Jak wybrać obiektyw kamery samochodowej do rzeczywistych warunków jazdy

Wprowadzenie: Kamera samochodowa musi rejestrować więcej niż tylko przyjemny widok

Kamera samochodowa może wydawać się prostym produktem do przetwarzania obrazu: skieruj kamerę przez przednią szybę, nagrywaj drogę i zapisz materiał. W praktyce obiektyw musi poradzić sobie z trudną kombinacją warunków.

Scena może w ciągu kilku sekund przenieść się z jasnego nieba do ciemnego tunelu. Reflektory mogą tworzyć mocne akcenty w nocy. Przednia szyba stanowi dodatkową powierzchnię optyczną, a aparat może być narażony na wibracje, ciepło, zimno i powtarzające się zmiany oświetlenia. Tymczasem obiektyw musi mieścić się w kompaktowej obudowie i zapewniać wystarczające pokrycie, aby uchwycić istotne wydarzenia bez zmniejszania ważnych szczegółów.

Dlatego dla producentów opracowujących kamery samochodowe wybór obiektywu jest decyzją systemową. Ogniskowa ma znaczenie, ale to tylko część specyfikacji. W tym poradniku objaśniono parametry, na które warto zwrócić uwagę przed dopuszczeniem obiektywu do produkcji.

1. Zacznij od wymaganego pola widzenia

Pole widzenia (FOV) określa, jaką część sceny rejestruje kamera. Szersze pole widzenia może obejmować więcej pasów ruchu, kontekst pobocza i wydarzenia w pobliżu pojazdu. Ale szersze nie jest automatycznie lepsze.

W przypadku użycia czujnika stałego bardzo szeroki obiektyw rozprowadza scenę po całym obrazie w taki sposób, że odległe obiekty zajmują mniej pikseli. Zniekształcenia mogą także stać się bardziej zauważalne w kierunku krawędzi. Jeśli projekt wymaga odczytywania znaków lub rejestrowania szczegółów na odległość, zespół powinien ocenić, ile użytecznych szczegółów pozostaje w odpowiedniej części obrazu.

Sprawdź, czy specyfikacja odnosi się do poziomego, pionowego lub ukośnego pola widzenia. Wartości te nie są zamienne. Zależą one również od wymiarów czujnika i modelu projekcji optycznej. Porównywanie obiektywów pod kątem tylko jednego reklamowanego kąta może zatem prowadzić do mylących wniosków.

Test praktyczny polega na zdefiniowaniu obszaru, który musi być widoczny – np. pasach ruchu z przodu i bokach pojazdu – oraz sprawdzeniu przykładowego materiału filmowego pod rzeczywistym kątem montażu. Celem jest użyteczny zasięg, a nie tylko największa liczba w arkuszu danych.

2. Dopasuj obiektyw do czujnika

Obiektyw i czujnik należy oceniać jako parę. Obiektyw musi zapewniać okrąg obrazu pokrywający format czujnika, a jego parametry optyczne powinny być odpowiednie do rozmiaru pikseli czujnika i wymagań rozdzielczości.

Wyższa liczba megapikseli nie gwarantuje, że cały aparat zarejestruje więcej przydatnych szczegółów. Jeśli obiektyw ma niewystarczającą zdolność rozdzielczą, słaby kontrast lub słabe parametry krawędziowe, czujnik może nie uchwycić szczegółów oczekiwanych przez zespół projektowy.

Sprawdź przynajmniej:

- Format czujnika i aktywne wymiary

- Rozmiar piksela i docelowa rozdzielczość

- Okrąg obrazu obiektywu

- Jakość obrazu w centrum i na krawędziach

- Mocowanie mechaniczne i dostępna przestrzeń w opakowaniu

- Czy ostateczny obraz zostanie przycięty, czy poprawiony cyfrowo

Szczegóły te należy ustalić, zanim zmiana oprzyrządowania lub projektu obudowy stanie się trudna.

