本发明是有关于一种驾驶辅助技术，且特别是有关于一种车辆控制方法与车用控制系统。
背景技术：
随着近年来对于自动驾驶车辆的研究不断投入，自动驾驶车辆的研发与技术也得到了迅速的发展。在现有技术中，许多相关技术，例如感测技术、物件识别技术、定位技术皆已发展至可基本上地满足自动驾驶车辆的需求。理想的自动驾驶系统可正确地检测道路路面的可行驶区域，以避免车辆发生碰撞或车辆偏离道路等危险情况。目前的研究已经提出许多方法来针对各种行车情境检测出可行驶区域，像是拍摄车辆前方的路况影像并分析路况影像，以检测出道路路面的可行驶区域。举例而言，利用双镜头摄像装置产生的视差图可有效检测出可行驶区域，或者利用其他物件辨识技术与深度学习架构也可有效检测出可行驶区域。然而，如何应用可行驶区域的信息来提升行车安全与稳定度亦是本领域技术人员所关心的议题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提出一种车辆控制方法与车用控制系统，其可依据可行驶区域的边界变化趋势来对车辆进行控制，从而提高自动驾驶系统与辅助驾驶系统的安全性与稳定度。
本发明实施例提供一种车辆控制方法，适用于一车辆上的车用控制系统，其包括下列步骤：朝车辆前方撷取包括多张路况影像的视频串流；检测每一路况影像内的可行驶区域；将每一路况影像区分为多个垂直条状部份，并取得可行驶区域分别相对于垂直条状部份的多个边界值，其中路况影像包括当前路况影像与至少一先前路况影像；依据当前路况影像的边界值与至少一先前路况影像的边界值，获取分别相对于垂直条状部份的多个区域边界变化参数；以及依据区域边界变化参数控制车辆的行车状态。
本发明实施例提供一种车用控制系统，适用于一车辆上，其包括车辆控制装置、摄像装置、存储装置，以及控制器。摄像装置朝车辆前方撷取包括多张路况影像的视频串流。控制器耦接车辆控制装置、摄像装置与存储装置，经配置执行存储装置中的指令以：检测每一路况影像内的可行驶区域；将每一路况影像区分为多个垂直条状部份，并取得可行驶区域分别相对于垂直条状部份的多个边界值，其中路况影像包括当前路况影像与至少一先前路况影像；依据当前路况影像的边界值与至少一先前路况影像的边界值，获取分别相对于垂直条状部份的多个区域边界变化参数；以及依据区域边界变化参数控制车辆的行车状态。
基于上述，于本发明的实施例中，在检测出路况影像中的可行驶区域之后，将获取可行驶区域相对于各个垂直条状部份的边界值。接着，各个垂直条状部分的区域边界变化参数可藉由分别比较当前路况影像的边界值与至少一先前路况影像的相对应边界值而获取。藉此，车用控制系统可依据区域边界变化参数来估测可行使区域的变化趋势，并据以控制车辆的行驶状态，以避免车辆与障碍物碰撞而提升车辆行驶的安全性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施例的车用控制系统的示意图。
图2是依照本发明一实施例的车用控制系统与车辆的示意图。
图3是依照本发明一实施例的车辆控制方法的流程图。
图4是依照本发明一实施例的车辆控制方法的示意图。
图5是依照本发明一实施例的车辆控制方法的流程图。
图6是依照本发明一实施例的相对于各个垂直条状部份的边界值的示意图。
其中：
10：车用控制系统；
110：车辆控制装置；
120：存储装置；
130：摄像装置；
140：控制器；
v1：车辆；
p1、p2：边界变化趋势参数；
p3：边界变化幅度参数；
b1～b3：边界值；
img_t0、img_t1：先前路况影像；
img_t2：当前路况影像；
b4、b12：垂直条状部份；
img1：路况影像；
s301～s305、s501～s503：步骤。
具体实施方式
本发明的部份实施例接下来将会配合附图来详细描述，以下的描述所引用的元件符号，当不同附图出现相同的元件符号将视为相同或相似的元件。这些实施例只是本发明的一部份，并未揭示所有本发明的可实施方式。更确切的说，这些实施例只是本发明的专利申请范围中的方法与系统的范例。
图1是依照本发明一实施例的车用控制系统的示意图。请参照图1，车用控制系统10包括车辆控制装置110、存储装置120，摄像装置130，以及控制器140。在一实施例中，车用控制系统10可配置于各式车辆，例如小客车、公车、高尔夫球车、游览车、卡车或货车等。本发明并不限制配备车用控制系统10的车辆的类型。
