CN101910866A - 用于显示车辆环境的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于借助于车辆的至少一个显示装置显示车辆、尤其是机动车的环境的方法，其中，在所述车辆的行驶期间或者在所述车辆静止时由至少一个检测传感器检测所述环境作为环境图像。本发明提出：借助于所述检测传感器分别在不同的车辆位置中由确定的环境区域求得一个环境图像和/或借助于至少两个相互隔开的环境传感器分别由确定的环境区域求得至少一个环境图像，其中，由所述环境图像获得一个合成环境图像并且借助于所述显示装置显示所述合成环境图像。此外，本发明还涉及用于显示车辆的环境的装置。

Description

用于显示车辆环境的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于借助于车辆的至少一个显示装置来显示车辆环境、尤其是机动车环境的方法，其中，由至少一个检测传感器在车辆行驶期间或在车辆静止时检测环境作为环境图像。
此外，本发明还涉及一种用于显示车辆环境、尤其是机动车环境的装置，其具有至少一个分配给车辆的显示装置和至少一个用于在车辆行驶期间或在车辆静止时检测环境的环境图像的检测装置。
背景技术
现有技术已经公开了多种开始部分所述类型的方法和装置。往往与机动车的泊车系统一起使用这些方法和装置，其中，在车辆的显示装置上通过彩色地显示到车辆的危险距离向驾驶员显示较附近的环境，以简化泊车过程。为此借助于检测传感器检测车辆最附近的环境，其中，仅仅显示车辆前面或车辆后面的区域中当前所检测的物体或者这些物体的轮廓，这些物体直接由一个或多个检测传感器检测。尤其是，仅仅显示或者检测最接近的物体，但不显示或者检测位于所述最接近的物体后面的物体。由公开文献DE 10 2004 027 640A1提出了一种此类方法以及一种此类装置，其中，在车辆从泊车位旁边驶过期间借助于检测传感器测量泊车位，从而可以获得泊车位轮廓的示意性环境图像。此外，由公开文献DE 197 41 896A1提出一种所述类型的用于显示车辆环境的装置，其具有一个摄像机(照相机)，借助所述摄像机(照相机)还可以向控制设备传输所摄取的像点的距离数据，由此在显示单元上显示的车辆环境不仅可以显示最接近的物体，而且可以显示位于其后的物体。但这要求高的计算性能并且允许仅仅显示由摄像机当前检测的环境图像/环境区域。
发明内容
根据本发明的方法提出，借助于检测传感器分别在不同的车辆位置中由确定的环境区域求得环境图像和/或借助于至少两个彼此隔开的检测传感器分别由确定的环境区域求得至少一个环境图像，其中，由这些环境图像分别获得一个合成环境图像并且借助于显示装置显示所述合成环境图像。一方面建议，在不同的车辆位置中借助于检测传感器-例如在车辆行驶期间-分别由确定的环境区域求得一个环境图像。通过从两个不同的车辆位置起借助于检测传感器检测确定的环境区域从不同的角度/视角“观察”环境区域，由此建立由不同的侧面检测环境区域的、不同的环境图像。随后，由这些环境图像获得一个合成环境图像，其方式是，将可以分别从环境图像中获取的信息合成为一个环境图像。在此，通过从不同的视角观察环境区域不仅可以检测最接近的物体，而且还可以检测位于其后的物体，并且相应地借助于显示装置显示这些物体。为此，替代地或者附加地，建议：在车辆静止时和/或在车辆行驶期间借助于至少两个相互隔开设置的检测传感器从不同的“视角”由确定的环境区域检测环境图像。这具有与以上所述例如在行驶期间从两个不同的车辆位置借助于检测传感器检测环境区域具有相同的效果。在此，使用多个检测传感器具有以下优点：也可以在车辆静止时由环境图像获得合成环境图像。此外，可以显著更快地获得合成环境图像，因为可以从不同的视角同时检测确定的环境区域。此外，借助于多个检测传感器可以通过简单的方式显示既具有最接近的物体也具有位于其后的物体的车辆当前环境。合成环境图像有利地给出一个环境地图，其特别详细地、优选以车辆的俯视图的形式重新给出车辆的环境。
