ВИДЕОСИСТЕМА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к видеосистемам для обеспечения безопасности транспортных средств. В частности, полезная модель относится к датчику изображения, подключенному к оптической системе, которая выполняет функцию обнаружения объекта в различных контролируемых областях в зависимости от скорости транспортного средства, и имеющему широкое поле обзора в ближней зоне и узкое поле обзора в дальней зоне.
Уровень техники
Многие современные транспортные средства оснащены лишь простейшими системами предупреждения столкновения различных типов. Некоторые транспортные средства имеют более сложные системы, например, системы адаптивного круиз-контроля и предупреждения об опасности фронтального столкновения.
Если основе подобных систем лежит использование датчиков и таких устройств, как радары, лидары, пеленгаторы инфракрасного диапазона, системы звуковой локации и т.д., то совсем недавно возросла популярность использования видеосистем обнаружения для обеспечения безопасности транспортных средств, которые обладают большей точностью формирования изображения.
Однако вне зависимости от типа используемых датчиков все современные системы обнаружения для обеспечения безопасности транспортных средств имеют общую проблему, связанную с объединением активных и пассивных устройств в одну систему безопасности. Системы активной безопасности предназначены для выполнения таких функций, как адаптивный круиз-контроль, предупреждение о фронтальном столкновении, удержание полосы движения и т.д., что требует контроля дальней зоны (примерно до 160 метров) при относительно узком поле обзора. Системы пассивной безопасности, напротив, предназначены для выполнения таких функций, как обнаружение объектов, расположенных ближе к транспортному средству, например, пешеходов. Таким образом, системы пассивной безопасности требуют контроля ближней зоны (до 30 метров) при относительно широком поле обзора.
В качестве ближайшего аналога полезной модели может быть выбрана видеосистема, описанная в публикации патента US 6593960 (B1) от 15.07.2003. Известная система включает в себя несколько камер, устройство обработки изображений и средство управления, которое выбирает изображение, которое нужно обрабатывать на основании сигналов, отражающих условия работы транспортного средства. Известная система является достаточно сложной и не позволяет обнаруживать объекты в различных областях в зависимости от скорости транспортного средства.
Следовательно, желательно создать единую видеосистему обнаружения, которую можно было бы использовать для средств активной и пассивной безопасности, и которая могла бы работать при разных контролируемых зонах и полях обзора. Такая система позволила бы решить проблемы, с которыми сегодня столкнулись разработчики и производители транспортных средств.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности обнаруживать объекты в различных контролируемых областях в зависимости от скорости транспортного средства. Помимо скорости транспортного средства для определения изменения поля обзора можно использовать другие входные данные, например, скорость отклонения от курса, продольное ускорение, данные цифровых карт и т.д.
В предпочтительном варианте при низкой скорости движения транспортного средства представленная видеосистема имеет более широкое поле обзора и контролирует ближнюю зону, а при больших скоростях она имеет нормальное или узкое поле обзора и контролирует дальнюю зону. Для генерирования сигналов для систем активной и пассивной безопасности к датчику изображения подключен контроллер.
Видеосистема, соответствующая полезной модели, включает в себя систему из нескольких линз, одна из которых является подвижной и установлена с возможностью перемещения между первым положением, соответствующим первому фокусному расстоянию, и вторым положением, соответствующим второму фокусному расстоянию. Линзы выполнены с возможностью формировать первое и второе изображения и направлять их на датчик изображения для дальнейшего преобразования на преобразователе изображений. Первое изображение представляет собой изображение с широким углом обзора, а второе изображение представляет собой изображение с нормальным углом обзора.
Первое изображение предназначено для использования в системах пассивной безопасности транспортного средства, а второе изображение предназначено для использования в системах активной безопасности транспортного средства.
Линзы могут быть функционально связаны с модулем управления, также функционально связанным с датчиком изображения и преобразователем. К модулю управления могут быть подключены устройства предоставления входных данных, выбранные из следующей группы: датчик скорости, датчик отклонения от курса и датчик продольного ускорения.
Модуль управления может быть выполнен с возможностью принимать и анализировать данные от устройств предоставления входных данных, которые выбраны из следующей группы: расстояние, скорость и азимут на объект, обнаруженный системой линз.
Модуль управления может быть выполнен с возможностью классифицировать и идентифицировать объект, обнаруженный системой линз.
Модуль управления может быть выполнен с возможностью отслеживать объекты, обнаруженные системой линз.
Модуль управления может быть выполнен с возможностью определять степень достоверности объектов, обнаруженных системой линз.
Модуль управления может быть выполнен с возможностью передавать собранные и проанализированные данные, связанные с захваченным объектом.
