CN1713220A - 探测障碍物的系统及探测障碍物的方法 - Google Patents

Abstract

一种系统(10)，其用于探测位于车辆开口的通风件(16)—例如窗户玻璃—的移动路径中的障碍物，包括：一参考元件(14)，其通常是可以编码的，并且是肉眼可见的或不可见的，或者其发射光信号，并且其沿所述开口周边的至少一部分延伸；以及一例如矩阵相机的探测器(12)，其在所述开口周边的至少一部分的每一点处探测所述参考元件。无论亮度或对比度如何变动，该系统都允许探测位于通风件移动路径内的障碍物，这提高了探测质量。

Description

探测障碍物的系统及探测障碍物的方法

技术领域

本发明涉及探测障碍物的系统及探测障碍物的方法。

背景技术

机动车辆通常装配有电动驱动的窗户调节装置。一些这样的窗户调节装置具有所谓的“快速关闭”功能，该功能允许窗户在用户仅仅按压开关一次时完成所有的向上运行。这种情况下，标准要求：如果存在障碍物，窗户的运行应该中断。

特别是在美国专利US-A-5,955,854中已经提出解决方案。该文献揭示一种用于窗户或其它类型的动力开口关闭件的障碍物探测设备。具有红外二极管的发射/接收器靠近所述窗户的前下角设置。该现有技术依据当窗户上存在障碍物时反射能量的增加来进行探测。

美国专利申请2003/0218542 A1揭示一种在夹紧系统中所采用的保护方法，其中目标物(例如门或阶梯)被折合起来。该方法提出使用相机来拍摄将被该目标物障碍的开口的照片；定期地比较所述照片和所述开口的参考图像。如果存在差异，就意味着存在障碍物，则中断该目标物的运动。

所述解决方案的缺点是：亮度和对比度的变动使得难以可靠地基于接收到的信息来探测障碍物的存在与否。当运动中的汽车进入阴影和光线交替的区域(例如在树木之间)时尤为如此，其时每秒钟可能发生几次不可预料的从阴影到光亮的变化。

而且，标准相机的有效分辨率在相机近处比相机远处高；因此将选择能够在远处有效探测障碍物的相机，而不是选择允许以通常的方式满足探测需求的相机。因此，所选的相机以及进而所述探测系统是昂贵的。

因此，存在对有效而且成本更低的探测系统的需求。

发明内容

为此，本发明提供一种用于探测位于车辆开口通风件的移动路径中的障碍物的系统，该系统包括：一参考元件，其沿所述开口的至少一部分周边延伸；以及一探测器，其在所述开口的至少一部分周边的每一点处探测该参考元件。

根据一个实施例，该参考元件是一个已编码的片段。

根据另一实施例，该参考元件的编码是肉眼不可见的。

根据又一实施例，该编码是间隔编码。例如，该编码通过片段形状或表面类型、颜色之间的区别而获得。

根据再一实施例，该系统还包括一光源，其是肉眼可见或不可见的，并且可频率编码或时间编码，用于照射该开口的周边。

根据再一实施例，该参考元件是发射由该探测器所探测到的光信号的片段。

根据再一实施例，该参考元件发射的信号是频率编码或时间编码的。

根据再一实施例，该参考元件在该开口的周边延伸跨越至少50mm。

根据再一实施例，该探测器是矩阵相机(matrix camera)类型的，其具有至少8×8的像素矩阵。

根据再一实施例，该参考元件形成于该开口周边的装饰件(例如周边密封件)之内或者装配在后者上，或者形成在该通风件自身或者该通风件的另一装饰物之上，或者装配在这些部位中的一个或另一个上。

根据再一实施例，该探测器能够几乎同时地在需保护区域的每一点处探测参考元件，一个点对应于沿着该周边的至少0.5mm长的单元，所述需保护区域包括该周边的至少一部分。

根据再一实施例，该系统还包括一过滤器，用于调节该光源所发射光线的分布，或者调节该探测器所接收光线的强度。

根据再一实施例，该过滤器是耦合到矩阵相机探测器的透镜，该周边的每一点大致对应该相机的相同数目的像素。

本发明还涉及一种探测位于开口通风件移动路径中的障碍物的方法，该方法包括以下步骤：

提供一个探测器和一个位于所述开口的部分周边之上的参考元件，所述开口的部分周边对应于需保护的区域；

当该探测器没有在该需保护区域的每一点处都探测到该参考元件时，则探测到障碍物。

根据一个实施例，在被保护区域的每一点上，探测器几乎同时地对该参考元件进行探测，该需保护区域包括该开口周边的至少一部分。

附图说明

在阅读下文对本发明具体实施方式的详细说明时，本发明的其它特点或优点将变得显而易见，这些说明仅仅作为例子给出同时参照单个附图，此单个视图显示出位于车辆门上的探测系统的视图。

