TW201342320A - 交通工具輔助駕駛顯示方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭示一種交通工具輔助駕駛顯示方法，包括利用感應器群組以偵測至少包含交通工具周圍物件之距離的偵測資訊，利用環境重建單元依據偵測資訊進行環境重建處理以產生包含上視圖(鳥瞰圖)、側視圖或立體圖的圖示化環境畫面，以及利用顯示器以顯示圖示化環境畫面。環境重建單元包括物件圖示資料庫、物件座標轉換單元以及感應器位置資料庫，分別記錄物件辨識碼的圖示，將物件位置及物件距離轉換成相對應座標，以及紀錄感應器的位置以協助查詢各個感應器所感應之物件的所在位置。因此，可輔助駕駛員判斷交通工具周圍環境狀況以提高安全性。

Description

交通工具輔助駕駛顯示方法

本發明係有關於一種交通工具輔助駕駛顯示方法，尤其是提供鳥瞰圖、側視圖或立體圖以顯示交通工具之周圍狀況。

如何增進如汽車、機車、飛機或船隻等交通工具的安全、減少事故、減少視線死角，一直以來是業界的努力方向。而近年來，也確實有許多廠商開發不同的系統，可利用雷射、紅外線、超音波雷達、微波、無線電波、感光元件、攝影機，來偵測車輛周圍的車輛、行人、障礙物或危險，藉以提醒駕駛注意路況。例如，常用於倒車的超音波倒車輔助器、倒車影像顯示系統、富豪汽車(Volvo)的盲點資訊系統(BLIS)等。

以最常見的汽車為例，一般的汽車至少設置左側後視鏡、右側後視鏡、正後方後視鏡，用以將汽車的左後方、右後方、正後方的影像呈現給駕駛員，但還是會有很多視線死角無法被涵蓋，造成駕駛員誤判而導致交通事故。此外，汽車儀表板上還有很多燈號、指針或數字可提供車輛的操作狀況，比如轉彎燈號、手煞車燈號、車速、行駛里程、汽油存量，因此，駕駛員除了須注意各種後視鏡的影像以外，還要耗費相當的精神注意這些車內所顯示的訊息，並快速判斷所發生的狀況而調整對汽車的操控，比如煞車以防止追撞。

此外，現在的汽車常設置倒車影像系統藉顯示裝置提供後方影像以進一步減少視覺死角，或提供變換車道警示系統以防止變換車道撞到左右側汽車，或利用燈號提醒駕駛員左右方有車輛，或由左右邊的攝影裝置提供左右邊的影像畫面，或以聲音長短告知駕駛後方車輛的相隔距離。但是這些輔助方式都需要駕駛員自行觀看並辨識影像，或甚至必須偏離前方視線而低頭觀看，大幅增加發生事故的潛在風險，尤其是更增加駕駛員的視覺、聽覺及精神負擔。

總之，習用技術的主要缺點在於為了汽車安全，除了使用傳統的鏡子外，有愈來愈多的雷達、攝影機或感應器出現在汽車上，產生愈來愈多的螢幕、燈光、聲響給予汽車駕駛參考，所以駕駛也會愈來愈手忙腳亂、眼花撩亂，一旦緊急時，根本不知道是那邊發出的聲音，哪個燈光是代表什麼意義，不然就是觀看影像畫面，還要抬頭或低頭，看到螢幕還要花一點時間去了解影像中的危險所在。這種問題就常發生在飛機駕駛員身上，因為偵測器太多了，警示燈號或聲響太多了，最後因為太慌張了，無法判別問題，還是造成事故或碰撞損失。其實這些雷達、感應器和攝影機都有發揮他們的功能，只是回報或警示的方式太複雜，或沒有經過整合，讓駕駛無法即時反應。

