专利名称：基于车辆的夜视装置及其操作方法
基于车辆的夜视装置及其操作方法本发明涉及根据独立权利要求的前言所述的基于车辆的夜视装置及其操作方法。基于车辆的夜视系统用于当驾驶者受如缺少光照的环境影响而视野减少时，增加 交通安全性。已知在现有技术中使用红外夜视系统，可以用于比通过使用驾驶者的自然视 线更早地检测到障碍物。车前环境的红外线图像的图像可以在单独的屏幕显示，或者可以 将完整图像投射在车辆的前挡风车窗上。因为夜里开车时驾驶者的感知比白天开车时要吃 力，因此要提供几种方案来使该种夜视系统更加舒适和可靠。US 2006/0043295A1揭示了一种具有安装在在前挡风车窗上的平视显示器的夜视 摄像系统，其允许驾驶者在正常的向前方向中观察时可以进行简单的视觉观察。当检测到 车头灯已经转换成远光灯以允许驾驶者观察当使用远光灯时可以达到的车辆前面远处范 围的图像时，平视显示器的屏幕上显示的图像能从靠近车辆的环境区域处切换到较远的环 境区域中。 US 7092007B2揭示了另一种具有平视显示器的夜视系统。当以夜视支持系统认为 是不必要的低速来行使车辆时，该系统降低屏幕亮度。降低屏幕亮度可以避免驾驶者因屏 幕上显示的图像而注意力分散。本发明目的在于提供一种基于车辆的夜视装置及其操作方法，其能够在不以不适 当的方式来打扰驾驶者的情况下，告知驾驶者车辆前方可能的障碍物。所述目的可以由独立权利要求的特征来实现。其它权利要求和描述揭示了本发明 的优选实施例。提出了基于车辆的夜视装置，其包括夜视摄像机；分析单元，用来分析由夜视摄 像机收集的图像信息，并提取出车辆行驶方向的前方的可能障碍物的种类和/或位置；控 制单元，用来在显示单元上产生光斑来指示可能的障碍物，特别是指示可能障碍物的位置。 通过分析图像和从图像中提取实质性信息，可以仅仅为驾驶者显示诸如障碍物的有用的信 息，而不是提供整个图像。所述障碍物可以是，例如，路人，动物，在黑暗中可能被驾驶者忽 略或者因为黑暗中光线缺乏而较晚发现的车辆。通过减少显示图像的信息内容，驾驶者较 少被打扰，并且只接收实质性的信息而没有不想要的多余和较少实质性的图像信息。分析 显示图像的任务由驾驶者转移到了夜视装置，这样就减少了驾驶时对驾驶者的打扰。更好 地，当驾驶者观察到显示单元时，只需要驾驶者较少量的注意力。由于除了通过车辆前挡风 车窗所能看到的环境的真实图像之外，驾驶者不必要观察由夜视摄影机在显示单元上产生 的整个图像，所以在黑暗中的驾驶将会变得不那么累人。所述显示单元可以是前挡风车窗， 后车窗和/或后视镜，也可以是固定在驾驶者视野中的独立屏幕。优选地，所述光斑可以在 显示单元，例如，前挡风车窗、镜子之类的上定位在与如果视觉条件允许驾驶者发现真实的 障碍物时的障碍物的位置相对应的位置处。优选地，提供由所述控制单元控制的光源，以在显示单元上引导光源的光束，从而 在显示单元上表示障碍物。然而，所述显示单元并不是通过光束的照射来指示出所述光斑， 而是通过在显示单元上对应于障碍物位置的屏幕位置处打开的光源来指示出所述光斑。在优选实施例中，提供选择单元来根据车辆的行驶方向选择显示单元。优选地，所述选择单元可将所述光斑在前挡风车窗与后车窗，内部后视镜、和外部后视镜三者中的至少一个之间产生切换。当在向前方向上行驶时，所述选择单元将所述光束引导到车辆的前 挡风车窗上。前挡风车窗上的光斑容易被驾驶者认出。当在向后方向上行驶时，例如倒车 时，所述光斑可以被引导至后视镜上，例如，在倒车时驾驶者可能要看到的内部后视镜、夕卜 部后视镜或者同时两者，和/或在后车窗上。所述光斑能可靠地定位在驾驶者的视野中，以 避免使得驾驶者的视线偏离在向前或向后驾驶时的正常视线。优选地，所述光源包括激光源。它可以在显示单元上产生清晰可见的和很好界定 的光斑。其优点是，光斑在例如前挡风车窗的所述显示单元上，定位在对应于如果视野条件 允许，例如，在正常白天视野条件下的障碍物的位置的位置处。