CN101161524A - 侦测车距的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种侦测车距的方法与装置，是应用于一汽车上，利用一影像撷取单元撷取影像资料后，由一处理器自该影像资料中定义出一目标区域，再分析该目标区域内是否具有过于接近本车的物体，若有，则处理器驱动一警示单元发出警告，告知驾驶人有物体接近本车；藉此免去针对影像资料的整个画面进行解析，仅分析目标区域内是否有物体过于接近汽车即可，如此不但减少了处理器运算的时间与负担而增加侦测速度，且更提高了准确度，令警示单元不致误动作或过度动作。

Description

侦测车距的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种车距侦测的方法与装置，特别是涉及一种在行车时，用以侦测本车与其他车辆距离的方法与装置。

背景技术

由于汽车的普遍，使得路上车辆的密度越来越高，因此追撞的事故亦层出不穷，为此，许多厂商针对汽车防追撞研发了许多的设计，例如以超音波或红外线测量前后车的距离，或以影像撷取装置撷取本车前后方车辆的影像，经分析该影像后，即可得知本车前后方车辆的距离，当本车前后方车辆的距离过近时，随即驱动一警示装置警告驾驶人。

一般以影像撷取装置侦测本车前后方车辆距离的作法，主要是针对该影像撷取装置撷取到的影像资料进行解析，检知出该影像资料的整个画面中会影响本车行驶的障碍物，并计算出该障碍物与本车的距离，进而判断该障碍物与本车的距离是否小于一临界设定值。

然上述作法有几个缺点：

1.由于一般是针对每个影像资料的整个画面进行解析，因此必须先进行障碍物辨识而区分障碍物与非障碍物，以避免警示装置误动作，惟辨识障碍物往往是最耗时的一环。

2.由于车辆行驶的速度不一，且接近障碍物的时间会受到行车速度的快慢影响，因此若仅判断障碍物与本车的距离是否小于临界设定值，将可能造成驾驶人反应不及或警示装置过度动作。

在车辆数量激增，且高速道路随处可见的今日，对于车距判断时间的要求只会越加严格，因此如何提高影像处理的速度，进而缩短防撞装置对于障碍物的判断时间以及提高判断的准确度，尚有待进一步的改进方案。

由此可见，上述现有的侦测车距的方法与装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的侦测车距的方法与装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的侦测车距的方法与装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的(新型的)侦测车距的方法与装置，能够改进一般现有的侦测车距的方法与装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

为缩短行车距离侦测的处理速度，本发明的主要目的在于提供一种侦测车距的方法。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种侦测车距的方法，其特征在于该方法应用于一汽车内的处理器，该汽车另设有连接处理器的一影像撷取单元与一警示单元，其中该处理器可撷取一车速信号与一煞车信号，而该方法包括下列步骤：程序启动，是当车速信号换算得知的目前车速大于一预设值时启动；撷取影像，是自该影像撷取单元取得影像资料；定义目标区域，是执行一目标定义程序自该影像资料中定义出一目标区域；分析是否有障碍物，是侦测目标区域内是否有障碍物；若未有障碍物，则继续撷取影像步骤；若侦测到障碍物，则推算障碍物距离与接近时间，是计算障碍物与本车的距离以及根据车速信号预估接近障碍物的时间；判断与障碍物是否过于接近，是分析接近障碍物时间是否小于一临界值；若接近障碍物时间大于该临界值，则继续撷取影像步骤；若接近障碍物时间小于该临界值，则发出警告，是驱动该警示单元作动警告驾驶人；判断是否驾驶人踩煞车，是根据该煞车信号判断驾驶人是否针对警示单元发出的警告做出反应而踩煞车；若是则结束，若否则继续发出警告。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的侦测车距的方法，其中所述的处理器内建有一标准车道线宽度值，而该目标定义程序包括下列步骤：扫描影像资料，是扫描影像资料的画面的下半部；初步解析车道线，是自描影像资料的画面的下半部中选取出灰阶值变化剧烈的区域；解析车道线，是自上述灰阶值变化剧烈的区域中选取灰阶值较高且具细长特征的部分；确认车道线，是自上述撷取出的灰阶值较高且具细长特征的段落宽度与内建标准车道线宽度值进行比对；若上述比对结果近似，则记录车道线，是记录该车道线在影像资料画面上的座标位置；定义目标区域，是定义两对应车道线座标之间的区域为目标区域。

