專利名稱：安全運(yùn)動支持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于支持車輛或其它運(yùn)動物體安全地運(yùn)動或行駛的安全運(yùn)動支持裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了一種車輛用預(yù)防性安全裝置，通過監(jiān)控車輛的駕駛區(qū)來檢測障礙物，并基于車輛的速度和行駛方向算出由該障礙物所導(dǎo)致的危險(xiǎn)度，由此將諸如接觸或碰撞的事故風(fēng)險(xiǎn)通知給駕駛者。根據(jù)該方案的裝置通過考慮到車輛附近存在的多個危險(xiǎn)物體的尺寸、類型、可能未來動作、各駕駛者的駕駛狀態(tài)等，來評估、判斷和處理關(guān)于該多個危險(xiǎn)物體的危險(xiǎn)度，由此保證關(guān)于駕駛車輛的安全。還公開了使駕駛環(huán)境輸出部在與前方駕駛道路表面相對應(yīng)的實(shí)際空間坐標(biāo)系中，指示與障礙物的尺寸成正比標(biāo)定的障礙物作為提取數(shù)據(jù)；根據(jù)車輛的駕駛狀態(tài)，在實(shí)際空間坐標(biāo)系中設(shè)置危險(xiǎn)因子的分布；并基于所提取的數(shù)據(jù)和危險(xiǎn)因子獲得危險(xiǎn)度的二維分布，由此使得即使多輛車在附近同時行駛時，也能夠同時評估多個方向中的危險(xiǎn)度；并且說明由于在對危險(xiǎn)度的評估中也考慮了障礙物尺寸，所以提高了安全性(參見專利文獻(xiàn)1)。
還公開了一種車輛用外部車輛監(jiān)控裝置，用于使得能夠檢測側(cè)壁作為形成道路邊界(例如防護(hù)欄、灌木叢以及塔架)的連續(xù)三維物體；并使得能夠以容易進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)的形式檢測側(cè)壁的存在、位置和方向。根據(jù)該公開的聲明，使用這種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了更高級的危險(xiǎn)告警以及避免事故的功能(參見專利文獻(xiàn)2)。
另一公開的技術(shù)是，基于三角定理，根據(jù)車輛外物體的一對立體圖像中的對應(yīng)位置的位移，算出整個圖像上的距離分布；計(jì)算與關(guān)于該距離分布的信息相對應(yīng)的攝影主體的各部分的三維位置；通過使用關(guān)于所計(jì)算的三維位置的信息來檢測多個三維物體；并且算出所檢測到的多個三維物體中的每一個中的邊緣(即，面向車輛的邊緣)與車輛左側(cè)和右側(cè)的各側(cè)面延長線之間的最近距離作為間距，由此將關(guān)于所算出的左側(cè)和右側(cè)的間距的信息通知給駕駛者。該方案聲明可對駕駛方向上存在的各種三維物體進(jìn)行確切檢測，并可在車輛通過窄路之前，將距車輛的間距通知給駕駛者，由此減輕了駕駛者的負(fù)擔(dān)并因此保證了安全。另外作為用于根據(jù)檢測結(jié)果(即，危險(xiǎn)度)來警告駕駛者的示例顯示，公開了在照原樣繼續(xù)駕駛將引起接觸的適宜側(cè)顯示紅色警告燈；如果與障礙物的間距大于零并小于約二十厘米，則在駕駛者的不當(dāng)駕駛將導(dǎo)致接觸危險(xiǎn)的適宜側(cè)顯示黃色警告燈；而如果間距約為二十厘米或更大，則在適宜側(cè)顯示綠燈，表示照原樣繼續(xù)駕駛僅存在相當(dāng)?shù)偷慕佑|危險(xiǎn)(參見專利文獻(xiàn)3)。
用于與上述大致相同的目的的另一方案是關(guān)于一種車輛用障礙物檢測裝置，其使得能夠檢測車輛前方的障礙物，并同時自動判斷車輛是否能夠安全通過障礙物。該方案公開了以下內(nèi)容在車輛前方的成像的畫面內(nèi)設(shè)定車輛通過所需的在該車輛前方指定距離處的空間框；在該空間框內(nèi)的多個指定位置處設(shè)定窗口，其成為作為比較主體的區(qū)域；檢測至由適宜窗口捕捉的物體的距離；基于對距離的檢測結(jié)果，判斷車輛在前方指定距離處的道路表面上通過的可能性；并且如果判斷結(jié)果表示車輛不能通過，則警告駕駛者。如果通過在空間框內(nèi)的上述窗口檢測到比車輛前方的指定距離更短的距離，則判斷車輛不能通過。即，該方案用于檢測車輛前方的障礙物，在避開障礙物的同時自動判斷車輛是否能夠通過，并且如果不可能通過則通知不能通過(參見專利文獻(xiàn)4)。
又一公開方案是一種防碰撞裝置，用于通過準(zhǔn)確且迅速地評估與車輛駕駛方向上存在的多個車輛或障礙物的碰撞的可能性，來試圖確保防止碰撞。該方案公開了以下內(nèi)容通過利用存儲在存儲器中的三維位置信息單獨(dú)提取實(shí)際道路上的白線，并修改和/或改變內(nèi)置道路模型中的參數(shù)以與實(shí)際道路形狀匹配，由此識別道路形狀；基于關(guān)于轉(zhuǎn)向角和車速的信息來估計(jì)車輛的駕駛路線；并且將根據(jù)駕駛速度的駕駛者的一般特性準(zhǔn)確地反映到駕駛路線區(qū)域，由此通過利用微處理器來判斷與自然駕駛更相匹配的自然碰撞危險(xiǎn)(參見專利文獻(xiàn)5)。
所提出的上述傳統(tǒng)技術(shù)全部集中于關(guān)于運(yùn)動體(如車輛)的運(yùn)動或行駛的障礙物識別和障礙避讓，或相關(guān)的告警顯示等，因此并不必然能夠充分響應(yīng)于對以下功能的要求，即通過清晰而直接地給出其本身保證關(guān)于運(yùn)動體的運(yùn)動或行駛的安全性的路徑，在保證運(yùn)動體的運(yùn)動安全性的同時，積極支持該運(yùn)動體運(yùn)動。也沒有提出在下述情況中引發(fā)的已知技術(shù)問題，即如果算出多條假設(shè)可保證一定水平的安全的路徑，則通過識別并示出最優(yōu)路線來積極支持運(yùn)動或者行駛的情況；自然也沒有響應(yīng)于這種問題而提出技術(shù)概念。
考慮到上述這一情況，本發(fā)明的目的是提供一種安全運(yùn)動支持裝置及其相關(guān)方法，用于通過清晰且直接地顯示本身保證關(guān)于運(yùn)動體的運(yùn)動或行駛的安全的路徑來實(shí)現(xiàn)在保證運(yùn)動安全的同時積極支持運(yùn)動體運(yùn)動的功能；并且另一目的是提供一種安全運(yùn)動支持裝置及其相關(guān)方法，用于通過如果算出多條假設(shè)可保證安全性的路徑，則從該多條路徑中識別并顯示最佳路徑，來實(shí)現(xiàn)積極支持運(yùn)動或行駛的功能。
日本專利公報(bào)No.3153839，第0001、0005和0015段；[專利文獻(xiàn)2]日本專利公報(bào)No.3324821，第0223段；[專利文獻(xiàn)3]日本專利申請公報(bào)No.H07-192199，第0021和0160段；[專利文獻(xiàn)4]日本專利公報(bào)No.3212235，第0009和0055段；以及[專利文獻(xiàn)5]日本專利申請公報(bào)No.H10-283593，第0025和0048段。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明第一方面的安全運(yùn)動支持裝置包括環(huán)境三維信息獲取單元，用于獲取與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息；運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元，用于獲取關(guān)于運(yùn)動體的運(yùn)動體狀態(tài)信息；以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元，用于基于從環(huán)境三維信息獲取單元獲得的環(huán)境三維信息和從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間。
另外，根據(jù)本發(fā)明第二方面的安全運(yùn)動支持裝置包括環(huán)境三維信息獲取單元，用于獲取與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息；紋理獲取單元，用于獲取關(guān)于虛擬空間的紋理；運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元，用于獲取關(guān)于運(yùn)動體的狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元，用于基于從環(huán)境三維信息獲取單元獲得的環(huán)境三維信息、從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息、以及從紋理獲取單元獲得的紋理，來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間。
