車載攝像頭被譽(yù)為是車輛感知物理世界的“眼睛”，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的核心感知傳感器。隨著360環(huán)視、車道保持輔助（LKA）、行人AEB、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）等功能滲透率的提升，單車攝像頭平均搭載數(shù)量逐漸增加，車載攝像頭的市場(chǎng)規(guī)模也越來越大。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)乘用車市場(chǎng)單車攝像頭平均搭載數(shù)量為3.0顆；2023年第一季度，攝像頭平均搭載數(shù)量為3.3顆，同比增加0.5顆。
據(jù)CINNO Research預(yù)測(cè)，2023年，國(guó)內(nèi)乘用車市場(chǎng)攝像頭搭載量將進(jìn)一步提升至7200萬顆，到2025年，這一數(shù)字將超過1億顆，2023~2025年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為17%。
高分辨率、去ISP化、高動(dòng)態(tài)范圍以及高感光靈敏度等將成為車載攝像頭技術(shù)發(fā)展的主線。車載攝像頭的技術(shù)迭代又進(jìn)一步加強(qiáng)了其在感知傳感器中的核心地位，產(chǎn)品價(jià)值和應(yīng)用場(chǎng)景也將被進(jìn)一步擴(kuò)大。
在此背景下，焉知汽車推出《車載攝像頭產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告》，從車載攝像頭基礎(chǔ)解析、車載攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈分析、車載攝像頭應(yīng)用趨勢(shì)、車載攝像頭行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局、國(guó)內(nèi)車載攝像頭重點(diǎn)企業(yè)及產(chǎn)品布局等方面入手，綜合分析車載攝像頭的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀及未來應(yīng)用趨勢(shì)，為行業(yè)研究和企業(yè)發(fā)展提供參考。
由于時(shí)間倉(cāng)促，報(bào)告中難免會(huì)有疏漏和不足之處，敬請(qǐng)各位專家、同行、讀者批評(píng)指正。
1.車載攝像頭基礎(chǔ)解析
1.1車載攝像頭基本定義與硬件構(gòu)成
基本定義：是指安裝在汽車的內(nèi)部或外部，作為核心感知傳感器，通過鏡頭和圖像傳感器實(shí)現(xiàn)圖像信息的實(shí)時(shí)采集，用于監(jiān)控車輛內(nèi)外環(huán)境以輔助駕駛員安全行駛。
圖表1. 車載攝像頭核心監(jiān)測(cè)目標(biāo)
硬件構(gòu)成：車載攝像頭模組主要包括光學(xué)鏡頭、圖像傳感器CIS、圖像信號(hào)處理器 ISP、串行器和連接器等元器件。
圖表2. 車載攝像頭基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成（信息來源：安森美）
1）鏡頭：由光學(xué)鏡片、濾光片、保護(hù)膜等組成。鏡頭負(fù)責(zé)聚焦光線，將視野中的物體投射到成像介質(zhì)表面，進(jìn)而生成光學(xué)圖像。通常情況下來講，攝像頭70% 的光學(xué)參數(shù)由鏡頭決定。
鏡頭一般是由多片光學(xué)鏡片組成，光學(xué)鏡片的材質(zhì)主要有塑膠（P）和玻璃（G）。車載鏡頭目前主要用玻塑混合鏡頭和玻璃鏡頭兩大類型。其中環(huán)視、艙內(nèi)攝像頭多采用玻塑混合鏡頭，前視、側(cè)視以及CMS攝像頭多采用全玻璃鏡頭。
2）圖像傳感器CIS：即成像介質(zhì)，利用光電轉(zhuǎn)換元件將鏡頭投射到CIS表面上的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 常見的圖像傳感器主要分為 CCD 和 CMOS 兩種。
總體而言，CCD傳感器在靈敏度、圖像質(zhì)量等方面優(yōu)于CMOS傳感器。然而，CMOS傳感器在功耗、體積、成本等方面優(yōu)于CCD傳感器。目前車載攝像頭的圖像傳感器普遍采用CMOS芯片。
3）圖像信號(hào)處理器 ISP：處理圖像傳感器CIS輸出的RAW格式數(shù)據(jù)，主要處理功能包括圖像縮放、自動(dòng)曝光（AE）、自動(dòng)白平衡（AWB）、自動(dòng)對(duì)焦（AF）、圖像去噪等，最終轉(zhuǎn)換成RGB、YUV等格式數(shù)據(jù)。攝像頭模組內(nèi)部的ISP存在兩種形式：A-內(nèi)置在CMOS內(nèi)部；B-獨(dú)立的芯片構(gòu)成。
