CN109484300A - 车辆摄像机系统 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的摄像机系统包括与车辆连接的第一镜头。该第一镜头有在车辆前面延伸的第一视野，在该第一视野中捕获图像。第二镜头与车辆连接，并有与第一视野不同的第二视野，在该第二视野中捕获图像。该第二视野在车辆前面延伸。传感器提供为用于测量车辆的俯仰。控制器与传感器连接，并当车辆的俯仰低于预定阈值时只依靠第一镜头来捕获图像。当车辆俯仰高于该预定阈值时，控制器只依靠第二镜头来捕获图像。

Description

车辆摄像机系统

技术领域

本发明总体上涉及摄像机系统，更特别是涉及一种响应于车辆的俯仰而在镜头之间切换的车辆摄像机系统。

背景技术

在商用车辆中的摄像机为驾驶员提供在车辆前面和周围的物体的实时显像。不过，当车辆俯仰时，摄像机镜头的视野可能移动，从而形成不希望的盲点。这导致很难精确地对车辆周围环境进行成像，从而阻碍了车辆系统对其作出反应的能力。

发明内容

根据本发明的实例，用于车辆的摄像机系统包括与车辆连接的第一镜头。该第一镜头有在车辆前面延伸的第一视野，在该第一视野中捕获图像。第二镜头与车辆连接，并有与第一视野不同的第二视野，在该第二视野中捕获图像。第二视野在车辆前面延伸。传感器用于测量车辆俯仰。控制器与传感器连接，并当车辆的俯仰低于预定阈值时只依靠第一镜头来捕获图像。当车辆俯仰高于该预定阈值时，控制器只依靠第二镜头来捕获图像。

在另一实例中，一种捕获车辆前面的图像的方法包括使得第一镜头与车辆连接，该第一镜头有在车辆前面延伸的第一视野，在该第一视野中捕获图像。第二镜头与车辆连接，并有与第一视野不同的在车辆前面延伸的第二视野，在该第二视野中捕获图像。检测车辆的俯仰。当车辆俯仰低于预定阈值时，只依靠第一镜头来捕获图像。当车辆俯仰高于该预定阈值时，只依靠第二镜头来捕获图像。

在另一实例中，一种捕获车辆前面的图像的方法包括使得第一镜头与车辆连接，该第一镜头有在车辆前面延伸的第一视野，在该第一视野中捕获图像。第二镜头与车辆连接，并有与第一视野不同的在车辆前面延伸的第二视野，在该第二视野中捕获图像。检测车辆的俯仰。当车辆俯仰低于预定阈值时，通过第一镜头和第二镜头来捕获图像。当车辆俯仰高于该预定阈值时，只依靠第一镜头或第二镜头中的一个来捕获图像。

从下面的详细说明和附图中将更充分地理解本发明以及其它目的和优点。

附图说明

图1是包括根据本发明实施例的摄像机系统的车辆的示意图。

图2是图1的一部分的放大正视图。

图3是图1的车辆的侧视图，表示了在摄像机系统中的镜头的视野。

图4A是当车辆向前俯仰小于预定量时摄像机系统的第一状态的侧视图。

图4B是当车辆向后俯仰小于预定量时摄像机系统的第二状态的侧视图。

图5A是当车辆向前俯仰超过预定量时摄像机系统的第一状态的侧视图。

图5B是当车辆向后俯仰超过预定量时摄像机系统的第二状态的侧视图。

具体实施方式

本发明总体上涉及摄像机系统，更具体地说，本发明涉及一种车辆摄像机系统，它响应于车辆的俯仰而在镜头之间切换。

图1表示了根据本发明实施例的、在车辆20上的摄像机系统10。在一个实例中，车辆20是商用车辆，例如“牵引车拖车”，但是也考虑其它类型的车辆。车辆20从前端22延伸至后端24。车辆20包括驾驶室30和与该驾驶室连接的拖车38。驾驶室30包括挡风玻璃32，驾驶员在沿表面(例如铺砌的道路36)沿行进方向T驾驶车辆20时通过该挡风玻璃32来观看。驾驶室30还包括顶板26和靠近道路36的前保险杠28。

