車載攝像頭是ADAS系統(tǒng)的主要視覺傳感器,也是汽車智能化使用量最多的傳感器,通過感知車輛周邊的道路狀況,幫助實現(xiàn)前向碰撞預警、車道偏離預警、行人檢測、自動泊車等ADAS功能,實現(xiàn)駕駛安全性的提升。
以ADAS為代表的汽車主動安全系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)不斷滲透所帶來的匹配功能需求,將為車載攝像頭市場打開更廣闊的增長空間。
同時,車載攝像頭將作為車聯(lián)網(wǎng)信息處理的重要入口,結合智能座艙和車載信息娛樂系統(tǒng),實現(xiàn)多層次的人機交互模式,滿足未來出行的個性化需求。
目前國外攝像頭廠商在中國汽車市場仍占據(jù)重要地位,近年來,隨著國內(nèi)自主汽車品牌以及新興造車企業(yè)的不斷發(fā)展,國內(nèi)攝像頭廠商也將受到帶動,產(chǎn)品質(zhì)量與國外差距進一步縮小,滿足汽車國產(chǎn)化的成本及質(zhì)量要求。
但車載攝像頭領域,仍存在較高的行業(yè)壁壘。
車規(guī)級安全級別:工作溫度要求:范圍-40至85℃,或-40至105℃;防水防磁抗震:對元件用材的選擇提出了嚴格的要求;使用壽命:8-10年
適應復雜路況:高動態(tài)范圍:95dB-120dB;角度根據(jù)不同應用場景采用不同的視場角,水平50-210°,垂直28-140°
汽車行業(yè)的質(zhì)量管理體系認證:ISO/TS16949質(zhì)量管理體系認證,企業(yè)必須至少具備連續(xù)1年的汽車相關產(chǎn)品的制造及其品質(zhì)檔案;通過整車廠的工藝審查和產(chǎn)品認可程序;嚴苛的認證標準和較長的周期。
前裝車用攝像頭模組一般需要定制化開發(fā),供應商根據(jù)整車廠特定車型的不同功能需求,開發(fā)出性價比適中的產(chǎn)品。
由于車用攝像頭模組封裝制造工藝復雜,對長時間工作的可靠性要求極高。為保障良好的抗電磁干擾和熱穩(wěn)定性,模塊機身采用鋁合金壓鑄,封裝工藝上必須確保高機械強度和抗?jié)B透性。
作為車載攝像頭的上游,元件廠商(鏡頭、圖像傳感器、ISP)鏡頭:涉及鏡片加工、鏡頭組裝,加工精密且復雜,國內(nèi)企業(yè)優(yōu)勢明顯。圖像傳感器:CMOS或CCD,將光信號轉化為電子信號,市場受歐美日韓廠商壟斷。ISP處理器:圖像處理,將電子信號轉化為圖像,以國外廠商為主。
中游:模組廠商(車規(guī)級安全要求),主要將鏡頭、圖像傳感器和ISP封裝成車規(guī)級的攝像頭模組,工藝壁壘高。
下游:功能應用(系統(tǒng)集成),包括前向ADAS功能、AVM環(huán)視系統(tǒng)、自動泊車系統(tǒng) 、倒車影像;座艙人臉識別、 疲勞預警、手勢操控。無論前裝還是后裝市場,在這一領域國內(nèi)企業(yè)密集布局。
車載攝像頭大致可以分為三類:前視ADAS攝像頭、環(huán)視攝像頭和座艙內(nèi)置攝像頭。在使用數(shù)量上,前視ADAS可選用單目、雙目和三目的攝像頭方案,環(huán)視AVM系統(tǒng)普遍配備4個廣角攝像頭,座艙內(nèi)部一般選用1或2個攝像頭用于手勢識別、疲勞監(jiān)測等功能。
報告稱,以國內(nèi)的前裝市場情況來看,預計2018年至2025年,前視ADAS攝像頭的出貨量將由330萬顆上升至7500萬顆,CAGR達56%,環(huán)視攝像頭的出貨量將由1500萬顆增長至1.7億顆,CAGR達42%,而座艙內(nèi)置攝像頭出貨量將由180萬顆上升至4600萬顆,CAGR達59%。
根據(jù)不同的用處需求、選型、性能及訂單量,前裝車載攝像頭的單價變動幅度極大。在批量訂單的基礎上,滿足L1/L2的前置單目ADAS攝像頭的單價區(qū)間約為90-600元,環(huán)視攝像頭的單價區(qū)間約為70-500元。
