近年來(lái)， 在政府對(duì)汽車(chē)安全法令的貫徹和實(shí)施、消費(fèi)者駕乘體驗(yàn)及自動(dòng)駕駛的趨勢(shì)推動(dòng)下，汽車(chē)圖像傳感器領(lǐng)域呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。汽車(chē)圖像傳感有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，具有卓越性能和先進(jìn)的圖像處理能力的圖像傳感器在提高行車(chē)安全的同時(shí)還提升用戶(hù)駕乘體驗(yàn)，成為近年來(lái)汽車(chē)領(lǐng)域的炙手可熱的技術(shù)。預(yù)測(cè)顯示，2014-2018年間汽車(chē)CMOS傳感器市場(chǎng)的收入年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)將達(dá)到28%。
汽車(chē)圖像傳感器主要應(yīng)用領(lǐng)域
汽車(chē)圖像傳感器的應(yīng)用非常廣泛，包括用于視覺(jué)應(yīng)用如倒車(chē)影像、前視、后視、俯視、全景泊車(chē)影像、車(chē)鏡取代，用于車(chē)艙內(nèi)如乘客監(jiān)控、疲勞駕駛監(jiān)測(cè)、儀表盤(pán)控制、行車(chē)記錄儀(DVR)、氣囊，用于先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)如正向碰撞警告、車(chē)道偏離警告、自動(dòng)遠(yuǎn)光燈控制、交通信號(hào)識(shí)別、行人檢測(cè)、自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)檢測(cè)、夜視等等。
影響成像品質(zhì)的關(guān)鍵性能
微光性能、動(dòng)態(tài)范圍及圖像信息處理能力是影響成像品質(zhì)的關(guān)鍵因素。
1．微光性能是籌碼
微光性能對(duì)于汽車(chē)影像系統(tǒng)是相當(dāng)重要的，卓越的微光性能可提高在夜間等光線很暗的情況的行車(chē)安全。圖像傳感器廠商都以“在暗處能看見(jiàn)”為目標(biāo)。
2．高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)
HDR是汽車(chē)影像系統(tǒng)應(yīng)用的另一個(gè)重要特性，確保攝像機(jī)可在寬范圍的光線 、黑暗和高光照對(duì)比情況下清楚地呈現(xiàn)場(chǎng)景細(xì)節(jié)，提高圖像信息的精確度從而提升安全性。
3．廣角魚(yú)眼畸變校正(DEWARP)
廣角魚(yú)眼鏡頭用于車(chē)載影像具有寬廣視野的優(yōu)勢(shì)，但采集到的圖像信息會(huì)產(chǎn)生一定程度的失真，采用DEWARP技術(shù)可對(duì)廣角魚(yú)眼鏡頭所產(chǎn)生的視頻圖像失真進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，將圖像復(fù)原展平。
4．圖像疊加
圖像疊加指通過(guò)圖像傳感器與圖像處理輔助芯片結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)圖像的延伸、縮放、右視、兩板左/右視、三聯(lián)式畫(huà)面及倒車(chē)動(dòng)態(tài)輔助線。圖像疊加功能可以更好地輔助駕駛員看清周?chē)h(huán)境，減少事故率。
安森美半導(dǎo)體的汽車(chē)圖像傳感器方案
自2004年推出全球首款汽車(chē)CMOS圖像傳感器以來(lái)，安森美半導(dǎo)體為汽車(chē)行業(yè)提供專(zhuān)用成像方案已有超過(guò)10年的經(jīng)驗(yàn)，已成為全球汽車(chē)應(yīng)用圖像傳感器的翹楚，市占占整個(gè)汽車(chē)傳感器市場(chǎng)的46%，用于 ADAS的圖像傳感器市占率為70%，在后視影像領(lǐng)域及ADAS領(lǐng)域均為市場(chǎng)第一；從品質(zhì)和性能方面來(lái)講，安森美半導(dǎo)體的汽車(chē)圖像傳感器完全符合AEC-Q100，并提供卓越的微光性能、單芯片多重曝光的高動(dòng)態(tài)范圍(HDR，>120 dB)，以及汽車(chē)級(jí)應(yīng)用優(yōu)化如魚(yú)眼畸變校正和圖像疊加，并于2015年推出全球首款支持ASIL的(汽車(chē)安全完整性等級(jí))圖像傳感器。針對(duì)某些應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體還提供具有卓越性能的全局快門(mén)影像傳感器，如用于車(chē)艙疲勞檢測(cè)應(yīng)用的近紅外(NIR)方案。為配合市場(chǎng)朝高清趨勢(shì)的邁進(jìn)，安森美半導(dǎo)體推出大量100萬(wàn)像素方案，未來(lái)還將開(kāi)發(fā)更多1080p傳感器。
圖1：汽車(chē)圖像傳感器應(yīng)用和安森美半導(dǎo)體市場(chǎng)地位
ASX344/340/350AT 是用于倒車(chē)影像的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)，在單芯片上集成圖像信號(hào)處理器，增強(qiáng)的像素性能提供微光條件下的更高能見(jiàn)度，支持高達(dá)4層的圖像疊加以向顯示系統(tǒng)提供更多的倒車(chē)信息，支持?jǐn)?shù)字縮放和平移，并附加光學(xué)中心點(diǎn)矯正功能，這可為客戶(hù)提供相機(jī)組裝生產(chǎn)后鏡頭中心點(diǎn)矯正功能，從而節(jié)省成本。這三款圖像傳感器都完全通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證，并具備-40°C 至105°C的寬工作溫度范圍，它們的不同之處在于：ASX344AT還集成魚(yú)眼畸變校正功能和提供UART控制接口，定位為“高性能”的方案；ASX350AT的光學(xué)格式為1/5英寸，不同于ASX344/340AT的1/4英寸，定位為“高性?xún)r(jià)比”的方案；而ASX340AT定位為“主流”方案。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)目標(biāo)客戶(hù)的具體需求選擇有針對(duì)性的方案。
表1： ASX344/340/350AT 具體規(guī)格
表2：ASX344/340/350AT配置選擇
ASX344AT的魚(yú)眼畸變校正功能提供180o更廣的場(chǎng)景覆蓋，傳感器動(dòng)態(tài)范圍體現(xiàn)出良好的DR-Pix 像素技術(shù)，無(wú)論在白天還是夜間都較未經(jīng)魚(yú)眼校正的鏡頭更具安全優(yōu)勢(shì)。如圖1所示，未經(jīng)魚(yú)眼校正的鏡頭沒(méi)有捕捉到小黃人的圖像信息，而經(jīng)魚(yú)眼校正后，駕駛員可從顯示器看到車(chē)后的兩個(gè)小黃人，從而避免倒車(chē)時(shí)的安全隱患。
圖2：ASX344AT魚(yú)眼畸變校正示例(左：白天；右：夜間)
ASX34xAT系列在白天(典型情況為100-200 lux明亮的光)和夜晚(典型情況為汽車(chē)倒車(chē)攝像頭在夜晚約10 lux使用剎車(chē)燈和倒車(chē)燈)都較同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)器件提供更好的色彩飽和度和對(duì)比度，如圖2紅圈所示，在白天180 lux的光照條件下，競(jìng)爭(zhēng)器件采集到的圖像過(guò)度銳化，且色彩邊界有灰斑；在夜晚微光9.5 lux的光照條件下，競(jìng)爭(zhēng)器件采集到的圖像過(guò)度銳化，且有更多的噪聲。
