دوربین 1080P با وضوح بالا برای نظارت بر رفتار در داخل اتوبوس ها، دوربین مادون قرمز بزرگ زاویه شب هوشمند

دوربین خودرو: چشم رانندگی خودکار

دوربین های نصب شده در خودرو به عنوان "چشمان رانندگی خودکار" شناخته می شوند و تجهیزات اصلی سنجش در سیستم ADAS و زمینه رانندگی خودکار خودرو هستند.عملکرد اصلی جمع آوری اطلاعات تصویر از طریق لنز و سنسورهای تصویر است، که می تواند درک بصری 360 درجه را به دست آورد و کمبودهای رادار را در تشخیص اشیاء جبران کند. این سنسور نزدیک ترین به دید انسان است.
دوربین های نصب شده بر روی ماشین ها به طور گسترده ای در زمینه خودرو استفاده می شوند، به تدریج از استفاده اولیه برای ضبط رانندگی، تصویربرداری عقب،و مشاهده اطراف پارکینگ به تشخیص رفتاری هوشمند کابین خلبان و رانندگی با کمک ADAS، با سناریوهای کاربردی به طور فزاینده متنوع.
در حال حاضر CR3 صنعت دوربین های خودرو جهانی 41٪ است و ده شرکت برتر 96% از سهم بازار را اشغال می کنند. غلظت صنعت دوربین های خودرو جهانی در سطح بالایی است.
موسسه داده های از دست رفته در جاده ها (HLDI) پیش بینی می کند که تا سال ۲۰۳۰، نزدیک به ۵۰ درصد از خودروها مجهز به فناوری ADAS خواهند بود.
بر اساس گزارش ICVTank، انتظار می رود که مقیاس صنعت دوربین های خودرو چین تا سال 2025 به 23 میلیارد دلار برسد و در پنج سال آینده رشد سالانه 30 درصد داشته باشد.انتظار می رود بازار جهانی دوربین های خودرو از 11 دلار رشد کند.2 میلیارد دلار در سال 2019 تا 27 میلیارد دلار در سال 2025 با CAGR 5 ساله 15.8٪
رانندگی خودکار شامل ادراک، قضاوت و اجرای است و ادراک منبع کل فرآیند و یک ماژول مهم سیستم رانندگی خودکار است.در طول روند رانندگی خودرو، سیستم ادراک اطلاعات محیط اطراف را در زمان واقعی از طریق سنسورها جمع آوری می کند، که معادل "چشمان" یک خودرو مستقل است.و می تواند به وسیله نقلیه کمک کند تا توانایی مشاهده مشابه راننده انسانی را داشته باشد..
در وسایل نقلیه خودران، سیستم ادراک عمدتاً از سنسورهایی مانند دوربین ها، رادار موج میلی متری و LiDAR (اختیاری، عمدتاً به دلیل ترس از حواس پرتی) تشکیل شده است.به عنوان سنسور اصلی درک محیط زیست، دوربین نقش بسیار مهمی در دستیابی به درک بصری 360 درجه ای دارد، و کمبودهای رادار را در تشخیص اشیاء جبران می کند.و نزدیک ترین حسگر به دید انسان است.بنابراین، دوربین های خودرو یکی از ابزارهای کلیدی در زمینه رانندگی مستقل هستند.

دوربین داخل ماشین چیه؟
ساختار سخت افزاری اصلی دوربین های نصب شده در خودرو شامل لنزهای نوری (از جمله لنزهای نوری، فیلترها، فیلم های محافظ و غیره) ، سنسورهای تصویر، پردازنده های سیگنال تصویر (ISP) ، سریالیزه کنندگان،کانکتورهاطرح طرحی از ساختار آن در شکل نشان داده شده است:

