March 11, 2024
자동차 카메라: 자율 주행 의 눈
자동차에 장착된 카메라는 "자율주행의 눈"으로 알려져 있으며 ADAS 시스템 및 자동차 자율주행 분야에서 핵심 감지 장비입니다.이미지 정보를 수집하는 주요 기능은 렌즈와 이미지 센서를 통해이 센서는 360° 시각적 인식을 달성하고 사물 인식에 있어서 레이더의 단점을 보완할 수 있다.
자동차에 장착된 카메라는 자동차 분야에서 널리 사용되고 있으며, 운전 기록, 역영상,및 주차 주변 뷰를 지능적인 조종석 행동 인식 및 ADAS 보조 운전, 점점 더 다양한 응용 시나리오와 함께.
현재 세계 자동차 카메라 산업의 CR3는 41%이며, 상위 10개 회사는 96%의 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 세계 자동차 카메라 산업의 농도는 높은 수준입니다.
고속도로 손실 데이터 연구소 (HLDI) 는 2030년까지 자동차의 거의 50%가 ADAS 기술을 탑재할 것이라고 예측합니다.
ICVTank에 따르면 중국의 자동차 카메라 산업 규모는 2025년까지 23억 달러에 달할 것으로 예상되며, 향후 5년간 연평균 성장률은 30%입니다.전 세계 자동차 카메라 시장은 $ 11에서 성장할 것으로 예상됩니다2019년 20억 달러에서 2025년 27억 달러로 증가하고 있으며 5년 CAGR는 15.8%입니다.
자동 운전은 인식, 판단 및 실행을 포함하며 인식은 전체 프로세스의 원천이며 자동 드라이브 시스템의 중요한 모듈입니다.차량의 운전 과정에서, 인식 시스템은 센서를 통해 주변 환경 정보를 실시간으로 수집합니다. 자율주행 차량의 "눈"과 동등합니다.그리고 차량이 인간 운전자와 비슷한 관찰 능력을 얻을 수 있도록 도울 수 있습니다..
자율주행 차량의 인식 시스템은 주로 카메라, 밀리미터 파동 레이더 및 리다르 (선택성, 주로 주의를 돌리는 것을 두려워하기 위해) 와 같은 센서로 구성됩니다.환경 인식의 주요 센서로서, 카메라는 360 ° 포괄적 인 시각 인식을 달성하는 데 매우 중요한 역할을하며 사물 인식에서 레이더의 결함을 보완합니다.인간의 시각에 가장 가까운 센서입니다.따라서 자동차 카메라는 자율주행 분야에서 핵심 장치 중 하나입니다.
자동차 카메라란 뭐죠?
자동차에 장착된 카메라의 주요 하드웨어 구조에는 광 렌즈 (광 렌즈, 필터, 보호 필름 등을 포함하여), 이미지 센서, 이미지 신호 프로세서 (ISP), 시리즈라이저,커넥터그 구조의 스케마적 도표는 그림에서 나타납니다.
자동차에 장착된 카메라 모듈의 해부학
위 그림은 자동차에서 일반적으로 사용되는 카메라 모듈의 해부학을 보여줍니다.실제로는 중간에 여러 층의 비교적 간단한 디자인이 있습니다, 일반적으로 센서의 센서 보드, 이미지 프로세서의 작은 보드, 그리고 시리즈라이저의 보드를 포함한다.왜 serializer가 필요한 이유는 일반적으로 카메라 센서 또는 ISP의 이미지 데이터 출력 버스가 표준이기 때문입니다., 고속 경로로 특징이지만 전송 버스 거리는 짧아서 신호의 무결성을 보장할 수 없습니다.
그래서 차량에서는 GMSL와 같은 고속버스 표준으로 변환해야 합니다.그래서 카메라 모듈은 보통 일련의 보드를 통해 버스로 변환또한, 동축 케이블은 모듈에 전원을 공급하고 이미지 데이터를 전송하는 데 사용될 수 있습니다.
