方向転換支援装置及び方法
【課題】車両の方向転換が可能か否かを運転者が精度良く判断可能なように支援する技術を提供する。
【解決手段】自車両の周囲を撮影した画像を取得し、前記画像を変換して俯瞰画像を生成し、自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求め、自車の舵角を検出した舵角情報を取得し、前記舵角情報が示す舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求め、前記最小軌道と前記予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して表示装置に表示させる。
【解決手段】自車両の周囲を撮影した画像を取得し、前記画像を変換して俯瞰画像を生成し、自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求め、自車の舵角を検出した舵角情報を取得し、前記舵角情報が示す舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求め、前記最小軌道と前記予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して表示装置に表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の方向転換を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の運転中、経路を誤って元の場所に戻りたい場合や反対車線にある店舗に立ち寄りたい場合など、車両のＵターン、即ち車両の向きを１８０°転換することが必要な状況になることがある。このとき道幅が車両の最小回転半径より十分に広ければ、一度のハンドル操作でＵターンして反対車線の流れに乗ることが可能であるが、道幅が狭い場合には、一度のハンドル操作でＵターンしきれず、Ｕターンの途中で切り返すことになる。交通量の多い道路上で、Ｕターンできずに切り返しを行うことになると、後続車の通行を妨げることになるので、一般に運転者は、切り返しせずにＵターンが可能か否かを判断してから、Ｕターンを開始する。しかし、この判断は、運転者の目測に基づくものであり、必ずしも正確なものではなかった。特に、車両に慣れていない場合には、切り返しせずにＵターンが可能か否かを正しく判断することが難しく、Ｕターンを支援するシステムが望まれていた。
【０００３】
例えば、車両を最小回転半径で走行させた場合の走行ライン（目標軌道）と、操舵角及びホイールベースに基づく予想走行ライン（予想軌道）とをナビ画面やフロントガラス上のヘッドアップディスプレイに表示して、Ｕターンする際の目安とするシステムが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９０２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ナビ画面に目標軌道と予想軌道とを表示する上記の例では、Ｕターン可能か否かをナビゲーションシステムの道幅のデータと自車位置に基づいて判定しており、現実の道路状況にそぐわない場合がある。例えば、駐車車両や電柱といった地図データに反映されない障害物が軌道付近にあると、Ｕターン可能か否かを判定することができない。
【０００６】
また、上記例では、フロントガラス上のヘッドアップディスプレイに目標軌道及び予想軌道を表示することで、運転者の視界に目標軌道や予想軌道を重ねて示すことも提案している。
【０００７】
しかし、フロントガラス上のヘッドアップディスプレイには、目標軌道や予想軌道の一部しか表示できず、目標軌道が道幅を超えるか否か、即ちＵターン可能か否かは、Ｕターンを開始して車両の向きが変わり、道幅が運転者の視界に入るようになるまでヘッドアップディスプレイでは確認できない。
【０００８】
更に、上記例では、Ｕターン可能か否かをナビゲーションシステムの道幅のデータと自車位置に基づいて判定しているため、ナビゲーションシステムで求められる位置精度よりも微細な判断を行うことはできない。
【０００９】
しかしながら、運転者が真に判断を迷うのは、最小回転半径と道幅との差が少ない場合であり、例えば数十ｃｍ程度の精度で判定できることが望まれる。
【００１０】
本発明は、上記した問題に鑑み、車両の方向転換が可能か否かを運転者が精度良く判定できるように支援することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の方向転換支援装置は、自車両の周囲を撮影した画像を取得する撮像手段と、
前記画像を変換して俯瞰画像を生成する俯瞰画像生成部と、
自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求める最小軌道生成部と、
自車の舵角を検出する舵角センサからの舵角情報を取得する取得部と、
前記舵角情報が示す舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求める予想軌道生成部と、
