JP5131152B2 - 視覚支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の周辺の状況を運転者に知らせ、視覚を支援する視覚支援装置に関する。
従来、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置(以下HUD装置という)が知られている。このHUD装置には、例えば特許文献2に記載の画像が表示される。さらに、特許文献3には、暗視装置の効能を説明するためのウェブサイト上の表示に、暗視装置から得られた画像と、自車のハンドルとの関連が示されている。
また、特許文献4に記載の車両用の表示装置が知られている。この装置は、車両のハンドルの前方に配置されたメータ装置である。さらに、車両用の表示装置として車両の前方中央に配置されたセンターモニタ装置が知られている。
特開2003−237411号公報 特開2008−162481号公報 特表2005−509129号公報 特開2007−159036号公報
HUD装置は、車両の運転者が前方光景に視線を向けたままで、種々の情報を得ることができる利点がある。しかし、その画像範囲が小さいため、運転者が、実際の光景の中における対象物の位置を探すことが困難であった。例えば、画像上に表示された対象物の位置が、実際の光景のどこに対応するのかを理解するには、一定の経験、習熟が必要であった。
一方、メータ装置およびセンターモニタ装置は、比較的大きい画像範囲を実現できる利点がある。しかし、これらの装置は、運転者が前方光景から視線を離して見る必要がある。加えて、センターモニタ装置では、運転者から斜め前方に画像が表示されるため、前方光景と画像との対応関係を理解することが困難で、実際の光景の中における対象物の位置を探すことが困難であった。
本発明は、上記問題点に鑑み、実際の光景の中における対象物の位置を探すことを支援する視覚支援装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用することができる。
請求項1に記載の発明は、車両前方のウインドシールドガラスまたは視認装置を通して外界を目視する場合に視認される自車両の一部の形状または他車両の形状を模した車両図形を記憶する記憶手段と、車両の周辺を示す画像に車両図形を合成する合成手段であって、画像上の車両の一部または他車両の位置に車両図形を位置づける合成手段と、車両の周辺の対象物を認識し、その位置を検出する検出手段を有し、記憶手段が、対象物が位置する領域を示す対象物図形を記憶し、合成手段が、車両の周辺を示す画像に、画像上の対象物の検出位置に対象物図形を位置づけ、対象物図形は、画像の範囲内に設定された複数の領域のそれぞれに対応する図形であることを特徴とするという技術的手段を採用する。
この発明によると、車両の周辺を示す画像上には、車両図形が位置づけられる。このため、この画像を見た運転者は、車両の周辺を示す画像上における車両図形に基づいて、画像上の対象物の位置を知ることができる。この結果、運転者は、実際の光景の中における対象物の位置を探すことができる。この発明によると、画像上における対象物の位置を車両図形によって相対的に示すことができるとともに、対象物を対象物図形で確実に示すことができる。この発明によると、画像のどの領域に対象物が存在するかをわかりやすく示すことができる。
請求項2に記載の発明は、車両前方のウインドシールドガラスまたは視認装置を通して外界を目視する場合に視認される自車両の一部の形状または他車両の形状を模した車両図形を記憶する記憶手段と、車両の周辺を示す画像に車両図形を合成する合成手段であって、画像上の車両の一部または他車両の位置に車両図形を位置づける合成手段と、車両の周辺の対象物を認識し、その位置を検出する検出手段を有し、記憶手段が、対象物が位置する領域を示す対象物図形を記憶し、合成手段が、車両の周辺を示す画像に、画像上の対象物の検出位置に対象物図形を位置づけ、合成手段は、車両の速度を示す速度図形を位置づけた速度画像と、車両図形だけを位置づけた初期画像と、対象物図形と車両図形とを位置づけた強調画像とを合成し、速度画像から、初期画像を経由して、強調画像へ切り替えることを特徴とするという技術的手段を採用する。
この発明によると、車両の周辺を示す画像上には、車両図形が位置づけられる。このため、この画像を見た運転者は、車両の周辺を示す画像上における車両図形に基づいて、画像上の対象物の位置を知ることができる。この結果、運転者は、実際の光景の中における対象物の位置を探すことができる。この発明によると、画像上における対象物の位置を車両図形によって相対的に示すことができるとともに、対象物を対象物図形で確実に示すことができる。この発明によると、車両図形だけが表示された後に、さらに対象物図形が追加される。このため、運転者は、車両図形だけが意味するものを理解することができる。なお、初期画像には外部映像が併せて位置づけられてもよい。
