TW201529381A - 行車影像輔助系統 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種行車影像輔助系統，包括平面影像擷取單元、三維影像建置單元、控制單元以及顯示單元，控制單元連接於平面影像擷取單元以及三維影像建置單元，並用以依據平面影像擷取單元所截取的平面影像以及三維影像建置單元所建置的三維影像而產生行車輔助資訊，而顯示單元連接於控制單元，用以顯示相對應於行車輔助資訊的影像輔助畫面。

Description

行車影像輔助系統

本發明係涉及影像輔助系統的領域，尤其係關於一種行車影像輔助系統。

車輛是現代人代步的最佳選擇之一，而當到達目的地時，人們便需要停置車輛，一般來說，倒車的困難度會遠高於開車前進，因此在倒車入庫或是路邊停車時，常常會發生碰撞的意外，而隨著人們越來越重視行車便利性與安全性，現已有越來越多人會在車輛上設置倒車雷達系統或是倒車影像系統。

其中，倒車雷達系統會於設置在車輛後方的雷達靠近其他物體時發出警示音，而倒車影像系統則是藉由配備於車輛內的顯示器來顯示設置於車輛後方之攝像鏡頭所拍攝到的影像，駕駛人就可依據倒車雷達系統所發出的警示音以及顯示器所顯示的影像來進行倒車。

然而，目前的倒車雷達系統的雷達具有偵測的死角，而倒車影像系統的攝像鏡頭亦具有先天的限制如下：(1)在環境光線不足的地方，攝像頭無法正常的成像，導致顯示器的畫面看起來一片漆黑；(2)在低反差環境的地方，如雪地場景，障礙物與平地都被冰雪覆蓋，導致顯示器的畫面看起來一片雪白；(3)顯示器所呈現的平面(二維)影像無法顯示障礙物的遠近，導致駕駛人 發生誤判，如很近的鐵線以及遠方的電線杆從顯示器看起來極為相近，不容易分辨。

從以上的說明可知，就算車輛上配置有倒車雷達系統及倒車影像系統，駕駛人在倒車時仍容易發生行車意外。故，習知輔助駕駛人倒車的裝置及系統還具有改善的空間。

本發明之主要目的在提供一種行車影像輔助系統，特別是一種能夠結合平面影像以及三維影像的行車影像輔助系統。

於一較佳實施例中，本發明提供一種行車影像輔助系統，包括：一平面影像擷取單元，用以獲得一場景之一平面影像；一三維影像建置單元，用以建置該場景中之至少一物體的一三維影像；一控制單元，連接於該平面影像擷取單元以及該三維影像建置單元，用以依據該平面影像以及該三維影像中之至少一者而產生一行車輔助資訊；以及一顯示單元，連接於該控制單元，用以接收該行車輔助資訊，並顯示相對應於該行車輔助資訊之一影像輔助畫面。

