JP7422322B2 - 姿勢角処理装置、画像表示システム、姿勢角処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、姿勢角処理装置、移動体、姿勢角処理方法及びプログラムに関する。

従来、車両の基準面と路面とが成す姿勢角を用いて車両の制御を行う制御装置が知られている。例えば、車両の傾斜角度に応じて車両用前照灯の照射方向を自動的に調節するオートレベリング制御を行う車両用灯具の制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、車両停止中の姿勢角の変化、及び車両走行中の姿勢角の変化に基づき、車両用灯具の光軸角度の調節を行うことが開示されている。

国際公開第２０１６／１１４１５９号

特許文献１に記載された姿勢角の導出については、改善の余地がある。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、移動体の姿勢角の導出精度を改善できる姿勢角処理装置、移動体、姿勢角処理方法及びプログラムを提供する。

本開示の一態様は、移動体の姿勢角を導出する姿勢角処理装置であって、前記移動体の走行時における複数の時点において検出された、前記移動体に作用する加速度の検出値を取得するとともに、取得した前記加速度の検出値の変化量を用いて、前記移動体の姿勢角を導出する処理部を備え、前記処理部は、前記移動体が走行する路面の勾配の情報を用いて前記加速度の検出値を処理したのち、処理された前記加速度の検出値の変化量に基づいて前記移動体の姿勢角を導出するか、または、取得した前記加速度の検出値の変化量に基づいて算出した姿勢角を、前記路面の勾配の情報を用いて補正することで前記移動体の姿勢角として導出し、前記処理部は、前記加速度の検出値の処理として、前記複数の時点に含まれる第１の時点で取得した前記路面の勾配の絶対値が第１閾値より大きく、且つ、前記路面の勾配の変動量の絶対値が第２閾値より大きい場合、当該加速度の検出値を前記移動体の姿勢角の導出に用いるための値から除外する、姿勢角処理装置である。

本開示の一態様は、上記の姿勢角処理装置を備える画像表示システム、である。

本開示の一態様は、移動体の姿勢角を導出する姿勢角処理方法であって、処理部が、前記移動体の走行時における複数の時点において検出された、前記移動体に作用する加速度の検出値を取得するとともに、取得した前記加速度の検出値の変化量を用いて、前記移動体の姿勢角を導出するステップを含み、前記移動体の姿勢角を導出するステップでは、前記処理部が、前記移動体が走行する路面の勾配の情報を用いて前記加速度の検出値を処理したのち、処理された前記加速度の検出値の変化量に基づいて前記移動体の姿勢角を導出するか、または、前記処理部が、取得した前記加速度の検出値の変化量に基づいて算出した姿勢角を、前記路面の勾配の情報を用いて補正することで前記移動体の姿勢角として導出し、前記移動体の姿勢角を導出するステップでは、前記処理部が、前記加速度の検出値の処理として、前記複数の時点に含まれる第１の時点で取得した前記路面の勾配の絶対値が第１閾値より大きく、且つ、前記路面の勾配の変動量の絶対値が第２閾値より大きい場合、当該加速度の検出値を前記移動体の姿勢角の導出に用いるための値から除外する、姿勢角処理方法である。

本開示の一態様は、コンピュータに、上記の姿勢角処理方法の各ステップを実行させるためのプログラムを提供する。

本開示によれば、移動体の姿勢角の導出精度を改善できる。

実施形態に係る姿勢角処理装置の構成の一例を示すブロック図 路面が坂道でなく、停止時において車両が路面に対して傾いていない場合に作用する重力加速度を説明する説明図 路面が坂道でなく、停止時において車両が路面に対して傾いている場合に作用する重力加速度を説明する説明図 路面が坂道であり、停止時において車両が路面に対して傾いていない場合に作用する重力加速度を説明する説明図 路面が坂道でなく、走行時において車両が路面に対して傾いていない場合に作用する運動加速度を説明する説明図 路面が坂道でなく、走行時において車両が路面に対して傾いている場合に作用する運動加速度を説明する説明図 路面が坂道であり、走行時において車両が路面に対して傾いていない場合に作用する合成加速度を説明する説明図 路面が坂道であり、走行時において車両が路面に対して傾いている場合に作用する合成加速度を説明する説明図 路面の勾配を加味した加速度検出値の一部の除外例を説明する図 路面の勾配を加味した加速度検出値の補正例を説明する図 路面の勾配を加味した姿勢角算出値の補正例を説明する図 加速度検出値の除外前後における車両座標系を加味した加速度検出値の分布例を示す図 姿勢角処理装置を備える画像表示システムを備える車両の概念図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る姿勢角処理装置、移動体、姿勢角処理方法及びプログラムを具体的に開示した実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（本開示に至った経緯）
従来の姿勢角の導出では、車両が坂道を走行する場合について十分に考慮されていない。具体的には、車両が坂道を走行する場合には、車両が坂道に沿った運動加速度に加えて重力加速度による影響を受けることで、姿勢角の導出精度が低下し得る。

以下の実施形態では、移動体の姿勢角の導出精度を改善できる姿勢角処理装置、移動体、姿勢角処理方法及びプログラムについて説明する。

図１は、本開示の実施形態における姿勢角処理装置５の構成例を示すブロック図である。姿勢角処理装置５は、姿勢角に関する処理を行う。姿勢角処理装置５は、例えば車両１００（図２Ａ等参照）に搭載される。姿勢角は、例えば、路面６００（図２Ａ等参照）に対する車両１００の基準面の角度である。車両１００の基準面は、例えば路面６００と平行である。車両１００は、路面６００を走行可能であり停車可能である。姿勢角処理装置５は、処理部５０、センサ部６０、記憶部７０、及び出力部８０を備える。

センサ部６０は、姿勢角処理装置５の内部又は外部の状態を検知するセンサを１つ以上含む。センサ部６０は、例えば、加速度センサ６１、角速度センサ６２、及び速度センサ６３を含む。

加速度センサ６１は、車両１００に作用する加速度を検出する。この加速度は、例えば、重力加速度、運動加速度、又は重力加速度と運動加速度とを合成した合成加速度でよい。加速度センサ６１は、例えば互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有する３軸加速度センサを含む。加速度センサ６１は、任意の姿勢で車両１００に取り付けられ、車両１００に生じる加速度ベクトルを検出する。運動加速度とは、車両１００の走行による加速又は減速によって車両１００に発生する加速度である。即ち、運動加速度は、車両１００に作用する加速度（合成加速度）のうち、重力加速度を除いた加速度である。運動加速度は、例えば、車両１００の加速の向きと反対向きに発生する。車両１００に作用する加速度、及び加速度に基づく姿勢角の算出については後述する。

角速度センサ６２は、車両１００の左右軸の軸周りの角速度（すなわちピッチ角）を検出する。

速度センサ６３は、車両１００が走行する速度を検出する。例えば、速度センサ６３による検出値（速度検出値）が閾値ｔｈ１以下の値（例えば値０）である場合、車両１００が停止中であると判定する。速度検出値が閾値ｔｈ１より大きい値である場合、車両１００が走行中であると判定する。車両１００の停止中に加速度センサ６１により検出される加速度の値が、停止中の加速度検出値となる。車両１００の走行中に加速度センサ６１により検出される加速度の値が、走行中の加速度検出値となる。

