運転支援装置
【課題】タイヤの走行予測軌跡を認識できる運転支援装置を提供する。
【解決手段】車両が後退する際に運転者を支援する運転支援装置であって、車両の後方画像を撮像するカメラと、自車両の操舵角を検出する操舵角検出部と、操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を後方に延長したタイヤ幅の軌跡の画像を生成し、カメラが撮像した後方画像にタイヤ幅の軌跡の画像を重ねた画像を生成する表示処理部と、表示処理部が生成した画像を表示する表示部と、を備える運転支援装置とする。
【解決手段】車両が後退する際に運転者を支援する運転支援装置であって、車両の後方画像を撮像するカメラと、自車両の操舵角を検出する操舵角検出部と、操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を後方に延長したタイヤ幅の軌跡の画像を生成し、カメラが撮像した後方画像にタイヤ幅の軌跡の画像を重ねた画像を生成する表示処理部と、表示処理部が生成した画像を表示する表示部と、を備える運転支援装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を運転する運転者に対し運転支援を行う車両の運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駐車などの際、車両の運転席のディスプレイの画面上に、車両後部に搭載されたカメラで撮像された画像を映し出すとともにこの画像上に走行予測車両枠、及び、タイヤ走行予測線を表示する運転支援システムが知られている。走行予測車両枠は、車両が移動した場合に、車両が存在する位置を示す枠である。タイヤ走行予測線は、車両が移動した場合に、車両のタイヤの中心が走行する位置を示す線である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１、図２、及び、図３は、運転支援装置のディスプレイに表示される走行予測車両枠を含む画像の例を示す図である。図３は、タイヤ走行予測線を含む画像の例を示す図である。図１及び図３は、ステアリングの操舵角が０度で、直進して後退する場合の例を示す図である。図１０は、ステアリングの操舵角が０度ではなく、回転して後退する場合の例を示す図である。操舵角は、車両の進行方向に対する前輪の傾きである。図１、図２、及び、図３では、車両の後方に設置されたカメラの画像に走行予測車両枠が重ねられている。図１、図２、及び、図３の例では、駐車枠で囲まれる駐車スペースに障害物及び穴が存在する。
【０００５】
車両の運転者は、駐車枠に車両が収まるか否かを、走行予測車両枠により、認識することができる。車両の運転者は、走行予測車両枠を確認しながら、ステアリング等を操作し、駐車枠に車両を収めることができる。
【０００６】
しかし、走行予測車両枠及びタイヤ走行予測線では、車両の運転者は、タイヤがどの位置を通過するかを正確に認識することが難しい。よって、車両の運転者が、タイヤが金属片等の障害物に接触するか否か、タイヤが穴や溝などに脱輪するか否かを正確に判別することは困難である。
【０００７】
また、コインパーキング等の駐車場では、車両ロック装置が設置される場合がある。車両ロック装置は、駐車車両の車体底面に向けて起倒可能なロック板（可動翼）やロック板を起倒させる機構部等を備えた装置である。車両ロック装置は、駐車車両の前輪と後輪との間に位置するように駐車スペース内に設置される。車両ロック装置が設置された駐車場で車両を駐車する際、タイヤが車両ロック装置の上を通過することが求められる。この時、車両の運転者は、走行予測車両枠及びタイヤ走行予測線では、車両のタイヤが車両ロック装置の上を通過するか否か容易に認識することができない。
【０００８】
本発明は、タイヤの走行予測軌跡を認識できる運転支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の運転支援装置は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
【００１０】
運転支援装置の一態様は、車両が進行する際に運転者を支援する運転支援装置であって、前記車両の前方又は後方の画像を撮像するカメラからの画像を取得するカメラ画像取得部と、自車両の操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角を取得する操舵角取得部と、前記操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を前方又は後方に延長したタイヤ幅の軌跡の画像を生成し、前記カメラが撮像した前記前方又は後方画像に前記タイヤ幅の軌跡の画像を重ねた画像を生成し、生成した画像を表示する表示部へ出力する表示処理部と、を備える運転支援装置である。
運転支援装置の他の態様は、車両が進行する際に運転者を支援する運転支援装置であって、前記車両の前方又は後方画像を撮像するカメラからの画像を取得するカメラ画像取得部と、自車両の操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角を取得する操舵角取得部と、前記操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を前方又は後方に延長したタイヤ幅の軌跡上に、前記タイヤのタイヤ幅及びタイヤ幅の軌跡の方向に基づいてタイヤの立体画像を生成し、前記カメラが撮像した前記前方又は後方画像に前記タイヤの立体画像を重ねた画像を生成し、生成した画像を表示する表示部へ出力する表示処理部と、を備える運転支援装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タイヤの走行予測軌跡を認識できる運転支援装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、運転支援装置のディスプレイに表示される走行予測車両枠を含む画像の例を示す図である。
【図２】図２は、運転支援装置のディスプレイに表示される走行予測車両枠を含む画像の例を示す図である。
【図３】図３は、運転支援装置のディスプレイに表示される走行予測車両枠を含む画像の例を示す図である。
【図４】図４は、運転支援装置の例を示す図である。
【図５】図５は、運転支援装置の動作フローの例を説明する図である。
【図６】図６は、図５の動作フローのステップＳ１０４の「タイヤ幅の軌跡を算出」の動作フローの例を示す図である。
【図７】図７は、回転中心Ｏと車両との関係を示す図である。
【図８】図８は、タイヤ幅の軌跡の例を示す図である。
【図９】図９は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１０】図１０は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１１】図１１は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１２】図１２は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１３】図１３は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１４】図１４は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１５】図１５は、運転支援装置のカメラと路面との関係の例を示す図である。
【図１６】図１６は、カメラが撮影したタイヤ痕及び路面の画像の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明にかかる運転支援装置について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は開示の実施形態の構成に限定されない。
【００１４】
ここで説明する運転支援装置は、例えば、乗用自動車、トラック等の車両に搭載される。
〔実施形態１〕
（構成例）
【００１５】
図４は、運転支援装置の例を示す図である。車両支援装置２００は、車両１００に搭載される。運転支援装置２００は、カメラ画像取得部２１０、カメラ２１２、操舵角取得部２２０、操舵角センサ２２２、シフト位置取得部２３０、シフト位置センサ２３２、画像処理部２４０、ディスプレイ２４２、記憶部２５０を有する。
【００１６】
カメラ画像取得部２１０は、カメラ２１２が撮像した画像データを取得する。カメラ画像取得部２１０は、カメラ２１２を制御する。
【００１７】
