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JP6070262B2 - Image display device - Google Patents
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JP6070262B2 - Image display device - Google Patents

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JP6070262B2 JP2013034437A JP2013034437A JP6070262B2 JP 6070262 B2 JP6070262 B2 JP 6070262B2 JP 2013034437 A JP2013034437 A JP 2013034437A JP 2013034437 A JP2013034437 A JP 2013034437A JP 6070262 B2 JP6070262 B2 JP 6070262B2
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Description

本発明は、運転支援や駐車支援等を目的とし、車載カメラで撮像して取得した画像を俯瞰画像に変換して車載モニタに表示する技術に関する。   The present invention relates to a technique for converting a captured image obtained by an in-vehicle camera into a bird's-eye view image and displaying the image on an in-vehicle monitor for the purpose of driving assistance, parking assistance, and the like.

車両後退時の駐車支援等の目的のため、車載カメラ、いわゆるバックアイカメラを用いた装置がある。近年、このような装置として、自車両の後部からバックアイカメラで撮像した画像を変換して俯瞰画像を作成し、作成した俯瞰画像を表示部に表示する装置がある。ここで、俯瞰画像は、仮想的なカメラによって自車両の上空から目標とする駐車枠及び自車両後端を見下ろすことで得られるような画像である。   There is a device using a vehicle-mounted camera, a so-called back eye camera, for the purpose of parking assistance when the vehicle moves backward. In recent years, as such a device, there is a device that creates an overhead image by converting an image captured by a back eye camera from the rear of the host vehicle, and displays the created overhead image on a display unit. Here, the bird's-eye view image is an image obtained by looking down the target parking frame and the rear end of the host vehicle from above the host vehicle with a virtual camera.

特許文献1、2には、このような装置が開示されている。特許文献1、2に開示されている装置では、仮想投影面を用いて俯瞰画像を作成している。ここで、仮想投影面は、地面に平行な平面状の底面と当該底面の周囲から斜め上方に延びる壁面とから構成される。そして、仮想投影面は、底面の中心を通り当該底面に垂直な縦方向の断面でバスタブ曲線によって表される。   Patent Documents 1 and 2 disclose such a device. In the devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, a bird's-eye view image is created using a virtual projection plane. Here, the virtual projection plane includes a planar bottom surface parallel to the ground and a wall surface extending obliquely upward from the periphery of the bottom surface. The virtual projection plane is represented by a bathtub curve in a vertical section passing through the center of the bottom surface and perpendicular to the bottom surface.

特開2008−141643号公報JP 2008-141643 A 特開2005−167638号公報JP 2005-167638 A

しかし、このような俯瞰画像において、次のような課題がある。
画面内の俯瞰画像中に表示される、自車両に対して遠方に位置する物体が、画面中心から外側へ多少拡大されて表示される。このため、使用者は、自車両に対して遠方に位置する物体を画面上で見て違和感を覚えることがある。また、使用者が、画面上で、自車両の近くに位置する物体と自車両に対して遠方に位置する物体との遠近感をつかみ難いことがある。
また、視野を広げた場合(俯瞰画像で表示する領域を広げた場合)、自車両から近くに位置する部分(例えば、駐車枠)が画面内の俯瞰画像中で小さく表示される。
However, such overhead images have the following problems.
An object located far from the host vehicle displayed in the overhead view image in the screen is displayed slightly enlarged outward from the center of the screen. For this reason, the user may feel uncomfortable by seeing an object located far from the own vehicle on the screen. In addition, the user may have difficulty grasping the sense of perspective between an object located near the own vehicle and an object located far from the own vehicle on the screen.
Further, when the field of view is widened (when the area to be displayed with the bird's-eye view image is widened), a portion (for example, a parking frame) located near the own vehicle is displayed small in the bird's-eye view image on the screen.

本発明の目的は、自車両に対して遠方に位置する物体が画面内の俯瞰画像中に表示されている場合、その物体が画面中心から外側へ拡大されて表示されることを抑制することである。
さらに、本発明の目的は、視野を広げた場合でも、自車両から近くに位置する駐車枠等が画面内の俯瞰画像中で小さく表示されることを防止することである。
An object of the present invention is to prevent an object located far away from the host vehicle from being enlarged and displayed from the center of the screen to the outside when the object is displayed in the overhead view image on the screen. is there.
Furthermore, an object of the present invention is to prevent a parking frame or the like located near the host vehicle from being displayed small in the overhead image on the screen even when the field of view is widened.

前記課題を解決するために、(1)本発明の一態様は、車両の周囲を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像して取得した画像を車両上方に位置する仮想的なカメラである仮想カメラによって撮像された俯瞰画像に変換する画像変換部と、前記画像変換部が変換した俯瞰画像を表示する表示部とを有し、前記画像変換部が画像を変換する際に前記俯瞰画像を投影する仮想投影面が立体曲面であり、前記立体曲面が、地面に垂直な縦方向の断面でバスタブ曲線で表される画像表示装置であって、前記仮想カメラは、広角カメラ化され、かつ前記撮像部が撮像して取得した画像内の歪の少ない中央部分が前記バスタブ曲線の水平部分を含むように位置されることを特徴とする画像表示装置を提供する。   In order to solve the above problems, (1) one aspect of the present invention is an imaging unit that captures an image of the periphery of a vehicle and a virtual camera that is located above the vehicle in an image captured and acquired by the imaging unit. An image conversion unit that converts the overhead image captured by the virtual camera; and a display unit that displays the overhead image converted by the image conversion unit, and the image conversion unit converts the overhead image when the image is converted. The virtual projection surface to be projected is a solid curved surface, and the solid curved surface is an image display device represented by a bathtub curve in a vertical section perpendicular to the ground, wherein the virtual camera is a wide-angle camera, and There is provided an image display device characterized in that a central portion with less distortion in an image obtained by imaging by an imaging unit is positioned so as to include a horizontal portion of the bathtub curve.

(2)本発明の一態様では、実カメラの歪特性に基づいた入射側画像における画像中心からの距離に対する照射側画像における画像中心からの距離の特性を調整し、調整した特性を有する実カメラの歪特性を基に仮想カメラの歪特性を決定し当該仮想カメラが広角カメラ化されていることが好ましい。   (2) In one aspect of the present invention, the actual camera having the adjusted characteristic by adjusting the distance characteristic from the image center in the irradiation side image with respect to the distance from the image center in the incident side image based on the distortion characteristic of the actual camera It is preferable that the distortion characteristic of the virtual camera is determined based on the distortion characteristic, and that the virtual camera is a wide-angle camera.

(3)本発明の一態様では、前記特性を示す特性曲線に対して対数近似を行って当該特性曲線を補完し、補完した特性曲線を調整し、調整した特性曲線を有する実カメラの歪特性を基に仮想カメラの歪特性を決定することが好ましい。   (3) In one aspect of the present invention, the characteristic curve indicating the characteristic is logarithmically approximated to complement the characteristic curve, the complemented characteristic curve is adjusted, and the distortion characteristic of the real camera having the adjusted characteristic curve It is preferable to determine the distortion characteristics of the virtual camera based on the above.

(1)の態様の発明によれば、画像表示装置は、地面に垂直な縦方向の断面でバスタブ曲線で表される仮想投影面に投影されて表示部の画面上に表示された俯瞰画像に、車両に対して遠方に位置する物体が表示されている場合、その物体が画面中心から外側へ拡大表示されることを抑制できる。   According to the invention of the aspect of (1), the image display device displays an overhead image projected on the virtual projection plane represented by the bathtub curve in a vertical section perpendicular to the ground and displayed on the screen of the display unit. When an object located far from the vehicle is displayed, it can be suppressed that the object is enlarged and displayed from the center of the screen to the outside.

また、(1)の態様の発明によれば、画像表示装置は、表示部で俯瞰画像の表示範囲を広げた場合でも、すなわち、俯瞰画像の視野を広げた場合でも、画面上に表示される俯瞰画像中の駐車枠等が小さく表示されることを抑制できる。   In addition, according to the invention of the aspect of (1), the image display device is displayed on the screen even when the display range of the overhead image is expanded by the display unit, that is, when the field of view of the overhead image is expanded. It can suppress that the parking frame etc. in a bird's-eye view image are displayed small.

(2)の態様の発明によれば、画像表示装置は、実カメラのカメラパラメータを仮想カメラに対して適用し、さらに、歪の少ない画像中央部分を拡大することができるとともに、画像中央部分よりも外側部分の湾曲変形を抑制することができ又は外側部分の表示を拡大することができる。このため、画像表示装置では、画像を見やすくなるように調整できる。   According to the invention of the aspect of (2), the image display device can apply the camera parameters of the real camera to the virtual camera, and can further enlarge the image center portion with less distortion, and can Also, the curved deformation of the outer portion can be suppressed, or the display of the outer portion can be enlarged. For this reason, the image display device can be adjusted so that the image is easy to see.

また、一般的に実カメラの取付け位置や取付け角度により最適な歪特性は異なる。よって、カメラ取付け状態等に応じた全条件について最適な歪特性を検討するためには、多種多様な特性を持つ実カメラをいくつも確保しなければならない。これに対して、(2)の態様の発明によれば、既存の実カメラ(有限個の実カメラ)の持つカメラパラメータを基に要求に応じた最適な歪特性が机上で設計可能となる。   In general, the optimum distortion characteristics vary depending on the mounting position and mounting angle of the actual camera. Therefore, in order to examine the optimum distortion characteristics for all conditions according to the camera mounting state and the like, it is necessary to secure a number of actual cameras having various characteristics. On the other hand, according to the invention of the aspect (2), it is possible to design on the desk the optimum distortion characteristics according to the request based on the camera parameters of the existing actual camera (finite number of actual cameras).

(3)の態様の発明によれば、画像表示装置は、入射側画像における画像中心からの距離に対する照射側画像における画像中心からの距離の特性を示す特性曲線を対数近似で補完することで、広角カメラ化した仮想カメラを高い位置に設定しても、全画像データを俯瞰画像に変換して画像表示できる。   According to the invention of the aspect of (3), the image display device complements the characteristic curve indicating the characteristic of the distance from the image center in the irradiation side image with respect to the distance from the image center in the incident side image by logarithmic approximation, Even when a wide-angle virtual camera is set at a high position, all image data can be converted into a bird's-eye view and displayed.

