專利名稱：一種車載安全監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及監(jiān)測系統(tǒng)，特別是涉及一種車載安全監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
全景檢測技術(shù)是目前監(jiān)控技術(shù)中的重要發(fā)展方向之一，在常見的安檢系統(tǒng)中可通 過運(yùn)用多個攝像頭或快球系統(tǒng)對周邊環(huán)境進(jìn)行360度柱狀或球狀圖像檢測，但傳統(tǒng)的全景 檢測技術(shù)主要由于在檢測速度的實(shí)時性上還不夠理想，因此主要針對低速運(yùn)動物體環(huán)境， 如人流等，還未實(shí)現(xiàn)針對高速運(yùn)動物體，如汽車之類的運(yùn)動物體環(huán)境監(jiān)測。 如前所述，目前國內(nèi)外主要車載安全監(jiān)測系統(tǒng)都基于紅外或雷達(dá)電磁波反射技 術(shù)，由于穩(wěn)定性限制，一般也僅適用于車輛的低速運(yùn)動狀態(tài)。而世界上已有的基于全景影像 檢測的安全監(jiān)測系統(tǒng)商用化方案，目前主要出現(xiàn)在英菲尼迪FX50等高檔車型上，但其僅限 于影像顯示，沒有速度、距離的測算功能，只能作為駕駛輔助功能，缺乏足夠的智能性。因 此，目前的影像測速、測距技術(shù)并沒有在車載安全監(jiān)測上得到切實(shí)的商業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供 一種車載安全監(jiān)測裝置。 本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種車載安全監(jiān)測裝置，其特 征在于，包括多個在不同方向布置的攝像頭模組、與攝像頭模組對應(yīng)的多個DSP芯片、FPGA 芯片以及LCD顯示器，所述的攝像頭模組包括至少三個不同焦距的攝像頭，該至少三個攝 像頭構(gòu)成攝像頭陣列，所述的多個攝像頭模組分別通過一 AD芯片與一個DSP芯片連接，所 述的FPGA芯片包括同屏顯示0SD模塊、圖像混合模塊以及視頻輸出模塊，所述的圖像混合 模塊與視頻輸出模塊連接，所述的多個DSP芯片通過FPGA芯片的引腳與同屏顯示0SD模塊 連接，所述的多個DSP芯片還通過FPGA芯片的引腳與圖像混合模塊連接，所述的LCD顯示 器通過FPGA芯片的引腳與同屏顯示OSD模塊、視頻輸出模塊連接。 所述的DSP芯片為Blackfin處理器。 所述的多個攝像頭模組均通過同軸電纜與AD芯片連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型是一種安全監(jiān)控技術(shù)與汽車安全輔助技術(shù)的有機(jī)結(jié) 合，能夠真正做到利用影像技術(shù)完成面向高速運(yùn)動車輛周邊環(huán)境和物體的速度與距離檢 測，同時提供完整的360度柱狀影像畫面，具備實(shí)時性、高清晰度和智能性等高性能特點(diǎn)， 在國內(nèi)外汽車電子同類產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的攝像頭模組示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。 如圖1，一種車載安全監(jiān)測裝置，包括多個在不同方向布置的攝像頭模組1、與攝 像頭模組對應(yīng)的多個DSP芯片2、FPGA芯片3以及LCD顯示器4，所述的攝像頭模組1包括 至少三個不同焦距的攝像頭，該至少三個攝像頭構(gòu)成攝像頭陣列，所述的多個攝像頭模組l 分別通過一 AD芯片5與一個DSP芯片2連接，所述的FPGA芯片2包括同屏顯示0SD模塊 20、圖像混合模塊21以及視頻輸出模塊22，所述的圖像混合模塊21與視頻輸出模塊22連 接，所述的多個DSP芯片2通過FPGA芯片3的引腳與同屏顯示OSD模塊20連接，所述的多 個DSP芯片2還通過FPGA芯片3的引腳與圖像混合模塊21連接，所述的LCD顯示器4通 過FPGA芯片3的引腳與同屏顯示OSD模塊20、視頻輸出模塊21連接。 所述的DSP芯片2采用Blackfin處理器；所述的多個攝像頭模組1均通過同軸電 纜與AD芯片5連接。 車載全景監(jiān)測系統(tǒng)對于視頻采集以及多媒體處理的實(shí)時性要求苛刻，直接影響到 行車安全。因此設(shè)計(jì)時應(yīng)采用多個高速處理器并行處理，在確保視屏拼接以及測距測速準(zhǔn) 確性的前提下，盡可能的提高系統(tǒng)監(jiān)測頻率。 攝像頭模組把采集到的視頻信號轉(zhuǎn)化為時分復(fù)用的模擬信號，通過同軸電纜線傳 輸?shù)教幚碇靼迳?