TWI613115B

TWI613115B - 交通工具之後方警示系統

Info

Publication number: TWI613115B
Application number: TW106110665A
Authority: TW
Inventors: Hsuan Yueh Hsu; Jen Feng Sun
Original assignee: H P B Optoelectronic Co Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-02-01
Also published as: TW201836899A

Abstract

本發明係有關於一種交通工具之後方警示系統，至少包括有一發光單元、一影像擷取單元、一影像處理單元，以及一警示單元；藉此，本發明之交通工具之後方警示系統主要係藉由將發光單元與影像擷取單元架設於自行車後方之硬體設計，以影像擷取單元偵測發光單元所發射之光學圖樣因照射於自行車後方之物件而產生形狀變化之方法，有效提醒自行車之騎乘者有關後方來車之狀況，提前警示自行車之騎乘者提早因應或避免危險之到來，確實達到準確偵測後方交通工具或行人靠近之態樣，以及維護自行車騎乘者之生命財產安全等優勢者。

Description

交通工具之後方警示系統

本發明係有關於一種交通工具之後方警示系統，尤其是指一種設置於自行車後方並利用影像偵測光學圖樣變化之方式警示自行車之騎乘者注意後方來車狀況之警示系統。

按，自行車是現今社會中受到最多人風靡的休閒活動之一，騎乘自行車除了可以強健體魄外，更可以達到瀏覽風景、陶冶心性，以及促進親子、朋友間的情感等優點，因此，現今社會上無論男女老幼多會選擇在空閒時間到戶外從事騎乘自行車的活動；再者，隨著各個縣市政府推動公共自行車的普及，更助長了國內自行車運動了風潮，以國內公共自行車調查數據而言，全國單日的平均使用量逾7萬次、周轉率達12次，因刺每日皆有許多民眾因通勤或運動而使用到公共自行車的服務。

雖然騎乘自行車的好處很多，然而依據政府提供的數據來看，因自行車事故造成的平均傷亡約在500人左右，年齡層多為50-59歲，以及65歲以上的老年人，且因騎乘機車或自行車受傷的人數亦有逐年增加的趨勢，且因騎乘自行車而導致車禍的死亡率更是騎乘機車的2倍：因此，自行車所面臨的最大問題仍是安全上的考量，例如絕大多數的自行車皆無法如機車一般裝設後照鏡以觀測後方來車的狀態，如在直線騎乘或是轉彎的時候，自行車的騎乘者必須藉由轉動頭部來確認後方來車狀況，但人體的轉動幅度有限，以人眼辨別後妨來車況狀仍存在有不小的風險；因此，目前已有許多研究針對上述之問題提出改進之方案，例如中華民國專利第M534713號之『後方偵測裝置』即是一例，此新型專利係適用於一自行車上，並包含一偵測模組、一微控制模組、一開關模組，及一警示模組；該偵測模組設置於該自行車，並包括一左後方偵測器，及一右後方偵測器；該微控制模組包括一與該左後方偵測器及該右後方偵測器電連接之微控制器；該開關模組包括一與該微控制器電連接之左轉控制開關，及一與該微控制器電連接之右轉控制開關，該左轉控制開關用以控制該左後方偵測器作動，該右轉控制開關用以控制該右後方偵測器作動；該警示模組包括一與該微控制器電連接之駕駛警示器，用以對外發出警示；此專利主要係於自行車後端部之左右側各架設有一微波感測器，以於自行車轉彎時感測左右後方之來車狀態以提醒自行車之騎乘者注意；然而，當自行車直行前進時，該等感測器即無作用，若有大卡車等車輛從自行車後方逼近，常會因大卡車之司機視線不佳而造成自行車騎乘者的生命財產受到嚴重的威脅；因此，如何有效藉由創新之硬體設計，有效提醒自行車之騎乘者有關後方來車之狀況，以提前警示自行車之騎乘者提早因應或避免危險之到來，仍是車用警示系統等相關產業開發業者與相關研究人員需持續努力克服與解決之課題。

今，發明人即是鑑於上述傳統自行車騎乘者因無法有效得知車後來車狀況而存在有諸多危險與缺點，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

