專利名稱：車載三維視頻系統及用其監測車輛周圍環境的方法
技術領域：
概括地說，本發明涉及一種車載顯示系統及用其監測車輛周圍環境的方法；更具 體地說，本發明涉及一種車載視頻顯示系統及用其監測車輛周圍環境的方法。
背景技術：
為了輔助觀察車輛周圍環境，通常在轎車、貨車、客車等機動車輛中通常設置有后 視鏡、倒車雷達系統以及視頻系統等。后視鏡反映汽車后方、側方和下方的情況，使駕駛員通過這些后視鏡可以間接地 看清楚這些位置的情況，擴大了駕駛者的視野范圍。其缺點是存在視覺盲區以及夜間行駛 時后方汽車前大燈的光線經后視鏡反射會產生眩目感，影響行車安全，并且在倒車時更不 能正確地觀察到車輛后下方的真實情況。倒車雷達系統是一種汽車泊車或者倒車時的安全輔助裝置，其能以聲音或者更為 直觀的屏幕顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況。但是，倒車雷達系統也容易出現視覺盲區 問題。由于雷達探頭安裝位置的關系，當車后方的障礙物過低、過高或角度超過探頭偵測范 圍時，倒車雷達便會失效。視頻系統采用了安裝于汽車兩側、車尾及其它部位的攝像頭以及車內的液晶顯示 屏，能夠將拍攝到的車輛周圍環境圖像在液晶顯示屏上清楚地顯示出來。例如，2009年7月 15日公告授權、公告號為CN201074M4Y的實用新型專利“一種車載后視系統”公開了一種 車載后視系統，其包括液晶顯示屏以及多個攝像頭，并且它們均連接至控制器，實現了多路 視頻輸入，液晶顯示屏顯示圖像清晰并且使用控制器便于切換顯示畫面。這種車載后視系 統的缺點在于，該顯示屏每次顯示的圖像均為由單個攝像頭所拍攝的二維圖像，或者該顯 示屏的各個顯示部分每次顯示的圖像均為由單個攝像頭所拍攝的二維圖像，其由光影的組 合產生了二維圖像距離感的幻覺，實際上從這種二維圖像顯示中感覺到的車輛與物體間的 距離是不正確的。因此，提供一種能夠清楚真實地顯示車輛周圍環境、尤其是能夠顯示車輛與周圍 環境之間的立體真實距離感的視頻系統，從而更便于倒車、泊車以及其它與車輛周圍環境 相關的操作，誠為本領域尚需解決的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠克服現有技術的以上缺點的車載三維視頻系統。根據本發明一個方面提供了一種車載三維視頻系統，其包括設置在車輛上的攝像 頭、顯示屏、與所述攝像頭以及所述顯示屏通信連接的控制模塊以及與所述攝像頭、所述顯 示屏及所述控制模塊電連接從而為其供電的電源裝置，所述車載三維視頻系統的特征在 于，所述攝像頭是成對設置的，用于從不同角度拍攝車輛周圍環境；所述控制模塊獲取、計 算、處理、存儲和控制來自所述攝像頭的視頻信息并將經處理的視頻信息傳送到所述顯示 屏，從而所述顯示屏根據所述視頻信息顯示三維的視頻效果。
通過本發明該方面的車載三維視頻系統，能夠在顯示屏中實現對車輛周圍環境的 真實的三維輸出，使得駕駛員能夠清晰地了解車輛的相應部位與周圍環境之間的確切相對 位置，能夠有效地防止不期望的事故發生。可選地，在根據本發明該方面的車載三維視頻系統中，所述成對設置的攝像頭之 間的距離為5毫米至8毫米。可選地，在根據本發明該方面的車載三維視頻系統中，所述成對設置的攝像頭之 間的距離為6. 35毫米。通過根據如上的方式設置所述攝像頭之間的距離，可以有效地改善三維視頻輸出 的效果。可選地，在根據本發明該方面的車載三維視頻系統中，所述成對設置的攝像頭之 間的距離是可調的。通過調節所述攝像頭之間的距離，可以在不同的情況下對視頻的輸出 質量進行調整，從而實現最好的顯示屏顯示效果。