CN115303181A - 用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驾驶辅助技术领域。本发明提供一种用于辅助车辆的驾驶员监控车辆外部环境的方法，包括以下步骤：S1：借助布置在车辆上的摄像头拍摄车辆外部环境的图像；S2：获取车辆在行驶期间的俯仰状态；S3：获取车辆的驾驶员的姿态；S4：基于车辆在行驶期间的俯仰状态和驾驶员的姿态，在不同显示模式之间切换地将所拍摄的车辆外部环境的图像输出在车辆的显示单元上，在不同显示模式中至少以摄像头的不同视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。本发明还涉及一种用于辅助车辆的驾驶员监控车辆外部环境的设备和一种机器可读的存储介质。在本发明中，通过软件修改摄像头输出视角，可针对不同路况和用户姿态定制观测视野，极大地改进了用户体验。

Description

用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的方法，本发明还涉及一种用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的设备和一种机器可读的存储介质。

背景技术

随着城市中停车楼和地下车库的兴起，车辆在出入停车区域时经常会需要经过一段连续坡道，然而当车辆即将行驶到坡顶或从平坦路面突然进入下行通道时，驾驶员视野会由于引擎盖的遮挡而受到限制。此外，当车辆在越野地形或陡峭山路行驶时，在车辆前方特定区域也会形成视野盲区，这不仅造成安全隐患，也会使驾驶体验感受到影响。

为此，现有技术中提出用于坡道路段的盲区避障功能，当车辆驶入坡度路段时，通过控制车载摄像头的平移/旋转运动来提供合适的盲区图像。但是，上述解决方案仍存在诸多不足，特别是，为了实现摄像头的机械运动，需要在车辆上部署运动轨道和驱动机构，这不仅意味着更高硬件开销，而且摄像头稳定性较差，在运动过程中容易损坏。

在这种背景下，期待提供一种通过软件实现的盲区辅助方案，以通过更可靠的图像处理方式为驾驶员提供所需的路面视图。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的方法、一种用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的设备和一种机器可读的存储介质，以至少解决现有技术中的部分问题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于辅助车辆的驾驶员监控车辆外部环境的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：借助布置在车辆上的摄像头拍摄车辆外部环境的图像；

S2：获取车辆在行驶期间的俯仰状态；

S3：获取车辆的驾驶员的姿态；以及

S4：基于车辆在行驶期间的俯仰状态以及驾驶员的姿态，在不同显示模式之间切换地将所拍摄的车辆外部环境的图像输出在车辆的显示单元上，在不同显示模式中，至少以摄像头的不同视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。

本发明尤其包括以下技术构思：通过在图像输出环节借助软件修改摄像头视角，由此，无需为了获得不同观测视野而移动摄像头，满足了不同行驶条件下的多样化路面观测需求。在总体上，减小了摄像头驱动机构的部署开销并提高了行车安全性。此外，在修改摄像头输出视角时考虑到驾驶员姿态，由此可更加个性化地为不同用户或不同路况定制观察视野，极大地提升了用户体验。

可选地，在不同显示模式中，至少以摄像头的不同垂直视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。已经认识到，在不同场景中，由于车身结构遮挡而会在沿车辆高度方向上的不同位置处形成盲区，通过重点在这一方向上变换视角，可在使补偿视野图像充分覆盖盲区范围的同时，实现图像处理开销的最小化。

可选地，与车辆的俯仰角正相关地确定待切换的显示模式对应的视角贴近地面的程度。俯仰角的大小在一定程度上能够反映驾驶员视野被遮挡区域相对于水平地面的关系，通过这种动态适配，可使驾驶员更准确了解贴近路面的障碍物信息。

可选地，与驾驶员的坐姿直立程度、驾驶员的身高和/或驾驶员的眼部高度相关地确定待切换的显示模式对应的视角在垂直于摄像头光轴方向上的延伸范围。由此，不论用户姿态如何，均能提供充分覆盖其视野盲区的视图，进一步提高了行车安全性。

可选地，基于驾驶员的姿态控制不同显示模式之间的切换时机，其中，随着驾驶员的坐姿直立程度、驾驶员的身高和/或驾驶员的眼部位置的降低，更早地触发不同显示模式之间的切换。由此，可确保用户在不同姿态下均能及时有效地了解盲区内影像。

可选地，在已经基于车辆的俯仰状态以第一视角变换幅度切换到确定的显示模式中的情况下，基于驾驶员的姿态变化以第二视角变换幅度动态调整所述确定的显示模式对应的视角，其中，第一视角变换幅度大于第二视角变换幅度。相比于行车路况变换，驾驶员姿态的变动更具不确定性，先按照道路状态可粗略确定期望的显示模式，然后再根据不断变化的姿态对预设的视角进行修正或调整，这不仅节省了模式切换时选择视角的时间，也确保了图像显示效果与驾驶员姿态的动态适配。

