(57)【要約】【課題】車両の後方を監視する装置において、接近物の危険性を効果的に判断する。【解決手段】車両用後方監視装置１は、車両に設置することで車両後方の画像を少なくとも左右広角に撮像するカメラ１０と、カメラ１０が撮像した画像によって警告信号を出力する監視装置２０とを備える。監視装置２０は、画像信号のフレーム毎に高輝度領域の位置を抽出する高輝度領域抽出手段と、高輝度領域のフレーム間の位置変化から接近物を検知する接近物検知手段と、位置変化の大小及び方向によって接近物の危険性を判断する危険性判断手段と、危険性判断手段が危険と判断した場合に警告信号を出力する警告信号出力手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設置することで車両後方の画像を少なくとも左右広角に撮像するカメラと、
前記カメラが撮像した画像によって警告信号を出力する監視装置とを備え、
前記監視装置は、
画像信号のフレーム毎に高輝度領域の位置を抽出する高輝度領域抽出手段と、
前記高輝度領域のフレーム間の位置変化から接近物を検知する接近物検知手段と、
前記位置変化の大小及び方向によって接近物の危険性を判断する危険性判断手段と、
前記危険性判断手段が危険と判断した場合に前記警告信号を出力する警告信号出力手段とを備えることを特徴とする車両用後方監視装置。
【請求項２】
前記危険性判断手段は、前記監視装置に入力される車両の各種操作信号に関連付けて危険性を判断することを特徴とする請求項１記載の車両用後方監視装置。
【請求項３】
前記監視装置は、
入力された画像信号をフレーム単位で保存するフレームメモリーと、
車両停車直前の前記フレームメモリーに保存されたフレーム画像と発進時のフレーム画像とを比較して障害物を検知する障害物検知手段と、
前記障害物検知手段が障害物を検知した場合に前記警告信号を出力する警告信号出力手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用後方監視装置。
【請求項４】
前記障害物検知手段は、比較するフレーム画像の平均輝度レベルを求めて輝度レベルを合わせて両者を比較することを特徴とする請求項３記載の車両用後方監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用後方監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載されたカメラにより撮像された画像を用いて車両の周辺（特に後方）を監視する装置が知られている（下記特許文献１参照）。この従来技術は、車両の周囲を撮影するカメラと、カメラから入力される車両周辺画像を用いて障害物を検知する障害物検知手段とを備え、障害物検知手段はカメラからの画像を俯瞰変換して時間的に異なる２つの俯瞰変換画像の差分を用いて障害物を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２７６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来技術は、車両の後方にある静止した障害物に対しては、俯瞰変換画像によってこれを精度良く検知することが可能である。しかしながら、車両の後方や側方に高速で接近する対象物を検知することはできず、また、接近物の危険性を効果的に判断することができない。特に、車両の側方を高速で通過する対象物は最も接近した危険な状態がカメラの視界から外れて検知できないので、車内からドアを開ける際などに車両の側方を通過する車両や人に気づかず危険な状況になってしまう問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、車両の後方を監視する装置において、接近物の危険性を効果的に判断することができること、特に、車両の側方を通過する対象物の危険性を効果的に判断することができること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明は、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。
