CN104537729B - 一种防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车辅助配件技术领域，特别涉及一种防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪。防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪，包括车内控制装置以及车外摄像装置，车外摄像装置安装在汽车的顶部，车内控制装置通过有线或者无线方式与车外摄像装置相连接；车内控制装置包括视频显示器、视频处理器、控制单元、存储器、控制键盘、与汽车电源联通的电源模块。本发明避免了由于其他物体遮挡引起的拍摄不充分，将摄像头安装在稳定平台上，能够隔离外界对摄像头的扰动，并且在行车记录仪用于野外出行拍摄风景时，能够防止路面的不平引起的车身晃动对拍摄画面的影响。

Description

一种防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪

技术领域

本发明属于汽车辅助配件技术领域，特别涉及一种防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪。

背景技术

随着中国经济的发展，人们生活的改善，我国汽车保有量不断增加。随着车辆的增多，城市行车状况越来越复，行车记录仪被越来越多的人所接受并广泛使用。行车记录仪是车辆使用的“黑匣子”，是一种安装在汽车中，能够记录车辆行驶速度、行驶时间、行驶里程以及其它行驶数据的电子记录装置。其通过对行车数据的实时记录，保障了驾驶人的权利，并可为交通事故提供证据。另外,对于喜欢自驾游的用户，还可以用行车记录仪来记录征服艰难险阻的过程，在开车时边走边录，同时把时间、速度、所在位置都记录在录像里。

一般行车记录仪安装在汽车内后视镜或前挡风玻璃上监控车外的情况。然而，由于车身结构的遮挡，行车记录仪的视野很小,很多地方是监控不到的,无法做到对车外前后左右进行全方位的摄像记录，而且破坏了车辆的整体外观。申请号为201320745321.5，名称为“一种后视镜式行车记录仪”的中国实用新型专利，该装置在后视镜中集成了紧急呼救功能，除了具有后视镜、行车记录仪本身的所有功能外，还提供了行车轨迹的记录，车辆运动趋势记录，手动呼救及紧急情况下的自动呼救等功能，但行车记录仪的视野依旧存在盲区,无法做到对车外前后左右进行全方位的摄像记录。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有全方位无盲区的记录车身周围的情况，并且对靠近车身的目标进行跟踪拍摄，将摄像头安装在稳定平台上，能够避免车身抖动对拍摄的影响的防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪。

本发明的目的是这样实现的：

防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪，包括车内控制装置以及车外摄像装置，车外摄像装置安装在汽车的顶部，车内控制装置通过有线或者无线方式与车外摄像装置相连接；车内控制装置包括视频显示器、视频处理器、控制单元、存储器、控制键盘、与汽车电源联通的电源模块；控制单元分别与控制键盘、电源模块、视频处理器相连接，视频处理器与存储器和视频显示器相连接；车内控制装置上的控制键盘，包括控制摄像头方向的旋钮，通过旋钮控制摄像头指向相对于车头正方向任意的角度，以及开关按键；车外摄像装置包括摄像头、录音模块、两轴稳定平台框架，俯仰轴电机、方位轴电机，电源模块、陀螺仪、加速度计、地磁传感器、电位器、距离传感器、玻璃保护罩；摄像头安装在两轴稳定平台的内框上，与视频处理器相连，俯仰轴电机位于稳定平台外框架左侧俯仰轴上，通过电机驱动器与控制单元连接，方位轴电机位于稳定平台外框架上侧方位轴上，通过电机驱动器与控制单元连接；选用包括三个陀螺仪和三个加速度计的模块ADIS16350，安装在稳定平台内框架上并与控制单元连接，通过陀螺仪感应方位轴和俯仰轴的角度变化，用加速度计来补偿俯仰轴的误差；地磁传感器选用HMC5883，安装于稳定平台外框架方位轴上并与控制单元连接，用来补偿方位轴误差；用电位器作为反馈元件，俯仰电位器安装在稳定平台框架的右侧俯仰轴上并与控制单元连接，方位电位器安装在稳定平台框架上侧方位轴上并与控制单元连接；距离传感器安装在稳定平台内环陀螺仪加速度计模块的左侧并与控制单元连接；录音模块安装在稳定平台内环陀螺仪加速度计模块的右侧并与控制单元连接；车外摄像装置外边有一个玻璃保护罩。

