(57)【要約】【課題】 車両の後方監視を確実に行い、しかも障害物の検出を正確に行って正しい警報を発することができる車両後方監視警報装置を提供すること。【解決手段】 テレビカメラ１の撮像画像により危険区域２７内における障害物の存在を予備的に検出し、且つ光ビーム出射部２から出射された光ビーム３１が障害物に当たって形成されたビームスポット３２の、画像データ２９上での位置により障害物の存在を確定的に検出する。これにより、危険区域２７内における障害物の存在を正確に把握することができ、しかもその障害物の存在を警報により報知することで、車両は安全に後退または走行することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両後部に配置されて、車両後方の所定区域の画像を撮像するテレビカメラと、
車両後部の車体低部に取り付けられ、車両後方へ向けて扇状の平行光ビームを出射する光ビーム出射部と、
前記テレビカメラにより撮像された車両後方の所定区域の画像および前記平行光ビームの照射スポット画像に基づいて車両後方直後位置付近に障害物が存在するか否かを解析する障害物解析手段と、
前記障害物解析手段の解析結果により、車両後方直後位置付近に障害物が存在することを報知する警報手段と、
を具備してなる車両後方監視警報装置。
【請求項２】
障害物解析手段は、車両後方の所定区域を、車両がバックするときの危険区域に設定し、当該危険区域の地面上のエリアの撮像画像データを第１の参照データとし、また、前記危険区域の境界に立つ物体に前記平行光ビームを照射したときの輝線エリアの撮像画像データを第２の参照データとし、第１の参照データのエリア内に物体の存在を認め、且つ第２の参照データの輝線エリア内に照射スポットを認めた場合に、車両後方に障害物があると判定することを特徴とする請求項１記載の車両後方監視警報装置。
【請求項３】
テレビカメラで撮像された画像を表示するモニターをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の車両後方監視警報装置。
【請求項４】
車両側部に配置されて、車両側方の所定区域の画像を撮像するテレビカメラと、
車両側部の車体低部に取り付けられ、車両側方へ向けて扇状の平行光ビームを出射する光ビーム出射部と、
前記テレビカメラにより撮像された車両側方の所定区域の画像および前記平行光ビームの照射スポット画像に基づいて車両側方直近位置付近に障害物が存在するか否かを解析する障害物解析手段と、
前記障害物解析手段の解析結果により、車両側方直近位置付近に障害物が存在することを報知する警報手段と、
を具備してなる車両周囲監視警報装置。
【請求項５】
障害物解析手段は、車両側方の所定区域を、車両が走行するときの危険区域に設定し、当該危険区域の地面上のエリアの撮像画像データを第１の参照データとし、また、前記危険区域の境界に立つ物体に前記平行光ビームを照射したときの輝線エリアの撮像画像データを第２の参照データとし、第１の参照データのエリア内に物体の存在を認め、且つ第２の参照データの輝線エリア内に照射スポットを認めた場合に、車両側方に障害物があると判定することを特徴とする請求項４記載の車両周囲監視警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両後方の障害物等の存在を確認して警告を出すための車両周囲監視警報装置に関し、簡単な構成で障害物までの距離を正確に把握できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
車庫入れ等の車両の後退時に、車両後方の障害物等の存在を運転者に知らせるための装置が様々提案されている。実用化されているものとしては、例えば超音波を用いたバック・ソナー方式の車両後方監視装置がある。これは、リヤバンパーなどに超音波発振器と超音波受信器を埋め込み配置して、超音波発振器から車両後方に向けて超音波を発信し、超音波受信器でその反射波を受信し、これら発受信の時間差から障害物までの距離を計測して、一定距離以上に近づくと警報を発するようにしたものである。また、計測した距離をインナーミラー内に表示するようにしたものが提案されていた（特許文献１参照）。