车辆控制装置110例如是转向装置、刹车装置、油门装置、导航装置或其他可用以控制车辆的行车状态的车辆元件。行车状态例如是车速、刹车状态、行驶方向或路线规划等等。
存储装置120例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、只读存储器(read-onlymemory，rom)、闪存(flashmemory)、硬盘或其他类似装置或这些装置的组合，其系用以储存行车用控制系统10运作中可能使用的资料、程序代码、影像等。亦即，存储装置120更用以记录可由处理器130执行的多个指令。
摄像装置130设置于车辆上，用以朝车辆前方拍摄包括多张影像的视频串流。摄像装置130可包括具有透镜以及感光元件的摄像镜头。感光元件用以感测进入透镜的光线强度，进而产生影像。感光元件可以例如是电荷耦合元件(chargecoupleddevice，ccd)、互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor，cmos)元件或其他元件，本发明不在此设限。
控制器140耦接车辆控制装置110、摄像装置130及存储装置120，以控制车用控制系统10的整体运作。在本实施例中，控制器140例如是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，或是其他可程序化之微处理器(microprocessor)、数位讯号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、可程序化控制器、特殊应用积体电路(applicationspecificintegratedcircuits，asic)、可程序化逻辑装置(programmablelogicdevice，pld)或其他具备运算能力的硬件装置，但本揭露并不以此为限。
图2是依照本发明一实施例的车用控制系统与车辆的示意图。请参照图2，若将车用控制系统10应用至车辆v1的汽车驾驶环境中，摄像装置130可设置于车辆v1的里面或外面。然而，图2仅为示范性说明，本发明对于摄像装置130的数量与实际位置并不限制，其可依据实际应用情况而设计之。于一实施例中，摄像装置130可设置于车辆v1的前方挡风玻璃(frontglass)上。
图3是依照本发明一实施例的后视镜控制方法的流程图。请参照图3，本实施例的方式适用于上述实施例中的车用控制系统10，以下即搭配车用控制系统10中的各项元件说明本实施例依据可行驶区域的变化趋势控制车辆的详细步骤。
于步骤s301，摄像装置130朝车辆前方撷取包括多张路况影像的视频串流。具体而言，摄像装置130可以固定地时间间隔而持续性撷取多张路况影像，而视频串流是由这些对应至不同拍摄时间点的路况影像组成。上述的时间间隔即为视频串流的帧率(framerate)的倒数。举例而言，假设视频串流的帧率为60fps，代表摄像装置130一秒撷取60张路况影像，则路况影像之间的时间间隔为1/60秒。
于步骤s302，控制器140检测每一路况影像内的可行驶区域。于此，可行驶区域为路况影像中被判定为车辆可行驶的区域范围，本发明对于可行驶区域的检测方法并不限制。举例而言，专利公开号tw201913557即公开一种可检测可行驶区域的深度学习模型。专利公开号tw201327473也公开一种利用视差图来检测可行驶区域的方法。非专利文献《danlevietal.:“stixelnet:adeepconvolutionalnetworkforobstacledetectionandroadsegmentation.”bmvc2015》也有公开一种结合物件辨识、影像切割与深度学习模型的可行驶区域检测方法。须说明的是，路况影像中可行驶区域可基于影像坐标来表示，亦即，可行驶区域的边界可由影像坐标来表示。
于步骤s303，控制器140将每一路况影像区分为多个垂直条状部份，并取得可行驶区域分别相对于垂直条状部份的多个边界值。于一实施例中，路况影像包括当前路况影像与至少一先前路况影像。具体而言，这些路况影像可被分割为多个垂直条状部分，但本发明对于垂直条状部分的数目与宽度并不限制，其可视实际需求而设置。并且，控制器140将产生可行驶区域的边界分别对应于每一条垂直条状部份的边界值。
