JP2004505517A - オブジェクトの周囲を監視するための装置および方法 - Google Patents

オブジェクトの周囲を監視するための装置および方法 Download PDF

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Abstract

障害物検出システムを有する監視装置は、オブジェクトに固定された複数の検出装置と、評価ユニットと光学表示装置とを備えている。より効果的に周囲の状況を表示するために、２つの隣接する検出装置の視界は交差し、これらの検出装置の個別画像は結合されて１つの全体画像を形成し、オブジェクトは表示装置上で全体画像の中に投影され、全体画像の一部として表示される。

Description

本発明は、請求項１および１５の前提部分にそれぞれ従って、オブジェクトの周囲を監視するための装置および方法に関する。
【０００１】
公報ＧＢ　２３　３８　３６３　Ａ号より、車両の後尾に固定されたビデオカメラによって自動車の背後の領域を監視し、ビデオカメラによって供給される画像を運転席のモニタに表示することが知られている。この場合、ビデオカメラは車両のバックミラーの代わりとなり、特に、死角をなくして後部の完全な視野を保証することが意図されている。さらに、ビデオカメラの個々の画像は結合されてパノラマ画像を形成し、車両の背後のより広い領域が１つの画像として表示される。
【０００２】
ＧＢ　２３　３８　３６３　Ａ号に開示された監視装置は、１つまたは複数のバックミラーの代わりとして使用され、第一に、後部の比較的広い領域が全体画像に表示され、第二に、全体画像が運転席の、ドライバーの視界の中央領域に配置されたモニタに表示され、ドライバーはまっすぐ前方を向いたまま、背後の領域の様子がわかるという利点を提供する。
【０００３】
この配置の欠点は、各場合において、全体画像を形成するために組合された、個々のカメラによって記録される個々画像が車両の走行方向とはおよそ反対方向の様子であるため、とりわけ斜視的な歪みによって、車両の後尾に接近する障害物からの距離を概算するのに困難を伴うという点である。
【０００４】
本発明は、可能な限り簡単にオブジェクトの周囲の監視を行うという問題に基づいている。監視装置によって供給される画像は好ましくは、ほとんど歪みがなくかつ直接検出されうる方法で実際の状況を再現する。
【０００５】
この問題は請求項１および１５のそれぞれの特徴を有する発明に従って解決される。
【０００６】
新規の監視装置は、複数の障害物検出装置、具体的にはビデオカメラを備えており、少なくとも２つの隣接する検出装置は交差する視界を検出する。画像は、評価ユニットにおいて結合されて全体画像を形成し、画像の重複する領域や交差する領域は、評価ユニットにおいて考慮され、隣接する検出装置の夫々の表示間で連続したつなぎ撮りとして表示される。とぎれのない監視は交差する視界によって実行され、隣接する検出装置間で、目の届かない死角および／または領域は回避される。
【０００７】
最適な表示のために、監視されるオブジェクトは、全体画像の中に投影され、全体画像の一部として光学表示装置に表示される。その結果、表示装置は、監視されるオブジェクトと、監視されるオブジェクトの周囲の両方を表示し、周囲にあるすべての障害物または異物は、監視されるオブジェクトと光学的関係の状態に置かれる。監視者は、表示装置上の異物を参照して、監視されるオブジェクトの相対的位置を直ちに識別できる。光学表示装置に表示された全体画像は、この場合好ましくは、尺度および／または方向が正確な実際の状況の再現であり、この場合は特に、表示された車両の縦方向軸と横方向軸とが、実際の車両の対応する軸に一致する。
【０００８】
監視装置は好ましくは、例えば周囲の視界の交差領域からの同一画素が識別される点において自己調整構成である。
【０００９】
移動するオブジェクトおよび移動しないオブジェクトの両方、あるいはまた静止して配置されているオブジェクトを監視することが可能である。移動するオブジェクトの場合、特に通行している自動車やトラックなどの車両を監視することが考えられる。各場合において交差する視界を有する２つの直接隣接する光学的障害物検出装置からなる、複数の当該装置を相互接続し、さらなる検出装置の使用によって、原則的に任意に拡大されうる全体画像を生成するが、必要ならオブジェクトの周囲の全体領域、つまり車両の場合は、車両の周囲の全体領域が監視され、１つの全体画像として表示され、監視されるオブジェクトと関連させることができる。このような全体画像はパノラマ画像を示し、監視者、特にドライバーは、一目で監視されるオブジェクトの周囲の外部領域全体を検出できる。
【００１０】
検出装置の観察軸は好都合なことに地面に向かっており、その結果仮想視野からの画像に対応する全体画像が生成され、その中央に監視されるオブジェクトが位置付けられる。特に車両の場合においては、この全体画像は、監視者および／またはドライバーによって特に迅速かつ容易に検出される。
【００１１】
