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JP7655202B2 - Image display device - Google Patents
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Description

本明細書は、車両の乗員である利用者の視野に、対象画像を重畳表示する画像表示装置を開示する。 This specification discloses an image display device that displays a target image superimposed on the field of view of a vehicle occupant.

従来から、利用者の視野に、所定の画像を重畳表示し、これにより、当該画像が表わす仮想的なオブジェクトが現実に存在しているように、利用者に認識させる技術が知られている。例えば、特許文献1には、運転手が、眼鏡型の表示器であるスマートグラスを装着し、このスマートグラスに、運転手が乗車する車両を先導する先行車両を表した画像を表示する技術が開示されている。特許文献1において、画像で表現された先行車両は、運転手が乗車している車両を目的地に導くように動く。そのため、運転手は、先行車両に追従するように運転操作を行うことで、目的地に移動できる。 Conventionally, there is known a technology that superimposes a specific image on the user's field of vision, thereby allowing the user to perceive the virtual object represented by the image as if it actually exists. For example, Patent Document 1 discloses a technology in which a driver wears smart glasses, which are eyeglass-type displays, and an image of a preceding vehicle leading the vehicle in which the driver is riding is displayed on the smart glasses. In Patent Document 1, the preceding vehicle represented by the image moves so as to lead the vehicle in which the driver is riding to the destination. Therefore, the driver can move to the destination by performing driving operations to follow the preceding vehicle.

特開2017-129406号公報JP 2017-129406 A

仮想的なオブジェクトが現実に存在しているかのように認識させるためには、表示器に表示される画像(以下「対象画像」と呼ぶ)の表示位置を、対象画像が表わす仮想的なオブジェクトの実空間での位置、および、表示器の実空間での位置、に基づいて決定する必要がある。 In order to make a virtual object appear as if it actually exists, the display position of the image displayed on the display (hereafter referred to as the "target image") must be determined based on the position in real space of the virtual object represented by the target image, and the position of the display in real space.

特許文献1には、表示器の実空間での位置を特定するために、カメラで得られた画像を基にフロントウィンドウの形状を検知して、これらをマーカとすることが示されている。そして、カメラで、マーカを含む風景を撮像し、得られた画像に基づいて、表示器の現実空間での位置を特定している。 Patent Document 1 shows that in order to identify the position of the display in real space, the shape of the front window is detected based on an image obtained by a camera, and these are used as markers. The camera then captures an image of the scenery including the markers, and the position of the display in real space is identified based on the obtained image.

ここで、マーカは、カメラで得られた画像の中で、認識しやすいものにしたいという要求がある。しかし、画像認識しやすくてもマーカに適さないものも存在する。 There is a demand for markers to be easy to recognize in images captured by a camera. However, there are some images that are easy to recognize but are not suitable as markers.

本明細書で開示する画像表示装置は、車両の乗員である利用者の頭部に装着され、前記利用者の視野に対象画像を重畳表示する表示器と、前記表示器に対して固定され、前記表示器の周囲を写したスラム用画像を取得するスラム用カメラと、得られた前記スラム用画像について画像認識処理を行い、特徴的な形状を特徴部分として抽出する抽出手段と、記憶されているステアリングホイールの形状についての情報を利用して、抽出された前記特徴部分がステアリングホイールに属する否かを判定する判定手段と、抽出された前記特徴部分がステアリングホイールに属する場合に、当該特徴部分を除外する除外手段と、ステアリングホイールに属さない特徴部分についてARマーカとして登録する登録手段と、登録されている前記ARマーカを用いて、前記対象画像の表示位置を決定する表示位置決定手段と、を備える。 The image display device disclosed in this specification comprises a display that is worn on the head of a user who is a vehicle occupant and displays a target image superimposed on the user's field of vision, a slam camera that is fixed to the display and obtains a slam image showing the area around the display, an extraction means that performs image recognition processing on the obtained slam image and extracts a characteristic shape as a characteristic part, a determination means that uses stored information about the shape of the steering wheel to determine whether the extracted characteristic part belongs to the steering wheel, an exclusion means that excludes the characteristic part if the extracted characteristic part belongs to the steering wheel, a registration means that registers the characteristic part that does not belong to the steering wheel as an AR marker, and a display position determination means that determines the display position of the target image using the registered AR marker.

前記ステアリングホイールの間から見える前記ステアリングホイールの奥側の物体は前記特徴部分の抽出対象とする。 The object on the rear side of the steering wheel that can be seen through the steering wheel is the target for extracting the feature part.

本明細書で開示する技術によれば、対象画像の表示位置をより適切に決定できる。 The technology disclosed in this specification makes it possible to more appropriately determine the display position of the target image.