請求項3に記載の発明は、車両の周辺の対象物を認識し、その位置を検出する検出手段を有し、合成手段が、車両の周辺を示す画像に、画像上の対象物の検出位置を強調表示することを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、画像上における対象物の位置を車両図形によって相対的に示すことができるとともに、対象物を強調表示で確実に示すことができる。
請求項4に記載の発明は、車両の周辺の光景を撮影する撮影装置を備え、検出手段は、撮影装置によって撮影された外部映像から対象物を認識するように構成され、合成手段は、運転者からの見え方と一致するように外部映像を画像に位置づけることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、撮影装置が撮影した外部映像から対象物が認識されるとともに、その外部映像が車両図形とともに画像上に位置づけられる。この結果、運転者は、画像上における外部映像の位置を車両図形に基づいて理解することができる。
請求項5に記載の発明は、車両図形は、枠型の図形であることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、枠型の図形は、運転者にウインドシールドガラスを連想させる。この結果、運転者は、画像上の表示を、車内からの光景に関連付けて理解することができる。
請求項6に記載の発明は、枠型の図形は、ウインドシールドガラスの形状を模した形状であることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、運転者にウインドシールドを連想させやすいという利点を提供する。
請求項7に記載の発明は、車両図形は、前記自車両の一部の形状であるボンネット、ダッシュボード、またはハンドルを模した図形であることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、運転者は、画像上の表示を、車内からの光景に関連付けて理解することができる。
請求項8に記載の発明によると、車両図形は、車両前方のウインドシールドガラスまたは視認装置を通して外界を目視する場合に視認される、自車両前方を走行する他車両の後方を模した図形であることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、運転者は車両の進行方向と対象物との位置関係を理解することができる。この結果、実際の光景の中における対象物の位置を探すことができる。
請求項9に記載の発明によると、前記画像を前記ウインドシールドガラスに投影し、表示するヘッドアップディスプレイ装置をさらに備えることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、運転者が前方の光景に視線を向けたままで、車両図形と対象物図形とを含む画像を見ることができる。このため、ヘッドアップディスプレイ装置がもつ利点を生かしながら、運転者が実際の光景の中における対象物の位置を探すことを支援することができる。
(第1実施形態)
図1は、本発明を適用した第1実施形態の車両用の視覚支援装置10の構成を示すブロック図である。図2は、視覚支援装置の画像処理を示すフローチャートである。図1において、車両に搭載された視覚支援装置10は、視覚支援画像提供装置としての画像処理装置20と、表示装置30と、暗視装置40と、速度センサ50とを備える。
画像処理装置20は、図2のフローチャートに示されたプログラムを搭載し、これを実行する。画像処理装置20は、暗視装置40によって撮影された映像と速度センサ50からの速度情報とに基づいて画像を合成し、その画像を表示装置30に表示させる。
表示装置30は、HUD装置である。HUD装置は、車両の運転者60の前方視界の範囲内に画像を表示する。HUD装置は、投影部30aとスクリーン部30bとを有する。スクリーン部30bは、車両の前方のウインドシールドの内面に設けることができる。
暗視装置40は、車両の前方の光景を撮影し、映像信号を出力する撮影装置である。暗視装置40は、車両の前方の対象物を検出するための装置を提供する。さらに、暗視装置40は、可視光では視認が困難な夜間の前方光景を、画像として運転者60に提供する。暗視装置40は、近赤外線光源と、近赤外線カメラとを備えることができる。速度センサ50は、車両の走行速度を示す速度信号を出力する。速度信号は、ブレーキ制御装置やメータ制御装置から提供されてもよい。
