JP6626069B2

JP6626069B2 - 車両用表示装置

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Publication number: JP6626069B2
Application number: JP2017216975A
Authority: JP
Inventors: 伴丈若月; 一賀小笠原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: US20190143816A1; DE102018218955B4; CN109927552A; US10870350B2; CN109927552B; DE102018218955A1; JP2019086479A

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。

近年、自動車等の車両には、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）等の車両用表示装置を搭載するものがある。車両用表示装置には、表示器に表示される表示画像を反射ミラー等の光学系を介してウインドシールドに投影することで、運転者に虚像として視認させるものがある。例えば、特許文献１では、交差点の像に重畳する矢印図形を分かり易く表示するために、撮影した道路の画像から白線を画像認識することで道路幅を取得し、道路幅に合わせて矢印図形の長さや太さを変更している。また、特許文献１では、現在位置から案内対象の交差点までの距離に応じて矢印図形の形状自体を変えている。

特開２０１６−９０３４４号公報

しかしながら、上記特許文献１では、道路が平坦でなく起伏があると、交差点の像に重畳する矢印図形が道路から浮いた状態になってしまい、矢印図形が指し示す位置が実際の交差点の位置とずれてしまうことから、運転者が曲がるべき道を誤認する可能性がある。

本発明は、運転者が曲がるべき道の誤認を低減することができる車両用表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用表示装置は、車両の運転者の前方に表示画像を投影し、前記車両前方の実風景に前記表示画像を重畳して表示する車両用表示装置であって、前記運転者の視点位置を検出する視点位置検出手段と、前記車両前方の実風景を撮像して得られる前方画像から、前記車両前方に延びる車線を挟む一対の着色線の３次元座標を複数取得する３次元座標取得手段と、各前記着色線に沿って複数の前記３次元座標が連続する方向に仮想線をそれぞれ生成する仮想線生成手段と、前記車両前方の指標までの距離情報に基づいて、いずれか一方の前記仮想線上に基点を決定する基点決定手段と、前記基点と前記基点より前記車両側に向かう各前記仮想線上に複数設定される頂点により規定される有限要素モデルが一対の前記仮想線間に複数配列された３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、前記表示画像の元となる原表示画像を前記３次元モデルに貼り付けてテクスチャマッピングを行い、前記３次元モデルを前記運転者の視点位置から見た際の画像を前記表示画像として表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記車両用表示装置において、前記指標は、交差点であり、前記基点決定手段は、目的地までの誘導経路のうち、前記交差点における車両の右左折情報、及び、前記交差点の中心までの距離情報に基づいて、前記車両の右側の前記仮想線または左側の前記仮想線のいずれか一方に基点を決定する、ことが好ましい。

また、上記車両用表示装置において、前記基点決定手段は、前記車両が左折する場合、前記交差点の中心までの距離に基づいて、前記車両の左側の前記仮想線上に前記基点を決定し、前記車両が右折する場合、前記交差点の中心までの距離に前記交差点から右折方向に延びる車線の幅を加算した前記交差点までの距離に基づいて、前記車両の右側の前記仮想線上に前記基点を決定する、ことが好ましい。

また、上記車両用表示装置において、前記基点決定手段は、前記車両が右折する場合、前記交差点の中心までの距離に基づいて、前記車両の右側の前記仮想線上に前記基点を決定し、前記車両が左折する場合、前記交差点の中心までの距離に前記交差点から左折方向に延びる車線の幅を加算した前記交差点までの距離に基づいて、前記車両の左側の前記仮想線上に前記基点を決定する、ことが好ましい。

本発明に係る車両用表示装置によれば、運転者が曲がるべき道の誤認を低減することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両用表示装置を搭載した車両の概略構成を示す模式図である。図２は、実施形態に係る車両用表示装置の概略構成を示すブロック図である。図３は、実施形態に係る車両用表示装置の動作例を示すフローチャート図である。図４は、実施形態に係る車両用表示装置におけるアイポイント検出の説明図である。図５は、実施形態に係る車両用表示装置における白線のポイント位置検出の説明図である。図６は、実施形態に係る車両用表示装置における誘導経路情報の説明図である。図７は、実施形態に係る車両用表示装置における白線の補間式の説明図である。図８は、実施形態に係る車両用表示装置における基点位置の説明図である。図９は、実施形態に係る車両用表示装置における左折時の基点位置の説明図である。図１０は、実施形態に係る車両用表示装置における右折時の基点位置の説明図である。図１１は、実施形態に係る車両用表示装置における道路形状モデルの説明図である。図１２は、実施形態に係る車両用表示装置における道路形状モデルの説明図である。図１３は、実施形態に係る車両用表示装置における表示画像の一例を示す図である。図１４は、実施形態に係る車両用表示装置における表示画像の一例を示す図である。図１５は、実施形態の変形例に係る車両用表示装置における道路形状モデルの説明図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

