CN102055956A - 车载三维视频系统及用其监测车辆周围环境的方法 - Google Patents

车载三维视频系统及用其监测车辆周围环境的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车载三维视频系统(1)及用其监测车辆周围环境的方法，所述车载三维视频系统(1)包括：摄像头(5)；显示屏(2)；控制模块(4)以及电源装置(3)，其中，所述摄像头(5)是成对设置的，用于从不同角度拍摄车辆周围环境；所述显示屏(2)能够根据来自所述摄像头(5)的成对的视频信号实现三维的视频效果。通过所述车载三维视频系统(1)，能够在显示屏(2)中实现对车辆周围环境的真实的三维输出，使得驾驶员能够清晰地了解车辆的相应部位与周围环境之间的确切相对位置，能够有效地防止不期望的事故发生。

Description

车载三维视频系统及用其监测车辆周围环境的方法
技术领域
概括地说，本发明涉及一种车载显示系统及用其监测车辆周围环境的方法；更具体地说，本发明涉及一种车载视频显示系统及用其监测车辆周围环境的方法。
背景技术
为了辅助观察车辆周围环境，通常在轿车、货车、客车等机动车辆中通常设置有后视镜、倒车雷达系统以及视频系统等。
后视镜反映汽车后方、侧方和下方的情况，使驾驶员通过这些后视镜可以间接地看清楚这些位置的情况，扩大了驾驶者的视野范围。其缺点是存在视觉盲区以及夜间行驶时后方汽车前大灯的光线经后视镜反射会产生眩目感，影响行车安全，并且在倒车时更不能正确地观察到车辆后下方的真实情况。
倒车雷达系统是一种汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，其能以声音或者更为直观的屏幕显示告知驾驶员周围障碍物的情况。但是，倒车雷达系统也容易出现视觉盲区问题。由于雷达探头安装位置的关系，当车后方的障碍物过低、过高或角度超过探头侦测范围时，倒车雷达便会失效。
视频系统采用了安装于汽车两侧、车尾及其它部位的摄像头以及车内的液晶显示屏，能够将拍摄到的车辆周围环境图像在液晶显示屏上清楚地显示出来。例如，2009年7月15日公告授权、公告号为CN201074544Y的实用新型专利“一种车载后视系统”公开了一种车载后视系统，其包括液晶显示屏以及多个摄像头，并且它们均连接至控制器，实现了多路视频输入，液晶显示屏显示图像清晰并且使用控制器便于切换显示画面。这种车载后视系统的缺点在于，该显示屏每次显示的图像均为由单个摄像头所拍摄的二维图像，或者该显示屏的各个显示部分每次显示的图像均为由单个摄像头所拍摄的二维图像，其由光影的组合产生了二维图像距离感的幻觉，实际上从这种二维图像显示中感觉到的车辆与物体间的距离是不正确的。
因此，提供一种能够清楚真实地显示车辆周围环境、尤其是能够显示车辆与周围环境之间的立体真实距离感的视频系统，从而更便于倒车、泊车以及其它与车辆周围环境相关的操作，诚为本领域尚需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服现有技术的以上缺点的车载三维视频系统。
根据本发明一个方面提供了一种车载三维视频系统，其包括设置在车辆上的摄像头、显示屏、与所述摄像头以及所述显示屏通信连接的控制模块以及与所述摄像头、所述显示屏及所述控制模块电连接从而为其供电的电源装置，所述车载三维视频系统的特征在于，所述摄像头是成对设置的，用于从不同角度拍摄车辆周围环境；所述控制模块获取、计算、处理、存储和控制来自所述摄像头的视频信息并将经处理的视频信息传送到所述显示屏，从而所述显示屏根据所述视频信息显示三维的视频效果。
通过本发明该方面的车载三维视频系统，能够在显示屏中实现对车辆周围环境的真实的三维输出，使得驾驶员能够清晰地了解车辆的相应部位与周围环境之间的确切相对位置，能够有效地防止不期望的事故发生。
可选地，在根据本发明该方面的车载三维视频系统中，所述成对设置的摄像头之间的距离为5毫米至8毫米。
可选地，在根据本发明该方面的车载三维视频系统中，所述成对设置的摄像头之间的距离为6.35毫米。
通过根据如上的方式设置所述摄像头之间的距离，可以有效地改善三维视频输出的效果。
可选地，在根据本发明该方面的车载三维视频系统中，所述成对设置的摄像头之间的距离是可调的。通过调节所述摄像头之间的距离，可以在不同的情况下对视频的输出质量进行调整，从而实现最好的显示屏显示效果。