使用這麼多的感應器來輔助駕駛，都是因為感應器都有不同的特性，有的偵測範圍小、有的反應快、有的需要很多功率、有的需要一直進行360度掃描、有的容易被干擾、有的怕強光或弱光，找不到一個完美、可以兼顧一切的感應器。亦即，不同的感應器都可以達到應有的個別目的，增加安全性，但是警示方式未經整合，會產生不同的燈示、聲響或畫面，反而導致訊息種類繁多而使駕駛員容易慌張而混淆出錯，而繁雜的飛機感應器與儀表板就是其中最極致的實例。

因此，需要一種交通工具輔助駕駛顯示方法，藉整合這些系統所提供的資訊以減輕駕駛負擔，加快駕駛的了解，讓駕駛可以正確反應，避免事故或碰撞損失，進而解決上述習用技術的問題。

本發明之主要目的在提供一種交通工具輔助駕駛顯示方法，包括利用感應器群組以偵測至少包含交通工具周圍物件之距離的偵測資訊，利用包括物件圖示資料庫以及物件座標轉換單元的環境重建單元依據偵測資訊進行環境重建處理以產生包含上視圖(鳥瞰圖)、側視圖或立體圖的圖示化環境畫面，以及利用顯示器以顯示圖示化環境畫面。

感應器群組可包含多個感應器，比如雷射感應器、紅外線感應器、超音波雷達感應器、微波感應器、無線電波感應器、感光元件、攝影機、射頻辨識器(RFID)等，用以從不同的位置偵測到交通工具的周圍物件，比如車輛、行人、道路邊界、車道線等。

物件圖示資料庫可記錄物件辨識碼所代表的圖示，而沒有物件辨識碼的未知物件是以另一特定圖示代表，且圖示可以是該物件的原始影像圖，也可以是任何形狀或顏色的圖示。物件座標轉換單元可依據所輸入的視圖、物件位置、物件距離，藉以獲得物件在該視圖的轉換座標。此外，對於安置於非固定位置的感應器，環境重建單元可進一步包括感應器位置資料庫，用以紀錄感應器在交通工具上的設置位置，並提供物件座標轉換單元參考，藉以修正物件的轉換座標。

顯示器所顯示的圖示化環境畫面係由容易辨識的色塊、圖案、線條以及符號表示所辨識的物件或未知的物件，並以鳥瞰圖、側視圖或立體圖的方式呈現，因此，本發明的交通工具輔助駕駛顯示方法可輔助交通工具的駕駛員正確判斷交通工具的周圍環境及行駛狀況，可提高安全性，降低人為疏失所造成意外事故。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方法式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本發明交通工具輔助駕駛顯示方法之操作流程示意圖。如第一圖所示，本發明的交通工具輔助顯示方法包括依序進行的步驟S10、S20及S30，用以產生圖示化環境畫面，輔助交通工具的駕駛員正確判斷周圍環境及交通工具的行駛狀況，進而提高安全性以避免因人為疏失所造成意外事故。

首先，本發明的交通工具輔助顯示方法係由步驟S10開始，利用設置於交通工具上的感應器群組，以偵測交通工具周圍的至少一物件，並產生偵測資訊，且以有線或無線的連接方式提供給環境重建單元，其中感應器群組可在交通工具的內部或外部，而偵測資訊可至少包括物件的物件位置及物件距離。感應器群組可包含多個感應器，比如雷射感應器、紅外線感應器、超音波雷達感應器、微波感應器、無線電波感應器、感光元件、攝影機、射頻辨識器(RFID)等。尤其是，該等感應器可配置於交通工具的不同位置用以從不同的位置偵測到交通工具周圍的物件，比如車輛、行人、道路邊界、車道線等。

感應器群組也可進一步包含多個雷射測距儀，其中每個雷射測距儀可朝不同方向打出雷射光而投射至周圍的物件，並同時可接收物件所反射的反射光，藉以測量在不同方向上的物件距離。此外，感應器群組更可進一步包括旋轉座，用以安置感應器，增加可偵測的有效範圍。