図1は、実カメラからの入力画像の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an input image from a real camera. 図2は、仮想カメラの設置位置が低い一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example where the installation position of the virtual camera is low. 図3は、仮想カメラの設置位置が高い一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the installation position of the virtual camera is high. 図4は、図2に示す仮想カメラの設置位置(低い設置位置)で得られる俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of an overhead image obtained at the installation position (low installation position) of the virtual camera shown in FIG. 図5は、図3に示す仮想カメラの設置位置(高い設置位置)で得られる俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained at the installation position (high installation position) of the virtual camera illustrated in FIG. 3. 図6は、前提技術に係る仮想カメラの設置位置が低い一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example where the installation position of the virtual camera according to the base technology is low. 図7は、前提技術に係る仮想カメラの設置位置が高い一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which the installation position of the virtual camera according to the base technology is high. 図8は、図6に示す仮想カメラの設置位置(低い設置位置)で得られる俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained at the installation position (low installation position) of the virtual camera illustrated in FIG. 6. 図9は、図7に示す仮想カメラの設置位置(高い設置位置)で得られる俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained at the installation position (high installation position) of the virtual camera illustrated in FIG. 7. 図10は、前提技術の課題の説明に使用する俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a bird's-eye view image used for explaining the problem of the base technology. 図11は、前提技術の課題の説明に使用する図である。FIG. 11 is a diagram used for explaining the problem of the base technology. 図12は、前提技術の課題の説明に使用する俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a bird's-eye view image used for explaining the problem of the base technology. 図13は、前提技術の課題の説明に使用する俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a bird's-eye view image used for explaining the problem of the base technology. 図14は、立体投影面が標準の角度(基準の角度)に設定されている一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which the stereoscopic projection plane is set to a standard angle (reference angle). 図15は、立体投影面が鋭い角度に設定(立体投影面が立った状態に設定)されている一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which the stereoscopic projection plane is set to a sharp angle (set to a state where the stereoscopic projection plane stands). 図16は、立体投影面が鈍い角度に設定(立体投影面が寝た状態に設定)されている一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which the stereoscopic projection plane is set to a dull angle (the stereoscopic projection plane is set to a lying state). 図17は、図14に示すように標準の角度に立体投影面が設定されている場合に得られる俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of an overhead image obtained when the stereoscopic projection plane is set at a standard angle as shown in FIG. 図18は、図15に示すように鋭い角度に立体投影面が設定されている場合に得られる俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example of an overhead image obtained when the stereoscopic projection plane is set at a sharp angle as shown in FIG. 図19は、図16に示すように鈍い角度に立体投影面が設定されている場合に得られる俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained when the stereoscopic projection plane is set at a dull angle as illustrated in FIG. 16. 図20は、図18に示す俯瞰画像中の駐車枠の部位を拡大した画像の一例を示す図である。20 is a diagram illustrating an example of an image in which a portion of the parking frame in the overhead image illustrated in FIG. 18 is enlarged. 図21は、図20に示す画像中の駐車枠の形状を説明する図である。FIG. 21 is a diagram illustrating the shape of the parking frame in the image shown in FIG. 図22は、入力画像(超広角(魚眼)化する前の撮像画像)の一例を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of an input image (a captured image before being converted into a super wide angle (fisheye)). 図23は、実カメラを超広角(魚眼)化することで得られる撮像画像の一例を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a captured image obtained by making a real camera have an ultra-wide angle (fisheye). 図24は、画像処理装置の構成例を示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example of an image processing apparatus. 図25は、Rc−Rd特性図の一例を示す図である。FIG. 25 is a diagram illustrating an example of an Rc-Rd characteristic diagram. 図26は、θ、φ、カメラ外側空間(Rc空間)、カメラ内側空間(Rd空間)等の関係の一例を示す図である。FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the relationship between θ, φ, camera outer space (Rc space), camera inner space (Rd space), and the like. 図27は、仮想カメラの設置例を示す図である。FIG. 27 is a diagram illustrating an installation example of a virtual camera. 画像変換部が行った画像処理によって得られる俯瞰画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the bird's-eye view image obtained by the image processing which the image conversion part performed. 図29は、前提技術によって得られる俯瞰画像の一例を示す図である。FIG. 29 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained by the base technology. 図30は、Rcを適切な間隔で分割する処理の説明に使用する図である。FIG. 30 is a diagram used for explaining a process of dividing Rc at an appropriate interval. 図31は、各分割点をつなぐ複数のベクトルを設定する処理の説明に使用する図である。FIG. 31 is a diagram used for explaining a process of setting a plurality of vectors connecting the division points. 図32は、各ベクトルの角度を設定する処理の説明に使用する図である。FIG. 32 is a diagram used for explaining processing for setting the angle of each vector. 図33は、各ベクトルの角度を設定したベクトル同士を連結し、新たなRc−Rd特性図を作成する処理の説明に使用する図である。FIG. 33 is a diagram used for explaining a process of creating a new Rc-Rd characteristic diagram by connecting vectors set with angles of respective vectors. 図34は、ベクトルの横方向(Rc側)の縮尺調整を説明する図である。FIG. 34 is a diagram for explaining the scale adjustment in the horizontal direction (Rc side) of the vector. 図35は、ベクトル角度の回転調整を説明する図である。FIG. 35 is a diagram for explaining the rotation adjustment of the vector angle. 図36は、最終的に得られるRc−Rd特性図の一例を示す図である。FIG. 36 is a diagram illustrating an example of an Rc-Rd characteristic diagram finally obtained. 図37は、カスタマイズされたレンズ特性が適用された仮想カメラによって得られる俯瞰画像の一例を説明する図である。FIG. 37 is a diagram for explaining an example of an overhead image obtained by a virtual camera to which customized lens characteristics are applied. 図38は、画像変換処理が破綻をきたしていることの説明に使用する図である。FIG. 38 is a diagram used for explaining that the image conversion processing has failed. 図39は、画像変換処理が破綻をきたしていることの説明に使用する図である。FIG. 39 is a diagram used for explaining that the image conversion processing has failed. 図40は、画像変換処理が破綻をきたしていることの説明に使用する図である。FIG. 40 is a diagram used for explaining that the image conversion process has failed. 図41は、入力画像の一例を示す図である。FIG. 41 is a diagram illustrating an example of an input image. 図42は、図41に示す入力画面に教示点を与えた一例を示す図である。FIG. 42 is a diagram showing an example in which teaching points are given to the input screen shown in FIG. 図43は、各種記号を示す図である。FIG. 43 is a diagram showing various symbols. 図44は、第2近似式(補完)によって得たRc−Rd特性図の一例を示す図である。FIG. 44 is a diagram illustrating an example of an Rc-Rd characteristic diagram obtained by the second approximate expression (complement). 図45は、θ−φ特性図の一例を示す図である。FIG. 45 is a diagram illustrating an example of a θ-φ characteristic diagram. 図46は、Rd=[1+G(Rc)]−Rcについての歪度Gの一例を示す図である。FIG. 46 is a diagram illustrating an example of the skewness G with respect to Rd = [1 + G (Rc)] − Rc. 図47は、第3の実施形態に係る処理手順の一例を示す図である。FIG. 47 is a diagram illustrating an example of a processing procedure according to the third embodiment.

(本実施形態の前提技術)
先ず、本実施形態の前提技術について図面を参照しつつ説明する。
先ず、図1乃至図5を用いて俯瞰画像を取得する従来の手法について説明する。
ここで、図1は、実カメラ(電子カメラ)からの入力画像の一例を示す図である。また、図2は、俯瞰画像を取得するための仮想カメラ1の設置位置(又は設定位置)が低い一例を示す図である。また、図3は、仮想カメラ1の設置位置が高い一例を示す図である。また、図4は、図2に示す仮想カメラ1の設置位置(低い設置位置)で得られる俯瞰画像の一例を示す図である。図5は、図3に示す仮想カメラ1の設置位置(高い設置位置)で得られる俯瞰画像の一例を示す図である。
(Prerequisite technology of this embodiment)
First, the prerequisite technology of this embodiment will be described with reference to the drawings.
First, a conventional method for acquiring a bird's-eye view image will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
Here, FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an input image from a real camera (electronic camera). FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which the installation position (or setting position) of the virtual camera 1 for acquiring a bird's-eye view image is low. FIG. 3 is a diagram illustrating an example where the installation position of the virtual camera 1 is high. FIG. 4 is a diagram showing an example of an overhead image obtained at the installation position (low installation position) of the virtual camera 1 shown in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained at the installation position (high installation position) of the virtual camera 1 illustrated in FIG. 3.

従来の手法では、実カメラによる撮像によって図1に示すような入力画像を取得すると、その画像を仮想カメラによって撮像して得られた画像に変換する。ここで、仮想カメラは、自車両の後方に所定の高さに設定されている仮想的なカメラである。
しかし、図2に示すように仮想カメラ1の設置位置が低いと、図4に示すように、俯瞰画像として表示される領域が狭くなる。すなわち、視野範囲が狭くなる。このようなことから、視野範囲を広くするために仮想カメラの設置位置を上方に移動させることも考えられる。しかし、図3に示すように仮想カメラ1の設置位置を上方に設置すると、図5に示すように、仮想カメラによる画像は、自車両に対して遠く離れた部位が大きく変形し、自車両の周囲の確認ができなくなる。
In the conventional method, when an input image as shown in FIG. 1 is acquired by imaging with a real camera, the image is converted into an image obtained by imaging with a virtual camera. Here, the virtual camera is a virtual camera set at a predetermined height behind the host vehicle.
However, if the installation position of the virtual camera 1 is low as shown in FIG. 2, the area displayed as the overhead image is narrowed as shown in FIG. That is, the visual field range is narrowed. For this reason, it is conceivable to move the installation position of the virtual camera upward in order to widen the visual field range. However, when the installation position of the virtual camera 1 is set upward as shown in FIG. 3, the image of the virtual camera is greatly deformed at a part far away from the own vehicle as shown in FIG. The surroundings cannot be confirmed.

次に、俯瞰画像を取得する、本実施形態の前提技術について説明する。
図6は、前提技術の一例を説明する図である。この前提技術は、カメラが撮像して取得した画像を自車両の上方に位置する仮想カメラ1によって撮像された俯瞰画像に変換する。その変換モデルでは、実カメラが撮像して取得した画像を俯瞰画像にする際に当該俯瞰画像を図6に示すバスタブ立体投影面10に投影して変換している。
Next, the prerequisite technology of this embodiment for acquiring a bird's-eye view image will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the base technology. This base technology converts an image captured and acquired by a camera into an overhead image captured by the virtual camera 1 located above the host vehicle. In the conversion model, when an image captured and acquired by a real camera is used as a bird's-eye view image, the bird's-eye view image is projected and converted on the bathtub stereoscopic projection plane 10 shown in FIG.

ここで、バスタブ立体投影面10は、立体曲面であり、地面に平行な投影面(又はバスタブ底面、以下、地面投影面という。)11と、当該地面投影面に対して立設されている曲面(又はバスタブ壁面、以下、立体投影面という。)12とを有している。立体投影面12は、任意の角度において原点を通り地面に垂直な縦方向の断面でバスタブ曲線で表される曲面となる。前提技術では、このようなバスタブ立体投影面10に図1に示すような入力画像を投影して俯瞰画像に変換している。   Here, the bathtub three-dimensional projection surface 10 is a three-dimensional curved surface, which is a projection surface parallel to the ground (or a bathtub bottom surface, hereinafter referred to as a ground projection surface) 11 and a curved surface that stands up with respect to the ground projection surface. (Or a bathtub wall surface, hereinafter referred to as a stereoscopic projection surface) 12. The three-dimensional projection surface 12 is a curved surface represented by a bathtub curve in a vertical section passing through the origin at an arbitrary angle and perpendicular to the ground. In the base technology, an input image as shown in FIG. 1 is projected on such a bathtub stereoscopic projection surface 10 to convert it into an overhead image.

