一种电子流媒体后视镜方案关键技术及实现

　　摘 要：文章结合在电子流媒体后视镜开发实践上的经验 分析了物理后视镜的各种弊端 同时也指出了后装流媒体后视镜存在的图像变形严重、失真度高、图像画面延时过大存在安全隐患的问题 详细介绍了前装流媒体后视镜支持宽动态、高帧率、高分辨率的摄像头设计和具备电子防眩目功能的内后视镜主控板硬件系统设计 详细论述了流媒体后视镜系统开机及后视摄像头图像实时性、电子防眩目功能控制、智能调节后视视频图像显示区域范围、失效模式控制等关键技术 总结了整个前装流媒体后视镜的实际设计思路。

　　关键词：前装;流媒体后视镜;电子防眩目;串行解串器;FPD-Link III;失效模式及后果分析

　　引言

　　汽車内后视镜是通过镜面反射原理来完成成像的 对外界条件的依赖太大 因为车身结构的特点 导致C柱和后座椅的乘客、靠枕都对后方的视野造成干扰[1]。贴膜的条纹、后挡车贴或运动型汽车外部的水平尾翼等物体 遮挡住部分向后的视野 影响驾驶者观看汽车后方视野 容易造成交通事故。在汽车后装市场也出现了很多流媒体后视镜 但是图像角度很大 图像变形严重 摄像头Sensor帧率低 图像的延时达130ms以上。夜间行车时 后方车辆的灯光通过内后视镜反射易造成驾驶者产生夜盲[2]。车内后视镜应具有在夜间防止后方车辆的前照灯光线所引起眩目的功能[3]。后装流媒体后视镜同样不具备防眩目功能 种种弊端导致发生交通事故的隐患比较大。

　　本文提出一种前装车厂规格的电子流媒体后视镜技术方案 利用支持宽动态、帧率达到60帧、角度大达水平90度、垂直角度达40度、抗干扰性能强后视摄像头来扑捉车辆后方的行使动态 通过FPD-Link III传递数字图像到内后视镜显示屏LCD上。FPD-Link III 技术是在FPD-Link 技术的基础上 针对汽车电子应用 增强了信号驱动和抗干扰能力 提高了信号传输距离[4]。整个系统图像延时在60ms内 能应对各种复杂场景和自然环境 镜头角度合适 图像变形小真实感强。这种高实时性和优良的图像质量为对驾驶安全有着非常重要的作用。

　　1 方案系统设计

　　方案提供一种支持宽动态、低时延、抗干扰性强、图像变形小画质优良的流媒体后视镜 大大提高驾驶员的行车安全性。本方案由后视摄像头、流媒体内后视镜、FPD-Link III标准传输线束组成。流媒体内后视镜内的控制器对摄像头传输过来的视频信号做解串并将处理后的视频传输给流媒体内后视镜显示屏进行显示 实现车辆后方路况的实时显示。由于没有车尾立柱的阻挡 流媒体后视镜的视野范围远远超过目前汽车光学车内后视镜[5]。整个方案设计的元器件均符合AEC-Q100要求、工作温度、存储温度均满足前装车厂的要求。

　　1.1 摄像头硬件系统

　　本方案中的摄像头部分Sensor采用OmniVision的OX02 A10 sensor 该sensor支持60帧图像输出 支持宽动态 动态范围达110dB 解决太阳直射或进桥洞太亮或太暗成像问题。同时摄像头具有LED Flicker Reduc?tion防眩光夜视功能 即使在夜间也能看见人和物体[6]。6玻镜头加滤光片 输出MIPI信号给ISP。ISP采用OmniVision的OV491对图像做深度处理 然后通过MIPI输出到串行器。串行器采用的是美信的MAX9295A 通过同轴传输 走FPD-Link III标准连线。

　　1.2 流媒体内后视镜

　　流媒体内后视镜部分由主控制器MCU、视频解串器、视频信号处理芯片、显示驱动、显示屏、光Sensor、CAN、电子防眩目镜等组成。其中通过利用CAN 总线将后视镜与雷达、摄像头等进行有效连接 即可实现各种信号与车载智能后视镜信息显示屏的交互传输和清晰显示[7]。比如车辆倒车信号、车速信号的传递以及一些重要设置的人机交互。系统结构如图2所示：

　　如图2所示 摄像头信号通过FPD-Link III标准连线进入系统 系统通过解串器解串 解串器使用的是美信解串器MAX9296A 输出MIPI信号到支持驱动LVDS屏的点屏芯片 选用的是瑞萨RAA278842 RAA278842再传递给LVDS显示屏 整个系统控制核心采用NXP的MCU 型号为S9KEAZ64AMLH。系统用了两颗光sensor 采用的intelsil的isl76683 采集前后光sensor的环境光的亮度。系统设计了唯一一个按键用于系统开关机、切换流媒体后视镜是处于采用流媒体显示模式还是物理后视镜显示模式 定义为模式键。整个内后视镜重量约为580g 符合3C认证。