全体画像内で、監視されるオブジェクトは好ましくは、例えばオブジェクトの輪郭を単純なグラフィックで表示するなど、全体画像に投影される、人工的に生成された等化画像である。特に車両の場合において、検出装置は、オブジェクトに近接する見えない部分や死角をなくすために、オブジェクトの横縁もまた検出されるように位置付けられる。監視されるオブジェクトが中央に配置される場合でも、監視される領域の外側半径は十分大きく選択されるが、これは特にオブジェクトが動いているとき、少なくともゆっくりと走行しているときでも、突然現れた障害物を回避したりブレーキをかけたりする可能性をドライバーに与えるためである。障害物検出装置は好ましくは、監視されるオブジェクトに対し移動可能に取り付けられ、走行中または停車中に自動的に速度を上げたり、監視者がより大きな監視半径を要求したりするとパンアウトすることが可能であり、この場合、監視されるオブジェクトに対してすぐ近くの領域にある見えない部分を適宜含むことができる。検出装置としてカメラが使用される場合、視界の変化はカメラ画像のズーミングによっても実行される。１つまたは複数の検出装置による画像は、例えばジョイスティックや同様の操作要素によって様々に設定される。
【００１２】
赤外線、レーダ、または音響発振器に基づくカメラおよび走査システムなどの両方の光学システムが障害物検出装置として考えられる。障害物や異物は検出装置によって走査され、光学的に検出され、評価システムにおいて、監視されるオブジェクトの画像が投影される光学画像全体に変換される。
【００１３】
オブジェクトの監視はまた、表示装置上の永久的表示を不要とすることで背景機能として実現され、表示はトリガ条件が満たされたときにのみ起動される。例えば、背景機能は駐車中に車両を監視するために起動され、システムは検出装置の信号を評価することによって、車両および車両の周囲が表示装置に表示されおよび／または警告信号が生成されるか否かを自動的に判断する。
【００１４】
さらなる利点や好適な設計がさらなる特許請求の範囲から得られる。
【００１５】
以下の図面において、同一要素には同一の参照番号が付されている。
【００１６】
図１の斜視図において、トラクタ２とトラクタによって牽引されるセミトレーラ３とを備えたトレーラトラックとしての車両１が例示的に実施形態として示されている。車両１には、周囲を監視するための監視装置が取り付けられ、この監視装置は、複数のカメラ４から構成されている。各カメラ４からの画像は、車両１に沿って伝送され、評価のため評価ユニットに出力される。カメラ４からの個々の画像は評価ユニットにおいて結合されて１つの全体画像を形成し、ドライバーが直接見ることのできる場所に配置されたモニタに表示される。監視装置はカメラ４の視野に入ってくる障害物を識別することを可能にし、これによりドライバーはタイミングよく適切に障害物に反応することができる。
【００１７】
カメラ４は３６０度の視野を得るために、車両１の周囲に分散して配置される。カメラは車両の上部領域においてほぼ同じ高さに固定される。カメラの観察軸５は斜め下方に向かって地面を指している。カメラの観察方向が地面の方に傾斜しているために、各カメラ４において略楕円の視界６が地面に向けて生成されることになる。各場合において、２つの隣接するカメラは、それらの視界６が地面において交差するように互いに整列されている。これは隙間なく車両１の周囲に帯状の監視領域を生成する。隣接するカメラの視界６で交差する面は、評価ユニットにおいて１つの視界から次の視界へと連続的に鮮明な全体画像を生成するように考慮される。直接隣接するカメラ４の観察軸は、互いに実質的に平行に置かれるか、または小さい角度のみをカバーするのが好ましいが、これは隣接する視界６がほぼ同じ視野を有し、その結果、隣接する視界６の間に歪みが含まないか、もしくは、わずかしか生成されないことを保証するためである。
【００１８】
観察軸５は地面に垂直の方向を基準にして傾斜した角度を有している。カメラ４の観察軸５は一点で交差するか、または車両１に配置されかつ仮想視野をマークする比較的小さな仮想面を貫通する。この仮想視野は、車両１の上方に配置される単一のカメラ４＊によって、また車両１が論理的に可能な単一の視界６＊で記録されることによって、図２ａに象徴的に示されている。
【００１９】
図２ｂは、図１に示される個々の画像を結合したもので、仮想視野から車両１の全体画像を示し、この画像はドライバーのモニタ７上に表示される。車両１は全体画面８に投影され、人工的なグラフィックオブジェクトとして表示される。車両１の割合は好ましくは尺度が正確に全体画面８に挿入される。カメラによって検出される全体画像８内の障害物９はモニタ７上でドライバーによって直接認識される異物を構成し、具体的画像として表示され、車両１に対するその相対的位置および相対的角度位置は全体画像８から得られる。
【００２０】
カメラの代わりに、異物が直接視覚的に表示されないその他の検出装置、例えば赤外線、レーダ、又は音響装置が使用される場合、評価ユニットにおいて、異物の表示を意図する人工的なグラフィックオブジェクトを全体画像８に投影することが可能である。
【００２１】
車両の周囲の領域の上部の様子を可能な限り正確に表示するために、トラクタ２とセミトレーラ３との間の関節角αを判断する必要がある。第一の設計に従って、これは、それぞれ互いに重なり合うトラクタ２とセミトレーラ３の側縁１０および１１が光学的に判断される牽引の縁によって実行され、また関節角αに対する相補角を表す、縁１０と１１との間の角度βは評価ユニットにおいて判断される。関節角αは以下のように計算される：
α＝１８０°−β
図３ｂに示されるように、さらなる設計において、関節角αはまた、例えばトラクタ２に配置される測定装置１２を使用して、測定装置１２からセミトレーラ３の前部の横縁に照射されるビームｔ１およびｔ２の進行時間を測定することによる三角法によって判断される。関節角αはビームｔ１とｔ２の進行時間差から導かれる。
