CN114286074A - 车辆复眼相机 - Google Patents

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古武泰树
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Abstract

本发明涉及了一种车辆复眼相机(1)，包括：多个相机(13L、13R)，所述多个相机布置成沿预定方向彼此间隔开并且设置成使得所述多个相机(13L、13R)的各自最大的图像拾取范围在预定方向上彼此部分地偏移；以及处理器(23)，该处理器配置成设定重叠的图像拾取范围，在该重叠的图像拾取范围中，多个相机(13L、13R)中的每个相机从不同的视点拾取同一目标物体的图像。处理器(23)配置成将相机中的设置在预定方向上的一个端部上的一个相机的图像拾取范围设定成具有相对较宽的角度。处理器(23)配置成将相机中的设置在预定方向上的另一个端部上的另一相机的图像拾取范围设定成具有相对较窄的角度。

Description

车辆复眼相机
技术领域
本发明涉及车辆复眼相机，该车辆复眼相机安装在车辆上并且拾取车辆外界的图像。
背景技术
在近来的诸如机动车辆的车辆中，下述系统被投入实际使用：该系统通过确定与车辆前方中的物体碰撞的可能性并且当碰撞可能性高时自动地启用制动来避免碰撞或者降低由于碰撞而造成的损害。
在采用该系统的车辆上安装有立体相机以作为识别车辆外界中存在的物体的传感相机中的一个传感相机。例如，立体相机设置成使得相机的透镜从车辆的内部面向车辆挡风玻璃的上中央部分。在立体相机中，车辆前方中的地方由具有左透镜和右透镜中的两者的相机透过挡风玻璃来拍摄。
发明内容
近年来，高级紧急制动系统(AEBS)的标准和新车评估测试(NCAP)的场景的难度有所提高，并且已经需要下述传感相机：该传感相机具有带更宽角度的图像拾取范围(检测区域)。然而，由于本申请的发明者所执行的研究，已经发现，当使左相机和右相机的图像拾取范围具有用于立体相机情况的宽角度时会发生各种问题。
本发明能够使图像拾取范围具有宽角度并且避免当所有的图像拾取装置(相机)的图像拾取范围具有宽角度时出现的各种问题。
本发明的一方面是车辆复眼相机。该车辆复眼相机包括：多个相机，所述多个相机布置成沿预定方向彼此间隔开并且设置成使得多个相机的各自最大的图像拾取范围沿预定方向彼此部分地偏移；以及处理器，该处理器配置成设定重叠的图像拾取范围，在该重叠的图像拾取范围中，多个相机中的每个相机从不同的视点拾取同一目标物体的图像。处理器配置成将相机中的设置在预定方向上的一个端部上的一个相机的图像拾取范围设定成具有相对较宽的角度。处理器配置成将相机中的设置在预定方向上的另一个端部上的另一相机的图像拾取范围设定成具有相对较窄的角度。
根据该构型，多个图像拾取装置的最大图像拾取范围设置成沿预定方向彼此部分地偏移。因此，在图像拾取装置的最大图像拾取范围的彼此重叠的区域中，通过立体视觉进行对象检测是可能的，并且在最大图像拾取范围彼此不重叠的区域中，通过单眼视觉进行对象检测是可能的。因此，与相关技术的立体相机相比，在整个车辆复眼相机中的图像拾取范围的角度可以被显著地拓宽。
设置在预定方向上的一个端部上的图像拾取装置的图像拾取范围被设定成具有相对较宽的角度，并且设置在另一端部上的图像拾取装置的图像拾取范围被设定成具有相对较窄的角度。通过以上设定，可以避免当使图像拾取装置中的所有的图像拾取装置的图像拾取范围都具有宽角度时发生的各种问题。
车辆复眼相机还可以包括罩，该罩从多个相机的下侧朝向透光构件延伸并且防止由在透光构件处的反射光引起的反射图像出现在相机的图像拾取范围内。多个相机可以设置成面向设置在车辆中的透光构件并且可以构造成透过透光构件拾取车辆外界的图像。
根据该构型，可以防止由在透光构件处的反射光引起的反射图像出现在图像拾取装置的图像拾取范围内。例如，可以防止安置在仪表板上的物体的反射图像出现在图像拾取装置的图像拾取范围内。
