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CN104271399A - 车辆后方监视系统 - Google Patents

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CN104271399A
CN104271399A CN201280070260.5A CN201280070260A CN104271399A CN 104271399 A CN104271399 A CN 104271399A CN 201280070260 A CN201280070260 A CN 201280070260A CN 104271399 A CN104271399 A CN 104271399A
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vehicle image
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

车辆后方监视系统（1），包括拍摄车辆后方区域的图像的摄像机（40），和处理由摄像机拍摄的图像的处理单元（10）。所述处理单元（10）在所述行进方向是向前的时，创建第一车辆后方图像，该第一车辆后方图像显示于作为所述显示装置的一部分显示区域的第一显示区域（22A）中，的车辆后方图像，所述处理单元（10）还在所述行进方向是向后的时，创建第二车辆后方图像，该第二车辆后方图像显示于第二显示区域（22）中，所述第二显示区域位于所述显示装置的显示区域内，包含所述第一显示区域并大于所述第一显示区域。

Description

车辆后方监视系统
技术领域
本发明涉及一种配备有摄像机、以拍摄车辆后方区域的图像的车辆后方监视系统。
背景技术
例如，公开号为2009-166624(JP 2009-166624A)日本专利申请描述了一种车辆后方监视系统，其从车辆向前行进时由后方摄像机拍摄的车辆后方区域的图像中，提取相对较窄区域的图像作为显示图像，将该显示图像的尺寸放大至与内后视镜是可比的，并在显示器上显示这一放大图像。
然而，当显示所述车辆后方图像的显示装置的显示区域是固定的时，可能会有这样的情况：随着行进状况，车辆后方图像的显示尺寸可能是不适合的。例如，如果车辆后方图像显示过大，则在向前行进时会令驾驶员感到烦扰，或者，如果车辆后方图像显示过小，当车辆在向后行进时可能难以肉眼识别该图像。
发明内容
因此，本发明提供了一种车辆后方监视系统，其能在车辆向前行进时将图像显示在最佳显示区域，并在车辆向后行进时将图像显示在最佳显示区域。
本发明的一方面涉及一种车辆后方监视系统，其包括：摄像机，所述摄像机拍摄车辆后方区域的图像并输出拍摄图像；处理单元，其处理拍摄图像，并创建车辆后方图像；显示装置，其显示所述车辆后方图像；以及，行进方向检测装置，其检测车辆的行进方向，并将检测到的行进方向告知所述处理单元。当所述行进方向是向前的时，所述处理单元创建第一车辆后方图像，该第一车辆后方图像是显示于第一显示区域中的车辆后方图像，所述第一显示区域是所述显示装置的显示区域的一部分，当所述行进方向是向前的时，所述处理单元创建第二车辆后方图像，该第二车辆后方图像是显示于第二显示区域中的车辆后方图像，所述第二显示区域位于所述显示装置的显示区域内，所述第二显示区域包含所述第一显示区域并大于所述第一显示区域。
根据本发明，能得到这样的车辆后方监视系统：其能在车辆向前行进时将图像显示在最佳显示区域，并在车辆向后行进时将图像显示在最佳显示区域。
附图说明
结合附图，将在以下对本发明示例性实施例的详细描述中介绍本发明的特征、优点、技术及工业意义，附图中相似的标记指代相似部件，其中：