［実施形態］
図１に示す本実施形態に係る車両用表示装置１は、例えば、自動車等の車両１００に搭載されるＨＵＤである。車両用表示装置１は、装置本体４から車両１００のウインドシールド１０４に表示画像を投影し、ウインドシールド１０４に投影された表示画像に対応する虚像Ｓを、車両１００の運転者Ｄの視点位置（アイポイントＥＰ）から視認させるものである。ウインドシールド１０４は、半透過性を有し、装置本体４から入射する表示光Ｌを運転者ＤのアイポイントＥＰに向けて反射する。アイポイントＥＰは、運転席１０６に着座した運転者Ｄの視点位置である。運転者Ｄは、ウインドシールド１０４に投影される表示画像を車両１００の進行方向における前方に存在する虚像Ｓとして視認することができる。表示画像は、装置本体４において、表示器４１に表示され、光学系４２で反射されてウインドシールド１０４に投影される。本実施形態における車両用表示装置１は、運転者カメラ２と、車両前方カメラ３と、装置本体４と、ナビゲーション装置５とを含んで構成される。

運転者カメラ２は、車両１００の車室内に配置され、運転者Ｄの顔部を連続して撮像するものである。運転者カメラ２は、視点位置検出手段を構成する。運転者カメラ２は、例えば単眼式のカメラであり、車室内のステアリングコラム１０５の上部で、かつ運転者Ｄから見てステアリングホイール１０１の背後に配置される。運転者カメラ２は、通信線１６を介して装置本体４に接続され、撮像した画像を運転者画像２０として装置本体４に逐次出力する。運転者画像２０は、例えば図４に示すように、運転者Ｄの顔部を正面視した静止画である。なお、運転者画像２０は、動画であってもよい。

車両前方カメラ３は、車両１００の車室内に配置され、ウインドシールド１０４を通して車両前方の実風景を連続して撮像するものである。車両前方カメラ３は、例えば、いわゆるステレオカメラであり、車室内のルーフ１０３やバックミラー（不図示）に配置される。車両前方カメラ３は、通信線１５を介して装置本体４に接続され、撮像した画像を前方画像２１として装置本体４に逐次出力する。前方画像２１は、例えば図５に示すように、車両前方の実風景を撮像して得られる静止画である。なお、前方画像２１は、動画であってもよい。

装置本体４は、表示画像をウインドシールド１０４に投影するものである。装置本体４は、例えば車両１００のインストルメントパネル１０２の内側に配置されている。インストルメントパネル１０２の上面には、開口１０２ａが設けられている。装置本体４は、開口１０２ａを介してウインドシールド１０４に向けて表示光Ｌを照射することで表示画像を投影する。

ナビゲーション装置５は、いわゆるカーナビであり、車両１００の運転者Ｄに対して自車両の位置や周辺の詳細な地図情報や、目的地への誘導経路情報等を提供する。ナビゲーション装置５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの情報等に基づいて自車両の位置を取得する。また、ナビゲーション装置５は、誘導経路情報等を、内部のメモリ（不図示）から読み出したり、通信によって外部から取得する。ナビゲーション装置５は、通信線１７を介して制御部１３に接続され、誘導経路情報等を要求に応じて制御部１３に出力する。

本実施形態における装置本体４は、図２に示すように、白線位置検出部１１と、視点位置検出部１２と、制御部１３と、画像投影部１４とを含んで構成される。白線位置検出部１１、視点位置検出部１２、及び制御部１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、及び各種インタフェース等を有するマイクロコントローラ上で機能する部分である。

