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车载摄像头成本及行车记录上应用分析

2019-11-29
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车载摄像头主要包括内视摄像头、后视摄像头、前视摄像头、侧视摄像头、环视摄像头等。目前摄像头在车内主要应用于倒车影像(后视)和360度全景(环视),高端汽车的各种辅助设备配备的摄像头可以多达8个,用于辅助驾驶员泊车或触发紧急刹车。


克服视觉盲区已经成为交通安全领域的共识,为实现盲区克服,汽车新
增的摄像头数量将在4个以上。


车载摄像头市场较为成熟,行业的壁垒在于模组封装技术和客户渠道,
目前行业龙头的摄像头大厂占据了较大的市场份额,且不容易被新进入
者蚕食。


1

       AI车载摄像头崛起,摄像头变得“有料"




这其中除了数据中心的后台处理,还包括车辆端侧的数据处理能力的提升。近    日,斯坦福大学的研究人员宣布一项能够基于AI摄像头来更快,更有效的进行图像处理分类技术。


这款AI原型相机的第一层是一种光学计算机,它不需要高能耗的传统计算模式。第二层是传统的计算处理。光学计算机层通过物理预处理图像数据来操作,以多种方式对图像数据进行滤波。


通过定制的光学器件,这一层处理几乎是零能耗,这节省了系统大量的时间和资源,否则将被消耗计算资源

在车载领域,不少初创公司和大公司也都在瞄准基于深度学习的摄像头视觉系统的研发,一方面在视觉端提升数据处理能力,另一方面在摄像头端进行数据预处理。


CalmCar(天瞳威视)目前推出的产品CalmCar Vision System,就是一套基于“深度学习技术”的人工智能视觉系统,搭载微型嵌入式芯片(GPU),拥有针对汽车视觉系统设计优化的深度学习架构。


这套视觉系统以提高部分遮挡物体的识别精度,解决了形变物体的识别问题,减少了光线变化对物体识别的精度影响。


多于30帧每秒的实时检测率,可实现140米车辆检测(可追踪到170米)、70米行人以及骑车人检测(追踪到80米)、80米行车线检测与追踪、路牌路标的检测与识别以及交通灯的检测与识别。


今年初,日本三菱公司推出了采用了自主研发的Maisart AI的新车载摄像头(用于替代传统外后视镜),它能够准确地区分行人、汽车和摩托车。后续版本还将解决恶劣天气、夜晚和曲折的道路上的性能表现。
Maisart AI是基于计算视觉认知模型的相对简单的算法为实时性能释放系统资源,为低成本设备实现紧凑型的人工智能处理能力。


以每秒60帧运行的2百万像素相机为例,每秒产生大约500兆字节的数据量。这些数据需要很快地分析和处理,以便实时响应。尤其是目前L2级以上自动驾驶每辆车配置的摄像头数量接近5-12个(包括车内车外),数量处理量巨大。
近日,博世宣布即将推出第三代单目前视摄像头,命名为MPC3,基于人工智能算法,搭载核心组件是瑞萨的V3H芯片以及博世自己的微处理器。


瑞萨新的R-Car V3H系统芯片(SoC)经过优化,可用于立体前置摄像头(不过此次博世仅仅是用于单目),并实现了5倍于其上一代芯片的视觉性能。


R-Car V3H SoC对于计算机视觉处理的架构进行了优化,基于impx5 +图像识别引擎和专用硬件加速器的异构计算机视觉概念,提供了包括密集光流、密集立体视差和对象分类在内的算法支持。


卷积神经网络集成IP (CNN)加速了深度学习处理,并且只有0.3瓦的低功耗,是R-Car V3M深度神经网络性能的两倍以上。


R-Car V3H基于已在R-Car V3M中使用的经过验证的IPs,包括一个双图像信号处理器(ISP),可以将摄像头信号转换为图像创建和识别处理。


这种重用确保了性能覆盖从ADAS到L3、L4系统的可扩展性,通过避免在每个摄像头中使用ISP,减少了开发时间和系统成本。


为了节省系统成本,R-Car V3H只需要一个LPDDR4内存,与其他前置摄像头解决方案相比,降低了内存组件的成本。


按照此前的计划,R-Car V3H SoC的大规模量产计划于今年第三季度开始。而博世将作为第一批用户,计划在今年底实现MPC3量产。



2

车载摄像头成本分析


这次就成本方面说一下。


在评估是否需要使用外部摄像头和内部显示器替换传统侧视镜时,会受到严格审查。然而,侧视镜系统涉及的设计方面会比较复杂,侧视镜系统的总体成本超过目前车内已经比较多见的那种智能后视镜系统。



