导言：减少伤亡、提高汽车环境的安全性始终是汽车工业的一个热点话题，高级驾驶员辅助系统（ADAS）居高不下的价格让它成为豪华汽车的专利。目前，一种基于摄像头的视觉型ADAS，最多5种并行ADAS视觉功能，同时具有很强的可扩展性，方案可覆盖低、中、高端市场，最低成本仅2美金。欲了解此颇具吸引力的ADAS技术方案，请看以下ADI高级驾驶员辅助系统专家的独家分享……
减少伤亡、提高汽车环境的安全性始终是汽车工业的一个热点话题，一种仅仅受限于商业可部署技术的追求。主动安全系统（亦称高级驾驶员辅助系统，ADAS）代表着一种重要的市场新趋势。作为ABS（防抱死制动系统）和稳定控制系统之后的第三大技术革新，ADAS的普及步伐不断加快。ADI公司不久前推出了Blackfin® BF60x系列处理器，内置一个面向汽车ADAS视觉应用的“流水线视觉处理器”(PVP)，不但符合新的欧盟NCAP汽车安全标准，同时使客户的产品能达到ISO26262的要求。
简介
视觉型ADAS部署并非新兴事物；它们已在汽车中出现多年，我们的许多客户部署了多个基于Blackfin的ADAS视觉系统。然而，截至目前，这种系统的部署量仍然中规中矩，而且大多被看作是高档品牌中的客户选项。起步较慢的原因有多种，例如可用技术成本居高不下，汽车制造商找不到符合汽车温度和功耗规格的车用硬件，合格的支持更是难以寻觅。
除此以外，业内缺乏清楚的性能指导，结果使此类系统在整车安全规格中不见身影。从最终客户的角度来看，在驾驶员配置和订购新车之前，此类系统的附加值并未得到应有的认可。或者，即使得到了认可，高昂的售价仍然令一些消费者望而却步。尽管目前的部署量与汽车制造商和零部件制造商多年以来投入的巨额研发费用不成比例，但一部分制造商对视觉应用的未来充满希望。
视觉型ADAS最后能否起飞？
ADAS视觉应用漫长的起步阶段已开始获得回报，因为摄像头技术带来的高安全性已得到评级机构、立法机构和最终用户的认可。这一事实迫切需要组件供应商提供优化成本的专用、可扩展创新解决方案，但同时给汽车制造商及其供应商（即OEM）依托自有知识产权实现差异化留出了空间。
Euro NCAP（欧洲新车安全评鉴协会）的成立为这一市场注入了新的催化剂。Euro NCAP为在欧洲销售的大众型汽车提供碰撞试验和独立安全评级（0-5星）服务。Euro NCAP最近提高了行人保护要求，此举必将促进ADAS视觉应用的普及。一般情况下，行人保护是通过特定碰撞缓冲材料和特别设计的引擎盖来实现的，简单而言，就是为行人可能碰撞的汽车区域使用较软的材料。另一方面，只要技术问题得到解决，有助于防止撞上行人的电子ADAS视觉系统似乎是一种成本更低而且颇具吸引力的替代解决方案。
在这些新的标准下，如果OEM制造商希望维持Euro NCAP五星评级，行人保护标准将提高50%。事实上，如果用2012年Euro NCAP新标准来重新评级，去年获得NCAP五星评级的许多汽车将降为四星。这一变化将推动市场对一种可行、高性价比且可大规模部署的解决方案的需求。一种能够控制自动制动的基于摄像头的ADAS视觉系统可以解决OEM制造商的问题，并且为达到Euro NCAP（图1）新行人保护标准提供了一种颇具吸引力的选择。
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图1. 一种基于摄像头的ADAS视觉系统
优化系统使性价比达到最佳平衡
继近日推出BF60x系列之后，ADI公司已开始提供首款专用ADAS视觉处理器样片，该处理器在性能功耗比以及性价比方面达到了前所未有的水平，并且满足Euro NCAP的新行人保护要求。ADI从一开始即重视大规模部署可编程解决方案的预期效益，以便给客户带来最大的创新灵活性。ADI清楚地认识到，ADAS视觉应用这一细分市场一旦实现大规模部署，所需要的就不仅仅是处理能力。为此，我们制定了以下设计目标：
• 一种高性价比的视觉处理器解决方案，支持2014年及以后的大规模部署
• 最多5种并行ADAS视觉功能
• 最低功耗
• 支持内置功能安全硬件
• 完全可编程的解决方案，允许客户添加自己的知识产权
• 可扩展的解决方案，覆盖低、中、高端市场