白線位置検出部１１は、３次元座標取得手段であり、入力される前方画像２１に基づいて、車両前方に延びる車線２２を挟む一対の白線２３Ｌ（２３），２３Ｒ（２３）から複数のポイント位置Ｌ０〜Ｌｎ，Ｒ０〜Ｒｎ（ｎ：整数、以下同様）を検出（抽出）するものである。車線２２は、例えば対面通行における左側通行区分であり、一方通行における通行区分である。車線２２は、図５に示すように、例えば車両前方の交差点Ｆで車線４４と交差する。前方画像２１における白線は、例えば白線２３のように交差点Ｆで途切れる場合や、水平方向に沿って車線４４を挟む白線もある。そこで、白線位置検出部１１は、例えば画像認識処理により前方画像２１から全ての白線を検出した後、車両１００の進行方向に沿って車両前方に直線状または略直線状（曲線状も含む）に延びる白線群を特定し、当該白線群から複数のポイント位置Ｌ０〜Ｌｎ，Ｒ０〜Ｒｎを抽出する。複数のポイント位置Ｌ０〜Ｌｎ，Ｒ０〜Ｒｎは、車両前方カメラ３の位置を座標原点とする３次元座標で表され、例えばＬ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）で表される。白線位置検出部１１は、複数のポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を制御部１３に出力する。

視点位置検出部１２は、入力される運転者画像２０に基づいて、運転者ＤのアイポイントＥＰを検出するものである。視点位置検出部１２は、視点位置検出手段を構成する。視点位置検出部１２は、例えば、運転者画像２０における運転者Ｄの顔部の眉間の位置に基づいて運転者ＤのアイポイントＥＰを検出する。アイポイントＥＰは、例えば、運転者カメラ２の位置を座標原点とする３次元座標（アイポイントＥＰ（ｘ，ｙ，ｚ））で表される。視点位置検出部１２は、アイポイントＥＰ（ｘ，ｙ，ｚ）を制御部１３に出力する。

制御部１３は、運転者カメラ２、車両前方カメラ３、ナビゲーション装置５、白線位置検出部１１、視点位置検出部１２、及び画像投影部１４との間で通信可能に接続され、これら各部を制御するものである。本実施形態における制御部１３は、仮想線生成手段としての機能と、基点決定手段としての機能と、３次元モデル生成手段としての機能と、表示制御手段としての機能とを備える。

制御部１３は、仮想線生成手段として、各白線２３Ｌ，２３Ｒに沿って複数の３次元座標が連続する方向に仮想線をそれぞれ生成する機能を有する。制御部１３は、白線２３Ｌ，２３Ｒの複数のポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を入力する。制御部１３は、図７に示すように、白線２３Ｌに沿って複数のポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ）が連続する方向に、仮想線として補間式４３Ｌ（４３）を生成する。また、制御部１３は、白線２３Ｒに沿って複数のポイント位置Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）が連続する方向に補間式４３Ｒ（４３）を生成する。本実施形態における補間式４３は、例えば線形補間、ラグランジェ補間、スプライト補間等で構成されるが、これらに限定されるものではない。

制御部１３は、基点決定手段として、車両前方の指標までの距離情報に基づいて、図８に示すように、いずれか一方の補間式４３Ｌ，４３Ｒ上に基点ＢＰを決定する機能を有する。ここで指標は、例えば目的地までの誘導経路上の交差点Ｆである。交差点Ｆは、広義には、十字路、Ｔ字路その他２以上の道路が交わる場合における当該２以上の道路（歩道と車道の区別のある道路においては、車道）の交わる部分である。交差点Ｆは、車線２２と車線４４とが交差する場所であって、車両前方直近の右折または左折する部分である。車両前方の指標までの距離情報は、図６に示すように、例えば車両１００の前方先端から交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇである。基点ＢＰは、後述する道路形状モデル４５の基準点であり、３次元座標（基点ＢＰ（ｘ，ｙ，ｚ））で表される。基点ＢＰは、車両１００の右折時と左折時とで異なる補間式４３上に決定される。すなわち、右折時の基点ＢＰは補間式４３Ｒ上に決定され、左折時の基点ＢＰは補間式４３Ｌ上に決定される。制御部１３は、目的地までの誘導経路のうち、交差点Ｆにおける車両１００の右左折情報、及び、交差点Ｆの中心Ｃまでの距離情報に基づいて、車両１００の右側の補間式４３Ｒまたは左側の補間式４３Ｌのいずれか一方に基点ＢＰを決定する。交差点Ｆにおける車両１００の右左折情報は、ナビゲーション装置５から入力される誘導経路情報に含まれており、例えば図１２に示すような誘導図形２６を有する原表示画像２５である。原表示画像２５は、重畳表示する情報であり、表示器４１に表示される表示画像の元となるものである。交差点Ｆの中心Ｃまでの距離情報は、ナビゲーション装置５から入力される誘導経路情報に含まれる。制御部１３は、図９に示すように、車両１００が左折する場合、交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇに基づいて、車両１００の左側の補間式４３Ｌ上に基点ＢＰＬ（ＢＰ）を決定する。一方、制御部１３は、図１０に示すように、車両１００が右折する場合、交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇに交差点Ｆから右折方向に延びる車線４４の幅Ｗを加算した交差点Ｆまでの距離（Ｇ＋Ｗ）に基づいて、車両１００の右側の補間式４３Ｒ上に基点ＢＰＲ（ＢＰ）を決定する。基点ＢＰＬと基点ＢＰＲは、車線４４が一方通行である場合、いずれも交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇで決定されるが、車線４４が対面通行である場合には、互いに異なる距離Ｇと距離（Ｇ＋Ｗ）で決定される。ここで車線４４の幅Ｗは、例えば道路構造令における車線幅の最小値であり、２．７５ｍである。車線４４の幅Ｗは、例えばナビゲーション装置５から取得されるが、これに限定されるものではない。