前記最小軌道と予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して表示装置に表示させる表示制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両の方向転換が可能か否かを運転者が精度良く判断可能なように支援する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】方向転換支援装置の機能構成図
【図２】車両に設置した撮影部の説明図
【図３】車両の舵角θの説明図
【図４】俯瞰画像の生成手法の説明図
【図５】最小軌道の説明図
【図６】予測軌道の説明図
【図７】方向転換支援方法の説明図
【図８】支援実行時の表示例を示す図
【図９】支援実行時の表示例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〈実施例１〉
図１は、本実施例の方向転換支援装置の機能構成図を示す。本実施例の方向転換支援装置によれば、方向転換時に車両が通る軌道を表示することで、運転者の運転習熟度に関わらず、適切に車両を方向転換させることができる。なお、本実施例では、車両の進行方向を１８０度転換する、即ちＵターンする場合について説明するが、これに限らず、如何なる角度の方向転換であっても良い。
【００１５】
図１の方向転換支援装置は、コントローラ１０、カメラ１１、舵角センサ１２、操作部１３、ディスプレイ（表示装置）１４、方向指示器１５、速度センサ１６を備えている。
【００１６】
カメラ１１は、自車の所定位置に設置され、自車両の周囲を撮影する。本実施例では、全周の画像を取得するため、図２に示すように複数のカメラ１１ａ〜１１ｄを設置している。例えばカメラ１１ａは、車室内のルームミラー付近に設置され、車両前方の所定範囲２１ａを撮影する。カメラ１１ｂは、車両の右側上部に設置され、車両の右側方の所定範囲２１ｂを撮影する。カメラ１１ｃは、車両の後側上部に設置され、車両の後方の所定範囲２１ｃを撮影する。カメラ１１ｄは、車両の左側上部に設置され、車両の左側方の所定範囲２１ｄを撮影する。なお、カメラ１１の設置位置や設置数は、これに限らず、自車の周囲の少なくとも一部を撮影できれば良い。また、カメラ１１はＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子等いかなる撮像素子を用いてもよい。
【００１７】
舵角センサ１２は、ステアリング或いは操舵用の車輪の回転角を検出する。本実施例で
は図３に示すように、車両ｃの直進方向ｙに対する前輪Ｗ１の角度θを検出している。
【００１８】
操作部１３は、支援の開始や終了の指示などをコントローラ１０に入力するユーザインタフェースであり、例えば操作ボタン、スイッチ、タッチパネルである。操作部１３は、単に支援の開始又は終了を入力するだけでなく、右Ｕターン、左Ｕターン、表示画像の倍率変更などを選択するものでも良い。
【００１９】
ディスプレイ（表示装置）１４は、最小軌道や予想軌道を運転者（ユーザ）に表示する手段である。ディスプレイ１４は、所謂ナビゲーションシステムのディスプレイと兼用しても良い。
【００２０】
方向指示器１５は、右折或いは左折の合図を出すためのスイッチであり、運転者により右折、中立、左折の状態が選択される。
速度センサ１６は、車両の走行速度を検出するセンサである。
【００２１】
コントローラ１０は、入力情報に応じて方向転換を支援する画像を表示させる処理を行う手段であり、撮像手段３０や、俯瞰画像生成部３１、最小軌道生成部３２、予想軌道生成部３３、表示制御部３４、メモリ３５、取得部３６を有する。
撮像手段３０は、カメラ１１で自車両の周囲を撮影した画像を取得する。
【００２２】
俯瞰画像生成部３１は、撮像手段３０で取得した画像を自車が走行する路面に相当する面上にマッピングして俯瞰画像を生成する。図４は、カメラ画像から俯瞰画像を生成した例を示している。図４中、４１がカメラ１１ａの撮影した画像、４２がカメラ１１ｂの撮影した画像、４３がカメラ１１ｃの撮影した画像、４４がカメラ１１ｄの撮影した画像である。各撮影画像４１〜４４を、自車が走行する路面に相当する面５０上にマッピングする。
【００２３】
例えば画像４１の画素４１ａ〜４１ｄが、面５０の対応箇所５１ａ〜５１ｄにそれぞれ位置するように画像４１を変換して画像５１のように貼り付ける。他の撮影画像４２〜４４についても同様に変換して面５０上の対応箇所にマッピングし、俯瞰画像６０を生成する。なお、面５０は、撮影画像と俯瞰画像のパラドックスを考慮して湾曲面としている。俯瞰画像を生成する手法は、上記マッピングに限らず、カメラ１１で撮影した画像に基づいて車両情報の仮想視点から見た俯瞰画像が得られるものであれば、公知の如何なる手法であっても良い。
【００２４】
最小軌道生成部３２は、自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求める。本実施例において、最小軌道とは、図５に示すように、最大舵角で方向転換する場合に、車両が通る軌道の最外周を示すラインＬ１と最内周を示すラインＬ２を含む。最小軌道は、車両の最大舵角やホイールベース、前方オーバハングといった車両の仕様によって決定されるので、このラインＬ１，Ｌ２を示す画像を予め作成してメモリ３５に記憶させておき、最小軌道生成部３２がメモリから最小軌道の画像を読み出す（求める）。
