專利名稱：車輛倒車輔助裝置以及車輛倒車輔助方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在車輛進(jìn)行倒車操作時(shí)用來輔助操作者的裝置和方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)要把車輛側(cè)上的耦合裝置連接到掛車的耦合裝置上時(shí)，相關(guān)技術(shù)中有一種車輛倒車輔助裝置，它可以在車輛的車后圖像上顯示一條帶有距離標(biāo)記的導(dǎo)引線，所述的距離標(biāo)記對(duì)應(yīng)了到掛車耦合裝置或類似裝置的距離(參見日本公開專利No.2002-359839)。該裝置會(huì)先攝取車輛的車后圖像，測(cè)量到掛車的距離，然后將穿過車輛寬度中心的中線相對(duì)于車輛向后延長(zhǎng)，就產(chǎn)生了所述導(dǎo)引線。

發(fā)明內(nèi)容
在上述的相關(guān)技術(shù)的車輛倒車輔助裝置中，只要在車輛后面發(fā)現(xiàn)一個(gè)障礙物，不管它是不是掛車的耦合裝置或者類似裝置，這些倒車輔助裝置都會(huì)在車后圖像上繪制相關(guān)的線。這樣的結(jié)果就是，即使當(dāng)掛車這樣的連接目標(biāo)車輛并不處于主體車輛的后面，也就是說不需要顯示導(dǎo)引線來輔助車輛的耦合操作，導(dǎo)引線也會(huì)被顯示在車輛的車后圖像上。在這樣的情況下，操作者會(huì)發(fā)現(xiàn)這些多余的線分散了他們的注意力。
根據(jù)本發(fā)明的車輛倒車輔助裝置會(huì)判斷連接目標(biāo)車輛是否存在于主體車輛的后面，且只有在發(fā)現(xiàn)存在連接目標(biāo)車輛的情況下才會(huì)在主體車輛車后圖像上加上導(dǎo)引線。
根據(jù)本發(fā)明的車輛倒車輔助裝置包括一個(gè)用來拍攝主體車輛的車后圖像的圖像攝取裝置，一個(gè)判斷裝置，該判斷裝置會(huì)根據(jù)所拍攝的圖像來判斷將要與主體車輛相連接的連接目標(biāo)車輛是否存在于主體車輛的后面，一個(gè)畫圖裝置，當(dāng)判斷裝置判斷出將要與主體車輛連接的連接目標(biāo)車輛是存在的時(shí)候，該畫圖裝置會(huì)在攝像裝置所拍攝的主體車輛的車后圖像上沿著主體車輛的耦合裝置向后畫一條導(dǎo)引線，以及一個(gè)顯示了主體車輛車后圖像以及加在其上的導(dǎo)引線的顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)車輛倒車輔助方法會(huì)拍攝主體車輛的車后圖像，根據(jù)所拍攝的圖像來判斷將要與主體車輛相連接的連接目標(biāo)車輛是否存在于主體車輛的后面。接著，當(dāng)判斷出將要與主體車輛連接的連接目標(biāo)車輛是存在的時(shí)候，在主體車輛的車后圖像上沿著主體車輛的耦合裝置向后畫一條導(dǎo)引線，然后顯示主體車輛車后圖像以及加在其上的導(dǎo)引線。


圖1表示了裝有一個(gè)實(shí)施例中的車輛倒車輔助裝置的車倆，以及一輛連接目標(biāo)車輛；圖2表示了該實(shí)施例中的車輛倒車輔助裝置所采用的結(jié)構(gòu)；圖3表示了掛車登記中斷程序的流程圖；圖4是掛車耦合裝置一邊的前視圖；圖5A表示了拖掛樣式模板的一個(gè)例子，圖5B表示了具有不同形狀的拖掛樣式模板的例子，圖5C表示了一個(gè)印有內(nèi)部圖樣的識(shí)別標(biāo)記；圖6是具有識(shí)別標(biāo)記的掛車耦合裝置一邊的前視圖；圖7表示了根據(jù)本實(shí)施例的車輛倒車輔助控制程序來執(zhí)行的車輛倒車輔助操作的流程圖；圖8A表示了主體車輛與相距7米的掛車之間的位置關(guān)系，圖8B表示了攝像頭所拍攝的對(duì)應(yīng)的圖像；圖9A表示了主體車輛與相距5米的掛車之間的位置關(guān)系，圖9B表示了攝像頭所拍攝的對(duì)應(yīng)的圖像；圖10A表示了主體車輛與相距3米的掛車之間的位置關(guān)系，圖10B表示了攝像頭所拍攝的對(duì)應(yīng)的圖像；圖11表示了當(dāng)掛車不是位于主體車輛正后方時(shí)主體車輛與掛車之間的位置關(guān)系；圖12所示的例子表示了加到攝像圖像上的掛車連接導(dǎo)引線、轉(zhuǎn)向指引線以及估計(jì)行駛路線；以及圖13所表示的攝像圖像中，圖12中的轉(zhuǎn)向指引線與估計(jì)行駛路線是重合在一起的。
具體實(shí)施例方式
