CN103380447B - 用于机动车辆的驾驶员辅助系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于机动车辆的驾驶员辅助系统（10），包括成像工具（11）和处理工具（14），成像工具（11）用于获取机动车辆周围的图像，处理工具（14）适于执行由所述成像工具（11）记录的图像（30）的图像处理，并适于作为所述图像处理的结果通过识别接近车辆（33）的前灯（34）来检测接近车辆（33）。处理工具（14）适于在记录的图像（30）中检测源于对所述成像工具（11）隐藏的至少一个光源（34）的光线的光环（37），并在检测所述接近车辆时使用所述光线的光环的检测。

Description

用于机动车辆的驾驶员辅助系统和方法
本发明涉及用于机动车辆的驾驶员辅助系统，包括成像工具和处理工具，所述成像工具用于获取机动车辆周围的图像，所述处理工具适于执行由所述成像工具记录的图像的图像处理并适于作为所述图像处理的结果通过识别接近车辆的前灯来检测接近车辆。本发明还涉及相应的驾驶员辅助方法。
已知远光灯控制系统，其包括诸如单色摄像机的成像工具，所述成像工具适于检测并跟踪记录的图像中的亮斑，所述亮斑源自在通常300m到1000m的检测范围内接近的车辆的前灯。如果被检测的亮斑被归于一辆接近的车辆，为了避免使接近的驾驶员炫目，操作远光灯控制设备关闭远光灯或改变远光灯光锥的形状。然而，前灯检测发生的至少一段时间内，无法避免使接近的驾驶员炫目。而且，如果接近的车辆对成像工具隐藏起来相当短的距离（例如在诸如丘陵、树、建筑物的障碍物后面或由于急转弯），很难足够早地检测接近的车辆且使接近的驾驶员炫目变得非常危险。通常，希望尽可能早地检测接近的车辆，例如在超过1000m的远距离已开始，在炫目影响还很小的时候允许反应。
本发明的目的是提供驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统能检测远距离接近的车辆和/或对成像工具被障碍物隐藏起来的接近的车辆。
本发明利用独立权利要求的特征实现上述目的。本发明实现了在微光环境条件下，尤其在夜间，接近的车辆的前灯在记录的图像中产生特有的间接照明或光环，即使仍无法直接看见前灯（例如，由于接近的车辆仍然被诸如丘陵或树的障碍物隐藏或隐藏在转弯处后面），成像系统也可以感知到记录的图像。这使得在直接看见接近的车辆的前灯之前的某个时间检测接近的车辆，因此，可以本质上完全避免使驾驶员炫目。如果接近的车辆相对于成像工具是隐藏的，直到使接近的驾驶员炫目变得危险的相当短的距离，这特别有用。
上文提到的间接光线现象或光环归因于来自接近的车辆的前灯的光线在空中的散开。光环是相当大且相当均匀的被照亮区域，具有特有的特性。因此，如果被检测的发光物体满足与上文提到的光环的特有特性相关的一个或多个条件，被检测的发光物体有利地被归于接近的车辆。这些条件包括：光线的光环大约具有部分卵形或圆形的形式；光线的光环大约具有位于其底边之上的简单的卵形部分的形式；光线的光环具有径向光线强度分布，特别地，从（虚拟的）中心径向下降；光线的光环具有从底部到顶部大体上下降的光线强度；和/或光线的光环在空中分布在地面上方。
假如光线的光环被检测到并被归于接近的车辆，处理工具有利地适于进行一系列反应。例如，优选地，可以根据检测接近的车辆，操作远光灯控制设备。为了避免使接近的驾驶员炫目，可以控制远光灯关闭或控制远光灯改变远光灯光锥的形状。然而，通常不需要一检测到光环并将其归于接近的车辆就立刻关闭或改变远光灯，因为只要没有直接看见其它车辆，接近的驾驶员没有炫目，就可以有利地多使用一会儿远光灯。
在优选的实施例中，当检测到光线的光环并将其归于接近的车辆时，优选地预先标记接近的车辆且优选地将处理工具设置成确认模式。在确认模式下，处理工具通过传统方法（例如，亮点检测）搜索接近的车辆的前灯。有利地，该搜索可以被限制到围绕被检测到的光环计算出的中心的感兴趣区域。而且，优选地，在光环被检测到且感兴趣区域相应地进行更新之后，跟踪光环。如果光环出于一些原因永久消失，例如假使接近的车辆改变方向，确认模式终止。然而，如果检测出接近的车辆的前灯靠近光环计算出的中心，为了避免使接近的驾驶员炫目，可以操作远光灯控制设备，特别地，可以控制远光灯关闭或可以改变远光灯光锥的形状。
优选地，处理工具适于特别考虑紧挨地面上方的区域，因为在该区域中，自己车前灯的贡献很小。
在下文中，将参考附图根据优选的实施例对本发明进行说明，其中：
图1示出根据本发明的驾驶员辅助系统的示意图；
图2示出图1中示出的驾驶员辅助系统的成像工具记录的示范性图像；以及
图3示出图1中示出的驾驶员辅助系统的成像工具记录的另一个示范性图像。