控制单元首先对系统进行初始化，启动稳定平台，检查控制键盘的信息，摄像头默认指向车头的正前方，倒车时通过控制键盘使摄像头指向车的后方，当开车正常行驶时控制摄像头指向任意方向，摄像头将采集回的视频数据传送给视频处理器，录音模块将采集到的音频信息由控制单元处理后传送给视频处理器，视频处理器经过滤波和图像增强处理之后，把处理好的视频信息发送给视频显示器进行显示，同时发送到存储器进行存储；距离传感器将采集到的车身周围的物体距离和方位信息发送到控制单元，在没有达到目标跟踪的条件时，稳定平台保持摄像头一直处于初始设置位置稳定拍摄，由陀螺仪敏感方位轴和俯仰轴的角度，由地磁传感器来补偿方位轴的误差，陀螺仪、加速度计以及地磁传感器的数据传到控制单元后，经过滤波处理，计算出需要补偿的角度后，控制单元输出方位PWM脉冲和俯仰PWM脉冲，传到电机驱动器放大后传给方位轴电机和俯仰轴电机，方位电位器和俯仰电位器作为反馈元件将反馈信号传到控制单元；当距离传感器接收到的物体距离小于设定的阈值距离以后，系统进入目标跟踪状态，距离传感器感受到的目标的方向方位信息经过控制单元处理后，摄像头开始指向被跟踪目标，摄像头锁定目标后，图像处理器完成视频处理，计算目标的坐标位置，进而将计算出的脱靶量发送到控制单元，控制单元输出方位PWM脉冲和俯仰PWM脉冲，经过电机驱动器放大后传给方位轴电机和俯仰轴电机，使摄像头快速的对目标进行跟踪拍摄。

本发明的有益效果在于：

与现有技术相比，本发明能够全方位记录行车状况，改善了现有的行车记录仪拍摄存在盲区的缺点，能够自动检测出靠近车体的目标，摄像头对其进行跟踪拍摄，能够有目标有重点的拍摄，避免了由于其他物体遮挡引起的拍摄不充分，将摄像头安装在稳定平台上，能够隔离外界对摄像头的扰动，并且在行车记录仪用于野外出行拍摄风景时，能够防止路面的不平引起的车身晃动对拍摄画面的影响。

附图说明

图1为：本发明专利车外拍摄装置的组成结构图。

图2为：本发明专利控制系统的组成结构图。

图3为：本发明专利控制系统各模块相互作用结构图。

图4为：本发明专利控制系统的工作流程图。

图5为：本发明专利控制系统的程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

本发明所采用的技术方案是：一种防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪包括车内控制装置以及车外摄像装置，车外摄像装置安装在汽车的顶部，车内控制装置通过有线或者无线方式与车外摄像装置相连接，车内控制装置从车外摄像装置获取到视频信息，对其进行处理后在显示器上显示并对其进行储存。