광적 렌즈: 빛의 초점을 맞추고 영상 매체의 표면에 시야 영역에 있는 물체를 투영하는 역할을 합니다. 영상 효과의 요구 사항에 따라,여러 층의 광 렌즈가 필요할 수 있습니다.필터는 인간의 눈으로 볼 수 없는 빛의 대역을 필터링할 수 있으며, 사람의 눈의 시야 영역에는 실제 풍경의 가시광선 대역만 남는다.
이미지 센서: 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 image주로 CCD와 CMOS로 나?? 다.
ISP 이미지 신호 프로세서: 주로 이미지 센서에 의해 이미지 및 비디오 소스 입력의 RAW 형식의 데이터를 사전 처리하기 위해 하드웨어 구조를 사용합니다. YCbCr 및 기타 형식으로 변환 할 수 있습니다..또한 이미지 확장, 자동 노출, 자동 화이트 밸런스 및 자동 중점화와 같은 다양한 작업을 수행 할 수 있습니다.
세리얼라이저: 처리된 이미지 데이터를 전송하고 RGB 및 YUV와 같은 다양한 유형의 이미지 데이터를 전송하는 데 사용할 수 있습니다.
커넥터: 고정된 카메라를 연결하는 데 사용됩니다.
자동차에 장착된 카메라는 산업용 및 상업용 카메라보다 더 높은 제조 프로세스와 신뢰성 요구 사항이 있습니다.자동차가 오랜 시간 가혹한 환경에서 작동해야 한다는 사실 때문에, 자동차에 장착된 카메라는 높은 온도와 낮은 온도, 강한 진동, 높은 습도 및 열과 같은 복잡한 작업 조건에서 안정적으로 작동해야합니다.프로세스 제조에 대한 주요 요구 사항은 다음과 같습니다.:
자동차에 장착된 카메라에 대한 프로세스 요구 사항
고온 저항: 자동차에 장착된 카메라는 -40 °C에서 85 °C 범위 내에서 정상적으로 작동하고 급격한 온도 변화에 적응할 수 있어야 합니다.
지진 저항성: 차량은 비평한 도로에서 운전할 때 강한 진동을 일으킬 수 있으므로 탑재 카메라가 다양한 진동 강도에 견딜 수 있어야합니다.
반자자기: 차량이 시작되면 매우 높은 전자기 펄스를 생성하여 매우 높은 반자자기 펄스가 필요합니다.성능
방수성: 카메라가 몇 일 동안 비에 젖어있는 후에도 정상적인 사용을 보장하기 위해 단단히 밀폐되어야합니다.
사용 기간: 사용 기간은 요구 사항을 충족시키기 위해 최소 8-10 년이어야 합니다.
극대 광각: 측면 시야 서라운드 카메라는 135°의 수평 시야각을 가진 극대 광각이어야 한다.
높은 역동성: 차량은 빠른 속도로 이동하고 카메라가 마주하는 조명 환경은 급격하고 자주 변합니다.카메라의 CMOS에 높은 동적 특성을 요구합니다.;
낮은 소음: 낮은 조명 조건에서 소음을 효과적으로 억제 할 수 있으며, 특히 밤에도 이미지를 명확하게 촬영 할 수 있는 측면 및 후면 카메라가 필요합니다.
차량 내의 지능형 전면 카메라 헤드의 주요 매개 변수
탐지 거리
수평 시야각
수직 시야각
해상도 - 카메라가 평평하게 떨어져 있는 흑백색 줄무늬를 캡처할 때, 모니터에서 볼 수 있는 최대 줄수 (카메라의 해상도보다 높다).행 수가 이 수를 넘으면, 화면에 회색 영역만 볼 수 있고, 흑백 줄무늬는 더 이상 구별할 수 없습니다.
최소 조명 - 주변 빛에 대한 이미지 센서의 감수성 또는 이미지 센서의 정상적인 영상 촬영에 필요한 가장 어두운 빛. 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.
