在未來,，毫米波雷達將率先成為ADAS系統(tǒng)主力傳感器,。不過，雷達在辨別非金屬障礙物如行人方面卻無能為力,，攝像頭卻能以更好地辨別道路上的標識,，行人等信息。接下來我們一起來了解一下ADAS中的另一個重要傳感器——車載攝像頭以及車載全景影響系統(tǒng),。

按照相關機構預計,，2015年車載攝像頭全球市場規(guī)模達到 18.33 億美元，國內車載攝像頭產能 2500 萬顆,，2015 到 2020 產業(yè)年復合增速常年超過 30%,，而自動駕駛技術預計將在 2020年成熟，市場空間有望進一步放大,。

車載攝像頭對自動駕駛的重要性

ADAS 系統(tǒng)解決方案包括攝像頭解決方案,、雷達/激光雷達解決方案,、傳感器融合。市場發(fā)展初期由于雷達技術成熟且不受天氣情況影響,，雷達/激光雷達解決方案是市場主流,。但隨著ASIC（專用集成電路）的發(fā)展以及圖像處理算法的提高，同時由于雷達技術在辨別金屬障礙物方面準確率較高,，但在辨別非金屬障礙物如行人方面卻無能為力,，且無法準確辨識從側面駛來的車輛，而且無法辨別車道,，碎片或者道路坑槽,。

攝像頭的視覺處理技術可以更好地辨別道路上的標識，行人等信息,，也可以通過算法計算行人與車輛的行動軌跡,，相較雷達技術成本更低，功能更為全面,，準確性也較高,。基于攝像頭成像的技術漸漸被主流廠商接受,，考慮到攝像頭的像素對圖像識別技術的限制以及在霧天和雨天等極端情況下功能降低,，以攝像頭為主的傳感器融合將成為主流。

傳感器融合將成為ADAS的技術基礎

車聯(lián)網(wǎng)架構自下而上依次是感知層、網(wǎng)絡層和應用層,，分別擔任信息采集,、傳輸和處理功能。視頻采集存儲（感知層）作為車聯(lián)網(wǎng)的底層架構,，主要技術有車載 DVR 和車載 IP Camera,。車載 DVR 俗稱車載錄像機，是基于數(shù)字化視頻壓縮存儲和 3G 無線傳輸技術,，內臵 GPS,，汽車黑匣子，CANbus 總線,，G-SENSOR 等技術的應用,。

而車載 IP Camera 基于數(shù)字信號處理技術（DSP）和網(wǎng)絡技術，CMOS 圖像傳感器把場景的光信號轉變?yōu)殡娦盘?，這些電信號轉換為數(shù)字信號后通過數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)?DSP 存儲器,，完成圖像壓縮、編碼的同時把數(shù)據(jù)流送到硬盤或其他存儲設備中保存。在距離,、擴展能力和成本上與傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)和 DVR 相比有所不同,。

車載攝像頭具有廣泛的應用空間，按照應用領域可分為行車輔助（行車記錄儀,、ADAS 與主動安全系統(tǒng)）,、駐車輔助（全車環(huán)視）與車內人員監(jiān)控（人臉識別技術），貫穿車輛行駛到泊車全過程,，因此對攝像頭工作時間與溫度有較高的要求,。按照安裝位臵又可分為前視、后視,、側視以及車內監(jiān)控4部分,。

汽車攝像頭分類及功能

車載攝像頭為什么選CMOS技術,？

既然汽車攝像頭那么重要，其對技術和工藝又會有什么要求,？針對車載應用,，汽車攝像頭與手機攝像頭一樣，主要是使用 CMOS 而不是 CCD 作為光學傳感器,，其主要的原因有三點：

首先,，主動駕駛輔助系統(tǒng)所用傳感器應具有的首要特性是：速度快。特別是在高速行駛場合,，系統(tǒng)必須能記錄關鍵駕駛狀況,、評估這種狀況并實時啟動相應措施。本質上,，CMOS 是種更快的影像采集技術—CMOS 傳感器內的單元通常是由3個晶體管主動控制和讀出的，這就顯著加速了影像采集過程,。目前,，基于 CMOS 的高性能相機能達到約5，000 幀/秒的水平,。

