Transcript 行車紀錄器技術概論
行車紀錄器技術概論 高瞻計畫— 車用視訊應用科技 編著教師：黃志峰 大綱 • 行車紀錄器簡介 • 數位攝影機技術 • 行車紀錄器實作平台 行車紀錄器簡介 • 行車紀錄器產品的發明也是源自於飛機的 黑盒子，在事故發生時可記錄事故發生的 經過。 • 以前系統的記憶體很貴，所以只能紀錄衛 星導航的位置和車速等小量資訊。 • 現在除了記憶體容量變大，而且視訊影像 壓縮技術純熟，所以行車紀錄器現在可儲 存視訊影像訊號為其最重要功能。 行車紀錄器系統方塊圖 ROM 數位攝 影機 類比數 位轉換 器 RAM 數位訊號處 理晶片 LCD 顯示器 天線 車身信號 加速度 感測器 資料來源：輝創電子邱俊龍 GPS 模組 行車紀錄器系統說明 •由上圖可知行車紀錄器系統由數個主要元 件所架構而成，包括數位攝影機、數位類 比轉換器、數位訊號處理(DSP)晶片、唯讀 記憶體(ROM)、隨機記憶體(RAM)、LCD顯示 器、加速度感測器、衛星定位(GPS)模組和 天線。 •首先使用數位攝影機輸出得到視訊訊號， 視訊訊號為NTSC美國國家標準訊號，也是 台灣類比電視的訊號標準。 行車紀錄器系統說明 •NTSC視訊要使用類比數位轉換器來轉換成 數位訊號，一般數位訊號標準為CCIR656， 而數位訊號處理器晶片有提供接收CCIR656 數位訊號的介面。 •數位訊號處理器晶片須有ROM來儲存程式和 RAM來當主記憶體，才能處理視訊影像數位 訊號並將視訊顯示在LCD顯示器上。 行車紀錄器系統說明 •視訊中每秒30張影像其資料量非常大，使用影像 壓縮演算法，可把視訊影像資料壓縮數十至上百 倍，才能儲存一天以上的行車視訊影像。 •數位訊號處理器主要將視訊影像壓縮來儲存，並 接收GPS模組所送出的訊號知道汽車位置以便來儲 存行車路徑，而GPS模組須要有天線來接收衛星所 發出的地球定位訊號，才能在行車時一直將汽車 在地球的位置送給數位訊號處理器來得到行車路 徑。 行車紀錄器系統說明 •加速度感測器訊號也會送到數位晶片處理 器，加速度感測器的用途主要是在車禍時 會有大的加速度改變，就像安全氣囊也是 由加速度感測器啟動一樣，當加速度感測 器的訊號有超過一般狀況的變化，就會讓 數位處理晶片知道發生車禍並做適當處理， 上述是較完整的行車紀錄器的功能。 •目前市售行車紀錄器還是以視訊影像儲存 為主，還可拿來當檢舉罰款案件的證據。 常見數位攝影機應用 • 日常應用 – – – – – 娛樂應用 教學應用 監控應用 舉證應用 行車安全應用 • 專業應用 – 醫學應用 – 工廠製造應用 資料來源：輝創電子邱俊龍 娛樂應用 • 數位相機、錄影機普及 • 手機具有拍照及錄影功能 • 網路攝影機，聊天及時視訊 資料來源：輝創電子邱俊龍 教學應用 •網路大學課程(WebCam) •實物投影機 資料來源：輝創電子邱俊龍 監控應用 • 工廠入侵物體偵測、錄影與警報 • 工廠、辦公室、路口監視與錄影 • 高速公路路況與行車速度監控 資料來源：輝創電子邱俊龍 舉證應用 • 測速照相、越線照相 • 事故現場拍照紀錄 • 行車紀錄器 資料來源：輝創電子邱俊龍 行車安全應用 • • • • • • 車道偏移警告系統 前方碰撞警告系統 車側盲區警告系統 倒車輔助線導引系統 平行停車導引系統 環車影像系統 資料來源：輝創電子邱俊龍 醫學應用 •內視鏡/膠囊內視鏡 •電子顯微鏡 資料來源：輝創電子邱俊龍 工廠製造應用 • 混料辨識系統 • 零件外觀缺陷辨識系統 資料來源：輝創電子邱俊龍 數位攝影機技術 •車用攝影機的組成基本上有 1.鏡頭 影像感測器 2.影像感測器 3.