【導(dǎo)讀】隨著汽車中的高性能 CMOS 成像、激光雷達(dá)等智能感知配置的增加，汽車自動(dòng)駕駛水平在不斷提高，同時(shí)減少交通事故傷亡，提高道路安全性。領(lǐng)先于智能電源和智能感知技術(shù)的安森美(onsemi)提供全系列智能感知方案，包括圖像傳感器、超聲波、激光雷達(dá)及傳感器融合，其圖像傳感器在先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域擁有超過(guò)80% 的市場(chǎng)份額，并具備高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)、LED抗閃爍(LFM)、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，加持全面的產(chǎn)品組合，包括電源管理、照明方案、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、系統(tǒng)設(shè)計(jì)專知、參考設(shè)計(jì)、強(qiáng)大而靈活的開(kāi)發(fā)套件、經(jīng)驗(yàn)豐富的應(yīng)用支援、符合 ISO-26262/ASIL 標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵器件以及廣泛的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，支持安全地ADAS及L2+級(jí)自動(dòng)駕駛，每小時(shí)可有望挽救9條生命，每年累計(jì)可有望挽救81,000條生命。
隨著汽車中的高性能 CMOS 成像、激光雷達(dá)等智能感知配置的增加，汽車自動(dòng)駕駛水平在不斷提高，同時(shí)減少交通事故傷亡，提高道路安全性。領(lǐng)先于智能電源和智能感知技術(shù)的安森美(onsemi)提供全系列智能感知方案，包括圖像傳感器、超聲波、激光雷達(dá)及傳感器融合，其圖像傳感器在先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域擁有超過(guò)80% 的市場(chǎng)份額，并具備高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)、LED抗閃爍(LFM)、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，加持全面的產(chǎn)品組合，包括電源管理、照明方案、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、系統(tǒng)設(shè)計(jì)專知、參考設(shè)計(jì)、強(qiáng)大而靈活的開(kāi)發(fā)套件、經(jīng)驗(yàn)豐富的應(yīng)用支援、符合 ISO-26262/ASIL 標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵器件以及廣泛的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，支持安全地ADAS及L2+級(jí)自動(dòng)駕駛，每小時(shí)可有望挽救9條生命，每年累計(jì)可有望挽救81,000條生命。
可擴(kuò)展的圖像傳感器平臺(tái)：減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，且滿足不斷發(fā)展的汽車安全要求
安森美這可擴(kuò)展的圖像傳感器系列包含從130萬(wàn)像素到830萬(wàn)像素的多款產(chǎn)品，具有卓越的微光性能和>140 dB的高動(dòng)態(tài)范圍，Clarity+實(shí)現(xiàn)感知+視覺(jué)的融合，且都符合AEC-Q100車規(guī)和ISO26262 ASIL-C，采用通用架構(gòu)，使汽車OEM充分利用現(xiàn)有器件的軟件和算法，實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)發(fā)。其中，4.2 um的AR0138是高性價(jià)比的720P ADAS攝像頭的理想選擇，超低照，符合歐洲新車評(píng)估計(jì)劃(Euro NCAP)；4.2 um的AR0220比AR0138的分辨率稍高； AR0820分辨率最高達(dá)830萬(wàn)像素，適用于夜間前視ADAS和更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛。
AR0820高分辨率DR-Pix
