CN101349562A

CN101349562A - 车辆行驶偏向的警报方法及装置

Info

Publication number: CN101349562A
Application number: CNA2007101299701A
Authority: CN
Inventors: 李世雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-01-21

Abstract

本发明是一种车辆行进偏向警报方法及装置，该装置以一影像摄影器连续撷取车辆后方的道路影像而产生一影像信号，再藉由一图像处理器分析道路面上的静态背景、分析本车辆是否偏离原行驶车道、判断周围移动物体等，若有异常情况发生，该图像处理器输出一信号予微处理器，令微处理器驱动一警报器发出警示信号以提示驾驶者。

Description

车辆行驶偏向的警报方法及装置

技术领域

本发明关于一种警报方法及装置，尤指一种应用于车辆而可判断车辆有无明显偏移原行驶路径的偏向警报方法及装置。

背景技术

随着汽车普及率的提升，在道路上发生意外碰撞导致交通事故的情况也越来越多，而发生车辆碰撞大多是因为有相邻车距过近或速度过快时，其中有一车辆突然变换车道或偏离原行进方向造成的。当车辆行驶过程中需要变换车道时若后侧方的车辆不注意避让，或后面车辆突然变换车道超车，则极有可能与前方车辆碰撞而发生交通事故。

虽然在现有道路表面会绘制车辆分界线以规范车辆的行驶方向，同时限制车辆的最高行驶速度，以求降低发生交通事故的机率，然而，对于车流量较大的城市道路，由于车辆密度高、通行环境复杂多变，仅仅依靠上述措施并不足以有效避免碰撞事故，因此仍有必要以更有效的检测与警报手段以避免碰撞。

发明内容

鉴于目前并无主动式的判断警报装置可协助车辆驾驶者注意行车状况及预先发出警告信息，本发明的一主要目的是提供一种车辆行驶偏向的警报方法，于车辆突然异常偏离行驶车道时，可主动提示驾驶者。

为达成前述目的，本发明车辆行驶偏向的警报方法包含：

连续撷取一本车后方的道路影像；

分析静态背景，根据该撷取出来的连续影像分析出道路的静态背景，其中该静态背景中包含道路表面上的车道分界线；

判断本车是否偏向，依据该静态背景中的车道分界线，判断本车与车道分界线的相对位置，据此判断本车是否偏离车道；

输出警报，当判断本车已偏离车道时发出一警告信号。

本发明的另一目的是提供一种车辆行驶偏向的警报方法，于车辆周围有突然接近的其它动态车辆时，可主动提示驾驶者，为达成该目的，该方法进一步包含：

判断是否存在移动物体，以撷取的连续影像与静态背景比较，判断该连续影像中是否存在移动物体；

判断该移动物体是否突然接近本车，判断出具有移动物体时，监控该移动物体是否突然靠近本车，若接近本车则发出一警告信号。

本发明的再一目的是提供一种车辆行驶偏向的警报装置，以判断车辆有无突然异常偏离行驶车道，亦可进一步判断车辆周围有其它突然接近的动态车辆，为达成该目的，该车辆行驶偏向的警报装置包含：

至少一影像摄影器，装设于一本车的一适当位置以连续撷取一本车后方的道路影像而产生一影像信号；

至少一图像处理器，其一输入端连接该影像摄影器以接收来自影像摄影器的影像信号，据此分析道路面上的静态背景、分析本车辆是否偏离原行驶车道、判断周围移动物体；

一微处理器，其一输入端连接于该图像处理器的输出端，根据该图像处理器的处理结果判断是否须发出警报以提醒驾驶者；

一警报器，连接于该微处理器的一输出端，受微处理器控制而发出警示信号以提示驾驶者。

前述车辆行驶偏向的警报装置可进一步包含一档位检测器，其输出端连接于该微处理器的一输入端，用以检测车辆的排档位信息，排档位信息实时送予该微处理器以判断目前档位而决定是否关闭前述图像处理及影像摄影器。

此外，前述车辆行驶偏向的警报装置可进一步包含一车速检测器，用以检测车轮转速以获取车辆的当前速度以产生一速度信号，该速度信号输出予微处理器以决定是否应关闭前述图像处理器及影像摄影器。

