Cách chọn ống kính máy ảnh Dash cho điều kiện lái xe thực tế

Giới thiệu: Camera hành trình phải ghi lại nhiều hơn một chế độ xem dễ chịu

Camera hành trình có vẻ là một sản phẩm chụp ảnh đơn giản: hướng camera qua kính chắn gió, ghi lại đường đi và lưu cảnh quay. Trong thực tế, ống kính phải xử lý được nhiều điều kiện khó khăn.

Khung cảnh có thể chuyển từ bầu trời sáng sang đường hầm tối trong vài giây. Đèn pha có thể tạo điểm nhấn mạnh mẽ vào ban đêm. Kính chắn gió có thêm một bề mặt quang học khác và máy ảnh có thể phải chịu rung, nóng, lạnh và thay đổi ánh sáng nhiều lần. Trong khi đó, ống kính phải vừa với một vỏ máy nhỏ gọn và cung cấp đủ phạm vi bao phủ để ghi lại các sự kiện liên quan mà không làm cho các chi tiết quan trọng trở nên quá nhỏ.

Do đó, đối với các nhà sản xuất đang phát triển camera hành trình, việc chọn ống kính là một quyết định mang tính hệ thống. Độ dài tiêu cự rất quan trọng nhưng nó chỉ là một phần của thông số kỹ thuật. Hướng dẫn này giải thích các thông số cần chú ý trước khi ống kính được phê duyệt để sản xuất.

1. Bắt đầu với trường nhìn bắt buộc

Trường nhìn (FOV) xác định lượng cảnh mà máy ảnh chụp được. FOV rộng hơn có thể bao gồm nhiều làn đường hơn, bối cảnh bên đường và các sự kiện gần xe. Nhưng rộng hơn không tự động tốt hơn.

Khi sử dụng cảm biến cố định, một ống kính rất rộng sẽ trải rộng cảnh trên hình ảnh theo cách có thể làm cho các vật thể ở xa chiếm ít pixel hơn. Sự biến dạng cũng có thể trở nên dễ nhận thấy hơn ở các cạnh. Nếu một dự án cần đọc các biển báo hoặc chụp chi tiết ở khoảng cách xa, nhóm nên đánh giá xem phần liên quan của hình ảnh còn lại bao nhiêu chi tiết có thể sử dụng được.

Xác nhận xem thông số kỹ thuật đề cập đến FOV ngang, dọc hay chéo. Những giá trị này không thể thay thế cho nhau. Chúng cũng phụ thuộc vào kích thước cảm biến và mô hình chiếu quang học. Do đó, việc so sánh các ống kính chỉ sử dụng một góc được quảng cáo có thể dẫn đến một kết luận sai lệch.

Thử nghiệm thực tế là xác định khu vực phải nhìn thấy được—chẳng hạn như làn đường phía trước và hai bên xe—và kiểm tra cảnh quay mẫu ở góc lắp đặt thực tế. Mục tiêu là mức độ bao phủ có thể sử dụng được chứ không chỉ đơn giản là số lượng lớn nhất trên biểu dữ liệu.

2. Ghép ống kính với cảm biến

Ống kính và cảm biến nên được đánh giá là một cặp. Ống kính phải cung cấp vòng tròn hình ảnh bao phủ định dạng cảm biến và hiệu suất quang học của nó phải phù hợp với yêu cầu về độ phân giải và kích thước pixel của cảm biến.

Số megapixel cao hơn không đảm bảo rằng toàn bộ máy ảnh sẽ ghi lại nhiều chi tiết hữu ích hơn. Nếu ống kính không đủ khả năng phân giải, độ tương phản kém hoặc hiệu suất biên yếu, cảm biến có thể không chụp được chi tiết mà nhóm thiết kế mong đợi.

Kiểm tra ít nhất:

- Định dạng cảm biến và kích thước hoạt động

- Kích thước pixel và mục tiêu độ phân giải

- Vòng tròn hình ảnh ống kính

- Chất lượng hình ảnh trung tâm và cạnh

- Giá đỡ cơ khí và không gian gói có sẵn

- Liệu hình ảnh cuối cùng sẽ được cắt xén hay chỉnh sửa kỹ thuật số

Những chi tiết này cần được giải quyết trước khi thiết kế dụng cụ hoặc vỏ máy trở nên khó thay đổi.

