【導讀】如果說(shuō)攝像頭是汽車(chē)電子后視鏡的眼睛，那么后面的 ISP/DSP 等圖像處理和視覺(jué)感知單元，就是電子后視鏡的大腦。業(yè)界有一種趨勢，傳統的外后視鏡即將被電子后視鏡取代下，這一過(guò)程也許在未來(lái)的 2~3 年內將逐漸發(fā)生，我們或將有幸見(jiàn)證這一過(guò)程，并為之做出自己的努力。
如果說(shuō)攝像頭是汽車(chē)電子后視鏡的眼睛，那么后面的 ISP/DSP 等圖像處理和視覺(jué)感知單元，就是電子后視鏡的大腦。業(yè)界有一種趨勢，傳統的外后視鏡即將被電子后視鏡取代下，這一過(guò)程也許在未來(lái)的 2~3 年內將逐漸發(fā)生，我們或將有幸見(jiàn)證這一過(guò)程，并為之做出自己的努力。
1. 物理外后視鏡的作用和問(wèn)題
汽車(chē)外后視鏡是駕駛中的安全件，對于變道的時(shí)候觀(guān)察盲區非常重要。外后視鏡主要待解決的問(wèn)題是視角是否足夠大、惡劣環(huán)境是否可以看清楚、車(chē)距判斷是否準確等。
汽車(chē)物理外后視鏡是左右各一面凸面鏡，由反射而來(lái)，實(shí)際觀(guān)察的時(shí)候，駕駛員需要通過(guò)左右前玻璃窗來(lái)看。這樣在雨天、夜晚等場(chǎng)景下，汽車(chē)外后視鏡或者起霧或者被雨水遮擋，不容易看清楚，影響了駕駛安全。很多車(chē)增加了外后視鏡電加熱，對玻璃起霧有一定幫助，但對下雨仍然作用不大。
物理外后視鏡作為被動(dòng)的反射鏡，因為光學(xué)原理存在著(zhù)對于不同光源只是做一個(gè)被動(dòng)衰減的作用。所以對于后面非常亮的汽車(chē)前大燈，反射鏡經(jīng)過(guò)反射也會(huì )非常亮而且耀眼， 如果對于照度比較差的路面環(huán)境，反射鏡的反射光線(xiàn)也非常弱。這兩種條件下，簡(jiǎn)單的反射鏡結構都不適合人眼的觀(guān)察，從而對安全造成隱患。
物理外后視鏡作為凸面鏡，還有一個(gè)視野范圍的問(wèn)題，雖然凸面鏡可以做到很大的視野范圍，但過(guò)大的視野會(huì )造成中央視野物體顯得過(guò)大，邊緣視野物體顯得過(guò)小，從而對于距離判斷造成一定的困擾。并且如果車(chē)輛的駕駛位置非常高，比如大巴和卡車(chē)，對于駕駛員位置在左側會(huì )造成右前的盲區。這時(shí)候不得不加更多的反射鏡。當反射鏡越來(lái)越多的時(shí)候，它本身就存在一定的視線(xiàn)遮擋，并且增大了風(fēng)阻從而增加能耗。
2. 作為替代物，電子后視鏡的價(jià)值
電子后視鏡是作為“mirror replacement”（物理后視鏡的替代） 的概念出現的，CMS = Camera Monitor System（攝像頭監控系統）其最主要目的就是為了解決物理鏡在特殊條件下看不清楚的問(wèn)題。但因為物理鏡已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，同時(shí)具有無(wú)延時(shí)、長(cháng)壽命和低成本的特點(diǎn)。所以電子后視鏡要想取代物理鏡，也不能有明顯的短板。
電子后視鏡采用了“攝像頭+顯示屏”的結構來(lái)取代物理的反射鏡。攝像頭的技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)在很大程度上可以取代人眼，而顯示屏也是非常成熟的技術(shù)。這樣電子后視鏡就是把成熟的電子技術(shù)引入汽車(chē)行業(yè)，做適合車(chē)規的改進(jìn)，從而真正實(shí)現更好地物理鏡的替代品，和改進(jìn)品。
攝像頭通過(guò)使用車(chē)規的高性能 CMOS 傳感器和 ISP，以及配套高質(zhì)量鏡頭，可以做到更廣的視角和更好的成像質(zhì)量，在夜間可以得到更清晰更好可見(jiàn)度的視頻；在車(chē)背后有大燈照射的情況，可以通過(guò) HDR 做到抑制強光?？傊?，在高性能 ISP 的加持下，電子后視鏡有機會(huì )可以做到在圖像質(zhì)量上比傳統物理鏡的光學(xué)系統更好，并且視野更寬。加上合適的結構設計和鏡頭表面材料鍍膜，可以做到雨水即使打在鏡頭上，也不會(huì )殘留，從而大大改善了外后視鏡系統在雨天的有效性，提高了行車(chē)安全。
（圖為雷克薩斯 ES 2018 款的電子后視鏡在雨天中，來(lái)自《朝日新聞》）
攝像頭系統也可以做得非常小巧，即使是需要多個(gè)攝像頭，也可以裝在較小的腔體里朝向不同角度。如果法規允許取消后視鏡而直接使用攝像頭的話(huà)，汽車(chē)可以大大降低風(fēng)阻，也減小了盲區。在梅賽德斯的貨運卡車(chē)上已經(jīng)成功運用了電子后視鏡，據說(shuō)因為風(fēng)阻降低可節油 1.3%。在特斯拉的 CyberTruck 中，也使用了攝像頭+屏幕的系統取代了外后視鏡。
