CN106891809A - 交通运输工具的影像侦测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明有关于一种交通运输工具的影像侦测系统，用以侦测一交通运输工具周围至少一待测物的存在，以及量测至少一待测物与交通运输工具之间的距离，交通运输工具的影像侦测系统至少包括有一光源单元，一影像撷取单元，以及一警报单元；藉此，本发明的交通运输工具的影像侦测系统主要藉由雷射光源发射的光束在交通运输工具周围的待测物上形成至少一光学图样，并利用光学图样的变化分布搭配影像的移动对象侦测技术，有效计算待测物与交通运输工具之间的距离，达到警示驾驶者注意行车安全的优势。

Description

交通运输工具的影像侦测系统
技术领域
本发明有关于一种交通运输工具的影像侦测系统，尤其是指一种用以量测至少一待测物与交通运输工具的距离的影像侦测系统。
背景技术
按，传统倒车影像系统如图9～图11所示，至少包括有一设置于车体1后方的镜头101，以及一设置于车体1内部的显示器102，且车体1后方存在有一第一待测物a与一第二待测物b，第一待测物a的高度与大小相等于第二待测物b的高度与大小，镜头101分别撷取第一待测物a与第二待测物b，显示于显示器102上，显示器102显示的第一待测物a在视觉上的离车距离较第二待测物b在视觉上的离车距离为近，视觉上的情况亦与实际情况相符合；请再参阅图12～图14所示，车体1后方存在一第三待测物c与一第四待测物d，第三待测物c高度小于第四待测物d高度，镜头101分别撷取第三待测物c与第四待测物d影像，显示于显示器102上；然而，显示器102所显示的第三待测物c与第四待测物d的高度和大小皆相同，与第四待测物d实际离车体1的距离较第三待测物c为远的现象不一致；因此，传统倒车影像系统所撷取的影像无法正确辨识待测物与车体1的距离。
中国台湾专利第I417207号与美国专利第US2013022589号提出改善方案，传统倒车影像系统使用一镜头量测待测物与车体间距离，利用传统图像处理技术(如光流法或边缘特征法)加以判别分析；然而，低侦测率(最高约为95％)及高误判率容易造成产品可靠度降低，不利于广泛使用于倒车应用上；中国台湾专利第M492262与I320756号提出改善方案，包括有一镜头，以及多个超音波传感器，其运作方式先由超音波传感器感测待测物与车体之间的距离后，再将倒车影像与离车距离显示于显示器上，超音波传感器的多寡反应安装工程的复杂度与盲区的多寡，为了达到较少的盲区需要安装较多的超音波传感器，不仅增加安装工程复杂度，成本相对提高许多；此外，中国专利第CN10329351号与美国专利第US7544945号提出解决方案，利用激光雷达传感器(Lidar)量测待测物与车体之间的距离；然而，激光雷达传感器的价格昂贵且需要重建空间的高计算复杂度，在整体成本考虑下，并不利于倒车实时障碍物侦测的应用；再者，美国专利第US7112867号亦提出解决方案，使用两个镜头侦测待测物与车体之间距离，利用三角定位原理与三角函数计算待测物与车体的距离；然而，使用两个镜头量测待测物的方式必须耗费较高的成本，不符合经济需求；另外，中国台湾专利第I310354号使用两个光源透过两个对应的绕射光栅，于待测物上形成两个光学图案，藉由两个待测物上的图案的距离与成像于感测组件上的图案的距离间的三角形几何关系，计算待测物与车体之间距离；然而，使用两个光源与两个对应的绕射光栅必耗费较高设置成本，其计算的方式无法以一光源的设置方式达成；再者，本申请人曾以申请的中国台湾专利第I358365号解决上述问题；然而，此专利使用的光源与成像方式为被动式影像，存在有低侦测率与高误判率等问题。
发明内容