記憶部７０は、メモリにより構成される。メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含んでよい。記憶部７０は、各種情報、データ、プログラム等を記憶する。プログラムは、ここでは記憶部７０に予め記録されている場合を示すが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。

出力部８０は、出力デバイスにより構成される。出力デバイスは、例えば、通信デバイス、通信ポート、外部装置接続ポート、メモリ接続ポート、等であってよい。出力部８０は、例えば、各種情報（例えば導出された姿勢角の情報）を外部装置に出力する。なお、出力は、例えば、表示、投影、通信、記録のための出力を含んでよい。なお、出力部８０は、入力機能を有し、入出力部として動作してもよい。

処理部５０は、１つ以上のプロセッサにより構成され、例えば、プロセッサがメモリに保持された所定のプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。プロセッサは、ＭＰＵ（Micro processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）等を含んでよい。処理部５０は、姿勢角処理装置５が搭載される車両１００の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御ユニットに設けられてもよい。処理部５０は、移動体の姿勢角の導出に関する処理を行う。処理部５０は、出力制御部５１及び姿勢角導出部５２としての機能を有する。

出力制御部５１は、出力部８０による各種情報の出力を制御する。各種情報は、姿勢角の情報、その他の情報を含んでよい。

姿勢角導出部５２は、センサ部６０により検出された各種情報を取得してよい。姿勢角導出部５２は、記憶部７０に記憶された各種情報を取得してよい。姿勢角導出部５２により処理された各種情報は、記憶部７０に保持されてよい。

姿勢角導出部５２は、車両１００における座標系（車両座標系）として、上下軸Ａｚ方向（上下方向）、前後軸Ａｘ方向（前後方向）及び左右軸Ａｙ方向（左右方向）を定義する（図２Ａ等参照）。なお、この３軸の車両座標系は、車両１００に固定された仮想の軸である。前後軸Ａｘ及び左右軸Ａｙを含むＡｘ－Ａｙ平面が車両１００の基準面となる。

姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配を導出する。例えば、姿勢角導出部５２は、車両１００の停止中に、センサ部６０の加速度センサ６１により得られた加速度に基づいて、路面６００の勾配を算出してよい。車両１００の停止中に得られる加速度検出値Ｇは、運動加速度が値０であるので、重力加速度のみである。この場合、姿勢角導出部５２は、路面６００に対する車両１００の傾きが一定と仮定すると、路面６００の勾配を、停止中の加速度検出値Ｇについての前後軸Ａｘ方向の加速度成分Ｇｘと上下軸Ａｚ方向の加速度成分Ｇｚとのベクトル比によって算出してよい。また、姿勢角導出部５２は、路面６００に対する車両１００の傾きが一定と仮定すると、路面６００の勾配を、勾配が一定の路面６００を走行中に得られる加速度検出値Ｇの前後軸Ａｘ方向の加速度成分Ｇｘと上下軸Ａｚ方向の加速度成分Ｇｚとのベクトル比によって算出してよい。なお、これらのベクトル比の算出では、加速度成分Ｇｘとともに又は加速度成分Ｇｘの代わりに、加速度検出値Ｇの左右軸Ａｙ方向の加速度成分Ｇｙが加味されてもよい。また、例えば、姿勢角導出部５２は、車両１００の停止中又は走行中に、角速度センサ６２により得られた角速度の積分値に基づいて、路面６００の勾配を算出してよい。

路面６００の勾配が閾値ｔｈ２（例えば１度）未満である場合、姿勢角導出部５２は、路面６００が坂道でなく、水平であると判定する。路面６００の勾配が閾値ｔｈ２以上である場合、姿勢角導出部５２は、路面６００が水平でなく、坂道であると判定する。

姿勢角導出部５２は、複数の時点で検出された加速度センサ６１の検出値（加速度検出値）を取得する。複数の時点で検出された加速度検出値は、時系列に並ぶデータであり、時系列データを形成する。姿勢角導出部５２は、加速度検出値に基づいて、車両１００の姿勢角を算出する。この場合、姿勢角導出部５２は、停止中の加速度検出値Ｇに基づいて、車両１００の姿勢角を算出してよい。姿勢角導出部５２は、走行中の加速度検出値ΔＧに基づいて、車両１００の姿勢角を算出してよい。なお、加速度検出値ΔＧは、複数の時点で検出された加速度検出値の差分つまり変化量を示す。姿勢角導出部５２は、複数の時点で検出された複数の加速度検出値Ｇから加速度検出値ΔＧを算出してよい。

また、姿勢角導出部５２は、複数の時点で検出された加速度検出値を含む時系列データに基づいて、車両１００の姿勢角を算出してよい。この場合、姿勢角導出部５２は、各時点で検出された加速度検出値に基づいて、各時点での姿勢角を算出してよい。また、姿勢角導出部５２は、所定期間における各時点で検出された加速度検出値の統計値（例えば平均値）を算出し、加速度検出値の統計値に基づいて、所定期間における姿勢角を算出してよい。車両１００の姿勢角は、停止中には、荷物の積み下ろし、乗車人員の乗り降りなどに応じて変化し得る。車両１００の姿勢角は、走行中には、ガソリン等の燃料の減少、或いは走行中の乗車人員の移動などの荷重変化に応じて変化し得る。

姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配に基づいて、加速度検出値を処理する。例えば、路面６００が坂道である（水平でない）場合、姿勢角導出部５２は、加速度検出値の処理において、路面６００が坂道である期間（つまり坂道走行期間）に検出された加速度検出値Ｇを、車両１００の姿勢角の算出に用いる時系列データから除外してよい。車両１００の姿勢角の算出に用いる時系列データから除外するとは、各時点で加速度検出値を基に姿勢角を算出する場合に、その加速度検出値を姿勢角の算出を行うためのデータとしないこと、所定期間の加速度検出値の平均値を基に姿勢角を算出する場合に、その平均値を算出するためのデータとしないこと、等を含んでよい。この除外の処理の詳細については後述する。なお、加速度検出値の平均値を算出したり、所定期間における加速度検出値を取得したりする場合には、検出済みの加速度検出値が記憶部１７０に記憶されていてよい。

また、姿勢角導出部５２は、加速度検出値の処理において、加速度検出値を補正してよい。また、路面６００が坂道である場合、姿勢角導出部５２は、姿勢角が算出された値（姿勢角算出値）を補正してよい。この加速度検出値又は姿勢角算出値の補正は、坂道走行期間における加速度検出値を除外する代わりに行われてよい。この補正では、加速度検出値又は姿勢角算出値に対して、所定の値が加算又は減算されたり、路面６００の勾配に応じた値を加算又は減算されたりしてよい。加速度検出値又は姿勢角算出値の補正の詳細については、後述する。

次に、車両１００に作用する加速度及びこの加速度に基づき算出される姿勢角の例について詳述する。

図２Ａは、路面６００が坂道でなく、停止時において車両１００が路面６００に対して傾いていない場合に作用する重力加速度を説明する説明図である。図２Ｂは、路面６００が坂道でなく、停止時において車両１００が路面６００に対して傾いている場合に作用する重力加速度を説明する説明図である。図２Ｃは、路面６００が坂道であり、停止時において車両１００が路面６００に対して傾いていない場合に作用する重力加速度を説明する説明図である。

