汽車行業(yè)邁向智能化與自動(dòng)化的進(jìn)程中安全始終是重中之重
在汽車行業(yè)邁向智能化與自動(dòng)化的進(jìn)程中,安全始終是重中之重。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的廣泛應(yīng)用,正逐步改變著人們的駕駛體驗(yàn),大幅提升道路安全性。而在 ADAS 背后,圖像傳感器作為關(guān)鍵的感知元件,發(fā)揮著如同車輛 “眼睛” 般的關(guān)鍵作用,其性能的優(yōu)劣直接影響著汽車安全特性的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展。
隨著人們對出行安全期望的不斷提高,ADAS 的部署愈發(fā)普及。從早期簡單的倒車?yán)走_(dá),到如今復(fù)雜的自動(dòng)緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航控制等功能,ADAS 正全方位地保障著行車安全。其中,圖像傳感器是基于攝像機(jī)的 ADAS 系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)。以常見的后視攝像頭為例,它讓駕駛員能夠清晰看到車后情況,有效減少倒車時(shí)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。而 360 度環(huán)視系統(tǒng)通過在車輛四周安裝多個(gè)攝像頭,為駕駛員提供車輛周圍的全景視角,在低速停車和操縱時(shí)發(fā)揮著巨大優(yōu)勢,極大提升了停車的安全性與便利性。此外,前視攝像頭系統(tǒng)不僅用于向駕駛員實(shí)時(shí)顯示前方路況,更是通過感知車輛前方的動(dòng)態(tài),為自動(dòng)緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航控制等功能提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持,幫助車輛在復(fù)雜路況下做出及時(shí)、準(zhǔn)確的決策,避免碰撞事故的發(fā)生。
不同的汽車攝像頭應(yīng)用場景對圖像傳感器的性能有著不同的要求。例如,用于向駕駛員直觀顯示圖像的后視攝像頭,側(cè)重于提供清晰、易懂的圖像,以便駕駛員快速了解車后狀況。而前視攝像頭作為 ADAS 系統(tǒng)的重要 “感知器官”,需要更高的圖像質(zhì)量,不僅要清晰呈現(xiàn)前方物體,還需結(jié)合復(fù)雜的算法,精準(zhǔn)識別行人、車輛和其他障礙物,為自動(dòng)緊急制動(dòng)等安全功能提供可靠依據(jù)。從分辨率角度來看,用于特定顯示格式的圖像傳感器分辨率需求,與計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用所需分辨率大不相同。計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用依賴于精確的最小像素?cái)?shù),才能使算法正確檢測和識別物體,這就對傳感器分辨率提出了嚴(yán)格要求。比如,在高速公路場景下,為了提前識別遠(yuǎn)處的交通標(biāo)志和車輛,前視攝像頭的圖像傳感器需要具備高分辨率,以提供足夠的細(xì)節(jié)信息,確保 ADAS 系統(tǒng)能夠提前做出反應(yīng)。
為滿足汽車安全特性對圖像傳感器的多樣且嚴(yán)苛需求,各大廠商積極研發(fā)先進(jìn)的圖像傳感器平臺。以安森美的 Hayabusa?汽車圖像傳感器平臺為例,該平臺創(chuàng)新性地采用了能實(shí)現(xiàn)超級曝光(Super-Exposure)的像素技術(shù),成功攻克了汽車成像領(lǐng)域的兩大關(guān)鍵難題:高動(dòng)態(tài)范圍成像與 LED 閃爍抑制。通過獨(dú)特的設(shè)計(jì)和工藝,Hayabusa?圖像傳感器的每個(gè)背照式 3.0 微米像素能夠存儲超過 100,000 個(gè)電荷電子,相比傳統(tǒng) CMOS 圖像傳感器,電荷存儲量大幅提升,使得曝光時(shí)間在達(dá)到飽和前,比傳統(tǒng)傳感器延長了五倍之多。這一特性使得傳感器能夠?qū)崿F(xiàn) 120 dB 以上的高動(dòng)態(tài)范圍成像,有效應(yīng)對汽車行駛過程中復(fù)雜多變的光照條件。無論是在強(qiáng)烈陽光直射下的高速公路,還是昏暗的地下停車場,都能清晰捕捉到畫面中的亮部與暗部細(xì)節(jié),避免出現(xiàn)過曝或欠曝現(xiàn)象,為 ADAS 系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、可靠的視覺信息。同時(shí),在應(yīng)對交通信號燈、LED 車燈等脈沖型 LED 光源造成的閃爍問題時(shí),Hayabusa?平臺通過限制超級曝光時(shí)間,確保能夠捕獲場景中最低頻率脈沖 LED 的整個(gè)周期,結(jié)合片上算法和二次短曝光,有效抑制 LED 閃爍,保證成像的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性,減少 ADAS 系統(tǒng)因圖像閃爍而產(chǎn)生的誤判風(fēng)險(xiǎn)。
