根據(jù)J.D. Power and Associates的最新研究，38%的汽車購買者將新技術看作新汽車購買決定的關鍵。另一項由德勤咨詢公司(Deloitte Consulting LLP)在2014年1月所做的調查顯示，61%在1982至2002年出生，被稱為Y世代的人計劃購買高科技汽車。Deloitte Consulting LLP負責人Masa Hasegawa在由德勤發(fā)布的報告中表示：“雖然Y世代可能不一定會細看馬力、加速時間或引擎大小等指標，但他們有著清晰的需求、需要和渴望，尤其是汽車在路上也希望保持與他們所有的生活方式連接。Y世代消費者還全面需要安全科技，尤其是能夠降低分心駕駛風險的功能。”隨著消費者轉向更好的人車互動體驗和安全駕駛，市場需求要求他們采用與智能手機相同的速度和創(chuàng)新來適應新技術，這對汽車制造商造成了很大壓力，但也可以為他們的汽車品牌提供差異化。消費者想要更好的車載體驗與互動性，并期望用戶界面更加自然和直觀。為實現(xiàn)更好的安全功能，消費者希望使用安全自動化來幫助他們避免或緩減任何潛在的事故。

　　安全性與娛樂性為未來汽車應用鋪路

　　通常，創(chuàng)新功能首先在高端汽車上作為選項推出，隨著成本下降、認知度增加和需求增長而最終大量用在主流汽車上。汽車技術創(chuàng)新的核心是安全性，雖然某些創(chuàng)新僅僅只是為了方便。今天，許多主動安全系統(tǒng)包含了廣泛的多學科領域和技術，比如行人檢測攝像頭、距離測定雷達、路徑規(guī)劃和車對車無線互聯(lián)網(wǎng)通訊。

　　視覺傳感技術

　　在轉向與倒車時提供查看車后的后視攝像頭系統(tǒng)現(xiàn)已成為主流。到2018年，美國擬強制要求汽車制造商在每一輛新車內安裝后視攝像頭，制造商早在2014年開始推出配備后視攝像頭系統(tǒng)的新汽車。目前的新趨勢是環(huán)視攝像頭系統(tǒng)，采用四到五個廣角攝像頭，安裝在汽車的前部、兩側和后部，提供360度鳥瞰視圖或前/后拆分視圖。某些更先進的系統(tǒng)甚至可以提供盲點檢測和泊車輔助。

　　早在2005年，夜視攝像頭就已經(jīng)配置在奔馳S系列汽車中?，F(xiàn)在，E系列汽車也提供這項技術。通常，夜視攝像頭使用長距離LED燈，使汽車前方的距離看的更遠。當前的夜視攝像頭還增加了行人檢測，當行人或物體靠近車輛時，在監(jiān)視器或汽車擋風玻璃顯示器(heads up display)上給駕駛員提供警告信息。

　　自動遠光車前燈(high-beam)控制是一項新的技術，使駕駛員能夠更好地看清道路彎道周圍。根據(jù)公路損失數(shù)據(jù)協(xié)會(Highway Loss Data Institute)的調查，通過使用自動調節(jié)車前大燈(adaptive headlights)，財產(chǎn)損失責任險的索賠下降了10%。對于自動調節(jié)車前大燈，攝像頭安裝在后視鏡上，當車輛接近迎面而來的汽車，以及車輛在同一方向行駛中超車時進行檢測，并解除遠光燈。它可以在近光和遠光間切換，但會基于迎面車輛的接近距離而逐漸增大或降低燈光分布。它還可在急轉彎時對遠光燈進行調暗，然后當轉彎完成后，假如沒有迎面車輛駛近時，重新啟用遠光車前燈。其它創(chuàng)新的車輛安全特性包括自適應巡航控制、前部碰撞警報系統(tǒng)、自動緊急制動;行人檢測和車道偏離報警也越來越普及。這些特性使用攝像頭或攝像頭加雷達/激光雷達(Lidar)來監(jiān)測道路/危險狀況，甚至有時輔助駕駛員來自動剎車，以使撞車影響降到最低。因此，自動緊急剎車(Autonomous Emergency Braking，AEB)系統(tǒng)在新汽車中日益普及。

