Камера высокой четкости 1080P для мониторинга поведения внутри автобусов, интеллектуальная широкоугольная инфракрасная камера ночного видения

Автокамера: глаз автономного вождения

Камеры, установленные на автомобилях, известны как "глаза автономного вождения" и являются основным сенсорным оборудованием в системе ADAS и области автономного вождения автомобилей.Основная функция сбора информации об изображении осуществляется через линзы и датчики изображения, который может достичь 360° визуального восприятия и компенсировать недостатки радаров в распознавании объектов.
Камеры, установленные на автомобилях, широко используются в автомобильной промышленности, постепенно расширяясь от раннего использования для записи вождения, обратного изображения,и парковочного окружающего вида к интеллектуальному распознаванию поведения кабины и управлению с помощью ADAS, с все более разнообразными сценариями применения.
В настоящее время CR3 мировой индустрии автомобильных камер составляет 41%, причем десять крупнейших компаний занимают 96% доли рынка.
Институт данных о потерях на дорогах (HLDI) прогнозирует, что к 2030 году почти 50% автомобилей будут оснащены технологией ADAS.
По данным ICVTank, масштаб китайской автомобильной индустрии камер достигнет 23 миллиардов к 2025 году с CAGR 30% в течение следующих пяти лет;Глобальный рынок автомобильных камер, как ожидается, вырастет с $ 11.2 миллиарда в 2019 году до 27 миллиардов долларов в 2025 году с 5-летним CAGR в 15,8%.
Автоматическое вождение включает в себя восприятие, суждение и исполнение, а восприятие является источником всего процесса и важным модулем системы автоматического привода.Во время движения транспортного средства, система восприятия будет собирать информацию о окружающей среде в режиме реального времени с помощью датчиков, что эквивалентно "глазам" автономного автомобиля,и может помочь транспортному средству достичь способности наблюдения, аналогичной человеческому водителю..
В автономных транспортных средствах система восприятия в основном состоит из датчиков, таких как камеры, радары миллиметровых волн и LiDAR (по желанию, в основном из-за страха отвлечения).В качестве главного датчика восприятия окружающей среды, камера играет очень важную роль в достижении 360° всеобъемлющего визуального восприятия, компенсируя недостатки радаров в распознавании объектов,и является самым близким датчиком человеческого зренияПоэтому камеры в автомобилях являются одним из ключевых устройств в области автономного вождения.

Что такое камера в машине?
Основная аппаратная структура автомобильных камер включает оптические линзы (включая оптические линзы, фильтры, защитные пленки и т. д.), датчики изображения, процессоры изображения (ISP), сериализаторы,соединителиСхематическая схема его структуры показана на рисунке:

Анатомия автомобильного модуля камеры
На изображении выше показана анатомия модулей камер, обычно используемых в автомобилях.на самом деле есть относительно простая конструкция из нескольких слоев в середине, обычно включая сенсорную плату датчика, маленькую плату процессора изображения и плату сериализатора.Почему сериализатор необходим, потому что обычно изображение данных выходной шины датчиков камеры или интернет-провайдеров является стандартным, характеризуется высокоскоростным прохождением, но расстояние между шинами передачи короткое, иначе целостность сигнала не может быть гарантирована.
Так что на транспортном средстве, мы должны конвертировать его на высокоскоростные стандарты автобуса, такие как GMSL которые подходят для дальнего передатчика на транспортном средстве,так что модуль камеры обычно преобразуется в автобус через серийную доскуКроме того, коаксиальные кабели могут быть использованы для питания модулей и передачи данных изображения.
Оптические линзы: отвечают за фокусировку света и проекцию объектов в поле зрения на поверхность среды изображения.может потребоваться несколько слоев оптических линзФильтры могут фильтровать световые полосы, которые не видны человеческому глазу, оставляя только видимые световые полосы фактического пейзажа в поле зрения человеческого глаза.
Датчик изображения: Image sensors can use the photoelectric conversion function of photoelectric devices to convert the light image on the photosensitive surface into an electrical signal that is proportional to the light imageОн в основном делится на два типа: CCD и CMOS.
Процессор сигнала изображения ISP: в основном использует аппаратную структуру для предварительной обработки данных в формате RAW изображения и видео источника ввода датчиком изображения, которые могут быть преобразованы в YCbCr и другие форматы.Он также может выполнять различные задачи, такие как масштабирование изображения, автоматическая экспозиция, автоматический баланс белого и автоматическая фокусировка.
Сериализатор: Он передает обработанные данные изображения и может использоваться для передачи различных типов данных изображения, таких как RGB и YUV.
Коннектор: используется для подключения фиксированной камеры.
Автомобильные камеры также имеют более высокие производственные процессы и требования к надежности, чем промышленные и коммерческие камеры.Из-за того, что машины должны работать в суровых условиях в течение длительного времени, автомобильные камеры должны работать стабильно в сложных условиях работы, таких как высокие и низкие температуры, сильные вибрации, высокая влажность и жара.Основные требования к производству процесса следующие::

