车载摄像头日渐普及 将打开汽车电子蓝海市场

车载摄像头日渐普及 将打开汽车电子蓝海市场

　　摄像头处于自动驾驶与车联网双风口，市场规模想象空间巨大。作为全景系统的一部分，未来预计每辆汽车需要安装至少7 个摄像头，而这些摄像头的价格比目前智能手机摄像头贵四倍至五倍。根据HIS 与智研咨询，车载摄像头全球出货量将从2014 年2800 万枚增长至2020 年的8270 万枚，6 年复合增长率19.8%，而其中中国产能将会从2014 年的1880 万枚增长至2020 年的10700 万枚，5 年复合增长率达到33.6%。同时，随着未来完全自动驾驶时代的到来，将对摄像头依赖程度进一步加大，市场空间得到进一步释放。

　　车载摄像头应用广泛

　　汽车摄像头具有广泛的应用空间，按照应用领域可分为行车辅助(行车记录仪、ADAS 与主动安全系统)、驻车辅助(全车环视)与车内人员监控(人脸识别技术)，贯穿车辆行驶到泊车全过程，因此对摄像头工作时间与温度有较高的要求。按照安装位臵又可分为前视、后视、侧视以及车内监控4 部分。ADAS 环视系统与车内监控共需要至少7 枚摄像头，伴随着汽车电子技术的发展单车摄像头数量也将会放量增长。目前运用最多的是前视以及后视摄像头，随着ADAS 系统渗透率提高以及人脸识别等技术运用于汽车电子领域，车内以及侧视摄像头将会得到进一步应用。

　　CMOS 是车载摄像头主要技术 同时，车载摄像头与手机摄像头一样，主要是使用CMOS 而不是CCD 作为光学传感器： 首先，主动驾驶辅助系统所用传感器应具有的首要特性是：速度快。特别是在高速行驶场合，系统必须能记录关键驾驶状况、评估这种状况并实时启动相应措施。本质上， CMOS 是种更快的影像采集技术—CMOS 传感器内的单元通常是由3 个晶体管主动控制和读出的，这就显着加速了影像采集过程。目前，基于CMOS 的高性能相机能达到约5,000 帧/秒的水平。 其次，CMOS 传感器还具有数字图像处理方面的优势。CCD 传感器通常提供模拟TSC/PAL 信号，也许必须采用额外的AD 转换器对其进行转换、或是CCD 传感器要与带数字影像输出的逐行扫描方法一起工作。无论哪种方式，让采用CCD 的照相机提供数字影像信号都显着增加了系统复杂性;而CMOS 传感器可直接提供LVDS 或数字输出信号，主动驾驶辅助系统内的各组成部份可直接、无延迟地处理这些信号。 而且，为了达到这样的目标，车载摄像头厂家就必须考虑使用成本较低的CMOS 传感器。并且，在有强光射入时，CMOS 传感器不会产生使用CCD 时会出现的Smear 噪声。这将会减少因操作失误所导致的调整时间。

　　单眼前视摄像头是ADAS 系统的基础 从ADAS 角度来看，前视摄像头使用频率最多，功能最为重要，因此也是渗透率最高的摄像头之一。前视摄像头除了兼具行车记录外，可实现ADAS 六大功能中的五项： 车道偏离预警、车辆、行人与障碍物预警、交通标志识别、自适应远光控制。同时由于车载摄像头传输信息量过大且要求芯片进行快速整合、运算、处理。因此市场初期的ADAS 系统往往以前视摄像头为主。

　　车载前视摄像头又可分为立体视觉系统以及单眼视觉系统两种。立体视觉系统通过在挡风玻璃以及后视镜上的两颗摄像头对同一物体的视像差异对目标物体做出距离判断。这种测距功能是通过模仿人脑通过比较两只眼睛对较近距离物体的不同视像进行距离判断，但是目标物体往往只距眼部1 米以内。但当物体距离较远时，人脑主要是通过视觉图像大小变化确定物体的距离。这主要是由于当物体距离较远时通过双眼成像差异进行距离判断的准确率会急剧下降。类似的，当距离提高1 倍，立体视觉系统的误差率将会提高两倍。因此，未来前视摄像头将会以单眼视觉系统为主。 芯片计算能力的提升带动侧视及内部摄像头发展 ADAS 初期以前视摄像头为主，但随着ADAS 时代的普及尤其是全自动驾驶时代的来临，车载摄像头数目将迅速提升到平均单车7 颗。而摄像头数目的提升和芯片运算速度的提升以及传感器单价的降低密切相关。以国际ADAS 领导者Mobieye 的产品路径为例，其2010 年推出的EyeQ2 芯片运算速度是2007 年首款产品EyeQ1 的6 倍，而EyeQ1 与EyeQ2 配套搭载单颗摄像头，只有当运算速度实现了突飞猛进的增长后Mobileye 才计划于EyeQ3 搭载3 颗摄像头，其运算速度是其前代产品的8 倍。

图1 车载摄像头单价持续走低(元)

图2 ADAS 芯片运算速度提升带动车载摄像头数目增多

　　侧视摄像头主要负责车身两侧司机盲点，车身两侧司机视觉盲点达到47.92°。而内部监控摄像头通过识别技术观测司机驾驶状态，比如疲劳检测系统通过面部识别技术判断司机的清醒状态，当两眼半张或紧闭时发出报警甚至强制减速等。

　　全景摄像系统调动整车摄像头 全景泊车停车辅助系统同时采集车辆四周的影像，经过图像处理单元畸变还原→视角转化→图像拼接→图像增强，最终形成一幅车辆四周无缝隙的360 度全景俯视图。在显示全景图的同时，也可以显示任何一方的单视图，并配合标尺线准确地定位障碍物的位臵和距离。ADAS 通过控制车身摄像头采集车辆周边辅助安全行驶，而全景摄像系统通过控制车身摄像头采集车辆周边影响进行安全泊车。两个系统独立运行，贯穿行车过程始终。(通过这一点也可以看出车载摄像头对于长时间工作有较高的要求)。 全景系统视角会根据行车轨迹而动态移动，提供车辆四周360 度的画面。通常采用LVDS 或快速以太网等高性价比型链路，部署4 到5 个高动态范围(HDR) 100 万像素摄像头。一般使用视频压缩来减少所需的通信带宽并降低布线要求(例如，可以使用非屏蔽双绞线或同轴电缆)。其他系统要求包括一个多端口LVDS 或以太网交换机、一个电源、一个用于快速访问外部存储器的集成DRAM，以及一个用于降低系统成本嵌入式闪存。