JP4695167B2 - 車両の後方視認システムの歪みを補正し且つ像を強調する方法及び装置 - Google Patents
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Description
図1を参照すると、車両10は、本発明の一例としての実施の形態に従った後方像の歪み補正及び「DCIE」像強調システム12と、車両の運転者18が視認し得るように車両の運転者室16内に配置されたディスプレイ装置14とを含む。後方像DCIEシステム12は、撮像装置20を通して車両10の後方領域のリアルタイムの広角度のビデオ影像を運転者18に提供する。撮像装置20は、例えば、撮像装置20の視野(「FOV」)として示されたリアルタイムの連続像を捕捉するため、電荷結合素子(「CCD」)又は相補型金属酸化膜半導体(「CMOS」)センサ技術を利用するカメラを含む。
ステップ40における光学的歪みの補正は、像強調モジュール26により連続像36に与えられる1つの像強調機能である。光学的歪みの補正ステップ40は、撮像装置20内にて使用される広角レンズに起因する遠近効果及び視覚的歪みを除去することを容易にする。光学的歪みの補正ステップ40は、数学的歪みモデルを利用して、連続像36内の捕捉した画素の正確な位置を決定する。数学的モデルは、また、広角レンズにより生じたアスペクト比に起因する画素ユニットの幅と高さとの差の結果として、連続像36の画素の位置を補正する。
Xc=s*cosψ*Xa *(1+k1ρ2+k2ρ4) 等式1
Yc=(s*sinψ*Xa *+cosψ*Ya)(1+k1ρ2+k2ρ4)等式2
上記の等式において、sは、画素単位のアスペクト比、及びψは、調整角度である。レンズの歪み係数は、k1及びk2である。
等式3
撮像装置20が使用する特定のレンズに対して、歪み係数の値k1及びk2は、広角レンズの使用により形成された樽型歪曲を解消するのを助け得るよう予め決定することができる。歪み係数の値は、連続像36のリアルタイムの補正、例えば、浮動点計算のため使用される。当該技術の当業者は、これらの値がオフラインのルックアップテーブルを生成させることもできることも理解されよう。
逆透視投影44は、像強調モジュール26により連続像36に与えられた像強調機能である。撮像装置20により取得された像の角度及びそこから対物までの距離は、少なくとも2つの撮像上の問題を生じさせる。第一に、画角が捕捉された画素の各々に対して異なる情報コンテントを関係付ける作用を果たすこと、また、第二に、広角レンズにより発生された遠近効果があることである。これらの問題点を解決するため、逆透視投影44は、幾何学変換又は逆透視的マッピング(IPM)変換46を与えて、取得した像から遠近効果を除去し、また、その像を再マッピングして、新たな2次元的ドメインすなわち再マップされたドメイン48にする。
yp=f Y/Z 等式5
ここで、xp及びypは、再マップされたドメイン48内に投影した再マップした座標であり、パラメータfは、撮像装置20のZ軸又は光軸線に沿って再マップしたドメイン48から原点「O」までの距離である。
v=v0+f*y/wv *z 等式7
ここで、(u0、v0)は、像の面の中心点を表わす。像の面内の水平線vhは、上述したカメラの特徴及びカメラの既知のピッチ角度θから次式のように決定することができる。
上記の等式7から、等式8は、次のように書き替えることができる。
(v−vh)wv/f=y/z+tan(θ) 等式9
カメラの座標系92は、ピッチ角度θに等しいX軸線の周りの回転及びカメラの高さHに等しいY軸線に沿った平行移動を有する世界座標系86を表わし、世界座標は、X=x、Y=y[cos(θ)]−H、及びZ=z[cos(θ)]として表わすことができる。
d=fH/{wvv−wvvh−ftan(θ)} v>vhの場合 等式10
d=∞ v<vhの場合
実際には、像中の所定の対物までの距離を決定するため、物体と地面の面との交点を決定することができ、また、物体までの距離dを計算すべく像中の交点の垂直位置を利用することができる。従って、追加的なセンサを使用することなく、カメラの視野中の色々な対物の距離を決定し、システム80のコストを著しく削減することができる。
新規な像投影54は、像強調モジュール26によって連続像36に適用された別の像強調機能である。広角レンズにより起因する遠近効果は、撮像した対物の寸法に歪みを生じさせる。かかる歪みの問題点は、従来の撮像センサにて解決されず又は取り扱われてさえもいない。
像の集合化ステップ60及び非地面分割ステップ62は、像強調モジュール26により連続像36に適用される2つの追加的な像強調機能である。像の集合化ステップ60及び非地面分割ステップ62の機能は、色、テキスチャ、及び画素の強度を含む、多数の像キューを使用してタグ付けし又は標識される同様の特徴を共有する画素領域、ブロブ又はクラスタを見い出す。関心領域を形成するため、各画素領域/ブロブ/クラスタから特徴が摘出される。テンプレート照合、モデリング、パターン認識及び同様のもののような技術を使用して、摘出された特徴に基づいて、検出及び認識が実行される。