接著，進入步驟S20，利用環境重建單元依據偵測資訊進行環境重建處理，其中環境重建單元可包括物件圖示資料庫以及物件座標轉換單元。最後，在步驟S30中，利用顯示器接收圖示化環境畫面資訊，並顯示出相對應的圖示化環境畫面，供交通工具的駕駛員參考。

具體而言，步驟S20係包括分別或同時執行的步驟S21以及S23，其中在步驟S21中，利用物件圖示資料庫記錄物件的代表圖示，而在步驟S23中，利用物件座標轉換單元依據已設定的顯示模式而將步驟S10所產生的偵測資訊轉換成物件座標資訊，並參考物件的代表圖示，而整合形成圖示化環境畫面資訊。

上述的顯示模式可包含以上視圖(鳥瞰圖)、側視圖或不同觀看角度的立體圖而顯示的模式，而代表圖示可包含色塊、圖案、線條、符號，或該物件的原始影像圖。例如，在第二圖的鳥瞰圖中，是以方塊代表汽車，而以直線條代表車道，其中每個汽車可具有不同的顏色，比如位於中間車道的汽車為本發明的交通工具，並以藍色方塊表示，而左右二側車道中的汽車是以綠色方塊表示，且右前方的汽車離交通工具最近，而左後方的汽車離交通工具最遠。另以第三圖的側視圖為例，本發明的交通工具為飛機，在飛機的前方有一未知的阻礙物，可能為標示牌、搬運車、貨架或貨櫃，且其高度係低於飛機的機翼高度，比如阻礙物的高度為8公尺，而機翼高度為10公尺，因此飛機的駕駛可清楚判斷在飛機行駛時機翼不會撞上位於側邊的阻礙物。另一實例為如第四圖所示的立體圖，其中以立體方塊代表汽車，而以斜線代表車道，其餘特徵如同第二圖。

上述的影像辨識器可用以辨識攝影機所拍攝之周圍影像中的物件，並產生物件辨識碼。射頻辨識器可用以讀取安置於物件之射頻辨識標籤所包含的辨識資訊，並產生物件辨識碼，且物件辨識碼可包含偵測資訊中，並標示物件圖示資料庫中至少一物件所對應的代表圖示。

步驟S20可進一步包括步驟S25，且環境重建單元可進一步包括感應器位置資料庫，因此可利用感應器位置資料庫紀錄每個感應器在交通工具上的設置位置，並提供物件座標轉換單元參考，藉以修正物件座標資訊，改善物件座標的精確性，同時可協助查詢感應器感應之物件的位置。

為進一步具體說明本發明的特徵，將參閱第五圖，依據本發明方法中示範性實例的示意圖，其中交通工具10為汽車，並設置三種不同的感應器，分別為在交通工具10之前方的第一組感應器21，在交通工具10之左側的第二組感應器22，以及在交通工具10之右側的第三組感應器23。第一組感應器21可由攝影機及影像辨識器組成，第二組感應器22包括會旋轉的雷射掃描器或六支雷射測距儀，第三組感應器23包含3個分隔開的微波感應器，而環境重建單元的感應器位置資料庫會記錄這些感應器的位置以供查詢。

以前方的第一組感應器21來說，其感應方式就是攝影機提供影像，影像辨識器進行影像解析，以偵測出影像中的物件，比如車輛、行人、障礙物或車道線，然後將這些辨識到的物件之偵測資訊(至少包含物件辨識碼、距離、位置)，以有線或無線的連接方式提供給環境重建單元，而環境重建單元查詢相關資料庫，並在顯示器上以代表該位置的座標，用圖示或是該物件的原始小影像顯示出來。例如，前方辨識到左前方10公尺有一汽車物件30(距離10公尺、左前方)，地面上有2車道線物件40，分別在正中間(距離0公尺)以及左前方(距離15公尺)。

