關于ADAS對車用攝影機的性能分析

先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)是實現(xiàn)智能汽車的關鍵要素，其須配備感測能力優(yōu)異的車用攝影機，藉以提升汽車偵測周遭環(huán)境、行人的能力，并獲得更精準的偵測數(shù)值，降低事故發(fā)生機率，可望驅動車用攝影機需求顯著攀升。

汽車可望具備各種先進功能，以確保行車平安，包括與前車維持安全距離，或選擇適當車道行駛。因此，內建影像傳感器的攝影機日趨受到汽車產(chǎn)業(yè)歡迎，其不僅彌補汽車視線死角，更能記錄事故相關跡證。

汽車成像設備須具高密度記錄(HDR)與高敏感度功能，因為惡劣環(huán)境下，系統(tǒng)仍須繼續(xù)捕捉影像。

圖1詳述在各種應用中，先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)攝影機的傳感器須具備何種條件。不同應用所需的傳感器不同，像是毫米波雷達(Millimeter Wave Radar)、激光雷達、紅外線攝影機與可見光攝影機。

圖1　各種應用對ADAS系統(tǒng)攝影機傳感器的需求

汽車可望具備各種先進功能，以確保行車平安，包括與前車維持安全距離，或選擇適當車道行駛。因此，內建影像傳感器的攝影機日趨受到汽車產(chǎn)業(yè)歡迎，其不僅彌補汽車視線死角，更能記錄事故相關跡證。

汽車成像設備須具高密度記錄(HDR)與高敏感度功能，因為惡劣環(huán)境下，系統(tǒng)仍須繼續(xù)捕捉影像。

圖1詳述在各種應用中，先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)攝影機的傳感器須具備何種條件。不同應用所需的傳感器不同，像是毫米波雷達(Millimeter Wave Radar)、激光雷達、紅外線攝影機與可見光攝影機。

不同種類的傳感器，未來將滿足不同安全規(guī)定的需求。此外結合發(fā)光二極管(LED)燈亦為可行之道；譬如互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像傳感器已導入發(fā)光二極管大燈，可測量車輛與前方物體的距離，或利用光線強弱偵測移動物體。

國際研究機構Gartner預測，先進駕駛輔助系統(tǒng)的市場規(guī)模，將自2014年的56億美元成長至2018年的102億美元，2013到2018年間的年復合成長率(CAGR)為17.1%，而相關半導體需求也將自13.8億美元增至24億美元，2013到2018年間的年復合成長率為15.5%。

Gartner也預測，2020年每輛新車平均裝設的攝影機數(shù)量將超過六具(包括紅外線攝影機)。這代表車用影像傳感器營收將大幅成長，預期將自2014年的3.59億美元增至2018年的9.56億美元，2013到2018年間的年復合成長率達27.3%。

立法和技術創(chuàng)新　加速ADAS普及
美國于2014年3月推動《兒童交通安全法》(Cameron Gulbransen Kids Transportation Safety Act)，要求新出廠汽車須配備后視攝影機，以防倒車時誤撞行人。

此法規(guī)將于2015年正式頒布，規(guī)定2018年5月后出廠汽車都須遵守上述規(guī)定。各家車廠已宣布，銷往美國市場的主要車款都將配備后視攝影機。其他國家可望推出類似法規(guī)，屆時將帶動先進駕駛輔助系統(tǒng)更為普及。

在許多國家，汽車必須接受公家單位的安全性能評估，例如歐盟的新車安全評鑒協(xié)會(Euro NCAP)、美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)，還有日本的自動車事故對策機構(JNCAP)。在安全評估中取得高分的關鍵，包括自動緊急煞車、車道偏離警告，還有其他透過車用攝影機技術所取得的相關功能。

而配備先進駕駛輔助系統(tǒng)的車輛安全評等通常得分較高，因其具安全性能，不論車廠或消費者都將其視為重要安全功能。

歐盟新車安全評鑒協(xié)會將于2016年把行人辨識技術列入評估項目之中。此舉將普及夜視技術(Night-vision)，不再局限高規(guī)車款，而能打入更多主流車種。由于車廠、半導體制造商與軟件業(yè)者正加快腳步開發(fā)先進駕駛輔助系統(tǒng)技術，勢必帶動新安全系統(tǒng)商品化，高安全性車種將逐漸為市場接受。

此外由于先進駕駛輔助系統(tǒng)技術應用到其他領域，而其他領域的技術也逐漸為先進駕駛輔助系統(tǒng)采用，都將普及相關產(chǎn)品且能壓低價格。
以紅外線傳感器為例，部分工廠設施與路側設備，已將其導入夜視等相關應用。一旦夜視功能廣泛應用于汽車，將大幅降低光學鏡頭與影像傳感器的成本，因而能鼓勵家用美容及健康管理設備等產(chǎn)品采用相關技術。其他可能的應用方式也紛紛出爐，例如能監(jiān)測老人活動的家用安全系統(tǒng)，以及鏈接照明與空調系統(tǒng)的節(jié)能裝置。