車両10のステアリング角度67により提供される既知の情報を使用して、補助経路70を、計算装置30により予見し且つ、ディスプレイ装置14上に表示することができる。この情報は、像強調モジュール26により行われる別の機能である、衝突警報モジュール72にて使用される。像の集合化ステップ60及び非地面分割ステップ62技術によって可能とされた上述した歩行者、障害物の検出ステップ64、投影された補助曲線検出ステップ66及び駐車レーン/ガレージ壁の検出ステップ68は、衝突警報モジュール72にても使用される。計算装置30は、衝突の可能性を予見し、また、補助経路70にて見られる障害物又は歩行者を明確にし、ディスプレイ装置14にて運転者18に警報することができる。
図7には、運転者18がディスプレイ装置14にて視認する最終的に構築された情景の一例としての実施の形態が更に示されている。スケール58の形態による距離の情報を含む、非写実的像が頂面図にて生成され、障害物56はポップアップとして機能し及び歩行者は明確にされる。補助経路70は、境野線にて描かれ、車両10のステアリング角度67にてリアルタイムに調節される。ディスプレイ装置14上にて視認された図7の非写実的像は、運転者18が理解するのを一層容易にし、車10を後退させる際の助けとなる。図7にてディスプレイ装置14に示されると同時に、詳細な情報を有する当初の像は、ディスプレイ装置14上にて視覚サポートとして表示される。当初の像の画素を、頂面透視図に重ね合わせて、図6Bに示した頂面図から現実の情景を合成することができる。
12 後方像DCIEシステム
14 ディスプレイ装置
16 車両の運転者室
18 車両の運転者
20 撮像装置
22 乗用車
24 貨物輸送車
26 像強調モジュール
28 テールゲート
30 計算装置
32 バックギア
34 ステップ
36 捕捉した連続像
38 強調した像
40 光学的歪みの補正ステップ
42 歪み中心
44 逆透視投影
46 IPM変換
48 ドメイン
50 強調された像の面
54 新規な像投影
56 障害物
58 スケール
Claims (23)
- 車両用の像強調システムにおいて、
像強調システムにより強調された修正像を表示するディスプレイ装置と、
前記像強調システムにより強調された捕捉した像を受け取る撮像装置と、
前記ディスプレイ装置及び前記撮像装置と連絡しており、前記捕捉した像内に配置された画素が前記画素を転送工程を介して第一の位置から第二の位置まで位置変更することにより強調され前記修正像を形成するようにする像強調モジュールとを備え、
前記転送工程は、前記捕捉した像を分析することにより調整される少なくとも1つの係数を含み、
前記捕捉した像を分析するステップは、前記捕捉した像内に実質的に水平な及び(又は)実質的に垂直な線を配置することにより転送工程における係数が規定される、較正手順を含み、
前記第一の位置は、(X a 、Y a )によって表わされ、前記第二の位置は、(X c 、Y c )によって表わされ、前記転送工程は、次式、
X c =s*cosψ*X a *(1+k 1 ρ 2 +k 2 ρ 4 )及び
Y c =(s*sinψ*X a +cosψ*Y a )(1+k 1 ρ 2 +k 2 ρ 4 )に従って実行される、像強調システム。 - 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記実質的に垂直な線及び水平な線は、前記捕捉した像の周りに歪み中心を形成する線を含む、像強調システム。
- 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記転送工程は、逆透視マッピング変換を更に含む、像強調システム。
- 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記転送工程は、前記画素を前記第一の位置から前記第二の位置まで再マッピングするステップを更に含む、像強調システム。
- 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記第二の位置は、(Xp、Yp)により表わされ、前記転送工程は、次式、
xp=fX/Z及びyp=fY/Z、に従って実行される、像強調システム。 - 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記捕捉した像は、前記撮像装置により受け取られたリアルタイムの連続像である、像強調システム。
- 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記撮像装置は、少なくとも1つのCMOS又はCCDセンサ利用のカメラを含む、像強調システム。
- 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記像強調モジュールは、前記車両に対する平面像及び側面像から成る前記修正像を前記ディスプレイ装置上に発生させ、車両の後部位置から撮像装置の視野の任意の距離に配置された対物までの距離が前記修正像にて直線的に比例するようにした、像強調システム。
