CN107472141B - 一种智能型驾驶员视线增强设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能型驾驶员视线增强设备，包括车尾中部的摄像机、驾驶位前方的中控装置、用于连接摄像机和中控装置的传输线缆；摄像机内置图像传感器通过并行视频接口连接第一FPGA，第一FPGA内部设有数字图像处理模块和视频截取模块；串行编码器将处理后的视频数据编码成串行数据发送给中控装置；中控装置解码生成并行数据，传输给第二FPGA，第二FPGA将视频数据存入第二缓存存储器；第二FPGA内部设有显示合成模块、视频截取模块、视频缩放模块、主控模块；第二FPGA还通过外围接口分别连接辅助仪表检测器、控制机构。本发明利于扩展汽车驾驶员的视野，看清楚后方来车，而且在保证全角度视野的同时，也能看清楚细节。

Description

一种智能型驾驶员视线增强设备
技术领域
本发明涉及一种车载视频信号处理系统，具体是一种智能型驾驶员视线增强设备。
背景技术
随着汽车数量的日益增多，交通安全问题也变得日益严峻，驾驶员拥有清晰广阔的视角，是保证驾驶安全的重要前提。对于驾驶来说，驾驶员后方的视野往往是较大的盲区。目前驾驶员获取汽车后方视野，主要通过车内和车外两侧的后视镜，但这种传统的后视镜的视野比较有限，实际驾驶中，无法完全看清楚左右方车道的场景，驾驶员误以为后方没有车辆，驾车并线，很容易被后方车辆追尾。因此，需要改进现有的车载后视镜，扩大视野。
在车尾增加广角摄像头，并连接车内的显示设备，可以实现比车内后视镜更大的可视角度，这种设备被称作电子后视镜。但普通电子后视镜的角度仍不够大，在车辆转弯时，车尾会甩向转弯的反方向，从而将导致可视角度进一步减小，仍然有看不到后方来车的情况。
此外，对于特定尺寸的显示屏，扩展视野与看清楚局部，是相互对立的，不可兼得，因此，不仅需要让司机对于周边场景有全面的视野，而且需要将最容易出现安全隐患的区域的细节展示出来，让司机看的更清楚。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题，所提供了一种智能型驾驶员视线增强设备。
本发明是按照以下技术方案实施的。
一种智能型驾驶员视线增强设备，包括部署于车尾中部的摄像机、部署于驾驶位前方的中控装置、用于连接摄像机和中控装置的传输线缆；
所述传输线缆为四芯双层屏蔽线缆，四根芯线包括两根用作视频传输的双绞差分线、一根电源线、一根参考地线；
所述摄像机包括鱼眼镜头、图像传感器（Sensor），外界光信号通过鱼眼镜头汇聚到图像传感器的感光面上，图像传感器通过并行视频接口连接第一FPGA（现场可编程门阵列）， 第一FPGA外部挂载第一缓存存储器（BUF_1）和串行编码器（Serializer）；所述图像传感器向第一FPGA输出的原始视频信号像素格式为1920×1080，帧率为60帧/秒；所述第一FPGA内部设有数字图像处理（ISP）模块和视频截取模块；视频截取模块将从图像传感器接收到的一个完整帧的上下部各截去1/3，保留中间的360行数据，并将该部分数据存入第一缓存存储器；数字图像处理模块只针对第一缓存存储器中的视频数据，并将处理后的视频数据发送给串行编码器；串行编码器将视频数据编码成串行数据，并通过传输线缆中的一对差分线将视频数据发送给中控装置；
