CN108692699A - 用于防撞辅助的车辆和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于防撞辅助的车辆和方法。用于防撞辅助的车辆可包括：摄像机，用于获得车辆后方的对象的图像并且获得与对象间隔开的特征点的坐标；控制器；和通知单元，用于输出碰撞警告。具体而言，控制器基于车辆的坐标、对象的坐标和特征点的坐标来设定指示车辆的状态的矢量的估计值；基于对矢量的估计值相对于时间进行微分的结果确定矢量的估计值的预测值；校正预测值；确定矢量的估计值；并且计算摄像机与对象之间的距离以向通知单元发送碰撞警告信号。

Description

用于防撞辅助的车辆和方法

技术领域

本公开的形式涉及一种用于防撞辅助的车辆和方法。

背景技术

本部分中的说明仅提供与本公开相关的背景信息并且可不构成现有技术。

车辆是被配置为在道路或轨道上行进时将人或对象运送到目的地的装置。车辆可使用安装在其主体上的至少一个轮子移动到各个位置。车辆的实例包括三轮或四轮车，诸如摩托车的两轮车、施工设备、自行车、在铁路上的轨道上行驶的火车等。

已经就具有高级驾驶辅助系统(ADAS)的车辆积极地进行研究，该高级驾驶辅助系统主动地提供关于车辆的状态、驾驶员的状态和周围环境的信息以减轻驾驶员的负担并增加驾驶员的便利性。

安装在车辆中的ADAS的一个实例是停车防撞辅助(PCA)系统。PCA系统确定车辆与行人或车辆附近的障碍物之间的碰撞可能性，并且在车辆以低速行驶时给予警告或制动车辆。

发明内容

本公开涉及准确估计车辆与行人之间的距离。具体而言，当行人位于车辆后方和具有斜度或坡度的道路上时，本公开可减少或防止车辆向后移动时车辆与行人之间的碰撞。

本公开的附加方面将在下面的描述中部分地阐述并且将从描述中显而易见或者可通过实践本公开来了解。

根据本公开的一个方面，一种车辆包括：摄像机，被配置为当车辆向后移动时通过拍摄对象来获得车辆后方的对象的图像并获得与所述对象间隔开预定距离的至少一个特征点的坐标；控制器，被配置为基于车辆的坐标、对象的坐标和至少一个特征点的坐标来建立指示车辆的状态的矢量的估计值；基于对所述矢量的估计值相对于时间进行微分的结果确定所述矢量的估计值的预测值；基于由摄像机获得的对象的坐标和至少一个特征点的坐标来校正预测值；基于经校正的预测值确定矢量的估计值；基于所确定的矢量的估计值计算摄像机与对象之间的距离；并且基于所计算的距离发送碰撞警告信号；和通知单元，被配置为基于所发送的碰撞警告信号输出碰撞警告。

该摄像机可获得对象所位于的道路的坐标以及与道路的坐标间隔开预定距离的至少一个特征点的坐标。

控制器可以建立具有与在车辆停止并且向后移动时摄像机开始感测车辆后面的对象的位置处的车辆的车轮的轴的中心相同中心的第一坐标系、建立具有中心的第二坐标系以及相对于所述第一坐标系并且基于摄像机的位置建立第三坐标系。该第二坐标系的中心建立在该车辆向后移动之后靠近该对象一预定距离的车轮的中心所位于的位置处。

控制器可确定相对于车辆的第一坐标系的对象的坐标和至少一个特征点的坐标。

控制器可确定相对于车辆的第一坐标系的车辆的滚动(roll)、俯仰(pitch)和偏航(yaw)。

控制器可基于车辆的倒车速度(backing up speed)、偏航、车轮的轴的距离和转向角确定矢量的估计值的微分值。

控制器可基于所确定的微分值来确定指示车辆的状态的矢量的估计值的预测值和协方差矩阵的预测值。

控制器可基于由摄像机获得的对象的坐标来确定对象的位置矢量的测量值；基于由摄像机获得的至少一个特征点的坐标确定至少一个特征点的位置矢量的测量值；并且基于由摄像机获得的至少一个特征点的坐标的高度分量的平均值来确定对象所位于的道路的高度的测量值。

控制器可确定相对于车辆的第三坐标系的对象的位置矢量的测量值。

控制器可确定相对于车辆的第三坐标系的至少一个特征点的位置矢量的测量值。

控制器可基于相对于车辆的第一坐标系的至少一个特征点的坐标的高度分量的平均值来确定对象所位于的道路的高度的测量值。

控制器可基于对象的位置矢量的测量值、至少一个特征点的位置矢量的测量值和对象所位于的道路的高度的测量值来校正矢量的估计值的预测值的误差和指示车辆的状态的协方差矩阵的预测值的误差。

控制器可基于所确定的矢量的估计值来确定相对于第二坐标系的对象的坐标。

控制器可基于相对于第二坐标系确定的对象的坐标和摄像机的坐标来确定相对于第三坐标系的对象的坐标。

控制器可从相对于第三坐标系确定的对象的坐标的内积来计算后置摄像机与对象之间的距离。

控制器可在所计算的摄像机与对象之间的距离小于预定值时发送碰撞警告信号。

控制器在所计算的摄像机与对象之间的距离小于预定值时发送用于降低车辆的倒车速度的控制信号。

摄像机可以是后置摄像机并且该后置摄像机可获得与对象间隔开预定距离的至少四个特征点的坐标，并且控制器可基于车辆的坐标、对象的坐标和至少四个特征点的坐标来确定指示车辆状态的矢量的估计值；基于对矢量的估计值相对于时间进行微分的结果确定矢量的估计值的预测值；基于由后置摄像机获得的对象的坐标和至少四个特征点的坐标来校正预测值；基于经校正的预测值确定矢量的估计值；基于所确定的矢量估计值计算后置摄像机与对象之间的距离；并且基于所计算出的距离发送碰撞警告信号。

