車(chē)載攝像頭技術(shù)趨勢(shì)分析

近年來(lái)，隨著汽車(chē)智能化升級(jí)，各車(chē)企正在從低等級(jí)自動(dòng)駕駛向高等級(jí)提升。而自動(dòng)駕駛將對(duì)車(chē)輛安全、行人安全、駕駛員監(jiān)控等主動(dòng)安全功能提出更高的要求，ADAS 滲透必然加速。

各車(chē)型中的車(chē)載攝像頭越來(lái)越多。但基本上都會(huì)有至少一個(gè)ADAS前視攝像頭、四個(gè)環(huán)視攝像頭的基礎(chǔ)配置。如果再加上近年越來(lái)越被重視的駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭，可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾年，車(chē)上至少需要6個(gè)攝像頭，市場(chǎng)前景巨大。

車(chē)載攝像頭安全為本，技術(shù)不斷升級(jí)

相較于消費(fèi)類(lèi)電子攝像頭，車(chē)載攝像頭的工作環(huán)境極度惡劣，比如說(shuō)震動(dòng)、高溫、雨霧、低溫、光線變化劇烈等。而車(chē)載攝像頭以駕駛安全為目的，上述各個(gè)工作狀態(tài)下，均需要能獲取穩(wěn)定、可靠、清晰的周邊環(huán)境數(shù)據(jù)。

因此，隨著汽車(chē)工業(yè)技術(shù)的提升，車(chē)載攝像頭的相關(guān)性能需求將越來(lái)越嚴(yán)苛。根據(jù)2019 年出臺(tái)的《汽車(chē)用攝像頭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，車(chē)載攝像頭要求能在-40℃到85℃的環(huán)境中持續(xù)工作，能不受水分浸泡的影響，防磁抗震，使用壽命需達(dá)8~10 年。另外，出于安全的考慮，車(chē)載攝像頭需要在短時(shí)中斷供電的情況下依舊保證工作。

此外，高動(dòng)態(tài)范圍、夜視、LED 閃爍抑制等性能將不斷普及。目前，車(chē)載攝像頭的功能要求其需要具備以下性能：車(chē)載攝像頭往往還需要具備夜視功能，能夠抑制低照度攝影時(shí)的噪聲，在暗光條件下依然要有出色的表現(xiàn)。水平視角擴(kuò)大為 25°~135°，要實(shí)現(xiàn)廣角以及影像周邊部位的高解析度。下面，咱們就一起來(lái)聊聊近年來(lái)車(chē)載攝像頭都會(huì)有哪些方面的性能、技術(shù)提升。

車(chē)載攝像頭技術(shù)趨勢(shì)

消除雜光鬼影，提升光學(xué)成像穩(wěn)定性

隨著車(chē)載攝像頭工藝的優(yōu)化與升級(jí)，車(chē)載攝像頭抗震、耐磨、耐高溫低溫能力逐漸提高，畫(huà)質(zhì)更加清晰。

為了控制車(chē)大燈等正面強(qiáng)光干擾引起的鬼影雜光、在極端溫度或短時(shí)間快速溫差變動(dòng)的狀況下保持光學(xué)成像穩(wěn)定性以及有效捕捉和分辨物體細(xì)節(jié)，除了從軟件上提升算法外，車(chē)載鏡頭廠商也在積極地通過(guò)改進(jìn)鍍膜工藝、提高技術(shù)參數(shù)以及在鏡頭外增加導(dǎo)電加熱膜等方式，不斷推動(dòng)車(chē)載鏡頭產(chǎn)品整體的技術(shù)進(jìn)步。

像素升級(jí)：800W像素?cái)z像頭

車(chē)載攝像頭感知的核心是視覺(jué)，而分辨率決定了視覺(jué)的高下。隨著ADAS功能對(duì)感知距離需求的提升，感知內(nèi)容方面的更精細(xì)，分辨率更高的攝像頭大勢(shì)所趨。

對(duì)于主流的新能源車(chē)企來(lái)說(shuō)，120W到200W的鏡頭已經(jīng)不再滿(mǎn)足使用，行業(yè)開(kāi)始升級(jí)到800W像素，比如說(shuō)蔚來(lái)、理想。目前具備800W像素?cái)z像頭模組生產(chǎn)能力的廠商還比較少，比如說(shuō)舜宇、聯(lián)創(chuàng)電子等。

