汽车环境感知部件装调与标定课件 项目4：摄像头的装调、故障诊断与标定

摄像头的工作原理主讲老师：XXX项目4：摄像头的装调、故障诊断与标定01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境一位客户开车到4S店进行维护保养，客户好奇车内的中控屏为什么能够显示出车辆周围的目标信息？经理安排你给客户介绍摄像头的作用及工作原理，并向客户介绍摄像头的类型及应用。目标信息学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.鼓励学生关注社会热点问题，积极参与公益活动，培养其对社会的责任感和使命感；2.培养学生自主学习能力和跨学科知识融合的能力，为职业生涯的长期发展奠定坚实基础。1.能叙述摄像头的结构及工作原理；2.能说出摄像头的类型；3.能解释摄像头的技术参数；4.能说出摄像头的特点。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、摄像头定义自动驾驶汽车中的视觉系统目前，摄像头是自动驾驶汽车中应用和研究最广泛的传感器，其采集图像的过程最接近人类视觉系统。因此它也被称为视觉传感器。自动驾驶汽车中的摄像头一、摄像头定义视觉传感器是一种能够接收光的信号并将其转换为数字信号的传感器，它可以模拟人眼对光进行解析和处理的能力。它能够检测出物体的形状、大小和颜色等信息，然后将这些信息转换成计算机可以处理的数字信号。视觉传感器基于图像的物体检测和识别技术已经相当成熟。视觉传感器在智能网联汽车上的应用是以摄像头的形式出现。获取图像摄像头（或视觉传感器）图像处理结果目标检测二、摄像头的结构及工作原理摄像头包括光学镜头（简称镜头）、图像传感器、图像信号处理器（ISP）、串行器、插接器等器件。摄像头的结构1.摄像头的结构二、摄像头的结构及工作原理1.摄像头的结构组成部分作用光学镜头光学镜头主要由光学镜片、滤光片、保护膜组成，镜头负责聚焦光线，将视野中的物体投射到图像传感器表面，进而生成光学图像；滤光片可以过滤掉人眼看不到的光波段；保护膜起到保护镜头的作用。图像传感器图像传感器是成像介质，利用光电转换元件将光信号转换为电信号。图像信号处理器处理图像传感器输出的RAW格式数据，主要处理功能包括图像缩放、自动曝光(AE)、自动白平衡(AWB)、自动对焦(AF)、图像去噪等，最终转换成RGB,YUV等格式数据。串行器将并行信号转换为串行信号。通常经过图像传感器或图像处理器处理后输出的信号传输距离较短，因此需要转换成适合长距离传输的串行信号。插接器用于连接固定摄像头。（1）镜头镜头和图像传感器在摄像头中扮演着至关重要的角色，不同类型的图像传感器和镜头适用的应用场景会有所不同。二、摄像头的结构及工作原理1.摄像头的结构0102镜头图像传感器（1）镜头1）按镜片材质分类镜头一般是由多片光学镜片组成，光学镜片的材质主要有塑胶(P)和玻璃(G)两种。车载摄像头目前主要用玻塑混合镜头和玻璃镜头两个类型，环视和内置摄像头多采用玻塑混合镜头，前视、侧视以及后视摄像头多采用玻璃摄像头。二、摄像头的结构及工作原理1.摄像头的结构塑胶玻璃玻塑混合（1）镜头2）按焦距分类根据焦距可将镜头分为鱼眼镜头、广角镜头、标准镜头、长焦镜头和超远摄镜头。车载摄像头选用的镜头主要有广角镜头和鱼眼镜头。二、摄像头的结构及工作原理1.摄像头的结构类型描述鱼眼镜头焦距小于16mm广角镜头焦距大于16mm并且小于35mm标准镜头焦距大于35mm小于70mm，视角相当于人单眼的视角长焦镜头焦距大于70mm小于200mm超远摄镜头焦距大于200mm鱼眼镜头广角镜头（2）图像传感器根据元件的不同，图像传感器通常可分为CCD（Charge-CoupledDevice，电荷耦合器件）和CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件）两大类。目前车载摄像头的图像传感器普遍采用CMOS。二、摄像头的结构及工作原理1.摄像头的结构CCDCMOS图像传感器（2）图像传感器1）CCDCCD是由若干个电荷耦合单元组成的，它的基本构成是MOS管。一个MOS结构称为一个光敏单元，或称为一个像素。