JP6694112B2 - Ar表示装置及びar表示方法 - Google Patents
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Description
図1〜図9を用いて、本発明の実施の形態1のAR表示装置等について説明する。実施の形態1のAR表示装置は、車載システムのHUD装置として実装される場合を示す。実施の形態1のAR表示方法は、実施の形態1のAR表示装置で実行されるステップを有する方法である。実施の形態1のAR表示装置では、車外カメラの撮影画像から、看板等の物体を抽出し、運転者が視認しにくい物体について、画像加工によって、視認しやすいAR画像を生成して提示する機能を有する。また、実施の形態1のAR表示装置では、撮影画像内の物体の位置、サイズ、距離、姿勢、画質等に応じて、AR画像の提示の仕方を変えて、運転者の視認性を高める機能を有する。
図1は、実施の形態1のAR表示装置であるHUD装置1を含む、車載システム100の構成を示す。車載システム100は、自動車に搭載されているシステムである。利用者である運転者は、車載システム100及びHUD装置1を操作し利用する。このHUD装置1は、特にAR機能を持つAR−HUD装置である。
図2は、自動車の前部運転座席付近を横から見た場合の各部の配置構成例を概略的に示す。運転座席に運転者が座っている状態を示す。運転者の前方(Z方向)に、曲面のフロントシールド9を有する。例えば、前部のダッシュボードの中央のコンソールの位置には、AR表示装置の表示部20や、図示しないがカーナビ部106等が設置されている。図2では、表示素子22と光学系24のうちのミラー24aとを示している。表示素子22から前方へ出射された光は、凹面鏡であるミラー24aでフロントシールド9の方へ反射され、その反射光は、フロントシールド9の内側面で運転者の目(点p1)の方へ反射される。これにより、フロントシールド9の内側面の一部に画面5が構成される。運転者の目または視点の位置を点p1で示す。運転者の視線L1を一点鎖線で示す。視線L1の先の画面5との交点である注視点を点p4で示す。
制御部10は、マイコンのソフトウェアプログラム処理等によって実現される各部として、画像選択部11、視認性判断部12、AR画像生成部13、画像加工部14、AR表示部15を有する。AR画像生成部13は画像加工部14を含む。各部は、専用回路(例えばFPGA)で実現されてもよい。
図3は、実施の形態1のAR表示装置であるHUD装置1における主要処理のフローを示す。図3は、ステップS1〜S7を有する。以下、ステップの順に説明する。
図4は、車内の運転席の運転者が前方のフロントシールド9の画面5を見た様子を概略的に示す。なお、実際のフロントシールド9及び画面5は、台形状に見える曲面であるが、図4では矩形の平面として簡略化して示す。画面5は、AR表示可能領域を含む。本例では、画面5の全体をAR表示可能領域とする。画面5では、運転者の視界に対応する実景として、前方に延びる道路31や、道路脇の建物32a,32b,32cや、背景の空33等が透過で見えている。また、画面5の実景において、物体として、標識34、看板41〜44等を有する。
図5は、画面5の領域等を示す。説明上の領域として、画面5の中央付近にある中央領域R1、上辺付近にある上辺領域R2、下辺付近にある下辺領域R3、右辺付近にある右辺領域R4、左辺付近にある左辺領域R5を有する。
図6は、画面5でのAR画像の表示制御例等を示す。本例では、看板41等に関するAR画像の表示例を示す。まず、看板44は、十分に大きく視認しやすい状態と判断されたため、AR画像が表示されていない。
画像加工部14による画像加工処理の例について以下である。画像加工部14は、物体及びAR画像の視認性を高めるための画像加工処理機能として、(1)拡大、(2)先鋭化、(3)コントラスト変更、(4)色調変更、(5)物体姿勢変更、(6)OCR、等の処理機能を有する。
画像加工処理等に係わる他の処理例として以下が挙げられる。
図7は、実施の形態1で、AR表示制御の第1例として、図3のS4の視認性の分類やS5のAR表示内容の決定について整理した表を示す。第1例は、物体距離等に応じてAR表示内容を2種類に分類する制御例である。図7の表で、行として、上から順に、分類、看板付近の画像、運転者の視認性、物体距離、物体サイズ、VI:視認性指標値、AR表示タイプ、AR画像を示す。分類は、左から、(A)第1分類、(B)第2分類を示す。
図8は、実施の形態1の変形例として、AR表示制御の第2例を同様に示す。第2例は、物体距離等に応じてAR表示内容を3種類に分類する制御例である。図8の表で、分類は、左から、(A)第1分類、(B)第2分類、(C)第3分類を示す。視認しにくさの段階に応じて、図7の第2分類は、図8では更に、第2分類、第3分類に区分されている。
実施の形態1のAR表示装置で、AR機能に関するユーザ設定機能を有する。このユーザ設定機能では、AR機能に関する種別の設定や、AR情報カテゴリの設定が可能である。利用者は、ユーザ設定機能を用いて、自分が優先的に取得及び表示したい情報を選択して設定できる。HUD装置1は、ユーザ設定に基づいて、選択された種別のAR機能で、選択されたカテゴリの情報をAR画像として表示する。画面5内には運転者の所望の限定されたAR情報が提示される。よって、運転者は、画面5で所望のAR情報を視認しやすい。なお、これらは、ユーザ設定に限らず、実装上の固定の設定とする形態でもよい。
