(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、運転者の目に出力し、車両前方に画像を虚像として表示する虚像表示手段と、
前記車両前方の風景のうち平面度の高い部分が連続する領域であって、予め設定された閾値面積以上の大きさを有する領域を、対象平面領域として認識する領域認識手段と、
前記虚像表示手段の表示可能エリアにおいて、前記運転者から見て、前記領域認識手段により認識した前記対象平面領域に、前記虚像を表示させる画像制御手段と、
を備え、
前記領域認識手段は、前記対象平面領域のうち同一の色調が連続する領域を、単調平面領域として認識し、
前記画像制御手段は、前記運転者から見て、前記領域認識手段により認識した前記単調平面領域に、前記虚像を表示させることを特徴とする車載表示装置。
【請求項２】
前記領域認識手段は、前記対象平面領域のうち運転に必要な情報とみなせる必要情報領域を除外した領域を、安全平面領域として認識し、
前記画像制御手段は、前記運転者から見て、前記領域認識手段により認識した前記安全平面領域に、前記虚像を表示させることを特徴とする請求項１に記載の車載表示装置。
【請求項３】
画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、運転者の目に出力し、車両前方に画像を虚像として表示する虚像表示手段と、
前記虚像表示手段の表示可能エリアにおいて、前記運転者から見て、予め設定された対象領域に、前記虚像を表示させる画像制御手段と、
前記対象領域のうち同一の色調が連続する領域を、単調領域として認識する領域認識手段と、
を備え、
前記画像制御手段は、前記対象領域において前記単調領域の占める割合が予め設定された閾値割合以下になると、前記虚像を非表示にすることを特徴とする車載表示装置。
【請求項４】
画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、運転者の目に出力し、車両前方に画像を虚像として表示する虚像表示手段と、
前記虚像表示手段の表示可能エリアにおいて、前記運転者から見て、予め設定された対象領域に、前記虚像を表示させる画像制御手段と、
前記対象領域のうち運転に必要な情報とみなせる領域を、必要情報領域として認識する領域認識手段と、
を備え、
前記画像制御手段は、前記対象領域において前記必要情報領域の占める割合が予め設定された閾値割合を上回ると、前記虚像を非表示にすることを特徴とする車載表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車載表示装置において実行されるプログラムであって、当該車載表示装置において前記虚像表示手段および前記領域認識手段に接続されたコンピュータを前記画像制御手段として機能させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車載表示装置において実行されるプログラムであって、当該車載表示装置において前記虚像表示手段に接続されたコンピュータを前記領域認識手段および前記画像制御手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）を用いて、車両の運転者にとって有益となる情報を示す画像を虚像表示する車載表示装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のウインドシールドやコンバイナに光を投射し、各種画像を運転者がウインドシールド越しに視認できるように表示するＨＵＤが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、このＨＵＤの活用例として、例えばナビゲーションシステムの経路案内によって示される進行方向（経路案内情報）を示すガイダンス画像を、車両前方の道路に対応する位置に虚像表示する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６３５２４号公報
【特許文献２】特表２００８−５０１９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、車両前方の風景のうち上空から進行方向の道路に延びるようにガイダンス画像を表示するため、例えば、その進行方向の道路の上方に位置する信号機のライト部分等に画像が重畳されてしまうと、運転者が進行方向における道路信号の状態を早期に把握しづらくなるという懸念があった。
【０００５】
また、従来技術では、ナビゲーションシステムの経路案内に応じたタイミングでガイダンス画像を表示するため、例えば、そのタイミングによって、信号機の他にも道路標識や道路情報掲示板等が車両前方に存在する状況下で、これらに画像が近接表示されてしまうと、運転者にとって、表示画像の視認性が低下したり、表示画像以外にも運転に必要な情報が把握しづらくなったりする懸念があった。
【０００６】
本発明は、上記懸念の少なくとも一つに鑑みてなされたものであり、車両の運転者にとって有益となる情報を示す画像を、より好適に虚像表示することが可能な車載表示装置およびプログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明は、画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、運転者の目に出力し、車両前方に画像を虚像として表示する虚像表示手段を備える。そして、領域認識手段が、車両前方の風景のうち平面度の高い部分が連続する領域であって、予め設定された閾値面積以上の大きさを有する領域を、対象平面領域として認識する。画像制御手段は、虚像表示手段の表示可能エリアにおいて、運転者から見て、領域認識手段により認識した対象平面領域に、虚像を表示させる。
