用于车门内的深度映射相机技术领域
本公开涉及用于车门内的深度映射相机。
背景技术
车辆可包括车门，所述车门可在打开和关闭车门时帮助使用者，或者可被配置为
在不需要车辆使用者物理拉把手并将车门从打开位置移动至关闭位置(反之亦然)的情况
下打开和关闭。车门可被连接至致动器(诸如电动马达)，所述致动器被配置为使车门在打
开位置和关闭位置之间转变。致动器可通过位于车上的开关、按钮、传感器等激活。或者，所
述致动器可被远程激活。例如，所述致动器可通过按压钥匙扣(key fob)上的按钮被激活。
发明内容
根据本发明，提供一种系统，所述系统包括：车辆的车门，具有回转半径，所述回转
半径限定回转区域；光场相机，位于所述车门上，并被配置为检测并确定与所述光场相机的
视野中的物体的距离；控制器，被配置为：响应于所述光场相机基于与所述物体的所述距离
和所述物体的轨迹检测到存在沿着朝向所述回转区域的路径移动的物体，阻止所述车门在
打开位置和关闭位置之间转变。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于在所述车门在打开位
置和关闭位置之间的转变期间物体进入所述光场相机的视野，中断所述车门在打开位置和
关闭位置之间的转变。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括显示器，所述显示器被配置为显示所
述光场相机的视野。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机被配置为检测红外辐射。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括红外照明源，所述红外照明源被配置
为照亮所述光场相机的视野。
根据本发明的一个实施例，所述车门是向侧面旋转的车门。
根据本发明的一个实施例，所述车门是向上旋转的车门，所述向上旋转的车门背
朝所述车辆的后端。
根据本发明，提供了一种系统，所述系统包括：车辆的车门，具有回转半径，所述回
转半径限定回转区域；光场相机，位于所述车门上，并被配置为检测物体并产生表示与所述
光场相机的视野中的物体的距离的深度图；控制器，被配置为：响应于所述光场相机基于与
所述物体的所述距离和所述物体的轨迹检测到在视野中存在沿着朝向所述回转区域的路
径移动的物体，阻止所述车门在打开位置和关闭位置之间转变。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于在所述车门在打开位
置和关闭位置之间的转变期间物体进入所述光场相机的视野，中断所述车门在打开位置和
关闭位置之间的转变。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机被配置为检测红外辐射。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括红外照明源，所述红外照明源被配置
为照亮所述光场相机的视野。
根据本发明的一个实施例，所述车门是向侧面旋转的车门。
根据本发明的一个实施例，所述车门是向上旋转的车门，所述向上旋转的车门背
朝所述车辆的后端。
根据本发明，提供了一种方法，所述方法包括：使用位于车辆的车门上的光场相机
基于与物体的距离和物体的轨迹检测到物体沿着朝向由车门的回转半径限定的回转区域
的路径移动；中断所述车门在打开位置和关闭位置之间的转变。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于中断所述车门在打开位置和
关闭位置之间的转变，使所述车门在打开位置和关闭位置之间的转变换向。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机被配置为产生表示所述光场相机的视野
中的物体的深度图。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：使用红外线源照亮光场相机的视野，
并将所述光场相机配置为检测红外辐射。
根据本发明，提供一种系统，包括：车辆的车门，具有回转半径，所述回转半径限定
回转区域；光场相机，位于所述车辆中，并被配置为检测回转区域中物体的存在；控制器，被
配置为：响应于所述光场相机检测到在回转区域中存在物体，阻止所述车门在打开位置和
关闭位置之间转变。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于在所述车门在打开位
置和关闭位置之间的转变期间物体进入所述光场相机的视野，中断所述车门在打开位置和