【０００３】
また、別のものとして、テレビカメラを使用して、テレビカメラで車両後方の画像を撮像して運転席付近に配設したテレビモニタにその画像を映し出したり、上記テレビカメラで車両後方の画像を撮像するに当って、赤外光ビームを出射してテレビカメラの撮像区域を決めるようにしたものがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特公平０４−０２５１７４号公報
【特許文献２】特開平０９−０３９６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記超音波を用いたバック・ソナーでは、障害物の形状、位置等によっては距離の検出精度が低く、障害物に最接近した位置まで車両を後退させて停止させるのに役立たない場合が多多あった。また、距離を算出するための演算装置が必要であり、高価となるという不具合があった。また、赤外光ビームによりテレビカメラの撮像区域を決めるようにしたものでは、撮像区域は特定されても、操作者（運転者）が安全運転に慣れてしまうとモニター画面を見逃してしまい事故を起こすということが多く、これまでの車両後方監視装置はどれも充分に役立ってはいなかった。
【０００５】
この発明は、以上のような従来の不具合に鑑みてなされたもので、その目的は、車両の周囲の監視を確実に行い、しかも障害物の検出を正確に行って正しい警報を発することができる車両周囲監視警報装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、車両後部に配置されて、車両後方の所定区域の画像を撮像するテレビカメラと、車両後部の車体低部に取り付けられ、車両後方へ向けて扇状の平行光ビームを出射する光ビーム出射部と、前記テレビカメラにより撮像された車両後方の所定区域の画像および前記平行光ビームの照射スポット画像に基づいて車両後方直後位置付近に障害物が存在するか否かを解析する障害物解析手段と、前記障害物解析手段の解析結果により、車両後方直後位置付近に障害物が存在することを報知する警報手段とを具備してなるものである。また、本発明において、車両後方の所定区域を、車両がバックするときの危険区域に設定し、当該危険区域の地面上のエリアの撮像画像データを第１の参照データとし、また、前記危険区域の境界に立つ物体に前記平行光ビームを照射したときのエリアの撮像画像データを第２の参照データとし、第１の参照データのエリア内に物体の存在を認め、且つ第２の参照データのエリア内に照射スポットを認めた場合に、車両後方に障害物があると判定するようにしている。さらにこの構成に、テレビカメラにより撮像された画像を表示すモニターを備えることも可能である。
【０００７】
これによれば、テレビカメラの撮像画像により所定区域内（危険区域内）における障害物の存在を予備的に検出し、且つ光ビーム出射部から出射された光ビームが障害物に当たって形成されたビームスポットの、画像データ上での位置により障害物の存在を確定的に検出する。よって、危険区域内における障害物の存在を正確に把握することができ、しかもその障害物の存在を警報により報知するため、車両は安全に後退することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、この発明によれば、比較的簡単なプロセスで実行できる画像処理により車両後方の障害物の存在を正確に把握することができ、しかもその障害物の存在を警報により報知するため、車両は安全に後退することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明の実施の形態を以下説明する。
【００１０】
この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態としての、車両後方監視警報装置の構成を概略的に示す図である。図１において、符号１はテレビカメラであり、このテレビカメラ１は、例えば車両の後部屋根部分において車両幅方向中央位置に、車両後方斜め下方に向けて取り付けられている。２は光ビーム出射部であり、この光ビーム出射部２は例えば車両の後部バンパー付近に配設されている。光ビーム出射部２からは、例えば発光ダイオード或いはレーザー装置から発光されレンズにより扇形状に屈折されて平行光線にされた光ビーム３が車両後方水平方向に向けて出射される。または、光ビーム出射部２からは、発光ダイオード或いはレーザー装置から発光され反射鏡の回転動作により走査されて扇形状の平行光線にされた光ビーム３が車両後方水平方向に向けて出射される。