画像処理装置20は、対象物検出手段22と、図形記憶手段24と、表示制御手段26とを備えている。対象物検出手段22は、車両の周辺の対象物を認識し、その位置を示す位置信号を出力する。対象物検出手段22は、暗視装置40によって撮影された外部映像としての暗視映像から対象物を認識する認識装置として機能する。暗視装置40の撮影範囲が車両の前方であるため、対象物検出手段22は、前方の対象物を認識し、対象物の位置を示す位置信号を出力する。対象物検出手段22は、運転者60へ警告すべき対象物として、人を認識する。対象物検出手段22は、動物あるいは車両の進路を妨げるおそれのある物体を認識してもよい。
図形記憶手段24は、車両を示す車両図形と、対象物が位置する領域を示すために予め定められた対象物図形とを記憶している。車両図形は、車両前方のウィンドシールドガラスまたは視認装置を通して外界を目視する場合に視認される自車両の一部の形状を模した図形である。車両図形は、それと関連付けられる対象物の車両から見た方向を示すことができる図形である。車両図形は、自らの車両の一部またはほぼ全体に対応する図形とすることができる。例えば、車両図形は、一定の方向から見た車両の形状を示すことができる。従って、その形状を見た運転者60は、その形状に基づいて、見ている方向を理解できる。例えば、運転者60が車内の運転席から見ることができる車両の特徴的な形状、あるいは運転者60が容易に連想できる車両の特徴的な形状が車両図形として用いられる。対象物図形は、対象物が位置する領域を示す。対象物図形は、対象物が、画像範囲のうちのどの領域に存在するのかを運転者60に対してわかりやすく示す。例えば、画像範囲を複数に区分し、それぞれの区分領域が対象物図形とされる。例えば、枠状の線図、あるいは枠内の着色といった図形が対象物図形として用いられる。これらの図形は、表示制御手段26によって画像上に合成される。図形記憶手段24は、記憶装置によって提供される。
表示制御手段26は、予め定められたプログラムに従って車両の周辺を示す画像を合成する合成手段である。表示制御手段26は、画像を表示装置30に出力する。表示制御手段26は、対象物検出手段22が検出した対象物の検出位置と、画像とを関連づけ、画像上における対象物の位置を特定する。表示制御手段26は、画像上の対象物の位置に、対象物図形を位置づける。さらに、表示制御手段26は、画像上に車両図形を位置づける。画像上には、車両の運転者60からの見え方と一致するように、車両図形と対象物図形とが位置づけられる。さらに、表示制御手段26は、暗視装置40から得られた暗視映像を画像上に合成する。この結果、画像上には、車両の運転者60からの見え方と一致するように、車両図形と対象物図形と暗視映像とが位置づけられる。
図2において、表示制御手段26は、速度表示機能と、対象物表示機能とを提供する。ステップ101からステップ102を経由してステップ103に至る一連の処理によって、速度を表示するための速度表示機能が提供される。ステップ101からステップ104を経由してステップ103に至る一連の処理によって、対象物の存在と、その位置とを表示するための対象物表示機能が提供される。速度表示機能と対象物表示機能とは、運転者60の操作により、あるいは自動的に切り替えられる。以下の説明では、自動的に切替える構成を説明する。
まず、ステップ101では、対象物検出手段22によって対象物が検出されたか否かが判定される。対象物が検出されていない場合、ステップ102で、速度センサ50からの信号に基づき速度画像が合成される。この画像は、ステップ103において表示装置30に出力され、運転者60に対して表示される。
図3は速度画像の一例を示す平面図である。速度画像は、表示装置30により表示可能な画像範囲31内の所定の部位に、速度を示す速度図形32を位置づけて構成されている。速度図形32は、速度を示す数字と、単位を示す記号とからなる。よって、HUD装置のスクリーン部30bには、数字と単位記号とが表示される。
対象物検出手段22によって対象物が検出された場合、ステップ104に進み、対象物の強調表示が必要か否かが判定される。ステップ104の判定は、タイマー的な要素によって提供される。この結果、対象物が検知された直後は、後続のステップ105によって一時的に初期画像が提供され、その後、後続のステップ108によって強調画像が提供される。対象物が検出された直後は、ステップ105へ進み、初期画像が作成される。ステップ106では、暗視装置40から映像が入力され、表示装置30による表示に適した画像に処理される。続くステップ107では、画像上に車両図形が重ねて位置づけられる。合成された初期画像は、ステップ103によって表示装置30に出力され、表示される。
