CN1825951A - 车辆周围环境观察装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆周围环境观察装置，包括成像设备，电子控制单元和显示设备。所述成像设备对车辆周围区域的图像进行捕捉，并且包括水平方向大于垂直方向的视野。电子控制单元包括：掩模图像存储部分；和合成图像部分，所述合成图像部分对成像设备捕捉的视频和从所述掩模图像存储部分中读取处的掩模图像进行合成，从而生成合成视频。所述掩模图像包括：沿着显示屏上侧进行显示的上掩模；和沿着显示屏下侧进行显示的下掩模；以及在第一方向上位于所述上掩模和下掩模之间的间隔，所述间隔在第二方向上朝中央区域变窄，而朝两端则加宽。

Description

车辆周围环境观察装置

相关技术参考

本申请基于并要求于2005年1月21日提交的在先日本专利申请No.2005-44453和2005年1月25日提交的在先日本专利申请No.2006-16216所述权利要求的利益，并将其整体内容合并于此作为参考。

发明领域

本发明涉及一种车辆周围环境观察装置，所述观察装置安装在车辆上，对车辆周围的图像进行捕捉，并将所捕捉的图像显示在乘员车厢内。

背景技术

如图6所示，在如JP-A-2004-173071所述的车辆周围环境观察装置中，图像设备3设置在车辆1的前端；所述图像设备3对位于车辆前方的左部图像区域5a内的图像和右部图像区域5b内的图像进行捕捉；如此捕捉到的图像显示在设置于乘员车厢中的预定显示设备7上。

图7所示为该车辆周围环境观察装置中的显示设备的实例显示。通常情况下，由所述图像设备3捕捉到的图像9a，9b分别显示在所述显示设备7屏幕的左侧图像显示区域11a和右侧图像显示区域11b中。用于隔开所述左侧图像9a和右侧图像9b的掩模图像13显示在所述显示设备7的显示屏中央内，从而与所述图像9a，9b相叠加。

发明内容

在相关技术中，成像设备3对车辆前方区域内的左侧和右侧成像区域5a，5b内的图像进行捕捉，所得到的图像9a，9b并排显示在显示设备7的显示屏上，并且掩模图像17插入其间，如图7所示。在这种情况下，掩模图像13将左侧和右侧图像9a，9b在中间进行分隔，从而，所显示图像和驾驶员通过挡风玻璃观察到的实际景象之间的位置关系无法清楚地进行显示。由于这些原因，驾驶员很难根据显示设备7中显示的图像而决定方向。

考虑到上述情况而提出本发明，并且提供一种车辆周围环境观察装置，其便于对成像设备捕捉到的图像进行观察。

根据本发明的一方面，提供一种车辆周围环境观察装置，包括：安装在车辆上的成像设备，所述成像设备对车辆周围区域的图形进行捕捉，并且所述成像设备的水平方向视野要大于垂直方向视野；电子控制单元，包括：用于存储预定掩模图像的掩模图像存储部分；以及合成图片部分，其将成像设备捕捉到的视频和从掩模图像存储部分中读取出的掩模图像进行合并，从而生成合并视频；以及位于车辆乘员车厢内的显示设备，所述显示设备包括用于显示所述合并视频的显示屏。所述掩模图像包括：沿着显示屏上侧进行显示的上掩模，和沿着显示屏下侧进行显示的下掩模，以及在对应于显示屏垂直方向的第一方向上且位于所述上掩模和下掩模之间的间隔，所述间隔在对应于显示屏横向的第二方向上，朝中央区域逐渐变窄，而朝两端则逐渐加宽。

