(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたカメラが撮像した撮像画像のデータを取得する撮像画像取得手段と、
表示する映像の仮想視点を設定する視点設定手段と、
前記撮像画像を投影するために予め定義された、前記車両の平面外形に沿った底面と、当該底面から曲率を持って、前記車両の高さ方向の成分を有する曲面と、を有する基準曲面座標系の一部を、当該基準曲面座標系に対する前記仮想視点の位置に応じて変形し、変形座標系を得る座標系変形手段と、
前記撮像画像のデータを前記変形された変形座標系に投影し、前記設定された仮想視点から車両及び当該車両の周囲を見た映像を生成する投影手段と、
前記生成された前記映像を表示用画面に表示させる表示制御手段と、を有し、
前記座標系変形手段は、前記仮想視点が前記基準曲面座標系の外縁の外側に位置する場合には、前記仮想視点が前記基準曲面座標系の外縁よりも内側に位置するように、前記基準曲面座標系のうち前記仮想視点との距離が所定値未満である部分を変形する車両用表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用表示装置において、
前記座標系変形手段は、前記仮想視点と前記基準曲面座標系の中心の距離が第１の所定値以上である場合には、前記仮想視点が前記基準曲面座標系の外縁よりも内側に位置するように、前記仮想視点との距離が第２の所定値未満である前記基準曲面座標系の外縁の一部を、前記基準曲面座標系の中心から離隔するように前記基準曲面座標系を変形することを特徴とする車両用表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用表示装置において、
前記座標系変形手段は、前記仮想視点が前記基準曲面座標系の外縁の内側に位置する場合には、前記基準曲面座標系の外縁が前記基準曲面座標系の中心に接近するように前記基準曲面座標系の一部を変形することを特徴とする車両用表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用表示装置において、
前記座標系変形手段は、前記仮想視点と前記基準曲面座標系の中心の距離と前記基準曲面座標系の外縁の一部の変形量とを予め対応づけた変形量データを参照し、前記仮想視点と前記基準曲面座標系の中心の距離に応じて、前記基準曲面座標系の外縁の一部を所定量変形させることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用表示装置において、
前記座標系変形手段は、前記変形座標系の中心を回転中心として、前記仮想視点及び前記基準曲面座標系を移動させることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用表示装置において、
前記座標系変形手段は、前記仮想視点と前記変形座標系の中心の距離と前記変形座標系の外縁の変形量とを予め対応づけた変形量データを参照し、前記仮想視点と前記変形座標系の中心の距離に応じて、前記変形座標系の外縁の一部を所定量変形させることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項７】
車両に搭載されたカメラが撮像した撮像画像のデータを取得する撮像画像取得手段と、
表示する映像の仮想視点を設定する視点設定手段と、
前記撮像画像を投影するために予め定義された、前記車両の平面外形に沿った底面と、当該底面から曲率を持って、前記車両の高さ方向の成分を有する曲面と、を有する基準曲面座標系の一部を、当該基準曲面座標系に対する前記仮想視点の位置に応じて変形し、変形座標系を得る座標系変形手段と、
前記撮像画像のデータを前記変形された変形座標系に投影し、前記設定された仮想視点から車両及び当該車両の周囲を見た映像を生成する投影手段と、
前記生成された前記映像を表示用画面に表示させる表示制御手段と、を有し、
前記座標系変形手段は、前記仮想視点が前記基準曲面座標系の外縁の内側に位置する場合には、前記基準曲面座標系の外縁が前記基準曲面座標系の中心に接近するように前記基準曲面座標系の一部を変形することを特徴とする車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された複数のカメラで撮像した画像を繋ぎ合せて、車両上空の仮想視点から見た車両周囲の画像を生成して表示する車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置に関し、カメラの画像をお椀型の曲面に投影し、その曲面を任意の仮想視点から見た映像を生成する画像生成装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２８６３０６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、従来の技術により生成された映像では車両周囲の状況が把握しにくいという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、車両周囲の状況