آناتومی ماژول دوربین نصب شده در خودرو
تصویر بالا آناتومی ماژول های دوربین را نشان می دهد که معمولاً در خودروها استفاده می شود. علاوه بر بیرونی ترین پوسته آلومینیومی، حلقه مهر و عدسی،در واقع یک طراحی نسبتا ساده از چندین لایه در وسط وجود دارد، معمولا شامل صفحه سنسور سنسور، صفحه کوچک پردازنده تصویر و صفحه سریالیزر است.چرا یک سریالیزر مورد نیاز است به این دلیل است که معمولا اتوبوس خروجی داده های تصویر سنسورهای دوربین یا ISP استاندارد است، با عبور سریع مشخص می شود، اما فاصله اتوبوس انتقال کوتاه است، در غیر این صورت یکپارچگی سیگنال نمی تواند تضمین شود.
بنابراین در وسیله نقلیه، ما باید آن را به استانداردهای اتوبوس با سرعت بالا مانند GMSL تبدیل کنیم که برای انتقال فاصله طولانی در وسیله نقلیه مناسب است،بنابراین ماژول دوربین معمولا به اتوبوس از طریق یک صفحه سریالی تبدیل می شودعلاوه بر این، کابل های کواکسیال می توانند برای تامین برق به ماژول ها و انتقال داده های تصویری استفاده شوند.
لنز نوری: مسئول تمرکز نور و پرتاب اشیاء در میدان دید بر روی سطح رسانه تصویربرداری است. بسته به الزامات اثر تصویربرداری،ممکن است چندین لایه لنز نوری مورد نیاز باشد.فیلترها می توانند نوارهای نوری را که برای چشم انسان قابل مشاهده نیستند فیلتر کنند و تنها نوارهای نوری قابل مشاهده منظره واقعی را در میدان دید چشم انسان باقی بگذارند.
سنسور تصویر: Image sensors can use the photoelectric conversion function of photoelectric devices to convert the light image on the photosensitive surface into an electrical signal that is proportional to the light imageاین به طور عمده به دو نوع تقسیم می شود: CCD و CMOS.
پردازنده سیگنال تصویر ISP: عمدتا از ساختار سخت افزاری برای پیش پردازش داده های فرمت RAW از ورودی منبع تصویر و ویدیو توسط سنسور تصویر استفاده می کند که می تواند به YCbCr و سایر فرمت ها تبدیل شود.همچنین می تواند وظایف مختلفی مانند مقیاس بندی تصویر، نوردهی خودکار، تعادل سفید خودکار و تمرکز خودکار را انجام دهد.
سریالیزه کننده: داده های تصویر پردازش شده را انتقال می دهد و می تواند برای انتقال انواع مختلف داده های تصویر مانند RGB و YUV استفاده شود.
کانکتور: برای اتصال یک دوربین ثابت استفاده می شود.
دوربین های نصب شده بر روی خودرو همچنین دارای فرآیندهای تولید و الزامات قابل اطمینان بیشتری نسبت به دوربین های صنعتی و تجاری هستند.به دلیل این واقعیت که ماشین ها باید در محیط های خشن برای مدت طولانی کار کنند، دوربین های نصب شده در خودرو باید در شرایط کار پیچیده مانند دمای بالا و پایین، لرزش های شدید و رطوبت و گرما بالا به طور پایدار کار کنند.الزامات اصلی برای تولید فرآیند عبارتند از::

الزامات فرآیند برای دوربین های نصب شده در خودرو
مقاومت در برابر دماهای بالا: دوربین نصب شده در خودرو باید بتواند به طور طبیعی در محدوده -40 °C تا 85 °C کار کند و به تغییرات شدید دما سازگار شود.
مقاومت لرزه ای: وسایل نقلیه می توانند در هنگام رانندگی در جاده های ناهموار لرزش های شدید ایجاد کنند، بنابراین دوربین در هواپیما باید قادر به مقاومت در برابر شدت های مختلف لرزش باشد.
ضد مغناطیسی: هنگامی که وسیله نقلیه شروع می شود، پالس های الکترومغناطیسی بسیار بالا تولید می کند، که نیاز به پالس های ضد مغناطیسی بسیار بالا دارد.عملکرد
ضد آب: دوربین باید به خوبی بسته شود تا استفاده عادی از آن حتی پس از چند روز خیس شدن در آب باران تضمین شود.
مدت عمر: مدت عمر باید حداقل 8-10 سال باشد تا الزامات را برآورده کند.
زاویه فوق العاده گسترده: دوربین دوربینی منظره جانبی باید زاویه فوق العاده گسترده داشته باشد و زاویه دید افقی 135 درجه باشد.
پویایی بالا: خودرو با سرعت بالا حرکت می کند و محیط نوردهی که دوربین با آن مواجه است به طور چشمگیری و مکرر تغییر می کند.نیاز به CMOS دوربین برای داشتن ویژگی های پویا بالا;
سر و صدای کم: می تواند به طور موثر در شرایط کم نور، به ویژه نیاز به دوربین های دید جانبی و عقب برای گرفتن تصاویر به وضوح حتی در شب، سر و صدا را سرکوب کند.