CMOS與CCD傳感器工作過程

其次,，CMOS 傳感器還具有數(shù)字圖像處理方面的優(yōu)勢,。CCD 傳感器通常提供模擬TSC/PAL 信號，也許必須采用額外的 AD 轉換器對其進行轉換,、或是 CCD 傳感器要與帶數(shù)字影像輸出的逐行掃描方法一起工作,。無論哪種方式，讓采用 CCD 的照相機提供數(shù)字影像信號都顯著增加了系統(tǒng)復雜性；而 CMOS 傳感器可直接提供 LVDS 或數(shù)字輸出信號,，主動駕駛輔助系統(tǒng)內的各組成部份可直接,、無延遲地處理這些信號。

而且,，為了達到這樣的目標,，車載攝像頭廠家就必須考慮使用成本較低的 CMOS 傳感器。并且,，在有強光射入時,，CMOS 傳感器不會產生使用 CCD 時會出現(xiàn)的 Smear 噪聲。這將會減少因操作失誤所導致的調整時間,。

COMS與CCD傳感器優(yōu)缺點比較

汽車攝像頭模組有何特點,？

除了根據(jù)汽車應用需求采用COMS技術,，汽車攝像頭模組在工藝和封裝上也有其他的要求。相較手機攝像頭,，車載攝像頭技術工藝難度更大,，主要是其對可靠性的高要求所致。不同于一般的攝像頭,，汽車攝像頭連續(xù)工作時間較長,、所處環(huán)境往往震動較大且一旦失效將會對用戶生命安全造成致命威脅，因此對于模組和封裝等要求嚴格,。汽車攝像頭測試需要在水中浸泡數(shù)天,，以及 1000 小時以上的溫度測試，還包括從零下 40 度到零上80 度的迅速跳轉,。并且汽車攝像頭需要具備夜視功能以保證夜間可以正常使用,。

車載攝像頭模塊的獨特規(guī)格主要有四點

（1） 能夠抑制低照度攝影時的噪聲，特別是對車輛后方與側面進行攝影的模塊,，要求即使是在晚上,，也必須能很容易地捕捉到影像。

（2） 車載攝像頭模塊的另外一個特點是水平視角擴大為 25°~135°,。手機中攝像頭模塊的水平視角大多為 55°左右,。要實現(xiàn)廣角以及影像周邊部位的高解析度，至少使用 5 個左右的鏡頭,。

（3） 車載攝像頭模塊的機身是用鋁合金壓鑄而成的,，材料費較高。車載攝頭模塊不使用樹脂而使用鋁合金壓鑄品,，是為了保證可靠性,，主要包括以下三個理由：散熱性好；將機身做為接地層可抑制電磁干擾；形狀的熱穩(wěn)定性好,。

（4） 車載攝像頭模組機械強度和耐高溫性是其中決定性的標準,。這些模塊將采用特殊封裝，使相機兼具所需的強韌性和抗?jié)B透,。因用于主動駕駛輔助系統(tǒng)的攝像頭是關乎行車安全的組件,，它們還必須能在供電系統(tǒng)暫時斷電時可靠工作。

汽車攝像頭與手機攝像頭技術對比

由于車載攝像頭對于穩(wěn)定性以及規(guī)格的特殊要求，因此對模組和封裝要求較高,，除了工藝與技術門檻較高外,，車載攝像頭進入前裝市場的周期要比其他種類攝像頭長上許多，從 design-win 到產生收入至少要一年以上的時間周期,。

什么是汽車全景影像系統(tǒng),？

車載攝像頭對實現(xiàn)ADAS和自動駕駛有著重要的作用，而應用車載攝像頭構成的汽車全景影像系統(tǒng)能夠極大的提高駕駛的安全性和便捷性,。全景影像系統(tǒng)中文又可以稱為360°全景影像系統(tǒng),，或簡稱MVCS（MulTI-View Camera System）。全景環(huán)視系統(tǒng)為汽車駕駛者提供更為直觀的輔助駕駛圖像信息,，能夠快速準確的發(fā)現(xiàn)車輛附近難以被觀察到的情況,，實現(xiàn)了精準的駕駛控制，尤其是對駕駛新手,，可以提高駕駛安全性和減少不必要的刮碰,。

