特征为挂车位置识别的栓钩辅助系统的制作方法

本发明总体涉及用于将车辆钩连到挂车的系统，并且更具体地说涉及能够通过图像处理识别挂车位置的栓钩(hitch)辅助系统。

背景技术：

为了将拖挂栓钩附接到栓钩连接器而使车辆倒车朝向挂车对于许多驾驶员，尤其是对于通常不熟悉挂车和钩连过程的驾驶员来说可能是有挑战的。一些栓钩辅助系统在使车辆倒车朝向挂车之前采用常规图像处理方法来确定挂车位置。然而，这些常规图像处理方法实质上往往是复杂的并且需要大量计算资源。因此，需要一种能够以在计算方面需求较少的简单方式识别挂车位置的系统。本公开意图满足这种需求。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种栓钩辅助系统。所述系统包括成像器，所述成像器用于捕获包含挂车的后部车辆场景的图像；以及控制器，所述控制器用于处理捕获图像。装置安置在挂车位置处并且具有显示器，所述显示器被配置成以预定频率并且在颜色上交替闪现形状。控制器识别捕获图像中的形状以确定挂车位置。

第一方面的实施例可以包括以下特征中的任一者或组合：

·挂车位置包括挂车舌部；

·所述形状包括圆形形状；

·所述形状在第一颜色与第二颜色之间交替；

·第一颜色包括绿色并且第二颜色包括红色；

·控制器应用霍夫圆变换(houghcircletransform)来检测捕获图像中的一个或多个圆形形状候选者；

·控制器仅选择具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者；

·控制器应用时间傅里叶变换(temporalfouriertransform)，以确定具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者的频率；

·控制器将一个或多个圆形形状候选者中频率最佳匹配预定频率的任一者识别为所述形状；

·如果控制器无法识别形状，则控制器生成警报和故障排除指令中的至少一者；以及

·车辆显示器，所述车辆显示器用于显示捕获图像中识别的形状；以及用户输入装置，所述用户输入装置使得用户能够确认所述形状的识别。

根据本发明的第二方面，提供了一种栓钩辅助系统。所述系统包括成像器，所述成像器用于捕获包含挂车的后部车辆场景的图像；以及控制器，所述控制器用于处理捕获图像。装置安置在接近栓钩连接器的挂车位置处并且具有显示器，所述显示器被配置成以预定频率并且在第一颜色与第二颜色之间交替闪现圆形形状。控制器识别捕获图像中的圆形形状以确定挂车位置。

第二方面的实施例可以包括以下特征中的任一者或组合：

·挂车位置包括挂车舌部，并且第一颜色和第二颜色分别包括红色和绿色；

·控制器应用霍夫圆变换来检测捕获图像中的一个或多个圆形形状候选者；

·控制器仅选择具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者；

·控制器应用时间傅里叶变换，以确定具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者的频率；

·控制器将一个或多个圆形形状候选者中频率最佳匹配预定频率的任一者识别为圆形形状；

·如果控制器无法识别形状，则控制器生成警报和故障排除指令中的至少一者；以及

·车辆显示器，所述车辆显示器用于显示捕获图像中识别的形状；以及用户输入装置，所述用户输入装置使得用户能够确认所述形状的识别。

根据本发明的第三方面，提供了一种方法并且所述方法包括以下步骤：捕获包含挂车的后部车辆场景的图像；处理捕获图像；对装置进行安置，所述装置处于接近栓钩连接器的挂车位置处并且具有显示器，所述显示器被配置成以预定频率并且在第一颜色与第二颜色之间交替闪现圆形形状；以及识别捕获图像中的圆形形状以确定挂车位置。

在研究以下说明书、权利要求和附图之后，本领域技术人员将理解和明白本发明的这些和其他方面、目的和特征。

附图说明

在附图中：

图1是车辆和挂车的顶部透视图，所述车辆配备有根据一个实施例的栓钩辅助系统；

图2是示出栓钩辅助系统的某些部件的框图；

图3示出了在挂车位置处并具有被配置成闪现图案的显示器的装置；

图4示出了图3所示的装置上显示的闪现序列；并且

图5是用于确定挂车位置的方法的流程图。

具体实施方式

根据要求，本文中公开了本发明的详细实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅示例性说明本发明，本发明可以体现为不同和替代的形式。附图不需要是详细设计并且一些图示可以被放大或最小化来示出功能概述。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应解释为是限制性的，而是仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。

如本文所用，术语“和/或”当用于列举两个或更多个项目时意指本身可以采用所列项目中的任一个，或可以采用所列项目的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为包含组分a、b和/或c，则组合物可以包含a单独；b单独；c单独；a和b的组合；a和c的组合；b和c的组合；或a、b和c的组合。

