環(huán)視ADAS方案觸手可得，圖像處理技術(shù)是關(guān)鍵

 自去年Google公司的無人駕駛汽車被頒發(fā)車牌上路實(shí)測以來，人們對(duì)這項(xiàng)計(jì)劃的熱議就一直沒有停止過。有業(yè)內(nèi)人士表示，對(duì)于實(shí)現(xiàn)無人駕駛的目標(biāo)，其時(shí)間節(jié)點(diǎn)業(yè)界定義為2025年!該目標(biāo)是否能夠如期實(shí)現(xiàn)還不好說，但與此相關(guān)的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS技術(shù)已更多得被人們所熟知。ADAS是指利用安裝于車上各式各樣的傳感器及攝像頭，在第一時(shí)間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測與追蹤等技術(shù)上的處理，從而能夠讓駕駛者在最快的時(shí)間察覺可能發(fā)生的危險(xiǎn)。

不管是谷歌激進(jìn)地直接開發(fā)無人駕駛汽車，還是傳統(tǒng)汽車制造商們?cè)隽繚u進(jìn)式地使汽車駕駛更加智能化，他們的目標(biāo)都是為了幫助減少交通事故、降低交通擁堵浪費(fèi)的時(shí)間和能源。的確，有數(shù)據(jù)顯示，在各類道路交通事故中，人為失誤的原因占到77%至90%。

隨著各國政府和民眾安全性意識(shí)及相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)，各種ADAS應(yīng)用及傳感平臺(tái)的配備也已經(jīng)從高端汽車向中端甚至入門級(jí)汽車車型中滲透。據(jù)IHS isuppli公司的汽車研究專題報(bào)告，2012年自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)、車道偏離警告(LDW)和側(cè)面物體探測(SOD)等三大ADAS技術(shù)的營業(yè)收入合計(jì)將達(dá)到26.9億美元，增長高達(dá)63%。

圖1：ADAS在駕駛警示/輔助中的應(yīng)用。

“ADAS技術(shù)近幾年成為智能交通的熱點(diǎn)，自然也引發(fā)中國汽車廠商的密切關(guān)注和跟進(jìn)。”世強(qiáng)高級(jí)市場經(jīng)理Tony Hu說，“特別是對(duì)于車道校正，包括LDW和車道保持輔助系統(tǒng)(LKAS)，隨著許多國家要求把LDW作為卡車、公共汽車等汽車ADAS的一項(xiàng)功能，歐洲車規(guī)將于2013年規(guī)定巴士必須裝設(shè)車道偏移系統(tǒng)，美國是2014年規(guī)定納入，中國相關(guān)法規(guī)預(yù)計(jì)也會(huì)在2016年出臺(tái)。因此，市場對(duì)車道校正的需求正在上升，這種功能已成為高檔轎車和SUV以及部分中檔汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。”

作為全球領(lǐng)先的汽車電子半導(dǎo)體供應(yīng)商Renesas(瑞薩)在國內(nèi)最大的代理商之一，世強(qiáng)已聯(lián)合第三方合作伙伴推出了基于瑞薩最新圖像處理器SH7766的高級(jí)汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng)方案，受到很多客戶關(guān)注。“客戶對(duì)此方案評(píng)價(jià)很高，相比競爭產(chǎn)品方案，瑞薩走的是‘高而不貴’路線，其產(chǎn)品的突出優(yōu)勢在于圖像處理能力是通過硬核引擎實(shí)現(xiàn)，處理速度較DSP方式(軟件算法)會(huì)更快，性能也會(huì)有明顯提升。”Tony指出。

圖像處理優(yōu)勢是駕駛警示/輔助ADAS的成功關(guān)鍵

ADAS應(yīng)用一般分為兩個(gè)層次：其一為視覺輔助系統(tǒng)，包含倒車顯影功能等;第二中為駕駛警示/輔助系統(tǒng)，涵蓋車道偏移系統(tǒng)等。對(duì)于前者，視覺輔助系統(tǒng)圖像處理器僅須具備影像校正和顯示功能，而對(duì)于駕駛警示/輔助系統(tǒng)則要能進(jìn)行影像辨識(shí)，技術(shù)難度更高一個(gè)級(jí)別。

對(duì)于中高端的駕駛警示/輔助ADAS系統(tǒng)，顯示應(yīng)用的價(jià)值日益突出，可幫助駕駛員在停車時(shí)用于監(jiān)視車輛周邊環(huán)境，特別是后視監(jiān)視器和俯視系統(tǒng)正日漸普及，此外，影像辨識(shí)系統(tǒng)也趨向多樣化，除了車道辨識(shí)功能之外，還包括同時(shí)辨識(shí)多個(gè)對(duì)象，例如信號(hào)燈與標(biāo)示、行人及汽車等，因此對(duì)影像辨識(shí)引擎的要求也越來越高，必須能夠同時(shí)執(zhí)行多項(xiàng)處理作業(yè)。而如果要處理不同的辨識(shí)算法，以識(shí)別各種具有不同形狀與方向的對(duì)象，例如行人，就需要采用結(jié)合CPU與專業(yè)IP的有效架構(gòu)。

Tony分析道，盡管目前幾家國際領(lǐng)先半導(dǎo)體廠商都在推廣相應(yīng)的圖像處理芯片方案，但在汽車電子領(lǐng)域深耕多年的瑞薩有其獨(dú)特的優(yōu)勢，特別是在圖像處理的性能和實(shí)時(shí)性方面，如世強(qiáng)正在中國市場幫助大力推廣的圖像識(shí)別SoC SH7766，就集成了支持視點(diǎn)轉(zhuǎn)換引擎和動(dòng)態(tài)范圍控制等全新視圖功能的硬件引擎，相比DSP和軟件算法方式就更有優(yōu)勢了。

