用于机动车安全应用的图像系统的制作方法
【专利摘要】改进的基于视觉的系统生成对应于基于车辆速度的不同观察区域的物体检测。在较低的车辆速度下该系统覆盖较宽的视野和近区，而在较高的车辆速度下该系统覆盖标准的或更窄的视野和远区。该系统包括带有可移动透镜、图像传感器和图像变换器的透镜包(lens package)。可移动透镜在代表广角视角的第一位置和代表标准角视角的第二位置之间是可移动的。这些视角的每一个生成图像，使得广角视角生成广角图像，标准角视角生成标准角图像。广角视角与车辆的被动安全系统相关联而标准角视角与车辆的主动安全系统相关联。
【专利说明】用于机动车安全应用的图像系统
【技术领域】
[0001] 本发明构思总体上涉及用于机动车安全应用的基于视觉的感测系统。尤其是，本 发明构思涉及禪接到光学系统的视觉传感器，该光学系统产生对应于基于车辆速度的不同 观察区域的物体检测，并且因此能够感测近区的宽视野（wide field of view)和远区的窄 视里予（narrow 円eld of view)。
【背景技术】
[0002] 很多现代车辆包括某些类型的基本的碰撞避免系统。一些车辆包括诸如自适应巡 航控制和前向碰撞警报该样的更复杂的系统。
[0003] 尽管很多该样的系统是基于传感器的和依赖例如雷达、光雷达系统、红外测距仪、 声音导航等等时，但由于基于视觉的传感系统的更高的图像生成精确度，用于机动车安全 应用的基于视觉的传感系统的最近使用变得很受欢迎。
[0004] 不管所使用的传感器布置如何，现今的用于安全应用的感测系统面对共同的挑 战，就是要把主动的和被动的应用结合到单一安全系统中。主动安全系统设计用于诸如自 适应巡航控制、前向碰撞警告、车道保持援助等等该样的应用，并因此需要带有相对窄的视 野的远距离覆盖（达到大约160米的距离）。相反地，被动安全系统设计用于感测距车辆更 本地的物体，比如行人。被动安全系统因此需要带有相对宽的视野的近距离覆盖（达到大 约30米的距离）。
[0005] 如果单一的基于视觉的感测系统是有效的，可W用于主动和被动安全应用并且可 W适应不同的距离和覆盖领域要求，那么该因此将是有利的。该样的系统将克服车辆设计 者和制造商现今认识到的问题。因此，现有技术需要该样的系统。
【发明内容】
[0006] 本发明构思克服了与已知的基于视觉的车辆安全系统有关的问题。尤其是，本发 明构思涉及改进的基于视觉的系统，该系统生成对应于基于车辆速度的不同观察区域的物 体检测。除了车辆速度外，确定视野改变所依赖的其它输入可W包括车辆偏航角速度、纵向 加速度、数字制图等等。
[0007] 在较低的车辆速度下，本发明构思的基于视觉的系统最好覆盖更宽的视野和近 区，而在较高的车辆速度下，该系统最好覆盖标准的或更窄的视野和远区。控制器禪接到视 觉传感器来为被动和主动安全系统生成安全系统信号。
[0008] 本发明构思的基于视觉的系统包括透镜包（lens package),其包括可移动透镜、 图像传感器和图像变换器。该透镜包（lens package)的可移动透镜在代表广角视角的第 一位置和代表标准角视角的第二位置之间是可移动的。该些视角的每一个生成一幅图像， 也就是说，广角视角生成广角图像，标准角视角生成标准角图像。广角视角与车辆的被动安 全系统相关联，而标准角视角与车辆的主动安全系统相关联。
[0009] 该系统进一步包括用于接收广角和标准角图像的图像传感器和用于将图像的物 体变换成广角视角或标准视角的图像变换器。
[0010] 本发明构思的基于视觉的系统进一步包括有效地与透镜包（lens package)、图像 传感器、图像变换器和车辆相关联的控制模块。输入端连接到控制模块，该样的输入端包括 但不限于速度传感器、偏航角速度传感器和纵向加速度传感器。其它的输入端可W向控制 模块提供关于透镜包（lens package)所捕获的物体的范围、速度和方位角的信息。
[0011] 与本发明构思的基于视觉的系统相关联的操作协议包括W下基本步骤：为车辆速 度定义阔值，确定车辆速度，确定可移动透镜相对于透镜包（lens package)的其它固定透 镜的位置，如果确定车辆速度低于阔值则移动可移动透镜到广角位置（如果需要的话），并 且如果确定车辆速度超过速度阔值则移动可移动透镜到标准角位置（如果需要的话）。生 成物体的广角图像或物体的标准角图像。根据需要将图像中的物体变换为广角视角或标准 视角。
[0012] 之后，估计被捕获物体的范围、速度和方位角。一旦估计了该些参数，就对被捕获 物体进行分类、识别和追踪。然后估计被捕获物体的检测置信级。最后向车辆广播收集到 的和解释的信息。
[0013] 当与附图相结合时，上述优势和其它优势和特征将会从优选实施例的W下详细描 述中容易地变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 为了更全面的理解本发明，现在应该参考在附图中更详细地说明的和在下面通过 本发明的示例所描述的实施例，其中：
[0015] 图1是机动车的表示主动安全系统的标准视野和被动安全系统的广视野（wide 円eld of view)的图示；