本發明主要目的為提供一種交通工具之後方警示系統，尤其是指一種設置於自行車後方並利用影像偵測光學圖樣變化之方式警示自行車之騎乘者注意後方來車狀況之警示系統，主要係藉由將發光單元與影像擷取單元架設於自行車後方之硬體設計，以影像擷取單元偵測發光單元所發射之光學圖樣因照射於自行車後方之物件而產生形狀變化之方法，有效提醒自行車之騎乘者有關後方來車之狀況，提前警示自行車之騎乘者提早因應或避免危險之到來，確實達到準確偵測後方交通工具或行人靠近之態樣，以及維護自行車騎乘者之生命財產安全等優勢者。

為了達到上述之實施目的，本發明人提出一種交通工具之後方警示系統，係至少包括有一發光單元、一影像擷取單元、一影像處理單元，以及一警示單元；發光單元係設置於一交通工具之後端部，發光單元係發射一包括有至少一光學圖樣之光束，其中光學圖樣係因照射於交通工具後方之至少一物件上而產生變化；影像擷取單元係對應發光單元而設置於交通工具後端部，影像擷取單元係包括有一光學鏡頭，以及一與光學鏡頭連接之感光元件，其中光學鏡頭係擷取物件與其上之光學圖樣的影像於感光元件上成像；影像處理單元係電性連接影像擷取單元，影像處理單元係接收影像擷取單元所擷取之影像，影像處理單元係包括有一偵測模組，以及一辨識模組，偵測模組係偵測影像中光學圖樣之態樣，當光學圖樣因接觸物件而產生變化且變化之程度大於一臨界值時，偵測模組係計算物件之距離並傳遞一第一訊號，辨識模組係將影像中之物件與內建之複數個比對物進行比對，以選擇性傳遞或不傳遞一第二訊號；警示單元係電性連接影像處理單元，警示單元於接收第一訊號與第二訊號時，發出一警示訊號，以警示交通工具之駕駛者注意後方狀況。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中交通工具係為自行車、機車、電動車或電動腳踏兩用車等其中之一種交通工具。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中發光單元係為雷射、發光二極體或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中光學圖樣係為直線、網格或規則排列點等其中之一種圖樣。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中發光單元係可進一步設置有一繞射光學元件(Diffraction Optical Element，DOE)。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中繞射光學元件(DOE)係將光束分裂成二個光學圖樣。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中物件係為車輛或行人等其中之一種或兩者之組合。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中光學鏡頭係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其中之一種裝置。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中感光元件係為光電耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)等其中之一種裝置。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中影像處理單元係可進一步內建有一電性連接辨識模組之儲存模組，儲存模組係儲存物件種類，以提供辨識模組辨識物件時之比對使用。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中辨識模組係藉由光流檢測技術或物件輪廓偵測技術等其中之一種技術進行物件之辨識。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中警示單元係為警報器、顯示器或行動通訊裝置等其中之一種裝置。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中警示訊號係以聲鳴、光線、影像、震動或電訊號等其中之一種型式或兩者以上之組合於警示單元呈現。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中發光單元係可進一步為閃爍式光源，其閃爍之頻率係與影像擷取單元擷取畫面之頻率相同。

如上所述的交通工具之後方警示系統，其中偵測模組係可進一步比對影像擷取單元擷取之前後影像的差異，以判斷光學圖樣之變化。

藉此，本發明之交通工具之後方警示系統主要係藉由將發光單元與影像擷取單元架設於自行車後方之硬體設計，以影像擷取單元偵測發光單元所發射之光學圖樣因照射於自行車後方之物件而產生形狀變化之方法，有效提醒自行車之騎乘者有關後方來車之狀況，提前警示自行車之騎乘者提早因應或避免危險之到來，確實達到準確偵測後方車輛或行人等物件靠近之態樣，以及維護自行車騎乘者之生命財產安全等優勢者；此外，本發明之交通工具之後方警示系統係提供自行車之騎乘者於直線前進時就可直接偵測後方物件的逼近，可有效解決傳統之後方警示系統僅於自行車轉彎時才運作，確實達到準確偵測物件之大小與接近之距離，以及提早提醒危險將至之優勢者；最後，本發明之交通工具之後方警示系統係藉由攝影機之影像擷取單元之設置，可做為類似行車紀錄器之功能，不僅能偵測後方來車狀況，更可傳遞影像至騎乘者之行動通訊裝置中，達到於危險發生後保存證據之優點者。