本发明主要目的为提供一种交通运输工具的影像侦测系统，尤其是指一种用以量测至少一待测物与交通运输工具的距离的影像侦测系统，主要藉由投射激光束于交通运输工具周围的待测物上形成至少一光学图样，并利用光学图样的变化与影像的移动对象侦测(Motion Object Detection，MOD)技术并联设置，有效计算待测物与交通运输工具之间的距离，达到警示驾驶者注意行车安全的优势。
为了达到上述实施目的，本发明人提出一种交通运输工具的影像侦测系统，用以侦测一交通运输工具周围至少一待测物的存在，以及量测至少一待测物与交通运输工具之间的距离，交通运输工具的影像侦测系统至少包括有一光源单元，一影像撷取单元，以及一警报单元；光源单元设置于交通运输工具外部的适当处，光源单元包括有至少一发光光源，发光光源用以发射一光束，以在待测物上显示至少一光学图样，其中光学图样随着待测物与交通运输工具之间的距离而变化；影像撷取单元对应光源单元而设置于交通运输工具外部的适当处，影像撷取单元至少包括有一镜头、一连接镜头的感光组件，以及一连接感光组件的微处理器，其中镜头撷取待测物的影像与其上的光学图样于感光组件上成像，微处理器根据感光组件上光学图样的变化，并结合一移动对象侦测(MOD)技术依据待测物影像的变化，以计算待测物与交通运输工具之间的距离；警报单元电性连接微处理器，并设置于交通运输工具内部的适当处，其中当待测物与交通运输工具之间的距离小于一临界值时，微处理器传递一讯息至警报单元，则警报单元产生一警示讯号。
如上所述的交通运输工具的影像侦测系统，其中交通运输工具的影像侦测系统可进一步于交通运输工具内部的适当处设置有一显示单元，显示单元电性连接影像撷取单元并包括有至少一显示屏幕，其中显示单元包括有一影像显示区，以及一距离显示区，影像显示区显示镜头撷取的待测物影像与其上的光学图样，距离显示区显示待测物与交通运输工具之间的距离值。
如上所述的交通运输工具的影像侦测系统，其中影像显示区与距离显示区可显示在同一显示屏幕上，亦可显示在不同的显示屏幕上。
如上所述的交通运输工具的影像侦测系统，其中移动对象侦测(MOD)技术由镜头撷取待测物的影像，微处理器藉由影像的变化判断待测物与交通运输工具之间的距离。
如上所述的交通运输工具的影像侦测系统，其中至少一发光光源为雷射、发光二极管(LED)或用以输出一光束的发光体等其中的一种组件。
如上所述的交通运输工具的影像侦测系统，其中光束为可见光或不可见光等其中的一种。
如上所述的交通运输工具的影像侦测系统，其中至少一光学图样为网格、直线或规则排列点等其中的一种图样。
如上所述的交通运输工具的影像侦测系统，其中感光组件为光电耦合组件(Charge-Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)等其中的一种组件。
如上所述的交通运输工具的影像侦测系统，其中警报单元所产生的警示讯号以声鸣、光线或震动等其中的一种方式呈现。
藉此，本发明的交通运输工具的影像侦测系统藉由投射激光束于交通运输工具周围的待测物上形成光学图样，并利用光学图样的变化与影像的移动对象侦测技术的并联设置，有效计算待测物与交通运输工具之间的距离，达到警示驾驶者注意行车安全的优势；此外，本发明的交通运输工具的影像侦测系统藉由光学图样与距离相关的变化以及待测物影像的移动对象侦测等并联设置，以单独执行或共同执行的方式，有效解决传统倒车影像系统串联设置而无法单独运作的缺点，达到以高可靠度的影像辨识特性避免严重的人员伤亡与行车纠纷的优势；接续，本发明的交通运输工具的影像侦测系统藉由主动式的雷射光源生成的光学图样方式，有效以主动式方法侦测交通运输工具周围固定障碍物(例如：墙壁)的存在