AVT數(shù)字高清視頻傳輸技術(shù)助力車載視覺安全

車載視頻監(jiān)控已經(jīng)成為數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)所覆蓋到的重要應(yīng)用領(lǐng)域，出于對汽車及駕駛安全性等多方面考量，所涉及視頻和視覺系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠，其中對于視頻傳輸就有了更加嚴(yán)格的要求。視頻傳輸數(shù)字化成為發(fā)展的必然趨勢，先進(jìn)視頻傳輸(Advanced Video Transfer，簡稱AVT)作為一種數(shù)字同軸高清視頻傳輸技術(shù)，以其優(yōu)越的圖像性能和突出的系統(tǒng)特性，全面支持車載高清視頻設(shè)備的視覺無損和實時傳輸，有益于從視頻記錄擴(kuò)展到ADAS相關(guān)的視頻應(yīng)用。本文首先分析 AVT技術(shù)在同軸高清數(shù)字化的技術(shù)特色，然后結(jié)合實際應(yīng)用介紹相關(guān)的系統(tǒng)方案及實現(xiàn)，最后展望其對提高車載視覺應(yīng)用安全性前景。

汽車視覺的理想照進(jìn)現(xiàn)實

在視頻監(jiān)控開始普及之后，交通就成為該行業(yè)拓展應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。除了在道路上實施視頻監(jiān)控，在車輛內(nèi)部也在逐步加裝車載視頻設(shè)備，以便及時采集視頻信息并進(jìn)行后續(xù)處理，這就開啟了車載監(jiān)控的時代。早期車載視頻系統(tǒng)主要為視頻紀(jì)錄儀，其目的就是將車輛行駛過程中周邊的視頻圖像記錄下來，往往只在車內(nèi)前部安裝攝像頭，將采集到的視頻進(jìn)行數(shù)字壓縮并存儲，對分辨率和延遲并沒有太高要求。為擴(kuò)展視頻監(jiān)控范圍，又在后部加裝攝像頭，增加記錄通道。多路視頻可以分別處理，或者傳輸?shù)角岸颂幚砥鬟M(jìn)行合成，對信號傳輸?shù)氖侄魏唾|(zhì)量也沒有特別要求。

隨著智能視頻處理技術(shù)的出現(xiàn)，裝在車內(nèi)的攝像頭采集的視頻可以進(jìn)行實時分析處理，從而及時對行車中可能出現(xiàn)的狀況提供預(yù)警或警示，這時的車載設(shè)備就具有一定的視覺功能，由此可以達(dá)到輔助駕駛作用。車載視頻系統(tǒng)按應(yīng)用可以分為兩類，一類是360°全景視頻行車系統(tǒng),也稱作環(huán)視系統(tǒng);另一類為汽車后視監(jiān)控系統(tǒng)。下面介紹其所涉及的系統(tǒng)組成和視頻傳輸方式。

如圖1所示為360°全景行車系統(tǒng)組成,在汽車的前后左右，各有一個攝像機(jī)和一個主機(jī)組合而成，四個攝像機(jī)都采用魚眼鏡頭采集廣角畫面，并送入主機(jī)中對圖像進(jìn)行拼接、修剪等處理，生成一個360°全景的畫面，再輸出到LCD顯示器。目前市場上主流的360°全景產(chǎn)品主要以標(biāo)清的方案居多，主要原因首先在于其像素低時，對全景主機(jī)方案的主處理器能力要求不高。隨著越來越多的主機(jī)芯片提供廠商的介入，處理器性能越來越強大，從雙核到四核，甚至到八核。

所以，處理器能力的問題基本已經(jīng)得到解決，其性能足夠強大以支撐高清視頻的負(fù)荷。其次就是車載屏曾經(jīng)的1280*600分辨率不高，隨著 720P高清分辨率車級顯示屏的普及，對車載高清監(jiān)控的需求也就變得更加急迫，每個攝像機(jī)都需要通過線纜穩(wěn)定可靠地傳輸高清視頻信號到主機(jī)，所以提供高容量和高可靠性的數(shù)字高清視頻傳輸手段勢在必行。