于一实施例中，当可行驶区域是基于柱状像素(sixel)而产生时，例如前述非专利文献的可行驶区域侦测方法，则在侦测可行驶区域的边界的过程中路况影像已被区分为多个垂直条状部份，且可行驶区域的边界的估测结果也是表示成分别相对于垂直条状部份的多个边界值。于另一实施例中，可行驶区域的边界可能是逐像素行连续变化的情况，则控制器140可在将每一路况影像区分为多个垂直条状部份之后，计算各个垂直条状部份内可行驶区域的边界平均值而获取分别相对于垂直条状部份的多个边界值。
举例而言，图6是依照本发明一实施例的相对于各个垂直条状部份的边界值的示意图。请参照图6，于本实施例中，可行驶区域是由车道区域去除障碍物(例如其他车辆)而产生的区域。路况影像img1分割为n个垂直条状部分，例如50个垂直条状部分。这些垂直条状部分别具有独立的可行驶区域的边界值，这些边界值可由y轴像素坐标表示。举例而言，垂直条状部分b4对应于可行驶区域的边界值y4，而垂直条状部分b12对应于可行驶区域的边界值y12。更进一步而言，路况影像img1中可行驶区域的这些边界值可表示为(nbar,y)，其中nbar表示垂直条状部份的编号索引，而y则为表示边界值所在的y轴像素坐标。
于步骤s304，控制器140依据当前路况影像的边界值与至少一先前路况影像的边界值，获取分别相对于垂直条状部份的多个区域边界变化参数。于一实施例中，藉由一对一比较当前路况影像中的边界值与先前路况影像中同一垂直条状部份的边界值，控制器140可获取分别相对于各个垂直条状部份的区域边界变化参数以得知可行驶区域的变化趋势。于一实施例中，这些区域边界变化参数可包括分别相对于垂直条状部份的多个边界变化趋势参数与/或多个边界变化幅度参数。于此，边界变化趋势参数即为边界值变化速度，而边界变化幅度参数即为边界值变化加速度。边界变化趋势参数可用以表示行驶区域的扩展速度与缩减速度，而边界变化幅度参数可用以表示可行驶区域的扩展加速度与缩减加速度。
详细而言，图4是依照本发明一实施例的车辆控制方法的示意图。请参照图4，需说明的是，于本范例中，摄像装置130在撷取先前路况影像img_t0之后撷取先前路况影像img_t1，并于撷取先前路况影像img_t1之后当前路况影像img_t2。控制器140可利用可行驶区域侦测模型而分别获取当前路况影像img_t2、先前路况影像img_t1与先前路况影像img_t0中可行驶区域相对于多个垂直条状部份的多个边界值b1～b3。
于图4的范例中控制器140可依据当前路况影像img_t2与先前路况影像img_t1(即第一先前路况影像)获取当前路况影像img_t2与先前路况影像img_t1之间的边界变化趋势参数p2。具体而言，控制器140将当前路况影像img_t2的多个边界值b3分别减去先前路况影像img_t1的多个边界值b2而获取分别相对于垂直条状部份的多个第一边界差值。举例而言，控制器140将当前路况影像img_t2中第一个垂直条状部份的边界值(nbar＝1,y)减去先前路况影像img_t1中第一个垂直条状部份的边界值(nbar＝1,y)，而据以获取相对于第一个垂直条状部份的第一边界差值。接着，控制器140将分别相对于垂直条状部份的第一边界差值除以时间间隔δt而获取当前路况影像img_t2与先前路况影像img_t1之间的边界变化趋势参数p2。假设有50个垂直条状部份，则控制器可获取50个边界变化趋势参数p2。
相似的，控制器140可依据先前路况影像img_t1(即第一先前路况影像)与先前路况影像img_t0(即第二先前路况影像)获取先前路况影像img_t1与先前路况影像img_t0之间的边界变化趋势参数p1。具体而言，控制器140将先前路况影像img_t1的多个边界值b2分别减去先前路况影像img_t0的多个边界值b1而获取分别相对于垂直条状部份的多个第二边界差值。接着，控制器140将分别相对于垂直条状部份的第二边界差值除以时间间隔δt而获取先前路况影像img_t1与先前路况影像img_t0之间的边界变化趋势参数p1。假设有50个垂直条状部份，则控制器可获取50个边界变化趋势参数p1。
此外，控制器140可将当前路况影像img_t2与先前路况影像img_t1之间的边界变化趋势参数p2与先前路况影像img_t1与先前路况影像img_t0之间的多个边界变化趋势参数p1之间的相减结果除以时间间隔δt而获取边界变化幅度参数p3。假设有50个垂直条状部份，则控制器可获取50个边界变化幅度参数p3。
