CN102997899B - 提供车辆的周围环境信息的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于提供车辆的周围环境信息的系统和方法的技术，所述系统和方法准确地计算车辆周围的障碍物的位置。所述系统包括以预设的间距安装在所述车辆中的多个图像获取单元，选择多个图像获取单元的至少两个图像获取单元、并且从所选择的获取单元选择接收图像数据的图像获取单元选择器，以及控制单元，其根据从图像获取单元选择器接收的图像数据识别障碍物，计算障碍物的位置，并且根据车辆的车辆速度的信息、控制图像获取单元选择器以选择多个图像获取单元中的至少两个图像获取单元。

Description

提供车辆的周围环境信息的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年9月14日提交的韩国专利申请号为10-2011-92576的优先权，将其全部内容在此合入以作参考。

技术领域

本发明涉及提供车辆的周围环境信息的系统和方法，更具体地说，涉及准确地计算在车辆周围的障碍物的位置的技术。

背景技术

近年来，随着车辆的高度智能化，使用安装在车辆中的各种传感器进行各种智能功能。有前方防碰撞系统、车辆间维护系统等，这些系统检测前方障碍物或移动物体并且预先防止与障碍物或移动物体碰撞。

在相关技术中，使用距离测量传感器或者图像传感器来检测前方障碍物或移动物体及其位置。

然而，在相关方法中，在前方移动物体或移动物体的位置的检测结果中存在系统误差。

发明内容

本发明的各个方面已经考虑到以上问题，并且提供了一种提供车辆周围环境信息的系统和方法，该方法准确地计算车辆周围移动物体或移动物体的位置。

依照本发明的一方面，提供了一种提供车辆周围环境信息的系统。所述系统可以包括：以预设间距安装在车辆中的多个图像获取单元；图像获取单元选择器，其选择多个图像获取单元中的至少两个图像获取单元，并且从所选择的获取单元接收图像数据；以及控制单元，其根据从图像获取单元选择器接收的图像数据识别障碍物，计算障碍物的位置，并且根据车辆的车辆速度信息、控制图像获取单元选择器以选择多个图像获取单元中的至少两个图像获取单元。

所述控制单元可以根据障碍物的位置、对多个图像获取单元中的主图像获取单元的图像数据校正障碍物的位置。

所述的系统可以包括显示单元，其在屏幕上显示由控制单元校正的图像数据。

所述控制单元可以确定，当车辆速度是快速时控制单元确定增大基线，当车辆速度是慢速时控制单元确定减小基线。

所述控制单元可以控制图像获取单元选择器，当车辆低速行驶时选择具有第一基线的至少两个图像获取单元，当车辆中速行驶时选择具有比第一基线更长的第二基线的至少两个图像获取单元，并且选择具有比第二基线更长的第三基线的至少两个图像获取单元。

安装多个图像获取单元以具有与序列相应的不同基线。

多个图像获取单元可以是至少三个。

控制单元可以依照校正的图像数据执行车辆间距离控制。

控制单元可以控制图像获取单元选择器，当车辆在小路上行驶时选择具有第一基线的至少两个图像获取单元，当车辆在城市道路行驶时选择具有比第一基线更长的第二基线的至少两个图像获取单元，当车辆在高速公路行驶时选择具有比第二基线更长的第三基线的至少两个图像获取单元。

根据本发明另一个方面，提供了一种提供车辆周围环境信息的方法。所述方法可以包括：确定车辆的当前车速；当当前车速小于预设的第一参考值时，在多个图像获取单元中选择具有第一基线的至少两个图像获取单元；当当前车速小于预设的第二参考值时，在多个图像获取单元中选择具有比第一基线更长的第二基线的至少两个图像获取单元；当当前车速大于预设的第二参考值时，在多个图像获取单元中选择具有比第二基线更长的第三基线的至少两个图像获取单元；从所选的至少两个图像获取单元接收图像数据，并且对接收的图像数据执行图像处理；以及根据进行了图像处理的图像数据识别障碍物，并且计算障碍物的位置。

所述方法还可以包括，使用计算的障碍物位置、对从多个图像获取单元中的主图像获取单元获取的图像数据校正障碍物的位置，以及在屏幕上显示校正的图像数据。

根据本发明又另一个方面，提供了一种提供车辆周围环境信息的方法。所述方法可以包括：根据车辆速度可变地确定基线，在多个图像获取单元中选择具有基线的至少两个图像获取单元，以及根据从所述至少两个图像获取单元接收的图像数据计算障碍物的位置。

本发明的系统和方法具有在于此合并的附图中可以看出或者更详细地阐明的其它特点和优点，并且以下具体实施方式一起用来解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施方式，举例说明提供车辆周围环境信息的示例性系统的配置框图。