关闭位置之间的转变。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机位于车门上。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括显示器，所述显示器被配置为显示所
述光场相机的视野。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机被配置为检测红外辐射。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括红外照明源，所述红外照明源被配置
为照亮所述光场相机的视野。
根据本发明的一个实施例，所述车门是向侧面旋转的车门。
根据本发明的一个实施例，所述车门是向上旋转的车门，所述向上旋转的车门背
朝所述车辆的后端。
根据本发明，提供一种系统，所述系统包括：车辆的车门，具有回转半径，所述回转
半径限定回转区域；光场相机，位于所述车辆中，并被配置为通过产生表示所述光场相机的
视野中的物体的深度图来检测在所述回转区域中的物体的存在；控制器，被配置为：响应于
所述光场相机检测到在所述回转区域中存在物体，阻止所述车门在打开位置和关闭位置之
间转变。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于在所述车门在打开位
置和关闭位置之间的转变期间物体进入所述光场相机的视野，中断所述车门在打开位置和
关闭位置之间的转变。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机位于车门内。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机被配置为检测红外辐射。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括红外照明源，所述红外照明源被配置
为照亮所述光场相机的视野。
根据本发明的一个实施例，所述车门是向侧面旋转的车门。
根据本发明的一个实施例，所述车门是向上旋转的车门，所述向上旋转的车门背
朝所述车辆的后端。
根据本发明，提供了一种方法，所述方法包括：利用位于车辆中的光场相机检测到
物体位于由车辆的车门的回转半径限定的回转区域中；中断所述车门在打开位置和关闭位
置之间的转变。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于中断所述车门在打开位置和
关闭位置之间的转变，使所述车门在打开位置和关闭位置之间的转变换向。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机被配置为产生表示所述光场相机的视野
中的物体的深度图。
根据本发明的一个实施例，所述光场相机位于车门内。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：使用红外线源照亮光场相机的视野，
并将所述光场相机配置为检测红外辐射。
附图说明
图1是示出车辆的侧视图和在向上旋转的车门的回转区域中的静止物体的示意
图；
图2是示出车辆的侧视图和在朝向向上旋转的车门的回转区域行进的轨迹上的非
静止物体的示意图；
图3是示出车辆的可选的实施例的俯视图，静止物体在第一侧门的回转区域中，非
静止物体在朝向第二侧门的回转区域行进的轨迹上的示意图；
图4是可由光场相机产生的深度图的图解；
图5示出了打开和关闭车辆的车门的方法；
图6是示出具有向上旋转的车门的车辆的侧视图的示意图；
图7是示出车辆的侧视图和在向上旋转的车门的回转区域中的物体的示意图；
图8是示出具有第一侧车门和第二侧车门的车辆的俯视图的示意图；
图9是示出车辆的俯视图和在侧向旋转的车门的回转区域中的物体的示意图。
具体实施方式
参照附图，其中，在多个视图中相同的标号指示相同的部件。在此描述本公开的实
施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种和可替代
形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在
此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种
形式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图说明和描
述的各种特征可与一个或更多个其它附图中说明的特征组合以产生未明确说明或描述的
实施例。说明的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致
的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。
