TWI557003B - 結合感測器的車用智能影像安全系統 - Google Patents

Description

結合感測器的車用智能影像安全系統

下列敘述是有關於一種車用影像安全系統，特別是有關於一種在攝影模組上結合感測器技術以及影像偵測處理技術作綜合判斷以產生安全警示結果的車用智能影像安全系統。

車用影像安全系統為現今車輛上常配備有的電子系統，藉由裝配攝影機以及感測器在車身周圍，攝影機以拍攝車身周圍之影像，以降低駕駛之視覺死角並提升行車安全，而感測器以超音波技術或雷達技術偵測車身周圍之物體。請參見第1圖，其為習知技藝之車用影像安全系統之方塊圖。傳統車用影像系統大多採用中央運算機制，其包含多個攝影單元31、多個感測器2以及一個中央控制裝置9。所有攝影單元31所擷取之影像以及所有感測器2產生的感測訊號皆傳送到中央控制裝置9，由中央控制裝置9進行全部影像偵測處理以及判斷，例如障礙物偵測處理、行車左右盲區警示偵測處理或是道路偏移偵測處理。

此種機制的優點在於攝影單元31僅需有簡單結構與電路，容易符合體積小與耐熱耐震的需求。此外，只需更新中央控制裝置9的程式便可修改或增加車用影像安全系統的功能。但是，此種機制的缺點也在於中央控制裝置9必須負擔全部運算，所以必須配置高階的處理模組以及較多的記憶體。一旦原本出廠的中央控制裝置9的硬體無法負荷新功能的運算，車主只能付出昂貴費用更新中央控制裝置9，方能使用新的車用安全功能。

有鑑於上述問題，本發明之目的係提供一種結合感測器的 車用智能影像安全系統，其可降低對車輛之中央控制模組的運算能力的需求。

有鑑於上述問題，本發明之另一目的係提供一種結合感測器的車用智能影像安全系統，其可透過更換攝影模組以擴充車輛安全功能，藉此提高功能更新的便利性以及降低更新成本。

有鑑於上述問題，本發明之再一目的係提供一種結合感測器的車用智能影像安全系統，以降低車商安裝車輛安全系統所需面對的複雜度以及縮短產品設計時程。

基於上述目的，本發明係提供一種結合感測器的車用智能影像安全系統，其適用於一行動載具，行動載具可具有一車用主機以及一感測器，其係偵測行動載具周遭之障礙物並輸出第一偵測資訊。此車用智能影像安全系統包含攝影模組。攝影模組包含攝影單元、影像處理單元、控制單元以及通訊介面，攝影單元可擷取行動載具之外部影像，通訊介面係直接電性連接感測器與車用主機，控制單元係透過通訊介面接收第一偵測資訊，影像處理單元係對外部影像進行影像偵測處理以產生第二偵測資訊。控制單元可根據第一偵測資訊與第二偵測資訊以判斷產生安全警示訊號，並透過通訊介面傳送安全警示訊號至車用主機，車用主機以影像或音訊提醒駕駛者。

較佳地，感測器更可電性連接車用主機，以輸出第一偵測資訊至車用主機，車用主機再將第一偵測資訊透過通訊介面傳送至攝影模組。

較佳地，影像處理單元更可包含對外部影像進行一顯示視角轉換處理以產生第一影像，或是進行顯示範圍處理以產生第二影像，或是將安全警示訊號以影像疊加於第一影像、第二影像或外部影像以產生第三影像，控制單元係透過通訊介面選擇性傳送外部影像、第一影像、第二影像或第三影像至車用主機。

較佳地，影像偵測處理種類有複數個，可包含移動物件偵測處理、道路偏移偵測處理、障礙物偵測處理、行車左右盲區警示偵測處理或後方兩側來車偵測處理，控制單元可根據該通訊介面所得到行動載具之移動速度、左右轉方向燈號、方向盤舵角或是行車檔位，產生不同的控 制訊號執行單一或複數個影像偵測處理，而感測器可包含複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達。

