CN107344526A - 一种基于裸眼3d技术的换道辅助装置及其工作方法 - Google Patents

一种基于裸眼3d技术的换道辅助装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置及其工作方法，主要采用四个摄像头、投影装置、3D立体显示板、中央处理芯片、图像处理芯片和电磁开关组成，结构简单，能耗低，设计简单全面智能，可靠程度高。该工作方法智能化程度高，工作可靠，对安全换道和减少驾驶员操作有良好的效果。

Description

一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及智能驾驶领域，具体涉及一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置及其工作方法。
背景技术
车辆换道时，驾驶人不仅要时刻关注前方路况，还要时刻通过反光镜观察车辆后方路况。这就增加了车辆操作的难度同时驾驶人难以对后方车辆给以足够的注意力。而且驾驶人换道时主要通过反光镜观察后方车辆的运动状况，这就难以对后方车辆的运动状态有一个准确的判断。
能否对自车前后车辆驾驶人操作意图进行准确判断对于交通安全和智能驾驶十分重要。如果能够通过裸眼3D技术将车辆后方的路况显示在中控台上，就能方便驾驶员对后方情况的了解，从而帮助驾驶员进行换道条件的判断。另外，如果能够通过某种方法对自车驾驶员的换道意图进行判断，并通过电路控制对转向灯的开闭进行控制，则能减少驾驶员的操作，让汽车驾驶更加安全智能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置及其工作方法，能够将车辆四周的视频合并成立体影像，提高驾驶的安全性。
为了达到上述目的，一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置，包括设置在汽车后部两侧和中部的左摄像头、右摄像头和中摄像头，以及设置在汽车前部的前摄像头，左摄像头、右摄像头、中摄像头和前摄像头均连接图像处理芯片，图像处理芯片连接中央处理芯片，中央处理芯片连接电磁开关和三个投影装置，电磁开关连接转向灯，汽车驾驶舱内设置3D立体显示板，两个投影装置分别设置在驾驶员头枕上方的两侧，投影至3D立体显示板的正面，另一个投影装置设置在3D立体显示板的后方，投影至3D立体显示板的背面，中央处理器连接车速传感器；
所述图像处理芯片用于采集左摄像头、右摄像头、中摄像头和前摄像头的图像，将左摄像头和右摄像头的图像进行垂直处理，以线条交错间隔方式隔开，分别保存为左处理视频和右处理视频；将中摄像头和前摄像头的图像进行处理，将左处理视频、右处理视频、处理后的中摄像头图像和处理后的前摄像头图像发送至中央处理芯片中；
所述中央处理芯片用于将左处理视频和右处理视频合并后发送至驾驶员头枕上方的投影装置上，处理后的中摄像头图像发送至3D立体显示板后方的投影装置上；识别处理后的前摄像头图像中的车道线信息，并根据车辆速度以及车辆与车道线的距离控制电磁开关带动转向灯的开。
所述3D立体显示板设置在能够调节角度的小屏幕上，小屏幕固定在汽车的中控台上方。
所述3D立体显示板的正面通过透明线条和不透明线条互相交错排列组成，透明线条和不透明线条是垂直贯穿3D立体显示板的顶和底，透明线条的宽与照射该条线上的宽度相同，3D立体显示板的背面为半透明的材料，配合半透明狭缝线条板或柱镜光栅板。
所述两个投影装置相距65mm。
所述左摄像头和右摄像头相距65mm。
所述前摄像头设置在汽车前部的中间。
一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，左摄像头、右摄像头和前摄像头对路况进行拍摄，并发送至图像处理芯片中；
步骤二，图像处理芯片生成左处理视频、右处理视频和处理后的前摄像头图像，并发送至中央处理芯片中；
