CN1771442A - 用于车辆的停车辅助设备 - Google Patents

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马克·希夫勒斯
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Abstract

公开了一种车辆的停车辅助方法，包括以下步骤：记录车辆外部区域中的有关周围环境的数据；通过利用所记录的有关周围环境的数据，而计算特定区域的尺寸；以及通过利用所计算的尺寸以及已知的车辆特有的参照值，而评估该特定区域是否适合于作为停车位。根据本发明，记录有关周围环境的数据的步骤包括：通过三维光学系统而记录周围环境的三维图像。

Description

用于车辆的停车辅助设备
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的停车辅助设备。
背景技术
为了促进人们开机动车并且防止与道路上的车辆或者其他物体碰撞，公知的是在机动车前面和/或后面提供传感器，这些传感器发射例如超声波信号或雷达信号，并且再次接收由障碍物反射的信号。此处，安装在机动车上的传感器与障碍物之间的距离通过信号从传感器到障碍物再回来的传播时间而确定。例如，根据EP-A-0 984300，可以了解此类系统。例如当复位(reset)车辆时，此类系统能够向驾驶者发送有关与位于车辆后面的障碍物的距离的信息。然而，在将车开进停车位之前估计该停车位是否适合的方面，此类系统不能提供任何帮助。
德国专利申请DE-A-38 44 340描述了一种用来确定停车位的尺寸的设备。该文献所提出的设备包括安装在机动车上并且勘察相对于该机动车的停车位的几何位置的多个传感器(超声波、红外线、或者微波发射器与接收器)。通过三角计算方法或者通过光或可听信号之间的传播时间差异，而确定停车位的尺寸。
文献DE-A-100 45 616描述了一种用来自动停泊车辆的方法，其中由视频摄像机记录车辆前面以及侧前面的周围面积。通过适当的评估方法，将所记录的实像转换为平面图，并且在屏幕上向驾驶者呈现所述平面图。然后，驾驶者可以利用该平面图来在早一些的时间点上检测停车位，并且选择其用于停车。然后，车辆的控制系统使车辆移动进入对于自动停车为最优的初始位置，并且可以在距离传感器的帮助下，以公知的方式进行停车处理。该设备的问题在于：必须使用复杂的图像处理方法来分析由视频摄像机记录的图像，以获得有关于空闲停车位的深度信息。为了获得关于停车位的可用空闲深度的可靠的深度信息，实际上必须将所记录的图像以计算方式分离为感兴趣的图像前景以及不相关的图像背景。然而，就计算而言，对于所记录图像的这种处理强度很大，因此相应地需要更昂贵的系统硬件装备。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种更好的提供停车帮助的方法以及相应的设备。
根据本发明，该目的通过本申请的如权利要求1所述的方法以及如权利要求10所述的设备而达到。
一种用来为车辆提供停车帮助的方法，包括以下步骤：记录车辆外部区域中的环境数据；利用所记录的环境数据，计算特定区域的尺寸；以及在考虑到所计算的尺寸以及已知的车辆特有的参照值的情况下，评估该特定区域是否适合于作为停车位。根据本发明，记录环境数据的步骤包括：通过光学三维系统而记录周围环境的三维图像。
相应地，一种用来为车辆提供停车帮助的设备包括：传感器设备，用来记录车辆外部区域中的环境数据；以及评估设备，用来基于所记录的环境数据而计算特定区域的尺寸，以及基于所计算的尺寸和已知的车辆特有的参照值，而评估该特定区域是否适合于作为停车位。根据本发明，该系统的特征在于：该传感器设备包括光学三维传感器系统，用来记录周围环境的三维图像。
