JP4882285B2 - 車両用走行支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の運転に係る支援情報を、車両のフロントガラスを利用して表示するようにした車両用走行支援装置に関する。

近年では、車両の運転に係る支援情報を、画像情報として車両のフロントガラスに投影し、その画像情報を前景に重畳した虚像として表示するヘッドアップディスプレイを使用した走行支援装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。このような装置にあっては、運転者の視線移動量が少なくなって、表示された運転支援情報の認知ミスを低減できるなどの利点があるため、広く普及しつつある。
特開２００５−７８４１４号公報

車両を実際に走行させる場合、例えば、雨天での夜間走行時や積雪道路の走行時などにおいては、自車両の走行レーンを示すレーンマーカ（白線或いは黄線）を視認することが困難或いは不可能な状況、つまり車両の安全運転上において好ましくない状況に陥ることがある。このような状況に対処するためには、前記特許文献１に見られるような走行支援装置を利用し、自車両の走行レーンの形状を示す車線ガイドを、車両のフロントガラス越しの視界（車両運転者の前方視界）において、実際の走行レーンと対応付けた形態で表示することが考えられる。しかしながら、このような形態の車線ガイドを、どのような環境下でも確実に視認可能な状態で表示できる車両用走行支援装置は未だ提供されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自車両の走行レーンの形状を示す車線ガイドを、車両運転者の前方視界に実際の走行レーンと対応付けた形態で表示できると共に、その車線ガイドの視認性を周囲の環境に影響されずに確保できるようになる車両用走行支援装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、情報取得手段が、自車両の走行レーンの両端に沿って側溝などの障害物があることを示す障害物情報を含む情報であって、自車両の走行レーンの形状及び位置を示す車線情報を取得すると共に、視点検出手段が、車両運転者の視点位置を検出するようになる。画像情報生成手段は、上記視点位置から車両のフロントガラス越しに前方を見たときの走行レーン形状に対応した車線ガイドを示す画像情報を、当該視点位置及び前記車線情報に基づいた演算により生成して表示手段へ出力する。表示手段は、入力された画像情報を車両のフロントガラスに表示、またはフロントガラス越しに表示する構成となっており、これにより、自車両の走行レーンの形状を示す車線ガイドを、車両運転者の前方視界に実際の走行レーンと対応付けた形態で表示できるようになる。尚、画像情報を車両のフロントガラスに表示する表示手段としては、例えばフロントガラスに貼り付けた透過型ＥＬ素子或いは他の透過型表示素子が考えられ、また、画像情報を車両のフロントガラス越しに表示する表示手段としては、［背景技術］の項で述べたヘッドアップディスプレイなどが考えられる。

一方、背景色検出手段が、車両前方の道路面の色を検出すると共に、表示色調整手段が、前記表示手段による車線ガイドの表示色を、当該背景色検出手段による検出色と区別可能な色に設定するようになる。つまり、表示された車線ガイドが、車両運転者からフロントガラス越しに見える背景（特には、車線ガイドと重畳した状態となる道路面）に埋もれて視認し難くなる事態を未然に防止できるものであり、結果的に、その車線ガイドの視認性を周囲の環境に影響されずに確保できることになる。
そして、自車両の走行レーンの両端に沿って側溝などの障害物がある場合に、表示手段により表示される車線ガイドが予め決められた危険色で表現されることになるから、例えば障害物を視認し辛い状況下においても、車両運転者に対して障害物についての注意を喚起できるようになり、車両の安全運転を行う上で有益になる。

請求項２記載の発明によれば、上述のように表示される車線ガイドが自車両の走行レーンの両端形状に対応した２本のガイド線であるから、車両運転者は、表示された２本のガイド線を実際の走行レーンと同等の感覚で認識できるようになる。

請求項６記載の発明によれば、自車両の走行路面が積雪状態にあったときには、表示手段による車線ガイドの表示色が、雪面との差異が明瞭な非同化色となるように設定されるから、車両運転者は、積雪道路の走行時においても自車両の走行レーンを確実に認識可能になる。

請求項７記載の発明によれば、情報取得手段が、撮像手段による自車両前方の撮影画像から当該車両の走行レーンの形状及び位置を示す車線情報を抽出するようになり、画像情報生成手段は、この車線情報及び視点検出手段により検出された車両運転者の視点位置に基づいて、表示手段による車線ガイドの表示動作に供するための画像情報を演算して生成するようになる。この場合、撮像手段の感度は人間の視感度より高いという一般的性質があるから、車両運転者にあっては、自分自身で自車両の走行レーンを示すレーンマーカを認識できないような状況下においても、表示手段により表示された車線ガイドに基づいて走行レーンの確認を行い得るようになる。