图2是其中安装了多个图1的图像获取单元的车辆的示意图。

图3是举例说明当在图2车辆内安装了多个图像获取单元时，图像获取单元之间最佳距离的图。

图4是表示测量相对于基线长度的各个位移量的距离的图表。

图5是根据本发明示例性实施方式举例说明提供车辆周围环境信息的示例性方法的程序图。

具体实施方式

在下文中，现在可能在本发明的各种实施方式中详细地进行参考，其中的范例在附图和下述内容中进行举例说明。附图中同样的附图标记表示同样的元件。在本发明的实施例描述中，当确定在相关说明书中的配置或功能的详细描述会中断对实施例的理解时，将省略所述详细描述。

可以理解的是，这里所用的术语“车辆”或“车”或其它类似术语包括机动车辆在内，所述机动车辆一般来说诸如包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车的载客汽车，包括各种小船和海船、飞行器的船舶，等等，并包括混合动力型汽车、电动车辆、带插头接点的混合电动车辆、氢动力车辆及其它代用燃料车辆(例如从非汽油的资源得到的燃料)。混合动力型汽车这里指的是，那些具有两个或多个动力源的车辆，举例来说既具有汽油动力又具有电动动力的车辆。

图1是依照本发明示例性实施例、举例说明提供车辆周围环境信息的系统的配置图。

依照本发明示例性实施例，提供车辆周围环境信息的系统包括图像获取单元110、图像获取单元选择器120、图像处理单元130、显示单元140以及控制单元150。

图像获取单元110获取车辆前方周围环境的图像信息。图像获取单元110包括主图像获取单元111和多个子图像获取单元112、113……。图像获取单元110包括照像机。

如图2所示，在车辆的前窗上以预设间距排列并安装了多个图像获取单元110。可以安装至少三个照像机作为多个图像获取单元110。如图3中所示，预设间距表示为第一基线、第二基线和第三基线。第一至第三基线具有通过序列(等比级数序列、等价序列)的不对称值。也就是说，第一至第三基线被配置为具有互相不同的值并且被设定为依照BS1、BS2和BS3的次序而增大。图像获取单元111至113之间的基线的长度可以通过不对称性不同地组合。图2和3举例说明了其中安装了三个图像获取单元111至113的情况，但是本发明并不局限于此。当获取单元110的数目变得更高时，可以不同地设置基线长度。

第一基线表示主图像获取单元111与子图像获取单元112之间的间距BS1，第二基线表示子图像获取单元112与113之间的间距BS2，第三基线表示主图像获取单元111与子图像获取单元113之间的间距BS3。

图像获取单元选择器120被控制单元150控制，以在图像获取单元111至113之间选择两个图像获取单元，从选择的图像获取单元接收图像数据，并且将接收的图像数据发送至图像处理单元130。

图像处理单元130根据从图像获取单元选择器120接收的图像数据产生位移量图像数据。此时，位移图像数据表示其中在从两个图像获取单元接收的两个图像与重叠像素移动的两个图像中移动的重叠像素的数据是作为一个立体图像来处理的。

控制单元150根据从图像处理单元130接收的位移图像数据检测移动物体并且分析移动物体的位置(距离)。此外，控制单元150校正由主图像获取单元111成像的图像数据中的移动物体的分析的位置，并且发送校正的图像数据至显示单元140。

显示单元140显示由主图像获取单元111获取的图像数据。也就是说，显示单元140在屏幕上显示由控制单元150校正的图像数据。即使当改变了由车辆速度选择的图像获取单元时，也不提供由选择的图像获取单元成像的图像数据。具体地说，当主要地提供由主图像获取单元111成像的图像数据时，根据移动物体的计算位置校正由主图像获取单元111成像的图像数据，并且每当根据车辆速度选择的图像获取单元发生改变时、就将校正的图像数据提供给显示单元140。因此，在没有改变基础屏幕的情况下，准确地检测了移动物体的位置信息并且提供了连续拍摄，从而提高了驾驶员的便利性。比如，在不同的位置和方向排列子图像获取单元112和113，并且尽管子图像获取单元112和113在相同的环境成像，但从驾驶员观看的子图像获取单元112和113获取的图像的角度和位置是稍有不同的。因此，当提供了选择的图像获取单元的图像时，角度和位置会连续地发生改变因而驾驶员感觉疲倦。然而，在本发明中，当主要连贯地显示主图像获取单元111的图像时，根据从选择的图像获取单元计算的位置信息来校正主图像获取单元111的图像中的移动物体的位置。因此，可以使驾驶员疲劳度减到最少。

另一方面，控制单元150控制图像获取单元选择器120根据车辆速度信息来选择多个图像获取单元111至113中的两个图像获取单元。虽然未示出，车辆速度信息可以通过变速器、导航等来采集。将参考以下表1描述一种在多个图像获取单元111至113之间选择两个图像获取单元的方法。

(表1)