【００２５】
なお、複数の車種の最小軌道の画像をメモリ３５に記憶させておき、初期設定時に操作部１３の操作により自車の車種を選択し、この初期設定した画像を支援実行時に最小軌道生成部３２が読み出すようにしても良い。また、最小軌道の画像を予め記憶させておく構成に限らず、車両の最小回転半径や車体長、車体幅、ホイールベース、前方オーバハング長といった車両情報を入力し、これらの車両情報に基づいて最小軌道生成部３２が最小軌道を算出しても良い。この場合、最小軌道生成部３２が、支援実行のたびに最小軌道を算出しても良いし、予め算出した最小軌道の画像を作成してメモリ３５に記憶させておき、支援実行時に読み出しても良い。
【００２６】
予想軌道生成部３３は、舵角センサ１２が検出した舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求める。予想軌道生成部３３は、図６に示すように、舵角θで回転中心Ｏを軸に車両が回転した場合に車両が通る予想軌道の最外周を示すラインＬ３の半径Ｒ３を式１で求め、予想軌道の最内周を示すラインＬ４の半径Ｒ４を式２で求める。
【００２７】
Ｒ３＝（Ｗ／sinθ）＋Ｆsinθ＋Ｔｂcosθ・・・（式１）
Ｒ４＝（Ｗ／tanθ）−Ｔ−Ｔａ・・・（式２）
但し、Ｔａ＝（Ｈ−Ｔ）／２
なお、ホイールベースＷ、前方オーバハングＦ、車幅Ｈ、トレッドＴ等の車両情報は、予めメモリ３５に記憶させておく。
【００２８】
表示制御部３４は、最小軌道生成部３２で求めた最小軌道と予想軌道生成部３３で求めた予想軌道を俯瞰画像生成部３１で求めた俯瞰画像情報と重畳してディスプレイ３４に表示させる。
【００２９】
ここで、表示制御部３４は、最小軌道のラインＬ１，Ｌ２及び予想軌道のラインＬ３，Ｌ４の幅を誤差に応じた幅で表示させても良い。例えば、俯瞰画像の歪みや路面の傾き等により、最小軌道及び予想軌道が示す位置と、俯瞰画像上の位置との誤差が生じる場合、当該誤差を予め測定しておき、俯瞰画像上でこの誤差に相当する幅でラインＬ１〜Ｌ４を描画する。例えば誤差が２００ｍｍである場合に俯瞰画像の縮尺が１／８０であれば、ラインＬ１〜Ｌ４を２．５ｍｍで描画する。
取得部３６は、舵角センサ１２からの舵角情報や、速度センサ１６からの速度情報、方向指示器１５による右左折の情報、操作部１３による入力情報などの情報を取得する。
【００３０】
なお、コントローラ１０の構成要素３０〜３４，３６は、基本的な回路を組み合わせて上記機能を実現したハードウェアである。
【００３１】
これらハードウェアは、例えば、ＦＰＧＡ［Field Programmable Gate Array］、ＡＳ
ＩＣ［Application Specific Integrated Circuit］、ＬＳＩ［Large Scale Integration］といった回路を備えても良い。また、当該ハードウェアは、ＩＣ［Integrated Circuit］、ゲートアレイ、論理回路、信号処理回路、アナログ回路といった基本的な回路を備えても良い。
【００３２】
論理回路としては、例えば、ＡＮＤ回路（論理積回路）、ＯＲ回路（論理和回路）、ＮＯＴ回路（否定回路）、ＮＡＮＤ回路（否定的論理積回路）、ＮＯＲ回路（否定的論理和回路）、フリップフロップ回路、カウンタ回路がある。信号処理回路には、信号値に対し、例えば、加算、乗算、除算、反転、積和演算、微分、積分を実行する回路が、含まれていてもよい。アナログ回路には、例えば、信号値に対して、増幅、加算、乗算、微分、積分を実行する回路が、含まれていてもよい。
【００３３】
また、コントローラ１０の構成要素３０〜３４，３６の一部或いは全部は、汎用のプロセッサがファームウェア等のプログラムを実行することによって、上記各機能を実現するものであっても良い。
【００３４】
以上の構成に基づき、方向転換支援装置の制御手順について図７のフローチャート図に基づき説明する。
【００３５】
まず、運転者が操作部１３を操作し、コントローラ１０の取得部３６が支援開始の入力を受けると（Ｓ１）、俯瞰画像生成部３１がカメラ１１による撮影を開始し（Ｓ２）、撮
影画像に基づき俯瞰画像を生成する（Ｓ３）。
【００３６】
また、最小軌道生成部３２は、メモリ３５から最小軌道の画像を読み出す或いは最小軌道を示す数式、即ち式１・式２に最大舵角やホイールベース等の車両情報を代入した数式で最小軌道を求める（Ｓ４）。
【００３７】
更に、舵角センサ１２で舵角を検出し（Ｓ５）、予想軌道生成部３３が、前記舵角で自車が走行した場合の予想軌道を上記式１・式２から求める（Ｓ６）。
【００３８】
そして、表示制御部３４が、前記最小軌道と予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して図８に示すようにディスプレイ１４に表示させる（Ｓ７）。
【００３９】