将若干个MOS结构组成阵列，再加上输入、输出部件，就构成了CCD器件。二、摄像头的结构及工作原理1.摄像头的结构MOS管相当于开关：给栅极加压，若超过阈值，源极和漏极就导通当曝光完成时，CCD将每个像素的电荷包依次传输到一个共同的输出结构，该结构将电荷转换为电压，进行缓冲并将其发送出芯片。CCD结构示意图（2）图像传感器2）CMOSCMOS，是一种可记录光线变化的半导体，主要利用硅和锗做成的半导体，使其在CMOS上共存着N型和P型半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成图像。二、摄像头的结构及工作原理1.摄像头的结构CMOS图像传感器（CMOSimagerSensor），简称CIS在CMOS中，电荷到电压的转换发生在每个像素中。在一定意义上可以说每个像素点就是一个光子计数器，每一个读值都反映指定时间内，该像素点捕获光子的数量。图像传感器会使用行选信号和列选信号来选中一个计数器，被选中的计数器与输出放大器连通，将其存储的电荷数转化为电压值输出到阵列的外部CMOS结构示意图（2）图像传感器3）CCD与CMOS的对比

二、摄像头的结构及工作原理1.摄像头的结构电源、功耗和体积性能指标成像过程CCD：每一行中每一个像素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中，由最低端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出。CMOS：每个像素都紧接一个放大器和模数转换电路，层层转换然后放大输出。集成度CCD：读出电路复杂，很难将A/D转换、信号处理、自动增益控制、精密放大和存储功能集成到一块芯片上，一般需要3～8个芯片组合实现。CMOS：借助于大规模集成制造工艺，能非常容易地把上述功能集成到单一芯片上。CCD：

需多种电源供电，功耗较大，体积也比较大。CMOS：只需一个单电源(3V~5V)供电，其功耗相当于CCD的1/10，高度集成CMOS芯片的体积较小。CCD：

技术已经相当成熟。CMOS：

正处于蓬勃发展时期，虽然目前高端CMOS图像质量暂时不如CCD，但有些指标（如传输速率等方面）已超过CCD。由于CMOS具有诸多优点，国内外许多机构已经应用CMOS图像传感器开发出众多产品。目标物体通过镜头生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D转换后变为数字信号，再送到图像信号处理器中加工处理，转换成标准的RGB、YUV等格式图像信号，最后传输到显示装置。二、摄像头的结构及工作原理2.摄像头的工作原理摄像头的工作原摄像头主流的分类方式有：工作原理和安装位置。三、摄像头的类型0102工作原理安装位置按照工作原理分类，摄像头可分为单目摄像头、双目摄像头、三目摄像头和夜视摄像头。三、摄像头的类型1.按照工作原理分类传感器种类工作原理优点缺点单目摄像头测距原理：先通过图像匹配识别出目标类别，随后根据图像大小估算距离①成本较低②对计算资源的要求不高③系统结构相对简单①无法对非标准障碍物进行判断识别②测距的精度低双目摄像头测距原理与人眼类似，通过对图像视差进行计算，再根据视差的大小倒推出物体的距离，视差越大，距离越近①直接利用视差计算距离，精度比单目高②无需维护样本数据库，不依赖于样本①双目测距原理对两个镜头的安装位置和距离要求较多，标定难度大②双目摄像头通过估计视差来测距，而视差是通过立体匹配算法得来的，立体匹配是计算机视觉典型的难题三目摄像头基于三角测量原理或视差法，通过三个摄像头同时捕获物体，并使用图像分析算法来确定物体与摄像头之间的距离①感知范围更大②每个摄像头能发挥其最大优势，在定位测距方面感知范围更大，也更为准确①需要同时标定三个视觉传感器,工作量更大②软件部分需要关联三个视觉传感器的数据，对算法要求很高③成本相对较高夜视摄像头利用红外（IR）技术或其他增强光敏感度的装置，以接收并显示可见和热成像两种光谱范围之外的辐射来捕捉影像①不依赖场景的光照条件②夜视距离远③节能①画面是黑白的；②大多数硬件系统功耗、成本较高根据摄像头安装位置进行分类。