機構 鏡頭 資料來源：輝創電子張瑞祥 機構 鏡頭(Lens) •鏡頭提供影像成像的功能。 •鏡頭解像力影響到影像畫質的好壞，特別 是解析度越高的影像感測器。(兩者需搭配) •攝影機的可視角由鏡頭的焦距決定。 資料來源：輝創電子邱俊龍 影像感測器(Image Sensor) •影像感測器提供光電轉換的功能。 •感測元件類型可分為光電耦合元件CCD、互補 式金屬氧化半導體CMOS、CCD/CMOS Hybrid等 •普遍觀念CCD的顏色及暗亮度環境的影像表現 較好，但相對耗電、構成成本較高。 •CMOS則省電、構成成本較低，但亮度不足時的 暗電流較大。 •現在CMOS的問題已大幅改善，所以現在大部分 的相機都是CMOS的Image Sensor。 資料來源：輝創電子邱俊龍 CCD的三層結構 • 上：微型鏡片 • 中：色塊濾片 • 下：感應線路 參考:www.digital.idv.tw CCD的工作方式 •階段一:CCD 接受光線的照射產生電。 •如將水倒入一個水槽裡。倒越多，水槽裡 的水就越多。 參考:www.digital.idv.tw CCD的工作方式 •階段二:外加電壓將CCD 所『產生』的電荷 移往緩衝區。 •如容器底下有個開關閥門，可以將水流放 到旁邊的水溝。 參考:www.digital.idv.tw CCD的工作方式 •階段三:電荷轉換成電壓，電壓經 ADC 判 讀數位訊號。如每一條縱向的水溝會把水 滙到底下橫向的水溝。橫向的水溝在將水 流往右邊的水閘。 參考:www.digital.idv.tw CCD的工作方式 •階段四:依順序將訊號移往緩衝區組合。 參考:www.digital.idv.tw 行車紀錄器實作平台 •TI DaVinci™ TMS320DM355發展板 •2 GB NAND Flash •On-board Ethernet控制器 •可輸入composite video(NTSC/PAL)或or S-video 信號 •可輸出composite video(NTSC/PAL)信號 •其他如:麥克風輸入、耳機輸出、線輸入/出、UART、 USB 2.0 •利用JTAG介面來開發及測試 •提供TI eXpressDSP™ Linux-based DVSDK •提供MontaVista Pro Demonstration Tools 行車紀錄器實作平台 •TI DM355 開發板 行車紀錄器實作平台 •DVSDK包含: •TI’s JPEG and HD MPEG-4 SP production codecs and G.711 codec* •Multimedia APIs and Codec Engine Frameworks •MontaVista Linux Pro 4.0 •Drivers for UART, I2C, SPI, EDMA, NAND,MMC, SD Card, USB Host/Gadget •Video Processing Subsystem (Display, Capture, CCD Controller, Resizer, Previewer) •GPIO, PWM, WDTIM •U-boot loader 行車紀錄器實作平台 •DM355內部結構圖 行車紀錄器實作平台說明 • 上圖的行車紀錄器實作平台是採用德州儀 器(TI)所設計的數位處理晶片，提供MPEG4視訊影像壓縮功能和JPEG的靜態影像壓 縮功能。 • 視訊影像經過處理後轉換成LCD顯示器的 訊號，可在LCD顯示器顯示影像，並提供 儲存影像到SD記憶卡的介面，將視訊影像 壓縮後儲存在SD記憶卡內。 •本課程結束 •謝謝耐心聽課