図7乃至図9は、前提技術の一例を説明する図である。図7は、図6の場合よりも仮想カメラ1が高い位置に設置されている一例を示す図である。また、図8は、図6に示す仮想カメラ1の設置位置(低い設置位置)で得られる俯瞰画像の一例を示す図である。図9は、図7に示す仮想カメラ1の設置位置(高い設置位置)で得られる俯瞰画像の一例を示す図である。   7 to 9 are diagrams illustrating an example of the base technology. FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which the virtual camera 1 is installed at a higher position than in the case of FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained at the installation position (low installation position) of the virtual camera 1 illustrated in FIG. 6. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained at the installation position (high installation position) of the virtual camera 1 illustrated in FIG. 7.

図6から図7への変化として示すように仮想カメラ1の設置位置を高くすると、図8から図9への変化として示すように、俯瞰画像は、自車両の近傍の部位の直線度及び直交性が確保されつつ、自車両に対して遠方に位置する部位(本例では主に他の車両が表示されている部位)の表示形状が維持されたものとなる。   When the installation position of the virtual camera 1 is increased as shown as a change from FIG. 6 to FIG. 7, as shown as a change from FIG. 8 to FIG. The display shape of the part located far from the host vehicle (part in which the other vehicle is mainly displayed in this example) is maintained while the performance is secured.

このように、前提技術は、広い視野と乗員がつかみやすい距離感とを両立した俯瞰画像を作成することを実現する。具体的には、前提技術は、地面投影面と立体投影面とを適切に組み合わせたバスタブ立体投影面によって俯瞰画像を作成することで、俯瞰画像について視野の確保(自車両遠方の表示の確保)と自車両の近傍の部位(例えば、駐車枠が表示されている部位)の直線度及び直行性の確保(自車両近傍の表示の確保)といった2つの効果の両立を図ることができる。   As described above, the base technology realizes creation of a bird's-eye view image that has both a wide field of view and a sense of distance that is easily grasped by a passenger. Specifically, the base technology is to create a bird's-eye view image with a bathtub stereoscopic projection surface that is an appropriate combination of the ground projection surface and the stereoscopic projection surface, thereby ensuring a field of view for the bird's-eye view image (securing the distant view of the vehicle) It is possible to achieve both of the two effects of ensuring the straightness and the straightness of the part in the vicinity of the host vehicle (for example, the part where the parking frame is displayed) and ensuring the straightness (securing the display in the vicinity of the host vehicle).

しかし、以上のような前提技術も次のような課題を有している。
(課題1)
図10に示す俯瞰画像中で点線で囲んでいる部位のように、俯瞰画像中で自車両から離れた位置(俯瞰画像の上方位置)の部位の変形が若干大きくなっている。これによって、乗員は、画像が左右方向に広がっている印象を受ける。
However, the base technology as described above has the following problems.
(Problem 1)
Like the part surrounded by the dotted line in the bird's-eye view image shown in FIG. 10, the deformation of the part at a position away from the host vehicle (the upper position of the bird's-eye view image) in the bird's-eye view image is slightly increased. As a result, the occupant receives the impression that the image spreads in the left-right direction.

これは、図11に示すように、俯瞰画像を生成するために等ピッチでならぶ入力画像上の画素をバスタブ立体投影面に投影して変換した際、立体投影面に投影される、自車両に対する遠方の部位が広く疎な配置となり、地面投影面に投影される、自車両近傍の部位が狭く密な配置となるからである。つまり、立体投影面では、画像が引き伸ばされ、間延びしてしまうからである。   As shown in FIG. 11, when the pixels on the input image arranged at equal pitches are projected and converted on the bathtub stereoscopic projection plane to generate the overhead view image, the vehicle is projected on the stereoscopic projection plane. This is because the distant parts are wide and sparsely arranged, and the parts in the vicinity of the host vehicle projected onto the ground projection surface are narrow and densely arranged. That is, on the stereoscopic projection plane, the image is stretched and extended.

(課題2)
また、図12に示す俯瞰画像中で自車両から離れた位置(俯瞰画像で上下方向の中間位置)の部位(点線で囲んでいる2つの部位)が若干大きく表示される。これによって、俯瞰画像において自車両に近い部位と自車両から遠い部位とのバランスが悪くなる。この結果、乗員が俯瞰画像から遠近感をつかみづらい等の弊害が生じる。
(Problem 2)
Further, a part (two parts surrounded by a dotted line) at a position away from the vehicle (an intermediate position in the vertical direction in the bird's-eye view image) in the bird's-eye view image shown in FIG. 12 is displayed slightly larger. As a result, the balance between the part close to the host vehicle and the part far from the host vehicle is deteriorated in the overhead view image. As a result, a bad effect such as it is difficult for the occupant to grasp the perspective from the overhead image.

(課題3)
また、自車両の近傍の駐車枠等を表示しつつ車両周囲の表示範囲を広げたい場合(視野を広げたい場合)もあるが、図13の(a)から(b)に示すように、単純に仮想カメラの設置位置を低くするだけでは、それを実現することができない。すなわち、図13(b)に示すように、駐車枠が拡大されるだけで、視野を拡大する効果を得ることができない。
(Problem 3)
Further, there are cases where it is desired to widen the display range around the vehicle while displaying a parking frame or the like in the vicinity of the host vehicle (when it is desired to widen the field of view). However, as shown in FIGS. However, it cannot be realized simply by lowering the installation position of the virtual camera. That is, as shown in FIG. 13B, only the parking frame is enlarged, and the effect of expanding the field of view cannot be obtained.

また、前提技術が実現する視野の確保と自車両の近傍の部位(例えば、駐車枠の表示部位)の直線度及び直行性の確保との間にはトレードオフの関係があるため、前提技術が、これらの効果を維持した上で、前記課題1〜3の対策を講ずる調整を行うのは難しい。
ここで、図14乃至図21を用いて、俯瞰画像では視野の確保と自車両近傍部位の直線度、直行性の確保との間にトレードオフの関係にあることを説明する。
In addition, there is a trade-off relationship between securing the field of view realized by the underlying technology and ensuring the straightness and straightness of the vicinity of the host vehicle (for example, the display portion of the parking frame). While maintaining these effects, it is difficult to make adjustments to take countermeasures for the above problems 1 to 3.
Here, with reference to FIG. 14 to FIG. 21, it is described that there is a trade-off relationship between securing the field of view and ensuring the straightness and straightness of the vicinity of the host vehicle in the overhead view image.

ここで、図14は、立体投影面12が標準の角度(基準の角度)に設定されている一例を示す図である。また、図15は、立体投影面12が鋭い角度に設定(立体投影面12が立った状態に設定)されている一例を示す図である。また、図16は、立体投影面12が鈍い角度に設定(立体投影面12が寝た状態に設定)されている一例を示す図である。また、図17は、図14に示すように立体投影面12が標準の角度に設定されている場合に得られる俯瞰画像の一例を示す図である。また、図18は、図15に示すように立体投影面12が鋭い角度に設定されている場合に得られる俯瞰画像の一例を示す図である。また、図19は、図16に示すように立体投影面12が鈍い角度に設定されている場合に得られる俯瞰画像の一例を示す図である。また、図20は、図18に示す俯瞰画像中の駐車枠の部位を拡大した画像の一例を示す図である。また、図21は、図20に示す画像中の駐車枠の形状を説明する図である。   Here, FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which the stereoscopic projection plane 12 is set to a standard angle (reference angle). FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which the stereoscopic projection plane 12 is set to a sharp angle (set to a state in which the stereoscopic projection plane 12 stands). FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which the stereoscopic projection surface 12 is set to a dull angle (the stereoscopic projection surface 12 is set to a lying state). FIG. 17 is a diagram showing an example of an overhead image obtained when the stereoscopic projection plane 12 is set at a standard angle as shown in FIG. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained when the stereoscopic projection plane 12 is set at a sharp angle as illustrated in FIG. 15. FIG. 19 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained when the stereoscopic projection plane 12 is set at a dull angle as illustrated in FIG. 16. FIG. 20 is a diagram illustrating an example of an enlarged image of a part of the parking frame in the overhead view image illustrated in FIG. FIG. 21 is a diagram illustrating the shape of the parking frame in the image shown in FIG.

立体投影面12の角度が鋭いと、図18に示すように、俯瞰画像中では、地面投影面の部位と立体投影面の部位との連続性が失われ、境界が目立つようになる(境界部で屈曲変形が生じる)。
そして、図20及び図21に示すように、画像の屈曲変形によって、駐車枠21も、くの字形状に折れ曲がる。そのため、乗員がこのような俯瞰画像を用いると自車両を駐車枠に真っ直ぐ誘導できなくなる恐れがある。
If the angle of the stereoscopic projection surface 12 is sharp, as shown in FIG. 18, in the overhead view image, the continuity between the portion of the ground projection surface and the portion of the stereoscopic projection surface is lost, and the boundary becomes conspicuous (the boundary portion). Causes bending deformation).
And as shown in FIG.20 and FIG.21, the parking frame 21 also bends in a dogleg shape by the bending deformation of an image. Therefore, if the occupant uses such a bird's-eye view image, there is a possibility that the host vehicle cannot be guided straight to the parking frame.

また、立体投影面の角度が鈍いと、図19に示すように、自車両から離れた部位の形状やサイズが拡大し、認識が困難な画像又は遠近感を大きく損ねた画像となる。   If the angle of the three-dimensional projection plane is dull, as shown in FIG. 19, the shape and size of a part away from the host vehicle is enlarged, resulting in an image that is difficult to recognize or an image that greatly reduces the sense of perspective.

(本実施形態の説明)
次に、本実施形態を図面を参照しつつ説明する。
(本実施形態の原理)
本実施形態では、一般的なカメラを超広角(魚眼)化させることで、そのカメラの撮像画像の中央部分が大きくなり、撮像画像の周辺部分が小さくなることを利用している。
(Description of this embodiment)
Next, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
(Principle of this embodiment)
In the present embodiment, a general camera is made to have an ultra-wide angle (fisheye), so that a central portion of a captured image of the camera becomes large and a peripheral portion of the captured image becomes small.

ここで、図22及び図23を用いて、カメラを超広角(魚眼)化することで得られる撮像画像について説明する。図22は、入力画像(超広角(魚眼)化する前の撮像画像)の一例を示す図であり、図23は、カメラを超広角(魚眼)化することで得られる撮像画像の一例を示す図である。   Here, with reference to FIG. 22 and FIG. 23, a captured image obtained by making the camera a super wide angle (fisheye) will be described. FIG. 22 is a diagram illustrating an example of an input image (a captured image before being converted into a super wide angle (fish eye)), and FIG. 23 is an example of a captured image obtained by converting the camera into a super wide angle (fish eye). FIG.

