TWI311961B - Optical collision avoidance system and method - Google Patents

Description

1311961 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種車輛防撞系統及其方法，尤其是一種光 學影像車輛防撞系統及其方法。 【先前技術】 • 習用之車輛防撞系統係利用至少一個雷達或固定式攝影 機’以測知車輛前方是否有障礙物，以及車輛與前方車輛的距 離’當系統發現於車輛前方一安全距離内出現障礙物時，則發 出警告以提醒駕駛迴避障礙。 然而’為了達到有效測夏之目的，上述之雷達常會產生 過高功率之電磁波，因而造成人體的不適，抑或造成生理上長 — 久之後遺症。若降低電磁波功率，即會造成測量距離銳減，使 ® 得車輛防撞系統之功用大幅降低’並且使用雷達預鑿無法提供 比影像更直接且完整之道路資訊。 另外，上述之固定式攝影機雖然可提供較完整之道路資 訊，但卻需經由複雜之幾何演算以得出實際之安全距離，而此 一複雜運算即令傳統之車輛防撞系統難以即時提供車輛前方 之訊息，大大降低此一車輛防撞系統之預警功能。再者，固定 式攝影機必會有其影像捕捉之死角’因而減少傳統之車輛防撞 5 1311961 系統的預警準確度，更因此危害了車輛行使安全。 【發明内容】 、鑒於上述之發明背景巾，為了符合產業上某些利益之需 求’本發明提供-縣學影像車輛防撞系統可料解決上述傳 統之車輛防撞系統未能達成之標的。 本發明之-目的係提供-種光學影像車輛防齡統與方 法。利用至少—影像練裝置偵測車輛周圍影像，並將該影像 送=-影像辦別單元進行比對卫作辨識程序。若比對辨識結果 判疋该影像為-障礙物’該影像觸單元傳送—警告訊號至一 警示裝置，以提供駕駛前方障礙物訊息。 根據以上所述之目的，此—光學轉車輛_系統包含 一速度感·置、至少—影細取裝置及一影像辦別單元。藉 由擷取與判喻方複數轉礙物影像是否為障礙物幫助駕敬 取得前方障礙物資訊。 【實施方式】 本發明在此所探討的方向為一種光學影像車輛防撞系 統。為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的 方法及其結構。顏地’本發_施槪梳定於鱗影像車 6 1311961 輛防撞系統之技藝者所熟習的特殊細節β另一方面，幕所周知 的結構或方法並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之 限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳 細描述之外，本發日賊可以廣泛地施行在其他的實施例中，且 本發明的辄圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。 參考第-®所示’本發縣提供—種光學影像車輛防撞 系統100以幫助駕驶人更能輕鬆地瞭解車輛四周駕驶環境的 安全與否’其中上述之光學影像車輛防撞系統励係藉由一速 度感測裝置102域測-機動載具⑽之速度，並藉由至少一 影細取裝置1G4触_之複數張晝面11()，其巾連續之複 數張畫面m係可為機動載具108前方之連續影像，且至少一 影像擷取裝置104係根據機動载具⑽之速度調整俯角112， 如第二圖所示’上述之至少一影像摘顿置刚之俯角ιΐ2隨 著機動載具之速度增加而減少，亦隨著機動載具⑽之速 度減少而增加。 另，上述之光學影像車輛防撞系統⑽更藉由一影像辦 別早祕對複數張晝㈣Q進行—影像賴峰並且在影 像辨識程序中辨識出一警示圖形114時輸出一警告訊號ιΐ6， 藉此以警告I駛人。射更可藉由—警稀置_收此一邀 告訊號116並發I警示訊息⑽，例如㈣—軌接收警ς §fl號116並發出一警示簦塑弋θ 革3或疋藉由—閃光裝置接收警告訊 1311961 號116並發出一警示閃光

