专利名称：车辆的操控辅助设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车零部件领域，更具体地说，涉及车辆的操控辅助 设备。
背景技术：
车辆的可视辅助操控设备得到了越来越多的应用，例如利用后视摄像 头辅助倒车给与驾驶员很大的帮助。
但目前通用的可视辅助操控设备也存在一些缺陷，比如，目前常用的 可视辅助倒车设备会在显示器上提供车辆预测运行轨迹，这些运行轨迹还 会被分成不同的颜色，以提示驾驶员不同的距离。但目前这些预测运行轨 迹是覆盖在所有环境图像的最上层，也就是说，如果在环境图像中出现了 其他的物体，例如障碍物，这些预测运行轨迹直接覆盖在障碍物的影像上。 这就使得这些图像看起来显得很不真实，同时，原先运行轨迹能够起到的 预测距离的作用也被削弱了。因为这些运行轨迹覆盖在图像的最上层，与 障碍物重叠现实，干扰了驾驶员的观察，使得无法进行准确的距离判断。
参考资料1 a是目前常用的可视倒车辅助设备的显示器提供的图像，当 有障碍物(人)从后方经过时，预测的运行轨迹(直线条和横线条)直接 重叠在障碍物的图像上，显得既不真实，又不利于观察距离。
参考资料2b是另一种可视倒车辅助设备的显示器提供的图像，这是提 供"全景"倒车图像的倒车辅助设备。但是问题同样存在，预测运行轨迹 直接覆盖到了边上的障碍物(车辆)上。
实用新型内容
本实用新型的实施例提出一种能够检测障碍物并能根据障碍物调整预 测运行轨迹的操控辅助设备。
根据一个实施例，提出一种车辆的操控辅助设备，该操控辅助设备利用环境采集装置采集环境信号并利用环境呈现装置呈现环境信号。该操控 辅助设备还利用障碍物检测装置检测环境采集装置采集的环境信号中的障 碍物并输出障碍物信号。障碍物检测装置可以采用红外线传感器、雷达传 感器、超声波传感器、或者视频信号采集器来实现。比如，障碍物检测装 置包括视频信号采集器，并利用连续的视频信号帧之间的对应区域的显著 变化或者通过对视频信号帧进行着色并检测色差来检测障碍物。障碍物检 测装置输出的障碍物信号被障碍物区域生成装置用于在环境信号中生成障 碍物区域信号。该障碍物区域信号中包括了障碍物区域的宽度和基线的位 置。环境信号调节装置根据障碍物区域信号调节环境呈现装置呈现的环境 信号。
在一个实施例中，环境信号调节装置呈现车辆预测运动轨迹，为了更 准确地体现预测的运动轨迹，车辆的地面运动轨迹和尾灯高度的运动轨迹 都被呈现。根据具体的应用，环境信号调节装置在障碍物区域中不透明地、 半透明地呈现地面运动轨迹和尾灯高度的运动轨迹，或者不呈现地面运动 轨迹和尾灯高度的运动轨迹。
该操控辅助设备对于环境信号中的障碍物进行检测，并且在检测到障 碍物的区域调整了预测运动轨迹的呈现方式，使得预测的运动轨迹与障碍 物之间具有真实的"遮挡"效果，以便于驾驶员对周边环境和预测的距离 作出准确地判断。
本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附 图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示
相同的特征，其中
图1揭示了根据一实施例的操控辅助设备的结构图2揭示了根据一 实施例的障碍物区域生成装置的结构图3揭示了根据 一 实施例的障碍物区域信号的生成过程示意图4揭示了根据 一 实施例所呈现的预测运动轨迹的示意图5a、 5b和5c揭示了根据一实施例的延伸到障碍物区域的预测运动轨迹的呈现方式。
为了进一步帮助对于本说明书的理解，还提供下述的参考资料，这些 参考资料都是来自于可视辅助倒车设备的显示器的图像，这些图像体现了 该操控辅助设备在呈现预测轨迹方面与现有技术的区别
