某車型全景影像系統顯示不佳問題研究

摘要：汽車全景影像系統出現顯示不佳現象，影響客戶使用體驗。本文對汽車全景影像系統在不同環境條件下的顯示不佳原因進行分析，提出解決措施，改善使用體驗，并為以后汽車全景影像設計提供參考。

關鍵詞：全景影像;攝像頭;顯示不佳;噪點

中圖分類號：U472

文獻標識碼：A

0 引言

隨著國內汽車保有量增多，擁擠的城市讓泊車變得愈加困難，因泊車及起步操作引發的糾紛事故呈逐年上升趨勢。同時，汽車技術迭代更新，高級駕駛員輔助系統（ADAS）迅速發展，并逐步從高端車型下探至中低端車型中。

攝像頭和雷達作為ADAS的核心基礎技術，近年來在汽車上的應用日益增多。全景影像系統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的困擾[1]。該系統極大拓展了駕駛員對車輛周圍環境的感知能力，使其在車輛起步、泊車入位、窄道會車、規避障礙等操作時輕松自如，有效減少刮蹭、碰撞、碾壓等事故的發生[2]，其已成為高級駕駛輔助系統中的關鍵技術[3]。

1 系統構成

全景影像系統由1個控制器和4個廣角攝像頭構成，攝像頭分別布置于進氣格柵、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]。控制器對魚眼圖像進行矯正，得到正常視角的圖像，并將圖像拼接實現車輛周圍360°無死角的觀測視野，如圖1所示。

全景影像系統方案主要為以下2種。

（1）采用30萬像素標清攝像頭，控制器傳輸CVBS（Composite Video Broadcast Signal）模擬視頻信號至顯示屏。其特點是圖像清晰度低，色彩質量較低，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）數字視頻信號至顯示屏。其特點是圖像清晰，色彩質量高，信號抗干擾能力強，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，可大大降低電磁輻射。

某車型全景影像系統采用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，全景影像系統自動進入待機模式，根據車輛CAN信號或駕駛員按鍵操作完成系統開啟、關閉及圖像視角切換等動作。系統工作狀態下，當駕駛員操控左/右轉向時[5]，會觸發BCM發送左右轉向信號到控制器，系統自動切換至左/右攝像頭畫面顯示。駕駛員亦可通過顯示屏操控進入左視、右視和拐角界面。

全景影像系統在不同外界環境條件下，會出現顯示不佳的現象。

2 故障現象

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

（2）在日間環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）夜間噪點較多：全景影像系統接到BCM發出的小燈信號后，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，而周圍環境干擾信號也被同時放大。環境亮度越暗，亮度增益越高，則表現為噪點越多、越明顯。

（2）清晰度較低：因系統核心元件圖像傳感器及鏡頭成像質量有限，夜間噪點增加的同時，清晰度亦受到影響。弱化噪點，可有效改善此問題。

（3）制動時后方影像出現成片紅色：為保證白天工況下圖像色彩豐滿，設定系統影像飽和度值較高。在夜間低照度環境下，制動燈成為單一光源時，紅色成為主色調被過分放大，導致影像出現成片紅色。全景影像系統顯示效果的調試，需要將顯示參數調節至白天工況及夜間工況的平衡點。目前的平衡點側重白天工況，而夜晚工況出現了顯示效果不佳的現象。

3.2 日間環境光線明暗差異大時影像閃爍

在強烈明暗對比特定環境下，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強烈的明暗對比，視頻行同步信號中出現高、低電平強烈變化。如圖4、圖5所示，信號在通過交流耦合電路進行負反饋修正時，修正后視頻行同步電平被部分過濾，從而出現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、夜間顯示參數分開調試并存儲。

（1）亮度參數調整：將白天/夜間模式亮度值使用2個寄存器分別存儲，并單獨調整夜間工況亮度值，以弱化噪點。

（2）噪點參數調整：將噪點參數由原先較柔和的“絮狀”噪點改為較細密的“點狀”噪點，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整：在環境光照度低于15Lux時，設定攝像頭進入黑白顯示模式，以有效提高顯示影像對比度，消除剎車燈點亮時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 結束語

全景影像系統顯示調試，需根據不同環境特點綜合考慮，并對各類極限工況進行測試，以滿足能夠滿足未來車載全景輔助泊車系統清晰、穩定的視頻圖像需求。

【參考文獻】

[1]陳紅兵，劉怡俊，李超.多視角智能可視倒車輔助系統的研究和設計[J].現代計算機（專業版），2014（15）：51-57.

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

[3]江龍.360°泊車輔助系統全景成像的研究[D].哈爾濱工業大學，2017.

[4]王大興.車載全景系統的設計原理以及應用[A].中國汽車工程學會（Society of Automotive Engineers of China）.2014中國汽車工程學會年會論文集[C].中國汽車工程學會（Society of Automotive Engineers of China）：中國汽車工程學會，2014（5）.

[5]鞠劍平，吳思華，呂毅等.無盲區車載全景影像倒車系統的設計[A].湖北省機械工程學會機械設計與傳動專業委員會暨武漢機械設計與傳動學會2015年第23屆學術年會論文集[C].2015.