CN104019792B - 车至车距离计算装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车至车距离计算装置和方法。以一种比较简单和精确的方式计算车辆之间的距离。为了实现所述目的，通过安装在一个其自身车辆上的相机，对在自身车辆前方行驶的目标车辆成像。从所捕捉的图像检测所述目标车辆的图像。从所捕捉的图像检测消失点的位置、以及表示所述目标图像的所述图像的下边缘的位置。基于所检测到的位置计算所述目标图像的距离。

Description

车至车距离计算装置和方法

技术领域

本发明涉及一种车至车距离计算装置和方法。

背景技术

为了防止车辆事故，计算车至车距离是重要的。为了实现该目标，存在检测在其自身车辆之前行驶的车辆的阴影、并且使用阴影的位置和消失点来计算车至车距离的系统(专利文献1)。此外，存在通过利用消失点检测障碍物的系统(专利文献2)，以及通过利用消失点检测物体是否是移动主体的系统(专利文献3)。

[专利文献1]日本专利申请特开No.2002-327635

[专利文献2]日本专利申请特开No.2007-199932

[专利文献3]日本专利申请特开No.2006-48338

然而，由于在专利文献1中必须检测在前方行驶的车辆的阴影位置，所以该系统比较复杂并且研发成本高。另外，存在计算距离所花费的时间太长的情况。此外，由于难以在夜间或在被雪覆盖的道路上等等检测阴影，所以存在无法计算距离的情况。此外，在专利文献1和2两者中，未考虑以比较简单和精确的方式计算车至车距离。

发明内容

本发明的目的是以比较简单和精确的方式计算车至车距离。

根据本发明的车至车距离计算装置包括：成像控制设备，用于控制已经安装在其自身车辆上的相机，以便对其自身车辆的前方成像；边缘检测设备，用于从通过由相机成像获得的图像中，检测目标-车辆图像的上边缘和下边缘中的至少一个，该目标-车辆图像表示目标车辆；消失点检测设备，用于从通过由相机成像获得的图像中检测消失点；和距离计算设备，用于基于由边缘检测设备检测到的上边缘和下边缘中的至少一个的位置、以及由消失点检测设备检测到的消失点的位置，计算到目标车辆的距离。

本发明也提供一种车至车距离计算方法。具体地，本发明提供一种计算车至车距离的方法，该方法包括下列步骤：控制已经安装在其自身车辆上的相机，以便对其自身车辆的前方成像；从通过由相机成像获得的图像中，检测目标-车辆图像的上边缘和下边缘中的至少一个，该目标-车辆图像表示目标车辆；从通过由相机成像获得的图像中检测消失点；和基于所检测到的上边缘和下边缘中的至少一个的位置、以及所检测到的消失点的位置，计算到目标车辆的距离。

根据本发明，对其自身车辆前方的物体成像。从所捕捉的图像中，检测表示目标车辆的目标-车辆图像的上边缘和下边缘中的至少一个。基于目标-车辆图像的所检测到的上边缘和下边缘中的至少一个的位置、以及消失点的位置，计算到目标车辆的距离。如果检测到目标-车辆图像，则检测目标-车辆图像的上边缘和下边缘中的至少一个。结果，比较简单地检测到目标车辆的距离。

作为实例，边缘检测设备从通过由相机成像获得的图像中检测目标-车辆图像的上边缘和下边缘两者，目标-车辆图像表示目标车辆。在该情况下，距离计算设备可包括：第一距离计算设备，用于基于由边缘检测设备检测到的目标-车辆图像的上边缘、以及由消失点检测设备检测到的消失点的位置，计算到目标车辆的第一距离；和第二距离计算设备，用于基于由边缘检测设备检测到的目标-车辆图像的下边缘、以及由消失点检测设备检测到的消失点的位置，计算到目标车辆的第二距离。能够基于由第一距离计算设备计算的第一距离、以及由第二距离计算设备计算的第二距离，计算到目标车辆的距离。

此外，边缘检测设备可以是检测由边缘检测设备检测到的目标-车辆图像的至少下边缘的设备。在该情况下，该装置可以进一步包括：确定设备，用于确定目标车辆的轮胎是否不存在于由边缘检测设备所检测到的下边缘之下；和修正设备，用于响应于确定设备确定目标车辆的阴影或轮胎不存在于由边缘检测设备检测到的下边缘之下，修正已经由边缘检测设备检测到的下边缘的位置。距离计算设备将使用由修正设备修正的下边缘位置，计算到目标车辆的距离。

