汽車(chē)視覺(jué)：超越水晶球的預測？

當我們20年后回首往事時(shí)，汽車(chē)的演變很可能會(huì )被認為是近期最偉大的變革之一。未來(lái)的汽車(chē)演變將深刻地受到駕駛任務(wù)自動(dòng)化的推動(dòng)。盡管實(shí)現安全可靠的半自動(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)準確、可靠且能夠適應合理預算的“視覺(jué)”系統。將多種模態(tài)（如攝像頭、超聲波、雷達和激光雷達）融合在一起，可以極大地提高用于確定車(chē)輛行動(dòng)路線(xiàn)的數據的可靠性。處理所有這些信號類(lèi)型至關(guān)重要，最終需要在合理的功耗、價(jià)格和性能預算內完成，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）在信號處理和汽車(chē)市場(chǎng)擁有悠久的歷史，這推動(dòng)了我們汽車(chē)處理器的開(kāi)發(fā)。迄今為止，TI已向該市場(chǎng)交付了超過(guò)1.5億臺設備。與主要客戶(hù)合作超過(guò)十年，開(kāi)發(fā)汽車(chē)級產(chǎn)品所積累的經(jīng)驗，促進(jìn)了我們開(kāi)發(fā)出可擴展且具有成本效益的設備家族，為我們的客戶(hù)提供針對高級駕駛輔助系統（ADAS）的最佳每瓦計算解決方案。這些系統是近期半自動(dòng)駕駛和安全功能以及長(cháng)期全自動(dòng)駕駛汽車(chē)的基礎。

數字信號處理（DSP）是TI駕駛輔助（TDAx）家族的核心，我們在這一市場(chǎng)的豐富經(jīng)驗促使我們還在芯片上實(shí)現了關(guān)鍵應用中的專(zhuān)用功能加速器，例如自動(dòng)緊急制動(dòng)、自適應巡航控制、車(chē)道保持輔助、交通標志識別、環(huán)視、自動(dòng)泊車(chē)等。

這些高效的DSP核心和針對關(guān)鍵功能優(yōu)化的加速器，通過(guò)更通用的ARM?核心來(lái)補充，用于控制代碼和高級應用軟件。如圖1所示，TI的TDAx汽車(chē)處理器家族的異構架構與典型的ADAS信號處理功能非常契合。這些量身定制的可編程核心和加速器通過(guò)極其高效的內部總線(xiàn)結構連接，以確保整體功能的最大化利用。這種硬件架構，加上TI的視覺(jué)軟件開(kāi)發(fā)工具包（Vision SDK），為ADAS應用提供了非常有效的解決方案。

圖1 TDAx異構架構

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

上述演變趨勢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處理器（ISP）。去除模塊內的ISP不僅可以幫助減小攝像頭的尺寸和成本，還能顯著(zhù)降低功耗和由此產(chǎn)生的熱量，而這些熱量可能會(huì )對傳感器捕獲的圖像質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。此外，這些現代攝像頭模塊通常使用低壓差分信號（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據未被壓縮，而是以“原始”（無(wú)損）形式發(fā)送到相應的系統級芯片（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。為了順應這一趨勢，當前的TDA3系列以及即將推出的TDA2Plus系列在其成像子系統（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

該子系統能夠更輕松地實(shí)現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，鑒于這些設備的架構和可用核心，其他額外處理功能（如LED閃爍抑制）也能夠輕松實(shí)現。圖2提供了TDA3和TDA2Plus的集成成像子系統（ISS）及其眾多特性的一個(gè)概覽。如需了解更多關(guān)于TDA設備上集成ISS的信息，請參閱我們相應的白皮書(shū)。

這些圖像處理能力，結合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。TDAx家族仍在不斷發(fā)展，以應對汽車(chē)ADAS市場(chǎng)內的趨勢，并為在不同車(chē)型中實(shí)現這些功能提供最佳的平衡且可擴展的解決方案。