日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車測(cè)試網(wǎng)

  • 公眾號(hào)

    • 汽車測(cè)試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測(cè)試

高階自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感知模組如何選擇

2021-09-15 00:07:11·  來源：焉知智能汽車  
　
眾所周知，從分布式架構(gòu)向集中式域控制器架構(gòu)演進(jìn)已經(jīng)成為下一代自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。對(duì)于下一代集中式域控架構(gòu)下到的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)來說，域控制器因?yàn)橛?/div>
眾所周知，從分布式架構(gòu)向集中式域控制器架構(gòu)演進(jìn)已經(jīng)成為下一代自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。對(duì)于下一代集中式域控架構(gòu)下到的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)來說，域控制器因?yàn)橛袕?qiáng)大的硬件計(jì)算能力與豐富的軟件接口支持，使得更多核心功能模塊集中于域控制器內(nèi)，系統(tǒng)功能集成度大大提高，這樣對(duì)于功能的感知與執(zhí)行的硬件要求降低。但是，域控制器的出現(xiàn)并不代表底層硬件 ECU 的大規(guī)模消失，很多 ECU 的功能會(huì)被弱化（軟件和處理功能降級(jí)，執(zhí)行層面功能保留），大部分傳感器也可以直接傳輸數(shù)據(jù)給域控制器，或把數(shù)據(jù)初步處理后給域控制器，很多復(fù)雜計(jì)算都可以在域控制器里完成，甚至大部分控制功能也在域控制器里完成，原有 ECU 很多只需執(zhí)行域控制器的命令，也就是說，外圍零件只關(guān)注本身基本功能，而中央域控制器關(guān)注系統(tǒng)級(jí)功能實(shí)現(xiàn)。此外，數(shù)據(jù)交互的接口標(biāo)準(zhǔn)化，會(huì)讓這些零部件變成標(biāo)準(zhǔn)零件，從而降低這部分零部件開發(fā)/制造成本。

作為自動(dòng)駕駛之眼的攝像頭尤其是這樣，在L2階段，整個(gè)智能駕駛的視覺感知單元一般都是放在被稱之為攝像頭總成的零部件中，這種總成零部件都是包含了攝像頭模組本身，也包含了處理攝像頭感知的環(huán)境信息的軟件算法模塊，比如ISP、encode、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)單元等AI算法。然而，在下一代高階自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，這些原本由攝像頭模組處理的感知能力將會(huì)被放到域控制器端的AI芯片進(jìn)行集中式處理。那么，問題來了，對(duì)于這類型的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)架構(gòu)模式，攝像頭模組本身的需求將會(huì)發(fā)生哪些變化，又會(huì)帶來哪些新的需求呢？

本文主要介紹車載攝像頭基礎(chǔ)知識(shí)，包含攝像頭模組成像的基本原理、攝像頭類型、攝像頭選型方法、攝像頭安裝方式、攝像頭安裝過程中的常見問題等。對(duì)于自動(dòng)駕駛相關(guān)零部件設(shè)計(jì)工作來說提供較好的借鑒。
數(shù)據(jù)和特征決定了機(jī)器學(xué)習(xí)的上限，而模型和算法只是逼近這個(gè)上限而已。

攝像頭模組基本原理
整個(gè)車載攝像頭模組分為幾個(gè)不同的較大模塊，按照布置的不同區(qū)域以及實(shí)現(xiàn)的不同的功能，整個(gè)攝像頭模組分為前視感知模組、艙內(nèi)監(jiān)測(cè)模組、顯像感知模組、外攝顯像模組。

1、攝像頭功能類型
對(duì)于高階自動(dòng)駕駛系統(tǒng)而言，以前視感知系統(tǒng)為例，從攝像頭的類型分類總體可以分為：包含針對(duì)更加強(qiáng)悍的遠(yuǎn)距離小目標(biāo)類型、結(jié)構(gòu)探測(cè)的單目感知模組；對(duì)距離、速度等深度信息更為敏感的雙目感知模組；以及對(duì)夜間行駛下目標(biāo)的紅外信息更加有效的夜視攝像頭模組。如下圖分別表示了幾種攝像頭的不同探測(cè)功能性能。

