用于车辆的障碍物探测系统的制作方法

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种用于车辆的障碍物探测系统。

背景技术

视觉成像系统被用于车辆以便增强诸如物体探测系统和其他视觉/定位系统的应用。这样的系统利用摄像机来捕获图像并且之后从该图像提取物体。这样的物体可以是在行驶道路内的其他车辆、行人或者甚至是物体。雷达系统也可以被用于探测行驶道路内的物体。雷达系统使用超声波确定物体的距离、高度、方向。发射器发射从其路径内的任意物体反弹的无线电波脉冲。从物体反射出的脉冲将无线电波能量的一小部分返回给通常位于与发射器处于相同位置的接收器。现有技术中，两个系统通常被单独使用，其效果不是很精准。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提供一种用于车辆的障碍物探测系统，以解决现有技术中成像数据和雷达数据不能有效融合的问题。

本发明一个进一步的目的是要使得成像数据和雷达数据车辆外缘与障碍物之间的距离在预设范围内时进行数据融合，以降低数据处理量，提高数据处理速度。

特别地，本发明提供了一种用于车辆的障碍物探测系统，包括：

成像单元，用于获取车辆周围物体的影像，生成成像数据；

雷达单元，用于感测车辆周围的障碍物，生成雷达数据；

融合单元，用于接收所述成像数据和所雷达数据，选择性地将所述雷达数据融合至所述成像数据中，生成融合数据；

显示单元，用于接收并显示所述融合数据。

可选地，所述融合单元配置成当所述车辆的外缘与所述障碍物之间的距离在预设范围内时，将所述雷达数据融合至所述成像数据中，生成所述融合数据。

可选地，所述成像单元配置成在其视野范围内建立图像坐标系，所述图像坐标系的z轴为所述成像单元的光轴，所述图像坐标系中设定有距离单元。

可选地，所述雷达单元包括多个超声波传感器，其中，所述超声波传感器配置为发出超声波并接收所述超声波被所述预设范围内的障碍物反射后形成反射波，接收到所述反射波的超声波传感器配置为计算该超声波传感器到所述障碍物的距离信息并发送所述距离信息，所述反射波被至少两个所述超声波传感器接收。

可选地，，还包括一个与所述多个超声波传感器相连的控制器，所述控制器配置为接收多个所述距离信息并对其进行处理以得到所述障碍物与所述车辆的相对位置信息。

可选地，所述成像单元为全景泊车影像系统，所述融合单元集成至所述全景泊车影像系统中，所述融合单元配置为接收所述控制器发送的所述障碍物与所述车辆的相对位置信息，并将其融合至所述全景泊车影像系统形成的影像中。

可选地，所述成像单元为全景泊车影像系统，所述融合单元集成至所述全景泊车影像系统中，所述融合单元配置为在接收到多个所述超声波传感器所反馈的距离信息后，将多个所述距离信息融合至所述全景泊车影像系统形成的影像中。

可选地，所述成像单元为单个摄像头，所述融合单元配置为在接收所述控制器发送的所述障碍物与所述车辆的相对位置信息后，将其融合至所述摄像头形成的影像中。

可选地，所述融合单元还配置为对所述图像坐标系中不同的方位、距离所在的区域进行填充，对填充区域进行色彩渲染和视觉立体化。

可选地，所述显示单元配置为以下至少之一的模式显示所述融合数据：全景2d模式、多视图模式、全景3d模式、全景3d广角模式；

所述融合单元还配置为，在所述全景2d模式下，当任一所述超声波传感器检测到所述预设范围内存在障碍物时，将所述距离信息融合至全景拼接区域；

在所述全景3d广角模式下，当任一所述超声波传感器检测到所述预设范围内存在障碍物时，将所述距离信息融合至3d视图。

本发明的用于车辆的障碍物探测系统，包括成像单元、雷达单元、融合单元和显示单元。成像单元用于获取车辆周围物体。雷达单元用于感测车辆周围物体。融合单元用于接收来自成像单元的成像数据和雷达单元的雷达数据，融合单元选择性地将雷达单元的雷达数据融合至成像单元的成像数据中以形成融合数据。显示单元用于接收并显示融合数据。将两种数据进行融合后，可以有效提高数据的准确性。

进一步地，本发明成像单元配置成在其视野范围内建立图像坐标系，图像坐标系的z轴为成像单元的光轴，图像坐标系中设定有距离单元。融合单元将处理后的雷达信息融合至图像坐标系中，还可以直接将每个超声波传感器反馈的信息融合到图像坐标系中。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的障碍物探测系统的示意性装置图；