較佳地，攝影模組係安裝於行動載具之後方，複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達係分別安裝在行動載具之左側與右側，控制單元可根據影像處理單元進行行車左右盲區警示偵測處理所產生的第二偵測資訊以及複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達輸出的第一偵測資訊，以產生安全警示訊號。

較佳地，攝影模組係安裝於行動載具之後方，複數個超音波感知器係分別安裝在行動載具之後方適當區域，控制單元可根據影像處理單元進行移動物件偵測處理或障礙物偵測處理所產生的第二偵測資訊以及複數個超音波感知器輸出的第一偵測資訊，以產生安全警示訊號。

基於上述目的，本發明再提供一種結合感測器的車用智能影像安全系統，其適用於具有一感測器的一行動載具，感測器用以偵測行動載具周遭之障礙物並輸出第一偵測資訊。此車用智能影像安全系統包含中央控制裝置以及攝影模組。中央控制裝置電性連接感測器以接收第一偵測資訊。攝影模組包含攝影單元、影像處理單元、控制單元以及通訊介面。攝影單元可擷取行動載具之外部影像，通訊介面可電性連接中央控制裝置，控制單元係透過通訊介面從中央控制裝置接收第一偵測資訊，影像處理單元係對外部影像進行影像偵測處理以產生第二偵測資訊。控制單元可根據第一偵測資訊與第二偵測資訊以判斷產生安全警示訊號，並透過通訊介面傳送安全警示訊號至中央控制裝置，中央控制裝置以影像或音訊提醒駕駛者。

較佳地，影像偵測處理種類有複數個，可包含移動物件偵測處理、道路偏移偵測處理、障礙物偵測處理、行車左右盲區警示偵測處理或後方兩側來車偵測處理，控制單元可根據該通訊介面所得到行動載具之移動速度、左右轉方向燈號、方向盤舵角或是行車檔位，產生不同的控制訊號執行單一或複數個影像偵測處理。而感測器可包含複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達。

較佳地，攝影模組係安裝於行動載具之後方，複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達係分別安裝在行動載具之左後側與右後側，控 制單元可根據影像處理單元進行行車左右盲區警示偵測處理所產生的第二偵測資訊以及複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達輸出的第一偵測資訊，以產生安全警示訊號。

基於上述目的，本發明再提供一種結合感測器的車用智能影像安全系統，行動載具包含一感測器以偵測該行動載具周遭之障礙物並輸出一第一偵測資訊，車用影像安全系統包含：一中央控制裝置，係電性連接該感測器以接收第一偵測資訊；一攝影模組，係包含一攝影單元、一影像處理單元、以及一通訊介面，攝影單元係擷取行動載具之一外部影像，影像處理單元係對外部影像進行一影像偵測處理以產生一第二偵測資訊。中央控制裝置透過通訊介面接收第二偵測資訊，並根據第一偵測資訊與第二偵測資訊以判斷產生一安全警示訊號，接著將安全警示訊號以影像或音訊提醒駕駛者。