在包括罩的构型中，存在的问题在于，当使图像拾取装置中的所有的图像拾取装置的图像拾取范围都具有宽角度时罩的尺寸增大。设置在预定方向上的一个端部上的图像拾取装置的图像拾取范围被设定成具有相对较宽的角度，并且设置在另一端部上的图像拾取装置的图像拾取范围被设定成具有相对较窄的角度。因此，罩的尺寸可以减小到小的尺寸。
例如，当透光构件是挡风玻璃并且车辆复眼相机被用作设置在后视镜前方中以便面向挡风玻璃的前相机时，存在的可能性在于，当罩向驾驶员座位侧突出时，突出的部分阻挡了驾驶员的能见度。
在车辆复眼相机中，该罩可以具有抵靠透光构件的一部分和与透光构件分离的其余部分。根据上述构型，可以减少罩向驾驶员座位侧突出的量，并且可以确保驾驶员的能见度。
即使当车辆复眼相机具有不包括罩的构型时，存在的问题在于，当使图像拾取装置中的所有的图像拾取装置的图像拾取范围具有宽角度时，由图像拾取装置中的所有的图像拾取装置拾取的图像的数据量变大并且图像处理量增大。这个问题也可以避免，因为当设置在预定方向上的一个端部上的图像拾取装置的图像拾取范围被设定成具有相对较宽的角度，并且设置在另一端部上的图像拾取装置的图像拾取范围被设定成具有相对较窄的角度时，由设置在另一端部上的图像拾取装置拾取的图像的数据量(进行图像处理的图像数据量)被减小。
罩可以具有抵靠透光构件的一部分和与透光构件分离的其余部分。
当透光构件是挡风玻璃并且车辆复眼相机被用作设置在后视镜前方以便面向挡风玻璃的前相机时，该构型是适合的。通过该构型，车辆除霜器的风穿过罩与透光构件之间的位置并且击打透光构件中面向图像拾取装置的区域。因此，可以消除该区域中的结霜、积冰和冷凝。因此，外界的图像可以由车辆复眼相机以优异的方式透过透光构件来拾取。
根据本发明，可以使图像拾取范围具有宽角度，并且可以避免当图像拾取装置(相机)中的所有的图像拾取装置(相机)的图像拾取范围具有宽角度时发生的各种问题。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术及工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的立体相机的立体图并且图示了立体相机安装在车辆上的状态；
图2是图1中所示的立体相机和相机盖的前视图；
图3是图1中所示的立体相机和相机盖的平面图；
图4是图1中所示的立体相机和相机盖的左侧视图；
图5是图示图1中所示的立体相机的电气配置的框图；
图6是用于描述图1中所示的立体相机中的每个相机的图像拾取范围的图；
图7是图1中所示的立体相机和相机盖的立体图并且图示了从车辆的内部观察的状态；
图8是根据修改的示例的立体相机的立体图并且图示了该立体相机安装在车辆上的状态；
图9是图8中所示的立体相机和相机盖的前视图；
图10是图8中所示的立体相机和相机盖的平面图；
图11是用于描述图8中所示的立体相机中的每个相机的图像拾取范围的图；以及
图12是图8中所示的立体相机和相机盖的立体图并且图示了从车辆的内部观察的状态。
具体实施方式
以下参照附图详细地描述本发明的实施方式。
立体相机的机械构型
图1是根据本发明的一个实施方式的立体相机的立体图并且图示了立体相机安装在车辆2上的状态。图2是立体相机1和相机盖5的前视图。图3是立体相机1和相机盖5的俯视图。图4是立体相机1和相机盖5的侧视图。
如图1中所示，立体相机1安装在采用有驾驶辅助系统的车辆2上，该立体相机1被用作识别车辆2的外界、特别地识别存在于车辆2前方中的物体的传感相机。例如，驾驶辅助系统具有下述功能中的一者或多者：碰撞避免辅助制动功能，碰撞避免辅助制动功能用于根据车辆2与车辆2前方中的物体之间碰撞的可能性自动地启用制动器并且避免碰撞或减少由于碰撞造成的损害；车道保持辅助(LKA)功能，该车道保持辅助(LKA)功能用于使车辆行驶以使车辆2保持在该车辆2正在行驶的车道中；自适应巡航控制(ACC)功能，该自适应巡航控制(ACC)功能用于使车辆行驶以使车辆2跟随前方车辆；泊车辅助功能，该泊车辅助功能用于当车辆2将被停泊在泊车位置中时辅助转向，以及盲点监测(BSM)功能，该盲点监测功能用于监测驾驶员的盲点。