根据本公开的另一方面，一种用于控制车辆的方法包括：通过后置摄像机拍摄对象而获得正在倒车的车辆后方的对象的图像；通过后置摄像机获得与对象间隔开预定距离的至少一个特征点的坐标；通过控制器基于车辆的坐标、对象的坐标以及至少一个特征点的坐标建立指示所述车辆的状态的矢量的估计值；通过所述控制器基于对矢量的估计值相对于时间进行微分的结果确定矢量的估计值的预测值；通过所述控制器基于由所述后置摄像机获得的对象的坐标和至少一个特征点的坐标来校正矢量的估计值的预测值；通过所述控制器基于经校正的矢量的估计值的预测值来确定矢量的估计值；和通过所述控制器基于所确定的矢量的估计值来计算后置摄像机与对象之间的距离并且当所计算出的距离小于预定值时发送碰撞警告信号；并且通过通知单元基于所发送的碰撞警告信号输出碰撞警告。

根据本文中所提供的描述，进一步的应用范围将变得显而易见。应当理解的是，描述和具体实例仅旨在用于说明的目的而并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了可很好地理解本公开，现在将参考附图通过实例的方式给出其各种形式，在附图中：

图1是车辆外部的示意性透视图；

图2示出了设置有后置摄像机的车辆；

图3示出了车辆的内部；

图4是车辆的控制框图；

图5是示出建立坐标系以计算当车辆向后移动时车辆与车辆后方的行人之间的距离的图；

图6是示出由后置摄像机执行的获得行人所在的道路的坐标和行人附近的至少一个特征点的坐标的图；

图7是示出用于确定车辆与行人间距离的车辆与行人之间的关系的图；

图8是关于后置摄像机与行人间的距离的概念图；和

图9是控制车辆的方法的流程图。

本文中所描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的参考标号表示相似或相应的部件和特征。

应当理解，本文中不描述该构成的每一个元件，并且在本文中不描述本公开所属技术领域中的一般内容或构成之间的重叠部分。如本文中所使用的，术语“单元”、“模块”和“块”可被实现为软件或硬件，并且多个单元、多个模块或多个块可被集成到一个元件或一个单元中，模块或块可包括根据实施例的多个元件。

贯穿本公开，当一个元件被提及“连接到”另一元件时，应理解为意味着该元件可直接或间接地连接到另一个元件。当元件间接连接到另一元件时，应当理解，该元件可经由无线通信网络连接到另一个元件。

当一个元件被提及包括另一个元件时，应当理解，除非另有说明，否则不排除存在或添加一个或多个其它元件的，并且该元件可进一步包括其它元件。

应当理解的是，术语“第一”，“第二”等在本文中用于将一个元件与另一个元件区分开并且元件不受这些术语的限制。

如本文中所使用的，除非上下文明确表示并非如此，否则单数形式“一”，“一个”和“该”还旨在包括复数形式。

分配用于识别方法的操作的参考字符仅用于说明的便利性。因此，应当理解，参考字符不表示操作的顺序，并且可以以与本文中所描述的顺序不同的顺序执行操作，除非在内容中明确指出了特定的顺序。

在下文中，将参照下面的附图描述本公开的操作原理和形式。

图1是本公开的一种形式的车辆外部的示意性透视图。图2示出了设置有本公开的一种形式的后置摄像机的车辆。图3示出了本公开的一种形式的车辆的内部。图4是本公开的一种形式的车辆的控制框图。

通常，为了便于说明，车辆1向前移动的方向将被称为向前方向，并且将相对于图1中所示的向前方向确定左方向和右方向。当向前方向为12点钟方向时，3点钟方向或其附近将被定义为右方向，并且9点钟方向或其附近被定义为左方向。与向前方向相反的方向将被称为向后方向。相对于车辆1朝向底部的方向将被称为向下方向，并且与向下方向相反的方向将被称为向上方向。此外，向前方向上的表面将被称为前表面，向后方向上的表面将被称为后表面，并且横向方向上的表面将被称为侧表面。在侧表面中，左方向上的侧表面将被定义为左侧表面，并且右方向上的侧表面将被定义为右侧表面。

参考图1，车辆1可包括形成车辆1的外部的主体10和用于移动车辆1的车轮12和13。

主体10可包括用于保护驱动车辆1所需的诸如引擎的各种装置的防护罩11a、形成内部空间的顶板11b、覆盖存储空间的行李箱盖11c、前挡泥板11d和设置在车辆1的横向表面上的后顶盖侧板11e和设置在主体10的横向表面上并铰接到主体10的多个车门14。

前窗19a设置在防护罩11a与顶板11b之间以提供车辆1前方的视野。后窗19b可设置在顶板11b与行李箱盖11c之间以提供车辆1后方的视野。横向窗19c可设置在车门14的上侧以提供车辆1的侧面的视野。

前照灯15可设置在车辆1的前部以在车辆1的行进方向上发光。

转向信号灯16可设置在车辆1的前部和后部以指示车辆1的预期行驶方向。

可通过闪烁转向灯16来指示车辆1的预期行驶方向。尾灯17可设置在车辆1的后部。尾灯17可设置在车辆1的后部以指示车辆1的变速状态、制动操作状态等。

如图1和图3所示，至少一个图像拍摄单元350可设置在车辆1中。至少一个图像拍摄单元350可在车辆1行驶或停止时拍摄车辆1附近的图像，感测车辆1附近的对象，并且获得关于对象的类型和位置的信息。可在车辆1附近拍摄的对象的实例包括另一车辆、行人、自行车等，并且进一步包括移动对象或各种类型的静止障碍物。

至少一个图像拍摄单元350可拍摄车辆1附近的对象的图像，通过图像识别来确定对象的图像的形状以感测对象的类型，并且将关于感测类型的信息发送到控制器100。

尽管图3示出了至少一个图像拍摄单元350设置在室内镜(room mirror)340附近，至少一个图像拍摄单元350的位置不受限制并且至少一个图像拍摄单元350可安装在可拍摄车辆1的内部或外部的任何位置以获得图像信息。

