基于AR0140 CMOS的车载高清环视方案设计与研究

发布时间：2020-11-17 19:05

　　 随着城市车辆的不断增多,交通越来越拥堵,驾驶员在车内存在的视野盲区使车辆在低速行驶时容易发生碰撞、摩擦等事故。人们意识到减少甚至消除驾驶员视野盲区的重要性,车载环视系统应运而生。车载环视系统可以通过车辆周围的四个带广角镜头的摄像头模组采集实时图像信息,并将其拼接为一幅覆盖车身周围360°范围的鸟瞰图像,有效的减少了驾驶员的视野盲区。车载高清环视系统在传统环视系统的基础上,以高清环视摄像头模组作为它的“眼睛”,提高了输出图像的分辨率。因此,高清环视摄像头模组的研发与设计就显得尤为重要。本次研究的主要工作是以AR0140图像传感器芯片为核心,根据车载高清环视系统的要求,设计高清环视摄像头模组的硬件电路及软件参数,并要求模组通过EMC测试及眼图测试等汽车电子的标准测试项目。本文首先介绍了高清环视摄像头的特点及实际需求,确认了一种新型的POC传输方案作为高清环视摄像头模组的接口方案。同时针对POC接口以及高速信号传输的设计要求,完成了电路原理图及PCB板的设计。其次,对设计完成的摄像头模组进行EMC测试及眼图测试,根据测试结果对设计方案作出整改,使摄像头模组满足汽车电子的测试要求。接着,本文对POC传输方案的通信协议进行了分析。由于POC传输方案会对主机板与摄像头模组之间的通信造成延时,本文采用的IIC通信协议解决了延时问题,使得主机板可以通过POC线路与远程设备进行通信。最后,对摄像头模组输出图像效果的参数进行调整以及输出图像的中心进行标定。通过这两部分的调整,使得量产的高清环视摄像头模组具有一致性,以便于模组的实际应用。综上所述,本次研究设计的一种采用POC传输方案的高清环视摄像头模组,能够适用于车载高清环视系统。
【学位单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP391.41;U463.6
【部分图文】：

视镜及侧视镜只能帮助驾驶员获得一小部分周围环境信息。驾驶员只能依靠经验和感??觉去判断道路情况，这是非常危险的。因此，车载全景环视系统的设计迫在眉睫１Ｍ］。??如图１－１所示是车载摄像头模组的功能示意图，增加前视、侧视以及后视摄像头??模组。从图中可以看到，增加的摄像头模组可以有效减小驾驶员的视野盲区，便于驾??驶员观测到更多的周围环境情况。前视摄像头模组可以实现夜视、车道偏离预警、碰??撞预警、交通信号识别、行人探测及自适应巡航等功能，提高了车辆的行车安全性能。??侧视摄像头模组可以实现车身两侧的盲Ｅ检测及车辆变道辅助功能。后视摄像头则提??供了车辆后方的盲区检测，为驾驶员倒车及自动泊车提供了便利，并且还能对车辆的??后盖进行监测。??侧视??－盲区检测??鉍＇?－变道辅助???后视?？夜视??．泊个稱獅ｄ?■离预苌??？自车———?扁撺戌轚??？服龍?＿＿＿＾?々通（，号识别??？后紐制?七人探测??－自适应巡航系统??内视７??－乘客监控??－涔驶员防瞌Ｗ??？安全气燊辅助控制??图１－１车载摄像头模组功能示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｃａｍｅｒａ??车载全景环视系统用了?４个镜面大于１５０°的广角镜头环视摄像头模组采集车辆周??围的图像信息，并对４幅采集到的图像做拼接处理，以实现了车辆周围３６０°无死角的??图像输出【５］。驾驶员在车辆的转向、泊车或窄道行驶等情况下，可以通过观察车载全??景环视系统来得到充足的周围环境信息，然后作出正确的应对措施以避免交通事故的??发生。??１??

场规模将达到８３００万。美国国家公路交通安全局提出，２０１８年５月１日以后生产的所有??轻型车辆必须安装倒车后视摄像头Ｗ。随着自动驾驶技术的不断发展，车载摄像头作??为车辆行驶中的电子眼，它的市场也将进一步扩大。如图１－２所示，为全球车载摄像头??市场的发展预测，可以看出在２０１８年后车载摄像头市场仍然会急剧上升，预计在２０２０??年达到７９亿美元的市场规模。??全球车载摄像头市场规模预测??９０??８０??＾?７０??＊６０?■??＇Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２０１８?２０１９?２０２０??年份??图１－２全球车载摄像头市场规模预测??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｆｏｒｅｃａｓｔ?ｏｆ?ｇｌｏｂａｌ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｃａｍｅｒａ?ｍａｒｋｅｔ?ｓｉｚｅ??１．４本论文的研究内容及意义??高清全景环视系统又称３６０°全景影像系统，为了生成３６０°的车辆周围俯视图，需??要在车辆周围的四到八个位置安装广角镜头的环视摄像头，以覆盖车身周围３６０°范??围。通过对同一时间各路摄像头传输的图像信息的采集并处理，显示出有完整的车身??俯视图。因此，高清全景环视系统显示图像的清晰度、动态范围等性能，完全取决于??环视摄像头模组的优劣。??高清环视摄像头要求安装在保险杠、行李箱盖及左右侧视镜位置，以保证四个带??广角镜头的摄像头能覆盖车身周围３６０°的范围。由于环视摄像头通常安装在边缘的位??置

由ｒａｗ?ｄａｔａ输出的图像画面容易存在色度、亮度等方面的问题，需要将ｒａｗ?ｄａｔａ??传输入ＩＳＰ芯片做处理。??如图２－］所示，部分ＣＣＤ／ＣＭＯＳ器件将ＩＳＰ模块集成在内部，则可以免去外加??ＩＳＰ器件，可以减少产品的成品，降低设计的难度；部分ＣＣＤ／ＣＭＯＳ器件并没有在??内部集成ＩＳＰ模块，那么需要外加ＩＳＰ芯片，来对原始的图像信号进行处理。??？?ＣＭＯＳ单芯片设计方案??？?ＣＭＯＳ芯片＋１ＳＰ芯片设计方案??图２－１?ＣＭＯＳ芯片设计方案??Ｆｉｇ．?２－１?ＣＭＯＳ?ｄｅｓｉｇｎ?ｓｃｈｅｍｅ??摄像头的工作原理主要是：外部环境经过镜头处理后形成的光学信号传输到图??像传感器上，由图像传感器转化为模拟信号，经过模数转换后变成数字信号。转化??后的数字信号可以直接输出，也可以传输入ＩＳＰ，由ＩＳＰ芯片处理后输出，如图２－２??所示。??光信号?模拟信号?数字信号?数字信号１０?口输出???？图像传感器——？?Ａ／Ｄ转化一ＩＳＰ芯片——？??数字信号１０?口输出???？??图２－２摄像头的工作原理??Ｆｉｇ．?２－２?Ｔｈｅ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｃａｍｅｒａ??对于高清环视系统，由于其摄像头安装在保险杠、行李箱盖及左右侧视镜位置，??距离主机板位置较远，信号的传输距离较长。为了避免信号在传输过程中受到干扰，??导致最后拼接得到的画面出现画面畸变、彩条等现象，需要选择数字信号的串行传??输方式作为摄像头模组的输出方式。因此
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1 刘佳辉;基于AR0140 CMOS的车载高清环视方案设计与研究[D];天津科技大学;2018年

本文编号：2887818