一种基于行车记录仪的防摄像抖动的方法及系统与流程

本发明涉及车载技术领域，尤其涉及用于一种基于行车记录仪的防摄像抖动的方法及系统。

背景技术：

现有技术中，绝大多数的行车记录设备都是固定在车窗前或者挂接在车窗顶部，直接与车体固定连接。“直接与车体固定连接” 的物理涵义既是：行车记录仪与车体可以看成一个整体。这种情况下，当车体不可避免的在行车过程中抖动时（主要指道路颠簸、加减速行驶等情况，以下将全部以“车体外部扰动”统一指代），记录仪本身也会出现抖动，这样拍摄的图像也会出现抖动、模糊现象，严重影响摄像性能。

现有技术对行车记录图像的抖动基本是以电子防抖方式处理。电子防抖使用数字电路进行画面的处理产生防抖效果。当防抖电路工作时，拍摄画面只有是实际画面的90%左右，然后数字电路对摄像机抖动方向进行模糊判断，进而用剩下的10%左右画面进行抖动补偿。这种降低了CCD 的利用率，对画面清晰度带来较大损失。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于行车记录仪的防摄像抖动的方法及系统，旨在解决现有技术中对行车记录图像的抖动基本是以电子防抖方式处理，低了CCD 的利用率，对画面清晰度带来较大损失的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于行车记录仪的防摄像抖动的方法，方法包括步骤：

A、当检测到车辆处于行驶状态时，获取车辆上设置的行车记录仪的当前姿态，计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值；

B、若姿态差值小于等于一预定阈值，则根据姿态差值计算对应的调整角速度，通过PID控制器控制行车记录仪向反向补偿对应的调整角速度，保持行车记录仪的录像姿态稳定；

C、若姿态差值大于预定阈值，则行车记录仪调整至与车体持平，锁定行车记录仪调整至与车体持平过程中的姿态录像并存储。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的方法，其中，所述步骤A之前还包括步骤：

S1、预先获取车辆在水平道路上行驶时的行车记录仪的姿态为目标姿态；

S2、预先将行车记录仪上通过可活动的支架设置在车辆上。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的方法，其中，所述步骤A具体包括步骤：

A1、当检测到车辆处于行驶状态时，通过加速度计和陀螺仪计算车辆上设置的行车记录仪的当前姿态；

A2、计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的方法，其中，所述步骤B具体包括步骤：

B1、当检测到姿态差值小于等于一预定阈值，则根据姿态差值获取将要调节的目标角速度，根据目标角速度对应生成PID控制器的控制电机的目标电流；

B2、PID控制器的MCU控制电机输出目标电流，支架根据输出电流反向补偿对应的调整角速度后，保持行车记录仪的录像姿态稳定。

上述任一项所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的方法，其中，所述姿态包括行车记录仪围绕水平纵向中轴线转动形成的横滚角，行车记录仪围绕水平横向中轴线转动形成的俯仰角，行车记录仪围绕纵向中轴线转动形成的偏航角。

一种基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，系统包括：

检测与判断模块，用于当检测到车辆处于行驶状态时，获取车辆上设置的行车记录仪的当前姿态，计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值；

第一控制模块，用于若姿态差值小于等于一预定阈值，则根据姿态差值计算对应的调整角速度，通过PID控制器控制行车记录仪向反向补偿对应的调整角速度，保持行车记录仪的录像姿态稳定；

第二控制模块，用于若姿态差值大于预定阈值，则行车记录仪调整至与车体持平，锁定行车记录仪调整至与车体持平过程中的姿态录像并存储。。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，所述系统还包括：

目标姿态获取模块，用于预先获取车辆在水平道路上行驶时的行车记录仪的姿态为目标姿态；

预先设置模块，用于预先将行车记录仪上通过可活动的支架设置在车辆上。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，所述检测与判断模块具体包括：