图像拍摄单元350可包括至少一个摄像机并且可包括三维(3D)空间识别传感器、雷达传感器、超声波传感器等以更精确地拍摄图像。

3D空间识别传感器可包括Kinect(RGB-D传感器)、渡越时间(TOF)传感器(结构化光传感器)、立体摄像机等，但不限于此并且可包括具有与3D空间识别传感器的功能相似功能的其他设备。

参考图2，一种形式的车辆1可包括后置摄像机360。后置摄像机360可安装在车辆1的后部，并且可通过在驾驶员通过操控传动装置输入倒车命令时拍摄对象来拍摄车辆1后面的对象的图像。也就是说，驾驶员可通过后置摄像机360检查车辆1后方的状态，从而有助于安全驾驶。可通过显示单元303显示由后置摄像机360所拍摄的图像。

如下面所描述的，后置摄像机360可获得对象位于车辆1后方的道路的坐标并且获得与道路的坐标间隔开预定距离的特征点的坐标。

在一种形式中，后置摄像机360可安装在车辆1的后保险杠(rear bumper)上方。后置摄像机360可以是能够拍摄图像的任何装置，并且因此在类型、形状、安装位置等方面不受限制。将参考图6详细描述后置摄像机360的操作和结构。

参考图3，在车辆内部300中，设置有驾驶员座椅301、乘客座椅302、仪表板310、转向装置320和仪表面板330。

仪表盘310是指划分车辆1的内部和引擎舱并且其中安装有驾驶所需的各种组件的面板。仪表板310设置在驾驶员座椅301和乘客座椅302的前面。仪表板310可包括上部面板、中心面板311、齿轮箱315等。

显示单元303可安装在仪表板310的上部面板上。显示单元303可以以图像的形式向车辆1的驾驶员或乘客提供各种类型的信息。例如，显示单元303可在视觉上提供地图、天气信息、新闻、各种移动图像或静止图像，与车辆1的状态或操作相关的各种类型的信息，例如，关于空调装置的信息等。显示单元303可向驾驶员或乘客提供关于风险程度的警告。详细地，当车辆1进行车道变换时，显示单元303可根据风险程度向驾驶员等提供不同的警告。显示单元303可使用通用导航装置来实现。

显示单元303可设置在与仪表板310一体形成的壳体中，使得只有显示面板暴露于外部。可替代地，显示单元303可安装在中心面板311的中部或底部，或者可使用附加的支撑件(未示出)安装在挡风玻璃(未示出)的内侧表面或仪表板310的上表面。另外，显示单元303可安装在设计者可考虑的其他各种位置。

可在仪表板310中安装诸如处理器、通信模块、全球定位系统(GPS)接收模块、存储设备等各种设备。安装在车辆1中的处理器可被设置为控制安装在车辆1中的各种电子设备，或者被设置为执行如上所述的控制器100的功能。可使用诸如半导体芯片、开关、集成电路、电阻器、易失性或非易失性存储器、印刷电路板等的各种组件来实现这些装置。

中心面板311可安装在仪表板310的中心部分，其中可设置用于输入与车辆1相关的各种命令的输入单元318a至318c。可使用物理按钮、旋钮、触摸板、触摸屏、棒型操控装置、轨迹球等来实现输入单元318a至318c。驾驶员可通过操控输入单元318a至318c来控制车辆1的各种操作。

齿轮箱315被设置在中心面板311的底端处，并且在驾驶员座椅301和乘客座椅302之间。在齿轮箱315中，可设置齿轮316、存储箱317、各种输入单元318d至318e等。可使用物理按钮、旋钮、触摸板、触摸屏、棒型操作装置、轨迹球等来实现输入单元318d至318e。在一些形式中，存储箱317和输入单元318d至318e可以被省略。

转向装置320和仪表面板330设置在邻近于驾驶员座椅的仪表板310的一部分处。

可根据驾驶员的操控将转向装置320设置成可在期望的方向上旋转。随着车辆1的前轮12或后轮13根据转向装置320的旋转方向旋转，车辆1可转向。在转向装置320中，设置了连接到旋转轴的轮辐321和耦合到轮辐321的方向盘322。在轮辐321上，可设置用于输入各种命令的输入装置。输入装置可使用物理的按钮、旋钮、触摸板、触摸屏、棒型操控装置、轨迹球等来实现。方向盘322可具有用于使驾驶员方便的圆形形状，但不限于此。图4的振动单元201可安装在轮辐321和方向盘322中的至少一个中，以使轮辐321和方向盘322中的至少一个在外部控制下以预定强度振动。在一种形式中，振动单元201可根据来自外部的控制信号以各种强度振动。因此，轮辐321和方向盘322中的至少一个可根据来自外部的控制信号而振动。车辆1可使用轮辐321和方向盘322中的至少一个的振动来向驾驶员提供触觉警告。例如，当车辆1进行车道改变时，轮辐321和方向盘322中的至少一个可以以对应于风险程度的强度振动，并且因此可向驾驶员提供各种警告。详细地，随着风险程度的增加，轮辐321和方向盘322中的至少一个可以以更高的强度振动，从而向驾驶员提供更高级别的警告。

转向信号灯输入单元318f可设置在转向装置320的后部。用户可在车辆1行驶期间通过转向信号灯输入单元318f输入用于改变行驶方向的信号或进行车道变换。

设置仪表面板330以向驾驶员提供与车辆1相关的各种类型的信息，诸如车辆1的速度、引擎每分钟转数(RPM)、剩余燃料量、引擎油温度、转向信号灯是否闪烁、车辆1行驶的距离等。仪表面板330可使用灯、标尺板等来实现，并且在一种形式中可使用显示面板来实现。当使用显示面板实现仪表面板330时，仪表面板330不仅可向驾驶员提供上述信息，而且可提供其他各种类型的信息，诸如燃料效率、是否执行车辆1的各种功能等。仪表面板330可输出不同的警告并根据车辆1的风险程度将它们提供给驾驶员。详细地，当车辆1进行车道改变时，仪表面板330可根据与车道变化相对应的风险程度向驾驶员提供不同的警告。