신호와 소음 비율 - 출력 신호 전압과 동시에 출력 소음 전압의 비율
동적 범위 (Dynamic Range) - 카메라가 캡처한 동일한 프레임 내의 가장 밝고 가장 어두운 물체의 밝기 값이 정상적으로 세부 사항을 표시할 수 있는 범위.동적 범위가 커질수록, 너무 밝거나 너무 어두운 물체가 같은 화면에 정상적으로 표시 될 수 있는 정도가 커질수록
레이더 기술에 비해 어떤 장점이 있을까요?
1) 밀리미터 파동 레이더와 비교할 때, 현재의 카메라의 주요 장점은 다음과 같습니다.
목표물 인식과 분류 - 현재 일반 3D 밀리미터 파동 레이더는 앞으로 장애물이 있는지 여부를 감지할 수 있습니다.장애물의 크기와 범주를 정확하게 식별할 수 없습니다.예를 들어, 각종 차선 인식, 신호등 인식 및 교통 표지 인식
통행 가능한 공간을 탐지하고 차량 이동의 안전한 경계 (운동 가능한 지역) 를 분할합니다. 주로 차량을 분할합니다. 일반 도로변, 통로변,장벽이 없는 가시적인 경계, 그리고 알려지지 않은 경계;
수평적으로 움직이는 표적을 탐지할 수 있는 능력, 예를 들어 교차로를 통과하는 보행자와 차량을 탐지하고 추적하는 능력
위치 및 지도 제작 - 즉 기술. 현재 밀리미터 파동 레이더가 사용되지만 기술은 더 성숙하고 더 많은 응용 가능성을 가지고 있습니다.
2) 오토 드라이브 시스템에서는 레이저 레이더가 카메라와 비슷하지만 장점은 다음과 같습니다.
신호등 인식 및 신호등 인식
비용 이점과 알고리즘과 기술의 높은 성숙성
높은 객체 인식률
현재 자동차에 장착된 카메라는 설치 위치에 따라 크게 다섯 가지로 나뉘어 있습니다. 전면 카메라, 서라운드 카메라, 후면 카메라, 측면 카메라,그리고 내장 카메라.
전면 카메라: 운전 중 시각 인식 및 인식 기능을 달성하기 위해 주로 전면 풍선에 설치됩니다. 전면 카메라로 나눌 수 있습니다.전면 시선 좁은 각도 카메라, 그리고 전면 광각 카메라의 기능에 따라.
전면 주 카메라: 이 카메라는 L2의 ADAS 시스템에서 주 카메라로 사용됩니다. 시야 각도는 일반적으로 30 °, 50 °, 60 °, 100 ° 및 120 °입니다.탐지 거리는 일반적으로 150-170 미터입니다.카메라의 출력 포맷.
앞을 바라보는 광각 카메라: 이 카메라의 주요 기능은 거리에서 가까운 물체를 인식하는 것입니다. 주로 도시 도로 조건, 저속 운전 및 기타 장면에서 사용됩니다.시야 각도는 120°~150°입니다., 탐지 거리는 약 50 미터입니다. 후속 차량에 8MP 렌즈의 대용량 설치 후,이 카메라는 필요하지 않습니다.
전면 시선 좁은 각도 카메라: 이 카메라의 주요 기능은 신호등 및 보행자와 같은 표적을 인식하는 것입니다. 일반적으로 좁은 각도 렌즈가 사용됩니다.그리고 렌즈 30-40 ° 주위에 선택할 수 있습니다이 렌즈의 픽셀은 일반적으로 전면 카메라의 픽셀과 동일합니다. 카메라는 좁은 각도를 채택하고, 더 높은 픽셀 밀도와 더 먼 탐지 거리를 가지고 있습니다.일반적으로 250m 또는 더 먼 거리를 감지할 수 있습니다..