作为参考,当前的传统后视镜批发成本在11-89$/面之间。而侧视镜还需要加倍(因为左右两个),因此成本约22–178$。这里可以再拿后视镜系统的一些特性做些参考,并且还包括自动调光、功率调节与折叠功能等。


但侧视镜摄像头系统与其他系统组件相比,外部摄像头的成本相对较低。简易摄像头加电缆的外部组件成本可能会比当今高端侧视镜的外部组件成本更低。单个摄像头的批发价在40-100$之间,但一些传统侧视镜的价格可能甚至都会比这个价格高。


侧视镜系统的真正成本驱动因素是显示器。由于侧视镜显示器背后的整个想法是要替代掉车辆侧面尺寸又大、又会引起阻力的反射镜,因此显示器需要在车辆内部找到一块地方,让用户能够充分地看到外部环境。

仅仅出于这个原因,在车辆中增加两个新显示器就需要一定成本。首先,一个5英寸显示模块的成本约为80$,再乘以两倍。然后是ECU,将视频输入处理成显示的一致输出,批发价约为100$。


因此,集成后的系统目前从Tier 1到OEM的批发成本约为340-460$,而且这还是没有考虑任何独特的工程挑战,同时需要创建一个新的空间来集成这些显示器的因素。这与传统侧视镜相比,即使是高端的产品,成本也只有它的三分之一。

因此这个系统可能会受到很大的成本限制,毕竟你无法在一辆已经很贵的豪华车上再挤出成本空间。因此,这些系统很可能也是首先会出现在更小众的应用中,这样成本可以通过厂家指导价成本或其它商业模式(如MaaS)来补偿。


有一个潜在的设计选项可以降低侧视镜摄像头系统的成本。就像上次提到过的,如果车辆已经有尺寸足够的仪表显示系统,那么这些系统可以用来渲染侧视显示镜输出,而不需要额外的显示。如果是这样,该系统就可以单独计算传感器和ECU成本。

此外,ECU本身有一天可以集成到一个域控制器中,这样的话这部分成本也可以节省掉了。然而,考虑到监管环境已经到位,而且一些车辆已经有足够大的显示器来重新设计GUI,来承担侧视显示镜输出,因此这种情况不太可能在短期内发生。


目前市场上最接近的例子是本田的LaneWatch系统,它使用现有的CSD,当右转信号激活时,乘客侧视视频会弹出。

当然,这个系统并没有取代掉传统的物理后视镜,以避免汽车右侧的盲点。此外,图像不是一直不变的,在一段时间后,或当转向灯停用时,它又会消失,CSD返回到它以前的信息娱乐显示模式。


要将这样的系统集成到成本收益曲线中,唯一的另一种方法是OEM补贴系统本身的成本。通常情况下,诸如此类新技术会被内置到调整级别和期权定价中,直接传递给最终买家。

然而,在侧视镜摄像头系统的情况下,OEM可能还会坚持支付这部分成本,以获得潜在的燃油经济性或续航里程收益。镜子的空气动力阻力系数远远超过摄像头,这可能是一个不可忽视的为电动车增加续航里程的方法。

2014年,大众首次推出了限量版的XL1混合动力柴油车。除了看起来像UFO外,它也没有安装任何传统侧视镜,而是选择了带有内部显示屏的摄像头。当时,该系统的成本为250$。




3

车载摄像头在行车记录上的应用


对摄像头视觉感知的“性能突破”仍是Tier1的重中之重。在围绕视觉感知技术的自动驾驶竞争中,博世的目标同样是成为该领域的市场领导者。
英特尔旗下的Mobileye,过去几年在ADAS前视摄像头(集成芯片和算法)领域拥有约70%的市场份额。这让以博世为代表的传统汽车Tier1视为强大的竞争对手。


