TW201527149A - 車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

一種車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置，透過偵測車輛動態的步驟取得車輛之移動方向及位置資訊，驅動一攝影機自動攝取車輛轉彎時的視覺死角區域，以協助駕駛者提升行車安全，包含：一車輛動態感測器，用於取得車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊；一控制器，依據前述的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊產生一調整訊號；一攝影機，用於攝取視覺死角區域之影像；一伺服機構，與控制器電連接，依據調整訊號驅動攝影機轉動，以調整攝影機之拍攝視角；以及一顯示器，與攝影機電連接用於顯示攝影機攝取之影像。

Description

車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置

本發明是有關於一種車輛轉彎之視覺死角的攝影方法及其裝置，特別是一種可以在大型車輛轉彎時輔助車輛駕駛者監控視覺死角的車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置。

已知有許多的輔助裝置用於協助駕駛者觀察車輛周圍的路況或環境情況，但是對於車輛的駕駛者而言每一種車輛仍然存在特定的視覺死角區域，特別是車輛在轉彎時的內輪差更容易產生視覺死角區域，這種情形對於車長較大的大型車輛例如半聯結車(一般所稱的貨櫃車即屬此種車輛)最為嚴重。一輛聯結有20呎長之貨櫃的半聯結車的全長約為14公尺(M)，而聯結有40呎長之貨櫃的半聯結車的全長更可達20公尺(M)，由於半聯結車係由一部曳引車與一輛重型半拖車所組成之車輛，在轉彎時曳引車的前輪軌跡和其後方聯結之重型半拖車(裝載貨櫃的部份)的後輪軌跡的差距，使得半聯結車因為內輪差而產生的視覺死角區域範圍極大，而且在半聯結車轉彎的過程中，駕駛者所在的曳引車的後視鏡令駕駛者在轉彎的過程中無法全程看到大部份內輪差的範圍，所以半聯結車很容易因為駕駛者看不到視覺死角區域而造成令人遺憾的交通事故。

為了輔助車輛駕駛者觀看車輛的視覺死角區域，已有許多相關的技術被提出，在已核准公告的中華民國發明專利I333904”汽車輔助視訊 告警裝置”，利用多組影像擷取元件分別擷取汽車之左前、右前、左後、右後及正後方的影像，透過一視頻辨識單元辨識影像，在影像中的移動物體、異常狀態、車後方是否有移動物體或有物體快速變大時，透過切換的方式將影像顯示於一顯示器將影像輸入，以及利用聲光警報提示駕駛人。已核准公告的中華民國發明專利I405682”利用燈號訊號啟動之車側影像輔助系統”，係依據車輛之左方向燈號、右方向燈號、倒車燈號和警示燈號啟動時的啟動訊號，在一預設的臨界時間後啟動二個分設於左右車側的攝影裝置攝取對應車側的影像，再將影像顯示於顯示器裝置。以上的已知技術需要多個影像擷取元件或攝影裝置，而且攝影裝置的攝影視角固定不動，無法自動調整攝影機對車輛轉彎時的視覺死角進行監視攝影，不適用於具有較大車長的大型車輛。

在已核准公告第588003號的中華民國發明專利”應用於車外狀況監視器之監視範圍調整裝置及方法”，利用一偵測器因應輪胎之轉向幅度大小、車輛方向盤之轉向幅度大小、車輛上之電子羅盤或是全球定位系統之輸出信號產生一調整信號，再利用一控制器因應調整信號之變化而使車外狀況監視器由一監視範圍啟始位置改變到至少兩種不同監視範圍之工作位置。此一已知技術可以將車外狀況監視器的監視範圍改變到至少兩種不同監視範圍，其監視範圍的調整仍有預定的位置，而非線性的連續調整監視範圍；另一方面，要取得車輛之輪胎的轉向幅度或是方向盤的轉向幅度，由於涉及車輛之輪胎和方向盤的機械運動的偵測，在實施上較為麻煩，再一方面，車輛的方向盤或是輪胎的轉向運動與車體的轉彎動作，在車輛的轉彎過程並非一直維持正相關的關係，具體而言，車輛的車體在未完全 通過轉角時，輪胎和方向盤就已開始反向的回正操作，尤其是半聯結車這種車身長度較大的車輛，曳引車在轉彎後開始直線行駛時，後側的重型半托車的車體可能還處於轉向運動中，甚至還未完全離開內輪差所造成的視覺死角區域，如果依據輪胎和方向盤的轉向幅度大小立即調整車外狀況監視器的監視範圍，可能會有在車輛尚未完成轉向運動前，就提早調整回復並離開監視範圍的問題；另依方面，以民用的全球定位系統(GPS)而言，其定位精度大約在10公尺(M)的範圍，因此，依據GPS的信號調整車外狀況監視器的監視範圍在實用上仍有很大的誤差，恐難以即時獲得準確的監視範圍。

