JP2010058742A - 車両用運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】死角領域にある物体を表示する場合に、表示された物体をより明確に認識できるようにする。
【解決手段】カメラ１０によって、運転者の視野を阻害する視野阻害部材（例えばフロントピラー７Ｒ、７Ｌ）によって形成される死角領域αＲ、αＬが撮像される。カメラ１０で撮像された画像データ中の物体の輪郭線が抽出されて、抽出された輪郭線が強調補正される。輪郭線が強調された強調輪郭線が、視野阻害部材７Ｒ、７Ｌの車室内側面に表示される。
【選択図】 図７

Description

本発明は、車両用運転支援装置に関するものである。

車両においては、車体の一部を構成する視野阻害部材によって運転者の視野が妨げられる死角領域が存在する。この視野阻害部材の代表的な存在として、例えばフロントピラーがある。特許文献１には、カメラによって前方を撮像して、得られた画像からフロントピラーの死角となっている領域を切り出して、この切り出した画像をフロントピラーの車室内側面に設けた表示装置に表示することが提案されている。
特開２００４−６４１３１号公報

前述した特許文献１に開示の技術は、死角領域にある物体を運転者に認識させるという点では好ましい反面、明るい環境、特に視野阻害部材に直射日光があたっているようなときは、視野阻害部材に表示されている画像の視認性が悪くなり、死角領域にある物体、特に自車両にとって危険となる物体を明確に認識しずらい場合が多々生じる、ということが判明した。このような問題を解決するために、表示される画像のコントラストを高くすることも考えられるが、高コントラスト化には限度があって十分な解決とはならない。また、周囲環境が、夜間、雨天、濃霧時のように元々低コントラストのときは、表示される画像をそのまま運転者に提示しても、運転者に対して認知させるための情報としては殆ど意味をなさないものとなってしまうという問題もある。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、死角領域にある物体ｓを表示する場合に、表示された物体をより明確に認識できるようにした車両用運転支援装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
車体の一部を構成すると共に運転者の視野を阻害する視野阻害部材によって形成される死角領域を撮像する撮像手段と、
該撮像手段で撮像された画像データ中の物体の輪郭線を抽出する輪郭線抽出手段と、
前記輪郭線抽出手段で抽出された輪郭線を強調補正する輪郭線強調手段と、
前記輪郭線強調手段で輪郭線が強調された強調輪郭線を、前記視野阻害部材の車室内側面に表示させる画像表示手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、死角領域にある物体についての強調輪郭線が視野阻害部材に表示されるので、運転者は死角領域にある物体をより明確に認識することができる。特に、人間は、物体の形状認識を主としてその輪郭を把握することによって行うので、輪郭線が強調されていることによって、表示された物体の形状がどのようなものであるかを明確に認識することができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
運転者が前記視野阻害部材を通して前記死角領域にある実際の物体を見たときの輪郭形状を想定したときに、該想定された輪郭形状と一致するように前記強調輪郭線の位置および形状を補正する表示補正手段をさらに備え、
前記表示手段には、前記表示補正手段によって補正された後の強調輪郭線が表示される、
ようにしてある（請求項２対応）。この場合、視野阻害部材に表示される画像を、あたかも視野阻害部材を通して死角領域にある実際の物体を見ているかのように表示させることができる。

前記死角領域にある物体の自車両に対する危険度を判定する危険度判定手段をさらに備え、
前記輪郭線の強調度合が、前記危険度判定手段によって判定された危険度が高いほど高くされる、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、危険度の高い物体ほど運転者への認識性を高めることができ、危険回避の上でより好ましいものとなる。

前記物体が、車両、二輪車、歩行者のいずれかである、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、車両、二輪車、歩行者はそれぞれ、自車両にとって危険物体となるので、この危険物体を明確に運転者に認識させる上で好ましいものとなる。

前記輪郭線の強調度合が、周囲環境、運転者特性に基づいて変更される、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、周囲環境や運転者の特性に対応して、視野阻害部材に表示される物体の認識性を適切に設定する上で好ましいものとなる。

前記画像表示手段が、レーザプロジェクタとされている、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、レーザプロジェクタの特性から、表示面に凹凸があってもピントがずれることないので、視野阻害部材の画像表面に凹凸等があっても、表示される物体の形状を運転者に正確に認識させる上で好ましいものとなる。

前記レーザプロジェクタが、運転者の頭部に装着される、ようにしてある（請求項７対応）。この場合、レーザプロジェクタを車体に別途装着する必要性がなくなると共に、運転者の視線方向からの画像を表示する上でも好ましいものとなる。また、運転者の頭部の向きに応じて変化される死角領域にある物体の画像を表示させることも可能となる。

