JPWO2006028180A1 - カメラ及びカメラ装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、運転者にとって必要度が高いと予測される車両周囲に存在する立体物についての情報を良好な映像として提供できるカメラ及びカメラ装置を提供することである。本発明において、車両周辺を撮影するカメラ(1)と、カメラ映像を運転者に提示するモニタ(4)と、車両周辺の立体物を検知するセンサ部(3)とを備える車載カメラ装置において、カメラ(1)は、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部(15)と、センサ部(3)の出力を用いて調整基準とする画像領域を決定する基準決定部(14)とを備える。これにより、運転者にとって必要度が高いと予測される車両周囲に存在する立体物についての情報を良好な映像として提供できるカメラ装置を実現可能となる。
Description
本発明は、車載用などのカメラ、及びこのカメラで撮影した自動車の周囲の状況を運転の補助情報として運転者に提供することができるカメラ装置に関する。
従来の車載カメラシステムは、画面内の被写体照度に応じてレンズ絞りを自動調整して入射光量を一定に保つALC(Automatic Light Control)回路(例えば、非特許文献1参照)や、入力信号のレベルに応じてゲインを制御して出力信号のレベルを一定に保つAGC(Automatic Gain Control)回路を組み込むことにより、車両周囲の環境が変動した場合でも、良好な映像を運転者に知らせている。
また、車載用の2個のカメラを用いた(2眼式の)ステレオカメラをプレビューセンサとして用いた車両運転監視システムも提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
しかしながら、従来の車載カメラシステムは、画面全体、あるいは、予め定められた画面領域において良好な映像を提供することを目的としている。このため、運転者にとって必要な領域の安全運転などを実現する上で必要となる情報が、必ずしも良好な映像として提示されるわけではない、という問題があった。
また、特許文献1に記載の(2眼式の)ステレオカメラ装置は、温度対策に関して工夫を施した構成のものであり、2眼式カメラをうまく利用し、安全運転上必要となる情報を、運転者にとって必要な映像領域において良好な映像で提供するものではない。一方、特許文献2に記載のものは、(2眼式の)ステレオカメラを利用して車両運転監視システムを構築するものであるが、同様に、安全運転上必要となる情報を、運転者にとって必要な映像領域において良好な映像で提供するものではない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、運転者にとって必要度が高いと予測される車両周囲に存在する立体物についての情報を良好な映像として提供できるカメラ及びカメラ装置を提供することを目的とする。
竹村 裕夫著「CCDカメラ技術入門」、コロナ社、1998年8月20日、164〜165頁) 特開2001−88609号公報 特開2004−173195号公報
竹村 裕夫著「CCDカメラ技術入門」、コロナ社、1998年8月20日、164〜165頁)
第1に、本発明のカメラは、レンズ、絞り、前記レンズ及び前記絞りを透過した後の光を受ける光電変換部を備え、車両周辺を撮影するカメラであって、前記光電変換部及び前記絞りの駆動手段に接続され、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、車両周辺の立体物を検知するカメラ装置外部のセンサ部からの出力を用いて、調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号をモニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えることを特徴としている。この構成により、立体物を良好な映像として提供可能となる。
第2に、本発明は、前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部を備えることを特徴としている。
第3に、本発明は、前記基準決定部が、前記カメラの最も近くに検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有することを特徴としている。
第4に、本発明は、前記基準決定部が、前記カメラから一定の距離内に検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有することを特徴としている。
第5に、本発明は、前記調整部が、ALC(Automatic Light Control)回路及び/又はAGC(Automatic Gain Control)回路を備えることを特徴としている。
第6に、本発明は、前記ALC回路が、前記レンズ絞りを自動調整して入射光量を一定に保つことを特徴としている。
第7に、本発明は、前記AGC回路が、前記基準決定部から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整することを特徴としている。
また、第8に、本発明のカメラ装置は、車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置において、前記カメラは、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えることを特徴としている。この構成により、センサ部が検知した立体物を良好な映像として提供できる。
また、第9に、本発明は、車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタと、前記映像内の、前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部とを備えるカメラ装置において、前記カメラは、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えることを特徴としている。この構成により、センサ部が検知した立体物を良好な映像として提供でき、かつ、検知した立体物をグラフィックにより強調表示することで、運転者に注意を喚起できる。
第10に、本発明は、前記カメラで撮影された映像は、前記基準決定部で決定される調整基準とすべき画像領域の最小単位となる複数の領域に予め分割されており、前記センサ部は、前記分割された領域が撮像する範囲毎に立体物を検知するように構成されているとともに、前記調整部は、前記領域の少なくとも一つを調整基準の画像領域とする手段を備えていることを特徴としている。この構成により、センサ部、基準決定部はそれぞれ領域毎に立体物の有無を検知したり、基準範囲とするか否かを判定したりできるため、後述するロバスト性が向上するという効果を有する。
第11に、本発明は、前記基準決定部が、前記カメラの最も近くに検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有することを特徴としている。この構成により、複数の立体物が存在した場合でも運転者にとって重要度の高いと予想される自車両の最も近くに位置する立体物を良好な映像として提供できる。
第12に、本発明は、前記基準決定部が、前記カメラから一定の距離内に検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有することを特徴としている。この構成により、複数の立体物が存在した場合でも、運転者にとって重要度が高いと予想される車両から一定の距離以内に存在する立体物を良好な映像として提供できる。
第13に、本発明は、センサ部が、超音波センサ、レーザーレーダーセンサ、ミリ波レーダーセンサのいずれかを用いていることを特徴としている。
また、第14に、本発明のカメラ装置は、車両周辺を撮影する第1カメラと、前記第1カメラ及びこれとは別に設けた第2カメラにより前記車両から前記車両周辺の各立体物までの距離を検出するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置において、前記第1カメラは、レンズ及び絞りと、ゲイン及び前記絞りを自動調整する調整部と、前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えるとともに、前記第2カメラは、少なくとも、レンズ及び絞りと、映像生成部とを備えることを特徴としている。
第15に、本発明は、前記センサ部が、前記車両から最も近い立体物を検知する認識部を備えることを特徴としている。
第16に、本発明は、前記第1カメラが、前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部を備えることを特徴としている。
第17に、本発明は、前記調整部が、ALC(Automatic Light Control)回路及び/又はAGC(Automatic Gain Control)回路を備えることを特徴としている。
第18に、本発明は、前記ALC回路が、前記レンズ絞りを自動調整して入射光量を一定に保つことを特徴としている。
第19に、本発明は、前記AGC回路が、前記基準決定部から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整することを特徴としている。
また、第20に、本発明のカメラ装置による映像作成方法は、車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置による映像作成方法であって、前記車両周辺を撮影する工程と、前記車両周辺の立体物の位置を検出する工程と、位置検出工程で得られた前記立体物の位置に関する情報から、その立体物が表示される領域を算出する工程と、前記立体物の位置に関する情報から映像を調整する工程と、前記調整された映像情報に基づき前記モニタに前記映像を表示する工程とを備えたことを特徴としている。
第21に、本発明は、車両周辺を撮影する第1カメラと、前記第1カメラ及びこれとは別に設けた第2カメラにより前記車両から前記車両周辺の各立体物までの距離を検出するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置による映像作成方法であって、前記車両周辺を撮影する工程と、前記車両周辺の立体物の位置を検出する工程と、位置検出工程で得られた前記立体物の位置に関する情報から、その立体物が表示される領域を算出する工程と、前記立体物の位置に関する情報から映像を調整する工程と、前記調整された映像情報に基づき前記モニタに前記映像を表示する工程とを備えたことを特徴としている。
第22に、本発明は、前記映像内の前記立体物が存在する領域に、グラフィックを重畳するグラフィック工程を備えることを特徴としている。
1 カメラ(第1カメラ)
10 ハウジング
10A センサ入力端子10A
10B 映像出力端子10B
2 カメラ
11、51 レンズ
12、52 絞り
13 光電変換部
14 基準決定部
15 調整部
16、54 映像生成部
21 グラフィック部
3 センサ部
31 センサヘッド
32 センサ処理部
4 モニタ
5 第2カメラ(センサ部)
6 認識部(センサ部)
7 センサ部
C 車両(車体)
M 人物(立体物)
10 ハウジング
10A センサ入力端子10A
10B 映像出力端子10B
2 カメラ
11、51 レンズ
12、52 絞り
13 光電変換部
14 基準決定部
15 調整部
16、54 映像生成部
21 グラフィック部
3 センサ部
31 センサヘッド
32 センサ処理部
4 モニタ
5 第2カメラ(センサ部)
6 認識部(センサ部)
7 センサ部
C 車両(車体)
M 人物(立体物)
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る車載用のカメラを示すものであり、このカメラは、自車両(以下、「車体」とよぶ)の周辺、例えば後方又は側方などを撮像するものであり、レンズ11と、絞り12と、光電変換部13と、基準決定部14と、調整部15と、映像生成部16とを備えている。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る車載用のカメラを示すものであり、このカメラは、自車両(以下、「車体」とよぶ)の周辺、例えば後方又は側方などを撮像するものであり、レンズ11と、絞り12と、光電変換部13と、基準決定部14と、調整部15と、映像生成部16とを備えている。
