簡介
全景攝像頭在車頭、車尾、左右後視鏡下加裝了四個攝像頭。這些圖像數據會先被回傳給圖像處理單元。在圖像處理單元中,電腦將對它們進行變形、拼接處理,從而形成一張從車頂鳥瞰的俯視圖。這樣獨特的視角可以很好地幫助缺乏“車感”的駕駛員去理解自己的走向和位置。如果怕鳥瞰圖會影響對細節的觀察,還可以通過切換畫面在顯示器中選擇其他方向獨立的視圖。這就保障了在倒車時可以兼顧多個方向的情況,再輔以雷達測距,倒車入位的難度大大降低。
工作原理
攝像頭的工作原理大致為:景物通過鏡頭(LENS)生成的光學圖像投射到圖像感測器表面上,然後轉為電信號,經過A/D(模數轉換)轉換後變為數字圖像信號,再送到數位訊號處理晶片(DSP)中加工處理,再通過USB接口傳輸到電腦中處理,通過顯示器就可以看到圖像了。主要原理是將安裝在車輛前後以及兩側的4個180度廣角攝像機所提供的圖像,合成為車 輛的俯視圖顯示在車內的顯示器上。特別適用於寬大型的SUV MPV車型,真正做到泊車無盲區和實現空中鳥瞰行車真實環境,讓駕駛達到更高安全的一種高科技汽車安全設備。
名詞定義
360全視界鳥瞰全景行車輔助系統通過安裝在車身前後左右的4個廣角攝像頭,同時採集車輛四周的影像,經過圖像處理單元矯正和拼接後,形成一幅車輛四周的360度全景俯視圖,實時傳送到中控台的顯示設備上。通過360全視界鳥瞰全景行車輔助系統,駕駛員坐在車中即可直觀地看到車輛所處的位置以及車輛周圍的障礙物,從容操控車輛泊車入位或通過複雜路面,有效減少刮蹭、碰撞、陷落等事故的發生。
感光晶片是組成數碼攝像頭的重要組成部分,根據元件不同分為:
CCD(ChargeCoupledDevice,電荷耦合元件)套用在攝影攝像方面的高端技術元件。
CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor,金屬氧化物半導體元件)套用於較低影像品質的產品中。
CCD元件的尺寸多為1/3英寸或者1/4英寸,在相同的解析度下,宜選擇元件尺寸較大的為好。
CCD的優點是靈敏度高,噪音小,信噪比大。但是生產工藝複雜、成本高、功耗高。
CMOS的優點是集成度高、功耗低(不到CCD的1/3)、成本低。但是噪音比較大、靈敏度較低、對光源要求高。在相同像素下CCD的成像往往通透性、明銳度都很好,色彩還原、曝光可以保證基本準確。而CMOS的產品往往通透性一般,對實物的色彩還原能力偏弱,曝光也都不太好。
所以我們在使用攝像頭,尤其是採用CMOS晶片的產品時就更應該注重技巧:
首先不要在逆光環境下使用(這點CCD同),尤其不要直接指向太陽,否則“放大鏡燒螞蟻”的慘劇就會發生在您的攝像頭上。其次環境光線不要太弱,否則直接影響成像質量。克服這種困難有兩種辦法,一是加強周圍亮度,二是選擇要求最小照明度小的產品,有些攝像頭已經可以達到5lux。
最後要注意的是合理使用鏡頭變焦,不要小瞧這點,通過正確的調整,攝像頭也同樣可以擁有拍攝晶片的功能。市場銷售的數碼攝像頭中,基本是CCD和CMOS平分秋色。在採用CMOS為感光元器件的產品中,通過採用影像光源自動增益補強技術,自動亮度、白平衡控制技術,色飽和度、對比度、邊緣增強以及伽馬矯正等先進的影像控制技術,完全可以達到與CCD攝像頭相媲美的效果。受市場情況及市場發展等情況的限制,攝像頭採用CCD圖像感測器的廠商為數不多,主要原因是採用CCD圖像感測器成本高的影響。
圖像感測器屬於光電產業里的光電元件類,隨著數位技術、半導體製造技術以及網路的迅速發展,市場和業界都面臨著跨越各平台的視訊、影音、通訊大整合時代的到來,勾劃著名未來人類的日常生活的美景。以其在日常生活中的套用,無疑要屬數位相機產品,其發展速度可以用日新月異來形容。短短的幾年,數位相機就由幾十萬像素,發展到400、500萬像素甚至更高。不僅在發達的歐美國家,數位相機已經占有很大的市場,就是在發展中的中國,數位相機的市場也在以驚人的速度在增長,因此,其關鍵零部件——圖像感測器產品就成為當前以及未來業界關注的對象,吸引著眾多廠商投入。以產品類別區分,圖像感測器產品主要分為CCD、CMOS以及CIS感測器三種。本文將主要簡介CCD以及CMOS感測器的技術和產業發展現狀。