画像表示装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image display device. 利用者がウェアラブルデバイスを装着した状態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a state in which a user is wearing a wearable device. 利用者である運転手の視界を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic view of a driver who is a user. 空間固定表示とデバイス固定表示とを説明するイメージ図である。FIG. 13 is an image diagram for explaining a space-fixed display and a device-fixed display. 対象画像が表示されている際の利用者の視界を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a user's field of view when a target image is displayed. デバイスコントローラにおける、内装部品の形状をARマーカとして取り込む処理を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a process of capturing the shape of an interior part as an AR marker in the device controller. ステアリングホイールを除外する際のエリア特定を説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining area specification when excluding a steering wheel. 運転中における対象画像の表示の処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a process for displaying a target image while driving.

以下、図面を参照して、画像表示装置の構成について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは一例であり、適宜、変更可能である。図1は、画像表示装置10の構成を示すブロック図である。本実施形態では、画像表示装置10は、ウェアラブルデバイス12によって構成される。 The configuration of the image display device will be described below with reference to the drawings. In the description, specific aspects are shown to facilitate understanding, but these are merely examples and can be modified as appropriate. Figure 1 is a block diagram showing the configuration of an image display device 10. In this embodiment, the image display device 10 is configured by a wearable device 12.

ウェアラブルデバイス12は、車両の乗員(例えば運転手)が、その頭部に装着するデバイスであり、例えば、眼鏡あるいはゴーグル型のデバイスである。そして、ウェアラブルデバイス12は、画像表示装置10として機能するために、表示器14、スラム用カメラ16、瞳孔位置センサ18、および、デバイスコントローラ20を有する。 The wearable device 12 is a device that is worn on the head of a vehicle occupant (e.g., the driver), and is, for example, a glasses- or goggle-type device. The wearable device 12 has a display 14, a slam camera 16, a pupil position sensor 18, and a device controller 20 to function as an image display device 10.

このウェアラブルデバイス12について図2を参照して説明する。図2は、車両の乗員である利用者100がウェアラブルデバイス12を装着した状態を示す図である。ウェアラブルデバイス12は、眼鏡の形状に形成されたデバイスであり、スマートグラスあるいはARグラスと呼ばれる。ウェアラブルデバイス12は、耳に掛けるための直線状のフレームであるテンプル26と、目の周囲を囲むとともに鼻に掛けられる形状に形成されたフレームであるリム24と、を備える。 This wearable device 12 will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a diagram showing a state in which the wearable device 12 is worn by a user 100 who is a vehicle occupant. The wearable device 12 is a device formed in the shape of glasses, and is called smart glasses or AR glasses. The wearable device 12 has temples 26, which are straight frames for hanging on the ears, and rims 24, which are frames formed in a shape that surrounds the eyes and can be hung on the nose.

表示器14は、ウェアラブルデバイス12を装着している利用者100の視野に画像を表示する。本例において、表示器14は、リム24の内側に配された表示エリア22を有する有機ELディスプレイまたは液晶ディスプレイであり、この表示エリア22の一部または全部に画像を映し出す。表示エリア22は、高い透明性を有している。そのため、表示エリア22に画像が表示されていない場合、利用者100(すなわち乗員)は、表示エリア22越しに前方の風景を視認できる。また、表示エリア22の一部にのみ画像が表示されている場合、利用者100は、前方の視界の風景と、表示された画像と、を同時に見ることができる。この場合、画像は、不透明でもよいし、半透明でもよい。なお、以下の説明では、表示器14に表示される画像を、その他の画像と区別するために、「対象画像」と呼ぶ。また、対象画像が仮想的に表すオブジェクトを「対象オブジェクト」と呼ぶ。 The display 14 displays an image in the field of view of the user 100 wearing the wearable device 12. In this example, the display 14 is an organic EL display or liquid crystal display having a display area 22 arranged inside the rim 24, and displays an image in part or all of this display area 22. The display area 22 has high transparency. Therefore, when no image is displayed in the display area 22, the user 100 (i.e., the passenger) can see the scenery ahead through the display area 22. Also, when an image is displayed only in a part of the display area 22, the user 100 can see the scenery in the field of view ahead and the displayed image at the same time. In this case, the image may be opaque or translucent. In the following description, the image displayed on the display 14 is called a "target image" to distinguish it from other images. Also, the object virtually represented by the target image is called a "target object."

スラム用カメラ16は、表示器14に対して固定されたカメラであり、表示器14の周囲を撮像するカメラである。スラム用カメラ16は、例えば、テンプル26の前端近傍において、前向きに固定されており、利用者100の視野と類似した範囲を撮像する。以下では、このスラム用カメラ16で撮像された画像を「スラム用画像」と呼ぶ。後述するデバイスコントローラ20は、スラム用画像に写り込んだARマーカに基づいて、表示器14の実空間での位置および姿勢を特定するが、これについては、後述する。 The slum camera 16 is a camera fixed to the display 14, and captures the surroundings of the display 14. The slum camera 16 is fixed facing forward, for example, near the front end of the temple 26, and captures an area similar to the field of view of the user 100. Hereinafter, the image captured by this slum camera 16 will be referred to as the "slum image." The device controller 20, which will be described later, identifies the position and orientation of the display 14 in real space based on the AR marker captured in the slum image, which will be described later.