【０００８】
このような構成では、運転者から見て、車両前方の風景のうち平面度の高い部分が連続する比較敵広い領域（対象平面領域）内に画像が虚像表示されるため、他車両や歩行者、信号機（ライト部分を含む）等といった平面度の低い部分（立体部分）に画像が重畳しないようにすることが可能となる。
【０００９】
また、対象平面領域を規定する閾値面積を広めに設定しておくことにより、これらの立体部分に画像が近接表示されないようにすることも可能となる。
したがって、本発明によれば、例えば、運転者が進行方向における道路信号の状態を早期に把握しづらくなるという懸念や、表示画像の視認性が低下するという懸念を解消することが可能となり、車両の運転者にとって有益となる情報を示す画像を、より好適に虚像表示することができる。
【００１０】
また、本発明では、領域認識手段が、対象平面領域のうち同一の色調が連続する領域を単調平面領域として認識し、画像制御手段が、運転者から見て、領域認識手段により認識した単調平面領域に、虚像を表示させてもよい。
【００１１】
このような構成では、例えば、対象平面領域として、車両前方の路面が認識された場合であっても、道路標示や区画線に画像が重畳しないようにすることが可能となる。また、例えば、対象平面領域として、仮に車両前方の道路標識や道路情報掲示板が認識された場合であっても、これら運転に必要な情報を含む板状物に画像が重畳しないようにすることが可能となる。よって、画像表示により運転に必要な情報が遮蔽される（つまり、運転者にとってそのような情報が認識し難くなる）ことを防止することができる。
【００１２】
また、このような観点から、本発明では、領域認識手段が、対象平面領域のうち運転に必要な情報とみなせる必要情報領域を除外した領域を、安全平面領域として認識し、画像制御手段が、運転者から見て、領域認識手段により認識した安全平面領域に、虚像を表示させる構成を採用してもよい。
【００１３】
このように構成することで、例えば、運転者から見て、対象平面領域のうち、複数の色調によって構成される領域であっても、必要情報領域を除外した領域（安全平面領域）に画像が重畳表示されるため、画像表示の機会を安全かつ効率的に増やすことができる。
【００１９】
また、上記目的を達成するためになされた本発明は、以下の構成を採用することもできる。即ち、画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、運転者の目に出力し、車両前方に画像を虚像として表示する虚像表示手段と、虚像表示手段の表示可能エリアにおいて、運転者から見て、予め設定された対象領域に、虚像を表示させる画像制御手段とを備える。そして、領域認識手段が、上記の対象領域のうち同一の色調が連続する領域を、単調領域として認識し、画像制御手段が、対象領域において上記の単調領域の占める割合が予め設定された閾値割合以下になると、虚像を非表示にする。
【００２０】
このような構成では、運転者から見て、虚像を表示する所定の領域（対象領域）に、例えば信号機や道路標識、道路情報掲示板等が入り込むと、対象領域において空の景色（単調領域）の占める割合が低下することにより、虚像の表示を退避させることが可能となる。
【００２１】
したがって、本発明によれば、例えば信号機や道路標識、道路情報掲示板等が車両前方に存在する状況下で、これらに画像が重畳表示（および近接表示）されないようにすることが可能となり、ひいては、車両の運転者にとって有益となる情報を示す画像を、より好適に虚像表示することができる。
【００２２】
また、このような観点から、上記目的を達成するためになされた本発明は、以下の構成を採用することもできる。即ち、画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、運転者の目に出力し、車両前方に画像を虚像として表示する虚像表示手段と、虚像表示手段の表示可能エリアにおいて、運転者から見て、予め設定された対象領域に、虚像を表示させる画像制御手段とを備える。そして、領域認識手段が、上記の対象領域のうち運転に必要な情報とみなせる領域を、必要情報領域として認識し、画像制御手段が、対象領域において上記の必要情報領域の占める割合が予め設定された閾値割合を上回ると、虚像を非表示にする。
【００２３】
このように構成することで、例えば、運転者から見て、対象領域のうち、複数の色調によって構成される領域であっても、必要情報領域を除外した領域（安全領域）に画像が重畳表示されることになり、画像表示の機会を安全かつ効率的に増やすことができる。
【００２４】
なお、本発明は、プログラムとして市場に流通させることができる。具体的には、前述の虚像表示手段と、領域認識手段とに接続されるコンピュータを、上記の画像制御手段として機能させるプログラムである。また、前述の虚像表示手段に接続されるコンピュータを、上記の領域認識手段および画像制御手段として機能させるプログラムである。
【００２５】
これらのプログラムは、上記のコンピュータに組み込まれることにより、本発明の車載表示装置によって奏する効果と同等の効果を得ることができる。なお、本発明のプログラムは、コンピュータに組み込まれるＲＯＭやフラッシュメモリ等に記憶され、これらＲＯＭやフラッシュメモリ等からコンピュータにロードされて用いられてもよいし、ネットワークを介してコンピュータにロードされて用いられてもよい。
【００２６】
また、上記のプログラムは、コンピュータにて読み取り可能なあらゆる形態の記録媒体に記録されて用いられてもよい。この記録媒体としては、例えば、持ち運び可能な半導体メモリ（例えばＵＳＢメモリやメモリカード（登録商標））等が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】車載表示装置の全体構成を例示する構成図である。