附图说明

根据下述详细说明及附图，人们可以更为清楚的理解本发明的这些和其它目的及优点，其中：

图1所示为配备有根据本发明实施例的车辆周围环境观察装置的车辆的平面图；

图2所示为配备有根据所述实施例的车辆周围环境观察装置的车辆的侧视图；

图3所示为该实施例所述的车辆周围环境观察装置的结构图；

图4所示为该实施例所述的车辆周围环境观察装置的照相机的剖面图；

图5所示为该实施例所述的车辆周围环境观察装置的显示设备的显示实例图；

图6所示为由安装在车辆前端的摄像机捕捉到的车辆前方的右侧和左侧图像区域的示意图；

图7所示为显示在图6所述实例的显示设备上的实例显示图；以及

图8所示为从图5视图中剪取出的掩模图像和图形图像。

具体实施方式

构造

图1所示为安装有根据本发明实施例的车辆周围环境观察装置的车辆的平面图；图2所示为所述车辆的侧面图；图3为所述车辆周围环境观察装置的结构图。

该车辆周围环境观察装置用于捕捉车辆21周围的预定可视范围A1，A2内的图像，包括位于驾驶员难以前视的泊位或十字路口处、成为驾驶员死角的可视范围。如图1至图3所示，所述车辆周围环境观察装置包括成像设备23(在下文中以“摄像机”表示)，其安装以捕捉车辆21外的图像；电子照相机控制单元25，其接收来自所述摄像机23的图像，并执行预定的信号处理，如执行图像处理；以及显示设备27，其用于显示已由所述电子照相机控制单元25执行了信号处理的图像。

每个摄像机23都具有如图4所示的构造。如图1和2所示，所述摄像机23安装在所述车辆21的前部中央内。如图4所示，所述摄像机23包括由广角镜形成的镜头系统31；成像元件33；以及容纳所述镜头系统31和成像元件33的外壳35。在图1和图2所示实施例中，所述摄像机23设置在车辆21的前部中央或侧部内。此外，按照惯例，所述摄像机23可设置在如车辆的后端上，从而当车辆21位于停车场处，或是位于驾驶员难以看到后方环境的地区中时，所述摄像机23便可获得车辆21的后方视野内的图像，从而便于转弯、反向停车或停车。

所述镜头系统31位于所述外壳35内，同时除了其前端外均保持在镜头外壳37中。诸如圆柱镜或旋转对称镜头这样的多个镜头45a，45b，47a，47b，49a，49b和49c沿着光轴依次排列。每个摄像机23均能够捕捉所述广视范围A1，A2能的图像。特别是，位于车辆21前部中央内的摄像机23可具有比所述垂直可视范围A2更为宽广的水平可视范围A1。因而，所述镜头系统31的水平视角范围设定为如180°至270°(如190°或其附近)。而且，所述镜头系统31的垂直视角设定为如71°或其附近。从而，如图5所示，所述摄像机23能够捕捉位于车辆21前方且从一侧至另一侧给人以连续感的图像。

如图4所示，所述成像元件33由如CCD(电荷耦合装置)构成，并且位于所述外壳35内的镜头系统31的后部，同时其保持安装在电路板39上。所述电路板39对所述成像元件33捕捉到的视频进行编码或类似处理，从而将其转换为适于通过电缆41传播的预定信号格式。

图4中所示的所述电缆41用于向每个摄像机23供应电力及控制信号，以及对图像信号进行提取，并且构成图1和3所述的线束29。在图4中，参考号43表示防水连接器。

如图3所示，所述电子照相机控制单元25通过用作图像传播途径的所述线束29而连接至所述摄像机23。所述电子照相机控制单元25包括视频处理部分51，其用于对从摄像机23中传出的所述图像信号进行预定的信号处理，例如编码；诸如快速只读存储器(flash ROM)这样的可重写非易失性存储设备(存储设备)53；合成图片部分55，其对经过所述视频处理部分51信号处理后的图像和预先存储在所述非易失性存储设备53中的各种图像进行合成；以及显示控制功能部分57，其对与图像合成的视频相关的所述显示设备27进行显示和控制。