图1是本发明的车辆后方监视系统的一基本结构例子的图示；
图2是本发明的显示器的一安装状态例子的图示；
图3是展示由本发明的处理单元实现的主程序的一个例子的流程图；
图4A是展示当车辆的行进方向是向前的时，后方环境图像的裁剪区域的帧格式的图示；
图4B是展示当车辆的行进方向是向后的时，后方环境图像的裁剪区域的帧格式的图示；
图5A是展示从车辆上方观看的后方环境图像的裁剪区域的帧格式的图示；
图5B是展示从车辆侧部观看到的后方环境图像的裁剪区域的帧格式的图示；
图6A是当车辆的行进方向是向前的时，显示器上显示的车辆后方图像的一个例子的图示；
图6B是当车辆的行进方向是向后的时，显示器上显示的车辆后方图像的一个例子的图示。
具体实施方式
以下将结合附图，描述本发明的示例性实施例。
图1是本发明的车辆后方监视系统1的一基本结构例子的图示。该车辆后方监视系统1安装在车辆上。所述车辆后方监视系统1包括处理单元10。
所述处理单元10可由包括CPU的计算处理单元构成。处理单元10的功能可通过硬件、软件或其适当组合来实现。例如，处理单元10的适当部分或全部功能可通过ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)或DSP(数字信号处理器)来实现。处理单元10还可由多个处理单元来实现。
显示器20连接至处理单元10。处理单元10与显示器20之间的连接可以是有线连接或无线连接，可以是直接连接或是通过其他设备的间接连接。并且，所述处理单元10的部分或全部功能可由显示器20内未图示的处理单元来实现。
显示器20可以是适当的显示装置，例如LCD(液晶显示器)或HUD(抬头显示器)。显示器20设置在车厢内(例如仪表板的中央部的上侧)适当的位置处。显示器20优选地为大型显示器，且可以是形成整个仪表板的大型显示器。
后方摄像机40连接至处理单元10。处理单元10与后方摄像机40之间的连接可以是无线连接或有线连接，且可以是直接连接或是通过其他设备的间接连接。并且，所述处理单元10的部分或全部功能可由后方摄像机40内未图示的处理单元来实现。
后方摄像机40利用图像元件、例如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)，拍摄车辆后方场景的图像，并获取后方环境图像。后方摄像机40可以是例如能够获取可见彩色图像的摄像机。后方摄像机40可以是获取相对宽广区域的后方环境图像的广角摄像机。并且，后方摄像机40可以是高性价比的单焦点类型相机(即，焦距固定的、没有变焦功能的摄像机)，但也可以具有变焦功能。后方摄像机40也可以是专用摄像机，或者可以是用于其他目的的摄像机(例如用于泊车辅助控制)。后方摄像机40可在车辆行进时实时获得后方环境图像，并将该后方环境图像以预定帧周期的流格式提供给处理单元10。所述后方环境图像还可在经过预定处理后(例如失真校正或坐标变换处理)提供给处理单元10。
倒档开关50连接至处理单元10。当传动杆(即，换档杆)操作在倒档位置时，倒档开关50向处理单元10输出打开(ON)信号，而当传动杆在其他任何位置上时，倒档开关50保持关闭。
图2是显示器20的一安装状态例子的图示。
在图2中，显示器20设置在仪表板的中央位置上。显示器20具有显示区域22，如图2所示。该显示区域22包括了第一显示区域22A。所述第一显示区域22A是一个比显示区域22小的区域。第一显示区域22A可具有例如对应于内后视镜的水平的长形外部形状。第一显示区域22A可以设置在显示区域22的中央部分。在图2所示的例子中，第一显示区域22A设置在显示区域22的中央部分的上侧。因此，显示区域22除第一显示区域22A以外的显示区域22B是U形的。并且，在图2所示的例子中，第一显示区域22A的位置设置大致与显示区域22的位置设置相似。显示区域22的第一显示区域22A的尺寸，以及第一显示区域22A设定的位置等都是任意的。整个显示区域22以下将称为“第二显示区域22”。
