辅佐驾驭体系开发面对的应战
轿车辅佐驾驭(DA)体系工程师一般运用 PC 模型来创立杂乱的处理算法，以便完成高度牢靠的自适应巡航操控、车道违背正告及行人检测等功用。开发人员高度重视PC算法模型，由于这种模型使他们能够测验运用并快速评价不同的处理算法。不过，说到底，仍是需求一款规划合理的电子硬件解决方案，来完成经济有用的大规模出产与布置。
验证可布置方针硬件与软件算法模型之间的算法功用一致性，对许多开发人员来说都是个问题。从浮点转到定点核算（如三角函数选用的不同办法）有时会导致参阅软件算法和硬件施行模型之间呈现显着差异。别的，输入图画材料集群(input stimulus)有着很大的不确定性，这使验证算法功用一致性作业变得愈加杂乱。
图1 LDW顶层方框图
对一般依靠长途感应设备（摄像头、雷达等）输入的DA体系来说，输入信息便是驾驭员在实践行车中或许遇到的各种路况和环境条件。工程师会发现，规划一款充沛满意一切状况需求的处理算法极具应战性，并且验证软件模型与电子硬件施行之间的算法功用一致性至关重要。
赛灵思推出的一款东西——System Generator for DSP，为算法开发人员和体系架构师从Simulink PC模型转向实时FPGA硬件施行技能供给了一种高效、直观的办法。这种具有高笼统层的规划东西在赛灵思和eVS工程师联合展开的规划项目中发挥了关键作用。该项意图方针便是运用System Generator for DSP推出一款适用于选用Xilinx FPGA的轿车车道违背正告体系的图形处理算法，旨在进步全体功用，降低本钱，并缩短开发时刻。
车道违背正告模型
车道违背正告 (LDW) 体系的整体功用便是在车辆无意中违背正在行进的车道时提示驾驭员。装置该体系的车辆前安放摄像头，可捕获到路况图形，以辨认出车道边界标志。车道违背正告体系继续盯梢车道标线以及车辆相对于车道标线的方位。假如车辆越过了车道标线，那么体系就会宣布正告。
轿车产业和学术界遍及选用 MATLAB和Simulink 作为算法和体系级规划东西。尤其是Simulink 具有高笼统层，并且供给图形化输入，因此能协助轿车算法工程师轻松快速地开宣布杂乱的 DSP 算法。
图1显现了 LDW 体系模型的顶层方框图，该模型便是用 Simulink 规划而成。标记为车道检测的绿色块包含图形预处理子体系，图2中将给出该子体系的各处理过程。车道检测功用旨在提取出最有或许代表车道标线的路况图形。
为了进步边际设备噪声检测的功用，处理流程 (pipeline) 第一步为2-D 5×5高斯噪声按捺 (GNR)；第二步为直方图拓展 (HST)，开发人员可用该技能增强图形对比度，尽或许运用整个灰度规模；第三步则为水平/笔直梯度 (HVG)，可在本地强度大幅改变状况下增强像素。开发人员可经过核算图形的 2-D 5×5梯度，来履行HVG。
System Generator东西概述
System Generator for DSP规划东西运转于Simulink中。它选用赛灵思面向Simulink的DSP模块集，并将主动调用赛灵思CORE Generator东西生成高度优化的DSP构建块网表，能经过 Simulink 库浏览器拜访赛灵思DSP模块集。库浏览器可从规范的MATLAB东西栏中发动。构建DSP体系可用的DSP构建块有90多个，此外还包含FIR滤波器、FET、FEC内核、嵌入式处理内核、存储器、算术块、逻辑块以及按位块(bit-wise block)等。每个块都完成了周期准确和位准确，可就推迟、面积与速度功用优化、I/O端口数、量子化以及取整等对其逐个进行装备。 
图2 LDW预处理功用链
下面，无妨来细心讨论如安在 System Generator for DSP中构建图形处理算法模型，为了简略起见，这儿挑选GNR为例，这也是图形预处理流程的第一个模块。
System Generator施行GNR功用
强度值（即噪声）的随机改变一般会损坏图画质量。这种改变表现为高斯或正态分布，在不同传感器（即 CMOS 摄像头）中较为常见。线性滑润滤波器是消除高斯噪声的最佳办法，在许多状况下，它还可消除其他类型的噪声。为完成该功用，可经过运用接连窗口中的像素加权和来施行线性有限脉冲响应 (FIR) 滤波器。
在开端施行GNR System Generator模块之前，咱们已在 MATLAB 中完成了其行为模型。而这只需两行代码即可完成。首要，需求核算内核，详细描绘掩模尺度（本例设为 5×5）和高斯的∑值。然后，能够经过卷积过滤输入图画。
n_mask = fspecial(‘gaussian’, 5, 0.8);
out_img = conv2(in_img, n_mask, ‘same’);
此外，还可运用这种行为模型，并经过实践视频数据测试滤波器，从而调理掩模系数。还能够经过验证System Generator for DSP子体系的输出是否与MATLAB函数的输出持平（在规则的差错规模内，这是由于MATLAB是以浮点办法作业，而System Generator 则以固点算法办法作业）来验证硬件。
2-D GNR模块以流线办法（即逐行办法）对输入图画进行处理。图3显现了整个预处理链的System Generator尖端方框图以及高斯噪声按捺功用的尖端方框图。 
图3 尖端预处理与高斯噪声按捺方框图
System Generator FPGA归纳成果
开发人员在开发辅佐驾驭体系时有必要以合适大规模出产的本钱水平进行规划。
到达必定处理功用所需的裸片资源将决议他们所需的FPGA器材的尺度，从而决议其本钱。
在施行车道违背正告预处理器过程中，以XA Spartan-3A DSP 3400为方针。选用这种办法，并运用该模型来支撑未来规划中的开发活动。可是，对预处理功用所占用资源的剖析标明，该规划合适小得多的器材。
表1给出了XA Spartan-3A DSP 3400器材上GNR块的资源占用状况。核算时，假定在VGA分辨率下灰度输入图画的帧速率为30Hz（即输入数据速率为 9.2MS/s）。
从守时功用视点，GNR 规划以168.32 MHz 的时钟频率运转，可接受数据传输速率高达 18.72 MS/s的输入数据。 
整个车道检测预处理子体系所需资源总状况如表2所示。
相应的守时功用剖析标明，时钟频率为128.24MHz，最高输入数据传输速率为14.2MS/s。
依据上述所需资源状况剖析，预处理功用乃至可用于XA Spartan-3E 500，其密度大约为XA Spartan-3A 3400A器材的1/7。 
图4 LDW处理模型输出
成果
图4给出了一个LDW体系的功用图样，包含用于车道线备用物提取的根据 FPGA的图画预处理功用。能够看到，右边两个图片中的输入帧。左面的一对图画显现的是咱们在FPGA中施行的预处理功用的功用。左上角的图片显现的则是阈值化后边际检测函数的幅值。左下角图片是在边际细化和车道线形式查找处理后拍照的。很显着，LDW预处理器能十分有用地吸取路途图景，并能将数据削减至根本车道线选取物。右上角和右下角图片中的黄线和红线别离表明对根据简略直线路途模型的车道标线的瞬间盯梢核算成果。