このうち、レンズ11は、車両周辺の所望の画像を撮影するために入射光を光電変換部13に結像させるものであり、光電変換部13には電荷結合素子(CCD)などが用いられている。基準決定部14は、運転者にとって安全な運転などを行う上で重要度が高いと予想される(規準となるべき)撮像領域を決定するためのものであり、入力がセンサ処理部32の出力に接続されている。また、この基準決定部14は、車体周辺の立体物を検知するカメラ外部に設けた図示外のセンサ部からの出力を用いて、調整基準とすべき画像領域を決定するものであり、センサ部との接続を行うためにハウジング10にセンサ入力端子10Aを設けている。調整部15は、絞り及びゲインを調整するものであり、入力が基準決定部14の出力に接続されているとともに、出力が絞り12に付設した図示外の(しぼり駆動手段に備える)モータに接続されている。また、この調整部15は、光電変換部13にも接続されているほかに、出力が映像生成部16の入力にも接続されている。映像生成部16は、調整部15から入力する信号をモニタで表示する信号形式へと変換するものであり、カメラ1外部の図示外のモニタとの接続のためにハウジング10に映像出力端子10Bを設けている。
次に、本実施形態のカメラ1の動作を説明する。
カメラ1は、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、図示外のモニタへ映像信号を出力する。ここで、モニタの画面全体を良好な映像として表示しようと調整した場合、例えば、その場所や環境によっては、必ずしも人物が良好に表示されない映像となる場合もある。このような場合には、以下のような調整処理がなされる。
カメラ1は、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、図示外のモニタへ映像信号を出力する。ここで、モニタの画面全体を良好な映像として表示しようと調整した場合、例えば、その場所や環境によっては、必ずしも人物が良好に表示されない映像となる場合もある。このような場合には、以下のような調整処理がなされる。
レンズ11から取り込まれた光線は、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号と、基準決定部14から入力される調整基準範囲に関する信号とに基づいて、絞り12の調整量を制御し、光電変換部13へと入射して受光する光量を制御する。
ここで、基準決定部14は、図示外のセンサ部(このセンサは、センサ入力端子10Aを介してカメラ1内の基準決定部14に接続させているものとする)から入力される立体物の位置情報により調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号を、図示外のモニタ(このモニタは、映像出力端子10Bを介してカメラ1内の映像生成部16に接続させているものとする)で表示できる信号形式へと変換する。
ここで、基準決定部14は、図示外のセンサ部(このセンサは、センサ入力端子10Aを介してカメラ1内の基準決定部14に接続させているものとする)から入力される立体物の位置情報により調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号を、図示外のモニタ(このモニタは、映像出力端子10Bを介してカメラ1内の映像生成部16に接続させているものとする)で表示できる信号形式へと変換する。
従って、モニタには、センサ部で検知された立体物が良好に表示され、運転者に安全運転等を行う上での重要な情報を提供できる。なお、本実施形態では、グラフィック部を設けていないが、図6に示すように、センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部を設けた構成であってもよい。
[第2の実施形態]
図2は、本発明の第2の実施形態に係る車載カメラ装置を示すものであり、この車載カメラ装置は、車体Cに、この車体Cの後方を撮像する単一のカメラ1と、立体物を検知するセンサ部3と、カメラ1の出力映像を表示するモニタ4とを搭載している。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る車載カメラ装置を示すものであり、この車載カメラ装置は、車体Cに、この車体Cの後方を撮像する単一のカメラ1と、立体物を検知するセンサ部3と、カメラ1の出力映像を表示するモニタ4とを搭載している。
カメラ1には、図3に示すように、第1の実施形態と同様のものが用いられており、レンズ11、絞り12、光電変換部13、基準決定部14、調整部15及び映像生成部16を備えている。このうち、レンズ11は、車両周辺の所望の画像を撮影するために入射光を光電変換部13に結像させるものであり、光電変換部13には電荷結合素子(CCD)などが用いられている。基準決定部14は、運転者にとって安全な運転などを行う上で重要度が高いと予想される(規準となるべき)撮像領域を決定するためのものであり、入力がセンサ処理部32の出力に接続されている。調整部15は、絞り及びゲインを調整するものであり、入力が基準決定部14の出力に接続されているとともに、出力が絞り12に付設した図示外の(しぼり駆動手段に備える)モータに接続されている。また、この調整部15は、光電変換部13にも接続されているほかに、出力が映像生成部16の入力にも接続されている。
センサ部3は、超音波センサにより車体C近傍の後方の路面上等に位置する立体物(例えば、歩行者Mや電柱など)を検知するものであり、図3に示すように、センサヘッド31と、センサ処理部32とを備えている。このうち、センサヘッド31は、超音波を送受信し、その受信結果をセンサ処理部32へ出力する。一方、センサ処理部32は、センサヘッド31からの出力信号を処理して立体物の有無やその位置などを検知するためのものであり、出力が基準決定部14の入力に接続されている。
以上のように構成された車載カメラ装置について、図3を用いて各部の動作を説明する。
I.まず、カメラ1の動作を説明する。
カメラ1は、第1の実施形態と同様に、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
例えば、図2に示すように、車体C近くの後方に立体物として人物Mが存在する場合、センサ部3により人物Mが検知される。そして、カメラ1で撮影した映像情報などに関する信号についての出力は、図4(C)に示すように、人物Mがモニタ4に良好に表示されるように、調整部15で絞り及びゲインが調整される。
I.まず、カメラ1の動作を説明する。
カメラ1は、第1の実施形態と同様に、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
例えば、図2に示すように、車体C近くの後方に立体物として人物Mが存在する場合、センサ部3により人物Mが検知される。そして、カメラ1で撮影した映像情報などに関する信号についての出力は、図4(C)に示すように、人物Mがモニタ4に良好に表示されるように、調整部15で絞り及びゲインが調整される。
ここで、モニタ4の画面全体を良好な映像として表示しようと調整した場合、例えば、その場所や環境によっては、図4(B)に示すように、必ずしも人物が良好に表示されない映像となる場合もある。このような場合には、第1の実施形態と同様に、以下のような調整処理がなされる。なお、図4のモニタ表示例中の縦横格子状の点線は、領域分割結果をわかりやすく明示しているだけであり、実際のモニタ4には表示されない。
レンズ11から取り込まれた光線は、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号と、基準決定部14から入力される調整基準範囲に関する信号とに基づいて、絞り12の調整量を制御し、光電変換部13へと入射して受光する光量を制御する。
ここで、基準決定部14は、センサ部3から入力される立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号をモニタ4で表示できる信号形式へと変換する。従って、モニタ4には、センサ部3で検知された立体物が良好に表示され、運転者に安全運転等を行う上での重要な情報を提供できる。
ここで、基準決定部14は、センサ部3から入力される立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号をモニタ4で表示できる信号形式へと変換する。従って、モニタ4には、センサ部3で検知された立体物が良好に表示され、運転者に安全運転等を行う上での重要な情報を提供できる。
II.次に、基準決定部14の動作について、詳細に説明する。
基準決定部14では、例えば、図4(A)に示すように、画面全体を縦横格子状に点線で示されるような複数の領域に予め分割しておく。ここで、センサ部3により立体物が検知されると、その位置がセンサ部3から通知され、基準決定部14はセンサ部3が検知した立体物が表示される領域を算出する。このとき、センサ部3の検知エリアと、カメラ1の撮影範囲とは予め対応付けることにより、基準決定部14は、センサ部3のセンサ処理部32で検知した立体物の位置から、その立体物がカメラ1の映像出力のどの領域に表示されるかを算出できる。その結果、基準決定部14は、センサ部3が検知した立体物が表示される領域を、調整基準範囲として調整部15に通知する。なお、図4(A)では、斜線で塗り潰された領域が、調整基準範囲となる。
基準決定部14では、例えば、図4(A)に示すように、画面全体を縦横格子状に点線で示されるような複数の領域に予め分割しておく。ここで、センサ部3により立体物が検知されると、その位置がセンサ部3から通知され、基準決定部14はセンサ部3が検知した立体物が表示される領域を算出する。このとき、センサ部3の検知エリアと、カメラ1の撮影範囲とは予め対応付けることにより、基準決定部14は、センサ部3のセンサ処理部32で検知した立体物の位置から、その立体物がカメラ1の映像出力のどの領域に表示されるかを算出できる。その結果、基準決定部14は、センサ部3が検知した立体物が表示される領域を、調整基準範囲として調整部15に通知する。なお、図4(A)では、斜線で塗り潰された領域が、調整基準範囲となる。
センサ部3により複数の立体物が検知された場合は、車体Cに最も近い立体物が表示される領域のみを調整範囲として調整部15に通知する。或いは、車体Cから一定の距離内に位置する立体物が表示される領域のみを調整範囲として調整部15に通知する。なお、センサ部3により立体物が検知されない場合、基準決定部14は予め定められた領域を調整基準範囲として出力する。
III.次に、調整部15の動作について、詳細に説明する。
この調整部15では、基準決定部14と同様に、画面全体を図4に点線で示すような複数の領域に予め分割しておく。ここで、調整部15は、光電変換部13からの出力信号のうち、基準決定部14から通知された調整基準範囲内にある信号の大きさのみを測定し、絞り12の絞り量を制御する。つまり、信号値が大きい場合には絞りを閉めて光量を制限し、信号値が小さい場合には絞りを開いて光量を増やす。なお、光電変換部13の出力信号の大きさによって絞りを制御する回路は、ALC(Automatic Light Control)回路として広く知られている。
また、調整部15では、基準決定部14から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整する。なお、このようなゲイン調整回路はAGC(Automatic Gain Control)回路として広く知られている。
この調整部15では、基準決定部14と同様に、画面全体を図4に点線で示すような複数の領域に予め分割しておく。ここで、調整部15は、光電変換部13からの出力信号のうち、基準決定部14から通知された調整基準範囲内にある信号の大きさのみを測定し、絞り12の絞り量を制御する。つまり、信号値が大きい場合には絞りを閉めて光量を制限し、信号値が小さい場合には絞りを開いて光量を増やす。なお、光電変換部13の出力信号の大きさによって絞りを制御する回路は、ALC(Automatic Light Control)回路として広く知られている。
また、調整部15では、基準決定部14から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整する。なお、このようなゲイン調整回路はAGC(Automatic Gain Control)回路として広く知られている。
IV.次に、センサ部3の動作について、詳細に説明する。