図4は、暗視映像を表示する際の画像の構成を示す平面図である。画像上には、車両図形33として、四辺形の枠型の図形が位置づけられる。車両図形33は、上辺が下辺より長く、左右両辺が左右対称に傾斜している。さらに、上辺と下辺とは、上へ向けて凸となるようにやや湾曲している。この結果、車両図形33は、車両の運転者60から見える車両の前方のウインドシールドの形状に類似している。さらに、上辺のほうが下辺より長い逆台形状の車両図形33は、運転者60が、車内から見る光景を連想しやすいので、運転者60による理解を容易にしている。車両図形33の縁は、HUD装置によって表示されたときに運転者60から視認されやすいように、白色の比較的太い幅をもって表示される。
車両図形33の外側は、HUD装置によって表示されたときに透明となるよう設定されている。車両図形33の内側には、暗視映像が位置づけられる。さらに、車両図形33の内側には、複数の領域34、35,36が設定されている。それぞれの領域は、ほぼ四辺形である。画像上に設定された複数の領域のそれぞれに対象物図形39が対応する。この実施形態では、車内から見える車両の形状を示す車両図形33を採用することで、運転者60による理解を容易にしている。
図5は、ステップ105によって合成される初期画像の一例を示す平面図である。図5に図示されるように、車両図形33の内側は、暗視装置40から得られた暗視映像37を表示する領域として設定されている。初期画像には、対象物図形は位置づけられない。
初期画像が表示されると、ステップ104からステップ108へ進み強調画像が作成される。このステップ108が、強調画像を合成する手段を提供する。ステップ109では、暗視装置40からの映像が入力され、表示装置30による表示に適した画像に処理される。続くステップ110では、画像上に車両図形33が重ねて位置づけられる。さらに、ステップ111では、対象物38が強調される。対象物38は、輝度を明るくすること、あるいは着色することによって強調される。このステップ111は、対象物を強調して表示するための画像を合成する手段を提供する。ステップ112では、対象物図形39が画像上に位置づけられる。対象物図形39は、対象物38が属する画像領域34、35、36に位置づけられる。複数の対象物38が検出される場合には、複数の画像領域に対象物画像が位置づけられる。対象物図形39は、オレンジ色ないしマゼンタ色といった注意を喚起しやすい色で表現される。対象物図形39は、暗視映像37上に重ねて、暗視映像37が透過して視認される程度に表現される。ステップ112では、さらに、対象物図形39を周期的に明滅させる。このステップ112は、対象物が属する領域を強調して表示するための画像を合成する手段を提供する。ステップ108で作成された画像は、ステップ103において表示装置30に出力され、運転者60に対して表示される。
図6は、対象物を強調した画像の一例を示す平面図である。対象物38は、人である。対象物38は、周辺の暗視映像37よりも高い輝度を用いることで強調される。暗視映像37が灰色ないし暗灰色で表現される中で、対象物38だけは白色で表現される。
図7は、対象物図形39を含む画像の一例を示す平面図である。対象物図形39は、対象物38が属する中央領域34に、暗視映像37とは異なる色を用いて表現される。
図8は、対象物図形39を含む画像の一例を示す平面図である。対象物図形39は、対象物38が属する右領域36に配置されている。
次に、この実施形態の作動を説明する。運転者60がHUD装置による表示を求めて図示しないスイッチを操作すると、この実施形態の装置が起動される。対象物検出手段22によって対象物が検出されるまでは、図3のような画像が表示される。対象物が検出されると、図5のような初期画像が一時的に表示される。これにより、運転者60は、車両図形33が意味するもの、すなわちそれがウインドシールドを示していることを容易に理解することができる。
その後、図6のような画像と図7のような画像とが周期的に交互に表示される。これにより、対象物図形39が表示されていることを運転者60に認識させることができる。加えて、車両図形33に対する対象物図形39の相対的な位置を運転者60に認識させることができる。この結果、ウインドシールドと対象物との相対的な位置関係が運転者60に提供される。運転者60は、ウインドシールドのどのあたりに対象物が見えるのかを理解することができる。運転者60は、前方に見えるウインドシールドを基準として、対象物38を探すことができる。
