CN107972582A - 一种全高清环车俯视显示*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全高清环车俯视显示***，其中，包括：图像采集模块、图像传输模块以及图像处理模块；该图像采集模块用于将车辆的多方向图像进行采集；该图像传输模块用于对多方向图像进行编码并进行传输，并在传输后进行解码；该图像处理模块用于将该图像传输模块传输的多方向图像进行鱼眼失真校正、投影变换和图像拼接，并处理为俯视结果图像。本发明的全高清环车俯视显示***可有效消除驾驶盲区，为驾驶员提供环车俯视图像，辅助驾驶员顺利通过狭窄道路环境、正确完成泊车等操作，提高驾驶安全性。

Description

一种全高清环车俯视显示***
技术领域
本发明涉及车辆辅助驾驶技术领域，特别涉及一种全高清环车俯视显示***。
背景技术
在车辆行驶过程中，由于车身结构的限制，驾驶员视野会存在不同程度盲区，为驾驶安全性带来一定威胁。特别是当车辆在复杂道路环境行驶(如通过狭窄路面、错车)，或是进行某些车辆动作(如侧位泊车、倒车入库)时，缺乏经验的驾驶员常常面临较大的安全威胁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全高清环车俯视显示***，用于解决由于驾驶盲区存在导致难以通过狭窄道路环境、泊车困难等问题。
本发明一种全高清环车俯视显示***，其中，包括：图像采集模块、图像传输模块以及图像处理模块；该图像采集模块用于将车辆的多方向图像进行采集；该图像传输模块用于对多方向图像进行编码并进行传输，并在传输后进行解码；该图像处理模块用于将该图像传输模块传输的多方向图像进行鱼眼失真校正、投影变换和图像拼接，并处理为俯视结果图像。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，还包括：图像显示模块，用于对该图像处理模块的俯视结果图像进行显示。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，还包括：***控制模块，用于对全高清环车俯视显示***的各模块的动作过程进行控制。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，该图像采集模块包括安装于汽车前方、后方、左侧、右侧的四路鱼眼摄像头。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，该图像传输模块包括HD-SDI编码模块和HD-SDI解码模块，该HD-SDI编码模块安装在该图像采集模块的近端，该HD-SDI解码模块安装在该图像处理模块近端。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，该图像处理模块包括：鱼眼失真校正模块、投影变换模块、四路图像拼接模块和四路图像协调模块；该鱼眼失真校正模块用于对四路鱼眼摄像头的输入的图像进行鱼眼失真校正；该投影变换模块用于根据投影变换参数将鱼眼失真校正图像由平视视角投影至俯视视角；该四路图像拼接模块用于将四路俯视图像进行裁剪并拼接为环车的俯视图像，并记录环车的俯视图像在该图像处理模块中的源图像的存储地址与俯视图像的存储地址的映射关系；该四路图像协调模块用于判断俯视图像是否满足拼接质量，如满足则将源图像地址与俯视图像的地址映射关系输出，否则，调整环车的俯视图像的投影变换参数，以消除环车的俯视图像的拼接缝隙，更新投影变换参数，并反馈给改回投影变换模块。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，该图像显示模块包括：图像输出模块和车载显示器，该图像输出模块用于配置图像输出参数以符合该车载显示器的全高清显示要求；该车载显示器用于显示俯视图像。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，该图像处理模块还包括：像素地址映射模块，用于存储源图像地址与俯视图像的地址映射关系生成查找表，并根据查找表，将图像传输模块传输的四路图像进行拼接为俯视图像。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，还包括：内存，用于将该图像传输模块输出的图像进行存储。
根据本发明的全高清环车俯视显示***的一实施例，其中，还包括：DMA模块，用于将该图像传输模块输出的图像存储至内存指定位置中。
本发明的全高清环车俯视显示***，利用了全硬件视频流处理、逆向映射查找表、乒乓操作、DDR3多通道并行读写以及DDR3批读写技术。可有效消除驾驶盲区，为驾驶员提供环车俯视图像，辅助驾驶员顺利通过狭窄道路环境、正确完成泊车等操作，提高驾驶安全性。
附图说明
图1所示为本发明全高清环车俯视显示***的模块图；
图2所示为图像处理模块生成逆向方式查找表的示意图；
图3所示为本发明全高清环车俯视显示***的多通道读写的原理示意图；
图4所示为DDR3的批读写示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示为本发明全高清环车俯视显示***的模块图，如图1所示，包括：图像采集模块1、图像传输模块3、HD-SDI编码模块4、图像显示模块5、***控制模块7，图像处理模块10、DMA 15、DDR3 19、车辆平台20。