本發明的目的之一在提供一種可以在大型車輛轉彎時輔助車輛駕駛者監控視覺死角的車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置。

本發明車體轉向感應輔助攝影方法的一實施例包含：在車輛設置一可以調整拍攝視角的攝影機，並利用攝影機以一預設之初始拍攝視角攝取視覺死角區域之影像；顯示攝影機攝取之影像於一顯示器；利用一陀螺儀(gyroscope)、一線性加速度感測器(G-sensor)和一全球定位系統(GPS)取得車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊；以及提供一控制器，利用控制器對車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊進行處理，依據處理結果調整攝影機之拍攝視角。

在本發明車體轉向感應輔助攝影方法的一實施例中，包含：依據方位角資訊的變動量開始調整攝影機之拍攝視角，以及依據方位角資 訊的變動量連續調整攝影機之拍攝視角。

在本發明車體轉向感應輔助攝影方法的一實施例中，包含：在轉彎車輛駛離轉彎路口一段預設之距離後，將攝影機之拍攝視角回復至初始拍攝視角並停止。

本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例，包含：一車輛動態感測器，用於取得車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊；一控制器，依據前述的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊產生一調整訊號；一攝影機，裝置於車體之外側以一預設之初始拍攝視角攝取車輛之視覺死角區域的影像；一伺服機構，與控制器電連接，依據調整訊號驅動攝影機轉動，以調整攝影機之拍攝視角；以及一顯示器，與攝影機電連接用於顯示攝影機攝取之影像。

在本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例中，車輛動態感測器包含一陀螺儀、一線性加速度感測器和一全球定位系統，用於取得車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊。

在本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例中，攝影機係為一種紅外線攝影機且包含一紅外線發射元件。

在本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例中，攝影機及伺服機構係裝設於車輛之車體右側車外的後視鏡。

有關本發明的其他功效及實施例的詳細內容，配合圖式說明 如下。

10‧‧‧車輛動態感測器

11‧‧‧陀螺儀

12‧‧‧線性加速度感測器

13‧‧‧全球定位系統

20‧‧‧控制器

30‧‧‧攝影機

31‧‧‧數位影像記錄器

40‧‧‧伺服機構

50‧‧‧顯示器

60‧‧‧後視鏡

61‧‧‧支撐架

A1‧‧‧初始拍攝視角的拍攝範圍

A2~A4‧‧‧拍攝範圍

D1‧‧‧距離

D2‧‧‧預設之一段距離

H‧‧‧曳引車

L1‧‧‧攝影機之拍攝軸線

L2‧‧‧車體軸線

P1‧‧‧基準位置

P2‧‧‧曳引車所在位置

P3‧‧‧開始右轉的位置

第1圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影方法的一實施例的步驟流程圖。

第2圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例的功能方塊圖。

第3圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例構造圖，顯示攝影機及伺服機構裝設車輛之車體右側車外的後視鏡。

第4圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例構造圖，繪示後視鏡、顯示器和駕駛者的位置關係。

第5A圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置的一動作示意圖。

第5B圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置的一動作示意圖。

第5C圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置的一動作示意圖。

第5D圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置的一動作示意圖。

第5E圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置的一動作示意圖。

第6圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置的一動作示意圖。

第7圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的另一實施例的功能方塊圖。

首先請參閱第1圖，本發明車體轉向感應輔助攝影方法的一實施例的步驟，包括：在車輛設置一可以調整拍攝視角的攝影機，並利用攝影機以一預設之初始拍攝視角攝取視覺死角區域之影像；顯示攝影機攝取之影像於一顯示器； 利用一陀螺儀、一線性加速度感測器和一全球定位系統取得車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊；以及提供一控制器，利用控制器對車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊進行處理，依據處理結果調整攝影機之拍攝視角。

