Module de caméra automobile : l'avenir des véhicules autonomes est arrivé

Tesla, le constructeur américain de véhicules électriques qui vise à mettre sur le marché les voitures autonomes les plus avancées, a annoncé en mai 2021 qu'il remplacerait les capteurs radar de son système de conduite semi-autonome, Autopilot, par la caméra- seule version, Tesla Vision. Bien que le scepticisme abonde quant au potentiel d'un système de guidage basé uniquement sur la vision pour les voitures autonomes, Tesla a une grande confiance en Tesla Vision.

Tesla a commencé en mai 2021 à livrer les Model Y et Model 3 avec un système d'assistance à la conduite entièrement basé sur huit caméras montées autour de la voiture et sans radar. Les caméras envoient des images à des réseaux informatiques qui reconnaissent et analysent des objets. Bien que les experts aient souligné que les systèmes de vision uniquement sont confrontés à des défis dans l'obscurité, l'éblouissement ensoleillé et les mauvaises conditions météorologiques, Tesla défend le système de vision uniquement car il affirme que le système de caméra uniquement sera plus sûr que le radar en raison de moins de bruit ou de signaux déroutants. Le "freinage fantôme" a été l'un des problèmes persistants auxquels Tesla a été confronté avec le radar.

D'autres sociétés de véhicules autonomes telles que Waymo d'Alphabet Inc utilisent trois types de capteurs différents : caméras, radar et lidar. Tous ces différents types de capteurs sont combinés pour rendre une voiture autonome entièrement fonctionnelle sur la route. Bien que le système centré sur la caméra de Tesla soit beaucoup plus difficile à concevoir, il est également beaucoup moins cher que l'approche lidar basée sur le laser de Waymo, permettant au constructeur de voitures électriques d'évoluer et d'améliorer encore sa technologie. Cet effort de Tesla est justifié par l'entreprise comme un effort pour rendre le système de vision indépendant de toute autre technologie soit un système autosuffisant en soi.

Selon Reports and Data, le marché des modules de caméras automobiles devrait enregistrer un TCAC à deux chiffres au cours des prochaines années en raison de facteurs tels que l'augmentation de la production de véhicules, la demande des consommateurs pour des véhicules plus sûrs, les normes de sécurité gouvernementales et l'augmentation des ventes de véhicules électriques.

Technologie de module de caméra automobile et les plus grands fabricants

Les caméras à dispositif à couplage de charge (CCD) et à semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS) transforment les images optiques en impulsions électriques. Le CCD transfère séquentiellement le paquet de charge de chaque pixel vers une structure de sortie commune pour convertir la charge en tension, ce qui se traduit par un bruit plus faible, une meilleure qualité d'image, en particulier dans des conditions de faible luminosité, une plage dynamique plus élevée, une meilleure profondeur de couleur, une résolution plus élevée et une sensibilité à la lumière. Depuis son acceptation, il a bénéficié d'une consommation d'énergie réduite, d'une intégration élevée, d'une taille plus petite, d'une fabrication facile, d'un prix réduit et d'une qualité améliorée.

Les caméras de vision avant, les caméras de vision panoramique, les caméras de recul et les caméras de cabine sont les quatre types de caméras automobiles. Bosch, Aptiv, Continental, Denso, Valeo et d'autres fabricants d'appareils photo de niveau 1. Infineon, Freescale, Texas Instruments, ST, Panasonic et d'autres font partie des principaux fabricants de modules de caméras automobiles. Sony, Panasonic, Sharp, Konica Minolta, Omron et d'autres sociétés sont les principaux fournisseurs d'optiques.

L'amélioration de la portée, la modularisation, l'évolutivité et l'interconnexion sont toutes des tendances dans le développement de modules de caméras automobiles, tout comme les caméras latérales ou surround pour étendre la portée de la vue arrière et remplacer les rétroviseurs latéraux, la caméra ToF en cabine pour la détection de présence et la reconnaissance des gestes, et tout- détection météorologique. La détection par tous les temps nécessite une solution de vision nocturne, auquel cas une caméra infrarouge est une solution cruciale pour améliorer la distance de vision du conducteur dans l'obscurité/le mauvais temps et compenser le défaut fatal de la caméra de ne pas fonctionner correctement dans des conditions de faible luminosité. En raison du coût exorbitant, ces caméras ne sont désormais disponibles que dans les marques haut de gamme. Le principal fournisseur du système est Autoliv. Les caméras infrarouge lointain et proche infrarouge sont les types de caméras infrarouges les plus courants.

