CN102795174A - 车载倒车模拟系统 - Google Patents

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刘昱
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Abstract

本发明提供了一种车载倒车模拟系统，包括安装在车内的车载导航仪及安装于车尾的广角摄像头，还包括速度传感器，连接于广角摄像头与车载导航仪之间的模数转换模块；所述车载导航仪包括图像处理模块、MCU控制模块及显示器；所述MCU控制模块根据倒车模式下速度传感器和方向盘角度信息，计算出汽车设定时间后的位置；所述图像处理模块将广角摄像头捕捉、经模数转换模块数字化处理的环境图像信息进行分析处理，并与MCU控制模块计算出的汽车设定时间后位置叠加，于显示器上模拟出汽车设定时间内的运动轨迹。本发明能够根据车周围环境、倒车速度及方向，模拟出车辆几秒内的运动轨迹，让驾驶员更直观获得倒车情况，起到辅助倒、停车作用。

Description

车载倒车模拟系统
技术领域
本发明涉及视频捕获、图像处理及图像模拟技术，尤其涉及一种车载倒车模拟系统。
背景技术
目前，随着社会车辆急剧增加，停车位日趋紧张，可供停车的空间也越来越小，停车难度的加大使倒车后视渐渐成为众多车型的标配。但是，仅仅是摄像头提供的信息还是不够的，很多人在倒车的时候由于生理、心理或周边环境的影响，致使方向感、空间感变弱。明明是看着后视镜，还是会产生错误的判断，打错方向盘或没控制好停车方位，导致车辆损毁。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种直观性好、能预测并显示车辆即将发生的倒车轨迹、并能判断出目前倒车是否有问题的车载倒车模拟系统。
本发明通过实施以下技术方案来实现发明目的：设计一种车载倒车模拟系统，包括安装在车内的车载导航仪及安装于车尾的广角摄像头，还包括速度传感器，连接于广角摄像头与车载导航仪之间的模数转换模块；所述车载导航仪包括图像处理模块、MCU控制模块及显示器；所述MCU控制模块根据倒车模式下的速度传感器和方向盘角度信息，计算出汽车设定时间后的位置；所述图像处理模块将广角摄像头捕捉、经模数转换模块数字化处理的车辆后方环境图像信息进行分析处理，并与MCU控制模块计算出的汽车设定时间后位置叠加，于显示器上模拟出汽车设定时间内的运动轨迹。
在车辆使用过程中，当车辆处于倒车状态，即变速杆处于倒车档上时，车尾的广角摄像头启动、捕捉车后方的环境信息并传输给模数转换模块进行数字化处理，车载导航仪上的图像处理模块对模数转换模块传来的信息进行分析处理，并于显示器上显示出车辆后方的环境；同时，车载导航仪上的MCU控制模块根据倒车模式下的车速和方向盘角度，计算出汽车设定时间后的位置；图像处理模块把汽车位置与环境信息进行叠加，模拟出设定时间内汽车的运动轨迹；另外，图像处理模块根据叠加后的信息，判断出按照目前倒车的情况是否有问题。当几秒内车辆的运动轨迹与车后方环境中的障碍物有重合时，则有发生碰撞的危险，反之则不会。所述车载导航仪会根据驾驶员的操作，实时修正车辆的模拟位置，并同步显示在显示器上。而且，经车载导航仪处理过的环境图像是正常视觉图像，方便驾驶员更加直观的在显示器上获得环境、车辆倒车信息。
作为本发明的进一步改进，所述图像处理模块采用醒目标记在模拟的运动轨迹上标出汽车与障碍物发生碰撞的位置。在模拟的运动轨迹上，当汽车与车后方环境中的障碍物有重合时，则汽车与障碍物有发生碰撞的危险，图像处理模块采用醒目标记，如红色X等符号标出汽车与障碍物发生碰撞的位置。
作为本发明的进一步改进，该车载倒车模拟系统还包括与MCU控制模块连接的语音报警器；当设定时间内模拟的运动轨迹上，汽车与障碍物存在碰撞危险时，所述语音报警器发出语言或蜂鸣预警。在倒车过程中，若车载导航仪监测到按目前车速、方向盘角度倒车，该车会与周遭障碍物碰撞时，即在模拟的运动轨迹上，当汽车与车后方环境中的障碍物有重合时，则汽车与障碍物存在发生碰撞的危险，MCU控制模块控制语音报警器发出语言或蜂鸣预警，提醒驾驶员做出适当调整，避免汽车与周遭障碍物碰撞。
