TWI534028B

TWI534028B - Driveway with lane departure (LDWS) and front vehicle distance (FCWS) warning function (EDR)

Info

Publication number: TWI534028B
Application number: TW102115942A
Authority: TW
Inventors: zhi-wei Luo
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2016-05-21
Also published as: TW201442903A

Description

具車道偏離(LDWS)及前方車距(FCWS)警示功能之行車記錄器(EDR)

本發明係有關一種行車記錄器，尤指一種具有車道偏離(LDWS)及前方車距(FCWS)警示功能之行車記錄器(EDR)，此行車記錄器(EDR)在事故發生時，或在如險情之類的雖未致使發生事故卻有可能成為事故時，對車輛的動作或周圍狀況等進行記錄，以可事後適當地對導致如上所述的狀況的原因進行釐清等。

按，作為車輛動作資料(data)收集裝置，已開發出如下的車輛搭載型的行車記錄器(drive recorder)，該車輛搭載型的行車記錄器例如自動地對駕駛中的車輛(汽車)的外部或內部的影像進行記錄，從而可對發生事故或出現險情等時的客觀狀況、甚至駕駛人(driver)的駕駛傾向進行事後分析。而且，例如為了藉由對日常駕駛進行事後分析來預防事故，或為了在發生事故時，客觀地證明、查明事故的原因，搭載如上所述的行車記錄器。

目前行車車距與車道偏離監測之系統有使用影像圖形辨識技術作為監測之方法，然而由於進行影像圖形辨識需要較高運算成本與運算時間，且由於影像圖形的特徵點設定較為複雜，致使在使用影像圖形辨識的監測系統無法獲得較高解析度，且使該技術限制於倒車雷達或低速跟隨系統(Low Speed Follower)等應用範圍，主要使用於近距離的碰撞避免系統中。

如，在已知TW I282942專利案所述之用於車輛之影音記錄器內容揭示，這種方式之缺失在於：對於駕駛人的行車狀態無法做出更精準的警示，例如：在駕駛人切換車道時系統會發出警告(因為切換車道會造成偏移)因而造成駕駛人的困擾。又，存在如下的問題，即，使用一般傳統的影像擷取裝置與處理影像的方法，導致對於偵測前方車輛的距離稍嫌不足。

如，在已知TW I294846專利案所述之行車安全輔助系統與方法內容揭示，這種方式之缺失在於：其道路影像訊號需先透過解碼運算後再進行編碼運算，因而減少影像的轉換失真。

如，在已知專利申請號TW 097119659專利案所述之行車測距安全系統內容揭示，這種方式之缺失在於：被限制於偵測具有標準寬度的左、右後車燈之前車距離，且攝影機擺在車體外面容易造成鏡頭髒污，使用久了會影像到系統效能。

如，在已知TW I332454專利案所述之行車測距安全系統內容揭示，這種方式之缺失在於：以偵測前方車輛距離來說，透過擷取影像中垂直與水平邊緣資訊、左右對稱的區域，與車輛底部出現的陰暗區域，以完成前方車輛偵測後，再依據該車輛在影像中的位置估算出該車與自身車輛的相對距離，此方式僅限於偵測前方50公尺內的範圍使用。

如，在已知專利申請號TW 099118623雙視覺前車安全警示裝置及其方法專利案所述之行車測距安全系統內容揭示，這種方式之缺失在於：利用在車輛上裝設至少二攝像裝置進行偵測，以判斷是否有偏離車道或車距過近之情況以提供警示，其結構複雜且成本因結構複雜而增高。

為解決上述之現有技術不足之處，本發明目的在提供一種於構造上改良的具車道偏離及前方車距警示功能之行車記錄器，以期克服現有技術中之缺點。

本發明係為解決如上所述之先前技術之問題而完成者，其目的在於提供一種具車道偏離及前方車距警示功能之行車記錄器，其具有較大的前車偵測距離，結構精簡，佔用空間縮小且成本因結構精簡而降低等優點。