請求項８記載の発明によれば、上記のような車線情報の抽出元となる撮像手段が暗所撮影可能なカメラにより構成されているから、夜間走行時などにおいても正確な車線情報を取得できるようになる。

以下、本発明の一実施例について図１〜図３を参照しながら説明する。
図１には、車両用走行支援装置の全体構成が機能ブロックの組み合わせにより示されている。
この図１において、表示手段として設けられたディスプレイユニット１は、イメージ生成用の表示モジュール（例えばカラー液晶パネル及び光源ユニットの組み合わせモジュール）、反射ミラーなどをユニット化した周知のヘッドアップディスプレイより成るもので、例えば、車両のダッシュボードにおける運転席対応位置に配置され、入力された画像情報に対応した画像を運転席前方のフロントガラスに投影することにより、当該画像をフロントガラス越しに虚像として表示する動作を行う構成となっている。
尚、表示手段として、上記のような虚像表示を行うヘッドアップディスプレイに代えて、フロントガラスに貼り付けた透過型ＥＬ素子或いは他の透過型表示素子を用いることも可能である。

システム制御部２（情報取得手段、画像情報生成手段、背景色検出手段、表示色調整手段に相当）は、マイクロコンピュータを含んで構成されたもので、ディスプレイユニット１での表示画像の制御を、表示制御部３を通じて行う構成となっている。

位置計測システム４（位置検出手段に相当）は、カーナビゲーション装置において周知のＧＰＳ受信機などを含んで構成されたもので、自車両の現在位置を示す車両現在位置情報（経緯度情報）をシステム制御部２に与えるようになっている。

システム制御部２からアクセス可能に設けられた道路地図データベース５は、カーナビゲーション用の道路地図データが記憶されていると共に、道路の形状、特には走行レーンの両端形状及び位置を示す道路形状データが記憶されている。尚、この道路形状データは、例えば３次ベジエ曲線（或いは２次スプライン曲線）を表現するための座標データ列により構成されたもので、システム制御部２では、この座標データ列に基づいて走行レーンの両端形状を演算により作成する構成となっている。

視線検知システム６（視点検出手段に相当）は、車両運転者の視点位置を検出するために設けられたもので、具体的に図示しないが、例えば、車両運転者の顔部に向けて赤外光を投光する投光手段、車両運転者の顔部での反射赤外光を映像信号に変換する撮影手段、その映像信号に基づいて二値化処理や特徴点抽出処理などを行うことによって車両運転者の顔部の画像を抽出する画像処理手段、抽出された画像に基づいて車両運転者の視線方向及び視点位置を検出する演算手段を備えた構成となっており、その検出出力をシステム制御部２に与える構成となっている。

カメラ７（撮像手段に相当）は、車両前方の道路面を撮影するために設けられたもので、暗所撮影が可能な構成（例えば高感度カメラを使用する構成）とされており、撮影した画像データをシステム制御部２に与えるようになっている。

ＡＢＳユニット８は、車両のアンチロックブレーキ制御を行うために設けられたもので、車輪のスリップ率を示す信号をシステム制御部２に与える構成となっている。サーミスタ９は、車外温度を検出するように設けられ、その検出信号をＡ／Ｄ変換器１０を介してシステム制御部２に与える構成となっている。ここで、上記ＡＢＳユニット８及びサーミスタ９は、これらの組み合わせにより積雪検知手段（符号なし）を構成するものであり、システム制御部２においては、サーミスタ９による検出温度が所定温度以下の状態で尚且つＡＢＳユニット８からの信号により示されるスリップ率が所定値以上のときに、自車両の走行路面が積雪状態にある、と判定する構成となっている。尚、このような積雪検知のために、カメラ７による撮影画像も利用可能である。また、車両運転者が積雪を認識したときに操作されるスイッチを積雪検知手段として設ける構成としても良い。

図２には、システム制御部２による制御内容の一例が示されており、以下これについて説明する。
即ち、図２のフローチャートでは、まず、カメラ７からの画像データの解析処理を行い（ステップＳ１）、視線検知システム６が検出した車両運転者の視点位置を取り込む（ステップＳ２）。次いで、上記画像データの解析処理結果（以下、解析データと呼ぶ）に基づいて車両前方のレーンマーカ（白線或いは黄線）の画像を抽出可能か否かの判断を行う（ステップＳ３）。

