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嵌入式
3D環(huán)視系統(tǒng)
摘要：多攝像頭3D環(huán)視系統(tǒng)已經(jīng)在許多乘用車使用。對(duì)這類系統(tǒng)的需求，在特種車輛上也開(kāi)始增長(zhǎng)，例如建筑機(jī)械、收割機(jī)、公交車或者軍用車輛。相比于個(gè)人汽車，這些車輛的產(chǎn)量較少，并且對(duì)光學(xué)系統(tǒng)有較高的定制化需求。
多攝像頭3D環(huán)視系統(tǒng)已經(jīng)在許多乘用車使用。對(duì)這類系統(tǒng)的需求，在特種車輛上也開(kāi)始增長(zhǎng)，例如建筑機(jī)械、收割機(jī)、公交車或者軍用車輛。相比于個(gè)人汽車，這些車輛的產(chǎn)量較少，并且對(duì)光學(xué)系統(tǒng)有較高的定制化需求。
在該博文中，我們將介紹一種基于 NXP? i.MX 6 SoC 的 Toradex Apalis iMX6 計(jì)算機(jī)模塊 可定制化嵌入式3D環(huán)視一站式解決方案，對(duì)于對(duì)應(yīng)車輛特殊的需求可以快速地集成。
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請(qǐng)觀看來(lái)自德國(guó)紐倫堡的 Embedded World 2017 上的視頻，這里演示了該解決方案：
我們同樣會(huì)說(shuō)明如何理解 3D環(huán)視、逐步評(píng)估該解決方案以及最后如何形成滿足您特定需求的產(chǎn)品。
TES 3D 環(huán)視拼接庫(kù) – 該系統(tǒng)方案的核心
ES Electronic Solutions 提供針對(duì)嵌入式系統(tǒng)、CPU/GPU 獨(dú)立、高度可定制化的 3D 環(huán)視軟件庫(kù)。詳細(xì)信息可以在參考 TES 3D Surround View 網(wǎng)頁(yè)。
該軟件從內(nèi)存中獲取原始的雨眼圖片，以動(dòng)態(tài)的方式計(jì)算出車輛的 3D 環(huán)視信息。
TES 3D 環(huán)視 特點(diǎn)：
通過(guò)增強(qiáng)的場(chǎng)景感知能力提高安全性和舒適性：
卓越的合成和 3D 場(chǎng)景生成技術(shù)
從車輛內(nèi)部和外部任意位置觀看機(jī)動(dòng)場(chǎng)景
任意數(shù)量的預(yù)設(shè)觀看點(diǎn)，支持自持不同觀看點(diǎn)之間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換
每個(gè)觀看點(diǎn)支持多種配置參數(shù)
高度可定制化和便攜性
兼容各種攝像頭類型（軟件只需要讀取內(nèi)存中的原始魚(yú)眼圖像）
3D環(huán)視一站式解決方案
下面我們將介紹基于 Toradex Apalis iMX6Q IT 計(jì)算機(jī)模塊的完整軟硬件系統(tǒng)方案，可以便捷地定制硬件來(lái)滿足特定的用戶需求。
系統(tǒng)設(shè)置
系統(tǒng)包含下面的組件：
處理器：
攝像頭系統(tǒng)：
First Sensor Mobility Area View Kit – DC–AVK 包括
4x 1MPixel MJPEG Ethernet Cameras (PoE), DC3K-1-EAP
4x 5m 以太網(wǎng)線 (每個(gè)攝像頭最長(zhǎng) 25m)
Micrel Gigabit Ethernet (PoE) Switch
桌面應(yīng)用的 metal Plate ，以及 4 個(gè)車輛應(yīng)用的真空杯
軟件：
資源用途：
3D 環(huán)視算法主要利用 GPU。CPU 僅用于系統(tǒng)控制和觀察點(diǎn)變換
配置：4個(gè) MJPEG IP 攝像頭，采用 80Mbit 速率 @30 fps 和 1百萬(wàn)像素分辨率。低面車輛建模，1280x1024 屏幕分辨率，60Hz刷新率。
GPU：3-6 GFlops（取決于屏幕上描述像素點(diǎn)的數(shù)量）
RAM 使用：總共 60MB
4* 10 MB 攝像頭數(shù)據(jù)緩存
2 MB 3D 環(huán)境和車輛模型
18 MB 攝像頭視頻文字
該一站式解決方案可以快速地用于評(píng)估和原型目的。當(dāng)然，每個(gè)組件可以根據(jù)應(yīng)用的需求更換或者使用，例如：
Toradex 和 TES 可以提供必要的技術(shù)支持
認(rèn)識(shí)和了解 3D 環(huán)視
環(huán)視不僅僅只是在嵌入式平臺(tái)上運(yùn)行一個(gè)算法。針對(duì)特定的使用案例，該系統(tǒng)的多個(gè)方面需要考慮和更改，例如：
選擇合適的攝像頭，包括鏡頭、分辨率、數(shù)據(jù)傳輸（線纜長(zhǎng)度！）、功耗、攝像頭數(shù)量等。