環境重建單元查詢物件圖示資料庫，得到以方塊圖示代表黃色汽車，且以黃色作為方塊圖示的顏色，並得到以黑線圖示代表車道線。環境重建單元查詢感應器位置資料庫，得知這組感應器在前方，所以這三個物件(車子、正中間車道線、左前方車道線)都在前方。環境重建單元查詢物件座標轉換庫，根據目前顯示模式，比如上視圖，亦即鳥瞰圖，而得到前方10公尺的汽車、前方0公尺的車道線、左前方15公尺的車道線的三個座標。因此，環境重建單元可經轉換處理而將上述資訊轉換成用於上視圖的座標資訊(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)，而在第六圖的相對圖示化環境畫面中，以上方座標資訊(X1，Y1)的黃色方塊圖示代表辨識到的黃色汽車，上方座標資訊(X2，Y2)(X3，Y3)用黑線圖示分別在正中間與左前方畫出2個車道線。

攝影機和影像辨識器回報物體距離的方式，只將物件與本交通工具的距離(多少畫素數量)，根據每個畫素代表真實距離來換算。所以，前方感應器是以攝影機和影像辨識器所構成，最後可產生整合性的圖示畫面。

此外，第二組感應器22可分別在六個不同角度(比如25.7°、51.4°、77.1°、102.9°、128.6°、154.3°)打出共六個雷射光，因此雷射掃描器可對左前方、左方中央、左後方進行掃描，並根據反射的情況，偵測出障礙物，也可得知障礙物的距離。如第五圖所示，左方有一輛摩托車50，所以左前方、左後方的四個雷射光光束雷射光(25.7°、51.4°、128.6°、154.3°)並未反射，而左方中央(77.1°、102.9°)的兩個雷射光束會有反射，且可由反射時間反推得知有一個物件在本交通工具的左方中央2公尺，所以直接回報環境重建單元左方中央2公尺有一個物件，但不知道該物件的辨識碼，因為雷射掃描器無法辨識物件的種類，所以環境重建單元歸類為未知物件。

環境重建單元查詢物件圖示資料庫，得到以黑色方塊圖示代表未知物，環境重建單元查詢感應器位置資料庫，得知這組感應器在左方，環境重建單元查詢物件座標轉換單元，根據目前顯示方式為上視圖，環境重建單元輸入的物件資訊為(上視圖，左方，2公尺)，經過轉換的輸出就變成第六圖中上視圖的座標資訊(X4,Y4)，所以環境重建單元就在上方(X4,Y4)用黑色方塊圖示代表辨識到的物件。

由於撞上不明物件也是一種事故，所以有時候物件的實際辨識碼並非必要，因此用黑色圖示標示之亦可。然而，如要真實知悉物件的身份，可以於左方架設攝影機和影像辨識器，實際辨識出物件辨識碼，或用類似RFID的技術，掃描物件的RFID標籤，得知左方物件的辨識碼，在真實於顯示器上顯示代表該物件(摩托車)的圖示，取代未知物件的黑色圖示。總之，感應器是雷射掃瞄器所構成，最後產生的一個整合的圖示畫面是可行的。

在第五圖中，第三組感應器23中的三微波感應器是分別安裝於右前方、右方中央和右後方。由於微波感應器也是一種根據反射的強弱或時間差，得以知悉周圍障礙物的遠近，所以藉由右前方、右後方收到的微波反射可得知在右前方、右後方距離障礙物60約1公尺，由右方中央微波的反射波可得知距離障礙物60約1.5公尺。這種感應器也是無法辨識物件辨識碼，所以也是以未知物件辨識碼回應。環境重建單元收到右前方微波感應器告知未知物件距離1公尺，收到右方中央微波感應器告知未知物件距離1.5公尺，收到右後方微波感應器告知未知物件距離1公尺。

