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2021-02-03 18:02:47|
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本发明涉及一种影像产生方法，特别是涉及一种用于车辆的行车辅助影像产生方法。
背景技术：
汽车环景显示(around-view)系统是先进驾驶辅助系统(adas)技术的一种，能够实时为驾驶者显示一车辆及其周围环境的鸟瞰360度全景影像，以确保在停车或其他低速行驶情况下的驾驶安全。现有的汽车环景显示系统是通过分别设置于车辆前后及两侧的数个广角摄影机来获得该车辆的周遭环境的影像，接着根据固定的三维投影模型通过一逆透视投影转换来将所述广角摄影机所获得的影像转换为一三维投影模型，之后再通过一虚拟的摄影机以不同视角对该三维投影模型进行一透视投影转换来获得不同观察视角的二维影像。
然而，现有的汽车环景显示系统所采用的三维投影模型的形状与尺寸皆是固定的，无法依驾驶情境的改变而动态调整，所以在使用上无法提供良好的使用体验。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能依驾驶情境的改变而动态调整三维投影模型的函式与参数，以提供较佳的使用体验的行车辅助影像产生方法及其系统。
本发明的行车辅助影像产生方法，适用于车辆，并通过处理模块来实施，该处理模块电连接拍摄单元，及障碍物侦测模块，该拍摄单元用于产生并传送相关于该车辆的周遭环境的至少一周遭影像至该处理模块，该障碍物侦测模块用于产生并传送相关于该车辆所对应的障碍物的障碍物侦测结果至该处理模块，该行车辅助影像产生方法包含以下步骤：
(a)该处理模块判定该障碍物侦测结果是否指示出存在该障碍物；
(b)当该处理模块判定出存在该障碍物时，其中该障碍物侦测结果包括该障碍物与该车辆间的障碍物距离，该处理模块判定该障碍物距离是否大于距离阈值；
(c)当该处理模块判定出该障碍物距离小于等于该距离阈值时，该处理模块选择具有椭圆弧线的第一三维投影模型；
(d)当该处理模块判定出该障碍物距离大于该距离阈值时，该处理模块选择具有圆弧线的第二三维投影模型；
(e)该处理模块根据所选择的该第一三维投影模型或该第二三维投影模型，利用逆透视投影转换法，将该至少一周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型；及
(f)该处理模块利用透视投影转换法将步骤(e)结果转换成对应的第一视野行车辅助影像或第二视野行车辅助影像。
本发明的行车辅助影像产生方法，该处理模块还电连接感测模块，该感测模块用于感测并传送相关于该车辆的车辆信息至该处理模块，在该步骤(b)中，该车辆信息包括该车辆的车速，该距离阈值为该车速与预设时间的乘积。
本发明的行车辅助影像产生方法，在该步骤(c)中，该第一三维投影模型的函式表示如下：
其中，vl为车辆的长度，h为对应于该第一三维投影模型的虚拟相机的高度，
本发明的行车辅助影像产生方法，在该步骤(d)中，该第二三维投影模型的函式表示如下：
其中，vl为车辆的长度，h为对应于该第二三维投影模型的虚拟相机的高度，
本发明的行车辅助影像产生方法，该步骤(f)包含以下子步骤：
(f-1)该处理模块根据该障碍物侦测结果的该障碍物距离，与对应于所选择的该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的虚拟相机的高度，计算相关于该虚拟相机俯向拍摄的俯摄角度，其中该障碍物侦测结果还包括该障碍物相对于该车辆的障碍物方位角；及
(f-2)该处理模块根据该至少一周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果、该俯摄角度及该障碍物方位角，获得对应的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。
本发明的行车辅助影像产生方法，该处理模块还电连接感测模块，该感测模块用于感测并传送相关于该车辆的车辆信息至该处理模块，该行车辅助影像产生方法在步骤(a)后还包含以下步骤：
(g)当该处理模块判定出不存在该障碍物时，其中该车辆信息包括该车辆的车速，该处理模块判定该车速是否大于速度阈值；
(h)当该处理模块判定出该车速小于等于该速度阈值时，该处理模块选择该第一三维投影模型；及
(i)当该处理模块判定出该车速大于该速度阈值时，该处理模块选择该第二三维投影模型。
本发明的行车辅助影像产生方法，该处理模块还电连接感测模块，该感测模块用于感测并传送相关于该车辆的车辆信息至该处理模块，该步骤(f)包含以下子步骤：
(f-1)该车辆信息包括指示出该车辆的多个方向灯是否开启的方向灯参数组，该处理模块根据该方向灯参数组判定该车辆的其中一方向灯是否开启；