豪威集團(tuán)的 OX08D10 圖像傳感器同樣在汽車視覺領(lǐng)域展現(xiàn)出卓越性能。它是首款采用全新 2.1 微米 TheiaCel 技術(shù)的產(chǎn)品,借助下一代橫向溢出積分電容器(LOFIC)和 DCG 高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)技術(shù),成功消除了各種照明條件下 LED 閃爍對成像的干擾,這對于準(zhǔn)確識別交通標(biāo)志和信號燈至關(guān)重要,極大提升了自動(dòng)駕駛和輔助駕駛系統(tǒng)在復(fù)雜燈光環(huán)境下的可靠性。而且,OX08D10 憑借該技術(shù)能夠在高達(dá) 200 米的遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn) HDR 圖像捕捉,在信噪比和動(dòng)態(tài)范圍之間達(dá)到了出色的平衡,為車外攝像頭應(yīng)用提供了廣闊的視野和清晰的圖像,讓駕駛員和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠提前感知遠(yuǎn)處的潛在危險(xiǎn),為安全駕駛贏得更多反應(yīng)時(shí)間。
思特威推出的 3MP 高性能車規(guī)級圖像傳感器 SC360AT,基于 CarSens®-XR Gen 2 工藝技術(shù)打造,采用 Stacked BSI + Rolling Shutter 架構(gòu)。該傳感器搭載了 SuperPixGain HDR? 2.0、LFS 等先進(jìn)技術(shù),具備高感度、高動(dòng)態(tài)范圍(高達(dá) 140dB)、低噪聲、低功耗等優(yōu)勢,并支持 LED 閃爍抑制。在逆光、強(qiáng)光等極端光線條件下,如隧道出口的強(qiáng)烈光線對比、夜間對向車輛遠(yuǎn)光燈照射時(shí),能夠有效解決畫面亮部過曝和暗部細(xì)節(jié)缺失的問題,確保車載攝像頭獲取清晰、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)影像,為側(cè)視、后視、環(huán)視等多種 ADAS 應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)保障。同時(shí),其符合 ISO 26262 ASIL-B 汽車功能安全和 ISO 21434 汽車網(wǎng)絡(luò)安全兩項(xiàng)車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求,以高可靠性和高安全性,助力汽車智能化與網(wǎng)聯(lián)化的加速革新。
這些先進(jìn)的圖像傳感器平臺不僅在技術(shù)性能上表現(xiàn)卓越,還在實(shí)際應(yīng)用中為汽車制造商帶來了諸多便利。它們通常具備可擴(kuò)展性,涵蓋從低像素到高像素的多種分辨率產(chǎn)品,制造商能夠根據(jù)不同車型定位、不同 ADAS 功能需求,靈活選擇合適的圖像傳感器,同時(shí)重用工程開發(fā)工作和圖像訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,大大降低了研發(fā)成本與時(shí)間成本。例如,在高端車型上,可選用高分辨率、高性能的圖像傳感器,以實(shí)現(xiàn)更高級別的自動(dòng)駕駛功能;而在中低端車型上,則可采用相對低像素但性價(jià)比高的產(chǎn)品,滿足基本的安全輔助需求。這種可擴(kuò)展性使得汽車制造商能夠在不同的車輛平臺上,快速部署多樣化的 ADAS 系統(tǒng),加速汽車安全特性的普及與升級。
圖像傳感器平臺正以其卓越的技術(shù)創(chuàng)新,全方位加速汽車安全特性的部署。從提升圖像質(zhì)量、解決復(fù)雜光照與 LED 閃爍問題,到為制造商提供可擴(kuò)展、低成本的解決方案,圖像傳感器平臺為 ADAS 的發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力,為廣大駕駛員和行人帶來了更安全、可靠的出行保障。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,相信圖像傳感器將在未來的汽車安全領(lǐng)域發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用,推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)邁向新的高度。