カメラ２１２は、車両の後方に設置される。カメラ２１２は、車両後方の外部空間を撮像することが可能である。カメラ２１２は、例えば、スチルカメラ、ビデオカメラが挙げられる。カメラ２１２の設置位置、設置角度（レンズの向きなど）は、あらかじめ所定の値に設定されている。カメラ２１２の設置位置、設置角度は、可変であってもよい。カメラ２１２のレンズの向きは、車両の後方斜め下方向である。
【００１８】
操舵角取得部２２０は、車両のステアリング（ハンドル）の操舵角を示す情報（操舵角情報）を取得する。操舵角取得部２２０は、例えば、車載用の操舵角センサ２２２から操舵角情報を取得することができる。操舵角情報は、ＣＡＮ（Controller Area Network）
情報から取得されてもよい。
【００１９】
シフト位置取得部２３０は、シフト位置センサ２３２が検出したシフトレバーの位置の情報を、シフト位置センサ２３２から取得する。シフト位置センサ２３２は、車両１００のシフトレバーの位置を検出する。
【００２０】
画像処理部２４０は、カメラ画像取得部２１０、操舵角取得部２２０、シフト位置取得部２３０、及び、記憶部２５０からの情報を基に、ディスプレイ２４２に表示する画像を生成する。画像処理部２４０は、走行予測車両枠、タイヤのタイヤ幅の軌跡を算出することができる。
【００２１】
ディスプレイ２４２は、運転席から視認できる位置に設置される。ディスプレイ２４２には、画像処理部２４０が処理した画像が表示される。ディスプレイ２４２に表示される画像は、車両１００内のバックミラーに映るものと同様にするため、鏡像であってもよい。
【００２２】
記憶部２５０は、画像処理部２４０などが使用するデータやプログラム等を格納する。記憶部２５０は、車両に装着されるタイヤの形状情報、車両形状情報、カメラ２１２の情報等を格納する。タイヤの形状情報は、タイヤの幅、タイヤの直径等である。車両形状情報は、車両幅、ホイールベース等である。カメラ２１２の情報は、カメラの画像の画角、設置位置、レンズの向き、レンズの性能等である。
【００２３】
運転支援装置２００は、ＰＣ、ワークステーション（ＷＳ、Work Station）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）のような専用または汎用のコンピュータ、あるいは、コンピュータを搭載した電子機器を使用して実現可能である。また、運転支援装置２００は、カーナビゲーション装置のような専用または汎用のコンピュータ、あるいは、コンピュータを搭載した電子機器を使用して実現可能である。
【００２４】
コンピュータ、すなわち、情報処理装置は、プロセッサ、主記憶装置、及び、二次記憶装置や、通信インタフェース装置のような周辺装置とのインタフェース装置を含む。主記
憶装置及び二次記憶装置は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２５】
コンピュータは、プロセッサが記録媒体に記憶されたプログラムを主記憶装置の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて周辺機器が制御されることによって、所定の目的に合致した機能を実現することができる。
【００２６】
プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Data Signal Processor）である。主記憶装置は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。
【００２７】
二次記憶装置は、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ハードディス
クドライブ（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）である。また、二次記憶装置は、リムーバブル
メディア、即ち可搬記録媒体を含むことができる。リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、あるいは、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）のようなディスク記録媒体である。
【００２８】
通信インタフェース装置は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースボードや、無線通信のための無線通信回路である。
【００２９】
周辺装置は、上記の二次記憶装置や通信インタフェース装置の他、キーボードやポインティングデバイスのような入力装置や、ディスプレイ装置やプリンタのような出力装置を含む。また、入力装置は、カメラのような映像や画像の入力装置や、マイクロフォンのような音声の入力装置を含むことができる。また、出力装置は、スピーカのような音声の出力装置を含むことができる。
【００３０】
運転支援装置２００を実現するコンピュータは、プロセッサが二次記憶装置に記憶されているプログラムを主記憶装置にロードして実行することによって、カメラ画像取得部２１０、操舵角取得部２２０、シフト位置取得部２３０及び画像処理部２４０としての機能を実現する。一方、記憶部２５０は、主記憶装置または二次記憶装置の記憶領域に設けられる。
（動作例）
【００３１】
図５は、運転支援装置の動作フローの例を説明する図である。
【００３２】
運転支援装置２００のシフト位置センサ２２２が、シフトレバーがリバース（後退）の位置であることを検出することを契機として、図５の動作フローは開始される。
【００３３】
シフト位置取得部２３０は、シフト位置センサ２３２から、シフトレバーがリバースの位置である情報を取得する。シフト位置取得部２３０は、カメラ画像取得部２１０、操舵角取得部２２０、画像処理部２４０に、シフトレバーがリバースの位置であることを通知する。
【００３４】
画像処理部２４０は、記憶部２５０にあらかじめ格納されるタイヤ形状情報を、記憶部２５０から取得する（Ｓ１０１）。記憶部２５０には、タイヤの幅を含むタイヤの形状情報が格納される。タイヤの形状情報は、工場出荷時、若しくは、ユーザの操作により、記憶部２５０に格納され得る。タイヤの形状情報は、ＣＡＮ情報から取得されてもよい。
【００３５】
カメラ２１２は、車両後方を撮像する。カメラ画像取得部２１０は、カメラ２１２から、車両後方を撮像した画像を取得する（Ｓ１０２）。
【００３６】
操舵角取得部２２０は、操舵センサ２２２から操舵角情報を取得する（Ｓ１０３）。操舵角情報は、車両のステアリングの操舵角を示す情報である。
【００３７】
画像処理部２４０は、カメラ画像取得部２１０から車両後方の画像、操舵角取得部２２０から、操舵角情報を取得する。また、画像処理部２４０は、記憶部２５０から、車両形状情報を取得する。車両形状情報は、車両幅、ホイールベース等を含む。画像処理部２４０は、取得した情報を使用して、タイヤ幅の軌跡の空間座標を算出する（Ｓ１０４）。タイヤ幅の軌跡の算出については、後に詳述する。タイヤ幅の軌跡は、現在の操舵角で車両が後退した場合に、タイヤが通過する位置である。
【００３８】
画像処理部２４０は、ステップＳ１０４で算出したタイヤ幅の軌跡の空間座標から、カメラ画像取得部２１０から取得した車両後方の画像の座標に合わせた、タイヤ幅軌跡描画データを生成する（Ｓ１０５）。ここで、車両のタイヤの底面が作る平面及び車両の周辺が同一平面であると仮定する。即ち、カメラ２１２が撮像する画像は、車両のタイヤの底面が作る平面と同一であると仮定する。カメラ２１２のレンズの画角、カメラ２１２の設置位置、カメラ２１２のレンズの方向等は、既知である。このため、カメラ２１２が撮影した画像の各画素が空間座標上でどの位置に対応するかは、容易に算出されうる。よって、画像処理部２４０は、タイヤ幅の軌跡の空間座標から、車両後方の画像の座標に合わせた、タイヤ幅軌跡描画データを生成することができる。
【００３９】
また、運転支援装置２００は、あらかじめ乾いた路面をタイヤを濡らした車両で走行し、路面のタイヤ痕をカメラ２１２で撮影しておいてもよい。この場合、カメラ２１２があらゆる操舵角、移動距離等の条件についてタイヤ痕を撮影し、画像処理部２４０がタイヤ痕を抽出し、操舵角等の条件毎にタイヤ幅軌跡の画像として記憶部２５０に格納する。画像処理部２４０は、操舵角等の条件に応じて記憶部２５０からタイヤ幅軌跡の画像を読み出し、この画像を車両後方の画像の座標に合わせたタイヤ幅軌跡描画データとすることができる。画像処理部２４０は、記憶部２５０に格納された画像を使用すると、タイヤ幅軌跡の算出をしなくてもよいため、画像処理部２４０における画像処理の負荷を軽減できる。
【００４０】
画像処理部２４０は、車両形状情報、操舵角情報等に基づいて、車体軌跡の空間座標を算出する（Ｓ１０６）。車体軌跡は、現在の操舵角で車両が後退した場合に、車体（車両）が通過する領域である。車体軌跡の空間座標は、周知の方法により算出され得る。
【００４１】
