(57)【要約】      （修正有）【課題】広角用ステレオカメラを用いた場合であっても、立体感をより一層リアルに表現することのできる車載用三次元表示用モニタシステムを提供する。【解決手段】本発明の車載用三次元表示用モニタシステム１は、車両に搭載されてかつ左右方向に視点が異なる方向から車両周辺を撮像するステレオカメラ２と、カメラによる歪みを受けた画像の歪み量を調整する歪み補正手段３と、車両からの距離に応じた距離マーカを三次元画像と共に合成表示するためのスーパーインポーズ手段４と、スーパーインポーズされた一方のカメラの映像信号と他方のカメラの映像信号とに基づいて三次元画像を表示するための合成画像を生成する三次元画像合成手段５と、一方のカメラ７からの映像信号と他方のカメラ８からの映像信号とに基づいて三次元画像合成表示手段５により表示する三次元表示用モニタ６とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されてかつ左右方向に視点が異なる方向から車両周辺を撮像する一対のカメラを備え、該各カメラによりされた画像に基づく映像信号をそれぞれ出力するステレオカメラと、
前記一対のカメラによる歪みを受けた画像の歪み量を調整する歪み補正手段と、
車両からの距離に応じた距離マーカを車両からの距離に対応する画面上の位置に三次元画像と共に合成表示するために前記映像信号に前記距離マーカを示す画像情報を前記一対のカメラの視差と前記画面上で表示したい位置とに基づいて演算により生成するスーパーインポーズ手段と、
前記スーパーインポーズされた一方のカメラの映像信号と他方のカメラの映像信号とに基づいて三次元画像を表示するための合成画像を生成する三次元画像合成手段と、
前記一方のカメラからの映像信号と前記他方のカメラからの映像信号とに基づいて三次元表示手段により表示する三次元表示用モニタと、を有することを特徴とする車載用三次元表示用モニタシステム。
【請求項２】
前記一方のカメラから出力される映像信号と前記他方のカメラから出力される映像信号とが互いに同期をとって出力されるように構成されていることを特徴とする車載用三次元表示用モニタシステム。
【請求項３】
前記一対のステレオカメラは、一方のカメラの映像信号のフィールドと他方のカメラの映像信号のフィールドとを交互に切り換えて後段の処理回路に出力する切り換えスイッチを有することを特徴とする請求項２に記載の車載用三次元表示用モニタシステム。
【請求項４】
前記歪み補正手段は、手動操作により歪み補正量を調整可能としたことを特徴とする車載用三次元表示用モニタシステム。
【請求項５】
前記車載用三次元表示用モニタは、レンチキュラーレンズを有する液晶モニタであることを特徴とする請求項１に記載の車載用三次元表示用モニタシステム。
【請求項６】
前記ステレオカメラが車両後方を撮像する方向に向けられていることを特徴とする請求項１に記載の車載用三次元表示用モニタシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体感をより一層リアルに表現することのできる車載用三次元表示用モニタシステムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車載用カメラシステム、例えば、車載用リアカメラシステムには、広角カメラを用いて撮像した車両後方の車両周辺の歪みのある画像をモニタに平面的に表示するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−１６９３２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の車載用リアカメラシステムでは、歪みを有する平面的な画像をモニタに表示する構成であるので、モニタを見ただけでは直感的に距離感を得るのが難しい。
【０００５】
この車載用リアカメラシステムでは、広角画像が要求されるために、これに対応して三次元表示に用いるステレオカメラとしては不適切な広角カメラが用いられ、モニタの画面の中央と周辺とで視差が変化するので、モニタに表示された画像の立体感が不自然である。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、広角用ステレオカメラを用いた場合であっても、立体感をより一層リアルに表現することのできる車載用三次元モニタシステムを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、車両に搭載されてかつ左右方向に視点が異なる方向から車両周辺を撮像する一対のカメラを備え、該各カメラにより撮像された画像に基づく映像信号をそれぞれ出力するステレオカメラと、
