TWI478835B - 車輛防撞監控系統及方法 - Google Patents

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Description

車輛防撞監控系統及方法
本發明涉及一種車輛監控系統及方法，尤其係關於一種車輛防撞監控系統及方法。
據調查，大多數車輛碰撞的意外起因於駕駛人的注意力不夠集中，這些追撞意外事故有近一半的駕駛於事故發生時甚至完全來不及踩踏刹車。若為車輛之間的碰撞事故，車內駕駛人或乘客尚能夠藉由車體的保護降低意外所帶來的傷害。然而，若車禍波及路人，車外行人往往因為無任何的保護工具，而可能因駕駛人一時閃失，造成嚴重傷亡。於此類車輛與行人之間的車禍意外發生時，車速又被認定為影響車禍死傷的最主要因素。於車輛時速50公里下所發生的意外撞擊事故，行人的死亡率比時速25公里時高出85%之多。
傳統的車輛監控系統僅僅只有執行影像畫面保存的錄影動作，或單純以攝取的影像進行分析來判斷車輛週圍狀況。然而，執行影像畫面的錄影無法主動得知車輛週圍狀況，同時以影像來分析車輛週圍狀況的誤判率較高。於碰撞或撞擊事件發生之前，傳統的車輛監控系統無法主動提醒駕駛人採取對應的避險措施，也無法主動介入操控系統進行相關的避險措施，即便進行了影像分析， 其分析結果也無法讓車內乘客得到百分之百的安全保障。
鑒於以上內容，有必要提供一種車輛防撞監控系統及方法，藉由3D影像偵測技術測定車輛與行人距離，能夠達到降低交通意外事故發生率之目的。
所述車輛防撞監控系統，安裝並運行於車輛中，該車輛包括攝影機、警示燈、發聲裝置及刹車裝置。該車輛防撞監控系統包括：樣本建立模組，用於根據攝影機預先搜集的被攝物體資料建立一個3D資料樣本；影像獲取模組，用於控制攝影機持續對車輛前方場景範圍內攝取包含有場景畫面資訊及被攝物體景深資訊的場景影像；影像分析模組，用於將場景影像與3D資料樣本進行比對分析，根據場景畫面資訊判斷車輛前方場景範圍內是否偵測到被攝物體，及根據景深資訊判斷被攝物體與車輛之間的距離是否小於安全車距；警示模組，用於當被攝物體與車輛之間的距離小於安全車距時，控制警示燈亮起並控制發聲裝置發出警告資訊提醒駕駛人員採取相關避險措施，及判斷駕駛人員是否採取相關避險措施；車輛控制模組，用於當駕駛人員未採取相關避險措施時，控制刹車裝置自動啟動刹車機制來降低車速、或者緊急刹車讓車輛停止。
所述車輛防撞監控方法，應用於車輛中，該車輛包括攝影機、警示燈、發聲裝置及刹車裝置。該方法包括如下步驟：根據攝影機預先搜集的被攝物體資料建立一個3D資料樣本；控制攝影機持續對車輛前方場景範圍內攝取包含有場景畫面資訊及被攝物體景深資訊的場景影像；將場景影像與3D資料樣本進行比對分析；根據 場景畫面資訊判斷車輛前方場景範圍內是否偵測到被攝物體；當車輛前方場景範圍內偵測到被攝物體時，根據景深資訊判斷被攝物體與車輛之間的距離是否小於安全車距；當被攝物體與車輛之間的距離小於安全車距時，控制警示燈亮起並控制發聲裝置發出警告資訊提醒駕駛人員採取相關避險措施；判斷駕駛人員是否採取相關避險措施；當駕駛人員未採取相關避險措施時，控制刹車裝置自動啟動刹車機制來降低車速、或者緊急刹車讓車輛停止。
相較於習知技術，本發明所述車輛防撞監控系統及方法藉由結合TOF攝影機，取得車輛週邊含有Z方向景深資訊的場景影像，並預先建立的3D資料樣本進行比對分析，針對被攝物體與車輛之距離進行測定，於必要情況下自動採取刹車措施，降低車速或者控制車輛停下，達到降低交通事故意外發生率與避免車輛對行人造成傷害之目的。
1‧‧‧車輛
10‧‧‧車輛防撞監控系統
101‧‧‧樣本建立模組
102‧‧‧影像獲取模組
103‧‧‧影像分析模組
104‧‧‧警示模組
105‧‧‧車輛控制模組
