一種兼容多種后裝攝像頭的顯示方案研究

盧華理　陸杰　陶文柯

摘 要：隨著汽車配置的發展升級，為滿足人們對倒車輔助的圖像需求，越來越多的車載攝像頭作為前裝零件搭載在汽車上，并逐漸替代倒車雷達的主導地位。目前汽車前裝攝像頭如果故障損壞，就只能到售后4S店或者指定廠家挑選指定的攝像頭更換才能使用，否則使用同一IC控制芯片但模組廠不同的攝像頭，會產生圖像模糊、有白色邊框問題，本文通過對車機和攝像頭適配的研究，利用焦距調節、isp（圖像信號處理器）、邊框適配，給出能夠動態適配同一IC控制芯片但模組廠不同的攝像頭的方案。

關鍵詞：車載 攝像頭 焦距 調節 車機

1 引言

近年來汽車行業發展迅速，車載設備不斷升級，功能越來越豐富，攝像頭越來越多的搭載在汽車上，逐漸成為一個不可或缺的車載零部件，搭載在各個價位段的汽車上，實現基礎的倒車影像、360倒車影像，或更加高端運用的智能駕駛視覺感知攝像頭、車內視覺攝像頭；如果原裝倒車攝像頭或360攝像頭出現進水等硬件故障，就只能更換同一型號的攝像頭才能使用，本文介紹一種通過調節攝像頭焦距、車機適配圖像邊框的方法，實現對同一IC控制芯片但模組廠不同的攝像頭的動態適配，在原裝攝像頭故障后，選購攝像頭有更多選擇。

2 方法描述

本發明提供一種基于動態適配的車載攝像頭顯示方法，應用于支持攝像頭且適配度低的車輛中，方法包括：在車機端與攝像頭端之間建立起通信連接和socket連接；用戶決定是否啟用攝像頭端的ISP校準功能，若啟用，攝像頭端自動校準焦距，保存校準數據并進入車機端校準模式；若不啟用，則關閉攝像頭校準功能，調用車機端校準模式；進入步驟S3的車機端校準模式，啟動車載端的手動調節焦距功能，攝像頭端根據手動調節的指令調整焦距值，選定最佳焦距值后進入邊框適配模式；確認調節數據，保存配置，否則返回第一步，直至車機端的界面正常顯示。

3 實現過程

本方案提供一種基于動態適配的車載攝像頭顯示方法，應用于支持攝像頭且適配度低的車輛中，包括以下步驟：步驟S1、在車機端與攝像頭端之間建立起通信連接和socket連接；步驟S2、用戶決定是否啟用攝像頭端的ISP校準功能，若啟用，攝像頭端自動校準焦距，保存校準數據并進入車機端校準模式；步驟S3、若不啟用，則關閉攝像頭校準功能，調用車機端校準模式；步驟S4、進入步驟S3所述的車機端校準模式，啟動車載端的手動調節焦距功能，攝像頭端根據手動調節的指令調整焦距值，選定最佳焦距值后進入邊框適配模式；步驟S5、確認調節數據，保存配置，否則返回步驟S1，直至車機端的界面正常顯示。

步驟S1具體包括：所述攝像頭端啟用WiFi模塊與車機端通信相連，所述車機端的APK模塊識別到通信連接成功的信號后，向攝像頭端發起socket連接，攝像頭端允許連接，建立數據傳輸通道。

步驟2具體還包括以下步驟：步驟S21、測試新攝像頭是否支持車機；步驟S22、抓取攝像頭當前顯示界面的圖片；步驟S23、將當前抓取的圖片與車機原始可承載圖片大小進行匹配；步驟S24、若對比時出現白框，則計算白色邊框的參數；步驟S25、保存適配顯示參數，重啟車機。

步驟S3中的車機端校準模式具體調節過程包括：

步驟S31、測試新攝像頭是否適配車機；

步驟S32、若不適配，則在車機端手動調節焦距和清晰度；若適配直接進入步驟S33；

步驟S33、抓取攝像頭當前顯示界面的圖片；

步驟S34、將當前抓取的圖片與車機原始可承載圖片大小進行匹配；

步驟S35、若對比時出現白框，則計算白色邊框的參數；

步驟S36、保存適配顯示參數，重啟車機。

車機端向攝像頭端發送邊框適配模式標志位，所述攝像頭進入適配模式后攝取實時圖片發送給車機端；所述車機端將接收到的抓拍圖片與原始攝像頭保存的圖片進行對比，計算白色邊框分布參數，將新攝像頭的參數寫入NVRAM中；重新啟動車機，讀取NVRAM中新的參數。