図22と図23とを比較してもわかるように、カメラを超広角化することで、撮像画像は、中央部分が大きく表示され、周囲部分が小さく表示される。
本実施形態では、以上のような原理を利用して仮想カメラについてソフトウェア的に広角化することで、前述のような種々の課題を解決している。
As can be seen from a comparison between FIG. 22 and FIG. 23, the captured image is displayed in a large central portion and a peripheral portion is displayed small by widening the camera.
In the present embodiment, the above-described various problems are solved by widening the virtual camera in terms of software using the above principle.

(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、画像処理装置を挙げている。
図24には、第1の実施形態に係る画像処理装置101の構成例を示す。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
In the first embodiment, an image processing apparatus is used.
FIG. 24 shows a configuration example of the image processing apparatus 101 according to the first embodiment.

図24に示すように、画像処理装置101は、カメラ(電子カメラ)102、シフトスイッチ103、画像表示選択スイッチ104、ECU(Electronic Control Unit)110、及びモニタ105を有している。
カメラ102は、自車両の後部に搭載されて自車両の後方を撮像する。カメラ102は、撮像して取得した撮像画像をECU110に出力する。
As shown in FIG. 24, the image processing apparatus 101 includes a camera (electronic camera) 102, a shift switch 103, an image display selection switch 104, an ECU (Electronic Control Unit) 110, and a monitor 105.
The camera 102 is mounted on the rear part of the host vehicle and images the rear of the host vehicle. The camera 102 outputs a captured image acquired by imaging to the ECU 110.

シフトスイッチ103は、変速機に取り付けられており、乗員が操作するセレクトレバの位置(P,R,N,D等)に応じたシフトポジション信号を検出する。そして、シフトスイッチ103は、検出信号をECU110に出力する。
画像表示選択スイッチ104は、車室内に取り付けられており、乗員に操作されて俯瞰画像表示を切り換える。この画像表示選択スイッチ104は、選択状態をECU110に出力する。
The shift switch 103 is attached to the transmission, and detects a shift position signal corresponding to the position (P, R, N, D, etc.) of the select lever operated by the occupant. Shift switch 103 then outputs a detection signal to ECU 110.
The image display selection switch 104 is mounted in the passenger compartment and is operated by the occupant to switch the overhead image display. The image display selection switch 104 outputs the selection state to the ECU 110.

モニタ105は、車室内に取り付けられており、画像を表示する。モニタ105は、ECU110によって表示が制御される。
ECU110は、画像処理装置101について各種の処理を行う。ECU110は、例えば、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えている。そのために、例えば、ECU110は、CPU、ROM、RAM等によって構成されている。ROMには、1又は2以上のプログラムが格納されている。CPUは、ROMに格納されている1又は2以上のプログラムに従って各種処理を実行する。
The monitor 105 is attached in the passenger compartment and displays an image. The display of the monitor 105 is controlled by the ECU 110.
The ECU 110 performs various processes on the image processing apparatus 101. The ECU 110 includes, for example, a microcomputer and its peripheral circuits. Therefore, for example, the ECU 110 is configured by a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ROM stores one or more programs. The CPU executes various processes according to one or more programs stored in the ROM.

そして、本実施形態では、ECU110は、カメラ(実カメラ)102が撮像して取得した撮像画像(車両後方の撮像画像)を俯瞰画像に変換し、俯瞰画像をモニタ105に表示する処理を行う。そのため、ECU110は、画像変換部111を有している。これによって、ECU110は、シフトスイッチ信号がRのとき、カメラ102から撮像画像(自車両の後方の撮像画像)を取り込む。そして、ECU110は、画像変換部111によって、撮像画像を俯瞰画像に変換する。このとき、ECU110は、画像表示選択スイッチ104の操作を基に俯瞰画像をモニタ105に出力する。   In the present embodiment, the ECU 110 performs a process of converting a captured image (captured image behind the vehicle) acquired by the camera (real camera) 102 into an overhead image and displaying the overhead image on the monitor 105. Therefore, the ECU 110 has an image conversion unit 111. Thus, when the shift switch signal is R, ECU 110 captures a captured image (captured image behind the host vehicle) from camera 102. Then, the ECU 110 converts the captured image into an overhead image by the image conversion unit 111. At this time, ECU 110 outputs an overhead image to monitor 105 based on the operation of image display selection switch 104.

ここで、画像変換部111が行う画像処理について説明する。
画像変換部111は、先ず、仮想カメラをソフトウェア的に広角カメラ化する。仮想カメラを広角カメラ化する手順は次のようになる。
先ず、実カメラのキャリブレーションが行われる。このキャリブレーションによって実カメラのパラメータが取得される。ここで取得されるパラメータは実カメラの歪度(又は歪強度)である。実カメラは、一般的に、車載用バックアイカメラと同様に、得られる撮像画像の中央付近で大きな歪みを生じない特性を持つレンズが使用されている。本実施形態では、キャリブレーションによってこのような実カメラの歪強度をパラメータとして取得する。
Here, the image processing performed by the image conversion unit 111 will be described.
First, the image conversion unit 111 converts the virtual camera into a wide-angle camera in terms of software. The procedure for converting a virtual camera into a wide-angle camera is as follows.
First, the real camera is calibrated. The parameters of the actual camera are acquired by this calibration. The parameter acquired here is the skewness (or strain strength) of the actual camera. In general, a lens having a characteristic that does not cause a large distortion in the vicinity of the center of the obtained captured image is used for the real camera, as in the case of the on-vehicle back-eye camera. In this embodiment, the distortion intensity of such an actual camera is acquired as a parameter by calibration.

そして、取得したパラメータを仮想カメラに適用して、仮想カメラを広角カメラ化する。
ここで、図25には、歪度を示すRc−Rd特性図(レンズ特性、Rc−Rd相関、又はRc−Rd入出力に関する歪曲線等とも言う。)の一例を示す。ここで、横軸Rcは、入射側レンズ視野角θを用いて、Rc=tanθとして示される値である。また、縦軸Rdは、照射側レンズ視野角φを用いてRd=tanφとして示される値である。また、入射側とは、カメラの外側(実空間側)のことをいい、照射側とは、カメラの内側(撮像面側)のことをいう。ここで、図26には、θ、φ、カメラ外側空間(Rc空間)、カメラ内側空間(Rd空間)等の関係の一例を示す。
Then, the acquired parameters are applied to the virtual camera to make the virtual camera a wide-angle camera.
Here, FIG. 25 shows an example of an Rc-Rd characteristic diagram (also referred to as a lens characteristic, an Rc-Rd correlation, or a distortion curve related to Rc-Rd input / output) indicating the degree of distortion. Here, the horizontal axis Rc is a value represented as Rc = tan θ using the incident-side lens viewing angle θ. The vertical axis Rd is a value represented as Rd = tan φ using the irradiation side lens viewing angle φ. In addition, the incident side refers to the outside (real space side) of the camera, and the irradiation side refers to the inside (imaging surface side) of the camera. Here, FIG. 26 shows an example of the relationship between θ, φ, camera outer space (Rc space), camera inner space (Rd space), and the like.

この図25には、線形カメラのレンズ特性(実線として示す特性)、実カメラのレンズ特性(破線として示す特性)をそれぞれ示す。図25に示すように、歪のない理想的な線形カメラの場合、入射角と照射角とが同じ値になる。すなわち、線形カメラの場合、θ=φ(Rd=Rc)となる。つまり、θ−φ特性図(又はθ−φ空間)では、φ´=dφ/dθ=1となる。また、Rc−φ特性図(又はRc−φ空間)では、Rd´=dRd/dRc=1となる。一方、実カメラ(広角カメラ)の場合、より広範囲の領域を画面内に収めることを目的とするので、θ−φ特性図では、φ´=dφ/dθ<1となる。また、Rc−Rd特性図では、Rd´=dRd/dRc<1となる。ここで、実カメラ(広角カメラ)でも、図25で丸く囲んでいるように、Rcが小さい領域で歪が抑制される(歪の影響が少なくなる)。例えば、この領域に駐車枠を収めれば、駐車枠の直線度及び直交性が維持される。   FIG. 25 shows the lens characteristics (characteristics shown as solid lines) of the linear camera and the lens characteristics (characteristics shown as broken lines) of the real cameras. As shown in FIG. 25, in the case of an ideal linear camera without distortion, the incident angle and the irradiation angle have the same value. That is, in the case of a linear camera, θ = φ (Rd = Rc). That is, in the θ-φ characteristic diagram (or θ-φ space), φ ′ = dφ / dθ = 1. In the Rc-φ characteristic diagram (or Rc-φ space), Rd ′ = dRd / dRc = 1. On the other hand, in the case of a real camera (wide-angle camera), the purpose is to fit a wider area within the screen, so in the θ-φ characteristic diagram, φ ′ = dφ / dθ <1. In the Rc-Rd characteristic diagram, Rd ′ = dRd / dRc <1. Here, even in a real camera (wide-angle camera), as shown in a circle in FIG. 25, distortion is suppressed in a region where Rc is small (the influence of distortion is reduced). For example, if a parking frame is stored in this area, the linearity and orthogonality of the parking frame are maintained.

以上のようにして仮想カメラ1を広角カメラ化した後、次に、図27に一例として示すように、歪度が緩やかな画像中央部分(Rc−Rd特性図で歪度が小さい領域)が地面投影面11に位置するように、すなわち、当該画像中央部分がバスタブ曲線の水平部分を含んで位置されるように、仮想カメラ1の設置位置を調整する。
以上のように、画像変換部111は画像処理を行う。
After the virtual camera 1 is converted to a wide-angle camera as described above, next, as shown as an example in FIG. 27, the central portion of the image with a moderate degree of distortion (an area with a low degree of distortion in the Rc-Rd characteristic diagram) The installation position of the virtual camera 1 is adjusted so as to be positioned on the projection plane 11, that is, so that the center portion of the image includes the horizontal portion of the bathtub curve.
As described above, the image conversion unit 111 performs image processing.

図28には、画像変換部111が行った前述の画像処理によって得られる俯瞰画像の一例を示す。また、図29には、前記前提技術によって得られる俯瞰画像の一例を示す。図28と図29とを比較してもわかるように、画像変換部111の画像処理によって、図28に示す俯瞰画像は、前記課題1〜3が解決された画像になる。すなわち例えば、俯瞰画像は、自車両から離れた部位(画像の上方部位)の変形が抑制され、その部位よりも自車両に近い部位(画像の上下方向の中間部位)が大きく表示されることが抑制される。   FIG. 28 shows an example of an overhead image obtained by the above-described image processing performed by the image conversion unit 111. FIG. 29 shows an example of an overhead image obtained by the base technology. As can be seen from a comparison between FIG. 28 and FIG. 29, the overhead image shown in FIG. 28 is an image in which the above-described problems 1 to 3 are solved by the image processing of the image conversion unit 111. That is, for example, in the bird's-eye view image, deformation of a part away from the host vehicle (upper part of the image) is suppressed, and a part closer to the host vehicle (an intermediate part in the vertical direction of the image) is displayed larger than that part. It is suppressed.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、1つの実カメラから得た歪度を、実カメラの取り付け位置、角度を考慮しつつ、仮想カメラに最適な値に調整することを可能にしている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
In the second embodiment, it is possible to adjust the skewness obtained from one real camera to a value optimal for the virtual camera while considering the mounting position and angle of the real camera.

