CN102275558B - 双视觉前车安全警示装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双视觉前车安全警示装置及其方法，其是包括一影像撷取单元、一车身讯号感测单元、一影像处理单元、一系统警示判断逻辑及至少一警示单元，将包含至少二摄像装置的影像撷取单元安装于车辆上，以撷取前方道路环境的影像，接着利用影像处理单元处理影像，配合车身讯号感测单元所感测到车辆的车身讯号，计算车辆与影像中一前方车辆的车距，当车辆偏离车道或雨前车距离过近时，系统警示判断逻辑送出控制讯号到警示单元，驱动警示单元透过声音、灯光等效果发出一警示讯号，以警示车辆的驾驶人。

Description

双视觉前车安全警示装置及其方法

技术领域

本发明是有关一种提供与前车安全距离警示的技术，特别是指一种双视觉前车安全警示装置及其方法。

背景技术

过去的各种前车安全警示系统，大多利用激光与雷达进行前方车辆与障碍物的距离估算，然后再由距离估算结果，防止前方碰撞情形产生，但此种系统不仅价格昂贵，且不具如车道偏离、道路标志辨识等道路辨识的功能，因此前车安全警示系统的市场能见度相当低。

有鉴于此，影像式前车安全警示系统逐渐受到重视，影像撷取相较于激光与雷达具有交通环境辨识(如车道线、交通号志、障碍物)、整合性功能强大、价格较低廉等优点，但影像式前车安全警示系统却因镜头选用不同，无法同时兼顾短距及长距侦测能力，因此现行影像式前车安全警示系统的侦测范围大多为近距离侦测，尚无远距离侦测相关产品，但在车用影像系统中，系统侦测范围越大越好，且系统对于道路环境辨识能力越多越好，显然上述方法都无法同时满足此些需求。

因此，本发明即提出一种双视觉前车安全警示装置及其方法，以克服上述该等问题，具体架构及其实施方式将详述于下：

发明内容

本发明的主要目的在提供一种双视觉前车安全警示装置及其方法，其是在车辆上装设至少二摄像装置，以分别撷取近距视野影像及远距视野影像，并对前方车距进行估算。

本发明的另一目的在提供一种双视觉前车安全警示方法，其是依据摄像装置的倾斜角度(仰角)所侦测到前车的距离进行交叉比对，以对粗估的车距进行校正，再判断是否有偏离车道或车距过近的情况以提供警示。

本发明的再一目的在提供一种双视觉前车安全警示方法，当该等摄像装置具有相同仰角时，远距视野影像之前车侦测与车距估算可由近距视野影像所侦测到的范围与仰角来进行侦测，以避免因车身晃动而造成侦测远距视野影像的困难。

为达上述的目的，本发明提供一种双视觉前车安全警示装置，包括一影像撷取单元，包含至少二摄像装置，安装于一车辆上，撷取车辆之前方道路环境的影像，影像至少包含完整的车道线；一车身讯号感测单元，用以感测车辆的至少一车身讯号，包括车辆的速度、是否有刹车与方向灯的讯号；一影像处理单元，用以处理该影像，计算车辆与影像中一前方车辆的车距；一系统警示判断逻辑，依据影像处理单元所计算的结果并整合车身讯号，进行适应性巡航控制，并在车道偏离或车距过近时送出一控制讯号；以及至少一警示单元，与影像处理单元及车身讯号感测单元连接，受控制讯号驱动而发出一警示讯号以警示车辆的驾驶人。

本发明另提供一种双视觉前车安全警示方法，包括下列步骤：利用安装于一车辆上的一影像撷取单元撷取车辆之前方道路环境的至少一影像，影像至少包含完整的车道线；利用一影像处理单元处理影像，配合一车身讯号感测单元所感测到车辆的车身讯号，计算车辆与影像中一前方车辆的车距；以及当车道偏离或车距过近时，一系统警示判断逻辑送出一控制讯号到至少一警示单元，驱动警示单元发出一警示讯号，以警示车辆的驾驶人。

其中，该影像撷取单元包含至少二摄像装置，其为互补式金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)，该等摄像装置分别撷取一近距视野影像及一远距视野影像。