，避免了并行?shù)字信號在長距離傳輸可能產(chǎn)生的串?dāng)_影響。AD芯片示意的 是視頻解碼芯片，將模擬信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻格式的數(shù)字信號(比如ITU656)，方便DSP和 FPGA做處理。 每個DSP模塊對單幅圖像進(jìn)行測距測速等計(jì)算，并且把處理好的數(shù)據(jù)送到FPGA上 的OSD模塊(On Screen Display)，用于在LCD上顯示車速、車距以及報警信號。同時DSP 模塊把圖像信號送到FPGA端口上，通過圖像混合模塊實(shí)現(xiàn)全景圖像的拼接，最后通過視頻 輸出模塊將圖像信號和監(jiān)測數(shù)據(jù)同時顯示在顯示設(shè)備上。 做為整個系統(tǒng)的信息輸入部分，攝像頭模組應(yīng)該具有視角廣、成像畸變小的特點(diǎn)。 圖像質(zhì)量不宜太高，過大的數(shù)據(jù)量會嚴(yán)重影響處理的實(shí)時性。采用640*480VGA的圖像格式 比較符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 考慮到測距算法中要在相當(dāng)短的時間內(nèi)調(diào)整鏡頭焦距，對攝像頭鏡頭焦距的可調(diào)
節(jié)性具有很高要求，無論是從調(diào)節(jié)精度還是速度上，否則無法準(zhǔn)確的測量車距。 此外，針對散焦測距法應(yīng)用方案，需要在主要進(jìn)行測距、測速的方向位置架設(shè)不同
焦距攝像頭構(gòu)成的攝像頭陣列，從而得到實(shí)時的不同焦距運(yùn)動物體靜態(tài)圖像，通過DSP分
時處理的方法完成散焦測距處理。 如圖2所示，三個不同焦距的攝像頭A、 B、 C分別有三個不同的焦平面一、焦平面 二、焦平面三，對于同一景物，成像的清晰度不同，也就是散焦程度不同，這樣就可以同時得 到三張不同散焦程度的圖像，在圖像處理時，就可以快速計(jì)算出物體距離，而不用等到攝像 頭焦距的調(diào)節(jié)。 為了在極短的時間內(nèi)完成測距和測速的算法，對于系統(tǒng)中DSP處理器的處理速度 有著極高的要求，尤其是在車輛高速接近的物體時的測距和測速。 —般DSP的特點(diǎn)是用盡可能少的時鐘周期執(zhí)行盡可能多的算術(shù)計(jì)算(如MAC操 作)，而為了達(dá)到這個目的，它們經(jīng)常采用VLIW(超長指令字)指令，提高計(jì)算效率，犧牲代碼密度。而對于一般的MCU處理器來說主要執(zhí)行的控制功能包含很多條件操作，在程序流 程中頻繁跳轉(zhuǎn)。這些程序常常使用實(shí)時操作系統(tǒng)(RT0S)。因?yàn)榭赡苄枰罅康目刂乒δ埽?所以代碼密度至關(guān)重要，使可變長指令成為一個突出的特點(diǎn)。而Blackfin作為一款多媒體 DSP，包含了 64bit操作碼以支持DSP內(nèi)部環(huán)路的每時鐘周期多次運(yùn)算的功能。但是因?yàn)樗?經(jīng)過了優(yōu)化，以便使16bit操作碼成為使用最頻繁的指令。因此，編譯后blackfin代碼密 度可以和那些最優(yōu)的MCU媲美。 Blackfin處理器存儲器架構(gòu)在器件實(shí)現(xiàn)中提供了 Ll和L2存儲模塊，Ll存儲器直 接與處理器內(nèi)核相連，以全系統(tǒng)時鐘頻率運(yùn)行，并為實(shí)時算法程序提供了最大的系統(tǒng)性能。 L2存儲器是一種較大的大容量存儲模塊，其性能略有下降，但運(yùn)行速度仍然高于外存儲器。 Blackfin具有多功會g、高速PPI (Parallel Peripheral Interface,并行外設(shè)接 口 )接口。接口包括1個專用的時鐘引腳，3個幀同步引腳和16個數(shù)據(jù)引腳，最高工作頻 率可以達(dá)到75MHz。 PPI可以直接連接到多種視頻編碼器和解碼器而不需要通過外部邏輯。 對于符合ITU-R656的視頻編解碼器，PPI接口可以在沒有CPU介入的情況下解碼序列，收 集數(shù)據(jù)流。 如果PPI連接到?jīng)]有嵌入式控制方案的圖像傳感器上時，提供3幀同步以管理輸 入或者輸出數(shù)據(jù)。水平同步，垂直同步以及場同步(HSYNC、 VSYNC和FIELD) DMA是數(shù)字信號處理器(DSP)中用于快速數(shù)據(jù)交換的重要技術(shù)，它具有獨(dú)立于CPU 的后臺批量數(shù)據(jù)傳輸能力，能夠滿足實(shí)時圖像處理中的高速數(shù)據(jù)傳輸要求。