為達成上述目的，根據本發明，提供一種具車道偏離及前方車距警示功能之行車記錄器，用來安裝於一車內使用，包含：一主機、一控制單元、一影像擷取單元、一車體信號擷取單元、一儲存單元以及一警示單元；其中，主機係一具形體結構；控制單元係內建於主機，包含有一用來壓縮影音資料之影音壓縮單元、一用來處理影像資料之影像處理單元、一用來偵側是否車道偏離之車道偏離偵測單元、一用來偵測是否有前車存在之前車偵測單元、一用來將影音資料與車運轉資料進行融合與同步處理之資料融合/同步單元及一用來判斷發出警示之警示決策單元；影像擷取單元係外接於主機，用來擷取車前側之道路影像，以產生一影像信號且輸入控制單元；車體信號擷取單元係外接於主機，用來擷取該車之運轉資料，以產生一車體信號且輸入控制單元；儲存單元係連接於主機內之控制單元之資料融合/同步單元；警示單元係連接於主機內之控制單元之警示決策單元；其中，影像信號經由影音壓縮單元進行壓縮後，再經資料融合/同步單元儲存至儲存單元；其中，影像信號經過影像處理單元以區分為供車道偏離與前車偵測用的影像信號，再分別進入車道偏離偵測單元及前車偵測單元，使控制單元根據影像信號以偵測該車與前車間的距離，及計算車道偏離量，並且配合車體信號判斷是否為危險駕駛行為，並產生一控制信號，若是則警示單元根據控制信號輸出一警示信號，以執行一警示功能。

此外，所述的影像信號還能經由控制單元而顯示於一影像輸出單元。

本發明進一步包含一聲音擷取單元、一全球定位系統及一三軸重力感測器；其中，聲音擷取單元連結於主機內之控制單元，用來擷取車四週之聲音以產生一聲音信號，並將聲音信號輸入控制單元；全球定位系統形成另一具形體，並藉導接線插接於主機之具形體上所設一全球定位系統連接埠上，用來記錄座標位置及行車軌跡，以產生一行車信號，並將行車信號輸入主機內之控制單元；三軸重力感測器內建於主機，用來辨識X/Y/Z三軸位移變化資料，以產生一感測信號，並將感測信號輸入主機內之控制單元。

又，控制單元進一步包含一參數設定單元，此參數設定單元能利用設置於主機外緣且電性連接於控制單元之至少一按鍵以按鍵方式操作，以對上述影音壓縮單元、影像處理單元及前車偵測單元的參數進行設定工作。

10‧‧‧主機

20‧‧‧控制單元

21‧‧‧影音壓縮單元

22‧‧‧影像處理單元

23‧‧‧車道偏離偵測單元

24‧‧‧前車偵測單元

25‧‧‧資料融合/同步單元

26‧‧‧警示決策單元

27‧‧‧OSD顯示單元

28‧‧‧參數設定單元

281‧‧‧按鍵

30‧‧‧影像擷取單元

40‧‧‧車體信號擷取單元

50‧‧‧儲存單元

60‧‧‧警示單元

70‧‧‧影像輸出單元

80‧‧‧聲音擷取單元

90‧‧‧全球定位系統

100‧‧‧三軸重力感測器

101‧‧‧影像擷取單元連接埠

102‧‧‧車體信號擷取單元連接埠

103‧‧‧開孔

104‧‧‧聲音擷取單元連接埠

105‧‧‧全球定位系統連接埠

200‧‧‧記憶體單元

第1圖係本發明之具車道偏離及前方車距警示功能之行車記錄器裝設在車輛上之使用狀態圖。

第2圖係本發明之具車道偏離及前方車距警示功能之行車記錄器之結構方塊示意圖。

第3圖係本發明之具車道偏離及前方車距警示功能之行車記錄器之另一實施例之結構方塊示意圖。

為使本發明更加明確詳實，茲列舉較佳實施例並配合下列圖示，將本發明之結構及其技術特徵詳述如後：請參考第1圖及第2圖所示，係本發明之一實施例之使用狀態示意圖及結構方塊示意圖。本發明提供一種具車道偏離(LDWS)及前方車距(FCWS)警示功能之行車記錄器(EDR)，其係結合車道偏離(LDWS)、前方車距(FCWS)警示及行車記錄器(EDR)的功能使用，如第1圖所示，表示依據車輛相對於箭頭A的距離改變來作為偵測車道的偏離，箭頭B表示對前方車距偵測的範圍，箭頭C表示行車記錄器的記錄範圍。本發明之具車道偏離(LDWS)及前方車距(FCWS)警示功能之行車記錄器(EDR)，係安裝於一車內使用，如安裝在前擋風玻璃上，或儀表板控制台上方，而不受天候影響，且不易受到污損，其包含：一主機10、一控制單元20、一影像擷取單元30、一車體信號擷取單元40、一儲存單元50以及一警示單元60。