汽車全景影像系統(tǒng)系統(tǒng)框架

全景環(huán)視系統(tǒng)通過在汽車周圍架設4到8個廣角高感光攝像頭覆蓋車輛周邊所有視場范圍,，通過對同一時刻采集到的汽車前后左右的圖像，由采集部件轉換成數(shù)字信息送至視頻合成,、處理部件,，經(jīng)過圖像處理單元畸變還原→視角轉化→圖像拼接→圖像增強后轉換成模擬信號輸出，生成360度的車身俯視圖,，最后在中控臺的屏幕上顯示，讓駕駛員清楚查看車輛周邊是否存在障礙物并了解障礙物的相對方位與距離,，幫助駕駛員輕松停泊車輛,。

全景影像系統(tǒng)通過拼接形成俯瞰圖

在顯示全景圖的同時,，也可以顯示任何一方的單視圖，并配合標尺線準確地定位障礙物的位臵和距離。ADAS 通過控制車身攝像頭采集車輛周邊輔助安全行駛,，而全景攝像系統(tǒng)通過控制車身攝像頭采集車輛周邊影響進行安全泊車,。兩個系統(tǒng)獨立運行，貫穿行車過程始終,。

全景系統(tǒng)視角會根據(jù)行車軌跡而動態(tài)移動,，提供車輛四周 360 度的畫面。通常采用LVDS 或快速以太網(wǎng)等高性價比型鏈路,，部署4到5個高動態(tài)范圍（HDR） 100 萬像素攝像頭,。一般使用視頻壓縮來減少所需的通信帶寬并降低布線要求（例如，可以使用非屏蔽雙絞線或同軸電纜）,。其他系統(tǒng)要求包括一個多端口 LVDS 或以太網(wǎng)交換機,、一個電源、一個用于快速訪問外部存儲器的集成 DRAM,，以及一個用于降低系統(tǒng)成本嵌入式閃存,。

車載攝像頭的核心技術壁壘

無論是全景影像系統(tǒng)還是ADAS無疑都將給駕駛者帶來更好的體驗并提升汽車的安全性，全景影像系統(tǒng)在圖像拼接,、視頻處理等仍然面臨挑戰(zhàn),，我們最后還在這里回歸到基礎的車載攝像頭來目前的核心技術壁壘。

夜視功能會成為汽車攝像頭核心壁壘之一,。據(jù)美國國家公路交通安全管理局（NHTS）的統(tǒng)計,，雖然夜間行車在整個公路交通中只占四分之一，發(fā)生的事故卻占了一半,。而夜間視線不良所造成的事故占了 70%,。因此必須要求汽車攝像頭具有較強的感光能力，使得全天都可正常工作,，即近紅外的寬光譜范圍（從 400nm~1100nm）,，未來夜視功能將成為車載攝像頭得標配。

已投入應用的夜視技術有三大類：微光夜視技術,、被動紅外夜視技術,、主動紅外夜視技術。微光利用夜間目標反射的低亮度自然光,，將其增強放大到幾十萬倍,，從而達到適于肉眼夜間進行觀察的圖像。被動紅外夜視技術是通過接收探測熱源與背景紅外線輻射差進行成像,，相比于微光以及主動紅外技術不需要額外光源,，且探測距離最遠，準確性高但成像也最為模糊,，畫面辨識度低,。主動紅外技術又稱為近紅外夜視技術,，通過紅外探照燈發(fā)射不可見光照射目標，并利用反射的光線成像,，可視距離適中,，成像清晰。

主動紅外技術原理

因為相較于被動夜視技術，主動夜視技術成像更為清晰,，可以直接利用圖像識別對夜間道路標識,，行人進行探測，因此主動夜視技術更符合車載領域的應用場景,。同時,，由于被動紅外夜視系統(tǒng)的核心紅外焦平面成像材料、技術遭到禁運,，因此被動紅外夜視 技術成本遠高于主動紅外夜視技術,。

核心的激光夜視技術需要擁有全面的近紅外、中近距離激光夜視成像與處理技術,， 解決全天候成像,、雙向高速移動高速對焦、消除激光散斑等技術問題,，并且需要具有車 速同步的變焦技術并手電筒效應,，技術難度較大，因此,，夜視功能會成為汽車攝像頭核心壁壘之一,。

夜視技術分類

（文章來源：電子發(fā)燒友網(wǎng)）