汽車電子後視鏡的大腦
發布時間:2022-10-25 責任編輯:lina
【導讀】如果說攝像頭是汽車電子後視鏡的眼睛,那麼後麵的 ISP/DSP dengtuxiangchuliheshijiaoganzhidanyuan,jiushidianzihoushijingdedanao。yejieyouyizhongqushi,chuantongdewaihoushijingjijiangbeidianzihoushijingqudaixia,zheyiguochengyexuzaiweilaide 2~3 年內將逐漸發生,我們或將有幸見證這一過程,並為之做出自己的努力。
如果說攝像頭是汽車電子後視鏡的眼睛,那麼後麵的 ISP/DSP dengtuxiangchuliheshijiaoganzhidanyuan,jiushidianzihoushijingdedanao。yejieyouyizhongqushi,chuantongdewaihoushijingjijiangbeidianzihoushijingqudaixia,zheyiguochengyexuzaiweilaide 2~3 年內將逐漸發生,我們或將有幸見證這一過程,並為之做出自己的努力。
1. 物理外後視鏡的作用和問題
汽車外後視鏡是駕駛中的安全件,對於變道的時候觀察盲區非常重要。外後視鏡主要待解決的問題是視角是否足夠大、惡劣環境是否可以看清楚、車距判斷是否準確等。
汽車物理外後視鏡是左右各一麵凸麵鏡,由反射而來,實際觀察的時候,駕駛員需要通過左右前玻璃窗來看。這樣在雨天、夜(ye)晚(wan)等(deng)場(chang)景(jing)下(xia),汽(qi)車(che)外(wai)後(hou)視(shi)鏡(jing)或(huo)者(zhe)起(qi)霧(wu)或(huo)者(zhe)被(bei)雨(yu)水(shui)遮(zhe)擋(dang),不(bu)容(rong)易(yi)看(kan)清(qing)楚(chu),影(ying)響(xiang)了(le)駕(jia)駛(shi)安(an)全(quan)。很(hen)多(duo)車(che)增(zeng)加(jia)了(le)外(wai)後(hou)視(shi)鏡(jing)電(dian)加(jia)熱(re),對(dui)玻(bo)璃(li)起(qi)霧(wu)有(you)一(yi)定(ding)幫(bang)助(zhu),但(dan)對(dui)下(xia)雨(yu)仍(reng)然(ran)作(zuo)用(yong)不(bu)大(da)。
物wu理li外wai後hou視shi鏡jing作zuo為wei被bei動dong的de反fan射she鏡jing,因yin為wei光guang學xue原yuan理li存cun在zai著zhe對dui於yu不bu同tong光guang源yuan隻zhi是shi做zuo一yi個ge被bei動dong衰shuai減jian的de作zuo用yong。所suo以yi對dui於yu後hou麵mian非fei常chang亮liang的de汽qi車che前qian大da燈deng,反fan射she鏡jing經jing過guo反fan射she也ye會hui非fei常chang亮liang而er且qie耀yao眼yan, 如(ru)果(guo)對(dui)於(yu)照(zhao)度(du)比(bi)較(jiao)差(cha)的(de)路(lu)麵(mian)環(huan)境(jing),反(fan)射(she)鏡(jing)的(de)反(fan)射(she)光(guang)線(xian)也(ye)非(fei)常(chang)弱(ruo)。這(zhe)兩(liang)種(zhong)條(tiao)件(jian)下(xia),簡(jian)單(dan)的(de)反(fan)射(she)鏡(jing)結(jie)構(gou)都(dou)不(bu)適(shi)合(he)人(ren)眼(yan)的(de)觀(guan)察(cha),從(cong)而(er)對(dui)安(an)全(quan)造(zao)成(cheng)隱(yin)患(huan)。