攝像頭位置（通常越高越好）。
定義合適的觀看點(diǎn)，即 3D 場(chǎng)景中的虛擬位置和觀察者的觀看矢量。
3D 環(huán)視參數(shù)優(yōu)化，例如環(huán)境模型（投影面的形狀和大小）、合成方法和參數(shù)。
3D 環(huán)視系統(tǒng)的用戶界面。
車輛 3D 模型，可能需要透明。
拿挖掘機(jī)和個(gè)人汽車相比：在挖掘機(jī)上你需要比較長(zhǎng)的線纜連接攝像頭，攝像頭通常安裝在比較高的位置。延時(shí)并不是一個(gè)很大的顧慮，因?yàn)樾旭偹俣染徛；蛟S你只需要3個(gè)攝像，或者非對(duì)稱地安裝攝像頭，司機(jī)可以清楚地看到車輛左前部分的區(qū)域，但是無(wú)法觀察右前方。
所以試用下 3D 環(huán)視系統(tǒng)，了解該應(yīng)用是一個(gè)不錯(cuò)的主意。為了這個(gè)目的，或者只是想要試用 TES 軟件，有一個(gè)免費(fèi)的離線 PC 演示。TES 按客戶要求提供 zip 壓縮包演示應(yīng)用，用戶無(wú)需安裝（解壓即可）。任何現(xiàn)在的 Windows 電腦都能夠運(yùn)行這個(gè)軟件。軟件帶有預(yù)編碼好的 MJPEG 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流 PCAP 格式文件，使用 TES 3D 環(huán)視軟件運(yùn)行這些數(shù)據(jù)流。電腦鍵盤(pán)和鼠標(biāo)可以用于改變觀察點(diǎn)：預(yù)定義的觀察點(diǎn)位于數(shù)字鍵盤(pán)，可以通過(guò)鼠標(biāo)和 Shift 鍵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡視。同樣，3D 環(huán)視系統(tǒng)的參數(shù)例如碗狀面大小和形狀以及拼接參數(shù)都可以調(diào)整。歡迎聯(lián)系 TES 獲取該軟件。
在實(shí)驗(yàn)室和車輛上的第一步
現(xiàn)在您已經(jīng)使用過(guò)該軟件（希望能夠或多或少滿足你的需求），你或許想要在真實(shí)的環(huán)境中嘗試，無(wú)論在實(shí)驗(yàn)室或者直接在車輛上。
最快的方法是獲取“First Sensor Mobility Area View Kit – DC–AVK”（在上面“系統(tǒng)設(shè)置”中查看詳細(xì)內(nèi)容）以及 TES 3D 環(huán)視 Windows PC 在線模式（評(píng)估）版本軟件。該套件可以搭建實(shí)驗(yàn)室設(shè)備以及使用 Windows 筆記本的車載設(shè)備。我們已經(jīng)測(cè)試過(guò) 20m 的線纜長(zhǎng)度（攝像頭到交換機(jī)）。TES 也能夠幫助你購(gòu)買(mǎi)該設(shè)備。
在嵌入式硬件上…
完成在實(shí)驗(yàn)室和目標(biāo)平臺(tái)車輛上的測(cè)試后，現(xiàn)在需要再次集中注意。你想要看你的設(shè)備在潛在的硬件平臺(tái)上的表現(xiàn)。這個(gè)時(shí)候，你或許想使用你的 Apalis iMX6 計(jì)算機(jī)模塊和 Ioxra 載板（如果你沒(méi)有的話可以從 Toradex 購(gòu)買(mǎi)），以及針對(duì)目標(biāo)平臺(tái)的 TES 3D 環(huán)視軟件（原型版本）。拋開(kāi)電腦，使用 Apalis/Ixora 平臺(tái)。針對(duì)這個(gè)目標(biāo)平臺(tái)的 TES 原型軟件和電腦上的評(píng)估版本具有相同的功能，你現(xiàn)在可以在該平臺(tái)上重用早前在電腦上的配置。
形成產(chǎn)品
針對(duì)產(chǎn)品，您必須根據(jù)你的特定的應(yīng)用需求定制系統(tǒng)。你使用 Apalis iMX6 模塊作為核心部分，但是參考 Ioxra 重新設(shè)計(jì)載板，在接口、供電和結(jié)構(gòu)方面滿足特定的應(yīng)用需求。
在這個(gè)階段或者之前的時(shí)候，你或許想要更換其他種類的攝像頭。
同樣，TES 可以在硬件、系統(tǒng)定制、開(kāi)發(fā)和制造（如果需要的話）方面幫助你。
總結(jié)
我們介紹了嵌入式 3D 環(huán)視一站式解決方案和以零成本了解該套系統(tǒng)的方法。采用這個(gè)方法，你的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)可以被有效地減少，因?yàn)槟隳軌蛑鸩皆u(píng)估該系統(tǒng)，與此同時(shí)決定你應(yīng)用的特定需求。最后，我們也闡述了基于該一站式解決方案的形成產(chǎn)品的步驟。那就開(kāi)始吧！
| Author: | Thomas Hase, TES Electronic Solutions GmbH |