前記レーザプロジェクタが、運転者の頭部付近にある車両部材に装着される、ようにしてある（請求項８対応）。この場合、運転者に対してレーザプロジェクタを装着することによるわずらわしさを与えることなく、運転者の視線方向からの画像を表示する上で好ましいものとなる。

前記死角領域にある物体の自車両に対する危険度を判定する危険度判定手段をさらに備え、
前記画像表示手段に表示される前記強調輪郭線の色が、前記危険度判定手段によって判定された危険度に応じて変更される、
ようにしてある（請求項９対応）。この場合、表示される強調輪郭線の色の相違を利用して、死角領域にある物体の危険度を運転者により明確に認識させる上で好ましいものとなる。

前記視野阻害部材が、フロントピラーとされている、ようにしてある（請求項１０対応）。この場合、自車両に対して斜め前方という危険性の高い死角領域にある物体を運転者に認識させる上で好ましいものとなる。

本発明によれば、死角領域にある物体をより明確に運転者に対して認識させることができる。

車両としての自動車１を示す図１において、２は運転席、３は助手席、４は後席、５はハンドル、６はフロントウインドガラスである。フロントウインドガラス６の左右端部が接合される左右一対のフロントピラー７Ｒ、７Ｌによって、運転席２に着座する運転者の斜め前方の視界が阻害される。右側のフロントピラー７Ｒによって形成される死角領域がαＲで示され、左側のフロントピラー７Ｌによって形成される死角領域がαＬで示される。このように、フロントピラー７Ｒ、７Ｌが、運転者に対して死角領域を形成する視野阻害部材となっている。

車室内のうちフロントウインドガラス６の近傍には、カメラ１０、センサ１１，１２が装備される。カメラ１０は、撮像手段となるもので、前述した死角領域αＲとαＬとの各領域を撮影できるようになっている。また、センサ１１は、周囲環境の明るさを検出する照度センサである。センサ１２は、運転者の視線方向を検出する視線センサであって、例えば運転者の瞳の位置を検出することによって視線方向を検出するものとなっている。このセンサ１２は、例えば、運転者を向くようにしてバックミラーに装着されるが、カメラを利用して構成することもできる。

左右のフロントピラー７Ｒ、７Ｌの車室内側面には、画像表示手段としての例えば液晶画面からなる表示画面（表示装置）２０Ｒ、２０Ｌが装着されている。図５には、右側のフロントピラー７Ｒに装着した表示画面２０Ｒが示されており、左側のフロントピラーに装着された表示画面２０Ｌも同様に構成されている。勿論、各表示画面２０Ｒ、２０Ｌの向きは、運転席２に着座している運転者を向く方向に設定されている（運転者から表示画面２０Ｒ、２０Ｌの表示面を目視できるように設定）。なお、図５およびこれに対応した図６〜図９において、自車両が左カーブを走行しているときを示し、２５は自車両の走行車線、２６は対向車線、２７はセンターラインである。

図２には、自動車１に装備されたコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）Ｕが示される。このコントローラＵは、表示画面２０Ｒ、２０Ｌに表示する画像を制御するもので、前述したカメラ１０、センサ１１，１２からの出力を受ける他、センサ１３からの出力を受ける。センサ１３は、運転者の特性を検出するもので、実施形態では運転者の年齢を検出するものとなっている。すなわち、輝度（明るさ）に対する適正が年齢によって相違してくるので、表示画面２０Ｒ、２０Ｌの表示輝度をセンサ１３で検出された年齢に応じた適切な輝度に設定するようになっている。センサ１３は、例えば、運転者毎に持参するＩＣカードと、自動車１に装備されたＩＣカード読み取り器によって構成することができる。

コントローラＵには、次のような処理部３１〜３６が構成されている（処理機能を有する）。処理部３１は、カメラ１０で撮影された画像データ（死角領域αＲとαＬとの両方の領域を含む画像データ）の中から、センサ１２で検出された運転者の視線方向にある死角領域αＲとαＬとのいずれか一方の領域を選択する。処理部３２は、処理部３１で処理された後の画像データの中から、危険物体となる車両と二輪車（バイクと自転車との両方を含む）と歩行者とを抽出する。

処理部３３は、処理部３２で抽出された危険物体の輪郭線を抽出する。抽出される輪郭線は、物体の外縁をあらわす線や物体を特徴づける線要素であり、例えば自動車の場合は、例えばボディ外縁をあらわす線とタイヤの外形をあらわす線とウインドガラスの縁部とが輪郭線として抽出される。

