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Rapid Imaging Prototyping System

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Smart eXtensible Vision Processing Unit

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Unser Leistungsportfolio

Hier finden Sie Praxisbeispiele und innovative Ansätze zu Ihren Kernthemen

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Spiegelersatz-System

Spiegelersatzsystem

Sie interessieren sich für Themen rund um indirekte Sicht?

Das Thema ist der vollständige Ersatz herkömmlicher Außenspiegel durch ein gleichwertiges und entsprechend geeignetes Kamera-Monitor-System.
Neben der Tatsache, dass solch ein System komplett neue Designkonzepte, eine verbesserte Sicht und die Integration zusätzlicher ADAS-Funktionalitäten erlaubt, ist die Hauptherausforderung dabei, dass der Außenspiegel selbst ein sicherheitsrelevantes Fahrzeugteil zur Gewährleistung der indirekten Sicht des Fahrers nach hinten darstellt. Um dieses Fahrzeugteil zu ersetzen, müssen verschiedenste Kriterien aus den Bereichen funktionaler Sicherheit, Security, Straßenverkehrszulassung und der Bildqualität im Allgemeinen erfüllt werden.

Solectrix konzipiert und entwickelt die komplette Bildverarbeitung – angefangen beim Aufbau erster funktionaler Prototypen bis hin zur eigentlichen Serienentwicklung unter Berücksichtigung der funktionalen Sicherheit. Dabei unterstützen wir unsere Kunden die verschiedensten Aspekte der hohen Anforderungen an die Bildqualität mit denen der funktionalen Sicherheit und zulassungsrelevanter Normen zusammenzuführen. Um dies zu realisieren, setzen wir einerseits auf eine modellbasierte Entwicklung als Basis einer dedizierten und maßgeschneiderten Bildverarbeitung. Auf der anderen Seite entwerfen und integrieren wir die Absicherungsmaßnahmen dieser definierten Normfunktionalität exakt an den neuralgischen Punkten innerhalb der Bildverarbeitungskette.

Alleinstellungsmerkmale der Bildverarbeitung eines Spiegelersatzsystems basierend auf Solectrix-IP:

HQ HDR Image Signal Processing
- Aufnahme und Aufbereitung von High-Dynamic-Range-Bilddaten für maximalen Kontrast und Echtfarbenwiedergabe inkl. Anti-Flicker-Mechanismen
- Angepasste und optimierte Rauschfilter
- Adaptive Tone-Mapping-Operatoren zur Dynamikkompression
- Dynamische Anpassung der Parametrisierung und Gewichte für Tag/Nacht-Modi
- In entsprechend hohen Auflösungen und Frameraten
Vielfältige Skalierungs- und Darstellungsoptionen
Geringe Latenz und definiertes dynamisches Verhalten in Bezug auf Themen der Helligkeitssteuerungen und des automatischen Weißabgleichs
Advanced & Secured Overlay Engines
Optionale Videokomprimierung via H.264 oder MJPEG
Video-Analytics-Funktionalitäten basierend auf
- Contour Feature Extraction
- Sensor-Fusion und Kalman-Filter
- Flexible Anbindung von AI Cores für komplexere Analysen
Funktionale Sicherheit bis ASIL C für die typischen Sicherheitsziele wie die Vermeidung eingefrorener Bilder, verzögerter Bilder oder sicherheitskritischer Bildverluste
Integrierte Sicherheitsmaßnahmen wie z. B. autonom laufende Konsistenzprüfungen

Security

Sie denken über die Thematik Security für ein neues Produkt nach?

Mit einer immer größer werdenden Flexibilität der Systemarchitektur steigt auch die potenzielle Angriffsfläche von Cyber-Angriffen auf die Netzwerke und Schnittstellen im Fahrzeug. Diese können insbesondere auch im Hinblick auf die funktionale Sicherheit erhebliche Risiken bergen.
Dabei ist die zentrale Herausforderung der Schutz der Normfunktionalität gegen unerlaubten Zugriff und Manipulationen. Die Integration von Security-Absicherungen stellt u.a. dabei sicher, dass Informationen vollständig und unverändert übermittelt werden und dass nur bestimmte Empfänger Zugang zu diesen Informationen haben.

Solectrix liefert hier Lösungen u. a. im Bereich der kamerabasierten Systeme. Dabei fügen wir Security aber nicht einfach zu einem vorhandenen Gerät hinzu. Für Security ist ein gesamtheitliches Konzept notwendig und deshalb berücksichtigen wir das Thema im gesamten Entwicklungsprozess von Anfang an („Security by Design“). Schlussendlich betrachten wir dies als eine querschneidende Funktion eines Systems. Dies betrifft neben der die klassischen fahrzeuginterne Kommunikation insbesondere jegliche Form der Videodatenübertragung, gerade wenn basierend auf den Videodaten nachgelagert Fahrerassistenzsysteme Entscheidungen treffen. Dabei setzen wir auf bereits vorvalidierte Systemkomponenten, bei denen die Kombination aus Hardware und Software sich gegenseitig ergänzt und nicht selbst bereits eine Angriffsfläche bietet.