前述的侦测车距的方法，其中所述的推算障碍物距离与接近时间步骤中，计算障碍物与本车的距离是依一方程式d2＝H_C*f_C/Pr*(R_HV-R/2)^-d1计算，其中：Hc是影像撷取单元距地面的高度；fC是影像撷取单元的焦距；Pr是每个单位像素的高度；RHV是影像平面底端至前方车辆后轮投影点的长度；R是影像撷取单元所撷取画面的纵轴长度；d1是影像撷取单元与本车车头的距离。

前述的侦测车距的方法，其中所述的推算障碍物距离与接近时间步骤中计算障碍物与本车的距离是先在处理器内建有一换算表，该换算表内存有该影像撷取单元所撷取画面的纵轴上各单位像素与其实际距离的对照资料，当侦测到有障碍物时，即可由影像平面上障碍物与地的接触点的纵轴座标，自该换算表中取得对应的实际距离。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种侦测车距的装置，其特征在于该装置是装设于一汽车上，包括：一处理器，是可撷取车速信号与煞车信号；并内建有一车距侦测程序；一影像撷取单元，是撷取影像资料送入前述处理器；一警示单元，是连接前述处理器，由处理器控制发出警告予驾驶人；其中该车距侦测程序是在撷取出的影像资料中定义一目标区域，判断该目标区域中是否有障碍物接近本车所需时间小于一临界值，若是则驱动该警示单元通知驾驶人。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的侦测车距的装置，其中所述的车距侦测程序包括下列步骤：程序启动，是当车速信号换算得知的目前车速大于一预设值时启动；撷取影像，是自该影像撷取单元取得影像资料；定义目标区域，是执行一目标定义程序自该影像资料中定义出一目标区域；分析是否有障碍物，是侦测目标区域内是否有障碍物；若未有障碍物，则继续撷取影像步骤；

若侦测到障碍物，则推算障碍物距离与接近时间，是计算障碍物与本车的距离以及根据车速信号预估接近障碍物的时间；判断与障碍物是否过于接近，是分析接近障碍物时间是否小于一临界值；若与障碍物并未过于接近，则继续撷取影像步骤；若与障碍物过于接近，则发出警告，是驱动该警示单元作动警告驾驶人；判断是否驾驶人踩煞车，是自该煞车信号判断驾驶人是否针对警示单元发出的警告做出反应而踩煞车；若是则结束，若否则继续发出警告。

前述的侦测车距的装置，其中所述的处理器内建有一标准车道线宽度值，而该目标定义程序包括下列步骤：扫描影像资料，是扫描影像资料的画面的下半部；初步解析车道线，是自描影像资料的画面的下半部中选取出灰阶值变化剧烈的区域；解析车道线，是自上述灰阶值变化剧烈的区域中选取灰阶值较高且具细长特征的部分；确认车道线，是自上述撷取出的灰阶值较高且具细长特征的段落宽度与内建标准车道线宽度值进行比对；若上述比对结果近似，则记录车道线，是记录该车道线在影像资料画面上的座标位置；定义目标区域，是定义两对应车道线座标之间的区域为目标区域。

前述的侦测车距的装置，其中所述的推算障碍物距离与接近时间步骤中计算障碍物与本车的距离是依方程式d2＝H_C*f_C/Pr*(R_HV-R/2)^-d1计算，其中：Hc是影像撷取单元距地面的高度；fC是影像撷取单元的焦距；Pr是每个单位像素的高度；RHV是影像平面底端至前方车辆后轮投影点的长度；R是影像撷取单元所撷取画面的纵轴长度；d1是影像撷取单元与本车车头的距离。

前述的侦测车距的装置，其中所述的推算障碍物距离与接近时间步骤中计算障碍物与本车的距离是先在处理器内建有一换算表，该换算表内存有该影像撷取单元所撷取画面的纵轴上各单位像素与其实际距离的对照资料，当侦测到有障碍物时，即可由影像平面上障碍物与地的接触点的纵轴座标，自该换算表中取得对应的实际距离。

前述的侦测车距的装置，其中所述的警示单元是一蜂鸣器。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明侦测车距的方法与装置至少具有下列优点：利用上述技术手段，本发明藉由先定义出目标区域再行侦测，因此毋需对影像资料的整个画面进行解析，仅分析目标区域内是否有障碍物过于接近汽车即可，如此不但可减少处理器运算的时间，以增加侦测的反应速度，且提高了准确度，令警示单元不致误动作或过度动作。

综上所述，本发明是有关于一种侦测车距的方法与装置，是应用于一汽车上，利用一影像撷取单元撷取影像资料后，由一处理器自该影像资料中定义出一目标区域，再分析该目标区域内是否具有过于接近本车的物体，若有，则处理器驱动一警示单元发出警告，告知驾驶人有物体接近本车；藉此免去针对影像资料的整个画面进行解析，仅分析目标区域内是否有物体过于接近汽车即可，如此不但减少了处理器运算的时间与负担而增加侦测速度，且更提高了准确度，令警示单元不致误动作或过度动作。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在装置结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的侦测车距的方法与装置具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的功能方块图。