Требования к процессу для автомобильных камер
Высокотемпературная устойчивость: камера, установленная на автомобиле, должна иметь возможность нормально работать в диапазоне от -40 °C до 85 °C и адаптироваться к резким изменениям температуры;
Сейсмическая устойчивость: транспортные средства могут генерировать сильные вибрации при движении по неровным дорогам, поэтому бортовая камера должна выдерживать различные интенсивности вибраций;
Антимагнитный: при запуске транспортного средства он будет генерировать чрезвычайно высокие электромагнитные импульсы, требующие чрезвычайно высоких антимагнитныхпроизводительность;
Водостойкость: камера должна быть плотно запечатана, чтобы обеспечить нормальное использование даже после того, как она пропитана дождевой водой в течение нескольких дней;
Продолжительность эксплуатации: срок службы должен быть не менее 8-10 лет, чтобы соответствовать требованиям;
Ультраширокоугольная камера: камера с боковым видом должна быть ультраширокоугольной, с горизонтальным углом обзора 135 °;
Высокая динамика: транспортное средство движется с высокой скоростью, а освещение, которое показывает камера, меняется резко и часто.требующий от CMOS камеры высоких динамических характеристик;
Низкий уровень шума: он может эффективно подавлять шум при слабом освещении, особенно требуя боковых и задних камер для четкого захвата изображений даже ночью.

Ключевые параметры головы передней интеллектуальной камеры в транспортном средстве
Расстояние обнаружения
Угол горизонтального поля обзора
Вертикальный угол поля зрения
Разрешение - когда камера снимает равномерно расставленные черно-белые полосы, максимальное количество линий, которые могут быть видны на мониторе (выше разрешения камеры).Если количество строк превышает это, на экране можно увидеть только серую область, а черные и белые полосы больше не могут быть различены.
Минимальная освещенность - относится к чувствительности датчика изображения к окружающему свету или к самому темному свету, требуемому для нормальной съемки датчиком изображения. It is the illuminance value of the scene when the video signal level of the camera is lower than half of the maximum amplitude of the standard signal when the illumination of the subject gradually decreases.
соотношение сигнала к шуму - соотношение напряжения выходного сигнала к одновременному напряжению выходного шума;
Динамический диапазон - диапазон, в пределах которого значения яркости самых ярких и самых темных объектов в пределах одного и того же кадра, захваченного камерой, могут нормально отображать детали.Чем больше динамический диапазон, чем больше степень, в которой объекты, которые слишком яркие или слишком темные могут быть отображены нормально на одном экране.