步驟S4中的調整焦距值的具體調節過程包括：在車機端滑動焦距條，攝像頭端根據調節的焦距值變動焦距，車機端接收圖像清晰度的實時變化。

焦距條的清晰度參數值為0-1024，其中，每次滑動的進度單位值為4。

通信連接包括WiFi連接模式或P2P連接模式。

基于動態適配的車載攝像頭顯示系統，包括攝像頭端和車機端；其中，攝像頭端用于：在攝像頭端與車機端不適配時，自動校準清晰度和顯示比例；車機端用于：在攝像頭端的ISP校準清晰度低時，獲取攝像頭端的圖片適應參數，攝像頭端根據手動調節的指令對應調整焦距值或邊框適配模式。

攝像頭端的ISP校準功能設為可選擇模式，若攝像端自動校準后的畫面清晰度低時，則關閉ISP校準功能。

基于動態適配的車載攝像頭顯示設備，包括攝像頭和車機； 所述攝像頭端內設有以及WiFi單元及用于控制焦距推進的馬達和磁鐵；所述車機內設有用于WiFi單元、測試單元、攝取單元、確認單元、重啟單元。

根據上述的基于動態適配的車載攝像頭顯示方法、系統及設備， 用戶可以手動或者自動調節攝像頭焦距，從而達到視覺上的最佳清晰度；

其次，對于攝像頭圖像效果要求高的場景，可以選擇關閉攝像頭內置ISP功能，選擇車機端進行攝像頭圖像效果的校準；

最后，對于由于模組工藝的差異性或者組裝差異性或者后裝攝像頭造成的圖像顯示邊框問題，可以進入適配模式，達到最佳顯示效果。

用戶自行選用攝像頭端或車機端的ISP校準功能，對圖像顯示的焦距進行調節，然后再調整圖像顯示和顯示屏不匹配而出現白框的問題。

4 具體實施

下面詳細描述基于動態適配的車載攝像頭顯示方法，應用于支持攝像頭且適配度低的車輛中，攝像頭為IC控制芯片相同，但存在工藝差異或者組裝差異的攝像頭，方法包括以下步驟：

步驟S1、在車機端與攝像頭端之間建立起通信連接和socket連接；

具體包括：攝像頭端啟用WiFi模塊與車機端通信相連，車機端通過APK模塊識別到通信連接成功的信號后，向攝像頭端發起socket連接，攝像頭端允許連接，建立數據傳輸通道。

步驟S2、用戶決定是否啟用攝像頭端的ISP校準功能，若啟用，攝像頭端自動校準焦距，保存校準數據并進入車機端校準模式；

具體還包括以下步驟：步驟S21、測試新攝像頭是否支持車機；步驟S22、抓取攝像頭當前顯示界面的圖片；步驟S23、將當前抓取的圖片與車機原始可承載圖片大小進行匹配；步驟S24、若對比時出現白框，則計算白色邊框的參數；步驟S25、保存適配顯示參數，重啟車機。對于車機段圖像顯示效果要求高的場景中，可以直接關閉攝像頭的ISP校準功能，選用車機端的ISP校準模式，進行攝像頭圖像顯示效果的校準，使用戶可以手動或者自動調節攝像頭的焦距，從而達到視覺上的最佳清晰度，然后再對邊框問題進行調整。

步驟S3、若不啟用，則關閉攝像頭校準功能，調用車機端校準模式；

車機端校準模式具體調節過程包括：步驟S31、測試新攝像頭是否適配車機；步驟S32、若不適配，則在車機端手動調節焦距和清晰度；若適配直接進入步驟S33；步驟S33、抓取攝像頭當前顯示界面的圖片；步驟S34、將當前抓取的圖片與車機原始可承載圖片大小進行匹配；步驟S35、若對比時出現白框，則計算白色邊框的參數；步驟S36、保存適配顯示參數，重啟車機。