可选地，所述摄像头固定地布置于车辆上并具有预设视角，其中，在至少一个显示模式中以预设视角输出车辆外部环境的图像，其中，在至少另一显示模式中从预设视角截取部分视角，以截取的部分视角输出车辆外部环境的图像。由此，降低了车载摄像头的数量和硬件部署开销。

可选地，在车辆的俯仰状态不满足预设条件的情况下，在第一显示模式中以第一视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像，在车辆的俯仰状态满足预设条件的情况下，在第二显示模式中以第二视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像，第二视角包括相对于第一视角至少在垂直于摄像头光轴的方向上向下扩展出的附加视角。通过严格规定模式切换的触发条件，可有效防止过于频繁的大幅视角变换和晃动，提高了用户体验。

可选地，第一视角对应于窄角范围，第二视角对应于广角范围，第二视角覆盖第一视角；或者，第一视角对应于窄角范围，第二视角对应于另一窄角范围，第一视角与第二视角不重叠或仅部分重叠。借助适当的图像处理手段，提供了多样化的显示方案，进一步降低了车载摄像头的硬件装配开销和参数要求。

可选地，在第一显示模式中，在以第一视角为基准的第一角度区间内基于车辆的俯仰角和/或驾驶员的姿态调整第一视角，在第二显示模式中，在以第二视角为基准的第二角度区间内基于车辆的俯仰角和/或驾驶员的姿态调整第二视角。通过已确定的显示模式限制了视角调节幅度和基准，因此既保证了道路画面与驾驶条件和驾驶员姿态的动态适配，而且在视觉上也不会给人过于频繁或突兀的视角变换感受，在确保安全性的同时，增加了用户舒适度。

可选地，满足预设条件包括：

车辆从第一路段过渡到第二路段，车辆在第一路段行驶时的俯仰角大于在第二路段行驶时的俯仰角；

车辆的俯仰角大于预设阈值；和/或

车辆在引起俯仰角连续变化的越野路段中行驶。通过预定义模式切换条件，可更精准地为驾驶员提供盲区辅助，而且也避免因反复切换模式或视角而给驾驶员造成视觉干扰或不适。

可选地，在车辆的驾驶员的视线方向发生预定义变化的情况下，沿着视线方向发生预定义变化的方向扩展用于输出车辆外部环境的图像的当前视角。由此，可按照用户需求精准拓展出实时所需的道路画面，而且也可以让驾驶员体验到被显示图像跟随其视线变换的动态效果，使电子显示方式更加趋近于真实观测效果。

可选地，通过以下方式获取驾驶员的姿态：

根据驾驶员的座椅位姿估计驾驶员的坐姿、身高和/或眼部位置；

借助布置在车辆的车舱内的光学传感器检测驾驶员的眼部位置和/或视线方向；和/或

通过识别驾驶员的身份信息读取针对驾驶员预存储的姿态。通过提供获取用户姿态的多种途径，有利地拓展了盲区辅助方案的应用场景，而且也可灵活适配于不同车辆配置。

可选地，所述方法还包括以下步骤：获取车辆的行驶速度信息，附加地基于行驶速度信息控制在不同显示模式之间的切换。在有些场景下，车辆行驶速度的降低也能从侧面反映出盲区或危险路况的出现。通过附加地考虑车辆速度，可以更精准掌握模式切换的时机和条件。

可选地，所述方法还包括以下步骤：获取车辆的转向角信息，附加地基于转向角信息控制在不同显示模式之间的切换。

可选地，在不同显示模式中，以摄像头的不同水平视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。由于车身结构限制以及A柱的存在，车辆侧方视野在很多情况下也会受到限制，通过附加地考虑转向角信息，还可辅助驾驶员获得水平方向上的更大视野范围，从而进一步提升驾驶安全性。

可选地，在不同显示模式中，以不同的畸变修正程度输出所拍摄的车辆外部环境的图像。如果所采用的车载摄像头是广角镜头，在仅截取部分视角时会加剧视觉上的畸变效果，通过在特定模式中提供线性修正，可提升用户视觉舒适度。

根据本发明的第二方面，提供一种用于辅助车辆的驾驶员监控车辆外部环境的设备，所述设备用于执行根据本发明的第一方面所述的方法，所述设备包括：

图像获取模块，其被配置为接收借助布置在车辆上的摄像头拍摄的车辆外部环境的图像；

第一获取模块，其被配置为能够获取车辆在行驶期间的俯仰状态；

第二获取模块，其被配置为能够获取车辆的驾驶员的姿态；以及

控制模块，其被配置为能够基于车辆在行驶期间的俯仰状态以及驾驶员的姿态，在不同显示模式之间切换地将所拍摄的车辆外部环境的图像输出在车辆的显示单元上，在不同显示模式中，至少以摄像头的不同视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。

