CN111409553B - 一种adas显示装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种ADAS显示装置与方法。所述装置包括安装在汽车前挡风玻璃和后视镜之间用于实时获取汽车前方道路和障碍物的视频图像信号的摄像头，安装在汽车车头正前方用于探测前方障碍物并测量障碍物相对汽车的距离以及相对汽车正前方向的方位偏差的雷达，与摄像头和雷达电连接的信号数据处理单元，以及通过CAN接口模块与信号数据处理单元通信的连屏显示器。本发明能够根据实时测得的曲率和相对汽车的距离显示汽车左右两侧车道线，通过显示网格坐标线能够直观展示障碍物与汽车之间以及障碍物之间的距离。

Description

一种ADAS显示装置与方法

技术领域

本发明属于汽车辅助驾驶领域，具体涉及一种ADAS(Advanced DriverAssistance Systems，高级汽车辅助驾驶系统)显示装置与方法。

背景技术

ADAS是利用安装在汽车上的传感器，在汽车行驶过程中感应周围的环境，实时地将道路状态、周边状态以及车辆状态通过液晶屏显示反馈给驾驶员，所以液晶屏显示内容多且变化快，需实现前碰撞预警、自适应巡航、车道偏离警告、智能远光灯、自动紧急制动、车道保持、交通标志识别等ADAS功能信息显示。

目前ADAS功能的信息显示存在以下问题:

1)车道线不随实际道路实时变化。

2)障碍物显示相对距离不够明确，很难直观判断障碍物与本车的距离。

3)障碍物显示时存在闪烁和重叠的现象。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种ADAS显示装置与方法。

本发明提供一种ADAS显示装置，包括：安装在汽车前挡风玻璃和后视镜之间用于实时获取汽车前方道路和障碍物的视频图像信号的摄像头，安装在汽车车头正前方用于探测前方障碍物并测量障碍物相对汽车的距离以及相对汽车正前方向的方位偏差的雷达，与摄像头和雷达电连接的信号数据处理单元，信号数据处理单元用于通过对所述视频图像信号进行图像处理计算左右两侧车道线的曲率和相对汽车的距离，根据雷达探测到的障碍物的位置数据结合视频图像信号确定障碍物的类别；所述装置还包括通过CAN接口模块与信号数据处理单元通信的连屏显示器，用于以网格显示坐标线，按照实时测得的所述曲率和相对汽车的距离显示左右两侧车道线，选择与障碍物类别对应的图标根据障碍物相对汽车的距离和方位偏差显示障碍物。

本发明还提供一种应用所述装置进行显示的方法，包括以下步骤：

实时读入由摄像头获取的汽车前方的视频图像信号，实时读入由雷达获取的障碍物相对汽车的距离和相对车头正前方向的方位偏差数据；

通过对视频图像信号进行图像处理，计算左右两侧车道线的曲率和相对汽车的距离；

根据雷达探测到的障碍物的位置数据结合视频图像信号，确定障碍物的类别。障碍物的类别包括轿车、卡车和摩托车；

在连屏显示器上显示网格状的坐标线，以表示汽车正前方向相对汽车距离大小的纵坐标和左右方向相对汽车距离大小的横坐标；

按照实时测得的曲率和相对汽车的距离，在连屏显示器上显示左右两侧车道线；

根据障碍物相对汽车的距离和方位偏差计算其横坐标和纵坐标，选择与障碍物类别对应的图标在连屏显示器上显示障碍物。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置安装在汽车前挡风玻璃和后视镜之间用于实时获取汽车前方道路和障碍物的视频图像信号的摄像头，安装在汽车车头正前方用于探测前方障碍物并测量障碍物相对汽车的距离以及相对汽车正前方向的方位偏差的雷达，与摄像头和雷达电连接的信号数据处理单元，以及通过CAN接口模块与信号数据处理单元通信的连屏显示器，能够根据实时测得的曲率和相对汽车的距离显示汽车左右两侧车道线，通过显示网格坐标线能够直观展示障碍物与汽车之间以及障碍物之间的距离。