根据另一实施例，提供一种分派单元，用于给所述障碍物分派图标，以用指示所述 障碍物的种类的图标来显示障碍物。驾驶者可以直观地理解何种情况是必须处理的，例如， 该障碍物是否会移动并可能在车辆之前穿过车道，或者该障碍物是否是在车道旁边固定不 动的。所述图标也可以是显示所述障碍物的真实图像的所述夜视摄影机得到的图像的部 分。在一个优选的实施例中，提供一种决策单元，用于判断在所述障碍物和车辆之间 是否有潜在的碰撞危险。这样就可以仅在检测到危险的情况时警示驾驶者，并且驾驶者能 迅速通过在显示单元上，例如，尤其是指取决于车辆的行驶方向的在前挡风车窗或者后显 示器上的光斑了解产生危险的位置。根据更优选的实施例，所述夜视装置可以提供到驾驶者头部位置检测系统的链 接。这样，所述夜视装置可以与所述头部位置检测系统耦合。所述光斑位置可以优选地根 据检测到的驾驶者头部位置而调整。提出一种基于车辆的夜视装置的操作方法，其包括如下的步骤产生车辆行驶方 向前方环境的图像；分析图像信息；提取代表车辆可能的障碍物的信息；触发控制装置，以 在显示单元上产生指示障碍物的光斑。驾驶者可以得到实质的信息而不被多余的信息打 扰。驾驶者可以从分析整个图像中解放出来，而只接收必要的信息，从而节约时间以便于有 充分的时间对该情况作出反应。优选地，所述控制单元可以对应于所述障碍物的位置和/或种类，将光源的光束 引导到所述显示单元上。驾驶者可以在显示单元上观察作为光斑的障碍物。在一个优选的步骤中，可以执行的是，在显示单元上分派位置，其代表障碍物相对 于车辆的位置。驾驶者可以直观地得知障碍物的位置并依其作出反应。通过根据车辆的行驶方向选择显示单元，在向前和向后行驶时可以可靠地通知驾 驶者可能的危急情况。优选地，当向前行驶时可以将光束引导到前挡风车窗上，当向后行驶 时可以将光束引导到后车窗、内部后视镜、外部后视镜中的至少一个上。可以通过使得光斑 充分引入驾驶者的视野中来使得驾驶者意识到障碍物。通过选择代表障碍物的种类的图标和在显示单元上用光斑显示图标，可以帮助驾 驶者容易地辨识出所述障碍物，并能采取相应的驾驶操作。通过优选地只在潜在危急情况下触发显示光斑，可以避免刺激或打扰驾驶者驾驶 车辆。使得夜视环境下的驾驶变得并不累人。根据下述的实施例的细节描述能更好地理解本发明和上述以及其他的目的和优点，但本发明并不仅限于该实施例，并由附图示出
图1是在车辆前挡风车窗上显示出障碍物的优选的夜视装置示意性图示；图2是示出了在车辆上的优选的显示单元的概述图；以及图3是当在前挡风车窗上显示障碍物时的通过前挡风车窗图像。在附图中，相同或相似的元件用相同的参考数字标记。附图仅仅是示意性图示，并 不旨在描述本发明的具体参数。此外，附图仅仅是描绘本发明的典型的实施例，而并不能理 解为限制本发明的范围。
为了解释本发明，基于车辆的夜视装置10的优选的实施例在图1中示出。所述夜 视装置10包括夜视摄影机12，其优选地在车辆(未示出)行驶方向上，记录在车辆的前方 环境中图像。所述夜视摄影机12优选的是带有数字图像传感器的红外摄影机。所述装置 10提供的夜视摄影机12可以向前和向后摄像。分析单元14接收来自于摄影机12的图像 数据，并分析由摄影机12收集的图像信息。所述分析单元14优选地以照片分析机来实现， 并可以对照片中包含的相关的信息进行挑选。这可以由现有技术中的图案识别或其它方式 来实现。例如，图像中物体的外形可以被识别，并与例如数据库中的数据对比。另外，可以 包含数字地图数据来将路的形状，地形特征等与在车辆路线上的可能障碍物进行区分。此 类障碍物可能是行人、动物、其它停在路边的车辆。当驾车驶过森林区域时，在路上碰到障 碍物是动物的情况的几率比碰到是人的几率要大。这样当车辆行驶过此类区域时可以提高 识别障碍物的速度。如果可视性很差，并且像平常在夜晚的情况下驾驶者只能靠自己的视力时，这类 障碍物只能在近距离才能被认出，并没有足够时间让驾驶者作出及时反应从而可能引起碰 撞的危险。所述夜视摄影机12可以提供比驾驶者自然视线更大的范围。