专利名称：汽车半球全景后视系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种视频监控系统，尤其涉及一种汽车半球全景后视系统。
技术背景汽车在倒车和拐弯的时候， 一般司机都是通过安装于汽车左右两侧的反光 镜及安装于驾驶室的后视镜来观察汽车后面的环境情况的，司机能看到的范围 存在一定的局限性，视野不是很开阔，容易引发交通事故。随着科技的进步， 出现了通过使用视频技术将汽车后面的车辆、行人、景物等环境情况呈现在司机的面前的后视系统，如中国专利文献99108717. 8公开了一种"汽车后视机"， 它采用摄像头、方向转动机、图像显示机、线路和控制开关，方向转动机带动 摄像头旋转，从而分时拍到各个方向的环境图像，摄像头拍摄到的画面显示在 安装在司机驾驶室内的图像显示机上。虽然视野有所拓展，但由于常规摄像头 视场有限， 一个方向不能观察汽车后面所有视场，所以需要使用方向转动机调 整摄像机方向分时得到所有的视场，造成图像显示机上显示的图像实时性很差， 汽车高速行使的时候存在的潜在危险更大，还是存在交通安全隐患。发明内容本实用新型主要解决上述汽车后视机需要分时才能得到所有视场、显示的 图像实时性很差、不能有效减少交通事故的技术问题；提供一种同一时间就能 获得汽车后视全景、视野开阔、显示的图像实时性好、有效减少交通事故的汽 车半球全景后视系统。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用新型包括摄像机及与之相连的视频显示装置，所述的摄像机的镜头包括半球全 景环形透镜及安装于半球全景环形透镜后方的转像透镜；所述的半球全景环形 透镜包括第一反射球面、第二反射球面、第一折射球面、第二折射球面；所述 的半球全景环形透镜的前曲面呈内凹的球面，该球面朝向透镜内部的一面为第 一反射球面；所述的第一反射球面的四周连接有呈环状的外凸的第一折射球面; 所述的第一折射球面又与另一呈环状的外凸的球面相连，该球面朝向透镜内部 的一面为第二反射球面，该球面与半球全景环形透镜的后曲面相连，后曲面呈 外凸的球面，为第二折射球面。使靠近半球全景环形透镜后方的物点经第一折 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 经转像透镜，最后被CCD等探测器所接收。拍摄到的视场包括透镜的前方、左 方、左后方、右方、右后方，确保驾驶员观察到的视野更开阔。半球全景环形 透镜采用了二元光学技术，不仅改善了像质，而且结构非常小巧。采用半球全 景环形透镜，用一个摄像机就能在同一时间拍摄到汽车后视全景并在驾驶员前 面的视频显示装置上显示。转像透镜的作用在于将物点经由半球全景环形透镜 所成的位于透镜内部或后方的虚像点成像为实像点并能为CCD等探测器所接收。 实现驾驶员能在同一时间实时地观察到汽车后视全景，有效减少交通事故。作为优选，所述的视频显示装置包括图像展开单元、与图像展开单元的输 出端相连的显示单元及为整个视频显示装置提供工作电压的电源单元，图像展 开单元的输入端接所述的摄像机的视频信号输出端。如果将半球全景环形透镜 摄像机拍摄下来的图像直接送显示单元显示，看到的是呈同心圆状的图像，与 实物存在较大差距，给观察和分辨带来困难。图像展开单元的作用是将图像环 切展开，再送显示单元显示，显示出来的是与实际环境一致的画面，确保驾驶 员能轻松且清晰观察、准确分辨汽车后面的环境情况，有效减小交通事故。作为优选，所述的视频显示装置还包括智能图像分析单元、自动警报单元， 智能图像分析单元的输入端接所述的摄像机的视频信号输出端，智能图像分析 单元的输出端接自动警报单元的输入端。智能图像分析单元对获取的图像信号 进行运动分析、模式识别，感知危险状态，然后启动自动警报单元发出报警信 号，提醒驾驶员及时地作出处理，避免危险情况的发生，进一步确保安全。作为优选，所述的显示单元采用液晶显示屏。体积小、重量轻，而且显示 画面更清晰。本实用新型的有益效果是采用半球全景环形透镜作为摄像机的镜头，大 大拓宽了摄像机在同一时刻能拍摄到的视场。只需使用一个半球全景环形透镜 摄像机，就能将汽车后视全景实时地、清晰地展现在驾驶员面前的显示屏上， 使驾驶员一目了然地观察到汽车后面的环境情况，有效减少交通事故。
图1是本实用新型中半球全景环形透镜摄像机镜头的一种结构示意图。图2是本实用新型的一种电路连接框图。图3是本实用新型的一种使用状态的示意图。图中l.摄像机，2.视频显示装置，21.图像展开单元，22.显示单元，23.电 源单元，24.智能图像分析单元，25.自动警报单元，3.半球全景环形透镜，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.转 像透镜，5.CCD探测器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的 说明。实施例l:本实施例的汽车半球全景后视系统，如图l、图2所示，包括一 台摄像机1及与之相连的一台视频显示装置2，该摄像机1的镜头采用半球全景环形透镜3。半球全景环形透镜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。