所述视频处理部分51对通过线束29从所述摄像机23处传来的图像信号进行编码，从而剪切出预定范围的图像；并对所述图像进行诸如按比例增高、按比例降低、移动、旋转和变形(坐标变换)这样的处理，从而可使所述视频适于在显示所述显示设备27上。尤其是，所述视频处理部分51输出视频-该视频已被捕捉，从而其水平方向的视野宽于垂直方向的视野-并将其显示在所述显示设备27上。

通过使所述非易失性存储设备53中的存储区域彼此位于不同位址，所述非易失性存储设备53具有用于存储图5所示掩模图像61的掩模图像存储部分63，和用于存储图5所示图形图像65的图形图像存储部分67。

存储在所述掩模图像存储部分63中的掩模图像61包括位于图5所示显示设备27上的显示屏71上部的上掩模73，和位于所述显示设备27的显示屏71下部的下掩模75。

如图5所示，所述上掩模73包括上侧掩模区73a，所述上侧掩模区73a沿所述显示设备27的显示屏71的上侧而伸长，并且以小角度向下膨胀而形成为凸形；所述上掩模还包括从所述显示设备27的显示屏71的中央而向上延伸的区域，也就是中央掩模区73b，其对应于驾驶员通过挡风玻璃可以直接看到的车辆正前方向(前向)的视频区域。所述上掩模73由连在一起的上侧掩模区73a和中央掩模区73b形成。当观察显示设备27的某人(驾驶员或类似人员)通过挡风玻璃可以直接看到的车辆正前方向(前向)的视频区域与所述中央掩模区73b相合并(相叠加)后，所述中央掩模区进行显示。从车辆21前方水平延伸的、且由摄像机23捕捉到的视频在所述中央掩模区73b的两侧进行显示。从而，所述人员能够从所述摄像机23中观察到给人以连续感和全景感的视频输出。

所述下掩模75沿着所述显示设备27的显示屏71的下侧而形成，并且其形成为与车辆21的前保险杆相类似的、略微向上的圆弧外形。如图5所示，在由具有大视野镜头系统31的摄像机23所捕捉到的视频中，视频区77-即紧邻车辆21下方的图像区(如图2所示)-以视频形式传输至所述电子照相机控制单元25处，且该视频区与实际场景相比向下膨胀凸起。如图5所示，所述下掩模75-其对车辆21的前保险杆进行模拟，并呈略微向上的圆弧形-进行合并，从而垂直毗连于向下弯曲而呈凸形的视频区77的下侧部分。从而，对显示设备27进行观察的人员能够观察到所述视频区77显示的视频，所述视频对紧邻车辆21下方的图像进行捕捉，并比照所述圆弧形下掩模75而形成全景视频-所述圆弧形下掩模75对车辆21的前保险杆进行模拟，并且其呈略微向上的圆弧形。

存储在所述图形图像存储部分67中的所述图形图像65位于图5所示显示设备27的显示屏71的上掩模73的中央掩模区73b内。所述图形图像65由车辆图形部分81和大体呈圆弧视程的图形部分83形成，所述车辆图形部分81代表从上方看到的车辆21，所述图形部分83表示作为摄像机23水平可视范围A1的广角捕捉图像。特别的，所述图形图像65由对汽车外形进行模拟的车辆图像(车辆图形部分81)和比照所述车辆图像而表示摄像机23水平可视范围的可视范围图像(所述可视范围图形部分83)结合而成。利用所述中央掩模区73b所显示的这样的图形图像65，驾驶员或类似人员便能够轻易地对显示设备27所示视频的方向性进行识别。

图8所示为从图5中剪切出的掩模图像61和图形图像65。所述掩模图像61具有沿显示屏71上侧92进行显示的上掩模73，和沿显示屏71下侧93进行显示的下掩模75。在显示屏71上，位于所述上掩模73的下边缘90和下掩模75的上边缘91之间的垂直方向(下文称为“第一方向”)上的间隔在横向(下文称为“第二方向”)朝所述显示屏71的中央而逐渐变窄，并且朝显示屏的两横向端而逐渐加宽。简言之，从图8中可得知Y1＜Y2＜Y3这样的关系。

