CN106853794A - 运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法及系统，依据装设于移动载具上的结构光投影模块连续投影结构光至物体并反射回结构光摄像单元的多个光图像信息，计算出物体的距离及移动方向，并在移动载具转弯时依据物体的距离及移动方向判断物体是否在移动载具的内轮差范围内，若是的话则发出声响警告驾驶人员，可以藉此提高行车的安全性。

Description

运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法及系统

技术领域

本发明是有关于一种警示系统，特别是有关于对不同移动载具各自的内轮差范围内的物体进行警示的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法及系统。

背景技术

汽车做为日常生活中最常见的移动载具，其至少设置了左侧后照镜、右侧后照镜、正后方后照镜，用以将车辆的左后方、右后方及正后方的影像藉由后照镜的反射呈现给汽车的驾驶人员，但是由这些后照镜所能呈现给驾驶人员的视野范围有限，又因为后照镜为了给予驾驶人员更为宽广的视野势必要使用凸透镜，然而凸透镜的成像为缩小而正立的虚像，会产生近距离的物体在透过凸透镜成像时有此物体较远的错觉，会使得驾驶人员难以掌握实际与物体的距离。

且当汽车在道路行驶时，除了会受到视野范围受限及距离感有误差外，更有可能因为精神疲劳或其它用路人不守法等因素，使得驾驶人员、乘客以及行人的生命安全双双受到威胁。为了提高安全性，不少被动安全配备已为汽车出厂时的标准配备，而主动安全配备也在各大车厂的努力下被持续开发。

在现有技术中已有些许可实时警告使用者的安全警示功能装置，例如设置讯号发射器以及讯号接收器作为倒车雷达在倒车时当有其它物体靠近车尾时，会以音效提醒驾驶人员的设备。但是对于驾驶人员而言，汽车依然存在有特定的视觉死角，特别是汽车在转弯时所产生的内轮差范围内更是容易造成视觉死角的区域。所谓内轮差是在汽车转弯时，前内轮转弯半径与后内轮转弯半径的差值。在观察汽车转弯的过程中即可发现，汽车在转弯时是以后内轮做为支点进行移动，前后车轮所行进的区域其实并不相同。一般小型汽车会产生大约0.6公尺左右的内轮差，而大型游览车及大货车的内轮差更是会超过1.5公尺以上。

于现有技术中亦有在车外装设摄影设备，利用影像撷取装置取得影像并显示在车内的显示装置上以供驾驶人员参考，然而影像撷取装置所取得的影像范围有限，且并需固定在同一位置上，使得影像撷取的拍摄范围无法随着汽车转弯时的角度大小而改变，如此一来还是会有部分的视觉死角产生，而且影像撷取装置所拍摄的影像为平面影像，驾驶人员很难依据此影像来判断与物体之间的距离。现在有部分厂商会在影像中加入参考线以做为驾驶人员判断距离的依据，但是这样的方法驾驶人员只能得知大致的距离，无法准确的判断出物体是否在内轮差的范围内。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法及系统，藉由装设于移动载具上的结构光投影模块及结构光接收模块接收物体所反射的多个光图像讯号，并在移动载具转弯时确定有物体接近移动载具则发出警示讯号提醒移动载具的驾驶人员。

本发明的另一目的，在于提供一种运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法及系统，藉由装设于移动载具上的结构光投影模块及结构光接收模块接收物体所反射的多个光图像讯号，并在移动载具转弯时判断是否有物体位在内轮差的范围内，确定有物体位在内轮差的范围内则发出警示讯号提醒移动载具的驾驶人员。

为达上述的指称的各目的与功效，本发明的一实施例揭示一种运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，其步骤包含：处理单元依据转弯角度计算内轮差警示距离，使用结构光投影模块及结构光接收模块接收物体所反射的多个光图像讯号，处理单元由光图像讯号计算出物体的距离，处理单元依据物体的距离及内轮差警示距离从数据库中取得警示信息，警示模块依据警示信息发出警示。

于本发明的一实施例中，其中于利用该警示模块发出该警示通知的步骤中，使用该警示模块的至少一音效单元发出该警示通知。

于本发明的一实施例中，其中该警示模块依据该警示信息控制该音效单元发出该警示通知的频率。

于本发明的一实施例中，其中该处理单元更依据该些光图像信息计算该物体的一移动信息。

于本发明的一实施例中，其中于该处理单元从该数据库中取得该警示信息的步骤中，该处理单元依据该距离信息、该移动信息及该内轮差警示距离从该数据库中取得该警示信息。

于本发明的一实施例中，其中于该处理单元依据该些光图像信息计算该物体的该距离信息的步骤后，该方法的步骤更包含：显示该些光图像信息于一显示单元；该处理单元于该显示单元标记该至少一物体。