Alleinstellungsmerkmale einer Security-Lösung für Video-Applikationen basierend auf Solectrix-IP:

Einsatz von „White Box“ hardware-basierten Bildverarbeitungsketten
- Komplett definierte und abgestimmte Bildverarbeitung
- Limitierte Manipulationsmöglichkeiten der Verarbeitungskette
- Hardware-basierte Absicherung des kompletten Video-Transportkanals
- Autonom laufende Konsistenzprüfungen
Einsatz geeigneter Hardware Security Engine (HSE) mit entsprechend Features wie AES-128/192/256, RSA, ECC und den notwendigen Hardwarebeschleunigern, echten Zufallszahlengeneratoren etc., mit den folgenden Zielen:
- Isolierung sicherheitsrelevanter Informationen von der Anwendung und eigenständige Verarbeitung der kryptografischen Operationen
- Beschleunigung kryptografischer Vorgänge mit dedizierten Coprozessoren
- Erzwingen diverser Sicherheitsmaßnahmen auf Applikationsebene
Unterstützte Security Use Cases:
- Secure boot
- Secure communication
- Component protection
- Secure storage
- Secure update
Security by Design entsprechend ISO 21434 im Allgemeinen

FPGA

Sie benötigen eine höhere Flexibilität Ihrer Systemarchitektur?

Gerade im Bereich der Fahrerassistenzsysteme wird die Herausforderung für die Zukunft sein, eine hohe Flexibilität auf Ebene einer adaptiven Systemarchitektur bereitzustellen. FPGA-basierte Lösungen mit erweiterbaren, konfigurierbaren Datenpfadfunktionen werden hier eine wichtige Rolle spielen. Sie zeigen deutlich ihre Vorteile durch flexible Hardware-Beschleuniger und einen optimalen Mix aus Determinismus, Sicherheit, Latenz und Isolationsaspekten. Gerade die prinzipielle Möglichkeit, dieselbe Technologiebasis von einfachen bis zu komplexen Themen nutzen zu können, stellt einen immensen Vorteil von FPGA-basierten Lösungen dar.

Solectrix übernimmt komplette FPGA-Entwicklungen, von FPGA-zentrischen Systemen bis hin zur Umsetzung von Hardware-Beschleunigern innerhalb der FPGA-Fabric. Serienentwicklungsprojekte basieren nicht nur auf einer Automotive-SPICE-konformen VHDL-Entwicklung und somit auf dem gleichen Lifecycle wie klassische Software. Sicherheitsrelevante Systeme entwickeln wir zusätzlich entsprechend der ASIL-Einstufung (Automotive Safety Integrity Level) oder anderer Normen, die bereits bei der Konzeption und den ersten Entwicklungsschritten berücksichtigt werden.

Alleinstellungsmerkmale einer FPGA-Lösung basierend auf Solectrix-IP:

„Enabler“ und damit Schlüsseltechnologie in allen wegweisenden Anwendungen bzgl.:
- Integration maßgeschneiderter Bildverarbeitung und Algorithmen
- Schnelle digitale Signalverarbeitung und hoher Datendurchsatz bei geringer Latenz
- Safety und Security zum Schutz vor Cyberangriffen und zur Gewährleistung der funktionalen Sicherheit entsprechend der ASIL-Einstufung
- Determinismus und Integration harter Echtzeitanforderungen
- Flexible Anbindung von AI Cores bzw. jeglichen HW-Beschleunigern
- SoC Designs + Rapid Application Development & Prototyping
- Flexible High-Speed-I/O-Schnittstellen
Technologie-Matrix
- Verwendung des passendsten Herstellers in Abhängigkeit der Anforderungen: AMD, Intel, Lattice, Efinix oder Microchip
- Einsatz der geeignetsten CPU in Abhängigkeit einer Systemarchitekturanalyse: Aurix, Cortex-M, Softcore-CPUs oder integrierte FPGA-SoC-Lösungen
IP-Portfolio und Expertise:
- Sensor-Interfacing und -Steuerung bzgl. relevanter Hersteller und Technologien
- Video- und Bildverarbeitung (HQ HDR Image Signal Processing)
- Videokomprimierung via H.264 oder MJPEG
- Video-Analytics-Funktionalitäten
- Stereo-Vision & Sensor-Fusion
Etablierter und zertifizierter Entwicklungsprozess nach Automotive SPICE, welcher für die FPGA-Entwicklung in gleicher Weise und mit ähnlichen Tools wie in der klassischen SW-Entwicklung Anwendung findet. D. h. unabhängig von der Realisierung sind Themen wie Guidelines, Coding Styles, statische Code-Analyse, Unit-Tests usw. entsprechend klar definiert.

