選用視覺傳感器智能汽車傳感器應用技術思考討論題（2分鐘）一、課程導入你知道有哪些因素會影響視覺傳感器的性能嗎？答：例如鏡頭的焦距、視場角及畸變等；圖像傳感器的像素、分辨率及單像素尺寸等。視覺傳感器光學參數(shù)課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)1、有效焦距(EFL)有效焦距是指鏡頭中心到焦點的距離。對于厚度不可忽略的透鏡，或者是由多片透鏡組成的系統(tǒng)（如照相機或望遠鏡的鏡頭），焦距通常以有效焦距表示。它反映了一個光學系統(tǒng)對物體聚焦的能力。有效焦距的大小決定著視場角的大小，EFL數(shù)值越小，視場角越大，所觀察的范圍也就越大，但距離遠的物體分辨不很清楚。鏡頭光學參數(shù)示意圖課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)2、光學后焦距(BFL)是指鏡頭最后一枚鏡片（尾鏡片）到焦平面的距離。3、法蘭距(MechanicalBFL)是指鏡筒端（前/后）到成像面的距離。4.鏡頭總長（TTL）鏡頭總長分為光學總長與機構總長。光學總長是指由鏡頭中鏡片的第一面到像面的距離。機構總長是指由鏡筒端面到像面的距離。課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)5、景深指的是被拍攝的景物對于人眼來說能夠清晰成像的范圍，是下圖中前景深和后景深的和。拍攝距離越遠，景深越大；焦距越小，景深越大。鏡頭景深示意圖課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)6、相對孔徑(FNo)一個光學系統(tǒng)成像亮度指標，一般簡稱F數(shù)，在相同的光強度下，其數(shù)值越小，則像面越亮。

對于一般的成像光學系統(tǒng)來說，F(xiàn)2.0-3.2屬于合適范圍，如果F數(shù)越小，則設計越難，結構越復雜，制造成本就越高。7、視場角（FOV）是指鏡頭能拍攝到的最大視場范圍。角度越大，則成像范圍越寬。視場角可分為對角線視場角（FOV-D)、水平視場角（FOV-H)、以及垂直視場角（FOV-V）。通常我們所講的視場角一般是指車載攝像頭的水平視場角。課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)8、畸變畸變是指光學系統(tǒng)對物體所成的像相對于物體本身而言的失真程度。它只引起像的變形，不影響像的清晰度。對畸變的表示方式，可將畸變分為光學畸變和TV畸變兩種。光學畸變是指光學理論上計算所得到的變形度。TV畸變則是指實際拍攝圖像時的變形程度，對于具有校正能力的芯片來說，光學畸變不等于TV畸變。TV畸變光學畸變課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)8、畸變按照圖像的變形方式，畸變通?？煞譃檎硇团c桶型兩種。（1）枕型畸變又稱枕形失真，它是由鏡頭引起的畫面向中間“收縮”的現(xiàn)象。使人變得又高又瘦的是枕型畸變。在使用長焦鏡頭或變焦鏡頭的長焦端時，最容易出現(xiàn)枕形失真現(xiàn)象。枕型畸變課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)8、畸變（2）桶型畸變又稱桶形失真，是由鏡頭中透鏡物理性能以及鏡片組結構引起的成像畫面呈桶形膨脹狀的失真現(xiàn)象。使人變得矮胖的是桶型畸變。在使用廣角鏡頭、魚眼鏡頭或變焦鏡頭的廣角端時，最容易出現(xiàn)桶形失真現(xiàn)象。桶型畸變R課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)9、相對照度（RI）它是指一個光學系統(tǒng)所成像在邊緣處的亮度與中心區(qū)域亮度的比值。相對照度不僅和光學系統(tǒng)本身有關,也與所使用的感光片(SENSOR)有關.。10、光學調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）MTF是在一定程度上反映一個光學系統(tǒng)對物體成像的分辨能力的參數(shù)值。一般來說，MTF越高，其分辨力越強。它既與光學系統(tǒng)的像差有關，又與光學系統(tǒng)的衍射效果有關。課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.1鏡頭的光學參數(shù)11、光闌系數(shù)（F）為了控制通過鏡頭的通光量大小，一般會在鏡頭的后部設置一些光闌（帶孔的金屬薄片），俗稱光圈。光闌系數(shù)是指鏡頭焦距f與通光孔徑D的比值，用來衡量鏡頭的通光量，通光量與F值的平方成反比關系，F(xiàn)值越小，光通量越大。不同光闌系數(shù)的鏡頭通光量對比6mmF1.450mmF3課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.2圖像傳感器的關鍵參數(shù)1、像素像素是指感光區(qū)域內(nèi)單像素點的數(shù)量，是構成數(shù)字圖像的最小單位。像素是決定攝像頭圖像清晰度的一個關鍵因素。像素越多，拍攝畫面幅面就越大，可拍攝的畫面的細節(jié)就越多。有些攝像頭參數(shù)給出的是圖像傳感器水平和垂直方向的像素數(shù)，如1920H×1080V；有些則直接給出了兩者的乘積如200萬像素。