驾驶员监视摄像机系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及驾驶员监视摄像机系统。用于车辆的驾驶员监视摄像机系统包括摄像机系统和光束成形器。摄像机系统具有离开视野中心轴线，该轴线被定向成相对于一组正交的x、y和z轴线来说更加竖直而不是水平，其中z限定指示竖直方向的方向线。光束成形器被设置成与摄像机系统光学连通并且光学地位于摄像机系统和车辆的操作者之间。所述光束成形器被结构上构造成朝向摄像机系统的离开视野引导车辆的操作者的面部图像，并且被结构上构造成沿竖直方向压缩图像，以便限定具有比图像的未压缩高宽比更小的高宽比的压缩图像。
【专利说明】驾驶员监视摄像机系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及驾驶员监视摄像机系统，并且更具体地涉及具有减少或消除对相关车辆的仪表板的遮挡的低轮廓的驾驶员监视摄像机系统。
【背景技术】
[0002]驾驶员监视系统被设计成将驾驶员面部或其一部分的图像传送到使用面部图像识别类型的软件来确定驾驶员状态的处理电路，并且向驾驶员和/或其他车辆控制系统提供适当信号以避免由于驾驶员注意力不集中而导致的意外后果。用于将图像传输到驾驶员监视系统的光学器件可能会大到足以形成对仪表板的遮挡，而驾驶员在操作车辆时依赖于该仪表板。因此，需要提供具有减少或消除对相关车辆的仪表板的遮挡的低轮廓的驾驶员监视摄像机系统。
【发明内容】
[0003]在本发明的一种示例性实施例中，用于车辆的驾驶员监视摄像机系统包括摄像机系统和光束成形器。摄像机系统具有离开视野(exit field of view)中心轴线,该轴线被定向成相对于一组正交的X、y和z轴线来说更加竖直而不是水平，其中z轴线限定指示竖直方向的方向线，并且X和I轴线限定指示水平方向的方向线。光束成形器被设置成与摄像机系统光学连通并且光学地位于摄像机系统和车辆的操作者之间。光束成形器被结构上构造成朝向摄像机系统的离开视野引导车辆的操作者的面部图像，并且被结构上构造成沿竖直方向压缩图像以便限定具有比图像的未压缩高宽比更小的高宽比的压缩图像。
[0004]在本发明的另一示例性实施例中，具有底盘和被该底盘可操作地支撑的转向柱的车辆装备有前述驾驶员监视摄像机系统。
[0005]本发明还包括下列方案。
[0006]1.一种用于车辆的驾驶员监视摄像机系统，所述系统包括:
摄像机系统，所述摄像机系统具有离开视野中心轴线，所述离开视野中心轴线被定向成相对于一组正交的X、y和z轴线来说更加竖直而不是水平，其中所述z轴线限定指示竖直方向的方向线，所述X和y轴线限定指示水平方向的方向线，所述摄像机系统包括摄像机；以及
光束成形器，所述光束成形器被设置成与所述摄像机系统光学连通并且光学地位于所述摄像机系统和所述车辆的操作者之间，所述光束成形器被结构上构造成朝向所述摄像机系统的离开视野引导所述车辆的操作者的面部的图像，所述光束成形器被结构上构造成沿所述竖直方向压缩所述图像以便限定具有比所述图像的未压缩高宽比更小的高宽比的压缩图像。
[0007]2.根据方案I所述的系统，其中:
所述光束成形器包括非平面状反射表面，所述非平面状反射表面包括被结构上构造成沿所述竖直方向压缩所述图像以便限定所述压缩图像的反射表面轮廓。[0008]3.根据方案2所述的系统，其中:
所述非平面状反射表面包括反射镜，所述反射镜包括沿所述竖直方向的弯曲反射表面以及沿水平方向的光学平坦反射表面，所述光学平坦反射表面由与所述y-ζ平面平行地取向的水平表面线限定。
[0009]4.根据方案I所述的系统，其中，所述车辆包括可操作地连接于转向柱的方向盘，并且进一步地其中:
所述摄像机系统被至少部分地设置在所述转向柱内。
[0010]5.根据方案4所述的系统，其中，所述转向柱包括被设置在所述摄像机系统的离开视野内的开口，并且还包括:
被设置在所述开口内的光学器件，所述光学器件是至少部分透明的。
[0011]6.根据方案5所述的系统，其中，所述光学器件包括透镜，所述透镜被结构上构造成将所述压缩图像转换成与所述压缩图像不同的改良压缩图像。
[0012]7.根据方案6所述的系统，其中，所述改良压缩图像是所述压缩图像的较小版本。
[0013]8.根据方案6所述的系统，其中，所述改良压缩图像具有的高宽比与所述图像的未压缩高宽比相等。
[0014]9.根据方案I所述的系统，还包括:
处理模块，所述处理模块可操作地设置成与所述摄像机系统信号通信；
其中所述处理模块可操作成接收代表所述图像的数据；