2、攝像頭模組類型
從攝像頭的結(jié)構(gòu)來看，主要包含鏡頭、基座、紅外濾光片、圖像傳感器、PCB和FPC，其中對(duì)成像質(zhì)量影響最大的兩個(gè)為圖像傳感器和鏡頭。圖像傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置，是攝像頭中最為重要的部件，分為CCD和CMOS兩大類。CMOS圖像傳感器芯片采用了CMOS工藝，可將圖像采集單元和信號(hào)處理單元集成到同一塊芯片上。其工作原理是將光敏元陣列、圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理器及控制器集成在一塊芯片上。雖然成像質(zhì)量不如CCD，但是CMOS因?yàn)楹碾娛。▋H為CCD芯片的1/10左右）、體積小、重量輕、集成度高、價(jià)格低迅速得到各大廠商的青睞。目前主流的車載攝像頭都采用CMOS圖像傳感器芯片。

從攝像頭應(yīng)用于不同的探測(cè)功能來說，可以區(qū)分為前視、側(cè)視、后視攝像頭、艙內(nèi)攝像頭等。

3、攝像頭檢測(cè)原理
實(shí)際上，在進(jìn)入真正的圖像處理算法前，進(jìn)入圖像攝像頭模組的圖像就已經(jīng)在攝像頭模組的半導(dǎo)體合成芯片處理端被進(jìn)行了初步的數(shù)字信號(hào)處理（ISP）處理。這個(gè)過程包含原始數(shù)據(jù)處理過程（如壞點(diǎn)矯正、黑電平矯正）、顏色處理過程（白平衡、去躁、去馬賽克、GAMMA等）。其中常見的3A數(shù)字成像技術(shù)利用了AF自動(dòng)對(duì)焦算法、AE自動(dòng)曝光算法及AWB自動(dòng)白平衡算法，實(shí)現(xiàn)了圖像對(duì)比度最大、改善主體拍攝物過曝光或曝光不足情況、使畫面在不同光線照射下的色差得到補(bǔ)償，從而呈現(xiàn)較高畫質(zhì)的圖像信息，很好的保障圖像精準(zhǔn)的色彩還原度，呈現(xiàn)完美的日夜監(jiān)控效果。另一種采用的寬動(dòng)態(tài)范圍HDR技術(shù)則是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。

需要說明的是，如果攝像頭模租算法足夠精進(jìn)，在攝像頭輸出給后端AI芯片進(jìn)行深度學(xué)習(xí)前也就不需要在進(jìn)行基礎(chǔ)的ISP圖像處理了，而AI芯片可以集中更多的算力和資源用于后端的深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等場(chǎng)合。這樣不僅能夠大大降低AI芯片的處理功耗，還可以很大程度上實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)的Raw data處理性能。當(dāng)然，這里內(nèi)置于攝像頭模組內(nèi)的ISP實(shí)際上對(duì)于其是否承載了較好的半導(dǎo)體處理芯片提出了較高的要求，這一塊也是增加攝像頭模組成本的一個(gè)原因。而實(shí)際處理過程中，攝像頭模組和AI芯片往往承擔(dān)著雙重ISP的處理過程。

攝像頭成像性能指標(biāo)
攝像頭成像性能會(huì)大大影響后續(xù)AI芯片對(duì)環(huán)境的認(rèn)知，特別是其深度學(xué)習(xí)算法、算力都是強(qiáng)項(xiàng)關(guān)與攝像頭模組輸入的原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)中的圖像大小、分辨率、視野范圍、像素大小、動(dòng)態(tài)范圍、幀率等要素則是影響的主要因素。

整體上，對(duì)于攝像頭模組而言，主要關(guān)心的指標(biāo)主要有以下幾個(gè)：
1、成像單元
以主機(jī)廠主要應(yīng)用的CMOS攝像頭成像元件為例，這種圖像傳感器是將光敏元陣列、圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理器及控制器集成在一塊芯片上。在CMOS芯片中，每個(gè)像素都有各自的信號(hào)放大器，各自進(jìn)行電荷-電壓轉(zhuǎn)換，為了讀出整副圖像信號(hào)，要求輸出放大器的信號(hào)帶寬較寬，每個(gè)像元放大器的帶寬較低，大大降低了芯片功耗。
影響成像效果的因素包含主觀和客觀兩種，主觀因素是指環(huán)境動(dòng)態(tài)目標(biāo)實(shí)際的反射光線能力。如照明度低的隧道或陰雨霧天都是客觀降低成像質(zhì)量的要素，針對(duì)客觀因素導(dǎo)致的圖像成像低質(zhì)量往往需要采用主動(dòng)補(bǔ)光（一般包括DMS攝像頭、TOF攝像頭）或色彩補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行質(zhì)量提升；而主觀因素則是針對(duì)攝像頭模組本身的，比如信噪比、解析度、寬動(dòng)態(tài)、灰階、色彩還原度等等。