が把握しやすい映像を表示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、予め定義された曲面を有する基準曲面座標系に対する仮想視点の位置に応じて、この基準曲面座標系の少なくとも一部を変形した変形座標系を生成し、この変形座標系に投影処理を行うことにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、仮想視点の位置に応じて変形された変形座標系に映像が投影されるので、仮想視点の位置が変更されても車両周囲の状況が把握しやすい画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施形態の画像表示装置を含む車両用表示システムの構成図である。
【図２】図２（Ａ）（Ｂ）は本実施形態の車載カメラの設置位置の一例を示す図である。
【図３】基準曲面座標系の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る車両用表示システムの制御手順を示すフローチャート図である。
【図５】基準曲面座標系と仮想視点との関係の一例を示す図である。
【図６】図５に示す基準曲面座標系の変形手法を説明するための図である。
【図７】変形座標系の一例を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、図５のVIII（Ａ）−VIII（Ａ）線に沿う基準曲面座標系の断面を模式的に示す図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の基準曲面座標系の変形処理を模式的に示す図、図８（Ｃ）は図７に示す変形座標系のVIII（Ｃ）−VIII（Ｃ）線に沿う断面を模式的に示す図である。
【図９】変形座標系の移動の一例を示す図である。
【図１０】変形座標系の他の例を示す図である。
【図１１】車両及び車両周囲の状況を示す図である。
【図１２】本発明の本実施形態に係る変形座標系に投影された映像の一例を示す図である。
【図１３】本発明の本実施形態に係る変形座標系に投影された映像の他の例を示す図である。
【図１４】比較に係る映像の一例を示す図である。
【図１５】比較に係る座標系を示す図である。
【図１６】比較に係る映像の他の一例を示す図である。
【図１７】基準曲面座標系の変形手法の他の例を示す図である。
【図１８】基準曲面座標系の変形手法のさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る車両用表示装置を、車載の車両用表示システム１０００に適用した場合を例にして説明する。車両用表示システム１０００は、車両及び車両周囲の状況を把握するための監視画像を車載ディスプレイに表示する。ちなみに、本発明に係る車両用表示装置は、利用者の携帯端末のディスプレイに車両の監視画像を表示する監視装置や、駐車場の管理装置のディスプレイに各車両の監視画像を表示する監視装置に適用することもできる。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る画像表示装置１００を含む車両用表示システム１０００のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態の車両用表示システム１０００は、画像表示装置１００と、自車両の外部に固定されたｎ個の車載カメラ１ａ〜１ｎと、イグニッションスイッチ４と、画像表示装置１００を動作させる撮像スイッチ５と、車速センサ６と、シフト位置がリバースに入ったときの信号を出力するリバースポジションスイッチ７と、後述する監視画像Ｓの表示態様を切り替える表示切替スイッチ８と、撮像画像や監視画像を表示するディスプレイ３と、を備えている。これらの各装置はＣＡＮ（Controller Area Network）その他の車載ＬＡＮによって接続され、相互に情報の授受を行うことができる。
【００１１】
同図に示すように、本実施形態に係る画像表示装置１００の制御装置１０は、生成した監視画像を所定の態様で表示させるプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、このＲＯＭ１２に格納されたプログラムを実行することで、画像表示装置１００として機能させる動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、を備えている。
【００１２】
本実施形態に係る画像表示装置１００の制御装置１０は、撮像画像取得機能と、視点設定機能と、座標系変形機能と、投影機能と、表示制御機能と、を備えている。本実施形態の制御装置１０は、上記機能を実現するためのソフトウェアと、上述したハードウェアの協働により各機能を実行することができる。
【００１３】
以下に、画像表示装置１００の制御装置１０が実現する各機能についてそれぞれ説明する。
【００１４】
まず、制御装置１０の撮像画像取得機能について説明する。本実施形態の制御装置１０は、イグニッションスイッチ４に入力操作がされるなどのトリガ発生に呼応して、車載カメラ１ａ〜１ｎに所定周期で車両周囲を撮像させる。