11‧‧‧TOF攝影機
12‧‧‧儲存裝置
13‧‧‧微處理器
14‧‧‧警示燈
15‧‧‧發聲裝置
16‧‧‧刹車裝置
圖1係本發明車輛防撞監控系統較佳實施例的架構圖。
圖2係本發明車輛防撞監控方法較佳實施例的流程圖。
圖3係車輛內的攝影機攝取車輛前方場景影像範圍內人體影像。
如圖1所示，係本發明車輛防撞監控系統10較佳實施例的架構圖。於本實施例中，所述之車輛防撞監控系統10安裝於車輛1中，例如小汽車、貨車、大卡車、火車等不同類型之機動車輛，且能夠被安裝於車輛1內的微處理器(Microprocessor)13執行。所述之車輛1包括攝影機11、儲存裝置12、微處理器13、警示燈14、發聲裝置15及刹車裝置16。攝影機ll為一種時間飛行(Time of Flight，TOF)攝影機裝置，用於攝取車輛1前方場景影像範圍內的場景影像(如圖3所示的人體數位影像)，及獲取場景影像範圍內的被攝物體景深資訊。所述被攝物體景深資訊係指被攝物體各點與攝影機鏡頭Z座標方向的距離資訊。
所述之車輛防撞監控系統10包括樣本建立模組101、影像獲取模組102、影像分析模組103、警示模組104、車輛控制模組105。該車輛防撞監控系統10藉由TOF攝影機11，取得車輛1週邊含有Z方向景深資訊的場景影像，並藉由與預先建立的三維(3D)資料樣本進行比對分析，針對被攝物體與車輛之距離進行測定，於必要情況下自動採取刹車措施，降低車速甚至控制車輛1停下，達到降低車輛1意外事故的發生率之目的。於本實施例中，被攝物體為一種可能與車輛1發生碰撞的被撞擊物，例如馬路上的行人、動物、或其他障礙物體等，本實施例僅以行人為被撞擊物來進行詳細說明本發明。
所述之樣本建立模組101用於根據TOF攝影機11預先搜集的3D人型資料建立一個3D人型樣本，並將該3D人型樣本儲存於儲存裝置12中。於本實施例中，樣本建立模組101可預先藉由TOF攝影機11搜集大量的3D人型資料，從而建立一個完善的3D人型樣本，以作為3D人型偵測技術判別行人的依據資料。
所述之影像獲取模組102用於控制TOF攝影機11持續對車輛1前方場景範圍(X與Y座標方向)內攝取含有被攝物體的景深資訊(Z座標方向)的場景影像。參考圖3所示，所述之場景影像包括車輛1前方場景範圍(X與Y座標方向)內的即時場景畫面資訊及被攝物體各點於Z座標方向景深資訊。
所述之影像分析模組103用於將場景影像與預先建立的3D人型樣本進行比對分析，根據場景畫面資訊判斷車輛1前方場景範圍內是否偵測到行人，及根據Z座標方向景深資訊判斷行人與車輛之間的距離是否小於安全車距。該安全車距定義為一種可能引發交通事故的車輛1與行人之間的最短距離，駕駛人員可以根據車輛1行使的速度來設置安全車距，例如安全車距可以設置為50米或100米等。
所述之警示模組104用於當人與車輛之間的距離小於安全車距時，控制警示燈14亮起並控制發聲裝置15發出警告資訊提醒駕駛人員採取相關避險措施。警示模組104還用於判斷駕駛人員是否採取相關避險措施，例如降低車速、緊急刹車、或者閃避行人等避險措施。
所述之車輛控制模組105用於當駕駛人員未採取相關避險措施時，控制刹車裝置16自動啟動刹車機制來降低車速、或進行緊急刹車讓車輛完全停止，以避免發生意外交通事故。於本實施例中，當車行時速低於20公里時，車輛控制模組105所採取的自動刹車機制能夠于距離內完全使車輛停止行駛。若車行時速高於20公里時，車輛控制模組105將針對當時車行速度調整刹車力道，或許無法將車輛完全停止，卻能夠有效降低車速。該自動刹車機制不僅能避免因刹車力道過強，而對駕駛人員與乘客產生傷害，或導致行車安全上的顧慮，也可提供行人更多反應時間，並降低對行人造成的傷害，同時保護駕駛人員與行人的安全。