姿勢角導出部５２は、加速度検出値に基づいて姿勢角を算出することにより、又は姿勢角を算出且つ補正することにより、姿勢角の導出を行う。なお、図２等の車両座標系において紙面に対して垂直方向の左右軸Ａｙについては図示していないが、車両１００の進行方向に対して左右方向に傾いている場合は左右軸Ａｙ方向にも加速度成分が生じる。加速度センサ６１は、上下軸Ａｚ方向、前後軸Ａｘ方向及び左右軸Ａｙ方向の加速度を検出する。

図２Ａでは、車両１００の基準面が路面６００に対して平行である場合、姿勢角の算出値はゼロとなる。姿勢角は、路面６００に対する車両１００の基準面の傾き、或いは地球の重力方向の鉛直線からの車両１００の上下軸Ａｚの傾きとして算出される。なお、左右軸Ａｙ方向の加速度成分を用いずに、上下軸Ａｚ方向と前後軸Ａｘ方向の２方向、すなわち上下方向とこれに直交する直交方向の加速度成分によって姿勢角を算出してもよい。

車両１００の停止時には、図２Ａ～図２Ｃに示すように、停止中の車両１００における上下軸Ａｚ方向、前後軸Ａｘ方向、及び左右軸Ａｙ方向の３軸の重力加速度の比によって姿勢角を算出する。以降、車両１００の停止中の姿勢角を算出するアルゴリズムを「停止中アルゴリズム」と称することにする。

図２Ａに示すように、停止中の車両１００の姿勢が路面６００に対して前後方向に傾いていない場合、車両１００に作用する重力加速度は、車両１００の上下軸Ａｚ方向のみに作用する。このため、加速度センサ６１の加速度検出値Ｇ（すなわち重力加速度の検出値）は、上下軸Ａｚ方向の加速度成分Ｇｚのみを有する。

また、図２Ｂに示すように、停止中の車両１００の姿勢が路面６００に対して例えば前後方向に傾斜している場合、車両１００に作用する重力加速度は、車両１００の上下軸Ａｚ方向及び前後軸Ａｘ方向の両方向に作用する。図２Ｂでは、後部荷室に荷物を搭載した場合など、車両１００が後方に傾いている（車両前部が斜め上に向いている）状態を示している。このため、加速度センサ６１の加速度検出値Ｇは、上下軸Ａｚ方向の加速度成分Ｇｚと前後軸Ａｘ方向の加速度成分Ｇｘを有する。姿勢角導出部５２において、停止中アルゴリズムにより算出する姿勢角βは、例えば以下の数式（１）によって求められる。

このように、姿勢角処理装置５は、上述した停止中アルゴリズムによって、車両１００の停止中の姿勢角をリアルタイムで算出して観測可能である。

また、路面６００が坂道である場合、車両１００に作用する重力加速度は、図２Ｂと同様に、車両１００の上下軸Ａｚ方向及び前後軸Ａｘ方向の両方向に作用する。図２Ｂでは、坂道である路面６００に車両１００が沿って停車しているが、重力加速度の作用については、坂道である路面６００に対して車両１００が傾いて停車している場合も同様である。このため、加速度センサ６１の加速度検出値Ｇは、上下軸Ａｚ方向の加速度成分Ｇｚと前後軸Ａｘ方向の加速度成分Ｇｘを有する（図２Ｃ参照）。姿勢角導出部５２において、停止中アルゴリズムにより算出する姿勢角βは、上述の数式（１）によって求められる。

したがって、車両１００の加速度として停止中の重力加速度のみを用いると、図２Ｂのような路面６００が坂道でなく路面６００に対して車両１００が傾いている場合と、図２Ｃのような路面６００自体が坂道である場合と、を区別することが困難である。図２Ｃの場合には、路面６００に対して車両１００は傾いておらず、姿勢角βが０となることが好ましい。

図３Ａは、路面６００が坂道でなく、走行時において車両１００が傾いていない場合に作用する運動加速度を説明する説明図である。図３Ｂは、路面６００が坂道でなく、走行時において車両１００が傾いている場合に作用する運動加速度を説明する説明図である。図３Ｃは、路面６００が坂道であり、走行時において車両１００が傾いていない場合に作用する合成加速度を説明する説明図である。図３Ｄは、路面６００が坂道であり、走行時において車両１００が傾いている場合に作用する合成加速度を説明する説明図である。

車両１００の走行時には、図３Ａ～図３Ｄに示すように、走行中の車両１００における上下軸Ａｚ方向、前後軸Ａｘ方向、及び左右軸Ａｙ方向の３軸の運動加速度等の変化量の比によって姿勢角を算出する。以降、車両１００の走行中の姿勢角を算出するアルゴリズムを「走行中アルゴリズム」と称することにする。

図３Ａに示すように、路面６００が坂道でなく、前方に向かって走行中の車両１００の姿勢が路面６００に対して前後方向に傾いていない場合、車両１００に作用する運動加速度は、車両１００の前後軸Ａｘ方向のみに作用する。このため、加速度センサ６１の加速度検出値ΔＧ（ここでは運動加速度の検出値の変化量）は、前後軸Ａｘ方向の加速度成分ΔＧｘのみを有する。走行中アルゴリズムでは、所定時点又は所定期間毎の加速度検出値の差分によって加速度を算出するため、加速度の変化量をΔＧ、ΔＧｘ等として表している。なお、図３Ａでは、路面６００が坂道でなく水平であるため、重力加速度の変化量は値０となり、無視できる。

なお、加速度検出値の変化量としてのΔＧは、複数の時点で検出された複数の加速度検出値の差分の算出により得られてよい。本実施形態では、加速度検出値の変化量のことを、単に加速度検出値ΔＧとも記載する。これらのことは、ΔＧの各方向の成分であるΔＧｘ、ΔＧｙ、ΔＧｚについても同様である。

また、図３Ｂに示すように、路面６００が坂道でなく、前方に向かって走行中の車両１００の姿勢が路面６００に対して例えば前後方向に傾斜している場合、車両１００に作用する運動加速度は、車両１００の上下軸Ａｚ方向及び前後軸Ａｘ方向の両方向に作用する。図３Ｂでは、後部荷室に荷物を搭載している場合など、車両１００が後方に傾いている（車両前部が斜め上に向いている）状態を示している。このため、加速度センサ６１の加速度検出値ΔＧは、前後軸Ａｘ方向の加速度成分ΔＧｘと上下軸Ａｚ方向の加速度成分ΔＧｚを有する（図３Ｂ参照）。姿勢角導出部５２において、走行中アルゴリズムにより算出する姿勢角βは、例えば以下の数式（２）によって求められる。