根据本发明的一个进一步构型，作为检测传感器使用一个超声波传感器。优选地，对于车辆的所有检测传感器使用超声波传感器。超声波传感器在当今已知的泊车系统中是现有技术，从而在此一方面对此不进行详细探讨，另一方面清楚的是可以简单地并且成本有利地使用此类检测传感器。借助于一个超声波传感器尤其可以直接检测或者求得到物体的距离。借助于多个超声波传感器还可以检测和求得检测区域中物体的轮廓。
替代地，为此建议：作为检测传感器使用短距离雷达传感器、激光雷达传感器或者所谓的距离成像装置。如果设置多个检测传感器，则也可以考虑使用以上所述检测传感器的组合。
有利的是，在获得合成环境图像或者环境地图时考虑车辆的速度、转向角和/或偏航角。由此可以明确地在一个坐标系中关于车辆定向以及相应地合成由一个或者多个检测传感器检测的环境图像。在车辆行驶期间获得合成环境图像时有利的是，同样识别在环境中位于车辆一侧的物体并且例如可以由开门辅助装置考虑：在泊车过程之后例如指示驾驶员：不应打开确定的车门，因为存在与位于旁边的物体发生碰撞的危险。在最简单的情形中，对于此类开门辅助装置而言需要一个设置在车门上的检测传感器。但借助于根据本发明的方法可以将其省略，因为合成环境图像显示车辆的环境并且不仅仅显示当前所检测的环境区域。
符合目的的是，借助于已存在于车辆中的传感器检测车辆的速度、转向角和/或偏航角。由此，可以特别成本有利地确定速度、转向角和/或偏航角。
优选借助于一个或多个车轮转速传感器检测速度。
有利地设置：基本上与车辆的纵轴线垂直地定向至少一个检测传感器。通常在车辆的前部区域和/或后部区域中施加各四个检测传感器，这些检测传感器基本上是向前定向或向后定向的。在行驶期间检测车辆环境时这也足以检测设置在车辆侧面的物体。但在车辆静止时有利的是，附加地与车辆的纵轴线垂直地定向车辆的至少一侧上的至少一个检测传感器。由此也可以在车辆静止时检测位于车辆附近的物体并且借助于显示装置显示这些物体。原则上，当然也可以考虑增加所使用的检测传感器的数量，以便获得更细节的环境图像。同样也可以减少检测传感器。在使用超声波传感器时通过已知的方式借助于相邻传感器信号的三角关系计算出到物体的距离。如以上所述，通过从不同视角观察环境区域不仅可以求得到物体的距离而且可以求得物体的形状。这样例如可以区分普通的墙和杆子或一排杆子。
根据本发明的进一步构型，根据当前的转向角在合成环境图像中显示轨迹。所述轨迹显示车辆的行驶路径，车辆在当前转向角下沿着所述行驶路径运动。附加地或替代地，借助于显示装置根据所获得的环境图像显示额定轨迹，所述额定轨迹向车辆的驾驶员预先给定例如到达泊车位置的行驶路径。当然也可以考虑，附加地通过声学的和/或触觉的警告信号使驾驶员注意由一个或多个检测传感器检测到的物体。
有利的是，在车辆的环境中根据其风险因数不同图形地、尤其是彩色地表示出所检测的物体。例如黑色地表示不是障碍物的物体，绿色地表示被识别/检测为障碍物但没有位于危险区域中的物体，黄色地表示位于危险区域中但距离较远的物体，橙色地表示需要驾驶员的干预以避免碰撞的物体，以及红色地表示即将与其发生碰撞的物体。
有利的是，合成环境图像可以用于自主的或者半自主的泊车过程。
根据本发明的一个有利的进一步构型，通过车辆的至少一个倒车摄像机和/或侧面摄像机的(视频)图像补充合成环境图像。这样一方面向车辆的驾驶员提供合成环境图像/环境地图并且附加地向车辆的驾驶员提供环境或者环境区域的真实的视频图像。
优选地，在泊车过程之后存储合成环境图像。随后，在退出泊车位时可以再次使用所存储的环境图像，从而在驾驶员使车辆运动之前车辆的环境的环境地图已经可供其使用。但因为在此时间间隔中环境可能已经发生变化，符合目的地将所存储的环境图像与当前的合成环境图像进行比较，以便求得环境中新的和/或缺少的物体。优选地，这借助于至少两个相互隔开的检测传感器在车辆静止时实现，其中，同样可以考虑借助于检测传感器获得当前的合成环境图像，如以上所述。
