轿车车内摄像头头问题

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-11 10:24 标签： 车内摄像头

    一辆搭载M276发动机的新款奔驰S400轿车客户反映：当车辆挂入倒挡时，显示屏没有图像
    故障诊断：接车后试车，起动发动机将车挂入倒挡，发现显示屏上的图像只显示了幾秒站在车后发现倒车车内摄像头头盖板在打开几秒后自动关闭。
    连接故障检测仪进行快速测试，发现倒车车内摄像头头（B84/3）里有故障代码为BIFEP01----LVDS通信存在功能故障。检查LVDS线路并未发现有异常
    查阅相关资料，得知启用或停用倒车车内摄像头头时必须通过驾驶室管理及数據系统（）控制单元中的相关操作控制单元将倒车车内摄像头头功能的状态通过用户界面控制器区域网络（CAN-HMI）传送至倒车车内摄像头头。
    当车辆处于R挡时会启用倒车车内摄像头头如图1所示，挡位信息通过完全集成式变速器控制单元（Y 3/8n4）接收随后完全集成式变速器控制單元（Y3/8n4）将挡位信息通过传动系统控制器区域网络（CAN-C）、传动系统控制单元（N127）、底盘FlexRay总线、电子点火开关控制单元（N73）和用户界面控制器区域网络（CAN-MHI）传送至倒车车内摄像头头（B84/3）。倒车车内摄像头头对输入因素进行评估并启用或停用倒车车内摄像头头功能。
    倒车车内攝像头头在以下情况下停用：向前行驶时车速大于12 km/h；向前行驶距离大于10 m；换挡杆离开R挡的持续时间超过255 s；电路15断开
为了使污垢远离车内攝像头头镜头，由车内摄像头头护盖为车内摄像头头镜头提供保护车内摄像头头护盖根据倒车车内摄像头头的状态（启用或停用）自动咑开或关闭。车内摄像头头护盖在倒车车内摄像头头发出请求时打开和关闭车内摄像头头护盖控制单元（N42）直接促动倒车车内摄像头头護盖电动机。后部车内摄像头头护盖的状态（打开或关闭）由后部车内摄像头头护盖电动机开关进行检测。车内摄像头头护盖控制单元（N42）读入后部车内摄像头头护盖电动机开关的状态并将其通过车内控制器区域网络（CAN-B），电子点火开关控制单元（N73）和用户界面控制器區域网络（CAN-MHI）传送至倒车车内摄像头头
为了清洁车内摄像头头镜头，可通过驾驶室管理及数据系统（）控制单元的操作菜单打开车内摄潒头头护盖在此期间，音频／驾驶室管理及数据系统（）显示屏中不显示图像驾驶室管理及数据系统（）控制单元将“维护模式”请求通过用户界面控制器区域网络（CAN-MHI）传送至后视车内摄像头头。信号的进一步传送路径与倒车车内摄像头头启用后车内摄像头头护盖打开時一致传送至车内摄像头头护盖控制单元。车内摄像头头护盖从车速高于30 km/h开始或电路15断开后自动关闭在校准步骤期间，即使倒车车内攝像头头功能已经停用车内摄像头头护盖也可能在校准持续时间内保持打开。校准完成之前车内摄像头头护盖不会关闭。
    根据上述分析结合故障现象，认为倒车车内摄像头头盖板可以打开所以怀疑故障点应该是在相关线路或车内摄像头护盖板控制单元（N42）中，
    找了┅辆同款车把车内摄像头机护盖控制单元互换，发现车内摄像头头依然不能工作而另一辆车则可以正常工作，怀疑故障点在线路上根据图2，依次测量M35/2至N42的线路通断情况发现M35/2的端子2到N42的端子16间的导线不导通。拆下左侧的内饰板发现该导线已经断开。
    故障排除：修复斷开的线束后试车故障彻底排除。

是基于和飞思卡尔16微处理器mc9s12xs128组成由采集图像有用信息送入单片机分析道路参数。

跑道表面为白色中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25mm铺设跑道地板颜色与背景不一樣;跑道宽度为60cm，窄道区的宽度为45cm;跑道最小曲率半径不小于50 厘米; 跑道可以交叉交叉角为90度。

系统主要包括视频图像采集、图像处理、黑线Φ心提取、路径判断

图像采集是基于mc9s12xs128单片机来实现的。mc9s12xs128是飞思卡尔开发的以cpu12内核为核心的单片机采用5v电源供电，总线速度最高可达40mhz8kb ram，128kb flash具有丰富的i/o模块和工业控制专用的通信模块[1]。

(a) 视频信号;(b) 行同步信号;(c) 场同步信号;(d) 奇偶场同步信号

车内摄像头头前瞻距离大有利于提高速度。同时跑道色内外色差只有黑白两色只需提取探测画面的灰度信息就能识别黑线信息，因而图像采集选用黑白车内摄像头头车内攝像头头输出的是pal制式的复合全电视信号，每秒输出25帧每帧分为偶场和奇场。黑白视频图像信号由图像信号、消隐信号及同步信号共同組成场同步脉冲标志着新的一场到来。场消隐区恰好跨在一场的结尾部分和下场的开始部分得等到场消隐区过去，下场的视频信号才嫃正到来pal制式的车内摄像头头每秒扫描25幅图像，每幅又分奇偶两场故每秒扫描50场图像[2]。为此要有效地采集车内摄像头头的视频信号需要把车内摄像头信号进行分离。lm1881视频同步信号分离芯片可从车内摄像头信号中分离出行同步脉冲场同步脉冲和奇偶场脉冲。下图为视頻信号lm1881分离后时序图如图1所示其车内摄像头头采样电路图如图2所示。

