解密汽车全景行车安全系统的前世和今生——第二讲：原理讲解

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1、解密汽车全景行车安全系统的前世和今生——第二讲：原理讲解来源：汽车电子网http://www.szaeia.com/　作者：姜卫忠　解密汽车全景行车安全系统的前世和今生第二讲：全景行车安全系统工作原理　　一、背景　　驾车时我们通常会参考位于车身两侧的后视镜和车内的后视镜，观察车辆两侧和后方的状况，虽然在驾驶时可以保证较高的安全性，但在泊车时仅仅依靠这三个后视镜所提供的信息却远远不够。倒车雷达虽然可以提供前后障碍物的声音提醒，但对于车辆两侧出现的障碍物却无法进行检测。倒车影像系统虽然可以将车辆倒车时的影像信

2、息显示在中控台的显示屏上，但车辆前后及两侧仍存在着很大的盲区，并且在驻车时多数发生的刮蹭状况并不是在车身前后而是在两侧。　　如果地上只有车位线，没有其它参照物，估计很少有人能够端端正正地把车停到车位中间，不是偏一边就是跨位停车。如果两车夹一空位，现在的车位都不是标准停车位，往往偏窄，估计也要前前后后倒好几把才能勉强进去，而且很可能停得连自己的车门也开不了。　　加上近年汽车的快速增加使得城市道路、小区停车日渐拥堵，令驾驶员在泊车时受到视野和车位狭小等客观条件的限制，而极易发生擦碰事故，带来不必要的损失。大多

3、数的车辆刮蹭都是在出入车位和让车时造成的，虽然车速不会很快，但不小心刮蹭到爱车的漆面仍是件非常恼人的事情。因此有了车身周围全景环视行车辅助的需求。　　这个全景环视概念最早是由K.Kate，M.Suzuki，Y.Fujita，Y.Hirama等四人于2006年首先提出。这一概念提出后，马上引起了国内外众多汽车生产厂商和相关科研单位的注意。虽然过去了六年，但到目前为止，基于这一观点研发出成熟产品的厂家却屈指可数。2007年，日产公司发布了首款全景行车安全系统“环景监视系统AVM”，2008年本田推出了mult

4、i-viewcamerasystem，2009年阿尔派推出TOPVIEW系统，2010年Fujitsu公司开发了Multi-AngleVision系统，宝马公司自主研发的只有左、右、后三个方位视图的泊车辅助系统首先应用在X6上，宝马74系列上的全景系统还是其供应商提供的。　　二、简介　　全景环视行车安全系统，又叫卫星全景行车安全系统（也有叫全景辅助泊车系统、全景式监控影像系统、360度全景泊车辅助系统、汽车360环视系统），系统同时采集车辆四周的影像，经过图像处理单元一系列的智能算法处理，最终形成一幅车辆

5、四周的全景俯视图显示在屏幕上，直观地呈现出车辆所处的位置和周边情况。系统大大地拓展了驾驶员对周围和环境的感知能力，使驾驶员在处理车辆起步、行车转弯、泊车入位、窄道会车、规避障碍等情况时从容不迫、轻松自如，可以有效减少刮蹭、甚至碰撞碾压等事故的发生。　　三、工作原理　　全景行车安全系统主要由以下六部分组成：图像获取、摄像机定标、图像变换、图像美化、图像无缝拼接融合、图像显示。图像的获取往往利用安装在车身前后左右4个超广角摄像头SWVC（Super-Wide-View-Camera）捕捉车辆周围状况。但由于采

6、用SWVC后影像会产生“鱼眼失真”的现象，所以必须通过数学算法进行画面合成和画面修正，合成一幅车身周围的全景鸟瞰图，从而将车辆四周真实画面展示在车载显示屏上，避免行车过程中的碰撞危险。因此，摄像机定标、图像美化、图像无缝拼接融合的核心算法将主导整个系统。　　在摄像机内参标定部分，考虑制作标定工具取代手工作业，配合相应的算法进行摄像机标定。在摄像机外参标定部分，将打破传统的标定方法，引入进化计算的思想优化算法，在不影响标定精度的前提下简化标定流程、缩短标定时间。在图像拼接部分，因为不同摄像机成像系统的差异导

7、致相同时间坐标点的成像也会有所偏差，所以舍弃利用相关点配准再融合的方法，并直接根据人眼视觉模型，采用视觉过渡的方法对图像进行拼接融合。具体的实施步骤：　　(1)图像的获取：利用170度以上超广角摄像机获取模拟信号，并将信号解析为图像数据；　　(2)摄像机标定模型的建立：建立世界坐标与摄像机坐标的关系，建立摄像机坐标与图像坐标的关系，从而确定世界坐标与图像坐标的关系；　　(3)摄像机内参的标定：对摄像头内参进行标定；　　(4)摄像机外参的标定：对摄像头外参进行标定；　　(5)图像光照一致性研究：研究同一场景

8、下成像灰度值的关系，分析不同角度的光源对摄像机成像造成的影响，从而提出消减这种影响的算法；　　(6)图像拼接融合：根据人眼的视觉模型，研究图像缝隙视觉过渡的方法，从而消除图像拼接引起的缝隙，达到图像融合的目的。　　(7)图像的显示：优化系统算法，将所得图像对接显示屏显示。　　(8)形成产品：形成一套成熟的产品，该产品满足全景环视系统功能。　　在对图像的处理上，不同的车型，因为四个摄像头安装的高度、宽度、仰角都不一样，所以，真正