【図２】運転者がフロントガラス越しに見る車両前方の風景を例示するイメージ図である。
【図３】運転者の視点から前方を見たときにおける、車載表示装置が表示する虚像（運転情報画像）を表す説明図である。
【図４】車載表示装置が実行する処理（表示制御処理）の内容を説明するためのフローチャートである。
【図５】対象領域Ｓと、液晶パネルにおける表示座標との対応を表す説明図であって、（ａ）は液晶パネルの表示座標を表し、（ｂ）は対象領域Ｓの位置を表し、（ｃ）は対象領域Ｓの位置と液晶パネルにおける表示座標との換算テーブルを表し、（ｄ）はフロントガラスに液晶パネルを虚像表示した状態を表す。
【図６】車載表示装置が実行する処理のうち、表示切替処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【図７】車載表示装置が実行する処理のうち、第１の表示可能領域抽出処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【図８】対象平面領域、単調平面領域および安全平面領域の抽出方法を表す説明図である。
【図９】車載表示装置が実行する処理のうち、第２の表示可能領域抽出処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【図１０】対象空間領域および安全空間領域の抽出方法を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜全体構成＞
まず、本実施形態の車載表示装置の全体構成について図面と共に説明する。
【００２９】
図１に示すように、車載表示装置１は、ユーザの車両２に搭載される装置であって、画像出力回路（画像制御手段）３、液晶パネル（虚像表示手段）５、カメラ７、領域認識回路（領域認識手段）９、ナビゲーションシステム１０、情報受信回路（情報取得手段）１１、車速センサー１３およびスピーカ１４を備えている。
【００３０】
画像出力回路３は、液晶パネル５に画像データを出力する。液晶パネル５は、インストロメンタルパネル１５の上部に配置され、画像出力回路３から出力された画像を表示する。液晶パネル５から出力された、画像を表示する光は、フロントガラス１７で反射して運転者の視点１９に入る。その結果、運転者から見ると、車両前方においてフロントガラス１７から所定距離だけ離れた場所に、液晶パネル５に表示される画像の虚像２１が表示される。
【００３１】
画像出力回路３および液晶パネル５は、例えば車両２が図２に示すような街中を走行中である場合、図３（ａ）に示すように、運転者から見て、車両前方の風景のうち平面度の高い部分が連続する領域であって比較敵広い領域（以下「対象平面領域」という；図３（ａ）では路面４１）に、運転者にとって有益となる情報（図３（ａ）では制限速度）を示す虚像２１（以下「運転情報画像２５」という）を表示する制御を行うことができる。また、例えば、図３（ｂ）に示すように、運転者から見て、車両前方の風景のうち車両２からの距離が遠い部分が連続する領域であって比較的広い領域（以下「対象空間領域」という；図３（ｂ）ではビル群４３）に、運転情報画像２５を表示する制御を行うことができる。
【００３２】
なお、対象平面領域および対象空間領域は、運転に必要な情報として、白線等の区画線や道路標示、道路標識、道路情報掲示板、信号機、車両２から比較的近い場所に位置する他車両（自転車や自動二輪を含む）や歩行者、障害物等に、運転者から見て運転情報画像２５が重畳表示および近接表示されないように、これらの対象物に対して、運転情報画像２５の表示が距離ｄだけマージンをとれる大きさに予め設定されている。
【００３３】
また、画像出力回路３および液晶パネル５は、虚像２１の大きさや色調を、様々に変化させることができる。なお、虚像２１の表示可能エリアは、運転者のフロントガラス１７越しの視野に比べて小さいものの、フロントガラス１７における上方部分から下方部分までの領域を含むように設定されており、フロントガラス１７（コンバイナをフロントガラス１７に貼着してもよい）から透過された虚像２１が表示される。
【００３４】
カメラ７は、車両２の前方の風景を示す映像（以下「前方映像」という）を撮影するための撮像装置である。カメラ７は、車両２の前方の風景を複数の異なる方向から同時に撮影することにより、その奥行き方向の情報も取得できる（換言すれば、３Ｄ画像を生成できる）ステレオカメラであり、車両２の車室内において運転者の視点１９に近い位置に設置される。領域認識回路９は、カメラ７で撮影した前方映像中に、前述した対象平面領域や対象空間領域が存在しているかどうかを判定し、存在する場合には、さらに色調や対象物の有無等に基づいて領域を絞り、その領域の位置を示す３次元座標情報を算出する。これらの処理は、公知の画像認識処理を用いて行うことができる。
【００３５】
ナビゲーションシステム１０は、周知のＧＰＳを利用し、車両２の位置情報を取得して、地図データに基づいて車両２が走行中の道路に関する情報（例えば、制限速度等）を、道路環境情報として位置情報とともに出力することができる。また、ナビゲーションシステム１０は、図示しない無線通信機を介して、外部のサービスセンタや路側機に無線接続することにより、車両２が走行中の道路に関する情報（例えば、混雑状況や車線規制等）を取得し、取得した情報を道路環境情報として出力することができる。また、ナビゲーションシステム１０は、車両２の目的地を入力すると、その目的地までの経路を設定し、経路案内を実行する。情報受信回路１１は、所定の周期で、ナビゲーションシステム１０を利用して位置情報や道路環境情報、経路案内情報等を受信し、受信した情報を画像出力回路３に出力する。
