一種兼容多種后裝攝像頭的顯示方案研究

盧華理　陸杰　陶文柯

摘 要：隨著汽車配置的發(fā)展升級(jí)，為滿足人們對倒車輔助的圖像需求，越來越多的車載攝像頭作為前裝零件搭載在汽車上，并逐漸替代倒車?yán)走_(dá)的主導(dǎo)地位。目前汽車前裝攝像頭如果故障損壞，就只能到售后4S店或者指定廠家挑選指定的攝像頭更換才能使用，否則使用同一IC控制芯片但模組廠不同的攝像頭，會(huì)產(chǎn)生圖像模糊、有白色邊框問題，本文通過對車機(jī)和攝像頭適配的研究，利用焦距調(diào)節(jié)、isp（圖像信號(hào)處理器）、邊框適配，給出能夠動(dòng)態(tài)適配同一IC控制芯片但模組廠不同的攝像頭的方案。

關(guān)鍵詞：車載 攝像頭 焦距 調(diào)節(jié) 車機(jī)

1 引言

近年來汽車行業(yè)發(fā)展迅速，車載設(shè)備不斷升級(jí)，功能越來越豐富，攝像頭越來越多的搭載在汽車上，逐漸成為一個(gè)不可或缺的車載零部件，搭載在各個(gè)價(jià)位段的汽車上，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的倒車影像、360倒車影像，或更加高端運(yùn)用的智能駕駛視覺感知攝像頭、車內(nèi)視覺攝像頭；如果原裝倒車攝像頭或360攝像頭出現(xiàn)進(jìn)水等硬件故障，就只能更換同一型號(hào)的攝像頭才能使用，本文介紹一種通過調(diào)節(jié)攝像頭焦距、車機(jī)適配圖像邊框的方法，實(shí)現(xiàn)對同一IC控制芯片但模組廠不同的攝像頭的動(dòng)態(tài)適配，在原裝攝像頭故障后，選購攝像頭有更多選擇。

2 方法描述

本發(fā)明提供一種基于動(dòng)態(tài)適配的車載攝像頭顯示方法，應(yīng)用于支持?jǐn)z像頭且適配度低的車輛中，方法包括：在車機(jī)端與攝像頭端之間建立起通信連接和socket連接；用戶決定是否啟用攝像頭端的ISP校準(zhǔn)功能，若啟用，攝像頭端自動(dòng)校準(zhǔn)焦距，保存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并進(jìn)入車機(jī)端校準(zhǔn)模式；若不啟用，則關(guān)閉攝像頭校準(zhǔn)功能，調(diào)用車機(jī)端校準(zhǔn)模式；進(jìn)入步驟S3的車機(jī)端校準(zhǔn)模式，啟動(dòng)車載端的手動(dòng)調(diào)節(jié)焦距功能，攝像頭端根據(jù)手動(dòng)調(diào)節(jié)的指令調(diào)整焦距值，選定最佳焦距值后進(jìn)入邊框適配模式；確認(rèn)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，保存配置，否則返回第一步，直至車機(jī)端的界面正常顯示。

3 實(shí)現(xiàn)過程

本方案提供一種基于動(dòng)態(tài)適配的車載攝像頭顯示方法，應(yīng)用于支持?jǐn)z像頭且適配度低的車輛中，包括以下步驟：步驟S1、在車機(jī)端與攝像頭端之間建立起通信連接和socket連接；步驟S2、用戶決定是否啟用攝像頭端的ISP校準(zhǔn)功能，若啟用，攝像頭端自動(dòng)校準(zhǔn)焦距，保存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并進(jìn)入車機(jī)端校準(zhǔn)模式；步驟S3、若不啟用，則關(guān)閉攝像頭校準(zhǔn)功能，調(diào)用車機(jī)端校準(zhǔn)模式；步驟S4、進(jìn)入步驟S3所述的車機(jī)端校準(zhǔn)模式，啟動(dòng)車載端的手動(dòng)調(diào)節(jié)焦距功能，攝像頭端根據(jù)手動(dòng)調(diào)節(jié)的指令調(diào)整焦距值，選定最佳焦距值后進(jìn)入邊框適配模式；步驟S5、確認(rèn)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，保存配置，否則返回步驟S1，直至車機(jī)端的界面正常顯示。

步驟S1具體包括：所述攝像頭端啟用WiFi模塊與車機(jī)端通信相連，所述車機(jī)端的APK模塊識(shí)別到通信連接成功的信號(hào)后，向攝像頭端發(fā)起socket連接，攝像頭端允許連接，建立數(shù)據(jù)傳輸通道。

