專利名稱：車用影像顯示系統(tǒng)及其校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種車用影像顯示系統(tǒng)及其校正方法，特別是指一種可投影出與實(shí)際道路影像完全疊合的大面積顯示投影信息的車用影像顯示系統(tǒng)及其校正方法。
背景技術(shù)：
隨著科技進(jìn)展，生活富裕，機(jī)動(dòng)車輛日益普及至每個(gè)家庭，交通的方便性由于車輛科技的進(jìn)步而不斷提升。然而隨著車輛使用的頻繁，其交通事故隨之增加，肇事原因大多以追撞案例占大宗。為提高車輛行駛安全，抬頭顯示裝置已是許多車輛的基本配備，可將行車信息，例如一般儀表板顯示的信息投影于車輛的前擋玻璃，使駕駛者在行駛中可同時(shí)通過前擋玻璃注意車前路況，而不需要再低頭分心觀看車內(nèi)儀表板而發(fā)生意外，以增加行車安全。此外，如圖1所示，更高階的抬頭顯示器可顯示導(dǎo)航信息及安全警示信息等行車信息10于車輛的前擋玻璃12上，例如顯示簡易車速、小箭頭的導(dǎo)引信息、前車信息(如車距)及車道信息(如車道寬、偏移量)；并于本車與前車間的距離過近時(shí)、或車速過快等有安全的情況下提出警示訊號，警告駕駛者作出適當(dāng)處置，如減低車速等等，以避免事故的發(fā)生，亦可降低交通事故發(fā)生機(jī)率。然而，必須在車內(nèi)有限的空間安裝抬頭顯示器，其大多為小型化設(shè)計(jì)，相對的只能局限于小區(qū)域投影顯示畫面。因此所顯示的信息與實(shí)際看到的道路影像，仍無法直覺性判斷出實(shí)際路況，此外，也會(huì)因駕駛者的行駛習(xí)慣，例如身高、距離前擋玻璃位置，或行駛軌跡等原因而產(chǎn)生景深視角變化，故無法讓駕駛者切確的掌握與前車的相對距離關(guān)系、寬度及可行駛的路徑。有鑒于此，本發(fā)明遂針對上述先前技術(shù)的缺失，提出一種車用前方影像顯示系統(tǒng)及其校正方法，以有效克服上述等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在提供一種車用影像顯示系統(tǒng)及其校正方法，其能整合前方安全影像警示及投影出與實(shí)際道路影像疊合的顯示投影信息于前擋風(fēng)玻璃上，使駕駛者看到的視覺如同在實(shí)際上的車道線跟前方障礙物位置畫出明顯的標(biāo)記，可真實(shí)且即時(shí)地呈現(xiàn)給駕駛者以掌握精確的路況，進(jìn)而提高行車安全性。本發(fā)明的另一目的在提供一種車用影像顯示系統(tǒng)及其校正方法，其可視駕駛者動(dòng)態(tài)、以及車輛動(dòng)態(tài)等狀態(tài)來校正顯示投影信息，以修正與實(shí)際道路影像的疊合誤差，讓駕駛者能更主觀性的用眼獲得直覺式的距離感、寬度及可行駛的路徑。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種車用影像顯示系統(tǒng)，其設(shè)于一車輛上，車用影像顯示系統(tǒng)包括至少一第一影像讀取單元、一影像處理單元、一投影單元及一馬達(dá)控制單元。影像處理單元電性連接第一影像讀取單元、投影單元及馬達(dá)控制單元?？衫玫谝挥跋褡x取單元來讀取至少一前方道路影像，影像處理單元根據(jù)前方道路影像以取得一車道線及一前方障礙物位置，并經(jīng)校正后計(jì)算出可疊合實(shí)際車道上的車道線及前方障礙物位置的一顯示投影信息及根據(jù)駕駛?cè)藙?dòng)態(tài)產(chǎn)生一控制訊號和警示訊號。投影單元是將顯示投影信息投射經(jīng)至少一可視平板或車輛的擋風(fēng)玻璃上；及馬達(dá)控制單元，電性連接影像處理單元、投影單元及可視平板，馬達(dá)控制單元是根據(jù)影像處理單元的控制訊號以調(diào)整投影單元的焦段轉(zhuǎn)換或傾角、或調(diào)整該可視平板的傾角，以產(chǎn)生一疊合誤差修正值來修正顯示投影信息。