CN111016789B - 一种E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制 - Google Patents

一种E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种E‑Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，通过本发明的E‑Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制应用于第三代内后视镜上进行控制，可以剪裁出与实时车速适配的垂直视角的图像并在液晶屏显示的，给驾驶者提供最适合当前车速的汽车后方场景，且剪裁出的图像分辨率和液晶屏分辨一致，以达到液晶屏高清显示图像的目的。

Description

一种E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制
技术领域
本发明涉及汽车设备控制系统领域，尤其是一种E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制。
背景技术
自从1908年迄今为止，汽车内后视镜一直用于观察车辆后方交通工况，帮助降低碰撞事故发生概率，但其构造基本上没有发生任何改变，对于第一代内后视镜，只要存在有阻挡光线的人或者物体就会严重影响对汽车后方状况的观察。即便是第二代汽车内后视镜，相比于第一代汽车内后视镜，除了提供自动防眩以外，基本构造也并无变化，还是基于光线反射的原理。到了第三代汽车内后视镜系统，构造将发生了根本的变化。原来内后视镜位置，将由一块相同比例和尺寸的液晶屏来取代原来平面镜子；安装于汽车后方(后窗的顶部，或者尾部中间的位置)的高清摄像头，将拍摄的影像传送到液晶屏上显示。
然而，现有的第三代汽车内后视镜存在以下问题：
(1)由于汽车有很多种车型和牌子，每个牌子和车型的摄像头或液晶屏的分辨率无法统一规格，当摄像头和液晶屏的分辨率不一样时，如果将摄像头的内容全部显示在液晶屏上，那么会导致显示的图像是几何失真的；
(2)汽车车速的不同会影响驾驶者所需要的汽车后方的场景的垂直视角会不同，车速越快，所需要的汽车后方的场景的垂直视角越远，现有的第三代汽车内后视镜中无论车速如何，液晶屏所显示的图像垂直视角不会改变，无法给驾驶者带来良好的体验。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，用于剪裁出与实时车速适配的垂直视角的图像并在液晶屏显示的，且剪裁出的图像分辨率和液晶屏分辨一致，以达到液晶屏高清显示图像的目的。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出一种E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，包括高清摄像头、视频捕获模块、图形显示驱动模块、液晶屏、MCU模块、CAN收发器，所述高清摄像头拍摄汽车后方的场景，所述视频捕获模块对拍摄出的后方的场景进行捕获并传输至所述图形显示驱动模块中，所述CAN收发器将汽车的实时车速传输至所述MCU模块，所述MCU模块根据实时车速给所述图形显示驱动模块发送剪裁指令，所述图形显示驱动模块根据剪裁指令对拍摄出的后方的场景剪裁出与实时车速适配的垂直视角的图像并在液晶屏显示出来，其中，汽车的实时车速不同时，所显示图像的垂直视角也不一样。
进一步的，还包括与所述MCU模块相连接的切换开关，当汽车的实时车速为0时，所述切换开关将所述液晶屏切换至平面镜，此时所述高清摄像头停止工作，平面镜显示车内后方的场景。
进一步的，当汽车的实时车速为0～120公里/小时，且汽车的车速连续递增时，所显示图像的垂直视角由近到远连续调节。
进一步的，当汽车的实时车速大于120公里/小时，所显示图像的垂直视角为最远的垂直视角。
进一步的，所述视频捕获模块的视频的传送标准为AHL，所述视频捕获模块的型号为TW9971。
进一步的，所述视频捕获模块的视频的传送标准为TVI，所述视频捕获模块的型号为TP2825。
进一步的，所述MCU模块的型号为STM32F103。
进一步的，所述图形显示驱动模块的型号为TW8836AT。
进一步的，所述CAN收发器的型号为TJA1040T。