上述之動像預測程序係可於複數張畫面ιι〇 =區’當動像預測程序所預測出之動像自警示區: _時，__卩糊咖_114。— 例如動像糊辦在魏張晝自η 界線’並自橫向界線向上與向下各延伸一特定距離二= 定此-以橫向界線射心之特絲難為上述之邀 :二測程序所預測出之動像係位於警示區之上方並 觸時（亦即當物體由警示區之上方接近並接觸警示 5時，，—識程序即_警示圖形114。除了上述實施 H像叙雜觸程辆軸触之兩條車道 :二J疋出警不區之兩側，並且警戒區亦包含一警戒線 、界疋出5ΤΓ；區之上侧’當動像卿程序所测出之動像自邀 純外並向警示區接觸時（亦即當物體自警示區之上方向警； 區接觸或疋物體自警示區之兩側向兩條車道線接觸時），影 像辨識程序即可辨識出警示_ m。除了上述方法以外，本 發月更揭露了下列實施例以達成車輛防撞之目的。 8 1311961 例如，當上述之動像在一查 限值時，影像辨紗以裇 中所之比例超出—門檻 ψηβ ^ Ρ識出警示圖形，並隨即輸出罄告气 唬116。其中上述之動像係 贝…Κ 輛等等）出現於書面中，卷此;:障礙物（如石頭、動物或車 ，限抛,I 田此―障礙物所佔之_大於上述之 ^時’即會被辨識為上述之警叫 物過大時，警告訊號m便會產生。 早礙 所產生^例如藉由連續複數張畫面間的差異處 可僅為某-張書…車輛，而隨後幾張畫面（亦 上述之盤干_丨丨4 部出現車柄，亦即判斷車柄係為 編： ，而畫面中僅出現車輛之-部分即可，例

如糟由晝面中出現車輛之車 J 斷1絲 / 、後車燈、排錄錢輪即可判 斷、為警7F圖形114。除了藉由 形114外，僅藉由單一㈣續複數張晝面以辨識警示圖 此皆為孰Γ 亦可㈣辨識出警相形114， =為熟悉相關領域者所能輕易推知之先前技術，在此不加以 、再者’上述之影像辨識程序係藉由事先 道線之影像，以方便區分車 5 車 清為障礙物。其中係藉物件，以免將車道線" 精田兩條車道線之影像以界定-車道，且 此-車道係位於兩條車道線之間。 如上所述，即可藉由將警示圖形 與仇於車道外，以方便_ 位於車道内 辨識。例如當車輛（警示圖形114)出 1311961 現於車道内時，隨即發出警告訊號m告知駕馱人，藉 低車速或_前方車輛，村㈣機轉具⑽自動 上述之前方車輛離開畫面警示區。若車輛出現於車道外昧 藉由觸車減雜兩條車道狀難之-树，#車輛斑及 條車道線之影像之-相連時，即發出警告訊號m告敬^ 以閃避突然插入前方車道之車輛。 、 .其中上述之影像擷取褒置刚為下列族群之—或其組 合：感編合元件影像擷取裝置、互補式麵·氧化層·半導體 影像擷取裝置及類比影像擷取裝置。 上述俯角112係依據下式求得： a = taiT1 X/L， 其中α為上述俯角112， L為-預設距離’此1設距離係根據機動魅之速度調整， 當速度越快，預設距離必然越長，反之亦然。 X為至少一影像擷取裝置104距地面高度。 本發明第二實施例係揭露—種光學影像車輛防撞方法， 上述光學影像車輛防撞方法包含下列步驟： 感測一機動載具之速度； 設置於機動魅之至少一影像#裝置根據機動載 具之速度調整至少一影像擷取裝置之俯角； 至少一影像擷取裝置擷取連續之複數張晝面；以及 1311961 設置於機動載I — 行-影一序，並畫㈣ 圖形時輪出-警告峨。序帽識出一警示 像彡像觸財包含—輯刪程序，复1-像辨識程序係依據動 斤其令影 圖形。當動像預測程序所預ztir出之動像辨識出警示 超出—門檻限值時，影像辨識2動像在—影像中所佔之比例 之動像預_序趣 辨識出警形。其中上述 4亦可错由複數張影像之其中一張所辨識出。 其中上述之影像辨識程序事先辨識 像’並且警示圖形係車道線之影像以外的影像，且之影 像為兩條，兩條車道線之影像界定出-車道，車道位7影 朗。當餘於車道㈣，機喊具 、直至警不圖形離開複數書 時，上述之邀棚“不_#、位於車道外 來。其中上影像之—相連時被辨識出 其他部分，係—車輛之車牌峨可為一車輛之 張書面于中7^^方法之外，上述之動像預測程序更可於複數 一^外/疋一警示區，當動像預測程序所_出之動像自邀 “卜並向警不區接觸時，影像辨識程序即可 3 形，其中上述之影像辨識程序辨識出地面之兩條 11 1311961 以界定出警示區之_’並且警示區包含戒線以界定出警 尸、品之上側。另外’上述之警示區係可位於複數張畫面之中央。 另，上述之至少一影像擷取裝置之俯角隨著機動載具之 奴增加而減少，亦隨著機動載具之速度減少而增加。且更可 藉由-警7F裝置以減警告峨並發出—警示訊息。