車両に設置することで車両後方の画像を少なくとも左右広角に撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像によって警告信号を出力する監視装置とを備え、前記監視装置は、画像信号のフレーム毎に高輝度領域の位置を抽出する高輝度領域抽出手段と、前記高輝度領域のフレーム間の位置変化から接近物を検知する接近物検知手段と、前記位置変化の大小及び方向によって接近物の危険性を判断する危険性判断手段と、前記危険性判断手段が危険と判断した場合に前記警告信号を出力する警告信号出力手段とを備えることを特徴とする車両用後方監視装置。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置を説明する説明図である（（ａ）が全体構成を示しており、（ｂ）が車両に設置した状態を示している。）。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置における監視装置の機能を示した説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置における高輝度領域抽出手段の機能を説明する説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置における接近物検知手段の機能を説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置における危険性判断手段の機能を説明する説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置における危険性判断手段の機能を説明する説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置における危険性判断手段の機能を説明する説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置における障害物検知手段の機能を説明する説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置における危険性判断手段の動作フローの一例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両用後方監視装置を説明する説明図である（（ａ）が全体構成を示しており、（ｂ）が車両に設置した状態を示している。）。
【０００９】
車両用後方監視装置１は、カメラ１０と監視装置２０によって構成され、監視装置２０には、出力される画像信号を表示するディスプレイ３０と出力される警告信号によって警告を発する警告手段３１などが接続されている。カメラ１０は、少なくとも左右に広角な広角レンズ１１と広角レンズ１１によって結像される画像の画像信号を出力する撮像装置１２を備えている。監視装置２０は、撮像装置１２からの画像信号が入力され、カメラ１０が撮像した画像を必要に応じてディスプレイ３０に表示すると共に、カメラ１０が撮像した画像によって警告信号を警告手段３１に出力するものである。
【００１０】
カメラ１０は、車両２の後方部分に設置することができ車両２の後方を少なくとも左右広角に撮像するものである。監視装置２０は、車両２の内部に設置することができ、車両２の運転席付近に設置されているディスプレイ３０や警告手段３１が接続されている。警告手段３１は、警告音発生器，警告表示点滅器などによって構成することができる。また、ディスプレイ３０に警告手段３１を組み込むか、或いはディスプレイ３０自体が警告手段となって、警告表示や警告音発生を行うようにすることもできる。
【００１１】
図２は、監視装置２０の機能を示した説明図である。監視装置２０は、ハードウエアとしては、カメラ１０が出力する画像信号を演算処理する演算処理手段と入力された画像信号をフレーム単位で保存するフレームメモリー２０Ａなどによって構成することができる。
【００１２】
監視装置２０の機能（ソフトウエア）は、入力される画像信号のフレーム毎に高輝度領域の位置を抽出する高輝度領域抽出手段２１、高輝度領域抽出手段２１が抽出した高輝度領域のフレーム間の位置変化から接近物を検知する接近物検知手段２２、接近物検知手段２２が求めた高輝度領域のフレーム間の位置変化の大小及び方向によって接近物の危険性を判断する危険性判断手段２３、車両停車直前のフレームメモリー２０Ａに保存されたフレーム画像と発進時のフレーム画像とを比較して障害物を検知する障害物検知手段２４、危険性判断手段２３が危険と判断した場合或いは障害物検知手段２４が障害物を検知した場合に警告信号を出力する警告信号出力手段２５などを備えている。以下、これらの各機能について具体的に説明する。
【００１３】
図３は、高輝度領域抽出手段２１の機能を説明する説明図である。撮像装置１２から出力される画像信号は、撮像装置１２の受光面に２次元配置される受光素子毎に出力される輝度値Ｌ（Ｘ，Ｙ）を有している。輝度値Ｌ（Ｘ，Ｙ）は、受光面上の２次元直交座標であるＸ−Ｙ座標に関連付けられた数値であって、一つの画素位置（Ｘ，Ｙ）における輝度を表している。そして、略同時刻に出力される受光面全体の輝度値Ｌ（Ｘ，Ｙ）によって一面の完成画像であるフレーム（フレーム画像）が形成され、このフレーム単位で輝度値Ｌ（Ｘ，Ｙ）がフレームメモリー２０Ａに保存される。
