JP4561353B2 - 映像信号処理装置とその方法及び車載カメラシステム - Google Patents
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Description
このような車載映像表示用カメラシステムにおいて、複数のカメラを用いて撮像した撮像方向の異なる車両周囲の複数の映像を同時にドライバーに表示するためには、それら複数の映像を、カメラコントローラにより1画面内にレイアウトする必要がある。すなわち、それら複数の映像を合成する必要がある。
この方法においては、複数のカメラからの映像信号を受信するカメラコントローラは、接続されたカメラ系統ごとに、1フレーム分(例えば、VGA方式の映像信号であれば640×480画素分)のメモリ容量をもつ入力バッファを3面備える。カメラコントローラは、その3面の中のいずれか1面をカメラから伝送される映像信号を格納する入力面、いずれか1面を同期をとるために一時的に映像信号を格納する待機面、そしていずれか1面を映像変換処理を行うための出力面と設定し、これらの各面の機能を順次ローテーションさせる。
カメラコントローラは、カメラ系統ごとの各入力バッファにおいて、カメラから入力面へ1フレーム分の映像信号が入力されると、その入力面を待機面とする。そして、全カメラに対応した入力バッファに1フレーム分の映像信号が入力された時点で、全カメラに対応した入力バッファの待機面を出力面とする。
なお、映像変換を行うためのアドレスが格納されるパターンメモリの備えるアドレス空間は、アドレス変換後の映像をドライバーに提示するモニタの解像度(例えば、VGA(640×480画素)サイズ)と等しい。
これにより、複数カメラからの入力映像信号の非同期性を吸収して同期化を行うことができる。
さらに、このような入力映像信号をバッファリングして同期性を確保する方法においては、カメラコントローラに接続するカメラ数が増加するにしたがって、入力バッファのメモリ容量が増大し、装置規模が大規模になるという問題も生じる。
また本発明の他の目的は、表示までの遅延時間及び各カメラ映像の時間ずれを短縮して、車両周囲の状況を適切に運転者に表示することができる車載カメラシステムを提供することにある。
また、この車載映像表示用カメラシステムによれば、フィールド単位でアドレス変換処理を開始するため、1フレーム単位でアドレス変換処理を開始する場合と比較して、入力バッファの容量を低減させることができる。
また、表示までの遅延時間及び各カメラ映像の時間ずれを短縮して、車両周囲の状況を適切に運転者に表示することができる車載カメラシステムを提供することができる。
本発明の第1実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
まず、本実施形態の車載映像表示用カメラシステムの概要及び利用形態について説明する。
図1は、本実施形態の車載映像表示用カメラシステムの概要を説明するための第1の図であり、図1(A)は見通しの悪いT字路における車両の位置状況を模式的に示す図であり、図1(B)は図1(A)に示した状況において自車両の車載映像表示用カメラシステムが備えるモニタがドライバーに提示する画像の一例を示す図である。
また、図1(B)には、モニタ207の画面が示されている。モニタ207の画面には、左カメラにより撮像された自車両201の左方向の画像204a、右カメラにより撮像された自車両201の右方向の画像204b、及び、左右の画像をモニタ上で区分けする仕切り線画像205(マスク画像)が示されている。左方向の画像204aには、第1の他車両202aの画像206aが含まれており、右方向の画像204bには、第2の他車両202bの画像206bが含まれている。
これによって、自車両201に対して左方向から直進する他車両202a及び右方向から直進する他車両202bをドライバーに認識させることができ、ドライバーに注意を促すことができる。
このように、本実施形態の車載映像表示用カメラシステムは、複数のカメラ映像をつなぎ目無くモニタにレイアウトすることも可能である。
なお、説明の簡単のために、ここでは、2台のカメラがカメラコントローラに接続されている、すなわち、CPUに入力される画像信号が2系統である車載映像表示用カメラシステムを例示してその構成及び動作を説明する。
また、カメラで撮像する画像データの解像度及びドライバーに提示するモニタの解像度は、VGA(Video Graphics Array、縦640画素×横480画素)サイズとする。
車載映像表示用カメラシステム100は、2台のNTSCカメラ110a及び110b、カメラコントローラ120及び表示モニタ180を有する。また、カメラコントローラ120は、データバス130、CPU140、入力バッファ150a及び150b、パターンメモリ160、出力バッファ170及び表示モニタ180を有する。
なお、これらNTSCカメラ110a及び110bが、図1において自車両201の前方左右方向を撮影する左カメラ及び右カメラ、あるいは、図2において自車両301の後方を撮影するカメラ302a及び302bに相当する。