于本发明的一实施例中，其中于该处理单元依据该些光图像信息计算该物体的该距离信息的步骤后，该方法的步骤更包含：使用一摄像模块取得至少一影像，该显示单元显示该影像。

于本发明的一实施例中，其中于输入该移动载具的一转弯角度至一处理单元的步骤前，该方法的步骤更包含：使用一行进状态感测单元取得该移动载具的一行进状态，确定该行进状态为转弯。

本发明的另一实施例揭示一种运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，装置于一移动载具上，包含：结构光投影模块、结构光摄像单元、处理单元及警示模块用以执行上述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法。

于本发明的一实施例中，其中该处理单元依据该移动载具的一转弯角度计算取得该内轮差警示距离。

于本发明的一实施例中，其中该处理单元使用该些光图像信息计算该物体的移动方向。

于本发明的一实施例中，其中该处理单元依据该物体与该移动载具的距离、该物体的移动方向及该内轮差警示距离从一数据库中取得一警示信息。

于本发明的一实施例中，其中更包含一显示单元，用以显示该些光图像信息。

于本发明的一实施例中，其中更包含一摄像单元，用以拍摄一影像，该显示单元显示该影像。

于本发明的一实施例中，其中该警示模块包含至少一音效单元。

于本发明的一实施例中，其中更包含一行进状态感测单元，用以感测移动载具的行进状态。

附图说明

图1：其为本发明的第一实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的系统方块图；

图2：其为本发明的第一实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的应用示意图，用以表示光平面投影于物体；

图3：其为本发明的第一实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的光平面包含二维点数组的示意图；

图4：其为本发明的第一实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的流程图；

图5：其为本发明的第二实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的流程图；以及

图6：其为本发明的第二实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的系统方块图。

【图号对照说明】

1 移动载具

10 结构光投影模块

101 雷射光源单元

103 透镜组

105 光平面

20 结构光摄像单元

30 处理单元

40 警示模块

401 音效单元

50 电源供应单元

60 显示单元

70 数据库

80 行进状态感测单元

90 摄像单元

2 物体

具体实施方式

为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：

先前的技术中，因为一般影像撷取装置所拍摄出的影像为平面影像，运用在内轮差的死角时容易造成驾驶人员无法准确的判断出物体是否在内轮差的范围内，因此本发明提出一种运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法及系统，运用结构光的反射计算出物体与移动载具的实际距离以供驾驶人员参考，并于物体进入内轮差范围内时向驾驶人员提出警告。

首先请一并参考图1以及图2，本发明所揭示的运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统设置于一移动载具1，例如汽车、公交车或大卡车等的侧边，而此运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统在硬件结构上包含一结构光投影模块10、一结构光摄像单元20、一处理单元30、一警示模块40、一显示单元60、一数据库70及一行进状态感测单元80。上述的单元及模块皆可与一电源供应单元50电性连接而获得电力供应以进行运作。

结构光投影模块10包含一雷射光源单元101以及一透镜组103，其是用以侦测移动载具1侧边数十公尺内的空间当中是否存在可能会影响行车安全的物体，例如来往的行人、动物、其它移动载具，或者是固定的栅栏、灌木丛等。本发明所使用的侦测方式是透过结构光技术，其原理是利用光源向被测物体的表面投射可控制的光点、光条或光平面，再由摄像机等传感器获得反射的图像，经几何计算就可获得物体的立体坐标。本发明在一较佳实施例中，采用不可见雷射作为光源，利用其同调性好、衰减慢、量测距離长、精准度高等特性，加上其不易受其它光源影响，因此较一般的光线投射为佳。雷射光源单元101提供的光源在透过透镜组103后发散，其在空间中即为一光平面105。本发明所使用的透镜组103当中可包含图案化透镜(pattern lens)，其具有图案化的微结构而可使穿透的雷射光源所形成的光平面具有图案化特征，例如在二维平面呈现光点数组，如图3所示。

若移动载具1的周边存在其它物体2，则光平面105在投影于物体2的表面时，光线会被反射而以作为光图像信息的形式被结构光摄像单元20所接收，结构光摄像单元20为可以接收不可见雷射的摄像单元。光图像信息为结构光投影模块10所投影的光平面105在经过物体2本身表面的不规则性反射而形成的变形图案，结构光摄像單元20接收到此变形图案后，系统可进一步利用这些变形图案，重建物体2的立体外观轮廓。