可選地，在根據本發明該方面的車載三維視頻系統中，所述顯示屏的顯示能夠在 二維視頻顯示和三維視頻顯示之間變換。可選地，在根據本發明該方面的車載三維視頻系統中，所述顯示屏的顯示能夠在 不同的成對攝像頭所攝取的三維視頻之間切換。通過在不同的成對攝像頭所攝取的三維視 頻之間的切換，可以有效地輸出車輛周圍環境不同位置處的視頻可選地，在根據本發明該方面的車載三維視頻系統中，所述攝像頭中的至少一對 位于車輛后部。通過在車輛后部設置攝像頭，駕駛員可以在顯示屏中確切地了解車輛后方 的環境情況，從而可以有效地進行倒車、泊車等相關操作。可選地，在根據本發明該方面的車載三維視頻系統中，當所述車輛進入倒車狀態 時，所述顯示屏自動顯示位于車輛后部的攝像頭所拍攝的視頻。這樣可以使得倒車更加方 便。可選地，在根據本發明該方面的車載三維視頻系統中，所述顯示屏能夠用作車載 DVD的顯示屏。根據本發明的另一方面，提供了一種使用如本發明前述方面中所述的車載三維視 頻系統監測車輛周圍環境的方法，所述方法包括如下步驟使用成對設置的攝像頭從不同 角度拍攝車輛周圍環境；使用控制模塊獲取、計算、處理、存儲和控制來自所述攝像頭的視 頻信息；將經處理的視頻信息傳送到顯示屏，從而在所述顯示屏上根據所述視頻信息顯示 三維的視頻效果。
應當了解，如下的附圖僅具說明性的目的，而并非意在限定本發明的范圍，并且這 些附圖不一定是按實際比例給制的，某些特征可能會已放大比例以示出特定的細節；并且， 相同的附圖標記用來代表相同的部件或裝置。結合附圖，根據后面優選實施方式的詳細描 述，本發明的前述和其它目的、特征和優點將變得非常顯然。圖中圖1示意性地示出了根據本發明的車載三維視頻系統的一個實施方式的組成結 構圖；圖2示意性地示出了人眼如何觀察三維目標。
圖3示意性地示出了三維顯示屏如何將兩個視頻源分別反射到雙眼中。圖4是根據本發明的車載三維視頻系統的工作原理圖。
具體實施例方式下面參照附圖對本發明的車載三維視頻系統的具體實施方式
進行更詳細的說明。容易理解，在未改變本發明的總體構思的情況下，所屬技術領域的技術人員可以 根據本發明的上述以及下述技術方案將本發明的不同特征進行重新組合、改型從而得到更 多不同的實施方式，但這些不同的實施方式無疑均落入本發明的保護范圍內。因此，根據附 圖對根據本發明的車載三維視頻系統所做的如下說明也僅是說明性、示例性的，而不應被 理解為對本發明的范圍或技術方案構成了任何的限制。圖1示意性地示出了根據本發明一個實施方式的車載三維視頻系統實施方式的 組成結構圖。從圖1中可以看出，根據本發明的實施方式的車載三維視頻系統1包括顯示 屏2、控制模塊4、電源裝置3以及成對的攝像頭5。所述顯示屏2和成對的攝像頭5分別通 過通信線纜與控制模塊4通信連接。在圖1中以虛線的形式示出了各種通信線纜。攝像頭 5、顯示屏2及控制模塊4均通過電纜線與電源裝置3電連接，從而由電源裝置3為其供電。 在圖1中以雙點劃線的形式示出了各導電線纜。在本實施方式中，所述成對的攝像頭5設置在車尾的后部，從而可以拍攝到車輛 后方區域的周圍環境。顯示屏2設置在駕駛室的控制臺面板處，便于駕駛員在行駛、倒車或 泊車時觀察車輛后方的情況。控制模塊4可以設置在鄰近顯示屏2處以便于同樣靠近操控 者并便于進行調節；或者設置在車廂的前部鄰近收音機模塊處，以便于操控人員進行視頻 信號的調節、處理，防止外部干擾源對于視頻信號的干擾，同時鄰近收音機設置也可便于作 為車載DVD顯示的調節。