主機10係一具形體結構。

控制單元20係內建於主機10，並且包含有一影音壓縮單元21、一影像處理單元22、一車道偏離偵測單元23、一前車偵測單元24、一資料融合/同步單元25及一警示決策單元26。

影音壓縮單元21用來對影像擷取單元30輸入控制單元20的影像及聲音進行壓縮工作，且將此壓縮後的資料輸入資料融合/同步單元25進行處理後，再輸至儲存單元50；影像處理單元22用來對影像擷取單元30輸入控制單元20的影像進行影像處理，且將處理後的資料輸至車道偏離偵測單元23與前車偵測單元24，藉由車道偏離偵測單元23來偵側是否車道偏離，與前車偵測單元24來偵測是否有前車存在，再將車道偏離偵測單元23與前車偵測單元24的偵測結果輸至警示決策單元26，警示決策單元26判斷是否發出警示；資料融合/同步單元25用來將不同來源的資料(影音資料與周邊裝置資料)進行融合與同步處理；警示決策單元26是依據所接收的各項資料，來決定發出預定的警示(例如前車太近發出三點聲，GPS沒有定位閃黃燈等)。上述控制單元20能夠在多工的環境下，同時處理車道偏離、前車偵測與影音壓縮與儲存之功能。上述周邊裝置資料可為車的運轉資料、全球定位系統(GPS)的行車資料或三軸重力感測器(G-sensor)的感測資料。

影像擷取單元30係可選擇內建於主機10或外接於主機10，用來擷取車前側之道路影像以產生一影像信號，並將此影像信號輸入機10內的控制單元20；在本實施方式中，影像擷取單元30係藉由導線連結於主機10，並且利用影像感測元件(CCD/CMOS)來輸出高解析度影像到控制單元20的影像處理單元22處理，並以透過裁切與縮放讓偵測的範圍與距離能夠擴大，使偵測前方距離為L(如第1圖所示)，L的範圍為0至100公尺，藉由增加偵測距離，與限定影像處理範圍，以能減運算速度，使控制單元20根據影像信號能偵測距離100公尺內之前方與左、右車道之前車；此外，影像擷取單元30還形成另一具形體如攝影鏡頭，並藉導接線插接於主機10之具形體上所設置之一影像擷取單元連接埠101以與主機10連接使用。又，所述之影像信號還能經由控制單元20而顯示於一影像輸出單元70，此影像輸出單元70可為一顯示器並設置在主機10的外表面，或者連接於主機10外部的影音輸出訊號線。又，影像擷取單元30擷取高解析度影像(大於640x480)並透過無失真方式傳送影像信號至控制單元20。

車體信號擷取單元40係外接於主機10，用來擷取該車之運轉資料，以產生一車體信號(如車速、左右方向燈、煞車燈…等，能夠協助判斷之信號)，並將車體信號輸入主機10內之控制單元20的資料融合/同步單元25與警示決策單元26，使資料融合/同步單元25能將來自於影音壓縮單元21與車體信號擷取單元40的資料進行整合處理，如整合成一文字檔，或結合文字檔與影音壓縮資料；此外，車體信號擷取單元40還形成另一具形體，並藉導線插接於主機10之具形體上所對應設置之一車體信號擷取單元連接埠102以與主機10連接使用。藉由結合影像的處理辨識，與車體信號來判斷是否為危險駕駛行為，不僅能夠提高辨識率、夠增加前車偵測範圍，還能由車體訊號能夠了解行車狀態，減少假警報的發生，增加系統穩定性，進而做出更準確的警示，舉例來說，在駕駛人要切換車道時，如果在沒有運用車體訊號(左/右方向燈)，系統會發出警告(因為切換車道會造成偏移)造成駕駛人的困擾。

儲存單元50係用來儲存來自於主機10內的控制單元20(資料融合/同步單元25)所處理之資料、影像及聲音；儲存單元50如硬碟可直接內建於主機10且連接於控制單元20，或者是由CF卡(Compact Flash Card) 或SD卡(Secured Digital Card)構成，但不限制，為配合所述之儲存單元50(CF卡或SD卡)而在主機10的表面上設置一開孔103，以供所述之CF卡與SD卡通過開孔103置入與取出。其中，上述的影像信號係經由控制單元20之影音壓縮單元21進行壓縮後，再儲存至儲存單元50。

