專利名稱：影像擷取裝置位置的自動偵測方法與車輛碰撞警示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種位置偵測方法與系統(tǒng)，尤其是指一種憑借擷取校正工具 的影像信息進行演算，以求得影像擷取單元的設(shè)置高度的一種影像擷取裝置位置 自動偵測方法與使用所述的方法的車輛碰撞警示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技進展，生活富裕，機動車輛日益普與至每個家庭，而增加交通的方 便性。然而隨著車輛使用的頻繁，使用機動車輛造成的死亡人數(shù)始終居高不下。 根據(jù)內(nèi)政部警政署統(tǒng)計，歷年來臺灣地區(qū)每年因交通事故而死亡的人數(shù)都維持在 三千人左右，受傷人數(shù)則在二十萬人左右，如民國九十四年臺灣地區(qū)因交通事故 的死、傷人數(shù)各為2,894與200,009人。平均每天有8人因交通事故死亡。
分析其肇事原因，百分的九十七以上是駕駛不當所致，事故類型又以追撞案 例占大宗。這些交通事故不僅造成個人與家庭的負擔，耗費社會有限的醫(yī)療資源， 并造成國家生產(chǎn)力的損失。
有鑒于此，如果能以攝影機，建立一車用的碰撞警示系統(tǒng)，應(yīng)用先進的影像 處理技術(shù)辨識出本車周圍車輛并估測及其的相對距離，并在距離過近時提出警示 訊號，警告駕駛者做出適當處置，如減低車速等等，以避免事故的發(fā)生，也可降 低交通事故發(fā)生機率。
然而，在估測本車與它車之間距時，攝影機相對于地面的高度信息是必要的， 而在現(xiàn)有的技術(shù)中，通常為人員量測攝影機的高度，并自行輸入的系統(tǒng)內(nèi)。例如 中國臺灣省專利公告號第1246665號所公開的技術(shù)，可以量測本車與前車的距離， 不過卻需要使用者量測攝影機的高度，因而造成不便。為了使用者便利性，因此
4亟需 一種影像擷取裝置位置自動偵測方法與使用所述的方法的車輛碰撞警示系統(tǒng) 來自動估測攝影機高度，以利后續(xù)的距離估測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是，提供一種影像擷取裝置位置自動偵測方法，透過擷取 校正工具的影像，并對所述的影像進行運算處理，達到自動估測影像擷取裝置高 度的目的。
本發(fā)明的次要目的是，提供一種車輛碰撞警示系統(tǒng)，透過擷取校正工具的影
像，并對所述的影像進行運算處理以估測出影像擷取裝置的高度，達到順利估算 本車與它車的相對距離的目的。
為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種影像擷取裝置位置自動偵測方法，其
是包括有下列步驟提供一影像擷取裝置，其是設(shè)置在一車輛上；提供一校正工 具設(shè)置在所述的影像擷取裝置的擷取范圍內(nèi)；擷取所述的校正工具的影像，并計 算其影像的一特征值；以及根據(jù)一逆透視投影法，計算所述的影像擷取裝置的高 度。
較佳的是，計算其影像的一特征值為計算所述的校正工具在一影像坐標系中 的所述的特征值大小。而前述所謂的特征值為所述的校正工具的寬度，其單位為 像素(pixel)。所述的影像坐標系的范圍則為顯示所述的影像的顯示屏大小。
較佳的是，所述的逆透視投影法更包括有下列步驟計算影像擷取裝置的一 比例因子；以及將所述的校正工具在空間坐標系中對應(yīng)所述的特征值的實體大小、 所述的特征值、所述的影像擷取裝置的角度以及所述的比例因子進行運算，以得 到所述的影像擷取裝置的高度。其中所述的比例因子包括有所述的顯示屏高度像 素數(shù)量與影像擷取裝置內(nèi)的影像傳感器(image sensor)的高度的比值以及顯示屏寬 度像素數(shù)量與影像擷取裝置內(nèi)的影像傳感器(image sensor)的寬度的比值。