[0016] 图2是位于其标准位置的传统透镜的示意图；
[0017] 图3是图2的传统透镜位于其广角位置的图形表示；
[0018] 图4是根据本发明构思展示位于其标准位置的用于双视野的透镜包（lens package)的示意图；
[0019] 图5是展示位于其广角位置的图4的用于双视野的透镜包（lens package)的示 意图；
[0020] 图6描述本发明构思的使用图4和5的透镜包（lens package)的图像系统的操 作的逻辑流程图。
【具体实施方式】
[0021] 在W下的附图中，相同的附图标记将用于表示相同的组件。在W下描述中，不同的 操作参数和组件描述不同的构造实施例。作为示例包括该些特定的参数和组件并且该些特 定的参数和组件不是为了限制。
[0022] 总之，本发明提供与机动车辆一起使用的图像系统，其包括与光学装置（optical arrangement)禪接的视觉传感器，在该光学装置中可W改变透镜位置。该传感器生成对应 于不同的观察区域的物体检测，该些观察区域是基于车辆速度和可选地诸如车辆偏航角速 度、纵向加速度、数字制图等等的变量的。
[0023] 图1说明包含本发明构思的图像系统的机动车辆10的图示。概略地展示了两个 视野。该些视野包括用虚线12和12'限定的用于主动安全的标准视野，和用虚线14和14' 限定的用于被动安全（尤其用于行人保护）的广视野（wide field of view)。为了说明性 的目的展示该些视野和限定它们的虚线，只作为提示性的并且不打算作为限制。
[0024] 用于主动安全应用的窄的或标准视野是适于主动安全应用的，诸如"自适应巡航 控制"、"前向碰撞警报"、"车道保持援助"等等。标准视野并不仅仅是比被动安全应用所需 要的（大约30米）更窄而且是更长（大约160米）。由于在视觉传感器上的像素和分辨率 限制（在下边讨论），更窄的视野可W是对主动安全应用有利的。
[0025] 图2和3是说明透镜在不同位置的已知的透镜系统的图形表示。对图2和3可W 用到下述内容：
[0026]
【权利要求】
1. 一种用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，包含： 透镜包，其包括可移动透镜，所述可移动透镜在代表第一焦距的第一位置和代表第二 焦距的第二位置之间是可移动的，所述透镜包生成第一图像和第二图像； 用于接收所述图像的图像传感器；以及 用于变换所述图像的变换器。
2. 如权利要求1所述的用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，所述第 一图像是广角视图，并且所述第二图像是标准视图。
3. 如权利要求2所述的用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，所述车 辆包括被动和主动安全系统，并且其中所述第一图像与所述被动安全系统相关联，并且所 述第二图像与所述主动安全系统相关联。
4. 如权利要求1所述的用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，包括有 效地与所述透镜包、所述图像传感器和所述变换器相关联的控制模块。
5. 如权利要求4所述的用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，进一步 包括连接到所述控制模块的输入端。
6. 如权利要求5所述的用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，所述输 入端选自由速度传感器、偏航角速度传感器和纵向加速度传感器组成的群组。
7. -种用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，包含： 透镜包，其包括可移动透镜，所述可移动透镜在代表广角视角的第一位置和代表标准 角视角的第二位置之间是可移动的，所述透镜包生成广角图像和标准角图像； 用于接收所述图像的图像传感器；以及 用于变换所述图像的变换器。
8. 如权利要求7所述的用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，所述车 辆包括被动和主动安全系统，并且其中所述广角图像与所述被动安全系统相关联，并且所 述标准角图像与所述主动安全系统相关联。
9. 如权利要求7所述的用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，包括有 效地与所述透镜包、所述图像传感器和所述变换器相关联的控制模块。
10. 如权利要求9所述的用于机动车安全应用的基于视觉的系统，其特征在于，进一步 包括连接到控制模块的输入端，并且其中所述输入端选自由速度传感器、偏航角速度传感 器和纵向加速度传感器组成的群组。
【文档编号】H04N5/232GK104423021SQ201410407679
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】乐嘉良, 马诺哈普拉萨德·K·拉奥, 亚历克斯·莫里斯·米勒 申请人:福特全球技术公司