3.1 视觉传感器类型 (摄像头)

3.1 视觉传感器类型 (摄像头)

本节摘要：自动驾驶摄像头不止一种。本节讲单目、双目、环视、鱼眼、红外等摄像头类型——选对摄像头才能感知好。

核心问题

阅读完本节，你应当能够：

1. 区分摄像头类型
2. 理解各类型用途
3. 知道摄像头配置

概念脉络

自动驾驶摄像头类型

图 3-1 摄像头类型

单目摄像头

单目最常用，便宜信息丰富。前向感知主要靠单目（或多焦距单目组合）。缺点是测距难，靠深度估计或融合 LiDAR。

双目摄像头

双目用视差测距（3.10 节），比单目精确。但需精确标定，基线短远距误差大，成本高。Subaru 等用双目。

环视鱼眼摄像头

4 路鱼眼摄像头（前/后/左/右）拼接 360° 环视图，用于：

• 泊车辅助
• 近距感知
• 车位线检测

鱼眼镜头畸变大，需校正。

红外/夜视摄像头

红外摄像头不受光照影响，用于夜间行人/动物检测。奔驰等夜视系统用红外。

摄像头配置

典型自动驾驶车摄像头配置：

• 前向：多焦距单目（远/中/近）或广角+长焦
• 侧前/侧后：覆盖盲区
• 后向：后视
• 环视：4 路鱼眼

共 6-12 路摄像头。

摄像头关键参数

摄像头挑战

• 运动畸变：卷帘快门高速运动畸变，用全局快门
• 强光/阴影：需 HDR 摄像头
• 雨雪遮挡：镜头脏
• 温度：车规级温度范围

⚠️ 卷帘快门：卷帘快门高速运动时图像畸变，自动驾驶用全局快门避免。这是车规摄像头和消费级的关键区别。

💡 关键直觉：摄像头有单目（主流前向）、双目（测距）、环视鱼眼（泊车 360°）、红外（夜视）。典型 6-12 路配置。关键参数焦距/分辨率/HDR/全局快门。卷帘快门运动畸变要用全局快门。

要点速记

• 类型：单目（主流前向，便宜测距难）、双目（视差测距需标定）、环视鱼眼（4 路 360° 泊车）、红外（夜视）。
• 配置：前向多焦距+侧后+环视，6-12 路。
• 参数：焦距（视野/分辨率权衡）、分辨率、HDR、帧率、全局快门。
• 挑战：运动畸变（用全局快门）、强光阴影（HDR）、雨雪、温度。
• 车规：全局快门、HDR、宽温度范围，区别于消费级。

下一节讲多传感器融合。

焦距、视野与分辨率的选择

前向摄像头的选型是经典的权衡问题。长焦镜头看得远但视野窄（远处目标占像素多，检测可靠），短焦视野广但远处目标像素少。量产车通常布置 2-3 个不同焦距的前向摄像头：超广角负责近场和路口，主摄负责中远场，长焦负责远场（限速牌、远处车辆）。像素数量不决定一切，单位立体角上的像素密度（分辨率除以视野）才是关键——同样是 800 万像素，用在 40 度视野上比用在 120 度视野上"看得更远更清"。

焦距  -> 视野(大) vs 像素密度(高) 的权衡
广角  : 近场覆盖, 畸变大
长焦  : 远场清晰, 视野窄
量产  : 前向 2-3 焦距组合 + 环视 4 路鱼眼
​

快门、HDR 与车规要求

卷帘快门逐行曝光，车高速行驶时画面会产生"果冻效应"（物体倾斜、拖影），因此车规摄像头普遍要求全局快门。HDR 则解决明暗反差：逆光时天空亮、路面暗，普通摄像头只能二选一，HDR 合成多帧不同曝光，把高光和暗部细节都保留下来。车规还有一套专门的可靠性要求——工作温度范围（零下 40 度到 85 度）、镜头起雾处理、IP 防护等级。相比消费级摄像头，车规镜头还要求低畸变、稳定的内参，因为感知算法依赖内参做畸变校正和测距，内参漂移会导致投影错位。最后是标定：每台车出厂都要做一次外参标定（确定摄像头相对车体的位置和朝向），行驶中受颠簸影响外参会轻微漂移，一些车会利用车道线、路面特征做在线自标定来补偿。标定数据直接进入融合和投影模块，是"摄像头数据可用"的前置条件。