圖1表示了裝有實(shí)施例中的車輛倒車輔助系統(tǒng)的車輛以及一部連接目標(biāo)車輛。裝在車輛1后部的一個(gè)CCD攝像頭2會(huì)攝取車輛的后視圖像。為了掌握車輛后部的一個(gè)較寬的范圍，該CCD攝像頭2包括了一個(gè)廣角(水平120°或更大)攝像鏡頭。需要注意的是，除了CCD攝像頭以外，攝像頭2還可以是一個(gè)CMOS攝像頭。
一個(gè)耦合裝置(這以后將被稱為車輛拖掛裝置)3被安裝在車輛1后部的中央。該車輛拖掛裝置3與掛車(例如旅行掛車)4的拖掛裝置(這以后將被稱為掛車拖掛裝置)5連接在一起。
圖2表示了該實(shí)施例的車輛倒車輔助裝置所使用的結(jié)構(gòu)。上述CCD攝像頭2所拍攝的車輛后面的圖像CS被輸入到圖像處理控制裝置6。該圖像處理控制裝置6會(huì)對(duì)攝像圖像CS作多種類型的圖像處理，并且還會(huì)通過在攝像圖像CS和下面將要詳述的導(dǎo)航圖像之間實(shí)現(xiàn)切換來輸出圖像VS。在安裝于車輛儀表板或其它類似部分的顯示器7中，來自圖像處理裝置6的圖像VS會(huì)被顯示出來。連接到圖像處理控制裝置6上的還有一個(gè)導(dǎo)航裝置8、一個(gè)反向開關(guān)9、一個(gè)轉(zhuǎn)向角度傳感器10、一個(gè)車輛速度傳感器11、一個(gè)設(shè)定開關(guān)12以及類似的裝置。
所述導(dǎo)航裝置8包括一個(gè)檢測(cè)車輛當(dāng)前位置的GPS接收器以及一個(gè)存有道路地圖的存儲(chǔ)裝置，并且還會(huì)輸出一個(gè)指示了車輛在道路地圖上當(dāng)前位置的導(dǎo)航圖像NS。所述反向開關(guān)9會(huì)檢測(cè)出傳動(dòng)裝置(沒有示出)被換成倒檔的情況。所述轉(zhuǎn)向角度傳感器10檢測(cè)了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向角。所述車輛速度傳感器11會(huì)在車輛每行使一定距離的時(shí)候產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，然后根據(jù)產(chǎn)生脈沖信號(hào)之間的間隔來檢測(cè)車輛速度，同時(shí)通過對(duì)信號(hào)脈沖的計(jì)數(shù)來檢測(cè)車輛行駛的距離。所述設(shè)定開關(guān)12被用來登記一個(gè)掛車拖掛樣式模板，選擇登記區(qū)域以及類似的內(nèi)容。
下面將要解釋圖像處理裝置6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖像處理裝置6包括一個(gè)圖像輸入/輸出單元6a、一個(gè)圖像處理器6b、一個(gè)圖像存儲(chǔ)器6c、一個(gè)程序存儲(chǔ)器6d、一個(gè)CPU 6e、一個(gè)I/O單元6f、一個(gè)圖像切換單元6g以及類似的其它裝置。圖像輸入/輸出單元6a所進(jìn)行的處理是為了將模擬形式的攝像圖像CS通過解碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像CS，以及為了將所處理的數(shù)字圖像CS編碼來重新轉(zhuǎn)換成原先的模擬圖像CS。圖像處理器6b是一個(gè)專用的圖像處理器，它所執(zhí)行的高速圖像處理包括在像素水平上對(duì)數(shù)字?jǐn)z像圖像CS的算術(shù)操作、邏輯操作、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換操作、濾波處理以及幾何轉(zhuǎn)換。
所述圖像存儲(chǔ)器6c被用來存儲(chǔ)原始輸入圖像，同時(shí)也在圖像處理的過程中被作為工作存儲(chǔ)器，在所述圖像存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有以獨(dú)立幀為單元的多組圖像數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中的車輛倒車輔助控制程序被記錄在程序存儲(chǔ)器6d中。在本實(shí)施例中，CPU 6e是一個(gè)執(zhí)行車輛倒車輔助處理的微型計(jì)算機(jī)。I/O單元6f是一個(gè)接口，向它輸入的信號(hào)來自反向開關(guān)9、轉(zhuǎn)向角度傳感器10、車輛速度傳感器11以及設(shè)定開關(guān)12。圖像切換單元6g將通過在攝像圖像CS和導(dǎo)航圖像NS之間進(jìn)行切換所獲得的圖像作為輸出圖像VS輸出到顯示器7上。
