作者 /谢毓 广州致远电子有限公司(广东 广州 510660)
摘要：针对当时市面上全景泊车辅佐体系产品普遍存在拼接盲区的现象，本规划通过改善的图画拼接处理算法，实时出现无缝拼接的全景画面，使泊车进程的全景图画不存在任何盲区，为驾驭员出现真实的360度轿车四周的状况。本规划归纳了多种机器视觉和数字图画处理算法，交融了机器视觉范畴多项先进技术，使轿车泊车进程具有更高的安全性和稳定性，并且依据低成本、高性能及可移植性强等长处，便于大面积推广运用。
导言
倒车一直是广阔司机头疼的问题，再有阅历的司机也有过刮碰阅历。辅佐驾驭产品从本来的超声波探头，到现在盛行的可视倒车雷达，都是只能看到车身正后方，无法一起看清车身四周状况，存在视角盲区，因而有了车身周围360度全景印象倒车需求，即全景泊车辅佐体系，该体系可愈加直观和安全可靠地辅佐倒车。全景泊车印象体系是近年来鼓起的一项抢手的轿车安全运用，有用弥补了倒车雷达和倒车印象存在盲区的缺乏[1]。
当时市面上全景泊车辅佐体系产品普遍存在拼接盲区的现象，形成四个拼接区域过渡不连贯，泊车安全上存在盲区风险，如图1所示。本体系支撑纠正180度超广角摄像头，并且选用了图画增强算法，包括直方图均衡化算法和图画交融算法，使体系实时出现无缝拼接的全景画面，泊车时全景图画不存在任何盲区，为驾驭员出现真实的360度轿车四周的状况，愈加有用地防止了磕碰事端的产生。
1 全体体系规划
本体系供给一种更优的全景轿车辅佐体系，用于轿车泊车进行全景成像及辅佐驾驭，全体规划流程如图2所示，包括：
(1)摄像头输入模块，通过装置于车体前后左右四个方向上的多个180度超广角摄像头对车体周围状况进行拍照，摄像头参数为D1格局、PAL制式，分辨率为720×576，并将装置的视点依据摄像头输出图画的状况调理到一个适宜的方位[2];
(2)图画校对模块，依据摄像头的内部参数和畸变模型，将每个摄像头的输入视频图画进行畸变校对;
(3)俯瞰透视模块，依据摄像头的装置视点和透视改换原理，将每个摄像头畸变校对后的图画进行视点透视改换，生成仰望图画;
(4)图画拼接模块，依据每个摄像头装置方位的三维坐标和轿车的尺度，借助于铺设在车辆四周地面上的方格线，将每个方向上的仰望图画凑集在一个图画中，组成一个全景仰望图;
(5)图画增强模块(直方图均衡化和图画交融算法)，通过直方图均衡化算法，将每个拼接区域之间存在的亮度不同的现象进行消除，以到达更好的显现作用[2];通过图画交融算法，使得拼接处过渡天然，并到达无缝拼接的作用;
(6)图画显现单元，将终究的全景仰望图输出给显现设备，显现设备可所以模仿显现器，也可所以液晶显现屏。
体系可以支撑4个或8个摄像头输入，别离装置于车身前部、后车厢尾部和车身两边。因为车型和车的巨细不共同，因而摄像头装置的视点也应该依据车身的状况进行调理，使对应方向180度的图画都能拍照到，并且使得车身周围的图画可以出现在拍照图画的中心区域。
在现有的许多轿车可视设备中，因为选用的广角摄像头的视角有限，在车身45度角上会存在盲区。本体系因为最大可以校对180度的超广角摄像头，因而在车身四个角上的车身周围的图画也仍然明晰可见，这样就为得到一幅无盲点的全景图画供给了条件。
本体系最大可以支撑8路D1格局摄像头的数据输入，8个摄像头别离装置在车身四周，使得本体系可以适用于大型卡车、客车、工程车等车身较大的车辆。
本体系所运用的主处理芯片为DSP芯片，它的主频高，指令履行效率高，有多个视频输入输出接口，并且其强壮的视频处理才能可以实时地处理多路视频数据。因而本体系可以实时地处理4路或8路D1格局、PAL制式(分辨率为720×576)的摄像头的输入图画。
本体系的视频输出信号既可以支撑CVBS信号输出，也可以支撑LVDS信号输出。其间LVDS信号也是车载视频信号中常用的信号格局。
2 算法原理剖析
2.1 图画畸变校对算法
为了摄像头的拍照视点更广，为了不存在视界盲区，前后左右方向上装置的摄像头为180度的广角摄像头，因而各个方向上拍照的印象必定存在很大的畸变，对畸变图画的校对就成了算法的要害。