速度间距	至兴趣点的距离	基线	照像机选择
				低速(小路)行驶	20m或更少	BS1(20cm)	图像获取单元111、112
中速(城市)行驶	21至50m	BS2(40cm)	图像获取单元112、113
				高速(公路)行驶	51至150m	BS3(60cm)	图像获取单元111、113

在表1中，假定基线使如图3所示图像获取单元之间的距离降级并且基线的长度依照BS1、BS2、BS3的次序越来越长，也就是说，BS1<BS2<BS3。

如图4所示，当纵轴表示至兴趣点的距离而且横轴表示位移量时，相对于兴趣点的距离的基线与位移量的关系成反比。随着在基线中的增大，相对于兴趣点的距离的基线与位移量的关系是线性的。在这里，位移量表示在从两个图像获取单元接收的图像数据上的移动物体之间的像素的数目。在图4中，随着至兴趣点的距离的增加，用于各个位移量的距离测量中的错误也在增加。当基线太长时，短距离内的移动物体的位移量明显超出有效值的范围。

基线越长，就越是降低了距离测量中的误差。然而，当从两个图像获取单元接收的图像数据作为一个立体图像数据处理时，图像处理的量增加了。另一方面，基线越短，距离测量中的误差就增加得越多，并且图像处理的量就减少得越多。因而，由于误差概率低，所以当以低速行驶时随着至兴趣点的距离变短，控制单元150允许选择具有短基线的图像获取单元，从而减少图像处理的量。由于误差概率高，所以当以高速行驶时随着至兴趣点的距离变长，控制单元150允许选择具有长基线的图像获取单元，从而减小误差概率而不考虑大量的图像处理。

举例来说，当在具有25mm焦距的640*480照像机中，可分辨的位移量的差值指定为16至64像素时，图像获取单元选择如下。

首先，当以低速行驶时，至兴趣点的距离是20m或更少，并且因而控制单元150控制图像获取单元选择器120以选择具有短基线BS1的图像获取单元111和112。

当以中速行驶时，至兴趣点的距离是21至50m的范围，并且因而控制单元150控制图像获取单元选择器120以选择具有中等基线BS2的图像获取单元112和113。

当以高速行驶时，至兴趣点的距离在51至150m的范围，因而控制单元150控制图像获取单元选择器120以选择具有长基线BS3的图像获取单元111和113。

在本发明中，由于以高速行驶时视距长，所以误差概率高，基线被设定得长不考虑大量的图像处理。由于以低速行驶时视距短，所以误差概率低，基线被设置得短。

在本发明中，可以使用各种长度的基线、根据各个基线的距离来挑选图像获取单元111到113之间的间距，以便由于不需要为基线的变化而移动图像获取单元，所以在校准中可以减少由于图像获取单元它们自己的移动而发生的误差。

在下文中，将参考图3至5描述根据示例性实施例的一种提供周围环境信息的方法。

首先，控制单元150确定当前车速是否小于20km(S101)。当当前车速小于20km时，控制单元150控制图像获取单元选择器120选择两个具有短基线的图像获取单元111和112(S102)。

当当前车速不小于20km时，控制单元150确定当前车速是否小于50km(S103)。当当前车速小于50km时，控制单元150控制图像获取单元选择器120选择两个具有中等的基线的图像获取单元112和113(S104)。

下文中，当当前车速大于50km时，控制单元150控制图像获取单元选择器120选择两个具有长基线的图像获取单元111和113(S105)。

图像获取单元选择器120从选择的两个图像获取单元接收图像数据，并且发送所接收的图像数据至图像处理单元130(S106)。图像处理单元130对所接收的两段图像数据进行图像处理。控制单元150从已处理图像的图像数据识别障碍物，并且计算障碍物的位置(S107)。

接下来，控制单元150根据障碍物的计算位置信息对主图像获取单元111提供的图像数据校正障碍物的位置(S108)。控制单元150输出校正图像数据至显示单元140(S109)。

如上所述，在本发明中，安装了多个照像机并且通过序列来设定照像机之间的距离(基线)以创建各种基线。因此，可以解决以下问题：其中由于立体摄像机的特性，基线的长度是固定的，因而可测量距离的精度是固定的，并且当安装了基线可变类型的照像机时、改变照相机轴线上的参数以在各种距离中提高测量结果的准确性。

也就是说，当基线固定时，由于障碍物位于长距离，测量误差范围增加增大了。相反，作为短距离中的障碍物，由于障碍物是由照像机一侧的观察，所以无法准确地根据所述距离测量位置。然而，所述本发明可变地使用基线来解决这些问题。

此外，本发明不移动图像获取单元110以可变地使用所述基线，但是本发明固定多个图像获取单元110，并且选择多个图像获取单元110中的两个图像获取单元以组合为不同的基线。因此，本发明固定并且安装图像获取单元110以可变地使用所述基线。