1A‧‧‧行車影像輔助系統

1B‧‧‧行車影像輔助系統

2‧‧‧車輛

3‧‧‧場景

4‧‧‧平面影像

5‧‧‧三維影像

11‧‧‧平面影像擷取單元

12‧‧‧三維影像建置單元

13‧‧‧控制單元

14‧‧‧顯示單元

15‧‧‧場景判斷單元

31‧‧‧車輛

32‧‧‧兒童

33‧‧‧路燈桿

51‧‧‧三維影像

141‧‧‧影像輔助畫面

142‧‧‧影像輔助畫面

143‧‧‧影像輔助畫面

331‧‧‧桿座

A‧‧‧虛線區域

M‧‧‧虛線區塊

S1‧‧‧行車輔助資訊

S2‧‧‧行車輔助資訊

圖1：係為本發明行車影像輔助系統於一第一較佳實施例之系統方塊圖。

圖2：係為應用圖1所示行車影像輔助系統之車輛的側視圖。

圖3：係為應用圖1所示行車影像輔助系統之車輛的 後視圖。

圖4：係為欲停放在斜線區域的車輛於倒車時的後方場景。

圖5：係為平面影像擷取單元所截取到的平面影像。

圖6：係為三維影像建置單元所建置的全景三維影像。

圖7：係為圖1所示影像輔助系統之顯示單元於一第一較佳實施態樣中所顯示之影像輔助畫面的示意圖。

圖8：係為圖1所示影像輔助系統之顯示單元於一第二較佳實施態樣中所顯示之影像輔助畫面的示意圖。

圖9：係為圖1所示影影像輔助系統之顯示單元於一第三較佳實施態樣中所顯示之影像輔助畫面的示意圖。

圖10：係為圖9所示顯示單元被點擊後所顯示之影像輔助畫面的示意圖。

圖11：係為本發明行車影像輔助系統於一第二較佳 實施例之系統方塊圖。

請參閱圖1~圖3，圖1為本發明行車影像輔助系統於一第一較佳實施例之系統方塊圖，圖2為應用圖1所示行車影像輔助系統之車輛的側視圖，圖3為應用圖1所示行車影像輔助系統之車輛的後視圖。行車影像輔助系統1A包括平面影像擷取單元11、三維影像建置單元12、控制單元13以及顯示單元14。且控制單元13連接於平面影像擷取單元11、三維影像建置單元12以及顯示單元14。

其中，顯示單元14係安裝於車輛2內，且平面影像擷取單元11以及三維影像建置單元12設置於車輛2的後方，目的在於讓平面影像擷取單元11可擷取車輛2後方之場景的平面影 像，並使三維影像建置單元12可對車輛2後方之場景進行掃描，以建置車輛2後方之場景的三維影像。接者，控制單元13會依據平面影像擷取單元11所獲得的平面影像以及三維影像建置單元12所建置的三維影像而產生一行車輔助資訊S1，並予以傳輸至顯示單元14，使得顯示單元14能夠顯示相對於行車輔助資訊S1的影像輔助畫面供車輛2的駕駛人觀看，進而輔助車輛2的駕駛人進行倒車。

特別說明的是，三維影像建置單元12的用途是建立場景中之任一物體幾何表面的點雲(point cloud)，並靠這些點雲插補成任一物體的表面形狀；其中，三維影像掃描技術可類比為平面影像擷取技術，二者的視線範圍都是呈現圓錐狀，而二者不同之處在於平面影像擷取技術能夠獲得的是顏色資訊，而三維影像掃描技術則是能夠獲得三維影像建置單元12與場景中任一物體之表面的距離；目前三維影像掃描技術包含有雷射掃描技術、紅外線掃描技術以及超音波掃描技術等，惟其為熟知本技藝人士所知悉，在此即不再予以贅述。

此外，於本較佳實施例中，顯示單元14係為一觸控式液晶螢幕，且平面影像擷取單元11以及三維影像建置單元12呈上下排列關係，並大至位在車輛2後方的中央處，惟上述僅為一實施例，並不以此為限，熟知本技藝人士可依據實際應用需求進行任何均等的變更設計。

接下來以一場景為例來說明本案行車影像輔助系統1A。請參閱圖4~圖6，圖4示意了欲停放在虛線區域A的車輛2於倒車時的後方場景3，且場景3中的物體(障礙物)包括有位於虛線區域A後方的另一車輛31、兒童32以及路燈桿33；圖5示意了平面影像擷取單元11對場景3所截取到的平面影像4，且平面影像4中包含有任一物體的顏色資訊(圖中未標示)；而圖6示意了三維影像建置單元12於對場景3進行掃描的過程中因獲得三維影像建置單元12與場景3中之每一物體31~33的距離而建置的全景 三維影像5。

請參閱圖7，其為圖1所示影像輔助系統之顯示單元於一第一較佳實施態樣中所顯示之影像輔助畫面的示意圖，圖7示意了顯示單元14顯示相對應於行車輔助資訊S1的影像輔助畫面141，且行車輔助資訊S1是由控制單元13依據圖5所示平面影像4以及圖6所示三維影像5所產生；其中，影像輔助畫面141所顯示的內容為，平面影像4之每一物體31~33的各表面分別層疊上代表其與三維影像建置單元12之距離的顏色。