瞳孔位置センサ18は、利用者100の右目と左目の瞳孔の位置を検知するセンサであり、例えば、リム24の中心付近に固定される。この瞳孔位置センサ18は、例えば、カメラ等を利用して形成することができる。 The pupil position sensor 18 is a sensor that detects the positions of the pupils of the right and left eyes of the user 100, and is fixed, for example, near the center of the rim 24. This pupil position sensor 18 can be formed, for example, using a camera, etc.

デバイスコントローラ20は、ウェアラブルデバイス12の駆動を制御する。デバイスコントローラ20は、スラム用カメラ16および瞳孔位置センサ18で取得された画像および位置情報を取得し、これら情報を処理して、表示器14に対象画像を表示させる。 The device controller 20 controls the operation of the wearable device 12. The device controller 20 acquires the images and position information acquired by the slam camera 16 and the pupil position sensor 18, processes this information, and displays the target image on the display 14.

デバイスコントローラ20は、物理的には、プロセッサ20aとメモリ20bと通信I/F20cとを有したコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、プロセッサ20aとは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ(例えばCPU:Central Processing Unit、等)や、専用のプロセッサ(例えばGPU:Graphics Processing Unit、ASIC:Application Specific Integrated Circuit、FPGA:Field Programmable Gate Array、プログラマブル論理デバイス、等)を含むものである。 The device controller 20 is physically a computer having a processor 20a, memory 20b, and a communication I/F 20c. This "computer" also includes a microcontroller in which a computer system is incorporated into a single integrated circuit. The processor 20a refers to a processor in a broad sense, and includes general-purpose processors (e.g., CPU: Central Processing Unit, etc.) and dedicated processors (e.g., GPU: Graphics Processing Unit, ASIC: Application Specific Integrated Circuit, FPGA: Field Programmable Gate Array, programmable logic device, etc.).

メモリ20bは、コンピュータが処理するために必要なデジタルデータを保持する。このメモリ20bは、メモリバスを介してプロセッサ20aに接続されたメインメモリ、および、入出力チャネルを介してプロセッサ20aがアクセスする二次記憶装置の少なくとも一つを含む。かかるメモリ20bは、半導体メモリ(例えばRAM、ROM、ソリッドステートドライブ等)で構成することができる。 The memory 20b holds digital data necessary for the computer to process. This memory 20b includes at least one of a main memory connected to the processor 20a via a memory bus, and a secondary storage device accessed by the processor 20a via an input/output channel. Such memory 20b can be composed of semiconductor memory (e.g., RAM, ROM, solid-state drive, etc.).

通信I/F20cは、無線により、他の電子機器、具体的には、車載システム28に接続されるとともに、インターネットなどを介し、各種のサイトに接続することが可能である。特に、車両情報を提供する情報センタ30と通信することが可能になっている。また、例えば、通信I/F20cは、車載システム28と、CAN(Controller Area Network)通信、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)、赤外線通信などの近距離無線通信でデータを送受してもよい。 The communication I/F 20c is wirelessly connected to other electronic devices, specifically the in-vehicle system 28, and can also be connected to various sites via the Internet. In particular, it is capable of communicating with an information center 30 that provides vehicle information. For example, the communication I/F 20c may also transmit and receive data to and from the in-vehicle system 28 via short-range wireless communication such as CAN (Controller Area Network) communication, Bluetooth (registered trademark), Wi-Fi (registered trademark), and infrared communication.

こうしたデバイスコントローラ20の機能は、車載システム28のコンピュータや、情報センタ30のコンピュータや、別の可搬型コンピュータ(例えばスマートフォン等)の外部システムによって実現されてもよい。この場合、デバイスコントローラ20は、スラム用カメラ16、瞳孔位置センサ18からの情報を車載システム28など外部システムに送り、処理結果としての画像データを受け取り、表示器14に表示する。また、これらの処理の一部を外部システムにおいて実行することもできる。 The functions of the device controller 20 may be realized by an external system such as a computer in the in-vehicle system 28, a computer in the information center 30, or another portable computer (such as a smartphone). In this case, the device controller 20 sends information from the slam camera 16 and pupil position sensor 18 to an external system such as the in-vehicle system 28, receives image data as a result of processing, and displays it on the display 14. In addition, some of these processes can also be performed in the external system.

また、車載システム28は、車両に搭載されたシステムであり、車載の各種機器を制御する。ここで、車載システム28は、図3に示すように、インパネに設けられるメータディスプレイ40aと、センターコンソールに設けられるマルチディスプレイ40bと、フロントグラスの上部の内側に設けられる電子インナーミラー40cと、を内装部品として含んでいる。そして、本実施形態では、これらの内装部品をARマーカ60として利用する。 The in-vehicle system 28 is a system installed in the vehicle and controls various in-vehicle devices. As shown in FIG. 3, the in-vehicle system 28 includes interior parts such as a meter display 40a provided on the instrument panel, a multi-display 40b provided on the center console, and an electronic inner mirror 40c provided on the inside of the upper part of the windshield. In this embodiment, these interior parts are used as the AR marker 60.