步驟2具體還包括以下步驟：步驟S21、測試新攝像頭是否支持車機(jī)；步驟S22、抓取攝像頭當(dāng)前顯示界面的圖片；步驟S23、將當(dāng)前抓取的圖片與車機(jī)原始可承載圖片大小進(jìn)行匹配；步驟S24、若對比時(shí)出現(xiàn)白框，則計(jì)算白色邊框的參數(shù)；步驟S25、保存適配顯示參數(shù)，重啟車機(jī)。

步驟S3中的車機(jī)端校準(zhǔn)模式具體調(diào)節(jié)過程包括：

步驟S31、測試新攝像頭是否適配車機(jī)；

步驟S32、若不適配，則在車機(jī)端手動(dòng)調(diào)節(jié)焦距和清晰度；若適配直接進(jìn)入步驟S33；

步驟S33、抓取攝像頭當(dāng)前顯示界面的圖片；

步驟S34、將當(dāng)前抓取的圖片與車機(jī)原始可承載圖片大小進(jìn)行匹配；

步驟S35、若對比時(shí)出現(xiàn)白框，則計(jì)算白色邊框的參數(shù)；

步驟S36、保存適配顯示參數(shù)，重啟車機(jī)。

車機(jī)端向攝像頭端發(fā)送邊框適配模式標(biāo)志位，所述攝像頭進(jìn)入適配模式后攝取實(shí)時(shí)圖片發(fā)送給車機(jī)端；所述車機(jī)端將接收到的抓拍圖片與原始攝像頭保存的圖片進(jìn)行對比，計(jì)算白色邊框分布參數(shù)，將新攝像頭的參數(shù)寫入NVRAM中；重新啟動(dòng)車機(jī)，讀取NVRAM中新的參數(shù)。

步驟S4中的調(diào)整焦距值的具體調(diào)節(jié)過程包括：在車機(jī)端滑動(dòng)焦距條，攝像頭端根據(jù)調(diào)節(jié)的焦距值變動(dòng)焦距，車機(jī)端接收圖像清晰度的實(shí)時(shí)變化。

焦距條的清晰度參數(shù)值為0-1024，其中，每次滑動(dòng)的進(jìn)度單位值為4。

通信連接包括WiFi連接模式或P2P連接模式。

基于動(dòng)態(tài)適配的車載攝像頭顯示系統(tǒng)，包括攝像頭端和車機(jī)端；其中，攝像頭端用于：在攝像頭端與車機(jī)端不適配時(shí)，自動(dòng)校準(zhǔn)清晰度和顯示比例；車機(jī)端用于：在攝像頭端的ISP校準(zhǔn)清晰度低時(shí)，獲取攝像頭端的圖片適應(yīng)參數(shù)，攝像頭端根據(jù)手動(dòng)調(diào)節(jié)的指令對應(yīng)調(diào)整焦距值或邊框適配模式。

攝像頭端的ISP校準(zhǔn)功能設(shè)為可選擇模式，若攝像端自動(dòng)校準(zhǔn)后的畫面清晰度低時(shí)，則關(guān)閉ISP校準(zhǔn)功能。

基于動(dòng)態(tài)適配的車載攝像頭顯示設(shè)備，包括攝像頭和車機(jī)； 所述攝像頭端內(nèi)設(shè)有以及WiFi單元及用于控制焦距推進(jìn)的馬達(dá)和磁鐵；所述車機(jī)內(nèi)設(shè)有用于WiFi單元、測試單元、攝取單元、確認(rèn)單元、重啟單元。

根據(jù)上述的基于動(dòng)態(tài)適配的車載攝像頭顯示方法、系統(tǒng)及設(shè)備， 用戶可以手動(dòng)或者自動(dòng)調(diào)節(jié)攝像頭焦距，從而達(dá)到視覺上的最佳清晰度；

其次，對于攝像頭圖像效果要求高的場景，可以選擇關(guān)閉攝像頭內(nèi)置ISP功能，選擇車機(jī)端進(jìn)行攝像頭圖像效果的校準(zhǔn)；

最后，對于由于模組工藝的差異性或者組裝差異性或者后裝攝像頭造成的圖像顯示邊框問題，可以進(jìn)入適配模式，達(dá)到最佳顯示效果。

用戶自行選用攝像頭端或車機(jī)端的ISP校準(zhǔn)功能，對圖像顯示的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后再調(diào)整圖像顯示和顯示屏不匹配而出現(xiàn)白框的問題。

4 具體實(shí)施

下面詳細(xì)描述基于動(dòng)態(tài)適配的車載攝像頭顯示方法，應(yīng)用于支持?jǐn)z像頭且適配度低的車輛中，攝像頭為IC控制芯片相同，但存在工藝差異或者組裝差異的攝像頭，方法包括以下步驟：