Каковы преимущества по сравнению с радиолокационной технологией?
1) По сравнению с миллиметровыми радиолокационными системами основными преимуществами современных камер являются:
Признание и классификация целей - В настоящее время обычный 3D-миллиметровый радиолокационный радиолокатор может обнаружить только то, есть ли препятствия впереди,и не могут точно определить размер и категорию препятствийНапример, различные типы распознавания полосы движения, распознавания светофоров и распознавания дорожных знаков;
обнаружение проезжей зоны, разделение безопасных границ (направляемых зон) движения транспортных средств, в основном разделение транспортных средств, обычные обочины дорог, обочины тротуаров,видимые границы без преград, и неизвестные границы;
способность обнаруживать горизонтально движущиеся цели, например, обнаруживать и отслеживать пешеходов и транспортные средства, пересекающие перекрестки;
Позиционирование и создание карт - это технология. Хотя в настоящее время используется радар с миллиметровыми волнами, технология более зрелая и имеет больше перспектив применения;
2) В системе автоматического привода лазерный радар похож на камеру, но его преимущества:
распознавание светофоров и распознавание дорожных знаков
Преимущество в расходах и высокая зрелость алгоритмов и технологий
Высокий уровень распознавания объектов

В настоящее время автомобильные камеры в основном делятся на пять категорий в зависимости от места их установки: камеры переднего вида, камеры с окружающим видом, камеры заднего вида, камеры бокового вида,и встроенных камер.

камера переднего вида: в основном устанавливается на переднем ветровом стекле для достижения функций визуального восприятия и распознавания во время вождения.передняя камера узкого угла, и передней широкоугольной камеры по своим функциям.

Передняя главная камера: эта камера используется в качестве главной камеры в системе ADAS L2. Угол поля обзора, как правило, 30 °, 50 °, 60 °, 100 ° и 120 °,и расстояние обнаружения обычно 150-170 метровФормат вывода камеры.

Камера широкоугольной съемки: основная функция этой камеры заключается в распознавании объектов, находящихся на расстоянии, в основном используемых в городских дорожных условиях, вождении на низкой скорости и других сценах.Угол его поля зрения составляет от 120 до 150 градусов.После крупномасштабной установки 8МП объектива в последующих транспортных средствах эта камера не нужна.

Фронтальная камера узкого угла: основная функция этой камеры заключается в распознавании таких целей, как светофоры и пешеходы.и линзы около 30-40 ° могут быть выбраныИ пиксели этого объектива, как правило, такие же, как у передней главной камеры.и обычно может обнаруживать до 250 метров или даже больше расстояний.

После установки 8-мегапиксельной камеры, FOV передней главной камеры может достигать 120 °, что может быть больше не нужно.

Камера окружения: в основном устанавливается вокруг кузова транспортного средства, обычно используя 4-8 камер, которые можно разделить на камеру рыбьего глаза, обращенную вперед, камеру рыбьего глаза, обращенную влево, камеру рыбьего глаза, обращенную направо,и фотоаппарат с рыбьим глазом сзади. Используется для отображения панорамной панорамной функции, а также визуального восприятия и обнаружения объектов с интеграцией функции парковки;Обычно используемый цветовой матрицы, потому что есть необходимость восстановления цвета.

Камера заднего вида: обычно устанавливается на багажнике, в основном для помощи при парковке. Угол поля зрения составляет от 120 до 140 градусов, а расстояние обнаружения составляет приблизительно 50 метров.

Камера бокового фронтального обзора: устанавливается на B-столпе или зеркале заднего вида транспортного средства, угол поля обзора этой камеры обычно составляет 90 ° -100 °, а расстояние обнаружения составляет около 80 метров.Основная функция этой камеры - обнаруживать транспортные средства и велосипеды..
Камера бокового и заднего вида: обычно устанавливается на переднем крыле транспортного средства, угол поля зрения этой камеры обычно составляет около 90 °, а расстояние обнаружения также составляет около 80 метров.Он в основном используется для сценариев, таких как изменение полосы движения транспортных средств и слияние с другими дорогами..
Встроенная камера: в основном используется для мониторинга состояния водителя и достижения напоминаний об усталости и других функций.
Среди них цена камер переднего вида относительно высока, а текущая рыночная цена составляет от 300 до 500 юаней; цены других камер составляют около 150-200 юаней.

