CN109878416A - 基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，包括：车窗玻璃总成；摄像头，设置于车窗玻璃总成上，摄像头用于采集图像信号；高速摄像头信号板，设置于车窗玻璃总成上，并与摄像头连接，高速摄像头信号板用于调制图像信号，并将其转换成高速视频信号；主机，与高速摄像头信号板连接，主机用于采集及处理高速视频信号；以及显示介质，设置于车窗玻璃总成上，并与主机连接，显示介质用于显示主机处理后的高速视频信号。本发明可以在显示介质显示娱乐画面的同时，还可以显示车窗外的风景；并且主机与车窗玻璃总成采用分离的方案进行设计，保证了车窗玻璃的可靠性、玻璃传统安全性能不缺失，及后续维护的方便性。

Description

基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统

技术领域

本发明涉及一种显示系统，特别是涉及一种基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统。

背景技术

随着中国高铁及汽车技术的不断进步以及显示技术的不断发展，人们对无论高铁车窗还是汽车车窗玻璃提出了越来越高的要求，传统车窗只是起到一块安全玻璃以及供乘客欣赏窗外景色的作用，而随着乘客对乘车体验及附加服务需求的不断提高，现有技术的车窗在传统玻璃的基础上逐步集成了透明显示的功能，通过该功能在车窗上显示娱乐视频，提高乘客的乘车体验。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在车窗玻璃显示静态或动态画面时，车窗玻璃的透过率将会严重降低，乘客无法有效观赏窗外场景，严重弱化车窗玻璃的传统功能，这是车辆生产厂家、车辆运营方、车主或乘客所不允许的，因此，急需一种既可以显示窗外场景，又可以上显示娱乐视频的显示系统。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统。具体的技术方案如下：

第一方面，提供一种基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其中基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统包括：

车窗玻璃总成；

摄像头，设置于车窗玻璃总成上，摄像头用于采集图像信号；

高速摄像头信号板，设置于车窗玻璃总成上，并与摄像头连接，高速摄像头信号板用于调制图像信号，并将其转换成高速视频信号；

主机，与高速摄像头信号板连接，主机用于采集及处理高速视频信号；以及

显示介质，设置于车窗玻璃总成上，并与主机连接，显示介质用于显示主机处理后的高速视频信号。

在第一方面的第一种可能实现方式中，车窗玻璃总成还包括：内层玻璃，设置于车窗玻璃总成的内侧；铝间隔条，一端与内层玻璃连接，并位于内层玻璃的边缘；以及外层玻璃，与铝间隔条的另一端连接，外层玻璃通过铝间隔条与内层玻璃连接，内层玻璃、铝间隔条及外层玻璃形成一中空夹层。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，显示介质贴合于内层玻璃上，内层玻璃和外层玻璃上还设置有相对应的油墨区，油墨区位于显示介质的四周。

合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，摄像头及高速摄像头信号板设置于中空夹层内，并位于油墨区，油墨区上设有与摄像头对应开口。

在第一方面的第四种可能实现方式中，还包括：柔性印刷电路板(FlexiblePrinted Circuit board，FPC)，一端与摄像头连接，柔性印刷电路板的另一端与高速摄像头信号板连接，摄像头通过柔性印刷电路板与高速摄像头信号板连接；显示屏显示信号传输线缆，一端与显示介质连接，显示屏显示信号传输线缆的另一端与主机连接，主机通过显示屏显示信号传输线缆与显示介质连接；以及摄像头信号传输线缆，一端与高速摄像头信号板连接，摄像头信号传输线缆的另一端与主机连接，主机通过摄像头信号传输线缆与高速摄像头信号板连接。

在第一方面的第五种可能实现方式中，高速视频信号为具有差分性质的信号，并通过差分方式传输至主机。

在第一方面的第六种可能实现方式中，主机还包括：电源模块，用于为主机提供电力；以及机芯板，与电源模块及显示介质连接，机芯板具有至少一个软件系统，软件系统包括视频编解码模块、人机界面模块和娱乐模块，视频编解码模块用于将摄像头所采集的图像信号进行编码，并转化为主机所能识别并处理的图像数据，娱乐模块用于控制显示介质显示娱乐视频，人机界面模块用于控制显示介质的显示界面，将其分隔为一个或多个显示区域。

