摘 要：文章結(jié)合在電子流媒體后視鏡開發(fā)實(shí)踐上的經(jīng)驗(yàn) 分析了物理后視鏡的各種弊端 同時(shí)也指出了后裝流媒體后視鏡存在的圖像變形嚴(yán)重、失真度高、圖像畫面延時(shí)過大存在安全隱患的問題 詳細(xì)介紹了前裝流媒體后視鏡支持寬動(dòng)態(tài)、高幀率、高分辨率的攝像頭設(shè)計(jì)和具備電子防眩目功能的內(nèi)后視鏡主控板硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 詳細(xì)論述了流媒體后視鏡系統(tǒng)開機(jī)及后視攝像頭圖像實(shí)時(shí)性、電子防眩目功能控制、智能調(diào)節(jié)后視視頻圖像顯示區(qū)域范圍、失效模式控制等關(guān)鍵技術(shù) 總結(jié)了整個(gè)前裝流媒體后視鏡的實(shí)際設(shè)計(jì)思路。

　　關(guān)鍵詞：前裝;流媒體后視鏡;電子防眩目;串行解串器;FPD-Link III;失效模式及后果分析

　　引言

　　汽車內(nèi)后視鏡是通過鏡面反射原理來完成成像的 對(duì)外界條件的依賴太大 因?yàn)檐嚿斫Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 導(dǎo)致C柱和后座椅的乘客、靠枕都對(duì)后方的視野造成干擾[1]。貼膜的條紋、后擋車貼或運(yùn)動(dòng)型汽車外部的水平尾翼等物體 遮擋住部分向后的視野 影響駕駛者觀看汽車后方視野 容易造成交通事故。在汽車后裝市場(chǎng)也出現(xiàn)了很多流媒體后視鏡 但是圖像角度很大 圖像變形嚴(yán)重 攝像頭Sensor幀率低 圖像的延時(shí)達(dá)130ms以上。夜間行車時(shí) 后方車輛的燈光通過內(nèi)后視鏡反射易造成駕駛者產(chǎn)生夜盲[2]。車內(nèi)后視鏡應(yīng)具有在夜間防止后方車輛的前照燈光線所引起眩目的功能[3]。后裝流媒體后視鏡同樣不具備防眩目功能 種種弊端導(dǎo)致發(fā)生交通事故的隱患比較大。

　　本文提出一種前裝車廠規(guī)格的電子流媒體后視鏡技術(shù)方案 利用支持寬動(dòng)態(tài)、幀率達(dá)到60幀、角度大達(dá)水平90度、垂直角度達(dá)40度、抗干擾性能強(qiáng)后視攝像頭來?yè)渥杰囕v后方的行使動(dòng)態(tài) 通過FPD-Link III傳遞數(shù)字圖像到內(nèi)后視鏡顯示屏LCD上。FPD-Link III 技術(shù)是在FPD-Link 技術(shù)的基礎(chǔ)上 針對(duì)汽車電子應(yīng)用 增強(qiáng)了信號(hào)驅(qū)動(dòng)和抗干擾能力 提高了信號(hào)傳輸距離[4]。整個(gè)系統(tǒng)圖像延時(shí)在60ms內(nèi) 能應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜場(chǎng)景和自然環(huán)境 鏡頭角度合適 圖像變形小真實(shí)感強(qiáng)。這種高實(shí)時(shí)性和優(yōu)良的圖像質(zhì)量為對(duì)駕駛安全有著非常重要的作用。

　　1 方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　方案提供一種支持寬動(dòng)態(tài)、低時(shí)延、抗干擾性強(qiáng)、圖像變形小畫質(zhì)優(yōu)良的流媒體后視鏡 大大提高駕駛員的行車安全性。本方案由后視攝像頭、流媒體內(nèi)后視鏡、FPD-Link III標(biāo)準(zhǔn)傳輸線束組成。流媒體內(nèi)后視鏡內(nèi)的控制器對(duì)攝像頭傳輸過來的視頻信號(hào)做解串并將處理后的視頻傳輸給流媒體內(nèi)后視鏡顯示屏進(jìn)行顯示 實(shí)現(xiàn)車輛后方路況的實(shí)時(shí)顯示。由于沒有車尾立柱的阻擋 流媒體后視鏡的視野范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前汽車光學(xué)車內(nèi)后視鏡[5]。整個(gè)方案設(shè)計(jì)的元器件均符合AEC-Q100要求、工作溫度、存儲(chǔ)溫度均滿足前裝車廠的要求。

　　1.1 攝像頭硬件系統(tǒng)

