自動車 カメラ: 自律 運転 の 目
自動車に搭載されたカメラは"自動運転の目"として知られており,ADASシステムと自動車自動運転分野における主要なセンサー機器です.レンズや画像センサーを通して画像情報を収集する主な機能です360°の視覚認識を実現し,物体認識におけるレーダーの欠点を補うことができる.これは人間の視力に最も近いセンサーです.
自動車に搭載されたカメラは 自動車業界で広く使用されており 運転記録,リバースイメージング,パーキング・サラウンド・ビューをインテリジェント・コックピット・行動認識とADASアシスタント・ドライビング応用シナリオがますます多様化しています.
現在,世界自動車カメラ産業のCR3は41%で,トップ10の企業が96%の市場シェアを占めています.世界自動車カメラ産業の集中率は高いレベルです.
高速道路損失データ研究所 (HLDI) は 2030年までに ほぼ50%の自動車が ADAS 技術を搭載すると予測しています
ICVTankによると,中国の自動車カメラ産業の規模は2025年までに230億ドルに達し,今後5年間でCAGRは30%になると予測されています.自動車カメラ市場が11ドルから成長すると予想されています2019年には202025年には27億ドルに成長し 5年間のCAGRは15.8%になります
自動運転には認識,判断,実行が含まれます 認識はプロセス全体の源であり,自動運転システムの重要なモジュールです車両の運転中に感知システムは 自動運転車の"目"に相当するセンサーを介して リアルタイムで周囲の情報を収集します車両が人間の運転手と似た観察能力を獲得するのを助けます.
自動運転車では,感知システムは主にカメラ,ミリ波レーダー,LiDAR (主に注意をそらされる恐れのためにオプション) などのセンサーで構成されています.環境認識の主要なセンサーとしてカメラは,物体認識におけるレーダーの欠点を補うために, 360°の包括的な視覚認識を達成するために非常に重要な役割を果たします.人間の視覚に最も近いセンサーです自動運転の分野における鍵となる装置の一つである.
車内カメラとは?
自動車搭載カメラの主要なハードウェア構造には,光学レンズ (光学レンズ,フィルター,保護フィルムなどを含む),画像センサー,画像信号処理器 (ISP),シリアライザー,コネクタ構造の図式図は図に示されています.
自動車搭載カメラモジュールの解剖
上記の画像は,車で一般的に使用されるカメラモジュールの解剖を示しています.中央にいくつかの層の比較的シンプルなデザインがあります通常はセンサーのセンサーボード,画像プロセッサーの小さなボード,そしてシリアライザーのボードを含む.通常はカメラセンサーやISPの画像データ出力バスが標準であるため,シリアライザーが必要になります.信号は高速な移動で特徴づけられるが,送信バスの距離は短く,そうでなければ信号の整合性が保証できない.
高速バスの標準に変換する必要があります GMSLのような 高速バスの標準に変換する必要がありますシリアルボードを通してバスに変換します.さらに,同軸ケーブルは,モジュールに電力を供給し,画像データを送信するために使用できます.
光学レンズ: 光を焦点化し,視野内の物体を画像媒体の表面に投影する.画像効果の要求に応じて,複数の層の光学レンズが必要かもしれないフィルターは人間の目には見えない光の帯をフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルターでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタでフィルタがフィルタがフィルタがフィルタがフィルタ
画像センサー: 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 image主にCCDとCMOSの2種類に分かれています.
ISP画像信号プロセッサ:主に画像センサーによる画像およびビデオソース入力によるRAW形式のデータを前処理するためにハードウェア構造を使用し,YCbCrおよび他のフォーマットに変換することができます..また,画像のスケーリング,自動曝光,自動ホワイトバランス,自動フォーカスなどの様々なタスクを実行できます.
シリアライザー:処理された画像データを転送し,RGBやYUVなどのさまざまなタイプの画像データを転送するために使用できます.
接続器:固定カメラを接続するために使用されます.
自動車に搭載されたカメラは,産業用カメラや商業用カメラよりも高い製造プロセスと信頼性要件があります.自動車は厳しい環境で長時間働かなければならないので高低温,強い振動,高湿度や高熱などの複雑な作業条件で安定して動作する必要があります.プロセス製造の主な要件は以下のとおりです.:
自動車搭載カメラのプロセス要件
高温耐性: 自動車に搭載されたカメラは,-40 °Cから85 °Cの範囲内で正常な動作が可能で,急激な温度変化に適応しなければならない.
地震耐性: 車両は不均等な道路で運転するときに強い振動を生むことができるので,機内カメラは様々な振動強さに耐える必要があります.