另外，根據(jù)本發(fā)明第三方面的安全運(yùn)動支持裝置包括環(huán)境三維信息獲取單元，用于獲取與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息；紋理獲取單元，用于獲取關(guān)于虛擬空間的紋理；運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元，用于獲取關(guān)于運(yùn)動體狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元，用于基于從環(huán)境三維信息獲取單元獲得的環(huán)境三維信息、從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息、以及從紋理獲取單元獲得的紋理，來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間；以及穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元，用于基于表示從安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元獲得的安全運(yùn)動使能空間的信息和從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，來計(jì)算推測運(yùn)動體可在其上穩(wěn)定運(yùn)動的路徑。
并且，根據(jù)本發(fā)明第四方面的安全運(yùn)動支持裝置包括運(yùn)動體控制單元，用于進(jìn)行控制以使得運(yùn)動體沿推測運(yùn)動體可在其上穩(wěn)定運(yùn)動的路徑運(yùn)動，該路徑已由上述第三方面中的穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元計(jì)算出。
同時，代替受限于上述安全運(yùn)動支持裝置，本發(fā)明可包括安全運(yùn)動支持方法。


通過參照附圖的以下詳細(xì)說明，本發(fā)明將變得更加明了。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖；圖2是例示出關(guān)于安全運(yùn)動使能空間的計(jì)算的處理的流程圖，該安全運(yùn)動使能空間是由根據(jù)第一結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置所包括的安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元來計(jì)算的；圖3示出了直到計(jì)算安全運(yùn)動使能空間的處理進(jìn)度的多個方面的圖像圖，該安全運(yùn)動使能空間是由根據(jù)第一結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置所包括的安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元來計(jì)算的；圖4描述了根據(jù)已按時序獲得的多條環(huán)境三維信息所計(jì)算的預(yù)期稍后時間的環(huán)境三維信息的示例；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖；圖6是例示出關(guān)于安全運(yùn)動使能空間的計(jì)算的處理的流程圖，該安全運(yùn)動使能空間是由根據(jù)第二結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置所包括的安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元來計(jì)算的；圖7示出了直到計(jì)算安全運(yùn)動使能空間的處理進(jìn)度的多個方面的圖像圖，該安全運(yùn)動使能空間是由根據(jù)第二結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置所包括的安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元來計(jì)算的；圖8是根據(jù)本發(fā)明第三結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第四結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第五結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第六結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖；圖12示出了當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明第六結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置實(shí)際裝配到車輛上時的系統(tǒng)的具體示例；圖13示出了立體攝像機(jī)的示例結(jié)構(gòu)；以及圖14例示了立體攝像機(jī)的裝配。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖。
圖1示出的安全運(yùn)動支持裝置是用于支持車輛或其它運(yùn)動體安全運(yùn)動或行駛的裝置，其包括環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3。
需要注意的是，環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3可置于作為支持主體的運(yùn)動體(以下稱“有關(guān)運(yùn)動體”)內(nèi)，或者前述單元中的一個或更多個可裝配在有關(guān)運(yùn)動體外部。即，安全運(yùn)動支持裝置不僅可用于安裝到有關(guān)運(yùn)動體(如車輛)上的系統(tǒng)，而且可應(yīng)用于用于執(zhí)行對運(yùn)動體條件的外部識別、安全判斷、必要控制等的系統(tǒng)(例如，監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)、交通控制系統(tǒng)等)中。
環(huán)境三維信息獲取單元1用于獲取與在以指定有限范圍包圍有關(guān)運(yùn)動體或關(guān)于該有關(guān)運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息，將環(huán)境三維信息獲取單元本身構(gòu)造為能夠根據(jù)需要按時序獲得環(huán)境三維信息。
這里，環(huán)境三維信息獲取單元1被構(gòu)造為通過利用以下系統(tǒng)中的一個或多個來獲取環(huán)境三維信息，即利用激光或毫米波等的飛行時間系統(tǒng)、利用立體攝像機(jī)(包括多眼立體攝像機(jī))的系統(tǒng)、根據(jù)運(yùn)動成形(shapefrom motion)的系統(tǒng)、利用圖案投影方法的系統(tǒng)、或利用GPS(全球定位系統(tǒng))和地圖信息的系統(tǒng)。例如，采用利用GPS和地圖信息的系統(tǒng)使得能夠基于通過GPS獲得的位置信息，從地圖信息中獲取諸如建筑物的環(huán)境三維信息。
需要注意的是，獲取的數(shù)據(jù)可以具有包括點(diǎn)群數(shù)據(jù)、體數(shù)據(jù)(例如，參見共立出版社出版的“Computer Visualization”；以下稱為“參考文獻(xiàn)1”)、表面數(shù)據(jù)(例如，參見參考文獻(xiàn)1)的任意格式。
運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2被構(gòu)造為獲取關(guān)于有關(guān)運(yùn)動體狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息，并能夠根據(jù)需要按時序獲取運(yùn)動體狀態(tài)信息。
這里，將運(yùn)動體狀態(tài)信息定義為關(guān)于有關(guān)運(yùn)動體的、在動態(tài)范疇和靜態(tài)范疇內(nèi)的一條或多條信息，動態(tài)范疇內(nèi)的信息例如為位置&姿態(tài)、速度、角速度、體應(yīng)變、轉(zhuǎn)向角、加速度、角加速度、驅(qū)動力、諸如制動器的制動力、驅(qū)動力傳輸系統(tǒng)的齒輪比、環(huán)境溫度(例如，有關(guān)運(yùn)動體內(nèi)外的溫度)和濕度(例如，有關(guān)運(yùn)動體內(nèi)外的濕度)、剩余燃料量、剩余電池容量；靜態(tài)范疇內(nèi)的信息例如為最大扭矩、車輛尺寸(例如，總長度、寬度和高度、最小離地距離和天線高度)、地面接觸面積尺寸、重量、諸如ABS(防鎖制動系統(tǒng))的專用功能的有無、以及最小回轉(zhuǎn)半徑。上述靜態(tài)信息可存儲在存儲器中。
