TW201524813A - 車輛輔助系統及車輛輔助方法 - Google Patents

Abstract

一種車輛輔助方法，該方法包括：回應用戶對一輸入單元的操作，獲取在偵測到用戶對該輸入單元操作至對一方向盤的操作期間內一攝像裝置攝取的若干張連續的場景圖像；將該些獲取的場景圖像建立成相應的三維模型；根據用戶對該輸入單元的操作來確定該車輛的轉彎的方向，確定是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方；在是時，確定該可移動物體的移動速度；至少根據該確定的可移動物體的移動速度來確定該車輛的能轉彎的角度；及控制一驅動單元驅動一制動單元限制車輪的最大轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。

Description

車輛輔助系統及車輛輔助方法

本發明涉及一種車輛輔助系統及車輛輔助方法，尤其涉及一種在車輛轉彎時能防止發生交通事故的車輛輔助系統及車輛輔助方法。

駕駛員在駕駛車輛時，需要時刻注意車輛四周的環境，特別地，當駕駛員需要改變車輛的行駛方向時，應特別注意車輛後方是否存在可移動物體，並只有在車輛後方的可移動物體與車輛之間的距離足夠大時，駕駛員才會改變車輛的行駛方向。但是，當駕駛員未注意到車輛後方的可移動物體，或者在判斷車輛後方的可移動物體與車輛之間的距離失誤時，將可能造成車輛後方的可移動物體撞上該車輛，從而發生交通事故。

鑒於以上內容，有必要提供一種車輛輔助系統及車輛輔助方法，能在車輛轉彎時防止發生交通事故。

一種車輛輔助系統，該系統包括：一影像獲取模組，用於回應用戶對一輸入單元的操作，獲取在偵測到用戶對該輸入單元操作至偵測到用戶對一方向盤操作的期間內一攝像裝置攝取的若干張連續的場景圖像；一三維建立模組，用於根據該影像獲取模組獲取的若干張場景圖像中的各個點到攝像裝置的距離，將該些獲取的場景圖像分別依次建立成相應的若干三維模型；一影像分析模組，用於根據用戶對該輸入單元的操作來確定該車輛的轉彎的方向，並將該些建立的三維模型與預存的若干可移動物體的三維模型進行比較確定是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方；一速度確定模組，用於在有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方時，根據該些建立的三維模型、一預先存儲的攝像裝置的圖像捕獲速度及一加速度感測器所偵測的車輛的速度來確定該可移動物體的移動速度；一角度確定模組，用於根據該確定的可移動物體的移動速度、該車輛的移動速度、一預先存儲的安全距離、一預先存儲的轉彎時間及在最後一個建立的三維模型中該車輛與可移動物體的距離差來確定該車輛的能轉彎的角度；及一執行模組，用於控制一驅動單元驅動一制動單元限制車輪的最大轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。

一種車輛輔助方法，該方法包括：回應用戶對一輸入單元的操作，獲取在偵測到用戶對該輸入單元操作至偵測到用戶對一方向盤的操作期間內一攝像裝置攝取的若干張連續的場景圖像；根據該影像獲取模組獲取的若干張場景圖像中的各個點到攝像裝置的距離，將該些獲取的場景圖像分別依次建立成相應的若干三維模型；根據用戶對該輸入單元的操作來確定該車輛的轉彎的方向，並將該些建立的三維模型與預存的若干可移動物體的三維模型進行比較確定是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方；在有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方時，根據該些建立的三維模型、一預先存儲的攝像裝置的圖像捕獲速度及一加速度感測器所偵測的車輛的速度來確定該可移動物體的移動速度；根據該確定的可移動物體的移動速度、該車輛的移動速度、一預先存儲的安全距離、一預先存儲的轉彎時間及在最後一個建立的三維模型中該車輛與可移動物體的距離差來確定該車輛的能轉彎的角度；及控制一驅動單元驅動一制動單元限制車輪的最大轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。

本發明藉由確定車輛後方的可移動物體的移動速度，並相應確定該車輛的能轉彎的角度，來控制該驅動單元驅動該制動單元限制車輪的最大轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度，從而能在車輛轉彎時防止發生交通事故。