現(xiàn)在將要描述在裝置中將對(duì)應(yīng)于連接目標(biāo)車輛的圖像樣式進(jìn)行登記的操作。圖3表示了掛車登記中斷過程。當(dāng)通過設(shè)定開關(guān)進(jìn)行圖像樣式登記操作時(shí)，一個(gè)中斷會(huì)被送到CPU 6e，然后CPU 6e就會(huì)對(duì)此做出響應(yīng)，執(zhí)行圖3中所示的中斷過程。
在步驟S201中會(huì)判斷車輛速度傳感器11所檢測(cè)到的車速是否等于或小于一個(gè)預(yù)設(shè)的值，也就是判斷車輛是否處于停止的狀態(tài)，這里所述的預(yù)設(shè)值被設(shè)成接近0。由于在車輛行駛的過程中難以獲得用于圖像樣式登記的理想掛車圖像，所以該操作會(huì)在車輛被認(rèn)為正在行駛的時(shí)候一直處于準(zhǔn)備狀態(tài)，直到確認(rèn)車輛進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)為止。一旦判斷出車輛是處于停止?fàn)顟B(tài)，操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S202。在步驟S202中，攝像頭2所拍攝的車后部分的圖像會(huì)被顯示在顯示器7上。
在緊隨步驟S202的S203中，攝像圖像CS會(huì)被數(shù)字化，該數(shù)字圖像會(huì)被輸入到圖像處理控制裝置6中。需要注意的是，在攝像頭拍攝圖像之前，操作者會(huì)將車輛1停止，以使得掛車4處于主體車輛后面一個(gè)預(yù)定的距離，例如5米，從而就可以確保拍攝到掛車4上裝有掛車拖掛系統(tǒng)5的一邊。
接著，操作者會(huì)在監(jiān)視顯示在顯示器7上的掛車圖像時(shí)，通過操作設(shè)定開關(guān)12來設(shè)定一個(gè)矩形區(qū)域Rt(圖4中包含在虛線以內(nèi)的部分)，該區(qū)域包括了作為拖掛樣式登記區(qū)域的掛車拖掛裝置5。在緊隨步驟S203的步驟S204中，通過設(shè)定開關(guān)12所選擇的矩形區(qū)域被輸入，且被設(shè)定為拖掛樣式登記區(qū)域。在緊隨步驟S204的步驟S205中，所選擇區(qū)域Rt中的圖像被存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器6c中，且被作為掛車4的拖掛樣式的模板圖像而登記。
圖5A表示了拖掛樣式模板圖像的一個(gè)例子。模板圖像是一個(gè)具有像素單元分辨率的密度可變圖樣，該圖樣是圍繞著掛車拖掛裝置5的一個(gè)矩形，所述矩形從圖像的起始點(diǎn)(Xs，Ys)一直延伸到終點(diǎn)(Xe，Ye)。該矩形區(qū)域的大小是根據(jù)掛車拖掛裝置5被投影到圖像的高度，也就是根據(jù)攝像頭2到掛車拖掛裝置5的距離來確定的，所述矩形區(qū)域在水平方向上包括X1個(gè)像素，在豎直方向上包括Y1個(gè)像素。例如，圖5A中的模板圖像就是當(dāng)距離為5米時(shí)所拍攝的圖像。
圖5B中的例子表示了具有不同形狀的掛車拖掛裝置5的模板圖像。其中的矩形區(qū)域在水平方向包括X2個(gè)像素，在豎直方向包括Y2個(gè)像素。盡管攝像頭2到掛車拖掛裝置5的距離與圖5A中的相同，但圖像中矩形區(qū)域Rt的大小還是會(huì)被調(diào)整以達(dá)到與掛車拖掛裝置5以及周圍區(qū)域相一致。
在圖3的步驟S206中會(huì)執(zhí)行一個(gè)確認(rèn)操作以確定是否要登記其它的拖掛樣式。如果已經(jīng)通過設(shè)定開關(guān)12執(zhí)行了登記操作，那么就會(huì)認(rèn)為會(huì)有另一個(gè)拖掛樣式會(huì)被登記，從而操作就會(huì)回到步驟S201來重復(fù)執(zhí)行上述的過程。另一方面，如果登記操作還沒有被執(zhí)行，那么就認(rèn)為沒有拖掛樣式要被登記，從而操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S207。
這種情況下登記的其它拖掛樣式可以是沿著對(duì)角方向?qū)ν惠v掛車4的拖掛裝置5所拍攝得到的多個(gè)樣式中的任何一個(gè)，而不是能夠連接到車輛1上的其它掛車4的掛車拖掛裝置。如果登記了其它掛車的拖掛樣式，那么該車輛就可以被連接到不同類型的掛車上，而如果登記的是從對(duì)角方向所拍攝的同一掛車拖掛裝置的另一樣式，那么即使當(dāng)車輛1和掛車4之間在連接操作之前的位置關(guān)系發(fā)生偏離，掛車4的存在也會(huì)以更高的可靠性而得到確認(rèn)。