3. Hiểu về độ méo và khả năng sử dụng của hình ảnh

Máy ảnh hành trình thường sử dụng quang học góc rộng, do đó, một số biến dạng có thể là một sự đánh đổi được chấp nhận để có được phạm vi phủ sóng. Câu hỏi quan trọng là liệu sự biến dạng có ảnh hưởng đến mục đích sử dụng hay không.

Đối với việc ghi thông thường, đường chân trời cong có thể được chấp nhận. Đối với các hệ thống phân tích vị trí làn đường, ước tính khoảng cách hoặc hỗ trợ các chức năng hỗ trợ người lái, hành vi hình học có thể cần được đánh giá cẩn thận hơn. Phần mềm có thể sửa một số biến dạng, nhưng việc chỉnh sửa có thể cắt hình ảnh và lấy mẫu lại các pixel.

Do đó, ống kính phải được đánh giá bằng quy trình xử lý hình ảnh thực tế. Xem lại không chỉ hình ảnh tĩnh mà còn cả video ở tốc độ khung hình, cài đặt độ phơi sáng và góc lắp mong muốn. Nếu các vùng rìa là quan trọng, hãy kiểm tra chúng một cách rõ ràng thay vì chỉ đánh giá phần trung tâm của khung.

4. Hiệu suất ánh sáng yếu không chỉ là khẩu độ

Khẩu độ lớn hơn có thể cung cấp nhiều ánh sáng hơn cho cảm biến, điều này có thể giúp ích trong điều kiện ánh sáng yếu. Nhưng hiệu suất ánh sáng yếu cũng phụ thuộc vào độ nhạy của cảm biến, thời gian phơi sáng, xử lý hình ảnh, tiêu cự và sự hiện diện của ánh sáng chói hoặc lóa.

Phơi sáng lâu hơn có thể làm sáng cảnh đêm nhưng có thể làm tăng độ mờ chuyển động khi xe cộ hoặc vật thể di chuyển. Giảm tiếng ồn mạnh mẽ có thể làm mịn các chi tiết nhỏ. Do đó, khẩu độ lớn chỉ hữu ích khi phần còn lại của hệ thống hình ảnh có thể tận dụng ánh sáng bổ sung.

Để thử nghiệm phát triển, hãy chụp các cảnh có mức độ chiếu sáng khác nhau: ánh sáng ban ngày, hoàng hôn, ánh sáng đường phố, đường thiếu ánh sáng và sự chuyển tiếp giữa môi trường sáng và tối. Xem lại đoạn phim để biết chi tiết có thể đọc được chứ không chỉ độ sáng tổng thể.

5. Cảnh HDR và ​​độ tương phản cao

Camera ô tô thường đối mặt với khung cảnh có bầu trời sáng, mặt đường tối, vùng bóng mờ và biển báo phản chiếu trong cùng một khung hình. Quá trình xử lý dải động cao (HDR) có thể giúp lưu giữ thông tin về những khác biệt này, nhưng ống kính vẫn có vai trò nhất định.

Phản xạ bên trong, ánh sáng lóa, hình ảnh bóng ma và ánh sáng tán xạ có thể làm giảm độ tương phản xung quanh các nguồn sáng mạnh. Một ống kính trông đẹp trong điều kiện ánh sáng đồng đều trong nhà có thể hoạt động khác đi khi máy ảnh hướng về phía mặt trời yếu hoặc đèn pha đang tới gần.

Ống kính, mặt kính, cảm biến và cài đặt xử lý hình ảnh phải được đánh giá cùng nhau. Yêu cầu các điều kiện thử nghiệm bao gồm nguồn điểm mạnh và cảnh có độ tương phản cao. Nếu máy ảnh được gắn phía sau kính chắn gió, hãy kiểm tra qua kính dự định và ở góc thực tế, vì các phản xạ bổ sung có thể xuất hiện giữa các bề mặt quang học.

6. Kính chắn gió là một phần của hệ thống quang học

Kính chắn gió không chỉ đơn giản là một cửa sổ vô hình. Độ cong, lớp phủ, màu sắc, độ phản chiếu và góc của nó có thể ảnh hưởng đến hình ảnh. Camera đặt quá gần kính cũng có thể ghi lại hình ảnh phản chiếu từ bảng điều khiển hoặc nội thất.

Vì lý do này, việc cài đặt cuối cùng phải là một phần của kế hoạch xác nhận. Xác nhận vị trí của máy ảnh, khoảng cách giữa ống kính và kính, góc và bất kỳ vỏ bảo vệ nào. Kiểm tra vào ban ngày và ban đêm, đồng thời kiểm tra hình ảnh xem có hiện tượng phản chiếu kép, ánh sáng lóa hoặc sự thay đổi màu sắc không mong muốn hay không.