警示單元60係可選擇內建或外接於主機10，並且電性連接於主機10內的控制單元20，控制單元20根據主機10的運轉情況能產生一控制信號，也就是由警示決策單元26產生控制信號，警示單元60則根據此控制信號，輸出一警示信號以執行一警示功能，例如發出視覺及/或聽覺(如燈光、聲音、震動)的警示功能。在本實施方式中，上述之影像擷取單元30所產生的影像信號首先經過控制單元20的影像處理單元22以區分為供車道偏離與前車偵測用的影像信號，再分別進入車道偏離偵測單元23及前車偵測單元24，使控制單元20根據影像信號以偵測該車與前車間的距離，及計算車道偏離量，並且配合車體信號擷取單元40的車體信號判斷是否為危險駕駛行為，並產生一控制信號，若是則警示單元60根據控制信號輸出一警示信號，以執行一警示功能。

請參考第3圖所示，係本發明之另一實施例之結構方塊示意圖。本發明為了再進一步運用，其係依據前述之實施例變化而得，其相同處不再重覆說明，主要不同處在於：進一步包含一聲音擷取單元80、一全球定位系統90(GPS)及一三軸重力感測器100(G-sensor)。

聲音擷取單元80係利用導線插接於主機10上所設一聲音擷取單元連接埠104，並與主機10內的控制單元20連接，用來擷取車四週之聲音以產生一聲音信號，並將聲音信號輸入控制單元20；聲音擷取單元80可為麥克風。

全球定位系統90(GPS)形成另一具形體，並藉導接線插接於主機10之具形體上所設一全球定位系統連接埠105上，用來記錄座標位置及行車軌跡還可自動更新全球時間與日期，以產生一行車信號，並將行車信號輸入主機10內之控制單元20的資料融合/同步單元25，使資料融合/同步單元25能將來自於影音壓縮單元21、車體信號擷取單元40與該行車信號的資料進行整合處理，如整合成一文字檔，或結合文字檔與影音壓縮資料。

三軸重力感測器100(G-sensor)係內建於主機10，並且連接於控制單元20，用來辨識X/Y/Z三軸位移變化資料，以產生一感測信號，並將感測信號輸入控制單元20。舉例來說，當發生意外或撞擊時，可清楚辨識X/Y/Z三軸位移變化而得知當時加速、減速、轉彎等行車狀態。

又，控制單元20進一步包含一OSD顯示單元27及一參數設定單元28。其中，OSD(On Screen Display，OSD)顯示單元27能以原始攝影機影像(也就是影像擷取單元30提供之影像)為背景，再加入時間與機器狀態(也就是車體信號提供之運轉資料、全球定位系統90(GPS)提供之行車資料)指示，再將合併後的影像、運轉及行車資料透過該影像輸出單元70顯示。而參數設定單元28能利用設置於主機10外緣且電性連接於控制單元20之至少一按鍵281以按鍵方式操作，以對上述影音壓縮單元21、影像處理單元22及前車偵測單元24所需之參數進行設定，並能將所有設定寫在一記憶體單元200中使用，以增加使用的便利性。

本發明中之控制單元20的影音壓縮單元21、車道偏離偵測單元23及前車偵測單元24，分別需要不同的影像，透過影像處理單元22，將原始影像擷取所需範圍後，分別給車道偏離偵測單元23與前車偵測單元24，進行後續處理。

通常具車道偏離(LDWS)的廣角影像需限定上線邊界，前方車距(FCWS)警示功能的窄角影像需限定於車道內，而行車記錄器(EDR)的廣角(高解析度影像的原始影像)，習知一般解析度影像無法偵測比較遠(50公尺以上)的車輛，本發明則採用高解析度影像，可增加偵測距離，限定影像處理範圍，可以減少運算速度。

請參考第3圖所示，本發明進一步說明在執行錄影、車道偵測、前車偵測、影像輸出、警示的流程，如下：執行錄影流程時，係將影像擷取單元30之影像信號與聲音擷取單元80之聲音信號輸入影音壓縮單元21進行壓縮，再將壓縮後的資料與車體信號擷取單元40之車體信號、全球定位系統90(GPS)之行車信號、三軸重力感測器100(G-sensor)之感測信號經過整合後輸入儲存單元50儲存。