前記一対のカメラによる歪みを受けた画像の歪み量を調整する歪み補正手段と、
車両からの距離に応じた距離マーカを車両からの距離に対応する画面上の位置に三次元画像と共に合成表示するために前記映像信号に前記距離マーカを示す画像情報を前記一対のカメラの視差と画面上で表示したい位置とに基づいて演算により生成するスーパーインポーズ手段と、
前記スーパーインポーズされた一方のカメラの映像信号と他方のカメラの映像信号とに基づいて三次元画像を表示するための合成画像を生成する三次元画像合成手段と、
前記一方のカメラからの映像信号と前記他方のカメラからの映像信号とに基づいて三次元表示手段により表示する三次元表示用モニタとを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記一方のカメラから出力される映像信号と前記他方のカメラから出力される映像信号とが互いに同期をとって出力されるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記一対のステレオカメラは、一方のカメラの映像信号のフィールドと他方のカメラの映像信号のフィールドとを交互に切り換えて後段の処理回路に出力する切り換えスイッチを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記歪み補正手段は、手動操作により歪み補正量を調整可能としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記車載用三次元表示用モニタが、レンチキュラーレンズを有する液晶モニタであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の車載用三次元表示用モニタシステムは、前記ステレオカメラが車両後方を撮像する方向に向けられていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係わる車載用三次元表示用モニタシステム１の一例を示す概要図である。この車載用三次元モニタシステム１は、ステレオカメラ２、歪み補正装置３、スーパーインポーズ手段４、三次元画像合成器５、三次元表示用モニタ６とから大略構成されている。
【００１４】
ステレオカメラ２は左右に配置のカメラ７、８を有する。このカメラ７、８は、図２に示すようにレンズ７ａ、８ａ、このレンズ７ａ、８ａを通して得られる結像光束の結像位置に配設されたＣＣＤ（二次元撮像素子）７ｂ、８ｂから大略構成される。このステレオカメラ２は、画像歪みの極力少ないものを用いるのが望ましいが、ここでは、広角画像が要求されるため、車載用三次元表示用モニタシステム１では、広角カメラを用いてステレオカメラ２が構成されている。このステレオカメラ２は、ここでは、ＮＴＳＣ方式の映像信号を出力するものとされている。従って、毎秒３０フレームの速度で映像信号が出力される。
【００１５】
各カメラ７、８を異なるタイミングで動作させると、撮像タイミングの異なる画像が出力されることになり、三次元画像を構築できなくなるので、一方のカメラ７の映像信号Ｇ１と他方のカメラ８の映像信号Ｇ２とで同期をとることが必要となるが、後段の歪み補正装置３で同期をとることにすると、同期調整専用のバッファ回路が必要となるため、ここでは、ステレオカメラ２に発振器９が設けられ、この発振器９によりＤＳＰ回路１０、１０’を同期制御することにより２本の映像信号出力線１０Ａ、１０Ｂを介して後段の歪み補正装置３に同期の合った映像信号Ｇ１、Ｇ２を出力させることとしている。
【００１６】
歪み補正装置３は、図２に示すように、第１歪み補正ユニット３Ａと第２歪み補正ユニット３Ｂとから構成され、第１歪み補正ユニット３Ａと第２歪み補正ユニット３Ｂとの構成要素は同一なので、同一構成要素について同一符号を付して、その内容を説明する。この歪み補正ユニット３Ａ、３Ｂは、インターフェース部１１、情報処理部１２、変形パターンメモリ１３、デコーダ１４、入力用メモリ１５、画像補正部１６、出力用メモリ１７、エンコーダ１８を備えている。各映像信号はデコーダ１４によりデジタルデータに変換されて、入力用メモリ１５に画像データとして一旦保存される。
【００１７】
