專利名稱：封閉車輛虛擬電子窗口及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種周視觀察裝置，特別是涉及一種封閉車輛虛擬電子窗口及方法。
背景技術：
目前，駕駛員觀察汽車視野是通過左、右、后反射鏡來實現(xiàn)的，需要駕駛員不斷的 左顧右盼，顧及左右前后不同方位。遇到雨、霧、雪天或者室內(nèi)外溫差大的情況下，車窗玻璃 模糊不清就更會影響觀察反射鏡，在夜間無法觀察車后狀況，因此現(xiàn)有的汽車視野觀察不 方便。中國專利CN201114523Y (專利名稱汽車視野集中監(jiān)控器)在汽車外部的左側(cè)、右側(cè) 和尾部分別設有攝像探頭，在車內(nèi)駕駛員前方設有攝像探頭的集中成像顯示器，集中成像 顯示器的圖像顯示分為左部區(qū)域、右部區(qū)域和中部區(qū)域，分別與攝像探頭的位置相匹配對 應。采用上述結(jié)構(gòu)以后，汽車四周視野可以通過顯示器集中反映在駕駛員面前，觀察方便， 在車窗起霧情況下不影響視線，在夜間行使因為有后射燈，可以方便觀察車后情況。其不足 之處在于(1)攝像探頭的輸出信號幾乎不經(jīng)處理就直接送至集中成像顯示器顯示，車外 場景在監(jiān)視器上顯示時的存在抖動現(xiàn)象；(2)由于集中成像顯示器的圖像顯示分為左部區(qū) 域、右部區(qū)域和中部區(qū)域，分別與攝像探頭的位置相匹配對應，因此，集中成像顯示器中顯 示的圖像左、右、中三部分是分隔的，不能把車外場景作為一個完整的整體來顯示，不適用 于封閉式車輛；(3)不能實現(xiàn)多窗口的切換、定位、變焦、縮放等處理，也不能實現(xiàn)圖像的拼 接、融合、疊加、漫游，易造成失幀現(xiàn)象；(4)不能實現(xiàn)視頻圖像的保存、回放和播放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種封閉車輛虛擬電子窗口及方 法，攝像探頭輸出的信號經(jīng)過圖像穩(wěn)像處理單元和圖像拼接處理單元處理后，再輸出至監(jiān) 視器上顯示，不僅可以克服車外場景在監(jiān)視器上顯示時的抖動和失幀現(xiàn)象，而且還可以實 現(xiàn)圖像的拼接、分割、融合、疊加、漫游，車外場景的整體顯示，多窗口的切換、定位、變焦和 縮放，單幅圖像的局部定位、變焦處理，以及視頻圖像的保存、回放和外部視頻的播放等，適 用于各類車輛特別是封閉式車輛。本發(fā)明的發(fā)明目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的封閉車輛虛擬電子窗口，它包括 CCD方位轉(zhuǎn)動平臺、控制箱、顯示器和操作鍵盤，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺架設于車體頂前方，控制 箱、顯示器和操作鍵盤安裝在封閉式車體內(nèi)，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺、顯示器和操作鍵盤通過線 纜與控制箱連接。所述的CCD方位轉(zhuǎn)動平臺包括底座、底蓋、角接觸軸承、主軸、力矩電機定子、力矩 電機轉(zhuǎn)子、電機碳刷、抱閘器、連接板、CXD攝像頭A、(XD攝像頭B、上蓋、連接電纜線、電源插 座和視頻插座，底座固定在封閉車體的頂前方，角接觸軸承安裝在底座上，主軸安裝在角接 觸軸承中，連接板安裝在主軸的頂部，CXD攝像頭A和CXD攝像頭B安裝在連接板上，上蓋 安裝在連接板上并蓋住CXD攝像頭A和CXD攝像頭B頂部，主軸的中段安裝有力矩電機轉(zhuǎn) 子，主軸的下端安裝有抱閘器，抱閘器的內(nèi)摩擦片與主軸固定連接，抱閘器的外殼與底蓋固定連接，主軸中心開有通孔，連接電纜線穿過主軸的通孔，力矩電機定子安裝在底座上，電 機碳刷固定在力矩電機定子上，底蓋安裝在底座的底部，電源插座和視頻插座安裝在底蓋 上，(XD攝像頭A和(XD攝像頭B的輸出通過連接電纜線與視頻插座相連，電機碳刷的電源 線與電源插座相連。