CN104756172A - 用于车辆的向后移动指示装置 - Google Patents

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Abstract

一种向后移动指示装置被提供用于具有报警设备的车辆。该向后移动指示装置包含被布置为捕获表示在车辆附近的对象的图像数据的图像捕获设备。该向后移动指示装置还包含被布置为处理捕获的图像数据以提供指示车辆向后移动的信号的电子控制器。

Description

用于车辆的向后移动指示装置
技术领域
本申请涉及向后移动的车辆，并且特别地涉及用于诸如卡车的车辆的向后移动指示装置。
背景技术
当卡车驾驶员想要后退卡车时，驾驶员将卡车的变速器变换到倒档。在某些卡车中，位置传感器可操作地耦合至变速器从而在变速器处于倒档时检测。倒档位置传感器在其检测到变速器处于倒档时提供信号。使用倒档位置传感器的一个缺点是：即使来自倒档位置传感器的信号指示其它情况，但是有时卡车可能实际上并没有正在后退。使用倒档位置传感器的另一个缺点是：有时卡车可以在变速器没有处于倒档的情况下正在向后移动。因此，倒档位置传感器有时会提供卡车正在向后移动的错误指示或者卡车没有正在向后移动的错误指示。
在某些别的卡车中，速度传感器可操作地耦合至卡车的车轮，以提供指示车辆的对地速度的信号。在这种情况下，当轮速传感器检测到卡车的车轮正以超过预定速度的速度在向后方向上转动时，某些类型的轮速传感器和励磁环组件提供指示卡车向后移动的信号。使用轮速传感器的一个缺点是：即使来自轮速传感器的信号指示其它情况，但是有时卡车可能实际上正在向后移动。因为典型的变磁阻轮速传感器在很低的车轮转速下(诸如在卡车正缓慢后退时)不产生输出，所以可能发生这种情况。希望提供这样的向后移动指示装置：其提供当卡车实际正在向后移动时的正确指示。
发明内容
根据一个实施例，向后移动指示装置被提供用于具有报警设备的车辆。向后移动指示装置包含被布置为捕获代表在车辆附近的对象的图像数据的图像捕获设备。向后移动装置还包含被布置为处理捕获的图像数据以提供指示车辆向后移动的信号的电子控制器。
附图说明
图1是示出根据一个实施例来构造的向后移动指示装置的示意性框图。
图2是说明根据一个实施例的图1的向后移动指示装置的操作方法的流程图。
图3A、3B和3C示出了在图2的方法中被捕获并被处理的连续的图像帧。
具体实施方式
参照图1，装置10被提供用于在诸如卡车的车辆中使用。根据一个实施例来构造装置10。
图像捕获设备12捕获代表车辆前方的对象的图像数据。图像捕获设备12可以安装于车辆的仪表盘上。图像捕获设备12的其他安装位置也是可能的。例如，图像捕获设备12可以包含前视相机，诸如在来自位于俄亥俄州伊利里亚市(Elyria)的Bendix商用车系统有限责任公司的车道偏离预警系统中可获得的前视摄像机。相机12可以包括实时捕获图像数据的任何常规类型的高速数字视频摄像机。
雷达设备16捕获代表在车辆前方的对象的雷达数据。雷达设备16可以安装于车辆的前保险杠区域或引擎罩区域内。雷达设备16的其他安装位置也是可能的。例如，雷达设备16可以包含雷达检测器，例如从位于俄亥俄州伊利里亚市(Elyria)的Bendix商用车系统有限责任公司可获得的ACB系统中找到的雷达检测器。雷达16可以包括适合在车辆中使用的任何常规类型的雷达。尽管在图1中分开示出相机12和雷达16，但是可以想到，它们可以被集成为单个单元。
电子控制器20接收来自相机12的捕获的图像数据，并且将捕获的图像数据存储于图像数据存储器14中。控制器20还接收来自雷达16的捕获的雷达数据，并且将捕获的雷达数据存储于雷达数据存储器18中。控制器20、相机12、图像数据存储器14、雷达16和雷达数据存储器18可以包含常规的车辆视觉系统的部分，正如人们所知地。车辆视觉系统的某些构件可以取决于该视觉系统安装于其中的车辆的具体类型。包含控制器、相机、雷达和数据存储器的车辆视觉系统的结构和操作是已知的，并且因此将不作描述。
