CN103991448B - 动态车道线检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态车道线检测系统及方法，通过安装于车辆四周的四颗广角镜头所采集的复数扭曲画面及车用影像整合单元转换成一般平面影像，其搭配车道线于影像显示设备中，提供驾驶人车道线偏移检测。根据车身信号接收装置中的不同的车辆排档信号、车速信号、方向盘转角信号及四颗广角镜头所采集的影像，依各信号选择四周障碍物检测、全景影像检测或平行停车与倒车入库的车道线路径预测画面。本发明可通过这些广角镜头及车用影像整合单元有效将车道偏移检测整合至全景影像系统中，以达成安装体积小及成本较低的考虑。

Description

动态车道线检测系统及方法

技术领域

本发明是有关一种车辆四周外部影像检测的技术，特别是一种整合广角镜头将所采集的扭曲画面转换成非扭曲画面，且配合车辆信号提供动态车道线的检测系统及方法。

背景技术

现今多数车辆安装许多车用安全性装置，如全景影像检测系统、后方障碍物检测系统、停车辅助系统及车道偏移的检测系统等，主要提供驾驶人行车时多一分安全保护。借由额外加装在车辆前、后、左及右方镜头，同时搭配车用主机以检测车身外四周的景像，再通过车机程序将全景影像转换成鸟瞰画面供驾驶人参考；后方镜头则可搭配车用主机检测车辆正后方的障碍物，并且也可通过后方镜头与车机程序执行停车辅助的功能，且于车机的屏幕显示倒车时的车道线预测功能；前方镜头则可以采集车辆正前方的影像，通过车机程序于屏幕显示车道偏移的检测功能。

部分前案所提供车用安全性装置的技术特征，可将所有车用安全性装置同时整合于一系统中，但因为车道线偏移检测及停车辅助系统皆需搭配专用镜头，其与一般全景画面使用的镜头不同，障碍物检测系统因可搭配车道偏移及停车辅助系统使用，故仅限于前方或后方的行车影像中才拥有此障碍物检测的功效，所以未能检测到车辆两侧的障碍物，且需额外加装镜头于车辆上才能达到障碍物检测及车道线预测的功效，使车辆上若同时拥有全景画面、前后方车道线及障碍物检测，需要加装至六颗不同功能的镜头。目前仍未有仅须一般广角镜头即可涵盖上述四种技术特征的装置，即便可一次将所有车用安全性装置安装于车辆上，亦未有一系统可有效整合四颗广角镜头且于转换各车用安全性装置，尤其在硬件设备上也因为多加装镜头而增加制造成本，因此造成目前市面上所推出的车款仅提供部分技术支持。

因此，本发明在针对上述的问题，提供一种动态车道线检测系统及方法，借由通过广角镜头及车用影像整合单元中的影像校正方法将车道线偏移技术整合至影像显示设备中的方法，更有效整合各车用安全性装置于同一系统之中。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种动态车道线检测系统及方法，其可根据一般广角镜头所采集的扭曲画面经由车用影像整合单元中的影像校正方法转换成一般的平面影像，再通过车身信号接收装置主动接收自车身信号，则可通过本发明自动执行车道线检测，主动警示驾驶人车道偏移的危险，不需要额外再搭配车道偏移专用的镜头，可减少车辆的负担及硬件安装体积变小。

本发明的另一目的在于提供一种动态车道线检测系统及方法，其可借由行驶车辆时的不同的车辆排档信号及行驶中的车速信号，依照驾驶人在不同的行车环境时，提供最有效的自动安全检测方式，因此使驾驶人可以于行驶时不需要分心及手动进行车用安全性装置的调整，借由车身信号可以自动转换车用安全性装置以实时了解车辆四周环境的行车状况。

为了达到上述的目的，本发明揭露一种动态车道线检测系统，其由一车用影像整合单元连接于安装在车辆前、后、左及右方位置的四个广角镜头，且电性连接车身信号接收装置及影像显示设备，车用影像整合装置可整合各广角镜头所采集的扭曲画面与车身信号接收装置所接收的各种车辆信号，如车辆排档信号、车速信号及方向盘转角信号，再根据车用影像整合装置中的影像校正方法及前方广角镜头所采集的扭曲画面校正成一般平面影像，提供车道偏移检测于影像显示设备上；由后方广角镜头执行平行停车与倒车入库的车道线路径预测画面；由前、后、左及右方的广角镜头执行全景画面影像检测及四周障碍物检测。