（圖片來(lái)自于 driverknowledgetests.com，采用攝像頭加數字處理系統和顯示屏的電子后視鏡系統，應用在 Mercedes 卡車(chē)上）
（圖片來(lái)自 driverknowledgetests.com，針對 Mercedes 卡車(chē)的電子后視鏡系統，紅色部分是普通卡車(chē)物理外后視鏡的盲區）
對于視角變化問(wèn)題，數字系統的 ISP+DSP 可以對輸入的圖像數據進(jìn)行實(shí)時(shí)的形變矯正，消除或者減小廣角鏡頭的桶形畸變，以及進(jìn)行高質(zhì)量的縮放，如果顯示屏支持觸摸，可以做到兩指縮放。這樣使得最后顯示屏上讓用戶(hù)看到大小合適，形變合理的效果，更好地滿(mǎn)足人體工學(xué)，做到類(lèi)似傳統后視鏡但更好的使用體驗，讓駕駛員能夠更準確地判斷側方來(lái)車(chē)的距離。
對于延時(shí)，電子后視鏡講的是一個(gè)“端到端”的系統總延時(shí)?？紤]到行車(chē)中及時(shí)變道的安全，如果在高速公路上按 120km/h 的速度行駛，電子后視鏡的端到端延時(shí)（從攝像頭開(kāi)始采集圖像到顯示屏上顯示）一般要低于 100ms 才具有安全性，如果在 50ms 左右則達到比較好的安全級別。要達到這樣的低延時(shí)，推薦攝像頭運行在每秒 60 幀的模式，電子系統的 ISP/DSP 等都要運行在低延時(shí)的圖像處理模式，性能要足夠不可以丟幀，并且顯示屏也要采用低延時(shí)的技術(shù)。這使得電子后視鏡這種用于安全的系統，并不能通過(guò)簡(jiǎn)單的消費類(lèi)后視鏡方案來(lái)實(shí)現，而是需要更高性能的以及更短的系統延遲的圖像處理芯片。
畢竟電子后視鏡作為一個(gè)綜合的電子系統，比傳統物理鏡復雜很多，所以在進(jìn)行車(chē)規設計的時(shí)候也要考慮安全可靠的問(wèn)題。一個(gè)可靠的電子后視鏡方案，要考慮到攝像頭系統，ISP/DSP 處理系統，顯示屏系統，電源及通信系統運行中可能出現的各種故障并且進(jìn)行檢測、匯報和恢復。
盲區檢測（BSD）也是一個(gè)有價(jià)值的應用，現在在中檔以上的汽車(chē)中，盲區檢測日漸成為標配。盲區檢測需要芯片不僅可以高性能高質(zhì)量地處理圖像，而且具有很強的視覺(jué) AI 處理能力，需要實(shí)時(shí)地進(jìn)行側方視野內的目標檢測、分類(lèi)、距離估計等。
（圖為安霸的 CV22 參考設計中的左/右/中電子后視鏡的實(shí)際路測圖。黃色部分是指側方來(lái)車(chē)已經(jīng)接近于危險位置，而紅色是指側方來(lái)車(chē)已經(jīng)達到了危險位置，自車(chē)不可以變道）
3. 安霸的汽車(chē)電子后視鏡解決方案
針對市場(chǎng)的需求日漸增加，安霸也推出了多款針對于汽車(chē)電子后視鏡的解決方案，以下是系統框圖簡(jiǎn)介，和其他方案做個(gè)對比。
圖為采用安霸CV22AQ的電子后視鏡系統框圖
安霸的 CV22AQ 是符合車(chē)規 AEC-Q100 規格的視覺(jué) AI 芯片，可用于 ADAS，CMS 等多種不同的汽車(chē)應用。除了 CV22AQ，安霸還有 CV25AQ、CV28AQ、CV22FS 等不同芯片可用于電子后視鏡的系統設計。這一系列芯片都是采用了 10nm 車(chē)規的制程生產(chǎn)、內部集成了高性能的 ISP（圖像處理引擎）、具有高畫(huà)質(zhì)、低功耗、低延遲的特點(diǎn)。同時(shí) CV 系列的所有芯片都集成了高性能的 AI 處理引擎，可高效運行各種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的視覺(jué)感知算法，基于這些芯片客戶(hù)可構建高可靠、高性能的電子后視鏡系統，從而更好地滿(mǎn)足最終用戶(hù)的駕駛安全需求。
經(jīng)過(guò)和汽車(chē)行業(yè)合作伙伴的充分合作與努力，采用安霸的電子后視鏡的多種解決方案的產(chǎn)品，已在中國汽車(chē)前裝市場(chǎng)成功面市，受到了客戶(hù)的廣泛好評。安霸的 CV 系列芯片，成熟穩定的軟件開(kāi)發(fā)平臺（SDK），以及植根中國的開(kāi)發(fā)和客戶(hù)支持團隊，將陸續和業(yè)界各位朋友，供應商合作，給中國市場(chǎng)帶來(lái)更多更好的電子后視鏡產(chǎn)品，創(chuàng )造社會(huì )價(jià)值！
（來(lái)源：Ambarella安霸半導體微信公眾號 ，作者：孫魯毅）
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