Jacinto摄像头接入与ISP处理

ADAS的技术使驾乘体验更舒适、更安全、更智能。 TI Jacinto TDA4VM&DRA829处理器是TI最新一代的处理器，以先进的高集成度和多核异构的高性能处理能力，展现了其灵活的处理能力和极具竞争力的成本，为ADAS技术实现提供了极具竞争力的平台。 在ADAS的应用中，摄像头作为感知模块，越来越多地摄像头被部署在应用中，感知能力的大小对应用来说至关重要，因此，本文将介绍Jacinto7处理器摄像头接入和ISP的处理能力。

Jacinto7 图像接入

Jacinto7 TDA4VM/DRA829摄像头接入子系统包含了2x MIPI CSI-2接口 和video processing front end（VPFE），可以支持多个摄像头的接入。

图1 ： TI Jacinto7摄像头接入子系统

对于MIPI-CSI2接口支持情况如下：

2 个 MIPI D-PHY，带 4 个通道（2.5Gbps/通道）

支持8个带反串器集线器的传感器

2x 摄像机适配层 （CAL）

– MIPI CSI2 的协议栈

–支持所有MIPI支持的格式

原始/DPCM/YUV

原始 8、10、12、14、16 位

– 伴奏或线性

从 SDRAM 并发读取像素流

– I/F 端口流量的实时优先级

VPFE输入接口模块用于接收原始图像、视频数据、YUV等数字图像数据。 VPFE支持的功能如下：

支持传统的拜耳模式和Foveon传感器格式。

– 为外部定时发生器生成 HD/VD 定时信号和现场 ID，或可与外部定时发生器同步

–支持逐行扫描（非隔行）和隔行扫描传感器

– 支持高达 110-MHz 的传感器时钟。

– 支持 REC656/CCIR-656 标准（YCbCr 422 格式，8 位或 16 位）。

– 支持 YCbCr 422 格式，8 位或 16 位，带离散 HSYNC 和 VSYNC 信号。

– 支持高达 16 位输入。

因此，从图像接入来说，TDA4VM/DRA829 MIPI-CSI2的每个接口有10Gbps 的带宽，两个MIPI-CSI2有20Gbps的带宽，每个CSI2接口支持16个Virtual Channels，因此两个CSI2接口可以支持多达32路摄像头。 EVM可以方便展示多达8路2M摄像头的接入。

Jacinto7 图像处理

Jacinto7集成了视觉预处理加速器Vision Pre-processing Accelerator（VPAC）, 提供了常用的图像处理功能，比如颜色处理和增强、噪声过滤、宽动态（WDR）、镜头畸变矫正、图像金字塔、图像缩放等。 基于TI 超过20年在数百万种产品中部署的多个Soc系统，TI发布了最新一代的成像系统，即德州仪器第七代ISP，并被集成在了Jacinto7 TDA4VM和DRA829处理器。

如图2 VPAC系统框图所示，由以下主要模块组成：

视频成像子系统 （VISS）

镜头畸变校正 （LDC）

双线性噪声滤波器 （BNF）

多尺度 （MSC）

图2 ： TI Jacinto7 VPAC 系统框图

VISS（Video Imaging Subsystem）模块主要处理RAW数据并输出RGB或YUV图像。 其包含RAW FE（Raw Front End）、NFS（Noise Filter）、GLBCE（Global and Local Brightness Contrast Enhancement）、FCP(Flex Color Processing)等模块。

LDC（Lens Distortion Correction）主要对图像进行畸变矫正。

MSC（Multi-Scalar）主要功能是对图像进行缩放。

BNF（Bilateral Noise Filtering）双边滤波去除噪声。

TDA4VM的VPAC的处理能力是720MP/s，因此理论上可以对24M RAW摄像头的数据进行处理。

杰辛托7 用例

Jacinto7 的用户经常会问TDA4VM/DRA829能够接几个摄像头，有几个ISP，ISP能够处理几路摄像头的问题。 通常我们经常使用MIPI-CSI2接收图像，使用VPAC里面VISS对RAW图像进行处理。 TDA4VM/DRA829处理器有两个CSI-2接口，一个ISP， ISP可以分时处理多路图像， 其吞吐量如下表所示：

 

IP	Max Throughput
CSI-2*2	10Gbits*2
VPAC	720 MP/s

 

PSDKRA 多摄像头用例 1

Jacinto7 SDK支持Multi Camera Use Case，其系统框图如图3所示，该Demo同时可以接入8个2MP@30FPS摄像头，摄像头先通过FPD LINK串化器UB953，然后通过同轴接入FPD LINK解串器UB960，最后通过TDA4VM MIPI-CSI2接口接入TDA4VM进行图像处理。

该Demo可以在EVM快速搭建，需要TDA4VM EVM、Fusion Board（摄像头接口板）和8个AR0233或IMAX390摄像头。

图3：TDA4VM多摄像头用例1

该Use Case的利用率如下8*2MP@30FPS（RAW12）：

 

IP	Max Throughput	Utilization	Utilization（Percentage）
CSI-2 （Port1）	10 Gbits	2.88 Gbits	28.80%
CSI-2 （Port2）	10 Gbits	2.88 Gbits	28.80%
VPAC	720 MP/s	480MP/x	66.66%

 

PSDKRA 多摄像头用例 2

当前的ADAS应用中，有4个2MP@30FPS摄像头实现全景，1个8MP@30FPS实现前视，另外一个摄像头完成DMS或后视功能。 一个前视摄像头其系统框图如图4所示：

1 8MPpixel@30fps RAW12 前置摄像头

1 * 1MPpixel@60fps RAW12后置/ DMS摄像头

4 2MPpixel@30fps RAW12 环视 （SRV） 摄像头

图4：TDA4VM多摄像头用例2

该Use Case的利用率如下：

 

IP	Max Throughput	Utilization	Utilization（Percentage）
CSI-2 （Port1）	10 Gbits	3.6   Gbits	36%
CSI-2 （Port2）	10 Gbits	2.88 Gbits	28.80%
VPAC	720 MP/s	540MP/x	75%

 

PSDKRA 多摄像头用例 3

在Jacinto7里面如果超过8个摄像头应该怎么接呢？ 假如依旧使用TDA4VM CSI2的两个接口，如果是9个或9个以上的摄像头，需要如何接呢？ FPD LINK有Cascading的功能，如下方案采用FPD LINK Cascading的功能，其系统框图如图6所示：

图6 ： TDA4VM多摄像头用例3-2

 

IP	Max Throughput	Utilization	Utilization（Percentage）
CSI-2 （Port1）	10 Gbits	2.16  Gbits	21.6%
CSI-2 （Port2）	10 Gbits	2.88 Gbits	28.80%
VPAC	720 MP/s	420MP/x	60%

 

总结

摄像头的接入和处理能力对用户方案至关重要，因此，本文对Jacinto7 TDA4VM/DRA829处理的摄像头接入和处理能力进行了概述，并使用实际的Use Case 介绍了摄像头的接入和处理方案，用户可以根据实际应用需求对文中的方案进行修改。 对于其它的Jacinto7的处理器，比如TDA4VL、TDA4AL、TDA4VMECO、TDA4VH、TDA4AH等处理器，本文也同样适用，需要注意的是不同处理器的CSI和VPAC带宽的不同，性能有所差异，因此需要根据带宽进行换算。