可选地，在根据本发明该方面的车载三维视频系统中，所述显示屏的显示能够在二维视频显示和三维视频显示之间变换。
可选地，在根据本发明该方面的车载三维视频系统中，所述显示屏的显示能够在不同的成对摄像头所摄取的三维视频之间切换。通过在不同的成对摄像头所摄取的三维视频之间的切换，可以有效地输出车辆周围环境不同位置处的视频
可选地，在根据本发明该方面的车载三维视频系统中，所述摄像头中的至少一对位于车辆后部。通过在车辆后部设置摄像头，驾驶员可以在显示屏中确切地了解车辆后方的环境情况，从而可以有效地进行倒车、泊车等相关操作。
可选地，在根据本发明该方面的车载三维视频系统中，当所述车辆进入倒车状态时，所述显示屏自动显示位于车辆后部的摄像头所拍摄的视频。这样可以使得倒车更加方便。
可选地，在根据本发明该方面的车载三维视频系统中，所述显示屏能够用作车载DVD的显示屏。
根据本发明的另一方面，提供了一种使用如本发明前述方面中所述的车载三维视频系统监测车辆周围环境的方法，所述方法包括如下步骤：使用成对设置的摄像头从不同角度拍摄车辆周围环境；使用控制模块获取、计算、处理、存储和控制来自所述摄像头的视频信息；将经处理的视频信息传送到显示屏，从而在所述显示屏上根据所述视频信息显示三维的视频效果。
附图说明
应当了解，如下的附图仅具说明性的目的，而并非意在限定本发明的范围，并且这些附图不一定是按实际比例给制的，某些特征可能会已放大比例以示出特定的细节；并且，相同的附图标记用来代表相同的部件或装置。结合附图，根据后面优选实施方式的详细描述，本发明的前述和其它目的、特征和优点将变得非常显然。图中：
图1示意性地示出了根据本发明的车载三维视频系统的一个实施方式的组成结构图；
图2示意性地示出了人眼如何观察三维目标。
图3示意性地示出了三维显示屏如何将两个视频源分别反射到双眼中。
图4是根据本发明的车载三维视频系统的工作原理图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的车载三维视频系统的具体实施方式进行更详细的说明。
容易理解，在未改变本发明的总体构思的情况下，所属技术领域的技术人员可以根据本发明的上述以及下述技术方案将本发明的不同特征进行重新组合、改型从而得到更多不同的实施方式，但这些不同的实施方式无疑均落入本发明的保护范围内。因此，根据附图对根据本发明的车载三维视频系统所做的如下说明也仅是说明性、示例性的，而不应被理解为对本发明的范围或技术方案构成了任何的限制。
图1示意性地示出了根据本发明一个实施方式的车载三维视频系统实施方式的组成结构图。从图1中可以看出，根据本发明的实施方式的车载三维视频系统1包括显示屏2、控制模块4、电源装置3以及成对的摄像头5。所述显示屏2和成对的摄像头5分别通过通信线缆与控制模块4通信连接。在图1中以虚线的形式示出了各种通信线缆。摄像头5、显示屏2及控制模块4均通过电缆线与电源装置3电连接，从而由电源装置3为其供电。在图1中以双点划线的形式示出了各导电线缆。
在本实施方式中，所述成对的摄像头5设置在车尾的后部，从而可以拍摄到车辆后方区域的周围环境。显示屏2设置在驾驶室的控制台面板处，便于驾驶员在行驶、倒车或泊车时观察车辆后方的情况。控制模块4可以设置在邻近显示屏2处以便于同样靠近操控者并便于进行调节；或者设置在车厢的前部邻近收音机模块处，以便于操控人员进行视频信号的调节、处理，防止外部干扰源对于视频信号的干扰，同时邻近收音机设置也可便于作为车载DVD显示的调节。电源装置3同样可以设置在车厢的前部邻近收音机模块位置处，这样可以便于直接给显示模块2和控制模块4供电，减少外部信号的干扰以及电路损耗，同时保证电源干净而且可靠。虽然以上例举了各装置在车辆中的位置，但是，本领域的技术人员应当了解，如上的装置在所述位置的设置仅是示例性的；在实际情况中，设计人员完全可以根据实际需要将这些装置设置在其它的所需位置。
所述成对的摄像头5以一定的距离彼此分开地设置。也就是说，摄像头5中的每个并未设置在车身的同一点上，而且也没有相距太远。例如，两个成对的摄像头之间的距离可以为5厘米至8厘米范围内的数值；优选地，两个成对的摄像头之间的距离可以为6.2厘米至6.5厘米范围内的数值；更优选地，两个成对的摄像头5之间的距离可以为6.35厘米。通过这种设置，成对摄像头中的两个摄像头具有重叠的拍摄范围，从而实现了对相同的环境景物各自从不同的角度进行拍摄，并且它们的拍摄是相对独立的进行的。本领域的技术人员可以想到，通过如此拍摄的图像和视频分别进入到观察者的两眼之后，将会产生高度仿真的立体视频效果。