【００１５】
図２は、車両Ｖに車載カメラ１ａ〜１ｎを取り付ける場合の配置例を示す図である。本例では、６個の車載カメラ１ａ〜１ｆが車両Ｖの外部の異なる位置に各々設置され、車両周囲の６方向の画像をそれぞれ撮影する。得られる撮像画像には、車両の一部や車両の周囲の画像が含まれている。なお、車載カメラ１ａ〜１ｎの配置位置は特に限定されず、その撮像方向も任意に設定することができる。各車載カメラ１ａ〜１ｆは所定周期で撮像画像を画像表示装置１００へ送出する。
【００１６】
次に、制御装置１０の視点設定機能について説明する。制御装置１０は、車載カメラ１ａ〜１ｎが送出した撮像画像のデータを取得する。本実施形態の制御装置１０は、ディスプレイ３に表示する映像（監視画像）の仮想視点を設定する。仮想視点及び視線の方向は、表示切替スイッチ８を介して入力されたユーザからの指令に基づいて任意に設定することができる。
【００１７】
また、制御装置１０は、運転状況に応じて仮想視点を設定することができる。例えば、前進中は車両前方の映像を見るために車両の後方に仮想視点を設定し、後退中は車両後方の映像を見るために車両前方に仮想視点を設定することができる。もちろん、後退中に車両後方の映像を後方から見るために車両後方に仮想視点を設定することもできる。具体的に、制御装置１０は、リバースポジションスイッチ７から入力されたシフト位置がリバースに入ったときの信号に呼応して、仮想視点の位置を設定することができる。これら各仮想視点の設定位置は、車両の形状に応じて予め設定しておくこともできる。さらに、車速に応じて仮想視点を設定することもできる。具体的には、車速センサ６から入力された車速に応じて、車速が所定値以上である場合には仮想視点の位置を車両から離隔させ、車速が所定値未満である場合には仮想視点の位置を車両に接近させるようにすることができる。
【００１８】
続いて、制御装置１０の座標系変形機能について説明する。本実施形態の制御装置１０は、撮像画像を投影するために予め定義された曲面を有する基準曲面座標系の少なくとも一部を、基準曲面座標系に対する仮想視点の位置に応じて変形する。
【００１９】
本実施形態の制御装置１０は、曲面を有する基準曲面座標系１３１を予め定義し、これをＲＡＭ１３等の記憶装置に記憶している。図３は、基準曲面座標系１３１の一例を示す図である。同図に示すように、本実施形態の基準曲面座標系１３１は、車両Ｖを取り囲むボウル（bowl）形状である。また、同図に示すように、本実施形態の基準曲面座標系１３１は、車両Ｖの載置面（走行面）と平行なｘｙ面上に中心を有し、中心乃至中心近傍から曲率をもって車両Ｖの高さ方向（ｚ方向）の成分を有する曲線乃至曲面から形成されている。
【００２０】
基準曲面座標系１３１の中心近傍には、ｘｙ面に平行な底面を形成することができ、その形状は矩形、三角形、楕円形又は円形等の任意の形状にすることができる。また、基準曲面座標系１３１の曲面の曲率は均一でなくてもよい。例えば、底面の近傍の（ｚ軸に沿ってｘｙ面近傍）の曲面の曲率を相対的に大きくし、底面から離隔した（ｚ軸に沿ってｘｙ面から離隔した位置）の曲面の曲率を相対的に小さく（ゼロを含む）してもよい。なお、制御装置１０は、車両の形状（大きさ、形）に応じて、形状の異なる複数の基準曲面座標系１３１を予め記憶しておくことができる。複数の基準曲面座標系１３１を記憶する場合には、車両の車速、車両のリバースポジションのオンオフに応じて利用される基準曲面座標系１３１を対応づけておき、車両の車速やリバースポジションスイッチのオンオフに応じて基準曲面座標系１３１を選択することもできる。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態の基準曲面座標系１３１には、予め準備された車両Ｖの画像Ｖ´を重畳させてもよい。車両の画像Ｖ´はその車両の意匠に基づいて予め作成し、記憶させておくことができる。このように、車両Ｖの画像Ｖ´を基準曲面座標系１３１に重畳させることにより、車両Ｖの位置及び向きと周囲の映像との関係の理解を助けることができる。
【００２２】
そして、制御装置１０は、予め記憶されている基準曲面座標系１３１を読み出し、読み出した基準曲面座標系１３１の形状を変形する。本実施形態では、基準曲面座標系１３１の少なくとも一部を変形する。この基準曲面座標系１３１を変形する具体的な手法は後述する。
【００２３】
続いて、制御装置１０の投影機能について説明する。制御装置１０は、カメラ１ａ〜１ｆから取得した撮像画像のデータを、基準曲面座標系１３１を変形させた変形座標系１３３に投影し、設定された仮想視点から車両及びこの車両の周囲を見た映像を生成する。変形座標系１３３は所謂ワールド座標系（グローバル座標系）に相当する。
【００２４】
制御装置１０は、カメラ１ａ〜１ｆから取得した撮像画像のデータを変形後の変形座標系に投影するために、カメラ１ａ〜１ｆの各撮像画像のデータの画素の座標と変形座標系１３３の座標とを対応づける画像変換テーブル１３２を有している。この画像変換テーブル１３２の態様は特に限定されず、本実施形態の画像変換の手法は、出願時に知られた座標変換手法を用いることができる。
