某車型全景影像系統(tǒng)顯示不佳問題研究

張金葉、劉軍利

（北京汽車股份有限公司 101300）

0 引言

隨著國內(nèi)汽車保有量增多，擁擠的城市讓泊車變得愈加困難，因泊車及起步操作引發(fā)的糾紛事故呈逐年上升趨勢。同時(shí)，汽車技術(shù)迭代更新，高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）迅速發(fā)展，并逐步從高端車型下探至中低端車型中。

攝像頭和雷達(dá)作為ADAS 的核心基礎(chǔ)技術(shù)，近年來在汽車上的應(yīng)用日益增多。全景影像系統(tǒng)可為駕駛員提供車輛周圍360°的全景鳥瞰圖，幫助駕駛員克服行車盲區(qū)的困擾[1]。該系統(tǒng)極大拓展了駕駛員對(duì)車輛周圍環(huán)境的感知能力, 使其在車輛起步、泊車入位、窄道會(huì)車、規(guī)避障礙等操作時(shí)輕松自如,有效減少刮蹭、碰撞、碾壓等事故的發(fā)生[2]，其已成為高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)[3]。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

全景影像系統(tǒng)由1個(gè)控制器和4個(gè)廣角攝像頭構(gòu)成，攝像頭分別布置于進(jìn)氣格柵、行李艙門扣手和左右外后視鏡處，均為視角大于180°的廣角攝像頭，其所采集的圖像為魚眼圖像[4]?？刂破鲗?duì)魚眼圖像進(jìn)行矯正，得到正常視角的圖像，并將圖像拼接實(shí)現(xiàn)車輛周圍360°無死角的觀測視野，如圖1所示。

全景影像系統(tǒng)方案主要為以下2 種。

（1）采用30 萬像素標(biāo)清攝像頭，控制器傳輸CVBS（Composite Video Broadcast Signal）模擬視頻信號(hào)至顯示屏。其特點(diǎn)是圖像清晰度低，色彩質(zhì)量較低，信號(hào)抗干擾能力弱，成本低。

（2）采用100 萬像素高清攝像頭，控制器傳輸LVDS（Low Voltage Differential Signaling）數(shù)字視頻信號(hào)至顯示屏。其特點(diǎn)是圖像清晰，色彩質(zhì)量高，信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，成本高。因采用低電壓差分信號(hào)（LVDS）接口，具有較低的信號(hào)幅度（0.35 V）和差分架構(gòu)，可大大降低電磁輻射。

某車型全景影像系統(tǒng)采用30 萬像素CMOS 圖像傳感器芯片，通過同軸電纜將CVBS 模擬信號(hào)傳輸至中控顯示屏，并通過觸摸屏操控切換全景影像顯示視角。如表1所示，車輛起動(dòng)后，全景影像系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)模式，根據(jù)車輛CAN 信號(hào)或駕駛員按鍵操作完成系統(tǒng)開啟、關(guān)閉及圖像視角切換等動(dòng)作。系統(tǒng)工作狀態(tài)下，當(dāng)駕駛員操控左/右轉(zhuǎn)向時(shí)[5]，會(huì)觸發(fā)BCM 發(fā)送左右轉(zhuǎn)向信號(hào)到控制器，系統(tǒng)自動(dòng)切換至左/右攝像頭畫面顯示。駕駛員亦可通過顯示屏操控進(jìn)入左視、右視和拐角界面。

全景影像系統(tǒng)在不同外界環(huán)境條件下，會(huì)出現(xiàn)顯示不佳的現(xiàn)象。

表1 主數(shù)據(jù)判斷準(zhǔn)則及其含義

圖1 全景影像系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2 故障現(xiàn)象

（1）在夜間，周圍環(huán)境光線較弱時(shí)，全景影像顯示畫面噪點(diǎn)多、清晰度低。倒車時(shí)顯示進(jìn)入后視界面，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)燈點(diǎn)亮，后視影像會(huì)出現(xiàn)成片紅色，影響駕駛員對(duì)障礙物的判斷（圖2）。

