(57)【要約】【課題】自車両と衝突する可能性のある物体を表示する際、衝突のタイミングにおける物体の状態を表示できるようにする。【解決手段】入力された映像から他車両の動きパラメータを推定するとともに、自車両の動きパラメータを推定し、前記推定された自車動きパラメータと、他車動きパラメータ推定手段により推定された他車動きパラメータとを用いて自車両と他車両とが衝突する可能性があるかどうかを判定する。そして、衝突する可能性がある場合はその時刻を算出するとともに、算出された時刻における他車両の位置に他車両を描画し、前記描画された映像を画像出力部に表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の車両の予測可能な未来の周辺状況を表示部に表示する情報表示装置であって、
映像入力手段と、
自車両の動きパラメータを推定する自車動きパラメータ推定手段と、
他車両の動きパラメータを推定する他車動きパラメータ推定手段と、
自車動きパラメータ推定手段により推定された自車動きパラメータと、他車動きパラメータ推定手段により推定された他車動きパラメータとを用いて自車両と他車両とが衝突する可能性があるかどうかを判定し、衝突する可能性がある場合はその時刻を算出する表示時刻算出手段と、
前記表示時刻算出手段により算出された時刻における他車両の位置に他車両を描画する描画手段と、
前記描画手段により描画された映像を表示する画像出力部とを有することを特徴とする情報表示装置。
【請求項２】
前記表示時刻算出手段は、衝突する可能性がある時刻が過去の時刻、もしくは、一定以上未来の時刻である時には衝突する可能性のある時刻における他車両の位置に他車両を描画しないようにする時刻チェック処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の情報表示装置。
【請求項３】
前記表示時刻算出手段は、自車の車速やブレーキに掛かる時間に応じて表示しないと判定する時刻の範囲を変化させる時刻チェック処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の情報表示装置。
【請求項４】
前記表示時刻算出手段は、表示するとの判断が同じであるのが一定回数以下、もしくは一定時間以下である場合は表示しないようにするパラメータロックチェック処理を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の情報表示装置。
【請求項５】
前記描画手段は、衝突する可能性が判定された時刻と現時刻との時間差を明示すように描画することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の情報表示装置。
【請求項６】
前記描画手段は、衝突する可能性がある時刻が近い未来であれば不透明度を大きくし、遠い未来であれば不透明度を小さくして表示することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の情報表示装置。
【請求項７】
走行中の車両の予測可能な未来の周辺状況を表示部に表示する情報表示方法であって、
映像入力工程と、
自車両の動きパラメータを推定する自車動きパラメータ推定工程と、
他車両の動きパラメータを推定する他車動きパラメータ推定工程と、
自車動きパラメータ推定工程において推定された自車動きパラメータと、他車動きパラメータ推定工程において推定された他車動きパラメータとを用いて自車両と他車両とが衝突する可能性があるかどうかを判定し、衝突する可能性がある場合はその時刻を算出する表示時刻算出工程と、
前記表示時刻算出工程において算出された時刻における他車両の位置に他車両を描画する描画工程と、
前記描画工程において描画された映像を画像出力部に表示する表示工程とを有することを特徴とする情報表示方法。
【請求項８】
前記表示時刻算出工程においては、衝突する可能性がある時刻が過去の時刻、もしくは、一定以上未来の時刻である時には衝突する可能性のある時刻における他車両の位置に他車両を描画しないようにする時刻チェック処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の情報表示方法。