圖2：支持4路攝像頭、高性能圖像識(shí)別引擎集成DRC和IMR等是SH7766的亮點(diǎn)特性。

SH7766 SoC在與瑞薩前一代圖像識(shí)別SoC——SH77650保持兼容性的同時(shí)，還提供更高的性能，強(qiáng)化了視點(diǎn)功能，并提升了圖像識(shí)別引擎的性能。特別是強(qiáng)化了視點(diǎn)轉(zhuǎn)換和動(dòng)態(tài)范圍控制(亮度補(bǔ)償?shù)?等顯示功能。這些新功能可以使本產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用，例如清晰和容易區(qū)分的俯視(top-view)虛擬攝像頭可視化，可利用不同視點(diǎn)實(shí)時(shí)顯示不斷變化的周邊環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)視和周邊檢測的ADAS監(jiān)視功能。

具體來說，SH7766如下幾大圖像處理優(yōu)勢特別引人注目：

1. 周邊物體檢測 (支持4路攝像頭)

SH7766 SoC配備六個(gè)視頻輸入通道。其中，四個(gè)通道采用NTSC模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。這表示單芯片上即可提供NTSC攝像系統(tǒng)的必要功能。另外，還可以利用六個(gè)視頻輸入通道實(shí)現(xiàn)多個(gè)應(yīng)用，使用在一枚芯片上提供的各項(xiàng)功能。例如在正常行駛時(shí)可利用數(shù)字雙通道輸入，在十字路口和停車時(shí)則切換成NTSC四通道輸入。

2. 高性能圖像識(shí)別引擎

SH7766 SoC配備IMP-X2新一代圖像識(shí)別引擎。IMP-X2在與瑞薩現(xiàn)有圖像處理引擎(IMP)保持?jǐn)?shù)據(jù)庫兼容性的同時(shí)，將處理性能提高至約四倍以上，應(yīng)此使其能并行執(zhí)行多個(gè)處理任務(wù)，例如跟蹤車道、標(biāo)志和標(biāo)線、行人及車輛等。此外它還新增了多項(xiàng)功能，例如全景圖像生成，該功能廣泛使用了通過行人、車輛等判斷處理的圖像識(shí)別算法。通過IMP-X2與進(jìn)行處理判斷的同一芯片上的CPU之間的協(xié)作，在保持低功耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的圖像識(shí)別性能。

3. 集成DRC, 支持亮度糾正和補(bǔ)償

依托動(dòng)態(tài)范圍控制(DRC ，Dynamic Range Control)功能，即使是處理向陽處和背陰處這種亮度大不相同的多個(gè)視頻圖像，還能調(diào)整復(fù)合視頻亮度，補(bǔ)償過亮和過暗，以便駕駛員更清晰地看清圖像顯示。

4. 內(nèi)置扭曲校正硬件 IMR

圖像渲染器(IMR， Image Render Engine)視點(diǎn)轉(zhuǎn)換引擎可實(shí)時(shí)制作出因視頻輸入或場景而異的視點(diǎn)俯視圖像，利用三角網(wǎng)格校正失真的模式、自動(dòng)生成矩形網(wǎng)格內(nèi)的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)圖像進(jìn)行失真校正，旋轉(zhuǎn)，縮小或放大。

世強(qiáng)首推高級(jí)汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng)方案

基于SH7766，世強(qiáng)聯(lián)合第三方設(shè)計(jì)公司開發(fā)出了一套高級(jí)汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng)方案(如圖3所示)，堪稱分銷界首創(chuàng)!這套環(huán)視ADAS系統(tǒng)方案具有強(qiáng)大的圖像處理能力，能實(shí)現(xiàn)超清晰圖像和高品質(zhì)色彩還原;完美的畫面明暗表現(xiàn)，來自高動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)調(diào)整;且只有極低的CPU占有率和功耗。此方案可以適用于汽車安全系統(tǒng)，如車道偏離警告系統(tǒng)(LDW)、車道保持輔助系統(tǒng)(LKAS)等典型的ADAS應(yīng)用。

圖3：世強(qiáng)聯(lián)合第三方推出的高級(jí)汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng)方案框圖和Demo。

據(jù)Tony介紹，該環(huán)視ADAS系統(tǒng)方案可提供兩種標(biāo)定模式-全自動(dòng)標(biāo)定模式和精準(zhǔn)標(biāo)定模式 ：

1. 全自動(dòng)標(biāo)定模式是強(qiáng)大、可靠的，并不需要相機(jī)安裝角度的苛刻要求;適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn);

2. 在光照條件很差，或惡劣環(huán)境條件下，可以采用半自動(dòng)精準(zhǔn)校定工具，提供最好的標(biāo)定結(jié)果。另外，該系統(tǒng)方案支持超級(jí)虛擬相機(jī)模式，可以生成在任意視角下的虛擬視圖，且可任意使用虛擬相機(jī)參數(shù)，焦點(diǎn)，生成視圖，魚眼和針眼相機(jī)都適合。

世強(qiáng)環(huán)視ADAS方案的其他特點(diǎn)還包括：

1. 支持基于環(huán)視原理的車道偏離駕駛預(yù)警模式：基于環(huán)視的車道偏離技術(shù)打開了新的領(lǐng)域，擴(kuò)展了環(huán)視駕駛輔助系統(tǒng)的應(yīng)用;

2. 俯視圖的可見區(qū)域大小一鍵更改 ;

3. 俯視圖完美拼接和分割效果;

多種模塊的備選(包括：3D效果的環(huán)視界面;DVR ;基于3G的視頻查看和信息管理;語音倒車指南等)。