なお、運転者が操作部１３により右Ｕターン或いは左Ｕターンを選択した場合には、車両の全周を示す俯瞰画像でなく、図９に示すように、車両が方向転換時に走行する部分の画像を選択的に表示しても良い。この場合、右Ｕターン或いは左Ｕターンが選択された場合に表示する部分を予め定めておき、俯瞰画像生成部３１はこの部分のみの画像を生成すれば良い。
【００４０】
運転者は、この表示画像を見て、「最小軌道が反対車線の歩車道境界と干渉する場合には、切り返さずにＵターンできない」「予想軌道が反対車線の歩車道境界や駐車車両等の障害物と干渉しない場合には、現状の舵角で方向転換可能」などと判断できる。
【００４１】
コントローラ１０は、操作部１３により支援終了が指示されるまで上記ステップ（Ｓ２〜Ｓ６）を繰り返す（Ｓ８）。
【００４２】
なお、最小軌道と予想軌道は、同時に表示することに限らず、支援開始後、車両が停止している場合には最小軌道を俯瞰画像に重畳して表示し、車両が走行しているときには最小画像を消し、予想軌道を俯瞰画像に重畳して表示しても良い。
【００４３】
このように本実施例によれば、方向転換時に車両が進行する軌道を俯瞰画像上で確認できるので、Ｕターン等の方向転換が可能かどうかを容易に判断できる。また、本実施例では、ナビゲーションシステムの地図上での確認や目測ではなく、自車から撮影した画像上に最小軌道や予想軌道を描画するので、車両の方向転換が可能か否かを運転者に精度良く示すことができる。また、最小軌道と予想軌道を車両の方向転換が完了する位置まで表示することで、運転者は方向転換が可能かどうかを容易に判断できる。
【００４４】
なお、本実施例における方向転換とは、進行方向を所定角度、例えば、９０度より大きい角度、或いは１００度〜１８０度変更することを意味しても良い。このように、９０度より大きい角度で進行方向を変える場合、それまでの進行方向に対して逆行することになるので周囲の状況を確認するのが難しくなってくる。
【００４５】
また、人の視野角は左右１００度程度であるので、１００度以上の角度で進行方向を変更する場合、それまでの視界の外へ車両を進めることになり、方向転換時の車両軌道の把握が難しくなってくる。
【００４６】
そして、進行方向を変更する角度が大きくなるにつれて車両軌道の予測が難しくなるので、１００度以上から２７０度や３６０度であっても良いが、実使用上、必要となるのはＵターン時に必要な１８０度程度である。
【００４７】
また、車載のディスプレイは、比較的小型で、表示領域が制限されるので、車両軌道を
３６０度表示するよりも利用頻度の高い１８０度程度までの車両軌道を表示するのが良い場合がある。そこで、進行方向を１００度〜１８０度変更する場合の軌道を図９に示すように部分的に表示しても良い。
【００４８】
〈実施例２〉
上記実施例１では、最小軌道や予想軌道の回転半径が回転開始から回転終了まで変わらないものとしたが、走行速度が上がると、遠心力が働くために舵角によって決まる回転半径即ち式１・式２で求める値よりも実際の回転半径が大きくなることがある。
【００４９】
このため、走行速度毎に回転半径を計測し、舵角によって決まる回転半径よりも大きくなる係数を求めてテーブルを作成し、メモリ３５に記憶しておく。
【００５０】
そして、最小軌道生成部３１及び速度センサ１２は、速度センサ１６で検出した速度に対応する係数をメモリ３５のテーブルから求め、式１・式２で求めた回転半径に乗じて最小軌道或いは予想軌道を算出する。なお、その他の構成は実施例１と同様である。
【００５１】
これにより、速度に応じた適切な軌道を表示でき、車両の方向転換が可能か否かを運転者に精度良く示すことができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０ コントローラ
１１ カメラ（撮像部）
１２ 舵角センサ
１３ 操作部
１４ ディスプレイ（表示装置）
３２ 最小軌道生成部
３３ 予想軌道生成部
３４ 表示制御部
３５ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の方向転換を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の運転中、経路を誤って元の場所に戻りたい場合や反対車線にある店舗に立ち寄りたい場合など、車両のＵターン、即ち車両の向きを１８０°転換することが必要な状況になることがある。このとき道幅が車両の最小回転半径より十分に広ければ、一度のハンドル操作でＵターンして反対車線の流れに乗ることが可能であるが、道幅が狭い場合には、一度のハンドル操作でＵターンしきれず、Ｕターンの途中で切り返すことになる。交通量の多い道路上で、Ｕターンできずに切り返しを行うことになると、後続車の通行を妨げることになるので、一般に運転者は、切り返しせずにＵターンが可能か否かを判断してから、Ｕターンを開始する。しかし、この判断は、運転者の目測に基づくものであり、必ずしも正確なものではなかった。特に、車両に慣れていない場合には、切り返しせずにＵターンが可能か否かを正しく判断することが難しく、Ｕターンを支援するシステムが望まれていた。
【０００３】
