关于ADAS对车用摄影机的性能分析

先进驾驶辅助系统(ADAS)是实现智能汽车的关键要素，其须配备感测能力优异的车用摄影机，藉以提升汽车侦测周遭环境、行人的能力，并获得更精准的侦测数值，降低事故发生机率，可望驱动车用摄影机需求显著攀升。

汽车可望具备各种先进功能，以确保行车平安，包括与前车维持安全距离，或选择适当车道行驶。因此，内建影像传感器的摄影机日趋受到汽车产业欢迎，其不仅弥补汽车视线死角，更能记录事故相关迹证。

汽车成像设备须具高密度记录(HDR)与高敏感度功能，因为恶劣环境下，系统仍须继续捕捉影像。

图1详述在各种应用中，先进驾驶辅助系统(ADAS)摄影机的传感器须具备何种条件。不同应用所需的传感器不同，像是毫米波雷达(Millimeter Wave Radar)、激光雷达、红外线摄影机与可见光摄影机。

图1　各种应用对ADAS系统摄影机传感器的需求

汽车可望具备各种先进功能，以确保行车平安，包括与前车维持安全距离，或选择适当车道行驶。因此，内建影像传感器的摄影机日趋受到汽车产业欢迎，其不仅弥补汽车视线死角，更能记录事故相关迹证。

汽车成像设备须具高密度记录(HDR)与高敏感度功能，因为恶劣环境下，系统仍须继续捕捉影像。

图1详述在各种应用中，先进驾驶辅助系统(ADAS)摄影机的传感器须具备何种条件。不同应用所需的传感器不同，像是毫米波雷达(Millimeter Wave Radar)、激光雷达、红外线摄影机与可见光摄影机。

不同种类的传感器，未来将满足不同安全规定的需求。此外结合发光二极管(LED)灯亦为可行之道；譬如互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器已导入发光二极管大灯，可测量车辆与前方物体的距离，或利用光线强弱侦测移动物体。

国际研究机构Gartner预测，先进驾驶辅助系统的市场规模，将自2014年的56亿美元成长至2018年的102亿美元，2013到2018年间的年复合成长率(CAGR)为17.1%，而相关半导体需求也将自13.8亿美元增至24亿美元，2013到2018年间的年复合成长率为15.5%。

Gartner也预测，2020年每辆新车平均装设的摄影机数量将超过六具(包括红外线摄影机)。这代表车用影像传感器营收将大幅成长，预期将自2014年的3.59亿美元增至2018年的9.56亿美元，2013到2018年间的年复合成长率达27.3%。

立法和技术创新　加速ADAS普及
美国于2014年3月推动《儿童交通安全法》(Cameron Gulbransen Kids Transportation Safety Act)，要求新出厂汽车须配备后视摄影机，以防倒车时误撞行人。

此法规将于2015年正式颁布，规定2018年5月后出厂汽车都须遵守上述规定。各家车厂已宣布，销往美国市场的主要车款都将配备后视摄影机。其他国家可望推出类似法规，届时将带动先进驾驶辅助系统更为普及。

在许多国家，汽车必须接受公家单位的安全性能评估，例如欧盟的新车安全评鉴协会(Euro NCAP)、美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)，还有日本的自动车事故对策机构(JNCAP)。在安全评估中取得高分的关键，包括自动紧急煞车、车道偏离警告，还有其他透过车用摄影机技术所取得的相关功能。

而配备先进驾驶辅助系统的车辆安全评等通常得分较高，因其具安全性能，不论车厂或消费者都将其视为重要安全功能。

欧盟新车安全评鉴协会将于2016年把行人辨识技术列入评估项目之中。此举将普及夜视技术(Night-vision)，不再局限高规车款，而能打入更多主流车种。由于车厂、半导体制造商与软件业者正加快脚步开发先进驾驶辅助系统技术，势必带动新安全系统商品化，高安全性车种将逐渐为市场接受。