图2是本发明中车距侦测程序的流程图。

图3是本发明中目标定义程序的一较佳实施例流程图。

图4是本发明的影像撷取单元所撷取画面的示意图。

图5是本发明计算本车与前车距离的示意图。

图6是本发明的影像撷取单元所撷取画面的座标示意图。

11、处理器                  12、影像撷取单元

13、警示单元                20、目标区域

30、前方车辆                40、第一直角三角形

40’、第二直角三角形        50、影像平面

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的侦测车距的方法与装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

关于本发明侦测车距的装置的一较佳实施例，请参阅图1所示，是装设于一汽车上，该车距侦测装置包括：

一可撷取车速信号以及煞车信号的处理器11，是内建有一车距侦测程序(容后详述)；

一影像撷取单元12，是连接前述处理器11，可依照不同应用而撷取汽车前方或后方的影像资料，在本实施例中，所述影像撷取单元12是撷取汽车前方的影像资料以送入该处理器11；

一警示单元13，是连接前述处理器11，由处理器11控制启闭，所述警示单元12可为蜂鸣器、警示灯或一车内显示器，在本实施例中，是采用一蜂鸣器，由处理器11控制发出警报音以警告驾驶人。

该车距侦测程序是分析影像撷取单元12所输出的影像资料，并定义出一目标区域，在该目标区域中判断是否有障碍物存在，若有障碍物则进一步判断本车接近该障碍物的所需时间是否小于一临界值，若是则驱动该警示单元以通知驾驶人，请进一步参阅图2所示，在本实施例中，该车距侦测程序包括下列步骤：

程序启动300，是当车速信号换算得知的目前车速大于一预设值时启动；

撷取影像301，是自该影像撷取单元11取得汽车前方的影像资料；

定义目标区域302，是执行一目标定义程序，自该影像资料中定义出一目标区域；

分析是否有障碍物303，是侦测目标区域内是否有障碍物；

若未有障碍物，则继续撷取影像301步骤；

若侦测到障碍物，则推算障碍物距离与接近时间304，是计算障碍物与本车的距离以及根据车速信号预估本车接近障碍物的时间t1；

判断与障碍物是否过于接近305，是分析接近障碍物时间t 1是否小于一临界值t2；

若t1大于t2，则继续撷取影像301步骤；

若t1小于t2，则发出警告306，是驱动该警示单元13作动以警告驾驶人有障碍物接近；

判断是否驾驶人踩煞车307，是根据该煞车信号判断驾驶人是否针对警示单元13发出的警告做出反应而踩煞车；

若是则结束308，若否则继续发出警告306。

由上述可知，本发明由于先定义一目标区域再在该区域中侦测有无障碍物，因此相较于扫描整个影像资料画面，本发明可用较短的时间便能完成侦测；如此一来，不但令本发明较习用汽车防追撞设计具有较佳的运算反应速度，亦降低警示单元发生误动作或过度动作的机会。

另关于该目标定义程序的一较佳实施例，是利用比对车道线作为定义基础，定义车道线内的区域为目标区域，因此该处理器11内建有一判断比对用的标准车道线宽度值，请进一步参阅图3、图4所示，该目标定义程序包括下列步骤：

扫描影像资料400，是扫描影像资料画面的下半部，仅扫描下半部的原因在于，一般水平装设的影像撷取单元20撷取画面时，地平线如同一横向中心线般将画面切割成上下两部分，因此车道线是集中于画面的下半部(如图4所示)；

初步解析车道线401，是自扫描影像资料的画面的下半部中选取出灰阶值变化剧烈的细长区域，此举主要是由于车道线多为长条形状且灰阶值较高的白色或黄色，而道路则多为灰阶值较低的黑色，因此在车道线与道路紧邻之处，画面的灰阶值必有较大的变化；