如圖2所示，係本發明車輛防撞監控方法較佳實施例的流程圖。所述之車輛防撞監控方法結合TOF攝影機11，取得車輛1週邊含有 Z方向景深資訊的場景影像，並藉由車輛防撞監控系統10與預先建立的3D人型樣本進行比對分析，針對行人與車輛之距離進行測定，於必要情況下自動採取刹車措施，降低車速或者控制車輛1停下，達到降低意外發生率與避免車輛1對行人造成傷害之目的。
步驟S21，樣本建立模組101根據TOF攝影機11預先搜集的3D人型資料建立一個3D人型樣本，並將該3D人型樣本儲存於儲存裝置12中。於本實施例中，樣本建立模組101可以預先藉由TOF攝影機11搜集大量的3D人型資料，從而建立一個完善的3D人型樣本，以作為3D人型偵測技術判別行人的依據資料。
步驟S22，影像獲取模組102控制TOF攝影機11持續對車輛1前方場景範圍(X與Y座標方向)內攝取含有被攝物體的景深資訊(Z座標方向)的場景影像。所述之景深資訊係指被攝物體各點與攝影機鏡頭於Z座標方向上的距離資訊。參考圖3所示，場景影像包括車輛1前方場景範圍(X與Y座標方向)內即時場景畫面資訊及被攝物體於Z座標方向景深資訊。
步驟S23，影像分析模組103從TOF攝影機11所攝取的場景影像中抽取影像資訊及景深資訊，並將場景影像中的影像資訊與景深資訊與儲存於儲存裝置12中的3D人型樣本進行比對分析。
步驟S24，影像分析模組103根據影像資訊判斷車輛1前方場景範圍內是否偵測到行人。若車輛1前方場景範圍內未偵測到行人，則流程返回步驟S22。若車輛1前方場景範圍內偵測到行人時，步驟S25，則影像分析模組103根據Z座標方向景深資訊判斷行人與車輛之間的距離是否小於安全車距。所述安全車距定義為一種可 能引發交通事故的車輛1與行人之間的最短距離，駕駛人員可以根據車輛1行車速度來設置安全車距，例如50米或100米等。
步驟S26，若行人與車輛之間的距離小於安全車距(表明車輛1已出現可能引發交通事故的跡象)，警示模組104控制車輛1內的警示燈14亮起，並控制發聲裝置15發出警告資訊提醒駕駛人員採取相關避險措施。若行人與車輛之間的距離大於等於安全車距，則流程返回步驟S22。
步驟S27，警示模組104判斷駕駛人員是否採取相關避險措施，例如降低車速、緊急刹車、或者閃避行人等措施。若駕駛人員未採取相關避險措施，步驟S28，車輛控制模組105控制刹車裝置16自動啟動刹車機制降低車速、或緊急刹車讓車輛完全停止，以避免發生意外交通事故。
於本實施例中，所述之車輛防撞監控系統及方法除了能夠發出警告資訊或者自動減速之外，也可利用影像資訊記錄車輛1的行車狀況。若不幸發生撞擊事故，除了能夠記錄撞擊的一切相關資訊外，例如方位、行車速度、障礙物體影像等，也可以按照車輛1損毀狀況於發生撞擊後立即主動向交通單位發送車輛1所在位置等相關救援資訊。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，且已達廣泛之使用功效，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之均等變化或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
1‧‧‧車輛
10‧‧‧車輛防撞監控系統
101‧‧‧樣本建立模組
102‧‧‧影像獲取模組
103‧‧‧影像分析模組
104‧‧‧警示模組
105‧‧‧車輛控制模組
11‧‧‧TOF攝影機
12‧‧‧儲存裝置
13‧‧‧微處理器
14‧‧‧警示燈
15‧‧‧發聲裝置
16‧‧‧刹車裝置

Claims (10)

