WO2020122079A1 - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理システム - Google Patents

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長田　浩二
崇 齊藤
青山　幸治
横山　一樹
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Sony Corp
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    • B60R2300/8066—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the intended use of the viewing arrangement for monitoring rearward traffic

Definitions

  • the present technology relates to an image processing device, an image processing method, and an image processing system, and more specifically, to an image processing device suitable for application to an on-vehicle electronic mirror.
  • Patent Document 1 in order to solve the fact that the appearance of the electronic mirror differs from the appearance of the actual mirror, the range of the camera image displayed on the display by using the relative position of the driver's head with respect to the display. A technique for changing the variable is proposed.
  • a three-dimensional model of an individual subject is generated from a multi-viewpoint image captured by a plurality of cameras, and the three-dimensional model is rearranged in a virtual space.
  • Technology is used. In recent years, such technology has begun to be used for TV broadcasting such as watching sports.
  • the amount of calculation required for a series of image processing is enormous, and application to a real-time system with a limited amount of calculation such as a vehicle-mounted electronic mirror requires waiting for further improvement in image processing performance.
  • the purpose of this technology is to easily realize a sense of distance by motion parallax.
  • An image processing apparatus includes a processing unit that obtains a display image by superimposing an image showing the vehicle on a captured image obtained by capturing the rear of the vehicle.
  • the processing unit obtains a display image by superimposing an image showing the vehicle on a captured image obtained by photographing the rear of the vehicle.
  • the image showing the vehicle may be a computer graphics image.
  • the computer graphics image it is possible to increase the degree of freedom in generating the image showing the vehicle.
  • the captured image obtained by capturing the rear of the vehicle is the captured image captured by the image capturing device attached to the rear portion of the vehicle, and the image showing the vehicle is the vehicle interior image. May be.
  • the display image corresponds to the room mirror display.
  • the captured image obtained by capturing the rear of the vehicle includes a captured image captured by a capturing device attached to the side of the vehicle, and the image showing the vehicle is a vehicle body image, May be done.
  • the display image corresponds to the side mirror display.
  • a display image is obtained by superimposing an image showing the vehicle on a captured image obtained by photographing the rear of the vehicle.
  • the display image is not formed only by the captured image obtained by capturing the rear part of the vehicle, but the image showing the vehicle is superimposed on the captured image to obtain the display image. It is easy to provide a sense of distance.
  • the processing unit may change the superimposed positional relationship between the captured image and the image showing the vehicle according to the movement of the driver's viewpoint.
  • a motion parallax similar to that when actually looking at the rearview mirror is generated, and the driver's perception of the distance can be assisted.
  • the processing unit arranges the captured image and the image showing the vehicle in a three-dimensional space, obtains a virtual viewpoint position that changes according to the movement of the driver's viewpoint, and determines the captured image as a captured image based on the visual field determined by the virtual viewpoint position.
  • the display image may be obtained by converting the image showing the vehicle into the projective coordinate system.
  • the processing unit may arrange the captured image at a position of a predetermined object located behind the vehicle.
  • the predetermined object may be the object closest to the vehicle or the object seen by the driver.
  • the processing unit may be configured to obtain the virtual viewpoint position that changes according to the movement of the driver's viewpoint, based on the reference viewpoint position and the reference virtual viewpoint position registered for each driver. This makes it possible to obtain an optimum display image for each driver.
  • the processing unit may superimpose an image showing a vehicle on a captured image so that the captured image can be seen through.
  • the processing unit may superimpose an image showing a vehicle on a captured image so that the captured image can be seen through.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a normal operation flow in the image processing device. It is a figure which shows the change of the overlapping degree of a drawing object movement by viewpoint movement. It is a figure which shows the variation of drawing processing. It is a figure for demonstrating the prior art regarding a side mirror. It is a figure for explaining an electronic mirror which replaces a side mirror to which this art is applied. It is a figure which shows an example of a component arrangement
  • positioning of the element required for drawing in virtual space. FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration example of hardware of a computer.
  • FIG. 1 shows an example of the arrangement of components of a vehicle 10 as an embodiment.
  • the vehicle 10 has a vehicle body (body) 100, a vehicle body opening (window) 101, and an interior object 102 such as a seat.
  • 2A shows a vehicle body 100
  • a hatched portion in FIG. 2B shows a vehicle body opening (window) 101
  • FIG. 2C shows an interior object 102 such as a seat.
  • the vehicle 10 also has a rear photographing section 103, a rear distance measuring section 104, a viewpoint measuring section 105, and a line-of-sight measuring section 106.
  • the rear photographing unit 103 is composed of, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera, and is attached to a rear side outer shell of the vehicle 10 so as to photograph the rear.
  • the rear distance measuring unit 104 is composed of, for example, a ToF (Time of Flight) type distance image sensor, and is attached to the rear side outer shell of the vehicle 10 so as to acquire a rear distance image.
  • ToF Time of Flight
  • the viewpoint measuring unit 105 detects the viewpoint position of the driver (user).
  • the viewpoint measuring unit 105 is attached inside the front side of the vehicle 10.
  • the viewpoint measuring unit 105 includes, for example, a CMOS camera, and measures the position of the driver's eyes as the viewpoint position based on the image captured by the camera.
  • the viewpoint measuring unit 105 may measure the driver's viewpoint position based on an image captured by an infrared camera, for example.
  • the line-of-sight measurement unit 106 detects the line of sight of the driver.
  • the line-of-sight measurement unit 106 is attached inside the front side of the vehicle 10.
  • the line-of-sight measurement unit 106 includes, for example, a CMOS camera, and detects the line of sight of the driver, that is, where the driver is looking, based on the image of the driver's eyes.
  • the vehicle 10 also includes a video display unit (display) 107, a user operation unit 108, and an image processing device 109.
  • the image display unit 107 is attached inside the front side of the vehicle 10 instead of the conventional rearview mirror, and has a substantially rectangular display surface.
  • the image display unit 107 is composed of an LCD (liquid crystal display), an organic EL (Electronic Luminescent) panel, or the like.
  • the user operation unit 108 constitutes a user interface that receives various operations by the driver.
  • the user operation unit 108 includes, for example, mechanical operation buttons arranged on the in-front panel, and a touch panel arranged on the screen of the image display unit 107.
  • the video display unit 107 basically displays a rear image of the vehicle 10, but if it has a touch panel function, a UI (User Interface) display for user operation is also displayed if necessary. ..
  • the image processing device 109 performs processing for obtaining a display image to be displayed on the video display unit 107.
  • the image processing device 109 is arranged at an arbitrary location inside the vehicle 10, for example, an infront panel portion as illustrated.
  • the image processing device 109 obtains a display image by superimposing a vehicle interior image (seat, headrest, window, pillar, etc.) as an image showing the vehicle 10 on the camera image obtained by the rear photographing unit 103 in 3DCG. ..
  • a vehicle interior image as an image showing the vehicle 10 on the camera image obtained by the rear photographing unit 103 in 3DCG. ..
  • the display image is not formed only by the camera image but the display image is obtained by superimposing the vehicle interior image on the camera image, it is possible to easily realize the sense of distance by the motion parallax. ..
  • the image processing device 109 changes the superimposed positional relationship between the captured image and the vehicle interior image in accordance with the driver's viewpoint movement obtained by the viewpoint measuring unit 105.
  • the driver can be caused to have a motion parallax that is close to that when he is looking at an actual rearview mirror, and the driver's perception of the distance can be assisted.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the image processing apparatus 109.
  • the image processing device 109 includes a storage unit 111, a viewing frustum shape position calculation unit 112, an object history storage unit 113, a camera image layout calculation unit 115, a virtual space layout calculation unit 116, and a projection calculation unit 117. It has an image drawing unit 118.
  • the image processing device 109 adds a camera image obtained by shooting the rear side to the virtual space in addition to the configuration object of the image processing, that is, the 3D CG data (body, window, interior, etc.) of the vehicle 10. And a view frustum obtained based on the virtual viewpoint position and the virtual image display unit 107A is placed. Then, the image processing apparatus 109 outputs an image generated by this view frustum as a display image to be displayed on the video display unit 107 after performing an enlargement/reduction process as necessary.
  • the size of the virtual video display unit 107A is the same as the size of the video display unit 107, the scaling process is unnecessary.
  • the image processing apparatus 109 measures the movement of the driver's viewpoint position measured by the viewpoint measuring unit 105 as a relative motion with respect to the reference viewpoint position, and correspondingly the virtual viewpoint position. Is moved from the reference virtual viewpoint position to change the virtual image display unit 107A, and thus the image (image) displayed on the image display unit 107, and provide the driver with appropriate motion parallax.
  • the storage unit 111 stores the registered reference viewpoint position and reference visibility setting information for each driver, and further stores 3D CG data of the vehicle.
  • the reference field of view is a standard backward field of view, and means a field of view by a view frustum formed by the virtual viewpoint position and the virtual image display unit 107A. Therefore, the information on the reference field of view setting is information on the reference virtual viewpoint position and the position and size of the virtual video display unit 107A. It should be noted that it may be possible to fix all the information on the reference visibility setting. Further, it is possible to fix only the position and size of the virtual video display unit 107A in the information of the reference visibility setting.
  • FIG. 6 shows an example of a rear view that is preferable as the reference view.
  • the vanishing point is slightly above the center of the screen while traveling on a straight horizontal road.
  • the intersection of the broken lines extending in the vertical and horizontal directions represents the center of the screen.
  • the image processing apparatus 109 performs an initialization flow at the time of activation such as power-on, identifies a driver (user), and obtains information on the reference viewpoint position and the reference visibility setting corresponding to the driver from the storage unit 111. It is read and used in the subsequent normal operation flow.
  • the driver is specified, for example, by an operation from the user operation unit 108. Although detailed description is omitted, it is conceivable that the driver is automatically specified by a conventionally known authentication method such as face authentication, fingerprint authentication, or voice authentication.
  • the flowchart in Fig. 7 shows an example of the initialization flow.
  • the image processing apparatus 109 starts the process in step ST1.
  • the image processing apparatus 109 specifies a user, that is, a driver in step ST2.
  • the image processing apparatus 109 reads out the information about the reference visual field setting of the identified driver from the storage unit 111.
  • the image processing apparatus 109 reads out the information on the specified reference viewpoint position of the driver from the storage unit 111.
  • the image processing apparatus 109 ends the series of processes in the initialization flow in step ST5.
  • the flowchart of FIG. 8 shows an example of the registration flow of the reference viewpoint position.
  • the image processing apparatus 109 starts processing in step ST11.
  • the image processing device 109 acquires the driver's current viewpoint position based on the detection result of the viewpoint measuring unit 105, and also calculates the driver's current viewpoint position based on the detection result of the line-of-sight measuring unit 106. Get the line-of-sight position.
  • step ST13 the image processing apparatus 109 determines whether or not the viewpoint is within the viewpoint detection area (see FIG. 9). When the viewpoint is not within the viewpoint detection area, the image processing apparatus 109 returns to the process of step ST12. On the other hand, when the viewpoint is within the viewpoint detection region, the image processing apparatus 109 determines in step ST14 whether the line of sight is on the video display unit 107 within the line of sight detection region (see FIG. 9). When the line of sight is not on the image display unit 107, the image processing apparatus 109 returns to the process of step ST12. On the other hand, when the line of sight is on the video display unit 107, the image processing apparatus 109 moves to the processing in step ST15.