所述成对的摄像头5分别通过通信线缆与控制模块4通信连接，更具体地说是与控制模块4中的随机存取存储器10(参见图4)相通信连接，从而可以将摄像头5所拍摄到的视频传送到所述随机存取存储器10，进而与微控单元11和图像处理模块12一起进行计算、处理、储存、控制和显示。对于控制模块4中的随机存取存储器10、微控单元11及图像处理模块12的说明，将在说明书的后面部分中进行详细的介绍。
由所述成对的摄像头5所拍摄的视频的视频信号经控制模块4处理后，分别通过相应的通信线缆传送到显示屏2。所述显示屏2能够将由两个摄像头5所拍摄的视频所生成的视频信号再生成为三维视频并进而分别反映到观看者的双眼中，从而模拟出人眼观看真实的三维物体的过程，并且达到了同样的效果。后面将结合图3对其原理进行详细的说明。在将成对的摄像头5所获取的视频信号分别传送到显示屏2的各个通信路径可以被切换，从而允许单独地切断或暂时中断其中某一线缆上的信号，使得在显示屏2中也可以显示仅由一个摄像头所拍摄的、类似于现有技术的二维视频的视频输出。当接通该线缆的通信并且切断其它线缆时，即可使显示屏2中的二维视频切换为由另一摄像头从另一角度拍摄到的二维视频。可选地，本领域的技术人员可以将切换装置设置在控制模块4上或者集成到显示屏2上，并且通过相应的按钮等装置方便地进行视频的切换。上述显示屏例如可以为富士胶片公司(Fujifilm)生产的Fuji FinePix REAL 3D V1型号的显示屏，或者其它适当的显示屏。
如前所述，控制模块4分别与摄像头5、显示屏2通信连接，用于对其进行控制。控制模块包括随机存取存储器10、微控单元11和图像处理模块12。微控单元11与随机存取存储器10直接通信连接，微控单元11和图像处理模块12之间通信连接，它们共同对由摄像头5所拍摄的视频进行计算、处理、储存、控制和显示。
随机存取存储器10起到缓存的作用，适于用来存放当前正在使用的——即执行中的——数据和程序。众所周知，现代的随机存取存储器可以实现极快的访问速度，因而适用于本发明的车载视频系统1。由摄像头5所拍摄到的视频的信号首先通过通信线缆进入缓存，然后再经微控单元11的计算处理，最终传送到车载视频系统的显示屏2。
电源装置3也可以设置在车辆的其它位置处。电源装置通过电缆与摄像头5、显示屏2及控制模块4电连接，从而向所述摄像头5、显示屏2及控制模块4供电。
根据如上的详细描述可以了解，在根据本发明的上述实施方式中，通过通信线缆实现了摄像头与控制模块、显示屏与控制模块以及控制模块内部随机存取存储器与微控单元之间的通信连接；通过电缆线实现了电源装置与摄像头、显示屏及控制模块之间的电连接。由此，这些相关的装置和线缆可以组成本发明的上述实施方式的三维视频系统。
上面主要说明了该系统1作为后视三维视频系统的情况，但是，应当了解，本发明的车载三维视频系统1还能够应用于观察车辆其它方向上的周围环境的情况以及其它需要显示的情况。在这些情况下，仅需在车辆的其它所需部位根据如上所述的方式设置成对的摄像头并根据如上方式将其与显示屏之间形成有效的通信连接即可。应当了解，所述的车辆“周围环境”并不必然是车辆外周的环境，摄像头也可以设置在车厢内或者后备厢中，例如通过配合灯光等的使用，可以便于操控者在驾驶位置上即可清楚了解车厢或后备厢内的物品状况。在具有多对成对的摄像头的情况下，可以通过切换所述摄像头与显示屏之间的通信连接来实现车辆周围环境在显示屏中三维视频显示的切换。
虽然在本发明的上述实施方式中具体限定了本发明的具体技术特征，但是，在实际应用中，本领域的普通技术人员在本发明的基础上也可以通过如下所述的其它类似的方式来实现本发明。这些类似的方式无疑也是包括在本发明要求保护的范围之内的。例如，在实际应用中也可以使用有效的无线通信的方式进行数据通信，从而实现无线的视频输送；本发明中各部件或装置在车辆内的位置是可以改变的，例如，根据实际需要，也可以同时在车上的其它位置也设置有显示屏或成对的摄像头，或者仅在其它位置设置该显示屏或成对的摄像头，控制模块4也可以设置在设计者认为更便于操控者操控的其它位置，电源装置3也可以位于车内的其它更有利的位置处；成对的摄像头5之间的距离可以是可调的，例如可以在5毫米至8毫米之间调节；显示屏2的视频切换的某些情况可以设置成自动控制的，例如在倒车时显示屏的视频自动切换到后视模式。