ADAS普及　需交通建設/消費者支持
有些先進駕駛輔助系統(tǒng)的功能，需道路基礎建設提供支持，譬如透過數(shù)字交通信息系統(tǒng)協(xié)助駕駛人避開塞車路段，或建置設施以利汽車之間就交通號志、交通管制與行人數(shù)量等進行溝通。這些設施都加速先進駕駛輔助系統(tǒng)普及；各界也致力于交通規(guī)則的標準化，例如車速及基礎架構規(guī)格，亦提升市場對先進駕駛輔助系統(tǒng)的接受度。

要推廣先進駕駛輔助系統(tǒng)，消費者則扮演重要角色。因為愈來愈多消費者希望記錄行車過程，中國、日本、俄羅斯與南韓等的行車記錄器出貨量持續(xù)上揚。

如果先進駕駛輔助系統(tǒng)能以低價提高駕駛舒適度，便有愈多消費者視先進駕駛輔助系統(tǒng)為選購車輛時的必要配備。將簡便的娛樂功能整合至先進駕駛輔助系統(tǒng)的趨勢，也是吸引消費者的特色之一。

因為先進駕駛輔助系統(tǒng)逐漸成為車廠競爭的關鍵利器，持續(xù)加快開發(fā)相關創(chuàng)新產(chǎn)品，使搭載先進駕駛輔助系統(tǒng)汽車的數(shù)量躍升，未來也促使成本穩(wěn)定下滑。如此形成良性循環(huán)，進而鼓勵車廠將先進駕駛輔助系統(tǒng)列為汽車標準配備。

搭載ADAS車款銷售升溫
歐盟新車安全評鑒協(xié)會決定將行人辨識技術納入評估項目，已促使車廠降低夜視設備成本，做法為光學鏡頭開發(fā)新型材質，或針對影像傳感器開發(fā)新的封裝技術。因為有防撞設計的先進煞車系統(tǒng)，在價格跌落1,000美元后，便廣為市場采用。

先進駕駛輔助系統(tǒng)技術，目前仍局限少部分高規(guī)車種，但各大車廠的目標是盡快讓市場達到臨界質量(Critical Mass)，并將此技術導入一般車款，以低廉成本大量生產(chǎn)。

一般而言，先進駕駛輔助系統(tǒng)所搭配的車內攝影機主要有以下幾項規(guī)格考慮：

畫素數(shù)
須在百萬畫素以上，才能辨識前方或兩側的車輛與行人；側視與后視功能需30萬畫素。物體辨識功能將成為未來影像傳感器的主要功能，國際研究機構預測百萬畫素將成為基準。

高敏感度
此功能對在黑暗中捕捉影像很重要。部分系統(tǒng)使用可見光與紅外線攝影機，提升辨識能力。

HDR
車用攝影機需此功能來補捉黑暗中的影像。

高速圖像處理
可立即偵測到物體。

可減少陽光或發(fā)光二極管照明造成噪聲的技術
此種技術搭配修正影像對比的技術，便可防止背光和過度曝光，還可改善發(fā)光二極管光線下的辨識能力。

影像傳感器
車用影像傳感器必須能夠承受不同溫度，區(qū)間從攝氏負40度到正100度。

ADAS系統(tǒng)　需高速圖像處理技術
利用車內攝影機、雷達或雷射裝置偵測道路、行人或其他車輛，還有透過車內系統(tǒng)預知危險狀況，這些技術和搭載相關功能的車輛都須具備高速處理復雜運算功能。

因此都必須提升硬件或軟件的技術，包括為核心處理器組合開發(fā)中央處理器(CPU)、整合繪圖處理器，還有優(yōu)化圖像處理運算法。

相關技術進展包括日產(chǎn)汽車的360度環(huán)景監(jiān)視器(AVM)，能藉由車內監(jiān)視器顯示影像，有如直接從車輛正上方拍攝，更能偵測移動中物體。

此功能是把車身四周裝置攝影機，所捕捉的影像透過處理器裝置收集并處理，再轉換與合成為有如自車體上方拍攝的影像；也采用圖像處理算法，讓系統(tǒng)能偵測移動物體，并發(fā)出警示。

半導體業(yè)者開發(fā)的訊號處理集成電路與現(xiàn)場可程序門陣列(FPGA)技術都跟高速運算有關。已有業(yè)者推出各種針對先進駕駛輔助系統(tǒng)所設計的商品，其中多數(shù)都能利用車上攝影機所捕捉到的影像，辨識接近車輛的物體，并執(zhí)行高速運算以適時煞車或保持行車安全。