CN102348100A

CN102348100A - 视讯雷达显示系统

Info

Publication number: CN102348100A
Application number: CN2010102409611A
Authority: CN
Inventors: 江彦宏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-08

Abstract

本发明公开了一种视讯雷达显示系统，包括摄影机阵列、影像处理单元及显示单元，其中摄影机阵列具有多个摄影机以拍摄不同方向的多个影像，影像处理单元接受摄影机阵列的多个影像以进行对象辨识，并参考对象数据库进行环境重建，藉以产生对象显示信息，显示单元接收对象显示信息并显示单一影像画面，该摄影机可为双镜头摄影机或三镜头摄影机，用以产生具远近视差的二影像或具高低视差的影像，分别提供计算机系统判断对象的远近或高度。因此，可简化所显示画面的复杂度，很适合提供给汽车驾驶人、飞机操控人员，或保全监控单位参考，以方便判断周围的环境。

Description

视讯雷达显示系统

技术领域

本发明涉及一种视讯雷达显示系统，尤其是将不同方向的多个影像显示于单一整合画面中的视讯雷达显示系统。

背景技术

如何改善行车安全，一直以来是业界的努力方向。其中有许多厂商开发出利用红外线、超音波雷达、微波、无线电波以侦测车辆周围的障碍物，藉以提醒驾驶注意路况，专用于前车撞击警示的丰田凯美瑞车系的ACC系统，或专用于左右转警示的奥迪车系的侧边辅助系统(SideAssist System)。

然而，红外线、超音波雷达，侦测范围小，距离短，容易受到干扰，而微波、无线电波在需加强侦测范围时，必须提升发射功率，不仅对人体有害而且价格昂贵。

此外，目前较先进的汽车中控系统已经提供前、后、左、右影像于驾驶座的右前方以辅助驾驶掌握行车信息，但驾驶必须同时监看三个后照镜与一个屏幕，对于反应较慢的驾驶员很容易造成眼花缭乱而徒增危险。因此，需要一种具提供整合性单一画面而不需再监看所有后视镜的视讯雷达显示系统，以解决上述现有技术的问题。

发明内容

本发明就是要利用市场上便宜的CCD/CMOS摄影设备，构成一个对人体无害(无能量波或放射物质)、节能省电、廉价的有效雷达系统。

本发明的主要目的在于提供一种视讯雷达显示系统，用以提供包括周围环镜对象的单一画面，该视讯雷达显示系统包括摄影机阵列、影像处理单元及显示单元，其中摄影机阵列具有多个摄影机以拍摄不同方向的多个影像，影像处理单元接受摄影机阵列的多个影像以进行对象辨识，并参考对象数据库进行环境重建，藉以产生对象显示信息，显示单元接收对象显示信息并显示影像，或投射至抬头显示器以呈现影像，所使用的摄影机可为双镜头摄影机或三镜头摄影机，双镜头摄影机具有水平配置的双镜头，用以产生具远近视差的二影像，提供计算机系统判断对象的距离，而三镜头摄影机具有三镜头，除双镜头摄影机的水平配置双镜头外，还具有一垂直配置的镜头，产生用以具高低视差的影像，提供计算机系统判断对象的高度。

本发明的视讯雷达显示系统将不同方向的多个影像整合至单一画面并显示于显示器，同时只显示使用者需要注意的对象而忽略不重要的影像信息，藉以简化所显示画面的复杂度，方便使用者判断周围的环境，因此很适合提供安全驾驶的完整信息于汽车驾驶人、飞机操控人员，或将具有周围对象的远、近、高、低信息提供给建筑物、广场或高速公路的保全监控单位、海岸巡防队，藉以改善驾驶的安全性及保全监控的效率。

本发明的视讯雷达显示系统可应用于监控设备、汽车、船、飞机、火车、大范围的监控系统，比如监狱、广场、高速公路、海岸，可提供完整的环境信息，让使用者藉由整合性的单一画面立即掌控周围的动态环境变化。

附图说明

图1为本发明的视讯雷达显示系统的示意图。

图2为本发明另一实施例摄影机阵列的示意图。

图3为本发明摄影机的示意图。

图4为本发明另一实施例摄影机的示意图。

图5为本发明的影像处理单元的功能示意图。

图6为本发明的视讯雷达显示系统中显示单元的单一画面示意图。

图7为本发明的视讯雷达显示系统中显示单元的另一单一画面示意图。

图8为本发明的视讯雷达显示系统的应用实例的示意图。

图9为图8实例的单一画面示意图。

具体实施方式

以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1，为本发明的视讯雷达显示系统的示意图。如图1所示，本发明的视讯雷达显示系统包括摄影机阵列10、影像处理单元20及显示单元30，其中摄影机阵列10朝不同方向拍摄周围的环境以产生多个环境影像，影像处理单元20藉第一传输媒介41接收所述环境影像以进行对象辨识处理、对象数据库连结及环境重建处理，以产生环境影像信息，显示单元30藉第二传输媒介42接收该环境影像信息并显示包含该环境影像信息的整合性视讯雷达的单一画面。

