Otobüslerin içindeki davranışları izlemek için 1080P yüksek çözünürlüklü kamera, akıllı gece görüşü geniş açılı kızılötesi kamera

Araba Kamerası: Otonom Sürüşün Gözü

Araca monteli kameralar "otonom sürüşün gözleri" olarak bilinir ve ADAS sistemi ile otomotiv otonom sürüş alanındaki temel algılama ekipmanıdır.Görüntü bilgisi toplamanın ana işlevi, 360° görsel algı elde edebilen ve radarın nesne tanıma konusundaki eksikliklerini telafi edebilen mercek ve görüntü sensörleri aracılığıyla gerçekleşir.İnsan görüşüne en yakın sensördür.
Araca monteli kameralar otomotiv alanında yaygın olarak kullanılmaktadır; sürüş kaydı, ters görüntüleme ve park çevre görünümü için erken kullanımdan giderek daha çeşitli uygulama senaryolarıyla akıllı kokpit davranışı tanıma ve ADAS destekli sürüşe kadar kademeli olarak genişliyor.
Küresel araç kamerası sektörünün mevcut CR3'ü %41'dir ve ilk on şirket pazar payının %96'sını elinde tutmaktadır.Küresel araç kamerası sektörünün yoğunlaşması yüksek düzeyde.
Otoyol Kaybı Veri Enstitüsü (HLDI), 2030 yılına kadar arabaların neredeyse %50'sinin ADAS teknolojisiyle donatılacağını öngörüyor.
ICVTank'a göre Çin'in araba kamerası endüstrisinin ölçeğinin, önümüzdeki beş yıl içinde %30'luk bir Bileşik Büyüme Oranı (CAGR) ile 2025 yılına kadar 23 milyara ulaşması bekleniyor;Küresel otomobil kamera pazarının 2019'da 11,2 milyar dolardan 2025'te 27 milyar dolara çıkması ve 5 yıllık yıllık bileşik büyüme oranının %15,8 olması bekleniyor.
Otomatik sürüş algılamayı, yargılamayı ve uygulamayı içerir ve algı tüm sürecin kaynağıdır ve otomatik sürüş sisteminin önemli bir modülüdür.Aracın sürüş sürecinde algı sistemi, otonom bir aracın "gözlerine" eşdeğer sensörler aracılığıyla çevredeki ortamın bilgilerini gerçek zamanlı olarak toplayacak ve aracın buna benzer gözlem yeteneği kazanmasına yardımcı olabilecek. bir insan sürücünün.
Otonom araçlarda algılama sistemi esas olarak kameralar, milimetrik dalga radarları ve LiDAR (özellikle dikkatin dağılması korkusuyla isteğe bağlı) gibi sensörlerden oluşur.Kamera, ana çevresel algı sensörü olarak 360° kapsamlı görsel algının sağlanmasında, radarın nesne tanıma konusundaki eksikliklerini telafi etmede çok önemli bir rol oynamakta ve insan görüşüne en yakın sensördür.Bu nedenle araç içi kameralar otonom sürüş alanındaki en önemli cihazlardan biridir.

Araç içi kamera nedir?
Araca monteli kameraların ana donanım yapısı, optik lensleri (optik lensler, filtreler, koruyucu filmler vb. dahil), görüntü sensörlerini, görüntü sinyali işlemcilerini (ISP), serileştiricileri, konektörleri ve diğer bileşenleri içerir.Yapısının şematik diyagramı şekilde gösterilmektedir:

