CN113525233A - 一种基于车辆状态及用车场景的自适应行车影像监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自适应行车影像监测系统，所述系统包括摄像头；丝杠控制及丝杠联动系统，其用于实现所述摄像头的水平及角度调整；车载信息主机，其用于获取当前车辆信息；车辆控制模块，其用于根据所述当前车辆信息控制丝杠控制及丝杠联动系统；以及车载影像显示系统，其用于显示调整后的自适应摄像头影像。
Description
技术领域
本发明专利涉及汽车领域，特别地说，涉及行车影像监测的领域，本发明适用于车辆的安全监控。
背景技术
随着社会生活水平的提高，越来越多的家庭开始购买汽车。然而由于现有技术中的车辆结构设计的约束，驾驶员无法在行车过程中获取车辆周围的全部环境信息，因而对驾驶员判断路况、避免事故、减轻驾驶负担等造成了不利影响。市面上如今存在很多种行车影像监测系统，但技术特点都主要集中在以下几个方面：实现普通的倒车影像或者360度环视监控影像的车身布置摄像头，其摄像头位置不可调整； 将多功能车内后视镜与倒车影像功能相结合的车身布置摄像头，其摄像角度受到限制；通过特定机械结构固定在左右后视镜中的摄像头，其实现了后视镜与倒车影像显示的功能切换，但是设想角度仍受到限制；与特定机械结构相连接的车身布置摄像头，其摄像头可以机械转动然后隐藏在车内，实现了更美观的摄像头布置。但是目前还没有技术明确实现车辆行驶状态、车辆使用场景与行车影像之间的自适应调整关系。
发明内容
本专利提供了一种新型的基于车辆状态及用车场景的自适应行车影像监测系统，所述系统将车辆状态、使用场景以及地图\道路信息进行融合分析，判断出当前驾驶员所需要的影像状态，并根据特定算法计算出车载摄像头的位置，然后通过丝杠系统和影像显示系统的配合，来实现对车辆周边环境的快速自适应显示。
本发明提供了一种自适应行车影像监测系统，所述系统包括摄像头；丝杠控制及丝杠联动系统，其用于实现所述摄像头的水平及角度调整；车载信息主机，其用于获取当前车辆信息；车辆控制模块，其用于根据所述当前车辆信息控制丝杠控制及丝杠联动系统；以及车载影像显示系统，其用于显示调整后的自适应摄像头影像。
根据本发明中一个或多个实施例所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统基于车辆行驶信息、地图信息、道路信息，判断并计算所需要的行车监测区域。
根据本发明中一个或多个实施例所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统通过将车辆行驶速度分为低速、中速、高速来判断车辆驾驶员所需观察的行车监测区域。
根据本发明中一个或多个实施例所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统根据仿真和统计拟合出速度与所需观察的行车监测区域之间的关系。
根据本发明中一个或多个实施例所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统根据所述拟合出的关系自适应地调整所述摄像头。
根据本发明中一个或多个实施例所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统通过整车控制器局域网络（CAN）在各个模块之间实时传递影像信息和控制信息。
根据本发明中一个或多个实施例所述的自适应行车影像监测系统，所述摄像头以任意数量布置在车辆的任意位置以满足根据所述车载影像显示系统取像的需要。
根据本发明中一个或多个实施例，还提供了一种车辆配备有根据以上内容所述的自适应行车影像监测系统。
根据模拟及实际实验，所述新型的基于车辆状态及用车场景的自适应行车影像监测系统极大地改善了驾驶员对于周边环境的距离判断与使用感知。
附图说明
图1描绘了根据本发明的实施例的丝杠系统。
图2描绘了根据本发明的实施例的丝杠联动系统。
图3示出了布置在车辆左右两侧的摄像头的观察区域。
图4示出了布置在车辆前后的摄像头的观察区域。
图5示出了根据本发明实施例的示例系统框图。
具体实施方式
下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到，相同的原理可等效地应用于所有类型的应用业务流程编排方法及系统，并且可以在其中实施这些相同的原理，以及任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。