センサ部3としては、例えば、前述したように超音波センサが使用可能であり、カメラ1の撮影範囲内の立体物を検知するように設置される。センサ部3に超音波センサを用いる場合、センサ部3は、超音波を出力したり受信したりするセンサヘッド31と、受信した超音波を解析して立体物の位置を検知するセンサ処理部32とを備える。このうち、センサ処理部32は、検知した立体物の位置を基準決定部14へと出力する。このとき、センサ部3での立体物検知は、基準決定部14で分割された領域と対応がつけられる程度の分解能でよいため、予め、検知範囲を複数の領域に分割しておいても良い。
センサ部3としては、例えば、前述したように超音波センサが使用可能であり、カメラ1の撮影範囲内の立体物を検知するように設置される。センサ部3に超音波センサを用いる場合、センサ部3は、超音波を出力したり受信したりするセンサヘッド31と、受信した超音波を解析して立体物の位置を検知するセンサ処理部32とを備える。このうち、センサ処理部32は、検知した立体物の位置を基準決定部14へと出力する。このとき、センサ部3での立体物検知は、基準決定部14で分割された領域と対応がつけられる程度の分解能でよいため、予め、検知範囲を複数の領域に分割しておいても良い。
次に、本実施形態のカメラ装置を用いた映像の作成方法について、図5を参照しながら説明する。
この映像の作成方法では、カメラ1を用いて車両周辺を撮影するとともに(第1ステップS1)、センサ部3のセンサ処理部32が車両の位置を検出する(第2ステップS2)。次に、基準決定部14はセンサ部3のセンサ処理部32から出力される立体物の位置に関するデータを入力すると、このデータから、その立体物が表示される領域を算出する(第3ステップS3)。また、調整部15では、その立体物の位置に関するデータから、絞り12の絞り量を制御する。つまり、基準決定部14から通知された調整基準範囲内において、光電変換部13からの入力信号値が大きい場合には絞りを閉めて光量を制限し、入力信号値が小さい場合には絞りを開いて光量を増やす(第4ステップS4)。また、第4ステップS4では、調整部15では、基準決定部14から通知された調整基準範囲内において、光電変換部13からの入力信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインも調整する。これにより、センサ部3が検知した立体物を良好な映像としてモニタ4に表示する(第5ステップS5)。
この映像の作成方法では、カメラ1を用いて車両周辺を撮影するとともに(第1ステップS1)、センサ部3のセンサ処理部32が車両の位置を検出する(第2ステップS2)。次に、基準決定部14はセンサ部3のセンサ処理部32から出力される立体物の位置に関するデータを入力すると、このデータから、その立体物が表示される領域を算出する(第3ステップS3)。また、調整部15では、その立体物の位置に関するデータから、絞り12の絞り量を制御する。つまり、基準決定部14から通知された調整基準範囲内において、光電変換部13からの入力信号値が大きい場合には絞りを閉めて光量を制限し、入力信号値が小さい場合には絞りを開いて光量を増やす(第4ステップS4)。また、第4ステップS4では、調整部15では、基準決定部14から通知された調整基準範囲内において、光電変換部13からの入力信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインも調整する。これにより、センサ部3が検知した立体物を良好な映像としてモニタ4に表示する(第5ステップS5)。
従って、本実施形態の車載カメラ装置によれば、立体物を検知するセンサ部3と、センサ部3の検知結果を基に絞りやゲインについての調整量の算出基準となる映像範囲を決定する基準決定部14と、基準決定部14の映像範囲から絞り量やゲインを決定して制御する調整部15とを設けることにより、センサ部3が検知した立体物を良好な映像として提供できる(図4(C)参照)。
また、カメラ1で撮影された映像は基準決定部14で決定される調整基準とする画像領域の最小単位となる複数の領域に予め分割することにより、センサ部3、基準決定部14はそれぞれ領域毎に立体物の有無を検知したり、基準範囲とするか否かを判定したりできる。このように、領域ごとに立体物を検知することにより、例えば、長音波センサで立体物の一部からの反射が弱かったり、ノイズの影響があったりして、立体物の一部が検出されない場合でも、立体物全体を検出できる確立が高くなり、ロバスト性(robustness)が向上するという効果を有する。また、領域が予め決定されているため、領域分割処理が不要となり、処理が容易になる。
また、基準決定部14で、車体Cの最も近くに検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する処理構成とすることにより、複数の立体物が存在した場合でも、運転者にとって重要度の高いと予想される車体Cの最も近くに位置する立体物を良好な映像として提供できる。また、車体Cから一定の距離内に検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する処理構成とすることにより、複数の立体物が存在した場合でも、運転者にとって重要度の高いと予想される自車両から一定の距離以内に存在する立体物を良好な映像として提供できる。
[第3の実施形態]
以下、本発明に係る第3の実施形態の車載カメラ装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1、第2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の車載カメラ装置は、第1の実施形態と異なり、図6に示すように、グラフィック部21をさらに設けたカメラ2を搭載したことである。即ち、このカメラ2は、レンズ11、絞り12、光電変換部13、基準決定部14、調整部15、映像生成部16及びグラフィック部21から構成される。
このグラフィック部21は、センサ部3から入力される立体物の位置から、重畳すべきグラフィックと表示位置とを決定し、映像生成部16へと出力するようになっている。
以下、本発明に係る第3の実施形態の車載カメラ装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1、第2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の車載カメラ装置は、第1の実施形態と異なり、図6に示すように、グラフィック部21をさらに設けたカメラ2を搭載したことである。即ち、このカメラ2は、レンズ11、絞り12、光電変換部13、基準決定部14、調整部15、映像生成部16及びグラフィック部21から構成される。
このグラフィック部21は、センサ部3から入力される立体物の位置から、重畳すべきグラフィックと表示位置とを決定し、映像生成部16へと出力するようになっている。
以上のように構成された車載カメラ装置の動作について、図6を用いて説明する。
I.まず、カメラ2の動作を説明する。
カメラ2は、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
その結果、レンズ11から取り込まれた光線は、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。即ち、調整部15は、光電変換部13から入力する信号と、基準決定部14から入力する調整基準範囲とに基づいて、絞り12の調整量を制御して光電変換部13へ入射する光量を制御する。一方、基準決定部14は、センサ部3から入力する立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。従って、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へと出力する。他方、グラフィック部21は、前述したように、センサ部3から入力される立体物の位置から、重畳すべきグラフィックと表示位置とを決定し、映像生成部16へと出力する。
I.まず、カメラ2の動作を説明する。
カメラ2は、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
その結果、レンズ11から取り込まれた光線は、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。即ち、調整部15は、光電変換部13から入力する信号と、基準決定部14から入力する調整基準範囲とに基づいて、絞り12の調整量を制御して光電変換部13へ入射する光量を制御する。一方、基準決定部14は、センサ部3から入力する立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。従って、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へと出力する。他方、グラフィック部21は、前述したように、センサ部3から入力される立体物の位置から、重畳すべきグラフィックと表示位置とを決定し、映像生成部16へと出力する。
次に、映像生成部16は、グラフィック部21から入力されるグラフィック情報にしたがって、調整部15から入力される信号にグラフィック部21から入力されるグラフィックスなどに関する信号を重畳し、モニタ4で表示する信号形式へと変換する。これにより、モニタ4は、映像生成部16から入力される映像を表示して、運転者に提供する。このときの表示例を、図4(D)に示す。
II.次に、グラフィックス部21の動作について、詳細に説明する。
グラフィックス部21では、基準決定部14と同様に、画面全体を予め複数の領域に分割しておく。ここで、センサ部3で立体物が検知されると、その位置に関する情報がセンサ部3からグラフィックス部21へ出力される。すると、グラフィックス部21は、センサ部3が検知した立体物が表示される領域を算出し、その領域の境界をグラフィックスとして表示するためのグラフィックス情報を映像生成部16へ出力する。ここで、境界をグラフィックス表示する領域は、例えば、基準決定部14で調整基準範囲と決定された領域とする。なお、立体物の距離に応じて境界のグラフィックス表示の色を変えても良い。また、境界は、調整基準範囲以外である場合でも、調整基準範囲から一定の距離内に位置する場合には、立体物の写る領域の境界をグラフィックス表示しても良い。
グラフィックス部21では、基準決定部14と同様に、画面全体を予め複数の領域に分割しておく。ここで、センサ部3で立体物が検知されると、その位置に関する情報がセンサ部3からグラフィックス部21へ出力される。すると、グラフィックス部21は、センサ部3が検知した立体物が表示される領域を算出し、その領域の境界をグラフィックスとして表示するためのグラフィックス情報を映像生成部16へ出力する。ここで、境界をグラフィックス表示する領域は、例えば、基準決定部14で調整基準範囲と決定された領域とする。なお、立体物の距離に応じて境界のグラフィックス表示の色を変えても良い。また、境界は、調整基準範囲以外である場合でも、調整基準範囲から一定の距離内に位置する場合には、立体物の写る領域の境界をグラフィックス表示しても良い。
このように、本実施形態の車載カメラ装置によれば、立体物を検知するセンサ部3と、センサ部3の検知結果を基に絞り12やゲインの調整量算出の基準となる映像範囲を決定する基準決定部14と、この基準決定部14の映像範囲から絞り量やゲインを決定して制御する調整部15と、グラフィックス部21とを設けることにより、センサ部3が検知した立体物を良好な映像として表示し、かつ、グラフィックスにより立体物の位置を明示できる。また、調整基準範囲外で検出された立体物の写る境界をグラフィックス表示することにより、必ずしも良好な画像としてモニタ5に表示されない可能性のある調整基準範囲外の領域に写る立体物の位置を明示することもできる。
なお、この第2の実施形態では、グラフィックス部21は、領域の境界をグラフィックスとして表示しているが、例えば領域全体を半透明な色で塗り潰しても良い。
また、上記の第1、第2の実施形態では、センサ部3として超音波センサを使用しているが、本発明では、レーザーレーダーセンサ、ミリ波レーダーセンサ、後述のステレオカメラセンサ等の他の各種のセンサをセンサ部として使用しても良い。さらに、後退駐車時の後方確認では超音波センサを使用する一方、通常走行時の後側方の確認ではミリ波レーダーセンサを使用するなど、目的に応じてセンサ部3を切換えてもよい。
また、上記の第1、第2の実施形態では、センサ部3として超音波センサを使用しているが、本発明では、レーザーレーダーセンサ、ミリ波レーダーセンサ、後述のステレオカメラセンサ等の他の各種のセンサをセンサ部として使用しても良い。さらに、後退駐車時の後方確認では超音波センサを使用する一方、通常走行時の後側方の確認ではミリ波レーダーセンサを使用するなど、目的に応じてセンサ部3を切換えてもよい。