制御部１３は、３次元モデル生成手段として、図１１に示すように、有限要素モデル４５ａが一対の補間式４３Ｌ，４３Ｒ間に複数配列された道路形状モデル４５を生成する機能を有する。有限要素モデル４５ａは、基点ＢＰと、基点ＢＰより車両１００側に向かう各補間式４３Ｌ，４３Ｒ上に複数設定される頂点ＶＬ１（ｘ，ｙ，ｚ）〜ＶＬｎ（ｘ，ｙ，ｚ），ＶＲ１（ｘ，ｙ，ｚ）〜ＶＬｎ（ｘ，ｙ，ｚ）により規定されるものであり、例えば板ポリゴンである。道路形状モデル４５は、基点ＢＰを基準にして、仮想空間に形成される３次元（３Ｄ）モデルである。本実施形態における道路形状モデル４５は、補間式４３Ｌ上に設定される頂点ＶＬ１（ｘ，ｙ，ｚ）が基点ＢＰＬとなる。一方、補間式４３Ｒ上に設定される頂点ＶＲ１（ｘ，ｙ，ｚ）が基点ＢＰＲとなる。

制御部１３は、表示制御手段として、図１２及び図１３に示すように、原表示画像２５を道路形状モデル４５に貼り付けてテクスチャマッピングを行い、道路形状モデル４５を運転者ＤのアイポイントＥＰから見た際の画像（平面画像）を表示画像２５ａとして画像投影部１４から投影させる機能を有する。制御部１３は、テクスチャマッピングされた道路形状モデル４５に対して透視投影変換を行って平面画像である表示画像２５ａを生成する。また、制御部１３は、ウインドシールド１０４及び光学系４２に起因する虚像Ｓの歪みを相殺するように、表示器４１が表示する表示画像２５ａを逆に歪ませる。制御部１３は、表示画像２５ａを画像投影部１４に出力する。

画像投影部１４は、ウインドシールド１０４に表示画像２５ａを投影する。画像投影部１４は、表示器４１と、光学系４２とを含んで構成される。表示器４１は、不図示の液晶表示部及びバックライトを有する。液晶表示部は、例えば、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Thin Film Transistor−Liquid Crystal Display）等で構成される。バックライトは、液晶表示部の背面側から光を照射して、液晶表示部に表示された画像を光学系４２に向けて投影する。光学系４２は、表示器４１から投影された画像をウインドシールド１０４に向けて反射する。光学系４２により反射された画像は、ウインドシールド１０４によって運転者Ｄに向けて投影される。

次に、本実施形態に係る車両用表示装置１の動作について図３を参照して説明する。本処理は、車両１００の始動（例えば、イグニッションスイッチＯＮ）と共に実行され、車両１００の停止（例えば、イグニッションスイッチＯＦＦ）と共に終了するが、これに限定されるものではない。また、図示の各ステップは、図示の順に限定されるものではない。

まず、ステップＳ１では、視点位置検出部１２は、運転者画像２０から、運転者ＤのアイポイントＥＰ（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。視点位置検出部１２は、検出した運転者ＤのアイポイントＥＰ（ｘ，ｙ，ｚ）を制御部１３に出力する。

