CN103895572A - 一种前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法 - Google Patents

一种前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法，属于汽车领域，用于解决现有的车辆无法获取并向驾驶员提供前方视野中的车辆行驶信息的问题，本发明提供的前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法通过以车上任一点为原点建立空间坐标系，通过获取驾驶员的眼睛所处位置图像确定驾驶员的眼睛在该空间坐标系中的坐标，并通过雷达探测并确定前方目标车辆在该空间坐标系中的坐标，从而确定出驾驶员眼睛和前方目标车辆的连线与前挡风玻璃的交点，将该交点作为前方目标车辆的像位置，并在该位置实时显示前方目标车辆信息，使得驾驶员能够及时方便的获取前方车辆的速度(或者相对速度)、距离以及预期超车时间等信息，提高了驾驶安全性。

Description

一种前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法。
背景技术
随着城市车辆的不断增多，交通事故的发生率也在逐年上升。目前的车辆上，驾驶员只能透过前风挡玻璃看到前方的车流，却无法直观的得到视野中所有车辆的速度(或者相对速度)、距离、以两车的相对速度多长时间可以超车等等信息，因此无法根据这些信息对自身驾驶速度和方向等进行及时调整，从而造成前后车追尾或刮蹭等事故。因此，目前急需一种能够使驾驶员及时获知前方视野中所有车辆行驶信息的技术方案。
发明内容
本发明要解决的是现有的车辆无法获取并向驾驶员提供前方视野中的车辆行驶信息，从而使得驾驶员无法及时对自身驾驶速度和方向等进行调整而容易造成交通事故的问题，本发明提供了一种前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种前方视野中车辆行驶信息显示装置，包括：
贴于汽车前挡风玻璃上的透明显示膜；
设置于车内驾驶员前侧的第一摄像头和第二摄像头，分别用于对准驾驶员眼睛进行图像采集，第一摄像头将获取的第一图像发送给图像处理单元，第二摄像头将获取的第二图像发送给图像处理单元；
与所述第一、第二摄像头连接的图像处理单元，用于处理所述第一图像和第二图像，得到第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据以及第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据并发送给控制单元；
设置于车辆上的雷达，测量前方目标车辆与本车的距离和角度并将测量数据发送给控制单元；
与所述透明显示膜、第一摄像头、第二摄像头、图像处理单元和雷达分别电连接的控制单元，用于控制与其连接的部件工作，根据收到的数据确定前方目标车辆在前挡风玻璃上的像的位置，并在所述透明显示膜的该位置显示该前方目标车辆行驶信息。
优选地，所述控制单元预先以车内任意一点为原点建立空间坐标系，确定所述前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程，并根据收到的第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据以及第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据确定驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标，并根据前方目标车辆与本车的距离和角度确定前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标，最终根据所述驾驶员眼睛和前方目标车辆各自在所述空间坐标系中的坐标以及前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程确定前方目标车辆在前挡风玻璃上的像的位置。
优选地，所述第一摄像头和第二摄像头设置于车辆仪表盘上。
优选地，所述雷达设置于车辆进气格栅部位。
优选地，所述前方目标车辆行驶信息包括控制单元根据一定测量时间内该车与本车在所述空间坐标系中的相对位置变化所计算出的前车速度/相对本车速度、与本车距离和预期超车时间信息。
本发明还提供一种前方视野中车辆行驶信息显示方法，包括以下步骤：
步骤一：以当前车内任意一点为原点建立空间坐标系，并确定当前车辆前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程；
步骤二：探测并确定驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标以及前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标；
步骤三：根据驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标和前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标，计算驾驶员眼睛和前方目标车辆在所述空间坐标系中的连线方程；