Порядок работы видеосистемы, соответствующей полезной модели, включает в себя основные этапы определения порогового значения скорости движения транспортного средства, определение скорости движения транспортного средства, определения положения подвижной линзы относительно другой неподвижной линзы в системе линз, при этом подвижная линза перемещается в положение с широким углом обзора (при необходимости), если будет определено, что скорость транспортного средства ниже порогового значения, и в положение с нормальным углом обзора (при необходимости), если будет определено, что скорость транспортного средства выше порогового значения. При этом генерируется изображение объекта с широким или нормальным углом обзора. При необходимости изображение объекта преобразовывается в изображение с широким углом обзора или с нормальным углом обзора.
Затем производится оценка расстояния, скорости и азимута на обнаруженный объект. После определения этих параметров производится классификация, идентификация и отслеживание объекта, обнаруженного на изображении. После этого производится оценка степени достоверности обнаружения объекта. В конце способа собранные и проанализированные сведения передаются транспортному средству.
Также может быть предусмотрен этап захвата изображения и определения расстояния, скорости и азимута на захваченный объект, этапы классификации, идентификации и отслеживания захваченного объекта, а также этапы определения степени достоверности захваченного объекта и передачи собранных и проанализированных данных, связанных с захваченным изображением.
Вышеуказанные и другие преимущества, а также отличительные признаки данного полезной модели станут очевидны после ознакомления со следующим подробным описанием, которое может быть рассмотрено как отдельно, так и со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания сущности полезной модели варианты ее осуществления описаны на примере и подробно изображены со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
на Фиг. 1 представлено схематическое изображение транспортного средства, где показано нормальное поле обзора для систем активной безопасности и широкое поле обзора для систем пассивной безопасности.
на Фиг. 2 представлено схематическое изображение стандартной линзой в положении с нормальным углом обзора.
на Фиг. 3 представлено схематическое изображение стандартной линзы с Фиг. 2 в положении с широким углом обзора.
на Фиг. 4 представлено схематическое изображение системы линз с двумя полями обзора, соответствующей полезной модели, в положении с нормальным углом обзора.
на Фиг. 5 представлено схематическое изображение системы линз с двумя полями обзора с Фиг. 4. в положении с широким углом обзора.
на Фиг. 6 представлена блок-схема способа работы системы формирования изображения, соответствующей полезной модели, в которой используется системы линз с Фиг. 4 и 5.
Осуществление полезной модели
Для обозначения одних и тех же компонентов на сопроводительных чертежах используются одинаковые ссылочные позиции. В представленном описании рассмотрены различные параметры работы и компоненты для различных вариантов осуществления полезной модели. Указанные конкретные параметры и компоненты представлены в качестве примера и не являются ограничивающими.
В целом, полезная модель представляет систему формирования изображения для использования в транспортном средстве, которая включает в себя датчик изображения, подключенный к оптическому устройству, в котором положение линз может быть отрегулировано. Датчик производит обнаружение объекта в различных контролируемых областях на основании скорости транспортного средства, а также на основании таких параметров, как скорость отклонения от курса (рыскания), продольное ускорение, данные цифровых карт и т.д.
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение транспортного средства 10, которое имеет систему формирования изображения, соответствующую полезной модели. На фигурах схематически представлены два поля обзора. Эти поля обзора включают в себя нормальное поле обзора для системы активной безопасности, обозначенное штриховыми линиями 12 и 12′, а также широкое поле обзора для системы пассивной безопасности (в частности для безопасности пешеходов), обозначенное штриховыми линиями 14 и 14′. Поля обзора и штриховые линии, которыми они обозначены, представлены исключительно в иллюстративных целях, поскольку они имеют предлагаемую конфигурацию и не должны рассматриваться как ограничение настоящего полезной модели.
Узкое (нормальное) поле обзора подходит для выполнения таких функций системы активной безопасности, как «адаптивный круиз-контроль», «предупреждение об опасности фронтального столкновения», «удержание полосы движения» и т.д. Нормальное поле обзора является не только более узким, но и более длинным (около 160 метров) по сравнению с полем обзора для систем пассивной безопасности (около 30 метров). Поскольку число пикселов и разрешение ограничены датчиком изображения (который будет рассмотрен далее), для систем активной безопасности предпочтительным является более узкое поле обзора.
На Фиг. 2 и 3 представлены схематические изображения известных систем линз, на которых показаны различные положения линз. На Фиг. 1 и Фиг. 2 используются следующие обозначения:
S<sub>1</sub>
Расстояние между линзой и объектом
S<sub>2</sub>
Расстояние до плоскости изображения
F
Фокусное расстояние
α
Угол обзора
d
Размер датчика
В частности, на Фиг. 2 представлено схематическое изображение системы 20 линз, в которой стандартная линза 22 находится в положении с нормальным углом обзора. Датчик 24 изображения может быть перемещен на определенное фокусное расстояние F от стандартной линзы 22. Данная конфигурация подходит для обнаружения объекта на относительно большом расстоянии, например, транспортное средство. Как показано на Фиг. 2, при отдалении линзы 22 от датчика 24 плоскость изображения, получаемая на датчике 24, также отдаляется от линзы 22.