　　1.3 FPD-Link III标准传输线束

　　FPD-Link III标准传输线束用于连接摄像头和内后视镜 采用走LVDS信号的同轴电缆传输。摄像头甩出一根70cm长的尾线 内后视镜同样甩出一根20cm长的尾线 中间线束布在车身上再对连两个尾线。前装车厂对视频信号的传说线束有非常高的性能规格要求来保障连接的稳定性和可靠性。中间连接的端子连接器都有严格的要求 比如要求防水等级IP67、阻抗、线束拉拔力、传输LVDS信号 目前车厂主要使用连接器厂家有安费诺和罗森伯格的 本方案中采用的安费诺的连接器 线束材质为RG174 双层屏蔽线 长度为9米 线束拉拔力大于10kg。

　　2 方案软件系统关键技术

　　流媒体内后视镜软件系统主要运行在主控制器MCU里 MCU负责了外围设备数据的采集、控制、调度 主要有系统开机及视频实时性控制、电子防眩目功能控制、调节后视图像显示范围、失效模式控制等。

　　2.1 系统开机及视频实时性

　　流媒体后视镜从车辆点火上电到显示图像总时间小于1秒 约850ms。上电后 内后视镜的主控制器MCU首先配置外围供电、初始化解串器、视频显示驱动、控制LCD背光、读取CAN信息等。由于汽车点火初始时间150ms内电压不平穩 起伏比较大 因此MCU需要待电压平稳一些再给外围供电 比如给摄像头供电 否则容易造成摄像头花屏或显示异常。摄像头上电后ISP负责配置好Sensor ISP按照系统给的配置要求处理输出图像数据 摄像头完成稳定图像输出的时间是650ms以内。由此可以看出主要耗时在等待摄像头的稳定信号 在等待的过程中系统完成其他外围器件的初始化 打通显示通道 给摄像头供电700ms时点亮LCD背光 图像就显示在了LCD屏幕上。整个耗时在850ms左右 满足前装车厂要求的1秒内。

　　前装车厂对视频的实时性要求在60ms之内 视频图像的延时主要由摄像头从采集到输出图像、传输控制、屏幕显示延时组成。摄像头sensor是支持60帧的 因此sensor端的延时约17ms ISP性能强大、处理速度快 处理的时间在3ms左右 摄像头部分大概的延时有20ms 在中间传输上都的LVDS高速信号 串行器和解串器部分延时小于1ms 再经过视频点屏处理芯片延时小于1ms 最后到达LCD LCD刷新是30帧的 因此显示延迟约33ms。整个视频的延时约56ms 满足要求前装车厂的要求。

　　2.2 电子防眩目

　　流媒体后视镜设计了两种显示模式 一种是流媒体显示模式 另外一种是物理后视镜显示模式 这两种模式的切换是通过模式键来切换的。当流媒体后视镜处于物理后视镜显示模式时 设计上增加了电子防眩目镜片。电子防眩目后视镜原理是当强光照在后视镜上时 镜上的传感器把光信号传送给控制器 经过信号处理 控制电路会使镜面变色 以吸收强光 削减强光的反射[8]。

　　采用了流媒体内后视镜前后两个光感传感器 实时采集环境光的亮度值给到主控制器MCU MCU通过比较两个光感采集的亮度的差值做参考来调节电子防眩目镜片的供电电压来达到调节反射率。比如后光感的值比前光感的值大很多 说明后方有大灯照耀 这时候需要调低镜面反射率。实现眩目自主预防 减少因驾驶员反应不及时而导致的眩目事故发生的风险 有效地降低了眩目事故发生的几率[9]。

　　2.3 调节后视图像显示范围

　　流媒体内后视镜显示屏的分辨率是1920x384的 摄像头过来的图像分辨率也是1920x384 像素点一一对应 图像不会拉伸扭曲。系统默认采用摄像头输出的图像视角为水平角度为90度 垂直角度为20度。由于摄像头安装角度的差异以及驾驶员的个人习惯 需要支持可调节摄像头显示图像的垂直角度范围调节。

　　本系统主控制器MCU可以接受来自原厂CAN协议 在原厂上可以通过方控键来设置 同时也可以支持基于CAN协议在原厂中控主机上来设置图像的垂直角度范围。两种不同显示效果如图3、图4。

　　从上图可以看出 图4明显视角更靠下一点。视角根据驾驶者的偏好自己设置。但是在倒车的时候 流媒体内后视镜通过CAN接收到倒车信号会自动将后视图像的视角调节到最低 看到摄像头能看到的最近的范围 倒车结束后再自动调节回设置的视角范围。

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文章名称： 一种电子流媒体后视镜方案关键技术及实现

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