步骤四：根据驾驶员眼睛和前方目标车辆在所述空间坐标系中的连线方程，以及当前车辆前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程，确定前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置；
步骤五：在所述前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置处显示前方目标车辆行驶信息。
优选地，所述步骤二中探测并确定驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标，包括：
用设置于当前车辆内不同位置的第一、第二摄像头获取驾驶员眼睛所处位置的第一、第二图像；
对第一图像进行图像处理得到第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据，对第二图像进行图像处理得到第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据；
根据第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据以及第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据，计算出第一摄像头和驾驶员的眼睛连线与第二摄像头和驾驶员的眼睛连线在所述空间坐标系中的交点坐标，并将此交点作为驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标。
优选地，所述步骤二中探测并确定前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标，包括：
在当前车辆上设置雷达，采用该雷达测量前方目标车辆与本车的距离和角度；
根据前方目标车辆与本车的距离和角度确定前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标。
优选地，步骤五中所述前方目标车辆行驶信息包括：根据一定测量时间内所述雷达测量的前方目标车辆与本车在所述空间坐标系中的相对位置变化，计算出的前车速度/相对本车速度、与本车距离和预期超车时间信息。
优选地，在所述步骤五之前，还包括步骤：在当前车辆前挡风玻璃上设置透明显示膜；
所述步骤五包括：在所述透明显示膜的、与所述前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置相同的位置处显示前方目标车辆行驶信息。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明提供的前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法通过测量并获取驾驶员眼睛和前方车辆的位置坐标，计算驾驶员眼睛透过前风挡玻璃看到的前方车辆在前风挡玻璃位置的像的位置，并在该位置处直接实时显示前方车辆的速度(或者相对速度)、距离以及以两车的相对速度多长时间可以超车等等前方车辆行驶信息，使得驾驶员能够根据这些信息对自身的驾驶情况进行及时调整，降低了交通事故的发生率，进一步提高驾驶员的驾驶安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种前方视野中车辆行驶信息显示装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种前方视野中车辆行驶信息显示方法流程图；
图3为S2中探测并确定驾驶员眼睛在空间坐标系中的坐标的流程图；
图4为S2中探测并确定前方目标车辆在空间坐标系中的坐标的流程图；
[主要部件符号说明]
1、透明显示膜；
2、第一摄像头；
3、第二摄像头；
4、图像处理单元；
5、雷达；
6、控制单元。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示为本发明实施例提供的一种前方视野中车辆行驶信息显示装置结构示意图，如图中所示，该装置包括：透明显示膜1、第一摄像头2、第二摄像头3、图像处理单元4、雷达5和控制单元6。控制单元6分别和透明显示膜1、第一摄像头2、第二摄像头3、图像处理单元4、雷达5连接，第一摄像头2、第二摄像头3和控制单元6图像处理单元4连接。
透明显示膜1贴于汽车前挡风玻璃上。
第一摄像头2和第二摄像头3设置于车内驾驶员前侧的，分别用于对准驾驶员眼睛8进行图像采集，第一摄像头2将获取的第一图像发送给图像处理单元4，第二摄像头3将获取的第二图像发送给图像处理单元4。
图像处理单元4用于处理第一图像和第二图像，得到第一摄像头2和驾驶员的眼睛8连线数据以及第二摄像头3和驾驶员的眼睛8连线数据并发送给控制单元6。
雷达5设置于车辆上，用于测量前方目标车辆9与本车的距离和角度并将测量数据发送给控制单元6。
控制单元6用于控制与其连接的部件工作，根据收到的数据确定前方目标车辆9在前挡风玻璃上的像的位置，并在透明显示膜1的相应位置(例如图1中点7所示)显示该前方目标车辆9行驶信息。