所述的控制箱包括控制箱體、電源板、電機驅(qū)動板、圖像穩(wěn)像處理單元、圖像拼接 處理單元、控制箱蓋、插座、硬盤錄像機、光盤播放器和中央處理單元，控制箱體是固定基 座，電源板、電機驅(qū)動板、圖像穩(wěn)像處理單元、圖像拼接處理單元、硬盤錄像機、光盤播放器 和中央處理單元安裝在控制箱體內(nèi)，插座安裝在控制箱體外部，控制箱蓋固定并蓋在控制 箱體上，電源板的輸入連接汽車的電源輸出口，電源板的輸出連接直流力矩電機、CCD攝像 頭A、CCD攝像頭B、驅(qū)動電路板、圖像穩(wěn)像處理單元、圖像拼接處理單元的工作電源，中央處 理單元的輸入連接操作鍵盤，其控制輸出分別連接圖像穩(wěn)像處理單元、圖像拼接處理單元、 硬盤錄像機、光盤播放器和電機驅(qū)動板。所述的操作鍵盤包括一個鍵盤盒，以及安裝在鍵盤盒上的調(diào)速旋鈕和一組鈕子開 關，調(diào)速旋鈕和一組鈕子開關通過線纜與控制箱連接。封閉車輛虛擬電子窗口的方法，它包括以下步驟 (1)初始化系統(tǒng)加電，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺的抱閘器解鎖。(2)取景調(diào)節(jié)操作鍵盤上的調(diào)速旋鈕和鈕子開關，讓(XD方位轉(zhuǎn)動平臺平穩(wěn)地周 視轉(zhuǎn)動，獲得CCD視頻信號。(3)圖像穩(wěn)像處理消除視頻圖像的因車身震動而引起的各種抖動。車輛在各種路 況下行駛必然存在機械震動，而且這些震動往往難以消除，機械振動會引起視頻圖像的抖 動，從而嚴重影響視頻圖像的質(zhì)量。圖像穩(wěn)像處理就是利用圖像處理算法來消除CCD攝像 頭因路面不平造成車輛振動而引起的圖像抖動，提供高質(zhì)量的、清晰的和穩(wěn)定的畫面，它使 用高性能的DSP作為核心處理單元，在圖像處理算法上采用全Harris角點、全精度運動估 計及卡爾曼濾波技術、對圖像的各種抖動進行計算并去除，從而實現(xiàn)了對圖像的去抖處理。(4)圖像拼接處理實現(xiàn)視頻圖像的拼接、分割、融合、疊加和漫游。圖像拼接處理 應用圖像拼接技術，將數(shù)張重疊部分的圖像拼接成一副完整的無縫的圖像，圖像配準和圖 像融合是拼接技術的關鍵，圖像拼接主要包括(a)圖像預處理，建立圖像的匹配模板以及 對圖像進行某種變換(包括傅里葉變換、小波變換)；(b)圖像配準，采用一定的匹配方式， 找出待拼接圖像中的模板或特征點在參考圖像中的對應位置，進而確定兩幅圖像之間變換 關系；(c)建立變換模型，根據(jù)模板或圖像特征之間對應關系，計算出數(shù)學模型中各種參考 值，從而建立兩幅圖像的數(shù)學變換模型；(d)統(tǒng)一坐標變換，根據(jù)建立的數(shù)學轉(zhuǎn)換模型，將 待拼接圖像轉(zhuǎn)換到參考圖像的坐標系中，完成統(tǒng)一坐標變換；(e)圖像融合重構(gòu)，將帶拼接 圖像的重合區(qū)域進行融合得到拼接重構(gòu)的平滑無縫完整圖像。圖像拼接處理的主要核心器 件是拼接控制器，可以進行圖像的拼接、分割、融合、疊加、漫游，可以實時完成顯示所有輸 入信號，不會失幀，它可以在顯示器上顯示多個實時信號，每個窗口均可單獨進行定位、縮 放，或與其他圖形疊加或其他窗口疊加，操作者還可以在每幅圖像內(nèi)進行局部定位、變焦和 縮放處理，每路信號都可以平穩(wěn)地進行局部定位、變焦處理來突出要引起注意的特定區(qū)域， 圖像還可以在顯示器上任何位置進行縮放、定位。(5)顯示圖像，重復步驟(1) (5)。
