CN102514492B - 基于机器视觉技术的汽车仪表盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉技术的汽车仪表盘，包括显像板、微型投影仪，显像板设在仪表台上，显像板下设有控制处理电路，微型投影仪设在显像板背后，微型投影仪投影在显像板上，微型投影仪和控制处理电路电连接，控制处理电路与车内的各个电控单元通过CAN总线连接。本发明采用两个微型投影仪覆盖曲面形的显像板，并采用动态拼接的技术实现精细拼接，没有机械仪表，而是用显示屏显示需要显示的信息，内容丰富，灵活性高；采用抗震性比液晶显示器更好的投影仪，可靠性高，使用寿命长；相对机械仪表和液晶显示器，成本低。

Description

基于机器视觉技术的汽车仪表盘

技术领域

本发明涉及一种汽车仪表盘，尤其是指一种可以视频图像显示的基于机器视觉技术的汽车仪表盘。

背景技术

汽车不断向信息化、智能化发展，车载控制中心的位置是汽车技术发展中一直受关注的问题，有人将控制器放在车前部两个座位中央(现在收音机、空调控制器的位置)，有人将新增加的功能用吸盘式的夹具固定在前玻璃上，或放在后视镜上。但所有这些位置都有缺点，缺点在于汽车信息化和智能化的核心是用显示器显示出来的，而汽车视频显示器放在其它位置司机不方便观看，而最适合司机观看又不影响驾驶的位置就是现在仪表盘的位置，所以汽车智能化信息化的关键部件是仪表盘视频显示化。

将仪表盘视频显示化会大大提高汽车的智能化程度和司机的舒适度，但是如果使用液晶显示器，则可靠性的问题很大，因为汽车的设计寿命都是十年以上，而显示器的可靠性在汽车震动的条件下，寿命一般在五年以内；液晶显示器要求显示平面是水平的，而仪表盘由于美观的要求一般都是曲面式的；新型显示器OLED可以弯曲，但其高低温特性又不够车载标准；仪表盘的横向尺寸很大，用一个显示器不能实现仪表盘的全部视频显示要求。

公告号为CN101654068A、公告日为2010年2月24日的专利公开了一种汽车虚拟仪表盘，是汽车环境下将系统采集到的信息通过一个数字屏显示出来，取代传统意义上的机械仪表，属于汽车数字化电子设备技术领域，该发明是对现有汽车虚拟仪表盘结构的改进，在相关控制程序的支持下，使设置的GPS模块和3G模块在车辆相关电器设备的配合下，协同反映实时的道路交通信息状况，设置的USB接口和SD卡槽，方便使用者通过SD卡，USB等外围便携设备将自主获取符合自己审美习惯的图像来更换虚拟仪表盘的主题背景。虽然该发明使仪表盘实现了一定的智能化，但是其采用液晶显示器，使用寿命不够长，且显示面为平面，不够美观。

发明内容

为了解决现有汽车仪表盘不能实现仪表盘的视频显示要求或使用液晶显示寿命有限的问题，本发明提出了一种基于机器视觉技术的汽车仪表盘，显示内容比传统仪表盘更为丰富，灵活性和可靠性更高，使用寿命长，总成本低。

本发明所采用的技术方案是：一种基于机器视觉技术的汽车仪表盘，包括显像板、微型投影仪，所述的显像板设在仪表台上，显像板下设有控制处理电路，所述的微型投影仪设在显像板背后，微型投影仪投影在显像板上，微型投影仪和控制处理电路电连接，所述的控制处理电路与车内的各个电控单元通过CAN总线连接。本发明采用抗震性比液晶显示器更好的LED投影仪将需要显示的信息投影到显像板上，合并了传统的DVD显示器和GPS显示器，大大提高汽车的智能化程度和司机的舒适度。

作为优选，所述的微型投影仪数量为两台，分别设置在仪表盘背面左右两侧，左、右微型投影仪的投影区域分别为显像板的左半部和右半部。由于仪表盘呈长条形状，而显像板需要显示的内容较多，将需要显示的影像信息分割成两个部分分别由左、右投影仪输出，再在结合部分拼接成一幅完整的图像。