圖1係本發明一車輛輔助裝置的方框示意圖。

圖2係如圖1所示的車輛輔助裝置的角度確定模組確定車輛的能轉彎角度的原理示意圖。

圖3係本發明一車輛輔助方法的流程圖。

如圖1所示，是本發明一實施方式的車輛輔助裝置1的應用方框示意圖。該車輛輔助裝置1應用於一車輛上。該車輛輔助裝置1外接於一輸入單元2、一攝像裝置3、一加速度感測器4、一驅動單元5、一制動單元6、兩車輪7及一方向盤8。該車輛輔助裝置1包括一車輛輔助系統10。該車輛輔助系統10回應用戶對該輸入單元2的操作，根據該攝像裝置3所攝取的場景圖像確定該車輛的後方是否有可移動物體，並在該車輛的後方有可移動物體時，確定該可移動物體相對於該車輛的移動速度，並根據該加速度感測器4所偵測的車輛的移動速度來確定該可移動物體的移動速度，並根據該車輛的移動速度及該可移動物體的移動速度來確定該車輛的能轉彎角度，並控制該驅動裝置驅動該制動單元6限制該些車輪7的轉彎角度不大於該確定的車輛的能轉彎角度。該車輛輔助裝置1還包括至少一中央處理器20及一記憶體30。

在本實施方式時，該輸入單元2為一燈光控制桿（圖中未示），用於控制對應的方向燈（圖中未示）的點亮，來提示其他車輛或者人注意該車輛即將轉彎，如將燈光控制桿向前撥動控制右邊的方向燈亮而表示向右轉向，將燈光控制桿向後撥動控制左邊的方向燈亮表示向左轉向。其中，駕駛員在對該輸入單元2進行操作後才驅動該方向盤來控制該車輛轉彎。請參閱圖2，該攝像裝置3固定安裝於該車輛的後方，用於攝取該車輛後方的環境的圖像，並生成場景圖像。在本實施例中，所述攝像裝置3為一種深度攝影機（Depth-sensing Camera），如時間飛行（Time of Flight，TOF）攝影機，用於攝取場景圖像，該場景圖像中包括被攝物體的景深資訊。所述被攝物體的景深資訊是指被攝物體各點與攝像裝置3的距離資訊。

在本實施方式中，該車輛輔助系統10包括一影像獲取模組11、一三維建立模組12、一影像分析模組13、一速度確定模組14、一角度確定模組15及一執行模組16。該車輛輔助系統10的若干個模組的電腦處理程式被存儲在該記憶體30中，並被配置成由一個或多個中央處理器20執行，以完成本發明。該記憶體30用於存儲該攝像裝置3攝取的場景圖像。該記憶體30中還存儲有多個不同的三維可移動物體模型、該攝像裝置3的圖像捕獲速度、一安全距離及該車輛的轉彎時間。該些三維可移動物體模型藉由該類型攝像裝置3在執行本發明前所攝取的可移動物體影像所建立的。其中，可移動物體包括但不限於車輛和人。

該影像獲取模組11用於回應用戶對該輸入單元2的操作，獲取在偵測到用戶對該輸入單元2操作至偵測到用戶對該方向盤8操作的期間內，該攝像裝置3攝取的若干張連續的場景圖像。如前所述，該攝像裝置3攝取的每張場景圖像包括被攝物體的景深資訊，即被攝物體各點與該攝像裝置3的距離資訊。

該三維建立模組12用於根據該影像獲取模組11獲取的若干張場景圖像中的各個點到攝像裝置3的距離，將該些獲取的場景圖像分別依次建立成相應的三維模型。

該影像分析模組13用於根據用戶對該輸入單元的操作來確定該車輛的所轉彎的方向（如左邊），並根據該些建立的三維模型確定是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方。具體如下：該影像分析模組13將每個建立的三維模型與存儲於記憶體30中的若干個不同的三維可移動物體模型進行比較，來判斷是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方。如果每個三維模型的車輛的轉彎的方向的部分（如左部分）中至少存在與其中一個三維可移動物體模型相同的部分，則該影像分析模組13確定當前有可移動物體出現在該些建立的三維模型中的車輛的轉彎的方向的部分（如車輛的左後方）中，並確定該車輛的轉彎的方向的後方有可移動物體。如果該些三維模型的車輛的轉彎的方向的部分中任意一個三維模型中不存在與三維可移動物體模型相同的部分，則該影像分析模組13確定沒有可移動物體出現在該三維模型的車輛的轉彎的方向的部分中，並確定沒有可哥移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方。