检测与计算单元，用于当检测到车辆处于行驶状态时，通过加速度计和陀螺仪计算车辆上设置的行车记录仪的当前姿态；

判断单元，用于计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，所述第一控制模块具体包括：

检测与数据获取单元，用于当检测到姿态差值小于等于一预定阈值，则根据姿态差值获取将要调节的目标角速度，根据目标角速度对应生成PID控制器的控制电机的目标电流；

反向调整单元，用于PID控制器的MCU控制电机输出目标电流，支架根据输出电流反向补偿对应的调整角速度后，保持行车记录仪的录像姿态稳定。

上述任一项所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，所述姿态包括行车记录仪围绕水平纵向中轴线转动形成的横滚角，行车记录仪围绕水平横向中轴线转动形成的俯仰角，行车记录仪围绕纵向中轴线转动形成的偏航角。

本发明提供了一种基于行车记录仪的防摄像抖动的方法及系统，本发明可在检测到车辆在颠簸的道路上行驶时，有效的消除摄像抖动，提高了行车记录仪在颠簸道路上行驶时的画面清晰度，为车主提供了方便。

附图说明

图1为本发明的一种基于行车记录仪的防摄像抖动的方法的较佳实施例的流程图。

图2为本发明的一种基于行车记录仪的防摄像抖动的方法的具体应用实施例的姿态示意图。

图3为本发明的一种基于行车记录仪的防摄像抖动的系统的较佳实施例的功能原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明还提供了一种基于行车记录仪的防摄像抖动的系统的较佳实施例的流程图，如图1所示，方法包括：

步骤S100、当检测到车辆处于行驶状态时，获取车辆上设置的行车记录仪的当前姿态，计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值，如果是，则执行步骤S200，如果否，则执行步骤S300。

具体实施时， 其中姿态包括行车记录仪围绕水平纵向中轴线转动形成的横滚角，行车记录仪围绕水平横向中轴线转动形成的俯仰角，行车记录仪围绕纵向中轴线转动形成的偏航角。如图2所示，欧拉角是用来唯一地确定定点转动明体位置的三个一组独立角参量。如上图以飞机为例所示：机体围绕水平纵向中轴线转动称为横滚动作，其角度为欧拉角的Roll角；机体围绕水平横向中轴线转动称为俯仰动作，其角度为欧拉角的Pitch角；机体围绕立体的纵向中轴线转动成为偏航动作，其角度为欧拉角的Yaw角。行车记录仪使用时的情况是可以用欧拉角来表示的：记录仪使用时最理想的状态是水平朝车前方，在道路良好的平稳水平路面上是没有问题的；然而若在坑洼的道路，因为记录仪与车体固定在一起，因此行驶时车体外部扰动导致记录仪也是晃动的，就造成了录像的抖动。其中图2中水平纵向中轴线称为横滚轴，水平横向中轴线称为俯仰轴，纵向中轴线称为偏航轴。

用户需要记录仪时刻“保持水平平稳放置录像”，用欧拉角分析，它的实质是：相对于道路路面，俯仰角Pitch_T时刻保持为0度；横滚角Roll_T时刻保持为0度；而偏航角Yaw_T则无所谓，因为车体方向与道路方向一致就行。而车体晃动导致记录仪晃动，用欧拉角的角度解析，其实就是在俯仰/横滚/偏航维度上，相对于Pitch_T/Roll_T/Yaw_T各自出现一个角度的“偏差”（当然偏航维度因为记录仪与道路方向一致即可，因此Yaw实际没有影响）。我们称出现偏差之后的欧拉角为Pitch_C，Roll_C，Yaw_C。这里统称一组（Pitch，Roll，Yaw）为姿态。

步骤S100中当保持坡度较小道路上记录仪录像平稳，通过行车记录仪，但是对于坡度较大的道路会有一些问题。姿态计算是对道路路面的（实际上就是相对于地平面），若坡度较大，此时车体已经倾斜，则保持记录仪相对路面水平并不能正常录像到路面。因此需要道路达到坡度30度以上，行车记录仪无法正常录像。因此获取道路坡度为30度的姿态与目标姿态的姿态差值为预定阈值。