结合第一方面的第六种可能实现方式，在第一方面的第七种可能实现方式中，显示介质具有触摸功能，人机界面模块具有人机交互功能，触摸功能及人机交互功能用于人工控制显示介质显示的画面。

结合第一方面的第七种可能实现方式，在第一方面的第八种可能实现方式中，人机界面模块还具有多点触控功能，多点触控功能用于人工控制，放大及缩小显示介质显示的画面。

在第一方面的第九种可能实现方式中，显示介质为透明有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode,OLED)屏或透明液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)屏。

本发明与现有技术相比具有的优点有：

1、本发明可以在显示介质显示娱乐画面的同时，还可以显示车窗外的风景。

2、本发明提出了一种摄像头的集成技术方案，也即采用高速摄像头信号板将摄像头采集的信号首先进行调制和转换，生成高速视频信号，并通过差分方式传输，传输距离远、传输速度高、抗干扰性强，有效解决了传统的摄像头采用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器进行图像采集，传输距离短，采用FPC排线传输，抗干扰差的问题。

3、由于显示介质、摄像头、高速摄像头信号板均为片状模块，厚度较小，便于贴合，均集成与车窗玻璃总成，而主机体积和厚度较大，与车窗玻璃总成采用分离的方案进行设计，保证了车窗玻璃的可靠性、玻璃传统安全性能不缺失，及后续维护的方便性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的车窗玻璃总成的结构示意图。

图2是本发明一实施例的摄像头及高速摄像头信号板设置于车窗玻璃总成上的结构示意图。

图3是本发明一实施例的摄像头、高速摄像头信号板及显示介质设置于车窗玻璃总成上的结构示意图。

图4是本发明一实施例的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统的结构示意图。

图5是本发明一实施例的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统的外侧结构示意图。

图6是本发明一实施例的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统的内侧结构示意图。

图7是本发明一实施例的三分屏显示模式的结构示意图。

图8是本发明一实施例的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统的信号采集及传输原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的一实施例中，请参考图4，其示出了本发明一实施例的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1的结构示意图。本实施例所公开的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1可以应用于高铁车窗上，也可以应用于汽车车窗上，但并不以此为限，本领域技术人员也可以根据本实施例的教导选择将其应用于其他合适的领域。现本实施例以应用于汽车车窗上为例做进一步描述，基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1包括车窗玻璃总成2、摄像头3、高速摄像头信号板4、主机5和显示介质6，其中：

车窗玻璃总成2主要是用于为摄像头3、高速摄像头信号板4和显示介质6提供刚性支撑；在本发明中对于车窗玻璃总成2的结构的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可，例如可以为本实施例下述所公开的车窗玻璃总成2的结构。

在一优选实施例中，为了对图4所示的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1做进一步描述，请参考图1，其示出了本发明一实施例的车窗玻璃总成2的结构示意图。车窗玻璃总成2包括内层玻璃21、铝间隔条22和外层玻璃23，内层玻璃21设置于车窗玻璃总成2的内侧，铝间隔条22的一端与内层玻璃21连接，并位于内层玻璃21的边缘，外层玻璃23与铝间隔条22的另一端连接，外层玻璃23通过铝间隔条22与内层玻璃21连接，内层玻璃21、铝间隔条22及外层玻璃23形成一中空夹层24，然车窗玻璃总成2的结构并不局限于此，本领域技术人员也可以根据本实施例的教导选择其他合适的结构的车窗玻璃总成2，例如还可以选择具有窗框结构的车窗玻璃总成2。

在一优选实施例中，为了对图4所示的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1做进一步描述，请参考图5、6，其分别示出了本发明一实施例的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1的外侧、内侧结构示意图。内层玻璃21和外层玻璃23上还设置有相对应的油墨区25，油墨区25位于显示介质6的四周，油墨区25用于遮挡摄像头3、高速摄像头信号板4及各结构之间的连接布线(该布线包括但不限于本实施例公开的柔性印刷电路板7、摄像头信号传输线缆8和显示屏显示信号传输线缆9)，但并不以此为限。