なお、図３Ｂでは、路面６００が坂道でなく水平であるため、重力加速度の変化量は値０となり、無視できる。

また、図３Ｃに示すように、路面６００が坂道であり路面６００に沿って車両１００が走行する場合、車両１００に作用する運動加速度Ｇ１は、車両１００の前後軸Ａｘ方向に作用する。路面６００が坂道である場合、車両１００の前後軸Ａｘ方向の運動加速度Ｇ１とともに、重力加速度が車両１００の前後軸Ａｘ方向に分解された加速度成分Ｇｘ１１と上下軸Ａｚ方向に分解された加速度成分Ｇｚ１１とが、加速度センサ６１により検出される。加速度成分Ｇｘ１１は、坂道の路面６００を下る方向に向かう加速度である。加速度成分Ｇｚ１１は、路面６００に垂直に向かう方向に向かう加速度である。

したがって、坂道でない路面６００に対して車両１００が傾斜して走行する図３Ｂの場合と比較すると、車両１００が坂道の路面６００を上って走行する場合、車両１００には、車両１００の走行方向とは逆方向に、運動加速度Ｇ１に加えて重力加速度に起因する加速度成分Ｇｘ１１が作用し、路面６００に垂直に向かう方向に、重力加速度に起因する加速度成分Ｇｚ１１が新たに作用する。したがって、車両１００が前傾するように、車両１００に加速度検出値Ｇとしての合成加速度が作用する。合成加速度は、重力加速度と運動加速度とを加算した加速度である。

したがって、加速度センサ６１により検出される合成加速度の加速度検出値ΔＧは、前後軸Ａｘ方向の加速度成分ΔＧｘ（ΔＧ１＋ΔＧｘ１１）と、上下軸Ａｚ方向の加速度成分ΔＧｚ（ΔＧｚ１１）を有する。姿勢角導出部５２において、走行中アルゴリズムにより算出する姿勢角βは、例えば上記の数式（２）によって求められる。よって、図３Ｃでは、姿勢角βとして、路面６００に対する車両１００の傾きを示す実際の姿勢角（図３Ｃでは値０）とともに、重力加速度の成分に起因する姿勢角が合成されて算出される。

なお、図３Ｃでは、車両１００が路面６００を上って走行することを例示したが、後方に車両１００が走行する場合、以下のようになる。即ち、車両１００が路面６００を下って走行する場合には、坂道でない路面６００に対して傾斜して走行する図３Ｂの場合と比較すると、車両１００には、下り方向へ向かう走行方向とは逆方向に、運動加速度Ｇ１から重力加速度に起因する加速度成分Ｇｘ１１が減少した加速度が作用し、路面６００に垂直に向かう方向に、重力加速度に起因する加速度成分Ｇｚ１１が新たに作用する。したがって、車両１００が後傾するように、車両１００に加速度検出値Ｇとしての合成加速度が作用する。

したがって、加速度センサ６１により検出される合成加速度の加速度検出値ΔＧは、前後軸Ａｘ方向の加速度成分ΔＧｘ（ΔＧ１－ΔＧｘ１１）と、上下軸Ａｚ方向の加速度成分ΔＧｚ（ΔＧｚ１１）を有する。姿勢角導出部５２において、走行中アルゴリズムにより算出する姿勢角βは、例えば上記の数式（２）によって求められる。よって、図３Ｃでは、姿勢角βとして、路面６００に対する車両１００の傾きを示す実際の姿勢角（図３Ｃでは値０）とともに、重力加速度の成分に起因する姿勢角が合成されて算出される。

また、図３Ｄに示すように、路面６００が坂道であり路面６００に対して傾斜して車両１００が走行する場合、車両１００に作用する運動加速度は、図３Ｂと同様に、車両１００の上下軸Ａｚ方向及び前後軸Ａｘ方向の両方向に作用する。また、路面６００が坂道であるので、車両１００の前後軸Ａｘ方向及び上下軸Ａｚの運動加速度とともに、図３Ｃと同様に、重力加速度が作用する。具体的には、運動加速度は、前後軸Ａｘ方向に分解された運動加速度の加速度成分Ｇｘ２と、上下軸Ａｚ方向に分解された運動加速度の加速度成分Ｇｚ２と、を有する。また、重力加速度は、前後軸Ａｘ方向に分解された重力加速度の加速度成分Ｇｘ２１と、上下軸Ａｚ方向に分解された重力加速度の加速度成分Ｇｚ２２と、を有する。よって、加速度センサ６１により検出される合成加速度の加速度検出値ΔＧは、運動加速度及び重力加速度が前後軸Ａｘ方向に分解された加速度成分ΔＧｘ（ΔＧｘ２＋ΔＧｘ２１）と、運動加速度及び重力加速度が上下軸Ａｚ方向に分解された加速度成分ΔＧｚ（ΔＧｚ２＋ΔＧｚ２１）と、を有する。姿勢角導出部５２において、走行中アルゴリズムにより算出する姿勢角βは、例えば上記の数式（２）によって求められる。したがって、図３Ｄでは、姿勢角βとして、路面６００に対する車両１００の傾きを示す実際の姿勢角とともに、重力加速度の成分に起因する姿勢角が合成されて算出される。図３Ｄにおいても、車両１００が路面６００を上って走行する場合も下って走行する場合も考慮可能である。

このように、姿勢角処理装置５は、上述した走行中アルゴリズムによって、路面６００が坂道でも坂道でなくても、車両１００の走行中の姿勢角βを算出可能である。また、走行中アルゴリズムによって算出された加速度検出値ΔＧを観察することで、図３Ｂ～図３Ｄの状態を区別可能である。つまり、路面６００が坂道でなく車両１００が路面６００に対して傾いている状態と、路面６００が坂道であり車両１００が路面６００に対して傾いていない状態と、路面６００が坂道であり車両１００が路面６００に対して傾いている状態とで、それぞれ異なる加速度成分ΔＧｘ，ΔＧｚ等を含むので、区別可能である。

ここで、路面６００が坂道である場合、路面６００の勾配は一定でないことが多く、車両１００に作用する重力加速度の前後軸Ａｘ方向の加速度成分及び上下軸Ａｚ方向の加速度成分の大きさは、時間経過とともに変化し得る。この場合、走行中の姿勢角βの算出では、加速度検出値ΔＧ（加速度検出値の変化量）を用いるため、重力加速度の加速度成分が相殺されず、重力加速度の成分が姿勢角の導出誤差として表れ、姿勢角の導出精度が低下し得る。これに対し、本実施形態では、姿勢角処理装置５は、加速度検出値に対して様々な処理を行い、姿勢角の導出精度を向上している。

次に、加速度検出値に対する様々な処理について説明する。加速度検出値の処理は、例えば、時系列データに含まれる一部の加速度検出値の除外、加速度検出値の補正、姿勢角算出値の補正を含んでよい。

まず、一部の加速度検出値の除外について説明する。姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配に基づいて、加速度検出値Ｇの時系列データのうち、車両１００が坂道走行期間に検出された加速度検出値Ｇを、姿勢角を算出するための時系列データから除外して、車両１００の姿勢角を算出してよい。

図４は、加速度検出値の一部の除外例を説明する図である。図４は、路面６００の勾配イメージ、路面６００の勾配の導出結果、及び加速度検出値の一例を時系列で示す。

勾配イメージは、実空間での路面６００の勾配の状態を示している。路面６００の勾配の情報は、各時点で姿勢角導出部５２により導出された路面６００の勾配である。加速度の検出値は、各時点で加速度センサ６１により検出された加速度検出値Ｇである。