此外由于先进驾驶辅助系统技术应用到其他领域，而其他领域的技术也逐渐为先进驾驶辅助系统采用，都将普及相关产品且能压低价格。
以红外线传感器为例，部分工厂设施与路侧设备，已将其导入夜视等相关应用。一旦夜视功能广泛应用于汽车，将大幅降低光学镜头与影像传感器的成本，因而能鼓励家用美容及健康管理设备等产品采用相关技术。其他可能的应用方式也纷纷出炉，例如能监测老人活动的家用安全系统，以及链接照明与空调系统的节能装置。

ADAS普及　需交通建设/消费者支持
有些先进驾驶辅助系统的功能，需道路基础建设提供支持，譬如透过数字交通信息系统协助驾驶人避开塞车路段，或建置设施以利汽车之间就交通号志、交通管制与行人数量等进行沟通。这些设施都加速先进驾驶辅助系统普及；各界也致力于交通规则的标准化，例如车速及基础架构规格，亦提升市场对先进驾驶辅助系统的接受度。

要推广先进驾驶辅助系统，消费者则扮演重要角色。因为愈来愈多消费者希望记录行车过程，中国、日本、俄罗斯与南韩等的行车记录器出货量持续上扬。

如果先进驾驶辅助系统能以低价提高驾驶舒适度，便有愈多消费者视先进驾驶辅助系统为选购车辆时的必要配备。将简便的娱乐功能整合至先进驾驶辅助系统的趋势，也是吸引消费者的特色之一。

因为先进驾驶辅助系统逐渐成为车厂竞争的关键利器，持续加快开发相关创新产品，使搭载先进驾驶辅助系统汽车的数量跃升，未来也促使成本稳定下滑。如此形成良性循环，进而鼓励车厂将先进驾驶辅助系统列为汽车标准配备。

搭载ADAS车款销售升温
欧盟新车安全评鉴协会决定将行人辨识技术纳入评估项目，已促使车厂降低夜视设备成本，做法为光学镜头开发新型材质，或针对影像传感器开发新的封装技术。因为有防撞设计的先进煞车系统，在价格跌落1,000美元后，便广为市场采用。

先进驾驶辅助系统技术，目前仍局限少部分高规车种，但各大车厂的目标是尽快让市场达到临界质量(Critical Mass)，并将此技术导入一般车款，以低廉成本大量生产。

一般而言，先进驾驶辅助系统所搭配的车内摄影机主要有以下几项规格考虑：

画素数
须在百万画素以上，才能辨识前方或两侧的车辆与行人；侧视与后视功能需30万画素。物体辨识功能将成为未来影像传感器的主要功能，国际研究机构预测百万画素将成为基准。

高敏感度
此功能对在黑暗中捕捉影像很重要。部分系统使用可见光与红外线摄影机，提升辨识能力。

HDR
车用摄影机需此功能来补捉黑暗中的影像。

高速图像处理
可立即侦测到物体。

可减少阳光或发光二极管照明造成噪声的技术
此种技术搭配修正影像对比的技术，便可防止背光和过度曝光，还可改善发光二极管光线下的辨识能力。

影像传感器
车用影像传感器必须能够承受不同温度，区间从摄氏负40度到正100度。

ADAS系统　需高速图像处理技术
利用车内摄影机、雷达或雷射装置侦测道路、行人或其他车辆，还有透过车内系统预知危险状况，这些技术和搭载相关功能的车辆都须具备高速处理复杂运算功能。

因此都必须提升硬件或软件的技术，包括为核心处理器组合开发中央处理器(CPU)、整合绘图处理器，还有优化图像处理运算法。

相关技术进展包括日产汽车的360度环景监视器(AVM)，能藉由车内监视器显示影像，有如直接从车辆正上方拍摄，更能侦测移动中物体。

此功能是把车身四周装置摄影机，所捕捉的影像透过处理器装置收集并处理，再转换与合成为有如自车体上方拍摄的影像；也采用图像处理算法，让系统能侦测移动物体，并发出警示。

半导体业者开发的讯号处理集成电路与现场可程序门阵列(FPGA)技术都跟高速运算有关。已有业者推出各种针对先进驾驶辅助系统所设计的商品，其中多数都能利用车上摄影机所捕捉到的影像，辨识接近车辆的物体，并执行高速运算以适时煞车或保持行车安全。