一般分为前视、后视、环视、侧视以及内置摄像头。摄像头按照安装位置分类2.按照安装位置分类三、摄像头的类型根据摄像头安装位置进行分类。一般分为前视、后视、环视、侧视以及内置摄像头。2.按照安装位置分类三、摄像头的类型摄像头类型安装位置功能描述前视一般在风挡玻璃、内后视镜处识别前方的道路车辆行人，主要用于车道偏离预警（LDW）、前向碰撞预警（FCW）、行人碰撞预警（PCW）、车道保持辅助（LKA），以及交通标志识别（TSR）等功能后视一般安装在尾箱或后挡风玻璃上主要是用于倒车过程中，便于驾驶员对车尾后面影像的捕捉，实现泊车辅助（APA）功能。环视车辆前后车标（或附近）、以及集成于左右后视镜上的一组摄像头也被称为全景式影像监控系统，用于识别出停车通道标识、道路情况和周围车辆状况，使用多个摄像头的图像进行拼接，为车辆提供360°成像侧视分为侧前视摄像头和侧后视摄像头，左右后视镜处或下方车身处主要用于盲区检测（BSD），利用侧视摄像头，将后视镜盲区内的景物显示在驾驶舱内。内置无固定位置，方向盘中、内后视镜上方、A柱或集成于仪表显示屏处均有用于检测驾驶员是否疲劳、闭眼镜头有三个关键参数，包括焦距、视场角和光圈。1.镜头参数四、摄像头的技术参数焦距光圈视场角（1）焦距（FocalLength，FL）焦距（一般是用f表示）是指从透镜中心到焦点的距离。镜头焦距的长短决定着拍摄的成像大小，焦距越长，所成的像越大；焦距越短，所成的像越小。1.镜头参数四、摄像头的技术参数焦距（2）视场角（FieldofView，FOV）视场角是镜头能看到的视野范围。焦距f越长，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围越小；反之，焦距f越短，视场角越大，在感光元件上形成的画面范围越大。1.镜头参数四、摄像头的技术参数视场角与焦距的关系（3）光圈光圈是位于镜头内部的、可以调节的光学机械性阑孔，可用来控制通过镜头的光线的多少。  摄像头拍照时，无法随意改变镜头直径，但可以通过在镜头内部加入多边形或者圆形的可变孔状光栅来达到控制通光量，这个装置就叫做光圈。 1.镜头参数四、摄像头的技术参数光圈值和进光量的关系光圈大小通常用F+数字表示。F=镜头焦距/光圈直径。F值相同时，长焦距镜头的口径要比短焦距镜头口径大；镜头焦距相同时，F值越大，光圈（即直径）越小，进光量则越少；F值越小，光圈越大，进光量则越多。图像传感器的技术指标主要有像素、像素尺寸、分辨率、靶面尺寸和高动态范围。2.图像传感器参数四、摄像头的技术参数01020304像素像素尺寸分辨率靶面尺寸05高动态范围（1）像素像素（Pixel）是图像传感器的最小感光单元，像素阵列排列在一起形成了图像传感器的感光区域。例如30万像素是指感光芯片上的感光元件（也就是像元）的数目有30万个。（2）像素尺寸像素尺寸（PixelSize）是指图像传感器单个感光元件的尺寸，一般有两种表述，比如1.4μm或者1.4μm×1.4μm。像素的尺寸越大，接收光子的数量就越多，同光照条件和曝光时间内产生的电荷也越多。四、摄像头的技术参数不同像素对比2.图像传感器参数（3）分辨率分辨率是指图像中可区分的细节水平，通常以像素数目表示，表示方式：宽度×高度（例如1920×1080）。分辨率越高，图像中的细节越丰富，清晰度也越高。一个30万像素的图像传感器分辨率为640×480，是指该图像传感器总共有480行像素，每一行有640个像素，总像素数为307200，接近30万，通常称为30万像素。四、摄像头的技术参数640×480的像素分布2.图像传感器参数（4）靶面尺寸（或芯片尺寸）靶面尺寸是指感光区域对角线距离，主要是通过计算感光区域靶面的对角线长度，再将其换算成英寸，比如常见的1/2英寸（1/2“）、1/3英寸（1/3”）、1/4英寸（1/4“）等等。四、摄像头的技术参数靶面尺寸2.图像传感器参数（5）高动态范围高动态范围（High-DynamicRange，HDR），又称宽动态范围技术，是在非常强烈的对比下让摄像头看到影像的特色而运用的一种技术。摄像头在同一场景中对最亮区域及较暗区域的表现是存在局限的，这种局限就是通常所讲的“动态范围”。HDR能够在影像的明亮部分和影像的黑暗部分之间显示更明显的差异。