  • step ST15 the image processing apparatus 109 determines whether or not the line of sight is on the video display unit 107 for a certain time or more, here for one second or more. When the line of sight is not on the video display unit 107 for 1 second or more, the image processing apparatus 109 returns to the process of step ST12. On the other hand, when the line of sight is continuously present on the video display unit 107 for one second or more, the image processing apparatus 109 associates with the driver the current viewpoint position as the reference viewpoint position in the storage unit 111 in step ST16. sign up. After that, the image processing apparatus 109 ends the series of processes in step ST17.
  • the driver can perform the operation by operating the user operation unit 108, for example, on a touch panel arranged on the screen of the video display unit 107.
  • the visibility setting (virtual viewpoint position, etc.) is adjusted so that the appearance of the rear view at the reference viewpoint position is desired, and the adjusted visibility setting is associated with the driver as the reference view setting. And is registered in the storage unit 111.
  • the view frustum shape position calculation unit 112 calculates a virtual position based on the reference viewpoint position and reference view setting information read from the storage unit 111 and the current viewpoint position detected by the viewpoint measurement unit 105. Calculate the shape and position of the view frustum in space.
  • the virtual viewpoint position (current virtual viewpoint position) displaced from the reference virtual viewpoint position according to the deviation (distance or direction deviation) of the viewpoint position (current viewpoint position) from the reference viewpoint position is obtained ( 5), the position and shape of the view frustum with the virtual viewpoint as the apex is obtained based on the virtual viewpoint position and the size and position of the virtual image display unit 107A (see FIG. 4).
  • the camera image arrangement calculation unit 115 is a rear range image acquired by the rear distance measurement unit 104, a rear camera image acquired by the rear photographing unit 103, and a view frustum obtained by the view frustum shape arrangement calculation unit 112.
  • the arrangement distance of the camera image in the virtual space is calculated based on the shape and position of the.
  • the appearance (motion parallax) of the subject in the camera image that appears and disappears in the vehicle interior image (body, window, interior) varies.
  • an image actually taken by the camera is a three-dimensional space compressed in the distance direction, and objects (objects) A to D at different distances are converted into two-dimensional images in the distance. It was shot in a size that fits. Therefore, this camera image is not perfectly appropriate wherever it is placed in the three-dimensional space, and is only an appropriate position for an object existing at a distance where the camera image is placed. Note that in reality, an image that is out of the depth of field of the camera lens is blurred, but here it is considered as an ideal pan-focus camera.
  • FIG. 11 shows a case where a camera image is placed at the distance of the object A (image arrangement A) and a case where a camera image is placed at the distance of the object D (image arrangement D).
  • 12(a), (b), and (c) show the visual fields when the visual field (corresponding to the view frustum determined by the virtual visual point position) is moved to the right, center, and left.
  • the range of the camera image entering the field of view differs between the case of the image arrangement A and the case of the image arrangement D, and the inside of the camera image changes as the view moves. You can see that the moving range is different. This is the motion parallax with respect to the object in the camera image, and by placing the camera image at the distance of the object (object) of interest, the motion parallax occurring between the object and the vehicle can be correctly expressed.
  • the feature of this technology is that by giving up motion parallax other than the object of interest, the motion parallax for the object of interest is provided with a relatively small amount of calculation.
  • FIG. 13 illustrates an example of the processing flow of the camera image layout calculation unit 115. This processing example takes into consideration the events (1), (2), and (3) described above, and can be realized using only the distance image acquired by the rear distance measuring unit 104.
  • the camera image layout calculation unit 115 executes the processing flow shown in the flowchart of FIG. 13 every time the distance measurement unit 104 acquires a distance image.
  • the backward distance measuring unit 104 acquires the distance image at a frequency of 120 fps, for example.
  • step ST21 the camera image layout calculation unit 115 starts processing at the timing when the rear distance measurement unit 104 acquires a distance image.
  • step ST22 the camera image placement calculation unit 115 extracts an object (object) from the distance image and creates a list of positions, shapes, sizes, and distances of objects having a certain size or more.
  • step ST23 the camera image arrangement calculation unit 115 stores the created list in the object history storage unit 113.
  • step ST24 the camera image placement calculation unit 115 browses the history data of the object history storage unit 113, searches for the same object from the feature of the shape, deletes the object without history from the list, and deletes the history. For some objects, the relative speed with the vehicle is calculated and added to the list.
  • step ST25 the camera image layout calculation unit 115 excludes objects out of the effective shooting distance of the camera from the created list. This is intended to remove objects at distances where the camera is out of focus. If the camera image cannot be captured even if the distance can be measured, it is excluded as the camera image arrangement distance is inappropriate.
  • step ST26 the camera image layout calculation unit 115 deletes from the list the object moving away at a certain speed or more.
  • the camera image placement calculation unit 115 deletes from the list the objects that deviate from the view frustum and its vicinity.
  • step ST28 the camera image layout calculation unit 115 determines whether or not data remains in the list.
  • the camera image placement calculation unit 115 adopts the distance from the vehicle to the closest object as the camera image placement distance in step ST29. After the process of step ST29, the camera image arrangement calculation unit 115 ends the series of processes in step ST30.
  • a predetermined default distance is adopted as the camera image arrangement distance in step ST31.
  • the default distance is a distance suitable for placing a distant view. In presenting a sense of distance, it is desirable to be far away as long as the computing ability allows.
  • the default distance is determined with reference to the calculation capability of the backward distance measuring unit 104.
  • the default distance may be about 100 m for Lidar (light detection and ranging) and about 250 m for the ToF sensor.
  • the flowchart of FIG. 14 shows another example of the processing flow of the camera image layout calculation unit 115.
  • This processing example takes into consideration the events (1), (3), and (4) described above, and is obtained by the rear photographing unit 103 in addition to the distance image acquired by the rear distance measuring unit 104. It can be realized by using a camera image.
  • the camera image placement calculation unit 115 executes the processing flow shown in the flowchart of FIG. 14 every time the rear distance measurement unit 104 acquires a distance image.
  • the backward distance measuring unit 104 acquires the distance image at a frequency of 120 fps, for example.
  • the camera image layout calculation unit 115 starts the process at the timing when the rear distance measurement unit 104 acquires the distance image in step ST61.
  • the camera image placement calculation unit 115 extracts objects from the distance image and creates a list of positions, shapes, sizes, and distances of objects having a certain size or more.
  • step ST63 the camera image layout calculation unit 115 excludes objects that deviate from the effective shooting distance of the camera from the created list. This is intended to remove objects at distances where the camera is out of focus. If the camera image cannot be captured even if the distance can be measured, it is excluded as the camera image arrangement distance is inappropriate.
  • step ST64 the camera image layout calculation unit 115 recognizes an object by image recognition and deletes an object (for example, a bird, dead leaf, etc.) that is not suitable for the image layout from the list.
  • step ST65 the camera image placement calculation unit 115 deletes from the list the objects that deviate from the view frustum and its vicinity.
  • step ST66 the camera image layout calculation unit 115 determines whether or not data remains in the list.
  • the camera image placement calculation unit 115 adopts the distance from the vehicle to the closest object as the camera image placement distance in step ST67. After the process of step ST67, the camera image placement calculation unit 115 ends the series of processes in step ST68.
  • step ST69 a predetermined default distance (distance suitable for distant view placement) is adopted as the camera image placement distance in step ST69.
  • the camera image arrangement calculation unit 115 ends the series of processes in step ST68.
  • the flowchart of FIG. 15 shows still another example of the processing flow of the camera image layout calculation unit 115.
  • This processing example considers the above-mentioned events (1), (3), and (5), and in addition to the distance image acquired by the rearward distance measuring unit 104, the driver ( This can be realized by using the line-of-sight detection result of the (user).
  • the camera image placement calculation unit 115 executes the processing flow shown in the flowchart of FIG. 15 every time the rear distance measurement unit 104 acquires a distance image.
  • the backward distance measuring unit 104 acquires the distance image at a frequency of 120 fps, for example.
  • the camera image layout calculation unit 115 starts the process at the timing when the distance measurement unit 104 acquires the distance image in step ST71.
  • the camera image placement calculation unit 115 extracts objects from the distance image and creates a list of positions, shapes, sizes, and distances for objects having a certain size or more.
  • step ST73 the camera image layout calculation unit 115 excludes objects out of the effective shooting distance of the camera from the created list. Then, in step ST74, the camera image layout calculation unit 115 determines whether or not data remains in the list.
  • the camera image layout calculation unit 115 acquires the line of sight of the driver (user) obtained by the line-of-sight measurement unit 106 in step ST75. Then, in step ST76, the camera image placement calculation unit 115 adopts the distance of the object closest to the line of sight as the camera image placement distance. After the process of step ST76, the camera image arrangement calculation unit 115 ends the series of processes in step ST77.
  • step ST78 a predetermined default distance (distance suitable for arranging a distant view) is adopted as the camera image arrangement distance in step ST78.
  • the camera image arrangement calculation unit 115 ends the series of processes in step ST77.
  • FIG. 16 shows the arrangement position of the camera image in the virtual space.
  • the camera image is obtained by being photographed by the rear photographing unit 103 at a predetermined photographing angle of view.
  • This camera image is arranged in the virtual space at a position separated from the rear portion of the vehicle 10 by the camera image arrangement distance calculated by the camera image arrangement calculation unit 115.
  • the virtual space arrangement calculation unit 116 arranges elements necessary for drawing in the virtual space. That is, the virtual space arrangement calculation unit 116 arranges the 3D CG data (body, window, interior, etc.) of the vehicle 10 stored in the storage unit 111 in the virtual space, and calculates it by the camera image arrangement calculation unit 115.
  • the camera image is arranged at the position of the determined camera image arrangement distance, and further, the view frustum is arranged based on the shape and position calculated by the view frustum shape arrangement calculation unit 112.
  • FIG. 17 shows an arrangement example of elements required for drawing in the virtual space.
  • the projection calculation unit 117 uses the virtual video display unit 107A as a projection plane to convert an object in the virtual space into a projected image.
  • the image drawing unit 118 draws details of the camera image and 3D CG data on the projection image obtained by the projection calculation unit 117, and further enlarges or reduces the image size to match the size of the video display unit 107. Then, the display image supplied to the video display unit 107 is output.
  • FIG. 18 shows an example of a display image obtained by the image drawing unit 118.
  • the flowchart in FIG. 19 shows an example of a normal operation flow in the image processing apparatus 109.
  • the image processing apparatus 109 starts the process in step ST41.
  • step ST42 the image processing apparatus 109 acquires the current viewpoint position based on the detection result of the viewpoint measuring unit 105.
  • step ST43 the image processing apparatus 109 calculates the virtual viewpoint position by converting the difference between the reference viewpoint position and the current viewpoint position into the difference of the virtual viewpoint from the reference virtual viewpoint position (see FIG. 5). ..
  • step ST44 the image processing apparatus 109 calculates the shape and position of the view frustum from the virtual viewpoint position.