附图说明

图1为本发明实施例一种ADAS显示装置的组成框图；

图2为障碍物分布示意图。

图中：1-摄像头，2-雷达，3-信号数据处理单元，4-CAN接口模块，5-连屏显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例一种ADAS显示装置的组成框图如图1所示，所述装置包括：安装在汽车前挡风玻璃和后视镜之间用于实时获取汽车前方道路和障碍物的视频图像信号的摄像头1，安装在汽车车头正前方用于探测前方障碍物并测量障碍物相对汽车的距离以及相对汽车正前方向的方位偏差的雷达2，与摄像头1和雷达2电连接的信号数据处理单元3，信号数据处理单元3用于通过对所述视频图像信号进行图像处理计算左右两侧车道线的曲率和相对汽车的距离，根据雷达2探测到的障碍物的位置数据结合视频图像信号确定障碍物的类别；所述装置还包括通过CAN接口模块4与信号数据处理单元3通信的连屏显示器5，用于以网格显示坐标线，按照实时测得的所述曲率和相对汽车的距离显示左右两侧车道线，选择与障碍物类别对应的图标根据障碍物相对汽车的距离和方位偏差显示障碍物。

在本实施例中，所述装置主要由摄像头1、雷达2、信号数据处理单元3、CAN接口模块4和连屏显示器5组成。摄像头1安装在汽车前挡风玻璃和后视镜之间，用于实时拍摄汽车前方道路和障碍物的视频图像，并将视频图像信号送入信号数据处理单元3。信号数据处理单元3对视频图像信号进行图像处理，获取汽车左右两侧车道线(一般为本车道的两条车道线)轨迹，并计算左右两侧车道线的曲率和汽车与两条车道线的距离(两个距离的和等于车道宽度)。雷达2安装在汽车车头正前方(车头最前面的中央位置)，工作时雷达2的发射机向前方发射电磁波信号，电磁波信号照射到前方的障碍物后被反射回来，雷达2的接收机接收反射回来电磁波信号即障碍物的回波信号，通过对回波信号进行处理得到障碍物相对汽车的距离以及相对汽车正前方向的方位偏差。雷达2将障碍物相对汽车的距离和方位偏差数据送到信号数据处理单元3，信号数据处理单元3根据障碍物的位置数据结合视频图像信号确定障碍物的类别。障碍物按大小可为大型车、中型车和小型车，也可按种类分为轿车、卡车和摩托车等。信号数据处理单元3将需要显示的数据信号经CAN接口模块4送到连屏显示器5，在连屏显示器5上实时显示左右两侧的车道线和前方障碍物。车道线的曲率和宽度随着实时测得的数据变化；以图标显示障碍物，障碍物的位置随着实时测得的距离和方位偏差数据变化。为了使驾驶员能够直观地感知障碍物与汽车以及障碍物之间的相对位置，在连屏显示器5上显示网格坐标线，水平坐标线用于标示汽车正前方向的距离，即表示纵坐标大小；竖直坐标线用于标示汽车左右方向的距离，即表示横坐标大小。

在本实施例中，信号数据处理单元3一般主要由微处理器及外围电路组成。CAN接口模块4可选用PCA82C250型CAN总线接口芯片。连屏显示器5主要包括拼接在一起的多个显示器和多屏显卡。本实施例基于多屏显示技术采用多个显示屏共同显示一个画面，可以明显提高ADAS显示效果。

作为一种可选实施例，所述雷达2为毫米波雷达。

在本实施例中，雷达2选用毫米波雷达。雷达工作波段与测距精度密切相关，一般波长越长，测距误差越大；波长越短，测距误差越小。本实施例选用毫米波雷达，测距精度可以达到厘米级。

作为一种可选实施例，所述连屏显示器5包括两个12.3吋的彩色显示屏，两个彩色显示屏通过光学全贴合连接在一起。

本实施例给出了连屏显示器5的一种技术方案。本实施例的连屏显示器5为双屏显示器，所述双屏显示器由两个12.3吋的彩色显示屏通过光学全贴合连接而成。本实施例只是一种较佳实施方式，并不排斥或否定其它形式的连屏显示器。