カメラコントローラ120は、データバス130に、CPU140、NTSCカメラ110aと接続された入力バッファ150a、NTSCカメラ110bと接続された入力バッファ150b、パターンメモリ160、及び、表示モニタ180と接続された出力バッファ170が接続された構成となっている。
本実施形態においては、パターンメモリ160は、図1(B)のモニタ207や図2の304のように2枚の映像を左右に並べて表示させる場合の入力バッファ150と出力バッファ170とのアドレス対応関係を記憶している。
図4において、パターンメモリ160は、奇数フィールド対応出力バッファ書き込みアドレス領域161、奇数フィールド対応入力バッファ読み出しアドレス領域162、奇数フィールド対応入力カメラ番号領域163、偶数フィールド対応出力バッファ書き込みアドレス領域164、偶数フィールド対応入力バッファ読み出しアドレス領域165、及び、偶数フィールド対応入力カメラ番号領域166を有する。
カメラコントローラ120のCPU140は、カメラより送出される映像データからフィールド映像データの偶奇判定を行い、その判定結果に基づいて使用するパターンメモリ領域を切り換える。
図5において、CPU140は、複数カメラより受信した映像データに対してフィールドデータの偶奇判定、アドレス変換対象とするフィールドデータの決定、及び、入力バッファにおける同期化を行った後に、ドライバーに提示するレイアウトに応じた読み出しアドレス及び書き込みアドレスをパターンメモリ160から読み出す(工程S1)。
本実施形態の車載映像表示用カメラシステム100においては、このようにパターンメモリ160を介したこのような処理により、複数のNTSCカメラ110a及び110bから順次入力される複数のフィールド単位の映像信号に基づいて出力映像信号を生成する。なお、このような処理を、アドレス変換処理と称する。
なお、このアドレス変換処理をCPUが制御するよう説明したが、LSIやFPGA、DSP等で構成した専用の信号処理回路によって行ってもよい。
図6に示すように、時刻t1から、カメラ#1からの映像データ(最初の奇数フィールドデータOdd1a)の入力バッファ150aの入力面への入力が開始され、また、時刻t1から遅れた時刻t2から、カメラ#2からの映像データ(最初の奇数フィールドデータOdd2a)の入力バッファ150bの入力面への入力が開始されたとする。
したがって、車載映像表示用カメラシステム100においては、カメラ#1の入力データを入力開始した時刻t1から、出力データをモニタ等に出力して表示させる時刻t4までの全遅延時間は、約66.7msとなる。
図7において、2つのNTSCカメラ(カメラ#1、カメラ#2)から、映像データが伝送されるタイミングt1、t2は、図6と全く同様である。なお、図7においては、入力される映像信号をフィールド単位の表示からフレーム単位で表示している。
また、上記時間ずれにより発生する相対的に移動している物体の認識しづらさを抑制することができる。
具体的には、図6を参照して前述したように、入力バッファにおける同期化に要する時間を最大3フィールド分に相当するの遅延とすることができる。また、カメラコントローラにおける全遅延時間を最大4フィールドに相当する66.7msとすることができ、従来(100ms)の2/3に短縮することができる。
本発明の第2実施形態について、さらに図8〜図14を参照して説明する。
前述した第1実施形態の車載映像表示用カメラシステム100においては、撮像から表示までの最大遅延時間を短縮することができた。しかしながら、図6に示すように、同時に表示するカメラ#1の映像とカメラ#2の映像との撮像タイミングのずれ、すなわち各カメラ映像のずれは、時刻t1と時刻t2の差に等しく最大約33.3msとなる。従来のフレーム単位でアドレス変換処理を行う方法における各カメラ映像の時間ずれも、図7に示すように最大約33.3msであり、この点については第1実施形態の車載映像表示用カメラシステム100は改善されていない。
本発明の第2実施形態として、この複数カメラによる映像間の時間ずれをも短縮する車載映像表示用カメラシステムについて説明する。
なお、以下の説明を容易にするために、図9においては、各カメラが撮像している映像データを同一のものとし、また、カメラ映像及びモニタ出力の垂直方向画素数を8としている。
図10は、第2実施形態の車載映像表示用カメラシステム100bにおけるアドレス変換処理を説明するための概念図である。
その際、カメラコントローラ120のCPU140は、NTSCカメラ110a及び110bから入力される各フィールド映像データが、奇数フィールドデータであるか偶数フィールドデータであるかを判別し、出力対象のフィールドとの関係においてアドレス変換の処理を切り換える。