参考图4，在一种形式中的车辆1可包括：通知单元60，该通知单元向用户输出指示车辆1是否将与对象碰撞的碰撞警告；速度调节器70，调节由驾驶员驾驶的车辆的速度；速度传感器80，感测车辆1的行驶速度；存储器90，存储与控制车辆1有关的数据；以及控制器100，控制车辆1的元件以及车辆1的行驶速度。

通知单元60可基于从控制器100发送的警告信号输出指示车辆1和对象之间的碰撞风险的碰撞警告。也就是说，如下所述，当车辆1后退时，通知单元60在控制器100的控制下可感测车辆1后面的诸如行人的对象，并且当基于车辆1与对象之间的距离感测到碰撞风险时，向用户输出指示碰撞可能性的警告信号。

通知单元60可包含在显示单元303中或者可被设置为车辆1中的单独的声音输出元件。警告信号可以以指示碰撞可能性的预定声音或话语的形式来输出。

速度调节器70可调节由驾驶员驱动的车辆1的速度。速度调节器70可包括加速器驱动器71和制动驱动器72。

加速器驱动器71可从控制器100接收控制信号并且通过操作加速器来增加车辆1的速度。制动器驱动器72可从控制器100接收控制信号，并且通过操作制动器来降低车辆1的速度。

控制器100可基于车辆1与对象之间的距离和存储在存储器90中的预定参考距离来增加或减小车辆1的行驶速度，以增加或减少车辆1和对象之间的距离。

此外，控制器100可基于车辆1与对象之间的相对距离和车辆1与对象之间的相对速度来计算直到车辆1和对象之间碰撞的估计碰撞时间。控制器100基于所计算出的预测的碰撞时间将用于控制车辆1的行驶速度的信号发送到速度调节器70。

速度调节器70可在控制器100的控制下调节车辆1的行驶速度。当车辆1和对象之间的碰撞风险程度为高时，速度调节器70可降低车辆1的行驶速度。

速度调节器70在车辆1向前或向后移动时可调节车辆1的行驶速度。

速度传感器80可在控制器100的控制下感测车辆1的速度。也就是说，速度传感器80可使用车辆1的车轮的RPM等感测车辆1的速度。车辆1的行驶速度的单位可用kph表示，意思是每小时的千米数。

存储器90可存储与控制车辆1相关的各种类型的数据。详细地，在一种形式中，存储器90可存储关于车辆1的行驶速度、行驶距离和行驶时间的信息，并且存储关于由图像拍摄单元350感测的对象的类型和位置的信息。

此外，存储器90可存储由传感器200感测的对象的位置信息和速度信息，并且存储关于实时改变的移动对象的坐标、车辆1与对象之间的相对距离以及车辆1与对象之间的相对速度的信息。

另外，在一种形式中，存储器90可存储与用于控制车辆1的公式和控制算法相关的数据。控制器100可根据公式和控制算法发送用于控制车辆的控制信号。

存储器90可被实现为但不限于以下项中的至少一种：非易失性存储设备(例如，高速缓存、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪速存储器)、易失性存储设备(例如，随机存取存储器(RAM))和存储介质(例如，硬盘驱动器(HDD)或光盘(CD)-ROM)。存储器90可以是与实施为与上面描述的处理器相分离并与控制器100相关的芯片的存储器，或者可以是与处理器一体形成的芯片。

参考图1和图4，至少一个控制器100可包含在车辆1中。至少一个控制器100可电子地控制与车辆1的操作相关的元件。

图5是示出在本公开的一种形式中建立坐标系以计算在车辆倒车时车辆与车辆后方的行人之间的距离的图。

参考图5，当车辆1向后移动时，控制器100可建立表示车辆1的位置相对于在后置摄像机360开始感测车辆1后面的对象的位置处的车辆1的位置的坐标系和表示车辆1的位置相对于车辆1倒车所至位置的坐标系。

也就是说，在图5中，当车辆1位于位置(a)时，表示当后置摄像机360开始感测车辆1后方的对象时的车辆位置的坐标系可被定义为第一坐标系。第一坐标系的中心O_w可处于车辆1的车轮的轴的中心处。

相对于车辆1的后置摄像机360开始感测车辆1后面的对象的位置定义第一坐标系并且因此该第一坐标系是固定坐标系。如在图5中所示，车辆1相对于第一坐标系的中心O_w的向前方向和向上方向可分别被定义为X_w和Z_w，并且尽管未在图5中示出，车辆1沿车辆1的车轮的轴的左方向可被定义为Y_w。

当车辆1倒车到位置(b)时，表示车辆1的位置的坐标系可被定义为第二坐标系。第二坐标系的中心O_v可处于车辆1的车轮的轴的中心处。

第二坐标系是处于车辆1倒车所至的靠近与对象间隔开预定距离的车辆1后面的对象的位置处的坐标系，并且因此是随着车辆1向后移动而变化的坐标系。如在图5中所示，车辆1相对于第二坐标系的中心O_v的向前方向和向上方向可分别被定义为X_v和Z_v，并且尽管未在图5中示出，车辆1沿车辆1的车轴的左方向可被定义为Y_v。

此外，控制器100可相对于车辆1的后置摄像机360的位置设置坐标系。该坐标系可被定义为第三坐标系。

如在图5中所示，第三坐标系还可随着车辆1的移动而改变。后置摄像机360相对于基于后置摄像机360的位置的第三坐标系的中心O_c的光轴方向和向下方向可分别被定义为Z_c和Y_c，并且尽管在图5中未示出，车辆1相对于中心O_c的左方向可被定义为X_c。