2‧‧‧感測器

21‧‧‧第一偵測資訊

3‧‧‧攝影模組

31‧‧‧攝影單元

311‧‧‧外部影像

32、39‧‧‧影像處理單元

33‧‧‧控制單元

34‧‧‧通訊介面

35‧‧‧第二偵測資訊

361‧‧‧第一影像

362‧‧‧第二影像

363‧‧‧第三影像

37‧‧‧控制訊號

4‧‧‧車用主機

41‧‧‧安全警示訊號

5‧‧‧行動載具

6、9‧‧‧中央控制裝置

71‧‧‧超音波感知器

81‧‧‧移動物件偵測處理

82‧‧‧障礙物偵測處理

83‧‧‧行車左右盲區警示偵測處理

85‧‧‧道路偏移偵測處理

86‧‧‧後方兩側來車偵測處理

D1~D3‧‧‧區域

本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：第1圖係為根據習知技藝之車用影像安全系統之方塊圖。

第2圖係為根據本發明之結合感測器的車用智能影像安全系統之方塊圖。

第3圖係為根據本發明之結合感測器的車用智能影像安全系統之第一實施例之方塊圖。

第4圖係為根據本發明之結合感測器的車用智能影像安全系統之第一實施例之偵測範圍示意圖。

第5圖係為根據本發明之結合感測器的車用智能影像安全系統之第二實施例之方塊圖。

第6圖係為根據本發明之結合感測器的車用智能影像安全系統之第三實施例之方塊圖。

第7圖係為根據本發明之結合感測器的車用智能影像安全系統之第四實施例之方塊圖。

於此使用，詞彙“與/或”包含一或多個相關條列項目之任何或所有組合。當“至少其一”之敘述前綴於一元件清單前時，係修飾整個清單元件而非修飾清單中之個別元件。

參閱第2圖，其為根據本發明之結合感測器的車用智能影像安全系統之方塊圖。圖中，車用智能影像安全系統1適用於具有一車用主機4以及至少一感測器2的行動載具5。車用智能影像安全系統1包含至少一攝影模組3。

感測器2用以偵測行動載具5周遭之障礙物，並產生第一偵測資訊21。感測器2電性連接攝影模組3，將第一偵測資訊21傳送至攝影模組3；然而，感測器2視需要亦可電性連接車用主機4，以輸出第一偵測資訊21至車用主機4，由車用主機4再將第一偵測資訊21透過通訊介面34傳送至攝影模組3。較佳地，感測器2可包含複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達。

此外，車用主機4視需要亦可直接以影像或音訊提醒駕駛者。攝影模組3包含攝影單元31、影像處理單元32、控制單元33以及通訊介面34，攝影單元31可擷取行動載具5之外部影像311，通訊介面34係直接電性連接感測器2與車用主機4，控制單元33係透過通訊介面34接收第一偵測資訊21，影像處理單元32係對外部影像311進行影像偵測處理以產生第二偵測資訊35。

較佳地，攝影單元31可為可見光車用攝影機或是紅外線車用攝影機，而其輸出影像訊號可為類比訊號，例如NTSC或PAL訊號；或是數位訊號，例如LVDS或Ethernet訊號。影像處理單元32可執行的影像偵測處理更可包含一道路偏移偵測處理(Lane Departure Warning，LDW)、一移動物件偵測處理(Moving Object Detection，MOD)、一行車左右盲區警示偵測處理(Blind Spot Warning，BSW)、一後方兩側來車偵測處理 (Cross-Traffic Alert，CTA)、或是前述多個偵測處理的組合，而第二偵測資訊35可包含前述偵測處理的結果，例如行車是否發生道路偏移、是否有移動物件或障礙物、盲區內是否有移動物件等等的偵測結果。

控制單元33可根據第一偵測資訊21與第二偵測資訊35以判斷產生安全警示訊號41。例如，控制單元33可根據影像處理單元32進行行車左右盲區警示偵測處理所產生的第二偵測資訊35以及複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達輸出的第一偵測資訊21作綜合判斷，以產生安全警示訊號41；或者，控制單元33可根據影像處理單元32進行移動物件偵測處理或障礙物偵測處理所產生的第二偵測資訊35以及複數個超音波感知器輸出的第一偵測資訊21作綜合判斷，以產生安全警示訊號41。

除了產生安全警示訊號41，影像處理單元32視需要亦可對外部影像311進行一顯示視角轉換處理以產生一第一影像361，例如鳥瞰視角處理；或是進行顯示範圍處理以產生一第二影像362，例如，從外部影像311擷取部分產生新的影像作為第二影像362；或者視角轉換處理與顯示範圍處理同時進行；或是將安全警示訊號41以影像呈現方式疊加於第一影像361、第二影像362或外部影像311以產生一第三影像363。

控制單元33係透過通訊介面34選擇性傳送外部影像311、第一影像361、第二影像362、第三影像363或安全警示訊號41至車用主機4，由車用主機4以影像或音訊提醒駕駛者。例如，車用主機4可包含或電性連接螢幕或喇叭，螢幕可顯示外部影像311、第一影像361、第二影像362、第三影像363或對應安全警示訊號41的警示影像，而喇叭可輸出對應安全警示訊號41的警示音訊。

控制單元33可透過通訊介面34接收控制訊號37，並根據控制訊號37選擇性輸出上述影像。不同的控制訊號37可對應行動載具5不同的狀態，例如行動載具5之移動速度、左右轉方向燈號、方向盤舵角或是行車檔位。