立体相机1设置在车辆2的后视镜3前方的位置处，以便在左-右方向(车辆宽度方向)上的挡风玻璃4的中央处面向挡风玻璃4的上部部分(参见图4)。立体相机1在其下表面、后表面和两个侧表面都被相机盖5覆盖的状态下被保持在相机盖5中。相机盖5固定至车辆2的顶棚6。因此，立体相机1安装在车辆2上。
立体相机1包括相机主体11和附接至该相机主体11的防反射罩12。
在相机主体11中设置有一对左相机13L和右相机13R。相机13L、13R设置成沿左-右方向彼此间隔开使得相机13L、13R的透镜14L、14R面向挡风玻璃4。
防反射罩12具有大致板状的形状，并且从相机主体11的前表面延伸至下前侧。具体地，防反射罩12以一体的方式具有罩主体部分15、罩侧部部分16、17和抵接部分18。罩主体部分15具有板状形状并且其后端部边缘设置在与相机13L、13R的下侧的相机13L、13R的前端部大致相同的位置中并且从该位置延伸至下前侧。罩主体部分15形成为在下前侧沿左-右方向较宽，并且罩主体部分15的左侧端部相对于前-后方向以比右侧端部的倾斜角更大的倾斜角倾斜。罩侧部部分16、17从罩主体部分15的左侧端部和右侧端部上升到上侧。左侧的罩侧部部分16的前端部19弯曲至内侧(罩主体部分15在左-右方向上的中央侧)。抵接部分18从罩侧部部分16的前端部19的上端部延伸至外侧。
在车辆2的挡风玻璃4的周缘部分上印有黑色陶瓷BC(参见图7)。防反射罩12的抵接部分18在印有黑色陶瓷BC的范围外的位置处抵靠挡风玻璃4，并且防反射罩12的其余部分，也就是说，罩主体部分15和罩侧部部分16、17与挡风玻璃4分离。右侧的罩侧部部分17在黑色陶瓷BC的印制范围内沿前-后方向面向挡风玻璃4。黑色陶瓷BC未被印制在挡风玻璃4的进入到相机13L、13R的视野中的部分中，使得黑色陶瓷BC不会阻挡由相机13L、13R执行的图像拾取。
立体相机的电气配置
图5是图示立体相机1的电气配置的框图。
左侧的相机13L包括图像拾取元件(成像器、图像传感器)21L，该图像拾取元件21L经由透镜14L拾取透镜14L的视野。右侧的相机13R包括图像拾取元件21R，该图像拾取元件21R经由透镜14R拾取透镜14R的视野。左透镜14L和右透镜14R的视野角度(视角)是相同的并且例如在120°至160°的范围内。
立体相机1包括图像处理单元22。由图像拾取元件21L、21R拾取的图像的图像数据被输入至图像处理单元22。图像处理单元22具有微控制器，该微控制器具有内置的CPU和存储器，并且该图像处理单元22对从图像拾取元件21L、21R输入的图像数据执行图像处理。
例如，图像处理单元22从由图像拾取元件21L、21R输入的一对图像数据中提取与由图像拾取元件21L、21R拾取的图像中的同一目标对象对应的目标像素，检测目标像素在这对图像之间的位置偏差量，并且通过三角测量原理计算出距该同一目标对象的距离。因此，可以获得三维空间上的也包括深度信息的位置信息。由图像处理所获得的信息通过控制器区域网络(CAN)通信协议的通信从图像处理单元22传送至安装在车辆上的电子控制单元(ECU)。
图像处理单元22基本上包括图像拾取范围设定单元23，该图像拾取范围设定单元23作为功能处理单元单独地设定相机13L、13R的图像拾取范围。
图像拾取范围
图6是用于描述相机13L、13R的图像拾取范围的图。
相机13L、13R的最大图像拾取范围(最大视野)是透镜14L、14R的视角，并且相机13L、13R设置成使得最大图像拾取范围沿左-右方向彼此部分地偏移。图像拾取范围设定单元23将相机13L、13R的图像拾取范围设定在最大图像拾取范围内。因此，在图像处理单元22中，图像处理的目标是从图像拾取元件21L、21R输入的图像数据中拾取出所设定的图像拾取范围的图像的图像数据。
