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智能汽车中摄像头的8大应用
“智能汽车=智能手机+四个轮子”的形容虽简单粗暴,但也不无道理。


如今,我们驾驶智能联网汽车和使用智能手机有着异曲同工之妙,能够联网,还有熟悉的移动应用,背后的“超级计算机”充当汽车“大脑”。不同的是,车具备“动能”并且需要与人、车、道路交互,因此,感知系统在智能汽车中扮演重要角色。

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汽车感知系统由摄像头、毫米波雷达、激光雷达等组成,其中摄像头在的汽车感知中的应用历史最悠久,因成本低、技术成熟,与毫米波雷达等传感器优势互补,地位将长期难以被替代。同时,为顺应汽车智能化、网联化趋势,车载摄像头、车载影像行业门槛逐渐被抬高,包括更高的图像质量、更复杂的硬件配置、以及更高的算力的要求等。

更多摄像头及应用上车,成为智能汽车区别传统汽车的重要标志,也是汽车技术创新的重要体现。

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以下我们来盘一盘部分车载摄像头的应用。

1、DMS(驾驶员监控系统):从商用车到乘用车,增长大势所趋


DMS是目前座舱内车载摄像头近年来增长速度最快的应用领域,随着“两客一危”等政策的推动,DMS逐渐成为的商用车标配,同时也将在乘用车中渗透。不限于网约车,DMS功能在L4及以上自动驾驶技术真正到来之前,都将对安全驾驶发挥重要作用。

基于计算机视觉技术,DMS摄像头通过捕捉驾驶员面部参数,与预设数据库比对从而判断驾驶员是否存在分心、疲劳状况,从而触发预警系统让驾驶员重新集中注意力。

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DMS摄像头安装位置普遍位于驾驶员正上方顶棚或A柱子上。另外,有些厂商也创新性地将摄像头隐藏在方向盘、仪表盘之间,既美观又一定程度上节省空间。比如下图的凯迪拉克super cruise:

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之前,特斯拉座舱内DMS摄像头引发了隐私泄露问题的争议。受到当年马克扎克伯格在手提电脑摄像头贴封胶的启发,汽车电子界也开始做起了摄像头遮挡盖配件的生意。如比亚迪汉、前不久新发布的塞力斯问界M5

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问界可遮挡OMS摄像头

此外,DMS摄像头不仅仅只可以作为监控驾驶员状态的传感器,它还可以与AR HUD产品、透明A柱等需要计算驾驶员视线的应用相结合

2、OMS(乘员监控系统):在保护人身、财产安全中有着用武之地

OMS(乘员监控系统)是DMS功能向汽车整体内部空间扩展的衍生应用。

同理,OMS基于视觉技术,实现对副驾、后排乘员、遗留物的检测,包安全带检测、乘客姿势检测、乘客数量检测,尤其是车主下车后遗留物、儿童的检测及提醒,在人身安全、财产安全方面发挥作用。

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不管是DMS还是OMS,其目前应用主要还停留在预警阶段,均具备更大的拓展和想象空间,可结合AD/ADAS系统实现个性化车身控制功能。

比如结合算法、机器学习,通过人脸识别、情绪识别实现身份认证以及更丰富的人车交互。当识别到驾驶员身份,将根据对应个人的预设或习性,进行车座调整、个性化歌单/广播推荐、提供常用导航目的地推荐等。 

3、车内手势识别和操控:新兴的人车交互方式,规模化应用尚早


过去,手势识别和操控作为“黑科技” 的存在,曾因宝马的应用掀起过一阵波澜。


中控台上的3D摄像头是车内手势识别和控制的感知硬件基础,根据发射光线与接收方(手)之间来回的时间差分析出手势,与系统中预设手势比对实现相应的操作。

手势控制作为新兴的人机交互方式可代替部分触控、点按的操作。目前车内手势识别交互还处于发展早期,多用在流媒体控制,在安全器件控制、中控屏等还没无法代替实体按键、触控。

拜腾M-Byte手势识别和操控
4、前视:ADAS功能与更大的视野

用于车外环境感知的摄像头一般分布车前、车后、车身两侧区域,外置数量4-8个不等,主要目的是检测车身周围环境,为驾驶员提供周围环境信息,也一定程度上实现辅助驾驶功能,包括自适应巡航、车道线偏离预警、行人车辆碰撞预警等。

前向摄像头一般安装在挡风玻璃后面,安装数量为1-3个,配置上可满足更宽的视野、更深度的感知能力,并具有高动态范围。

特斯拉前置3摄像头组合

以特斯拉为例,前置3摄像头组合,分别为前视宽视野( FOV 为120°的鱼眼镜头)、主视野、窄视野摄像头。

蔚来的新款车型 ET7 则采用了不同的安装方式,前置包含三个摄像头,其中一个在车内挡风玻璃后,另两个则安装在车外车顶两侧,目的是提高可视角度,避免旁边车辆遮挡行人和障碍物,提升驾驶安全性。

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蔚来ET7车顶两侧“犄角”各安装一个摄像头,车顶正中处为激光雷达

5、透明A柱:减少视野盲区


2021年3月,合众旗下品牌哪吒汽车研发的“透明”A柱正式实施量产,并搭载到哪吒U 上。该“透明”A柱是基于哪吒汽车AR-View系统,采用OLED柔性屏无缝衔接A柱内饰,大幅提升显示对比度的同时也保障了原有的机械强度,配合自主研发的智能软件算法和外部高清摄像头,实现A柱的“透明”可视化。