【００３６】
車速センサー１３は、車両２の速度を検出し、その結果を画像出力回路３に出力する。スピーカ１４は、車両２の車室内に設置され、ナビゲーションシステム１０における経路案内に応じて、音声メッセージを出力することができる。
【００３７】
＜車載表示装置が実行する処理＞
次に、本実施形態の車載表示装置が実行する処理について図面と共に説明する。なお、本実施形態において、画像出力回路３、領域認識回路９および情報受信回路１１は、１ないし複数のコンピュータによって構成されており、例えばＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づき、ＲＡＭを作業エリアとして用い、以下の表示制御処理を実行する。なお、この表示制御処理は、例えば車両２のエンジンＯＮにより開始される。
【００３８】
図４に示すように、表示制御処理が開始されると、ステップ１１０では、領域認識回路９が、カメラ７から取得した前方映像の中から、平面度が高い部分が連続している領域（例えば、空や道路、壁等）を表示可能領域α１（図８（ｂ）参照）として抽出する第１の表示可能領域抽出処理の実行を開始する。この処理については、後ほど詳述する。
【００３９】
続いて、ステップ１２０では、領域認識回路９が、ステップ１１０において抽出された１ないし複数の表示可能領域α１のうち、前述の距離ｄ（表示マージン）に基づいて予め設定された閾値面積以上の面積を有する領域が存在するか否かを判断する。抽出できた場合は、その領域を対象平面領域β１（図８（ｂ）参照）として、ステップ１３０に進み、抽出できなかった場合は、ステップ１５０に進む。なお、対象平面領域β１を複数抽出できた場合は、例えば、複数ある中から最も面積の大きい対象平面領域β１を抽出する。
【００４０】
ステップ１３０では、領域認識回路９が、ステップ１２０において抽出された対象平面領域β１のうち、この対象平面領域β１を構成する候補部分画像Ｐｎ（図８（ａ）参照）の色や輝度等に基づき、同一の色調が連続する領域を単調平面領域β２（図８（ｃ）参照）として抽出する。例えば、ステップ１２０において路面を対象平面領域β１として抽出した場合、運転者から見て、その路面に区画線や道路標示が含まれているとき、これら区画線や道路標示を含む領域を対象平面領域β１から除外することにより、単調平面領域β２を抽出する。これら区画線や道路標示の検出は、例えば路面上の白線の形状、色等を予め記憶しておき、それと近似する要素が前方映像にあるとき、それを白線として検出する公知の白線検出技術を利用することによって実現される。
【００４１】
また、ステップ１４０では、領域認識回路９が、ステップ１２０において抽出された対象平面領域β１（詳細には、ステップ１３０において抽出された単調平面領域β２であってもよい）のうち、運転に必要な情報が含まれる可能性の高い必要情報領域を除外した領域を、安全平面領域β３（図８（ｃ）参照）として抽出する。例えば、ステップ１２０において空を対象平面領域β１として抽出した場合、運転者から見て、その空に、信号機のランプ部分や道路標識、道路情報掲示板等が含まれているとき、これらの対象物を含む領域を必要情報領域とし、これらの必要情報領域を対象平面領域β１から除外することにより、安全平面領域β３を抽出する。この対象物の検出は、例えば特定の対象物（車両や歩行者、信号機、道路標識、道路情報掲示板等）の形状、色等を予め記憶しておき、それと近似する要素が前方映像にあるとき、それを対象物として抽出する公知のパターンマッチング技術によって実現される。なお、ステップ１３０およびステップ１４０は、いずれか一方ないし両方を省略してもよいため、以下では、ステップ１２０、ステップ１３０およびステップ１４０の少なくとも一方において抽出された領域（対象平面領域β１，単調平面領域β２，安全平面領域β３）を部分集合領域βｎと称する。
【００４２】
次に、ステップ１５０では、領域認識回路９が、カメラ７から取得した前方映像の中から、車両２から距離の遠い部分が連続している領域（例えば、遠くの人工物や自然物、空等）を表示可能領域γ１（図１０（ｂ）参照）として抽出する第２の表示可能領域抽出処理の実行を開始する。この処理については、後ほど詳述する。
【００４３】
続いて、ステップ１６０では、領域認識回路９が、ステップ１５０において抽出された１ないし複数の表示可能領域γ１のうち、前述の距離ｄ（表示マージン）に基づいて予め設定された閾値面積以上の面積を有する領域が存在するか否かを判断する。抽出できた場合は、その領域を対象空間領域δ１（図１０（ｂ）参照）として、ステップ１７０に進み、抽出できなかった場合は、ステップ２００に進む。なお、対象空間領域δ１を複数抽出できた場合は、例えば、複数ある中から最も面積の大きい対象空間領域δ１を抽出する。
【００４４】
ステップ１７０では、領域認識回路９が、ステップ１６０において抽出された対象空間領域δ１のうち、運転に必要な情報が含まれる可能性の高い必要情報領域を除外した領域を、安全空間領域δ３（図１０（ｃ）参照）として抽出する。この抽出は、前述のステップ１４０と同様の方法によって実現される。なお、ステップ１１０〜１４０およびステップ１５０〜１７０は、いずれか一方を省略してもよい（詳しくは、ステップ１５０〜１７０を採用する場合、ステップ１７０を省略してもよい）ため、以下では、ステップ１１０〜１４０およびステップ１５０〜１７０の少なくとも一方において抽出された領域（対象空間領域δ１，部分集合領域βｎ，安全空間領域δ３）を対象領域Ｓと称する。
【００４５】
