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          R-Car如何帶來身臨其境之感

          作者: 時間:2016-12-16 來源:網(wǎng)絡 收藏
          全景環(huán)視是泊車輔助系統(tǒng)的重要組成部分,將會成為汽車的一項標配功能。隨著人們對駕乘體驗、可擴展性等方面的要求越來越高,全景環(huán)視原本興起于亞洲汽車制造商所推動的小眾市場的,當下已經(jīng)成為主流汽車廠商提供的選配功能。瑞薩作為汽車信息娛樂系統(tǒng)和先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)領域的SoC供應商,在早期階段就已成為支持全景環(huán)視技術的主要廠商。如今,瑞薩提供基于新一代SoC的高擴展性、創(chuàng)新的解決方案來應對全球市場需求。

          基于R-Car第二代產(chǎn)品的全景環(huán)視系統(tǒng)

          全景環(huán)視的作用是實時顯示汽車周圍環(huán)境的全貌。這種以二維視角從空中360度成像的方式叫做鳥瞰圖或俯視圖。通過多個攝像頭的圖像矯正,可將采集圖像無縫銜接在一起。同時通過對不同攝像頭的亮度和色彩進行調(diào)節(jié),以使合成的全景視圖看上去更加協(xié)調(diào)。

          不過僅僅顯示這一影像并不能在泊車過程中為駕駛人員提供幫助。為了更好地進行操控,在顯示二維視圖和車后方視圖時需要為駕駛人員顯示更多的信息。而另外一種補充方法是通過車周圍環(huán)境的三維視圖來加強司機對距離的感知。通過安裝在汽車四周的二維相機來生成當下汽車周邊的三維全景影像和三維的汽車影像,為駕駛人員提供參考。影像必須真實反映出汽車與附近物體(行人、車輛和建筑)的距離。三維球面視圖應隨著汽車的運動動態(tài)地變化。汽車模型必須融合在周圍景象中,光照或反射光線都要在汽車模型上反映出來 。

          此類應用推動了汽車嵌入式平臺中的三維圖形和計算機視覺的性能提升。瑞薩R-Car SoC系列產(chǎn)品可用于此類應用。第二代R-Car于2013年3月首次發(fā)布,它支持多種應用,如外部設備連接、娛樂擴展和先進駕駛輔助(ADAS)。該系列產(chǎn)品具有卓越的性能和優(yōu)化的功耗,通用的API可降低客戶開發(fā)工作量。該系列的兩款產(chǎn)品支持全景環(huán)視應用:R-Car H2和R-Car V2H。

          R-Car H2帶來全新三維體驗

          R-Car H2是2013年3月份發(fā)布的首款產(chǎn)品,是專為包含三維全景功能的集成式駕駛艙解決方案而定制的。在該應用中,首先需要考慮三維圖形引擎的性能要求,特別要注意兩個方面:二維攝像頭圖像紋理在三維球面視圖的映射和汽車三維成像。成像場景中的多邊形計數(shù)取決于三維球面視圖的變換和汽車模型的渲染效果。圖形引擎必須能夠在短時間內(nèi)處理大量的多邊形運算,從而使渲染效果更佳。

          此外,由于此應用可針對同一個場景使用不同的著色器程序,因此圖形引擎必須具有功能強大的著色器引擎。這些性能要求較高GPU頻率以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)處理。這些應用方面的性能要求都推動了瑞薩將高性能的三維圖形引擎集成在R-Car H2中。事實上,該產(chǎn)品的三維圖形引擎提供了與iPad Air 的三維圖形引擎相當?shù)男阅堋?br />
          通向增強真實感之路

          感知三維場景是另外一個重要方面,有兩種實現(xiàn)技術。一種是人類立體視覺,不過它的缺點是使相機成本和集成工作量增加了一倍。另一種是創(chuàng)建車輛的“運動恢復結構(SfM)”,從而提供一段時間內(nèi)的立體視覺。瑞薩的R-Car產(chǎn)品系列采用了視覺專用硬件加速器,支持四個攝像頭的實時運行算法,從而同時滿足對高性能和低功耗的要求。

          SfM算法生成代表車輛和周圍物體運動的流矢量列表。下一步關鍵是從流矢量中計算本體運動并作匹配以計算出車輛的自運動。從基礎矩陣中,可根據(jù)環(huán)境中的動態(tài)和靜態(tài)物體將流矢量進行分類。靜態(tài)物體流矢量可直接提供物體的距離(與移動距離成反比)。


          圖1:SfM算法在R-Car H2中的實現(xiàn)。SfM算法在R-Car H2一個的攝像頭視頻上的運行結果(上圖)?;赟fM處理結果的環(huán)境三維模型(下圖)。

          圖1(上)展示了R-Car H2的一個運行實例。圓圈代表靜態(tài)特征點,是結構計算的結果。一個顏色對應一串物體,這些物體隨后反饋給模型變換。這些數(shù)據(jù)用來調(diào)整如圖1(下)所示環(huán)境的實時三維模型。最后,利用圖形引擎,生成三維球面的映射三維模型來創(chuàng)建出逼真的汽車環(huán)境影像。

          以太網(wǎng):基于R-car V2H的便捷之路

          R-Car系列產(chǎn)品還包括R-Car V2H,它提供了一種利用以太網(wǎng)的視頻傳輸方法,從攝像頭視頻采集直到顯示接口。這種流水線方法不僅降低了對系統(tǒng)其余部分(如整體延遲、內(nèi)存帶寬和CPU干預)的要求,而且大大降低了系統(tǒng)制造商軟件開發(fā)的復雜度。圖2展示了R-Car V2H的這種視頻路徑。從四個攝像頭數(shù)據(jù)的解復用到圖像矯正,不需要訪問外部存儲器,并且每一個攝像頭都對應有專用的硬件加速器。

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