因而，本发明使用立体图像数据识别车辆前方的障碍物，以准确地检测至障碍物的距离，使得可以使用准确的距离信息进行诸如车辆间控制或车辆控制之类的各种车辆控制。

此外，本发明准确地计算障碍物的位置，以使车辆由于距离误差而发生的突变特性减到最少，从而提高驾驶员的便利。

依照本发明，提供车辆的周围环境信息的系统提供了道路表面以及周围环境移动物体的精确位置信息，以提高驾驶员的安全性和便利性。

为了说明和描述已经给出了本发明具体示例性实施例的上述描述。它们并不意在把本发明穷举或限制为所公开的精确形式，而是显然地，按照上述教导可以进行许多修改和变化。选择和描述所述示例性实施例以便说明本发明的某些特定的原理及其实际应用，从而使得其它本领域技术人员进行和利用本发明的各种示例性实施例，及其各种替换和修改。本发明的范围意在由附加于此的权利要求及其等效物来定义。

Claims (16)

1.一种提供车辆的周围环境信息的系统，所述系统包括：

多个图像获取单元，其以预设的间距安装在所述车辆中，使得它们具有彼此不同的基线；

图像获取单元选择器，其选择所述多个图像获取单元中的至少两个图像获取单元，并且从所选择的图像获取单元接收图像数据；以及

控制单元，其根据从所述图像获取单元选择器接收的图像数据识别障碍物，计算所述障碍物的位置，并且控制所述图像获取单元选择器以选择所述多个图像获取单元中具有与所述车辆的车辆速度的信息对应的基线的至少两个图像获取单元，

其中所述基线表示所述多个图像获取单元中的任意两个之间的间距。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制单元根据所述障碍物的位置、对所述多个图像获取单元中的主图像获取单元的图像数据校正所述障碍物的位置。

3.如权利要求2所述的系统，还包括显示单元，其在屏幕上显示由所述控制单元校正的图像数据。

4.如权利要求1所述的系统，其中当所述车辆速度是快速时，所述控制单元确定增大基线，并且当所述车辆速度是慢速时，所述控制单元确定减小基线。

5.如权利要求1所述的系统，所述控制单元控制所述图像获取单元选择器，当所述车辆低速行驶时选择具有第一基线的至少两个图像获取单元，当所述车辆中速行驶时选择具有比所述第一基线更长的第二基线的至少两个图像获取单元，并且当所述车辆高速行驶时选择具有比所述第二基线更长的第三基线的至少两个图像获取单元。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述多个图像获取单元被安装成具有与序列相应的不同基线。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述多个图像获取单元是至少三个。

8.如权利要求2所述的系统，其中所述控制单元根据校正的图像数据执行车辆间距离的控制。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述控制单元控制所述图像获取单元选择器，当所述车辆在小路上行驶时选择具有第一基线的至少两个图像获取单元，当所述车辆在城市道路行驶时选择具有比所述第一基线更长的第二基线的至少两个图像获取单元，当所述车辆在高速公路行驶时选择具有比所述第二基线更长的第三基线的至少两个图像获取单元。

10.一种提供车辆的周围环境信息的方法，所述方法包括：

确定所述车辆的当前车辆速度；

当所述当前车辆速度小于预设的第一参考值时，在多个图像获取单元中选择具有第一基线的至少两个图像获取单元；

当所述当前车辆速度大于预设的第一参考值但小于预设的第二参考值时，在所述多个图像获取单元当中选择具有比所述第一基线更长的第二基线的至少两个图像获取单元；

当所述当前车辆速度大于预设的第二参考值时，在所述多个图像获取单元当中选择具有比所述第二基线更长的第三基线的至少两个图像获取单元；

从所选的至少两个图像获取单元接收图像数据，并且对接收的图像数据执行图像处理；以及

根据进行了图像处理的图像数据识别障碍物，并且计算所述障碍物的位置，

其中所述基线表示所述多个图像获取单元中的任意两个之间的间距。

11.如权利要求10所述的方法，还包括：

使用计算的所述障碍物位置，对从所述多个图像获取单元中的主图像获取单元获取的图像数据校正所述障碍物的位置；以及

在屏幕上显示校正的图像数据。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述基线按照序列设定。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述多个图像获取单元是至少三个。

14.一种提供车辆的周围环境信息的方法，所述方法包括：

根据车辆速度可变地确定基线；

在多个图像获取单元中选择具有与所述车辆速度对应的基线的至少两个图像获取单元；以及

根据从所述至少两个图像获取单元接收的图像数据计算障碍物的位置，

其中所述基线表示所述多个图像获取单元中的任意两个之间的间距。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述根据车辆速度可变地确定基线的步骤包括，当所述车辆速度是快速时确定增大基线，以及当所述车辆速度为慢速时确定减小基线。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述多个图像获取单元是至少三个。