- 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記転送工程は、前記修正像を形成するよう地面像及び非地面像を再マッピングするステップを更に含む、像強調システム。
- 請求項1に記載の像強調システムにおいて、前記転送工程は、前記修正像にて示した補助経路を計算すべく車両のステアリング角度の情報を分析するステップを更に含む、像強調システム。
- 車両の撮像システム内にて像を強調する方法において、
車両に配置された少なくとも1つの撮像装置により捕捉した像を受け取るステップと、
前記捕捉した像を像強調モジュールに連絡するステップと、
捕捉した像を強調し、前記捕捉した像内に配置された画素が転送工程により第一の位置から第二の位置まで位置変更され、前記修正像を形成するようにするステップと、
前記修正像を前記像強調モジュールから前記車両内に配置されたディスプレイ装置まで連絡するステップとを備え、
転送工程にて前記捕捉した像を分析することにより、少なくとも1つの係数を調整するステップを更に備え、
前記捕捉した像を分析するステップは、前記捕捉した像内に実質的に水平な及び(又は)実質的に垂直な線を配置することにより転送工程における係数が規定される、較正手順を更に含み、
前記第一の位置は、(X a 、Y a )によって表わされ、前記第二の位置は、(X c 、Y c )によって表わされ、前記転送工程は、次式、
X c =s*cosψ*X a *(1+k 1 ρ 2 +k 2 ρ 4 )及び
Y c =(s*sinψ*X a +cosψ*Y a )(1+k 1 ρ 2 +k 2 ρ 4 )に従って実行される、像を強調する方法。 - 請求項11に記載の方法において、修正像を形成すべく転送工程を実行するステップは、逆透視変換を実行することにより更に実現される、方法。
- 車両に配置された撮像装置により受け取った像を向上させる像強調システムにおいて、
前記車両に配置された少なくとも1つのカメラであって、リアルタイムにて捕捉した像をカメラの視野内にて受け取る画素アレイを有する前記カメラと、
前記捕捉した像中の画素を像強調モジュールにより実行される転送工程に従って第一の位置から第二の位置まで位置変更し、画素の位置変更が強調された像を形成するようにすることにより、前記捕捉した像を向上させるべく前記カメラと連絡した像強調モジュールを有する計算装置と、
前記計算装置と連絡しており且つ、前記強調した像を表示し得るよう、車両の内部に配置されたディスプレイ装置とを備え、
前記転送工程における少なくとも1つの係数は、前記捕捉した像を分析することにより調整され、
前記捕捉した像を分析するステップは、前記捕捉した像内に実質的に水平な及び(又は)実質的に垂直な線を配置することにより転送工程における係数が規定される、較正手順を含み、
前記第一の位置は、(X a 、Y a )によって表わされ、前記第二の位置は、(X c 、Y c )によって表わされ、前記転送工程は、次式、
Xc=s*cosψ*Xa*(1+k 1 ρ 2 +k 2 ρ 4 )
Yc=(s*sinψ*Xa+cosψ*Ya)(1+k 1 ρ 2 +k 2 ρ 4 )に従って実行される、像強調システム。 - 請求項13に記載の像強調システムにおいて、前記転送工程は、逆透視マッピング変換を更に含む、像強調システム。
- 請求項13に記載の像強調システムにおいて、前記第二の位置は、(Xp、Yp)により表わされ、前記転送工程は、次式、
xp=fX/Z及びyp=fY/Zに従って実行される、像強調システム。 - 請求項1に記載の像強調システムにおいて、
前記像強調モジュールは、更に、画素を捕捉した像中にて地面の面から参照することにより、前記捕捉した像内に配置された画素を集合化し且つ分割して、少なくとも1つの関心領域を形成する、像強調システム。 - 請求項16に記載の像強調システムにおいて、少なくとも1つの関心領域を形成すべく使用される前記集合化され且つ分割された画素は、同様の像キューに対して捕捉した像内にて画素を評価することにより、形成される、像強調システム。
- 請求項17に記載の像強調システムにおいて、前記同様の像キューは、色、テキスチャ及び(又は)画素の強度を含む、像強調システム。
- 請求項16に記載の像強調システムにおいて、前記集合化され且つ分割された画素は、関心領域を取得するとき、地面領域及び非地面領域を分離すべく使用される、像強調システム。
- 請求項19に記載の像強調システムにおいて、前記関心領域は、ディスプレイ装置に表示された修正像にポップアップ対物を形成する、像強調システム。
- 請求項20に記載の像強調システムにおいて、前記ポップアップ対物は、地面の面に対して修正像内に配置される、像強調システム。
- 請求項20に記載の像強調システムにおいて、車両のステアリング角度及び修正像中のポップアップ対物の位置に基づいて前記ポップアップ対物との衝突を予見することができる計算装置を更に備える、像強調システム。
- 請求項22に記載の像強調システムにおいて、前記修正像は、前記ポップアップ対物と車両との間の距離を表示するスケールを含む、像強調システム。
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