　　在汽車技術中駕駛員監(jiān)控是最新的應用，其不斷評估駕駛員適合駕駛的能力。在駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)中，使用攝像頭來檢測瞌睡的駕駛員，并當認為駕駛員疲勞或不清醒時發(fā)出視覺或聲音警告。駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)需要考慮的其它因素還包括車速、道路狀況、加速和減速模式。

　　在不久的將來即可應用到車輛上的最新基于視覺的技術就是用于人車(human-car)界面的手勢識別、后視鏡/側視鏡替代方案和安全氣囊配置。在手勢控制中，駕駛員可以與信息娛樂中心或控制面板相連接，無需觸摸任何旋鈕或顯示器。這些功能是非常有用的，通過平視顯示器(heads up display)將部分儀表盤投射到駕駛員前方的擋風玻璃上。對于后視鏡或側視鏡替代方案，可使用攝像頭在汽車顯示器上實時顯示后方或側方的狀況。至于安全氣囊配置，攝像頭可以檢測方向盤后駕駛員的準確位置，因而萬一發(fā)生碰撞，安全氣囊可以精確配置來保護駕駛員的要害部位。

　　雷達感測技術

　　由于成本下降，雷達系統(tǒng)正越來越多的應用于汽車應用中，尤其在短程和遠程檢測和識別中更為明顯。遠程雷達系統(tǒng)通常安裝在汽車的前部，用于前視應用，比如自適應巡航控制、制動輔助和碰撞警報。奧迪(Audi) 的Pre Sense Front Plus是遠程雷達系統(tǒng)實例，設計用于幫助避免或緩減碰撞前方車輛后部的事故，無論前方車輛是移動的還是靜止的。短程雷達系統(tǒng)包括盲點檢測、側碰警報、兩側來車警告系統(tǒng)(cross-traffic alert)和車道變換支持。克萊斯勒(Chrysler)的Cross Path Detection System包括外側視鏡中的視覺指示器。福特(Ford)的系統(tǒng)稱為Cross Traffic Alert，它是外側視鏡報警指示器。

　　具有車到車和車到基礎設施的車聯(lián)網(wǎng)

　　近期的一個技術推動是將無線連接增加到車輛中。優(yōu)勢之一是采用Wi-Fi和GPS信號組合，車輛可以與其他車輛或道路基礎設施進行通訊。這方面的一個實例就是一列車輛中前面一部汽車開始剎車，該車后的所有車輛接收到信號并相應地修改速度和距離。在車輛對基礎設施通訊實例中，汽車可以變成一個熱點并且用無線電接收任何基于位置的服務信息。車聯(lián)網(wǎng)車輛(connected vehicles)還可以與自動駕駛聯(lián)合工作。美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)最近宣布，鑒于美國聯(lián)網(wǎng)車輛具有“壓倒性安全效益”，他們正提議在這個十年內強制在新汽車中使用某些技術。該公告給制造商發(fā)出了信號，就是車聯(lián)網(wǎng)的車輛代表了汽車安全的下一階段發(fā)展趨勢。

　　汽車攝像頭的關鍵作用

　　到目前為止，本文已經(jīng)探討了許多新的汽車技術。在所有這些技術中，基于視像的系統(tǒng)是最突出的。隨著攝像頭成本下降、攝像傳感器的性能改進和智能視覺算法的發(fā)展的推動，在不久的將來，至少八到十個攝像頭將在后視/環(huán)視和夜視攝像頭、先進駕駛輔助系統(tǒng)(advance driver assistance systems，ADAS)、視鏡替代和行車記錄儀、駕駛/車輛接口等應用中使用。很快，類似于手機，由于攝像頭可提供的安全性和便利，當消費者決定購買汽車時，攝像頭將成為汽車的關鍵差異化因素。根據(jù)行業(yè)調研，到2020年攝像頭出貨量將上升到超過2億部。汽車攝像頭應用的關鍵增長因素將會是ADAS，2014年歐洲NCAP安全要求開始推動這項要求，并且從2018年開始，美國將強制實施后視(review-view)攝像頭。另外在預測期間，環(huán)視攝像頭應用和停車輔助還將快速增長。