図４では、閾値ｔｈ２が±１度とされている。路面６００の勾配が－１度以上且つ＋１度以下の場合に閾値範囲Ｓ１の範囲内とされ、路面６００が坂道でないと判定される。一方、路面６００の勾配が－１度より小さい又は＋１度より大きい場合に、閾値範囲Ｓ１の範囲外とされ、路面６００が坂道であると判定される。なお、路面６００の勾配が０度であることは、路面６００が水平であることを示す。路面６００の勾配が負の値である場合には、車両１００の走行方向を加味して、路面６００が下り坂であることを示す。路面６００の勾配が正の値である場合には、車両１００の走行方向を加味して、路面６００が上り坂であることを示す。

図４では、横軸方向に時間を示しており、加速度センサ６１の動作期間が示されている。加速度センサ６１の動作開始時から時点ｔａの期間は、路面６００の勾配が閾値範囲Ｓ１内であり、非坂道走行期間Ｋ２である。時点ｔａから時点ｔｂの期間は、路面６００の勾配が閾値範囲Ｓ１外であり、坂道走行期間Ｋ１である。時点ｔｂ以降の期間は、路面６００の勾配が閾値範囲Ｓ１内であり、非坂道走行期間Ｋ２である。時点ｔｃは、坂道走行期間Ｋ１に含まれる。

加速度センサ６１の動作期間は、加速度センサ６１が車両１００に作用する加速度（例えば重力加速度、運動加速度、合成加速度）を検出するために動作している期間である。ここでの加速度センサ６１の動作期間は、加速度センサ６１の動作中の全期間であってもよいし、動作中の一部の期間であってもよい。ここでの動作期間は、例えば、５分や１５分の期間でよい。

閾値範囲Ｓ１は、任意に決定されてもよいし、何らかの基準（例えば路面６００の勾配の状態）に応じて決定されてよい。例えば、路面６００の勾配の変化が小さく比較的平坦である場合、閾値範囲Ｓ１を小さく設定してもよい。例えば、路面６００の勾配の変化が大きい場合、閾値範囲Ｓ１を大きく設定してもよい。

姿勢角導出部５２は、図４に示すように、加速度センサ６１の動作期間のうち、坂道走行期間Ｋ１（除外期間）において検出された加速度検出値Ｇを、車両１００の姿勢角の算出で用いる加速度検出値Ｇの時系列データから除外する。即ち、姿勢角導出部５２は、非坂道走行期間Ｋ２において検出された加速度検出値Ｇの時系列データに基づいて、車両１００の姿勢角を算出する。これにより、姿勢角処理装置５は、検出精度の低い加速度検出値を除外して姿勢角の算出に用いることを抑制でき、姿勢角の導出精度を向上できる。

姿勢角導出部５２は、加速度センサ６１から一定の期間（例えば動作期間）分の加速度検出値Ｇの時系列データをまとめて取得してよい。姿勢角導出部５２は、一定の期間毎に、坂道走行期間Ｋ１に含まれる加速度検出値Ｇを除外してよい。また、姿勢角導出部５２は、加速度センサ６１から加速度検出値Ｇのデータを逐次取得してよい。姿勢角導出部５２は、各時点で、加速度検出値Ｇが坂道走行期間Ｋ１に含まれるか否かを判定し、加速度検出値Ｇが坂道走行期間Ｋ１に含まれる場合に、この加速度検出値Ｇを除外してよい。

また、勾配が閾値範囲Ｓ１外であっても、勾配の変動が一定範囲内の場合は、重力加速度が相殺され得る。そのため、加速度検出値Ｇの除外対象は、勾配が閾値範囲Ｓ１外、且つ、勾配の変動が閾値変動量範囲Ｓ２外としてもよい。つまり、姿勢角導出部５２は、勾配が閾値範囲Ｓ１の範囲外、且つ、勾配の変動が閾値変動量範囲Ｓ２の範囲外の場合に、この勾配の時点で検出された加速度検出値Ｇを除外してよい。この場合、姿勢角導出部５２は、勾配が閾値範囲Ｓ１の範囲内である場合、この勾配の時点で検出された加速度検出値Ｇを除外しなくてよい。また、勾配が閾値範囲Ｓ１の範囲外、且つ、勾配の変動が閾値変動量範囲Ｓ２の範囲内の場合、この勾配の時点で検出された加速度検出値Ｇを除外しなくてよい。

次に、加速度検出値Ｇの補正について説明する。
図５は、路面６００の勾配を加味した加速度検出値の補正例を説明する図である。図５は、各時点における路面６００の勾配イメージ、路面６００の勾配の導出結果、及び加速度検出値、及び加速度検出値の補正値の一例を時系列で示す。図５において、各時点における路面６００の勾配イメージ、路面６００の勾配の導出結果、及び加速度検出値は、図４と同様である。図５では、図４において説明した事項と同様の事項については、その説明を省略又は簡略化する。図５では、加速度検出値を示すグラフにおいて、補正前の加速度検出値Ｇを黒丸及び点線で示し、加速度検出値の補正値（補正後の値）を白丸及び実線で示している。

姿勢角導出部５２は、導出された路面６００の勾配に基づいて、加速度検出値Ｇを補正する。この場合、姿勢角導出部５２は、検出された加速度検出値Ｇにおいて、坂道である路面６００に対する車両１００の重力加速度に起因する加速度検出値Ｇの成分が小さくなるように、好ましくはこの加速度検出値の成分が値０となるように、加速度検出値Ｇを補正する。具体的には、車両１００が坂道の路面６００を走行する場合、姿勢角導出部５２は、車両１００の前後軸Ａｘの走行方向とは逆方向の加速度成分Ｇｘを、重力加速度に起因する加速度検出値の成分に応じて小さくし、上下軸Ａｚの路面６００に向かう方向の加速度成分Ｇｚを、重力加速度に起因する加速度検出値の成分に応じて小さくする。

姿勢角導出部５２は、各時点で各時点における加速度検出値Ｇを補正してもよいし、所定期間における加速度検出値Ｇの統計値（例えば平均値）を補正してもよい。

図５に示す路面６００の勾配が正の値、つまり車両１００が坂道の路面６００を上って走行する場合、前後軸Ａｘの走行方向とは逆方向の加速度に重力加速度に起因する加速度の成分が加算されて合成されるので、運動加速度と比較すると合成加速度が大きくなる。そのため、姿勢角導出部５２は、合成加速度の加速度検出値Ｇが小さくなるように、加速度検出値Ｇを補正する。

一方、図５に示す路面６００の勾配が負の値、つまり車両１００が坂道の路面６００を下って走行する場合、前後軸Ａｘの走行方向とは逆方向の加速度から重力加速度に起因する加速度の成分が減算されて合成されるので、運動加速度と比較すると合成加速度が小さくなる。そのため、姿勢角導出部５２は、合成加速度の加速度検出値Ｇが大きくなるように、加速度検出値Ｇを補正する。