その結果、先に出力データの1列目として格納されているカメラ#1の偶数フィールドデータEven11の1列目のラインデータL2の下に、カメラ#1の奇数フィールドOdd21の2列目のラインデータL3が配置されることとなり、各ラインの相対的位置関係としては適正な位置関係に配置されることになる。
CPU140は、時間的に最も近い複数カメラ入力データをアドレス変換の対象とする。また、それらのフィールド映像データに対して、元のカメラ画像の奇数フィールドデータであるか、偶数フィールドデータであるかをモニタする(ステップS21)。
CPU140は、各カメラからのフィールドデータ同期化後、ステップS21でのモニタ結果に関わらず、出力モニタの奇数フィールドデータを、奇数フィールド対応パターンメモリを用いてアドレス変換処理を行う(ステップS22)。
出力モニタにおける奇数フィールドデータであるDataOaを作成するために、カメラ#1の偶数フィールドデータEven1b、及びカメラ#2の奇数フィールドデータOdd2aの映像データを奇数フィールド用のパターンメモリを用いてアドレス変換処理を行い、また、出力モニタにおける偶数フィールドデータであるDataEbを作成するために、カメラ#1の奇数フィールドデータOdd1c、及びカメラ#2の偶数フィールドデータEven2bの映像データを偶数フィールド用のパターンメモリを用いてアドレス変換処理を行っている。
なお、モニタの左半分の出力の偶数フィールドデータの最終ラインが1ライン分欠損することになるが、例えばVGA出力のように縦方向の画素数が多いものでは、人間の視覚で感じるその影響はほとんど無い。
また、入力バッファにおける同期合わせによる遅延は、最大で2フィールド(33.3ms)にすることができる(t5〜t3)。また、カメラ#1の入力データを入力開始した時刻t5から、出力データをモニタ等に出力して表示させる時刻t4までの全遅延時間を最大で3フィールド(50.0ms)と短縮することができる。
なお、アドレス変換処理を行うタイミングや出力データをモニタに提示するタイミングとしては、カメラから伝送される映像信号に含まれる垂直同期信号をトリガ信号としてカメラコントローラ内で用いてもよいし、内部で生成したトリガ信号を用いてもよい。
本発明の第3実施形態について、図13及び図14を参照して説明する。
第3実施形態の車載映像表示用カメラシステムは、第2実施形態の車載映像表示用カメラシステムのアドレス変換処理の方法を変形したものである。
図13は、第3実施形態におけるカメラコントローラのアドレス変換処理を示すフローチャートである。
CPU140は、入力フィールドデータの同期化後、出力データの奇数フィールドデータとカメラ入力フィールドデータの奇数フィールドデータ、及び偶数フィールドデータが合っているかどうかを判別する(ステップS32)。
なお、入力バッファ読み出しアドレスの1ライン分上を読み出す方法としては、CPU140が、パターンメモリ160の偶数フィールド対応出力バッファ書き込みアドレス領域164を読み出した時に、その読み出しアドレス値に1ライン分のアドレスをマイナスする等の方法が考えられる。
出力モニタにおける奇数フィールドデータであるDataOaを作成するために、カメラ#1の偶数フィールドデータEven1b及びカメラ#2の奇数フィールドデータOdd2aの映像データを奇数フィールド用のパターンメモリを用いてアドレス変換処理を行い、また、出力モニタにおける偶数フィールドデータであるDataEbを作成するために、カメラ#1の奇数フィールドデータOdd1c及びカメラ#2の偶数フィールドデータEven2bの映像データを偶数フィールド用のパターンメモリを用いてアドレス変換処理を行う。
なお、モニタの左半分の出力の奇数フィールドデータの1ライン目が欠損することになるが、先と同様、例えばVGA出力のように縦方向の画素数が多いものでは、人間の視覚で感じるその影響は少ない。
また、フィールド単位でアドレス変換処理を行うため、入力バッファの容量もフレーム単位で行った場合に比べて1/2とすることができる。
本発明の第4実施形態について、図15を参照して説明する。
前述した第2及び第3実施形態の車載映像表示用カメラシステムにおいては、モニタ出力の偶数フィールドデータを作成する際のアドレス変換対象カメラ入力フィールドデータの少なくても1つが奇数フィールドデータであった場合、あるいはモニタ出力の奇数フィールドデータを作成する際のアドレス変換対象カメラ入力フィールドデータの少なくても1つが偶数フィールドデータであった場合に、アドレス変換処理を通常のものと変えることで対応した。しかし、例えば接続するカメラ数が4台で、モニタ出力の奇数フィールドデータを作成する際のアドレス変換対象カメラ入力フィールドデータの4つのうち3つが偶数フィールドデータであった場合(逆もまた同様)、CPUで行う入力バッファ読み出しアドレスの読み出し処理が重くなってしまうことにより、CPUの負荷が増大してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では再現性の無いカメラ入力フィールドデータの奇数/偶数フィールドデータに合わせて、作成するモニタ出力の奇数/偶数フィールドデータを変える処理について説明する。
