专利名称：车载障碍物探测系统及方法
技术领域：
本发明涉及车载障碍物探测系统及方法，且更具体地，涉及通过模式 匹配来探测车辆周围的障碍物的车载障碍物探测系统及方法。
背景技术：
已经提出了设置成通过模式匹配来探测行人的车载障碍物探测系统。
例如，日本专利申请公开No. 2002-99997 (JP-A-2002-99997) 7>开的移动 目标探测系统基于从CCD (电荷耦合装置)摄^^L接收的图像信息来确定 道路区域，并将道路区域信息与从红外摄像机接收的红外图像信息相结 合，以便通过模板匹配搜索并确定所述道路区域内的行人。由此，所述移 动目标探测系统在所需的最小搜索范围内探测画面中的行人，确保了确定 行人的处理it^得以提高。
但是，使用上述技术，对在短时间之后与车辆相撞可能性高的行人的 探测可能根据情况而被延迟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载障碍物探测系统，所述系统能够在较 短时长内探测与车辆相撞可能性高的障碍物。
根据本发明的一个方面，提供了 一种用于探测车辆周围的障碍物的车 载障碍物探测系统，所述系统包括图像捕捉装置，其用于捕捉所述车辆 周围的图像；以及探测装置，其用于对所述图像捕捉装置捕捉的图^^所 述图像的靠近所述车辆的一侧朝着所述图像的远离所述车辆的另一侧进 行扫描，以便通i^漠式匹配来探测障碍物。
在现有技术的系统中，对捕捉的图#^图像的上侧(远离车辆)朝着 下侧(靠近车辆)进行扫描，因此，对短时间之后与车辆相撞可能性高的 障碍物的探测可能会延迟。另一方面，在根据本发明第一方面构造的系统 中，所述探测装置对所述图像捕捉装置捕捉的图像从靠近车辆的一侧向远离车辆的另一侧进行扫描，以便通，式匹配来探测障碍物。因此，所述 系统能够在短时长内探测靠近车辆且与车辆相撞可能性高的障碍物。
在这种情况下，当车辆在右侧通行区域的道路上行驶时，所述探测装 置可以从右侧对所述图4象捕捉装置捕捉的所述图像进行扫描。
使用上述方案，当车辆在右侧通行区域的道路上行驶时，从右侧，即， 从人行道可能与右侧通行道路相邻接且人行道或道路上可能存在行人的 一侧对所述图像捕捉装置捕捉的图像进行扫描，^f吏得如果有行人的话，能 够以缩短的时间探测到行人。
所述车载障碍物探测系统可进一步包括用于获取有关所述车辆行驶所
在道路的道路信息的ii^信息获取装置，且所述探测装置可以基于所述道 路信息获取装置获取的所述道路信息来改变对所述图像捕捉装置捕捉的 所述图傳进行扫描的方向。
使用上述方案，所述系统进一步包括用于获取有关所述车辆行驶所在 道路的道路信息的道路信息获取装置，且所述探测装置基于所述道路信息 获取装置获取的所述道路信息来改变对所述图像捕捉装置捕捉的所述图
像进行扫描的方向。因此，可以改变所述扫描方向使得如果所述车辆在 左侧通行区域的道路上行驶，则从可能设置人行道的左侧扫描所述图像， 并且，如果所述车辆在右侧通行区域的道路上行驶，则从可能设置人行道 的右侧扫描所述图像。
所述图像捕捉装置可以逐帧地捕捉周围的图像，并且当探测到的障碍 物数目达到指定数目时，所述探测装置可以取消对所述图像捕捉装置捕捉 的图像帧的扫描，并开始扫描所述图像捕捉装置捕捉的另一图像帧，其中 所述指定数目在所述车辆速度较高时设定为较小值。
使用上述方案，当探测到的障碍物数目达到指定数目时，所述探测装 置取消对所述图傳屑捉装置捕捉的特定图〗象帧的扫描，并开始扫描所述图
像捕捉装置捕捉的另 一图像帧，其中所述指定数目在所述车辆速度较高时 设定为较小值。因此，当车辆以高速行驶时，以增大的频率或以缩短的间 隔来执行对靠近车辆的地方的扫描以探测障碍物，且能够在较短时间内探 测到车辆高速行驶期间与所述车辆相撞可能性高的障碍物。