，以改善传统倒车影像系统无法侦测大面墙面的缺点，达到降低驾驶者误判的机率并提升行车安全的目的；再者，本发明的交通运输工具的影像侦测系统用以量测相关距离的光线若为一主动式可见光的激光束时，可于低环境亮度时提供有效的照明支持，达到增加光学图样变化侦测的准确度与移动对象侦测的清晰度等优势，以提升系统整体的可靠度，若为一不可见光的激光束时，不会对待测物等后方的来车或行人产生视觉上的影响，且光束亦不受气候与环境光的影响，可有效提供一种低误判与高可靠性的影像侦测系统；最后，本发明的交通运输工具的影像侦测系统在侦测的至少一待测物与交通运输工具之间的距离小于一临界值时，即启动微处理器发送一讯息给警报单元，而警报单元再发送一包含声音、光线或震动等其中的一种形式的讯号警示驾驶者注意交通运输工具的周边车况，有效达到充分警示与行车安全的优势。
附图说明
图1为本发明交通运输工具的影像侦测系统其一较佳实施例的结合车体架构示意图；
图2为本发明交通运输工具的影像侦测系统其一较佳实施例的架构示意图；
图3为本发明交通运输工具的影像侦测系统其一较佳实施例的待测物侦测示意图；
图4为本发明交通运输工具的影像侦测系统其一较佳实施例的第一待测物显示示意图；
图5为本发明交通运输工具的影像侦测系统其一较佳实施例的第二待测物显示示意图；
图6为本发明交通运输工具的影像侦测系统其二较佳实施例的待测物侦测示意图；
图7为本发明交通运输工具的影像侦测系统其二较佳实施例的第三待测物显示示意图；
图8为本发明交通运输工具的影像侦测系统其二较佳实施例的第四待测物显示示意图；
图9为传统其一倒车影像系统的待测物侦测示意图；
图10为传统其一倒车影像系统的第一待测物显示示意图；
图11为传统其一倒车影像系统的第二待测物显示示意图；
图12为传统其一倒车影像系统的另一待测物侦测示意图；
图13为传统其一倒车影像系统的第三待测物显示示意图；
图14为传统其一倒车影像系统的第四待测物显示示意图；
其中，附图标记说明如下：
1 车体
101 镜头
102 显示器
103 超音波传感器
104 雷射定位装置
a 第一待测物
b 第二待测物
c 第三待测物
d 第四待测物
e 待测物
1 交通运输工具
2 待测物
21 光学图样
22 第一待测物
23 第二待测物
24 第三待测物
25 第四待测物
3 光源单元
31 发光光源
311 光束
4 影像撷取单元
41 镜头
42 感光组件
43 微处理器
5 警报单元
6 显示单元
61 显示屏幕
62 影像显示区
63 距离显示区
H1 第一高度
H2 第二高度
H3 第三高度
H4 第四高度
L1 第一距离
L2 第二距离
L3 第三距离
L4 第四距离
具体实施方式
首先，请参阅图1、图2所示，为本发明交通运输工具的影像侦测系统其一较佳实施例的结合车体架构示意图，以及架构示意图，其中本发明的交通运输工具的影像侦测系统用以侦测一交通运输工具1周围至少一待测物2的存在，以及量测至少一待测物2与交通运输工具1之间的距离，本发明的交通运输工具的影像侦测系统至少包括有：
一光源单元3，设置于交通运输工具1外部的适当处，光源单元3包括有至少一发光光源31，发光光源31用以发射一光束311，以在待测物2上显示至少一光学图样21(请参阅图4所示的本发明交通运输工具的影像侦测系统其一较佳实施例的第一待测物显示示意图)，其中光学图样21随着待测物2与交通运输工具1之间的距离而变化；此外，至少一发光光源为雷射、发光二极管或用以输出一光束311的发光体等其中的一种组件，其所发射的光束311为可见光或不可见光等其中的一种；在本发明其一较佳实施例中，光源单元3为一雷射的发光光源31，若发射为不可见光的光束311，不会对待测物