下一代圖像傳感技術(shù)需要應(yīng)對(duì)ADAS部署的細(xì)微差別
出處：Cliff de Locht Melexis 發(fā)布于：2015-05-12 14:24:00
由于出臺(tái)了各種立法措施抑制每年的道路死亡人數(shù)，安全性已成為汽車行業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵考慮因素。據(jù)歐洲交通安全委員會(huì)數(shù)據(jù)顯示，單單在歐盟范圍內(nèi)，2013年就有26,000人死于車輛事故。有鑒于此，汽車制造商正在著手實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的自動(dòng)化駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），以期通過(guò)自主和半自主控制提高道路使用者的安全性。通過(guò)連接到各種傳感器，有關(guān)潛在危險(xiǎn)的有用數(shù)據(jù)可以快速地進(jìn)行采集，由此，ADAS可以對(duì)當(dāng)前情形做出迅速評(píng)估，并對(duì)是否需要進(jìn)行緊急制動(dòng)或操縱做出決定。
目前的新車評(píng)價(jià)規(guī)程（NCAP）等級(jí)指標(biāo)僅關(guān)注在增加ADAS的工作性能上，但是從2017年開(kāi)始，該組織將有望引進(jìn)附加指標(biāo)，例如在不利天氣條件下通過(guò)連續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)作延長(zhǎng)正常工作時(shí)間，以及引入機(jī)制在夜晚對(duì)行人/騎行者進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)然，這些額外功能將有賴于傳感器性能的重要改進(jìn)，并由數(shù)據(jù)操作算法的后續(xù)改進(jìn)和增強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力提供支持。
LED照明及其對(duì)圖像傳感器工作的影響
我們大多數(shù)人都熟悉故事片中所出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)偽影，例如車輪或飛機(jī)推進(jìn)器好像在朝其應(yīng)該轉(zhuǎn)動(dòng)的方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這是由于攝像頭的快門(mén)時(shí)間和旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率之間發(fā)生干擾而產(chǎn)生的。高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）相機(jī)相關(guān)的圖像偽影問(wèn)題將嚴(yán)重威脅到車輛ADAS的有效性，并可能危害人們的生命。其原因是，大多數(shù)目前為車輛ADAS提供成像數(shù)據(jù)的攝像頭都依靠多個(gè)線性幀的組合來(lái)形成一幅合成圖像。由于這些線性幀中的每一幀都是按時(shí)間順序獲得，移動(dòng)物體的位置（或物體狀態(tài)發(fā)生改變）對(duì)于每個(gè)連續(xù)幀而言都略有不同。這意味著，若將多個(gè)線性幀合成創(chuàng)建單個(gè)HDR圖像，它并不是所要描繪的真實(shí)表現(xiàn)。
實(shí)踐證明，脈沖LED照明正變得越來(lái)越受歡迎，其原因是固態(tài)照明技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（如高可靠性和低功耗）變得越來(lái)越明顯。一個(gè)我們現(xiàn)在司空見(jiàn)慣的地方就是在我們的道路上，這里充斥著路燈、紅綠燈和活動(dòng)交通標(biāo)志等基礎(chǔ)設(shè)施，以及車輛尾燈、制動(dòng)燈和日間行車燈等。由于LED脈沖頻率和占空比沒(méi)有通用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義，汽車攝像頭系統(tǒng)可能遇到多種不同的LED脈沖調(diào)制解決方案。要想與LED燈保持同步是不切實(shí)際的，因?yàn)樵谄囶I(lǐng)域中存在著多種光源。有時(shí)一個(gè)交通標(biāo)志上就包含有多個(gè)燈段，每個(gè)燈段以自己的頻率運(yùn)行。因此，在短時(shí)間內(nèi)捕獲圖像可能無(wú)法捕捉到所發(fā)出的光線，這可能對(duì)ADAS所采取的處理方式至關(guān)重要；或者僅捕獲了發(fā)射信號(hào)的一部分，從而導(dǎo)致對(duì)正確的反應(yīng)方式產(chǎn)生混淆。
目前業(yè)界正在采用另一種生成HDR圖像的替代方法，該方法不受運(yùn)動(dòng)偽影的影響，或者所產(chǎn)生的LED閃爍偽影對(duì)于任何描繪事物程度都相同，因此能夠改善圖像傳感性能并增強(qiáng)ADAS的有效性。在這種方法中，圖像傳感器可通過(guò)使用先進(jìn)的多拐點(diǎn)成像技術(shù)，以單幀而非多個(gè)線性幀創(chuàng)建HDR圖像，因此快門(mén)時(shí)間對(duì)于所有的光照強(qiáng)度都保持相同。Melexis公司近發(fā)布的MLX75421 Blackbird圖像傳感器就是該方法付諸實(shí)踐的一個(gè)例證。該器件以1/3”光學(xué)格式提供，分辨率為1344x1008像素。其4穩(wěn)定拐點(diǎn)HDR響應(yīng)曲線意味著，它可以對(duì)捕獲的每一幀數(shù)據(jù)提供高達(dá)125dB的HDR。