车辆1的后置摄像机360可通过拍摄对象来获得车辆1后方的对象的图像。对象的类型不受限制，但是下面将假设车辆1后面的对象是行人2。

如在图5中所示，行人2可位于具有斜度或梯度的道路上。也就是说，当行人2位于位置①时，控制器100应基于由后置摄像机360拍摄的行人2的图像精确地计算出从后置摄像机360到行人2的距离(d)但是可能无法认识到道路具有梯度，并且因此可确定行人2位于位置②。

根据车辆1及其控制方法，可准确地确定行人2在具有斜度或梯度的道路上的位置并且可精确地计算出从摄像机360到行人2的距离(d)，从而抑制或防止正在倒车的车辆1与行人2之间的碰撞。

如在图5中所示，如果行人2位于斜坡上，当行人2相对于平坦的地面所在的斜坡的高度为δ时，则δ＝Z_p ^w，如下面将详细描述的形式。

图6是示出在一种形式中的由后置摄像机执行的获取行人所在的道路的坐标和行人附近的至少一个特征点的坐标的图。图7是示出在一种形式中的用于确定车辆与行人间距离的车辆与行人之间的关系的图。图8是在一种形式中的关于后置摄像机与行人之间的距离的概念图。

后置摄像机360可通过拍摄行人2来获得车辆1后方的行人2的图像。后置摄像机360可基于行人2的图像获得行人2所在的道路上的中心点的坐标并且获得与所获得的道路上的中心点的坐标相隔预定距离的至少一个特征点的坐标。在这种情况下，后置摄像机360可获得至少四个特征点的坐标。

本文中所阐述的形式可基于存在至少一个特征点的假设来执行，但是将作为实例描述其中特征点的数量为四个或更多个的情况，以具体说明实现本公开的方法。但是，在实现本公开时，特征点的数量不受限制。

可使用各种已知的技术从通过后置摄像机360拍摄的图像提取出行人2的位置的中心点和行人2附近的特征点。也就是说，可使用基于纹理的坐标提取方法提取这些点，并且可通过将距离值分配给由后置摄像机360拍摄的图像中的垂直方向上的像素位置并且使用分配给与行人2的脚相对应的像素的位置的距离值来测量与行人2的距离。

控制器100可基于由后置摄像机360拍摄的图像中的行人2的中心点和至少四个特征点来设置指示车辆1的状态的矢量的估计值。

也就是说，控制器100可以以矢量形式建立行人2相对于车辆1的第一坐标系的3D坐标和至少四个特征点的3D坐标。

参考图6，控制器100可确定行人2相对于第一坐标系的位置处的中心点的3D坐标为是用于设定指示车辆1的状态的矢量的估计值的元素。

车辆1的状态是指基于车辆1的位置和移动的车辆1相对于车辆1附近的对象(诸如行人2)的距离和位置。

在这种情况下，P表示行人2的位置，p表示行人2，w表示被定义为用作参考的第一坐标系的领域(world)。

是表示行人2的3D坐标的矢量的形式并且因此可相对于x坐标、y坐标和z坐标被定义为

参考图6，控制器100可确定与行人2相对于第一坐标系的位置处的中心点间隔预定距离的至少四个特征点的3D坐标为还是用于设定表示车辆1的状态的矢量的估计值的元素。在这种情况下，可将g定义为地面。

是至少四个特征点的3D坐标的矢量形式并且因此可相对于至少四个特征点其中之一的x坐标、y坐标和z坐标定义为此外，因为可存在多个特征点，故当如图6中所示获得n个特征点时，n个特征点的3D坐标可被确定为：……、

特征点是靠近位于斜坡上的行人2的点，因此可具有等于行人2位于其上的斜坡相对于平面的高度。如上所描述的获得的坐标的特征点的数量不受限制。

为了设置指示车辆1的状态的矢量的估计值，控制器100可以以矢量的形式建立车辆1在相对于车辆1的第一坐标系倒车所至的位置处的车辆1的3D坐标。参考图5，如果车辆1位于位置(a)，则当后置摄像机360开始感测到车辆1后方的对象时车辆1倒车至相对于第一坐标系的位置(b)时，车辆1的3D位置以矢量的形式设置。

也就是说，控制器100可确定车辆1在相对于第一坐标系倒车所至的位置处的车辆1的3D坐标为是用于设定表示车辆1的状态的矢量的估计值的元素。在这种情况下，v表示车辆1。

是车辆1位于车辆1倒车所至的位置处的3D坐标的矢量的形式，并且因此相对于x坐标，y坐标和z坐标被定义为

为了设定指示车辆1的状态的矢量的估计值，控制器100可在车辆1相对于车辆1的第一坐标系倒车所至的位置处设置车辆1的姿态。在这种情况下，车辆1的姿态包括车辆1的滚动、俯仰和偏航。滚动是指围绕与车辆1的移动方向垂直的水平面上的轴线的旋转。俯仰是指围绕与车辆1的移动方向平行的水平面上的轴线的旋转。偏航是指围绕垂直于车辆1的移动方向的垂直平面上的轴线的旋转。

滚动、俯仰和偏航指的是旋转角度。因此，控制器100可将车辆1在车辆1相对于第一坐标系倒车所至的位置处的姿态确定为是用于设定表示车辆1的状态的矢量的估计值的元素。

是车辆1在倒车所至的位置处的姿态的矢量的形式，并且当假设车辆1的滚动和俯仰为零时可被定义为在这种情况下，ψ表示偏航角。

控制器100可基于车辆1的3D坐标、车辆1的姿态、行人2的3D坐标以及如上所描述的所设置的至少四个特征点的3D坐标来设定指示车辆1的状态的矢量的估计值。当矢量的估计值是时，矢量的估计值与上述元素之间的关系可由下面的等式1表示。

[等式1]