假定(x,y)是校对前图画上的一点，选用多项式拟合算法，点(x,y)与校对后的对应点(u,v)之间的联系如式(1)所示：
(1)
其间，n为多项式拟合次数，aij、bij为体系需求的畸变校对调理参数。
为了求得最佳的aij、bij，按最小二乘法让拟合差错平方最小，以求得空间坐标改换系数aij、bij。求取aij的公式如式(2)所示：
(2)
别的，因为校对后的整数点(u,v)通过核算得到一个浮点数点(x,y)，为了使像素值取值愈加合理，这儿运用了双线性插值算法进行像素的对应。
2.2 俯瞰透视改换算法
俯瞰改换处理归于空间透视改换，将摄像头歪斜拍照到的图画转换为笔直向下拍照到的图画[2]。在核算机视觉范畴，空间同一平面的恣意两幅图画被单应矩阵联系着(假定在针孔相机模型中)，即一个相机拍照空间同一平面的两张图画，这两张图画之间的映射联系可以用单应矩阵表明。这种特定的单应性改换，可以将同一个三维物体别离投影到两个不同投影平面下的两幅图画联系起来。本体系的投影单应性矩阵H如式(3)所示：
(3)
其间a为广角摄像头装置的笔直夹度，b为广角摄像头装置的水平视点。一般咱们以为摄像头的水平方向夹角b为0，因而咱们只需求确认摄像头装置的笔直倾角，就可以核算得到透视改换的单应性矩阵H，也就能得到一幅对应方向的俯瞰图。
2.3 直方图均衡化和图画交融算法
直方图均衡化处理的中心思想是把原始图画的灰度直方图从比较会集的某个灰度区间变成在悉数灰度范围内的均匀散布[3]，直方图均衡化便是把给定图画的直方图散布改动成均匀散布直方图散布。当图画的直方图为一均匀散布时，图画的信息熵最大，此刻图画包括的信息量最大，图画看起来就显得明晰，亮度也共同[4]。直方图均衡化以累计散布函数为根底，其改换函数取决于图画灰度直方图的累积散布函数。
图画交融算法首要用于前后左右四个俯瞰图画之间的重合区域的过渡处理。通过两两图画重合区域之间像素突变的线性运算，即可得到一张过渡天然的图画[5]。公式如式(4)所示：
g(x) = (1-α) f0(x)+ αf1(x) (4)
其间，g(x)为运算后的色彩值，f0(x)为图画1的色彩值，f1(x)为图画2的色彩值，α为依据方位而突变的交融运算参数。两幅图画运算的因子依据图画中交融方位的改动而改动，这样才能使四个过渡区域交融过渡天然。
3 实践调试作用
通过多年对本体系的实践装车的调试和标定，体系运行时全景显现图画实时不丢帧，图画拼接作用杰出，图画交融后的图画拼接过渡天然，实践测验不存在任何盲区，每次装车都能得到用户满足的作用。本体系的实践装车作用如图3所示。
本规划在于供给一种显现作用更优的全景泊车辅佐体系，可以更直观地为驾驭员出现真实安全的轿车周围状况，防止盲区形成的泊车风险，进步车辆泊车进程中的安全性和稳定性。
4 定论
本规划的立异观念是对市面上一般存在的全景泊车产品有拼接盲区的现象，进行了算法的优化和改善，归纳了多种机器视觉和数字图画处理的算法，为驾驭员出现真实的360度轿车四周的状况，防止了泊车中拼接盲区的风险，使轿车泊车进程具有更高的安全性和稳定性，便于大面积推广运用。
参考文献：
[1]周猛，乔瑞萍,王效鹏,等.依据DaVinciTM的360°全景泊车印象体系的规划与完成[J].电子运用技术,2014
[2]徐杰.面向坦克的全景环视体系要害技术研讨[D].湘潭大学,2013.
[3]李楠,刘永强,韩国华.直方图均衡化在数字图画处理中的运用[J].甘肃科技,2010.
[4]赵军.图画灰度改换的研讨及完成[D].陕西科技大学,2008.
[ 5 ]周建功.一种全景泊车辅佐体系[P].我国, CN102045546A. 2011-05-04.
本文来源于《电子产品世界》2017年第12期第46页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