如图1所示，图像采集模块1包括四个方向的鱼眼摄像头2。图像传输模块3包括HD-SDI编码模块4以及HD-SDI解码模块18。图像显示模块5包括图像输出模块8以及车载显示器9。图像处理模块10包括鱼眼失真校正模块11、投影变换模块12、四路图像拼接模块13、四路图像协调模块14以及像素地址映射模块16。
如图1所示，对于一种较佳实施方式，通过FPGA 17和ARM 6，实现图像处理模块10以及DMA15。
如图1所示，FPGA 17与DDR3 19双向互联，ARM 6与FPGA 17单向连接，FPGA 17与HD-SDI解码模块18单向连接，FPGA 17与车载显示器9通过HDMI线缆单向连接，鱼眼摄像头2与HD-SDI编码模块4单向连接，HD-SDI编码模块4与HD-SDI解码模块18通过HD-SDI线缆单向连接，本发明全高清环车俯视显示***安装于车辆平台20之上。
如图1所示，全高清环车俯视显示***上电后，首先完成***初始化过程，初始化过程按照“显示-处理-传输-采集-标定”的顺序进行初始化配置和使能。在显示初始化过程中，***控制模块7通过I2C总线配置图像输出模块8寄存器参数，使其能够按照1080P60HzYUV422格式输出HDMI视频数据。在处理初始化过程中，***控制模块7分别使能图像处理模块10和配置使能DMA 15，图像处理模块10读取DDR3，使能鱼眼失真校正模块11、投影变换模块12、四路图像拼接模块13和四路图像协调模块14，并按照预先设置输出初始像素地址映射查找表；同时***控制模块7配置使能DMA 15，使其按照148.5MHz时钟RGB 24bits的数据格式写DDR3。在传输初始化过程中，***控制模块7使能HD-SDI解码模块18，使其对四路输入信号的解码同时进行，实现四路视频图像输入同步。在采集初始化过程中，***控制模块7通过GPIO控制四路鱼眼摄像头2的工作使能，实现四路视频图像的采集同步。至此，***视频通路已开始运行。在最后的标定初始化过程中，对外部输入的含有标记点的四路源图像，进行校正、投影和拼接，形成环车俯视结果图像，结合结果图像效果进行小幅调整，最终形成与车辆所在地面环境高度一致的拼接俯视图，将此结果图像与源图像对应的像素地址映射关系，构造成查找表，输送至像素地址映射模块16。
如图1所示，全高清环车俯视显示***初始化完成后，开始正常工作。图像采集模块1中以30°俯角安装于车辆上的四路鱼眼摄像头2分别采集车辆前方、后方、左方、右方四个方向的实时影像，并产生分辨率为1080p的全高清级别视频图像，源源不断输入至HD-SDI编码模块4，该模块对视频流进行HD-SDI格式编码，经过5m-10m距离传输，输送至与FPGA 17桥接的HD-SDI解码模块18，HD-SDI解码模块18通过解码，输出包含行、场使能、像素时钟和亮度等视频信息的RGB 24bits数据流，经FPGA 17引脚输送至位于FPGA 17端的DMA 15模块，DMA 15将四路视频流源源不断地写入DDR3 19中四个存储区域。接着，像素地址映射模块16参照初始化过程中生成的像素地址映射查找表，从四个存储区域读取部分需要的像素信息，重新写至结果图像存储区域中。图像输出模块8从DDR319中的结果图像存储区域读出结果图像信息，并将视频格式由RGB 444 24bits转变为YUV 422 16bits，重新添加行、场、数据使能、148.5MHz时钟等信号，输送至车载显示器9进行显示。
如图1所示，全硬件视频流处理是指***视频流通路采用全硬件实现，包括FPFA17硬件算法部分和HD-SDI编解码模块18的电路部分，位于ARM6的软件算法部分只提供查找表，且初始化完成后，该查找表在下次重新上电前不再改变。
图2所示为图像处理模块生成逆向方式查找表的示意图，如图1以及图2所示，逆向映射查找表是指ARM6提供的查找表是由结果图像地址映射到源图像地址的逆向查找表，采用逆向方式相较于由源图像映射到结果图像的正向映射，能够提升75％的处理效率，使用带有标定的结果图像和源图像进行像素地址映射查找表生成。结果图像像素点地址逆向输入四路图像协调模块14，经旋转、位移等算法的逆运算处理后，输出协调前图像像素点地址；所得的协调前图像像素点地址逆向输入四路图像拼接模块13，经拼接、裁剪等算法的逆运算处理后，输出拼接前图像像素点地址；所得的输出拼接前图像像素点地址逆向输入投影变换模块12后，经过3×3投影变换矩阵的逆运算处理后，输出投影变换前图像像素点地址；所得的投影变换前图像像素点地址逆向输入鱼眼失真校正模块11，经过FOV算法逆运算处理后，输出校正前图像像素点地址。将标定点的此地址与源图像的标定点地址进行重合度评判，若一致，则将结果图像像素点地址与其对应的源图像地址组成一组查找表元素，若不一致，则返回调整四路图像协调模块14参数，重新进行以上流程，直至判定一致为止。逆向映射查找表实现了结果图像中2073600个像素点地址到其源图像像素点地址的逆向映射。