鏡頭材質(zhì)：玻塑混合

車(chē)載攝像頭要求具有高耐用性和熱穩(wěn)定性。按材質(zhì)來(lái)分，車(chē)載攝像頭的鏡片可由玻璃、塑料制成。玻璃鏡片具有高耐用度和防刮傷性，且溫度性能較好，因此更多用在高端產(chǎn)品中。而塑料鏡片價(jià)格便宜但是成像效果差，且在汽車(chē)惡劣的使用環(huán)境中容易造成鏡片變形，影響成像質(zhì)量。

目前，綜合考慮成本和性能，主流廠商車(chē)載鏡頭正逐漸開(kāi)始使用玻塑混合鏡頭為主，部分高端鏡頭采用全玻方案。

塑料與玻璃鏡頭性能對(duì)比如下：

塑料鏡頭：

優(yōu)點(diǎn)：重量輕、成本低、工藝難度低，適合大批量生產(chǎn)；

缺點(diǎn)：透光率稍低，耐熱性差、熱膨脹系數(shù)大、耐磨性差、機(jī)械強(qiáng)度低等。

玻璃鏡片：

優(yōu)點(diǎn)：性能優(yōu)良，透光率高；

缺點(diǎn)：主要是量產(chǎn)難度大，良率低、成本高。

鏡片工藝：非球面鏡片

球面鏡片會(huì)導(dǎo)致像差問(wèn)題，即從鏡片中央射入的光線與鏡片邊緣射入的光線的焦點(diǎn)不一致，進(jìn)而造成成像模糊的問(wèn)題。球面鏡片需要多枚鏡片組合來(lái)減小像差。

非球面鏡片是由球面和平面以外的曲面組成的鏡片，通過(guò)改變鏡片的曲率，使光線匯聚在固定的焦點(diǎn)，解決了像差的問(wèn)題，且僅需一枚鏡片就可實(shí)現(xiàn)。因此，非球面鏡片具有小型化、輕量化和成像效果佳的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為高像素車(chē)載鏡頭的最佳解決方案。

塑料非球面鏡片采用注塑生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)，而玻璃非球面鏡片是采用優(yōu)質(zhì)的光學(xué)玻璃,利用精密控制的熱模壓技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品。目前，具備車(chē)載攝像頭非球面鏡片生產(chǎn)能力的企業(yè)有：舜宇光學(xué)、聯(lián)創(chuàng)電子、藍(lán)特光學(xué)等。

自清潔以及防霧除霜

車(chē)載攝像頭依靠光線傳播識(shí)別道路信息，鏡頭表面臟污會(huì)導(dǎo)致識(shí)別能力下降，很難從光學(xué)角度減少臟污。而此外，每當(dāng)遇到雨雪天氣，暴露在車(chē)外的攝像頭甚至還會(huì)出現(xiàn)起霧結(jié)霜的問(wèn)題。

自清潔防污：目前主流廠商至少會(huì)在車(chē)載攝像頭的鏡頭表面鍍一層疏水涂層，一方面可以有效通過(guò)噴水清洗等手段去除臟污。

圖源，寧波捷傲

防霧除霜：目前業(yè)界有兩個(gè)方向，一是通過(guò)鍍膜，鏡頭外表面鍍疏水膜，鏡頭內(nèi)表面鍍親水膜；二是采用加熱方案，或是鏡頭整體加熱，或者是鏡頭表面做一層透明導(dǎo)電膜實(shí)現(xiàn)加熱。

AA封裝

車(chē)載鏡頭組裝需要高精度的AA 技術(shù)。車(chē)載攝像頭模組的封裝需要經(jīng)過(guò)多次裝配，誤差疊加將導(dǎo)致產(chǎn)品良率下降。AA 技術(shù)使鏡頭與CMOS 圖像傳感器的相對(duì)位置自由可調(diào)，還可以通過(guò)實(shí)時(shí)采集分析成像數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)水平位置以及鏡頭的傾斜角度，從而保證圖像的清晰度，并保證光軸與像面的焦點(diǎn)處于圖像中心。

隨著車(chē)載攝像頭分辨率的提升，鏡頭與CMOS 間的定位精度的要求也不斷上升。因此，AA 設(shè)備的技術(shù)含量將影響各組件的機(jī)械工差修正，進(jìn)而影響攝像頭成像質(zhì)量以及產(chǎn)品的一致性。

在車(chē)載攝像頭領(lǐng)域，現(xiàn)階段AA設(shè)備帶來(lái)的資本投入非常大，比如說(shuō)進(jìn)口的AEI、ASM等。而隨著國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商的成長(zhǎng)，比如說(shuō)：中科精工、華亞智能、艾微視、德賽自動(dòng)化、廣浩捷科技、天準(zhǔn)、舜宇等。AA設(shè)備的成本也將會(huì)有一定下降。