作为优选，所述的显像板为曲面显像板。显像板采用曲面构型，更显大方美观。由于左右两个微型投影仪倾斜投影在曲面的显像板上，图像会发生扭曲变形，本发明采用曲面拟合技术对图像进行矫正。

作为优选，所述的基于机器视觉技术的汽车仪表盘还包括校准摄像机，所述的校准摄像机设在显像板背面中部，校准摄像机和控制处理电路电连接。由于汽车在行驶过程中是震动的，左、右两个投影仪的震动状态不会完全一致，会造成动态拼接不准，本发明在显像板上的左、右两个微型投影仪成像结合部放置的微型的校准摄像机可以动态地检测左、右两个微型投影仪的拼接质量，控制两部摄像机动态调整显示参数，以保证拼接质量。

作为优选，所述的微型投影仪为LED光源微型投影仪。LED光源微型投影仪抗震性比液晶显示器更好，可靠性高，使用寿命长。

作为优选，所述的显像板后背设有一个朝向司机手部的微型摄像机，所述的微型摄像机与控制处理电路电连接。本发明采用手势识别的方法实现丰富简洁可靠的人机互动操控，微型摄像机将看到的手势图像传送至控制处理电路，控制处理电路与内部预存的动作数据库进行比较，产生控制命令。控制处理电路和微型摄像机记录的手势可以通过学习得到，也可以使用标准手势。

作为优选，所述的控制处理电路还设有若干个接口，所述的接口分别用于和车载的前视摄像机、后视摄像机和DVD播放器对接。控制处理电路通过和车载的前视摄像机、后视摄像机和DVD播放器对接将前视景、后视景、娱乐视频等显示在显像板上。

作为优选，所述的控制处理电路还连接有视频记录设备。视频记录设备用于录制前视摄像机的内容，实现行车记录仪的功能。

本发明的有益效果是：没有机械仪表，而是用显示屏显示需要显示的信息，内容丰富生动，灵活性高；采用抗震性比液晶显示器更好的LED光源微型投影仪，可靠性高，使用寿命长；由于它合并了传统的DVD显示器和GPS显示器，总成本低。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的一种电路结构框图；

图3是本发明曲面显像板曲面拟合的标定图。

其中，1-显像板，2-微型投影仪，3-校准摄像机，4-控制处理电路，5-微型摄像机，6-前视摄像机，7-后视摄像机，8-DVD播放器，9-视频记录设备，10-电控单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种基于机器视觉技术的汽车仪表盘，包括显像板1、LED光源微型投影仪2和校准摄像机3，曲面的显像板1放置在仪表台上，显像板1下安置有控制处理电路4，两台微型投影仪2分别设置在显像板1背面左右两边，左、右两个微型投影仪2的投影区域分别为显像板1的左半部和右半部，校准摄像机3装在显像板1背面中部，显像板1背面内嵌有一个朝向司机手部的微型摄像机5。

如图2所示，微型投影仪2、校准摄像机3、微型摄像机5分别和控制处理电路4通过导线连接，控制处理电路4与车内的各个电控单元10通过CAN总线连接。

由于垂直于显像板1投影会使微型投影仪2的灯光透过显像板1直射司机眼睛，左、右两个微型投影仪2不能垂直于显像板投影，所以投影仪采用倾斜方式投影，但这会造成图像的变形；而图像投影在曲面显像板上，也会造成成像扭曲问题。本发明对此的解决办法是在图像被投影前先进行反扭曲，矫正投影变形。为了实现实时调整图像信号，必须采用高速处理器和精准的调整算法。我们采用曲面拟合的方法实时调整扭曲，具体步骤如下：