【００２２】
図３ｃから得られるように、関節角αはまた車両の関節軸の領域において、直接隣接する視界６の交差の割合から判断される。関節角αの関数である交差領域は車両の関節軸の領域に生成される。トラクタ２およびセミトレーラ３の相対的位置によって、交差領域Δ１およびΔ２は、トラクタ２とセミトレーラ３とが一直線に位置する場合よりも車両の対向する側面の関節軸の近傍において、それぞれ小さくなったり、大きくなったりする。関節角αはまた、それぞれ対向する交差領域Δ１およびΔ２の交差の割合における差から導かれる。しかしながら、単一の交差領域Δ１又はΔ２の交差の割合の情報のみを使用して関節角αを導くことも可能である。
【００２３】
図４に示される車両１には、例えば中庭への狭い入口に静止して配置された外部カメラ１４からの画像を受信する受信装置１３が設けられている。外部カメラ１４からの画像は、車両本体に取り付けられている障害物検出装置によって生成される画像に加えて考慮され、これらの画像と共に処理されて１つの全体画像を形成する。監視される領域は外部カメラ１４を考慮することによって拡大することができる。
【００２４】
図５は車両に設けられた２つの隣接するカメラ４の記録コーン１５を示している。記録コーン１５は各々、地面に対する視界６を生成し、２つの記録コーン１５の交差の割合は、地面の上方のカメラ４の高さと、記録コーン１５の円錐角γとの関数である。２つの記録コーン１５は地面の上方の高さＨのところで交差する。記録コーン１５内のすべての異物は光学的に検出され、全体画像に表示される。反対に、記録コーン１５の外側の、例えば高さＨより上方にあるカメラ間の空間に配置されている異物はもはや検出されない。
【００２５】
図６から分かるように、車両の周りの部分的領域のみを監視することは十分可能である。合計３つのカメラ４がセミトレーラ３の後尾領域に図６に従って配置され、そのうちの２つは対向する側面領域に、１つは車両の後部に配置される。すべてのカメラ４は車両の上縁の領域に配置され、カメラの観察軸は斜め下方に向けられている。
【００２６】
図７ａおよび７ｂは例示的実施形態におけるカメラ４として設計されているモバイル検出装置を示している。必要な監視カメラの数を最小限にとどめるために、各場合にセミトレーラを変更する場合には、監視システムを各場合において現在使用されているセミトレーラにのみ適合させることが必要である。図７ａおよび７ｂに示されるモバイルカメラシステムはこのために使用されうる。
【００２７】
図７ａにおいて、モバイルカメラ４、特に無線カメラには、送信ユニット１６と交換可能バッテリ１７とが備えられる。カメラは、好ましくは運転席に配置されているホルダ１８であって、かつカメラ４のバッテリ１７を交換するための電源ユニットが備えられているホルダ１８に吊り下げられる。充電後かつ必要な場合、モバイルカメラ４は車両の外側に配置されたホルダレール１９に挿入される（図７ｂ）。記録された画像は各カメラ４の送信ユニット１６を介して、車両に含まれる評価ユニットに送信され、そこで結合されて、１つの全体画像を形成し表示される。適宜、単一のカメラの画像のみを表示することが好ましい。静止監視装置に加えてモバイルカメラを提供することも可能である。
【００２８】
図８ａおよび８ｂは車両１のセンサ２０の異なる配置および整列を示している。図８ａに従って、車両の後尾領域を監視するために、赤外線または超音波のセンサ２０は車両１の後部下方領域に配置され、水平な観察軸５が配列される。そのため、車両１が向きを変えるときに、障害物９からの距離を判断できる。
【００２９】
図８ｂに従って、センサ２０は車両１の上縁の後尾領域に配置され、その観察軸５は後尾領域へと斜め下方に向けられている。この配置において、センサ２０の記録コーン内に置かれているすべての障害物および異物は地面に対して、センサ２０の高さまで検出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は運転席の上縁に固定された複数のカメラを有するセミトレーラを備えたトレーラトラックとセミトレーラの斜視図である。
【図２】図２ａは濃淡遠近法による監視装置の図を示している。図２ｂは光学表示装置に表示された全体画像を示している。
【図３】図３ａはトラクタから屈折したセミトレーラを備えた車両の概略図を示している。図３ｂは、図３ａに対応し、トラクタに対するセミトレーラの関節角を測定するための、トラクタ上の測定装置の図を示している。図３ｃは、図３ａに対応し、車両の対向する側面の複数の監視カメラの視界についての図である。
【図４】図４は、さらなる外部監視カメラによって移動中の車両を示している。
【図５】図５は２つの隣接するカメラの交差する空間観察コーンの図を示している。
【図６】図６は、各側面のカメラ、および後尾のカメラの各場合における車両の後尾領域からの詳細を示している。
【図７】図７ａおよび７ｂは取り付けおよび取り外し可能なカメラを備えたモバイル検出装置を示している。
【図８】図８ａは、水平観察軸が地面に平行な、後部領域に向けられた超音波または赤外線センサを有する車両の後尾領域の側面の図を示している。図８ｂは、図８ａに対応し、超音波または赤外線センサが地面に向かって斜め下方に向けられている図を示している。