第一传输媒介41及第二传输媒介42可为线传输媒介或无线传输媒介，其中该线传输媒介包括RS232或通用序列总线(USB)或以太网络，该无线传输媒介包括红外线的红外线数据协会(Infrared Data Association，IrDA)协议或无线电频率(RF)的蓝牙(Bluetooth)协定或WIFI/WIMAX/3G/LTE。

摄影机阵列10包括多个摄影机，比如图1中所示，包括第一摄影机11、第二摄影机12、第三摄影机13及第四摄影机14，分别用以拍摄四方向的环境影像，比如前方、后方、左方及右方，且所述摄影机可为分离配置或整合成单一模块。此外，如图2所示，摄影机阵列10可进一步包括第五摄影机15，用以拍摄上方的环境影像，当然，第五摄影机15也可配置于下方，用以拍摄下方的环境影像，比如安置于飞机机腹下方以拍摄地面环境。同时，摄影机阵列10可进一步设置于支柱(或基座)18上，如图2所示，藉以方便安装于所需的应用领域，比如汽车、船、飞机、建筑物、广场或路口。

摄影机阵列10的每个摄影机，比如第一摄影机11，可包括第一镜头51及第二镜头52，如图3所示，其中第一镜头51及第二镜头52为水平配置以分别拍摄并产生第一环境影像及第二环境影像，且相互间具有水平视差，可用以判断第一环境影像及第二环境影像中特定对象相对于摄影机阵列10的距离远近。

图4为另一摄影机的设计，其中第一摄影机11可进一步包括第三镜头53，配置于第一镜头51的垂直上方，用以产生第三环境影像，且第一环境影像及第三环境影像互间具有垂直视差，可用以判断第一环境影像及第三环境影像中特定对象的垂直高度，比如在安装于汽车上时可用以判断前方桥梁下方通道的通行高度。

上述的摄影机可进一步加装鱼眼镜头以侦测更大范围，比如增加视角至140度或甚至180度，此外，也可加装变焦镜头或长镜头以加强侦测距离。

参阅图5，为依据本发明的视讯雷达显示系统的影像处理单元的功能示意图。如图5所示。影像处理单元20包括多个对象辨识单元62、对象数据库64及环境重建单元66，其中每个对象辨识单元62连接相对应的摄影机以接收摄影机所产生的环境影像，并进行对象辨识处理，以辨识出至少一对象，并判断该对象的种类、方向、距离或高度，同时产生包含该对象种类、方向、距离或高度数据的对象信息。

此外，对象辨识单元62在进行对象辨识处理时，可同时依据预先设定以进行对象过滤，亦即，可依据使用者需求，舍弃不需要的对象而只撷取有用的对象。例如，当使用于车辆视讯雷达时，可排除与车辆行进无关的远方建物或空中对象，比如飞鸟或飞机，而专注于车辆、行人、交通标志、障碍物。如果使用于飞机上当作飞行视讯雷达，则只要解析出飞机、飞弹、高山，而排除鸟禽、云朵。在监控人员进出的应用中，则只需撷取人员对象，而省略其它对象。

对象数据库64包含内建的不同对象的相关信息，比如外观形状特征、代表图标，以提供环境重建单元66参考。例如，该相关信息考包括机车、汽车、卡车、公共汽车、联结车的长、宽、高比例以及分别代表机车、汽车、卡车、公共汽车、联结车的相对应不同图示。环境重建单元66接收对象辨识单元62所产生的对象信息，再依据对象数据库64的相关信息，藉以将所有对象结合至环境中，进而产生环境影像信息。

显示单元30可包括液晶显示器、有机二极管显示器、透明液晶显示器或抬头显示器。

显示单元30的单一画面具有整合性功能，亦即，所有对象显示于该单一画面中，且单一画面的上方、下方、左方及右方分别为该环境中相对于摄影机阵列10的前方、后方、左方及右方。此外，单一画面也可以圆形画面显示，且该圆形画面被分割成四象限子画面，包括一第一象限子画面、一第二象限子画面、一第三象限子画面及一第四象限子画面，分别位于该圆形画面的右上方、右下方、左下方及左上方。因此，使用者很容易了解对象所在位置的方向及距离远近。