附图说明

图1：是影像摄影器的成像示意图。

图2：是影像摄影器的另一成像示意图。

图3：是本发明的电路方块图。

图4：是本发明的影像摄影器安装于车辆的平面示意图。

图5：是本发明的方法流程图。

图6A-图6E：是本发明以不同取样连续图片还原静态背景的示意图。

图7：是一道路画面示意图。

图8：是利用本发明判断车辆有无偏向的一示意图。

图9：是利用本发明判断车辆有无偏向的另一示意图。

图10A-图10D：是本发明判断有无运动物体的示意图。

图11：是本发明判断有无其它车辆突然接近本车的示意图。

【主要组件符号说明】

(10)影像摄影器 (20)图像处理器

(30)微处理器 (40)警报器

(50)档位检测器 (60)车速检测器

(100)影像摄影器 (110)透镜

(120)成像底板 (200)目标物体

(300)车辆 (400)分界线

具体实施方式

请参考图1、2所示，为一影像摄影器(CCD)100相对于一成像物体200的成像示意图，该影像摄影器100包含一透镜110与一由感光二极管构成的成像底板120。由于光沿着直线传播，当透镜110和成像底板120之间的距离d1保持不变时，同样大小的目标物体200在该成像底板120上的成像大小，取决于目标物体200与透镜110之间的距离d2。当目标物体200距离透镜110越近，即d2越小，目标物体200在成像底板120上的投影越大；反之当目标物体200距离透镜120越远，即d2越大，目标物体200在成像底板120上的投影越小。

本发明即根据前述原理以判断车辆300在道路面上的相对位置，依据相对位置分析车辆300有无明显偏离行驶方向或其周围是否突然出现其它车辆或物体，请参考图3所示，本发明车辆行进偏向警报装置的电路包含：

至少一影像摄影器10，装设于车辆300后方的适当位置以拍摄周围的环境状况，该影像摄影器10可采用具广角镜头者，以扩大拍摄的视野范围；本实施例使用两影像摄影器10，如图4所示分别安装于车体后侧的两边以撷取后方影像，并将撷取到的影像转换为一影像信号后加以输出；

至少一图像处理器20，可由高速数字处理器(DSP)构成，其一输入端连接该影像摄影器10，本实施中为加快影像分析的运算处理速度，故两影像摄影器10分别连接一图像处理器20，若欲节省成本，亦可使用单一图像处理器20执行运算；图像处理器200接收来自影像摄影器10的影像信号，据此分析道路面上的静态背景、分析本车辆300是否突然偏离原始行驶车道、定义周围其它车辆的大小、判断周围其它车辆的轮廓尺寸是否突然变大或尺寸已超过一定的界限，藉此得知有无其它车辆接近本车辆300；

一微处理器30，其输入端连接于该图像处理器20的输出端，根据该图像处理器20的处理结果判断是否须发出警报以提醒驾驶者；

一警报器40，连接于该微处理器30的一输出端，受微处理器30控制而发出警示声响或灯光信号以提示驾驶者注意行驶路线及周围车辆；

一档位检测器50，其输出端连接于该微处理器30的一输入端，用以检测车辆300的排档位信息，排档位信息实时送予该微处理器30，若为空档(N档)或是停车档(P档)，该微处理器30将关闭前述图像处理器20及影像摄影器10，当车辆300有行驶运动时才会激活图像处理器20及影像摄影器10；若车辆300本身可提供档位信息时，可不需安装该档位检测器30；

一车速检测器60，用以检测车轮转速以获取车辆300的当前速度以产生一速度信号，该速度信号输出予微处理器30，当车辆停止行进，车速为零时，该微处理器30将关闭前述图像处理器20及影像摄影器10。

请参考图5，前述警报装置所执行的偏向检测及警报的方法包含有：

侦测档位及车速701，利用前述档位检测器50及车速检测器60侦测车辆300目前的档位及车速，判断是否为空档(N档)或是停车档(P档)及车速是否为零；

撷取连续影像702，若判断结果不是空档(N档)或是停车档(P档)或车速不为零时，该微处理器30将激活影像摄影器10及图像处理器20开始撷取车辆后方的连续影像并加以分析；

分析静态背景703，该图像处理器20于影像摄影器10的影像信号中连续撷取多张画面以分析出道路的静态背景，例如道路面上的车道分界线、安全分隔岛、行道树等静态静态背景；

判断车辆是否偏向704，该图像处理器20根据静态背景中的车道分界线判断车辆300是否偏向；

发出警报705，当判断车辆300已经产生偏向时，该图像处理器20发出信号予该微处理器30，令微处理器30驱动警报器40发出警示声。

除前述流程之外，本发明亦可进一步包含有判断车辆300周围是否突然出现其它车辆或物体的功能，其作法如下：

判断移动物体706，该图像处理器20在连续撷取的多张画面中除了分析出道路的静态背景，亦判断在道路上是否存在移动物体；

判断移动物体是否突然接近本车707，该图像处理器20在判断出移动物体后，更进一步监控该移动物体是否突然靠近车辆300，监控方式可依据移动物体在画面上所呈现的比例大小而分析是否已接近本车，若突然接近本车，则亦发出警报705。

