CN100530241C - 曲线绘制装置、曲线绘制方法、停车支持装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
能够不使用帧缓冲器而通过简单的计算处理按照显示扫描来绘制具有适当宽度的曲线。坐标计算单元(2)根据原曲线的表达式计算将要绘制的坐标。斜率计算单元(3)计算原曲线的切线斜率。水平加宽单元(4)执行对原曲线在水平方向上添加宽度的计算。垂直加宽单元(5)对原曲线在垂直方向上添加宽度并且执行将其转换为水平方向的矢量的计算。基于斜率计算单元(3)计算的切线斜率，选择单元(6)在水平加宽单元(4)的计算结果的使用和垂直加宽单元(5)的计算结果的使用之间切换。输出单元(8)按照显示屏幕的扫描输出每个像素的图像信号。因此，能够绘制相对于原曲线具有某一宽度的曲线。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于绘制相对于任意曲线具有某一宽度的曲线的曲线绘制装置和曲线绘制方法、以及利用该曲线绘制装置的停车支持系统和车辆。
背景技术
作为传统的曲线绘制装置，存在一种用于通过一方法来绘制直线或者具有某一宽度的曲线的曲线绘制装置(参考，例如专利文献No.1)，所述方法通过DDA(数字微分分析器)算法沿着基线的标准矢量(normal vector)来完全填涂(paint)像素。
然而，传统的结构具有在绘制粗线时对于填涂需要帧缓冲器的问题。与此相反，当水平扫描的同时不使用帧缓冲器来绘制粗线时，必须获取水平矢量。然而，当绘制曲线时，计算表达式变得复杂，并且必须执行繁琐复杂的处理。专利文献No.1：JP-A-8-279038
发明内容
本发明要解决的问题
针对上面的形势作出了本发明，并且本发明的一方面是提供一种不使用帧缓冲器而通过简单的计算处理绘制具有适当宽度的曲线以显示扫描的曲线绘制装置和曲线绘制方法。
解决所述问题的方式
本发明的曲线绘制装置包括：曲线信息获取单元，用于获取有关将要绘制的曲线的信息；坐标计算单元，用于基于有关所述曲线的信息获取将要绘制的坐标；水平加宽单元，用于相对于所述曲线的坐标实现水平加宽处理；垂直加宽单元，用于相对于所述曲线的坐标实现垂直加宽处理；斜率(inclination)计算单元，用于计算所述曲线的切线斜率；选择单元，用于基于所述切线斜率(inclination of tangent)在通过所述水平加宽单元的加宽和通过所述垂直加宽单元的加宽之间进行选择和切换；和输出单元，用于输出所述选择单元的选择结果作为用于绘制所述曲线的信息。
使用该结构，通过基于所述切线斜率在对所述曲线实现的水平加宽或者对所述曲线实现的垂直加宽之间切换来加宽所述曲线，变得能够不使用帧缓冲器，而通过简单的计算处理来绘制具有适当宽度以显示扫描的曲线。
另外，本发明的曲线绘制装置包括：曲线信息获取单元，用于获取有关将要绘制的曲线的信息；坐标计算单元，用于基于有关所述曲线的信息获取将要绘制的坐标；水平加宽单元，用于相对于所述曲线的坐标实现水平加宽处理；垂直加宽单元，用于相对于所述曲线的坐标实现垂直加宽处理；整合单元，用于实现通过所述水平加宽单元的加宽和通过所述垂直加宽单元的加宽的整合；和输出单元，用于输出所述整合单元的整合结果作为用于绘制所述曲线的信息。
使用该结构，通过整合对所述曲线实现的水平加宽和垂直加宽来加宽所述曲线，变得能够不使用帧缓冲器，而通过简单的计算处理来绘制具有适当宽度以显示扫描的曲线。