根据本发明第二方面，提供了一种用于探测车辆周围的障碍物的障碍 物探测方法，其特征在于包括以下步骤捕捉所述车辆周围的图像；以及对所捕捉的图像从所述图像的靠近所述车辆的一侧朝着所述图像的远离
所述车辆的另 一侧进行扫描，以便通i^漠式匹配来探测障碍物。
在根据本发明第二方面的探测方法中，从靠近所述车辆的 一侧向远离 所述车辆的另 一侧对所述图像捕捉装置捕捉的图像进行扫描，以便通it^ 式匹配来探测障碍物。因此，所述系统能够在短时长内探测靠近车辆且与 车辆相撞可能性高的障碍物。
根据本发明，能够以缩短的时间探测到与车辆相撞可能性高的障碍物。
通过以下参考附图对示例性实施方式的描述，本发明的上述及进一步 的特征和优点将变得明显，在附图中，使用相同的数字表示相同的元件， 且其中
图1是示出根据本发明第一实施方式的车载障碍物探测系统的构造的 框图2是示出4亍驶4Hf表的示例的视图3是图示第一实施方式的车载障碍物探测系统的操作的流程图； 图4是用于对探测左侧通行环境中的障碍物的图像扫描进^fti兌明的视
图5是用于探测右侧通行环境中的障碍物的图像扫描进行说明的视
图6是示出现有技术的系统中摄^^捕捉的图像与显示图像之间关系
的视图7是示出第一实施方式的系统中摄^4/L捕捉的图像与显示图像之间 关系的视图8是示出根据本发明第二实施方式的车载障碍物探测系统的构造的 框图9是示出搜索取消数目表的示例的视图；以及
图IO是图示第二实施方式的车载障碍物探测系统的操作的流程图。
具体实施例方式
将参考附图描述根据本发明一些实施方式的车载障碍物探测系统。
图1是示出根据本发明第一实施方式的车载障碍物探测系统的构造的 框图。本实施方式的车载障碍物探测系统设置成探测诸如行人等可能在车 辆行驶过程中与车辆相撞的障碍物，并引起车辆驾驶员对所述障碍物的注
意。如图1所示，本实施方式的车载障碍物探测系统10包括摄像机(图 像捕捉装置)12、捕^14、 GPS (全球定位系统)接收器(道路信息获 取装置)20、 GPS天线22、目标探测装置(探测装置)30、图像绘制装置 40、监视器42、行驶M表存储单元50、以及用于存储取消搜索所依据的 目标数目的搜索取消数目存储单元52。所有这些装置和单元都安装在车体 11中。
摄#4^ 12的形式为使用诸如CCD (电荷耦合装置)或CMOS (互补 金属氧化物半导体)等半导体装置的单筒摄^^或立体摄^^，并能够操 作用于以10ms (亳秒)至100ms的间隔逐帧地获取或捕捉车体11前方的 图像。如果认为在夜晚探测行人等很重要，则可以使用具有良好夜视性能 的远红外摄^^L或近红外^WI4Mt为所述摄^N^ 12。摄^^12获取的图 像帧传送至捕捉板14并转换成数据格式使得图像数据能够由目标探测装 置30处理。
GPS接收器20经由GPS天线22接il^A造卫星传送的无线电波， 并基于该无线电波的信息检测车辆的当前位置，以便获取与宿主车辆目前 行驶所在的道路相关的信息。作为用于获取宿主车辆行驶所在道路的信息 的装置，可以使用其它装置来代替GPS接收器20。例如，可以使用用于 探测沿道路表面以给定间隔埋嵌的磁性标记的磁性传感器。
目标探测装置30构造为使用诸如ECU (电子控制单元)之类的微型 计算机的硬件或软件,并设置成对摄#4^ 12捕捉的图像帧进行扫描以便通 过模式匹配处理探测障碍物。目标探测装置30包括搜索方向确定单元31、 潜在目标搜索单元32、目标识别单元33以及搜索取消确定单元34。
搜索方向确定单元31基于从GPS接收器20得到的道路信息以;5L^行 驶4Hf表存储单元50得到的行驶条件来确定搜索障碍物的扫描方向。图2 示出了行驶M表的示例。如图2所示，行驶4Hf表存储单元50存储宿 主车辆当前的绰度和经度、宿主车辆当前行驶所在的国家、以及交通在该国道路上行驶的行驶方向或行进方向，使得这些信息彼此关联。例如，在