電源裝置3同樣可以設置在車廂的前部鄰近收音機模塊位置處， 這樣可以便于直接給顯示模塊2和控制模塊4供電，減少外部信號的干擾以及電路損耗，同 時保證電源干凈而且可靠。雖然以上例舉了各裝置在車輛中的位置，但是，本領域的技術人 員應當了解，如上的裝置在所述位置的設置僅是示例性的；在實際情況中，設計人員完全可 以根據實際需要將這些裝置設置在其它的所需位置。所述成對的攝像頭5以一定的距離彼此分開地設置。也就是說，攝像頭5中的每 個并未設置在車身的同一點上，而且也沒有相距太遠。例如，兩個成對的攝像頭之間的距 離可以為5厘米至8厘米范圍內的數值；優選地，兩個成對的攝像頭之間的距離可以為6. 2 厘米至6. 5厘米范圍內的數值；更優選地，兩個成對的攝像頭5之間的距離可以為6. 35厘 米。通過這種設置，成對攝像頭中的兩個攝像頭具有重疊的拍攝范圍，從而實現了對相同的 環境景物各自從不同的角度進行拍攝，并且它們的拍攝是相對獨立的進行的。本領域的技 術人員可以想到，通過如此拍攝的圖像和視頻分別進入到觀察者的兩眼之后，將會產生高 度仿真的立體視頻效果。所述成對的攝像頭5分別通過通信線纜與控制模塊4通信連接，更具體地說是與 控制模塊4中的隨機存取存儲器10 (參見圖4)相通信連接，從而可以將攝像頭5所拍攝到 的視頻傳送到所述隨機存取存儲器10，進而與微控單元11和圖像處理模塊12 —起進行計 算、處理、儲存、控制和顯示。對于控制模塊4中的隨機存取存儲器10、微控單元11及圖像 處理模塊12的說明，將在說明書的后面部分中進行詳細的介紹。
由所述成對的攝像頭5所拍攝的視頻的視頻信號經控制模塊4處理后，分別通過 相應的通信線纜傳送到顯示屏2。所述顯示屏2能夠將由兩個攝像頭5所拍攝的視頻所生 成的視頻信號再生成為三維視頻并進而分別反映到觀看者的雙眼中，從而模擬出人眼觀看 真實的三維物體的過程，并且達到了同樣的效果。后面將結合圖3對其原理進行詳細的說 明。在將成對的攝像頭5所獲取的視頻信號分別傳送到顯示屏2的各個通信路徑可以被切 換，從而允許單獨地切斷或暫時中斷其中某一線纜上的信號，使得在顯示屏2中也可以顯 示僅由一個攝像頭所拍攝的、類似于現有技術的二維視頻的視頻輸出。當接通該線纜的通 信并且切斷其它線纜時，即可使顯示屏2中的二維視頻切換為由另一攝像頭從另一角度拍 攝到的二維視頻。可選地，本領域的技術人員可以將切換裝置設置在控制模塊4上或者集 成到顯示屏2上，并且通過相應的按鈕等裝置方便地進行視頻的切換。上述顯示屏例如可 以為富士膠片公司(Fujifilm)生產的Fuji FinePix REAL 3D Vl型號的顯示屏，或者其它 適當的顯示屏。如前所述，控制模塊4分別與攝像頭5、顯示屏2通信連接，用于對其進行控制。控 制模塊包括隨機存取存儲器10、微控單元11和圖像處理模塊12。微控單元11與隨機存取 存儲器10直接通信連接，微控單元11和圖像處理模塊12之間通信連接，它們共同對由攝 像頭5所拍攝的視頻進行計算、處理、儲存、控制和顯示。隨機存取存儲器10起到緩存的作用，適于用來存放當前正在使用的——即執行中 的——數據和程序。眾所周知，現代的隨機存取存儲器可以實現極快的訪問速度，因而適用 于本發明的車載視頻系統1。由攝像頭5所拍攝到的視頻的信號首先通過通信線纜進入緩 存，然后再經微控單元11的計算處理，最終傳送到車載視頻系統的顯示屏2。電源裝置3也可以設置在車輛的其它位置處。電源裝置通過電纜與攝像頭5、顯示 屏2及控制模塊4電連接，從而向所述攝像頭5、顯示屏2及控制模塊4供電。