深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安新馆)

车载摄像头基础解析

 

1.工作原理

目标物体通过镜头(LENS)生成光学图像投射到图像传感器上,光信号转变为电信号,再经过A/D(模数转换)后变为数字图像信号,后送到DSP(数字信号处理芯片)中进行加工处理,由DSP将信号处理成特定格式的图像传输到显示屏上进行显示。

2. 摄像头主要硬件组件

镜头组(lens)- 镜头组由光学镜片、滤光片和保护膜等组成;

图像传感器 - CMOS感光元件

CMOS图像传感器是模拟电路和数字电路的集成。主要有四个组件构成:微透镜、彩色滤光片(CF)、PD、像素设计;

3.DSP(数字信号处理芯片)

工作流程:图像输入 — 预处理 — 特征提取 — 特征分类 — 匹配 — 完成识别

即输入摄像头的数据,以每帧信息为基础进行检测、分类、分割等计算,后来利用多帧信息进行目标跟踪,输出相关结果;

1)预处理包括成帧、颜色调整、白平衡、对比度均衡、图像扭正等工作;

2)特征提取就是在预处理的基础上提取出图像中的特征点;

3)目标识别是基于特征数据的输出,对图像中的物体进行识别分类 —— 人 ,车 、交通标志等,运用到机器学习、神经网络等算法。

4.车载摄像头类别

1)按摄像头的安装位置不同,可分为前视、侧视、后视和内置四个部分:

2)按不同功能应用可分为行车辅助类、驻车辅助类与车内人驾驶员监控三大部分

a、行车辅助类

智能前视(单目/双目/三目):动态物体检测(车辆、行人)、静态物体检测(交通信号灯、交通标志、车道线等)和 可通行空间划分等。

侧视辅助(广角):用于行车过程中监测后视镜盲区内的动态目标;

夜视辅助(夜视摄像头):用于夜间或其他光线较差的情况下更好的实现目标物体的检测;根据工作原理的不同,目前夜视系统主要分三类:微光夜视技术、被动热成像夜视技术、主动红外夜视技术。

b、驻车辅助类

360环视(广角/鱼眼):主要用于低速近距离感知;系统同时采集车辆四周的影像,经过图像处理单元畸变还原→视角转化→图像拼接→图像增强,终于形成一幅车辆四周无缝隙的 360 度全景俯视图。

3)车内驾驶员监控(疲劳检测)

a、驾驶员监控系统功能定义

主要针对驾驶员的疲劳、分神、不规范驾驶等危险情况进行预警,要求摄像头在全工况环境下(包含暗光、夜晚、逆光等)工作,且不受驾驶员衣着影响;

b、功能算法

DMS的视觉算法基于深度学习,以伟世通旗下的AllGoEmbedded系统为例,其DMS的基本流程如下:

脸部检测:将其归为物体识别与分类问题,通过训练深度神经网络设计一个鲁棒性好的脸部检测器。

头部特征:由三个姿态角构成,基于CNN设计头部跟踪系统,以图像中脸部区域为输入,以三维姿态角为输出。

眼神检测:综合眼神检测网络与头部姿态角度输出。

眨眼检测:包括眨眼信息(速率与时差)和眼部信息(开与合)。眼部信息为二分类问题,需要神经网络较小;眨眼信息需要分析过去数帧。

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