ステップ１８０では、画像出力回路３が、情報受信回路１１から入力した各種情報（例えば、道路環境情報や経路案内情報等）、および車速センサー１３から得られた車両２の速度等の車両状態情報のうち少なくとも一つの情報を示す画像（つまり、運転情報画像２５）を生成する。なお、この運転情報画像２５の図柄や大きさ、色、輝度等は、予め決めておいてもよいし、対象領域Ｓの形状や大きさ、明るさ等に応じて決めてもよい。また、表示すべき情報が複数ある場合には、予め設定された優先度に従って、優先度の高いものだけをそれぞれ運転情報画像２５として生成してもよいし、全てをそれぞれ運転情報画像２５として生成してもよい。
【００４６】
ステップ１９０では、画像出力回路３が、対象領域Ｓ内において、ステップ１８０において生成した運転情報画像２５を表示する位置（座標）を決定し、その決定した座標に運転情報画像２５を表示するための画像データを生成して、この画像データを液晶パネル５に出力する。この画像データに基づいて表示される虚像２１（運転情報画像２５）は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、運転者から見て、車両前方の風景のうち、平面度の高い部分が連続する領域であって比較敵広い領域や、車両２からの距離が遠い部分が連続する領域であって比較的広い領域（詳しくは、対象物から距離ｄ以上離れるよう）に表示される。なお、対象領域Ｓ内における運転情報画像２５の表示位置は、例えば対象領域Ｓ内の中央部分に設定されてもよいし、予め設定された優先度の高い部分に設定されてもよい。また、対象領域Ｓ内における運転情報画像２５の表示は、運転情報画像２５が対象領域Ｓ内を直ぐに移動してしまうことを防止するために、前回表示タイミングから所定時間経過後に行ってもよい。
【００４７】
ステップ２００では、画像出力回路３が、対象領域Ｓ内において、運転情報画像２５の表示を継続させるか、あるいは運転情報画像２５を非表示にするかを決定する表示切替処理を開始し、ステップ１００に戻る。
【００４８】
上述したとおり、表示制御処理では、領域認識回路９により、対象領域Ｓの位置を示す３次元座標情報が生成される。この３次元座標情報は、図５（ｂ）に示すように、Ｘ方向（車幅方向）における座標と、Ｙ方向（車高方向）における座標と、Ｚ方向（奥行き方向）における座標との組み合わせとして表される。車載表示装置１の図示しない記憶部（例えばＲＯＭ等）には、図５（ｃ）に示すように、領域認識回路９が生成した対象領域Ｓの３次元座標情報と、液晶パネル５における表示座標との座標変換テーブルが記憶されている。図５（ａ）に示すように、液晶パネル５のうち、上記座標換算テーブルにより換算された表示座標に表示３１を表すと、その表示３１により生じる虚像２１の位置は、図５（ｂ）および図５（ｄ）に示すように、運転者から見て、対象領域Ｓ内の位置となる。
【００４９】
これにより、画像出力回路３は、領域認識回路９により生成された３次元座標情報と、上述した座標換算テーブルとを用いて、液晶パネル５において、対象領域Ｓ内に対応する表示座標を算出することが可能となる。よって、表示制御処理では、画像出力回路３が、液晶パネル５の表示可能エリアにおいて、運転者から見て、領域認識回路９により生成した対象領域Ｓ内に、運転情報画像２５を虚像２１として表示することが可能となる。
【００５０】
＜表示切替制御処理＞
次に、本実施形態の車載表示装置が実行する表示切替処理（ステップ２００）について図面と共に説明する。
【００５１】
図６に示すように、表示切替処理が開始されると、ステップ２１０では、画像出力回路３が、領域認識回路９による各種領域の認識結果に基づいて、ステップ１１０〜１７０において抽出された対象領域Ｓのうち、同一の色調が連続する領域（単調平面領域β２）の占める割合（以下「単調領域割合」という）を算出し、時間経過に伴う単調領域割合の移り変わり（変化）を監視する。なお、単調平面領域β２については、ステップ１３０で説明したとおりである。
【００５２】
続いて、ステップ２２０では、画像出力回路３が、領域認識回路９による各種領域の認識結果に基づいて、ステップ１１０〜１７０において抽出された対象領域Ｓのうち、運転に必要な情報が含まれる可能性の高い領域（必要情報領域）の占める割合（以下「情報領域割合」という）を算出し、時間経過に伴う情報領域割合の移り変わり（変化）を監視する。なお、必要情報領域については、ステップ１４０で説明したとおりである。
【００５３】
そして、ステップ２３０では、画像出力回路３が、ステップ２１０において算出した単調領域割合が、風景の複雑さの指標として予め設定された第１の閾値割合以下であるか否かを判断し、単調領域割合が、第１の閾値割合以下である場合（つまり、風景の複雑さが所定のレベルを超えた場合）は、ステップ２５０に進み、第１の閾値割合を上回る場合は（つまり、風景の複雑さが所定のレベル以下の場合）は、ステップ２４０に進む。
【００５４】
ステップ２４０では、画像出力回路３が、ステップ２２０において算出した情報領域割合が、風景における情報の多さの指標として予め設定された第２の閾値割合を上回るか否かを判断し、単調領域割合が、第２の閾値割合を上回る場合（つまり、風景における情報の多さが所定のレベルを超えた場合）は、ステップ２５０に進み、第２の閾値割合以下である場合は（つまり、風景における情報の多さが所定のレベル以下の場合）は、ステップ２６０に進む。
【００５５】
ステップ２５０では、風景の複雑さ（あるいは風景における情報の多さ）が所定のレベルを超えたため、画像出力回路３が、対象領域Ｓ内において、運転情報画像２５を非表示にする切り替えを行う。なお、運転情報画像２５を非表示にする際に、例えば、対象領域Ｓ内において、車両２に備え付けられたメータディスプレイを運転者に見てもらうためのメッセージ等を表示し、このメータディスプレイに運転情報画像２５を表示させてもよい。
【００５６】