摄像头3设置于车窗玻璃总成2上，摄像头3用于采集图像信号，在本实施例中对于摄像头3的选择，可以选用类似于智能手机内置摄像头的摄像头模组，由于其为片状模块，厚度较小，便于与车窗玻璃总成2进行贴合，但并不以此为限。

同时，针对车外场景的观赏，乘客大多喜欢看到较远区域的场景，因此可以选用较大焦距的超薄摄像头模组，但并不以此为限，本领域技术人员也可根据实际应用需求选用不同焦距的摄像头或可变焦摄像头。

在一优选实施例中，为了对图4所示的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1做进一步描述，请参考图2，其示出了摄像头3及高速摄像头信号板4设置于车窗玻璃总成2上的结构示意图。摄像头3设置于中空夹层24内，并位于油墨区25，油墨区25上设有与摄像头3对应开口26，以保证油墨不对摄像头3进行阻挡，而外层玻璃23由于具有较高的透过率，对摄像头3采集图像信号基本没有影响，但并不以此为限。

在一优选实施例中，请再次参考图2，摄像头3是贴合于外层玻璃23的内侧，然摄像头3的设置方式并不局限于此，本领域技术人员也可以根据实际生产情况选择其他合适的设置方式，例如还可以将其贴合于内层玻璃21的外侧。

另外，在设置摄像头3时，还要考虑到摄像头3的照摄视角，结合照摄视角分析确定摄像头3的设置范围，保证摄像头3不受车窗窗框、油墨等周边部件的阻挡，但并不以此为限。

高速摄像头信号板4设置于车窗玻璃总成2上，并与摄像头3连接，本实施例公开的高速摄像头信号板4与摄像头3是通过柔性印刷电路板7(Flexible Printed Circuitboard，FPC)连接，柔性印刷电路板7的选择参照本领域技术人员的常规选择即可。高速摄像头信号板4用于调制图像信号，并将其转换成高速视频信号，在本实施例中对于高速摄像头信号板4的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可。本实施例进一步公开的高速视频信号为具有差分性质的信号，并通过差分方式传输至主机5，但并不以此为限。

由于上述实施例所选择的摄像头模组是采用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器进行图像采集，该输出信号的特性是传输距离短，采用FPC排线传输，抗干扰差。

而在本实施例中，由于主机5具有体积和厚度较大的电源模块51和机芯板52，为保证车窗玻璃的可靠性、玻璃传统安全性能不缺失，及后续维护的方便性，本实施例是采用车窗玻璃总成2和主机5分离的方案进行设计，同时结合本实施例的应用，摄像头3与主机5通常距离较远，导致主机5无法有效采集和处理摄像头3所采集的图像信号，本实施例通过高速摄像头信号板4将摄像头3采集的图像信号调制并转换成高速视频信号，并通过差分方式传输该高速视频信号，由于差分传输具有传输距离远、传输速度高、抗干扰性强的优点，从而有效解决了主机5对摄像头3信号有效采集和处理的问题。

在一优选实施例中，请再次参考图2，高速摄像头信号板4、柔性印刷电路板7均设置于中空夹层24内，并位于油墨区25，通过油墨区25遮挡高速摄像头信号板4及柔性印刷电路板7，但并不以此为限。

在一优选实施例中，请再次参考图2，高速摄像头信号板4是贴合于外层玻璃23的内侧，并位于油墨区，通过油墨遮挡高速摄像头信号板4，然高速摄像头信号板4的设置方式并不局限于此，本领域技术人员也可以根据实际生产情况选择其他合适的设置方式，例如还可以将其贴合于内层玻璃21的外侧。