  • step ST45 the image processing apparatus 109 acquires the rear camera image obtained by the rear photographing unit 103.
  • the image processing device 109 calculates the camera image arrangement distance in step ST46.
  • step ST47 the image processing apparatus 109 arranges the 3D CG data (body, window, interior, etc.) of the vehicle 10, camera images, and view frustums, which are elements necessary for drawing, in the virtual space. (See Figure 17).
  • step ST48 the image processing apparatus 109 converts the constituents in the virtual space into a projective coordinate system to obtain a projected image.
  • step ST49 the image processing apparatus 109 performs a process of drawing details of the camera image and 3DCG data on the projected image to obtain a display image.
  • the image processing device 109 outputs the display image to the video display unit 107 in step ST50.
  • the image processing apparatus 109 returns to the processing of step ST42 and repeats the same processing as described above.
  • the image processing apparatus 109 continuously performs the above-described processing of the normal operation flow in synchronization with the update frequency of the video display unit 107, for example, 120 fps.
  • the degree of overlap of the drawing target objects is appropriately changed depending on the movement of the viewpoint and the distance to the rear object of interest, that is, an appropriate motion parallax is obtained.
  • the driver (user) can obtain an appropriate sense of distance with respect to the rear camera image.
  • 20A, 20B, and 20C show examples of display images displayed on the video display unit 107.
  • 20A shows a case where the driver's viewpoint position is at the standard viewpoint position
  • FIG. 20B shows a case where the driver's viewpoint position moves to the right from the standard viewpoint position
  • 20(c) shows a case where the driver's viewpoint position moves to the left from the standard viewpoint position. It can be seen that the degree of overlap between the vehicle interior CG image and the object (vehicle) in the camera image changes depending on the viewpoint position of the driver.
  • interior objects and car bodies create blind spots where the rear cannot be seen if they are real mirrors, but with the present technology, it is possible to draw them transparently when drawing, or to hide some of them. It is also possible to maintain a wide rear view while assisting the perception of a sense of distance by motion parallax.
  • FIG. 21A the rear seat as an interior object is hidden.
  • FIG. 21(b) shows a vehicle body and a rear seat as an interior object having a low transmittance
  • FIG. 21(c) shows a vehicle body and a rear seat as an interior object having a high transmittance. is there.
  • the interior object or the vehicle body may be drawn with a transmittance of 0%, and an image like a real mirror may be generated and displayed.
  • the interior object is not limited to a sheet or the like, and it is possible to further emphasize the distance perception by drawing a pattern on the window glass, for example.
  • horizontal lines are provided as objects on the window glass.
  • the image processing apparatus 109 shown in FIG. 3 superimposes the vehicle interior image on the camera image obtained by photographing the rear of the vehicle 10 to form a conventional interior mirror.
  • the display image to be displayed on the video display unit 107 arranged in place of is obtained.
  • the display image is not formed only by the camera image obtained by photographing the rear of the vehicle 10, but the display image is obtained by superimposing the vehicle interior image on the camera image. Can be easily realized.
  • the image processing device 109 shown in FIG. 3 changes the superposition positional relationship between the camera image and the vehicle interior image according to the movement of the driver's viewpoint. Therefore, a motion parallax similar to that when actually looking at the rearview mirror is generated, and the driver's perception of the distance can be assisted.
  • the image processing device 109 shown in FIG. 3 arranges the camera image and the image showing the vehicle in a three-dimensional space, and obtains the virtual viewpoint position that changes according to the movement of the driver's viewpoint.
  • the display image is obtained by converting the camera image and the vehicle interior image into the projective coordinate system according to the field of view determined by the virtual viewpoint position. Therefore, it is possible to accurately change the superposition positional relationship between the camera image and the vehicle interior image according to the movement of the driver's viewpoint.
  • the image processing apparatus 109 shown in FIG. 3 arranges the camera image at the position of a target object (object) existing behind the vehicle 10 to obtain a display image. Is. Therefore, the object of interest can be arranged at the correct position in the three-dimensional space with the correct size, and the motion parallax that occurs between the object and the vehicle interior image can be accurately expressed.
  • Electronic mirrors for vehicles have the advantage that they are not affected by the loading of luggage, and can provide a rear view with less blind spots than actual mirrors.
  • the electronic mirror has a problem that it is difficult to intuitively perceive a sense of distance. Binocular parallax, vergence angle, accommodation, and motion parallax are important factors for humans to perceive distance.
  • the motion parallax is a phenomenon in which two or more objects having different distances appear and disappear with the movement of the viewpoint, and the display position of the camera image is moved as in the technique described in Patent Document 1 described above. It is thought that the effect of presenting a sense of distance by motion parallax is very weak because of little change in visual hiding.
  • objects in the vehicle interior are superimposed and drawn on the rear camera image, and motion parallax is added to them to actively provide a sense of distance due to motion parallax, which is intuitive and familiar to the driver (user).
  • a simple electronic mirror can be provided.
  • FIG. 22A shows an example of a blind spot range when a conventional side mirror or an electronic mirror that replaces the conventional side mirror is used.
  • FIG. 22B shows an example of an image displayed on a conventional side mirror. In this case, it is possible to obtain a sense of distance of the rear object due to the difference in size of the rear object and the motion parallax with the reflected vehicle body.
  • FIG. 22C shows an example of a display image of an electronic mirror that replaces the conventional side mirror. In this case, since the motion parallax does not occur even if the viewpoint moves, it is difficult to obtain a sense of distance unlike the real mirror.
  • FIG. 23( a) shows an example of a blind spot range when an electronic mirror that replaces the side mirror to which the present technology is applied is used.
  • the driver can also visually recognize the rear of the vehicle, which is a blind spot with the conventional side mirror or an electronic mirror that replaces the conventional side mirror.
  • 23B and 23C show examples of display images of an electronic mirror that substitutes for the side mirror to which the present technology is applied.
  • the own vehicle body is overlaid and drawn in 3DCG, it is possible to provide a sense of distance due to motion parallax. Further, as shown in FIG. 23(c), by transparently overlapping the own vehicle body, the back of the own vehicle can be visually recognized.
  • FIG. 24 shows an example of the arrangement of components of the vehicle 10. 24, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be appropriately omitted.
  • the vehicle 10 has a vehicle body 100, a vehicle body opening (window) 101, and an interior object 102 such as a seat.
  • the vehicle 10 also includes a rear photographing section 103, a rear distance measuring section 104, a viewpoint measuring section 105, and a line-of-sight measuring section 106.
  • the vehicle 10 also has a right rear photographing section 103R, a right rear distance measuring section 104R, a left rear photographing section 103L, and a left rear distance measuring section 104L.
  • Each of the right rear photographing unit 103R and the left rear photographing unit 103L is composed of, for example, a CMOS camera, and is attached to the side mirror position of the vehicle 10, for example, so as to photograph the rear.
  • the right rear distance measuring unit 104R and the left rear distance measuring unit 104L are each configured of, for example, a ToF type distance image sensor, and are configured to acquire a rear distance image at a conventional side mirror position of the vehicle 10, for example. It is installed.
  • the vehicle 10 also includes a right rear image display unit (display) 107R, a left rear image display unit (display) 107L, a user operation unit 108, and an image processing device 109S.
  • the right rear image display unit 107R and the left rear image display unit 107L are each configured by an LCD, an organic EL panel, or the like, are attached to the right and left positions inside the front side of the vehicle 10, and have a substantially rectangular display. Has a face.
  • the user operation unit 108 constitutes a user interface that receives various operations by the driver.
  • the user operation unit 108 includes, for example, mechanical operation buttons arranged on the infront panel, a touch panel arranged on the screens of the right rear image display unit 107R and the left rear image display unit 107L, and the like. There is.
  • the image processing device 109S performs a process for obtaining a display image to be displayed on the right rear video display unit 107R and the left rear video display unit 107L.
  • the image processing device 109S is arranged at an arbitrary location inside the vehicle 10, for example, an infront panel portion as illustrated.
  • the image processing apparatus 109S superimposes a body image as an image showing the vehicle 10 on a camera image obtained by the rear photographing unit 103, the right rear photographing unit 103R, and the left rear photographing unit 103L by 3D CG. To obtain a display image.
  • the display image is not composed only of the camera image, but the body image is superimposed on the camera image to obtain the display image, so that it is possible to easily provide a sense of distance due to motion parallax. Further, by transparently superimposing the vehicle body image, the driver (user) can visually recognize an invisible object hidden behind the vehicle.
  • FIG. 25 shows a configuration example of the image processing device 109S.
  • the image processing device 109S includes a storage unit 111, a view frustum shape position calculation unit 112, an object history storage unit 113, a camera image layout calculation unit 115, a virtual space layout calculation unit 116, and a projection calculation unit (right).
  • the image processing device 109S arranges a camera image obtained by photographing the rear side in the virtual space in addition to the component to be image-processed, that is, the 3D CG data (body etc.) of the vehicle 10. Then, the image processing apparatus 109S obtains a view frustum based on the virtual viewpoint position related to the right rear display and the virtual image display unit, and performs an enlargement/reduction process on the image generated by the view frustum as necessary. After the application, the image is output as a right rear display image displayed on the right rear image display unit 107R.
  • the image processing apparatus 109S obtains a view frustum based on the virtual viewpoint position related to the left rear display and the virtual image display unit, and enlarges or reduces the image generated by this view frustum as necessary. After the processing of (1) is performed, the image is output as a left rear display image displayed on the left rear image display unit 107L.
  • the image processing apparatus 109S measures the movement of the driver's viewpoint position measured by the viewpoint measuring unit 105 as a relative motion with respect to the reference viewpoint position, and moves the virtual viewpoint position from the reference virtual viewpoint position correspondingly.
  • the images (images) displayed on the right rear image display unit 107R and the left rear image display unit 107L are changed, and the driver is provided with an appropriate motion parallax.
  • the storage unit 111 stores the registered reference viewpoint position for each driver, information on the reference visibility setting related to the right rear display and the left rear display, and further 3D CG data of the vehicle.
  • the view frustum shape position calculation unit 112 based on the information on the reference viewpoint position and the reference field of view setting read from the storage unit 111, and the current viewpoint position detected by the viewpoint measurement unit 105, on the right side in the virtual space. The shapes and positions of the two viewing frustums for the rear display and the left rear display are calculated.
  • the camera image arrangement calculation unit 115 includes a rear distance image acquired by the right rear distance measuring unit 104R, the rear distance measuring unit 104, and the left rear distance measuring unit 104L, the right rear photographing unit 103R, the rear photographing unit 103, and the left rear photographing.
  • the shapes and positions of the two viewing frustums for the right rear display and the left rear display which are obtained by the viewing frustum shape placement calculating unit 112, and the like.
  • the arrangement distance of the camera image of is calculated.
  • the distance to the object is calculated as the placement distance so that an appropriate motion parallax can be provided for the object of interest.
  • the object of interest is different for the right rear display and the left rear display. In that case, the arrangement distances of the camera images for the right rear display and the left rear display are calculated to have different values.
  • FIG. 26 shows the arrangement positions of camera images in the virtual space.
  • the camera image is obtained by being photographed by the right rear photographing unit 103R, the rear photographing unit 103, and the left rear photographing unit 103L at a predetermined photographing angle of view.
