TWI338638B - - Google Patents

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1338638 - 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 • 本㈣侧於車輛之·裝置，_是指-種具有觀性之頭燈轉向 、 系統及其控制方法。 【先前技術】 日常可見的車輛都裝備有道路照明用之頭燈，用以在光線不明或夜間 時’提供足_可視統駕駛人韻道雜況；就安全时量，頭燈的設 •計為了能清楚辨別地面狀況，通常都是固定往前照射，且光束是受約束的， 也就疋說，光線係、略為偏下而集中於地面固定區域，形成所謂的光型，車 輕前方地面也因此而具有糾，觀除了提供駕敬人 ★全距離内有效光線以外’設計時，頭燈投射出之光型分佈理應有所不同， 赠規左駕靠右行的車輛糊，車輛賴的光财在地面_與暗區之間 形成-條左平右斜15度的明暗截止線，代表著該車輛頭燈所投射之右側光 型具有較遠投射光型及可視麟，也可以幫助料觸識右側道路標示牌 • 的告示，而職所投射之左㈣雜短，默為了避免紐映射到對向車 l駕駛的眼睛，成對方駕駛者眼睛炫光的問題。如述，可以瞭解車輛發 展至今’為保障駕駛人夜間行車安全，其頭燈的設計已經在安全性與實用 性上設有多重考量。 惟’道祕因應地φ狀跋變，有彎有直’並彳卜射變，縱然車輕 之頭燈已經有了如此多重安全設計，但如第—圖所示，車輛行經^道時， 其往前直射的光型卻無法反應f道狀況；之後，為了改善車之照明 問題，相對有車廠提供不同解決方案，如中華民國專利號1294843號、 5 腕79號以及ί軸3號等所述 广的一再一機構二 時提供適當地照明。 在車輛過考 ^而’上述都在車輛過彎關時，才㈣頭燈反應道路狀況作依昭 獲，視覺_集‘定•如此在、 :向來改變照明位置之方式仍有其美中不此，= ^一種卿_输細，贿轉前述問題。 【發明内容】 本發明之主要目的係提供—種職轉㈣統及其控财法其係具有 適路性’完全職車道曲度提供M，靖合料人龍前 習慣。 订早 本發明之次-目的係'提供—種腿轉㈣統及其控财法其與頭燈 自動啟閉搭g& ’可以提供全自動之照明控制。 本發明之又-目的係提供—種腿轉向系統及其控财法係透過影 像辨識車道線⑽异丨車道曲度，並控綱燈自崎車道曲度進行轉向。 = 卩目的係提供—種頭燈轉向系統及其控制方法，係透過影 像辨識取減彡_車道線、依—第-賊點以及連續賴祕於該車道線 第預視點’並藉由計算第一、第二預視點間之角度，以改變頭燈方 向0 為達到上述目的’本發明之賴轉向纽及其控制方法，係先以一影 1338638 2操取裝得—車輛前方道路影像；經由—紐連結此影賴取裝置之 〜像處理早①來分析此道路f彡像，蛾麟纽單元絲所分析之道路影 像辨識出至少—車道線特徵點；將該些車道線特徵點送人—電性連結此影 T理單元之資料處理單元，由資料處理單元建立起—沿著道路延伸之車 道線，―第—預視點，以及-於連續時間後位在車道線上之第二預視點， 並計算第―、第二預視賴之夾角；後，傳送此失角到—電性連結此資料 處理單7L之轉向控制裝置’由於此轉向控制裝置係連結車輔之頭燈，並可 依據夾角分配頭燈進行轉向，使得第—預視點得以重合於 依循該車道線之變彳卜其中鱗―、第二預視點係為目前及連續時間後車 輛頭燈所投射出之光麵止線肘部折點，或者光型之細中心點。 再者，本發明更可以與頭燈自動啟閉作進一步的結合，依照環境狀況 (如白天/晚上）自動決定聰之啟閉，並麵韻啟時自動躺道路狀況， 再由系統隨著道路狀況來改變職偏轉角度，除了免除驗者夜間忘記開 啟頭燈之狀況發生外’也提供善的車輛自動照明控制。 底下藉由具體實施_合所_圖式詳加說明，當更容㈣解本發明 之目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 本發明揭示之頭燈轉向系統及其控制方法，係在頭燈啟動時，透過影 像棟取裝置娜道路晝面’經由影像處理單元侧此畫面，⑽識出至少 -車道線特徵點，再由資料處理單元以車道數學模式建立至少—車道線、 一第一預視點以及連續時間後與車道線重合之一第二預視點，叶算第一、 7 1338638 第二預視點間之角度，最後由轉向控制器分配頭燈應該偏轉的角度，使第 一預視點追蹤第二預視點移動並重合於車道線上，因而提供適路性之照 明；其中上述之預視點一般係定義為駕駛人視力可及之最遠點，亦即為頭 燈光型所應達到之照明點；而第一預視點及第二預視點係分別為目前及連 續時間後’從車輛頭燈所投射至前方車道之光型照明點。 此外，該第一預視點或該第二預視點可設定為頭燈光型之截止線肘部 折點，係等同於光型明暗截止線與遠場光型之交會點。