このように、車両を示す車両図形33と対象物図形39とを関連付けて画像上に配置することにより、運転者60は画像上における対象物の位置を、そのまま実際の光景に対応付けることができる。従って、実際の光景における対象物の位置を運転者60に理解させることができる。また、運転者60が前方の光景に視線を向けたままで、車両図形と対象物図形とを含む画像を見ることができるというヘッドアップディスプレイ装置がもつ利点を生かしながら、対象物の位置を運転者60に理解させることができる。
(第2実施形態)
図9は、本発明を適用した第2実施形態による画像を示す平面図である。この実施形態では、車両のハンドルを模した車両図形233aと、車両のダッシュボードもしくはボンネットを模した車両図形233bとを採用する。他の構成は第1実施形態と同一である。この実施形態によると、車内から見える車両の形状を示す車両図形233a、233bにより、対象物38の位置を運転者に理解させることができる。
(第3実施形態)
図10は、本発明を適用した第3実施形態による画像を示す平面図である。図10には、前方の右側に対象物としての人が検出された場合の画像が図示されている。この実施形態では、画像には、速度図形32と、車両の外観を示す車両図形333aと、対象物の出現が想定される領域を示す複数の領域図形334、335、336とが配置されている。さらに、画像上には、道路を示す道路図形333b、333cと、対象物が位置する領域を示す対象物図形339aと、暗視装置40の作動を示す暗視図形339bとが配置されている。この実施形態では、暗視映像37は表示されない。車両図形333aは、自車両の前方を走行する車両を、進行方向後方から見た外観を示す図形である。車両図形333aは、車両前方のウインドシールドガラスまたは視認装置を通して外界を目視する場合に視認される他車両の形状を模した図形である。また、対象物図形339aは、対象物を示す図形である。対象物が検出されないときは、速度画像が表示される。速度画像には、速度図形32と車両図形333aと道路図形333b、333cと暗視図形339bが配置される。対象物が検出されると、初期画像を経由して、強調画像へと切り替わる。初期画像には、速度画像に加えて、領域図形334、335、336が配置される。さらに、強調画像には、対象物の位置に対応する領域図形336内に対象物図形339aが配置される。さらに、この対象物図形339aは明滅される。他の構成は第1実施形態と同一である。この実施形態によると、車両の外観を示す車両図形333aと対象物図形339aとを関連付けて画像上に配置することにより、対象物の位置を運転者に理解させることができる。また、車両を進行方向後方から見た車両図形333aが配置されるから、運転者は車両の進行方向と対象物図形との位置関係を理解することができる。また、対象物を示す対象物図形339aが配置されるから、運転者は、対象物を理解することができる。
(他の実施形態)
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形または拡張することができる。例えば、上記実施形態に代えて、車両後方の暗視映像を表示する場合にも本発明は適用可能である。このような場合には、暗視映像に対してドアミラーやルームミラー(以上は視認装置)を介した運転者の視野範囲を切り取り、ドアミラーまたはルームミラーの枠を模した図形を表示してもよい。また、ヘッドアップディスプレイに限定されず、ダッシュボードに配置したディスプレイを表示装置としても勿論よい。上記実施形態に代えて、車両図形として、ウインドシールドの上下左右の辺だけを示す図形を用いることができる。また、車両図形として、ウインドシールドの四方の角を示す鉤形あるいはブラケット形の図形を用いることができる。また、車両図形として、自車両の一部の形状としてのウインドシールド、ボンネット、ダッシュボード、またはハンドルの少なくともひとつを模した図形を用いることができる。また、車両図形として、車両の中心軸を示す記号、および車両の幅を示す記号を用いることができる。また、上記実施形態に代えて、対象物図形として、対象物を囲む枠図形を用いることができる。また、暗視装置は、上記実施形態に代えて、公知の代替的装置、例えば、車両前方の障害物を検出するレーダ装置を用いることができる。
