自动驾驶传感器之摄像头（六）车载摄像头重要指标参数

作者 / 阿宝

编辑 / 阿宝

出品 / 阿宝1990

摄像头解析力

其实解析力就是和摄像头的分辨率基本上是线性相关的额，我们看一个摄像头的分辨率高不高，最重要的就是几百万像素的摄像头。

比较老的倒车后视摄像头就是30W像素的，那个时候看倒车图像就非常模糊，现在无论是前视的DVR，倒车后视，还是360环视的摄像头，基本上都是100W的摄像头起步了，特斯拉Model 3前视三摄像头采用的三个CMOS图像传感器分辨率均为1280 x 960像素（120万像素），供应商为安森美半导体（ON Semiconductor）子公司Aptina。该摄像头捕捉的图像信息供给特斯拉Model 3驾驶员辅助自动驾驶仪控制模块单元使用。

可能有朋友会说，手机都上千万的像素摄像头，车载摄像头是没有这个技术能力？其实还真不是，手机因为本身摄像头的能力就要求非常高，需要拍照出来像单反的效果，所以摄像头本身的像素就非常高，而且传输也直接通过MIPI进入到主控去处理。

反过来看看车载摄像头，这部分车载摄像头拍照出来的图像主要是给机器使用的，做一些自动驾驶或者行车监控的，这部分100W的像素完全能够满足机器需要的数据了，数据越多，对于主机处理的能力及算力就越高，但是自动驾驶效果提升反而没有好处。

加上车载摄像头传输的信号需要一个串行器去传输，这个串行器目前还不能传输上千万像素的芯片，传输2K的视频就非常不错了，而且这部分车载主机需要去处理整车8-10个摄像头，如果每个摄像头都是上千万的像素，这个处理器的难度也增大，成本也增大，所以车载摄像头并不是像手机拼像素的能力，而且处理图像的算法能力才是王道。

测试解析度一般都是通过一个标准的解析度卡进行测试，可以提供实际拍摄的垂直分辨率和水平分辨率等辅助测试。

分辨率测试采用了国际标准的ISO12233解析度分辨率卡进行测试，采取统一拍摄角度和拍摄环境。而分辩率的计算又使用了HYRes软件，分开垂直分辨率和水平分辨率两部分进行，

可以简单理解就是按照标准的距离用摄像头去拍这个卡片，然后通过软件去读取这个摄像头拍摄的值，直接软件上就可以获取中心和四周的解析度的值，当然如果没有购买软件，也可以人肉眼去读取这个值，这样的误差由于人眼的视力因素，会有很大的偏差。

一般针对200W像素的摄像头，需要中心解析度≥800线，四周解析度≥700。

摄像头灵敏度

灵敏度是以32000K色温， 2000LUX照度的光线照在具有89-90%的反射系数的灰度卡上，用摄像机拍摄，图像电平达到规定值时，所需的光圈指数F，F值越大，灵敏度越高。

灵敏度越高最低照度越低，摄像机质量也越高。如果照度太低或太高时，摄像机拍摄出的图像就会变差。照度低可能会出现惰性拖尾。照度太高会出现图像“开花”现象。

摄像头信噪比

所谓信噪比指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用S/N符号来表示，信噪比又分亮度信噪比和色度信噪比。

当摄像机摄取亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面干扰噪点，而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。

车载中可以接受的信噪比是40db，当信噪比达到55db的时候，这时候噪声基本看不出来。

摄像头图像处理ISP初步介绍

我们看一看车载摄像头模组的关键参数，是不是还有几个没有阐述，比如白平衡、自动增益控制、色彩还原等等，上述摄像头描述就是主机控制，这里就有一个关键器件需要讲解一下，图像信号处理器ISP，这些活都是图像处理器ISP需要干的活。

下图展示了车载系统的基本组成：黄色的箭头代表数据的传输，蓝色的箭头代表控制信号的传输。

相机的图像处理流程大致是这样的：

从相机感受到电荷之后，转化成每个像素的数字信号，它的输出我们可以叫做一个bayer pattern，当bayer pattern进入到ISP之后，经过一系列的图像处理才会变成可以正常预览或者拍照形成的图像。

图像处理中有一些比较关键的步骤，比如我们会做白平衡，因为人眼的视觉会对所看见的颜色做一定的纠正，比如看在黄光照射的范围里，我们看到的黄光打亮白纸不再是白纸。所以很重要的是白平衡的矫正，白平衡的矫正之后会做demosaic，将每个像素的全部颜色通道全部还原回来。

然后每个Sensor的特性或者因为一些原因导致的偏色，需要通过颜色校正的矩阵乘法来做更正。再之后需要转到ycbcr域去做例如针对亮度通道或颜色通道的降噪或者补偿。总体来说，这是一个非常简单的流程，实际上在车载应用中的流程非常复杂，涉及到更多的如HDR多帧曝光，合成，tone mapping等算法。

ISP 放置的位置非常关键：

这里有的是会放置ISP图像处理芯片在摄像头这边，把处理后的信号传输给到主机，有的是不放置ISP芯片，由主机那边的内置ISP芯片进行图像处理，这样摄像头端的散热会好很多，辐射也小。

比如倒车后视摄像头，摄像头距离主机距离都是5-8米，根据车身长度决定，这部分一般是把ISP放置在摄像头模组那端，这样传输过来的信号都是ISP那边进行降噪处理后的信号，抗干扰能力也更强，缺点就是体积会变大，散热要求非常高。

譬如有的行车记录仪DVR摄像头，这部分摄像头距离控制主机CPU非常近，而且对于造型要求也比较高，就会把ISP放置在CPU这边（很多DVR的CPU都内置了ISP芯片），无论是成本还是设计都是最优方案。

参考资料：

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（张洋 HN080）