【請求項９】
前記表示時刻算出工程においては、自車の車速やブレーキに掛かる時間に応じて表示しないと判定する時刻の範囲を変化させる時刻チェック処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の情報表示方法。
【請求項１０】
前記表示時刻算出工程においては、表示するとの判断が同じであるのが一定回数以下、もしくは一定時間以下である場合は表示しないようにするパラメータロックチェック処理を行うことを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の情報表示方法。
【請求項１１】
前記描画工程においては、衝突する可能性が判定された時刻と現時刻との時間差を明示すように描画することを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の情報表示方法。
【請求項１２】
前記描画工程においては、衝突する可能性がある時刻が近い未来であれば不透明度を大きくし、遠い未来であれば不透明度を小さくして表示することを特徴とする請求項７〜１１の何れか１項に記載の情報表示方法。
【請求項１３】
走行中の車両の予測可能な未来の周辺状況を表示部に表示する情報表示方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、
映像入力工程と、
自車両の動きパラメータを推定する自車動きパラメータ推定工程と、
他車両の動きパラメータを推定する他車動きパラメータ推定工程と、
自車動きパラメータ推定工程において推定された自車動きパラメータと、他車動きパラメータ推定工程において推定された他車動きパラメータとを用いて自車両と他車両とが衝突する可能性があるかどうかを判定し、衝突する可能性がある場合はその時刻を算出する表示時刻算出工程と、
前記表示時刻算出工程において算出された時刻における他車両の位置に他車両を描画する描画工程と、
前記描画工程において描画された映像を画像出力部に表示する表示工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報表示装置及び情報表示方法に関し、特に、走行中の車両の予測可能な未来の周辺状況を表示するために用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両において、車載カメラ、レーダーで取得した情報、車車間通信や路車間通信で取得した情報を用いて、事故等の危険の可能性がある時に危険の表示、警報、自動ブレーキ、自動操舵を行う運転支援装置が開発・実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には自車両と衝突する可能性のある物体を表示する際、その物体を強調表示する車両用運転操作補助装置が開示されている。さらに、特許文献２では自車両と衝突する可能性のある車両がある時、自車両の位置と進行軌跡、衝突する可能性のある車両の位置と進行軌跡を表示する。さらに、運転者に衝突する可能性が高いことを認知させるために、自車両と衝突する可能性のある車両の交差位置にアイコンを表示する車両の運転支援装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５３３０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８８９８１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】コンピュータビジョンのための画像の特徴点の抽出，電子情報通信学会誌  ８７（１２），  １０４３−１０４８，  ２００４−１２−０１
【非特許文献２】コンピュータビジョン−視覚の幾何学−，佐藤淳，コロナ社，１９９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法ではその物体が進路を変更しているならば、運転者は自車両の進路上にその物体が来ることを認識することが難しいという問題点がある。
