專利名稱：汽車半球全景后視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種視頻監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種汽車半球全景后視系統(tǒng)。
技術(shù)背景汽車在倒車和拐彎的時(shí)候， 一般司機(jī)都是通過安裝于汽車左右兩側(cè)的反光 鏡及安裝于駕駛室的后視鏡來觀察汽車后面的環(huán)境情況的，司機(jī)能看到的范圍 存在一定的局限性，視野不是很開闊，容易引發(fā)交通事故。隨著科技的進(jìn)步， 出現(xiàn)了通過使用視頻技術(shù)將汽車后面的車輛、行人、景物等環(huán)境情況呈現(xiàn)在司機(jī)的面前的后視系統(tǒng)，如中國專利文獻(xiàn)99108717. 8公開了一種"汽車后視機(jī)"， 它采用攝像頭、方向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)、圖像顯示機(jī)、線路和控制開關(guān)，方向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)帶動(dòng) 攝像頭旋轉(zhuǎn)，從而分時(shí)拍到各個(gè)方向的環(huán)境圖像，攝像頭拍攝到的畫面顯示在 安裝在司機(jī)駕駛室內(nèi)的圖像顯示機(jī)上。雖然視野有所拓展，但由于常規(guī)攝像頭 視場(chǎng)有限， 一個(gè)方向不能觀察汽車后面所有視場(chǎng)，所以需要使用方向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)調(diào) 整攝像機(jī)方向分時(shí)得到所有的視場(chǎng)，造成圖像顯示機(jī)上顯示的圖像實(shí)時(shí)性很差， 汽車高速行使的時(shí)候存在的潛在危險(xiǎn)更大，還是存在交通安全隱患。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決上述汽車后視機(jī)需要分時(shí)才能得到所有視場(chǎng)、顯示的 圖像實(shí)時(shí)性很差、不能有效減少交通事故的技術(shù)問題；提供一種同一時(shí)間就能 獲得汽車后視全景、視野開闊、顯示的圖像實(shí)時(shí)性好、有效減少交通事故的汽 車半球全景后視系統(tǒng)。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的本實(shí)用新型包括攝像機(jī)及與之相連的視頻顯示裝置，所述的攝像機(jī)的鏡頭包括半球全 景環(huán)形透鏡及安裝于半球全景環(huán)形透鏡后方的轉(zhuǎn)像透鏡；所述的半球全景環(huán)形 透鏡包括第一反射球面、第二反射球面、第一折射球面、第二折射球面；所述 的半球全景環(huán)形透鏡的前曲面呈內(nèi)凹的球面，該球面朝向透鏡內(nèi)部的一面為第 一反射球面；所述的第一反射球面的四周連接有呈環(huán)狀的外凸的第一折射球面; 所述的第一折射球面又與另一呈環(huán)狀的外凸的球面相連，該球面朝向透鏡內(nèi)部 的一面為第二反射球面，該球面與半球全景環(huán)形透鏡的后曲面相連，后曲面呈 外凸的球面，為第二折射球面。使靠近半球全景環(huán)形透鏡后方的物點(diǎn)經(jīng)第一折 射球面折射、第二反射球面反射、第一反射球面反射、第二折射球面折射，再 經(jīng)轉(zhuǎn)像透鏡，最后被CCD等探測(cè)器所接收。拍攝到的視場(chǎng)包括透鏡的前方、左 方、左后方、右方、右后方，確保駕駛員觀察到的視野更開闊。半球全景環(huán)形 透鏡采用了二元光學(xué)技術(shù)，不僅改善了像質(zhì)，而且結(jié)構(gòu)非常小巧。采用半球全 景環(huán)形透鏡，用一個(gè)攝像機(jī)就能在同一時(shí)間拍攝到汽車后視全景并在駕駛員前 面的視頻顯示裝置上顯示。轉(zhuǎn)像透鏡的作用在于將物點(diǎn)經(jīng)由半球全景環(huán)形透鏡 所成的位于透鏡內(nèi)部或后方的虛像點(diǎn)成像為實(shí)像點(diǎn)并能為CCD等探測(cè)器所接收。 實(shí)現(xiàn)駕駛員能在同一時(shí)間實(shí)時(shí)地觀察到汽車后視全景，有效減少交通事故。作為優(yōu)選，所述的視頻顯示裝置包括圖像展開單元、與圖像展開單元的輸 出端相連的顯示單元及為整個(gè)視頻顯示裝置提供工作電壓的電源單元，圖像展 開單元的輸入端接所述的攝像機(jī)的視頻信號(hào)輸出端。如果將半球全景環(huán)形透鏡 攝像機(jī)拍攝下來的圖像直接送顯示單元顯示，看到的是呈同心圓狀的圖像，與 實(shí)物存在較大差距，給觀察和分辨帶來困難。