  • This camera image is arranged in the virtual space at a position separated from the rear portion of the vehicle 10 by the camera image arrangement distance calculated by the camera image arrangement calculation unit 115.
  • the virtual space placement calculation unit 116 places elements required for drawing in the virtual space. That is, the virtual space layout calculation unit 116 arranges the 3DCG data (body etc.) of the vehicle 10 stored in the storage unit 111 in the virtual space, and the camera image layout calculation unit 115 calculates the camera image.
  • the camera image is arranged at the position of the arrangement distance, and further, two view frustums for the right rear display and the left rear display are arranged based on the shape and position calculated by the view frustum shape arrangement calculation unit 112. ..
  • FIG. 27 shows an arrangement example of elements required for drawing in the virtual space.
  • the projection calculation unit (right) 117R converts the object in the virtual space into a projection image using the right virtual image display unit 107A as the projection surface.
  • the image drawing unit (right) 118R draws the details of the camera image and 3DCG data on the projection image obtained by the projection calculation unit 117R, and further sets the size of the image to the size of the right rear video display unit 107R. Enlargement/reduction processing for matching is performed, and the display image to be supplied to the right rear video display unit 107R is output.
  • the projection calculation unit (left) 117L converts the object in the virtual space into a projection image by using the left virtual video display unit 107A as a projection surface.
  • the image drawing unit (left) 118L draws the details of the camera image and 3DCG data on the projection image obtained by the projection calculation unit 117L, and further sets the size of the image to the size of the left rear video display unit 107L. Enlargement/reduction processing for matching is performed, and the display image to be supplied to the left rear video display unit 107L is output.
  • the basic processing flow in the image processing apparatus 109S is the same as the processing flow in the image processing apparatus 109 in the above-described embodiment, except that the processing is performed separately for the left and right display units, and therefore the description thereof will be given here. Is omitted.
  • the series of processes in the above-described image processing devices 109 and 109S can be executed by hardware or software.
  • a program forming the software is installed in the computer.
  • the computer includes a computer incorporated in dedicated hardware and, for example, a general-purpose personal computer capable of executing various functions by installing various programs.
  • FIG. 28 is a block diagram showing a hardware configuration example of the computer 400 that executes the series of processes described above by a program.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • An input/output interface 405 is further connected to the bus 404.
  • An input unit 406, an output unit 407, a recording unit 408, a communication unit 409, and a drive 410 are connected to the input/output interface 405.
  • the input unit 406 includes an input switch, a button, a microphone, an image sensor, and the like.
  • the output unit 407 includes a display, a speaker and the like.
  • the recording unit 408 includes a hard disk, a non-volatile memory, or the like.
  • the communication unit 409 includes a network interface or the like.
  • the drive 410 drives a removable medium 411 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory.
  • the CPU 401 loads the program recorded in the recording unit 408 into the RAM 403 via the input/output interface 405 and the bus 404 and executes the program, for example. A series of processing is performed.
  • the program executed by the computer 400 can be provided, for example, by recording it on a removable medium 411 such as a package medium. Further, the program can be provided via a wired or wireless transmission medium such as a local area network, the Internet, or digital satellite broadcasting.
  • the program can be installed in the recording unit 408 via the input/output interface 405 by mounting the removable medium 411 in the drive 410. Further, the program can be received by the communication unit 409 via a wired or wireless transmission medium and installed in the recording unit 408. In addition, the program can be installed in the ROM 402 or the recording unit 408 in advance.
  • the program executed by the computer may be a program in which processing is performed in time series in the order described in this specification, or in parallel or at a necessary timing such as when a call is made. It may be a program for processing.
  • An image processing apparatus including a processing unit that obtains a display image by superimposing an image showing the vehicle on a captured image obtained by capturing the rear of the vehicle.
  • the image processing apparatus according to (1) wherein the image showing the vehicle is a computer graphics image.
  • the photographed image obtained by photographing the rear of the vehicle is a photographed image photographed by a photographing device attached to the rear portion of the vehicle, The image showing the vehicle is a vehicle interior image.
  • the photographed image obtained by photographing the rear of the vehicle includes the photographed image photographed by the photographing device attached to the side portion of the vehicle, The image showing the vehicle is a vehicle body image.
  • the image processing device according to (1) or (2) is a vehicle body image.
  • the image processing device changes the superimposed positional relationship between the captured image and the image showing the vehicle in accordance with the movement of the driver's viewpoint.
  • the processing unit is Arrange the photographed image and the image showing the vehicle in a three-dimensional space, A virtual viewpoint position that changes according to the movement of the driver's viewpoint is obtained, and the display image is obtained by converting the captured image and the image showing the vehicle into a projective coordinate system according to the field of view determined by the virtual viewpoint position.
  • the image processing device according to.