另其中該第一預視點或該第二預視點亦可設定為車頭燈光軸中 且，該第二預視點係預設調整為落於車道線上。 疋以，如第二圖之頭燈轉向系統結構方塊圖所示，本發明之頭燈轉向 系統包括有依序電性連結之—影像操取裝置2…影像處理單元4、一資料 處理單元6以及-轉向控 8 1轉向控 8更結合車輛之職ι〇， 用以控制碩燈1G水平偏擺；其中該車輛之賴數量依車型之不同可能為一 或複數個，其數量並義罐制本㈣之範圍。

接續’參照第三囷之本發明控制流程圖，如步驟阳，以設置在車輛前 方之影賴取裝置2取得道路·。接著，由影像處理單以以此道路影 像進仃辨識:IL作，如第四⑷圖以及第四⑹圖之影像畫面示意圖，其包括 有道路影像上半部的夜間判_及影像下半部的車道線辨識流程二步驟。 Z進在步驟犯中先取得影像上半部晝面，並將該道路影像分隔為若干 區間進行明暗判斷，其判斷之公式係、如式⑴及式⑵所示： (1) 1338638 Σ Σ詩 >THmgh, => Night ™Day => Day χ y ~~ΣΣ^~~ x y Σ Zsray<thdark ^ y ~~ΣΣί~ (2) 其中gray為每個影像像素(Pixel)的灰階亮度值，吐㈣為暗的亮度之 閥值’ Th·為判定夜間亮度之閥值；THDay為判定白天亮度之間值；影像處 理單元利用取得明暗值作比對，當暗點所佔數量大於Th_即判定為夜間， 反之則為白天。當資料流表示為夜間時，系統開啟車輛左右頭燈10並進入 下一步驟’錄並更新影像中之車道線。其中，步驟S13係針對道路影像 之下半部作車道_徵_以決定至少—車道線特徵點，配合參考第五圖 之影像處理單元流程圖所示’此特徵辨識流程S13係利用道路設有標線之 特性，經過步驟S21的高灰階值辨識，步驟S22的標線邊緣特性辨識，以 及步驟S23的車道寬度辨識，三種辨識方式取得位在車輛二側至少一車道 線特徵點（圖未示），並配合RGI方式將道路影像下半部由下而上等分成多 區域掃描，時時修正車道線特難（圖未示）最新位置。此更新車道線 流程包括：步驟S31進行車道線預測模型建立，之後，在步驟微中進行 起始點搜尋’並在步驟S33針對新數值對車道線預測模型更新，最後再步 娜卿S31〜娜34__ 時’亦設有.《rh 1 財若衫法彳貞酬車道線特徵點 &彳A作’當左邊有搜尋到點右邊無時 像標準車道寬度，其 _加上衫 透預測車道線特徵點應補點的位置，以補 9 1338638 償車道線特徵點以更新車道線預測模型，藉此可辨識出車道線2〇' 3〇。 