安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3用于基于從環(huán)境三維信息獲取單元1獲得的環(huán)境三維信息和從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，即其中假設(shè)有關(guān)運(yùn)動體可安全運(yùn)動的、具有有限范圍的虛擬空間，該安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3包括下列單元中的一個或多個用于計(jì)算有關(guān)運(yùn)動體能夠在其中運(yùn)動的區(qū)域中的運(yùn)動使能平面(即，對指定平面的投影)的單元；用于計(jì)算運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)的單元；用于計(jì)算運(yùn)動使能平面內(nèi)允許有關(guān)運(yùn)動體存在的區(qū)域的單元；以及用于針對運(yùn)動使能平面、運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)以及運(yùn)動使能平面內(nèi)允許有關(guān)運(yùn)動體存在的區(qū)域中的至少任一個預(yù)測時間推移(transition)的單元。
這里，進(jìn)一步來詳細(xì)描述用于計(jì)算由安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3計(jì)算的安全運(yùn)動使能空間的處理。
圖2是例示了關(guān)于計(jì)算的處理的流程圖。
首先，安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3基于環(huán)境三維信息獲取單元1獲取的環(huán)境三維信息生成平面數(shù)據(jù)(S1)。需要注意的是，平面數(shù)據(jù)可由三角片、矩形片等(其為通過大量平面分片(fragment)近似的三維空間內(nèi)的體表面)來表示，或者通過利用曲率函數(shù)或利用NURB等的近似來表示。
接著，基于由運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，參考有關(guān)運(yùn)動體的位置&姿態(tài)等，將有關(guān)運(yùn)動體放入上述環(huán)境三維信息坐標(biāo)系內(nèi)，并預(yù)測與有關(guān)運(yùn)動體的當(dāng)前接觸點(diǎn)(S2)。
接著，基于S1中生成的平面數(shù)據(jù)和S2中預(yù)測的接觸點(diǎn)，通過跟蹤從預(yù)測接觸點(diǎn)延續(xù)的表面(包括平面或曲面，或兩者)來評估表面的連續(xù)性，并提取推測有關(guān)運(yùn)動體能在其中運(yùn)動的運(yùn)動使能平面(S3)。這樣計(jì)算了運(yùn)動使能平面，即有關(guān)運(yùn)動體可運(yùn)動于此的區(qū)域?qū)χ付ㄆ矫娴耐队啊?br> 然后，基于上述運(yùn)動體狀態(tài)信息，參考有關(guān)運(yùn)動體的尺寸等，并在已在S3中提取出的運(yùn)動使能平面上提取可以設(shè)置有關(guān)運(yùn)動體的空間(S4)。這樣計(jì)算了運(yùn)動使能平面內(nèi)有關(guān)運(yùn)動體可存在的區(qū)域。在S4中，如果有關(guān)運(yùn)動體例如是車輛，則不提取關(guān)于有關(guān)車輛不能通過的隧道或道路的空間。
隨后步驟是參考上述運(yùn)動體狀態(tài)信息，并在S4中提取的、有關(guān)運(yùn)動體能置于其中的空間內(nèi)提取有關(guān)運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能空間(S5)。在步驟S5中，處理為參考上述有關(guān)運(yùn)動體的運(yùn)動體狀態(tài)信息，例如，位置&姿態(tài)、速度、角速度、體應(yīng)變、轉(zhuǎn)向角、加速度、角加速度、驅(qū)動力、諸如制動器的制動力、驅(qū)動力傳輸系統(tǒng)的齒輪比、最大扭矩、諸如最小離地距離的車輛尺寸、重量、諸如ABS的專用功能的有無、最小回轉(zhuǎn)半徑等；計(jì)算允許安全運(yùn)動或行駛的平面角、允許通過的突起等；通過指定閾值處理，在有關(guān)運(yùn)動體可置于其中的空間內(nèi)，判斷并提取有關(guān)運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能空間；等等。
通過圖2所示的上述處理，安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3計(jì)算安全運(yùn)動使能空間。
圖3示出了表示直到計(jì)算安全運(yùn)動使能空間的處理進(jìn)度的多個方面的圖像圖，安全運(yùn)動使能空間是由安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3來計(jì)算的。需要注意的是，圖3例示了有關(guān)運(yùn)動體是針對其計(jì)算安全運(yùn)動使能空間的車輛的情況。
在圖3中，幀A示出了環(huán)境三維信息獲取單元1獲取的環(huán)境三維信息，即，與在以指定有限范圍包圍有關(guān)運(yùn)動體或關(guān)于其的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息。
幀B示出了基于幀A示出的環(huán)境三維信息在上述步驟S1中生成的平面數(shù)據(jù)。
幀C示出了已通過在上述步驟S2中的處理進(jìn)行預(yù)測的與有關(guān)車輛的當(dāng)前接觸點(diǎn)4a和4b，上述處理例如為基于運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲取的運(yùn)動體狀態(tài)信息(即，關(guān)于有關(guān)車輛的狀態(tài)信息)參考有關(guān)車輛的位置&姿態(tài)等，將有關(guān)車輛置于幀A示出的環(huán)境三維信息坐標(biāo)系中；并且?guī)珻還示出了推測有關(guān)車輛可在其中運(yùn)動(即，可駕駛)的運(yùn)動使能平面(駕駛使能平面)5，該運(yùn)動使能平面5已通過上述步驟S3中的處理提取出來，上述處理例如為基于幀B中示出的接觸點(diǎn)4a和4b以及平面數(shù)據(jù)來跟蹤從接觸點(diǎn)4a和4b延續(xù)的平面以評估平面的連續(xù)性，即，運(yùn)動使能平面5為投影到指定平面表面上的允許有關(guān)車輛運(yùn)動的區(qū)域。
幀D示出了在幀C所示的運(yùn)動使能平面5上可將有關(guān)車輛置于其中的空間6a和6b，即其中有關(guān)車輛位于運(yùn)動使能平面5內(nèi)的區(qū)域6a和6b，該區(qū)域6a和6b已通過上述步驟S4中的處理提取出，該處理例如為基于上述運(yùn)動體狀態(tài)信息參考有關(guān)車輛的尺寸等；并且已通過上述步驟S5中的諸如參考上述運(yùn)動體狀態(tài)信息的處理，從空間6a和6b(有關(guān)車輛可置于其中)中提取出空間6a(即，允許有關(guān)車輛安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能空間)。
如上所述，本實(shí)施例被構(gòu)造為通過執(zhí)行圖2所示的上述處理，來計(jì)算允許有關(guān)車輛安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能空間6a。
并且，如果安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3包括用于針對運(yùn)動使能平面、運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)以及運(yùn)動使能平面內(nèi)允許有關(guān)運(yùn)動體存在的區(qū)域中的至少任一個預(yù)測時間推移的上述單元，則可以預(yù)測性地獲取允許有關(guān)運(yùn)動體安全運(yùn)動的未來安全運(yùn)動使能空間。
在這種情況下，使安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3能夠基于已由環(huán)境三維信息獲取單元1按時序獲得的多條環(huán)境三維信息預(yù)測性地計(jì)算在預(yù)期稍后時間的環(huán)境三維信息，還基于已由運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2按時序獲得的多條運(yùn)動體狀態(tài)信息預(yù)測性地計(jì)算在預(yù)期稍后時間的運(yùn)動體狀態(tài)信息，并且基于預(yù)測性地計(jì)算的環(huán)境三維信息和運(yùn)動體狀態(tài)信息通過圖2中示出的上述處理來預(yù)測性地計(jì)算在預(yù)期稍后時間的安全運(yùn)動使能空間。