参考资料1 a是现有的可视倒车辅助设备的显示器提供的图像； 参考资料1 b是使用上述操控辅助设备的显示器提供的图像； 参考资料2a是现有的可视倒车辅助设备的显示器提供的"全景"图像； 参考资料2b是使用上述操控辅助设备的显示器提供的"全景，，图像； 参考资料3a是现有预测轨迹呈现的图像的 一个实例； 参考资料3b是使用上述操控辅助设备呈现的上述实例的预测轨迹的 图像；
参考资料4a是现有预测轨迹呈现的图像的另 一个实例； 参考资料4b是使用上述操控辅助设备呈现的上述实例的预测轨迹的 图像。
具体实施方式
参考图1,揭示了根据一实施例的车辆的操控辅助设备，该操控辅助 设备包括环境采集装置102、环境呈现装置104、障碍物检测装置106、 障碍物区域生成装置108、环境信号调节装置110。
环境采集装置102用于采集环境信号，可以采用现有的摄像头实现。 环境呈现装置104用于呈现环境信号，可以采用现有的显示屏实现。 障碍物检测装置106用于检测环境采集装置采集的环境信号中的障碍 物并输出障碍物信号。障碍物检测装置106检测障碍物方式可以包括多种， 比如，可以采用红外线传感器、雷达传感器、超声波传感器、视频信号采 集器等等。对于驾驶员来说，视频信号最为直观，因此视频信号采集器的 应用越来越广泛。下面的描述以视频信号采集器为例，对于具有视频信号 采集器的障碍物检测装置，可以利用运动检测装置或者色差检测装置。 运动检测装置基于连续的视频信号帧之间的对应区域的显著变化而检测障碍物。运动检测装置的检测原理简单表述如下 首先获取一个帧；
之后为该帧计算理论光学流(theoretical optical flow);
利用理论光学流对上述的帧进行合成，生成一个移位帧(shifted frame);
将移位帧与上述的帧进行比较；
设置一个门限值，逐像素地比较移位帧与上述的帧，将灰度差大于所 述门限值的像素标记为"1",将灰度差小余等于所述门限值的像素标记为 "0";进行该种比较的原理是，如果连续的帧之间有一个区域出现显著的 差别，那么该区域很有可能就是障碍物。为移位帧与原来的帧之间的关系 可以视为连续的帧，因此通过移位帧和原来的帧之间的比较，能够检测出 障碍物。
运动检测装置输出的障碍物信号中，标记的"1"的像素就很有可能是 障碍物，标记为"0"的像素不是障碍物。
色差检测装置基于色差的比较而检测出障碍物。如果使用色差检测装 置，还会配合地使用为视频信号帧着色的着色装置。色差检测装置基于着 色后的视频信号帧检顶1障碍物。
色差检测装置的检测原理简单表述如下
首先由着色装置为视频信号帧进行着色，着色是基于"基色"(ground plan)色彩模型(color model)而进行；
在完成了视频信号帧的着色之后，视频信号帧被着色为基色区域和非 基色区域；
根据预定的门限制对非基色区域进行门限过滤，对于大于该门限值的 区域的像素标记为"1"，对于小于等于该门限值的区域的像素标记为"0"。 非基色区域中大于门限值的部分就很有可能是障碍物。
色差检测装置输出的障碍物信号中，标记的"1"的像素就很有可能是 障碍物，标记为"o"的像素不是障碍物。
于是，无论是利用运动检测装置还是色差检测装置，障碍物检测装置 106输出的障碍物信号中，标记为"1"的像素代表障碍物，而标记为"0"
7的像素代表非障碍物。
在获得了障碍物信号之后，障碍物区域生成装置108根据从障碍物检 测装置106获取的障碍物信号在环境信号中生成障碍物区域信号。参考图 2所示，在一个实施例中，该障碍物区域生成装置108可以包括位图生成 装置202、过滤装置204、宽度检测装置206以及基线检测装置208。
位图生成装置202首先根据障碍物信号，在视频信号帧的基础上生成 位元图像，在位元图像中，上述的障碍物信号中对应所检测的障碍物的区 域的像素都为"1",其余区域的像素为"0"。
过滤装置204对位元图像进行噪声过滤，从位元图像中去除噪声。零 散的、或者小块的"T，区域可能是由噪声形成，因此过滤装置204过滤 掉这些噪声。