本发明的有益效果在于：双视觉前车安全警示装置及其方法利用包含至少二摄像装置的影像撷取单元同时撷取近距视野影像及远距视野影像，可进行车道线侦测及前方车距估算，并以两视野影像所侦测的距离进行交叉比对，以校正估算的车距，更结合车身讯号判断是否需发出警示，可进行车道偏离、前方防撞警示及适应性巡航控制，不会因车身晃动而造成判断错误。

底下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明双视觉前车安全警示装置的方块示意图；

图2为本发明双视觉前车安全警示方法的一实施例的流程图；

图3A为侦测消失点的示意图，图3B为依据摄像装置仰角估算前方车距的示意图；

图4为近距视野影像与远距视野影像重叠的示意图；

图5A及图5B为车距再校正的流程图；

图6A及图6B分别为小型车警示及大型车警示的流程图；

图7为本发明中二摄像装置具有相同仰角时的实施例的流程图。

附图标记说明：

10-影像撷取单元；12-影像处理单元；14-车身讯号感测单元；16-系统警示判断逻辑；18-警示单元；20-车辆；22-摄像装置；24-前方车辆。

具体实施方式

本发明提供一种双视觉前车安全警示装置及其方法，可获得环境辨识资讯，提供驾驶人智慧跟车功能并防范驾驶人不安全的驾驶行为，如车道偏离、前车车距过近等情形。

请参考图1，其为本发明的方块图，包括一影像撷取单元10、一影像处理单元12、一车身讯号感测单元14、一系统警示判断逻辑16及至少一警示单元18，其中，影像撷取单元10包含至少二摄像装置，其安装于一车辆上，撷取前方道路环境的影像，且二摄像装置是分别撷取近距视野影像及远距视野影像；车身讯号感测单元14可感测车辆自身的速度、是否有刹车、是否有方向灯讯号等车身讯号；影像处理单元12中包含一车道线侦测演算法、一侦测角度演算法、一前车侦测演算法、一前车距离估算演算法及一侦测车距校正演算法，利用这些演算法，配合车身讯号感测单元14所感测到车身讯号，计算车辆与影像中前方车辆的车距；系统警示判断逻辑16针对影像处理单元12所计算的结果，整合车身讯号，可进行适应性巡航控制或提出车道偏离、前车车距过近警示的控制讯号；警示单元18与影像处理单元12及车身讯号感测单元14连接，受车身讯号感测单元14所送出的控制讯号驱动而发出一警示讯号，如蜂鸣器的声音、LED的灯光等效果，以警示车辆的驾驶人。

图2为本发明双视觉前车安全警示方法的一实施例流程图，步骤S10当本发明的装置启动后，在步骤S12利用车身讯号感测单元侦测车辆自身的时速是否超过一预设数值，在此实施例中的预设值为每小时60公里，若未超过预设时速则回到步骤S10，若超过预设时速则继续下一步骤；车上装设的二摄像装置具有不同的仰角，分别撷取近距视野及远距视野的影像并计算车距，如步骤S14～S20中一摄像装置撷取近距视野影像，并利用车道线侦测演算法侦测车道线的位置，以决定车辆侦测区域，判断车辆是否有偏离车道线，若近距视野影像中的车身延伸线有切割到车道线，且为开启同向方向灯，则如步骤S22所述，警示单元发出一车道偏离警示讯号。而步骤S14’～S20’则是另一摄像装置撷取远距视野影像后，侦测车道线、决定车辆侦测区域并判断车辆是否偏离车道线，若有偏离则进行步骤S22发出车道偏离的警示讯号。

若步骤S22及S22’判断车辆未偏离车道线，则在步骤S24及S24’中二摄像装置分别侦测近距视野的消失点及远距视野的消失点，请同时参考图3A，图中包含影像消失点、影像中心点及前方物体(前方车辆)，其中影像消失点与影像中心点的距离为d1，影像中心点与前方物体的距离为d2；接着在步骤S26及S26’中利用侦测角度演算法分别计算二摄像装置的仰角，再于步骤S28及S28’利用前车侦测演算法侦测前方物体是否为车辆，首先辨识出车道，接着利用Sobel边缘侦测法(Sobel Edge Detection)侦测前方物体的连续水平边缘及对称垂直边缘，判断该前方物体的宽度及高度是否与一般车辆符合，若符合，则在步骤S30及S30’中利用前车距离估算演算法计算与该前方物体的距离，其估算方法请同时参考图3B，车辆20上装设有二摄像装置22(从侧面看重叠)，摄像装置22的高度为H，与前方车辆24的距离为D，二摄像装置22的焦距同为f，仰角分别为α1、α2，车距D的计算公式如下：