例えば、車両を最小回転半径で走行させた場合の走行ライン（目標軌道）と、操舵角及びホイールベースに基づく予想走行ライン（予想軌道）とをナビ画面やフロントガラス上のヘッドアップディスプレイに表示して、Ｕターンする際の目安とするシステムが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９０２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ナビ画面に目標軌道と予想軌道とを表示する上記の例では、Ｕターン可能か否かをナビゲーションシステムの道幅のデータと自車位置に基づいて判定しており、現実の道路状況にそぐわない場合がある。例えば、駐車車両や電柱といった地図データに反映されない障害物が軌道付近にあると、Ｕターン可能か否かを判定することができない。
【０００６】
また、上記例では、フロントガラス上のヘッドアップディスプレイに目標軌道及び予想軌道を表示することで、運転者の視界に目標軌道や予想軌道を重ねて示すことも提案している。
【０００７】
しかし、フロントガラス上のヘッドアップディスプレイには、目標軌道や予想軌道の一部しか表示できず、目標軌道が道幅を超えるか否か、即ちＵターン可能か否かは、Ｕターンを開始して車両の向きが変わり、道幅が運転者の視界に入るようになるまでヘッドアップディスプレイでは確認できない。
【０００８】
更に、上記例では、Ｕターン可能か否かをナビゲーションシステムの道幅のデータと自車位置に基づいて判定しているため、ナビゲーションシステムで求められる位置精度よりも微細な判断を行うことはできない。
【０００９】
しかしながら、運転者が真に判断を迷うのは、最小回転半径と道幅との差が少ない場合であり、例えば数十ｃｍ程度の精度で判定できることが望まれる。
【００１０】
本発明は、上記した問題に鑑み、車両の方向転換が可能か否かを運転者が精度良く判定できるように支援することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の方向転換支援装置は、自車両の周囲を撮影した画像を取得する撮像手段と、
前記画像を変換して俯瞰画像を生成する俯瞰画像生成部と、
自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求める最小軌道生成部と、
自車の舵角を検出する舵角センサからの舵角情報を取得する取得部と、
前記舵角情報が示す舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求める予想軌道生成部と、
前記最小軌道と予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して表示装置に表示させる表示制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両の方向転換が可能か否かを運転者が精度良く判断可能なように支援する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】方向転換支援装置の機能構成図
【図２】車両に設置した撮影部の説明図
【図３】車両の舵角θの説明図
【図４】俯瞰画像の生成手法の説明図
【図５】最小軌道の説明図
【図６】予測軌道の説明図
【図７】方向転換支援方法の説明図
【図８】支援実行時の表示例を示す図
【図９】支援実行時の表示例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〈実施例１〉
図１は、本実施例の方向転換支援装置の機能構成図を示す。本実施例の方向転換支援装置によれば、方向転換時に車両が通る軌道を表示することで、運転者の運転習熟度に関わらず、適切に車両を方向転換させることができる。なお、本実施例では、車両の進行方向を１８０度転換する、即ちＵターンする場合について説明するが、これに限らず、如何なる角度の方向転換であっても良い。
【００１５】
図１の方向転換支援装置は、コントローラ１０、カメラ１１、舵角センサ１２、操作部１３、ディスプレイ（表示装置）１４、方向指示器１５、速度センサ１６を備えている。
【００１６】
カメラ１１は、自車の所定位置に設置され、自車両の周囲を撮影する。本実施例では、全周の画像を取得するため、図２に示すように複数のカメラ１１ａ〜１１ｄを設置している。例えばカメラ１１ａは、車室内のルームミラー付近に設置され、車両前方の所定範囲２１ａを撮影する。カメラ１１ｂは、車両の右側上部に設置され、車両の右側方の所定範囲２１ｂを撮影する。カメラ１１ｃは、車両の後側上部に設置され、車両の後方の所定範囲２１ｃを撮影する。カメラ１１ｄは、車両の左側上部に設置され、車両の左側方の所定範囲２１ｄを撮影する。なお、カメラ１１の設置位置や設置数は、これに限らず、自車の周囲の少なくとも一部を撮影できれば良い。また、カメラ１１はＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子等いかなる撮像素子を用いてもよい。
【００１７】
舵角センサ１２は、ステアリング或いは操舵用の車輪の回転角を検出する。本実施例で
は図３に示すように、車両ｃの直進方向ｙに対する前輪Ｗ１の角度θを検出している。
【００１８】