图2是根据本发明另一个实施例的障碍物探测系统的示意性装置图；

图3是根据本发明又一个实施例的障碍物探测系统的示意性装置图；

图4是本发明实施例中障碍物探测系统的雷达单元的右探头作为主发的工作原理图；

图5是本发明实施例中障碍物探测系统的雷达单元的右中探头作为主发的工作原理图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的障碍物探测系统的示意性装置图。如图1所示，一种用于车辆的障碍物探测系统，包括成像单元1、雷达单元2、融合单元3和显示单元4。成像单元1用于获取车辆周围物体的影像，生成成像数据。成像单元1可以为安装于车身上的摄像头，还可以为其他图像获取装置。雷达单元2用于感测车辆周围的障碍物，生成雷达数据。雷达单元2一般的为多个超声波传感器。融合单元3用于接收来自成像单元1的成像数据和雷达单元2的雷达数据，融合单元3选择性地将雷达单元2的雷达数据融合至成像单元1的成像数据中以形成融合数据。显示单元4用于接收并显示融合数据。将两种数据进行融合后，可以有效提高数据的准确性。

进一步地，融合单元3配置成当车辆外缘与障碍物之间的距离在预设范围内时，融合单元3将雷达单元2的雷达数据融合至成像单元1的成像数据中以形成融合数据。成像单元1配置成在其视野范围内建立图像坐标系，图像坐标系的z轴为成像单元1的光轴，图像坐标系中设定有距离单元。雷达单元2包括多个超声波传感器，其中，每个超声波传感器发出超声波被预设范围内的障碍物反射后形成反射波，反射波被至少两个超声波传感器接收，每个接收到反射波的超声波传感器计算该超声波传感器到障碍物的距离信息并发送距离信息。雷达的探测的距离在摄像头的视野中相应的距离进行显示，更直观的看出障碍物的位置。因为摄像头收光线、天气的影响较大。而雷达表面有覆盖物时，则无法准确测距，且雷达对以下物体难以探测：雪人、海绵等吸收超声波物体；铁丝、缆绳等网状物体；岩石、木块等低矮物体；柱子、小树、角材等物体。因此，将图像数据和雷达数据进行融合后，可以有效提高数据的准确性。

进一步地，摄像头也可以对物体进行距离探测(距离精度不如雷达)，此距离可以和雷达探测距离进行冗余报警。

图4是本发明实施例中障碍物探测系统的雷达单元2的右探头作为主发的工作原理图。图5是本发明实施例中障碍物探测系统的雷达单元2的右中探头作为主发的工作原理图。参考图4和图5，单个超声波传感器测距原理：传感器发送超声波并接收超声波遇到障碍物5时产生的回波来计算相关的障碍物5的距离。从发射超声波到接收到超声波的时间差为t，超声波的速度为v，发射源距离障碍物5的距离为s，则s＝v*t/2。

多个超声波测距：同一个物体可能会被两个及以上的探头探测到，超声波传感器依次发射超声波，采用单发多收策略，超声波遇到障碍物5反射后可被发射超声波的传感器或者相邻的传感器接收到后，多个传感器分别计算一个障碍物5的距离，然后各自把计算的距离回传给控制器、由控制器进行数据运算处理、然后把计算的距离发出来。如图4所示，右传感器21发出超声波，右传感器21和右中传感器22分别接收到被反射的超声波，然后两个超声波将信息发送至融合单元。如图5所示，右中传感器22单独发出超声波，由左中传感器23和右传感器21接收到被反射的超声波，然后两个超声波将信息发送至融合单元。以此类推，可以精确地测出障碍物5的具体位置。

在本实施例中，成像单元1仅为单后视摄像头，为专倒车设计。超声波雷达信息和影像信息都传输给融合单元3，由融合单元3把两种信息进行融合，然后在显示设备上显示。其中，雷达单元2与融合单元3的通讯可以是can总线或硬线传输。摄像头与融合单元3的通讯可以是cvbs(复合同步视频广播信号或复合视频消隐和同步)或lvds(低电压差分信号)传输。

具体地，在摄像头成像的界面建立一个平面坐标系，一般取摄像机的光轴为z轴，并在摄像头坐标系中设定各个距离单元。在摄像头坐标系中设定各个距离单元是为了使雷达测距和摄像头的界面在同一个参考系内。在同一个参考系中，距离信息、方位信息才有意义，且更加准确。融合单元3接收到雷达发送的距离信息后，把该距离信息及物体的方位在摄像头的坐标系中按照距离单元进行显示。进一步地，融合单元3对图像坐标系中不同的方位、距离所在的区域进行填充，对填充区域进行色彩渲染和视觉立体化。具体地，融合单元3即通过can信号把雷达信息叠加到视频信息，然后对信息进行渲染，也即是，把不同的方位、不同的距离，摄像头坐标系中相应的位置进行填充，对填充区域进行色彩渲染、立体视觉等调整。

在本实施例中，雷达报警分3级进行显示：红、黄、绿并融合在左后、左中后、右中后、右后4个方向。当障碍物5与车身的距离为小于30cm时，该区域显示红色，报警器长鸣；当障碍物5与车身的距离在30cm-70cm之间时，该区域显示为黄色，报警器的报警频率为4hz；当障碍物5与车身的距离在70cm-150cm之间时，该区域显示为绿色，报警器的报警频率为2hz。随着障碍物的靠近，图像中障碍物的颜色逐渐变化，可以根据不同距离用不同颜色标示，指示障碍物的危险性。