四、摄像头的技术参数有无高动态范围成像对比2.图像传感器参数图像传感器的动态范围越高，捕捉高对比度（从亮到暗的渐变细节）图像的能力就越强五、摄像头的特点1.摄像头的优点信息丰富01020304摄像头的优点技术成熟摄像头技术经过多年的发展，拥有成熟的图像处理技术和分析算法。这些算法可以对图像进行快速分析，提供实时反馈制作工艺简单相比于雷达，摄像头的本体结构和测试的复杂度都比较小，设计开发周期和成本都相对较低摄像头可以捕捉物体的丰富外观特征，包括颜色、形状和纹理等。经过神经网络学习后，这些特征可以用于识别障碍物，包括车辆、行人、自行车和各种交通信号功能多样化随着技术的发展，单车上搭载多个摄像头将成为主流趋势，并且摄像头在智能网联汽车中的安装位置不同，实现的功能也有所不同五、摄像头的特点2.摄像头的缺点检测性能受天气、光照变化影响大比如在夜晚光线不足、极端天气等场景下，摄像头的识别效率大大降低对样本依赖度较高摄像头系统通常需要大量的样本数据进行匹配和学习，以完成对不同物体的识别，这增加了对高质量样本数据库的依赖性。缺乏深度信息，三维空间感不足世界坐标系中的三维目标转变为图像坐标系中的二维目标，导致距离信息的缺失，摄像头的测距性能差。思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏清华团队在车载摄像头领域突破国外技术垄断，以工匠精神攻坚。团队突破图像传感器高分辨率与低功耗难题，找到新型感光材料和低功耗架构，提出融合深度学习与传统技术的图像算法，提升复杂环境目标识别能力。经多年努力，成功研发国际领先的高性能车载摄像头系统，打破垄断，降低成本47%，保障供应，推动国内智能汽车产业发展。其以勇气、毅力与创新，在技术攻坚中精益求精，为科技自立自强贡献力量，诠释“中国智造”匠心，激励社会奋进。工匠精神：清华团队突破车载摄像技术封锁“天眸芯”感知效率跃升课后练习AfterclasstrainingPART05课后练习（1）车载摄像头选用的镜头主要有（

）。A.标准镜头B.广角镜头C.鱼眼镜头D.超远摄镜头（2）（）是决定摄像头图像清晰度的一个关键因素。A.光阑系数B.信噪比C.像素D.感光度（3）（）决定图像传感器能否更好地保留光线强弱不同的区域细节。A.高动态范围B.LED闪烁抑制C.单像素尺寸D.分辨率1.不定项选择题BCCA课后练习（1）摄像头捕捉目标物体图像的能力只取决于镜头。（

）（2）畸变会影响像的清晰度。（

）（3）车载摄像头一般选用CMOS图像传感器。（

）2.判断题××√课后练习请简述摄像头的优点。3.简答题

（1）信息丰富。摄像头可以捕捉物体的丰富外观特征，包括颜色、形状和纹理等。经过神经网络学习后，这些特征可以用于识别障碍物，包括车辆、行人、自行车和各种交通信号。（2）具备非常成熟的技术基础和算法。（3）制作工艺简单。相比于雷达，摄像头的本体结构和测试的复杂度都比较小，设计开发周期和成本都相对较低。（4）功能多样化。随着技术的发展，单车上搭载多个摄像头将成为主流趋势，并且摄像头在智能网联汽车中的安装位置不同，实现的功能也有所不同。课堂总结SummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX摄像头的装配与调试主讲老师：XXX项目4：摄像头的装调、故障诊断与标定01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集Backgroundknowledge06课堂总结Summary目录05实施作业Assignmentimplement04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境你在介绍多种摄像头的类型时，客户也想要安装1个内置摄像头和4个侧视摄像头，增加汽车的ADAS功能，这时你需要在客户汽车上安装摄像头，并且完成摄像头的调试，保证摄像头能够正常使用。内置摄像头学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.引导学生树立终身学习理念。2.鼓励学生关注社会热点问题，积极参与公益活动，培养其对社会的责任感和使命感。