言い換えると、車両１００が坂道の路面６００を上って走行する場合、上下軸Ａｚに沿う加速度成分Ｇｚが路面６００の方向に向かって大きくなる。そのため、車両１００の姿勢角βは、路面６００に対する車両１００の実際の姿勢角よりも、前傾するような誤差を含む。これに対し、姿勢角導出部５２は、上下軸Ａｚに沿う加速度成分Ｇｚの値を小さくなるよう補正することで、前傾の誤差を抑制できる。

また、車両１００が坂道の路面６００を下って走行する場合、上下軸Ａｚに沿う加速度成分Ｇｚが路面６００の方向に向かって小さくなる。そのため、車両１００の姿勢角βは、路面６００に対する車両１００の実際の姿勢角よりも、後傾するような誤差を含む。これに対し、姿勢角導出部５２は、上下軸Ａｚに沿う加速度成分Ｇｚの値を大きくなるよう補正することで、後傾の誤差を抑制できる。

このように、姿勢角処理装置５は、車両１００が坂道の路面６００を走行する場合でも、検出精度の低い加速度検出値Ｇを補正して加速度検出値Ｇを改善でき、姿勢角の導出精度を向上できる。また、検出済みの加速度検出値Ｇを有効活用できる。

なお、姿勢角導出部５２は、坂道走行期間において、加速度検出値を補正し、非坂道走行期間において、加速度検出値を補正しなくてよい。これにより、姿勢角処理装置５は、効率良く坂道による姿勢角の導出精度の低下を抑制できる。

なお、図５に示す加速度検出値が、合成加速度ではなく、車両１００の上下軸Ａｚに沿う加速度成分Ｇｚであってもよい。車両１００の上下軸Ａｚ方向に作用する加速度成分Ｇｚが、姿勢角の導出誤差への影響が大きく、車両１００の前後軸Ａｘ方向に作用する加速度成分Ｇｘは、姿勢角の導出誤差への影響が小さいためである。

次に、車両１００の姿勢角算出値（姿勢角β）の補正例について説明する。
図６は、路面６００の勾配を加味した姿勢角算出値の補正例を説明する図である。図６は、各時点における路面６００の勾配イメージ、路面６００の勾配の導出結果、姿勢角算出値、及び姿勢角算出値の補正値の一例を時系列で示す。図６において、各時点における路面６００の勾配イメージ及び路面６００の勾配の導出結果は、図４及び図５と同様である。図６では、図４又は図５において説明した事項と同様の事項については、その説明を省略又は簡略化する。図６では、姿勢角算出値を示すグラフにおいて、補正前の姿勢角算出値を黒丸及び点線で示し、姿勢角算出値の補正値（補正後の値）を白丸及び実線で示している。

姿勢角導出部５２は、導出された路面６００の勾配に基づいて、姿勢角算出値を補正する。この場合、姿勢角導出部５２は、姿勢角算出値において、坂道である路面６００に対する車両１００の重力加速度の影響が小さくなるように、好ましくは重力加速度の影響が無くなるように、姿勢角算出値を補正する。

例えば、姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配と、この路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２を予め算出等により導出しておいてよい。路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２は、例えば、路面６００の勾配が大きい程、路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２が大きくなり、路面６００の勾配が小さい程、路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２が小さくなる。姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配と、この路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２と、を関連付けて記憶部７０に保持されておいてよい。これにより、姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配に基づいて、この路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２を導出可能となる。姿勢角導出部５２は、姿勢角算出値から路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２を減算することで、姿勢角算出値を補正してよい。

また、例えば、姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配と、この路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２を抑制（例えば除外）するための姿勢角算出値の補正値を、予め算出等により導出しておいてよい。例えば、路面６００の勾配の絶対値が大きい程、姿勢角算出値の補正値が大きくなり、路面６００の勾配の絶対値が小さい程、姿勢角算出値の補正値が小さくなる。姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配と、姿勢角算出値の補正値と、を関連付けて記憶部７０に保持されておいてよい。これにより、姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配に対応する姿勢角算出値の補正値を取得し、姿勢角算出値を補正できる。

また、例えば、姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配に基づいて、路面６００の勾配に起因する加速度成分を算出してよい。姿勢角導出部５２は、路面６００の勾配に起因する加速度成分に基づく姿勢角の成分β２を算出してよい。姿勢角導出部５２は、姿勢角算出値から、路面６００の勾配に起因する加速度成分に基づく姿勢角の成分β２を減算することで、姿勢角算出値を補正してよい。なお、路面６００の勾配に起因する加速度成分に基づく姿勢角の姿勢角の成分β２は、上述した路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分β２と同じでよい。

姿勢角導出部５２は、各時点で各時点における姿勢角算出値を補正してもよいし、所定期間における姿勢角算出値の統計値（例えば平均値）を補正してもよい。

図６に示す路面６００の勾配が正の値、つまり車両１００が坂道の路面６００を上って走行する場合、姿勢角算出値と比較すると、路面６００に対する車両１００の実際の姿勢角よりも前傾するように姿勢角が変化する。つまり、実際の姿勢角よりも小さくなるように姿勢角が変化する。よって、姿勢角導出部５２は、姿勢角算出値が大きくなるように補正することで、前傾の誤差を抑制できる。

図６に示す路面６００の勾配が負の値、つまり車両１００が坂道の路面６００を下って走行する場合、姿勢角算出値と比較すると、路面６００に対する車両１００の実際の姿勢角よりも後傾するように姿勢角が変化する。つまり、実際の姿勢角よりも大きくなるように姿勢角が変化する。よって、姿勢角導出部５２は、姿勢角算出値が小さくなるように補正することで、後傾の誤差を抑制できる。

このように、姿勢角処理装置５は、車両１００が坂道の路面６００を走行する場合でも、精度の低い姿勢角算出値を補正して姿勢角算出値を改善でき、姿勢角の導出精度を向上できる。

なお、姿勢角導出部５２は、坂道走行期間において、姿勢角算出値を補正し、非坂道走行期間において、姿勢角算出値を補正しなくてよい。これにより、姿勢角処理装置５は、効率良く坂道による姿勢角の導出精度の低下を抑制できる。

図７は、加速度検出値の除外前後における車両座標系を加味した加速度検出値の分布例を示す図である。図７は、加速度センサ６１の一定期間分の加速度検出値Ｇの時系列データを、ｘｙ座標系上の点として図示している。図７では、図４に示した加速度検出値Ｇの除外前後の分布を示している。加速度検出値Ｇは、（Ｇｘ，Ｇｚ）により示されている。図７において、横軸が車両１００の前後軸Ａｘであり、縦軸が車両１００の上下軸Ａｚである。

図７に示すように、路面６００に対する車両１００の姿勢角を一定にして、坂道でない路面６００を車両１００が走行する場合、加速度検出値Ｇを表す各点は、ｘｚ座標上において所定の傾きを有する直線上に分布する。走行中には路面６００に対する車両１００の姿勢角が一定であると仮定すると、この直線の傾きは、路面６００の勾配に応じて異なる。したがって、路面６００が坂道である場合と路面６００が坂道でない場合とでは、直線の傾きが異なり、判別可能である。図７では、直線Ｌ１は、坂道でない路面上で検出された各加速度検出値Ｇに基づいて算出されたものである。坂道の路面６００を車両１００が走行する場合、加速度検出値Ｇを表す各点は、直線Ｌ１付近ではなく直線Ｌ１からずれた位置や領域（例えば領域Ｒ１，Ｒ２）に分布する。