本发明的曲线绘制方法包括：获取有关将要绘制的曲线的信息的步骤；基于有关所述曲线的信息获取将要绘制的坐标的步骤；相对于所述曲线的坐标实现水平加宽处理的步骤；相对于所述曲线的坐标实现垂直加宽处理的步骤；计算所述曲线的切线斜率的步骤；基于所述切线斜率在对于所述曲线实现的水平加宽和垂直加宽之间进行选择和切换的步骤；和输出选择单元的选择结果作为用于绘制所述曲线的信息的步骤。
使用该结构，通过基于所述切线斜率在对所述曲线实现的水平加宽或者对所述曲线实现的垂直加宽之间切换来加宽所述曲线，变得能够不使用帧缓冲器，而通过简单的计算处理来绘制具有适当宽度以显示扫描的曲线。
另外，本发明的曲线绘制方法包括：获取有关将要绘制的曲线的信息的步骤；基于有关所述曲线的信息获取将要绘制的坐标的步骤；相对于所述曲线的坐标实现水平加宽处理的步骤；相对于所述曲线的坐标实现垂直加宽处理的步骤；整合对所述曲线实现的水平加宽和垂直加宽的步骤；和输出整合结果作为用于绘制所述曲线的信息的步骤。
使用该结构，通过整合对所述曲线实现的水平加宽和垂直加宽来加宽所述曲线，变得能够不使用帧缓冲器，而通过简单的计算处理来绘制具有适当宽度以显示扫描的曲线。
另外，本发明提供了一种停车支持系统，其包括任一种所述曲线绘制装置，包括：状态获取单元，用于获取车辆状态；移动路径绘制单元，用于基于所获取的车辆状态通过所述曲线绘制装置来绘制车辆的估计移动路径；和显示单元，用于显示所述估计移动路径。
另外，本发明提供了其上安装有停车支持系统的车辆。
本发明的优点
根据本发明，能够提供一种不使用帧缓冲器而通过简单的计算处理来绘制具有适当宽度以显示扫描的曲线的曲线绘制装置和曲线绘制方法、以及利用该曲线绘制装置的停车支持系统和车辆。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的曲线绘制装置的结构的方框图。
图2是所述实施例的曲线绘制装置中的绘制方法的说明图。
图3是所述实施例的曲线绘制装置中的水平加宽方法的说明图。
图4是所述实施例的曲线绘制装置中的垂直加宽方法的说明图。
图5是第一实施例的曲线绘制装置中绘制的绘图的输出示例的说明图。
图6是示出根据本发明第二实施例的曲线绘制装置的结构的方框图。
图7是第二实施例的曲线绘制装置中绘制的绘图的输出示例的说明图。
图8是示出根据本发明的第三实施例的停车支持系统的结构的方框图。
<附图标记的描述>
1 参数输入单元；
2 坐标计算单元；
3 斜率计算单元；
4 水平加宽单元；
5 垂直加宽单元；
6 选择单元；
7 整合单元；
8 输出单元；
10 车辆信号输入单元；
11 曲线绘制装置；
12 照相机；
13 图像信号处理单元；
14 显示单元；
20 停车支持系统；
30 车辆
具体实施方式
(第一实施例)
图1是示出根据本发明第一实施例的曲线绘制装置的结构的方框图。该实施例的曲线绘制装置包括参数输入单元1、坐标计算单元2、斜率计算单元2、水平加宽单元4、垂直加宽单元5、选择单元6和输出单元8。
参数输入单元1如此对应于曲线信息获取单元的示例，并且获取与原曲线相关的诸如曲线的表达式、表达式的常数、将要绘制的线数和曲线的宽度之类的信息，以便保存或更新信息。坐标计算单元2根据曲线的表达计算将要绘制的坐标。斜率计算单元3计算曲线的切线斜率。水平加宽单元4实现赋予曲线的水平宽度的计算。垂直加宽单元5实现赋予曲线的垂直宽度的计算，从而将被转换为水平矢量。选择单元6根据斜率计算单元3计算的切线斜率在水平加宽单元4的计算结果的使用和垂直加宽单元5的计算结果的使用之间进行选择性地切换。输出单元8如此输出图像信号用以显示，并且输出每个像素的图像信号用以扫描显示屏幕，并且实现限制绘制范围的剪切处理。