控制器20给报警设备22提供一个或多个信号。报警设备22可以位于车辆内，并且可以包括例如视觉、听觉及触觉设备的任意组合。作为替代地或除此以外，报警设备22可以位于车辆外，并且可以包括例如视觉和听觉设备的任意组合。
装置10的构件可以在车辆点火装置被接通时通电。装置10的构件协同操作以在车辆实际正向后移动时提供车辆正在向后移动的指示。按照下文将要描述的方法来提供向后移动指示。
参照图2，流程图200示出了根据一个实施例的图1的装置10的操作。用于使图1所示的控制器20能够根据图2所示的流程图200来执行操作步骤的程序指令可以嵌入控制器20内部的存储器中。作为替代地或除此以外，程序指令可以存储于控制器20外部的存储器中。例如，程序指令可以存储于车辆的不同控制器内部的存储器中。程序指令可以存储于任何类型的程序存储介质上，包括但不限于：外部硬盘、闪存盘和压缩盘。程序指令可以根据特定控制器的特征来重新编程。
以下将参照图3A、3B和3C来描述包含于流程图200中的步骤。在步骤202中，相机12在车辆的前进方向上捕获连续的图像帧。第一帧40示于图3A中，第二帧50示于图3B中，并且第三帧60示于图3C中。第一帧40在第一时刻被捕获，第二帧50在第一时刻之后的第二时刻被捕获，并且第三帧60在第二时刻之后的第三时刻被捕获。如图3A、3B、3C分别所示，虚设的网格70被叠加于每个图像帧之上。虚设的网格70有助于连续的图像帧之间的位移矢量的可视化，这将在本文中描述。
在步骤203中，雷达16(图1)捕获代表车辆前方的多个对象的相对位置的雷达数据，并且将捕获的雷达数据存储于雷达数据存储器18中。捕获的雷达数据随后被处理以对车辆前方的对象分类，如步骤204所示。捕获的雷达数据可以被处理以直接拒绝考虑某些对象，结果产生待在进一步的图像数据处理中使用的“亮点(bright spot)”，这将在下文详细描述。用于捕获雷达数据并随后处理雷达数据以将对象分类的技术是已知的，并且因此将不作描述。
在步骤205中，控制器20处理捕获的图像的第一帧40(图3A)以识别在第一帧40中多个对象的位置。如图3A所示，示出三个不同的示例对象41、42、43。第一帧40中识别的该三个对象41、42、43是通过来自步骤203的捕获的雷达数据来分类的在车辆前方的多个对象的一个子集。基于来自步骤203的捕获的雷达数据来识别第一帧40中对象41、42、43中每一个的位置。对象41、42、43中的每一个都分别在第一帧40中包含相对亮的亮点41a、42a、43a。对象41是运动型多用途车(“SUV”)，对象42是建筑物44的窗口，而对象43是汽车。来自雷达16的雷达数据以及来自相机12的图像数据的结合使用结果导致相对较高质量的亮点(诸如SUV 41、窗口42和汽车43)的识别。
SUV 41的亮点41a被表示为虚线圈，其中心为亮点41a的最亮点，窗口42的亮点42a被表示为虚线圈，其中心为亮点42a的最亮点。汽车43的亮点43a被表示为虚线圈，其中心为亮点43a的最亮点。建筑物44具有屋顶轮廓线45、地面线46、一组门47，以及图3A所示的其他窗口。树48位于紧邻建筑物处。在步骤206中，控制器20处理捕获的图像的下一图像帧(即，图3B所示的第二帧50)以识别该三个对象41、42、43的位置。
