CN201385620Y - 驾驶室视觉障碍消除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型驾驶室视觉障碍消除装置，包括外部摄像头组、安装在驾驶室四周金属框架内侧的多个显示屏和与之相接的控制器电路板；还包括内部摄像头组。其中显示屏弧度、形状和尺寸与驾驶室四周框架内侧相匹配，控制器电路板包括驾驶室外部视频输入单元、视频接收提取模块、定位标记模块和显示驱动单元等。本实用新型通过外部摄像头获取图像并将相应部位图像显示在金属框架内侧的显示屏上，使驾驶员能够消除由驾驶室金属框架带来的视觉障碍，提早发现事故隐患，降低事故的发生可能；通过加装内部摄像头，可以消除显示屏上显示的图像和通过玻璃看到的外界景物在亮度、对比度上的差异以及变形，达到透视车辆四周全部景像的效果。

Description

驾驶室视觉障碍消除装置

技术领域：

本实用新型涉及用于交通工具中的配套装置，具体涉及一种在驾驶室里可以消除驾驶员视觉死角的影像传输与处理装置。

背景技术：

当今社会，人们驾驶各种不同交通工具出行的机会越来越多，驾驶给人们的生活带来越来越多的便利，但同时也大大增加了危险的可能性。在驾驶室里，人们都是通过玻璃或其它透明材料来观察外界情况，以采取对应的措施，避免事故的发生。但玻璃或其它透明材料都是要安装在金属框架结构上的，这些金属框架或多或少地阻挡视线，造成视觉死角，许多危险由此发生，交通事故有不少是由于视觉死角的存在使驾驶员看不见而导致的。

全玻璃结构的车厢或许没有这种视觉死角，但其本身在成本、安全、可靠性上都有不可取之处，而敞篷车又有很多局限性。所以，对于驾驶通常的交通工具，视觉死角可以说是所有驾驶员面对的一个不可避免的问题，如果能消除掉视觉死角，那么就能大大增加驾驶的安全性。

为了方便驾驶，现在市场上出现了不少安装在车辆上的摄像监视设备，比如倒车摄像设备、左右两侧摄像设备，这些摄像监视设备将摄像头装设在车外，一般将一个显示器装设在驾驶室内驾驶员侧前方控制台的位置，摄像头获得的图像集中在这一个显示器上显示。这些设备功能比较单一，不具有透视功能，其使用中最大的不便是，显示屏和显示的景像不在同一个方向上，无论摄像头采集的是哪个方向的景像，都在位于一个位置的显示屏上显示，比如倒车时，驾驶员习惯转头向后查看车辆与标志物的位置，但倒车摄像头显示的景象却出现在前方显示屏上，驾驶员往往要向不同的方向甚至相反的方向查看，增加了驾驶难度，有的时候反而增大了交通事故的发生几率。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种使驾驶员能“透视”到车辆四周全部景像的驾驶室视觉障碍消除装置。

本实用新型驾驶室视觉障碍消除装置，包括用于拍摄车辆外部影像的外部摄像头组、安装在驾驶室内四周金属框架内侧的多个显示屏和控制器电路板，所述全部摄像头和显示屏与控制器电路板无线连接或通过电缆连接。

其中，所述外部摄像头组的摄像头分别安装在车辆外部的四周和顶部，或者安装在车辆内部车窗近处向外拍摄的位置。

所述显示屏弧度、形状和尺寸与驾驶室四周框架内侧相匹配。

所述控制器电路板包括驾驶室外部视频输入单元、视频接收提取模块、定位标记模块和显示驱动单元：驾驶室外部视频输入单元：接收多个外部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；视频接收提取模块：接收定位标记模块提供的各个摄像头的坐标数据，接收驾驶室外部视频输入单元的原始图像，根据对应的坐标数据提取对应的驾驶室外部图像，将该外部提取图像传送给显示驱动单元；定位标记模块：将其保存的各个摄像头的定位坐标数据输入给视频接收提取模块；显示驱动单元：将接收到的外部提取图像显示到对应的显示屏上。

