(57)【要約】【課題】車両のためのダイナミックレンジ表示システムを提供すること。【解決手段】本システムは、カメラ、距離センサ、表示装置、およびコントローラを含む。カメラは、画像を取り込み、画像を表す信号を生成するように構成される。距離センサは、車両の進路の中の関係物体を検出し、車両と関係物体との間の距離を識別する信号を生成するように構成される。表示装置は、視覚的画像を提供するように構成され、コントローラは、カメラからの信号および距離センサからの信号を受信するように構成される。コントローラは、カメラによって検出された画像およびカメラ画像の上に重ねられた動的車両進路線を表す画像を表示装置上に生成する。動的車両進路線は、車両と関係物体との間の距離の表示を提供する。【選択図】図１
2011162189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のためのダイナミックレンジ表示システムであって、
画像を取り込んで当該画像を表す第１の信号を生成するように構成されたカメラと、
前記車両の進路の中の関係物体を検出して、前記車両と前記関係物体との間の距離を表す第２の信号を生成するように構成された距離センサと、
視覚的画像を提供するように構成された表示装置と、
前記カメラから前記第１の信号を受信し、且つ前記距離センサから前記第２の信号を受信するように構成されたコントローラであって、当該コントローラは、前記カメラによって検出された前記画像を表す画像を前記表示装置上に生成し、且つ動的車両進路線を生成し、前記コントローラは、前記カメラによって検出された前記画像の上に、前記動的車両進路線を重ねる、コントローラとを備えており、
前記動的車両進路線が、前記車両の予測進路を示し、かつ前記車両と前記関係物体との間の距離に基づいて変わる長さを有する、システム。
【請求項２】
前記車両が前記関係物体から第１の予め決められた距離より大きく離れているときは、前記長さが第１の大きさを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記距離が前記第１の予め決められた距離より小さいときは、前記長さが、前記第１の予め決められた距離と比較して前記車両と前記関係物体との間の前記距離に比例する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記予測進路が操舵角センサから受信された表示に基づいて特定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムが可聴アラームをさらに備え、前記車両と前記関係物体との間の前記距離が第２の予め決められた距離より小さいときは前記可聴アラームが鳴り、前記距離が前記第２の予め決められた距離より小さいときは前記動的車両進路線が消える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記動的車両進路線が、前記視覚的画像において前記車両のバックバンパに隣接して配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記動的車両進路線が第１の部分および第２の部分を有し、前記第１の部分が第１の色を有し、前記第２の部分が第２の色を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記車両が前記関係物体から第１の予め決められた距離より大きく離れているときは、前記第１の部分が第１の長さを有し、前記第２の部分が第２の長さを有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記車両が前記関係物体の前記第１の予め決められた距離より近くに移動するにつれて、前記第１の部分の前記長さが前記第１の長さから動的に縮小され、前記車両が前記関係物体の第２の予め決められた距離より近くにあるときは前記第１の部分が消える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記車両が前記関係物体の前記第２の予め決められた距離より近くに移動するにつれて、前記第２の部分の前記長さが動的に縮小され、前記車両が前記関係物体の第３の予め決められた距離より近くにあるときは前記第２の部分が消える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記動的車両進路線がホモグラフィ行列を用いて生成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