Из плана мы видим, что все 8 камер связаны с системой вождения, которая тесно связана с чистым автономным планом вождения, который был продвинут без использования LiDAR.Наибольшее преимущество этого плана заключается в его высокой экономической эффективностиИспользуя очень недорогую самостоятельно разработанную камеру, был достигнут уровень автономного вождения.
Самое большое преимущество этого решения, которое использует несколько камер, заключается в его высокой масштабируемости.его функция автономного вождения имеет очень хорошую совместимость и масштабируемость.
С помощью этой сенсорной модели был достигнут уровень функции автономного вождения с хорошим опытом,включая высоко отличительную функцию высокоскоростного автономного навигационного вождения (NGP) и парковочную память парковочного участка.
S-класс является представителем традиционных OEM-решений, а бинокулярная стереокамера является самым большим преимуществом Mercedes-Benz S-класса.Бинокулярные камеры могут рассчитать движение текущей обнаруженной цели в X, Y и Z координаты, определяют осанку и тип обнаруженной цели, а эффект опыта функции ADAS Mercedes Benz на уровне L2 также лучше, чем у других двух.
При анализе решений камер для серийных моделей автомобилей мы обнаружили, что все они используют камеры средних и низких пикселей для достижения функций автономного вождения.

Saitemei Security Electronics Co., Ltd. Сеть автомобильных камер
Цепочка производства автомобильных камер в основном включает в себя три основных звена: материалы вверх по течению, компоненты в середине потока и продукты вниз по течению.
Материалы вверх по течению, такие как оптические линзы, фильтры и защитные пленки, используются для изготовления линзовых сборов, в то время как пластинки используются для изготовления микросхем CMOS и процессоров сигналов DSP;Сборка линз середины потока, микросхем CMOS и клеевых материалов в модули, и упаковать их с DSP процессорами сигнала в продукты камеры.
На этом уровне промышленной цепочки поставщики вверх по производству уже могут поставлять полные продукты для камер для клиентов вниз по производству транспортных средств или поставщиков первого уровня.Камеры и программные алгоритмы вместе составляют решение для автомобильных камер, который применяется к автономному транспортному средству.
В настоящее время компании с большой долей рынка автомобильных камер являются ведущими мировыми поставщиками компонентов первого уровня,и клиенты в нижнем этапе производственного процесса в основном охватывают крупные мировые автомобильные компании.

CMOS имеет самое высокое соотношение стоимости и затрат в автомобильных камерах, достигнув 52%; на упаковку модулей приходится 20% и на оптические линзы приходится 19%.

Чип CMOS
CMOS (CIS sensor) - это основное решение для фоточувствительных компонентов автомобильных камер.но это дешевле и энергоэффективнее, что делает его широко предпочтительным в области автомобильных камер с низкими требованиями к пикселям.

Основная структура датчиков изображения
Датчик изображения разделен на светочувствительную область (Firecore), связывающие провода, внутреннюю цепь и субстрат.Фоточувствительная область представляет собой массив из одного пикселя, состоящий из нескольких точек из одного пикселяКогда световые сигналы, полученные от каждого пикселя, собираются вместе, они образуют полную картину.

Диаграмма секции микросхемы CMOS

Из-за различных углов света, входящих в каждый пиксель, на поверхности каждого пикселя добавляется микролента для коррекции угла света.позволяет свету проникать на поверхность светочувствительного элемента вертикальноЭто концепция чипа, который должен быть сохранен в пределах небольшого отклонения от линзы

С точки зрения архитектуры цепей, мы включаем датчик изображения в качестве темной коробки, которая преобразует световые сигналы в электрические сигналы.данныеЭто может быть просто понято как Firecore преобразование световых сигналов в электрические сигналы,которые обрабатываются и кодируются логической схемой в темной коробке, а затем выводить через интерфейс данных.

Из-за того, что процесс проектирования пиксельного слоя в микросхемах CMOS похож на аналоговые микросхемы, существуют высокие требования к производственным процессам
Основные поставщики.
Технология производства и изготовления CMOS высока, и с точки зрения мирового рынка в настоящее время она в основном занимается предприятиями с иностранным финансированием.С точки зрения конкуренции, Saitemei занимает первое место с долей рынка 36%, за ним следует отечественное предприятие Huoxin Technology с долей рынка 22%.с высокой промышленной концентрациейДомашнее предприятие Saitemei Security Electronics Co., Ltd. стало ведущим предприятием в этой области.