本發(fā)明另提供一種車用影像顯示系統(tǒng)的校正方法，應(yīng)用于一車輛以進(jìn)行顯示，顯示方法包括下列步驟:讀取至少一前方道路影像；根據(jù)前方道路影像以取得一車道線及一前方障礙物位置，并轉(zhuǎn)換車道線及前方障礙物位置為一顯示投影信息，為能讓顯示投影信息與實(shí)際道路路況的影像完全疊合，讓駕駛者可直覺式的判斷車輛是否偏移車道、車輛是否跟前車過近及可行駛路徑，因此，可搭配調(diào)整顯示投影信息的顯示條件，并產(chǎn)生一疊合誤差修正值，例如顯示條件為調(diào)整一投影單元的焦段轉(zhuǎn)換或傾角以產(chǎn)生；顯示條件為調(diào)整可視平板的傾角以產(chǎn)生疊合誤差修正值，可視需求以自動(dòng)或手動(dòng)來調(diào)整投影單元或可視平板或上述兩者同時(shí)進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)疊合誤差修正值對顯示投影信息進(jìn)行校正；及將顯示投影信息投射經(jīng)至少一可視平板或車輛的擋風(fēng)玻璃上，即可呈現(xiàn)完整且低誤差的顯示信息。底下通過具體實(shí)施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


圖1為先前技術(shù)的抬頭顯示器的顯示示意圖；圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)方塊圖；圖3為本發(fā)明的步驟流程圖；圖4為本發(fā)明的多坐標(biāo)轉(zhuǎn)換示意圖；圖5a為本發(fā)明調(diào)整前顯示投影信息的示意圖；圖5b為本發(fā)明調(diào)整后顯示投影信息的示意圖。附圖標(biāo)記說明:10_行車信息；12_前擋玻璃；14_車用影像系統(tǒng)；16_第一影像讀取單元；18_影像處理單元；20_投影單元；22_馬達(dá)控制單元；24_可視平板；25_擋風(fēng)玻璃；26_第二影像讀取單元；28_車輛動(dòng)態(tài)偵測單元；30_操控界面；32_警示單元。
具體實(shí)施例方式基于行車安全與駕駛環(huán)境等考量，為提高車輛的可靠性與駕駛視認(rèn)性的安全輔助裝置，如圖2所示，為本發(fā)明的系統(tǒng)方塊圖。車用影像顯示系統(tǒng)設(shè)于一車輛上，車用影像顯示系統(tǒng)14包括至少一第一影像讀取單元16、一影像處理單元18、一投影單元20、一馬達(dá)控制單元22及至少一可視平板24。第一影像讀取單元16電性連接影像處理單元18，第一影像讀取單元16可為電耦合裝置(CCD)、互補(bǔ)式金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)等感測元件或紅外線攝影裝置，設(shè)于車輛的前擋風(fēng)玻璃25內(nèi)，用來讀取至少一前方道路影像。影像處理單元18根據(jù)前方道路影像，辨識行駛中的道路信息，以取得一車道線及一前方障礙物位置，例如前方障礙物位置可為前車位置，并利用一校正坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型(容后介紹)對車道線及前方障礙物位置進(jìn)行校正后，據(jù)以計(jì)算出可疊合實(shí)際車道上的車道線及前方障礙物位置的一顯示投影信息及產(chǎn)生一控制訊號，當(dāng)然，顯示投影信息可為虛像投影信息或是實(shí)像投影信息。
可視平板24可為反射率光學(xué)薄膜，設(shè)于車輛的擋風(fēng)玻璃25及投影單元20之間，可通過投影單元20是將顯示投影信息投射至可視平板24或車輛的擋風(fēng)玻璃25上。投影單元20可為投影光機(jī)，其具有變焦系統(tǒng)，由于第一影像讀取單元16的讀取影像轉(zhuǎn)換為顯示投影信息后，會(huì)因駕駛者的預(yù)視點(diǎn)或影像讀取、投影影像位置的不同，而無法與實(shí)際道路影像完全疊合。因此，可通過影像處理單元18自動(dòng)進(jìn)行顯示投影信息的校正，舉例來說，影像處理單元18可輸出調(diào)整顯示條件的一控制訊號予馬達(dá)控制單元22。