　　本方案中的攝像頭部分Sensor采用OmniVision的OX02 A10 sensor 該sensor支持60幀圖像輸出 支持寬動(dòng)態(tài) 動(dòng)態(tài)范圍達(dá)110dB 解決太陽(yáng)直射或進(jìn)橋洞太亮或太暗成像問題。同時(shí)攝像頭具有LED Flicker Reduc?tion防眩光夜視功能 即使在夜間也能看見人和物體[6]。6玻鏡頭加濾光片 輸出MIPI信號(hào)給ISP。ISP采用OmniVision的OV491對(duì)圖像做深度處理 然后通過MIPI輸出到串行器。串行器采用的是美信的MAX9295A 通過同軸傳輸 走FPD-Link III標(biāo)準(zhǔn)連線。

　　1.2 流媒體內(nèi)后視鏡

　　流媒體內(nèi)后視鏡部分由主控制器MCU、視頻解串器、視頻信號(hào)處理芯片、顯示驅(qū)動(dòng)、顯示屏、光Sensor、CAN、電子防眩目鏡等組成。其中通過利用CAN 總線將后視鏡與雷達(dá)、攝像頭等進(jìn)行有效連接 即可實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)與車載智能后視鏡信息顯示屏的交互傳輸和清晰顯示[7]。比如車輛倒車信號(hào)、車速信號(hào)的傳遞以及一些重要設(shè)置的人機(jī)交互。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

　　如圖2所示 攝像頭信號(hào)通過FPD-Link III標(biāo)準(zhǔn)連線進(jìn)入系統(tǒng) 系統(tǒng)通過解串器解串 解串器使用的是美信解串器MAX9296A 輸出MIPI信號(hào)到支持驅(qū)動(dòng)LVDS屏的點(diǎn)屏芯片 選用的是瑞薩RAA278842 RAA278842再傳遞給LVDS顯示屏 整個(gè)系統(tǒng)控制核心采用NXP的MCU 型號(hào)為S9KEAZ64AMLH。系統(tǒng)用了兩顆光sensor 采用的intelsil的isl76683 采集前后光sensor的環(huán)境光的亮度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了唯一一個(gè)按鍵用于系統(tǒng)開關(guān)機(jī)、切換流媒體后視鏡是處于采用流媒體顯示模式還是物理后視鏡顯示模式 定義為模式鍵。整個(gè)內(nèi)后視鏡重量約為580g 符合3C認(rèn)證。

　　1.3 FPD-Link III標(biāo)準(zhǔn)傳輸線束

　　FPD-Link III標(biāo)準(zhǔn)傳輸線束用于連接攝像頭和內(nèi)后視鏡 采用走LVDS信號(hào)的同軸電纜傳輸。攝像頭甩出一根70cm長(zhǎng)的尾線 內(nèi)后視鏡同樣甩出一根20cm長(zhǎng)的尾線 中間線束布在車身上再對(duì)連兩個(gè)尾線。前裝車廠對(duì)視頻信號(hào)的傳說線束有非常高的性能規(guī)格要求來保障連接的穩(wěn)定性和可靠性。中間連接的端子連接器都有嚴(yán)格的要求 比如要求防水等級(jí)IP67、阻抗、線束拉拔力、傳輸LVDS信號(hào) 目前車廠主要使用連接器廠家有安費(fèi)諾和羅森伯格的 本方案中采用的安費(fèi)諾的連接器 線束材質(zhì)為RG174 雙層屏蔽線 長(zhǎng)度為9米 線束拉拔力大于10kg。

　　2 方案軟件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

　　流媒體內(nèi)后視鏡軟件系統(tǒng)主要運(yùn)行在主控制器MCU里 MCU負(fù)責(zé)了外圍設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、控制、調(diào)度 主要有系統(tǒng)開機(jī)及視頻實(shí)時(shí)性控制、電子防眩目功能控制、調(diào)節(jié)后視圖像顯示范圍、失效模式控制等。