請參閱第2圖，為本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例的功能方塊圖，透過車體轉向感應輔助攝影裝置實現上述方法的步驟。

本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的一實施例，包含：一車輛動態感測器10，包含至少一陀螺儀11、一線性加速度感測器12和一全球定位系統13，用於取得車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊；一控制器20，依據前述的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊產生一調整訊號；一攝影機30，裝置於車體之外側以一預設之初始拍攝視角攝取車輛之視覺死角區域的影像；一伺服機構40，與控制器20電連接，依據調整訊號驅動攝影機30轉動，以調整攝影機30的拍攝視角，伺服機構40的一種實施方式可以是微型的伺服馬達機構；以及一顯示器50，與攝影機30電連接用於顯示攝影機30攝取之影像。

攝影機30的一種實施方式可以是一種紅外線攝影機攝影機30，也可以是附設有紅外線發光元件(如紅外線發光二極體)的紅外線攝影機30，攝影機30的另一種實施方式是數位影像擷取裝置，例如採用光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)和互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)其中任一種影像感測器的攝影機30。在本發明的另一種實施例，如第7圖所示其中還可以設置一數位影像記錄器31(DVR)，數位影像記錄器31與攝影機30連接用以記錄攝影機攝取的影像，進而能實現行車記錄器的功能；攝影機30和伺服機構40的實施方式可以採用有線連接，或是利用無線傳輸的方式和控制器20連接，透過無線傳輸的方式控制伺服機構40，以及將攝影機30拍攝的影像傳輸給控制器20和數位影像記錄器31。

以左駕(駕駛者位於左側)的車輛而言，車輛在轉彎特別是右轉時，視覺死角區域係位於車輛的右側，因此攝影機30可以裝設在車輛的車體右側車外用於攝取車輛右側的影像，同理，對於右駕的車輛而言，視覺死角區域係在車輛左轉彎時出現在車輛的左側，因此攝影機30將會裝設在車輛的車體左側車外；在本發明方法的一種實施方式，係以左駕的車輛為例作進一步的說明，本發明係將攝影機30裝設於車輛之車體右側車外的後視鏡60附近的位置(見第3圖)，具體而言，可以裝設在不影響駕駛者觀看後視鏡的位置，例如大型車輛之後視鏡的支撐架61，透過向外伸出車體一段距離的支撐架61令攝影機30獲得較佳的拍攝範圍。

以半聯結車為例，在本發明的一實施方式中，攝影機30預設之初始拍攝視角所能拍攝的範圍A1可與後視鏡相同或接近，換言之，如第5A圖所示，攝影機30之初始拍攝視角的拍攝範圍A1和駕駛者透過後視鏡沿著車輛之車體右側向後延伸的視覺範圍相同或接近；在本發明的一實施例中，顯示器50可安裝在駕駛者觀看後視鏡之同時可以目視看到的視野為佳，如第4圖所示，以左駕(駕駛者位於左側)的車輛而言，顯示器50係可安 裝在駕駛室中介於駕駛者和右側後視鏡60之間的位置，駕駛者觀看右側後視鏡60的同時也能方便的觀看到攝影機30拍攝到的影像，大幅提高了行車的安全性。

依據本發明的一較佳實施方式，車輛動態感測器10係以取得車輛之車頭的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊為佳，具體而言，以半聯結車為例是取得曳引車(駕駛者所乘坐的車頭)的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊，其中的方位角資訊係為曳引車之行駛方向的角度變化量，因此在本發明的一實施例中，車輛動態感測器10如第4圖所示，可以裝設在車輛的車頭位置或是駕駛室的前擋風玻璃的內側中央位置。

線性加速度感測器12主要是提供速度和位移的資訊，而陀螺儀11提供方位角(Heading)資訊，這些感測器所提供的資訊經過控制器20的處理和演算輸出車輛的定位資訊如NMEA(National Marine Electronics Association)格式；取得定位資訊的一種實施方式是透過航位推算(Dead Reckoning,DR)的方式取得，分別利用線性加速度感測器12和陀螺儀11所偵測到的行車距離(Traveling Distance)和旋轉率(Turn Rate)經過計算後即可獲得；定位資訊的一種實施方式是採相對定位(Relative Positioning)，相對定位是指目前所計算出來的位置和之前的位置有關。在本發明的一種實施方式，包含利用線性加速度感測器12和陀螺儀11所偵測到的行車距離和旋轉率以及全球定位系統13的位置資訊，經由控制器20處理與計算，獲得車輛所在位置的位置資訊。

