JPH10274537A

JPH10274537A - 車両用案内表示装置

Info

Publication number: JPH10274537A
Application number: JP7980897A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Murata; 賢一村田; Hiromasa Mizutani; 寛正水谷; Toru Ito; 徹伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】起伏のある前方道路画像に案内図形を重畳表
示する。【解決手段】地図データベース１２に３次元の道路形
状データを記憶する。車載カメラ２０で前方道路画像を
撮影し、ＧＰＳ等の自車位置検出手段１０で現在位置を
検出する。制御部１６は、前方道路画像の３次元データ
を地図データベース１２から獲得し、３次元の案内図形
を作成する。作成した案内図形は２次元の画像面上に投
影してディスプレイ１８上に重畳表示する。３次元の道
路形状データに基づいて案内図形を作成するので、前方
道路に起伏があってもこれに応じた案内図形を重畳表示
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用案内表示装
置、特に車両前方の道路画像に車両の進路を示す矢印等
の案内図形を重畳して表示する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車載カメラで撮影した車両前
方の道路画像を車載ディスプレイに表示するとともに、
その画像に別途作成した案内矢印を重畳表示して運転者
を誘導するシステムが提案されている。

【０００３】例えば、特開平７−６３５７２号公報に
は、車載カメラで撮影した車両前方の風景画像に右左折
の矢印表示を重畳して経路の進行方向を案内するナビゲ
ーション装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、車両前方に起伏のある道路が存在する場合
でも、平坦な道路の場合と同様に平面座標内で案内矢印
を作成して画像に重畳表示しているため、表示された案
内矢印が道路面に突き刺さったり（上り坂の場合）、あ
るいは道路面から浮き上がって空を指してしまう（くだ
り坂）ことになり、運転者にとって分かりにくい問題が
あった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、車両前方道路が上
り坂やくだり坂であっても、これらの起伏に応じた案内
図形を表示でき、運転者を確実に誘導できる車両用案内
表示装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、車両前方の道路画像と案内図形を重
畳して表示する車両案内表示装置であって、車両の現在
位置を検出する位置検出手段と、検出された現在位置前
方の３次元道路形状データに基づいて３次元の案内図形
を作成し、作成された３次元案内図形を撮影面内の案内
図形に変換する演算手段とを有することを特徴とする。
従来のように、２次元データに基づいて矢印等の案内図
形を作成するのではなく、３次元データに基づいて道路
形状に合致した３次元の案内図形を作成することで、前
方道路の起伏にも対応することができる。

【０００７】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記３次元の道路形状データは、道路に沿って所定
位置に設定されたノードの水平面内位置情報と高さ情報
を含んで記憶手段に記憶されることを特徴とする。

【０００８】また、第３の発明は、第２の発明におい
て、前記位置検出手段は、前記現在位置に対応するノー
ドの高さ情報に基づいて車両の３次元位置を検出するこ
とを特徴とする。ＧＰＳ等の位置検出手段では、十分な
精度で高さ情報を得ることは困難であるが、このように
正確に測定された既知の高さ情報を利用することで、車
両の３次元位置、具体的には高さを検出することができ
る。

【０００９】また、第４の発明は、第１〜第３の発明に
おいて、前記案内図形は、透過図形であることを特徴と
する。透過図形とすることで、案内図形を表示しつつ前
方画像も認識することができる。なお、透過図形の透過
率は任意に決定することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１１】図１には、本実施形態の構成ブロック図が
示されている。本実施形態の構成は、いわゆるナビゲー
ションシステムの構成とほぼ同様である。すなわち、自
車位置検出手段１０、記憶手段としての地図データベー
ス１２、操作入力部１４、演算手段としての制御部１
６、ディスプレイ１８が設けられ、さらにＣＣＤカメラ
等の車載カメラ２０、案内音声を作成して出力する音声
合成部２２を備えている。自車位置検出手段１０として
は、ＤＧＰＳやＧＰＳ（絶対位置検出によるもの）と、
初期位置が既知の状態で車速センサやヨーレートセンサ
により移動量を算出する相対位置検出によるものとがあ
る。地図データベース１２は通常のナビゲーションシス
テムでは２次元の道路データ及び関連する施設データの
みが格納されているが、本実施形態ではこれらは３次元
データとして記憶されている。すなわち、道路のノード
が平面位置と高さの３次元データとして記憶されてい
る。操作入力部１４は目的地等を入力するもので、ディ
スプレイ１８近傍に配置されたボタンやディスプレイ１
８に表示されたタッチスイッチ等で構成される。制御部
１６はマイクロコンピュータで構成され、通常のナビゲ
ーション機能を実行するとともに、車載カメラ２０から
送られた車両前方の道路画像をディスプレイ１８上に表
示するとともに、後述する方法で作成された案内矢印を
ディスプレイ１８上に重畳表示する。