行驶M表存储单元50中，日本的行驶方向存储为"左侧通行"，美国的行 驶方向存储为"右侧通行"。
返回参考图1,潜在目标搜索单元32通过沿着由搜索方向确定单元31 确定的扫描方向对摄像机12获取的图像帧进行扫描来提取潜在目标。每次 在潜在目标搜索单元32提取一个潜在目标时，目标识别单元33都顺序地 执行模式匹配处理，并判定所述潜在目标是否M当给驾驶员警报的诸如 行人等目标。
搜索取消确定单元34基于从搜索取消数目存储单元52得到的、设定 用于取消当前搜索的目标数目，使潜在目标搜索单元32取消或终止图像帧 的扫描。例如，搜索取消数目存储单元52存储关于如果目标识别单元33 识别了三个目标(障碍物)则潜在目标搜索单元32应当取消扫描的信息。 可以基于道路信息来改变所述存储单元52中存储的信息。例如，当车辆在 有大量行人存在于其上或其周围的街道或道路上行驶时，设定用于取消搜 索的目标数目可以设定为大数目，并且，当车辆在有少量行人存在于其上 或其周围的高速公路或高级公路上行驶时，所述目标数目可以设定为小数 目。
图^^制装置40执行如下叠加过程，即，将基于从目标探测装置30 生成的目标相关信息而将每个探测到的目标的图像突出显示，例如，以表 示存在行人的方框来显示的探测图像叠加至从摄Hjl/L 12接收到的相应图 像帧上，并将结果图^%出至监视器42。监视器42用于向驾驶员呈现包 括有指示行人等的方框的图像。通常，可以使用导航系统的监视器或液晶 监视器作为所述监视器42。
接下来，将参考图3对本实施方式的车载障碍物探测系统10的操作进 行说明。图3是图示根据本发明第一实施方式的车载障碍物探测系统10 的操作的流程图。如图3所示，车载障碍物探测系统10从摄H^ 12获取 图像(S10 ),并经由GPS接收器20接收宿主车辆的绝对位置(S12 )。
目标探测装置30的搜索方向确定单元31对照行驶M表存储单元50 中存储的行驶条件表来检查从GPS接收器20接收的宿主车辆的绝对位置， 并确定宿主车辆行驶所在的行驶环境(右侧通行区域或左侧通行区域) (S14)。搜索方向确定单元31还基于所确定的行驶环境来确定搜索目标所沿的搜索方向(S16)。在本实施方式中，当宿主车辆行驶于右侧通行区 域的道路上时，从右侧扫描图像帧，并且，当宿主车辆行驶于左侧通行区 域的道路上时，从左侧扫描图像帧。
目标探测装置30的潜在目标搜索单元32沿着搜索方向确定单元31确 定的搜索方向开始扫描(S18)。如图4和图5所示，在本实施方式中，如 图4和图5所示从图像的下部朝着图像的上部，即，从靠近车体11的一侧 朝着远离车体ll的另一侧扫描图4象帧。如图4所示，在宿主车辆行驶于左 侧通行区域的道路上的情况下，从图4象帧的左下端向右下端进行扫描。一 旦完成向右下端的扫描，则继续向图像帧中的左上扫描。 一旦完成向图像 帧的左端的扫描，则继续向图l^帧中的右上扫描。如图5所示，在宿主车 辆行驶于右侧通行区域的道路上的情况下，从图像帧的右下端向左下端进 行扫描。 一旦完成向左下端的扫描，则继续向图像帧中的右上扫描。 一旦 完成向图〗象帧的右端的扫描，则继续向图〗象帧中的左上扫描。
潜在目标搜索单元32提取单个潜在目标(S20 )。如果所述搜索单元 32成功提取了潜在目标，则控制转入随后的步骤(S22)。如果所述搜索单 元32未能提取潜在目标，即，如果在步骤S22中得到否定的判定(否)， 则所述搜索单元32继续扫描图像帧的搜索区域直至图像帧的最后点，以搜 索下一个潜在目标(S38, S40 )。
目标探测装置30的目标识别单元33通,式匹配判定所提取的潜在 目标是否是待搜索目标(S24)。如果目标识别单元33将潜在目标识别为 所述目标，则检测到的目标数目递增，即，增加一个。如果目标识别单元 33未将潜在目标识别为所述目标，则继续扫描图像帧(S26, S38)。
