一种兼容多种后装摄像头的显示方案研究

卢华理　陆杰　陶文柯

摘 要：随着汽车配置的发展升级，为满足人们对倒车辅助的图像需求，越来越多的车载摄像头作为前装零件搭載在汽车上，并逐渐替代倒车雷达的主导地位。目前汽车前装摄像头如果故障损坏，就只能到售后4S店或者指定厂家挑选指定的摄像头更换才能使用，否则使用同一IC控制芯片但模组厂不同的摄像头，会产生图像模糊、有白色边框问题，本文通过对车机和摄像头适配的研究，利用焦距调节、isp（图像信号处理器）、边框适配，给出能够动态适配同一IC控制芯片但模组厂不同的摄像头的方案。

关键词：车载 摄像头 焦距 调节 车机

1 引言

近年来汽车行业发展迅速，车载设备不断升级，功能越来越丰富，摄像头越来越多的搭载在汽车上，逐渐成为一个不可或缺的车载零部件，搭载在各个价位段的汽车上，实现基础的倒车影像、360倒车影像，或更加高端运用的智能驾驶视觉感知摄像头、车内视觉摄像头；如果原装倒车摄像头或360摄像头出现进水等硬件故障，就只能更换同一型号的摄像头才能使用，本文介绍一种通过调节摄像头焦距、车机适配图像边框的方法，实现对同一IC控制芯片但模组厂不同的摄像头的动态适配，在原装摄像头故障后，选购摄像头有更多选择。

2 方法描述

本发明提供一种基于动态适配的车载摄像头显示方法，应用于支持摄像头且适配度低的车辆中，方法包括：在车机端与摄像头端之间建立起通信连接和socket连接；用户决定是否启用摄像头端的ISP校准功能，若启用，摄像头端自动校准焦距，保存校准数据并进入车机端校准模式；若不启用，则关闭摄像头校准功能，调用车机端校准模式；进入步骤S3的车机端校准模式，启动车载端的手动调节焦距功能，摄像头端根据手动调节的指令调整焦距值，选定最佳焦距值后进入边框适配模式；确认调节数据，保存配置，否则返回第一步，直至车机端的界面正常显示。

3 实现过程

本方案提供一种基于动态适配的车载摄像头显示方法，应用于支持摄像头且适配度低的车辆中，包括以下步骤：步骤S1、在车机端与摄像头端之间建立起通信连接和socket连接；步骤S2、用户决定是否启用摄像头端的ISP校准功能，若启用，摄像头端自动校准焦距，保存校准数据并进入车机端校准模式；步骤S3、若不启用，则关闭摄像头校准功能，调用车机端校准模式；步骤S4、进入步骤S3所述的车机端校准模式，启动车载端的手动调节焦距功能，摄像头端根据手动调节的指令调整焦距值，选定最佳焦距值后进入边框适配模式；步骤S5、确认调节数据，保存配置，否则返回步骤S1，直至车机端的界面正常显示。

步骤S1具体包括：所述摄像头端启用WiFi模块与车机端通信相连，所述车机端的APK模块识别到通信连接成功的信号后，向摄像头端发起socket连接，摄像头端允许连接，建立数据传输通道。

步骤2具体还包括以下步骤：步骤S21、测试新摄像头是否支持车机；步骤S22、抓取摄像头当前显示界面的图片；步骤S23、将当前抓取的图片与车机原始可承载图片大小进行匹配；步骤S24、若对比时出现白框，则计算白色边框的参数；步骤S25、保存适配显示参数，重启车机。

步骤S3中的车机端校准模式具体调节过程包括：

步骤S31、测试新摄像头是否适配车机；

步骤S32、若不适配，则在车机端手动调节焦距和清晰度；若适配直接进入步骤S33；

步骤S33、抓取摄像头当前显示界面的图片；

步骤S34、将当前抓取的图片与车机原始可承载图片大小进行匹配；

步骤S35、若对比时出现白框，则计算白色边框的参数；

步骤S36、保存适配显示参数，重启车机。

车机端向摄像头端发送边框适配模式标志位，所述摄像头进入适配模式后摄取实时图片发送给车机端；所述车机端将接收到的抓拍图片与原始摄像头保存的图片进行对比，计算白色边框分布参数，将新摄像头的参数写入NVRAM中；重新启动车机，读取NVRAM中新的参数。

