《车载图像采集仿真应用指南》之基于图像采集的座舱测试
过去几年，新技术在汽车工业得到越来越广泛的应用，汽车行业在致力于信息化、智能化的同时，也更加关注用户体验。最明显的改变，就是车内人机交互方式从传统的仪表逐渐发展成了智能驾舱，为司乘人员提供了更多个性化功能，以及丰富多彩的人机界面。
座舱系统是用户体验的最重要组成部分，如果存在缺陷，会直接影响用户体验，也将严重影响用户对车辆品质的评价。因此，在座舱功能越来越强大的同时，OEM也越来越重视座舱测试。如何保证产品的安全可靠？业内测试设备供应商提出了不同的测试方案。我们来看一下。
01座舱测试方案一览
座舱测试主要是针对座舱控制器的测试，尤其是人机界面相关的测试。因此测试设备需要支持的关键功能包括：采集控制器输出的屏幕图像，向控制器发送触摸操作。针对这两个关键功能，传统的方案如下表：
|
_ |
_ |
ADB |
工业相机、机械臂 |
VNC |
|
图像采集 |
图像质量 |
图像清晰 |
受光线和相机性能影响 |
图像清晰 |
|
传输速度 |
慢 |
速度快 |
一般 |
|
|
触摸模拟 |
触控支持 |
单点、多点 |
单点 |
单点、多点 |
|
响应速度 |
慢 |
一般 |
一般 |
|
|
曲面屏支持 |
易 |
困难 |
易 |
|
|
控制器 |
系统支持 |
Android |
无限制 |
无限制 |
|
是否需要安装软件 |
否 |
否 |
是 |
|
|
其他 |
难度 |
低 |
一般 |
易 |
|
周期 |
短 |
短 |
周期长 |
从上表可以看出，现有方案都存在这样那样的缺陷，也导致座舱测试团队面临的一些痛点无法妥善解决。这些痛点包括：
1. 输出图像的质量
2. 图像的实时性
3. 触摸功能的模拟，尤其是多点触控及手势模拟
4. 触摸模拟的实时性
5. 特殊屏幕的支持(比如曲面屏)
针对这个问题，业内也有一些新思路，比如，在图像采集上，尝试从物理信号中直接还原图像；在多点触控上，采用触摸手势的录制回放。
怿星作为最早研发座舱测试相关产品的团队之一，在车载图像采集仿真的技术领域上有着丰富的经验。其中，EH系列图像采集板卡，能很好的解决座舱测试中的痛点，并在众多项目实践中广泛应用。
02 基于图像采集板卡的座舱测试方案
怿星测试团队在分析传统方案优缺点的基础上，基于图像采集卡，为车载座舱测试提供了一种新的测试方案。该方案以一个核心模块，以及系列接口卡为硬件基础，配套相关的软件，解决了控制器图像采集的效率及质量问题， 同时支持完整的触摸手势模拟功能。
下图显示的是方案原理：
01图像采集能力
被测控制器输出的屏幕型号，通过匹配的接口卡，进入核心模块，经过硬件压缩后，以实时流媒体形式，提供给测试主机(Tester)。
因为图像直接源于物理信号，屏幕图像的还原质量远高于相机拍摄，相比ADB采集的效率会更高，也不存在丢帧。与VNC方案比较，也避免了对控制器主机的干扰(VNC方案，需要在控制器上额外安装远程桌面后端，资源消耗比较大)。
02触摸模拟能力
触摸功能的实现基于怿星自定义的触摸IP， 该触摸IP支持单点触控，也支持多点触控。测试主机(Tester)将触摸手势转化成点序列，以实时流形式，通过触摸IP向主机发送触控数据，以模拟座舱交互中的触摸行为。
触摸IP本质上是怿星自定义的可编程触摸芯片，相比ADB效率更高，也更为接近真实操作；相比机械手，具备更好的适应性 (比如机械手难于应对的曲面屏)， 使用过程无需复杂的标定调校，更为易用。
03方案如何实施
在具体实施上，我们提供配套的硬件设备及相关软件模块。硬件设备主要由核心模块和接口卡组成，其中核心模块是一个标准化模块，主要提供屏幕图像的捕获及触摸模拟功能；接口卡则用于客户控制器的接口适配。软件模块，主要部署于测试系统，用于测试系统和硬件设备的交互，软件模块允许客户二次开发，实现座舱测试中的测试用例开发。
下图是测试过程中的连接拓扑：
由于客户控制器在技术指标上存在差异，测试实施前期需要做基础的适配，适配工作分三大类：
控制器与测试设备的连接适配
控制器在与屏幕连接的过程，往往会通过一定的协议做连接认证或者保活，不符合OEM技术规范的屏幕往往会被控制器拒绝。为了让测试设备能够可靠的连接到控制器，怿星团队会基于控制器与屏幕的连接规范，进行连接适配。
连接适配是方案实施的先决条件，需要客户测试团队提供相关的规范文档 (一般来源于DRE)。
控制器与测试设备的视频图像适配
图像适配的目的是让测试设备准确的捕获图像，主要是接口卡工作参数的适配。目前主流的控制器输出接口主要基于TI和Maxim的编串芯片。因此，这部分的适配本质上是测试设备中解串芯片的配置。
同样的，这部分的适配需要客户测试团队提供相关的配置文档(一般来源于DRE)。
控制器与测试设备的触控适配
我们通过额外的触摸驱动来适配测试设备内置的触摸IP，该触摸驱动需要在测试阶段安装于客户控制器，同时该触摸驱动也仅在连接测试设备的情况下才被执行，连接真实屏幕的情况下，该驱动不会被触发。
具体适配可以由客户自主完成 (一般情况下，我们提供驱动源码，由客户的控制器开发部门做编译集成即可，我们推荐以内核模块的方式进行集成，以便灵活的启用或删除)。适配也可由怿星工程师来完成，这种情况，仅需客户提供内核相关的编译工具链。
04应用场景介绍
实际上，目前的座舱除了传统的仪表和娱乐功能外，往往也集成了ADAS相关的功能呈现，尤其是类似DMS(Driver Monitor System)，CMS(Camera Monitor System)等需要摄像头配合的应用场景。
下图是怿星针对全功能的座舱测试提供的方案。
当前，该方案在座舱测试中已成熟应用。额外增加的功能包括：
1 ► 视频采集
该功能为可选功能，通过内置高速SSD模块实时存储摄像头数据。主要目的是采集实车的摄像头数据，用于后续测试和分析。
2 ► 视频回灌
在测试阶段，通过测试主机向座舱控制器回灌各类视频信号。典型的如在DMS测试过程中，需要向控制器灌入驾驶员在不同场景下的动作及表情来验证DMS功能。这些视频信号一般是之前实车采集的样本，也或者是一些标准样本。实车采集可以采用第三方数据记录仪，也可以借助于怿星的视频采集模块。
特别的，上述方案也可用于中央计算平台的算法验证测试。这种情况下，方案可以裁剪掉座舱测试中显示和触摸相关功能，保留摄像头采集回灌相关功能即可。
总之，无论你是想要测试座舱还是中央计算平台，它都能较全面地暴露测试问题和项目风险，为车辆品质保驾护航。以上，如果你还有不明白的地方，欢迎留言咨询，也欢迎行业同仁，共同探讨更深入的测试方案。
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