CN113824887B - 一种具有功能安全的主控芯片、环视系统及方法 - Google Patents

一种具有功能安全的主控芯片、环视系统及方法 Download PDF

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一种具有功能安全的主控芯片，包括，主环视控制单元和辅环视控制单元，其中，所述主环视控制单元，将环视摄像头采集的图像合成全车周围的3D全景图像；所述辅环视控制单元，其运行在功能安全域，对所述主环视控制单元的工作状态进行监控；当监控到所述主环视控制单元处于失调状态时，将采集的图像合成全车周围的2D全景图像。本发明还提供一种具有功能安全的环视控制方法，满足功能安全要求的车载360环视，辅环视控制单元只是当主环视控制单元发生异常时作为应急使用，实现高功能安全等级；由主环视控制单元实现快速响应和3D等强大的图像效果，在正常使用时有很好的用户体验。

Description

一种具有功能安全的主控芯片、环视系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车芯片技术领域，特别是涉及车载环视系统。
背景技术
随着汽车电子的发展,为了减少驾驶员盲区,减少安全驾驶隐患,越来越多的车搭载360环视系统。
环视系统包括安装于汽车四周的多个摄像头,主控制芯片,显示器等部件构成.摄像头采集的图像会被合成全车周围的全景图像信息显示在屏幕上,驾驶员可以清楚察看车身周围情况。环视系统的实现已经比较成熟，有大量的产品上市,但是目前的环视产品基本都不满足功能安全要求。
未来满足功能安全要求的车载环视系统会有很大的需求，例如现在搭载环视系统的汽车有很多环视系统失效的故障报告，未来随着智能汽车的普及，法律法规可能会要求车载环视系统满足功能安全要求,自动驾驶的部分功能，如果依赖环视的图像信息，也会要求环视系统满足功能安全需求。
目前不管是实际的车载360环视的产品还是相关的实现专利等都没有看到功能安全的需求。
目前车载环视系统的产品，没有满足功能安全要求。基于现在产品的主控芯片的实现方案，也很难在不增加成本的情况下满足功能安全要求。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有功能安全的主控芯片、环视系统及方法，能够有效的降低高功能安全等级的环视系统的实现成本。
为实现上述目的，本发明提供的具有功能安全的主控芯片，包括，主环视控制单元和辅环视控制单元，其中，
所述主环视控制单元，将环视摄像头采集的图像合成全车周围的3D全景图像；
所述辅环视控制单元，其运行在功能安全域，对所述主环视控制单元的工作状态进行监控；当监控到所述主环视控制单元处于失调状态时，将采集的图像合成全车周围的2D全景图像。
进一步地，所述主环视控制单元，还包括，主CPU模块、主AI模块，以及监视标记模块，其中，
所述主CPU模块，其将获取的图像转发给所述主AI模块；
所述主AI模块，其对所述主CPU模块发送的图像进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像融合，以及图像增强，合成3D全景图像；
所述监视标记模块，其从外部环视摄像机获取监视标记，并在运行期间定时更新监视标记，增加更新计数。
进一步地，所述监视标记，包括，CPU调度，AI运行状态和图像输入状态。
进一步地，所述辅环视控制单元，还包括，辅CPU模块、辅AI模块，以及监控模块，其中，
所述辅CPU模块，其在所述主环视控制单元处于失效模式时，将从外部获取的图像转发给所述辅AI模块；
所述辅AI模块，对所述辅CPU模块发送的图像进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像融合，以及图像增强，合成2D全景图像；
所述监控模块，其用于对所述主环视控制单元的工作状态进行监控。
更进一步地，所述辅环视控制单元，所述监控模块，其用于检测所述主环视控制单元的进程调度失效、工作失效，图像获取失效。
为实现上述目的，本发明还提供一种具有功能安全的环视控制方法，包括以下步骤：
主环视控制单元对获取的环视摄像机图像进行处理，合成3D全景图像；
更新监视标记，增加更新计数；
对监控主环视控制单元的工作状态进行监控；
辅环视控制单元对获取的环视摄像机图像进行处理，合成2D全景图像。
更进一步地，所述对监控主环视控制单元的工作状态进行监控的步骤，还包括，
监控模块检测主环视控制单元的工作状态是否为失效状态；
监控模块检测监视标记模块的监视标记，确认失效类型；
如果失效类型为图像获取失效，根据需求重启环视摄像头或者主环视控制单元；如果失效类型为调度失效或工作失效，则启动辅环视控制单元。
为实现上述目的，本发明还提供一种具有功能安全的环视系统，包括如上文所述的具有功能安全的主控芯片。
为实现上述目的，本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行如上文所述的满足功能安全的环视方法的步骤。
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行如上文所述的满足功能安全的环视方法的步骤。
本发明具有功能安全的主控芯片、环视系统及方法，与现有技术相比具有以下有益效果：
1）满足功能安全要求的车载360环视，辅环视控制单元只是当主环视控制单元发生异常时作为应急使用，实现高功能安全等级；由主环视控制单元实现快速响应和3D等强大的图像效果，在正常使用时有很好的用户体验。