高分辨率對(duì)自動(dòng)駕駛很重要。因?yàn)楦叩姆直媛手С窒到y(tǒng)檢測(cè)和識(shí)別更小的物體。這可在更遠(yuǎn)的距離檢測(cè)到物體和其他危險(xiǎn)，提醒駕駛員并更快地采取行動(dòng)，從而提高駕駛安全。這是由自動(dòng)駕駛汽車需要看得更遠(yuǎn)，并有能力檢測(cè)各種大小形狀的物體所帶動(dòng)的。AR0820是830萬(wàn)像素、2.1 um DR-Pix晶圓堆疊式汽車傳感器，在所有條件下的感知能力是人眼視覺(jué)的100倍，晶圓堆疊技術(shù)實(shí)現(xiàn)緊湊的相機(jī)設(shè)計(jì)。
高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)是攝像頭傳感器的一個(gè)關(guān)鍵和重要參數(shù)，是傳感器在同一幀中看到場(chǎng)景最暗的部分和最亮的部分之間的能力，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)度飽和或飽和不足。換句話說(shuō)，傳感器需要不受環(huán)境光條件變化的影響，比如突然暴露在明亮的陽(yáng)光下或反射下，或者在白天駛?cè)?駛出隧道。AR0820提供>140 dB的高動(dòng)態(tài)范圍，最長(zhǎng)可達(dá)185米，適用于最嚴(yán)苛的照明條件，可在自動(dòng)駕駛應(yīng)用中安全可靠地使用。NIR+技術(shù)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的近紅外成像，從而提供同類最佳的微光性能，在夜間表現(xiàn)極佳。
隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在傳感器層面上增加網(wǎng)絡(luò)安全也很重要。AR0820集成硬件安全模塊、安全啟動(dòng)視頻認(rèn)證和控制加密，確保可靠和安全的運(yùn)行。
值得一提的是，中國(guó)L4級(jí)無(wú)人駕駛出租車(RoboTaxi)的領(lǐng)跑者AutoX已在其第5代RoboTaxi 中采用了28顆AR0820，以與其他傳感器融合實(shí)現(xiàn)高分辨率攝像頭。
Hayabusa系列：超級(jí)曝光技術(shù)解決汽車圖像世界的挑戰(zhàn)
汽車圖像世界通常面臨以下挑戰(zhàn)：真實(shí)世界的場(chǎng)景通常達(dá)到120-140 dB，溫度范圍低于-40C至+ 105C的極端條件，要能在夜間街道上檢測(cè)到行人或騎自行車的人以符合歐洲新車評(píng)估計(jì)劃 (NCAP)，以及交通信號(hào)燈/ LED路牌閃爍。
Hayabusa解決上述極端溫度條件、高動(dòng)態(tài)范圍、LED抗閃爍、功能安全和NCAP評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等挑戰(zhàn)，是汽車圖像感知系統(tǒng)的一大突破技術(shù)，該系列具有通用架構(gòu)和像素，提供>140 dB超高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)同時(shí)抑制LED閃爍，采用背照式(BSI)技術(shù)，且符合AEC-Q100 Grade 2和ISO26262 ASIL-B，適用于ADAS、全景環(huán)視(SVS)、倒車(RVC)、車鏡、自動(dòng)駕駛等多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)。
其中，AR0233AT是260萬(wàn)像素1/2.5英寸 BSI HDR 汽車傳感器，采用超級(jí)曝光3.0 um BSI像素 (此前用于高端電影工業(yè)的HDR像素技術(shù))，具備出色的微光性能，曝光控制的可編程靈活性，單次曝光的動(dòng)態(tài)范圍>95 dB，多重曝光可使動(dòng)態(tài)范圍>140 dB，在120 HDR+LFM模式下提供60 fps的1080p圖像，片上HDR降低系統(tǒng)成本，此外，具備低噪聲、低功耗架構(gòu)系統(tǒng)，功能安全處于領(lǐng)先地位，輸出接口達(dá)24位 RAW。
Hayabusa超級(jí)曝光像素概念
在汽車前燈、尾燈、交通標(biāo)志中通常采用更省電的脈沖式LED照明，明亮的場(chǎng)景下傳感器短時(shí)曝光會(huì)導(dǎo)致光脈沖丟失，圖像閃爍。安森美開(kāi)發(fā)并擁有超級(jí)曝光像素和大小像素架構(gòu)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)，公司認(rèn)為超級(jí)曝光像素是用于視覺(jué)和ADAS功能的最佳選擇，通過(guò)在汽車應(yīng)用環(huán)境和曝光時(shí)間范圍內(nèi)測(cè)試實(shí)際產(chǎn)品來(lái)確定合適的平衡點(diǎn)，以保證卓越的超級(jí)曝光像素圖像/視頻質(zhì)量（噪聲、顏色、清晰度和細(xì)節(jié)），兼具符合要求的抑制LED閃爍的能力。超級(jí)曝光像素更易于擴(kuò)展到更小的尺寸，并且沒(méi)有大小像素結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重像素串?dāng)_缺點(diǎn)，為攝像機(jī)設(shè)計(jì)提供更有優(yōu)勢(shì)的制造成本，降低鏡頭成本和生產(chǎn)精度要求。
