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汽車實現(xiàn)高度智能化過程中,圖像傳感器作為“汽車之眼”,隨著汽車逐步向高階自動駕駛等級邁進,對于其規(guī)格和性能的訴求也同步升級,已成為行車安全不可或缺的重要功能組件。
作為全球汽車圖像傳感器的市場領袖,低光性能和動態(tài)范圍的設計挑戰(zhàn)驅使著安森美(onsemi)持續(xù)提供更好的解決方案,最新推出的Hyperlux汽車圖像傳感器系列擁有2.1 μm像素尺寸、領先業(yè)界的150 dB超高動態(tài)范圍(HDR)和減少LED閃爍(LFM)功能,在汽車應用溫度范圍內提供高性能、高速和先進功能,推進著下一代先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的發(fā)展。
兼具高性能低功耗與小尺寸
鑄就Hyperlux超越和不凡品質
在拉丁語中,lux的含義是光,Hyper代表著一切的超越與不凡,安森美將汽車圖像傳感器領域的旗艦產(chǎn)品取名為Hyperlux,意味著面對汽車行業(yè)圖像傳感器設計的各種挑戰(zhàn),安森美致力于在千變萬化的光照條件和極端情況下,依然實現(xiàn)“所見即所得”,讓汽車之眼看到的光真正做到安全可靠。
眾所周知分辨率和像素決定了照片的清晰度,而汽車ADAS應用通常需要800萬量級像素的分辨率來解析小物體,例如磚塊或巖石,或者更遠距離的騎自行車者或行人等較大物體。
在高動態(tài)范圍方面,Hyperlux系列圖像傳感器采用安森美獨特的超曝光 (SE) 像素技術,配備非常大的全阱容量 (FWC) 光電二極管和像素內溢流電容器 (OFC),可提供業(yè)界最高的150dB總動態(tài)范圍,這樣的動態(tài)范圍是在兩次連續(xù)(交錯)曝光中實現(xiàn)的,第一次“長”曝光捕獲較低照明范圍,提供約 110 dB,而第二次“較短”曝光捕獲更高照度并提供剩余約 40 dB HDR。動態(tài)范圍內的最小圖像模糊和完整的 LFM 功能,LED 閃爍主要是通過第一次曝光捕獲的,在此曝光中實現(xiàn)了完整的 LFM 功能。
信噪比 (SNR) 是所有圖像傳感器的一個重要參數(shù),因為它與系統(tǒng)在傳感器生成的圖像中檢測物體的能力有關。把圖像傳感器與大小像素雙二極管設計進行對比,由于在高溫下,一個典型的3 μm大小像素傳感器的過渡區(qū)SNR會下降到20 dB左右,在這個水平上,噪聲是明顯可見的,而且物體檢測也更困難。因此,高溫對圖像傳感器來說始終是個挑戰(zhàn),在汽車應用中尤其如此。由于處于陽光直射下,并被設計在小的封閉空間內,這空間內還有其他電子器件在運行中產(chǎn)生熱量,汽車圖像傳感器在其80%以上的壽命期內都工作在80 ℃或更高的結溫下。但Hyperlux圖像傳感器性能穩(wěn)定,在絕大多數(shù)情況下都能將信噪比轉換保持在 30 dB 及以上,即使在125℃的結溫與高光照條件下也能達到25 dB以上的SNR性能,從而確保實現(xiàn)精確的物體檢測。
值得一提的是,順應汽車電氣化的主流趨勢,尤其是車內傳感器變得越來越多,更低的功耗與更小的攝像頭模塊尺寸正成為汽車設計的重要考量。Hyperlux產(chǎn)品系列擁有領先業(yè)界的超低功耗和小尺寸,鞏固了安森美車規(guī)級圖像傳感器市場領導者的地位。其中,Hyperlux系列300萬像素分辨率產(chǎn)品,基于2.1μm的低像素尺寸,像素性能可媲美競品3μm像素尺寸產(chǎn)品,甚至更勝一籌。與競品相比,Hyperlux汽車圖像傳感器的功耗最多可降低30%,占位最多可減小28%,以更低的系統(tǒng)材料成本實現(xiàn)高能效設計,這些都是Hyperlux圖像傳感器得以脫穎而出的關鍵所在。
用芯護航駕駛安全
150dB超高動態(tài)范圍的意義所在