情報処理部１２はステレオカメラ２の特性、構造等を記憶しており、インターフェース部１１から入力された歪み補正値、画像倍率等に伴って画像変形パターンを作成する。この画像変形パターンは、変形パターンメモリ１３に記憶される。その変形パターンメモリ１３は操作者が手動により変更可能である。
【００１８】
画像補正部１６は、入力用メモリ１５に保存された画像データを画像変形パターンに応じて歪み補正し、この補正後の画像データは出力用メモリ１７に保存される。この補正処理は、１フレーム毎に行われる。
【００１９】
その出力用メモリ１７に保存されている歪み補正後の画像データは、１フレーム毎に後段のエンコーダ１８に出力される。エンコーダ１８は歪み補正後の画像データをアナログ信号に変換する。その歪み補正後のアナログ信号は後段のスーパーインポーズ手段４に向けて出力される。この歪み補正装置３の詳細については、特願２００２−３６６５３８号に開示されている。この特願２００２−３６６５３８号に開示の歪み補正装置を用いると、歪み量を調整できるので、結果として立体感を調整でき、操作者の希望する三次元画像を構築することができる。画面調整の必要がなければ、均一な立体画像を構成できる。
【００２０】
スーパーインポーズ手段４は、図３に示すように、スーパーインポーズ合成ユニット４Ａ、４Ｂから構成され、各スーパーインポーズ合成ユニット４Ａ、４Ｂはステレオカメラ２のデータ等を記憶する記憶手段１９、マイクロコンピュータ２０、画像メモリ２１、画像合成器２２から大略構成されている。
【００２１】
マイクロコンピュータ２０には蛇角情報等のデータが入力されると共にステレオカメラ２のデータが入力され、マイクロコンピュータ２０は車両からの距離に応じた距離マーカを車両からの距離に対応する画面上の位置に三次元画像と共に合成表示するために距離マーカを示す二次元画像情報を一対のカメラの視差と画面上で表示したい位置とに基づいて演算する役割を果たす。この二次元画像情報は画像メモリ２１に保存される。画像合成器２２には映像信号が入力されると共に、画像メモリ２１からの二次元画像情報が入力され、画像合成器２２は車両からの距離に応じた三次元的な距離マーカを車両からの距離に対応する画面上の位置に三次元画像と共に表示するための距離マーカを示す二次元画像情報をスーパーインポーズして映像信号として出力する。これにより、左右の視差に対応して距離マーカ等の付加情報が三次元情報に加えられる。
【００２２】
三次元表示用モニタ６は、図４に示すように三次元表示用液晶モニタから構成されている。この三次元表示用モニタ６は、液晶表示画面６Ａの前面に多数のシリンドリカルレンズ６Ｂが並列に配列されたレンチキュラーレンズ６Ｃを有する。液晶表示画面６Ａには、図５に示すように左右のカメラ７、８により撮像された画像データが縦一列に交互に並べられる。
【００２３】
例えば、一方のカメラ７の奇数フィールドＦ１の画像と他方のカメラ８の偶数フィールドＦ２の画像とが交互に表示される。このように液晶表示画面６Ａに表示された画像をレンチキュラーレンズ６Ｃを通して見ると、視差の違いにより画像が立体視される。三次元画像合成器５は、その一方のカメラ７の奇数フィールドの画像と他方のカメラ８の偶数フィールドの画像とが交互に表示画面上に表示されるように映像信号を構築する。
【００２４】
この三次元画像合成器５は、図６に示すように、画像合成ユニット５Ａと画像合成ユニット５Ｂとから大略構成され、画像合成ユニット５Ａ、５Ｂはスイッチ回路２３、同期信号抽出回路２４、制御回路２５を有する。
【００２５】
この三次元画像合成器５では、映像信号が入力されると、縦一列毎に同期信号を抽出し、同期信号に基づき一方のカメラ７の縦一列の画面の奇数番目に対応する映像信号が出力されたら、他方のカメラ８の縦一列の画面の偶数番目に対応する映像信号が出力されるようにスイッチ回路２３が切り換えられる。
【００２６】
この発明の実施の形態では、三次元表示用モニタ６としてレンチキュラーレンズ６Ｃを液晶表示画面６Ａの前面に設けたものを用いることにしたが、特開平０７−１０４２６１号公報に開示されているように、ガラスの表面に液晶パネルを貼付してセル構成としたものを用いても良い。
（変形例１）
車載用機器では、画像の伝送を１本の映像信号出力線（ケーブル）１０Ｃを介して行いたい場合もある。このような場合には、図７に示すように、ステレオカメラ２にバッファメモリ２４を設けると共に、１フレーム毎の映像信号を例えばＮＴＳＣ方式の場合に６０分の１秒ごとに偶数フィールドＦ２と奇数フィールドＦ１との間で切り換える切り換えスイッチ２５を設け、一方のカメラ７から出力された映像信号のあるフレームの一方のフィールドの映像信号をケーブル１０Ｃを介して伝送した後、一方のカメラ７から出力されたフレームに対応するフレームであって他方のカメラ８から出力された他方のフィールドの映像信号であってそのバッファメモリ２４に一時的に蓄積されたフィールドの映像信号をケーブル１０Ｃを介して伝送するようにしたものである。