具体地，控制单元6预先以车内任意一点为原点建立空间坐标系，例如笛卡尔坐标系，确定前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程(从而设置于前挡风玻璃上的透明显示膜1在该空间坐标系中的曲面方程也是同样的)；并根据收到的第一摄像头2和驾驶员的眼睛8连线数据以及第二摄像头3和驾驶员的眼睛连线8数据在该空间坐标系中确立出两条一元一次直线方程，即第一摄像头2与驾驶员眼睛8的连线方程和第二摄像头3与驾驶员的眼睛8连线方程，计算出这两条直线的交点，该交点即为驾驶员的眼睛8位置，从而可确定驾驶员眼睛8在空间坐标系中的坐标；并根据前方目标车辆9与本车的距离和角度确定前方目标车辆9在空间坐标系中的坐标；最终根据驾驶员眼睛8和前方目标车辆9各自在空间坐标系中的坐标以及前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程确定前方目标车辆9在前挡风玻璃上的像的位置。
优选地，第一摄像头2和第二摄像头3设置于车辆仪表盘上。
优选地，雷达5设置于车辆进气格栅部位。
优选地，前方目标车辆9行驶信息包括控制单元6根据一定测量时间内该车与本车在空间坐标系中的相对位置变化所计算出的前车速度/相对本车速度、与本车距离和预期超车时间信息。
图2所示为本发明实施例提供的一种前方视野中车辆行驶信息显示方法流程图，该方法包括以下步骤：
S1：以当前车内任意一点为原点建立空间坐标系，并确定当前车辆前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程；
S2：探测并确定驾驶员眼睛在空间坐标系中的坐标以及前方目标车辆在空间坐标系中的坐标；
S3：根据驾驶员眼睛在空间坐标系中的坐标和前方目标车辆在空间坐标系中的坐标，计算驾驶员眼睛和前方目标车辆在空间坐标系中的连线方程；
S4：根据驾驶员眼睛和前方目标车辆在空间坐标系中的连线方程，以及当前车辆前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程，确定前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置；
S5：在前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置处显示前方目标车辆行驶信息。
优选地，图3所示为图2的S2中探测并确定驾驶员眼睛在空间坐标系中的坐标的流程图，包括：
S31：用设置于当前车辆内不同位置的第一、第二摄像头获取驾驶员眼睛所处位置的第一、第二图像；
S32：对第一图像进行图像处理得到第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据，对第二图像进行图像处理得到第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据；
S33：根据第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据以及第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据，计算出第一摄像头和驾驶员的眼睛连线与第二摄像头和驾驶员的眼睛连线在空间坐标系中的交点坐标，并将此交点作为驾驶员眼睛在空间坐标系中的坐标。
优选地，图4所示为图2的S2中探测并确定前方目标车辆在空间坐标系中的坐标的流程图，包括：
S41：在当前车辆上设置雷达，采用该雷达测量前方目标车辆与本车的距离和角度；
S42：根据前方目标车辆与本车的距离和角度确定前方目标车辆在空间坐标系中的坐标。
优选地，S5中前方目标车辆行驶信息包括：根据一定测量时间内雷达测量的前方目标车辆与本车在空间坐标系中的相对位置变化，计算出的前车速度/相对本车速度、与本车距离和预期超车时间信息。
优选地，上述任一种方法中，在步骤S5之前，还包括步骤：在当前车辆前挡风玻璃上设置透明显示膜。此时S5包括：在透明显示膜的、与前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置相同的位置处显示前方目标车辆行驶信息。
本发明提供的前方视野中车辆行驶信息显示装置及方法通过测量并获取驾驶员眼睛和前方车辆的位置坐标，计算驾驶员眼睛透过前风挡玻璃看到的前方车辆在前风挡玻璃位置的像的位置，并在该位置处直接显示前方车辆的速度(或者相对速度)、距离以及以两车的相对速度多长时间可以超车等等前方车辆行驶信息，使得驾驶员能够根据这些信息对自身的驾驶情况进行及时调整，降低了交通事故的发生率，进一步提高驾驶员的驾驶安全性，具有很大的实用价值。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种前方视野中车辆行驶信息显示装置，其特征在于，包括：
贴于汽车前挡风玻璃上的透明显示膜；
设置于车内驾驶员前侧的第一摄像头和第二摄像头，分别用于对准驾驶员眼睛进行图像采集，第一摄像头将获取的第一图像发送给图像处理单元，第二摄像头将获取的第二图像发送给图像处理单元；
与所述第一、第二摄像头连接的图像处理单元，用于处理所述第一图像和第二图像，得到第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据以及第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据并发送给控制单元；
设置于车辆上的雷达，测量前方目标车辆与本车的距离和角度并将测量数据发送给控制单元；