步骤三，中央处理芯片将左处理视频、右处理视频合成后发送至两个驾驶员头枕上方的投影装置中，将中摄像头的图像发送至3D立体显示板后方的投影装置中，投影装置将图像投影至3D立体显示板上；
中央处理器在处理后的前摄像头图像中识别出车道线，并根据汽车的车辆速度以及车辆与车道线的距离控制电磁开关带动转向灯的开闭。
所述步骤三中，中央处理芯片从图像处理芯片传送来的图像中识别车道线，获取车辆坐标系x轴方向上车辆与车道线的距离S、车道线与车载前置摄像头成像中轴线的夹角θ、以及车辆与车道线最近横向距离D_R，车辆坐标系的x轴平行于地面沿车辆中轴线指向前方，车载前置摄像头的光轴方向与车辆坐标系x轴方向重合；从车速仪表盘的CAN总线中提取车辆速度V，并设置车辆在车辆坐标系x轴方向的速度Vx＝v；确定车辆越过车道线的时间当t小于所设定的临界阈值时，自动开启相应的转向灯从而提醒后车。
与现有技术相比，本发明通过安装在汽车后部的左右两个的摄像头，对汽车后方的路况进行拍摄，得到相互独立的两个视频，分别为左视频和右视频。将这两个摄像头拍到的左右视频进行垂直处理，并以线条交错间隔方式隔开，分别保存为左处理视频和右处理视频。分别把左右处理视频放到两个播放器进行播放，左边播放器播放左边拍摄的左处理影像，右边播放器播放右边拍摄的影像，经过软件处理使左处理视频以线条交错间隔方式播放到屏幕上，同样经过软件处理使右处理视频以线条交错间隔方式，播放到相应的立体显示板的透明线条上，从而应射到银幕上，两个画面在银幕上线条不能重叠，是垂直交错的，并且观看者通过透明线条。另外，安装在投影屏幕后方的播放器用来播放左处理视频和右处理视频的合并视频。这样驾驶员就能看到车辆后方路况的3D视频了，从而帮助驾驶员进行换道判断。通过安装在车辆前保险杠中央的前摄像头实时采集车辆前方图像，识别车道后计算得出车辆越过车道线的时间t，若小于临界阈值，则通过电磁开关开启相应的转向灯。由于存在驾驶员在换道的过程中会中途放弃的情况，所以对于车辆越过车道线的时间的计算是实时的，若在开启转向灯后的某一刻车辆越过车道线的时间大于临界阈值，则认为驾驶员放弃换道，并关闭相应的转向灯。
附图说明
图1为本发明的信号输入输出示意图；
图2为眼睛、柱镜光栅板、屏幕之间关系示意图；
图3为眼睛、3D立体显示板、屏幕之间关系示意图；
图4和为观众观看的示意图；
图5为3D立体显示板背面的投影装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1，一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置，包括设置在汽车后部两侧和中部的左摄像头、右摄像头和中摄像头，以及设置在汽车前部的前摄像头，左摄像头、右摄像头、中摄像头和前摄像头均连接图像处理芯片，图像处理芯片连接中央处理芯片，中央处理芯片连接电磁开关和三个投影装置，电磁开关连接转向灯，汽车驾驶舱内设置3D立体显示板，两个投影装置相隔65mm分别设置在驾驶员头枕上方，投影至3D立体显示板的正面，另一个投影装置设置在3D立体显示板的后方，投影至3D立体显示板的背面，中央处理器连接车速传感器；
图像处理芯片用于采集左摄像头、右摄像头、中摄像头和前摄像头的图像，将左摄像头和右摄像头的图像进行垂直处理，以线条交错间隔方式隔开，分别保存为左处理视频和右处理视频；将中摄像头和前摄像头的图像进行处理，将左处理视频、右处理视频、处理后的中摄像头图像和处理后的前摄像头图像发送至中央处理芯片中；
中央处理芯片用于将左处理视频和右处理视频合并后发送至驾驶员头枕上方的投影装置上，处理后的中摄像头图像发送至3D立体显示板后方的投影装置上；识别处理后的前摄像头图像中的车道线信息，并根据车辆速度以及车辆与车道线的距离控制电磁开关带动转向灯的开。
3D立体显示板设置在能够调节角度的小屏幕上，小屏幕固定在汽车的中控台上方。