（2）在日間環(huán)境光線明暗差異大時(shí)，全景后視攝像頭輸出影像閃爍（圖3）。

圖2 夜間顯示效果

圖3 圖像閃爍顯示效果

3 原因分析

3.1 夜間顯示效果不佳

（1）夜間噪點(diǎn)較多：全景影像系統(tǒng)接到BCM 發(fā)出的小燈信號(hào)后，自動(dòng)切換為夜間顯示模式。為了保證圖像亮度，攝像頭自動(dòng)放大亮度增益，而周圍環(huán)境干擾信號(hào)也被同時(shí)放大。環(huán)境亮度越暗，亮度增益越高，則表現(xiàn)為噪點(diǎn)越多、越明顯。

（2）清晰度較低：因系統(tǒng)核心元件圖像傳感器及鏡頭成像質(zhì)量有限，夜間噪點(diǎn)增加的同時(shí)，清晰度亦受到影響。弱化噪點(diǎn)，可有效改善此問題。

（3）制動(dòng)時(shí)后方影像出現(xiàn)成片紅色：為保證白天工況下圖像色彩豐滿，設(shè)定系統(tǒng)影像飽和度值較高。在夜間低照度環(huán)境下，制動(dòng)燈成為單一光源時(shí)，紅色成為主色調(diào)被過分放大，導(dǎo)致影像出現(xiàn)成片紅色。全景影像系統(tǒng)顯示效果的調(diào)試，需要將顯示參數(shù)調(diào)節(jié)至白天工況及夜間工況的平衡點(diǎn)。目前的平衡點(diǎn)側(cè)重白天工況，而夜晚工況出現(xiàn)了顯示效果不佳的現(xiàn)象。

3.2 日間環(huán)境光線明暗差異大時(shí)影像閃爍

在強(qiáng)烈明暗對(duì)比特定環(huán)境下，即高亮部分超過90IRE，低亮部分小于10IRE（IRE 為視頻測量中的單位，是將視頻信號(hào)的有效部分的視頻安全黑色到視屏安全白色之間均分為100 份，即黑電平與白電平均分100 份，每份為1IRE），攝像頭所采集影像出現(xiàn)強(qiáng)烈的明暗對(duì)比，視頻行同步信號(hào)中出現(xiàn)高、低電平強(qiáng)烈變化。如圖4、圖5所示，信號(hào)在通過交流耦合電路進(jìn)行負(fù)反饋修正時(shí)，修正后視頻行同步電平被部分過濾，從而出現(xiàn)視頻行同步信號(hào)衰減，因視頻信號(hào)的部分丟失造成顯示影像閃爍問題。

圖4 異常視頻行同步信號(hào)衰減

圖5正常視頻行同步信號(hào)

4 解決措施

4.1 解決夜間顯示效果

為提升夜間顯示效果，需要從策略上將白天、夜間顯示參數(shù)分開調(diào)試并存儲(chǔ)。

（1）亮度參數(shù)調(diào)整：將白天/夜間模式亮度值使用2個(gè)寄存器分別存儲(chǔ)，并單獨(dú)調(diào)整夜間工況亮度值，以弱化噪點(diǎn)。

（2）噪點(diǎn)參數(shù)調(diào)整：將噪點(diǎn)參數(shù)由原先較柔和的“絮狀”噪點(diǎn)改為較細(xì)密的“點(diǎn)狀”噪點(diǎn)，以有效提升圖像中障礙物邊界，變相提升顯示清晰度。

（3）夜間工況顯示策略調(diào)整：在環(huán)境光照度低于15Lux 時(shí)，設(shè)定攝像頭進(jìn)入黑白顯示模式，以有效提高顯示影像對(duì)比度，消除剎車燈點(diǎn)亮?xí)r影像成片紅色的問題。

4.2 解決日間顯示效果

為解決日間環(huán)境光線明暗差異大時(shí)影像閃爍，將交流耦合輸出電路改為直流耦合輸出電路，以避免視頻行同步信號(hào)衰減，如圖6、圖7所示。將原C20 22uF、C23 47uF 兩個(gè)電容使用0 Ω 電阻短接，成為直流耦合電路，以避免PCB 板更改。

圖6 交流耦合輸出電路

圖7 直流耦合輸出電路

5 結(jié)束語

全景影像系統(tǒng)顯示調(diào)試，需根據(jù)不同環(huán)境特點(diǎn)綜合考慮，并對(duì)各類極限工況進(jìn)行測試，以滿足能夠滿足未來車載全景輔助泊車系統(tǒng)清晰、穩(wěn)定的視頻圖像需求。