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優化圖像感測器平臺應對汽車挑戰性拍攝場景要求
 

【作者: Bahman Hadj】   2018年01月23日 星期二

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在安全和便利性能特點的雙重驅動下,對駕駛員輔助系統的需求增長,令車中具備成像功能的系統數量也在迅速攀升。這類先進駕駛員輔助系統可實現自我調整巡航控制和自動緊急制動等功能。除此之外,還包括停車協助工具,比如後視攝像機(美國現在強制要求每輛新車都必須具備),360度環視系統,以及新興應用如替代傳統後視鏡的相機監控系統等。


汽車環境下的工作條件及參數對於圖像感測器而言通常都非常具有挑戰性。場景的動態範圍可能超過140dB,最亮區域(例如陽光直接照在相機視野)與黑暗區域(隧道內)之間有著極大的反差。對於這類具有高動態範圍輸出的場景,務必要盡可能拍攝每一個細節,以便為先進駕駛員輔助系統(ADAS)演算法和駕駛員呈現清晰的場景。如果成像技術無法清晰地呈現物體和危險,那麼很可能會危害安全。



圖1 : 汽車環境下的工作條件及參數對於圖像感測器而言通常都非常具有挑戰性。
圖1 : 汽車環境下的工作條件及參數對於圖像感測器而言通常都非常具有挑戰性。

成像問題因著汽車製造商近來趨於在車輛中採用脈寬調製型LED照明以及越來越多的電子交通標誌和車輛通訊系統也都採用相同技術而變得複雜。這類脈衝型照明系統之所以越區趨普及,是因為它省電、照明效果優越,並且能提升設計美觀性。儘管人眼看不見這種脈衝,但在使用傳統攝像機拍攝時,特別是在強光下,由於攝像機通常是在燈光關閉時拍攝場景,因此捕捉到的脈衝光看似在閃爍。這可能會給ADAS演算法造成問題,導致其錯過電子交通標誌上的關鍵資訊而令司機分心,甚至可能會導致ADAS演算法將普通車輛的閃爍頭燈與應急車輛的混淆。



圖2 : 應用於汽車的圖像感測器必需解決由脈衝型LED光源造成的閃爍問題。(source: lelong.com.my)
圖2 : 應用於汽車的圖像感測器必需解決由脈衝型LED光源造成的閃爍問題。(source: lelong.com.my)

因此,應用於汽車的圖像感測器必需解決由脈衝型LED光源造成的閃爍問題。然而,在脈衝型LED短暫的「打開」狀態下完成捕獲需要較長的曝光時間,與實現混合照明場景所需的高動態範圍性能相抵觸,並且會在明亮區域引入過飽和圖像。


為解決這問題並提供高動態範圍輸出含減少LED閃爍的方案,就需要採用創新的高電荷容量CMOS圖像感測器,可以暴露足夠長的時間來捕獲脈衝光源而不會使場景的明亮區域達到飽和。而這方案正是安森美半導體在推出的新型Hayabusa汽車圖像感測器平臺,該平臺具備「超級曝光」功能,曝光時間是傳統汽車圖像感測器的五倍以上。


Hayabusa平臺是一個像素範圍介於1Mp到5Mp的圖像感測器系列,廣泛適用於各類應用,採用通用的像素、設計和即時功能安全架構,能夠解決上述的成像問題。這基於平臺的方案還具備額外的優勢,可以簡化設計、縮短產品上市時間、優化同一製造商不同車型的可擴展性。這樣一來,工程師在某一個感測器上的開發工作和收集的資料便可以移植到另一個不同解析度的感測器上,無需從新進行開發,避免了耗費時間和成本的重複性設計工作。


(本文作者Bahman Hadji任職於安森美半導體)


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