解析车道线402，是自上述灰阶值变化剧烈的区域中选取灰阶值较高的具细长特征的部分，此灰阶值较高的长条部分即可能是车道线；

确认车道线403，是自上述灰阶值较高且具细长特征的段落的宽度d与内建标准车道线宽度值进行比对；

若上述比对结果近似，则记录车道线404，是记录该车道线在影像资料画面上的座标位置；

定义目标区域405，是定义两对应车道线座标之间的区域为目标区域20(如图4所示)。

此外，关于该预估接近障碍物时间t1的一计算方式实施例，请参阅图5所示，假设影像撷取单元12与一正前方车辆30后轮的水平距离是D，而影像撷取单元12与本车车头的距离是d1，影像撷取单元12距地面的高度是Hc，影像撷取单元12的焦距是f_C，另本车速度是V，因此将影像撷取单元12、前方车辆30的后轮以及影像撷取单元12对应于地面的位置三点相连，可得一第一直角三角形40，其中该第一直角三角形40的底边长度即是D，垂直边长度即是Hc；当影像撷取单元12撷取画面后，等同于该影像撷取单元12后方距离f_C处所产生一假想影像平面50投影，请配合参阅图5与图6，由于假想影像平面50投影的影像是与实际影像的方向恰好相反，因此若以该假想影像影平面50的纵轴下缘作为座标原点，则在图6中所示的画面中，该座标原点是在画面上方，其中该假想影像平面50的纵轴长度是R个单位像素，自画面平面底端至前方车辆后轮投影点的长度是R_HV个单位像素，因此将影像撷取单元12、影像平面中点以及前方车辆后轮的投影点三点相连，可得一第二直角三角形40’，且该第一与第二直角三角形40、40’是为相似三角形，因此可由公式 $\frac{D}{H_C}=f_C/\mathrm{Pr}*(R_{\mathrm{HV}}-R/2)$ 求得影像撷取单元12与前方车辆30后轮的水平距离D＝H_C*f_C/Pr*(R_HV-R/2)，其中Pr是每个单位像素的高度，此外，由于影像撷取单元12与本车车头的距离是d1，故由此可得知，本车车头至前方车辆30后轮的水平距离是d2＝D-d1，配合本车速度V则可运算出接近障碍物时间t1＝d2/V。

又关于该预估接近障碍物时间t1的另一计算方式实施例，是先于处理器内建有一换算表，该换算表内存有该影像平面50的纵轴上各单位像素与其实际距离的对照资料，当侦测到有障碍物时，即可由影像平面上障碍物与地的接触点的纵轴座标，自该换算表中取得对应的实际距离，再将实际距离除以本车车速，即是接近障碍物时间t1。

由上述可知，本发明除利用在目标区域内进行障碍物侦测可以较短的时间完成障碍物侦测，且更可利用该障碍物接近时间的计算方式，而轻易简单地估算出障碍物接近本车所需的时间以提高本发明的运算反应速度，且由于本发明配合前车距离与本车行车速度计算出障碍物接近本车所需的时间，使判断障碍物是否过于接近本车的条件更为严谨，不但可提高判断的准确度，且更可减少警示单元误动作或过度动作的机会。

惟本发明虽已在前述实施例中所揭露，但并不仅限于前述实施例中所提及的内容，在不脱离本发明的精神和范围内所作的任何变化与修改，均属于本发明的保护范围。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种侦测车距的方法，其特征在于该方法应用于一汽车内的处理器，该汽车另设有连接处理器的一影像撷取单元与一警示单元，其中该处理器可撷取一车速信号与一煞车信号，而该方法包括下列步骤：

程序启动，是当车速信号换算得知的目前车速大于一预设值时启动；

撷取影像，是自该影像撷取单元取得影像资料；

定义目标区域，是执行一目标定义程序自该影像资料中定义出一目标区域；

分析是否有障碍物，是侦测目标区域内是否有障碍物；

若未有障碍物，则继续撷取影像步骤；

若侦测到障碍物，则推算障碍物距离与接近时间，是计算障碍物与本车的距离以及根据车速信号预估接近障碍物的时间；

判断与障碍物是否过于接近，是分析接近障碍物时间是否小于一临界值；

若接近障碍物时间大于该临界值，则继续撷取影像步骤；

若接近障碍物时间小于该临界值，则发出警告，是驱动该警示单元作动警告驾驶人；

判断是否驾驶人踩煞车，是根据该煞车信号判断驾驶人是否针对警示单元发出的警告做出反应而踩煞车；

若是则结束，若否则继续发出警告。

2.根据权利要求1所述的侦测车距的方法，其特征在于其中所述的处理器内建有一标准车道线宽度值，而该目标定义程序包括下列步骤：

扫描影像资料，是扫描影像资料的画面的下半部；

初步解析车道线，是自描影像资料的画面的下半部中选取出灰阶值变化剧烈的区域；

解析车道线，是自上述灰阶值变化剧烈的区域中选取灰阶值较高且具细长特征的部分；

确认车道线，是自上述撷取出的灰阶值较高且具细长特征的段落宽度与内建标准车道线宽度值进行比对；

若上述比对结果近似，则记录车道线，是记录该车道线在影像资料画面上的座标位置；

定义目标区域，是定义两对应车道线座标之间的区域为目标区域。

3.根据权利要求1或2所述的侦测车距的方法，其特征在于其中所述的推算障碍物距离与接近时间步骤中，计算障碍物与本车的距离是依一方程式d2＝H_C*f_C/Pr*(R_HV-R/2)-d1计算，其中：