作为本发明的进一步改进，该车载倒车模拟系统还包括与MCU控制模块连接的倒车雷达；当所述语音报警器发出语言或蜂鸣预警，且所述倒车雷达监测该车与障碍物的距离安全距离时，MCU控制模块给汽车CAN总线发出紧急刹车信号，强制停车。在倒车过程中，当车辆可能与周遭障碍物发生碰撞、语音报警器发出语言或蜂鸣预警，而驾驶员没有做出适当调整操作或是操作不当时，倒车雷达会根据监测到的车辆与障碍物的距离做出应急反应。假如设定0.5米为该车的安全距离，若此时倒车雷达检测该车与障碍物的距离小于0.5米时，车载导航仪MCU控制模块给汽车CAN总线发出紧急刹车信号，通过CAN总线控制，使汽车强制刹车，避免汽车与障碍物发生碰撞，保证生命财产安全。
作为本发明的进一步改进，所述图像处理模块对模数转换模块输出的每一帧图像进行分析并与上一帧图像比较，根据每一帧图像中的变化计算出周围环境物体的实际大小和距离。通过车载导航仪图像处理模块对每一帧图像进行动态分析处理，将相邻的每一帧图像都进行比较，根据每一帧图像中的变化及速度传感器的速度信息计算出周围环境中的物体实际大小和与汽车的距离，并在显示器上真实还原出周围环境物体的大小及与车辆的位置关系，而且，经图像处理模块处理过的环境图像是正常视觉图像，让驾驶员更加直观获得车辆倒车情况。
作为本发明的进一步改进，该车载倒车模拟系统默认模拟出汽车三秒钟内的运动轨迹。一般来说，倒车的速度比较慢，三秒钟的时间足以让驾驶员对汽车进行调整操作。
作为本发明的进一步改进，所述MCU控制模块根据速度传感器的速度大小自动调整图像处理模块模拟的时间。为了使倒车更加安全，该车载倒车模拟系统能根据速度传感器的速度大小，即根据倒车速度自动调整图像处理模块模拟的时间，车速越快、模拟时间越长，车速越慢、模拟的时间越短。例如当倒车速度大于3km/h时，图像处理模块模拟的倒车时间为4s；当倒车速度为2.2-3km/h时，图像处理模块模拟的倒车时间为3s；当倒车速度为1.5-2.2km/h时，图像处理模块模拟的倒车时间为2.5s；当倒车速度为0.5-1km/h时，图像处理模块模拟的倒车时间为1.5s；让驾驶员有足够的缓冲时间进行调整操作，确保倒车安全。
作为本发明的进一步改进，该车载倒车模拟系统可以手动设定图像处理模块模拟的运动轨迹时间。驾驶员可以根据个人倒车习惯，通过手动设定该车载倒车模拟系统模拟的运动轨迹时间，更加人性化。
作为本发明的进一步改进，所述显示器上显示的信息还包括当前的模拟时间、车速、方向盘角度信息。车载导航仪显示器上不仅显示车周围的环境及设定时间内模拟的车辆运动轨迹，还显示出当前的模拟时间、倒车速度、方向盘角度信息，让驾驶员更加直观的获取环境和车辆倒车情况。
采用上述技术方案后，本发明的车载倒车模拟系统，能够对车尾摄像头捕捉到的车周围环境信息进行分析处理，真实还原出周围环境，再综合车辆倒车速度及方向，模拟出车辆在设定时间内可能发生的运动轨迹，让驾驶员更加直观明了获得车辆倒车情况，辅助倒、停车；另外，本发明的车载倒车模拟系统还能根据模拟的运动轨迹和环境信息，对可能发生碰撞的倒车情况提前发出预警，紧急时还能发挥强制刹车作用，尽最大可能避免车辆与环境中的障碍物发生碰撞，保证生命财产安全。
附图说明
图1是本发明实施例中车载倒车模拟系统的实施结构示意图；
图2是本发明实施例中的信号处理流程图。
图中标识：1-车载导航仪；11-图像处理模块；12- MCU控制模块；13-显示器；2-广角摄像头；3-模数转换模块；4-语音报警器；5-倒车雷达；6-倒车档；7-速度传感器；8-方向盘。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，一种车载倒车模拟系统，包括安装在车内的车载导航仪1及安装于车尾的广角摄像头2，还包括速度传感器7，连接于广角摄像头2与车载导航仪1之间的模数转换模块3；所述车载导航仪1包括图像处理模块11、MCU控制模块12及显示器13；所述MCU控制模块12根据倒车模式下（即变速杆处于倒车档位6时）的速度传感器7和方向盘角度信息，计算出汽车设定时间后的位置；所述图像处理模块11将广角摄像头2捕捉、经模数转换模块3数字化处理的车辆后方环境图像信息进行分析处理，并与MCU控制模块12计算出的汽车设定时间后位置叠加，于显示器13上模拟出汽车设定时间内的运动轨迹。