8MP 카메라를 설치 한 후, 전면 주 카메라의 FOV는 120 °에 도달 할 수 있으며 더 이상 필요하지 않을 수 있습니다. 탐지 거리는 약 60 미터입니다.
서어워드 카메라: 주로 차량 몸집 주변에 설치되어 있으며, 보통 4~8개의 카메라를 사용하며, 앞면으로 향하는 피시오카메라, 왼면으로 향하는 피시오카메라, 오른쪽으로 향하는 피시오카메라로 나눌 수 있습니다.그리고 후면으로 향하는 fisheye 카메라파노라마 파노라마 뷰 기능을 표시하는 데 사용되며 주차 기능을 통합하는 시각 인식 및 객체 탐지 기능;일반적으로 사용되는 색상 행렬은 색상 복원이 필요하기 때문입니다.
후면 카메라: 일반적으로 트렁크에 설치되며, 주로 주차 보조를 위해 설치됩니다. 시야 각도는 120 ~ 140도이며 감지 거리는 약 50 미터입니다.
측면 전면 카메라: B 기둥 또는 차량 후면 거울에 설치되어 있으며, 이 카메라의 시야 각도는 일반적으로 90 °-100 °이며 탐지 거리는 약 80 미터입니다.이 카메라의 주요 기능은 옆 차량과 자전거를 감지하는 것입니다..
사이드 및 후면 카메라: 일반적으로 차량의 앞 펜더에 설치되며, 이 카메라의 시야 각도는 일반적으로 90 ° 정도이며 감지 거리는 또한 약 80 미터입니다.주로 차량 경로 변경 및 다른 도로에 통합과 같은 장면 응용 프로그램에 사용됩니다..
카메라에 탑재된: 주로 운전자의 상태를 모니터링하고 피로 상기 및 기타 기능을 달성하는 데 사용됩니다.
그 중에서도 프론트뷰 카메라의 가격은 상대적으로 높으며 현재 시장 가격은 300~500원 사이이며, 다른 카메라의 가격은 150~200원 정도이다.
계획에서 볼 수 있듯이, 8개의 카메라 모두 운전 시스템과 관련이 있습니다. 이는 리다르에 의존하지 않고 추진된 순수 자율주행 계획과 밀접한 관련이 있습니다.이 계획의 가장 큰 장점은 높은 비용 효율성입니다.매우 저렴한 자체 개발 카메라를 사용하여 자율주행 수준을 달성했습니다.
여러 카메라를 사용하는 이 솔루션의 가장 큰 장점은 높은 확장성입니다. 설계 초기에는 하드웨어 비용이 증가해야 하지만 후기에는자율주행 기능은 매우 좋은 호환성과 확장성을 가지고 있습니다..
이 센서 모델을 통해, 좋은 경험을 가진 자율주행 기능의 수준이 달성되었습니다.매우 독특한 고속 자율항행 운전 (NGP) 및 주차장 메모리 주차 기능을 포함하여.
S-클래스는 전통적인 OEM 솔루션의 대표이며, 쌍안경 스테레오 카메라 솔루션은 메르세데스 벤츠 S-클래스의 가장 큰 장점입니다.쌍안경 카메라는 X 영역에서 현재 감지 된 목표물의 움직임을 계산 할 수 있습니다., Y, 그리고 Z 좌표는 검출된 목표물의 자세와 유형을 결정하며, L2 수준에서 메르세데스 벤츠의 ADAS 기능의 경험 효과도 다른 두 가지보다 낫습니다.
대량 생산된 자동차 모델의 카메라 솔루션 분석에서 우리는 그들 모두가 자율주행 기능을 달성하기 위해 중간에서 낮은 픽셀 카메라를 사용하는 것을 발견했습니다.
사이테메이 보안 전자 회사, Ltd 자동차 카메라 산업 체인
자동차 카메라 산업 사슬은 주로 3개의 주요 링크를 포함합니다: 상류 재료, 중류 부품 및 하류 제품.