而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本发明的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。
诸如“具备”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元（模块）和模块以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元（模块）和模块的情形。
本发明的目的在于实现一种根据车辆使用场景以及车辆行驶状态来实时地自适应调整行车影像监控的自适应行车影像监测系统。为了实现所述自适应行车影像监测系统，首先要实现的是摄像头位置的精确移动。在本发明中，摄像头位置的精确移动是通过多个丝杠系统联动调整来实现的摄像头位置的精确移动。
图1描绘了根据本发明的实施例的丝杠系统。丝杠系统是一种常用于精密机械运动的系统。如图1中所示，通过钢珠在螺帽和螺杆之间的运动，单一丝杠可以实现旋转运动与线性水平运动的切换。单一丝杠具有结构简单，尺寸可控，非常适合微小机械结构中的精密运动的优点。另外，通过使用小型电机来带动丝杠系统，所述丝杠系统惯性量较低、噪音较小、成本不高，因此非常适合用于车载领域。
图2描绘了根据本发明的实施例的丝杠联动系统。通过采用多套如图2中所示的丝杠系统，可以实现丝杠系统的组合联动，由此可以实现布置在丝杠系统上的摄像头的多自由度移动。具体来说，通过第一电机A带动第一丝杠，可实现丝杠系统的水平移动，进而控制摄像头伸出或者缩回车辆内部；通过第二电机B带动第二丝杠，可以推动丝杠系统做摆臂做弧线运动，以实现摄像头相对整车位置的角度调整。
如上所述，通过多丝杠系统实现了车载摄像头的多自由度移动，以此可以对车外各个角度进行取像。下面将描述，所述自适应行车影像监测系统如何通过多数据融合处理适配多种行车场景。
首先，所述自适应行车影像监测系统通过整车控制器局域网络（CAN）通信网络，可以获取车辆当前的功率模式（power mode）、转向方位以及速度信息等信息；同时，通过无线通信模块，可以实现车辆与外界网络的实时联网，动态获取车辆当前的实时位置以及道路信息；最后，基于以上数据融合处理，可以精确判断出当前场景下的车辆的驾驶员所需观测的区域。
在本发明中，通过专有算法支持，专业评估工具以及数量样本库分析，并使用数学方法拟和出车速与观测区域之间的关系，最终再转化成摄像头位置角度、观测区域以及车速之间的精确关系，以实现精确计算观测区域。确定所述精确关系的方法将在下面详细给出。
图3和图4给出了算法计算示意图。图3示出了布置在车辆左右两侧的摄像头的观察区域。如图3中所示，环境的可观测区域是由摄像头的位置和角度所决定，其中摄像头的可观测扇形面的中心线是光轴B，光轴B在地面上的投影距离L是摄像头的实际可观测距离的一半，光轴B的垂直投影距离为H。通过调整左右摄像头做弧线上下运动，可以动态地调整摄像头光轴的投影距离L，进而实现车辆左右两侧可观测距离的变化。
图4示出了布置在车辆前后两端的摄像头的观察区域。如图4所示，车辆前后可观测距离的调整方法相似，其中摄像头的可观测扇形面的中心线是光轴B，光轴B在地面上的投影距离L是摄像头的实际可观测距离的一半，光轴B的垂直投影距离为H。通过调整左右摄像头做弧线上下运动，可以动态地调整摄像头光轴的投影距离L，进而实现车辆前后可观测距离的变化。
通过图3及图4中所示出的摄像头布置，可以实现摄像头的观察区域的动态变化。在对车辆行进过程做出的研究分析中，车辆在不同速度下，对于周边环境所需要观察的区域不同，因此以上所述的通过多丝杠系统实现的摄像头动态变化可以应用于在不同速度下对观察不同区域的需要。例如，当驾驶员以较快速度行驶时，当路口高速公路路口或者需要其他需要变道、拐弯的场景时，驾驶员就需要以最快的速度获取车辆左右以及后面较远距离内的车辆信息；当车辆行驶速度较慢时，则只需观察车辆周边较短距离的环境信息。以上布置的摄像头位置只是作为示例，摄像头还可以以任何数量布置在车辆任何位置，以满足影像监测系统对取像区域的要求。
通过基于专业评估工具仿真以及对数量样本库的统计分析，优选地可将车辆速度分为100km/h，50km/h以及15km/h 三段的情况，然而其他速度区间的情况也是可能的。