CCD
CCD(ChargedCoupledDevice)於1969年在貝爾試驗室研製成功,之後由日商等公司開始量產,其發展歷程已經將近30多年,從的10多萬像素已經發展至主流套用的500萬像素。CCD又可分為線型(Linear)與面型(Area)兩種,其中線型套用於影像掃瞄器及傳真機上,而面型主要套用於數位相機(DSC)、攝錄影機、監視攝影機等多項影像輸入產品上。
一般認為,CCD感測器有以下優點:
1.高解析度(HighResolution):像點的大小為μm級,可感測及識別精細物體,提高影像品質。像素數目從10多萬增加到400~500萬像素;
2.低雜訊(LowNoise)高敏感度:CCD具有很低的讀出雜訊和暗電流雜訊,因此提高了信噪比(SNR),同時又具高敏感度,很低光度的入射光也能偵測到,其訊號不會被掩蓋,使CCD的套用較不受天候拘束;
3.動態範圍廣(HighDynamicRange):同時偵測及分辦強光和弱光,提高系統環境的使用範圍,不因亮度差異大而造成信號反差現象;
4.良好的線性特性曲線(Linearity):入射光源強度和輸出訊號大小成良好的正比關係,物體資訊不致損失,降低信號補償處理成本;
高光子轉換效率(HighQuantumEfficiency):很微弱的入射光照射都能被記錄下來,若配合影像增強管及投光器,即使在暗夜遠處的景物仍然還可以偵測得到;
5.大面積感光(LargeFieldofView):利用半導體技術已可製造大面積的CCDD晶片,與傳統底片尺寸相當的35mm的CCD已經開始套用在數位相機中,成為取代專業有利光學相機的關鍵元件;
光譜回響廣(BroadSpectralResponse):能檢測很寬波長範圍的光,增加系統使用彈性,擴大系統套用領域;
6.低影像失真(LowImageDistortion):使用CCD感測器,其影像處理不會有失真的情形,使原物體資訊忠實地反應出來;
7.體積小、重量輕:CCD具備體積小且重量輕的特性,因此,可容易地裝置在人造衛星及各式導航系統上;
8.低秏電力,不受強電磁場影響;
9.電荷傳輸效率佳:該效率係數影響信噪比、解像率,若電荷傳輸效率不佳,影像將變較模糊;
10.可大批量生產,品質穩定,堅固,不易老化,使用方便及保養容易。
根據In-Stat在2001時對全球圖像感測器的研究報告中指出,CCD產業前七大廠商皆為日系廠商,占了全球98.5%的市場份額,在技術發展方面,較有特色的主要廠商應為索尼、飛利普和柯達公司。
飛利普公司在CCD產品方面的優勢為,具有業界最大尺寸的CCD感測器,在數位相機的套用中,其35mm尺寸的CCD已經套用在“Contax”的數位相機中,成為專業數位相機的代言人。其次該公司還具有獨特的“Frame-TransferCCD”(面掃描)技術,該產品在套用中,可實現每秒30-60幅的速率。這是真正視頻信號的速度。
柯達的CCD採用了廣受好評的ITOCCD(氧化銦錫)技術,而不是傳統的聚矽化合物。其特點是敏銳度更高,透光性比一般CCD提高了20%,對於一般CCD感應較弱的藍光以及抗雜訊干擾方面有突破性的改善,其對藍光感應能力提高了2.5倍,同時大幅降低了雜訊干擾,使影像更強銳利、色彩更加準確,為專業數碼攝影提供了高解析度、銳利度的影像。
傳統CCD使用的是矩形的感光單元,而富士公司研製的“SuperCCD(超級蜂窩結構)使用的是八邊形的感光單元,使用了蜂巢的八邊形結構,因此其感光單元面積要高於傳統CCD。這樣會獲得三個好處,一是可以提高CCD的感光度、二是提高動態範圍、三是提高了信噪比。這三個優點加上SuperCCD更高的生成像素成為富士公司在數位相機產品上的最大賣點。
作用:全景攝像頭不一定是360度全部攝像的,只是比一般攝像頭的攝像角度寬廣,比如普通攝像頭的攝像廣角是120度,全景的也就是160度—180度之間,比普通的攝像頭看得更廣!