通过结合附图进行的下列描述，本发明的其它特征和优点将显而易见，在附图中，贯穿其附图，相同的附图标记都指示相同或类似的部分。

附图说明

图1图示了其自身车辆和目标车辆之间的关系；

图2是图示车至车距离计算装置的电子配置的框图；

图3和4是通过成像获得的图像的实例；

图5和6图示了驾驶趋向；

图7和8是目标-车辆图像的实例；和

图9图示了其自身车辆和目标车辆之间的关系。

具体实施方式

图1表示其自身车辆2和在车辆2前方行驶的目标车辆1之间的关系的侧视图。

其自身车辆(机动车辆)2在道路3上行驶，并且目标车辆(机动车辆)1在其自身车辆2的前方行驶，要计算目标车辆1的车至车距离d。

相机10被安装在其自身车辆2中，处于靠近车辆顶部的前端处。通过相机10对其自身车辆2前方的物体成像。安装相机10的位置在与道路3的高度h处。基于由相机10捕捉的图像，计算从其自身车辆2至目标车辆1的车至车距离d。通过从相机10至目标车辆1的距离中减去其自身车辆2的引擎盖长度Δd获得的长度，是从其自身车辆2至目标车辆1的车至车距离d。

图2是图示车至车距离计算装置的电子配置的框图。

车至车距离计算装置的整体操作由控制单元20控制。

相机10由成像控制单元23控制。如上所述，由相机10对其自身车辆2前方的物体成像。

图3是通过成像获得的图像30的实例。

图像30包括：道路图像3(由与道路3的附图标记相同的附图标记指示)，表示其自身车辆2沿其行驶的车道的道路3；和迎面而来的车辆沿其行驶的车道的道路图像3A。道路的中心线的图像5被显示在其自身行驶车道的道路图像3和迎面而来的车辆的行驶车道的道路图像3A之间。此外，路面边界块的图像4被显示在道路图像3的左侧上，以及道路图像3A的右侧上。

在该实施例中，利用消失点Pv，以便测量到目标车辆1的距离。

消失点Pv位于路面边界块4的延伸与中心线5的延伸相交的位置处。在无法找到这些延伸中的任一个的情况下，可通过这些延伸中的任一个与这些平行线相交(例如，导轨的延伸)的位置获得消失点Pv。

图4是通过成像获得的图像30A的实例。

图像30A包括目标-车辆图像1，目标-车辆图像1表示在其自身车辆2的前方行驶的目标车辆1。也围绕目标-车辆图像1显示框40，框40指定从图像30A检测出的目标-车辆1。

在该实施例中，检测目标-车辆图像1的下端的位置yb的Y坐标(沿垂直方向的坐标)，并且检测消失点Pv的Y坐标位置ye。使用检测到的位置yb和ye之间的差Δy，计算到目标车辆1的距离。

再次参考图2，当由相机10对其自身车辆2前方的物体成像时，表示所捕捉的图像的图像数据被输入至车辆图像检测电路11。在车辆图像检测电路11中，如上所述，从图像30中检测目标-车辆图像1。表示所检测到的目标-车辆图像1的数据被施加给下边缘位置决定电路12。

下边缘位置决定电路12检测在其自身车辆2的前方行驶的目标车辆(目标-车辆图像1)的下边缘的位置yb。表示所检测到的位置yb的数据被输入至下边缘位置修正电路13。下边缘位置修正电路13修正所检测到的下边缘位置yb。下文将描述关于该修正处理的细节。表示在下边缘位置修正电路13中修正的下边缘位置的数据被输入至距离计算电路15。

此外，表示被相机10捕捉的图像的数据也被输入至消失点检测电路14。消失点检测电路14从所捕捉的图像检测消失点。指示所检测到的消失点的位置ye的数据也被输入至距离计算电路15。

距离计算电路15利用诸如指示消失点位置ye的键入数据、以及指示目标车辆1的下边缘位置yb的数据的数据来计算到目标车辆1的距离。下文将描述关于该计算的细节。

表示每一单位时间的车至车距离的数据被输入至碰撞时间计算电路16、时间测量电路17和驾驶显示电路25。

时间测量电路17检查以确定车至车距离小于碰撞的危险将发生的危险距离的状态是否已经持续至特定程度。如果车至车距离小于危险距离的该状态持续至特定程度，则指示该事实的数据就被从时间测量电路17施加至警报单元18。警报单元18以警报声或警报显示等等的形式向车辆2的驾驶员发出警报。此外，记录控制单元21被控制，使得在记录单元22中，作为指示危险驾驶的移动图像数据以及作为连续静止图像数据，记录由相机10捕捉的图像数据。

当每一单位时间，表示车至车距离的数据被施加给碰撞时间计算电路16时，碰撞时间计算电路16就预测车至车距离将变为零的时间。如果碰撞预测时间达到预定时间，则碰撞时间计算电路16就将该效果的数据施加给警报单元18。警报单元18以上述方式发出警报。此外，以碰撞将不发生这样的方式控制发动机控制电路19，并且因而降低其自身车辆2的速度。

