專利名稱：用于機動車后視和駐停系統(tǒng)的動態(tài)范圍顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于輔助交通工具的操作者來確定交通工具和物體之間距離的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
當前的機動車中的向后或倒退系統(tǒng)包括警告駕駛者在交通工具的倒退路徑中存在物體(例如，人、其他交通工具、購物推車，等等)的傳感器。大多數(shù)在今天使用的技術包括或者圖像傳感器(例如，CCD或者基于CMOS的攝像機)或者距離傳感器(超聲波、雷達、 有源頂、無源IR)，其計算從交通工具后部到相關物體的距離。距離檢測技術典型地使用聽覺提示、視覺顯示器或二者來表示距離。聽覺提示通常是隨著交通工具(特別地，交通工具的保險杠)越來越靠近相關物體時聲音等級增加的嗶嗶音調。當物體非常靠近交通工具時(例如，小于12英尺)，嗶嗶音調變成持續(xù)不斷的音調。視覺顯示器典型地包括LED的可變數(shù)字。隨著物體越來越靠近保險杠，更多的LED將變亮。當物體非?？拷ｋU杠時，所有的LED都將被點亮，并且通常會閃亮/閃滅。圖像傳感技術使用由攝像機(或相似的裝置)所捕獲的圖像。或者在儀表盤的中央控制臺中、或者在儀表組中、或者在后視鏡中的液晶顯示器(“LED”)或相似的顯示器上來顯示圖像。能夠把額外的信息增加到所顯示的圖像中(或者特別的，在倒車時，將表示交通工具行進的軌跡(或路徑)的線增加到可看到的輸出中。除了交通工具軌跡以外，一些顯示器也顯示在交通工具軌跡線之間的中線，以輔助駕駛者設法將拖掛車鉤到主車上?；诜较虮P的位置，假定方向盤保持在其當前位置，對交通工具軌跡重疊的更多最近更新內容用來顯示交通工具將處于的軌跡)。

發(fā)明內容
在警告駕駛者在交通工具路徑中有潛在物體方面的兩種類型技術(即，距離和圖像)都具有一定的長處。然而，基于由距離系統(tǒng)所提供的提示，使用者在精確地測量交通工具的后部和物體之間的距離的過程中會有困難。聽覺提示或發(fā)亮的LED提供距離是如何變化的感覺，但是難于轉變成交通工具和物體之間的剩余距離量。同樣地，圖像系統(tǒng)沒有為駕駛者提供物體距離交通工具后部有多靠近的滿意視角。由于機動車的攝像機鏡頭中固有的畸變，所以當物體移動穿過攝像機視野范圍時物體的被感知深度很快就變化了。這不同于人眼通常感知距離變化的方式。因此，駕駛者對于交通工具距離物體有多靠近會感到迷惑，特別地當物體充滿整個視域時(例如，建筑物的墻壁或已停交通工具的前部、后部或側部)。針對上面所確定的問題，本發(fā)明的發(fā)明人已經研發(fā)了一種視覺輔助物，該視覺輔助物改進了駕駛者對駕駛者的交通工具和物體之間的距離的感知。在一個實施例中，本發(fā)明提供了用于交通工具的動態(tài)范圍顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括攝像機、距離傳感器、顯示器和控制器。攝像機構造成捕獲圖像和生成表示該圖像的第一信號(或信號組)。距離傳感器構
4造成在交通工具的路徑中檢測相關物體和生成第二信號。該第二信號確定(或者表示)在交通工具和相關物體之間的距離。顯示器構造成提供可視圖像，而控制器構造成接收來自攝像機的第一信號和來自距離傳感器的第二信號?？刂破髟陲@示器上生成表示由攝像機所檢測圖像的圖像和生成重疊在攝像機圖像上面的動態(tài)交通工具路徑線。該動態(tài)交通工具路徑線提供了對交通工具和相關物體之間距離的指示。另一個實施例提供了一種輔助交通工具操作者來確定交通工具和相關物體之間的距離的方法。該方法包括下列動作顯示表示來自交通工具的視域的圖像，在視域中檢測相關物體，在所顯示的圖像上重疊動態(tài)交通工具路徑線，和基于在交通工具和相關物體之間的距離來調整動態(tài)交通工具路徑線，以使得動態(tài)交通工具路徑線沒有重疊相關物體的圖像。通過考慮詳細的描述和附圖，本發(fā)明的其他方面將變得顯而易見。


圖1是包含本發(fā)明實施例的機動車的示意圖。圖2是示范性顯示器，示例說明用于幫助操作者確定操作者的交通工具和物體之間距離的視覺輔助物的實施例。圖3A是視覺輔助物的校準期間在各個物體之間的關系的示意圖。圖;3B是視覺輔助物的校準期間在顯示器上的物體之間關系的示意圖。