【００１２】図２及び図３には、本実施形態における制
御部１６の処理フローチャートが示されている。基本的
な処理の流れは通常のナビゲーションシステムと同様で
あるが、案内矢印を作成して前方画像に重畳して表示す
る点に特徴がある。まず、ユーザ（運転者）が操作入力
部１４から目的地を入力し、自車位置検出手段１０が車
両の現在位置を検出する（Ｓ１０１）。これらのデータ
は制御部１６に送られる。制御部１６では、現在地から
目的地に至る経路を公知の探索方法（例えばダイクスト
ラ法）で探索し（Ｓ１０２）、得られた探索結果はメモ
リに記憶しておく。そして、所定時間間隔で自車位置を
検出し（Ｓ１０３）、検出した車両位置と探索して得ら
れた案内対象分岐点間の距離Ｋを算出する（Ｓ１０
４）。この距離計算は、音声合成部２２で作成した音声
の出力タイミングに用いるためである。すなわち、まず
距離Ｋが７００ｍ以下か否かを判定し（Ｓ１０５）、７
００ｍに達していない場合には再びＳ１０３の処理に戻
り、音声案内は行わない。また、距離Ｋが７００ｍ以下
となった場合には、分岐点に近づいていることを分岐方
向と共に運転者に音声で明示する（Ｓ１０６）。例え
ば、「７００ｍ先右折です。」等である。そして、図３
に示される処理に移行する。

【００１３】図３は、案内矢印を表示する処理であり、
まず車載カメラ２０で取得した前方風景画像（道路画
像）をディスプレイ１８上に表示中か否かを判定する
（Ｓ２０１）。表示中である場合には、案内対象分岐点
での進路を示す矢印図形を計算する（Ｓ２０２）。この
矢印図形は、従来のような２次元図形ではなく３次元図
形であり、地図データベース１２に記憶されている３次
元の道路形状データに基づいて行われる。そして、作成
された３次元の矢印図形を２次元の画像面上へ投影した
像を算出する（Ｓ２０３）。これら３次元の案内矢印の
作成処理及び２次元への投影処理については後述する。
作成された矢印図形の投影像は、ディスプレイ１８上の
前方風景画像（道路画像）に合成される（Ｓ２０４）。

【００１４】一方、Ｓ２０１でＮＯ、すなわち車載カメ
ラ２０で得られた前方画像をディスプレイ１８上に表示
していない場合（地図データと現在位置のみ表示）に
は、ユーザが表示モードの切替操作を行ったか否かを判
定する（Ｓ２０９）。ユーザが地図データ画面から前方
画像画面へ切り替えた場合には（Ｓ２１０）、車載カメ
ラ２０からの画像を表示するとともに、上述した矢印図
形を重畳表示する。