抗磁性: 車が起動すると,非常に高い電磁パルスを生成し,非常に高い抗磁性が必要になります.性能
防水: カメラは数日間雨水に浸された後でも正常な使用を保証するためにしっかりと密閉する必要があります.
使用寿命:使用寿命は,要求事項を満たすために少なくとも8〜10年である必要があります.
超広角:側視のサラウンドカメラは超広角で,水平視角が135°でなければならない.
高ダイナミクス: 車が高速で移動し カメラが照らす環境は 劇的に頻繁に変化しますカメラのCMOSに高いダイナミック特性を持つ必要がある;
低騒音: 低照明条件では,特にサイドとリアビューカメラが必要で,夜間でもはっきりと画像を捉えるため,効果的に騒音を抑制することができます.
車両のインテリジェントフロントカメラヘッドの主要パラメータ
検出距離
水平視野の角度
垂直視野の角度
解像度 - カメラが均等に隔たれた黒と白のストライプを撮影するとき,モニターで見ることができる最大数の線 (カメラの解像度より高い).列数がこの数を超えると画面には灰色の領域しか見えず,黒と白のストライプは区別できない.
最小照明 - 画像センサーの周囲光に対する感度,または画像センサーによる通常の画像撮影に必要な最も暗い光. 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.
信号とノイズ比 - 輸出信号電圧と同時に出力ノイズ電圧の比
ダイナミックレンジ (Dynamic Range) - カメラが撮影した同じフレーム内の最も明るい物体と最も暗い物体の明るさ値が通常詳細を表示できる範囲.ダイナミック範囲が大きいほど画面に表示される物体が明るすぎたり暗すぎたりするほど
レーダー技術と比較して利点は何ですか?
1) ミリメートル波レーダーと比較して,現在のカメラの主な利点は以下の通りである.
標的の識別と分類 - 現在,通常の3Dミリ波レーダーは 目の前に障害物があるかどうかしか検出できません障害物の大きさやカテゴリーを正確に特定できない■例えば,各種の車道認識,信号認識,交通標識認識
歩行可能な空間を検知し,車両移動の安全な境界線 (運転可能な領域) を区切る,主に車両を区切る,通常の道路辺,歩道石辺,障壁のない目に見える境界線知らない境界線
横向きに動く標的を検出する能力,例えば交差点を横切る歩行者や車両を検出し追跡する能力.
位置付けと地図作成 - つまり技術.ミリ波レーダーが現在使用されているが,この技術はより成熟し,より多くの応用見通しがある.
(2) 自動駆動システムではレーザーレーダーはカメラに似ているが,その利点は以下の通りである.
信号認識と交通標識認識
コストメリットとアルゴリズムと技術の高度な成熟度
高いオブジェクト認識率
現在,自動車に搭載されたカメラは,設置場所に基づいて主に5つのカテゴリーに分かれています. フロントビューカメラ,サラウンドビューカメラ,リアビューカメラ,サイドビューカメラ,そして内蔵カメラ.
フロントビューカメラ: 運転中に視覚認識と認識機能を達成するために主にフロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロント・フロントフロントビュー・ナローアングルカメラ, フロント・ビュー・ワイドアングル・カメラの機能に応じて
前向きのメインカメラ:このカメラは,L2のADASシステムでメインカメラとして使用されます.視野の角度は一般的に30°,50°,60°,100°,および120°です.検出距離は通常150~170mですカメラの出力形式です
前向きの広角カメラ:このカメラの主な機能は,主に都市道路条件,低速運転,その他のシーンで使用される,遠くから近い物体を認識することです.視野の角度は120°~150°です検知距離は約50m. 8MPレンズの大規模設置後,このカメラは不要になります.
フロントビュー・ナローアングルカメラ:このカメラの主な機能は,信号や歩行者などの標的を認識することです.一般的に,狭い角度レンズを使用します.30〜40°のレンズが選択できます.このレンズのピクセルは,前向きのメインカメラのピクセルと一般的には同じです. カメラは狭い角度を採用し,より高いピクセル密度,より遠い検出距離を持っています.250m 以上の距離まで検出できます.
8MPカメラを設置した後,正面のメインカメラのFOVは120°に達し,もはや必要ない可能性があります.検出距離は約60メートルです.
サラウンドカメラ:主に車体周りに設置され,通常は4~8台のカメラが使用され,前向きの魚眼カメラ,左向きの魚眼カメラ,右向きの魚眼カメラに分けられる.そして後ろ向きのフィッシュアイカメラ. パノラマパノラマビュー機能,および視覚認識および駐車機能を統合するオブジェクト検出を表示するために使用されます.色の復元が必要だからです..
後部カメラ:通常,トランクに設置され,主に駐車支援のために使用されます.視野の角度は120〜140度,検出距離は約50メートルです.