画像処理部２４０は、ステップＳ１０６で算出した車体軌跡の空間座標から、カメラ画像取得部２１０から取得した車両後方の画像の空間に合わせた、車体軌跡描画データ（走行予測車両枠の描画データ）を生成する（Ｓ１０７）。
【００４２】
画像処理部２４０は、カメラ画像取得部２１０から取得した画像に、ステップＳ１０５で生成したタイヤ幅軌跡描画データ、および、ステップＳ１０７で生成した車体軌跡描画データを重ねた画像を生成する（Ｓ１０８）。ディスプレイ２４２は、画像処理部２４０が生成した画像を表示する。画像処理部２４０は、カメラ画像取得部２１０から取得した画像が完全に隠れないように、タイヤ幅軌跡の領域を半透明の色にすることができる。また、画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡をタイヤ幅軌跡の領域の枠（枠線）のみとしてもよい。
【００４３】
シフト位置取得部２３０は、シフトレバーがリバースの位置であるか否かをシフト位置センサを介して確認する（Ｓ１０９）。シフトレバーがリバースの位置である場合（Ｓ１０９；ＹＥＳ）、運転支援装置２００は、ステップＳ１０２以降の処理を繰り返す。シフトレバーがリバースの位置でない場合（Ｓ１０９；ＮＯ）、運転支援装置２００は処理を
終了する。
【００４４】
図５の動作フローにより、シフトレバーがリバースの位置になると、運転支援装置２００のディスプレイ２４２に、カメラ２１２が撮像した車両後方の画像と、操舵角に応じたタイヤ幅の予測軌跡および走行予測車両枠とが、重ねて表示される。走行予測車両枠は、表示されなくてもよい。
〈タイヤ幅の軌跡の算出〉
【００４５】
図６は、図５のステップＳ１０４の「タイヤ幅の軌跡を算出」の動作フローの例を示す図である。
【００４６】
画像処理部２４０は、操舵角情報から、操舵角が直前の操舵角と比べて変化があったかを確認する（Ｓ２０１）。操舵角が変化していない場合（Ｓ２０１；ＮＯ）、画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡の空間座標を、直前に算出したものと同じとして、この動作フローの処理を終了する。ここで、直前の操舵角情報がない場合（即ち、初めて、この動作フローを実施する場合）は、操舵角が変化したとする。
【００４７】
操舵角が直前の操舵角と比べて変化があった場合（Ｓ２０１；ＹＥＳ）、画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡の空間座標を新たに算出する。操舵角が変化すると、タイヤ幅軌跡が変化するからである。画像処理部２４０は、操舵角取得部２２０から現在の操舵角φを取得する（Ｓ２０２）。
【００４８】
画像処理部２４０は、車両１００の操舵角φに対する回転中心Ｏの位置を算出する（Ｓ２０３）。操舵角φが０度でない場合、車両１００は回転中心Ｏを中心として回転する。回転中心Ｏの位置は、操舵角φ及びホイールベースＷに依存する。ホイールベースＷは、車両１００の前輪の車軸と後輪の車軸との間の距離である。ホイールベースＷは、車両形状情報として、記憶部２５０にあらかじめ格納され得る。操舵角φが０度である場合、回転中心Ｏは算出されない。ただし、操舵角φが０度である場合、回転中心Ｏは、後輪の車軸上の車両１００から無限遠の位置であるとみなしてもよい。
【００４９】
図７は、回転中心Ｏと車両との関係を示す図である。車両１００の前輪の操舵角は、角度φである。回転中心Ｏは、車両１００の外輪側の前輪の車軸の延長線と後輪の車軸の延長線との交点である。ここで、図７のように、車両１００の前輪が進行方向に対して右側に傾いている場合、進行方向に対して右側のタイヤを内輪側、左側のタイヤを外輪側とする。
【００５０】
図６に戻って、画像処理部２４０は、回転中心Ｏから後輪の各タイヤ端までの距離（回転半径）を算出する（Ｓ２０４）。
【００５１】
図７を参照して、各回転半径を定義する。回転中心Ｏから外輪側の後輪外側のタイヤ端までの距離を回転半径Ｒｏとする。回転中心Ｏから外輪側の後輪内側のタイヤ端までの距離を回転半径Ｒｏｉとする。回転中心Ｏから内輪側の後輪外側のタイヤ端までの距離を回転半径Ｒｉとする。回転中心Ｏから内輪側の後輪内側のタイヤ端までの距離を回転半径Ｒｉｏとする。各回転半径は、次のように算出される。ここで、タイヤ幅をｗ、車両１００の全幅（外輪側の後輪外側から内輪側の後輪外側までの距離）をＶとする。
【数１】
【００５２】
図６に戻って、画像処理部２４０は、車両１００の後輪のタイヤ端が描く軌跡を算出する（Ｓ２０５）。画像処理部２４０は、車両１００が、現在の車両１００の位置から所定の距離後退した場合のタイヤ端が描く軌跡を求める。この所定の距離は、運転者があらかじめ設定してもよい。この所定の距離は、記憶部２５０に格納され得る。また、この所定の距離は、後輪の車軸の中心が移動する距離とすることができる。車両１００の後輪の各タイヤ端は、回転中心Ｏを中心に、現在の車両１００の位置から車両が後退する方向に、各回転半径の円弧を描く。内輪側のタイヤの２つのタイヤ端が描く軌跡に囲まれる領域が、内輪側のタイヤのタイヤ幅の軌跡となる。また、外輪側のタイヤの２つのタイヤ端が描く軌跡に囲まれる領域が、外輪側のタイヤのタイヤ幅の軌跡となる。
【００５３】
回転中心Ｏが存在しない場合、車両１００の後輪のタイヤ端が描く軌跡は、現在の車両１００の位置からまっすぐ所定の距離後退した場合のタイヤ端が描く軌跡となる。また、左右のタイヤのそれぞれの２つのタイヤ端に囲まれる領域がタイヤ幅の軌跡となる。
【００５４】
図８は、タイヤ幅の軌跡の例を示す図である。図８は、車両１００の操舵角が角度φである場合に、車両１００が、回転中心Ｏを中心として所定の距離後退した場合のタイヤ幅の軌跡の例を示している。
【００５５】
図６に戻って、画像処理部２４０は、ステップＳ２０５で算出したタイヤ幅の軌跡の空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する（Ｓ２０６）。このタイヤ幅の軌跡の空間座標は、車両１００に対する相対的な座標として算出される。タイヤ幅の軌跡の空間座標が算出されると、この動作フローの処理は終了する。
【００５６】
図６の動作フローにより、タイヤ幅の軌跡の空間座標が算出される。
（表示例）
【００５７】
図９は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図９は、図１の例と同様に、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度である場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠及びタイヤ幅軌跡の領域の枠が重ねられている。駐車枠で囲まれる駐車スペースには、障害物及び穴が存在する。
【００５８】
車両１００の運転者は、ディスプレイ２４２に表示された図９の画像により、直進して後退した場合に、タイヤが障害物や穴の上を通過するか否かを確認することができる。図９の例では、車両１００の運転者は、タイヤが穴の上を通過するが障害物の上を通過しな
いことを認識できる。よって、運転者は、ステアリングを操作すること等により、穴を避けることができる。
【００５９】
図１０は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１０は、図２の例と同様に、車両１００が駐車枠に回転して後退する場合（操舵角φが０度でない場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠及びタイヤ幅軌跡の領域の枠が重ねられている。駐車枠で囲まれる駐車スペースには、障害物及び穴が存在する。
【００６０】
車両１００の運転者は、ディスプレイ２４２に表示された図１０の画像により、このままの操舵角φで後退した場合に、タイヤが障害物や穴の上を通過するか否かを確認することができる。図１０の例では、車両１００の運転者は、タイヤが障害物及び穴の上を通過することを認識できる。よって、運転者は、ステアリングを操作すること等により、障害物及び穴を避けることができる。運転者は、タイヤ幅の表示により、タイヤの内側と外側に直近の障害物等に接触するか否かを見極めることができる。
【００６１】
図１１は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１１は、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度である場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠、タイヤ幅軌跡の領域の枠及びタイヤの立体画像が重ねられている。
【００６２】