步驟S1、在車機(jī)端與攝像頭端之間建立起通信連接和socket連接；

具體包括：攝像頭端啟用WiFi模塊與車機(jī)端通信相連，車機(jī)端通過APK模塊識(shí)別到通信連接成功的信號(hào)后，向攝像頭端發(fā)起socket連接，攝像頭端允許連接，建立數(shù)據(jù)傳輸通道。

步驟S2、用戶決定是否啟用攝像頭端的ISP校準(zhǔn)功能，若啟用，攝像頭端自動(dòng)校準(zhǔn)焦距，保存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并進(jìn)入車機(jī)端校準(zhǔn)模式；

具體還包括以下步驟：步驟S21、測試新攝像頭是否支持車機(jī)；步驟S22、抓取攝像頭當(dāng)前顯示界面的圖片；步驟S23、將當(dāng)前抓取的圖片與車機(jī)原始可承載圖片大小進(jìn)行匹配；步驟S24、若對比時(shí)出現(xiàn)白框，則計(jì)算白色邊框的參數(shù)；步驟S25、保存適配顯示參數(shù)，重啟車機(jī)。對于車機(jī)段圖像顯示效果要求高的場景中，可以直接關(guān)閉攝像頭的ISP校準(zhǔn)功能，選用車機(jī)端的ISP校準(zhǔn)模式，進(jìn)行攝像頭圖像顯示效果的校準(zhǔn)，使用戶可以手動(dòng)或者自動(dòng)調(diào)節(jié)攝像頭的焦距，從而達(dá)到視覺上的最佳清晰度，然后再對邊框問題進(jìn)行調(diào)整。

步驟S3、若不啟用，則關(guān)閉攝像頭校準(zhǔn)功能，調(diào)用車機(jī)端校準(zhǔn)模式；

車機(jī)端校準(zhǔn)模式具體調(diào)節(jié)過程包括：步驟S31、測試新攝像頭是否適配車機(jī)；步驟S32、若不適配，則在車機(jī)端手動(dòng)調(diào)節(jié)焦距和清晰度；若適配直接進(jìn)入步驟S33；步驟S33、抓取攝像頭當(dāng)前顯示界面的圖片；步驟S34、將當(dāng)前抓取的圖片與車機(jī)原始可承載圖片大小進(jìn)行匹配；步驟S35、若對比時(shí)出現(xiàn)白框，則計(jì)算白色邊框的參數(shù)；步驟S36、保存適配顯示參數(shù)，重啟車機(jī)。

車機(jī)端校準(zhǔn)模式包括對車機(jī)端顯示界面清晰度的校準(zhǔn)和圖像顯示不匹配問題的校準(zhǔn)；攝像頭啟動(dòng)通信單元，攝像頭上添加有按鈕，按動(dòng)按鈕可啟動(dòng)和關(guān)閉通信單元，車機(jī)端搜索到攝像頭通信模塊則進(jìn)行手動(dòng)連接；其中，通信連接包括WiFi連接模式或P2P連接模式，用戶可選擇WiFi連接模式和P2P連接模式的任意一種連接方式；

步驟S4、進(jìn)入步驟S3的車機(jī)端校準(zhǔn)模式，啟動(dòng)車載端的手動(dòng)調(diào)節(jié)焦距功能，攝像頭端根據(jù)手動(dòng)調(diào)節(jié)的指令調(diào)整焦距值，選定最佳焦距值后進(jìn)入邊框適配模式；

調(diào)整焦距值的具體調(diào)節(jié)過程包括：在車機(jī)端滑動(dòng)焦距條，攝像頭端根據(jù)調(diào)節(jié)的焦距值變動(dòng)焦距，車機(jī)端接收圖像清晰度的實(shí)時(shí)變化。

具體的，參考流程示意圖，調(diào)整焦距值的具體調(diào)節(jié)過程包括：在車機(jī)端滑動(dòng)焦距條，攝像頭端根據(jù)調(diào)節(jié)的焦距值變動(dòng)焦距，車機(jī)端接收圖像清晰度的實(shí)時(shí)變化，焦距條的清晰度參數(shù)值為0-1024，其中，每次滑動(dòng)的進(jìn)度單位值為4；

車機(jī)端向攝像頭端發(fā)送手動(dòng)焦距調(diào)整標(biāo)志位請求，攝像頭端收到請求后進(jìn)入手動(dòng)焦距調(diào)整模式，用戶可在車機(jī)端的apk界面畫手動(dòng)滑動(dòng)用于調(diào)節(jié)焦距的進(jìn)度條、即焦距條的閾值，閾值通過WiFi單元發(fā)送至攝像頭端，攝像頭端根據(jù)閾值的變動(dòng)而實(shí)時(shí)改變焦距，使畫面清晰度發(fā)生改變，用戶根據(jù)主觀選擇最佳值，并保存該值發(fā)送給攝像端作為當(dāng)前配置；