然后，在步骤208中，控制器20基于三个对象41、42、43在第二帧50中的位置相对于该三个对象在第一帧40中的位置的比较，针对该三个对象41、42、43中的每个对象计算各自的位移矢量。如图3B所示，位移矢量51与第一对象41关联，位移矢量52与第二对象42关联，而位移矢量53与第三对象43关联。更具体地，位移矢量51在对象41的亮点41a的中心在第一帧40(图3A)中所处的位置与对象41的亮点41b的中心现在在第二帧50(图3B)中所处的位置之间延伸。位移矢量52在对象42的亮点42a的中心在第一帧40(图3A)中所处的位置与对象42的亮点42b的中心现在在第二帧50(图3B)中所处的位置之间延伸。由于对象42从其在图3A所示的第一帧40中的位置到其在图3B所示的第二帧50中的新位置并没有移动很多，因而位移矢量52相对较短，并且因此在图3B中被示为小暗斑。类似地，位移矢量53在对象43的亮点43a的中心在第一帧40(图3A)中所处的位置与对象53的亮点43b的中心现在在第二帧50(图3B)中所示的位置之间延伸。
在步骤210中，来自步骤208的每个所计算的位移矢量被放置于各自的矢量组中。在本示例中，与第一对象41关联的位移矢量51被放置于第一矢量组中，与第二对象42关联的位移矢量52被放置于第二矢量组中，并且与第三对象43关联的位移矢量53被放置于第三矢量组中。
在步骤212中，控制器20分析包含于每个不同的矢量组中的(即，本示例中的第一、第二及第三矢量组中的每个组中的)矢量。然后在步骤214中基于对包含于不同的矢量组中的每个组中的矢量的分析来作出车辆是否正在向后移动的确定。例如，通过比较包含于连续的图像帧内的矢量的长度和方向来分析矢量以确定车辆是否正在向后移动。矢量分析的技术是已知的，并且因此将不作描述。
如果步骤214中的确定为否定(即，车辆被确定为没有正在向后移动)，则过程进行到步骤230，在该步骤230中，下一图像帧被从图像数据存储器14(图1)中检索。然后，过程返回到步骤202以按照刚才上文针对图3B所示的第二帧50所描述的相同方式来处理该下一图像帧(即，图3C所示的第三帧60)。
当过程返回到步骤202时，控制器20基于三个对象41、42、43在图3C所示的第三帧60中的位置相对于中该三个对象在图3B所示的第二帧50中的位置的比较，计算针对该三个对象41、42、43中的每个对象的另外的各自位移矢量。如图3C所示，位移矢量61与第一对象41关联，位移矢量62与第二对象42关联，并且位移矢量63与第三对象43关联。位移矢量61在第一对象41的亮点41b的中心在第二帧50(图3B)中所处的位置与对象41的亮点41c的中心现在在第三帧60(图3C)中所处的位置之间延伸，位移矢量62在第二对象42的亮点42b的中心在第二帧50(图3B)中所处的位置与第二对象42的亮点42c的中心现在在第三帧60(图3C)中所处的位置之间延伸。由于对象42从其在图3B所示的第二帧50中的位置到其在图3C所示的第三帧60中的新位置并没有移动很多，因而位移矢量62相对较短并且因此在图3C中被示为小暗斑。类似地，位移矢量63在对象43的亮点43b的中心在第二帧50(图3B)中所处的位置与对象43的亮点43c的中心现在在第三帧60(图3C)中所处的位置之间延伸。
与第一对象41关联的位移矢量61被放置在第一矢量组中，与第二对象42关联的位移矢量62被放置在第二矢量组中，并且与第三对象43关联的位移矢量63被放置在第三矢量组中。第一矢量组现在含有图3B所示的位移矢量51以及图3C所示的位移矢量61。第二矢量组现在含有图3B所示的位移矢量52以及图3C所示的位移矢量62。第三矢量组现在含有图3B所示的位移矢量53以及图3C所示的位移矢量63。
但是，如果之前的步骤214中的确定是肯定(即，车辆被确定为正在向后移动)，则过程进行到步骤216。在步骤216中，控制器20或者将信号发送给报警设备22以激活报警设备22从而向人报警车辆正在向后移动，或者直接向该车辆的总线发送信号，指示该车辆正在反向移动以允许该车辆的总线由该车辆上的另一个控制器读取。