根據如上的詳細描述可以了解，在根據本發明的上述實施方式中，通過通信線纜 實現了攝像頭與控制模塊、顯示屏與控制模塊以及控制模塊內部隨機存取存儲器與微控單 元之間的通信連接；通過電纜線實現了電源裝置與攝像頭、顯示屏及控制模塊之間的電連 接。由此，這些相關的裝置和線纜可以組成本發明的上述實施方式的三維視頻系統。上面主要說明了該系統1作為后視三維視頻系統的情況，但是，應當了解，本發明 的車載三維視頻系統1還能夠應用于觀察車輛其它方向上的周圍環境的情況以及其它需 要顯示的情況。在這些情況下，僅需在車輛的其它所需部位根據如上所述的方式設置成對 的攝像頭并根據如上方式將其與顯示屏之間形成有效的通信連接即可。應當了解，所述的 車輛“周圍環境”并不必然是車輛外周的環境，攝像頭也可以設置在車廂內或者后備廂中， 例如通過配合燈光等的使用，可以便于操控者在駕駛位置上即可清楚了解車廂或后備廂內 的物品狀況。在具有多對成對的攝像頭的情況下，可以通過切換所述攝像頭與顯示屏之間 的通信連接來實現車輛周圍環境在顯示屏中三維視頻顯示的切換。雖然在本發明的上述實施方式中具體限定了本發明的具體技術特征，但是，在實 際應用中，本領域的普通技術人員在本發明的基礎上也可以通過如下所述的其它類似的方 式來實現本發明。這些類似的方式無疑也是包括在本發明要求保護的范圍之內的。例如，在 實際應用中也可以使用有效的無線通信的方式進行數據通信，從而實現無線的視頻輸送; 本發明中各部件或裝置在車輛內的位置是可以改變的，例如，根據實際需要，也可以同時在車上的其它位置也設置有顯示屏或成對的攝像頭，或者僅在其它位置設置該顯示屏或成對 的攝像頭，控制模塊4也可以設置在設計者認為更便于操控者操控的其它位置，電源裝置3 也可以位于車內的其它更有利的位置處；成對的攝像頭5之間的距離可以是可調的，例如 可以在5毫米至8毫米之間調節；顯示屏2的視頻切換的某些情況可以設置成自動控制的， 例如在倒車時顯示屏的視頻自動切換到后視模式。另外，根據本發明的車載三維視頻系統1的控制模塊、顯示屏、電源模塊等裝置并 不一定是獨立設置的，它們也可以是與車輛上的其它系統或設備共用的。例如，控制模塊可 以同時用于控制車載DVD的操作。類似地，顯示屏則可以同時用作車載DVD的顯示屏。當 DVD的數據源是二維視頻數據時，在顯示屏上顯示二維視頻輸出；當DVD的數據源是如本發 明的上述實施方式中所述的三維視頻數據源時，則可以在顯示屏上顯示三維視頻輸出。應 當了解，本申請中所述視頻輸出也包括圖像格式的輸出。下面結合圖2-4簡單說明本發明的工作原理。圖2示意性地示出了人眼如何觀察三維目標。
在日常生活中，人們的雙眼所看到的視覺目標是來自左眼和右眼的兩個視像7和 8的組合。圖中附圖標記9表示人眼所看到的車輛周圍環境，如道路狀況等。左眼和右眼所 看到的兩個視像的特點在于，它們既不相同又覆蓋有相同的視像范圍，并且從不同的角度 反映了眼前的視覺目標。在接收到兩個視像之后，經過大腦進行對相同視像范圍進行處理 和組合，使得人們能夠感受到有距離感的三維視像。圖3示意性地示出了三維顯示屏如何將兩個視頻源分別反射到雙眼中。從圖3中可以看出，在三維顯示屏2上模擬出實際的兩個視像效果，并將其分別反 射到觀察者的左眼和右眼，從而達到了如同在實際中觀察到真實的視覺目標一樣的效果， 這樣的兩個視像信息在經過大腦的處理和組合后，使得人們能夠感受到真實的、有距離感 的三維視像。在圖3中附圖標記9表示由攝像頭所拍攝到的車輛周圍環境，如道路狀況等。圖4是根據本發明的車載三維視頻系統的工作原理圖。參照圖4，本領域的技術人 員根據上述關于圖1的詳細說明可以了解本發明的車載三維視頻系統的工作原理。應當注意，在本說明書中，術語“包括”的意思是指存在所述的特征，但并不排除還 存在其它的技術特征；在不與說明書的記載矛盾的情況下，涉及到裝置或部件數量的數詞 “一”也不排除復數的情況。此外，在實際應用中，說明書中所涉及的技術特征的各種變型可 以重新進行組合。在此公開的具體的結構細節和功能細節不應被解釋成是限制性的，而僅 僅是用于教示本領域技術人員從多個方面使用本發明的基本工作原理。