次に、ステップＳ２では、白線位置検出部１１は、前方画像２１から、白線２３Ｌ，２３Ｒの複数のポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。白線位置検出部１１は、例えば、前方画像２１において、白線２３Ｌ，２３Ｒを特定し、各白線２３Ｌ，２３Ｒ上の複数の点をポイント位置Ｌ０〜Ｌ５，Ｒ０〜Ｒ５としてサンプリングする。白線位置検出部１１は、車両１００から各ポイント位置Ｌ０〜Ｌ５，Ｒ０〜Ｒ５までの距離を求め、各ポイント位置Ｌ０〜Ｌ５，Ｒ０〜Ｒ５の３次元座標を検出する。白線位置検出部１１は、検出したポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌ５（ｘ，ｙ，ｚ）、Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒ５（ｘ，ｙ，ｚ）を制御部１３に出力する。

次に、ステップＳ３では、制御部１３は、ナビゲーション装置５から誘導経路情報を取得する。この誘導経路情報には、少なくとも交差点Ｆの右左折情報、交差点Ｆの中心Ｃまでの距離情報が含まれる。

次に、ステップＳ４では、制御部１３は、白線２３Ｌ，２３Ｒの複数のポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ）、Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）から、白線２３Ｌ，２３Ｒの補間式４３Ｌ，４３Ｒを生成する。

次に、ステップＳ５では、制御部１３は、誘導経路情報と白線２３Ｌ，２３Ｒの補間式４３Ｌ，４３Ｒから、基点ＢＰＬ，ＢＰＲを求める。

次に、ステップＳ６では、制御部１３は、白線２３Ｌ，２３Ｒの補間式４３Ｌ，４３Ｒと基点ＢＰＬ，ＢＰＲから道路形状モデル４５を生成する。制御部１３は、基点ＢＰと、基点ＢＰより車両１００側に向かう各補間式４３Ｌ，４３Ｒ上に複数設定される頂点ＶＬ１（ｘ，ｙ，ｚ）〜ＶＬ６（ｘ，ｙ，ｚ），ＶＲ１（ｘ，ｙ，ｚ）〜ＶＬ６（ｘ，ｙ，ｚ）により有限要素モデル４５ａを規定する。制御部１３は、複数の有限要素モデル４５ａを一対の補間式４３Ｌ，４３Ｒ間に配列して道路形状モデル４５を生成する。なお、補間式４３Ｌ，４３Ｒが曲線である場合、頂点ＶＬ，ＶＲの数を増やせば、曲線に近くなる。

次に、ステップＳ７では、制御部１３は、道路形状モデル４５に対して、誘導経路情報に基づくテクスチャを貼り付ける。制御部１３は、原表示画像２５を道路形状モデル４５に貼り付けてテクスチャマッピングを行う。

次に、ステップＳ８では、制御部１３は、テクスチャマッピングされた道路形状モデル４５の透視投影変換を行う。制御部１３は、図１３に示すように、道路形状モデル４５を運転者ＤのアイポイントＥＰから見た際の画像を表示画像２５ａとする。