上記のように、実施の形態1のAR表示装置によれば、運転者による物体及びAR画像を含む映像の視認性を高めて、好適なAR提示が実現できる。看板等の物体に関するAR画像を提示する際に、視認しにくい物体についても、視認しやすいAR画像として提示できる。運転者は、看板等の物体及びAR画像をわかりやすく認識できる。これにより、運転者は、看板等の物体に関する知りたい情報が得られる。運転者は、看板の記載文字も判読しやすくなる。実施の形態1では、運転者からの物体の視認しやすさの度合い、即ち視認性指標値に応じて、AR画像情報の提示内容を切り替える。これにより、運転者に好適なAR提示が可能である。視認性の度合いに応じて異なる内容でAR画像が提示され、画面5の全体での視認性も好適にできる。
実施の形態1のAR表示装置であるHUD装置1や車載システム100の構成に限らず可能であり、変形例として以下が挙げられる。各変形例の組み合わせも可能である。
図10及び図11を用いて、実施の形態2のAR表示装置等について説明する。実施の形態2等における基本的な構成は実施の形態1と同様である。以下では、実施の形態2等における実施の形態1とは異なる構成部分について説明する。実施の形態2では、AR機能に関して追加された機能を有する。実施の形態2では、運転者の視界及び画面5で物体が比較的高速に移動するように変化した場合でも、その物体のAR画像に関する視認性を確保する機能を有する。HUD装置1は、画面5内で物体が比較的高速に移動していると判断した時には、AR画像の視認性を高めるようにAR画像の表示位置を例えば静止位置に制御する。
図12及び図13を用いて、実施の形態3のAR表示装置等について説明する。実施の形態3では、視線追跡機能を用いて、運転者の視線の状態に応じて、カメラ2の画像のうちの物体を抽出する対象となる範囲を限定する。これにより、運転者にとって不要な可能性が高い部分の情報を除去して情報量を減らし、必要な可能性が高い部分における物体及びAR画像の視認性を高める。
図14及び図15を用いて、実施の形態4のAR表示装置等について説明する。実施の形態4では、物体に関する関連情報を含むAR画像を、視認性が高い状態で表示する。これにより、運転者に有益な情報を提供して利便性も高める。実施の形態4では、抽出した物体に基づいて、DB部109のDBから関連情報を検索して取得する。実施の形態4では、運転者から見えている物体の記載文字等の情報だけでなく、関連情報による文字情報も提供できる。実施の形態4では、撮影画像内に含まれている物体について、何に関連するかを判断し、関連情報を提供する。実施の形態4では、実際に見える物体の情報と、画像内の物体から得られた関連情報とを組み合わせた情報を、AR画像として表示する。
実施の形態4の変形例として以下が可能である。HUD装置1は、画像内の物体の関連情報を用いて、画像内でその物体(例えば看板)に関連付けられる空間内の他の物体(例えば建物)の有無等を判断する。HUD装置1は、空間内の他の物体が特定できる場合には、それらの物体(看板と建物)を関連付けて、AR画像を提示してもよい。例えば、図15の看板45に関連付けられる建物として、その周辺にある建物32aや建物32bが候補として考えられる。例えば、情報検索部18は、空間内での看板45の位置情報を中心点とした所定半径距離の範囲内にある建物をDBから検索し、検索結果の建物を候補としてもよい。
実施の形態4の変形例として以下が可能である。この変形例では、DB部109のDBの情報に関して保守更新を行う機能を有する。DB部109のDBが、外部の通信網上、例えばデータセンタのDBサーバに設けられているとする。事業者は、そのDBを管理する。複数の自動車の利用者が同じサービスを利用し、車載システム100がその同じDBを共用するようにアクセスする。そのDBは、各利用者の自動車で撮影された画像から得られた物体の情報に基づいて、最新状態になるように、物体の画像や情報が更新される。
実施の形態4の変形例として以下が可能である。この変形例では、実空間内における移動物体の変動する位置を、DB部109のDBの地図情報に反映するように登録させ、自分または自分を含む複数の利用者間で共有可能とする。移動物体として、例えば、運転者の家族や知人等の人が運転する他の自動車を対象として設定することができる。対象の車や人は、予め画像形式で設定可能である。また、応用例としては、車や人の捜索にも利用できる。また、応用例としては、天候や渋滞等の状況の登録にも利用できる。
Claims (15)
- 外界の実景を透過する画面に対して拡張現実の画像情報を重畳表示するAR機能を有するAR表示装置であって、
カメラで撮影された画像を入力し、前記画像から、所定の物体の領域を選択して抽出する画像選択部と、
前記抽出された前記物体の領域に関する利用者の視認性を指標値に基づいて判断する視認性判断部と、
前記物体の領域の視認性に基づいて、前記物体の領域に対する前記視認性を高めるための画像加工処理を施すことで、前記物体に関する前記拡張現実の画像情報であるAR画像を生成するAR画像生成部と、
前記外界の実景を透過する画面に対して前記AR画像を重畳表示するAR表示部と、
を有し、