  • the image processing device (8) The image processing device according to (7), wherein the predetermined object is an object closest to the vehicle. (9) The image processing device according to (7), wherein the predetermined object is an object viewed by the driver. (10) The processing unit obtains a virtual viewpoint position that changes according to the movement of the driver's viewpoint, based on the reference viewpoint position and the reference virtual viewpoint position registered for each driver. The image processing device according to any one of 1) to 4). (11) The image processing device according to any one of (1) to (10), wherein the processing unit superimposes an image showing the vehicle on the captured image so that the captured image can be seen through. (12) An image processing method including a procedure for obtaining a display image by superimposing an image showing the vehicle on a captured image obtained by capturing the rear of the vehicle.
  • a photographing device for photographing the rear of the vehicle A processing unit that obtains a display image by superimposing an image showing the vehicle on a captured image captured by the capturing device, An image processing system comprising a display device for displaying the display image obtained by the processing unit.
  • Computer A program that causes a captured image obtained by photographing the rear of a vehicle to be superimposed on an image representing the vehicle to obtain a display image.

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Abstract

運動視差による距離感の提供を簡単に実現する。　車両の後方を撮影して得られた撮影画像にその車両を示す画像を重畳して表示画像を得る。例えば、車両を示す画像は、コンピュータグラフィックス画像である。例えば、運転者の視点の運動に従って撮影画像と車両を示す画像との重畳位置関係を変化させる。車両の後方を撮影して得られた撮影画像だけで表示画像を構成するものではなく、その撮影画像に車両を示す画像を重畳して表示画像を得るものであることから、運動視差による距離感の提供を簡単に実現できる。

Description

画像処理装置、画像処理方法および画像処理システム
　本技術は、画像処理装置、画像処理方法および画像処理システムに関し、詳しくは、車載用電子ミラーに適用して好適な画像処理装置等に関する。
　従来、車両のバックミラー（ルームミラーや左右のドラミラー）をカメラとディスプレイに置き換えた車載用電子ミラーが提案されている。特許文献１では、電子ミラーの見え方が実際のミラーの見え方と異なることを解決するために、ディスプレイに対する運転者の頭部の相対位置を利用して、カメラ画像のうちディスプレイに表示する範囲を可変する技術が提案されている。
特開２０１３－２１６２８６号公報
　運転者が視覚によって認識する重要な情報の一つに運動視差から得る距離感がある。人間は、視点を動かした際に、物体の遠近の位置に応じて、物の見え隠れが変化する事象から、その物体までの距離や、物体同士の相対的な距離を知覚している。特許文献１で提案されている技術では、上記の知覚を補助することができない。
　正しい運動視差を提供するシステムの一般的な実現方法としては、複数台のカメラで撮影した多視点映像から個々の被写体の３次元モデルを生成し、その３次元モデルを仮想空間中に再配置する技術が用いられる。近年、このような技術がスポーツ観戦等のＴＶ放送に利用され始めている。しかし、一連の画像処理に求められる計算量は膨大で、車載用電子ミラーのようなリアルタイムかつ計算量が限られたシステムへの適用は、さらなる画像処理性能の向上を待つ必要がある。
　本技術の目的は、運動視差による距離感の提供を簡単に実現することにある。
　本技術の概念は、
　車両の後方を撮影して得られた撮影画像に上記車両を示す画像を重畳して表示画像を得る処理部を備える
　画像処理装置にある。
　本技術において、処理部により、車両の後方を撮影して得られた撮影画像にその車両を示す画像が重畳されて表示画像が得られる。例えば、車両を示す画像は、コンピュータグラフィックス画像である、ようにされてもよい。コンピュータグラフィックス画像を用いることで、車両を示す画像の生成自由度を高くできる。
　例えば、車両の後方を撮影して得られた撮影画像は、その車両の後部に取り付けられた撮影装置で撮影された撮影画像であり、車両を示す画像は、車室内画像である、ようにされてもよい。この場合、表示画像は、ルームミラー表示に対応したものとなる。また、例えば、車両の後方を撮影して得られた撮影画像は、その車両の側部に取り付けられた撮影装置で撮影された撮影画像を含み、その車両を示す画像は、車体画像である、ようにされてもよい。この場合、表示画像は、サイドミラー表示に対応したものとなる。
　このように本技術においては、車両の後方を撮影して得られた撮影画像にその車両を示す画像を重畳して表示画像を得るものである。この場合、車両の後方を撮影して得られた撮影画像だけで表示画像を構成するものではなく、その撮影画像に車両を示す画像を重畳して表示画像を得るものであることから、運動視差による距離感の提供を簡単に実現できる。
　なお、本技術において、例えば、処理部は、運転者の視点の運動に従って撮影画像と車両を示す画像との重畳位置関係を変化させる、ようにされてもよい。これにより、実際のバックミラーを見ているのに近い運動視差を生じさせ、運転者の距離間の知覚を補助できる。
　この場合、例えば、処理部は、撮影画像と車両を示す画像を三次元空間に配置し、運転者の視点の運動に従って変化する仮想視点位置を求め、その仮想視点位置で決まる視界によって撮影画像と車両を示す画像を射影座標系に変換して表示画像を得る、ようにされてもよい。これにより、運転者の視点の運動に従って撮影画像と車両を示す画像との重畳位置関係を精度よく変化させることができる。
　そして、この場合、例えば、処理部は、撮影画像を、車両の後方に存在する所定のオブジェクトの位置に配置する、ようにされてもよい。例えば、所定のオブジェクトは、車両に対して最も近くにあるオブジェクト、あるいは運転者が見ているオブジェクトである、ようにされてもよい。このように撮影画像を車両の後方に存在する所定のオブジェクトの位置に配置することで、所定のオブジェクトを三次元空間の正しい位置に正しい大きさで配置でき、その所定のオブジェクトと車両を示す画像との間で起こる運動視差を正しく表現することができる。
　例えば、処理部は、運転者毎に登録されている基準視点位置および基準仮想視点位置に基づいて、運転者の視点の運動に従って変化する仮想視点位置を求める、ようにされてもよい。これにより、運転者毎に、最適な表示画像を得ることが可能となる。
　また、本技術において、例えば、処理部は、車両を示す画像を撮影画像が透過して見えるように、その撮影画像に重畳する、ようにされてもよい。これにより、車両を示す画像の重畳により運動視差を提供しても、後方視認性を損なわないようにできる。
実施の形態としての車両の構成物配置の一例を示す図である。 車両の車体（ボディ）、車体開口部（窓）および内装オブジェクトを示す図である。 画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 仮想空間上の構成物配置を示す図である。 視点運動と仮想視点運動を説明するための図である。 基準視界での電子ミラーの見え方の一例を示す図である。 初期化フローの一例を示すフローチャートである。 基準視点位置の登録フローの一例を示すフローチャートである。 視点検出領域と視線検出領域の一例を示す図である。 撮影されたカメラ画像を説明するための図である。 カメラ画像の配置例を示す図である。 カメラ画像の配置の違いによるカメラ画像の見え方の変化を示す図である。 カメラ画像配置演算部の処理フローの一例を示すフローチャートである。 カメラ画像配置演算部の処理フローの他の一例を示すフローチャートである。 カメラ画像配置演算部の処理フローの他の一例を示すフローチャートである。 仮想空間上のカメラ画像配置を示す図である。 仮想空間上における描画に必要な要素の配置例を示す図である。 画像描画部で得られる表示画像の一例を示す図である。 画像処理装置における通常動作フローの一例を示すフローチャートである。 視点運動による描画オブジェクト移動の重なり具合の変化を示す図である。 描画処理のバリエーションを示す図である。 サイドミラーに関する従来技術を説明するための図である。 本技術を適用したサイドミラーを代替する電子ミラーを説明するための図である。 車両の構成物配置の一例を示す図である。 画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 仮想空間上におけるカメラ画像の配置位置を示す図である。 仮想空間上における描画に必要な要素の配置例を示す図である。 コンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
　以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明を以下の順序で行う。
　１．実施の形態
　２．変形例
　＜１．実施の形態＞
　［車両の構成物配置］
　図１は、実施の形態としての車両１０の構成物配置の一例を示している。車両１０は、車体（ボディ）１００と、車体開口部（窓）１０１と、シートなどの内装オブジェクト１０２を有している。図２（ａ）は車体（ボディ）１００を示し、図２（ｂ）のハッチング部分は車体開口部（窓）１０１を示し、図２（ｃ）はシート等の内装オブジェクト１０２を示している。
　また、車両１０は、後方撮影部１０３と、後方距離計測部１０４と、視点計測部１０５と、視線計測部１０６を有している。後方撮影部１０３は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラで構成されており、車両１０のリア側外郭に後方を撮影するように取り付けられている。後方距離計測部１０４は、例えばＴｏＦ（Time of Flight）方式距離画像センサで構成されており、車両１０のリア側外郭に後方の距離画像を取得するように取り付けられている。
　視点計測部１０５は、運転者（ユーザ）の視点位置を検出するものである。視点計測部１０５は、車両１０のフロント側内部に取り付けられている。視点計測部１０５は、例えば、ＣＭＯＳカメラを備えており、そのカメラの撮影画像に基づいて運転者の眼の位置を視点位置として計測する。なお、視点計測部１０５は、例えば、赤外線カメラにより撮影した画像に基づいて運転者の視点位置を計測してもよい。視線計測部１０６は、運転者の視線を検出するものである。視線計測部１０６は、車両１０のフロント側内部に取り付けられている。視線計測部１０６は、例えば、ＣＭＯＳカメラを備えており、運転者の瞳の画像に基づいて、運転者の視線、つまり運転者がどこを見ているかを検出する。
　また、車両１０は、映像表示部（ディスプレイ）１０７と、ユーザ操作部１０８と、画像処理装置１０９を有している。映像表示部１０７は、従来のルームミラーの代わりに、車両１０のフロント側内部に取り付けられており、略長方形状の表示面を有している。映像表示部１０７は、ＬＣＤ（liquid crystal display）や有機ＥＬ（Electronic Luminescent）パネルなどで構成される。
　ユーザ操作部１０８は、運転者による種々の操作を受け付けるユーザインタフェースを構成している。このユーザ操作部１０８は、例えば、インフロントパネルに配置される機械的な操作ボタン、さらには映像表示部１０７の画面上に配置されるタッチパネル等で構成されている。映像表示部１０７は、基本的には車両１０の後方画像を表示するものであるが、タッチパネル機能を有する場合には、必要に応じて、ユーザ操作のためのＵＩ（User Interface）表示もされる。
　画像処理装置１０９は、映像表示部１０７に表示する表示画像を得るための処理をする。画像処理装置１０９は、車両１０の内部の任意の場所、例えば図示のようにインフロントパネル部分に配置される。画像処理装置１０９は、後方撮影部１０３で得られたカメラ画像に、車両１０を示す画像としての車室内画像（シート、ヘッドレスト、窓、ピラー等）を３Ｄ ＣＧで重畳合成して表示画像を得る。このように、カメラ画像だけで表示画像を構成するものではなく、そのカメラ画像に車室内画像を重畳して表示画像を得るものであることから、運動視差による距離感の提供を簡単に実現できる。
　この場合、画像処理装置１０９は、視点計測部１０５で得られる運転者の視点の運動に従って撮影画像と車室内画像との重畳位置関係を変化させる。これにより、運転者に実際のルームミラーを見ているのに近い運動視差を生じさせ、運転者の距離間の知覚を補助できる。
　［画像処理装置の構成］
　図３は、画像処理装置１０９の構成例を示している。画像処理装置１０９は、記憶部１１１と、視錐台形状位置演算部１１２と、物体履歴記憶部１１３と、カメラ画像配置演算部１１５と、仮想空間配置演算部１１６と、射影演算部１１７と、画像描画部１１８を有している。
　画像処理装置１０９は、図４に示すように、画像処理の対象となる構成物、つまり車両１０の３Ｄ ＣＧデータ（ボディ、窓、内装など）に加え、後方を撮影したカメラ画像を仮想空間上に配置し、仮想視点位置および仮想映像表示部１０７Ａに基づいて求められる視錐台を置く。そして、画像処理装置１０９は、この視錐台によって生成される画像を、必要に応じて拡大縮小の処理を施した後、映像表示部１０７に表示される表示画像として出力する。なお、仮想映像表示部１０７Ａの大きさが映像表示部１０７と同じ大きさである場合には、拡大縮小の処理は不要となる。
　この場合、画像処理装置１０９は、図５に示すように、視点計測部１０５で計測された運転者の視点位置の運動を基準視点位置に対する相対運動として計測し、これに対応して仮想視点位置を基準仮想視点位置から動かすことで、仮想映像表示部１０７Ａ、従って映像表示部１０７に表示される画像（映像）を変化させ、運転者に適切な運動視差を提供する。
