德州仪器：摄像监控系统如何扩大驾驶员的视野

本文作者：德州仪器 Jeramie Bianchi

车镜中的物体比其看起来更近——这一信息是经过验证的真实安全警告，几十年来一直提醒着驾驶员们，后视镜所反映的视野与现实稍有差距。尽管有其局限性，但车镜仍是汽车上的重要设备，可帮助驾驶员掉头或变道。然而，如今先进的驾驶辅助系统（ADAS）超越了车镜的反射，通过摄像头为驾驶员提供了基于驾驶座位的扩展视角。

摄像监控系统（CMS）也被称为电子镜或智能镜，旨在以摄像头和显示屏的形式提供车镜体验。想象一下，看着后视镜显示屏，就能看到车后的全景。当您看着侧视镜时，您会看到一个可显示您旁边车辆的高分辨率显示屏。这些情景正在成为现实，其他功能（如盲点监测系统和停车辅助系统）也正在成为现实。

了解当前从车镜到CMS的转换非常重要。如今的车辆系统中已将ADAS功能用于车镜，这并不为奇。过去十年中，大多数新车都在车辆后部增加了一个摄像头，或者将摄像头安装在现有的后视镜上，并在车内安装了显示屏，以便为驾驶者提供车辆后方或侧面的不同视角。

图1显示了这款后视摄像头和显示系统的布线。后视显示屏嵌入后视镜，电缆通向车辆后部。

 图1：后视镜显示屏和后视摄像头，用于全景或后视

因为摄像头位于车镜上，所以侧视镜有所不同。侧视镜仍然用于查看，但是通常而言，当驾驶员开启方向灯或倒车时，其摄像头才会工作。在转弯或变道期间，摄像头向仪表板上的信息娱乐显示屏输出视频传送，并可能显示与侧视镜本身稍有不同的角度，如图2所示。

图2：信息娱乐显示屏上显示带摄像头的侧视镜

之前已经说明了当前采用车镜与摄像头和显示屏相结合的CMS配置，值得注意的是，通过在车辆后部安装一个或两个摄像头，可以实现CMS后视镜更换。

从车辆后方来看，成像器的视频数据输入到TI的DS90UB933并行接口串行器或具有摄像串行接口（CSI）-2的DS90UB953串行器。然后将这些数据通过平板显示器（FPD）-Link III同轴电缆串行到DS90UB934或DS90UB954解串器，然后输出到应用处理器进行视频处理（例如JacintoTM TDAx处理器），然后显示在后视镜显示屏上。如果显示屏远离Jacinto应用处理器，则需要显示接口串行器和解串器将数据通过同轴电缆再次路由。您可以分别使用DS90UB921和DS90UB922红绿蓝（RGB）格式串行器和解串器，或者，如果您要应用更高分辨率的显示屏，则可以使用DS90UB947和DS90UB948开路低压差分信号显示接口（LDI）器件。

图3显示了在使用应用处理器的板载显示屏时这些设备之间的连接。

图3：后视镜系统框图

第二个CMS是侧视镜更换部分。摄像头必须位于车镜原来的同一位置。该摄像头的视频数据显示了驾驶员在镜中看到的视角。为此，将摄像头数据串行化并通过FPD-Link III同轴电缆发送到位于车门上部或后视镜显示屏中的远程显示屏。借助摄像头和显示屏，如今侧视图可以为驾驶员呈现更直接的视线位置。例如，如果后视镜中包含侧视图和后视图的显示屏，则驾驶员只需查看一个位置。

侧视镜更换的另一种选择是以不同视角添加与第一摄像头同位的第二摄像头。与标准车镜相比，这种设置的好处在于，借助两个不同角度的摄像头，一个摄像头可以用于提供侧视镜视角，而第二个摄像头可以为盲区检测和碰撞警报功能提供更宽的视野。图4显示了双摄像头侧视镜更换系统。

图4：侧视镜更换系统框图

现在您可能会问，如果驾驶员通过车镜可以实现大部分相同的功能，那么为什么他们还需要摄像头和显示屏。答案就在于摄像头可以通过车镜单独提供功能。如果只有侧视镜，则避免侧向碰撞完全取决于驾驶员。通过摄像头，可以在变道前检测到潜在的碰撞，然后激活车辆警告警报，从而防止驾驶员做出不明智的行为。带有宽视场（FOV）后视摄像头或单独式狭窄聚焦后视摄像头的全景后视图可以为驾驶者提供不同的视线，并减少或消除单单使用车镜无法发现的盲区。

但这仅仅是一个开始，为了使车辆从驾驶员辅助系统转移到自主系统，可以将CMS集成到传感器融合系统中。CMS有可能与超声波甚至雷达相结合。后视和侧视摄像头与超声波的融合能够在停车时辅助驾驶员，甚至可以代为停车。与后视镜融合的雷达将为变道和避免侧面碰撞提供额外的保护措施。

要了解更多关于如何实现传感器融合的信息，请查看德州仪器关于将CMS和超声波用于停车辅助传感器融合或者将前置摄像头和雷达用于前置传感器融合以进行车道偏离报警、行人检测甚至辅助制动的后续博文。