(f-2)当该处理模块判定出该方向灯被开启时，计算对应于该方向灯的转向方位角；及
(f-3)该处理模块根据该至少一周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果、预设的俯摄角度及该转向方位角，获得对应的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。
本发明的行车辅助影像产生方法，该处理模块还电连接车道线侦测模块，该车道线侦测模块用于产生并传送相关于该车辆所行驶的车道的车道线侦测结果至该处理模块，该步骤(f)包含以下子步骤：
(f-1)该处理模块判定该车道线侦测结果是否指示出至少一车道线；
(f-2)当该处理模块判定该车道线侦测结果指示出该至少一车道线时，该处理模块根据该至少一车道线判定该车道是否为交叉路口；
(f-3)当步骤(f-2)的判定结果为是时，该处理模块根据该至少一车道线计算对应该交叉路口的巷弄视角；及
(f-4)该处理模块根据该至少一周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果，及该巷弄视角，获得对应的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。
本发明的行车辅助影像产生方法，该处理模块还电连接感测模块，该感测模块用于感测并传送相关于该车辆的车辆信息至该处理模块，在步骤(f-2)后，还包含以下子步骤：
(f-5)当步骤(f-2)的判定结果为否时，该车辆信息包括该车辆的车速，该处理模块根据该至少一车道线，及该车速，预测该车辆的下一行驶位置；
(f-6)该处理模块根据该下一行驶位置，与对应于所选择的该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的虚拟相机的高度，计算相关于该虚拟相机俯向拍摄的俯摄角度，并根据该下一行驶位置计算该下一行驶位置相对于该车辆的行驶方位角；及
(f-7)该处理模块根据该至少一周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果、该俯摄角度及该行驶方位角，获得对应的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。
本发明的行车辅助影像产生方法，该处理模块还电连接感测模块，该感测模块用于感测并传送相关于该车辆的车辆信息至该处理模块，其特征在于：在步骤(f-1)后，还包含以下子步骤：
(f-8)当该处理模块判定出该车道线侦测结果不指示出任一车道线时，该车辆信息包括该车辆的车速，与该车辆的转角讯号，该处理模块根据该车速及该转角讯号，预测该车辆的下一行驶位置；
(f-9)该处理模块根据该下一行驶位置，与对应于所选择的该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的虚拟相机的高度，计算相关于该虚拟相机俯向拍摄的俯摄角度，并根据该下一行驶位置计算该下一行驶位置相对于该车辆的行驶方位角；及
(f-10)该处理模块根据该至少一周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果、该俯摄角度及该行驶方位角，获得对应的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。
本发明的行车辅助影像产生系统，用于执行上述的行车辅助影像产生方法。
本发明的有益效果在于：通过该处理模块根据该障碍物与该车辆间的障碍物距离或车速来采用不同的三维投影模型，借此达成因应驾驶情境的改变而动态调整三维投影模型的函式与参数，而分别对应情境提供不同视野行车影像，进而提供驾驶者较佳的使用体验。此外，更能根据车辆信息预测车辆下一行驶位置，提供预判的行车辅助影像。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一方块图，说明本发明一行车辅助影像产生系统的实施例；
图2是一流程图，说明本发明行车辅助影像产生方法的实施例；
图3是一立体示意图，说明一第一三维投影模型；
图4是一前视示意图，说明该第一三维投影模型在一第一平面的投影；
图5是一侧视示意图，说明该第一三维投影模型在一第二平面的投影；
图6是一俯视示意图，说明该第一三维投影模型在一第三平面的投影；
图7是一立体示意图，说明一第二三维投影模型；
图8是一前视示意图，说明该第二三维投影模型在该第一平面的投影；
图9是一侧视示意图，说明该第二三维投影模型在该第二平面的投影；
图10是一俯视示意图，说明该第二三维投影模型在该第三平面的投影；
图11是一示意图，说明不同障碍物距离与该第一及第二三维投影模型的关系；