所述下掩模75弯曲成为大体圆弧形，从而在第一方向上位于所述下掩模75和显示屏71上侧92之间的间隔朝中央方向逐渐变窄，而沿第二方向朝两端则逐渐加宽。简言之，从图8中可得知Y11＜Y12＜Y13这样的关系。

所述上掩模73具有沿显示屏71上侧92进行显示的上侧掩模区73a，和在显示屏中央进行显示的中央掩模区73b。位于所述上掩模区73a和下掩模75之间、在第一方向上的间隔朝中央方向逐渐变窄，而沿第二方向朝两端逐渐加宽。而且由于在第二方向上，所述中央掩模区73b与所述上掩模区73a的中央区域相连，从而所述上掩模区73a和中央掩模区73b作为一个区域而进行显示。

所述合成图片部分55进行图片合成，从而使所述掩模图像存储部分63内的上掩模73沿着从视频处理部分51中输出视频的上侧而与该视频相叠加；使所述掩模图像存储部分63内的下掩模75沿着从视频处理部分51中输出视频的下侧而与该视频相叠加；并使存储在所述图形图像存储部分67中的图形图像65与上掩模73的中央掩模区73b的中央相叠加。

所述显示控制功能部分57对经过合成图片部分55或执行合成图片操作后的视频的帧频进行调节或转换，或是对输出信号的方案进行调节或转换，并将作为结果的视频信号输出给显示设备27。

所述显示设备27由液晶显示设备或类似物形成，并且设置在乘员车厢内，其对来自所述电子照相机控制单元25的显示控制功能部分57的视频信号输出进行显示。

<操作>

下面将要对具有上述结构的车辆周围环境观察装置的操作进行说明。

首先，如图1和图2所示，设置在车辆21前端中央的摄像机23对车辆21前方周围环境的图像进行捕捉，然后通过所述线束29而将所捕捉的图像传输至所述电子照相机控制单元25处。

如图3所示，所述视频处理部分51对从摄像机23中传出的图像进行至少一些不同的视频处理操作，例如按比例放大，按比例缩小，移动，旋转和变形(坐标变换)，从而剪切出预定范围的图像，以使其该图像适于显示在显示设备27上。尤其是，在视频处理部分51中经过各种视频处理操作后，所述视频显示在显示设备27中，并且其水平方向上的视野要宽于垂直方向上的视野。所述视频尤其在水平方向上较宽，并且比照图1和图2中的可视范围A1，A2而给人以连续感。如上所述，经过各种视频处理操作的视频信号从所述视频处理部分51传输给合成图片部分55。

接下来，所述合成图片部分55将所述掩模图像存储部分63中的上掩模73沿着从视频处理部分51中输出视频的上侧而叠加在该视频上。位于所述掩模图像存储部分63中的所述下掩模75沿着所述视频的下侧而叠加于其上。而且，合成图片操作这样进行，从而使存储在图形图像存储部分67中的所述图形图像65叠加在所述上掩模中央掩模区73b的中央(如图5所示)。

对在合成图片部分55经过合成图片操作后的视频的帧频、输出信号的方案或类似物进行调节或转换后，所述显示控制功能部分57将视频信号输出给显示设备27。从所述电子照相机控制单元25的显示控制功能部分57中输出的视频信号在所述显示设备27中进行显示。

当摄像机23捕捉到的视频显示在显示设备27的显示屏71上时，所述上掩模73的上掩模区73a以伸长方式沿着显示设备27的显示屏71上侧而配置，如图5所示。而且，所述上掩模73的中央掩模区73b显示在从所述显示设备27的显示屏71的中央向上延伸的区域内，即驾驶员通过挡风玻璃可直接看到的汽车正前方(前向)的视频区域。