【００２５】
なお、画像変換テーブル１３２は、複数の対応情報を含むものであってもよい。例えば、カメラ１ａ〜１ｆの各撮像画像を一つの画像に合成するために、カメラ１ａ〜１ｆの各撮像画像のデータの画素の座標と合成画像の画素の座標とを予め対応づけた第１の対応情報と、この合成画像の画素の座標と変形座標系の座標とを対応づける第２の対応情報とを含む画像変換テーブル１３２を構成し、カメラ１ａ〜１ｆの各撮像画像から第１の対応情報を用いて合成画像を作成し、この合成画像を第２の対応情報を用いて変形座標系１３３に投影してもよい。
【００２６】
最後に、制御装置１０の表示制御機能について説明する。制御装置１０は、変形された変形座標系を、車載ＬＡＮを介して車両内部に設置されたディスプレイ３に送出し、その表示用画面に表示させる。なお、制御装置１０は、変形された変形座標系を、有線又は無線の通信回線を介して車外の携帯端末や、駐車中の車両を管理する管理装置に送出し、その表示用画面に表示させることもできる。
【００２７】
ここで、図４のフローチャートに基づいて、本実施形態の制御装置１０の動作を説明する。イグニッションスイッチ４のオン入力がされ、撮像スイッチ５に起動指令が入力されるなどの特定のトリガが発生すると、本実施形態の制御装置１０は、画像表示処理を開始する。
【００２８】
図４に示すように、ステップＳ１において、制御装置１０は、予め準備された基準曲面座標系１３１を読み込む。次に、ステップＳ２において、制御装置１０は、カメラ１ａ〜１ｆにより所定周期で撮像された撮像画像を取得する。
【００２９】
続くステップＳ３において、制御装置１０は、最終的に表示する映像の仮想視点を設定する。この仮想視点の設定は、表示切替スイッチ８の指令に基づいて行われる。表示切替スイッチ８は、ユーザから入力された切替指令、車速センサ６から取得した車速、リバースポジションスイッチ７からの出力に応じて表示する映像の仮想視点を設定することができる。
【００３０】
次に、ステップＳ４において、制御装置１０は、ステップＳ１で読み出した基準曲面座標系１３１を変形する。制御装置１０は、基準曲面座標系１３１の少なくとも一部を、基準曲面座標系１３１に対する仮想視点の位置に応じて変形し、変形座標系を得る。この変形手法については、後述する。
【００３１】
続いて、ステップＳ５において、制御装置１０は、ステップＳ２にて取得したカメラ１ａ〜１ｆの撮像画像を変形座標系に投影する。
【００３２】
最後に、制御装置１０は、変形後の変形座標系に投影された映像をディスプレイ３に表示させる。
【００３３】
以下、図５〜図１０に基づいて、基準曲面座標系１３１の変形手法を説明する。
【００３４】
図５は、読みだされた基準曲面座標系１３１を、車両Ｖの上方から見た（図３のｚ軸のプラス方向からｚ軸のゼロ点に向かって見た）ときの平面図である。本実施形態の基準曲面座標系１３１は、車両Ｖの平面外形に沿った略矩形の底面Ｂと、底面から曲率を持ってｚ軸に沿う方向の成分を有する曲面Ｑとを有する。この曲面Ｑの端部には外縁Ｑｅが形成されている。また、基準曲面座標系１３１は、平面視におけるｘｙ座標において、ｘ軸及びｙ軸に対して対称な形状である。
【００３５】
また、図５には、仮想視点Ｐの複数の候補Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（総称してＰともいう）を示す。図５に示す仮想視点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうち、仮想視点Ｐ1及びＰ３は基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの外側に位置し、仮想視点Ｐ２は基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの内側に位置している。また、基準曲面座標系１３１の基点ｏから仮想視点Ｐ２までの距離はＬ１であり、基準曲面座標系１３１の基点ｏから仮想視点Ｐ３までの距離はＬ１＋Ｌ２であり、基準曲面座標系１３１の基点ｏから仮想視点Ｐ１までの距離はＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３である。なお、図５及び後述する図６及び図７には車両Ｖの画像Ｖ´が重畳されている。
【００３６】
図６は、基準曲面座標系１３１の変形手法の一例を示す図である。本実施形態では、図５に示すように、仮想視点Ｐ１が基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの外側に位置する場合には、図６に示すように、仮想視点Ｐ１が基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅよりも内側に位置するように、基準曲面座標系１３１の一部を変形する。
【００３７】