　図３に戻って、記憶部１１１は、運転者毎の登録された基準視点位置や基準視界設定の情報、さらには車両の３Ｄ ＣＧデータを記憶する。ここで、基準視界は、基準となる後方視界であり、仮想視点位置および仮想映像表示部１０７Ａによって形成される視錐台による視界を意味する。そのため、基準視界設定の情報は、基準仮想視点位置と、仮想映像表示部１０７Ａの位置と大きさの情報である。なお、基準視界設定の情報の全てを固定とすることも考えられる。また、基準視界設定の情報のうち、仮想映像表示部１０７Ａの位置と大きさのみ固定とすることも考えられる。
　基準視界として好ましい後方視界は、運転状況や個人によって異なるが、上下左右がバランスよく映り、消失点が画面中央のやや上にある視界が一般的な基準視界として考えられる。図６は、基準視界として好ましい後方視界の一例を示している。この例では、直線水平道路を走行している状態で、消失点が画面中央のやや上にある。なお、図６において、縦方向および横方向に延びる破線の交点は画面中心を表している。
　画像処理装置１０９は、例えば、電源オン等の起動時に、初期化フローを実施し、運転者（ユーザ）を特定し、記憶部１１１から運転者に対応した基準視点位置や基準視界設定の情報を読み出し、その後の通常動作フローにおいて用いるようにする。運転者の特定は、例えば、ユーザ操作部１０８からの操作で行われる。なお、詳細説明は省略するが、従来周知の顔認証、指紋認証、音声認証などの認証手法などによって、運転者を自動的に特定することも考えらえる。
　図７のフローチャートは、初期化フローの一例を示している。画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１において、処理を開始する。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ２において、ユーザ、つまり運転者を特定する。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ３において、記憶部１１１から、特定された運転者の基準視界設定の情報を読み出す。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ３において、記憶部１１１から、特定された運転者の基準視点位置の情報を読み出す。そして、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ５において初期化フローの一連の処理を終了する。
　なお、記憶部１１１に基準視点位置や基準視界設定の情報が登録されていない運転者に関しては、新たに登録が可能とされる。図８のフローチャートは、基準視点位置の登録フローの一例を示している。
　画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１１において、処理を開始する。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１２において、視点計測部１０５の検出結果に基づいて運転者の現在の視点位置を取得すると共に、視線計測部１０６の検出結果に基づいて運転者の現在の視線位置を取得する。
　次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１３において、視点は視点検出領域（図９参照）内にあるか否かを判断する。視点が視点検出領域内にないとき、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１２の処理に戻る。一方、視点が視点検出領域内にあるとき、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１４において、視線は視線検出領域（図９参照）内の映像表示部１０７上にあるか否かを判断する。視線が映像表示部１０７上にないとき、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１２の処理に戻る。一方、視線が映像表示部１０７上にあるとき、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１５の処理に移る。
　ステップＳＴ１５において、画像処理装置１０９は、視線は一定時間以上、ここでは１秒以上継続して映像表示部１０７上にあるか否かを判断する。視線が１秒以上継続して映像表示部１０７上にないとき、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１２の処理に戻る。一方、視線が１秒以上継続して映像表示部１０７上にあるとき、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１６において、現在の視点位置を基準視点位置として、運転者に対応付けて、記憶部１１１に登録する。その後、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ１７において、一連の処理を終了する。
　基準視界設定の登録に関しては、運転者が、ユーザ操作部１０８、例えば映像表示部１０７の画面上に配置されたタッチパネル上で操作を行って実行することができる。この場合、基準視点位置での後方視界の見え方が所望のものとなるように視界設定（仮想視点位置など）が調整され、その調整後の視界設定が基準視界設定として、運転者に対応付けて、記憶部１１１に登録される。
　なお、上述では、記憶部１１１に基準視点位置や基準視界設定の情報が登録されていない運転者に関して新規登録が可能であることを示したが、既に登録がある場合であっても、同様の処理により、登録内容の更新が可能となる。
　図３に戻って、視錐台形状位置演算部１１２は、記憶部１１１から読み出される基準視点位置および基準視界設定の情報と、視点計測部１０５で検出される現在の視点位置に基づいて、仮想空間上での視錐台の形状と位置を算出する。この場合、基準視点位置からの視点位置（現在の視点位置）のずれ（距離、方向のずれ）に応じて基準仮想視点位置からずらされた仮想視点位置（現在の仮想視点位置）が求められ（図５参照）、この仮想視点位置と仮想映像表示部１０７Ａの大きさおよび位置に基づいて仮想視点を頂点とする視錐台の位置と形状が求められる（図４参照）。
　カメラ画像配置演算部１１５は、後方距離計測部１０４で取得される後方の距離画像、後方撮影部１０３で取得される後方のカメラ画像、視錐台形状配置演算部１１２で求められた視錐台の形状と位置などに基づいて、仮想空間上でのカメラ画像の配置距離を算出する。このカメラ画像の配置位置によって、運転者が視点位置を動かした際に、車室内画像（ボディ、窓、内装）に見え隠れするカメラ画像に映る被写体の見え方（運動視差）が異なってくる。適切な運動視差を提供するためには、仮想空間上においてカメラ画像を適切な位置に配置する必要がある。
　実際にカメラで撮影された画像は、図１０に示すように、３次元空間を距離方向に圧縮したものであり、別々の距離にある物体（オブジェクト）Ａ～Ｄが２次元の画像として距離に応じた大きさで撮影されている。そのため、このカメラ画像を３次元空間上のどこに置いても完全に適切にはならず、カメラ画像を置いた距離に存在する物体についてのみ適切な位置になる。なお、実際には、カメラレンズの被写界深度から外れた画像はボヤけるが、ここでは理想的なパンフォーカスカメラとして考察している。
　図１１は、物体Ａの距離にカメラ画像を置いた場合（画像配置Ａ）と、物体Ｄの距離にカメラ画像を置いた場合（画像配置Ｄ）を示している。そして、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、視界（仮想視点位置で決まる視錐台に対応）を右、中央、左と動かした場合の視野を示している。
　図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）を見比べると、画像配置Ａの場合と画像配置Ｄの場合で、視界に入るカメラ画像の範囲が異なり、視界の運動に伴ってカメラ画像内を動く範囲が異なる事がわかる。これが、カメラ画像内の物体に対する運動視差であり、着目したい物体（オブジェクト）の距離にカメラ画像を置くことで、その物体と車両との間で起こる運動視差を正しく表現する事ができる。
　注意すべき点として、着目する物体以外の物体については、表示される大きさや、視点運動に伴って生じる運動視差が正しく表現されない事があげられる。全ての物体について正しい運動視差を提供するためには、後方を３Ｄで撮影し、全ての物体を分離して仮想空間上に配置する必要がある。しかし、そのような処理は非常に大きな計算力を必要とする。
　本技術は、着目する物体以外の運動視差を諦めることで、比較的小さな計算量で、着目した物体に対する運動視差を提供することを特徴としている。
　限定的な運動視差によって、有用な距離感を提示するためには、運転者に距離感を提示するのに相応しい、着目する物体を選択する必要がある。距離感を提示するのに相応しい物体を選択するにあたり、考慮すべき事象を以下に挙げる。
　（１）車両と物体との距離（車両に最も近い物体。）
　（２）車両と物体との距離の変化（近づいているか、遠ざかっているか。）
　（３）物体の大きさ（一定以下の大きさの物体には着目する必要がない。 Ex. 昆虫）
　（４）その物体が何か（車なのか、自転車なのか、人なのか、壁なのか、植物なのか。）
　（５）運転者が見ているもの（運転者はどこを見ているか）
　これらの全てを考慮して総合的に判断するのが理想的であるが、一部の事象のみでも有用なシステムを提供することは可能である。図１３のフローチャートは、カメラ画像配置演算部１１５の処理フローの一例を示している。この処理例は、上述の（１）、（２）、（３）の事象を考慮したものであり、後方距離計測部１０４で取得される距離画像のみを用いて実現し得るものである。
　カメラ画像配置演算部１１５は、後方距離計測部１０４で距離画像を取得する毎に、図１３のフローチャートに示す処理フローを実行する。なお、後方距離計測部１０４は、例えば、１２０ｆｐｓの頻度で距離画像を取得する。
　カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２１において、後方距離計測部１０４で距離画像を取得するタイミングで処理を開始する。次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２２において、距離画像から物体（オブジェクト）を抽出し、一定以上の大きさの物体について、位置、形状、大きさ、距離のリストを作成する。そして、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２３において、作成されたリストを物体履歴記憶部１１３に保存する。
　次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２４において、物体履歴記憶部１１３の履歴データを閲覧し、形状の特徴から、同一の物体を探索し、履歴のない物体をリストから削除し、履歴のある物体は車両との相対速度を算出してリストに追加する。
　次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２５において、作成されたリストからカメラの有効撮影距離を外れる物体を排除する。これは、カメラのフォーカスが合わない距離にある物体を外すことを意図している。距離が測定できても、カメラ画像が撮影できないのであれば、カメラ画像配置距離としては不適切なので、排除するものである。
　次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２６において、一定以上の速度で遠ざかっている物体をリストから削除する。次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２７において、視錐台およびその近傍から外れる物体をリストから削除する。そして、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２８において、リストにデータが残っているか否かを判断する。
　リストにデータが残っているとき、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２９において、車両から最も近い物体との距離をカメラ画像配置距離に採用する。カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ２９の処理の後、ステップＳＴ３０において、一連の処理を終了する。
　また、ステップＳＴ２８でリストにデータが残っていないとき、ステップＳＴ３１において、予め定めたデフォルト距離をカメラ画像配置距離に採用する。ここで、デフォルト距離は、遠景を配置するのに適した距離である。距離感を提示する上では計算能力が許す限り遠方が望ましい。しかし、現実的には、例えば、後方距離計測部１０４の計算能力を参考にデフォルト距離が決められる。例えば、デフォルト距離は、Ｌｉｄａｒ（light detection and ranging）では１００ｍ程、ＴｏＦセンサでは２５０ｍ程とすることが考えられる。カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ３１の処理の後、ステップＳＴ３０において、一連の処理を終了する。
　図１４のフローチャートは、カメラ画像配置演算部１１５の処理フローの他の一例を示している。この処理例は、上述の（１）、（３）、（４）の事象を考慮したものであり、後方距離計測部１０４で取得される距離画像の他に、後方撮影部１０３で得られたカメラ画像を用いて実現し得るものである。
　カメラ画像配置演算部１１５は、後方距離計測部１０４で距離画像を取得する毎に、図１４のフローチャートに示す処理フローを実行する。なお、後方距離計測部１０４は、例えば、１２０ｆｐｓの頻度で距離画像を取得する。
　カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６１において、後方距離計測部１０４で距離画像を取得するタイミングで処理を開始する。次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６２において、距離画像から物体を抽出し、一定以上の大きさの物体について、位置、形状、大きさ、距離のリストを作成する。
　次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６３において、作成されたリストからカメラの有効撮影距離を外れる物体を排除する。これは、カメラのフォーカスが合わない距離にある物体を外すことを意図している。距離が測定できても、カメラ画像が撮影できないのであれば、カメラ画像配置距離としては不適切なので、排除するものである。
　次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６４において、画像認識により物体を認識し、画像配置に不相応な物体（例えば、鳥、枯れ葉など）をリストから削除する。次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６５において、視錐台およびその近傍から外れる物体をリストから削除する。そして、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６６において、リストにデータが残っているか否かを判断する。