以上所述驾驶室视觉障碍消除装置，还包括安装在车辆内部驾驶员头顶顶棚上的内部摄像头组。

其中：所述控制器电路板包括驾驶室外部视频输入单元、驾驶室内部视频输入单元、视频接收提取模块、定位标记模块、驾驶室内部图像比较模块、驾驶室外部图像调整模块、驾驶室外部图像变形模块、显示屏参数标记模块和显示驱动单元：驾驶室外部视频输入单元：接收多个外部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；驾驶室内部视频输入单元：接收多个内部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；视频接收提取模块：接收定位标记模块提供的各个摄像头的坐标数据；接收驾驶室外部视频输入单元的原始图像，提取对应的驾驶室外部图像，将该外部提取图像传送给驾驶室外部图像调整模块；同时接收驾驶室内部视频输入单元的原始图像，提取对应的驾驶室内部图像，将该内部提取图像传送给驾驶室内部图像比较模块；定位标记模块：将其保存的各个摄像头的定位坐标数据输入给视频接收提取模块；驾驶室内部图像比较模块：接收视频接收提取模块传送的驾驶室内部提取图像，按分区进行亮度和对比度比较，并将比较数据传输给驾驶室外部图像调整模块；驾驶室外部图像调整模块：接收视频接收提取模块传送的驾驶室外部提取图像和驾驶室内部图像比较模块提供的数据，调整驾驶室外部提取图像亮度、对比度，并将调整后图像传输给驾驶室外部图像变形模块；驾驶室外部图像变形模块：接收显示屏参数标记模块提供的各个显示屏的角度和弧度参数；接收驾驶室外部图像调整模块的调整后图像，根据各个显示屏的角度和弧度等数据，对相应图像进行变形和局部的缩放处理，处理结果输出到显示驱动单元；显示屏参数标记模块：将存储的各个内部显示屏的角度和弧度参数输入给驾驶室外部图像变形模块；显示驱动单元：将接收到的外部提取图像显示到对应的显示屏上。

上述驾驶室视觉障碍消除装置，控制电路板上另设一个用于与外接计算机相连的接口。

采用以上技术方案，本实用新型通过多个外部摄像头获取图像并将相应部位图像显示在金属框架内侧的显示屏上，使驾驶员能够消除由驾驶室金属框架带来的视觉障碍，提早发现事故隐患，降低事故的发生可能；另一方面，通过内部安装的摄像头，可以通过比较内部摄像头拍摄到的图像分区(通过玻璃观察到的外界景物和贴在金属框架内侧的显示屏上的图像)的亮度、对比度等差异，根据自动优化算法，自动调整显示屏上的图像的亮度、对比度等参数，使显示屏上显示的图像看起来和通过玻璃看到的外界景物在亮度、对比度上一致，没有差异，达到“透视”的效果；驾驶室视觉障碍消除装置中采用高性能的处理器和新型显示材料，由于显示屏设在各个方向的框架内侧，使驾驶员无论哪个方向都能无缝观察到外部景象，且朝向一个方向观看时不必再到其它方向找寻屏幕，从而达到不改变驾驶习惯就能观察车辆四周全部景像的效果。

附图说明：

图1是本实用新型装置优化构成的结构框图；

图2是本实用新型装置优化构成的控制电路板上功能结构框图。

图3是装设本实用新型装置优化构成的车辆局部结构示意图。

图4是本实用新型调试时功能结构单元框图。

图5是本实用新型简化构成的控制电路板上功能结构框图。

具体实施方式：

本实用新型目标是消除驾驶室前、后、侧面用于安装玻璃的金属框造成的驾驶员视觉障碍，总体设计思路是在驾驶室内部的金属框架的内侧贴显示屏，把安装在车辆外侧的摄像头拍摄的图像，截取对应的部分，根据显示屏的角度和弧度，做相应的压缩或放大、变形、亮度和对比度调整等处理后，使被金属框架挡住的外部景像显示在贴于该金属框架上的显示屏上，这样，显示屏上显示景象和驾驶员视觉景象融为一体达到“透视”效果，使驾驶员无论哪个方向都能“透视”到外部景象，从而达到能观察车辆四周全部景像的效果，消除视觉障碍。

图3显示了一车辆前部局部结构，包括有前风挡10、左前窗11、右前窗12、车顶棚13、车外前机盖14、车内机台15、装设于机台15上的方向盘16和控制台17，在风挡10和左前窗11之间，在风挡10和右前窗12之间是A柱。

具体的，本实用新型优化设计的结构参见图1和图3所示，由用于获取车辆外部影像的外部摄像头组1、安装在驾驶员座位靠背上方车顶棚13内部的内部摄像头组2、安装在驾驶室四周金属框架内侧的显示屏3、安装在合适位置的控制器电路板(图2中简称控制板)和连接这些部件的电缆组成。

