汽车CIS专题 | 【ADAS （四）】你知道吗，汽车“眼”中的红不是红

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。
 


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”。



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。

 

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。”