诸如三维相机的光学三维系统提供周围区域的二维图像，并且同时还提供关于所记录图像的深度信息。例如，利用传播时间方法来确定该深度信息，其中确定光脉冲发射与反射光脉冲到达之间的时间段，并且将其转换为传感器系统与发射物体之间的距离。相应地，此类系统直接提供用于评估可用于停车的空间的尺寸的所有必要数据。因此可能消除对于用于检测目的的复杂处理的需求，以及在适当情况下，可能消除对于有害背景的消除的需求。实际上，利用该三维传感器系统，通过限制在实际记录环境数据期间所要记录的车辆外部区域的深度，就可直接消除不感兴趣的背景。作为结果，大大减少了评估图像的计算复杂度，从而根据所提出的方法运行的系统需要相对较简单(modest)并因此更有利的硬件装备。
在该方法的一种可能改进中，记录环境数据的步骤包括记录整个感兴趣区域的情景图像，即由光学三维传感器系统完全记录可能的停车位。当车辆经过可能的停车位时或者当车辆停止(例如在可能的停车位附近)时根据该静止车辆，都可以执行该方法。对于这样的例如可以通过广角镜头进行的近距离观察，单独一次图像记录就足以登记可能停车位的所有相关属性。光学三维传感器系统包括大量像素，每个像素都在其视野内检测与可能物体的距离。作为结果，该传感器直接提供测量范围内的关于车辆外部区域的地形信息。因此，利用该方法，可以将对于图像的评估限制为对于各个情景图像的评估，作为结果，可以将图像评估的处理复杂度最小化。
在本发明的另一实施方式中，记录环境数据的步骤包括连续记录感兴趣区域的邻近组成图像，即由三维传感器系统对感兴趣区域进行扫描。在该实施方式中，感兴趣区域被分为多个狭窄的组成区域，这些组成区域由传感器系统连续记录并然后被一起评估，以确定停车位的尺寸。因为与停车位的整个情景图像相比，各个组成图像包括相对较少的信息，所以在该方法的实施方式中，可以减少传感器系统的像素数目，而不会使该设备的总体解晰度下降。这意味着该传感器系统相应地更具备成本效率。当使用具有大量像素的传感器系统时，可替换地，可以利用这样的方法来增加该系统的解晰度，以更好地检测可能的障碍物。
应该注意利用所提出的根据本发明的方法的一种变型，每个组成图像一般都包括关于所记录的组成区域的所有深度信息。为了确定可能的停车位的深度，就必须在所记录的组成图像之外，还要确定扫描速度，以能够创建特定区域的地形图像。例如当驾驶车辆经过可能的停车位时，使用所提出的该方法的实施方式，其中当驾驶车辆经过时确定车辆的瞬时速度，并且在评估各个组成图像期间将该瞬时速度作为扫描速度。然后借助于所确定的车辆速度，可以将感兴趣区域的各个连续记录的组成图像彼此相关。可替换地，可以枢轴(pivotable)方式安装该三维传感器系统，从而即使在静止车辆上也可以通过转动该传感器系统来扫描感兴趣区域。
如上所述，光学三维传感器系统非常适合于根据来自各个图像信息项的直接确定的距离数据来确定特定区域的尺寸。另外，利用同时提供的距离信息，可以高精度定位位于该传感器系统测量范围内的每个障碍物。在本发明优选实施方式中，使用后一种属性，以根据所记录的周围环境而检测特定区域中的障碍物。在这种情况下，甚至可能借助于传感器系统的适当配置，而确定障碍物是否为非移动障碍物，非移动障碍物一般会排除将该特定区域用做停车位，或者确定障碍物是否为移动障碍物，移动障碍物不一定会排除用做停车位。
通过所确定的可能停车位的尺寸以及已知的车辆特有的参照值，评估单元就可能评估该车辆是否能够适合该可能的停车位。如果执行了该评估，则其结果可以作为信号发送给车辆的驾驶者，作为尝试停车操作、或者终止该操作并开车到另一个停车位的指令。为此，评估设备最好耦接到用来向车辆驾驶者输出评估步骤的结果的信息系统。该结果可以(例如)以光学方式在摆放在车辆乘客厢内的屏幕上输出。可替换地，或者附加地，可以光学方式通过仪表板上的信号灯闪烁显示该结果，和/或以可听方式作为信号音或者作为语音输出和/或以机械方式(例如通过方向盘的震动)而传送该结果。