操作部１３は、支援の開始や終了の指示などをコントローラ１０に入力するユーザインタフェースであり、例えば操作ボタン、スイッチ、タッチパネルである。操作部１３は、単に支援の開始又は終了を入力するだけでなく、右Ｕターン、左Ｕターン、表示画像の倍率変更などを選択するものでも良い。
【００１９】
ディスプレイ（表示装置）１４は、最小軌道や予想軌道を運転者（ユーザ）に表示する手段である。ディスプレイ１４は、所謂ナビゲーションシステムのディスプレイと兼用しても良い。
【００２０】
方向指示器１５は、右折或いは左折の合図を出すためのスイッチであり、運転者により右折、中立、左折の状態が選択される。
速度センサ１６は、車両の走行速度を検出するセンサである。
【００２１】
コントローラ１０は、入力情報に応じて方向転換を支援する画像を表示させる処理を行う手段であり、撮像手段３０や、俯瞰画像生成部３１、最小軌道生成部３２、予想軌道生成部３３、表示制御部３４、メモリ３５、取得部３６を有する。
撮像手段３０は、カメラ１１で自車両の周囲を撮影した画像を取得する。
【００２２】
俯瞰画像生成部３１は、撮像手段３０で取得した画像を自車が走行する路面に相当する面上にマッピングして俯瞰画像を生成する。図４は、カメラ画像から俯瞰画像を生成した例を示している。図４中、４１がカメラ１１ａの撮影した画像、４２がカメラ１１ｂの撮影した画像、４３がカメラ１１ｃの撮影した画像、４４がカメラ１１ｄの撮影した画像である。各撮影画像４１〜４４を、自車が走行する路面に相当する面５０上にマッピングする。
【００２３】
例えば画像４１の画素４１ａ〜４１ｄが、面５０の対応箇所５１ａ〜５１ｄにそれぞれ位置するように画像４１を変換して画像５１のように貼り付ける。他の撮影画像４２〜４４についても同様に変換して面５０上の対応箇所にマッピングし、俯瞰画像６０を生成する。なお、面５０は、撮影画像と俯瞰画像のパラドックスを考慮して湾曲面としている。俯瞰画像を生成する手法は、上記マッピングに限らず、カメラ１１で撮影した画像に基づいて車両情報の仮想視点から見た俯瞰画像が得られるものであれば、公知の如何なる手法であっても良い。
【００２４】
最小軌道生成部３２は、自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求める。本実施例において、最小軌道とは、図５に示すように、最大舵角で方向転換する場合に、車両が通る軌道の最外周を示すラインＬ１と最内周を示すラインＬ２を含む。最小軌道は、車両の最大舵角やホイールベース、前方オーバハングといった車両の仕様によって決定されるので、このラインＬ１，Ｌ２を示す画像を予め作成してメモリ３５に記憶させておき、最小軌道生成部３２がメモリから最小軌道の画像を読み出す（求める）。
【００２５】
なお、複数の車種の最小軌道の画像をメモリ３５に記憶させておき、初期設定時に操作部１３の操作により自車の車種を選択し、この初期設定した画像を支援実行時に最小軌道生成部３２が読み出すようにしても良い。また、最小軌道の画像を予め記憶させておく構成に限らず、車両の最小回転半径や車体長、車体幅、ホイールベース、前方オーバハング長といった車両情報を入力し、これらの車両情報に基づいて最小軌道生成部３２が最小軌道を算出しても良い。この場合、最小軌道生成部３２が、支援実行のたびに最小軌道を算出しても良いし、予め算出した最小軌道の画像を作成してメモリ３５に記憶させておき、支援実行時に読み出しても良い。
【００２６】
予想軌道生成部３３は、舵角センサ１２が検出した舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求める。予想軌道生成部３３は、図６に示すように、舵角θで回転中心Ｏを軸に車両が回転した場合に車両が通る予想軌道の最外周を示すラインＬ３の半径Ｒ３を式１で求め、予想軌道の最内周を示すラインＬ４の半径Ｒ４を式２で求める。
【００２７】
Ｒ３＝（Ｗ／sinθ）＋Ｆsinθ＋Ｔｂcosθ・・・（式１）
Ｒ４＝（Ｗ／tanθ）−Ｔ−Ｔａ・・・（式２）
但し、Ｔａ＝（Ｈ−Ｔ）／２
なお、ホイールベースＷ、前方オーバハングＦ、車幅Ｈ、トレッドＴ等の車両情報は、予めメモリ３５に記憶させておく。
【００２８】
表示制御部３４は、最小軌道生成部３２で求めた最小軌道と予想軌道生成部３３で求めた予想軌道を俯瞰画像生成部３１で求めた俯瞰画像情報と重畳してディスプレイ３４に表示させる。
【００２９】
ここで、表示制御部３４は、最小軌道のラインＬ１，Ｌ２及び予想軌道のラインＬ３，Ｌ４の幅を誤差に応じた幅で表示させても良い。例えば、俯瞰画像の歪みや路面の傾き等により、最小軌道及び予想軌道が示す位置と、俯瞰画像上の位置との誤差が生じる場合、当該誤差を予め測定しておき、俯瞰画像上でこの誤差に相当する幅でラインＬ１〜Ｌ４を描画する。例えば誤差が２００ｍｍである場合に俯瞰画像の縮尺が１／８０であれば、ラインＬ１〜Ｌ４を２．５ｍｍで描画する。
取得部３６は、舵角センサ１２からの舵角情報や、速度センサ１６からの速度情報、方向指示器１５による右左折の情報、操作部１３による入力情報などの情報を取得する。
【００３０】
なお、コントローラ１０の構成要素３０〜３４，３６は、基本的な回路を組み合わせて上記機能を実現したハードウェアである。