步骤S4中的调整焦距值的具体调节过程包括：在车机端滑动焦距条，摄像头端根据调节的焦距值变动焦距，车机端接收图像清晰度的实时变化。

焦距条的清晰度参数值为0-1024，其中，每次滑动的进度单位值为4。

通信连接包括WiFi连接模式或P2P连接模式。

基于动态适配的车载摄像头显示系统，包括摄像头端和车机端；其中，摄像头端用于：在摄像头端与车机端不适配时，自动校准清晰度和显示比例；车机端用于：在摄像头端的ISP校准清晰度低时，获取摄像头端的图片适应参数，摄像头端根据手动调节的指令对应调整焦距值或边框适配模式。

摄像头端的ISP校准功能设为可选择模式，若摄像端自动校准后的画面清晰度低时，则关闭ISP校准功能。

基于动态适配的车载摄像头显示设备，包括摄像头和车机； 所述摄像头端内设有以及WiFi单元及用于控制焦距推进的马达和磁铁；所述车机内设有用于WiFi单元、测试单元、摄取单元、确认单元、重启单元。

根据上述的基于动态适配的车载摄像头显示方法、系统及设备， 用户可以手动或者自动调节摄像头焦距，从而达到视觉上的最佳清晰度；

其次，对于摄像头图像效果要求高的场景，可以选择关闭摄像头内置ISP功能，选择车机端进行摄像头图像效果的校准；

最后，对于由于模组工艺的差异性或者组装差异性或者后装摄像头造成的图像显示边框问题，可以进入适配模式，达到最佳显示效果。

用户自行选用摄像头端或车机端的ISP校准功能，对图像显示的焦距进行调节，然后再调整图像显示和显示屏不匹配而出现白框的问题。

4 具体实施

下面详细描述基于动态适配的车载摄像头显示方法，应用于支持摄像头且适配度低的车辆中，摄像头为IC控制芯片相同，但存在工艺差异或者组装差异的摄像头，方法包括以下步骤：

步骤S1、在车机端与摄像头端之间建立起通信连接和socket连接；

具体包括：摄像頭端启用WiFi模块与车机端通信相连，车机端通过APK模块识别到通信连接成功的信号后，向摄像头端发起socket连接，摄像头端允许连接，建立数据传输通道。

步骤S2、用户决定是否启用摄像头端的ISP校准功能，若启用，摄像头端自动校准焦距，保存校准数据并进入车机端校准模式；

具体还包括以下步骤：步骤S21、测试新摄像头是否支持车机；步骤S22、抓取摄像头当前显示界面的图片；步骤S23、将当前抓取的图片与车机原始可承载图片大小进行匹配；步骤S24、若对比时出现白框，则计算白色边框的参数；步骤S25、保存适配显示参数，重启车机。对于车机段图像显示效果要求高的场景中，可以直接关闭摄像头的ISP校准功能，选用车机端的ISP校准模式，进行摄像头图像显示效果的校准，使用户可以手动或者自动调节摄像头的焦距，从而达到视觉上的最佳清晰度，然后再对边框问题进行调整。

步骤S3、若不启用，则关闭摄像头校准功能，调用车机端校准模式；

车机端校准模式具体调节过程包括：步骤S31、测试新摄像头是否适配车机；步骤S32、若不适配，则在车机端手动调节焦距和清晰度；若适配直接进入步骤S33；步骤S33、抓取摄像头当前显示界面的图片；步骤S34、将当前抓取的图片与车机原始可承载图片大小进行匹配；步骤S35、若对比时出现白框，则计算白色边框的参数；步骤S36、保存适配显示参数，重启车机。