接着，使用附图2来描述第一实施例的曲线绘制装置的操作。在图2中，坐标系统的原点位于显示屏幕的顶部左手侧部分。另外，水平方向用于表示x轴，向右方向表示正。另外，垂直方向用于表示y轴，并且向下方向表示正。这里，对于y轴，垂直相反地定义坐标系统，这通常在数学领域中使用。
尽管本发明的曲线绘制装置是与屏幕的扫描同步地绘制曲线，而不使用帧缓冲器，实现屏幕的扫描，使得扫描在水平方向上从屏幕的顶部左手侧部分开始，并且当扫描到达屏幕的右端时，执行下一行的水平扫描。因为这个，同样对于绘制具有某一宽度的曲线，对于每一行在水平方向上执行绘制。图2中的向右箭头是表示用于绘制的水平矢量。作为整个屏幕，通过以预定颜色在水平矢量内完全填涂像素可以绘制具有某一宽度的曲线。
图2中的虚线是没有宽度的初始曲线(即，原曲线)。例如，作为原曲线，可以使用由下面的表达式(1)表达的抛物线(二次方曲线)。
X＝ay2+by+c ...(1)
最初，将描述水平矢量的开始点和结束点的计算方法。这里，原曲线被理解为如上面表达式(1)所表达的那样。这里，a、b、c是常数，并且其值由参数输入单元1给出。对于每条边加宽w，因此，在该原曲线上实现对两个边是加宽2w。
首先，单独地实现水平加宽单元4的水平加宽计算处理和垂直加宽单元5的垂直加宽计算处理。
图3示出了水平方向上原曲线平行移动+/-w的结果，并且各条曲线由下列表达式表达为：
x＝ay2+by+c+w ...(2)
x＝ay2+by+c-w ...(3)
当这发生时，水平加宽单元4执行下列操作。在其中y＝y0的线中，通过坐标计算单元2以下列方式计算用于绘制的水平矢量的开始点和结束点。
x1＝ay0 2+by0+c+w ...(4)
x2＝ay0 2+by0+c-w ...(5)
从表达式(4)、(5)看出，min(x1，x2)被获得为水平矢量的开始点，并且max(x1，x2)被获得为水平矢量的结束点，其中min(m，n)是指m和n中的任何一个的值小于另一个的值，并且max(m，n)是指m和n中的任何一个的值大于另一个的值。
图4示出了垂直方向上原曲线垂直移动+/-w的结果，并且各条曲线由下列表达式表达为：
x＝a(y-w)2+b(y-w)+c ...(2)
x＝a(y+w)2+b(y+w)+c ...(3)
当这发生时，垂直加宽单元5执行下列操作。在其中y＝y0的线中，通过坐标计算单元2以下列方式计算用于绘制的垂直矢量的开始点和结束点。
x3＝a(y0-w)2+b(y0-w)+c ...(8)
x3＝a(y0+w)2+b(y0+w)+c ...(9)
从表达式(8)、(9)看出，min(x3，x4)被获得为垂直矢量的开始点，并且max(x3，x4)被获得为垂直矢量的结束点。
接着，通过斜率计算单元3获得原曲线的切线斜率。通过区分于原曲线的表达式的下列表达式(10)来表达原曲线的切线。
dx/dy＝2ay+b ...(10)
在一条其中通过斜率计算单元3计算的y＝y0的线中切线的斜率变成
dx/dy＝2ay0+b ...(11)
当切线斜率的绝对值等于或小于1时，选择单元6选择水平加宽计算的结果，而当切线斜率的绝对值超过1时，选择单元6选择垂直加宽计算的结果，以便产生水平矢量。然后，在输出单元8中，通过以预定颜色在如此产生的水平矢量内实现完全填涂像素的处理，如对于输出图像信号的整个屏幕，可以绘制宽度2w的虚构曲线。