圖4描述了根據(jù)按時序獲得的多條環(huán)境三維信息而計(jì)算的在預(yù)期稍后時間的環(huán)境三維信息的示例。
參照圖4，幀A是基于環(huán)境三維信息獲取單元1在時鐘時刻T1獲得的環(huán)境三維信息的距離數(shù)據(jù)的水平剖面圖，其中標(biāo)號7表示環(huán)境三維信息的獲取范圍，而標(biāo)號8和9a表示在時鐘時刻T1時的距離數(shù)據(jù)。
另外，如果基于環(huán)境三維信息獲取單元1獲得的環(huán)境三維信息和運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息計(jì)算出時鐘時刻T1時的運(yùn)動使能區(qū)，則標(biāo)號10a(即，幀A中的陰影區(qū))表示臨時運(yùn)動使能平面。
幀B是基于環(huán)境三維信息獲取單元1在T1之后的時鐘時刻T2時獲得的環(huán)境三維信息的距離數(shù)據(jù)的水平剖面圖，其中標(biāo)號9b表示時鐘時刻T2時的距離數(shù)據(jù)。
另外，如果基于環(huán)境三維信息獲取單元1獲得的環(huán)境三維信息和運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息計(jì)算出時鐘時刻T2時的運(yùn)動使能區(qū)，則標(biāo)號10b(即，幀B中的陰影區(qū))表示臨時運(yùn)動使能平面。
并且?guī)珻是基于環(huán)境三維信息獲取單元1在T2之后的時鐘時刻T3時獲得的環(huán)境三維信息的距離數(shù)據(jù)的水平剖面圖，其中標(biāo)號9c表示時鐘時刻T3時的距離數(shù)據(jù)。而標(biāo)號9d表示未來時鐘時刻T4時的距離數(shù)據(jù)，該距離數(shù)據(jù)是根據(jù)分別在時鐘時刻T1、T2以及T3時的距離數(shù)據(jù)9a、9b以及9c而預(yù)測性地計(jì)算出的。
如上所述，安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3被構(gòu)造為基于由環(huán)境三維信息獲取單元1獲得的在時鐘時刻T1、T2以及T3時的各條環(huán)境三維信息，來預(yù)測性地計(jì)算在未來時鐘時刻T4時的環(huán)境三維信息。
另外，如果基于環(huán)境三維信息獲取單元1獲得的環(huán)境三維信息和運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息計(jì)算出時鐘時刻T3時的運(yùn)動使能區(qū)，則標(biāo)號10c(即，幀C中的陰影區(qū))表示臨時運(yùn)動使能平面。
并且安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3類似地基于由運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的在時鐘時刻T1、T2以及T3時的各條運(yùn)動體狀態(tài)信息，來預(yù)測性地計(jì)算在未來時鐘時刻T4時的運(yùn)動體狀態(tài)信息，并基于所預(yù)測的環(huán)境三維信息和運(yùn)動體狀態(tài)信息來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，由此使得可以預(yù)測未來時鐘時刻T4時的安全運(yùn)動使能空間。
如上所述，根據(jù)第一結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置被構(gòu)成為計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，由此使得能夠獲取保證關(guān)于運(yùn)動體的運(yùn)動或行駛的安全的空間，并支持運(yùn)動體安全地運(yùn)動或行駛。
接下來將說明根據(jù)本發(fā)明第二結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置。
圖5是該安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖。
圖5示出的安全運(yùn)動支持裝置是用于支持車輛等或另一運(yùn)動體更安全地運(yùn)動或行駛的裝置，其包括環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2、紋理獲取單元11以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’。
需要注意的是，環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2、紋理獲取單元11以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’可以位于作為支持主體的運(yùn)動體(以下稱為“有關(guān)運(yùn)動體”)內(nèi)，或者上述單元中的一個或多個可裝配到有關(guān)運(yùn)動體外部。即，與根據(jù)第一結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置一樣，該安全運(yùn)動支持裝置不僅可應(yīng)用于安裝在有關(guān)運(yùn)動體(如車輛)上的系統(tǒng)，而且可應(yīng)用于用于執(zhí)行對運(yùn)動體條件的外部識別、安全判斷、必要控制等的系統(tǒng)(例如，監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)、交通控制系統(tǒng)等)中。
另外需要注意的是環(huán)境三維信息獲取單元1和運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2與圖1中所示的相同，因此此處略去對其的說明。
設(shè)置紋理獲取單元11以獲取關(guān)于以指定有限范圍包圍有關(guān)運(yùn)動體或關(guān)于其的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間的紋理，并將紋理獲取單元11構(gòu)造為根據(jù)需要按時序獲取用于表示紋理的數(shù)據(jù)。
這里，紋理獲取單元11可以被構(gòu)造為通過利用下列中的一個或多個元件來獲取紋理即可見光成像元件、紅外光成像元件、高靈敏度成像元件、或高動態(tài)范圍成像元件；或者從預(yù)先排列的多個候選中選擇一個現(xiàn)有紋理，該紋理被判定為與通過利用前述元件獲取的畫面圖像具有最高相關(guān)性。
與圖1中示出的安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3一樣，安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’被設(shè)置為基于從環(huán)境三維信息獲取單元1獲得的環(huán)境三維信息、從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息以及從紋理獲取單元11獲得的紋理來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間(即，推測有關(guān)運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間)，該安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’包括下列單元中的一個或多個即，用于計(jì)算使有關(guān)運(yùn)動體能夠在其中運(yùn)動的區(qū)域中的運(yùn)動使能平面(即，對指定平面的投影)的單元；用于計(jì)算運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)的單元；用于計(jì)算運(yùn)動使能平面內(nèi)允許有關(guān)運(yùn)動體存在的區(qū)域的單元；以及用于針對運(yùn)動使能平面、運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)以及運(yùn)動使能平面內(nèi)允許有關(guān)運(yùn)動體存在的區(qū)域中的至少任一個預(yù)測時間推移的單元。
這里，進(jìn)一步來詳細(xì)描述用于計(jì)算由安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’計(jì)算的安全運(yùn)動使能空間的處理。
圖6是例示了關(guān)于計(jì)算的處理的流程圖。
參照圖6，步驟S1到S4中的處理與圖2中示出的步驟S1到S4中的相同，因此此處略去對其的詳細(xì)說明。
