實驗結果分析

車 道 偵 測 演 算 法 經 硬 體 系 統 運 算 結 果 與 軟 體 模 擬 時 幾 乎 相 同 。 因 為 在 設 計 初 期 已 考 慮 量 化 問 題 ， 將 量 化 誤 差 控 制 在 合 理 範 圍 。 由 於 車 道 偵 測 演 算 法 主 要 依 據 車 道 標 線 來 做 預 估 道 路 變 化 趨 勢 ， 若 前 方 障 礙 物 遮 蔽 到 過 多 車 道 標 線 ， 則 會 造 成 預 估 趨 勢 偏 移 (如 圖 5.2 所 示 )甚 至 造 成 偵 測 失 敗 。

圖 5.2 前 方 障 礙 物 遮 蔽 車 道 標 線 範 例

以 道 路 標 線 作 為 偵 測 依 據 的 先 天 障 礙 ， 使 得 道 路 偵 測 系 統 無 法 使 用 於 擁 擠 的 路 況 中 。 而 快 速 道 路 或 高 速 公 路 車 速 較 快 的 緣 故 ， 車 與 車 間 保 持 一 段 安 全 距 離 ， 去 除 了 前 方 障 礙 物

的 限 制 後 ， 車 道 偵 測 成 功 率 就 大 大 的 提 高 了 。 因 此 車 道 偵 測 系 統 用 於 發 展 高 速 、 長 途 的 自 動 駕 駛 上 就 顯 的 非 常 適 合 。

設 計 車 道 偵 測 處 理 器 最 大 的 挑 戰 來 自 於 三 次 方 程 式 的 最 小 平 方 近 似 法 實 現 上 ， 經 過 運 算 最 佳 化 設 計 後 ， 使 得 原 本 與 階 數 n 呈 現 指 數 成 長 關 係 的 運 算 複 雜 度 ， 成 功 的 降 為 線 性 關 係 ， 在 2n+37 個 clock 週 期 內 計 算 完 成 ， 大 大 的 縮 短 了 處 理 器 的 處 理 時 間 及 晶 片 面 積 。

目 前 車 道 偵 測 處 理 器 的 處 理 能 力 為 每 秒 697 張 影 像 ， 平 均 每 張 影 像 處 理 時 間 為 45000 個 clock 週 期 (在 33MHz 下 約 等 於 1.43ms)， 為 系 統 所 要 求 的 23 倍 ， 在 實 際 使 用 上 系 統 閒 置 時 間 太 多 ， 仍 可 在 晶 片 設 計 的 架 構 方 面 使 用 更 多 的 共 用 結 構 ， 以 節 省 面 積 。 由 於 處 理 能 力 充 足 ， 將 可 再 增 加 道 路 偵 測 初 始 ROI 樣 板 ， 更 多 的 ROI 樣 板 可 使 估 測 曲 線 更 貼 近 實 際 曲 線 ， 對 於 偵 測 的 失 敗 率 上 可 以 更 降 低 一 些 。 此 外 亦 可 加 入 省 電 功 能 電 路 ， 如 待 機 與 喚 醒 電 路 ， 在 系 統 閒 置 時 將 所 有 晶 片 功 能 關 閉 ， 只 留 下 少 許 監 控 電 路 ， 在 系 統 需 求 運 算 時 再 將 晶 片 運 算 功 能 喚 醒 ， 以 達 到 待 機 省 電 功 能 。

本 例 中 道 路 偵 測 處 理 器 部 份 只 使 用 到 10 個 浮 點 數 乘 法 器、9 個 元 浮 點 數 加 (減 )法 器 以 及 1 個 浮 點 數 除 法 器，每 個 浮 點 數 乘 法 器 使 用 276 個 邏輯元件(LE)、3 個 DSP 乘法器(9-bit element)來實現，每 個 浮 點 數 除 法 器 使 用 1252 個 邏輯元件(LE)來 實現，每 個 浮 點 數 加 (減 )法 器 使 用 712 個 邏輯元件(LE)來實現。

所 有 運 算 單 元 皆 由 Finite State Machine 配 置 給 各 電 路 共 同 使 用 ， 以 最 少 的 運 算 單 元 滿 足 所 有 運 算 元 件 ， 大 大 節 省 了 處

理 器 使 用 面 積 。 但 是 過 多 的 結 構 共 用 運 算 單 元 ， 所 帶 來 的 繞 線 問 題 仍 是 產 生 許 多 面 積 的 浪 費 ， 亦 造 成 P&R 不 易 收 斂 等 問 題 。 要 解 決 此 問 題 最 好 使 用 SISC (Special–

Instruction-set Single Chip) 的 架 構 (SISC 為 設 計 DSP PROCESS 常 用 架 構 )。 使 用 Special Instruction Set(特 殊 指 令 集 )代 替 Finite State Machine 複 雜 的 繞 線 ， 作 為 運 算 單 元 分 配 的 控 制 元 件 。 但 此 舉 會 增 加 額 外 的 暫 存 器 存 取 時 間 (存 取 暫 存 器 需 多 花 一 個 clock 週 期 )， 由 於 目 前 處 理 能 力 為 系 統 所 要 求 的 23 倍 ， 在 節 省 面 積 的 考 量 下 ， 使 用 SISC 降 低 部 分 處 理 速 度 (2 倍 以 內 )仍 在 可 允 許 的 範 圍 內 的。實 現 車 道 偵 測 系 統 所 需 資 源 如 表 5.1 所 示 。

表 5.1 車 道 偵 測 系 統 使 用 資 源 表

EP1S25F1020C5 Device 總 數 量 使 用 數 量 使 用 百 分 比 邏輯元件(LE) 25660 個 17130 個 66%

DSP 9-bit 乘法器 80 個 80 個 100%

DSP FIR 濾波器 10 個 0 個 0%

M-RAM Blocks (4Kx144bit) 2 個 0 個 0%

M4K RAM Blocks (128x36bit) 138 個 7 個 5%

M512 RAM Blocks (32x18bit) 224 個 39 個 17%

記憶體總計(M-RAM、M4K、M512K) 237K-Byte 6.68K-Byte 2.82%