图12是一流程图，说明本发明行车辅助影像产生方法的实施例的一行车辅助影像产生编程的一第一产生流程；
图13是一流程图，说明本发明行车辅助影像产生方法的实施例的该行车辅助影像产生编程的一第二产生流程；
图14是一实验示意图，显示应用本发明第一三维投影模型后所呈现的第一视野行车辅助影像；及
图15是一实验示意图，显示应用本发明第二三维投影模型后所呈现的第二视野行车辅助影像。
具体实施方式
参阅图1，本发明行车辅助影像产生系统的实施例，适用于一车辆。该行车辅助影像产生系统包含一拍摄单元11、一障碍物侦测模块12、一感测模块13、一电连接该拍摄单元11的车道线侦测模块14，及一电连接该拍摄单元11、该障碍物侦测模块12、该感测模块13与该车道线侦测模块14的处理模块15。
该拍摄单元11包含四个分别设置于该车辆的一前方保险杆、一后方保险杆、一左后照镜，与一右后照镜的拍摄模块(图未示)，每一拍摄模块例如为一鱼眼摄影机，所述拍摄模块用于拍摄该车辆四周的环境，以分别产生并传送四张相关于该车辆的周遭环境的周遭影像至该处理模块15。
该障碍物侦测模块12用于产生并传送一相关于该车辆所对应的一障碍物的障碍物侦测结果至该处理模块15。其中，该障碍物侦测模块12是利用一现有的障碍物侦测技术来判定是否存在对应于该车辆的该障碍物，当判定出存在该障碍物时，还侦测出该障碍物与该车辆间的一障碍物距离，及该障碍物相对于该车辆的一障碍物方位角，并产生指示出存在该障碍物，且包含该障碍物距离与该障碍物方位角的该障碍物侦测结果；而当判定出不存在该障碍物时，产生指示出不存在该障碍物的该障碍物侦测结果。在本实施方式中，该障碍物侦测模块12包含一雷达侦测器(图未示)，通过该雷达侦测器来侦测出该障碍物与该车辆间的该障碍物距离，及该障碍物相对于该车辆的该障碍物方位角；然而，在其他实施方式中，该障碍物侦测模块12也可根据该拍摄单元11所拍摄的对应于该车辆的前方环境的周遭影像，来获得该障碍物与该车辆间的该障碍物距离，及该障碍物相对于该车辆的该障碍物方位角，但不以此为限。
该感测模块13用于感测并传送相关于该车辆的一车辆信息至该处理模块15，其中该车辆信息包含该车辆的一车速、指示出该车辆的多个方向灯是否开启的一方向灯参数组，及该车辆的一转角讯号。由于本发明的特征并不在于熟知此技艺者所已知的该感测模块13如何获得该车辆信息的方式，为了简洁，所以在此省略了他们的细节。
该车道线侦测模块14用于根据该拍摄单元11所拍摄的对应于该车辆的前方环境的周遭影像，产生并传送相关于该车辆所行驶的车道的一车道线侦测结果至该处理模块15。其中，该车道线侦测模块14利用一现有的车道线辨识技术，来判定对应于该车辆的前方环境的周遭影像中是否存在对应于该车道的至少一车道线，当判定出存在该至少一车道线时，产生指示出存在该至少一车道线且包含所辨识出的该至少一车道线的该车道线侦测结果；而当判定出不存在该至少一车道线时，产生指示出不存在该至少一车道线的该车道线侦测结果。
以下将配合本发明行车辅助影像产生方法的实施例，来说明该行车辅助影像产生系统中各组件的运作细节，本实施例依序包含有一投影模型决定编程及一行车辅助影像产生编程。
参阅图1与图2，该行车辅助影像产生系统实施本发明行车辅助影像产生方法的投影模型决定编程与行车辅助影像产生编程，并包含下列步骤。该投影模型决定编程说明了如何因应驾驶情境的不同来选择不同的三维投影模型，该行车辅助影像产生编程说明了如何获得不同的视野行车辅助影像。
在步骤201中，该障碍物侦测模块12持续地产生并传送相关于该车辆所对应的该障碍物的该障碍物侦测结果至该处理模块15。
在步骤202中，该感测模块13持续地产生并传送相关于该车辆的该车辆信息至该处理模块15。
在步骤203中，该车道线侦测模块14持续地产生并传送相关于该车辆所行驶的车道的该车道线侦测结果至该处理模块15。
在步骤204中，该处理模块15判定所接收的该障碍物侦测结果是否指示出存在该障碍物。当该处理模块15判定出该障碍物侦测结果指示出存在该障碍物时，流程进行步骤205；当该处理模块15判定出该障碍物侦测结果指示出不存在该障碍物时，流程进行步骤208。
在步骤205中，该处理模块15判定该障碍物侦测结果中的该障碍物距离是否大于一距离阈值。当该处理模块15判定出该障碍物距离小于等于该距离阈值时，流程进行步骤206；当该处理模块15判定出该障碍物距离大于该距离阈值时，流程进行步骤207。值得一提的是，该距离阈值为该车辆的该车速与一预设时间的乘积，该预设时间可以为抵达一最后刹车点的时间(timetolastpointtobrake)，在本实施方式中，该预设时间为2.5秒。该处理模块15是先根据该感测模块13所感测到的该车速与该预设时间获得该距离阈值后，再判定该障碍物距离是否大于该距离阈值。