図3は、利用者100である運転手の視界を模式的に示した図である。メータディスプレイ40aは、車速や燃費等、車両の状態に関する情報を表示するディスプレイである。このメータディスプレイ40aは、図3に示すように、運転手からみてステアリングホイール56の奥側に配置されており、運転手は、ステアリングホイール56越しにメータディスプレイ40aの表示エリアを視認できる。 Figure 3 is a diagram that shows a schematic view of the driver, who is the user 100. The meter display 40a is a display that displays information about the vehicle's state, such as vehicle speed and fuel efficiency. As shown in Figure 3, the meter display 40a is located behind the steering wheel 56 as seen from the driver, and the driver can see the display area of the meter display 40a through the steering wheel 56.

マルチディスプレイ40bは、車載電子機器(例えばナビゲーション装置や、オーディオ装置)に関する情報を表示するディスプレイである。このマルチディスプレイ40bは、図3に示すように、インストルメントパネルの車幅方向中央、すなわち、一般に、センターコンソールと呼ばれる箇所に配置されている。 The multi-display 40b is a display that displays information about in-vehicle electronic devices (e.g., a navigation device or an audio device). As shown in FIG. 3, the multi-display 40b is located in the center of the instrument panel in the vehicle width direction, that is, in a location generally called the center console.

電子インナーミラー40cは、バックカメラ(図示せず)で撮像された車両の後方の画像を映し出すディスプレイである。この電子インナーミラー40cは、光学的な反射により車両の後方を映す後写鏡(ルームミラー)の代わりに用いられる。電子インナーミラー40cは、画像を映し出すデジタルモードと、光学的な反射で後方を写すミラーモードと、に切り替えできるものでもよい。電子インナーミラー40cは、図3に示すように、一般的な後写鏡と同等の位置、すなわち、ウィンドウシールドガラスの上端近傍に配置される。なお、電子インナーミラーに代えて、一般的なルームミラーを用いてもよい。 The electronic inner mirror 40c is a display that shows an image of the rear of the vehicle captured by a backup camera (not shown). This electronic inner mirror 40c is used in place of a rearview mirror (room mirror) that shows the rear of the vehicle by optical reflection. The electronic inner mirror 40c may be switchable between a digital mode that shows an image and a mirror mode that shows the rear by optical reflection. As shown in FIG. 3, the electronic inner mirror 40c is placed in the same position as a general rearview mirror, that is, near the top edge of the windshield glass. Note that a general room mirror may be used instead of the electronic inner mirror.

デバイスコントローラ20は、上述した通り、表示器14に表示させる対象画像のデータを生成する。ここで、表示器14における対象画像の表示形態には、「デバイス固定表示」と「空間固定表示」を採用することが可能であるが、本実施形態では「空間固定表示」が採用される。この空間固定表示は、所定のオブジェクトを表す対象画像を、実空間に存在するかのように表示する表示形態である。 As described above, the device controller 20 generates data for the target image to be displayed on the display 14. Here, the display form of the target image on the display 14 can be either "device-fixed display" or "space-fixed display", but in this embodiment, "space-fixed display" is used. This space-fixed display is a display form in which a target image representing a specific object is displayed as if it exists in real space.

例えば、図4に示すように、利用者100が、表示器14の表示エリア22を通じて、テーブル80が実在している実空間を見ている場合を考える。このとき、図4の状態S1に示すように、表示エリア22に「球」を表す対象画像50を表示すると、当然ながら、利用者100の視野には、テーブル80を含む実空間と、「球」の対象画像50と、が同時に映る。 For example, as shown in Figure 4, consider a case where a user 100 is looking at a real space in which a table 80 actually exists through the display area 22 of the display device 14. In this case, as shown in state S1 in Figure 4, when a target image 50 representing a "ball" is displayed in the display area 22, naturally, the real space including the table 80 and the target image 50 of the "ball" are simultaneously reflected in the field of view of the user 100.

デバイス固定表示の場合、対象画像50が示す対象オブジェクト72(図4の例の場合「球」)の表示位置を、実空間とは無関係に決定する。したがって、デバイス固定表示では、図4の状態S2に示すように、利用者100の視点が移動したとしても、表示エリア22内における対象画像50の表示位置やサイズ、形状を変化させない。 In the case of device-fixed display, the display position of the target object 72 (a "sphere" in the example of FIG. 4) indicated by the target image 50 is determined regardless of the real space. Therefore, in device-fixed display, as shown in state S2 in FIG. 4, even if the viewpoint of the user 100 moves, the display position, size, and shape of the target image 50 within the display area 22 do not change.