由于圖像處理 的原始數(shù)據(jù)量很大，同時圖像處理中也會產(chǎn)生等量的中間數(shù)據(jù)，對于片內(nèi)存儲資源有限的 高速DSP芯片來說，一般需要借用外部存儲空間。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時處理能力，可以將數(shù) 據(jù)在不同存儲空間的轉(zhuǎn)移任務(wù)交給DMA來完成，從而使CPU只專注于數(shù)據(jù)的計(jì)算。同時DMA 對數(shù)據(jù)的重排功能可以優(yōu)化圖像數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲，這不僅可以提高內(nèi)部存儲空間的利 用效率，也可以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。雖然圖像數(shù)據(jù)的傳輸也可由軟件實(shí)現(xiàn)，但會消耗大 量的CPU時鐘周期，從而使DSP的高速性能難以發(fā)揮。而由DMA來進(jìn)行同樣的工作卻不占 用CPU的時鐘周期。Blackfin具有多個獨(dú)立的DMA控制器，能夠支持多種接口 ，可以完成 有DMA功能的外設(shè)與連接在外部存儲器接口上的外設(shè)進(jìn)行之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，Blackfin的 DMA控制器支持存儲器與存儲器之間(MDMA)，存儲器與串行外設(shè)接口 (SPI)之間，存儲器與 串行接口 (SPORT)之間，存儲器與異步串行接口 (UART)之間，存儲器和并行外設(shè)接口 (PPI) 之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。同時Blackfin具有smartDMA功能，進(jìn)行DMA傳輸時列的步長可以 小于行的步長，支持交叉存取的數(shù)據(jù)流，而這些在視頻應(yīng)用場合非常的有用。同時，除了支 持傳統(tǒng)的一維DMA之外，Blackfin的DMA控制器還支持二維的DMA,這非常適合視頻數(shù)據(jù)塊 的搬移。 目前市場上的通用DSP處理器性能越來越高，TI公司和ADI公司的DSP處理器核 心運(yùn)算速度可以達(dá)到lGHz，非常適合處理海量圖像數(shù)據(jù)。 與通用處理器相比，應(yīng)用FPGA做數(shù)字信號處理的優(yōu)勢，在于FPGA能夠大量例化相 同的實(shí)時加速處理單元，對海量信號進(jìn)行并行處理。
權(quán)利要求一種車載安全監(jiān)測裝置，其特征在于，包括多個在不同方向布置的攝像頭模組、與攝像頭模組對應(yīng)的多個DSP芯片、FPGA芯片以及LCD顯示器，所述的攝像頭模組包括至少三個不同焦距的攝像頭，該至少三個攝像頭構(gòu)成攝像頭陣列，所述的多個攝像頭模組分別通過一AD芯片與一個DSP芯片連接，所述的FPGA芯片包括同屏顯示OSD模塊、圖像混合模塊以及視頻輸出模塊，所述的圖像混合模塊與視頻輸出模塊連接，所述的多個DSP芯片通過FPGA芯片的引腳與同屏顯示OSD模塊連接，所述的多個DSP芯片還通過FPGA芯片的引腳與圖像混合模塊連接，所述的LCD顯示器通過FPGA芯片的引腳與同屏顯示OSD模塊、視頻輸出模塊連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種車載安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的DSP芯片為 Blackfin處理器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種車載安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的多個攝像頭 模組均通過同軸電纜與AD芯片連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種車載安全監(jiān)測裝置，包括多個在不同方向布置的攝像頭模組、與攝像頭模組對應(yīng)的多個DSP芯片、FPGA芯片以及LCD顯示器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能夠真正做到利用影像技術(shù)完成面向高速運(yùn)動車輛周邊環(huán)境和物體的速度與距離檢測，同時提供完整的360度柱狀影像畫面，具備實(shí)時性、高清晰度和智能性等高性能特點(diǎn)。
文檔編號B60R11/02GK201457257SQ20092007301
公開日2010年5月12日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者付宇卓 申請人:上海欣納電子技術(shù)有限公司