车内控制装置主要包括视频显示器、视频处理器、控制单元、存储器、控制键盘，还包括与汽车电源联通的电源模块等。控制单元分别与控制键盘、电源模块、视频处理器相连接，视频处理器与存储器和视频显示器相连接，视频处理器把摄像头采集回来的视频信息进行滤波以及图像增强后，把视频传给显示器显示并传给存储器存储，当有目标靠近车身时，进入目标跟踪阶段，此时视频处理单元除了将视频信息处理后给显示器显示以及存储器存储外，还会计算被跟踪目标相对于上一时刻的坐标变化，算出脱靶量，并将脱靶量传给控制单元，控制单元通过输出PWM脉冲控制方位轴电机和俯仰轴电机，从而能够快速的将目标锁定在视野范围之内并进行跟踪，控制键盘上有人机交互的按键，包括控制摄像头方向的旋钮，可以人为的控制摄像头指向相对于车头正方向任意的角度，以及开关按键等。车外装置选用高分辨率的CCD摄像头，摄像头安装在两轴稳定平台的内框上，与视频处理器相连，两轴稳定平台包括一个俯仰轴电机和一个方位轴电机，俯仰轴电机位于稳定平台外框架左侧俯仰轴上，经过电机驱动器后与控制单元连接，方位轴电机位于稳定平台外框架上侧方位轴上，经过电机驱动器后与控制单元连接。用陀螺仪感受俯仰轴和方位轴的角度变化，本发明专利选用包括三个MEMS陀螺仪和三个MEMS加速度计的模块ADIS16350，用MEMS加速度计来补偿俯仰轴的误差，用地磁传感器HMC5883来补偿方位轴误差，陀螺仪加速度计模块安装在稳定平台内框架上并与控制单元连接，地磁传感器安装于稳定平台外框架方位轴上并与控制单元连接，为了防止电机长期处于堵转状态，方位轴和俯仰轴各用一个电位器作为反馈元件，俯仰电位器安装在稳定平台框架的右侧俯仰轴上并与控制单元连接，方位电位器安装在稳定平台框架上侧方位轴上并与控制单元连接。当车辆正常行驶时，摄像头指向人为设定的方向，并通过两轴稳定平台保持摄像头稳定，防止车身抖动对拍摄的影响，车外摄像装置包括一个距离传感器，安装在稳定平台内环陀螺仪加速度计模块的左侧并与控制单元连接，用来感受外界物体的方位以及距离，通过给控制单元编程确定进入目标跟踪状态的阈值距离，当外界物体进入设定的阈值范围内时，控制单元便开始控制电机使摄像头指向靠近的目标，并对其进行跟踪拍摄。车外拍摄装置还包括一个录音模块，安装在稳定平台内环陀螺仪加速度计模块的右侧与控制单元连接，录音信息经过控制单元处理后传给视频处理器，与视频同步后进行存储。摄像装置还包括电源模块为各模块供电，整个外边有一个玻璃保护罩，用来防止太阳的暴晒和雨雪等影响。

