汽車視覺(jué)：超越水晶球的預(yù)測(cè)？

當(dāng)我們20年后回首往事時(shí)，汽車的演變很可能會(huì)被認(rèn)為是近期最偉大的變革之一。未來(lái)的汽車演變將深刻地受到駕駛?cè)蝿?wù)自動(dòng)化的推動(dòng)。盡管實(shí)現(xiàn)安全可靠的半自動(dòng)駕駛和全自動(dòng)駕駛有許多方面需要考慮，但很明顯，這將需要一個(gè)準(zhǔn)確、可靠且能夠適應(yīng)合理預(yù)算的“視覺(jué)”系統(tǒng)。將多種模態(tài)（如攝像頭、超聲波、雷達(dá)和激光雷達(dá)）融合在一起，可以極大地提高用于確定車輛行動(dòng)路線的數(shù)據(jù)的可靠性。處理所有這些信號(hào)類型至關(guān)重要，最終需要在合理的功耗、價(jià)格和性能預(yù)算內(nèi)完成，以支持更安全、可靠且具有商業(yè)可行性的解決方案。

德州儀器（TI）在信號(hào)處理和汽車市場(chǎng)擁有悠久的歷史，這推動(dòng)了我們汽車處理器的開發(fā)。迄今為止，TI已向該市場(chǎng)交付了超過(guò)1.5億臺(tái)設(shè)備。與主要客戶合作超過(guò)十年，開發(fā)汽車級(jí)產(chǎn)品所積累的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了我們開發(fā)出可擴(kuò)展且具有成本效益的設(shè)備家族，為我們的客戶提供針對(duì)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的最佳每瓦計(jì)算解決方案。這些系統(tǒng)是近期半自動(dòng)駕駛和安全功能以及長(zhǎng)期全自動(dòng)駕駛汽車的基礎(chǔ)。

數(shù)字信號(hào)處理（DSP）是TI駕駛輔助（TDAx）家族的核心，我們?cè)谶@一市場(chǎng)的豐富經(jīng)驗(yàn)促使我們還在芯片上實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵應(yīng)用中的專用功能加速器，例如自動(dòng)緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航控制、車道保持輔助、交通標(biāo)志識(shí)別、環(huán)視、自動(dòng)泊車等。

這些高效的DSP核心和針對(duì)關(guān)鍵功能優(yōu)化的加速器，通過(guò)更通用的ARM?核心來(lái)補(bǔ)充，用于控制代碼和高級(jí)應(yīng)用軟件。如圖1所示，TI的TDAx汽車處理器家族的異構(gòu)架構(gòu)與典型的ADAS信號(hào)處理功能非常契合。這些量身定制的可編程核心和加速器通過(guò)極其高效的內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)連接，以確保整體功能的最大化利用。這種硬件架構(gòu)，加上TI的視覺(jué)軟件開發(fā)工具包（Vision SDK），為ADAS應(yīng)用提供了非常有效的解決方案。

圖1 TDAx異構(gòu)架構(gòu)

鑒于汽車市場(chǎng)正朝著更廣泛、更深入的ADAS功能發(fā)展，確實(shí)需要可擴(kuò)展的解決方案來(lái)滿足這些不同系統(tǒng)所需的多種價(jià)格和性能要求。TDAx家族通過(guò)其異構(gòu)架構(gòu)（從核心數(shù)量和頻率的角度）提供了這種可擴(kuò)展性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了軟件的兼容性和可擴(kuò)展性。無(wú)論是前視系統(tǒng)（包含攝像頭和雷達(dá)傳感）、四攝像頭環(huán)視系統(tǒng)（帶自動(dòng)泊車功能）、攝像頭后視鏡替代系統(tǒng)（帶盲點(diǎn)檢測(cè)），還是其他各種類型的ADAS系統(tǒng)，TDAx都能為特定的ADAS系統(tǒng)提供優(yōu)化的適配方案?；谶@種可擴(kuò)展架構(gòu)構(gòu)建解決方案可以節(jié)省時(shí)間和成本，并促進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)速度的提升。

上述演變趨勢(shì)之一是使用尺寸更小、成本更低的攝像頭模塊，這些模塊不包含集成的圖像信號(hào)處理器（ISP）。去除模塊內(nèi)的ISP不僅可以幫助減小攝像頭的尺寸和成本，還能顯著降低功耗和由此產(chǎn)生的熱量，而這些熱量可能會(huì)對(duì)傳感器捕獲的圖像質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。此外，這些現(xiàn)代攝像頭模塊通常使用低壓差分信號(hào)（LVDS）接口，而不是以太網(wǎng)，以進(jìn)一步幫助減小尺寸、降低成本和熱量。提供給上游的圖像數(shù)據(jù)未被壓縮，而是以“原始”（無(wú)損）形式發(fā)送到相應(yīng)的系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）進(jìn)行處理，例如TDAx。這有助于提升圖像質(zhì)量，并最終提供更可靠、更安全的解決方案。為了順應(yīng)這一趨勢(shì)，當(dāng)前的TDA3系列以及即將推出的TDA2Plus系列在其成像子系統(tǒng)（ISS）中，除了之前討論的其他核心外，還集成了第六代高質(zhì)量的ISP。

圖2 TDA3和TDA2Plus特性概覽

該子系統(tǒng)能夠更輕松地實(shí)現(xiàn)圖像曝光匹配以及鏡頭畸變校正，從而提供更高質(zhì)量的圖像處理效果。此外，鑒于這些設(shè)備的架構(gòu)和可用核心，其他額外處理功能（如LED閃爍抑制）也能夠輕松實(shí)現(xiàn)。圖2提供了TDA3和TDA2Plus的集成成像子系統(tǒng)（ISS）及其眾多特性的一個(gè)概覽。如需了解更多關(guān)于TDA設(shè)備上集成ISS的信息，請(qǐng)參閱我們相應(yīng)的白皮書。

這些圖像處理能力，結(jié)合TDAx的DSP和EVE核心，為融合多種傳感模態(tài)提供了一個(gè)極具吸引力的解決方案，從而創(chuàng)建一個(gè)更可靠、更安全的系統(tǒng)。TDAx家族仍在不斷發(fā)展，以應(yīng)對(duì)汽車ADAS市場(chǎng)內(nèi)的趨勢(shì)，并為在不同車型中實(shí)現(xiàn)這些功能提供最佳的平衡且可擴(kuò)展的解決方案。