一方、ステップ２６０では、風景の複雑さ（あるいは風景における情報の多さ）が所定のレベル以下であるため、画像出力回路３が、対象領域Ｓ内において、運転情報画像２５の表示を継続させる、あるいは非表示の状態から運転情報画像２５の表示を復帰させる。なお、ステップ２３０（さらにはステップ２１０）およびステップ２４０（さらにはステップ２２０）は、いずれか一方を省略することもできる。
【００５７】
＜第１の表示可能領域抽出処理＞
次に、本実施形態の車載表示装置が実行する第１の表示可能領域抽出処理（ステップ１１０）について図面と共に説明する。
【００５８】
図７に示すように、第１の表示可能領域抽出処理が開始されると、ステップ３１０では、領域認識回路９が、カメラ７から前方映像（３Ｄ画像）を取り込む。
続いて、ステップ３２０では、領域認識回路９が、ステップ３１０において取り込んだ３Ｄ画像を運転者の視点から見た画像（以下「３Ｄ対象画像」という）に変換する。この画像変換は、周知の「並進」（平行移動）や、「剛体変換」（回転と平行移動）、「相似変換」（回転と平行移動とスケール変化）、「アフィン変換」（相似変換に斜めに歪みを加えたもの）等を行う視点変換技術を利用することによって実現される。なお、画像変換では、３Ｄ対象画像の大きさが、液晶パネル５による虚像２１の表示可能エリアの範囲に一致するように調整される。
【００５９】
次に、ステップ３３０では、領域認識回路９が、ステップ３２０において生成した３Ｄ対象画像を、予め設定された数の部分画像Ｐ（図８（ａ）参照）に分割する。
そして、ステップ３４０では、領域認識回路９が、ステップ３３０において分割した個々の部分画像Ｐについて、部分画像ＰからＮ個の点の３次元座標情報を算出し、算出したＮ個の点の３次元座標情報から面を近似し、部分画像Ｐ内の物質の平面度（ｔ）を求める。なお、平面度とは、平面形体の幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさを示す値であり、その大きさは平面形体を幾何学的に正しい平行な２平面で挟んだとき、平行２平面の間隔が最小となる場合の２平面の間隔で表す。この算出は、例えば、碁盤の目のように対象面を区切ってその交点（Ｎ個の点）の高さの違いを変位測定または角度測定で求める公知の方法によって実現される。
【００６０】
ステップ３５０では、領域認識回路９が、ステップ３３０において分割した個々の部分画像Ｐについて、ステップ３４０において求めた平面度（ｔ）が、平面として許容できる上限値として予め設定された閾値平面度Ｔ以下であるか否かを判断し、平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔ以下である部分画像Ｐと、平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔを上回る部分画像Ｐとに分けて、ステップ３６０に進む。
【００６１】
ステップ３６０では、領域認識回路９が、ステップ３５０において分けた部分画像Ｐのうち、平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔ以下のものに該当する部分画像Ｐを、候補部分画像Ｐｎ（図８（ａ）参照）として抽出する。
【００６２】
ステップ３７０では、領域認識回路９が、ステップ３６０において抽出された個々の候補部分画像Ｐｎについて、左右あるいは上下に繋がっている別の候補部分画像Ｐｎが存在するか否かを判断し、別の候補部分画像Ｐｎとの繋がりのある候補部分画像Ｐｎと、別の候補部分画像Ｐｎとの繋がりのない候補部分画像Ｐｎとに分けて、ステップ３８０に進む。
【００６３】
ステップ３８０では、領域認識回路９が、ステップ３７０において分けた候補部分画像Ｐｎのうち、別の候補部分画像Ｐｎとの繋がりのあるものに該当する候補部分画像Ｐｎであって、左右あるいは上下に繋がっている複数の候補部分画像Ｐｎを１つの候補集合画像として抽出する。
【００６４】
ステップ３９０では、領域認識回路９が、ステップ３９０において抽出された個々の候補集合画像について、候補集合画像内のｎ個の点の３次元座標情報から面を近似し、候補集合画像の物質の平面度（ｔ）を求める。この算出は、ステップ３４０と同様の方法によって実現される。
【００６５】
ステップ４００では、領域認識回路９が、ステップ３８０において抽出された個々の候補集合画像について、ステップ３９０において求めた平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔ以下であるか否かを判断し、平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔ以下である候補集合画像と、平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔを上回る候補集合画像とに分けて、ステップ４１０に進む。
【００６６】
ステップ４１０では、領域認識回路９が、ステップ４００において分けた候補集合画像のうち、平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔを上回るものに該当する候補集合画像を構成する個々の候補部分画像Ｐｎと、ステップ３７０において分けた候補部分画像Ｐｎのうち、別の候補部分画像Ｐｎとの繋がりのないものに該当する候補部分画像Ｐｎとを、それぞれ個々の表示可能領域α１（図８（ｂ）参照）として設定する。
【００６７】
ステップ４２０では、領域認識回路９が、ステップ４００において分けた候補集合画像のうち、平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔ以下であるものに該当する候補集合画像を、１つの表示可能領域α１（図８（ｂ）参照）として設定する。
【００６８】
＜第２の表示可能領域抽出処理＞