Araca monteli kamera modülünün anatomisi
Yukarıdaki resimde arabalarda yaygın olarak kullanılan kamera modüllerinin anatomisi gösterilmektedir.En dıştaki alüminyum kabuk, sızdırmazlık halkası ve merceğe ek olarak, ortada genellikle sensörün sensör kartını, görüntü işlemcisinin küçük kartını ve bir görüntü işlemcisinin kartını içeren birkaç katmandan oluşan nispeten basit bir tasarım vardır. serileştirici.Bir serileştiriciye neden ihtiyaç duyulduğu, genellikle kamera sensörlerinin veya ISP'lerin görüntü veri çıkış veri yolunun standart olması, yüksek hızlı geçişle karakterize edilmesi, ancak iletim veri yolu mesafesinin kısa olması, aksi takdirde sinyalin bütünlüğünün garanti edilememesidir.
Yani araçta, bunu araç üzerinde uzun mesafe iletim için uygun olan GMSL gibi yüksek hızlı veri yolu standartlarına dönüştürmemiz gerekiyor, böylece kamera modülü genellikle bir seri kart aracılığıyla veri yoluna dönüşüyor.Ayrıca modüllere güç sağlamak ve görüntü verilerini iletmek için koaksiyel kablolar kullanılabilir.
Optik mercek: ışığı odaklamaktan ve görüş alanındaki nesneleri görüntüleme ortamının yüzeyine yansıtmaktan sorumludur.Görüntüleme efektinin gereksinimlerine bağlı olarak birden fazla optik lens katmanı gerekli olabilir.Filtreler, insan gözünün görüş alanı içinde yalnızca gerçek manzaranın görünür ışık bantlarını bırakarak, insan gözüyle görülemeyen ışık bantlarını filtreleyebilir.
Görüntü sensörü: Görüntü sensörleri, ışığa duyarlı yüzeydeki ışık görüntüsünü, ışık görüntüsüyle orantılı bir elektrik sinyaline dönüştürmek için fotoelektrik cihazların fotoelektrik dönüştürme işlevini kullanabilir.Temel olarak iki türe ayrılır: CCD ve CMOS.
ISP görüntü sinyali işlemcisi: esas olarak, YCbCr ve diğer formatlara dönüştürülebilen görüntü sensörü tarafından görüntü ve video kaynağı girişinin RAW format verilerini ön işlemek için donanım yapısını kullanır.Ayrıca görüntü ölçeklendirme, otomatik pozlama, otomatik beyaz dengesi ve otomatik odaklama gibi çeşitli görevleri de gerçekleştirebilir.
Serileştirici: İşlenmiş görüntü verilerini aktarır ve RGB ve YUV gibi çeşitli görüntü verilerinin aktarımı için kullanılabilir.
Konektör: Sabit bir kamerayı bağlamak için kullanılır.
Arabaya monte kameralar ayrıca endüstriyel ve ticari kameralara göre daha yüksek üretim süreçlerine ve güvenilirlik gereksinimlerine sahiptir.Araçların zorlu ortamlarda uzun süre çalışması gerektiğinden, araca monteli kameraların yüksek ve düşük sıcaklıklar, güçlü titreşimler, yüksek nem ve ısı gibi karmaşık çalışma koşullarında stabil çalışması gerekir.Proses üretimi için temel gereksinimler şunlardır:

Araca monteli kameralar için proses gereksinimleri
Yüksek sıcaklık dayanımı: Araca monte edilen kamera -40 ˚ ila 85 ˚C aralığında normal şekilde çalışabilmeli ve şiddetli sıcaklık değişikliklerine uyum sağlayabilmelidir;
Sismik dayanıklılık: Araçlar engebeli yollarda sürerken güçlü titreşimler üretebilir, bu nedenle araç içi kameranın çeşitli yoğunluktaki titreşimlere dayanabilmesi gerekir;
Anti manyetik: Araç çalıştırıldığında, son derece yüksek anti manyetik gerektiren son derece yüksek elektromanyetik darbeler üretecektir.verim;
Su geçirmez: Kamera birkaç gün yağmur suyuna batırıldıktan sonra bile normal kullanımın sağlanması için sıkıca kapatılmalıdır;
Hizmet ömrü: Gereksinimleri karşılamak için hizmet ömrü en az 8-10 yıl olmalıdır;
Ultra geniş açı: Yan görüş surround kamerası, 135° yatay görüş açısına sahip ultra geniş açılı olmalıdır;
Yüksek dinamik: Araç yüksek bir hızda hareket eder ve kameranın karşılaştığı aydınlatma ortamı önemli ölçüde ve sık sık değişir, kameranın CMOS'unun yüksek dinamik özelliklere sahip olmasını gerektirir;
Düşük gürültü: Düşük ışık koşullarında, özellikle yan ve arka görüş kameralarının geceleri bile net görüntü yakalamasını gerektiren gürültüyü etkili bir şekilde bastırabilir.