此外设置，不同图形地、尤其是彩色地表示新的和/或缺少的物体。特别优选地，借助于虚的轮廓线显示缺少的物体。优选地，同样图形地、优选彩色地表示不可验证的物体和/或环境区域。在此，要求车辆的驾驶员自己检验这些物体/环境区域。
可以例如在狭窄的胡同、入口或者停车楼中操纵车辆时使用用于显示车辆的环境的有利方法。
特别优选地，由环境图像获得车辆的完整视野表示作为合成环境图像。为此，在车辆的相应位置上设置和定向检测传感器。
根据本发明用于显示车辆的环境的装置的特征在于，显示装置配设有至少一个计算单元，其将由检测传感器在至少两个不同的车辆位置中检测到的确定的环境区域的环境图像和/或由两个相互间隔地设置在车辆上的检测传感器检测到的确定的环境区域的环境图像拼合为合成环境图像并且借助于显示装置显示所述合成环境图像。
有利的是，至少一个检测传感器被构造为超声波传感器。特别有利的是，所有的检测传感器被构造为超声波传感器。
有利的是，基本上与车辆的纵轴线垂直定向地设置至少一个检测传感器。尤其优选的是，所述检测传感器设置在车辆的车门区域中或者直接设置在车门上。
此外提出，显示装置和/或计算单元与至少一个倒车摄像机和/或至少一个侧面摄像机连接。
符合目的地，计算单元配设有一个或多个用于检测车辆的速度、转向角和/或偏航角的传感器。
附图说明
以下借助多幅附图详细解释本发明。为此示出：
图1A和1B：当前的交通情况以及根据有利方法合成的环境图像，
图2A和2B：一个稍后时刻的交通情况以及相应合成的环境图像，
图3A和3B：一个更稍后时刻的交通情况以及相应合成的环境图像。
具体实施方式
图1A以俯视图示出具有位于道路2上的车辆1的交通情况。道路2——朝着车辆1的行驶方向看——在其右侧具有路肩或者泊车线3，在所述路肩或者泊车线3上停着车辆4。泊车线3在其右侧由路边石5限定。与停靠的车辆4隔开地，在泊车线3上靠近道路2设置有一个物体6，所述物体6被构造为桩7。在停靠的车辆4和桩7之间，在路边石5与泊车线3相对的一侧上靠近路边石5设置有一个物体8，所述物体8被构造为杆子9，例如路灯。车辆1的驾驶员现在想要将车泊入停靠的车辆4和桩7之间的泊车位中。
图1B示出用于显示车辆1的环境的显示装置的显示。借助于检测传感器分别在车辆1的不同车辆位置中由车辆1的确定的环境区域求得环境图像10。这例如可以在从停靠的车辆4和桩7之间形成的泊车位旁边驶过时进行。为此，检测传感器相应地设置在车辆1上，尤其是垂直于车辆1的纵轴线。附加地或者替代地，借助于设置在车辆1上的至少两个相互隔开的检测传感器由确定的环境区域优选同时分别求得至少一个环境图像。由一个检测传感器或至少两个检测传感器的环境图像分别获得一个合成环境图像10(如图1B所示)并且借助于显示装置显示所述合成环境图像10。环境图像10以俯视图示出车辆1，或者以所谓的鸟瞰视图示出车辆1。借助于虚线11示出行驶通道或者轨迹13，其说明车辆1以当前的转向角在向后运动时将行驶的路径。在图1B中，如在现有技术中那样仅仅示意性地示出车辆1的环境，其中，表示出最接近的物体或者障碍物的轮廓。由车辆4、路边石5和桩7(如在图1A中所示)组成的障碍物区域12优选以黄色表示为连通的区域。所述区域的突出区段(所述突出区段考虑桩7)被轨迹13切断并且因此位于行驶通道中或者即将与车辆1发生碰撞。因此，有利地以另一颜色、优选橙色表示所述重叠区段14。但通过有利的方法(如以上所述)可以实现车辆1的环境的更详细的表示或者显示。现在参照图2A至3B进行详细解释。