【００１４】
高輝度領域抽出手段２１は、フレーム毎の輝度値Ｌ（Ｘ，Ｙ）が設定値Ｍを超える、すなわち輝度値Ｌ（Ｘ，Ｙ）＞ＭとなるＸ−Ｙ座標の領域を抽出する。図３における一点破線で囲まれた範囲が輝度値Ｌ（Ｘ，Ｙ）＞Ｍとなる高輝度領域Ｌａである。カメラ１０は、車両後方の画像を少なくとも左右広角に撮像しており、後方からライトを点灯した車両などが近づいた場合には、フレーム内に高輝度領域Ｌａが抽出される。
【００１５】
ここで、高輝度領域抽出手段２１は、高輝度領域Ｌａが存在するＸ座標の範囲（Ｘ１〜Ｘ２）とＹ座標の範囲（Ｙ１〜Ｙ２）を求め、その範囲によって時刻ｔ１のフレームにおける高輝度領域Ｌａの中心位置（Ｘｃ(t1)，Ｙｃ(t1)）を求める。この中心位置（Ｘｃ(t1)，Ｙｃ(t1)）は（（Ｘ１−Ｘ２）／２，（Ｙ１−Ｙ２）／２）によって求めることができる。
【００１６】
図４は、接近物検知手段２２の機能を説明する説明図である。接近物検知手段２２は、前述したように、高輝度領域抽出手段２１が求めた高輝度領域Ｌａのフレーム間の位置変化から接近物を検知する。即ち、時刻ｔ１の第１フレームで高輝度領域Ｌａ(t1)が抽出され、その後の時刻ｔ２の第２フレームで高輝度領域Ｌａ(t2)が抽出された場合に、それらの位置に変化があればその変化から接近物を検知する。
【００１７】
接近物検知手段２２は、時刻ｔ１の第１フレームにおける高輝度領域Ｌａ(t1)の中心位置（Ｘｃ(t1)，Ｙｃ(t1)）と時刻ｔ２の第２フレームにおける高輝度領域Ｌａ(t2)の中心位置（Ｘｃ(t2)，Ｙｃ(t2)）から位置変化ベクトルＶを求め、この位置変化ベクトルＶによって接近物を検知する。位置変化ベクトルＶはその大きさが大きいほど移動速度が速いといえ、その方向によって、当該車両の側方を通過する接近物であるか、真後ろに接近する接近物であるかなどを検知することができる。
【００１８】
図５〜図７は、危険性判断手段２３の機能を説明する説明図である。危険性判断手段２３は、前述したように、接近物検知手段２２が求めた高輝度領域のフレーム間の位置変化の大小及び方向によって接近物の危険性を判断する。すなわち、接近物検知手段２２が求めた位置変化ベクトルＶの大きさ及び方向によって接近物の危険性を判断する。
【００１９】
具体的には、図５（ａ１），（ｂ１），（ｃ１）に示すように、第１のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t1)、第２のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t2)、第３のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t3)との間で比較的大きな位置変化ベクトルＶ１，Ｖ２が求められ、高輝度領域Ｌａ(t1)，Ｌａ(t2)，Ｌａ(t3)の位置がフレームの左右中心付近で下向きに移動しているような場合には、接近物が真後ろから急接近していると判断することができるので、危険性は高いと判断することができる。
【００２０】
これに対して、図５（ａ２），（ｂ２），（ｃ２）に示すように、第１のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t1)、第２のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t2)、第３のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t3)との間で比較的小さな位置変化ベクトルＶ１，Ｖ２が求められ、高輝度領域Ｌａ(t1)，Ｌａ(t2)，Ｌａ(t3)の位置がフレームの左右中心付近で下向きに移動している場合には、接近物の接近が緩やかであると判断することができるので、危険性は低いと判断することができる。
【００２１】
図６（ａ１），（ｂ１），（ｃ１）、図６（ａ２），（ｂ２），（ｃ２）に示す例では、第１のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t1)、第２のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t2)、第３のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t3)との間で比較的大きな位置変化ベクトルＶ１，Ｖ２が求められ、その方向が左方向に向いている。本発明の実施形態に係る車両用後方監視装置１は、車両後方の画像を左右広角に撮像するカメラ１０を備えており、左右に広角な画像からこのような位置変化ベクトルＶ１，Ｖ２が確認された場合には、接近物が高速で当該車両の側方を追い抜こうとしていることを検知することができる。