應注意的是，上述的通訊介面34可包含傳輸訊號或傳輸影像數據的介面，或其組合，例如，可包含NTSC、CAN、Ethernet，而且類比式介面或數位式介面皆可包含於通訊介面34中，而不受所述實施例之限制。

參閱第3圖與第4圖，其為根據本發明之車用智能影像安全系統之第一實施例之方塊圖以及偵測範圍示意圖。圖中，複數個超音波感知器71係分別安裝在行動載具5之左側與右側，用以分別偵測區域D1以及區域D2內出現的障礙物，並產生第一偵測資訊21。攝影模組3安裝於行動載具5之後方，攝影模組3內的攝影單元31可擷取行動載具5後方區域D3的外部影像311。

在此實施例中，超音波感知器71輸出的第一偵測資訊21係先傳送到車用主機4，再由車用主機4透過通訊介面34傳送到攝影模組3。

攝影模組3內的影像處理單元32可對外部影像311進行行車左右盲區警示偵測處理83，以判斷外部影像311中左右兩側影像內是否有移動物件，特別是朝行動載具5移動的物件，其產生的判斷結果便是第二偵測資訊35。因為攝影模組3的視野有限，障礙物或移動物件可能存在於區域D3以外的區域且對行車安全有影響，因此控制單元33根據第二偵測資訊35以及複數個超音波感知器71輸出的第一偵測資訊21作綜合判斷，以產生安全警示訊號41。

例如，如果影像處理單元32偵測出前一張外部影像311中有移動物件，但在下一張外部影像311卻沒偵測到移動物件，此時控制單元33會進一步以第一偵測資訊21作判斷，如果第一偵測資訊21表示有偵測到物件，表示此物件移出區域D3到區域D1或區域D2中，因此控制單元33輸出代表有偵測到移動物件的安全警示訊號41，透過車用主機4提醒駕駛者。

參閱第5圖，其為根據本發明之車用智能影像安全系統之第二實施例之方塊圖。圖中，第二實施例與第一實施例不同之處在於，攝影模組3透過通訊介面34直接接收來自超音波感知器71輸出的第一偵測資訊21，而影像處理單元32係執行移動物件偵測處理81或障礙物偵測處理82所產生的第二偵測資訊35，而控制單元33根據第二偵測資訊35以及複數個超音波感知器71輸出的第一偵測資訊21，以產生安全警示訊號41。

參閱第6圖，其為根據本發明之車用智能影像安全系統之第三實施例之方塊圖。圖中，第三實施例與上述實施例之間的差異在於， 車用影像安全系統更包含一中央控制裝置6，其電性連接感測器2以接收第一偵測資訊21。攝影單元31之通訊介面34電性連接中央控制裝置6，控制單元33係透過通訊介面34從中央控制裝置6接收第一偵測資訊21，影像處理單元32係對外部影像311進行影像偵測處理以產生第二偵測資訊35。

控制單元33可根據第一偵測資訊21與第二偵測資訊35以判斷產生安全警示訊號41，並透過通訊介面34傳送安全警示訊號41至中央控制裝置6，由中央控制裝置6以影像或音訊提醒駕駛者。

參閱第7圖，其為根據本發明之車用智能影像安全系統之第四實施例之方塊圖。圖中，第四實施例與上述實施例之間的差異在於，中央控制裝置6亦搭載另一影像處理單元39，而攝影模組3可傳送外部影像311至中央控制裝置6。實施上，影像處理單元32與39可針對同一影像偵測處理作較佳之分工處理，或是各自對不同的影像偵測處理同時作多工處理。例如，當行動載具5倒車時，影像處理單元32執行一移動物件偵測處理81，而影像處理單元39執行一後方兩側來車偵測處理86。當行動載具5前進且移動速度超過門檻值時，影像處理單元32執行道路偏移偵測處理85，而影像處理單元39執行行車左右盲區警示偵測處理83。

