1.1概述
　　汽車是現(xiàn)代社會最為有效、使用最為廣泛的交通工具之一，是維持人們正常生活工作所不可或缺的一部分。然而，汽車的大量涌現(xiàn)，日益頻繁的交通堵塞和交通事故，嚴重影響到人們?nèi)粘Ｉ畹姆奖愫凸ぷ鞯男?，甚至危害到人們的生命安全。研究分析表明，每個交通事故均不同程度地涉及到駕駛員、汽車和道路環(huán)境因素，而與駕駛員因素有關(guān)的事故約占九成，駕駛員的人為失誤已經(jīng)被公認為是交通事故的主要原因。如何減少“人”在交通系統(tǒng)中發(fā)揮的不確定因素，已經(jīng)成為汽車安全領(lǐng)域研究的重點。通過先進的技術(shù)手段增強駕駛員感知能力，甚至替代部分駕駛?cè)蝿?wù)，為車輛提供日益完善的安全預(yù)警和輔助駕駛功能，逐步實現(xiàn)車輛的智能化，并最終走向完全無人駕駛的智能車輛，必將是解決交通安全問題的根本途徑。
　　隨著圖像處理和計算機視覺的快速發(fā)展，越來越多的先進技術(shù)被應(yīng)用到汽車電子領(lǐng)域，傳統(tǒng)的基于圖像的輔助駕駛只在汽車車尾安裝倒車攝像頭，只能覆蓋汽車周圍的有限區(qū)域，而車兩側(cè)和前方的視覺盲區(qū)無疑增加了安全駕駛的隱患。
　　我們具有自主知識產(chǎn)權(quán)的車載全景視覺技術(shù)是將分布安裝于車輛周邊的圖像傳感器捕捉的圖像進行合成和投影，在人機界面虛擬一個單一的全景圖像，并且這個圖像時無盲區(qū)的，能夠360°的觀察車身周邊的狀況。同時，這個圖像經(jīng)過合成和投影，形成符合人的思維習(xí)慣的全景圖像。
　　1.2研究現(xiàn)狀
　　車載傳感器類型如表1所示，在這其中，全景視覺傳感器技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，并成為車載電子裝置未來發(fā)展的主要方向。屬于視覺感知技術(shù)之一的全景視覺傳感器技術(shù)是智能感知交通環(huán)境重要的技術(shù)手段，它可以全方位、全天候、全時段地監(jiān)視、分析和記錄車內(nèi)外的情況，為報警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全避讓系統(tǒng)提供最直觀的狀態(tài)信息，也為車輛和乘員的安全保護提供了事前告之、過程記錄和事后重現(xiàn)的技術(shù)手段。特別是在復(fù)雜的道路環(huán)境下，通過全面的視覺技術(shù)，可以使駕駛者的觀察得以延伸和擴大，真正做到“眼觀六路”，掌控全局。
　　車載全景視覺傳感器分為兩種，即把拍攝的圖像提供給駕駛者觀看的“顯示用視覺傳感器”，以及把拍攝的圖像傳送至計算機進行處理的“處理用視覺傳感器”。 車載全景視覺傳感器今后的發(fā)展趨勢有如下幾個方面：
　?。?）處理用視覺傳感器的迅速普及；
　?。?）處理用視覺傳感器的多功能化；
　?。?）顯示用視覺傳感器和處理用視覺傳感器的融合。
　　表1：各種行駛傳感技術(shù)的比較
　　行駛傳感技術(shù)技術(shù)特點缺點探測范圍
　　超聲波成本低、探測精確。范圍小、受雨雪影響。《5m
　　脈沖雷達測量距離遠、精確。波束窄，只適合前后盲區(qū)探測?！?00m
　　多普勒雷達測量距離遠、測量精確、可多天線矩陣配合使用。系統(tǒng)復(fù)雜、成本高?！?00m
　　射頻標識互相通知位置、成本低，系統(tǒng)可靠。必須為每個設(shè)備、人裝備發(fā)射標識，使用不方便?！?00m