宽度检测装置206检测位元图像中检测障碍物区域的宽度，即位元图 像中为"1"的区域的最宽部分的尺寸。
基线检测装置208检测位元图像中检测障碍物区域基线的位置，即位 元图像中为"1"的区域中最低一点的位置。
图3揭示了根据一实施例的障碍物区域信号的生成过程示意图。在图 3中，实线内表示像素为"1"的区域，标记为"1-Region"，代表障碍物。 Width代表障碍物区域的宽度，即像素为"1"的区域中最宽处的尺寸。像 素为"1"的区域中最低点为基线的位置，基线是一条平行于地平线的线， 标记为Foot-Point隱Line。从基线Foot-Point-Line开始,冲艮据宽度Width, 在宽度Width的两侧端点上分别作垂直于基线的垂线，向上延伸到地平线 Horizon-Line的位置，上述线段所围城的区域就是障碍物区域，标记为 "Obstacle-Region"， 障碍物区域生成装置108生成的障碍物区域信号 代表上述的区域。
环境信号调节装置110根据障碍物区域信号调节环境呈现装置104呈 现的环境信号。在一个实施例中，环境信号调节装置110在环境信号的基 础上呈现车辆预测运动轨迹的轨迹呈现装置。目前所使用的可视倒车辅助 设备也能够预测车辆的运动轨迹，但是只提供对于地面移动轨迹的预测。 在实际的应用中，障碍物常常是具有一定的高度的，因此仅提供地面移动轨迹的预测有时不能很好地给驾驶员提供信息，车辆还是有可能在高 一点 的地方发生碰撞。根据一个实施例，轨迹呈现装置可以同时提供两种预测 轨迹， 一种是地面预测运动轨迹，另一种是车辆尾部结构中一特定高度的 预测运动轨迹。比如，可以由地面轨迹呈现装置在环境信号的基础上呈现 地面运动轨迹，由车尾轨迹呈现装置在环境信号的基础上呈现车辆尾部结 构高度运动轨迹。车辆尾部结构高度运动轨迹可以选择车辆尾灯高度的运 动轨迹。图4揭示了根据一实施例所呈现的预测运动轨迹的示意图，在该
实施例中，下方的线条(标记为Ground-Path )是地面运动轨迹的预测， 上方的线条(标记为Tail-Lamp-Path)是高度的运动轨迹的预测。
环境信号调节装置110对于延伸到障碍物区域中的预测运动轨迹提供 如下的几种不同的呈现方式不透明呈现、半透明呈现和真实呈现。
不透明呈现由不透明呈现装置实现，在不透明呈现方式中，预测运行 轨迹将直接覆盖在障碍物区域上，而不进行任何特殊的处理。不透明呈现 方式可以认为与目前使用的呈现方式类似。不透明呈现的示意图参考图5a 所示。
半透明呈现由半透明呈现装置实现，在半透明呈现方式中，预测运行 轨迹在进入到障碍物区域内时，以半透明方式显示，或者可以理解为，以 淡化的方式显示。半透明呈现的示意图参考图5b所示。
真实呈现由真实呈现装置实现，在真实呈现方式中，预测运行轨迹在 进入到障碍物区域内时，不现实，真是呈现方式中，障碍物会起到"遮挡" 预测运行轨迹的效果。真实呈现的示意图参考图5c所示。
需要理解的是，环境信号调节装置110可以同时包括不透明呈现装置、 半透明呈现装置和真实呈现装置，或者环境信号调节装置110可以包括一 个能够分别实现不透明呈现、半透明呈现和真实呈现功能的装置。
如果采用半透明呈现和真实呈现的效果，就能够使得预测的运动轨迹 与障碍物之间具有真实的"遮挡"效果，使得驾驶员能够对周边环境和预 测的距离作出准确地判断。