次に、本実施形態の車載表示装置が実行する第２の表示可能領域抽出処理（ステップ１５０）について図面と共に説明する。
【００６９】
図９に示すように、第２の表示可能領域抽出処理が開始されると、ステップ５１０では、領域認識回路９が、カメラ７から前方映像（３Ｄ画像）を取り込む。
続いて、ステップ５２０では、領域認識回路９が、ステップ５１０において取り込んだ３Ｄ画像を運転者の視点から見た画像（３Ｄ対象画像）に変換する。この画像変換は、ステップ３２０で説明したとおりである。
【００７０】
次に、ステップ５３０では、領域認識回路９が、ステップ５２０において生成した３Ｄ対象画像を、予め設定された数の部分画像Ｐ（図１０（ａ）参照）に分割する。
そして、ステップ５４０では、領域認識回路９が、ステップ５３０において分割した個々の部分画像Ｐについて、部分画像Ｐにおける複数箇所の３次元座標情報を算出し、算出した複数箇所において、３次元座標情報に基づき、車両２（運転者）からの距離（ｄ１）を算出する。
【００７１】
ステップ５５０では、領域認識回路９が、ステップ５３０において分割した個々の部分画像Ｐの複数箇所について、ステップ５４０において算出した距離（ｄ１）が、車両２から充分に離れた距離として許容できる下限値として予め設定された閾値距離Ｄ以上であるか否かを判断し、全ての箇所について距離（ｄ１）が閾値距離Ｄ以上である部分画像Ｐと、距離（ｄ１）が閾値距離Ｄを下回る箇所を含む部分画像Ｐとに分けて、ステップ５６０に進む。
【００７２】
ステップ５６０では、領域認識回路９が、ステップ５５０において分けた部分画像Ｐのうち、平面度（ｔ）が閾値平面度Ｔ以下のものに該当する部分画像Ｐを、候補部分画像Ｐｎ（図１０（ａ）参照）として抽出する。
【００７３】
ステップ５７０では、領域認識回路９が、ステップ５６０において抽出された個々の候補部分画像Ｐｎについて、左右あるいは上下に繋がっている別の候補部分画像Ｐｎが存在するか否かを判断し、別の候補部分画像Ｐｎとの繋がりのある候補部分画像Ｐｎと、別の候補部分画像Ｐｎとの繋がりのない候補部分画像Ｐｎとに分けて、ステップ５８０に進む。
【００７４】
ステップ５８０では、領域認識回路９が、ステップ５７０において分けた候補部分画像Ｐｎのうち、別の候補部分画像Ｐｎとの繋がりのあるものに該当する候補部分画像Ｐｎであって、左右あるいは上下に繋がっている複数の候補部分画像Ｐｎを１つの表示可能領域γ１（図１０（ｂ）参照）として設定する。
【００７５】
ステップ５９０では、ステップ５７０において分けた候補部分画像Ｐｎのうち、別の候補部分画像Ｐｎとの繋がりのないものに該当する候補部分画像Ｐｎを、それぞれ個々の表示可能領域γ１として設定する。
【００７６】
＜効果＞
以上説明したように、車載表示装置１では、領域認識回路９が、車両前方の風景のうち平面度の高い部分が連続する領域であって、予め設定された閾値面積以上の大きさを有する領域を、対象平面領域β１として認識し、画像出力回路３が、運転者にとってフロントガラス１７越しに見える表示可能エリアにおいて、領域認識回路９により認識した対象平面領域β１に、運転情報画像２５を虚像表示させる。
【００７７】
このような構成では、運転者から見て、車両前方の風景のうち平面度の高い部分が連続する比較敵広い領域（対象平面領域β１）内に運転情報画像２５が虚像表示されるため、他車両や歩行者、信号機（ライト部分を含む）等といった平面度の低い部分（立体部分）に運転情報画像２５が重畳しないようにすることが可能となる。
【００７８】
また、対象平面領域β１を規定する閾値面積を広めに設定しておくことにより、これらの立体部分に運転情報画像２５が近接表示されないようにすることも可能となるので、これら立体部分から例えば歩行者が急に飛び出してきた場合であっても、その歩行者に運転情報画像２５が重畳しないようにすることができる。
【００７９】
したがって、車載表示装置１によれば、例えば、運転者が進行方向における道路信号の状態を早期に把握しづらくなるという懸念や、表示画像の視認性が低下するという懸念等を解消することが可能となり、車両２の運転者にとって有益となる情報を示す画像を、より好適に虚像表示することができる。
【００８０】
また、車載表示装置１では、領域認識回路９が、対象平面領域β１のうち同一の色調が連続する領域を単調平面領域β２として認識し、画像出力回路３が、運転者から見て、領域認識回路９により認識した単調平面領域β２に、運転情報画像２５を虚像表示させる。
【００８１】
このため、例えば、対象平面領域β１として、車両前方の路面４１が認識された場合であっても、道路標示や区画線に運転情報画像２５が重畳しないようにすることが可能となる。また、例えば、対象平面領域β１として、仮に車両前方の道路標識や道路情報掲示板が認識された場合であっても、これら運転に必要な情報を含む板状物に運転情報画像２５が重畳しないようにすることが可能となる。よって、画像表示により運転に必要な情報が遮蔽される（つまり、運転者にとってそのような情報が認識し難くなる）ことを防止することができる。
【００８２】
また、このような観点から、車載表示装置１では、領域認識回路９が、対象平面領域β１のうち運転に必要な情報とみなせる必要情報領域を除外した領域を、安全平面領域β３として認識し、画像出力回路３が、運転者から見て、領域認識回路９により認識した安全平面領域β３に、運転情報画像２５を虚像表示させる。
【００８３】
このように構成することで、例えば、運転者から見て、対象平面領域β１のうち、複数の色調によって構成される領域であっても、必要情報領域を除外した領域（安全平面領域β３）に運転情報画像２５が重畳表示されるため、画像表示の機会を安全かつ効率的に増やすことができる。
【００８４】