2、集成性
對(duì)于攝像頭模組而言，考慮到其處理能力需要面向更多的原始場(chǎng)景要求，需要集成信號(hào)放大器你、信號(hào)讀取電路、AD轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理器及控制器等在一塊芯片上。將在前端模組中實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)照相機(jī)的功能。
3、采集速度
攝像頭模組需要逐個(gè)對(duì)光敏元件進(jìn)行輸出，且具備多個(gè)電荷-電壓轉(zhuǎn)換器和行列開關(guān)控制，讀出速度基本大于500f/s以上。且對(duì)于高分辨率的攝像頭模組而言，往往需要下采樣后進(jìn)行子窗口的輸出，在僅輸出子窗口圖像時(shí)可以獲得更高的速度。比如當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的是利用地平線的J3芯片處理800萬像素的圖像就需要進(jìn)行下采樣后，直接輸入加串器后才能滿足J3的處理能力。
4、噪聲處理
當(dāng)前各家攝像頭供應(yīng)商更傾向于CMOS工藝下的攝像頭模組，這類模組往往由于缺少PN結(jié)或二氧化硅隔離層，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的有效隔離。各元件、電路之間距離很近，干擾比較嚴(yán)重。在這一塊上，對(duì)于前段模組的消噪技術(shù)提出了比較高的要求。
5、耗電量
原來的攝像頭總成往往由于其布置位置是在前擋風(fēng)玻璃，且其本身集成的AI芯片會(huì)大量調(diào)用深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行大量的運(yùn)算。因此，其耗電量也是十分巨大的。當(dāng)下一代自動(dòng)駕駛系統(tǒng)架構(gòu)中，攝像頭僅僅擔(dān)任原始圖像識(shí)別的功能，作為模組而言，可以減少計(jì)算單元對(duì)其耗電單元的消費(fèi)。

攝像頭外圍接口
對(duì)于以集中式域控制器架構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)來說，攝像頭輸入的接口數(shù)據(jù)將不再是之前可以直接用于算法控制的CAN數(shù)據(jù)，而是原始的圖像數(shù)據(jù)，常用的攝像頭rawdata輸入接口形式包括FPD link III、MIPI、DVP。
其中FPD-link是第一次對(duì)LVDS規(guī)范的應(yīng)用，由于FPD-link是第一次對(duì)LVDS的成功使用，許多顯示工程師LVDS術(shù)語來代替FPD-link。LVDS也是攝像頭圖像傳輸?shù)闹饕绞?，而MIPI-CSI-2（camera serial interface）協(xié)議是MIPI聯(lián)盟協(xié)議的子協(xié)議，應(yīng)用非常廣泛，具有高速，低功耗的特點(diǎn)。是專門針對(duì)LVDS這一傳輸介質(zhì)配置的一種傳輸協(xié)議。
對(duì)于整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)而言每上一套新的模組就需要進(jìn)行環(huán)境適配。適配流程如下：

以車型外CAS為載體利用CATIA、CAD等軟件建立仿真模擬確定布置位置，釋放相應(yīng)的位置信息給攝像頭模組供應(yīng)商，攝像頭模組供應(yīng)商進(jìn)行模組調(diào)優(yōu)、ISP tuning、硬件修改，隨后進(jìn)行主觀測(cè)試、客觀測(cè)試。通過行業(yè)或企業(yè)內(nèi)制定的模組標(biāo)準(zhǔn)確定該模組調(diào)優(yōu)結(jié)果是否通過，通過調(diào)優(yōu)的模組可以進(jìn)一步進(jìn)行算法摸底測(cè)試了。攝像頭模組選擇是否合理，以最終的模組合格性測(cè)試報(bào)告為準(zhǔn)。

總結(jié)
綜合以上情況可知，影響攝像頭模組識(shí)別性能的要素包括模組性能、布置位置、探測(cè)環(huán)境光線等，當(dāng)然采用圖像調(diào)優(yōu)可以部分解決以上問題所帶來的影響，后期也可以通過標(biāo)準(zhǔn)化引導(dǎo)生成主觀及客觀測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化算法需求，集成到產(chǎn)品要求中。
分享到：
 
反對(duì) 0 舉報(bào) 0 收藏 0 評(píng)論 0
滬ICP備11026917號(hào)-25