処理部３４は、処理部３３で抽出された輪郭線を強調補正する処理が行われる。この強調処理は、元画像対して輪郭線の輝度や彩度コントラストを増大させる処理となる。この輪郭線強調の際に、処理部３５で判定された危険物体の危険度合に応じて、センサ１１で検出される周囲環境の明るさに応じて、さらには運転者の特性（年齢）に応じて、強調度合が変更（補正）される。処理部３４で強調された強調輪郭線が、後述する処理部３６の処理を経た後、表示画面２０Ｒあるいは２０Ｌに表示される。また、輪郭線強調を、輪郭線を元画像よりも太くすることにより行うこともできる。

処理部３６での処理について、右側の死角領域αＲにある物体の強調輪郭線を表示画面２０Ｒに表示する場合について説明すると、運転者があたかもフロントピラー２０Ｒを通して死角領域αＲにある物体を見ているかのような形状に補正する処理となる（強調輪郭線の位置合わせと形状変更）。処理部３６の処理内容について、よりわかり易く説明すると、まず、死角領域αＲに車両としてのトラックＸが存在したとき、運転者からは、図５に示すように、実線で示すトラックＸの荷台４１（の前部）は目視可能であるが、破線で示す車体前部４２（車体前部に形成されたサイドウインドガラス４３），前輪４４はフロントピラー７Ｒに隠れて見えない状態となっている。

図６では、フロントピラー７Ｒの一部を破断して示しているので、トラックＸが、車体前部４２（サイドウインドガラス４３）や前輪４４を含めて見える状態となっている。処理部３６は、図５においてトラックＸの破線で示す部分のうち表示画面２０Ｒの位置に相当する部分を、目視可能な荷台４１との連続性を保つようにして、表示画面２０に表示するようになっている。図７には、トラックＸのうちフロントピラー７Ｒに隠れている部分が表示された一例を示し、車体前部４２の外縁をあらわす線やサイドウインドガラス４３の外縁をあらわす線およびタイヤ４４の外形をあらわす線がそれぞれ強調されて（太く描かれた状態で）、表示画面２０Ｒに表示される。なお、処理部３６の処理を行わない場合は、図７に示す表示画面２０Ｒに表示された車体前部４２等の位置が、目視可能な荷台４１と例えば上下方向にずれて表示される場合もあり得ることになる。なお、図７，図８から明かなように、表示画面２０Ｒは、フロントピラー７Ｒの幅方向全長に渡っては存在しないために、車体前部４２と荷台４１との間に、物体表示されていない領域が形成されるものとなっている。

処理部３４での輪郭線の強調補正を行うことにより、図７に示すように、輪郭線が極めて太く表示される状態や、図８に示すように比較的細く表示される場合が適宜選択的に使い分けられることになる。また、実施形態では、処理部３５での危険度合の判定結果に応じて、後述するように、強調輪郭線の「色」が使い分けられるようになっている。表示画面２０Ｒあるいは２０Ｌに、死角領域αＲあるいはαＬに存在する物体の輪郭線が強調表示されることによって、運転者は物体を明確に認識することができる。特に、表示画面２０Ｒ、２０Ｌに直射日光が照射されているようなときでも、表示画面で得られる一般的輝度の範囲でも、物体を明確に認識することができる。また、夜間、雨天時、濃霧時等の周囲のコントラストが低コントラストであっても（カメラ１０で撮影される画像が低コントラストでも）、輪郭線の強調表示によって、表示される物体を明確に認識することができる。

次に、図３，図４のフローチャートを参照しつつ、コントローラＵによる具体的な制御例について説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、図３のＱ１において、カメラ１０，センサ１１〜１３からの信号が読み込まれる。次いで、Ｑ２において、センサ１２で検出された運転者の視線方向によって、運転者の向いている方向にある死角領域αＲあるいはαＬのいずれかが選択される。この後、Ｑ３において、選択された死角領域を撮影した画像データの中から、危険物体としての車両、二輪車、歩行者が抽出される。なお、Ｑ３では、あらかじめ記憶してある車両、二輪車、歩行者の画像データとの一致度合をみることにより危険物体を抽出してもよく、特に車両や二輪車の抽出に際しては、路車間通信によって得られる相手車両（二輪車）との位置や速度を利用して危険物体を抽出することもできる。

上記Ｑ３の後、Ｑ４において、Ｑ３での抽出処理の結果、危険物体としての車両、二輪車あるいは歩行者が存在するか否かが判別される。このＱ４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ５において、後述するようにして、検出された危険物体の輪郭線が抽出される。Ｑ５での輪郭線の抽出に際しては、取得画像の輝度あるいは彩度を微分して、微分値（変化量）が所定値以上となる部分を輪郭として抽出することができる。この後、Ｑ６において、抽出された危険物体の危険度合やその輪郭線の強調表示の処理が、後述のようにして行われる。