主机5与高速摄像头信号板4连接，请再次参考图4，本实施例公开的主机5是通过摄像头信号传输线缆8与高速摄像头信号板4连接，但并不以此为限。主机5用于采集及处理高速视频信号，本实施例公开的主机5还包括电源模块51和机芯板52，电源模块51用于为主机5提供电力，机芯板52与电源模块51及显示介质6连接，机芯板52通过电源模块51提供电力，机芯板52具有至少一个软件系统，通过将摄像头图像采集、编码、解码、显示、人机交互、视频娱乐功能集成于软件系统内，使主机5具有对应的解码编码、人机交互及视频娱乐功能，但并不以此为限，本领域技术人员也可以根据实际需要选择将其对应的功能集成于软件系统内。

软件系统包括视频编解码模块、人机界面模块和娱乐模块，视频编解码模块用于将摄像头3所采集的图像信号进行编码，并转化为主机5所能识别并处理的图像数据，并通过该处理后的图像数据控制显示介质6显示画面，娱乐模块用于控制显示介质6显示娱乐视频，该娱乐视频可以是动画，也可以是电影，但并不以此为限。

人机界面模块用于控制显示介质6的显示界面，其控制方式是采用区域分割、开窗显示、灵活切换相互结合的方案进行设计，将显示界面分割为一个或多个区域，当为一个区域时，显示界面为全屏显示模式，显示一个画面，当为多个区域时，显示界面为分屏显示模式，显示多个画面，并且一个区域与多个区域之间可通过人机界面模块控制进行随意切换。

本实施例公开的显示界面所能分割的最大数量的区域与软件系统所具有的功能数量相对应，但并不以此为限，本领域技术人员也可以根据(客户)实际需求进行选择分割区域的数量，例如本实施例以三个区域为例，请参考图4所示，其示出了本发明一实施例的三分屏显示模式的结构示意图，显示界面为三分屏显示模式，其分别是视频娱乐信息显示区域A、车外场景图像显示区域B、乘客旅途线路服务信息显示区域C(在软件系统中集成其对应的模块)，这样可以保证乘客在同一时刻保证三方面信息的获取，既能享受车窗玻璃集成透明显示带来的震撼的视频娱乐信息、又能获取旅途中的线路信息，同时更重要的是传统车窗玻璃的功能不会缺失，可毫无阻碍的观察沿途车外风景。

在一优选实施例中，在显示介质6集成(具有)触摸功能的情况下，人机界面模块可集成人机交互功能，实现显示画面的人工自由切换显示，通过软件处理，人工控制显示介质6显示的画面，其控制方式是可以控制显示界面为一个区域，此时可全屏显示画面，例如可以是全屏显示视频娱乐信息、全屏显示线路信息或全屏显示车外的风景画面，也可以控制显示界面为三个区域，此时为三分屏显示画面，乘客可同时获取三方面信息(如上述三分屏显示模式所示)，但并不以此为限。

在一优选实施例中，人机界面模块还集成(具有)多点触控功能，多点触控功能用于人工控制，放大及缩小显示介质6显示的画面，例如在显示界面显示车外风景图像时，乘客也可通过多点触控的功能，放大及缩小画面，使得乘客对车外风景看的更清楚更详细，提高其乘车体验，但并不以此为限。

显示介质6设置于车窗玻璃总成2上，为了对图4所示的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1做进一步描述，请参考图3，其示出了摄像头3、高速摄像头信号板4及显示介质6设置于车窗玻璃总成2上的结构示意图。本实施例公开的显示介质6是贴合于内层玻璃21的外侧(车窗玻璃总成2的内侧)，但并不以此为限。显示介质6与主机5连接，本实施例公开的主机5通过显示屏显示信号传输线缆9与显示介质6连接，但并不以此为限。显示介质6用于显示主机5处理后的高速视频信号，本实施例公开的显示介质6为透明有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)屏或透明液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)屏，但并不以此为限。

为了对图4所示的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1做进一步描述，请参考图2，其示出了本发明一实施例的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统1的信号采集及传输原理示意图。首先摄像头3采集车外场景图像，通过柔性印刷电路板7传输至高速摄像头信号板4，高速摄像头信号板4将信号调制成差分性质的高速视频信号长距离传输至主机5(机芯板52)，机芯板52进行编码处理后在车窗玻璃显示介质6上进行解码显示。