参考图1和图2，附图标记10大体表示用于将车辆12钩连到挂车14的栓钩辅助系统。如图1所示，车辆12被示例性地体现为皮卡车，所述皮卡车具有经由向下折叠式后挡板18可触及的车箱16。车辆12还包括呈栓钩球22的形式的拖挂栓钩，所述栓钩球22从连接到车辆12的后部的牵引杆24延伸。栓钩球22被配置成由呈连接器球座26的形式的栓钩连接器接收，所述连接器球座26提供在挂车舌部28的末端处。挂车14被示例性地体现为单轴挂车，所述单轴挂车具有带有封闭的货物区32的箱形框架30，舌部28从所述箱形框架30纵向地延伸。

系统10包括控制器38，所述控制器38与位于车辆12的后部处的成像器40通信。成像器40可以中心地位于后挡板18的上部区域处，使得成像器40相对于牵引杆24和栓钩球22是升高的。成像器40具有视野42，所述视野42被定位和定向来捕获除了别的之外通常包括栓钩球22的后部车辆场景的一个或多个图像。由成像器40捕获的图像可以由控制器38处理来识别栓钩连接器，诸如连接器球座26。

除了与成像器40通信之外，控制器38还可以与多个接近度传感器44通信，所述接近度传感器44被示例性地示出为在车辆后挡板18的下部区域上隔开的超声传感器并且被配置成检测位于车辆12的后方的对象的接近度或距离。参考图2所示的系统10的实施例，另外的车辆相关信息可以由定位装置46诸如位于车辆12和/或挂车14上的全球定位系统(gps)提供到控制器38。另外，控制器38可以与包括一个或多个陀螺仪48和加速度计49的惯性系统47通信，以测量车辆12的位置、定向、方向和/或速度。

为了实现车辆12的自主或半自主控制，系统10的控制器38可以被进一步配置成与各种车辆设备通信。根据一个实施例，系统10的控制器38可以控制车辆12的助力转向系统52以操纵车辆12的转向轮53，同时沿着车辆倒退路径朝向挂车14使车辆12倒车。助力转向系统52可以是电动助力转向(epas)系统，所述epas系统包括电动转向马达54，所述电动转向马达54用于基于由控制器38生成的转向命令而将转向轮53转动到转向角度，由此转向角可以由助力转向系统52的转向角传感器56感测并且提供到控制器38。如本文所述，转向命令可以被提供用于在倒退操作期间自主地使车辆12转向，并且可以可选地经由方向盘58的旋转位置(例如，方向盘角度)或转向输入装置60来手动地提供，所述转向输入装置60可以被提供用来使得驾驶员能够控制或以其他方式修改车辆12的倒退路径的所需曲率。转向输入装置60可以有线或无线方式通信地连接到控制器38，并且向控制器38提供限定车辆12的倒退路径的所需曲率的信息。作为响应，控制器38处理所述信息并且生成对应的转向命令，所述转向命令被供应到车辆12的助力转向系统52。在一个实施例中，转向输入装置60包括可旋转旋钮62，所述可旋转旋钮62可在多个旋转位置之间操作，每个旋转位置都对车辆12的倒退路径的所需曲率提供增量变化。

在一些实施例中，车辆12的方向盘58可以与车辆12的转向轮53机械地连接，使得方向盘58经由内扭矩与转向轮53一致地移动，从而防止车辆12的自主转向期间对方向盘58的人工干预。在这类情况下，助力转向系统52可以包括扭矩传感器64，所述扭矩传感器64感测方向盘58上的扭矩(例如，抓持和/或转动)，所述扭矩对于方向盘58的自主控制来说不是期望的并且因此指示驾驶员的人工干预。在一些实施例中，施加到方向盘58的外扭矩可以用作向控制器38发出的驾驶员已经取得人工控制并且要系统10停止自主转向功能的信号。

系统10的控制器38还可以与车辆12的车辆制动器控制系统66通信，以接收车辆速度信息，诸如车辆12的个别车轮速度。另外或可选地，除了其他可设想的手段之外，车辆速度信息可以由动力传动控制系统68和/或车辆速度传感器70提供到控制器38。在一些实施例中，控制器38可以将制动命令提供到车辆制动器控制系统66，从而允许系统10在车辆12的倒退操作期间调节车辆12的速度。应了解，控制器38可以另外或可选地经由与动力传动控制系统68的交互来调节车辆12的速度。