レーンマーカ画像を抽出可能な場合には、解析データから抽出した前記レーンマーカの画像を、自車両の走行レーンの形状及び位置を示す車線情報として取得する（ステップＳ４）。次いで、前記視点位置からフロントガラス越しに前方を見たときの走行レーンの両端形状に対応した２本のガイド線（車線ガイドに相当）を示す画像情報を、当該視点位置及び上記車線情報に基づいた演算により生成する（ステップＳ５）。尚、上記ガイド線の設定色は、実際のレーンマーカの色に合わせるものであるが、本実施例では、説明の便宜上、無彩色とする。また、この画像情報には、車両運転者の視点位置と道路上のレーンマーカとを結ぶ直線（視線方向）のフロントガラスとの交差位置を示す情報が含まれるものであり、その情報はディスプレイユニット１による画像投影位置を決定するために利用される。

この後には、前記解析データに基づいて、ガイド線の表示位置に対応した背景色（道路の色）が黒に近い色か否かを判断し（ステップＳ６）、「ＹＥＳ」の場合には、ガイド線の設定色を所定割合だけ白に近づけ（ステップＳ７）、「ＮＯ」の場合には、ガイド線の設定色を所定割合だけ黒に近づける（ステップＳ８）。上記ステップＳ７或いはＳ８の実行後には、ガイド線の設定色と背景色とのコントラスト（設定色の明度と背景色の明度との差）が規定値以上か否かを判断し（ステップＳ９）、規定値未満であった場合にはステップＳ６へ戻るが、規定値以上であった場合には、前記設定色のガイド線を示す画像情報を、表示制御部３を通じてディスプレイユニット１に与えることにより、当該画像情報に対応した２本のガイド線をフロントガラス越しに虚像として表示するステップＳ１０を実行した後に、ステップＳ１へリターンする。

このような表示は、具体的には、車両運転席の周辺を運転者の視点から見た状態で簡略に表現した図３に示すように行われるものであり、同図では、フロントガラス１１、ステアリングホイール１２などと共に、２本のガイド線Ｇが示されている。尚、ディスプレイユニット１に代えてフロントガラスに貼り付けた透過型ＥＬ素子或いは他の透過型表示素子が表示手段として設けられていた場合にも、運転者の視点位置と道路上のレーンマーカとを結ぶ直線（視線方向）のフロントガラスとの交差位置にガイド線を表示することより、図３と同等の表示形態を実現できるものである。

一方、前記ステップＳ３で「ＮＯ」と判断した場合、つまり、解析データに基づいて車両前方のレーンマーカの画像を抽出できない場合には、位置計測システム４からの車両現在位置情報により自車両の位置を認識すると共に、その認識結果に基づいて道路地図データベース５にアクセスすることにより、自車両の走行レーンの両端形状及び位置を示す道路形状データを車線情報として取得する（ステップＳ１１）。次いで、前記視点位置からフロントガラス越しに前方を見たときの走行レーンの両端形状に対応した２本のガイド線を示す画像情報を、前記ステップＳ２で取り込んだ視点位置及び上記車線情報に基づいた演算により生成する（ステップＳ１２）。

画像情報の生成後には、サーミスタ９による検出温度及びＡＢＳユニット８からの信号に基づいて、積雪状態判定処理を行う（ステップＳ１３）。つまり、サーミスタ９による検出温度が所定温度以下の状態で尚且つＡＢＳユニット８からの信号により示されるスリップ率が所定値以上のときに、自車両の走行路面が積雪状態であると判定する。次いで、その判定結果が積雪有りであるか否かを判断し、積雪有りであった場合には、ガイド線の色を、初期設定色、具体的には雪面との差異が明瞭な非同化色（例えば青色）に設定し（ステップＳ１５）、この後にガイド線の表示を行うための前記ステップＳ１０へ移行する。これに対して、判定結果が積雪無しであった場合には、前記ステップＳ６移行の制御を実行する。

