标签: 3D应用方案

据IDTechEx最新预计，到2034年，全球汽车舱内传感（In-Cabin Sensing，ICS）市场将超过85亿美元。 若按照增长幅度来看，包含驾驶员监控系统（DMS）、乘员监控系统（OMS）、手势控制和生命体征监测等高级功能在内的舱内传感市场预计2020年到2034年将增长11倍。 感光百科：ICS中的光源选择 01、政策推动带来的“硬”增长 作为其中的增长主力，舱内监控系统应用（包含DMS和OMS等）被推动增长的首要因素正是法规。 据统计，中国、欧盟、美国、韩国、印度等主要汽车国家或地区已推出相关法规或技术标准。 其中最具引领作用的是《欧盟通用安全条例》要求的于2024年7月7日起对所有划为M（客）类和N（货）类的新制造车辆都必须配备先进的驾驶员分心警告系统（ADDW）。 在中国，《C-NCAP管理规则》2024征求意见稿首次将DMS纳入项目分值，为DMS（包括疲劳监测、注意力监测）设置了3个场景权重，项目分值为2分，在ADAS实验项得分比重仅次于AEB。 此外，在辅助驾驶的过渡期中，安全问题更是重中之重，同时，为进一步实现品牌的差异化，手势控制、儿童在场检测、安全带检测等先进功能也是日渐普及，特别是在中高端车型中。 据佐思汽研统计，近几年舱内监控市场（包含DMS和OMS在内）已进入快车道。2023年1~10月，中国乘用车舱内监控系统装配量达206.1万套，同比增长81.3%；装配率达12.4%，较去年同期增长4.5个百分点。 2020-2023年中国乘用车标配舱内监控系统 装配量及装配率 图片来源：佐思汽研数据库 02、光源选择：让舱内传感更“智能” 舱内传感种类繁多，但光源的选择，则是决定传感器性能的关键因素。艾迈斯欧司朗拥有丰富的光源和传感产品线，其在舱内传感市场的市占率一直处于业界领先 （如下图所示） ，一方面能够满足不同客户群体的需求，另一方面也能让舱内传感更“智能”。 在舱内监控系统应用中，红外LED和VCSEL产品均可用作光源，据艾迈斯欧司朗现场应用经理李铭豪介绍，以2W的OSLON®Black系列为例，其利用镜头配以不同产品不同的发散角，50°、80°和150°，从而适应不同的应用。 例如，DMS系统需要较小发散角的光源，以便更精确地追踪驾驶员的眼睛和头部动作；而OMS系统则需要较大发散角的光源，以便覆盖更广的区域，检测车内是否遗漏乘客或物品。 艾迈斯欧司朗ICS光源方案 “我们还研发了矩形LED产品。” 由于LED近似朗伯体发光源，呈现球面匀光特性，当被检测物体是平面时，其光照就不均匀了。因此艾迈斯欧司朗在光源中创新性地加入了一个特殊的像蝙蝠翼的镜头，如此一来，方可产生像矩形一样均匀的光。 “现在客户对这类产品的需求都已非常明确。” 除了LED，在VCSEL光源中，以TARA系列为例，艾迈斯欧司朗同样可以提供不同的发散角产品给到客户使用。 需要特别提及的是，在激光产品中，需要更多考量人眼安全的设计。 TARA2000-AUT-SAFE正是业界第一款带有无扩散眼安全装置的汽车照明器 ，因为正常如果VCSEL光源上的镜头有脱落或者开裂的情况，激光就会有直射人眼内部的可能，会造成人眼的伤害，特别是有可能会对人眼当中的黄斑产生不可逆的损伤。 因此艾迈斯欧司朗在产品中加入了独特的互锁回路，据悉TARA2000-AUT-SAFE针对故障情况提供近乎即时的响应（<1µs），可直接检测可能危机人眼安全的故障，如匀光片破裂或者剪切，这部分的阻抗就会发生变化，为快速检测可能危机人眼安全的故障提供了全面的保障。 03、光源选型？且听专家说 若要在不同应用中选用合适的光源产品，必须对VCSEL和红外LED更多些了解。 首先，从光照均匀度来看 ，如上图中图a所示，VCSEL的发光面即平面，有着较高的光照均匀性。但从图中可以看出光强好像是中间弱一些，四周强一些。这主要是由于对于平面的四周边缘来说，角度更大，所以光强变弱。“因而我们将自身的光学器件微透镜Micro Lens用于TARA系列，从而增强了边缘部分的光强，因此当实际去照射一个平面物体时，客户会发觉这是一个非常均匀的光源。” LED光源（图b所示），中间更亮，四周相对较弱，同样需要叠加例如矩形透镜去做处理，从而得到类似VCSEL的光分布特性。 其次，从光谱来看 ，VCSEL的光谱非常窄，能量多集中在940nm处，人眼一般对于900nm以下的部分会更为敏感，容易出现红暴现象，因而采用VCSEL光源会大幅降低红暴现象。 但LED光谱较宽，用户会或多或少看到比较明显的红暴现象。“因此，我们也对LED光源做了一些改进，加入滤光部分，从而降低LED产生的红暴现象。” 最后，从开关速度上来说 ，VCSEL的开关时间在几百皮秒到几个纳秒之间，很迅速，非常适用于3D ToF的场景。 艾迈斯欧司朗ICS光源方案 目前在DMS系统中，由于成本原因，2D NIR系统仍为主导。但未来DMS系统会涉及到驾驶员身份识别，这会加速3D系统的采用。 “3D系统对于作弊难度非常高，所以逐渐受到市场重视。” 3D ToF基本采用VCSEL的泛光光源，但目前来说成本还相对较高，同时具有分辨率偏低的不足，结合这两点因素也会在不少应用上受到一定限制。 更为流行的是3D双目立体视觉方案。在这款系统中会有2种方案，一种是无源双目，它会去抓取被测物体上的特征点，然后通过特征点去看两个摄像头反馈回来的差异，这种方式会占用更多计算资源。 艾迈斯欧司朗提供的方式是点阵图（有源双目），基于光源发出点阵图照射到被测物体上，然后根据点阵图的规律，去判别同一个点在两个接收图像当中的距离差异，以此算出深度信息。 此外就是结构光，同样是基于光源发射不规则点阵图，碰到类似人体的立体被测物，会引导斑点形状变化，从而据此判别距离和走势。“结构光的方案在手机中应用非常多，优点就在于只需1个摄像头即可完成，当然这就对算法提出较高需求，也是我们当前最常见的3D应用方案。”