处理单元30为一可进行算术及逻辑运算的电子组件。警示模块40包含一音效单元401，警示模块40收警示信息后可依据警示信息驱动音效单元401发出警示，由音效单元401所发出的警示可为音效、语音或其它可给予驾驶人员提示的声响。显示单元60可为液晶屏幕、电浆屏幕、阴极射线管屏幕或其它可以显示数字影像的显示单元。数据库70为一可储存数字信息或字符信息的电子组件，储存有至少一警示信息，其中数据库70不限定于设置在移动载具1，亦可是设置在外部。移动载具1通过无线或有线的方式联机至数据库70以取得警示信息。行进状态感测单元80可感测移动载具1的行进状态，行进状态感测单元80可以是依据陀螺仪或其它可以产生转速度的传感器所产生的信息判断移动载具1的行进状态；行进状态感测单元80亦可以依据移动载具1的方向灯的开启或方向盘的转动感测移动载具1的行进状态；行进状态感测单元80亦可以装设于移动载具1的轮胎，以感测移动载具轮胎的旋转角度来判断移动载具1的行进状态。电源供应单元50可为电池或外接式电源。

接着说明本发明的第一实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的流程，请参阅图4，其为本发明的第一实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的流程图。如图所示，本实施例于执行时所需的步骤包含：

步骤S1：判断行动载具的行进状态；

步骤S3：取得内轮差警示距离；

步骤S5：结构光摄像单元取得多个光图像信息；

步骤S7：处理单元依据该些光图像信息计算该物体的移动信息及距离信息；

步骤S9：处理单元标记物体；

步骤S11：处理单元取得警示信息；以及

步骤S13：处理单元输入警示信息至警示模块。

以下将说明本发明的第一实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法执行时的流程，请参阅搭配图1、图2、图3及图4。移动载具1行驶于道路上并搭载有可执行本发明的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法的系统时，将执行步骤S1至步骤S13。

于步骤S1中，判断移动载具1的行进状态。行进状态感测单元80判断移动载具1目前的行进状态，举例而言，当行进状态感测单元80是陀螺仪，可藉由该陀螺仪判断移动载具1是处于直行还是转弯。当行进状态感测单元80是依据移动载具1的方向灯的开启感测移动载具1的行进状态时，可藉由左转或右转方向灯的开启判断移动载具1正在转弯，相反的，当方向灯皆未开启时，则判断移动载具1处于直行。当行进状态感测单元80是装设在移动载具1的轮胎时，行进状态感测单元80可以依据移动载具的轮胎的旋转角度判断移动载具1的行进状态。当移动载具1处于直行时，则重复步骤S1。

于步骤S3中，处理单元30依据移动载具1的转弯角度取得内轮差警示距离。当行进状态感测单元80为陀螺仪时，可藉由陀螺仪所产生的转速度计算取得转弯角度。亦可由装设于轮胎或轮轴上的传感器取得转弯角度。处理单元30取得转弯角度后，计算取得内轮差警示距离。

于本发明的一实施例中，当移动载具1为非拖挂式车辆时，处理单元30可透过公式计算出移动载具1的内轮差，其公式如下：

其中，M为内轮差，R为移动载具1转弯半径，L为移动载具前轮与后轮的轴距，d₁为前轮轮距，d₂为后轮轮距，θ为转弯角度，除了θ以外其余参数皆可由移动载具1的制造商或供货商得知，处理单元30可将M直接当成内轮差警示距离，亦可加上一常数以增加内轮差警示距离，用以给予驾驶人员更多的反应时间。

于本发明的一实施例中，当移动载具1为牵引式车辆时，处理单元30亦可透过公式计算出移动载具1的内轮差，其公式如下：

其中，L为牵引车车轴轴距，L′为拖挂车的牵引插销至中间轴的轴距，d₂为牵引车左右外侧后轮中心线间距，K为牵引销与牵引车后轴的距离。

特别要说明的是，处理单元30亦可选择其它可由移动载具1的转弯角度计算出内轮差的公式计算取得内轮差警示距离。

于步骤S5中，结构光射摄像单元20取得多个光图像信息。该结构光投影模块10的雷射光源单元101连续投射多个光平面105至移动载具1周围的至少一物体2的表面，结构光射摄像单元20取得物体2的表面经该些光平面105的投影后所反射的多个光图像信息。雷射光源单元101所发出的雷射光因为会透过透镜组103后发散，所以投射距离有限，不会投射至离移动载具1较远的物体，在一实施例中雷射光源单元101所发出的雷射光投射距离在15公尺以内。在另一实施例中，可透过调整雷射光源单元101的功率进一步的增加或降低雷射光投射的距离，例如：当移动载具1是一般小客车其内轮差范围较小，因此可以降低雷射光源单元101的功率，使得只有较靠近移动载具1的物体才会反射雷射光，可以降低电能的消耗，亦可减少处理单元30所需处理的数据；而当移动载具1是大客车或牵引车时其内轮差范围较大，因此可以提高雷射光源单元101的功率，使得离移动载具1较远的物体也会反射雷射光，藉此可增加行驶的安全性。

