導言：減少傷亡、提高汽車環境的安全性始終是汽車工業的一個熱點話題，高級駕駛員輔助系統（ADAS）居高不下的價格讓它成為豪華汽車的專利。目前，一種基于攝像頭的視覺型ADAS，最多5種并行ADAS視覺功能，同時具有很強的可擴展性，方案可覆蓋低、中、高端市場，最低成本僅2美金。欲了解此頗具吸引力的ADAS技術方案，請看以下ADI高級駕駛員輔助系統專家的獨家分享……
減少傷亡、提高汽車環境的安全性始終是汽車工業的一個熱點話題，一種僅僅受限于商業可部署技術的追求。主動安全系統（亦稱高級駕駛員輔助系統，ADAS）代表著一種重要的市場新趨勢。作為ABS（防抱死制動系統）和穩定控制系統之后的第三大技術革新，ADAS的普及步伐不斷加快。ADI公司不久前推出了Blackfin® BF60x系列處理器，內置一個面向汽車ADAS視覺應用的“流水線視覺處理器”(PVP)，不但符合新的歐盟NCAP汽車安全標準，同時使客戶的產品能達到ISO26262的要求。
簡介
視覺型ADAS部署并非新興事物；它們已在汽車中出現多年，我們的許多客戶部署了多個基于Blackfin的ADAS視覺系統。然而，截至目前，這種系統的部署量仍然中規中矩，而且大多被看作是高檔品牌中的客戶選項。起步較慢的原因有多種，例如可用技術成本居高不下，汽車制造商找不到符合汽車溫度和功耗規格的車用硬件，合格的支持更是難以尋覓。
除此以外，業內缺乏清楚的性能指導，結果使此類系統在整車安全規格中不見身影。從最終客戶的角度來看，在駕駛員配置和訂購新車之前，此類系統的附加值并未得到應有的認可。或者，即使得到了認可，高昂的售價仍然令一些消費者望而卻步。盡管目前的部署量與汽車制造商和零部件制造商多年以來投入的巨額研發費用不成比例，但一部分制造商對視覺應用的未來充滿希望。
視覺型ADAS最后能否起飛？
ADAS視覺應用漫長的起步階段已開始獲得回報，因為攝像頭技術帶來的高安全性已得到評級機構、立法機構和最終用戶的認可。這一事實迫切需要組件供應商提供優化成本的專用、可擴展創新解決方案，但同時給汽車制造商及其供應商（即OEM）依托自有知識產權實現差異化留出了空間。
Euro NCAP（歐洲新車安全評鑒協會）的成立為這一市場注入了新的催化劑。Euro NCAP為在歐洲銷售的大眾型汽車提供碰撞試驗和獨立安全評級（0-5星）服務。Euro NCAP最近提高了行人保護要求，此舉必將促進ADAS視覺應用的普及。一般情況下，行人保護是通過特定碰撞緩沖材料和特別設計的引擎蓋來實現的，簡單而言，就是為行人可能碰撞的汽車區域使用較軟的材料。另一方面，只要技術問題得到解決，有助于防止撞上行人的電子ADAS視覺系統似乎是一種成本更低而且頗具吸引力的替代解決方案。
在這些新的標準下，如果OEM制造商希望維持Euro NCAP五星評級，行人保護標準將提高50%。事實上，如果用2012年Euro NCAP新標準來重新評級，去年獲得NCAP五星評級的許多汽車將降為四星。這一變化將推動市場對一種可行、高性價比且可大規模部署的解決方案的需求。一種能夠控制自動制動的基于攝像頭的ADAS視覺系統可以解決OEM制造商的問題，并且為達到Euro NCAP（圖1）新行人保護標準提供了一種頗具吸引力的選擇。
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圖1. 一種基于攝像頭的ADAS視覺系統
優化系統使性價比達到最佳平衡
繼近日推出BF60x系列之后，ADI公司已開始提供首款專用ADAS視覺處理器樣片，該處理器在性能功耗比以及性價比方面達到了前所未有的水平，并且滿足Euro NCAP的新行人保護要求。ADI從一開始即重視大規模部署可編程解決方案的預期效益，以便給客戶帶來最大的創新靈活性。ADI清楚地認識到，ADAS視覺應用這一細分市場一旦實現大規模部署，所需要的就不僅僅是處理能力。為此，我們制定了以下設計目標：
• 一種高性價比的視覺處理器解決方案，支持2014年及以后的大規模部署
• 最多5種并行ADAS視覺功能
• 最低功耗
• 支持內置功能安全硬件
• 完全可編程的解決方案，允許客戶添加自己的知識產權
• 可擴展的解決方案，覆蓋低、中、高端市場