[第4の実施形態]
以下、本発明に係る第4の実施形態の車載カメラ装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態において、第2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の車載カメラ装置は、第2の実施形態と異なり、図7に示すように、カメラ1(これを、第1カメラ1とよぶ)の他にもう1台のカメラ5(これを、第2カメラ5とよぶ)を設置するとともに認識部6を設け、これら2台からなる第1、第2カメラ1、5及び認識部6が車両周辺の立体物までの距離を検知するセンサ部7を構成している。
以下、本発明に係る第4の実施形態の車載カメラ装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態において、第2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の車載カメラ装置は、第2の実施形態と異なり、図7に示すように、カメラ1(これを、第1カメラ1とよぶ)の他にもう1台のカメラ5(これを、第2カメラ5とよぶ)を設置するとともに認識部6を設け、これら2台からなる第1、第2カメラ1、5及び認識部6が車両周辺の立体物までの距離を検知するセンサ部7を構成している。
従って、本実施形態では、レンズ11、絞り12、光電変換部13、基準決定部14、調整部15及び映像生成部16を備えている第1カメラ1において、第1カメラからの映像を認識部6へ送るために、映像生成部16は、出力が、モニタ4の入力だけでなく認識部6の入力にも接続されている。
第2カメラ5には、レンズ51、絞り52、光電変換部53及び映像生成部54を備えている。このうち、レンズ51は、第1カメラ1の設置位置とは異なる位置から車両周辺の所望の画像を撮影するために入射光を光電変換部53に結像させるものであり、第1の実施形態と同様に、光電変換部53には電荷結合素子(CCD)などが用いられている。また、光電変換部53の出力は、映像生成部54の入力に接続されている。また、映像生成部54の出力は、認識部6の入力に接続されており、この映像生成部54で生成された第2カメラ5の映像が認識部6に取り込まれる。
認識部6は、対象物の検出やその対象物の位置を検出するためのものであり、前述したように、第1、第2カメラ1、5とともにセンサ部7を構成する。本実施形態の認識部6は、第1カメラ1の映像生成部16から送出される第1映像と第2カメラ5から送出される第2映像とを用いて、車両周辺の立体物(例えば、カメラの最も近くに検知された立体物である、例えば歩行者や電柱など)を検出するとともに、その対象物とこの車両との間の距離を算出する。
即ち、認識部6では、第1、第2カメラ1、5で捉えた双方の映像内において、同一の映像生成対象である各立体物に対する視差を算出し、その視差に基づいて各立体物の位置をそれぞれ算出するとともに、この車両から1番近い立体物を判別してその立体物に関する位置情報(例えば、第1カメラの映像での位置座標情報(x,y)など)を基準決定部14へ出力するようになっている。
なお、認識部6は、出力が基準決定部14の入力に接続されており、その位置情報を基準決定部14へ出力する。このため、基準決定部14は、その位置情報に基づき、運転者にとって安全な運転などを行う上で重要度が高いと予想される(規準となるべき)撮像領域を決定する。つまり、本実施形態では、例えばこの車両から最も近い立体物が中央に収まるように、画像領域を決定する。
以上のように構成された車載カメラ装置について、動作を説明する。
初めに、センサ部7を構成する第1、第2カメラ1、5から取り込んだ映像は、それぞれ、光電変換部13、53で電気信号に変換され、映像信号として映像生成部16、54に出力される。一方、この映像信号を入力する認識部では、双方の映像信号から同一対象物を検知する。特に本実施形態では、車体から最も近い立体物を検知するとともに、その立体物に対する第1、第2カメラ1、5の視差から立体物までの距離を算出する。
初めに、センサ部7を構成する第1、第2カメラ1、5から取り込んだ映像は、それぞれ、光電変換部13、53で電気信号に変換され、映像信号として映像生成部16、54に出力される。一方、この映像信号を入力する認識部では、双方の映像信号から同一対象物を検知する。特に本実施形態では、車体から最も近い立体物を検知するとともに、その立体物に対する第1、第2カメラ1、5の視差から立体物までの距離を算出する。
このようにして、センサ部7は、その視差に基づいて各立体物の位置をそれぞれ算出するとともに、車体から1番近い立体物を判別してその立体物に関する位置情報(例えば、第1カメラの映像での位置座標情報(x,y)など)を基準決定部14へ出力する。
次に、第1カメラ1は、センサ部7から入力される前述した立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
例えば、車体近くの後方に立体物として人物が存在する場合、センサ部7により人物が検知される。そして、第1カメラ1で撮影した映像情報などに関する信号についての出力は、その人物がモニタ4に良好に表示されるように、調整部15で絞り及びゲインが調整される。
例えば、車体近くの後方に立体物として人物が存在する場合、センサ部7により人物が検知される。そして、第1カメラ1で撮影した映像情報などに関する信号についての出力は、その人物がモニタ4に良好に表示されるように、調整部15で絞り及びゲインが調整される。
なお、ここで、モニタ4の画面全体を良好な映像として表示しようと調整した場合、例えば、その場所や環境によっては、必ずしも人物などが良好な映像として表示されない場合もある。このような場合には、以下のような調整処理がなされる。
レンズ11から取り込まれた光線は、第1の実施形態で説明したように、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号と、センサ部7から基準決定部14を介して入力される調整基準範囲に関する信号とに基づいて、絞り12の調整量を制御し、光電変換部13へと入射して受光する光量を制御する。
ここで、基準決定部14は、センサ部7から入力される立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号をモニタ4で表示できる信号形式へと変換する。従って、モニタ4には、センサ部7で検出された自車両に最も近い立体物が良好に表示され、運転者に安全運転等を行う上での重要な情報を提供できる。
基準決定部14では、前述したように、例えば画面全体を縦横格子状に点線で示されるような複数の領域に予め分割しておくので、センサ部7により立体物が検知されると、その位置がセンサ部7から通知される。これにより、基準決定部14は、センサ部7が検知した立体物が表示される領域を算出する。このとき、センサ部7の検知エリアと、第1カメラ1の撮影範囲とは予め対応付けておくことにより、基準決定部14は、センサ部7の認識部6で検知した立体物の位置から、その立体物がカメラ1の映像出力のどの領域に表示されるかを算出できる。その結果、基準決定部14は、センサ部7が検知した立体物が表示される領域を、調整基準範囲として調整部15に通知する。
なお、カメラ2にも基準決定部を設けることにより、一旦検出した立体物を安定して検出することができる。
なお、カメラ2にも基準決定部を設けることにより、一旦検出した立体物を安定して検出することができる。
なお、本実施形態でも、センサ部7により複数の立体物が検知された場合は、前述したように、車体に最も近い立体物が表示される領域のみを調整範囲として調整部15に通知するが、車体から一定の距離内に位置する立体物が表示される領域のみを調整範囲として調整部15に通知するようにしてもよい。なお、センサ部7により立体物が検知されない場合、基準決定部14は予め定められた領域を調整基準範囲として出力する。
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。例えば、上記の第1〜第3の実施形態では、基準決定部14は、調整基準領域の区別はしていないが、車両からの距離に応じて複数のレベルに分けて出力する一方、調整部15では、各調整基準領域のレベルに応じて各領域の光電変換部13からの信号に重み付けをして、絞り及びゲインを調整しても良い。
本出願は、2004年9月10日出願の日本特許出願(特願2004−264260)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明のカメラ装置は、車両周辺を撮影するカメラと、カメラ映像を運転者に提示するモニタと、車両周辺の立体物を検知するセンサ部とを備えるカメラ装置において、カメラは、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、センサ部の出力を用いて調整基準とする画像領域を決定する基準決定部とを備えることにより、センサ部が検知した車両周辺の立体物を良好な映像として運転者に提供できる効果を有し、運転席からの後方確認などが難しいミニバンなどの大型乗用車や大型トラックなどに対する安全対策用の車載カメラ装置等として有用である。
本発明は、車載用などのカメラ、及びこのカメラで撮影した自動車の周囲の状況を運転の補助情報として運転者に提供することができるカメラ装置に関する。
従来の車載カメラシステムは、画面内の被写体照度に応じてレンズ絞りを自動調整して入射光量を一定に保つALC(Automatic Light Control)回路(例えば、非特許文献1参照)や、入力信号のレベルに応じてゲインを制御して出力信号のレベルを一定に保つAGC(Automatic Gain Control)回路を組み込むことにより、車両周囲の環境が変動した場合でも、良好な映像を運転者に知らせている。
また、車載用の2個のカメラを用いた(2眼式の)ステレオカメラをプレビューセンサとして用いた車両運転監視システムも提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
しかしながら、従来の車載カメラシステムは、画面全体、あるいは、予め定められた画面領域において良好な映像を提供することを目的としている。このため、運転者にとって必要な領域の安全運転などを実現する上で必要となる情報が、必ずしも良好な映像として提示されるわけではない、という問題があった。
また、特許文献1に記載の(2眼式の)ステレオカメラ装置は、温度対策に関して工夫を施した構成のものであり、2眼式カメラをうまく利用し、安全運転上必要となる情報を、運転者にとって必要な映像領域において良好な映像で提供するものではない。一方、特許文献2に記載のものは、(2眼式の)ステレオカメラを利用して車両運転監視システムを構築するものであるが、同様に、安全運転上必要となる情報を、運転者にとって必要な映像領域において良好な映像で提供するものではない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、運転者にとって必要度が高いと予測される車両周囲に存在する立体物についての情報を良好な映像として提供できるカメラ及びカメラ装置を提供することを目的とする。
竹村 裕夫著「CCDカメラ技術入門」、コロナ社、1998年8月20日、164〜165頁) 特開2001−88609号公報
特開2004−173195号公報
竹村 裕夫著「CCDカメラ技術入門」、コロナ社、1998年8月20日、164〜165頁)
第1に、本発明のカメラは、レンズ、絞り、前記レンズ及び前記絞りを透過した後の光を受ける光電変換部を備え、車両周辺を撮影するカメラであって、前記光電変換部及び前記絞りの駆動手段に接続され、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、車両周辺の立体物を検知するカメラ装置外部のセンサ部からの出力を用いて、調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号をモニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えることを特徴としている。この構成により、立体物を良好な映像として提供可能となる。
第2に、本発明は、前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部を備えることを特徴としている。