应当理解，图3A、3B和3C所示的三个帧40、50、60以及虚设的网格70出于描述的目的而被放大示出。实际上，每秒有许多帧被捕获，虚设的网格70精细得多，并且针对对象计算许多位移矢量。例如，相机12可以提供具有640×480像素分辨率的图像，并且可以以例如每秒30帧的速度捕获图像。虚设的网格70可以包含例如1:1的网格。
应当清楚的是，通过对与包含于连续的图像帧中的明亮对象关联的位移矢量执行逐帧分析，推断出车辆的向后移动。
同样清楚的是，车辆中的人(诸如车辆驾驶员)或者车辆外的人(例如，在车辆附近工作的人)或者这两者被提供车辆正在向后移动的警报或警告。在不使用任何轮速传感器的情况下并且在不使用任何倒档位置传感器的情况下，提供车辆正在向后移动的警报或警告。由此提供车辆实际上正在向后移动的正确指示。该正确指示独立于来自轮速传感器的任何信号并且独立于来自倒档位置传感器的任何信号。因此，即使来自车辆的车轮传感器的信号可能不足以提供车辆正在向后移动的指示，还是提供了车辆正在向后移动的正确指示。
应当清楚的还有，上述装置10为车辆提供了增强的自动后退报警系统，不管是车辆有计划地正在向后移动(诸如当车辆驾驶员正在倒车时)，还是车辆意外地正在向后移动(诸如当车辆在重力的作用下正在缓慢后退时)。后退报警系统是自动的，因为警报或警告可以在车辆驾驶员没有任何干预的情况下被提供。
尽管以上的描述描述了其中代表对象自身的一部分的像素被识别并被处理以计算位移矢量的实施例，但是可以想得到，在对象附近的像素可以被识别并被用作参考像素以计算针对对象的位移矢量。例如，代表与行人(即，对象)相邻的最近路面的像素可以用作第一参考像素，以计算针对该对象的第一位移矢量，并且代表与路灯柱(即，另一个对象)相邻的最近路面的另一个像素可以用作第二参考像素，以计算针对该对象的第二位移矢量。在本示例中，如果作出了第一及第二位移矢量的长度均在增大但是第一及第二参考像素之间的估计距离保持不变的确定，则可以得到车辆正在向后移动的结论。作为替代地或除此以外，如果作出了第一位移矢量或第二位移矢量或两者保持不变但是至少一个对象与车辆之间的距离正在增大的确定，则可以得到车辆正在向后移动的结论。其他实施例也是可以的。
此外，尽管以上的描述描述了三个对象在连续的图像帧中被识别，但是可以想得到，任何数量的对象都可以被识别。例如，在连续的图像帧中可能仅识别两个对象。因此，可以想得到，任何数量的位移矢量组都可以被定义并被用于确定车辆是否正在向后移动。
此外，尽管以上的描述描述了相对明亮的对象的轮廓在连续的图像帧中被识别，但是可以想得到相对较不明亮的对象的轮廓被识别。对象可以是可移动对象或静止对象。可移动对象(明亮的和不明亮的)包括例如小汽车、卡车、行人和摩托车。静止对象(明亮的和不明亮的)包括例如路灯柱、交通灯和路标。这些仅为对象的示例，并且其他对象也可以。
尽管以上的描述描述了对一个电子控制器的使用，但是可以想得到，任何数量的电子控制器都可以被使用。例如，或者相机12可以具有它自己的专用电子控制器，或者雷达16可以具有它自己的专用电子控制器，或者两者均可以具有它们自己的专用电子控制器。而且，可以想得到，任意类型的电子控制器都可以被使用。适合用于车辆中的电子控制器是已知的，并且因此不作描述。
此外，尽管以上的描述将控制器20描述为对来自相机12的视频图像数据进行连续处理，但是可以想得到，图像数据处理在车辆的对地速度超过预定的速度阈值时会停止。车辆的对地速度可以从车辆的总线或者从轮速传感器读取。轮速传感器可以包括变磁阻车轮传感器，该变磁阻车轮传感器在车辆的对地速度达到大约3到5英里/小时的时候开始产生信号。
另外，尽管以上的描述将装置10描述为包含相机12和雷达16的组合，但是可以想得到，装置10可以仅包含相机12而不包含雷达。在这种情况下，图1所示的框16和18要省略，并且图2所示的步骤203和204也要省略。