此外，本发明亦揭露一种动态车道线检测方法，通过安装在车辆四周广角镜头采集的扭曲画面，根据影像校正方法校正各扭曲画面。接着，再判断车身信号接收装置所接收的排档信号是否为非倒车档，若为倒车档且车速信号高于设定的速度数值时，进行车道线偏移检测，接着将校正后的平面影像传送至影像显示设备并搭配车道线位置及提供警示音效，最后若判断车身信号接收装置所接收的排档信号为倒车档或该车速信号低于设定的速度数值时，则可选择性进行四周障碍物检测、全景影像检测及或平行停车与倒车入库的停车路线路径预测画面。

以下借由具体实施例配合所附图式详加说明，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为本发明的系统方块示意图；

图2为本发明使用的车辆广角镜头位置示意图；

图3为本发明的车道线偏移检测方法流程图；

图4为本发明的扭曲影像转换示意图；

图5为本发明使用的影像校正原理示意图；

图6为本发明同时整合停车与障碍物检测的流程图；

图7为本发明的车道偏移示意图；

图8a至图8d为本发明的停车及倒车路径示意图；

图9a及图9b为本发明的全景影像及障碍检测示意图。

附图标记说明：10-动态车道线检测系统；12-车用影像整合单元；14a～d-广角镜头；16-车身信号接收装置；18-影像显示设备；20-车辆排档信号；22-车速信号；24-方向盘转角信号；26-扭曲画面；28-平面影像。

具体实施方式

本发明的主要技术方案是有关车道线检测系统及方法，通过车用影像整合单元整合广角镜头、车身信号接收装置及影像校正方法，经由转换广角镜头所采集的扭曲画面成一般平面影像，且同时显示前方车道线位置于影像显示设备上，若车身信号接收装置所接收的信号并非用以作为车道线偏移检测的方式时，则会自动选择四周障碍物检测、全景影像检测及平行停车或倒车入库停车的车道线路径预测画面。

首先，请同时参照图1与图2所示，一种动态车道线检测系统10，包括一车用影像整合单元12，其包含数字信号处理(DSP)、场式可程序门阵列(FPGA)、车用计算机(Car PC)或系统级晶圆(SoC)，皆可进行数字化信号处理。车用影像整合单元12电性连接被安装于车辆前、后、左及右方位置的多个广角镜头14a～d，其中包含前方广角镜头14a、左侧广角镜头14b、后方广角镜头14c及右侧广角镜头14d；车用影像整合单元12亦电性连接至一车身信号接收装置16及一影像显示设备18，影像显示设备18于本实施例中为发光二极管显示器(LEDdisplay)或液晶显示器(LCD)显示影像，且通过喇叭或蜂鸣器产生音效，车身信号接收装置16可接收自车辆所传送的车辆排档信号20、车速信号22及方向盘转角信号24。

在说明完本发明的检测系统的连接关系后，接续说明本发明动态车道线检测方法的各步骤，首先澄明，在本实施例中，驾驶人行驶时车辆排档至非倒车(R)档及车辆时速高于六十公里时，可在本实施例中界定车用影像整合单元12中的默认车速为时速六十公里，而预设车速则可依驾驶人驾驶习惯不同作调整，当不能以此为限。请同时参照图1、图3及图4所示，如步骤S10所示，安装于车辆前方的广角镜头14a可采集车辆前方的扭曲画面26；如步骤S12所示，再将所采集的扭曲画面26传送至车用影像整合单元12中，利用影像校正方法将扭曲画面26校正成一般平面影像28，且不需要经过视角转换；由于车身信号接收装置16会接收车辆排档信号20、车速信号22及方向盘转角信号24传送至车用影像整合单元12，当所接收的车辆排档信号20为非R档及车速信号22高于设定的默认速度时，如步骤S14所示进行车道线偏移检测，本实施例默认速度设为时速六十公里；接着如步骤S16所示，车用影像整合单元12再将转换后的平面影像28传送至影像显示设备18；如步骤S18所示，将平面影像28搭配车道线位置并显示于显示影像装置18上，并可进一步地由影像显示设备18以警示音效提供实时偏移的警示。

其中，在上述步骤S12中所使用的影像校正方法可参照图5所示，此影像校正方法的原理是利用从一凸形画面上一弧长的长度取得两个点坐标(u,v)，且两个点坐标(u,v)以非并行线交叉投射至一平面上，产生两个新的点坐标而两个新点坐标的长度则以该非并行线交叉入射角θ与折射角Φ比例及该弧长的长度相比计算得出。上述原理可再经由下列的公式(1)、公式(2)及公式(3)计算出：