于步骤S7中，处理单元30依据该些光图像信息计算物体2的距离信息及移动信息。处理单元30可将结构光摄像单元20所取得的光图像信息进行计算与分析，利用其变化程度而取得物体2与移动载具1之间的距离信息、移动信息，以及物体2的外观轮廓。本发明在实际应用时，结构光投影模块10连续性地将多个光平面105投射于移动载具1的外部，因此当物体2落于其投射范围内时，结构光摄像单元30自然会连续性地取得物体2所反射的多个光图像信息，进而让处理单元30能重建物体2的多个立体外观轮廓，因此处理单元30藉由物体2的多个立体外观轮廓得以计算出物体2的距离信息与移动信息。

于步骤S9中，处理单元30标记物体2。于此步骤中显示单元60显示物体2所反射的光图像信息，处理单元30则依据物体2的外观轮廓于显示单元60所显示的光图像信息上标记物体2，藉此，驾驶人员可以透过显示单元60得知物体2的存在。处理单元30可以标记物体2与移动载具1的距离于显示单元30，举例而言，当物体2在移动载具1附近3公尺的范围内，物体2于显示单元60上的光图像信息旁会标示3公尺；处理单元30更可以依据物体2的距离信息改变光图像信息于显示单元60上的颜色，举例而言：当物体2在移动载具1附近3公尺的范围内，物体2的光图像信息会被以红色显示于显示单元60上，当物体2在移动载具1附近10公尺的范围内，物体2的光图像信息会被以绿色显示于显示单元60上。

于步骤S11中，处理单元30取得警示信息。处理单元30依据距离信息及内轮差警示距离于一数据库中取得警示信息，当距离信息小于内轮差警示距离时，代表有碰撞的危险，此时处理单元30会从数据库中取得警示信息。

于步骤S13中，处理单元30输入警示信息至警示模块40。于此步骤中，处理单元30将于步骤S11中取得的警示信息输入至警示模块40，警示模块40则依据警示信息控制音效单元401发出警示。

于本发明的一实施例中，于步骤S11，处理单元30依据移动信息、距离信息及内轮差警示距离从数据库中取得警示信息。处理单元30依据移动信息、距离信息及内轮差警示距离信息判断物体2是在内轮差警示距离内且往移动载具1移动时，处理单元30从数据库70取得第一警示信息；处理单元30依据移动信息、距离信息及内轮差警示距离判断物体2是在内轮差警示距离内且与移动载具1移动方向平行时，处理单元30从数据库70取得第二警示信息；处理单元30依据移动信息、距离信息及内轮差警示距离判断物体2是在内轮差警示距离外且往移动载具1移动时，处理单元30从数据库70取得第三警示信息。在其它状况下例如：物体2是在内轮差警示距离外且与移动载具1移动方向平行时，或物体2是在内轮差警示距离内且正在远离移动载具1时，因对行车安全较无影响，仅需在显示单元60上标记物体2(步骤S7)。

于本发明的一实施例中，于步骤S13，当该警示信息为第一警示信息时，因为会有立即性的危险，警示模块40会控制音效单元401以连续的声响提醒或是以语音告知驾驶人员内轮差范围内有物体2靠近；当该警示信息为第二警示信息时，因为不会有立即性的危险，警示模块40会控制音效单元401以间歇的声响提醒或是以语音告知驾驶人员内轮差范围内有物体2；当该警示信息为第三警示信息时，因为物体2离移动载具1还保有足够的安全距离，警示模块40会控制音效单元401以发出一声响提醒或是以语音告知驾驶人员内轮差范围外有物体靠近。其中当音效单元401是以声响提醒驾驶人员时，音效单元401依据第一警示信息所发出的声响的频率会高于音效单元401依据第二警示信息所发出的声响的频率。

于上述的步骤执行完后即完成本发明的第一实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法。本发明可依据结构光取得移动载具侧边的物体的移动信息及距离信息，并依据移动信息、距离信息及内轮差信息判断此物体是否会在移动载具转弯时造成危险，本发明更可以藉由判断移动载具的行进状态，可以使得处理单元只在移动载具转弯时会发出警示信息，可避免在一般直行或是停车时有物体接近移动载具也发出警告提醒驾驶人员造成驾驶人员于驾驶时接收过多的信息，亦可降低处理单元的运算量。