第3に、本発明は、前記基準決定部が、前記カメラの最も近くに検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有することを特徴としている。
第4に、本発明は、前記基準決定部が、前記カメラから一定の距離内に検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有することを特徴としている。
第5に、本発明は、前記調整部が、ALC(Automatic Light Control)回路及び/又はAGC(Automatic Gain Control)回路を備えることを特徴としている。
第6に、本発明は、前記ALC回路が、前記レンズ絞りを自動調整して入射光量を一定に保つことを特徴としている。
第7に、本発明は、前記AGC回路が、前記基準決定部から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整することを特徴としている。
また、第8に、本発明のカメラ装置は、車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置において、前記カメラは、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えることを特徴としている。この構成により、センサ部が検知した立体物を良好な映像として提供できる。
また、第9に、本発明は、車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタと、前記映像内の、前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部とを備えるカメラ装置において、前記カメラは、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えることを特徴としている。この構成により、センサ部が検知した立体物を良好な映像として提供でき、かつ、検知した立体物をグラフィックにより強調表示することで、運転者に注意を喚起できる。
第10に、本発明は、前記カメラで撮影された映像は、前記基準決定部で決定される調整基準とすべき画像領域の最小単位となる複数の領域に予め分割されており、前記センサ部は、前記分割された領域が撮像する範囲毎に立体物を検知するように構成されているとともに、前記調整部は、前記領域の少なくとも一つを調整基準の画像領域とする手段を備えていることを特徴としている。この構成により、センサ部、基準決定部はそれぞれ領域毎に立体物の有無を検知したり、基準範囲とするか否かを判定したりできるため、後述するロバスト性が向上するという効果を有する。
第11に、本発明は、前記基準決定部が、前記カメラの最も近くに検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有することを特徴としている。この構成により、複数の立体物が存在した場合でも運転者にとって重要度の高いと予想される自車両の最も近くに位置する立体物を良好な映像として提供できる。
第12に、本発明は、前記基準決定部が、前記カメラから一定の距離内に検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有することを特徴としている。この構成により、複数の立体物が存在した場合でも、運転者にとって重要度が高いと予想される車両から一定の距離以内に存在する立体物を良好な映像として提供できる。
第13に、本発明は、センサ部が、超音波センサ、レーザーレーダーセンサ、ミリ波レーダーセンサのいずれかを用いていることを特徴としている。
また、第14に、本発明のカメラ装置は、車両周辺を撮影する第1カメラと、前記第1カメラ及びこれとは別に設けた第2カメラにより前記車両から前記車両周辺の各立体物までの距離を検出するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置において、前記第1カメラは、レンズ及び絞りと、ゲイン及び前記絞りを自動調整する調整部と、前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えるとともに、前記第2カメラは、少なくとも、レンズ及び絞りと、映像生成部とを備えることを特徴としている。
第15に、本発明は、前記センサ部が、前記車両から最も近い立体物を検知する認識部を備えることを特徴としている。
第16に、本発明は、前記第1カメラが、前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部を備えることを特徴としている。
第17に、本発明は、前記調整部が、ALC(Automatic Light Control)回路及び/又はAGC(Automatic Gain Control)回路を備えることを特徴としている。
第18に、本発明は、前記ALC回路が、前記レンズ絞りを自動調整して入射光量を一定に保つことを特徴としている。
第19に、本発明は、前記AGC回路が、前記基準決定部から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整することを特徴としている。
また、第20に、本発明のカメラ装置による映像作成方法は、車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置による映像作成方法であって、前記車両周辺を撮影する工程と、前記車両周辺の立体物の位置を検出する工程と、位置検出工程で得られた前記立体物の位置に関する情報から、その立体物が表示される領域を算出する工程と、前記立体物の位置に関する情報から映像を調整する工程と、前記調整された映像情報に基づき前記モニタに前記映像を表示する工程とを備えたことを特徴としている。
第21に、本発明は、車両周辺を撮影する第1カメラと、前記第1カメラ及びこれとは別に設けた第2カメラにより前記車両から前記車両周辺の各立体物までの距離を検出するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置による映像作成方法であって、前記車両周辺を撮影する工程と、前記車両周辺の立体物の位置を検出する工程と、位置検出工程で得られた前記立体物の位置に関する情報から、その立体物が表示される領域を算出する工程と、前記立体物の位置に関する情報から映像を調整する工程と、前記調整された映像情報に基づき前記モニタに前記映像を表示する工程とを備えたことを特徴としている。
第22に、本発明は、前記映像内の前記立体物が存在する領域に、グラフィックを重畳するグラフィック工程を備えることを特徴としている。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る車載用のカメラを示すものであり、このカメラは、自車両(以下、「車体」とよぶ)の周辺、例えば後方又は側方などを撮像するものであり、レンズ11と、絞り12と、光電変換部13と、基準決定部14と、調整部15と、映像生成部16とを備えている。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る車載用のカメラを示すものであり、このカメラは、自車両(以下、「車体」とよぶ)の周辺、例えば後方又は側方などを撮像するものであり、レンズ11と、絞り12と、光電変換部13と、基準決定部14と、調整部15と、映像生成部16とを備えている。
このうち、レンズ11は、車両周辺の所望の画像を撮影するために入射光を光電変換部13に結像させるものであり、光電変換部13には電荷結合素子(CCD)などが用いられている。基準決定部14は、運転者にとって安全な運転などを行う上で重要度が高いと予想される(規準となるべき)撮像領域を決定するためのものであり、入力がセンサ処理部32の出力に接続されている。また、この基準決定部14は、車体周辺の立体物を検知するカメラ外部に設けた図示外のセンサ部からの出力を用いて、調整基準とすべき画像領域を決定するものであり、センサ部との接続を行うためにハウジング10にセンサ入力端子10Aを設けている。調整部15は、絞り及びゲインを調整するものであり、入力が基準決定部14の出力に接続されているとともに、出力が絞り12に付設した図示外の(しぼり駆動手段に備える)モータに接続されている。また、この調整部15は、光電変換部13にも接続されているほかに、出力が映像生成部16の入力にも接続されている。映像生成部16は、調整部15から入力する信号をモニタで表示する信号形式へと変換するものであり、カメラ1外部の図示外のモニタとの接続のためにハウジング10に映像出力端子10Bを設けている。
次に、本実施形態のカメラ1の動作を説明する。
カメラ1は、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、図示外のモニタへ映像信号を出力する。ここで、モニタの画面全体を良好な映像として表示しようと調整した場合、例えば、その場所や環境によっては、必ずしも人物が良好に表示されない映像となる場合もある。このような場合には、以下のような調整処理がなされる。
カメラ1は、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、図示外のモニタへ映像信号を出力する。ここで、モニタの画面全体を良好な映像として表示しようと調整した場合、例えば、その場所や環境によっては、必ずしも人物が良好に表示されない映像となる場合もある。このような場合には、以下のような調整処理がなされる。
レンズ11から取り込まれた光線は、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号と、基準決定部14から入力される調整基準範囲に関する信号とに基づいて、絞り12の調整量を制御し、光電変換部13へと入射して受光する光量を制御する。
ここで、基準決定部14は、図示外のセンサ部(このセンサは、センサ入力端子10Aを介してカメラ1内の基準決定部14に接続させているものとする)から入力される立体物の位置情報により調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号を、図示外のモニタ(このモニタは、映像出力端子10Bを介してカメラ1内の映像生成部16に接続させているものとする)で表示できる信号形式へと変換する。
ここで、基準決定部14は、図示外のセンサ部(このセンサは、センサ入力端子10Aを介してカメラ1内の基準決定部14に接続させているものとする)から入力される立体物の位置情報により調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号を、図示外のモニタ(このモニタは、映像出力端子10Bを介してカメラ1内の映像生成部16に接続させているものとする)で表示できる信号形式へと変換する。
従って、モニタには、センサ部で検知された立体物が良好に表示され、運転者に安全運転等を行う上での重要な情報を提供できる。なお、本実施形態では、グラフィック部を設けていないが、図6に示すように、センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部を設けた構成であってもよい。
[第2の実施形態]
図2は、本発明の第2の実施形態に係る車載カメラ装置を示すものであり、この車載カメラ装置は、車体Cに、この車体Cの後方を撮像する単一のカメラ1と、立体物を検知するセンサ部3と、カメラ1の出力映像を表示するモニタ4とを搭載している。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る車載カメラ装置を示すものであり、この車載カメラ装置は、車体Cに、この車体Cの後方を撮像する単一のカメラ1と、立体物を検知するセンサ部3と、カメラ1の出力映像を表示するモニタ4とを搭載している。
カメラ1には、図3に示すように、第1の実施形態と同様のものが用いられており、レンズ11、絞り12、光電変換部13、基準決定部14、調整部15及び映像生成部16を備えている。このうち、レンズ11は、車両周辺の所望の画像を撮影するために入射光を光電変換部13に結像させるものであり、光電変換部13には電荷結合素子(CCD)などが用いられている。基準決定部14は、運転者にとって安全な運転などを行う上で重要度が高いと予想される(規準となるべき)撮像領域を決定するためのものであり、入力がセンサ処理部32の出力に接続されている。調整部15は、絞り及びゲインを調整するものであり、入力が基準決定部14の出力に接続されているとともに、出力が絞り12に付設した図示外の(しぼり駆動手段に備える)モータに接続されている。また、この調整部15は、光電変換部13にも接続されているほかに、出力が映像生成部16の入力にも接続されている。