参照图1和图2，示出了车辆10的侧视图。车辆10可包括车门12，车门12连接至致动
器14。致动器可被配置为当打开和关闭车门12时帮助用户，在没有用户的帮助下打开和关
闭车门12，或者操作为制动器以阻止车门12的打开和关闭。致动器14可以是任何类型的致
动器(包括但不限于，电动马达、伺服马达、电动螺线管、气缸、液压缸等)，所述致动器能够
使车门12在打开位置16和关闭位置18之间转变。致动器14可通过齿轮(例如，小齿轮、齿条、
锥齿轮、扇形齿轮等)、杆、滑轮或其他机械连接(linkage)连接至车门12。致动器14还可作
为制动器，通过施加力或力矩，以阻止车门12在打开位置16和关闭位置18之间的转变。或
者，致动器可包括摩擦制动器，以阻止车门12在打开位置16和关闭位置18之间的转变。车门
12可绕着枢轴(沿向上、向下或侧向方向)旋转，以在打开位置16和关闭位置18之间转变。或
者，车门12可沿着导轨移动，以在打开位置16和关闭位置18之间转变(例如，滑动车门)。然
而，在图1和图2中描述的实施例中，车门12是向上旋转的车门，所述车门背朝车辆10的后
端。
车辆10还可包括光场相机20(又称全光相机)。在图1和图2中描述的实施例中，光
场相机20的视野指向远离车辆10的后端的方向。光场相机在传统摄影和摄像领域中是已知
的。这些应用允许用户越过成像场景编辑焦点并在有限的边界内移动视点，因此，这种相机
也被称作4D相机。光场相机能够产生相机的视野的深度图(depth map)(提供视野中出现的
物体的深度和/或距离)。利用光场相机产生深度图的示例在Ihlenburg等的第2014/
0168415号美国专利申请公布中示出，在此通过引用将其全部内容包含于此。
光场相机20可被配置为检测在光场相机20的视野中多个物体的存在，基于在光场
相机20的视野中检测到的物体产生深度图，检测在由车门12的回转半径限定的回转区域22
中物体的存在，检测正在进入光场相机20的视野的物体的存在，并确定光场相机20的视野
中的物体是否在朝向车门12的回转区域22行进的轨迹上。
光场相机20可包括被用于检测期望的电磁频率(例如，可见光、红外辐射、紫外光
等)的传感器阵列。传感器阵列可包括电荷收集传感器，所述电荷收集传感器在暴露于电磁
频率源中时，通过将期望的电磁频率转换为与电磁频率的强度成比例的电荷来操作。然而，
电荷收集传感器通常具有电荷饱和点。当传感器达到电荷饱和点时，传感器损坏可能发生
和/或与电磁频率源有关的信息可能丢失。为了克服电荷收集传感器可能的损坏，可使用一
种机构(例如，遮板)按比例减少暴露于电磁频率源或控制传感器暴露于电磁频率源的时间
量。然而，当所述机构被用于减少暴露于电磁频率源时，可通过降低电荷收集传感器的灵敏
度来作为防止对电荷收集传感器的损坏的交换而进行折衷(trade-off)。这种灵敏度的降
低可被称作电荷收集传感器的动态范围的降低，动态范围指的是在暴露于电磁频率源的时
间段期间可由电荷收集传感器获得的信息量(比特)。
为了增加电荷收集传感器的动态范围，传感器的控制电路可包含一旦获得低于电
荷收集传感器的饱和点的选择的电荷水平，便清除电荷收集传感器的电荷的机构或电路
(例如，使电荷收集传感器短路的装置)。所述机构还可包括计数器，以追踪清除事件的数
量。由于每个清除事件与电荷收集传感器的选择的电荷水平相关，因此每个清除事件将代
表被测的期望的电磁频率的值(量)。清除事件通过允许增加暴露于被测的电磁频率来增加
电荷收集传感器的动态范围，同时防止一旦传感器饱和便发生的传感器失灵(blind)的可
能性。使用清除事件以增加电荷收集传感器的动态范围的示例在Prentice等的第6,069,
377号美国专利中示出，在此通过引用将其全部内容包含于此。
光场相机20可与车辆10的控制器24进行通信。控制器24可与车门12的致动器14和
启动装置26进行通信，启动装置26可被用于启动致动器14以使车门12在打开位置16和关闭
位置18之间转变。启动装置26可以是开关、按钮、传感器或位于车辆10的内部或外部的其它
合适的装置。例如，启动装置26可以是位于车门12的外部的按钮开关。或者，启动装置26可
远程启动致动器14，以使车门12在打开位置16和关闭位置18之间转变。例如，启动装置可以
是与控制器24无线通信以启动致动器14的钥匙扣上的按钮。
控制器24可被配置为响应于光场相机20检测到物体在车门12的回转区域22中或
在朝向车门12的回转区域22行进的轨迹上，阻止车门在打开位置16和关闭位置18之间的转
变。控制器24还可被配置为响应于物体进入光场相机20的视野，中断车门12在打开位置16