为充分说明本发明视讯雷达显示系统的特征，以下将以安装视讯雷达显示系统于汽车上作为示范性实例以进行详细说明。

本发明的视讯雷达显示系统中摄影机阵列10的多个摄影机可一起安置于汽车的车顶使摄影机朝向汽车的前、后、左及右，或可分别安置于汽车内或汽车外的前方、后方、左侧及右侧，以同时拍摄前方、后方、左方及右方的环境影像。

对象辨识单元62所辨识的对象可包括汽车、行人、机车、脚踏车、公共汽车、卡车、建筑物、路灯、红绿灯、车道标线、人行道、护栏、分隔岛或道路上所见且与汽车通行有关的其它障碍物体，比如路障。

对象辨识单元62可利用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)或系统单芯片(System On Chip，SOC)所建构的嵌入式系统而实现，比如由迈威尔科技有限公司(Marvell)或飞思卡尔半导体公司(Freescale)或德州仪器公司(Texas Instrument)所提供的嵌入式系统。对象辨识单元62也可包含在摄影机阵列10内而与摄影机结合成单一模块。

环境重建单元66依据对象辨识单元62所产生的对象信息中的对象种类，以撷取该对象在对象数据库64中的外观形状特征并进行比对，进而找出最佳匹配的对象图式，比如汽车图式、卡车图标、机车图标或行人图标，同时整合对象信息中该对象的方向、距离或高度数据，以产生环境影像信息，亦即环境影像信息包括环境中的对象以及该对象的方向、距离或高度，藉以表示该对象的相对方向、位置或相对高度。

参阅图6，为本发明的视讯雷达显示系统中显示单元的单一画面示意图。如图6所示，当本发明视讯雷达显示系统设置在汽车70上时，该汽车70是在单行道路中的第二车道，且在汽车70的左前方10米第一车道有卡车81，在前方40米有汽车82，在右前方25米第三车道有机车83，在右前方70米处有高30米的建筑物84，在右方30米人行道有行人85，在后方15米有公交车86，此外，图中并显示该单行道路中的车道标线90，藉以表示不同移动对象对固定对象之间的相对位置，尤其是本发明的单一画面能提供有用且简单并清楚的道路状态供汽车驾驶参考，以提高行车安全。

参阅图7，为本发明的视讯雷达显示系统中显示单元的另一单一画面示意图。如图7所示，本发明的单一画面为四象限饼图表示，且以另一组对象图标代表道路中的对象，比如圆形、矩形、方形，其中位于中心的圆形代表本汽车10，并标示出其它对象相对距离，比如前方40米有汽车82是以“40m”的数字及单位方式标示，使得汽车驾驶很容易明了不同对象的相对位置及距离远近。

要注意的是，上述图6及图7的单一画面只是用于说明本发明特点的示范性实例而已，并非用以限定本发明的范围，因此，本发明的单一画面可以其它适当图标代表对象，比如三角形、多边形、同心圆环、扇形、具代表性的图案，或以不同深浅的颜色代表距离远近。

上述实例是针对行进中的汽车10，所以图6及图7中各个对象的位置会变动，同时标示距离的数字也会更新，且固定的对象会随着汽车10的前进而向后移动。同理，如果汽车10是在进行倒车，则固定的对象会向前移动，因此汽车驾驶很容易经由本发明的单一画面所显示的辨识对象的位置而确实掌握动态的交通路况或环境。

再举另一实例以详细说明本发明的特征，当本发明的视讯雷达显示系统安装在建筑物的四侧边以提供监控用单一画面给保安人员或警卫时，该单一画面可同时显示并整合前方、后方、左方及右方的周围对象，且由于单一画面中的影像是以建筑物本身为中心，因此单一画面中的上方前方、下方、左方及右方对应于建筑物的前方、后方、左方及右方，可让使用者很容易了解环境状况，比如是否有非法入侵者，藉以解决现有技术中必须监看不同的画面或分割画面并同时需记住每个代表画面的实际位置而造成使用者很难快速掌握实际状况的缺点。

再举另一实例，本系统亦不局限于一个摄影机阵列，而可进一步包含多个摄影机阵列，藉以配置于较大范围的区域，比如图8所示的三个摄影机阵列101、102、103是沿公路安置且每个摄影机阵列的可侦测范为不重迭，其中摄影机阵列101只可以侦测到二个对象1011及1012，摄影机阵列102只可以侦测到三个对象1021、1022及1023，摄影机阵列103只可以侦测到二个对象1031及1032，且图8的对象可为行驶于公路上个别车道中的不同车辆。上述的所有对象经由个别的环境重建单元整合后传送给显示单元，并由该显示单元构成如图9所示的单一画面，则公路监控人员可藉由该单一画面而达到大范围的监控目的。此外，在经过适当的整合且对象1021(亦即行驶中的车辆)可以直接透过无线传输方式时，则对象1021可接收摄影机阵列102的环境状况或整个公路的情况。

