CN111093041A - 一种新型汽车及其车辆影像处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型汽车及其车辆影像处理系统，涉及图像处理的技术领域，包括：多个摄像机模组，数据同步设备，数据传输设备和数据处理平台，每个摄像机模组中均包含一个CMOS传感器，CMOS传感器的长度方向与目标车辆的高度方向相同，CMOS传感器的宽度方向与目标车辆的运动方向相同；多个摄像机模组采集目标车辆在行驶过程中目标车辆所处环境的多个初始图像信号；数据同步设备对多个初始图像信号进行同步，得到同步图像信息；数据传输设备将同步图像信息发送给数据处理平台；数据处理平台基于预设图像处理算法，对同步图像信息进行处理，得到感知识别结果，解决了现有的车辆影像处理系统得到的感知识别结果的误差较大的技术问题。

Description

一种新型汽车及其车辆影像处理系统
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其是涉及一种新型汽车及其车辆影像处理系统。
背景技术
车载CMOS图像传感器已广泛应用于汽车领域，目前主要用于倒车影像，盲区监测等，图像数据用于给驾驶员观测，因此对图像运动变形要求不高。而对于新兴的自动驾驶行业，车载CMOS图像传感器因为其低廉的价格，丰富的数据，完全符合车规认证等原因备受青睐，成为自动驾驶的重要传感器。但自动驾驶的图像数据主要用于车载计算平台做图像处理，任何运动变形都可能会导致感知算法准确率的降低，因此对图像质量要求较高。但是现有的车载图像处理系统获取到的图像数据由于运动型变的问题图像数据导致质量较低。
针对上述问题，还未提出有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型汽车及其车辆影像处理系统，以缓解了现有的车辆影像处理系统中CMOS传感器在曝光时会产生运动形变的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种车辆影像处理系统，包括：多个摄像机模组，数据同步设备，数据传输设备和数据处理平台，其中，所述多个摄像机模组，所述数据同步设备，所述数据传输设备和所述数据处理平台依次连接，每个摄像机模组中均包含一个CMOS传感器，所述CMOS传感器的长度方向与目标车辆的高度方向相同，所述CMOS传感器的宽度方向与所述目标车辆的运动方向相同；所述多个摄像机模组用于采集所述目标车辆在行驶过程中所述目标车辆所处环境的多个初始图像信号；所述数据同步设备用于对所述多个初始图像信号进行同步，得到同步图像信息；所述数据传输设备用于将所述同步图像信息发送给所述数据处理平台；所述数据处理平台用于基于预设图像处理算法，对所述同步图像信息进行处理，得到感知识别结果，其中，所述感知识别结果包括以下至少之一：所述目标车辆所处环境中的障碍物，所述目标车辆的运行路线，所述目标车辆的运行速度。
进一步地，所述数据处理平台还用于将所述感知识别结果发送给所述目标车辆，以使所述目标车辆基于所述感知识别结果运行。
进一步地，所述摄像机模组包括：镜头，CMOS传感器，信号处理器和传输接口，其中，所述镜头，所述CMOS传感器，所述信号处理器和所述传输接口依次连接，且所述传输接口与所述数据同步设备相连接；所述镜头用于获取表征所述目标车辆所处环境的光信号，并将所述光信号发送给所述CMOS传感器；所述CMOS传感器用于将所述光信号转换为初始电信号；所述信号处理器用于对所述初始电信号执行目标处理，得到所述目标电信号，并将所述目标电信号确定为所述初始图像信号，其中，所述目标处理包括：去噪处理，色彩校正处理；所述传输接口用于将所述初始图像信号发送给所述数据同步设备。
进一步地，所述CMOS传感器采用卷帘曝光方式。
进一步地，基于所述卷帘曝光方式得到的初始图像信号的运动距离所占像素数量C＝t*l*v*f/(a*d)，其中，t为所述图像信息中任意相邻两行之间的曝光时间差，v为所述目标车辆与所述障碍物之间的相对运行速度，f为所述摄像机模组的焦距，a为所述摄像机模组的像元尺寸，d为所述目标车辆与所述障碍物之间的距离。
进一步地，所述信号处理器中包括多个信号处理电路，其中，所述多个信号处理电路包括以下至少之一：Auto Exposure电路，Auto Focus电路，Auto White Balance电路。