具體實施例方式在詳細解釋本發(fā)明的任何實施例之前，應該理解的是，本發(fā)明并沒有將其應用限制在下列描述中所提及的或在下列附圖中所圖解的部件的構造和布置結構中。本發(fā)明能夠是其它實施例，并且能夠以各種方式被實踐或實施。圖1示出了機動車100，該機動車包括一個或多個距離傳感器105(例如，超聲波傳感器)、攝像機Iio (例如，CXD器件)、控制器115和顯示器120。距離傳感器105和攝像機 110通過總線125(例如，控制器局域網(wǎng)或CAN總線)被結合到控制器115上。在一些實施例中，距離傳感器105和/或攝像機110能夠通過直接連接裝置或其他適當?shù)耐ㄐ胚B接裝置被結合到控制器115上。控制器115能夠被結合到機動車100的其他部件上，比如車輪速度傳感器、橫擺率傳感器等等，或者能夠是獨立使用(“stand-alone”)的控制器。在顯示的實施例中，為了在機動車倒車行進時檢測位于機動車100后方且在機動車100路徑上的物體的距離，距離傳感器105被安裝在機動車100的后部(R)上。距離傳感器105在一般圓錐形的區(qū)域中投射或投影信號130。當信號130擊中物體時，該信號被反射回傳感器105?；趶木嚯x傳感器105發(fā)送信號130時的時間到傳感器105接收到反射回的信號130的時間，傳感器105通過執(zhí)行“飛行時間計算”能夠確定物體的距離。盡管描述了超聲波傳感器，但是能夠使用以不同方式操作的其他類型的距離傳感器(例如，在不執(zhí)行飛行時間計算的情況下檢測距離信息的傳感器)。距離傳感器105為控制器115提供了從機動車100后部到位于機動車100后方的一個或多個物體的距離的指示或輸出。通過距離傳感器105提供給控制器115的輸出的頻率能夠是連續(xù)的、定時的或者能夠是變化的 (例如，基于機動車100的速度和/或方向)。在一些實施例中，響應來自控制器115的請求(例如探詢)而提供輸出。攝像機110接收機動車100后方的物體所反射的光，并且將該光轉換成表示在攝像機的視域135中的圖像的信號。在一些實施例中，攝像機110連續(xù)地為控制器115提供信號。在其他的實施例中，攝像機110在周期性的基礎上為控制器115提供更新的圖像。攝像機110提供給控制器115的信號能夠是模擬或數(shù)字信號。在一個實施例中，信號符合標準協(xié)議或格式(例如，NTSC)?？蛇x地，使用私有協(xié)議或格式。顯示器120能夠是IXD、CRT或者能夠顯示圖像的其他適當顯示器。顯示器120被定位成機動車100的操作者能夠看見顯示在顯示器120上(例如在機動車100的儀表盤上， 在機動車100的鏡子中等等)的圖像。控制器115使用從距離傳感器105接收到的信息，以動態(tài)地生成被稱為“視覺輔助物”的信息。視覺輔助物(“visual assist")被重疊在由攝像機110所生成的圖像上，并且在顯示器120上顯示圖像和一個或多個視覺輔助物的組合。視覺輔助物幫助操作者顯現(xiàn)或可視化在交通工具100和相關物體(例如，交通工具100的路徑上的物體)之間的距離。圖2示出了用于幫助操作者可視化在交通工具100和交通工具路徑上的物體之間的距離的視覺輔助物的實施例。顯示器120顯示了由攝像機110所生成的可視圖像200。 所示的圖像200包括在交通工具100的路徑上的第一交通工具205。因為第一交通工具205 在交通工具100的路徑上，所以它是相關物體。控制器115產生了作為交通工具100的操作者的視覺輔助物的一對動態(tài)交通工具路徑線210，在由攝像機110所捕獲的圖像上方重疊著動態(tài)交通工具路徑線210?？刂破?15顯示動態(tài)交通工具路徑線210，以使得動態(tài)交通工具路徑線210看起來被定位在交通工具100后方的地面上?；诜较虮P的當前位置(例如，由轉向角傳感器來獲得)，動態(tài)交通工具路徑線210提供了交通工具將所處的路徑的視覺指示。在圖2中所示的圖像中，動態(tài)交通工具路徑線210被顯示為交通工具100筆直倒退。此外，隨著交通工具100接近相關物體205時，動態(tài)交通工具路徑線210在長度上變短， 以向操作者提供交通工具100和相關物體205之間的距離的視覺指示。在一些實施例中， 能夠以兩種或多種顏色顯示動態(tài)交通工具路徑線210。動態(tài)交通工具路徑線210的第一部分215(例如，最接近相關物體205的部分)是第一顏色(比如，黃色)。動態(tài)交通工具路徑線210的第二部分220(例如，最接近交通工具100的部分)是第二顏色(例如，紅色)。 每個部分215和220的長度表示距離。在一些實施例中，第一和第二部分具有相等的最大長度。在其他實施例中，一個部分具有比另一部分的最大長度要大的最大長度。當相關物體205超過由第一部分215所表示的總距離和由第二部分220所表示的距離時，在其最大長度(例如，第一尺寸)處顯示每個部分。隨著交通工具100接近相關物體205時，第一部分215的端部225變得更靠近相關物體205。