如果不需要登記更多的拖掛樣式，那么掛車登記標(biāo)記就會(huì)被設(shè)定，掛車登記中斷就會(huì)在操作執(zhí)行返回之前的S207被終止。
需要注意的是，盡管上述模板圖像登記中所登記的是掛車拖掛裝置5的圖像，但也還可以登記除了拖掛樣式圖像以外的圖像。例如，如圖6所示的印有內(nèi)部圖樣的識(shí)別標(biāo)記20可以被安裝在掛車4上，那么被登記成模板區(qū)域Rt的矩形就可以是從起始點(diǎn)(Xs，Ys)到終點(diǎn)(Xe，Ye)且包含水平方向上的X3個(gè)像素和豎直方向上的Y3個(gè)像素(見圖5C)的這樣一個(gè)范圍。在這種情況下，識(shí)別標(biāo)記20必須被放置在掛車拖掛裝置5正上方的一個(gè)附近的位置上。由于使用識(shí)別標(biāo)記可以使得所登記的模板圖像極其明顯，所以對(duì)掛車4存在性進(jìn)行確認(rèn)的可靠性就進(jìn)一步得到了提高，這將在下文中詳細(xì)講述。
下面將要解釋在本實(shí)施例中所執(zhí)行的車輛倒車輔助操作。圖7表示了對(duì)應(yīng)于本實(shí)施例中所使用的車輛倒車輔助控制程序來執(zhí)行的過程的流程圖。一旦車輛1的點(diǎn)火開關(guān)(沒有示出)被開啟，圖像處理控制裝置6中的CPU 6e就會(huì)開始執(zhí)行該控制程序。
在步驟S101中，圖像切換單元6g會(huì)選擇導(dǎo)航裝置8處所產(chǎn)生的路標(biāo)(roadmap)圖像，然后該被選的圖像會(huì)被顯示在顯示器7上。在緊隨S101的步驟S102中，程序會(huì)根據(jù)反向開關(guān)9所輸入的信號(hào)來判斷傳動(dòng)裝置(沒有示出)是否被設(shè)定在倒檔。如果發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)裝置沒有處在倒檔，那么該操作就會(huì)假設(shè)傳動(dòng)裝置被設(shè)定在駕駛(D)檔或停車(P)檔，從而返回到步驟S101來連續(xù)顯示導(dǎo)航圖像NS。另一方面，如果發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)裝置是處在倒檔位置，那么操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S103。
在步驟S103中，圖像切換單元6g會(huì)實(shí)現(xiàn)從導(dǎo)航圖像NS到攝像圖像CS的切換，從而車后區(qū)域的圖像會(huì)被顯示在顯示器7上。在緊隨S103的步驟S104中，程序會(huì)判斷是否已經(jīng)設(shè)定了掛車登記標(biāo)記，也就是說掛車4的拖掛樣式是否已經(jīng)被作為一個(gè)模板圖像而被登記。如果發(fā)現(xiàn)還沒有設(shè)定掛車登記標(biāo)記，那么操作就會(huì)回到步驟S102來重復(fù)上述過程。另一方面，如果發(fā)現(xiàn)已經(jīng)設(shè)定了掛車登記標(biāo)記，那么操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S105。
在步驟S105中，圖像輸入/輸出單元6a會(huì)將攝像圖像CS轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，然后該數(shù)字圖像會(huì)被存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器6c中。在緊隨S105的步驟S106中，程序會(huì)為存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器6c中的攝像圖像CS進(jìn)行模板匹配，從而在攝像圖像CS中發(fā)現(xiàn)掛車拖掛樣式。
現(xiàn)在將詳細(xì)講述模板匹配過程。如上所述，組成模板圖像的是一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)的像素所組成的密度可變的圖樣，所述矩形包括掛車拖掛裝置5或者識(shí)別標(biāo)記20(見圖5A-5C)。通過模板匹配處理，攝像圖像數(shù)據(jù)會(huì)被搜索以發(fā)現(xiàn)一個(gè)能夠與模板圖像實(shí)現(xiàn)很高的相關(guān)值的區(qū)域。例如，如果模板圖像是在5米遠(yuǎn)的距離拍攝的，那么當(dāng)掛車4的距離為5米時(shí)，攝像圖像中就一定會(huì)存在一個(gè)與模板圖像具有基本相同的尺寸和基本相同樣式的區(qū)域，該區(qū)域可以在模板匹配過程中達(dá)到最大相關(guān)值。在這種情況下，掛車4被判斷處在5米遠(yuǎn)的地方。
