TWI596580B - Obstacle warning system and its operation method - Google Patents

Description

障礙物警示系統及其運作方法

本發明係關於一種警示系統及其運作方法，尤指一種運用於車輛，讓駕駛在未注意到有障礙物可能會與車輛發生碰撞時，即時發出警示訊息通知駕駛，確保其有注意到障礙物的存在並作出反應。

汽車基於駕駛所能提供之舒適性，進而成為廣泛受到民眾應用的交通工具之一，然而當車輛在道路行駛時，可能會因為駕駛存在視覺死角、精神疲勞或其他用路人不守法等因素，使得駕駛以及行人的生命安全雙雙受到威脅。為了提高安全性，不少被動安全配備已為汽車出廠時的標準配備，而主動安全配備也在各大車廠的努力下被持續開發。

在現有的主動安全配備技術中，已有些許可即時警告使用者之安全警示功能裝置，例如設置訊號發射器以及訊號接收器作為倒車雷達，或是安裝當有其他物體貼近車體時，會以音效提醒駕駛之設備。然而這些主動安全配備並不足以讓駕駛更早預知車輛可能將發生碰撞之危機，例如將預警時間提升為數秒鐘而有足夠時間進行迴避，特別是可能會與車輛發生碰撞之物體本身也在移動。

再者，當駕駛接收到音效警示時，其可能會不確定即將碰撞到的物體是位在何處、外觀為什麼形狀、是往什麼方向移動、移動速度有多快，致使駕駛無法作出適當的反應以避開危險；另外，由於現有技術僅判斷物 體與車體的距離，而無法分辨物體，因此當車輛周邊為雜草等無礙物體，仍然會產生警示音效，甚至是因而觸發自動剎車等，造成不必要的麻煩。

本發明之主要目的，係提供一種障礙物警示系統，其結合了偵測車外障礙物以及車內駕駛視角的技術，因此可在偵測到有礙行車安全的障礙物之時，若駕駛沒有查覺到障礙物的存在，此時可透過聲音的方式進行警示，直到駕駛發現障礙物的存在為止。

本發明之另一目的，係提供一種障礙物警示系統，其以駕駛的瞳孔方向為偵測標的，能準確的掌握駕駛的視角是否在安全的狀態。

本發明之再一目的，係提供一種障礙物警示系統，其在偵測障礙物時，能分辨障礙物的位置、移動方向以及移動速度，以計算出其路徑是否會與駕駛所在的車輛重疊而發生碰撞，因此本發明能針對有實際碰撞風險的障礙物進行警示，避免無謂的警示聲流於擾人的噪音。

本發明之更一目的，係提供一種障礙物警示系統之運作方法，其可將障礙物的影像投影於擋風玻璃上，特別是部分障礙物是位於車輛的側後方或側下方，駕駛難以僅透過後視鏡而察覺之。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種障礙物警示系統，其係設置於一移動載具，該障礙物警示系統在結構組成上係包含：一偵測模組，其係包含一障礙物偵測單元以及一視線偵測單元，該障礙物偵測單元係設置於該移動載具之內或之至少一側，該視線偵測單元則係設置於該移動載具之內；一運算模組，其係耦接於該偵測模組，以接收該障礙物偵測單元以及該視線偵測單元所產生之複數個偵測資料，經運算產生一警示資料；以及一警示模組，其係耦接於該運算模組，其接收該警示資料而發送一警 示訊息至該移動載具之內。而其操作步驟則包含：使用一障礙物偵測單元偵測該移動載具外之至少一障礙物之一位置資訊以及一移動方向資訊；使用一投射單元投射該障礙物之影像於一板面；使用一視線偵測單元偵測該移動載具之駕駛之視線方向資訊；使用一運算模組利用該障礙物之該位置資訊及該移動方向資訊而計算該障礙物碰撞該移動載具之可能性，以及利用該視線方向資訊判斷該板面是否位於該駕駛之視線範圍內；以及若該障礙物與該移動載具有碰撞之可能，以及該板面不在該駕駛之視線範圍內，則該運算模組發送一警示資料至一警示模組而利用該警示模組發送一警示訊息通知該駕駛。