当图像帧中被判定为目标的项数达到设定成用于取消搜索并存储于搜 索取消数目存储单元52中的目标数目时，目标探测装置30的搜索取消确 定单元34使潜在目标搜索单元32取消对目标的搜索(S32 )。在图4和图 5的示例中，例如，目标的搜索在如下时间点取消即，当目标100a、 100b、 100c、 100d中的三个目标被判定为要突出显示或以边^f匡卯显示的目标时。 如果目标数目尚未达到设定成用于取消搜索的数目，则继续对图像帧进行 扫描直至该图像帧的搜索区域被搜索至最后点(S38)。
图像绘制装置40在图像帧上执行用于突出显示目标的图像处理，并通 过将突出显示后的目标叠加到图像帧上而使目标的存在更清楚(S34)。监视器42输出每个目标的位置被清楚地表示或突出显示了的图像，并向驾驶 员呈现该图像(S36)。随后，控制返回至步骤S10以获取下一图像帧。
在现有技术的系统中，对捕捉的图^^图像的上侧(远离车辆)向下 侧(靠近车辆)进行扫描，因此，对于靠近车辆且在短时间后与车辆相撞 可能性高的目标的探测可能会延迟。在本实施方式中，目标探测装置30 对摄#4^ 12捕捉的图像从图像的靠近车辆的一侧朝着远离车辆的另一侧 进行扫描，以便通过模式匹配处理来探测障碍物，由此，能够在短时间内 探测靠近车辆且与车辆相撞可能性高的障碍物。由此，本实施方式的障碍 物探测系统10能够比车辆前方的其它障碍物更早地通知车辆驾驶员存在 高碰撞风险的障碍物。
在本实施方式中，当车辆行驶于右侧通行区域的道路上时，从右侧， 即，人行道可能邻接右侧通行ifi^且更有可能存在行人的一侧对摄像机12 捕捉的图像进行扫描。由此，相比从左侧扫描所述图像的情况，本实施方 式的障碍物探测系统能够在较短时间内探测到行人。
另外，在本实施方式中，目标探测装置30基于从GPS接收器20和行 驶IHf表存储单元50接收到的道路信息来改变对摄像机12捕捉的图像帧 的扫描方向。因此，目标探测装置30能够改变扫描方向4吏得当车辆行驶 于左侧通行区域的道路上时，>^行道所处的左侧扫描图像帧，并且，当 车辆行驶于右侧通行区域的道路上时，v^A行道所处的右侧扫描图像帧。
此外，在本实施方式中，在探测到的目标数目达到设定成用于取消搜 索并存储于搜索取消数目存储单元52中的数目的时间点，目标探测装置 30取消或停止对摄像机12捕捉的特定图像帧的扫描，并开始对摄像机12 捕捉的另一图像帧进行扫描。由此，加速了探测处理，换言之，以缩短的 间隔执行了探测处理。在图6所示的现有技术中，尽管以用边框90突出显 示的检测障碍物显示了探测结果，但是该探测结果的显示不可避免地延迟 了探测处理时间PT，因此，；M目对于与所述探测处理时间PT相对应的帧 数来更新显示。另一方面，在本实施方式中，如图7所示，从靠近车辆侧， 即，更有可能存在障碍物的一侧对摄像机12捕捉的图像进行扫描，并且当 探测到的目标数目达到设定成用于取消搜索的数目时，取消或停止对特定 图像的扫描。因此，能够减少更新例如目标100a、 100b的探测结果的显 示所需的时间。因此，本实施方式的障碍物探测系统能够更迅速地实时地 通知驾驶员存在障碍物。以下将对本发明第二实施方式进行描述。图8是示出第二实施方式的 车载障碍物探测系统的构造的框图。如图8所示，本实施方式的车载障碍 物探测系统10与上述第一实施方式的车载障碍物探测系统的区别在于，目 标探测装置30包括搜索取消数目选择单元35，且搜索取消数目表存储单 元54连接至搜索取消数目选择单元35。
图9示出了本实施方式的搜索取消数目表的示例。如图9所示，车辆 速度和作为设定成用于取消搜索的目标数目的指定数目彼此关联且存储 在搜索取消数目表中。如图9所示，车辆速度越高，则所述指定数目的值 设定得越小。再次参考图8，搜索取消数目选择单元35基于宿主车辆的车 辆速度和搜索取消数目表中显示的指定数目来确定设定成用于取消搜索 的目标数目。