在车辆使用过程中，当车辆处于倒车状态，即变速杆处于倒车档6上时，车尾的广角摄像头2启动、捕捉车后方的环境信息并传输给模数转换模块3进行数字化处理，车载导航仪1上的图像处理模块11对模数转换模块3传来的信息进行分析处理，并于显示器13上显示出车辆后方的环境；同时，车载导航仪1上的MCU控制模块12根据倒车模式下的速度传感器7显示的车速和方向盘8角度，计算出汽车设定时间后的位置；图像处理模块11把汽车位置与环境信息进行叠加，模拟出设定时间内汽车的运动轨迹；另外，图像处理模块11根据叠加后的信息，分析判断出按照目前倒车的情况是否有问题。当几秒内车辆的运动轨迹与车后方环境中的障碍物有重合时，则有发生碰撞的危险，反之则不会。所述车载导航仪1会根据驾驶员的操作，实时修正车辆的模拟位置，并同步显示在显示器13上。而且，经车载导航仪1处理过的环境图像是正常视觉图像，方便驾驶员更加直观的在显示器13上获得环境、车辆倒车信息。
所述图像处理模块11采用醒目标记在模拟的运动轨迹上标出汽车与障碍物发生碰撞的位置。在模拟的运动轨迹上，当汽车与车后方环境中的障碍物有重合时，则汽车与障碍物有发生碰撞的危险，图像处理模块11采用醒目标记，如红色X等符号标出汽车与障碍物发生碰撞的位置。
如图1所示，该车载倒车模拟系统还包括与MCU控制模块12连接的语音报警器4；当设定时间内模拟的运动轨迹上，汽车与障碍物存在碰撞危险时，所述语音报警器4发出语言或蜂鸣预警。在倒车过程中，若车载导航仪1监测到按目前车速、方向盘角度倒车，该车会与周遭障碍物碰撞时，即在模拟的运动轨迹上，当汽车与车后方环境中的障碍物有重合时，则汽车与障碍物存在发生碰撞的危险，MCU控制模块12控制语音报警器4发出语言或蜂鸣预警，提醒驾驶员做出适当调整，避免汽车与周遭障碍物碰撞。
该车载倒车模拟系统还包括与MCU控制模块12连接的倒车雷达5；当所述语音报警器4发出语言或蜂鸣预警，且所述倒车雷达5监测该车与障碍物的距离小于安全距离时，MCU控制模块12给汽车CAN总线发出紧急刹车信号，强制停车。在倒车过程中，当车辆可能与周遭障碍物发生碰撞、语音报警器4发出语言或蜂鸣预警，而驾驶员没有做出适当调整操作或是操作不当时，倒车雷达5会根据监测到的车辆与障碍物的距离做出应急反应。假如设定0.5米为该车的安全距离，若此时倒车雷达5检测该车与障碍物的距离小于0.5米时，车载导航仪1 MCU控制模块12给汽车CAN总线发出紧急刹车信号，通过CAN总线控制，使汽车强制刹车，避免汽车与障碍物发生碰撞，保证生命财产安全。
如图1、图2所示，所述图像处理模块11对模数转换模块3输出的每一帧图像进行分析并与上一帧图像比较，根据每一帧图像中的变化计算出周围环境物体的实际大小和距离。通过车载导航仪图像处理模块11对每一帧图像进行动态分析处理，将相邻的每一帧图像都进行比较，根据每一帧图像中的变化及速度传感器7的速度信息计算出周围环境中的物体实际大小和与汽车的距离，并在显示器13上真实还原出周围环境物体的大小及与车辆的位置关系，而且，经图像处理模块11处理过的环境图像是正常视觉图像，让驾驶员更加直观获得车辆倒车情况。
该车载倒车模拟系统默认模拟出汽车三秒钟内的运动轨迹。一般来说，倒车的速度比较慢，三秒钟的时间足以让驾驶员对汽车进行调整操作。
所述MCU控制模块12根据速度传感器7的速度大小自动调整图像处理模块11模拟的时间。为了使倒车更加安全，该车载倒车模拟系统能根据速度传感器7的速度大小，即根据倒车速度自动调整图像处理模块11模拟的时间，车速越快、模拟时间越长，车速越慢、模拟的时间越短。例如当倒车速度大于3km/h时，图像处理模块11模拟的倒车时间为4s；当倒车速度为2.2-3km/h时，图像处理模块11模拟的倒车时间为3s；当倒车速度为1.5-2.2km/h时，图像处理模块11模拟的倒车时间为2.5s；当倒车速度为0.5-1km/h时，图像处理模块11模拟的倒车时间为1.5s；让驾驶员有足够的缓冲时间进行调整操作，确保倒车安全。当然，驾驶员可以根据个人倒车习惯，通过手动设定该车载倒车模拟系统模拟的运动轨迹时间，使该车载倒车模拟系统更加人性化。