Ethernet-Kamera

Sie denken über die Entwicklung einer Smart-Ethernet-Kamera oder einer Video-Streaming-Applikation nach?

Die größte Herausforderung besteht darin, die Themen Bilddatenverarbeitung in hoher Qualität, funktionale Sicherheit, Security, Videokomprimierung und Themen der Video-Analytics auf Basis einer flexiblen Gesamt-Systemarchitektur zu vereinen, um den steigenden Anforderungen des Marktes gerecht zu werden.

Solectrix entwickelt hierbei die komplette Software von Ethernet-basierten Smart-Kameras, bei der die Bildverarbeitung auf kleinstem Bauraum zu integrieren ist. Zudem realisieren wir innerhalb eines zentralen Steuergeräts die zusätzliche Ausgabe komprimierter Bilddatenströme für nachgelagerte Funktionalitäten. In beiden Fällen können etablierte Standards im Bereich Automotive Ethernet unterstützt werden, wie beispielsweise SOME/IP oder DoIP. Natürlich unterstützen wir unsere Kunden in allen Bereichen, angefangen von optimierten Smart-Kameras bis hin zu flexiblen Systemarchitekturen.

Alleinstellungsmerkmale einer Smart Ethernet-Kamera basierend auf Solectrix-IP:

HQ HDR Image Signal Processing
- mit variablen Skalierungen und De-Warping,
- separatem Luminanz- und Chrominanz-Rauschfilter
- und adaptive Tone-Mapping-Operatoren zur Dynamikkompression
Full-HD-Videoübertragung bis zu 60 fps
Unterstützung von Sensor-Auflösungen bis zu 4 MPixel
Advanced Overlay Engines mit GPU-Unterstützung
Videokomprimierung via H.264 oder MJPEG
Flexible Integration applikationsspezifischer Kommando-, Diagnose- und Update-Mechanismen
Video-Analytics Funktionalitäten basierend auf
- Contour Feature Extraction
- Optical Flow Estimation
- Weitere kameraseitig integrierte Analysen der unkomprimierten Videodaten
Safety: Funktionale Sicherheit bis ASIL B
Security: Integrierte Sicherheitsmaßnahmen wie z. B. secure boot

Image Signal Processor

Sie denken über maßgeschneiderte Bildgebung nach?

Für spezielle Anwendungsfälle gibt es häufig vorgefertigte Standard-ISP-Lösungen, die entsprechend passen und für dieses eng abgesteckte Feld bis in die Tiefe alles notwendige bieten. Braucht man aber Flexibilität in der Entwicklung, bei der mehrere querschneidende Aspekte wie z. B. Bilddatenverarbeitung in höchster Qualität, funktionale Sicherheit, Security und Themen der Video-Analytics auf Basis einer flexiblen Gesamt-Systemarchitektur individuell und maßgeschneidert zu kombinieren sind, dann ist eine eigene dedizierte Image-Signal-Processor-Lösung notwendig. Insbesondere für eine hohe Zuverlässigkeit im Bereich der Objekterkennung muss man sich der speziellen Aspekte einer ISP annehmen. Denn dort ist es wichtig, dass man jeden Verarbeitungsschritt detailliert kennt und es keine „Black Box“ mit unbekanntem Verhalten in der Kette gibt.

Solectrix überführt die Kundenwünsche unter Berücksichtigung aller Anforderungen und Parameter in einen maßgeschneiderten Image Signal Processor mit einer Reihe eigener grundlegender IP-Cores. Dies erfolgt über den Ansatz einer modellbasierten Entwicklung. Dabei erstellen wir zunächst auf Systemebene ein erstes Modell, mit dem iterativ in sehr schnellen und kurzen Intervallen Anpassungen möglich sind. Dank Technologien wie Halide laufen solche Modelle auch in Echtzeit auf prototypischen Car-PCs. Die genau definierte und abgestimmte Verarbeitungskette wird dann Stück für Stück verfeinert und für die finale Zieltechnologie und Hardwarearchitektur (wie Multicore-CPUs, GPUs, DSPs oder FPGAs) abgeleitet.