　　圖像傳感器使汽車視像應用無所不在

　　與手機攝像頭不同，汽車攝像頭的要求更嚴格，尤其在低照下的性能、動態(tài)范圍、紅外(near infrared，NIR)敏感性、在攝氏-40到+105℃寬溫度范圍下的圖像質量、長期可靠性、圖像數(shù)據(jù)完整性和穩(wěn)健性等方面。另外，所有發(fā)往汽車應用的圖像傳感器都要求符合AEC-Q100以及在ISO/TS 16949認證的設施中生產(chǎn)。在廣泛的質量/可靠性性能方面沒有大量的研發(fā)和投入，就難以為汽車視像系統(tǒng)設計和制造圖像傳感器。隨著安全應用中智能的增加，比如ADAS，圖像傳感器的性能也需要相應地提高。以下是在圖像傳感器技術方面的某些關鍵進展，可滿足當前和未來汽車視像系統(tǒng)的需求。圖1還說明了圖像品質的重要性。

　　低照度功能

　　對于汽車應用來說低照度下的性能非常重要。例如，在后視攝像頭中，有時僅有的光源來自汽車的倒車燈。為了看到21米長(70英尺)和6米寬(20英尺)的汽車后部區(qū)域，需要安裝具有非常好圖像傳感器的攝像頭，以便在低于1 lux的環(huán)境中進行查看。

　　動態(tài)范圍

　　在實際駕駛情況下，常常會遭遇很有挑戰(zhàn)性的高反差背光條件。如果有太亮的光，部分圖像可能發(fā)白或出現(xiàn)斑點。更糟的是，如果場景既有非常明亮的區(qū)域，也有非常暗的區(qū)域，普通攝像頭將很難準確地捕捉整個場景。其結果是，這樣的極端情況需要攝像頭在超過100dB的動態(tài)范圍內工作。沒有高動態(tài)范圍(high dynamic range，HDR)，交通標志識別、物體檢測等等ADAS應用中的準確性將會變差。為實現(xiàn)HDR攝像頭，圖像傳感器需要特殊的曝光技術來增強動態(tài)范圍，以便捕捉非常亮和非常暗的部分場景。

　　NIR敏感性

　　駕駛員監(jiān)控、手勢控制和夜視等新興應用需要非常高的近紅外光敏感性，因為此類應用需要850至940nm 的近紅外(NIR)光來照亮場景或實現(xiàn)3D傳感工作。近紅外光是一種結構光模式，非常靈敏的NIR成像儀可以感測此類信息并傳送微點(micro dots)信息來進行編譯處理。普通的傳感器通常無法獲取任何940nm的NIR光。

　　汽車技術的未來

　　隨著ADAS和后視/環(huán)視攝像頭的發(fā)展，汽車正變得越來越智能和越來越安全。CMOS圖像傳感器的性能將成為準確捕捉不同環(huán)境條件下場景的關鍵因素。如果無法正確地捕捉場景信息，系統(tǒng)下游的其余部分可能影響數(shù)據(jù)的準確性，因而會形成錯誤的決定。在系統(tǒng)采集和處理鏈的開始階段，基于視覺解決方案的CMOS圖像傳感器提供準確的數(shù)據(jù)作為開始是極其重要的。隨著ADAS系統(tǒng)變得更先進，它將為朝向自動駕駛(Autonomous Vehicles)趨勢發(fā)展做好準備。通過結合汽車對汽車(vehicle-to-vehicle)和汽車對基礎設施(vehicle-to-infrastructure)的連接，自動駕駛是汽車技術發(fā)展過程中的下一件大事。許多行業(yè)專家預測，自動駕駛將從2025年開始在大眾市場應用中成為現(xiàn)實。美國國家公路交通安全管理局(National Highway Transportation Safety Administration，NHTSA)正在考慮設置自動駕駛專用車道，自動駕駛將成為未來歲月里的顛覆性技術。關于如何加快自動駕駛技術的大量應用，基于CMOS圖像傳感器的視覺系統(tǒng)將成為使之發(fā)生的關鍵因素。政府和汽車制造商正在為未來無駕駛員汽車應用而努力推動基礎設施的建設，自動駕駛汽車將會成為汽車誕生以來最偉大的交通業(yè)發(fā)展進步。