同时，通过机芯板52内置的软件系统的软件界面分区及融合的方式，将视频娱乐信息、摄像头所采集的图像、线路服务等信息同时显示在显示介质6上，乘客在欣赏显示介质6带来的娱乐服务信息和旅途线路服务信息的同时，可欣赏窗外的景象。

同时，在显示介质6集成(具有)触摸功能的情况下，使显示介质6具备触摸功能，人机界面模块可集成人机交互功能，实现显示画面的人工自由切换显示；并且人机界面模块还可集成多点触控功能，乘客可放大、缩小由摄像头采集的车外图像，提高了欣赏窗外场景的体验。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统包括：

车窗玻璃总成；

摄像头，设置于所述车窗玻璃总成上，所述摄像头用于采集图像信号；

高速摄像头信号板，设置于所述车窗玻璃总成上，并与所述摄像头连接，所述高速摄像头信号板用于调制所述图像信号，并将其转换成高速视频信号；

主机，与所述高速摄像头信号板连接，所述主机用于采集及处理所述高速视频信号；以及

显示介质，设置于所述车窗玻璃总成上，并与所述主机连接，所述显示介质用于显示所述主机处理后的所述高速视频信号。

2.根据权利要求1所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述车窗玻璃总成还包括：

内层玻璃，设置于所述车窗玻璃总成的内侧；

铝间隔条，一端与所述内层玻璃连接，并位于所述内层玻璃的边缘；以及

外层玻璃，与所述铝间隔条的另一端连接，所述外层玻璃通过所述铝间隔条与所述内层玻璃连接，所述内层玻璃、所述铝间隔条及所述外层玻璃形成一中空夹层。

3.根据权利要求2所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述显示介质贴合于所述内层玻璃上，所述内层玻璃和所述外层玻璃上还设置有相对应的油墨区，所述油墨区位于所述显示介质的四周。

4.根据权利要求3所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述摄像头及所述高速摄像头信号板设置于所述中空夹层内，并位于所述油墨区，所述油墨区上设有与所述摄像头对应开口。

5.根据权利要求1所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，还包括：

柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit board，FPC)，一端与所述摄像头连接，所述柔性印刷电路板的另一端与所述高速摄像头信号板连接，所述摄像头通过所述柔性印刷电路板与所述高速摄像头信号板连接；

显示屏显示信号传输线缆，一端与所述显示介质连接，所述显示屏显示信号传输线缆的另一端与所述主机连接，所述主机通过所述显示屏显示信号传输线缆与所述显示介质连接；以及

摄像头信号传输线缆，一端与所述高速摄像头信号板连接，所述摄像头信号传输线缆的另一端与所述主机连接，所述主机通过所述摄像头信号传输线缆与所述高速摄像头信号板连接。

6.根据权利要求1所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述高速视频信号为具有差分性质的信号，并通过差分方式传输至所述主机。

7.根据权利要求1所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述主机还包括：

电源模块，用于为所述主机提供电力；以及

机芯板，与所述电源模块及所述显示介质连接，所述机芯板具有至少一个软件系统，所述软件系统包括视频编解码模块、人机界面模块和娱乐模块，所述视频编解码模块用于将所述摄像头所采集的图像信号进行编码，并转化为所述主机所能识别并处理的图像数据，所述娱乐模块用于控制所述显示介质显示娱乐视频，所述人机界面模块用于控制所述显示介质的显示界面，将其分隔为一个或多个显示区域。

8.根据权利要求7所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述显示介质具有触摸功能，所述人机界面模块具有人机交互功能，所述触摸功能及所述人机交互功能用于人工控制所述显示介质显示的画面。

9.根据权利要求8所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述人机界面模块还具有多点触控功能，所述多点触控功能用于人工控制，放大及缩小所述显示介质显示的画面。

10.根据权利要求1所述的基于摄像头及车窗玻璃车外场景采集及显示系统，其特征在于，所述显示介质为透明有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)屏或透明液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)屏。