驾驶员辅助系统10（特别地，远光灯辅助系统）被安装在机动车辆中，且包括成像工具11，成像工具11用于获取机动车辆外部区域（例如在机动车辆前面的区域）的图像。优选地，成像工具11包括至少一个光学成像设备12（特别地，摄像机），特别在可以包括波长小于5微米的近红外线的可见范围内运作。在优选的实施例中，成像工具11包括单色摄像机12（特别地，互补金属氧化物（CMOS）或电荷耦合元件（CCD）摄像机），单色摄像机12（在当前申请中）是可聚焦的或聚焦到从300m到无穷远的距离范围。例如，摄像机12可以被安装在车辆后视镜中或靠近车辆后视镜的位置，而且不局限于这种特别的配置。可选地或此外，成像工具11可以包括立体摄像机系统。在这种情况下，可以方便地使用适于在300m以内的范围内检测行人的立体摄像机系统。
图像数据被提供给由相应的软件执行图像和数据处理的电子处理工具14。特别地，处理工具14优选地包括前灯检测工具，前灯检测工具适于通过成像工具11提供的图像数据的图像处理（特别地，通过用于远光灯辅助的所述成像设备12）检测通常在300m和1000m之间的距离范围内接近的车辆的前灯。特别地，正如得知于其它远光灯辅助系统，前灯检测可以基于检测并跟踪记录的图像中的亮斑（源于接近的车辆的前灯）。一检测到接近的车辆，前灯检测工具就适于自动关闭自己车辆的远光灯或改变远光灯光锥的形状，如果接近的车辆不再可见，再适于自动打开远光灯或重设远光灯光锥的形状。
优选地，电子处理工具14被编程或是可编程的，且方便地包括微处理器或微控制器。优选地，电子处理工具14可以在数据信号处理器（DSP）中实现。优选地，电子处理工具14和相关的存储器工具25在车载电子控制单元（ECU）中实现且可以通过单独的电缆或车辆数据总线连接到成像工具11。在另一个实施例中，ECU和成像设备12可以被集成进一个单一单元。从成像、图像处理到激活或控制驾驶员辅助工具18的所有步骤都在驾驶时自动并连续地实时执行。
处理工具14包括光环检测工具，光环检测工具适于通过由成像工具11提供的图像数据的图像处理（特别地，通过用于远光灯辅助的所述成像设备12）检测源于接近的车辆的前灯的光线的光环，接近的车辆通常在300m到无穷远（例如，特别地，还超过1000m的距离）的距离范围内。在下文中，将根据图2和图3对光环检测进行说明。
图2示出在多丘陵环境中由成像设备12记录的图像30。汽车前面的道路31爬升到丘陵的顶部并再次在丘陵顶部的后面向下延伸（如虚线32表示的）。在丘陵的另一侧，接近的车辆33正在靠近。由于丘陵的遮挡，成像设备12仍无法看见接近的车辆33的前灯34。然而，源自接近的车辆33的前灯34的光线35在丘陵上方的空中36散开，并产生独特的间接光现象或目标37，被称为光线的光环。
光线的光环37具有某些特性，这些特性允许处理工具将其识别为接近的车辆33的前灯34或源自车辆33的前灯34。特别地，光环37具有相当均匀的大约径向的强度分布，径向光线强度分布从其（虚拟的）中心38（大约位于产生光环37的光源34的中央）向外围单调递减。由于出现光环37的接近的车辆33被布置在地面上，所以，光线的光环37大体上具有从地面到天空或在记录的图像中从底部到顶部下降的光线强度。通过这个特征，例如，可以将接近的车辆33的光线的光环37与从上面照耀的路灯的光环（在路灯的光环中，光线强度从顶部到底部下降）区别开。而且，如还可以在图2和图3中看到的，光线的光环通常在空中36被布置在地面的上方。
图3示出另一种情况，在该情况中，接近的车辆33隐藏在诸如建筑物、树、丘陵等的障碍物39的后面。
光线的光环37的形式大体上是部分卵形或圆形。可以由恒定光线强度的思路限定光线的光环37的形式。例如，图2中的线40可以表示光线强度是光环中最亮光线强度的三分之一的线。如图2所示，在许多情况下，光线的光环37大约具有简单的部分卵形的形式，该卵形具有一条切割线或底边，卵形部分常位于其底边上。然而，如图3所示的，不一定是这样。通常，光线的光环的形式可以是卵形、椭圆形或圆形的任何部分。图3还示出：相反于光线的均匀特性，靠近地面的一小部分光环可以具有从顶部到底部稍微下降的强度。
当检测到光线的光环37并将其归于一辆接近的车辆33时，优选地预先标记接近的车辆33且将处理工具14设置为确认模式。在确认模式下，处理工具14通过传统方法（例如，亮点检测）搜索接近的车辆33的前灯34。有利地，将搜索限制到围绕被检测出的光环计算出的中心38的感兴趣区域41。由于已知光线的光环的强度分布是径向的，所以，处理工具14可以轻易地计算出光环37（虚拟的）中心点38，中心点38大约位于产生光环37的一个或多个光源34的中央。优选地，处理工具14包括适于最终跟踪光线的光环的中心38的跟踪工具。例如，任何时候，长方形感兴趣区域41可以有利地被布置在围绕光环37的中心38处，且可以根据诸如亮点检测由上文提到的前灯检测工具监控感兴趣区域。一旦接近的车辆33出现在障碍物39或丘陵后面，可以立即在感兴趣区域41检测出其前灯34。前灯检测被有利地用作对接近车辆的检测进行确认。
在检测到光环37后和/或在直接检测到接近的车辆33的前灯34后，可以采用合适的措施。特别地，在检测到光环37后和/或接近的车辆仍相当远（例如，大约1000m左右），处理工具14通过远光灯控制设备18可以自动控制自己车辆的远光灯，使得远光灯锥的形状被适当地改变，特别地，使远光灯锥指向一侧。如果接近的车辆靠近更近的距离（例如，300m），处理工具14通过远光灯控制设备18自动控制自己车辆的远光灯关掉。
