車載攝像頭技術(shù)趨勢分析 車載攝像頭的關(guān)鍵技術(shù)

近年來，隨著汽車智能化升級，各車企正在從低等級自動駕駛向高等級提升。而自動駕駛將對車輛安全、行人安全、駕駛員監(jiān)控等主動安全功能提出更高的要求，ADAS 滲透必然加速。 各車型中的車載攝像頭越來越多。但基本上都會有至少一個ADAS前視攝像頭、四個環(huán)視攝像頭的基礎(chǔ)配置。如果再加上近年越來越被重視的駕駛員監(jiān)控攝像頭，可以預見，未來幾年，車上至少需要6個攝像頭，市場前景巨大。 車載攝像頭安全為本，技術(shù)不斷升級 相較于消費類電子攝像頭，車載攝像頭的工作環(huán)境極度惡劣，比如說震動、高溫、雨霧、低溫、光線變化劇烈等。而車載攝像頭以駕駛安全為目的，上述各個工作狀態(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，隨著汽車工業(yè)技術(shù)的提升，車載攝像頭的相關(guān)性能需求將越來越嚴苛。根據(jù)2019 年出臺的《汽車用攝像頭行業(yè)標準》，車載攝像頭要求能在-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8~10 年。另外，出于安全的考慮，車載攝像頭需要在短時中斷供電的情況下依舊保證工作。 此外，高動態(tài)范圍、夜視、LED 閃爍抑制等性能將不斷普及。目前，車載攝像頭的功能要求其需要具備以下性能：車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的噪聲，在暗光條件下依然要有出色的表現(xiàn)。水平視角擴大為 25°~135°，要實現(xiàn)廣角以及影像周邊部位的高解析度。下面，咱們就一起來聊聊近年來車載攝像頭都會有哪些方面的性能、技術(shù)提升。 ?

車載攝像頭技術(shù)趨勢

消除雜光鬼影，提升光學成像穩(wěn)定性

隨著車載攝像頭工藝的優(yōu)化與升級，車載攝像頭抗震、耐磨、耐高溫低溫能力逐漸提高，畫質(zhì)更加清晰。 ? 為了控制車大燈等正面強光干擾引起的鬼影雜光、在極端溫度或短時間快速溫差變動的狀況下保持光學成像穩(wěn)定性以及有效捕捉和分辨物體細節(jié)，除了從軟件上提升算法外，車載鏡頭廠商也在積極地通過改進鍍膜工藝、提高技術(shù)參數(shù)以及在鏡頭外增加導電加熱膜等方式，不斷推動車載鏡頭產(chǎn)品整體的技術(shù)進步。

像素升級：800W像素攝像頭

車載攝像頭感知的核心是視覺，而分辨率決定了視覺的高下。隨著ADAS功能對感知距離需求的提升，感知內(nèi)容方面的更精細，分辨率更高的攝像頭大勢所趨。 ? 理想汽車官網(wǎng)對于800萬像素感知攝像頭介紹 對于主流的新能源車企來說，120W到200W的鏡頭已經(jīng)不再滿足使用，行業(yè)開始升級到800W像素，比如說蔚來、理想。目前具備800W像素攝像頭模組生產(chǎn)能力的廠商還比較少，比如說舜宇、聯(lián)創(chuàng)電子等。

鏡頭材質(zhì)：玻塑混合

車載攝像頭要求具有高耐用性和熱穩(wěn)定性。按材質(zhì)來分，車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。而塑料鏡片價格便宜但是成像效果差，且在汽車惡劣的使用環(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，主流廠商車載鏡頭正逐漸開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比如下： 塑料鏡頭： 優(yōu)點：重量輕、成本低、工藝難度低，適合大批量生產(chǎn)； 缺點：透光率稍低，耐熱性差、熱膨脹系數(shù)大、耐磨性差、機械強度低等。 玻璃鏡片： 優(yōu)點：性能優(yōu)良，透光率高； 缺點：主要是量產(chǎn)難度大，良率低、成本高。

鏡片工藝：非球面鏡片

球面鏡片會導致像差問題，即從鏡片中央射入的光線與鏡片邊緣射入的光線的焦點不一致，進而造成成像模糊的問題。球面鏡片需要多枚鏡片組合來減小像差。

非球面鏡片是由球面和平面以外的曲面組成的鏡片，通過改變鏡片的曲率，使光線匯聚在固定的焦點，解決了像差的問題，且僅需一枚鏡片就可實現(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，已經(jīng)成為高像素車載鏡頭的最佳解決方案。 塑料非球面鏡片采用注塑生產(chǎn)實現(xiàn)，而玻璃非球面鏡片是采用優(yōu)質(zhì)的光學玻璃,利用精密控制的熱模壓技術(shù)進行生產(chǎn)的產(chǎn)品。目前，具備車載攝像頭非球面鏡片生產(chǎn)能力的企業(yè)有：舜宇光學、聯(lián)創(chuàng)電子、藍特光學等。