ホモグラフィ行列が較正手順を使用して生成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
車両と関係物体との間の距離を特定する際に、前記車両の運転者を援助する方法であって、
前記車両からの視野を表す画像を表示するステップと、
前記視野内の前記関係物体を検出するステップと、
前記表示された画像上に動的車両進路線を重ねるステップと、
前記動的車両進路線が前記関係物体の前記画像に重ならないように、前記車両と前記関係物体との間の距離に基づいて、前記動的車両進路線の長さを調整するステップと、を備える方法。
【請求項１４】
前記動的車両進路線の前記長さを調整するステップが、前記車両と前記関係物体との間の距離が小さくなるにつれて、前記動的車両進路線の前記長さを縮小するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ホモグラフィ行列を使用して前記動的車両進路線の前記長さを特定するステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記視野内の前記車両の後方に配置された長方形の物体を使用してホモグラフィ行列を生成するステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、車両の運転者が車両と物体との間の距離を特定するのを支援するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]自動車における現在のバックまたは後退システムは、車両のバックする進路にある物体（例えば、人、別の車両、ショッピングカートなど）を運転者に警報するセンサを含む。現在最も頻繁に使用される技術は、車両の背面から関係物体までの距離を計算する画像センサ（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳベースのカメラ）または距離センサ（超音波、レーダ、アクティブＩＲ、パッシブＩＲ）から成る。
【０００３】
［0003］距離検知技術は、通常、可聴合図、視覚表示、または両方を使用して距離を示す。可聴合図は、通常、車両（具体的には、車両のバンパ）が関係物体により近くなるにつれて音域が高くなるビーという音である。ビーという音は、物体が車両の非常に近く（例えば、３０．５ｃｍ（１２インチ）未満）にあるときは、甲高い音になる。視覚表示は、通常、変化する数のＬＥＤを含む。物体がバンパにより近くなるにつれて、より多くのＬＥＤが点灯される。物体がバンパの非常に近くにあるときは、全てのＬＥＤが点灯され、多くの場合点滅することになる。
【０００４】
［0004］画像検知技術は、カメラ（または同様のデバイス）によって取り込まされた画像を利用する。画像は、計器盤のセンタースタック、計器クラスタ、またはバックミラーのいずれかにある液晶表示装置（「ＬＣＤ」）または同様の表示装置上に表示される。追加の情報が、表示された画像（または具体的には、車両が進む軌道（または進路）を表す線）に追加されることが可能であり、一方、後退時には、目に見える出力に追加される。車両軌道に加えて、いくつかの表示はまた、トレーラをホスト車両につなごうとする運転者を支援するために車両軌道線間の中央線を示す。車両軌道の重ね書きに対する比較的最近の更新は、ハンドルがその現在の位置にとどまると仮定して、ハンドルの位置に基づいて車両が取る軌道を示すことである。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]両方のタイプの技術（すなわち、距離および画像）は、車両の進路内の潜在的な物体を運転者に警告するのにいくつかの長所を有する。しかし、ユーザは、距離システムによって提供された合図に基づいて車両の背面と物体との間の距離を正確に測定するのに苦労する可能性がある。可聴合図または点灯されたＬＥＤは、距離がどのように変化しているかの感覚を提供するが、車両と物体との間の残りの距離がどれほどかに転換するのは難しい。
【０００６】
[0006]同様に、画像システムは、運転者に物体が車両の背面のどのくらい近くにあるかという十分な距離感を提供しない。自動車カメラレンズにおける固有のゆがみのため、物体の知覚される奥行きは、物体がカメラの視野を移動するとすぐに変わる。これは、人間の目が距離の変化を普通に知覚する仕方とは異なる。したがって、物体（例えば、建物の壁または駐車している車両の前面、背面、または側面）が視界全体に広がると、運転者は車両が物体のどのくらい近くにあるのか分からなくなる可能性がある。
【０００７】