其中馬達(dá)控制單元22電性連接影像處理單元18、投影單元20及可視平板24，馬達(dá)控制單元22是根據(jù)影像處理單元18的控制訊號來調(diào)整投影單元20的焦段轉(zhuǎn)換或傾角、或調(diào)整可視平板24的傾角，以產(chǎn)生一疊合誤差修正值來修正顯示投影信息，即可呈現(xiàn)出顯示投影信息與實(shí)際道路影像疊合的功效，進(jìn)而集中駕駛者的注意力、以及可直覺式的掌握行駛道路狀態(tài)，進(jìn)而提高行車安全性。由于先前技術(shù)會(huì)因影像讀取裝置在不同車型上，讀取影像區(qū)域隨著影像讀取裝置所設(shè)置的位置不同而有所差異，使得安裝人員需要時(shí)常進(jìn)行調(diào)整而造成相當(dāng)?shù)夭槐悖僬?，也有可能因?yàn)榘惭b人員手動(dòng)設(shè)定造成人為的誤差，而使辨識率降低等風(fēng)險(xiǎn)。為此，本發(fā)明提出一種可通過手動(dòng)或自動(dòng)校正方式調(diào)整第一影像讀取單元16，使其進(jìn)行前方道路影像讀取時(shí)，能更符合安全警示系統(tǒng)所需的偵測影像。舉例來說，駕駛者若將車輛行駛至一特定場地，影像處理單元18可依據(jù)至少一預(yù)設(shè)場地的校正參數(shù)，將第一影像讀取單元16自動(dòng)校正其校正參數(shù)，以自動(dòng)獲得第一影像讀取單元16的高度、傾角、位置及距離修正等參數(shù)。因此，可有效降低安裝人員所要承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)，以及解決需反復(fù)調(diào)整影像讀取裝置的不便性。其中，車用影像顯示系統(tǒng)14更包括至少一第二影像讀取單元26，其電性連接影像處理單元18及馬達(dá)控制單元22。第二影像讀取單元26較佳是設(shè)置于車輛內(nèi)的駕駛座前方，用來讀取一駕駛者的動(dòng)態(tài)，例如駕駛者頭部及眼睛信息等動(dòng)態(tài)信息，再由影像處理單元18根據(jù)動(dòng)態(tài)估測出駕駛者的一預(yù)視點(diǎn)，以輸出控制訊號予馬達(dá)控制單元22，通過馬達(dá)控制單元22來控制第二影像讀取單元26的傾角角度，以符合駕駛者的預(yù)視點(diǎn)，可輔助校正顯示投影信息的準(zhǔn)確性。其中，車用影像顯示系統(tǒng)14更包括一車輛動(dòng)態(tài)偵測單元28，其電性連接影像處理單元18，車輛動(dòng)態(tài)偵測單元28是偵測車輛的一行駛信息，例如車速、車輛偏移量或方向盤轉(zhuǎn)向等，影像處理單元18根據(jù)相關(guān)行駛信息估測出駕駛者的一預(yù)視點(diǎn)，以輸出控制訊號予馬達(dá)控制單元22，據(jù)以調(diào)整投影單元20的焦段轉(zhuǎn)換或傾角、或調(diào)整可視平板24的傾角，以產(chǎn)生一疊合誤差修正值來修正顯示投影信息，最后再將修正后的車道線、前方障礙物位置的顯示投影信息，以及將行駛信息投射至可視平板或車輛的擋風(fēng)玻璃25上。其中，車用影像顯示系統(tǒng)14更包括一操控界面30及一警示單元32，操控界面30及警示單元32電性連接影像處理單元18。操控界面30是供使用手動(dòng)控制，可提供使用者進(jìn)行一參數(shù)設(shè)定，影像處理單元18根據(jù)參數(shù)設(shè)定以輸出調(diào)整投影單元20的焦段轉(zhuǎn)換或傾角、或調(diào)整可視平板24的傾角的控制訊號予馬達(dá)控制單元22、或根據(jù)參數(shù)設(shè)定以控制第一影像讀取單元16自動(dòng)調(diào)整高度、傾角、位置及距離修正參數(shù)等。影像處理單元18可根據(jù)影像辨識結(jié)果及行車信息來判斷出現(xiàn)行車輛與前方障礙物位置間的距離是否超出安全范圍，或是車輛本身車況是否低于一預(yù)設(shè)安全值等，以決定是否傳送一警示訊號予警示單元32，通過警示單元32發(fā)出一警報(bào)提示，例如警示單元32可結(jié)合蜂鳴器、LED、語音播放等，以聲光警報(bào)方式來提醒駕駛者，或是配合投影單元20來投影顯示警示畫面，由此避免危險(xiǎn)事故發(fā)生。