接著，環境重建單元查詢物件圖示資料庫，得到以黑色方塊圖示代表這三個未知物件，環境重建單元查詢感應器位置資料庫，得知這組感應器在右前方、右方中央和右後方，環境重建單元查詢物件座標轉換單元，並根據目前顯示模式的為上視圖，所以環境重建單元輸入的物件資訊為(上視圖，右前方，1公尺)、(上視圖，右方中央，1.5公尺)、(上視圖，右後方，1公尺)，並經過轉換的輸出就變成上視圖的(X5，Y5)、(X6，Y6)、(X7，Y7)。所以在第六圖中，環境重建單元就在右方(X5，Y5)、(X6，Y6)、(X7，Y7)畫上三個黑色圖示，而產生一個有凹狀的黑色長條障礙物。這種感應器無法得知物件辨識碼，只能由形狀推測有可能是道路旁的護欄，或是一輛拖車(車頭與貨櫃之間有個凹狀形體)。

此外，因為環境重建單元掌握所有物件的位置與距離，也可以由簡單的距離作出警示。例如，系統設定左右方物件距離等於或小於1公尺，就是危險。因此，若發生時就於本交通工具與該物件之間加上一些簡單圖示，藉以直接顯示危險狀況，提醒駕駛注意。如在第六圖中，右前方、右後方的物件距離正好等於或小於1公尺，所以在交通工具及障礙物之間標示了兩個紅色星星符號”★”以代表危險。

無論如何，撞上不明物件，也是一種事故，所以有時候物件的實際辨識碼並非必要，用黑色圖示標示之亦可。然而，如要真實知悉物件的身份，可以於右方架設攝影機和影像辨識器，實際辨識出物件辨識碼，或用類似RFID的技術，掃描物件的RFID標籤，得知右方物件的辨識碼，在真實於顯示器上顯示代表該物件的圖示，取代未知物件的黑色圖示。總之，感應器是由多少數量的微波感應器器所構成，最後產生的一個整合的圖示畫面是可行的。而微波感應器的特性與紅外線、超音波雷達、微波、無線電波類似，所以結果也是可行的。

依據本發明的交通工具輔助駕駛顯示方法，步驟S30中所使用顯示器也可以為成本較低的燈號矩陣，例如常見的發光二極體(LED)矩陣，而此時環境重建單元中的物件圖示資料庫可以簡化，只要將不同的物件代表的圖示變成為燈號矩陣中的某些燈號，例如以3x2(長為3個燈，寬為2個燈)矩陣燈號來代表車輛，以1x20(長為20個燈，寬為一個燈)代表一條的道路線，而環境重建單元中的物件座標轉換單元轉換出來的座標就是燈號矩陣中的特定燈位置，例如座標(4，5)代表第四行和第五列的燈號，如此就可以利用便宜的燈號矩陣，用簡單燈號來代表辨識到的物件，達到顯示車輛周圍全部物件所在的位置與距離。

以上說明，不同感應器如何與環境重建單元溝通，環境重建單元針對不同感應器的特性，就算只得到物件的位置，也可以重建出一個整合圖示畫面，用圖示、顏色或原始物件的小影像來表示不同物件，來描述交通工具的周圍。要注意的是，以上說明中的環境重建單元是以何種圖示、何種顏色來代表偵測的物件並非本發明限定的地方。至於哪個方位的物件，在顯示器的那個位置也不侷限，例如，前方的物件也可以畫在下方，方便投射顯示，只要駕駛人員可以熟知顯示器上代表的意義即可。

因此，綜上所述，本發明的交通工具輔助駕駛顯示方法可藉整合感應器群組所提供的資訊，並顯示出可清楚表示交通工具周圍狀況的圖示化環境畫面，藉以減輕駕駛負擔，加快駕駛的了解，讓駕駛可以正確反應，避免事故或碰撞損失，改善安全性，提高整體效率。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10．．．交通工具

