智能汽车资源网

智能表面，智能内饰，新能源汽车，HMI，人车交互，智能车灯，车用材料

camera

一文了解车载摄像头

Byzheng, zhipeng

Feb 19, 2022
当前车辆上摄像头的使用是很普遍的，例如普通的倒车影像、自动驾驶、DMS等，下面就来对其进行梳理一下。

01.

摄像头结构

摄像头一般由镜头(Lens)，图像传感器(Image Sensor)，图像信号处理器(Image SignalProcessor, ISP)，串行器发送(Serializer)组成 ，如下图所示
数据的传输步骤为镜头采集到物体的基本信息然后由Image Sensor进行一定处理后再交于ISP处理之后串行化传输。传输方式同样可分为在同轴电缆或双绞线上基于LVDS传输或者直接通过以太网传输。
一文了解车载摄像头
一文了解车载摄像头

02.

视角的影响

 对车载摄像头而言，当前的技术发展对颜色，分辨率和帧率基本能满足自动驾驶软件的需求。例如AP2.5采用1080P(约2Mpixel)，30fps，作为对比，小米10摄像头采用108M pixel，60fps的摄像头.
对于布置来说，主要是视角对感知范围的影响。在摄像头感光元件大小确定的情况下，焦距越长，对应的视角越窄。但对应的分辨率也能大大提高——即看的清，但看的东西少。
一文了解车载摄像头
对于自动驾驶而言，不仅需要关注远方的路标，红绿灯，指示牌，车辆等信息做路线规划和预控判断，还需要观察距离比较近的是否有行人，岔道口是否有车辆驶入和收集车辆旁边的插队车辆，行人，自行车等信息进行风险预控等。当前单一摄像头是无法做到全视野的信息采集。因此L2级别以上基本会配置中程及长程摄像头。高档车辆会采用3前视摄像头的配置。
一文了解车载摄像头

03.

视觉传感器在自动驾驶系统中的主要作用

障碍物探测：使用双目或者三目测速和测距
车道线的检测：车道线提取
道路信息读取：交通信号灯识别，交通标志识别
地图构建与辅助定位
其他交通参与者探测与识别 - 车辆探测、行人探测、动物探测
一文了解车载摄像头

04.

单目摄像头与双目摄像头测距原理对比

单目摄像头测距原理是先匹配识别后估算距离：通过图像匹配识别出目标类别,预估目标尺寸，随后根据图像大小估算距离。
单目系统的优势在于成本较低，对计算资源的要求不高，系统结构相对简单；
缺点是：
（1）需要不断更新和维护一个庞大的样本数据库，才能保证系统达到较高的识别率；
（2）无法对非标准障碍物进行判断；
（3）距离并非真正意义上的测量，准确度较低。当前业内量产做到最好误差在10-15%左右。

 

双目摄像头测距原理是双目三角测距的原理，对目标物体距离感知是一种绝对的测量，而非估算，原理如下图所示。
一文了解车载摄像头
一文了解车载摄像头

双目系统优势：

1）成本比单目系统要高，但比激光雷达等方案相比成本较低；

2）原理上无需先进行识别再进行测算，而是对所有障碍物直接进行测量；

3）无需维护样本数据库。

双目系统的缺点：
1）计算复杂度大，大规模商用难度高；
2）对环境光照非常敏感，对算法提出很大的挑战；
3）不适用于单调缺乏纹理的场景。对于与背景色接近的场景（天空、白墙、沙漠等）可能无法识别;
4）相机基线限制了测量范围,同时安装的精度和光心的尺寸偏差对测量结果影响很大，耐久一致性较难保证。

05.

摄像头数据传输

已量产的车型中摄像头数据处理分为两类，一种在摄像头处集成控制器进行特征提取和输出典型应用是Mobileye的EyeQ系列。如EyeQ4设计预留可同时处理8路摄像头数据，原始数据在EyeQ4中处理，可以提取车道线数据，10个行人和车辆目标信息，交通标识，自身车身姿态，测距信息(单目算法)。数据最后通过CAN-FD发送到中央处理器。另外一种是摄像头输出原始数据典型应用有TeslaHW2.5。HW2.5采用双NvidiaParker SoC加GP106显卡的计算单元，能处理12路摄像头数据。摄像头与视觉处理器之间的数据传输一般有两种选择：串行接口和以太网。当前普遍采用串行接口。
摄像头数据的串行传输物理层采用LVDS（Low Voltage Differential Signal）的接口。具有高速率（Gbps级）、低延迟、低功耗的特点。协议层主要解决方案为TI的FPD-Link、Maxim的GMSL等。目前市场上的传输协议具有专一性，不同供应商的产品无法通用。一般由控制器平台决定选择何种协议层。如HW2.5采用Nvidia方案所以选择的是GMSL协议，而在HW3.0上FSD则选择了TI的解决方案。
LVDS传输的原理：通过精准的线束阻抗匹配，以小电流的形式得到差分电压获得超高速的传输速率。（>1.8Gbps@15m，3G@10m）采用同轴电缆可有效地避免车规级EMC风险，同时降低成本。数据传输采用点对点双向通讯。每个摄像头需配置独立解码芯片，控制器端在每个摄像头通道的接收端也需配置独立的解码芯片。

原文始发于微信公众号（汽车ECU开发）：一文了解车载摄像头

For more industry information about car cameras, please join the AiBang Car Camera Exchange Group. Upstream and downstream companies in the industry chain such as SAIC, Great Wall, Geely, BYD, Desay SV, Huayang, Visteon, Continental, Bosch, Hangsheng, Shunyu, O-film, Lens Technology, Phoenix Optical, Crystal Optoelectronics, Sunex, Ames, Howay, Han's, 3M, Nichia, and Rohm Chemical have all joined. Scan the QR code below to join the discussion.
瑞萨电子与豪威科技合作汽车摄像头系统集成
  Welcome to join us.AiBang Camera CommunicationRecording, currently with 3700 participants, including major car camera manufacturers and OEM leaders. You can click on the keywords below to view in English.  

Download:

By zheng, zhipeng

related articles

camera

博世智能驾控环视摄像头产品荣获捷豹路虎全球卓越质量奖

Dec 18, 2024 808, ab
DMS camera

汽车视觉研究：全年摄像头安装量冲击9000万颗，纯视觉方案拉低智驾门槛

Dec 4, 2024 zheng, zhipeng
camera

正式量产！欧菲光48M高清云台相机让车内外交互更多彩

Nov 29, 2024 zheng, zhipeng

You missed

Smart fragrance (aftermarket) Car Fragrance System, Fragrance Generator, Air Purifier

艾瑞泽8｜智能香氛系统，了解一下

2024-12-20 808, ab
车载声学系统

7家国外知名车辆声学报警系统AVAS供应商一览

2024-12-19 808, ab
HUD Tier 1 Industry News

华为LCOS AR-HUD朋友圈再扩大，水晶光电|泽景|疆程|蜂巢|浦创|华阳多媒体同日签约

2024-12-19 zheng, zhipeng
Display

长城|长安|小鹏|蔚来|吉利|奇瑞等11款天马显示屏应用简介

2024-12-19 zheng, zhipeng
en_USEnglish
en_USEnglish zh_CNChinese