W tym wpisie na blogu omówiono zasady, na podstawie których kamery 360 stopni generują obrazy wokół pojazdu i korygują zniekształcenia w celu zwiększenia bezpieczeństwa kierowców.
Istnieją różne urządzenia wspomagające kierowców podczas parkowania i poruszania się wąskimi drogami. Wśród nich na szczególną uwagę zasługuje system, który wykorzystuje nagrania z kamer zamontowanych wokół pojazdu, aby stworzyć widok z lotu ptaka na otoczenie 360°. Obraz ten jest następnie wyświetlany na monitorze w samochodzie. Urządzenie to pomaga kierowcom bezpiecznie poruszać się i parkować, zapewniając natychmiastowy podgląd otoczenia. Przyjrzyjmy się teraz procesowi prezentowania tego obrazu kierowcy.
Najpierw na podłożu wokół pojazdu układany jest wzór siatki, który następnie rejestrują kamery. Kamery używane w tym systemie zazwyczaj wyposażone są w obiektywy szerokokątne, zapewniające szerokie pole widzenia. Zmniejsza to martwe pola, pomagając kierowcy zachować lepszą widoczność. Jednak obiektywy szerokokątne z natury zniekształcają obrazy ze względu na krzywiznę światła przechodzącego przez obiektyw. Środek obrazu wydaje się wypukły, a zniekształcenie wzrasta wraz z oddalaniem się od środka. Zjawisko to nazywa się zniekształceniem obiektywu. Charakterystyki samego aparatu, które wpływają na to zniekształcenie, nazywane są zmiennymi wewnętrznymi i są reprezentowane przez współczynniki zniekształcenia. Dokładna znajomość zmiennych wewnętrznych pozwala na ustawienie modelu zniekształcenia w celu jego skorygowania.
Proces korekcji zniekształceń wymaga wysoce zaawansowanej obróbki. Tylko minimalizując zniekształcenia w obrazach rejestrowanych przez kamerę, obrazy widziane przez kierowcę mogą jak najwierniej odzwierciedlać rzeczywistą sytuację. W tym celu wykorzystywane są algorytmy korekcji zniekształceń, a w tym procesie kluczową rolę odgrywają charakterystyka obiektywu, a także położenie i kąt kamery zamontowanej w pojeździe. Zniekształcenia spowodowane czynnikami takimi jak pochylenie kamery zamontowanej w pojeździe są określane jako zmienne zewnętrzne. Porównując zarejestrowany obraz z rzeczywistą siatką, można określić kąt pochylenia kamery na podstawie kąta obrotu siatki na obrazie lub zmian jej położenia. Informacje te służą do modyfikacji zmiennych zewnętrznych i korekcji zniekształceń.
Po zakończeniu korekcji zniekształceń, kolejnym krokiem jest transformacja perspektywy. Polega ona na oszacowaniu odpowiadających punktów 3D w świecie rzeczywistym dla punktów na obrazie, uzyskując w ten sposób obraz z usuniętymi efektami perspektywy. Zazwyczaj, gdy kamera rzutuje trójwymiarowy świat rzeczywisty na obraz 2D, obiekty o tym samym rozmiarze wydają się mniejsze, im dalej od kamery się znajdują. Ponieważ jednak obraz oglądany z perspektywy top-down nie powinien ukazywać zmian rozmiaru obiektów w zależności od odległości, usunięcie tego efektu perspektywy jest kluczowe.
Znając położenie kilku punktów na obrazie uzyskanym w wyniku transformacji punktu widzenia oraz odpowiadające im punkty na siatce świata rzeczywistego, możemy opisać relację między wszystkimi punktami na obrazie a punktami siatki za pomocą wirtualnego układu współrzędnych. Wykorzystując tę relację, rozmieszczenie punktów obrazu na płaszczyźnie, przy zachowaniu kształtu siatki i względnych rozmiarów siatek identycznych z rzeczywistym, daje obraz dwuwymiarowy. Powstały w ten sposób obraz to dokładnie widok z lotu ptaka. Syntetyzując w ten sposób obrazy z każdego kierunku, kierowca może oglądać obraz 360° na monitorze, tak jakby patrzył z góry na pojazd.
Technologia wykorzystywana w tym procesie jest niezwykle złożona i precyzyjna, ale jej rezultat zapewnia kierowcy znaczące wsparcie. Szczególnie na wąskich miejscach parkingowych lub w skomplikowanych sytuacjach drogowych, urządzenia te odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa kierowcy. Rozwój tej technologii znacznie zwiększa bezpieczeństwo i wygodę obsługi pojazdu i będzie stanowić fundament rozwoju przyszłych pojazdów autonomicznych.