安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’基于環(huán)境三維信息生成平面數(shù)據(jù)(S1)，預(yù)測與有關(guān)運(yùn)動體的當(dāng)前接觸點(diǎn)(S2)，提取推測有關(guān)運(yùn)動體可在其中運(yùn)動的運(yùn)動使能平面(S3)，接著在運(yùn)動使能平面上提取有關(guān)運(yùn)動體可置于其中的空間(S4)，并且在運(yùn)動使能平面上提取推測有關(guān)運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能平面(S6)。
這里，步驟S6中的安全運(yùn)動使能平面是通過以下步驟來提取的，即根據(jù)已在步驟S3中提取出的運(yùn)動使能平面和用于表示紋理獲取單元11通過所謂的紋理分析(例如，參見參考文獻(xiàn)1)等已獲得的紋理的數(shù)據(jù)，來計(jì)算運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)(例如，凍結(jié)、潮濕、材料(如柏油、礫石、泥土、混凝土)以及溫度)，并且在運(yùn)動使能平面內(nèi)提取推測有關(guān)運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能平面。
需要注意的是，可以并行地或串行地執(zhí)行步驟S4和S6中的處理，并且在串行處理的情況下順序并不重要。
步驟S4和S6中的處理結(jié)束后，接著是根據(jù)運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息、在步驟S4中提取出的允許放置有關(guān)運(yùn)動體的空間，以及在步驟S6中提取出的推測允許有關(guān)運(yùn)動體安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能平面，提取推測有關(guān)運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能空間(S7)。
安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’通過圖6中示出的處理來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間。
圖7示出了表示直到計(jì)算安全運(yùn)動使能空間的處理進(jìn)度的多個方面的圖像圖，安全運(yùn)動使能空間是由安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’來計(jì)算的。需要注意的是，圖7例示了有關(guān)運(yùn)動體是針對其計(jì)算安全運(yùn)動使能平面的車輛的情況。
參照圖7，標(biāo)號13示出了表示紋理獲取單元11獲取的紋理的數(shù)據(jù)。
標(biāo)號14示出了環(huán)境三維信息獲取單元1獲取的環(huán)境三維信息。
標(biāo)號15示出了推測允許有關(guān)車輛運(yùn)動(即，行駛)的運(yùn)動使能平面(即，行駛使能平面)，該運(yùn)動使能平面是基于環(huán)境三維信息14，通過上述步驟S1到S3中的處理提取出來的。
標(biāo)號16示出了凍結(jié)區(qū)，即運(yùn)動使能平面15上的一種狀態(tài)，其是通過步驟S6中的處理基于運(yùn)動使能平面15和表示紋理的數(shù)據(jù)13而獲得取的標(biāo)號17示出了在運(yùn)動使能平面15內(nèi)推測允許有關(guān)車輛安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能平面，該安全運(yùn)動使能平面是依據(jù)步驟S6中的上述處理提取出的。
如此，根據(jù)本實(shí)施例，圖6中示出的上述處理計(jì)算了推測允許有關(guān)車輛安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能平面，由此使得可以基于安全運(yùn)動使能平面17、從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息(即，關(guān)于有關(guān)車輛的狀態(tài)的信息)以及由上述步驟S4中的處理所提取的允許有關(guān)車輛放置的空間，來提取允許有關(guān)車輛安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能空間。
同時，如果安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’包括用于針對運(yùn)動使能平面、運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)以及運(yùn)動使能平面內(nèi)允許有關(guān)運(yùn)動體存在的區(qū)域中的至少任一個預(yù)測時間推移的單元，則可以預(yù)測性地計(jì)算允許有關(guān)運(yùn)動體安全運(yùn)動的未來安全運(yùn)動使能空間。
在這種情況下，使安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’能夠基于已由環(huán)境三維信息獲取單元1按時序獲得的多條環(huán)境三維信息預(yù)測性地計(jì)算在預(yù)期稍后時間的環(huán)境三維信息，還能夠基于已由運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2按時序獲得的多條運(yùn)動體狀態(tài)信息預(yù)測性地計(jì)算在預(yù)期稍后時間的運(yùn)動體狀態(tài)信息，還能夠基于表示已由紋理獲取單元11按時序獲得的紋理的多條數(shù)據(jù)預(yù)測性地計(jì)算表示在預(yù)期稍后時間的紋理的數(shù)據(jù)，由此能夠基于預(yù)測性地計(jì)算的環(huán)境三維信息、運(yùn)動體狀態(tài)信息以及紋理通過圖6中示出的上述處理來預(yù)測性地計(jì)算在預(yù)期稍后時間的安全運(yùn)動使能空間。
如到目前所述，根據(jù)第二結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置被構(gòu)成為進(jìn)一步考慮針對運(yùn)動體的運(yùn)動使能平面或行駛使能平面的狀態(tài)，由此使得能夠獲取保證提高關(guān)于運(yùn)動體的運(yùn)動或行駛的安全的空間，并使得能夠支持運(yùn)動體更安全地運(yùn)動或行駛。
接下來將說明根據(jù)本發(fā)明第三結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置。
圖8是該安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖。
圖8示出的安全運(yùn)動支持裝置是進(jìn)一步包括穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18的圖5中示出的上述安全運(yùn)動支持裝置。
需要注意的是，環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2、紋理獲取單元11、安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’以及穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18可以位于作為支持主體的運(yùn)動體(以下稱為“有關(guān)運(yùn)動體”)內(nèi)，或者上述單元中的一個或多個可置于有關(guān)運(yùn)動體外部。
環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2、紋理獲取單元11以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’分別與圖5中示出的相同，因此這里將略去對其的說明。
穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18被構(gòu)造為基于表示從安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’獲得的安全運(yùn)動使能空間的信息和從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，計(jì)算推測允許有關(guān)運(yùn)動體安全運(yùn)動的路徑。
例如，穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18參考運(yùn)動體狀態(tài)信息中的速度、加速度、角加速度、尺寸等，并從計(jì)算出的一個或多個安全運(yùn)動使能空間中檢索符合指定標(biāo)準(zhǔn)的最佳路徑，由此計(jì)算推測允許有關(guān)運(yùn)動體穩(wěn)定運(yùn)動的路徑。
這里，指定標(biāo)準(zhǔn)包括對加速度或角加速度沿路徑的積分最小，有關(guān)運(yùn)動體與安全運(yùn)動使能空間的邊界間的最小距離最大(即，盡可能遠(yuǎn)離障礙物)，運(yùn)動使能平面的不規(guī)則度較小，等等。