Araç içi akıllı ön kamera kafasının temel parametreleri
Algılama mesafesi
Yatay görüş açısı
Dikey görüş alanı açısı
Çözünürlük - Kamera eşit aralıklı siyah ve beyaz şeritler yakaladığında, monitörde görülebilecek maksimum çizgi sayısıdır (kameranın çözünürlüğünden daha yüksek).Satır sayısı bunu aştığında ekranda yalnızca gri bir alan görülebiliyor, siyah beyaz çizgiler artık ayırt edilemiyor.
Minimum aydınlatma - görüntü sensörünün ortam ışığına veya görüntü sensörü tarafından normal görüntüleme için gereken en karanlık ışığa karşı hassasiyetini ifade eder.Nesnenin aydınlatması giderek azaldığında kameranın video sinyal seviyesi standart sinyalin maksimum genliğinin yarısından daha düşük olduğunda sahnenin aydınlık değeridir.
Sinyal-gürültü oranı - çıkış sinyali voltajının aynı anda çıkış gürültü voltajına oranı;
Dinamik Aralık - Kamera tarafından yakalanan aynı kare içindeki en parlak ve en karanlık nesnelerin parlaklık değerlerinin, ayrıntıları normal şekilde görüntüleyebildiği aralık.Dinamik aralık ne kadar büyük olursa, çok parlak veya çok karanlık nesnelerin aynı ekranda normal şekilde görüntülenme derecesi de o kadar artar.

Radar teknolojisine göre avantajları nelerdir?
1) Milimetrik dalga radarıyla karşılaştırıldığında mevcut kameraların başlıca avantajları şunlardır:
Hedef tanıma ve sınıflandırma - Şu anda sıradan 3 boyutlu milimetre dalga radarı yalnızca ileride engel olup olmadığını algılayabiliyor ve engellerin boyutunu ve kategorisini doğru bir şekilde tanımlayamıyor;Örneğin, çeşitli şerit tanıma, trafik ışığı tanıma ve trafik işareti tanıma türleri;
Geçilebilir alanın tespiti, araç hareketinin güvenli sınırlarının (sürülebilir alanların) bölünmesi, esas olarak araçların bölünmesi, sıradan yol kenarı kenarları, kaldırım taşı kenarları, engelsiz görünür sınırlar ve bilinmeyen sınırlar;
Kavşaklardan geçen yayaları ve araçları tespit etme ve takip etme gibi yatay olarak hareket eden hedefleri tespit etme yeteneği;
Konumlandırma ve harita oluşturma, yani teknoloji.Milimetrik dalga radarı şu anda kullanılmasına rağmen, teknoloji daha olgunlaşmıştır ve daha fazla uygulama olanağına sahiptir;
2) Otomatik sürüş sisteminde lazer radar kameraya benzer ancak avantajları şunlardır:
Trafik ışığı tanıma ve trafik işareti tanıma
Algoritma ve teknolojilerin maliyet avantajı ve yüksek olgunluğu
Yüksek nesne tanıma oranı

Şu anda, araca monte kameralar kurulum konumlarına göre temel olarak beş kategoriye ayrılmaktadır: ön görüş kameraları, surround görüş kameraları, arka görüş kameraları, yan görüş kameraları ve yerleşik kameralar.

Ön görüş kamerası: Sürüş sırasında görsel algılama ve tanıma işlevlerini gerçekleştirmek için esas olarak ön cama monte edilir.İşlevlerine göre ön görüş ana kamerası, ön görüş dar açılı kamera ve ön görüş geniş açılı kamera olarak ayrılabilir.

Öne bakan ana kamera: Bu kamera L2'nin ADAS sisteminde ana kamera olarak kullanılır.Görüş alanı açıları genellikle 30°, 50°, 60°, 100° ve 120° olup algılama mesafesi genellikle 150-170 metredir.Kameranın çıkış formatı.

İleriye bakan geniş açılı kamera: Bu kameranın ana işlevi, çoğunlukla şehir içi yol koşullarında, düşük hızda sürüş ve diğer sahnelerde kullanılan, yakın mesafedeki nesneleri tanımaktır.Görüş alanı açısı 120° -150° arasındadır ve algılama mesafesi yaklaşık 50 metredir.8MP lensin sonraki araçlara geniş ölçekli kurulumundan sonra bu kameraya ihtiyaç duyulmaz.