該速度確定模組14用於在有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方時，根據該些建立的三維模型、該攝像裝置3的圖像捕獲速度及該加速度感測器所偵測的車輛的移動速度來確定該可移動物體的移動速度。具體的：該速度確定模組14選擇該若干個依次建立的三維模型中的任意兩個連續或不連續的三維模型，並確定該選擇的兩個三維模型中每一個三維模型的可移動物體與該攝像裝置3之間的最小距離，並根據該兩個選擇的三維模型的最小距離之間的差值確定該可移動物體在該兩個選擇的三維模型中與該攝像裝置3之間的距離的變化。該速度確定模組14還確定該兩個任意選擇的三維模型所對應的場景圖像之間的場景圖像的數量，根據該攝像裝置3的圖像捕獲速度來確定該攝像裝置3拍攝該確定的數量的場景圖像所經過的時間，並根據該確定的距離的變化及該確定的時間來確定該可移動物體相對於該車輛的移動速度。該速度確定模組14並獲取該加速度感測器4所偵測的車輛的速度，並確定該可移動物體的移動速度為該確定的可移動物體相對於該車輛的移動速度與該車輛的移動速度相加之和。其中，該可移動物體相對於該車輛的移動速度為該可移動物體與該車輛的移動速度的差值，可為一正值或一負值。

請參閱圖2，該角度確定模組15用於根據該確定的可移動物體的移動速度、該獲取的車輛的移動速度、該安全距離、該轉彎時間及在最後一個建立的三維模型中該車輛與可移動物體的距離差來確定該車輛的能轉彎的角度。具體的：該角度確定模組15根據公式d=x-a來確定該車輛的能拉近距離，即還可拉近的安全距離，其中，d代表該車輛的能拉近距離；x代表該車輛與可移動物體的距離差；a代表安全距離。該角度確定模組15根據公式d=(V2-V1cosθ)*t來確定該車輛的能轉彎角度，其中，d代表該車輛的能拉近距離，V2代表該可移動物體的移動速度，V1代表該車輛的移動速度，θ代表該車輛的能轉彎的角度，t代表該車輛的轉彎時間。

該執行模組16用於控制該驅動單元5驅動該制動單元6限制該車輪7的最大轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。

在本實施方式中，該車輛輔助裝置還外接於一角度獲取單元9，該角度獲取單元9用於獲取該方向盤8的轉動角度。該執行模組16用於在該方向盤8的轉動角度大於該確定的車輛的能轉彎的角度時，控制該驅動單元5驅動該制動單元6限制該車輪7的轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。

在本實施方式中，該執行模組16還用於在該方向盤8的轉動角度大於該確定的車輛的能轉彎的角度時，控制該驅動單元5驅動該制動單元6對該方向盤8施加額外的反抗作用力，來提示駕駛員不宜再繼續轉動方向盤8。

請參閱圖3，為本發明一實施方式的車輛輔助方法的流程圖。該車輛輔助方法應用於如圖1所示的車輛輔助系統10上。

在步驟S301中，該影像獲取模組11回應用戶對該輸入單元2的操作，獲取在偵測到用戶對該輸入單元2操作至偵測到用戶對該方向盤8操作的期間內，該攝像裝置3攝取的若干張連續的場景圖像。

在步驟S302中，該三維建立模組12根據該影像獲取模組11獲取的若干張場景圖像中的各個點到攝像裝置3的距離，將該些獲取的場景圖像分別依次建立成相應的三維模型。

在步驟S303中，該影像分析模組13根據用戶對該輸入單元的操作來確定該車輛的轉彎的方向（如左邊），並根據該些建立的三維模型確定是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方。具體如下：該影像分析模組13將每個建立的三維模型與存儲於記憶體30中的若干個不同的三維可移動物體模型進行比較，來判斷是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方。如果每個三維模型的車輛的轉彎的方向的部分（如左部分）中至少存在與其中一個三維可移動物體模型相同的部分，則該影像分析模組13確定當前有可移動物體出現在該些建立的三維模型中的車輛的轉彎的方向的部分（如車輛的左後方）中，並確定該車輛的轉彎的方向的後方有可移動物體。如果該些三維模型的車輛的轉彎的方向的部分中任意一個三維模型中不存在與三維可移動物體模型相同的部分，則該影像分析模組13確定沒有可移動物體出現在該三維模型的車輛的轉彎的方向的部分中，並確定沒有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方。

在步驟S304中，該速度確定模組14在有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方時，根據該些建立的三維模型、該攝像裝置3的圖像捕獲速度及該加速度感測器所偵測的車輛的移動速度來確定該可移動物體的移動速度。具體的：該速度確定模組14選擇該若干個依次建立的三維模型中的任意兩個連續或不連續的三維模型，並確定該選擇的兩個三維模型中每一個三維模型的可移動物體與該攝像裝置3之間的最小距離，並根據該兩個選擇的三維模型的最小距離之間的差值確定該可移動物體在該兩個選擇的三維模型中與該攝像裝置3之間的距離的變化。該速度確定模組14還確定該兩個任意選擇的三維模型所對應的場景圖像之間的場景圖像的數量，根據該攝像裝置3的圖像捕獲速度來確定該攝像裝置3拍攝該確定的數量的場景圖像所經過的時間，並根據該確定的距離的變化及該確定的時間來確定該可移動物體相對於該車輛的移動速度。該速度確定模組14並獲取該加速度感測器4所偵測的車輛的速度，並確定該可移動物體的移動速度為該確定的可移動物體相對於該車輛的移動速度與該車輛的移動速度相加之和。