事實上,當我們在談論從L1邁向更高等級的自動駕駛時,如何在極端情況確保車輛乘員和道路使用者的安全至關重要。高動態(tài)范圍是汽車影像系統(tǒng)應用的重要特性,確保攝像機可在寬范圍的光線 、黑暗和高光照對比情況下清楚地呈現(xiàn)場景細節(jié),提高圖像信息的精確度,在邁向徹底消除交通死亡和重傷的“零愿景”戰(zhàn)略上將發(fā)揮的重要作用,這也是Hyperlux圖像傳感器的核心競爭優(yōu)勢所在。Hyperlux圖像傳感器確保攝像機可在黑暗和高光照對比情況下清楚地呈現(xiàn)場景細節(jié)在當前的汽車駕駛中,人們多大數(shù)情況還是用一雙人眼來監(jiān)視道路和周圍環(huán)境,而在自動駕駛汽車中,人眼將被更多的攝像頭“眼睛”所取代,因此對于光學和圖像傳感器而言,性能比人眼更好至關重要。就像紅綠燈的動態(tài)范圍通常在110dB-120dB,理論上只需傳感器滿足其無閃爍的動態(tài)范圍就能準確識別路標或交通燈,但進出入隧道、迎面而來的車輛前燈、來自潮濕地面的眩光等環(huán)境照明條件的大幅變化,使圖像傳感器難以捕獲路標上的速度限制或其他環(huán)境信息。因此,動態(tài)范圍在汽車圖像傳感器上有著非常高的要求,真實場景下動態(tài)范圍極端情況下可達140 dB,所以這類圖像傳感器產(chǎn)品往往要將動態(tài)范圍做到120 dB以上。此外,汽車圖像傳感器常見的另一大挑戰(zhàn)是LED閃爍抑制,就像人眼對于LED屏幕閃爍的感知一樣,汽車圖像傳感器對車外的交通信號燈、路標、車輛前大燈等通常使用LED照明的脈沖式光源,也會將其呈現(xiàn)為閃爍的圖像流。
Hyperlux圖像傳感器(右)能有效減少LED閃爍
Hyperlux圖像傳感器正是憑借領先業(yè)界的150 dB超高動態(tài)范圍和減少LED閃爍功能,以及超級曝光等技術的創(chuàng)新,能夠適配更多的駕駛場景并支持更高等級的自動駕駛。對于SoC 或ISP集成商而言,設置好Hyperlux圖像傳感器后也無需逐幀重新調整攝像頭的曝光或增益控制,不用來回切換且不會丟幀,沒有延遲讓攝像頭模塊更安全。
此外,Hyperlux的設計符合汽車安全完整性等級D級(ASIL D)系統(tǒng)的嚴格安全要求,而集成的安全性最大范圍地防范網(wǎng)絡安全威脅。這些傳感器還提供不同分辨率的雙輸出流,允許同時執(zhí)行感知和其他功能,設計人員可得益于其靈活的架構,用一個攝像頭實現(xiàn)多種功能,從而減少設計時間、風險和成本。
現(xiàn)階段的汽車駕駛,人們絕大多數(shù)情況還是憑借雙眼來監(jiān)視道路和周圍環(huán)境。隨著我們向更高水平的自動化邁進,高級駕駛輔助系統(tǒng)變得越來越復雜,Hyperlux系列圖像傳感器便像安森美為未來提供的一雙“慧眼”,將帶我們駛向更安全未來,領略圖像傳感的無限魅力。 欲想了解Hyperlux系列圖像傳感器更多信息,歡迎蒞臨2023年7月11-13日在國家會展中心(上海)舉辦的上海機器視覺展安森美展臺(5.1號館D204號),觀看并體驗演示,與我們的專家交流,解決您的設計挑戰(zhàn),激發(fā)您的創(chuàng)新靈感!提前給小伙伴們準備好的“見面好禮”如下也請盡快領取哦~~ 一起來逛機器視覺展啦 關于機器視覺展,您最想了解安森美的哪些產(chǎn)品?掃碼填寫表單,輸入您的選擇,即可參與抽獎~帶口令“7.11-13鎖定安森美(onsemi)機器視覺展臺領好禮!”轉發(fā)本文到朋友圈/200人以上的工程師群,并掃碼填寫表單截圖上傳,同樣可參與抽獎哦~
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三等獎:京東E卡 20元 10名
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京東卡獎品將通過郵件發(fā)放給獲獎者,安森美將于后續(xù)推文末尾公布中獎名單。
活動自公布之日開始持續(xù)至2023年7月13日18:00點;
*請確保提交的個人信息真實有效,若因信息不完整或錯誤導致您未收到獎品,安森美不承擔任何責任;
*參加者須年滿18歲;
*安森美保留對本次活動的解釋權。
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原文標題:駛向更安全的未來,Hyperlux系列如何成就汽車“慧眼”?
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