控制器100可通过将矢量的估计值相对于时间进行微分来确定指示车辆1的状态的矢量的运动模型。

当矢量的运动模型是时，运动模型可表示为将根据等式1的矢量的估计值相对于时间进行微分的结果来表示。

控制器100可将车辆1相对于第一坐标系的3D坐标的矢量相对于时间进行微分。在这种情况下，矢量的运动模型可基于车辆1的移动速度v、车辆1在倒车时旋转的偏航角ψ、车轮的轴距离l以及转向角α确定为

车辆1在车辆1倒车所至的位置处的3D位置的坐标的矢量可如上所描述地定义为因此，当矢量相对于时间微分时，矢量相对于时间的微分的结果可表示为也就是说，将车辆1的3D坐标相对于时间进行微分的结果为0，假设不随车辆1的3D坐标中的高度变化。

由于车辆1在车辆1相对于第一坐标系倒车所至的位置处的姿态可如上所描述地定义为所以当将姿态相对于时间进行微分时，它可表示为

行人2的3D位置的坐标可如上所描述地表示为并且因此当将它们相对于时间进行微分时可被表示为因为假定行人2就数学概念而言保持静止。

由于至少四个特征点的3D位置的坐标可如上所描述地表示为当将它们相对于时间进行微分时，至少四个特征点中的每一个可表示为因为假定至少四个特征点是静止的。

因此，控制器100可确定矢量的运动模型如下面的等式2中所示。

[等式2]

在这种情况下，0_3n×1表示存在n个特征点的情况。

当车辆1在倒车时，控制器100可使用卡尔曼滤波器作为跟踪滤波器，以确定如上所描述的用于指示车辆1的状态的矢量集合的估计值的预测值。

也就是说，控制器100可基于下面的等式3和等式4确定指示车辆1的状态的矢量的估计值的预测值和指示车辆1的状态的协方差矩阵P(c，t)的预测值。

[等式3]

[等式4]

在这种情况下，可使用的雅可比行列式来计算并且W表示过程协方差。执行矢量的估计值的预测值的确定和使用卡尔曼滤波器指示车辆1的状态的协方差矩阵的预测值的确定一比将要在下文描述的校正操作短的时间段。

控制器100可基于由后置摄像机360获得的行人2的坐标来确定行人2的位置矢量的测量值h_p(x,t)。控制器100可基于由后置摄像机360获得的至少四个特征点的坐标来确定至少四个特征点的位置矢量的测量值h_g(x,t)。控制器100可基于由后置摄像机360获得的至少四个特征点的坐标的高度分量的平均值来确定行人2所在的道路的高度的测量值

在这种情况下，控制器100可基于后置摄像机360的第三坐标系确定行人2的位置矢量的测量值、至少四个特征点的位置矢量的测量值和行人2所位于的道路的高度的测量值。

也就是说，控制器100可基于由后置摄像机360获得的行人2的位置矢量的测量值、至少四个特征点的位置矢量的测量值和行人2所位于的道路的高度的测量值来确定用于估计车辆1与行人2之间的距离的位置矢量的测量值h(x,t)，如下面的等式5中所表示的。

[等式5]

在这种情况下，控制器100可确定行人2的位置矢量的测量值h_p(x,t)，如下面的等式6所示。

[等式6]

也就是说，控制器100可通过定义垂直坐标和水平坐标来将由后置摄像机360拍摄的行人2的图像中的行人2的坐标确定为(u_p，v_p)。等式6基于后置摄像机360的像素，通过将行人2的坐标除以焦点距离(f_u，f_v)来定义行人2的位置矢量的测量值。

此外，控制器100可确定至少四个特征点的位置矢量的测量值h_g(x,t)，如下面的等式7中所表示的。

[等式7]

也就是说，控制器100可将由后置摄像机360拍摄的至少四个特征点的图像中的n个特征点中的每个的坐标定义为垂直坐标和水平坐标，并且确定n个特征点中的第i个特征点的坐标为(u_g,i，v_g,i)。等式7基于后置摄像机360的像素通过将第i个特征点的坐标除以焦点距离(f_u，f_v)来定义至少四个特征点的位置矢量的测量值。

如下面的等式8中所表示的，控制器100可确定行人2所在的道路的高度的测量值

[等式8]

控制器100可基于相对于由后置摄像机获得的至少四个特征点的坐标的高度分量的平均值来确定行人2所在的道路的高度的测量值在这种情况下，控制器100可根据相对于第一坐标系的特征点的3D坐标分量中的高度分量的平均值来确定道路的高度的测量值

在这种情况下，如上文所描述的，对应于特征点的3D坐标中的高度分量。

控制器100可基于根据等式5确定的行人2的位置矢量的测量值h(x,t)来确定用于估计车辆1与行人2之间的距离的测量模型。

也就是说，控制器100可基于由后置摄像机360获得的行人2的位置矢量的测量模型、至少四个特征点的位置矢量的测量模型以及行人2所位于的道路的高度的测量模型来确定用于估计车辆1与行人2之间的距离的位置矢量的测量模型，如下面的等式9中所表示的。

[等式9]

在这种情况下，控制器100可确定行人2的位置矢量的测量模型如下面的等式10中所表示的。

[等式10]

也就是说，如在图8中所示，控制器100可基于行人2相对于第三坐标系的3D坐标来确定行人2的位置矢量的测量模型如在等式10中所表示的。

控制器100可确定至少四个特征点的位置矢量的测量模型如在下面的等式11中所表示的。

[等式11]

也就是说，如在图8中所示，控制器100可基于至少四个特征点相对于第三坐标系的3D坐标来确定至少四个特征点的位置矢量的测量模型如在等式11中所表示的。

此外，控制器100可基于行人2相对于第一坐标系的3D坐标 的高度分量来确定行人2所位于的道路的高度的测量模型为

控制器100可基于如上文所描述的行人2的位置矢量的测量模型至少四个特征点的位置矢量的测量模型和行人2所在的道路的高度的测量模型来校正由等式3和等式4确定的指示车辆1的状态的矢量的估计值的预测值的误差和指示车辆1的状态的协方差矩阵 的预测值的误差。