1‧‧‧移動載具

2‧‧‧偵測模組

21‧‧‧障礙物偵測單元

22‧‧‧視線偵測單元

3‧‧‧運算模組

4‧‧‧警示模組

5‧‧‧投影模組

S10~13‧‧‧步驟

S20~24‧‧‧步驟

第1圖：其係為本發明一較佳實施例之部分元件設置位置示意圖，用以表示其相對於移動載具之位置；第2圖：其係為本發明一較佳實施例之結構組成示意圖；第3圖：其係為本發明一較佳實施例之步驟流程圖；以及第4圖：其係為本發明另一較佳實施例之步驟流程圖，用以表示有使用投影模組。

為使本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：首先請一併參考第1圖以及第2圖，本發明所揭示之障礙物警示系統係設置於一移動載具1，例如汽車，而此障礙物警示系統係包含一偵測模 組2、一運算模組3以及一警示模組4。其中的偵測模組2係包含至少一障礙物偵測單元21以及一視線偵測單元22，此些障礙物偵測單元21係設置於移動載具1之內或至少一側，而視線偵測單元22則係設置於移動載具1之內；運算模組3係耦接於偵測模組2，至於警示模組4，則係耦接於運算模組3。

偵測模組2所包含之障礙物偵測單元21係用以偵測移動載具1周邊空間是否存在可能會影響行車安全的物體，例如行人、動物、其他移動載具，或者是固定之柵欄、灌木叢等。由於駕駛的視角範圍有限，因此必然存在各種死角，特別是車輛側身、後方，或者是車輛周邊的低緣處。這些死角為本發明設置障礙物偵測單元21的優先選擇位置，不過其也可設置於車內而以其為中心對四周作全方位的偵測。障礙物偵測單元21的元件結構可包含深度感測器及二維相機，其可在取得影像的同時獲得深度訊息，也就是可獲取完整的空間訊息以進行後續的分析、計算與重建，例如參考障礙物相對於車輛的移動方向以及移動速度，以判斷障礙物是否會與車輛發生碰撞，抑或是兩者緊臨但實際上無擦撞之虞。障礙物偵測單元21另可包含嵌入式晶片，作為可獨立進行偵測參數調校或資料存取的子系統。

設置於移動載具1之內的視線偵測單元22則是用以偵測駕駛的視線方向，其可與設置於移動載具1之內的障礙物偵測單元21整合為一體。視線偵測單元22的一些可行方法包含了偵測駕駛頭部的方向而判斷其視線所及的方向，或者是辨識駕駛的臉部，不過本發明在一較佳實施例中則是使用RGB-D相機作為瞳孔偵測元件，以實現視線偵測單元22。瞳孔偵測元件可為透過影像拍攝而獲取並追蹤眼球位置，以辨識駕駛眼睛的注視點是否能觀察到碰撞風險資訊的存在。視線偵測單元22的元件結構也可包含嵌入式晶片。

上述的碰撞風險資訊可區分為兩種類型，一種是實際資料，另一種則是模擬資料。實際資料係指駕駛在其車輛行進方向上可輕易觀察到的碰撞風險，例如前方車輛、從車頭路過的行人等，駕駛能在不轉動頭部的條件下直接對碰撞風險產生認知；而模擬資料則是基於駕駛的視線範圍有其限制，例如對於車輛側身、後方、低緣處等位置，駕駛必須透過轉動頭部或是透過後視鏡的反射才有可能觀察到、甚至是仍無法觀察到的碰撞風險，本發明可利用前述之障礙物偵測單元21的設置而取得相關影像，然後利用投影的方式將影像重現於駕駛可輕易觀察到的位置，例如投影於前方擋風玻璃上。

模擬資料的投影需利用到與運算模組3耦接之投影模組5，此投影模組5可將障礙物偵測單元21所取得的障礙物影像經過障礙物偵測單元21本身的嵌入式晶片處理或是由運算模組3處理後投影在一板面上，而較易取得且效果良好的板面就是車輛前方的擋風玻璃。由於障礙物偵測單元21能取得影像的深度訊息，因此投影模組5所投影的影像也為重建後的立體空間影像，讓駕駛能更清楚地辨識障礙物的形態。以色彩的變化方式強調與障礙物與車輛距離也是一種較佳的投影方式。而若不將影像投影在擋風玻璃，另於車用顯示螢幕呈現投影結果也是一種可行的方式。