3D立体显示板的正面通过透明线条和不透明线条互相交错排列组成，透明线条和不透明线条是垂直贯穿3D立体显示板的顶和底，透明线条的宽与照射该条线上的宽度相同，3D立体显示板的背面为半透明的材料，配合半透明狭缝线条板或柱镜光栅板。安装在车辆前方保险杠的车载前置摄像头实时采集车辆前方图像，并将采集的图像传送给图像处理芯片；图像处理芯片对图像进行处理，中央处理芯片再从图像处理芯片传送来的图像中识别车道线，获取车辆坐标系x轴方向上车辆与车道线的距离S、车道线与车载前置摄像头成像中轴线的夹角θ、以及车辆与车道线最近横向距离D_R，车辆坐标系的x轴平行于地面沿车辆中轴线指向前方，车载前置摄像头的光轴方向与车辆坐标系x轴方向重合；从车速仪表盘的CAN总线中提取车辆速度v，并设置车辆在车辆坐标系x轴方向的速度vx＝v；确定车辆越过车道线的时间当t小于所设定的临界阈值时，自动开启相应的转向灯从而提醒后车。其中，对于车辆越过车道线的时间是实时监测的，所以当驾驶员在换道的过程中想要停止换道时，并使换道时间t在某一刻大于所设定的临界阈值时，此时又关闭相应转向灯。参照图2、3、4、5，安装在汽车后部相距65mm的左右两个的摄像头，对汽车后方的路况进行拍摄，得到相互独立的两个视频，分别为左视频和右视频。然后将这两个摄像头拍到的左右视频进行垂直处理，并以线条交错间隔方式隔开，分别保存为左处理视频和右处理视频。然后将安装在汽车中控台上方的小屏幕调整角度方便驾驶员查看，并在屏幕前设置3D立体显示板，该3D立体显示板是由透明线条和不透明线条互相交错排列组成，透明线条和不透明线条是垂直贯穿3D立体显示板的顶和底，其透明线条的宽与照射该条线上的宽度相同。将左处理视频和右处理视频播放，左边播放机以垂直线条间隔一条线，播放立体影像中的左画面，右边播放机以垂直线条间隔一条线，播放立体影像中的右画面，播放画面必须跟半透明狭缝线条板的大小吻合，透光轴方向相互垂直。因为人两眼之间的距离大约为65mm，这样的设计就能让左眼看到左眼影像，右眼看到右眼影像，并有65mm的视差，从而使人的大脑产生立体视觉。
本发明的工作方法结合上述基于裸眼3D技术的换道辅助装置为基础，具体步骤如下：
(1)、采集视频信息：
安装在汽车后部相距65mm的左右两个的摄像头，对汽车后方的路况进行拍摄，得到相互独立的两个视频，分别为左视频和右视频。
(2)、视频处理：
将这两个摄像头拍到的左右视频进行垂直处理，并以线条交错间隔方式隔开，分别保存为左处理视频和右处理视频。
(3)、视频播放：
分别把左右处理视频放到两个播放器进行播放，左边播放器播放左边拍摄的左处理影像，右边播放器播放右边拍摄的影像，经过软件处理使左处理视频以线条交错间隔方式播放到屏幕上，同样经过软件处理使右处理视频以线条交错间隔方式，播放到相应的立体显示板的透明线条上，从而应射到银幕上，两个画面在银幕上线条不能重叠，是垂直交错的，并且观看者通过透明线条。因为3D立体显示板，使人左眼看的事物和右眼看到的事物进行分开，大脑里进行了重新组合；还原人们看事物的真实影像。
(4)、转向灯控制：
车载前置摄像头实时采集车辆前方图像，并将采集的图像传送给图像处理芯片。图像处理芯片对图像进行处理，在图像中选取有效区域，中央处理芯片从图像处理芯片传送来的图像中识别车道线，获取车辆坐标系x轴方向上车辆与车道线的距离S、车道线与车载前置摄像头成像中轴线的夹角θ、以及车辆与车道线最近横向距离D_R，车辆坐标系的x轴平行于地面沿车辆中轴线指向前方，车载前置摄像头的光轴方向与车辆坐标系x轴方向重合；从车速仪表盘的CAN总线中提取车辆速度v，并设置车辆在车辆坐标系x轴方向的速度Vx＝v；确定车辆越过车道线的时间当t小于所设定的临界阈值时，开启转向灯电磁开关，开启相应的转向灯。
(5)、转向灯智能控制：
由于存在驾驶员在换道的过程中会中途放弃的情况，所以对于转向灯的控制是实时的。即在系统自动开启转向灯后，当监测到车辆越过车道线的时间t大于所设定的临界阈值时，关闭转向灯电磁开关，关闭相应的转向灯。

Claims (8)