通过从摄影机12 获取的图像中对可能的障碍物来提取相关信息，可以忽略掉更少的相关信息。如果检测到 障碍物，则例如，诸如行人、动物的移动的障碍物，或诸如停靠的车辆的其它不动的障碍物 的障碍物的位置、或者障碍物的种类都可以被检测到。分析单元14的数据提供给控制单元 16来将光源18的光束20引导在显示单元32上。光束20在显示单元32，例如前挡风车窗，上形成光斑22，来指示可能存在的障碍 物。优选地，显示单元32上的光斑22的位置对应于路上障碍物的位置。这样，显示单元32， 如前挡风车窗40上的光斑22可以在几何上被定位在与如果视觉条件更好时对应的适当位 置处，驾驶者可以正好在显示装置32上光斑22显示的所述位置处看到所述障碍物。驾驶 者就可以直观地知道障碍物的位置。优选地，如果车辆不仅装配了前视的夜视摄影机12，还装配了后视的夜视摄影机， 则根据车辆行驶方向来选择合适显示单元32的选择单元16a可以与控制单元16耦合。特 别地，所述选择单元16a可以在前挡风车窗40与后车窗48、内部后视镜42、和外部后视镜 44,46中三者中的至少一个之间切换所述光斑22，如图2所示。优选地，决策单元14a耦合到分析单元14来决定障碍物是否会使车辆有潜在的碰 撞危险。如果有，光束20被引导到合适的显示单元32上。优选地，光源18是激光源，特别 是激光束光源。分析单元14b可以被耦合到分析单元14，用于给障碍物分派图标，从而以指 示障碍物的种类的图标来显示障碍物。驾驶者接收到存在何种障碍物的可理解的信息。现在参考图3，其描述了本发明优选的实施例的概略图。当在夜晚沿路行驶车辆30时，驾驶者的视野减小。特别地，路的边界很难看清，并且其与黑暗融为一体。仅仅是车辆的前灯照亮的区域或者被外部的光源照到的区域可以被看见并提供视觉信息。因此，夜 视摄影机12获取红外线摄影图像，其与在夜晚期间可视波长光谱中可见物体的较弱的对 比度相比，增加了物体的对比度。优选地，前挡风车窗40用作显示单元32来显示夜视摄影机12提供的信息。通过 图3描述的实施例中的示例，前视的夜视摄影机12作为平视单元固定在前挡风车窗40的 顶部以观察车辆30的前方。当驾驶者坐在驾驶座位上时，挡风车窗在驾驶者的视野范围 中。夜视系统的位置在必要时或更合适时可以进行变换。所述夜视摄影机12生成车辆30行驶方向中的前方环境的图像，其通过夜视装置 10的的分析单元14进行分析(图1)。通过分析单元14(图1)提取指示可能的障碍物28 的物体的图像信息。控制单元16(图1)触发光源18而将光束20引导至被选择为显示单 元32的前挡风车窗40上。所述光束20在前挡风车窗40的如果驾驶者能够看到障碍物28时驾驶员应看到 障碍物28的位置处产生光斑22，所述光斑22表示在显示单元32上的障碍物28。所述障 碍物28可由图标来指示，例如，被描述成鹿，这样可以警示驾驶者该动物可能穿过马路并 可能被撞，或者警示其在车辆30的前灯下是不动的。在沿路行驶时，驾驶者可以自动识别 出光斑22，S卩，作为光斑22的指示障碍物28位于车辆路线前方的图标位于当通过前挡风车 窗观察时的驾驶者的视线中的。驾驶者可以免受显示单元32上的复杂图像打扰，而只接受 与出现的障碍物相关的实质信息。通过选择前挡风车窗40上的光斑22的位置，可使驾驶 者通过前挡风车窗40在如果可以观察到障碍物28的位置处观察到障碍物28，驾驶者可以 直观得知障碍物28到车辆30的距离信息。驾驶者可以容易地得到信息并据此反应，例如，减速或准备刹车等。所提出的装置 和方法增加了在夜晚行车时的交通和驾驶的安全性。
权利要求