具体实施方式

单个附图示出用于在通风件16移动过程中探测障碍物11的系统10。该系统10包括探测器12和参考元件14。该参考元件14延伸跨越开口的至少一部分周边。该参考元件14可以在该开口周边至少一部分的每一点处都由该探测器12探测到。因此，不论亮度或者对比度如何变动，在通风件16的移动过程中，都可以探测到遮掩该参考元件的障碍物11，这提高了探测的质量；这对于防夹系统是特别是有利的，其可更好地保护人员，使之免于被夹的危险。同时也易于实现探测。

该通风件16是关闭车辆一个开口的窗玻璃或板件。该通风件为例如图中所示的窗玻璃，或者是天窗。在下面的描述中，窗玻璃16以非限制性的方式代表该通风件。该窗玻璃16可以在降下位置和升起位置之间移动过一个路程。当窗户完全打开时，窗玻璃16的上边缘18显示处于靠近所述降下位置处。

机动车辆的门20也示意性地表示；其可以是前门或后门。该图示出门20的下部22以及通过窗玻璃16向下运动而产生的开口24。在图中显示出窗户16的上边缘18靠近一个被完全收入下部22的位置。窗户16由位于下部22中的电动窗户调节器致动。还示出开口的上部周边26。所述周边可以是门20的框架的周边；也可以想到门20可以是无框架的，此时该上部周边26可以是车辆的顶，窗玻璃16在其升起位置进入该处。该周边例如是框架、顶或者滑动件的密封件，窗玻璃16在其升起位置进入该密封件中以密封乘客车厢。危险在于：当窗玻璃16升起时，障碍物11被夹在窗玻璃16的上边缘18和上部周边26之间。

该附图还示出探测器12。在图示的例子中，该探测器12位于该开口24的前下角，大致对应于后视镜的连接点。该探测器12“监视”一个或多或少垂直的角形区域或角形扇区30；该角形区域覆盖该开口24的一个部分，所述部分一方面由上边缘26而另一方面由从探测器12引出的一条直线28所限定。换言之，该探测器12在该开口24的平面或者窗玻璃16的平面内覆盖一个接近该上周边26的区域。该区域正是在其中探测夹压的区域；在接近该开口24的下周边处不需要探测是否存在障碍物，此区段对应于被保护的区段且包括该开口周边的至少一部分。可以设想，该探测器12如此设置，使得到达上边缘26之前，在窗玻璃16的行程方向上所述探测之所及可达至少50mm；在图示的实施例中该上边缘由窗玻璃密封件形成。从而，该扇区30的角度取决于该探测器12的位置。作为选择，该探测器12可以位于该开口的上部且探测位于该开口下周边上的、例如沿着窗玻璃16的密封条的参考元件。另一个解决方案是所述探测器观察或监视该开口24的整个周边。因此确保了探测跨越整个开口24。也可以使用两个或更多的探测器来代替附图所示的单个探测器12。

例如，该探测器12可以由矩阵型相机形成。所述相机使得探测更精确且更易于实现。基于被探测目标的尺寸来选择相机的分辨率。该探测器通过为元件的一个或多个点分配一个或多个像素来识别元件。当所述点不再对应于所述像素(例如因为该元件被一个障碍物遮挡时)，该探测器不再能识别所述元件，发出指示存在障碍物的信号。优选地，根据目标的尺寸来选择相机的分辨率，使得目标的探测更为可靠。该相机矩阵至少是8像素宽乘以8像素高，即8×8像素。在一个实施例中，使用具有300×600像素的分辨率的相机。该相机如图所示竖直设置，且指向开口24。

参考元件14适合于且设计成由探测器12探测。该参考元件是由监视被保护区域的探测器12探测识别的。探测发生在开口24周边至少一部分中的每一点。因此，探测器对障碍物的探测跨过该周边的具有夹压风险的选定部分。探测能够跨过整个上周边26或其一部分。因此，探测器12可以“监视”整个周边，特别是沿着该开口24的下周边。探测器12的探测发生在每一点处，使得在需保护周边的整个长度上都有效地实现探测。需保护的长度可对应于参考元件14所占据的长度。在每一点处的探测意味着探测器12分别地探测沿开口周边的长度单元；不考虑探测器和探测的种类，一个点对应于例如沿着周边的长度至少为0.5mm、优选地为2mm的一个单元。

该参考元件可以是沿该开口周边至少一部分延伸的纵向元件。例如，该参考元件沿着该开口的周边延伸至少50mm。该参考元件可以是由探测器探测的不易变物；只要探测器识别该不易变物，窗玻璃就继续移动。这使得探测成本更低。