然而，即便障礙物就存在於車輛前方或是透過前述的投影技術呈現於擋風玻璃上，駕駛仍有可能因為不專心或是正在注意其他目標物而忽略了這些碰撞風險存在，因此本發明利用前述的視線偵測單元22判斷駕駛是否有觀察到這些碰撞風險。例如，在車身前方有行人跑過時，或者是在投影模組5所提供的影像正在告知駕駛車輛側邊有機車在數公尺外且參考其移動方向及速度而有可能導致與本車發生碰撞時，駕駛的眼睛是否正對著車輛前方或是有看到投影模組5所提供的影像。

如果視線偵測單元22的偵測結果顯示駕駛沒有注意到這些資訊，特別是在經過一個預設時間(例如：1~2秒，也可利用車速以及障礙物的移動速度進行運算，取得預計發生碰撞前的特定秒數)後仍沒有注意到這些資訊，則運算模組3就可利用與其耦接的警示模組4對駕駛者作提醒。運算模組3在參考障礙物偵測單元21以及視線偵測單元22的偵測結果後產生警示資料，並發送至警示模組4，警示模組4接收警示資料而發送一警示訊息至該移動載具1之內。警示訊息的較佳格式為聲音，因此警示模組4係包含至少一音效單元，其可持續發出預錄的音頻提醒駕駛，直到駕駛注意到障礙物的存在才解除。例如視線偵測單元22偵測到駕駛之視線方向係與前述的板面位置相符合時，警示模組4方才停止發送警示訊息。

音效單元在移動載具1內可利用空間配置而在以不同方位發出聲音，例如將音效單元設置於移動載具1內之複數個角落，並參考障礙物相對於車輛的方位，而在警示時僅讓該方位上的音效單元發出聲音，輔助駕駛在最快時間內警覺到障礙物在何方。

依據上述結構，請參考第3圖，本發明在障礙物警示系統之運作方法，其係包含步驟：步驟S10：使用障礙物偵測單元偵測移動載具外之至少一障礙物之位置資訊以及移動方向資訊；步驟S11：使用視線偵測單元偵測移動載具之駕駛之視線方向資訊；步驟S12：使用運算模組利用障礙物之位置資訊及移動方向資訊而計算障礙物碰撞移動載具之可能性，以及利用視線方向資訊判斷障礙物是否位於駕駛之視線範圍內；以及 步驟S13：若障礙物與移動載具有碰撞之可能，以及障礙物不在駕駛之視線範圍內，則運算模組發送警示資料至警示模組而利用警示模組發送警示訊息通知駕駛。而若是有使用到投影模組，則請參考第4圖，其步驟係包含：步驟S20：使用障礙物偵測單元偵測移動載具外之至少一障礙物之位置資訊以及移動方向資訊；步驟S21：使用投射單元投射障礙物之影像於板面；步驟S22：使用視線偵測單元偵測移動載具之駕駛之視線方向資訊；步驟S23：使用運算模組利用障礙物之位置資訊及移動方向資訊而計算障礙物碰撞移動載具之可能性，以及利用視線方向資訊判斷板面是否位於駕駛之視線範圍內；以及步驟S24：若障礙物與移動載具有碰撞之可能，以及板面不在駕駛之視線範圍內，則運算模組發送警示資料至警示模組而利用警示模組發送警示訊息通知駕駛。

本發明所揭示的障礙物警示系統在首次安裝於移動載具，或者是每次啟動上路之時，可先進行定位校正，以調整投影模組所產生的影像與駕駛視線之間的位置關係。

綜上所述，本發明詳細揭示了一種障礙物警示系統及其運作方法，其可透過偵測設備以及結合觀察駕駛瞳孔而進行視角估算，強化現階段駕駛警示系統至偵測車輛周邊約數十公尺範圍內的活動物體或固定物件，不但可判斷是否會受障礙物影響行車安全，更可確保駕駛能夠注意到這些風險。再者，本發明的成本低但準確度高，不會受到環境影響，在安裝上也不需要改變車體結構，可直接適用於一般車輛，有鑑於大眾日益重視行車 安全，本發明之障礙物警示系統及其運作方法無疑深具有開發潛力與應用價值。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

