汽車環視技術發展趨勢淺析

TI公司

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汽車環視技術發展趨勢淺析

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當我們在電腦上玩賽車游戲時，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境。這樣的視角能夠幫助我們實時了解交通情況，從而更好的駕駛汽車。遺憾的是，我們在現實生活中駕駛汽車時并沒有這樣的視角。不過，隨著汽車環視系統(又稱為“鳥瞰視圖”或“環景”)的推出，這種情況如今正在逐步改變。環視是一種高級駕駛輔助系統 (ADAS) 技術，能夠實時地向駕駛者展示汽車及周邊的鳥瞰360°全景攝像機視圖，以保障在泊車或其他低速行駛情況下的駕駛安全。在現實生活中，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際上是由4至6部安裝在車身周圍的魚眼攝像機合成的虛擬視圖，如圖1所示。

圖 1

隨著環視系統被越來越多地應用在汽車上，我們從中看到了幾個關鍵趨勢。

第一，視覺質量正逐步提高。早期的環視系統采用的是低分辨率攝像機，并且從未嘗試應用無縫拼接。不同攝像機所拍攝的畫面在整合時都會在邊界用黑條替代。而更先進的系統可以實現視圖的無縫地拼，讓鳥瞰視圖更加的真實和精確。上方所展示的示例來自基于德州儀器(TI)TDA2x的環視系統，該系統就采用了無縫拼接。實現無縫拼接需要先進的幾何和光學比對算法，而TI的數字信號處理器 (DSP)就能夠高效地滿足此類需求。通過在環視系統中應用寬動態范圍(WDR)成像算法，視覺質量還能夠進一步提高。在駕駛汽車的過程中我們遇到的情況錯綜復雜，有時車身的不同部位會出現顯著的亮度差異，例如當汽車從車庫中駛出時。在這種情況下，WDR成像能夠幫助創建一個環視視圖輸出，讓黑暗和明亮的區域都能夠清晰可見。TI TDA3x處理器的變體擁有WDR成像能力，可應用于環視系統。

視覺質量的另一項潛在改善則是視頻干擾過濾。當在夜間使用環視系統時，由于低亮度的原因，攝像機輸出通常會有很大的畫質干擾。運用高級視頻干擾過濾算法能夠降低畫質干擾并改善環視視圖的質量。TDA3x處理器能夠提供高質量的視頻干擾過濾。

環視系統一般僅包含由上至下的鳥瞰攝像機視圖。通過添加額外的特性，攝像機視角可以動態地改變，由此駕駛員就能夠從各個不同的方向觀察汽車，并選擇他們需要的視角。借助基于GPU的渲染能夠實現這個功能。TDA2x片上系統(SoC)具有SGX544圖形引擎，可用于實現擁有動態攝像機視角的3D環視。

對于高級環視系統還有其他方面的改進，例如提升位于汽車附近物體的渲染。目前的環視系統在渲染此類物體時還會對其進行拉伸。在某些情況下，當這些物體靠近拼接邊界時會產生偽像。更高級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。

除了以上討論的視覺質量改進趨勢外，還有另一個有趣的趨勢，那就是在環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出警報。汽車周圍的行人和其他物體有可能引發碰撞，所以駕駛員獲知汽車周邊的信息非常重要。用于分析環景視頻的視覺算法能夠檢測這些物體，并在環景顯示器上重復發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)與環視攝像機系統相融合，以實現較高的穩健性。