На Фиг. 3 представлено схематическое изображение системы 20 линз, в которой линза 22 перемещена ближе к датчику 24 изображения в положение с широким углом обзора. Датчик 24 изображения является неподвижным, поэтому фокусное расстояние F уменьшилось. Данная конфигурация подходит для обнаружения объекта на относительно небольшом расстоянии, например, пешехода. Как показано на Фиг. 3, при приближении линзы 22 к датчику 24 плоскость изображения, формируемая на датчике 24, также приближается к линзе 22. Положение линзы 22 относительно неподвижного датчика 24 изображения (что соответствует фокусному расстоянию) может быть изменено с помощью мотора или аналогичного устройства.
На Фиг. 4 и 5 представлена система формирования изображения с двумя полями обзора, используемая в транспортном средстве. Система формирования изображения, обозначенная при помощи ссылочной позиции 30, имеет корпус 32. Внутри корпуса 32 расположены система 34 линз и датчик 36 изображения. Система 34 линз состоит из неподвижной линзы (не показана) и подвижной линзы 38. Подвижная линза 38 может быть установлена в одно из двух положений: положение 40 с нормальным углом обзора и положение 42 с широким углом обзора. Перемещение подвижной линзы 38 осуществляется при помощи мотора для механической регулировки или другим механическим устройством (не показано).
Система 30 формирования изображения подключена к модулю 44 управления системой, который, в свою очередь, подключен к операционной системе транспортного средства. Модуль 44 управления включает в себя средство для преобразования изображений объектов с широким углом обзора в изображения с нормальным углом обзора, обнаруженных датчиком 36 изображения, и наоборот.
Как показано на Фиг. 5, в положении 40 с нормальным углом обзора полученное изображение заполняет большую область экрана датчика 36 изображения, а в положении 42 с широким углом обзора полученное изображение заполняет меньшую часть экрана. По этой причине преобразование изображения является необходимым в связи с изменением положения пикселей между видом с нормальным углом и видом с широким углом. Преобразование можно выполнить с помощью аппаратных средств, подключенных к модулю 44 управления и имеющих соответствующий алгоритм, или с помощью алгоритма, записанного непосредственно в модуль 44 управления.
Модуль 44 управления принимает различные входные сигналы от транспортного средства 10. К этим входным сигналам можно отнести сигнал от датчика 46 скорости, который предоставляет модулю 44 управления информацию о скорости транспортного средства. При необходимости могут быть установлены другие датчики, например, датчик 48 скорости отклонения от курса и датчик 50 продольного ускорения. Датчик 48 скорости отклонения от курса и датчик 50 продольного ускорения предоставляют информацию, связанную с параметрами работы транспортного средства, модулю 44 управления, который управляет положением подвижной линзы 38 относительно неподвижной линзы.
Подвижная линза 38 с Фиг. 4 установлена в положение 40 с нормальным углом обзора, например, в 42 градуса. Такое положение подвижной линзы 38 будет использоваться при скорости движения транспортного средства меньшей по сравнению с заданным пороговым значением, например, 48 км/ч, для системы активной безопасности. Такое положение позволяет оптимизировать контролируемую область для работы системы активной безопасности, в частности, когда объект находится на относительно большом расстоянии, например, на расстоянии от 50 м до 200 м. В данном положении изображение, формируемое на датчике 36 изображения, имеет более узкого поля обзора.
s
Если скорость транспортного средства опускается ниже заданного порогового значения (например, 48 км/ч), то линза перемещается в положение 42 с широким углом обзора, как показано на Фиг. 5, для использования в системе пассивной безопасности. В данном случае используется положение с широким углом обзора, например, 100 градусов и выше. Как следствие, размер изображения объекта, который выглядит более крупным в положении с нормальным углом обзора (dN), преобразуется в относительно малый размер (d) на датчике 36 изображения.
Поскольку система 30 формирует относительно малое изображение, когда она установлена в положение с широким углом обзора, необходимо преобразовать размер изображения для того, чтобы датчик 36 изображения смог обнаружить объект. Уменьшение размера изображения производится при помощи следующего коэффициента преобразования:
Также возможно использование других коэффициентов преобразования.