依據本發明方法的一實施例，係在偵測到車輛開始轉彎時開始調整攝影機30的拍攝視角，以開始轉彎時車輛的所在位置作為基準位 置，在車輛轉彎的過程中持續計算車輛當前位置和基準位置之間的相對位置資訊，再依據相對位置資訊調整攝影機30的拍攝視角。

以下配合第5A圖至第5E圖說明本發明車體轉向感應輔助攝影方法及其裝置應用於半聯結車的運作情形；首先請參閱第5A圖，半聯結車在直行時(假設行駛方向為朝圖紙上方，其假設為北)，攝影機30之初始拍攝視角的拍攝範圍A1和駕駛者透過後視鏡沿著車輛之車體右側向後延伸的視覺範圍相同或接近，車輛動態感測器10偵測到半聯結車之曳引車H的移動方向保持往北直行的情形下，攝影機30將會維持在初始拍攝視角。

當半聯結車接近道路的轉彎位置，如第5B圖所示，首先由曳引車H開始向右轉彎(假設進行向右的90度轉彎)，車輛動態感測器10偵測到半聯結車之曳引車H的方位角開始產生變化，依據本發明方法會在偵測到車輛開始轉彎時，開始調整攝影機30的拍攝視角，調整的方式是漸近且逐步增加攝影機30之拍攝軸線L1和曳引車H之車體軸線L2之間的夾角θ 1，其中一種實施方式是以開始轉彎時的定位資訊將曳引車H的所在位置作為基準位置P1，隨著曳引車H持續轉彎的過程中(可由方位角的變化顯示曳引車H仍維持向右轉彎的趨勢加以判斷而得知)，計算車輛當前位置Pn和基準位置P1之間的相對位置資訊，再依據相對位置資訊調整攝影機的拍攝視角，換言之，控制器20會依據方位角資訊的變動量控制伺服機構40驅動攝影機30持續轉動，進而連續調整攝影機30之拍攝視角；如第5C圖所示，當曳引車H向右轉直到曳引車H和後方重型半托車T之間的夾角到達最大時，攝影機30的拍攝範圍A1將可包含視覺死角區域的範圍(圖中以斜線表示的陰影區域)。

如第5D圖所示，半聯結車的後方重型半托車T仍未完全通過 轉角時，曳引車H的輪胎和方向盤就已開始進行反向的回正操作，此時曳引車H的行駛方向也已漸漸趨向朝東方向的直行路徑，換言之，相對於基準位置P1而言，曳引車H的方位角變化亦逐漸趨緩，接著曳引車H的行駛方向會進行朝東方向的直行狀態，當車輛動態感測器10偵測到半聯結車之曳引車H的方位角不再產生變化，控制器20將會以此時曳引車H的所在位置P2作為新的基準位置，以所在位置P2為起點開始計算曳引車H離開所在位置P2的距離D1(如第5E圖所示)，並且在距離D1達到預設之一段距離D2後，由控制器20控制伺服機構40將攝影機30之拍攝視角回復至初始拍攝視角。然後在下一次偵測到車輛再次發生轉彎動作時，再次依據相同的方法步驟調整攝影機30的拍攝視角。實務上，由於車輛的車體長度因車輛種類之不同而有差異，例如：一輛聯結有20呎長之貨櫃的半聯結車的全長約為14公尺(M)，而聯結有40呎長之貨櫃的半聯結車的全長更可達20公尺(M)，因此，應在車輛全長通過轉彎處並且回到直線行駛後，才能將攝影機30的拍攝視角馳返回復至初始拍攝視角，因此，預設之一段距離D2應依車輛的全長決定較佳。