参考资料1a、 1b、 2a、 2b、 3a、 3b、 4a、 4b示出了传统的预测运动 轨迹和采用上述方案的预测运动轨迹呈现方式上的区别。总结而言，上述的操控辅助设备对于环境信号中的障碍物进行检测， 并且在检测到障碍物的区域调整了预测运动轨迹的呈现方式，使得预测的 运动轨迹与障碍物之间具有真实的"遮挡"效果，以便于驾驶员对周边环 境和预测的距离作出准确地判断。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型 的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上 述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实 施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求1.一种车辆的操控辅助设备，包括采集环境信号的环境采集装置和呈现环境信号的环境呈现装置，其特征在于，还包括检测环境采集装置采集的环境信号中的障碍物并输出障碍物信号的障碍物检测装置；根据从障碍物检测装置获取的障碍物信号在所述环境信号中生成障碍物区域信号的障碍物区域生成装置；根据障碍物区域信号调节所述环境呈现装置呈现的环境信号的环境信号调节装置。
2. 如权利要求1所述的操控辅助设备，其特征在于，所述障碍物检测 装置包括红外线传感器、雷达传感器、超声波传感器、视频信号采集器的 其中之一。
3. 如权利要求2所述的操控辅助设备，其特征在于，所述障碍物检测 装置包括视频信号采集器，其中，该障碍物检测装置还包括基于连续的视频信号帧之间的对应区域的显 著变化而检测障碍物的运动检测装置；或者，该障碍物检测装置还包括为视频信号帧着色的着色装置、以及基于着 色后的视频信号帧检测所述障碍物的色差检测装置。
4，如权利要求1所述的操控辅助设备，其特征在于，所述障碍物区域 生成装置包括根据所述障碍物信号生成位元图像的位图生成装置； 从位元图像中去除噪声的过滤装置；根据所述障碍物信号在所述位元图像中检测障碍物区域宽度的宽度检 测装置；根据所述障碍物信号在所述位元图像中检测障碍物区域基线的基线检测装置。
5. 如权利要求1所述的操控辅助设备，其特征在于，所述环境信号调节装置包括在所述环境信号的基础上呈现车辆预测运动轨迹的轨迹呈现装 置。
6. 如权利要求5所述的操控辅助设备，其特征在于，所述轨迹呈现装 置包括在所述环境信号的基础上呈现地面运动轨迹的地面轨迹呈现装置； 在所述环境信号的基础上呈现车辆尾部结构高度运动轨迹的车尾轨迹 呈现装置。
7. 如权利要求5所述的操控辅助设备，其特征在于，车尾轨迹呈现装 置呈现车辆尾灯高度的运动轨迹。
8. 如权利要求5-7中任一项所述的操控辅助设备，其特征在于，所述 环境信号调节装置还包括根据障碍物区域信号在障碍物区域不透明呈现车辆预测运动轨迹的不 透明呈现装置。
9. 如权利要求5-7中任一项所述的操控辅助设备，其特征在于，所述环境信号调节装置还包括根据障碍物区域信号在障碍物区域半透明呈现车辆预测运动轨迹的半透明呈现装置。
10. 如权利要求5-7中任一项所述的操控辅助设备，其特征在于，所 述环境信号调节装置还包括根据障碍物区域信号在障碍物区域不呈现车辆预测运动轨迹的真实呈 现装置。
专利摘要本实用新型的实施例揭示了一种车辆的操控辅助设备，该操控辅助设备利用环境采集装置采集环境信号并利用环境呈现装置呈现环境信号。该操控辅助设备还利用障碍物检测装置检测环境采集装置采集的环境信号中的障碍物并输出障碍物信号。障碍物检测装置可以包括红外线传感器、雷达传感器、超声波传感器、视频信号采集器的其中之一。障碍物检测装置输出的障碍物信号被障碍物区域生成装置用于在环境信号中生成障碍物区域信号。该障碍物区域信号中包括了障碍物区域的宽度和基线的位置。环境信号调节装置根据障碍物区域信号调节环境呈现装置呈现的环境信号。
文档编号G05D1/02GK201402413SQ20092000822
公开日2010年2月10日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者冲 孙, 冉 李, 马光林, 黄汉知 申请人:德尔福技术有限公司