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基于汽车摄像头监控系统(CMS)的测试评估方案(上)
  • 柯尼卡美能达
    • 2021-12-31
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近年来,自动驾驶和辅助驾驶技术呈现出逐步增长态势。预计到2025年,自动或半自动驾驶汽车将达到近8百万辆。从无自动化到完全自动驾驶,美国汽车工程师协会(SAE)定义了5个车辆驾驶自动化级别。除了这些级别以外,SAE还致力于提供促进改善驾驶情况的系统。我们通常将此类系统称为ADAS(高级辅助驾驶系统),作为帮助用户执行行驶和泊车功能的电子系统。


摄像头监控系统(CMS)作为ADAS的一个特别的应用案例,由摄像头、执行图像处理操作的软件以及监视器组成,该监视器主要集成在后视镜或侧视镜中,用于显示可能存在的危险和汽车周围的盲区。这些系统有助于提高车辆的整体安全性,提升驾驶员对周围环境的可见度,因此,整车制造厂(OEM)在汽车的生产过程中必须遵守国家具体规定,测试系统的可靠性。


在本文中,我们将讨论ISO16505: 2019 “道路车辆—摄像头监控系统的人体工程学和性能方面—要求和测试程序”,尤其会关注系统的光学性能评估。为确保图像质量,需要执行多项测试,以评估监视器的特征,如方向一致性、亮度、色彩还原能力和清晰度等。组件(摄像头和显示器)可以单独进行测量,以便发现存在缺陷的地方,但有时需要测试整个系统,此测试任务需要高分辨率成像色度计。


接下来,我们将重点讨论测试系统可靠性所需的材料和方法。这包括模拟阳光直射和漫射天空暴露的照明系统、要使用的测试图卡、成像色度计以及根据ISO16505:2019(2019)中所述规定执行测量项目的软件--先进的成像色度计和专用软件,它们将确保待测CMS系统得到正确验证。


摄像头监控系统


CMS是一种可以代替车外后视镜,以便在车内监视器中显示后方视野的技术。


1.jpg

  

CMS由外部摄像头(左)和显示器(右)组成,加上执行图像处理操作的软件,构成一个完整的系统。   

                     

但是,由于车外后视镜对于安全至关重要,因此必须评估CMS是否会降低安全性或为驾驶员提供同等或更多信息。通常来说,CMS会改善车辆的空气动力学,从而降低风阻系数和噪声。此外,还会减少盲区,最终提高驾驶安全性。车外后视镜和CMS均各有优缺点。其中一些与光学质量等技术方面有关,例如,分辨率、色彩分级,或在关键情况下发生的时间行为特性。其他方面例如进出隧道或道路被树木包围时,曝光调整会产生连续阴影区和光照区。由于技术的进步,这些情况已经得到改善。


其他方面与两个系统的内在特性有关:后视镜遵循反射定律,车头运动可以增加为驾驶员提供的3D信息,而这些运动并不会影响显示器上的视野。此外,天气状况也会以不同方式影响这两个系统:下雨时,驾驶员侧车窗以及后视镜上的雨滴会降低后视镜的可见度,然而,如果摄像头置于遮蔽良好的位置,并且显示器位于车内,这种情况对CMS的影响将较小。阳光直射、雨雪或夜间驾驶都是必须考虑的非标准情况。


最后,还有一些方面与人机交互相关:针对人类驾驶员进行了一些实验,发现当通过CMS观察物体时,会有不同的速度和距离感知。但是,通常人们能很快适应这种新情况。使用CMS时,需要考虑所有这些方面,因此,ISO16505:2019(2019)中制定了在这些系统上执行各种测试的程序。


测试摄像头监控系统


测试摄像头监控系统需要一些设备:


1)评估CMS不同特性的测试图卡(可在市场上找到相应的供货渠道);

2)模拟不同光照情况的图卡照明;

3)安装在车外的CMS摄像头;

4)处理摄像头数据的计算机;

5)驾驶员使用的CMS监视器;

6)评估CMS监视器结果的相机或2D色度计;

7)照亮监视器以模拟阳光直射等情况的光源。


评估CMS图像质量所需的设置和要素图如图所示。


2.jpg


图中展示了如何评估CMS。图中包含两个不同的环境:左侧为CMS摄像头测试,右侧为CMS显示器测试。为了简化方案,这里省略了用于特定测试的附加材料,即照亮CMS显示器的光源。


CMS评估需要一些工具和专用设施。因此,这些测试通常直接由整车制造厂或专门的独立第三方实验室来完成。这些实验室可根据国际和国家标准以及体系管理认证审核提供各种产品的验证、检测和认证等技术服务。


上海研鼎提供满足ISO16505/UN R46/GB15084标准测试方案,欢迎咨询:400-088-5252。


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