画像処理部２４０は、カメラ２１２が撮像した画像、走行予測車両枠、タイヤ幅軌跡の領域の枠に、さらに、タイヤの立体画像を重ねることができる。画像処理部２４０は、例えば、図６の動作フローのステップＳ１０８で、タイヤの立体画像を重ねることができる。タイヤの立体画像は、記憶部２５０に格納されるタイヤ形状情報から作成され得る。また、あらかじめ、タイヤをあらゆる方向から撮影した画像を撮影して記憶部２５０に格納しておいたものを、タイヤの立体画像として使用してもよい。画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡のタイヤの走行方向、タイヤ幅に合わせてタイヤの立体画像を調整する。
【００６３】
タイヤの立体画像をカメラ２１２が撮像した画像に重ねることにより、運転者は、タイヤの向き等を容易に認識できる。
【００６４】
図１２は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１２は、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度でない場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠、タイヤ幅軌跡の領域の枠及びタイヤの立体画像が重ねられている。
【００６５】
表示されるタイヤの立体画像におけるタイヤの向きは、タイヤ幅軌跡の方向に合わせて変化する。即ち、タイヤの向きは、車両１００の操舵角φによって、変化する。また、表示されるタイヤの立体画像におけるタイヤの大きさ（タイヤ幅、タイヤの直径など）は、タイヤ幅軌跡の幅に合わせて変化する。
【００６６】
図１３は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１３は、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度である場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠、及び、タイヤの立体画像が重ねられている。画像処理部２４０は、カメラ２１２が撮像した画像、及び、走行予測車両枠に、タイヤ幅軌跡の領域の枠を重ねずに、タイヤの立体画像を重ねてもよい。
【００６７】
図１４は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１４は、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度である場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠、タイヤ幅軌跡の領域の枠及びタイヤの立体画
像が重ねられている。タイヤの立体画像は、タイヤ幅軌跡の中間位置に表示されている。タイヤの立体画像を表示する位置は、ユーザの設定等により自由に変更され得る。タイヤの立体画像を表示する位置は、車両１００からの距離などによって指定され得る。タイヤがタイヤ幅軌跡の上を転がって移動するように、タイヤの立体画像が表示されてもよい。また、運転者の操作によって、タイヤの立体画像がタイヤ幅軌跡上を自由に移動できるようにしてもよい。タイヤの立体画像の表示位置をタイヤ幅軌跡の上で変更することにより、運転者はタイヤがどの位置をどのように移動するかを認識することができる。また、タイヤの大きさと障害物の大きさとを相対的に視認できることにより、運転者は、タイヤが障害物を乗り越えることができるか否か判別することができる。
〈タイヤ幅の計測〉
【００６８】
車両１００のタイヤが交換されること等により、車両１００に装着されるタイヤのタイヤ幅が変更される場合がある。このような場合、運転者は、記憶部２５０に格納されるタイヤ形状情報を書き換えることができる。また、運転支援装置２００は、次のように、タイヤのタイヤ幅を実際に計測して求めてもよい。
【００６９】
あらかじめ水などで車両１００のタイヤを濡らした上で、車両１００が、乾いた路面を、前方方向に直進する。運転支援装置１００のカメラ２１２は、車両後方のタイヤ痕を撮像する。
【００７０】
図１５は、運転支援装置のカメラと路面との関係の例を示す図である。ここで、カメラ２１２の設置位置の路面からの高さを、高さｈ、カメラ２１２のレンズの方向と路面とのなす角を、角度θとする。カメラ２１２のレンズの中心からカメラのレンズ方向に伸ばした直線と路面との交点を点Ｃとする。カメラ２１２と点Ｃとの距離は、ｈ／ｓｉｎθとなる。
【００７１】
図１６は、カメラが撮影したタイヤ痕及び路面の画像の例である。画像の下から上に向かって、カメラ２１２からの実際の距離は遠くなる。画像処理部２４０は、カメラ２１２が撮像した画像から、タイヤ痕部分を抽出する。乾いた路面を濡れたタイヤで走行すると、路面とタイヤ痕とのコントラストが明確になるため、画像処理部２４０は、タイヤ痕を抽出しやすい。
【００７２】
図１６の画像内の点Ｃは、図１５の点Ｃに対応する。図１６の画像の点Ｃを通る横幅の実際の画角を角度２ψとする。点Ｃから画像の端（左端）までの実際の距離は、ｈ／（ｓｉｎθｃｏｓψ）となる。ここで、図１６のように、点Ｃから画像の端（左端）までの画像におけるドット数を、Ａ１、点Ｃから画像の左端までの直線がタイヤ痕を横切るドット数を、Ａ２とする。画角ψが非常に小さい場合、実際のタイヤ幅は、次のように求められる。
【数２】
【００７３】
画像に映る対象物の画像１ドット当たりの実際の距離は、カメラから対称物への距離に反比例する。カメラの画角、設置位置及び設置角度等は、既知である。これらのことを利用して、車両のタイヤの底面が作る平面及び車両の周辺が同一平面であると仮定すると、画像上のタイヤ痕（走行跡）からタイヤ幅がより正確に算出され得る。
【００７４】
画像処理部２４０は、算出したタイヤのタイヤ幅をタイヤ形状情報として、記憶部２５０に格納する。画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡の算出の際、このタイヤ幅の情報を使用することができる。
【００７５】
（変形例）
上記では、カメラ２１２が車両の後方に設置され、後輪のタイヤ幅の軌跡を表示する構成としたが、上記の場合と同様にして、カメラが車両の前方に設置され、前方に進行して駐車等を行う際に、前輪のタイヤ幅の軌跡を表示する構成とすることも可能である。この場合、図５の動作フローに相当する動作は、運転者が入力装置等により運転支援開始を指示すること等により開始され、運転支援終了を指示すること等により終了する。前輪の各タイヤ端の回転半径は、後輪の場合と同様に、操舵角φ、ホイールベースＷ、タイヤ幅ｗ、車幅Ｖ等から算出される。
（実施形態の作用効果）
【００７６】
運転支援装置２００によると、車両の運転者は操舵角に応じたタイヤ幅及びタイヤの通過位置を把握できる。運転支援装置２００によれば、車両の下の障害物の回避、車両の下の溝等への脱輪の防止が可能となる。また、タイヤの大きさと障害物の大きさとを相対的に視認できることにより、運転者は、タイヤが障害物を乗り越えることができるか否か判別することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１００ 車両
２００ 運転支援装置
２１０ カメラ画像取得部
２１２ カメラ
２２０ 操舵角取得部
２２２ 操舵角センサ
２３０ シフト位置取得部
２３２ シフト位置センサ
２４０ 画像処理部
２４２ ディスプレイ
２５０ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を運転する運転者に対し運転支援を行う車両の運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駐車などの際、車両の運転席のディスプレイの画面上に、車両後部に搭載されたカメラで撮像された画像を映し出すとともにこの画像上に走行予測車両枠、及び、タイヤ走行予測線を表示する運転支援システムが知られている。走行予測車両枠は、車両が移動した場合に、車両が存在する位置を示す枠である。タイヤ走行予測線は、車両が移動した場合に、車両のタイヤの中心が走行する位置を示す線である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１、図２、及び、図３は、運転支援装置のディスプレイに表示される走行予測車両枠を含む画像の例を示す図である。図３は、タイヤ走行予測線を含む画像の例を示す図である。図１及び図３は、ステアリングの操舵角が０度で、直進して後退する場合の例を示す図である。図１０は、ステアリングの操舵角が０度ではなく、回転して後退する場合の例を示す図である。操舵角は、車両の進行方向に対する前輪の傾きである。図１、図２、及び、図３では、車両の後方に設置されたカメラの画像に走行予測車両枠が重ねられている。図１、図２、及び、図３の例では、駐車枠で囲まれる駐車スペースに障害物及び穴が存在する。