Hc是影像撷取单元距地面的高度；

fC是影像撷取单元的焦距；

Pr是每个单位像素的高度；

RHV是影像平面底端至前方车辆后轮投影点的长度；

R是影像撷取单元所撷取画面的纵轴长度；

d1是影像撷取单元与本车车头的距离。

4.根据权利要求1或2所述的侦测车距的方法，其特征在于其中所述的推算障碍物距离与接近时间步骤中计算障碍物与本车的距离是先在处理器内建有一换算表，该换算表内存有该影像撷取单元所撷取画面的纵轴上各单位像素与其实际距离的对照资料，当侦测到有障碍物时，即可由影像平面上障碍物与地的接触点的纵轴座标，自该换算表中取得对应的实际距离。

5.一种侦测车距的装置，其特征在于该装置是装设于一汽车上，包括：

一处理器，是可撷取车速信号与煞车信号，并内建有一车距侦测程序；

一影像撷取单元，是撷取影像资料送入前述处理器；

一警示单元，是连接前述处理器，由处理器控制发出警告予驾驶人；其中

该车距侦测程序是在撷取出的影像资料中定义一目标区域，判断该目标区域中是否有障碍物接近本车所需时间小于一临界值，若是则驱动该警示单元通知驾驶人。

6.根据权利要求5所述的侦测车距的装置，其特征在于其中所述的车距侦测程序包括下列步骤：

程序启动，是当车速信号换算得知的目前车速大于一预设值时启动；

撷取影像，是自该影像撷取单元取得影像资料；

定义目标区域，是执行一目标定义程序自该影像资料中定义出一目标区域；

分析是否有障碍物，是侦测目标区域内是否有障碍物；

若未有障碍物，则继续撷取影像步骤；

若侦测到障碍物，则推算障碍物距离与接近时间，是计算障碍物与本车的距离以及根据车速信号预估接近障碍物的时间；

判断与障碍物是否过于接近，是分析接近障碍物时间是否小于一临界值；

若与障碍物并未过于接近，则继续撷取影像步骤；

若与障碍物过于接近，则发出警告，是驱动该警示单元作动警告驾驶人；

判断是否驾驶人踩煞车，是自该煞车信号判断驾驶人是否针对警示单元发出的警告做出反应而踩煞车；

若是则结束，若否则继续发出警告。

7.根据权利要求6所述的侦测车距的装置，其特征在于其中所述的处理器内建有一标准车道线宽度值，而该目标定义程序包括下列步骤：

扫描影像资料，是扫描影像资料的画面的下半部；

初步解析车道线，是自描影像资料的画面的下半部中选取出灰阶值变化剧烈的区域；

解析车道线，是自上述灰阶值变化剧烈的区域中选取灰阶值较高且具细长特征的部分；

确认车道线，是自上述撷取出的灰阶值较高且具细长特征的段落宽度与内建标准车道线宽度值进行比对；

若上述比对结果近似，则记录车道线，是记录该车道线在影像资料画面上的座标位置；

定义目标区域，是定义两对应车道线座标之间的区域为目标区域。

8.根据权利要求6或7所述的侦测车距的装置，其特征在于其中所述的推算障碍物距离与接近时间步骤中计算障碍物与本车的距离是依方程式d2＝H_C*f_C/Pr*(R_HV-R/2)-d1计算，其中：

Hc是影像撷取单元距地面的高度；

fC是影像撷取单元的焦距；

Pr是每个单位像素的高度；

RHV是影像平面底端至前方车辆后轮投影点的长度；

R是影像撷取单元所撷取画面的纵轴长度；

d1是影像撷取单元与本车车头的距离。

9.根据权利要求6或7所述的侦测车距的装置，其特征在于其中所述的推算障碍物距离与接近时间步骤中计算障碍物与本车的距离是先在处理器内建有一换算表，该换算表内存有该影像撷取单元所撷取画面的纵轴上各单位像素与其实际距离的对照资料，当侦测到有障碍物时，即可由影像平面上障碍物与地的接触点的纵轴座标，自该换算表中取得对应的实际距离。

10.根据权利要求5所述的侦测车距的装置，其特征在于其中所述的警示单元是一蜂鸣器。

Images