LED“閃爍”不再是實現(xiàn)自動駕駛的“攔路虎”

頻閃，有頻率的閃爍，光隨著時間快速、重復(fù)的變化就叫頻閃，直接的感受就是光源調(diào)動、不穩(wěn)定。產(chǎn)生頻閃的原因是燈具使用交流電供電，其光亮度會隨著交流電的周期性變化而變化。

LED 燈是常見的具有頻閃危害的光源，在交通燈、車燈等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，普通人看來這似乎并沒有什么不妥，但是當(dāng)攝像頭開始作為汽車信息采集源之后，LED 燈頻閃的危害開始顯現(xiàn)。

LED 燈頻閃給汽車攝像頭采集信息造成干擾
如今的汽車攝像頭系統(tǒng)采用 CMOS 圖像傳感器，是能達到 100-200 萬像素的高清傳感器。單 雙目攝像頭和雷達系統(tǒng)融合，能為駕車人提供障礙物或者移動物體的速度、距離和外觀形狀等信息。而自動駕駛無非就是利用深度學(xué)習(xí)算法對攝像頭等采集的信息加以分析，然后替代人類駕駛?cè)藛T作出駕駛行為。

豪威科技中國區(qū)汽車電子業(yè)務(wù)部總監(jiān)劉琦表示：“LED 燈以一個基礎(chǔ)頻率，以及可調(diào)節(jié)的占空比來調(diào)整亮和暗的強度。對于人眼來說，LED 光源是持續(xù)的，但 HDR 相機卻捕捉到了亮和暗的屬性，并且在觀看視頻的時候出現(xiàn)‘閃爍’?！?/p>

兩相結(jié)合來看，當(dāng)帶有 HDR 相機的汽車在捕捉 LED 路牌和其他的車輛的 LED 光源時，將會在攝像頭傳回來的畫面里出現(xiàn)信息缺失或者信息錯誤。這樣的情況下，人類還敢相信智能后視鏡甚至是自動駕駛嗎？

分析此中原因，劉琦指出：“當(dāng)前的 LED 燈頻率多數(shù)介于 90-270 赫茲之間，通常一個亮暗周期小于或者等于 11 毫秒。汽車流媒體后視鏡上的 HDR 相機一幀圖像通常是 16.6 毫秒，但是曝光時間多數(shù)介于 3-4 毫秒。因此，相機無法在任何曝光時間下（長、短或極短）捕捉到 LED 脈沖，并且 LED 在視頻中也無法被觀測?！?/p>

在豪威科技上海公司我們見到了這種情況的 demo 演示，其左邊的相機就是沒有經(jīng)過技術(shù)加持的普通 HDR 車載相機，在人眼看來 LED 燈是長亮的情況下，左邊的相機卻形成了燈是暗的畫面。

豪威科技 demo 示意圖

LED“閃爍”如何解決？
從當(dāng)前的局勢來看，要實現(xiàn)高級別的自動駕駛，汽車是離不開攝像頭的輔助，如果不解決 LED 燈“閃爍”的問題，安全就要時刻打上一個問號。抑制、消除 LED 燈“閃爍”在研究自動駕駛的道路上是繞不過的坎。

劉琦介紹稱，當(dāng)前有三種方法可以解決 LED 燈“閃爍”問題，分別是 LOFIC 技術(shù)、斬波技術(shù)和分離像素技術(shù)。其原理是為了保證捕捉到一個 90Hz LED 脈沖至少需要 11ms 的曝光時間，LFM（減少或消除 LED 閃爍）技術(shù)需要相機能夠延長曝光時間，并使其比 LED 驅(qū)動周期更長，同時不出現(xiàn)過曝，且維持一定的動態(tài)范圍水平，那問題就得到了解決。

豪威科技新型 HDR 圖像傳感器
在三種抑制 LED“閃爍”的技術(shù)中，豪威科技選擇了分離像素技術(shù)。劉琦在分析過程中提到：“LOFIC 在像素中擁有額外存儲電容的線性二極管，提供擴展的全阱容量。全阱容量越高，越容易捕捉 LED 脈沖，并且不會超過像素的飽和度，可以應(yīng)用于 SPD（小光電二極管）或 LPD（大光電二極管），但在高溫時會有噪聲問題。斬波則是在時域部分電荷從光電二極管轉(zhuǎn)移到外部存儲電容（幀周期的集成分布），可確保捕捉到 LED 脈沖，可應(yīng)用于 SPD 或 LPD。但高溫時也會有噪聲問題。”

針對分離像素技術(shù)，劉琦講到：“使用分離像素架構(gòu)，并且降低小光電二極管敏感度，是目前看最理想的解決方案。首先，小光電二極管能延長曝光時間，使其足夠長，以確保 LED 脈沖的捕捉；其次，大光電二極管可以確保低光條件下的高靈敏度；而額外的極短曝光（VS）可以捕獲場景中最亮的部分。”

基于分離像素技術(shù)，豪威科技推出了兩款 HDR 圖像傳感器 OX01A10 和 OXO2A10。這兩款傳感器將分別應(yīng)用于側(cè)視和后視攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)（CMS）。0X01A10 和 0X02A10 傳感器基于 OmniVision 4．2 微米 OmniBSI 像素架構(gòu)，采用像素拆分技術(shù)，提供卓越的高動態(tài)范（HDR）和一流的低光性能，是汽年行業(yè)領(lǐng)先 LED 減閃方案的代表。

“普通 HDR 攝像頭的短曝光時間導(dǎo)致圖像傳感器錯過 LED 的‘on’脈沖，從而在顯示器上的視頻流中產(chǎn)生了‘閃爍’現(xiàn)象。僅僅通過增加普通像素技術(shù)的曝光時間來抓取 LED 脈沖并不能解決問題，反而會導(dǎo)致飽和及動態(tài)范圍損失。” Omnivision 產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Marius Evensen 說道?！拔覀冊O(shè)計的 0X01A10 和 0XO2A10 圖像傳感器通過采用減少 LED 閃爍的技術(shù)來專門解決這一問題，使 E－視鏡在汽車市場得以廣泛應(yīng)用。這兩款傳感器已納入我們不斷擴大的針對機器和視覺顯示系統(tǒng)的汽車專用數(shù)字成像解決方案組中?！?/p>

OXO1A10 和 0X02A10 的動態(tài)范圍可達 110dB，同時保證了 LED 脈沖的捕獲，使相機在所有的光照條件能發(fā)揮出色攝像功能。這使得車載攝像頭能夠同時捕獲明暗兩種場景，即使在最苛刻的光照條件下也能保證最佳質(zhì)量的圖像效果。OXO1A10 支持 1280×1080 分辨率，橫縱比為 1：1.2，非常適合用于側(cè)視攝像頭。專用于后視攝像頭的 OXO2A10 傳感器支持 1840X940 分辨率，橫縱比為 2：1。傳感器上的芯片組算法能夠降低數(shù)據(jù)輸出率，便于數(shù)據(jù)傳輸和后端處理。

0XO1A10 和 0XO2A10 兩款產(chǎn)品目前已量產(chǎn)。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！