物(wu)理(li)外(wai)後(hou)視(shi)鏡(jing)作(zuo)為(wei)凸(tu)麵(mian)鏡(jing),還(hai)有(you)一(yi)個(ge)視(shi)野(ye)範(fan)圍(wei)的(de)問(wen)題(ti),雖(sui)然(ran)凸(tu)麵(mian)鏡(jing)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)很(hen)大(da)的(de)視(shi)野(ye)範(fan)圍(wei),但(dan)過(guo)大(da)的(de)視(shi)野(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)中(zhong)央(yang)視(shi)野(ye)物(wu)體(ti)顯(xian)得(de)過(guo)大(da),邊(bian)緣(yuan)視(shi)野(ye)物(wu)體(ti)顯(xian)得(de)過(guo)小(xiao),從(cong)而(er)對(dui)於(yu)距(ju)離(li)判(pan)斷(duan)造(zao)成(cheng)一(yi)定(ding)的(de)困(kun)擾(rao)。並(bing)且(qie)如(ru)果(guo)車(che)輛(liang)的(de)駕(jia)駛(shi)位(wei)置(zhi)非(fei)常(chang)高(gao),比(bi)如(ru)大(da)巴(ba)和(he)卡(ka)車(che),對(dui)於(yu)駕(jia)駛(shi)員(yuan)位(wei)置(zhi)在(zai)左(zuo)側(ce)會(hui)造(zao)成(cheng)右(you)前(qian)的(de)盲(mang)區(qu)。這(zhe)時(shi)候(hou)不(bu)得(de)不(bu)加(jia)更(geng)多(duo)的(de)反(fan)射(she)鏡(jing)。當(dang)反(fan)射(she)鏡(jing)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)時(shi)候(hou),它(ta)本(ben)身(shen)就(jiu)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)視(shi)線(xian)遮(zhe)擋(dang),並(bing)且(qie)增(zeng)大(da)了(le)風(feng)阻(zu)從(cong)而(er)增(zeng)加(jia)能(neng)耗(hao)。
2. 作為替代物,電子後視鏡的價值
電子後視鏡是作為“mirror replacement”(物理後視鏡的替代) 的概念出現的,CMS = Camera Monitor System(攝像頭監控係統)其最主要目的就是為了解決物理鏡在特殊條件下看不清楚的問題。但因為物理鏡已經是非常成熟的技術,同時具有無延時、長壽命和低成本的特點。所以電子後視鏡要想取代物理鏡,也不能有明顯的短板。
電子後視鏡采用了“攝像頭+顯示屏”dejiegoulaiqudaiwulidefanshejing。shexiangtoudejishujingguoduoniandefazhan,yijingzaihendachengdushangkeyiqudairenyan,erxianshipingyeshifeichangchengshudejishu。zheyangdianzihoushijingjiushibachengshudedianzijishuyinruqichexingye,zuoshihecheguidegaijin,congerzhenzhengshixiangenghaodiwulijingdetidaipin,hegaijinpin。
攝像頭通過使用車規的高性能 CMOS 傳感器和 ISP,以及配套高質量鏡頭,可以做到更廣的視角和更好的成像質量,在夜間可以得到更清晰更好可見度的視頻;在車背後有大燈照射的情況,可以通過 HDR 做到抑製強光。總之,在高性能 ISP 的de加jia持chi下xia,電dian子zi後hou視shi鏡jing有you機ji會hui可ke以yi做zuo到dao在zai圖tu像xiang質zhi量liang上shang比bi傳chuan統tong物wu理li鏡jing的de光guang學xue係xi統tong更geng好hao,並bing且qie視shi野ye更geng寬kuan。加jia上shang合he適shi的de結jie構gou設she計ji和he鏡jing頭tou表biao麵mian材cai料liao鍍du膜mo,可ke以yi做zuo到dao雨yu水shui即ji使shi打da在zai鏡jing頭tou上shang,也ye不bu會hui殘can留liu,從cong而er大da大da改gai善shan了le外wai後hou視shi鏡jing係xi統tong在zai雨yu天tian的de有you效xiao性xing,提ti高gao了le行xing車che安an全quan。
(圖為雷克薩斯 ES 2018 款的電子後視鏡在雨天中,來自《朝日新聞》)