Example 1 曰慧型道路運輸系統（ITS，Intelligem T_p_i⑽ System)储由先進之電腦、資訊、電？、触触測等科技 的應用’透過所提供即時資訊的溝通與連結，以改善人、車、 路等運輸次系關的互動隱，轴增進運财狀安全、效 率與舒適，同時減少交通魏衝擊。本發明藉由輸入一速度限 制下所對應技全輯，錄财本發明之車輛驗前車保持 該安全距離。_此—特性，本發财進—步測出前方車輛之 速度配σ車輛間的通訊系統傳遞這些訊息，本發明可建構出 一套成本健且構料純之智慧贿路運輸系統。

Example 2 行車影像記錄㈣可即時擷取車輛前方#料，當系_ 侧事故可此發生時，影像記錄將立即啟動，運用既有的影像 娜設備，騎輯下來_像_轉理，完整記錄於系統 中。透過筆事前的影像，有利於事後對於肇事現場的重建與責 12 1311961 任之釐清工作。睛，更可以連結無線軌_，在第一 主動聯繫相料位，以加速人M的援救與事故的處理曰迷 度。本發啊裝設至少-影像齡裝置於車赌後左右，涵蓋 車輛周圍360度之範圍，並連續記錄其所掏取之影像，形成— 行車影像記錄系統以幫助事故發生時肇事責任之釐清。 Example 3

如第三圖所示，駕駛人在裝設有傳統道路交通號諸_ 的路段’若想轉統道路航、轉導路魏，需分散其對於路 況的注意力判讀周圍交通號誌。本發明具有至少一影像擷取裝 置及一影像辦別單元，若預先以文字或是二維條碼方式於特定 路面上標記代表特定資訊之色塊，如車速限制、道路名稱。當 車輛行駛至該特定路面’藉由至少一影像擷取裝置取得路面標 記，並利用影像辦別與運算單元判讀該標記所代表之資訊，以 幫助駕駛可於專注路面狀況的情形下取得道路資訊，增進行車 安全。

Example 4 先進安全車輛(ASV, Advanced Safety Vehicle)是應用資 訊、電子、材料等各種領域的先進技術，配合車輛的操縱控制， 以提昇車輛行車安全性，而其中完全不需要駕駛者操控，而能 夠確保行車安全的自動車輛駕欲糸統為其核心主幹。本發明運 13 1311961 用其車輛防撞功能，並配合其它感測裴置，如全球定位系統 (GPS，Global Positioning System)、車道維持系統及慣性導航設 備，實現一自動車輛駕駛系統。 顯然地’錢上面實關巾_述，本發明可能有許多 的修正與差異。因此需要在其附加_利要求項之範圍内加以 理解’除了上述詳細的描耕’本發明還可以廣泛地在其他的 實施例t施行。上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以 限定本發明之申請專利顧；凡其它未麟本綱所揭示之精 神下所完成鱗效改變或料，均應包含在下述巾請專利範圍 内。 14 1311961 【圖式簡單說明】 第一圖係為光學影像車輛防撞系統結構示意圖； ' 第二圖係為車速變化與俯角大小關係示意圖；以及 第三圖係為道路資訊自動取得系統示意圖。 【主要元件符號說明】 • 1〇〇 光學影像車輛防撞系統 102 速度感測裝置 104 至少一影像擷取裝置 106 影像辦別單元 108 機動載具 - 110 複數張晝面 . 112 俯角 • 114 警示圖形 116 警告訊號 118 警示裝置 120 警示訊息 300 傳統道路交通號誌 15

Claims (1)