為了達到上述的目的，本發(fā)明更提供車輛碰撞警示系統(tǒng)，包括至少一影像 擷取裝置，其是可以擷取車輛周圍的影像信息； 一影像處理與控制模塊，其是可 接收所述的影像擷取裝置所擷取的影像信息，進行演算與解析車輛與周遭物體的 相對距離而產(chǎn)生一警示訊號，所述的影像處理與控制模塊更可以根據(jù)所述的影像 擷取裝置所傳的影像信息進行演算程序而得知所述的影像擷取裝置的位置； 一顯 示單元，其是與所述的影像處理與控制模塊相連接，所述的顯示單元可接收所述的影像處理與控制模塊所傳遞的訊號以顯示影像；以及一警示單元，其是與所述 的影像處理與控制模塊相連接，所述的警示單元可接收所述的警示訊號以產(chǎn)生警 報。


圖1A為本發(fā)明的影像擷取裝置位置自動偵測方法的較佳實施例流程示意圖； 圖IB為本發(fā)明的影像擷取裝置位置自動偵測方法的計算其影像的一特征值 流程示意圖1C為本發(fā)明的影像擷取裝置位置自動偵測方法的逆透視投影法流程示意
圖2為本發(fā)明的影像擷取裝置位置自動偵測方法的擷取校正工具影像示意
圖3為本發(fā)明的影像擷取裝置位置自動偵測方法的空間坐標系示意圖4為本發(fā)明的影像擷取裝置位置自動偵測方法的顯示屏顯坐標系示意圖5為本發(fā)明的影像擷取裝置配置位置示意圖6為本發(fā)明的車輛碰撞警示系統(tǒng)較佳實施例示意圖。
附圖標記說明l-影像擷取裝置位置自動偵測方法；10 15-步驟；131-步驟； 141~142-步驟；2-影像擷取裝置；2a 2d-影像擷取裝置；3-顯示屏；6-車輛碰撞警 示系統(tǒng)；60-影像處理與控制模塊；600-數(shù)字訊號處理與控制單元；601-影像擷取 與譯碼單元；602-影像隨機存取內(nèi)存；603-影像編碼與輸出單元；604-非揮發(fā)性可 程序內(nèi)存； 61-影像擷取裝置；62-使用者控制單元；63-顯示單元；64-警示單 元；90-車輛；91-校正工具；92-影像擷取范圍。
具體實施例方式
為使貴審查委員能對本發(fā)明的特征、目的與功能有更進一 步的認知與了解， 下文特將本發(fā)明的裝置的相關(guān)細部結(jié)構(gòu)以及設(shè)計的理念原由進行說明，以使得審
查委員可以了解本發(fā)明的特點，詳細說明陳述如下
請參閱圖1A所示，所述的圖為本發(fā)明的影像擷取裝置位置自動偵測方法的 較佳實施例流程示意圖。所述的影像擷取裝置位置自動偵測方法1,其是包括有 下列步驟首先進行步驟IO,提供一影像擷取裝置，其是設(shè)置在一車輛上，所述的影像擷取裝置可以設(shè)置在車輛的前、后、左、右或者是前述的組合的位置上。 接著，進行步驟ll,提供一校正工具設(shè)置在所述的影像擷取裝置的擷取范圍內(nèi)，
然后以步驟12擷取所述的校正工具的影像。請參閱圖2所示，所述的圖為本發(fā)明 的影像擷取裝置位置自動偵測方法的擷取校正工具影像示意圖。在本實施例中， 所述的校正工具91是設(shè)置車輛卯的前方，而影像擷取裝置2則可擷取車輛90 前方的影像。所述的校正工具91的尺寸為已知，其尺寸大小或者是外形，可以根 據(jù)使用者的需要而定。
擷取影像完畢之后，先進行判斷在擷取的影像中是否具有所述的校正工具的 影像，如果沒有的話則回到步驟12繼續(xù)擷取影像；反之，如果有的話則，進行步 驟13鎖定所述的影像，并計算所述的影像的一特征值。請參閱圖1B所示，其中 計算所述的影像的特征值的方式是以步驟131，計算所述的校正工具在一影像坐 標系中的所述的特征值大小。在本實施例中，所述的特征值為所述的校正工具的 寬度(其單位為pixel)。請參閱圖3所示，所述的圖為本發(fā)明的影像擷取裝置位置 自動偵測方法的空間坐標系示意圖。所述的空間坐標系是指所述的可定義出校正 工具91實體在空間中的位置的坐標系。如圖4所示，為本發(fā)明的影像擷取裝置位 置自動偵測方法的影像坐標系示意圖。所述的影像坐標系是指顯示所述的校正工 具91影像的坐標系，例如在本實施例中為顯示屏3所構(gòu)成的坐標系。
再回到圖1A所示，步驟13后再進行步驟14,根據(jù)一逆透視投影法，計算所 述的影像擷取裝置設(shè)置的高度。請參閱圖1C所示，所述的圖為本發(fā)明的影像擷 取裝置位置自動偵測方法的逆透視投影法流程示意圖。所謂逆投視投影算法，其 意義為影像坐標系中任一點可經(jīng)過數(shù)次坐標旋轉(zhuǎn)與平移而轉(zhuǎn)換至空間坐標系，而 得以計算出攝影機的高度。