В общем случае, когда скорость транспортного средства 10 превышает пороговое значение, система 30 формирования изображения работает в режиме активной безопасности, в котором положение подвижной линзы 38 обеспечивает работу с дальней зоной. Когда скорость транспортного средства 10 опускается ниже пороговой скорости, подвижная линза 38 устанавливается в положение с широким углом обзора. В качестве входных сигналов в данном случае действия могут быть использованы другие параметры. К входным сигналам, используемым модулем 44 управления для регулировки положения подвижной линзы 38, можно отнести скорость отклонения от курса, продольное ускорение и данные цифровых карт. Информация об объекте должна быть преобразована при каждом изменении положения подвижной линзы 38 между положениями для работы с дальней зоной и ближней зоной.
На Фиг. 6 представлена блок-схема 100 способа работы системы 30 формирования изображения, соответствующей полезной модели, при этом система 30 формирования изображения встроена в транспортное средство 10. На этапе 102 происходит включение питания системы 30 формирования изображения. На этапе 104 производится определение пороговой скорости транспортного средства 10. Пороговая скорость может быть выбрана из диапазона скоростей транспортного средства или на основании других параметров.
На этапе 106 датчик 46 скорости транспортного средства передает данные модулю 44 управления. На этапе 108 выдается запрос, превышает ли скорость транспортного средства пороговую скорость, выбранную на этапе 104. При получении на этапе 108 отрицательного ответа на этапе 110 выдается запрос, установлена ли подвижная линза 38 в положение с широким углом обзора. При получении на этапе 110 отрицательного ответа на этапе 112 производится установка подвижной линзы 38 в положение с широким углом обзора.
Затем на этапе 114 объекты на изображении, полученном системой формирования изображения, преобразуются в изображение с широким углом обзора, после чего на этапе 116 производится захват изображения объекта в положении с широким углом обзора.
При получении на этапе 110 положительного ответа на этапе 116 производится захват изображения объекта в положении с широким углом обзора.
После того как на этапе 116 будет выполнен захват изображения объекта, на этапе 118 производится определение расстояния, скорости и азимута транспортного средства 10 относительно обнаруженного объекта. После того как на этапе 118 будут определены расстояние, скорость и азимут, на этапе 120 модуль 44 управления выполняет классификацию и идентификацию обнаруженных объектов.
Далее на этапе 122 производится отслеживание классифицированных и идентифицированных объектов. Классификация осуществляется на основании выбранных ранее значений. После классификации и отслеживания на этапе 124 производится оценка степени достоверности обнаружения объекта. Степень достоверности рассчитывается на основании заранее выбранного диапазона моделей идентификации объектов. После определения степени достоверности обнаружения объекта на этапе 126 производится передача информации в соответствующие системы.
При обнаружении превышения скорости на этапе 108 транспортного средства пороговой скорости (определенной на этапе 104) на этапе 130 выдается запрос, установлена ли подвижная линза 38 в положение с нормальным углом обзора. При получении отрицательного ответа на запрос, выданный на этапе 130, на этапе 132 производится установка подвижной линзы 38 в положение с нормальным углом обзора.
Затем на этапе 134 объекты на изображении, полученном в системе формирования изображения, преобразуются в изображение с нормальным углом обзора. После этого на этапе 136 производится захват изображения объекта из положения с нормальным углом обзора.
При получении положительного ответа на запрос, выданный на этапе 130, на этапе 136 будет выполнен захват изображения объекта из положения с нормальным углом обзора.
После того как на этапе 136 будет выполнен захват изображения объекта с нормальным углом обзора, на этапе 118 производится определение расстояния, скорости и азимута транспортного средства 10 относительно обнаруженного объекта. После определения расстояния, скорости и азимута на этапе 118 производится классификация и идентификация обнаруженных объектов с помощью модуля 44 управления на этапе 120.
Далее на этапе 122 производится отслеживание классифицированных и идентифицированных объектов. После классификации и отслеживания на этапе 124 производится оценка степени достоверности обнаружения объекта. Степень достоверности рассчитывается на основании заранее выбранного диапазона моделей идентификации объектов. После определения степени достоверности обнаружения объекта на этапе 126 производится передача информации в соответствующие системы.
Вне зависимости от того, было ли обнаружено на этапе 108 превышение пороговой скорости, после передачи (этап 126) информации, полученной на этапе 124, может быть произведено отключение питания на этапе 128, на чем завершается выполнение способа. Однако если отключение питания не производится, то оценка скорости транспортного средства производится повторно на этапе 106, после чего выполняются следующие этапы описанного выше способа.
Полезная модель позволяет решить проблемы, связанные с работой систем активной и пассивной безопасности транспортных средств. Однако после ознакомления с данным описанием, сопроводительными чертежами и формулой полезной модели специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в полезную модель можно внести различные вариации и модификации без отступления от ее сущности, отраженной в формуле полезной модели.