Главная  »  Системы активной безопасности  »  Автомобильная видеокамера

 





Автомобильная видеокамера

 


Видеокамеры широко используются в различных системах современного автомобиля. Основная область применения автомобильных видеокамер – системы активной безопасности, среди которых системы автоматического экстренного торможения, помощи движению по полосе, помощи при перестроении, ночного видения, распознавания дорожных знаков, аварийного рулевого управления, обнаружения пешеходов, кругового обзора, оптическая парковочная система.

Помимо данных систем видеокамера применяется в системе управления дальним светом, ряде противоугонных систем, видеорегистраторах. Видеокамера является важным конструктивным элементом в разрабатываемых системах автоматического управления автомобилем. Одна видеокамера может использоваться в работе нескольких систем.

В зависимости от системы сигнал от видеокамеры служит для создания изображения или его дальнейшей обработки. Полученное изображение призвано предоставить водителю достоверную информацию и, тем самым, оказать помощь в сложных ситуациях. В более продвинутых системах электронный блок управления производит обработку изображения с помощью специального программного обеспечения. В результате вырабатываются предупреждающие сигналы водителю и (или) управляющие воздействия на исполнительные механизмы систем (тормозная система, рулевое управление, дроссельная заслонка).

Автомобильная видеокамера

Видеокамеры устанавливаются со всех сторон автомобиля. Количество и места установки определяются конкретной системой. Самое распространенное место видеокамеры спереди, как правило, за салонным зеркалом заднего вида или за решеткой радиатора. Сбоку видеокамера устанавливается в корпусе наружного зеркала заднего вида. Сзади камеру можно увидеть в блоке фонарей освещения номерного знака. В ряде моделей Volkswagen задняя видеокамера спрятана за эмблемой производителя, что позволяет защитить ее от грязи.

На автомобилях используются в основном черно-белые цифровые камеры. Они имеют более высокую разрешающую способность (в 2 раза превышает цветные) и чувствительность (в 6-10 раз превышает цветные), а также значительно дешевле цветных видеокамер. Цветные видеокамеры применяются там, где цветное изображение имеет принципиальное значение, а именно в системе распознавания дорожных знаков, оптической парковочной системе, системе кругового обзора, видеорегистраторе.

Основу цифровой видеокамеры составляет датчик изображения (image sensor), который преобразует оптическое изображение в электрический сигнал. Датчик представляет собой интегральную микросхему, т.н. матрицу. Матрица состоит из массива светочувствительных элементов – пикселей. Количество пикселей в матрице во многом определяет разрешение и качество изображения. Размер пикселя составляет 5-20 мкм.

Различают два типа матриц и соответственно два типа видеокамер: ПЗС-матрица и КМОП-матрица.

ПЗС-матрица

ПЗС-матрица (аббревиатура ПЗС – прибор с зарядной связью, английская аббревиатура CCD – Charged Coupled Device) состоит из множества фотодиодов – пикселей. При попадании фотонов света на фотодиод в нем образуются носители заряда – электроны. Величина заряда пропорциональна интенсивности освещения. Заряды передаются по матрице от одного пикселя к другому построчно сверху вниз. На выходе снимается электрическое напряжение, соответствующее количеству света, попавшего на пиксель. ПЗС-матрица обеспечивает высокое качество изображения. Вместе с тем, считывание значений каждой ячейки требует значительных затрат мощности. Видеокамеры с CCD-матрицей в автомобилях применяются достаточно редко.

КМОП-матрица

Большинство автомобильных видеокамер построено на КМОП-матрице (аббревиатура КМОП – комплементарный металл-оксидный-полупроводник, английская аббревиатура CMOS – Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). В отличие от CCD CMOS-матрица обеспечивает одновременное (параллельное) считывание данных всех пикселей, что значительно повышает скорость работы. Помимо фотодиода каждый пиксель матрицы имеет несколько транзисторов, которые усиливают и продвигают заряд. Такой пиксель называется активным.

КМОП-матрица имеет однокристальное исполнение, что позволяет совмещать функции захвата света и аналого-цифровой обработки сигнала. Интегральность системы приводит к значительному снижению стоимости матрицы, уменьшению общих размеров видеокамеры, снижению энергопотребления, что является актуальным для систем автомобиля.

Каждый пиксель в матрице формирует только черно-белое изображение. Для получения цветного изображения используется цветной фильтр, устанавливаемый перед матрицей. Над каждым пикселем установлен фильтр своего цвета – красного, синего или зеленого. Недостающие цвета получаются путем интерполяции имеющихся цветов. В видеокамерах используются и другие способы получения цветного изображения.