本发明的有益效果：
通过本发明的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制应用于第三代内后视镜上进行控制，可以剪裁出与实时车速适配的垂直视角的图像并在液晶屏显示的，给驾驶者提供最适合当前车速的汽车后方场景，且剪裁出的图像分辨率和液晶屏分辨一致，以达到液晶屏高清显示图像的目的。
附图说明
图1为本发明的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制的模块方框图；
图2为本发明的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制的CAN收发器的电路原理图；
图3为本发明的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制的图形显示驱动模块的电路原理图；
图4为本发明的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制的MCU模块的电路原理图；
图5为本发明的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制的图形显示驱动模块剪裁工作流程示意图；
图6为经过剪裁后的图像在液晶屏上所显示的视角示意图；
图7为经过剪裁后的图像在液晶屏上所显示的视角示意图。
具体实施方式
为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图1-图4，本发明提出一种E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，包括高清摄像头10、视频捕获模块20、图形显示驱动模块60、液晶屏70、MCU模块30、CAN收发器40，所述高清摄像头10拍摄汽车后方的场景，所述视频捕获模块20对拍摄出的后方的场景进行捕获并传输至所述图形显示驱动模块60中，所述CAN收发器40将汽车的实时车速传输至所述MCU模块30，所述MCU模块30根据实时车速给所述图形显示驱动模块60发送剪裁指令，所述图形显示驱动模块60根据剪裁指令对拍摄出的后方的场景剪裁出与实时车速适配的垂直视角的图像并在液晶屏70显示出来，其中，汽车的实时车速不同时，所显示图像的垂直视角也不一样。
进一步的，还包括与所述MCU模块30相连接的切换开关50，当汽车的实时车速为0时，所述切换开关50将所述液晶屏70切换至平面镜，此时所述高清摄像头10停止工作，平面镜显示车内后方的场景。
进一步的，当汽车的实时车速为0～120公里/小时，且汽车的车速连续递增时，所显示图像的垂直视角由近到远连续调节。
进一步的，当汽车的实时车速大于120公里/小时，所显示图像的垂直视角为最远的垂直视角。
进一步的，所述视频捕获模块20的视频的传送标准为AHL，所述视频捕获模块20的型号为TW9971。
进一步的，所述视频捕获模块20的视频的传送标准为TVI，所述视频捕获模块20的型号为TP2825。
进一步的，所述MCU模块30的型号为STM32F103。
进一步的，所述图形显示驱动模块60的型号为TW8836AT。
进一步的，所述CAN收发器40的型号为TJA1040T。
在本实施方式中，所述高清摄像头10为720p、50fps的高清摄像头10，具有100M像素的捕获能力，能获取更多观察场景的细节；同时具备更高的刷新率不仅使得显示端免除较为昂贵的帧率加倍处理需求；而且更适合观察清楚具有较高相对移动速度的物体；具有多重曝光的HDR特性，这非常适合在行车环境下应用；行车过程中比较容易遇到高动态的场景，例如隧道内，夜晚条件下开着车灯的随行汽车以及各种阳光从后面直射或者有强光折射到后方摄像头的使用场景。由于人眼的标准自然视角是50°，根据所用Sensor的尺寸，所述高清摄像头10镜头视角选择在50°～70°的范围内，比人眼自然视角略大的视角是最合适的，例如：65°±5°。接近于人眼自然视角那么从液晶屏70上看到的影像和我们转头过去肉眼看到的场景一样，大小和距离感都是比较接近的，不需要从液晶屏70上的影像重新换算距离。而所述高清摄像头10上取略大的视角，可以在液晶屏70上观察到更大的范围，相当于人体头不动转动眼球所看到的范围。所述高清摄像头10的宽电源电压：6V–40V，可以适应绝大多数汽车的发电机电源供应；所述高清摄像头10的启动电源系统采用无电解电容设计，完全没有任何低温存储之后启动不了的问题，在小于-40℃环境温度启动下依然无任何压力；所述高清摄像头10具有全金属外壳，既可以满足电磁屏蔽要求；也可以适应在高温条件下工作的散热需求；从而满足长时间连续工作的可靠性要求。汽车上的倒车摄像头只在倒车时短暂使用，而本发明的所述高清摄像头10只要汽车点火之后，在熄火之前都是连续而且长时间工作的；这是和倒车后视摄像头完全不相同的工作模式，必须在设计上对可靠性做特定的考究。