配合第六圖，接著步驟14中，資料處理單元6内係已先建立車輕i頭 燈1〇之遠場光型11以及近場光型12，且二光型n、12中間具有一光轴 13，在遠場光型u以及近場光型12之間更形成有一左平右斜15度之明暗 載止線（歐規標準M4 ;又，光型 '光軸以及明暗截止線係為習知技術，在 此不加贅述。在-實施财，該f料處理單元6假定車道線2G即為實際車 道線P，且同於道路曲度，取頭㈣所投射光财之明暗截止線14與遠場 光型11交會處（亦稱為明暗截止線財部折點）為第—預視點A，於直線行驶 狀態下，第A會與實際車猶P 4合，_此舰建立 後於實際車親P上之第二預視點B，並將實際車道線p帶人更新後之二: 擬合曲線方程式，使其絲-偏離估算方程式，觀可財得車道過弯時 之偏移狀態，亦可得到-車輛目前位置，而藉由該車輛目前位置以得到該 第-預視點A，其中該車細前位置勤車贿進偏移量Χλ所估算而得。 其中，該偏離估算方程式如式（3)所示： 于 y, = k-x2 -i-m-x + b (3) 其中U為平面空間之縱轴及橫軸〜、6為隨時間因子改變的參 數值。透過此偏離估算方程式推算出行進路線斜率以及道路㈣如 (4)以及公式（5)所示： Η 2-k-x + m Ρι + 2'k ⑷ (2·々·少+ W)2)3,2 其中心為車輛行進路線斜率 (5) Μ為道路鲜。上述車道線模型 1338638 建立之方式以及偏離估算方式’可同時參照本發明人絲在軸專利申請 96145498號之「車輛偏移之檢知方法與裝置」中所提及。 配合第七圖及第八圓所示，經過步驟S14取得上列數據後即進入步驟 S15，假設第-預視點A追隨第二預視點B軌跡位移，藉著這種校正過程， 過料至少一頭燈1〇投射之光型u、i2也會沿著寶曲路面改變照射方向。 計算時，本實施例採用美規FMVSS108之方式先取得頭燈1〇到第—預視點A 之距離R，並以二頭燈1Q中間為圓心，此距離1?為半徑畫圓，求得位在實 _際車道線？上之第二預視點8位置，再利用第-、第二預視點A、B相對座 標與距離R求得第一、第二預視點A、B間之角度/J ,其計算如公式⑹所示： li _^ϊχ-χ〇Υ +{y~nf . R ; Λ =六2 — tan0 ;以及 θ = tan'1 ίΐΑ L ； (6) • 其中使用之符號^為第一、第二預視點間之角度，“)為第-預視點 座標A，（以為第二預視點座標B，,為頭燈1〇到第一預視點距離，燈 _斜角’ 4為明暗裁止線離地高度，〜為二頭燈1〇離地高度，：為靜態 測试時明暗戴止線打在牆上的距離。另外，該角度〜可以是利用車道邊緣 與車贿财㈣祕量聪，其料^衫⑺表示： =k.R2 +m + R + l} •，以反 ⑺