[0007]上記で識別された問題に対処するために、本発明者らは、運転者の車両と物体との間の距離の運転者の知覚を改善する視覚的援助体を開発した。一実施形態では、車両のためのダイナミックレンジ表示システムが提供される。システムは、カメラ、距離センサ、表示装置、およびコントローラを含む。カメラは、画像を取り込み、画像を表す第１の信号（または信号のグループ）を生成するように構成される。距離センサは、車両の進路の中の関係物体を検出し、第２の信号を生成するように構成される。第２の信号は、車両と関係物体との間の距離を識別する（または表す）。表示装置は、ビジュアル画像を提供するように構成され、コントローラは、カメラから第１の信号を受信し、距離センサから第２の信号を受信するように構成される。コントローラは、カメラによって検出された画像およびカメラ画像の上に重ねられた動的車両進路線を表す画像を表示装置上に生成する。動的車両進路線は、車両と関係物体との間の距離の表示を提供する。
【０００８】
[0008]他の実施形態は、車両の運転者が車両と関係物体との間の距離を特定するのを支援する方法を提供する。本方法は、車両からの視野を表す画像を表示する動作と、視野内の関係物体を検出する動作と、表示された画像上に動的車両進路線を重ねる動作と、動的車両進路線が関係物体の画像に重ねないように、車両と関係物体との間の距離に基づいて動的車両進路線を調整する動作とを含む。
【０００９】
[0009]本発明の他の態様は、「発明を実施するための形態」および添付の図面を検討することにより、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0010]本発明の一実施形態を組み込んだ自動車の概略図である。
【図２】[0011]運転者が運転者の車両から物体までの距離を特定するのを支援するための視覚的援助体の一実施形態を例示する例示的表示の図である。
【図３Ａ】[0012]視覚的援助体を較正中の物体間の関係を例示する図である。
【図３Ｂ】[0013]視覚的援助体を較正中の表示装置上の物体間の関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0014]本発明のどの実施形態も詳細に説明される前に、本発明はその適用時に、以下の説明において記述される、または以下の図面において例示される構成要素の構造および配列の詳細に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々なやり方で実施されるまたは実行されることが可能である。
【００１２】
[0015]図１は、１つまたは複数の距離センサ１０５（例えば超音波センサ）、カメラ１１０（例えばＣＣＤデバイス）、コントローラ１１５、および表示装置１２０を含む自動車１００を示す。距離センサ１０５およびカメラ１１０は、バス１２５（例えば、コントローラエリアネットワークまたはＣＡＮバス）を介してコントローラ１１５に結合される。いくつかの実施形態では、距離センサ１０５および／またはカメラ１１０は、直接接続または他の適切な通信接続を介してコントローラ１１５に結合されることが可能である。コントローラ１１５は、車輪速度センサ、ヨーレートセンサなど、自動車１００の他の構成要素に結合されてもよく、または「スタンドアロン」コントローラでもよい。
【００１３】
[0016]図示されている実施形態では、距離センサ１０５は、自動車１００が後進しているときに自動車１００の後ろかつその進路にある物体までの距離を検出するために、自動車１００の背面（Ｒ）に取り付けられる。距離センサ１０５は、一般に円錐形の領域に信号１３０を発射する。信号１３０が物体に当たると、信号はセンサ１０５に再帰反射される。距離センサ１０５が信号１３０を送信してから、センサ１０５が再帰反射された信号１３０を受信するまでの時間に基づいて、センサ１０５は、「飛行時間（信号移動時間）計算」を実行することにより物体までの距離を特定することができる。超音波センサが望ましいが、異なるやり方で動作する他のタイプの距離センサ（例えば、タイムオブフライト計算を実行することなしに距離情報を検知するセンサ）が使用されてもよい。距離センサ１０５は、自動車１００の背面から自動車１００の後ろにある１つまたは複数の物体までの距離の表示または出力をコントローラ１１５に提供する。出力が距離センサ１０５によってコントローラ１１５に提供される頻度は、連続的でも時間を決めてでもよく、（例えば、自動車１００の速度および／または方向に基づいて）変わってもよい。いくつかの実施形態では、出力は、コントローラ１１５からの要求に応答して提供される（例えば、ポーリング）。