通过与车辆12的助力转向系统52、车辆制动器控制系统66和/或动力传动控制系统68的交互，在车辆12朝向挂车14后退时可以降低出现不可接受的倒退条件的可能性。不可接受的倒退条件的实例包括但不限于：车辆超速条件、传感器故障等等。在这类情况下，在即将发生或已经发生不可接受的倒退条件之前，驾驶员可能并未意识到故障。因此，本文公开的是，系统10的控制器38可以生成对应于对实际的、迫近的和/或预期的不可接受的倒退条件的通知的警报信号，并且在驾驶员干预之前生成对策来阻止这种不可接受的倒退条件。

根据一个实施例，控制器38可以与包括车辆警报系统72的一个或多个装置通信，所述车辆警报系统72可以提示视觉、听觉和触觉警告。例如，车辆制动灯74和车辆紧急闪光灯可以提供视觉警报，并且车辆喇叭76和/或扬声器78可以提供可听警报。另外，控制器38和/或车辆警报系统72可以与车辆12的人机界面(hmi)80通信。hmi80可以包括能够显示指示警报的图像的触摸屏显示器84，诸如中控台安装的导航或娱乐显示器。这种实施例可能希望向车辆12的驾驶员通知存在不可接受的倒退条件。

控制器38配置有微处理器85和/或用于处理存储器86中存储的一个或多个逻辑例程的其他模拟和/或数字电路。逻辑例程可以包括一个或多个操作例程88。来自成像器40或系统10的其他部件的信息可以经由车辆12的通信网络供应到控制器38，所述通信网络可以包括控制器局域网(can)、局域互连网(lin)或汽车行业中使用的其他常规协议。应了解，控制器38可以是独立式专用控制器，或可以是与成像器40或系统10中除了任何其他可设想的车载或非车载车辆控制系统之外的其他部件集成的共享控制器。

参考图3，系统10包括装置90，所述装置90安置在挂车位置92处并且具有显示器94，所述显示器94被配置成以预定频率并且在颜色上交替闪现形状96。在所示实施例中，装置90是便携式电子装置，诸如智能手机、平板计算机等等。挂车位置92包括舌部28以及其接近栓钩连接器(例如，连接器球座26)的部分。装置90可以例如经由装置固持器紧固到舌部28，使用装置支座搁置在舌部28上，或用手固持在挂车位置92附近。形状96被示例性地示出为中心地位于装置90的显示器94上的圆形形状。形状96的大小通常是预定的，并且所述形状的闪现可以由存储在装置90上的软件应用执行。

参考图4，示出了示例性闪现模式。如所示，装置90以预定频率闪现形状96，使得形状96在第一颜色与第二颜色之间交替。例如，预定频率可以对应于10赫兹，并且第一颜色和第二颜色可以分别是绿色和红色。在所示实施例中，一个时段对应于在第一颜色与第二颜色之间交替一次的形状96。虽然形状96对于每种颜色通常都显示在同一个位置，但是应预期形状96可以移动，使得如果需要，所述形状对于每种相应的颜色显示在不同的位置。因此，虽然形状96本质上是二维的，但是对颜色交替连同以时间方式闪现形状96的采用对形状96赋予了四维样态并且使得所述形状能够使用图像处理手段来容易地识别。

在操作中，控制器38识别由成像器40捕获的图像中的形状96以确定挂车位置92。例如，控制器38可以被编程来检测参考图4描述的闪现模式。闪现模式可以存储到控制器38的存储器86，并且检测手段可以提供在控制器38的一个或多个操作例程88中。

出于说明目的，图5中示出了确定挂车位置的方法，并且所述方法被示例性地体现为控制器38的一个或多个操作例程88。参考图4的闪现模式示例性地描述了检测方法。在步骤a，将装置90安置在挂车位置92处。如本文所述，挂车位置92可以包括舌部28以及其接近栓钩连接器的部分。在步骤b，捕获后部车辆场景的图像，所述后部车辆场景包含挂车14和在挂车位置92处的装置90。为了做到这一点，可能需要用户对车辆12进行定位，使得挂车14和装置90处在成像器40的视野42内。在步骤c，操作装置90以执行闪现模式，也就是说，以预定频率闪现形状96，使得形状96如本文所述在第一颜色与第二颜色之间交替。将包含装置90的捕获图像提供到控制器38以进行图像处理。

在步骤d，控制器38应用霍夫圆变换来检测捕获图像中的一个或多个圆形形状候选者。例如，霍夫圆变换可以应用于每个视频帧，并且圆形形状候选者包括形状96并且还可以包括捕获图像中具有圆形形状的其他对象。在步骤e，控制器38仅选择具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者。例如，控制器38可以对来自步骤d的视频帧进行滤波以仅分离出具有绿色或红色颜色的一个或多个圆形形状候选者。在步骤f，将仅包含具有第一颜色或第二颜色的一个或多个圆形候选者的多个视频帧存储(例如，到存储器86)。例如，所述多个视频帧可以具有3-5秒的持续时间以确保视频帧包含闪现模式的一个或多个时段。

