揭秘汽車(chē)如何準(zhǔn)確感知馬路上的“電子交警”-LED信號(hào)。

引言：

消費(fèi)者、政策/法規(guī)、市場(chǎng)三合力，不斷推動(dòng)ADAS滲透率提升。2022年3月國(guó)內(nèi)新車(chē)L2級(jí)配套量接近41.6萬(wàn)，滲透率近30%。ADAS成標(biāo)配，CIS如何升級(jí)？

豪威集團(tuán)汽車(chē)CIS系列專題ADAS篇將分5期，每期一個(gè)硬核知識(shí)點(diǎn)，助您詳盡了解ADAS領(lǐng)域應(yīng)用、技術(shù)趨勢(shì)與車(chē)規(guī)產(chǎn)品。

上期科普了為什么ADAS前視攝像頭尤其要達(dá)到140dB HDR。本期將聚焦汽車(chē)如何準(zhǔn)確感知馬路上的“電子交警”-LED信號(hào)。

隨著LED在街道照明和前照燈中的使用越來(lái)越多，被稱為“LED閃爍”的現(xiàn)象正在成為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，它導(dǎo)致LED交通信號(hào)不能被完整的捕捉。隨著ADAS開(kāi)始普及，LED閃爍抑制（LFM，LED Flicker Mitigation）對(duì)保障這些系統(tǒng)的安全來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

什么是LED閃爍

使用LED可以節(jié)電和降低成本，早已廣泛應(yīng)用到照明領(lǐng)域，但LED光源不是連續(xù)的。LED 光源并不是直流電驅(qū)動(dòng)的，而是脈沖交流驅(qū)動(dòng)。LED燈以一個(gè)基礎(chǔ)頻率，以及可調(diào)節(jié)的占空比來(lái)調(diào)整亮和暗的強(qiáng)度。對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)，LED光源看似是持續(xù)的，但HDR相機(jī)（高動(dòng)態(tài)范圍圖像，High-Dynamic Range，簡(jiǎn)稱HDR）卻可以捕捉到LED的亮和暗的屬性，并且在觀看視頻的時(shí)候呈現(xiàn)出“閃爍”。

HDR幀速和LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)是異步的（一個(gè)LED打開(kāi)/關(guān)閉的周期為11毫秒；而HDR在日光下每幀需要16.6毫秒），因此HDR每一幀都會(huì)捕捉到LED打開(kāi)/關(guān)閉周期間產(chǎn)生的不同的亮度，從而產(chǎn)生“閃爍”。

以上原因造成了CMOS圖像傳感器受到LED閃爍的困擾，導(dǎo)致車(chē)載攝像頭“看錯(cuò)”LED發(fā)出的交通信號(hào)指示，容易會(huì)將LED燈的閃爍誤認(rèn)為是緊急燈，或方向指示燈。

如何應(yīng)對(duì)LED閃爍？

如果相機(jī)能夠延長(zhǎng)曝光時(shí)間，并使其比LED驅(qū)動(dòng)周期更長(zhǎng)，同時(shí)不出現(xiàn)過(guò)曝，且維持一定的動(dòng)態(tài)范圍水平，那問(wèn)題便得到了解決。

理論上講，曝光時(shí)間是相機(jī)的快門(mén)打開(kāi)-關(guān)閉的時(shí)間，曝光時(shí)間越長(zhǎng)，快門(mén)打開(kāi)時(shí)間越長(zhǎng)，進(jìn)入相機(jī)的光線越多，拍出來(lái)的圖像越亮，亮到一定程度后，圖像有部分或者全白，稱為飽和或者過(guò)飽和。曝光時(shí)間越短，圖像越暗。如果相機(jī)曝光時(shí)間大于LED的驅(qū)動(dòng)周期而不進(jìn)入飽和，并且保持動(dòng)態(tài)范圍，那么HDR相機(jī)就可以捕捉到交通信號(hào)。

為了確保HDR捕捉到完整的LED圖像，豪威集團(tuán)開(kāi)發(fā)了LFM解決方案。LFM分別通過(guò)小光電二極管（簡(jiǎn)稱SPD）和大光電二極管（簡(jiǎn)稱LPD）區(qū)分SPD和LPD的曝光時(shí)間，也就是小光電二極管（SPD）能延長(zhǎng)曝光時(shí)間，使其足夠長(zhǎng)，以確保LED脈沖的捕獲；大光電二極管 (LPD) 可以確保低光條件下的場(chǎng)景曝光的更高的靈敏度和色彩補(bǔ)償；而額外的極短曝光（VS）可以捕獲場(chǎng)景中最亮的部分。

針對(duì)LED燈閃爍的痛點(diǎn)，豪威早在2017年5月就利用Split Pixel技術(shù)推出了LFM產(chǎn)品，且目前仍是國(guó)內(nèi)唯一能夠量產(chǎn)具備LFM功能的圖像傳感器廠商。針對(duì)ADAS領(lǐng)域，OX08B40、OX03F10、OX03C10等均具備LFM功能。

綜上，ADAS篇剖析了汽車(chē)CIS的HDR、LFM、高分辨等技術(shù)趨勢(shì)，豪威集團(tuán)在ADAS車(chē)載圖像技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)如何？

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孟樹(shù)，市場(chǎng)總監(jiān)：

“ADAS和自動(dòng)駕駛的應(yīng)用，對(duì)攝像頭的成像質(zhì)量提出了更高的要求。

比如在追求更高動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，ADAS需要盡量減少運(yùn)動(dòng)物體產(chǎn)生的拖影現(xiàn)象，這就使得傳統(tǒng)的行交疊實(shí)現(xiàn)方式不再適用。豪威集團(tuán)很早就開(kāi)發(fā)了大小像素和DCG兩種HDR技術(shù)，輕松實(shí)現(xiàn)120/140dB動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，盡可能避免了運(yùn)動(dòng)物體的拖影。

LED閃爍抑制（LFM）是另一個(gè)對(duì)ADAS應(yīng)用至關(guān)重要的技術(shù)，豪威有自己獨(dú)有的HALE技術(shù)，搭載于2M-8M的全線產(chǎn)品中，是目前市場(chǎng)上唯一可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)LFM和140dB動(dòng)態(tài)范圍的技術(shù)。

其它ADAS涉及的前沿技術(shù)功能，比如功能安全，CyberSecurity引擎，多Color Filter支持，多ROI輸出等，豪威一直在引領(lǐng)車(chē)載圖像傳感的技術(shù)方向，是迄今為止國(guó)內(nèi)唯一一家被全球車(chē)廠和Tier-1客戶認(rèn)可的全系列車(chē)規(guī)圖像傳感器產(chǎn)品的方案提供商?！?