Câmera de alta definição 1080P para monitorar o comportamento dentro dos ônibus, câmera infravermelha de visão noturna inteligente de grande ângulo
Câmera de carro: olho da condução autônoma
As câmeras montadas nos automóveis são conhecidas como os "olhos da condução autónoma" e são o equipamento de detecção principal no sistema ADAS e no campo da condução autónoma automotiva.A principal função de coleta de informações de imagem é através das lentes e sensores de imagem, que pode alcançar a percepção visual de 360 ° e compensar as deficiências do radar no reconhecimento de objetos.As câmaras montadas em carros são amplamente utilizadas no campo automotivo, gradualmente se estendendo desde o início do uso para gravação de condução, imagem reversa,e visão envolvente de estacionamento para reconhecimento inteligente do comportamento do cockpit e condução assistida por ADAS, com cenários de aplicação cada vez mais diversos.A actual CR3 da indústria mundial de câmaras de vídeo para automóveis é de 41%, com as dez principais empresas a ocuparem 96% da parte de mercado.O Highway Loss Data Institute (HLDI) prevê que, até 2030, quase 50% dos carros estarão equipados com tecnologia ADAS.De acordo com o ICVTank, a escala da indústria chinesa de câmeras de carro deverá atingir 23 mil milhões até 2025, com uma CAGR de 30% nos próximos cinco anos;O mercado global de câmaras de carro deverá crescer de US $ 11.2 mil milhões em 2019 para 27 mil milhões em 2025, com um CAGR de 5 anos de 15,8%.A condução automática inclui a percepção, o julgamento e a execução, e a percepção é a fonte de todo o processo e um módulo importante do sistema de condução automática.Durante a condução do veículo, o sistema de percepção recolherá as informações do ambiente em tempo real através de sensores, o que é equivalente aos "olhos" de um veículo autónomo,e pode ajudar o veículo a alcançar a capacidade de observação semelhante à de um condutor humano.Nos veículos autônomos, o sistema de percepção é composto principalmente por sensores como câmeras, radares de ondas milimétricas e LiDAR (opcional, principalmente por medo de ser distraído).Como o principal sensor de percepção ambiental, a câmara desempenha um papel muito importante na obtenção de uma compreensão visual de 360°, compensando as deficiências do radar no reconhecimento de objetos,e é o sensor mais próximo da visão humanaPor conseguinte, as câmaras de carro são um dos dispositivos chave no campo da condução autónoma.
O que é uma câmara de carro?A principal estrutura de hardware das câmaras montadas em automóveis inclui lentes ópticas (incluindo lentes ópticas, filtros, filmes de proteção, etc.), sensores de imagem, processadores de sinal de imagem (ISP), serializadores,ConectoresO diagrama esquemático da sua estrutura é mostrado na figura:
Anatomia do módulo de câmara montado no automóvelA imagem acima mostra a anatomia dos módulos de câmera comumente usados em carros.Há na verdade um design relativamente simples de várias camadas no meio, geralmente incluindo a placa do sensor do sensor, a pequena placa do processador de imagem e a placa de um serializador.Por que um serializador é necessário é porque geralmente o ônibus de saída de dados de imagem de sensores de câmera ou ISPs é padrão, caracterizada por travessia de alta velocidade, mas a distância do autocarro de transmissão é curta, caso contrário a integridade do sinal não pode ser garantida.Então no veículo, precisamos convertê-lo para padrões de ônibus de alta velocidade como GMSL que são adequados para transmissão de longa distância no veículo,Assim, o módulo da câmera geralmente se converte para o autocarro através de uma placa serialAlém disso, os cabos coaxial podem ser utilizados para fornecer energia aos módulos e transmitir dados de imagem.Lente óptica: responsável por focar a luz e projetar objetos no campo de visão sobre a superfície do meio de imagem.podem ser necessárias várias camadas de lentes ópticasOs filtros podem filtrar faixas de luz que não são visíveis ao olho humano, deixando apenas as faixas de luz visíveis do cenário real dentro do campo de visão do olho humano.Sensor de imagem: 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 imageÉ dividido principalmente em dois tipos: CCD e CMOS.Processador de sinal de imagem ISP: utiliza principalmente a estrutura de hardware para pré-processar os dados de formato RAW da entrada da fonte de imagem e vídeo pelo sensor de imagem, que podem ser convertidos em YCbCr e outros formatos.Ele também pode executar várias tarefas, como escala de imagem, exposição automática, balanço de branco automático