本发明的视讯雷达显示系统的另一特点为，利用容易了解的图示以代表所辨识的对象，而非一般以实际拍摄的影像呈现给使用者，因此，本发明具有对象辨识功能，可初步过滤不重要的对象或错误的影像，以帮助使用者专注于有用的对象上。比如对于监控人员进出的保安应用，则猫、狗、飞鸟等小动物便可事先排除在外而不显示于单一画面中，以减轻使用者的负荷，进而提升整体监控的效率。

以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims

1.一种视讯雷达显示系统，用以拍摄一环境并显示于整合性视讯雷达的一单一画面中，其特征在于，包括：

一摄影机阵列，包括多个摄影机，所述摄影机为分离配置或整合成单一模块，且所述摄影机的每个摄影机朝不同方向拍摄该环境，以产生多个环境影像；

一影像处理单元，藉一第一传输媒介接收所述环境影像，该影像处理单元包括多个对象辨识单元、对象数据库及环境重建单元，所述对象辨识单元的每个对象辨识单元接收该摄影机阵列的相对应环境影像，进行对象辨识处理以辨识出该相对应环境影像的至少一对象及其相对位置并产生该至少一对象的对象信息，该对象数据库包括包含与该至少一对象相关的信息，该信息包含该对象的外观形状特征及代表图标，该环境重建单元接收该摄影机阵列的所述环境影像，并参考该对象数据库的信息，以产生一环境影像信息；以及

一显示单元，藉一第二传输媒介接收该环境影像信息并显示该单一画面，其中该单一画面以该环境影像信息中所包含的该对象的图标以显示该对象，并依据该环境影像信息将该对象的图标显示于该单一画面中的相对应位置上，且该单一画面的上方、下方、左方及右方分别对应至该环境的前方、后方、左方及右方。

2.如权利要求1所述的视讯雷达显示系统，其特征在于，该每个摄影机包括一第一镜头及一第二镜头，且该第一镜头及该第二镜头为水平配置，该第一镜头及该第二镜头分别拍摄以产生一第一镜头环境影像及一第二镜头环境影像，该第一镜头环境影像及该第二镜头环境影像之间具水平视差，所述环境影像的每个环境影像包含该第一镜头环境影像及该第二镜头环境影像，并用以供所述对象辨识单元判断该至少一对象的距离，且该距离经该环境重建单元的环境影像信息而传送该显示单元，并以数字及单元显示该距离于该单一画面中。

3.如权利要求1所述的视讯雷达显示系统，其特征在于，该每个摄影机包括一第一镜头、一第二镜头及一第三镜头，且该第一镜头及该第二镜头为水平配置，该第一镜头及该第三镜头为垂直配置，该第一镜头及该第二镜头所分别拍摄以产生的一第一镜头环境影像及一第一镜头环境影像之间具水平视差，该第一镜头及该第三镜头所分别拍摄的该第一镜头环境影像及一第三镜头环境影像具垂直视差，该第一镜头环境影像及该第二镜头环境影像用以供所述对象辨识单元判断该至少一对象的距离，该第一镜头环境影像及该第三镜头环境影像用以供所述对象辨识单元判断该至少一对象的高度，所述环境影像的每个环境影像包含该第一镜头环境影像、该第二镜头环境影像及该第三镜头环境影像，且该距离及该高度经该环境重建单元的环境影像信息而传送至该显示单元，并以数字及单元显示该距离或该高度于该单一画面中。

4.如权利要求1所述的视讯雷达显示系统，其特征在于，该单一画面为一圆形画面，且该圆形画面被分割成四象限子画面，包括一第一象限子画面、一第二象限子画面、一第三象限子画面及一第四象限子画面，分别位于该圆形画面的右上方、右下方、左下方及左上方。

5.如权利要求1所述的视讯雷达显示系统，其特征在于，该第一传输媒介及第二传输媒介为线传输媒介或无线传输媒介，该线传输媒介包括RS232或通用序列总线或以太网络，该无线传输媒介包括红外线的红外线数据协会协议或无线电频率的蓝牙或WIFI/WIMAX/3G/LTE。

6.如权利要求1所述的视讯雷达显示系统，其特征在于，该显示单元包括液晶显示器、有机二极管显示器、透明液晶显示器或抬头显示器。