此外，尽管以上的描述将相机12描述为捕获实时图像数据的视频摄像机，但是可以想得到，也可以使用捕获静止帧的图片相机。例如，相机12可以包括提供彩色图片的单独屏幕截图的彩色相机。应当清楚的是，来自视频摄像机的单个视频帧可以被看作是单个屏幕截图。
尽管以上的描述将相机12描述为安装于车辆的前方(诸如仪表盘上)，但是可以想得到，相机12可以安装于车辆前方以外的其他位置。例如，相机12可以安装于车辆的一侧或者车辆的后部。还可以想得到，相机12捕获代表在车辆附近的且在车辆前方以外的其他方位的对象的图像数据。例如，相机12可以捕获代表车辆后方的对象的图像数据。在本示例中，包含于用于确定车辆是否正在向后移动的算法中的规则需要基于对象现在处于车辆的后方而非车辆的前方的事实相应地进行修改。
另外，尽管以上的描述将装置10描述为在诸如卡车的重型车辆中使用，但是可以想得到，装置10也可以在诸如轿车的非重型车辆中使用。还可以想得到，装置10可以用于可能向后移动的其他类型的“车辆”，诸如客车、机场客运有轨电车、高尔夫球车、轨道车、推土车和叉车等。
虽然已经通过对示例过程及系统构件的描述说明了本发明，并且虽然已经详细描述了各种过程及构件，但是申请人并非意在限定或者以任何方式将所附权利要求书的范围限制于这样的细节。附加的修改对于本领域技术人员而言同样是显而易见的。因此，本发明最广泛的方面并不限于所示出的及所描述的具体的细节、实现或说明性示例。因此，在不脱离本申请人的总体发明概念的精神或范围的情况下可以脱离这些细节。

Claims (23)

1.一种用于具有报警设备的车辆的向后移动指示装置，所述向后移动指示装置包含：
图像捕获设备，被布置为捕获代表所述车辆附近的对象的图像数据；以及
电子控制器，被布置为处理捕获的图像数据以提供指示所述车辆向后移动的信号。
2.根据权利要求1所述的向后移动指示装置，其中被布置为处理所述捕获的图像数据的所述电子控制器包括如下的电子控制器，该电子控制器被布置为识别所述捕获的图像数据中的多个对象并且为所述多个对象中的每个对象计算多个位移矢量。
3.根据权利要求2所述的向后移动指示装置，其中被布置为处理所述捕获的图像数据的所述电子控制器包括如下的电子控制器，该电子控制器被布置为将计算的位移矢量中的每一个放置于与所述多个对象中的各个对象相关联的各自的矢量组中。
4.根据权利要求1所述的向后移动指示装置，还包含被布置为捕获代表所述车辆附近的对象的雷达数据的雷达设备。
5.根据权利要求4所述的向后移动指示装置，其中捕获的雷达数据与捕获的图像数据的结合包含代表所述车辆附近的多个对象的多个高质量的亮点。
6.根据权利要求5所述的向后移动指示装置，其中所述电子控制器被布置为分析捕获的雷达数据和捕获的图像数据，以基于对所述捕获的雷达数据和所述捕获的图像数据的分析来确定所述车辆是否正在向后移动。
7.根据权利要求1所述的向后移动指示装置，其中所述电子控制器被布置为将所述信号施加于所述报警设备以向人报警所述车辆正在向后移动。
8.根据权利要求7所述的向后移动指示装置，其中被布置为施加所述信号的所述电子控制器包括如下的电子控制器，该电子控制器被布置为将所述信号施加于所述报警设备以向所述车辆中的人报警所述车辆正在向后移动。
9.根据权利要求7所述的向后移动指示装置，其中被布置为施加所述信号的所述电子控制器包括如下的电子控制器，该电子控制器被布置为将所述信号施加于所述报警设备以向所述车辆外的人报警所述车辆正在向后移动。
10.根据权利要求1所述的向后移动指示装置，其中所述图像捕获设备被布置为捕获代表所述车辆前方的对象的图像数据。
11.根据权利要求1所述的向后移动指示装置，其中所述图像捕获设备被布置为捕获代表所述车辆后方的对象的图像数据。
12.根据权利要求1所述的向后移动指示装置，其中所述图像捕获设备包括与所述电子控制器通信的专用控制器。
13.根据权利要求1所述的向后移动指示装置，其中所述电子控制器被布置为在所述车辆的对地速度被确定为超过预定的速度阈值时停止对捕获的图像数据的处理。
