【導(dǎo)讀】如果說攝像頭是汽車電子后視鏡的眼睛，那么后面的 ISP/DSP 等圖像處理和視覺感知單元，就是電子后視鏡的大腦。業(yè)界有一種趨勢，傳統(tǒng)的外后視鏡即將被電子后視鏡取代下，這一過程也許在未來的 2~3 年內(nèi)將逐漸發(fā)生，我們或?qū)⒂行乙娮C這一過程，并為之做出自己的努力。
如果說攝像頭是汽車電子后視鏡的眼睛，那么后面的 ISP/DSP 等圖像處理和視覺感知單元，就是電子后視鏡的大腦。業(yè)界有一種趨勢，傳統(tǒng)的外后視鏡即將被電子后視鏡取代下，這一過程也許在未來的 2~3 年內(nèi)將逐漸發(fā)生，我們或?qū)⒂行乙娮C這一過程，并為之做出自己的努力。
1. 物理外后視鏡的作用和問題
汽車外后視鏡是駕駛中的安全件，對于變道的時候觀察盲區(qū)非常重要。外后視鏡主要待解決的問題是視角是否足夠大、惡劣環(huán)境是否可以看清楚、車距判斷是否準(zhǔn)確等。
汽車物理外后視鏡是左右各一面凸面鏡，由反射而來，實際觀察的時候，駕駛員需要通過左右前玻璃窗來看。這樣在雨天、夜晚等場景下，汽車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的反射鏡，因為光學(xué)原理存在著對于不同光源只是做一個被動衰減的作用。所以對于后面非常亮的汽車前大燈，反射鏡經(jīng)過反射也會非常亮而且耀眼， 如果對于照度比較差的路面環(huán)境，反射鏡的反射光線也非常弱。這兩種條件下，簡單的反射鏡結(jié)構(gòu)都不適合人眼的觀察，從而對安全造成隱患。
物理外后視鏡作為凸面鏡，還有一個視野范圍的問題，雖然凸面鏡可以做到很大的視野范圍，但過大的視野會造成中央視野物體顯得過大，邊緣視野物體顯得過小，從而對于距離判斷造成一定的困擾。并且如果車輛的駕駛位置非常高，比如大巴和卡車，對于駕駛員位置在左側(cè)會造成右前的盲區(qū)。這時候不得不加更多的反射鏡。當(dāng)反射鏡越來越多的時候，它本身就存在一定的視線遮擋，并且增大了風(fēng)阻從而增加能耗。
2. 作為替代物，電子后視鏡的價值
電子后視鏡是作為“mirror replacement”（物理后視鏡的替代） 的概念出現(xiàn)的，CMS = Camera Monitor System（攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)）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題。但因為物理鏡已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，同時具有無延時、長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(jié)構(gòu)來取代物理的反射鏡。攝像頭的技術(shù)經(jīng)過多年的發(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)引入汽車行業(yè)，做適合車規(guī)的改進(jìn)，從而真正實現(xiàn)更好地物理鏡的替代品，和改進(jìn)品。
攝像頭通過使用車規(guī)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度的視頻；在車背后有大燈照射的情況，可以通過 HDR 做到抑制強(qiáng)光。總之，在高性能 ISP 的加持下，電子后視鏡有機(jī)會可以做到在圖像質(zhì)量上比傳統(tǒng)物理鏡的光學(xué)系統(tǒng)更好，并且視野更寬。加上合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計和鏡頭表面材料鍍膜，可以做到雨水即使打在鏡頭上，也不會殘留，從而大大改善了外后視鏡系統(tǒng)在雨天的有效性，提高了行車安全。
（圖為雷克薩斯 ES 2018 款的電子后視鏡在雨天中，來自《朝日新聞》）
攝像頭系統(tǒng)也可以做得非常小巧，即使是需要多個攝像頭，也可以裝在較小的腔體里朝向不同角度。如果法規(guī)允許取消后視鏡而直接使用攝像頭的話，汽車可以大大降低風(fēng)阻，也減小了盲區(qū)。在梅賽德斯的貨運(yùn)卡車上已經(jīng)成功運(yùn)用了電子后視鏡，據(jù)說因為風(fēng)阻降低可節(jié)油 1.3%。在特斯拉的 CyberTruck 中，也使用了攝像頭+屏幕的系統(tǒng)取代了外后視鏡。
（圖片來自于 driverknowledgetests.com，采用攝像頭加數(shù)字處理系統(tǒng)和顯示屏的電子后視鏡系統(tǒng)，應(yīng)用在 Mercedes 卡車上）
