Камеры заднего вида массово распространены в автомобильной промышленности. Они используются в современных системах автомобильной навигации для улучшения восприятия водителем обстановки позади автомобиля. Для максимального охвата на автомобиль ставятся сверхширокоугольные объективы «рыбий глаз». Но человеку не комфортно смотреть на такие изображения. Поэтому одной из главных проблем использования таких камер – быстрые алгоритмы преобразования изображений «рыбий глаз» в набор изображений, соответствующих широкоугольным и нормальным виртуальным камерам, а также построению «вида сверху». Работа «Моделирование и контроль работы камеры заднего вида автомобиля с помощью алгоритмов лучевой оптики» авторов Бирюкова Елисея Дмитриевича, Барладяна Бориса Хаимовича, Шапиро Льва Залмановича, Валиева Ильдара Вагизовича и Волобой Алексея Геннадьевича из института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, касается двух алгоритмов трансформации изображений, оба из которых предусматривают независимые преобразования вдоль декартовых осей координат. Первый использует трассировку лучей через объектив с заданными параметрами для определения коэффициентов трансформации, а второй обеспечивает эмпирический подбор этих коэффициентов с помощью визуального определения границ требуемого фрагмента в окне программы.
Алгоритмы реализованы в двух вариантах: для обычного компьютера и встроенные непосредственно в автомобильный процессор управления камерой заднего вида. Вариант для обычного компьютера используется для предварительной разработки алгоритмов, а также для полной отладки и тестирования камеры заднего вида как для контроля работы алгоритмов геометрических преобразований, так и для контроля светочувствительности камеры.
Изображения с таких камер имеют слишком большие геометрические искажения и потому неудобны для водителя в плане эргономики. Следовательно, для них требуется геометрическая коррекция. Важно также иметь «вид сверху» на обстановку вокруг автомобиля, значительно облегчающий водителю маневрирование.
Алгоритмы, предложенные в работе, позволяют использовать единственную камеру для отображения окружающего пространства в нескольких разных видах – с разными углами зрения и даже с имитацией обзора с другой точки положения камеры («вид сверху»). Это позволяет наиболее эффективно использовать единственную камеру со сверхшироким углом обзора. В настоящее время описанные алгоритмы уже встроены и применяются в автомобильных мультимедийно-навигационных системах.
Классическая трассировка лучей показала себя как эффективный метод дизайна разных аспектов камеры заднего вида. Использование предварительной реализации алгоритмов трансформации изображений в составе САПР «CATIA» даёт возможность подбора коэффициентов трансформации на искусственно синтезированных изображениях с идеальным качеством. Благодаря используемым методам контроля и тестирования работы камеры заднего вида достигается приемлемое соответствие трансформации изображений заданным параметрам, а также требуемая светочувствительность камеры.
Время построения 2D отображения составляет 1–2 с для изображений с разрешением 800 на 600 пикселей и промежуточной сетки с разрешением 50 на 50. Непосредственно в автомобильной мультимедийно-навигационной системе трансформация изображений происходит в реальном времени.