CN104786932A - 车体转向感应辅助摄影方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种车体转向感应辅助摄影方法及其装置，通过侦测车辆动态的步骤取得车辆的移动方向及位置信息，驱动一摄影机自动摄取车辆转弯时的视觉死角区域，以协助驾驶者提升行车安全，包含：一车辆动态传感器，用于取得车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息；一控制器，依据前述的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息产生一调整信号；一摄影机，用于摄取视觉死角区域的影像；一伺服机构，与控制器电连接，依据调整信号驱动摄影机转动，以调整摄影机的拍摄视角；以及一显示器，与摄影机电连接用于显示摄影机摄取的影像。

Description

车体转向感应辅助摄影方法及其装置

技术领域

本发明是有关于一种车辆转弯的视觉死角的摄影方法及其装置，特别是一种可以在大型车辆转弯时辅助车辆驾驶者监控视觉死角的车体转向感应辅助摄影方法及其装置。

背景技术

已知有许多的辅助装置用于协助驾驶者观察车辆周围的路况或环境情况，但是对于车辆的驾驶者而言每一种车辆仍然存在特定的视觉死角区域，特别是车辆在转弯时的内轮差更容易产生视觉死角区域，这种情形对于车长较大的大型车辆例如半联结车(一般所称的货柜车即属此种车辆)最为严重。一辆联结有20呎长的货柜的半联结车的全长约为14公尺(M)，而联结有40呎长的货柜的半联结车的全长更可达20公尺(M)，由于半联结车是由一部曳引车与一辆重型半拖车所组成的车辆，在转弯时曳引车的前轮轨迹和其后方联结的重型半拖车(装载货柜的部份)的后轮轨迹的差距，使得半联结车因为内轮差而产生的视觉死角区域范围极大，而且在半联结车转弯的过程中，驾驶者所在的曳引车的后视镜令驾驶者在转弯的过程中无法全程看到大部份内轮差的范围，所以半联结车很容易因为驾驶者看不到视觉死角区域而造成令人遗憾的交通事故。

为了辅助车辆驾驶者观看车辆的视觉死角区域，已有许多相关的技术被提出，在已核准公告的中国台湾发明专利I333904“汽车辅助视讯告警装置”，利用多组影像撷取组件分别撷取汽车的左前、右前、左后、右后及正后方的影像，通过一视频辨识单元辨识影像，在影像中的移动物体、异常状态、车后方是否有移动物体或有物体快速变大时，通过切换的方式将影像显示于一显示器将影像输入，以及利用声光警报提示驾驶人。已核准公告的中国台湾发明专利I405682“利用灯号信号启动的车侧影像辅助系统”，是依据车辆的左方向灯号、右方向灯号、倒车灯号和警示灯号启动时的启动信号，在一默认的临界时间后启动两个分设于左右车侧的摄影装置摄取对应车侧的影像，再将影像显示于显示器装置。以上的已知技术需要多个影像撷取组件或摄影装置，而且摄影装置的摄影视角固定不动，无法自动调整摄影机对车辆转弯时的视觉死角进行监视摄影，不适用于具有较大车长的大型车辆。

在已核准公告第588003号的中国台湾发明专利“应用于车外状况监视器的监视范围调整装置及方法”，利用一侦测器因应轮胎的转向幅度大小、车辆方向盘的转向幅度大小、车辆上的电子罗盘或是全球定位系统的输出信号产生一调整信号，再利用一控制器因应调整信号的变化而使车外状况监视器由一监视范围启始位置改变到至少两种不同监视范围的工作位置。此一已知技术可以将车外状况监视器的监视范围改变到至少两种不同监视范围，其监视范围的调整仍有预定的位置，而非线性的连续调整监视范围；另一方面，要取得车辆的轮胎的转向幅度或是方向盘的转向幅度，由于涉及车辆的轮胎和方向盘的机械运动的侦测，在实施上较为麻烦，再一方面，车辆的方向盘或是轮胎的转向运动与车体的转弯动作，在车辆的转弯过程并非一直维持正相关的关系，具体而言，车辆的车体在未完全通过转角时，轮胎和方向盘就已开始反向的回正操作，尤其是半联结车这种车身长度较大的车辆，曳引车在转弯后开始直线行驶时，后侧的重型半托车的车体可能还处于转向运动中，甚至还未完全离开内轮差所造成的视觉死角区域，如果依据轮胎和方向盘的转向幅度大小立即调整车外状况监视器的监视范围，可能会有在车辆尚未完成转向运动前,就提早调整回复并离开监视范围的问题；另一方面,以民用的全球定位系统(GPS)而言，其定位精度大约在10公尺(M)的范围，因此，依据GPS的信号调整车外状况监视器的监视范围在实用上仍有很大的误差，恐难以实时获得准确的监视范围。