【０００５】
車両の運転者は、駐車枠に車両が収まるか否かを、走行予測車両枠により、認識することができる。車両の運転者は、走行予測車両枠を確認しながら、ステアリング等を操作し、駐車枠に車両を収めることができる。
【０００６】
しかし、走行予測車両枠及びタイヤ走行予測線では、車両の運転者は、タイヤがどの位置を通過するかを正確に認識することが難しい。よって、車両の運転者が、タイヤが金属片等の障害物に接触するか否か、タイヤが穴や溝などに脱輪するか否かを正確に判別することは困難である。
【０００７】
また、コインパーキング等の駐車場では、車両ロック装置が設置される場合がある。車両ロック装置は、駐車車両の車体底面に向けて起倒可能なロック板（可動翼）やロック板を起倒させる機構部等を備えた装置である。車両ロック装置は、駐車車両の前輪と後輪との間に位置するように駐車スペース内に設置される。車両ロック装置が設置された駐車場で車両を駐車する際、タイヤが車両ロック装置の上を通過することが求められる。この時、車両の運転者は、走行予測車両枠及びタイヤ走行予測線では、車両のタイヤが車両ロック装置の上を通過するか否か容易に認識することができない。
【０００８】
本発明は、タイヤの走行予測軌跡を認識できる運転支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の運転支援装置は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
【００１０】
運転支援装置の一態様は、車両が進行する際に運転者を支援する運転支援装置であって、前記車両の前方又は後方の画像を撮像するカメラからの画像を取得するカメラ画像取得部と、自車両の操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角を取得する操舵角取得部と、前記操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を前方又は後方に延長したタイヤ幅の軌跡の画像を生成し、前記カメラが撮像した前記前方又は後方画像に前記タイヤ幅の軌跡の画像を重ねた画像を生成し、生成した画像を表示する表示部へ出力する表示処理部と、を備える運転支援装置である。
運転支援装置の他の態様は、車両が進行する際に運転者を支援する運転支援装置であって、前記車両の前方又は後方画像を撮像するカメラからの画像を取得するカメラ画像取得部と、自車両の操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角を取得する操舵角取得部と、前記操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を前方又は後方に延長したタイヤ幅の軌跡上に、前記タイヤのタイヤ幅及びタイヤ幅の軌跡の方向に基づいてタイヤの立体画像を生成し、前記カメラが撮像した前記前方又は後方画像に前記タイヤの立体画像を重ねた画像を生成し、生成した画像を表示する表示部へ出力する表示処理部と、を備える運転支援装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タイヤの走行予測軌跡を認識できる運転支援装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、運転支援装置のディスプレイに表示される走行予測車両枠を含む画像の例を示す図である。
【図２】図２は、運転支援装置のディスプレイに表示される走行予測車両枠を含む画像の例を示す図である。
【図３】図３は、運転支援装置のディスプレイに表示される走行予測車両枠を含む画像の例を示す図である。
【図４】図４は、運転支援装置の例を示す図である。
【図５】図５は、運転支援装置の動作フローの例を説明する図である。
【図６】図６は、図５の動作フローのステップＳ１０４の「タイヤ幅の軌跡を算出」の動作フローの例を示す図である。
【図７】図７は、回転中心Ｏと車両との関係を示す図である。
【図８】図８は、タイヤ幅の軌跡の例を示す図である。
【図９】図９は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１０】図１０は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１１】図１１は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１２】図１２は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１３】図１３は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１４】図１４は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。
【図１５】図１５は、運転支援装置のカメラと路面との関係の例を示す図である。
【図１６】図１６は、カメラが撮影したタイヤ痕及び路面の画像の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明にかかる運転支援装置について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は開示の実施形態の構成に限定されない。
【００１４】
ここで説明する運転支援装置は、例えば、乗用自動車、トラック等の車両に搭載される。
〔実施形態１〕
（構成例）
【００１５】
図４は、運転支援装置の例を示す図である。車両支援装置２００は、車両１００に搭載される。運転支援装置２００は、カメラ画像取得部２１０、カメラ２１２、操舵角取得部２２０、操舵角センサ２２２、シフト位置取得部２３０、シフト位置センサ２３２、画像処理部２４０、ディスプレイ２４２、記憶部２５０を有する。
【００１６】
カメラ画像取得部２１０は、カメラ２１２が撮像した画像データを取得する。カメラ画像取得部２１０は、カメラ２１２を制御する。
【００１７】
カメラ２１２は、車両の後方に設置される。カメラ２１２は、車両後方の外部空間を撮像することが可能である。カメラ２１２は、例えば、スチルカメラ、ビデオカメラが挙げられる。カメラ２１２の設置位置、設置角度（レンズの向きなど）は、あらかじめ所定の値に設定されている。カメラ２１２の設置位置、設置角度は、可変であってもよい。カメラ２１２のレンズの向きは、車両の後方斜め下方向である。
【００１８】
操舵角取得部２２０は、車両のステアリング（ハンドル）の操舵角を示す情報（操舵角情報）を取得する。操舵角取得部２２０は、例えば、車載用の操舵角センサ２２２から操舵角情報を取得することができる。操舵角情報は、ＣＡＮ（Controller Area Network）
情報から取得されてもよい。
【００１９】
シフト位置取得部２３０は、シフト位置センサ２３２が検出したシフトレバーの位置の情報を、シフト位置センサ２３２から取得する。シフト位置センサ２３２は、車両１００のシフトレバーの位置を検出する。
【００２０】
画像処理部２４０は、カメラ画像取得部２１０、操舵角取得部２２０、シフト位置取得部２３０、及び、記憶部２５０からの情報を基に、ディスプレイ２４２に表示する画像を生成する。画像処理部２４０は、走行予測車両枠、タイヤのタイヤ幅の軌跡を算出することができる。
【００２１】
ディスプレイ２４２は、運転席から視認できる位置に設置される。ディスプレイ２４２には、画像処理部２４０が処理した画像が表示される。ディスプレイ２４２に表示される画像は、車両１００内のバックミラーに映るものと同様にするため、鏡像であってもよい。
【００２２】
記憶部２５０は、画像処理部２４０などが使用するデータやプログラム等を格納する。記憶部２５０は、車両に装着されるタイヤの形状情報、車両形状情報、カメラ２１２の情報等を格納する。タイヤの形状情報は、タイヤの幅、タイヤの直径等である。車両形状情報は、車両幅、ホイールベース等である。カメラ２１２の情報は、カメラの画像の画角、設置位置、レンズの向き、レンズの性能等である。
【００２３】
運転支援装置２００は、ＰＣ、ワークステーション（ＷＳ、Work Station）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）のような専用または汎用のコンピュータ、あるいは、コンピュータを搭載した電子機器を使用して実現可能である。また、運転支援装置２００は、カーナビゲーション装置のような専用または汎用のコンピュータ、あるいは、コンピュータを搭載した電子機器を使用して実現可能である。
【００２４】
コンピュータ、すなわち、情報処理装置は、プロセッサ、主記憶装置、及び、二次記憶装置や、通信インタフェース装置のような周辺装置とのインタフェース装置を含む。主記