夜視技術(shù)

為了保障行車(chē)安全，汽車(chē)ADAS功能需要盡量實(shí)現(xiàn)全天候運(yùn)轉(zhuǎn)。攝像頭是通過(guò)感光與算法實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境感知，因此在光線不足如夜間行車(chē)、過(guò)隧道等場(chǎng)景下，需要增強(qiáng)攝像頭的夜視能力。目前汽車(chē)夜視系統(tǒng)按成像原理與鏡頭不同可以分為三類(lèi)：微光、近紅外以及遠(yuǎn)紅外。

現(xiàn)有的夜視輔助系統(tǒng)可以做到識(shí)別超出遠(yuǎn)光燈范圍的行人，對(duì)危險(xiǎn)進(jìn)行提前預(yù)知，來(lái)源軒轅智駕

微光：從字面意義理解，是通過(guò)放大接收到的少量可見(jiàn)光，最終將圖像采集并投射到相應(yīng)顯示屏上。微光跟一般攝像頭的成像原理一致，都是通過(guò)可見(jiàn)光實(shí)現(xiàn)夜視，但需要一定的可見(jiàn)光環(huán)境。

近紅外夜視：也有稱(chēng)為主動(dòng)紅外夜視技術(shù)，是指工作時(shí)用較強(qiáng)的紅外發(fā)射源照射目標(biāo)， 利用目標(biāo)反射回來(lái)的紅外線來(lái)得到物體的像。工作波段在 800~1000nm 的近紅外光。

遠(yuǎn)紅外夜視（熱成像系統(tǒng)）：也有人稱(chēng)之為被動(dòng)紅外夜視技術(shù)，主要是利用物體自身發(fā)出的紅外輻射來(lái)成像，這也就是大家所說(shuō)的熱成像。熱成像系統(tǒng)是基于目標(biāo)與背景的溫差而形成的紅外發(fā)射率的差異，利用輻射測(cè)溫技術(shù)對(duì)目標(biāo)逐點(diǎn)測(cè)定輻射強(qiáng)度，而形成可見(jiàn)目標(biāo)的熱圖像。其理論工作波段在1-14um之間，但一般遠(yuǎn)紅外夜視主要使用短波 (3μm -- 5μm)與長(zhǎng)波 ( 8μm --14μm)這兩種 。

其中，微光夜視需要從CMOS與算法上去提升實(shí)現(xiàn)；而紅外夜視則需要配備專(zhuān)門(mén)的紅外鏡頭確保紅外光的進(jìn)入。此外微光夜視可以看到彩色畫(huà)面，而紅外則無(wú)法做到彩色。

3D 感測(cè)：人臉識(shí)別與駕駛員監(jiān)控

隨著汽車(chē)智能化的不斷演進(jìn)，對(duì)車(chē)載鏡頭提出了快速感測(cè)并深度辨識(shí)車(chē)身周邊環(huán)境的需求。車(chē)載鏡頭需要在對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行解讀的同時(shí)同步實(shí)現(xiàn)景深測(cè)量的效果，而作為 3D 感測(cè)主流技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)光、TOF 技術(shù)等已成為各大車(chē)載鏡頭廠商技術(shù)攻關(guān)的熱點(diǎn)。

目前3D感測(cè)技術(shù)主要是應(yīng)用在座艙內(nèi)部，比如說(shuō)近年越來(lái)越被重視駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)等。此外，通過(guò)人臉識(shí)別可以確定駕駛員身份，座艙進(jìn)而根據(jù)個(gè)人使用習(xí)慣而調(diào)整，甚至還可以實(shí)現(xiàn)防盜功能。

人機(jī)交互：手勢(shì)控制

汽車(chē)內(nèi)人機(jī)交互功能體現(xiàn)在內(nèi)置車(chē)載攝像頭實(shí)現(xiàn)的人臉識(shí)別、疲勞檢測(cè)、手勢(shì)識(shí)別、注意力監(jiān)測(cè)及駕駛行為分析。在智能駕駛艙逐漸興起的市場(chǎng)環(huán)境下，具備深層交互能力的車(chē)載攝像頭市場(chǎng)需求將進(jìn)一步提高。

在2020年2月的世界通信大會(huì)上，寶馬解釋了這種儀表盤(pán)上的攝像頭虹膜識(shí)別技術(shù)，將會(huì)從2021年起首次應(yīng)用于寶馬iNext車(chē)型。

編輯：黃飛

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