发明内容

本发明的目的之一在提供一种可以在大型车辆转弯时辅助车辆驾驶者监控视觉死角的车体转向感应辅助摄影方法及其装置。

本发明车体转向感应辅助摄影方法的一实施例包含：

在车辆设置一可以调整拍摄视角的摄影机，并利用摄影机以一默认的初始拍摄视角摄取视觉死角区域的影像；

显示摄影机摄取的影像于一显示器；

利用一陀螺仪(gyroscope)、一线性加速度传感器(G-sensor)和一全球定位系统(GPS)取得车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息；以及

提供一控制器，利用控制器对车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息进行处理，依据处理结果调整摄影机的拍摄视角。

在本发明车体转向感应辅助摄影方法的一实施例中，包含：依据方位角信息的变动量开始调整摄影机的拍摄视角，以及依据方位角信息的变动量连续调整摄影机的拍摄视角。

在本发明车体转向感应辅助摄影方法的一实施例中，包含：在转弯车辆驶离转弯路口一段预设的距离后，将摄影机的拍摄视角回复至初始拍摄视角并停止。

本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例，包含：

一车辆动态传感器，用于取得车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息；

一控制器，依据前述的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息产生一调整信号；

一摄影机，装置于车体的外侧以一默认的初始拍摄视角摄取车辆的视觉死角区域的影像；

一伺服机构，与控制器电连接，依据调整信号驱动摄影机转动，以调整摄影机的拍摄视角；以及

一显示器，与摄影机电连接用于显示摄影机摄取的影像。

在本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例中，车辆动态传感器包含一陀螺仪、一线性加速度传感器和一全球定位系统，用于取得车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息。

在本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例中，摄影机为一种红外线摄影机且包含一红外线发射组件。

在本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例中，摄影机及伺服机构系装设于车辆的车体右侧车外的后视镜。

有关本发明的其他功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

图1，为本发明车体转向感应辅助摄影方法的一实施例的步骤流程图。

图2，为本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例的功能方块图。

图3，为本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例构造图，显示摄影机及伺服机构装设车辆的车体右侧车外的后视镜。

图4，为本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例构造图，绘示后视镜、显示器和驾驶者的位置关系。

图5A，为本发明车体转向感应辅助摄影方法及其装置的一动作示意图。

图5B，为本发明车体转向感应辅助摄影方法及其装置的一动作示意图。

图5C，为本发明车体转向感应辅助摄影方法及其装置的一动作示意图。

图5D，为本发明车体转向感应辅助摄影方法及其装置的一动作示意图。

图5E，为本发明车体转向感应辅助摄影方法及其装置的一动作示意图。

图6，为本发明车体转向感应辅助摄影方法及其装置的一动作示意图。

图7，为本发明车体转向感应辅助摄影装置的另一实施例的功能方块图。

符号说明

10  车辆动态传感器

11  陀螺仪

12  线性加速度传感器

13  全球定位系统

20  控制器

30  摄影机

31  数字影像记录器

40  伺服机构

50  显示器

60  后视镜

61  支撑架

A1  初始拍摄视角的拍摄范围

A2～A4  拍摄范围

D1  距离

D2  预设的一段距离

H  曳引车

L1  摄影机的拍摄轴线

L2  车体轴线

P1  基准位置

P2  曳引车所在位置

P3  开始右转的位置

具体实施方式

首先请参阅图1，本发明车体转向感应辅助摄影方法的一实施例的步骤，包括：

在车辆设置一可以调整拍摄视角的摄影机，并利用摄影机以一默认的初始拍摄视角摄取视觉死角区域的影像；

显示摄影机摄取的影像于一显示器；

利用一陀螺仪、一线性加速度传感器和一全球定位系统取得车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息；以及