所述的逆透視投影法14更包括有下列步驟以步驟141計算影像擷取裝置的 一比例因子。然后，以步驟142，將所述的木支正工具在空間坐標系中對應(yīng)所述的 特征值的實體大小、所述的特征值、所述的影像擷取裝置的角度以及所述的比例 因子套入一演算公式(l)進行運算，以得到所述的影像擷取裝置的高度。請參閱圖 3與圖4所示，其中，所述的校正工具91在空間坐標系中的對應(yīng)所述的特征值的 實體大小為(Xcr-Xcl),其為已知且單位為公尺；所述的特征值為(xcr-xcl)，其單位 為像素；所述的影像擷取裝置2的角度e,為在設(shè)置影像擷取裝置2時即可得知； 所述的比例因子包括有所述的顯示屏高度H像素數(shù)量與影像擷取裝置內(nèi)的影像傳感器(image sensor)的高度的比值以及顯示屏寬度W像素數(shù)量與影像擷取裝置內(nèi)
的影像傳感器(image sensor)的寬度的比值，所述的比例因子的單位為像素/公尺。 所述的演算的公式如下式(1)所示
<formula>formula see original document page 8</formula>
y. 其中
h:影像擷取裝置距離地面的高度，單位為公尺；
Xcr:校正工具在空間坐標系中右緣的X向坐標，單位為公尺(請參閱圖3所
示)；
Xcl:校正工具在空間坐標系中左緣的X向坐標，單位為公尺(請參閱圖3所
示)；
xcr:校正工具在影像坐標系中右緣的X向坐標，單位為像素(請參閱圖4所
示)；
xcl:校正工具在影像坐標系中右緣的X向坐標，單位為像素(請參閱圖4所
示)；
yc:校正工具在影像坐標系中底部的Y向坐標，單位為像素(請參閱圖4所示)；
W:屏幕寬度，單位為像素(請參閱圖4所示)；
H:屏幕高度，單位為像素(請參閱圖4所示)；
Sx: X方向比例因子，單位為4象素//>尺；
Sy: Y方向比例因子，單位為像素/7>尺；
f:焦距，單位為公尺；
0:影像擷取裝置與地面的夾角(請參閱圖3所示)；
再回到圖1A所示，當求出影像擷取裝置的高度后，在進行判斷所估算出的 高度是否合理，如果不合理，則重新回到步驟12繼續(xù)后續(xù)的步驟。反之，如果合 理的話，則可以以步驟15將所估算的高度記錄下來。
請參閱圖5所示，雖然前述的影像擷取裝置以圖2的配置方式來進行，但影 像擷取裝置并不被限制僅能設(shè)置在車輛的前方。在圖5中，車輛90周圍的位置都 可以設(shè)置影像擷取裝置2a 2d，至于其設(shè)置高度的演算方法，如前所述，在此不 做贅述。此外，所述的影像擷取裝置2a 2d可選擇為一攝影機或者是一紅外線影像擷取裝置。其中所述的攝影機可選擇為一光電耦合組件(charge-coupled Device; CCD')以及 一 互補式金氧半的光學感測組件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)其中之一 。
利用前述的偵測方法，本發(fā)明更提供一車輛碰撞警示系統(tǒng)6。請參閱圖6所 示，所述的圖為本發(fā)明的車輛碰撞警示系統(tǒng)較佳實施例示意圖。所述的車輛碰撞 警示系統(tǒng)6，具有至少一影像擷取裝置61、 一影像處理與控制模塊60、 一顯示單 元63以及一警示單元64。所述的影像擷取裝置61,其是可以擷取車輛周圍的影 像信息。所述的影像處理與控制模塊60,其是可接收所述的影像擷取裝置61所 擷取的影像信息，進行演算與解析車輛與周遭物體的相對距離而產(chǎn)生一警示訊號， 所述的影像處理與控制模塊60更可以根據(jù)所述的影像擷取裝置61所傳的影像信 息進行演算程序而得知所述的影像擷取裝置61的高度。
所述的顯示單元63,其是與所述的影像處理與控制模塊60相連接，所述的 顯示單元63可接收所述的影像處理與控制模塊60所傳遞的訊號以顯示影像，例 如顯示車輛追蹤畫面、與它車的距離估算值等相關(guān)的影像與文字數(shù)據(jù)等信息。 所述的顯示單元63可為液晶顯示器或者是發(fā)光二極管顯示器等，但不在此限。所 述的警示單元64,其是與所述的影像處理與控制模塊60相連接，所述的警示單 元64可4妄收所述的警示訊號以產(chǎn)生警報，以提醒駕馬史者本車與它車之間距過近。 所述的警示單元64可對駕駛可發(fā)出聲、光或振動等方式警示訊號。