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封閉車輛虛擬電子窗口的方法，它還包括一個視頻圖像實時保存的步驟。根據(jù)需 求撥動本發(fā)明所述的紐子開關，可以對有價值的影像進行實時錄像保存。封閉車輛虛擬電子窗口的方法，它還包括一個視頻圖像播放或回放的步驟。在有 需要的情況下按下紐子開關的播放鍵，可隨時、隨機選擇錄像資料的回放，可讓車乘人員在 特殊路況環(huán)境下，行進途中觀看CCD獲取的視頻圖像，車乘人員也可根據(jù)實際需求插入視 頻載體(如U盤、光盤)進行視頻播放，增強車乘人員的乘車舒適感，緩解長時間駕駛和乘車 帶來的壓抑、煩躁情緒。本發(fā)明的工作過程大致是產(chǎn)品通電后，打開總電源后，電源板分別向直流力矩電 機、2個CCD攝像頭、圖像穩(wěn)定處理單元、圖像拼接處理單元和顯示器供電，CCD方位轉(zhuǎn)動平 臺的抱間器自動解鎖，撥動鈕子開關控制力矩電機的左右轉(zhuǎn)動方向，旋動調(diào)速旋鈕控制力 矩電機的轉(zhuǎn)速，可讓CCD方位轉(zhuǎn)動平臺平穩(wěn)地周視轉(zhuǎn)動，獲得穩(wěn)定的視頻信號源。方位轉(zhuǎn)動 平臺可實現(xiàn)士 180°轉(zhuǎn)動，可以讓CXD攝像頭周視觀察周圍場景，2個C⑶攝像頭采用拼接 后擴大視場，在擴大觀察視野范圍的基礎上，使邊界圖像清晰。兩路視頻信號經(jīng)圖像穩(wěn)定單 元處理后，可減緩因路況差或車體震動引起的各種圖像晃動，得到穩(wěn)定、清晰的圖像。兩路 視頻信號經(jīng)圖像拼接單元處理后，得到一路完整的視頻輸出到顯示器上顯示。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的攝像探頭輸出的信號經(jīng)過圖像穩(wěn)像處理單元和圖 像拼接處理單元處理后，再輸出至監(jiān)視器上顯示，克服了車外場景在監(jiān)視器上顯示時的抖 動和失幀現(xiàn)象，實現(xiàn)了圖像的拼接、分割、融合、疊加、漫游和車外場景的整體顯示，實現(xiàn)了 多窗口的切換、定位、變焦和縮放，實現(xiàn)了單幅圖像的局部定位、變焦處理，以及實現(xiàn)了視頻 圖像的保存、回放和外部視頻的播放等，不僅適用于各類普通車輛，對于封閉式車輛更加有 效。


圖1封閉車輛虛擬電子窗口的組成框圖 圖2 CCD方位轉(zhuǎn)動平臺的結(jié)構(gòu)剖視圖
圖3 CCD方位轉(zhuǎn)動平臺的攝像頭布局示意圖 圖4控制箱的主視結(jié)構(gòu)圖 圖5控制箱的俯視結(jié)構(gòu)圖 圖6控制箱的內(nèi)部組成框圖 圖7封閉車輛虛擬電子窗口的工作流程圖
圖中，I-CXD方位轉(zhuǎn)動平臺，2-控制箱，3-顯示器，4-操作鍵盤，5-上蓋，6-連接電纜 線，7-抱閘器，8-電源插座，9-視頻插座，10-底座，Il-CXD攝像頭A，12-CXD攝像頭B，13-底 蓋，14-電機碳刷，15-力矩電機定子，16-力矩電機轉(zhuǎn)子，17-角接觸軸承，18-主軸，19-連 接板，20-鍵盤盒，21-鈕子開關，22-調(diào)速旋鈕，23-插座，24-制箱體，25-電源板，26-圖像 穩(wěn)像處理單元，27-電機驅(qū)動板，28-圖像拼接處理單元，29-硬盤錄像機，30-光盤播放器， 30-控制箱蓋。