进一步地，所述系统还包括：车载显示设备，所述车载显示设备分别与所述多个摄像机模组和所述数据处理平台相连接，用于显示所述多个初始图像信号和所述感知识别结果。
第二方面，本发明实施例提供了一种新型汽车，包括：所述车辆影响处理系统和汽车本体，所述车辆影像处理系统用于为所述汽车本体提供所述感知识别结果，以使所述汽车本体基于所述感知识别结果运行。
在本发明实施例中，通过在目标车辆中安装CMOS传感器时，按照CMOS传感器的长度方向与目标车辆的高度方向相同，CMOS传感器的宽度方向与所述目标车辆的运动方向相同的方式进行安装，达到了降低了CMOS传感器产生的运动变形，提高了获取到的图像信息的质量的目的，进而解决了现有技术中优于图像信息质量较低导致的感知识别结果的误差较大的技术问题，从而实现了降低了感知识别结果的误差的技术效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种车辆影像处理系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种摄像机模组的示意图；
图3为本发明实施例提供的CMOS传感器的曝光图像的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
根据本发明实施例，提供了一种车辆影像处理系统实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种车辆影像处理系统的示意图，如图1所示，该方法包括：多个摄像机模组10，数据同步设备20，数据传输设备30和数据处理平台40，其中，所述多个摄像机模组10，所述数据同步设备20，所述数据传输设备30和所述数据处理平台40依次连接，每个摄像机模组中均包含一个CMOS传感器，所述CMOS传感器的长度方向与目标车辆的高度方向相同，所述CMOS传感器的宽度方向与所述目标车辆的运动方向相同；
所述多个摄像机模组10用于采集所述目标车辆在行驶过程中所述目标车辆所处环境的多个初始图像信号；
所述数据同步设备20用于对所述多个初始图像信号进行同步，得到同步图像信息；
所述数据传输设备30用于将所述同步图像信息发送给所述数据处理平台；
所述数据处理平台40用于基于预设图像处理算法，对所述同步图像信息进行处理，得到感知识别结果，其中，所述感知识别结果包括以下至少之一：所述目标车辆所处环境中的障碍物，所述目标车辆的运行路线，所述目标车辆的运行速度。
在本发明实施例中，通过在目标车辆中安装CMOS传感器时，按照CMOS传感器的长度方向与目标车辆的高度方向相同，CMOS传感器的宽度方向与所述目标车辆的运动方向相同的方式进行安装，达到了降低了CMOS传感器产生的运动变形，提高了获取到的图像信息的质量的目的，进而解决了现有技术中优于图像信息质量较低导致的感知识别结果的误差较大的技术问题，从而实现了降低了感知识别结果的误差的技术效果。
在本发明实施例中，车载摄像机模组与传统的模组不同。车载CMOS传感器一般长宽比大于1，传统安装方法会选择传感器长度方向与车运动方向一致，宽度方向与车的高度方向一致，这导致车运动的方向会产生运动变形，本申请实施例改变了车载CMOS传感器的安装方式，将传感器的长度方向安装与车的高度一致，宽度方向与车运动方向一致，即在曝光时间内，车高度方向上的运动才会导致运动变形，前进方向的运动不会导致运动变形。而在这行驶过程中，车高度方向的运动是非常小的，从而有效的改善了运动变形。
需要说明的是，上述的多个摄像机模组是根据不同的视野和拍摄距离，选择的摄像机模组，上述的多个摄像机模组构成了自动驾驶所需的视觉检测系统。
不同于ADAS的盲区检测或倒车影像系统中的摄像机模组，这些图像数据是显示在屏幕上给驾驶员观看的，人眼分辨能力有限，因此对多模组间的同步性要求不高。对于自动驾驶的应用需求，视觉系统由多个车载模组组成，图像数据是在计算平台上由算法处理的，因此对多模组的数据质量和同步性有很大要求，比如在某一运动障碍物同时被系统内的多个摄像机捕捉到，需要多摄像机模组捕捉的是同一时间点的障碍物，不会存在时间差导致的障碍物运动位移，因此需要数据同步装置来确保多摄像机模组数据采集的同步性。
另外，还需要说明的是，上述的数据处理平台还用于将感知识别结果发送给目标车辆，以使目标车辆基于所述感知识别结果运行，目标车辆能够根据目标车辆所处环境中的障碍物，目标车辆的运行路线和目标车辆的运行速度，进行自动驾驶，并规避障碍物。