權利要求
1.一種車載三維視頻系統(1)，其包括設置在車輛上的攝像頭(5)、顯示屏O)、與所述 攝像頭( 以及所述顯示屏( 通信連接的控制模塊(4)以及與所述攝像頭(5)、所述顯示 屏(2)及所述控制模塊電連接從而為其供電的電源裝置(3)，所述車載三維視頻系統(1)的特征在于，所述攝像頭( 是成對設置的，用于從不同角度拍攝車輛周圍環境；所述控制模塊(4) 獲取、計算、處理、存儲和控制來自所述攝像頭(5)的視頻信息并將經處理的視頻信息傳送 到所述顯示屏O)，從而所述顯示屏( 根據所述視頻信息顯示三維的視頻效果。
2.如權利要求1所述的車載三維視頻系統(1)，其特征在于，所述成對設置的攝像頭 (5)之間的距離為5毫米至8毫米。
3.如權利要求2所述的車載三維視頻系統(1)，其特征在于，所述成對設置的攝像頭 (5)之間的距離為6. 35毫米。
4.如權利要求1所述的車載三維視頻系統(1)，其特征在于，所述成對設置的攝像頭 (5)之間的距離是可調的。
5.如權利要求1-4中任一項所述的車載三維視頻系統(1)，其特征在于，所述顯示屏 (2)的顯示能夠在二維視頻顯示和三維視頻顯示之間變換。
6.如權利要求1-4中任一項所述的車載三維視頻系統(1)，其特征在于，所述顯示屏 (2)的顯示能夠在不同的成對攝像頭( 所攝取的三維視頻之間切換。
7.如權利要求1-4中任一項所述的車載三維視頻系統(1)，其特征在于，所述攝像頭 (5)中的至少一對位于車輛后部。
8.如權利要求7中所述的車載三維視頻系統(1)，其特征在于，當所述車輛進入倒車狀 態時，所述顯示屏O)自動顯示位于車輛后部的攝像頭( 所拍攝的視頻。
9.如權利要求1中所述的車載三維視頻系統(1)，其特征在于，所述顯示屏(2)能夠用 作車載DVD的顯示屏。
10.一種使用如權利要求1至9中任一項所述的車載三維視頻系統(1)監測車輛周圍 環境的方法，所述方法包括如下步驟使用成對設置的攝像頭( 從不同角度拍攝車輛周圍環境；使用控制模塊(4)獲取、計算、處理、存儲和控制來自所述攝像頭(5)的視頻信息；將經處理的視頻信息傳送到顯示屏O)，從而在所述顯示屏(2)上根據所述視頻信息 顯示三維的視頻效果。
全文摘要
本發明涉及一種車載三維視頻系統(1)及用其監測車輛周圍環境的方法，所述車載三維視頻系統(1)包括攝像頭(5)；顯示屏(2)；控制模塊(4)以及電源裝置(3)，其中，所述攝像頭(5)是成對設置的，用于從不同角度拍攝車輛周圍環境；所述顯示屏(2)能夠根據來自所述攝像頭(5)的成對的視頻信號實現三維的視頻效果。通過所述車載三維視頻系統(1)，能夠在顯示屏(2)中實現對車輛周圍環境的真實的三維輸出，使得駕駛員能夠清晰地了解車輛的相應部位與周圍環境之間的確切相對位置，能夠有效地防止不期望的事故發生。
文檔編號H04N7/18GK102055956SQ20091022117
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月2日 優先權日2009年11月2日
發明者P·G·迪爾, 楊正源, 沈立, 陸歡 申請人:通用汽車環球科技運作公司