关于前述静态背景的分析取得方式，图像处理器20是利用统计特性还原背景图片，在很短的时间内，影像摄影器10拍摄到的路面信息不会有太大差异，即连续拍摄的图像具有连贯性，因此若从视频信号中连续提取多张图片，路面背景几乎无差异。而道路上的车辆由于在运动，每一时刻的位置均有所不同，如果消除多张图片中变化的部分，则可还原出静态背景。

请参考图6A-图6E，图6A为影像摄影器10拍摄到的原始影像，图6B为撷取连续20张图片并消除变化部分后的背景图片，图6C为撷取连续30张图片并消除变化部分后的背景图片，图6D为撷取连续60张图片并消除变化部分后的背景图片，图6E为撷取连续100张图片并消除变化部分后的背景图片，显然，图6E已成功还原出所需要的静态背景。

由于连续取样间隔很短，例如每秒取样25-40张，假设采用连续60张图片还原背景，撷取60张图片只需要1.5-2秒，当车辆行驶速度为60km/h时，2秒内车辆的最大移动距离为33m，而当车辆以60km/h行驶时，相邻车辆之间的间隔并不会太近，因此背景突变的可能性不大。另一方面，由于拍摄到的公路影像中具有较为规则的图案，可撷取出相对稳定的统计特性，图像处理器20还可根据当前拍摄到的图片对背景进行一定的预测，再将实际拍摄到的下一张图片和预测图片进行比较，采用该方式后可进一步降低还原背景所需要的张数，从而进一步降低环境变化对背景还原的影响。

请参考图7所示，车辆在道路上行驶时，每条车道两侧一般绘制有白色或黄色的车道分界线400，车辆正常行驶于车道中央(即不偏向两侧时)，影像摄影器10所拍摄到的分界线400位置基本上保持不变，但假使车辆偏离行驶方向时，车辆300与两侧分界线400的相对距离则发生变化。

由于车道分界线的颜色和地面的颜色有明显不同，影像摄影器10所拍摄到的画面会有不同的灰阶值，例如路面颜色的灰阶值约为165，分界线的灰阶值约为228，故图像处理器20可根据不同的灰阶值容易区分定位出车道分界线。

而对于前述判断车辆是否偏向704的作法，是在定位出车道分界线后，图像处理器100计算分界线到车辆的距离，为了计算该距离，图像处理器100预先将影像摄影器10所撷取的图片划分为几个不同的区域，图7为方便说明只区分A至H八个区域，但图像处理器100实际会划分更细的区域，由于影像摄影器10的焦距固定，其内部成像底板上各个区域相对于拍摄镜头的拍摄距离可在出厂前测量出并储存，当定位出车道分界线后，只要判断分界线落入哪一个区域，即可换算出车辆300相对分界线的距离。

请参看图8、9，假设在T1时刻车辆300距离左侧分界线的距离为d1，距离右侧分界线的距离为d2，T2时刻车辆300距离左侧分界线的距离为d1’，距离右侧分界线的距离为d2’，当时间由T1变成T2时，如果d1’＜d1且d2’＞d2，说明车辆300的行驶方向已偏向左侧；反之，若d1’＞d1且d2’＜d2，说明车辆的行驶方向已偏向右侧。若发现车辆300已偏向，即激活警报器40以提醒驾驶者，该警报器40可设计为当车辆300偏离的幅度越大，则警示声响的频率也逐渐提高。

请参考图10A-图10D，关于前述判断移动物体706的作法，图像处理器20基于下述原理定位周围其它车辆的轮廓：如果影像摄影器10位置保持不变，在一很短时间内，所拍摄到的背景图像会保持不变，而运动物体的图像会出现变化，因此可利用相邻连续图片的差值，获得变化的运动图像。车辆定位过程请参看图10A-图10D：图10A图像处理器20利用统计特性还原的周围无车辆时的静态背景图，图10B为存在运动车辆时该影像摄影器10所拍摄到的实际图，将图10A和图10B比较后获得图10C，其中白色部分为运动物体，将图10C中不符合车辆特征的部分删除，即定位出图10D中其它动态车辆的轮廓、大小(如虚线方框所示)及位置。