e foco automático.Serializer: Ele transfere dados de imagem processados e pode ser usado para transferir vários tipos de dados de imagem, como RGB e YUV.Conector: usado para ligar uma câmara fixa.As câmaras montadas em automóveis também têm processos de fabrico e requisitos de fiabilidade mais elevados do que as câmaras industriais e comerciais.Devido ao facto de os carros terem de trabalhar em ambientes difíceis durante muito tempo, as câmaras montadas em automóveis têm de funcionar de forma estável em condições de trabalho complexas, tais como altas e baixas temperaturas, fortes vibrações e elevada umidade e calor.Os principais requisitos para a fabricação por processo são os seguintes::
Requisitos de processo para câmaras montadas em veículos automóveisResistência a altas temperaturas: a câmara montada no veículo deve poder funcionar normalmente na faixa de -40 °C a 85 °C e adaptar-se a alterações drásticas de temperatura;Resistência sísmica: os veículos podem gerar fortes vibrações quando se conduz em estradas irregulares, pelo que a câmara de bordo deve ser capaz de suportar várias intensidades de vibrações;Anti-magnético: quando o veículo arranca, ele gerará pulsos eletromagnéticos extremamente elevados, exigindo um anti-magnético extremamente elevadodesempenho;Impermeabilização: a câmara deve ser bem fechada para garantir uma utilização normal mesmo depois de estar imersa em água de chuva durante vários dias;Vida útil: a vida útil deve ser de pelo menos 8 a 10 anos para satisfazer os requisitos;Ultra grande ângulo: a câmara envolvente de visão lateral deve ser ultra grande ângulo, com um ângulo de visão horizontal de 135 °;Alta dinâmica: o veículo viaja a alta velocidade, e o ambiente de iluminação que a câmara enfrenta muda dramática e frequentemente,que exigem que o CMOS da câmara tenha características dinâmicas elevadas;Baixo ruído: pode suprimir eficazmente o ruído em condições de pouca luz, especialmente exigindo câmeras laterais e traseiras para capturar imagens claramente mesmo à noite.
Parâmetros-chave da cabeça da câmara frontal inteligente do veículoDistância de detecçãoÂngulo do campo de visão horizontalÂngulo vertical do campo de visãoResolução - Quando a câmera captura listras pretas e brancas uniformemente espaçadas, o número máximo de linhas que podem ser vistas no monitor (maior que a resolução da câmera).Quando o número de linhas exceder este, apenas uma zona cinzenta é visível no ecrã e as listras pretas e brancas deixam de ser distinguidas.Iluminação mínima - refere-se à sensibilidade do sensor de imagem à luz ambiente, ou à luz mais escura necessária para a obtenção normal de imagens pelo sensor de imagem. 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.Relação sinal/ruído - relação entre a tensão do sinal de saída e a tensão ruído de saída simultânea;Faixa dinâmica - Faixa dentro da qual os valores de brilho dos objetos mais brilhantes e mais escuros dentro do mesmo quadro capturado pela câmera podem exibir detalhes normalmente.Quanto maior o intervalo dinâmico, quanto maior for o grau em que objetos demasiado brilhantes ou demasiado escuros podem ser exibidos normalmente no mesmo ecrã.
Quais são as vantagens em comparação com a tecnologia de radar1) Em comparação com o radar de ondas milimétricas, as principais vantagens das câmaras actuais são:Reconhecimento e classificação de alvos - Atualmente, o radar de ondas milimétricas 3D comum só pode detectar se há obstáculos à frente,e não podem identificar com precisão o tamanho e a categoria dos obstáculosPor exemplo, vários tipos de reconhecimento de faixa, reconhecimento de semáforos e reconhecimento de sinais de trânsito;Detecção de espaços passáveis, divisão dos limites seguros (áreas de condução) do movimento do veículo, principalmente divisão de veículos, bordas comuns da estrada, bordas de calçados,limites visíveis sem obstáculos, e fronteiras desconhecidas;Capacidade de detectar alvos em movimento horizontal, como detectar e rastrear pedestres e veículos que atravessam interseções;O posicionamento e a criação de mapas - isto é, a tecnologia.2) No sistema de condução automática, o radar a laser é semelhante à câmara, mas suas vantagens são:Reconhecimento de sinais de trânsito e sinal de trânsitoVantagem de custo e elevada maturidade dos algoritmos e tecnologiasAlta taxa de reconhecimento de objetos
Atualmente, as câmaras montadas em automóveis são divididas em cinco categorias com base na sua localização de instalação: câmaras de visão frontal, câmaras de visão surround, câmaras de visão traseira, câmaras de visão lateral,e câmaras integradas.