根据本发明的第三方面，提供一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序用于当在计算机上运行时执行根据本发明的第一方面所述的方法。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的设备的框图；

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的方法的流程图；

图3在一个示例性实施例中示出了图2所示方法的一个方法步骤的流程图；

图4在另一示例性实施例中示出了图2所示方法的一个方法步骤的流程图；

图5a-5d示出了在车辆的不同俯仰状态下确定的显示模式的示意图；

图6示出了在驾驶员的不同姿态下确定的显示模式的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的设备的框图。

参考图1，用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的设备1包括图像获取模块10、第一获取模块21、第二获取模块22以及控制模块30，这些模块在通信技术上彼此连接。

图像获取模块10例如连接到或包括车辆的至少一个摄像头，以便接收由该摄像头拍摄的车辆外部环境的图像。在一个示例中，该摄像头是广角摄像头并固定安装于车辆前部的散热格栅处，以使其预设视角能够覆盖车辆前部确定范围内的路面。在另一示例中，图像获取模块10还可连接到一个或多个位于车辆侧部(例如后视镜外壳处)的侧视摄像头，从而能够接收车辆侧方/侧前方道路环境的图像。车辆的摄像头例如可以连续地以特定成像速率生成连续图像流，由此提供车辆外部环境的实时视频图像。

第一获取模块21用于获取车辆在行驶期间的俯仰状态，为此，第一获取模块21例如可以被构造为陀螺仪、加速度计、倾角传感器等各种俯仰传感器或其任何组合。附加地，第一获取模块21例如还可包括安装在车身上的测距传感器，其利用发射的激光射线或雷达电磁波测量车身上一固定点相对于地面的距离，从而可确定车辆行驶路面状态的改变，进而推断出车辆俯仰状态的潜在变化趋势。还可能的是，第一获取模块21包括光学传感器，以便借助图像识别技术验证车辆的俯仰状态。第一获取模块21的具体构造以及所基于的传感器类别可根据实际成本或精度要求灵活调整。

第二获取模块22用于获取车辆的驾驶员的姿态。为此，第二获取模块22例如连接到车辆的座椅位姿传感器，以便根据座椅在驾驶舱内沿水平或竖直方向的位置以及靠背倾角推断出驾驶员的坐姿或身高。此外，第二获取模块22还可连接到设置于座椅底部或靠背中的压力传感器，从而还可结合压力信息更准确地判断驾驶员的坐姿偏离直立坐姿的程度。通过了解驾驶员的坐姿或身高，可估计出驾驶员的眼部位置，从而相应地计算出驾驶员在车辆的不同俯仰状态下的视野盲区大小。另外，第二获取模块21例如还连接到布置在车舱内的视线跟踪装置，以便能够对驾驶员的头部姿态、瞳孔位置执行检测和跟踪，并由此确定驾驶员在每个时刻的视线方向。

在图1所示实施例中，还示出了可选的第三获取模块23和第四获取模块24，它们分配被配置为获取车辆的行驶速度以及获取车辆的转向角。第三获取22例如连接到或被构造为车辆的轮速传感器，从而可以收集关于车辆的行驶速度的信息。第四获取模块24例如连接到车辆的方向盘，从而可直接通过方向盘的扭转角度得到车辆的转向角。

在图1所示实施例中，控制模块30例如进一步包括计算单元31和模式数据库32，计算单元31使用来自图1所示的各个获取模块21、22、23、24的车辆俯仰状态数据、驾驶员姿态数据、车辆行驶速度数据以及车辆转向角数据来计算驾驶员盲区位置和大小，并由此得出不同条件下的期望观测视角。在模式数据库32中，与不同视角或者视角范围绑定地存储有多个显示模式，于是计算单元31可按照期望视角从模式数据库32选择出对应的显示模式，并按照该显示模式对车载摄像头的原始输出执行修改。在另一示例中，控制模块30也可包括经训练的机器学习模型，其能够根据从各个获取模块21、23、22、24接收的预定输入确定对于驾驶员而言合适的视角范围，并由此输出对应的显示模式。在图1所示实施例中，所述设备1还可选地包括手动开关25，借助该手动开关25，驾驶员也可自主选择是否要启用视野辅助功能，或者是否要切换到特定的显示模式中。