在本实施方式中，在液晶屏70和高清摄像头10的显示比例(即分辨率)并不匹配的条件下，本发明确保影像比例不失真地在液晶屏70上显示的处理方法：
a)例如：高清摄像头10的分辨率是：1280x720。目前为止还没有接近4:1这样子长宽比的CMOS Sensor；
b)符合内后视镜外观需求的液晶屏70往往是4:1左右的比率，常见的分辨率有：1920x480，1280x320，1280x400；
从以上两点来看，如果将输入的1280x720全部在4:1比率的液晶屏70上显示，那将会是一个完全变形的图像，非常不方便对汽车后方场景的观察，且观察到的汽车后方场景不清晰。所以，图形显示驱动模块60要有针对性地进行处理，才能确保输入的影像可以在显示屏上比例不失真地显示。该方法就是要按显示屏的长宽比，在输入的影像中垂直方向截取一部分用来显示，垂直截取的行数如下所示：
k＝W/H，W＝液晶屏70水平像素数，H＝液晶屏70垂直像素数
h＝1280/k，这个公式就是计算出从输入图像中垂直部分截取的像素行数，1280表示水平方向不做截取，保有所有的输入数据，k就是上一个公式中的液晶屏70长宽比
如图5所示，所述图形显示驱动模块60是这样进行剪裁处理的，假设输入的视频是1280x720的分辨率，而液晶屏70的长宽比k＝4，屏的分辨率为1920x480。那么h＝320，截取的图像分辨率就是：1280x320。如果屏的分辨率和长宽比不是假设的这些数值，根据上面的两个公式，也可以很容易计算出要截取的图像图像分辨率为1280x h＝1280x(1280*H/W)。
为了图像显示不出现几何失真，需要按显示屏的长宽比从输入图像切割一块用来做显示。通常，水平方向不做切割，只是在垂直方向切割一部分。在高清摄像头10中用于显示输出的仅仅是小部分，而大部分的捕获图像并没有被显示出来，因此本发明对输入图像的上、中、下部分进行切割剪裁，在液晶屏70上就会得到远、中、近的视角，如图6所示，充分发挥了所有输入图像的作用。
所述图形显示驱动模块60中对输入的1280x720的视频，按图7的方式进行裁剪，放大之后在液晶屏70上进行显示。
其中，裁剪区域位于输入图像的水平和垂直中心；W:H的比例和显示屏的长宽比保持一致；裁剪的区域太小会导致放大后的图像不清晰，因此设定W的最小值不小于640。
在本实施方式中，所述视频捕获模块20基于TVI 2.0以及AHL的高清视频传输标准，这两套标准各有自己的Rx和Tx芯片；通过有线的方式传送视频的基带信号，因此信号带宽小于或等于40MHz；基于这样带宽要求，那么就可以使用非常便宜的连接器和连接线。相比较而言，如果使用TI和MAXIM的基于LVDS的传送标准，由于视频时钟高达1.5GHz，因此必须要选择比较昂贵的连接器和连接线，从而导致非常高的系统成本。相对比TI和MAXIM的标准传送5m且问题较多，本发明采用了AHL或者TVI，而没有用LVDS等数字高清的技术；在同等视频质量基础上，由于信号的频率比较低，因此AHL和TVI可以采用比LVDS便宜得多的连接器和连接线，因此可以使得成本降低很多。
由于采用AHL或者TVI作为高清视频的传送标准，所述高清摄像头10就只能选择AHL或者TVI标准输出的摄像头；RX端分别有AHL或者TVI的Rx器件去对应。
高清摄像头10会输出1280x720/50Hz/60Hz的视频给到液晶屏70，在不失真显示处理以及垂直视角调节上，采用了所述图形显示驱动模块60来进行图像切割的方式，而且高清摄像头10送出的是完整的视频画面。这样的方式，高清摄像头10可以实现标准化，无论液晶屏70的分辨率如何变化，高清摄像头10都是可以通用的；即可以适用市面上多款车型的多款高清摄像头10。