【００３１】
これらハードウェアは、例えば、ＦＰＧＡ［Field Programmable Gate Array］、ＡＳ
ＩＣ［Application Specific Integrated Circuit］、ＬＳＩ［Large Scale Integration］といった回路を備えても良い。また、当該ハードウェアは、ＩＣ［Integrated Circuit］、ゲートアレイ、論理回路、信号処理回路、アナログ回路といった基本的な回路を備えても良い。
【００３２】
論理回路としては、例えば、ＡＮＤ回路（論理積回路）、ＯＲ回路（論理和回路）、ＮＯＴ回路（否定回路）、ＮＡＮＤ回路（否定的論理積回路）、ＮＯＲ回路（否定的論理和回路）、フリップフロップ回路、カウンタ回路がある。信号処理回路には、信号値に対し、例えば、加算、乗算、除算、反転、積和演算、微分、積分を実行する回路が、含まれていてもよい。アナログ回路には、例えば、信号値に対して、増幅、加算、乗算、微分、積分を実行する回路が、含まれていてもよい。
【００３３】
また、コントローラ１０の構成要素３０〜３４，３６の一部或いは全部は、汎用のプロセッサがファームウェア等のプログラムを実行することによって、上記各機能を実現するものであっても良い。
【００３４】
以上の構成に基づき、方向転換支援装置の制御手順について図７のフローチャート図に基づき説明する。
【００３５】
まず、運転者が操作部１３を操作し、コントローラ１０の取得部３６が支援開始の入力を受けると（Ｓ１）、俯瞰画像生成部３１がカメラ１１による撮影を開始し（Ｓ２）、撮
影画像に基づき俯瞰画像を生成する（Ｓ３）。
【００３６】
また、最小軌道生成部３２は、メモリ３５から最小軌道の画像を読み出す或いは最小軌道を示す数式、即ち式１・式２に最大舵角やホイールベース等の車両情報を代入した数式で最小軌道を求める（Ｓ４）。
【００３７】
更に、舵角センサ１２で舵角を検出し（Ｓ５）、予想軌道生成部３３が、前記舵角で自車が走行した場合の予想軌道を上記式１・式２から求める（Ｓ６）。
【００３８】
そして、表示制御部３４が、前記最小軌道と予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して図８に示すようにディスプレイ１４に表示させる（Ｓ７）。
【００３９】
なお、運転者が操作部１３により右Ｕターン或いは左Ｕターンを選択した場合には、車両の全周を示す俯瞰画像でなく、図９に示すように、車両が方向転換時に走行する部分の画像を選択的に表示しても良い。この場合、右Ｕターン或いは左Ｕターンが選択された場合に表示する部分を予め定めておき、俯瞰画像生成部３１はこの部分のみの画像を生成すれば良い。
【００４０】
運転者は、この表示画像を見て、「最小軌道が反対車線の歩車道境界と干渉する場合には、切り返さずにＵターンできない」「予想軌道が反対車線の歩車道境界や駐車車両等の障害物と干渉しない場合には、現状の舵角で方向転換可能」などと判断できる。
【００４１】
コントローラ１０は、操作部１３により支援終了が指示されるまで上記ステップ（Ｓ２〜Ｓ６）を繰り返す（Ｓ８）。
【００４２】
なお、最小軌道と予想軌道は、同時に表示することに限らず、支援開始後、車両が停止している場合には最小軌道を俯瞰画像に重畳して表示し、車両が走行しているときには最小画像を消し、予想軌道を俯瞰画像に重畳して表示しても良い。
【００４３】
このように本実施例によれば、方向転換時に車両が進行する軌道を俯瞰画像上で確認できるので、Ｕターン等の方向転換が可能かどうかを容易に判断できる。また、本実施例では、ナビゲーションシステムの地図上での確認や目測ではなく、自車から撮影した画像上に最小軌道や予想軌道を描画するので、車両の方向転換が可能か否かを運転者に精度良く示すことができる。また、最小軌道と予想軌道を車両の方向転換が完了する位置まで表示することで、運転者は方向転換が可能かどうかを容易に判断できる。
【００４４】
なお、本実施例における方向転換とは、進行方向を所定角度、例えば、９０度より大きい角度、或いは１００度〜１８０度変更することを意味しても良い。このように、９０度より大きい角度で進行方向を変える場合、それまでの進行方向に対して逆行することになるので周囲の状況を確認するのが難しくなってくる。
【００４５】
また、人の視野角は左右１００度程度であるので、１００度以上の角度で進行方向を変更する場合、それまでの視界の外へ車両を進めることになり、方向転換時の車両軌道の把握が難しくなってくる。
【００４６】
そして、進行方向を変更する角度が大きくなるにつれて車両軌道の予測が難しくなるので、１００度以上から２７０度や３６０度であっても良いが、実使用上、必要となるのはＵターン時に必要な１８０度程度である。
【００４７】
また、車載のディスプレイは、比較的小型で、表示領域が制限されるので、車両軌道を
３６０度表示するよりも利用頻度の高い１８０度程度までの車両軌道を表示するのが良い場合がある。そこで、進行方向を１００度〜１８０度変更する場合の軌道を図９に示すように部分的に表示しても良い。
【００４８】
〈実施例２〉