回到图3的步骤，在获取分别相对于垂直条状部份的多个区域边界变化参数之后，于步骤s305，控制器140依据区域边界变化参数控制车辆的行车状态。具体而言，在获取分别相对于垂直条状部份的多个区域边界变化参数之后，控制器140可推估可行驶区域的边界变化趋势，并依据可行驶区域的边界变化趋势控制车辆的行车状态，像是减速、加速、刹车、提供警示、改变行车方向，提示行车方向、规划行车路径等等。
于一实施例中，反应于当前路况影像与先前路况影像之间的至少部份边界变化趋势参数符合正向变化条件，代表可行驶区域的边界往远离车辆的方向移动，则控制器140可控制车辆控制装置110而调升车速。另一方面，反应于当前路况影像与先前路况影像之间的至少部份边界变化趋势参数符合负向变化条件，代表可行驶区域的边界往靠近车辆的方向移动，控制器140可控制车辆控制装置110而调降车速。具体而言，控制器140可依据至少部份边界变化趋势参数的正负来判断符合正向变化条件或负向变化条件。
于一实施例中，当边界变化趋势参数为正，代表边界变化趋势参数符合正向变化条件。当边界变化趋势参数为负，代表边界变化趋势参数符合负向变化条件。然而，正向变化条件或负向变化条件需视影像坐标原点的预设位置而设计，发明所属领域具备通常知识者应当可是实际需求而变化设计。此外，于一实施例中，控制器140可取车辆行驶路线正前方的部份边界变化趋势参数来进行判断。举例而言，控制器140可取第15个垂直条状部份至第35个垂直条状部份的边界变化趋势参数来决定车辆减速或车辆加速。
此外，于一实施例中，控制器140可进一步依据至少部份边界变化幅度参数决定车辆的车速加速度。或者，控制器140可进一步依据至少部份边界变化幅度参数决定车辆的车速检速度。详细而言，在依据边界变化趋势参数得知可行驶区域的边界是靠近车辆或远离车辆后，控制器140可依据边界变化幅度参数推估可行驶区域的边界靠近车辆的加速度或可行驶区域的边界远离车辆的加速度。藉此，控制器140可依据边界变化幅度参数决定车辆的车速加速度或车辆减速度。
举例而言，图5是依照本发明一实施例的车辆控制方法的流程图。请参照图5，于步骤s501，控制器140判断区域边界变化参数中的边界变化趋势参数是否大于零。若步骤s501判断为是，代表车辆前方的可行驶区域扩增中。因此，于步骤s502，控制器140决定维持车速或增加车速，并依据区域边界变化参数中的边界变化幅度参数决定车速加速度。举例而言，控制器140可在决定增加车速之后依据区域边界变化参数控制油门大小。
另一方面，若步骤s501判断为否，代表车辆前方的可行驶区域缩减中。因此，于步骤s503，控制器140依据区域边界变化参数中的边界变化幅度参数决定车速减速度。举例而言，控制器140可在决定降低车速之后依据边界变化幅度参数控制刹车力道。换言之，控制器140可藉由控制刹车力道或油门大小来达成车速加速度与车速减速度的控制，而油门大小与刹车力道可基于边界变化幅度参数而适应性调整。
综上所述，于本发明实施例中，可行驶区域的边界变化趋势可藉由比较先后多张路况影像中可行驶区域的边界值而获取，从而依据可行驶区域的边界变化趋势来控制车辆的行车状态，以避免车辆与障碍物碰撞而提升安全性。此外，用以表示可行驶区域的边界变化趋势的区域边界变化参数也可用以帮助自动车决策系统以及先进辅助驾驶系统作提供更准确的判断与即时的警示，从而提升车辆的行驶安全度与稳定度。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
1.一种车辆控制方法，适用于一车辆上的车用控制系统，所述方法包括：
朝该车辆前方撷取包括多张路况影像的视频串流；
检测每一该些路况影像内的一可行驶区域；
将每一该些路况影像区分为多个垂直条状部份，并取得该可行驶区域分别相对于该些垂直条状部份的多个边界值，其中该些路况影像包括当前路况影像与至少一先前路况影像；
依据该当前路况影像的该些边界值与该至少一先前路况影像的该些边界值，获取分别相对于该些垂直条状部份的多个区域边界变化参数；以及
依据该些区域边界变化参数控制该车辆的行车状态。
2.如权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，该些区域边界变化参数包括分别相对于该些垂直条状部份的多个边界变化趋势参数，该至少一先前路况影像包括第一先前路况影像，而依据该当前路况影像的该些边界值与该至少一先前路况影像的该些边界值，获取分别相对于该些垂直条状部份的该些区域边界变化参数的步骤包括：
将该当前路况影像的该些边界值分别减去该第一先前路况影像的该些边界值而获取分别相对于该些垂直条状部份的多个第一边界差值；以及