图2A示出在一个稍后的时刻图1A中的交通情况，此时驾驶员已经将车辆1向后倾斜地运动到车辆4和桩7之间的泊车位中。现在，车辆1已经部分地位于泊车位中。为此，图2B示出根据有利的方法合成的环境图像15。以俯视图(鸟瞰视图)示出车辆1。通过有利的方法可以通过从不同视角的观察求得并且相应地(如在图2B中所示)显示物体6或者桩7的形状。因此，与在图1B中所示的障碍物区域12分开地显示物体6。此外，图2B显示其余的障碍物区域12——除物体6外，其中，现在也显示位于路边石5另一侧的杆子9或者物体8。有利地，同样橙色地表示物体8，因为它虽然位于当前的行驶通道中或者当前的轨迹13中，但到车辆1的距离还不危险。同样在环境图像15中彩色地标记与轨迹13重叠的重叠区域16。现在驾驶员可以区分最接近的物体和位于其后的物体，以及识别物体的形状。这通过有利地、以上所述地合成由相应的环境区域检测的环境图像实现。在此，有利的是，使用超声波传感器作为检测传感器。为此，在图2A中示例性地示出检测传感器18以及呈现合成环境图像15的显示装置19，以便解释说明。在此，在显示装置19中集成了合成环境图像的计算单元20。
图3A示出在一个更稍后的时刻以上图1A和2A的交通状况，此时车辆1位于车辆4和泊车位置中的桩7之间。在此，车辆1的后部区域位于桩7或者物体6附近并且车辆1的副驾驶员车门7位于物体8或者杆子9的高度上。
图3B示出根据图3A中所示的更稍晚时刻的交通情况的环境图像5。在此，红色地表示物体8和物体6，因为它们距车辆非常近，即位于危险区域中。由于车辆的靠近，其风险因数增大，并且由此颜色从先前不危险的橙色变化为红色。在此，因此红色地表示物体6或者桩7，或者物体6或者桩7检测为高风险，因为物体6或者桩7位于车辆1的当前轨迹13中或者行驶通道中。相反，物体8或者杆子9因此具有高风险，因为物体8或者杆子9位于副驾驶员17的车门附近。由此，应当借助于显示或者合成环境图像15使驾驶员和/或副驾驶员注意到不应该打开或者不可以打开车门17。在此作为安全措施可以考虑，自动地锁上车门17或者借助于触觉的或者声音的信号提醒驾驶员和/或副驾驶员注意由物体8导致的风险。此外可以考虑，可以恰好如此程度地打开车门，使得车门不与物体8或者杆子9发生碰撞。
通过合成环境图像15(动态2D图像)-所述合成环境图像15是车辆的整个附近环境的环境图-可以尤其在泊车过程中或者在狭窄的环境中进行调整时视觉地支持驾驶员。为了在显示装置19上相对于车辆1定位所检测的障碍物/物体，有利地检测车辆的转向角、偏航角和/或速度。驾驶员可以根据通过显示向他提供的信息在调整和/或泊车入位时容易地避免碰撞和/或风险。有利地，存储在泊车入位时所求得的合成环境图像15并且在退出泊车位时再次使用所述合成环境图像15。在此有利的是，应借助于重新检测环境来实施验证和可信度测试。车辆1典型地装配有十个或十二个超声波传感器，其中，作为标准泊车系统的基础，在车辆的前面和后面分别设置四个检测传感器或者超声波传感器。此外有利的是，在车辆的每个侧面上各设置至少一个检测传感器。但原则上可以改变后面的、前面的和侧面的检测传感器的数量。在此，环境图像的细节准确性随着检测传感器数量的增大而提高。总的来说，有利的方法通过从不同的视角检测环境的确定的环境区域实现了物体形状的确定以及多个前后相继设置的物体的检测(多目标能力)。参照图1A至3B的当前实施例，将车辆1的环境符合目的地划分为多个不同的、彼此相邻的或者部分重叠的环境区域，其中，所述划分取决于检测传感器的设置、数量和定向，并且随后在从不同的视角检测相应的环境区域之后汇总成合成环境图像。

Claims (20)

1.用于借助于车辆的至少一个显示装置显示车辆、尤其是机动车的环境的方法，其中，在所述车辆的行驶期间或者在所述车辆静止时至少一个检测传感器检测所述环境作为环境图像，
其特征在于，
借助于所述检测传感器分别在不同的车辆位置中由确定的环境区域求得一个环境图像和/或借助于至少两个相互隔开的环境传感器分别由确定的环境区域求得至少一个环境图像，其中，由所述环境图像获得一个合成环境图像并且借助于所述显示装置显示所述合成环境图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为检测传感器使用超声波传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为检测传感器使用短距离雷达传感器、激光雷达传感器或者距离成像装置。