【００２７】
このように構成すれば、図７に示すように、一方のカメラ７と他方のカメラ８との同じフレームの奇数フィールドＦ１の映像信号と偶数フィールドＦ２の映像信号とを交互に伝送することができ、１本のケーブル１０Ｃを用いて２台のカメラ７、８の映像信号を伝送することができると共に、一方のカメラ７と他方のカメラ８の同一タイミングで撮像された同一フレームの奇数フィールドＦ１、偶数フィールドＦ２を交互に用いることができ、１本のケーブルでも画像品質の劣化が少ない映像信号を伝送することができる。
【００２８】
なお、図７は一方のカメラ７のあるフレームの例えば偶数フィールドＦ２の画像に対応する映像信号が切り換えスイッチ２５から出力されている状態であって、バッファメモリ２４には一方のカメラ７のあるフレームと同一タイミングで撮像されて他方のカメラ８のフレームの奇数フィールドＦ１の映像信号がメモリされている状態が示されている。
【００２９】
この場合には、歪み補正装置３にはフィールド画像毎に歪みを補正すれば良く、奇数フィールド、偶数フィールド共に同一の歪み補正処理を行うことができ、例えば、図１に示す歪み補正ユニット３Ａ、３Ｂのいずれか一方を用いれば良い。同様に、スーパーインポーズ合成ユニット４Ａ、４Ｂ、画像合成ユニット５Ａ、５Ｂについても同様である。
（変形例２）
また、ステレオカメラ２のＤＳＰ処理回路１０、１０’を図８に示すように１台で構成し、一方のカメラ７では奇数フィールドＦ１のみの映像信号を用い、他方のカメラ８では偶数フィールドＦ２のみの映像信号を用いて、６０分の１秒ごとに切り換えスイッチ２６を切り換えて、１本のケーブル１０Ｃで映像信号を伝送する構成としても良い。この図８に示すステレオカメラ２の場合には、高速移動する物体を三次元表示するには不十分であるが、駐車時等のような画像表示の場合には、画像の変化が高速ではないので、これを用いて立体画像を表示するのにほとんど支障はないと考えられる。
【００３０】
この場合にも、補正装置３には変形例１と同様のものを用いることができる。
【００３１】
【発明の効果】
従来の単眼の車載用モニタシステムでは、立体物の認識が困難であったが、本発明によれば、車両周辺の状況を運転者に直接立体的に画像を提示できるので、より安心感の高い画像情報を提供できる。
【００３２】
更に、歪みを補正することにより、単に歪みのない画像を得ることができるのみではなく、左右のカメラの視差を適宜に調整することにより、画面全体に奥行き感のある三次元画像の表示が可能となる。
【００３３】
すなわち、従来の単眼の車載用モニタシステムで、広角カメラの映像信号をそのまま用いたものにあっては、映像の中心付近では立体感が強調され、周辺部では立体感が消失し易いのに対し、画面全体で均一な立体感を表示できる。
【００３４】
また、歪み補正装置を用いてわざと歪みを与えることにより、立体感が変化する効果を強調し、車両真後ろ等の死角領域について立体感を強調できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる車載用三次元モニタシステムの概要を示す図である。
【図２】図１に示すステレオカメラと歪み補正装置との詳細構成を示す説明図である。
【図３】図１に示すスーパーインポーズ手段のブロック回路図である。
【図４】図１に示す三次元表示用モニタの概略構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示す三次元表示用モニタの液晶表示画面を説明するための斜視図である。
【図６】図１に示す三次元画像合成器のブロック回路図である。
【図７】図１に示すステレオカメラの変形例１のブロック回路図である。
【図８】図１に示すステレオカメラの変形例２のブロック回路図である。
【符号の説明】
１…車載用三次元表示用モニタシステム
２…ステレオカメラ
３…歪み補正装置（歪み補正手段）
５…三次元画像合成器（三次元画像合成表示手段）
６…三次元表示用モニタ
７、８…カメラ
【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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