前記視認性に応じて、前記AR画像の表示有無、及び前記画像加工処理の内容を変えるように制御する、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記物体に関して、前記視認性の前記指標値の大きさに応じて、第1分類、第2分類の少なくとも2つに分類し、
前記第1分類の前記物体については、前記AR画像を表示しない、または、前記物体の領域の前記画像加工処理を施さずに前記AR画像を生成して表示するように制御し、
前記第2分類の前記物体については、前記物体の領域の前記画像加工処理を施して前記AR画像を生成して表示するように制御する、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記物体に関して、前記視認性の前記指標値の大きさに応じて、第1分類、第2分類、第3分類の少なくとも3つに分類し、
前記第1分類の前記物体については、前記AR画像を表示しない、または、前記物体の領域の前記画像加工処理を施さずに前記AR画像を生成して表示するように制御し、
前記第2分類の前記物体については、前記物体の領域の第1加工処理を施して前記AR画像を生成して表示するように制御し、
前記第3分類の前記物体については、前記物体の領域の第2加工処理を施して前記AR画像を生成して表示するように制御する、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記視認性の前記指標値を、前記カメラまたは前記利用者の視点と前記物体との距離、前記画像内の前記物体のサイズ、または位置、の少なくとも1つを用いて計算する、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記画面内には中央領域が設定されており、
前記画面内の前記中央領域の外側の位置に、前記物体の領域と前記AR画像とを結ぶ線を付けた形式で前記AR画像を表示する、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記画像加工処理は、前記物体の領域の画像を拡大する拡大処理と、前記物体の領域の画像に対する先鋭化処理、コントラスト変更処理、または色調変更処理の少なくとも1つと、を含む、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記画像加工処理は、前記物体の領域の画像から抽出された文字情報を用いて文字画像を生成するOCR処理を含む、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記画像加工処理は、前記物体の領域の画像の姿勢を、前記利用者の視点から見て正面の状態になるように変換する姿勢変更処理を含む、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記画像内で前記物体の領域が移動する際の移動速度を判断し、前記移動速度に応じて、前記AR画像の表示位置を静止位置とするように制御する、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記利用者の視線を追跡し、前記視線の先の前記画面との交点である注視点を中心として視線中心範囲を設定する視線追跡部を有し、
前記画像選択部は、前記視線中心範囲から前記物体の領域を抽出する、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記物体に関する基本情報及び関連情報が登録されているDBに対する検索を行う情報検索部を有し、
前記画像から抽出された前記物体の領域の情報に基づいて、前記DBを検索し、検索結果情報を用いて、前記物体の前記基本情報または前記関連情報を含む前記AR画像を生成する、
AR表示装置。 - 請求項11記載のAR表示装置において、
前記DBには、前記物体の物体画像も登録されており、
前記画像から抽出された前記物体の領域の画像に基づいて、前記DBを画像検索し、検索結果の前記物体画像を用いて、前記AR画像を生成する、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
車載システムに搭載されるヘッドアップディスプレイ装置であり、
自動車のフロントシールドに構成される前記画面に対して投射表示を行う表示部を備える、
AR表示装置。 - 請求項1記載のAR表示装置において、
前記物体は、看板を含む、
AR表示装置。
- 外界の実景を透過する画面に対して拡張現実の画像情報を重畳表示するAR機能を有するAR表示装置におけるAR表示方法であって、
カメラで撮影された画像を入力し、前記画像から、所定の物体の領域を選択して抽出する画像選択ステップと、
前記抽出された前記物体の領域に関する利用者の視認性を指標値に基づいて判断する視認性判断ステップと、
前記物体の領域の視認性に基づいて、前記物体の領域に対する前記視認性を高めるための画像加工処理を施すことで、前記物体に関する前記拡張現実の画像情報であるAR画像を生成するAR画像生成ステップと、
前記外界の実景を透過する画面に対して前記AR画像を重畳表示するAR表示ステップと、
を有し、
前記視認性に応じて、前記AR画像の表示有無、及び前記画像加工処理の内容を変えるように制御する、
AR表示方法。
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