提供一控制器，利用控制器对车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息进行处理，依据处理结果调整摄影机的拍摄视角。

请参阅图2，为本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例的功能方块图，通过车体转向感应辅助摄影装置实现上述方法的步骤。

本发明车体转向感应辅助摄影装置的一实施例，包含：

一车辆动态传感器10，包含至少一陀螺仪11、一线性加速度传感器12和一全球定位系统13，用于取得车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息；

一控制器20，依据前述的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息产生一调整信号；

一摄影机30，装置于车体的外侧以一默认的初始拍摄视角摄取车辆的视觉死角区域的影像；

一伺服机构40，与控制器20电连接，依据调整信号驱动摄影机30转动，以调整摄影机30的拍摄视角，伺服机构40的一种实施方式可以是微型的伺服马达机构；以及

一显示器50，与摄影机30电连接用于显示摄影机30摄取的影像。

摄影机30的一种实施方式可以是一种红外线摄影机30，也可以是附设有红外线发光组件(如红外线发光二极管)的红外线摄影机30，摄影机30的另一种实施方式是数字影像捕获设备，例如采用光耦合组件(Charge CoupledDevice,CCD)和互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-OxideSemiconductor,CMOS)其中任一种影像传感器的摄影机30。在本发明的另一种实施例，如图7所示其中还可以设置一数字影像记录器31(DVR)，数字影像记录器31与摄影机30连接用以记录摄影机摄取的影像，进而能实现行车记录器的功能；摄影机30和伺服机构40的实施方式可以采用有线连接，或是利用无线传输的方式和控制器20连接，通过无线传输的方式控制伺服机构40，以及将摄影机30拍摄的影像传输给控制器20和数字影像记录器31。

以左驾(驾驶者位于左侧)的车辆而言，车辆在转弯特别是右转时，视觉死角区域是位于车辆的右侧，因此摄影机30可以装设在车辆的车体右侧车外用于摄取车辆右侧的影像，同理，对于右驾的车辆而言，视觉死角区域是在车辆左转弯时出现在车辆的左侧，因此摄影机30将会装设在车辆的车体左侧车外；在本发明方法的一种实施方式，以左驾的车辆为例作进一步的说明，本发明是将摄影机30装设于车辆的车体右侧车外的后视镜60附近的位置(见图3)，具体而言，可以装设在不影响驾驶者观看后视镜的位置，例如大型车辆的后视镜的支撑架61，通过向外伸出车体一段距离的支撑架61令摄影机30获得较佳的拍摄范围。

以半联结车为例，在本发明的一实施方式中，摄影机30默认的初始拍摄视角所能拍摄的范围A1可与后视镜相同或接近，换言之，如图5A所示，摄影机30的初始拍摄视角的拍摄范围A1和驾驶者通过后视镜沿着车辆的车体右侧向后延伸的视觉范围相同或接近；在本发明的一实施例中，显示器50可安装在驾驶者观看后视镜的同时可以目视看到的视野为佳，如图4所示，以左驾(驾驶者位于左侧)的车辆而言，显示器50可安装在驾驶室中介于驾驶者和右侧后视镜60之间的位置，驾驶者观看右侧后视镜60的同时也能方便的观看到摄影机30拍摄到的影像，大幅提高了行车的安全性。

依据本发明的一较佳实施方式，车辆动态传感器10是以取得车辆的车头的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息为佳，具体而言，以半联结车为例是取得曳引车(驾驶者所乘坐的车头)的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息，其中的方位角信息为曳引车的行驶方向的角度变化量，因此在本发明的一实施例中，车辆动态传感器10如图4所示，可以装设在车辆的车头位置或是驾驶室的前挡风玻璃的内侧中央位置。