本发明实施例一种应用所述装置进行显示的方法，包括以下步骤：

S101、实时读入由摄像头1获取的汽车前方的视频图像信号，实时读入由雷达2获取的障碍物相对汽车的距离和相对车头正前方向的方位偏差数据；

S102、通过对视频图像信号进行图像处理，计算左右两侧车道线的曲率和相对汽车的距离；

S103、根据雷达探测到的障碍物的位置数据结合视频图像信号，确定障碍物的类别。障碍物的类别包括轿车、卡车和摩托车；

S104、在连屏显示器5上显示网格状的坐标线，以表示汽车正前方向相对汽车距离大小的纵坐标和左右方向相对汽车距离大小的横坐标；

S105、按照实时测得的曲率和相对汽车的距离，在连屏显示器5上显示左右两侧车道线；

S106、根据障碍物相对汽车的距离和方位偏差计算障碍物在连屏显示器5上的坐标，选择与障碍物类别对应的图标在连屏显示器5上显示障碍物。

本实施例是应用前述ADAS显示装置进行显示的方法，所述方法由安装在信号数据处理单元3中的软件实现。步骤S101用于实时读取由摄像头1和雷达2输入的信号。步骤S102用于对从摄像头1读取的视频图像信号进行图像处理，从而计算左右两侧车道线的曲率以及两侧车道线相对汽车的距离。步骤S103用于确定障碍物的类别，方法是根据由雷达2探测到的障碍物的位置数据(距离和方位)，找到障碍物对应的视频图像，根据视频图像中障碍物的大小和形状确定障碍物的类别。本实施例将障碍物分为轿车、卡车和摩托车三类。本实施例的分类方法只是一种较佳的实施方式，并不否定和排斥其它合适的分类方法。步骤S104用于在连屏显示器5上显示网格状的坐标线，根据汽车与障碍物或障碍物之间的网格的多少，可以直观地感知它们之间距离的远近。步骤S105用于实时显示汽车左右两侧的车道线，两条车道线的曲率和宽度跟随实时测得的曲率和宽度变化。步骤S106用于实时显示障碍物。不同种类的障碍物在连屏显示器5上采用不同的图标表示((本)汽车可用图标表示，也可显示为一个点)。障碍物在连屏显示器5上位置，由根据障碍物相对汽车的距离和方位偏差计算得到的横坐标和纵坐标确定。

作为一种可选实施例，汽车左右两侧车道线的中心线的横坐标为0，汽车的纵坐标为0。

本实施例给出了连屏显示器5上坐标原点的确定方法。在本实施例中，以汽车左右两侧车道线中心线的位置为横坐标0点，以汽车在前后方向的位置为纵坐标0点。这样进行设定后，左右两侧车道线中心线的位置始终不变；汽车在前后方向的位置保持不变，且始终位于连屏显示器5的最下方，汽车在左右方向的位置实时变化，表现为围绕左右两侧车道线的中心线左右摇摆，具体位置由实时测得的左右两侧车道线相对汽车的距离确定。当然，也可以将汽车所在位置设为原点，这样汽车的位置始终不变，左右两侧车道线的位置实时变化。

作为一种可选实施例，只显示汽车所在车道以及汽车左侧相邻车道和右侧相邻车道的障碍物；在汽车左右方向，将与汽车同车道的障碍物的横坐标按比例缩小后进行实时显示，将位于汽车左侧相邻车道或右侧相邻车道的障碍物以固定的横坐标进行显示，以消除障碍物在左右方向的重叠；在汽车正前方向，如果同一车道内相邻两个障碍物的纵坐标之差小于设定的阈值，将纵坐标较大的障碍物的纵坐标增大一定值后进行显示或不显示，以消除障碍物在正前方向的重叠。所述比例、固定的横坐标和阈值的大小与障碍物的种类有关。

本实施例给出了一种消除障碍物重叠的技术方案。当障碍物之间的距离比较近时，障碍物的显示会出现重叠现象。重叠包括左右方向重叠和正前方向重叠，因此，本实施例分别在左右方向和正前方向采取措施，以应对两个方向的重叠。两个方向消除障碍物重叠的技术原理基本相同，均以增大相邻障碍物之间的距离为主。本实施例只显示汽车所在车道及左右两个车道(共三个车道)，如汽车位于边界车道，只显示汽车所在车道及左车道或右车道(共两个车道)。在左右方向，对于与汽车同车道的障碍物，压缩其在左右方向显示的范围，可通过将其横坐标乘一个小于1的比例系数实现；对于与汽车不同车道的障碍物，以固定的横坐标进行显示。这样就相当于拉大了左右方向相邻障碍物之间的距离。在正前方向，如果同一车道(可以是三个车道的任意一个)内相邻两个障碍物的纵坐标之差小于设定的阈值(认为这两个障碍物之间的距离太小，可能会引起重叠)，与汽车较近的障碍物的位置不变，将与汽车较远的障碍物的纵坐标增大一定值后进行显示，这样就拉大了它们之间的距离；或者不显示与汽车较远的障碍物，相当于将两个障碍物合并为较近的障碍物。一般在增大其纵坐标后的纵坐标超出了最大显示范围时采取合并显示的措施。前述的比例系数、固定的横坐标和阈值的大小，一般根据经验或通过反复试验确定。不同种类的障碍物，前述三个值的大小也不同，因为种类不同障碍物大小也不同，产生重叠的可能性或重叠程度不同。