姿勢角導出部５２は、車両１００の姿勢角を算出するとき、姿勢角を算出するデータから領域Ｒ１，Ｒ２の内部に位置する加速度検出値Ｇを除外してよい（図７の「除外後」参照）。領域Ｒ１，Ｒ２の内部に位置する加速度検出値Ｇを除外されることで、その他の加速度検出値Ｇの点が直線Ｌ１付近に配置される。姿勢角導出部５２は、直線Ｌ１付近に分布した加速度検出値Ｇの時系列データを用いることで、車両１００の姿勢角を高精度に導出可能である。なお、直線Ｌ１付近に分布する加速度検出値Ｇは、図４における非坂道走行期間Ｋ２において検出された加速度検出値Ｇに相当する。領域Ｒ１，Ｒ２の内部に分布する加速度検出値Ｇは、図４における坂道走行期間Ｋ１において検出された加速度検出値Ｇに相当する。

以上、姿勢角処理装置５によれば、姿勢角導出部５２は、加速度センサ６１の動作期間のうち、坂道走行期間Ｋ１に検出された加速度検出値Ｇを、車両１００の姿勢角の算出で用いる加速度検出値Ｇの時系列データから除外する。このため、姿勢角処理装置５は、導出される車両１００の姿勢角の精度を向上できる。

なお、図７Ｂでは、坂道走行期間Ｋ１内の加速度検出値Ｇを、姿勢角を算出するための時系列データから除外することを例示したが、図５に示したように、坂道走行期間Ｋ１内の加速度検出値Ｇを補正してもよい。この場合、路面６００の勾配での重力加速度に起因する加速度成分が抑制される。この結果、例えば領域Ｒ１，Ｒ２内に位置していた加速度検出値Ｇは、補正されることで、水平な路面６００で検出された加速度検出値Ｇが分布する直線Ｌ１に近づいて分布することになる。

（ユースケース）
以下のユースケースでは、自動車等の車両１００に搭載された姿勢角処理装置５を有する画像表示システム１０について説明する。

図８は、画像表示システム１０を備える車両１００の概念図である。画像表示システム１０は、例えば、移動体の一例としての車両１００に備えられるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）を含むものである。すなわち、車両１００は、移動体本体と、移動体本体に備えられた画像表示システム１０とを備える。

画像表示システム１０は、車両１００のフロントシールド１０１（ウィンドウシールドの一例）に下方から画像を投影するように、車両１００の車室内に設置されている。図８の例では、フロントシールド１０１の下方のダッシュボード１０２内に、画像表示システム１０が配置されている。

図８に示すように、画像表示システム１０の表示によって、ユーザ２００は、車両１００の前方（車外）に設定された対象空間４００に投影された虚像３００を、フロントシールド１０１越しに視認する。ここでいう「虚像」は、画像表示システム１０から出射される光がフロントシールド１０１等の表示対象物にて発散するとき、その発散光線によって、実際に物体があるように結ばれる像を意味する。そのため、車両１００を運転しているユーザ２００は、車両１００の前方に広がる実空間に重ねて、画像表示システム１０にて投影される画像に対応する虚像３００を見ることができる。したがって、画像表示システム１０によれば、例えば、車速情報、ナビゲーション情報、歩行者情報、前方車両情報、車線逸脱情報、及び車両コンディション情報等の、種々の運転支援情報を、虚像３００としてユーザ２００に視認させることができる。これにより、ユーザ２００は、フロントシールド１０１の前方に視線を向けた状態から僅かな視線移動だけで、運転支援情報を視覚的に取得することができる。虚像３００は、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）技術を用いて表示される画像に対応する。

画像表示システム１０において、対象空間４００に形成される虚像３００は、画像表示システム１０の光軸５００に交差する仮想面５０１上に形成される。仮想面５０１における虚像３００が形成される位置は、車両１００の姿勢角に応じて決定される。つまり、車両１００の姿勢角に従って、フロントシールド１０１に投影される画像の表示位置が調整されることで、虚像３００の表示位置が調整される。

ここで使用される車両１００の姿勢角は、上述のように、加速度検出値の処理（例えば一部の加速度検出値の除外、補正）又は姿勢角の補正に基づいて導出されたものので、導出精度の高い姿勢角である。したがって、画像表示システム１０は、フロントシールド１０１での画像の表示位置をより正確に調整できる。

以上のように、本実施形態では、姿勢角処理装置５は、移動体（例えば車両１００）の姿勢角を導出する。姿勢角処理装置５は、移動体の走行時における複数の時点において検出された、移動体に作用する複数の加速度の検出値（例えば加速度検出値Ｇ）を取得するとともに、加速度の検出値の変化量を用いて、移動体の姿勢角（例えば姿勢角β、姿勢角算出値）を導出する処理部５０を備える。処理部５０は、移動体が走行する路面６００の勾配の情報を用いて加速度の検出値を処理したのち、処理された加速度の検出値の変化量に基づいて移動体の姿勢角を導出するか、または、取得した加速度の検出値の変化量に基づいて算出した姿勢角を、路面６００の勾配の情報を用いて補正することで移動体の姿勢角として導出する。

路面６００が坂道である場合、加速度の検出値には、走行による運動加速度と、移動体に作用する重力加速度と、が含まれる。坂道走行中には、路面６００に沿った加速度成分だけでなく、路面６００に垂直な方向の加速度分も変化し得る。そのため、走行中アルゴリズムによる姿勢角の補正精度が悪化し得る。これに対し、姿勢角処理装置５は、路面６００の勾配が存在する場合に、少なくとも一部の加速度の検出値を姿勢角の算出対象から除外したり補正したりして適宜処理を行うことで、重力加速度による姿勢角の導出誤差を抑制できる。よって、姿勢角処理装置５は、姿勢角の導出精度を向上できる。

また、処理部５０は、加速度の検出値の処理として、複数の時点に含まれる第１の時点（例えば時点ｔｃ）で取得した路面６００の勾配の絶対値が第１閾値（例えば閾値ｔｈ２）より大きい場合（例えば閾値範囲Ｓ１の範囲外である場合）、当該加速度の検出値を移動体の導出に用いるための値から除外してよい。

これにより、姿勢角処理装置５は、坂道走行期間Ｋ１における加速度検出値を時系列データから除外し、非坂道走行期間Ｋ２における加速度検出値を含む時系列データに基づいて、姿勢角を算出できる。よって、姿勢角処理装置５は、坂道での重力加速度の成分による誤差を抑制して、姿勢角の導出精度を向上できる。

また、処理部５０は、加速度の検出値の処理として、複数の時点に含まれる第１の時点で取得した路面６００の勾配の絶対値が第１閾値より大きく、且つ、路面６００の勾配の変動量の絶対値が第２閾値より大きい場合（例えば閾値変動量範囲Ｓ２の範囲外である場合）、当該加速度の検出値を移動体の姿勢角の導出に用いるための値から除外してよい。

これにより、姿勢角処理装置５は、勾配が閾値範囲Ｓ１外であっても、勾配の変動が一定範囲内の場合には、加速度の検出値を除外しなくても、重力加速度が相殺され易くなり、姿勢角の導出誤差を小さく維持して、姿勢角の導出に係る処理負荷を低減できる。