【００１１】
４はテレビカメラ１及び光ビーム出射部２に接続された障害物解析手段としての解析装置であり、５は車両内部の運転席付近に設置され解析装置４に接続されたテレビモニターである。テレビモニター５には警報装置が組み込まれている。警報報知の方法としては音声によるもの、光の点滅によるもの、テレビモニター５の画面上にメッセージで表示するもの、或いはこれらの組み合わせによって行われる。
【００１２】
図２は上記光ビーム出射部２において用いられる投光器の一例を示す断面図である。この投光器６は、光ビーム出射方向に開口したハウジング７と、ハウジング７の内奥部分に設けられた発光ランプ８と、ハウジング７の開口部に配設された集光レンズ９とから成る。図３は集光レンズ９の構成を示す図である。集光レンズ９は、断面が円形または長円形に成形され、全体的に弧状に曲げられた構造を持つ中実体からなり、ガラスなどの光透過性の材料から成形される。図３（ａ）は集光レンズ９をハウジング７に組み込んだ状態での平面図を表し、図３（ｂ）は集光レンズ９の中央部分における断面Ｂ−Ｂおよび端面部分における断面Ｃ−Ｃが円形である一例を示す。また、図３（ｃ）は集光レンズ９の中央部分における断面Ｂ−Ｂおよび端面部分における断面Ｃ−Ｃが長円形状である一例を示す。
【００１３】
図４は上記光ビーム出射部２において用いられる投光器の別の例を示す断面図である。この投光器１０は、光ビーム出射方向に開口したハウジング１１と、ハウジング１１の内部に設けられた第１の発光ランプ１２と、第１の発光ランプ１２とは別にハウジング１１の内部に設けられた第２の発光ランプ１３と、第１の発光ランプ１２に対応するハウジング１１の開口部に配設された集光レンズ１４とから成る。この例においては、第２の発光ランプ１３は斜め下方に向けられて設置されており、地面にできた影（障害物などの物体の影）を消す働きをするようになっている。
【００１４】
図５は解析装置４の回路構成の概要を示すブロック図である。この解析装置４は、テレビカメラ１からの映像信号（ＮＴＳＣ信号）を受け取って分配する分配器１５と、分配器１５において分配された映像信号を色別の映像信号と同期信号に分配する色信号／同期信号分配器１６と、映像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換器１７と、デジタル化された映像信号を格納するＮ画面画像メモリ１８と、解析装置４の全体動作をコントロールする制御手段としてのマイクロコンピュータ１９と、解析装置４において種々の処理動作を行わせるプログラムが格納されるプログラムメモリ２０と、処理動作に際して生成される処理データが格納されるメモリ２１と、テレビモニター５へ送付される画面データを生成する出力画像メモリ２２と、出力画像メモリ２２で生成された画像データに警報表示信号を重畳させる警報表示重畳器２３とを具備してなる。
【００１５】
以上の構成を有する車両後方監視警報装置の動作について以下説明する。
【００１６】
（参照データの登録動作）
本装置では、障害物の有る、無しを判定するための第１の基準データを生成し登録するために、警報対象エリアを限定し、対象内を一定寸法毎（例えば縦、横２０ｃｍ毎）にマス目を基準となる床（或いは地面）にペイントしマトリックスラインを描く。図６は参照データの登録動作の状況を示す図である。図６において符号２５は車両を表す。２６はテレビカメラ１と解析装置４とテレビモニター５を接続してビデオ信号の伝送路となる信号ケーブル、２７は危険区域に合わせて設定された警報エリアを画成する警報エリア枠、２８は警報エリア枠２７内に描かれたマトリックスラインを表す。警報エリア枠２７は、車両がバックするときに障害物が存在すると危険と認定される区域に合わせて設定され、例えば図６（ａ）の平面図に示す例では車両の直後の幅方向に１．８メートル、車両後方へ２メートルの範囲を警報エリアと設定している。そして、テレビカメラ１は図６（ｂ）の側面図に示すように、上記警報エリアをカバーして撮像し得るよう、車両の上部に少し斜め下方向に向けて設置される。図６（ｃ）はテレビカメラ１によって撮像され、テレビモニター５に表示された警報エリア枠２７及びマトリックスライン２８を示すものであり、警報エリア枠２７は略台形状を示し、マトリックスラインは先方に行くにしたがって幅が狭くなる放射形状の直線で示される。この映像の画像データは第１の参照データ（基準データ）としてメモリ２１に保存される。
