汽车CIS专题 | 【ADAS (四)】你知道吗,汽车“眼”中的红不是红

汽车CIS专题 | 【ADAS (四)】你知道吗,汽车“眼”中的红不是红,第1张

引言:
消费者、政策/法规、市场三合力,不断推动ADAS渗透率提升。2022年3月国内新车L2级配套量接近41.6万,渗透率近30%。ADAS成标配,CIS如何升级?
 
豪威集团汽车CIS系列专题ADAS篇将分5期,每期一个硬核知识点,助您详尽了解ADAS领域应用、技术趋势与车规产品。
 
上期科普了为什么ADAS前视摄像头尤其要达到140dB HDR。本期将聚焦汽车如何准确感知马路上的“电子交警”-LED信号。
 
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随着LED在街道照明和前照灯中的使用越来越多,被称为“LED闪烁”的现象正在成为机器视觉系统需要解决的关键问题,它导致LED交通信号不能被完整的捕捉。随着ADAS开始普及,LED闪烁抑制(LFM,LED Flicker MiTIgaTIon)对保障这些系统的安全来说至关重要。
 
什么是LED闪烁

使用LED可以节电和降低成本,早已广泛应用到照明领域,但LED光源不是连续的。LED 光源并不是直流电驱动的,而是脉冲交流驱动。LED灯以一个基础频率,以及可调节的占空比来调整亮和暗的强度。对于人眼来说,LED光源看似是持续的,但HDR相机(高动态范围图像,High-Dynamic Range,简称HDR)却可以捕捉到LED的亮和暗的属性,并且在观看视频的时候呈现出“闪烁”。

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HDR帧速和LED驱动信号是异步的(一个LED打开/关闭的周期为11毫秒;而HDR在日光下每帧需要16.6毫秒),因此HDR每一帧都会捕捉到LED打开/关闭周期间产生的不同的亮度,从而产生“闪烁”。
 
以上原因造成了CMOS图像传感器受到LED闪烁的困扰,导致车载摄像头“看错”LED发出的交通信号指示,容易会将LED灯的闪烁误认为是紧急灯,或方向指示灯
 
如何应对LED闪烁?

如果相机能够延长曝光时间,并使其比LED驱动周期更长,同时不出现过曝,且维持一定的动态范围水平,那问题便得到了解决。
 
理论上讲,曝光时间是相机的快门打开-关闭的时间,曝光时间越长,快门打开时间越长,进入相机的光线越多,拍出来的图像越亮,亮到一定程度后,图像有部分或者全白,称为饱和或者过饱和。曝光时间越短,图像越暗。如果相机曝光时间大于LED的驱动周期而不进入饱和,并且保持动态范围,那么HDR相机就可以捕捉到交通信号。
 
为了确保HDR捕捉到完整的LED图像,豪威集团开发了LFM解决方案。LFM分别通过小光电二极管(简称SPD)和大光电二极管(简称LPD)区分SPD和LPD的曝光时间,也就是小光电二极管(SPD)能延长曝光时间,使其足够长,以确保LED脉冲的捕获;大光电二极管 (LPD) 可以确保低光条件下的场景曝光的更高的灵敏度和色彩补偿;而额外的极短曝光(VS)可以捕获场景中最亮的部分。

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针对LED灯闪烁的痛点,豪威早在2017年5月就利用Split Pixel技术推出了LFM产品,且目前仍是国内唯一能够量产具备LFM功能的图像传感器厂商。针对ADAS领域,OX08B40、OX03F10、OX03C10等均具备LFM功能。
 
综上,ADAS篇剖析了汽车CIS的HDR、LFM、高分辨等技术趋势,豪威集团在ADAS车载图像技术上的优势如何?
 
孟树,市场总监:
“ADAS和自动驾驶的应用,对摄像头的成像质量提出了更高的要求。
 
比如在追求更高动态范围的同时,ADAS需要尽量减少运动物体产生的拖影现象,这就使得传统的行交叠实现方式不再适用。豪威集团很早就开发了大小像素和DCG两种HDR技术,轻松实现120/140dB动态范围的同时,尽可能避免了运动物体的拖影。
 
LED闪烁抑制(LFM)是另一个对ADAS应用至关重要的技术,豪威有自己独有的HALE技术,搭载于2M-8M的全线产品中,是目前市场上唯一可以同时实现LFM和140dB动态范围的技术。
 
其它ADAS涉及的前沿技术功能,比如功能安全,Cyber Security引擎,多Color Filter支持,多ROI输出等,豪威一直在引领车载图像传感的技术方向,是迄今为止国内唯一一家被全球车厂和TIer-1客户认可的全系列车规图像传感器产品的方案提供商。”

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