一种基于车辆的夜视装置，其特征在于-夜视摄影机(12)，-分析单元(14)，用于分析所述夜视摄影机(12)收集的图像信息，并提取在车辆(30)行驶方向的前方的可能障碍物(28)的种类和/或位置，-控制单元(16)，用于在显示单元(32)上产生光斑(22)，来指示所述可能障碍物(28)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，对应于所述障碍物(28)的位置和/或种类， 光源(18)将所述光源(18)的光束(20)引导到所述显示单元(32)上。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，根据车辆(30)的行驶方向，由选择单元 (16a)选择所述显示单元(32)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述选择单元(16a)提供在前挡风车窗 (40)和后车窗(48)、内部后视镜(42)、外部后视镜(44、46)三者中的至少一个之间转换光 斑(22)。
5.如上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述光源(18)包括激光源。
6.如上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，通过分派单元(14a)为所述障碍物 (28)分派图标，用于以指示所述障碍物(28)的种类的图标来显示出所述障碍物(28)。
7.如上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，提供决策单元(14b)来决定所述障 碍物(28)是否对所述车辆(30)存在潜在的危险。
8.如上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，提供到驾驶者头部位置检测系统的 链接。
9.一种用来操作如上述任一权利要求所述的基于车辆的夜视装置(10)的方法，其特 征在于-产生在车辆(30)行驶方向中的前方的环境图像，_分析所述图像信息，-提取表示所述车辆(30)的可能障碍物(28)的信息，-触发控制单元(16)，以在所述显示单元(32)上产生表示所述障碍物(28)的光斑 (22)。
10.如权利要求9所述的方法，特征还在于，在所述显示单元(32)上分派代表所述障碍 物(28)相对于所述车辆(30)的位置的位置。
11.如权利要求9或10所述的方法，特征还在于，在显示单元(32)上选择与如果驾驶 员自然视线感知到障碍物(28)时其应出现的位置相对应的位置。
12.如权利要求9到11之一所述的方法，特征还在于，将光束(20)引导至所述显示单 元(32)上用于产生所述光斑(22)。
13.如权利要求9到12之一所述的方法，特征还在于，根据所述车辆(30)的行驶方向 选择所述显示单元(32)。
14.如权利要求13所述的方法，特征还在于，将所述光束(20)引导到所述前挡风车窗 (40)或后车窗(48)、内部后视镜(42)、外部后视镜(44、46)三者中的至少一个上。
15.如权利要求9到14之一所述的方法，特征还在于，选择表示所述障碍物(28)的种 类的图标，并在所述显示单元(32)上将所述图标表示为光斑(22)。
16.如权利要求9到15之一所述的方法，特征还在于，只在有潜在危急的情况下触发所 述光斑(22)的显示。
17.如权利要求9到16之一所述的方法，特征还在于，根据利用驾驶者头部位置系统检 测到的驾驶者头部位置来调整所述光斑的所述位置。
全文摘要
本发明涉及一种基于车辆的夜视装置，其提供夜视摄像机(12)；分析单元(14)，用来分析所述夜视摄像机(12)收集的图像信息，并提取在车辆(30)行驶方向的前方可能障碍物(28)的种类和/或位置；控制单元(16)，其在显示单元(32)上产生光斑(22)来指示所述可能障碍物(28)。本发明还涉及操作这种基于车辆的夜视装置的方法。
文档编号G02B27/01GK101842262SQ200780101361
公开日2010年9月22日 申请日期2007年11月5日 优先权日2007年11月5日
发明者拉尔斯·安德森 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司