请参考图11所示，识别出其它动态车辆轮廓后，根据轮廓在影像摄影器10上的投影尺寸可判断动态车辆是否突然靠近本车。在示意图上于两车道分界线之间的为本车，在本车右后方为其余车辆，本车观察到该右后方车辆的影像如矩形框内部所示，当右后方的车辆越靠近本车，则影像摄影器10拍摄出来的车辆影像相对变大。

判断有无靠近本车的比较方法可参考下列实施方式：一、如果一段时间内，例如2至5分钟内，动态车辆的轮廓尺寸变化不大，但某一时刻轮廓尺寸突然变大，则立即提醒驾驶者注意两侧来车；二、或者，如果影像摄影器10拍摄到的动态车辆轮廓尺寸超过一定的范围，例如已占据影像摄影器10画面尺寸的二分之一，则立即提醒驾驶者注意两侧来车；三、利用前述已经得知的车道分界线，配合区域划分，可计算两侧其它动态车辆相距本车的距离，若相距的距离低于一默认值后，代表两侧车辆过于靠近，而发出警报。

综上所述，本发明以多张连续图片判断出道路的静态背景后，可根据影像中的车道分界线计算本车相对于两侧分界线的距离，藉此分析本车是否突然异常偏离正常行进路线，再者，亦可依据静态背景，再判断出周围环境的其它动态车辆，若动态车辆突然接近本车或是两车相距过近时，亦可主动发出警示声响提醒驾驶者，以在行车过程中提供更安全的保障。

Claims

1.一种车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，包含：

连续撷取一本车后方的道路影像；

输出警报，当判断本车已偏离车道时发出一警告信号。

2.如权利要求1所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，该静态背景划分有多个区域，依据该车道分界线位于何者区域而判断本车是否已偏离车道。

3.如权利要求2所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，该车道分界线与道路表面于影像中具有相异的灰阶值，根据灰阶值的差异可判断车道分界线的位置。

4.如权利要求1-3中任一项所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，更包含：

5.如权利要求4所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，于前述判断移动物体是否突然接近本车的步骤，是依据移动物体在连续影像上所呈现的比例大小而分析是否已接近本车。

6.如权利要求4所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，于前述判断移动物体是否突然接近本车的步骤，是判断该移动物体在连续影像上所呈现的比例是否突然变大。

7.如权利要求4所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，于前述判断移动物体是否突然接近本车的步骤，是依据静态背景所划分的区域，判断移动物***于何者区域而计算该移动物体相对于本车的距离。

8.如权利要求5所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，于前述连续撷取本车后方的道路影像的步骤，是以每秒20至100张的频率执行撷取动作。

9.如权利要求6所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，于前述连续撷取本车后方的道路影像的步骤，是以每秒20至100张的频率执行撷取动作。

10.如权利要求7所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，于前述连续撷取本车后方的道路影像的步骤，是以每秒20至100张的频率执行撷取动作。

11.如权利要求1-3中任一项所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，更进一步包含：

判断本车的档位及车速，于档位为空档或停车档或本车速度为零时，停止连续撷取道路影像。

12.如权利要求4所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，更进一步包含：

13.如权利要求8所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，更进一步包含：

14.如权利要求9所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，更进一步包含：

15.如权利要求10所述车辆行驶偏向的警报方法，其特征在于，更进一步包含：

16.一种应用如权利要求1所述警报方法的车辆行驶偏向警报装置，其特征在于，

包含：

至少一图像处理器，其一输入端连接该影像摄影器以接收来自影像摄影器的影像信号，据此分析道路面上的静态背景、分析本车是否偏离原行驶车道、判断周围有无动态物体及是否突然接近本车；

17.如权利要求16所述的车辆行驶偏向警报装置，其特征在于，进一步包含：

一档位检测器，其输出端连接于该微处理器的一输入端，用以检测车辆的排档位信息，排档位信息实时送予该微处理器以判断目前档位而决定是否关闭前述图像处理及影像摄影器。

18.如权利要求16或17所述的车辆行驶偏向警报装置，其特征在于，进一步包含：

一车速检测器，用以检测车轮转速以获取车辆的当前速度以产生一速度信号，该速度信号输出予微处理器以决定是否应关闭前述图像处理器及影像摄影器。

19.如权利要求18所述的车辆行驶偏向警报装置，其特征在于，包含有两影像摄影器而分别安装于本车的车体后方两侧。

20.如权利要求18所述的车辆行驶偏向警报装置，其特征在于，包含有两图像处理器而分别连接前述两影像摄影器。