一旦交通工具100靠得相關物體205足夠近、以至于端部225看起來在相關物體205中(例如，交通工具100在距物體205的第一預定距離處)時，控制器115減少所顯示的第一部分215的長度，從而為操作者提供交通工具100距相關物體205有多近的指示。隨著交通工具100繼續(xù)縮短或終止在其自身和相關物體205之間的距離時，第一部分 215繼續(xù)變短。也就是說，相比較于第一預定距離，第一部分215的長度和第二部分225的長度的總和，是與交通工具100和物體205之間的距離成正比。一旦整個第一部分215不再可見(即，消失了)時，第二部分225開始變短，直到交通工具100靠得相關物體205足夠近以使得動態(tài)交通工具路徑線210整個都沒了(即，動態(tài)交通工具路徑線210已經消失了)為止。能夠提供交通工具100靠得相關物體205特別近的額外指示，比如圖像200閃爍，在圖像200上閃爍標記或者聽覺警報。圖3A和;3B圖解說明用于視覺輔助物的校準過程的實施例。視覺輔助物被校準，以使得動態(tài)交通工具路徑線210出現(xiàn)在被定位在地面上的圖像中，并且以使得動態(tài)交通工具路徑線在看上去被嵌入在相關物體中之前消失。矩形物體300被放置在交通工具100后方的攝像機110的視域中。交通工具100的右后輪被用作坐標原點305，其中χ軸朝著交通工具100的左后輪延伸，而y軸從交通工具向后延伸。對于顯示器，左上角被用作顯示器的坐標原點310，其中χ軸向右延伸，而y軸向下延伸。測量從坐標原點305到矩形物體300的四個角部320A, 320B, 320C和320D中的每個角部的距離315A, 315B, 315C和315D。接下來， 識別在顯示器120上的矩形物體300的四個角部320A，320B，320C和320D的位置320A，， 320B，，320C，和320D，(例如，使用觸摸屏或重疊網(wǎng)格)。使用在顯示器120上的、距矩形物體300的四個角部320A, 320B, 320C和320D的距離315A, 315B, 315C和315D以及矩形物體 300的四個角部320A，320B，320C和320D的位置320A，，320B，，320C，和320D，的物理測量值，來計算單應矩陣(homography matrix)。在計算單應矩陣之后，控制器115使用已知的到交通工具100后保險杠的距離和檢測的到相關物體的距離，來確定在顯示器120上何處顯示動態(tài)交通工具路徑線210以及動態(tài)交通工具路徑線210應該具有的長度。在一些實施例中，控制器和攝像機能夠被結合到單個的單元。然后，攝像機從距離傳感器接收信號，并且產生包括任何視覺輔助物的圖像。在圖示的實施例中，視覺輔助物被設置成用于在交通工具路徑上的相關物體。然而，也能夠提供其他視覺輔助物，以使得識別在交通工具當前路徑的外側但足夠靠近、以使得如果交通工具路徑改變那么該物體可能會與交通工具相碰撞的物體。在圖示的實施例中，本發(fā)明被描述成被定位在四輪機動車的后部。然而，本發(fā)明能夠被應用到其他交通工具(其中該交通工具的操作者不能看到會出現(xiàn)在交通工具的路徑上的所有物體)。例如，本發(fā)明的額外實施例可被預期用于卡車、公共機動車(包括校車)、 飛機、起重機、建筑設備、叉車，等等。本發(fā)明還可被預期成放置在不同的位置上，比如交通工具的前部、交通工具的盲點區(qū)中、交通工具(例如大飛機)的下面、飛機的機翼上，等等。在另一個實施例中，視覺輔助物被提供成將拖車上的拖車栓鉤的球體引導到拖車的接收部。視覺輔助物為操作者提供方向和距離方面的引導，以輔助操作者將球體定位在接收部處。因此，除此以外，本發(fā)明提供了用于輔助操作者來確定相關物體距離交通工具有多近的系統(tǒng)。
權利要求
1.一種用于交通工具的動態(tài)范圍顯示系統(tǒng)，其包括攝像機，所述攝像機構造成捕獲圖像和生成代表圖像的第一信號；距離傳感器，所述距離傳感器構造成檢測在所述交通工具的路徑中的相關物體以及生成表示在所述交通工具和所述相關物體之間的距離的第二信號；顯示器，所述顯示器構造成提供可視圖像；和控制器，所述控制器構造成接收來自攝像機的第一信號和來自距離傳感器的第二信號，所述控制器在顯示器上生成圖像以代表由攝像機所檢測的圖像以及生成動態(tài)交通工具路徑線，所述控制器在由攝像機所檢測的圖像的上重疊動態(tài)交通工具路徑線；其特征在于，所述動態(tài)交通工具路徑線顯示了所述交通工具的投影路徑，并且具有基于在交通工具和相關物體之間的距離而變化的長度。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當所述交通工具距所述相關物體的距離大于第一預定距離時，所述長度具有第一尺寸。