在本发明实施例中，如图2所示，所述摄像机模组包括：镜头11，CMOS传感器12，信号处理器13和传输接口14，其中，所述镜头11，所述CMOS传感器12，所述信号处理器13和所述传输接口14依次连接，且所述传输接口14与所述数据同步设备20相连接；
所述镜头11用于获取表征所述目标车辆所处环境的光信号，并将所述光信号发送给所述CMOS传感器；
所述CMOS传感器12用于将所述光信号转换为初始电信号；
所述信号处理器13用于对所述初始电信号执行目标处理，得到所述目标电信号，并将所述目标电信号确定为所述初始图像信号，其中，所述目标处理包括：去噪处理，色彩校正处理；
所述传输接口14用于将所述初始图像信号发送给所述数据同步设备。
在本发明实施例中，镜头是利用透镜的折射原理，光线通过镜头，在聚焦平面上形成清晰的影像(即，上述的光信号)，再通过CMOS传感器进行光电转换。
CMOS传感器用于将所述镜头获取到的光信号转换为初始电信号。
信号处理器是将光信号转换为初始电信号，并在转换过程中对光信号执行目标处理，例如去噪处理、色彩校正处理等等，并通过Auto Exposure电路，Auto Focus电路，AutoWhite Balance电路等的专用电路，完成上述的目标处理。
传输接口是将摄像机模组的初始图像信号传输到发送给数据同步设备。
通过将车载CMOS传感器的安装方式变为长度方向安装与车的高度一致，宽度方向与车运动方向一致，有效的改善了运动变形的问题，进而提高了摄像机模组获取到的初始图像信号的质量，进而降低了感知识别结果的准确率。
CMOS图像传感器的曝光方式主要有卷帘曝光方式(rolling shutter)和全局曝光方式(global shutter)。前者由于能达到更高的帧率，更低的价格和更高的动态范围，因此更适合车载和自动驾驶的需求。但其传感器感光元器件逐行曝光的，图像每行开始曝光的时间不同，这导致在拍摄视野中有高速运动物体时会产生运动变形。
后者传感器感光元器件所有行同时曝光，因此拍摄运动物体时不会产生运动变形，但其结构决定了帧率和高动态范围的局限，因此在车载和自动驾驶应用领域，主流的车载CMOS传感器都是卷帘门曝光方式。
卷帘门曝光方式的车载CMOS传感器其曝光示意图和拍摄运动物体产生的运动变形如图3所示。
基于卷帘曝光方式得到的初始图像信号的运动距离所占像素数量C＝t*l*v*f/(a*d)，其中，t为图像信息中任意相邻两行之间的曝光时间差，v为目标车辆与障碍物之间的相对运行速度，f为摄像机模组的焦距，a为摄像机模组的像元尺寸，d为目标车辆与障碍物之间的距离。
摄像机模组的拍摄精度＝d*a/f；
障碍物在初始图像信号中第一行和最后一行开始曝光的时间差＝t*l；
目标车辆与障碍物之间的距离＝时间差*相对速度＝t*l*v；
由此可见，目标车辆与障碍物之间的距离越小，障碍物在垂直方向上所占像素l越多，目标车辆与障碍物之间的相对运行速度v越快，焦距f越大，该像素差越明显。
以onsemi AR0230 sensor为例，当障碍物为小汽车时，且每相邻两行开始曝光的时间差t为15.06us，像元尺寸3um/pixel，焦距12mm，对于相距10米的小汽车，按小汽车1.8米高计算，小汽车在图像中的高度占720行。所以小汽车在图像中所占的第一行和最后一行开始曝光的时间差为720*15.06＝10843.2us(10.8ms)。假设是小汽车与目标车辆的相对速度为50km/h(13.8m/s)，则小汽车第一行开始曝光和最后一行开始曝光的时间差内运动了13.8*10.8＝149.6mm，这种程度的运动变形降低了目标车辆在自动驾驶过程中对障碍物感知的准确率。
在本发明实施例中，所述系统还包括：车载显示设备，所述车载显示设备分别与所述多个摄像机模组和所述数据处理平台相连接，用于显示所述多个初始图像信号和所述感知识别结果。
通过车载显示设备显示多个初始图像信号和感知识别结果，能够使目标车辆内的驾驶人员及时了解到目标车辆周围的环境和目标车辆即将行驶的路线和行驶速度。
本发明实施例提供了一种新型汽车，包括：车辆影像处理系统和汽车本体，车辆影像处理系统包括：多个摄像机模组，数据同步设备，数据传输设备和数据处理平台，其中，多个摄像机模组，数据同步设备，数据传输设备和数据处理平台依次连接，每个摄像机模组中均包含一个CMOS传感器，CMOS传感器的长度方向与目标车辆的高度方向相同，CMOS传感器的宽度方向与目标车辆的运动方向相同；多个摄像机模组用于采集目标车辆在行驶过程中目标车辆所处环境的多个初始图像信号；数据同步设备用于对多个初始图像信号进行同步，得到同步图像信息；数据传输设备用于将同步图像信息发送给数据处理平台；数据处理平台用于基于预设图像处理算法，对同步图像信息进行处理，得到感知识别结果，其中，感知识别结果包括以下至少之一：目标车辆所处环境中的障碍物，目标车辆的运行路线，目标车辆的运行速度。