پارامترهای کلیدی سر دوربین جلو هوشمند خودرو
فاصله تشخیص
زاویه میدان دید افقی
زاویه میدان دید عمودی
رزولوشن - هنگامی که دوربین خطوط سیاه و سفید مساوی را ضبط می کند، حداکثر تعداد خطوطی که می تواند در مانیتور دیده شود (بالاتر از رزولوشن دوربین).وقتی تعداد خط ها از این مقدار بیشتر باشد، فقط یک منطقه خاکستری در صفحه نمایش دیده می شود و خطوط سیاه و سفید دیگر قابل تشخیص نیستند.
حداقل روشنایی - به حساسیت سنسور تصویر نسبت به نور محیط یا تاریک ترین نور مورد نیاز برای تصویربرداری عادی توسط سنسور تصویر اشاره دارد. It is the illuminance value of the scene when the video signal level of the camera is lower than half of the maximum amplitude of the standard signal when the illumination of the subject gradually decreases.
نسبت سیگنال به سر و صدای - نسبت ولتاژ سیگنال خروجی به ولتاژ سر و صدای خروجی همزمان
محدوده پویا - محدوده ای که در آن ارزش های روشنایی درخشان ترین و تاریک ترین اجسام در یک فریم ضبط شده توسط دوربین می تواند جزئیات را به طور معمول نشان دهد.هرچه دامنه پویا بزرگتر باشد، هرچه بیشتر است که اشیاء بیش از حد روشن یا بیش از حد تاریک می توانند به طور معمول در همان صفحه نمایش نمایش داده شوند.

در مقایسه با تکنولوژی رادار چه مزایایی داریم؟
1) در مقایسه با رادار امواج میلی متری، مزایای اصلی دوربین های فعلی عبارتند از:
تشخیص هدف و طبقه بندی - در حال حاضر، رادار امواج میلیمتری سه بعدی معمولی فقط می تواند تشخیص دهد که آیا موانع در جلو وجود دارد،و نمی توانند اندازه و دسته بندی موانع را به طور دقیق شناسایی کنند.به عنوان مثال، انواع مختلفی از تشخیص مسیر، تشخیص چراغ راهنمایی، و تشخیص علامت ترافیک؛
تشخیص فضای قابل عبور، تقسیم مرز های امن (مناطق قابل رانندگی) حرکت خودرو، عمدتا تقسیم خودروها، لبه های معمولی جاده، لبه های پیاده رو،مرزهای قابل مشاهده بدون موانع، و مرزهای ناشناخته
توانایی شناسایی اهداف در حال حرکت افقی، مانند شناسایی و ردیابی عابرین پیاده و وسایل نقلیه که از تقاطع عبور می کنند.
موقعیت و ایجاد نقشه - یعنی تکنولوژی. اگرچه رادار امواج میلی متری در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد، این فناوری بالغ تر است و چشم انداز بیشتری برای کاربرد دارد.
2) در سیستم رانندگی خودکار، رادار لیزر شبیه دوربین است، اما مزایای آن عبارتند از:
تشخیص چراغ های ترافیکی و تشخیص نشانه های ترافیکی
مزیت هزینه و بلوغ بالا الگوریتم ها و فن آوری ها
نرخ شناخت اشیاء بالا

در حال حاضر دوربین های نصب شده بر روی خودرو عمدتاً بر اساس محل نصب آنها به پنج دسته تقسیم می شوند: دوربین های نمای جلو، دوربین های نمای اطراف، دوربین های نمای عقب، دوربین های نمای جانبی،و دوربین های داخلی.

دوربین نمای جلو: به طور عمده بر روی شیشه جلو نصب شده است تا عملکرد ادراک و تشخیص بصری را در هنگام رانندگی به دست آورد. می تواند به دوربین اصلی نمای جلو تقسیم شود،دوربین زاویه باریک جلو، و دوربين زاويه بزرگ جلو با توجه به توابع خود را.

دوربین اصلی رو به جلو: این دوربین به عنوان دوربین اصلی در سیستم ADAS L2 استفاده می شود. زاویه های میدان دید به طور کلی 30 °، 50 °، 60 °، 100 ° و 120 ° هستند.و فاصله تشخیص معمولا 150-170 متر استفرمت خروجی دوربین

دوربین زاویه وسیع جلو: عملکرد اصلی این دوربین تشخیص اشیاء نزدیک در فاصله است که عمدتاً در شرایط جاده های شهری، رانندگی با سرعت پایین و سایر صحنه ها استفاده می شود.زاویه میدان دیدش بین 120 درجه تا 150 درجه استبعد از نصب مقیاس بزرگ لنز 8MP در وسایل نقلیه بعدی، این دوربین مورد نیاز نیست.