特別說明的是，為了更清楚說明圖7，圖7中僅三處有層疊顏色(斜條紋部份、直條紋部份以及橫條紋部份)，但在正常情況下，每一物體的每一表面皆會層疊其與三維影像建置單元12之距離的顏色。於本實施態樣中，圖7中之斜條紋部份、直條紋部份以及橫條紋部份分別代表紅色、綠色以及藍色，且紅色、綠色以及藍色分別代表的距離值為600cm、500cm以及400cm，如此一來，駕駛人就可參考影像輔助畫面141中的顏色來進行倒車。

較佳者，但不以此為限，當設置於車輛2後方的三維影像建置單元12因車輛2進行倒車而與場景3中任一物體的距離小於一預定值時，影像輔助畫面141中層疊在該物體上的顏色則會開始閃爍，如此一來，可警示駕駛人其駕駛的車輛2已逐漸逼近該物體，藉此以避免碰撞的發生。當然，警示駕駛人車輛2太靠近物體的方式並不以上述為限，熟知本技藝人士可依據實際應用需求而進行任何均等的變更設計，舉例來說，可變更設計為，行車影像輔助系統1A以聲音或語音播放的方式提醒駕駛人。

請參閱圖8，其為圖1所示影像輔助系統之顯示單元於一第二較佳實施態樣中所顯示之影像輔助畫面的示意圖，圖8示意了顯示單元14顯示相對應於行車輔助資訊S1的影像輔助畫面142,且行車輔助資訊S1是由控制單元13依據圖5所示平面影像4以及圖6所示三維影像5所產生；其中，影像輔助畫面142所顯示的內容為，平面影像4之每一物體31~33的各表面分別層 疊上代表其與三維影像建置單元12之距離的標註。

特別說明的是，為了更清楚說明圖8，圖8中僅三處有層疊標註，但在正常情況下，每一物體的每一表面皆會層疊其與三維影像建置單元12之距離的標註。於本實施態樣中，三個距離標柱分別為600cm、500cm以及400cm，如此一來，駕駛人就可參考影像輔助畫面142中的標註來進行倒車。

較佳者，但不以此為限，當設置於車輛2後方的三維影像建置單元12因車輛2進行倒車而與場景3中任一物體的距離小於一預定值時，影像輔助畫面142中層疊在該物體上的標柱則會開始閃爍，如此一來，可警示駕駛人其駕駛的車輛2已逐漸逼近該物體，藉此以避免碰撞的發生。當然，警示駕駛人車輛2太靠近物體的方式並不以上述為限，熟知本技藝人士可依據實際應用需求而進行任何均等的變更設計，舉例來說，可變更設計為，行車影像輔助系統1A以聲音或語音播放的方式提醒駕駛人。

請參閱圖9與圖10，圖9為圖1所示影像輔助系統之顯示單元於一第三較佳實施態樣中所顯示之影像輔助畫面的示意圖，圖10為圖9所示顯示單元被點擊後所顯示之影像輔助畫面的示意圖。圖9示意了顯示單元14顯示相對應於圖5所示之平面影像4的影像輔助畫面143；其中，當顯示單元14所顯示之影像輔助畫面143中的一區塊被駕駛人點擊後，顯示單元14會轉而放大顯示相對應於該區塊中之物體的三維影像5。

詳言之，於本實施態樣中，當圖9所示影像輔助畫面143上的虛線區塊M被點擊後，顯示單元14所顯示的影像輔助畫面143就轉換為相對應於該虛線區塊M上之路燈桿33之桿座331及其鄰近部分的三維影像，其如圖10所示；更佳者，但不以此為限，路燈桿33之桿座331及其鄰近部分的不同表面皆分別層疊上代表其與三維影像建置單元12之距離的顏色或標註，而為了更清楚說明圖10，代表距離的顏色或標註並未繪出；此外，關於顏色與標註的說明，其大致類似於先前第一與第二較佳實施態樣 中所述者，在此即不再予以贅述。