如图5所示，经过合并(叠加)后的中央掩模区73b在驾驶员通过挡风玻璃可看到的汽车正前方(前向)的视频区域内进行显示。从车辆21的前方水平延伸并且被摄像机23捕捉到的视频在所述中央掩模区73b内进行显示。因而，在观察摄像机23所捕捉到的视频时，能给人以连续感和全景感。

如图5所示，用于模拟车辆前保险杆并且呈略微向上圆弧形的圆弧形下掩模75沿着所述显示设备27的显示屏71的下侧而进行显示，同时其叠加在所述视频上。观察显示设备27的人员能够观察到视频区77-所述视频区对紧邻车辆21下方的区域图像进行捕捉-比照模拟车辆21前保险杆并且呈略微向上圆弧形的圆弧形下掩模75，所述视频区视为全景图像。

如图5所示，存储在所述图形图像存储部分67中的所述图形图像65显示在所述显示设备27的显示屏71的上掩模73的中央掩模区73b内。所述图形图像65具有车辆图形部分81和大体呈圆弧形可视范围的图形部分83，所述车辆图形部分81代表从上方看到的车辆21，所述图形部分83表示作为摄像机23水平可视范围A1的广角捕捉图像。因而，驾驶员或类似人员便能够轻易地对显示设备27所示视频的方向性进行识别。

如上所述，驾驶员或类似人员可以很容易的识别：通过挡风玻璃可直接观察到的正前方向(前向)与显示在显示设备27上的视频之间的相关性；从车辆前方位置进行横向延伸的视频的方向性；以及显示紧邻车辆下方区域的视频与车辆21的保险杆之间位置的相关性。在所述显示设备27上，能够显示由于具有“连续感和全景感”而可以轻易凭直觉进行观察的视频。

所述上掩模73的上掩模区73a沿着显示设备27的显示屏71而呈伸长形状，并且形成为以小角度向下膨胀的凸形。所述上侧掩模区73a和中央掩模区73b以连接方式形成。而且，以伸长方式沿着显示设备27的显示屏71的下侧而形成的所述下掩模75形成为圆弧形，其对车辆21的前保险杆进行模拟，并且略微向上突出。所述显示设备27的显示屏71这样掩蔽，从而所述视频的显示区朝着显示屏71的两个横侧而加宽。

因而，所述上掩模73和下掩模75减轻了整个视频的变形感。由于在显示设备27上可以显示全景视频，因而驾驶员或类似人员可以很容易的将摄像机23所捕捉到的视频与大视野捕捉图像联系起来。

比照所述车辆图形部分81，所述图形图像65的可视区域图形部分83形成为与所述大视野图像相关联的大体圆弧形，并在水平方向上成为摄像机23的可视范围A1。驾驶员或类似人员可以很容易的将摄像机23所捕捉到的视频与大视野图像联系起来。

根据所述实施例，所述上掩模包括：沿显示屏上侧进行显示的上掩模区；和显示在显示屏中央的中央掩模区。在第一方向上位于所述上侧掩模区和下侧掩模区之间的间隔朝所述中央区的方向而逐渐变窄，而朝两端方向逐渐加宽。通过将所述中央掩模区连接至所述上侧掩模区的中央处，使所述上侧掩模区和中央掩模区整体进行显示。

根据所述实施例，所述电子控制单元还包括：存储图形图像的图形图像存储部分，所述图形图像由模拟汽车外形的车辆图像和参照所述车辆图像而对图像设备的水平可视范围进行显示的可视范围图像结合而成。合成图像部分经过合并操作，将从图形图像存储部分中读取出的图形叠加在所述合成视频的中央掩模区上。