最終我們得到兩款專用的ADAS視覺處理器（BF609——百萬像素處理——及BF608——VGA處理），支持最多5種并行視覺功能，圖像處理能力達百萬像素，幀速率為30 FPS（幀/秒），功耗不到1.3 W @ 105°C，為同類最低。由于目標設定為2014年及以后的市場部署，ADI集成了ISO26262兼容硬件支持能力。5功能系統中，BF60x通常最多可將系統成本降低30%。
利用BF60x可以實現的常見ADAS視覺功能包括：
利用BF60x可以實現的常見ADAS視覺功能包括：
• LDW（車道偏離告警），采用一種路線檢測算法，在車輛即將意外偏離車道時警告駕駛員；即未打開轉向信號燈但即將跨過車道線時。意外、突然換道是造成事故的主要因素之一。
• LKA（車道保持輔助），是LDW的增強功能，其優勢在于，系統將對方向盤施加壓力，使車輛保持在原有車道上。
• PD（行人檢測），是一項重要應用，旨在為從2012年開始實施的、更加嚴格的Euro NCAP行人保護要求提供支持。系統可以識別和跟蹤行人；如果檢測到有行人在汽車的行車道之內，系統將發出警告或執行制動。
• FCW（前向碰撞告警），基于物體檢測算法，可以搜索前方行車道上的多輛汽車。雖然常規（即非深度檢測）攝像頭無法精確確定絕對距離，仍然可以基于估算距離來警告駕駛員。
• FCM（前向碰撞緩解），是FCW的增強功能，其優勢在于，系統將自動施加制動壓力以減慢車速，甚至使汽車完全停下來。在后一種情況下，也可以使用輔助傳感器（如雷達）。
• IHB（智能遠光），自動檢測什么時候需要減少遠光燈光，以免影響路上其他車輛的視線。
• -TSR（交通信號識別），目前在許多情況下僅指檢測車速標志（即限速助手）。然而，有些應用也可以識別其他交通信號并告知駕駛員（如限速的時間范圍）。
• 并行ADAS視覺功能指可以同時執行兩種或多種應用的單個系統，如PD + FCM + LDW+ …
利用智能存儲帶寬促進功耗創新
為什么功耗問題對ADAS視覺系統如此重要？為了理解這一點，我們需要了解這些系統通常安裝在汽車哪些區域。從成本的角度來看（請記住我們討論的是大規模部署系統），最好把所有這些系統集成到一個ECU（電子控制裝置）之中，包括成像裝置。
安裝位置通常在擋風玻璃之后、后視鏡前方?？紤]到陽光直射，同時沒有經濟的冷卻方案，系統中的零部件需要減少自身的發熱量，以使整體溫度處于允許范圍之內。
BF60x選擇在靈活的可編程硬件加速與完全可編程DSP之間進行智能系統隔離。這是為了盡量減少外部存儲器訪問次數，因為在從外部存儲器中來回讀取大量像素數據時需要消耗大量的能量。
這種優化帶來的一個附加結果是，開發過程中出現存儲器瓶頸的可能性大大降低。另外，我們還引入了一種可配置、可編程的PVP（流水線視覺處理器），用于處理直接來自百萬像素成像裝置的視頻數據。該PVP可以并行接收來自內部存儲器和外部存儲器的、經過中間預處理的數據。
所有這些預處理都無需使用可編程Blackfin DSP內核，因而為其他功能留出了1000 MIPS的額外算法處理能力（圖2）。
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圖2. Blackfin BF60x處理器框圖
發展生態系統，縮短上市時間
發展生態系統，縮短上市時間
上市時間和應用開發的便利性是成功的關鍵。ADI為客戶提供專業化系統工具，以加快算法開發步伐，縮短處理器上市時間。此外，ADI還提供一些參考應用，以展現如何優化利用BF60x處理器的能力。
讓汽車安全物美價廉
在ADI公司，針對視覺和雷達系統的ADAS開發是重中之重。典型應用可通過“傳感器融合”（表1），以ADAS視覺系統、ADAS雷達或者兩種傳感器類型的組合來實現。
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表1：ADAS應用（按傳感器技術劃分）
在ADI提供的新型專用ADAS視覺解決方案（即Blackfin BF609和BF608）中，ADAS視覺技術的性價比大幅提高，為實現此類技術在各個檔次的車輛中大規模部署創造了條件，使其不再是豪華汽車的專利。
在歐洲，Euro NCAP制定的新安全等級間接地促進了這種需求。全球來看，也可看到類似的發展趨勢。盡管本文只討論了前向視覺ADAS應用，但ADI開發的這些技術同樣適用于智能后視攝像頭；同時，在北美立法的推動下，后視攝像頭也迎來了蓬勃發展的機遇。
這種技術還有可能降低目前價格昂貴的夜視系統（如行人和野生動物檢測系統）的成本，從而擴大其應用范圍，有助于進入價格敏感型細分市場。