Claims (15)

  1. オブジェクトに固定された複数の障害物検出装置と、前記障害物検出装置によって記録された、障害物の少なくとも１つの画像を評価および／または生成するための評価ユニットと、前記画像を表示するための光学表示装置とを備えている障害物検出システムによってオブジェクトの周囲を監視するための装置であって、２つの隣接する障害物検出装置の視界（６）が交差し、隣接する障害物検出装置の個別画像は結合されて１つの明瞭な全体画像を形成し、前記オブジェクトは前記光学表示装置上で前記全体画像に投影されてかつ前記全体画像の一部として表示されることを特徴とする装置。
  2. 前記オブジェクトが車両（１）であることを特徴とする、請求項１に記載される装置。
  3. 前記オブジェクトが静止状態で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載される装置。
  4. 前記障害物検出装置が、３６０度の全体画像を示すために、前記オブジェクトの周縁に渡って分散されて配置されていることを特徴とする、請求項１乃至３のうちの１つに記載される装置。
  5. 互いに直接隣接して配置された２つの障害物検出装置の観察軸が実質的に互いに平行であることを特徴とする、請求項１乃至４のうちの１つに記載される装置。
  6. すべての前記障害物検出装置の観察軸が地面の方に向けられていることを特徴とする、請求項１乃至５のうちの１つに記載される装置。
  7. 前記オブジェクトが人工的に生成された等化画像として前記光学表示装置に表示されることを特徴とする、請求項１乃至６のうちの１つに記載される装置。
  8. 少なくとも１つの障害物検出装置が光学カメラ（４）として設計されることを特徴とする、請求項１乃至７のうちの１つに記載される装置。
  9. 少なくとも１つの障害物検出装置が赤外線走査システムとして設計されることを特徴とする、請求項１乃至８のうちの１つに記載される装置。
  10. 少なくとも１つの障害物検出装置がレーダシステムとして設計されることを特徴とする、請求項１乃至９のうちの１つに記載される装置。
  11. 少なくとも１つの障害物検出装置が音響システムとして設計されることを特徴とする、請求項１乃至１０のうちの１つに記載される装置。
  12. 前記光学表示装置がモニタ（７）であることを特徴とする、請求項１乃至１１のうちの１つに記載される装置。
  13. 少なくとも１つの障害物検出装置が可動的に、特に旋回可能に前記オブジェクトに配置されていることを特徴とする、請求項１乃至１２のうちの１つに記載される装置。
  14. その信号が前記評価ユニットに送信されることが可能な、前記オブジェクトの外側に配置される少なくとも１つの外部障害物検出装置が提供されることを特徴とする、請求項１乃至１３のうちの１つに記載される装置。
  15. 障害物検出システムによってオブジェクトの周囲を監視するための方法、特に、前記オブジェクトの隣接領域から画像が生成されて光学的に表示される、先行の請求項のうちの１つに従った装置を操作するための方法であって、相互に交差する視界を有する複数の個別画像が生成され、前記個別画像は結合されて１つの全体画像を形成し、前記オブジェクトが前記全体画像に投影されて、前記全体画像の一部として光学的に表示されることを特徴とする方法。
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