【００１７】
さらに本装置では、障害物の有る、無しを判定するための第２の参照データを生成し登録するために、上記警報エリア枠２７の四辺のうち車両２５と接する辺を除く三辺上にパネルを立て、光ビーム出射部２から扇状の平行ビーム光を発射してそのビーム光がパネルを照射する状態をテレビカメラ１により撮像する。この第２の参照データを登録するときの動作状況を図７に示す。図７（ａ）はその平面図、図７（b）は側面図である。これらの図において、符号３０は上記警報エリア枠２７の四辺のうち車両２５と接する辺を除く三辺上に立てられたパネルを表す。そして、光ビーム出射部２から扇状の平行ビーム光３１を発射すると、パネル３０のビーム光が当った高さ位置に線状の照射部ができる。この線状の照射部は輝線となってテレビカメラ１によって撮像され、図７（ｃ）に一点鎖線で示されるように輝線枠２９がテレビモニター５に表示される。この映像における輝線の画像データは第２の参照データ（基準データ）としてメモリ２１に保存される。
【００１８】
図８は上記参照データの登録動作を説明するフローチャートである。この登録動作が開始されると図６に示されたマトリックスライン２８および図７に示されたパネル３０がテレビカメラ１により撮像される。このとき、パネル３０には、光ビーム出射部２から放射された光ビーム３１が照射されている。テレビカメラ１において撮像されたビデオ信号は解析装置４に入力され（ステップＳＴ１）、その分配器１５によりビデオ信号が分配される（ステップＳＴ２）。分配器１５により分配されたビデオ信号の一方は、映像としての表示を行うために、テレビモニター５へ送付され、テレビモニター５は車両後方の状況をリアルタイムで表示する。分配器１５により分配されたビデオ信号の他方は色信号分配器１６によりＲ・Ｇ・Ｂ信号別に分解され（ステップＳＴ３）、色別の信号（Ｒ・Ｇ・Ｂ）はＡＤ変換器１７によりアナログ信号からデジタル信号へ変換され（ステップＳＴ４）、デジタル化されたビデオ信号は、Ｎ画面画像メモリ１８に静止画像として記録される（ステップＳＴ５）。一方、マイクロコンピュータ１９は、撮像されたマトリックスライン２８の静止画像を解析し、当該静止画像上に記録されたマトリックスライン２８位置と画素位置を１：１で記録し、またマトリックスライン２８上の後方距離を記録して第１の参照データとしてメモリ２１に登録する（ステップＳＴ６）。さらにマイクロコンピュータ１９は、撮像されたビーム光３１が照射されたパネル３０の静止画像を解析し、当該静止画像上に記録されたパネル３０上の輝点スポットライン位置と画素位置を１：１で記録し、輝点スポットの外枠ラインのデータを第２の参照データとしてメモリ２１に登録する（ステップＳＴ７）。以上の第１の参照データおよび第２の参照データの登録により参照データの登録動作を終了する。
【００１９】
（実際の運用動作）
上述のようにして第１及び第２の参照動作がメモリ２１に登録された状態で、解析装置４により実際に車両後方監視および警報動作を行う場合について説明する。図９は上記車両後方監視および警報動作の前半の処理ステップを説明するフローチャートであり、図１０は同じく車両後方監視および警報動作の後半の処理ステップを説明するフローチャートである。この車両後方監視および警報動作が開始されると実際に車両がバックする場面における現場の映像がテレビカメラ１により撮像される。テレビカメラ１において撮像されたビデオ信号は、解析装置４に入力され（ステップＳＴ１１）、その分配器１５によりビデオ信号が分配される（ステップＳＴ１２）。分配器１５により分配されたビデオ信号の一方は、映像としての表示を行うために、テレビモニター５へ送付され（図９、図１０中の矢印Ｂ）、テレビモニター５は車両後方の状況をリアルタイムで表示する。分配器１５により分配されたビデオ信号の他方は色信号分配器１６によりＲ・Ｇ・Ｂ信号別に分解され（ステップＳＴ１３）、色別の信号（Ｒ・Ｇ・Ｂ）はＡＤ変換器１７によりアナログ信号からデジタル信号へ変換され（ステップＳＴ１４）、デジタル化されたビデオ信号は、Ｎ画面画像メモリ１８に静止画像として記録される（ステップＳＴ１５）。