また、特許文献２の方法では運転者は危険がその場所にあることが認識できてもどのように危険であるかが認識できないために適切な危険回避の方法が分からないという問題点がある。
【０００７】
本発明は前述の問題点に鑑み、自車両と衝突する可能性のある物体を表示する際、衝突のタイミングにおける物体の状態を表示できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の情報表示装置は、走行中の車両の予測可能な未来の周辺状況を表示部に表示する情報表示装置であって、映像入力手段と、自車両の動きパラメータを推定する自車動きパラメータ推定手段と、他車両の動きパラメータを推定する他車動きパラメータ推定手段と、自車動きパラメータ推定手段により推定された自車動きパラメータと、他車動きパラメータ推定手段により推定された他車動きパラメータとを用いて自車両と他車両とが衝突する可能性があるかどうかを判定し、衝突する可能性がある場合はその時刻を算出する表示時刻算出手段と、前記表示時刻算出手段により算出された時刻における他車両の位置に他車両を描画する描画手段と、描画された映像を表示する画像出力部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、干渉する他車両がある時に、干渉する時刻における他車両の位置に他車両を表示するようにしたので、運転者は危険がその場所にあることが認識できると共に、適切な危険回避の方法を表示内容から判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態を示し、情報表示装置の処理の構成例を表すブロック図である。
【図２】実施形態を示し、情報表示装置の構成例を表すブロック図である。
【図３】実施形態の情報表示装置の処理の手順を説明するフローチャートである。
【図４】他車動きパラメータ推定処理の手順を説明するフローチャートである。
【図５】動き表示時刻算出の処理の手順を説明するフローチャートである。
【図６】画像入力部で得られた画像の例を表す図である。
【図７】画像出力部に表示する画像の例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
本実施形態では、走行中の車両の予測可能な未来の周辺状況を表示部に表示する情報表示装置について説明する。本実施形態の情報表示装置においては、自車両と衝突する可能性のある物体（他車両）を表示する際、衝突のタイミングにおける物体の状態を表示することができる情報表示装置を説明する。
本実施形態では、画像入力部、画像出力部がハードウェアによる実装、描画部がＧＰＵ（Graphic Processing Unit）とＣＰＵのプログラムによる実装、動きパラメータ推定部と表示時刻算出部ＣＰＵのプログラムによる実装する例を示す。実装時に何をどの手段で行うかは任意であり、実装する際に容易に変更することができる。
【００１２】
本実施形態では、自車両と衝突する可能性のある物体を表示する際、衝突のタイミングにおける物体の状態を表示することができる情報表示装置を説明する。
【００１３】
図１に、本実施形態を説明する情報表示装置の処理の構成例を示す。図１に示す情報表示装置の処理は、画像入力部１０１と他車動きパラメータ推定部１０２と表示時刻算出部１０３と描画部１０４と画像出力部１０５と、位置情報入力部１０６、自動車動きパラメータ推定部１０７とからなる。
【００１４】
図２に、本実施形態を説明する情報表示装置の構成例を示す。
図２に示す情報表示装置１１１は、ＣＰＵ１１２とＧＰＵ１１３と映像入力部１１４と映像出力部１１５と位置情報入力部１１６とメモリ１１７とクロック部１１８からなる。
【００１５】
図３に、本実施形態を説明する情報表示装置１１１の処理手順を説明するフローチャートを示す。
図３に示す情報表示装置のフローチャートは、図１の処理の構成例をフローとして書いたものになる。
【００１６】