Alleinstellungsmerkmale eines maßgeschneiderten Image Signal Processors basierend auf Solectrix-IP:

Optimierte und genau definierte High-Quality-Bilddaten-Aufbereitung, z. B.:
- Aufnahme und Aufbereitung von High-Dynamic-Range-Bilddaten für maximalen Kontrast und Echtfarbenwiedergabe inkl. Anti-Flicker-Mechanismen
- Angepasste und optimierte Rauschfilter
- Adaptive Tone-Mapping-Operatoren zur Dynamikkompression
- Dynamische Anpassung der Parametrisierung und Gewichte für Tag/Nacht-Modi
Flexible High-Speed-I/O-Schnittstellen, z. B. MIPI CSI-2
Flexible Bilddarstellung mit variablen Skalierungen und De-Warping
Unterstützung von Sensor-Auflösungen über 8 MPixel
Latenzoptimierte Gesamtapplikation
Schnelle digitale Signalverarbeitung und hoher Datendurchsatz
Flexible Anbindung von AI Cores bzw. jeglichen HW-Beschleunigern für Video-Analytics
SoC Designs + Rapid (Application) Development & Prototyping
Optionale Videokomprimierung via H.264 oder MJPEG
Funktionale Sicherheit bis ASIL C für die typischen Sicherheitsziele wie die Vermeidung eingefrorener Bilder, verzögerter Bilder oder sicherheitskritischer Bildverluste
Integrierte Sicherheitsmaßnahmen wie z. B. autonom laufende Konsistenzprüfungen

Bleeding Edge

Unterwegs im Bereich Forschung und Vorentwicklung?

Heutzutage hat das Thema neuronale Netze (CNNs) eine sehr bedeutende Rolle eingenommen. Denn die Realisierung vieler Bildanalyseaufgaben wie Objekterkennung oder Bildsegmentierung durch neuronale Netzwerke übertreffen schon auch die bekannten klassischen Bildverarbeitungsalgorithmen hinsichtlich der Genauigkeit oft deutlich. Als Nachteil haben CNNs jedoch häufig einen außerordentlichen Bedarf an Rechenleistung. Auch deswegen ist immer abzuwägen, ob und an welcher Stelle man im System solche Netze integriert. Aber selbst wenn Daten „nur“ einem anderen Gerät zur Verfügung gestellt werden, muss die Notwendigkeit einer Vorverarbeitung oder „Datenaggregation“ überprüft werden.

Solectrix bietet auch hier Lösungen in beide Richtungen an – und verfügt beispielsweise über ein Framework, um eine potenzielle KI selbst hinsichtlich des Erreichens entsprechender Leistungsziele zu optimieren. Dies beginnt mit Aspekten der Modellauswahl und Modellverfeinerung und endet mit dem Ziel, die Inferenz-Zeit auf der Zielplattform zu minimieren. Parallel befassen wir uns aber auch weiterhin mit Themen der klassischen Bildauswertung aus den Bereichen 3D-Umfeldüberwachung mittels Stereo-Vision oder 2D Video-Analytics.

Alleinstellungsmerkmale einer KI-Lösung basierend auf Solectrix-IP:

Unterstützung in jedem Schritt des KI-Entwicklungsprozesses
- Aufsetzen einer prototypischen KI u. a. für smarte Datenerfassung auf NVIDIA Basis inkl. prototypischer Implementierung des kompletten Kamerasystems
- Bildklassifikation und „Labeling“
- Anpassungen der Modell-Architektur und Aufsetzen der Training-Sessions
- Pruning, Optimierung & Quantisierung des Modells zur Reduktion von Rechenschritten
- Modell für Inferenz aufbereiten
- Kompilierung auf Zielplattform Xilinx
- Erstellen der kompletten embedded Vision-Applikation
„ready to use“-Entwicklungsplattform und Werkzeugsatz „AI Ecosystem“ für die Bereiche:
- Modell-Design: Iterative Definition des neuronalen Netzes
- Training: Zur Durchführung des eigentlichen Anlernens der Netzwerkparameter
- Überwachung: Der Trainingsprozess wird beobachtet, wobei statistische Informationen entstehen, die den Entwicklungsprozess des Trainings und seine Genauigkeit abbilden.
- Pruning: Hier wird das trainierte Netz vereinfacht/getrimmt, sodass ohne Verlust an Genauigkeit eine Reduzierung der Berechnungen erreicht wird
- Deployment: Durchführung der Objekterkennung in der finalen Kameraapplikation.

Unser Leistungsportfolio erstreckt sich von Themen der Forschung und Vorentwickung aus dem Bereich Algorithmententwicklung über die Entwickung und Aufbau von Prototypen und Demonstratoren bis hin zur eigentlichen Serienentwicklung digitaler ECU-Kerne.

Als Entwicklungspartner
von OEMs

und Zulieferern sind wir an zahlreichen Technologie- und maßgeschneiderten Serienprojekten beteiligt. Dazu zählen beispielsweise die Vor- und Serienentwicklung im Bereich der indirekten Sicht wie beim ersten serienmäßig eingesetzten digitalen Spiegelersatzsystem für LKWs an der Seite von MEKRA Lang, die Vor- und Serienentwicklung von Ethernet-basierten Kamerasystemen und von FPGA-basierten oder Mikrocontroller basierten Embedded-Lösungen sowie die Technologie-Entwicklung im Bereich der Bildverarbeitung.

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