专利名称：智能三维倒车引导系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能三维倒车引导系统。
另外，船舶在进入码头的泊位时，也是靠人的目光来操控，慢而不准确。
首先说明什么叫引导靶？引导靶分为二维引导靶与三维引导靶，简称二维靶及三维靶，如
图1所示，射击场常见的二维瞄准靶只能以X轴(横轴)与Y轴(纵轴)交点为靶心，射手可以在正面的任意方向瞄准靶心，以击中靶心为目的，而可以不计弹丸即被引导物击中靶心后的轨迹，显然，一个二维靶是不可以作为倒车引导靶的。
倒车引导系统必须以三维轨迹，即巷道的对称中心线为引导目标，如图2中所示的C-D连线。车辆(即被引导物)不是一个点(如弹丸)，而是一个有对称中心线的纵长体。图2中以对称中心线A-B代表车辆。引导的目的就是要使车辆的对称中心线A-B(即退行方向)与巷道的对称中心线C-D共线，就是说，三维倒车引导靶是由代表巷道中心线的C、D两个点的连线构成的。
三维靶的引导原理如果在被引导车辆的纵向中心线的A点装一台摄像装置，并使摄像装置的中心视线严格与车辆的纵向中心线吻合(即A点视线向后投射时必须穿过B点)，则当C点呈现于显示器的中心，并且D与C相重合时，即为车辆中心线与巷道中心线处于静态共线状态。然后就应前后调整车位，在前轮处于不偏不倚的正位的条件下，使车轮前后行驶3M(约车轮一圈的走行距离)，如果始终保持C与D点共线，这就是动态共线状态。沿此方向缓缓驶入巷道，则车辆两侧缝隙可以控制在25-35mm的公差范围内(当垂链C与垂链D的直径为5mm，而且动态不重合量不大于5mm时)。
三维靶的变形——楔形靶有的巷道不允许在车辆倒入的路径中设置C点与D点引导目标(倒如划有密集车位线的停车场或海港的限定泊位)，则可以将C点与D点构成的三维靶压缩成三维的环形标，如图3所示，这种三维环形标的外形是夹角为2α的楔形体，楔形体两侧以醒目的不同颜色为背景(如红与绿)，在背景色的基面上按解析几何学原理可以绘一条半椭圆曲线或一组半椭圆曲线族，因为一个圆柱体被夹角为α的斜面所截时，交线即为椭圆或半椭圆，该椭圆的长轴二分之一为r/sinα，其中r为圆柱体的半径，如图5所示；从图4可以看出，这组曲线族以不同视角观察它时会呈现不同的形状，沿垂直于某一斜楔面的法线方向观察时，是半椭圆曲线的真实形状，如图4中的b图所示；沿斜楔面的切线方向观察时，处于同时出现两种不同颜色斜楔面的临界状态，只能看到长轴为2rcosα的半椭圆，如图4中的C图所示；沿楔尖的正向观察时，代表观察者的视线恰好与楔形体的对称中心线相重合，双色的两个楔面各占一半面积，使被观察的曲线转化(幻化)为一个圆环靶或同心环靶，如图4中的e图所示，这个圆环靶或同心环靶貌似图1的二维靶，但这只是观察者正对楔形体对称中心线时的一个特例，稍一偏斜，观察到的图形就会被幻化为一个不对称的椭圆形，如图4中的d图所示，如果正向观察时，观察到的图形为长轴为r/tanα的半椭圆，如图4中的a图所示。
三维楔形靶的方向分辨率参阅图3、图4所示，设楔形体的夹角为2α＝20°，α＝10°，圆形半径为r＝50mm，同时视偏角为Δα＝0.2°时，则椭圆形半轴的长度差ΔL为ΔL＝(r/Sinα)Sin(α+Δα)-(r/Sinα)Sin(α-Δα)＝(50/0.174)·Sin10.2°-(50/0.174)·Sin9.8°＝287.4·0.177-287.4·0.17＝50.87-48.86＝2.01mm
在所选5.3英寸(对角线135mm)液晶显示器上，半径为r＝50mm的圆环满屏显示时，这一长度差至少相当于[(625/(135×Sin36.9°))]×2.01＝15.5个象素，是足以分辨出来的。就是说最小分辨角可以定为0.2°。
分辨角为0.2°时，一条长度为6m的巷道，尾端倒车误差为6000×tg0.2°＝6000×0.00349＝20.94mm，达到预定的倒车精度要求。
用同样的原理也可以把这种对显示器象素统计的方法转化为平面反光(或发光)屏的左右分割面积电子束扫描时间的积分的统计。
本发明是基于辨别三维靶图像差异原理而设计的倒车引导系统，该系统包括有具有三维功能的引导靶；可以摄录引导靶图像的摄像装置；与摄像装置相连并显示摄录图像的显示器；统计显示器上显示的图像象素或显示器的电子枪扫描时间的比值，对倒车方向准确度进行量化的计算机与计算机相联而作语音提示的语音装置。
