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基于視覺處理的ADAS系統(tǒng)實現(xiàn)

作者: 時間:2012-09-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

高級駕駛員輔助系統(tǒng)()在未來幾年將出現(xiàn)大幅增長。主要原因之一是安全意識的增強,以及客戶對駕乘舒適度要求的提高。但最重要的原因是歐洲新車安全評鑒協(xié)會(Euro NCAP)加強了安全要求,這將促使明年設(shè)備安裝率從個位數(shù)上升到幾乎100%。因此,可商業(yè)化運行的解決方案無疑是當(dāng)務(wù)之急。

這是為了滿足當(dāng)今大容量標(biāo)準設(shè)備和一般客戶選擇功能的全新部署要求。公司最近推出了全新的處理器系列(即Blackfin ADSP-BF60x系列),以滿足這一新興巨大市場的需求。這一全新系列目前已推出兩款處理器,能夠滿足基于攝像頭的解決方案的全新需求。

根據(jù)需要解決的ADAS任務(wù)不同,如今的系統(tǒng)中采用了不同類型的傳感器。針對車輛附近的近場和遠場環(huán)境監(jiān)控,可將雷達、超聲、激光雷達、PMD、攝像頭和夜視攝像頭用作單傳感器或多傳感器系統(tǒng)。后者結(jié)合傳感器數(shù)據(jù),可以根據(jù)需求實現(xiàn)更加精確的結(jié)果。攝像頭系統(tǒng)將進一步得到改善,可以看到車內(nèi)以便分析駕駛員的狀態(tài)。駕駛員的狀態(tài)和預(yù)測分析可用于更好地過濾ADAS系統(tǒng)未來會產(chǎn)生的各種警告信息。其目的是不要讓無關(guān)的警告信息充斥駕駛員。如果系統(tǒng)檢測到一名運動型轎車的駕駛員正全神貫注地看著前方的交通狀況,過早警告他緊跟著一輛汽車可能會讓人不勝其擾。然而,如果知道駕駛員正在分神玩手機,或者快睡著了,同樣的情況下,及早發(fā)出警告甚至做出剎車動作可能就非常合適。

ADAS系統(tǒng)可以擴大車外視野,并對物體進行檢測和分類,系統(tǒng)還可以確定駕駛員的狀態(tài)。這類系統(tǒng)的目的都是為了提高道路安全性,其也將很快成為新車標(biāo)準設(shè)備的一部分。ADAS系統(tǒng)提升了駕乘舒適性和經(jīng)濟性,例如,可以在發(fā)生傾斜之前及時控制換檔。這會進一步提高駕駛員對系統(tǒng)的認可度,并使汽車制造商實現(xiàn)市場上除標(biāo)準ADAS設(shè)備以外的其他可選功能。

Euro NCAP推動ADAS部署

Euro NCAP測試并公布了歐洲市面上車輛的安全性。測試采用透明的測試方法,測試分為四個種類:成人乘客保護、兒童乘客保護、行人保護和安全輔助(如安全帶提醒)。最終,Euro NCAP給出了五星級安全性評價,這一結(jié)果將在其網(wǎng)站上公布。每一個安全等級(一至五星)都需要達到四類中每一類的最低分,同時達到最低總分。

預(yù)計到2017年,如果不安裝ADAS系統(tǒng),汽車將無法達到期望的五星級要求。因此,汽車制造商屆時將至少采用一套ADAS系統(tǒng)作為標(biāo)準設(shè)備。從Euro NCAP的評級方案和近年來的變化對比中我們可以看到目前的考查重點。2011至2012年間,行人保護的最低得分要求提升了50%。這進一步提升了ADAS攝像頭的重要性,這是因為其不僅能對行人等對象進行檢測和分類,還可以根據(jù)評級方案要求對模糊不清的行人進行檢測和分類。

