CN1984322A - 汽车全方位视觉系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车视觉系统，旨在为汽车驾驶人员提供一种全面了解汽车外部环境的设备，辅助驾驶人员正确驾驶汽车，除此之外它对汽车发生交通事故的现场作了详细而客观的纪录，对交通事故中的负责明确起到了积极的作用。在系统的实现上，利用了现代数字成像技术和视频信息处理技术，整个系统由视频获取模块，视频压缩模块，视频解压和处理模块，人机交互模块，视频显示模块，核心控制器六部分组成。它能充分获取汽车左侧，后侧，右侧的场景图像，经过现代视频处理技术在同一显示器上真实的再现汽车行驶的外部环境，同时对现场环境做了实时的纪录，有利于在发生交通事故的时候明确责任。如果加上图像识别等技术，还可以根据周围的环境辅助驾驶人员做出正确的判断，比如提示后面有车试图超车等信息，帮助驾驶人员做出正确的决策。

Description

汽车全方位视觉系统

所属技术领域

本发明涉及一种汽车视觉系统，特别是汽车全方位视觉系统。

背景技术

汽车全方位视觉系统是一种利用现代数字成像技术和信息处理技术而实现的一种汽车辅助驾驶设备，它旨在为司机提供全方位的视觉信息并实时记录汽车行驶过程中的周围环境。数字成像技术和视频图像的处理技术已经成为当今科技发展的热门领域，相关的研究成果及被广泛应用于各个领域，但是在汽车电子和汽车信息化领域的应用并不多见。汽车行业属于传统行业，它的发展已经历了大约100多年的历史，后视镜一直是司机倒车、超车或并道所需的重要设备。通过后视镜，驾驶者很难了解到汽车行驶过程中全面的周边环境，由于后视镜的角度调整不合适常常会产生驾驶者视觉上的盲区，而且由于外界的原因会产生强光反射，可能会引起驾驶者眩目，从而引发交通事故。一旦发生交通事故，因为没有对汽车行驶过程中周围环境详细而客观的记录很难界定驾驶者应承担的责任，这已经成为交通事故中引起纠纷的重要因素。基于这些因素，我们提出了利用数字成像技术和信息处理技术解决传统的后视镜中无法解决的问题。

数字成像技术一般由镜头，图像传感器，图像处理芯片以及控制装置组成。它的工作原理大致是：景物通过镜头生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号，再送到数字图像处理芯片中加工处理，打包后通过数据接口输出(比如USB(UniversalSerial Bus)接口)。信息处理技术包括视频处理技术和人机交互信息的处理。视频处理技术主要包括视频压缩，视频解压，显示控制。目前在视频压缩和解压方面主要的技术是MPEG(Moving Pictures Experts Group)技术。尤其是MPEG4技术，它最显著特点就是压缩率高且成像清晰，一般来说，一小时的影像可以被压缩为350M左右的数据很适合于移动设备的视频存储。视频显示主要由LCD(Liquid Crystal Display)和显示控制芯片来完成，被广泛应用于便携式设备的视频显示。在人机交互方面主要是指用户对视频数据的存储和编辑，以及当系统发现异常情况时应该提示驾驶者。比如当发现后面有车试图超车时应该及时提醒驾驶者。当发生汽车碰撞事件的情况下，可以把存储的视频数据读取出来，可以准确地定位责任人。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有汽车视觉系统的不足，提供一种全方位的视觉获取技术，并通过现代信息处理技术为驾驶者的安全提供保障。该设备从实用的角度出发为驾驶者提供了更广阔的视野，并利用图像处理技术提醒司机尽早注意到一些潜在安全隐患。

本发明的技术解决方案是：

本发明是通过摄像头采集汽车左侧，后侧，右侧三个方向的场景数据，经过视频压缩，解压，合成最后在液晶显示器上显示出来。它包括以下几部分：(1)三个数字摄像头，分别用于固定在汽车的左侧，后侧，右侧，负责视频数据的采集。在摄像头的部分应该包括视频处理芯片以及数据传输芯片(较为常用的是通过USB2.0接口传输)；(2)视频压缩模块负责视频数据的压缩功能，由于在交通事故中会出现一些责任不明确的情况，存储一段时间的视频数据是必要的，但是视频数据的数据量常常大得惊人，所以对采集到的场景数据进行压缩存储是必需的。常用的压缩算法是MPEG4，可以用现有的视频压缩芯片实现，也可以用FPGA(Field ProgrammableGate Array)实现。(3)视频存储模块负责视频数据的储存功能，可以选用移动硬盘，闪存，CF(Compact Flash)卡或MMC(MultiMedia Card)卡作为存储设备，存储控制信号可以由核心控制器给出。(4)视频解压模块负责从存储数据中还原为可以用于显示的数据格式，同时把来自三个摄像头的图像数据合成一张图像，这项功能可以由DSP(Digital SignalProcessing)芯片来完成。(5)视频显示模块负责视频数据的显示，可以用TFT(Thin Film Transistor)LCD作为显示器，DSP芯片直接把图像数据发送到显示控制芯片，由显示控制芯片来驱动LCD显示视频数据，为了获得稳定的显示效果可以考虑增加显示缓冲区。(6)核心控制器，它的主要功能是协调各部分的工作，并接收用户的输入，可以用功能强大的ARM(Advanced RISC Machines)处理器担任这一工作。