異なる観点から説明すると、仮想視点Ｐと基準曲面座標系１３１の中心ｏとの距離Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３が予め設定した第１の所定値以上である場合、つまり、基準曲面座標系１３１の中心ｏから離隔した位置に仮想視点Ｐが設定された場合には、仮想視点Ｐ１が基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅよりも内側に位置するように、仮想視点Ｐとの距離が第２の所定値未満である基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの一部、つまり、仮想視点Ｐに近い位置にある外縁Ｑｅの部分を、基準曲面座標系１３１の中心ｏから離隔するように基準曲面座標系１３１を変形する。これにより、基準曲面座標系１３１の全部を均等に拡大・縮小するのではなく、仮想視点Ｐ１に近い部分だけを部分的に拡大させることができる。ちなみに、図５に示す基準曲面座標系１３１は、ｘｙ軸に対して対称であるが、図６に示す変形座標系１３３はｘ軸及び／又はｙ軸に対して非対象の形状である。なお、第１の所定値と第２の所定値は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００３８】
基準曲面座標系１３１の変形量は、仮想視点Ｐ１と基準曲面座標系１３１との位置関係に応じて予め定義しておくことができる。具体的に、仮想視点Ｐ１と基準曲面座標系１３１の中心ｏの距離と基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの一部の変形量とを予め対応づけた変形量データ１３４を参照し、仮想視点Ｐ１と基準曲面座標系の中心の距離に応じて求められた変形量に応じて基準曲面座標系１３１を変形することができる。
【００３９】
図７は、変形座標系Ｒ１３３の一例を示す図である。図７に示すように、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅに位置していた仮想視点Ｐ１は、変形された変形座標系１３３の曲面Ｒの外縁Ｒｅよりも内側、つまり座標基点ｏに近い位置にある。
【００４０】
図７に示す例では、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの一部分が変形されている。特に限定されないが、本例では、仮想視点Ｐ１に近い領域を選択的に変形する観点から、仮想視点Ｐ１からの距離が第２の所定値以下の外縁Ｑｅを変形したが、この変形領域の設定の手法は限定されない。例えば図７に示すように仮想視点Ｐ１から距離ｔにあり、かつ基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅ上の点Ｐ１ｔと、同じく仮想視点Ｐ１から距離ｓにあり、かつ基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅ上の点Ｐ１ｓとの間の部分を、変形することができる。つまり、仮想視点Ｏ１に近い領域を定義するために設定された第２の所定値は方向に応じて異なる値とすることができる。本例では、車両の長手方向の第２の所定値は距離ｔとし、車両の幅方向の第２の所定値は距離ｓとしている。なお、距離ｔ及び距離ｓは任意に設定することができ、距離ｔと距離ｓとは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。つまり、変形する領域は仮想視点Ｐ１から等距離にある。変形する領域の設定手法はこれに限定されず、他の例については後述する。
【００４１】
図８（Ａ）は、図５のVIII（Ａ）−VIII（Ａ）線に沿う基準曲面座標系１３１の断面を模式的に示す図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の基準曲面座標系１３１の変形処理を模式的に示す図、図８（Ｃ）は図７に示す変形座標系１３３のVIII（Ｃ）−VIII（Ｃ）線に沿う断面を模式的に示す図である。
【００４２】
図８（Ａ）に示すように、仮想視点Ｐ１は基準曲面座標系１３１の外側に位置している。この状態で仮想視点Ｐ１から車両Ｖをみると、基準曲面座標系１３１の曲面Ｑの外側面Ｑ１側を見ることになる。本実施形態では、基準曲面座標系１３１の曲面Ｑのうち仮想視点Ｐ１から外側面Ｑ１が見える部分を変形する。図８（Ｂ）に示すように、基準曲面座標系１３１の変形によって、基準曲面座標系１３１の曲面Ｑの外縁Ｑｅは仮想視点Ｐ１の方向に引き伸ばされている。また、この変形によって、基準曲面座標系１３１の曲面Ｑの外縁Ｑｅがｚ軸方向に沿って低い位置に移動されている。このように、変形することによって、仮想視点Ｐ１から車両Ｖをみたとき、基準曲面座標系１３１（変形座標系１３３）の曲面Ｑの内側面Ｒ２側を見ることになる。つまり、図８（Ｃ）に示すように、変形座標系１３３に対して、仮想視点Ｐ１は変形座標系１３３の曲面Ｒの内側に存在している。つまり、変形座標系１３３の外縁Ｒｅは、仮想視点Ｐ１よりも車両Ｖから離隔しており、変形座標系１３３の中心ｏから仮想視点Ｐ１までの距離ＬＰ１よりも、中心ｏから外縁Ｒｅまでの距離ＬＲｅの方が大きい。
【００４３】