最终我们得到两款专用的ADAS视觉处理器（BF609——百万像素处理——及BF608——VGA处理），支持最多5种并行视觉功能，图像处理能力达百万像素，帧速率为30 FPS（帧/秒），功耗不到1.3 W @ 105°C，为同类最低。由于目标设定为2014年及以后的市场部署，ADI集成了ISO26262兼容硬件支持能力。5功能系统中，BF60x通常最多可将系统成本降低30%。
利用BF60x可以实现的常见ADAS视觉功能包括：
利用BF60x可以实现的常见ADAS视觉功能包括：
• LDW（车道偏离告警），采用一种路线检测算法，在车辆即将意外偏离车道时警告驾驶员；即未打开转向信号灯但即将跨过车道线时。意外、突然换道是造成事故的主要因素之一。
• LKA（车道保持辅助），是LDW的增强功能，其优势在于，系统将对方向盘施加压力，使车辆保持在原有车道上。
• PD（行人检测），是一项重要应用，旨在为从2012年开始实施的、更加严格的Euro NCAP行人保护要求提供支持。系统可以识别和跟踪行人；如果检测到有行人在汽车的行车道之内，系统将发出警告或执行制动。
• FCW（前向碰撞告警），基于物体检测算法，可以搜索前方行车道上的多辆汽车。虽然常规（即非深度检测）摄像头无法精确确定绝对距离，仍然可以基于估算距离来警告驾驶员。
• FCM（前向碰撞缓解），是FCW的增强功能，其优势在于，系统将自动施加制动压力以减慢车速，甚至使汽车完全停下来。在后一种情况下，也可以使用辅助传感器（如雷达）。
• IHB（智能远光），自动检测什么时候需要减少远光灯光，以免影响路上其他车辆的视线。
• -TSR（交通信号识别），目前在许多情况下仅指检测车速标志（即限速助手）。然而，有些应用也可以识别其他交通信号并告知驾驶员（如限速的时间范围）。
• 并行ADAS视觉功能指可以同时执行两种或多种应用的单个系统，如PD + FCM + LDW+ …
利用智能存储带宽促进功耗创新
为什么功耗问题对ADAS视觉系统如此重要？为了理解这一点，我们需要了解这些系统通常安装在汽车哪些区域。从成本的角度来看（请记住我们讨论的是大规模部署系统），最好把所有这些系统集成到一个ECU（电子控制装置）之中，包括成像装置。
安装位置通常在挡风玻璃之后、后视镜前方。考虑到阳光直射，同时没有经济的冷却方案，系统中的零部件需要减少自身的发热量，以使整体温度处于允许范围之内。
BF60x选择在灵活的可编程硬件加速与完全可编程DSP之间进行智能系统隔离。这是为了尽量减少外部存储器访问次数，因为在从外部存储器中来回读取大量像素数据时需要消耗大量的能量。
这种优化带来的一个附加结果是，开发过程中出现存储器瓶颈的可能性大大降低。另外，我们还引入了一种可配置、可编程的PVP（流水线视觉处理器），用于处理直接来自百万像素成像装置的视频数据。该PVP可以并行接收来自内部存储器和外部存储器的、经过中间预处理的数据。
所有这些预处理都无需使用可编程Blackfin DSP内核，因而为其他功能留出了1000 MIPS的额外算法处理能力（图2）。
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图2. Blackfin BF60x处理器框图
发展生态系统，缩短上市时间
发展生态系统，缩短上市时间
上市时间和应用开发的便利性是成功的关键。ADI为客户提供专业化系统工具，以加快算法开发步伐，缩短处理器上市时间。此外，ADI还提供一些参考应用，以展现如何优化利用BF60x处理器的能力。
让汽车安全物美价廉
在ADI公司，针对视觉和雷达系统的ADAS开发是重中之重。典型应用可通过“传感器融合”（表1），以ADAS视觉系统、ADAS雷达或者两种传感器类型的组合来实现。
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表1：ADAS应用（按传感器技术划分）
在ADI提供的新型专用ADAS视觉解决方案（即Blackfin BF609和BF608）中，ADAS视觉技术的性价比大幅提高，为实现此类技术在各个档次的车辆中大规模部署创造了条件，使其不再是豪华汽车的专利。
在欧洲，Euro NCAP制定的新安全等级间接地促进了这种需求。全球来看，也可看到类似的发展趋势。尽管本文只讨论了前向视觉ADAS应用，但ADI开发的这些技术同样适用于智能后视摄像头；同时，在北美立法的推动下，后视摄像头也迎来了蓬勃发展的机遇。
这种技术还有可能降低目前价格昂贵的夜视系统（如行人和野生动物检测系统）的成本，从而扩大其应用范围，有助于进入价格敏感型细分市场。