进一步地，步骤S100之前还包括:

步骤S1、预先获取车辆在水平道路上行驶时的行车记录仪的姿态为目标姿态；

步骤S2、预先将行车记录仪上通过可活动的支架设置在车辆上。

具体实施时，目标姿态为车辆在水平道路上行驶时的行车记录仪在姿态为目标姿态，其中水平道路，是指通过车辆上的传感器获取车辆与重力方向间的角度为90度的道路。

具体地，使用程控支架行车安装记录仪防抖。支架主要由三个部分构成：支架，俯仰向电机Motor_Pitch与横滚向电机Motor_Roll及其控制MCU，姿态计算控制单元。行车记录仪装载在支架上，支架分为横滚向与俯仰向且可活动，每个支架上装有各自的电机以及控制电机的MCU。姿态计算控制单元平放安装在记录仪上。

进一步地，步骤S100具体包括步骤：

步骤S101、当检测到车辆处于行驶状态时，通过加速度计和陀螺仪计算车辆上设置的行车记录仪的当前姿态；

步骤S102、计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值。

具体实施时，具体地，姿态计算控制单元由MCU以及加速度计、陀螺仪组成。它的用处是用于通过加速度计、陀螺仪的数据来计算当前行车记录仪的对地（对道路）姿态（Pitch_C，Roll_C，Yaw_C）。而记录仪需要保持的目标姿态（Pitch_T，Roll_T，Yaw_T）是已知的（可理解为对道路水平），因此某个时刻，当前记录仪的姿态与目标姿态的姿态差值就可以近乎实时的计算出来（控制不可能实时，一定会有滞后，只是非常微小）。计算出来姿态差值后，判断姿态差值是否小于等于预定阈值，根据判断结果执行不同的操作。

步骤S200、根据姿态差值计算对应的调整角速度，通过PID控制器控制行车记录仪向反向补偿对应的调整角速度，保持行车记录仪的录像姿态稳定。

具体实施时，若姿态差值小于等于预定阈值，则支架上设置的姿态计算控制单元计算出的姿态差值将会通过通讯接口传输给控制俯仰向电机Motor_Pitch与横滚向电机Motor_Roll的MCU。此时电机只要朝相反方向补偿对应的角度就可以达到保持记录仪稳定的效果了。其中通讯接口一般是通常选择CAN，姿态计算控制单元的MCU与控制电机的MCU组成局部CAN网。

具体地，实施例并非通过补偿角度而是直接反向补偿角速度保持平稳。但是由于陀螺仪测量的角速度在不同姿态时有耦合，因此仍需要计算当前姿态用于解除耦合关系。这样假设某个轴以某个速度向某个方向产生扰动，MCU立刻在该轴控制电机给出相反方向的角速度以保持记录仪始终在目标姿态。

进一步的实施例中，步骤S200具体包括：

步骤S201、当检测到姿态差值小于等于一预定阈值，则根据姿态差值获取将要调节的目标角速度，根据目标角速度对应生成PID控制器的控制电机的目标电流；

步骤S202、PID控制器的MCU控制电机输出目标电流，支架根据输出电流反向补偿对应的调整角速度后，保持行车记录仪的录像姿态稳定。

具体实施时，检测到姿态差值小于等于一预定阈值，则姿态计算控制单元通过读取传感器得到三轴角速度，姿态计算控制单元计算得到当前的Pitch_C，Roll_C，根据当前的Pitch_C，Roll_C及三轴角速度计算出Motor_P和Motor_R的目标角速度；获取Motor_P/Motor_R的当前角速度，根据Motor_P/Motor_R的当前电流值及Motor_P和Motor_R的目标角速度生成Motor_P/Motor_R的目标电流值，获取Motor_P/Motor_R的当前电流值，及Motor_P/Motor_R的目标电流值生成具体的调节电流值，PID控制器的MCU控制输调节电流值，支架电机根据调节电流值进行电机驱动，支架上根据电机的驱动进行工作。从而实现根据输出电流反向补偿对应的调整角速度，使用上述方法有效的消除了抖动。

