撬動(dòng)ADAS的CMOS圖像傳感器，你到底了解多少

近年來(lái)，汽車(chē)安全的重要性越來(lái)越重要了，行車(chē)輔助安全駕駛（ADAS）在汽車(chē)領(lǐng)域的應用也越來(lái)越廣泛。智能安全駕駛、自動(dòng)巡航控制、汽車(chē)雷達波應用、全景立體圖像環(huán)視系統等等汽車(chē)電子分支領(lǐng)域對汽車(chē)自動(dòng)駕駛起到舉足輕重的作用。圖像視覺(jué)系統作為汽車(chē)電子不可或缺的一個(gè)組成部分，必須要快速、精確地感知各種路況信息，進(jìn)而提前進(jìn)行汽車(chē)預警及控制車(chē)輛的行為，為了能夠實(shí)現精準、實(shí)時(shí)的顯示圖像，必須要為汽車(chē)視覺(jué)系統配置一款符合高動(dòng)態(tài)范圍的圖像傳感器。今天小編就來(lái)給大家講講汽車(chē)圖像傳感器，首先先了解下汽車(chē)視覺(jué)系統圖像傳感器的概念及其基本原理。

何為汽車(chē)圖像傳感器？

（汽車(chē)）圖像傳感器是一種可以將光學(xué)圖像，轉換為電子信號的設備，同時(shí)也是（汽車(chē)）攝像頭的重要組成部分，亦為自動(dòng)駕駛基礎部件之一。使用前期，圖像傳感器通過(guò)與數字攝像頭相結合，為汽車(chē)視覺(jué)系統提供光學(xué)圖像信息，經(jīng)由內部的圖像數據處理單元放大、同步控制處理，最終將汽車(chē)外部真實(shí)的場(chǎng)景信息顯示給駕駛員。

圖像傳感器工作原理，如下內容所述：

物體在外界照明光的照射下，經(jīng)成像物鏡成像，形成二維光強分布的光學(xué)圖像，再通過(guò)圖像傳感器轉換成電子信號。之后，這些電子信號經(jīng)圖像數據處理系統的放大和同步控制處理，發(fā)送給圖像顯示器，便可以看到物體的二維光學(xué)圖像，從而為自動(dòng)駕駛汽車(chē)提供準確的駕駛環(huán)境信息。

圖片解析：攝像頭中的圖像傳感器

圖像傳感器工作原理

在汽車(chē)領(lǐng)域，圖像傳感器主要應用在汽車(chē)視覺(jué)系統中，如倒車(chē)影像、前視、俯視、全景泊車(chē)影像、車(chē)鏡取代、行車(chē)記錄儀、正向碰撞警告、車(chē)道偏離警告、交通信號識別、行人檢測、自適應巡航控制、盲點(diǎn)檢測及夜視等，以保證視覺(jué)系統在各種天氣、路況條件下，能夠清晰識別車(chē)道線(xiàn)、車(chē)輛、障礙物、交通標志等。

根據元件的不同，圖像傳感器可分為CCD、CMOS和CIS三種。早期，作為固態(tài)圖像傳感器，CCD由于有體積小、分辨率高、靈敏度高、圖像質(zhì)量高等優(yōu)勢，一直統領(lǐng)著(zhù)圖像傳感器市場(chǎng)。不過(guò)，CCD高畫(huà)質(zhì)背后也帶來(lái)了一些問(wèn)題，譬如成本高，由此出現了成本更低、功耗更低的CMOS傳感器。

與CCD相比，CMOS具有讀取信息方式簡(jiǎn)單、輸出信息速率快、耗電省、集成度高、價(jià)格低等特點(diǎn)，在推出后很快受到了多家知名廠(chǎng)商的青睞。并隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，CMOS不斷縮小與CCD的差距，現逐漸發(fā)展成市場(chǎng)的核心。

而另一種圖像傳感器CIS，則多用在掃描儀中，其景深、分辨率以及色彩表現目前都趕不上CCD感光器件。

在傳感器接口、保護微控制器方面，Melexis（邁來(lái)芯）作為汽車(chē)業(yè)界領(lǐng)先傳感器產(chǎn)品設計、技術(shù)開(kāi)發(fā)供應商，在汽車(chē)圖像傳感器上同樣推出過(guò)非常多的針對汽車(chē)視覺(jué)系統的圖像傳感器、傳感器接口IC、微控制芯片產(chǎn)品。邁來(lái)芯CMOS圖像傳感器大多數以低光敏感度、高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）作為產(chǎn)品主打特性。

下面給大家簡(jiǎn)單介紹下邁來(lái)芯CMOS圖像傳感器：

邁來(lái)芯用于接近與手勢識別的檢測IC，在汽車(chē)觸摸屏有不錯的應用

Melexis（邁來(lái)芯）致力于全球汽車(chē)及工業(yè)市場(chǎng)領(lǐng)導級芯片生產(chǎn)制造，目前主要提供先進(jìn)的混合信號半導體，傳感器芯片和可編程傳感器系統。邁來(lái)芯在汽車(chē)市場(chǎng)、工業(yè)和消費市場(chǎng)均有著(zhù)優(yōu)異出色的表現。在汽車(chē)電子市場(chǎng)，全球平均每輛車(chē)有6片Melexis品牌的芯片；在汽車(chē)圖像傳感器領(lǐng)域，邁來(lái)芯還成功量產(chǎn)了世界上最寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像傳感器，適用于工業(yè)、汽車(chē)和安防市場(chǎng)。