图5示出了第一实施例的曲线绘制装置绘制的绘图的输出示例。显示了一条具有某一宽度的曲线，该曲线是基于切线斜率通过切换水平加宽和垂直加宽、通过将来自输出单元8的输出图像信号提供给显示单元(未示出)以显示来绘制的。尽管图5中为了解释目的而仅示出了外边缘，但是在现实世界里，两条曲线之间平放的像素被完全填涂，从而显示粗曲线。
因此，根据第一实施例的曲线绘制装置，不使用帧缓冲器，通过诸如乘法、加法和减法之类的简单运算能够绘制具有适当宽度以显示扫描的曲线。
注意，尽管在所述实施例中，水平加宽量和垂直加宽量相同，但是它们可以取彼此不同的值。另外，选择水平加宽和垂直加宽的切线斜率的阈值不限于1，而是考虑水平加宽量和垂直加宽量的比率、原曲线的属性等，可被设定为其他值，在这种情况下，期望配置成：实现水平加宽的区间和实现垂直加宽的区间之间的边界未混乱(disrupted)。
另外，尽管在所述实施例中，曲线被描述为抛物线，但是对由可以定义切线斜率的函数表达的任意曲线可以类似地执行本发明。
(第二实施例)
图6是示出根据本发明第二实施例的曲线绘制装置的结构的方框图。所述实施例的曲线绘制装置包括参数输入单元1、坐标计算单元2、水平加宽单元4、垂直加宽单元5、整合单元6和输出单元9。
参数输入单元1如此对应于曲线信息获取单元的示例，并且获取与原曲线相关的诸如曲线的表达式、表达式的常数、将要绘制的线数和曲线的宽度之类的信息，以便保存或更新所述信息。坐标计算单元2根据曲线的表达式计算将要绘制的坐标。水平加宽单元4实现赋予曲线的水平宽度的计算。垂直加宽单元5实现赋予曲线的垂直宽度的计算，从而将被转换为水平矢量。整合单元7将水平加宽单元4的计算结果和垂直加宽单元5的计算结果整合在一起。输出单元8输出图像信号用以显示，并且输出每个像素的图像信号以便扫描显示屏幕，并且实现限制绘制范围的剪切处理。
接着，将描述第二实施例的曲线绘制装置的操作。这里，应当理解，使用了与在第一实施例中使用的相同的坐标系统。而且在第二实施例中，如与第一实施例相同，将要绘制相对于原曲线具有某一宽度的曲线。
最初，将描述水平矢量的开始点和结束点的计算方法。如与第一实施例相同，原曲线被理解为由下列表达式(12)表达的抛物线(二次方曲线)：
X＝ay2+by+c ...(12)
这里，a、b、c是常数，并且其值由参数输入单元1给出。对于每条边加宽w，因此，在该原曲线上实现对两条边加宽2w。
首先，单独地实现水平加宽单元4的水平加宽计算处理和垂直加宽单元5的垂直加宽计算处理。
如与图3所示相同，当在水平方向上原曲线移动+/-w时，各条曲线由下列表达式表达为：
x＝ay2+by+c+w ...(13)
x＝ay2+by+c-w ...(14)
当这发生时，水平加宽单元4执行下列操作。在其中y＝y0的线中，通过坐标计算单元2以下列方式计算用于绘制的水平矢量的开始点和结束点。
x1＝ay0 2+by0+c+w ...(15)
x2＝ay0 2+by0+c-w ...(16)
从表达式(15)、(16)看出，min(x1，x2)被获得为水平矢量的开始点，并且max(x1，x2)被获得为水平矢量的结束点，其中min(m，n)是指m和n中的任何一个的值小于另一个的值，并且max(m，n)是指m和n中的任何一个的值大于另一个的值。
如与图4所示相同，当在垂直方向上原曲线移动+/-w时，各条曲线由下列表达式表达为：
x＝a(y-w)2+b(y-w)+c ...(17)
x＝a(y+w)2+b(y+w)+c ...(18)
当这发生时，垂直加宽单元5执行下列操作。在其中y＝y0的线中，通过坐标计算单元2以下列方式计算用于绘制的垂直矢量的开始点和结束点。