根据所述实施例，所述下掩模大体弯曲成圆弧形，从而在第一方向上使位于所述下侧掩模和显示屏上侧之间的间隔朝所述中央区域变窄，而朝两端则加宽。

根据所述实施例，在显示屏上对从车辆前部连续延伸至车辆两侧的视频进行显示，从而显示屏的观察者在观察视频时能有一种连续感。而且，在第一方向(显示屏的垂直方向)位于所述上侧掩模和下侧掩模之间的间隔朝中央区域逐渐变窄，而在第二方向上(显示屏的水平方向)朝两端则逐渐加宽。从而，显示屏的观察者能够看到全景视频。

根据所述实施例，所述中央掩模区在显示屏的中央进行显示，驾驶员可通过挡风玻璃直接进行观察。所述中央掩模区在显示屏的中央进行显示，从而可以增强显示屏横向部分的显示效果。

根据所述实施例，由车辆图像和可视范围图像结合而成的图形图像以叠加方式进行显示，从而驾驶员可以很容易的对显示在显示屏上的视频的方向性进行辨识。从而，驾驶员能够很容易的对成像设备所捕捉的视频进行观察。

根据所述实施例，沿着显示屏下侧进行显示的下侧掩模弯曲成大体圆弧形，从而在第一方向上位于所述下侧掩模和显示屏上侧之间的间隔朝中央区域逐渐变窄，而朝两端而逐渐加宽。从而，所述下掩模视为车辆前保险杆的模拟图像。对照所述下掩模，对紧邻车辆下方的图像区域进行捕捉的视频区能够以全景图像方式而供驾驶员进行观察。

上文出于阐述和说明的目的而对本发明的实施例进行了说明。但其并非意于穷举或将本发明限制为其所公开的明确形式。很显然，本领域人员可对其进行修正或变更。对所述实施例进行选择和说明的目的在于对本发明的原理和其实际应用进行更好的解释，从而使本领域人员可以理解本发明的实施例以及适用于预期使用目的的各种变型体。本发明的范围将只由后述权利要求及其等同物进行限定。

Claims (4)

1.一种车辆周围环境观察装置，包括：

安装在车辆上的成像设备，所述成像设备对车辆周围区域内的图像进行捕捉，所述成像设备所包含的视野在水平方向宽于垂直方向；

电子控制单元，包括：

存储预定掩模图像的掩模图像存储部分；以及

合成图像部分，所述合成图像部分将所述成像设备捕捉到的视频与从所述掩模图像存储部分中读取出的掩模图像进行合成，从而生成合成视频；以及

设置在车辆乘员车厢内的显示设备，所述显示设备包括用于显示所述合成视频的显示屏，

其中所述掩模图像包括：

沿着所述显示屏的上侧进行显示的上掩模；以及

沿着所述显示屏的下侧进行显示的下掩模；以及

在对应于显示屏垂直方向的第一方向上位于所述上掩模和下掩模之间的间隔，所述间隔在对应于显示屏横向的第二方向上朝中央区域变窄，而朝两端加宽。

2.如权利要求1所述的车辆周围环境观察装置，其中所述上掩模包括：

沿着所述显示屏上侧进行显示的上掩模区；以及

显示在所述显示屏中央的中央掩模区，

其中在第一方向上位于所述上侧掩模区和下侧掩模区之间的所述间隔朝中央区域变窄，而朝两端加宽，以及

其中通过将所述中央掩模区连接至上侧掩模区的中央处，使所述上侧掩模区和中央掩模区整体进行显示。

3.如权利要求2所述的车辆周围环境观察装置，其中

所述电子控制单元还包括：

存储图形图像的图形图像存储部分，所述图形图像由用于模拟车辆外形的车辆图像和比照所述车辆图像而显示成像设备的水平可视范围的可视范围图像结合而成；以及

其中合成图像部分将从所述图形图像存储部分中读取的图形图像叠加在由合成操作形成的合成视频的中央掩模区上。

4.如权利要求1所述的车辆周围环境观察装置，其中所述下掩模大体弯曲为圆弧形，从而在第一方向上位于所述显示屏的下侧掩模和上侧掩模之间的间隔朝中央区域变窄，而朝两端加宽。

Images