  1. 一種車輛防撞監控系統，安裝並運行於車輛中，該車輛包括攝影機、警示燈、發聲裝置及刹車裝置，所述之車輛防撞監控系統包括：樣本建立模組，用於根據攝影機預先搜集的被攝物體資料建立3D資料樣本；影像獲取模組，用於控制攝影機持續對車輛前方場景範圍內攝取包含有場景畫面資訊及被攝物體景深資訊的場景影像；影像分析模組，用於從攝取的場景影像中抽取場景畫面資訊及景深資訊，將場景影像中的場景畫面資訊與景深資訊與3D資料樣本進行比對分析，根據場景畫面資訊判斷車輛前方場景範圍內是否偵測到被攝物體，及根據景深資訊判斷被攝物體與車輛之間的距離是否小於安全車距；警示模組，用於當被攝物體與車輛之間的距離小於安全車距時，控制警示燈亮起並控制發聲裝置發出警告資訊提醒駕駛人員採取相關避險措施；及車輛控制模組，用於當駕駛人員未採取相關避險措施時，控制刹車裝置自動啟動刹車機制來降低車速、或者緊急刹車讓車輛停止。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之車輛防撞監控系統，其中，所述之樣本建立模組還用於將預先建立的3D資料樣本儲存於車輛內的儲存裝置中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之車輛防撞監控系統，其中，所述之攝影機為一種TOF攝影機裝置，用於攝取車輛前方場景範圍內X-Y座標方向的即時場景畫面資訊及Z座標方向的被攝物體景深資訊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之車輛防撞監控系統，其中，所述之被攝物體景深資訊係指被攝物體各點與攝影機鏡頭於Z座標方向的距離資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之車輛防撞監控系統，其中，所述之安全車距定義為一種可能引發交通事故的車輛與被攝物體之間的最短距離，駕駛人員根據車輛行使的速度來設置該安全車距。
  6. 一種車輛防撞監控方法，該車輛包括攝影機、警示燈、發聲裝置及刹車裝置，該方法包括如下步驟：根據攝影機預先搜集的被攝物體資料建立3D資料樣本；控制攝影機持續對車輛前方場景範圍內攝取包含有場景畫面資訊及被攝物體景深資訊的場景影像；從攝取的場景影像中抽取場景畫面資訊及景深資訊；將場景影像中的場景畫面資訊與景深資訊與3D資料樣本進行比對分析；根據場景畫面資訊判斷車輛前方場景範圍內是否偵測到被攝物體；當車輛前方場景範圍內偵測到被攝物體時，根據景深資訊判斷被攝物體與車輛之間的距離是否小於安全車距；當被攝物體與車輛之間的距離小於安全車距時，控制警示燈亮起並控制發聲裝置發出警告資訊提醒駕駛人員採取相關避險措施；及當駕駛人員未採取相關避險措施時，控制刹車裝置自動啟動刹車機制來降低車速、或者緊急刹車讓車輛停止。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之車輛防撞監控方法，該方法還包括步驟：將預先建立的3D資料樣本儲存於車輛內的儲存裝置中。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之車輛防撞監控方法，其中，所述之攝影機為一種TOF攝影機裝置，用於攝取車輛前方場景範圍內X-Y座標方向的即時場景畫面資訊及Z座標方向的被攝物體景深資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之車輛防撞監控方法，其中，所述之被攝物體景深資訊係指被攝物體各點與攝影機鏡頭於Z座標方向的距離資訊。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之車輛防撞監控方法，其中，所述之安全車距 定義為一種可能引發交通事故的車輛與被攝物體之間的最短距離，駕駛人員根據車輛行使的速度來設置該安全車距。
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