某車型全景影像系統(tǒng)顯示不佳問題研究

張金葉　劉軍利

摘要：汽車全景影像系統(tǒng)出現(xiàn)顯示不佳現(xiàn)象，影響客戶使用體驗(yàn)。本文對汽車全景影像系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下的顯示不佳原因進(jìn)行分析，提出解決措施，改善使用體驗(yàn)，并為以后汽車全景影像設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：全景影像;攝像頭;顯示不佳;噪點(diǎn)

中圖分類號：U472

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

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，汽車技術(shù)迭代更新，高級駕駛員輔助系統(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、窄道會車、規(guī)避障礙等操作時輕松自如，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個控制器和4個廣角攝像頭構(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︳~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）模擬視頻信號至顯示屏。其特點(diǎn)是圖像清晰度低，色彩質(zhì)量較低，信號抗干擾能力弱，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)字視頻信號至顯示屏。其特點(diǎn)是圖像清晰，色彩質(zhì)量高，信號抗干擾能力強(qiáng)，成本高。因采用低電壓差分信號（LVDS）接口，具有較低的信號幅度（0.35V）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，車輛起動后，全景影像系統(tǒng)自動進(jìn)入待機(jī)模式，根據(jù)車輛CAN信號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作。系統(tǒng)工作狀態(tài)下，當(dāng)駕駛員操控左/右轉(zhuǎn)向時[5]，會觸發(fā)BCM發(fā)送左右轉(zhuǎn)向信號到控制器，系統(tǒng)自動切換至左/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，會出現(xiàn)顯示不佳的現(xiàn)象。

2 故障現(xiàn)象

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

（2）在日間環(huán)境光線明暗差異大時，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)出的小燈信號后，自動切換為夜間顯示模式。為了保證圖像亮度，攝像頭自動放大亮度增益，而周圍環(huán)境干擾信號也被同時放大。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，清晰度亦受到影響。弱化噪點(diǎn)，可有效改善此問題。

（3）制動時后方影像出現(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，制動燈成為單一光源時，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影像閃爍

在強(qiáng)烈明暗對比特定環(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)烈的明暗對比，視頻行同步信號中出現(xiàn)高、低電平強(qiáng)烈變化。如圖4、圖5所示，信號在通過交流耦合電路進(jìn)行負(fù)反饋修正時，修正后視頻行同步電平被部分過濾，從而出現(xiàn)視頻行同步信號衰減，因視頻信號的部分丟失造成顯示影像閃爍問題。

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。

（1）亮度參數(shù)調(diào)整：將白天/夜間模式亮度值使用2個寄存器分別存儲，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，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衰減，如圖6、圖7所示。將原C2022uF、C2347uF兩個電容使用0Ω電阻短接，成為直流耦合電路，以避免PCB板更改。

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。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳紅兵，劉怡俊，李超.多視角智能可視倒車輔助系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版），2014（15）：51-57.

[2]李玉玉.360°全景技術(shù)讓行車更安全[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2018（6）：187-188.

[3]江龍.360°泊車輔助系統(tǒng)全景成像的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.

[4]王大興.車載全景系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理以及應(yīng)用[A].中國汽車工程學(xué)會（Society of Automotive Engineers of China）.2014中國汽車工程學(xué)會年會論文集[C].中國汽車工程學(xué)會（Society of Automotive Engineers of China）：中國汽車工程學(xué)會，2014（5）.

[5]鞠劍平，吳思華，呂毅等.無盲區(qū)車載全景影像倒車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A].湖北省機(jī)械工程學(xué)會機(jī)械設(shè)計(jì)與傳動專業(yè)委員會暨武漢機(jī)械設(shè)計(jì)與傳動學(xué)會2015年第23屆學(xué)術(shù)年會論文集[C].2015.