4）串行器：將并行信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)。通常經(jīng)過圖像傳感器CMOS或圖像處理器ISP處理后輸出的信號(hào)是基于MIPI /CSI標(biāo)準(zhǔn)，傳輸距離較短，因此需要轉(zhuǎn)換成適合長(zhǎng)距離傳輸?shù)拇行盘?hào)，目前串行器常用的是美信的GMSL 2標(biāo)準(zhǔn)和TI的FPD-Link標(biāo)準(zhǔn)。
1.2車載攝像頭性能要求
1）重要參數(shù)指標(biāo)
關(guān)于車載攝像頭，比較重要的幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)包括：視場(chǎng)角FOV、探測(cè)距離、分辨率、信噪比、幀率和動(dòng)態(tài)范圍等。
圖表3. 車載攝像頭關(guān)鍵參考指標(biāo)（信息來源：《QCT/T 1128 汽車用攝像頭》、公開資料整理）
相較于消費(fèi)類攝像頭，車載攝像頭的工作環(huán)境極度惡劣，會(huì)經(jīng)歷振動(dòng)、高溫、雨霧、低溫、光線變化劇烈等極端條件工況，因此車載攝像頭的車規(guī)級(jí)要求也比較嚴(yán)苛。目前，車載攝像頭的車規(guī)級(jí)測(cè)試的范圍包括圖像性能、電氣性能、防塵防水性能、機(jī)械性能、環(huán)境耐候性能、電磁兼容性能和耐久性等。
圖表4. 車載攝像頭車規(guī)級(jí)要求（信息來源：《QCT/T 1128 汽車用攝像頭》、公開資料整理）
1.3應(yīng)用場(chǎng)景
車載攝像頭的應(yīng)用場(chǎng)景可分兩大類：艙外應(yīng)用和艙內(nèi)應(yīng)用。艙外應(yīng)用包括泊車輔助、行車輔助、CMS、DVR等應(yīng)用；艙內(nèi)應(yīng)用包括DMS、OMS等應(yīng)用。
圖表5. 車載攝像頭主要應(yīng)用場(chǎng)景分析（信息來源：公開資料整理）
1.3.1艙外場(chǎng)景
1）行車ADAS場(chǎng)景
a.前視ADAS感知
前視解決方案大致可分為兩類：前視一體機(jī)和單純的攝像頭模組接入到獨(dú)立的控制器。用于實(shí)現(xiàn)的功能通常包括：前向碰撞預(yù)警FCW、行人防碰撞預(yù)警PCW、車道線偏離預(yù)警LDW、車道線保持輔助LKA、自動(dòng)緊急制動(dòng)AEB、自適應(yīng)巡航ACC等。
前視攝像頭分辨率通常在2~8MP ，一般布置在前風(fēng)擋位置。根據(jù)鏡頭個(gè)數(shù)的不同，前視攝像頭又可分為：?jiǎn)文繑z像頭、雙目攝像以及三目攝像頭。
其中，單目攝像頭主要應(yīng)用于中低端車型，多采用前視一體機(jī)形式。雙目攝像頭又可細(xì)分成兩類：雙目立體攝像頭和兩個(gè)單目攝像頭（窄視角+寬視角）組合。三目攝像頭基本沒有一體機(jī)的形態(tài)，一般是由三個(gè)不同視場(chǎng)角攝像頭模組組合而成，數(shù)據(jù)要輸入到智駕域控制器進(jìn)行處理。
圖表6. 前視攝像頭主要類型
b.側(cè)視ADAS感知
在高階智能駕駛感知解決方案中，除了配置角毫米雷達(dá)外，一般還配置有側(cè)視攝像頭，作為異構(gòu)冗余的感知傳感器，主要用于在行車過程中側(cè)前方和側(cè)后方的目標(biāo)物體監(jiān)測(cè)。用于實(shí)現(xiàn)的功能包括盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)、橫穿車輛碰撞預(yù)警等。
- 側(cè)前視攝像頭：視場(chǎng)角為90°~100°，最遠(yuǎn)探測(cè)距離大于80m；通常安裝在B柱或外后視鏡，主要用于參與交通標(biāo)志識(shí)別、監(jiān)控側(cè)前向鄰近車道車輛、十字路口左右側(cè)車輛/行人監(jiān)測(cè)等。
- 側(cè)后視攝像頭：視場(chǎng)角為90°~100°，最遠(yuǎn)探測(cè)距離大于100m；通常安裝在車輛前翼子板，主要用于變道或匯入高速公路時(shí)側(cè)后方相鄰車道車輛的監(jiān)控等。
圖表7. 側(cè)視攝像頭監(jiān)控范圍（信息來源：特斯拉官網(wǎng)）
c.后視ADAS感知
區(qū)別于倒車后視攝像頭或環(huán)視中的后部攝像頭，該攝像頭為行車輔助攝像頭，它與側(cè)視以及前視攝像頭共同覆蓋360°的中長(zhǎng)距離的行車視覺感知范圍。
行車后視攝像頭：視場(chǎng)角為100°~120°，探測(cè)距離需求為50m~80m，用于彌補(bǔ)側(cè)后視攝像頭在車輛正后方的視覺感知探測(cè)盲區(qū)。
2）泊車ADAS場(chǎng)景
a.倒車后視
在泊車場(chǎng)景下，車載攝像頭最開始是用于實(shí)現(xiàn)倒車影像功能，通過安裝在車輛尾部的攝像頭把車輛后方的場(chǎng)景顯示到座艙內(nèi)的中控顯示屏上，輔助駕駛員安全泊車。