上記Ｑ６の後、あるいは前記Ｑ４の判別でＮＯのときは、それぞれ、Ｑ７において、センサ１１で検出された周囲環境の照度に応じて、輪郭線の輝度が補正される。すなわち、周囲照度が明るいほど輝度が高くされる（周囲照度が暗い場合はこの逆）。次いで、Ｑ８において、運転者の特性に応じて、輪郭線の輝度が補正される。すなわち、運転者が高齢なほど輝度が高くされる（高齢でない場合はこの逆）。

上記Ｑ８の後、Ｑ９において、センサ１２で検出される運転者の視線方向に応じた表示位置（表示画面２０Ｒ、２０Ｌのうちのいずれか）が選択される。次いでＱ１０において、選択された表示画面を通して死角領域にある物体を見た時を想定した画像処理が行われる（位置、形状設定）。そして、Ｑ１１において、Ｑ１０で処理された画像が表示画面２０Ｒまたは２０Ｌに表示される。

前記Ｑ６の詳細が、図４に示される。この図４のＱ２１において、検出された危険物体までの距離と相対速度とが検出される。次いで、Ｑ２２において、距離と相対速度とから、危険物体と衝突するまでの時間Ｔｃが算出される。この後、Ｑ２３において、衝突までの時間（つまり危険度合）に応じて、輪郭線の強調度合が変更（補正）される。すなわち、例えば衝突までの時間Ｔｃが５秒以内であるときは、危険度合が高いときであるとして、輪郭線が太くかつ赤色表示となるように設定される。また、衝突までの時間Ｔｃが例えば１０秒以上であるときは、危険度合が低いときであるとして、輪郭線が細くかつ青色表示となるように設定される。さらに、衝突までの時間Ｔｃが例えば５秒〜１０秒の間であるときは、危険度合が中程度であるとして、輪郭線が中くらいの太さでかつ黄色表示となるように設定される。なお、危険度合に応じた輪郭線の強調表示は、２段階あるいは４段階以上（無段階を含む）に変更するようにしてもよく、同様に、表示の色も、２色あるいは４色以上に変更するようにしてもよく、色分け表示をしないようにすることもできる。勿論、危険度合が高いほど、輪郭線の輝度を高くようにしてもよい。

図９は、本発明の第２の実施形態を示すもので、レーザプロジェクタを用いて死角領域にある物体の表示を行うようにした場合を示す。すなわち、図１において、運転席２のヘッドレスト２ａに、左右一対のレーザプロジェクタ５１Ｒ、５１Ｌを装着してある。そして、右側のレーザプロジェクタ５１Ｒは、右側のフロントピラー７Ｒに向けて画像投射し、右側のレーザプロジェクタ５１Ｌは、左側のフロントピラー７Ｌに向けて画像投射するようにしてある。レーザプロジェクタ５１Ｒ、５１Ｌは、走査型の表示デバイスであって、描画範囲を絞ることによって表示輝度（ほぼ表示コントラストと考えることができる）を上昇させる制御が可能である。また、結像によらない画像表示であるので、焦点補償機構は不要であって、凹凸面を投影スクリーンとして利用することが可能になり、死角をほぼ完全に無くす表示を行うことが可能となる。図９を図７あるいは図８と対比させれば明らかなように、フロントピラー７Ｒ、７ｌの幅全長に渡って物体を表示することができる。