3. Zrozum zniekształcenia i użyteczność obrazu

Kamery samochodowe zwykle wykorzystują optykę szerokokątną, więc pewne zniekształcenia mogą być akceptowalnym kompromisem w zakresie zasięgu. Istotnym pytaniem jest, czy zniekształcenie koliduje z przeznaczeniem.

W przypadku nagrywania ogólnego akceptowalny może być zakrzywiony horyzont. W przypadku systemów analizujących położenie pasa ruchu, szacujących odległość lub obsługujących funkcje wspomagania kierowcy zachowanie geometryczne może wymagać dokładniejszej oceny. Oprogramowanie może skorygować pewne zniekształcenia, ale korekcja może przyciąć obraz i ponownie próbkować piksele.

Dlatego obiektyw należy oceniać na podstawie rzeczywistego procesu przetwarzania obrazu. Przejrzyj nie tylko nieruchomy obraz, ale także wideo przy oczekiwanej liczbie klatek na sekundę, ustawieniach ekspozycji i kącie montażu. Jeśli obszary brzegowe są ważne, sprawdź je wyraźnie, a nie oceniaj tylko środek kadru.

4. Wydajność przy słabym oświetleniu to coś więcej niż tylko przysłona

Większa apertura może dostarczyć więcej światła do czujnika, co może pomóc przy słabym oświetleniu. Jednak działanie przy słabym oświetleniu zależy również od czułości czujnika, czasu ekspozycji, przetwarzania obrazu, ostrości oraz obecności odblasków lub odblasków.

Dłuższa ekspozycja może rozjaśnić nocną scenę, ale może zwiększyć rozmycie spowodowane ruchem pojazdów lub obiektów. Agresywna redukcja szumów może wygładzić drobne szczegóły. Duża przysłona przydaje się zatem tylko wtedy, gdy reszta układu obrazującego może skorzystać z dodatkowego światła.

Na potrzeby testów programistycznych przechwytuj sceny o różnych poziomach oświetlenia: światło dzienne, zmierzch, oświetlenie uliczne, słabo oświetlone drogi i przejścia między jasnym i ciemnym otoczeniem. Przejrzyj materiał pod kątem czytelnych szczegółów, a nie tylko ogólnej jasności.

5. Sceny HDR i wysoki kontrast

Kamera pojazdu często skierowana jest w stronę sceny z jasnym niebem, ciemną nawierzchnią dróg, zacienionymi obszarami i odblaskowymi znakami w tej samej ramce. Przetwarzanie wysokiego zakresu dynamiki (HDR) może pomóc w zachowaniu informacji pomimo tych różnic, ale obiektyw nadal odgrywa pewną rolę.

Wewnętrzne odbicia, odblaski, obrazy duchów i rozproszone światło mogą zmniejszyć kontrast w pobliżu silnych źródeł światła. Obiektyw, który dobrze wygląda w jednolitym oświetleniu w pomieszczeniach, może zachowywać się inaczej, gdy aparat jest skierowany w stronę słabego słońca lub nadjeżdżających reflektorów.

Obiektyw, szkiełko nakrywkowe, czujnik i ustawienia przetwarzania obrazu należy ocenić łącznie. Poproś o warunki testowe obejmujące mocne źródła punktowe i sceny o wysokim kontraście. Jeśli kamera jest zamontowana za przednią szybą, wykonaj test przez przeznaczoną do tego szybę i pod rzeczywistym kątem, ponieważ pomiędzy powierzchniami optycznymi mogą pojawić się dodatkowe odbicia.

6. Przednia szyba jest częścią układu optycznego

Szyba przednia to nie tylko niewidzialne okno. Na obraz może wpływać jego krzywizna, powłoki, odcień, odbicia i kąt. Kamera umieszczona zbyt blisko szyby może również uchwycić odbicia od deski rozdzielczej lub wnętrza.

Z tego powodu ostateczna instalacja powinna stanowić część planu walidacji. Sprawdź położenie aparatu, odstęp obiektywu od szkła, kąt i ewentualną osłonę ochronną. Przetestuj w świetle dziennym i w nocy i sprawdź obraz pod kątem podwójnych odbić, odblasków lub nieoczekiwanych przesunięć kolorów.