焦距條的閾值范圍為0至1024，單個(gè)滑動(dòng)進(jìn)度單位清晰度為4，如從0到4、4到8、8到12等。

邊框適配模式具體調(diào)節(jié)過程包括：抓取攝像頭當(dāng)前顯示界面的圖片；將當(dāng)前抓取的圖片與車機(jī)原始可承載圖片大小進(jìn)行匹配；若對比時(shí)出現(xiàn)白框，則計(jì)算白色邊框的參數(shù)；保存適配顯示參數(shù)，重啟車機(jī)；

車機(jī)端向攝像頭端發(fā)送邊框適配模式標(biāo)志位，攝像頭進(jìn)入適配模式后攝取實(shí)時(shí)圖片發(fā)送給車機(jī)端，用戶手動(dòng)關(guān)閉攝像頭端的ISP校準(zhǔn)功能，攝像頭端直接發(fā)送原始圖給車機(jī)端，車機(jī)端對圖像進(jìn)行顯示效果優(yōu)化處理，滿足用戶更高的影像效果要求；

車機(jī)端將接收到的抓拍圖片與原始攝像頭保存的圖片進(jìn)行對比，計(jì)算白色邊框分布參數(shù)，將新攝像頭的參數(shù)寫入NVRAM中；重新啟動(dòng)車機(jī)，讀取NVRAM中新的參數(shù)；抓取攝像頭實(shí)時(shí)拍攝中的圖片發(fā)送給車機(jī)端，車機(jī)端將該圖與攝像頭中原始保存圖片進(jìn)行對比，并計(jì)算白色邊框分布情況，然后記錄新攝像頭的參數(shù)，再寫入NVRAM中，然后重新啟動(dòng)車機(jī)，讀取NVRAM中新的參數(shù)，從而適配新攝像頭的顯示參數(shù)，解決由于攝像頭與車機(jī)不適配而使圖像產(chǎn)生界面周圍產(chǎn)生白色邊框的問題。

步驟S5、確認(rèn)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，保存配置，否則返回步驟S1，直至車機(jī)端的界面正常顯示。

以上是對本論文方法一種基于動(dòng)態(tài)適配的車載攝像頭顯示方案的研究。

5 結(jié)語

當(dāng)前由于攝像頭需要與車機(jī)適配，當(dāng)攝像頭硬件出現(xiàn)故障需要更換時(shí)，局限性較大，如因攝像頭生產(chǎn)企業(yè)不再生產(chǎn)此型號(hào)攝像頭時(shí)，車輛無法很好的修復(fù)倒車或者360功能，一個(gè)選擇只能使用一個(gè)不能適配攝像頭，存在邊框適配問題或者攝像頭圖像不清晰的問題；另一個(gè)選擇另一個(gè)型號(hào)攝像頭與匹配的車機(jī)整套更換，替換掉原車未出現(xiàn)故障的車機(jī)，增加車主的維修成本，并且更換新車機(jī)和整車匹配度也相對較差；再一個(gè)選擇，更換另一個(gè)型號(hào)攝像頭配合新增一個(gè)顯示屏，如市面后置行車記錄儀兼容倒車影像方案；但不能達(dá)到原車的效果。

本文通過在攝像頭端增加wifi模塊、馬達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)焦距調(diào)節(jié)，通過車機(jī)軟件記錄原裝攝像頭圖片，運(yùn)用于新攝像頭邊框適配，達(dá)到原裝攝像頭故障時(shí)，能適配多種同一IC控制芯片但模組廠不同攝像頭的目的，能夠達(dá)到更多型號(hào)攝像頭能夠適配一個(gè)車機(jī)，達(dá)到接近前裝效果的方案，供借鑒。

但還需要攝像頭做硬件更改，對現(xiàn)有攝像頭不友好，期待有能解決這一問題的方案。

注：廣西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助（任務(wù)書編號(hào)：桂科 AB20159042）。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程增木.自動(dòng)駕駛之“眼”——車載攝像頭技術(shù)的現(xiàn)在與未來（上）［J］.汽車維修與保養(yǎng)，2022，（08）：43-46.

[2] 盧藝文.車載攝像頭售后外三包進(jìn)水案例分析及防水技術(shù)研究［J］.汽車與駕駛維修（維修版），2022，（01）：27-29.

[3] 王瑋，齊保謙.基于運(yùn)動(dòng)檢測的智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電視技術(shù)，2010，09：110-112+122.