图3所示为本发明全高清环车俯视显示***的多通道读写的原理示意图，如图1以及图3所示，全高清环车俯视显示***围绕DDR3 19的读写操作均采用乒乓操作方式。DDR319中被划分出5个独立的存储区域：前方源图像存储区域、左侧源图像存储区域、右侧源图像存储区域、后方源图像存储区域和结果图像存储区域。每个存储区域能够存储3帧完整图片数据，分别以A、B、C表示。DMA15写A/B的同时，像素地址映射模块16读C/A，以此类推，尽可能压缩读写时间间隔，同时避免读写冲突。像素地址映射模块16与图像输出模块8对于结果图像存储区域的读写同理。
如图1以及图3所示，DDR319多通道并行读写是指在DDR3 19读写操作中，DDR3 19被划分为5个独立区域，并采用4个独立的DMA15模块，使得对这5个存储区域的写操作能够独立并行进行。
图4所示为DDR3的批读写示意图，如图1以及图4所示，DDR319的批读写是指在结果图像地址到源图像地址的映射过程中，无论对于结果图像存储区域的写操作还是对于源图像存储区域的读操作，都会存在2个以上像素点连续读/写的情况，一次批读/写两个以上像素点信息要比分别逐点多次读/写具备更大的处理效率，从而有效减少操作延时。全高清环车俯视显示***设置了1位、2位、4位、8位像素点的批读/写单元，能够对于连续2位以上的像素点信息进行批处理。一次完成结果图像像素D、E的映射操作能比单独完成节省1次读操作和1次写操作，而一次完成结果图像I、J、K、L的映射操作则能节省3次读操作和3次写操作。
本发明的全高清环车俯视显示***，利用了全硬件视频流处理、逆向映射查找表、乒乓操作、DDR3多通道并行读写以及DDR3批读写技术。本发明可有效消除驾驶盲区，为驾驶员提供环车俯视图像，辅助驾驶员顺利通过狭窄道路环境、正确完成泊车等操作，提高驾驶安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全高清环车俯视显示***，其特征在于，包括：图像采集模块、图像传输模块以及图像处理模块；
该图像采集模块用于将车辆的多方向图像进行采集；
该图像传输模块用于对多方向图像进行编码并进行传输，并在传输后进行解码；
该图像处理模块用于将该图像传输模块传输的多方向图像进行进行鱼眼失真校正、投影变换和图像拼接，并处理为俯视结果图像。
2.如权利要求1所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，还包括：图像显示模块，用于对该图像处理模块的俯视结果图像进行显示。
3.如权利要求1所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，还包括：***控制模块，用于对全高清环车俯视显示***的各模块的动作过程进行控制。
4.如权利要求1所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，该图像采集模块包括安装于汽车前方、后方、左侧、右侧的四路鱼眼摄像头。
5.如权利要求1所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，该图像传输模块包括HD-SDI编码模块和HD-SDI解码模块，该HD-SDI编码模块安装在该图像采集模块的近端，该HD-SDI解码模块安装在该图像处理模块近端。
6.如权利要求4所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，该图像处理模块包括：鱼眼失真校正模块、投影变换模块、四路图像拼接模块和四路图像协调模块；
该鱼眼失真校正模块用于对四路鱼眼摄像头的输入的图像进行鱼眼失真校正；
该投影变换模块用于根据投影变换参数将鱼眼失真校正图像由平视视角投影至俯视视角；
该四路图像拼接模块用于将四路俯视图像进行裁剪并拼接为环车的俯视图像，并记录环车的俯视图像在该图像处理模块中的源图像的存储地址与俯视图像的存储地址的映射关系；
该四路图像协调模块用于判断俯视图像是否满足拼接质量，如满足则将源图像地址与俯视图像的地址映射关系输出，否则，调整环车的俯视图像的投影变换参数，以消除环车的俯视图像的拼接缝隙，更新投影变换参数，并反馈给改回投影变换模块。
7.如权利要求2所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，该图像显示模块包括：图像输出模块和车载显示器，该图像输出模块用于配置图像输出参数以符合该车载显示器的全高清显示要求；该车载显示器用于显示俯视图像。
8.如权利要求6所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，该图像处理模块还包括：像素地址映射模块，用于存储源图像地址与俯视图像的地址映射关系生成查找表，并根据查找表，将图像传输模块传输的四路图像进行拼接为俯视图像。
9.如权利要求1所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，还包括：内存，用于将该图像传输模块输出的图像进行存储。
10.如权利要求9所述的全高清环车俯视显示***，其特征在于，还包括：DMA模块，用于将该图像传输模块输出的图像存储至内存指定位置中。
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