2等后方的来车或行人产生视觉上的影响，且光束311亦不受气候与环境光的影响，可有效提供一种低误判与高可靠性的影像侦测系统；若发射的可见光光束311，可于低环境亮度时提供有效的照明支持，有效增加光学图样21变化侦测的准确度与移动对象侦测的清晰度优势，达到提升系统整体的可靠度；再者，至少一光学图样21为网格、直线、规则排列点等其中的一种图样；然而必须注意的是，上述光学图样21的样式是为说明方便起见，而非以本发明所举为限，且熟知本领域的技术人员当知道只要光学图样21可随着距离的不同而变化，并不会影响本发明的实际实施；在本发明其一较佳实施例中，设置于交通运输工具1后方适当处的发光光源31的雷射所发射的光束311经由一具有广角区域的光学组件的绕射光学组件(Diffraction OpticalElement，DOE)而投射在位于交通运输工具1后方的第一待测物22或第二待测物23上，以在第一待测物22或第二待测物23上形成一网格态样的光学图样21；然而必须注意的是，上述激光束311所通过的光学组件的绕射光学组件是为说明方便起见，而非以本发明所举为限，且熟知本领域的技术人员当知道不同的光学组件或有无光学组件皆可于待测物2上形成不同的光学图样21，并不会影响本发明的实际实施；
一影像撷取单元4，对应光源单元3而设置于交通运输工具1外部的适当处，影像撷取单元4至少包括有一镜头41、一连接镜头41的感光组件42，以及一连接感光组件42的微处理器43，其中镜头41撷取待测物2的影像与其上的光学图样21于感光组件42上成像，微处理器43根据感光组件42上光学图样21的变化，并结合一移动对象侦测技术依据待测物2影像的变化，以计算待测物2与交通运输工具1之间的距离；此外，感光组件42为光电耦合组件或互补金属氧化物半导体等其中的一种组件；再者，移动对象侦测技术即是由镜头41撷取待测物2的影像，微处理器43再藉由影像的变化判断待测物2与交通运输工具1之间的距离；在本发明其一较佳实施例中，交通运输工具的影像侦测系统藉由光学图样21的变化侦测与待测物2影像的移动对象侦测等并联设置，以单独执行或共同执行的方式，有效解决传统倒车影像系统串联设置的缺点，达到以高可靠度的影像辨识特性避免严重的人员伤亡与行车纠纷的优势；以及
一警报单元5，电性连接微处理器43，并设置于交通运输工具1内部的适当处，其中当待测物2与交通运输工具1之间的距离小于一临界值时，微处理器43传递一讯息至警报单元5，则警报单元5产生一警示讯号；此外，警报单元5所产生的警示讯号以声鸣、光线或震动等其中的一种方式呈现，以有效警示驾驶者注意交通运输工具1的周边车况，有效达到充分警示与行车安全的优势；然而必须注意的是，上述警报单元5的声鸣、光线或震动等呈现方式是为说明方便起见，而非以本发明所举为限，且熟知本领域的技术人员当知道不同的呈现方式只要能警示驾驶者注意交通运输工具1的周边车况，并不会影响本发明的实际实施。
此外，请一并参阅图3～图5所示，为本发明交通运输工具的影像侦测系统其一较佳实施例的待测物侦测示意图、第一待测物显示示意图，以及第二待测物显示示意图，其中交通运输工具的影像侦测系统可进一步于交通运输工具1内部的适当处设置有一显示单元6，显示单元6电性连接影像撷取单元4并包括有至少一显示屏幕61，其中显示单元6包括有一影像显示区62，以及一距离显示区63，影像显示区62显示镜头41撷取的待测物2影像与其上的光学图样21，距离显示区63显示待测物2与交通运输工具1之间的距离值；此外，影像显示区62与距离显示区63可显示在同一显示屏幕61上，亦可显示在不同的显示屏幕61上；在本发明其一较佳实施例中，一显示屏幕61设置于交通运输工具1内部的适当处，且影像显示区62与距