また、車載表示装置１では、領域認識回路９が、車両前方の風景のうち車両２からの距離の遠い部分が連続する領域であって、予め設定された閾値面積以上の大きさを有する領域を、対象空間領域δ１として認識し、画像出力回路３が、運転者にとってフロントガラス１７越しに見える表示可能エリアにおいて、領域認識回路９により認識した対象空間領域δ１に、運転情報画像２５を虚像表示させる。
【００８５】
このような構成では、運転者から見て、車両前方の風景のうち車両からの距離の遠い部分が連続する比較敵広い領域（対象空間領域δ１）に画像が虚像表示されるため、車両２の近くの信号機の他にも道路標識や道路情報掲示板、他車両や歩行者、障害物等に運転情報画像２５が重畳表示（および近接表示）されないようにすることが可能となる。
【００８６】
したがって、車載表示装置１によれば、車両２の近くの運転に必要な情報が把握しづらくなる懸念を確実に解消することが可能となり、ひいては、車両２の運転者にとって有益となる情報を示す画像を、より好適に虚像表示することができる。
【００８７】
また、このような観点から、車載表示装置１では、領域認識回路９が、対象空間領域δ１のうち運転に必要な情報とみなせる必要情報領域を除外した領域を、安全空間領域δ３として認識し、画像出力回路３が、運転者から見て、領域認識回路９により認識した安全空間領域δ３に、運転情報画像２５を虚像表示させる。
【００８８】
このように構成することで、車両２の遠くの運転に必要な情報が把握しづらくなる懸念も確実に解消することが可能となり、ひいては、車両２の運転者にとって有益となる情報を示す画像を、さらに好適に虚像表示することができる。
【００８９】
また、車載表示装置１では、領域認識回路９が、対象領域Ｓのうち同一の色調が連続する領域を、単調領域として認識し、画像出力回路３が、対象領域Ｓにおいて単調領域の占める割合（単調領域割合）が予め設定された閾値割合以下になると、運転情報画像２５（虚像２１）を非表示にする。
【００９０】
このような構成では、運転者から見て、虚像２１を表示する所定の領域（対象領域Ｓ）に、例えば信号機や道路標識、道路情報掲示板等が入り込むと、対象領域Ｓにおいて空の景色（単調領域）の占める割合が低下することにより、虚像２１の表示を退避させることが可能となる。
【００９１】
したがって、車載表示装置１によれば、例えば信号機や道路標識、道路情報掲示板等が車両前方に存在する状況下で、これらに運転情報画像２５が重畳表示（および近接表示）されないようにすることが可能となり、ひいては、車両２の運転者にとって有益となる情報を示す画像を、より好適に虚像表示することができる。
【００９２】
また、このような観点から、車載表示装置１では、領域認識回路９が、対象領域Ｓのうち運転に必要な情報とみなせる領域を、必要情報領域として認識し、画像出力回路３が、対象領域Ｓにおいて必要情報領域の占める割合（情報領域割合）が予め設定された閾値割合を上回ると、運転情報画像２５（虚像２１）を非表示にする。
【００９３】
このように構成することで、例えば、運転者から見て、対象領域Ｓのうち、複数の色調によって構成される領域であっても、必要情報領域を除外した領域（安全領域）に運転情報画像２５が重畳表示されることになり、画像表示の機会を安全かつ効率的に増やすことができる。
【００９４】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００９５】
例えば、上記実施形態の車載表示装置１では、表示切替処理によって、運転情報画像２５（虚像２１）の表示／非表示にかかる制御を行っているが、これに限定されるものではなく、非表示にする代わりに、区画線や道路標示、道路標識、道路情報掲示板、他車両、歩行者、障害物等に重畳しないように、対象領域Ｓ内において、運転情報画像２５（虚像２１）を移動させてもよい。
【００９６】
また、上記実施形態の車載表示装置１では、画像出力回路３が液晶パネル５に出力する画像データにおいて、運転情報画像２５の大きさについて特に言及していないが、例えば、対象領域Ｓが大きいほど、運転情報画像２５を大きくし、対象領域Ｓが小さいほど、運転情報画像２５を大きくしてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態の車載表示装置１では、表示制御処理によって、運転情報画像２５（虚像２１）を表示するための対象領域Ｓを可変設定しているが、これに限定されるものではなく、対象領域Ｓを、運転者にとってフロントガラス１７越しに見える決まった領域（路面や空等）に固定しておき、例えば、この対象領域Ｓにおける単調領域割合や情報領域割合に応じて、虚像２１の表示／非表示を切り替えるだけでもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１…車載表示装置、２…車両、３…画像出力回路、５…液晶パネル、７…カメラ、９…領域認識回路、１０…ナビゲーションシステム、１１…情報受信回路、１３…車速センサー、１４…スピーカ、１５…インストロメンタルパネル、１７…フロントガラス、１９…視点、２１…虚像、２５…運転情報画像、３１…表示、４１…路面、４３…ビル群、Ｐ…部分画像、Ｐｎ…候補部分画像、Ｓ…対象領域、α１，γ１…表示可能領域、βｎ…対象領域、β１…対象平面領域、β２…単調平面領域、β３…安全平面領域、δ１…対象空間領域、δ３…安全空間領域。
【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】
0005962594.tif 000008
【図８】
0005962594.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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