(1)本发明专利一种防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪包括车内控制装置以及车外摄像装置，如图1和图2所示，车外摄像装置安装在汽车的顶部，车内控制装置通过有线或者无线方式与车外摄像装置相连接，车内控制装置从车外摄像装置获取到视频信息，对其进行处理后在视频显示器12上显示并对其进行储存。车内控制装置主要包括视频显示器12、视频处理器11、控制单元14、存储器17、控制键盘15，还包括与汽车电源联通的电源模块16等。控制单元14分别与控制键盘15、电源模块16、视频处理器11相连接，视频处理器11与存储器17和视频显示器12相连接，视频处理器11把摄像头1采集回来的视频信息进行滤波以及图像增强后，把视频传给视频显示器12显示并传给存储器17存储，当有目标靠近车身时，进入目标跟踪阶段，此时视频处理单元11除了将视频信息处理后给视频显示器12显示外，还会计算被跟踪目标相对于上一时刻的坐标变化，计算出脱靶量，并将脱靶量传给控制单元14，控制单元14通过输出方位PWM脉冲和俯仰PWM脉冲到电机驱动器13控制方位轴电机4和俯仰轴电机3转动相应的角度，从而能够快速的将目标锁定在视野范围之内并对其进行跟踪，控制单元14上有人机交互的控制键盘15，包括控制摄像头1方向的旋钮和开关按键等，可以通过控制键盘使摄像头1指向相对于车头正方向任意的角度。车外摄像装置将摄像头1安装在两轴稳定平台的内框上，与视频处理器相连，两轴稳定平台包括一个俯仰轴电机3和一个方位轴电机4，俯仰轴电机3位于稳定平台外框架左侧俯仰轴上，经过电机驱动器13后与控制单元14连接，方位轴电机4位于稳定平台外框架上侧方位轴上，经过电机驱动器13后与控制单元14连接。选用的陀螺仪与加速度计模块2为ADIS16350，集成了三个MEMS陀螺仪和三个MEMS加速度计，通过MEMS陀螺仪2感受俯仰轴和方位轴的角度变化，通过MEMS加速度计2来补偿俯仰轴的误差，选用的地磁传感器10为HMC5883来补偿方位轴误差，陀螺仪加速度计模块2安装在稳定平台内框架上并与控制单元14连接，地磁传感器10安装于稳定平台外框架方位轴上并与控制单元14连接，为了防止电机长期处于堵转状态，用方位电位器6和俯仰电位器5作为反馈元件，俯仰电位器5安装在稳定平台框架的右侧俯仰轴上并与控制单元14连接，方位电位器6安装在稳定平台框架上侧方位轴上并与控制单元14连接。当车辆正常行驶时，摄像头1指向人为设定的方向，并通过两轴稳定平台保持摄像头1稳定，防止车身抖动对拍摄的影响，车外摄像装置包括一个距离传感器8，安装在稳定平台内环陀螺仪加速度计模块2的左侧并与控制单元14连接，用来感受外界物体的方位以及距离，通过编程给控制单元14确定进入目标跟踪状态的阈值距离，当外界物体进入限定的范围内时，控制单元14便开始控制电机使摄像头1指向靠近的目标，并对其进行跟踪拍摄。车外拍摄装置还包括一个录音模块7，安装在稳定平台内环陀螺仪加速度计模块2的右侧与控制单元14连接，录音信息经过控制单元14处理后传给视频处理器11，与视频同步后传给存储单元存储。摄像装置还包括电源模块为各模块供电，整个外边有一个玻璃保护罩，用来防止太阳的暴晒和雨雪等影响。

(2)本发明专利工作时各模块的工作过程如图3、图4所示，控制单元的处理器以TMS320F2812为例的程序流程图如图5所示，当行车记录仪开始工作后，首先对系统进行初始化，启动稳定平台，检查控制键盘15的信息，摄像头1默认指向车头的正前方，倒车时可以通过控制键盘15使摄像头1指向车的后方，当开车正常行驶时可控制摄像头1指向任意方向，方便拍摄风景。首先，摄像头1将采集回的视频数据传送给视频处理器11，录音模块7将采集到的音频信息由控制单元14处理后传送给视频处理器11，视频处理器11经过滤波和图像增强等处理之后，把处理好的视频信息发送给视频显示器12进行显示，同时发送到存储器17进行存储。距离传感器8将感受到的车身周围的物体距离和方位信息不停地发送到控制单元14，在没有达到目标跟踪的条件时，稳定平台保持摄像头1一直处于初始设置位置稳定拍摄，由MEMS陀螺仪2敏感方位轴和俯仰轴的角度，由地磁传感器10 HMC5883来补偿方位轴的误差，MEMS陀螺仪2、MEMS加速度2计以及地磁传感器10的数据传到控制单元14后，经过滤波处理，计算出需要补偿的角度后，控制单元14输出方位PWM脉冲和俯仰PWM脉冲，传到电机驱动器13放大后传给方位轴电机4和俯仰轴电机3，期间方位电位器6和俯仰电位器5作为反馈元件将反馈信号传到控制单元14。当距离传感器8接收到的物体距离小于设定的阈值距离以后，系统进入目标跟踪状态，距离传感器8感受到的目标的方向方位信息经过控制单元14处理后，摄像头1开始指向被跟踪目标，摄像头1锁定目标后，图像处理器11除了完成视频处理的功能之外，计算目标的坐标位置，进而将计算出的脱靶量发送到控制单元14，控制单元14输出方位PWM脉冲和俯仰PWM脉冲，经过电机驱动器13放大后传给方位轴电机4和俯仰轴电机3，使摄像头快速的对目标进行最跟踪拍摄。