在步骤206中，该处理模块15选择具有一椭圆弧线的一第一三维投影模型(见图3)，该第一三维投影模型在一由一x轴及一z轴构成的第一平面上的投影如图4所示，该第一三维投影模型在一由一y轴及该z轴构成的第二平面上的投影如图5所示，该第一三维投影模型在一由该x轴及该y轴构成的第三平面上的投影如图6所示。其中，该第一三维投影模型的曲面在该第一平面上投影出的曲线501(见图4)，与在该第二平面上投影出的曲线502(见图5)皆为一椭圆弧线。其中，该第一三维投影模型的函式可被表示为以下公式(1)。
其中，vl为车辆的长度，h为对应于该第一三维投影模型的一虚拟相机701的高度，
在步骤207中，该处理模块15选择具有一圆弧线的一第二三维投影模型(见图7)，该第二三维投影模型在该第一平面上的投影如图8所示，该第二三维投影模型在该第二平面上的投影如图9所示，该第二三维投影模型在该第三平面上的投影如图10所示。其中，该第二三维投影模型的曲面在该第一平面上投影出的曲线503(见图8)，与在该第二平面上投影出的曲线504(见图9)皆为一圆弧线。其中，该第二三维投影模型的函式可被表示为以下公式(2)。
其中，h’对应于该第二三维投影模型的一虚拟相机701的高度，
在步骤208中，该处理模块15判定所接收的该车辆信息中的该车速是否大于一速度阈值。当该处理模块15判定出该车速不大于该速度阈值时，流程进行步骤209；当该处理模块15判定出该车速大于该速度阈值时，流程进行步骤210。
在步骤209中，该处理模块15选择该第一三维投影模型(见图3)。
在步骤210中，该处理模块15选择该第二三维投影模型(见图7)。
在步骤211中，该处理模块15根据所选择的该第一三维投影模型或该第二三维投影模型，利用一逆透视投影转换法，将所述周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型。
当该障碍物距离小于等于该距离阈值时，选择该第一三维投影模型的优点在于，根据该第一三维投影模型所获得的第一视野行车辅助影像(见图14)具有较大近处可视范围；当该障碍物距离大于该距离阈值时，选择该第二三维投影模型的优点在于，根据该第二三维投影模型所获得的第二视野行车辅助影像(见图15)具有将远处物体放大的效果。若不存在该障碍物时，由于基于该第一三维投影模型所获得的第一视野辅助行车影像具有较大近处可视范围，所以在该车速低时，采用该第一三维投影模型会有较佳的视觉体验；由于基于该第二三维投影模型所获得的第二视野行车辅助影像具有将远处物体放大效果，所以在该车速高时，采用该第二三维投影模型会有较佳的视觉体验。因此，由图11、图14及图15可知，采用该第一三维投影模型(见图11实线处102)的成像会具有较大近处可视范围，采用该第二三维投影模型(见图11虚线处101)的成像会具有将远处物体放大效果，因而因应不同的障碍物距离切换不同的三维投影模型可提供驾驶者较佳的视觉体验。
在步骤212中，该处理模块15利用一透视投影转换法将所述周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果转换成对应的一第一视野行车辅助影像或一第二视野行车辅助影像。
以下将配合所附图标说明该行车辅助影像产生编程的细节，该行车辅助影像产生编程可因应驾驶情境的不同将所产生的三维投影模型投影成视角不同的行车辅助影像，其中，因应于该障碍物侦测结果是否指示出存在该障碍物，该行车辅助影像产生编程可进一步细分为一第一产生流程，与一第二产生流程。
参阅图1与图12，当该障碍物侦测结果指示出存在该障碍物时，该行车辅助影像产生系统利用该第一产生流程来获得不同的视野行车辅助影像，并包含以下步骤。
在步骤301中，该处理模块15根据该障碍物侦测结果的该障碍物距离，与该虚拟相机701(见图3、图7)的高度，计算一相关于该虚拟相机701俯向拍摄的第一俯摄角度。
在步骤302中，该处理模块15根据所述周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果、该第一俯摄角度及该障碍物方位角，利用透视投影转换以转换出对应的二维的一第一视野行车辅助影像或一第二视野行车辅助影像。
值得一提的是，该透视投影转换的运算公式如以下公式(3)。
其中，(x；,y；,z；)为该第一三维投影模型或该第二三维投影模型中待投影至该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像的点，(u,v)为(x；,y；,z；)经投影后的二维点，
参阅图1与图13，当该障碍物侦测结果指示出不存在该障碍物时，该行车辅助影像产生系统利用该第二产生流程来获得不同的视野行车辅助影像，并包含以下步骤。
在步骤304中，该处理模块15根据该车辆信息的该方向灯参数组判定该车辆的其中一方向灯是否开启。当该处理模块15判定出该方向灯被开启时，流程进行步骤305；当该处理模块15判定出所述方向灯皆未被开启时，流程进行步骤307。