(1)制作一个如图3左边所示的标定图，图中的点为标定坐标点，将此图片投影在显像板1上，得到如图3右边所示的扭曲标定图。

(2)我们利用曲面拟合技术找到从标定图到扭曲标定图的畸变函数f。

(3)利用畸变函数f将图像信号做变换，然后再投影输出，得到在显像板1上的正常影像。

(4)如果拟合误差大于规定值，就将视场分区，不同区域采用不同的畸变函数f。

将需要显示的图像信息分割成两个部分分别由左、右两个微型投影仪2输出，分别投影到显像板1的左、右半边，再拼接成一幅完整的图像。在左、右两个微型投影仪2的投影区域结合部即显像板1的中部，也即视频图像的中心。

由于车辆震动、机械结构老化形变等因素会造成动态拼接不准，影响显示效果，这是在车辆上使用多投影仪拼接投影遇到的难题。本发明在显像板1上的左、右两个微型投影仪2成像结合部放置的校准摄像机3可以动态地检测左、右两个微型投影仪2的拼接质量，当发现拼接错位时调整扭曲调整函数的参数，从而实现完美的拼接，而不受震动、机械部件老化等因素的影响。

通过图像拼接、动态修正，左、右两个微型投影仪2在仪表盘上以视频的形式将所有要显示的内容都投影在显像板1上，使驾驶员像观看背投电视一样观看到显像板1上显示的图像信息。显像板1可以显示的内容比传统仪表盘更为丰富，控制处理电路4通过CAN总线从车载的各个电控单元10获取的车速、发动机转速、总行驶里程、GPS信息、油表、水温、平均车速、平均油耗、电池电压、胎压、路面颠簸状况等信息显示在显像板1上；控制处理电路4还可以和车载的前视摄像机6、后视摄像机7和DVD播放器8实现对接，并将前视景、后视景、娱乐视频等显示在显像板1上；控制处理电路4还连接有视频记录设备9，视频记录设备9用于录制前视摄像机6的内容，实现行车记录仪的功能。

显像板1上内容的切换等操作，即一些人机互动的操作手段，如果用传统的按键操作则会影响整个显像板1的美观性，增加结构设计的难度，也会降低可靠性；而如果用触摸屏，则曲面触摸屏很难实现，且触摸屏的寿命很短。本发明采用手势识别的方法实现丰富简洁可靠的人机互动操控，在显像板1背面装有一个朝向司机手部的微型摄像机5，微型摄像机5将看到的手势图像传送至控制处理电路4，控制处理电路4与内部预存的动作数据库进行比较，从而知道司机想干什么。控制处理电路4和微型摄像机5记录的手势可以通过学习得到，也可以使用标准手势。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于机器视觉技术的汽车仪表盘，其特征在于：包括显像板（1）、微型投影仪（2），所述的显像板（1）设在仪表台上，显像板（1）下设有控制处理电路（4），所述的微型投影仪（2）设在显像板（1）背后，微型投影仪（2）投影在显像板（1）上，微型投影仪（2）和控制处理电路（4）电连接，所述的控制处理电路（4）与车内的各个电控单元（10）通过CAN总线连接，所述的微型投影仪（2）数量为两台，分别设置在显像板（1）背面左右两侧，左、右微型投影仪（2）的投影区域分别为显像板（1）的左半部和右半部，所述的显像板（1）为曲面显像板，汽车仪表盘还包括校准摄像机（3），所述的校准摄像机（3）设在显像板（1）背面中部，校准摄像机（3）和控制处理电路（4）电连接。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的汽车仪表盘，其特征在于：所述的微型投影仪（2）为LED光源微型投影仪。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的汽车仪表盘，其特征在于：所述的显像板（1）后背设有一个朝向司机手部的微型摄像机，所述的微型摄像机（5）与控制处理电路（4）电连接。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的汽车仪表盘，其特征在于：所述的控制处理电路（4）还设有若干个接口，所述的接口分别用于和车载的前视摄像机（6）、后视摄像机（7）和DVD播放器（8）对接。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的汽车仪表盘，其特征在于：所述的控制处理电路（4）还连接有视频记录设备（9）。

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