サイドフロントビューカメラ:B柱または車両のリアビューミラーに設置され,このカメラの視野の角度は一般的に90°-100°で,検出距離は約80メートルです.このカメラの主な機能は,横の車両や自転車を検知することです.
サイド・リアビューカメラ:通常,車両のフロントフェンダーに設置され,このカメラの視野角度は通常約90°で,検出距離も約80メートルです.主に車両のレーン変更や他の道路に合併などのシーンのアプリケーションに使用されます..
カメラ内蔵: 主に運転手の状態を監視し,疲労のリマインダーやその他の機能を実現するために使用されます.
その中でも,フロントビューカメラの価格は比較的高く,現在の市場価格は300~500元で,他のカメラの価格は150~200元程度です.
8台のカメラも 運転システムと関連していることが わかります これはリダールに頼らずに 推進されている 純粋な自動運転計画と密接に関連していますこのプランの最大の利点は 高コスト効率です低コストで自社で開発したカメラを用いて 自動運転のレベルに達しました
このソリューションの最大の利点は 複数のカメラを使用する 高いスケーラビリティです 設計の初期段階では ハードウェアコストは増加する必要がありますが 後期段階では自動運転機能は非常に良好な互換性と拡張性があります.
このセンサーモデルによって 優れた運転経験を持つ 自律運転機能が達成されました特徴的な高速自律ナビゲーション運転 (NGP) と駐車場メモリ駐車機能を含む..
メルセデス・ベンツ・Sクラスでは, 双眼ステレオカメラのソリューションが メルセデス・ベンツ・Sクラスの最大の利点です.バイノcularカメラは,X線で現在検出された標的の動きを計算することができます.検出された標的の姿勢とタイプを決定し,L2レベルでのメルセデスベンツのADAS機能の体験効果も他の2つよりも優れている.
量産車モデル用の カメラソリューションの分析では 自動運転機能を実現するために 中低ピクセルカメラを使用していることが分かりました
サイテメイセキュリティ・エレクトロニクス株式会社 自動車カメラ産業チェーン
自動車カメラ産業の連鎖は主に三つの主要リンクを伴う. 上流材料,中流部品,下流製品.
光学レンズ,フィルター,保護フィルムなどの上流材料はレンズ組成の製造に使用され,ウエファーはCMOSチップとDSP信号プロセッサの製造に使用される.中流レンズ組を組むCMOS チップや粘着材料をモジュールに組み込み,DSP信号プロセッサでカメラ製品にパッケージ化します
自動車カメラ産業のチェーンでは,自動車カメラの製造は,自動車カメラの製造と製造の過程でカメラとソフトウェア アルゴリズムが一緒になって 自動車カメラのソリューションを構成します自動運転車には適用されます
現在,自動車カメラ市場で大きな市場シェアを持つ企業は,すべて世界トップクラスの部品サプライヤーです.そして下流顧客は基本的に世界の主要自動車会社です.
CMOSは,自動車カメラのコスト比で最も高く,52%に達し,モジュールパッケージは20%を占め,光学レンズは19%を占めています.
CMOSチップ
CMOS (CISセンサ) は,自動車カメラの主要な光敏感部品ソリューションである.CCD光敏感部品と比較して,CMOSは画像品質がわずかに劣っている.しかしコストも安く エネルギー効率も良く低ピクセル要求の車内カメラの分野で広く好まれている.
画像センサーの基本構造
画像センサーは光敏感領域 (Firecore),結合線,内部回路,外見から基板に分かれています.光敏感領域は複数の単一のピクセル点からなる単一のピクセル配列ですそれぞれのピクセルから得られる光信号が集まって 完全な画像を形成します
CMOSチップのセクション図
光がピクセルごとに 異なる角度から入ってくるので 光の角度を修正するために 単一のピクセル表面にマイクロレンズが加わります光敏感な要素の表面に光が垂直に侵入できるようにするレンズからわずかな偏差範囲内に保持する必要があります
光信号を電気信号に変換する ダークボックスとして画像センサーを組み込みます ダークボックスの外部構成要素にはデータ光信号を電気信号に変換するファイアコアとして理解できます暗黒ボックス内の論理回路で処理され 暗号化されていますデータのインターフェースで出力します
CMOSチップのピクセル層の設計プロセスがアナログチップに類似しているため,製造プロセスには高い要件があります.
主なサプライヤー
CMOSの生産技術と製造技術は高水準で,世界市場から見ると,現在,主に外国資金の企業が占めている.競争環境の観点から国内企業であるフオキシン・テクノロジーが22%の市場シェアを保持し,世界サプライヤーが65%以上を占める.産業の集中度が高い国内企業 サイテメーセキュリティ電子株式会社は この分野をリードする企業になりました