依靠所述处理工具14中的所述接近车辆检测工具的输出，可以控制其它驾驶员辅助工具18，包括：警告工具，所述警告工具适于通过适当的光学的、声学的和/或触觉的警告信号向驾驶员提供撞击警告；一个或多个限制系统，例如乘员安全气囊或安全带张紧装置、行人安全气囊、发动机盖升降设备等；和/或动态车辆控制系统，例如刹车或转向工具。
在图2示出的情况下，优选地，特别考虑紧挨地面上方的区域42，在紧挨地面上方的地方，示出了自己汽车前灯的贡献很小。例如，通过执行区域42中单独的光线强度检查，或通过使该区域42对光线的光环37的贡献具有比其它区域的贡献更高的权重，可以实现对区域42的特别考虑。

Claims (16)

1.一种用于机动车辆的驾驶员辅助系统(10)，包括成像工具(11)和处理工具(14)，所述成像工具(11)用于获取机动车辆周围的图像，所述处理工具(14)适于执行由所述成像工具(11)记录的图像(30)的图像处理，并适于作为所述图像处理的结果通过识别接近车辆(33)的前灯(34)来检测接近车辆(33)，其特征在于，所述处理工具(14)适于在记录的图像(30)中检测源于对所述成像工具(11)隐藏的至少一个光源(34)的光线的光环(37)，并在检测所述接近车辆时使用所述光线的光环的检测。
2.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，如果所述光线的光环(37)满足一个或多个条件，所述处理工具(14)适于将检测出的光线的光环(37)归于一辆接近车辆(33)。
3.如权利要求2所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，条件是所述光线的光环(37)具有径向光线强度分布。
4.如权利要求2或3所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，条件是所述光线的光环(37)具有从中心(38)径向下降的光线强度分布。
5.如权利要求2或3所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，条件是所述光线的光环(37)具有部分卵形或圆形的形式。
6.如权利要求2或3所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，条件是所述光线的光环(37)具有位于其底边之上的简单的卵形部分的形式。
7.如权利要求2或3所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，条件是所述光线的光环(37)具有从底部到顶部大体上下降的光线强度。
8.如权利要求2或3所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，条件是所述光线的光环(37)在空中(36)分布在地面上方。
9.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，根据对接近车辆(33)的检测，远光灯控制设备(18)被操作。
10.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，在随后的图像帧中被检测的光环(37)被跟踪。
11.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，通过识别接近车辆(33)的前灯(34)的随后步骤确认对接近车辆(33)的所述检测。
12.如权利要求11所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，识别接近车辆(33)的前灯(34)的所述步骤基于在记录的图像(30)中检测源于所述前灯(34)的亮点。
13.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，所述处理工具(14)适于确认所述光线的光环(37)出现在紧挨地面之上的区域。
14.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，所述成像工具(11)包括成像设备(12)，所述成像设备(12)用于远光灯辅助功能，能在超过300m的距离聚焦。
15.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，所述成像工具(11)包括成像设备(12)，所述成像设备(12)用于远光灯辅助功能，能在超过500m的距离聚焦。
16.一种用于机动车辆的驾驶员辅助方法，包括：获取机动车辆周围的图像(30)，执行记录的图像(30)的图像处理，并适于作为所述图像处理的结果通过识别接近车辆(33)的前灯(34)来检测接近车辆(33)，其特征在于，在记录的图像(30)中检测源于至少一个隐藏的光源(34)的光线的光环(37)，并在检测所述接近车辆时使用所述光线的光环的检测。
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