了解上述的系統(tǒng)架構(gòu)之后，為進(jìn)一步說明本發(fā)明確實(shí)能建構(gòu)出更直覺式的大面積顯示投影信息，并能完全與實(shí)際道路信息疊合的功效，請同時(shí)參閱圖2及圖3，圖3為本發(fā)明的步驟流程圖。本發(fā)明可適用于不同車型上，于啟動(dòng)車用影像顯示系統(tǒng)14之后，先由影像處理單元18判斷是否為第一次調(diào)校模式，例如第一影像讀取單元16、投影單元20及可視平板24的安裝位置、傾角是否符合對應(yīng)車型的影像讀取理想?yún)^(qū)域以及顯示投影顯示位置；若否，由影像處理單元18根據(jù)一預(yù)設(shè)校正參數(shù)值進(jìn)行第一影像讀取單元16、投影單元20及可視平板24的校正；若是，則開始執(zhí)行步驟S10，利用第一影像讀取單元16來讀取至少一前方道路影像，其中，為了能讀取全天候的影像，故第一影像讀取單元16可為紅外線影像讀取單元(紅外線攝影機(jī))。如步驟S12，影像處理單元18根據(jù)前方道路影像以取得一車道線及一前方障礙物位置；再如步驟S14，影像處理單元18是利用一校正坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型對車道線及前方障礙物位置轉(zhuǎn)換為一顯示投影信息，請同時(shí)配合圖4，為本發(fā)明的多坐標(biāo)轉(zhuǎn)換示意圖；其中，校正坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型如下列公式(I)、公式(2):
權(quán)利要求
1.一種車用影像顯示系統(tǒng)，其特征在于，其設(shè)于一車輛上，該車用影像顯示系統(tǒng)包括: 至少一第一影像讀取單元，是讀取至少一前方道路影像； 一影像處理單元，電性連接該第一影像讀取單元，根據(jù)該前方道路影像以取得一車道線及一前方障礙物位置，并經(jīng)校正后計(jì)算出可疊合實(shí)際車道上該車道線及該前方障礙物位置的一顯示投影信息及產(chǎn)生一控制訊號、一警示訊號； 一投影單元，電性連接該影像處理單元，是將該顯示投影信息投射到至少一可視平板或該車輛的擋風(fēng)玻璃上；及 一馬達(dá)控制單元，電性連接該影像處理單元、該投影單元及該可視平板，該馬達(dá)控制單元是根據(jù)該影像處理單元的該控制訊號以調(diào)整該投影單元的焦段轉(zhuǎn)換或傾角、或調(diào)整該可視平板的傾角，以產(chǎn)生一疊合誤差修正值來修正該顯示投影信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用影像顯示系統(tǒng)，其特征在于，該可視平板為反射率光學(xué)薄膜，設(shè)于該車輛的檔風(fēng)玻璃及該投影單元之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用影像顯示系統(tǒng)，其特征在于，更包括至少一第二影像讀取單元，電性連接該影像處理單元，該第二影像讀取單元是讀取一駕駛者的動(dòng)態(tài)，該影像處理單元根據(jù)該動(dòng)態(tài)估測出該駕駛者的一預(yù)視點(diǎn)，以輸出該控制訊號予馬達(dá)控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用影像顯示系統(tǒng)，其特征在于，更包括一車輛動(dòng)態(tài)偵測單元，電性連接該影像處理單元，該車輛動(dòng)態(tài)偵測單元是偵測該車輛的一行駛信息，該影像處理單元根據(jù)該行駛信息估測出該駕駛者的一預(yù)視點(diǎn)，以輸出該控制訊號予該馬達(dá)控制單元，以及將該行駛信息投射至該可視平板或該車輛的擋風(fēng)玻璃上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用影像顯示系統(tǒng)，其特征在于，該影像處理單元是利用一校正坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型對該車道線及該前方障礙物位置進(jìn)行校正后，據(jù)以計(jì)算出可疊合實(shí)際車道上該車道線及該 