为了以适当视角将所拍摄的车辆外部环境的图像呈现给驾驶员，控制模块30还连接到车辆的显示单元40，该显示单元40例如包括但不限于车辆的抬头显示器(HUD：Heads-up-Display)、娱乐***显示器(HU：Head Unit)、仪表盘(IC：Instrument Cluster)以及集中式车载显示器(CIVIC：Centralized In-Vehicle Integration Computer)等。由此，驾驶员可根据在显示单元40上以不同显示模式输出的图像了解盲区内的障碍物信息，从而采取相应措施控制车辆的运行。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于辅助驾驶员监控车辆外部环境的方法的流程图。该方法示例性地包括步骤S1-S4，并且例如可以在使用图1所示的设备1的情况下实施。

在步骤S1中，借助布置在车辆上的摄像头拍摄车辆外部环境的图像。车辆可包括至少一个摄像头，该至少一个摄像头例如具有预设视角范围并且固定安装在车辆的前保险杠下方(例如散热格栅处)、车顶上、车灯附近或车辆的其它位置。车辆外部环境尤其是指车辆的前方交通环境，但是在有些应用场景下这也包括车辆的侧方交通环境以及后方交通环境。

在步骤S2中，获取车辆在行驶期间的俯仰状态。作为示例，可以借助车辆的至少一种类型的俯仰传感器直接测量车辆的俯仰角。作为另一示例，也可借助测距传感器或图像识别技术检测路面状况从而间接推断出车辆的俯仰状态。此处已明确的是，当车辆在水平路面上行驶时，其俯仰角例如近似为0°，随着车辆行驶路面坡度的增大，其俯仰角也在正向上相应增大，而当车辆处于下坡行驶状态时，其俯仰角的数值为负。

在步骤S3中，获取车辆的驾驶员的姿态。一方面，驾驶员的姿态包括驾驶员的坐姿、手势、动作、头部姿态、视点位置及视线方向，另一方面，驾驶员的姿态还包括驾驶员的身高、眼部位置和头部位置。通过了解这些信息，不仅能针对不同驾驶员确定对应的不同视野盲区，而且还能针对同一驾驶员的姿态变化自适应地计算出视野盲区变化。例如，可通过以下方式获取驾驶员的姿态：

-根据驾驶员的座椅位姿估计驾驶员的坐姿、身高和/或眼部位置；

-借助布置在车舱内的光学传感器检测驾驶员的眼部位置和/或视线方向；和/或

-通过识别驾驶员的身份信息读取针对驾驶员预存储的姿态。

在步骤S4中，基于车辆在行驶期间的俯仰状态以及驾驶员的姿态，在不同显示模式之间切换地将所拍摄的车辆外部环境的图像输出在车辆的显示单元上，在不同显示模式中，至少以摄像头的不同视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。

为了通过软件手段实现视角变换，可通过图像剪裁或平移旋转技术将原本的摄像头输出进行修改(例如进行遮盖或截取)，使得呈现给驾驶员的图像仅是摄像头原始输出的一部分。在不同显示模式中，例如至少以关于摄像头的不同垂直视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。这表示，如果车辆的摄像头被构造为广角摄像头并具有180度的垂直视角范围，那么在至少一个显示模式中可直接以180度的垂直视角范围输出车辆外部环境的图像，而在至少另一显示模式中可从180度的垂直视角范围中截取出90度的部分视角，并以所截取的部分视角输出车辆外部环境的图像。

此外，在不同显示模式中，还可以以摄像头的不同水平视角、不同的畸变修正程度、不同缩放程度、不同亮度、不同分辨率、不同对比度、不同清晰度输出所拍摄的车辆外部环境的图像，以便使盲区中的路面图像能够被更好地呈现给驾驶员。例如，如果车辆正在越野地形中行驶且天气条件恶劣，那么此时在改变显示视角的同时提升显示画面亮度和对比度是更加有利的。又例如，如果基于俯仰状态和驾驶员姿态从广角模式切换回窄角模式，则应借助图像处理算法对窄角模式下的图像执行线性修正，以消除畸变。

在该步骤中，除了考虑车辆的俯仰状态和驾驶员姿态，还可以附加地基于车辆的行驶速度以及转向角控制在不同显示模式之间的切换。例如，当方向盘沿顺时针或逆时针达到预定的极限位置时，可将当前显示模式中的视野范围自动向左侧或右侧扩展出附加视野范围，以在水平方向上为驾驶员提供更完整的路面信息。又例如，当车辆的速度低于极限值(例如15km/h)且车辆的俯仰角持续变化的情况下，可以切换到广角模式中。

在基于车辆的俯仰状态和驾驶员姿态控制不同显示模式之间的切换时，可根据使用场景和使用需求，选择多种模式切换机制。例如，可以直接结合车辆的俯仰角和驾驶员姿态计算出驾驶员的期望观测视角，并找到与之对应的显示模式。在这种情况下，当所计算的驾驶员期望观测视角处于第一角度区间时以第一显示模式输出图像，当所计算的驾驶员期望观测视角脱离第一角度区间而落入第二角度区间时，则从第一显示模式自动切换到第二显示模式。此外，还可先按照车辆的俯仰状态粗略确定待切换的显示模式，然后再根据驾驶员的身高/坐姿对该显示模式对应的视角执行微调。