攝(she)像(xiang)頭(tou)係(xi)統(tong)也(ye)可(ke)以(yi)做(zuo)得(de)非(fei)常(chang)小(xiao)巧(qiao),即(ji)使(shi)是(shi)需(xu)要(yao)多(duo)個(ge)攝(she)像(xiang)頭(tou),也(ye)可(ke)以(yi)裝(zhuang)在(zai)較(jiao)小(xiao)的(de)腔(qiang)體(ti)裏(li)朝(chao)向(xiang)不(bu)同(tong)角(jiao)度(du)。如(ru)果(guo)法(fa)規(gui)允(yun)許(xu)取(qu)消(xiao)後(hou)視(shi)鏡(jing)而(er)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)攝(she)像(xiang)頭(tou)的(de)話(hua),汽(qi)車(che)可(ke)以(yi)大(da)大(da)降(jiang)低(di)風(feng)阻(zu),也(ye)減(jian)小(xiao)了(le)盲(mang)區(qu)。在(zai)梅(mei)賽(sai)德(de)斯(si)的(de)貨(huo)運(yun)卡(ka)車(che)上(shang)已(yi)經(jing)成(cheng)功(gong)運(yun)用(yong)了(le)電(dian)子(zi)後(hou)視(shi)鏡(jing),據(ju)說(shuo)因(yin)為(wei)風(feng)阻(zu)降(jiang)低(di)可(ke)節(jie)油(you) 1.3%。在特斯拉的 CyberTruck 中,也使用了攝像頭+屏幕的係統取代了外後視鏡。
(圖片來自於 driverknowledgetests.com,采用攝像頭加數字處理係統和顯示屏的電子後視鏡係統,應用在 Mercedes 卡車上)
(圖片來自 driverknowledgetests.com,針對 Mercedes 卡車的電子後視鏡係統,紅色部分是普通卡車物理外後視鏡的盲區)
對於視角變化問題,數字係統的 ISP+DSP keyiduishurudetuxiangshujujinxingshishidexingbianjiaozheng,xiaochuhuozhejianxiaoguangjiaojingtoudetongxingjibian,yijijinxinggaozhiliangdesuofang,ruguoxianshipingzhichichumo,keyizuodaoliangzhisuofang。zheyangshidezuihouxianshipingshangrangyonghukandaodaxiaoheshi,xingbianhelidexiaoguo,genghaodimanzurentigongxue,zuodaoleisichuantonghoushijingdangenghaodeshiyongtiyan,rangjiashiyuannenggougengzhunquedipanduancefanglaichedejuli。
對於延時,電子後視鏡講的是一個“端到端”的係統總延時。考慮到行車中及時變道的安全,如果在高速公路上按 120km/h 的速度行駛,電子後視鏡的端到端延時(從攝像頭開始采集圖像到顯示屏上顯示)一般要低於 100ms 才具有安全性,如果在 50ms 左右則達到比較好的安全級別。要達到這樣的低延時,推薦攝像頭運行在每秒 60 幀的模式,電子係統的 ISP/DSP 等deng都dou要yao運yun行xing在zai低di延yan時shi的de圖tu像xiang處chu理li模mo式shi,性xing能neng要yao足zu夠gou不bu可ke以yi丟diu幀zhen,並bing且qie顯xian示shi屏ping也ye要yao采cai用yong低di延yan時shi的de技ji術shu。這zhe使shi得de電dian子zi後hou視shi鏡jing這zhe種zhong用yong於yu安an全quan的de係xi統tong,並bing不bu能neng通tong過guo簡jian單dan的de消xiao費fei類lei後hou視shi鏡jing方fang案an來lai實shi現xian,而er是shi需xu要yao更geng高gao性xing能neng的de以yi及ji更geng短duan的de係xi統tong延yan遲chi的de圖tu像xiang處chu理li芯xin片pian。
