイにおける駐車案内情報の位置および形状を変更して表示する制御部と
を備える
ことを特徴とする駐車支援装置。
前記カメラの位置に関する移動量または前記カメラの位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる３次元座標系において表され、
前記カメラの向きに関する移動量または前記カメラの向きは、チルト角およびパン角を含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の駐車支援装置。
前記カメラ移動手段を操作してカメラを移動するための操作部が運転席に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の駐車支援装置。
前記駐車案内情報は、車両の予想軌跡、予想駐車位置、目標軌跡および目標駐車位置のいずれかを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の駐車支援装置。