Ön görüş dar açılı kamera: Bu kameranın ana işlevi trafik ışıkları ve yayalar gibi hedefleri tanımaktır.Genellikle dar açılı lensler kullanılır ve 30-40° civarındaki lensler seçilebilir.Ve bu merceğin pikselleri genel olarak öne bakan ana kameranın pikselleriyle aynı.Kamera dar bir açıyı benimser, daha yüksek piksel yoğunluğuna ve daha uzak algılama mesafesine sahiptir ve genellikle 250 metreye kadar, hatta daha uzun mesafeleri algılayabilir.

8MP kamera takıldıktan sonra ön tarafa bakan ana kameranın FOV'u 120°'ye ulaşabilir ve bu artık gerekmeyebilir.Algılama mesafesi yaklaşık 60 metredir.

Çevresel kamera: esas olarak araç gövdesinin etrafına monte edilir, genellikle 4-8 kamera kullanılır; bunlar öne bakan balıkgözü kamera, sola bakan balıkgözü kamera, sağa bakan balıkgözü kamera ve arkaya bakan balıkgözü kameraya bölünebilir.Panoramik panoramik görüş işlevinin yanı sıra park işlevini entegre eden görsel algı ve nesne algılamayı görüntülemek için kullanılır;Yaygın olarak kullanılan renk matrisi, renk restorasyonuna ihtiyaç duyulduğundan kaynaklanmaktadır.

Arka görüş kamerası: genellikle bagaja monte edilir, özellikle park yardımı için.Görüş alanı açısı 120 ila 140 derece arasındadır ve algılama mesafesi yaklaşık 50 metredir.

Yan ön görüş kamerası: B direğine veya araç dikiz aynasına monte edilen bu kameranın görüş alanı genellikle 90°-100°'dir ve algılama mesafesi yaklaşık 80 metredir.Bu kameranın ana işlevi yan taraftaki araçları ve bisikletleri tespit etmektir.
Yan ve arka görüş kamerası: Genellikle aracın ön çamurluğuna monte edilir, bu kameranın görüş alanı genellikle 90° civarındadır ve algılama mesafesi de yaklaşık 80 metredir.Ağırlıklı olarak araç şerit değiştirme ve diğer yollara karışma gibi sahne uygulamaları için kullanılır.
Dahili kamera: esas olarak sürücünün durumunu izlemek ve yorgunluk hatırlatmaları ve diğer işlevlere ulaşmak için kullanılır.
Bunlar arasında ön görüş kameralarının fiyatı nispeten yüksektir ve mevcut piyasa fiyatı 300 ila 500 yuan arasındadır;Diğer kameraların fiyatları ise 150-200 yuan civarında.

Plandan 8 kameranın tamamının sürüş sistemiyle ilgili olduğunu görebiliyoruz, bu da LiDAR'a güvenmeden tanıtılan saf otonom sürüş planıyla yakından ilgili.Bu planın en büyük avantajı yüksek maliyet etkinliğidir.Kendi geliştirdiğimiz çok düşük maliyetli bir kamera kullanılarak otonom sürüş seviyesine ulaşıldı.
Birden fazla kameranın kullanıldığı bu çözümün en büyük avantajı güçlü ölçeklenebilirliğidir.Tasarımın erken aşamasında donanım maliyetlerinin artırılması gerekiyor ancak daha sonraki aşamada otonom sürüş fonksiyonu çok iyi uyumluluk ve ölçeklenebilirliğe sahip.
Bu sensör modeli sayesinde, son derece ayırt edici yüksek hızlı otonom navigasyon sürüşü (NGP) ve otopark hafızalı park fonksiyonu da dahil olmak üzere, iyi bir deneyime sahip bir seviyede otonom sürüş fonksiyonu elde edildi.
S-Serisi, geleneksel OEM çözümlerinin temsilcisidir ve binoküler stereo kamera çözümü, Mercedes Benz S-Serisi'nin en büyük avantajıdır.Monoküler kameralarla karşılaştırıldığında, binoküler kameralar mevcut tespit edilen hedefin X, Y ve Z koordinatlarındaki hareketini hesaplayabilir, tespit edilen hedefin duruşunu ve türünü belirleyebilir ve Mercedes Benz'in ADAS fonksiyonunun L2 seviyesindeki deneyim etkisi ayrıca diğer ikisinden daha iyi.
Seri üretilen otomobil modellerine yönelik kamera çözümlerinin analizinde, hepsinin otonom sürüş işlevlerini gerçekleştirmek için orta ve düşük pikselli kameralar kullandığını gördük.