图3是展示由本发明的处理单元实现的主程序的一个例子的流程图。例如，利用将基于后方摄像机40的图像的车辆后方图像持续显示在显示器20上的一种配置，可以预定周期重复执行图3所示的程序，同时车辆的点火开关处于打开状态。利用将基于后方摄像机40的图像的车辆后方图像在预定条件下显示在显示器20上的一种配置(例如，仅当驾驶员打开该功能时)，可以预定周期重复执行图3所示的程序，同时该功能处于打开状态。
在步骤S300中，确定倒档开关50是否是打开的。即，确定换档杆是否切换至倒档位置。如果换档开关50已打开，则进行步骤S306。如果换档开关50还未打开(即，如果换档杆位于另一换档位置，如D档)，则进行步骤S302。以这种方式，当车辆的行进方向是向前的时，所述处理进行到步骤S302，而当车辆的行进方向是向后的时，所述处理进行到步骤S306。此处，车辆的行进方向仅由换档杆的位置确定。因此，即便车辆速度为零(即，即使在车辆停车时)，如果换档杆位于倒档位置，便确定行进方向是向后的，而如果换档杆位于倒档位置以外的其他任何位置，便确定行进方向是向前的。并且，所述配置也可以是当换档杆位于空档和停车档位范围内时不显示图像。
在步骤S302，是通过对从后方摄像机40输入的最新的后方环境图像的一部分区域(第一区域)进行裁剪来创建车辆后方图像的。即，车辆后方图像是通过对从后方摄像机40输入的最新的后方环境图像进行修剪而创建的，这样，仅保留了该图像的第一区域。所述第一区域的尺寸可以与第一显示区域22A相对应。
在步骤S304中，将上述步骤S302中创建的车辆后方图像输出至显示器20的第一显示区域22A。在此时刻，车辆后方图像可以以预定的比例系数放大或缩小，以匹配显示器20的第一显示区域22A。在显示器20的显示区域22B中也可以显示与第一显示区域22A不同的信息(例如导航系统的地图画面)。并且，非第一显示区域22A的显示器20的显示区域22B也可以出于一种显示状态中，其中，对驾驶员的注意力分散程度最低，例如显示为纯深色，如黑色(即，低亮度状态或是关闭)。由此，可减小显示器20的发光面积，从而防止驾驶员被显示区域22B中的光线(高强度的图像)移动蒙蔽视线，尤其在夜间时。
在步骤S306中，是通过对从后方摄像机40输入的最新后方环境图像的一部分区域(第二区域)进行裁剪来创建车辆后方图像的。即，车辆后方图像是通过对从后方摄像机40输入的最新的后方环境图像进行修剪而创建的，这样，仅保留了该图像的第二区域。所述第二区域的尺寸可以与第二显示区域22A相对应。所述第二区域的尺寸大于步骤S302中第一区域的尺寸。因此，相对于原图像(即，后方图像)，步骤S306中的车辆后方图像的被裁剪区域大于步骤S302中创建的车辆后方图像的被裁剪区域，且步骤S306中创建的车辆后方图像的尺寸要大得多。
在步骤S308中，将步骤S306中创建的车辆后方图像输出至显示器20的第二显示区域22。在此时刻，车辆后方图像可以以预定的比例系数放大或缩小，以匹配显示器20的第二显示区域22。当然，在此情况中，所述预定比例系数可以与步骤S304中使用的预定比例系数相同。由此，输出至第二显示区域22的车辆后方图像与输出至第一显示区域22A的车辆后方图像的视角可以保持相同。