攝像頭促成標(biāo)準設(shè)備

基于攝像頭的ADAS并非新技術(shù)——這項技術(shù)在過去幾年中逐漸成熟,但大多數(shù)時候都被視為高級品牌轎車上的客戶選配。這項技術(shù)不斷完善,如今已經(jīng)顯現(xiàn)出巨大作用,能夠滿足新興的Euro NCAP要求。然而,我們必須反思這項技術(shù),因為標(biāo)準設(shè)備業(yè)務(wù)將其在商業(yè)方面的價值推到了公眾的焦點。過去,系統(tǒng)往往復(fù)雜且具有高性能,而目前所面臨的任務(wù)卻大不相同。如今的ADAS系統(tǒng)必須在適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)水平下恰好滿足所需的功能。系統(tǒng)提供商和器件供應(yīng)商(如公司)如今面臨著權(quán)衡問題:既要實現(xiàn)具有商業(yè)吸引力的解決方案,又要保持OEM差異化生產(chǎn)的自由性。

公司很早就涉足駕駛員輔助系統(tǒng)開發(fā),并不斷投資這項新興技術(shù)。如今,ADI公司已經(jīng)開發(fā)出了一套先進的專用ASAD解決方案,目前首批推出的兩款針對基于攝相機系統(tǒng)的處理器開始樣片。從一開始,以ADAS攝像頭為中心的處理器的規(guī)格目標(biāo)就是減少總擁有成本(ToC),同時又不犧牲系統(tǒng)供應(yīng)商和OEM的靈活性。除了所需的編程能力和足夠的處理能力外,該處理器還實現(xiàn)了同級產(chǎn)品的最低功耗,使散熱設(shè)計易于實現(xiàn)。該處理器支持ISO 26262要求的功能安全,可提供面向應(yīng)用的開發(fā)環(huán)境以及最優(yōu)的視覺處理庫,從而有助于設(shè)計出一套上市時間短、風(fēng)險低的總體系統(tǒng)。

系統(tǒng)級最佳性能

ADSP-BF60x將具有五項功能的系統(tǒng)的總體成本降低了30%。ADSP-BF609(可處理高達百萬像素格式)和ADSP-BF608(可處理高達VGA格式)支持高達五種并行視覺功能,每秒可處理高達30幀。ADSP-BF60x在105℃環(huán)境溫度下的功耗不足1.3W,具有同類產(chǎn)品的最低功耗。

為了實現(xiàn)這一功耗,ADI公司采用了直接又特別的概念。這一概念基于兩個Blackfin內(nèi)核,因為已量產(chǎn)的ADAS系統(tǒng)正采用這一架構(gòu)。然而,那些無法經(jīng)濟高效地在軟件中模型化的算法已經(jīng)采用硬件引擎實現(xiàn),由此產(chǎn)生了高度可配置的視覺處理單元工具箱。ADI公司將其稱作“流水線視覺處理單元”(),如今它已成為全新ADSP-BF60x處理器的一部分。雖然采用了低功耗處理技術(shù),但還需要以進一步創(chuàng)新來解決現(xiàn)代設(shè)計中最重要的功耗問題:外部存儲器(DDR)接口。通過適當(dāng)分配處理能力和合理利用適度的存儲器帶寬,可以實現(xiàn)最低功耗。此外,一些硬件模塊也增強了Blackfin架構(gòu),使其能夠滿足功能安全要求。

有效數(shù)據(jù)流

許多芯片架構(gòu)都從視頻傳感器接收數(shù)據(jù),并將其逐幀保存至外部存儲器(如DDR)以供逐幀回讀(略有延遲)。多核架構(gòu)甚至還趨向于大幅加快數(shù)據(jù)移動,目的只是為了使內(nèi)核能夠識別每一幀感興趣區(qū)域(ROI)。ADSP-BF60x概念避免了視頻數(shù)據(jù)的這種功耗傳輸。全幀依然存儲在DDR2存儲器中,但無需回讀整幀。輸入數(shù)據(jù)一被器件接收后,就會多點傳輸至流水線視覺處理單元(),會在數(shù)據(jù)輸入過程中直接對其進行預(yù)處理。

如圖1所示,PVP攝像頭數(shù)據(jù)流水線可以產(chǎn)生多達三個中間預(yù)處理結(jié)果,例如邊緣圖像、積分或通過非線性閾值的重新量化。在上方,它可以提供直方圖之類的狀態(tài)信息。無需在Blackfin內(nèi)核上執(zhí)行一條指令,也無需通過DDR總線傳輸一個字節(jié),就可以實現(xiàn)這些結(jié)果。此外,PVP在輸出中間結(jié)果時還采用了高密度數(shù)據(jù)格式,因此,結(jié)果在大多數(shù)時候都存儲在片內(nèi)L1和L2存儲器中。


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