一方、空間固定表示では、対象画像50が示す対象オブジェクト72(図4の例の場合「球」)が実空間のどこに位置しているかを特定し、特定された位置に実在するかのように対象画像50を表示する。例えば、空間固定表示において、「球」の対象オブジェクト72が実空間のテーブル80の上に位置していると仮定した場合を考える。この場合、状態S3に示すように、利用者100の視点が移動しても、「球」がテーブル80の上に位置するように見えるように、表示エリア22内における「球」の表示エリア22での表示位置やサイズ、形状を変化させる。 On the other hand, in a spatially fixed display, the location of the target object 72 (a "ball" in the example of FIG. 4) shown by the target image 50 in real space is identified, and the target image 50 is displayed as if it were actually located at the identified location. For example, in a spatially fixed display, consider a case in which the "ball" target object 72 is assumed to be located on a table 80 in real space. In this case, as shown in state S3, the display position, size, and shape of the "ball" in the display area 22 are changed so that the "ball" appears to be located on the table 80 even if the viewpoint of the user 100 moves.

このように、空間固定表示で対象画像50を表示することで、利用者100は、対象画像50が示す対象オブジェクト72が現実に存在するかのように錯覚する。換言すれば、空間固定表示で対象画像50を表示することで、現実環境に情報を付加・削除・強調・減衰させることができ、人間から見た現実世界を拡張できる。こうした技術は、一般に、「拡張現実」または「AR」と呼ばれる。 In this way, by displaying the target image 50 in a spatially fixed display, the user 100 is given the illusion that the target object 72 shown in the target image 50 actually exists. In other words, by displaying the target image 50 in a spatially fixed display, it is possible to add, delete, emphasize, or attenuate information in the real environment, thereby expanding the real world as seen by humans. This technology is generally called "augmented reality" or "AR."

次に、本例における対象画像50の表示の一例を説明する。図5は、対象画像50a,50bが表示されている際の利用者100(本例の場合は運転手)の視野を模式的に示した図である。図5の例では、車両の進行方向を示す対象画像50aと、運転手への注意喚起メッセージを示す対象画像50bと、が空間固定表示されている。こうした対象画像50a,50bは、当該画像が示す対象オブジェクトが現実に存在する場合と同様の位置およびサイズで、表示器14に表示される。例えば、対象画像50aは、現実に存在する車両の前方の路面に、対象画像50aで表現された矢印状のオブジェクトが現実に存在する場合と同様の位置およびサイズで表示エリア22に表示される。また、対象画像50bは、現実に存在するステアリングホイール56の右上に、対象画像50bで表現されたテキストオブジェクトが現実に存在する場合と同様の位置およびサイズで表示エリア22に表示される。したがって、利用者100の視線が移動すれば、これら対象画像50a,50bの表示エリア22内での表示位置およびサイズも変化する。 Next, an example of the display of the target image 50 in this example will be described. FIG. 5 is a diagram showing a schematic view of the user 100 (the driver in this example) when the target images 50a and 50b are displayed. In the example of FIG. 5, the target image 50a showing the traveling direction of the vehicle and the target image 50b showing a message to the driver are displayed in a fixed spatial manner. These target images 50a and 50b are displayed on the display 14 in the same position and size as when the target object shown by the image actually exists. For example, the target image 50a is displayed in the display area 22 in the same position and size as when the arrow-shaped object represented by the target image 50a actually exists on the road surface in front of the vehicle that actually exists. In addition, the target image 50b is displayed in the display area 22 in the same position and size as when the text object represented by the target image 50b actually exists, to the upper right of the steering wheel 56 that actually exists. Therefore, if the line of sight of the user 100 moves, the display position and size of these target images 50a and 50b in the display area 22 also change.

このように空間固定表示の場合、実在の物体の配置を考慮して対象画像50を表示できるため、対象画像50が運転操作の邪魔になることを確実に防止できる。また、空間固定表示の場合、実在の物体(例えば歩行者等)と相関性のある位置に対象画像50を表示できるため、当該物体に利用者100の注意を効果的に向けさせることができる。 In this way, in the case of spatially fixed display, the target image 50 can be displayed taking into consideration the arrangement of real objects, so that it is possible to reliably prevent the target image 50 from interfering with driving operations. Furthermore, in the case of spatially fixed display, the target image 50 can be displayed in a position that is correlated with a real object (e.g., a pedestrian), so that the attention of the user 100 can be effectively directed to that object.

ところで、空間固定表示を行うためには、表示器14に対する瞳孔の位置、および、実空間における表示器14の位置および姿勢を正確に検知する必要がある。デバイスコントローラ20は、対象オブジェクトの実空間で位置および姿勢と、実空間における表示器14の位置および姿勢と、表示器14に対する瞳孔の位置と、に基づいて、対象画像50の表示エリア22内での位置等を決定する。このうち、表示器14に対する瞳孔の位置は、上述した通り、瞳孔位置センサ18で検知される。 In order to perform spatially fixed display, it is necessary to accurately detect the position of the pupil relative to the display 14, and the position and orientation of the display 14 in real space. The device controller 20 determines the position of the target image 50 within the display area 22, etc., based on the position and orientation of the target object in real space, the position and orientation of the display 14 in real space, and the position of the pupil relative to the display 14. Of these, the position of the pupil relative to the display 14 is detected by the pupil position sensor 18, as described above.

