環車影像監視系統概論

1. 環車影像監視系統概論 高瞻計畫— 車用視訊應用科技 編著教師：黃志峰

2. 大綱 • 停車輔助系統演進 • 環車影像監視系統技術 • 環車影像監視系統實作平台

3. 停車輔助系統演進 • 汽車駕駛以前在停車時，若停車位置太小要由乘客先下車指揮停車，才不會有碰撞的危險。 • 過去十年停車的感測器使用超音波感測器來測量停車時會碰到障礙物的距離，在前後保險桿裝上超音波感測器，就能感測到汽車後視鏡所看不到死角的障礙物，來提醒駕駛將撞上障礙物。

4. 停車輔助系統演進 • 有了超音波倒車雷達後，使得駕駛停車更安全，但使用聲音來提示駕駛還是無法保證停車時不會有危險，因有一些障礙物還是需要由駕駛眼睛來確認。 • 所以最近五年數位攝影機技術成熟應用在汽車幫助駕駛的人眼，將汽車死角的影像送到車內顯示器顯示給駕駛看，讓駕駛看到汽車死角的影像，因超音波倒車雷達誤報時有車內顯示器來確認。

5. 停車輔助系統演進 • 汽車裝上一顆數位攝影機一開始先裝在後保險桿，並用超音波倒車雷達輔助，讓停車時除了超音波倒車雷達聲音警示，還有保險桿後方死角的影像送到車內顯示器顯示給駕駛看。 • 最近三年開始使用四顆四個數位攝影機來擷取汽車四個週圍的影像即是環車影像監視系統，再利用數位訊號處理晶片將這四個影像合成一個影像，輸出到車內的LCD顯示器。

6. 停車輔助系統演進 • 環車影像監視系統讓駕駛在停車時能從車內LCD顯示器清楚看到汽車全方位區域的影像，避免汽車死角區域的產生。 • 環車影像監視系統現在已經有多種車款安裝，目前還會結合超音波感測器將障礙物標示在車內LCD顯示器，因若障礙物用影像辨識其辨識率和須增加的成本都比超音波感測系統還不實用。

7. 環車影像監視系統範例

8. 環車影像監視系統範例

9. 環車影像監視系統範例

10. 環車影像監視系統技術

11. 環車影像監視系統技術 • 由上圖可知環車影像監視系統前後左右四個數位攝影機所用的鏡頭都是廣角鏡頭造成影像扭曲，駕駛看到扭曲的影像會使其對障礙物位置感覺錯誤，所以需要將影像校正成正常影像，稱為魚眼校正技術。 • 環車影像需要讓四個影像轉為右上往下鳥瞰的影像，稱為視點轉換技術即將攝影機旋轉一個角度，而攝影機裝設位置誤差也會使影像平移，為了縫合四個攝影機影像需要對攝影機影像做旋轉和平移影像。

12. 魚眼校正前影像

13. 魚眼校正後影像

14. 魚眼校正技術 • 數位攝影機使用廣角鏡頭所得到的影像中直線會轉為曲線，從魚眼校正前影像可知以影像中點為原點，把影像卡式座標(水平座標x，垂直座標y)轉成極座標(半徑r，角度θ)，其極座標的半徑r被用四次多項式扭曲。 • 所以魚眼校正技術可用四次多項式校正被扭曲的極座標的半徑r即可將廣角鏡頭的曲線影像恢復成正常的直線影像。

15. 魚眼校正範例 資料來源：www.artc.org.tw

16. 視點轉換技術 • 四個攝影機的影像在魚眼較正後，再用平面投影轉換法轉為由上往下鳥瞰的影像。 • 平面投影轉換法是將四個不同角度攝影的環車影像轉換為以同一平面視點的影像，通常在個人電腦有旋轉影像角度的演算法，而四個不同角度攝影的環車影像旋轉不同角度並顯示在電腦螢幕上，使四個攝影機影像逐漸轉為由上往下鳥瞰的影像即停止旋轉影像就可得到鳥瞰的環車影像。

17. 攝影機系統 資料來源：www.artc.org.tw

18. 平面投影轉換法 • 平面投影轉換法可由上圖攝影機系統3D實物座標轉為2D平面座標演算法說明，其轉換座標的參數包括攝影機的位置與角度，即攝影機的拍攝角度和位置如何投影到平面的座標。 • 要將四個不同角度攝影的環車影像轉換為以同一平面視點的影像其實是用重複測試修正誤差(Try and Error)的方法來實現。

19. 視點轉換範例 資料來源：www.artc.org.tw

20. 鳥瞰影像縫合技術 • 環車影像監視系統最後步驟是把四個攝影機影像縫合成一個影像顯示在車內監視器上。 • 要將四個攝影的環車影像縫合成一個影像也是用重複測試修正誤差(Try and Error)的方法來實現，只是使用的是攝影機3D座標的平移轉換為平面影像，要重複測試平移座標的四個影像才能完成逢合影像。

21. 本課程結束 • 謝謝耐心聽課