(1)‧‧‧發光單元

(11)‧‧‧光束

(111)‧‧‧光學圖樣

(112)‧‧‧第一光學圖樣

(113)‧‧‧第二光學圖樣

(12)‧‧‧繞射光學元件

(2)‧‧‧交通工具

(3)‧‧‧物件

(4)‧‧‧影像擷取單元

(41)‧‧‧光學鏡頭

(42)‧‧‧感光元件

(5)‧‧‧影像處理單元

(51)‧‧‧偵測模組

(52)‧‧‧辨識模組

(53)‧‧‧儲存模組

(6)‧‧‧比對物

(7)‧‧‧警示單元

(D)‧‧‧距離

(S₁)‧‧‧第一訊號

(S₂)‧‧‧第二訊號

第1圖：本發明交通工具之後方警示系統其一較佳實施例之系統組成方塊圖

第2圖：本發明交通工具之後方警示系統其一較佳實施例之系統架構俯視圖

為利貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容、優點，以及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

首先，請參閱第1圖與第2圖所示，為本發明交通工具之後方警示系統其一較佳實施例之系統組成方塊圖，以及系統架構俯視圖，其中本發明之交通工具之後方警示系統係至少包括有：一發光單元(1)，係設置於一交通工具(2)之後端部，發光單元(1)係發射一包括有至少一光學圖樣(111)之光束(11)，其中光學圖樣(111)係因照射於交通工具(2)後方之至少一物件(3)上而產生變化；此外，交通工具(2)係為自行車、機車、電動車或電動腳踏兩用車等其中之一種車輛；再者，發光單元(1)係為雷射、發光二極體或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置；此外，光學圖樣(111)係為直線、網格或規則排列點等其中之一種圖樣；再者，發光單元(1)係可進一步設置有一繞射光學元件(12)，其中繞射光學元件(12)係將光束(11)分裂成二個光學圖樣(111)；此外，物件(3)係為車輛或行人等其中之一種或兩者之組合；在本發明其一較佳實施例中，以雷射模組態樣呈現之發光單元(1)係設置於自行車之交通工具(2)的後端部，且外部係罩設有一繞射光學元件(12)，以將發光單元(1)發射之雷射光束(11)分裂成二個以直線態樣呈現之光學圖樣(111)，分別為第一光學圖樣(112)與第二光學圖樣(113)，且第一光學圖樣(112)與第二光學圖樣(113)係相距一距離(D)，以照射位於自行車後方之小客車之物件(3)上，而光學圖樣(111)之形狀則因照射於小客車上而產生變化；然而必須注意的是，上述光學圖樣(111)之圖樣形狀與經由繞射光學元件(12)分裂之光學圖樣(111)的數量是為了說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟知此技藝者當知道不同的光學圖樣(111)的形狀與數量，只要可以讓影像視覺單獨辨識其改變，並不會影響本發明的實際實施；再者，上述交通工具(2)與物件(3)之種類是為了說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟知此技藝者當知道不同的交通工具(2)種類只要有偵測後方物件(3)狀態之需求或不同的物件(3)種類只要可以造成光學圖樣(111)之形狀變化，並不會影響本發明的實際實施；一影像擷取單元(4)，係對應發光單元(1)而設置於交通工具(2)後端部，影像擷取單元(4)係包括有一光學鏡頭(41)，以及一與光學鏡頭(41)連接之感光元件(42)，其中光學鏡頭(41)係擷取物件(3)與其上之光學圖樣(111)的影像於感光元件(42)上成像；此外，光學鏡頭(41)係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其中之一種裝置；再者，感光元件(42)係為光電耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)等其中之一種裝置；在本發明其一較佳實施例中，以魚眼鏡頭態樣呈現且內建於與發光單元(1)對應設置於自行車後端部之影像擷取單元(4)的光學鏡頭