在步骤305中，该处理模块15根据该方向灯参数组所指示的开启的该方向灯，计算对应于被开启的该方向灯的一转向方位角。
在步骤306中，该处理模块15根据所述周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果、一预设的第二俯摄角度及该转向方位角，利用该透视投影转换以转换出对应的二维的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。其中，该透视投影转换的运算公式与公式(3)相同，且θx＝0，θy为该第二俯摄角度，θz为该转向方位角。
在步骤307中，该处理模块15判定该车道线侦测结果是否指示出至少一车道线。当该处理模块15判定该车道线侦测结果指示出该至少一车道线时，流程进行步骤308；当该处理模块15判定出该车道线侦测结果不指示出任一车道线时，流程进行步骤314。
在步骤308中，该处理模块15根据该至少一车道线判定该车道是否为一交叉路口。当该处理模块15判定出该车道为该交叉路口时，流程进行步骤309；当该处理模块15判定出该车道非为该交叉路口时，流程进行步骤311。
在步骤309中，该处理模块15根据该车道的该至少一车道线，利用现有的巷弄视角取得方式，计算对应该交叉路口的一巷弄视角(alleyview)。
在步骤310中，该处理模块15根据所述周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果与该巷弄视角，利用该透视投影转换以转换出对应的二维的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。
在步骤311中，该处理模块15根据该车辆信息的该车速，与该至少一车道线，预测该车辆的一下一行驶位置。
在步骤312中，该处理模块15根据该下一行驶位置，与该虚拟相机701(见图3、图7)的高度，计算一相关于该虚拟相机701俯向拍摄的第三俯摄角度，并根据该下一行驶位置计算该下一行驶位置相对于该车辆的一第一行驶方位角。
在步骤313中，该处理模块15根据所述周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果，与该第三俯摄角度及该第一行驶方位角，利用该透视投影转换以转换出对应的二维的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。其中，该透视投影转换的运算公式与公式(3)相同，且θx＝0，θy为该第三俯摄角度，θz为该第一行驶方位角。
在步骤314中，该处理模块15根据该车速及该转角讯号，预测该车辆的一下一行驶位置。值得一提的是，本实施方式是利用如，卡尔曼滤波器(kalmanfilter)来追踪预测该车辆的该下一行驶位置。
在步骤315中，该处理模块15根据该下一行驶位置，与该虚拟相机701的高度，计算一相关于该虚拟相机701俯向拍摄的第四俯摄角度，并根据该下一行驶位置计算该下一行驶位置相对于该车辆的一第二行驶方位角。
在步骤316中，该处理模块15根据所述周遭影像映像至该第一三维投影模型或该第二三维投影模型的结果，与该第四俯摄角度及该第二行驶方位角，利用该透视投影转换以转换出对应的二维的该第一视野行车辅助影像或该第二视野行车辅助影像。其中，该透视投影转换的运算公式与公式(3)相同，且θx＝0，θy为该第四俯摄角度，θz为该第二行驶方位角。
本实施方式的行车辅助影像产生编程在产生该行车辅助影像时是依据不同的驾驶情境来决定该虚拟相机701的观察视角，当存在障碍物时，至少根据该障碍物方位角来转换出对应的视野行车辅助影像，借此来提醒该驾驶留意障碍物以免碰撞，当驾驶有转向的举动时，至少根据该转向方位来转换出对应的视野行车辅助影像，借此来协助该驾驶注意转弯时的道路情况。此外，该处理模块15可依该驾驶的行车轨迹或车身讯号，来预测该车辆的下一行驶位置，提前将观察视角设为该下一行驶位置，以让该驾驶可预先得知路况，提前因应。然而，在本发明的其他实施方式中，步骤304与307的优先次序可依驾驶的需求进行调整，并不以此为限。
综上所述，本发明行车辅助影像产生方法，通过该处理模块15根据该障碍物位置与该车速选择不同的三维投影模型，使得成像因应驾驶情境的不同更为真实地呈现，此外，通过该处理模块15因应不同的驾驶情境来决定该虚拟相机701的观察视角，以产生更符合驾驶情境的行车辅助影像，该处理模块15还可预测该车辆的下一行驶位置，提前将观察视角设为该下一行驶位置，以让该驾驶提前得知路况，作出因应，进而提供驾驶者较佳的使用体验，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。
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