　リストにデータが残っているとき、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６７において、車両から最も近い物体との距離をカメラ画像配置距離に採用する。カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６７の処理の後、ステップＳＴ６８において、一連の処理を終了する。
　また、ステップＳＴ６６でリストにデータが残っていないとき、ステップＳＴ６９において、予め定めたデフォルト距離（遠景を配置するのに適した距離）をカメラ画像配置距離に採用する。カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ６９の処理の後、ステップＳＴ６８において、一連の処理を終了する。
　図１５のフローチャートは、カメラ画像配置演算部１１５の処理フローのさらに他の一例を示している。この処理例は、上述の（１）、（３）、（５）の事象を考慮したものであり、後方距離計測部１０４で取得される距離画像の他に、視線計測部１０６における運転者（ユーザ）の視線検出結果を用いて実現し得るものである。
　カメラ画像配置演算部１１５は、後方距離計測部１０４で距離画像を取得する毎に、図１５のフローチャートに示す処理フローを実行する。なお、後方距離計測部１０４は、例えば、１２０ｆｐｓの頻度で距離画像を取得する。
　カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ７１において、後方距離計測部１０４で距離画像を取得するタイミングで処理を開始する。次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ７２において、距離画像から物体を抽出し、一定以上の大きさの物体について、位置、形状、大きさ、距離のリストを作成する。
　次に、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ７３において、作成されたリストからカメラの有効撮影距離を外れる物体を排除する。そして、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ７４において、リストにデータが残っているか否かを判断する。
　リストにデータが残っているとき、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ７５において、視線計測部１０６で得られる運転者（ユーザ）の視線を取得する。そして、カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ７６において、視線に最も近い位置にある物体の距離をカメラ画像配置距離に採用する。カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ７６の処理の後、ステップＳＴ７７において、一連の処理を終了する。
　また、ステップＳＴ７４でリストにデータが残っていないとき、ステップＳＴ７８において、予め定めたデフォルト距離（遠景を配置するのに適した距離）をカメラ画像配置距離に採用する。カメラ画像配置演算部１１５は、ステップＳＴ７８の処理の後、ステップＳＴ７７において、一連の処理を終了する。
　図１６は、仮想空間上におけるカメラ画像の配置位置を示している。カメラ画像は後方撮影部１０３により所定の撮影画角で撮影されて得られたものである。このカメラ画像は、仮想空間上において、車両１０の後部から、カメラ画像配置演算部１１５で算出されたカメラ画像配置距離だけ離れた位置に配置される。
　図３に戻って、仮想空間配置演算部１１６は、仮想空間上に描画に必要な要素を配置する。すなわち、仮想空間配置演算部１１６は、仮想空間上に、記憶部１１１に記憶されている車両１０の３Ｄ ＣＧデータ（ボディ、窓、内装など）を配置すると共に、カメラ画像配置演算部１１５で算出されたカメラ画像配置距離の位置にカメラ画像を配置し、さらに、視錐台形状配置演算部１１２で算出された形状と位置に基づいて視錐台を配置する。図１７は、仮想空間上における描画に必要な要素の配置例を示している。
　射影演算部１１７は、仮想映像表示部１０７Ａを射影面として、仮想空間上のオブジェクトを射影画像に変換する。画像描画部１１８は、射影演算部１１７で得られた射影画像にカメラ画像および３Ｄ ＣＧデータのディテールを描画する処理、さらには画像の大きさを映像表示部１０７の大きさに合わせるための拡大縮小の処理を施し、映像表示部１０７に供給する表示画像を出力する。図１８は、画像描画部１１８で得られる表示画像の一例を示している。
　図１９のフローチャートは、画像処理装置１０９における通常動作フローの一例を示している。画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４１において、処理を開始する。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４２において、視点計測部１０５の検出結果に基づいて現在の視点位置を取得する。
　次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４３において、基準視点位置と現在の視点位置との差分を基準仮想視点位置からの仮想視点の差分に変換して仮想視点位置を算出する（図５参照）。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４４において、仮想視点位置から視錐台の形状と位置を算出する。
　次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４５において、後方撮影部１０３で得られる後方のカメラ画像を取得する。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４６において、カメラ画像配置距離を算出する。
　次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４７において、仮想空間上に、描画に必要な要素である、車両１０の３Ｄ ＣＧデータ（ボディ、窓、内装など）、カメラ画像、視錐台を配置する（図１７参照）。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４８において、仮想空間上の構成物を射影座標系に変換して射影画像を得る。
　次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ４９において、射影画像にカメラ画像および３Ｄ ＣＧデータのディテールを描画する処理を行って表示画像を得る。次に、画像処理装置１０９は、ステップＳＴ５０において、表示画像を映像表示部１０７に出力する。画像処理装置１０９は、ステップＳＴ５０の処理の後、ステップＳＴ４２の処理に戻り、上述したと同様の処理を繰り返す。
　画像処理装置１０９は、上述の通常動作フローの処理を、映像表示部１０７の更新頻度、例えば１２０ｆｐｓに同期して連続して行う。これにより、映像表示部１０７に表示される表示画像は、視点の運動と、着目する後方物体との距離によって、描画対象オブジェクトの重なり具合が適切に変化し、つまり適切な運動視差が得られ、運転者（ユーザ）は、後方のカメラ画像に対して適切な距離感を得ることができる。
　図２０（ａ），（ｂ），（ｃ）は映像表示部１０７に表示される表示画像の一例を示している。図２０（ａ）は運転者の視点位置が標準視点位置にある場合を示しており、図２０（ｂ）は運転者の視点位置が標準視点位置から右に移動した場合を示しており、さらに、図２０（ｃ）は運転者の視点位置が標準視点位置から左に移動した場合を示している。運転者の視点位置に応じて、車室内ＣＧ画像とカメラ画像内のオブジェクト（自動車）との重なり具合が変化していることが分かる。
　なお、内装オブジェクトや車体は、実ミラーであれば後方が見えない死角を作ってしまうが、本技術では、描画の際に透過して描画したり、或いは一部を非表示にしたりすることで、運動視差によって距離感の知覚を補助しつつ、後方視界を広く保つことも可能である。例えば、図２１（ａ）は、内装オブジェクトとしての後部シートを非表示としたものである。また、図２１（ｂ）は、車体および内装オブジェクトとしての後部シートを低透過率としたものであり、図２１（ｃ）は、車体および内装オブジェクトとしての後部シートを高透過率としたものである。
　勿論、死角の発生を気にしなければ、内装オブジェクトや車体を透過率０％で描画し、実ミラーのような画像を生成して表示してもよい。
　また、内装オブジェクトは、シート等に限らず、例えば窓ガラス上に絵柄を描くことで、より距離知覚を強調することもできる。図２１（ｄ）は、窓ガラス上のオブジェクトとして水平ラインを設けたものである。
　上述したように、図１に示す車両１０においては、図３に示す画像処理装置１０９により、車両１０の後方を撮影して得られたカメラ画像に車室内画像を重畳して、従来のルームミラーの代わりに配される映像表示部１０７に表示する表示画像を得るものである。車両１０の後方を撮影して得られたカメラ画像だけで表示画像を構成するものではなく、そのカメラ画像に車室内画像を重畳して表示画像を得るものであることから、運動視差による距離感の提供を簡単に実現できる。
　また、図１に示す車両１０においては、図３に示す画像処理装置１０９により、運転者の視点の運動に従ってカメラ画像と車室内画像との重畳位置関係を変化させるものである。そのため、実際のバックミラーを見ているのに近い運動視差を生じさせ、運転者の距離間の知覚を補助できる。
　また、図１に示す車両１０においては、図３に示す画像処理装置１０９により、カメラ画像と車両を示す画像を三次元空間に配置し、運転者の視点の運動に従って変化する仮想視点位置を求め、その仮想視点位置で決まる視界によってカメラ画像と車室内画像を射影座標系に変換して表示画像を得るものである。そのため、運転者の視点の運動に従ってカメラ画像と車室内画像との重畳位置関係を精度よく変化させることができる。
　また、図１に示す車両１０においては、図３に示す画像処理装置１０９により、カメラ画像を、車両１０の後方に存在する着目する物体（オブジェクト）の位置に配置して、表示画像を得るものである。そのため、着目する物体を三次元空間の正しい位置に正しい大きさで配置でき、その物体と車室内画像との間で起こる運動視差を正しく表現することができる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
　車両用の電子ミラーは、荷物の積載などにも影響を受けず、実際のミラーと比較しても死角が少ない後方視界を提供できる利点がある。しかしながら、電子ミラーには距離感が直感的に知覚しづらいという問題がある。人が距離を知覚するための重要な要素に、両眼視差、輻輳角、調節、運動視差がある。
　このうち運動視差は、距離の異なる二つ以上の物体が、視点の運動に伴って見え隠れする現象であり、上述の特許文献１に記載される技術のようにカメラ画像の表示箇所を運動させただけでは、見え隠れの変化が乏しく運動視差による距離感の提示効果は非常に薄いと考えられる。本技術では、後方カメラ画像に、車室内のオブジェクトを重畳描画し、それらに運動視差を加えることで、積極的に運動視差による距離感の提供を行い、直感的で運転者（ユーザ）に馴染みやすい電子ミラーを提供できる。
　＜２．変形例＞
　なお、上述実施の形態においては、車両のルームミラーを代替する電子ミラーに本技術を適用した例を示したが、本技術は、車両のサイドミラーを代替する電子ミラーにも適用できる。また、車両用の電子ミラーのみならず、一人で使用することが前提の電子ミラーであれば、本技術を適用することで、実際のミラーに近い距離感の提示を行うことができる。同様に、一人で使用することが前提であれば、電子ミラーではなく、電子窓にも本技術を適用できる。
　本技術を、車両のサイドミラーを代替する電子ミラーに適用する場合について説明する。図２２（ａ）は、従来のサイドミラーあるいは従来のサイドミラーを代替する電子ミラーを使用した場合における死角の範囲の一例を示している。図２２（ｂ）は、従来のサイドミラーに映る画像の一例を示している。この場合、後方物体の大きさの違いや、映り込む車体との運動視差によって、後方物体の距離感を得ることができる。図２２（ｃ）は、従来のサイドミラーを代替する電子ミラーの表示画像の一例を示している。この場合、視点が運動しても運動視差が生じないため、実ミラーとは異なって、距離感をうることが困難であった。
　図２３（ａ）は、本技術を適用したサイドミラーを代替する電子ミラーを使用した場合における死角の範囲の一例を示している。従来のサイドミラーあるいは従来のサイドミラーを代替する電子ミラーで死角となる自車の背後に関しても、運転者は視認することが可能となる。図２３（ｂ），（ｃ）は、本技術を適用したサイドミラーを代替する電子ミラーの表示画像の一例を示している。この場合、自車体が３Ｄ ＣＧで重畳描画されることから、運動視差による距離感を提供できる。また、図２３（ｃ）に示すように、自車体を透過的に重畳することで、自車の背後も視認することが可能となる。
　図２４は、車両１０の構成物配置の一例を示している。この図２４において、図１と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。車両１０は、車体（ボディ）１００と、車体開口部（窓）１０１と、シートなどの内装オブジェクト１０２を有している。また、車両１０は、後方撮影部１０３と、後方距離計測部１０４と、視点計測部１０５と、視線計測部１０６を有している。
　また、車両１０は、右側後方撮影部１０３Ｒと、右側後方距離計測部１０４Ｒと、左側後方撮影部１０３Ｌと、左側後方距離計測部１０４Ｌを有している。右側後方撮影部１０３Ｒおよび左側後方撮影部１０３Ｌは、それぞれ、例えばＣＭＯＳカメラで構成されており、車両１０の例えば従来のサイドミラー位置に後方を撮影するように取り付けられている。また、右側後方距離計測部１０４Ｒおよび左側後方距離計測部１０４Ｌは、それぞれ、例えばＴｏＦ方式距離画像センサで構成されており、車両１０の例えば従来のサイドミラー位置に後方の距離画像を取得するように取り付けられている。
　また、車両１０は、右側後方映像表示部（ディスプレイ）１０７Ｒと、左側後方映像表示部（ディスプレイ）１０７Ｌと、ユーザ操作部１０８と、画像処理装置１０９Ｓを有している。右側後方映像表示部１０７Ｒおよび左側後方映像表示部１０７Ｌは、それぞれ、ＬＣＤや有機ＥＬパネルなどで構成され、車両１０のフロント側内部の右側および左側の位置に取り付けられており、略長方形状の表示面を有している。
　ユーザ操作部１０８は、運転者による種々の操作を受け付けるユーザインタフェースを構成している。このユーザ操作部１０８は、例えば、インフロントパネルに配置される機械的な操作ボタン、さらには右側後方映像表示部１０７Ｒや左側後方映像表示部１０７Ｌの画面上に配置されるタッチパネル等で構成されている。