所述中控装置包括串行解码器（Deserializer）和第二缓存存储器（BUF_2），串行解码器接收来自摄像机端的串行视频数据，并解码为并行数据，传输给第二FPGA，第二FPGA将视频数据存入第二缓存存储器；所述第二FPGA内部设有显示合成模块、视频截取模块、视频缩放模块、主控模块；所述显示缩放模块从第二缓存存储器中读取视频流，并将视频信号在水平和竖直方向上缩放为原尺寸的1/3，即640×120，传输给显示合成模块；所述视频截取模块在一帧视频中水平方向上截取1/3的长度，即640×360，传输给显示合成模块；显示合成模块将两部分视频合成为一个640×480像素格式的完整帧，发送给与FPGA相连的LCD显示屏；所述第二FPGA还通过外围接口分别连接辅助仪表检测器、控制机构；所述控制机构包括分布式控制器，分布式控制器通过两个ADC通道分别两个拨轮，还通过控制接口连接电机驱动模块。
所述传输线缆中部设有防水接头；参考地线在传输线缆的两端点处于传输线缆的屏蔽层短接。
所述鱼眼镜头的可视角度为180度。
所述主控模块为第二FPGA内部的软核，其硬件架构基于ARM平台，操作系统基于Linux或Android。
所述仪表检测器通过CAN总线连接主控制器。
所述控制机构通过RS485总线连接主控制器。
所述拨轮分别安装于方向盘两侧，并位于驾驶员拇指可触及的区域，所述LCD显示屏安装于驾驶位仪表盘上方，LCD显示屏两侧设有轨道，轨道内设有驱动LCD显示屏沿轨道移动的第一电机；轨道底部设有转轴，转轴连接第二电机的转子。
本发明获得了如下有益效果。
本发明提供了一种智能型驾驶员视线增强设备，在汽车仪表盘上方增加了显示屏，实时显示车辆后方整个180度区域的场景，同时，与方向盘联动，将整个180度场景中与实时安全相关度最高的60度区域重点显示出来，利于扩展汽车驾驶员的视野，看清楚后方来车，而且在保证全角度视野的同时，也能看清楚细节。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明中摄像机的安装位置及可视角度示意图；
图3是本发明中第一FPGA截取视频流的截取位置示意图；
图4是本发明中第二FPGA合成视频的数据结构示意图（正常模式）；
图5是本发明中第二FPGA合成视频的数据结构示意图（翻转模式）；
图6是本发明中控制机构的结构框图；
图7是本发明中LCD显示屏的结构示意图；
图8是本发明中LCD显示屏的安装位置示意图。
其中，1.LCD显示屏；2.轨道；3.转轴；4.仪表盘；5.方向盘。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行进一步的技术说明。
如图1～8所示，一种智能型驾驶员视线增强设备，包括部署于车尾中部的摄像机、部署于驾驶位前方的中控装置、用于连接摄像机和中控装置的传输线缆；
所述传输线缆为四芯双层屏蔽线缆，四根芯线包括两根用作视频传输的双绞差分线、一根电源线、一根参考地线；
所述摄像机包括鱼眼镜头、图像传感器Sensor，外界光信号通过鱼眼镜头汇聚到图像传感器的感光面上，图像传感器通过并行视频接口连接第一FPGA， 第一FPGA外部挂载第一缓存存储器BUF_1和串行编码器Serializer；所述图像传感器向第一FPGA输出的原始视频信号像素格式为1920×1080，帧率为60帧/秒；所述第一FPGA内部设有数字图像处理ISP模块和视频截取模块；视频截取模块将从图像传感器接收到的一个完整帧的上下部各截去1/3，保留中间的360行数据，并将该部分数据存入第一缓存存储器；数字图像处理模块只针对第一缓存存储器中的视频数据，并将处理后的视频数据发送给串行编码器；串行编码器将视频数据编码成串行数据，并通过传输线缆中的一对差分线将视频数据发送给中控装置；