图10是图示根据本发明第二实施方式的车载障碍物探测系统的操作 的流程图。本实施方式的系统的操作与第一实施方式的系统的^Mt的区别 在于，在用于启动潜在目标搜索的步骤S18与用于提取潜在目标的步骤S20 之间，搜索取消数目选择单元35基于当前的车辆速度和存储于所述存储单 元54中的搜索取消数目表来选择取消目标搜索所依据的指定数目。在步骤 S30中，当目标数目达到指定数目时，取消当前的目标搜索。
在本实施方式中，在探测到的障碍物数目达到当车辆速度较高时设定 为较小值的指定数目的时间点处，目标探测装置30取消或停止对摄^^ 12捕捉的特定图像帧的扫描，并随后开始对图像捕捉装置(即，摄像机12 ) 捕捉的另一图像帧进行扫描。由此，当车辆高速行驶时，以增大的频率或 以较短的间隔执行靠近车辆的地方的扫描以探测障碍物，且能够在较短时 间内探测到在车辆高速行驶期间与车辆相撞可能性高的障碍物。
尽管已经参考本发明的示例性实施方式对本发明进行了描述，但M 当理解，本发明并不局限于所述实施方式及构造。相反，本发明意图覆盖 各种改型和等同方案。另外，尽管以各种组合及构造示出了所述示例性实 施方式的各种元件，但是包括更多、更少或者仅包括一个元件的其它组合 及构造也落在本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种用于探测车辆周围的障碍物的车载障碍物探测系统，其特征在于包括图像捕捉装置，其用于捕捉所述车辆周围的图像；以及探测装置，其用于对所述图像捕捉装置捕捉的所述图像从所述图像的靠近所述车辆的一侧朝着所述图像的远离所述车辆的另一侧进行扫描，以便通过模式匹配来探测障碍物。
2. 如权利要求l所述的车栽障碍物探测系统，其中，当所述车辆在右 侧通行区域的道路上行驶时，所述探测装置从右侧对所述图像捕捉装置捕 捉的所述图像进行扫描。
3. 如权利要求1或2所述的车载障碍物探测系统，其特征在于进一步 包括道路信息获取装置，其用于获取有关所述车辆行驶所在道路的il^信 息，其中所述探测装置基于所述道路信息获取装置获取的所述道路信息来改 变对所述图像捕捉装置捕捉的所述图像进行扫描的方向。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的车载障碍物探测系统，其中所述图像捕捉装置逐帧地捕捉所述车辆周围的图像；并且当探测到的障碍物数目达到指定数目时，所述探测装置取消对所述图 像捕捉装置捕捉的图像帧的扫描，并开始扫描所述图像捕捉装置捕捉的另 一图像帧，其中所述指定数目在所述车辆速度较高时设定为较小值。
5. —种探测车辆周围的障碍物的障碍物探测方法，其特征在于包括 捕捉所述车辆周围的图像；以及对所捕捉的图像从所述图像的靠近所述车辆的一侧朝着所述图像的远离所述车辆的另 一侧进行扫描，以便通过模式匹配来探测障碍物。
6. —种用于探测车辆周围的障碍物的车载障碍物探测系统，包括图像捕捉部，其捕捉所述车辆周围的图像；以及探测部，其对所述图像捕捉部捕捉的所述图像从所述图像的靠近所述 车辆的一侧朝着所述图像的远离所述车辆的另一侧进行扫描，以便通it^ 式匹配来探测障碍物。
全文摘要
一种目标探测装置(30)，其对由摄像机(12)捕捉的图像从靠近车辆的一侧向远离所述车辆的另一侧进行扫描，以便通过模式匹配探测障碍物，使得能够在短时间内探测到靠近车辆且有可能与所述车辆相撞的障碍物。由此，比位于车辆前方的其它障碍物更早地通知驾驶员存在高碰撞风险的障碍物。
文档编号G08G1/16GK101542554SQ200780043025
公开日2009年9月23日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月27日
发明者尾崎修 申请人:丰田自动车株式会社