1.一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置，其特征在于，包括设置在汽车后部两侧和中部的左摄像头、右摄像头和中摄像头，以及设置在汽车前部的前摄像头，左摄像头、右摄像头、中摄像头和前摄像头均连接图像处理芯片，图像处理芯片连接中央处理芯片，中央处理芯片连接电磁开关和三个投影装置，电磁开关连接转向灯，汽车驾驶舱内设置3D立体显示板，两个投影装置分别设置在驾驶员头枕上方的两侧，投影至3D立体显示板的正面，另一个投影装置设置在3D立体显示板的后方，投影至3D立体显示板的背面，中央处理器连接车速传感器；
所述图像处理芯片用于采集左摄像头、右摄像头、中摄像头和前摄像头的图像，将左摄像头和右摄像头的图像进行垂直处理，以线条交错间隔方式隔开，分别保存为左处理视频和右处理视频；将中摄像头和前摄像头的图像进行处理，将左处理视频、右处理视频、处理后的中摄像头图像和处理后的前摄像头图像发送至中央处理芯片中；
所述中央处理芯片用于将左处理视频和右处理视频合并后发送至驾驶员头枕上方的投影装置上，处理后的中摄像头图像发送至3D立体显示板后方的投影装置上；识别处理后的前摄像头图像中的车道线信息，并根据车辆速度以及车辆与车道线的距离控制电磁开关带动转向灯的开。
2.根据权利要求1所述的一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置，其特征在于，所述3D立体显示板设置在能够调节角度的小屏幕上，小屏幕固定在汽车的中控台上方。
3.根据权利要求1所述的一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置，其特征在于，所述3D立体显示板的正面通过透明线条和不透明线条互相交错排列组成，透明线条和不透明线条是垂直贯穿3D立体显示板的顶和底，透明线条的宽与照射该条线上的宽度相同，3D立体显示板的背面为半透明的材料，配合半透明狭缝线条板或柱镜光栅板。
4.根据权利要求1所述的一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置，其特征在于，所述两个投影装置相距65mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置，其特征在于，所述左摄像头和右摄像头相距65mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置，其特征在于，所述前摄像头设置在汽车前部的中间。
7.权利要求1所述的一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，左摄像头、右摄像头和前摄像头对路况进行拍摄，并发送至图像处理芯片中；
步骤二，图像处理芯片生成左处理视频、右处理视频和处理后的前摄像头图像，并发送至中央处理芯片中；
步骤三，中央处理芯片将左处理视频、右处理视频合成后发送至两个驾驶员头枕上方的投影装置中，将中摄像头的图像发送至3D立体显示板后方的投影装置中，投影装置将图像投影至3D立体显示板上；
中央处理器在处理后的前摄像头图像中识别出车道线，并根据汽车的车辆速度以及车辆与车道线的距离控制电磁开关带动转向灯的开闭。
8.根据权利要求7所述的一种基于裸眼3D技术的换道辅助装置的工作方法，其特征在于，所述步骤三中，中央处理芯片从图像处理芯片传送来的图像中识别车道线，获取车辆坐标系x轴方向上车辆与车道线的距离S、车道线与车载前置摄像头成像中轴线的夹角θ、以及车辆与车道线最近横向距离D_R，车辆坐标系的x轴平行于地面沿车辆中轴线指向前方，车载前置摄像头的光轴方向与车辆坐标系x轴方向重合；从车速仪表盘的CAN总线中提取车辆速度V，并设置车辆在车辆坐标系x轴方向的速度Vx＝v；确定车辆越过车道线的时间当t小于所设定的临界阈值时，自动开启相应的转向灯从而提醒后车。
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