其中所述处理模块对可执行指令做出响应，当被所述处理模块执行时所述可执行指令限定所述图像的状态；以及
其中所述处理模块可操作以生成代表所述图像的状态的信号。
[0015]10.根据方案I所述的系统，其中:
所述摄像机系统包括摄像机和被设置成与所述摄像机光学连通的光波导，所述离开视野与所述光波导相关联。
[0016]11.根据方案I所述的系统，其中:
所述光束成形器能够从第一位置运动到第二位置，所述第一位置使得所述光束成形器朝向所述摄像机系统的视野引导所述车辆的操作者的面部的图像，所述第二位置妨碍所述光束成形器朝向所述摄像机系统的视野引导所述车辆的操作者的面部的图像的能力。
[0017]12.根据方案4所述的系统，其中:
所述光束成形器能够从可操作的第一位置运动到缩回的第二位置，当处于所述第二缩回位置时所述光束成形器至少部分地设置在所述转向柱内。
[0018]13.根据方案12所述的系统，其中:
所述光束成形器包括铰链，所述铰链可操作以允许所述光束成形器从所述第一位置运动到所述第二位置。
[0019]14.一种车辆，包括:
底盘；
被所述底盘可操作地支撑的转向柱；以及 驾驶员监视摄像机系统，所述驾驶员监视摄像机系统包括: 摄像机系统，所述摄像机系统包括离开视野中心轴线，所述离开视野中心轴线被定向成相对于一组正交的X、y和Z轴线来说更加竖直而不是水平，其中所述Z轴线限定指示竖直方向的方向线，所述X和y轴线限定指示水平方向的方向线，所述摄像机系统被至少部分地设置在所述转向柱内；以及
光束成形器，所述光束成形器被设置成与所述摄像机系统光学连通并且光学地位于所述摄像机系统和所述车辆的操作者之间，所述光束成形器被结构上构造成朝向所述摄像机系统的离开视野引导所述车辆的操作者的面部的图像，所述光束成形器被结构上构造成沿所述竖直方向压缩所述图像，以便限定具有比所述图像的未压缩高宽比更小的高宽比的压缩图像。
[0020]从本发明的下述具体描述结合附图将显而易见到本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]其他特征、优点和细节仅借助于示例方式显示于实施例的下述具体描述中，所述具体描述参考附图，在附图中:
图1示出了根据本发明实施例被使用的车辆的框图图示；
图2示出了根据本发明实施例的驾驶员监视摄像机系统；
图3示出了根据本发明实施例的具有不同尺寸和/或纵横比的一系列图像图示；
图4示出了根据本发明实施例的可替代图2所示的系统的驾驶员监视摄像机系统；以
及
图5示出了根据本发明实施例的图2的驾驶员监视摄像机系统，其中光束成形器和光学器件以实线示出处于延伸位置并且以虚线示出处于缩回位置。
【具体实施方式】
[0022]下述描述实质上仅是示例性的并且不试图限制本公开、其应用或使用。应该理解，贯穿附图，对应的附图标记指代类似或对应的零件和特征。
[0023]根据本发明的示例性实施例并且参考图1和图2，具有被底盘104可操作地支撑的转向柱102的车辆100装备有驾驶员监视摄像机系统(DMCS) 200，该DMCS 200被设置于转向柱102上或转向柱内且具有从操作者的视角来看基本或完全消除了对车辆100的仪表板106的遮挡的低轮廓。方向盘110经由轴112被操作地连接到转向柱102。
[0024]现在参考图2，DMCS 200包括具有摄像机204的摄像机系统202以及光束成形器300。摄像机系统202具有离开视野206，该离开视野206具有中心轴线208，该中心轴线208被定向成相对于一组正交的x、y和z轴线来说更加竖直而不是水平，z轴线限定指示竖直方向的方向线，并且X和y轴线限定指示水平方向的方向线，y轴线指向图2的纸面内。摄像机系统202被至少部分地放置在转向柱102内以赋予其低轮廓外观。光束成形器300被设置成与摄像机系统202光学连通并且光学地位于摄像机系统202和车辆100的操作者108之间(参考图1最佳可见)。光束成形器300被结构上构造成朝向摄像机系统202的离开视野206引导车辆100的操作者108的面部图像。在实施例中，并且结合图3参考图2，光束成形器300被结构上构造成沿竖直方向压缩操作者面部150的图像以便限定具有比操作者面部150的图像的未压缩高宽比H1/W1更小的高宽比H2/W1的压缩图像152，这由图3中的几何图形表示，其中H2〈H1。虽然正方形和矩形被用于代表操作者面部的未压缩或压缩的图像，但是将意识到这仅用于图释目的并且圆和椭圆或任意其他适当形状也可以被用于这种图示。如本文所用的，Hl和Wl分别代表操作者面部的未压缩高度和宽度。