광학 렌즈, 필터 및 보호 필름과 같은 상류 재료는 렌즈 조립체를 제조하는 데 사용되며 웨이퍼는 CMOS 칩과 DSP 신호 프로세서를 제조하는 데 사용됩니다.중류 렌즈 조립을 조립CMOS 칩과 접착 물질을 모듈로 만들고 DSP 신호 프로세서로 카메라 제품으로 포장합니다.
산업 사슬의 이 수준에서, 업스트림 공급업체는 이미 차량 또는 1차 공급업체의 고객들에게 완전한 카메라 제품을 공급할 수 있습니다.카메라와 소프트웨어 알고리즘이 함께 자동차 카메라 솔루션을 구성합니다.자율주행 차량에 적용됩니다.
현재 자동차 카메라 시장에서 큰 시장 점유율을 차지하는 회사는 모두 세계적인 1 차원 부품 공급 업체입니다.그리고 계류 고객들은 기본적으로 주요 글로벌 자동차 회사들을 포함합니다..
CMOS는 자동차 카메라에서 가장 높은 비용 대비 가치 비율을 가지고 있으며 52%에 달합니다. 모듈 패키징은 20%를 차지하고 광 렌즈는 19%를 차지합니다.
CMOS 칩
CMOS (CIS 센서) 는 자동차 카메라의 주요 광감각 부품 솔루션입니다. CCD 광감각 부품에 비해 CMOS는 이미지 품질이 약간 낮습니다.하지만 비용도 저렴하고 에너지 효율도 높습니다., 낮은 픽셀 요구 사항의 자동차 카메라 분야에서 널리 선호됩니다.
이미지 센서의 기본 구조
이미지 센서는 광감각 영역 (파이어코어), 결합 유선, 내부 회로 및 외관에서 기판으로 나뉘어 있습니다.광감각 영역은 여러 개의 단일 픽셀 포인트로 구성된 단일 픽셀 배열입니다.각 픽셀에서 얻은 빛 신호가 함께 모이면 완전한 그림을 만듭니다.
CMOS 칩의 섹션 도표
각 픽셀에 들어오는 빛의 각 각 각 각 각 각 각 각 각 각 각 픽셀의 표면에 미세 렌즈가 추가되어 빛의 각도를 조정합니다.빛이 광감각 요소의 표면에 수직으로 들어갈 수 있도록이것은 렌즈에서 약간의 오차 범위 내에서 유지해야 하는 칩의 개념입니다
회로 아키텍처의 관점에서, 우리는 빛 신호를 전기 신호로 변환하는 어두운 상자처럼 이미지 센서를 통합합니다. 어두운 상자의 외부 구성 요소는 일반적으로 전원을 포함합니다.데이터, 시계, 통신, 제어 및 동기화 회로. 그것은 단순히 전기 신호로 빛 신호를 변환하는 Firecore로 이해할 수 있습니다.암흑 상자 안에 있는 논리 회로에 의해 처리되고 암호화됩니다., 그리고 데이터 인터페이스를 통해 출력.
CMOS 칩의 픽셀 계층의 설계 과정이 아날로그 칩과 유사하기 때문에 제조 프로세스에 대한 요구 사항이 높습니다.
주요 공급자
CMOS의 생산 및 제조 기술은 높고, 세계 시장 관점에서 현재는 주로 외국에서 자금을 조달하는 기업이 차지하고 있습니다.경쟁 환경의 관점에서, Saitemei는 36%의 시장 점유율로 1위를 차지하고 있으며, 22%의 시장 점유율로 국내 기업 Huoxin Technology가 밀접하게 뒤를 잇습니다. 글로벌 공급업체는 65% 이상을 차지합니다.높은 산업 농도국내 기업인 사이테메이 보안 전자 회사 (Saitemei Security Electronics Co., Ltd.) 는 이 분야에서 선도적인 기업으로 성장했습니다.
