CMS電子后視鏡及常見光學(xué)測(cè)試問題解析

2023年7月1日，新國標(biāo)GB15084-2022《機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求》正式實(shí)施，汽車行業(yè)期待已久的CMS（攝像機(jī)-監(jiān)視器系統(tǒng)，Camera-Monitor System，簡(jiǎn)稱CMS）被允許在合規(guī)的情況下上車，甚至完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)光學(xué)后視鏡上路行駛。2023年正式開啟汽車電子后視鏡替代傳統(tǒng)后視鏡元年。

作為傳統(tǒng)后視鏡電子化的產(chǎn)物，CMS不僅一定程度上克服前者在視角受限、不良天氣下顯示效果不佳的弱點(diǎn)，還能有效降低風(fēng)阻，與ADAS功能結(jié)合，提升汽車智能化體驗(yàn)，進(jìn)而增加汽車的整體科技感，打造新的產(chǎn)品賣點(diǎn)。

在法規(guī)正式發(fā)布前，已有不少廠商提前布局CMS相關(guān)產(chǎn)品以期搶占市場(chǎng)先機(jī)。現(xiàn)CMS發(fā)展處于快速爬坡階段，相關(guān)產(chǎn)品定義、產(chǎn)業(yè)鏈格局還有待完善。CMS作為安全部件，其安全可靠性擺在第一位，GB15084-2022對(duì)于CMS上車也有明確的要求細(xì)則。

基于核心影像技術(shù)能力以及對(duì)汽車影像行業(yè)深入研究和理解，瞰瞰智能從影像測(cè)試角度，對(duì)GB15084-2022中的關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)進(jìn)行歸納和分析，希望能對(duì)行業(yè)有所幫助和啟發(fā)。

01  CMS介紹

ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織稱其為攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)，即Camera Monitor System（CMS）通常我們稱之為電子后視鏡，電子倒車鏡，即用電子方式取代傳統(tǒng)的玻璃鏡面倒車鏡。它的別名還有電子側(cè)視鏡，虛擬倒車鏡，電子倒車鏡，電子取代鏡等。

CMS 由車外攝像頭和車內(nèi)屏幕兩部分組成。電子后視鏡要求整個(gè)圖像采集、處理、傳播系統(tǒng)無卡頓延遲等現(xiàn)象，且要穩(wěn)定可靠，對(duì)于汽車產(chǎn)品來說，安全性是首要考慮因素。

從安全性來說，產(chǎn)品首先要得到相關(guān)法規(guī)的認(rèn)可認(rèn)證。從技術(shù)方面來講，CMS被ISO16505定義為一個(gè)系統(tǒng)。CMS系統(tǒng)的供應(yīng)商具備攝像、監(jiān)視系統(tǒng)的研發(fā)能力，尤其在CMS攝像機(jī)的鏡頭設(shè)計(jì)、ISP/DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)測(cè)試、安裝測(cè)試等方面，因此，CMS領(lǐng)域是一個(gè)集光學(xué)、電子、影像等領(lǐng)域技術(shù)為一體的全新領(lǐng)域。

CMS相關(guān)的法規(guī)有ISO 16505-2019《攝像頭監(jiān)視系統(tǒng)的人體工程學(xué)和性能方面的要求和試驗(yàn)程序》。歐盟的UNECE R46-2016《關(guān)于間接視野裝置及安裝間接視野裝置車輛認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》以及我國在2023年7月1日正式實(shí)施的GB 15084-2022《機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求》。

CMS的上車要求相對(duì)復(fù)雜和嚴(yán)苛，GB 15084-2022標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)電子后視鏡提出的要求細(xì)則。如果對(duì)于GB 15084-2022解讀有誤，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果錯(cuò)誤，使得不合格產(chǎn)品上車。

02  CMS關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)分析

點(diǎn)光源

1.1試驗(yàn)背景

點(diǎn)光源測(cè)試項(xiàng)是為了模擬在現(xiàn)實(shí)道路上車外攝像頭能否清晰地識(shí)別到250m處的車輛近光前照燈，如下圖所示，在車內(nèi)電子后視鏡中觀看到清晰的兩個(gè)點(diǎn)光源，在實(shí)驗(yàn)室我們采用點(diǎn)光源模擬器去進(jìn)行測(cè)試。

1.2試驗(yàn)說明

點(diǎn)光源模擬器是模擬位于250m距離處的一套車輛近光前照燈如下圖示，發(fā)光強(qiáng)度為1750cd，此前照燈由亮度為275000cd/m2 、直徑0.09、相距1.3m的燈具組成。為方便實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，通過使用恒流源，光源亮度在250000cd/m2～300000cd/m2范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)室可使用小于250m的距離。