在步驟S305中，該角度確定模組15根據該確定的可移動物體的移動速度、該獲取的車輛的移動速度、該安全距離、該轉彎時間及在該些建立的三維模型中的最後一個建立的三維模型中該車輛與可移動物體的距離差來確定該車輛的能轉彎的角度。具體的：該角度確定模組15根據公式d=x-a來確定該車輛的能拉近距離，即還可拉近的安全距離，其中，d代表該車輛的能拉近距離；x代表該車輛與可移動物體的距離差；a代表安全距離。該角度確定模組15根據公式d=(V2-V1cosθ)*t來確定該車輛的能轉彎角度，其中，d代表該車輛的能拉近距離，V2代表該可移動物體的移動速度，V1代表該車輛的移動速度，θ代表該車輛的能轉彎的角度，t代表該車輛的轉彎時間。

在步驟S306中，該執行模組16用於控制該驅動單元5驅動該制動單元6限制該車輪7的最大轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。

最後應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

1‧‧‧車輛輔助裝置

2‧‧‧輸入單元

3‧‧‧攝像裝置

4‧‧‧加速度感測器

5‧‧‧驅動單元

6‧‧‧制動單元

7‧‧‧車輪

8‧‧‧方向盤

10‧‧‧車輛輔助系統

20‧‧‧中央處理器

30‧‧‧記憶體

11‧‧‧影像獲取模組

12‧‧‧三維建立模組

13‧‧‧影像分析模組

14‧‧‧速度確定模組

15‧‧‧角度確定模組

16‧‧‧執行模組

9‧‧‧角度獲取單元

無

1‧‧‧車輛輔助裝置

2‧‧‧輸入單元

3‧‧‧攝像裝置

4‧‧‧加速度感測器

5‧‧‧驅動單元

6‧‧‧制動單元

7‧‧‧車輪

8‧‧‧方向盤

9‧‧‧角度獲取單元

10‧‧‧車輛輔助系統

11‧‧‧影像獲取模組

12‧‧‧三維建立模組

13‧‧‧影像分析模組

14‧‧‧速度確定模組

15‧‧‧角度確定模組

16‧‧‧執行模組

20‧‧‧中央處理器

30‧‧‧記憶體

Claims (10)