倒車攝像頭（RVC）通常為廣角攝像頭，水平視場(chǎng)角（H-FOV）一般在120°~140°左右，垂直視場(chǎng)角（V-FOV）一般≥130°，分辨率一般在1MP~3MP。當(dāng)前，倒車后視攝像頭主要應(yīng)用在一些低端車型上，在未來將會(huì)被環(huán)視攝像頭所取代。
b.360°全景環(huán)視
現(xiàn)階段，汽車上的視覺泊車輔助配置逐漸由倒車后視升級(jí)到360°全景環(huán)視，通過拼接算法對(duì)4顆環(huán)視攝像頭輸出的4個(gè)局部圖像進(jìn)行拼接，然后，拼接好的鳥瞰圖會(huì)被傳輸?shù)街锌仄辽线M(jìn)行顯示。除了用于成像，環(huán)視攝像頭也具備感知功能 —— 識(shí)別車身近距離范圍車道線、探測(cè)近距離的目標(biāo)物體，并將感知到的信息傳輸給控制器，實(shí)現(xiàn)車道線偏離預(yù)警、移動(dòng)物體監(jiān)測(cè)和預(yù)警等功能。
環(huán)視攝像頭（SVC）通常采用魚眼攝像頭，水平視場(chǎng)角（V-FOV）≥170°，垂直視野（V-FOV）≥140°，分辨率一般在1MP~3MP。
3）其它場(chǎng)景
a.行車記錄儀
行車記錄儀攝像頭記錄汽車在行駛過程中的視頻和圖像。它不僅可用于娛樂——在行駛過程中拍攝風(fēng)景，一旦發(fā)生交通事故，記錄的視頻信息還可以作為執(zhí)法的有效證據(jù)。
攝像頭安裝位置：前風(fēng)擋
視頻顯示：內(nèi)后視鏡
對(duì)攝像頭性能要求：行車記錄儀用的基本都是小焦距鏡頭，焦距一般在2.8mm左右。目的是為了遠(yuǎn)處和近處都可以調(diào)出比較清晰的圖像。
b.CMS（電子外后視鏡）
CMS（電子外后視鏡）是一套基于攝像頭和顯示屏的組合裝置來替代傳統(tǒng)外后視鏡。通過外部攝像頭采集圖像信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，將車輛側(cè)后方的信息顯示在座艙內(nèi)的顯示屏上。另外，攝像頭還可兼顧側(cè)后方的感知功能，比如盲區(qū)監(jiān)測(cè)、障礙物提示等。
圖表8. 傳統(tǒng)外后視鏡與電子外后視鏡對(duì)比
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攝像頭安裝位置：外后視鏡位置
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顯示屏安裝位置：一般在A柱附近，部分集成在門板上。
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對(duì)攝像頭的性能要求：功能安全要求高；攝像頭分辨率一般≥2MP；動(dòng)態(tài)范圍需要≥120dB；考慮到極端天氣情況，集成有加熱除霜除霧功能；對(duì)視頻傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性有較高要求，幀率需要≥60fps。
1.3.2 艙內(nèi)場(chǎng)景
目前，車載攝像頭在座艙內(nèi)的應(yīng)用主要有兩種：駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)（DMS）和艙內(nèi)乘員監(jiān)測(cè)（OMS）。
1）駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)（DMS）
基于視覺的DMS功能是通過使用布置在駕駛員前方的攝像頭來監(jiān)控駕駛員，通過識(shí)別并追蹤眼部、眼球、面部以及頭部等部位的特征信息，經(jīng)過算法處理后判定駕駛員是否存在分心、疲勞或危險(xiǎn)駕駛行為，并能夠及時(shí)提醒駕駛員。
DMS攝像頭常見的安裝布置位置：方向盤中間位置/內(nèi)后視鏡上方/A柱/集成于組合儀表顯示屏等。DMS 攝像頭一般使用IR近紅外攝像頭（黑白攝像頭），采用全局曝光模式，常用分辨率在1MP~5MP，水平視場(chǎng)角一般為40°~70°，幀率一般≥30fps。
圖表9. DMS攝像頭安裝位置示意圖
2）艙內(nèi)乘員監(jiān)測(cè)（OMS）
基于視覺的OMS解決方案是通過攝像頭來監(jiān)控座艙內(nèi)的所有乘員，主要支持實(shí)現(xiàn)的功能包括乘客佩戴安全帶監(jiān)測(cè)、車內(nèi)活體檢測(cè)（下車后，監(jiān)控后排是否遺留有兒童、寵物等）等功能。
OMS攝像頭常見的安裝布置位置：內(nèi)后視鏡上方、中控顯示屏上方等。OMS應(yīng)用一般采用RGB-IR雙模式攝像頭，兼顧紅外面部識(shí)別和彩色圖像質(zhì)量。另外，OMS攝像頭也是采用全局曝光模式，常用分辨率為2MP~5MP，水平視場(chǎng)角一般≥120°。
轉(zhuǎn)自焉知汽車