以这种方式，根据图3所示的程序，当行进方向是向前的时，车辆后方图像显示在显示器20的第一显示区域22A中。如上所述，显示器20的第一显示区域22A小于显示器20的全部显示区域(本例中的第二显示区域22)。因此，能适当地减少在行进方向为向前的时显示于前向视野中相对较大的车辆后方图像所引起的对驾驶员注意力干扰的程度。同时，当将与内后视镜相同的视野范围的车辆后方图像显示在第一显示区域22A中时，驾驶员能够以与内后视镜相同的方式来使用第一显示区域22A的显示内容。因此，在这种情形中，即使省略内后视镜，驾驶员也能够检查后方的情况。当然，也可以保留内后视镜，并与第一显示区域22A的显示内容结合使用。另一方面，根据图3所示的程序，当行进方向是向后的时，车辆后方图像显示在显示器20的第二显示区域22中。显示器20的第二显示区域22明显大于第一显示区域22A(在该例中，显示器20的第二显示区域22与显示器20的整个显示区域是相同的)。相应地，当行进方向是向后的时，将会显示大尺寸的车辆后方图像，从而令可视性良好，并将有用的信息提供给驾驶员。
图4A和4B是展示图3中的步骤S302和S306的处理的图示，并且是展示后方环境图像的裁剪区域的帧格式(即，车辆后方图像的提取区域)。
在图4A中，附图标记72表示在向前行进时(即步骤S302中)从后方环境图像70中提取的车辆后方图像的一区域的例子。在图4A所示的例子中，裁剪区域设置在后方环境图像70的中央部分的上方，对应于图2所示的第一显示区域22A的区域。以这种方式，可通过修剪除后方环境图像70中的区域72之外的区域来创建向前行进时的车辆后方图像。
在图4B中，附图标记74表示在向后行进时(即步骤S306中)从后方环境图像70中提取的车辆后方图像的一区域的例子。在图4B所示的例子中，裁剪区域设置在整个后方环境图像70上，对应于图2所示的第二显示区域22的区域。因此，在本例中，无需进行修剪。以这种方式，使用后方环境图像本来的样子便可以创建向后行进时的车辆后方图像。
图5A和5B是展示图3中的步骤S302和S306中的处理的图示，以及展示从摄像机视角观看时后方环境图像(即，车辆后方图像的提取区域)的裁剪区域的帧格式的图示。图5A是从车辆上方观看时的图示，图5B是从车辆侧部观看时的图示。
如图5A和5B所示，当行进方向是向前的时(即，在步骤S302中)，其视角被设定为比行进方向是向后的时(即，在步骤S306中)的视角要窄。更具体地，当从上方观看时，如图5所示，在向前行进时的视角被设定为处于左右围绕车辆纵向中心轴第一预定角度内，而向后行进时的视角被设定为处于左右围绕车辆纵向中心轴的第二预定角度内(大于第一预定角度)。所述第一预定角度可设定为例如由此能够获得视线范围对应于内后视镜视线范围的车辆后方图像。所述第二预定角度可设定为例如由此能够获得视线范围超过内后视镜视线范围的车辆后方图像。例如，第二预定角度可以为80°到90°范围内的值。并且，当从侧部观看时，如图5B所示，在向前行进时的视角被设定为处于从最上面的方向向下、并从水平面稍微向上的第三预定角度内，而在向后行进时的视角被设定为处于从最上面方向向下的第四预定角度内(大于第三预定角度)。所述第三预定角度可设定为由此能够获得视线范围对应于内后视镜视线范围的车辆后方图像。所述第四预定角度可设定为例如由此能够拍摄车辆后方0米附近的路况(即车辆直接后方的状况)。例如，所述第四预定角度可设定为80°到90°范围内的值。
图5A和图5B展示了当车辆的行进方向是向前的时、以及当车辆的行进方向是向后的时，从摄像机视角观看的车辆后方图像的区域。当然，在实际中，后方摄像机40的视角是不改变的。即，如图5A和5B所示的后方摄像机40的视角是通过改变后方环境图像的裁剪区域来实现的，如以上结合图4等所述的。
从图5A和5B中明显可见，根据本实施例，当向前行进时，相对较窄的视角内的信息显示于显示器20上，从而能够适当减少大量信息对驾驶员注意力的干扰程度，这些大量信息中往往包含了不必要信息。另一方面，当向后行进时，广角的车辆后方图像显示于显示器20上，因此，能够向驾驶员提供有用的信息，包括应当将注意力集中在车辆后方的宽广区域内的何物。例如，在向前行进时的视角内无法拍摄到的障碍物或需要集中注意力的物体(即，需要驾驶员小心对待的物体)能够出现在向后行进时的视角内，从而使盲点最小化。
