隨著人們對(duì)自動(dòng)駕駛車(chē)輛的興趣不斷增加，通往自動(dòng)駕駛的道路顯然是用路標(biāo)鋪就的，例如增加先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的部署。圖像傳感器是這些基于攝像機(jī)的系統(tǒng)的基礎(chǔ)，好比車(chē)輛的眼睛。隨著后視攝像頭和360度環(huán)視系統(tǒng)的出現(xiàn)，它們令司機(jī)能看到車(chē)后和車(chē)輛周?chē)?，使駕駛更安全，此外，用前視攝像頭系統(tǒng)感知什么在車(chē)輛前面，提供幫助防止碰撞的自動(dòng)功能。政府機(jī)構(gòu)出臺(tái)的法規(guī)和新車(chē)評(píng)估計(jì)劃(NCAP)等安全評(píng)級(jí)推動(dòng)汽車(chē)攝像頭的迅速采用，促使汽車(chē)制造商在他們的汽車(chē)平臺(tái)上引入這些系統(tǒng)，從豪華車(chē)型到大眾市場(chǎng)車(chē)型。因此，根據(jù)日本市場(chǎng)研究公司Techno Systems Research的數(shù)據(jù)，全球每年生產(chǎn)的汽車(chē)攝像頭數(shù)量從2013年(4700萬(wàn)臺(tái))到2017年(1.1億臺(tái))翻了一番多，將在2024年超過(guò)2億臺(tái)。

此外，360度環(huán)視系統(tǒng)基于在車(chē)輛兩側(cè)安裝四個(gè)攝像頭，為駕駛員提供低速停車(chē)和操縱優(yōu)勢(shì)，攝像頭還可用以提供車(chē)道偏離警告和盲點(diǎn)檢測(cè)等功能，在需要換車(chē)道之前提醒駕駛員。攝像頭甚至被用來(lái)取代車(chē)鏡，以攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)(CMS)的形式，這種系統(tǒng)令駕駛員在車(chē)內(nèi)的顯示器上看到傳統(tǒng)的側(cè)視鏡視野，而無(wú)盲點(diǎn)，同時(shí)無(wú)需外部車(chē)鏡(因?yàn)檩爡^(qū)可以放寬車(chē)鏡要求法規(guī))-這對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)設(shè)計(jì)都有很大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，前視攝像頭系統(tǒng)不僅用于向駕駛員顯示視頻，還檢測(cè)在車(chē)輛前面發(fā)生了什么，以提供額外的安全和方便特性。這些系統(tǒng)可通過(guò)自動(dòng)緊急制動(dòng)來(lái)避免碰撞，當(dāng)檢測(cè)到車(chē)輛路徑上突然的障礙物時(shí)，可以使汽車(chē)停下來(lái)，并通過(guò)自適應(yīng)巡航控制為駕駛員提供幫助，這在公路行車(chē)條件下，特別是在交通擁擠的情況下是非常有用的。

傳感器考量

雖然所有這些應(yīng)用都用圖像傳感器作為攝像機(jī)的核心器件，但它們通常對(duì)一些參數(shù)有不同的要求，如圖像質(zhì)量、分辨率和傳感器大小，不一而足。例如，用于向駕駛員顯示圖像的攝像機(jī)(例如后視攝像機(jī))所需的圖像質(zhì)量可能不同于用于感知的前視攝像機(jī)所需的圖像質(zhì)量，后者結(jié)合算法以提供自動(dòng)緊急制動(dòng)ADAS功能。同樣，實(shí)現(xiàn)特定顯示格式的圖像傳感器所需的分辨率將與計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用所需的分辨率不同，后者需要對(duì)于一個(gè)對(duì)象的精確的最小像素?cái)?shù)用于算法，才能正確檢測(cè)和識(shí)別它，直接轉(zhuǎn)換為對(duì)傳感器分辨率的要求。

在前視攝像頭系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法利用圖像傳感器輸出來(lái)檢測(cè)行人、車(chē)輛和物體并作出決策，需要對(duì)通過(guò)數(shù)千小時(shí)的測(cè)試駕駛獲得的一系列圖像進(jìn)行訓(xùn)練，這是一個(gè)成本非常高的做法。需要使用與在生產(chǎn)中推出的系統(tǒng)相同的系統(tǒng)來(lái)收集這些圖像，并且需要在收集此數(shù)據(jù)集之前設(shè)置圖像質(zhì)量。這種圖像質(zhì)量的調(diào)整和開(kāi)發(fā)需要工程人員結(jié)合傳感器工作，并通過(guò)適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)曝光和自動(dòng)白平衡技術(shù)來(lái)控制它，以便隨著場(chǎng)景條件的變化自動(dòng)輸出最優(yōu)圖像。然后使用這些捕獲的圖像進(jìn)行訓(xùn)練的計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法不能隨后在由具有不同特性或調(diào)諧的圖像傳感器組成的攝像機(jī)上運(yùn)行，因?yàn)樗鼈円堰m應(yīng)于識(shí)別給定數(shù)據(jù)集的配置文件。可擴(kuò)展的圖像傳感器平臺(tái)提供相同的性能和相似的特性，具有不同的分辨率，大大減少了制造商在多個(gè)平臺(tái)上工作所需的工作量和成本，因?yàn)樗鼈儗?shí)際上可以重用工程開(kāi)發(fā)工作和圖像的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。

成像挑戰(zhàn)

在考慮任何汽車(chē)成像系統(tǒng)時(shí)，圖像傳感器的性能和捕捉大范圍場(chǎng)景內(nèi)容或動(dòng)態(tài)范圍的能力是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。動(dòng)態(tài)范圍衡量傳感器能捕獲到的場(chǎng)景對(duì)比度，或者簡(jiǎn)單地說(shuō)，它能很好地處理相同的場(chǎng)景中非常明亮的區(qū)域和黑暗區(qū)域或陰影。這是汽車(chē)攝像頭一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，當(dāng)您考慮在傍晚太陽(yáng)落至地平線下時(shí)，汽車(chē)將在地下通道下行駛。如果傳感器的動(dòng)態(tài)范圍太低，可能會(huì)忽略場(chǎng)景中的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，從而導(dǎo)致駕駛員或計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法沒(méi)有注意到場(chǎng)景中的對(duì)象，從而導(dǎo)致不安全的狀況。