作为示例，可以与车辆的俯仰角正相关地确定待切换的显示模式对应的视角贴近地面的程度。换言之，随着车辆俯仰角的增大，将视角关于摄像头光轴进一步向下枢转，以使这一视角更大程度地指向地面。

作为另一示例，可以与驾驶员的坐姿直立程度、驾驶员的身高和/或驾驶员的眼部高度负相关地确定待切换的显示模式对应的视角在垂直于摄像头光轴方向上的延伸范围。相比于坐姿直立的驾驶员，如果驾驶员的后背更多地向前/后倾斜，则其眼部离地高度也会相应降低，此时在车辆前部将会产生更大盲区。因此，通过在垂直于摄像头光轴方向上增大视角延伸范围，可对由于驾驶员姿态变化导致的盲区扩大执行动态补偿。

作为另一示例，还可基于驾驶员的姿态控制不同显示模式之间的切换时机。应理解，相比于身高较高的驾驶员，对于身高较低的驾驶员而言其前方产生的视野盲区更大，这也意味着更大潜在威胁。因此，随着驾驶员的坐姿直立程度、驾驶员的身高和/或驾驶员的眼部位置的降低，应当更早地触发不同显示模式之间的切换，以使身材较矮小的驾驶员能够更早规避风险。

图3在一个示例性实施例中示出了图2所示方法的一个方法步骤的流程图。在图3所示实施例中，图2中的方法步骤S4例如包括子步骤S401-S407。

在步骤S401中，检查是否满足开启前方视野补偿功能的条件。例如，可以结合车辆的俯仰状态来执行这种检查，即，可以检查车辆是否处于上坡行驶状态。附加地，在该步骤中还可检查驾驶员是否手动地激活视野补偿功能。此外，也可以直接根据车辆的点火状态来执行这种判断，也就是说，一旦车辆被点火或者被启动就表示符合路面视野辅助的开启条件。

如果判断出不符合上述条件，则在步骤S402中不将车辆摄像头拍摄的车辆外部环境的图像呈现给驾驶员。这也表示，不在任何显示模式中输出图像。

如果符合开启前方视野补偿功能的条件，则在步骤S403中在第一显示模式M1中以第一视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。这里，第一显示模式M1例如对应于“普通模式”或者说“线性模式”，在该模式M1中以标准镜头焦段显示前方路面图像并且尽可能通过算法消除图像畸变。

在步骤S404中，借助驾驶员的姿态对第一显示模式M1执行修正。例如，一开始按照车辆的俯仰状态或者点火状态初步确定应当在第一显示模式M1中以第一视角F1输出图像。那么在该步骤中，在考虑驾驶员姿态(例如身高、坐姿)的情况下，可以在小范围内对第一视角F1进行调整，以使所确定的视角范围与驾驶员姿态适配。第一视角F1在被调整之后例如变为F11，相应地，与之对应的第一显示模式M1被修正为M11。于是，最终在经修正的第一显示模式M11中为驾驶员提供前方道路环境的图像。

在步骤S405中，检查车辆的俯仰状态是否满足预设条件。例如，可以在车辆的俯仰角方面执行这种检查。这里，满足预设条件包括：

-车辆从第一路段过渡到第二路段，车辆在第一路段行驶时的俯仰角大于在第二路段行驶时的俯仰角；

-车辆的俯仰角大于预设阈值；和/或

-车辆在引起俯仰角连续变化的越野路段中行驶。

如果发现不满足上述预设条件，即，如果车辆当前正在水平道路上行驶，则可以继续保持在初始确定的(经修正的)第一显示模式M11中向驾驶员输出前方路面图像。

如果发现俯仰状态满足预设条件，则可以在步骤S406中在第二显示模式M2中以第二视角F2输出所拍摄的车辆外部环境的图像。这里，第二显示模式M2例如对应于“广角模式”或者“越野模式”，第二视角F2相比于第一视角F1至少在垂直于摄像头的光轴方向上向下扩展出附加视角。作为示例，如果第一显示模式M1中的第一视角F1对应于60°的窄角范围，那么第二显示模式M2中的第二视角F2例如对应于120°的广角范围，此时第二视角F2可覆盖第一视角F1。作为另一示例，如果第一显示模式M1的第一视角F1对应于60°的窄角范围，那么第二显示模式M2的第二视角F2可以对应于同样为60°的另一窄角范围，此时第二视角F2相对于第一视角F1关于参考点发生枢转，因此第一视角F1与第二视角F2不重叠或仅部分重叠。