圖像展開單元的作用是將圖像環(huán) 切展開，再送顯示單元顯示，顯示出來的是與實(shí)際環(huán)境一致的畫面，確保駕駛 員能輕松且清晰觀察、準(zhǔn)確分辨汽車后面的環(huán)境情況，有效減小交通事故。作為優(yōu)選，所述的視頻顯示裝置還包括智能圖像分析單元、自動(dòng)警報(bào)單元， 智能圖像分析單元的輸入端接所述的攝像機(jī)的視頻信號(hào)輸出端，智能圖像分析 單元的輸出端接自動(dòng)警報(bào)單元的輸入端。智能圖像分析單元對(duì)獲取的圖像信號(hào) 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、模式識(shí)別，感知危險(xiǎn)狀態(tài)，然后啟動(dòng)自動(dòng)警報(bào)單元發(fā)出報(bào)警信 號(hào)，提醒駕駛員及時(shí)地作出處理，避免危險(xiǎn)情況的發(fā)生，進(jìn)一步確保安全。作為優(yōu)選，所述的顯示單元采用液晶顯示屏。體積小、重量輕，而且顯示 畫面更清晰。本實(shí)用新型的有益效果是采用半球全景環(huán)形透鏡作為攝像機(jī)的鏡頭，大 大拓寬了攝像機(jī)在同一時(shí)刻能拍攝到的視場(chǎng)。只需使用一個(gè)半球全景環(huán)形透鏡 攝像機(jī)，就能將汽車后視全景實(shí)時(shí)地、清晰地展現(xiàn)在駕駛員面前的顯示屏上， 使駕駛員一目了然地觀察到汽車后面的環(huán)境情況，有效減少交通事故。

圖1是本實(shí)用新型中半球全景環(huán)形透鏡攝像機(jī)鏡頭的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的一種電路連接框圖。圖3是本實(shí)用新型的一種使用狀態(tài)的示意圖。圖中l(wèi).攝像機(jī)，2.視頻顯示裝置，21.圖像展開單元，22.顯示單元，23.電 源單元，24.智能圖像分析單元，25.自動(dòng)警報(bào)單元，3.半球全景環(huán)形透鏡，31. 第一反射球面，32.第二反射球面，33.第一折射球面，34.第二折射球面，4.轉(zhuǎn) 像透鏡，5.CCD探測(cè)器。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的 說明。實(shí)施例l:本實(shí)施例的汽車半球全景后視系統(tǒng)，如圖l、圖2所示，包括一 臺(tái)攝像機(jī)1及與之相連的一臺(tái)視頻顯示裝置2，該攝像機(jī)1的鏡頭采用半球全景環(huán)形透鏡3。半球全景環(huán)形透鏡3包括第一反射球面31、第二反射球面32、第 一折射球面33、第二折射球面34。半球全景環(huán)形透鏡3的前曲面呈內(nèi)凹的球面， 該球面朝向透鏡內(nèi)部的一面為第一反射球面31;第一反射球面31的四周連接有 呈環(huán)狀的外凸的第一折射球面33;第一折射球面33又與另一呈環(huán)狀的外凸的球 面相連，該球面朝向透鏡內(nèi)部的一面為第二反射球面32，該球面再與半球全景 環(huán)形透鏡3的后曲面相連，后曲面呈外凸的球面，為第二折射球面34。半球全 景環(huán)形透鏡3的后方還安裝有轉(zhuǎn)像透鏡4。如圖2所示，視頻顯示裝置2包括圖 像展開單元21、顯示單元22、智能圖像分析單元24、自動(dòng)警報(bào)單元25及為整 個(gè)視頻顯示裝置提供工作電壓的電源單元23。圖像展開單元21的輸入端接攝像 機(jī)1的視頻信號(hào)輸出端，圖像展開單元21的輸出端接顯示單元22的輸入端； 智能圖像分析單元24的輸入端接攝像機(jī)1的視頻信號(hào)輸出端，智能圖像分析單 元24的輸出端接自動(dòng)警報(bào)單元25的輸入端。本實(shí)施例中顯示單元22采用液晶 顯示屏。圖1中示出了 A和B兩條光線通過半球全景環(huán)形透鏡經(jīng)兩次交替折反射的 成像過程，它們經(jīng)第一折射球面33折射，再經(jīng)第二反射球面32和第一反射球 面31反射，最后從第二折射球面34射出，在像面上形成像點(diǎn)^'和S'，被CCD 探測(cè)器接收。轉(zhuǎn)像透鏡4的作用在于將物點(diǎn)經(jīng)半球全景環(huán)形透鏡所成的位于透 鏡內(nèi)部或后方的虛像點(diǎn)成像為實(shí)像點(diǎn)并能為CCD等探測(cè)器所接收。半球全景環(huán) 形透鏡沿光軸方向的視場(chǎng)角范圍為(90-ot2， 90+otl，)，可以成像的空間是該視 場(chǎng)角繞光軸旋轉(zhuǎn)所形成的三維立體空間。如圖2所示，攝像機(jī)拍得的視頻信號(hào)輸送給視頻顯示裝置，由圖像展開單元將圖像環(huán)切展開再送液晶顯示屏顯示。