本発明を適用した第1実施形態の視覚支援装置を示すブロック図である。 第1実施形態の処理を示すフローチャートである。 第1実施形態の速度画像の一例を示す平面図である。 第1実施形態の暗視映像を表示する際の画像の構成を示す平面図である。 第1実施形態の初期画像の一例を示す平面図である。 第1実施形態の対象物を強調した画像の一例を示す平面図である。 第1実施形態の対象物図形39を含む画像の一例を示す平面図である。 第1実施形態の対象物図形39を含む画像の一例を示す平面図である。 本発明を適用した第2実施形態の画像を示す平面図である。 本発明を適用した第3実施形態の画像を示す平面図である。
符号の説明
10 視覚支援装置、20 画像処理装置、30 表示装置、40 暗視装置、50 速度センサ、22 対象物検出手段、24 図形記憶手段、26 表示制御手段、31 画像範囲、32 速度図形、33 車両図形、34 中央領域、35 左領域、36 右領域、37 暗視映像、38 対象物、39 対象物図形

Claims (9)

  1. 車両前方のウインドシールドガラスまたは視認装置を通して外界を目視する場合に視認される自車両の一部の形状または他車両の形状を模した車両図形を記憶する記憶手段と、
    前記車両の周辺を示す画像に前記車両図形を合成する合成手段であって、前記画像上の前記車両の一部または前記他車両の位置に前記車両図形を位置づける合成手段と
    前記車両の周辺の対象物を認識し、その位置を検出する検出手段とを有し、
    前記記憶手段が、前記対象物が位置する領域を示す対象物図形を記憶し、
    前記合成手段が、前記車両の周辺を示す画像に、前記画像上の前記対象物の検出位置に前記対象物図形を位置づけ、
    前記対象物図形は、前記画像の範囲内に設定された複数の領域のそれぞれに対応する図形であることを特徴とする視覚支援装置。
  2. 車両前方のウインドシールドガラスまたは視認装置を通して外界を目視する場合に視認される自車両の一部の形状または他車両の形状を模した車両図形を記憶する記憶手段と、
    前記車両の周辺を示す画像に前記車両図形を合成する合成手段であって、前記画像上の前記車両の一部または前記他車両の位置に前記車両図形を位置づける合成手段と、
    前記車両の周辺の対象物を認識し、その位置を検出する検出手段とを有し、
    前記記憶手段が、前記対象物が位置する領域を示す対象物図形を記憶し、
    前記合成手段が、前記車両の周辺を示す画像に、前記画像上の前記対象物の検出位置に前記対象物図形を位置づけ、
    前記合成手段は、
    前記車両の速度を示す速度図形を位置づけた速度画像と、
    前記車両図形だけを位置づけた初期画像と、
    前記対象物図形と前記車両図形とを位置づけた強調画像とを合成し、
    前記速度画像から、前記初期画像を経由して、前記強調画像へ切り替えることを特徴とする視覚支援装置。
  3. 車両の周辺の対象物を認識し、その位置を検出する検出手段を有し、
    前記合成手段が、前記車両の周辺を示す画像に、前記画像上の前記対象物の検出位置を強調表示することを特徴とする請求項1または2に記載の視覚支援装置。
  4. 車両の周辺の光景を撮影する撮影装置を備え、
    前記検出手段は、前記撮影装置によって撮影された外部映像から前記対象物を認識するように構成され、
    前記合成手段は、前記運転者からの見え方と一致するように前記外部映像を前記画像に位置づけることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の視覚支援装置。
  5. 前記車両図形は枠型の図形であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の視覚支援装置。
  6. 前記枠型の図形は、前記ウインドシールドガラスの形状を模した形状であることを特徴とする請求項5に記載の視覚支援装置。
  7. 前記車両図形は、前記自車両の一部の形状であるボンネット、ダッシュボード、またはハンドルを模した図形であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の視覚支援装置。
  8. 前記車両図形は、車両前方のウインドシールドガラスまたは視認装置を通して外界を目視する場合に視認される、自車両前方を走行する他車両の後方を模した図形であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の視覚支援装置。
  9. 前記画像を前記ウインドシールドガラスに投影し、表示するヘッドアップディスプレイ装置をさらに備えることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の視覚支援装置。
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