其中：外部摄像头组1安装在车辆外部或者安装在车辆内部但能拍摄到车辆外部影像的位置，用于获取外部的图像；这组摄像头数量可按需要设置，分别安装在车辆的四周和顶部，获取车辆四周全方位的图像；以小轿车为例，至少在车辆四个顶角或车辆驾驶室外侧或驾驶室前风档玻璃下平台的左右两侧等几个部位各装设一个摄像头(图3显示了两个安装在车外前机盖14左右两侧的外部摄像头1和1’)；外部摄像头可选用130万像素的摄像头，如蓝色妖姬T888。

内部摄像头组2安装在驾驶员头顶附近(如驾驶员座位的靠背顶端，图3显示了两个安装在驾驶员头顶上方车顶棚13上内部摄像头2和2’)并朝向四周，用于获取接近驾驶员角度向外的观察图像；内部摄像头可选用130万像素的摄像头，如蓝色妖姬T888。

显示屏3为多个，安装在驾驶室内四周框架(图3显示在A柱上)内侧，最好能完全覆盖框架，显示屏可为异型可弯曲的，能根据框架的弧度变化和形状而设计；该显示屏可选用惠普和美国亚利桑那州立大学出品的可折叠显示屏，也可采用惠普实验室的自对准压印光刻(SAIL)技术制作，利用此技术在一个柔性衬底上形成多个薄膜器件，这种精确对准技术使得在各类操作中都不会引起失真。它像纸张一样柔软，制作原料90％是塑料，不仅质量轻、便于携带而且比当前的计算机显示器功耗小很多，除此之外，还具有柔韧不易碎的特点。

控制器电路板可以安装在汽车内部控制台17下，所有摄像头和显示屏通过电缆与控制器电路板连接。

由以上几部件组装的驾驶室视觉障碍消除装置，由内外两组摄像头获取的图像通过连接电缆送入控制器电路板，控制器电路板根据校准时设置的坐标参数，提取外部图像中需要的部分，处理变化后通过连接电缆再输出到安装在驾驶室四周金属框架内侧的显示屏上显示。

摄像头和显示屏也可采用无线接收和发送的功能模块，将会大大降低安装的难度。

参见图2所示，控制器电路板(控制板)是本装置的核心，通过控制器电路板完成全部图像处理工作，其至少包括驾驶室外部视频输入单元、驾驶室内部视频输入单元、视频接收提取模块定位标记模块、驾驶室内部图像比较模块、驾驶室外部图像调整模块、驾驶室外部图像变形模块、显示屏参数标记模块和显示驱动单元，其中视频接收提取模块定位标记模块、驾驶室内部图像比较模块、驾驶室外部图像调整模块、驾驶室外部图像变形模块、显示屏参数标记模块组成控制器电路板的CPU单元。其中：

驾驶室外部视频输入单元：接收多个外部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；

驾驶室内部视频输入单元：接收多个内部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；

视频接收提取模块：启动时接收定位标记模块提供的各个摄像头的坐标数据，正常工作时同时接收驾驶室内部视频输入单元和驾驶室外部视频输入单元的所有图像，并根据对应摄像头的坐标数据提取对应的驾驶室内部图像(例如：该提取的图像包括：内部摄像头2拍摄到的左前窗玻璃透视景象P1、左前方A柱内侧显示屏显示的图像P2和前风挡玻璃透视景象P3三部分)，将该内部提取图像传送给驾驶室内部图像比较模块；同时提取对应的驾驶室外部图像(例如：该提取的图像包括：外部摄像头1拍摄到的、通过坐标数据提取的、送往左前方A柱内侧显示屏上显示的原始图像D2)，将该外部提取图像传送给驾驶室外部图像调整模块；内部摄像头2和外部摄像头1为一组(拍摄角度一致)，图像P2为图像D2显示在显示屏上后被内部摄像头甲拍摄到的图像；

定位标记模块：安装调试时，获取外接调试计算机提供的各个摄像头的定位坐标数据，把数据保存，启动时将数据输入给视频接收提取模块；

驾驶室内部图像比较模块：接收视频接收提取模块传送的驾驶室内部提取图像，将P2与P1和P3进行亮度、对比度比较，并将比较结果(数据)送给驾驶室外部图像调整模块；

驾驶室外部图像调整模块：接收视频接收提取模块传送的驾驶室外部提取图像和驾驶室内部图像比较模块提供的实时数据，调整驾驶室外部提取图像亮度、对比度(使P2与P1和P3亮度、对比度趋于一致)，并将调整后图像送给驾驶室外部图像变形模块；