第2の実施形態では、そのような調整を画像変換部111が実現している。そのため、第2の実施形態に係る画像変換部111は、次のような手順で処理を行う。図30乃至図33に示すRc−Rd特性図を用いつつその処理を説明する。
先ず、画像変換部111は、Rc−Rd特性図に実カメラの教示範囲外域での歪度を補完する。この歪度の補完は、実カメラの歪度(Rc−Rd特性図)について予め設定されている領域で教示点を得て、その教示点を基に当該領域外での歪度を補完するというものである。この歪度の補完処理は、具体的には、後述する第3の実施形態に係る装置において実現される処理である。よって、この歪度の補完処理については、第3の実施形態において説明する。
In the second embodiment, such an adjustment is realized by the image conversion unit 111. Therefore, the image conversion unit 111 according to the second embodiment performs processing in the following procedure. The processing will be described with reference to the Rc-Rd characteristic diagrams shown in FIGS.
First, the image conversion unit 111 supplements the Rc-Rd characteristic diagram with the skewness outside the teaching range of the real camera. The interpolation of the skewness is obtained by obtaining a teaching point in a region set in advance with respect to the skewness (Rc-Rd characteristic diagram) of the actual camera, and complementing the skewness outside the region based on the teaching point. Is. Specifically, the skewness complementing process is a process realized in an apparatus according to a third embodiment to be described later. Therefore, the distortion complement processing will be described in the third embodiment.

次に、画像変換部111は、前述の補完処理によって取得した実カメラのRc−Rd特性図(補完済みのRc−Rd特性図)について、図30に示すように、Rcを適切な間隔(予め設定されている間隔)で分割する。
次に、画像変換部111は、図31に示すように、各分割点をつなぐ複数のベクトルを設定する。
Next, as shown in FIG. 30, the image conversion unit 111 sets Rc to an appropriate interval (in advance) with respect to the Rc-Rd characteristic diagram (complemented Rc-Rd characteristic diagram) of the real camera acquired by the above-described complementing process. Divide at a set interval).
Next, as shown in FIG. 31, the image conversion unit 111 sets a plurality of vectors that connect the division points.

次に、画像変換部111は、図32に示すように、各ベクトルの角度ψiを設定する。例えば、歪度を弱める場合、角度ψiを45°(歪のない線形カメラの歪度)の方向に大きくする。また、歪度を強める場合、角度ψiを0°(=平行)の方向に小さくする。   Next, the image conversion unit 111 sets the angle ψi of each vector, as shown in FIG. For example, when the distortion is weakened, the angle ψi is increased in the direction of 45 ° (distortion of a linear camera without distortion). Further, when increasing the skewness, the angle ψi is decreased in the direction of 0 ° (= parallel).

次に、画像変換部111は、図33に示すように、角度ψiを設定したベクトル同士を連結し、新たなRc−Rd特性図を作成する。
このとき、ベクトルの横方向(Rc側)の縮尺調整(図34参照)、ベクトル角度の回転調整(図35参照)が、歪度の調整に有効なベクトルの調整となる。
Next, as illustrated in FIG. 33, the image conversion unit 111 connects vectors having the angle ψi and creates a new Rc-Rd characteristic diagram.
At this time, the scale adjustment in the horizontal direction (Rc side) of the vector (see FIG. 34) and the rotation adjustment of the vector angle (see FIG. 35) are effective vector adjustments for adjusting the skewness.

図36には、前述の処理によって最終的に得られるRc−Rd特性図の一例を示す。図36では、線形カメラのレンズ特性が実線で示され、実カメラのレンズ特性が破線で示され、前述の処理によってカスタマイズされたレンズ特性が一点鎖線で示される。図36では、カスタマイズされたレンズ特性は、歪度が実レンズの歪度よりも抑制されたものとなっている。   FIG. 36 shows an example of an Rc-Rd characteristic diagram finally obtained by the above-described processing. In FIG. 36, the lens characteristic of the linear camera is indicated by a solid line, the lens characteristic of the real camera is indicated by a broken line, and the lens characteristic customized by the above-described processing is indicated by a one-dot chain line. In FIG. 36, the customized lens characteristics are such that the distortion is suppressed more than the distortion of the actual lens.

図37は、このようなカスタマイズされたレンズ特性(Rc−Rd特性図)が適用された仮想カメラによって得られる俯瞰画像の一例を説明する図である。ここで、図37(a)は、実カメラのレンズ特性(図36に破線で示すレンズ特性)がそのまま適用された仮想カメラによって得られる俯瞰画像(以下、処理前俯瞰画像という。)を示す図(図28と同様の図)である。また、図37(b)は、カスタマイズされたレンズ特性(図31に一点鎖線で示すレンズ特性)が適用された仮想カメラによって得られる俯瞰画像(以下、処理後俯瞰画像)を示す図である。   FIG. 37 is a diagram illustrating an example of an overhead image obtained by a virtual camera to which such customized lens characteristics (Rc-Rd characteristic diagram) are applied. Here, FIG. 37A shows a bird's-eye view image (hereinafter referred to as a pre-processing bird's-eye view image) obtained by a virtual camera to which the lens characteristics of the real camera (lens characteristics shown by broken lines in FIG. 36) are applied as they are. (Similar to FIG. 28). FIG. 37B is a diagram illustrating an overhead image (hereinafter, a post-processing overhead image) obtained by a virtual camera to which customized lens characteristics (lens characteristics indicated by a one-dot chain line in FIG. 31) are applied.

図37(b)に示す処理後俯瞰画像は、駐車枠のサイズや直線度と、自車両の後方の物体(本例では主に他の車両)の表示サイズとのバランスを優先した調整がなされて得られた画像である。この結果からもわかるように、Rc−Rd特性図を操作することで、同一の実カメラによって得られるパラメータから、搭載車両等のそれぞれの仕様に応じて仮想カメラに最適なパラメータを作り出し、その作り出したパラメータを当該仮想カメラに適用させることができる。   In the post-processing overhead image shown in FIG. 37 (b), an adjustment is made with priority given to the balance between the size and straightness of the parking frame and the display size of the object behind the host vehicle (mainly other vehicles in this example). This is the image obtained. As can be seen from this result, by manipulating the Rc-Rd characteristic diagram, the optimum parameters for the virtual camera are created from the parameters obtained by the same actual camera according to the specifications of the mounted vehicle, etc. Parameters can be applied to the virtual camera.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態では、Rc−Rd特性図を下記第1近似式又は第2近似式によって得ている。そして、第3の実施形態では、その処理を画像変換部111が実現している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
In the third embodiment, the Rc-Rd characteristic diagram is obtained by the following first approximate expression or second approximate expression. In the third embodiment, the image conversion unit 111 realizes the processing.

(1)第1近似式
Rc<Rckのとき:Rd=[1+k[Rc]+k[Rc+k[Rc]・Rc
Rc>RckかつRc<Rcxのとき:Rd={1+A・Ln[Rc]+B}・Rc
Rcx<Rcのとき:Rd=U・Ln[Rc]+V
(1) When the first approximate expression Rc <Rck: Rd = [1 + k 1 [Rc 2 ] + k 2 [Rc 2 ] 2 + k 3 [Rc 2 ] 3 ] · Rc
When Rc> Rck and Rc <Rcx: Rd = {1 + A · Ln [Rc] + B} · Rc
When Rcx <Rc: Rd = U · Ln [Rc] + V

(2)第2近似式
Rc<Rcxのとき:Rd=[1+eθ+eθ+eθ]・Rc
=[1+e[arctan(Rc)]+e[arctan(Rc)]+e[arctan(Rc)]]・Rc
Rcx<Rcのとき:Rd=U・Ln[Rc]+V
(2) Second approximate expression When Rc <Rcx: Rd = [1 + e 1 θ + e 2 θ 2 + e 3 θ 3 ] · Rc
= [1 + e 1 [arctan (Rc)] + e 2 [arctan (Rc)] 2 + e 3 [arctan (Rc)] 3 ] · Rc
When Rcx <Rc: Rd = U · Ln [Rc] + V

ここで、関数モデルを組み合わせている境界位置をRc=Rcxとする。また、Rco<Rcx<Rcpである。ここで、Rcoは、最外教示点位置(教示点を得る領域で最に外側にある教示点の位置)であり、Rc空間側キャリブレーション最外投影点である。また、Rcpは、変極点であり、Rd空間側Rd´=dRd/dRc=0となるまでの区間において、対数近似式とその直前までの近似式とを切り替える投影点である。また、Rckについては、級数展開によるRc高次項の収束性を考慮して、θ=45°近傍(Rck≒1及びRck<1)の条件下で、実験的に最適値を定義する。また、Rcxについては、Rcp(変極点位置)のやや内側である80%〜90%近傍をターゲットとし、実験的に最適値を定義する。   Here, the boundary position combining the function models is Rc = Rcx. Also, Rco <Rcx <Rcp. Here, Rco is the outermost teaching point position (the position of the outermost teaching point in the area where the teaching point is obtained), and is the Rc space side calibration outermost projection point. Rcp is an inflection point, and is a projection point for switching between the logarithmic approximation formula and the approximation formula up to immediately before the Rd space side Rd ′ = dRd / dRc = 0. For Rck, an optimum value is experimentally defined under the condition of θ = 45 ° (Rck≈1 and Rck <1) in consideration of the convergence of the Rc high-order term by series expansion. As for Rcx, an optimum value is experimentally defined by targeting 80% to 90%, which is slightly inside Rcp (inflection point position).

第3の実施形態において以上のような第1近似式や第2近似式を用いる理由は次のようになる。
ここで、最初に、カメラ物理特性を説明しておく。
理想的なカメラ(広角カメラ)の歪度のモデルは、実際の物理的な広角カメラの持つ特性に準じ、イメージプレーン原点からの距離Rが0〜+∞の範囲(θの場合、θ=0°〜90°の範囲)において、想定される広角カメラの物理特性を満たす必要がある。その物理特性(1)〜(6)は次のようになる。
The reason for using the first approximate expression and the second approximate expression as described above in the third embodiment is as follows.
Here, first, camera physical characteristics will be described.
The ideal camera (wide-angle camera) distortion model is based on the characteristics of an actual physical wide-angle camera, and the distance R from the image plane origin is in the range of 0 to + ∞ (in the case of θ, θ = 0). In the range of (° to 90 °), it is necessary to satisfy the physical characteristics of the assumed wide-angle camera. The physical characteristics (1) to (6) are as follows.