CPU140は、時間的に最も近い複数カメラ入力データをアドレス変換の対象とする。また、それらのフィールド映像データに対して、元のカメラ画像の奇数フィールドデータであるか、偶数フィールドデータであるかをモニタする(ステップS41)。
以上より、CPUの処理負荷を低減させつつ、第2実施形態あるいは第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
そしてこのような構成であれば、特に、パターンメモリ160記憶すべき対応関係の操作量が減るため、CPUの負荷を低減することができる。
本発明はこのような構成としてもよい。
また、その際に、変換処理タイミングと出力タイミングとを同じタイミングで判定するようにしておけば、内部のタイミング回路を一元化することができ、回路規模の減少、及びアドレス変換処理の簡単化を図ることができる。本発明に係る車載映像表示用カメラシステムは、そのような構成としてもよい。
202a,202b…他車両
203a,203b…左右方向撮像範囲
204a、204b…左右方向撮像画像
205…仕切り線画像
206a,206b…他車両の画像
207…モニタ
301…自車両
302a,302b…後方カメラ
303a,303b…後方左右撮像範囲
304…モニタ
305a、305b…後方左右撮像画像
100…車載映像表示用カメラシステム
110a,110b…NTSCカメラ
120…カメラコントローラ
130…データバス
140…CPU
150a,150b…入力バッファ
160…パターンメモリ
161…奇数フィールド対応出力バッファ書き込みアドレス領域
162…奇数フィールド対応入力バッファ読み出しアドレス領域
163…奇数フィールド対応入力カメラ番号領域
164…偶数フィールド対応出力バッファ書き込みアドレス領域
165…偶数フィールド対応入力バッファ読み出しアドレス領域
166…偶数フィールド対応入力カメラ番号領域
170…出力バッファ
180…表示モニタ
Claims (8)
- 各々所望の情景を撮影し、相互に非同期な所定のインターレス映像信号を、フィールド映像データとして出力する複数の撮影手段と、
前記複数の撮影手段から各々入力されるフィールド映像データをフィールド単位に一時的に記憶する入力バッファと、
前記複数の撮影手段により出力されるフィールド映像データの偶奇判定を行い、偶奇判定結果に応じて、前記複数の撮影手段により出力されるフィールド映像データを、偶数フィールド映像データと、奇数フィールド映像データとに区分する偶奇判定手段と、
前記複数の撮影手段の全てからの前記フィールド映像データが前記入力バッファに入力されて記憶された時に、当該入力バッファに記憶されている前記複数の撮影手段ごとに、時間的に最も近いフィールド映像データを、前記偶奇判定結果に拘わらず、選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データを用いて、前記撮影手段の撮影方向に対応した出力映像の映像信号を、フィールド単位で生成する出力映像生成手段とを有し、
前記出力映像生成手段は、前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データに、生成しようとする出力映像のフィールドの偶数/奇数区分と異なる偶数/奇数区分を有するフィールド映像データが含まれる場合には、当該異なる偶数/奇数区分を有するフィールド映像データの映像を1ラインずらした映像を用いて前記出力映像の映像信号を生成することを特徴とする映像信号処理装置。 - 前記出力映像生成手段は、前記出力映像を、偶数フィールド映像として生成する場合において、前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データが、奇数フィールド映像データを含む場合には、当該奇数フィールド映像データの映像を1ライン上にずらした映像を用いて前記出力映像の映像信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の映像信号処理装置。
- 前記出力映像生成手段は、前記出力映像を、奇数フィールド映像として生成する場合において、前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データが、偶数フィールド映像データを含む場合には、当該偶数フィールド映像データの映像を1ライン下にずらした映像を用いて前記出力映像の映像信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の映像信号処理装置。
- 前記入力バッファは、
前記撮影手段ごとに、各々が1フィールド分のフィールド映像データを記憶可能な3つの記憶部を有し、