【００１５】矢印図形を重畳表示した後、制御部１６は
ユーザによる表示モードの切替操作があったか否かを判
定する（Ｓ２０５）。表示モードの切替操作があった場
合には、制御部１６は前方画像画面から地図データ画面
にモードを切替える（Ｓ２１１）。次に、車両位置と案
内対象分岐点との距離Ｋが所定距離（ここでは５０ｍ）
に達したかを判定する（Ｓ２０６）。Ｋが５０ｍ以内と
なった場合には、音声合成部２２からの音声を出力する
（Ｓ２１２）。例えば、「まもなく右方向です。」等で
ある。そして、案内対象分岐点を通過したか否かを判定
する（Ｓ２０７）。車両が案内分岐点を通過した場合に
は、矢印図形の合成を停止し（Ｓ２０８）、さらに最適
経路から逸脱しているか否かを車両の現在位置と最適経
路を照合することにより判定する（図２のＳ１０７）。
例えば、案内分岐点で音声案内に従わなかった場合（音
声では右折を指示しているにもかかわらず直線あるいは
左折した等）には、その位置から目的地までの最適経路
を探索する（Ｓ１０２）。また、最適経路に従って走行
している場合には、Ｓ１０３に戻り、音声案内と矢印表
示を繰り返す。一方、Ｓ２０７でＮＯ、つまり案内分岐
点を未だ通過していない場合には、制御部１６は最適経
路から逸脱しているか否かをＳ１０７と同様に判定し、
最適経路を逸脱していないときにはＳ２０１以降の処理
を繰り返して分岐点を通過するまで矢印図形の重畳表示
を実行する。また、最適経路を逸脱している場合、例え
ば案内対象分岐点に達する前に横道にずれた場合には矢
印図形の合成を停止し（Ｓ２１４）、その位置から再び
目的地までの最適経路を探索する（図２のＳ１０２）。

【００１６】図４には、Ｓ２０２及びＳ２０３の処理、
すなわち３次元の矢印図形の作成処理及び２次元への投
影処理が模式的に示されている。図において、Ｐは案内
対象分岐点近傍のノードを示しており、Ｐaは案内対象
分岐点ノード、Ｐｂ〜Ｐｄは案内対象分岐点を構成する
ノードでＰｂは進入ノード、Ｐｄは脱出ノードである。
ノードＰｂ、Ｐａ、Ｐｄを順に結ぶ線分が進路を表すこ
とになる。矢印図形を描画するために、進入ノードＰｂ
の手前にいくつかのノードＰｅ、Ｐｆ、Ｐｇを定義す
る。Ｐｅは坂の途中のノードであり、坂の起伏の度合い
に応じて密に設定するのが好適である。これらのノード
に対し、空間に固定された絶対座標系でのノードＰａ〜
Ｐｇまでの座標値を地図データベース１２から読み出し
て適切な座標変換を施し、視線座標系におけるノードＰ
ａ〜Ｐｇまでの３次元座標を求める。この視線座標系
は、カメラの現在位置を原点、車両の進行方向をＺ軸、
このＺ軸に直交しかつ水平面と平行である軸をＸ軸とし
た座標系であり、図４の座標系がこの視線座標系にあた
る。

【００１７】次に、隣接するノードを結ぶ直線をＬと
し、水平面と平行な面内でＬに垂直な方向に道路幅の半
分だけ進行方向に向かって図中左側に移動させた直線を
Ｌ’とする。直線Ｌ及びＬ’の４つの端点で囲まれる平
面が矢印図形の一部となる。他の隣接ノード対からでき
る平面をつなげると矢印図形が先端の三角形の部分を除
いて完成する。先端の三角形の部分については、他のノ
ード対と同様に案内対象分岐点ノードＰａと脱出ノード
Ｐｄによってできる平面の一部を三角形の先端が進行方
向に位置するような適当な三角形に置き換えればよい。
このようにして案内対象分岐点での進路を示す３次元の
矢印図形が作成できる。なお、矢印図形の幅は道路幅の
半分である必要はなく、それ以上でもそれ以下でもよい
のは言うまでもない。

【００１８】以上のようにして作成した視線座標系にお
ける３次元の矢印図形を、次に２次元の画像面上に投影
する。この処理は、ｚ＝ｋの位置に垂直に置かれた投影
面に中心投影したときのＸとＹを求める処理であり、具
体的には、矢印の一点Ｐの３次元座標を（ｘ、ｙ、ｚ）
とすると、