在步骤S407中，与步骤S403类似地，可借助驾驶员的姿态对第二显示模式M2执行修正。例如，可以根据驾驶员的身高、坐姿直立程度、眼部高度等在以第二视角F2为基准的第二角度区间内小幅调整第二视角F2。在完成基于驾驶员姿态的修正之后，第二视角F2例如变为F21，第二模式M2变为M21。最终，在经修正的第二显示模式M21中以经修正的第二视角F21为驾驶员提供前方道路环境的图像。

除了可以通过调整视角以及修正显示模式的方式考虑驾驶员姿态，还可以在不同显示模式之间切换时基于驾驶员姿态控制触发切换的时机。例如，对于身材较矮小的驾驶员而言，可以较早地触发不同显示模式之间的切换，而对于身高较高大的驾驶员而言，可以较晚地触发不同显示模式之间的切换。

图4在另一示例性实施例中示出了图2所示方法的一个方法步骤的流程图。在图4所示实施例中，图2中的方法步骤S4例如包括子步骤S410-S450。

在步骤S410中，基于车辆在行驶期间的俯仰状态和驾驶员姿态从第一显示模式M1切换到第二显示模式M2中，在第一显示模式M1中以第一视角F1输出所拍摄的车辆外部环境的图像，第二显示模式M2则对应于第二视角F2。在此，例如以第一视角变换幅度ΔF执行了模式切换。

在步骤S420中，在以第二显示模式M2输出所拍摄图像期间，检查车辆的俯仰状态和驾驶员姿态是否发生了预定程度的变化。例如，可以检查驾驶员的视线方向、坐姿是否发生了预定程度变化。另外，还可检查车辆的俯仰角是否出现预定程度的波动。

如果在步骤S420中未检测到这种变化，则不改变当前的第二显示模式M2，而且也不改变第二显示模式M2中用于输出车辆外部环境的图像的第二视角F2。

如果在步骤S420中检测到这种变化，则在步骤S430中进一步检查这种变化是否超过极限值。

如果未超过极限值，则表示车辆的俯仰角和驾驶员姿态仅小幅变动，而尚未达到需要引起显示模式变换的程度。在这种情况下，可以在步骤S440中仍保持在第二显示模式M2中，同时，可以以幅度较小的第二视角变换幅度ΔF'对第二显示模式M2中的第二视角F2动态调整。第一视角转换幅度ΔF明显大于第二视角变换幅度ΔF'，即，仅在角度位置或延伸范围方面以较小幅度对第二视角F2进行微调。

如果在步骤S430中发现车辆的俯仰角或驾驶员姿态的变化超过极限值，则在步骤S450中从第二显示模式M2切换到第三显示模式M3中，此时例如第三视角变换幅度ΔF”执行了模式切换，第三视角变换幅度ΔF”大于第二视角变换幅度ΔF'。这表示，由于车辆正在行驶道路的形态发生突变，或者，由于驾驶员身份的临时切换，导致第二显示模式M2中以第二视角F2为基准的特定区间不再能完整覆盖驾驶员的盲区范围，于是应该对这种基准执行调整。

图5a-5d示出了在车辆的不同俯仰状态下确定的显示模式的示意图。

车辆100的摄像头51被配置为拍摄前方路面的图像，该摄像头51例如为广角摄像头并具有预设视角F0。在图5a-5d所示的实施例中，可根据车辆100在行驶期间的俯仰角来确定适当的显示模式，在所确定的显示模式中，从摄像头51的预设视角F0截取部分视角F1、F2，然后以所截取的部分视角F1、F2将所拍摄的前方路面的图像输出在车辆100的显示单元(未示出)上。

如图5a所示，车辆100正在水平路面(例如，坡度为0°)上行驶。此时，车辆100的俯仰角可被确定为0°。根据从驾驶员200眼部到达车辆100的引擎盖边缘处的入射角度，可以确定驾驶200员的视野FS。可以看出，当车辆100在水平路面行驶时，驾驶员200能够良好地观察到车辆100正前方区域。此时，例如在第一显示模式中以第一视角F1将借助摄像头51拍摄的图像呈现给驾驶员200，该第一视角F1被选择为60°的窄角范围。为了生成从第一视角F1观察到的视图，例如通过裁剪和畸变技术修改摄像头51的原始广角输出，从而使对应于第一视角F1的窄角影像被切割并输出给驾驶员200。