控制器100可使用下面的等式12至等式14计算卡尔曼滤波器的卡尔曼增益并且使用卡尔曼增益作为相对于测量值与预测值之间的差的权重。

[等式12]

[等式13]

[等式14]

这里，表示卡尔曼增益，V表示测量协方差。

控制器100可通过反映用于估计与车辆1与行人2之间的距离成比例的卡尔曼增益的位置矢量的测量值h(x,t)和测量模型的误差将指示车辆1的状态的矢量的估计值校正为

此外，控制器100可将指示车辆1的状态的协方差矩阵校正为在这种情况下，可使用的雅可比行列式计算

控制器100可通过使用用于估计车辆1和行人2之间的距离的位置矢量的测量值h(x,t)和测量协方差来更新指示车辆1的状态的矢量的估计值的预测值并且通过校正矢量的估计值的预测值的误差和指示车辆1的状态的协方差矩阵的预测值的误差来准确地估计车辆1与行人2之间的距离。

也就是说，控制器100可通过上面描述的校正操作来确定指示如上面所描述的设置的车辆1的状态的矢量的估计值

控制器100可基于所确定的矢量的估计值来估计行人2相对于第二坐标系的坐标

参照图7，可基于行人2相对于第一坐标系的坐标车辆1在车辆1倒车所至的位置处的坐标以及车辆1在车辆1相对于第一坐标系倒车所至的位置处的姿态通过以下等式15中所表示的坐标变换来确定行人2相对于第二坐标系的估计坐标

[等式15]

在这种情况下，表示车辆1的姿态的旋转矩阵的转置矩阵(transposedmatrix)。

控制器100可基于由等式15确定的行人2的估计坐标来估计行人2相对于第三坐标系的坐标

参考图7，可基于相对于第二坐标系的行人2的估计坐标相对于第二坐标系的后置摄像机360所安装的位置的坐标以及相对于第二坐标系的后置摄像机360的姿态通过等式16中表示的坐标转换确定相对于第三坐标系的行人2的估计坐标

[等式16]

在这种情况下，表示用于相对于第二坐标系的坐标旋转变换成相对于第三坐标系的坐标的旋转变换。

控制器100可从通过等式16所确定的行人2的估计坐标的内积来计算后置摄像机360与行人2之间的距离d。

也就是说，控制器100根据下面的等式17从行人2的估计坐标的矢量计算后置摄像机360与行人2之间的距离d。

[公式17]

控制器100可基于上述方法通过精确地计算后置摄像机360与行人2之间的距离来准确地确定位于具有斜度或梯度的道路上的行人2的位置。

控制器100确定车辆1和行人2之间碰撞的风险，并且在后置摄像机360与行人2之间的计算距离小于预定值时发送碰撞警告信号。车辆1的通知单元60可基于从控制器100发送的碰撞警告信号通过输出碰撞警告信号来告知驾驶员与车辆1后方的行人2有碰撞的风险。

碰撞警告信号可以以声音的形式输出或者可通过包含在车辆1中的显示单元或音频视频导航(AVN)系统视觉输出。

此外，控制器100可在所计算出的后置摄像机360与行人2之间的距离小于预定值时控制速度调节器70以发送用于使正在倒车的车辆1制动的信号。速度调节器70可基于从控制器100发送的信号降低正在倒车的车辆1的速度或停止车辆1的倒车，由此抑制或防止车辆1与车辆1后方的行人2之间的碰撞。

输出指示车辆1与车辆1后方的行人2之间的碰撞风险的碰撞警告信号或控制车辆1的制动是基于车辆1在倒车时的一般防撞控制或停车防撞辅助系统。

图9是在一种形式中的控制车辆的方法的流程图。

参考图9，车辆1的后置摄像机360可通过在车辆1倒车时拍摄对象来获得车辆1后方的对象的图像(400)。如上所述，可能存在诸如行人、自行车、其他车辆和其他障碍物的各种对象，但是假定该对象是本公开的一种形式中的行人。

后置摄像机360可获得车辆1后方的行人2所在道路的中心点的坐标和与道路上的中心点的坐标相距预定距离的至少一个特征点的坐标(410)。

控制器100可基于车辆1的坐标、行人2的坐标和至少一个特征点的坐标设定指示车辆1的状态的矢量的估计值(420)。

控制器100可基于将矢量的估计值相对于时间进行微分的结果来确定矢量的设置估计值的预测值(430)。控制器100可基于由后置摄像机360获得的行人2的坐标和至少四个特征点的坐标来校正所确定的预测值(440)。在这种情况下，控制器100可使用卡尔曼滤波器。

控制器100可基于校正的预测值来确定矢量的估计值(450)，并且基于所确定的矢量的估计值精确地计算后置摄像机360与行人2之间的距离(460)。

控制器100可确定所计算的后置摄像机360与行人2之间的距离是否小于预定值(470)，并且当确定所计算的后置摄像机360与行人2之间的距离小于预定值时发送碰撞警告信号(480)。

通知单元60可基于从控制器100发送的碰撞警告信号输出碰撞警告以通知驾驶员与车辆1后面的行人2相碰撞的风险(490)。

从上面的描述显而易见的是，可准确地估计车辆与位于车辆后方并且位于具有斜度和梯度的道路上的行人之间的距离以在车辆倒车时抑制或防止车辆与行人之间的碰撞。

本文中所阐述的形式可在其上记录有可在计算机中执行的指令的记录介质中实现。指令可以以程序代码的形式存储，并且当通过处理器执行指令时，可生成程序模块以实现这些形式。记录介质可被实现为非暂时性计算机可读记录介质。