憶装置及び二次記憶装置は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２５】
コンピュータは、プロセッサが記録媒体に記憶されたプログラムを主記憶装置の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて周辺機器が制御されることによって、所定の目的に合致した機能を実現することができる。
【００２６】
プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Data Signal Processor）である。主記憶装置は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。
【００２７】
二次記憶装置は、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ハードディス
クドライブ（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）である。また、二次記憶装置は、リムーバブル
メディア、即ち可搬記録媒体を含むことができる。リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、あるいは、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）のようなディスク記録媒体である。
【００２８】
通信インタフェース装置は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースボードや、無線通信のための無線通信回路である。
【００２９】
周辺装置は、上記の二次記憶装置や通信インタフェース装置の他、キーボードやポインティングデバイスのような入力装置や、ディスプレイ装置やプリンタのような出力装置を含む。また、入力装置は、カメラのような映像や画像の入力装置や、マイクロフォンのような音声の入力装置を含むことができる。また、出力装置は、スピーカのような音声の出力装置を含むことができる。
【００３０】
運転支援装置２００を実現するコンピュータは、プロセッサが二次記憶装置に記憶されているプログラムを主記憶装置にロードして実行することによって、カメラ画像取得部２１０、操舵角取得部２２０、シフト位置取得部２３０及び画像処理部２４０としての機能を実現する。一方、記憶部２５０は、主記憶装置または二次記憶装置の記憶領域に設けられる。
（動作例）
【００３１】
図５は、運転支援装置の動作フローの例を説明する図である。
【００３２】
運転支援装置２００のシフト位置センサ２２２が、シフトレバーがリバース（後退）の位置であることを検出することを契機として、図５の動作フローは開始される。
【００３３】
シフト位置取得部２３０は、シフト位置センサ２３２から、シフトレバーがリバースの位置である情報を取得する。シフト位置取得部２３０は、カメラ画像取得部２１０、操舵角取得部２２０、画像処理部２４０に、シフトレバーがリバースの位置であることを通知する。
【００３４】
画像処理部２４０は、記憶部２５０にあらかじめ格納されるタイヤ形状情報を、記憶部２５０から取得する（Ｓ１０１）。記憶部２５０には、タイヤの幅を含むタイヤの形状情報が格納される。タイヤの形状情報は、工場出荷時、若しくは、ユーザの操作により、記憶部２５０に格納され得る。タイヤの形状情報は、ＣＡＮ情報から取得されてもよい。
【００３５】
カメラ２１２は、車両後方を撮像する。カメラ画像取得部２１０は、カメラ２１２から、車両後方を撮像した画像を取得する（Ｓ１０２）。
【００３６】
操舵角取得部２２０は、操舵センサ２２２から操舵角情報を取得する（Ｓ１０３）。操舵角情報は、車両のステアリングの操舵角を示す情報である。
【００３７】
画像処理部２４０は、カメラ画像取得部２１０から車両後方の画像、操舵角取得部２２０から、操舵角情報を取得する。また、画像処理部２４０は、記憶部２５０から、車両形状情報を取得する。車両形状情報は、車両幅、ホイールベース等を含む。画像処理部２４０は、取得した情報を使用して、タイヤ幅の軌跡の空間座標を算出する（Ｓ１０４）。タイヤ幅の軌跡の算出については、後に詳述する。タイヤ幅の軌跡は、現在の操舵角で車両が後退した場合に、タイヤが通過する位置である。
【００３８】
画像処理部２４０は、ステップＳ１０４で算出したタイヤ幅の軌跡の空間座標から、カメラ画像取得部２１０から取得した車両後方の画像の座標に合わせた、タイヤ幅軌跡描画データを生成する（Ｓ１０５）。ここで、車両のタイヤの底面が作る平面及び車両の周辺が同一平面であると仮定する。即ち、カメラ２１２が撮像する画像は、車両のタイヤの底面が作る平面と同一であると仮定する。カメラ２１２のレンズの画角、カメラ２１２の設置位置、カメラ２１２のレンズの方向等は、既知である。このため、カメラ２１２が撮影した画像の各画素が空間座標上でどの位置に対応するかは、容易に算出されうる。よって、画像処理部２４０は、タイヤ幅の軌跡の空間座標から、車両後方の画像の座標に合わせた、タイヤ幅軌跡描画データを生成することができる。
【００３９】
また、運転支援装置２００は、あらかじめ乾いた路面をタイヤを濡らした車両で走行し、路面のタイヤ痕をカメラ２１２で撮影しておいてもよい。この場合、カメラ２１２があらゆる操舵角、移動距離等の条件についてタイヤ痕を撮影し、画像処理部２４０がタイヤ痕を抽出し、操舵角等の条件毎にタイヤ幅軌跡の画像として記憶部２５０に格納する。画像処理部２４０は、操舵角等の条件に応じて記憶部２５０からタイヤ幅軌跡の画像を読み出し、この画像を車両後方の画像の座標に合わせたタイヤ幅軌跡描画データとすることができる。画像処理部２４０は、記憶部２５０に格納された画像を使用すると、タイヤ幅軌跡の算出をしなくてもよいため、画像処理部２４０における画像処理の負荷を軽減できる。
【００４０】
画像処理部２４０は、車両形状情報、操舵角情報等に基づいて、車体軌跡の空間座標を算出する（Ｓ１０６）。車体軌跡は、現在の操舵角で車両が後退した場合に、車体（車両）が通過する領域である。車体軌跡の空間座標は、周知の方法により算出され得る。
【００４１】
画像処理部２４０は、ステップＳ１０６で算出した車体軌跡の空間座標から、カメラ画像取得部２１０から取得した車両後方の画像の空間に合わせた、車体軌跡描画データ（走行予測車両枠の描画データ）を生成する（Ｓ１０７）。
【００４２】
画像処理部２４０は、カメラ画像取得部２１０から取得した画像に、ステップＳ１０５で生成したタイヤ幅軌跡描画データ、および、ステップＳ１０７で生成した車体軌跡描画データを重ねた画像を生成する（Ｓ１０８）。ディスプレイ２４２は、画像処理部２４０が生成した画像を表示する。画像処理部２４０は、カメラ画像取得部２１０から取得した画像が完全に隠れないように、タイヤ幅軌跡の領域を半透明の色にすることができる。また、画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡をタイヤ幅軌跡の領域の枠（枠線）のみとしてもよい。
【００４３】
シフト位置取得部２３０は、シフトレバーがリバースの位置であるか否かをシフト位置センサを介して確認する（Ｓ１０９）。シフトレバーがリバースの位置である場合（Ｓ１０９；ＹＥＳ）、運転支援装置２００は、ステップＳ１０２以降の処理を繰り返す。シフトレバーがリバースの位置でない場合（Ｓ１０９；ＮＯ）、運転支援装置２００は処理を
終了する。
【００４４】
図５の動作フローにより、シフトレバーがリバースの位置になると、運転支援装置２００のディスプレイ２４２に、カメラ２１２が撮像した車両後方の画像と、操舵角に応じたタイヤ幅の予測軌跡および走行予測車両枠とが、重ねて表示される。走行予測車両枠は、表示されなくてもよい。
〈タイヤ幅の軌跡の算出〉
【００４５】
図６は、図５のステップＳ１０４の「タイヤ幅の軌跡を算出」の動作フローの例を示す図である。
【００４６】
画像処理部２４０は、操舵角情報から、操舵角が直前の操舵角と比べて変化があったかを確認する（Ｓ２０１）。操舵角が変化していない場合（Ｓ２０１；ＮＯ）、画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡の空間座標を、直前に算出したものと同じとして、この動作フローの処理を終了する。ここで、直前の操舵角情報がない場合（即ち、初めて、この動作フローを実施する場合）は、操舵角が変化したとする。
【００４７】
操舵角が直前の操舵角と比べて変化があった場合（Ｓ２０１；ＹＥＳ）、画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡の空間座標を新たに算出する。操舵角が変化すると、タイヤ幅軌跡が変化するからである。画像処理部２４０は、操舵角取得部２２０から現在の操舵角φを取得する（Ｓ２０２）。