上記実施例１では、最小軌道や予想軌道の回転半径が回転開始から回転終了まで変わらないものとしたが、走行速度が上がると、遠心力が働くために舵角によって決まる回転半径即ち式１・式２で求める値よりも実際の回転半径が大きくなることがある。
【００４９】
このため、走行速度毎に回転半径を計測し、舵角によって決まる回転半径よりも大きくなる係数を求めてテーブルを作成し、メモリ３５に記憶しておく。
【００５０】
そして、最小軌道生成部３１及び速度センサ１２は、速度センサ１６で検出した速度に対応する係数をメモリ３５のテーブルから求め、式１・式２で求めた回転半径に乗じて最小軌道或いは予想軌道を算出する。なお、その他の構成は実施例１と同様である。
【００５１】
これにより、速度に応じた適切な軌道を表示でき、車両の方向転換が可能か否かを運転者に精度良く示すことができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０ コントローラ
１１ カメラ（撮像部）
１２ 舵角センサ
１３ 操作部
１４ ディスプレイ（表示装置）
３２ 最小軌道生成部
３３ 予想軌道生成部
３４ 表示制御部
３５ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の周囲を撮影した画像を取得する撮像手段と、
前記画像を変換して俯瞰画像を生成する俯瞰画像生成部と、
自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求める最小軌道生成部と、
自車の舵角を検出する舵角センサからの舵角情報を取得する取得部と、
前記舵角情報が示す舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求める予想軌道生成部と、
前記最小軌道と予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して表示装置に表示させる表示制御部と、
を備える方向転換支援装置。
【請求項２】
前記最小軌道及び予想軌道は、方向転換時に車両のボディが通る軌道の最外周を示すラインと最内周を示すラインを含む請求項１に記載の方向転換支援装置。
【請求項３】
前記最外周を示すライン及び最内周を示すラインが、俯瞰画像の歪みに基づく誤差に応じた幅で表示される請求項２に記載の方向転換支援装置。
【請求項４】
自車両の周囲を撮影した画像を取得するステップと、
前記画像を変換して俯瞰画像を生成するステップと、
自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求めるステップと、
自車の舵角情報を取得するステップと、
前記舵角情報が示す舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求めるステップと、
前記最小軌道と予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して表示装置に表示させるステップと、
を備える方向転換支援方法。
【請求項１】
自車両の周囲を撮影した画像を取得する撮像手段と、
前記画像を変換して俯瞰画像を生成する俯瞰画像生成部と、
自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求める最小軌道生成部と、
自車の舵角を検出する舵角センサからの舵角情報を取得する取得部と、
前記舵角情報が示す舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求める予想軌道生成部と、
前記最小軌道と予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して表示装置に表示させる表示制御部と、
を備える方向転換支援装置。
【請求項２】
前記最小軌道及び予想軌道は、方向転換時に車両のボディが通る軌道の最外周を示すラインと最内周を示すラインを含む請求項１に記載の方向転換支援装置。
【請求項３】
前記最外周を示すライン及び最内周を示すラインが、俯瞰画像の歪みに基づく誤差に応じた幅で表示される請求項２に記載の方向転換支援装置。
【請求項４】
自車両の周囲を撮影した画像を取得するステップと、
前記画像を変換して俯瞰画像を生成するステップと、
自車両が最小回転半径で走行した場合の最小軌道を求めるステップと、
自車の舵角情報を取得するステップと、
前記舵角情報が示す舵角で自車が走行した場合の予想軌道を求めるステップと、
前記最小軌道と予想軌道を前記俯瞰画像情報と重畳して表示装置に表示させるステップと、
を備える方向転換支援方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１８４８５（Ｐ２０１１−１１８４８５Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７２８７２（Ｐ２００９−２７２８７２）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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