应该注意相对于车辆的停车位的位置可以利用所记录的环境数据来确定。除了计算特定区域的尺寸之外，还可以低成本执行所述对于位置的确定。如果评估设备耦接到用于自动停车系统(传感器融合)的控制系统，则可以将所确定的尺寸与位置数据发送给该控制系统，并且用于自动停车处理。
在一种优选实施方式中，传感器设备在红外线范围内运行。然后该光学三维传感器系统有利地包括脉冲红外光源以及在红外线范围中敏感的图像传感器，以记录在车辆外部区域中反射的光脉冲。
应该注意，该光学三维传感器系统优选地安装在车辆的外部区域中的车辆上。车辆上的适当位置为例如车辆前座乘客一侧的车外后视镜。可替换地，可以将该传感器系统安装在车辆中，使得其朝向外侧。可能的安装位置为例如车辆A、B、或C柱的挡泥板。优选地，由驾驶者在必要时启动传感器系统或者整个停车帮助系统，其中只有在预定的限制速度下系统才可能有效。
附图说明
以下参照附图描述本发明的实施方式，其中：
图1为小客车可能停车位置的示意平面图；
图2为传播时间(飞行时间)方法的算法示意图；
图3为三维传感器系统的方框图。
标号列表：
1停车位
2车辆
3已停放车辆
4障碍物
5、5a传感器系统的测量范围
6车辆2的行驶方向
7车辆的车外后视镜
8传感器系统
9、10在传播时间测量期间的光路径
12光源
14镇流(ballast)设备
16图像传感器
18驱动器电路
20电子控制与评估设备
具体实施方式
本发明的目的在于检测适合于其上安装该系统的车辆的空闲停车位。该检测既可以在静止车辆上进行，也可以在行使通过的车辆上进行。
图1显示了典型的停车情景。车辆2沿道路行使。道路边沿由垂直障碍物4限定，例如便道上的树木。另两辆车3沿便道停泊，并且在所述车辆3之间可见停车位1。
车辆2的驾驶者意欲利用该停车位。为此，他必须首先估计停车位1的尺寸是否足以允许停泊车辆2，当然要在不碰到车辆3的前提下。优选地，根据对应于本发明的方法来执行所述对于停车位的评估。
在所示的该方法的实施方式中，当车辆2行驶通过停车位1时，确定停车位的尺寸。为此，安装在车辆前排乘客座位一侧外部区域(例如外视镜7)上的光学三维传感器系统连续记录该停车位的各个邻近组成图像。每个组成图像都包括来自停车位1的分别记录的狭窄区域5的所有地形信息。这意味着当车辆2行驶通过时，由三维传感器系统扫描停车位1。每个组成图像可以由其自身单独评估，以检测在停车位各个组成区域内的可能障碍物。可以参照车辆速度而确定可用停车位1的长度，并且如果适当的话，通过计算其中检测到障碍物的两个组成区域之间的行驶距离，而确定三维传感器系统的扫描频率。应该注意，如果需要进行进一步的图像评估的话，也可以组合各个组成图像，以形成停车位的一个合成图像。
优选地，以如下方式设置测量范围5的深度，使得三维传感器系统只处理确定停车位尺寸所必须的信息。在所示实施方式中，例如以如下方式设置该深度，使得测量范围只稍微延伸超过后部边界，例如镶边石的边沿。通过这种方式，当站在便道上的步行者位于测量范围之外时，仍然可以有效地检测出停车时会构成实际风险的镶边石边沿附近的障碍物。优选地，在感测到停车位的后部边界(例如镶边石边沿)并且确定其与传感器系统的距离之后，自动设置测量深度。
在本方法的一种替换实施方式中，与停车位的组成图像不同，利用传感器系统记录整个停车位的情景图像。如果车辆2停止，例如紧挨停车位1，则该三维传感器系统可以利用广角镜头记录停车位1的三维情景图像(测量范围5a，在图1中由虚线表示)。在这种情况下，三维传感器系统提供关于现有停车位的地形信息，即有关于停车位1的高度、宽度、以及深度的信息直接由该传感器系统感测。然后，由评估单元(未显示)处理该情景图像，以及包括于其中的并且与该停车位相关的地形图像，以确定空闲停车位的尺寸，并且评估该停车位是否适合于车辆2。