所述中控装置包括串行解码器Deserializer和第二缓存存储器BUF_2，串行解码器接收来自摄像机端的串行视频数据，并解码为并行数据，传输给第二FPGA，第二FPGA将视频数据存入第二缓存存储器；所述第二FPGA内部设有显示合成模块、视频截取模块、视频缩放模块、主控模块；所述显示缩放模块从第二缓存存储器中读取视频流，并将视频信号在水平和竖直方向上缩放为原尺寸的1/3，即640×120，传输给显示合成模块；所述视频截取模块在一帧视频中水平方向上截取1/3的长度，即640×360，传输给显示合成模块；显示合成模块将两部分视频合成为一个640×480像素格式的完整帧，发送给与FPGA相连的LCD显示屏1；所述第二FPGA还通过外围接口分别连接辅助仪表检测器、控制机构；所述控制机构包括分布式控制器，分布式控制器通过两个ADC通道分别两个拨轮，还通过控制接口连接电机驱动模块。
所述传输线缆中部设有防水接头；参考地线在传输线缆的两端点处于传输线缆的屏蔽层短接。
所述鱼眼镜头的可视角度为180度。
所述主控模块为第二FPGA内部的软核，其硬件架构基于ARM平台，操作系统基于Linux或Android。
所述仪表检测器通过CAN总线连接主控制器。
所述控制机构通过RS485总线连接主控制器。
所述拨轮分别安装于方向盘两侧，并位于驾驶员拇指可触及的区域，所述LCD显示屏1安装于驾驶位仪表盘4上方，LCD显示屏1两侧设有轨道2，轨道2内设有驱动LCD显示屏1沿轨道2移动的第一电机；轨道2底部设有转轴3，转轴3连接第二电机的转子。
实施例一：
本发明中，LCD显示屏1的安装位置位于仪表盘4上方，如图8所示；摄像机安装于汽车尾部，如图2所示。车辆启动后，需要单独开启本设备，本设备不开启时，LCD显示屏1与仪表盘夹角为120度，可遮挡住一部分从前玻璃射向仪表盘的光线。本设备开启后，电机驱动器带动第一电机和第二电机转动，调整LCD显示屏1的打开角度，使之与司机的视线垂直；还调整LCD显示屏1在轨道2上的位置，使屏幕中心与司机视线中心垂直。
LCD显示屏1为电容触摸屏，可通过触摸控制微调LCD显示屏1的打开角度以及在轨道2上的位置，并保存设定，作为预置位；预置位状态为默认状态，即每次开机时，LCD显示屏1自动达到的状态。
本设备运行后，LCD显示屏1上的显示区域分为上下两部分，如图4所示；其中上部为全景图像，下部分为全景图像中1/3区域的细节图像。系统根据方向盘的旋转角度或者拨轮的控制，判断从全景图像中截取细节图像的具体位置。设定方向盘5转动角度±10度时的截取位置为正中区域，对于1920×400格式的视频流，对应第641列至第1280列之间的位置；设定方向盘5向右打满时的截取位置为视频右边缘即第1281列至第1920列之间的位置。将方向盘5从10度到向右最大角度之间的的旋转角度均匀分割成N个档位，那么其中第X个档位对应的视频截取位置为（640X/N+641）列至（640X/N+1281）列之间的位置。方向盘向左打满时截取位置为视频左边缘即第1列至第640列之间的位置。将方向盘5从10度到向左最大角度之间的的旋转角度均匀分割成N个档位，那么其中第X个档位对应的视频截取位置为（640-640X/N）列至（640X/N+1281）列之间的位置。
LCD显示屏1上的显示区域支持上下部分调换位置，如图5所示。
如图4所示，Disp_area_1区域显示全景图像，Disp_area_2区域显示细节图像，全景图像区域中，叠加一个单色的方框，用于指示当前细节图像在全景图像中的位置。
实施例二：
本发明中，LCD显示屏1上显示的图像，支持主动模式和被动模式两种。