【００２０】
次に、マイクロコンピュータ１９は、Ｎ画面画像メモリ１８から順次静止画像を呼び出すとともに、メモリ２１から図６（ｃ）に示すマトリックスラインの静止画像を呼び出し、相前後する静止画像の間で前回の静止画像と今回の静止画像とを比較解析し、さらに第１の参照データであるマトリックスラインの静止画像と比較解析し（ステップＳＴ１６）、両画像の間に相違があるかどうかを判定する（ステップＳＴ１７）。
【００２１】
この判定動作を行うときの静止画像の状態を図１１に示す。図１１において、相前後する静止画像が（ａ）のままであれば、判定結果は異状なし、すなわち、正常とされる。これに対して、途中から静止画像の中に人物などの障害物が入り（a）と（ｂ）の関係が生じた場合は、予備的に異状と判定し、さらにマトリックスライン２８の静止画像（第１の参照データ）と比較解析し人物の画像がマトリックスライン２８の枠内に入っているかどうかを解析する。この解析で人物の画像がマトリックスライン２８の枠内に入ってない場合は正常との結論を出し、人物の画像がマトリックスライン２８の枠内に入っている場合は異状との結論を出す。したがって、ステップＳＴ１６およびステップＳＴ１７の処理においては、図１１に示された、（b）の静止画像は正常、（ｃ）の静止画像は異状の結論が出される。
【００２２】
上記判定動作において正常な（相違はない）と判定された場合はステップＳＴ１６の処理に戻り、順次呼び出される次の静止画像について再度ステップＳＴ１６とステップＳＴ１７の処理を繰り返す。他方、ステップＳＴ１７における判定動作において異状（相違がある）と判定された場合、これは第１の参照データとの比較解析で異状とされたのみであるので、直ちに警報が発せられるのではなく、次にマイクロコンピュータ１９は被検出さ静止画像上に輝点スポットがありさらにこの輝点スポットは図７（ｃ）に示された輝線の画像データの枠、すなわち輝線枠２９内に存在するかどうかを判定する（ステップＳＴ１８）。
【００２３】
すなわち、ステップＳＴ１６およびステップＳＴ１７の判定動作により異状ありと判定されても地面に描かれたマトリックスラインの区域内に平面的な異物が存在することを判定したに過ぎず、これは影や高さが無いかきわめて低いもの（シートなど）である可能性がある。そこで、ステップＳＴ１６およびステップＳＴ１７の判定動作により異状ありと判定された場合に、その異状の原因が立体的な障害物によるものであるかどうかを判定するのがステップＳＴ１８の処理である。この立体物判定の動作を図１２に示す。図１２において、マトリックスラインの区域内に立体的な障害物（例えば人物とする）が存在すると、この人物の一部には光ビーム出射部２から放射された平行ビーム光３１が当り、その部分に輝点スポット３２ができ、この輝点スポットはテレビカメラにより撮像される。この輝点スポット３２の形成により人物などの立体物が判別される。さらにマイクロコンピュータ１９は上記輝点スポット３２が第２参照データの輝線枠２９の中に存在するか否かを解析する。この解析で輝点スポット３２が輝線枠２９の中に入っていない場合は異状無し（正常）との結論を出し、輝点スポット３２が輝線枠２９の中に入っている場合は異状有りとの結論を出して警報として判断する（ステップＳＴ１９）。図１１の（ｃ）はこの異状有りの判定を出すときの静止画像の状態を示す。
【００２４】
上記判定動作において正常な（異状なし）と判定された場合、マイクロコンピュータ１９はステップＳＴ１６に戻って順次呼び出される次の静止画像について再度判定の処理を繰り返す。他方、ステップＳＴ１９における判定動作において異状有りと判定された場合は、マイクロコンピュータ１９は静止画像の中の人物（障害物）とマトリックスライン登録位置とを比較し、車両２５から異状位置までの距離を求め（ステップＳＴ２０）、次いで，異状位置までの距離のデータおよび警報画面、警報メッセージなどのデータ画面を作成する（ステップＳＴ２１）。警報データは、