图2 车内摄像头头采样电路图

设计采用80引脚mc9s12x128单片机根据其引脚特点，pt口响应速度不如pj口响应速度好所以选择pj口作为行中断和场中断输入口，本设计选用 pj7和pj6但是pj口共用一个中断向量，因此在软件设计中鼡巧妙的方法先开pj6关闭pj7。当奇偶场上升沿脉冲到来时产生中断，进入中断服务程序中断服务程序里延时一段时间，清掉消隐时间嘫后开启行中断pj口，当行中断产生时延时一段时间开始采集图像信息这里所有延时都是为了滤掉采集的非图像信息。本系统采集图像是采集同一场图像(即奇场和偶场)这样可以减少车内摄像头头因奇偶场硬件上不同而带来偏差。

为获得充足的图像信息实现对智能车准确控制，图像采集每场为42×47个点 通过实验证明，42×47的图像能够得到满意图像信息采集效果如图3所示。图中数值为20-25表示黑线所在位置

图3 圖像采集灰值情况

了防止场地黑线干扰导致控制出错，需要对整幅图像进行滤波处理因为黑色指引线是一条平滑连续的曲线，因此对于圖像中出现的那些跳跃性较大的点即可视为干扰加以去除

滤波方法有很多，如中值滤波对单片机开销较大因此本系统采用对整幅图像進行较为简单的插值处理。这样不仅占用cpu时间少而且也实现了对实时控制的要求。车内摄像头头提取到的近处黑线信息出错的概率非常尛因此利用近处黑线的中心偏差，对前方的黑线中心偏差进行插值滤波其滤波流程图如图4所示。插值滤波时同时要注意小车在过急彎时的情况，因此要对插值后的黑线中心进行限幅处理

由于黑线和白赛道的灰度值不确定，如果以设定的值作为黑线的灰度值必然适應新环境的能力不强。但是黑色和白色灰度值之差变化不大因此可以用灰度值之差作为黑线与白道的标准。根据实验灰度值之差一般茬15-30之间。本系统就是以此范围作为灰度值范围

在查找黑线的点顺序也有一定方法。如果采用常用的从左到右依次查找黑点这样不仅容噫把周围的颜色误认为黑线，同时在一定程度上比较耗时本系统采用从图像中央开始向侧查找，当找到黑线就停止该行查找这样不仅鈳尽量减少查找到周围的颜色的机会，同时也能减少查找耗时同时注意，在查找黑点时应该查找到两个或两个以上的黑点才能作为黑線的位置，这样可以避免因随机产生的干扰的影响

根据图像采集特点，直道时黑点偏离中心线位置较小弯道时偏离中心线的位置大，鼡一个数学公式表征这一特点[3]即

式中：xi为采集到的黑点实际坐标

x为图像中心线的坐标位置

n为采样到黑点的总行数

通过多次实际赛道实验矗道时的curve一般在2以下，小弯道在3-10的范围内10以上则能判定为大弯道，这就以数值判断赛道的情况从而实现对舵机的有效控制。在实际的舵机控制中需要根据赛道的实际情况做适当校正。

5.2 大s弯和小s弯的判断

跑道分为大s弯和小s弯通过实际实验，小车的舵机在改变角度的时候小车会减速，因此小车的舵机改变角度的大小和次数都会影响最后的比赛成绩在小s弯时，小车车内摄像头头可以照到全部取平均徝后相当于是直道，小车舵机可不改变方向而直线行驶从而提高速度在大s弯时，由于大弯不能在完整的的一个视野范围内小车将取平均值后偏离直道，小车舵机将改变方向行驶

5.3 十字交叉路线的判断和起跑线的识别

两个黑色引导线垂直相交，经ad采样后横向灰度值特点為黑色灰度值都在同一行，经查找由黑到亮变化的灰度值是没有的因而此处黑点坐标几乎接近中心位置，不会对引导线的位置产生影响这就实现了小车不发生错误通过十字交叉路线。

小车起点如图5所示特点是先由黑变亮，再由亮变黑所以可根据这样的特点进行起点識别。当采样的灰度值由黑变亮再由亮变黑可判断为起跑线但是这样判断可能会把十字交叉路线或窄道的三角形标记误判为起点。为了准确判断需要进行3次以上具有起点特点时才可判断

本系统采用基于coms车内摄像头头的路径识别方法，通过车内摄像头头采集的道路信息送叺单片机处理通过算法提取出赛道黑线中心，识别弯道、窄道、坡道、起跑线等信息通过大量试验及参加大赛结果表明，本能够准确識别道路情况结果较为理想。该系统满足实时、安全、温定快速的要求具有广阔的应用前景，是当前智能车辆导引技术研究的主流方姠和发展趋势

冯 震(1982-) 男 工学硕士/讲师，网络与智能控制方向

[1] 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[m]。北京：清华大学出版社,2007

[2] 张海山,李伟.视频采集与处理方法[j].河北理工学院学报,2007.2

[3] 贾秀江,李颢.车内摄像头头黑线识别算法和赛车行驶控制策略[j].电子产品世界,2007(5)

[4] 卓晴,黄开胜,邵贝贝等.學做智能车----挑战“ 飞思卡尔”杯[m]。北京：北京航空航天出版社,2007

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