1.能说出摄像头的主要技术参数。知识目标能力目标1.能独立完成摄像头的检查与安装；2.能独立完成摄像头的调试；3.能独立完成摄像头的拆卸。资料收集DataCollectionPART03一、摄像头的主要参数USB摄像头实训平台选用的USB摄像头是一款鱼眼摄像头。配有可拆卸的360°旋转底座。技术参数参数值分辨率1920像素×1080像素（800万像素）最大探测距离10m水平视场角112°垂直视场角82°帧率30帧/s工作温度-40~70℃思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏厦门金龙旅行车有限公司（金旅）是国内自动驾驶领域的先锋企业。2022年9月，金旅新一代自动驾驶客车“驰睿”量产下线，配备8颗固态激光雷达，实现360度无盲区感知，融合高精定位技术，可安全高效应对复杂路况。目前，金旅已交付近200台自动驾驶车辆，运行里程超200万公里，广泛应用于地铁接驳、微循环公交、园区接驳等场景，有效提升了公共交通效率和安全性。金旅始终将社会责任贯穿于技术研发、产品设计和市场推广全过程。通过公众教育活动和智能交通系统建设，金旅不仅推动了自动驾驶技术的普及，还助力智慧城市建设，为社会可持续发展贡献了重要力量。金旅的故事，是科技企业践行社会责任的生动体现，展现了新时代科技企业的使命与担当。社会责任感：以科技守护出行，用责任践行担当金旅新一代自动驾驶客车“驰睿”量产下线实施作业AssignmentimplementPART05一、实施准备（1）防护用品：工作服、安全帽、工作手套。（2）台架总成：实训平台。（3）工具、设备：摄像头（含USB线和支架）、角度尺、笔记本电脑、螺丝刀套装。（4）辅助材料：绝缘垫、无纺布。实训平台1.工具和设备准备一、实施准备（1）摄像头外观结构应完整，表面无脏污、破损、划痕、裂纹、凹痕和凸点。（2）镜头不应有气泡、划痕、裂纹、污物等缺陷。（3）连接线束外观结构应完整，表面不应有破损、变形、裂痕等问题。（4）线束插接口应无损坏，无变形或生锈等缺陷。2.摄像头外观检查USB摄像头（1）将摄像头的USB连接线连接到笔记本电脑的USB插接口上。（2）打开摄像头检测软件。摄像头检测软件二、摄像头的品质检查（3）单击“Devices”菜单，查看是否有“RMONCAMA21080P”设备选项，如果有，选择此设备；如果无此设备，则需检查USB接口是否有效，连接是否正常。如果接口和连接正常，则说明USB摄像头损坏。选择设备二、摄像头的品质检查（4）选择对应的设备后，单击“Options”菜单，选择“Preview”按钮打开摄像头画面。如果画面如下图，说明摄像头正常。摄像头检测软件二、摄像头的品质检查（5）如果摄像头画面出现以下情况，则需要更换摄像头，并重新对摄像头进行品质检查：1）如果画面颜色为黑色，则需要检查摄像是否被镜头保护帽遮挡，如果无遮挡或者显示界面无响应，则说明摄像头损坏。2）如果摄像头显示正常，晃动摄像头，观察软件中图像的延时情况，如果存在明显的延迟，则说明摄像头损坏。3）如果摄像头画面出现混有杂乱的“横道”、“波纹”或一阵阵杂乱的飞点、刺状、线状干扰，或者图像模糊、扭曲、抖动、翻滚等不正常的画面，则说明摄像头损坏。（5）断开摄像头USB接口，并关闭摄像头检测软件和笔记本电脑。二、摄像头的品质检查在安装过程中需要注意：不要把镜头倒置，或碰到其他操作台面，避免刮花镜头。（1）使用十字螺丝刀将摄像头支架固定在实训平台上。三、摄像头的安装安装支架（2）使用十字螺丝刀将摄像头固定在支架上。三、摄像头的安装安装摄像头（3）使用角度尺调整摄像头的俯仰角度，标准角度为90°，保证摄像头能水平看到周围环境。（4）将USB连接线接到实训平台的USB插接口上。三、摄像头的安装调整摄像头角度（1）接通实训平台电源，开启实训平台电源开关。（2）打开实训平台电脑，双击打开“相机测试软件”。四、摄像头的调试相机测试软件图标（3）选择设备，如果有已连接到实训平台的摄像头设备，则单击选择，然后单击“开启”按钮。开启成功后，界面会展示摄像头画面。四、摄像头的调试相机设置五、摄像头的拆卸（1）关闭相机测试软件、实训平台电脑及实训平台电源。