また、制御装置１０は、変形する領域を、基準曲面座標系１３１の曲面Ｑ上の任意の点ｑのうち、仮想視点Ｐ１及び点ｑ（図示せず）を通る直線と、点ｑを通る曲面Ｑの接平面がなす角度が所定の閾値未満である点ｑを含む領域を変形することができる。変更後の変形座標系１３３は、仮想視点Ｐ１を視線方向とは逆の方向に移動した点（図８（Ｂ）の点Ｐ１ｘ）を通る、変更前の基準曲面座標系１３１の接線から形成される。この接線には曲率を付与することができ、変形部分は平面であっても曲面であってもよい。また、変形された変形座標系１３３において、その変形にかかる曲面Ｒ上の任意の点ｒを通る曲面Ｒの接平面と、仮想視点Ｐから点ｒを通る直線とのなす角度が所定の角度未満とすることができる。
【００４４】
さらに、制御装置１００は、仮想視点Ｐと基準曲面座標系１３１の中心ｏの距離と基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの一部の変形量とを予め対応づけた変形量データ１３４を参照し、仮想視点Ｐと基準曲面座標系１３１の中心ｏの距離に応じて、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの一部を所定量変形させることができる。
【００４５】
図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示す例を用いて説明すると、制御装置１００は、基準曲面座標系１３１の中心ｏから仮想視点Ｐ１までの距離ＬＰ１と、外延Ｑｅの変形量（ＬＲｅ−ＬＱｅ）とを予め対応づけた変形量データ１３４を参照し、仮想視点Ｐ１と基準曲面座標系１３１の中心ｏから仮想視点Ｐ１までの距離ＬＰ１に基づいて変形量を算出し、この変形量に応じて基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅを変形させることができる。なお、変形量データ１３４は、変形される基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの座標と変形後の変形座標系１３３の外縁Ｒｅの座標とが対応づけることができればよく、その定義手法は限定されない。例えば、変形後のｘｙｚ軸によって定義させる空間座標における外延Ｑｅの変形量と仮想視点Ｐ１の中心ｏからの距離ＬＰ１とを対応づけて構成してもよい。
【００４６】
また、図９に示すように、制御装置１０は、仮想視点Ｐ及び変形座標系１３３を、変形座標系１３３の中心ｏを回転中心として回転移動させることができる。同図に示すように、仮想視点Ｐ及び変形座標系１３３を、中心ｏを回転中心として破線で示す軌道に沿って所定角度αだけ回転させると、仮想視点ＰはＰ１´の位置へ移動し、変形座標系１３３も変形座標系１３３´の位置に移動し、図１０に示す変形座標系１３３´を得ることができる。このように、仮想視点Ｐ１及び基準曲面座標系１３１を回転移動させることにより、変形座標系１３３への投影された映像において車両Ｖを見る方向を任意に変化させることができる。
【００４７】
なお、制御装置１０は、変形座標系１３３の生成時において、仮想視点Ｐの高さ（ｚ方向の位置）も変更することができる。
【００４８】
続いて、図１１〜１３に基づいて、本実施形態の車両用表示システム１０００において、ディスプレイ３に表示される具体的な映像例を説明する。
【００４９】
図１１は、所定の仮想視点から車両Ｖ及び障害物Ｗ１，Ｗ２を見た、実像である。図１２は、この状態にある車両Ｖ及び周囲の障害物Ｗ１，Ｗ２の撮像画像のデータを図７に示す仮想視点Ｐ１を基準に、同図の変形座標系１３３に投影した画像である。同様に、図１３は、撮像画像のデータを図１０に示す仮想視点Ｐ１´を基準に、同図の変形座標系１３３´に投影した画像である。
【００５０】
図１２及び図１３に示すように、本実施形態の車両用表示システム１０００が表示する映像は画像の歪み量が小さい。この結果、利用者が車両周囲の状況が把握しやすい画像を表示することができる。
【００５１】
ところで、仮想視点Ｐが基準曲面座標系１３１の外側に設定され、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの高さが仮想視線（仮想視点Ｐから車両Ｖを見る視線）よりも高い場合には、先述した図８（Ａ）に示す状態のように、基準曲面座標系１３１を外側面Ｑ１から見ることになる。
【００５２】
図１４は、このような状態で基準曲面座標系１３１に投影された映像を示す。図１４に示すように、車両Ｖの近くの障害物Ｗ１ｘ，Ｗ２ｘの形状が歪んでしまうため、利用者は車両周囲の状況を把握することが難しい。また、ディスプレイ３の表示面が矩形であるにもかかわらず、車両Ｖ´及び車両周囲の様子を矩形の画像として表現することができない。このため、図１４に示すように、映像が表示されない領域（斜線Ｓｈ）が発生してしまい、ディスプレイ３の表示用画面の一部を利用することができない。
【００５３】
また、図１５に示すように、仮想視点Ｐ１が座標系の外縁Ｑｅ´の内側に位置するように、半径が大きい円又は楕円状の（変形されていない）座標系を投影に用いた場合には、映像は図１６のようになる。この図１６に示す映像では、実際には高さのある障害物Ｗ１ｙ，Ｗ２ｙが地面に倒れているように表現される。このため、障害物Ｗ１ｙ，Ｗ２ｙは高さの無い物（例えば道路上の標識）のように見えてしまうため、利用者は車両周囲の状況を把握することが難しい。