如图5b所示，车辆100正在崎岖的越野地形中行驶，在此期间，车辆100的俯仰角随着地面坡度的变化而反复变化。尤其当车辆100从上坡过渡到下坡时，由于驾驶员200的视野FS被车辆100的引擎盖遮挡，因此驾驶员200既不能观测到水平前方区域，也不能看到后面下坡路段上的路面状况。在这种情况下，为了向驾驶员200提供前方道路形态的最佳视图，例如从第一显示模式切换到第二显示模式中，在第二显示模式中以第二视角F2将借助摄像头51拍摄的图像显示给驾驶员200，该第二视角F2例如被选择为100°的广角范围并且其相对于第一视角F1在垂直于摄像头的光轴方向上向下扩展出附加视角范围。由此，通过摄像头的垂直方向上的更大视角可允许驾驶员200观测到前方更多的地形。这样，驾驶员200可根据显示单元上提供的补充视图很好地估计下坡路段的陡峭程度并且也可良好地辨认并避开障碍物。

在图5c和图5d所示实施例中，车辆100分别沿着坡度较缓和坡度较陡的上坡路段行驶，在图5c中车辆100的俯仰角例如为30°，在图5d中车辆100的俯仰角例如为60°。可以看出，随着车辆100行驶期间的俯仰角增大，驾驶员200的视野FS受到更严重的限制。为了使呈现给驾驶员200的补充视图良好适配于这种地形变化，在图5c和图5d中分别示出了从图1所示的第一视角F1到第二视角F2'、F2”的过渡。不同于图5b中所示场景，在图5c和图5d所示场景中，第二视角F2'、F2”不再以广角范围形式存在，而是继续以60°的窄角范围形式存在，但在变换到第二显示模式中之后，这一窄角范围沿垂直方向进一步向下枢转。也就是说，第二视角F2'、F2”相比于第一视角F1更加贴近地面。此外还可看出，随着车辆100的俯仰角增大(路面陡峭程度增大)，第二视角F2”也以更大程度地指向地面，由此确保车辆100前方盲区范围内的地形被更完整地呈现给驾驶员200。还有利的是，可以根据俯仰状态和驾驶员姿态修改摄像头输出，使得不论道路形态和驾驶员姿态如何变化，用于输出所拍摄图像的视角能够始终保持水平。

图6示出了在驾驶员的不同姿态下确定的显示模式的示意图。

在车辆100的车舱内例如布置有视线识别单元52，该视线识别单元52被定向和布置为使得能够检测并确定驾驶员201、202的至少一个眼睛的位置或视线方向。根据一个实施例，视线识别单元52包括车内摄像头及红外照明单元，通过红外照明单元将红外射线向人员面部方向发射。于是，在待识别人员眼部的瞳孔区域中产生亮斑，由此可通过在所拍摄的图像中辨识亮斑来确定驾驶员的眼部位置。此外，还可通过其他的图像处理步骤，例如特征提取、对瞳孔中心的测定来确定视线方向。

除了可通过视线识别单元52检测驾驶员眼部位置，还可通过检测座椅60位态来进行坐姿或身高的识别。在车辆100中例如针对座椅60预设参考位置，该参考位置对应于驾驶员201、202的标准身高(例如1米7)或标准坐姿。于是，通过获取座椅60靠背的倾斜角度信息、座椅60在水平/垂直方向上的位移，可以了解座椅60偏离参考位置的程度，从而推断出驾驶员201、202的视野偏离标准视野的程度。

在图6中，通过使用视线识别单元52和座椅位置传感器，例如针对两个不同身高或者不同坐姿的驾驶员201、202分别确定了眼部位置和视线方向。可以看出，第一驾驶员201在乘坐状态下的身高明显高于第二驾驶员202，因此其眼部位置也相应地高于第二驾驶员202的眼部位置。针对所探测到的两个驾驶员201、202的不同姿态，还分别示出了用于在车内显示前方道路环境的图像的视角F21、F22。与第一驾驶员201相比，对于第二驾驶员202来说，其正前方视野更大程度地受到车身前部结构(例如引擎盖)的遮挡，由此造成垂直于车辆行驶方向上的更大视野盲区。因此如在图6中所示那样，针对第二驾驶员202确定的观测视角F22在摄像头垂直方向上的延伸范围更大，这使得向驾驶员202呈现的补偿视图良好地覆盖其在垂直于车辆行驶方向上的更大盲区范围。

在一个未示出的实施例中，还可能的是，在车辆100的驾驶员201、202的视线方向发生预定义变化的情况下，可以沿着视线方向发生预定义变化的方向对用于输出车辆外部环境的图像的当前视角进行扩展。例如，当驾驶员201、202向左看时且车辆100向左转向的角度超过角度阈值时，可以将在显示单元上输出车辆外部环境的图像的视角向左偏移，以使得例如受车辆左侧A柱遮挡的更多路况信息被呈现给驾驶员。

尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (19)

1.一种用于辅助车辆(100)的驾驶员(200)监控车辆外部环境的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：借助布置在车辆(100)上的摄像头(51)拍摄车辆外部环境的图像；