当方向盘5旋转角度小于10度时，工作于主动模式，司机通过转动方向盘5上的拨轮，根据拨动力度的不同，ADC将拨轮的旋转角度数字化后传输给分布式控制器，分布式控制器通过RS485控制器传输给主控模块；主控模块将拨轮旋转角度也分成N个档位，并按实施例一所述方法，显示拨轮当前档位对应的区域的细节图像。当方向盘5旋转角度大于10度时，拨轮不再起作用，完全按照实施例一所述的方法，根据方向盘5的实际旋转角度对应的档位，显示相应区域的细节图像。

Claims (7)

1.一种智能型驾驶员视线增强设备，包括部署于车尾中部的摄像机、部署于驾驶位前方的中控装置、用于连接摄像机和中控装置的传输线缆；其特征在于，
所述传输线缆为四芯双层屏蔽线缆，四根芯线包括两根用作视频传输的双绞差分线、一根电源线、一根参考地线；
所述摄像机包括鱼眼镜头、图像传感器，外界光信号通过鱼眼镜头汇聚到图像传感器的感光面上，图像传感器通过并行视频接口连接第一FPGA， 第一FPGA外部挂载第一缓存存储器和串行编码器；所述图像传感器向第一FPGA输出的原始视频信号像素格式为1920×1080，帧率为60帧/秒；所述第一FPGA内部设有数字图像处理模块和视频截取模块；视频截取模块将从图像传感器接收到的一个完整帧的上下部各截去1/3，保留中间的360行数据，并将该部分数据存入第一缓存存储器；数字图像处理模块只针对第一缓存存储器中的视频数据，并将处理后的视频数据发送给串行编码器；串行编码器将视频数据编码成串行数据，并通过传输线缆中的一对差分线将视频数据发送给中控装置；
所述中控装置包括串行解码器和第二缓存存储器，串行解码器接收来自摄像机端的串行视频数据，并解码为并行数据，传输给第二FPGA，第二FPGA将视频数据存入第二缓存存储器；所述第二FPGA内部设有显示合成模块、视频截取模块、视频缩放模块、主控模块；所述显示缩放模块从第二缓存存储器中读取视频流，并将视频信号在水平和竖直方向上缩放为原尺寸的1/3，即640×120，传输给显示合成模块；所述视频截取模块在一帧视频中水平方向上截取1/3的长度，即640×360，传输给显示合成模块；显示合成模块将两部分视频合成为一个640×480像素格式的完整帧，发送给与FPGA相连的LCD显示屏（1）；所述第二FPGA还通过外围接口分别连接辅助仪表检测器、控制机构；所述控制机构包括分布式控制器，分布式控制器通过两个ADC通道分别两个拨轮，还通过控制接口连接电机驱动模块；
当方向盘旋转角度大于10°时，根据方向盘的转动角度自动截取相应视频；当方向盘旋转角度小于10°时，通过转动拨轮控制截取细节图像。
2.如权利要求1所述的一种智能型驾驶员视线增强设备，其特征在于，所述传输线缆中部设有防水接头；参考地线在传输线缆的两端点处于传输线缆的屏蔽层短接。
3.如权利要求1所述的一种智能型驾驶员视线增强设备，其特征在于，所述鱼眼镜头的可视角度为180度。
4.如权利要求1所述的一种智能型驾驶员视线增强设备，其特征在于，所述主控模块为第二FPGA内部的软核，其硬件架构基于ARM平台，操作系统基于Linux或Android。
5.如权利要求4所述的一种智能型驾驶员视线增强设备，其特征在于，所述仪表检测器通过CAN总线连接主控制器。
6.如权利要求1所述的一种智能型驾驶员视线增强设备，其特征在于，所述控制机构通过RS485总线连接主控制器。
7.如权利要求1所述的一种智能型驾驶员视线增强设备，其特征在于，所述拨轮分别安装于方向盘两侧，并位于驾驶员拇指可触及的区域，所述LCD显示屏（1）安装于驾驶位仪表盘（4）上方，LCD显示屏（1）两侧设有轨道（2），轨道（2）内设有驱动LCD显示屏（1）沿轨道（2）移动的第一电机；轨道（2）底部设有转轴（3），转轴（3）连接第二电机的转子。
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