【００１４】
［0017］カメラ１１０は、自動車１００の後ろの物体から反射された光を受光し、光をカメラの視野１３５内の画像を示す信号に変換する。いくつかの実施形態では、カメラ１１０は、信号をコントローラ１１５に連続して提供する。他の実施形態では、カメラ１１０は、更新された画像をコントローラ１１５に定期的に提供する。カメラ１１０がコントローラ１１５に提供する信号は、アナログ信号でもデジタル信号でもよい。一実施形態では、信号は、標準的なプロトコルまたはフォーマット（例えば、ＮＴＳＣ）に準拠する。代替として、専用のプロトコルまたはフォーマットが使用される。
【００１５】
［0018］表示装置１２０は、画像を表示することができるＬＣＤ、ＣＲＴ、または他の適切な表示装置でよい。表示装置１２０は、自動車１００の運転者が表示装置１２０上に表示された画像を見ることができるように（例えば、自動車１００のダッシュボード上、自動車１００のミラー内などに）配置される。
【００１６】
[0019]コントローラ１１５は、距離センサ１０５から受信された情報を使用して、「視覚的援助体（ビジュアルアシスト）」と呼ばれるものを動的に生成する。視覚的援助体は、カメラ１１０によって生成された画像上に重ね書き（付加、オーバレイ）され、画像と１つまたは複数の視覚的援助体の組合せが表示装置１２０上に表示される。視覚的援助体は、運転者が車両１００といかなる関係物体（例えば、自動車１００の進路内の物体）との間の距離をも可視化するのを支援する。
【００１７】
[0020]図２は、運転者が車両１００と車両の進路内の物体との間の距離を可視化するのを支援するための視覚的援助体の一実施形態を示す。表示装置１２０は、カメラ１１０によって生成された視界画像２００を示す。図示されている画像２００は、車両１００の進路内の第１の車両２０５を含む。第１の車両２０５は、車両１００の進路内にあるので、関係物体である。コントローラ１１５は、カメラ１１０によって取り込まれた画像の上に動的車両進路線２１０を重ねて、車両１００の運転者に対する視覚的援助体として１対の動的車両進路線２１０を生成する。コントローラ１１５は、線２１０が車両１００の後ろの地面上に配置されているように見えるように、動的車両進路線２１０を表示する。動的車両進路線２１０は、（例えば、操舵角センサから取得された）ハンドルの現在の位置に基づいて、車両が取る進路の視覚的表示を提供する。図２に示されている画像には、まっすぐにバックする車両１００のための動的車両進路線２１０が示されている。さらに、運転者に車両１００と関係物体２０５との間の距離の視覚的表示を提供するために、車両１００が関係物体２０５に近づくにつれて、動的車両進路線２１０の長さがより短くなる。いくつかの実施形態では、動的車両進路線２１０が２つ以上の色で示されることが可能である。線２１０の第１の部分２１５（関係物体２０５に最も近い部分）は、第１の色（例えば、黄色）である。線２１０の第２の部分２２０（車両１００に最も近い部分）は、第２の色（例えば、赤色）である。各部分２１５および２２０の長さは距離を表す。いくつかの実施形態では、第１の部分および第２の部分は、等しい最大の長さを有する。他の実施形態では、１つの部分は、他の部分の最大の長さより大きい最大の長さを有する。関係物体２０５が、第１の部分２１５によって表された距離と第２の部分２２０によって表された距離の合計の距離より遠くにあるときは、各部分は、その最大の長さ（例えば、第１の大きさ）で示される。
【００１８】
[0021]車両１００が関係物体２０５に近づくにつれて、第１の部分２１５の端部２２５は、関係物体２０５により近くなる。端部２２５が関係物体２０５の中にあるように見えるほど十分に車両１００が関係物体２０５の近くにある（例えば、車両１００が物体２０５から第１の予め決められた距離にある）とすぐ、コントローラ１１５は、表示されている第１の部分２１５の長さを縮小し、車両１００が関係物体２０５のどのくらい近くにあるかの表示を運転者に提供する。車両１００がそれ自体と関係物体２０５との間の距離を詰め続けるにつれて、第１の部分２１５は短くなり続ける。すなわち、第１の部分２１５の長さと第２の部分２２０の長さの合計は、第１の予め決められた距離と比較して車両１００と物体２０５との間の距離に比例する。第１の部分２１５全体が見えなくなる（すなわち消える）と、動的車両進路線２１０が全てなくなる（すなわち線２１０が消える）ほど十分に車両１００が関係物体２０５に近くなるまで、第２の部分２２０が短くなり始める。画像２００の点滅、画像２００上の記号の点滅、可聴アラームなど、車両１００が関係物体２０５のきわめて近くにあるという追加の表示が提供されることが可能である。