驾驶室外部图像变形模块：启动时接收显示屏参数标记模块提供的各个显示屏的角度、弧度等参数，工作时接收驾驶室外部图像调整模块的调整后图像(多幅)，根据各个显示屏的角度和弧度等数据，对相应图像进行变形和局部的缩放处理(使处理后图像在内侧显示屏上显示效果不失真)，处理结果输出到对应内部显示屏上。

显示屏参数标记模块：安装调试时，获取外接计算机传送的各个内部显示屏的角度、弧度等参数，把数据保存，启动时将数据输入给驾驶室外部图像变形模块。

本装置初次安装或需要调试时，需配合一个外接计算机使用。参见图4所示，控制电路板上设一个与CPU单元连接的接口，该接口可连接到汽车内部控制台17上形成一个数据连接端(如USB接口)，外接计算机通过数据线和该接口与CPU单元相连。

调试时，外接计算机(装有调试软件)从控制电路板CPU单元上视频接收提取模块中获取两组摄像头的原始图像，按照顺序显示在调试软件的界面上，比较两组图像(来源于同一角度摄像头，如内部摄像头甲和外部摄像头乙)，将内部图像上存在而外部图像上缺失的框架区域(需要在内侧显示屏显示的区域，对应乙1图像)在外部图像上标记坐标，同时在内部图像上标记框架以及框架左右各分区区域(分别对应甲1、甲2和甲3图像)的坐标，并把这些定位坐标数据存入控制板上的定位标记模块。将外接计算机上存储的对应车辆框架内侧的角度、弧度等参数写入CPU上显示屏参数标记模块，作为各个内部显示屏的角度、弧度参数。由于金属框架的弧度和角度的关系，显示屏是不规则地安装在金属框架上，因此，调试人员在外接计算机上，使用内部显示器的角度、弧度调试软件，在控制器显示图像到显示屏之前，根据角度、弧度参数，对图像进行拉伸、变形等处理，再显示到显示屏上。观察显示屏显示的外接计算机输出的测试图的效果，调整角度、弧度参数，达到正确的显示效果。调试完成后，控制板在内部显示屏上显示图像时，就根据显示屏的弧度和角度，处理图像，使图像看上去比例正确、不失真。

由此，完成本实用新型驾驶室视觉障碍消除装置的初始调试。

本实用新型工作过程：启动时，摄像头定位标记模块将数据输出给视频接收提取模块，显示屏参数标记模块将数据输入给驾驶室外部图像变形模块；内部和外部摄像头组将两组图像(通过外部摄像头获取车辆外部四周全角度的实时图像和从内部摄像头获取的模拟驾驶员角度向各个方向看的实时图像)通过驾驶室外部视频输入单元和驾驶室内部视频输入单元传送到CPU，通过CPU处理图像，再通过显示将处理后图像在内部显示屏显示，使贴在金属框架内侧的显示屏上显示的图像和驾驶员通过玻璃观察到的外界景物能正确的“拼接”在一起，消除视觉死角，达到安全驾驶的目的。

以上公开了本实用新型一种特别优化的技术方案，其中，设于驾驶室的内部摄像头组以及配合其工作的驾驶室内部视频输入单元、驾驶室内部图像比较模块、驾驶室外部图像调整模块、驾驶室外部图像变形模块、显示屏参数标记模块，其旨在能调整显示屏上显示图像的大小、区域、变形和缩放效果，消除显示在内侧显示屏上的图像与驾驶员视觉中外部景象之间的亮度和对比度的差异，消除显示屏的角度和弧度带来的失真和变形差异，使显示屏上的图像和驾驶员通过玻璃窗看到的图像做到“无缝拼接”、在亮度、对比度上一致，过渡正常，没有差异，达到透视的效果，是最为人性化的一种设计。

本实用新型也包括一种简化设计，仅通过驾驶室外部摄像头组在显示屏上显示被车辆框架遮挡的影像，该影像可能与驾驶员视觉中外部景象之间的亮度和对比度存在差异，或者由于显示屏的角度和弧度带来失真和变形，但可以实现在内侧显示屏上显示相应外部景象的目的。

本实用新型这种简化设计的基本构成参见图5所示，仅包括用于拍摄到车辆外部影像的外部摄像头组、安装在驾驶室四周金属框架内侧的多个显示屏和控制器电路板，所述控制器电路板包括驾驶室外部视频输入单元、视频接收提取模块、定位标记模块和显示驱动单元，其中：

驾驶室外部视频输入单元：接收多个外部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；

视频接收提取模块：启动时接收定位标记模块提供的各个摄像头的坐标数据，正常工作时接收驾驶室外部视频输入单元的原始图像，并根据对应摄像头的坐标数据提取对应的驾驶室外部图像(该提取的图像为通过坐标数据标定的、在相应框架内侧显示屏上显示的原始图像)，将该外部提取图像传送给显示驱动单元；

