吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (5): 1435-1442.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220782

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基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现

王海涛1(),刘慧卓1(),张学永1,韦健2,郭校源2,肖俊哲2   

  1. 1.中国航空工业集团公司 沈阳飞机设计研究所 人机综合研究中心，沈阳 110035
    2.吉林大学 通信工程学院，长春 130012
  • 收稿日期:2022-06-22 出版日期:2024-05-01 发布日期:2024-06-11
  • 通讯作者: 刘慧卓 E-mail:wht0110@sina.com;605541492@qq.com
  • 作者简介:王海涛（1976-），男，研究员，硕士. 研究方向：人机工效. E-mail：wht0110@sina.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(61901187);吉林省教育厅科学研究项目(JJKH20211094KJ)

Forward-looking visual field reproduction for vehicle screen-displayed closed cockpit using monocular vision

Hai-tao WANG1(),Hui-zhuo LIU1(),Xue-yong ZHANG1,Jian WEI2,Xiao-yuan GUO2,Jun-zhe XIAO2   

  1. 1.Shenyang Aircraft Design and Research Institute，Aviation Industry Corporation of China Limited，Shenyang 110035，China
    2.College of Communication Engineering，Jilin University，Changchun 130012，China
  • Received:2022-06-22 Online:2024-05-01 Published:2024-06-11
  • Contact: Hui-zhuo LIU E-mail:wht0110@sina.com;605541492@qq.com

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摘要：

提出了一种基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现方法。该方法通过准确的离线标定及在多线程并行框架下在线执行单目图像采集、前视图像处理和透视图像显示，可在显示屏上再现低失真度、高流畅度的前视画面。搭建了一套屏显式车辆封闭驾驶舱硬件系统，通过实验室和场地测试，从系统延时、前视视角、图像畸变、车辆高速直行、转弯、避障及驾车体验等方面验证了所提方法的有效性和高效性。该方法可为车辆封闭驾驶舱的后续改进提供良好的理论和实践基础。

关键词: 信号与信息处理, 封闭驾驶舱, 视野重现, 单目视觉, 视角变换

Abstract:

A monocular-vision-based method to reproduce the forward-looking visual field of the vehicle closed cockpit was proposed. Accurate off-line calibration and on-line monocular image acquisition， forward-looking image processing， and perspective image display are performed in a multi-threaded parallel framework. So forward-looking images can be reproduced with low distortion and high fluency on the screen. This paper also built a hardware system of vehicle screen-displayed closed cockpit. Through laboratory and field tests， the effectiveness and efficiency of our method are verified from the aspects of system delay， forward-looking angle of view， image distortion， high-speed straight driving， turning， obstacle avoidance and driving experience. This method provides a good theoretical and practical basis for the subsequent improvement of the vehicle closed cockpit.

Key words: signal and information processing, closed cockpit, visual field reproduction, monocular vision, perspective switching

中图分类号: 

  • TP391.7

图1

前视视野重现流程图"

图2

车辆屏显式封闭驾驶舱测试系统"

表1

系统总延时测量结果"

搜索数字系统总延时/ms搜索数字系统总延时/ms
49345833
84332833
12347432
90337631
95338033

图3

前视视角测试示意图"

图4

图像畸变主观测试结果"

图5

后视镜摄像头与GPS仪表"

图6

高速直行测试"

图7

转弯与避障测试"

表2

系统可用性量表与驾驶员工作负荷量表中的问题"

序号系统可用性驾驶员工作负荷
1我认为我愿意经常使用本系统脑力需求（需要多少认知活动，如思考、决策、计算、记忆、注视、搜索等）
2我认为使用这个系统很不习惯体力需求（如推、拉、转身、动作控制、进行活动的程度等）
3我认为该系统容易使用时间压力（是缓慢并使人感到从容不迫，还是快速而令人感到匆忙慌乱）
4我认为需技术人员支持才能使用该系统绩效满意度（对于预先设置的任务目标，认为自己成功完成了吗）
5我发现该系统的不同功能整合得很好努力程度（包括脑力及体力）
6我认为透视驾驶与传统驾驶相差太大舒适程度（如长时间目视显示屏，是否出现视觉疲劳、眩晕、恶心等不适）
7我认为大部分用户会很快学会用该系统安全感（相对传统驾驶方式）
8该系统使用起来非常笨拙，难以使用精神压力（只注视显示屏）
9我使用该系统时得心应手—
10我认为使用该系统前需学习很多东西—

表3

系统可用性与驾驶员工作负荷评测结果（所有问题对应的分值）"

驾驶员系统可用性驾驶员工作负荷
Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9Q10得分Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8得分
平均分82.081.3
1325242424275.01124134378.1
2315142524185.01125133281.3
3425242514282.51124134281.3
4335142515185.01125133184.4
5325142524182.51114133281.3
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