実空間における表示器14の位置および姿勢は、デバイスコントローラ20が、スラム用カメラ16で得られたスラム用画像に基づいてビジュアルスラム(Visual Simultaneous Localization and Mapping)を行うことで算出される。ビジュアルスラムは、カメラで撮影された映像から環境の三次元情報とカメラの位置姿勢を同時に推定する技術である。このビジュアルスラムを行うために、車内の複数の内装部品の特徴的な形状をARマーカ60として認識する(図3参照)。デバイスコントローラ20は、スラム用カメラ16で撮像されたスラム用画像から、複数のARマーカ60を抽出し、これらのスラム画像中での位置関係などから、表示器14の実空間での位置および姿勢を算出することができる。また、1つのARマーカ60のスラム用画像内での座標やサイズ、歪み等に基づいて、表示器14の実空間での位置および姿勢を算出することもできる。 The position and orientation of the display 14 in the real space are calculated by the device controller 20 performing visual simultaneous localization and mapping (visual SLAM) based on the slum image obtained by the slum camera 16. Visual SLAM is a technology that simultaneously estimates three-dimensional information of the environment and the position and orientation of the camera from an image captured by a camera. To perform this visual SLAM, the characteristic shapes of multiple interior parts in the vehicle are recognized as AR markers 60 (see Figure 3). The device controller 20 extracts multiple AR markers 60 from the slum image captured by the slum camera 16, and can calculate the position and orientation of the display 14 in the real space from the positional relationship in these slum images. It can also calculate the position and orientation of the display 14 in the real space based on the coordinates, size, distortion, etc. of one AR marker 60 in the slum image.

このビジュアルスラムを行うために、車内には、ARマーカ60(図3参照)が存在する。本実施形態では、内装部品の形状から画像認識でARマーカ60を特定する。ARマーカ60は、初期設定により形状、大きさ、設置位置が予め登録されている。従って、デバイスコントローラ20は、スラム用カメラ16で撮像されたスラム用画像から、ARマーカ60の像を抽出する。そして、このARマーカ60の像のスラム用画像内での座標やサイズ、歪み等に基づいて、表示器14の実空間での位置および姿勢を算出することができる。また、複数のARマーカ60について画像認識し、複数のARマーカ60の設置位置を参照することで、表示器14の位置、姿勢の算出を容易に行うことができる。なお、ARマーカ60として、内装部品ではなく、予め決定された形状、大きさであって、車内の予め決定された位置に設置されるマーカを用いることもできる。さらに、これらタイプの異なるARマーカを合わせて用いることもできる。 To perform this visual slam, an AR marker 60 (see FIG. 3) is present inside the vehicle. In this embodiment, the AR marker 60 is identified by image recognition based on the shape of the interior part. The shape, size, and installation position of the AR marker 60 are pre-registered by initial setting. Therefore, the device controller 20 extracts an image of the AR marker 60 from the slam image captured by the slam camera 16. Then, based on the coordinates, size, distortion, etc. of the image of the AR marker 60 in the slam image, the position and orientation of the display 14 in real space can be calculated. In addition, by performing image recognition on multiple AR markers 60 and referring to the installation positions of the multiple AR markers 60, the position and orientation of the display 14 can be easily calculated. Note that, instead of an interior part, a marker with a predetermined shape and size and installed at a predetermined position inside the vehicle can also be used as the AR marker 60. Furthermore, these different types of AR markers can be used together.

<ARマーカの登録>
車両の内装部品をARマーカ60とする場合は、初期設定としてARマーカの登録を行う。図6は、デバイスコントローラ20における、内装部品の形状をARマーカ60として取り込む処理を示すフローチャートである。
<AR marker registration>
6 is a flowchart showing a process for acquiring the shape of an interior part of a vehicle as the AR marker 60 in the device controller 20.

まず、ウェアラブルデバイス12を車内に持ち込み、例えば運転席において利用者が頭にウェアラブルデバイス12を装着して、電源をオンとしてARマーカ登録モードに設定する。ARマーカ―登録モードに設定するために、ウェアラブルデバイス12に操作ボタンなどがあってもよいし、スマートホンなどの端末から操作できるようにしてもよい。ARマーカ登録モードに設定されることで、デバイスコントローラ20において、ARマーカ認識プログラムが実行される。 First, the wearable device 12 is brought into the vehicle, and, for example, the user puts the wearable device 12 on their head in the driver's seat, turns the power on, and sets the AR marker registration mode. To set the AR marker registration mode, the wearable device 12 may have an operation button or the like, or may be operable from a terminal such as a smartphone. When the AR marker registration mode is set, an AR marker recognition program is executed in the device controller 20.