實施上，攝影模組3可直接從感測器2、超音波感知器71或障礙物偵測雷達接收偵測訊號，或是從車用主機4或中央控制裝置6間接接收訊號。

綜上所述，本發明利用具有影像處理功能的攝影模組結合各種感測器，由攝影模組以直接或間接的方式接收感測器輸出的偵測資訊，並在攝影模組內完成影像偵測處理，並參考感測器之偵測資訊而產生安全警示訊號，如此可不需要車上之車用主機做運算便可進一步提高車用安全。此外，本發明可增加一中央控制裝置以擴充影像偵測處理的運算能力。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。

2‧‧‧感測器

21‧‧‧第一偵測資訊

3‧‧‧攝影模組

31‧‧‧攝影單元

311‧‧‧外部影像

32‧‧‧影像處理單元

33‧‧‧控制單元

34‧‧‧通訊介面

35‧‧‧第二偵測資訊

361‧‧‧第一影像

362‧‧‧第二影像

363‧‧‧第三影像

37‧‧‧控制訊號

4‧‧‧車用主機

41‧‧‧安全警示訊號

5‧‧‧行動載具

Claims (12)

1. 一種結合感測器的車用智能影像安全系統，適用於具有一行動載具，該行動載具係具有一車用主機以及一感測器，該感測器係偵測該行動載具周遭之障礙物並輸出一第一偵測資訊，該車用智能影像安全系統包含：一攝影模組，係包含一攝影單元、一影像處理單元、一控制單元以及一通訊介面，該攝影單元係擷取該行動載具之一外部影像，該通訊介面係直接電性連接該感測器與該車用主機，該控制單元係透過該通訊介面接收該第一偵測資訊，該影像處理單元係對該外部影像進行一影像偵測處理以產生一第二偵測資訊；其中，該控制單元係根據該第一偵測資訊與該第二偵測資訊以判斷產生一安全警示訊號，並透過該通訊介面傳送該安全警示訊號至該車用主機，該車用主機以影像或音訊提醒駕駛者；其中，在進行一後方來車偵測處理時，該控制單元根據該第二偵測資訊判斷該影像處理單元係偵測出前一張該外部影像中有移動物件，而下一張該外部影像中無移動物件，及根據該第一偵測資訊判斷有物件時產生該安全警示訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之車用智能影像安全系統，其中該感測器更電性連接該車用主機，以輸出該第一偵測資訊至該車用主機，該車用主機再將第一偵測資訊透過通訊介面傳送至攝影模組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之車用智能影像安全系統，其中該影像處理單元更包含對該外部影像進行一顯示視角轉換處理以產生一第一影像，或是進行顯示範圍處理以產生一第二影像，或是將該安全警示訊號以影像疊加於該第一影像、該第二影像或該外部影像以產生一第三影像，該控制單元係透過該通訊介面選擇性傳送該外部影像、第一影像、第二影像或第三影像至該車用主機。
4. 如申請專利範圍第1項所述之車用智能影像安全系統，其中該影像偵測處理種類有複數個，包含一移動物件偵測處理、一道路偏移偵測處理、一障礙物偵測處理或一行車左右盲區警示偵測處理或該後方兩側來車偵測處理，該控制單元係根據該通訊介面所得到行動載具之移動速度、左右轉方向燈號、方向盤舵角或是行車檔位，產生不同的控制訊號執行單一或該複數個影像偵測處理，而該感測器係包含複數個超音波感知器、單一或複數個障礙物偵測雷達。
5. 如申請專利範圍第4項所述之車用智能影像安全系統，其中該攝影模組係安裝於該行動載具之後方，該複數個超音波感知器或該障礙物偵測雷達係分別安裝在該行動載具之非前方區域，該控制單元係根據該影像處理單元進行該行車左右盲區警示偵測處理所產生的該第二偵測資訊以及該複數個超音波感知器輸出的該第一偵測資訊，以產生該安全警示訊號。