线性加速度传感器12主要是提供速度和位移的信息，而陀螺仪11提供方位角(Heading)信息，这些传感器所提供的信息经过控制器20的处理和演算输出车辆的定位信息如NMEA(National Marine Electronics Association)格式；取得定位信息的一种实施方式是通过航位推算(Dead Reckoning,DR)的方式取得，分别利用线性加速度传感器12和陀螺仪11所侦测到的行车距离(TravelingDistance)和旋转率(Turn Rate)经过计算后即可获得；定位信息的一种实施方式是采相对定位(Relative Positioning)，相对定位是指目前所计算出来的位置和之前的位置有关。在本发明的一种实施方式，包含利用线性加速度传感器12和陀螺仪11所侦测到的行车距离和旋转率以及全球定位系统13的位置信息，经由控制器20处理与计算，获得车辆所在位置的位置信息。

依据本发明方法的一实施例，是在侦测到车辆开始转弯时开始调整摄影机30的拍摄视角，以开始转弯时车辆的所在位置作为基准位置，在车辆转弯的过程中持续计算车辆当前位置和基准位置之间的相对位置信息，再依据相对位置信息调整摄影机30的拍摄视角。

以下配合图5A至图5E说明本发明车体转向感应辅助摄影方法及其装置应用于半联结车的运作情形；首先请参阅图5A，半联结车在直行时(假设行驶方向为朝图纸上方,其假设为北)，摄影机30的初始拍摄视角的拍摄范围A1和驾驶者通过后视镜沿着车辆的车体右侧向后延伸的视觉范围相同或接近，车辆动态传感器10侦测到半联结车的曳引车H的移动方向保持往北直行的情形下，摄影机30将会维持在初始拍摄视角。

当半联结车接近道路的转弯位置，如图5B所示，首先由曳引车H开始向右转弯(假设进行向右的90度转弯)，车辆动态传感器10侦测到半联结车的曳引车H的方位角开始产生变化，依据本发明方法会在侦测到车辆开始转弯时，开始调整摄影机30的拍摄视角，调整的方式是渐近且逐步增加摄影机30的拍摄轴线L1和曳引车H的车体轴线L2之间的夹角θ1，其中一种实施方式是以开始转弯时的定位信息将曳引车H的所在位置作为基准位置P1，随着曳引车H持续转弯的过程中(可由方位角的变化显示曳引车H仍维持向右转弯的趋势加以判断而得知)，计算车辆当前位置Pn和基准位置P1之间的相对位置信息，再依据相对位置信息调整摄影机的拍摄视角，换言之，控制器20会依据方位角信息的变动量控制伺服机构40驱动摄影机30持续转动，进而连续调整摄影机30的拍摄视角；如图5C所示，当曳引车H向右转直到曳引车H和后方重型半托车T之间的夹角到达最大时，摄影机30的拍摄范围A1将可包含视觉死角区域的范围(图中以斜线表示的阴影区域)。

如图5D所示，半联结车的后方重型半托车T仍未完全通过转角时，曳引车H的轮胎和方向盘就已开始进行反向的回正操作，此时曳引车H的行驶方向也已渐渐趋向朝东方向的直行路径，换言之，相对于基准位置P1而言，曳引车H的方位角变化亦逐渐趋缓，接着曳引车H的行驶方向会进行朝东方向的直行状态，当车辆动态传感器10侦测到半联结车的曳引车H的方位角不再产生变化，控制器20将会以此时曳引车H的所在位置P2作为新的基准位置，以所在位置P2为起点开始计算曳引车H离开所在位置P2的距离D1(如图5E所示)，并且在距离D1达到预设的一段距离D2后，由控制器20控制伺服机构40将摄影机30的拍摄视角回复至初始拍摄视角。然后在下一次侦测到车辆再次发生转弯动作时，再次依据相同的方法步骤调整摄影机30的拍摄视角。实务上，由于车辆的车体长度因车辆种类的不同而有差异，例如：一辆联结有20呎长的货柜的半联结车的全长约为14公尺(M)，而联结有40呎长的货柜的半联结车的全长更可达20公尺(M)，因此，应在车辆全长通过转弯处并且回到直线行驶后，才能将摄影机30的拍摄视角驰返回复至初始拍摄视角，因此，默认的一段距离D2应依车辆的全长决定较佳。