ステップＳ９では、制御部１３は、ウインドシールド１０４に投影する表示画像２５ａの歪みの補正を行い、画像投影部１４により実風景に重畳して表示させる。

以上のように、本実施形態に係る車両用表示装置１は、車両前方に延びる一対の白線２３Ｌ，２３Ｒと交差点Ｆまでの距離Ｇに基づいて基点ＢＰを決定し、基点ＢＰを基準に道路形状モデル４５を生成し、原表示画像２５をテクスチャマッピングした道路形状モデル４５に対して透視投影変換を行って表示画像２５ａを生成する。これにより、例えば、図１４に示すように、車両前方の道路に下り傾斜があっても、表示画像２５ａが指示する方向と、実風景における交差点Ｆの右折方向または左折方向と合わせることが可能となり、運転者Ｄが曲がるべき道の誤認を低減することができる。また、車両用表示装置１は、前方画像２１から、車両前方に延びる車線２２を挟む一対の白線２３Ｌ，２３Ｒのポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。これにより、車両前方の道路形状を容易に認識することが可能となる。また、車両用表示装置１は、各白線２３Ｌ，２３Ｒに沿って複数のポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）が連続する方向に補間式４３Ｌ，４３Ｒを生成する。これにより、例えば白線２３Ｌ，２３Ｒが途切れている交差点Ｆ上であっても基点ＢＰを容易に決定することができる。また、車両用表示装置１は、車両前方の交差点Ｆまでの距離情報に基づいて、いずれか一方の補間式４３上に基点ＢＰを決定するので、道路形状モデル４５の基準となる基点ＢＰを交差点Ｆに合わせて精度よく決定することができる。また、車両用表示装置１は、基点ＢＰと、複数設定される頂点ＶＬ１（ｘ，ｙ，ｚ）〜ＶＬｎ（ｘ，ｙ，ｚ），ＶＲ１（ｘ，ｙ，ｚ）〜ＶＬｎ（ｘ，ｙ，ｚ）により規定される有限要素モデル４５ａが一対の補間式４３Ｌ，４３Ｒ間に複数配列された道路形状モデル４５を生成する。これにより、重畳表示する情報ごとに新たな３次元モデルを生成する必要がなくなり、重畳描画処理の共通化を図ることができる。その結果、開発費を抑えることができ、装置のローコスト化を図ることができる。また、車両用表示装置１は、原表示画像２５を道路形状モデル４５に貼り付けてテクスチャマッピングを行い、道路形状モデル４５を運転者ＤのアイポイントＥＰから見た際の画像を表示画像２５ａとして表示させる。これにより、重畳表示する情報を道路形状モデル４５に貼り付けるだけで済むので、例えば表示画像２５ａの変更が容易になる。

また、本実施形態に係る車両用表示装置１は、目的地までの誘導経路のうち、交差点Ｆにおける車両１００の右左折情報、及び、交差点Ｆまでの距離情報に基づいて、車両１００の右側の補間式４３Ｒまたは左側の補間式４３Ｌのいずれか一方に基点ＢＰを決定する。これにより、車両前方の道路に起伏があっても、実風景に合わせて精度よく道路形状モデル４５を生成することができる。

また、本実施形態に係る車両用表示装置１は、車両１００が左折する場合、交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇに基づいて、車両１００の左側の補間式４３Ｌ上に基点ＢＰＬを決定し、右折する場合、交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇに交差点Ｆから右折方向に延びる車線４４の幅Ｗを加算した交差点Ｆまでの距離に基づいて、車両１００の右側の補間式４３Ｒ上に基点ＢＰＲを決定する。これにより、交差点Ｆから右折方向に延びる車線４４が対面通行であっても、実風景に合わせて精度よく道路形状モデル４５を生成することができる。

なお、上記実施形態では、車両１００の交通環境が左側通行を前提としているが、これに限定されるものではない。右側通行では、制御部１３は、車両１００が右折する場合、交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇに基づいて、車両１００の右側の補間式４３Ｒ上に基点ＢＰＲを決定する。一方、車両１００が左折する場合、交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇに交差点Ｆから左折方向に延びる車線４４の幅Ｗを加算した交差点Ｆまでの距離に基づいて、車両１００の左側の補間式４３Ｌ上に基点ＢＰＬを決定する。このように構成することで、車両１００の交通環境が右側通行であっても、上述した車両用表示装置１と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、道路形状モデル４５に対して、誘導図形２６を有する原表示画像２５をテクスチャとして貼り付けているが、これに限定されるものではなく、例えば、図１５に示す停止可能距離２７を有する原表示画像２５であってもよい。停止可能距離２７は、車両１００が停止するために必要な距離であり、水平方向に延在する棒状の図形で表されたものである。この場合、車両１００の走行速度に応じて基点ＢＰの位置を決定し、道路形状モデル４５を生成することで、車両前方の道路に起伏があっても、精度よく停止可能距離２７を表示することが可能となる。

また、上記実施形態では、車両前方の指標までの距離情報は、車両１００の前方先端から交差点Ｆの中心Ｃまでの距離Ｇであると説明したが、これに限定されるものではなく、指標までの距離を誤差なく得られる値であればよい。例えば、車両前方カメラ３から指標までの距離であってもよい。

また、上記実施形態では、車両前方カメラ３は、いわゆるステレオカメラ等の複眼式のカメラであるが、これに限定されるものではなく、単眼カメラでもよい。すなわち、白線２３Ｌ，２３Ｒの複数のポイント位置Ｌ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｌｎ（ｘ，ｙ，ｚ），Ｒ０（ｘ，ｙ，ｚ）〜Ｒｎ（ｘ，ｙ，ｚ）の検出が可能であれば、単眼カメラであってもよい。