和关闭位置18之间的转变。或者，控制器24可被配置为响应于物体既进入光场相机20的视
野又在朝向车门12的回转区域22行进的轨迹上，中断车门12在打开位置16和关闭位置18之
间的转变。在控制器24中断车门12在打开位置16和关闭位置18之间的转变的示例中，控制
器24还可被配置为响应于中断而使车门12返回到车门12从其开始转变的位置(不论打开位
置16还是关闭位置18)。
虽然控制器24被示出为一个控制器，但控制器24可以是更大的控制系统的一部
分，并可被整个车辆10中的各种其它控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))控制。因此，应理
解的是，控制器24以及一个或更多个其它控制器可统称为“控制器”，所述控制器响应于来
自各种传感器的信号控制致动器和/或车辆10的各种功能。控制器24可包括与各种类型的
计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理器(CPU)。例如，计算机可读存储装
置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性
和非易失性存储。KAM是持久性或非易失性存储器，其可被用于当CPU掉电时存储各种操作
变量。计算机可读存储装置或介质可使用任意数量的已知存储装置实现，诸如PROM(可编程
只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存或能够存储数据的任意其它
电、磁、光或组合的存储装置，这些数据中的一些代表控制器在控制车辆中使用的可执行指
令。
光场相机20可被配置为检测电磁辐射(包括可见光、红外辐射、近红外辐射或紫外
光)。照明源28可被用于照亮光场相机20的视野。照明源28可被配置为利用可见光、红外辐
射、近红外辐射或紫外光(对应于光场相机20被配置为检测的电磁辐射的类型)照亮光场相
机20的视野。
车辆10还可包括显示器30，显示器30被配置为显示光场相机20的视野。显示器30
可与光场相机20直接通信或通过控制器24与光场相机20通信。如图1和图2描述的第一个实
施例中所示，如果光场相机20背朝车辆10的后端，则显示器30连同光场相机20可以用作后
视镜的代替品。或者，光场相机将被置于车辆侧视镜上，其中，显示器30可被用作车辆侧视
镜的代替品。
以上描述的图1和图2意在描述车辆10的相同的实施例。然而，图1描述了静止物体
32处于车门12的回转区域22中而图2描述了运动的物体34在朝向车门12的回转区域22行进
的轨迹上。
参照图3，描述了车辆10'的可选实施例。车辆10'与图1和图2中描述的车辆10以相
同的方式操作。然而，可选实施例的车辆10'包括向侧面枢转以在打开位置16'和关闭位置
18'之间转变的两个车门12'。每个车门12'均包括致动器14'，致动器14'被配置为当打开和
关闭车门12'时帮助用户，在没有用户的帮助下打开和关闭车门12'，或者操作为制动器以
阻止车门12'的打开和关闭。车辆10'可包括用于每个车门12'的启动装置26'。车辆10'还可
包括光场相机20'，光场相机20'与控制器24'通信，以监测物体是否在车门12'之一的回转
区域22'内或朝向车门12'之一的回转区域22'行进的轨迹上。关于图1和图2中描述的车辆
10，光场相机20'以与上述方式相同的方式操作。还可包括照明源28'以照亮光场相机20'的
视野。可选实施例还可包括如上所述的显示器30'。静止物体32'被示出为在一个车门12'的
回转区域22'内，而运动的物体34'被示出为将在朝向另一个车门12'的回转区域22'行进的
轨迹上。
应理解的是，不论包括或不包括一个或更多个撇号(')，可选实施例中具有类似的
标识或调用的数字的组件均应被解释为与其它实施例中的类似的数字具有相同的特征，除
非另外指出。
参照图4，示出了描述由光场相机20'检测到的潜在物体的深度图50的图解。深度
图可被描述为光场相机20'的视野中的与光场相机20'的视线垂直的一系列的表面，然而，
为了说明的目的，图4的深度图示出为俯视图。深度图50包括三个静止物体52、54、56以及两
个运动物体58和60。然而，应理解的是，深度图50可被配置为检测一个或更多个物体，无论
这些物体是静止的还是运动的。光场相机20'可被用于计算与静止物体52、54、56以及运动
物体58和60之间的距离d1、d2、d3、d4和d5。基于物体的位置和/或轨迹，可确定物体是否在车
门12'的回转区域22'内或在朝向车门12'的回转区域22'行进的路径上。如同车门12'的回
转区域22'中的预定位置，光场相机20'的视野中的预定位置可被编程于控制器24'中。控制