在緊隨步驟S106的S107中，程序會(huì)通過模板匹配過程來判斷是否已經(jīng)檢測(cè)到拖掛樣式。如圖8A所示，如果沒有檢測(cè)到拖掛樣式，那么就會(huì)認(rèn)為要么不存在掛車4，要么掛車4的距離還很遠(yuǎn)，然后操作就會(huì)返回到步驟S102來反復(fù)執(zhí)行上述過程。圖8B表示了當(dāng)掛車4處于7米遠(yuǎn)的位置時(shí)所拍攝的攝像圖像CS。
另一方面，如果已經(jīng)檢測(cè)到一個(gè)拖掛樣式，那么就說明車輛1與掛車4之間的位置關(guān)系就是圖9A中所描述的情況，也就是說具有登記的拖掛樣式的一輛掛車4正位于車輛1后面5米遠(yuǎn)的地方。如果在步驟S107已經(jīng)檢測(cè)到拖掛樣式，那么操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S108。
在步驟S108中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)如圖9B所示的掛車連接導(dǎo)引線30，該導(dǎo)引線從安裝在車輛1后面的拖掛裝置3直接向后延伸等同于5米的距離，并且，這樣所產(chǎn)生的掛車連接導(dǎo)引線30會(huì)在顯示器7中的攝像圖像CS上表示出來。需要注意的是，可以通過已知的全局坐標(biāo)系統(tǒng)與攝像坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系來將道路表面的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像表面的坐標(biāo)。一旦該導(dǎo)引線30被疊加到了攝像圖像CS上，操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S109。
在步驟S109中，程序會(huì)判斷掛車拖掛裝置5是否是在車輛1的正后方。實(shí)現(xiàn)這一判斷的方法在于確認(rèn)掛車拖掛裝置5或者位于掛車拖掛裝置5正上方附近的識(shí)別標(biāo)志20是否處于攝像圖像CS的中心。如果確認(rèn)掛車拖掛裝置5是處在車輛1的正后方，那么操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S110。
在步驟S110中，程序會(huì)暫停顯示下文將要詳述的轉(zhuǎn)向指引線和估計(jì)的行駛路線。在緊跟步驟S110的步驟S111中，程序會(huì)判斷由車輛速度傳感器11所探測(cè)的行駛距離是否等于一個(gè)預(yù)設(shè)的值。如果檢測(cè)出的行駛距離已經(jīng)等于預(yù)設(shè)值，那么操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S112，而如果檢測(cè)出的距離還不等于預(yù)設(shè)值，那么操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S113。
在步驟S112中顯示了一條縮短的掛車連接導(dǎo)引線30。例如，讓我們假設(shè)車輛已經(jīng)從檢測(cè)到掛車4的地點(diǎn)移動(dòng)了2米，所以如圖10A所示，車輛1到掛車4的距離就被減小到3米(＝5米-2米)。在這種情況下，掛車連接導(dǎo)引線30就會(huì)被縮短到與3米距離所等價(jià)的長(zhǎng)度，該縮短的掛車連接導(dǎo)引線會(huì)如圖10B所示被加到攝像圖像CS上。一旦該縮短的導(dǎo)引線30被顯示出來，操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S113。
在步驟S113中，程序會(huì)根據(jù)通過反向開關(guān)9所輸入的信號(hào)來判斷傳動(dòng)裝置是否處于倒檔的位置。如果檢測(cè)出傳動(dòng)裝置是出于倒檔位置，那么操作就會(huì)返回到步驟S109，而如果檢測(cè)出傳動(dòng)裝置不是出于倒檔位置，那么操作就會(huì)返回到步驟S101，并且，在這兩種情況下都會(huì)重復(fù)的執(zhí)行上述的過程。
