可行驶空间的检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术是一种可行驶空间的检测系统及其检测方法，该检测复方包含下列步骤：首先，二影像撷取单元记录一第一影像及一第二影像。接着，该处理单元执行一立体影像重建运算，将该第一、二影像转换为一包括多个像素的第三影像，各该像素具有一视差值。再者，该处理单元依据一道路函数将该第三影像转换为一包括多个格的距离阵列。然后，该处理单元执行一成本函数，以一障碍物项及一道路平面项估算多个对应这些格的障碍值，其中该障碍物项及该道路平面项是依据该距离阵列的各栏的视差值而得。接着，该处理单元执行一最佳化边界估算函数，以计算出多个最佳可行驶空间边界值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种，特别是指一种利用立体视觉判断道路。
技术介绍
交通载具与人们的生活息息相关，其中又以汽车为首要的个人交通载具。然而，汽车驾驶可能因技巧、经验及专注能力不同，而导致可能的交通事故，所以，现今的汽车搭载许多电子辅助装置，辅助并提醒汽车驾驶，以避免上述情况。其中，障碍物检测系统是汽车工业正努力发展的方向之一，常见的障碍物检测系统，如倒车雷达，已成为许多汽车的标准配备之一，有效地辅助汽车驾驶评估停车空间，以顺利完成停车动作。而最近特别受到瞩目的是，汽车停止或行驶中对前方障碍物的检测，这方面的检测技术可以避免汽车驾驶因忽略前方障碍物而导致车祸，甚至可以在特定的情况下，为汽车驾驶减速或刹车，大幅提升行车安全性。然而，如何有效地检测障碍物，目前的相关技术仍有许多缺点有待改进。以美国专利案 US 5937079“Method for Stereo Image Object Detection，，为例，该专利技术主以水平边缘特征，确定输入的参考影像的障碍物样板，再通过直方图统计，求得障碍物三维空间的位置。然而，该案以二维影像的水平特征作为障碍物比对的样板，容易受到障碍物样板设计及数量的影响。另外，在美国专利案US 6801244 “Obstacle Detection Apparatus and Method”中，该专利技术通过离线左右摄影机影像的车道转换矩阵，再利用有高度物体于左右影像存有视差的特性，区分出路面与障碍物。虽然该案以左右影像视点转换的手法，估算出道路可行驶空间，但此方法易受道路环境变异的影响，举例来说，当车辆从平面道路转换至斜坡道路时，会误判是遇到障碍物。再者，在美国专利案US 2006/0095207 iiObstacle Detection Using StereoVision”中，该专利技术以二维影像的边角(Edge)与颜色信息检测出障碍物，然后通过立体视觉估算出障碍物的三维空间信息，再估算道路可行驶空间与安全可行驶路径。然而，本案以二维影像特征检测障碍物，易受障碍物二维特征选用的限制，也就是说，如果没有预先妥善地设定障碍物的二维特征，则无法检测出障碍物。由上述前案可以了解，过去在道路可行驶空间检测演算法中，大都先检测出障碍物，再进行可行驶空间估算。其中障碍物检测演算法大多以影像纹理信息(颜色/边缘/阴影)或型态信息(长/宽/长宽比)或样板比对方式进行检测，易受环境影响且适用性低，障碍物遮蔽与数量也会造成影响，进而产生可行驶路径的误差。另外，车辆在行驶的过程中，系统辨识障碍物所需的反应时间必须是近乎即时的讯息回馈，系统的演算法不但不能受到外界环境的其他因素干扰，还要具备一定程度的可靠性。采用二组摄影机以建立立体视觉的三维信息虽可解决外界环境的影响，但庞大的运算负荷，却是此系统最大的瓶颈，也是系统是否实用的关键性因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是在提供一种利用立体视觉判断道路可行驶空间的检测系统。本专利技术可行驶空间的检测系统，安装于一交通载具上并朝向该交通载具的移动方向，该检测系统包含:二影像撷取单元、一处理单元及一存储单元。这些影像撷取单元相间隔地设置于该交通载具上，并朝向该交通载具前进的方向以记录一第一影像及一第二影像。该处理单元电连接这些影像撷取单元。该存储单元电连接该处理单元，并储存该第一影像、该第二影像及一与检测可行驶空间相关并供该处理单元执行的检测程序，这些影像撷取单元、该处理单元及该存储单元协同配合执行可行驶空间的检测。该检测程序使该处理单元:首先，执行一立体影像重建运算，转换该第一影像及第二影像为一包括多个像素的第三影像，各该像素具有一视差值。接着，依据一道路函数将该第三影像转换为一包括多个格的距离阵列。再者，执行一成本函数，以一障碍物项及一道路平面项估算多个对应这些格的障碍值，其中该障碍物项及该道路平面项是依据该距离阵列的各栏的视差值而得。