ADAS性能將持續(xù)得到改進(jìn)，并且市場(chǎng)正推出更先進(jìn)的攝像頭解決方案對(duì)此提供支持。它們具有更平滑的響應(yīng)曲線和更先進(jìn)的處理功能，因此能夠提供更好的HDR特性。它們也能夠解決汽車成像系統(tǒng)目前所遇到的運(yùn)動(dòng)偽影和脈沖LED問(wèn)題等棘手技術(shù)挑戰(zhàn)。
目前的新車評(píng)價(jià)規(guī)程（NCAP）等級(jí)指標(biāo)僅關(guān)注在增加ADAS的工作性能上，但是從2017年開(kāi)始，該組織將有望引進(jìn)附加指標(biāo)，例如在不利天氣條件下通過(guò)連續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)作延長(zhǎng)正常工作時(shí)間，以及引入機(jī)制在夜晚對(duì)行人/騎行者進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)然，這些額外功能將有賴于傳感器性能的重要改進(jìn)，并由數(shù)據(jù)操作算法的后續(xù)改進(jìn)和增強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力提供支持。
LED照明及其對(duì)圖像傳感器工作的影響
我們大多數(shù)人都熟悉故事片中所出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)偽影，例如車輪或飛機(jī)推進(jìn)器好像在朝其應(yīng)該轉(zhuǎn)動(dòng)的方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這是由于攝像頭的快門(mén)時(shí)間和旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率之間發(fā)生干擾而產(chǎn)生的。高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）相機(jī)相關(guān)的圖像偽影問(wèn)題將嚴(yán)重威脅到車輛ADAS的有效性，并可能危害人們的生命。其原因是，大多數(shù)目前為車輛ADAS提供成像數(shù)據(jù)的攝像頭都依靠多個(gè)線性幀的組合來(lái)形成一幅合成圖像。由于這些線性幀中的每一幀都是按時(shí)間順序獲得，移動(dòng)物體的位置（或物體狀態(tài)發(fā)生改變）對(duì)于每個(gè)連續(xù)幀而言都略有不同。這意味著，若將多個(gè)線性幀合成創(chuàng)建單個(gè)HDR圖像，它并不是所要描繪的真實(shí)表現(xiàn)。
實(shí)踐證明，脈沖LED照明正變得越來(lái)越受歡迎，其原因是固態(tài)照明技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（如高可靠性和低功耗）變得越來(lái)越明顯。一個(gè)我們現(xiàn)在司空見(jiàn)慣的地方就是在我們的道路上，這里充斥著路燈、紅綠燈和活動(dòng)交通標(biāo)志等基礎(chǔ)設(shè)施，以及車輛尾燈、制動(dòng)燈和日間行車燈等。由于LED脈沖頻率和占空比沒(méi)有通用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義，汽車攝像頭系統(tǒng)可能遇到多種不同的LED脈沖調(diào)制解決方案。要想與LED燈保持同步是不切實(shí)際的，因?yàn)樵谄囶I(lǐng)域中存在著多種光源。有時(shí)一個(gè)交通標(biāo)志上就包含有多個(gè)燈段，每個(gè)燈段以自己的頻率運(yùn)行。因此，在短時(shí)間內(nèi)捕獲圖像可能無(wú)法捕捉到所發(fā)出的光線，這可能對(duì)ADAS所采取的處理方式至關(guān)重要；或者僅捕獲了發(fā)射信號(hào)的一部分，從而導(dǎo)致對(duì)正確的反應(yīng)方式產(chǎn)生混淆。
目前業(yè)界正在采用另一種生成HDR圖像的替代方法，該方法不受運(yùn)動(dòng)偽影的影響，或者所產(chǎn)生的LED閃爍偽影對(duì)于任何描繪事物程度都相同，因此能夠改善圖像傳感性能并增強(qiáng)ADAS的有效性。在這種方法中，圖像傳感器可通過(guò)使用先進(jìn)的多拐點(diǎn)成像技術(shù)，以單幀而非多個(gè)線性幀創(chuàng)建HDR圖像，因此快門(mén)時(shí)間對(duì)于所有的光照強(qiáng)度都保持相同。Melexis公司近發(fā)布的MLX75421 Blackbird圖像傳感器就是該方法付諸實(shí)踐的一個(gè)例證。該器件以1/3”光學(xué)格式提供，分辨率為1344x1008像素。其4穩(wěn)定拐點(diǎn)HDR響應(yīng)曲線意味著，它可以對(duì)捕獲的每一幀數(shù)據(jù)提供高達(dá)125dB的HDR。
ADAS性能將持續(xù)得到改進(jìn)，并且市場(chǎng)正推出更先進(jìn)的攝像頭解決方案對(duì)此提供支持。它們具有更平滑的響應(yīng)曲線和更先進(jìn)的處理功能，因此能夠提供更好的HDR特性。它們也能夠解決汽車成像系統(tǒng)目前所遇到的運(yùn)動(dòng)偽影和脈沖LED問(wèn)題等棘手技術(shù)挑戰(zhàn)。
關(guān)鍵詞：下一代圖像傳感技術(shù)需要應(yīng)對(duì)ADAS部署的細(xì)微差別
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