车载摄像头的应用部分,之前花很久讲过DMS,又谈过前视摄像头的特别应用、侧视镜摄像头系统和微清洁系统。


这次继续说一下,最近谈的也比较多的行车记录方面的应用,当然所涉及的范围在主机厂前装的案例。


雪铁龙ConnectedCAM
雪铁龙在2016年底针对2017款C3推出了ConnectedCAM行驶记录系统。该系统具有一个120°广角高清摄像头,位于后视镜后面,相关功能可用于社交媒体应用和事故报告。该系统可以捕获静止图像以及20秒的视频,驾驶员也可以关闭系统。



ConnectedCAM还包括一个适用于Android和iOS的配套移动应用程序,用户可以在Facebook、Twitter或电子邮件上共享系统捕获的静态照片,并通过电邮发送短视频。震动传感器会自动保存事故发生前30秒和事故发生后一分钟的画面。C3和C5 Aircross车型都搭载了ConnectedCAM。


ConnectedCAM系统是与Garmin联合开发的,后者将技术称为IDVR(Intelligent Driving Video Recorder)。


凯迪拉克的行车记录系统
凯迪拉克在2017款CT6和XT5上就集成了行车记录功能,可以说是前装做的比较早的了。该功能可将行车画面或触发的安全监控视频记录到SD卡中。


特斯拉的Dashcam和Sentry Mode
特斯拉在2018年10月启用了临时的Dashcam功能,并于2019年2月利用车辆已有的摄像头推出了Sentry Mode安全摄像头功能。Dashcam和Sentry Mode是通过将一个特定格式的FAT 32格式的文件插入到中控台的USB插口来实现的,该功能可以保存并持续重写车辆开启Dashcam时的视频,并在启用Sentry Mode时存储触发事件。尽管Dashcam的内容会不断被覆盖,除非由驾驶员手动保存,但驾驶员需要定期查看和删除Sentry Mode的剪辑。如果用于Dashcam和Sentry Mode的存储已满,将会收到警报进行一些清理。



尽管这种方法很聪明,并利用了车辆上已有的硬件系统。但也有批评者认为,将消费级硬件用于车辆的行车记录并不是最好的。目前售后市场也有很多行车记录和安全解决方案,而且好多都声称能够达到车规级标准。


现代汽车的行车记录系统
根据今年早些时候韩媒的报道,未来所有的现代和起亚车型都将配备内置的行车记录系统。



该系统具有内置eMMC存储器,可记录长达3小时。它与特斯拉的Dashcam和Sentry Mode类似,可以通过添加外部存储介质来延长记录时间。但与特斯拉不同的是,它还可以通过相关的手机应用进行无线播放、编辑、删除或共享。根据相关文章的介绍,前置摄像头将为1920*1080像素、后置摄像头为1280*720像素。目前还没有更多细节透露,只可以确认该系统将在面向韩国市场的2020年款索纳塔上开始搭载。



宝马的Advanced Car Eye 2.0
宝马于2018年推出了一款后装功能Advanced Car Eye 2.0系统。该行车记录摄像头是继2014年推出的第一代Advanced Car Eye系统之后的升级版。2.0系统采用了1920*1080像素的逐行扫描摄像头和一个150 °广角摄像头、2.4MP传感器,并具有256MB DDR3 RAM和128MB串行闪存。该系统包括Class 10 32 GB Micro SD卡和USB适配器。内置GPS提供系统位置和速度数据记录功能。


当处于停车模式、或由于摄像头的振动或移动而被触发时,该系统能够记录长达24小时的视频录像。前置摄像头和后置摄像头提供Advanced Car Eye 2.0,还包括音频录制。宝马建议消费者在授权的宝马服务中心进行专业安装。如果在最终交付前安装,则该系统还会享受一定的保修服务。目前根据有限的消息,只知道该装置是韩国制造的。



该系统包括一个用于iOS和Android的配套应用程序,并允许驾驶员监控实时视频、查看录制的镜头以及选择首选项和个性化选项。


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