然后，执行一最佳化边界估算函数，以计算出一平滑度值。接着，依据该平滑度值执行一最佳化演算法，以计算出多个最佳可行驶空间边界值。本专利技术的另一目的是在提供一种利用立体视觉判断道路可行驶空间的检测方法。本专利技术可行驶空间的检测方法，运作于一包括二相间隔的影像撷取单元、一存储单元及一处理单元的检测系统，该检测方法包含下列步骤:首先，该二影像撷取单元记录一第一影像及一第二影像于该存储单元。接着，该处理单元执行一立体影像重建运算，将该第一影像及第二影像转换为一包括多个像素的第三影像，各该像素具有一视差值。再者，该处理单元依据一道路函数将该第三影像转换为一包括多个格的距离阵列。然后，该处理单元执行一成本函数，以一障碍物项及一道路平面项估算多个对应这些格的障碍值，其中该障碍物项及该道路平面项是依据该距离阵列的各栏的视差值而得。接着，该处理单元执行一最佳化边界估算函数，以计算出一平滑度值。再者，依据该平滑度值执行一最佳化演算法，以计算出多个最佳可行驶空间边界值。本专利技术的有益效果在于:成本函数中的障碍物项及道路平面项是依据该距离阵列的各栏的视差值而得，可以适用于不同的道路情境，不论是平面道路或是上、下坡道路，对于障碍物的检测都有良好的效果。附图说明图1是显示本专利技术可行驶空间的检测系统中的二影像撷取单元的情境俯视图；图2是说明本专利技术较佳实施例的可行驶空间的检测系统的系统方块图；图3是在该较佳实施例中，这些影像撷取单元所拍摄的一第一影像及一第二影像的影像示意图；图4是本专利技术较佳实施例的可行驶空间的检测方法的的系统流程图；图5是该较佳实施例中的一距离阵列的一张二维数据示意图；图6是该较佳实施例中的多个检测区域的情境俯视图；图7是该较佳实施例中的多个对应多个最佳可行驶空间边界值所对应的障碍线段一张二维数据示意图8是在该较佳实施例中的一障碍物检测图层的影像示意图；及图9是在该较佳实施例中，该障碍物检测图层及多个障碍提示线段迭置于一基底影像上，并显示一合成影像的影像示意图。具体实施例方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本专利技术并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本专利技术，各技术术语可以基于本专利技术的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。参阅图1、2，本专利技术的可行驶空间的检测系统是安装在交通载具11上，在本较佳实施例中，该交通载具11为一车辆，但并不限于此。该检测系统包含二相间隔设置的影像撷取单元21、一存储单元22、一处理单元23、一检测单元24，及一播放单元25。这些影像撷取单元21在本较佳实施例中为二具摄影机，每一影像撷取单元21可以对交通载具11前方的景物拍摄一设定视角的影像，如30度视角的影像，该每一影像的解析度设为640像素X 480像素，也就是说，该影像的栏(Column)具有640个像素，而该影像的列(Row)具有480个像素，但该影像的解析度并不限于此。这些影像撷取单元21如车辆头灯般相间隔地安装于该交通载具11的适当处，如前保险杆处、车顶上、中控仪表板上方或通过机构吸付于挡风玻璃等位置，且拍摄方向是面向欲检测的方向，在本较佳实施例中，该拍摄方向如箭头12所示，朝着交通载具11向前方移动的方向，其目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可行驶空间的检测系统，安装于一交通载具上并朝向该交通载具的移动方向，其特征在于该检测系统包含：二影像撷取单元，所述影像撷取单元相间隔地设置于该交通载具上，并朝向该交通载具前进的方向以记录一第一影像及一第二影像；一处理单元，电连接所述影像撷取单元；及一存储单元，电连接该处理单元，并储存该第一影像、该第二影像及一与检测可行驶空间相关并供该处理单元执行的检测程序，所述影像撷取单元、该处理单元及该存储单元协同配合执行可行驶空间的检测；其中该检测程序使该处理单元进行以下步骤：执行一立体影像重建运算，转换该第一影像及第二影像为一包括多个像素的第三影像，各该像素具有一视差值，依据一道路函数将该第三影像转换为一包括多个格的距离阵列，执行一成本函数，以一障碍物项及一道路平面项估算多个对应所述格的障碍值，其中该障碍物项及该道路平面项是依据该距离阵列的各栏的视差值而得，执行一最佳化边界估算函数，以计算出一平滑度值，以及依据该平滑度值执行一最佳化演算法，以计算出多个最佳可行驶空间边界值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈育菘，廖育升，刘嘉修，
申请(专利权)人：财团法人车辆研究测试中心，
类型：发明
国别省市：