14.一种用于具有变速器倒档和至少一个轮速传感器的车辆的向后移动指示装置，所述向后移动指示装置包含：
报警设备；以及
用于提供独立于所述变速器倒档的操作以及所述至少一个轮速传感器的操作的指示所述车辆向后移动的一个或多个信号的部件。
15.根据权利要求14所述的向后移动指示装置，其中所述报警设备包括位于所述车辆中的并且在被激活时向所述车辆中的人报警所述车辆正在向后移动的视觉指示器、听觉指示器和触觉指示器中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的向后移动指示装置，其中所述部件包含(i)用于捕获代表所述车辆前方的对象的视频图像数据的视频成像摄像机，以及(ii)电子控制器，用于逐帧地处理捕获的视频图像数据以提供指示所述车辆向后移动的信号并且用于激活视觉指示器、听觉指示器和触觉指示器中的至少一个以向所述车辆中的人报警所述车辆正在向后移动。
17.根据权利要求14所述的向后移动指示装置，其中所述报警设备包括位于所述车辆外的并且在被激活时向所述车辆外的人报警所述车辆正在向后移动的视觉指示器和听觉指示器中的至少一个。
18.根据权利要求17所述的向后移动指示装置，其中所述部件包含(i)用于捕获代表所述车辆前方的对象的视频图像数据的视频成像摄像机，以及(ii)电子控制器，用于逐帧地处理捕获的视频图像数据以提供指示所述车辆正在向后移动的信号并且用于激活视觉指示器和听觉指示器中的至少一个以向所述车辆外的人报警所述车辆正在向后移动。
19.一种可由具有存储器的计算机读取的程序存储介质，所述介质有形地实现可由所述计算机执行以执行用于处理在具有报警设备的车辆附近的对象的图像的方法步骤的一或多个指令程序，所述方法包括以下步骤：
在第一时刻接收含有在所述车辆附近的第一及第二对象的第一图像；
在所述第一时刻之后的第二时刻接收含有在所述车辆附近的所述第一及第二对象的第二图像；并且
基于(i)所述第一对象在所述第一及第二图像中的相对位置的比较，以及(ii)所述第二对象在所述第一及第二图像中的相对位置的比较，确定所述车辆是否正在向后移动。
20.根据权利要求19所述的程序存储介质，其中所述方法包括以下步骤：
在基于所述第一对象在所述第一及第二图像中的相对位置的所述比较以及所述第二对象在所述第一及第二图像中的相对位置的所述比较作出所述车辆正在向后移动的确定时，发送信号以激活所述报警设备从而向人报警所述车辆正在向后移动。
21.根据权利要求20所述的程序存储介质，其中(i)所述第一及第二图像中的每一个还含有第三对象，(ii)所述车辆是否正在向后移动的所述确定还基于所述第三对象在所述第一及第二图像中的相对位置，并且(iii)在基于所述第一对象在所述第一及第二图像中的相对位置的比较、所述第二对象在所述第一及第二图像中的相对位置的比较以及所述第三对象在所述第一及第二图像中的相对位置的比较作出所述车辆正在向后移动的确定时，所述发送信号以激活所述报警设备发生。
22.根据权利要求20所述的程序存储介质，其中发送信号以激活所述报警设备从而向人报警所述车辆正在向后移动包括发送信号以激活所述报警设备从而向所述车辆内的人报警所述车辆正在向后移动，或者向所述车辆外的人报警所述车辆正在向后移动。
23.根据权利要求19所述的程序存储介质，其中(i)在第一时刻接收含有在所述车辆附近的第一及第二对象的第一图像包括在所述第一时刻接收含有在所述车辆前方的所述第一及第二对象的所述第一图像，并且(ii)在第二时刻接收含有在所述车辆附近的所述第一及第二对象的第二图像包括在所述第二时刻接收含有在所述车辆前方的所述第一及第二对象的所述第二图像。
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