将分别相对于该些垂直条状部份的该些第一边界差值除以一时间间隔而获取该当前路况影像与该第一先前路况影像之间的该些边界变化趋势参数。
3.如权利要求2所述的车辆控制方法，其特征在于，该些区域边界变化参数包括分别相对于该些垂直条状部份的多个边界变化幅度参数，该至少一先前路况影像更包括第二先前路况影像，而依据该当前路况影像的该些边界值与该至少一先前路况影像的该些边界值，获取分别相对于该些垂直条状部份的该些区域边界变化参数的步骤包括：
将该第一先前路况影像的该些边界值分别减去该第二先前路况影像的该些边界值而获取分别相对于该些垂直条状部份的多个第二边界差值；
将分别相对于该些垂直条状部份的该些第二边界差值除以该时间间隔而获取该第一先前路况影像与该第二先前路况影像之间的该些边界变化趋势参数；以及
将该当前路况影像与该第一先前路况影像之间的该些边界变化趋势参数与该第一先前路况影像与该第二先前路况影像之间的该些边界变化趋势参数之间的相减结果除以该时间间隔而获取该些边界变化幅度参数。
4.如权利要求3所述的车辆控制方法，其特征在于，依据该些区域边界变化参数控制该车辆的该行车状态的步骤包括：
反应于该当前路况影像与该第一先前路况影像之间的至少部份该些边界变化趋势参数符合正向变化条件，控制一车辆控制装置而调升车速；以及
反应于该当前路况影像与该第一先前路况影像之间的至少部份该些边界变化趋势参数符合负向变化条件，控制该车辆控制装置而调降车速。
5.如权利要求4所述的车辆控制方法，其特征在于，控制该车辆控制装置而调升车速的步骤包括：
依据至少部份该些边界变化幅度参数决定该车辆的车速加速度，
其中控制该车辆控制装置而调降车速的步骤包括：
依据至少部份该些边界变化幅度参数决定该车辆的车速减速度。
6.一种车用控制系统，用于一车辆，包括：
一车辆控制装置；
一存储装置，储存有多个指令；
一摄像装置，朝该车辆前方撷取包括多张路况影像的视频串流；以及
一处理器，耦接该车辆控制装置、该摄像装置以及该储存装置，经配置执行该些指令以：
检测每一该些路况影像内的一可行驶区域；
将每一该些路况影像区分为多个垂直条状部份，并取得该可行驶区域分别相对于该些垂直条状部份的多个边界值，其中该些路况影像包括当前路况影像与至少一先前路况影像；
依据该当前路况影像的该些边界值与该至少一先前路况影像的该些边界值，获取分别相对于该些垂直条状部份的多个区域边界变化参数；以及
该依据该些区域边界变化参数控制该车辆控制装置以控制该车辆的行车状态。
7.如权利要求6所述的车用控制系统，其特征在于，该些区域边界变化参数包括分别相对于该些垂直条状部份的多个边界变化趋势参数，该至少一先前路况影像包括第一先前路况影像，该处理器更经配置以：
将该当前路况影像的该些边界值分别减去该第一先前路况影像的该些边界值而获取分别相对于该些垂直条状部份的多个第一边界差值；以及
将分别相对于该些垂直条状部份的该些第一边界差值除以一时间间隔而获取该当前路况影像与该第一先前路况影像之间的该些边界变化趋势参数。
8.如权利要求6所述的车用控制系统，其特征在于，该些区域边界变化参数包括分别相对于该些垂直条状部份的多个边界变化幅度参数，该至少一先前路况影像更包括第二先前路况影像，该处理器更经配置以：
将该第一先前路况影像的该些边界值分别减去该第二先前路况影像的该些边界值而获取分别相对于该些垂直条状部份的多个第二边界差值；
将分别相对于该些垂直条状部份的该些第二边界差值除以该时间间隔而获取该第一先前路况影像与该第二先前路况影像之间的该些边界变化趋势参数；以及
将该当前路况影像与该第一先前路况影像之间的该些边界变化趋势参数与该第一先前路况影像与该第二先前路况影像之间的该些边界变化趋势参数之间的相减结果除以该时间间隔而获取该些边界变化幅度参数。
9.如权利要求8所述的车用控制系统，其特征在于，该处理器更经配置以：
反应于该当前路况影像与该第一先前路况影像之间的至少部份该些边界变化趋势参数符合正向变化条件，控制一车辆控制装置而调升车速；以及
反应于该当前路况影像与该第一先前路况影像之间的至少部份该些边界变化趋势参数符合负向变化条件，控制该车辆控制装置而调降车速。
10.如权利要求9所述的车用控制系统，其特征在于，该处理器更经配置以：
依据至少部份该些边界变化幅度参数决定该车辆的车速减速度，或依据至少部份该些边界变化幅度参数决定该车辆的车速加速度。
技术总结