中心議題：

• 兩類車載攝像機的應用
• Micron根據(jù)4G CMOS成像芯片開發(fā)出新型成像器
• 4G CMOS成像器能提高汽車安全性能

解決方案：

• 采用4G CMOS成像芯片開發(fā)出新型成像器，提高安全性能
• 成像器的設計著眼于應用，解決處理負擔

CMOS成像在其短短的歷史中經歷了三次主要換代，目前正開始經歷第四代，前三代CMOS成像器非常重視圖像質量的改善。該技術曾一直追求CCD的性能，并且在它達到與CCD相當?shù)男阅芩交蚩杀淮蟊娊邮苤?，其它事情幾乎都不重要。一些CMOS成像器開發(fā)商已到達了這個階段，并且除了繼續(xù)努力改善攝影飛機的性能以外，他們還開始研究自己如何能使成像器更適合特定應用，以便增強包括機動車在內的特定市場。

車用市場
人們預計：在未來十年的后半段，每年制造的6000萬輛轎車中，平均每臺將安裝4至16部攝像機，圖1展示了一些將在汽車中使用攝像機的應用。這個市場的一個最重要事情是，客戶正在尋找具有軍用質量、價格卻相當于玩具的元件，其實這是無法實現(xiàn)的，除非能找到一些方式來降低總系統(tǒng)成本，而這正是人們在做的事情。

第一步是要認識到：這個市場無法使用為消費市場設計的現(xiàn)有成像器。對溫度范圍、抗沖擊性、寬動態(tài)范圍、在振動劇烈情況下準確成像（在許多情況下與保持乘客安全直接相關）、汽車途中安全的要求，都需要全新的設計和方法。

目前有兩類車載攝像機應用，第一類是現(xiàn)場查看，第二類是現(xiàn)場了解?，F(xiàn)場查看應用將記錄圖像并把它呈現(xiàn)在車載屏幕上，以便幫助查看現(xiàn)場的駕駛者做出與周圍環(huán)境有關的決定，這些應用包括后視輔助、鏡片更換、盲區(qū)、側視、后部乘客、事故后狀態(tài)攝像機。您也許會認為這些只是些時尚多于實質的應用，但我們同時也應該認識到：在最近20個月，美國沒有一個坐在前座的兒童被氣囊意外奪去生命，而在同一時段，1000多名兒童被倒車撞傷，其中數(shù)百起事故給兒童造成了嚴重的永久傷害甚至導致死亡，多數(shù)時候是兒童的直系親屬在開車。面向這些應用的成像器側重于呈現(xiàn)準確好看的圖像，駕駛者不必停下來研究圖像就能理解。

初始體系結構具有廣角視野鏡頭CCD攝像機，安裝在汽車行李箱中。該攝像機把基于NTSC/PAL的視頻傳到電子控制單元(ECU)。ECU接受模擬視頻，并用模數(shù)轉換器(ADC)芯片把視頻放入數(shù)字域，然后把圖像放入處理芯片中，鏡頭失真在此得到校正，這樣可改變深度透視，因此在許多汽車中，距離標記被覆蓋在視頻上。處理后的視頻流隨后被放回模擬域中，并被轉換回到NTSC或PAL中，以便被發(fā)送到駕駛室前部的顯示器。

依照4G CMOS成像芯片這一主題，Micron最近開發(fā)了一種新型成像器，專門用于汽車現(xiàn)場查看應用。除了被設計成工作在-40℃至+105℃以外（對于成像器而言，絕非易事），這種成像器還產生NTSC/PAL視頻和數(shù)字格式的視頻。該芯片還具備數(shù)字視頻輸入端口，并將由用戶決定他們是否想放入來自攝影飛機或數(shù)字視頻輸入端口的視頻，以便使用片上數(shù)模轉換器(DAC)和NTSC/PAL格式器（圖2）。

后視CMOS成像器攝像機
該設計使系統(tǒng)設計者能接收直接來自成像器的數(shù)字視頻，并把它輸送到處理芯片中，后者將校正鏡頭失真并添加覆蓋內容。處理后的視頻隨后能被送回成像器中，以便使用片上DAC和NTSC/PAL編碼器把處理后的NTSC/PAL格式的數(shù)據(jù)送到汽車前部。這樣就無需ECU兩端的連接器、ADC、DAC和NTSC編碼器了。在不增加成像器成本的前提下，這將把系統(tǒng)成本減少約5至10美元，汽車制造商這樣就能類似玩具的系統(tǒng)價格獲得軍用級性能。

汽車的另一組應用是基于現(xiàn)場了解，在許多此類應用中，駕駛者從不看圖像，視頻被直接送到處理器，處理器從現(xiàn)場畫面中提取特征，并根據(jù)這些特性做出決定；這些決定隨后被送到車內的各種控制設備，這些應用包括車道跟蹤、城市巡航控制、碰撞報警、預防、緩解、雨水傳感、大燈亮度控制、疲勞駕駛、駕駛者注意力、氣囊部署乘客位置安排、凝視探測、基于眼睛位置的鏡片調整以及生物ID等。

在許多情況下，決策速度比人的反應快得多，或者是在人試圖對危急情況做出反應并需要幫助時做出的，以便不讓他分心。此處的需要是呈現(xiàn)盡可能多的信息，并且用一種有助于減少決策所需處理量的方式來呈現(xiàn)圖像。這種成像器的第四代特性是包含寬得多的動態(tài)范圍，以便在太陽處于地平線和現(xiàn)場的情況下開車時能看清車道標記。另外，為了呈現(xiàn)失真盡可能少的圖像，實施了全局快門設計，來代替對于消費級CMOS成像器而言更典型的滾動快門。圖3表明了在記錄旋轉體的視頻時，滾動快門與全局快門的失真效果對比情況。借助處理，可以使右邊的圖像看起來像是左邊的圖像，但由于成像器的設計著眼于應用，因此整個處理負擔已得到解決，于是這使系統(tǒng)設計者能做更多處理來提高準確度，添加另一種應用，或者設計者能選擇更便宜的處理器。

美國交通安全局估計：如果汽車早0.5秒開始剎車，則可避免70%多的追尾事故。既然很難讓人做出更快反應，那為什么汽車就不應該能幫助駕駛者并開始剎車來避免這類碰撞呢？要做到這點，需要知道前方轎車的速度相對于自己的轎車和自己所處的車道是如何變化的。多種技術可被用來確定前方汽車的相對速度，但只有圖像能確定剎車的汽車處于哪條車道，向轎車添加成像器和攝像機的總體效果將使駕駛者更好地適應汽車，或者使汽車更好地適應道路。

不論是為了娛樂、安全、健康、舒適或是便利，基于成像的系統(tǒng)都會使我們的生活更開心，并幫助減輕與周圍世界互動的壓力。要想使這些應用被廣泛采用，需要從系統(tǒng)級途徑來設計成像器。4G CMOS成像器概念正被應用到汽車市場，并且它在我們的駕車生活中起必不可少的作用，相信這只是個時間問題。