下一代图像传感技术需要应对ADAS部署的细微差别

由于全球出台了各种立法措施抑制每年的道路死亡人数，安全性已成为汽车行业的一项关键考虑因素。据欧洲交通安全委员会数据显示，单单在欧盟范围内，2013年就有26,000人死于车辆事故。有鉴于此，汽车制造商正在着手实现先进的自动化驾驶辅助系统（ADAS），以期通过自主和半自主控制提高道路使用者的安全性。通过连接到各种传感器，有关潜在危险的有用数据可以精确快速地进行采集，由此，ADAS可以对当前情形做出迅速评估，并对是否需要进行紧急制动或操纵做出决定。

 

目前的新车评价规程（NCAP）等级指标仅关注在增加ADAS的工作性能上，但是从2017年开始，该组织将有望引进附加指标，例如在不利天气条件下通过连续的系统运作延长正常工作时间，以及引入机制在夜晚对行人/骑行者进行检测。当然，这些额外功能将有赖于传感器性能的重要改进，并由数据操作算法的后续改进和增强的数据处理能力提供支持。

 

LED照明及其对图像传感器工作的影响

 

我们大多数人都熟悉故事片中所出现的运动伪影，例如车轮或飞机推进器好像在朝其应该转动的方向的相反方向转动。这是由于摄像头的快门时间和旋转物体的转动频率之间发生干扰而产生的。高动态范围（HDR）相机相关的图像伪影问题将严重威胁到车辆ADAS的有效性，并可能危害人们的生命。其原因是，大多数目前为车辆ADAS提供成像数据的摄像头都依靠多个线性帧的组合来形成一幅合成图像。由于这些线性帧中的每一帧都是按时间顺序获得，移动物体的位置（或物体状态发生改变）对于每个连续帧而言都略有不同。这意味着，若将多个线性帧合成创建单个HDR图像，它并不是所要描绘的真实表现。

 

实践证明，脉冲LED照明正变得越来越受欢迎，其原因是固态照明技术的优势（如高可靠性和低功耗）变得越来越明显。一个我们现在司空见惯的地方就是在我们的道路上，这里充斥着路灯、红绿灯和活动交通标志等基础设施，以及车辆尾灯、制动灯和日间行车灯等。由于LED脉冲频率和占空比没有通用标准来定义，汽车摄像头系统可能遇到多种不同的LED脉冲调制解决方案。要想与LED灯保持同步是不切实际的，因为在汽车领域中存在着多种光源。有时一个交通标志上就包含有多个灯段，每个灯段以自己的频率运行。因此，在短时间内捕获图像可能无法捕捉到所发出的光线，这可能对ADAS所采取的处理方式至关重要；或者仅捕获了发射信号的一部分，从而导致对正确的反应方式产生混淆。

 

目前业界正在采用另一种生成HDR图像的替代方法，该方法不受运动伪影的影响，或者所产生的LED闪烁伪影对于任何描绘事物程度都相同，因此能够改善图像传感性能并增强ADAS的有效性。在这种方法中，图像传感器可通过使用先进的多拐点成像技术，以单帧而非多个线性帧创建HDR图像，因此快门时间对于所有的光照强度都保持相同。Melexis公司最近发布的MLX75421 Blackbird图像传感器就是该方法付诸实践的一个例证。该器件以1/3”光学格式提供，分辨率为1344x1008像素。其4稳定拐点HDR响应曲线意味着，它可以对捕获的每一帧数据提供高达125dB的HDR。

 

ADAS性能将持续得到改进，并且市场正推出更先进的摄像头解决方案对此提供支持。它们具有更平滑的响应曲线和更先进的处理功能，因此能够提供更好的HDR特性。它们也能够解决汽车成像系统目前所遇到的运动伪影和脉冲LED问题等棘手技术挑战。