驾驶员沿行进方向T通过挡风玻璃32的视线大致由线H来表示。当道路36基本平坦时，该视线H大致对应于使天空与地球分开的地平线。当道路36向上倾斜时，视线H向地平线上方延伸。当道路下降时，视线H向地平线下方延伸。也就是说，在视线H上方的区域用54表示，且当道路36向上倾斜时包括更多的天空。在视线H下方的区域用56表示，且当道路36下降时包括更多的地球。

参考图2，摄像机系统10包括多个镜头，用于捕获车辆20前面的物体的图像(静止的和/或运动的)。摄像机系统10包括第一和第二镜头50、60，但也可以包括另外的镜头。镜头50、60可以是单个摄像机或分开的摄像机(未示出)的部件。第一和第二镜头50、60设置在壳体40中并延伸穿过该壳体40。壳体40包括与各镜头50、60卡扣配合的托架42。该托架42在驾驶室30的顶板26附近固定在挡风玻璃32的内部，通过例如粘接剂。如图所示，镜头50、60在道路36上方相同高度处布置驾驶室30上，但是可以考虑在车辆20上的其它镜头位置。

如图3中所示，镜头50、60具有指向车辆20前面的视野，用于捕获沿车辆行进方向T的物体的图像。第一镜头50具有锥形视野52，覆盖区域主要在视线H下方的区域56中，但延伸至视线上方的区域54。视野52在角度范围α1中延伸。视野52首先在位置53处与车辆20前面的道路36相交，该位置53与第一镜头50间隔开纵向距离D1。选择角度范围α1和距离D1而使得视野52在物体上延伸，例如其它车辆、行人或施工筒，该物体通常在沿方向T行驶的过程中在车辆20的前面。

第二镜头60具有锥形视野62，覆盖区域在视线H上方和下方延伸。视野62在角度范围α2中延伸，该角度范围α2大于视野52的角度范围α1。如图所示，视野62在视野52的上方和下方都延伸。应当理解，视野52、62可以在相同的角度范围中延伸，并彼此倾斜而离开(未示出)，这样，视野62在视野52下方延伸，即更靠近前保险杠28和道路36，而不在视野52上方。在任何情况下，视野62首先在位置63处与车辆20前面的道路36相交，该位置63与第二镜头60间隔开纵向距离D2。该距离D2小于距离D1。

尽管视野52、62表示为具有在车辆20前面的确定深度，但是应当理解，所示深度与对驾驶员和摄像机系统10有用的整个视野的那部分相对应。换句话说，为了本发明的目的，视野52、62的、超过所示深度的附加深度与摄像机系统10的操作没有密切关系。因此，对视野52、62的任何后续参考都是指所示的视野有用部分，而不是整个视野。

如图所示，视野52、62在阴影区域64中沿视线H和在该视线H的相对侧相互交叠。应当理解，视野52、62和交叠区域64能够与图3中所示的不同。各视野52、62将根据多个因素而变化，例如，镜头50、60在道路36上方的高度、镜头的视野、车辆20前端22的几何形状、以及镜头50、60在车辆前面多近/多远处捕获图像，这由OEM、供应商和/或技术提供商来确定。

参考图3，镜头50用作摄像机系统10的主要或默认观察装置，因此，在所示的正常驾驶状态中，图像主要在视野52内获取。摄像机系统10最初不依靠镜头60来进行图像捕获或处理图像。当车辆20沿方向T行进时，镜头50连续获取在视野52内在车辆前面的区域的图像，因此包括区域54、56。图像(或表示该图像的信号)发送至车辆20上的控制器80。控制器80评估图像，并根据该评估而与其它车辆系统通信。控制器80能够例如根据接收的图像来监测和评估车辆跟随距离、碰撞避开、车道偏离和翻车稳定性，并响应该评估来驱动一个或多个车辆系统。

当车辆20沿方向T行进时，由于加速或制动而引起的车辆速度的突然变化使得车辆(即驾驶室30)绕穿过车辆重心横过车辆横向延伸的轴线100俯仰(见图4A-4B)。车辆20上的传感器70(例如加速度计)检测绕轴线100的车辆俯仰变化。俯仰的任何变化都相对于车辆20的静止或正常状态，在该静止或正常状态中，前端22大致平行于道路36延伸(见图3)。按照惯例，沿P1方向向前俯仰(图4A)有负值。沿P2方向向后俯仰(图4B)有正值。因此，静止、无俯仰状态的值为零。