器24'可另外包括可用于计算相机视野中的运动物体的轨迹并确定所述轨迹是否正在朝向
车门12'的回转区域22'行进的算法。当处于关闭位置18'时，相机20'的视野可从车门12'延
伸至离车门12'从5英尺到50英尺远的距离处。
尽管光场相机被描述为面向车辆的后端或车辆的侧面，但是应理解的是，光场相
机可被重新定位于车辆上的任何位置。例如，相机可位于车门处或车门附近使视野最大化
的位置，或者相机可定位于后视镜或侧视镜上，使得光场相机可连同显示装置而另外用作
后视镜或侧视镜的代替品。
尽管实施例描述了一个或者两个光场相机，但根据特定应用可使用一个或更多个
相机。例如，一些车辆可包括多于两个车门，所述车辆需要光场相机监测每个车门，一些光
场相机可能能够监测多于一个车门，或者可能需要多个光场相机来监测一个车门。
参照图5，示出了打开和关闭车辆10的车门12的方法100。方法100中的第一步骤
102包括利用光场相机20检测物体的存在。一旦已经利用光场相机检测到物体，方法100移
至步骤104，在步骤104，确定物体是否在车门12的回转区域22中或者物体是否在朝向车门
12的回转区域22行进的轨迹上。如果在步骤104中，物体不在车门12的回转区域22中并且物
体不在朝向车门12的回转区域22行进的轨迹上，则方法100移至步骤106，在步骤106，如果
需要，则允许车门12在打开位置16和关闭位置18之间转变。如果在步骤104，物体在车门12
的回转区域22中或者处于朝向车门12的回转区域22行进的轨迹上，则方法100移至步骤
108，在步骤108，确定车门12是否正在打开位置16和关闭位置18之间转变。
在步骤108，如果车门12没有正在打开位置16和关闭位置18之间转变，则方法100
移至步骤110，在步骤110，如果尝试开始车门12在打开位置16和关闭位置18之间的转变，则
阻止车门12在打开位置16和关闭位置18之间转变。在步骤108，如果车门12正在打开位置16
和关闭位置18之间转变，则方法移至步骤112，在步骤112，车门12在打开位置16和关闭位置
18之间的转变被中断。在步骤112之后，方法可以可选地移至步骤114，在步骤114，车门12返
回至车门12正从其转变的位置(打开位置16或关闭位置18)。使车门12返回至车门12正从其
转变的位置也可被称为使车门在打开位置和关闭位置之间的转变换向。
方法100不应被解释为限于以上图5的描述，而应包括步骤可被重组或一些步骤可
被省略的可选实施例。此外，方法100也应被解释为包括单个步骤的范围可变窄的可选实施
例。例如，步骤104可仅确定物体是否在车门12的回转区域22中或可仅确定物体是否在朝向
车门12的回转区域22行进的轨迹上。在另一个示例中，步骤108可仅确定车门12是否正从打
开位置16转变至关闭位置18，或者可仅确定车门12是否正从关闭位置18转变至打开位置
16。
参照图6，车辆10的可选实施例中的光场相机20位于车辆10中使得光场相机20具
有车门12在打开位置16以及车门12沿着回转区域22至关闭位置18的行进路径的视野。光场
相机20的这种布置确保了在车门12从打开位置16行进至关闭位置18时光场相机20将检测
到在车门12的路径中的任何物体。例如，毛巾19可能被无意中留下，挂在车辆10的后部，光
场相机20将检测到毛巾19并基于在光场相机20的视野中检测到毛巾19而产生深度图。然
后，控制器24将响应于光场相机20检测到毛巾19而阻止车门在打开位置16和关闭位置18之
间转变。取决于车辆10中的可用空间和车门12的结构，光场相机20可位于车门12上和/或车
门12中，如图7中所示。
参照图8，车辆10的另一可选实施例中的光场相机20'位于车辆10'中使得光场相
机20'具有车门12'在打开位置16'以及车门12'沿着回转区域22'至关闭位置18'的行进路
径的视野。光场相机20'的这种布置确保了在车门12'从打开位置16'行进至关闭位置18'时
光场相机20'将检测到在车门12'的路径中的任何物体。例如，安全带21'可能正挂在车辆
10'的侧部，光场相机20'将检测到安全带21'并基于在光场相机20'的视野中检测到安全带
21'而产生深度图。然后，控制器24'将响应于光场相机20'检测到安全带21'而阻止车门在
打开位置16'和关闭位置18'之间转变。取决于车辆10'中的可用空间和车门12'的结构，光
场相机20'可位于车门12'上和/或车门12'中，如图9中所示。
已经以说明性的方式描述了本公开，并且，应理解的是，已使用的术语意在是描述
性的词语而不是限制性的。根据以上教导，本公开的许多修改和变型是可能的，并且本公开
可以以与具体描述不同的其他方式实践。