CN101480943B - 车辆后退期间的事故回避 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆后退期间的事故回避。在一个实施例中，本发明涉及操作具有后视摄像机视觉传感器和带存储器的电子控制器的本车的方法。该方法包括以下步骤：确定本车是否处于倒挡，启用在所述本车上的后视摄像机视觉传感器以检测目标，确定本车移动和行驶路径，同时确定后视摄像机的视场的帧间差分度量和直方图差分度量，确定动态场景变化，基于所述动态场景变化确定碰撞威胁评估值，及启用报警和碰撞回避措施。本发明的方法当车辆处于倒挡时可实时地向车辆驾驶员提供目标在移动和存在碰撞危险的报警，且自动采取事故回避措施，是对现有技术的改进。

Description

车辆后退期间的事故回避

技术领域

本发明涉及车辆后退期间的事故回避，具体涉及基于改进的摄像机视觉的在车辆后退期间或倒车行驶时操作的事故回避***和方法。

背景技术

在车辆后退操作期间，车辆速度一般较低，但存在与静止和移动的目标两者发生事故的可能性。碰撞静止的目标(除了在碰撞有生命的静止目标的情况下)没有碰撞移动的目标危险。碰撞移动的目标包括的情况诸如：行走和奔跑的行人、骑自行车者、儿童、动物、车辆和其他移动的目标。一种当车辆处于倒挡时实时地向车辆驾驶员提供目标在移动和存在碰撞危险的报警，且自动采取事故回避措施的***是对现有技术的改进。

发明内容

在一个实施例中，本发明描述了操作具有后视摄像机视觉传感器***的本车(host vehicle)的方法，该后视摄像机视觉传感器***除了显示本车的后部视场和投影的轨迹(projected trajectory)之外，还在特定的情况下警告驾驶员并自动地启用车辆制动***。该***还可以通过鸣喇叭、闪灯或其他合适的方式警告行人和其他的在场者。

例如，若在本车的投影的轨迹中发现移动的目标，该***可以警告驾驶员。该警告的强度变化可以取决于后退轨迹中的移动的目标的位置。摄像机的视场优选地具有叠加的轨迹线和轨迹线之间的中间视区，轨迹线覆盖的宽度沿着本车投影的路径略大于本车。相比较于移动的目标出现在用轨迹线标记的中间视区之外较远处，若目标在中间视区和接近于本车，警告会更强烈。车辆可以编程为若在预测的后退轨迹的中间视区近处观察到移动的目标则自动地启用制动***。

在本发明的替代的实施例中，可以再次使用后视摄像机的整体视场。视场可以用轨迹线分成中间视区和外部区域，当在中间视区近处发现目标时可以启用制动***，基于在中间视区移动的目标与车辆的后方的距离，可以向驾驶员和在场者发出强度不同的报警信号。

附图说明

图1是装配有后视摄像机***的汽车的示意图；

图2是根据本发明的一个方法的流程图。

具体实施方式

现转到附图，具体地到图1，***10包括至少一个，优选地为多个基于视觉的传感器12、14，如摄像机，该传感器可以定位在本车16上，使得其位于车辆的后部18以便后部和任何盲点处于监视之下。虽然讨论车辆的后部，但本领域技术人员应理解车辆的后部和两侧都可以装配有相同的基于视觉的传感器，如摄像机，并可以相等地由本发明覆盖。当接合车辆倒挡时，后视摄像机感知的无缝集成图像的画面显示在内部安装的后视镜11中，或优选地在仪表板上具有显示板19以向车辆驾驶员提供后视信息。另外，后视镜11和显示板19通过连接13电连接到ECU 22以便通过显示器、后视镜、或其他合适的装置发送在视场中检测到可以构成碰撞威胁的移动的目标的警告。事故回避和后部碰撞报警***设计为当接合车辆倒挡和当车辆在向后方向上操作或行驶时操作。来自视觉传感器如摄像机的输入还传递到带存储器24的电子控制模块(ECU或ECM)22。ECU具有存储器，如PROM、EPROM、EEPROM、闪存存储器、或任何其他存储器，且在其中包含各种表，表中存储碰撞回避的最大和最小范围或阈值以及碰撞回避措施。具体地，根据图2中提出的方法，当接收到视觉传感器数据时，在摄像机图像的帧之间进行比较以确定检测的目标是否为移动或动态的目标。所述摄像机***具有中间视区和轨迹线以检测直接在车辆后方或是动态的(即背向或朝向车辆的后部移动)的目标。

图2是表示根据本发明的构思的一个方法26的流程图。具体地，在步骤28确定车辆是否处于倒挡。若为否，在步骤27继续正常的车辆操作。若为是，在步骤30启用后视摄像机传递图像。指示摄像机感知的图像的信号传递到显示器和ECM，在其中进行移动或动态的目标的检测。在步骤31使用本车传感器数据确定本车移动和路径和在显示装置上投影车辆路径轨迹。在步骤32基于帧比较确定摄像机感知的目标的帧间差分度量以与预定阈值比较，如在本说明书的下文充分阐述。优选地同时在步骤34确定直方图差分度量以与预定阈值比较。在步骤36使用上述确定中的每个以检测摄像机感知的场景变化。在步骤40，ECM进行碰撞威胁评估，若威胁评估值满足预定阈值，在步骤42启用报警和应对措施。若威胁评估值不能满足预定阈值，在步骤27继续正常的车辆操作。