在本发明实施例中，通过在目标车辆中安装CMOS传感器时，按照CMOS传感器的长度方向与目标车辆的高度方向相同，CMOS传感器的宽度方向与所述目标车辆的运动方向相同的方式进行安装，达到了降低了CMOS传感器产生的运动变形，提高了获取到的图像信息的质量的目的，进而解决了现有技术中优于图像信息质量较低导致的感知识别结果的误差较大的技术问题，从而实现了降低了感知识别结果的误差的技术效果。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种车辆影像处理系统，其特征在于，包括：多个摄像机模组，数据同步设备，数据传输设备和数据处理平台，其中，所述多个摄像机模组，所述数据同步设备，所述数据传输设备和所述数据处理平台依次连接，每个摄像机模组中均包含一个CMOS传感器，所述CMOS传感器的长度方向与目标车辆的高度方向相同，所述CMOS传感器的宽度方向与所述目标车辆的运动方向相同；
所述多个摄像机模组用于采集所述目标车辆在行驶过程中所述目标车辆所处环境的多个初始图像信号；
所述数据同步设备用于对所述多个初始图像信号进行同步，得到同步图像信息；
所述数据传输设备用于将所述同步图像信息发送给所述数据处理平台；
所述数据处理平台用于基于预设图像处理算法，对所述同步图像信息进行处理，得到感知识别结果，其中，所述感知识别结果包括以下至少之一：所述目标车辆所处环境中的障碍物，所述目标车辆的运行路线，所述目标车辆的运行速度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理平台还用于将所述感知识别结果发送给所述目标车辆，以使所述目标车辆基于所述感知识别结果运行。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像机模组包括：镜头，CMOS传感器，信号处理器和传输接口，其中，所述镜头，所述CMOS传感器，所述信号处理器和所述传输接口依次连接，且所述传输接口与所述数据同步设备相连接；
所述镜头用于获取表征所述目标车辆所处环境的光信号，并将所述光信号发送给所述CMOS传感器；
所述CMOS传感器用于将所述光信号转换为初始电信号；
所述信号处理器用于对所述初始电信号执行目标处理，得到目标电信号，并将所述目标电信号确定为所述初始图像信号，其中，所述目标处理包括：去噪处理，色彩校正处理；
所述传输接口用于将所述初始图像信号发送给所述数据同步设备。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述CMOS传感器采用卷帘曝光方式。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
基于所述卷帘曝光方式得到的初始图像信号的运动距离所占像素数量C＝t*l*v*f/(a*d)，其中，t为所述图像信息中任意相邻两行之间的曝光时间差，v为所述目标车辆与所述障碍物之间的相对运行速度，f为所述摄像机模组的焦距，a为所述摄像机模组的像元尺寸，d为所述目标车辆与所述障碍物之间的距离。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述信号处理器中包括多个信号处理电路，其中，所述多个信号处理电路包括以下至少之一：Auto Exposure电路，Auto Focus电路，Auto White Balance电路。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
车载显示设备，所述车载显示设备分别与所述多个摄像机模组和所述数据处理平台相连接，用于显示所述多个初始图像信号和所述感知识别结果。
8.一种新型汽车，其特征在于，包括上述权利要求1至7中任一项所述的车辆影像处理系统，还包括汽车本体，所述车辆影像处理系统用于为所述汽车本体提供所述感知识别结果，以使所述汽车本体基于所述感知识别结果运行。
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