要するに、システム制御部２は、カメラ７により撮影した画像データを解析したデータに基づいて車両前方のレーンマーカの画像を抽出可能な状態にあった場合には、その解析データから抽出したレーンマーカの画像を、自車両の走行レーンの形状及び位置を示す車線情報として取得し、この車線情報及び視線検知システム６により検出された車両運転者の視点位置に基づいて、当該視点位置からフロントガラス越しに前方を見たときの走行レーンの両端形状に対応した２本のガイド線を示す画像情報を生成してディスプレイユニット１へ出力する。また、システム制御部２は、カメラ７により撮影した画像データを解析したデータに基づいて車両前方のレーンマーカの画像を抽出できない状態にあった場合には、位置計測システム４からの車両現在位置情報により認識した自車両の位置に基づいて道路地図データベース５にアクセスすることにより、自車両の走行レーンの両端形状及び位置を示す道路形状データを車線情報として取得し、この車線情報及び視線検知システム６により検出された車両運転者の視点位置に基づいて、当該視点位置からフロントガラス越しに前方を見たときの走行レーンの両端形状に対応した２本のガイド線を示す画像情報を生成してディスプレイユニット１へ出力する。

上記ディスプレイユニット１は、入力された画像情報を車両のフロントガラス越しに表示することにより、自車両の走行レーンの両端形状を示す２本のガイド線（図３の「Ｇ」参照）を、車両運転者の前方視界に実際の走行レーンと対応付けた形態で表示するようになる。これにより、車両運転者は、表示された２本のガイド線を実際の走行レーンと同等の感覚で認識できるようになる。

この場合、走行路面に積雪がない状態では、ガイド線の表示位置に対応した背景色（道路の色）が前記解析データに基づいて検出され、その検出結果に基づいて、上記ガイド線の表示色と背景色とのコントラスト（明度の差）が規定値以上となるように設定される。この結果、表示されたガイド線が、車両運転者からフロントガラス越しに見える背景（特には、ガイド線と重畳した状態となる道路面）に埋もれて視認し難くなる事態を未然に防止できるものであり、結果的に、そのガイド線の視認性を周囲の環境に影響されずに確保できることになる。
また、走行路面に積雪がある状態では、ガイド線の表示色が、雪面との差異が明瞭な非同化色となるように設定されるから、車両運転者は、積雪道路の走行時においても自車両の走行レーンを確実に認識可能になる。

尚、上記のように、車線情報をカメラ７により撮影した画像データを解析したデータから取得する状態時には、カメラ７の感度が人間の視感度より高いという一般的性質があるから、車両運転者にあっては、自分自身で自車両の走行レーンを示すレーンマーカを認識できないような状況下においても、ディスプレイユニット１により表示されたガイド線に基づいて走行レーンの確認を的確に行い得るようになる。

（その他の実施の形態）
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば以下のような変形または拡張が可能である。
積雪がない状態では、ガイド線を無彩色で表示する例を説明したが、有彩色で表示する構成としても良いものである。図４には、このような表示を行う場合のシステム制御部２での制御例が示されている。即ち、この図４に示した制御例は、図２中のステップＳ６〜Ｓ９に代えて、ステップＳ６′〜Ｓ９′を実行する構成とした点に特徴がある。具体的には、ステップＳ５（図２参照）の実行後及びステップＳ１４（図２参照）で「ＮＯ」と判断されたときに実行されるステップＳ６′では、カメラ７による撮影画像を解析したデータに基づいて、ガイド線の表示位置に対応した背景色（道路の色）の色相を判断する。色相が青に近い場合には、ガイド線の設定色を所定割合だけ赤に近づけ（ステップＳ７′）、色相が赤に近い場合には、ガイド線の設定色を所定割合だけ青に近づける（ステップＳ８′）。上記ステップＳ７′或いはＳ８′の実行後には、ガイド線の設定色と背景色との色度差（各色の色相の差）が規定値以上か否かを判断し（ステップＳ９′）、規定値未満であった場合にはステップＳ６′へ戻るが、規定値以上であった場合には、前記設定色のガイド線を示す画像情報を、表示制御部３を通じてディスプレイユニット１に与えることにより、当該画像情報に対応した２本のガイド線をフロントガラス越しに虚像として表示するステップＳ１０を実行した後にリターンする。

カメラ７を暗所撮影可能な構成としても良く、この構成によれば、夜間走行時などにおいても正確な車線情報を取得できるから、ガイド線の表示を確実に行い得るようになる。
例えば、カメラ７により撮影した画像データ或いは道路地図データベース５から取得する車線情報に、自車両の走行レーンの両端に沿って側溝や段差などの障害物あることを示す障害物情報を含むように構成した上で、システム制御部２では、車線情報に障害物情報が含まれるときには、演算により生成したガイド線の表示色を予め決められた危険色（例えば赤色或いは橙色）に設定する構成としても良い。この構成によれば、自車両の走行レーンの両端に沿って側溝や段差などの障害物がある場合に、ディスプレイユニット１により表示されるガイド線が危険色で表現されることになるから、例えば積雪道路の走行時や夜間走行時のように障害物を視認し辛い状況下においても、車両運転者に対して障害物についての注意を喚起できるようになり、車両の安全運転を行う上で有益になる。