車機端校準模式包括對車機端顯示界面清晰度的校準和圖像顯示不匹配問題的校準；攝像頭啟動通信單元，攝像頭上添加有按鈕，按動按鈕可啟動和關閉通信單元，車機端搜索到攝像頭通信模塊則進行手動連接；其中，通信連接包括WiFi連接模式或P2P連接模式，用戶可選擇WiFi連接模式和P2P連接模式的任意一種連接方式；

步驟S4、進入步驟S3的車機端校準模式，啟動車載端的手動調節焦距功能，攝像頭端根據手動調節的指令調整焦距值，選定最佳焦距值后進入邊框適配模式；

調整焦距值的具體調節過程包括：在車機端滑動焦距條，攝像頭端根據調節的焦距值變動焦距，車機端接收圖像清晰度的實時變化。

具體的，參考流程示意圖，調整焦距值的具體調節過程包括：在車機端滑動焦距條，攝像頭端根據調節的焦距值變動焦距，車機端接收圖像清晰度的實時變化，焦距條的清晰度參數值為0-1024，其中，每次滑動的進度單位值為4；

車機端向攝像頭端發送手動焦距調整標志位請求，攝像頭端收到請求后進入手動焦距調整模式，用戶可在車機端的apk界面畫手動滑動用于調節焦距的進度條、即焦距條的閾值，閾值通過WiFi單元發送至攝像頭端，攝像頭端根據閾值的變動而實時改變焦距，使畫面清晰度發生改變，用戶根據主觀選擇最佳值，并保存該值發送給攝像端作為當前配置；

焦距條的閾值范圍為0至1024，單個滑動進度單位清晰度為4，如從0到4、4到8、8到12等。

邊框適配模式具體調節過程包括：抓取攝像頭當前顯示界面的圖片；將當前抓取的圖片與車機原始可承載圖片大小進行匹配；若對比時出現白框，則計算白色邊框的參數；保存適配顯示參數，重啟車機；

車機端向攝像頭端發送邊框適配模式標志位，攝像頭進入適配模式后攝取實時圖片發送給車機端，用戶手動關閉攝像頭端的ISP校準功能，攝像頭端直接發送原始圖給車機端，車機端對圖像進行顯示效果優化處理，滿足用戶更高的影像效果要求；

車機端將接收到的抓拍圖片與原始攝像頭保存的圖片進行對比，計算白色邊框分布參數，將新攝像頭的參數寫入NVRAM中；重新啟動車機，讀取NVRAM中新的參數；抓取攝像頭實時拍攝中的圖片發送給車機端，車機端將該圖與攝像頭中原始保存圖片進行對比，并計算白色邊框分布情況，然后記錄新攝像頭的參數，再寫入NVRAM中，然后重新啟動車機，讀取NVRAM中新的參數，從而適配新攝像頭的顯示參數，解決由于攝像頭與車機不適配而使圖像產生界面周圍產生白色邊框的問題。

步驟S5、確認調節數據，保存配置，否則返回步驟S1，直至車機端的界面正常顯示。

以上是對本論文方法一種基于動態適配的車載攝像頭顯示方案的研究。

5 結語

當前由于攝像頭需要與車機適配，當攝像頭硬件出現故障需要更換時，局限性較大，如因攝像頭生產企業不再生產此型號攝像頭時，車輛無法很好的修復倒車或者360功能，一個選擇只能使用一個不能適配攝像頭，存在邊框適配問題或者攝像頭圖像不清晰的問題；另一個選擇另一個型號攝像頭與匹配的車機整套更換，替換掉原車未出現故障的車機，增加車主的維修成本，并且更換新車機和整車匹配度也相對較差；再一個選擇，更換另一個型號攝像頭配合新增一個顯示屏，如市面后置行車記錄儀兼容倒車影像方案；但不能達到原車的效果。

本文通過在攝像頭端增加wifi模塊、馬達，從而實現焦距調節，通過車機軟件記錄原裝攝像頭圖片，運用于新攝像頭邊框適配，達到原裝攝像頭故障時，能適配多種同一IC控制芯片但模組廠不同攝像頭的目的，能夠達到更多型號攝像頭能夠適配一個車機，達到接近前裝效果的方案，供借鑒。

但還需要攝像頭做硬件更改，對現有攝像頭不友好，期待有能解決這一問題的方案。

注：廣西重點研發計劃資助（任務書編號：桂科 AB20159042）。

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