此外，由速度检测电路24检测其自身车辆2的速度。指示所检测到的速度的数据被施加给驾驶显示电路25。

驾驶显示电路25显示指示驾驶员的驾驶趋向的曲线，该曲线指示其自身车辆2的行驶速度与车至车距离之间的关系。

图5和6是驾驶趋向的显示的实例。在两个实例中，水平轴都是行驶速度的图，并且垂直轴都是车至车距离的图。

在图5和6中，曲线G指示行驶速度和车至车距离之间的关系，其被视为安全驾驶。

通过曲线G图示的行驶速度和车至车距离之间的关系取决于行驶速度而变化。如果行驶速度低，则比较短的车至车距离是可接受的。然而，如果行驶速度中等，则比较长的车至车距离是必需的。当行驶速度高时，长的车至车距离是必需的。

如果车至车距离大于通过曲线G指示的车至车距离，使得车至车距离和行驶速度之间的关系落入由阴影指示的区域S1中，则这指示安全驾驶模式。另一方面，如果车至车距离和行驶速度之间的关系落入区域S2中，使得车至车距离小于由曲线G指示的车至车距离，则这指示危险驾驶模式。按照行驶速度来获得这些模式。

图5图示了基于散布图的安全驾驶和危险驾驶趋势。

如上所述，图示了数字点50，数字点50指示行驶速度和车至车距离之间的关系。能够根据点50的分布来理解驾驶员的驾驶趋向。在图5中行驶速度低的情况下，驾驶员从事的是基本安全驾驶，但是当行驶速度升高至中等水平时，车至车距离缩短并且指示的趋向是一种危险驾驶。此外，将理解，当行驶速度高时，车至车距离变长并且指示的趋向是一种安全驾驶。例如，可以采用这样一种布置，其中在特定行驶速度下计算所需车至车距离和实际车至车距离之间的差Δ1，并且通知驾驶员该差Δ1的存在。

图6使用柱状图图示了驾驶员趋向。

通过柱状图的多个柱51-55图示行驶速度和车至车距离之间的关系。将理解，虽然当行驶速度低时产生的柱51、52指示存在必需的车至车距离，但是当行驶速度中等时产生的柱53、54指示车至车距离比必需的车至车距离短，因此该驾驶危险。此外，将理解，当行驶速度高时产生的柱55指示车至车距离是必需车至车距离，并且该驾驶比较安全。

因而，驾驶员的驾驶趋向由驾驶显示电路25显示。驾驶员能够使他自己在观看显示的同时，专心于安全驾驶。

此外，可采取下列布置，其中提取指示计算的行驶速度和车至车距离之间的关系的数据，并且上述驾驶显示在驾驶完结时被呈现在驾驶员家中或办公室等等中。

将参考图1和4描述一种使用目标-车辆图像的下边缘位置yb和消失点位置ye来计算到目标车辆的车至车距离d的方法。

参考图1，并且如上所述地，令d表示车至车距离，令Δd表示从相机10被安装在其自身车辆2上的位置至其自身车辆2前端的距离，并且令h表示安装相机10的高度。此外，令Δh1表示目标车辆1的后端的下边缘离道路3的高度。

此外，参考图4，并且如上所述地，令ye表示通过成像获得的图像30A中消失点Pv的Y坐标位置，令yb表示所检测到的目标-车辆图像1的后端的下边缘的Y坐标位置。此外，令Δy表示Y坐标位置ye和yb之间的距离。

如果我们令Δθ(rad)表示相机10的每一Y坐标值1的角分辨率，则下列等式1将成立。

Δy·Δθ(rad)＝(h-Δh1)/(d+Δd) 等式1

能够根据等式(1)计算车至车距离d。

图7是从所捕捉的图像30A检测到的目标-车辆图像1的一个实例。

所检测到的目标-车辆图像1包括轮胎的图像7。如果目标车辆被检测为包括轮胎图像7的目标-车辆图像1，则检测框41此时将比检测框40低，当在目标-车辆图像中不包括轮胎图像7时，产生检测框40。结果，如上文所述检测到的目标-车辆图像1的后端的下边缘的Y坐标位置yb将降低与轮胎图像7相当的量。因此，如图1所示，将考虑等效于目标车辆1的轮胎图像7的高度的部分，计算车至车距离d。根据下列等式2计算车至车距离d。

Δy·Δθ(rad)＝h/(d+Δd) 等式2

如果所检测到的目标-车辆图像1不包括轮胎图像7，则由下边缘位置修正电路13以将基于等式2计算车至车距离d这样的方式修正下边缘位置。通过验证检测框40或41的下部部分中是否不包括轮胎图像7，或者通过验证在其外侧上的框40或41之下是否不包括轮胎图像7，可以做出目标-车辆图像1是否不包括轮胎图像7的确定。