镜头50、60固定在驾驶室30上，因此，测量驾驶室俯仰同样测量了各镜头的俯仰。加速度计70能够与壳体42连接，但也可以在与壳体间隔开的位置处与驾驶室30连接。镜头50、60和加速度计70与控制器80电连接。该控制器80从加速度计70接收信号，以便监测驾驶室30的俯仰。控制器80使用算法来根据从加速度计70接收的信号来确定哪个镜头50、60更适合于捕获车辆20前面的图像。在一个实例中，控制器80使用预定阈值，例如从无俯仰状态俯仰+/-5o至10o，以便在镜头50或60之间切换。可以使用其它俯仰阈值，并可以相对于无俯仰状态对称或不对称，例如，向前俯仰5o的阈值和向后俯仰10o的阈值。

图4A-4B表示了当车辆20的驾驶室30俯仰但检测的俯仰不超过预定阈值时的情况。在图4A中，车辆20的减速使得驾驶室30绕轴线100向前俯仰P1小于预定阈值。减速能够由制动引起，并迫使车辆20的前端22朝向道路36向下倾斜。

加速度计70检测向前俯仰P1，并将表示该向前俯仰P1的信号发送至控制器80。由于检测的俯仰P1小于预定阈值，因此控制器80继续使用默认的第一镜头50来捕获在视野52内在车辆20前面的图像。由于驾驶室30的向前俯仰P1，镜头50同样向前俯仰，从而使得视野52朝向道路36向下枢转(与它在图3所示的正常驾驶状态下的方位相比)。

因此，在视野52和道路36之间的交叉点(在53'处表示)移动得更靠近车辆20的前部22。换句话说，交叉点53'位于离镜头50的纵向距离D3小于距离D1处。因为视野52的角度范围α1没有变化，因此与它在正常驾驶状态中的方位相比，枢转的视野覆盖更少的区域54。也就是说，镜头50在枢转的视野52内获取在车辆20前面的图像，并将该图像发送给控制器80，用于进行评估，如前所述。一个或多个车辆系统能够响应该评估来操作。在车辆20的、图4A所示的状态中，摄像机系统10并不依靠镜头60来捕获图像或处理来自镜头60的图像。

在图4B中，车辆20的加速使得驾驶室30绕轴线100向后俯仰P2小于预定阈值。这迫使车辆20的前端22远离道路36向上倾斜。加速度计70检测该向后俯仰P2，并将表示它的信号发送给控制器80。由于检测的车辆俯仰P2小于预定阈值，因此控制器80继续使用默认的第一镜头50来捕获在视野52内在车辆20前面的图像。由于驾驶室30的向后俯仰P2，镜头50同样向后俯仰，从而使得视野52远离道路36向上枢转(与它在正常驾驶状态中的方位相比)。因此，视野52枢转至并不与道路36相交的位置。由于视野52的角度范围α1不变，因此与它在正常驾驶状态中的方位相比，枢转的视野覆盖了更多区域54。

应当理解，视野52的向后枢转位置可以根据它在正常驾驶状态下的方位而与道路36相交(未示出)。在这种情况下，在视野52和道路36之间的、最靠近车辆20前部22的交叉点将在离镜头50的纵向距离大于距离D2处。在任何情况下，镜头50在枢转的视野52内获取在车辆20前面的图像，并将该图像发送给控制器80，用于进行评估，如前所述。一个或多个车辆系统能够响应该评估而操作。在图4B所示的车辆20状态中，摄像机系统10不依靠镜头60来捕获图像或处理来自该镜头60的图像。

图5A-5B表示了当驾驶室30的俯仰量超过预定阈值时的情况。在图5A中，车辆20的快速减速使得驾驶室30向前俯仰P1大于预定阈值。加速度计70检测该向前俯仰P1，并将表示它的信号发送给控制器80。作为响应，控制器80停止依靠第一镜头50进行图像捕获/处理，而是依靠第二镜头60进行图像捕获/处理。换句话说，控制器80只接收和处理来自第二镜头60的图像。

