Módulo de câmera automotiva: o futuro dos veículos autônomos está aqui

A Tesla, fabricante norte-americana de veículos elétricos que tem como objetivo trazer os carros autônomos mais avançados para o mercado, anunciou em maio de 2021, que substituirá os sensores de radar de seu sistema de direção semi-autônomo, o Autopilot, pela câmera- única versão, Tesla Vision. Embora o ceticismo seja abundante sobre o potencial de apenas um sistema de orientação baseado em visão para carros autônomos, a Tesla tem forte fé na Tesla Vision.

A Tesla em maio de 2021 começou a entregar o Model Y e o Model 3 com sistema de assistência ao motorista baseado inteiramente em oito câmeras montadas ao redor do carro e sem radar. As câmeras enviam imagens para redes de computadores que reconhecem e analisam objetos. Embora os especialistas tenham apontado que os sistemas somente de visão enfrentam desafios na escuridão, brilho ensolarado e más condições climáticas, a Tesla está defendendo o sistema somente de visão porque afirma que o sistema somente de câmera será mais seguro que o radar por causa de menos ruído ou sinais confusos. A “frenagem fantasma” tem sido um dos problemas persistentes que a Tesla enfrentou com o radar.

Outras empresas de veículos autônomos, como a Waymo, da Alphabet Inc, usam três tipos diferentes de sensores: câmeras, radar e lidar. Todos esses diferentes tipos de sensores são combinados para tornar um carro autônomo totalmente funcional na estrada. Embora o sistema centrado em câmera da Tesla seja muito mais difícil de projetar, também é muito mais barato que a abordagem lidar baseada em laser da Waymo, permitindo que a fabricante de carros elétricos aumente e melhore ainda mais sua tecnologia. Esse esforço da Tesla é justificado pela empresa como um esforço para que o sistema de visão independente de qualquer outra tecnologia seja um sistema autossuficiente em si.

De acordo com relatórios e dados, o mercado de módulos de câmera automotiva deve registrar CAGR de dois dígitos nos próximos anos devido a fatores como aumento da produção de veículos, demanda do consumidor por veículos mais seguros, normas de segurança do governo e aumento das vendas de veículos elétricos.

Tecnologia de módulo de câmera automotiva e os maiores fabricantes

As câmeras de dispositivo acoplado de carga (CCD) e semicondutor de óxido metálico complementar (CMOS) transformam imagens ópticas em impulsos elétricos. O CCD transfere o pacote de carga de cada pixel sequencialmente para uma estrutura de saída comum para converter carga em tensão, resultando em menor ruído, maior qualidade de imagem, particularmente em condições de pouca luz, maior faixa dinâmica, melhor profundidade de cor, maior resolução e sensibilidade à luz. Desde sua aceitação, ele se beneficiou de menor consumo de energia, alta integração, tamanho menor, fácil fabricação, preço reduzido e qualidade aprimorada.

Câmeras de visão frontal, câmeras de visão surround, câmeras de visão traseira e câmeras na cabine são os quatro tipos de câmeras automotivas. Bosch, Aptiv, Continental, Denso, Valeo e outros fabricantes de câmeras de nível 1. Infineon, Freescale, Texas Instruments, ST, Panasonic e outros estão entre os principais fabricantes de módulos de câmeras automotivas. Sony, Panasonic, Sharp, Konica Minolta, Omron e outras empresas são os principais fornecedores de óptica.

Melhoria de alcance, modularização, escalabilidade e interconexão são tendências no desenvolvimento de módulos de câmeras automotivas, assim como câmeras de visão lateral ou surround para expandir o escopo de visão traseira e substituir espelhos laterais, câmera ToF na cabine para detecção de presença e reconhecimento de gestos e tudo- sensoriamento do tempo. O sensoriamento para qualquer clima requer uma solução de visão noturna, caso em que uma câmera infravermelha é uma solução crucial para melhorar a distância de visão do motorista na escuridão/mau tempo e compensar a falha fatal da câmera de ser incapaz de funcionar adequadamente com pouca luz. Devido ao custo exorbitante, essas câmeras agora estão disponíveis apenas em marcas de ponta. O principal fornecedor do sistema é a Autoliv. As câmeras de infravermelho distante e infravermelho próximo são os tipos mais comuns de câmeras IR.

