高級(jí)ADAS汽車環(huán)視技術(shù)淺析

　　當(dāng)我們?cè)陔娔X上玩賽車游戲時(shí)，玩家視角通常是在汽車上方或尾部，由此我們便能夠看到汽車的周邊環(huán)境。這樣的視角能夠幫助我們實(shí)時(shí)了解交通情況，從而更好的駕駛汽車。遺憾的是，我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中駕駛汽車時(shí)并沒有這樣的視角。不過，隨著汽車環(huán)視系統(tǒng)（又稱為“鳥瞰視圖”或“環(huán)景”）的推出，這種情況如今正在逐步改變。環(huán)視是一種高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS） 技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)地向駕駛者展示汽車及周邊的鳥瞰360°全景攝像機(jī)視圖，以保障在泊車或其他低速行駛情況下的駕駛安全。在現(xiàn)實(shí)生活中，汽車的頂部并沒有安裝攝像頭。駕駛員所看到的鳥瞰視圖實(shí)際上是由4至6部安裝在車身周圍的魚眼攝像機(jī)合成的虛擬視圖，如下圖所示。

　　隨著環(huán)視系統(tǒng)被越來越多的應(yīng)用在汽車上，我們從中看到了幾個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)。第一，視覺質(zhì)量正逐步提高。早期的環(huán)視系統(tǒng)采用的是低分辨率攝像機(jī)，并且從未嘗試應(yīng)用無縫拼接。不同攝像機(jī)所拍攝的畫面在整合時(shí)都會(huì)在邊界用黑條替代。而更先進(jìn)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)視圖的無縫地拼，讓鳥瞰視圖更加的真實(shí)和精確。上方所展示的示例來自基于德州儀器（TI）TDA2x的環(huán)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)就采用了無縫拼接。實(shí)現(xiàn)無縫拼接需要先進(jìn)的幾何和光學(xué)比對(duì)算法，而TI的數(shù)字信號(hào)處理器 （DSP）就能夠高效的滿足此類需求。通過在環(huán)視系統(tǒng)中應(yīng)用寬動(dòng)態(tài)范圍（WDR）成像算法，視覺質(zhì)量還能夠進(jìn)一步提高。在駕駛汽車的過程中我們遇到的情況錯(cuò)綜復(fù)雜，有時(shí)車身的不同部位會(huì)出現(xiàn)顯著的亮度差異，例如當(dāng)汽車從車庫中駛出時(shí)。在種情況下，WDR成像能夠幫助創(chuàng)建一個(gè)環(huán)視視圖輸出，讓黑暗和明亮的區(qū)域都能夠清晰可見。TI TDA3x處理器的變體擁有WDR成像能力，可應(yīng)用于環(huán)視系統(tǒng)。

　　視覺質(zhì)量的另一項(xiàng)潛在改善則是視頻干擾過濾。當(dāng)在夜間使用環(huán)視系統(tǒng)時(shí)，由于低亮度的原因，攝像機(jī)輸出通常會(huì)有很大的畫質(zhì)干擾。運(yùn)用高級(jí)視頻干擾過濾算法能夠降低畫質(zhì)干擾并改善環(huán)視視圖的質(zhì)量。TDA3x處理器能夠提供高質(zhì)量的視頻干擾過濾。

　　環(huán)視系統(tǒng)一般僅包含由上至下的鳥瞰攝像機(jī)視圖。通過添加額外的特性，攝像機(jī)視角可以動(dòng)態(tài)地改變，由此駕駛員就能夠從各個(gè)不同的方向觀察汽車，并選擇他們需要的視角。借助基于GPU的渲染能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)功能。TDA2x片上系統(tǒng)（SoC）具有SGX544圖形引擎，可用于實(shí)現(xiàn)擁有動(dòng)態(tài)攝像機(jī)視角的3D環(huán)視。

　　對(duì)于高級(jí)環(huán)視系統(tǒng)還有其他方面的改進(jìn)，例如提升位于汽車附近物體的渲染。目前的環(huán)視系統(tǒng)在渲染此類物體時(shí)還會(huì)對(duì)其進(jìn)行拉伸。在某些情況下，當(dāng)這些物體靠近拼接邊界時(shí)會(huì)產(chǎn)生偽像。更高級(jí)的算法在今后將減少此類失真，并使輸出視頻看上去更加真實(shí)。

　　除了以上討論的視覺質(zhì)量改進(jìn)趨勢(shì)外，還有另一個(gè)有趣的趨勢(shì)，那就是在環(huán)視中添加了智能算法，以檢測某些特定的事件并在緊急情況下向駕駛員發(fā)出警報(bào)。汽車周圍的行人和其他物體有可能引發(fā)碰撞，所以駕駛員獲知汽車周邊的信息非常重要。用于分析環(huán)景視頻的視覺算法能夠檢測這些物體，并在環(huán)景顯示器上重復(fù)發(fā)出警告信息以保障駕駛員集中注意力。這些算法還能夠讓額外的傳感器（例如超聲波）與環(huán)視攝像機(jī)系統(tǒng)相融合，以實(shí)現(xiàn)較高的穩(wěn)健性。未來，我們甚至可以期望利用環(huán)視系統(tǒng)在低速行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)自主駕駛。