图8是从所捕捉的图像30A检测到的目标-车辆图像1的一个实例。

在前述实施例中，利用目标-车辆图像1的下边缘的Y坐标位置yb，计算车至车距离。然而，也能够通过利用目标-车辆图像1的后端的上边缘的Y坐标位置yu，计算车至车距离。

检测目标-车辆图像1的后端，并且被检测框42封入。检测框42封入目标-车辆图像1，以便排除目标车辆的后窗。检测框42的上边缘是Y坐标位置yu。

与图1相对应的图9是示出其自身车辆2和目标车辆1之间关系的侧视图。

由于目标车辆1的后端的上部部分处于具有离道路3的高度Δh2的位置，所以根据等式3计算车至车距离d。

Δy·Δθ(rad)＝(h-Δh2)/(d+Δd) 等式3

能够通过采用根据等式1或2计算的车至车距离d、以及根据等式3计算的车至车距离d的平均距离作为车至车距离下列方式来计算更精确的车至车距离。在根据等式3计算车至车距离d的情况下，将在上述下边缘位置决定电路12中决定上边缘位置yu，并且表示上边缘位置yu、下边缘位置yb以及消失点位置ye的数据将被输入至距离计算电路15。

由于在不偏离本发明的精神和范围的情况下，能够做出本发明的许多非常明显不同的实施例，所以将理解，除了所附权利要求中限定的之外，本发明不受其具体实施例限制。

Claims (2)

1.一种车至车距离计算装置，包括：

成像控制设备，用于控制已经安装在其自身车辆上的相机，以便对其自身车辆的前方成像；

边缘检测设备，用于从通过由所述相机成像获得的图像中，检测目标-车辆图像的上边缘和下边缘两者，所述目标-车辆图像表示目标车辆；

消失点检测设备，用于从通过由所述相机成像获得的所述图像中检测消失点；和

距离计算设备，所述距离计算设备，在令h表示安装所述相机的位置的高度，令Δh1表示由所述边缘检测设备所检测的、目标车辆的后端的下边缘离道路的高度，令Δd表示从上述相机被安装的位置至其自身车辆前端的距离，令Δy表示由所述消失点检测设备所检测的、消失点的Y坐标位置和目标-车辆的后端的下边缘的Y坐标位置之间的距离，令Δh2表示由所述消失点检测设备所检测的、目标车辆的后端的上部离道路的高度，令Δθ(rad)表示相机的每一Y坐标值的角分辨率的情况下，

将根据公式1计算的车至车距离d与根据公式3计算的车至车距离d的平均距离，或者根据公式2计算的车至车距离d与根据公式3计算的车至车距离d的平均距离作为目标车辆的车至车距离而计算，

所述公式1由如下公式表示：

Δy·Δθ(rad)＝(h-Δh1)/(d+Δd)，

所述公式2由如下公式表示：

Δy·Δθ(rad)＝h/(d+Δd)，

所述公式3由如下公式表示：

Δy·Δθ(rad)＝(h-Δh2)/(d+Δd)。

2.一种车至车距离计算装置的操作控制方法，所述方法包括下列步骤：

成像控制设备控制已经安装在其自身车辆上的相机，以便对其自身车辆的前方成像；

边缘检测设备从通过由所述相机成像获得的图像中，检测目标-车辆图像的上边缘和下边缘两者，所述目标-车辆图像表示目标车辆；

消失点检测设备从通过由所述相机成像获得的所述图像中检测消失点；和

距离计算设备在令h表示安装所述相机的位置的高度，令Δh1表示由所述边缘检测设备所检测的、目标车辆的后端的下边缘离道路的高度，令Δd表示从上述相机被安装的位置至其自身车辆前端的距离，令Δy表示由所述消失点检测设备所检测的、消失点的Y坐标位置和目标-车辆的后端的下边缘的Y坐标位置之间的距离，令Δh2表示由所述消失点检测设备所检测的、目标车辆的后端的上部离道路的高度，令Δθ(rad)表示相机的每一Y坐标值的角分辨率的情况下，

将根据公式1计算的车至车距离d与根据公式3计算的车至车距离d的平均距离，或者根据公式2计算的车至车距离d与根据公式3计算的车至车距离d的平均距离作为目标车辆的车至车距离而计算，

所述公式1由如下公式表示：

Δy·Δθ(rad)＝(h-Δh1)/(d+Δd)，

所述公式2由如下公式表示：

Δy·Δθ(rad)＝h/(d+Δd)，

所述公式3由如下公式表示：

Δy·Δθ(rad)＝(h-Δh2)/(d+Δd)。