（2）先断开摄像头USB接口，再使用合适的工具拆卸摄像头及支架。（3）完成6S整理清洁工作。实训平台课堂总结SummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX摄像头的故障诊断与排除主讲老师：XXX项目4：摄像头的装调、故障诊断与标定01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集Backgroundknowledge06课堂总结Summary目录05实施作业Assignmentimplement04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境你在调试摄像头的过程中，发现中控屏不提示车辆左前方存在的目标物体，你怀疑左侧前视摄像头出现故障。这时你需要结合摄像头常见故障及原因，对侧前视摄像头进行故障检测及排除。侧视摄像头学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.增强学生的社会责任感与公民意识；2.激发学生积极学习汽车新技术、新工艺，适应行业发展需求；3.培养学生的批判性思维与问题解决能力。1.能列举摄像头的常见故障及原因；2.能总结摄像头故障检测的方法及流程。知识目标能力目标1.能独立完成摄像头的故障诊断与处理。资料收集DataCollectionPART03一、摄像头常见故障分析摄像头的故障类型：一、摄像头常见故障分析摄像头最常见的故障现象主要包括无图像、画面抖动、画面模糊、画面倾斜、图像暗等。故障原因排故方法无图像插头有松动或系统连接线路出现断路的现象①检查插头是否插好，系统连接是否断开；②摄像头自身是否出现故障画面抖动固定镜头主体的支架松动调整支架的角度，并紧固好防止再次松动画面模糊镜头尘土聚积清洁镜头画面倾斜摄像头主体部分的安装角度倾斜调整摄像头支架图像暗或白屏电源供电的功率偏小、接线接触不良镜片是有水雾、进水或渗入其他杂质①检查电源的功率、接线情况；②检查电压是否低于10V；③检查镜片摄像头电路：二、摄像头电路原理和测试端口定义端口定义作用负极输入端可用于测量电源是否正常供电正极输入端负极输出端可用于测量电源输出端是否有电压正极输出端思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏长期以来，学校始终坚守立德树人的核心使命，通过课程思政与思政课程的深入融合，不断培养学生的社会责任感和奉献精神。黄鑫同学在紧要关头所展现的英勇举动，正是这种育人理念的生动体现，充分展现了我校学子敢于担当、乐于奉献的优秀品质。他的行为，犹如一盏明灯，为人们指明前行的方向，激励着更多人在面临困境和险情时，能毫不犹豫地伸出援手，积极传递正能量。在危机时刻，黄鑫同学毫不犹豫地挺身而出，以实际行动诠释了新时代青年的责任与担当。他的英勇举动，不仅值得我们深深敬意，更激励着每一位青年人在面临困境时，都能勇敢地站出来，承担起应有的责任。让我们共同向他致以最崇高的敬意！社会责任感：黄鑫—新时代青年的担当与社会责任

英雄黄鑫与被救援家属们实施作业AssignmentimplementPART05一、实施准备（1）防护用品：工作服、安全帽、工作手套。（2）台架总成：实训平台。（3）工具、设备：数字万用表。（4）辅助材料：绝缘垫、无纺布。实训平台1.工具和设备准备一、实施准备（1）打开数字万用表电源，检查电量是否足够；（2）将档位调至蜂鸣档，短接红黑表笔，检查数字万用表是否正常。短接红黑表笔2.数字万用表检查二、摄像头的故障现象和确认（1）接通实训平台电源，开启实训平台电源开关。（2）打开实训平台电脑，打开“相机测试软件”，选择设备，查看是否有可选的摄像头设备，确认故障现象。摄像头故障1.故障现象本节任务主要集中讲述电源故障。在进行故障诊断之前先设置故障（这一步由老师来操作）二、摄像头的故障现象和确认使用智能网联汽车三维数字化仿真教学软件读取故障码，单击“故障诊断”模块，再单击“刷新”图标可以读到故障码。读取故障码2.故障确认三、摄像头的电源故障诊断与排除将数字万用表调至直流电压档，通过测量电源正极输入端与负极输出端之间的电压、电源正极输出端与负极输入端之间的电压，找出故障原因。