为了便于理解本实施例消除障碍物重叠的技术原理，下面举例进行说明。如图2所示，假设一共有6个障碍物，障碍物1、2与汽车在同一车道内，障碍物3、5在左车道内，障碍物4、6在右车道内，障碍物1、3、4与汽车的距离比障碍物2、5、6与汽车的距离近。在左右方向，障碍物横坐标的变化范围为[-8，8]，即中心线左右各8个单位坐标。为了消除左右方向的重叠，将左车道内的障碍物3、5的横坐标固定为-6，将右车道内的障碍物4、6的横坐标固定为+6，将同车道内的障碍物1、2的横坐标限定在[-3，3]内。这样就可以使障碍物左右方向的距离不小于3个坐标单位。在正前方向，障碍物纵坐标变化范围为[0，8]。如果障碍物1(或3、4)与障碍物2(或5、6)纵坐标之差小于4个单位坐标，将障碍物2(或5、6)的纵坐标加4后进行显示；如果障碍物2(或5、6)的纵坐标加4后超过8，不显示障碍物2(或5、6)。

作为一种可选实施例，当障碍物从无变为有或障碍物坐标发生改变时，障碍物在改变前位置的显示时间不低于设定的阈值。

本实施例给出了一种消除闪烁的技术方案。由于障碍物显示的闪烁现象一般发生在刚刚出现或障碍物位置发生改变的时候，因此，本实施例通过当探测到障碍物从无变为有或障碍物坐标发生改变时，增大障碍物在改变前位置的显示时间，比如设定显示时间不低于800ms，来消除障碍物显示的闪烁现象。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种ADAS显示装置进行显示的方法，包括以下步骤：

实时读入由摄像头获取的汽车前方的视频图像信号，实时读入由雷达获取的障碍物相对汽车的距离和相对车头正前方的方位偏差数据；

通过对视频图像信号进行图像处理，计算左右两侧车道线的曲率和相对汽车的距离；

根据雷达探测到的障碍物的位置数据结合视频图像信号，确定障碍物的类别；障碍物的类别包括轿车、卡车和摩托车；

在连屏显示器上显示网格状的坐标线，以表示汽车正前方向相对汽车距离大小的纵坐标和左右方向相对汽车距离大小的横坐标；

按照实时测得的曲率和相对汽车的距离，在连屏显示器上显示左右两侧车道线；

根据障碍物相对汽车的距离和方位偏差计算其横坐标和纵坐标，选择与障碍物类别对应的图标在连屏显示器上显示障碍物，只显示汽车所在车道以及汽车左侧相邻车道和右侧相邻车道的障碍物；在汽车左右方向，将与汽车同车道的障碍物的横坐标按比例缩小后进行实时显示，将位于汽车左侧相邻车道或右侧相邻车道的障碍物以固定的横坐标进行显示，以消除障碍物在左右方向的重叠；在汽车正前方向，如果同一车道内相邻两个障碍物的纵坐标之差小于设定的阈值，将纵坐标较大的障碍物的纵坐标增大一定值后进行显示或不显示，以消除障碍物在正前方向的重叠；所述比例、固定的横坐标和阈值的大小与障碍物的种类有关。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，汽车左右两侧车道线的中心线的横坐标为0，汽车的纵坐标为0。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当障碍物从无变为有或障碍物坐标发生改变时，障碍物在改变前位置的显示时间不低于设定的阈值。

4.一种应用于权利要求1所述方法的ADAS显示装置，其特征在于，包括：安装在汽车前挡风玻璃和后视镜之间用于实时获取汽车前方道路和障碍物的视频图像信号的摄像头，安装在汽车车头正前方用于探测前方障碍物并测量障碍物相对汽车的距离以及相对汽车正前方向的方位偏差的雷达，与摄像头和雷达电连接的信号数据处理单元，信号数据处理单元用于通过对所述视频图像信号进行图像处理计算左右两侧车道线的曲率和相对汽车的距离，根据雷达探测到的障碍物的位置数据结合视频图像信号确定障碍物的类别；所述装置还包括通过CAN接口模块与信号数据处理单元通信的连屏显示器，用于以网格显示坐标线，按照实时测得的所述曲率和相对汽车的距离显示左右两侧车道线，选择与障碍物类别对应的图标根据障碍物相对汽车的距离和方位偏差显示障碍物。

5.根据权利要求4所述的ADAS显示装置，其特征在于，所述雷达为毫米波雷达。

6.根据权利要求4所述的ADAS显示装置，其特征在于，所述连屏显示器包括两个12.3吋的彩色显示屏，两个彩色显示屏通过光学全贴合连接在一起。