以國內(nèi)的前裝市場情況來看,預計2018年至2025年,前視ADAS攝像頭的市場規(guī)模將由10億元上升至170億元,CAGR達50%;環(huán)視攝像頭的市場規(guī)模將由26億元上升至207億元,CAGR達34%;座艙內(nèi)置攝像頭的市場規(guī)模將由3.3億元上升至56億元,CAGR達50%。整體車載攝像頭的市場規(guī)模由2018年的39億元增長至2025年的436億元,CAGR達41%。
由于存在較高的技術壁壘,車載攝像頭模組行業(yè)集中度較高,前四大供應商市場份額達50%,前八大供應商市場份額超80%,歐美日韓廠商占據(jù)較大的市場份額。
近年來,隨著國內(nèi)汽車智能化的普及,智能汽車將是攝像頭模組的下一個強勁增長點。不少企業(yè)開始開始加大力度投入車載攝像頭業(yè)務。
此外,車載攝像頭仍處于技術不斷演進升級周期。
高靈敏度、寬動態(tài)、高像素:作為ADAS及自動駕駛功能的核心傳感器之一,車載攝像頭需要能夠最大限度地適應不同的光照條件,能夠更加快速、精確地感知路況信息,并加強對圖像噪點的抑制。
大視場角:選擇大視場角的光學鏡片是降低視覺盲區(qū)的有效措施。
低成本:在提高質(zhì)量的同時,保證成品的低成本。
自清潔:為時刻保持傳感器的可用性和可靠性,攝像頭上的污垢、冰雪會導致視野的局限,搭載自清潔的噴水系統(tǒng)可及時進行清洗。
美觀性:在提高汽車安全性的同時,模組的結構設計應配合整車車型的結構風格設計,確保整體車型的美觀。
此外,圖像傳感器的像素決定了攝像頭最遠探測距離。ADAS前向攝像頭的主要作用在于識別車輛前方距離的障礙物,在關鍵時刻作出緊急制動避免碰撞等功能,對于像素的要求將會持續(xù)提高,同時通過narrow FOV增強視覺距離。
目前,主流ADAS前置攝像頭在1百萬像素左右,基于一定的尺寸以及視場角的不同,探測距離在120m以內(nèi)。同時,2百萬像素正在成為趨勢,探測距離提升至150-200m。從長遠的角度,若像素達到8百萬,探測距離將達到300m的水平。
應用發(fā)展趨勢之紅外夜視系統(tǒng):
夜間是駕駛事故的高發(fā)時段,來自于軍用車輛裝備的紅外夜視系統(tǒng),能夠解決夜間駕駛的多項痛點,有效提高安全性。目前,由于成本較高,紅外夜視系統(tǒng)普遍在豪華高配車型上搭載。
近年來,國內(nèi)自主品牌為提升產(chǎn)品安全性與市場競爭力,逐步關注紅外夜視系統(tǒng)的應用。隨著技術的改進,成本將進一步下降,車載紅外夜視系統(tǒng)將得到廣泛應用。
應用發(fā)展趨勢之人機交互系統(tǒng):人臉識別、疲勞檢測、手勢識別、注意力監(jiān)測及駕駛行為分析
隨著汽車智能化及車聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展,未來汽車座艙電子也朝著更深層次的人機交互方向發(fā)展,不斷提升駕駛者及乘客的駕駛體驗與行車安全。
通過采用攝像頭的視覺識別作為人機交互的重要方式,將帶動座艙電子獲取更多的新技能,創(chuàng)造更豐富的安全輔助功能。
應用發(fā)展趨勢之RGB-D攝像頭
隨著智能座艙人機交互功能的逐步普及,對人臉識別、手勢識別準確率、魯棒性的要求將日漸提高。由于座艙內(nèi)部環(huán)境受到光照條件、復雜背景的影響,識別準確率可能出現(xiàn)較大偏差。
為解決這個問題,業(yè)界提出一種基于RGB-D攝像頭的識別算法。通過RGB-D攝像頭同時采集RGB圖像數(shù)據(jù)和深度信息數(shù)據(jù),比較與單獨采集RGB圖像的攝像頭,深度信息的融合能夠有效消除光照條件及背景對采集信息的影響,更加明顯提升識別的準確率。
目前,RGB-D攝像頭主要應用于消費娛樂電子、機器人、安防等領域,隨著座艙人機交互的滲透及技術迭代,RGB-D攝像頭將迎來更廣闊的應用空間。