1.电源故障检诊序号红表笔黑表笔电压故障原因1正极输入端负极输出端供电电压（5V）电源正极断路正极输出端负极输入端0V2正极输入端负极输出端0V电源负极断路正极输出端负极输入端供电电压（5V）三、摄像头的电源故障诊断与排除（1）学生正确找到故障并能正确描述故障现象和故障原因，则由老师在智能网联汽车三维数字化仿真教学软件中清除故障码，否则让学生继续查找问题。（2）清除故障码后，由学生重新读取故障码，确认是否清除故障码。（3）通过使用相机测试软件打开摄像头画面，判断摄像头是否还存在故障，确认故障已消除。（4）无故障现象：软件界面正常显示摄像头画面。2.故障消除与确认摄像头正常四、系统复原与整理清洁（1）关闭相机测试软件。（2）关闭实训平台电脑和实训平台电源。（3）完成6S整理清洁工作。实训平台课堂总结SummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX摄像头的内参标定主讲老师：XXX项目4：摄像头的装调、故障诊断与标定01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集Backgroundknowledge06课堂总结Summary目录05实施作业Assignmentimplement04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境排除故障后，由于刚安装的摄像头画面存在一定的畸变，对真实环境的还原效果不是很好，这时你需要完成摄像头的内参标定，矫正画面。摄像头画面畸变学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.鼓励学生跳出传统框架思考，勇于尝试新方法和新技术；2.引导学生学会合理规划时间，培养自律性和责任感。1.能说出摄像头内参标定的定义、目的和方法；2.能说出摄像头的模型参数、涉及的坐标系和畸变类型。知识目标能力目标1.能独立完成摄像头的内参标定。资料收集DataCollectionPART03一、摄像头的模型参数智能网联汽车上的摄像头的基本任务：从摄像头获得的二维图像中恢复物体的三维空间信息，从而能够识别目标物体，提供感知信息。摄像头的基本任务一、摄像头的模型参数空间中物体与其在成像平面形成的二维图像的相互关系由摄像头的内部参数（Intrinsic，简称内参）和外部参数（Extrinsic，简称外参）决定。（1）内参是与摄像头本身的类型有关，主要是由摄像头感光元件和光学特性决定。（2）外参是由建立的相机坐标系与世界坐标系（基坐标系）之间的相对位置关系决定。摄像头的模型参数二、摄像头的内参标定摄像头内参标定就是通过获取摄像头图像像素位置与场景点（世界坐标系）位置之间的关系，建立相机误差模型，由已知特征点的图像坐标求解摄像头的模型参数的过程。摄像头图像像素位置与场景点位置之间的关系1.摄像头内参标定的定义二、摄像头的内参标定摄像头的内参标定其实就是通过一系列的计算校准后得到修正参数，通过这些参数修正后就可以得到与我们人眼看到的景象相同的图像，也就是将三维景象转换成去除畸变后的二维图像。内参标定的目的：获取内参（参数矩阵和畸变系数），完成三维重建和畸变效应矫正两件事：2.摄像头内参标定的目的0102三维重建根据获得的图像重构三维场景畸变效应矫正矫正镜头畸变，生成矫正后的图像二、摄像头的内参标定摄像头内参标定方法有：基于标定物的相机标定方法、基于主动视觉的标定方法、相机自标定法。3.摄像头内参标定的方法标定方法优点缺点常用方法基于标定物的相机标定方法可使用于任意的摄像头模型，精度高需要标定物，算法复杂Tsai两步法，张正友标定法（介于传统和自定标）基于主动视觉的标定方法不需要标定物，算法简单，鲁棒性高成本高，设备昂贵主动系统控制摄像头作特定运动相机自标定法灵活性强，可在线标定精度低，鲁棒性差分层逐步标定，基于Kruppa方程本节实操任务采用的是张正友标定法三、参考坐标系为了来描述针孔相机模型，需要建立四个坐标系：世界坐标系，相机坐标系，图像坐标系和像素坐标系。参考坐标系摄像头的三维坐标系并不是一个“稳定”的坐标系，坐标的原点和各个坐标轴的方向会随着摄像头的平移和旋转而改变。