当該3つの記憶部を、対応する前記撮影手段から順次入力されるフィールド映像データの記憶対象としての第1の記憶部、前記フィールド映像データが記憶された状態で待機する第2の記憶部、及び、前記出力映像生成手段による読み出し対象としての第3の記憶部に順次設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の映像信号処理装置。 - 前記出力映像生成手段により生成された出力映像の映像信号をフィールド単位に記憶する出力バッファと、
前記出力映像の映像信号を構成する所定の単位ごとのデータの、前記出力バッファにおける記憶アドレスと前記入力バッファにおけるアドレスとの対応関係を記録したアドレステーブルとをさらに有し、
前記出力映像生成手段は、前記入力バッファに記憶された前記複数の撮影手段に対応する前記複数のフィールド映像データを、前記出力アドレステーブルに基づいて、前記出力バッファの所定の位置に転送することにより前記出力映像の映像信号を生成することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の映像信号処理装置。 - 前記出力映像生成手段は、前記偶奇判定手段による偶奇判定の結果、前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データの中で、奇数フィールド映像データの方が偶数フィールド映像データよりも多い場合には、前記出力映像の映像信号を、奇数フィールド映像の映像信号として生成し、
前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データの中で、偶数フィールド映像データの方が奇数フィールド映像データよりも多い場合には、前記出力映像の映像信号を、偶数フィールド映像の映像信号として生成することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の映像信号処理装置。 - 複数の撮影手段から各々入力される相互に非同期な複数の所定のインターレス映像信号を、フィールド映像データとして、フィールド単位に一時的に入力バッファに記憶し、
前記フィールド映像データの偶奇判定を行い、偶奇判定結果に応じて、前記複数の撮影手段により出力されるフィールド映像データを、偶数フィールド映像データと、奇数フィールド映像データとに区分けし、
前記複数の撮影手段の全てからの前記フィールド映像データが前記入力バッファに入力されて記憶された時に、当該入力バッファに記憶されている前記複数の撮影手段ごとに、時間的に最も近いフィールド映像データを、前記偶奇判定結果に拘わらず、取得し、
取得した前記複数のフィールド映像データを用いて、前記撮影手段の撮影方向に対応した出力映像の映像信号を、フィールド単位で生成する映像信号処理方法であって、
前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データに、生成しようとする出力映像のフィールドの偶数/奇数区分と異なる偶数/奇数区分を有するフィールド映像データが含まれる場合には、当該異なる偶数/奇数区分を有するフィールド映像データの映像を1ラインずらした映像を用いて前記出力映像の映像信号を生成することを特徴とする映像信号処理方法。 - 各々が車両周囲の所定の領域の情景を撮影し、相互に非同期な所定のインターレス映像信号を、フィールド映像データとして出力する複数の撮影手段と、
前記複数の撮影手段の各々から入力されるフィールド映像データをフィールド単位に一時的に記憶する入力バッファと、
前記複数の撮影手段により出力されるフィールド映像データの偶奇判定を行い、偶奇判定結果に応じて、前記複数の撮影手段により出力されるフィールド映像データを、偶数フィールド映像データと、奇数フィールド映像データとに区分する偶奇判定手段と、
前記複数の撮影手段の全てからの前記フィールド映像データが前記入力バッファに入力されて記憶された時に、当該入力バッファに記憶されている前記複数の撮影手段ごとに、時間的に最も近いフィールド映像データを、前記偶奇判定結果に拘わらず、選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データを用いて、前記撮影手段の撮影方向に対応した出力映像の映像信号を、フィールド単位で生成する出力映像生成手段と、
前記生成された出力対象の映像の映像信号をフィールド単位で記憶する出力バッファと、
前記出力バッファに記憶される映像信号を当該車両の運転者が視覚的に認識可能に表示する表示手段とを有し、
前記出力映像生成手段は、前記選択手段により選択された前記複数のフィールド映像データに、生成しようとする出力映像のフィールドの偶数/奇数区分と異なる偶数/奇数区分を有するフィールド映像データが含まれる場合には、当該異なる偶数/奇数区分を有するフィールド映像データの映像を1ラインずらした映像を用いて前記出力映像の映像信号を生成することを特徴とする車載カメラシステム。
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