[0025]图2中所示的光线304、306代表从操作者面部反射且指向光束成形器300的可见光。由附图标记308代表光束成形器300的部分视野。
[0026]在实施例中，转向柱102具有被置于摄像机系统202的离开视野206内的开口114，并且至少部分地透明的光学器件210被置于该开口 114内。在实施例中，光学器件210是或至少包括透镜(本文也由附图标记210表示)，该透镜被结构上构造成将压缩图像152变换成替代性改良压缩图像154或者156，该替代性改良压缩图像154或156不同于压缩图像152并且由图3中列举的几何图形表示。改良压缩图像154具有高宽比H3/W2，其中H3〈H2并且W2〈W1，这形成了压缩图像152的较小版本，以致H3/W2=H2/W1。替代性改良压缩图像156具有等于操作者面部150的高宽比H1/W1的高宽比H4/W2，其中H4〈H1。
[0027]通过光学器件210与光束成形器300结合的选择性设计，与操作者面部150的未压缩图像具有不同的高宽比或相同的高宽比的压缩图像152或改良压缩图像154、156可以被摄像机系统202接收以用于后续处理。在具有改良压缩图像156的实施例中，光学器件210功能上用于消除操作者面部150的图像的变形，这种变形是由于光束成形器300沿竖直方向而不是沿水平方向压缩图像150引起的。
[0028]在实施例中，通过光束成形器300来实现操作者面部150的图像在沿z轴线的竖直方向上而不是在沿I轴线的水平方向上的压缩，其中该光束成形器300具有非平面状反射表面302，该表面302具有被结构上构造成在沿z轴线的竖直方向上压缩操作者面部150的图像以便限定压缩图像152的轮廓。在实施例中，非平面状反射表面302是反射镜(在本文也由附图标记302表示)，所述反射镜具有在沿z轴线的竖直方向上的弯曲反射表面302以及在水平方向上的由与y-ζ平面平行地取向的水平表面线限定的光学平坦反射表面。非平面状反射表面302的曲率可以根据适于处理的图像特征而具有恒定的曲率半径或可变曲率半径，这将在如下被进一步讨论。
[0029]仍然参考图2，DMCS 200的实施例包括处理模块212，其被操作地布置成经由信号线214与摄像机系统202信号通信。处理模块212可操作成接收代表操作者面部150的图像(例如压缩图像152、154或156中的一个)的数据，对例如视觉识别软件(当被处理模块212执行时视觉识别软件限定图像150的状态)的可执行指令做出响应，并且可操作以生成代表图像150的状态的信号218。在实施例中，图像150的状态可以是操作者的眼睛没有被定向成观察前方道路时的情况、操作者头部没有被定向处于基本竖直位置时的情况、或者可以指示出车辆100的操作者可能处于相对于普遍驾驶情况来说会被看作是异常的驾驶状态的任意其他情况。
[0030]现在参考图4，摄像机系统202的替代性实施例包括设置在摄像机204和光束成形器300之间并且被设置成与摄像机204光学连通的光波导216，其中摄像机系统202的前述离开视野206与光波导216相关联，这与图2中所示的摄像机204不同。在图4所示的布置中，摄像机204的轴线可以定向成与相对于z轴线来说的竖直方向相比更多地处于相对于X轴线来说的水平方向，且同时保持摄像机系统202的离开视野206的中心轴线208被定向成与相对于X轴线来说的水平方向相比更多地处于相对于Z轴线来说的竖直方向，这与图2所示的实施例一致。同样与图2 —致的是，图4中的y轴线指向纸面内。
[0031]现在结合图2参考图5，实施例包括一种布置，其中光束成形器300和光学器件210可从第一延伸且可操作位置320 (具有以实线示出的列举特征的无’的附图标记300、210)运动到第二缩回位置322(具有以虚线示出的列举特征的加’的附图标记300’、210’)，第一位置320使得光束成形器300能够朝向摄像机系统202的视野206引导车辆100的操作者的面部的图像150，并且第二位置322导致光束成形器300’至少部分地设置于转向柱102内从而妨碍光束成形器300’朝向摄像机系统202的视野206引导车辆100的操作者的面部的图像150的能力。在实施例中，光束成形器和光学器件300、210包含铰链310，该铰链310可操作以允许光束成形器和光学器件300、210从第一位置320运动到第二位置322。从前文将意识到，可缩回的光束成形器300和光学器件210可同等地应用到图2所示的实施例(与摄像机204相关联的视野206)或图4所示的实施例(与光波导216相关联的视野206)。