物理特性(1):入射角θ≧照射角φ (R=tanαよりRc≧Rd)
この物理特性(1)は、広角カメラを対象とするので、照射光がレンズ後段(出力側)で内側に屈曲することを意味する。つまり、歪度をG(Rc)とした場合、入出力の関係は、次式で表される。
Rc=[1+G(Rc)]・Rc又はφ=arctan{[1+G(arctan(Rx))]・arctan(Rx)}
ここで、G(Rc)=0で歪のない線形カメラを表す。
Physical characteristic (1): Incident angle θ ≧ irradiation angle φ (Rc ≧ Rd from R = tan α)
Since this physical characteristic (1) is intended for a wide-angle camera, it means that the irradiation light is bent inward at the rear stage (output side) of the lens. That is, when the skewness is G (Rc), the input / output relationship is expressed by the following equation.
Rc = [1 + G (Rc)] · Rc or φ = arctan {[1 + G (arctan (Rx))] · arctan (Rx)}
Here, G (Rc) = 0 represents a linear camera without distortion.

物理特性(2):0°≦θ<90°、0°≦φ<90° (0≦Rc、0≦Rd)
この物理特性(2)は、カメラなので真横までしか撮影できないこと(レンズ裏は撮影できないこと)を意味する。
物理特性(3):φ´=dφ/dθ>0 (Rd´=dRd/dRc>0)
この物理特性(3)は、カメラなので光軸から外に位置する対象ほど、より画面の外側に表示されることを意味する。
Physical characteristics (2): 0 ° ≦ θ <90 °, 0 ° ≦ φ <90 ° (0 ≦ Rc, 0 ≦ Rd)
This physical characteristic (2) means that the camera can only shoot to the side (because it cannot shoot the back of the lens).
Physical characteristic (3): φ ′ = dφ / dθ> 0 (Rd ′ = dRd / dRc> 0)
This physical characteristic (3) means that the object located outside the optical axis is displayed on the outside of the screen because it is a camera.

物理特性(4):θ=0°のときφ=0° (Rc=0とのきRd=0)
この物理特性(4)は、光軸がレンズ中心を通ることを意味し、その光軸位置では、入出力時に屈曲を生じないことを意味する。
物理特性(5):極値limθ→90°のときφ≒90 (limRc→∞のときRd=∞)
この物理特性(5)は、真横の対象は真横に映ることを意味し、真横の対象が内側に映ることがないことを意味する。
Physical characteristics (4): φ = 0 ° when θ = 0 ° (Rd = 0 when Rc = 0)
This physical characteristic (4) means that the optical axis passes through the center of the lens, and that the optical axis position does not cause bending at the time of input / output.
Physical characteristics (5): Extreme value lim θ → 90 ° when φ≈90 (lim Rc → ∞ when Rd = ∞)
This physical characteristic (5) means that the object directly beside is reflected beside, and the object beside is not reflected inward.

物理特性(6):半径Rd、Rcは、必ず正の実数である。
この物理特性(6)は、歪度G(Rc)の有限範囲が必ず0≧G(Rc)≧−1であることを意味する。
物理特性(1)〜(6)は以上のようなる。
Physical characteristic (6): The radii Rd and Rc are always positive real numbers.
This physical characteristic (6) means that the finite range of the skewness G (Rc) is always 0 ≧ G (Rc) ≧ −1.
The physical characteristics (1) to (6) are as described above.

ところで、実カメラの歪度の近似モデルとして次のような2つのモデルが一般的に知られている。
(1)Tsaiの近似モデル(以下、Tsai近似モデルという。)
Rd=[1+k[Rc]+k[Rc+k[Rc]・Rc
ここで、歪度の近似モデルが、G(Rc)=k[Rc]+k[Rc+k[Rcとなる。
By the way, the following two models are generally known as approximate models of distortion of an actual camera.
(1) Tsai approximate model (hereinafter referred to as Tsai approximate model)
Rd = [1 + k 1 [Rc 2 ] + k 2 [Rc 2 ] 2 + k 3 [Rc 2 ] 3 ] · Rc
Here, an approximate model of skewness is G (Rc) = k 1 [Rc 2 ] + k 2 [Rc 2 ] 2 + k 3 [Rc 2 ] 3 .

(2)ザイデルの歪曲収差、スネルの法則式に基づく近似モデル(以下、ザイデル近似モデルという。)
Rd=[1+eθ+eθ+eθ]・Rc
ここで、歪度の近似モデルが、G(Rc)=eθ+eθ+eθとなる。
(2) Approximate model based on Seidel's distortion and Snell's law (hereinafter referred to as Seidel approximation model)
Rd = [1 + e 1 θ + e 2 θ 2 + e 3 θ 3 ] · Rc
Here, an approximate model of skewness is G (Rc) = e 1 θ + e 2 θ 2 + e 3 θ 3 .

しかし、Tsai近似モデルをカメラの歪度の推定に利用する場合、入射角θ(=Rc)の広角域において照射角φ(=Rd)の近似精度を補完できない。
そこで、特開2009−130546号公報に開示の技術(以下、先行技術という。)では、Tsai近似モデルに次のような補完処理を行なっている。
However, when the Tsai approximation model is used for estimating the degree of distortion of the camera, the approximation accuracy of the irradiation angle φ (= Rd) cannot be supplemented in the wide angle region of the incident angle θ (= Rc).
Therefore, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-130546 (hereinafter referred to as the prior art), the following complementary processing is performed on the Tsai approximation model.

先行技術では、Tsai近似モデルの式中で歪度の影響を示す部分[k[Rc]+k[Rc+k[Rc]を抽出し、この抽出した式を歪度を示す関数(歪度又は歪近似式とも言う。)G(Rc)を次式のように捉えている。
Rd={1+G(Rc)}Rc
In the prior art, a portion [k 1 [Rc 2 ] + k 2 [Rc 2 ] 2 + k 3 [Rc 2 ] 3 ] showing the influence of the skewness in the equation of the Tsai approximation model is extracted, and the extracted equation is distorted. A function indicating degree (also referred to as skewness or a distortion approximation expression) G (Rc) is captured as the following expression.
Rd = {1 + G (Rc)} Rc

そして、先行技術では、広視野角域(Rc過渡域)に対する近似式を次式のように扱っている。
Rd=(1+A・Ln[Rc]+B)Rc
よって、同式によれば、歪度G(Rc)は、次のように取り扱われる。
Rc<Rckのとき:G(Rc)をTsaiの変換式とする。
Rc>Rckのとき:G(Rc)を対数変換式G(Rc)=A・Ln(Rc)+Bとする。
In the prior art, an approximate expression for the wide viewing angle region (Rc transient region) is handled as follows.
Rd = (1 + A · Ln [Rc] + B) Rc
Therefore, according to the equation, the skewness G (Rc) is handled as follows.
When Rc <Rck: G (Rc) is a Tsai conversion equation.
When Rc> Rck: G (Rc) is set to logarithmic conversion equation G (Rc) = A · Ln (Rc) + B.

この先行技術によって、Tsai近似モデルではRc=1.0前後の教示点までしか近似特性が得られなかったのが、最外教示点であるRc=2.5前後まで近似特性が得られるようになった。   With this prior art, the approximate characteristics can be obtained up to the teaching point of around Rc = 1.0 in the Tsai approximation model, but the approximate characteristics can be obtained up to around Rc = 2.5, which is the outermost teaching point. became.

しかしながら、先行技術については、次のような課題がある。
歪度G(Rc)とRc−Rd特性の相関は、Rd={1+G(Rc)}・Rcといった式で示すことができる。しかし、先行技術にかかる近似式を基にRc−Rd特性図を作成すると、広視野角域(Rc過渡域)にて、画像変換処理が破たんをきたし滞る問題が発生する。
However, the prior art has the following problems.
The correlation between the skewness G (Rc) and the Rc−Rd characteristic can be expressed by an equation such as Rd = {1 + G (Rc)} · Rc. However, when the Rc-Rd characteristic diagram is created based on the approximate expression according to the prior art, there arises a problem that the image conversion process is broken in the wide viewing angle region (Rc transient region).

例えば、図38に示すように、先行技術では、Rc≒10となる位置で歪度G(Rc)<−1となる状態を示す。Rd={1+G(Rc)}・Rcの定義から、この場合、Rd<0、つまり、原点からの距離が負の値となり、前述のカメラの物理特性(1)を逸脱する。つまり、先行技術に基づく処理は、少なくともRc≒10近傍で破たんする。   For example, as shown in FIG. 38, the prior art shows a state in which the skewness G (Rc) <− 1 at a position where Rc≈10. From the definition of Rd = {1 + G (Rc)} · Rc, in this case, Rd <0, that is, the distance from the origin is a negative value, which deviates from the physical characteristics (1) of the camera. That is, the process based on the prior art breaks down at least in the vicinity of Rc≈10.

さらに、詳細に先行技術の整合性を確認する。
図39に示すように、同Rc−Rd特性については、Rc≒3.2を超過する位置で、Rd´、すなわち、Rcに対するRdの傾斜(増加率)が0以下となることが確認できる。前述のカメラの物理特性(3)で示すような、物理的なカメラでは、Rd´=(dRd/dRc)<0となることはありえず、先行技術は、Rc≒10のさらに手前であるRc≒3.2で既に画像変換処理が破たんをきたすことがわかる。
Furthermore, the consistency of the prior art is confirmed in detail.
As shown in FIG. 39, for the Rc-Rd characteristic, it can be confirmed that Rd ′, that is, the slope (increase rate) of Rd with respect to Rc is 0 or less at a position where Rc≈3.2 is exceeded. In a physical camera as shown in the physical characteristic (3) of the camera described above, Rd ′ = (dRd / dRc) <0 cannot be satisfied, and the prior art has an Rc that is further before Rc≈10. It can be seen that the image conversion process has already been broken at ≈3.2.

先行技術は、Rc=1.0(tanθ=tan45°)近傍以降の広角視野角域におけるRc−Rd特性を歪度G(Rc)の対数近似式にて近似補完する技術である。しかし、前述の検討からカメラ特性近似に関する有効範囲は、Rc=3.2(tanθ=tan72°)以下の視野角に限定され、より外側の広角視野域は、補完不能であることが示唆される。   The prior art is a technique that approximately complements the Rc-Rd characteristic in the wide-angle viewing angle region in the vicinity of Rc = 1.0 (tan θ = tan 45 °) with a logarithmic approximate expression of the skewness G (Rc). However, the effective range related to the camera characteristic approximation is limited to a viewing angle of Rc = 3.2 (tan θ = tan 72 °) or less from the above examination, and it is suggested that the outer wide-angle viewing area cannot be complemented. .