當然，上述僅為一實施例，熟知本技藝人士可依據實際應用需求而進行任何均等的變更設計，舉例來說，可變更設計為，當顯示單元14所顯示之影像輔助畫面143中的特定區塊被駕駛人點擊後，三維影像建置單元12會增加對該特定區塊的掃描速度，如以圖9所示虛線區塊M為例，則會增加對路燈桿33之桿座331及其鄰近部分的掃描速度，以加速獲得燈桿之桿座331及其鄰近部分之各表面與三維影像建置單元12的距離值。再舉例來說，可變更設計為，當顯示單元14所顯示之影像輔助畫面143中的特定區塊被駕駛人點擊後，三維影像建置單元12會對該特定區塊中的物體提升掃描解析度，如以圖9所示虛線區塊M為例，則會提升對路燈桿33之桿座331及其鄰近部分的掃描解析度，以使所獲得之距離值更為精準。

請參閱圖11，其為本發明行車影像輔助系統於一第二較佳實施例之系統方塊圖；其中，本較佳實施例之行車影像輔助系統1B大致類似於本案第一較佳實施例中所述者，在此即不再予以贅述。本較佳實施例與前述第一較佳實施例不同之處在於，行車影像輔助系統1B更包括一場景判斷單元15，其連接於平面影像擷取單元11以及控制單元13之間，用以從平面影像擷取單元11所截取的平面影像4中判斷場景3的場景識別度；於本較佳實施例中，場景判斷單元15係依據對平面影像4的影像頻譜分析、影像對比分析或影像亮度分析而判斷場景3的場景識別度，但並不以上述分析方式為限。

再者，當場景判斷單元15判斷場景3的場景識別度為低場景識別度時，控制單元13會驅動三維影像建置單元12對場景3進行掃描，或驅動三維影像建置單元12對場景3中的特定物體加強掃描，再依據三維影像建置單元12所建置的三維影像產生行車輔助資訊S2，進而供顯示單元14顯示相對應於行車輔助資訊S1的影像輔助畫面；也就是說，當場景3的場景識別度為低場 景識別度時，顯示單元14所顯示之影像輔助畫面的內容為場景3的全景三維影像或場景3中特定物體的三維影像。

以下進一步說明本較佳實施例的幾種應用情境。例一，當車輛2倒車時的後方場景如圖4所示，卻因環境亮度太低或小於一預設值而使得平面影像擷取單元11所截取的平面影像4昏暗不明，甚至是導致顯示單元14顯示的內容為一片漆黑時，場景判斷單元15會判斷場景3的場景識別度是屬於低場景識別度，因此控制單元13會驅動三維影像建置單元12對場景3進行全景掃描，進而依據三維影像建置單元12所建置的全景三維影像5產生行車輔助資訊S2供顯示單元14顯示，如此一來，車輛2的駕駛人就具有倒車的參考依據。

例二，當車輛2倒車時的後方場景如圖4所示，卻因被大雪覆蓋而使得平面影像擷取單元11所截取的平面影像4是一片白色的雪景時，場景判斷單元15會因平面影像4的影像對比度太低而判斷場景3的場景識別度是屬於低場景識別度，因此控制單元13會驅動三維影像建置單元12對場景3進行全景掃描，進而依據三維影像建置單元12所建置的全景三維影像5產生行車輔助資訊S2供顯示單元14顯示，如此一來，車輛2的駕駛人就具有倒車的參考依據。

例三，當車輛2倒車時的後方場景如圖4所示且場景3中的兒童32進行跑動時，場景判斷單元15會依據影像頻譜分析而識別出場景3中具有動態物體，進而判斷場景3的場景識別度是屬於低場景識別度，因此控制單元13會驅動三維影像建置單元12加強對兒童32的掃描，如提升對兒童32的掃描速度或掃描解析度，接著控制單元13再依據三維影像建置單元12所建置之兒童32及其鄰近處的三維影像產生行車輔助資訊S2，以供顯示單元14顯示，如此一來，車輛2的駕駛人就具有倒車的參考依據。

更佳者，但不以此為限，於本較佳實施例中，顯示單元14所顯示之影像輔助畫面中的各物體(障礙物)皆可分別層疊 上代表其與三維影像建置單元12之距離的顏色或標註，而關於顏色與標註的說明，其大致類似於先前第一較佳實施例中所述者，在此即不再予以贅述。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。

1B‧‧‧行車影像輔助系統

11‧‧‧平面影像擷取單元

12‧‧‧三維影像建置單元

13‧‧‧控制單元

14‧‧‧顯示單元

15‧‧‧場景判斷單元

S2‧‧‧行車輔助資訊

Claims (16)

