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 等deng圖tu像xiang處chu理li和he視shi覺jiao感gan知zhi單dan元yuan,就jiu是shi電dian子zi後hou視shi鏡jing的de大da腦nao。業ye界jie有you一yi種zhong趨qu勢shi,傳chuan統tong的de外wai後hou視shi鏡jing即ji將jiang被bei電dian子zi後hou視shi鏡jing取qu代dai下xia,這zhe一yi過guo程cheng也ye許xu在zai未wei來lai的de 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 等deng圖tu像xiang處chu理li和he視shi覺jiao感gan知zhi單dan元yuan,就jiu是shi電dian子zi後hou視shi鏡jing的de大da腦nao。業ye界jie有you一yi種zhong趨qu勢shi,傳chuan統tong的de外wai後hou視shi鏡jing即ji將jiang被bei電dian子zi後hou視shi鏡jing取qu代dai下xia,這zhe一yi過guo程cheng也ye許xu在zai未wei來lai的de 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、yewandengchangjingxia,qichewaihoushijinghuozheqiwuhuozhebeiyushuizhedang,burongyikanqingchu,yingxianglejiashianquan。henduochezengjialewaihoushijingdianjiare,duiboliqiwuyouyidingbangzhu,danduixiayurengranzuoyongbuda。
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, ruguoduiyuzhaodubijiaochadelumianhuanjing,fanshejingdefansheguangxianyefeichangruo。zheliangzhongtiaojianxia,jiandandefanshejingjiegoudoubushiherenyandeguancha,congerduianquanzaochengyinhuan。
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”的(de)結(jie)構(gou)來(lai)取(qu)代(dai)物(wu)理(li)的(de)反(fan)射(she)鏡(jing)。攝(she)像(xiang)頭(tou)的(de)技(ji)術(shu)經(jing)過(guo)多(duo)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan),已(yi)經(jing)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)可(ke)以(yi)取(qu)代(dai)人(ren)眼(yan),而(er)顯(xian)示(shi)屏(ping)也(ye)是(shi)非(fei)常(chang)成(cheng)熟(shu)的(de)技(ji)術(shu)。這(zhe)樣(yang)電(dian)子(zi)後(hou)視(shi)鏡(jing)就(jiu)是(shi)把(ba)成(cheng)熟(shu)的(de)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)引(yin)入(ru)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye),做(zuo)適(shi)合(he)車(che)規(gui)的(de)改(gai)進(jin),從(cong)而(er)真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)更(geng)好(hao)地(di)物(wu)理(li)鏡(jing)的(de)替(ti)代(dai)品(pin),和(he)改(gai)進(jin)品(pin)。
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 可ke以yi對dui輸shu入ru的de圖tu像xiang數shu據ju進jin行xing實shi時shi的de形xing變bian矯jiao正zheng,消xiao除chu或huo者zhe減jian小xiao廣guang角jiao鏡jing頭tou的de桶tong形xing畸ji變bian,以yi及ji進jin行xing高gao質zhi量liang的de縮suo放fang,如ru果guo顯xian示shi屏ping支zhi持chi觸chu摸mo,可ke以yi做zuo到dao兩liang指zhi縮suo放fang。這zhe樣yang使shi得de最zui後hou顯xian示shi屏ping上shang讓rang用yong戶hu看kan到dao大da小xiao合he適shi,形xing變bian合he理li的de效xiao果guo,更geng好hao地di滿man足zu人ren體ti工gong學xue,做zuo到dao類lei似si傳chuan統tong後hou視shi鏡jing但dan更geng好hao的de使shi用yong體ti驗yan,讓rang駕jia駛shi員yuan能neng夠gou更geng準zhun確que地di判pan斷duan側ce方fang來lai車che的de距ju離li。
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 dengdouyaoyunxingzaidiyanshidetuxiangchulimoshi,xingnengyaozugoubukeyidiuzhen,bingqiexianshipingyeyaocaiyongdiyanshidejishu。zheshidedianzihoushijingzhezhongyongyuanquandexitong,bingbunengtongguojiandandexiaofeileihoushijingfanganlaishixian,ershixuyaogenggaoxingnengdeyijigengduandexitongyanchidetuxiangchulixinpian。
bijingdianzihoushijingzuoweiyigezonghededianzixitong,bichuantongwulijingfuzahenduo,suoyizaijinxingcheguishejideshihouyeyaokaolvanquankekaodewenti。yigekekaodedianzihoushijingfangan,yaokaolvdaoshexiangtouxitong,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)也ye是shi一yi個ge有you價jia值zhi的de應ying用yong,現xian在zai在zai中zhong檔dang以yi上shang的de汽qi車che中zhong,盲mang區qu檢jian測ce日ri漸jian成cheng為wei標biao配pei。盲mang區qu檢jian測ce需xu要yao芯xin片pian不bu僅jin可ke以yi高gao性xing能neng高gao質zhi量liang地di處chu理li圖tu像xiang,而er且qie具ju有you很hen強qiang的de視shi覺jiao 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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