Ｓ３０１では、衝突する可能性がある物体が検出された時、Ｓ３０７において行う描画処理で衝突のタイミングにおける物体の状態を表示する為にその物体の映像を入力する映像入力処理を行う。また、Ｓ３０３において行う他車動きパラメータ推定処理に用いるための映像を入力する。Ｓ３０１の画像入力処理は、例えば物理的にはＣＣＤやＣＭＯＳセンサによるカメラを用いて行われる処理である。Ｓ３０３で３次元座標を算出するために、Ｓ３０１の処理を行う画像入力部１０１が２つ以上のカメラを持つこともある。Ｓ３０１で行なわれる画像入力処理は、図２の映像入力部１１４により行なわれ、画像入力部１０１で撮像される映像は例えば図６に示す映像であったとする。
【００１７】
Ｓ３０２では、映像入力部１１４から入力された映像と、位置情報入力部１１６から得られた自車の位置情報から、自車の動き情報を算出する自車動きパラメータ推定処理を行う。ここでの動き情報とは、時刻ｔにおける物体の位置（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｚ（ｔ））を記述するための関数とそのパラメータを指す。特に、本実施形態では、時刻ｔに於ける物体の位置（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｚ（ｔ））をチェビシェフ近似により２次の多項式で近似した際の係数を算出することを例に説明する。
【００１８】
自車の動きパラメータは、位置情報入力部１１６が備えている自車のＧＰＳから得られた位置、速度計からの速度情報、磁気センサによる方角の情報、操舵角の情報、加速センサによる加速度の情報等から自車の位置（ｘｍ（ｔ），ｙｍ（ｔ），ｚｍ（ｔ））についての二次式での係数を算出する。
【００１９】
ここでは、説明を簡単にするため、ＧＰＳから現時刻から過去ｎ回の時刻ｔｉ（ｉ＝−（ｎ−１）．．０，但しｉ＝０は現時刻）における自車の位置（ｘｍ（ｔｉ），ｙｍ（ｔｉ），ｚｍ（ｔｉ））が得られたとする。そして、
ｘｍ（ｔ）＝ｍｘ２×ｔ＾２＋ｍｘ１×ｔ＋ｍｘ０
ｙｍ（ｔ）＝ｍｙ２×ｔ＾２＋ｍｙ１×ｔ＋ｍｙ０
ｚｍ（ｔ）＝ｍｚ２×ｔ＾２＋ｍｚ１×ｔ＋ｍｚ０
で示す式の各項の係数ｍｘ２，ｍｘ１，ｍｘ０，ｍｙ２，ｍｙ１，ｍｙ０，ｍｚ２，ｍｚ１，ｍｚ０をチェビシェフ近似によって求める。
【００２０】
Ｓ３０３では、他車動きパラメータ推定処理を行う。この処理は、Ｓ３０１において映像入力部１１４から入力された映像と、Ｓ３０２において位置情報入力部１１６から得られた他車の位置情報と静止物（建築物等）の位置情報と自車の動きパラメータとから他車、静止物の動き情報を算出することにより行う。本実施形態においては、説明を簡単にするため他車と静止物は同じ物として扱う。
【００２１】
Ｓ３０３において、他車動きパラメータ推定処理を行う方法として、まず、車車間通信により他車の動きパラメータを算出する方法を説明する。
位置情報入力部１１６から得られたｋ番目（ｋ＝１．．ｎ，但しｎは他車の数）の他車ｋの位置情報に対して、先に示した自車の動きパラメータ推定を行えばよい。但し、車車間通信で得られた位置情報が経度、緯度、高度である場合には、経度、緯度、高度を（ｘ，ｙ，ｚ）に変換してから他車ｋの動きパラメータｍｋｘ２，ｍｋｘ１，ｍｋｘ０，ｍｋｙ２，ｍｋｙ１，ｍｋｙ０，ｍｋｚ２，ｍｋｚ１，ｍｋｚ０を算出する。もし、高度がない場合には自車と高度が同じであるとする。
ｘｍｋ（ｔ）＝ｍｋｘ２×ｔ＾２＋ｍｋｘ１×ｔ＋ｍｋｘ０
ｙｍｋ（ｔ）＝ｍｋｙ２×ｔ＾２＋ｍｋｙ１×ｔ＋ｍｋｙ０
ｚｍｋ（ｔ）＝ｍｋｚ２×ｔ＾２＋ｍｋｚ１×ｔ＋ｍｋｚ０
【００２２】
さらに、他車の動きパラメータ推定処理を行う方法として、図４を用いてＳ３０１から得られた映像から他車の動きパラメータを算出する方法を説明する。
図４に示すように、映像入力を用いた他車動きパラメータ推定の処理フローでは、特徴点抽出処理Ｓ４０１、特徴点追跡処理Ｓ４０２、特徴点座標算出処理Ｓ４０３、動きパラメータ推定処理Ｓ４０４を順に実行する。これらの処理Ｓ４０１〜Ｓ４０４のうち、特徴点抽出処理Ｓ４０１と特徴点追跡処理Ｓ４０２はマーカーを使えない環境下における物体追跡処理として一般的なものである。