دوربین زاویه باریک جلویی: عملکرد اصلی این دوربین تشخیص اهداف مانند چراغ های راهنمایی و عابرین پیاده است. به طور کلی، لنزهای زاویه باریک استفاده می شود.و لنز در اطراف 30-40 ° می تواند انتخاب شودو پیکسل های این لنز به طور کلی با پیکسل های دوربین اصلی جلو یکسان است. دوربین زاویه باریکی را اتخاذ می کند، دارای تراکم پیکسل بالاتر و فاصله تشخیص دورتر است.و به طور کلی می تواند تا 250 متر یا حتی فاصله های طولانی تری را تشخیص دهد.

پس از نصب یک دوربین 8MP، FOV دوربین اصلی جلو می تواند به 120 ° برسد که ممکن است دیگر مورد نیاز نباشد. فاصله تشخیص حدود 60 متر است.

دوربین محوری: عمدتاً در اطراف بدن خودرو نصب می شود، معمولاً از 4 تا 8 دوربین استفاده می شود که می توانند به دوربین چشم ماهی به جلو، دوربین چشم ماهی به چپ، دوربین چشم ماهی به راست تقسیم شوند.و دوربين چشم ماهي رو به عقب. استفاده می شود برای نمایش عملکرد نمای پانورامیک پانورامیک، و همچنین ادراک بصری و شناسایی شی که یکپارچه عملکرد پارکینگ است؛متریکس رنگی که معمولا استفاده می شود به این دلیل است که نیاز به بازسازی رنگ وجود دارد.

دوربین دید عقب: به طور کلی در صندوق نصب شده است، عمدتا برای کمک به پارکینگ. زاویه میدان دید بین 120 تا 140 درجه است و فاصله تشخیص حدود 50 متر است.

دوربین دید جلویی جانبی: در ستون B یا آینه ی عقب خودرو نصب شده است، زاویه میدان دید این دوربین به طور کلی 90 ° -100 ° است و فاصله تشخیص حدود 80 متر است.هدف اصلی این دوربین شناسایی وسایل نقلیه جانبی و دوچرخه است.
دوربین دید جانبی و عقب: به طور کلی در زاویه جلو خودرو نصب می شود، زاویه میدان دید این دوربین به طور کلی حدود 90 ° است و فاصله تشخیص نیز حدود 80 متر است.این به طور عمده برای برنامه های کاربردی صحنه مانند تغییر مسیر خودرو و ادغام در جاده های دیگر استفاده می شود..
در دوربین ساخته شده: عمدتا برای نظارت بر وضعیت راننده و دستیابی به یادآوری خستگی و سایر توابع استفاده می شود.
در میان آنها، قیمت دوربین های نمای جلو نسبتاً بالا است و قیمت فعلی بازار بین 300 تا 500 یوآن است؛ قیمت دوربین های دیگر در حدود 150 تا 200 یوآن است.

از نقشه می توانیم ببینیم که تمام ۸ دوربین مربوط به سیستم رانندگی هستند، که ارتباط نزدیکی با برنامه رانندگی مستقل خالص دارد که بدون تکیه بر LiDAR ترویج شده است.بزرگترین مزیت این طرح، مقرون به صرفه بودن آنبا استفاده از یک دوربین بسیار کم هزینه خود توسعه یافته، سطح رانندگی مستقل به دست آمده است.
بزرگترین مزیت این راه حل، که از چندین دوربین استفاده می کند، مقیاس پذیری قوی آن است. در مرحله اولیه طراحی، هزینه های سخت افزاری باید افزایش یابد، اما در مرحله بعدی،عملکرد رانندگی مستقل آن دارای سازگاری و مقیاس پذیری بسیار خوبی است.
از طریق این مدل سنسور، سطح عملکرد رانندگی مستقل با تجربه خوبی به دست آمده است.از جمله عملکرد بسیار متمایز رانندگی خودکار با سرعت بالا (NGP) و حافظه پارکینگ پارکینگ.
S-Class نماینده راه حل های سنتی OEM است و راه حل دوربین استریو دوربینی بزرگترین مزیت Mercedes Benz S-Class است.دوربین های دوربینی می توانند حرکت هدف فعلی را در X محاسبه کنند.، Y و Z مختصات، وضعیت و نوع هدف شناسایی شده را تعیین می کند و اثر تجربه عملکرد ADAS مرسدس بنز در سطح L2 نیز بهتر از دو مورد دیگر است.
در تجزیه و تحلیل راه حل های دوربین برای مدل های خودروهای تولید انبوه، ما دریافتیم که همه آنها از دوربین های پیکسل متوسط تا پایین برای دستیابی به عملکردهای رانندگی مستقل استفاده می کنند.