また、処理部５０は、加速度の検出値の処理として、路面６００の勾配の情報に基づいて、取得した加速度の検出値を補正してよい。

これにより、姿勢角処理装置５は、補正された加速度の検出値を基に姿勢角を算出できるので、取得された加速度の検出値を無駄にせずに、坂道での重力加速度の成分による姿勢角の導出誤差を抑制できる。よって、姿勢角処理装置５は、加速度の検出値の利用効率を向上できる。

また、処理部５０は、路面６００の勾配の情報に基づいて、加速度の検出値のうち、移動体に作用する重力加速度の成分が小さくなるように、加速度の検出値を補正してよい。

これにより、姿勢角処理装置５は、路面６００の勾配に応じた重力加速度の成分が抑制された加速度を得ることができる。よって、姿勢角処理装置５は、重力加速度の成分による姿勢角の導出誤差を抑制できる。

また、処理部５０は、移動体に作用する重力加速度の情報を用いて路面６００の勾配の情報を算出するものでよい。路面６００の勾配の情報は、重力加速度のうち移動体の基準面に垂直な第１成分と前記移動体の基準面に垂直な第２成分とに基づいて算出されてよい。

これにより、姿勢角処理装置５は、加速度以外を検出するためのセンサを設けることなく、走行中又は停止中の重力加速度を検出することで、路面６００の勾配を導出できる。

また、処理部５０は、移動体に作用する角速度の情報を用いて路面６００の勾配の情報を算出するものでよい。路面６００の勾配の情報は、角速度の積分に基づいて算出されてよい。

これにより、姿勢角処理装置５は、例えば角速度を検出するセンサを設けて、路面６００の勾配を容易に導出できる。

また、処理部５０は、補正において、路面６００の勾配の情報に基づいて、路面６００の勾配に起因する姿勢角の成分を導出し、導出した成分に基づいて、算出した姿勢角を補正することで移動体の姿勢角として導出してよい。

これにより、姿勢角処理装置５は、加速度検出値の処理を行わずに、坂道の路面６００を走行する移動体の姿勢角を直接補正できる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

上記実施形態では、姿勢角処理装置５のユースケースとして、ヘッドアップディスプレイを有する画像表示システムに適用することを例示したが、他のシステムに適用してもよい。例えば、ヘッドライトや電子ミラー等、車両１００の傾きを用いて処理するシステムに適用可能である。

上記実施形態では、移動体として車両１００を例示したが、その他の移動体でもよい。例えば、移動体は船舶であり、路面６００は船舶が航行する水面でもよい。

本開示は、移動体の姿勢角の導出精度を改善できる姿勢角処理装置、移動体、姿勢角処理方法及びプログラム等に有用である。

５ 姿勢角処理装置
１０ 画像表示システム
５０ 処理部
５１ 出力制御部
５２ 姿勢角導出部
６０ センサ部
６１ 加速度センサ
６２ 角速度センサ
７０ 記憶部
８０ 出力部
１００ 車両
１０１ フロントシールド
３００ 虚像
４００ 対象空間
４０１ 表示領域
５００ 光軸
５０１ 仮想面
６００ 路面
Ａｘ 前後軸
Ａｚ 上下軸
Ａｙ 左右軸
Ｇ、ΔＧ 加速度検出値
Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ、ΔＧｘ、ΔＧｙ、ΔＧｚ 加速度成分
β 姿勢角

Claims (9)

1. 移動体の姿勢角を導出する姿勢角処理装置であって、
   前記移動体の走行時における複数の時点において検出された、前記移動体に作用する加速度の検出値を取得するとともに、取得した前記加速度の検出値の変化量を用いて、前記移動体の姿勢角を導出する処理部を備え、
   前記処理部は、
   前記移動体が走行する路面の勾配の情報を用いて前記加速度の検出値を処理したのち、処理された前記加速度の検出値の変化量に基づいて前記移動体の姿勢角を導出するか、
   または、
   取得した前記加速度の検出値の変化量に基づいて算出した姿勢角を、前記路面の勾配の情報を用いて補正することで前記移動体の姿勢角として導出し、
   前記処理部は、
   前記加速度の検出値の処理として、前記複数の時点に含まれる第１の時点で取得した前記路面の勾配の絶対値が第１閾値より大きく、且つ、前記路面の勾配の変動量の絶対値が第２閾値より大きい場合、当該加速度の検出値を前記移動体の姿勢角の導出に用いるための値から除外する、
   姿勢角処理装置。
2. 前記処理部は、前記加速度の検出値の処理として、前記路面の勾配の情報に基づいて、取得した前記加速度の検出値を補正する、
   請求項１に記載の姿勢角処理装置。
3. 前記処理部は、前記路面の勾配の情報に基づいて、前記加速度の検出値のうち、前記移動体に作用する重力加速度の成分が小さくなるように、前記加速度の検出値を補正する、
   請求項２に記載の姿勢角処理装置。
4. 前記処理部は、前記移動体に作用する重力加速度の情報を用いて前記路面の勾配の情報を算出するものであり、
   前記路面の勾配の情報は、前記重力加速度のうち前記移動体の基準面に垂直な第１成分と前記移動体の基準面に垂直な第２成分とに基づいて算出される、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の姿勢角処理装置。
5. 前記処理部は、前記移動体に作用する角速度の情報を用いて前記路面の勾配の情報を算出するものであり、
   前記路面の勾配の情報は、前記角速度の積分に基づいて算出される、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の姿勢角処理装置。
6. 前記処理部は、
   前記補正において、
   前記路面の勾配の情報に基づいて、前記路面の勾配に起因する姿勢角の成分を導出し、
   導出した前記成分に基づいて、前記算出した姿勢角を補正することで前記移動体の姿勢角として導出する、
   請求項１に記載の姿勢角処理装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の姿勢角処理装置を備える画像表示システム。
8. 移動体の姿勢角を導出する姿勢角処理方法であって、
   処理部が、前記移動体の走行時における複数の時点において検出された、前記移動体に作用する加速度の検出値を取得するとともに、取得した前記加速度の検出値の変化量を用いて、前記移動体の姿勢角を導出するステップを含み、
   前記移動体の姿勢角を導出するステップでは、
   前記処理部が、前記移動体が走行する路面の勾配の情報を用いて前記加速度の検出値を処理したのち、処理された前記加速度の検出値の変化量に基づいて前記移動体の姿勢角を導出するか、または、
   前記処理部が、取得した前記加速度の検出値の変化量に基づいて算出した姿勢角を、前記路面の勾配の情報を用いて補正することで前記移動体の姿勢角として導出し、
   前記移動体の姿勢角を導出するステップでは、
   前記処理部が、前記加速度の検出値の処理として、前記複数の時点に含まれる第１の時点で取得した前記路面の勾配の絶対値が第１閾値より大きく、且つ、前記路面の勾配の変動量の絶対値が第２閾値より大きい場合、当該加速度の検出値を前記移動体の姿勢角の導出に用いるための値から除外する、
   姿勢角処理方法。
9. 請求項８に記載の姿勢角処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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