其中，(u,v)为扭曲坐标点，(u₀,v₀)为扭曲画面中心的点坐标，为校正后的新的点坐标，ω为曲率半径，为扭曲画面的半径长及r为校正后的新二点坐标距离长度。

接着，请同时参阅图6及图1所示，首先，如步骤S22所示，车辆四周的复数广角镜头14a～d所采集的复数扭曲画面26信号传送至该车用影像整合单元12；如步骤S24所示，根据所采集的那些扭曲画面26通过公式(1)、公式(2)及公式(3)可将那些扭曲画面26转换成一般平面影像28；如步骤S26所示，车身信号接收装置16接收车辆排档信号20与车速信号22，并将这些信号传送至车用影像整合单元12；如步骤S28所示，车用影像整合单元12则判断车辆排档信号20是否为非R档，若否，则表示车辆排档信号20此时为R挡，就可进行步骤S34执行平行停车与倒车入库的车道线路径预测画面与四周障碍物检测，若是，则表示车辆排档信号20可为1档、2档、3档或D档等车辆前进档位，就可进行步骤S30判断车速信号22是否高于设定的默认速度，于本实施例设定默认速度为时速六十公里，若否，则表示车辆时速低于默认速度时速六十公里，就可进行步骤S36执行全景影像检测与四周障碍物检测，若是，则表示车辆时速高于默认速度时速六十公里，则可进行步骤S32执行车道线偏移检测。

以下再配合上述的步骤提供实验示意图供参考。参阅图1所示，请参阅图7为上述步骤S32中提及的车道线偏移检测，其显示于影像显示设备18，并于车辆偏移车道线时会提供驾驶人警示音效且于屏幕上显示危险警示字样，如Danger(危险)字样，借由警示功能降低行车危险的风险性；接着，请再参阅本发明的图8a至图8d所示，这些示意图为平行停车或倒车入库的停车的车道线路径预测画面的图式，车身信号接收装置16所接收的车辆排档信号20为R档及又接收一方向盘转角信号24时，请同时参照图8a所示，此为车辆准备平行停车前的示意图，请再同时参阅图8b，通过影像显示设备18显示车辆后方的示意图，并于示意图上显示欲停的停车线，请参照图8c所示，此为车辆准备倒车入库前的示意图，请同时参阅图8d所示，再搭配方向盘转角信号24以供驾驶人能够通过预测的车道线位置安全停车。

最后，请参阅本发明的图9a、图9b及同时参阅图1所示这些示意图为全景影像检测及车辆四周障碍物的检测的图式，车用影像整合单元12将所整合后的四个不同方向的平面影像28画面组成一显示于影像显示设备18的全景画面并转换成鸟瞰视图，车身信号接收装置16所接收的车速信号22低于默认速度值时速六十公里时，如图9a所示，一旦车辆排档信号20为R档或车速低于默认速度值皆可执行全景影像检测及可同时进行车辆四周障碍物检测，包含车辆前、后、左及右方的位置；如图9b所示，于车身信号接收装置16所接收的车辆排档信号20为R档时，准备执行平行停车与倒车入库的停车的车道线路径画面预测时，同时执行四周障碍物检测，可检测车辆后方的障碍物位置。在影像显示设备18提供障碍物影像与警示音效提供驾驶人于车辆行驶状况较低速或倒车时，以避免车辆四周的碰撞机率。

经过上述的说明，可见本发明可将一般广角镜头有效整合于车道线偏移检测中，不需要再另外多安装车道线偏移检测所搭配的特殊镜头，亦或安装可转换采集画面的镜头直接将所采集的扭曲画面转换成一般平面影像，更可直接整合于车用影像整合单元中，且又可以通过安装于车辆前、后、左及右方的四个广角镜头、各车身信号及车用影像整合单元将车道线偏移、平行停车与倒车入库的车道线路径预测画面、全景影像检测及四周动态障碍物检测，经由车用影像整合单元搭配不同车身信号及广角镜头的画面，可自动转换车辆行车的安全检测，保障驾驶人的行车安全。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本专业技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (15)