在具有如图1至图4中所示的构型的立体相机1中，图像拾取范围设定单元23将左侧的相机13L的图像拾取范围设定至最大图像拾取范围。在图6中，对角地向下倾斜至左侧的阴影线被应用于该图像拾取范围。同时，图像拾取范围设定单元23将右侧的相机13R的图像拾取范围设定在左侧的相机13L的最大图像拾取范围与右侧的相机13R的最大图像拾取范围彼此重叠的范围内，也就是说，该范围是图6中交叉阴影线所应用的范围。在图6中，右侧的相机13R的图像拾取范围用灰色着色。因此，左侧的相机13L的图像拾取范围被设定成具有相对较宽的角度，并且右侧的相机13R的图像拾取范围被设定成具有相对较窄的角度。
在图6所示的示例中，右侧的相机13R的图像拾取范围被设定成使得右侧的相机13R的图像拾取范围的中心线(光轴)在前-后方向上延伸，但是，只要右侧的相机13R的图像拾取范围在左侧的相机13L的最大图像拾取范围与右侧的相机13R的最大图像拾取范围彼此重叠的范围内，该中心线可以被设定成相对于前-后方向倾斜。
即使当防反射罩12的罩主体部分15的右侧端部的倾斜角小于该罩主体部分15的左侧端部的倾斜角并且防反射罩12不会明显地向右侧突出时，可以防止由在挡风玻璃4处的反射光引起的反射图像出现在相机13L、13R的图像拾取范围内。例如，安置在车辆2的仪表板上的物体的反射图像通过防反射罩12被防止出现在相机13L、13R的图像拾取范围内。
效果
如上所述，相机13L、13R的最大图像拾取范围设置成沿预定方向彼此部分地偏移。因此，在相机13L、13R的彼此重叠的最大图像拾取范围的区域中，通过立体视觉进行对象检测是可能的，并且在最大图像拾取范围彼此不重叠的区域中，通过单眼视觉进行对象检测是可能的。因此，与相关技术的立体相机相比，在整个立体相机1中的图像拾取范围的角度可以被显著地拓宽。
左侧的相机13L的图像拾取范围被设定成具有相对宽的角度，并且右侧的相机13R的图像拾取范围被设定成具有相对窄的角度。通过以上设定，可以避免当使左相机13L和右相机13R中的两者的图像拾取范围都具有宽角度时发生的各种问题。
相机13L、13R设置成面向车辆2的挡风玻璃4，并且设置成透过挡风玻璃4拾取车辆2外界的图像，而且在立体相机1上设置有防反射罩12，该防反射罩12防止由在挡风玻璃4处的反射光引起的反射图像出现在相机13L、13R的图像拾取范围内。在该构型中，当使左相机13L和右相机13R中的两者的图像拾取范围具有宽角度时，存在的问题在于，为了防止由在挡风玻璃4处的反射光引起的反射图像出现在图像拾取范围内，防反射罩12的尺寸被增大。左侧的相机13L的图像拾取范围被设定成具有相对较宽的角度，并且右侧的相机13R的图像拾取范围被设定成具有相对较窄的角度。因此，如图7中所示，可以减少防反射罩12向右侧突出的量，并且可以将防反射罩12的尺寸减小到小的尺寸。例如，当车辆2是右座驾驶车辆时，可以保证驾驶员的能见度，因为防反射罩12向驾驶员座位侧突出的量是小的。
存在的问题在于，当使左相机13L和右相机13R的两者中的图像拾取范围具有宽的角度时，由相机13L、13R拾取的图像的数据量变大并且图像处理量增大。左侧的相机13L的图像拾取范围被设定成具有相对较宽的角度，并且右侧的相机13R的图像拾取范围被设定成具有相对较窄的角度。因此，由右侧的相机13R拾取的图像的数据量(进行图像处理的图像数据量)被减小，并且因此，可以避免图像处理量增大的问题。
防反射罩12的抵接部分18抵靠挡风玻璃4，并且防反射罩12的其余部分，也就是说，罩主体部分15和罩侧部部分16、17与挡风玻璃4分离。因此，车辆2的除霜器的风穿过防反射罩12与挡风玻璃4之间的位置并且击打挡风玻璃4中面向相机13L、13R的区域(未印有黑色陶瓷BC的区域)。因此，可以消除该区域中的结霜、积冰和冷凝。因此，外界的图像可以由立体相机1以优异的方式透过挡风玻璃4进行拾取。
修改的示例
上面已经描述了本发明的一个实施方式，但是本发明可以以其他形式来执行。
例如，如图8、图9和图10中所示，可以在立体相机1中采用从图1至图3中所示的构型左-右翻转的构型。图8至图10中所示的构型是从图1至图3中所示的构型左-右翻转的构型。因此，右侧的罩侧部部分17的前端部弯曲至内侧，并且抵接部分18从前端部的上端部延伸至外侧。图8至图10中所示的构型当车辆2是左座驾驶车辆时是适合的。