x3＝a(y0-w)2+b(y0-w)+c ...(19)
x3＝a(y0+w)2+b(y0+w)+c ...(20)
从表达式(19)、(20)看出，min(x3，x4)被获得为垂直矢量的开始点，并且max(x3，x4)被获得为垂直矢量的结束点。
接着，整合单元7将水平加宽单元4的计算结果和垂直加宽单元5的计算结果整合在一起。作为一种整合处理方法，例如，得到水平加宽单元4计算的水平矢量以及垂直加宽单元5计算的垂直矢量的逻辑和。这里，逻辑和是指在作为要加宽的区间的任一计算结果中包含的预定颜色像素中完全填涂。
从整合单元7输出的整合水平矢量，作为整合单元7中执行的处理的结果，变成等于具有min(x1，x2，x3，x4)作为其开始点和max(x1，x2，x3，x4)作为其结束点的水平矢量。然后，在输出单元8中，通过实现以预定颜色在如此整合的水平矢量内完全填涂像素的处理，如对于输出图像信号的整个屏幕，可以绘制宽度2w的虚构曲线。
图7示出了第二实施例的曲线绘制装置绘制的绘图的输出示例。图7是在图4上叠加图3得到的结果。离原曲线最远横着平方的部分构成外边缘，并且位于其间的像素被输出单元8完全填涂，从而被显示为粗线。
因此，根据第二实施例的曲线绘制装置，不使用帧缓冲器，通过诸如乘法、加法和减法之类的简单运算能够绘制具有适当宽度以显示扫描的曲线。
注意，尽管在所述实施例中，水平加宽量和垂直加宽量相同，但是它们可以取彼此不同的值。另外，尽管逻辑和的示例所示为用于将水平加宽和垂直加宽整合在一起的方法，但是整合方法不限于此，并且假设通过如此使用的运算可以获得基本相同的结果，通过使用任意运算能够实现所述整合。
另外，尽管在所述实施例中，曲线被描述为抛物线，但是对任意曲线可以类似地执行本发明。
(第三实施例)
图8是示出根据本发明第三实施例的停车支持系统的结构的方框图。在该第三实施例中，停车支持系统的结构示例将被图解为应用了第一实施例或第二实施例的曲线绘制装置。
该实施例的停车支持系统20包括车辆信号输入单元10、曲线绘制装置11、照相机12、图像处理单元13和显示单元14。该停车支持系统20如此将被提供在车辆30上，用于当他或她尝试停靠车辆时支持驾驶者。
车辆信号输入单元10如此对应于状态获取单元的示例，并且从车辆上提供的各种传感器，例如车辆驾驶角度传感器、倒车挡传感器等获取信息信号。曲线绘制装置11如此具有图1或图6所示的结构，并且绘制估计的移动路线，该路线以曲线绘制从车辆驾驶角度获取的车辆的估计移动路径。当这发生时，以相对于原曲线具有适当宽度的粗线来绘制曲线。照相机12拍摄平放在车辆的外围的物体的图像并且输出图像信号。照相机12的数量不限于一个，因此，可以使用多个照相机。
图像处理单元13实现对照相机12拍摄的图像信号的各种图像处理，例如扭曲校正(strain correction)、合成(composition)、视角改变等，并且在其上重叠曲线绘制装置11绘制的曲线。图像处理单元13可以选择是否例如由倒车挡传感器的输出而输出图像信号或者当安装多个照相机时在多个照相机之间切换。移动路径绘制单元可以由曲线绘制装置11和图像处理单元13来实现。显示单元14具有输入液晶显示器的显示设备，并且接收向其输入的由图像处理单元13输出的图像信号，从而在其显示屏幕上显示平放在车辆的移动方向上或者估计的移动路线上的物体的图像。