圖1 360°全景行車系統(tǒng)組成

汽車后視監(jiān)控系統(tǒng)是在行車記錄儀之上產(chǎn)品形態(tài)的一個大的轉(zhuǎn)折，從之前的以一種產(chǎn)品規(guī)格滿足所有用戶變成以不同規(guī)格、不同配置來滿足更多用戶的需求的產(chǎn)品細(xì)分市場。在360°全景行車系統(tǒng)普及之前，對汽車后視監(jiān)控系統(tǒng)的需求非常高，據(jù)悉市場容量月出貨量達(dá)百萬套以上。因為該方案價格低廉，且安裝方案簡單，只需要在車尾牌照燈處安裝一個小型攝像頭，汽車開始倒車時屏幕自動切換到倒車攝像頭的影像，以達(dá)到輔助車主倒車之功能，如圖2所示為該方案的系統(tǒng)框圖。同樣，隨著高清屏的普及，越來越多的車主對高清攝像頭的需求也就越來越迫切，所以關(guān)注于汽車后視應(yīng)用，數(shù)字高清同樣面臨著很大的機(jī)遇。

圖2 汽車后視監(jiān)控系統(tǒng)組成

隨著產(chǎn)品的逐漸起量，有更多的主控芯片提供廠商參與競爭，例如，全志主推T3系列和V系列芯片;聯(lián)發(fā)科推出智能后視視頻芯片;美賽達(dá)是應(yīng)用聯(lián)芯 1860芯片最具代表的方案商;瑞芯微與英特爾聯(lián)手推出的代號為Sofia3G-R也將實現(xiàn)量產(chǎn);也有玩家搭載高通平臺等方案。

視頻傳輸在車內(nèi)的創(chuàng)新手段

數(shù)字高清視頻傳輸技術(shù)對于提高車載視頻設(shè)備的性能和品質(zhì)具有非同尋常的意義，不僅用于提升車載視頻源的圖像質(zhì)量與清晰度，而且在于提供視覺無損和實時的視頻傳輸手段。在車載市場上既有前裝設(shè)備和后裝設(shè)備的需求，都期待著在高清視頻傳輸中采用更有效和更可靠的創(chuàng)新手段。

縱觀汽車內(nèi)部的連線非常復(fù)雜，并且對可靠性的要求非常高，而留給視頻連接的選擇性并不多。普通的AV音視頻線纜顯然是不適合在車內(nèi)采用，那么就需要考慮選擇同軸線纜或以太網(wǎng)線。對于高清視頻傳輸，同軸高清傳輸體制目前較為流行，其中模擬同軸高清傳輸體制主要應(yīng)用于高清視頻監(jiān)控相機(jī)，如AHD、HD-TVI和HD-CVI，而數(shù)字同軸高清體制就非AVT莫屬啦。

HD-TVI、HD-CVI、AHD是一種基于同軸電纜的高清視頻傳輸規(guī)范，屬于模擬高清解決方案，采用通過幀內(nèi)加頻的模式來實現(xiàn)，只是各自增加頻率的大小不一樣而已，而實現(xiàn)手段與方式基本一樣。這種實現(xiàn)方式的優(yōu)點是方案成本低廉，相對標(biāo)清效果其圖像畫質(zhì)能提升到100萬200萬像素，也就是所謂的模擬高清，然而，因為終歸是通過幀內(nèi)加頻的方式來提升圖像的像素點，導(dǎo)致其幀內(nèi)頻率增加，所造成的圖像亮色干擾也就難以避免。雖然，通過ISP處理能夠彌補部分人眼察覺的缺陷，使得這類方案在工業(yè)監(jiān)控市場有所普及，但是，對于車載市場而言，視頻除了滿足人眼的觀賞以外，主控芯片平臺還需要采集視頻來做智能分析處理，達(dá)到機(jī)器視覺的效果，如自動泊車技術(shù)及更多輔助駕駛，及未來無人駕駛技術(shù)都需要對視頻的精準(zhǔn)采集，要確保這些視頻精準(zhǔn)收發(fā)，就必須實現(xiàn)完全的數(shù)字化傳輸。如果在傳輸?shù)倪^程中仍然沿用模擬信號方式，在車內(nèi)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境中就很容易導(dǎo)致視頻的損耗甚至丟失，從而導(dǎo)致這些主控芯片對高清視頻的識別能力大大降低，而這點確為車載視頻系統(tǒng)實現(xiàn)自動化和安全性所不能接受。