1.3試驗(yàn)布置圖

1.4試驗(yàn)步驟

a)保證點(diǎn)光源模擬器和監(jiān)視器位置處暗環(huán)境。

b)調(diào)整DUT攝像機(jī)，直至其光軸垂直于點(diǎn)光源模擬器發(fā)光面，并且保證兩者相距6.1m，點(diǎn)光源顯示在監(jiān)視器的中心位置。

c)開啟點(diǎn)光源模擬器工作模式。

d)開啟試驗(yàn)軟件，對(duì)鏡頭進(jìn)行調(diào)焦，保證圖片的清晰度。

e)進(jìn)行抓圖分析，得出PLSDF和PLSCF。

1.5判斷標(biāo)準(zhǔn)

a) 目視監(jiān)視器，應(yīng)能觀看到2個(gè)單獨(dú)的點(diǎn)光源。

b) 點(diǎn)光源發(fā)現(xiàn)系數(shù)(PLSDF) 應(yīng)不小于2.7或點(diǎn)光源對(duì)比度系數(shù)(PLSCF)應(yīng)不小于0.12。

1.6注意事項(xiàng)

a)二維成像色度計(jì)、光度計(jì)與監(jiān)視器的距離會(huì)直接影響試驗(yàn)結(jié)果。

b) 曝光時(shí)間會(huì)直接影響試驗(yàn)結(jié)果。

1.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論

a) 拍攝試驗(yàn)圖片時(shí)應(yīng)保證圖片的清晰度。

b) 調(diào)整二維成像色度計(jì)、光度計(jì)與監(jiān)視器的距離，保證軟件預(yù)覽圖像和監(jiān)視器圖像一致。

c) 通過手動(dòng)設(shè)置曝光，防止曝光對(duì)點(diǎn)光源的影響。

系統(tǒng)延遲

2.1試驗(yàn)背景

系統(tǒng)延遲實(shí)驗(yàn)項(xiàng)是測(cè)試車外攝像頭采集到外部信息和把信息轉(zhuǎn)遞到車內(nèi)監(jiān)視器上的時(shí)間。該測(cè)試項(xiàng)是為了能及時(shí)的傳遞場(chǎng)景信息，保證駕駛員對(duì)車外視野的快速獲取能力，避免駕駛員不能實(shí)時(shí)流暢的看到道路情況而產(chǎn)生的交通事故。

2.2試驗(yàn)說明

系統(tǒng)延遲時(shí)間tSL是攝像機(jī)前方閃爍到顯示屏可見之間的時(shí)間(例如tSL＜200ms)，下圖顯示出了獨(dú)立于CMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的完整系統(tǒng)延遲測(cè)量設(shè)置。試驗(yàn)區(qū)域?yàn)榘凳?，環(huán)境溫度為室溫22℃±5℃。

2.3試驗(yàn)布置圖

2.4 試驗(yàn)步驟

a) 將光源，光傳感器，系統(tǒng)延遲測(cè)試儀構(gòu)成的測(cè)試環(huán)境按照上圖布置好。

b) 調(diào)整光源位置，盡量保證光源發(fā)光面填充監(jiān)視器顯示區(qū)域。

c) 調(diào)整光傳感器的位置，保證光傳感器貼合監(jiān)視器，并且光傳感器對(duì)準(zhǔn)光源發(fā)光面，無露光的情況出現(xiàn)。

d) 關(guān)閉所有光源。

e) 打開光源。

f) 通過系統(tǒng)延遲測(cè)試儀獲取經(jīng)過監(jiān)視器位置光電傳感器轉(zhuǎn)化的光電信號(hào)與光源位置光傳感器轉(zhuǎn)化的光電信號(hào)時(shí)間差。

2.5判斷標(biāo)準(zhǔn)

a) 在環(huán)境溫度為22℃±5℃條件下，CMS系統(tǒng)延遲時(shí)間應(yīng)小于200ms。

2.6 注意事項(xiàng)

a) 監(jiān)視器和攝像頭之間線路的長度會(huì)直接影響試驗(yàn)結(jié)果。

2.7 試驗(yàn)結(jié)論

a) 進(jìn)行系統(tǒng)延遲測(cè)試，需要知道實(shí)際裝車攝像頭到監(jiān)視器的距離，這樣去布置系統(tǒng)延遲的環(huán)境，可以最精準(zhǔn)的測(cè)試出系統(tǒng)延遲。

以上列舉說明了CMS眾多試驗(yàn)項(xiàng)中點(diǎn)光源和系統(tǒng)延遲所需要注意的測(cè)試細(xì)節(jié)。