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图片来源,汽车之家

当然,该装置并非仅仅是通过摄像头把画面传输回A柱的显示屏那么简单。

哪吒U所搭载的“透明”A柱基于 “眉心位置的3D重建及视角变换”和“深度信息的盲区动态映射”等自研核心算法,能通过舱内摄像头跟踪驾驶员双眼,计算出眉心位置,从而对A柱显示屏的显示透视角度确认,并进行实时显示,让驾驶者始终保持视野的清晰。

前段时间,浙江省汽车工程学会透露,由合众新能源汽车有限公司(以下简称“合众”)提出的《乘用车数字透视A柱系统性能要求和试验方法》已按程序完成制定,于6月1日首次批准发布,自发布之日起生效。

6、360°全景环视系统+底盘透视影像系统:为安全的自主泊车保驾护航

360°全景环视系统一般由4-6个高动态范围、高分辨率摄像头组成,分布在车前、车后、车身两侧。系统将车身周围摄像头收集到的图像信息形成鸟瞰图,并投射到汽车中控上,视野全方位覆盖车身周围。

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路虎倒车影像

在汽车智能化趋势下,360°全景环视系统亦成为自主泊车、一键启动车辆功能的重要技术基础,通常需要配合毫米波雷达实现更准确的道路、障碍物探测。

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除了360°全景环视系统,部分车厂还提出了升级的“底盘透视”影像系统,以实现更高安全系数的泊车。其原理是将车辆前方和车头下方的影像信息实时投射于中央触摸屏,清晰地呈现出广阔的180°虚拟视图。目前底盘透视影像系统大多被应用在SUV车型上,其他级别车型也在逐步跟进。

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而360°全景环视系统+180°底盘透视影像系统的组合,则为自主泊车功能的实现进一步扫除即驾乘盲区、规避风险。例如2021年初发布的领克06搭载的540°全景智能影像,正是在360°全景环视系统基础上,增加了180°底盘透视影像系统。

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领克06搭载540°全景智能影像系统,可实现自主泊车及启动车辆功能

7、CMS(电子后视镜):优势与担忧明确,重点在于法规


电子后视镜是车载摄像头相对前卫的应用,是汽车传统设备(物理后视镜)电子化的产物,丰田旗下雷克萨斯、奥迪均已发布了前装电子后视镜的车型。

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奥迪e-tron 电子后视镜

例如雷克萨斯的电子后视镜通过摄像头完全代替物理后视镜,用车两旁的摄像头分别采集两侧道路信息。同时,车内驾舱前排两侧靠车窗户位置各添置一块液晶显示屏,用于显示图像信息。

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对比传统后视镜,电子后视镜具有小巧美观、减少风阻、视线范围更广、在某些情况下(如雨雪天气)显示屏显示不受影响等优点。

而电子后视镜的缺点也显而易见,包括成本增加、液晶屏幕容易导致驾驶员视觉疲劳、画面延迟等。对车厂而言,这样一个新兴的设备将对汽车终端处理系统带来了更大的挑战。

智能汽车俱乐部

雷克萨斯ES 自2018年便开始在日本发布利用摄像头的#电子后视镜。但受限于政策法规,目前仅在日本及欧洲市场选配。总体来说,#车载摄像头 取代光学后视镜在未来可能会成为趋势。关于车载摄像头更多应用,欢迎点击下方链接参与 2021车载摄像头产业链高峰论坛 进行探讨!

视频号


政策是目前制约电子后视镜发展另一个重要因素,就目前来看,欧盟、日本已经允许无物理后视镜车辆的上路,美国也正推动相关法规。国内政策还需等GB15084 扩标完成,业内人士表示这一标准将在明年年中通过。

当然,相较于CMS,结合后视摄像头的流媒体后视镜相对来说更易实现。

8、摄像头让消费电子娱乐功能“上车”,妥妥迎合千禧一代

随着越来越多互联网企业、新势力的入局,车载摄像头的应用顺势携带了更多互联网“基因”,将消费电子的功能移植到车上并附加社交玩法,如车内拍照、视频通话,甚至是车外风景拍摄等等。

举一个典型的例子,小鹏G3车顶搭载360°全景摄像头,不仅用于车身周围环境的探测,还将互联网玩法带到了车上——可通过手机和车内中控来控制摄像头升降和360°旋转,并支持一键拍摄沿途风景并分享社区。

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同样的,今年初首次亮相的智己汽车也将这一创意发扬光大,车顶配备carlog社交镜头。carlog 顾名思义,概念与vlog、plog、blog类似,都有"记录生活”的寓意,区别在于实现的场景。

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另外,汽车+无人机的互联网式新潮概念最近再次进入公众视野。前不久小鹏公布的新车型P5即支持用户在购车时选配大疆无人机,可实现无人机与汽车之间的联动。这无疑再次迎合了年轻一代内心深处对潮、酷的向往。

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目前距离小鹏P5正式交付还有些时日,根据以往行业对应用的畅想,汽车和无人机联动在消费者端应用上的大体逻辑是,将操控界面搬上中控大屏,在道路上或野外侦查前方路况或拍摄汽车和车主运动状况分享至社区等等。

原文链接:智能汽车+摄像头能玩出什么新花样?丨瞰瞰观察
http://kankan-tech.com/?m=home&c=View&a=index&aid=220
艾邦整理补充


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