由于驾驶室30的向前俯仰P1，镜头60同样向前俯仰，从而使得视野62朝向道路36向下枢转(与它在正常驾驶状态中的方位相比)。因此，在视野62和道路36之间的第一交叉点(在63'处表示)移动得更靠近车辆20的前部22。换句话说，交叉点63'位于离第二镜头60的纵向距离D4小于距离D2处。由于视野62的角度范围α2不改变，因此与正常驾驶状态中的方位相比，枢转的视野覆盖更小的区域54。也就是说，镜头60在枢转的视野62内获取在车辆20前面的图像，并将图像发送给控制器80，用于进行评估，如前所述。一个或多个车辆系统能够响应该评估而操作。

在图5B中，车辆20的快速加速使得驾驶室30向后俯仰P2超过预定阈值。加速度计70检测向后俯仰P2，并将表示它的信号发送给控制器80。作为响应，控制器80停止依靠第一镜头50进行图像捕获/处理，而是依靠第二镜头60进行图像捕获/处理。换句话说，控制器80只接收和处理来自第二镜头60的图像。

由于驾驶室30的向后俯仰P2，第二镜头60同样向后俯仰，从而使得视野62远离道路36向上枢转(与它在正常驾驶状态中的定向相比)。因此，视野62枢转至使得它不与道路36相交的位置。因为视野62的角度范围α2不变，因此与它在正常驾驶条件中的方向相比，枢转的视野62覆盖更大的区域54。

应当理解，视野62的向后枢转位置可以与道路36相交(未示出)。在这种情况下，视野62和道路36之间的交叉点离镜头60的纵向距离大于距离D4。在任何情况下，镜头60在枢转的视野62内获取在车辆20前面的图像，并将该图像发送给控制器80，用于进行评估，如前所述。一个或多个车辆系统能够响应该评估而操作。

控制器80持续地从加速度计70接收信号，以便监测驾驶室30的俯仰。因此，一旦所述俯仰返回至在预定阈值内的量，控制器80就关闭第二镜头60并且重新打开第一镜头50。然后使用视野52，直到/除非驾驶室30再次沿任一方向俯仰至超过预定阈值的程度。

本发明的摄像机系统10的优点在于，具有不同视野的多个镜头能够用于在不同的驾驶条件下精确地捕捉车辆前面的图像。因此，依靠处理在车辆前面的图像数据的其它车辆系统能够可靠地对道路上的变化情况作出反应。

在表示摄像机系统10的优点的一个实例中，车辆加速至足以使得车辆向后俯仰P2超过预定阈值的程度(参见图5B)。当摄像机系统10继续依靠第一镜头50来在车辆20前面成像时，视野52将远离道路36倾斜，并可能在车辆前面在视野底部和道路之间产生成像盲点。

在另一个实例中，当车辆向前俯仰P1小于预定阈值或向后俯仰P2小于预定阈值时，或者当车辆不俯仰时，摄像机系统10依靠第一镜头50和第二镜头60。因此，当车辆俯仰P1、P2不存在或很小时，即在预定阈值内时，在视野52、62内捕获图像(见图3，同时使用镜头)。

不过，当车辆俯仰P1或P2超过预定阈值时，控制器80停用镜头50或60中的一个，并只依靠仍然有效的镜头来捕获图像。更具体地说，当车辆向前俯仰P1超过预定阈值时，由于所述原因，第二镜头60停用，只使用第一镜头50来捕获图像(见图4A)。当车辆向后俯仰P2超过预定阈值时，由于所述原因，第一镜头50停用，只使用第二镜头60来捕获图像(见图5A)。因此，在过度或极端俯仰P1或P2的情况下，摄像机系统10将全部处理能力专用于镜头50或60，从而能够合适/充分地观察车辆20前面的区域。

也就是说，使用本发明的摄像机系统10使得控制器80能够切换至具有更靠近道路36的视野62的第二镜头60。切换镜头50、60有助于保证车辆俯仰不会产生不希望的成像盲点。因此，当车辆向后和向前俯仰P1、P2时，镜头50、60能够一起操作，以便共同保持在车辆20前面的可靠成像。因此，控制器80能够合适地评估在车辆20前面的状况，且需要时响应该评估而驱动一个或多个车辆系统。例如，摄像机系统10能够根据视野62中的物体成像来帮助车辆自动制动，否则该物体不能由视野52检测到。

