摘 要：A柱盲区严重影响驾驶员视野，提出一种由摄像头，屏幕等组成的A柱盲区消除装置。
关键词：A柱盲区；辅助驾驶
简介：
汽车A柱是位于驾驶员两侧，连接车顶和前舱的立柱。汽车A柱有承受撞击，保护驾驶员的作用，为了满足碰撞实验要求，汽车的A柱都比较粗大。这样就在驾驶员视野里形成一个A柱盲区。在转向时，干扰驾驶员的视线，若驾驶员不大幅改变坐姿，则无法观察盲区内的情况，但大幅改变坐姿又影响驾驶安全，给驾驶员带来困扰；工程师在设计A柱时，要考虑汽车被动安全，需要A柱有足够的刚度，在材料一定的情况下，增加其截面积，发生事故时保证驾驶室没有大的变形。另外，《汽车驾驶员前方视野及测量方法》（GB11562-1994）规定，A柱的双目障碍角不得超过6°。这使得工程师在设计A柱时需综合考虑A柱强度，视野盲区等因素，导致A柱刚度和驾驶员可视角度都不尽人意。
为此，笔者提出一种基于DSP的A柱盲区消除装置，由摄像头、处理器、显示屏组成。显示屏显示由摄像头拍摄的，经过DSP芯片几何校正处理的，A柱盲區实时影像，在驾驶员视线中与盲区四周景象“无缝衔接”，以消除盲区。减小A柱对驾驶员视野的影响。保证行车安全
一、研究现状
目前，面对A柱盲区主要有以下几种解决方案：
1、镂空A柱，沃尔沃在2001年推出概念车SCC，采用了通透式A柱。出于种种原因这项技术至今没有量产。
2、无A柱设计，如柯尼塞格Agera，取消A柱，使用其他材料、方法保证车身强度，使驾驶员视线得到保障，然而，由于成本问题，无A柱设计在一般家用车上难以普及。
3、双A柱设计，雪铁龙DS5使用双A柱设计，保证强度的同时，减少了原来盲区，但是却又因此产生了新的盲区。
4、AR技术，路虎“ 360 虚拟城市风挡”如图6基于AR技术，显示盲区情况，但AR技术还不够成熟，距离普及还有些距离。
5、A柱盲区透镜，通过透镜可以看到盲区的景象，但是图像模糊，当驾驶员仔细观察时不利于行车安全，效果不好。
6、西南交通大学张俊的论文《基于TMS362DM42的A柱盲区消除系统的研究与设计》与西南交通大学廖术娟发表的《基于电子透明理念的A柱盲区消除系统研究》主要侧重于人眼识别跟踪技术，希望通过对人眼位置的识别自动调整显示器输出图像达到使A柱“电子隐身”的目的。然而，在汽车设计中，存在驾驶员眼椭圆的概念，在行车过程中，驾驶员眼睛位置相对固定，笔者认为设备无需根据人眼位置的小幅移动而改变装置输出图像，避免过大的延时。
二、装置组成：
摄像头，安装在汽车外侧，对A柱盲区景象进行采样。其工作原理为：盲区景物通过镜头投射到图像传感器表面，产生电信号。最终，摄像头向DSP图像处理系统输出NTSC制式或PAL制式模拟视频信号，经过编码后传输到DSP芯片进行解码。
然后芯片进行实时图像处理，接收由摄像头拍摄的盲区图像数据流并且解码，进行相应的图像几何校正和图像切割处理，得到驾驶员视野盲区景象并输出到显示屏上。
显示屏，显示驾驶员眼点盲区图像，在驾驶员视线中与盲区四周景象“无缝衔接”，以消除盲区显示器种类繁多，工作原理，耗电量也都不同，考虑到车内环境，初步确定使用高亮度液晶显示器。
三、研究过程
为实现显示器盲区图像与视野中A柱周围景物“无缝衔接”，应先确定汽车眼椭圆位置，进行A柱盲区校核，确定A柱盲区范围。以此确定摄像头的安装位置及角度。通过对车内驾驶员视野模拟，使用CATIA人机工程模块，确定屏幕安装位置。根据摄像头拍摄图像和屏幕位置确定图像的切割算法。将经过处理的图像输出到显示屏上，在驾驶员视野中与周围景象实现无缝衔接。
眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅中时其眼睛位置在车身中的统计分布图形，通常在汽车设计过程的最后进行驾驶员视野校核时得出。可以由汽车厂家提供或根据SAE标准J1050的附录C（SAE 2009）中提供A柱盲区的测量步骤进行测量，本文将不再赘述。
1、A柱盲区范围的确定：A柱盲区的确定可以使用国标测量法，也可以直接使用CATIA人机工程模块或RAMSIS等人机工程软件仿真得出。
2、装置安装位置的确定：摄像头可根据视野校核结果确定其安装角度，摄像头的安装位置可以安装在车顶上或A柱上，也可以融入后视镜中，使摄像头不影响汽车美观，且不增加车辆空气阻力。而摄像头的安装角度则大体指向A柱盲区即可，最终的输出图像是经过DSP芯片进行几何变换的图像，所以理论上只要摄像头拍摄范围包括A柱盲区即可，但考虑到过多的图像几何变换的复杂性和系统显示的实时性，摄像头还是应该直接指向A柱盲区。
3、屏幕安装位置的确定：根据人机工程软件对驾驶员视角的仿真结果，确定装置屏幕的安装位置。如图所示，在此实例中A柱挡住了驾驶员一部分视线，我们不需要对整个A柱进行 “电子隐身”只需对A柱中部影响驾驶员观察路况的部分进行“电子隐身”即可，这样就可以确定屏幕的安装位置了。
4、图像几何变换算法：摄像头的拍摄范围显然大于A柱盲区范围（即DSP芯片输出的图像），为了使屏幕输出图像与A柱周围真实景物“衔接”，需要对摄像头所拍摄的画面进行图像几何变换。根据需要进行平移、缩放、旋转、剪切等一系列操作，对实时影像的几何变换算法已经非常成熟，本文不做进一步探讨。另外屏幕的安装角度对图像几何变换算法也有一定影响，一般屏幕习惯于垂直与人眼线安装，但考虑到车内空间狭小安装屏幕后可能影响到左手正常驾驶，可以安装长矩形屏幕平行于A柱以节省汽车内部空间，但此时屏幕输出的图像在驾驶员视角内被压缩，此时图像还需要进行拉伸的几何变换算法。
最终的装置应能消除驾驶员视角里的A柱盲区，保障行车安全。
参考文献
[1] 《基于TMS362DM42的A柱盲区消除系统的研究与设计》西南交通大学张俊
[2] 《基于电子透明理念的A柱盲区消除系统研究》西南交通大学廖术娟 SAE标准
基金项目：本文系：沈阳理工大学大学生创新训练计划 资助项目。