离显示区63显示在同一显示屏幕61上，且距离显示区63显示于影像显示区62的右下角，以同时供驾驶者观看；再者，图3中的第一待测物22与交通运输工具1之间的距离为第一距离L1，而第二待测物23与交通运输工具1之间的距离为第二距离L2，且第一待测物22的高度为第一高度H1，第二待测物23的高度为第二高度H2，且第一高度H1等于第二高度H2；本发明的交通运输工具的影像侦测系统可藉由雷射投射至第一待测物22与第二待测物23上的网格光学图样21的疏密度变化搭配待测物2影像变化的移动对象侦测技术，有效判断第一待测物22与第二待测物23与交通运输工具1之间的距离，由图4与图5比较可得知，显示屏幕61上的影像显示区62所显示的第一待测物22上的光学图样21的疏密度的变化较第二待测物23上的光学图样21的疏密度变化为紧，且第一待测物22于显示屏幕61上所占据的面积较第二待测物23所占据的面积为大，而在距离显示区63所显示的第一距离L1与第二距离L2之间的差异亦与现实情况相同。
此外，请参阅图6～图8所示，为本发明交通运输工具的影像侦测系统其二较佳实施例的待测物侦测示意图、第三待测物显示示意图，以及第四待测物显示示意图，其中第三待测物24与交通运输工具1之间的距离为第三距离L3，且第四待测物25与交通运输工具1之间的距离为第四距离L4，而第三待测物24的高度第三高度H3低于第四待测物25的高度第四高度H4；本发明的交通运输工具的影像侦测系统藉由雷射投射至第三待测物24与第四待测物25上的网格光学图样21的疏密度变化搭配待测物2影像变化的移动对象侦测(MOD)技术，有效判断第三待测物24与第四待测物25与交通运输工具1之间的距离，由图7与图8比较结果得知，显示屏幕61上的影像显示区62所显示的第三待测物24上的光学图样21的疏密度变化较第四待测物25上的光学图样21疏密度变化为紧，且第三待测物24于显示屏幕61上所占据的面积与第四待测物25所占据的面积相同，虽然第三待测物24及第四待测物25于影像显示区62所呈现的影像大小相同，然而，驾驶者仍可通过影像显示区62所显示的网格光学图样21的疏密度变化或距离显示区63所显示的距离值得知第三距离L3与第四距离L4的数值或相对的距离，以避免驾驶者无法判断或误判的困扰产生。
接着，当一驾驶者欲维护交通运输工具1的倒车行车安全时，可于交通运输工具1的后方适当处架设本发明的交通运输工具的影像侦测系统，有效侦测交通运输工具1周围至少一待测物2的存在，以及量测待测物2与交通运输工具1之间的距离，以有效避免驾驶者误判，达到行车安全与人身安全的优势；首先，驾驶者可将本发明的交通运输工具的影像侦测系统的光源单元3与影像撷取单元4安装于交通运输工具1后方适当处，其中光源单元3包括有一发光光源31，发光光源31的雷射用以发射一光束311，并于第一待测物22与第二待测物23上显示一网格的光学图样21，其中网格的光学图样21的疏密度变化可随着第一待测物22与第二待测物23与交通运输工具1之间的距离而改变，而影像撷取单元4包括有一镜头41、一连接镜头41的光电耦合组件(CCD)的感光组件42，以及一连接感光组件42的微处理器43，其中镜头41撷取第一待测物22与第二待测物23的影像与其上的光学图样21而成像于光电耦合组件(CCD)的感光组件42上，微处理器43藉由光电耦合组件(CCD)上的光学图样21疏密度变化与待测物2影像变化的移动对象侦测(MOD)技术并联设置，有效计算第一距离L1与第二距离L2的数值；接着，设置一警报单元5于交通运输工具1的内部适当处，其中警报单元5电性连接微处理器43，当待测物2与交通运输工具1之间的距离小于一临界值时，微处理器43传递一讯息至警报单元5，则警报单元