本发明具有以下有益的效果：

(1)增加汽车驾驶者的视觉范围，提高驾驶者对环境的判别能力；

(2)储存了汽车行驶过程中的场景数据，一旦发生交通事故有助于确定事故责任。

(3)通过现代的图像识别技术，可以提示驾驶者后面是否有车试图超车。

附图说明

图1示意了系统的组成结构，整个系统分为视频采集，视频压缩，视频存储，核心控制器，视频解压，视频显示六大部分。

具体方案

下面结合附图1对本发明作进一步的说明。

视频采集技术是指的用图像采集芯片把外部的光信号转换为电信号，现有的数字摄像头都能完成这一功能，采集到的图像数据直接通过USB接口发送到视频压缩模块。视频压缩技术主要利用图像信号的相关、冗余等特性，通过一些变换算法，保留对人眼视觉最重要的部分，进行编码传输。比较好的算法是MPEG4视频压缩算法，它的实现比较复杂，但是可以用现有的视频压缩芯片或者现有IPCore(Intellectual Property Core)在FPGA上实现。比如可以用Xilinx提供的MPEG-4编码器核，它是一种在XilinxFPGA上实现的功能齐全的VHDL(Very High SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)设计。除此之外用现有的视频压缩芯片也是一个不错的选择。用FPGA实现的优点是有多通道视频数据流时，可以通过MCU(Micro Controller Unit)控制FPGA对各通道数据的压缩。摄像头和FPGA之间的通信采用USB2.0通信协议实现视频数据传输。压缩后的数据由FPGA直接放到SDRAM中(也可以是双口RAM)，作为保存数据的缓存。数据存储的介质可以是flash，CF卡，SD(SecureDigital)存储卡，MMC卡，或其它的存储设备，比较简单的使用一般的flash存储器，通过MCU的控制可以把SDRAM中的数据写到flash中。DSP芯片可以从flash中读出压缩数据，经解压后再作一些相关的图像处理操作，比如把多个视频数据合成一个图像或从图像中提取特征图像。经解压后的数据可以直接送到显示驱动芯片，有的显示驱动芯片内部带了一些缓存，如果没有也可以在DSP芯片与显示驱动芯片之间加入显示缓存，以防止视频抖动。DSP芯片与MCU之间可以通过接口相互通信，同时MCU还可以控制显示驱动芯片，以达到一个较好的显示效果。驾驶者可以通过人机交互接口操作该系统。MCU可以选用ARM9系列芯片，在我们的实验系统中就采用的Atmel公司的AT91RM9200芯片作为主控芯片，用TI公司的TMS320VC5402DSP芯片作为图像处理芯片，在Xilinx公司的Spartan-3芯片上实现MPEG4算法，前端的图像采集芯片采用OV3610实现，在实际应用中可以用更高像素的图像采集芯片，整个系统的构成如图2。

附图说明

图2示意了一个可能的系统实现方法，其中的粗箭头表示视频数据流向，细箭头表示信号控制流。可以看到整个系统由AT91RM9200作为主控芯片，协调各部分的工作。

Claims (1)

1.一种汽车驾驶辅助系统，其功能是让汽车驾驶人员可以通过车内的显示器观察到汽车外全方位(包括汽车外左侧，后侧，右侧)的场景，并实时记录汽车行驶过程中车外场景的视频数据。它包括视频获取模块，视频压缩模块，视频解压和处理模块，人机交互模块，视频显示模块，核心控制器六部分。

其特征是：

(1)系统通过视频采集设备为驾驶人员提供汽车外左侧，后侧，右侧三方面的场景信息，并在显示器上显示。

(2)系统通过视频压缩技术实时纪录汽车行驶的场景视频数据。

(3)系统通过视频解压和合成技术，实时再现汽车外场景。

(4)系统通过图像识别技术判别汽车后方试图超车的车辆，并及时提醒驾驶者。

(5)驾驶者可以通过按键控制整个系统。