【００２３】
Ｓ４０１において行なわれる特徴点抽出処理は、物体追跡のために得られた画像中で物体を代表する点を選ぶ処理である。例えば、カメラから取得された画像の各画素における特徴量を計算する特徴量計算と特徴点のうち、領域内で特徴量が最大になる画素を特徴点の代表として選択する。
【００２４】
また、特徴量計算として、非特許文献１では特徴点抽出処理として用いられるHarris作用素について説明されている。
【００２５】
Ｓ４０２において行なわれる特徴点追跡処理は、処理中の画像の特徴点と、直前に取得された画像の特徴点の対応付けを行う処理である。
【００２６】
Ｓ４０３において行われる特徴点座標算出処理は、Ｓ４０２の特徴点追跡処理によって得られた二次元のｘｙ座標から三次元座標を算出する特徴点座標算出処理を行う。例えば、平行ステレオカメラで撮影された二枚の画像に対して、まず、Ｓ４０２で行う特徴点追跡処理と同様に、二枚の画像間での対応点を調べる。次に、対応が取れた点（ＸＬ，ＹＬ），（ＸＲ，ＹＲ）に対して非特許文献２に記載された次の計算を行うことで三次元座標での（ｘ，ｙ，ｚ）の座標値を算出できる。
【００２７】
Ｓ４０３において行なわれる、特徴点座標算出処理は、この他に、カメラモデルを推定してステレオカメラで撮影された画像から三次元座標を復元する各種方法が使用できる。
ｘ＝ＸＬ×Ｂ／（ＸＬ−ＸＲ）
ｙ＝ＹＬ×Ｂ／（ＸＬ−ＸＲ）
ｚ＝ｆ×Ｂ／（ＸＬ−ＸＲ）
但し、ｆはカメラの焦点距離、Ｂはステレオカメラのレンズ中心の座標の差分を表している（ステレオカメラは、ｘ方向のみ座標差がある位置に固定しているものとする）。
【００２８】
Ｓ４０４で行なわれる動きパラメータ推定処理では、Ｓ４０３で得られた他車ｋの三次元座標とクロック部１１８から得たその時の時刻から、他車ｋの動きパラメータｍｋｘ２，ｍｋｘ１，ｍｋｘ０，ｍｋｙ２，ｍｋｙ１，ｍｋｙ０，ｍｋｚ２，ｍｋｚ１，ｍｋｚ０を算出する。算出の方法は、車車間通信により他車の動きパラメータを算出する方法と同じ方法を使用することができる。
【００２９】
図３のフローチャートの説明に戻る。
Ｓ３０４で行なわれる、イタレーション変数初期化処理では、自車両と衝突する可能性のある物体を順に検索するために、イタレーション（繰り返し）変数ｋを０に初期化する。これからの説明では説明を簡単にするため自車両と衝突する可能性のある物体は他車と静止物をまとめてｋ番目（全部でｎ個の物体があるとしてｋ＝０．．ｎ−１）の他車ｋとして記載する。
【００３０】
Ｓ３０５では、ループ開始処理が行なわれる。ループ開始処理は、後に説明するＳ３０９のループ終端終了判定でループ終了ではないときに処理をここから開始することを示すものであり、ここで、特に処理が行われることではない。
Ｓ３０６では、自車両と衝突する可能性のある物体の衝突する時刻を算出する表示時刻算出処理を行う。Ｓ３０６は図１の表示時刻算出部１０３に対応する。この処理の詳細を図５のフローチャートに従って説明する。
【００３１】
まず、Ｓ５０１では、物体のｋ番目を選択する処理を行う。この処理は、前述したＳ３０３で得られた他車の動きパラメータのうち、ｋ番目のものの動きパラメータを選択して以下の処理を進める。
Ｓ５０２では、同一位置になる時刻算出処理を行う。この処理は自車の動きパラメータとｋ番目の他車の動きパラメータから、衝突する可能性があるか否かの判定と、衝突する可能性がある場合にはその時刻を算出する処理である。
【００３２】
この判定と時刻の算出は以下の不等式を解くことで行う。但し、ｍｒは自車座標の中心から自車の端点で最も遠い所までの距離、ｍｋｒは他車ｋでの座標の中心から端点で最も遠い所までの距離とする。
（ｘｍｋ（ｔ）−ｘｍ（ｔ））＾２  ＋  （ｙｍｋ（ｔ）−ｙｍ（ｔ））＾２  ＋  （ｚｍｋ（ｔ）−ｚｍ（ｔ））＾２  ＜  （ｍｒ＋ｍｋｒ）＾２
この不等式が満たされる未来の時刻があるならば、衝突する可能性があると判定する。また、その時刻の中で現在時刻から最も近い時刻をｔｋとする。
【００３３】