車線ガイドとして２本のガイド線を用いる構成としたが、走行レーン全体を単一の色（無彩色も含む）で表現した形態の車線ガイドであっても良い。
車線ガイドの表示色の設定を行うための表示色調整手段の機能をシステム制御部２において実現する構成としたが、当該機能を表示制御部３に持たせる構成としても良い。

カメラによる撮影画像に基づいて車線情報を取得する構成は、必要に応じて設ければ良く、常時において道路地図データベース５から車線情報を取得する構成としても良い。また、道路地図データベース５は車両に搭載されるものを例に挙げたが、車両とのデータ通信が可能な外部施設に道路地図データベースを構築する構成も可能である。

本発明の一実施例を示す装置全体の機能ブロック図 システム制御部による制御内容を示すフローチャート 車両運転席の周辺を簡略的に表現した図 変形例を示す要部のフローチャート

符号の説明

１はディスプレイユニット（表示手段）、２はシステム制御部（情報取得手段、画像情報生成手段、背景色検出手段、表示色調整手段）、４は位置計測システム（位置検出手段）、５は道路地図データベース、６は視線検知システム（視点検出手段）、７はカメラ（撮像手段）を示す。

Claims (8)

1. 入力された画像情報を車両のフロントガラスに表示、またはフロントガラス越しに表示する表示手段と、
   自車両の走行レーンの両端に沿って側溝などの障害物があることを示す障害物情報を含む情報であって、自車両の走行レーンの形状及び位置を示す車線情報を取得する情報取得手段と、
   車両運転者の視点位置を検出する視点検出手段と、
   この視点検出手段が検出した視点位置から前記フロントガラス越しに前方を見たときの走行レーンの形状に対応した車線ガイドを示す画像情報を、当該視点位置及び前記情報取得手段が取得した車線情報に基づいた演算により生成して前記表示手段へ出力する画像情報生成手段と、
   車両前方の道路面の色を検出する背景色検出手段と、
   前記表示手段による車線ガイドの表示色を、前記背景色検出手段による検出色と区別可能な色に設定する表示色調整手段と、
   を備え、
   前記表示色調整手段は、自車両の走行レーンの両端に沿って側溝などの障害物がある場合において、前記画像情報生成手段が、前記車線ガイドを示す画像情報を、前記視点位置及び前記障害物情報を含む車線情報に基づいた演算により生成した場合に、前記車線ガイドの表示色を予め決められた危険色に設定することを特徴とする車両用走行支援装置。
2. 前記車線ガイドは、自車両の走行レーンの両端形状に対応した２本のガイド線であることを特徴とする請求項１記載の車両用走行支援装置。
3. 前記表示色調整手段は、前記車線ガイドの表示色の明度を、前記背景色検出手段による検出色の明度との差が所定値以上となるように設定することを特徴とする請求項１または２記載の車両用走行支援装置。
4. 前記表示色調整手段は、前記車線ガイドの表示色の色相を、前記背景色検出手段による検出色の色相との差が所定値以上となるように設定することを特徴とする請求項１または２記載の車両用走行支援装置。
5. 自車両の位置を検出する位置検出手段を備え、
   前記情報取得手段は、走行レーンの形状及び位置を示す車線情報を格納した道路地図データベースにアクセス可能に設けられ、前記位置検出手段の検出出力に基づいて自車両の走行レーンの形状及び位置を示す車線情報を前記道路地図データベースから取得するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の車両用走行支援装置。
6. 自車両の走行路面の積雪状態を検出する積雪検知手段を備え、
   前記表示色調整手段は、前記積雪検知手段が検出状態にあるときには、前記車線ガイドの表示色を雪面との差異が明瞭な非同化色となるように設定することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の車両用走行支援装置。
7. 自車両前方を撮影する撮像手段を備え、
   前記情報取得手段は、前記撮像手段による撮影画像から自車両の走行レーンの形状及び位置を示す車線情報を抽出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の車両用走行支援装置。
8. 前記撮像手段は、暗所撮影可能なカメラであることを特徴とする請求項７記載の車両用走行支援装置。

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