需要注意的是，可通過常規(guī)數(shù)學(xué)公式表示的以及通用的標(biāo)準(zhǔn)來應(yīng)用這些用于優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)第三結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置被構(gòu)成為，在計(jì)算了多個安全運(yùn)動使能空間，即計(jì)算了推測保證一定水平的安全的多條路徑時，獲取最佳路徑。
接下來將說明根據(jù)本發(fā)明第四結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置。
圖9是該安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖。
圖9示出的安全運(yùn)動支持裝置是進(jìn)一步包括運(yùn)動體控制單元19的圖8中示出的上述安全運(yùn)動支持裝置。
環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2、紋理獲取單元11、安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3’以及穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18與圖8中示出的相同，因此這里將略去對其的說明。
運(yùn)動體控制單元19被構(gòu)造為控制有關(guān)運(yùn)動體，以使其沿穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18所計(jì)算的、推定允許有關(guān)運(yùn)動體穩(wěn)定地運(yùn)動的路徑運(yùn)動。這里的控制是在參考運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲取的運(yùn)動體狀態(tài)信息作為反饋信息的同時，使得有關(guān)運(yùn)動體能夠沿穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18所計(jì)算的路徑運(yùn)動。
另外，傳統(tǒng)上已經(jīng)提出了各種方法，用于控制運(yùn)動體沿指定路徑運(yùn)動。
由此根據(jù)第四結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置被構(gòu)成為能夠在保證安全的同時積極支持運(yùn)動體運(yùn)動。
接下來說明根據(jù)本發(fā)明第五結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置。
圖10是該安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖。
圖10中示出的安全運(yùn)動支持裝置是進(jìn)一步包括穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18’的圖1中示出的上述安全運(yùn)動支持裝置。
需要注意的是，環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2、安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3以及穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18’可以位于作為支持主體的運(yùn)動體(以下稱為“有關(guān)運(yùn)動體”)內(nèi)，或者上述單元中的一個或多個可置于有關(guān)運(yùn)動體外部。
環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2、以及安全運(yùn)動使能空間獲取單元3與圖1中示出的相同，因此這里將略去對其的說明。
穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18’被構(gòu)造為基于表示從安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3獲得的安全運(yùn)動使能空間的信息和從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，計(jì)算推測允許有關(guān)運(yùn)動體穩(wěn)定運(yùn)動的路徑，并執(zhí)行與上述穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18(例如，參見圖8)相同的其它功能。
由此根據(jù)第五結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置被構(gòu)造為能夠獲得與根據(jù)上述第三結(jié)構(gòu)的裝置相同的效果。
下面將說明根據(jù)本發(fā)明第六結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置。
圖11是該安全運(yùn)動支持裝置的功能框圖。
圖11中示出的安全運(yùn)動支持裝置是進(jìn)一步包括運(yùn)動體控制單元19’的圖10中示出的上述安全運(yùn)動支持裝置。
環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2、安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3以及穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18’分別與圖10中示出的相同，因此這里將略去對其的說明。
運(yùn)動體控制單元19’被構(gòu)造為控制有關(guān)運(yùn)動體，以使其沿穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18’所計(jì)算的、推測允許有關(guān)運(yùn)動體穩(wěn)定地運(yùn)動的路徑運(yùn)動，并且具有與上述運(yùn)動體控制單元19(參見圖9)相同的其它功能。
由此根據(jù)第六結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)動支持裝置被構(gòu)成為能夠獲得與根據(jù)上述第四結(jié)構(gòu)的裝置相同的效果。
這里，對當(dāng)將根據(jù)第五結(jié)構(gòu)(或者也可以是第一結(jié)構(gòu)和第四結(jié)構(gòu))的安全運(yùn)動支持裝置裝配到實(shí)際車輛上時的系統(tǒng)的具體示例進(jìn)行說明。
圖12示出了這種系統(tǒng)的構(gòu)成。
該系統(tǒng)包括立體攝像機(jī)23(包括稍后描述的立體適配器21和成像裝置22)、處理裝置24、控制裝置25、輸入裝置26、告警裝置27、駕駛裝置28、顯示裝置29、車速傳感器30、距離測量雷達(dá)31、光強(qiáng)傳感器32、外部攝像機(jī)33、GPS 34、VICS 35、外部通信裝置36、立體攝像機(jī)支承裝置37、攝像機(jī)姿態(tài)傳感器38、以及車輛姿態(tài)傳感器39。VICS是車輛信息及通信系統(tǒng)的縮寫，該系統(tǒng)是用于傳輸?shù)缆方煌ㄐ畔?例如已在VICS中心編輯并處理過的交通擁堵和交通控制)并通過車載裝置(例如通過字符和圖像的汽車導(dǎo)航)進(jìn)行顯示的系統(tǒng)。同時，立體攝像機(jī)支承裝置37裝備有立體攝像機(jī)連接裝置40和支承控制裝置41。
這里要注意的是，立體攝像機(jī)23和處理裝置24構(gòu)成與環(huán)境三維信息獲取單元1相對應(yīng)的構(gòu)件，而車速傳感器30、距離測量雷達(dá)31、光強(qiáng)傳感器32、車輛姿態(tài)傳感器39以及控制裝置25構(gòu)成與運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2相對應(yīng)的構(gòu)件。并且控制裝置25還構(gòu)成與安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3、穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元18’以及運(yùn)動體控制單元19’相對應(yīng)的構(gòu)件。
如圖13所示，安裝在諸如攝像機(jī)的成像裝置22內(nèi)的成像光學(xué)系統(tǒng)22A前面的立體適配器21被用于在成像元件22B上形成視差圖像43，并裝配有一光學(xué)系統(tǒng)(即，鏡21B-1和21B-2)，該光學(xué)系統(tǒng)通過彼此之間分開預(yù)定距離的兩個光接收單元(即，鏡21A-1和21A-2)接收來自同一被攝主體44的光，將各接收光引入成像裝置22的成像光學(xué)系統(tǒng)22A中。