6. 如申請專利範圍第4項所述之車用智能影像安全系統，其中該攝影模組係安裝於該行動載具之後方，該複數個超音波感知器或該障礙物偵測雷達係分別安裝在該行動載具之非前方區域，該控制單元係根據該影像處理單元進行該移動物件偵測處理或該障礙物偵測處理所產生的該第二偵測資訊以及該複數個超音波感知器輸出的該第一偵測資訊，以產生該安全警示訊號。
7. 一種車用智能影像安全系統，適用於一行動載具，該行動載具包含一感測器以偵測該行動載具周遭之障礙物並輸出一第一偵測資訊，該車用智能影像安全系統包含：一中央控制裝置，係電性連接該感測器以接收該第一偵測資訊； 一攝影模組，係包含一攝影單元、一影像處理單元、一控制單元以及一通訊介面，該攝影單元係擷取該行動載具之一外部影像，該通訊介面係電性連接該中央控制裝置，該控制單元係透過該通訊介面從該中央控制裝置接收該第一偵測資訊，該影像處理單元係對該外部影像進行一影像偵測處理以產生一第二偵測資訊；其中，該控制單元係根據該第一偵測資訊與該第二偵測資訊以判斷產生一安全警示訊號，並透過該通訊介面傳送該安全警示訊號至該中央控制裝置，該中央控制裝置以影像或音訊提醒駕駛者；其中，在進行一後方來車偵測處理時，該控制單元根據該第二偵測資訊判斷該影像處理單元係偵測出前一張該外部影像中有移動物件，而下一張該外部影像中無移動物件，及根據該第一偵測資訊判斷有物件時產生該安全警示訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之車用智能影像安全系統，其中該影像偵測處理種類有複數個，係包含一移動物件偵測處理、一道路偏移偵測處理、一障礙物偵測處理、一行車左右盲區警示偵測處理或該後方兩側來車偵測處理，該控制單元根據該通訊介面所得到該行動載具之移動速度、左右轉方向燈號、方向盤舵角或是行車檔位，產生不同的控制訊號執 行單一或複數個影像偵測處理，而該感測器係包含複數個超音波感知器、單一或複數個障礙物偵測雷達。
9. 如申請專利範圍第8項所述之車用智能影像安全系統，其中該攝影模組係安裝於該行動載具之後方，該複數個超音波感知器或該障礙物偵測雷達係分別安裝在該行動載具之非前方區域，該控制單元係根據該影像處理單元進行該行車左右盲區警示偵測處理所產生的該第二偵測資訊以及該複數個超音波感知器輸出的該第一偵測資訊，以產生該安全警示訊號。
10. 一種車用智能影像安全系統，適用於一行動載具，該行動載具包含一感測器以偵測該行動載具周遭之障礙物並輸出一第一偵測資訊，該車用智能影像安全系統包含：一中央控制裝置，係電性連接該感測器以接收該第一偵測資訊；以及一攝影模組，係包含一攝影單元、一影像處理單元、以及一通訊介面，該攝影單元係擷取該行動載具之一外部影像，該影像處理單元係對該外部影像進行一影像偵測處理以產生一第二偵測資訊； 其中，該中央控制裝置透過該通訊介面接收該第二偵測資訊，並根據該第一偵測資訊與該第二偵測資訊以判斷產生一安全警示訊號，接著將該安全警示訊號以影像或音訊提醒駕駛者；其中，在進行一後方來車偵測處理時，該中央控制裝置根據該第二偵測資訊判斷該影像處理單元係偵測出前一張該外部影像中有移動物件，而下一張該外部影像中無移動物件，及根據該第一偵測資訊判斷有物件時產生該安全警示訊號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之車用智能影像安全系統，其中該影像偵測處理種類有複數個，係包含一移動物件偵測處理、一道路偏移偵測處理、一障礙物偵測處理、一行車左右盲區警示偵測處理或該後方兩側來車偵測處理，而該感測器係包含複數個超音波感知器、單一或複數個障礙物偵測雷達。
12. 如申請專利範圍第11項所述之車用智能影像安全系統，其中該攝影模組係安裝於該行動載具之後方，該複數個超音波感知器或障礙物偵測雷達係分別安裝在該行動載具之非前方區域，該中央控制裝置係根據該影像處理單元進行該行車左右盲區警示偵測處理所產生的該第二偵測資訊以及該複數個超音波感知器輸出的該第一偵測資訊，以產生該安全警示訊號。