接下來將要描述的是當(dāng)步驟S109發(fā)現(xiàn)車輛1的正后方?jīng)]有掛車拖掛裝置5時(shí)的過程。例如，如果車輛1和掛車4之間的位置關(guān)系是圖11所示的情況，那么掛車拖掛裝置5就不是位于車輛1的正后方。在這種情況下，車輛1就不能通過直線倒車來與掛車4實(shí)現(xiàn)連接，也就是說車輛1需要邊轉(zhuǎn)向邊倒車。
當(dāng)操作在步驟S109作出否定判斷后，操作會(huì)進(jìn)行到步驟S114，在S114中，程序會(huì)計(jì)算出車輛1所需要轉(zhuǎn)過的角度θ，該角度θ是車輛1到掛車拖掛裝置5所需要轉(zhuǎn)過的與車輛1正后方方向所成角度。需要注意的是，下文中將會(huì)詳細(xì)講述一種可以被用來計(jì)算車輛正后方方方向與掛車拖掛裝置5所成角度θ的方法。
在步驟S115中會(huì)產(chǎn)生一條轉(zhuǎn)向指引線31和一條估計(jì)的行駛路線32，如圖12所示，這些線會(huì)與前面所述的掛車連接導(dǎo)引線30一起被加到攝像圖像CS上。所述轉(zhuǎn)向指引線31表示了車輛在道路上按步驟S114所計(jì)算的轉(zhuǎn)向角θ來進(jìn)行倒車的軌跡，所述估計(jì)行駛路線32表示了車輛在道路上按照當(dāng)前轉(zhuǎn)向角將會(huì)行駛的軌跡。在掛車連接導(dǎo)引線30、轉(zhuǎn)向指引線31和估計(jì)行駛路線32都被顯示在顯示器7上之后，操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S111。
在步驟S111中，程序會(huì)判斷車輛速度傳感器11所探測(cè)的行駛距離是否等于一個(gè)預(yù)設(shè)的值。如果檢測(cè)出的行駛距離等于預(yù)設(shè)的值，那么操作就會(huì)進(jìn)行到步驟S112來顯示一個(gè)與掛車拖掛裝置5的距離相對(duì)應(yīng)的縮短了的掛車連接導(dǎo)引線30。此時(shí)，轉(zhuǎn)向指引線31以及估計(jì)行駛線路32的長(zhǎng)度也會(huì)對(duì)應(yīng)拖車拖掛裝置5的距離而減小。
現(xiàn)在將要描述用來計(jì)算角度θ的方法，該角度是車輛正后方方向與掛車拖掛裝置5的方向之間所形成的夾角。當(dāng)掛車拖掛裝置5在圖像中被檢測(cè)出來時(shí)，拖掛裝置5在圖像平面上的坐標(biāo)(u，v)就會(huì)被確定。我們用Hc來代表攝像頭2的安裝高度，用φ來代表攝像頭2的光軸與道路表面所形成的角度(俯視角)，全局坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Z)與攝像坐標(biāo)系統(tǒng)(x，y，z)之間的關(guān)系就可以是如下形式。
y＝Z·sinφ+(Y-Hc)·cosφ(1)z＝Z·sinφ-(Y-Hc)·sinφ(2)在上述的表達(dá)式中，X代表了在車輛寬度方向上的坐標(biāo)軸，Y代表了與道路垂直的、在車輛高度方向上的坐標(biāo)軸，而Z代表了在車輛長(zhǎng)度方向上的坐標(biāo)軸。此外，x代表了攝像頭2水平面方向上的坐標(biāo)軸，y代表了攝像頭2垂直面方向上的坐標(biāo)軸，而z代表了攝像頭2的光軸方向上的坐標(biāo)軸。
此外，我們用f來代表攝像頭2的焦距，那么設(shè)想平面(圖像攝取平面)坐標(biāo)系統(tǒng)(u，v)與攝像坐標(biāo)系統(tǒng)(x，y，z)之間的關(guān)系就如下面的(3)和(4)所示。
u＝f·x/z(3)v＝f·y/z(4)從表達(dá)式(3)和(4)可以看出，當(dāng)X＝x時(shí)，圖像平面的水平坐標(biāo)u上所投影的圖像對(duì)應(yīng)道路表面上的一個(gè)位置，該位置與目標(biāo)車輛位置在水平方向上的距離為X＝u/f·(Zt cosφ-(Yt-Hc)sinφ)(5)在上述的表達(dá)式中，Yt表示了從道路表面測(cè)量的掛車拖掛裝置5的高度，Zt表示了通過模板匹配而測(cè)得的到掛車拖掛裝置5的距離。
根據(jù)表達(dá)式(1)、(2)以及(4)，圖像平面上的豎直坐標(biāo)v可以用(6)來表示。
v＝f·(Z sinφ+(Yt-Hc)cosφ)/(Zt cosφ-(Yt-Hc)sinφ)(6)通過修改表達(dá)式(6)，掛車拖掛裝置5的高度Yt可以用(7)來表示。
Yt＝((v/f·Zt+Hc)cosφ+(v/f·Hc-Zt)sinφ)/(cosφ+v/f·sinφ)(7)這樣，通過將表達(dá)式(7)代入表達(dá)式(5)，掛車拖掛裝置5的水平位置X就可以被計(jì)算出來。一旦確定了水平位置X，車輛1正后方方向與掛車拖掛裝置5的方向所成的角度θ就可以用表達(dá)式(8)來計(jì)算。