　　2.1 系統(tǒng)開機(jī)及視頻實(shí)時(shí)性

　　流媒體后視鏡從車輛點(diǎn)火上電到顯示圖像總時(shí)間小于1秒 約850ms。上電后 內(nèi)后視鏡的主控制器MCU首先配置外圍供電、初始化解串器、視頻顯示驅(qū)動(dòng)、控制LCD背光、讀取CAN信息等。由于汽車點(diǎn)火初始時(shí)間150ms內(nèi)電壓不平穩(wěn) 起伏比較大 因此MCU需要待電壓平穩(wěn)一些再給外圍供電 比如給攝像頭供電 否則容易造成攝像頭花屏或顯示異常。攝像頭上電后ISP負(fù)責(zé)配置好Sensor ISP按照系統(tǒng)給的配置要求處理輸出圖像數(shù)據(jù) 攝像頭完成穩(wěn)定圖像輸出的時(shí)間是650ms以內(nèi)。由此可以看出主要耗時(shí)在等待攝像頭的穩(wěn)定信號(hào) 在等待的過程中系統(tǒng)完成其他外圍器件的初始化 打通顯示通道 給攝像頭供電700ms時(shí)點(diǎn)亮LCD背光 圖像就顯示在了LCD屏幕上。整個(gè)耗時(shí)在850ms左右 滿足前裝車廠要求的1秒內(nèi)。

　　前裝車廠對(duì)視頻的實(shí)時(shí)性要求在60ms之內(nèi) 視頻圖像的延時(shí)主要由攝像頭從采集到輸出圖像、傳輸控制、屏幕顯示延時(shí)組成。攝像頭sensor是支持60幀的 因此sensor端的延時(shí)約17ms ISP性能強(qiáng)大、處理速度快 處理的時(shí)間在3ms左右 攝像頭部分大概的延時(shí)有20ms 在中間傳輸上都的LVDS高速信號(hào) 串行器和解串器部分延時(shí)小于1ms 再經(jīng)過視頻點(diǎn)屏處理芯片延時(shí)小于1ms 最后到達(dá)LCD LCD刷新是30幀的 因此顯示延遲約33ms。整個(gè)視頻的延時(shí)約56ms 滿足要求前裝車廠的要求。

　　2.2 電子防眩目

　　流媒體后視鏡設(shè)計(jì)了兩種顯示模式 一種是流媒體顯示模式 另外一種是物理后視鏡顯示模式 這兩種模式的切換是通過模式鍵來切換的。當(dāng)流媒體后視鏡處于物理后視鏡顯示模式時(shí) 設(shè)計(jì)上增加了電子防眩目鏡片。電子防眩目后視鏡原理是當(dāng)強(qiáng)光照在后視鏡上時(shí) 鏡上的傳感器把光信號(hào)傳送給控制器 經(jīng)過信號(hào)處理 控制電路會(huì)使鏡面變色 以吸收強(qiáng)光 削減強(qiáng)光的反射[8]。

　　采用了流媒體內(nèi)后視鏡前后兩個(gè)光感傳感器 實(shí)時(shí)采集環(huán)境光的亮度值給到主控制器MCU MCU通過比較兩個(gè)光感采集的亮度的差值做參考來調(diào)節(jié)電子防眩目鏡片的供電電壓來達(dá)到調(diào)節(jié)反射率。比如后光感的值比前光感的值大很多 說明后方有大燈照耀 這時(shí)候需要調(diào)低鏡面反射率。實(shí)現(xiàn)眩目自主預(yù)防 減少因駕駛員反應(yīng)不及時(shí)而導(dǎo)致的眩目事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn) 有效地降低了眩目事故發(fā)生的幾率[9]。

　　2.3 調(diào)節(jié)后視圖像顯示范圍

　　流媒體內(nèi)后視鏡顯示屏的分辨率是1920x384的 攝像頭過來的圖像分辨率也是1920x384 像素點(diǎn)一一對(duì)應(yīng) 圖像不會(huì)拉伸扭曲。系統(tǒng)默認(rèn)采用攝像頭輸出的圖像視角為水平角度為90度 垂直角度為20度。由于攝像頭安裝角度的差異以及駕駛員的個(gè)人習(xí)慣 需要支持可調(diào)節(jié)攝像頭顯示圖像的垂直角度范圍調(diào)節(jié)。

　　本系統(tǒng)主控制器MCU可以接受來自原廠CAN協(xié)議 在原廠上可以通過方控鍵來設(shè)置 同時(shí)也可以支持基于CAN協(xié)議在原廠中控主機(jī)上來設(shè)置圖像的垂直角度范圍。兩種不同顯示效果如圖3、圖4。

　　從上圖可以看出 圖4明顯視角更靠下一點(diǎn)。視角根據(jù)駕駛者的偏好自己設(shè)置。但是在倒車的時(shí)候 流媒體內(nèi)后視鏡通過CAN接收到倒車信號(hào)會(huì)自動(dòng)將后視圖像的視角調(diào)節(jié)到最低 看到攝像頭能看到的最近的范圍 倒車結(jié)束后再自動(dòng)調(diào)節(jié)回設(shè)置的視角范圍。

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