21．．．第一組感應器

22．．．第二組感應器

23．．．第三組感應器

30．．．汽車物件

40．．．車道線物件

50．．．摩托車

60．．．障礙物

S10．．．利用感應器群組產生偵測資訊

S20．．．進行環境重建處理

S21．．．利用物件圖示資料庫記錄物件的代表圖示

S23．．．利用物件座標轉換單元產生圖示化環境畫面資訊

S25．．．利用感應器位置資料庫協助查詢感應器感應之物件的位置

S30．．．利用顯示器以顯示圖示化環境畫面

第一圖顯示本發明交通工具輔助駕駛顯示方法之操作流程示意圖。

第二圖顯示依據本發明方法中鳥瞰圖的示意圖。

第三圖顯示依據本發明方法中側視圖的示意圖。

第四圖顯示依據本發明方法中立體圖的示意圖。

第五圖顯示依據本發明方法中示範性實例的示意圖。

第六圖顯示依據本發明方法中第五圖的相對圖示化環境畫面之示意圖。

S10．．．利用感應器群組產生偵測資訊

S20．．．進行環境重建處理

S21．．．利用物件圖示資料庫記錄物件的代表圖示

S23．．．利用物件座標轉換單元產生圖示化環境畫面資訊

S25．．．利用感應器位置資料庫協助查詢感應器感應之物件的位置

S30．．．利用顯示器以顯示圖示化環境畫面

Claims (8)

1. 一種交通工具輔助駕駛顯示方法，係用以輔助交通工具的駕駛人員辨識交通工具的周圍狀況，該交通工具輔助駕駛顯示方法包括：利用設置於該交通工具的一感應器群組，偵測該交通工具周圍的至少一物件，並產生一偵測資訊，其中該偵測資訊至少包括該至少一物件的物件位置及物件距離；利用一環境重建單元，以有線或無線的連接方式接收該偵測資訊，並依據該偵測資訊以進行環境重建處理，其中該環境重建單元包括一物件圖示資料庫以及一物件座標轉換單元，該物件圖示資料庫係用以記錄該至少一物件的代表圖示，該物件座標轉換單元依據已設定的一顯示模式而將該偵測資訊轉換成一物件座標資訊，並參考該至少一物件的代表圖示，藉以整合形成一圖示化環境畫面資訊；以及利用一顯示器接收該圖示化環境畫面資訊以顯示一圖示化環境畫面。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之交通工具輔助駕駛顯示方法，其中該顯示模式包含以上視圖(鳥瞰圖)、側視圖或立體圖而顯示的模式。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之交通工具輔助駕駛顯示方法，其中該感應器群組包含多個感應器，係用以安置於該交通工具的不同位置，藉以從不同位置偵測該交通工具的周圍物件，且該感應器係為雷射感應器、紅外線感應器、超音波雷達感應器、微波感應器、無線電波感應器、感光元件、攝影機、影像辨識器或射頻辨識器(RFID)，該影像辨識器係用以辨識該攝影機所拍攝之周圍影像中的該至少一物件，並產生一物件辨識碼，而該射頻辨識器係用以讀取安置於該物件之一射頻辨識標籤所包含的辨識資訊，並產生該物件辨識碼，且該物件辨識碼係用以包含該偵測資訊中，並標示該物件圖示資料庫中該至少一物件所對應的代表圖示。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之交通工具輔助駕駛顯示方法，其中該感應器群組進一步包含多個雷射測距儀，每個雷射測距儀係朝不同方向打出雷射光至該物件，並接收該物件所反射的反射光，藉以測量在不同方向上的該物件距離。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之交通工具輔助駕駛顯示方法，其中該代表圖示包含色塊、圖案、線條、符號、或該物件的原始影像圖。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之交通工具輔助駕駛顯示方法，其中該環境重建單元進一步包括一感應器位置資料庫，用以紀錄該等感應器在該交通工具上的設置位置，並提供該物件座標轉換單元參考，藉以修正該物件座標資訊。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之交通工具輔助駕駛顯示方法，進一步包括一旋轉座，用以安置該感應器，以增加偵測範圍。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之交通工具輔助駕駛顯示方法，其中該顯示器係用一燈號矩陣取代，該燈號矩陣包括發光二極體(LED)矩陣，且該物件圖示資料庫係紀錄用以代表不同物件之圖示的燈號。