所述的車輛碰撞警示系統(tǒng)6其是更具有一使用者控制單元62，所述的使用者 控制單元62可提供使用者一操控界面，以供使用者進行啟動所述的車輛碰撞警示 系統(tǒng)6、用在設(shè)定是否啟動碰撞警示系統(tǒng)6、進行影像擷取裝置61位置偵測程序 或車輛追蹤與測距程序。所述的影像擷取裝置61位置偵測程序為前述的影像擷取 裝置位置自動偵測方法所述的步驟。而所述的車輛追蹤與測距程序則為利用影像 信息來偵測車輛與車輛周圍的物體的距離，以維持車輛的行進安全。
所述的影像處理與控制模塊60更包含 一影像擷取與譯碼單元601、 一數(shù)字 訊號處理與控制單元600以及一影像編碼與輸出單元603。所述的影像擷取與譯 碼單元601,其是與所述的影像擷取裝置61相連接，以將所述的影像擷取裝置61 所擷取的信息轉(zhuǎn)成一數(shù)字化影像信息。所述的數(shù)字訊號處理與控制單元600，其 是可接收所述的數(shù)字化影像信息，進行演算與解析。所述的影像編碼與輸出單元 603,其是與所述的數(shù)字訊號處理與控制單元600以及所述的顯示單元63相連接，所述的影像編碼與輸出單元603可接收所述的數(shù)字訊號處理與控制單元600所輸 出'的一控制訊號將影像編碼并輸出影像視訊給所述的顯示單元63。
此外，所述的影像處理與控制模塊60更包含 一影像隨機存取內(nèi)存602以及 一非揮發(fā)性可程序內(nèi)存604。所述的影像隨機存取內(nèi)存602,其是可記憶所述的數(shù) 字化影像信息以及經(jīng)由所述的數(shù)字訊號處理與控制單元600處理完畢的影像，所 述的影像隨機存取內(nèi)存602可提供所述的數(shù)字化影像信息給所述的數(shù)字訊號處理 與控制單元600以及提供處理完畢的影像給所述的影像編碼與輸出單元603。所 述的非揮發(fā)性可程序內(nèi)存604,可記錄所述的數(shù)字訊號處理與控制單元600所運 算解析的所述的影像擷取裝置61的估算高度。
當通過使用者控制單元62切換至車輛追蹤與測距程序時，所述的影像處理與 控制模塊60也將根據(jù)影像擷取裝置61所接收到的影像信息，辨識與追蹤車輛并 估測及其的相對距離。并將計算出的相對距離迭加在原始影像信息上，以成一新 的車輛追蹤影像信息，并儲存在所述的影像隨機存取內(nèi)存602。而所述的影像隨 機存取內(nèi)存602內(nèi)的影像信息將傳至所述的影像編碼與輸出單元603,轉(zhuǎn)成可支 持顯示單元63的影像視訊訊號，輸出影像，以顯示車輛追蹤與測距畫面。
綜合上述，本發(fā)明提供的影像擷取裝置位置自動偵測方法與使用所述的方法 的車輛碰撞警示系統(tǒng)，具有自動估測攝影機高度，以利后續(xù)的距離估測的優(yōu)點， 因此可以滿足業(yè)界的需求，進而提高所述的產(chǎn)業(yè)的竟爭力以及帶動周遭產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展，誠已符合發(fā)明專利法所規(guī)定申請發(fā)明所需具備的要件，故依法呈提發(fā)明專利 的申請。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限 制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其 進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
10
權(quán)利要求
1、一種車輛碰撞警示系統(tǒng)，其特征在于其包括至少一影像擷取裝置，其擷取車輛周圍的影像信息；一影像處理與控制模塊，其接收所述的影像擷取裝置所擷取的影像信息，進行演算與解析車輛與周遭物體的相對距離而產(chǎn)生一警示訊號，所述的影像處理與控制模塊還根據(jù)所述的影像擷取裝置所傳的影像信息進行演算程序而得知所述的影像擷取裝置的位置；一顯示單元，其與所述的影像處理與控制模塊相連接，所述的顯示單元接收所述的影像處理與控制模塊所傳遞的訊號以顯示影像；以及一警示單元，其與所述的影像處理與控制模塊相連接，所述的警示單元接收所述的警示訊號以產(chǎn)生警報。