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As câmeras na cabine são igualmente cruciais

As câmeras são um componente crítico dos sistemas automatizados de assistência ao motorista (ADAS) que estão se proliferando em veículos modernos. Esses sistemas são projetados com o objetivo principal de melhorar a segurança rodoviária e são passos no caminho para os veículos totalmente autônomos do futuro. Na cabine, os módulos de câmera são projetados para monitorar o motorista, pois o motorista continua sendo o aspecto mais perigoso de qualquer veículo, principalmente devido à falta de atenção e às habilidades de tomada de decisão de uma grande população de motoristas. Uma pesquisa da National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) mostra que os motoristas são responsáveis ​​por mais de 90% de todos os acidentes de trânsito.

Montadoras e reguladores de segurança estão cientes de que os sistemas ADAS só podem ir tão longe e que, se o motorista não estiver prestando atenção, o risco de acidente permanece alto - mesmo com o ADAS instalado. Como resultado, câmeras na cabine e sistemas de visão estão sendo cada vez mais usados ​​para monitorar o motorista, bem como os outros ocupantes.

De fato, essas câmeras de monitoramento de motorista (DMC) são tão cruciais para a segurança rodoviária que o Euro NCAP as designou como um recurso de segurança central a partir de 2020. O sistema ADAS pode avaliar uma variedade de coisas que contribuirão para a segurança rodoviária, focando discretamente uma câmera no driver e usando software de processamento de imagem avançado.

Os sistemas ADAS com DMC podem detectar se o motorista está olhando para a estrada à frente ou tentando ler uma mensagem em seu smartphone. Ele pode detectar se o motorista foi desativado devido a uma doença grave, e sistemas mais avançados podem discernir a condição emocional do motorista usando expressões faciais como pistas.

As câmeras substituirão os espelhos nos veículos?

Já existe uma proposta em andamento que prevê a substituição do espelho lateral por câmeras. Afinal, a NHTSA exigiu que novos veículos com menos de 4.500 kg devem ser equipados com câmeras de visão traseira até 1º de maio de 2018. O processo de eliminação gradual já começou em 2016.

Em resposta à decisão da NHTSA, a Alliance of Automobile Manufacturers e a Tesla Motors solicitaram à agência que os permitisse substituir espelhos retrovisores desajeitados por câmeras também. Os espelhos retrovisores externos tradicionais aumentam o arrasto aerodinâmico total de um veículo em 2-7 por cento, de acordo com a petição da Auto Alliance. De acordo com a Alliance, uma redução de 10% no arrasto aerodinâmico resultaria em uma redução de 3,2% no uso de combustível. No entanto, o processo de substituição de todos os espelhos por câmeras pode ser longo, pois os especialistas avaliam os prós e contras dessa substituição. Antes que os pesquisadores se apressem em substituir quaisquer espelhos por câmeras, eles devem abordar vários aspectos humanos. Qual a melhor posição no carro para colocar as informações visuais? Quão brilhante deve ser a tela do monitor para evitar a distração dos motoristas ao dirigir à noite? Como usar monitores para fornecer aos motoristas uma melhor noção do ambiente ao mesmo tempo que representa a percepção de profundidade correta? Todas essas são perguntas que precisam ser respondidas satisfatoriamente antes que o espelho lateral possa ser considerado redundante e substituído por câmeras.

No entanto, em 2016, o Japão e a Europa legalizaram o uso de carros sem espelho, que substituem os retrovisores e os espelhos laterais por sistemas de monitoramento de câmeras. A Mitsubishi anunciou a estreia de um módulo de câmera de carro habilitado para a tecnologia de inteligência artificial (AI) da marca Maisart patenteada em 2018. Essas câmeras são capazes de detectar vários tipos de objetos a distâncias de até 100 metros. A Administração Nacional de Segurança no Tráfego Rodoviário estima que as câmeras traseiras salvarão de 58 a 69 vidas por ano que, de outra forma, seriam perdidas em acidentes nas costas. De acordo com a NHTSA, os acidentes de volta resultam em 210 mortes e 15.000 feridos por ano. As crianças com menos de cinco anos representam 31% de todos os acidentes, enquanto os idosos com 70 anos ou mais representam 26%. Com esses números em mente, é seguro prever que os automóveis sem espelho se tornarão a norma na indústria automobilística em um futuro não muito distante.

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