（圖片來自 driverknowledgetests.com，針對 Mercedes 卡車的電子后視鏡系統(tǒng)，紅色部分是普通卡車物理外后視鏡的盲區(qū)）
對于視角變化問題，數(shù)字系統(tǒng)的 ISP+DSP 可以對輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的形變矯正，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看到大小合適，形變合理的效果，更好地滿足人體工學(xué)，做到類似傳統(tǒng)后視鏡但更好的使用體驗，讓駕駛員能夠更準(zhǔn)確地判斷側(cè)方來車的距離。
對于延時，電子后視鏡講的是一個“端到端”的系統(tǒng)總延時?？紤]到行車中及時變道的安全，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（從攝像頭開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(dá)到比較好的安全級別。要達(dá)到這樣的低延時，推薦攝像頭運(yùn)行在每秒 60 幀的模式，電子系統(tǒng)的 ISP/DSP 等都要運(yùn)行在低延時的圖像處理模式，性能要足夠不可以丟幀，并且顯示屏也要采用低延時的技術(shù)。這使得電子后視鏡這種用于安全的系統(tǒng)，并不能通過簡單的消費(fèi)類后視鏡方案來實現(xiàn)，而是需要更高性能的以及更短的系統(tǒng)延遲的圖像處理芯片。
畢竟電子后視鏡作為一個綜合的電子系統(tǒng)，比傳統(tǒng)物理鏡復(fù)雜很多，所以在進(jìn)行車規(guī)設(shè)計的時候也要考慮安全可靠的問題。一個可靠的電子后視鏡方案，要考慮到攝像頭系統(tǒng)，ISP/DSP 處理系統(tǒng)，顯示屏系統(tǒng)，電源及通信系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種故障并且進(jìn)行檢測、匯報和恢復(fù)。
盲區(qū)檢測（BSD）也是一個有價值的應(yīng)用，現(xiàn)在在中檔以上的汽車中，盲區(qū)檢測日漸成為標(biāo)配。盲區(qū)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(qiáng)的視覺 AI 處理能力，需要實時地進(jìn)行側(cè)方視野內(nèi)的目標(biāo)檢測、分類、距離估計等。
（圖為安霸的 CV22 參考設(shè)計中的左/右/中電子后視鏡的實際路測圖。黃色部分是指側(cè)方來車已經(jīng)接近于危險位置，而紅色是指側(cè)方來車已經(jīng)達(dá)到了危險位置，自車不可以變道）
3. 安霸的汽車電子后視鏡解決方案
針對市場的需求日漸增加，安霸也推出了多款針對于汽車電子后視鏡的解決方案，以下是系統(tǒng)框圖簡介，和其他方案做個對比。
圖為采用安霸CV22AQ的電子后視鏡系統(tǒng)框圖
安霸的 CV22AQ 是符合車規(guī) AEC-Q100 規(guī)格的視覺 AI 芯片，可用于 ADAS，CMS 等多種不同的汽車應(yīng)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(tǒng)設(shè)計。這一系列芯片都是采用了 10nm 車規(guī)的制程生產(chǎn)、內(nèi)部集成了高性能的 ISP（圖像處理引擎）、具有高畫質(zhì)、低功耗、低延遲的特點(diǎn)。同時 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(yùn)行各種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的視覺感知算法，基于這些芯片客戶可構(gòu)建高可靠、高性能的電子后視鏡系統(tǒng)，從而更好地滿足最終用戶的駕駛安全需求。
經(jīng)過和汽車行業(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，已在中國汽車前裝市場成功面市，受到了客戶的廣泛好評。安霸的 CV 系列芯片，成熟穩(wěn)定的軟件開發(fā)平臺（SDK），以及植根中國的開發(fā)和客戶支持團(tuán)隊，將陸續(xù)和業(yè)界各位朋友，供應(yīng)商合作，給中國市場帶來更多更好的電子后視鏡產(chǎn)品，創(chuàng)造社會價值！
（來源：Ambarella安霸半導(dǎo)體微信公眾號 ，作者：孫魯毅）
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