θ＝tan-1(X/Zt)(8)既然我們可以通過車輛的參數(shù)來唯一的計(jì)算出車輛的轉(zhuǎn)向角θ與轉(zhuǎn)向弧度之間的關(guān)系，所以車輛1沿著方向θ所要轉(zhuǎn)過的量也可以被確定出來。在圖13所表示的情形中，估計(jì)行駛路線32與轉(zhuǎn)向指引線31是一致的，這里只顯示了轉(zhuǎn)向指引線31。操作者(駕駛員)可以通過操作方向盤將估計(jì)行駛路線32與轉(zhuǎn)向指引線31對(duì)齊，從而將車輛盡可能的與掛車拖掛裝置5相靠近。
下面將要總結(jié)本實(shí)施例中車輛倒車輔助裝置所執(zhí)行的過程。首先會(huì)預(yù)先存儲(chǔ)攝像頭2所拍攝的一個(gè)連接目標(biāo)掛車4的拖掛裝置5到主體車輛的模板圖像，或者存儲(chǔ)一個(gè)攝像頭2所拍攝的位于拖掛裝置正上方附近位置上的識(shí)別標(biāo)記20，然后就會(huì)判斷攝像頭2所拍攝的主體車輛后面的圖像是否包括了與模板圖像相匹配的一個(gè)圖像區(qū)域。如果檢測(cè)出該圖像包括與模板圖像相匹配的一個(gè)區(qū)域，那么就會(huì)在所顯示的主體車后圖像上加上一條從主體車輛1的拖掛裝置5向正后方延伸的掛車連接導(dǎo)引線30。這樣，該導(dǎo)引線30就只會(huì)在主體車輛1后面存在連接目標(biāo)掛車4的情況下才會(huì)被顯示出來。也就是說，由于在沒有連接目標(biāo)掛車4的情況下就不會(huì)顯示任何導(dǎo)引線30，所以駕駛員就不會(huì)被顯示器上不必要的線所分散精力。
此外，該車輛倒車輔助裝置還會(huì)對(duì)應(yīng)于確認(rèn)了一個(gè)圖像區(qū)域與模板區(qū)域匹配之后車輛所行駛的距離，來顯示一條縮短掛車連接導(dǎo)引線30，所以操作者就不會(huì)被一條不必要的長(zhǎng)的導(dǎo)引線30所分散精力。
此外，本實(shí)施例中的車輛倒車輔助裝置計(jì)算了連接目標(biāo)掛車4上的拖掛裝置5或者位于拖掛裝置5正上方附近位置的識(shí)別標(biāo)記20的方向與主體車輛1正后方方向所成的角度θ，根據(jù)所計(jì)算的方向θ產(chǎn)生轉(zhuǎn)向指引線31，以及將轉(zhuǎn)向指引線31顯示在主體車輛的車后圖像上。這樣的結(jié)果就在于，即使掛車拖掛裝置5現(xiàn)在沒有處于主體車輛1的正后方，操作者也可以知道主體車輛1到掛車拖掛裝置1所需要轉(zhuǎn)過的量，從而主體車輛1可以被準(zhǔn)確而輕易的連接到掛車4上。
本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例。例如，掛車連接導(dǎo)引線30、轉(zhuǎn)向指引線31以及估計(jì)行駛線32可以被顯示成用來強(qiáng)調(diào)的紅色、或點(diǎn)線、虛線(chain line)或粗線，從而提高它們的可視性。
盡管在上述的描述中，掛車拖掛裝置5的高度是基于圖像平面的坐標(biāo)來計(jì)算的，但該掛車拖掛裝置5的高度也可以在模板登記的過程中通過設(shè)定開關(guān)12來直接輸入。在這種情況下，用來計(jì)算掛車拖掛裝置5的高度的過程就可以被省略。
此外，盡管在上述的例子中是通過顯示導(dǎo)引線來將車輛導(dǎo)引到掛車4的，但車輛所需要轉(zhuǎn)向的量還可以通過其它方式來確定，例如通過音頻信息。在這種情況下，主體車輛1也可以被準(zhǔn)確且輕易的連接到掛車4上。
下面所述的具有優(yōu)先權(quán)的申請(qǐng)的公開在這里被作為參考2003年10月2日提交的日本專利申請(qǐng)No.2003-344708。
權(quán)利要求
1.一個(gè)車輛倒車輔助裝置包括一個(gè)用來拍攝主體車輛的車后圖像的圖像攝取裝置；一個(gè)判斷裝置，該判斷裝置會(huì)根據(jù)圖像攝取裝置所拍攝的圖像來判斷將要與主體車輛相連接的連接目標(biāo)車輛是否存在于主體車輛的后面；一個(gè)畫圖裝置，當(dāng)判斷裝置判斷出將要與主體車輛連接的連接目標(biāo)車輛存在的時(shí)候，該畫圖裝置會(huì)在攝像裝置所拍攝的主體車輛的車后圖像上沿著主體車輛的耦合裝置向后畫一條導(dǎo)引線；以及一個(gè)顯示了主體車輛車后圖像以及加在其上的導(dǎo)引線的顯示裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