基于双摄像头3D显示技术的倒车影像系统

来源 :科技与生活 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhu_2009
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  随着汽车的普及程度越来越高,有车的人也越来越多,人们的驾龄也越来越短。传统的倒车需要娴熟的技术的经验,对于刚学会开车和驾驶时间不长的人来说,倒车是十分困难的事情。由于看不清后面的障碍物和判断不准和障碍物之间的距离,倒车事故也频频发生。
  随着汽车电子产品的不断智能化,倒车辅助系统也孕育而生。目前市场上的倒车辅助系统大致分为三类:1)传统的基于超声波或者微波来探测车子后面与障碍物之间的距离,并且根据距离的大小,系统发出不同频率的报警声来提醒驾驶者汽车后部距离障碍物越来越近。但是这种系统的优势在于成本较低,缺点是不能够给驾驶者提供一种直观的信息,也不能够告诉驾驶者后面到底是什么样的障碍物,报警声也不能够告诉驾驶者障碍物到底多远。2)基于单个摄像头,这种系统的优势在于摄像头提供了车子后部的直观图像,驾驶者可以清晰的看见后面的障碍物。但是由于单个摄像头提供的画面只包含平面信息,驾驶员从屏幕上看不出障碍物与障碍物以及车子后部之间的距离层次感,所获得的图像没有景深,使得驾驶者不能正确判断后面障碍物的距离和远近,给倒车造成安全隐患。3)用一个摄像头外加超声波传感器,将超声波传感器获得的距离信息,给驾驶者倒车图像的同时,给出声音距离提醒。这样的好处在于驾驶者有了图像信息也有了距离报警,但是没有实际的距离感,给人感觉像是标注了尺寸的图纸,并不能反映出真实的车后情况,单价也较贵。
  双摄像头倒车辅助系统是基于双目立体成像技术,利用两个设想头所获得的图像的细微差异,通过图像处理,在驾驶室的特制3D显示屏上显示出立体的倒车后视图像,驾驶者无需佩戴眼镜就可以感觉到景深效果,从而掌握汽车后面障碍物的层次感和距离感,为驾驶者倒车过程中提供了更准确和直观的图像效果。通过同一物体在左右两个摄像头所成图像里的位置不同,利用平行双目立体视觉系统来计算出物体实际离开摄像头的距离,并同时反映给驾驶者,提醒驾驶者离开障碍物还有多远。
  关键部件是裸眼3D显示屏,3D效果是由于左右眼看到的图像细微的不一致产生的感觉,生活中人们的双眼也是这么感知物体的远近的。所以裸眼3D显示屏的关键在于一层可以使图像区分开的格栅。
  图1展示了裸眼3D显示的第一个步骤,把左右眼看到的2张不同图像交替哦组成一张新的图像。
  图2展示了特殊的格栅,使得左右眼看到的分别是左图像和右图像。途中右眼只能看见R1的那一列图像,L1的被格栅挡住了。同理对于左眼来说,只能看见L1的图像,R1的被挡住了,其余的R2,R3…;L2,L3…同理,所以由这样的格栅进行光线阻隔就可以实现左右眼看到不同的图像了。
  图3是根据图像像素点的大小以及视距等信息来计算出最优化的格栅设计。图中P是像素的长度,B是格栅的长度,D是格栅到显示屏的距离,L是使用者的双眼到显示屏的距离,E是双眼之间的间距。根据相似三角形比例关系可以得出方程Eq1和Eq2,Eq1可以用来调节格栅长度,Eq2可以用来调节格栅与显示屏之间的距离,从而使得显示效果最优化,车子内的环境由座位的距离相对固定,使得L值基本固定,所以基于L值和显示屏大小和分辨率的大小来计算优化的B与D的值。
  根据两个摄像头所拍的不同图像信息也可以计算出物体的距离,原理如下图4:假设两个摄像头完全相同焦距为f,摄像头之间的距离为b。P为真实世界里的一点,坐标为(x,y,z)。图中,OL为左摄像头的真实坐标系,OR为右摄像头的真实坐标系。IL为左摄像头成像坐标系,IR为右摄像头成像坐标系。PL为P在左摄像头成像坐标系中所成的点,PR为P在右摄像头成像坐标系中所成的点。由于两个摄像头完全相同,所以将PR移到IL中的镜像为PR’,在下图中的蓝色三角形中利用相似三角形公式就可以算出P到摄像头的直线距离Z。
  经过对双摄像头的标定,所拍摄的照片进行图像处理和关键点的比对计算,就可以算出物体距离汽车保险杠的距离。这样的方案省去4个超声波雷达,而且提供了驾驶者直观的真实距离感的倒车影像。成本和效果上都有十分大的优势。同时3D显示器可以进行2D和3D的切换,也带给用户3D影片和2D影片的观看感受。
  参考文献
  [1]唐志健.基于立体视觉的深度信息恢复技术研究[J].2006.3.16.
  [2]何淑珍.基于灰度梯度的散焦图像测距算法的研究[J].2008.6.1.
  [3]Vehicular 3D Visual Applications and Requirements. SAE 2011—01—0050.
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