半球全景环形透镜3的前曲面呈内凹的球面， 该球面朝向透镜内部的一面为第一反射球面31;第一反射球面31的四周连接有 呈环状的外凸的第一折射球面33;第一折射球面33又与另一呈环状的外凸的球 面相连，该球面朝向透镜内部的一面为第二反射球面32，该球面再与半球全景 环形透镜3的后曲面相连，后曲面呈外凸的球面，为第二折射球面34。半球全 景环形透镜3的后方还安装有转像透镜4。如图2所示，视频显示装置2包括图 像展开单元21、显示单元22、智能图像分析单元24、自动警报单元25及为整 个视频显示装置提供工作电压的电源单元23。图像展开单元21的输入端接摄像 机1的视频信号输出端，图像展开单元21的输出端接显示单元22的输入端； 智能图像分析单元24的输入端接摄像机1的视频信号输出端，智能图像分析单 元24的输出端接自动警报单元25的输入端。本实施例中显示单元22采用液晶 显示屏。图1中示出了 A和B两条光线通过半球全景环形透镜经两次交替折反射的 成像过程，它们经第一折射球面33折射，再经第二反射球面32和第一反射球 面31反射，最后从第二折射球面34射出，在像面上形成像点^'和S'，被CCD 探测器接收。转像透镜4的作用在于将物点经半球全景环形透镜所成的位于透 镜内部或后方的虚像点成像为实像点并能为CCD等探测器所接收。半球全景环 形透镜沿光轴方向的视场角范围为(90-ot2， 90+otl，)，可以成像的空间是该视 场角绕光轴旋转所形成的三维立体空间。如图2所示，摄像机拍得的视频信号输送给视频显示装置，由图像展开单元将图像环切展开再送液晶显示屏显示。同时视频信号也输送给智能图像分析 单元，经过内部程序的判断、分析、处理， 一旦发现危险情况立即发出信号启 动自动警报单元。如图3所示，使用时，将半球全景环形透镜摄像机1安装在汽车车顶后部， 光轴与地面的夹角大约在15度左右，不同的车辆需要调整夹角以满足系统最佳 视场的要求。视频显示装置2安置于驾驶员前方，便于驾驶员观察车后视场。 图3中标识的虚线左侧的范围就是本实用新型中摄像机能拍摄到的车后视场， 几乎覆盖了汽车的后部视场，它的盲区落在汽车后备箱上面(图3中圈出的部 位)。本实用新型通过摄像机标定、图像环切展开、运动分析、模式识别等先进 的计算机视觉技术不仅能直接通过屏幕看到展开后的开阔的汽车后视视场，而 且还能进行车后目标的识别判速，感知危险情况，启动报警，及时提醒驾驶员 作出处理，避免危险情况的发生，有效减少交通事故，提高汽车行驶的安全性。
权利要求1. 一种汽车半球全景后视系统，包括摄像机(1)及与之相连的视频显示装置(2)，其特征在于所述的摄像机(1)的镜头包括半球全景环形透镜(3)及安装于半球全景环形透镜(3)后方的转像透镜(4)，所述的半球全景环形透镜(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)；所述的半球全景环形透镜(3)的前曲面呈内凹的球面，该球面朝向透镜内部的一面为第一反射球面(31)；所述的第一反射球面(31)的四周连接有呈环状的外凸的第一折射球面(33)；所述的第一折射球面(33)又与另一呈环状的外凸的球面相连，该球面朝向透镜内部的一面为第二反射球面(32)，该球面再与半球全景环形透镜(3)的后曲面相连，后曲面呈外凸的球面，为第二折射球面(34)。
2. 根据权利要求1所述的汽车半球全景后视系统，其特征在于所述的视频 显示装置(2)包括图像展开单元(21)、与图像展开单元(21)的输出端相连 的显示单元(22)及为整个视频显示装置提供工作电压的电源单元(23)，图像 展开单元(21)的输入端接所述的摄像机(1)的视频信号输出端。
3. 根据权利要求1或2所述的汽车半球全景后视系统，其特征在于所述的 视频显示装置(2)还包括智能图像分析单元(24)、自动警报单元(25)，智能 图像分析单元(24)的输入端接所述的摄像机(1)的视频信号输出端，智能图 像分析单元(24)的输出端接自动警报单元(25)的输入端。
4. 根据权利要求1或2所述的汽车半球全景后视系统，其特征在于所述的 视频显示装置(2)的显示单元(22)采用液晶显示屏。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车半球全景后视系统，包括摄像机、视频显示装置。摄像机采用半球全景环形透镜及装于其后方的转像透镜。半球全景环形透镜的前曲面呈内凹的球面，该球面朝向透镜内部的一面为第一反射球面；第一反射球面的四周连接有呈环状的外凸的第一折射球面；第一折射球面又与另一呈环状的外凸的球面相连，该球面朝向透镜内部的一面为第二反射球面，与之相连的透镜后曲面呈外凸的球面，为第二折射球面。摄像机的视频输出，一路经视频显示装置的图像展开单元接显示单元，一路经智能图像分析单元接自动警报单元。本实用新型通过一个摄像机，就能在显示屏上实时清晰地显示汽车后视全景，而且还能感知危险情况、启动报警，确保行驶安全。
文档编号G09G5/00GK201096905SQ20072011226
公开日2008年8月6日 申请日期2007年7月23日 优先权日2007年7月23日
发明者钰 朱, 杨国光, 潇 肖, 峰 薛 申请人:杨国光;肖 潇;薛 峰;朱 钰