【００５４】
これに対し、上述した本実施形態の画像表示装置１００によれば、図１２及び図１３に示すように、高さを持つ障害物Ｗ１，Ｗ２の形状の歪みが少なく、画像の欠け（図１４の斜線Ｓｈ）がなく、ディスプレイ３の表示用画面に適した矩形の画像を提供することができる。この結果、利用者が車両周囲の状況が把握しやすい画像を表示することができる。
【００５５】
以下、図１７及び図１８に基づいて、基準座標系１３１から変形座標系１３３を得る他の手法について説明する。
制御装置１０は、仮想視点Ｐが基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの内側に位置する場合、つまり、基準曲面座標系１３１の中心ｏから仮想視点Ｐまでの距離が所定値未満である場合には、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅが基準曲面座標系１３１の中心ｏに接近するように基準曲面座標系１３１を変形する。つまり、基準曲面座標系１３１の上面視における面積を小さく縮小する。本処理において、制御装置１０は、基準曲面座標系１３１に対する仮想視点Ｐ１の位置に応じて、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅを変形する。外縁Ｑｅの変形量は、仮想視点Ｐ１の位置と外縁Ｑｅの位置との関係（例えば距離）に応じて決定することができる。図１７に示す例では、仮想視点Ｐ１からの距離が小さい外縁Ｑｅの変形量は比較的小さく、仮想視点Ｐ１からの距離が大きい外縁Ｑｅの変形量は比較的大きい。仮想視点Ｐ１からの距離に応じた変形量は予め定義しておくことができる。これにより、車両Ｖ（基準座標系１３１）に対する仮想視点Ｐの位置に応じて変形座標１３３の形状を変更することができる。
【００５６】
なお、制御装置１０は、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの全部を仮想視点Ｐ１が基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの外側に位置するように、基準曲面座標系１３１の中心ｏに所定距離だけ接近するように変形し、その後、仮想視点Ｐ１が基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅよりも内側に位置するように、基準曲面座標系１３１の一部を変形するように構成することもできる。
【００５７】
また、本実施形態の制御装置１０は、基準曲面座標系１３１を変形して変形座標系１３３を得る際に、仮想視点Ｐ１の位置を変更するとともに、形座標系１３３の外縁Ｒｅの位置を変形することができる。たとえば、図１８に示すように、仮想視点Ｐ１を中心ｏに近い点Ｐ２へ変更するとともに、変形座標系１３３の外縁Ｒｅ１を中心ｏに近い外縁Ｒｅ２に変更する。この変形処理においては、仮想視点Ｐ１と中心ｏの距離と変形座標系１３３の外縁Ｒｅの変形量とを予め対応づけた変形量データを参照し、仮想視点Ｐ１と変形座標系１３３の中心ｏの距離に応じて、変形座標系１３３の外縁Ｒｅ１の一部を所定量変形させる。これにより、車両Ｖ（基準座標系１３１）に対する仮想視点Ｐの位置に応じて変形座標１３３の形状を変更することができる。
【００５８】
本発明は以上のように構成され、以上のように作用するので、以下の効果を奏する。
【００５９】
本発明に係る本実施形態の画像表示装置１００は、仮想視点Ｐの位置に応じて基準曲面座標系１３１の一部が変形された変形座標系１３３に、各カメラ１ａ〜１ｆの撮像画像を投影するので、仮想視点Ｐの位置が変わっても、周囲の状況が把握しやすい映像を提供することができる。
【００６０】
本発明に係る本実施形態の画像表示装置１００は、仮想視点Ｐが基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの外側に位置する場合には、仮想視点Ｐが基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅよりも内側に位置するように、基準曲面座標系Ｑｅの一部を変形して変形座標１３３を得るので、利用者に提示する映像に投影座標の外側面の映像を含ませることがなく、画像の欠け（図１４の斜線Ｓｈの相当する部分）がなく、ディスプレイ３の表示用画面に適した矩形の画像を提供することができる。また、仮想視点Ｐが基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅよりも内側に位置するように、基準曲面座標系Ｑｅの一部を変形するので、高さを持つ障害物の形状の歪みが少ない。さらに、仮想視点Ｐと基準曲面座標系１３１との位置関係に応じて変形処理を行うことにより、運転される車両の状況に応じて適切な変形座標を得ることができ、状況に応じた映像を表示することができる。この結果、利用者が車両周囲の状況が把握しやすい画像を表示することができる。
【００６１】
