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• 關鍵詞：                                                                嵌入式                                                                3D環視系統

• 摘要：多攝像頭3D環視系統已經在許多乘用車使用。對這類系統的需求，在特種車輛上也開始增長，例如建筑機械、收割機、公交車或者軍用車輛。相比于個人汽車，這些車輛的產量較少，并且對光學系統有較高的定制化需求。

　　多攝像頭3D環視系統已經在許多乘用車使用。對這類系統的需求，在特種車輛上也開始增長，例如建筑機械、收割機、公交車或者軍用車輛。相比于個人汽車，這些車輛的產量較少，并且對光學系統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 計算機模塊 可定制化嵌入式3D環視一站式解決方案，對于對應車輛特殊的需求可以快速地集成。

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　　請觀看來自德國紐倫堡的 Embedded World 2017 上的視頻，這里演示了該解決方案：

　　我們同樣會說明如何理解 3D環視、逐步評估該解決方案以及最后如何形成滿足您特定需求的產品。

TES 3D 環視拼接庫 – 該系統方案的核心

ES Electronic Solutions 提供針對嵌入式系統、CPU/GPU 獨立、高度可定制化的 3D 環視軟件庫。詳細信息可以在參考 TES 3D Surround View 網頁。

　　該軟件從內存中獲取原始的雨眼圖片，以動態的方式計算出車輛的 3D 環視信息。

TES 3D 環視 特點：

通過增強的場景感知能力提高安全性和舒適性：

• 卓越的合成和 3D 場景生成技術

• 從車輛內部和外部任意位置觀看機動場景

• 任意數量的預設觀看點，支持自持不同觀看點之間的動態轉換

• 每個觀看點支持多種配置參數

• 高度可定制化和便攜性

• 兼容各種攝像頭類型（軟件只需要讀取內存中的原始魚眼圖像）

3D環視一站式解決方案

　　下面我們將介紹基于 Toradex Apalis iMX6Q IT 計算機模塊的完整軟硬件系統方案，可以便捷地定制硬件來滿足特定的用戶需求。

系統設置

系統包含下面的組件：

處理器：

• Toradex Apalis iMX6 IT 計算機模塊，安裝散熱器

• Toradex Ixora 載板

攝像頭系統：

• First Sensor Mobility Area View Kit – DC–AVK 包括

• 4x 1MPixel MJPEG Ethernet Cameras (PoE), DC3K-1-EAP

• 4x 5m 以太網線 (每個攝像頭最長 25m)

• Micrel Gigabit Ethernet (PoE) Switch

• 桌面應用的 metal Plate ，以及 4 個車輛應用的真空杯

軟件：

• 在 Apalis iMX6 上采用 Linux 的 TES 3D 環視軟件

資源用途：

• 3D 環視算法主要利用 GPU。CPU 僅用于系統控制和觀察點變換

• 配置：4個 MJPEG IP 攝像頭，采用 80Mbit 速率 @30 fps 和 1百萬像素分辨率。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的數量）

• RAM 使用：總共 60MB

• 4* 10 MB 攝像頭數據緩存

• 2 MB 3D 環境和車輛模型

• 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估和原型目的。當然，每個組件可以根據應用的需求更換或者使用，例如：

• 可以更換其他種類的攝像頭。

• 專門的特定應用底板可以參考 Ixora 載板設計。

• 3D 環視軟件的用戶界面和 HMI 可以輕松地調整。

• 便捷地更換車輛 3D 模型

Toradex 和 TES 可以提供必要的技術支持

認識和了解 3D 環視

環視不僅僅只是在嵌入式平臺上運行一個算法。針對特定的使用案例，該系統的多個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、數據傳輸（線纜長度！）、功耗、攝像頭數量等。

• 攝像頭位置（通常越高越好）。

• 定義合適的觀看點，即 3D 場景中的虛擬位置和觀察者的觀看矢量。

• 3D 環視參數優化，例如環境模型（投影面的形狀和大小）、合成方法和參數。

• 3D 環視系統的用戶界面。

• 車輛 3D 模型，可能需要透明。

　　拿挖掘機和個人汽車相比：在挖掘機上你需要比較長的線纜連接攝像頭，攝像頭通常安裝在比較高的位置。延時并不是一個很大的顧慮，因為行駛速度緩慢。或許你只需要3個攝像，或者非對稱地安裝攝像頭，司機可以清楚地看到車輛左前部分的區域，但是無法觀察右前方。

　　所以試用下 3D 環視系統，了解該應用是一個不錯的主意。為了這個目的，或者只是想要試用 TES 軟件，有一個免費的離線 PC 演示。TES 按客戶要求提供 zip 壓縮包演示應用，用戶無需安裝（解壓即可）。任何現在的 Windows 電腦都能夠運行這個軟件。軟件帶有預編碼好的 MJPEG 以太網數據流 PCAP 格式文件，使用 TES 3D 環視軟件運行這些數據流。電腦鍵盤和鼠標可以用于改變觀察點：預定義的觀察點位于數字鍵盤，可以通過鼠標和 Shift 鍵實現自動巡視。同樣，3D 環視系統的參數例如碗狀面大小和形狀以及拼接參數都可以調整。歡迎聯系 TES 獲取該軟件。

 　在實驗室和車輛上的第一步

　　現在您已經使用過該軟件（希望能夠或多或少滿足你的需求），你或許想要在真實的環境中嘗試，無論在實驗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“系統設置”中查看詳細內容）以及 TES 3D 環視 Windows PC 在線模式（評估）版本軟件。該套件可以搭建實驗室設備以及使用 Windows 筆記本的車載設備。我們已經測試過 20m 的線纜長度（攝像頭到交換機）。TES 也能夠幫助你購買該設備。

　　在嵌入式硬件上…

　　完成在實驗室和目標平臺車輛上的測試后，現在需要再次集中注意。你想要看你的設備在潛在的硬件平臺上的表現。這個時候，你或許想使用你的 Apalis iMX6 計算機模塊和 Ioxra 載板（如果你沒有的話可以從 Toradex 購買），以及針對目標平臺的 TES 3D 環視軟件（原型版本）。拋開電腦，使用 Apalis/Ixora 平臺。針對這個目標平臺的 TES 原型軟件和電腦上的評估版本具有相同的功能，你現在可以在該平臺上重用早前在電腦上的配置。

　　形成產品

　　針對產品，您必須根據你的特定的應用需求定制系統。你使用 Apalis iMX6 模塊作為核心部分，但是參考 Ioxra 重新設計載板，在接口、供電和結構方面滿足特定的應用需求。

　　在這個階段或者之前的時候，你或許想要更換其他種類的攝像頭。

同樣，TES 可以在硬件、系統定制、開發和制造（如果需要的話）方面幫助你。

總結

　　我們介紹了嵌入式 3D 環視一站式解決方案和以零成本了解該套系統的方法。采用這個方法，你的產品開發風險可以被有效地減少，因為你能夠逐步評估該系統，與此同時決定你應用的特定需求。最后，我們也闡述了基于該一站式解決方案的形成產品的步驟。那就開始吧！