首先，当车辆低于15km/h时，通常为拥挤道路或者路况较差区域的情况，因此建议观察车辆行驶1S的距离内的环境信息即可，即车辆前后左右4.16m左右的距离；当车辆速度在15km/h和50km/h之间的情况时，建议观察车辆行驶1S的范围内的环境信息，即4.16m~13.8m左右的距离；当车辆速度在50km/h和100km/h之间的情况时，建议观察车辆行驶2S的范围内的环境信息，即27.6m~55.4m左右的距离；当车辆速度超过100km/h时，属于通常是高速公路环境下，因此建议关注车辆行驶3S范围内的环境信息，即83.1m左右的距离。
基于已有分析数据，对不同场景的车速与所建议观测范围做多项式拟合，即可得到车辆速度与最佳观测距离之间的关系，所述关系表示如下：
2L=V*(-7[zy1] -05V^2+0.0256V+0.8627) 等式1
其中，L为设想头的投影距离，
V为车辆的行进速度。
因此，摄像头光轴B与车辆垂直投影H之间的夹角A的关系可以表示为如下：
通过等式1和等式2，可以在不同速度状态下，调整摄像头的取像区域，由此满足不同速度状态下的观测要求，实现对摄像头的动态调整。
图5示出了根据本发明实施例的示例系统框图，其用于组成所述自适应行车影像监测系统。所述框图包括整车控制器局域网网络（CAN）100、丝杠控制系统200、丝杠联动系统201、车载信息主机300、车载影像显示系统301、车辆控制模块400，同时车辆上布置有多个监控摄像头，根据实际方案需要，可以分布在左右后视镜、前进气格栅、后尾门等处。每个摄像头都匹配有丝杠控制系统200和丝杠联动系统201，如图3中所示，可实现摄像头位置的自适应调整。车辆控制模块400会实时获取车辆行驶状态信息，并上传到整车CAN网络100中。车载信息主机300通过整车CAN网络100来获取当前车辆信息，比如车速信息；再通过在线导航信息、路口信息进行比对，可以判断当前车辆的使用场景；车载信息主机300根据预制的算法计算出当前驾驶员所需要观察到的车辆周边环境信息，并将这些信息转化成各个摄像头所需要调整的位置信息，然后将位置信息发送到整车CAN网络100中；丝杠控制系统200获取到调整信息之后，通过丝杠联动系统201来同步地调整摄像头的位置，调整完毕后向整车CAN网络100中发送确认信息；车载信息主机300获取到调整完毕的信息之后，开始调用摄像头的视频信息，并转发给车载影像显示系统301，实时显示给驾驶员。
以上示例主要说明了本发明的应用业务流程编排方法及系统。尽管只对其中一些本发明的具体实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (8)
1.一种自适应行车影像监测系统，所述系统包括：
摄像头；
丝杠控制及丝杠联动系统，其用于实现所述摄像头的水平及角度调整；
车载信息主机，其用于获取当前车辆信息；
车辆控制模块，其用于根据所述当前车辆信息控制丝杠控制及丝杠联动系统；以及
车载影像显示系统，其用于显示调整后的自适应摄像头影像。
2.根据权利要求1所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统基于车辆行驶信息、地图信息、道路信息，判断并计算所需要的行车监测区域。
3.根据权利要求2所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统通过将车辆行驶速度分为低速、中速、高速来判断车辆驾驶员所需观察的行车监测区域。
4.根据权利要求3所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统根据仿真和统计拟合出速度与所需观察的行车监测区域之间的关系。
5.根据权利要求4所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统根据所述拟合出的关系自适应地调整所述摄像头。
6.根据权利要求5所述的自适应行车影像监测系统，其中所述自适应行车影像监测系统通过整车控制器局域网络（CAN）在各个模块之间实时传递影像信息和控制信息。
7.根据权利要求6所述的自适应行车影像监测系统，其中所述摄像头以任意数量布置在车辆的任意位置以满足根据所述车载影像显示系统取像的需要。
8.一种车辆，所述车辆配备有根据权利要求1-7中任一项所述的自适应行车影像监测系统。
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