【００４８】
画像処理部２４０は、車両１００の操舵角φに対する回転中心Ｏの位置を算出する（Ｓ２０３）。操舵角φが０度でない場合、車両１００は回転中心Ｏを中心として回転する。回転中心Ｏの位置は、操舵角φ及びホイールベースＷに依存する。ホイールベースＷは、車両１００の前輪の車軸と後輪の車軸との間の距離である。ホイールベースＷは、車両形状情報として、記憶部２５０にあらかじめ格納され得る。操舵角φが０度である場合、回転中心Ｏは算出されない。ただし、操舵角φが０度である場合、回転中心Ｏは、後輪の車軸上の車両１００から無限遠の位置であるとみなしてもよい。
【００４９】
図７は、回転中心Ｏと車両との関係を示す図である。車両１００の前輪の操舵角は、角度φである。回転中心Ｏは、車両１００の外輪側の前輪の車軸の延長線と後輪の車軸の延長線との交点である。ここで、図７のように、車両１００の前輪が進行方向に対して右側に傾いている場合、進行方向に対して右側のタイヤを内輪側、左側のタイヤを外輪側とする。
【００５０】
図６に戻って、画像処理部２４０は、回転中心Ｏから後輪の各タイヤ端までの距離（回転半径）を算出する（Ｓ２０４）。
【００５１】
図７を参照して、各回転半径を定義する。回転中心Ｏから外輪側の後輪外側のタイヤ端までの距離を回転半径Ｒｏとする。回転中心Ｏから外輪側の後輪内側のタイヤ端までの距離を回転半径Ｒｏｉとする。回転中心Ｏから内輪側の後輪外側のタイヤ端までの距離を回転半径Ｒｉとする。回転中心Ｏから内輪側の後輪内側のタイヤ端までの距離を回転半径Ｒｉｏとする。各回転半径は、次のように算出される。ここで、タイヤ幅をｗ、車両１００の全幅（外輪側の後輪外側から内輪側の後輪外側までの距離）をＶとする。
【数１】
【００５２】
図６に戻って、画像処理部２４０は、車両１００の後輪のタイヤ端が描く軌跡を算出する（Ｓ２０５）。画像処理部２４０は、車両１００が、現在の車両１００の位置から所定の距離後退した場合のタイヤ端が描く軌跡を求める。この所定の距離は、運転者があらかじめ設定してもよい。この所定の距離は、記憶部２５０に格納され得る。また、この所定の距離は、後輪の車軸の中心が移動する距離とすることができる。車両１００の後輪の各タイヤ端は、回転中心Ｏを中心に、現在の車両１００の位置から車両が後退する方向に、各回転半径の円弧を描く。内輪側のタイヤの２つのタイヤ端が描く軌跡に囲まれる領域が、内輪側のタイヤのタイヤ幅の軌跡となる。また、外輪側のタイヤの２つのタイヤ端が描く軌跡に囲まれる領域が、外輪側のタイヤのタイヤ幅の軌跡となる。
【００５３】
回転中心Ｏが存在しない場合、車両１００の後輪のタイヤ端が描く軌跡は、現在の車両１００の位置からまっすぐ所定の距離後退した場合のタイヤ端が描く軌跡となる。また、左右のタイヤのそれぞれの２つのタイヤ端に囲まれる領域がタイヤ幅の軌跡となる。
【００５４】
図８は、タイヤ幅の軌跡の例を示す図である。図８は、車両１００の操舵角が角度φである場合に、車両１００が、回転中心Ｏを中心として所定の距離後退した場合のタイヤ幅の軌跡の例を示している。
【００５５】
図６に戻って、画像処理部２４０は、ステップＳ２０５で算出したタイヤ幅の軌跡の空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する（Ｓ２０６）。このタイヤ幅の軌跡の空間座標は、車両１００に対する相対的な座標として算出される。タイヤ幅の軌跡の空間座標が算出されると、この動作フローの処理は終了する。
【００５６】
図６の動作フローにより、タイヤ幅の軌跡の空間座標が算出される。
（表示例）
【００５７】
図９は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図９は、図１の例と同様に、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度である場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠及びタイヤ幅軌跡の領域の枠が重ねられている。駐車枠で囲まれる駐車スペースには、障害物及び穴が存在する。
【００５８】
車両１００の運転者は、ディスプレイ２４２に表示された図９の画像により、直進して後退した場合に、タイヤが障害物や穴の上を通過するか否かを確認することができる。図９の例では、車両１００の運転者は、タイヤが穴の上を通過するが障害物の上を通過しな
いことを認識できる。よって、運転者は、ステアリングを操作すること等により、穴を避けることができる。
【００５９】
図１０は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１０は、図２の例と同様に、車両１００が駐車枠に回転して後退する場合（操舵角φが０度でない場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠及びタイヤ幅軌跡の領域の枠が重ねられている。駐車枠で囲まれる駐車スペースには、障害物及び穴が存在する。
【００６０】
車両１００の運転者は、ディスプレイ２４２に表示された図１０の画像により、このままの操舵角φで後退した場合に、タイヤが障害物や穴の上を通過するか否かを確認することができる。図１０の例では、車両１００の運転者は、タイヤが障害物及び穴の上を通過することを認識できる。よって、運転者は、ステアリングを操作すること等により、障害物及び穴を避けることができる。運転者は、タイヤ幅の表示により、タイヤの内側と外側に直近の障害物等に接触するか否かを見極めることができる。
【００６１】
図１１は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１１は、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度である場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠、タイヤ幅軌跡の領域の枠及びタイヤの立体画像が重ねられている。
【００６２】
画像処理部２４０は、カメラ２１２が撮像した画像、走行予測車両枠、タイヤ幅軌跡の領域の枠に、さらに、タイヤの立体画像を重ねることができる。画像処理部２４０は、例えば、図６の動作フローのステップＳ１０８で、タイヤの立体画像を重ねることができる。タイヤの立体画像は、記憶部２５０に格納されるタイヤ形状情報から作成され得る。また、あらかじめ、タイヤをあらゆる方向から撮影した画像を撮影して記憶部２５０に格納しておいたものを、タイヤの立体画像として使用してもよい。画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡のタイヤの走行方向、タイヤ幅に合わせてタイヤの立体画像を調整する。
【００６３】
タイヤの立体画像をカメラ２１２が撮像した画像に重ねることにより、運転者は、タイヤの向き等を容易に認識できる。
【００６４】
図１２は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１２は、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度でない場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠、タイヤ幅軌跡の領域の枠及びタイヤの立体画像が重ねられている。
【００６５】
表示されるタイヤの立体画像におけるタイヤの向きは、タイヤ幅軌跡の方向に合わせて変化する。即ち、タイヤの向きは、車両１００の操舵角φによって、変化する。また、表示されるタイヤの立体画像におけるタイヤの大きさ（タイヤ幅、タイヤの直径など）は、タイヤ幅軌跡の幅に合わせて変化する。
【００６６】
図１３は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１３は、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度である場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠、及び、タイヤの立体画像が重ねられている。画像処理部２４０は、カメラ２１２が撮像した画像、及び、走行予測車両枠に、タイヤ幅軌跡の領域の枠を重ねずに、タイヤの立体画像を重ねてもよい。
【００６７】
図１４は、画像処理部が生成する画像の例を示す図である。図１４は、車両１００が駐車枠に直進して後退する場合（操舵角φが０度である場合）の例を示す図である。カメラ２１２が撮像した画像に、走行予測車両枠、タイヤ幅軌跡の領域の枠及びタイヤの立体画