図１０は、本発明の第３の実施形態を示すもので、レーザプロジェクタ５３（５１Ｒ、５１Ｌ対応）を、運転者Ｄの頭部、より具体的には利き目側の耳に着脱自在に装着するようにしたものである。なお、耳への装着具は図示を略してあるが、補聴器等で適用されている装着具をそのまま利用することができる。なお、運転者Ｄの頭部にレーザプロジェクタ５３を装着できるようにするには、適宜の手法を採択することができ、例えば運転者Ｄが装着するヘルメット、帽子、眼鏡（サングラス）等にレーザプロジェクタ５３を装着することができる。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。フロントピラーに限らず、運転者に対する死角領域となる視野阻害部材であれば、同様に本発明を適用できる。例えば、センタピラーやリアピラーにその死角領域にある物体の強調輪郭線を表示するようにしてもよく、あるいはワゴン車は１ボックスカーなどにおいては、視野阻害部材となるバックドアにその死角領域にある物体の強調輪郭線を表示することもできる。左右のフロントピラー７Ｒ、７Ｌに、常時対応した死角領域αＲ、αＬに存在する危険物体の強調輪郭線を表示するようにしてもよく、この場合、助手席３に乗員が着座しているときに限り、運転者が助手席側を向いたときにのみ助手席側のフロントピラーに強調輪郭線を表示するようにしてもよい。また、運転者によってマニュアル操作されるスイッチを設けて、左右のフロントピラー７Ｒ、７Ｌの両方に強調輪郭線を表示する状態と、運転者側のフロントピラー７Ｒにのみ強調輪郭線を表示する状態と、運転者の視線方向にあるフロントピラーにのみ強調輪郭線を表示する状態と、強調輪郭線を全く表示しない状態との任意の２つ以上の組み合わせの中から１つの状態を適宜選択できるようにしてもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明が適用された車両の簡略平面図。 本発明の制御系統例を示すブロック図。 本発明の制御例を示すフローチャート。 本発明の制御例を示すフローチャート。 フロントピラーによって死角領域が形成される状況を示す図。 死角領域にある危険物体をフロントピラーの一部を破断して示す図で、図５に対応した図。 フロントピラーに設けた表示画面に、その死角領域にある危険物体の強調輪郭線を強調度合を太く表示した状態を示す図で、図５に対応した図。 フロントピラーに設けた表示画面に、その死角領域にある危険物体の強調輪郭線を強調度合を細く表示した状態を示す図で、図７に対応した図。 レーザプロジェクタを用いてフロントピラーに強調輪郭線を表示した場合の一例を示すもので、図７，図８に対応した図。 レーザプロジェクタを運転者の頭部に装着する場合の一例を示す図。

符号の説明

Ｕ：コントローラ
αＲ：右側の死角領域
αＬ：左側の死角領域
Ｘ：トラック（死角領域にある危険物体）
１：自動車
２：運転席
２ａ：ヘッドレスト
３：助手席
５：ハンドル
６：フロントウインドガラス
７Ｒ：右側のフロントピラー
７Ｌ：左側のフロントピラー
１０：カメラ（死角領域撮影用）
１１：センサ（周囲の明るさ検出）
１２：センサ（運転者の視線方向検出）
１３：センサ（運転者の特性検出）
２０Ｒ：表示画面
２０Ｌ：表示画面
４１：トラックＸの荷台
４２：トラックＸの車体前部
４３：トラックＸのサイドウインドガラス
４４：トラックＸの前輪
５１Ｒ：右側のレーザプロジェクタ
５１Ｌ：左側のレーザプロジェクタ
５３：レーザプロジェクタ

Claims (10)

1. 車体の一部を構成すると共に運転者の視野を阻害する視野阻害部材によって形成される死角領域を撮像する撮像手段と、
   該撮像手段で撮像された画像データ中の物体の輪郭線を抽出する輪郭線抽出手段と、
   前記輪郭線抽出手段で抽出された輪郭線を強調補正する輪郭線強調手段と、
   前記輪郭線強調手段で輪郭線が強調された強調輪郭線を、前記視野阻害部材の車室内側面に表示させる画像表示手段と、
   を備えていることを特徴とする車両用運転支援装置。
2. 請求項１において、
   運転者が前記視野阻害部材を通して前記死角領域にある実際の物体を見たときの輪郭形状を想定したときに、該想定された輪郭形状と一致するように前記強調輪郭線の位置および形状を補正する表示補正手段をさらに備え、
   前記表示手段には、前記表示補正手段によって補正された後の強調輪郭線が表示される、
   ことを特徴とする車両用運転支援装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記死角領域にある物体の自車両に対する危険度を判定する危険度判定手段をさらに備え、
   前記輪郭線の強調度合が、前記危険度判定手段によって判定された危険度が高いほど高くされる、
   ことを特徴とする車両用運転支援装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
   前記物体が、車両、二輪車、歩行者のいずれかである、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
5. 前記輪郭線の強調度合が、周囲環境、運転者特性に基づいて変更される、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
   前記画像表示手段が、レーザプロジェクタとされている、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
7. 請求項６において、
   前記レーザプロジェクタが、運転者の頭部に装着される、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
8. 請求項６において、
   前記レーザプロジェクタが、運転者の頭部付近にある車両部材に装着される、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
9. 請求項１または請求項２において、
   前記死角領域にある物体の自車両に対する危険度を判定する危険度判定手段をさらに備え、
   前記画像表示手段に表示される前記強調輪郭線の色が、前記危険度判定手段によって判定された危険度に応じて変更される、
   ことを特徴とする車両用運転支援装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、
    前記視野阻害部材が、フロントピラーとされている、ことを特徴とする車両用運転支援装置。

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