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在获得所述合成环境图像时考虑所述车辆的速度、转向角和/或偏航角。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于一个或多个车轮转速传感器检测所述速度。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个检测传感器基本上与所述车辆的纵轴线垂直地定向。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据当前的转向角在所述合成环境图像中显示一个轨迹。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述环境中检测到的物体根据其风险因数不同图形地、尤其是彩色地表示。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述合成环境图像用于自主的或半自主的泊车过程。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过至少一个倒车摄像机和/或侧面摄像机的图像补充所述合成环境图像。
11.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在泊车过程之后存储所述当前的合成环境图像。
12.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所存储的环境图像与一个当前的合成环境图像进行比较，以便求得所述环境中的新的和/或缺少的物体。
13.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，图形地、尤其彩色地表示新的和/或缺少的物体。
14.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所存储的并且通过新的和/或缺少的物体补充的环境图像用于退出泊车位过程。
15.用于显示车辆的、尤其是机动车的环境的装置，具有至少一个配设给所述车辆的用于显示所述环境的显示装置以及至少一个用于在所述车辆的行驶期间或所述车辆静止时检测环境图像的检测传感器，其特征在于，所述显示装置(19)配设有至少一个计算单元(20)，该计算单元将确定的环境区域的由所述检测传感器(18)在至少两个不同的车辆位置中检测到的环境图像和/或确定的环境区域的由两个相互隔开地设置在所述车辆(1)上的检测传感器(18)检测到的环境图像拼合为一个合成环境图像(10，15)并且借助于所述显示装置(19)显示所述合成环境图像。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，至少一个检测传感器(18)构造为超声波传感器(21)。
17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，至少一个检测传感器(18)构造为短距离雷达传感器、激光雷达传感器或者距离成像装置。
18.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，尤其是在所述车辆(1)的一侧上的至少一个检测传感器(18)基本上与所述车辆(1)的纵轴线垂直定向地设置。
19.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示装置(19)和/或所述计算单元(20)与至少一个侧面摄像机和/或至少一个倒车摄像机连接。
20.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，设有一个或多个用于检测所述车辆(1)的速度的车轮转速传感器。
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