接着说明本发明的第二实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，请参阅图5及图6，其为本发明的第二实施例的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法流程图及系统方块图。本实施例与第一实施例的差异在于：于本实施例的系统中更包含一摄像单元90，摄像单元90为摄影机或是其它可以连续撷取影像的设备。于本实施例的流程中更包含步骤S8：显示物体影像。本实施例其余部分与第一实施例相同，于此不再赘述。

于步骤S8中，摄像单元90会连续拍摄周围取得一影像，处理单元30则依据于步骤S5中所取得物体2的轮廓及物体2的位置将物体2的影像显示于显示单元60。

于本发明的第二实施例中，驾驶人员更可以藉由显示单元上所显示的物体影像更准确的判断物体的种类，因为显示单元上仅会显示于步骤S5所取得轮廓的物体的影像，因此不会给于驾驶人员过多的信息，可以提高行车的安全性。

上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (15)

1.一种运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，其特征在于，其用于一移动载具，其步骤包含：

输入该移动载具的一转弯角度至一处理单元，该处理单元依据该转弯角度计算取得一内轮差警示距离；

使用设置于该移动载具的一结构光投影模块连续投影多个光平面于该移动载具周边的至少一物体；

使用设置于该移动载具的一结构光摄像单元接收该物体表面经该些光平面的投影而反射的多个光图像信息；

该处理单元依据该些光图像信息计算该物体的一距离信息；

该处理单元依据该距离信息及该内轮差警示距离从一数据库中取得一警示信息；以及

一警示模块依据该警示信息发出警示通知。

2.如权利要求1所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，其特征在于，其中于利用该警示模块发出该警示通知的步骤中，使用该警示模块的至少一音效单元发出该警示通知，该警示模块依据该警示信息控制该音效单元发出该警示通知的频率。

3.如权利要求1所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，其特征在于，其中于该处理单元更依据该些光图像信息计算该物体的一移动信息。

4.如权利要求3所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，其特征在于，其中于该处理单元从该数据库中取得该警示信息的步骤中，该处理单元依据该距离信息、该移动信息及该内轮差警示距离从该数据库中取得该警示信息。

5.如权利要求1所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，其特征在于，其中于该处理单元依据该些光图像信息计算该物体的该距离信息的步骤后，该方法的步骤更包含：

于一显示单元显示该物体所反射的该些光图像信息，该处理单元依据该物体的外观轮廓于该显示单元所显示的该些光图像信息上标记该物体。

6.如权利要求1所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，其特征在于，其中于该处理单元依据该些光图像信息计算该物体的该距离信息的步骤后，该方法的步骤更包含：

使用一摄像模块取得至少一影像，该显示单元显示该影像。

7.如权利要求1所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示方法，其特征在于，其中于输入该移动载具的一转弯角度至一处理单元的步骤前，该方法的步骤更包含：

使用一行进状态感测单元取得该移动载具的一行进状态，确定该行进状态为转弯。

8.一种运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，其特征在于，其用于一移动载具，其包含：

一结构光投影模块，设置于该移动载具的一侧，其投影多个光平面于该移动载具周边的至少一物体；

一结构光摄像单元，设置于该移动载具的該侧，其接收该物体的表面经该些光平面的投影而反射的多个光图像信息；

一处理单元，电性连接于该结构光摄像单元，且其使用该些光图像信息计算该物体与该移动载具的距离及该物体的移动方向，并依据该物体与该移动载具的距离及一内轮差警示距离从一数据库中取得一警示信息；以及

一警示模块，电性连接于该处理单元，依据该警示信息发送一警示通知。

9.如权利要求8所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，其特征在于，其中该处理单元依据该移动载具的一转弯角度计算取得该内轮差警示距离。

10.如权利要求8所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，其特征在于，其中该处理单元使用该些光图像信息计算该物体的移动方向。

11.如权利要求10所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，其特征在于，其中该处理单元依据该物体与该移动载具的距离、该物体的移动方向及该内轮差警示距离从该数据库中取得一警示信息。

12.如权利要求8所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，其特征在于，其中更包含一显示单元，用以显示该些光图像信息。

13.如权利要求12所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，其特征在于，其中更包含一摄像单元，用以拍摄一影像，该显示单元显示该影像。

14.如权利要求8所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，其特征在于，其中该警示模块系包含至少一音效单元。

15.如权利要求8所述的运用结构光感测物体距离的内轮差警示系统，其特征在于，其中更包含一行进状态感测单元，用以感测该移动载具的行进状态。