D＝H*tan(α1+α2)

＝H*((1-tanα1*tanα2)/(tanα1+tanα2))

其中tanα1＝d1/f，tanα2＝d2/f，而可估算出粗估之前车车距。

估算出前车车距后，近距视野及远距视野的摄像装置分别在步骤S32及S32’中判断前方预设距离内是否有车存在，于本实施例中是设定30～50米，如图4所示，近距视野影像及远距视野影像的30～50米处为重叠区域，若此重叠区域中没有车辆，近距视野影像部分会如步骤S36中配合车辆自身的车速判断车距是否过近，若是，则如步骤S38送出前方防撞警示讯息；但，若在此重叠区域中具有一前方车辆，则在步骤S34中利用侦测车距校正演算法对该前方车辆的粗估车距进行再校正。

图2中的步骤S34请同时参考图5A及图5B的再校正流程，于图5A步骤S50～S52中，先侦测远距侦测位置至近距影像的车辆特征，根据侦测位置的Sobel边缘侦测法侦测前方车辆的连续水平边缘及连续垂直边缘，判断是否与一般车辆的大小符合，若是，则在步骤S54～S56中侦测近距侦测位置至远距影像的车辆特征，同样利用Sobel边缘侦测法，再次判断是否与一般车辆符合，若是，则进行步骤S58的车辆样板比对，反之，则进行步骤S60，采用远距视野侦测位置。若在步骤S52时判断为不符合，则步骤S62～S64中同样利用Sobel边缘侦测法，改侦测近距侦测位置至远距影像的车辆特征，判断是否与一般车辆相符，若是，则进行步骤S66，采用近距视野侦测位置，反之，则代表侦测失败，进行步骤S68，至下一个画面时再重新侦测。而步骤S58的车辆样板比对流程是如图5B所示，如步骤S70所述撷取远距视野影像的前方车辆区块，并在步骤S72中对车辆区块进行缩放处理，缩放比例为近距影像的车宽/远距影像的车宽，再于步骤S74将车辆区块相减，以比对车辆区块；步骤S76判断相减后的差值是否小于预设的阀值，若否，则如步骤S78所述侦测失败，至下一画面时再重新侦测，反之，若差值小于阀值，则在步骤S79中将车距输出。

利用图5B步骤S79中输出的车距，在图2的步骤S36中搭配车辆自身的车速，判断与前车的车距是否过近，若是，则在步骤S38中送出前方防撞警示。

图2的步骤S32’中，远距视野影像判断30～50米范围内是否有车辆存在，若有则如上所述进行再校正，若否，则如步骤S40、S42所示，发出小型车警示或大型车警示，其中小型车警示的作动流程如图6A所示，步骤S400提供远距影像车距，在步骤S402中搭配车身讯号感测单元所送出的车身讯号(如车速)判断车距是否大于预设的安全距离，若否，再于步骤S404判断车距是否小于二分的一的车速(此为本实施例的预设值)，若是，则送出前方防撞警示(步骤S406)，提醒驾驶人车距过近；若在步骤S402中判断出车距小于安全距离，再于步骤S408中判断车速乘以设定时间是否大于车距，若是，则于步骤S410中自动将油门减速，若否，则步骤S412将油门加速，此步骤S410及S412为适应性巡航控制，由本发明的双视觉前车安全警示装置控制油门，与前方车辆保持依车速换算的安全距离，倘若此时踩刹车，则适应性巡航控制功能关闭。大型车警示的作动流程如图6B所示，步骤S420提供远距影像车距，并在步骤S422中搭配自身车速判断车距是否小于车速减20(此为本实施例的预设值)，若是则送出前方防撞警示讯号(步骤S424)，若否则回到步骤S420。

本发明的一特点在于有二摄像装置分别撷取近距视野影像及远距视野影像，因此二摄像装置的仰角不同，但当二摄像装置具有相同仰角时，则如图7所示，步骤S16’～S28’全部可省略，依据近距视野影像所决定的车辆侦测区域来进行步骤S28的远距视野车辆侦测，且依据近距视野的摄像装置的仰角来估算远距视野影像中之前方车辆车距。

