【導(dǎo)讀】先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）已經(jīng)是許多新款汽車的標(biāo)準(zhǔn)配備，能夠提升行車安全以及便利性，ADAS必須采用高分辨率的圖像傳感器來(lái)拍攝車外與車內(nèi)的圖像，來(lái)進(jìn)行后續(xù)的判讀與動(dòng)作，這使得高分辨率圖像傳感器成為ADAS的關(guān)鍵器件。本文將為您介紹ADAS的發(fā)展與趨勢(shì)，以及由安森美（onsemi）所推出的高分辨率圖像傳感器。
ADAS已經(jīng)成為新款汽車的標(biāo)準(zhǔn)配備
以往ADAS是高階車款的基本或選用配備，但近年來(lái)隨著行車安全的意識(shí)抬頭，加上歐美等各國(guó)強(qiáng)制性法規(guī)推動(dòng)，使新出廠的中低階車款也開(kāi)始加入ADAS的功能。常見(jiàn)的駕駛輔助系統(tǒng)包括有車載導(dǎo)航系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、車道偏離警示系統(tǒng)、自動(dòng)變道系統(tǒng)、防撞警示系統(tǒng)、行人偵測(cè)等功能，某些更高級(jí)的系統(tǒng)更是朝向自動(dòng)駕駛方向發(fā)展，期待未來(lái)能夠達(dá)到等級(jí)5的自動(dòng)駕駛能力，駕駛者可以完全不用碰觸方向盤(pán)（甚至車上不配置方向盤(pán)），車輛能夠自行駕駛，載送人員或貨物到指定的目的地。
ADAS能夠運(yùn)作，除了背后的人工智能系統(tǒng)在執(zhí)行數(shù)據(jù)的判讀與動(dòng)作之外，其前端的數(shù)據(jù)采集便顯得更為重要，畢竟沒(méi)有精準(zhǔn)的車況數(shù)據(jù)，是無(wú)法使ADAS正常工作的。車況數(shù)據(jù)采集的方式主要包括圖像傳感器、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等技術(shù)，其中圖像傳感器是目前最普遍、成本相對(duì)較低的技術(shù)。
ADAS所使用的圖像傳感器必須擁有高分辨率，如此才能提升系統(tǒng)對(duì)于圖像的判讀能力，此外，也必須擁有高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）功能，才能夠在強(qiáng)光或弱光的環(huán)境下，都能夠擁有最佳的圖像質(zhì)量，以因應(yīng)多變的汽車駕駛環(huán)境與路況。
HDR技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更清晰的圖像
所謂的HDR技術(shù)，是指在電腦圖學(xué)與電影攝影術(shù)中，用來(lái)實(shí)現(xiàn)比普通數(shù)字圖像技術(shù)更大曝光動(dòng)態(tài)范圍（即更大的明暗差別）的一種技術(shù)。高動(dòng)態(tài)范圍成像的目的，就是要正確地顯示出真實(shí)世界中，從太陽(yáng)光直射的最亮區(qū)域到最暗的陰影這樣大的范圍亮度中，都能夠呈現(xiàn)出清晰的圖像。
以往高動(dòng)態(tài)范圍成像最初只用于純粹由電腦生成的圖像，之后又開(kāi)發(fā)出一些從不同曝光范圍相片中生成高動(dòng)態(tài)范圍圖像的方法，像是重復(fù)曝光的圖像合成技術(shù)，通過(guò)向上與向下調(diào)整曝光量來(lái)取得不同曝光量的圖像，然后從連續(xù)圖像中各自取得較為清晰的部分圖像，再將這些部分圖像加以合成，以取得最完整、最清晰的高動(dòng)態(tài)范圍圖像。
這種HDR技術(shù)以往是通過(guò)后端的DSP或微處理器來(lái)執(zhí)行圖像合成工作，如今像是安森美所推出高分辨率圖像傳感器，則支持傳感器內(nèi)（On-Sensor）HDR功能，可以減輕后端處理器的工作負(fù)擔(dān)，也可以提升處理的速度與效率。
完整的產(chǎn)品線滿足多樣化應(yīng)用需求
安森美擁有廣泛的圖像傳感器產(chǎn)品組合，分辨率涵蓋從30萬(wàn)到1000萬(wàn)像素，幀率可從4 fps到815 fps，產(chǎn)品種類相當(dāng)眾多，可為攝像機(jī)制造商提供多樣化的選擇，以滿足從可穿戴設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品，以及到嚴(yán)苛的工業(yè)和汽車應(yīng)用的所有可能終端應(yīng)用的要求。安森美的圖像傳感器可實(shí)現(xiàn)配置的靈活性，并結(jié)合了最佳性能特征，例如高速、高靈敏度和高圖像質(zhì)量，以滿足特定的應(yīng)用要求。安森美還為現(xiàn)有客戶提供了一種簡(jiǎn)單的升級(jí)途徑，并允許制造商利用單一攝像機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)支持多種產(chǎn)品，從而加快上市時(shí)間。