また、Rc−Rd特性図において前記物理特性(3)(Rd´=dRd/dRc>0)を満たす範囲は、図38及び図39の場合、近似補完限界がRc≒3.2(θ≒72°)までとなり、補完範囲外となる画面の外側までは対数近似式をもってしても補完できない。
また、ザイデル近似モデルについても同様な問題が発生する。具体的には、図40に示すように、Rd−Rc特性図において曲線の傾きがマイナスになることはカメラの物理特性上ありえず、画像変換処理が破綻をきたしている。また、出力半径Rdが0以下となることは、カメラの物理特性上ありえず、画像変換処理が破綻をきたしている。
In the Rc-Rd characteristic diagram, the range satisfying the physical characteristic (3) (Rd ′ = dRd / dRc> 0) is such that, in the case of FIG. 38 and FIG. 39, the approximate complement limit is Rc≈3.2 (θ≈72). It is not possible to complement even the logarithmic approximate expression to the outside of the screen that is outside the complement range.
A similar problem occurs with the Seidel approximation model. Specifically, as shown in FIG. 40, the slope of the curve in the Rd-Rc characteristic diagram cannot be negative due to the physical characteristics of the camera, and the image conversion processing has failed. In addition, the output radius Rd being 0 or less is not possible due to the physical characteristics of the camera, and the image conversion processing has failed.

よって、Tsai近似モデル、ザイデル近似モデル、又は先行技術の近似モデルによって歪度を近似して得て、前述の第2の実施形態においてその歪度を任意操作して画像調整しようとしても、基準となるその歪度が正しくないため、当該近似モデルは適応可能範囲が制限される。
また、前述の問題の最大の要因は、キャリブレーション時に外側の領域に対する教示が不足するため、歪度G(Rc)のモデル保障範囲が限定される点にある。
Therefore, even if it is obtained by approximating the skewness by the Tsai approximation model, the Seidel approximation model, or the approximation model of the prior art and trying to adjust the image by arbitrarily operating the skewness in the second embodiment, the reference and Since the skewness is not correct, the applicable range of the approximate model is limited.
In addition, the biggest cause of the above-described problem is that the model guarantee range of the skewness G (Rc) is limited because teaching to the outside region is insufficient during calibration.

しかしながら、カメラの解像度を考慮すると、画面の外側位置に教示点を与えることは難しい。ここで、図41には、入力画像の一例を示し、図42には、図41に示す入力画面に教示点(図41中に示す丸印)を与えた一例を示す。図41に示すように、画面の外側ほど解像度が悪くなるため、図42に示すように、教示点は、画面の外側位置では煩雑に与えられる。すなわち、画像変換処理が、教示点を正確に与えることは難しい。よって、教示点を追加することによって、キャリブレーション或いは近似処理に関する精度向上を図ることは難しい。
以上のような様々な観点から、第3の実施形態では、前述の第1及び第2近似式を提案している。
However, in consideration of the resolution of the camera, it is difficult to give a teaching point at the outer position of the screen. Here, FIG. 41 shows an example of an input image, and FIG. 42 shows an example in which teaching points (circles shown in FIG. 41) are given to the input screen shown in FIG. As shown in FIG. 41, the resolution becomes worse toward the outer side of the screen. Therefore, as shown in FIG. 42, the teaching point is given in a complicated manner at the outer position of the screen. That is, it is difficult for the image conversion processing to accurately give the teaching point. Therefore, it is difficult to improve accuracy related to calibration or approximation processing by adding teaching points.
From various viewpoints as described above, in the third embodiment, the above-described first and second approximate expressions are proposed.

ここで、第1及び第2近似式と同様な対数近似を用いた補完処理については、前述のように、先行技術でも行われている。しかしながら、先行技術での最大の問題は、対数近似の対象を歪度G(Rc)としている点である。
ここで、カメラの物理特性(6)によれば、歪度G(Rc)は、必ず0≧G(Rc)≧−1である必要がある。しかし、先行技術では、歪度G(Rc)は、G(Rc)=A・Ln(Rc)+Bで与えられている。この場合において、Rcが+∞になると、Ln(Rc)若しくは出力半径Rdが+∞又は−∞に発散する。その結果、歪度G(Rc)は、0≧G(Rc)≧−1.0を満たさなくなり、先行技術は、物理特性(6)に反することになる。
Here, as described above, the complementary processing using the logarithmic approximation similar to the first and second approximate expressions is also performed in the prior art. However, the biggest problem in the prior art is that the target of logarithmic approximation is the skewness G (Rc).
Here, according to the physical characteristic (6) of the camera, the degree of distortion G (Rc) must be 0 ≧ G (Rc) ≧ −1. However, in the prior art, the skewness G (Rc) is given by G (Rc) = A · Ln (Rc) + B. In this case, when Rc becomes + ∞, Ln (Rc) or the output radius Rd diverges to + ∞ or −∞. As a result, the skewness G (Rc) does not satisfy 0 ≧ G (Rc) ≧ −1.0, and the prior art is contrary to the physical characteristic (6).

このようなことから、本実施形態に係る第1近似式では、対数近似の対象を歪度G(Rc)とするのではなく、出力半径Rdを対象として、出力半径Rdについて直接的に対数近似を行っている。具体的には、次のような手順で対数近似を行っている。図43には、以下で説明する記号を示す。   For this reason, in the first approximate expression according to the present embodiment, the logarithmic approximation target is not the skewness G (Rc), but the output radius Rd is directly logarithmic approximated with respect to the output radius Rd. It is carried out. Specifically, logarithmic approximation is performed by the following procedure. FIG. 43 shows symbols described below.

先ず、Rd´=dRd/dRc=0となる限界半径位置を調べ、線形空間半径で限界半径位置Rczを定義する。
次に、最外教示点の位置を調べ、同様に線形空間側で最外教示点をRcoとする。
最外教示点Rcoと限界半径Rczとの間の位置(例えば、最外教示点位置Rcoと限界半径位置Rczとの間の中間位置)のRcを対数近似切り替え点Rcpと定義する。
First, the limit radius position where Rd ′ = dRd / dRc = 0 is examined, and the limit radius position Rcz is defined by the linear space radius.
Next, the position of the outermost teaching point is checked, and similarly, the outermost teaching point is set to Rco on the linear space side.
Rc at a position between the outermost teaching point Rco and the limit radius Rcz (for example, an intermediate position between the outermost teaching point position Rco and the limit radius position Rcz) is defined as a logarithmic approximation switching point Rcp.

次に、最外教示点Rcoから対数近似切り替え点Rcpまでのデータを先行技術による近似モデルで推定し、対数近似を行うためのサンプリング点(すなわち、教示点)を取得する。
そして、取得したサンプリング点を基に、対数近似式を取得し、対数近似切り替え点Rcpよりも大きい範囲をその対数近似式で補完する。
Next, the data from the outermost teaching point Rco to the logarithmic approximation switching point Rcp is estimated with an approximation model according to the prior art, and sampling points (ie, teaching points) for performing logarithmic approximation are obtained.
Then, based on the acquired sampling points, a logarithmic approximate expression is acquired, and a range larger than the logarithmic approximate switching point Rcp is complemented with the logarithmic approximate expression.

ここで、対数近似切り替え点Rcp以降のRd曲線の軌跡は、対数近似式とともに次のような連立式によって示される。
Rd=[1+G(Rc)]・Rc=U・Ln[Rc]+V
Here, the locus of the Rd curve after the logarithmic approximation switching point Rcp is represented by the following simultaneous equations together with the logarithmic approximation equation.
Rd = [1 + G (Rc)] * Rc = U * Ln [Rc] + V

また、先行技術で示されるカメラ歪近似式は、次式のように示される。
Rd={1+A・Ln[Rc]+B}・Rc
これによって、先行技術では、歪度G(Rc)は、次式で示される。
G(Rc)=Rd/Rc−1
={1+A・Ln[Rc]+B}−1
=A・Ln[Rc]+B
Moreover, the camera distortion approximate expression shown in the prior art is expressed as the following expression.
Rd = {1 + A · Ln [Rc] + B} · Rc
Thereby, in the prior art, the skewness G (Rc) is expressed by the following equation.
G (Rc) = Rd / Rc-1
= {1 + A · Ln [Rc] + B} −1
= A · Ln [Rc] + B

また、先行技術において、次式については、教示点に対して優れた近似精度を確保できる。
Rd={1+A・Ln[Rc]+B}・Rc
しかしながら、Rc過渡域における歪度G(Rc)は、次式のようになる。
limRc→∞G(Rc)=limRc→∞{A・Ln[Rc]+B}=∞
そのため、歪度G(Rc)は、近似補完係数Aの符号に基づき±∞に発散する。
Further, in the prior art, with respect to the following expression, it is possible to ensure excellent approximation accuracy with respect to the teaching point.
Rd = {1 + A · Ln [Rc] + B} · Rc
However, the degree of distortion G (Rc) in the Rc transient region is as follows.
lim Rc → ∞ G (Rc) = lim Rc → ∞ {A · Ln [Rc] + B} = ∞
Therefore, the skewness G (Rc) diverges to ± ∞ based on the sign of the approximate complementary coefficient A.

つまり、Rcの過渡域で歪度G(Rc)は、0≧G(Rc)≧−1の範囲で超過し、次式に基づくRdの値は、Rd>Rc(Aの符号が正)又はRd<0(Aの符号が負)となり、必ず、前述の物理特性(6)を逸脱してしまう。
Rd={1+A・Ln[Rc]+B}・Rc={1+G(Rc)}・Rc
That is, the skewness G (Rc) exceeds the range of 0 ≧ G (Rc) ≧ −1 in the transient region of Rc, and the value of Rd based on the following equation is Rd> Rc (the sign of A is positive) or Rd <0 (the sign of A is negative), which always deviates from the physical characteristic (6) described above.
Rd = {1 + A.Ln [Rc] + B} .Rc = {1 + G (Rc)}. Rc

これに対して、第3の実施形態に係る次式については、教示点に対して優れた近似特精度が低い点について課題となる。
Rd=U・Ln[Rc]+V
しかし、第3の実施形態では、適用範囲を最外教示点以降に限定し、中間域は先行技術による近似式を踏襲することで、近似精度を確保している。
On the other hand, the following equation according to the third embodiment is problematic in that the approximate characteristic accuracy that is excellent with respect to the teaching point is low.
Rd = U · Ln [Rc] + V
However, in the third embodiment, the application range is limited to the points after the outermost teaching point, and the approximation accuracy is ensured by following the approximation formula according to the prior art in the intermediate area.

また、Rd=U・Ln[Rc]+Vにおける歪度G(Rc)は、次式で示される。
G(Rc)=Rd/Rc−1=[U・Ln(Rc)]/Rc+V/Rc−1
この式によれば、Rc過渡域における歪度G(Rc)は、「ロピタルの定理」により、次式のようになる。
limRc→∞G(Rc)≒limRc→∞[U/Rc+V/Rc−1]=−1
この場合、補完変数U,Vの値にかかわらず、前述の物理特性(6)となる0≧G(Rc)≧−1の条件を満足する。つまり、第3の実施形態に係る近似式に基づけば、実カメラの特性を精度よく近似でき、且つ、0≦Rc≦+∞の全域で破たんすることなく、物理特性を満たすカメラモデルを定義できる。
Further, the skewness G (Rc) at Rd = U · Ln [Rc] + V is expressed by the following equation.
G (Rc) = Rd / Rc-1 = [U · Ln (Rc)] / Rc + V / Rc-1
According to this equation, the degree of distortion G (Rc) in the Rc transient region is expressed by the following equation according to “Theoretical Theorem”.
lim Rc → ∞ G (Rc) ≈lim Rc → ∞ [U / Rc + V / Rc−1] = − 1
In this case, regardless of the values of the complementary variables U and V, the condition of 0 ≧ G (Rc) ≧ −1 that satisfies the above-described physical characteristic (6) is satisfied. That is, based on the approximate expression according to the third embodiment, the characteristics of the real camera can be approximated with high accuracy, and a camera model that satisfies the physical characteristics can be defined without breaking in the entire range of 0 ≦ Rc ≦ + ∞. .