2‧‧‧偵測模組

21‧‧‧障礙物偵測單元

22‧‧‧視線偵測單元

3‧‧‧運算模組

4‧‧‧警示模組

5‧‧‧投影模組

Claims (8)

1. 一種障礙物警示系統，其係設置於一移動載具，該障礙物警示系統係包含：一偵測模組，其係包含一障礙物偵測單元以及一視線偵測單元，該障礙物偵測單元係設置於該移動載具之內或之至少一側，取得該移動載具外之至少一障礙物之一位置資訊以及一移動方向資訊，該視線偵測單元則係設置於該移動載具之內，取得該移動載具之駕駛之視線方向資訊；一運算模組，其係耦接於該偵測模組，以接收該障礙物偵測單元以及該視線偵測單元所產生之複數個偵測資料，經運算該障礙物之該位置資訊及該移動方向資訊而計算該障礙物碰撞該移動載具之可能性，以及利用該視線方向資訊判斷該障礙物若非位於該駕駛之視線範圍內即產生一警示資料；以及一警示模組，其係耦接於該運算模組，其接收該警示資料而發送一警示訊息至該移動載具之內；其中更包含一投影模組，該投影模組耦接於該運算模組，用以投影該障礙物之影像至一板面，當該視線偵測單元偵測到該駕駛之視線方向與該板面位置相符合時，則該警示模組停止發送該警示訊息。
2. 如申請專利範圍第1項所述之障礙物警示系統，其中該障礙物偵測單元係包含深度感測器及二維相機。
3. 如申請專利範圍第1項所述之障礙物警示系統，其中該視線偵測單元係包含一瞳孔偵測元件，該瞳孔偵測元件係用以偵測該移動載具之駕駛之視線方向。
4. 如申請專利範圍第1項所述之障礙物警示系統，其中該警示模組係包含至少一音效單元。
5. 如申請專利範圍第4項所述之障礙物警示系統，其中該些音效單元係設置於該移動載具內之複數個角落，且該警示訊息係以部分之該些音效單元發出。
6. 一種障礙物警示系統之運作方法，該障礙物警示系統係設置於一移動載具，其係包含步驟：使用一障礙物偵測單元偵測該移動載具外之至少一障礙物之一位置資訊以及一移動方向資訊；使用一視線偵測單元偵測該移動載具之駕駛之視線方向資訊；使用一運算模組利用該障礙物之該位置資訊及該移動方向資訊而計算該障礙物碰撞該移動載具之可能性，以及利用該視線方向資訊判斷該障礙物是否位於該駕駛之視線範圍內；以及若該障礙物與該移動載具有碰撞之可能，以及該障礙物不在該駕駛之視線範圍內，則該運算模組發送一警示資料至一警示模組而利用該警示模組發送一警示訊息通知該駕駛；其中該視線偵測單元偵測到該駕駛之視線方向係與該障礙物位置相符合時，則該警示模組停止發送該警示訊息。
7. 如申請專利範圍第6項所述之障礙物警示系統之運作方法，其中於利用該警示模組發送該警示訊息通知該駕駛之步驟中，係使用該警示模組之至少一音效單元發出該警示訊息。
8. 一種障礙物警示系統之運作方法，該障礙物警示系統係設置於一移動載具，其係包含步驟： 使用一障礙物偵測單元偵測該移動載具外之至少一障礙物之一位置資訊以及移動方向資訊；使用一投射單元投射該障礙物之影像於一板面；使用一視線偵測單元偵測該移動載具之駕駛之視線方向資訊；使用一運算模組利用該障礙物之該位置資訊及該移動方向資訊而計算該障礙物碰撞該移動載具之可能性，以及利用該視線方向資訊判斷該板面是否位於該駕駛之視線範圍內；以及若該障礙物與該移動載具有碰撞之可能，以及該板面不在該駕駛之視線範圍內，則該運算模組發送一警示資料至一警示模組而利用該警示模組發送一警示訊息通知該駕駛；其中該視線偵測單元偵測到該駕駛之視線方向係與該板面位置相符合時，則該警示模組停止發送該警示訊息。