包括立體適配器21和成像裝置22(或除此之外的處理裝置24)的立體攝像機(jī)23被構(gòu)造為在由立體攝像機(jī)支承裝置37支承的同時能夠在各個方向進(jìn)行拍攝。
如圖14示出的圖A、B、C、D所示，立體攝像機(jī)23可被安裝在車輛42內(nèi)外的任意位置(即，陰影區(qū))上。在將其裝配到車輛42外部的情況下，可以裝配在遮光板、立柱、頭燈等上，由此使得能夠?qū)囕v外的景象進(jìn)行成像。另外，可在裝配在車輛42內(nèi)部的情況下裝配立體攝像機(jī)23，并可將其裝配到儀表盤、后視鏡等上。
處理裝置24基于成像裝置22通過立體適配器21拍攝的圖像，執(zhí)行三維重構(gòu)等，并由此獲得環(huán)境三維信息。
內(nèi)部包括例如CPU(中央處理單元)和存儲關(guān)于車輛的控制程序、規(guī)范數(shù)據(jù)等的存儲器的控制裝置25，用于通過CPU讀出控制程序并執(zhí)行控制程序來全面控制本系統(tǒng)。
控制裝置25執(zhí)行諸如上述步驟S1到S5中的處理的處理，即，從立體攝像機(jī)23和處理裝置24獲得的環(huán)境三維信息和關(guān)于有關(guān)車輛的狀態(tài)信息(即，運(yùn)動體狀態(tài)信息)中提取允許有關(guān)車輛安全運(yùn)動的安全運(yùn)動使能空間，有關(guān)車輛的狀態(tài)信息例如為，車速傳感器30檢測到的速度、車輛姿態(tài)傳感器39檢測到的有關(guān)車輛的位置&姿態(tài)、以及可從上述規(guī)范數(shù)據(jù)中得到的有關(guān)車輛的尺寸數(shù)據(jù)；接著，基于表示安全運(yùn)動使能空間的信息和關(guān)于有關(guān)車輛的上述狀態(tài)信息計(jì)算推測允許有關(guān)車輛穩(wěn)定地運(yùn)動的路徑；接著，控制駕駛裝置28以使得有關(guān)車輛可沿路徑運(yùn)動等。另外，在這種情況下，該構(gòu)成使得所提取的安全運(yùn)動使能空間和/或所計(jì)算的路徑能根據(jù)需要顯示在顯示裝置29上。依據(jù)基于上述環(huán)境三維信息和已由上述車速傳感器30檢測到的關(guān)于有關(guān)車輛速度的信息對距離信息的分析，控制裝置25還能夠在需要時令告警裝置27啟動告警和/或控制駕駛裝置28以迫使駕駛者安全駕駛。這里，告警裝置27用于警告駕駛者，其包括聲音裝置27A和振動裝置27B，前者利用從揚(yáng)聲器等發(fā)出的聲音，而后者利用駕駛者座椅中的振動。
并且輸入裝置26能夠通過利用諸如遠(yuǎn)程控制器的輸入設(shè)備來指示控制裝置25，由此改變模式等。
并且構(gòu)成立體攝像機(jī)支承裝置37的立體攝像機(jī)連接裝置40將立體攝像機(jī)23組裝并支承到車輛42上。同時，構(gòu)成立體攝像機(jī)支承裝置37的支承控制裝置41將信號輸出到立體攝像機(jī)連接裝置40，以便控制立體攝像機(jī)23的拍攝方向。
并且車輛姿態(tài)傳感器39如上所述檢測車輛的姿態(tài)或位置，以及其相對于道路的傾角。支承控制裝置41控制立體攝像機(jī)23的成像范圍，即，基于車輛姿態(tài)傳感器39檢測到的值、處理裝置24處理的圖像信息以及來自GPS 34的信息來確定成像的視場。即，如果由于車輛傾斜導(dǎo)致成像視場從右范圍偏移，則將控制信號輸出至立體攝像機(jī)連接裝置40，以促使將成像視場校正到右范圍。在這種情況下，支承控制裝置41基于攝像機(jī)姿態(tài)傳感器38(即，用于檢測攝像機(jī)的姿態(tài)或位置的傳感器)檢測到的輸出值算出攝像機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)，并生成控制信號。然后，立體攝像機(jī)連接裝置40基于該控制信號驅(qū)動內(nèi)置調(diào)整機(jī)構(gòu)來將立體攝像機(jī)23設(shè)定到希望的方向上。
另外，通過控制裝置25將上述控制所必需的各種信息和檢測信號輸入到支承控制裝置41。然而，需要注意的是，實(shí)施例并不限于此，而是可采用如下結(jié)構(gòu)，即可以使得支承控制裝置41直接接收控制所需的各種信息和檢測信號，或者另選地，控制裝置25和支承控制裝置41適當(dāng)共享這些功能以分別接收控制所需的各種信息和檢測信號。
同時，在本系統(tǒng)中，可以設(shè)置與環(huán)境三維信息獲取單元1相對應(yīng)的構(gòu)件，來獲取關(guān)于處于相對運(yùn)動(即，朝向或遠(yuǎn)離水平面上的靜止構(gòu)件(如監(jiān)控?cái)z像機(jī))運(yùn)動)中的運(yùn)動體的環(huán)境三維信息。另選地，與環(huán)境三維信息獲取單元1、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元2以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元3相對應(yīng)的一個或多個構(gòu)件可被構(gòu)造為裝配到車輛外部，在這種情況下，將通過外部通信裝置36執(zhí)行與安裝在外部的組件的數(shù)據(jù)交換。
盡管已經(jīng)詳細(xì)說明了根據(jù)本發(fā)明的安全運(yùn)動支持裝置及其相關(guān)方法，但上述實(shí)施例并非限制本發(fā)明，另外，不言自明，可以在本發(fā)明范圍內(nèi)進(jìn)行各種改進(jìn)和修改。
本發(fā)明能夠提供一種安全運(yùn)動支持裝置及其相關(guān)方法，用于通過清晰且直接地示出本身保證關(guān)于運(yùn)動的安全的路徑或駕駛運(yùn)動體，在保證運(yùn)動安全的同時，實(shí)現(xiàn)積極支持運(yùn)動體運(yùn)動的功能；并且能夠提供一種安全運(yùn)動支持裝置及其相關(guān)方法，用于通過在計(jì)算出推測保證安全的多條路徑時在該多條路徑中識別并示出最佳路徑，來實(shí)現(xiàn)積極支持運(yùn)動或駕駛的功能。
權(quán)利要求
1.一種安全運(yùn)動支持裝置，包括環(huán)境三維信息獲取單元，用于獲取與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息；運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元，用于獲取關(guān)于運(yùn)動體的狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元，用于基于從環(huán)境三維信息獲取單元獲得的環(huán)境三維信息和從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間。
2.一種安全運(yùn)動支持裝置，包括環(huán)境三維信息獲取單元，用于獲取與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息；紋理獲取單元，用于獲取關(guān)于虛擬空間的紋理；運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元，用于獲取關(guān)于運(yùn)動體的狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元，用于基于從環(huán)境三維信息獲取單元獲得的環(huán)境三維信息、從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息、以及從紋理獲取單元獲得的紋理，來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間。
