[科普中国]-360度全景行车记录仪

360行车记录仪可说是汽车使用的黑盒子，借由发动引擎随即可以录像录影的功能，透过高清镜头摄影，将车辆行驶途中的影像及声音完全纪录，当意外发生时，立刻提出证据，保障驾驶人自我权利。

安装本产品后，能够记录汽车行驶全过程的视频图像和声音，内部的传感器能够设置冲击力的敏感度，当外界的冲击力大于所设置值，导致该冲击力的现场数据将被记录下来，可为交通事故提供证据。

简介在所有的交通事故中，低速情况下尤其是泊车时发生的剐蹭和碰撞占了最大的比例。在汽车保有量不断上升的情况下，交通将会更加堵塞，再加上新手司机比例的逐年上升，这类低速下的剐蹭和碰撞事故的比例将会逐步上升。目前来看，行车辅助系统的使用是处理这个问题的最有效的手段。前期的行车辅助系统使用红外线、电磁感应作为探测手段，但是这两者都存在着致命的缺点。在上世纪90年代，人们使用超声波代替了红外线或者电磁感应，虽然超声波不易被光线明暗干扰，而且生产和制造的工艺十分简单，成本相对便宜，以至于当前的产品还有好多都是基于超声波实现的。但是基于超声波的行车辅助系统也存在一个明显的缺陷，那就是显示效果并不直观，往往是通过简要的图形来显示车辆以及障碍物，驾驶员无法直观获得障碍物的情况。所以最新的行车辅助系统在超声波的基础上増加了摄像头功能，摄像头负责直观的显示，而超声波负责障碍物的检测以及距离的判断，自动行车辅助系统就是这两者结合的产物。现在主流的行车辅助系统一般有水平360度的超声波雷达以及单独的后视或者侧视摄像头，然后将多个摄像头拍摄到的图像直接显示在屏幕上供驾驶员查看。但是仅仅将图像直接显示在屏幕上而不做进一步处理给驾驶员的观感体验不太友好，驾驶员还需要同时观察多幅图像，而且这多幅图像的视角不一样，驾驶员还需要在切换自己观察的图像的同时注意切换自己的视角，容易忙中出错。现在主流的行车辅助系统还有一个问题就是所使用的摄像头一般为普通的镜头，相对于鱼眼镜头这类超广角镜头，单个摄像头所提供的视角还是较小，要获得同样的视角范围需要更多的摄像头，单车安装成本会更高。因此，如果能利用鱼眼镜头的广视角特点，然后对多个镜头图像进行处理和拼接，就可以在减少摄像头个数的同时，提供视觉效果良好的360度全景环视效果，降低驾驶员在行车的时候发生交通事故的几率。1

场景重建全景图被大范围应用于虚拟现实，增强现实，以及电脑游戏场景背景等，由于鱼眼镜头有着视角广的突出优势，它们可以大大减少鱼眼拼接出一个全景图所需的照片数量。比如，佳能8-15变焦镜头可以获得约180度的视角，两张鱼眼图像就足够拼接出全景图。正是由于视场广、造价低的优势，鱼眼镜头有着诸多应用：机器人室内定位、导航、目标跟踪系统，全景泊车系统，自动驾驶辅助系统，太空探索和手机应用等。但是，由于鱼眼镜头图像存在严重的径向畸变，需要对鱼眼图像的畸变进行一定程度校正。鱼眼图像的校正方法大致分为两种方式：通过与实体摄像机密切相关的优化参数标定方法进行校正以及通过已知的鱼眼映射设计模型进行相关的校正工作。在构建全景图的系统设计上，Brown和Lowe提出了利用透视图来全自动化构建全景图的方法。此方法利用基于局部特征不变性的目标检测技术来选择匹配图像，以及用概率模型来做后期验证。利用透视图来构建一个全景图需要大量图像，并且由于图像匹配速率与图像数量的二次方成正比，所以构建一个完整的全景图是非常耗时的。Uyttendaele等人提出了一个针对现实世界环境的交互式勘测方法。他们在一个七面体上安装6个摄影机，然后将数据采集保存在机顶盒上。这个方法能够让用户有一个沉浸式交互体验。由于此方法处理的是视频而非图像，所以需要一个非常大容量的移动存储器。杨立等人为了解决汽车周围360°场景重建问题，将4个鱼眼摄像头安装在汽车车身，并基于此设计了一套适用于车载嵌入式平台的鸟瞰全景图系统。2