在步骤g，控制器38将时间傅里叶变换应用于所存储的视频帧，以确定具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者的频率。在步骤h，控制器38将一个或多个圆形形状候选者中频率近似匹配预定频率(例如，10hz)的任一者识别为形状96。如果控制器38在步骤h识别出形状96，则可以提示用户在步骤i确认形状96的识别。例如，所识别的形状可以显示在车辆12的触摸屏显示器84上，并且用户可以通过触摸显示器84的指定区或经由其他用户输入手段来确认其身份。相反地，如果控制器38在步骤h无法识别形状96，则控制器38可以在步骤j生成警报和故障排除指令中的至少一者。例如，控制器38可以征用车辆警报系统72来指示用户更靠近挂车14定位车辆12并且重复步骤c-h，使得形状96可以被识别。在成功地识别形状96之后，系统10之后可以朝向挂车位置92使车辆12倒车。如本文所述，车辆12的倒车可以自主地或半自主地进行。

因此，本文提供了一种栓钩辅助系统。所述系统有利地通过识别捕获图像中的形状来确定挂车位置。所述形状以位于挂车位置处的装置上的显示的闪现模式显现。这种形式的识别易于实施并且相较于采用成像器的使用的其他形式的挂车识别通常需求更少。

应理解，在不脱离本发明的概念的情况下，可以对前述结构作出改变和修改，并且应进一步理解，除非以下权利要求通过其语言另外明确说明，否则这类概念意图被这些权利要求覆盖。

根据本发明，提供了一种栓钩辅助系统，所述栓钩辅助系统具有成像器，所述成像器用于捕获包含挂车的后部车辆场景的图像；控制器，所述控制器用于处理捕获图像；装置，所述装置安置在挂车位置处并且具有显示器，所述显示器被配置成以预定频率并且在颜色上交替闪现形状，其中控制器识别捕获图像中的形状以确定挂车位置。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于挂车位置包括挂车舌部。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于形状包括圆形形状。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于形状在第一颜色与第二颜色之间交替。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于第一颜色包括绿色并且第二颜色包括红色。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于控制器应用霍夫圆变换来检测捕获图像中的一个或多个圆形形状候选者。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于控制器仅选择具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于控制器应用时间傅里叶变换来确定具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者的频率。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于控制器将一个或多个圆形形状候选者中频率最佳匹配预定频率的任一者识别为所述形状。

根据实施例，如果控制器无法识别形状，则控制器生成警报和故障排除指令中的至少一者。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于车辆显示器，所述车辆显示器用于显示捕获图像中识别的形状；以及用户输入装置，所述用户输入装置使得用户能够确认所述形状的识别。

根据本发明，提供了一种栓钩辅助系统，所述栓钩辅助系统具有成像器，所述成像器用于捕获包含挂车的后部车辆场景的图像；控制器，所述控制器用于处理捕获图像；以及装置，所述装置安置在接近栓钩连接器的挂车位置处并且具有显示器，所述显示器被配置成以预定频率并且在第一颜色与第二颜色之间交替闪现圆形形状，其中控制器识别捕获图像中的圆形形状以确定挂车位置。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于挂车位置包括挂车舌部，并且第一颜色和第二颜色分别包括红色和绿色。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于控制器应用霍夫圆变换来检测捕获图像中的一个或多个圆形形状候选者。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于控制器仅选择具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于控制器应用时间傅里叶变换来确定具有第一颜色和第二颜色中的一者的一个或多个圆形形状候选者的频率。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于控制器将一个或多个圆形形状候选者中频率最佳匹配预定频率的任一者识别为圆形形状。

根据实施例，如果控制器无法识别形状，则控制器生成警报和故障排除指令中的至少一者。

根据实施例，以上发明的进一步特征在于装置显示器，所述装置显示器用于显示捕获图像中识别的形状；以及用户输入装置，所述用户输入装置使得用户能够确认所述形状的识别。

根据本发明，提供了一种方法，所述方法具有以下步骤：捕获包含挂车的后部车辆场景的图像；处理捕获图像；对装置进行安置，所述装置处于接近栓钩连接器的挂车位置处并且具有显示器，所述显示器被配置成以预定频率并且在第一颜色与第二颜色之间交替闪现圆形形状；以及识别捕获图像中的圆形形状以确定挂车位置。