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明的技術方案如圖1，封閉車輛虛擬電子窗口，它包括CXD方位轉(zhuǎn)動平臺1、控制箱2、顯示器3和操作鍵盤4，CXD方位轉(zhuǎn)動平臺1架設于車 體頂前方，控制箱2、顯示器3和操作鍵盤4安裝在封閉式車體內(nèi)，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺1、顯 示器3和操作鍵盤4通過線纜與控制箱2連接。如圖2和圖3，所述的CXD方位轉(zhuǎn)動平臺1包括底座10、底蓋13、角接觸軸承17、 主軸18、力矩電機定子15、力矩電機轉(zhuǎn)子16、電機碳刷14、抱閘器7、連接板19、(XD攝像頭 All、CXD攝像頭B12、上蓋5、連接電纜線6、電源插座8和視頻插座9，底座10固定在封閉車 體的頂前方，角接觸軸承17安裝在底座10上，主軸18安裝在角接觸軸承17中，連接板19 安裝在主軸18的頂部，CXD攝像頭All和CXD攝像頭B12安裝在連接板19上，上蓋5安裝 在連接板19上并蓋住CXD攝像頭All和CXD攝像頭B12頂部，主軸18的中段安裝有力矩 電機轉(zhuǎn)子16，主軸18的下端安裝有抱閘器7，抱閘器7的內(nèi)摩擦片與主軸18固定連接，抱 閘器7的外殼與底蓋13固定連接，主軸18中心開有通孔，連接電纜線6穿過主軸18的通 孔，力矩電機定子15安裝在底座10上，電機碳刷14固定在力矩電機定子15上，底蓋13安 裝在底座10的底部，電源插座8和視頻插座9安裝在底蓋13上，CCD攝像頭All和CCD攝 像頭B12的輸出通過連接電纜線6與視頻插座9相連，電機碳刷14的電源線與電源插座8 相連。如圖4、圖5和圖6，所述的控制箱2包括控制箱體24、電源板25、電機驅(qū)動板27、 圖像穩(wěn)像處理單元26、圖像拼接處理單元28、控制箱蓋31、插座23、硬盤錄像機29、光盤播 放器30和中央處理單元32，控制箱體24是固定基座，電源板25、電機驅(qū)動板27、圖像穩(wěn)像 處理單元26、圖像拼接處理單元28、硬盤錄像機29、光盤播放器30和中央處理單元32安裝 在控制箱體24內(nèi)，插座23安裝在控制箱體24外部，控制箱蓋31固定并蓋在控制箱體24 上，電源板25的輸入連接汽車的電源輸出口，電源板25的輸出連接直流力矩電機、CCD攝 像頭All、CXD攝像頭B12、驅(qū)動電路板27、圖像穩(wěn)像處理單元26、圖像拼接處理單元28的 工作電源，中央處理單元32的輸入連接操作鍵盤4，其控制輸出分別連接圖像穩(wěn)像處理單 元26、圖像拼接處理單元28、硬盤錄像機29、光盤播放器30和電機驅(qū)動板27。如圖4，所述的操作鍵盤4安裝在控制箱2的面板上，它包括一個鍵盤盒20，以及 安裝在鍵盤盒20上的調(diào)速旋鈕22和一組鈕子開關21，調(diào)速旋鈕22和一組鈕子開關21通 過線纜與控制箱2內(nèi)的圖像穩(wěn)像處理單元26和圖像拼接處理單元28連接。如圖7，封閉車輛虛擬電子窗口的方法，它包括以下步驟
(1)初始化系統(tǒng)加電，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺1的抱閘器7解鎖；
(2)取景調(diào)節(jié)操作鍵盤4上的調(diào)速旋鈕22和鈕子開關21，讓CXD方位轉(zhuǎn)動平臺1平 穩(wěn)地周視轉(zhuǎn)動，獲得CCD視頻信號；
(3)圖像穩(wěn)像處理消除視頻圖像的因車身震動而引起的各種抖動；