在本实施方式中，当汽车的实时车速为0时，所述切换开关50将所述液晶屏70切换至平面镜，此时所述高清摄像头10停止工作，平面镜显示车内后方的场景。当汽车的实时车速为0～120公里/小时，所显示图像的垂直视角由近到远连续调节(如上图所述的中角)，当汽车的实时车速大于120公里/小时，所显示图像的垂直视角为最远的垂直视角(远角)，从而给驾驶者提供最适合当前车速的汽车后方场景，给驾驶者带来良好的体验。在别的实施方式中，也可以根据实际需要划分合适的车速阶级和划分合适的垂直视角的角度。
在本实施方式中，U5(TJA1040)是一颗CAN总线的收发器，把高压差分信号转成数字信号和后面具有CAN总线控制器的MCU连接起来；其中L9是线路滤波器，可以滤除CAN总线商的杂讯，让通讯会更加可靠；其中，RV2和RV3构成外部保护电路措施，让这个接口更可靠。
在本实施方式中，所述图形显示驱动模块60的型号为TW8836AT，所述图形显示驱动模块60通过BT656界面接收高清的视频信号，对输入图像做适当的切割；然后驱动液晶屏70做显示输出最终图像，CN2是连接液晶屏70的数据连接器，根据不同的型号的液晶屏70，这个连接的规格可以变更的。
本发明的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制应用于第三代内后视镜上进行控制，可以剪裁出与实时车速适配的垂直视角的图像并在液晶屏70显示的，给驾驶者提供最适合当前车速的汽车后方场景，且剪裁出的图像分辨率和液晶屏70分辨一致，以达到液晶屏70高清显示图像的目的。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，其特征在于，包括高清摄像头、视频捕获模块、图形显示驱动模块、液晶屏、MCU模块、CAN收发器，所述高清摄像头拍摄汽车后方的场景，所述视频捕获模块对拍摄出的后方的场景进行捕获并传输至所述图形显示驱动模块中，所述CAN收发器将汽车的实时车速传输至所述MCU模块，所述MCU模块根据实时车速给所述图形显示驱动模块发送剪裁指令，所述图形显示驱动模块根据剪裁指令对拍摄出的后方的场景剪裁出与实时车速适配的垂直视角的图像并在液晶屏显示出来，其中，汽车的实时车速不同时，所显示图像的垂直视角也不一样，当汽车的实时车速为0～120公里/小时，且汽车的车速连续递增时，所显示图像的垂直视角由近到远连续调节；
当所述液晶屏和所述高清摄像头的显示比例不相同时，所述高清摄像头拍摄的影像比例不失真地在所述液晶屏上显示；
E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制还包括与所述MCU模块相连接的切换开关，当汽车的实时车速为0时，所述切换开关将所述液晶屏切换至平面镜，此时所述高清摄像头停止工作，平面镜显示车内后方的场景。
2.根据权利要求1所述的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，其特征在于，当汽车的实时车速大于120公里/小时，所显示图像的垂直视角为最远的垂直视角。
3.根据权利要求1所述的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，其特征在于，所述视频捕获模块的视频的传送标准为AHL，所述视频捕获模块的型号为TW9971。
4.根据权利要求1所述的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，其特征在于，所述视频捕获模块的视频的传送标准为TVI，所述视频捕获模块的型号为TP2825。
5.根据权利要求1所述的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，其特征在于，所述MCU模块的型号为STM32F103。
6.根据权利要求1所述的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，其特征在于，所述图形显示驱动模块的型号为TW8836AT。
7.根据权利要求1所述的E-Mirror中跟随车速自动调节垂直视角的机制，其特征在于，所述CAN收发器的型号为TJA1040T。
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