ARマーカ登録モードでは、まずスラム用カメラ16の画像を取り込む(S11)。この画像は運転席の運転手が見る画像と同等である。この際に、利用者に運転席で前方を見た位置で静止した後、頭を動かしてもらい、異なる位置からの画像や動画を取得するとよい。 In the AR marker registration mode, first an image is captured from the slam camera 16 (S11). This image is the same as the image seen by the driver in the driver's seat. At this time, it is advisable to have the user stand still in a position looking forward in the driver's seat, and then move their head to obtain images and videos from different positions.

取り込んだ画像から、特徴部分を検出するエリアを限定する(S12)。例えば、ARマーカ60として利用する候補が予めわかっている場合には、その候補が存在する位置を含む認識エリア70に限定する(図3参照)。この例では、電子インナーミラー40cが存在する中央上部と、メータディスプレイ40a、マルチディスプレイ40bなどが含まれるインパネエリアなどに限定する。また、先に認識して登録されているARマーカ60がある場合、そのデータを利用して対象エリアを限定するとよい。なお、このような限定は行わず、取得した画像全部を特徴認識の対象としてもよい。 The area in which feature parts are detected is limited from the captured image (S12). For example, if a candidate to be used as the AR marker 60 is known in advance, the recognition area is limited to a recognition area 70 including the location of that candidate (see FIG. 3). In this example, the area is limited to the upper center area where the electronic inner mirror 40c is located, and the instrument panel area including the meter display 40a and multi-display 40b. Also, if there is an AR marker 60 that has been recognized and registered in advance, it is advisable to use that data to limit the target area. However, such limitations may not be imposed and the entire captured image may be subject to feature recognition.

次に、対象となる画像について、画像認識処理を行い、特徴的な形状、すなわち特徴部分を検出する(S13)。これは、エッジ検出などにより、輪郭部分を検出して形状を抽出することなどにより行うとよい。なお、ディスプレイのフレームなどが対象であれば、それに近い形状に限定して認識してもよい。さらに、先に登録されているARマーカ―の情報を利用して特徴部分を認識してもよい。 Next, image recognition processing is performed on the target image to detect characteristic shapes, i.e., characteristic parts (S13). This can be done by detecting contours and extracting shapes using edge detection or the like. Note that if the target is a display frame or the like, recognition may be limited to shapes close to that. Furthermore, characteristic parts may be recognized using information from previously registered AR markers.

上述のように、ウェアラブルデバイス12が動いて画像を取得している場合には、検出した特徴部分の動きを検出したり、ウェアラブルデバイス12の位置の異なる2画像を比較して特徴部分までの距離を算出するなどしたりすることで、車外の特徴部分を除外するとよい。 As described above, when the wearable device 12 is moving and acquiring images, it is advisable to exclude feature parts outside the vehicle by detecting the movement of the detected feature parts or by comparing two images of the wearable device 12 taken in different positions to calculate the distance to the feature parts.

そして、特徴部分を1つ取り出し(S14)、ステアリングホイール56に属するか否かを判定する(S15)。ステアリングホイール56は、基本的に円形リング形状であり、他と異なる特徴を有しており、容易に判定できる。なお、ステアリングホイール56の形状に関する情報を記憶しておき、これを利用してもよい。 Then, one characteristic part is extracted (S14) and it is determined whether or not it belongs to the steering wheel 56 (S15). The steering wheel 56 is basically a circular ring shape and has characteristics different from others, so it can be easily identified. Note that information about the shape of the steering wheel 56 may be stored and used.

そして、ステアリングホイール56の属さない特徴部分についてARマーカとして登録する(S16)。 Then, the characteristic parts that do not belong to the steering wheel 56 are registered as AR markers (S16).

一方、S15において、対象となる特徴部分がステアリングホイール56に属するものの場合には、S15をスキップして、特徴部分の取り出しが終了したかを判定する(S17)が、特徴部分小取り出しが終了しておらず特徴部分が残っている場合には、S14に戻り、次の特徴部分についての処理を行い、これを特徴部分がなくなるまで行う。 On the other hand, if the target feature part belongs to the steering wheel 56 in S15, S15 is skipped and it is determined whether extraction of the feature part has been completed (S17). However, if the small extraction of the feature part has not been completed and there are still feature parts remaining, the process returns to S14 and the next feature part is processed, and this is repeated until there are no more feature parts.

図7は、ステアリングホイール56を除外する際のエリア特定を説明する図である。図において斜線のハッチングをしたエリアがステアリングホイール56の属するとして除外される除外エリアである。このように、ステアリングホイール56の上半分の奥が見える部分を対象エリアに含める。これによって、ステアリングホイール56の奥側に位置するメータディスプレイ40aが抽出対象となり、ARマーカ60として登録することが可能となる。 Figure 7 is a diagram explaining the area specification when excluding the steering wheel 56. In the figure, the area hatched with diagonal lines is the excluded area that is excluded as the steering wheel 56 belongs to. In this way, the upper half of the steering wheel 56 where the back is visible is included in the target area. As a result, the meter display 40a located on the back side of the steering wheel 56 becomes the extraction target, and can be registered as the AR marker 60.