Hayabusa超級(jí)曝光像素超普通像素電子容量的5倍，長(zhǎng)時(shí)間曝光以捕獲脈沖光而不會(huì)過(guò)飽和，并針對(duì)人眼視覺(jué)+機(jī)器視覺(jué)做了優(yōu)化，支持>95 dB 動(dòng)態(tài)范圍同時(shí)避免閃爍或運(yùn)動(dòng)假影(>100ke- 全阱容量)，最快可達(dá)60 fps和通過(guò)添加非常短的T2 (~1/64 –~1/256 比率)實(shí)現(xiàn)超過(guò)120 dB動(dòng)態(tài)范圍并最小化HDR+LFM 運(yùn)動(dòng)偽影。
性能評(píng)估：AR0233 VS 競(jìng)爭(zhēng)器件
多幀合并過(guò)渡區(qū)域的SNR：圖像融合過(guò)渡區(qū)的噪聲，即信噪比跌落的V字極小值，是評(píng)估HDR性能時(shí)很重要的因素。這個(gè)信噪比極小值對(duì)溫度敏感，隨溫度上升會(huì)進(jìn)一步下降。競(jìng)品在微光下有更高的噪聲。AR0233 顯示更高的動(dòng)態(tài)范圍； 競(jìng)品受到固定光學(xué)PD比率的限制。由于靈敏度更高，AR0233在微光下具有更高的SNR，在明亮的HDR場(chǎng)景中可以保持SNR> 30dB；競(jìng)品受限于小像素噪聲，已經(jīng)降到了20 dB，溫度越高，SNR下降越多，動(dòng)態(tài)范圍減小，導(dǎo)致性能惡化。
HDR+LFM：動(dòng)態(tài)范圍，是從微光下的低噪（SNR = 1）到HDR幀的信號(hào)飽和點(diǎn)之間的范圍，以分貝表示。閃爍定義為脈沖光源的開(kāi)與關(guān); 限制最小曝光時(shí)間大于最小脈沖周期，就可以抑制閃爍。衡量對(duì)LED閃爍的抑制能力，可以測(cè)量輸入不同頻率LED脈沖時(shí)，圖像傳感器輸出的調(diào)制結(jié)果。測(cè)試中，競(jìng)品動(dòng)態(tài)范圍較小（交通信號(hào)燈和前燈飽和），兩個(gè)傳感器圖像均無(wú)開(kāi)/關(guān)閃爍（限速標(biāo)志和尾燈）。
運(yùn)動(dòng)偽影：移動(dòng)場(chǎng)景中物體拖尾和HDR多幀捕獲時(shí)間上的差異，最終導(dǎo)致圖像中運(yùn)動(dòng)“重影”的程度。與上一代3重曝光HDR不同，超級(jí)曝光+T2提供最小的運(yùn)動(dòng)偽影和自然模糊，曝光時(shí)間僅很短的1微秒?；诖笮∠袼氐姆桨覆粫?huì)表現(xiàn)出這微小的重影，但會(huì)產(chǎn)生如前所述的偽影。
注重實(shí)時(shí)功能安全
圖像傳感器是車輛的眼睛，功能安全檢測(cè)對(duì)系統(tǒng)評(píng)估和反應(yīng)至關(guān)重要，實(shí)時(shí)安全機(jī)制使系統(tǒng)能評(píng)估每幀的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)更安全的設(shè)計(jì)。安森美的汽車圖像傳感器將實(shí)時(shí)功能安全放在首位，在十多年的積累中，安森美收集了8000多種失效圖像并打造了故障圖像庫(kù)。算法平臺(tái)可基于該數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行故障建模、仿真賦能算法驗(yàn)證和系統(tǒng)行為分析。
總結(jié)
智能感知方案是先進(jìn)安全和自主功能的核心，隨著車輛向更先進(jìn)的安全性和自主性的演變，感知方案的改進(jìn)性能正在為更高水平的安全和自動(dòng)駕駛功能開(kāi)辟道路。作為第一大汽車圖像傳感器供應(yīng)商，安森美提供的傳感器具備領(lǐng)先業(yè)界的高動(dòng)態(tài)范圍、LED抗閃爍(LFM)和微光靈敏度，符合車規(guī)，注重功能安全，如最新的AR0820和AR0233，解決汽車成像挑戰(zhàn)，配以超聲波、激光雷達(dá)及傳感器融合等感知方案，使道路更安全，且可擴(kuò)展性高的成像平臺(tái)，加上電源管理、照明方案、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、參考設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)套件等，使開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品更靈活高效。
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