所述显示器13上显示的信息还包括当前模拟秒数、车速、方向盘8角度信息。车载导航仪显示器13上不仅显示车周围的环境及设定时间内模拟的车辆运动轨迹，还显示出当前的模拟时间、倒车速度、方向盘8角度信息，让驾驶员更加直观的获取环境和车辆倒车情况。
在实际应用当中，一般车上会装有三到四个雷达，足以判断车子四周是否有障碍物，但目前汽车上的雷达只能起到警示作用。在安装本发明的车载倒车模拟系统之后，导航仪会参考雷达探测反馈回来的信息，对车辆是否处于即将与环境中的障碍物发生碰撞的紧急情况进行判断，若判断结果为该汽车处于紧急情况下，则导航仪给汽车CAN总线发出紧急刹车信号，汽车中的CAN总线控制汽车紧急刹车，大大增加系统实用性与安全性，尽最大可能避免汽车与障碍物发生碰撞，保证生命财产安全。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种车载倒车模拟系统，包括安装在车内的车载导航仪（1）及安装于车尾的广角摄像头（2），其特征在于：还包括速度传感器（7），连接于广角摄像头（2）与车载导航仪（1）之间的模数转换模块（3）；所述车载导航仪（1）包括图像处理模块（11）、MCU控制模块（12）及显示器（13）；所述MCU控制模块（12）根据倒车模式下的速度传感器（7）和方向盘角度信息，计算出汽车设定时间后的位置；所述图像处理模块（11）将广角摄像头（2）捕捉、经模数转换模块（3）数字化处理的车辆后方环境图像信息进行分析处理，并与MCU控制模块（12）计算出的汽车设定时间后位置叠加，于显示器（13）上模拟出汽车设定时间内的运动轨迹。
2.根据权利要求1所述的车载倒车模拟系统，其特征在于：所述图像处理模块（11）采用醒目标记在模拟的运动轨迹上标出汽车与障碍物发生碰撞的位置。
3.根据权利要求2所述的车载倒车模拟系统，其特征在于：还包括与MCU控制模块（12）连接的语音报警器（4）；当设定时间内模拟的运动轨迹上，汽车与障碍物存在碰撞危险时，所述语音报警器（4）发出语言或蜂鸣预警。
4.根据权利要求3所述的车载倒车模拟系统，其特征在于：还包括与MCU控制模块（12）连接的倒车雷达（5）；当所述语音报警器（4）发出语言或蜂鸣预警，且所述倒车雷达（5）监测该车与障碍物的距离小于安全距离时，MCU控制模块（12）给汽车CAN总线发出紧急刹车信号，强制停车。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的车载倒车模拟系统，其特征在于：所述图像处理模块（11）对模数转换模块（3）输出的每一帧图像进行分析并与上一帧图像比较，根据每一帧图像中的变化计算出周围环境物体的实际大小和距离。
6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的车载倒车模拟系统，其特征在于：该车载倒车模拟系统默认模拟出汽车三秒钟内的运动轨迹。
7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的车载倒车模拟系统，其特征在于：所述MCU控制模块（12）根据速度传感器（7）的速度大小自动调整图像处理模块（11）模拟的时间。
8.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的车载倒车模拟系统，其特征在于：该车载倒车模拟系统可以手动设定图像处理模块（11）模拟的运动轨迹时间。
9.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的车载倒车模拟系统，其特征在于：所述显示器（13）上显示的信息还包括当前的模拟时间、车速、方向盘角度信息。
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