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Les caméras en cabine sont tout aussi cruciales

Les caméras sont un élément essentiel des systèmes automatisés d'aide à la conduite (ADAS) qui prolifèrent dans les véhicules modernes. Ces systèmes sont conçus dans le but principal d'améliorer la sécurité routière et constituent des étapes sur la voie des véhicules entièrement autonomes du futur. Les modules de caméras en cabine sont conçus pour surveiller le conducteur car le conducteur reste l'aspect le plus dangereux de tout véhicule, principalement en raison du manque d'attention et des faibles capacités de prise de décision d'une grande population de conducteurs. Une enquête de la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) montre que les conducteurs sont responsables de plus de 90 % de tous les accidents de la route.

Les constructeurs automobiles et les régulateurs de sécurité sont conscients que les systèmes ADAS ne peuvent pas aller plus loin et que si le conducteur ne fait pas attention, le risque d'accident reste élevé, même avec l'ADAS en place. En conséquence, les caméras et les systèmes de vision en cabine sont de plus en plus utilisés pour surveiller le conducteur ainsi que les autres occupants.

En effet, ces caméras de surveillance du conducteur (DMC) sont si cruciales pour la sécurité routière qu'Euro NCAP les a désignées comme une caractéristique de sécurité essentielle à partir de 2020. Le système ADAS peut évaluer une variété de choses qui contribueront à la sécurité routière en focalisant discrètement une caméra au conducteur et à l'aide d'un logiciel de traitement d'image avancé.

Les systèmes ADAS avec DMC peuvent détecter si le conducteur regarde la route devant lui ou essaie de lire un message sur son smartphone. Il peut détecter si le conducteur a été handicapé en raison d'une maladie grave, et des systèmes plus avancés peuvent discerner l'état émotionnel du conducteur en utilisant les expressions faciales comme indices.

Les caméras remplaceront-elles les rétroviseurs dans les véhicules ?

Il y a déjà une proposition en cours qui prévoit de remplacer les rétroviseurs latéraux par des caméras. Après tout, la NHTSA a exigé que les nouveaux véhicules de moins de 4500 kg soient équipés de caméras de recul d'ici le 1er mai 2018. Le processus de suppression progressive a déjà commencé en 2016.

En réponse à la décision de la NHTSA, l'Alliance des constructeurs automobiles et Tesla Motors ont demandé à l'agence de les laisser remplacer également les rétroviseurs encombrants par des caméras. Les rétroviseurs extérieurs traditionnels augmentent la traînée aérodynamique totale d'un véhicule de 2 à 7 %, selon la pétition de l'Auto Alliance. Selon l'Alliance, une réduction de 10 % de la traînée aérodynamique entraînerait une réduction de 3,2 % de la consommation de carburant. Cependant, le processus de remplacement de tous les miroirs par des caméras peut être long car les experts font le pour et le contre d'un tel remplacement. Avant que les chercheurs ne se précipitent pour remplacer les miroirs par des caméras, ils doivent aborder un certain nombre d'aspects humains. Quelle est la meilleure position dans la voiture pour mettre les informations visuelles ? Quelle doit être la luminosité de l'écran d'affichage pour éviter de distraire les conducteurs lorsqu'ils conduisent la nuit ? Comment utiliser les écrans pour fournir aux conducteurs une meilleure idée de leur environnement tout en représentant une perception correcte de la profondeur ? Ce sont toutes des questions auxquelles il faut répondre de manière satisfaisante avant que le rétroviseur latéral puisse être considéré comme redondant et remplacé par des caméras.

Cependant, en 2016, le Japon et l'Europe ont légalisé l'utilisation de voitures sans miroir, qui remplacent les rétroviseurs et les rétroviseurs par des systèmes de surveillance par caméra. Mitsubishi a annoncé le lancement d'un module de caméra de voiture basé sur la technologie d'intelligence artificielle (IA) propriétaire de la marque Maisart en 2018. Ces caméras sont capables de détecter divers types d'objets à des distances allant jusqu'à 100 mètres. La National Highway Traffic Safety Administration estime que les caméras orientées vers l'arrière sauveront 58 à 69 vies par an qui seraient autrement perdues dans des accidents de dos. Selon la NHTSA, les accidents de retour entraînent 210 décès et 15 000 blessés par an. Les enfants de moins de cinq ans représentent 31 % de tous les accidents, tandis que les personnes âgées de 70 ans et plus représentent 26 %. Avec ces chiffres à l'esprit, il est prudent de prédire que les automobiles sans miroir deviendront la norme dans l'industrie automobile dans un avenir pas trop lointain.

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