同時(shí)視頻信號(hào)也輸送給智能圖像分析 單元，經(jīng)過內(nèi)部程序的判斷、分析、處理， 一旦發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)情況立即發(fā)出信號(hào)啟 動(dòng)自動(dòng)警報(bào)單元。如圖3所示，使用時(shí)，將半球全景環(huán)形透鏡攝像機(jī)1安裝在汽車車頂后部， 光軸與地面的夾角大約在15度左右，不同的車輛需要調(diào)整夾角以滿足系統(tǒng)最佳 視場(chǎng)的要求。視頻顯示裝置2安置于駕駛員前方，便于駕駛員觀察車后視場(chǎng)。 圖3中標(biāo)識(shí)的虛線左側(cè)的范圍就是本實(shí)用新型中攝像機(jī)能拍攝到的車后視場(chǎng)， 幾乎覆蓋了汽車的后部視場(chǎng)，它的盲區(qū)落在汽車后備箱上面(圖3中圈出的部 位)。本實(shí)用新型通過攝像機(jī)標(biāo)定、圖像環(huán)切展開、運(yùn)動(dòng)分析、模式識(shí)別等先進(jìn) 的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)不僅能直接通過屏幕看到展開后的開闊的汽車后視視場(chǎng)，而 且還能進(jìn)行車后目標(biāo)的識(shí)別判速，感知危險(xiǎn)情況，啟動(dòng)報(bào)警，及時(shí)提醒駕駛員 作出處理，避免危險(xiǎn)情況的發(fā)生，有效減少交通事故，提高汽車行駛的安全性。
權(quán)利要求1. 一種汽車半球全景后視系統(tǒng)，包括攝像機(jī)(1)及與之相連的視頻顯示裝置(2)，其特征在于所述的攝像機(jī)(1)的鏡頭包括半球全景環(huán)形透鏡(3)及安裝于半球全景環(huán)形透鏡(3)后方的轉(zhuǎn)像透鏡(4)，所述的半球全景環(huán)形透鏡(3)包括第一反射球面(31)、第二反射球面(32)、第一折射球面(33)、第二折射球面(34)；所述的半球全景環(huán)形透鏡(3)的前曲面呈內(nèi)凹的球面，該球面朝向透鏡內(nèi)部的一面為第一反射球面(31)；所述的第一反射球面(31)的四周連接有呈環(huán)狀的外凸的第一折射球面(33)；所述的第一折射球面(33)又與另一呈環(huán)狀的外凸的球面相連，該球面朝向透鏡內(nèi)部的一面為第二反射球面(32)，該球面再與半球全景環(huán)形透鏡(3)的后曲面相連，后曲面呈外凸的球面，為第二折射球面(34)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車半球全景后視系統(tǒng)，其特征在于所述的視頻 顯示裝置(2)包括圖像展開單元(21)、與圖像展開單元(21)的輸出端相連 的顯示單元(22)及為整個(gè)視頻顯示裝置提供工作電壓的電源單元(23)，圖像 展開單元(21)的輸入端接所述的攝像機(jī)(1)的視頻信號(hào)輸出端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車半球全景后視系統(tǒng)，其特征在于所述的 視頻顯示裝置(2)還包括智能圖像分析單元(24)、自動(dòng)警報(bào)單元(25)，智能 圖像分析單元(24)的輸入端接所述的攝像機(jī)(1)的視頻信號(hào)輸出端，智能圖 像分析單元(24)的輸出端接自動(dòng)警報(bào)單元(25)的輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車半球全景后視系統(tǒng)，其特征在于所述的 視頻顯示裝置(2)的顯示單元(22)采用液晶顯示屏。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種汽車半球全景后視系統(tǒng)，包括攝像機(jī)、視頻顯示裝置。攝像機(jī)采用半球全景環(huán)形透鏡及裝于其后方的轉(zhuǎn)像透鏡。半球全景環(huán)形透鏡的前曲面呈內(nèi)凹的球面，該球面朝向透鏡內(nèi)部的一面為第一反射球面；第一反射球面的四周連接有呈環(huán)狀的外凸的第一折射球面；第一折射球面又與另一呈環(huán)狀的外凸的球面相連，該球面朝向透鏡內(nèi)部的一面為第二反射球面，與之相連的透鏡后曲面呈外凸的球面，為第二折射球面。攝像機(jī)的視頻輸出，一路經(jīng)視頻顯示裝置的圖像展開單元接顯示單元，一路經(jīng)智能圖像分析單元接自動(dòng)警報(bào)單元。本實(shí)用新型通過一個(gè)攝像機(jī)，就能在顯示屏上實(shí)時(shí)清晰地顯示汽車后視全景，而且還能感知危險(xiǎn)情況、啟動(dòng)報(bào)警，確保行駛安全。
文檔編號(hào)G09G5/00GK201096905SQ20072011226
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者鈺 朱, 楊國光, 瀟 肖, 峰 薛 申請(qǐng)人:楊國光;肖 瀟;薛 峰;朱 鈺