分類
依成像色彩劃分
(1)彩色攝像機:適用於景物細部辨別,如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使信息量增大,信息量一般認為是黑白攝像機的10倍。
(2)黑白攝像機:是用於光線不足地區及夜間無法安裝照明設備的地區,在僅監視景物的位置或移動時,可選用解析度通常高於彩色攝像機的黑白攝像機。
依攝像機解析度劃分
(1)影像像素在25萬像素(pixel)左右、彩色解析度為330線、黑白解析度400線左右的低檔型。
(2)影像像素在25萬~38萬之間、彩色解析度為420線、黑白解析度在500線上下的中檔型。
(3)影像在38萬點以上、彩色解析度大於或等於480線、黑白解析度,600線以上的高解析度。
依攝像機靈敏度劃分
(1)普通型:正常工作所需照度為1~3LUX(勒克斯)。
(2)月光型:正常工作所需照度為0.1LUX左右。
(3)星光型:正常工作所需照度為0.01LUX以下。
(4)紅外照明型:原則上可以為零照度,採用紅外光源成像。
按攝像元件的CCD靶面的大小劃分
(1)1in靶面尺寸為寬12.7mmX高9.6mm,對角線16mm。
(2)2/3in靶面尺寸為寬8.8mmX高6.6mm,對角線11mm。
(3)1/2in靶面尺寸為寬6.4mmX高4.8mm,對角線8mm。
(4)1/3in靶面尺寸為寬4.8mmX高3.6mm,對角線6mm。
(5)1/4in靶面尺寸為寬3.2mmX高2.4mm,對角線4mm。
(6)1/5in正在開發之中,尚未推出正式產品
此外CCD攝像機有PAL制和NTSC制之分,還可以按圖像信號處理方式劃分或按攝像機結構區分。
鏡頭(LENS)
功能特點
輔助泊車:駕駛員在倒車過程中,只需要通過中控台的圖像判斷四周障礙物,可以提高倒車安全性能
通過窄路匯車示意圖通過窄路匯車:通過兩邊的側視攝像頭,輕易判斷車身兩邊的物體與車之間的距離,可以避免擦碰,順利通過複雜路面當停車位置前後障礙物位置很低,沒有雷達或雷達不能探測時,通過中控台的前後圖像就能輕易判斷車的前後和障礙物的距離
擴展視野:當車行駛至交叉路口時,可以通過中控台看到前方或後方180度範圍圖像,從而輕易判斷匯車情形
線路修正:當車直行時,可以直接打開前視的攝像頭,如果車子發生偏離直行線路時,駕駛者就可以通過中控台很直接的發現,並進行及時修正
外形區分根據鏡頭的性能及外形區分,有P型、E型、L型和自動變焦鏡頭等類型,來自中國儀器超市的資料分別敘述如下:
1. P型鏡頭
工業鏡頭
(1) 自動定位鏡頭,本身瞳焦已經調節好,需要檢驗從最大倍率到最小倍率的清晰度,是否一致、是否清晰。
(2) 檢驗同軸度,即最大倍率到最小倍率取像在同一位置,不能偏移或偏移太大,均視為不良品,必需重新更換鏡頭。
(3) 光學放大倍率為0.7—4.5X,即0.7倍到4.5倍之間共九種倍率。
(4) 清晰度根據校正塊、實際對象成像反映來進行判斷。
2. E型鏡頭
(1)此鏡頭為普通工業鏡頭,需要手動調節瞳焦,在機台安裝好以後,手動調節使用最大倍率和最小倍率時,圖像同樣的清晰,如果不能調節清晰度視為不良品,如果調節後鏡頭有晃動等不穩定因素存在,也視為不良品。
(2)光學放大倍率為0.7—4.5X。
(3)清晰度根據校正塊、實際對象成像反映來進行判讀。
3. L型鏡頭
(1)光學放大倍率為0.7—4.5X。
(2)清晰度根據校正塊、實際對象成像反映來進行判讀。
4. 自動變焦鏡頭
(1) 為自動定位鏡頭本身瞳焦已經調節好,需要檢驗從最大倍率到最小倍率的清晰度,是否一致、是否清晰。
(2) 光學放大倍率為0.7—4.5X。
(3) 清晰度根據校正塊、實際對象成像反映來進行判讀。