在实际应用中，摄像头安装在汽车上，汽车行驶过程中，摄像头的三维坐标系会实时变化。因此需要引进一个稳定不变的坐标系：世界坐标系。摄像头图像像素位置与场景点位置之间的关系1.世界坐标系三、参考坐标系OwXwYwZw为世界坐标系，用于描述目标物在真实世界里的位置，单位是m以摄像头光心为原点，建立相机坐标系为O_cX_cY_cZ_c，单位为m。过原点垂直于成像平面的光轴为Z轴，平行于图像的X方向为X轴，平行于图像的Y方向为Y轴。相机坐标系2.相机坐标系三、参考坐标系图像坐标系是一个二维直角坐标系，以光轴与成像平面的交点为原点（图像平面的中心），建立图像坐标系oxy，单位为mm。图像坐标系与像素坐标系的关系3.图像坐标系三、参考坐标系像素坐标系是一个二维直角坐标系，反映了相机CCD/CMOS芯片中像素的排列情况。以成像平面左上角为原点，建立像素坐标系ouvuv，单位为像素。图像坐标系与像素坐标系的关系4.像素坐标系三、参考坐标系畸变的产生，是由于摄像头本身不能精确地按照理想的成像模型进行透视投影，即物点在实际的摄像头成像平面上生成的像与理想成像之间存在一定偏差，这个偏差就是摄像头畸变造成的。畸变的英文单词是distortion，英文直译：物体看起来是不正常的。四、摄像头的畸变类型摄像头畸变畸变可分为两种，分别是径向畸变和切向畸变。四、摄像头的畸变类型径向畸变切向畸变畸变由透镜形状引起的畸变称为径向畸变。径向畸变产⽣的主要原因是镜头径向曲率的不规则变化，导致图像扭曲变形，这种畸变的特点是以主点为中⼼，沿径向移动，离的距离越远，产⽣的变形量就越⼤。径向畸变分为桶形畸变（向中心靠拢）和枕形畸变（向外偏移远离中心）两类。径向畸变1.径向畸变四、摄像头的畸变类型切向畸变是由于透镜本身与成像平面不平行而产生的，这种情况多是由于透镜被粘贴到镜头模组上的安装偏差导致。切向畸变的校正需要严格控制透镜安装过程，以减少由组装问题引起的误差。切向畸变产生的原因2.切向畸变四、摄像头的畸变类型思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏在智能汽车产业蓬勃发展的当下，车载摄像头作为智能驾驶的“眼睛”，其成像清晰度、识别精准度和环境适应性至关重要。大疆凭借在无人机影像技术领域的深厚积累，跨界投身车载摄像头研发，展现了卓越的工匠精神。大疆与车企合作，在多样路况和极端气候下开展实车测试，依据反馈不断优化，最终成功推出高性能车载摄像头系统。这一成果不仅体现了大疆对技术创新的执着追求，更彰显了其以工匠精神提升出行安全与驾驶体验的社会责任感，为行业树立了创新标杆。工匠精神：以工匠精神重塑车载摄像头未来大疆与车企合作车型实施作业AssignmentimplementPART05一、实施准备（1）防护用品：工作服、安全帽、工作手套。（2）台架总成：实训平台。（3）工具、设备：标定板。（4）辅助材料：绝缘垫、无纺布。实训平台1.工具和设备准备一、实施准备检查标定板是否无破损。标定板2.标定板检查二、摄像头的内参标定打开实训平台电源开关，启动实训平台电脑。1.启动实训平台实训平台二、摄像头的内参标定双击打开“VMware”软件，进入软件主界面。2.打开“VMware”软件打开“VMware”软件二、摄像头的内参标定单击“yolov5-autoware”，再单击“开启此虚拟机”，启动Ubuntu系统。3.开启虚拟机开启虚拟机二、摄像头的内参标定输入密码“root”，按Enter键，登陆Ubuntu系统，进入Ubuntu系统桌面。4.登录Ubuntu系统输入密码二、摄像头的内参标定对实训平台上的摄像头进行内参标定，使用标定板（规格为11角点x8角点，棋盘格单格边长为3.6cm）作为标定工具。5.摄像头的内参标定标定板二、摄像头的内参标定（1）启动摄像头1）单击菜单栏上的“虚拟机”，单击“可移动设备”，单击“MagTekRmoncamA21080P”，单击“连接（断开与主机的连接）（C）”，完成摄像头的连接。5.摄像头的内参标定选择并连接摄像头二、摄像头的内参标定（1）启动摄像头2）鼠标右键单击Ubuntu系统桌面空白区域并选择“打开终端”

。5.摄像头的内参标定打开终端二、摄像头