【導讀】如果說攝像頭是汽車電子后視鏡的眼睛，那么后面的 ISP/DSP 等圖像處理和視覺感知單元，就是電子后視鏡的大腦。業界有一種趨勢，傳統的外后視鏡即將被電子后視鏡取代下，這一過程也許在未來的 2~3 年內將逐漸發生，我們或將有幸見證這一過程，并為之做出自己的努力。
如果說攝像頭是汽車電子后視鏡的眼睛，那么后面的 ISP/DSP 等圖像處理和視覺感知單元，就是電子后視鏡的大腦。業界有一種趨勢，傳統的外后視鏡即將被電子后視鏡取代下，這一過程也許在未來的 2~3 年內將逐漸發生，我們或將有幸見證這一過程，并為之做出自己的努力。
1. 物理外后視鏡的作用和問題
汽車外后視鏡是駕駛中的安全件，對于變道的時候觀察盲區非常重要。外后視鏡主要待解決的問題是視角是否足夠大、惡劣環境是否可以看清楚、車距判斷是否準確等。
汽車物理外后視鏡是左右各一面凸面鏡，由反射而來，實際觀察的時候，駕駛員需要通過左右前玻璃窗來看。這樣在雨天、夜晚等場景下，汽車外后視鏡或者起霧或者被雨水遮擋，不容易看清楚，影響了駕駛安全。很多車增加了外后視鏡電加熱，對玻璃起霧有一定幫助，但對下雨仍然作用不大。
物理外后視鏡作為被動的反射鏡，因為光學原理存在著對于不同光源只是做一個被動衰減的作用。所以對于后面非常亮的汽車前大燈，反射鏡經過反射也會非常亮而且耀眼， 如果對于照度比較差的路面環境，反射鏡的反射光線也非常弱。這兩種條件下，簡單的反射鏡結構都不適合人眼的觀察，從而對安全造成隱患。
物理外后視鏡作為凸面鏡，還有一個視野范圍的問題，雖然凸面鏡可以做到很大的視野范圍，但過大的視野會造成中央視野物體顯得過大，邊緣視野物體顯得過小，從而對于距離判斷造成一定的困擾。并且如果車輛的駕駛位置非常高，比如大巴和卡車，對于駕駛員位置在左側會造成右前的盲區。這時候不得不加更多的反射鏡。當反射鏡越來越多的時候，它本身就存在一定的視線遮擋，并且增大了風阻從而增加能耗。
2. 作為替代物，電子后視鏡的價值
電子后視鏡是作為“mirror replacement”（物理后視鏡的替代） 的概念出現的，CMS = Camera Monitor System（攝像頭監控系統）其最主要目的就是為了解決物理鏡在特殊條件下看不清楚的問題。但因為物理鏡已經是非常成熟的技術，同時具有無延時、長壽命和低成本的特點。所以電子后視鏡要想取代物理鏡，也不能有明顯的短板。
電子后視鏡采用了“攝像頭+顯示屏”的結構來取代物理的反射鏡。攝像頭的技術經過多年的發展，已經在很大程度上可以取代人眼，而顯示屏也是非常成熟的技術。這樣電子后視鏡就是把成熟的電子技術引入汽車行業，做適合車規的改進，從而真正實現更好地物理鏡的替代品，和改進品。
攝像頭通過使用車規的高性能 CMOS 傳感器和 ISP，以及配套高質量鏡頭，可以做到更廣的視角和更好的成像質量，在夜間可以得到更清晰更好可見度的視頻；在車背后有大燈照射的情況，可以通過 HDR 做到抑制強光。總之，在高性能 ISP 的加持下，電子后視鏡有機會可以做到在圖像質量上比傳統物理鏡的光學系統更好，并且視野更寬。加上合適的結構設計和鏡頭表面材料鍍膜，可以做到雨水即使打在鏡頭上，也不會殘留，從而大大改善了外后視鏡系統在雨天的有效性，提高了行車安全。
（圖為雷克薩斯 ES 2018 款的電子后視鏡在雨天中，來自《朝日新聞》）
攝像頭系統也可以做得非常小巧，即使是需要多個攝像頭，也可以裝在較小的腔體里朝向不同角度。如果法規允許取消后視鏡而直接使用攝像頭的話，汽車可以大大降低風阻，也減小了盲區。在梅賽德斯的貨運卡車上已經成功運用了電子后視鏡，據說因為風阻降低可節油 1.3%。在特斯拉的 CyberTruck 中，也使用了攝像頭+屏幕的系統取代了外后視鏡。