(41)係擷取位於自行車後方之小客車與其上之光學圖樣(111)的影像於以光電耦合元件(CCD)態樣呈現之感光元件(42)上成像；一影像處理單元(5)，係電性連接影像擷取單元(4)，影像處理單元(5)係接收影像擷取單元(4)所擷取之影像，影像處理單元(5)係包括有一偵測模組(51)，以及一辨識模組(52)，偵測模組(51)係偵測影像中光學圖樣(111)之態樣，當光學圖樣(111)因接觸物件(3)而產生變化且變化之程度大於一臨界值時，偵測模組(51)係計算物件(3)之距離並傳遞一第一訊號(S₁)，辨識模組(52)組係將該影像中之物件(3)與內建之複數個比對物(6)進行比對，以選擇性傳遞或不傳遞一第二訊號(S₂)；此外，影像處理單元(5)係可進一步內建有一電性連接辨識模組(52)之儲存模組(53)，儲存模組(53)係儲存比對物(6)，以提供辨識模組(52)辨識物件(3)時之比對使用；再者，辨識模組(52)係藉由光流檢測技術或物件輪廓偵測技術等其中之一種技術進行物件(3)之辨識；在本發明其一較佳實施例中，影像處理單元(5)係電性連接影像擷取單元(4)，以接收影像擷取單元(4)所擷取之小客車與其上之光學圖樣(111)的影像，影像處理單元(5)係藉由下列兩個方法偵測位於自行車之交通工具(2)後方之小客車的狀態，即為：1.以偵測模組(51)偵測：藉由偵測模組(51)偵測照射在小客車上的第一光學圖樣(112)或第二光學圖樣(113)形狀變化之程度以判定物件(3)之種類，亦即當小客車接觸第一光學圖樣(112)而使第一光學圖樣(112)產生形狀變化的變化寬度大於1公尺之臨界值時，偵測模組(51)即計算小客車與自行車之間的距離值並傳遞第一訊號(S1)至警示單元(7)，則警示單元(7)即發出警示訊號，而當小客車更接近自行車而接觸第二光學圖樣(113)時，則偵測模組(51)再傳遞一次第一訊號(S1)至警示單元(7)，促使警示單元(7)發出更急促的警示訊號警示騎乘者注意，上述之光學圖樣(111)的變化寬度即是小客車的寬度，故光學圖樣(111)的變化寬度大於1公尺即代表物件(3)係為小客車以上之車輛，自行車之騎乘者將有可能遭遇到危險，本發明之交通工具之後方警示系統可提前於後方小客車可能追撞的範圍外即時提醒自行車之騎乘者注意並有時間可以閃避；2.以辨識模組(52)比對：藉由辨識模組(52)比對小客車之物件(3)影像，以判定物件(3)之態樣，亦即當辨識模組(52)接收影像擷取單元(4)傳遞之小客車影像後，辨識模組(52)即使用物件輪廓偵測技術將小客車影像與儲存模組(53)內建之比對物(6)進行比對之動作，例如物件(3)為小客車或大貨車時，當與比對物(6)中之小客車或大貨車等標的比對吻合時，辨識模組(52)即傳遞第二訊號(S2)至警示單元(7)；然而，若物件(3)僅為行人時，且與比對物(6)中之行人標比對吻合時，辨識模組(52)即不傳遞任何訊號至警示單元(7)，此乃由於行人之物件(3)並不足以對自行車之騎乘者造成立即之危險，故本發明之交通工具之後方警示系統是否傳遞第二訊號(S2)至警示單元(7)可由使用者以遭遇危險之方式而自行決定；以及一警示單元(7)，係電性連接影像處理單元(5)，警示單元(7)於接收第一訊號與第二訊號時，發出一警示訊號，以警示交通工具(2)之駕駛者注意後方狀況；此外，警示單元(7)係為警報器、顯示器或行動通訊裝置等其中之一種裝置；再者，警示訊號係以聲鳴、光線、影像、震動或電訊號等其中之一種型式或兩者以上之組合於警示單元(7)呈現；在本發明其一較佳實施例中，警示單元(7)係可以有線或無線等其中之一種方式電性連接影像處理單元(5)，例如警示單元(7)係可例如但不限定為架設於自行車上的顯示器或警報器，警示單元(7)係以有線方式連接至影像處理單元(5)，以接收第一訊號或第二訊號，並發出一影像或聲鳴方式的警示訊號，以警示自行車騎乘者有關後方來車的狀況，抑或是警示單元(7)亦可為自行車之騎乘者所隨身攜帶之行動通訊裝置(例如：智慧型手機等)，而行動通訊裝置係以無線方式連接至影像處理單元(5)，以接收第一訊號或第二訊號，並發出一影像或聲鳴方式的警示訊號，以警示自行車之騎乘者有關後方來車的狀況。