5产生一警示讯号，而警报单元5所产生的警示讯号可为声鸣、光线或震动等其中的一种形式的讯号，以有效警示驾驶者注意交通运输工具1的周边车况，有效达到充分警示与行车安全的优势；最后，可选择设置一显示单元6于交通运输工具1的内部，其中显示单元6电性连接影像撷取单元4，显示单元6包括有至少一显示屏幕61，显示屏幕61设置于交通运输工具1内部的适当处，显示单元6包括有一影像显示区62，以及一距离显示区63，影像显示区62显示镜头41撷取的待测物2影像与其上的光学图样21，距离显示区63显示待测物2与交通运输工具1之间的距离值，而影像显示区62与距离显示区63显示在同一显示屏幕61上，且距离显示区63显示于影像显示区62的右下角，以同时供驾驶者观看；本发明的交通运输工具的影像侦测系统利用光学图样21的变化搭配侦测影像变化的移动对象侦测技术，有效计算待测物2与交通运输工具1之间的距离，达到警示驾驶者注意行车安全的优势。

Claims (9)

1.一种交通运输工具的影像侦测系统，用以侦测一交通运输工具周围至少一待测物的存在，以及量测该至少一待测物与该交通运输工具之间的距离，其特征在于，该交通运输工具的影像侦测系统至少包括：
一光源单元，设置于该交通运输工具外部的适当处，该光源单元包括至少一发光光源，该发光光源用以发射一光束，以在该待测物上显示至少一光学图样，其中该光学图样随着该待测物与该交通运输工具之间的距离而变化；
一影像撷取单元，对应该光源单元而设置于该交通运输工具外部的适当处，该影像撷取单元至少包括一镜头、一连接该镜头的感光组件，以及一连接该感光组件的微处理器，其中该镜头撷取该待测物的影像与其上的光学图样于该感光组件上成像，该微处理器根据该感光组件上光学图样的变化，并结合一移动对象侦测技术依据该待测物影像的变化，以计算该待测物与该交通运输工具之间的距离；以及
一警报单元，电性连接该微处理器，并设置于该交通运输工具内部的适当处，其中当该待测物与该交通运输工具之间的距离小于一临界值时，该微处理器传递一讯息至该警报单元，则该警报单元产生一警示讯号。
2.如权利要求1所述的交通运输工具的影像侦测系统，其特征在于，该交通运输工具的影像侦测系统进一步于该交通运输工具内部的适当处设置有一显示单元，该显示单元电性连接该影像撷取单元并包括至少一显示屏幕，其中该显示单元包括一影像显示区，以及一距离显示区，该影像显示区显示该镜头撷取的待测物影像与其上的光学图样，该距离显示区显示该待测物与该交通运输工具之间的距离值。
3.如权利要求2所述的交通运输工具的影像侦测系统，其特征在于，该影像显示区与该距离显示区显示在相同显示屏幕或不同显示屏幕的其中之一。
4.如权利要求1所述的交通运输工具的影像侦测系统，其特征在于，该移动对象侦测技术由该镜头撷取该待测物的影像，该微处理器藉由该影像的变化判断该待测物与该交通运输工具之间的距离。
5.如权利要求1所述的交通运输工具的影像侦测系统，其特征在于，该至少一发光光源为雷射、发光二极管或用以输出一光束的发光体的其中之一。
6.如权利要求1所述的交通运输工具的影像侦测系统，其特征在于，该光束为可见光或不可见光的其中之一。
7.如权利要求1所述的交通运输工具的影像侦测系统，其特征在于，该至少一光学图样为网格、直线或规则排列点的其中一图样。
8.如权利要求1所述的交通运输工具的影像侦测系统，其特征在于，该感光组件为光电耦合组件或互补金属氧化物半导体的其中之一。
9.如权利要求1所述的交通运输工具的影像侦测系统，其特征在于，该警报单元所产生的警示讯号以声鸣、光线或震动的其中一方式呈现。
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