【００１９】
[0022]図３Ａおよび３Ｂは、視覚的援助体のための較正プロセスの一実施形態を例示する。視覚的援助体は、線２１０が画像において地面に配置されているように見えるように、および線が関係物体に埋め込まれるように見える前に消えるように、較正される。長方形の物体３００は、カメラ１１０の視野内の車両１００の後ろにある。車両１００の右の後輪が座標の原点３０５として使用され、ｘ軸は車両１００の左の後輪の方に延伸し、ｙ軸は車両から後方に延伸する。表示のためには、上部左隅が表示座標原点３１０として使用され、ｘ軸は右の方に延伸し、ｙ軸は下の方に延伸する。座標原点３０５から、長方形の物体３００の４つの隅３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃおよび３２０Ｄのそれぞれまでの距離３１５Ａ、３１５Ｂ、３１５Ｃおよび３１５Ｄが測定される。次に、表示装置１２０上の長方形の物体３００の４つの隅３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃおよび３２０Ｄの位置３２０Ａ’、３２０Ｂ’、３２０Ｃ’および３２０Ｄ’が（例えば、タッチスクリーンまたは重ね書きグリッドを使用して）識別される。長方形の物体３００の４つの隅３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃおよび３２０Ｄまでの距離３１５Ａ、３１５Ｂ、３１５Ｃおよび３１５Ｄの物理的測定、並びに表示装置１２０上の長方形の物体３００の４つの隅３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃおよび３２０Ｄの位置３２０Ａ’、３２０Ｂ’、３２０Ｃ’および３２０Ｄ’を使用して、ホモグラフィ行列が計算される。
【００２０】
[0023]ホモグラフィ行列が計算された後に、コントローラ１１５が車両１００のリアバンパまでの知られている距離および関係物体までの検出された距離を使用して、表示装置１２０上のどこに線２１０を表示するか、および線２１０の長さがどれぐらいであるべきかを特定する。
【００２１】
[0024]いくつかの実施形態では、コントローラおよびカメラは、単一のユニットに結合されることが可能である。次いで、カメラは、距離センサから信号を受信し、任意の視覚的援助体を含む画像を生成する。
【００２２】
[0025]図示されている実施形態では、視覚的援助体は、車両の進路内の関係物体のために提供されている。しかし、車両の現在の進路の外にあるが、車両の進路が変わった場合は衝突する可能性があるほど十分に近くにある物体を識別する他の視覚的援助体が提供されることが可能である。
【００２３】
[0026]図示されている実施形態では、本発明は、四輪自動車の背面に配置されているように説明されている。しかし、本発明は、車両の運転者が車両の進路にある可能性がある全ての物体を見ることができわけではない他の車両にも適用可能である。例えば、本発明の追加の実施形態は、トラック、バス（スクールバスを含む）、飛行機、クレーン、建設機械、フォークリフトなどでの使用のために企図される。本発明はまた、車両の前面、車両の死角、車両（例えば、大型飛行機）の下面、飛行機の翼など、様々な位置に配置されるように企図される。
【００２４】
[0027]他の実施形態では、視覚的援助体は、トレーラの結合装置のボールをトレーラ上の受け部にガイドするために提供される。視覚的援助体は、運転者に方向および距離ガイドを提供し、運転者がボールを受け部に配置するのを支援する。
【００２５】
[0028]したがって、本発明は、とりわけ、運転者が、関係物体が車両のどのくらい近くにあるかを特定するのを支援するためのシステムを提供する。
【符号の説明】
【００２６】
１００  自動車
１０５  距離センサ
１１０  カメラ
１１５  コントローラ
１２０  表示装置
１２５  バス
１３０  信号
１３５  カメラの視野
２００  視界画像
２０５  第１の車両、関係物体
２１０  動的車両進路線
２２５  端部
３００  長方形の物体
３０５  座標の原点
３１５  距離
３２０  隅
【図１】
2011162189.tif 000003
【図２】
2011162189.tif 000004
【図３Ａ】
2011162189.tif 000005
【図３Ｂ】
2011162189.tif 000006
【外国語明細書】
2011162189000001.pdf