综上所述，本发明所提供的双视觉前车安全警示装置及其方法利用包含至少二摄像装置的影像撷取单元同时撷取近距视野影像及远距视野影像，可进行车道线侦测及前方车距估算，并以两视野影像所侦测的距离进行交叉比对，以校正估算的车距，更结合车身讯号判断是否需发出警示，可进行车道偏离、前方防撞警示及适应性巡航控制，不会因车身晃动而造成判断错误。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。故即凡依本发明权利要求范围所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种双视觉前车安全警示装置，其特征在于，包括：

一影像撷取单元，包含至少二摄像装置，安装于一车辆上，撷取该车辆的前方道路环境的影像，该影像至少包含完整的车道线；

一车身讯号感测单元，用以感测该车辆的至少一车身讯号，包括该车辆的速度、是否有刹车与方向灯的讯号；

一影像处理单元，包含一车道线侦测演算法、一侦测角度演算法、一前车侦测演算法、一前车距离估算演算法及一侦测车距校正演算法，以处理该影像，计算该车辆与该影像中一前方车辆的车距；

一系统警示判断逻辑，依据该影像处理单元所计算的结果并整合该车身讯号，以进行适应性巡航控制，并在车道偏离或车距过近时送出一控制讯号；以及

至少一警示单元，与该影像处理单元及该车身讯号感测单元连接，受该控制讯号驱动而发出一警示讯号以警示该车辆的驾驶人。

2.根据权利要求1所述的双视觉前车安全警示装置，其特征在于，该前车距离估算演算法是针对该至少二摄像装置所侦测到的该前方车辆计算一粗估车距，而该侦测车距校正演算法是对该车距进行比对并校正出正确的该车距。

3.根据权利要求1所述的双视觉前车安全警示装置，其特征在于，该摄像装置的仰角不同时，撷取的该影像分别为一远距视野影像及一近距视野影像，依据该远距视野影像及该近距视野影像中该前方车辆与该摄像装置的仰角，利用该侦测角度演算法计算该前方车辆的车距。

4.一种双视觉前车安全警示方法，其特征在于，包括下列步骤：

利用安装于一车辆上的一影像撷取单元撷取该车辆之前方道路环境的至少一影像，该影像至少包含完整的车道线；

利用一影像处理单元处理该影像，配合一车身讯号感测单元所感测到该车辆的至少一车身讯号，计算该车辆与该影像中一前方车辆的车距；以及

当车道偏离或车距过近时，一系统警示判断逻辑送出一控制讯号到至少一警示单元，以驱动该警示单元发出一警示讯号，以警示该车辆的驾驶人，其中，该影像撷取单元包含至少二摄像装置，其为互补式金属氧化物半导体或电荷耦合元件，该至少二摄像装置分别撷取一近距视野影像及一远距视野影像。

5.根据权利要求4所述的双视觉前车安全警示方法，其特征在于，该影像处理单元利用一车道线侦测演算法、一侦测角度演算法、一前车侦测演算法、一前车距离估算演算法及一侦测车距校正演算法计算该车辆与车道线及前车的距离。

6.根据权利要求5所述的双视觉前车安全警示方法，其特征在于，该前车侦测演算法是利用Sobel边缘侦测法侦测前方一目标物的水平边缘及垂直边缘，判断该目标物的宽度及高度是否与一般车辆符合，若符合则利用该前车距离估算演算法计算与该目标物的距离。

7.根据权利要求5所述的双视觉前车安全警示方法，其特征在于，该前车距离估算演算法是针对该至少二摄像装置所侦测到的该前方车辆计算一粗估车距，而该侦测车距校正演算法是对该车距进行比对并校正出正确的该车距。

8.根据权利要求5所述的双视觉前车安全警示方法，其特征在于，该至少二摄像装置的仰角不同时，撷取的该影像分别为一远距视野影像及一近距视野影像，依据该远距视野影像及该近距视野影像中该前方车辆与该摄像装置的仰角，利用该侦测角度演算法计算该前方车辆的车距。

9.根据权利要求4所述的双视觉前车安全警示方法，其特征在于，该近距视野影像及该远距视野影像各计算出一车距，交叉比对后对该车距进行再校正。

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