また、上記実施形態では、制御部１３は、表示画像２５ａを、画像投影部１４により実風景に重畳して表示しているが、車線２２上の道路標示（不図示）と重ならない位置に配置することが好ましい。

また、上記実施形態では、白線位置検出部１１は、前方画像２１から、車両前方に延びる白線２３を検出しているが、これに限定されるものではなく、黄線（黄色線）であってもよいし、白線と黄線の組み合わせであってもよい。白線及び黄線は、実線であっても、破線であってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。

また、上記実施形態では、運転者カメラ２及び車両前方カメラ３は、それぞれが有線により装置本体４に接続されているが、無線により接続されていてもよい。これにより、配線作業が不要となる。

また、上記実施形態では、制御部１３は、ナビゲーション装置５から原表示画像２５を取得しているが、これに限定されるものではない。例えば、制御部１３が無線通信により外部から誘導経路情報等を取得するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、制御部１３は、白線検知を行って道路形状モデル４５を生成しているが、これに限定されるものではない。制御部１３は、例えばナビゲーション装置５から道路形状データを取得し、当該道路形状データと交差点Ｆまでの距離情報に基づいて、道路形状モデル４５を生成してもよい。この場合、例えば傾斜計により車両１００の傾斜角度を取得し、透視投影変換時に傾斜角度に基づいてアイポイントＥＰの視線角度を調整することで実現することが可能となる。

１車両用表示装置
２運転者カメラ
３車両前方カメラ
４装置本体
５ナビゲーション装置
１１白線位置検出部
１２視点位置検出部
１３制御部
１４画像投影部
２０運転者画像
２１前方画像
２２，４４車線
２３，２３Ｌ，２３Ｒ白線
２５原表示画像
２５ａ表示画像
２６誘導図形
４３，４３Ｌ，４３Ｒ補間式
４５道路形状モデル
４５ａ有限要素モデル
１００車両
１０４ウインドシールド
ＢＰ，ＢＰＬ，ＢＰＲ基点
Ｄ運転者
Ｆ交差点
ＥＰアイポイント
Ｓ虚像

Claims

車両の運転者の前方に表示画像を投影し、前記車両前方の実風景に前記表示画像を重畳して表示する車両用表示装置であって、
前記運転者の視点位置を検出する視点位置検出手段と、
前記車両前方の実風景を撮像して得られる前方画像から、前記車両前方に延びる車線を挟む一対の着色線の３次元座標を複数取得する３次元座標取得手段と、
各前記着色線に沿って複数の前記３次元座標が連続する方向に仮想線をそれぞれ生成する仮想線生成手段と、
前記車両前方の指標までの距離情報に基づいて、いずれか一方の前記仮想線上に基点を決定する基点決定手段と、
前記基点と前記基点より前記車両側に向かう各前記仮想線上に複数設定される頂点により規定される有限要素モデルが一対の前記仮想線間に複数配列された３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、
前記表示画像の元となる原表示画像を前記３次元モデルに貼り付けてテクスチャマッピングを行い、前記３次元モデルを前記運転者の視点位置から見た際の画像を前記表示画像として表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用表示装置。
前記指標は、
交差点であり、
前記基点決定手段は、
目的地までの誘導経路のうち、前記交差点における車両の右左折情報、及び、前記交差点までの距離情報に基づいて、前記車両の右側の前記仮想線または左側の前記仮想線のいずれか一方に基点を決定する、
請求項１に記載の車両用表示装置。
前記基点決定手段は、
前記車両が左折する場合、前記交差点の中心までの距離に基づいて、前記車両の左側の前記仮想線上に前記基点を決定し、
前記車両が右折する場合、前記交差点の中心までの距離に前記交差点から右折方向に延びる車線の幅を加算した前記交差点までの距離に基づいて、前記車両の右側の前記仮想線上に前記基点を決定する、
請求項２に記載の車両用表示装置。
前記基点決定手段は、
前記車両が右折する場合、前記交差点の中心までの距離に基づいて、前記車両の右側の前記仮想線上に前記基点を決定し、
前記車両が左折する場合、前記交差点の中心までの距離に前記交差点から左折方向に延びる車線の幅を加算した前記交差点までの距離に基づいて、前記車両の左側の前記仮想線上に前記基点を決定する、
請求項２に記載の車両用表示装置。