Jeśli produkt jest przeznaczony do wielu modeli pojazdów, nie należy zakładać, że jedna instalacja będzie reprezentować każdą geometrię szyby przedniej. Należy udokumentować wymagania dotyczące integracji mechanicznej i optycznej.

7. Temperatura, wibracje i stabilność ostrości

Elektronika samochodowa może podlegać znacznym zmianom temperatury. W zależności od konstrukcji optycznej i mechanicznej temperatura może wpływać na ostrość, wyrównanie i względne położenie komponentów. Wibracje mogą również ujawnić słabości montażu lub montażu.

Odpowiednia walidacja zależy od kategorii produktu i jego zamierzonego środowiska. Przed sfinalizowaniem projektu ustal zakres temperatur roboczych, warunki przechowywania, wymagania dotyczące wibracji i wszelki odpowiedni plan kwalifikacji pojazdów. Nie traktuj obiektywu ogólnego przeznaczenia jako dopuszczonego do użytku w branży motoryzacyjnej, chyba że dostępne są wymagane dowody.

Stabilność ogniska należy oceniać w oczekiwanych warunkach, a nie tylko bezpośrednio po montażu. Obiektyw kompaktowy musi pozostać odpowiedni do zamierzonych warunków pracy przez cały okres użytkowania produktu.

8. Lista kontrolna kupującego przed złożeniem zapytania o wycenę

Aby pomóc dostawcy soczewek ocenić projekt, przygotuj następujące informacje:

1. Model czujnika, format, rozdzielczość i rozmiar w pikselach

2.Wymagane pole widzenia poziomego i ukośnego

3. Docelowa odległość robocza i kąt montażu kamery

4. Dostępna średnica obiektywu, długość i interfejs montażowy

5.Wymagania dotyczące dnia/nocy i HDR

6. Oczekiwana temperatura i środowisko wibracyjne

7. Szczegóły przedniej szyby lub okna ochronnego

8.Kryteria jakości obrazu, w tym wydajność krawędzi i zniekształcenia

9. Prognozowana objętość, ilość próbek i harmonogram walidacji

Przejrzysta specyfikacja ogranicza konieczność powtarzania się i ułatwia porównywanie proponowanych rozwiązań na tej samej podstawie.

Praca z optyką Boshi

Optyka Boshiegodostarcza produkty w zakresie soczewek optycznych i dostosowane do indywidualnych potrzeb wsparcie optyczne dla wielu rynków obrazowania, w tym elektroniki samochodowej. W przypadku projektów ze zdefiniowanymi ograniczeniami pakietu lub wymaganiami specyficznymi dla aplikacji zapoznaj się zniestandardowe produkty optycznestronę i omów czujnik, pole widzenia, środowisko i obudowę mechaniczną z zespołem technicznym.

Dobre zapytanie ofertowe powinno opisywać system aparatu, a nie tylko pytać o obiektyw o określonej ogniskowej. Punktem wyjścia jest ogniskowa; czujnik, pole widzenia, opakowanie, docelowa jakość obrazu i warunki walidacji decydują o tym, czy obiektyw jest odpowiedni.

Wniosek: wybierz materiał, któremu musisz zaufać

Obiektyw kamery samochodowej musi równoważyć pokrycie, szczegółowość, zachowanie przy słabym świetle, zniekształcenia, odblaski i stabilność środowiskową. Żadna specyfikacja nie jest w stanie sama opisać tej równowagi.

Zdefiniuj, co kamera musi uchwycić, przetestuj to przez zamierzoną szybę przednią i obudowę oraz oceń cały łańcuch obrazowania w rzeczywistych warunkach jazdy. Takie podejście daje inżynierom bardziej wiarygodną podstawę przy wyborze obiektywu i pomaga kupującym uniknąć wybierania obiektywu, który wygląda dobrze na papierze, ale ma problemy w podróży.