像が重ねられている。タイヤの立体画像は、タイヤ幅軌跡の中間位置に表示されている。タイヤの立体画像を表示する位置は、ユーザの設定等により自由に変更され得る。タイヤの立体画像を表示する位置は、車両１００からの距離などによって指定され得る。タイヤがタイヤ幅軌跡の上を転がって移動するように、タイヤの立体画像が表示されてもよい。また、運転者の操作によって、タイヤの立体画像がタイヤ幅軌跡上を自由に移動できるようにしてもよい。タイヤの立体画像の表示位置をタイヤ幅軌跡の上で変更することにより、運転者はタイヤがどの位置をどのように移動するかを認識することができる。また、タイヤの大きさと障害物の大きさとを相対的に視認できることにより、運転者は、タイヤが障害物を乗り越えることができるか否か判別することができる。
〈タイヤ幅の計測〉
【００６８】
車両１００のタイヤが交換されること等により、車両１００に装着されるタイヤのタイヤ幅が変更される場合がある。このような場合、運転者は、記憶部２５０に格納されるタイヤ形状情報を書き換えることができる。また、運転支援装置２００は、次のように、タイヤのタイヤ幅を実際に計測して求めてもよい。
【００６９】
あらかじめ水などで車両１００のタイヤを濡らした上で、車両１００が、乾いた路面を、前方方向に直進する。運転支援装置１００のカメラ２１２は、車両後方のタイヤ痕を撮像する。
【００７０】
図１５は、運転支援装置のカメラと路面との関係の例を示す図である。ここで、カメラ２１２の設置位置の路面からの高さを、高さｈ、カメラ２１２のレンズの方向と路面とのなす角を、角度θとする。カメラ２１２のレンズの中心からカメラのレンズ方向に伸ばした直線と路面との交点を点Ｃとする。カメラ２１２と点Ｃとの距離は、ｈ／ｓｉｎθとなる。
【００７１】
図１６は、カメラが撮影したタイヤ痕及び路面の画像の例である。画像の下から上に向かって、カメラ２１２からの実際の距離は遠くなる。画像処理部２４０は、カメラ２１２が撮像した画像から、タイヤ痕部分を抽出する。乾いた路面を濡れたタイヤで走行すると、路面とタイヤ痕とのコントラストが明確になるため、画像処理部２４０は、タイヤ痕を抽出しやすい。
【００７２】
図１６の画像内の点Ｃは、図１５の点Ｃに対応する。図１６の画像の点Ｃを通る横幅の実際の画角を角度２ψとする。点Ｃから画像の端（左端）までの実際の距離は、ｈ／（ｓｉｎθｃｏｓψ）となる。ここで、図１６のように、点Ｃから画像の端（左端）までの画像におけるドット数を、Ａ１、点Ｃから画像の左端までの直線がタイヤ痕を横切るドット数を、Ａ２とする。画角ψが非常に小さい場合、実際のタイヤ幅は、次のように求められる。
【数２】
【００７３】
画像に映る対象物の画像１ドット当たりの実際の距離は、カメラから対称物への距離に反比例する。カメラの画角、設置位置及び設置角度等は、既知である。これらのことを利用して、車両のタイヤの底面が作る平面及び車両の周辺が同一平面であると仮定すると、画像上のタイヤ痕（走行跡）からタイヤ幅がより正確に算出され得る。
【００７４】
画像処理部２４０は、算出したタイヤのタイヤ幅をタイヤ形状情報として、記憶部２５０に格納する。画像処理部２４０は、タイヤ幅軌跡の算出の際、このタイヤ幅の情報を使用することができる。
【００７５】
（変形例）
上記では、カメラ２１２が車両の後方に設置され、後輪のタイヤ幅の軌跡を表示する構成としたが、上記の場合と同様にして、カメラが車両の前方に設置され、前方に進行して駐車等を行う際に、前輪のタイヤ幅の軌跡を表示する構成とすることも可能である。この場合、図５の動作フローに相当する動作は、運転者が入力装置等により運転支援開始を指示すること等により開始され、運転支援終了を指示すること等により終了する。前輪の各タイヤ端の回転半径は、後輪の場合と同様に、操舵角φ、ホイールベースＷ、タイヤ幅ｗ、車幅Ｖ等から算出される。
（実施形態の作用効果）
【００７６】
運転支援装置２００によると、車両の運転者は操舵角に応じたタイヤ幅及びタイヤの通過位置を把握できる。運転支援装置２００によれば、車両の下の障害物の回避、車両の下の溝等への脱輪の防止が可能となる。また、タイヤの大きさと障害物の大きさとを相対的に視認できることにより、運転者は、タイヤが障害物を乗り越えることができるか否か判別することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１００ 車両
２００ 運転支援装置
２１０ カメラ画像取得部
２１２ カメラ
２２０ 操舵角取得部
２２２ 操舵角センサ
２３０ シフト位置取得部
２３２ シフト位置センサ
２４０ 画像処理部
２４２ ディスプレイ
２５０ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が進行する際に運転者を支援する運転支援装置であって、
前記車両の前方又は後方の画像を撮像するカメラからの画像を取得するカメラ画像取得部と、
自車両の操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角を取得する操舵角取得部と、
前記操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を前方又は後方に延長したタイヤ幅の軌跡の画像を生成し、前記カメラが撮像した前記前方又は後方画像に前記タイヤ幅の軌跡の画像を重ねた画像を生成し、生成した画像を表示する表示部へ出力する表示処理部と、
を備える運転支援装置。
【請求項２】
前記表示処理部は、更に、前記タイヤ幅の軌跡の画像上に、前記タイヤのタイヤ幅及びタイヤ幅の軌跡の方向に基づいて、前記タイヤの立体画像を重ねる
請求項１に記載の運転支援装置。
【請求項３】
車両が進行する際に運転者を支援する運転支援装置であって、
前記車両の前方又は後方画像を撮像するカメラからの画像を取得するカメラ画像取得部と、
自車両の操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角を取得する操舵角取得部と、
前記操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を前方又は後方に延長したタイヤ幅の軌跡上に、前記タイヤのタイヤ幅及びタイヤ幅の軌跡の方向に基づいてタイヤの立体画像を生成し、前記カメラが撮像した前記前方又は後方画像に前記タイヤの立体画像を重ねた画像を生成し、生成した画像を表示する表示部へ出力する表示処理部と、
を備える運転支援装置。
【請求項１】
車両が進行する際に運転者を支援する運転支援装置であって、
前記車両の前方又は後方の画像を撮像するカメラからの画像を取得するカメラ画像取得部と、
自車両の操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角を取得する操舵角取得部と、
前記操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を前方又は後方に延長したタイヤ幅の軌跡の画像を生成し、前記カメラが撮像した前記前方又は後方画像に前記タイヤ幅の軌跡の画像を重ねた画像を生成し、生成した画像を表示する表示部へ出力する表示処理部と、
を備える運転支援装置。
【請求項２】
前記表示処理部は、更に、前記タイヤ幅の軌跡の画像上に、前記タイヤのタイヤ幅及びタイヤ幅の軌跡の方向に基づいて、前記タイヤの立体画像を重ねる
請求項１に記載の運転支援装置。
【請求項３】
車両が進行する際に運転者を支援する運転支援装置であって、
前記車両の前方又は後方画像を撮像するカメラからの画像を取得するカメラ画像取得部と、
自車両の操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角を取得する操舵角取得部と、
前記操舵角に応じた自車両のタイヤの進路を算出し、自車両のタイヤの進路に基づく自車両のタイヤのタイヤ幅を前方又は後方に延長したタイヤ幅の軌跡上に、前記タイヤのタイヤ幅及びタイヤ幅の軌跡の方向に基づいてタイヤの立体画像を生成し、前記カメラが撮像した前記前方又は後方画像に前記タイヤの立体画像を重ねた画像を生成し、生成した画像を表示する表示部へ出力する表示処理部と、
を備える運転支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１１６１４９（Ｐ２０１１−１１６１４９Ａ）
【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２００９−２７２７００（Ｐ２００９−２７２７００）
【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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