Câmara de visão frontal: instalada principalmente no pára-brisas dianteiro para conseguir funções de percepção visual e reconhecimento durante a condução. Pode ser dividida em câmara principal de visão frontal,Câmera de ângulo estreito de visão frontal, e câmara de grande ângulo de visão frontal de acordo com as suas funções.
Câmera principal virada para a frente: Esta câmera é usada como câmera principal no sistema ADAS de L2. Os ângulos de visão do campo são geralmente 30 °, 50 °, 60 °, 100 ° e 120 °,e a distância de detecção é geralmente 150-170 metrosO formato de saída da câmara.
Câmera de grande ângulo voltada para a frente: a principal função desta câmera é reconhecer objetos próximos à distância, principalmente utilizados em condições de estrada urbana, condução a baixa velocidade e outras cenas.O seu ângulo de campo de visão é entre 120 ° -150 °Após a instalação em larga escala da lente de 8MP em veículos subsequentes, esta câmara não é necessária.
Câmera de ângulo estreito de visão frontal: a principal função desta câmera é reconhecer alvos como semáforos e pedestres.e lentes em torno de 30-40 ° pode ser selecionadoA câmara adota um ângulo estreito, tem maior densidade de pixels e distância de detecção mais distante.e pode geralmente detectar até 250 metros ou distâncias ainda maiores.
Após a instalação de uma câmera de 8MP, a FOV da câmera principal frontal pode atingir 120 °, o que pode não ser mais necessário.
Câmara envolvente: instalada principalmente ao redor da carroceria do veículo, geralmente com 4 a 8 câmaras, que podem ser divididas em câmara de olho de peixe virada para a frente, câmara de olho de peixe virada para a esquerda, câmara de olho de peixe virada para a direita,e câmara de olho de peixe virada para trás. Utilizado para exibir a função de visão panorâmica panorâmica, bem como a percepção visual e a detecção de objetos integrando a função de estacionamento;A matriz de cores comumente usada é porque há uma necessidade de restauração de cores.
Câmera de visão traseira: geralmente instalada no porta-bagagens, principalmente para assistência de estacionamento.
Câmara de visão frontal lateral: instalada no pilar B ou no espelho retrovisor do veículo, o ângulo de visão deste câmara é geralmente de 90 ° -100 ° e a distância de detecção é de cerca de 80 metros.A função principal desta câmara é detectar veículos e bicicletas laterais..Câmera de visão lateral e traseira: geralmente instalada no pára-choques dianteiro do veículo, o ângulo de campo de visão desta câmera é geralmente de cerca de 90 ° e a distância de detecção também é de cerca de 80 metros.É usado principalmente para aplicações de cenário, como mudança de faixa de circulação de veículos e fusão com outras estradas.Instalado numa câmara: utilizado principalmente para monitorizar o estado do condutor e para obter lembretes de fadiga e outras funções.Entre eles, o preço das câmeras de visão frontal é relativamente alto, e o preço atual do mercado está entre 300 e 500 yuans; os preços de outras câmeras estão em torno de 150-200 yuans.