此外，發光單元(1)係可進一步為閃爍式光源，且發光單元(1)之閃爍頻率係與影像擷取單元(4)擷取畫面之頻率相同，影像處理單元(5)係比對影像擷取單元(4)擷取之前後影像的差異，以明確判斷光學圖樣(111)之變化；在本發明另一較佳實施例中，發光單元(1)係為一種呈亮滅態樣之閃爍式光源，而其閃爍的頻率係與影像擷取單元(4)擷取影像之頻率相同，亦即當發光單元(1)發射具光學圖樣(111)之光束(11)而亮起時，則影像擷取單元(4)之光學鏡頭(41)係將擷取之影像傳送至影像處理單元(5)，而當下一時間之發光單元(1)熄滅後，影像擷取單元(4)之光學鏡頭(41)再擷取一次影像並傳送至影像處理單元(5)，影像處理單元(5)則將兩個前後時間擷取的影像相減以進行比對之動作，由於前後兩個影像之差別僅在於有無光學圖樣(111)之存在，故前後兩個影像相減後即可單獨留下光學圖樣(111)之影像，則影像處理單元(5)可更容易地判斷光學圖樣(111)之形狀變化的態樣，以明確偵測自行車後方的物件(3)存在。

接著，為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之目的、特徵，以及所欲達成之功效，以下茲舉本發明交通工具之後方警示系統的具體實際實施例，進一步證明本發明之交通工具之後方警示系統可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍；當一使用者於馬路上騎乘一自行車之交通工具(2)時，可於自行車之後端部加裝本發明之交通工具之後方警示系統，以影像擷取單元(4)偵測發光單元(1)所發射之光學圖樣(111)因照射於自行車後方之小客車等物件(3)而產生形狀變化之方法，有效提醒自行車之騎乘者有關後方來車之狀況，提前警示自行車之騎乘者提早因應或避免危險之到來；首先，準備一發光單元(1)，其中發光單元(1)係設置於自行車之交通工具(2)的後端部，發光單元(1)罩設有一繞射光學元件(12)以發射一包括有二光學圖樣(111)之光束(11)，其中光學圖樣(111)係因照射於交通工具(2)後方之小客車等物件(3)上而產生變化；接著，準備一影像擷取單元(4)，其中影像擷取單元(4)係對應發光單元(1)而設置於自行車之後端部，影像擷取單元(4)係包括有一光學鏡頭(41)，以及一與光學鏡頭(41)連接之感光元件(42)，其中光學鏡頭(41)係擷取小客車等物件(3)與其上之光學圖樣(111)的影像於感光元件(42)上成像；接續，準備一影像處理單元(5)，其中影像處理單元(5)係電性連接影像擷取單元(4)，影像處理單元(5)係接收影像擷取單元(4)所擷取之影像，影像處理單元(5)係包括有一偵測模組(51)，以及一辨識模組(52)，偵測模組(51)係偵測影像中光學圖樣(111)之態樣，當光學圖樣(111)因接觸物件(3)而產生變化且變化之程度大於一臨界值時，偵測模組 (51)係計算物件(3)之距離並傳遞一第一訊號(S₁)，辨識模組(52)組係將該影像中之物件(3)與內建之複數個比對物(6)進行比對，以選擇性傳遞或不傳遞一第二訊號(S₂)；最後，準備一警示單元(7)，其中警示單元(7)係電性連接影像處理單元(5)，警示單元(7)於接收第一訊號(S₁)與第二訊號(S₂)時，發出一警示訊號，以警示交通工具(2)之駕駛者注意後方狀況；藉此，本發明之交通工具之後方警示系統可確實達到準確偵測後方車輛或行人等物件(3)靠近之態樣，以及維護自行車騎乘者之生命財產安全等優勢者。

由上述之實施說明可知，本發明之交通工具之後方警示系統與現有技術相較之下，本發明係具有以下優點：

1.本發明之交通工具之後方警示系統主要係藉由將發光單元與影像擷取單元架設於自行車後方之硬體設計，以影像擷取單元偵測發光單元所發射之光學圖樣因照射於自行車後方之物件而產生形狀變化之方法，有效提醒自行車之騎乘者有關後方來車之狀況，提前警示自行車之騎乘者提早因應或避免危險之到來，確實達到準確偵測後方車輛或行人等物件靠近之態樣，以及維護自行車騎乘者之生命財產安全等優勢者。

2.本發明之交通工具之後方警示系統係提供自行車之騎乘者於直線前進時就可直接偵測後方物件的逼近，可有效解決傳統之後方警示系統僅於自行車轉彎時才運作，確實達到準確偵測物件之大小與接近之距離，以及提早提醒危險將至之優勢者。

3.本發明之交通工具之後方警示系統係藉由攝影機之影像擷取單元之設置，可做為類似行車紀錄器之功能，不僅能偵測後方來車狀況，更可傳遞影像至騎乘者之行動通訊裝置中，達到於危險發生後保存證據之優點者。

綜上所述，本發明之交通工具之後方警示系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭示之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。