Claims (2)

1.一种防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪，其特征在于：包括车内控制装置以及车外摄像装置，车外摄像装置安装在汽车的顶部，车内控制装置通过有线或者无线方式与车外摄像装置相连接；车内控制装置包括视频显示器、视频处理器、控制单元、存储器、控制键盘、与汽车电源联通的电源模块；控制单元分别与控制键盘、电源模块、视频处理器相连接，视频处理器与存储器和视频显示器相连接；车内控制装置上的控制键盘，包括控制摄像头方向的旋钮，通过旋钮控制摄像头指向相对于车头正方向任意的角度，以及开关按键；车外摄像装置包括摄像头、录音模块、两轴稳定平台框架，俯仰轴电机、方位轴电机，电源模块、陀螺仪、加速度计、地磁传感器、电位器、距离传感器、玻璃保护罩；摄像头安装在两轴稳定平台的内框上，与视频处理器相连，俯仰轴电机位于稳定平台外框架左侧俯仰轴上，通过电机驱动器与控制单元连接，方位轴电机位于稳定平台外框架上侧方位轴上，通过电机驱动器与控制单元连接；选用包括三个陀螺仪和三个加速度计的稳定平台内环陀螺仪加速度计模块，安装在稳定平台内框架上并与控制单元连接，通过陀螺仪感应方位轴和俯仰轴的角度变化，用加速度计来补偿俯仰轴的误差；地磁传感器选用HMC5883，安装于稳定平台外框架方位轴上并与控制单元连接，用来补偿方位轴误差；用电位器作为反馈元件，俯仰电位器安装在稳定平台框架的右侧俯仰轴上并与控制单元连接，方位电位器安装在稳定平台框架上侧方位轴上并与控制单元连接；距离传感器安装在稳定平台内环陀螺仪加速度计模块的左侧并与控制单元连接；录音模块安装在稳定平台内环陀螺仪加速度计模块的右侧并与控制单元连接；车外摄像装置外边有一个玻璃保护罩。

2.根据权利要求1所述的一种防抖全方位目标跟踪的智能行车记录仪，其特征在于：所述的控制单元首先对系统进行初始化，启动稳定平台，检查控制键盘的信息，摄像头默认指向车头的正前方，倒车时通过控制键盘使摄像头指向车的后方，当开车正常行驶时控制摄像头指向任意方向，摄像头将采集回的视频数据传送给视频处理器，录音模块将采集到的音频信息由控制单元处理后传送给视频处理器，视频处理器经过滤波和图像增强处理之后，把处理好的视频信息发送给视频显示器进行显示，同时发送到存储器进行存储；距离传感器将采集到的车身周围的物体距离和方位信息发送到控制单元，在没有达到目标跟踪的条件时，稳定平台保持摄像头一直处于初始设置位置稳定拍摄，由陀螺仪敏感方位轴和俯仰轴的角度，由地磁传感器来补偿方位轴的误差，陀螺仪、加速度计以及地磁传感器的数据传到控制单元后，经过滤波处理，计算出需要补偿的角度后，控制单元输出方位PWM脉冲和俯仰PWM脉冲，传到电机驱动器放大后传给方位轴电机和俯仰轴电机，方位电位器和俯仰电位器作为反馈元件将反馈信号传到控制单元；当距离传感器接收到的物体距离小于设定的阈值距离以后，系统进入目标跟踪状态，距离传感器感受到的目标的方向方位信息经过控制单元处理后，摄像头开始指向被跟踪目标，摄像头锁定目标后，视频处理器完成视频处理，计算目标的坐标位置，进而将计算出的脱靶量发送到控制单元，控制单元输出方位PWM脉冲和俯仰PWM脉冲，经过电机驱动器放大后传给方位轴电机和俯仰轴电机，使摄像头快速的对目标进行跟踪拍摄。