また、第2近似式のRd=[1+eθ+eθ+eθ]・Rについては、R=arctan(θ)の関係に基づき、Rd=[1+e[arctanRc]+e[arctanRc]+e[arctanRc]]・RcによるRc−Rd特性で示す場合と、tan(φ)=[1+eθ+eθ+eθ]・arctan(θ)によるθ−φ特性で示す場合とで、2種類のケースが想定される。 For Rd = [1 + e 1 θ + e 2 θ 2 + e 3 θ 3 ] · R in the second approximate expression, Rd = [1 + e 1 [arctanRc] + e 2 [arctanRc] based on the relationship R = arctan (θ). 2 + e 3 [arctanRc] 3 ] · Rc Rc-Rd characteristics and tan (φ) = [1 + e 1 θ + e 2 θ 2 + e 3 θ 3 ] · arctan (θ) θ-φ characteristics Two types of cases are assumed.

しかしながら、θ―φ特性で示す場合の過渡特性limθ→∞については、θの有効範囲が前述の物理特性(2)の0≦θ≦90°である条件を超過するため、取り扱うことができない。よって、第2近似式についても、式をRc−Rd特性で示し、最外教示点以降のRc過渡域に対して対数近似による補完を行っている。そして、その補完については、第1次近似式と同じ処理手順によって行っている。 However, the transient characteristic lim θ → ∞ in the case of the θ-φ characteristic cannot be handled because the effective range of θ exceeds the condition of 0 ≦ θ ≦ 90 ° of the physical characteristic (2) described above. . Therefore, also for the second approximate expression, the expression is indicated by the Rc-Rd characteristic, and the Rc transition region after the outermost teaching point is complemented by logarithmic approximation. The complement is performed by the same processing procedure as that of the first approximation.

図44には、第2近似式に対するRc−Rd特性図の一例を示す。また、図45には、同式によるθ−φ特性図の一例を示す。
ここで、Rcの過渡域に対するθの変化は、次式のように示される。
limRc→∞(θ)=limRc→∞arctan(Rc)=90°
このように、θは90°に収束する。
FIG. 44 shows an example of an Rc-Rd characteristic diagram for the second approximate expression. FIG. 45 shows an example of a θ-φ characteristic diagram according to the same equation.
Here, the change of θ with respect to the transient region of Rc is expressed by the following equation.
lim Rc → ∞ (θ) = lim Rc → ∞ arctan (Rc) = 90 °
Thus, θ converges to 90 °.

また、Rcの過渡域に対するRdの変化は、次式のようになることが明らかである。
limRc→∞Rd=limRc→∞[U・Ln[Rc]+V]=∞
そのため、Rdの過渡域に対するφの変化についても、次式のように示される。
limRd→∞(φ)=limRd→∞arctan(Rd)=90°
この式からφも同様に90°へ収束する。
Further, it is clear that the change of Rd with respect to the transient region of Rc is as follows.
lim Rc → ∞ Rd = lim Rc → ∞ [U · Ln [Rc] + V] = ∞
Therefore, the change of φ with respect to the transient region of Rd is also expressed by the following equation.
lim Rd → ∞ (φ) = lim Rd → ∞ arctan (Rd) = 90 °
Similarly, φ converges to 90 ° from this equation.

図45に示すように前述の関係は、θ=90°の際、φ=90°となる前述の物理特性(5)で示す条件を完全に満たすことができるため、第2近似式が、Rcの全域、又は0≦θ≦90°の範囲において破たんすることはない。   As shown in FIG. 45, the above-described relationship can completely satisfy the condition indicated by the above-described physical characteristic (5) where φ = 90 ° when θ = 90 °. In the whole area or in the range of 0 ≦ θ ≦ 90 °.

以上のような理由によって、第3の実施形態では、第1近似式又は第2近似式によってRc−Rd特性図を得ている。
図47には、第3の実施形態に係る処理手順の一例を示す。
図47に示すように、先ず、実カメラのキャリブレーションを行い、実カメラのパラメータを取得する(ステップS1)。
For the above reasons, in the third embodiment, the Rc-Rd characteristic diagram is obtained by the first approximate expression or the second approximate expression.
FIG. 47 shows an example of a processing procedure according to the third embodiment.
As shown in FIG. 47, first, the real camera is calibrated and the parameters of the real camera are acquired (step S1).

次に、歪度の近似モデルとしてTsai近似モデルを採用するとともに、先行技術(特開2009−130546号公報)に示す対数近似式を追加する(ステップS2、ステップS3)。又は、歪度の近似モデルとしてザイデル近似モデルを採用する(ステップS4)。
次に、採用した近似モデルを仮想カメラに適用する(ステップS5)。そして、Rc−Rd特性図で教示範囲外の領域について対数補完を行う(ステップS6)。
Next, a Tsai approximation model is adopted as an approximation model of skewness, and a logarithmic approximation formula shown in the prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-130546) is added (steps S2 and S3). Alternatively, a Seidel approximation model is adopted as an approximation model of skewness (step S4).
Next, the adopted approximate model is applied to the virtual camera (step S5). Then, logarithmic interpolation is performed for a region outside the teaching range in the Rc-Rd characteristic diagram (step S6).

次に、俯瞰画像変換モデルの変換テーブルを作成する(ステップS7)。そして、変換テーブルを用いて、撮像画像を俯瞰画像に変換する(ステップS8)。
以上の処理によって、仮想カメラを使用しその視野角が大きい場合でも、近似モデルをそれに対応させることができる。これによって、その近似モデルを操作できることで、背景の表示サイズを調整でき、遠近感を改善できる。また、近似モデルを操作できることで、異なる搭載車両に応じた最適画像を設定できる。また、変換可能な画像データを全て出力表示できる。
Next, a conversion table of the overhead image conversion model is created (step S7). Then, the captured image is converted into an overhead image using the conversion table (step S8).
With the above processing, even when a virtual camera is used and the viewing angle is large, the approximate model can be made to correspond to it. As a result, the approximate model can be operated, so that the display size of the background can be adjusted and the perspective can be improved. In addition, since the approximate model can be operated, an optimum image can be set according to different mounted vehicles. Also, all convertible image data can be output and displayed.

また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項1により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。   Further, although the embodiments of the present invention have been specifically described, the scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, and effects equivalent to those intended by the present invention. All embodiments that provide are also included. Further, the scope of the present invention is not limited to the combination of features of the invention defined by claim 1 but can be defined by any desired combination of specific features among all the disclosed features. .

1 仮想カメラ、101 画像処理装置、102 カメラ、103 シフトスイッチ、104 画像表示選択スイッチ、105 モニタ、110 ECU、111 画像変換部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Virtual camera, 101 Image processing apparatus, 102 Camera, 103 Shift switch, 104 Image display selection switch, 105 Monitor, 110 ECU, 111 Image conversion part

Claims (2)

車両の周囲を撮像する実カメラと、前記実カメラが撮像して取得した画像を車両上方に位置する仮想的なカメラである仮想カメラによって撮像された俯瞰画像に変換する画像変換部と、前記画像変換部が変換した俯瞰画像を表示する表示部とを有し、前記画像変換部が画像を変換する際に前記俯瞰画像を投影する仮想投影面が立体曲面であり、前記立体曲面が、地面に垂直な縦方向の断面でバスタブ曲線で表される画像表示装置であって、
前記仮想カメラは、前記実カメラの歪特性に基づいた入射側画像における画像中心からの距離に対する照射側画像における画像中心からの距離の特性を調整し、調整した特性を有する前記実カメラの歪特性を基に前記仮想カメラの歪特性を決定し広角カメラ化され、かつ前記実カメラが撮像して取得した画像内の歪の少ない中央部分が前記バスタブ曲線の水平部分を含むように位置されることを特徴とする画像表示装置。
A real camera that captures an image of the surroundings of the vehicle, an image conversion unit that converts an image captured and acquired by the real camera into an overhead image captured by a virtual camera that is a virtual camera located above the vehicle, and the image A display unit that displays the overhead image converted by the conversion unit, and the virtual projection plane that projects the overhead image when the image conversion unit converts the image is a three-dimensional curved surface, and the three-dimensional curved surface is on the ground An image display device represented by a bathtub curve in a vertical longitudinal section,
The virtual camera adjusts the characteristic of the distance from the image center in the irradiation side image with respect to the distance from the image center in the incident side image based on the distortion characteristic of the real camera, and the distortion characteristic of the real camera having the adjusted characteristic The distortion characteristic of the virtual camera is determined based on the image to be a wide-angle camera, and the central portion with less distortion in the image acquired by the real camera is positioned so as to include the horizontal portion of the bathtub curve An image display device characterized by the above.
前記特性を示す特性曲線に対して対数近似を行って当該特性曲線を補完し、補完した特性曲線を調整し、調整した特性曲線を有する前記実カメラの歪特性を基に前記仮想カメラの歪特性を決定することを特徴とする請求項に記載の画像表示装置。 It complements the characteristic curve by performing a logarithmic approximation for the characteristic curve indicating the characteristic, complementary characteristics curve to adjust the distortion characteristics of the virtual camera based on the distortion characteristics of the real cameras with the adjusted characteristic curve The image display device according to claim 1 , wherein:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110602383A (en) * 2019-08-27 2019-12-20 深圳市华橙数字科技有限公司 Pose adjusting method and device for monitoring camera, terminal and storage medium

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6958163B2 (en) * 2017-09-20 2021-11-02 株式会社アイシン Display control device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4024107B2 (en) * 2002-08-13 2007-12-19 富士フイルム株式会社 Image processing device
JP2008090735A (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Toyota Motor Corp Image processing device
JP4927512B2 (en) * 2006-12-05 2012-05-09 株式会社日立製作所 Image generation device
JP4872890B2 (en) * 2007-11-21 2012-02-08 スズキ株式会社 Image distortion correction method
JP5369465B2 (en) * 2008-03-25 2013-12-18 富士通株式会社 VEHICLE IMAGE PROCESSING DEVICE, VEHICLE IMAGE PROCESSING METHOD, AND VEHICLE IMAGE PROCESSING PROGRAM
JP5716389B2 (en) * 2010-12-24 2015-05-13 日産自動車株式会社 Vehicle display device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110602383A (en) * 2019-08-27 2019-12-20 深圳市华橙数字科技有限公司 Pose adjusting method and device for monitoring camera, terminal and storage medium
CN110602383B (en) * 2019-08-27 2021-06-29 深圳市华橙数字科技有限公司 Pose adjusting method and device for monitoring camera, terminal and storage medium

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