【００２２】
このような場合では、位置変化ベクトルＶ１，Ｖ２の方向によって危険性を判断することができ、図６（ａ１），（ｂ１），（ｃ１）に示すように位置変化ベクトルＶ１，Ｖ２の方向が水平に近い場合には、当該車両との距離が比較的離れた側方を接近物が追い抜こうとしていると判断することができるので、危険性は比較的低いと判断することができる。これに対して、図６（ａ２），（ｂ２），（ｃ２）に示すように位置変化ベクトルＶ１，Ｖ２の方向が下向きに傾いている場合には、当該車両との距離が比較的近い側方を接近物が追い抜こうとしていると判断することができるので、危険性は高いと判断することができる。
【００２３】
また、図７（ａ１），（ｂ１）或いは図７（ａ２），（ｂ２）に示すように、第１のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t1)と第２のフレームで抽出された高輝度領域Ｌａ(t2)の間で求められる位置変化ベクトルＶが上向きで小さい場合には、物体の接近は無いと判断することができるので、危険性は低いと判断することができる。
【００２４】
図８は、前述した障害物検知手段２４の機能例を示した説明図である。障害物検知手段２４は、車両の操作信号に基づいて停車直前のフレーム画像（略同時刻に出力される受光面全体の画像信号）Ｆ１をフレームメモリー２０Ａに保存する。そして、車両の発進時に車両の操作信号に基づいて現在のフレーム画像Ｆ２とフレームメモリー２０Ａに保存したフレーム画像Ｆ１とを比較して、その差分画像ΔＦによって後方に障害物があるか否かを検知する。この際、フレーム画像Ｆ１を取得する時点とフレーム画像Ｆ２を取得する時点で日照条件に違いが生じて画像の輝度レベルが大きく異なる場合があるので、フレーム画像Ｆ１，Ｆ２の平均輝度レベルをそれぞれ算出して輝度レベルを合わせた上で差分画像ΔＦを求める。
【００２５】
警告信号出力手段２５は、前述した危険性判断手段２３によって危険性が高いと判断された場合、或いは障害物検知手段２４で後方に障害物有りと判断された場合に警告手段３１に警告信号を出力する。
【００２６】
また、前述した危険性判断手段２３は、車両用後方監視装置１が設置された車両の各種操作信号を監視装置２０に入力し、これら操作信号に関連付けて危険性を判断し、危険と判断した場合に警告信号を出力するようにしてもよい。図９はその動作フローの一例を示している。この例では、右又は左側方に接近する接近物が検知されるか否かをステップＳ１で判断し、右又は左側方に接近する接近物を検知した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）に、監視装置２０に入力される操作信号によって右又は左側ドアの開操作があるか否かをステップＳ２で判断し、ドア開操作がある場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）に警告信号を出力する（ステップＳ３）。また、監視装置２０に入力される操作信号によって右又は左側旋回のハンドル操作があるか否かをステップＳ４で判断し、右又は左側方に接近する接近物を検知した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）であって、右又は左側旋回のハンドル操作がある場合に（ステップＳ４：ＹＥＳ）に、警告信号を出力する（ステップＳ５）。
【００２７】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る車両用後方監視装置１は、車両後方の画像を少なくとも左右広角に撮像し、画像信号のフレーム毎の高輝度領域の位置変化によって接近物の検知や接近物の危険性を判断して警告信号を出力するので、接近物の危険性を効果的に判断することができ、特に、車両の側方を通過する対象物の危険性を効果的に判断することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１：車両用後方監視装置，２：車両，
１０：カメラ，１１：広角レンズ，１２：撮像装置，
２０：監視装置，２０Ａ：フレームメモリー，
２１：高輝度領域抽出手段，２２：接近物検知手段，
２３：危険性判断手段，２４：障害物検知手段，２５：警告信号出力手段，
３０：ディスプレイ，３１：警告手段
【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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