「後ろに障害物があります。」または「後ろに人物がいます。」
といった音声メッセージであってもよい。次にマイクロコンピュータ１９は警報を画面で行う場合は、警報画面用のデータをテレビカメラ１において撮像されテレビモニター５へ送付されるリアルタイムの映像データに重畳し（ステップＳＴ２２）、警報下面が重畳されたビデオ信号は、テレビモニター５へ送付され（ステップＳＴ２３）、テレビモニター５は車両後方の状況と警報をリアルタイムで表示する。なお警報を音声メッセージにより行う場合は、警報データ（音声）がテレビモニター５に備えられたスピーカに送られ、音声により警報が報知される。以上により、車両後方監視および警報動作における一連の運用動作が終了する。
【００２５】
なお、上記実施の形態においては、テレビカメラ１や光ビーム出射部２を車両２５の後方部分に取り付けて車両２５がバックするときの後方監視と警報を行うようにしているが、車両の側部などに設置して、車両２５の周囲全般を監視するとともに、必要に応じて警報を発するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明では、比較的簡単なプロセスで実行できる画像処理により車両周囲の障害物の存在を運転者に正確に判定することができ、しかもその障害物の存在を警報により運転者に報知することを可能とし、車両は安全に後退または走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態としての、車両後方監視警報装置の構成を概略的に示す図
【図２】前記実施の形態における光ビーム出射部において用いられる投光器の一例を示す断面図
【図３】（ａ）前記実施の形態において集光レンズをハウジングに組み込んだ状態での平面図    （ｂ）前記実施の形態において集光レンズの中央部分における断面Ｂ−Ｂおよび端面部分における断面Ｃ−Ｃが円形である一例を示す図  （ｃ）前記実施の形態において集光レンズの中央部分における断面Ｂ−Ｂおよび端面部分における断面Ｃ−Ｃが長円形状である一例を示す図
【図４】前記実施の形態において光ビーム出射部において用いられる投光器の別の例を示す断面図
【図５】前記実施の形態における解析装置の回路構成の概要を示すブロック図
【図６】（ａ）前記実施の形態において第１の参照データの登録動作の状況を示す平面図  （ｂ）前記実施の形態において第１の参照データの登録動作の状況を示す側面図  （ｃ）前記実施の形態においてテレビカメラによって撮像され、テレビモニターに表示された警報エリア枠及びマトリックスラインを示す図
【図７】（ａ）前記実施の形態において第２の参照データの登録動作の状況を示す平面図  （ｂ）前記実施の形態において第２の参照データの登録動作の状況を示す側面図  （ｃ）前記実施の形態において第２の参照データとして得られた輝線枠の画像データを示す図
【図８】前記実施の形態において参照データの登録動作を説明するフローチャート
【図９】前記実施の形態において車両後方監視および警報動作の前半の処理ステップを説明するフローチャート
【図１０】前記実施の形態において車両後方監視および警報動作の後半の処理ステップを説明するフローチャート
【図１１】前記実施の形態においてマトリックスラインの静止画像を用いて車両後方監視動作を行うときの静止画像の状態を示す図
【図１２】前記実施の形態において立体的な障害物判定の動作状態を示す図
【符号の説明】
【００２８】
１  テレビカメラ
２  光ビーム出射部
３  光ビーム
４  解析装置
５  テレビモニター
１５  分配器
１６  色信号／同期信号分配器
１７  ＡＤ変換器
１８  Ｎ画面画像メモリ
１９  マイクロコンピュータ
２０  プログラムメモリ
２１  メモリ
２２  出力画像メモリ
２３  警報表示重畳器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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