1. 一種車輛輔助系統，該系統包括：
   一影像獲取模組，用於回應用戶對一輸入單元的操作，獲取在偵測到用戶對該輸入單元操作至偵測到用戶對一方向盤操作的期間內一攝像裝置攝取的若干張連續的場景圖像；
   一三維建立模組，用於根據該影像獲取模組獲取的若干張場景圖像中的各個點到攝像裝置的距離，將該些獲取的場景圖像分別依次建立成相應的若干三維模型；
   一影像分析模組，用於根據用戶對該輸入單元的操作來確定該車輛的轉彎的方向，並將該些建立的三維模型與預存的若干可移動物體的三維模型進行比較確定是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方；
   一速度確定模組，用於在有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方時，根據該些建立的三維模型、一預先存儲的攝像裝置的圖像捕獲速度及一加速度感測器所偵測的車輛的速度來確定該可移動物體的移動速度；
   一角度確定模組，用於根據該確定的可移動物體的移動速度、該車輛的移動速度、一預先存儲的安全距離、一預先存儲的轉彎時間及在最後一個建立的三維模型中該車輛與可移動物體的距離差來確定該車輛的能轉彎的角度；及
   一執行模組，用於控制一驅動單元驅動一制動單元限制車輪的最大轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之車輛輔助系統，其中，該速度確定模組具體如下：
   選擇該若干個依次建立的三維模型中的任意兩個連續或不連續的三維模型，並確定該選擇的兩個三維模型中每一個三維模型的可移動物體與該攝像裝置之間的最小距離，並根據該兩個選擇的三維模型的最小距離之間的差值確定該可移動物體在該兩個選擇的三維模型中與該攝像裝置之間的距離的變化；
   確定該兩個任意選擇的三維模型所對應的場景圖像之間的場景圖像的數量，根據該攝像裝置的圖像捕獲速度來確定該攝像裝置拍攝該確定的數量的場景圖像所經過的時間，並根據該確定的距離的變化及該確定的時間來確定該可移動物體相對於該車輛的移動速度；及
   獲取該加速度感測器所偵測的車輛的速度，並確定該可移動物體的移動速度為該確定的可移動物體相對於該車輛的移動速度與該車輛的移動速度相加之和。
3. 如申請專利範圍第1項所述之車輛輔助系統，其中，該角度確定模組具體如下：
   根據公式d=x-a來確定該車輛的能拉近距離，其中，d代表該車輛的能拉近距離；x代表該車輛與可移動物體的距離差；a代表一存儲的安全距離；及
   根據公式d=(V2-V1cosθ)*t來確定該車輛的能轉彎角度，其中，d代表該車輛的能拉近距離，V2代表該可移動物體的移動速度，V1代表該車輛的移動速度，θ代表該車輛的能轉彎的角度，t代表一存儲的該車輛的轉彎時間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之車輛輔助系統，其中，在該方向盤的轉動角度大於該確定的車輛的能轉彎的角度時，該執行模組控制該驅動單元驅動該制動單元限制該車輪的轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之車輛輔助系統，其中，在該方向盤的轉動角度大於該確定的車輛的能轉彎的角度時，該執行模組控制該驅動單元驅動該制動單元對該方向盤施加額外的反抗作用力，來提示駕駛員不宜再繼續轉動方向盤。
6. 一種車輛輔助方法，該方法包括：
   回應用戶對一輸入單元的操作，獲取在偵測到用戶對該輸入單元操作至偵測到用戶對一方向盤的操作期間內一攝像裝置攝取的若干張連續的場景圖像；
   根據該影像獲取模組獲取的若干張場景圖像中的各個點到攝像裝置的距離，將該些獲取的場景圖像分別依次建立成相應的若干三維模型；
   根據用戶對該輸入單元的操作來確定該車輛的轉彎的方向，並將該些建立的三維模型與預存的若干可移動物體的三維模型進行比較確定是否有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方；
   在有可移動物體在該車輛的轉彎的方向的後方時，根據該些建立的三維模型、一預先存儲的攝像裝置的圖像捕獲速度及一加速度感測器所偵測的車輛的速度來確定該可移動物體的移動速度；
   根據該確定的可移動物體的移動速度、該車輛的移動速度、一預先存儲的安全距離、一預先存儲的轉彎時間及在最後一個建立的三維模型中該車輛與可移動物體的距離差來確定該車輛的能轉彎的角度；及
   控制一驅動單元驅動一制動單元限制車輪的最大轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之車輛輔助方法，其中，該方法還包括：
   選擇該若干個依次建立的三維模型中的任意兩個連續或不連續的三維模型，並確定該選擇的兩個三維模型中每一個三維模型的可移動物體與該攝像裝置之間的最小距離，並根據該兩個選擇的三維模型的最小距離之間的差值確定該可移動物體在該兩個選擇的三維模型中與該攝像裝置之間的距離的變化；
   確定該兩個任意選擇的三維模型所對應的場景圖像之間的場景圖像的數量，根據該攝像裝置的圖像捕獲速度來確定該攝像裝置拍攝該確定的數量的場景圖像所經過的時間，並根據該確定的距離的變化及該確定的時間來確定該可移動物體相對於該車輛的移動速度；及
   獲取該加速度感測器所偵測的車輛的速度，並確定該可移動物體的移動速度為該確定的可移動物體相對於該車輛的移動速度與該車輛的移動速度相加之和。
8. 如申請專利範圍第6項所述之車輛輔助方法，其中，該方法還包括：
   根據公式d=x-a來確定該車輛的能拉近距離，其中，d代表該車輛的能拉近距離；x代表該車輛與可移動物體的距離差；a代表安全距離；及
   根據公式d=(V2-V1cosθ)*t來確定該車輛的能轉彎角度，其中，d代表該車輛的能拉近距離，V2代表該可移動物體的移動速度，V1代表該車輛的移動速度，θ代表該車輛的能轉彎的角度，t代表該車輛的轉彎時間。
9. 如申請專利範圍第6項所述之車輛輔助方法，其中，該方法還包括：
   在該方向盤的轉動角度大於該確定的車輛的能轉彎的角度時，控制該驅動單元驅動該制動單元限制該車輪的轉彎角度為該確定的車輛的能轉彎的角度。
10. 如申請專利範圍第6項所述之車輛輔助方法，其中，該方法還包括：
    在該方向盤的轉動角度大於該確定的車輛的能轉彎的角度時，控制該驅動單元驅動該制動單元對該方向盤施加額外的反抗作用力，來提示駕駛員不宜再繼續轉動方向盤。