1.一种动态车道线检测系统，其特征在于，包含：

至少四广角镜头，其分别安装于一车辆之前、后、左及右方的位置；

一车身信号接收装置，其接收车辆排档信号、车速信号及方向盘转角信号；

一影像显示设备，其提供影像画面或音效输出；及

一车用影像整合单元，其连接该至少四广角镜头且电性连接该车身信号接收装置、该影像显示设备，该车用影像整合单元整合该至少四广角镜头所采集的扭曲画面与该车身信号接收装置所接收的该车辆排档信号、该车速信号及该方向盘转角信号，并根据该车辆前方广角镜头所采集的画面校正该车辆前方的扭曲画面，该车用影像整合单元利用一影像校正方法校正该车辆前方广角镜头所采集的画面，该影像校正方法为在一凸形画面上一弧长的长度取得二点坐标，该二点坐标以非并行线交叉投射产生新二点坐标于一平面上，该平面上的该新二点坐标的长度是通过该非并行线交叉的入射角与折射角比例及该弧长的长度相比计算出的，再通过该车用影像整合单元整合校正后的平面影像并显示前方车道线于该影像显示设备上。

2.如权利要求1所述的动态车道线检测系统，其特征在于，该车用影像整合单元整合该车身信号接收装置中的该排档信号及该车辆前、后、左及右方的该广角镜头所采集的该扭曲画面，经由该车用影像整合单元校正该扭曲画面后，传送该平面影像至该影像显示设备，其显示车辆的全景。

3.如权利要求1所述的动态车道线检测系统，其特征在于，该车用影像整合单元整合车身信号接收装置中的该车速信号与该排档信号及该车辆左、右、前及后方四广角镜头所采集的该扭曲画面，经由该车用影像整合单元校正该扭曲画面后，传送该平面影像至该影像显示设备，其是提供四周障碍物检测的。

4.如权利要求1所述的动态车道线检测系统，其特征在于，该车用影像整合单元整合该车身信号接收装置中的该排档信号与该方向盘转角信号及该车辆后方的广角镜头所采集的该扭曲画面，经该车用影像整合单元校正该扭曲画面后，传送该平面影像至该影像显示设备，其是显示平行停车或倒车入库的车道线路径预测画面的。

5.如权利要求1所述的动态车道线检测系统，其特征在于，该至少四广角镜头为190度广角镜头。

6.如权利要求1所述的动态车道线检测系统，其特征在于，该广角镜头为互补金氧半导体感测组件或电荷耦合组件。

7.如权利要求1所述的动态车道线检测系统，其特征在于，该影像显示设备的图像处理为发光二极管显示器或液晶显示器。

8.如权利要求1所述的动态车道线检测系统，其特征在于，该影像显示设备的音效输出设备为喇叭或蜂鸣器。

9.如权利要求1所述的动态车道线检测系统，其特征在于，该车用影像整合单元为数字信号处理、场式可程序门阵列、车用计算机或系统级晶圆。

10.一种动态车道线检测方法，其特征在于，其步骤包含：

通过安装于车辆前、后、左及右方的广角镜头采集扭曲画面；

根据一影像校正方法校正多个扭曲画面，并各对应产生一平面影像，该影像校正方法校正该扭曲画面是通过在一凸形画面上一弧长的长度取得二点坐标，该二点坐标以非并行线交叉投射产生新二点坐标于一平面上，该平面上的该新二点坐标的长度是通过该非并行线交叉的入射角与折射角比例及该弧长的长度相比计算出的；

判断一车身信号接收装置所接收的排档信号为非倒车档且车速信号高于设定的速度数值时，进行车道线偏移检测；以及

将该平面影像传送至一影像显示设备，以显示车道线影像并提供警示音效。

11.如权利要求10所述的动态车道线检测方法，其特征在于，在判断该车身信号接收装置所接收的该排档信号为倒车档或该车速信号低于该设定的速度数值时，则选择性进行四周障碍物检测、全景影像检测或平行停车与倒车入库的车道线路径预测画面。

12.如权利要求11所述的动态车道线检测方法，其特征在于，若该车身信号接收装置所接收的该车辆排档信号为该倒车档或该车速信号低于该设定的速度值时，选择该全景影像检测。

13.如权利要求11所述的动态车道线检测方法，其特征在于，若该车身信号接收装置所接收的该排档信号为该倒车档或车速信号低于该设定的速度值时，选择该四周障碍物检测。

14.如权利要求11所述的动态车道线检测方法，其特征在于，若该车身信号接收装置所接收的该排档信号为该倒车档且接收一方向盘转角信号时，选择该平行停车与倒车入库的车道线路径预测画面。

15.如权利要求10所述的动态车道线检测方法，其特征在于，该设定速度数值为一车用影像整合单元所设定的车速。