一個(gè)車輛倒車輔助裝置，還包括一個(gè)存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)連接目標(biāo)車輛上的一個(gè)耦合裝置圖像和靠近耦合裝置的一個(gè)識(shí)別標(biāo)記圖像中的至少一個(gè)，所述耦合裝置圖像與識(shí)別標(biāo)記圖像是事先由圖像攝取裝置作為模板圖像來拍攝的，其中如果圖像攝取裝置所拍攝的圖像包括了與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的模板相匹配的一部分，那么判斷裝置就會(huì)認(rèn)為將要與主體車輛相連接的連接目標(biāo)車輛正處于主體車輛的后面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛倒車輔助裝置，還包括一個(gè)用來檢測(cè)主體車輛所行駛的距離的距離檢測(cè)裝置，其中在判斷裝置確認(rèn)了將要連接到主體車輛的連接目標(biāo)車輛存在之后，畫圖裝置會(huì)根據(jù)距離檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的行駛距離來縮短導(dǎo)引線的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的車輛倒車輔助裝置，還包括一個(gè)用來檢測(cè)主體車輛所行駛的距離的距離檢測(cè)裝置，其中在判斷裝置確認(rèn)了將要連接到主體車輛的連接目標(biāo)車輛存在之后，畫圖裝置會(huì)根據(jù)距離檢測(cè)裝置所檢測(cè)出的行駛距離來縮短導(dǎo)引線的長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一條的車輛倒車輔助裝置，還包括一個(gè)方向計(jì)算裝置，該裝置會(huì)計(jì)算出連接目標(biāo)車輛上的耦合裝置和位于耦合裝置附近的識(shí)別標(biāo)記之一相對(duì)于主體車輛正后方所成的方向，其中畫圖裝置會(huì)根據(jù)方向計(jì)算裝置所計(jì)算的方向來產(chǎn)生一條轉(zhuǎn)向指引線，然后將轉(zhuǎn)向指引線添加到圖像攝取裝置所拍攝的主體車輛的車后圖像上，所述轉(zhuǎn)向指引線被用來使主體車輛上的耦合裝置靠近連接目標(biāo)車輛上的耦合裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的一個(gè)車輛倒車輔助裝置，還包括一個(gè)轉(zhuǎn)向?qū)бb置，該裝置會(huì)根據(jù)方向計(jì)算裝置所計(jì)算的方向來提供音頻轉(zhuǎn)向?qū)б允沟弥黧w車輛上的耦合裝置靠近連接目標(biāo)車輛上的耦合裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛倒車輔助裝置，其中所述顯示裝置會(huì)著重顯示導(dǎo)引線。
8.權(quán)利要求1中的車輛倒車輔助裝置，其中所述畫圖裝置會(huì)使用點(diǎn)線、虛線或粗線來繪制導(dǎo)引線。
9.一個(gè)車輛倒車輔助方法，包括拍攝主體車輛的車后圖像；根據(jù)所拍攝的圖像來判斷將要與主體車輛相連接的連接目標(biāo)車輛是否存在于主體車輛的后面；當(dāng)判斷出將要與主體車輛連接的連接目標(biāo)車輛存在的時(shí)候，在主體車輛的車后圖像上沿著主體車輛的耦合裝置向后畫一條導(dǎo)引線；以及顯示主體車輛車后圖像以及加在其上的導(dǎo)引線。
全文摘要
一輛連接目標(biāo)車輛上的耦合裝置的圖像或者位于耦合裝置附近的識(shí)別標(biāo)記的圖像會(huì)被作為模板圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。攝像頭所拍攝的主體車輛的車后圖像會(huì)被判斷是否包括與模板圖像相匹配的部分。如果發(fā)現(xiàn)主體車輛的車后圖像中包含有與模板圖像相匹配的部分，那么就會(huì)畫一條從主體車輛耦合裝置正后方延伸出來的導(dǎo)引線，該導(dǎo)引線會(huì)被顯示在主體車輛車后圖像上。
文檔編號(hào)B60R1/00GK1604645SQ20041008317
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者河合昭夫 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社