非暂时性计算机可读记录介质的实例包括能够存储由计算机读取的数据的所有记录介质，例如，ROM、RAM、磁带、磁盘、闪存、光学数据存储设备等。

虽然已经参考附图描述了本公开的几种形式，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些形式进行改变。应仅在描述性意义上考虑这些形式而非用于限制的目的。

Claims (19)

1.一种车辆，包括：

摄像机，被配置为获得所述车辆后方的对象的图像并且获得与所述对象间隔开预定距离的至少一个特征点的坐标；

控制器，被配置为：

基于所述车辆的坐标、所述对象的坐标和所述至少一个特征点的坐标建立指示所述车辆的状态的矢量的估计值；

基于对所述矢量的估计值相对于时间进行微分的结果确定所述矢量的估计值的预测值；

基于通过所述摄像机获得的所述对象的坐标和所述至少一个特征点的坐标来校正所述矢量的估计值的预测值；

基于经校正的所述矢量的估计值的预测值确定所述矢量的估计值；

基于所确定的所述矢量的估计值计算所述摄像机与所述对象之间的距离；并且

基于经计算的距离发送碰撞警告信号；以及

通知单元，被配置为基于所发送的碰撞警告信号输出碰撞警告。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述摄像机被配置为获得所述对象所位于的道路的坐标以及与所述道路的坐标间隔开预定距离的所述至少一个特征点的坐标。

3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被配置为建立具有与在所述车辆向后移动时所述摄像机开始感测所述车辆后方的所述对象的位置处的所述车辆的车轮的轴的中心相同中心的第一坐标系、建立具有中心的第二坐标系以及相对于所述第一坐标系并且基于所述摄像机的位置建立第三坐标系，并且

其中，所述第二坐标系的中心建立在所述车辆向后移动之后靠近所述对象一预定距离的所述车轮的中心所位于的位置处。

4.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述控制器被配置为确定相对于所述车辆的所述第一坐标系的所述对象的坐标和所述至少一个特征点的坐标。

5.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述控制器被配置为确定相对于所述车辆的所述第一坐标系的所述车辆的滚动、俯仰和偏航。

6.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述控制器被配置为基于所述车辆的倒车速度、偏航、所述车轮的轴的距离以及转向角来确定所述矢量的估计值的微分值。

7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述控制器被配置为基于所确定的微分值确定所述矢量的估计值的预测值和指示所述车辆的状态的协方差矩阵的预测值。

8.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：

基于通过所述摄像机获得的所述对象的坐标确定所述对象的位置矢量的测量值；

基于通过所述摄像机获得的所述至少一个特征点的坐标确定所述至少一个特征点的位置矢量的测量值；并且

基于通过所述摄像机获得的所述至少一个特征点的坐标的高度分量的平均值确定所述对象所位于的道路的高度的测量值。

9.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述控制器被配置为确定相对于所述车辆的所述第三坐标系的所述对象位置矢量的测量值。

10.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述控制器被配置为确定相对于所述车辆的所述第三坐标系的所述至少一个特征点的位置矢量的测量值。

11.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述控制器被配置为基于相对于所述车辆的所述第一坐标系的所述至少一个特征点的坐标的高度分量的平均值来确定所述对象所位于的道路的高度的测量值。

12.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述控制器被配置为基于所述对象的位置矢量的测量值、所述至少一个特征点的位置矢量的测量值和所述对象所位于的道路的高度的测量值来校正所述矢量的估计值的预测值的误差以及指示所述车辆的状态的所述协方差矩阵的预测值的误差。

13.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述控制器被配置为基于经确定的所述矢量的估计值来确定相对于所述第二坐标系的所述对象的坐标。

14.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述控制器被配置为基于相对于所述第二坐标系确定的所述对象的坐标和所述摄像机的坐标来确定相对于所述第三坐标系的所述对象的坐标。

15.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述控制器被配置为从相对于所述第三坐标系确定的所述对象的坐标的内积计算所述摄像机与所述对象之间的距离。

16.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被配置为当经计算的所述摄像机与所述对象之间的距离小于预定值时发送所述碰撞警告信号。

17.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被配置为当经计算的所述摄像机与所述对象之间的距离小于预定值时发送用于减小所述车辆的倒车速度的控制信号。

18.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述摄像机是被配置为获得与所述对象间隔开预定距离的至少四个特征点的坐标的后置摄像机，并且

所述控制器被配置为：

基于所述车辆的坐标、所述对象的坐标和所述至少四个特征点的坐标确定指示所述车辆的状态的所述矢量的估计值；

基于对所述矢量的估计值相对于时间进行微分的结果确定所述矢量的估计值的预测值；

基于由所述后置摄像机获得的所述对象的坐标和所述至少四个特征点的坐标来校正所述矢量的估计值的预测值；

基于经校正的所述矢量的估计值的预测值来确定所述矢量的估计值；

基于所确定的所述矢量的估计值计算所述后置摄像机与所述对象之间的距离；并且

基于所计算出的距离发送所述碰撞警告信号。

19.一种控制车辆的方法，包括：

通过后置摄像机拍摄对象而获得正在倒车的车辆后方的所述对象的图像；

通过所述摄像机获得与所述对象间隔开预定距离的至少一个特征点的坐标；

通过控制器基于所述车辆的坐标、所述对象的坐标以及所述至少一个特征点的坐标建立指示所述车辆的状态的矢量的估计值；

通过所述控制器基于对所述矢量的估计值相对于时间进行微分的结果确定所述矢量的估计值的预测值；

通过所述控制器基于由所述后置摄像机获得的所述对象的坐标和所述至少一个特征点的坐标来校正所述矢量的估计值的预测值；

通过所述控制器基于经校正的所述矢量的估计值的预测值来确定所述矢量的估计值并且基于所确定的所述矢量的估计值计算所述后置摄像机与所述对象之间的距离；和

通过所述控制器在所计算出的距离小于预定值时发送碰撞警告信号；并且

通过通知单元基于所发送的碰撞警告信号输出碰撞警告。