作用1、维护司机的合法权益，常在路上走，哪能不刮蹭，对不少横穿公路的人及骑自行车、摩托车在道路上乱窜者，万一和他们产生了刮碰，很可能要被敲诈勒索一下，如果您有了行车记录仪，司机可为自己提供有效的证据。许多的交通事故是由于违章造成的，安装了此产品后，事故发生前后20秒的情景能够清晰再现，彻底杜绝制造假现场骗取保险的行为（俗称“碰瓷”）。

2、将监控录像记录回放，事故责任一目了然，交警处理事故快速准确；既可快速撤离现场恢复交通，又可保留事发时的有效证据，营造安全畅通的交通环境。

3、如果每辆车上都安装行车记录仪，司机也不敢随便违章行驶，事故发生率也会大幅度下降，肇事车辆都会被其他车辆的行车记录仪拍摄下来，交通肇事逃逸案将大大减少。

4、法院在审理道路交通事故案件时，在量刑和赔偿上将更加准确和有据可依，也给保险公司的理赔提供了证据。

5、碰到专业碰瓷的和拦路抢劫的，行车记录仪将可以提供破案的决定性的证据：事故发生现场和案犯的外貌特征等。

硬件需求（1）超广角鱼眼摄像头：解决大视野的问题需要使用在超广角鱼眼摄像头，且在车身上安装摄像头时要选择合适的安装位置和角度如以45度角度安装，只有这样摄像头才能采集到足够的向外地面视野不至于只看到车轮附近的视场而不能很好的泊车。

（2）高速图像传输总线：实现对图像的同步实时多路采集，实现对模拟摄像头的编码，要求速度快，稳定性好。与处理器进行数据传输，在满足带宽的条件下将图像数据有效的传输到处理器。

（3）高效的处理器：替代DSP方案，使用嵌入式ARM平台，还要拥有高速视频信号接口。

（4）图像显示器：直观清晰的显示处理结束的俯瞰图像，并且能够提供人机交互的功能如触摸屏。

（5）电源电路：360度全景行车记录仪是针对汽车设计的车载设备，不论在什么条件下工作，全景行车记录仪的电源系统都必须满足苛刻的电源要求，如汽车系统电源突变、发动机冷启动、以及系统待机的低功耗等。避免汽车发动机突然启动时导致的电池电压不稳影响到系统的稳定性。在电压突然过高或者过低时及时熔断以保护系统安全，保证设备的稳定性。1

软件需求软件主要包括以下几个部分：

（1）较强的实时性：全景行车记录仪是将车身周围的图像实时处理后提供给驾驶员观看，因此需要较强的处理速度，对软件来说就是代码简洁，算法简单有效。

（2）鱼眼摄像头校正：鱼眼摄像头拍摄的图像是有畸变的，需要对鱼眼摄像头内部参数进行校正，选用合适的矫正算法，在简易的环境下可以有效地矫正摄像头。

（3）图像配准拼接匹配：对两幅相邻区域的图像，需要进行拼接匹配，这是360度全景行车记录仪的最重要的算法，要做到快速精准的寻找到匹配依据特征，较快的执行拼接算法，保证系统的实时性。

（4）图像的融合：将两幅图像配准拼接之后，会出现一定程度的色差和边缘，要使用有效的融合算法保证两幅图像的衔接区域过渡良好，给驾驶者较好的观测体验。

（5）嵌入式系统：使用嵌入式ARM处理器一定要配合合适的操作系统，这包括有效的设备驱动程序和应用程序有效的配合，发挥硬件的充分作用。1

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学