このように、デバイスコントローラ20が、ステアリングホイールを特徴部分から除外する除外手段、特徴部分を抽出する抽出手段、対象画像50の表示位置を決定する表示位置決定手段として機能する。 In this way, the device controller 20 functions as an exclusion means for excluding the steering wheel from the characteristic parts, an extraction means for extracting the characteristic parts, and a display position determination means for determining the display position of the target image 50.

<対象画像の表示>
図8は、運転中における対象画像の表示の処理を示すフローチャートである。
<Display of target image>
FIG. 8 is a flowchart showing a process for displaying a target image while driving.

まず、スラム用カメラ16の画像を取り込む(S21)。登録されているARマーカ60の情報を利用して、画像中からARマーカ60を検出する(S22)。そして、認識されたARマーカ60の位置情報を利用して、対象画像50の表示位置を決定し(S23)、決定された位置に対象画像50を表示する(S24)。 First, an image is captured by the slam camera 16 (S21). Information about the registered AR marker 60 is used to detect the AR marker 60 from within the image (S22). Then, the display position of the target image 50 is determined using the position information of the recognized AR marker 60 (S23), and the target image 50 is displayed at the determined position (S24).

このようにして、本実施形態によれば、ARマーカ60として登録される内装部品からステアリングホイール56が除外される。 In this way, according to this embodiment, the steering wheel 56 is excluded from the interior parts that are registered as AR markers 60.

ステアリングホイール56は動く、または手で隠れるため、これを除外することで、ARマーカ60を認識する際の処理の負担が小さくなり、またARマーカ60が認識できないという可能性を低減することができる。 Because the steering wheel 56 moves or is hidden by the hands, excluding it reduces the processing burden when recognizing the AR marker 60 and also reduces the possibility that the AR marker 60 will not be recognized.

10 画像表示装置、12 ウェアラブルデバイス、14 表示器、16 スラム用カメラ、18 瞳孔位置センサ、20 デバイスコントローラ、20a プロセッサ、20b メモリ、20c 通信I/F、22 表示エリア、24 リム、26 テンプル、28 車載システム、30 情報センタ、40a メータディスプレイ、40b マルチディスプレイ、40c 電子インナーミラー、50 対象画像、56 ステアリングホイール、60 ARマーカ、70 認識エリア、72 対象オブジェクト、80 テーブル、100 利用者。
10 Image display device, 12 Wearable device, 14 Display, 16 Slam camera, 18 Pupil position sensor, 20 Device controller, 20a Processor, 20b Memory, 20c Communication I/F, 22 Display area, 24 Rim, 26 Temple, 28 In-vehicle system, 30 Information center, 40a Meter display, 40b Multi-display, 40c Electronic inner mirror, 50 Target image, 56 Steering wheel, 60 AR marker, 70 Recognition area, 72 Target object, 80 Table, 100 User.

Claims (2)

車両の乗員である利用者の頭部に装着され、前記利用者の視野に対象画像を重畳表示する表示器と、
前記表示器に対して固定され、前記表示器の周囲を写したスラム用画像を取得するスラム用カメラと、
得られた前記スラム用画像について画像認識処理を行い、特徴的な形状を特徴部分として抽出する抽出手段と、
抽出された前記特徴部分がステアリングホイールに属する否かを判定する判定手段と、
抽出された前記特徴部分がステアリングホイールに属する場合に、当該特徴部分を除外する除外手段と、
ステアリングホイールに属さない特徴部分についてARマーカとして登録する登録手段と、
登録されている前記ARマーカを用いて、前記対象画像の表示位置を決定する表示位置決定手段と、
を備える画像表示装置。
A display device that is mounted on the head of a vehicle occupant and displays a target image in a superimposed manner in the user's field of vision;
a slum camera fixed to the display and configured to capture a slum image of the periphery of the display;
An extraction means for performing image recognition processing on the obtained slam image and extracting a characteristic shape as a characteristic portion;
a determination means for determining whether the extracted feature portion belongs to a steering wheel;
an exclusion means for excluding the extracted feature portion when the extracted feature portion belongs to a steering wheel;
A registration means for registering a characteristic portion not belonging to the steering wheel as an AR marker;
a display position determination means for determining a display position of the target image by using the registered AR marker;
An image display device comprising:
請求項1に記載の画像表示装置であって、
前記ステアリングホイールの間から見える前記ステアリングホイールの奥側の物体は前記特徴部分の抽出対象とする、
画像表示装置。
The image display device according to claim 1 ,
An object on the rear side of the steering wheel that can be seen through the steering wheel is set as a target for extracting the characteristic portion.
Image display device.
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