センサ部3は、超音波センサにより車体C近傍の後方の路面上等に位置する立体物(例えば、歩行者Mや電柱など)を検知するものであり、図3に示すように、センサヘッド31と、センサ処理部32とを備えている。このうち、センサヘッド31は、超音波を送受信し、その受信結果をセンサ処理部32へ出力する。一方、センサ処理部32は、センサヘッド31からの出力信号を処理して立体物の有無やその位置などを検知するためのものであり、出力が基準決定部14の入力に接続されている。
以上のように構成された車載カメラ装置について、図3を用いて各部の動作を説明する。
I.まず、カメラ1の動作を説明する。
カメラ1は、第1の実施形態と同様に、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
例えば、図2に示すように、車体C近くの後方に立体物として人物Mが存在する場合、センサ部3により人物Mが検知される。そして、カメラ1で撮影した映像情報などに関する信号についての出力は、図4(C)に示すように、人物Mがモニタ4に良好に表示されるように、調整部15で絞り及びゲインが調整される。
I.まず、カメラ1の動作を説明する。
カメラ1は、第1の実施形態と同様に、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
例えば、図2に示すように、車体C近くの後方に立体物として人物Mが存在する場合、センサ部3により人物Mが検知される。そして、カメラ1で撮影した映像情報などに関する信号についての出力は、図4(C)に示すように、人物Mがモニタ4に良好に表示されるように、調整部15で絞り及びゲインが調整される。
ここで、モニタ4の画面全体を良好な映像として表示しようと調整した場合、例えば、その場所や環境によっては、図4(B)に示すように、必ずしも人物が良好に表示されない映像となる場合もある。このような場合には、第1の実施形態と同様に、以下のような調整処理がなされる。なお、図4のモニタ表示例中の縦横格子状の点線は、領域分割結果をわかりやすく明示しているだけであり、実際のモニタ4には表示されない。
レンズ11から取り込まれた光線は、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号と、基準決定部14から入力される調整基準範囲に関する信号とに基づいて、絞り12の調整量を制御し、光電変換部13へと入射して受光する光量を制御する。
ここで、基準決定部14は、センサ部3から入力される立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号をモニタ4で表示できる信号形式へと変換する。従って、モニタ4には、センサ部3で検知された立体物が良好に表示され、運転者に安全運転等を行う上での重要な情報を提供できる。
ここで、基準決定部14は、センサ部3から入力される立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号をモニタ4で表示できる信号形式へと変換する。従って、モニタ4には、センサ部3で検知された立体物が良好に表示され、運転者に安全運転等を行う上での重要な情報を提供できる。
II.次に、基準決定部14の動作について、詳細に説明する。
基準決定部14では、例えば、図4(A)に示すように、画面全体を縦横格子状に点線で示されるような複数の領域に予め分割しておく。ここで、センサ部3により立体物が検知されると、その位置がセンサ部3から通知され、基準決定部14はセンサ部3が検知した立体物が表示される領域を算出する。このとき、センサ部3の検知エリアと、カメラ1の撮影範囲とは予め対応付けることにより、基準決定部14は、センサ部3のセンサ処理部32で検知した立体物の位置から、その立体物がカメラ1の映像出力のどの領域に表示されるかを算出できる。その結果、基準決定部14は、センサ部3が検知した立体物が表示される領域を、調整基準範囲として調整部15に通知する。なお、図4(A)では、斜線で塗り潰された領域が、調整基準範囲となる。
基準決定部14では、例えば、図4(A)に示すように、画面全体を縦横格子状に点線で示されるような複数の領域に予め分割しておく。ここで、センサ部3により立体物が検知されると、その位置がセンサ部3から通知され、基準決定部14はセンサ部3が検知した立体物が表示される領域を算出する。このとき、センサ部3の検知エリアと、カメラ1の撮影範囲とは予め対応付けることにより、基準決定部14は、センサ部3のセンサ処理部32で検知した立体物の位置から、その立体物がカメラ1の映像出力のどの領域に表示されるかを算出できる。その結果、基準決定部14は、センサ部3が検知した立体物が表示される領域を、調整基準範囲として調整部15に通知する。なお、図4(A)では、斜線で塗り潰された領域が、調整基準範囲となる。
センサ部3により複数の立体物が検知された場合は、車体Cに最も近い立体物が表示される領域のみを調整範囲として調整部15に通知する。或いは、車体Cから一定の距離内に位置する立体物が表示される領域のみを調整範囲として調整部15に通知する。なお、センサ部3により立体物が検知されない場合、基準決定部14は予め定められた領域を調整基準範囲として出力する。
III.次に、調整部15の動作について、詳細に説明する。
この調整部15では、基準決定部14と同様に、画面全体を図4に点線で示すような複数の領域に予め分割しておく。ここで、調整部15は、光電変換部13からの出力信号のうち、基準決定部14から通知された調整基準範囲内にある信号の大きさのみを測定し、絞り12の絞り量を制御する。つまり、信号値が大きい場合には絞りを閉めて光量を制限し、信号値が小さい場合には絞りを開いて光量を増やす。なお、光電変換部13の出力信号の大きさによって絞りを制御する回路は、ALC(Automatic Light Control)回路として広く知られている。
また、調整部15では、基準決定部14から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整する。なお、このようなゲイン調整回路はAGC(Automatic Gain Control)回路として広く知られている。
この調整部15では、基準決定部14と同様に、画面全体を図4に点線で示すような複数の領域に予め分割しておく。ここで、調整部15は、光電変換部13からの出力信号のうち、基準決定部14から通知された調整基準範囲内にある信号の大きさのみを測定し、絞り12の絞り量を制御する。つまり、信号値が大きい場合には絞りを閉めて光量を制限し、信号値が小さい場合には絞りを開いて光量を増やす。なお、光電変換部13の出力信号の大きさによって絞りを制御する回路は、ALC(Automatic Light Control)回路として広く知られている。
また、調整部15では、基準決定部14から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整する。なお、このようなゲイン調整回路はAGC(Automatic Gain Control)回路として広く知られている。
IV.次に、センサ部3の動作について、詳細に説明する。
センサ部3としては、例えば、前述したように超音波センサが使用可能であり、カメラ1の撮影範囲内の立体物を検知するように設置される。センサ部3に超音波センサを用いる場合、センサ部3は、超音波を出力したり受信したりするセンサヘッド31と、受信した超音波を解析して立体物の位置を検知するセンサ処理部32とを備える。このうち、センサ処理部32は、検知した立体物の位置を基準決定部14へと出力する。このとき、センサ部3での立体物検知は、基準決定部14で分割された領域と対応がつけられる程度の分解能でよいため、予め、検知範囲を複数の領域に分割しておいても良い。
センサ部3としては、例えば、前述したように超音波センサが使用可能であり、カメラ1の撮影範囲内の立体物を検知するように設置される。センサ部3に超音波センサを用いる場合、センサ部3は、超音波を出力したり受信したりするセンサヘッド31と、受信した超音波を解析して立体物の位置を検知するセンサ処理部32とを備える。このうち、センサ処理部32は、検知した立体物の位置を基準決定部14へと出力する。このとき、センサ部3での立体物検知は、基準決定部14で分割された領域と対応がつけられる程度の分解能でよいため、予め、検知範囲を複数の領域に分割しておいても良い。
次に、本実施形態のカメラ装置を用いた映像の作成方法について、図5を参照しながら説明する。
この映像の作成方法では、カメラ1を用いて車両周辺を撮影するとともに(第1ステップS1)、センサ部3のセンサ処理部32が車両の位置を検出する(第2ステップS2)。次に、基準決定部14はセンサ部3のセンサ処理部32から出力される立体物の位置に関するデータを入力すると、このデータから、その立体物が表示される領域を算出する(第3ステップS3)。また、調整部15では、その立体物の位置に関するデータから、絞り12の絞り量を制御する。つまり、基準決定部14から通知された調整基準範囲内において、光電変換部13からの入力信号値が大きい場合には絞りを閉めて光量を制限し、入力信号値が小さい場合には絞りを開いて光量を増やす(第4ステップS4)。また、第4ステップS4では、調整部15では、基準決定部14から通知された調整基準範囲内において、光電変換部13からの入力信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインも調整する。これにより、センサ部3が検知した立体物を良好な映像としてモニタ4に表示する(第5ステップS5)。
この映像の作成方法では、カメラ1を用いて車両周辺を撮影するとともに(第1ステップS1)、センサ部3のセンサ処理部32が車両の位置を検出する(第2ステップS2)。次に、基準決定部14はセンサ部3のセンサ処理部32から出力される立体物の位置に関するデータを入力すると、このデータから、その立体物が表示される領域を算出する(第3ステップS3)。また、調整部15では、その立体物の位置に関するデータから、絞り12の絞り量を制御する。つまり、基準決定部14から通知された調整基準範囲内において、光電変換部13からの入力信号値が大きい場合には絞りを閉めて光量を制限し、入力信号値が小さい場合には絞りを開いて光量を増やす(第4ステップS4)。また、第4ステップS4では、調整部15では、基準決定部14から通知された調整基準範囲内において、光電変換部13からの入力信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインも調整する。これにより、センサ部3が検知した立体物を良好な映像としてモニタ4に表示する(第5ステップS5)。
従って、本実施形態の車載カメラ装置によれば、立体物を検知するセンサ部3と、センサ部3の検知結果を基に絞りやゲインについての調整量の算出基準となる映像範囲を決定する基準決定部14と、基準決定部14の映像範囲から絞り量やゲインを決定して制御する調整部15とを設けることにより、センサ部3が検知した立体物を良好な映像として提供できる(図4(C)参照)。
また、カメラ1で撮影された映像は基準決定部14で決定される調整基準とする画像領域の最小単位となる複数の領域に予め分割することにより、センサ部3、基準決定部14はそれぞれ領域毎に立体物の有無を検知したり、基準範囲とするか否かを判定したりできる。このように、領域ごとに立体物を検知することにより、例えば、長音波センサで立体物の一部からの反射が弱かったり、ノイズの影響があったりして、立体物の一部が検出されない場合でも、立体物全体を検出できる確立が高くなり、ロバスト性(robustness)が向上するという効果を有する。また、領域が予め決定されているため、領域分割処理が不要となり、処理が容易になる。
また、基準決定部14で、車体Cの最も近くに検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する処理構成とすることにより、複数の立体物が存在した場合でも、運転者にとって重要度の高いと予想される車体Cの最も近くに位置する立体物を良好な映像として提供できる。また、車体Cから一定の距離内に検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する処理構成とすることにより、複数の立体物が存在した場合でも、運転者にとって重要度の高いと予想される自車両から一定の距離以内に存在する立体物を良好な映像として提供できる。