优选地，探测器12的探测几乎同时发生。该探测器12几乎同时探测需探测周边的每一点。探测器的几乎同时探测比扫描方式的探测更有效。在扫描的情况下，该探测器顺序地监视整个区域；与此相对，在几乎同时探测每一点的情况下，整个监视区域实际上同时处于监视之下，其减少了所述点瞬时地不处于监视下的时间。因此减少了夹压的风险。矩阵相机探测器12有助于几乎同时探测每一点。相机的像素分配到被探测周边的每一点。具有更大矩阵的相机允许监视更大的区域，因此允许更精确的监视。

参考元件14为例如一个已编码的片段；当窗玻璃16的运行中没有障碍物时该探测器12识别元件的编码。与此相对，当窗户16的行程路线中有障碍物时，该障碍物遮挡所述片段并干扰编码，从而允许探测器12探测该干扰。所述片段可以是间隔编码；例如，通过片段形状或表面类型、颜色之间的区别而获得该间隔编码。例如，该元件包括按探测器12可识别方式而分布的黑色条和白色条序列；矩阵型相机形式的探测器的一个或多个像素分配来识别该元件的一个或多个点，即白色或黑色区域。当障碍物遮挡这些条中的至少一个时，像素和元件的点之间的配置不同于探测器12所通常识别的配置，这使得系统可以探测到障碍物的存在。选择该已编码片段使得存在于开口24中障碍物扰乱编码的序列；换言之，选择充分精确的编码，使得探测器对编码的探测可由障碍物扰乱。因此，在编码片段为条形编码的情况下，条之间的间距小于需探测的最小障碍物的尺寸。例如，为确保对手的小指的探测，条之间的间距应小于该手指的宽度；因此该小指必需遮挡至少一个条，这可由探测器12探测到。该小指不能“落”在两个条之间，这将使其存在是不可探测的。这使得探测更为确定可靠。实际上，障碍物不是静止的，从而其运动会遮挡几个条。

例如，编码片段是5mm宽的条，其方向与窗玻璃16的平面或开口24的平面横交。该探测器12因此有利地覆盖带一个“厚度”的角形扇区30，该“厚度”至少等于观察到整个编码片段所需的宽度。然而，该探测器12可以探测具有更大厚度(例如4至5cm)的角形扇区30，对应于观察到该开口24的周边密封件的整个宽度所需的宽度。该探测器12所探测到的角形扇区30的厚度可由窗玻璃16的平面中分。

该参考元件14对于肉眼可以是不可见的，或者在任何情况下肉眼不易见到。这使得编码片段的使用更为离散。该参考元件14可以在该开口周边的装饰件(例如周边密封件)内形成；优选地该参考元件14嵌入密封件内。作为选择，该参考元件可形成在该通风件自身上或者通风件的其它装饰件上、或者装配在这个或那个所述的这些构件上。这防止参考元件被撕开的风险。因此可以制造该密封件且直接装配在参考元件14上，其避免了参考元件14的后续装配。

为改善探测器对障碍物的探测，还可设置光源。使用具有红外或者紫外辐射的光源是有利的。此种光源的优点是不会干扰车辆的乘客或者驾驶员；而且，如上所述，探测器12对红外辐射敏感。取决于探测器12的特性以及位置，该光源可以是单个光源或者分布式光源；优选地，防止光源发射的光线直接到达探测器。一个解决方案是光源邻近探测器12设置。

而且，该参考元件可以是自身发出连续信号或者时间编码和/或频率编码的信号的元件；其可以是光信号。该光信号在不同的环境条件下易于由探测器识别。例如，该元件是为了沿其整个长度发射光线(包括红外或紫外光线)而处理过的光纤。位于光纤一端的光源可以由控制探测器的系统进行控制。

为了改善探测器12对参考元件14的探测，一个透镜可以与该探测器耦合；该透镜设置在探测器的视野内。该透镜可以增大被监视的开口24的周边区域，其离探测器最远。例如，该透镜可以是渐进式的。在矩阵相机型探测器的情况下，该透镜允许根据探测器与待探测点之间的距离来优化相机的像素数目。换言之，由于透镜的作用，不论探测器与待探测点之间的距离如何，对应于沿开口周边的长度单元的每一个点基本上对应于该探测器12上设定数目的像素。因此，探测系统可以使用较低分辨率的相机，但是在周边上的任意点处均提供相同的分辨率。

而且，沿开口24的整个周边还可以使用调节来自光源的光线分布的分布过滤器。该过滤器也可以调节探测器所接收的光线的强度。该过滤器分布沿着整个周边的光线，使得无论探测器12与周边上待探测点的距离如何，探测器接收到的光线是等同的。例如，过滤器位于光源所产生的光线的光路上；过滤器减弱来自邻近探测器和光源的区域的强光，但是不减弱来自远离探测器和光源的区域的弱光。例如，过滤器颜色较深以减弱较强的光线，较淡以不减弱较弱的光线。作为选择，该过滤器位于探测器的探测区域以过滤反射的光线和到达探测器的光线。