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，當在所述交通工具和所述相關物體之間的距離小于所述第一預定距離時，所述長度成與所述交通工具和所述相關物體之間的距離和第一距離的比值成正比。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，基于從轉向角傳感器接收到的指示來確定所述投影路徑。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括聽覺警報器，當在所述交通工具和所述相關物體之間的所述距離小于第二預定距離時，所述聽覺警報器發(fā)出聲音；當所述距離小于所述第二預定距離時，所述動態(tài)交通工具路徑線消失。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)交通工具路徑線靠近所述交通工具的后保險杠地被定位在可視圖像中。
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)交通工具路徑線具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一顏色，并且所述第二部分具有第二顏色。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，當所述交通工具距所述相關物體的距離大于第一預定距離時，所述第一部分具有第一長度并且所述第二部分具有第二長度。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，隨著所述交通工具移動成比所述第一預定距離更靠近所述相關物體時，所述第一部分的長度從所述第一長度動態(tài)地減??；當所述交通工具比第二預定距離更靠近所述相關物體時，所述第一部分消失。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，隨著所述交通工具移動成比所述第二預定距離更靠近所述相關物體時，所述第二部分的長度動態(tài)地減??；當所述交通工具比第三預定距離更靠近所述相關物體時，所述第二部分消失。
11.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，使用單應矩陣來生成所述動態(tài)交通工具路徑線。
12.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，使用校準程序來生成單應矩陣。
13.一種輔助交通工具的操作者來確定在所述交通工具和相關物體之間的距離的方法，所述方法包括顯示代表來自所述交通工具的視域的圖像；檢測在所述視域中的所述相關物體；在所顯示的圖像上重疊動態(tài)交通工具路徑線；和基于在所述交通工具和所述相關物體之間的距離、以如下方式來調整所述動態(tài)交通工具路徑線的長度，即所述動態(tài)交通工具路徑線沒有重疊所述相關物體的圖像。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，調整所述動態(tài)交通工具路徑線包括隨著在所述交通工具和所述相關物體之間的距離變得越來越小時，減小所述動態(tài)交通工具路徑線的長度。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，進一步包括使用單應矩陣，來確定所述動態(tài)交通工具路徑線的長度。
16.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，進一步包括使用在視域中被定位在所述交通工具后部的矩形物體，來生成單應矩陣。
全文摘要
一種用于交通工具的動態(tài)范圍顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括攝像機、距離傳感器、顯示器和控制器。攝像機構造成捕獲圖像和生成表示該圖像的信號。距離傳感器構造成在交通工具的路徑中檢測相關物體和生成識別在交通工具和相關物體之間的距離的信號。顯示器構造成提供可視圖像，并且控制器構造成接收來自攝像機的信號和來自距離傳感器的信號?？刂破髟陲@示器上生成表示由攝像機所檢測的圖像的圖像以及重疊在攝像機圖像上方的動態(tài)交通工具路徑線。動態(tài)交通工具路徑線提供在交通工具和相關物體之間的距離的指示。
文檔編號B60R1/12GK102248915SQ20111006131
公開日2011年11月23日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權日2010年2月12日
發(fā)明者G·羅特納, J·博赫內克 申請人:羅伯特·博世有限公司