不同像素畫面對比課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.2圖像傳感器的關鍵參數(shù)2、分辨率分辨率是指單位長度上的像素點數(shù)，是用于度量圖像內(nèi)數(shù)據(jù)量多少的一個參數(shù)。通常表示成ppi（每英寸像素Pixelperinch）和dpi（每英寸點）。比如下圖橫向分辨率是640/9=72ppi，縱向分辨率是480/6.7=72ppi。640×480的像素分布課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.2圖像傳感器的關鍵參數(shù)3、芯片尺寸芯片尺寸是指感光區(qū)域對角線距離，是影響成像表現(xiàn)力的硬指標之一。芯片尺寸的大小是由分辨率和像素大小決定的。通常以英制單位表示，比如1/4inch，1/3inch，1/2.3inch等。芯片尺寸課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.2圖像傳感器的關鍵參數(shù)4、單像素尺寸（PixelSize）指單個感光元件的長寬尺寸，也稱單像素的開口尺寸，比如1.1μm、1.4μm和2μm等。單像素尺寸是圖像傳感器一個相當關鍵的參數(shù)。單像素尺寸課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.2圖像傳感器的關鍵參數(shù)課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.3感光度感光度（ISO）是影響攝像頭成像質量的因素之一。ISO的數(shù)值越高，傳感器記錄的光信息就越多。不同感光度成像對比高感光度低感光度課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.4靈敏度在2000勒克司（lux/lx）的照度、標準白光（碘鎢燈）的照明條件下，圖像信號達到標準輸出幅度時，光圈的數(shù)值稱為攝像機的靈敏度。即攝像頭的感光能力。F值越大，靈敏度越高。。不同光闌系數(shù)的鏡頭通光量對比課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求二、視覺傳感器技術參數(shù)2.5信噪比所謂信噪比指的是信號電壓對于噪聲電壓的比值，通常用S/N符號來表示，信噪比又分亮度信噪比和色度信噪比。當攝像頭攝取亮場景時，拍攝的畫面通常比較明亮，觀察者不易看出畫面干擾噪點，而當攝像頭攝取較暗的場景時，拍攝的畫面就比較昏暗，觀察者此時很容易看到畫面中雪花狀的干擾噪點。攝像頭的信噪比越高，干擾噪點對畫面的影響就越小。不同信噪比畫面對比：10dB（左）、50dB（中）、90dB（右）課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求三、車載攝像頭的選用標準3.1鏡頭1、鏡頭材質的選擇攝像頭鏡頭一般是由玻璃鏡片和塑料鏡片兩種材料組成，塑料鏡頭成本低和工藝難度都較低，適合大批量生產(chǎn)。但受限于本身材質，塑料鏡片在透光率、折射率、色散等性能比玻璃鏡片差，無法滿足車規(guī)級要求。因此車載鏡頭大多采用性能更好、量產(chǎn)難度更大的玻璃鏡片。玻璃鏡片塑料鏡片課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求三、車載攝像頭的選用標準3.1鏡頭1、鏡頭材質的選擇車載攝像頭在可靠性和環(huán)測要求上會比較高。除了玻璃鏡片和塑料鏡片外，市面上還出現(xiàn)了結合了玻璃鏡片成像質量高、溫漂低、穩(wěn)定性強和塑料鏡片易量產(chǎn)、耐沖擊、成本低等優(yōu)勢的玻塑混合鏡片，這種鏡片逐漸成為車載鏡頭的主流。不同鏡頭材質對比課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求三、車載攝像頭的選用標準3.1鏡頭2、鏡片形狀的選擇球面鏡片因為鏡面曲線形狀單一，當光線通過球面鏡片時，光線通過鏡片的位置不同，產(chǎn)生的折射率也不同，就會造成光線無法成像于一點，容易導致影像不清、視界歪曲、視野狹小等現(xiàn)象。這就是所謂的球面像差。球面鏡片的球面像差課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求三、車載攝像頭的選用標準3.1鏡頭2、鏡片形狀的選擇而非球面鏡片可以使焦點一致，能夠使多角度入射的光線理想地集中至一點，從而盡量減少鏡片所產(chǎn)生的像差。非球面鏡片焦點一致課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求三、車載攝像頭的選用標準3.1鏡頭2、鏡片形狀的選擇非球面鏡片對提高成像質量、擴大視場范圍以及減小光學鏡頭的外形尺寸和重量等起著積極作用。使用球面鏡片拍攝的圖片使用非球面鏡片拍攝的圖片課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求三、車載攝像頭的選用標準3.2圖像傳感器一般市場上的圖像傳感器分為：CCD（電荷耦合）和CMOS（金屬氧化物）兩種。前一種的優(yōu)點是成像層次好，清晰度及色彩還原系數(shù)高，但其存在價格昂貴，功耗和芯片片體積大等缺點。