2）可以处理芯片内常见的失效模式，并且可以处理芯片外部摄像头失效等场景，有较高的功能安全等级；
3）有效的降低高功能安全等级的环视系统的实现成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的具有功能安全的主控芯片结构示意图；
图2为根据本发明的具有功能安全的环视控制方法流程图；
图3为根据本发明的具有功能安全的环视系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
图1为根据本发明的具有功能安全的主控芯片结构示意图，如图1所示，本发明的具有功能安全的主控芯片，包括，主环视控制单元10和辅环视控制单元20，其中，
主环视控制单元10，将环视摄像头采集的图像合成全车周围的3D全景图像。
辅环视控制单元20，其运行在功能安全域，对主环视控制单元10的工作状态进行监控；当监控到主环视控制单元10处于失调状态时，将环视摄像头采集的图像合成全车周围的2D全景图像。
本发明实施例中，主环视控制单元10，包括，主CPU模块11、主AI模块12，以及监视标记模块13，其中，
主CPU模块11，其将从外部多个环视摄像机获取的图像转发给主AI模块12。
主AI模块12，对图像进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像融合，以及图像增强等处理，合成3D全景图像。
监视标记模块13，其从外部环视摄像机获取监视标记数据，并在运行期间定时更新监视标记，增加更新计数。监视标记，包括，CPU调度，AI运行状态和图像输入状态等信息。
优选地，监视标记模块13，为EVS系统（exterior view system 外景系统）实现。包含了camera驱动、EVS camera hal、EVS Manager、EVS应用等模块。
本发明实施例中，辅环视控制单元20，包括，辅CPU模块21、辅AI模块22，以及监控模块23，其中，
辅CPU模块21，其在主环视控制单元10处于失效模式时，将从外部多个环视摄像机获取的图像转发给辅AI模块22。
辅AI模块22，对图像进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像融合，以及图像增强等处理，合成2D全景图像。
监控模块23，检测主CPU模块11的因为系统软件bug导致的进程调度失效、主AI模块12的因为固件bug导致的工作失效，图像获取失效(可能由摄像头失效或者线束断开失效等导致)等失效模式。
本发明实施例中，监控模块23通过对监视标记模块13的监视标记进行监控，确认主环视控制单元10是否处于失效模式以及失效模式的类型。
本发明实施例中，功能安全域的辅CPU模块21和辅AI模块22，搭配监控（monitor）模23，辅CPU模块21和辅AI模块22的算力小，相对简单，容易实现较高的功能安全等级。
辅环视控制单元20在功能安全域上运行，相对简单，能够保证较高的功能安全等级，可以对主环视控制单元10失效模式的情况发生进行处理。
功能安全域为复杂SOC内部独立的满足高功能安全等级的功能实体的组合。所谓功能安全，是从安全目标中导出功能安全要求，并将功能安全要求分配给项目的初步架构单元或外部措施，其包含安全措施和安全架构（详见道路车辆功能安全ISO 26262标准）。功能安全域可以处理与功能安全相关的任务，不受SOC上功能安全域外的硬件影响。
辅环视控制单元20的主控软件运行在辅CPU模块21上，图像处理运行在辅AI模块22，因为功能安全域的系统软件满足功能安全要求，系统软件上运行的任务数量少，逻辑相对简单，出故障的概率相对很低。
本发明实施例中，功能复杂的主CPU模块11和主AI模块12的算力强大，芯片的设计也会更复杂，只有很低的功能安全等级。
主环视控制单元10的运行，可以实现3D环视等较为精美的图像应用效果，负责环视功能的正常状态下的运行。
实施例2
图2为根据本发明的具有功能安全的环视控制方法流程图，下面将参考图2，对本发明的具有功能安全的环视控制方法进行详细描述。
首先，在步骤201，初始化监视标识。
本发明实施例中，监视标记模块13启动初始化监视标记。
在步骤202，主环视控制单10的主CPU模块11将获取的环视摄像机图像发送给主AI模块12。
本发明实施例中，主CPU模块11通过主控芯片内的MIPI CSI接口接收外部环视摄像机的图像。
在步骤203，主环视控制单元10的主AI模块12对接收的环视摄像机图像进行处理，合成3D全景图像。
本发明实施例中，主AI模块12对图像进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像融合，以及图像增强等处理，合成3D全景图像。
在步骤204，显示3D全景图像。
本发明实施例中，主AI模块12将合成的3D全景图像通过主控芯片内的LVDS接口发送给外部显示单元进行3D全景图像的显示。
在步骤205，监视标记模块13更新监视标记。
在步骤206，监控模块23对主环视控制单元10的工作状态进行监控。
本发明实施例中，监控模块23通过对监视标记模块13的监视标记进行监控，确认主环视控制单元10是否处于失效模式以及失效模式的类型。
在步骤207，判断主环视控制单元10的工作状态是否为失调状态，如果是则进入下一步骤，否则返回步骤206。
本发明实施例中，在图像输入失效发生时，根据需求重启环视摄像头或者主环视控制单元10等。