请参阅图6，说明装配本发明车体转向感应辅助摄影装置的车辆在S形路线行驶的过程中，控制器20控制伺服机构40驱动摄影机30调整拍摄视角的情形。假设车辆在直线行驶到达位置P3后首先向右转弯(朝向图中的东方转弯)，车辆动态传感器10侦测到半联结车的曳引车H的方位角开始产生变化，而且方位角的变化显示曳引车H仍维持向右转弯的趋势，依据本发明方法会在侦测到车辆开始转弯时，开始调整摄影机30的拍摄视角，而且摄影机30的拍摄视角会随着曳引车H的方位角而渐渐改变，在车辆行驶至位置P4时方向盘开始朝反方向回正用以控制曳引车H转为向左转弯(朝向图中的北方转弯)，此时车辆动态传感器10侦测到的方位角变化的趋势表示曳引车H已改为向左转弯而非先前向右转弯的趋势，控制器20控制伺服机构40停止驱动摄影机30的转动，令摄影机30的位置维持不变，曳引车H由位置P4移动至位置P5的过程中，曳引车H持续保持向左转弯的动作，由于摄影机30是装置于支撑架61且未被伺服机构40驱动转动，因此摄影机30的拍摄范围会随着曳引车H的转向动作而变化，如图6中斜线表示的数个连续的拍摄范围A2～A4；在通过位置P5后，方向盘再次朝反方向回正用以控制曳引车H转为向右转弯(朝向图中的北方转弯)，此时车辆动态传感器10侦测到的方位角变化的趋势表示曳引车H已改向右转弯而非先前向左转弯的趋势，最后当曳引车H通过位置P6朝向北方直线行驶一段距离D1，并且在距离D1达到预设的一段距离D2后，由控制器20控制伺服机构40将摄影机30的拍摄视角回复至初始拍摄视角。

虽然本发明已通过上述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围以权利要求中所界定的内容为准。

Claims (7)

1.一种车体转向感应辅助摄影方法，其特征在于，可以在大型车辆转弯时辅助车辆驾驶者监控视觉死角区域，包含：

在车辆设置一可以调整拍摄视角的摄影机，并利用该摄影机以一默认的初始拍摄视角摄取该视觉死角区域的影像；

显示该摄影机摄取的影像于一显示器；

利用一陀螺仪、一线性加速度传感器和一全球定位系统取得车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息；以及

提供一控制器，利用该控制器对车辆移动的该方位角信息、该速度信息、该位移信息和该位置信息进行处理，依据处理结果调整该摄影机的拍摄视角。

2.如权利要求1所述的车体转向感应辅助摄影方法，其特征在于，包含：在该方位角信息的变动量表示车辆开始转弯时开始调整该摄影机的拍摄视角，以及依据该方位角信息的变动量连续调整该摄影机的拍摄视角。

3.如权利要求1所述的车体转向感应辅助摄影方法，其特征在于，包含：在转弯的该车辆驶离转弯路口一段预设的距离后，将该摄影机的拍摄视角回复至该初始拍摄视角。

4.一种车体转向感应辅助摄影装置，其特征在于，可以在大型车辆转弯时辅助车辆驾驶者监控视觉死角区域，包含：

一车辆动态传感器，包括至少一陀螺仪、一线性加速度传感器和一全球定位系统，用于取得车辆移动的方位角信息、速度信息、位移信息和位置信息；

一控制器，依据该方位角信息、该速度信息、该位移信息和该位置信息产生一调整信号；

一摄影机，装置于车体的外侧以一默认的初始拍摄视角摄取车辆的该视觉死角区域的影像；

一伺服机构，与该控制器电连接，依据该调整信号驱动该摄影机转动，以调整该摄影机的拍摄视角；以及

一显示器，与该摄影机电连接用于显示该摄影机摄取的影像。

5.如权利要求4所述的车体转向感应辅助摄影装置，其特征在于，该摄影机及该伺服机构装设于车辆的车体右侧车外的后视镜。

6.如权利要求4所述的车体转向感应辅助摄影装置，其特征在于，该摄影机为一种红外线摄影机。

7.如权利要求4所述的车体转向感应辅助摄影装置，其特征在于，包含一数字影像记录器，该数字影像记录器与该摄影机连接用以记录该摄影机摄取的影像。