2、 如權(quán)利要求1所述的車輛碰撞警示系統(tǒng)，其特征在于所述的影像擷取裝 置為一攝影機，所述的攝影機為一光電耦合組件以及一互補式金氧半的光學感測 組件其中之一。
3、 如權(quán)利要求1所述的車輛碰撞警示系統(tǒng)，其特征在于所述的影像擷取裝 置為 一紅外線影像擷取裝置。
4、 如權(quán)利要求1所述的車輛碰撞警示系統(tǒng)，其特征在于所述的影像擷取裝 置設(shè)置在車輛的前、側(cè)、后以及前述的組成的位置其中之一。
5、 如權(quán)利要求1所述的車輛碰撞警示系統(tǒng)，其特征在于其還具有一使用者 控制單元，所述的使用者控制單元可提供使用者一操控界面。
6、 如權(quán)利要求1所述的車輛碰撞警示系統(tǒng)，其特征在于所述的影像處理與 控制模塊包含一影像擷取與譯碼單元，其是與所述的影像擷取裝置相連接，以將所述的影 像擷取裝置所擷取的信息轉(zhuǎn)成一數(shù)字化影像信息；一數(shù)字訊號處理與控制單元，其是接收所述的數(shù)字化影像信息，進行演算與 解析；一影像編碼與輸出單元，其與所述的數(shù)字訊號處理與控制單元以及所述的顯 示單元相連接，所述的影像編碼與輸出單元接收所述的數(shù)字訊號處理與控制單元 所輸出的一控制訊號將影像編碼并輸出影像視訊給所述的顯示單元；一影像隨機存取內(nèi)存，其是記憶所述的數(shù)字化影像信息以及經(jīng)由所述的數(shù)字訊號處理與控制單元處理完畢的影像，所述的影像隨機存取內(nèi)存可提供所述的數(shù) 字化影像信息給所述的數(shù)字訊號處理與控制單元以及提供處理完畢的影像給所述的影像編碼與輸出單元；以及一非揮發(fā)性可程序內(nèi)存，記錄所述的數(shù)字訊號處理與控制單元所運算解析出 所述的影像擷取裝置設(shè)置的高度。
7、 如權(quán)利要求1所述的車輛碰撞警示系統(tǒng)，其特征在于所述影像處理與控 制模塊通過計算設(shè)置在所述的影像擷取裝置的擷取范圍內(nèi)的一校正工具的影像的 一特征值；以及根據(jù)所述特征值以一逆透視投影法，計算所述的影像擷取裝置的 高度。
8、 如權(quán)利要求1或7所述的車輛碰撞警示系統(tǒng)，其特征在于計算所述的影像 擷取裝置位置的的高度h方法如下其中h:影像擷取裝置距離地面的高度；Xcr:校正工具在空間坐標系中右 緣的X向坐標；Xcl:校正工具在空間坐標系中左緣的X向坐標；xcr: 4交正工具 在影像坐標系中右緣的X向坐標；xcl:校正工具在影像坐標系中右緣的X向坐 標；yc:校正工具在影像坐標系中底部的Y向坐標；W:屏幕寬度；H:屏幕高 度；Sx: X方向比例因子；Sy: Y方向比例因子；f:焦距；6:影像擷取裝置與 地面的夾角。(xcr_xclXfSy/)
全文摘要
一種車輛碰撞警示系統(tǒng)，其包括至少一影像擷取裝置，其擷取車輛周圍的影像信息；一影像處理與控制模塊，其接收所述的影像擷取裝置所擷取的影像信息，進行演算與解析車輛與周遭物體的相對距離而產(chǎn)生一警示訊號，所述的影像處理與控制模塊還根據(jù)所述的影像擷取裝置所傳的影像信息進行演算程序而得知所述的影像擷取裝置的位置；一顯示單元，其與所述的影像處理與控制模塊相連接，所述的顯示單元接收所述的影像處理與控制模塊所傳遞的訊號以顯示影像；以及一警示單元，其與所述的影像處理與控制模塊相連接，所述的警示單元接收所述的警示訊號以產(chǎn)生警報。使偵測影像擷取裝置的位置變得簡單以及準確，進而提高車輛碰撞警示系統(tǒng)使用的便利性。
文檔編號B60W40/02GK101559773SQ20091013848
公開日2009年10月21日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者葉志賢, 廖永盛, 林哲聰, 謝熹玟 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院