前方障礙物位置的該顯示投影信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用影像顯示系統(tǒng)，其特征在于，更包括一操控界面，電性連接該影像處理單元，該操控界面是供使用者進(jìn)行一參數(shù)設(shè)定，該影像處理單元根據(jù)該參數(shù)設(shè)定以輸出調(diào)整該投影單元的焦段轉(zhuǎn)換或傾角、或調(diào)整該可視平板的傾角的該控制訊號予該馬達(dá)控制單元、或根據(jù)該參數(shù)設(shè)定以控制該第一影像讀取單元自動(dòng)調(diào)整高度、傾角、位置及距離修正參數(shù)。
7.一種車用影像顯示系統(tǒng)的校正方法，其特征在于，應(yīng)用于一車輛以進(jìn)行車輛信息顯示及車輛安全警示，該校正方法包括下列步驟: 讀取至少一前方道路影像； 根據(jù)該前方道路影像以取得一車道線及一前方障礙物位置； 轉(zhuǎn)換該車道線及該前方障礙物位置為一顯示投影信息； 調(diào)整該顯示投影信息的顯示條件，并產(chǎn)生一疊合誤差修正值； 根據(jù)該疊合誤差修正值對該顯示投影信息進(jìn)行校正；及 將該顯示投影信息投射經(jīng)一可視平板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車用影像顯示系統(tǒng)的校正方法，其特征在于，該前方道路影像是經(jīng)由一第一影像讀取單元所讀取，可利用一影像處理單元依據(jù)至少一預(yù)設(shè)場地的校正參數(shù)，控制該第一影像讀取單元自動(dòng)校正其該校正參數(shù)，以自動(dòng)獲得該第一影像讀取單元的高度、傾角、位置及距離修正這些參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車用影像顯示系統(tǒng)的校正方法，其特征在于，該顯示條件為調(diào)整一投影單元的焦段轉(zhuǎn)換或傾角以產(chǎn)生該疊合誤差修正值，或?yàn)檎{(diào)整該可視平板的傾角以產(chǎn)生該疊合誤差修正值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車用前方影像系統(tǒng)的校正方法，其特征在于，該投影單元的調(diào)整步驟可根據(jù)該顯示投影信息中該車道線左上、左下、右上、右下的頂點(diǎn)以計(jì)算出該傾角的該疊合誤差修正值，或可根據(jù)一駕駛者的預(yù)視點(diǎn)計(jì)算出該傾角的該疊合誤差修正值，以及該可視平板的調(diào)整步驟可根據(jù)一駕駛者的預(yù)視點(diǎn)計(jì)算出該傾角的該疊合誤差修正值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車用影像顯示系統(tǒng)及其校正方法，設(shè)于一車輛上以進(jìn)行顯示，可讀取至少一前方道路影像，并根據(jù)前方道路影像以取得車道線及前方障礙物位置，并經(jīng)校正后計(jì)算出可疊合實(shí)際車道上車道線及前方障礙物位置的一顯示投影信息。可利用馬達(dá)控制單元來調(diào)整一投影單元的焦段轉(zhuǎn)換或傾角、或調(diào)整可視平板的傾角，以產(chǎn)生一疊合誤差修正值來修正顯示投影信息。通過搭配硬件調(diào)整及軟件校正，即可利用投影單元將與實(shí)際道路影像完全疊合的大面積顯示投影信息投射至可視平板或車輛的擋風(fēng)玻璃上，讓駕駛者獲得直覺式的行駛路況，進(jìn)而提升行車安全性。
文檔編號B60R1/00GK103182984SQ20111044815
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者蘇一峯, 陳晉義, 江志彬 申請人:財(cái)團(tuán)法人車輛研究測試中心