شرکت Saitemei Security Electronics Co., Ltd زنجیره صنعت دوربین خودرو
زنجیره صنعت دوربین خودرو عمدتاً شامل سه پیوند اصلی است: مواد پیش رو، اجزای وسط جریان و محصولات پایین جریان.
مواد پیش رو مانند لنزهای نوری، فیلترها و فیلم های محافظتی برای تولید مجموعه های لنز استفاده می شوند، در حالی که وافرها برای تولید تراشه های CMOS و پردازنده های سیگنال DSP استفاده می شوند؛مونتاژ لنز وسط جریان، تراشه های CMOS و مواد چسبنده به ماژول ها و بسته بندی آنها با پردازنده های سیگنال DSP به محصولات دوربین.
در این سطح از زنجیره صنعتی، تامین کنندگان پیش رو در حال حاضر می توانند محصولات کامپیوتری کامل را به مشتریان خودروهای پایین یا تامین کنندگان سطح اول عرضه کنند.دوربین ها و الگوریتم های نرم افزاری با هم یک راه حل دوربین خودرو را تشکیل می دهند، که برای وسایل نقلیه خودمختار اعمال می شود.
در حال حاضر شرکت هایی که سهم زیادی از بازار دوربین های خودرو دارند، همه تامین کنندگان عمده قطعات جهانی هستند.و مشتریان بعدی اساسا شرکت های بزرگ جهانی خودرو را پوشش می دهند.

CMOS دارای بالاترین نسبت ارزش به هزینه در دوربین های خودرو است که به 52٪ می رسد؛ بسته بندی ماژول 20٪ و لنز نوری 19٪ را تشکیل می دهد.

تراشه CMOS
CMOS (سینسور CIS) راه حل اصلی قطعات حساس به نور برای دوربین های خودرو است. در مقایسه با قطعات حساس به نور CCD، CMOS کیفیت تصویربرداری کمی کمتر دارد.اما ارزان تر و انرژی کارآمدتر است، باعث می شود که به طور گسترده ای در زمینه دوربین های خودرو با نیاز به پیکسل کم مورد استفاده قرار گیرد.

ساختار اساسی سنسورهای تصویر
سنسور تصویر به یک منطقه حساس به نور (Firecore) ، سیم های اتصال، مدار داخلی و بستر از ظاهر تقسیم می شود.منطقه حساس به نور یک آرایه پیکسل تک است که از چندین نقطه پیکسل تک تشکیل شده استهنگامی که سیگنال های نوری که از هر پیکسل به دست می آیند با هم جمع می شوند، یک تصویر کامل را تشکیل می دهند.

نمودار بخش تراشه CMOS

به دلیل زاویه های مختلف نور وارد هر پیکسل، یک لنز میکرو در سطح هر پیکسل اضافه می شود تا زاویه نور را اصلاح کند.اجازه ورود نور به سطح عنصر حساس به نور به صورت عمودی. این مفهوم یک تراشه است، که نیاز به در محدوده انحراف کمی از لنز نگه داشته شود

از نظر معماری مدار، ما یک سنسور تصویر را به عنوان یک جعبه تاریک که سیگنال های نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند، در نظر می گیریم. اجزای خارجی جعبه تاریک معمولا شامل قدرت،اطلاعات، مدار ساعت، ارتباطات، کنترل و همگام سازی می تواند به سادگی به عنوان تبدیل سیگنال های نور به سیگنال های الکتریکی درک شود.که توسط مدار منطق در جعبه تاریک پردازش و کدگذاری می شوند.، و سپس از طریق یک رابط داده تولید می شود.

با توجه به فرآیند طراحی لایه پیکسل در تراشه های CMOS که شبیه تراشه های آنالوگ است، الزامات بالایی برای فرآیندهای تولید وجود دارد
تامین کنندگان اصلی.
تکنولوژی تولید و تولید CMOS بالا است و از منظر بازار جهانی، در حال حاضر عمدتا توسط شرکت های سرمایه گذاری خارجی اشغال می شود.از منظر چشم انداز رقابتی، Saitemei با سهم بازار 36٪ در رتبه اول قرار دارد، و به دنبال آن شرکت داخلی Huoxin Technology با سهم بازار 22٪ است. تامین کنندگان جهانی بیش از 65٪ را تشکیل می دهند،با غلظت بالا در صنعتشرکت داخلی Saitemei Security Electronics Co., Ltd. به یک شرکت پیشرو در این زمینه تبدیل شده است.