图6A是当车辆的行进方向是向前的时，显示于显示器20上的车辆后方图像的一个例子的图示。图6B是当车辆的行进方向是向后的时，显示于显示器20上的车辆后方图像的一个例子的图示。
当车辆的行进方向是向前的时，车辆后方图像显示于显示器20的第一显示区域22A中，如图6A所示。在图6A所示的例子中，车辆后方图像中包括停泊在车辆后方的路侧上的另一车辆A。如果驾驶员将换档杆从这一状态切换到倒档位置，则将会用显示器20的显示区域显示从第一显示区域22A放大至第二显示区域22的车辆后方图像。此时，如图6A和6B所示，车辆后方图像的外框(外形)80被放大以与增大的裁剪区域相匹配，而后方摄像机40的焦距保持不变。以这种方式，可实现切换，同时保持后方摄像机40的焦距不变。因此，在切换前显示在第一显示区域22A中的车辆后方图像以基本相同的尺寸和位置关系包含在第二显示区域22中显示的车辆后方图像中。例如，在切换前显示于第一显示区域22A中的车辆后方图像所包含的另一车辆A(停泊车辆)的图像，也以相同的尺寸和位置关系出现在显示于第二显示区域22中的车辆后方图像中。因此，驾驶员能够直觉地理解第一显示区域22A中显示的车辆后方图像与当前切换的第二显示区域22中显示的车辆后方图像之间的关系，从而能够迅速地从第二显示区域22中显示的车辆后方图像中获取必要信息。即，当二者切换时，可视范围内的物体没有发生改变，因此能够保持相同的所见。因此，驾驶员能够容易并恰当地确定新视场(例如图6B中的另一车辆B)内位于后方的物体所在何处。
此外，当进行该切换时，车辆后方图像的外框80可通过动画显示而连续改变。也就是说，外框80从图6A所示的尺寸逐步地放大到图6B所示IDE尺寸。与之结合的是，对车辆后方图像的裁剪区域也可以连续放大。由此，驾驶员能够直觉地理解第一显示区域22A中显示的车辆后方图像与当前切换的第二显示区域22中显示的车辆后方图像之间的关系，从而能够迅速地从第二显示区域22中显示的车辆后方图像中获取必要信息。当然，从图6A所示的车辆后方图像到图6B所示的车辆后方图像的切换也可以不适用动画显示而以非连续方式(即，即刻地)进行。
此外，相反地，如果驾驶员将换档杆从倒档位置切换至另一位置，则车辆后方图像将会在显示器20的显示区域上显示从从第二显示区域22(即，从图6B所示的状态)减小至第一显示区域22A，如图6A所示。此时，类似地，车辆后方图像的外框(即，外部形状)80缩小以匹配被裁剪区域的缩小，而后方摄像机40的焦距保持不变，如图6A和6B所示。此外，当进行该切换时，车辆后方图像的外框80可通过动画显示而连续改变。也就是说，外框80可以从图6B所示的尺寸逐步地缩小到图6A所示的尺寸。当然，从图6B所示的车辆后方图像到图6A所示的车辆后方图像的切换也可以不使用动画显示而以非连续方式(即，即刻地)进行。
在本实施例中，当车辆后方图像的外框80放大或缩小时，仅裁剪区域进行了放大或缩小，如上所述，即，未使车辆后方图像放大或缩小来匹配外框80的放大或缩小。尽管如此，焦距无需一定要保持相同，只要驾驶员通过依循上述的放大或缩小外框80的动画显示，能够理解第一显示区域22A中显示的车辆后方图像与第二显示区域22中显示的车辆后方图像之间关系即可。当例如从图6A所示的车辆后方图像切换到图6B所示的车辆后方图像时，可进行放大外框80的动画显示，而焦距可以连续(逐渐地)缩小(可逐渐增大变焦倍数)。然而，也是在这种情形中，向前行进时后方环境图像中的裁剪区域与向后行进时的裁剪区域的差别可以得以维持(即，向后行进时的裁剪区域可以设定得比向前行进时的裁剪区域要大)。根据这一变形例，有可能通过要改变焦距(或这一功能)所需的处理量而改变处理负荷和成本。此外，在切换前后焦距改变了，从而显示的视野在切换前后也将改变。