优选地，前述透镜具有过滤器的功能；从而避免过滤器的使用，因此简化探测系统。该透镜具有前述过滤器的特点。该透镜因此可以部分暗化以过滤掉某些光线。更一般地，该透镜补偿被测周边上的点与光源或探测器12之间的距离和入射角的变动。

探测障碍物的方法可以通过探测参考元件14来简单地实施。当探测器不再在该开口周边至少一部分的每一点处都探测到参考元件14，则发出一个信号，指示障碍物的存在。探测不到是由于障碍物至少部分地遮挡参考元件。该参考元件为一个指示器，其易于由探测器12查找位置；只要探测器12识别出参考元件14，则没有障碍物阻挡开口24。探测器对参考元件的探测几乎同时发生在需保护区域的每一点，所述区域包括开口周边的至少一部分。如上所述，这可以避免需要扫描待保护区域。

探测系统可以使用算法来识别参考元件14。而且，该参考元件易于识别，其允许使用简单的形状识别算法。探测系统因此成本更低。探测系统的定位方法不通过定位障碍物而工作(许多不同的算法用于定位障碍物)，而通过具有已知形状的参考元件14的定位上的扰乱而工作。由于障碍物的存在而引起的探测器12对参考元件14的识别扰乱与障碍物的存在是同义的。当探测器不再能探测到完整的参考元件时，识别受到扰乱。当参考元件的至少一部分由障碍物遮挡时，探测器12不再探测到完整的参考元件。障碍物的探测结果来自快速指示障碍物是否存在的二元(两态)信号。当探测到障碍物时，窗玻璃16的运动中断，或优选地向相反方向运行。这避免了夹压障碍物，特别是在障碍物是例如手或颈部的情况下。

当然，本发明不限于以示例形式描述的实施例，因此可以设想透镜能独立于参考元件14使用。通常，透镜可以用于使用光源来探测障碍物的障碍物探测系统，其哪怕在自然光并不有利的情况下也可以探测到障碍物。

Claims (16)

1.一种系统(10)，用于探测位于车辆开口(24)内通风件(16)的移动路径中的障碍物，其包括：

一个参考元件(14)，其延伸跨越该开口的周边的至少一部分；以及

一个探测器(12)，其在该开口周边的至少一部分的每一点处探测所述参考元件。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述参考元件(14)是一已编码的片段。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述参考元件(14)的编码是肉眼不可见的。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述编码是一间隔编码。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述编码通过片段形状或表面颜色、类型之间的区别而获得。

6.如权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于：还包括一光源用于照射所述开口的周边，该光源是肉眼可见的或不可见的并且可频率编码或时间编码。

7.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于：所述参考元件(14)是一发射光信号的片段，所述光信号由所述探测器所探测到。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述参考元件(14)发射的信号是时间编码或频率编码的。

9.如权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于：所述参考元件(14)延伸跨越所述开口周边的至少50mm。

10.如权利要求1至9中任一项所述的系统，其特征在于：所述探测器是具有至少8×8像素矩阵的矩阵相机类型。

11.如权利要求1至10中任一项所述的系统，其特征在于：所述参考元件(14)形成于所述开口周边的装饰件之内，例如形成于周边密封件之内，或者装配在所述开口的周边上；或者形成在所述通风件自身或所述通风件的另一装饰件之上，或者装配在这些部件的一个或另一个之上。

12.如权利要求1至11中任一项所述的系统，其特征在于：所述探测器(12)能够几乎同时地在需保护区域的每一点处探测所述参考元件，一个点对应于一个沿着所述周边的至少0.5mm长的单元，所述需保护区域包括所述周边的至少一部分。

13.如权利要求1至12中任一项所述的系统，其特征在于：还包括一过滤器，该过滤器调节所述光源所发射光线的分布，或者调节所述探测器所接收光线的强度。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于：所述过滤器是耦合到所述矩阵相机探测器(12)的一个透镜，所述周边的每一点基本上对应所述相机的相同数目的像素。

15.一种用于探测位于开口(24)内通风件(16)的移动路径中障碍物的方法，该方法包括以下步骤：

提供一个探测器(12)和一个位于所述开口(24)的部分周边之上的参考元件(14)，所述部分周边对应于需保护的区域；

当所述探测器没有在需保护区域的每一点都探测到所述参考元件时，则探测到障碍物。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述探测器在需保护区域的每一点处几乎同时地探测所述参考元件，所述需保护区域包括所述开口周边的至少一部分。

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