自清潔以及防霧除霜

車載攝像頭依靠光線傳播識別道路信息，鏡頭表面臟污會導致識別能力下降，很難從光學角度減少臟污。而此外，每當遇到雨雪天氣，暴露在車外的攝像頭甚至還會出現(xiàn)起霧結(jié)霜的問題。 自清潔防污：目前主流廠商至少會在車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)界有兩個方向，一是通過鍍膜，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電膜實現(xiàn)加熱。 ? AA封裝 車載鏡頭組裝需要高精度的AA 技術(shù)。車載攝像頭模組的封裝需要經(jīng)過多次裝配，誤差疊加將導致產(chǎn)品良率下降。AA 技術(shù)使鏡頭與CMOS 圖像傳感器的相對位置自由可調(diào)，還可以通過實時采集分析成像數(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處于圖像中心。 隨著車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 設備的技術(shù)含量將影響各組件的機械工差修正，進而影響攝像頭成像質(zhì)量以及產(chǎn)品的一致性。 在車載攝像頭領(lǐng)域，現(xiàn)階段AA設備帶來的資本投入非常大，比如說進口的AEI、ASM等。而隨著國內(nèi)設備廠商的成長，比如說：中科精工、華亞智能、艾微視、德賽自動化、廣浩捷科技、天準、舜宇等。AA設備的成本也將會有一定下降。

夜視技術(shù)

為了保障行車安全，汽車ADAS功能需要盡量實現(xiàn)全天候運轉(zhuǎn)。攝像頭是通過感光與算法實現(xiàn)對周邊環(huán)境感知，因此在光線不足如夜間行車、過隧道等場景下，需要增強攝像頭的夜視能力。目前汽車夜視系統(tǒng)按成像原理與鏡頭不同可以分為三類：微光、近紅外以及遠紅外。

現(xiàn)有的夜視輔助系統(tǒng)可以做到識別超出遠光燈范圍的行人，對危險進行提前預知，來源軒轅智駕 微光：從字面意義理解，是通過放大接收到的少量可見光，最終將圖像采集并投射到相應顯示屏上。微光跟一般攝像頭的成像原理一致，都是通過可見光實現(xiàn)夜視，但需要一定的可見光環(huán)境。 近紅外夜視：也有稱為主動紅外夜視技術(shù)，是指工作時用較強的紅外發(fā)射源照射目標， 利用目標反射回來的紅外線來得到物體的像。工作波段在 800~1000nm 的近紅外光。 遠紅外夜視（熱成像系統(tǒng)）：也有人稱之為被動紅外夜視技術(shù)，主要是利用物體自身發(fā)出的紅外輻射來成像，這也就是大家所說的熱成像。熱成像系統(tǒng)是基于目標與背景的溫差而形成的紅外發(fā)射率的差異，利用輻射測溫技術(shù)對目標逐點測定輻射強度，而形成可見目標的熱圖像。其理論工作波段在1-14um之間，但一般遠紅外夜視主要使用短波 (3μm -- 5μm)與長波 ( 8μm --14μm)這兩種 。 ? 其中，微光夜視需要從CMOS與算法上去提升實現(xiàn)；而紅外夜視則需要配備專門的紅外鏡頭確保紅外光的進入。此外微光夜視可以看到彩色畫面，而紅外則無法做到彩色。

3D 感測：人臉識別與駕駛員監(jiān)控

隨著汽車智能化的不斷演進，對車載鏡頭提出了快速感測并深度辨識車身周邊環(huán)境的需求。車載鏡頭需要在對環(huán)境信息進行解讀的同時同步實現(xiàn)景深測量的效果，而作為 3D 感測主流技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)光、TOF 技術(shù)等已成為各大車載鏡頭廠商技術(shù)攻關(guān)的熱點。 ? ? 目前3D感測技術(shù)主要是應用在座艙內(nèi)部，比如說近年越來越被重視駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)等。此外，通過人臉識別可以確定駕駛員身份，座艙進而根據(jù)個人使用習慣而調(diào)整，甚至還可以實現(xiàn)防盜功能。

人機交互：手勢控制

汽車內(nèi)人機交互功能體現(xiàn)在內(nèi)置車載攝像頭實現(xiàn)的人臉識別、疲勞檢測、手勢識別、注意力監(jiān)測及駕駛行為分析。在智能駕駛艙逐漸興起的市場環(huán)境下，具備深層交互能力的車載攝像頭市場需求將進一步提高。 ? 在2020年2月的世界通信大會上，寶馬解釋了這種儀表盤上的攝像頭虹膜識別技術(shù)，將會從2021年起首次應用于寶馬iNext車型。

編輯：黃飛

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