U 1338638 其中〜為車輛行進偏移量’ Μ二頭燈1G到第—預視點間距離，々為 第一、第二預視點A、B間之角度，凡為第一預視點與光轴間的夹角。以公 式(6)或公式⑺都可以取得第一、第二預視點間之角度^。 步驟训依據步驟S15求得的角度π發送到轉向控制機構内之晶片組 (圖中未示）’由晶片組調配馬達驅轉左右二頭燈1Q之轉向，使得第一預視 點A跟隨第二預視點B位移。且行㈣財若是連續彎道路程，資料處理 早疋6所計算出之最新轉向角度A會先扣除先前投射角度Θ，以達到快速 零轉祕之效果。 再者，本發日聽考翻—般駕駛人«把視線缝放在射預定處之 習慣設計，藉由’與道路曲率相同之實際車道線p以及第—、第二預視點A、 B重合之方式’達到適路性頭燈轉㈣統之目的。如第九圖所示，本發明提 出另—實施例，係光轴13取頭燈10高度一百倍距離作為第一預視點A位 置，以第-預視點A與頭燈1〇間之距離為半徑畫圓，可以求得移動後之實 鲁 際車道線卩上的第二預視點B位置，兩點A、B間之距離以及第一預視 點A與職10間之距離即可以換算二預視點Α、β與職1〇間之失角々。 其公式（8)如下： = k * L} + ttiL + b · n 細4 (8) 其中為々第-預視點與第二預視點橫向位移距離;L為頭燈到第一預視 點間距離，々為該角度。藉此，節省設定時間。如此一來，也能達到適路性 偏轉頭燈10之目的。 12 1338638 藉此本發明以更貼近駕敎人開車習慣之方式，模擬路面狀況進行夜 1’’、、月提供適路性頭燈有效提高駕駛安全性。且也考慮到頭燈偏轉後對 向車道駕駛的視覺炫光問題，健觀設計應有之特性。 以上所述賴由實施槪明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者 此暸解本發明之内容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故，凡其 他未脫離本發明簡示之精神所完成之較修飾紐改減包含在以下 所述之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 第一圖係習知車輛過彎之照明狀況示意圖。 第二圖係本發明之職轉向线結構方塊圖。 第三圖係本發明之頭燈轉向控制流程圖。 第四(a)圖係本發明之影像處理單元夜間判斷晝面示意圖。 第四0))圖係本發明之影像處理單元車道線辨識畫面示意圖。 第五圖係本發明之影像處理單元流程圖。 第六圖係本發明之行進路線斜率及道路曲率變化示意圖。 第七圖係本發明—實施例行經脊道車輛前後照明狀況示意圖。 第八圖係頭燈到第一預視點間距離之示意圖。 第九圖係本發明另—實施例光型變化前後之示意圖。 【主要元件符號說明】 2衫像操取裝置 4影像處理單元 6資料處理單元 8轉向控制器 10頭燈 13 1338638 ·' 11遠場光型 13光軸 20左側車道線 P 實際車道線 A 第一預視點 12近場光型 14明暗截止線 30右側車道線 B 第二預視點 14

Claims (1)