　画像処理装置１０９Ｓは、右側後方映像表示部１０７Ｒや左側後方映像表示部１０７Ｌに表示する表示画像を得るための処理をする。画像処理装置１０９Ｓは、車両１０の内部の任意の場所、例えば図示のようにインフロントパネル部分に配置される。画像処理装置１０９Ｓは、後方撮影部１０３、右側後方撮影部１０３Ｒおよび左側後方撮影部１０３Ｌで撮影して得られるカメラ画像に、車両１０を示す画像としての車体（ボディ）を３Ｄ ＣＧで重畳合成して、表示画像を得る。
　このように、カメラ画像だけで表示画像を構成するものではなく、そのカメラ画像に車体画像を重畳して表示画像を得るものであることから、運動視差による距離感の提供を簡単に実現できる。また、車体画像を透過的に重畳することで、運転者（ユーザ）は自車の背後に隠れて見えない物体も視認することが可能となる。
　図２５は、画像処理装置１０９Ｓの構成例を示している。この図２５において、図３と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。画像処理装置１０９Ｓは、記憶部１１１と、視錐台形状位置演算部１１２と、物体履歴記憶部１１３と、カメラ画像配置演算部１１５と、仮想空間配置演算部１１６と、射影演算部（右）１１７Ｒと、射影演算部（左）１１７Ｌと、画像描画部（右）１１８Ｒと、画像描画部（左）１１８Ｌを有している。
　画像処理装置１０９Ｓは、画像処理の対象となる構成物、つまり車両１０の３Ｄ ＣＧデータ（ボディなど）に加え、後方を撮影したカメラ画像を仮想空間上に配置する。そして、画像処理装置１０９Ｓは、右側後方表示に係る仮想視点位置および仮想映像表示部に基づいて視錐台を求め、この視錐台によって生成される画像を、必要に応じて拡大縮小の処理を施した後、右後方映像表示部１０７Ｒに表示される右後方表示画像として出力する。
　また、同様に、画像処理装置１０９Ｓは、左側後方表示に係る仮想視点位置および仮想映像表示部に基づいて視錐台を求め、この視錐台によって生成される画像を、必要に応じて拡大縮小の処理を施した後、左後方映像表示部１０７Ｌに表示される左後方表示画像として出力する。
　この場合、画像処理装置１０９Ｓは、視点計測部１０５で計測された運転者の視点位置の運動を基準視点位置に対する相対運動として計測し、これに対応して仮想視点位置を基準仮想視点位置から動かすことで、右側後方映像表示部１０７Ｒおよび左側後方映像表示部１０７Ｌに表示される画像（映像）を変化させ、運転者に適切な運動視差を提供する。
　記憶部１１１は、運転者毎の登録された基準視点位置や右側後方表示および左側後方表示に係る基準視界設定の情報、さらには車両の３Ｄ ＣＧデータを記憶する。視錐台形状位置演算部１１２は、記憶部１１１から読み出される基準視点位置や基準視界設定の情報と、視点計測部１０５で検出される現在の視点位置に基づいて、仮想空間上での、右側後方表示用および左側後方表示用の２つの視錐台の形状と位置を算出する。
　カメラ画像配置演算部１１５は、右側後方距離計測部１０４Ｒ、後方距離計測部１０４および左側後方距離計測部１０４Ｌで取得される後方の距離画像、右側後方撮影部１０３Ｒ、後方撮影部１０３および左側後方撮影部１０３Ｌで取得される後方のカメラ画像、視錐台形状配置演算部１１２で求められる右側後方表示用および左側後方表示用の２つの視錐台の形状と位置などに基づいて、仮想空間上でのカメラ画像の配置距離を算出する。
　このカメラ画像の配置位置によって、運転者が視点位置を動かした際に、車体（ボディ）に見え隠れするカメラ画像に映る被写体の見え方（運動視差）が異なってくる。この場合、着目する物体に対して適切な運動視差を提供できるように、当該物体までの距離が配置距離として算出される。ここで、右側後方表示用および左側後方表示用で着目する物体が異なる場合も想定される。その場合には、右側後方表示用および左側後方表示用でカメラ画像の配置距離が異なる値に算出される。
　図２６は、仮想空間上におけるカメラ画像の配置位置を示している。カメラ画像は、右側後方撮影部１０３Ｒ、後方撮影部１０３および左側後方撮影部１０３Ｌにより所定の撮影画角で撮影されて得られたものである。このカメラ画像は、仮想空間上において、車両１０の後部からカメラ画像配置演算部１１５で算出されたカメラ画像配置距離だけ離れた位置に配置される。
　仮想空間配置演算部１１６は、仮想空間上に描画に必要な要素を配置する。すなわち、仮想空間配置演算部１１６は、仮想空間上に、記憶部１１１に記憶されている車両１０の３Ｄ ＣＧデータ（ボディなど）を配置すると共に、カメラ画像配置演算部１１５で算出されたカメラ画像配置距離の位置にカメラ画像を配置し、さらに、視錐台形状配置演算部１１２で算出された形状と位置に基づいて、右側後方表示用および左側後方表示用の２つの視錐台を配置する。図２７は、仮想空間上における描画に必要な要素の配置例を示している。
　図２５に戻って、射影演算部（右）１１７Ｒは、右側の仮想映像表示部１０７Ａを射影面として、仮想空間上のオブジェクトを射影画像に変換する。画像描画部（右）１１８Ｒは、射影演算部１１７Ｒで得られた射影画像にカメラ画像および３Ｄ ＣＧデータのディテールを描画する処理、さらには画像の大きさを右側後方映像表示部１０７Ｒの大きさに合わせるための拡大縮小の処理を施し、右側後方映像表示部１０７Ｒに供給する表示画像を出力する。
　また、射影演算部（左）１１７Ｌは、左側の仮想映像表示部１０７Ａを射影面として、仮想空間上のオブジェクトを射影画像に変換する。画像描画部（左）１１８Ｌは、射影演算部１１７Ｌで得られた射影画像にカメラ画像および３Ｄ ＣＧデータのディテールを描画する処理、さらには画像の大きさを左側後方映像表示部１０７Ｌの大きさに合わせるための拡大縮小の処理を施し、左側後方映像表示部１０７Ｌに供給する表示画像を出力する。
　画像処理装置１０９Ｓにおける基本的な処理フローは、左右の表示部用に別々に処理されることを除き、上述の実施の形態における画像処理装置１０９の処理フローと同様となるので、ここではその説明を省略する。
　なお、上述の画像処理装置１０９、１０９Ｓにおける一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
　図２８は、上述の一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータ４００のハードウェアの構成例を示すブロック図である。
　コンピュータ４００において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０３は、バス４０４により相互に接続されている。
　バス４０４には、さらに、入出力インターフェース４０５が接続されている。入出力インターフェース４０５には、入力部４０６、出力部４０７、記録部４０８、通信部４０９およびドライブ４１０が接続されている。
　入力部４０６は、入力スイッチ、ボタン、マイクロフォン、撮像素子などよりなる。出力部４０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記録部４０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部４０９は、ネットワークインターフェースなどよりなる。ドライブ４１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブルメディア４１１を駆動する。
　以上のように構成されるコンピュータ４００では、ＣＰＵ４０１が、例えば、記録部４０８に記録されているプログラムを、入出力インターフェース４０５およびバス４０４を介して、ＲＡＭ４０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
　コンピュータ４００（ＣＰＵ４０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア４１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
　コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア４１１をドライブ４１０に装着することにより、入出力インターフェース４０５を介して、記録部４０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部４０９で受信し、記録部４０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ＲＯＭ４０２や記録部４０８に予めインストールしておくことができる。
　なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
　また、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本技術は、以下のような構成もとることができる。
　（１）車両の後方を撮影して得られた撮影画像に上記車両を示す画像を重畳して表示画像を得る処理部を備える
　画像処理装置。
　（２）上記車両を示す画像は、コンピュータグラフィックス画像である
　前記（１）に記載の画像処理装置。
　（３）上記車両の後方を撮影して得られた撮影画像は、上記車両の後部に取り付けられた撮影装置で撮影された撮影画像であり、
　上記車両を示す画像は、車室内画像である
　前記（１）または（２）に記載の画像処理装置。
　（４）上記車両の後方を撮影して得られた撮影画像は、上記車両の側部に取り付けられた撮影装置で撮影された撮影画像を含み、
　上記車両を示す画像は、車体画像である
　前記（１）または（２）に記載の画像処理装置。
　（５）上記処理部は、運転者の視点の運動に従って上記撮影画像と上記車両を示す画像との重畳位置関係を変化させる
　前記（１）から（４）のいずれかに記載の画像処理装置。
　（６）上記処理部は、
　上記撮影画像と上記車両を示す画像を三次元空間に配置し、
　上記運転者の視点の運動に従って変化する仮想視点位置を求め、該仮想視点位置で決まる視界によって上記撮影画像と上記車両を示す画像を射影座標系に変換して上記表示画像を得る
　前記（５）に記載の画像処理装置。
　（７）上記処理部は、上記撮影画像を、上記車両の後方に存在する所定のオブジェクトの位置に配置する
　前記（６）に記載の画像処理装置。
　（８）上記所定のオブジェクトは、上記車両に対して最も近くにあるオブジェクトである
　前記（７）に記載の画像処理装置。
　（９）上記所定のオブジェクトは、上記運転者が見ているオブジェクトである
　前記（７）に記載の画像処理装置。
　（１０）上記処理部は、運転者毎に登録されている基準視点位置および基準仮想視点位置に基づいて、上記運転者の視点の運動に従って変化する仮想視点位置を求める
　前記（６）から（９）のいずれかに記載の画像処理装置。
　（１１）上記処理部は、上記車両を示す画像を上記撮影画像が透過して見えるように、該撮影画像に重畳する
　前記（１）から（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
　（１２）車両の後方を撮影して得られた撮影画像に上記車両を示す画像を重畳して表示画像を得る手順を有する
　画像処理方法。
　（１３）車両の後方を撮影する撮影装置と、
　上記撮影装置で撮影して得られた撮影画像に上記車両を示す画像を重畳して表示画像を得る処理部と、
　上記処理部で得られた表示画像を表示する表示装置を備える
　画像処理システム。
　（１４）コンピュータを、
　車両の後方を撮影して得られた撮影画像に上記車両を示す画像を重畳して表示画像を得る処理手段として機能させる
　プログラム。
　１０・・・・車両
　１００・・・車体（ボディ）
　１０１・・・車体開口部（窓）
　１０２・・・内装オブジェクト
　１０３・・・後方撮影部
　１０３Ｒ・・・右側後方撮影部
　１０３Ｌ・・・左側後方撮影部
　１０４・・・後方距離計測部
　１０４Ｒ・・・右側後方距離計測部
　１０４Ｌ・・・左側後方距離計測部
　１０５・・・視点計測部
　１０６・・・視線計測部
　１０７・・・映像表示部
　１０７Ａ・・・仮想映像表示部
　１０７Ｒ・・・右側後方映像表示部
　１０７Ｌ・・・左側後方映像表示部
　１０８・・・ユーザ操作部
　１０９，１０９Ｓ・・・画像処理装置
　１１１・・・記憶部
　１１２・・・視錐台形状配置演算部
　１１３・・・物体履歴記憶部
　１１５・・・カメラ画像配置演算部
　１１６・・・仮想空間配置演算部
　１１７・・・射影演算部
　１１７Ｒ・・・射影演算部（右）
　１１７Ｌ・・・射影演算部（左）
　１１８・・・画像描画部
　１１８Ｒ・・・画像描画部（右）
　１１８Ｌ・・・画像描画部（左）

Claims (13)

  1. 　車両の後方を撮影して得られた撮影画像に上記車両を示す画像を重畳して表示画像を得る処理部を備える
    　画像処理装置。
  2. 　上記車両を示す画像は、コンピュータグラフィックス画像である
    　請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 　上記車両の後方を撮影して得られた撮影画像は、上記車両の後部に取り付けられた撮影装置で撮影された撮影画像であり、
    　上記車両を示す画像は、車室内画像である
    　請求項１に記載の画像処理装置。
  4. 　上記車両の後方を撮影して得られた撮影画像は、上記車両の側部に取り付けられた撮影装置で撮影された撮影画像を含み、
    　上記車両を示す画像は、車体画像である
    　請求項１に記載の画像処理装置。
  5. 　上記処理部は、運転者の視点の運動に従って上記撮影画像と上記車両を示す画像との重畳位置関係を変化させる
    　請求項１に記載の画像処理装置。
  6. 　上記処理部は、
    　上記撮影画像と上記車両を示す画像を三次元空間に配置し、
    　上記運転者の視点の運動に従って変化する仮想視点位置を求め、該仮想視点位置で決まる視界によって上記撮影画像と上記車両を示す画像を射影座標系に変換して上記表示画像を得る
    　請求項５に記載の画像処理装置。
  7. 　上記処理部は、上記撮影画像を、上記車両の後方に存在する所定のオブジェクトの位置に配置する
    　請求項６に記載の画像処理装置。
  8. 　上記所定のオブジェクトは、上記車両に対して最も近くにあるオブジェクトである
    　請求項７に記載の画像処理装置。
  9. 　上記所定のオブジェクトは、上記運転者が見ているオブジェクトである
    　請求項７に記載の画像処理装置。
  10. 　上記処理部は、運転者毎に登録されている基準視点位置および基準仮想視点位置に基づいて、上記運転者の視点の運動に従って変化する仮想視点位置を求める
    　請求項６に記載の画像処理装置。
  11. 　上記処理部は、上記車両を示す画像を上記撮影画像が透過して見えるように、該撮影画像に重畳する
    　請求項１に記載の画像処理装置。
  12. 　車両の後方を撮影して得られた撮影画像に上記車両を示す画像を重畳して表示画像を得る手順を有する
    　画像処理方法。
  13. 　車両の後方を撮影する撮影装置と、
    　上記撮影装置で撮影して得られた撮影画像に上記車両を示す画像を重畳して表示画像を得る処理部と、
    　上記処理部で得られた表示画像を表示する表示装置を備える
    　画像処理システム。
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