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采用Speos的停車輔助攝像頭仿真

發(fā)布日期：

2024-07-05

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攝像頭傳感器廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的各種用途，從道路和環(huán)境分析自動駕駛汽車應(yīng)用，到駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)，停車輔助攝像頭和電子后視鏡監(jiān)控系統(tǒng)等駕駛輔助應(yīng)用，對于設(shè)計(jì)人員來說，利用能見度和總視野等指標(biāo)來評估不同車輛條件下攝像頭的性能是最重要的。在本文中，展示了輔助停車攝像頭的簡單集成仿真工作流。使用仿真的方式，設(shè)計(jì)人員可以很容易地檢查停車輔助攝像頭是否符合監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，如FMVSS 111。本文將使用Ansys Zemax OpticStudio來設(shè)計(jì)和導(dǎo)出攝像頭光學(xué)系統(tǒng)，然后使用Ansys Speos來定位攝像頭并檢查FMVSS 111等停車規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)，最后將使用Speos傳感器SSS來生成最終的傳感器圖像。

采用Speos的停車輔助攝像頭仿真

首先，鏡頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)出與Ansys Zemax OpticStudio。

使用OpticStudio對攝像頭的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，鏡頭設(shè)計(jì)是一個廣角光學(xué)系統(tǒng)，廣角視野是停車輔助場景所必需的，整個視野是200度。

采用Speos的停車輔助攝像頭仿真

在OpticStudio中，使用“Export Reduced Order Model to Speos ”工具將當(dāng)前系統(tǒng)的降階模型(ROM)寫入一個*.OPTDistortion的文件，Speos可讀的該格式文件，文件包含傳感器上的每個采樣點(diǎn)輸出的有關(guān)光線方向、起點(diǎn)、發(fā)射率、聚焦和距離的信息，由于系統(tǒng)輸出降階模型數(shù)據(jù)的行為是在樣本值之間插值的，所以添加的樣本點(diǎn)越多，模型的精度就越好。輸出的*.OPTDistortion文件將在Speos中定義camera sensor傳感器，計(jì)算到達(dá)光學(xué)傳感器的光能量圖。使用ROM代替完整的光學(xué)系統(tǒng)將更快得到Speos仿真的結(jié)果。此外，值得強(qiáng)調(diào)的是，由于鏡頭的幾何形狀和屬性沒有存儲在ROM中，因此鏡頭系統(tǒng)供應(yīng)商的知識產(chǎn)權(quán)IP可以得到保護(hù)。ROM中考慮的光學(xué)效應(yīng)包括幾何像差(畸變、場曲率)、色差、視場(FOV)、景深(DOF)等。

采用Speos的停車輔助攝像頭仿真

其次，鏡頭系統(tǒng)集成與Ansys Speos

現(xiàn)在使用Ansys Speos將攝像頭集成到停車環(huán)境中的車輛上。使用FMVSS111法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的停車場景，為了符合規(guī)則測試，汽車模型必須停在與場景幾何圖形的精確距離處，以評估停車輔助攝像頭的視場。

分別設(shè)置Camera.Geometric幾何類型攝像頭，在交互式模擬中用于投影攝像頭的視場，和Camera.Photomrtric光度攝像頭，用于逆向模型生成曝光圖，并且光度攝像頭和幾何攝像頭都配備了OpticStudio設(shè)計(jì)的ROM降階模型。

采用Speos的停車輔助攝像頭仿真

評估位于車輛后部的攝像頭是否成功通過FMVSS 111標(biāo)準(zhǔn)，真正的測試是檢查用戶是否能從儀表板上看到障礙物，位于場景后面的5個障礙物必須完全可見，而前面的兩個障礙物必須部分可見。Speos光學(xué)仿真結(jié)果與視場投影一致，可以清楚地看到前面的2個障礙以及后面的5個障礙，該光學(xué)系統(tǒng)滿足FMVSS111標(biāo)準(zhǔn)視場要求。

采用Speos的停車輔助攝像頭仿真

最后，Speos傳感器系統(tǒng)SSS生成傳感器圖像

使用最后的光度學(xué)模擬結(jié)果來生成攝像頭產(chǎn)生的實(shí)際圖像，可應(yīng)用于儀表板上顯示的圖像。為此，使用Speos傳感器系統(tǒng)SSS工具，這是一個后處理工具，可以將Speos的輻照度和曝光映射轉(zhuǎn)換為原始映射，并使用光學(xué)傳感器的降階模型處理RGB圖像。本文使用索尼IMX226 RGB CMOS傳感器，該文件包含傳感器線性表征的EMVA-1288標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)索尼技術(shù)文檔中檢索到的IMX226的技術(shù)信息創(chuàng)建。SSS可以處理模擬實(shí)際攝像頭傳感器如何將該信息轉(zhuǎn)換為電子，并考慮可能影響圖像質(zhì)量的所有相關(guān)噪聲，甚至可以生成電子圖和噪聲圖，這對于了解傳感器在各種照明條件下的性能至關(guān)重要。

采用Speos的停車輔助攝像頭仿真

后處理完成后，可以在SSS文件夾中找到結(jié)果文件，包含傳感器在進(jìn)行任何處理之前捕獲的所有Raw圖數(shù)據(jù)，這些Raw數(shù)據(jù)是無價(jià)的，可以對傳感器的屬性有最清晰的了解，這個Raw圖像也可以被開發(fā)成最終格式，可以根據(jù)需要用于不同的應(yīng)用程序。以下是經(jīng)過可視化、色彩準(zhǔn)確性和整體美感優(yōu)化的后處理的最終儀表板顯示圖像。

采用Speos的停車輔助攝像頭仿真

Speos還能夠通過多頻仿真，生成多真仿真結(jié)果，最終以視頻方式呈現(xiàn)。以下視頻以3倍增益拍攝，每幀積分時間為60毫秒，以每秒35幀的標(biāo)準(zhǔn)速率播放。這是駕駛員通過停車輔助攝像頭看到的實(shí)時圖像。圖像清晰，動作流暢，表明該系統(tǒng)非常適合實(shí)時應(yīng)用。

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