[第3の実施形態]
以下、本発明に係る第3の実施形態の車載カメラ装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1、第2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の車載カメラ装置は、第1の実施形態と異なり、図6に示すように、グラフィック部21をさらに設けたカメラ2を搭載したことである。即ち、このカメラ2は、レンズ11、絞り12、光電変換部13、基準決定部14、調整部15、映像生成部16及びグラフィック部21から構成される。
このグラフィック部21は、センサ部3から入力される立体物の位置から、重畳すべきグラフィックと表示位置とを決定し、映像生成部16へと出力するようになっている。
以下、本発明に係る第3の実施形態の車載カメラ装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1、第2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の車載カメラ装置は、第1の実施形態と異なり、図6に示すように、グラフィック部21をさらに設けたカメラ2を搭載したことである。即ち、このカメラ2は、レンズ11、絞り12、光電変換部13、基準決定部14、調整部15、映像生成部16及びグラフィック部21から構成される。
このグラフィック部21は、センサ部3から入力される立体物の位置から、重畳すべきグラフィックと表示位置とを決定し、映像生成部16へと出力するようになっている。
以上のように構成された車載カメラ装置の動作について、図6を用いて説明する。
I.まず、カメラ2の動作を説明する。
カメラ2は、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
その結果、レンズ11から取り込まれた光線は、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。即ち、調整部15は、光電変換部13から入力する信号と、基準決定部14から入力する調整基準範囲とに基づいて、絞り12の調整量を制御して光電変換部13へ入射する光量を制御する。一方、基準決定部14は、センサ部3から入力する立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。従って、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へと出力する。他方、グラフィック部21は、前述したように、センサ部3から入力される立体物の位置から、重畳すべきグラフィックと表示位置とを決定し、映像生成部16へと出力する。
I.まず、カメラ2の動作を説明する。
カメラ2は、センサ部3から入力される立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
その結果、レンズ11から取り込まれた光線は、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。即ち、調整部15は、光電変換部13から入力する信号と、基準決定部14から入力する調整基準範囲とに基づいて、絞り12の調整量を制御して光電変換部13へ入射する光量を制御する。一方、基準決定部14は、センサ部3から入力する立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。従って、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へと出力する。他方、グラフィック部21は、前述したように、センサ部3から入力される立体物の位置から、重畳すべきグラフィックと表示位置とを決定し、映像生成部16へと出力する。
次に、映像生成部16は、グラフィック部21から入力されるグラフィック情報にしたがって、調整部15から入力される信号にグラフィック部21から入力されるグラフィックスなどに関する信号を重畳し、モニタ4で表示する信号形式へと変換する。これにより、モニタ4は、映像生成部16から入力される映像を表示して、運転者に提供する。このときの表示例を、図4(D)に示す。
II.次に、グラフィックス部21の動作について、詳細に説明する。
グラフィックス部21では、基準決定部14と同様に、画面全体を予め複数の領域に分割しておく。ここで、センサ部3で立体物が検知されると、その位置に関する情報がセンサ部3からグラフィックス部21へ出力される。すると、グラフィックス部21は、センサ部3が検知した立体物が表示される領域を算出し、その領域の境界をグラフィックスとして表示するためのグラフィックス情報を映像生成部16へ出力する。ここで、境界をグラフィックス表示する領域は、例えば、基準決定部14で調整基準範囲と決定された領域とする。なお、立体物の距離に応じて境界のグラフィックス表示の色を変えても良い。また、境界は、調整基準範囲以外である場合でも、調整基準範囲から一定の距離内に位置する場合には、立体物の写る領域の境界をグラフィックス表示しても良い。
グラフィックス部21では、基準決定部14と同様に、画面全体を予め複数の領域に分割しておく。ここで、センサ部3で立体物が検知されると、その位置に関する情報がセンサ部3からグラフィックス部21へ出力される。すると、グラフィックス部21は、センサ部3が検知した立体物が表示される領域を算出し、その領域の境界をグラフィックスとして表示するためのグラフィックス情報を映像生成部16へ出力する。ここで、境界をグラフィックス表示する領域は、例えば、基準決定部14で調整基準範囲と決定された領域とする。なお、立体物の距離に応じて境界のグラフィックス表示の色を変えても良い。また、境界は、調整基準範囲以外である場合でも、調整基準範囲から一定の距離内に位置する場合には、立体物の写る領域の境界をグラフィックス表示しても良い。
このように、本実施形態の車載カメラ装置によれば、立体物を検知するセンサ部3と、センサ部3の検知結果を基に絞り12やゲインの調整量算出の基準となる映像範囲を決定する基準決定部14と、この基準決定部14の映像範囲から絞り量やゲインを決定して制御する調整部15と、グラフィックス部21とを設けることにより、センサ部3が検知した立体物を良好な映像として表示し、かつ、グラフィックスにより立体物の位置を明示できる。また、調整基準範囲外で検出された立体物の写る境界をグラフィックス表示することにより、必ずしも良好な画像としてモニタ5に表示されない可能性のある調整基準範囲外の領域に写る立体物の位置を明示することもできる。
なお、この第2の実施形態では、グラフィックス部21は、領域の境界をグラフィックスとして表示しているが、例えば領域全体を半透明な色で塗り潰しても良い。
また、上記の第1、第2の実施形態では、センサ部3として超音波センサを使用しているが、本発明では、レーザーレーダーセンサ、ミリ波レーダーセンサ、後述のステレオカメラセンサ等の他の各種のセンサをセンサ部として使用しても良い。さらに、後退駐車時の後方確認では超音波センサを使用する一方、通常走行時の後側方の確認ではミリ波レーダーセンサを使用するなど、目的に応じてセンサ部3を切換えてもよい。
また、上記の第1、第2の実施形態では、センサ部3として超音波センサを使用しているが、本発明では、レーザーレーダーセンサ、ミリ波レーダーセンサ、後述のステレオカメラセンサ等の他の各種のセンサをセンサ部として使用しても良い。さらに、後退駐車時の後方確認では超音波センサを使用する一方、通常走行時の後側方の確認ではミリ波レーダーセンサを使用するなど、目的に応じてセンサ部3を切換えてもよい。
[第4の実施形態]
以下、本発明に係る第4の実施形態の車載カメラ装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態において、第2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の車載カメラ装置は、第2の実施形態と異なり、図7に示すように、カメラ1(これを、第1カメラ1とよぶ)の他にもう1台のカメラ5(これを、第2カメラ5とよぶ)を設置するとともに認識部6を設け、これら2台からなる第1、第2カメラ1、5及び認識部6が車両周辺の立体物までの距離を検知するセンサ部7を構成している。
以下、本発明に係る第4の実施形態の車載カメラ装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態において、第2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の車載カメラ装置は、第2の実施形態と異なり、図7に示すように、カメラ1(これを、第1カメラ1とよぶ)の他にもう1台のカメラ5(これを、第2カメラ5とよぶ)を設置するとともに認識部6を設け、これら2台からなる第1、第2カメラ1、5及び認識部6が車両周辺の立体物までの距離を検知するセンサ部7を構成している。
従って、本実施形態では、レンズ11、絞り12、光電変換部13、基準決定部14、調整部15及び映像生成部16を備えている第1カメラ1において、第1カメラからの映像を認識部6へ送るために、映像生成部16は、出力が、モニタ4の入力だけでなく認識部6の入力にも接続されている。
第2カメラ5には、レンズ51、絞り52、光電変換部53及び映像生成部54を備えている。このうち、レンズ51は、第1カメラ1の設置位置とは異なる位置から車両周辺の所望の画像を撮影するために入射光を光電変換部53に結像させるものであり、第1の実施形態と同様に、光電変換部53には電荷結合素子(CCD)などが用いられている。また、光電変換部53の出力は、映像生成部54の入力に接続されている。また、映像生成部54の出力は、認識部6の入力に接続されており、この映像生成部54で生成された第2カメラ5の映像が認識部6に取り込まれる。
認識部6は、対象物の検出やその対象物の位置を検出するためのものであり、前述したように、第1、第2カメラ1、5とともにセンサ部7を構成する。本実施形態の認識部6は、第1カメラ1の映像生成部16から送出される第1映像と第2カメラ5から送出される第2映像とを用いて、車両周辺の立体物(例えば、カメラの最も近くに検知された立体物である、例えば歩行者や電柱など)を検出するとともに、その対象物とこの車両との間の距離を算出する。
即ち、認識部6では、第1、第2カメラ1、5で捉えた双方の映像内において、同一の映像生成対象である各立体物に対する視差を算出し、その視差に基づいて各立体物の位置をそれぞれ算出するとともに、この車両から1番近い立体物を判別してその立体物に関する位置情報(例えば、第1カメラの映像での位置座標情報(x,y)など)を基準決定部14へ出力するようになっている。
なお、認識部6は、出力が基準決定部14の入力に接続されており、その位置情報を基準決定部14へ出力する。このため、基準決定部14は、その位置情報に基づき、運転者にとって安全な運転などを行う上で重要度が高いと予想される(規準となるべき)撮像領域を決定する。つまり、本実施形態では、例えばこの車両から最も近い立体物が中央に収まるように、画像領域を決定する。
以上のように構成された車載カメラ装置について、動作を説明する。
初めに、センサ部7を構成する第1、第2カメラ1、5から取り込んだ映像は、それぞれ、光電変換部13、53で電気信号に変換され、映像信号として映像生成部16、54に出力される。一方、この映像信号を入力する認識部では、双方の映像信号から同一対象物を検知する。特に本実施形態では、車体から最も近い立体物を検知するとともに、その立体物に対する第1、第2カメラ1、5の視差から立体物までの距離を算出する。
初めに、センサ部7を構成する第1、第2カメラ1、5から取り込んだ映像は、それぞれ、光電変換部13、53で電気信号に変換され、映像信号として映像生成部16、54に出力される。一方、この映像信号を入力する認識部では、双方の映像信号から同一対象物を検知する。特に本実施形態では、車体から最も近い立体物を検知するとともに、その立体物に対する第1、第2カメラ1、5の視差から立体物までの距離を算出する。
このようにして、センサ部7は、その視差に基づいて各立体物の位置をそれぞれ算出するとともに、車体から1番近い立体物を判別してその立体物に関する位置情報(例えば、第1カメラの映像での位置座標情報(x,y)など)を基準決定部14へ出力する。
次に、第1カメラ1は、センサ部7から入力される前述した立体物の位置情報に基づいて、立体物が良好な映像として表示されるように、調整部15により絞り及びゲインを調整して、モニタ4へ映像信号を出力する。
