课件：单目视觉传感器结构讲解

单目视觉传感器结构主讲人：吴航视觉传感器的类型智能化网联化汽车制造与装配技术专业资源库车载摄像头是自动驾驶汽车的重要传感器，主要包括镜片、滤光片、CMOS、PCBA、DSP和其他封装、保护材料等。不同于手机摄像头，车载摄像头的模组工艺难度较大，主要因为车载摄像头需要在高低温、湿热、强微光和震动等各种复杂工况条件下长时间保持稳定的工作状态。整体而言，车载摄像头的技术壁垒明显高于手机摄像头。随着自动驾驶的兴起，车载摄像头已成为摄像头市场的新蓝海。1、车载摄像头介绍（1）车载摄像头定位由于摄像头技术发展较为成熟，车载摄像头在L3级别以下的自动驾驶方案中居于主导地位。在自动驾驶汽车中，车载摄像头主要作为采集信息和分析图像的主要途径，可以实现车辆识别、行人识别、车道线识别等一系列功能。（2）车载摄像头构成从传统车载摄像头方案来看，核心硬件主要包括镜头组（光学镜片、滤光片、保护膜）、图像传感器、图像信号处理器等。（3）车载摄像头分类①按摄像头安装部位分类：车载摄像头主要分为前视摄像头、环视摄像头、后视摄像头、侧视摄像头以及内置摄像头五种类别。其中，前视摄像头价格相对较高，主要用于防撞预警、车道偏离预警、交通标志识别等，价格处在300-500元水平；其余摄像头价格在150-200元左右，环视摄像头用于全景泊车、后视摄像头用于倒车影像、侧视摄像头用于盲点监测、内置摄像头用于疲劳提醒。②按摄像头数目分类：分为单目摄像头、双目摄像头和多目摄像头三类。单双目镜头均通过摄像头采集的图像数据获取距离信息，可以在前视摄像头中发挥重要作用。单目视觉通过图像匹配后再根据目标大小计算距离，而双目视觉是通过对两个摄像头的两幅图像视差的计算来测距，因此双目摄像头的精度更高、测度更为精准、成本也相对较高，主要搭载于高端车型上。多目摄像头是通过多个不同的摄像相互配合覆盖不同范围的场景，能够更精准识别和分析环境，目前只应用在部分厂商的个别车型。从目前实际应用来看，单目摄像头由于成本较低，与毫米波雷达、超声波雷达配合使用能满足L3以下级别需求，短期内单目摄像头为车载摄像头的主流方案。③按摄像头是否具备算法功能分类：目前部分车载摄像头（如BMWX5采用的采孚S-Cam4三目摄像头）具有MobileyeEyeQ4处理器，可以实现视觉处理功能；另外一种方案（如特斯拉三目摄像头）则剥离计算功能，车载摄像头只做图像采集，此种方案的优势在于成本相对传统方案下降60%左右。

单目视觉传感器：由线路基板、CMOS芯片、IR滤光片、镜头组群、镜筒罩等组成。镜头：聚集光线，把景物投射到成像介质表面，有的是单镜头，有的成像效果要好，需要多层玻璃的镜头。滤色片：人眼看到的景物是可见光波段，而图像传感器可辨识的光波段多大于人眼，因此增加了滤色片将多余的光波段过滤掉，使图像传感器能拍摄多人眼所见到的实际景物。图像COMS传感芯片：即成像介质，将镜头投射到表面的图像（光信号）转换为电信号。线路板基板：将图像传感器的电信号传输到后端，针对车载摄像头这里的线路基板会更多一些电路，需要把并行的摄像头信号转为串行传输，这样抗干扰能力更强一些。单目摄像头测距原理先匹配识别后估算距离：通过图像匹配识别出目标类别,预估目标尺寸，随后根据图像大小估算距离。单目系统的优势在于成本较低，对计算资源的要求不高，系统结构相对简单；缺点是：（1）需要不断更新和维护一个庞大的样本数据库，才能保证系统达到较高的识别率；（2）无法对非标准障碍物进行判断；（3）距离并非真正意义上的测量，准确度较低。当前业内量产做到最好误差在10-15%左右。摄像头模组的工作原理就是镜头把光线聚拢，然后通过IR滤光片把不需要的红外光滤掉，此时模拟信号进入到传感器CMOS芯片，通过AD数字输出，这里有的是会放置ISP