与所述透明显示膜、第一摄像头、第二摄像头、图像处理单元和雷达分别电连接的控制单元，用于控制与其连接的部件工作，根据收到的数据确定前方目标车辆在前挡风玻璃上的像的位置，并在所述透明显示膜的该位置显示该前方目标车辆行驶信息。
2.如权利要求1所述的前方视野中车辆行驶信息显示装置，其特征在于，所述控制单元预先以车内任意一点为原点建立空间坐标系，确定所述前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程，并根据收到的第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据以及第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据确定驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标，并根据前方目标车辆与本车的距离和角度确定前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标，最终根据所述驾驶员眼睛和前方目标车辆各自在所述空间坐标系中的坐标以及前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程确定前方目标车辆在前挡风玻璃上的像的位置。
3.如权利要求2所述的前方视野中车辆行驶信息显示装置，其特征在于，所述第一摄像头和第二摄像头设置于车辆仪表盘上。
4.如权利要求2所述的前方视野中车辆行驶信息显示装置，其特征在于，所述雷达设置于车辆进气格栅部位。
5.如权利要求2所述的前方视野中车辆行驶信息显示装置，其特征在于，所述前方目标车辆行驶信息包括控制单元根据一定测量时间内该车与本车在所述空间坐标系中的相对位置变化所计算出的前车速度/相对本车速度、与本车距离和预期超车时间信息。
6.一种前方视野中车辆行驶信息显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：以当前车内任意一点为原点建立空间坐标系，并确定当前车辆前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程；
步骤二：探测并确定驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标以及前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标；
步骤三：根据驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标和前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标，计算驾驶员眼睛和前方目标车辆在所述空间坐标系中的连线方程；
步骤四：根据驾驶员眼睛和前方目标车辆在所述空间坐标系中的连线方程，以及当前车辆前挡风玻璃在该空间坐标系中的曲面方程，确定前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置；
步骤五：在所述前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置处显示前方目标车辆行驶信息。
7.如权利要求6所述的前方视野中车辆行驶信息显示方法，其特征在于，所述步骤二中探测并确定驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标，包括：
用设置于当前车辆内不同位置的第一、第二摄像头获取驾驶员眼睛所处位置的第一、第二图像；
对第一图像进行图像处理得到第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据，对第二图像进行图像处理得到第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据；
根据第一摄像头和驾驶员的眼睛连线数据以及第二摄像头和驾驶员的眼睛连线数据，计算出第一摄像头和驾驶员的眼睛连线与第二摄像头和驾驶员的眼睛连线在所述空间坐标系中的交点坐标，并将此交点作为驾驶员眼睛在所述空间坐标系中的坐标。
8.如权利要求6所述的前方视野中车辆行驶信息显示方法，其特征在于，所述步骤二中探测并确定前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标，包括：
在当前车辆上设置雷达，采用该雷达测量前方目标车辆与本车的距离和角度；
根据前方目标车辆与本车的距离和角度确定前方目标车辆在所述空间坐标系中的坐标。
9.如权利要求8所述的前方视野中车辆行驶信息显示方法，其特征在于，步骤五中所述前方目标车辆行驶信息包括：根据一定测量时间内所述雷达测量的前方目标车辆与本车在所述空间坐标系中的相对位置变化，计算出的前车速度/相对本车速度、与本车距离和预期超车时间信息。
10.如权利要求6至9任一项所述的前方视野中车辆行驶信息显示方法，其特征在于，在所述步骤五之前，还包括步骤：在当前车辆前挡风玻璃上设置透明显示膜；
所述步骤五包括：在所述透明显示膜的、与所述前方目标车辆在当前车辆前挡风玻璃上的像的位置相同的位置处显示前方目标车辆行驶信息。
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