[0032]虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不背离本发明范围的情况下可以做出各种修改并且其元素可以被等价物替代。此外，在不背离本发明的实质范围的情况下可以做出许多改良以使得具体情况或材料适合于本发明的教导。因此，本发明不试图被限制于被公开的具体实施例，而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。
【权利要求】
1.一种用于车辆的驾驶员监视摄像机系统，所述系统包括: 摄像机系统，所述摄像机系统具有离开视野中心轴线，所述离开视野中心轴线被定向成相对于一组正交的X、y和Z轴线来说更加竖直而不是水平，其中所述Z轴线限定指示竖直方向的方向线，所述X和y轴线限定指示水平方向的方向线，所述摄像机系统包括摄像机；以及 光束成形器，所述光束成形器被设置成与所述摄像机系统光学连通并且光学地位于所述摄像机系统和所述车辆的操作者之间，所述光束成形器被结构上构造成朝向所述摄像机系统的离开视野引导所述车辆的操作者的面部的图像，所述光束成形器被结构上构造成沿所述竖直方向压缩所述图像以便限定具有比所述图像的未压缩高宽比更小的高宽比的压缩图像。
2.根据权利要求1所述的系统，其中: 所述光束成形器包括非平面状反射表面，所述非平面状反射表面包括被结构上构造成沿所述竖直方向压缩所述图像以便限定所述压缩图像的反射表面轮廓。
3.根据权利要求2所述的系统，其中: 所述非平面状反射表面包括反射镜，所述反射镜包括沿所述竖直方向的弯曲反射表面以及沿水平方向的光学平坦反射表面，所述光学平坦反射表面由与所述y-ζ平面平行地取向的水平表面线限定。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆包括可操作地连接于转向柱的方向盘，并且进一步地其中: 所述摄像机系统被至少部分地设置在所述转向柱内。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述转向柱包括被设置在所述摄像机系统的离开视野内的开口，并且还包括: 被设置在所述开口内的光学器件，所述光学器件是至少部分透明的。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述光学器件包括透镜，所述透镜被结构上构造成将所述压缩图像转换成与所述压缩图像不同的改良压缩图像。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述改良压缩图像是所述压缩图像的较小版本。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述改良压缩图像具有的高宽比与所述图像的未压缩高宽比相等。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括: 处理模块，所述处理模块可操作地设置成与所述摄像机系统信号通信； 其中所述处理模块可操作成接收代表所述图像的数据； 其中所述处理模块对可执行指令做出响应，当被所述处理模块执行时所述可执行指令限定所述图像的状态；以及 其中所述处理模块可操作以生成代表所述图像的状态的信号。
10.一种车辆，包括: 底盘； 被所述底盘可操作地支撑的转向柱；以及 驾驶员监视摄像机系统，所述驾驶员监视摄像机系统包括:摄像机系统，所述摄像机系统包括离开视野中心轴线，所述离开视野中心轴线被定向成相对于一组正交的X、y和Z轴线来说更加竖直而不是水平，其中所述Z轴线限定指示竖直方向的方向线，所述X和y轴线限定指示水平方向的方向线，所述摄像机系统被至少部分地设置在所述转向柱内；以及 光束成形 器，所述光束成形器被设置成与所述摄像机系统光学连通并且光学地位于所述摄像机系统和所述车辆的操作者之间，所述光束成形器被结构上构造成朝向所述摄像机系统的离开视野引导所述车辆的操作者的面部的图像，所述光束成形器被结构上构造成沿所述竖直方向压缩所述图像，以便限定具有比所述图像的未压缩高宽比更小的高宽比的压缩图像。
【文档编号】B60R11/04GK104010163SQ201410068086
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2013年2月27日
【发明者】D.E.纳奇特加尔, E.L.拉菲尔, F.J.乔贝克 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司