1338638 補充、_正日期：99年8月31曰 十、申請專利範園·· ^ 正 h 一種頭燈躺㈣綠，係在—車輛之至少^ 燈隨著一道路之狀況偏轉，鞠燈獅控财法之步驟如下： Ca)取得該車輛前方一道路影像，· (b) 分析該道路影像，_出至少—實際車道線； (c) 利用該實際車道線取得現在—第_預視點，以及連續時職之一第二 預視點；計算該第—預視點與該第二預視闕之—夾角，其㈣預視 點為該頭燈光型所應達到之照明點；以及 ⑷依據該夾角驅轉該頭燈轉向，使得該第—賊點與該第二預視 合。 ’ 2.如申__ 1項所述之頭燈轉_方法，其中步驟⑹中已建立 =燈之-麟光型及—近縣型，胁财場光财财場光型 形成一明暗戴止線，該明暗戴止線與該遠場光型 部折點，且該第-預視點 ”有截止線肘 該截止線財部折點。 U視點分別為目前及連續時間後之 3·如申請專利細第2項所述之触轉向 由以下公式來設定該角度： J以其中步驟(c)中，係經 y(x~^〇)2 +(y-yaY R β R Jh_ tan0 以及 0 = tan- K ~K L 15 1338638 - 補充、修正曰期：99年8月3丨日 其中’ Θ為該角度；（W。)為該第一預汹座標；（X，少)為該第二預視點座 標；$為該頭燈到該明暗截止線距離；0為該明暗截止線與該頭燈間之 投射角；&為該明暗戴止線離地高度；\為該頭燈離地高度；£為靜態 測S式時該明暗載止線打在牆上的距離。 (如巾請專概圍第2項_之賴轉向控制方法，其中步驟⑹中係經 由以下公式來設定該角度： xK =k-R2 +m + R + f). ，从次 0 = tan-1 厶 R μ〇 . 其中，X«為該車輛行進偏移量；為該頭燈到該明暗截止線距離；々為該 角度，凡為該明暗截止線折點與水平中心的灸角；Λ、w、6為隨時間 因子改變的參數值。 5·如申請專利範圍第丨項所述之頭燈轉向控制方法，其中步驟⑹中已建立 該頭燈之-遠場光型及一近場光型，並於該遠場光型及該近場光型中央 形成-光軸，且該第一預視點以及該第二預視點分別為目前及連續時間 後之該光軸中心點。 6.如申晴補細第丨項所述之職轉向控财法，其巾步驟⑹中之該第 二預視點係落於該實際車道線上。 7‘如申請專利範圍第丨項所述之頭燈轉向控制方法，其中步驟⑹時，係先 取得i暗縣躺是测啟該職，#_燈_時繼續建立該實際 車道線。 * 8*種碩燈轉向系統，係應用在—車輛之至少―頭燈上，以控制該頭燈隨 1338638 一道路之狀喊轉，t| 至少一影像擷取裝置， 補充、修正臼期：99年8月3丨日 該頭燈轉向系紙包括有： 一影像處理單元， 該道路影像； 置，用以取得該車輛前方一道路影像； 其電性連結該影像擷取裝置， 該影像處理單元係分析 一資料處理單元， 一實際車道線，

夾角’其中該預視點為麵燈光酬錢狀㈣點，·以及 時間後之-第二預視點, 以媒動泫頭燈偏轉，該轉向控制器並電性 一轉向控制器，連結該頭燈， 連結該資料處理單元，而依據驗肖職魏燈偏轉，使得該第—預 視點與該第二預視點重合。 如申轉利細第8顿述之祕轉向线，該資料處理單元係已建立 該頭燈之-遠場光型及一近場光型，並於該遠場光型及該近場光型之間 形成-明暗截止線，在該明暗載止線與該遠場光型交會處具有—裁止線 肘部折點，且該第一預視點以及該第二預視點分別為目前及連續時間後 10‘如申請專利範圍第9項所述之頭㈣向线，其中該資料處理單元係經 由以下公式來設定該角度： p_y[^-^〇)2+{y-y0 Y

17 補充'修正曰期：99年8月31曰

L 其中/為該角度；（W。)為該第一預視點座標；M為該第二預視點 座標，、該雜職明賴止線距離；Θ輕明暗線與該頭燈 間之技射角；仏為該明暗載止線離地高度：心為該頭燈離地高度；I為 靜態測試時削顿止線打在牆上的距離。 U·如申請專利範圍第9項所述之職轉向祕，其中該熱處理單元係經 由以下公式來設定該角度： xR=k.R2 +m + R + b •，以及 β = tan' R ~β〇 其中’〜為該車輛行進偏移量；W該職到該明暗截止線距離；Μ 該角度為劍賴止騎點與水平巾心的㈣；卜⑺4為隨 時間因子改變的參數值。 12‘如申請專纖_8摘述之珊轉向紐，其中該賴處理單元已建 立該職之-遠場光型及-近場光型，並於該遠場光型及該近場光型中 央形成-光轴，且該第-預視點以及該第二預視點分別為目前及連續時 間後之該光軸中心點。 13.如申凊專利範圍第β項所述之頭燈轉向系統’其中令 4 /、 弟—預視點係落於 該實際車道線上。 认如申請專利範圍第U項所述之頭燈轉向錢，其中該影像嫩單元先 取得-明暗值來觸是㈣啟麵燈，當該顯開啟時再輯建立該實 1338638 補充、修正日期：99年8月31日 際車道線。 19