Saitemei Security Electronics Co., Ltd. Araç Kamerası Endüstri Zinciri
Otomotiv kamera endüstrisi zinciri temel olarak üç ana bağlantıdan oluşur: yukarı yöndeki malzemeler, orta yöndeki bileşenler ve alt yöndeki ürünler.
Lens düzeneklerini üretmek için optik lensler, filtreler ve koruyucu filmler gibi yukarı akışlı malzemeler kullanılırken, levhalar CMOS çipleri ve DSP sinyal işlemcilerini üretmek için kullanılır;Orta akış lens düzeneğini, CMOS çiplerini ve yapışkan malzemeleri modüller halinde birleştirin ve bunları DSP sinyal işlemcileriyle kamera ürünlerine paketleyin.
Endüstriyel zincirin bu seviyesinde, üst düzey tedarikçiler halihazırda alt araç veya birinci kademe tedarikçi müşterilerine komple kamera ürünleri tedarik edebiliyor.Araba kamera endüstrisi zincirinde, kameralar ve yazılım algoritmaları birlikte otonom araçlara uygulanan bir araba kamera çözümü oluşturur.
Şu anda, araba kamerası pazarında büyük bir pazar payına sahip olan şirketlerin tümü, önde gelen küresel birinci kademe bileşen tedarikçileridir ve alt müşteriler temel olarak büyük küresel araç şirketlerini kapsamaktadır.

CMOS, araç kameraları arasında %52'ye ulaşan en yüksek değer/maliyet oranına sahip;Modül ambalajı %20'yi, optik lensler ise %19'unu oluşturuyor.

CMOS çipi
CMOS (CIS sensörü), araç içi kameralar için ana akım ışığa duyarlı bileşen çözümüdür.CCD ışığa duyarlı bileşenlerle karşılaştırıldığında CMOS, biraz daha düşük görüntüleme kalitesine sahiptir, ancak düşük maliyetlidir ve enerji açısından daha verimlidir, bu da onu düşük piksel gereksinimlerine sahip araç içi kameralar alanında yaygın olarak tercih edilmesini sağlar.

Görüntü sensörlerinin temel yapısı
Görüntü sensörü görünüşte ışığa duyarlı bir alana (Firecore), bağlama tellerine, iç devreye ve alt tabakaya bölünmüştür.Işığa duyarlı alan, birden fazla tek piksel noktasından oluşan tek bir piksel dizisidir.Her pikselden elde edilen ışık sinyalleri bir araya toplandığında tam bir resim oluşturur.

CMOS çipinin bölüm diyagramı

Her bir piksele giren ışığın farklı açıları nedeniyle, ışığın açısını düzeltmek için her bir pikselin yüzeyine bir mikro mercek eklenerek ışığın ışığa duyarlı elemanın yüzeyine dikey olarak girmesi sağlanır.Bu, mercekten hafif bir sapma aralığında tutulması gereken çip kavramıdır.

Devre mimarisi açısından, ışık sinyallerini elektrik sinyallerine dönüştüren karanlık kutu olarak bir görüntü sensörünü dahil ediyoruz.Karanlık kutunun harici bileşenleri tipik olarak güç, veri, saat, iletişim, kontrol ve senkronizasyon devrelerini içerir.Basitçe, Firecore'un ışık sinyallerini elektrik sinyallerine dönüştürmesi, bunların karanlık kutudaki mantık devresi tarafından işlenip kodlanması ve ardından bir veri arayüzü aracılığıyla çıkışı olarak anlaşılabilir.

CMOS yongalarındaki piksel katmanının tasarım sürecinin analog yongalara benzer olması nedeniyle üretim süreçlerine yönelik yüksek gereksinimler vardır.
Ana tedarikçiler.
CMOS'un üretim ve imalat teknolojisi yüksektir ve küresel pazar açısından bakıldığında şu anda ağırlıklı olarak yabancı sermayeli şirketler tarafından işgal edilmektedir.Rekabet ortamı açısından bakıldığında Saitemei %36'lık pazar payıyla ilk sırada yer alırken, onu %22'lik pazar payıyla yerli girişim Huoxin Technology takip ediyor.Küresel tedarikçiler, yüksek endüstri yoğunluğuyla birlikte %65'in üzerinde bir paya sahiptir.Yerli girişim Saitemei Security Electronics Co., Ltd. bu alanda lider bir kuruluş haline geldi.