3.一種安全運(yùn)動支持裝置，包括環(huán)境三維信息獲取單元，用于獲取與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息；紋理獲取單元，用于獲取關(guān)于虛擬空間的紋理；運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元，用于獲取關(guān)于運(yùn)動體的狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元，用于基于從環(huán)境三維信息獲取單元獲得的環(huán)境三維信息、從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息、以及從紋理獲取單元獲得的紋理，來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間；以及穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元，用于基于表示從安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元獲得的安全運(yùn)動使能空間的信息和從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，來計(jì)算推測運(yùn)動體可在其上穩(wěn)定運(yùn)動的路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全運(yùn)動支持裝置，進(jìn)一步包括運(yùn)動體控制單元，用于進(jìn)行控制以使得運(yùn)動體能夠沿推測運(yùn)動體可在其上穩(wěn)定運(yùn)動的路徑運(yùn)動，并且該路徑是由穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元計(jì)算出的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中所述紋理獲取單元被構(gòu)造為按時序獲取表示紋理的多條數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中所述紋理獲取單元被構(gòu)造為通過利用下列元件中的一個或多個來獲取紋理，這些元件例如為可見光成像元件、紅外光成像元件、高靈敏度成像元件、或高動態(tài)范圍成像元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中所述環(huán)境三維信息獲取單元被構(gòu)造為按時序獲取多條環(huán)境三維信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中所述環(huán)境三維信息獲取單元被構(gòu)造為通過利用如下系統(tǒng)中的一個或多個來獲取環(huán)境三維信息，這些系統(tǒng)例如為飛行時間系統(tǒng)、利用立體攝像機(jī)的系統(tǒng)、根據(jù)運(yùn)動成形的系統(tǒng)、利用圖案投影方法的系統(tǒng)、或利用GPS和地圖信息的系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中所述運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元被構(gòu)造為按時序獲取多條運(yùn)動體狀態(tài)信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中所述運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元被構(gòu)造為獲取關(guān)于以下信息中的一條或多條的運(yùn)動體狀態(tài)信息，這些信息例如為關(guān)于運(yùn)動體的位置和姿態(tài)、速度、角速度、體應(yīng)變、轉(zhuǎn)向角、加速度、角加速度、驅(qū)動力、制動力、驅(qū)動力傳輸系統(tǒng)的齒輪比、環(huán)境溫度和濕度、剩余燃料量、剩余電池容量、最大扭矩、車輛尺寸和重量、專用功能的有無、以及最小回轉(zhuǎn)半徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中所述安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元包括如下單元中的一個或者多個，這些單元例如為用于計(jì)算使得運(yùn)動體能夠在其中運(yùn)動的區(qū)域中的運(yùn)動使能平面的單元，該運(yùn)動使能平面為對指定平面的投影；用于計(jì)算運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)的單元；用于計(jì)算運(yùn)動使能平面內(nèi)允許運(yùn)動體存在的區(qū)域的單元；或者用于針對運(yùn)動使能平面、運(yùn)動使能平面上的狀態(tài)以及運(yùn)動使能平面內(nèi)允許運(yùn)動體存在的區(qū)域中的至少任一個預(yù)測時間推移的單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中車輛適合于運(yùn)動體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中環(huán)境三維信息獲取單元、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元中的一個或多個安裝在運(yùn)動體的外部。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中環(huán)境三維信息獲取單元、紋理獲取單元、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元中的一個或多個安裝在運(yùn)動體的外部。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全運(yùn)動支持裝置，其中環(huán)境三維信息獲取單元、紋理獲取單元、運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元、安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元以及穩(wěn)定運(yùn)動路徑計(jì)算單元中的一個或多個安裝在運(yùn)動體的外部。
16.一種安全運(yùn)動支持方法，包括以下處理獲得與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息，和關(guān)于運(yùn)動體的狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；以及基于環(huán)境三維信息和運(yùn)動體狀態(tài)信息，計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間。
17.一種安全運(yùn)動支持方法，包括以下處理獲得與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息、關(guān)于虛擬空間的紋理，以及關(guān)于運(yùn)動體的狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；以及基于環(huán)境三維信息、運(yùn)動體狀態(tài)信息以及紋理，計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間。
18.一種安全運(yùn)動支持方法，包括以下處理獲得與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或關(guān)于運(yùn)動體的假想運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體的狀態(tài)相對應(yīng)的環(huán)境三維信息、關(guān)于虛擬空間的紋理，以及關(guān)于運(yùn)動體的狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；基于環(huán)境三維信息、運(yùn)動體狀態(tài)信息以及紋理，計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間；以及基于表示安全運(yùn)動使能空間的信息和運(yùn)動體狀態(tài)信息，來計(jì)算推測運(yùn)動體可在其上穩(wěn)定運(yùn)動的路徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的安全運(yùn)動支持方法，進(jìn)一步包括進(jìn)行控制以使得運(yùn)動體能夠沿所述路徑運(yùn)動的處理。
全文摘要
一種安全運(yùn)動支持裝置，包括環(huán)境三維信息獲取單元(1)，用于獲取與在以指定有限范圍包圍運(yùn)動體或?yàn)檫\(yùn)動體假想的運(yùn)動軌跡的虛擬空間內(nèi)的實(shí)際物體相對應(yīng)的環(huán)境三維信息；運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元(2)，用于獲取關(guān)于運(yùn)動體的狀態(tài)的運(yùn)動體狀態(tài)信息；以及安全運(yùn)動使能空間計(jì)算單元(3)，用于根據(jù)從環(huán)境三維信息獲取單元(1)獲得的環(huán)境三維信息和從運(yùn)動體狀態(tài)信息獲取單元(2)獲得的運(yùn)動體狀態(tài)信息，來計(jì)算安全運(yùn)動使能空間，該安全運(yùn)動使能空間為推測運(yùn)動體可在其中安全運(yùn)動的具有有限范圍的虛擬空間。
文檔編號B60R21/00GK1833263SQ20048002242
公開日2006年9月13日 申請日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者三由貴史, 巖城秀和, 荒井和彥 申請人:奧林巴斯株式會社