　　全景系統(tǒng)360度全景、直觀（非量化信息）有效性高、有良好的人機界面、便于再現(xiàn)重放?！?00m
　　在BMW和NISSAN的高端車型上，已經(jīng)開始使用多個攝像頭來輔助駕駛員的操作和泊車，在VOLVO的XC60，XC90等概念車型上，已經(jīng)開始使用圖像識別技術(shù)來輔助駕駛?cè)藛T的并線和巡航操作。在LEXUS的部分概念車型上，也有使用單目攝像頭來進行簡單的自動泊車的演示系統(tǒng)。
　　根據(jù)第三方的市場研究公司 Techno Systems Research （TSR） 的研究指出，在 2008 年時約有 20% 的新車配備整合式攝影機，而到了 2012 年時預(yù)計將增加到接近 70%，并且會有很大比例新車安裝至少2個以上攝像機，車用視頻裝置即將成為各類車輛的主流配置。
　　表2：已采用視覺感知技術(shù)的汽車領(lǐng)域應(yīng)用比較
　　形態(tài)廠商功能技術(shù)含量備注
　　低端產(chǎn)品倒車后視鏡眾多小品牌后方視頻低產(chǎn)品成熟
　　中低端
　　產(chǎn)品倒車可視系統(tǒng)國內(nèi)的銀聲、
　　合正等后方視頻
　　雷達測距
　　GPS低產(chǎn)品成熟
　　中高端
　　產(chǎn)品倒車可視系統(tǒng)
　　車載多媒體常見于高端車型后方視頻（側(cè)方視頻）
　　多媒體功能
　　GPS低產(chǎn)品成熟
　　研發(fā)類
　　產(chǎn)品夜視和行人檢測豐田夜視攝像頭提供紅外圖像，通過紅外攝像頭頭實現(xiàn)行人，動物檢測較高研發(fā)階段
　　可視全景系統(tǒng)日產(chǎn)汽車
　　松下電器
　　三洋電機多攝像頭實時視頻合成無盲區(qū)全景俯視圖高研發(fā)階段
　　主動駕駛輔助系統(tǒng)富士重工通過雙目攝像頭主動探測前方行人，車輛，障礙的距離，以攝像頭模擬人眼。高研發(fā)階段
　　圖像能夠提供給使用者最直觀高效的輔助信息。人類大腦的模糊思維和判斷能力決定了，人隨意掃視圖像所獲得的信息量和信息準確性遠遠大于費力地觀察若干儀表所能得到的信息量和信息準確性，并且圖像方式得到的信息更加直觀可靠。如表2所示，可以預(yù)見在不遠的將來，基于全景視覺傳感器技術(shù)和圖像識別技術(shù)來實現(xiàn)輔助駕駛和安全功能的系統(tǒng)將廣泛應(yīng)用于各類車輛，進而成為無人駕駛汽車和智能導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
　　本設(shè)計的最終目標就是要給出基于FPGA技術(shù)來構(gòu)架SOC實現(xiàn)的以全景視覺處理為基礎(chǔ)的汽車環(huán)視系統(tǒng)。通過4路廣角攝像頭實時采集數(shù)據(jù)，并將采集到的4路視頻數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和配準拼接等一系列處理實現(xiàn)360度的實時全景視覺圖像，并通過VGA顯示器進行顯示。
　　研究方法和技術(shù)路線
　　在系統(tǒng)構(gòu)成方面，系統(tǒng)主要分為三個部分，圖像采集、圖像處理及顯示。圖像的采集是使用4路模擬攝像頭，通過自行設(shè)計的視頻采集電路板接入圖像，并通過DMA將實時圖像數(shù)據(jù)搬到存儲器中。這里采用了NTSC制式的模擬攝像頭，攝像頭的性能和顯示效果一般。我們的研究重點是采用更加高效的算法和設(shè)計思路，在目前有限的資源條件下，最大限度的利用資源以達到最佳的設(shè)計和顯示效果。