【数１】Ｘ＝ｋｘ／ｚ

【数２】Ｙ＝ｋｙ／ｚで求めることができる。ｋはカメラ２０の光学的条件
（視野角、焦点距離）とウインドウの大きさで定められ
る。また、カメラの現在位置の高さは、車両の現在位置
の高さに路面からのカメラの設置高を加えたものであ
る。この車両の現在位置の高さは、自車位置検出手段１
０としてＧＰＳ等を用いたとしても高精度の値を得るこ
とができないので、地図データベース１２を用いて検出
すればよい。すなわち、車両がノード上を通過している
場合にはそのノードの高さ情報をそのまま車両の高さと
し、車両がノード上を通過していない場合には、近傍の
ノードの高さ情報から線形補間により車両の高さを求め
ればよい。車両の進行方向（視線座標系におけるＺ軸方
向）の高さ成分についても近傍ノードの絶対座標系にお
ける高さ情報から得られる道路の大まかな勾配データを
そのまま用いればよい。これにより、高精度で車両の高
さ及び進行方向の高さ成分を求めることができ、矢印図
形の描画精度を向上させることができる。

【００１９】図５には、以上述べた処理により作成さ
れ、前方風景画像（道路画像）に重畳表示された矢印図
形の一例が示されている。前方道路に坂（図では上り
坂）が存在しても、この坂の形状に応じて３次元矢印図
形が作成され、２次元画像面に投影されるため、道路面
に矢印図形がめり込む等の問題がなくなり、ユーザによ
り非常に見やすい案内となる。

【００２０】なお、重畳表示する矢印図形は透過図形で
あることが好ましい。その理由は矢印図形を表示して
も、ユーザが前方画像を確認できるようにするためであ
る。また、前方画像に坂がある場合には、その勾配に応
じて重畳表示される矢印図形の坂の部分の透過率を変化
させる、あるいは坂の部分に色彩を施す等の処理も有効
である。具体的には、起伏が激しくなるほど矢印図形の
坂部分の透過率を低下させ、坂の部分を強調する等であ
る。

【００２１】さらに、本実施形態では道路の起伏（勾
配）に関するデータは地図データベースから得ている
が、車載カメラ２０で得られた画像を直接処理すること
で道路の起伏に関するデータを取得することも考えられ
る。具体的には、道路上の白線を検出し、この白線を短
直線で近似して３次元空間上での方程式を算出すればよ
い。本発明の要旨は、３次元の道路形状データを用いて
３次元の案内図形を作成する点にあり、３次元の道路形
状データの取得方法としては任意の方法を用いることが
可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車両前方道路に起伏があっても、これらの起伏に応じた
案内図形を表示できるので、運転者を確実に誘導するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成ブロック図である。

【図２】同実施形態の全体処理フローチャート（その
１）である。

【図３】同実施形態の全体処理フローチャート（その
２）である。

【図４】同実施形態の３次元矢印図形の描画処理説明
図である。

【図５】矢印図形の重畳表示の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０自車位置検出手段、１２地図データベース、１
４操作入力部、１６制御部、１８ディスプレイ、２
０カメラ、２２音声合成部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両前方の道路画像と案内図形を重畳し
て表示する車両案内表示装置であって、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、検出された現在位置前方の３次元道路形状データに基づ
いて３次元の案内図形を作成し、作成された３次元案内
図形を撮影面内の案内図形に変換する演算手段と、を有することを特徴とする車両用案内表示装置。
【請求項２】前記３次元の道路形状データは、道路に
沿って所定位置に設定されたノードの水平面内位置情報
と高さ情報を含んで記憶手段に記憶されることを特徴と
する請求項１記載の車両用案内表示装置。
【請求項３】前記位置検出手段は、前記現在位置に対
応するノードの高さ情報に基づいて車両の３次元位置を
検出することを特徴とする請求項２記載の車両用案内表
示装置。
【請求項４】前記案内図形は、透過図形であることを
特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の車両用
案内表示装置。