MLX75006 —— 車(chē)內視覺(jué)用的 CMOS 圖像傳感器

MLX75006汽車(chē)用CMOS 相機是專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)的內部視覺(jué)應用設計的。這些傳感器根據汽車(chē)市場(chǎng)的需求，融合了高速和高敏感度，低噪，高可靠性和低系統成本。

盡管是為汽車(chē)專(zhuān)門(mén)設計的，如果要求類(lèi)似的話(huà)，這些傳感器也非常適合應用到工業(yè)里面。

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

MLX75307 —— 前視用 CMOS 圖像傳感器

MLX75307 功能框圖

這些750x400 像素的全域快門(mén)圖像傳感器具有高敏感度，高動(dòng)態(tài)范圍和低噪聲。他們是專(zhuān)為汽車(chē)前視應用而設計的，也適合工業(yè)和醫療應用。典型應用包括車(chē)道偏離警示系統，車(chē)道保持輔助系統，高光輔助系統，防撞，夜視，路燈/交通燈監測，監控安全系統。

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

MLX75411 Avoce —— 寬動(dòng)態(tài)范圍 CMOS 圖像傳感器

Avocet 是一款1024 x 512 像素的CMOS 圖像傳感器，擁有154dB的超寬動(dòng)態(tài)范圍，針對汽車(chē)，工業(yè)和消費類(lèi)應用。

Avocet 是為車(chē)內汽車(chē)應用專(zhuān)門(mén)設計的（先進(jìn)駕駛輔助系統-ADAS），包括前視夜視，彩色后視相機和機器視覺(jué)應用例如車(chē)道偏離警示系統，交通/限速標志識別，防撞，盲點(diǎn)監測，和環(huán)車(chē)監測。

邁來(lái)芯還推出了基于A(yíng)utobriteÒ技術(shù)的CMOS圖像傳感器MLX75412，與MLX75411類(lèi)似，兩者均實(shí)現了傳統CMOS圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍及成像細節二者不能兼得的問(wèn)題，在完美解決非線(xiàn)性響應特性問(wèn)題的同時(shí)，大幅提高了圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。MLX75411/MLX75412 集成的反饋控制算法分析所采集到的圖像，實(shí)時(shí)調整傳感器的曝光時(shí)間和動(dòng)態(tài)范圍，并顯著(zhù)提高了在復雜路況下圖像采集的質(zhì)量。

MLX75411/MLX75412 集成集成圖像增強功能AutoviewÒ，能夠實(shí)時(shí)調整圖像亮度和銳度，減輕了后級信號處理系統的計算量，對圖像的亮部和暗部區域都有很好的細節體現。同時(shí)，MLX75411/MLX75412還集成12位圖像處理流水線(xiàn)，并提供標準的原始視頻信號輸出和I2C控制信號輸入，兼容絕大多數DSP或 FPGA。

（左）普通CMOS圖像傳感器（右）采用AutobriteÒ技術(shù)CMOS圖像傳感器

MLX75421 —— 邁來(lái)芯第三代汽車(chē)圖像傳感器

最佳低光照、高動(dòng)態(tài)HDR、具備廣泛的片上實(shí)用安全ASIL支持

MLX75421 Blackbird經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的架構設計，可用于自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）、電子后視鏡/攝像頭監控系統（CMS）和自動(dòng)回避轉向（autonomous evasive steering）等汽車(chē)安全應用。該器件也非常適用于四周/后視系統等具有物體檢測功能的下一代觀(guān)察應用。

MLX75421 Blackbird的一整套ASIL支持功能可以明確地應用于具有高性?xún)r(jià)比的ASIL系統。這些功能涉及多個(gè)數字方面，但同時(shí)也涵蓋傳感器的模擬功能和傳感器接口。因此，針對高強度運行時(shí)間自檢測的每一幀，該傳感器構成一個(gè)嵌入式“有效幀（frame valid）”標簽。

MLX75421 Blackbird采用1/3英寸光學(xué)格式，分辨率為1344x1008像素。它擁有一個(gè)4穩定拐點(diǎn)（kneepoint）高動(dòng)態(tài)范圍響應曲線(xiàn)，在每一幀都可提供高達125 dB的高動(dòng)態(tài)范圍。高動(dòng)態(tài)范圍全幀速率為45 fps，而如果以800行進(jìn)行圖像數據采集，可以實(shí)現60fps的速率。上述特性使這些圖像傳感器可與720p應用兼容。該器件可以自動(dòng)的在HDR模式下運行，而無(wú)需協(xié)同芯片。

MLX75421 Blackbird用于低噪聲運行，在25°C時(shí)暗泄漏（dark leakage）小于5個(gè)電子/秒，1/30秒曝光時(shí)間下暗瞬時(shí)噪聲小于4.4電子，因此對于535nm波長(cháng)，光線(xiàn)在1/30秒曝光時(shí)間下SNR1照度值為 0.005lux。該器件具有 -40°C 至 +115°C的寬工作溫度范圍，有利于它在寬溫度范圍下的工作穩定性。

HDR圖像傳感器MLX75421的優(yōu)勢和特點(diǎn)：

• 汽車(chē)級圖像傳感器

• 高動(dòng)態(tài)范圍全幀速率為45 fps

• 高靈敏度SNR1=0.005lux

• 4個(gè)版本：?jiǎn)紊?、RCCC、彩色RGBG和彩色RGBC

HDR圖像傳感器MLX75421的應用領(lǐng)域：

• 駕駛員輔助系統（ADAS）：自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）

• 電子后視鏡/攝像頭監控系統（CMS）

• 自動(dòng)回避轉向

• HDR 720p相機