在步骤208，辅环视控制单元20的辅CPU模块21将获取的环视摄像机图像发送给辅AI模块22。
本发明实施例中，辅CPU模块21通过主控芯片内的MIPI CSI接口接收外部环视摄像机的图像。
在步骤209，辅环视控制单元20的辅AI模块22对环视摄像机图像进行处理，合成2D全景图像。
本发明实施例中，辅AI模块22对图像进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像融合，以及图像增强等处理，合成2D全景图像。
在步骤210，辅AI模块22将合成的2D全景图像通过主控芯片内的LVDS接口发送给外部显示单元，进行,2D全景图像的显示。
实施例3
本发明还提供一种具有功能安全的环视系统，图3为根据本发明的具有功能安全的环视系统结构示意图，如图3所示，本发明的具有功能安全的环视系统，包括，主控芯片31、多个环视摄像机32、显示单元33，以及Serdes接口34，其中，
主控芯片31，通过Serdes接口34接收环视摄像机32的图像并进行处理，将来自多个环视摄像机32的图像合成为2D或3D全景影像，在通过Serdes接口34发送给显示单元33进行显示。
本发明实施例中，主控芯片31，为上述实施例1的具有功能安全的主控芯片。
实施例4
本发明的一个实施例中，还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行如上文实施例2所述的具有功能安全的环视控制方法的步骤。
实施例5
本发明的一个实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行如上文实施例2所述的具有功能安全的环视控制方法的步骤。
本发明具有功能安全的主控芯片、环视系统及方法，可以满足功能安全要求的车载360环视。辅环视控制单元只是当主环视控制单元发生异常时作为应急使用，实现高功能安全等级；由主环视控制单元实现快速响应和3D等强大的图像效果，在正常使用时有很好的用户体验。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有功能安全的主控芯片，其特征在于，包括，主环视控制单元和辅环视控制单元，其中，
所述主环视控制单元，将环视摄像头采集的图像合成全车周围的3D全景图像；
所述辅环视控制单元，其运行在功能安全域，对所述主环视控制单元的工作状态进行监控；如果失效类型为图像获取失效，根据需求重启环视摄像头或者主环视控制单元；如果失效类型为调度失效或工作失效，将采集的图像合成全车周围的2D全景图像；
所述主环视控制单元，包括，主CPU模块、主AI模块，以及监视标记模块，其中，
所述主CPU模块，其将获取的图像转发给所述主AI模块；
所述主AI模块，其对所述主CPU模块发送的图像进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像融合，以及图像增强，合成3D全景图像；
所述监视标记模块，其从外部环视摄像头获取监视标记，并在运行期间定时更新监视标记，增加更新计数；所述监视标记，包括，CPU调度，AI运行状态和图像输入状态；
所述辅环视控制单元通过对所述监视标记模块的监视标记进行监控，确认所述主环视控制单元是否处于失效模式以及失效模式的类型。
2.根据权利要求1所述的具有功能安全的主控芯片，其特征在于，所述辅环视控制单元，包括，辅CPU模块、辅AI模块，以及监控模块，其中，
所述辅CPU模块，其在所述主环视控制单元处于失效模式时，将从外部获取的图像转发给所述辅AI模块；
所述辅AI模块，对所述辅CPU模块发送的图像进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像融合，以及图像增强，合成2D全景图像；
所述监控模块，其用于对所述主环视控制单元的工作状态进行监控。
3.根据权利要求2所述的具有功能安全的主控芯片，其特征在于，所述监控模块，其用于检测所述主环视控制单元的进程调度失效、工作失效，图像获取失效。
4.一种具有功能安全的环视控制方法，应用于权利要求1-3任一项所述的具有功能安全的主控芯片，包括以下步骤：
主环视控制单元对获取的环视摄像头图像进行处理，合成3D全景图像；
更新监视标记，增加更新计数；
对主环视控制单元的工作状态进行监控；
辅环视控制单元对获取的环视摄像头图像进行处理，合成2D全景图像；
所述对主环视控制单元的工作状态进行监控的步骤，包括，
辅环视控制单元的监控模块，检测主环视控制单元的工作状态是否为失效状态；
辅环视控制单元的监控模块，检测监视标记模块的监视标记，确认失效类型；
如果失效类型为图像获取失效，根据需求重启环视摄像头或者主环视控制单元；如果失效类型为调度失效或工作失效，则启动辅环视控制单元。
5.一种具有功能安全的环视系统，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的具有功能安全的主控芯片。
6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行权利要求4所述的具有功能安全的环视控制方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序运行时执行权利要求4所述的具有功能安全的环视控制方法的步骤。
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