所说的引导靶为楔形靶，楔形靶的两侧面为二种不同颜色，其上绘有一条半椭圆曲线或一组半椭圆曲线族。
所说的引导靶是由后点的光靶或反光靶，前点的分光杆组成，其中的光靶或反光靶的垂直中心线上设置有二个以上的标记，分光杆位于光靶或反光靶的正前方。
本发明的摄像装置摄录三维靶的两侧面的图像，所摄录的图像由显示器显示，计算机统计显示器上显示的图像象素或显示器的电子枪扫描时间的比值，或统计显示器上的平面反光靶或光靶左右分割面积，对倒车方向的准确度进行量化，由与计算机连接的语音装置发出“正确”、“偏左一”、“偏左二”、“偏左三”等语音提示，使车辆倒车及船只进港操作更加方便准确。
图2为垂链式的三维靶的示意图。
图3为三维楔形靶的原理示意图。
图4为对应图3所示楔形靶不同视角所视图案形状、大小的图像。
图5为图3中半椭圆图案绘制的解析几何原理图。
图6为三维楔形靶的使用例示意图。
图7为本发明实施例所用摄像机示意8为本发明实施例所用显示器示意图。
在上述过程中，与单片机相连接的语音提示装置会发出语音提示，如“正确”、“偏左一”、“偏右一”等各种语音，以提示司机正确操作。
如果该楔形靶的夹角2α＝20°，圆形半径为r＝50mm，视偏角为Δα＝0.2°时，椭圆半轴的长度差ΔL＝2.01mm。
5.3英寸的车用彩色显示器4的最小分辨角定为0.2°。在分辨角为0.2°时，一条长度为6m的巷道，尾端倒车误差为20.94mm，达到了预定的倒车精度要求。
本发明的另一实施例是引导靶采用D点的反光靶5和C点的分光杆6，如图2所示，当卡车7从远端入巷道时，通过驾驶室内的显示器4可以看到巷道中心点的分光杆6和反光靶5，司机要通过粗调车位使C点的分光杆6与D点的反光靶5和摄像机2基本对成一线，使显示器4上看到分光杆6和它后面的反光靶5镜面，反光靶5的中线有上下两点标志，作为瞄准用。目的就是要使分光杆6盖住反光靶5中心的两点标志，不仅是瞬时性的覆盖，而且要求在一定行车距离下都保持这种重合的状态，这才能表明车位及其倒驶方向都时刻符合巷道的对称中心线，就可以放心地在保持两线重合的条件下驶入巷道内。
A点的摄像机2驶入巷道内时，巷道下部的对称中心分光杆6已经可以在显示器4上显示出来，这时要调整聚焦使其显像清晰，调整变焦按钮使瞄准靶拉近到足够的大小。该实施例的车辆定位精度可以达到±25mm。
权利要求
1.一种智能三维倒车引导系统，其特征在于该系统包括有具有三维功能的引导靶；可以摄录引导靶图像的摄像装置；与摄像装置相连并显示摄录图像的显示器；统计显示器上显示的图像象素或显示器的电子枪扫描时间的比值，对倒车方向准确度进行量化的计算机；与计算机相联而作语音提示的语音装置。
2.按照权利要求1所述的一种智能三维倒车引导系统，其特征在于所说的引导靶为楔形靶，该楔形靶的两侧面为二种不同颜色，两侧面绘有一条半椭圆曲线或一组半椭圆曲线族。
3.按照权利要求2所述的一种智能三维倒车引导系统，其特征在于所说的楔形靶两侧面的颜色分别为红色和绿色。
4.按照权利要求1所述的一种智能三维倒车引导系统，其特征在于所说的引导靶是由后点的反光靶或光靶与前点的分光杆组成，其中反光靶或光靶的垂直中心线上设置有二个以上的标记，分光杆位于光靶或反光靶的正前方。
5.按照权利要求1所述的一种智能三维倒车引导系统，其特征在于所说的摄录装置为电荷耦合摄像机；所说的显示器为5.3英寸车用彩色液晶显示器。
全文摘要
本发明公开了一种智能三维倒车引导系统，该系统包括有，具有三维功能的引导靶；可以摄录引导靶图像的摄像装置；与摄像装置相连并显示摄录图像的显示器；统计显示器上显示的图像象素或显示器的电子枪扫描时间的比值，对倒车方向准确度进行量化的计算机；与计算机相联而作语音提示的语音装置，本发明的摄像装置摄录三维靶的两侧面的图像，所摄录的图像由显示器显示，计算机统计显示器上显示的图像象素或显示器的电子枪扫描时间的比值，或统计显示器上的平面反光靶或光靶左右分割面积，对倒车方向的准确度进行量化，由与计算机连接的语音装置发出“正确”、“偏左一”、“偏左二”、“偏左三”等语音提示，使车辆倒车及船只进港操作更加方便准确。
文档编号B60Q1/02GK1472095SQ0313333
公开日2004年2月4日 申请日期2003年5月20日 优先权日2003年5月20日
发明者单文昌 申请人:单文昌