1. 一種行車影像輔助系統，包括：一平面影像擷取單元，用以獲得一場景之一平面影像；一三維影像建置單元，用以建置該場景中之至少一物體的一三維影像；一控制單元，連接於該平面影像擷取單元以及該三維影像建置單元，用以依據該平面影像以及該三維影像中之至少一者而產生一行車輔助資訊；以及一顯示單元，連接於該控制單元，用以接收該行車輔助資訊，並顯示相對應於該行車輔助資訊之一影像輔助畫面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行車影像輔助系統，更包括一場景判斷單元，用以從該平面影像判斷該場景之一場景識別度；其中，當該場景判斷單元判斷該場景識別度為一低場景識別度時，該控制單元驅動該三維影像建置單元對該場景中之該至少一物體進行掃描而獲得該三維影像。
3. 如申請專利範圍第2項所述之行車影像輔助系統，其中該至少一物體之該三維影像係為該場景的全景三維影像。
4. 如申請專利範圍第2項所述之行車影像輔助系統，其中該場景判斷單元係依據該平面影像之一影像頻譜分析或一影像對比分析而判斷該場景之該場景識別度。
5. 如申請專利範圍第2項所述之行車影像輔助系統，其中當該場景之一環境亮度小於一預定值時，該場景判斷單元判斷該場景識別度為該低場景識別度。
6. 如申請專利範圍第2項所述之行車影像輔助系統，其中當該場 景為一低色彩對比場景時，該場景判斷單元判斷該場景識別度為該低場景識別度。
7. 如申請專利範圍第2項所述之行車影像輔助系統，其中當該場景之該至少一物體包括一動態物體時，該場景判斷單元判斷該場景識別度為該低場景識別度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之行車影像輔助系統，其中該行車輔助資訊包括該至少一物體與該三維影像建置單元的複數個距離值，而該影像輔助畫面係為於該平面影像上之該至少一物體所在之位置分別層疊複數個顏色，且該複數個顏色分別代表該複數個距離值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之行車影像輔助系統，其中當該複數個距離值中之任一距離值小於一預定值時，該影像輔助畫面上之代表該任一距離值之該顏色係閃爍顯示。
10. 如申請專利範圍第1項所述之行車影像輔助系統，其中該行車輔助資訊包括該至少一物體與該三維影像建置單元的複數個距離值，而該影像輔助畫面係為於該平面影像上之該至少一物體所在之位置分別層疊複數個距離標註，用以標示該複數個距離值。
11. 如申請專利範圍第1項所述之行車影像輔助系統，其中該顯示單元係為一觸控顯示裝置，且當該影像輔助畫面中之相對應於該至少一物體的一畫面區塊被一使用者點擊時，該顯示單元顯示該至少一物體之該三維影像。
12. 如申請專利範圍第11項所述之行車影像輔助系統，其中該行車輔助資訊包括該至少一物體與該三維影像建置單元的至少一距離值，而該影像輔助畫面係為於該至少一物體之該三維影像上層 疊至少一顏色，且該至少一顏色代表該至少一距離值。
13. 如申請專利範圍第11項所述之行車影像輔助系統，其中該行車輔助資訊包括該至少一物體與該三維影像建置單元的至少一距離值，而該影像輔助畫面係為於該至少一物體之該三維影像上層疊至少一距離標註，用以標示該至少一距離值。
14. 如申請專利範圍第1項所述之行車影像輔助系統，其中當該影像輔助畫面中之相對應於該至少一物體的一畫面區塊被一使用者選取時，該三維影像建置單元增加對該至少一物體之一掃描速度，以加速獲得該至少一物體與該三維影像建置單元的複數個距離值。
15. 如申請專利範圍第1項所述之行車影像輔助系統，其中當該影像輔助畫面中之相對應於該至少一物體的一畫面區塊被一使用者選取時，該三維影像建置單元提升對該至少一物體之一掃描解析度。
16. 如申請專利範圍第1項所述之行車影像輔助系統，其中該三維影像建置單元係透過一雷射掃描技術、一紅外線掃描技術或一超音波掃描技術對該至少一物體進行掃描。