定位标记模块：安装调试时，获取外接调试计算机提供的各个摄像头的定位坐标数据，把数据保存，启动时将数据输入给视频接收提取模块；

显示驱动单元：将接收到的外部提取图像显示到对应的显示屏上。

该简化设计仅通过多个外部摄像头获取图像，并将相应部位图像显示在金属框架内侧的显示屏上，虽然该显示的图像和透过玻璃窗观察到的图像亮度和对比度可能存在差异，但同样可以使驾驶员透视驾驶室金属框架外的景象，消除框架带来的视觉障碍，提早发现事故隐患，降低事故的发生可能。

Claims (7)

1、一种驾驶室视觉障碍消除装置，其特征在于，包括用于拍摄车辆外部影像的外部摄像头组、安装在驾驶室内四周金属框架内侧的多个显示屏和控制器电路板，所述全部摄像头和显示屏与控制器电路板无线连接或通过电缆连接。

2、根据权利要求1所述驾驶室视觉障碍消除装置，其特征在于，所述外部摄像头组的摄像头分别安装在车辆外部的四周和顶部，或者安装在车辆内部车窗近处向外拍摄的位置。

3、根据权利要求1所述驾驶室视觉障碍消除装置，其特征在于，所述显示屏弧度、形状和尺寸与驾驶室四周框架内侧相匹配。

4、根据权利要求1或2或3所述驾驶室视觉障碍消除装置，其特征在于，所述控制器电路板包括驾驶室外部视频输入单元、视频接收提取模块、定位标记模块和显示驱动单元，其中：

驾驶室外部视频输入单元：接收多个外部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；

视频接收提取模块：接收定位标记模块提供的各个摄像头的坐标数据，接收驾驶室外部视频输入单元的原始图像，根据对应的坐标数据提取对应的驾驶室外部图像，将该外部提取图像传送给显示驱动单元；

定位标记模块：将其保存的各个摄像头的定位坐标数据输入给视频接收提取模块；

显示驱动单元：将接收到的外部提取图像显示到对应的显示屏上。

5、根据权利要求1或2或3所述驾驶室视觉障碍消除装置，其特征在于，还包括安装在车辆内部驾驶员头顶顶棚上的内部摄像头组。

6、根据权利要求5所述驾驶室视觉障碍消除装置，其特征在于，所述控制器电路板包括驾驶室外部视频输入单元、驾驶室内部视频输入单元、视频接收提取模块、定位标记模块、驾驶室内部图像比较模块、驾驶室外部图像调整模块、驾驶室外部图像变形模块、显示屏参数标记模块和显示驱动单元，其中：

驾驶室外部视频输入单元：接收多个外部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；

驾驶室内部视频输入单元：接收多个内部摄像头拍摄的图像，并将相应图像传送到视频接收提取模块；

视频接收提取模块：接收定位标记模块提供的各个摄像头的坐标数据；接收驾驶室外部视频输入单元的原始图像，提取对应的驾驶室外部图像，将该外部提取图像传送给驾驶室外部图像调整模块；同时接收驾驶室内部视频输入单元的原始图像，提取对应的驾驶室内部图像，将该内部提取图像传送给驾驶室内部图像比较模块；

定位标记模块：将其保存的各个摄像头的定位坐标数据输入给视频接收提取模块；

驾驶室内部图像比较模块：接收视频接收提取模块传送的驾驶室内部提取图像，按分区进行亮度和对比度比较，并将比较数据传输给驾驶室外部图像调整模块；

驾驶室外部图像调整模块：接收视频接收提取模块传送的驾驶室外部提取图像和驾驶室内部图像比较模块提供的数据，调整驾驶室外部提取图像亮度、对比度，并将调整后图像传输给驾驶室外部图像变形模块；

驾驶室外部图像变形模块：接收显示屏参数标记模块提供的各个显示屏的角度和弧度参数；接收驾驶室外部图像调整模块的调整后图像，根据各个显示屏的角度和弧度等数据，对相应图像进行变形和局部的缩放处理，处理结果输出到显示驱动单元；

显示屏参数标记模块：将存储的各个内部显示屏的角度和弧度参数输入给驾驶室外部图像变形模块；

显示驱动单元：将接收到的外部提取图像显示到对应的显示屏上。

7、根据权利要求6所述驾驶室视觉障碍消除装置，其特征在于，控制电路板上另设一个用于与外接计算机相连的接口。

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