360°环视与车载监视共屏显示在城市客车上的应用

林 坤

(江西博能上饶客车有限公司， 江西 上饶 334100)

360°环视系统在城市客车上的应用可以在很大程度上减少盲区，帮助驾驶员更好地了解车身周边环境，降低事故率。本文主要分析360°环视系统的工作原理和特点,以及研究360°环视系统监控画面与车内监控画面如何在一个监控屏上显示，并探讨该方案的优劣点[1]。

1 城市客车对360°环视系统的需求分析

据统计，视野盲区问题是引起交通事故的主要原因之一，约占事故总数的57%；在城区低速行驶状态下，绝大多数的事故是由视野盲区造成的，约占事故总数的80%。城市客车由于车身、轴距长的特点，内外轮转弯差较大，导致存在的视野盲区较多，如图1所示。对于驾驶员来说仅依靠后视镜并不能很好地辅助驾驶，存在较多的安全隐患。城市客车的视野盲区主要有以下特点：

1)车头前方1 m范围内，在人流量大的情况下，身高低于1.2 m的儿童贴近车头行走时，坐在驾驶座位上的驾驶员很难观察到，如果此时车辆正好起步行驶，就很有可能发生事故。

2)城市客车由于前、后乘客门中间的区域较长，当遇到下班高峰或者人流量大的情况，前后乘客门中间区域的情况就比较复杂，传统的客车没有视镜帮助驾驶员了解该区域的情况。

3)虽然城市客车都安装了倒车摄像头，但倒车画面仅限于车尾部分，对于驾驶员来说，倒车的时候后轮至车尾这部分区域就属于视野盲区，城市客车由于轴距长的特点，倒车时回转半径大，很容易将这部分区域的行人挂倒。

图1 盲区示意图

2 360°环视系统的工作原理和特点

2.1 360°环视系统工作过程

360°环视系统的工作过程可概括为：通过在车的四周安装高清晰的鱼眼摄像头，将拍摄到的四周画面进行变换处理，形成一个鸟瞰的拼接画面呈现在显示屏上[2-5]。鱼眼摄像头具备超广角的特点，可以预先识别车辆周边的情况[6-7]。本文在6820BEVGS车型上应用的360°环视系统与之前在其他车型上使用的相比有很大的改善，具体表现为：

1)选用比一般摄像头水平视场角152°更大的180°鱼眼摄像头；采用比常用的SIFT算法更先进的SURF图像拼接算法，图像处理速度更快，显示画面更为真实[8]。

2)鸟瞰视野范围以车辆为中心，至少包括车辆前方4 m，后方8 m，向左、向右各4 m。

3)选用的百万级AHD超高清夜视摄像头配备红外灯，使得夜视效果更佳，左、右侧监控画面可以通过触发控制信号实现画面单独显示。

2.2 360°环视系统的标定

将360°环视系统按照原理图连接确认无误后，车辆上电，在进行摄像头标定前，需要对车型参数进行设置和调整，一般需要输入实际的车长和车宽，确认后保存。由于鱼眼镜头自身的特点，拍摄出的画面是一个圆形，呈现出不规则(绝大部分鱼眼画面呈桶形畸变)的特点，因此要应用标定算法对拍摄到的画面进行边界点提取，设置画面范围，确认好之后将图像进行畸变校正，最终呈现出符合要求的图像画面，将图像恢复成真实样貌[9-10]。图2所示为360°环视各鱼眼画面，图3所示为标定完成后的鸟瞰拼接画面。

图2 360°环视各鱼眼画面

图3 标定后鸟瞰拼接画面

标定过程中，由于标定算法的特点，需要保证所使用的标定板上的各个角点在同一平面，且标定时保证图像清晰稳定。系统标定会默认按照左、前、右、后的顺序，标定完一个摄像头后会自动进入下一个摄像头的标定。以图2后视画面标定为例，“△”符号表示已标定好的区域，“○”符号代表当前待标定的区域。将4个摄像头画面标定完成后保存，软件会应用SURF算法将鱼眼摄像头拍到的4个单独画面(图2)进行水平拼接，最终呈现出完整的360°无死角鸟瞰全景图像(图3)。

以左视鱼眼摄像头的标定为例，标定过程具体分为粗标定和细标定，图4(a)和图4(b)中的黑白方格表示用于标定的标定布，中间矩形区域表示进行标定的车辆。粗标定：依次选取图4(a)中1、2、3、4所标识的4个点，确认后，会显示“处理中”，若干秒后，进入到细标定阶段。细标定：依次选取图4(b)中所示的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10所对应的点，在确认完10所对应的点后，系统会自动转入到前摄像头标定阶段。

(a)粗标定示意图

早期的360°图像拼接大都采用SIFT算法，随着技术的提升，SURF算法更为普及。就兴趣点区域一个特征点的主方向上，SURF算法生成的特征描述子维数(64维)比SIFT算法的维数(128维)低，这让图像的处理速度得到了很大的提升。

由于该套系统中左、右鱼眼摄像头自身携带控制功能，即只要车辆给予高电平信号，就可以触发实现对车身左侧和右侧道路画面的单独调度，并在车载显示屏上共同单独显示，从而结合360°无缝拼接鸟瞰图帮助驾驶员更好地了解车辆左侧和右侧情况，如图5所示，图中左边为环视画面，右边为右侧道路画面。

图5 车辆360°环视及右侧画面显示

3 车载监视和360°环视的结合应用

6820BEVGS车型搭载的监控系统为车载硬盘录像机，符合“两客一危”平台的要求，同时也符合GB 7258—2017标准和地方交通部推荐文件的规定，可以为车辆运营公司和交通管理部门提供丰富的行车数据。该车载录像机支持4路模拟高清相机接入，兼具天线接口和报警功能，可通过4G或全网通网络信号将车载监控录像及报警信号上传至后台监控中心，便于后台对车内异常画面的取证，实现后台监控车辆状态的功能[11-13]。显示屏画面可通过触发信号实现在不同的画面之间来回切换。

为了显示360°环视系统和车载监视系统的画面，有部分整车厂选择用2个监视屏。这种方案虽然满足了功能，但也增加了成本。

本文选用的型号为TY-JSY03C-20的乘客门监视器支持360°环视系统和车载监视系统的两路视频输入，实现一屏多画面显示。360°环视系统的倒车鱼眼摄像头可以实现辅助泊车功能，为避免功能重复，车载监视系统就没有再安装倒车摄像头。最终效果是：显示屏通常显示360°系统车身四周拼接画面；有乘客门触发信号时，触发车载监视屏显示乘客门下客画面；有倒车触发信号时，触发360°环视系统倒车画面，辅助泊车；车内其他摄像头画面接入硬盘录像机进行存储。系统连接原理如图6所示。

图6 系统连接图

360°环视系统和车载监视系统共用一个显示屏的方案在6820BEVGS样车上经过验证能够达到预期的效果，特点总结如下：

1)降低了整车监控系统的成本，包括显示屏和倒车摄像头。

2)集中驾驶员的注意力，以更好地分辨车辆运行时车内和车外的状况。

3)由于选用的是7寸监控显示屏，显示两个系统的监控画面时图像略小，后期使用时可以更换尺寸更大的监控屏。

4 结束语

本文提出了360°环视系统和车载监视系统结合应用的方案，运用该方案最显著的优点是可以降低整车监控系统的成本，同时也指出该方案存在的一些缺点，后期投入使用时可以加以改进，更好地辅助驾驶员安全驾驶。