執行車道偵測流程，係將影像擷取單元30之影像信號經過影像處理單元22後，將所需的影像範圍解取後輸入車道偏離偵測單元23，然後將偵測結果傳送給前車偵測單元24與警示單元60。

執行前車偵測流程，係將影像擷取單元30之影像信號經過影像處理單元22後，再輸入前車偵測單元24，並結合上述車道偵測結果，偵測是否有前車存在，然後將計算結果傳送給警示單元60。

執行影像輸出流程，係由影像擷取單元30之影像信號，並且根據系統狀態以及上述各偵測結果顯示在顯示器(影像輸出單元70)，或由影音輸出訊號線(影像輸出單元70)輸出。

執行警示流程，係根據車道偏離偵測單元23、前車偵測單元24、車體信號擷取單元40之車體信號及三軸重力感測器100(G-sensor)之感測信號，判斷目前是否發出警示，以提醒駕駛人注意安全。

一般在長時間行駛後容易產生疲勞駕駛而造成意外事故，未與前車保持安全距離也容易造成車禍意外，因此，在結合車道偏離與前車偵測與測距系統後，即能夠輔助駕駛更安全地行車，如此的組合結構是習知技術中所無法提供的，且目前也尚未有相同或近似的設計結構。

習知的影像擷取結構由於受限於影像的解析度與視角範圍，所以偵測前車的距離都不遠(約50公尺以內)，即使後來提出的「雙視覺前車安全警示裝置及其方法」技術，雖能增加偵測前車的距離，但，也因使用至少兩影像擷取裝置而使成本增高，同時也增加佔用空間，因而不利於市場競爭。

本發明之具車道偏離及前方車距警示功能之行車記錄器，主要利用車道偏離(LDWS)功能及前方車距(FCWS)警示功能之行車記錄器(EDR)功能結合成一體使用。而車道偏離(LDWS)警示系統與前方車距(FCWS)警示系統，則是透過影像感測元件(CCD/CMOS)輸出高解析度影像到控制單元20的影像處理單元22處理辨識，更重要的是還將影像以透過裁切與縮放讓偵測的範圍與距離擴大，此外，結合車體信號擷取單元40的車體訊號以判斷是否為危險駕駛行為，若是則會透過警示單元60發出如視覺及/或聽覺警示，以增加其可靠度與穩定性；而行車記錄器(EDR)則是藉由影像及聲音的擷取，以擷取車前影像及四周聲音後傳至控制單元20，再經壓縮後儲存至儲存單元50(如SD卡、CF卡)，提供發生意外事故時的呈堂佐證。

在本發明中將車道偏離(LDWS)、前方車距(FCWS)警示及行車記錄器(EDR)三者的功能結合一體使用時，能使其個別功能發揮出相乘效果，及同時記錄車體訊號、前方車距過近次數、車道偏離次數與事故發生時當下的周邊狀況，藉此，使本發明除了達到預防效果提升行車安全之外，還有利於釐清意外事故的責任歸屬(如車子因素或是人為因素)，進而提升行車記錄器(EDR)的使用功能。由於將車道偏離(LDWS)、前方車距(FCWS)警示及行車記錄器(EDR)功能結合成一機使用，因此，可解決駕駛者對於分別安裝的不便性與減少占用車上的空間，還能降低製造成本，大大受惠於消費者本身，使產品在市場上擁有更佳的競爭力。

由上述之組成元件與實施說明可知，本發明與習知結構相較之下，本發明具有至少以下之優點：1.影像擷取單元提供高解析度之影像給控制單元，不僅能夠提高辨識率還能夠增加前車偵測範圍。2.透過車體訊號能夠了解行車狀態，減少假警報的發生，增加系統穩定性。3.本發明具有較大的前車偵測距離，能夠偵測距離100公尺內之前方與左右車道之前車，且能夠在未保持安全距離的情況下發出警示，以避免發生事故。4.本發明無設置影像減碼單元，也無需影像編碼與解碼單元，因此，減少影像的轉換失真，並提高影像解析度及整體辨識率。5.本發明的結構精簡，佔用空間縮小且成本因結構精簡而降低。

以上所述僅為本發明的優選實施例，對本發明而言僅是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發明的保護範圍內。