例えば、車体近くの後方に立体物として人物が存在する場合、センサ部7により人物が検知される。そして、第1カメラ1で撮影した映像情報などに関する信号についての出力は、その人物がモニタ4に良好に表示されるように、調整部15で絞り及びゲインが調整される。
例えば、車体近くの後方に立体物として人物が存在する場合、センサ部7により人物が検知される。そして、第1カメラ1で撮影した映像情報などに関する信号についての出力は、その人物がモニタ4に良好に表示されるように、調整部15で絞り及びゲインが調整される。
なお、ここで、モニタ4の画面全体を良好な映像として表示しようと調整した場合、例えば、その場所や環境によっては、必ずしも人物などが良好な映像として表示されない場合もある。このような場合には、以下のような調整処理がなされる。
レンズ11から取り込まれた光線は、第1の実施形態で説明したように、絞り12により光量が制限されて光電変換部13に結像する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号と、センサ部7から基準決定部14を介して入力される調整基準範囲に関する信号とに基づいて、絞り12の調整量を制御し、光電変換部13へと入射して受光する光量を制御する。
ここで、基準決定部14は、センサ部7から入力される立体物の位置情報から調整基準範囲を決定し、調整部15へ出力する。一方、調整部15は、光電変換部13から入力される信号のゲインを調整基準範囲に基づいて調整し、映像生成部16へ出力する。この映像生成部16は、調整部15から入力される信号をモニタ4で表示できる信号形式へと変換する。従って、モニタ4には、センサ部7で検出された自車両に最も近い立体物が良好に表示され、運転者に安全運転等を行う上での重要な情報を提供できる。
基準決定部14では、前述したように、例えば画面全体を縦横格子状に点線で示されるような複数の領域に予め分割しておくので、センサ部7により立体物が検知されると、その位置がセンサ部7から通知される。これにより、基準決定部14は、センサ部7が検知した立体物が表示される領域を算出する。このとき、センサ部7の検知エリアと、第1カメラ1の撮影範囲とは予め対応付けておくことにより、基準決定部14は、センサ部7の認識部6で検知した立体物の位置から、その立体物がカメラ1の映像出力のどの領域に表示されるかを算出できる。その結果、基準決定部14は、センサ部7が検知した立体物が表示される領域を、調整基準範囲として調整部15に通知する。
なお、カメラ2にも基準決定部を設けることにより、一旦検出した立体物を安定して検出することができる。
なお、カメラ2にも基準決定部を設けることにより、一旦検出した立体物を安定して検出することができる。
なお、本実施形態でも、センサ部7により複数の立体物が検知された場合は、前述したように、車体に最も近い立体物が表示される領域のみを調整範囲として調整部15に通知するが、車体から一定の距離内に位置する立体物が表示される領域のみを調整範囲として調整部15に通知するようにしてもよい。なお、センサ部7により立体物が検知されない場合、基準決定部14は予め定められた領域を調整基準範囲として出力する。
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。例えば、上記の第1〜第3の実施形態では、基準決定部14は、調整基準領域の区別はしていないが、車両からの距離に応じて複数のレベルに分けて出力する一方、調整部15では、各調整基準領域のレベルに応じて各領域の光電変換部13からの信号に重み付けをして、絞り及びゲインを調整しても良い。
本出願は、2004年9月10日出願の日本特許出願(特願2004−264260)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明のカメラ装置は、車両周辺を撮影するカメラと、カメラ映像を運転者に提示するモニタと、車両周辺の立体物を検知するセンサ部とを備えるカメラ装置において、カメラは、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、センサ部の出力を用いて調整基準とする画像領域を決定する基準決定部とを備えることにより、センサ部が検知した車両周辺の立体物を良好な映像として運転者に提供できる効果を有し、運転席からの後方確認などが難しいミニバンなどの大型乗用車や大型トラックなどに対する安全対策用の車載カメラ装置等として有用である。
1 カメラ(第1カメラ)
10 ハウジング
10A センサ入力端子10A
10B 映像出力端子10B
2 カメラ
11、51 レンズ
12、52 絞り
13 光電変換部
14 基準決定部
15 調整部
16、54 映像生成部
21 グラフィック部
3 センサ部
31 センサヘッド
32 センサ処理部
4 モニタ
5 第2カメラ(センサ部)
6 認識部(センサ部)
7 センサ部
C 車両(車体)
M 人物(立体物)
10 ハウジング
10A センサ入力端子10A
10B 映像出力端子10B
2 カメラ
11、51 レンズ
12、52 絞り
13 光電変換部
14 基準決定部
15 調整部
16、54 映像生成部
21 グラフィック部
3 センサ部
31 センサヘッド
32 センサ処理部
4 モニタ
5 第2カメラ(センサ部)
6 認識部(センサ部)
7 センサ部
C 車両(車体)
M 人物(立体物)
Claims (22)
- レンズ、絞り、前記レンズ及び前記絞りを透過した後の光を受ける光電変換部を備え、車両周辺を撮影するカメラであって、
前記光電変換部及び前記絞りの駆動手段に接続され、ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、
車両周辺の立体物を検知するカメラ装置外部のセンサ部からの出力を用いて、調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、
前記調整部から入力される信号をモニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部と
を備えるカメラ。 - 前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部を請求項1に記載の備えるカメラ。
- 前記基準決定部は、前記カメラの最も近くに検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有する請求項1又は2に記載のカメラ。
- 前記基準決定部は、前記カメラから一定の距離内に検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有する請求項1又は2に記載のカメラ。
- 前記調整部は、ALC(Automatic Light Control)回路及び/又はAGC(Automatic Gain Control)回路を備える請求項1〜4のいずれ1項に記載のカメラ。
- 前記ALC回路は、前記レンズ絞りを自動調整して入射光量を一定に保つ請求項5に記載のカメラ。
- 前記AGC回路は、前記基準決定部から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整する請求項5に記載のカメラ。
- 車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置において、
前記カメラは、
ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、
前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、
前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部と
を備えるカメラ装置。 - 車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタと、前記映像内の、前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部とを備えるカメラ装置において、
前記カメラは、
ゲイン及び絞りを自動調整する調整部と、
前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、
前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部と
を備えるカメラ装置。 - 前記カメラで撮影された映像は、前記基準決定部で決定される調整基準とすべき画像領域の最小単位となる複数の領域に予め分割されており、
前記センサ部は、前記分割された領域が撮像する範囲毎に立体物を検知するように構成されているとともに、
前記調整部は、前記領域の少なくとも一つを調整基準の画像領域とする手段を備えている請求項8又は9に記載のカメラ装置。 - 前記基準決定部は、前記カメラの最も近くに検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有する請求項8から10のいずれか1項に記載のカメラ装置。
- 前記基準決定部は、前記カメラから一定の距離内に検知された立体物が写っている領域を調整基準領域として決定する機能を有する請求項8から10のいずれか1項に記載のカメラ装置。
- センサ部は、超音波センサ、レーザーレーダーセンサ、ミリ波レーダーセンサのいずれかを用いている請求項8から12のいずれ1項に記載のカメラ装置。
- 車両周辺を撮影する第1カメラと、前記第1カメラ及びこれとは別に設けた第2カメラにより前記車両から前記車両周辺の各立体物までの距離を検出するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置において、
前記第1カメラは、レンズ及び絞りと、ゲイン及び前記絞りを自動調整する調整部と、前記センサ部の出力を用いて調整基準とすべき画像領域を決定する基準決定部と、前記調整部から入力される信号を前記モニタで表示する信号形式へと変換する映像生成部とを備えるとともに、
前記第2カメラは、少なくとも、レンズ及び絞りと、映像生成部とを備えるカメラ装置。 - 前記センサ部は、前記車両から最も近い立体物を検知する認識部を備える請求項14に記載のカメラ装置。
- 前記第1カメラは、前記センサ部で検知した立体物が存在する領域にグラフィックを重畳するグラフィック部を備える請求項14又は15に記載のカメラ装置。
- 前記調整部は、ALC(Automatic Light Control)回路及び/又はAGC(Automatic Gain Control)回路を備える請求項8から16のいずれ1項に記載のカメラ装置。
- 前記ALC回路は、前記レンズ絞りを自動調整して入射光量を一定に保つ請求項17に記載のカメラ装置。
- 前記AGC回路は、前記基準決定部から通知された調整基準範囲内にある信号の出力レベルが一定に保たれるように、ゲインを調整する請求項17に記載のカメラ装置。
- 車両周辺を撮影するカメラと、前記車両周辺の立体物を検知するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置による映像作成方法であって、
前記車両周辺を撮影する工程と、
前記車両周辺の立体物の位置を検出する工程と、
位置検出工程で得られた前記立体物の位置に関する情報から、その立体物が表示される領域を算出する工程と、
前記立体物の位置に関する情報から映像を調整する工程と、
前記調整された映像情報に基づき前記モニタに前記映像を表示する工程と
を備えたカメラ装置による映像作成方法。 - 車両周辺を撮影する第1カメラと、前記第1カメラ及びこれとは別に設けた第2カメラにより前記車両から前記車両周辺の各立体物までの距離を検出するセンサ部と、前記カメラの映像を運転者に提示するモニタとを備えるカメラ装置による映像作成方法であって、
前記車両周辺を撮影する工程と、
前記車両周辺の立体物の位置を検出する工程と、
位置検出工程で得られた前記立体物の位置に関する情報から、その立体物が表示される領域を算出する工程と、
前記立体物の位置に関する情報から映像を調整する工程と、
前記調整された映像情報に基づき前記モニタに前記映像を表示する工程と
を備えたカメラ装置による映像作成方法。 - 前記映像内の前記立体物が存在する領域に、グラフィックを重畳するグラフィック工程を備える請求項20又は21に記載のカメラ装置による映像作成方法。
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