图2是根据本发明另一个实施例的障碍物5探测系统的示意性装置图。如图2所示，

在本发明的一个实施例中，障碍物5探测系统还包括一个与多个超声波传感器相连的控制器，控制器接收多个距离信息并对其进行处理以得到障碍物5与车辆的相对位置信息。每个雷达在车辆上都有各自的安装位置，雷达探测到障碍物5，把距离信息发出的同时，也把物体相对车辆的位置发给传感器。

在本实施例中，成像单元1为全景泊车影像系统，融合单元3集成至全景泊车影像系统中，融合单元3接收控制器发送的障碍物5与车辆的相对位置信息，并将其融合至全景泊车影像系统形成的影像中。雷达信息通过硬线传输给控制器，控制器处理雷达信息后通过can传输给avm，最终由avm把雷达信息融合到视频影像中。avm控制器与显示设备的通讯可以为lvds或cvbs。avm控制器与摄像头的通讯可以为lvds或cvbs。

雷达报警分3级进行显示：红、黄、绿并融合在车模左前、左中前、右中前、右前、左后、左中后、右中后、右后8个方向。当障碍物5与车身的距离为小于30cm时，该区域显示红色，报警器长鸣；当障碍物5与车身的距离在30cm-70cm之间时，该区域显示为黄色，报警器的报警频率为4hz；当障碍物5与车身的距离在70cm-150cm之间时，该区域显示为绿色，报警器的报警频率为2hz。

图3是根据本发明又一个实施例的障碍物5探测系统的示意性装置图。如图3所示，成像单元1为全景泊车影像系统(avm)，融合单元3集成至全景泊车影像系统中，融合单元3在接收到多个超声波传感器所反馈的距离信息后，将多个距离信息融合至全景泊车影像系统形成的影像中。具体地，雷达与avm控制器通过硬线传输，avm控制器可直接采集超声波信息，然后把雷达发送的位置信息和距离信息融合到avm视频中，然后输出给显示设备。其中，avm控制器与显示设备的通讯可以为lvds或cvbs。avm控制器与摄像头的通讯可以为lvds或cvbs。

雷达报警分3级进行显示：红、黄、绿并融合在车模左前、左中前、右中前、右前、左后、左中后、右中后、右后8个方向。当障碍物5与车身的距离为小于30cm时，该区域显示红色，报警器长鸣；当障碍物5与车身的距离在30cm-70cm之间时，该区域显示为黄色，报警器的报警频率为4hz；当障碍物5与车身的距离在70cm-150cm之间时，该区域显示为绿色，报警器的报警频率为2hz。

进一步地，为了提高用户体验，增加行车安全性，显示单元4包括全景2d模式、多视图模式、全景3d模式和全景3d广角模式。在全景2d模式下，任一超声波传感器检测到预设范围内存在障碍物5时，将雷达单元2发出的距离信息融合至全景拼接区域。在全景3d广角模式下，任一超声波传感器检测到预设范围内存在障碍物5时，将雷达单元2发出的距离信息融合至3d视图。

雷达信息和各视图融合关系如下表所示：

上表中，盾牌指的是探头探测的距离在影像中做的一个图示，当车身周围的预设距离内出现障碍物时，在显示单元显示的图像中会出现一面盾牌样式的图标，最初的盾牌图标是绿色的，随着障碍物距离的靠近，盾牌离车身的距离也逐渐靠近，盾牌的颜色逐渐变化，由绿到黄再到红，同时配合蜂鸣器进行报警。盾牌图标是障碍物距离的一种显示，在其他实施例中，还可以是其它图标。视图随动是指可以把当前视图切换到探头探测到的离车身最近的障碍物的视图。

该系统的功能逻辑如下：

1)在“全景+2d视图”视图模式下：

全景区域：任一探头检测到障碍物且障碍物落在绿色、黄色、红色报警范围内，全景拼接区域融合雷达信息。

单路视图：d档模式下，只响应前雷达报警信息，前方任一探头检测到障碍物5距离≤50cm时，单路视图由2d视图切换到车头放大视图(3d视图)；r档模式下，只响应后雷达报警信息，后方任一探头检测到障碍物5距离≤50cm时，单路视图由2d视图切换到车尾放大视图(3d视图)。

障碍物5位置与3d视角对应关系如下表所示：

当障碍物5距离不在红色或黄色报警范围内，视图由“全景+3d”视图返回到进入前的“全景+2d”视图；

是否由“全景+2d”视图切换到“全景+3d”视图，此功能可以通过dvd的设置界面进行设置，默认状态为开启。

2)在“3d广角”视图模式下，任一雷达探头检测到障碍物5且落在报警范围内，3d视图融合雷达距离信息，3d视角保持不变(也可随视角转动)。

3)多视图模式下，全景拼接区域需要做雷达融合。其他视图不叠加雷达信息。

4)在“全景+3d”雷达报警视图中，用户无法切换到“全景+2d”单路视图。

5)在“全景+3d”雷达报警视图中，用户可以通过点击“3d广角”按钮切换到“3d广角”视图，该视图下融合雷达障碍物5信息；

在“全景+3d”雷达报警视图中，用户可以滑动车模，查看任意视角的信息。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。