根据所述实施例的停车支持系统，通过利用具有根据第一实施例或第二实施例的结构的曲线绘制装置，能够显示与车辆驾驶角度相关的估计的移动路线(平滑曲线)，而不在帧缓冲器中展开该估计的移动路线。因为这个，由于未使用帧缓冲器而导致安装面积减小，可以实现成本减少、尺寸变小并且重量变轻的停车支持系统。另外，由于通过适当给出参数可以显示任意曲线，因此用户的便利性能够得以增强。
另外，通过在车辆上安装所述实施例的停车支持系统，能够实现配备有低成本、小尺寸和轻质量的停车支持系统的车辆，所述停车支持系统能够显示与车辆驾驶角度相关的估计的移动路线，而不是在帧缓冲器中展开该估计的移动路线。
尽管参考特定实施例详细地描述了本发明，但是本发明所属的本领域的普通技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范畴的情况下，可以对本发明进行各种变化和修改。
本专利申请基于2005年6月6日提交的日本专利申请(No.2005-165752)，其内容并入于此作为参考。
<工业应用>
本发明具有可以通过简单计算处理而不使用帧缓冲器来绘制具有适当宽度以显示扫描的曲线的优点，并且本发明可用于绘制相对于任意曲线具有适当宽度的曲线的曲线绘制装置和曲线绘制方法、以及利用该曲线绘制装置的停车支持系统和车辆。
Claims (6)
1.一种曲线绘制装置，包括：
曲线信息获取单元，用于获取有关将要绘制的曲线的信息；
坐标计算单元，用于基于有关所述曲线的信息获取将要绘制的坐标；
水平加宽单元，用于相对于所述曲线的坐标实现水平加宽处理；
垂直加宽单元，用于相对于所述曲线的坐标实现垂直加宽处理；
斜率计算单元，用于计算所述曲线的切线斜率；
选择单元，用于基于所述切线斜率在通过所述水平加宽单元的加宽和通过所述垂直加宽单元的加宽之间进行选择和切换；和
输出单元，用于输出所述选择单元的选择结果作为用于绘制所述曲线的信息。
2.一种曲线绘制装置，包括：
曲线信息获取单元，用于获取有关将要绘制的曲线的信息；
坐标计算单元，用于基于有关所述曲线的信息获取将要绘制的坐标；
水平加宽单元，用于相对于所述曲线的坐标实现水平加宽处理；
垂直加宽单元，用于相对于所述曲线的坐标实现垂直加宽处理；
整合单元，用于实现通过所述水平加宽单元的加宽和通过所述垂直加宽单元的加宽的整合；和
输出单元，用于输出所述整合单元的整合结果作为用于绘制所述曲线的信息。
3.一种曲线绘制方法，包括：
获取有关将要绘制的曲线的信息的步骤；
基于有关所述曲线的信息获取将要绘制的坐标的步骤；
相对于所述曲线的坐标实现水平加宽处理的步骤；
相对于所述曲线的坐标实现垂直加宽处理的步骤；
计算所述曲线的切线斜率的步骤；
基于所述切线斜率在对于所述曲线实现的水平加宽和垂直加宽之间进行选择和切换的步骤；和
输出选择单元的选择结果作为用于绘制所述曲线的信息的步骤。
4.一种曲线绘制方法，包括：
获取有关将要绘制的曲线的信息的步骤；
基于有关所述曲线的信息获取将要绘制的坐标的步骤；
相对于所述曲线的坐标实现水平加宽处理的步骤；
相对于所述曲线的坐标实现垂直加宽处理的步骤；
整合对所述曲线实现的水平加宽和垂直加宽的步骤；和
输出整合结果作为用于绘制所述曲线的信息的步骤。
5.一种停车支持系统，其包括如权利要求1或2所述的曲线绘制装置，并且所述停车支持系统包括：
状态获取单元，用于获取车辆状态；
移动路径绘制单元，用于基于所获取的车辆状态通过所述曲线绘制装置绘制所述车辆的估计移动路径；和
显示单元，用于显示所述估计移动路径。
6.一种安装有如权利要求5所述的停车支持系统的车辆。
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