S2：获取车辆(100)在行驶期间的俯仰状态；

S3：获取车辆(100)的驾驶员(200)的姿态；以及

S4：基于车辆(100)在行驶期间的俯仰状态以及驾驶员(200)的姿态，在不同显示模式之间切换地将所拍摄的车辆外部环境的图像输出在车辆(100)的显示单元(40)上，在不同显示模式中，至少以摄像头(51)的不同视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在不同显示模式中，至少以摄像头(51)的不同垂直视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，与车辆(100)的俯仰角正相关地确定待切换的显示模式对应的视角贴近地面的程度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，与驾驶员(200)的坐姿直立程度、驾驶员(200)的身高和/或驾驶员(200)的眼部高度相关地确定待切换的显示模式对应的视角在垂直于摄像头光轴方向上的延伸范围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，基于驾驶员(200)的姿态控制不同显示模式之间的切换时机，其中，随着驾驶员(200)的坐姿直立程度、驾驶员(200)的身高和/或驾驶员(200)的眼部位置的降低，更早地触发不同显示模式之间的切换。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在已经基于车辆(100)的俯仰状态以第一视角变换幅度切换到确定的显示模式中的情况下，基于驾驶员(200)的姿态变化以第二视角变换幅度动态调整确定的显示模式对应的视角，其中，第一视角变换幅度大于第二视角变换幅度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述摄像头(51)固定地布置于车辆(100)上并具有预设视角，其中，在至少一个显示模式中以预设视角输出车辆外部环境的图像，其中，在至少另一显示模式中从预设视角截取部分视角，以截取的部分视角输出车辆外部环境的图像。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在车辆(100)的俯仰状态不满足预设条件的情况下，在第一显示模式中以第一视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像，在车辆(100)的俯仰状态满足预设条件的情况下，在第二显示模式中以第二视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像，第二视角包括相对于第一视角至少在垂直于摄像头光轴的方向上向下扩展出的附加视角。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，

第一视角对应于窄角范围，第二视角对应于广角范围，第二视角覆盖第一视角；或者

第一视角对应于窄角范围，第二视角对应于另一窄角范围，第一视角与第二视角不重叠或仅部分重叠。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，在第一显示模式中，在以第一视角为基准的第一角度区间内基于车辆(100)的俯仰角和/或驾驶员(200)的姿态调整第一视角，在第二显示模式中，在以第二视角为基准的第二角度区间内基于车辆(100)的俯仰角和/或驾驶员(200)的姿态调整第二视角。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，满足预设条件包括：

车辆(100)从第一路段过渡到第二路段，车辆(100)在第一路段行驶时的俯仰角大于在第二路段行驶时的俯仰角；

车辆(100)的俯仰角大于预设阈值；和/或

车辆(100)在引起俯仰角连续变化的越野路段中行驶。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，在车辆(100)的驾驶员(200)的视线方向发生预定义变化的情况下，沿着视线方向发生预定义变化的方向扩展用于输出车辆外部环境的图像的当前视角。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，通过以下方式获取驾驶员(200)的姿态：

根据驾驶员(200)的座椅位姿估计驾驶员(200)的坐姿、身高和/或眼部位置；

借助布置在车辆(100)的车舱内的光学传感器检测驾驶员(200)的眼部位置和/或视线方向；和/或

通过识别驾驶员(200)的身份信息读取针对驾驶员(200)预存储的姿态。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

获取车辆(100)的行驶速度信息，附加地基于行驶速度信息控制在不同显示模式之间的切换。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

获取车辆(100)的转向角信息，附加地基于转向角信息控制在不同显示模式之间的切换。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，在不同显示模式中，以摄像头(51)的不同水平视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，在不同显示模式中，以不同的畸变修正程度输出所拍摄的车辆外部环境的图像。

18.一种用于辅助车辆(100)的驾驶员(200)监控车辆外部环境的设备(1)，所述设备(1)用于执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法，所述设备(1)包括：

图像获取模块(10)，其被配置为接收借助布置在车辆(100)上的摄像头(51)拍摄的车辆外部环境的图像；

第一获取模块(21)，其被配置为能够获取车辆(100)在行驶期间的俯仰状态；

第二获取模块(22)，其被配置为能够获取车辆(100)的驾驶员(200)的姿态；以及

控制模块(30)，其被配置为能够基于车辆(100)在行驶期间的俯仰状态以及驾驶员(200)的姿态，在不同显示模式之间切换地将所拍摄的车辆外部环境的图像输出在车辆(100)的显示单元(40)上，在不同显示模式中，至少以摄像头(51)的不同视角输出所拍摄的车辆外部环境的图像。

19.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序用于当在计算机上运行时执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法。

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