尽管描述了各个示范性实施例，然而，本发明并不旨在限于这些示范性实施例。这意味着，可对上述这些示范性实施例作出各种变形例和替代例，而不脱离本发明的范围。
例如，在上述的示范性实施例中，第二显示区域22对应于显示器20的整个显示区域，但其也可以仅是显示器20的整个显示区域的一部分，只要第二显示区域22大于第一显示区域22A即可。此外，在上述示范性实施例中，第二显示区域22中显示的车辆后方图像是直接从后方环境图像中直接创建的(即，不用修剪直接创建)，但其也可以是通过对后方环境图像的一部分进行裁剪而创建的，只要该部分包括用于创建显示于第一显示区域22A中的车辆后方图像的裁剪区域，并比后者宽即可。
此外，在上述示范性实施例中，用于创建显示于第一显示区域22A中的车辆后方图像的裁剪区域是固定的，但其也可以是可变的。类似地，用于创建显示于第二显示区域22中的车辆后方图像的裁剪区域是固定的，但其也可以是可变的。
尽管结合本发明的示范性实施例对本发明进行了描述，然而，应当理解，本发明并不限于上述实施例或建构。相反，本发明旨在覆盖各种变形例和等同设置。此外，尽管以各种组合和配置展示了所述示范性实施例的各种元件，然而，其他组合和配置，包括更多、更少或仅一个元件，这些都在本发明的范围内。

Claims (8)

1.车辆后方监视系统，包括：
摄像机，其拍摄车辆后方区域的图像并输出拍摄图像；
处理单元，其处理所述拍摄图像，并创建车辆后方图像；
显示装置，其显示所述车辆后方图像；以及，
行进方向检测装置，其检测车辆的行进方向，并将检测到的行进方向告知所述处理单元，
其中，当所述行进方向是向前的时，所述处理单元创建第一车辆后方图像，该第一车辆后方图像是显示于第一显示区域中的车辆后方图像，所述第一显示区域是所述显示装置的显示区域的一部分，当所述行进方向是向前的时，所述处理单元创建第二车辆后方图像，该第二车辆后方图像是显示于第二显示区域中的车辆后方图像，所述第二显示区域位于所述显示装置的显示区域内，所述第二显示区域包含所述第一显示区域并大于所述第一显示区域。
2.根据权利要求1所述的车辆后方监视系统，其特征在于，所述处理单元通过对所述拍摄图像进行裁剪而创建所述车辆后方图像，且所述行进方向是向后的时的裁剪区域大于所述行进方向是向前的时的裁剪区域。
3.根据权利要求1或2所述的车辆后方监视系统，其特征在于，所述第二车辆后方图像是以与所述第一车辆后方图像相同的焦距拍摄的图像。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的车辆后方监视系统，其特征在于，当检测到所述行进方向的改变时，所述处理单元通过动画显示，连续改变所述车辆后方图像的显示区域的外框。
5.根据权利要求4所述的车辆后方监视系统，其特征在于，所述行进方向检测装置是换档杆，所述行进方向检测装置根据所述换档杆是否已被切换至相反档位而检测所述行进方向的改变。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的车辆后方监视系统，其特征在于，所述第二显示区域是所述显示装置的整个显示区域。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的车辆后方监视系统，其特征在于，当所述行进方向是向前的时，所述处理单元将所述第二显示区域中除所述第一显示区域以外的区域设置为纯深色的显示状态。
8.根据权利要求1所述的车辆后方监视系统，其特征在于，当检测到车辆行进方向的改变时，所述处理单元创建车辆后方图像，以使得包括在所述第一车辆后方图像和所述第二车辆后方图像中的物体具有相同的尺寸并处于相同的位置关系中。
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