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汽车360°全景影像系统发展趋势

360° 全景影像系统,系统同时采集车辆四周的影像,经过图像处理单元一系列的智能算法处理,最终形成一幅车辆四周的全景俯视图显示在屏幕上,直观地呈现出车辆所处的位置和周边情况。系统大大地拓展了驾驶员对周围和环境的感知能力,使驾驶员在处理车辆起步、行车转弯、泊车入位、窄道会车、规避障碍等情况时从容不迫、轻松自如,可以有效减少刮蹭、甚至碰撞碾压等事故的发生。摄像头安装示意图如下图1所示:

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图1 摄像头安装示意图

系统构成图如下图2 所示,由四个摄像头和1个控制器组成。

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图2 系统构成图

在 2014、2015年推出的新车上,很多高配车以及中端车型都已经计划配置全景系统,由此可以看出该系统的实用性已经引起车厂的足够重视。客观地讲,比大家听了很多的倒车轨迹还要实用,这种实用不仅仅是针对新手的,老司机一旦用上,也会对此形成很大的依赖性,就像现代人离不开手机而很少用电话一样。

一、360°全景影像系统的发展大环境

安全是人的基本追求,有了一定的经济基础后,人的意识形态也在改变,会逐步追求更高层次、更广范围的安全需要。和十多年前的保险市场相比,现在大部分人都有了保险意识,做保险不再那么费劲,这是社会进步的必然结果。汽车安全也是一样的,先解决有车的问题,随之而来的就是多方面的安全问题,从行车安全到泊车安全、停车安全等等。

360°全景影像系统2008年只有本田奥德赛的海外车系有配置,到2012年已经有好几家品牌的高端车系都有配置。随着中国汽车工业的发展,汽车导航市场的逐渐成熟,消费者也越来越追求安全、方便、实用,根据这一趋势,国内的大部分汽车厂家均有在豪华轿车上将全景环视系统作为标准配置的打算和行动。虽然整车业对此的报道和推广也才刚刚开始,但已经被大部分车厂在配置选项上罗列上去,所以这种配置必将是将来很多车的趋势。

二、360°全景影像系统本身的发展轨迹

其实,在后装市场,和当年导航的发展轨迹是一样的,我们可以拿导航作为借鉴。2005年之前是以DVD为主,2005年之后开始零星出现了单独的导航盒,将导航板放在盒子里面跟DVD进行视频线的连接,那个时候的导航盒是用遥控器控制的。后来第二步,和DVD之间不再是简单的视频线的连接,DVD和导航之间还有串口线,通过串口线以及DVD的触摸屏来操作和控制导航盒,用户的体验就更好更人性化了。随着车主对导航的需求越来越多,导航盒也越做越小,就有人将导航盒的板子塞到DVD里面,这是简单的物理上的转移,最后将导航的板子和DVD融合在一起,成为一块板,这就是真正的导航DVD一体机,也就是真正的导航影音系统。从2005年到2008年发展了三四年的时间,这期间有单独卖DVD的,有卖DVD+导航的,2008年以后基本上是DVD导航一体机。只要一个功能是实用的,能为消费者认可,整合是个必然结果,将来全景系统和导航的结合也是一个必然趋势。

如下图3为行车安全进化史,360°全景影像系统从分屏显示到有缝拼接再到无缝全景,逐步增大视野范围及安全性。

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图3 行车安全史

第六代:分屏显示360

这种产品在车的前后左右安装了4个或者是6个90度的摄像头,不对图像进行复杂的技术处理,只是简单的分割和拼接,用2个或者是4个图像显示,显示的时候,不能实时全景显示,给人的感觉是不直观。

这类产品,由于摄像头用的是普通后视摄像头、主机板用的是民用级安防技术,性能指标离真正的车规要求差很远,所以成本也很便宜。为了从功能上吸引车主,大部分都加上一个不太实用的行车记录功能。由于不是真正的全景环视系统,所以,第六代产品安装完后,不用对系统进行调试拼接,只需一个安装过程。如果真正的叫全景的话,那这个就是伪360,不能实时的将车子周围的景象显示在屏幕上,我们可以理解为是伪360或者是分频器的360。这种产品一般只有低端车主图便宜才会选择使用。

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第七代:有缝拼接360°全景影像系统

有缝拼接360°全景影像系统可以说一开始是前装车型的高端配置。该产品的特点是,在车辆的前后左右装四个广角摄像头,广角在150度到180度之间,对图像进行了处理和显示,不是像分频显示那样简单地将图像叠加起来,而是将图像处理后,中间是车子,将图像放在周边,很直观。但是有一个缺点,由于技术的问题,四个图像拼接的地方,就是四个对角线上,无法进行全面平滑的处理,因此在四个图像的拼接处有明显的四条线,有的车厂用黑线,有的用灰线,来掩盖技术上的缺陷,我们叫做有缝拼接360°全景影像系统。

这个全景影像概念最早是由 K.Kate,M.Suzuki,Y.Fujita,Y.Hirama等四人于2006年首先提出。这一概念提出后,马上引起了国内外众多汽车生产厂商和相关科研单位的注意。虽然过去了六年,但到目前为止,基于这一观点研发出成熟产品的厂家却屈指可数。2007年,日产公司发布了首款全景行车安全系统“环景监视系统AVM”,2008年本田推出了multi-view camera system,2009年阿尔派推出TOPVIEW系统,2010年Fujitsu公司开发了Multi-Angle Vision系统,宝马公司自主研发的只有左、右、后三个方位视图的泊车辅助系统,首先应用在X6上,宝马74系列上的全景系统还是其供应商提供的。

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第八代:无缝拼接360°全景影像系统

第八代的全景行车安全系统,是基于第七代的概念,在其基础上进行优化,利用的也是四个广角摄像头,广角在170度到180度之间,对采集的图象进行畸变还原和完美无缝拼接,也就是说没有了拼接线,就象卫星的航拍图一样,高空俯视下来,车的周围真正没有盲区,连车在里面,展示一个完美的整体景象。

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三、360°全景影像系统的功能技术发展趋势

除了可以为驾驶员提供泊车辅助功能外,360°全景影像系统也可以为基于图像的车载电子技术提供基础平台。传统的车辆只能通过驾驶员自主获取外界环境的信息并进行分析,从而作出处理,但由于驾驶员的处理能力有限,往往很难应对错综复杂的外界变化。而360°全景影像系统可以使得车辆获取外界环境的信息,为后续各种智能处理提供基础。如车道偏离预警、行人防撞、车外环境三维建模等等,都是在车载图像的基础上进行信息提取和处理,使得车辆本身具有智能性以辅助驾驶员,保证驾驶员轻松愉快、安全方便地驾驶。

(一)、扩展功能的发展前景

1、行车记录(本机存储)

2、实时监控和网络传输并存储

3、触发报警和移动监控

4、远程遥控监视

(二)、应用延伸功能的发展前景(智能化应用)

1、障碍物识别

2、障碍物测距

3、行驶报警

4、主动规避

5、智能驾驶

6、无人驾驶

随着360°全景影像系统百万级摄像头的普及应用,全景影像系统能够处理更精确的图像数据,也将会扩展延伸出更多的辅驾功能,第十代全景影像系统将会更加多元化。

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(本文转自Cpc安至尊)

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