（圖片來自于 driverknowledgetests.com，采用攝像頭加數字處理系統和顯示屏的電子后視鏡系統，應用在 Mercedes 卡車上）
（圖片來自 driverknowledgetests.com，針對 Mercedes 卡車的電子后視鏡系統，紅色部分是普通卡車物理外后視鏡的盲區）
對于視角變化問題，數字系統的 ISP+DSP 可以對輸入的圖像數據進行實時的形變矯正，消除或者減小廣角鏡頭的桶形畸變，以及進行高質量的縮放，如果顯示屏支持觸摸，可以做到兩指縮放。這樣使得最后顯示屏上讓用戶看到大小合適，形變合理的效果，更好地滿足人體工學，做到類似傳統后視鏡但更好的使用體驗，讓駕駛員能夠更準確地判斷側方來車的距離。
對于延時，電子后視鏡講的是一個“端到端”的系統總延時。考慮到行車中及時變道的安全，如果在高速公路上按 120km/h 的速度行駛，電子后視鏡的端到端延時（從攝像頭開始采集圖像到顯示屏上顯示）一般要低于 100ms 才具有安全性，如果在 50ms 左右則達到比較好的安全級別。要達到這樣的低延時，推薦攝像頭運行在每秒 60 幀的模式，電子系統的 ISP/DSP 等都要運行在低延時的圖像處理模式，性能要足夠不可以丟幀，并且顯示屏也要采用低延時的技術。這使得電子后視鏡這種用于安全的系統，并不能通過簡單的消費類后視鏡方案來實現，而是需要更高性能的以及更短的系統延遲的圖像處理芯片。
畢竟電子后視鏡作為一個綜合的電子系統，比傳統物理鏡復雜很多，所以在進行車規設計的時候也要考慮安全可靠的問題。一個可靠的電子后視鏡方案，要考慮到攝像頭系統，ISP/DSP 處理系統，顯示屏系統，電源及通信系統運行中可能出現的各種故障并且進行檢測、匯報和恢復。
盲區檢測（BSD）也是一個有價值的應用，現在在中檔以上的汽車中，盲區檢測日漸成為標配。盲區檢測需要芯片不僅可以高性能高質量地處理圖像，而且具有很強的視覺 AI 處理能力，需要實時地進行側方視野內的目標檢測、分類、距離估計等。
（圖為安霸的 CV22 參考設計中的左/右/中電子后視鏡的實際路測圖。黃色部分是指側方來車已經接近于危險位置，而紅色是指側方來車已經達到了危險位置，自車不可以變道）
3. 安霸的汽車電子后視鏡解決方案
針對市場的需求日漸增加，安霸也推出了多款針對于汽車電子后視鏡的解決方案，以下是系統框圖簡介，和其他方案做個對比。
圖為采用安霸CV22AQ的電子后視鏡系統框圖
安霸的 CV22AQ 是符合車規 AEC-Q100 規格的視覺 AI 芯片，可用于 ADAS，CMS 等多種不同的汽車應用。除了 CV22AQ，安霸還有 CV25AQ、CV28AQ、CV22FS 等不同芯片可用于電子后視鏡的系統設計。這一系列芯片都是采用了 10nm 車規的制程生產、內部集成了高性能的 ISP（圖像處理引擎）、具有高畫質、低功耗、低延遲的特點。同時 CV 系列的所有芯片都集成了高性能的 AI 處理引擎，可高效運行各種基于神經網絡的視覺感知算法，基于這些芯片客戶可構建高可靠、高性能的電子后視鏡系統，從而更好地滿足最終用戶的駕駛安全需求。
經過和汽車行業合作伙伴的充分合作與努力，采用安霸的電子后視鏡的多種解決方案的產品，已在中國汽車前裝市場成功面市，受到了客戶的廣泛好評。安霸的 CV 系列芯片，成熟穩定的軟件開發平臺（SDK），以及植根中國的開發和客戶支持團隊，將陸續和業界各位朋友，供應商合作，給中國市場帶來更多更好的電子后視鏡產品，創造社會價值！
（來源：Ambarella安霸半導體微信公眾號 ，作者：孫魯毅）
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