畢(bi)竟(jing)電(dian)子(zi)後(hou)視(shi)鏡(jing)作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)綜(zong)合(he)的(de)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong),比(bi)傳(chuan)統(tong)物(wu)理(li)鏡(jing)複(fu)雜(za)很(hen)多(duo),所(suo)以(yi)在(zai)進(jin)行(xing)車(che)規(gui)設(she)計(ji)的(de)時(shi)候(hou)也(ye)要(yao)考(kao)慮(lv)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)的(de)問(wen)題(ti)。一(yi)個(ge)可(ke)靠(kao)的(de)電(dian)子(zi)後(hou)視(shi)鏡(jing)方(fang)案(an),要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)攝(she)像(xiang)頭(tou)係(xi)統(tong),ISP/DSP 處理係統,顯示屏係統,電源及通信係統運行中可能出現的各種故障並且進行檢測、彙報和恢複。
盲區檢測(BSD)yeshiyigeyoujiazhideyingyong,xianzaizaizhongdangyishangdeqichezhong,mangqujiancerijianchengweibiaopei。mangqujiancexuyaoxinpianbujinkeyigaoxingnenggaozhiliangdichulituxiang,erqiejuyouhenqiangdeshijiao AI 處理能力,需要實時地進行側方視野內的目標檢測、分類、距離估計等。
(圖為安霸的 CV22 參考設計中的左/右/中電子後視鏡的實際路測圖。黃色部分是指側方來車已經接近於危險位置,而紅色是指側方來車已經達到了危險位置,自車不可以變道)
3. 安霸的汽車電子後視鏡解決方案
針對市場的需求日漸增加,安霸也推出了多款針對於汽車電子後視鏡的解決方案,以下是係統框圖簡介,和其他方案做個對比。
圖為采用安霸CV22AQ的電子後視鏡係統框圖
安霸的 CV22AQ 是符合車規 AEC-Q100 規格的視覺 AI 芯片,可用於 ADAS,CMS 等多種不同的汽車應用。除了 CV22AQ,安霸還有 CV25AQ、CV28AQ、CV22FS 等不同芯片可用於電子後視鏡的係統設計。這一係列芯片都是采用了 10nm 車規的製程生產、內部集成了高性能的 ISP(圖像處理引擎)、具有高畫質、低功耗、低延遲的特點。同時 CV 係列的所有芯片都集成了高性能的 AI 處理引擎,可高效運行各種基於神經網絡的視覺感知算法,基於這些芯片客戶可構建高可靠、高性能的電子後視鏡係統,從而更好地滿足最終用戶的駕駛安全需求。
經(jing)過(guo)和(he)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)的(de)充(chong)分(fen)合(he)作(zuo)與(yu)努(nu)力(li),采(cai)用(yong)安(an)霸(ba)的(de)電(dian)子(zi)後(hou)視(shi)鏡(jing)的(de)多(duo)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)產(chan)品(pin),已(yi)在(zai)中(zhong)國(guo)汽(qi)車(che)前(qian)裝(zhuang)市(shi)場(chang)成(cheng)功(gong)麵(mian)市(shi),受(shou)到(dao)了(le)客(ke)戶(hu)的(de)廣(guang)泛(fan)好(hao)評(ping)。安(an)霸(ba)的(de) CV 係列芯片,成熟穩定的軟件開發平台(SDK),以yi及ji植zhi根gen中zhong國guo的de開kai發fa和he客ke戶hu支zhi持chi團tuan隊dui,將jiang陸lu續xu和he業ye界jie各ge位wei朋peng友you,供gong應ying商shang合he作zuo,給gei中zhong國guo市shi場chang帶dai來lai更geng多duo更geng好hao的de電dian子zi後hou視shi鏡jing產chan品pin,創chuang造zao社she會hui價jia值zhi!
(來源:Ambarella安霸半導體微信公眾號 ,作者:孫魯毅)
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