同様に、仮想視点Ｐと基準曲面座標系１３１の中心ｏの距離が第１の所定値以上である場合には、仮想視点Ｐが基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅよりも内側に位置するように、仮想視点Ｐとの距離が第２の所定値未満である基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの一部を、基準曲面座標系１３１の中心ｏから離隔するように基準曲面座標系１３１を変形して変形座標１３３を得るので、画像の欠けの無い矩形の映像を提供することができるとともに、車両周囲に存在する立体物の映像の歪みを低減させることができる。
【００６２】
また、本実施形態の画像表示装置１００は、仮想視点Ｐが基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの内側に位置する場合には、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅが基準曲面座標系１３１の中心ｏに接近するように基準曲面座標系１３１を変形するので、仮想視点Ｐの位置に対して基準曲面座標系１３１が大きすぎる場合には、基準曲面座標系１３１を小さく変形することができる。このとき、視認性に悪影響が無い部分、例えば仮想視点Ｐから離隔している領域（仮想視点Ｐから所定値以上の距離がある領域）については中心ｏに近接させて小さくし、視認性に影響を与える部分、例えば仮想視点Ｐに近い領域（仮想視点Ｐから所定値未満の距離の領域）については中心ｏからの距離を担保して表示面積を広くして視認性を確保することができる。これにより、利用者が車両周囲の状況が把握しやすい画像を表示することができる。
【００６３】
また、本実施形態の画像表示装置１００は、仮想視点Ｐと基準曲面座標系１３１の中心ｏの距離と基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの一部の変形量とを予め対応づけた変形量データ１３４を参照し、仮想視点Ｐと基準曲面座標系１３１の中心ｏの距離に応じて、基準曲面座標系１３１の外縁Ｑｅの一部を所定量変形させるので、仮想視点Ｐと車両Ｖとの距離に応じて定量的な変形が施された変形座標系１３３を迅速に得ることができる。
【００６４】
また、本実施形態の画像表示装置１００は、変形座標系１３１の中心ｏを回転中心として、仮想視点Ｐ及び基準曲面座標系１３１を移動させることにより、運転される車両の状況に応じて変化する仮想視点Ｐの位置に応じて、適切な方向から車両Ｖを見る変形座標１３１を得ることができ、状況に応じた映像を表示することができる。
【００６５】
また、本実施形態の画像表示装置１００は、仮想視点Ｐと変形座標系１３１の中心ｏの距離と変形座標系１３３の外縁Ｒｅの変形量とを予め対応づけた変形量データを参照し、仮想視点Ｐと変形座標系１３３の中心ｏの距離に応じて、変形座標系１３３の外縁Ｒｅの一部を所定量変形させるので、運転される車両の状況に応じて変化する仮想視点Ｐの位置に応じて、適切な距離に設けられた仮想視点Ｐから見た変形座標１３１を得ることができ、状況に応じた映像を表示することができる。
【００６６】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６７】
すなわち、本明細書では、本発明に係る車両用表示装置の一態様として画像表示装置１００を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６８】
また、本明細書では、本発明に係る車両用表示装置の一態様として、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３を含む制御装置１０を備える画像表示装置１００を一例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００６９】
また、本明細書では、本願発明に係る撮像画像取得手段と、視点設定手段と、座標系変形手段と、投影手段と、表示制御手段とを有する車両用表示装置の一態様として、撮像画像取得機能と、視点設定機能と、座標系変形機能と、投影機能と、表示制御機能とを実行させる制御装置１０を備えた画像表示装置１００を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１０００…車両用表示システム
１ａ〜１ｎ…車載カメラ
１００…画像表示装置
Ｖ…車両
１０…制御装置
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＯＭ
１３…ＲＡＭ
１３１…基準曲面座標系
１３２…画像変換テーブル
１３３…変形座標系
１３４…変形量データ
３…ディスプレイ
４…イグニッションスイッチ
５…撮像スイッチ
６…車速センサ
７…リバースポジションスイッチ
８…表示切替スイッチ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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