A partir do plano, podemos ver que todas as 8 câmeras estão relacionadas com o sistema de condução, que está intimamente relacionado com o plano de condução autônoma pura que foi promovido sem depender do LiDAR.A maior vantagem deste plano é a sua elevada relação custo-eficácia.Usando uma câmara muito barata, desenvolvida por nós próprios, foi conseguido um nível de condução autónoma.A maior vantagem desta solução, que utiliza várias câmaras, é a sua grande escalabilidade.A sua função de condução autónoma tem uma boa compatibilidade e escalabilidade..Através deste modelo de sensores, foi alcançado um nível de função de condução autónoma com uma boa experiência,incluindo a característica função de condução autónoma de navegação em alta velocidade (NGP) e de estacionamento com memória de estacionamento.A Classe S é um representante das soluções OEM tradicionais, e a solução de câmera estéreo binocular é a maior vantagem da Classe S da Mercedes-Benz.As câmaras binoculares podem calcular o movimento do alvo atualmente detectado no X, Y e Z coordenadas, determinam a postura e o tipo do alvo detectado, e o efeito de experiência da função ADAS da Mercedes Benz no nível L2 também é melhor do que os outros dois.Na análise de soluções de câmaras para modelos de carros produzidos em massa, descobrimos que todos eles usam câmaras de pixels médios a baixos para alcançar funções de condução autônoma.
Saitemei Security Electronics Co., Ltd. Cadeia de Indústria de Câmeras AutomóveisA cadeia da indústria das câmaras automotivas envolve principalmente três elos principais: materiais upstream, componentes midstream e produtos downstream.Materiais a montante, tais como lentes ópticas, filtros e filmes protetores, são utilizados para fabricar conjuntos de lentes, enquanto as bolhas são utilizadas para fabricar chips CMOS e processadores de sinal DSP;Montar o conjunto de lentes no meio da corrente, chips CMOS e materiais adesivos em módulos e empacotá-los com processadores de sinal DSP em produtos de câmera.Neste nível da cadeia industrial, os fornecedores a montante já podem fornecer produtos completos de câmaras a clientes a jusante de veículos ou fornecedores de primeira linha.As câmaras e os algoritmos de software juntos constituem uma solução de câmara de carro, que se aplica aos veículos autónomos.Atualmente, as empresas com uma grande parte de mercado no mercado das câmaras de automóveis são todos os principais fornecedores mundiais de componentes de primeira linha,e clientes a jusante abrangem basicamente as principais empresas mundiais de veículos.
O CMOS tem a maior relação valor/custo nas câmeras de carro, atingindo 52%; a embalagem do módulo representa 20% e as lentes ópticas representam 19%.
Chip CMOSO CMOS (CIS sensor) é a solução de componentes fotossensíveis para câmeras de automóveis.Mas é mais barato e mais eficiente em termos energéticos., tornando-o amplamente favorecido no campo das câmaras de automóveis com baixos requisitos de pixels.
Estrutura básica dos sensores de imagemO sensor de imagem é dividido em uma área fotossensível (Firecore), fios de ligação, circuito interno e substrato da aparência.A área fotossensível é uma matriz de um único pixel composta por vários pontos de um único pixelQuando os sinais de luz obtidos a partir de cada pixel são reunidos, formam uma imagem completa.
Diagrama de secção do chip CMOS
Devido aos diferentes ângulos de luz que entram em cada pixel, uma micro-lente é adicionada na superfície de cada pixel para corrigir o ângulo de luz,permitindo que a luz entre na superfície do elemento fotossensível verticalmenteEste é o conceito de um chip, que precisa ser mantido dentro de um pequeno intervalo de desvio da lente
Em termos de arquitetura de circuito, incorporamos um sensor de imagem como uma caixa escura que converte sinais de luz em sinais elétricos.dados, relógio, comunicação, controle e circuitos de sincronização. pode ser simplesmente entendido como o Firecore convertendo sinais de luz em sinais elétricos,que são processados e codificados pelo circuito lógico na caixa escura, e, em seguida, a saída através de uma interface de dados.
Devido ao processo de projeto da camada de pixels em chips CMOS ser semelhante a chips analógicos, existem elevados requisitos para processos de fabricaçãoPrincipais fornecedores.A tecnologia de produção e fabrico de CMOS é elevada e, do ponto de vista do mercado global, é actualmente ocupada principalmente por empresas de financiamento estrangeiro.Do ponto de vista do panorama competitivo, a Saitemei ocupa o primeiro lugar com uma quota de mercado de 36%, seguida da empresa nacional Huoxin Technology com uma quota de mercado de 22%.com uma elevada concentração industrialA empresa doméstica Saitemei Security Electronics Co., Ltd. tornou-se uma empresa líder no campo.