以汽車ADAS應(yīng)用為例，圖像傳感器必須擁有高分辨率，以及許多專門(mén)支持ADAS的功能，包括具有靈活曝光比控制的高級(jí)HDR功能，可配置的ASIL-B支持、黑電平控制、多功能系統(tǒng)的幀到幀上下文切換，以及多相機(jī)同步等功能，將可協(xié)助那些致力于實(shí)現(xiàn)最佳性能的汽車開(kāi)發(fā)人員，快速開(kāi)發(fā)出適用于高級(jí)和完全集成的駕駛輔助系統(tǒng)。
專為ADAS應(yīng)用設(shè)計(jì)的數(shù)字圖像傳感器
安森美推出的AR0820AT是一款1/2英寸CMOS數(shù)字圖像傳感器，帶有3848 H x 2168 V有效像素陣列，擁有830萬(wàn)像素的高分辨率，這款先進(jìn)的汽車傳感器能在線性或高動(dòng)態(tài)模式下捕捉圖像，且?guī)в芯砗熆扉T(mén)讀取能力。AR0820AT適用于低亮度和具有挑戰(zhàn)性的高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景性能，帶有2.1 μm DR?Pix汽車級(jí)背照式（BSI）像素和傳感器上140 dB HDR捕捉功能。
AR0820AT圖像傳感器包含了多種先進(jìn)功能，如像素內(nèi)裝倉(cāng)、開(kāi)窗，以及視頻和單幀模式，可提供靈活的興趣區(qū)（ROI）和特定的分辨率，能夠增強(qiáng)極低亮度條件下的性能。AR0820AT上的復(fù)雜傳感器故障檢測(cè)功能和嵌入式數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了攝像頭ASIL-B合規(guī)性。此器件可通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的兩線串行接口進(jìn)行編程，支持MIPI輸出接口。
AR0820AT圖像傳感器具有靈活曝光比控制的高級(jí)On-Sensor HDR重建功能，支持3840 x 2160的快速全分辨率視頻捕捉，在3次曝光HDR中高達(dá)40 fps，在4次曝光HDR中高達(dá)30 fps，支持線路交錯(cuò)T1/T2/T3/T4輸出，以及ASIL-B合規(guī)性的傳感器故障檢測(cè)，可進(jìn)行2 x 2像素內(nèi)合并模式和顏色合并模式，擁有1.8 Gbps/每通道，4通道MIPI CSI-2數(shù)據(jù)接口，以及可選擇的自動(dòng)或用戶控制的黑電平控制，可在多達(dá)4個(gè)上下文之間進(jìn)行幀到幀切換，以啟用多功能系統(tǒng)，支持多相機(jī)同步，提供多種色彩濾波矩陣（CFA）選項(xiàng)，包括RGB、RCCC、RCCB，且是無(wú)鉛器件。
AR0820AT圖像傳感器主要應(yīng)用于前視攝像頭（ADAS）與自動(dòng)駕駛（AD）領(lǐng)域，終端產(chǎn)品包括前視ADAS、環(huán)繞感應(yīng)攝像頭、車廂內(nèi)攝像、機(jī)器人出租車、機(jī)器人送貨、自動(dòng)駕駛卡車等產(chǎn)品，可符合這些先進(jìn)應(yīng)用的各種需求。
安森美并推出AR0820AT-iBGA95評(píng)估板，該評(píng)估板旨在展示安森美圖像傳感器產(chǎn)品的功能。該頭板可直接插入Demo3系統(tǒng)，板上的測(cè)試點(diǎn)和跳線可提供對(duì)時(shí)鐘、I/O和其他雜項(xiàng)信號(hào)的訪問(wèn)。
AR0820AT-iBGA95評(píng)估板支持時(shí)鐘輸入，內(nèi)置27 MHz晶體振蕩器，以及可選的Demo3控制MClk，具有兩線串行接口與可選基地址，提供4通道MIPI接口，并符合ROHS規(guī)范。
結(jié)語(yǔ)
ADAS已經(jīng)成為許多新款汽車的標(biāo)準(zhǔn)配備，目前正處于市場(chǎng)快速發(fā)展的階段，圖像辨識(shí)技術(shù)將有助于增加ADAS應(yīng)用與價(jià)值，目前的技術(shù)應(yīng)用仍以駕駛輔助為主，可避免事故的發(fā)生并減少碰撞，隨著技術(shù)的持續(xù)提升，未來(lái)可望發(fā)展出更多的ADAS應(yīng)用，并切入自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，前景與商機(jī)極其看好。安森美的圖像傳感器是針對(duì)ADAS應(yīng)用所設(shè)計(jì)，將可減輕ADAS研發(fā)人員的負(fù)擔(dān)，值得您進(jìn)一步了解與采用。
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