隨著CMOS技術的迅猛發(fā)展，CMOS成像的效果越來越好，具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。而車載攝像頭的功能訴求為收集數(shù)據(jù)，對圖像的要求并非很高。因此車載攝像頭一般選用CMOS圖像傳感器。CCD與CMOS成像畫面對比課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求四、圖像傳感器的性能要求4.1高動態(tài)范圍高動態(tài)范圍（HDR）成像系統(tǒng)在一幅圖像里能夠同時體現(xiàn)高光和陰影部分內(nèi)容的能力，即攝像頭同時可以看清楚圖像最亮和最暗部分的照度對比。HDR在捕獲各種照明強度和方向的可靠圖像方面起著重要作用。有無高動態(tài)范圍成像對比HDR課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求無HDR四、圖像傳感器的性能要求4.1高動態(tài)范圍HDR越高，圖像傳感器可以更好地保留光線強弱不同的區(qū)域細節(jié)，明亮處與黑暗處的細節(jié)都可以更好地還原呈現(xiàn)。高動態(tài)范圍在以下情況中起著至關重要的作用：課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求四、圖像傳感器的性能要求4.2LED閃爍抑制LED燈（頻率多為90Hz）在閃爍時，人的肉眼無法識別，但快門時間更短的圖像傳感器可以，因此一旦攝像頭曝光時間過短，就會出現(xiàn)曝光時間與LED開啟時間錯位的情況，導致信息缺失或錯誤。因此，用于識別交通信號燈、公交站牌燈等燈光的圖像傳感器需要具備LED閃頻抑制技術（LFM），保證輸出的圖像和人眼看到的圖像一致以正確地讀取標志。LED以人眼無法識別的頻率閃爍課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求四、圖像傳感器的性能要求4.2LED閃爍抑制圖像傳感器實現(xiàn)LFM的方法大多數(shù)都涉及將像素光電二極管分為大光電二極管和小光電二極管，然后分別調(diào)整每個光電二極管的增益。其中一個二極管捕獲短時脈沖，而另一個捕獲長時脈沖。然后將兩個結果結合起來，以減輕LED閃爍的影響。有無LED閃頻抑制技術成像對比無LED閃爍抑制功能的成像效果有LED閃爍抑制功能的成像效果課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求四、圖像傳感器的性能要求實際場景中LED燈閃爍和高動態(tài)范圍有時會同時出現(xiàn)。對于自動駕駛系統(tǒng)而言，這兩個問題容易引起系統(tǒng)的誤判，甚至是釀成嚴重后果。

因此車載攝像頭對HDR和LFM的要求較高。此外，攝像頭對圖像傳感器的溫度范圍和低照度也具有一定要求。課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求五、車載攝像頭車規(guī)級性能要求5.1車載攝像頭車規(guī)級的基本要求課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求五、車載攝像頭車規(guī)級性能要求5.2不同應用位置的車規(guī)級攝像頭1、前視攝像頭前視攝像頭的水平FoV通常在30–60°范圍內(nèi)，以確保正確覆蓋車道正前方的車道標記和障礙物。前視攝像頭主要的功能有兩個：（1）中長距離（50米以上）上識別障礙物需要長焦距，窄視野的攝像頭，且對遠方物體的成像清晰度和識別度必須很高，因此對其攝影有效距離（即焦距）要求很高。攝像頭技術參數(shù)樣例：課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求五、車載攝像頭車規(guī)級性能要求5.2不同應用位置的車規(guī)級攝像頭1、前視攝像頭（2）短距離內(nèi)（50米以下）識別交通標志及行人等障礙物需要中短焦距（40~80mm），即接近人眼的標準攝像頭，需要對近處的目標清晰度，識別度及視野范圍有個較佳的結合。攝像頭技術參數(shù)樣例：偵測前方行人課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求五、車載攝像頭車規(guī)級性能要求5.2不同應用位置的車規(guī)級攝像頭1、前視攝像頭對于攝像頭的光學性能要求如下：課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求五、車載攝像頭車規(guī)級性能要求5.2不同應用位置的車規(guī)級攝像頭2、后、環(huán)視攝像頭環(huán)視和后視一般采用135度以上的廣角鏡頭，探測距離在10米以內(nèi)。后視攝像頭與環(huán)視攝像頭對鏡頭特性要求類似，大致分為以下幾點：（1）防水性能要求高；（2）優(yōu)秀的溫度特性，以保證高清晰度效果；（3）光畸變校正，提供較真實的實景。環(huán)視攝像頭技術參數(shù)樣例：課程導入總結視覺傳感器技術參數(shù)車載攝像頭的選用標準圖像傳感器的性能要求車載攝像頭車規(guī)級性能要求五、車載攝像頭車規(guī)級性能要求5.2不同應用位置的車規(guī)級攝像頭3、內(nèi)