1311961 十、申請專利範圍： L -種光學影像車輛_紐，該辨影像車贿撞人 — —速減職置，猶賴概置係設^^含： - 具以感測該機動載具之速度； ' 機動載 至少一影像揭取裝置，該至少—影像 Γ機娜_峨撤咖，4=置 具之速度調整該至少一影像擷取裳置之俯 識動载 • 以及 一影像辦別單元，該影像辦別單元對該複 仃一影像辨識程序，並且在該影m 張息面進 相形時輸出一警告訊號，像辨識程序中辨識出—警 2·根據”專·圍第i狀絲雜車崎 -之影像辨識程序包含一動像預測程序’其中談二先其中上述 癱，據該動像預測程序所預測出之動像辨識出該Γ亍:識程序係 • 據申請專利範圍第2項之光學影像車插。。 之動像預測程序係於該複數張畫 二統，其中上述 該 測輕序所預測出之動像自該區，該動像預 影像辨識程序辨識出該警示_卜私_示區接觸時， 4.根射請專利範圍第3項之光學影像 之影像辨識程序辨識出地面之兩條車道線之影像統，其中上匈 線之影像界定峻麵區之_。 μ兩條車ai 1311961 很據申請專利範圍第3j 之警示區包含—警戒線，該鏨一輛防揞系統’其中上述 6·根據申請專概圍第3項之界示區之上側。 之警示區係位於複數張書面象車麵撞系統，其尹上述 7.根據申請專利|_2項：=車 之動像預_序所_出予;^車輪防撞系統，其t上述 門檀限值時，該影像辨識程序辨識出二面^斤佔之比例超出- 8.崎請專糊第2項之她料^形。 9.根據申請專利麵第“之絲歸車姆 係該車道線之影像以外的影像。 s不圖形 康申鱗利範圍第1G項之光學影像車輛防齡統， 二之車道線之影像為兩條，該兩條車道線之影像界、j 、’邊車道位於該兩條車道線之影像間。 車 申請專利範圍第11項之光學影像車輛防撞系統，其中上 ’。之§不圖形係位於該車道内。 、上 17 1311961 13.根據申請專利麵第^項 述之影像辨識種序中辨識出料二 統，其中上 速直至該邀識出該3不圖形時’該機動载具自動降 4圖_開該複數張書 14屬申請專 -卸 述之邀-固第項之光學影像車柄防撞系統，复中K ，圖形係於該車道外並與 /、中上 時被辨識料。 _早郷之讀之-相連 15^獅請專利朗第1項之光學影像# 之警示圖形係-車麵之車牌影像。象車她撞糸統，其中上述 16.根據申請專利範圍第 17 顺車梅輸纖；ς：ΤΛ：τ中上述 '根據申請專利範圍第1項之光學影像知防撞㈣2出。 ，至少一影雜取袭置之俯角隨著該機動载具之二力述 少，亦隨著該機動载具之速度減少而增加。姐增加而減 18.根據申請專利範圍第β之光學影像車_ 、 之至少-影像操取裝置係為下列族群之一止、…、上述 猶取裝置、互補式金屬_氧化層·半導體#感光輕合元件影像 擷取裝置。 比影像 仪根據憎專利_第丨項之光學影像車細撞系統， 警示裝置以接收該警告訊號並發出一警示訊息。 见根據申請專利範圍第i項之光學影像車㈣ 上 俯角係依據下式求得： 、、无具中上达 18 1311961 24.根據申請專利範圍第a項之光學影 述之影像辨1¾程序辨識出地面之兩條車道線之^去，其中上 道線之影像界定出該警示區之兩側。…像’該兩條車 &根據娜冰物物 述之警示區包含_警戒線，該警戒線界定出該去其= 26.根據申請專利範圍第23項 旦 。品之上侧 述之警示區係位於該複數張晝面之予t車輛防撞方法，其中上 根據申咖觸a項之物像她 ==程序所_之動像在—影像中所佔丄超 門楹限值時，該影像辨識程序辨識出該警示_ 汊根據申請專利範圍第a項之光學影像車輛防撞方法，里中上 =動像删程序所預測出之動像包含連續複數張影像間的差 改根據申請專利範圍第21項之光學影像車輛防撞方法，盆中上 迷之影像韻料觸❸轉·稿—輕之部份影像。 3〇.根據申請專利範圍第21項之光學影像車輛防撞方法，其中上 述之影像賴程序顺$地面之車道線之影像，纽該警示圖 形係該車道線之影像以外的影像。 ° 31.根據申凊專利範圍第3〇項之光學影像車輛防撞方法，其中上 述之車道線之影像為兩條，該兩條車道狀影像界定出—車 道，該車道位_兩條車道線之影像間。 20 1311961 丄像車一枝，… 速直至該警示圖形離開該複數張畫面。7、，該機動裁具自動降 34.根據申請專利範圍第31項之光學影傻 =之警示圖形係於該車道外並與該兩:撞方法’其中上 時被辨識出來。 線之影像之-相連 35. 根據申請專利範圍第Μ項之 述之警示_係-車輛之車牌影像。_防撞方法，其中上 36. 根據申請細_21奴_像車 述之警示圖形係藉由該複數張影像之其中 方法，其中上 37. 根據申請專利範圍第21項之光學 辨識出。 述之至少-歸嶋㈣嶋 ^奴，其中上 減少，亦隨著該機動載具之速度減少而增^栽具之速度增加而 说―根據申= 專利範圍第項之光學影像車輛 述俯角係項之光學影像車輛防撞方法，上 a = tan1 χ/L 其中α為該俯角， 21 1311961 L為一預設距離，該預設距離係根據該機動載具之速度調整， X為該至少一影像擷取裝置距地面高度。