另外，根据本发明的车载三维视频系统1的控制模块、显示屏、电源模块等装置并不一定是独立设置的，它们也可以是与车辆上的其它系统或设备共用的。例如，控制模块可以同时用于控制车载DVD的操作。类似地，显示屏则可以同时用作车载DVD的显示屏。当DVD的数据源是二维视频数据时，在显示屏上显示二维视频输出；当DVD的数据源是如本发明的上述实施方式中所述的三维视频数据源时，则可以在显示屏上显示三维视频输出。应当了解，本申请中所述视频输出也包括图像格式的输出。
下面结合图2-4简单说明本发明的工作原理。
图2示意性地示出了人眼如何观察三维目标。
在日常生活中，人们的双眼所看到的视觉目标是来自左眼和右眼的两个视像7和8的组合。图中附图标记9表示人眼所看到的车辆周围环境，如道路状况等。左眼和右眼所看到的两个视像的特点在于，它们既不相同又覆盖有相同的视像范围，并且从不同的角度反映了眼前的视觉目标。在接收到两个视像之后，经过大脑进行对相同视像范围进行处理和组合，使得人们能够感受到有距离感的三维视像。
图3示意性地示出了三维显示屏如何将两个视频源分别反射到双眼中。
从图3中可以看出，在三维显示屏2上模拟出实际的两个视像效果，并将其分别反射到观察者的左眼和右眼，从而达到了如同在实际中观察到真实的视觉目标一样的效果，这样的两个视像信息在经过大脑的处理和组合后，使得人们能够感受到真实的、有距离感的三维视像。在图3中附图标记9表示由摄像头所拍摄到的车辆周围环境，如道路状况等。
图4是根据本发明的车载三维视频系统的工作原理图。参照图4，本领域的技术人员根据上述关于图1的详细说明可以了解本发明的车载三维视频系统的工作原理。
应当注意，在本说明书中，术语“包括”的意思是指存在所述的特征，但并不排除还存在其它的技术特征；在不与说明书的记载矛盾的情况下，涉及到装置或部件数量的数词“一”也不排除复数的情况。此外，在实际应用中，说明书中所涉及的技术特征的各种变型可以重新进行组合。在此公开的具体的结构细节和功能细节不应被解释成是限制性的，而仅仅是用于教示本领域技术人员从多个方面使用本发明的基本工作原理。

Claims (10)

1.一种车载三维视频系统(1)，其包括设置在车辆上的摄像头(5)、显示屏(2)、与所述摄像头(5)以及所述显示屏(2)通信连接的控制模块(4)以及与所述摄像头(5)、所述显示屏(2)及所述控制模块(4)电连接从而为其供电的电源装置(3)，
所述车载三维视频系统(1)的特征在于，
所述摄像头(5)是成对设置的，用于从不同角度拍摄车辆周围环境；所述控制模块(4)获取、计算、处理、存储和控制来自所述摄像头(5)的视频信息并将经处理的视频信息传送到所述显示屏(2)，从而所述显示屏(2)根据所述视频信息显示三维的视频效果。
2.如权利要求1所述的车载三维视频系统(1)，其特征在于，所述成对设置的摄像头(5)之间的距离为5毫米至8毫米。
3.如权利要求2所述的车载三维视频系统(1)，其特征在于，所述成对设置的摄像头(5)之间的距离为6.35毫米。
4.如权利要求1所述的车载三维视频系统(1)，其特征在于，所述成对设置的摄像头(5)之间的距离是可调的。
5.如权利要求1-4中任一项所述的车载三维视频系统(1)，其特征在于，所述显示屏(2)的显示能够在二维视频显示和三维视频显示之间变换。
6.如权利要求1-4中任一项所述的车载三维视频系统(1)，其特征在于，所述显示屏(2)的显示能够在不同的成对摄像头(5)所摄取的三维视频之间切换。
7.如权利要求1-4中任一项所述的车载三维视频系统(1)，其特征在于，所述摄像头(5)中的至少一对位于车辆后部。
8.如权利要求7中所述的车载三维视频系统(1)，其特征在于，当所述车辆进入倒车状态时，所述显示屏(2)自动显示位于车辆后部的摄像头(5)所拍摄的视频。
9.如权利要求1中所述的车载三维视频系统(1)，其特征在于，所述显示屏(2)能够用作车载DVD的显示屏。
10.一种使用如权利要求1至9中任一项所述的车载三维视频系统(1)监测车辆周围环境的方法，所述方法包括如下步骤：
使用成对设置的摄像头(5)从不同角度拍摄车辆周围环境；
使用控制模块(4)获取、计算、处理、存储和控制来自所述摄像头(5)的视频信息；
将经处理的视频信息传送到显示屏(2)，从而在所述显示屏(2)上根据所述视频信息显示三维的视频效果。
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