上面介绍了本发明的实例。当然，为了说明本发明的目的，不可能介绍部件或方法的每一种可设想的组合，但是本领域普通技术人员应当认识到本发明能够有多种其它组合和改变。因此，本发明将包含落在附加权利要求的精神和范围内的所有这些变化、修改和改变。

Claims (20)

1.一种用于车辆的摄像机系统，包括：

第一镜头，该第一镜头与车辆连接，并有在车辆前面延伸的第一视野，在该第一视野中捕获图像；

第二镜头，该第二镜头与车辆连接，并有与第一视野不同的在车辆前面延伸的第二视野，在该第二视野中捕获图像；

传感器，用于测量车辆俯仰；以及

控制器，该控制器与传感器连接，并且当车辆的俯仰低于预定阈值时只依靠第一镜头来捕获图像，当车辆俯仰高于该预定阈值时只依靠第二镜头来捕获图像。

2.根据权利要求1所述的摄像机系统，其中：第一视野在第一角度范围内延伸，第二视野在与第一角度范围不同的第二角度范围内延伸。

3.根据权利要求2所述的摄像机系统，其中：第二角度范围大于第一角度范围。

4.根据权利要求1所述的摄像机系统，其中：第一视野在第一角度范围内延伸，第二视野在与第一角度范围相同的第二角度范围内延伸，该第一视野和第二视野相对于彼此而倾斜。

5.根据权利要求1所述的摄像机系统，其中：第一视野与第二视野交叠。

6.根据权利要求1所述的摄像机系统，其中：所述预定阈值是沿向前方向和向后方向的大约5°至大约10°的俯仰。

7.根据权利要求1所述的摄像机系统，其中：第一镜头和第二镜头位于车辆的挡风玻璃后面。

8.根据权利要求1所述的摄像机系统，其中：第一视野与地面相交的位置与第二视野与地面相交的位置相比在车辆前面更远。

9.根据权利要求1所述的摄像机系统，其中：所述控制器评估捕获的图像，并响应于所述评估而驱动一个或多个车辆系统。

10.一种捕获车辆前面的图像的方法，包括：

使得第一镜头与车辆连接，该第一镜头有在车辆前面延伸的第一视野，在该第一视野中捕获图像；

使得第二镜头与车辆连接，该第二镜头有与第一视野不同的在车辆前面延伸的第二视野，在该第二视野中捕获图像；

检测车辆的俯仰；以及

当车辆俯仰低于预定阈值时，只依靠第一镜头来捕获图像，而当车辆俯仰高于该预定阈值时，只依靠第二镜头来捕获图像。

11.根据权利要求10所述的方法，其中：第一视野在第一角度范围内延伸，第二视野在与第一角度范围不同的第二角度范围内延伸。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：第二角度范围大于第一角度范围。

13.根据权利要求10所述的方法，其中：第一视野在第一角度范围内延伸，第二视野在与第一角度范围相同的第二角度范围内延伸，该第一视野和第二视野相对于彼此而倾斜。

14.根据权利要求10所述的方法，其中：第一视野与第二视野交叠。

15.根据权利要求10所述的方法，其中：该预定阈值是沿向前方向和向后方向的大约5°至大约10°的俯仰。

16.根据权利要求10所述的方法，还包括：将第一镜头和第二镜头定位在车辆的挡风玻璃后面。

17.根据权利要求10所述的方法，其中：第一视野与第二视野相比在车辆前面更远地延伸。

18.根据权利要求10所述的方法，其中：第一视野与地面相交的位置与第二视野与地面相交的位置相比在车辆前面更远。

19.根据权利要求10所述的方法，还包括：评估捕获的图像，并响应于该评估而驱动一个或多个车辆系统。

20.一种捕获车辆前面的图像的方法，包括：

使得第一镜头与车辆连接，该第一镜头有在车辆前面延伸的第一视野，在该第一视野中捕获图像；

使得第二镜头与车辆连接，该第二镜头有与第一视野不同和在车辆前面延伸的第二视野，在该第二视野中捕获图像；

检测车辆的俯仰；以及

当车辆俯仰低于预定阈值时，通过第一镜头和第二镜头来捕获图像，而当车辆俯仰高于该预定阈值时，只依靠第一镜头或第二镜头中的一个来捕获图像。