步骤S300、行车记录仪调整至与车体持平，锁定行车记录仪调整至与车体持平过程中的姿态录像并存储。

具体实施时，行车记录仪存储当前的姿态后开始摄像可记为自锁模式。自锁模式可以手动开启，更好的方式是在支架（支架与车体固定为一体）上安装加速度计与陀螺仪用于计算车体姿态。当车体姿态被测量到开始过大时，锁定记录仪的拍摄姿态。

当检测到姿态差值大于预定阈值，不再通过支架对行车记录夜色进行防抖补偿。而是锁定姿态差值对应的姿态，并计算姿态对应的角度后，通过对摄像后的生成的图像进行防抖补偿。

在示例性实施例中，装置可以被一个或多个应用专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、数字信号处理设备（DSPD）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由装置的处理器执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本发明中还提供了一种基于行车记录仪的防摄像抖动的系统的较佳实施例功能原理框图，如图3所示，系统包括：

检测与判断模块100，用于当检测到车辆处于行驶状态时，获取车辆上设置的行车记录仪的当前姿态，计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值；具体如方法实施例所述。

第一控制模块200，用于若姿态差值小于等于一预定阈值，则根据姿态差值计算对应的调整角速度，通过PID控制器控制行车记录仪向反向补偿对应的调整角速度，保持行车记录仪的录像姿态稳定；具体如方法实施例所述。

第二控制模块300，用于若姿态差值大于预定阈值，则行车记录仪调整至与车体持平，锁定行车记录仪调整至与车体持平过程中的姿态录像并存储；具体如方法实施例所述。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，所述系统还包括：

目标姿态获取模块，用于预先获取车辆在水平道路上行驶时的行车记录仪的姿态为目标姿态；具体如方法实施例所述。

预先设置模块，用于预先将行车记录仪上通过可活动的支架设置在车辆上；具体如方法实施例所述。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，所述检测与判断模块具体包括：

检测与计算单元，用于当检测到车辆处于行驶状态时，通过加速度计和陀螺仪计算车辆上设置的行车记录仪的当前姿态；具体如方法实施例所述。

判断单元，用于计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值；具体如方法实施例所述。

所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，所述第一控制模块具体包括：

检测与数据获取单元，用于当检测到姿态差值小于等于一预定阈值，则根据姿态差值获取将要调节的目标角速度，根据目标角速度对应生成PID控制器的控制电机的目标电流；具体如方法实施例所述。

反向调整单元，用于PID控制器的MCU控制电机输出目标电流，支架根据输出电流反向补偿对应的调整角速度后，保持行车记录仪的录像姿态稳定；具体如方法实施例所述。

上述任一项所述的基于行车记录仪的防摄像抖动的系统，其中，所述姿态包括行车记录仪围绕水平纵向中轴线转动形成的横滚角，行车记录仪围绕水平横向中轴线转动形成的俯仰角，行车记录仪围绕纵向中轴线转动形成的偏航角；具体如方法实施例所述。

综上所述，本发明提供了一种基于行车记录仪的防摄像抖动的方法及系统，方法包括：当检测到车辆处于行驶状态时，获取车辆上设置的行车记录仪的当前姿态，计算当前姿态与目标姿态的姿态差值，判断姿态差值是否小于等于预定阈值；若姿态差值小于等于一预定阈值，则根据姿态差值计算对应的调整角速度，通过PID控制器控制行车记录仪向反向补偿对应的调整角速度，保持行车记录仪的录像姿态稳定；若姿态差值大于预定阈值，则行车记录仪调整至与车体持平，锁定行车记录仪调整至与车体持平过程中的姿态录像并存储。本发明可在检测到车辆在颠簸的道路上行驶时，有效的消除摄像抖动，提高了行车记录仪在颠簸道路上行驶时的画面清晰度，为车主提供了方便。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。