請參閱第6圖，說明裝配本發明車體轉向感應輔助攝影裝置的車輛在S形路線行駛的過程中，控制器20控制伺服機構40驅動攝影機30調整拍攝視角的情形。假設車輛在直線行駛到達位置P3後首先向右轉彎(朝向圖中的東方轉彎)，車輛動態感測器10偵測到半聯結車之曳引車H的方位角開始產生變化，而且方位角的變化顯示曳引車H仍維持向右轉彎的趨勢，依據本發明方法會在偵測到車輛開始轉彎時，開始調整攝影機30的拍攝視角，而且攝影機30的拍攝視角會隨著曳引車H之方位角而漸漸改變，在車輛行駛至位置P4時方向盤開始朝向反方向回正用以控制曳引車H轉為向左轉 彎(朝向圖中的北方轉彎)，此時車輛動態感測器10偵測到的方位角變化的趨勢表示曳引車H已改為向左轉彎而非先前向右轉彎的趨勢，控制器20控制伺服機構40停止驅動攝影機30的轉動，令攝影機30的位置維持不變，曳引車H由位置P4移動至位置P5的過程中，曳引車H持續保持向左轉彎的動作，由於攝影機30係裝置於支撐架61且未被伺服機構40驅動轉動，因此攝影機30的拍攝範圍會隨著曳引車H的轉向動作而變化，如第6圖中斜線表示的數個連續的拍攝範圍A2~A4；在通過位置P5後，方向盤再次朝向反方向回正用以控制曳引車H轉為向右轉彎(朝向圖中的北方轉彎)，此時車輛動態感測器10偵測到的方位角變化的趨勢表示曳引車H已改向右轉彎而非先前向左轉彎的趨勢，最後當曳引車H通過位置P6朝向北方直線行駛一段距離D1，並且在距離D1達到預設之一段距離D2後，由控制器20控制伺服機構40將攝影機30之拍攝視角回復至初始拍攝視角。

雖然本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

10‧‧‧車輛動態感測器

11‧‧‧陀螺儀

12‧‧‧線性加速度感測器

13‧‧‧全球定位系統

20‧‧‧控制器

30‧‧‧攝影機

40‧‧‧伺服機構

50‧‧‧顯示器

Claims (7)

1. 一種車體轉向感應輔助攝影方法，可以在大型車輛轉彎時輔助車輛駕駛者監控視覺死角區域，包含：在車輛設置一可以調整拍攝視角的攝影機，並利用該攝影機以一預設之初始拍攝視角攝取該視覺死角區域之影像；顯示該攝影機攝取之影像於一顯示器；利用一陀螺儀、一線性加速度感測器和一全球定位系統取得車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊；以及提供一控制器，利用該控制器對車輛移動的該方位角資訊、該速度資訊、該位移資訊和該位置資訊進行處理，依據處理結果調整該攝影機之拍攝視角。
2. 如申請專利範圍第1項所述之車體轉向感應輔助攝影方法，其中包含：在該方位角資訊的變動量表示車輛開始轉彎時開始調整該攝影機之拍攝視角，以及依據該方位角資訊的變動量連續調整該攝影機之拍攝視角。
3. 如申請專利範圍第1項所述之車體轉向感應輔助攝影方法，其中包含：在轉彎的該車輛駛離轉彎路口一段預設之距離後，將該攝影機之拍攝視角回復至該初始拍攝視角。
4. 一種車體轉向感應輔助攝影裝置，可以在大型車輛轉彎時輔助車輛駕駛者監控視覺死角區域，包含：一車輛動態感測器，包括至少一陀螺儀、一線性加速度感測器和一全球定位系統，用於取得車輛移動的方位角資訊、速度資訊、位移資訊和位置資訊；一控制器，依據該方位角資訊、該速度資訊、該位移資訊和該位置資訊產生一調整訊號；一攝影機，裝置於車體之外側以一預設之初始拍攝視角攝取車輛之該視覺死角區域的影像；一伺服機構，與該控制器電連接，依據該調整訊號驅動該攝影機轉動，以調整該攝影機的拍攝視角；以及一顯示器，與該攝影機電連接用於顯示該攝影機攝取之影像。
5. 如申請專利範圍第4項所述之車體轉向感應輔助攝影裝置，其中該攝影機及該伺服機構係裝設於車輛之車體右側車外的後視鏡。
6. 如申請專利範圍第4項所述之車體轉向感應輔助攝影裝置，其中該攝影機係為一種紅外線攝影機。
7. 如申請專利範圍第4項所述之車體轉向感應輔助攝影裝置，其中包含一數位影像記錄器，該數位影像記錄器與該攝影機連接用以記錄該攝影機攝取的影像。