Nếu sản phẩm được thiết kế cho nhiều mẫu xe, đừng cho rằng một lắp đặt sẽ đại diện cho mọi hình dạng kính chắn gió. Các yêu cầu tích hợp cơ học và quang học phải được ghi lại.

7. Ổn định nhiệt độ, độ rung và tiêu điểm

Thiết bị điện tử ô tô có thể trải qua những thay đổi nhiệt độ đáng kể. Tùy thuộc vào thiết kế quang học và cơ học, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tiêu cự, căn chỉnh và vị trí tương đối của các bộ phận. Rung cũng có thể bộc lộ những điểm yếu trong quá trình lắp hoặc lắp ráp.

Việc xác nhận phù hợp tùy thuộc vào loại sản phẩm và môi trường dự định của nó. Thiết lập phạm vi nhiệt độ vận hành, điều kiện bảo quản, yêu cầu về độ rung và mọi kế hoạch kiểm định chất lượng ô tô có liên quan trước khi hoàn thiện thiết kế. Không coi thấu kính đa năng là đủ tiêu chuẩn dành cho ô tô trừ khi có bằng chứng cần thiết.

Độ ổn định của tiêu điểm phải được đánh giá trong các điều kiện dự kiến, không chỉ ngay sau khi lắp ráp. Ống kính nhỏ gọn phải luôn phù hợp với điều kiện làm việc dự kiến ​​trong suốt vòng đời của sản phẩm.

8. Danh sách kiểm tra của người mua trước khi yêu cầu báo giá

Để giúp nhà cung cấp ống kính đánh giá dự án, hãy chuẩn bị thông tin sau:

1.Mô hình cảm biến, định dạng, độ phân giải và kích thước pixel

2.Yêu cầu FOV ngang và chéo

3. Khoảng cách làm việc mục tiêu và góc lắp camera

4. Đường kính, chiều dài và giao diện lắp ống kính có sẵn

5. Yêu cầu về ngày/đêm và HDR

6. Nhiệt độ dự kiến ​​và môi trường rung động

7. Chi tiết kính chắn gió hoặc cửa sổ bảo vệ

8.Tiêu chí chất lượng hình ảnh, bao gồm hiệu suất cạnh và độ biến dạng

9. Khối lượng dự báo, số lượng mẫu và lịch trình xác nhận

Một đặc tả rõ ràng giúp giảm thiểu việc qua lại và giúp dễ dàng so sánh các giải pháp được đề xuất trên cùng một cơ sở.

Làm việc với Quang học Boshi

Quang học Boshicung cấp các sản phẩm ống kính quang học và hỗ trợ quang học tùy chỉnh cho nhiều thị trường hình ảnh, bao gồm cả thiết bị điện tử ô tô. Đối với các dự án có ràng buộc gói được xác định hoặc yêu cầu dành riêng cho ứng dụng, hãy khám phásản phẩm quang học tùy chỉnhtrang và thảo luận về cảm biến, trường nhìn, môi trường và vỏ cơ học với nhóm kỹ thuật.

Một yêu cầu báo giá tốt nên mô tả hệ thống camera chứ không chỉ yêu cầu một ống kính có tiêu cự cụ thể. Tiêu cự là điểm bắt đầu; cảm biến, trường nhìn, gói, mục tiêu chất lượng hình ảnh và các điều kiện xác nhận sẽ xác định xem ống kính có phù hợp hay không.

Kết luận: Hãy chọn cảnh bạn cần tin tưởng

Ống kính camera hành trình phải cân bằng giữa phạm vi bao phủ, chi tiết, hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu, độ méo, độ lóa và độ ổn định của môi trường. Không có thông số kỹ thuật nào có thể tự mình mô tả sự cân bằng đó.

Xác định những gì máy ảnh cần chụp, kiểm tra nó thông qua kính chắn gió và vỏ dự định, đồng thời đánh giá chuỗi hình ảnh hoàn chỉnh trong điều kiện lái xe thực tế. Cách tiếp cận đó mang lại cho các kỹ sư một cơ sở đáng tin cậy hơn để lựa chọn ống kính—và giúp người mua tránh chọn một ống kính trông đẹp trên giấy nhưng lại gặp khó khăn khi di chuyển.