如果检测到评估该停车位适合，即如果停车位1长度与深度允许停车，例如可以向车辆2的驾驶者发送光或者可听使能信号。
图2图示了可以用来借助三维传感器系统8确定图像深度的传播时间方法。确定以秒表表示的在光脉冲发射9与反射光脉冲接收10之间的时间段。然后，将该时间段转换为该三维传感器系统与反射物体之间的距离。除实际的二维图像信息之外，还可以利用该方法同时确定传感器系统的每个像素的深度信息。通过这种方式，产生停车位的地形图像。
图3示出了三维传感器系统8的方框图。后者基本包括：照明单元，具有光源12和所分配的镇流设备14；以及图像记录单元，具有图像传感器16以及相关驱动器电路18。优选地，光源为红外光源，从而其所发射的光不会打扰人们。
照明单元与图像记录单元连接到电子控制与评估设备20，该电子控制与评估设备20协调这两个单元的功能，并且处理所记录的情景图像。

Claims (16)

1.一种用于提供车辆的停车帮助的方法，包括以下步骤：
记录车辆外部区域中的环境数据；
利用所记录的环境数据，计算特定区域的尺寸；以及
在考虑到所计算的尺寸以及已知的车辆特有的参照值的情况下，评估该特定区域是否适合于作为停车位，
其特征在于记录环境数据的步骤包括：通过光学三维系统，记录周围环境的三维图像。
2.如权利要求1所述的方法，其中记录环境数据的步骤包括：记录整个感兴趣区域的情景图像。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中记录环境数据的步骤包括：连续记录感兴趣区域的邻近组成图像。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中根据所记录的环境数据创建特定区域的地形图像。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中根据所记录的周围环境检测特定区域中的障碍物。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中评估步骤的结果利用信号而发送给车辆的驾驶者。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中除了计算特定区域的尺寸之外，还根据所记录的环境数据，而确定特定区域相对于所述车辆的位置。
8.如权利要求7所述的方法，其中特定区域的所计算的尺寸与位置被发送给用于自动停车系统的控制系统。
9.一种用于提供车辆的停车帮助的设备，包括：传感器设备，用来记录车辆外部区域中的环境数据；以及评估设备，用来根据所记录的环境数据，而计算特定区域的尺寸，以及根据所计算的尺寸以及已知的车辆特有的参照值，而评估该特定区域是否适合于作为停车位，其特征在于：该传感器设备包括用于记录周围环境的三维图像的光学三维传感器系统。
10.如权利要求9所述的设备，其中该评估电路根据整个感兴趣区域的情景图像而确定特定区域的尺寸。
11.如权利要求9或10所述的设备，其中该评估电路根据感兴趣区域的多个连续记录的组成图像而确定特定区域的尺寸，其中借助所确定的车辆速度而将各个组成图像彼此相关。
12.如权利要求9至11中任一项所述的设备，其中该传感器设备在红外线范围内运行。
13.如权利要求9至12中任一项所述的设备，其中该评估设备耦接到用于向车辆驾驶者输出评估步骤的结果的信息系统。
14.如权利要求9至13中任一项所述的设备，其中该评估单元具有用来确定特定区域相对于车辆的位置的部件。
15.如权利要求14所述的设备，其中该评估设备耦接到用于自动停车系统的控制系统，以发送特定区域的尺寸数据与位置数据。
16.如权利要求9至15中任一项所述的设备，其中该光学三维传感器系统安装在车辆的外部区域内的车辆上。
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