车机端校准模式包括对车机端显示界面清晰度的校准和图像显示不匹配问题的校准；摄像头启动通信单元，摄像头上添加有按钮，按动按钮可启动和关闭通信单元，车机端搜索到摄像头通信模块则进行手动连接；其中，通信连接包括WiFi连接模式或P2P连接模式，用户可选择WiFi连接模式和P2P连接模式的任意一种连接方式；

步骤S4、进入步骤S3的车机端校准模式，启动车载端的手动调节焦距功能，摄像头端根据手动调节的指令调整焦距值，选定最佳焦距值后进入边框适配模式；

调整焦距值的具体调节过程包括：在车机端滑动焦距条，摄像头端根据调节的焦距值变动焦距，车机端接收图像清晰度的实时变化。

具体的，参考流程示意图，调整焦距值的具体调节过程包括：在车机端滑动焦距条，摄像头端根据调节的焦距值变动焦距，车机端接收图像清晰度的实时变化，焦距条的清晰度参数值为0-1024，其中，每次滑动的进度单位值为4；

车机端向摄像头端发送手动焦距调整标志位请求，摄像头端收到请求后进入手动焦距调整模式，用户可在车机端的apk界面画手动滑动用于调节焦距的进度条、即焦距条的阈值，阈值通过WiFi单元发送至摄像头端，摄像头端根据阈值的变动而实时改变焦距，使画面清晰度发生改变，用户根据主观选择最佳值，并保存该值发送给摄像端作为当前配置；

焦距条的阈值范围为0至1024，单个滑动进度单位清晰度为4，如从0到4、4到8、8到12等。

边框适配模式具体调节过程包括：抓取摄像头当前显示界面的图片；将当前抓取的图片与车机原始可承载图片大小进行匹配；若对比时出现白框，则计算白色边框的参数；保存适配显示参数，重启车机；

车机端向摄像头端发送边框适配模式标志位，摄像头进入适配模式后摄取实时图片发送给车机端，用户手动关闭摄像头端的ISP校准功能，摄像头端直接发送原始图给车机端，车机端对图像进行显示效果优化处理，满足用户更高的影像效果要求；

车机端将接收到的抓拍图片与原始摄像头保存的图片进行对比，计算白色边框分布参数，将新摄像头的参数写入NVRAM中；重新启动车机，读取NVRAM中新的参数；抓取摄像头实时拍摄中的图片发送给车机端，车机端将该图与摄像头中原始保存图片进行对比，并计算白色边框分布情况，然后记录新摄像头的参数，再写入NVRAM中，然后重新启动车机，读取NVRAM中新的参数，从而适配新摄像头的显示参数，解决由于摄像头与车机不适配而使图像产生界面周围产生白色边框的问题。

步骤S5、确认调节数据，保存配置，否则返回步骤S1，直至车机端的界面正常显示。

以上是对本论文方法一种基于动态适配的车载摄像头显示方案的研究。

5 结语

当前由于摄像头需要与车机适配，当摄像头硬件出现故障需要更换时，局限性较大，如因摄像头生产企业不再生产此型号摄像头时，车辆无法很好的修复倒车或者360功能，一个选择只能使用一个不能适配摄像头，存在边框适配问题或者摄像头图像不清晰的问题；另一个选择另一个型号摄像头与匹配的车机整套更换，替换掉原车未出现故障的车机，增加车主的维修成本，并且更换新车机和整车匹配度也相对较差；再一个选择，更换另一个型号摄像头配合新增一个显示屏，如市面后置行车记录仪兼容倒车影像方案；但不能达到原车的效果。

本文通过在摄像头端增加wifi模块、马达，从而实现焦距调节，通过车机软件记录原装摄像头图片，运用于新摄像头边框适配，达到原装摄像头故障时，能适配多种同一IC控制芯片但模组厂不同摄像头的目的，能够达到更多型号摄像头能够适配一个车机，达到接近前装效果的方案，供借鉴。

但还需要摄像头做硬件更改，对现有摄像头不友好，期待有能解决这一问题的方案。

注：广西重点研发计划资助（任务书编号：桂科 AB20159042）。

参考文献：

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[3] 王玮，齐保谦.基于运动检测的智能监控系统的设计与实现［J］.电视技术，2010，09：110-112+122.