详细来说，在连续的图像帧之间的帧间差分度量和直方图差分度量用来识别在后退的摄像机视场中的突然的场景变化以检测移动或动态的目标的存在。为进一步增强帧间比较的精确度，对于在像素级的帧间比较可以考虑后退车辆的自运动影响。

两个独立的度量，即帧间差分度量和直方图差分度量用来改进本车移动和场景亮度变化的场景变化评估值的稳健性。通过比较每个计算的度量与关联于相应的差分度量的阈值水平来识别场景变化。

帧间差分可以计算为：

$\mathrm{dt}=\sqrt{(1/\left(\mathrm{MN}\right)\×\underset{\mathrm{ij}}{\mathrm{\Σ}}{(f_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-f_{\mathrm{ij}}(t-1))}^2)}$ (公式1)

其中，f_ij(t)为帧位置(i，j)处的像素值，M和N分别为i和j方向上的像素数。

帧间差分度量可以用以下方式检测动态场景变化。若使位置(i，j)处的帧间差分信号表示为：

d_ij＝f_ij(t)-f_ij(t-1)

则确定测试或条件的公式为：(公式2)

当τ_d≥0为合适的阈值，确定为场景中动态移动的较好指标。对于合适的动态阈值τ_d，可以确定帧的帧间差分度量的最小值(min)和最大值(max)，且阈值可以计算为：

τ_d＝min+(max-min)/3        (公式3)

该方法还预期包括确定直方图差分度量。对此，特定帧的强度范围分成数个预定的箱格(bin)。每个箱格对应于一定强度范围。计算在每个箱格中的像素数以产生包括直方图的相应的分布。

一旦直方图确定，在帧之间的直方图差分度量按如下公式计算：

$h_t=(1/N_b)\underset{b}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|r_b^h\left(t\right)-r_b^h(t-1)\left|\right|$ (公式4)

其中，N_b为箱格的数目，^hr_b(t)为在时间t上的箱格b中的像素计数。

使用直方图差分技术，对于动态或突然的场景变化，优选的度量为：

$h_t=(1/N_b)\underset{b}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|r_b^h\left(t\right)-r_b^h(t-1)\left|\right|\≥{\mathrm{\τ}}_h$ (公式5)

其中，τ_h为合适的阈值。

如上所述通过使用帧间差分度量和直方图差分度量，能够提供智能的、基于视觉的后视事故回避***，该***可以在视场中检测目标的动态变化和向车辆驾驶员提供报警，或在一些情况中，采取如自动应用制动器的事故回避措施或如启用报警灯或声音报警或触觉预警的其他措施以确保避免向后行驶事故。

在本说明书中使用的语言应理解为描述性的语言，而不是限制性的语言。虽然描述的一个方面涉及到提出的发明，但本领域技术人员应意识到许多变化是可能的，而不脱离在本文权利要求中阐述的本发明的范围和精神。

Claims (8)

1.一种操作具有后视摄像机传感器和带存储器的电子控制器的本车的方法，包括：

确定本车是否处于倒挡；

启用所述本车上的后视摄像机传感器以监视后视摄像机的视场和检测移动的目标；

确定本车移动和行驶路径；

同时确定所述后视摄像机的视场的帧间差分度量和直方图差分度量；

确定动态的场景变化；

基于所述动态的场景变化确定碰撞威胁评估值；及

启用报警和碰撞回避措施。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述帧间差分度量根据如下公式确定：

$\mathrm{dt}=\sqrt{(1/\left(\mathrm{MN}\right)\×\underset{\mathrm{ij}}{\mathrm{\Σ}}{(f_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-f_{\mathrm{ij}}(t-1))}^2)}$

其中f_ij(t)为在帧位置(i，j)处的像素值；

M和N分别为i和j方向上的像素数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述帧间差分度量用来根据如下公式检测动态的场景变化：

d_ij＝f_ij(t)-f_ij(t-1)

其中，f_ij(t)为在帧位置(i，j)上的像素值；

然后应用：

$\underset{\mathrm{ij}}{\mathrm{\Σ}}{d}_{\mathrm{ij}}^2\≥{\mathrm{\τ}}_d$

其中τ_d≥0作为帧间动态移动阈值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据如下公式选择所述帧间动态移动阈值：

${\mathrm{\τ}}_d=\min +\frac{\max -\min }{3}$

其中min和max为帧的帧间差分的最小值和最大值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下公式确定帧之间的所述直方图差分度量：

$h_t=(1/N_b)\underset{b}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|r_b^h\left(t\right)-r_b^h(t-1)\left|\right|$

其中：N_b为箱格的数目；及

^hr_b(t)为时间t上的箱格b中的像素计数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下公式确定动态场景变化的所述直方图差分度量：

$h_t=(1/N_b)\underset{b}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|r_b^h\left(t\right)-r_b^h(t-1)\left|\right|\≥{\mathrm{\τ}}_h$

其中τ_h为预定的阈值，N_b为箱格的数目；及

^hr_b(t)为时间t上的箱格b中的像素计数。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述报警和碰撞回避措施包括自动应用车辆制动器、闪灯、及提供声音信号警告在场者。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述报警和碰撞回避措施包括向车辆驾驶员提供触觉、听觉、及视觉报警信号。

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