德州儀器：攝像監(jiān)控系統(tǒng)如何擴(kuò)大駕駛員的視野

　　車(chē)鏡中的物體比其看起來(lái)更近——這一信息是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的真實(shí)安全警告，幾十年來(lái)一直提醒著駕駛員們，后視鏡所反映的視野與現(xiàn)實(shí)稍有差距。盡管有其局限性，但車(chē)鏡仍是汽車(chē)上的重要設(shè)備，可幫助駕駛員掉頭或變道。然而，如今先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)超越了車(chē)鏡的反射，通過(guò)攝像頭為駕駛員提供了基于駕駛座位的擴(kuò)展視角。

　　攝像監(jiān)控系統(tǒng)(CMS)也被稱為電子鏡或智能鏡，旨在以攝像頭和顯示屏的形式提供車(chē)鏡體驗(yàn)。想象一下，看著后視鏡顯示屏，就能看到車(chē)后的全景。當(dāng)您看著側(cè)視鏡時(shí)，您會(huì)看到一個(gè)可顯示您旁邊車(chē)輛的高分辨率顯示屏。這些情景正在成為現(xiàn)實(shí)，其他功能(如盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和停車(chē)輔助系統(tǒng))也正在成為現(xiàn)實(shí)。

　　了解當(dāng)前從車(chē)鏡到CMS的轉(zhuǎn)換非常重要。如今的車(chē)輛系統(tǒng)中已將ADAS功能用于車(chē)鏡，這并不為奇。過(guò)去十年中，大多數(shù)新車(chē)都在車(chē)輛后部增加了一個(gè)攝像頭，或者將攝像頭安裝在現(xiàn)有的后視鏡上，并在車(chē)內(nèi)安裝了顯示屏，以便為駕駛者提供車(chē)輛后方或側(cè)面的不同視角。

　　圖1顯示了這款后視攝像頭和顯示系統(tǒng)的布線。后視顯示屏嵌入后視鏡，電纜通向車(chē)輛后部。

　　圖1：后視鏡顯示屏和后視攝像頭，用于全景或后視

　　因?yàn)閿z像頭位于車(chē)鏡上，所以側(cè)視鏡有所不同。側(cè)視鏡仍然用于查看，但是通常而言，當(dāng)駕駛員開(kāi)啟方向燈或倒車(chē)時(shí)，其攝像頭才會(huì)工作。在轉(zhuǎn)彎或變道期間，攝像頭向儀表板上的信息娛樂(lè)顯示屏輸出視頻傳送，并可能顯示與側(cè)視鏡本身稍有不同的角度，如圖2所示。

　　圖2：信息娛樂(lè)顯示屏上顯示帶攝像頭的側(cè)視鏡

　　之前已經(jīng)說(shuō)明了當(dāng)前采用車(chē)鏡與攝像頭和顯示屏相結(jié)合的CMS配置，值得注意的是，通過(guò)在車(chē)輛后部安裝一個(gè)或兩個(gè)攝像頭，可以實(shí)現(xiàn)CMS后視鏡更換。

　　從車(chē)輛后方來(lái)看，成像器的視頻數(shù)據(jù)輸入到TI的DS90UB933并行接口串行器或具有攝像串行接口(CSI)-2的DS90UB953串行器。然后將這些數(shù)據(jù)通過(guò)平板顯示器(FPD)-Link III同軸電纜串行到DS90UB934或DS90UB954解串器，然后輸出到應(yīng)用處理器進(jìn)行視頻處理(例如JacintoTM TDAx處理器)，然后顯示在后視鏡顯示屏上。如果顯示屏遠(yuǎn)離Jacinto應(yīng)用處理器，則需要顯示接口串行器和解串器將數(shù)據(jù)通過(guò)同軸電纜再次路由。您可以分別使用DS90UB921和DS90UB922紅綠藍(lán)(RGB)格式串行器和解串器，或者，如果您要應(yīng)用更高分辨率的顯示屏，則可以使用DS90UB947和DS90UB948開(kāi)路低壓差分信號(hào)顯示接口(LDI)器件。

　　圖3顯示了在使用應(yīng)用處理器的板載顯示屏?xí)r這些設(shè)備之間的連接。

　　圖3：后視鏡系統(tǒng)框圖

　　第二個(gè)CMS是側(cè)視鏡更換部分。攝像頭必須位于車(chē)鏡原來(lái)的同一位置。該攝像頭的視頻數(shù)據(jù)顯示了駕駛員在鏡中看到的視角。為此，將攝像頭數(shù)據(jù)串行化并通過(guò)FPD-Link III同軸電纜發(fā)送到位于車(chē)門(mén)上部或后視鏡顯示屏中的遠(yuǎn)程顯示屏。借助攝像頭和顯示屏，如今側(cè)視圖可以為駕駛員呈現(xiàn)更直接的視線位置。例如，如果后視鏡中包含側(cè)視圖和后視圖的顯示屏，則駕駛員只需查看一個(gè)位置。

　　側(cè)視鏡更換的另一種選擇是以不同視角添加與第一攝像頭同位的第二攝像頭。與標(biāo)準(zhǔn)車(chē)鏡相比，這種設(shè)置的好處在于，借助兩個(gè)不同角度的攝像頭，一個(gè)攝像頭可以用于提供側(cè)視鏡視角，而第二個(gè)攝像頭可以為盲區(qū)檢測(cè)和碰撞警報(bào)功能提供更寬的視野。圖4顯示了雙攝像頭側(cè)視鏡更換系統(tǒng)。

　　圖4：側(cè)視鏡更換系統(tǒng)框圖

　　現(xiàn)在您可能會(huì)問(wèn)，如果駕駛員通過(guò)車(chē)鏡可以實(shí)現(xiàn)大部分相同的功能，那么為什么他們還需要攝像頭和顯示屏。答案就在于攝像頭可以通過(guò)車(chē)鏡單獨(dú)提供功能。如果只有側(cè)視鏡，則避免側(cè)向碰撞完全取決于駕駛員。通過(guò)攝像頭，可以在變道前檢測(cè)到潛在的碰撞，然后激活車(chē)輛警告警報(bào)，從而防止駕駛員做出不明智的行為。帶有寬視場(chǎng)(FOV)后視攝像頭或單獨(dú)式狹窄聚焦后視攝像頭的全景后視圖可以為駕駛者提供不同的視線，并減少或消除單單使用車(chē)鏡無(wú)法發(fā)現(xiàn)的盲區(qū)。

　　但這僅僅是一個(gè)開(kāi)始，為了使車(chē)輛從駕駛員輔助系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到自主系統(tǒng)，可以將CMS集成到傳感器融合系統(tǒng)中。CMS有可能與超聲波甚至雷達(dá)相結(jié)合。后視和側(cè)視攝像頭與超聲波的融合能夠在停車(chē)時(shí)輔助駕駛員，甚至可以代為停車(chē)。與后視鏡融合的雷達(dá)將為變道和避免側(cè)面碰撞提供額外的保護(hù)措施。

　　要了解更多關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)傳感器融合的信息，請(qǐng)查看德州儀器關(guān)于將CMS和超聲波用于停車(chē)輔助傳感器融合或者將前置攝像頭和雷達(dá)用于前置傳感器融合以進(jìn)行車(chē)道偏離報(bào)警、行人檢測(cè)甚至輔助制動(dòng)的后續(xù)博文。