在具有图8至图10中所示的构型的立体相机1中，右侧的相机13R的图像拾取范围由图像拾取范围设定单元23设定成最大图像拾取范围。在图11中，对角地向下倾斜至右侧的阴影线被应用于该图像拾取范围。同时，图像拾取范围设定单元23将左侧的相机13L的图像拾取范围设定在左侧的相机13L的最大图像拾取范围与右侧的相机13R的最大图像拾取范围彼此重叠的范围内，也就是说，该范围是图11中交叉阴影线所应用的范围。在图11中，左侧的相机13L的图像拾取范围用灰色着色。因此，左侧的相机13L的图像拾取范围被设定成具有相对较宽的角度，并且右侧的相机13R的图像拾取范围被设定成具有相对较窄的角度。换句话说，图像拾取范围设定单元23可以通过在软件上改变图像拾取范围的设定值而在图像拾取范围具有相对较宽角度的相机与图像拾取范围具有相对较窄角度的相机之间切换相机。
因此，即使当防反射罩12的罩主体部分15的左侧端部的倾斜角小于该罩主体部分15的右侧端部的倾斜角并且防反射罩12不会明显地向左侧突出，由在挡风玻璃4处的反射光引起的反射图像可以通过防反射罩12被防止出现在相机13L、13R的图像拾取范围内。例如，安置在车辆2仪表板上的物体的反射图像通过防反射罩12被防止出现在相机13L、13R的图像拾取范围内。因此，如图12中所示，可以保证驾驶员的能见度，因为防反射罩12向驾驶员座位侧突出的量是小的。
在图11中所示的示例中，左侧的相机13L的图像拾取范围被设定成使得左侧的相机13L的图像拾取范围的中心线延伸至前-后方向，但是，只要左侧的相机13L的图像拾取范围在左侧的相机13L的最大图像拾取范围与右侧的相机13R的最大图像拾取范围彼此重叠的范围内，该中心线可以被设定成相对于前-后方向倾斜。
立体相机1设置成面向挡风玻璃4，但是例如可以被设置成面向后窗并且用作拾取车辆2后方位置的图像的后相机，或者可以设置成面向侧窗并且用作拾取车辆2侧方的位置的图像的侧相机。
具有带左透镜和右透镜中的两者的相机13L、13R的立体相机1已被引入作为车辆复眼相机的一个示例，但是本发明还可以应用于三个相机并排设置的三透镜相机并且还可以应用于四个或更多个相机并排设置的多眼相机。
除了上述之外，可以在权利要求中描述的特征的范围内对上述构型进行各种设计改变。

Claims (3)

1.一种车辆复眼相机(1)，所述车辆复眼相机(1)拾取车辆(2)外界的图像，所述车辆复眼相机(1)的特征在于包括：
多个相机(13L、13R)，所述多个相机(13L、13R)布置成沿预定方向彼此间隔开并且设置成使得所述多个相机(13L、13R)的各自的最大图像拾取范围沿所述预定方向彼此部分地偏移；以及
处理器(23)，所述处理器(23)配置成设定重叠的图像拾取范围，在所述重叠的图像拾取范围中，所述多个相机(13L、13R)中的每个相机从不同的视点拾取同一目标物体的图像，其中：
所述处理器(23)配置成将所述相机中的设置在所述预定方向上的一个端部上的一个相机的图像拾取范围设定成具有相对较宽的角度；并且
所述处理器(23)配置成将所述相机中的设置在所述预定方向上的另一个端部上的另一相机的图像拾取范围设定成具有相对较窄的角度。
2.根据权利要求1所述的车辆复眼相机(1)，其特征在于，所述车辆复眼相机(1)还包括罩(12)，所述罩(12)从所述多个相机(13L、13R)的下侧朝向透光构件(4)延伸并且防止由在所述透光构件(4)处的反射光引起的反射图像出现在所述相机(13L、13R)的图像拾取范围内，其中，所述多个相机(13L、13R)设置成面向设置在所述车辆(2)中的所述透光构件(4)并且构造成透过所述透光构件(4)拾取所述车辆(2)外界的图像。
3.根据权利要求2所述的车辆复眼相机(1)，其特征在于，所述罩(12)包括抵靠所述透光构件(4)的一部分和与所述透光构件(4)分离的其余部分。
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