Ｓ５０３では、時刻チェック処理を行う。この処理は、衝突する可能性がある時刻が過去の時刻、もしくは一定以上未来の時刻であるときは表示を行わないようにする。すなわち、現在の時刻から一定以上未来の時刻における衝突は、ドライバーが状況を認識して適切に回避する可能性があるためである。
【００３４】
例えば、簡単に０秒以下、１５秒以上を表示しない様にする等固定値としてもよい。また、自車の車速や最大限のブレーキを掛けたときに停止するまでの時間に応じて表示しないと判定する時刻の範囲を変化させてもよい。例えば、１０ｋｍ／ｈ未満は無条件に表示しない、１０ｋｍ／ｈ以上３０ｋｍ／ｈ未満では１５秒以上、３０ｋｍ／ｈ以上では３０秒以上であれば表示しない様にする。あるいは、例えば、最大限のブレーキで停止するまでの時間がｂ秒であるとき、ｔｋ＞２×ｂであるならば表示をしない様にする。
【００３５】
Ｓ５０４では、パラメータロックチェック処理を行う。この処理は、衝突のタイミングにおける物体の状態を表示する／しないの判定が頻繁に変わることで表示が煩わしくならないようにするための処理である。具体的には、例えば他車ｋが衝突する可能性があって表示するとの判断が同じであるのが一定回数以下（あるいは一定時間以下）である場合は表示しないようにする。
【００３６】
図３のフローチャートの説明に戻る。
Ｓ３０７で行なわれる描画処理では、衝突する可能性があると判定された他車ｋについて、時刻ｔｋにおける他車の座標と大きさで映像出力部１１５に表示する。表示の際には、画像入力部１０１が撮影した現在の自車の進行方向の画像に対して、時刻ｔｋにおける他車ｋの座標に、その時刻における大きさでα合成（半透明合成）を行い、映像出力部１１５に半透明な画像を表示する。
【００３７】
また、衝突する可能性が判定された時刻と現時刻との時間差を明示するように描画してもよい。例えば、時刻ｔｋが近い未来の時刻であるときは強調して表示を行い、時刻ｔｋが遠い未来となるに従って表示を強調しないようにしてもよい。
【００３８】
他の例では、α合成を行って表示するとして、時刻ｔｋが近い未来であれば不透明度を大きくし、遠い未来であれば不透明度を小さくして表示する。描画された結果は、例えば図７の様になる。図７の７０１は衝突する可能性があると判定された他車ｋを描画したものである。
【００３９】
Ｓ３０８では、イタレーション変数更新処理を行い、イタレーション変数ｋを次の値にするために「＋１」する。
Ｓ３０９では、ループ終端終了判定処理を行い、イタレーション変数ｋがＳ３０３で推定された他車の数未満である場合には、Ｓ３０５のループ開始に戻って処理を行う。他車の数以上になる時にはループを抜けて処理を終了する。
【００４０】
このように、本実施形態では、映像入力処理、自車動きパラメータ推定処理、他車動きパラメータ推定処理、表示時刻算出処理、描画処理を順に行うようにした。この結果、自車両と衝突する可能性のある物体を画像出力部１０５に表示する際、衝突のタイミングにおける物体の状態を表示することができる。これにより、運転者は危険がその場所にあることが認識できると共に、適切な危険回避の方法を表示内容から判断することができる。
【００４１】
（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（コンピュータプログラム）を、ネットワーク又は各種のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００４２】
１０１  画像入力部
１０２  他車動きパラメータ推定部
１０３  表示時刻算出部
１０４  描画部
１０５  画像出力部
１０６  位置情報入力部
１０７  自車動きパラメータ推定部
１１１  情報表示装置
１１２  ＣＰＵ
１１３  ＧＰＵ
１１４  映像入力部
１１５  映像出力部
１１６  位置情報入力部
１１７  メモリ
１１８  クロック部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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