(4)圖像拼接處理實現(xiàn)視頻圖像的拼接、分割、融合、疊加和漫游；
(5)顯示圖像，重復步驟(1) (5)。所述的封閉車輛虛擬電子窗口的方法，它還包括一個視頻圖像實時保存的步驟。所述的封閉車輛虛擬電子窗口的方法，它還包括一個視頻圖像播放或回放的步 馬聚ο所述的封閉車輛虛擬電子窗口的方法，它還包括一個多路信號多窗口顯示以及窗 口定位、縮放的步驟。
所述的封閉車輛虛擬電子窗口的方法，它還包括一個圖像局部定位、變焦和縮放 處理的步驟。
權(quán)利要求
封閉車輛虛擬電子窗口，其特征在于它包括CCD方位轉(zhuǎn)動平臺(1)、控制箱(2)、顯示器(3)和操作鍵盤(4)，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺(1)架設于車體頂前方，控制箱(2)、顯示器(3)和操作鍵盤(4)安裝在封閉式車體內(nèi)，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺(1)、顯示器(3)和操作鍵盤(4)通過線纜與控制箱(2)連接。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉車輛虛擬電子窗口，其特征在于所述的CCD方位轉(zhuǎn)動 平臺(1)包括底座(10)、底蓋(13)、角接觸軸承(17)、主軸(18)、力矩電機定子(15)、力矩 電機轉(zhuǎn)子(16)、電機碳刷(14)、抱閘器(7)、連接板(19)、CCD攝像頭A (11)、CCD攝像頭B (12)、上蓋(5)、連接電纜線(6)、電源插座(8)和視頻插座(9)，底座(10)固定在封閉車體的 頂前方，角接觸軸承(17)安裝在底座(10)上，主軸(18)安裝在角接觸軸承(17)中，連接板 (19)安裝在主軸(18)的頂部，(XD攝像頭A (11)和(XD攝像頭B (12)安裝在連接板(19) 上，上蓋(5)安裝在連接板(19)上并蓋住(XD攝像頭A (11)和(XD攝像頭B (12)頂部， 主軸(18)的中段安裝有力矩電機轉(zhuǎn)子(16)，主軸(18)的下端安裝有抱閘器(7)，抱閘器(7) 的內(nèi)摩擦片與主軸(18)固定連接，抱閘器(7)的外殼與底蓋(13)固定連接，主軸(18)中心 開有通孔，連接電纜線(6)穿過主軸(18)的通孔，力矩電機定子(15)安裝在底座(10)上， 電機碳刷(14)固定在力矩電機定子(15)上，底蓋(13)安裝在底座(10)的底部，電源插座 (8)和視頻插座(9)安裝在底蓋(13)上，(XD攝像頭A (11)和(XD攝像頭B (12)的輸出 通過連接電纜線(6 )與視頻插座(9 )相連，電機碳刷(14 )的電源線與電源插座(8 )相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉車輛虛擬電子窗口，其特征在于所述的控制箱(2)包括 控制箱體(24)、電源板(25)、電機驅(qū)動板(27)、圖像穩(wěn)像處理單元(26)、圖像拼接處理單元 (28)、控制箱蓋(31)、插座(23)、硬盤錄像機(29)、光盤播放器(30)和中央處理單元(32)， 控制箱體(24)是固定基座，電源板(25)、電機驅(qū)動板(27)、圖像穩(wěn)像處理單元(26)、圖像拼 接處理單元(28)、硬盤錄像機(29)、光盤播放器(30)和中央處理單元(32)安裝在控制箱體 (24)內(nèi)，插座(23)安裝在控制箱體(24)外部，控制箱蓋(31)固定并蓋在控制箱體(24)上， 電源板(25)的輸入連接汽車的電源輸出口，電源板(25)的輸出連接直流力矩電機、C⑶攝 像頭A (11)、(XD攝像頭B (12)、驅(qū)動電路板(27)、圖像穩(wěn)像處理單元(26)、圖像拼接處理 單元(28)的工作電源，中央處理單元(32)的輸入連接操作鍵盤(4)，其控制輸出分別連接 圖像穩(wěn)像處理單元(26)、圖像拼接處理單元(28)、硬盤錄像機(29)、光盤播放器(30)和電 機驅(qū)動板(27)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉車輛虛擬電子窗口，其特征在于所述的操作鍵盤(4)包 括一個鍵盤盒(20 )，以及安裝在鍵盤盒(20 )上的調(diào)速旋鈕(22 )和一組鈕子開關(21)，調(diào)速 旋鈕(22)和一組鈕子開關(21)通過線纜與控制箱(2)連接。
5.封閉車輛虛擬電子窗口方法，其特征在于它包括以下步驟(1)初始化系統(tǒng)加電，(XD方位轉(zhuǎn)動平臺(1)的抱閘器(7)解鎖；(2)取景調(diào)節(jié)操作鍵盤(4)上的調(diào)速旋鈕(22)和鈕子開關(21)，讓(XD方位轉(zhuǎn)動平臺 (1)平穩(wěn)地周視轉(zhuǎn)動，獲得CCD視頻信號；(3)圖像穩(wěn)像處理消除視頻圖像的因車身震動而引起的各種抖動；(4)圖像拼接處理實現(xiàn)視頻圖像的拼接、分割、融合、疊加和漫游；(5)顯示圖像，重復步驟(1) (5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的封閉車輛虛擬電子窗口方法，其特征在于它還包括一個視頻圖像實時保存的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的封閉車輛虛擬電子窗口方法，其特征在于它還包括一個視 頻圖像播放或回放的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的封閉車輛虛擬電子窗口方法，其特征在于它還包括一個多 路信號多窗口顯示以及窗口定位、縮放的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的封閉車輛虛擬電子窗口方法，其特征在于它還包括一個圖 像局部定位、變焦和縮放處理的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了封閉車輛虛擬電子窗口，它包括CCD方位轉(zhuǎn)動平臺(1)、控制箱(2)、顯示器(3)和操作鍵盤(4)，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺(1)架設于車體頂前方，控制箱(2)、顯示器(3)和操作鍵盤(4)安裝在封閉式車體內(nèi)，CCD方位轉(zhuǎn)動平臺(1)、顯示器(3)和操作鍵盤(4)通過線纜與控制箱(2)連接。本發(fā)明克服了車外場景在監(jiān)視器上顯示時的抖動和失幀現(xiàn)象，實現(xiàn)了圖像的拼接、分割、融合、疊加、漫游和車外場景的整體顯示，實現(xiàn)了多窗口的切換、定位、變焦和縮放，實現(xiàn)了單幅圖像的局部定位、變焦處理，以及實現(xiàn)了視頻圖像的保存、回放和外部視頻的播放等，適用于各類車輛特別適用于封閉式車輛內(nèi)人員周視車外場景。
文檔編號B60R1/00GK101917605SQ201010273090
公開日2010年12月15日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者何偉, 侯學軍, 劉道鳴, 盧波, 夏秋耕, 廖紅波, 李萍, 楊少宇, 肖傳良, 陳云德, 陳楓 申請人:四川紅光汽車機電有限公司