安森美的智能成像方案使道路更安全

隨著汽車中的高性能 CMOS 成像、激光雷達(dá)等智能感知配置的增加，汽車自動駕駛水平在不斷提高，同時減少交通事故傷亡，提高道路安全性。領(lǐng)先于智能電源和智能感知技術(shù)的安森美（onsemi）提供全系列智能感知方案，包括圖像傳感器、超聲波、激光雷達(dá)及傳感器融合，其圖像傳感器在先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）及自動駕駛領(lǐng)域擁有超過80% 的市場份額，并具備高分辨率、高動態(tài)范圍（HDR）、LED抗閃爍（LFM）、安全可靠等優(yōu)勢，加持全面的產(chǎn)品組合，包括電源管理、照明方案、電機(jī)驅(qū)動器、系統(tǒng)設(shè)計專知、參考設(shè)計、強(qiáng)大而靈活的開發(fā)套件、經(jīng)驗豐富的應(yīng)用支援、符合 ISO-26262/ASIL 標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵器件以及廣泛的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，支持安全地ADAS及L2+級自動駕駛，每小時可有望挽救9條生命，每年累計可有望挽救81，000條生命。

可擴(kuò)展的圖像傳感器平臺：減少開發(fā)時間，降低設(shè)計風(fēng)險，且滿足不斷發(fā)展的汽車安全要求

安森美這可擴(kuò)展的圖像傳感器系列包含從130萬像素到830萬像素的多款產(chǎn)品，具有卓越的微光性能和》140 dB的高動態(tài)范圍，Clarity+實(shí)現(xiàn)感知+視覺的融合，且都符合AEC-Q100車規(guī)和ISO26262 ASIL-C，采用通用架構(gòu)，使汽車OEM充分利用現(xiàn)有器件的軟件和算法，實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)。其中，4.2 um的AR0138是高性價比的720P ADAS攝像頭的理想選擇，超低照，符合歐洲新車評估計劃（Euro NCAP）；4.2 um的AR0220比AR0138的分辨率稍高； AR0820分辨率最高達(dá)830萬像素，適用于夜間前視ADAS和更高級別的自動駕駛。

AR0820高分辨率DR-Pix

高分辨率對自動駕駛很重要。因為更高的分辨率支持系統(tǒng)檢測和識別更小的物體。這可在更遠(yuǎn)的距離檢測到物體和其他危險，提醒駕駛員并更快地采取行動，從而提高駕駛安全。這是由自動駕駛汽車需要看得更遠(yuǎn)，并有能力檢測各種大小形狀的物體所帶動的。AR0820是830萬像素、2.1 um DR-Pix晶圓堆疊式汽車傳感器，在所有條件下的感知能力是人眼視覺的100倍，晶圓堆疊技術(shù)實(shí)現(xiàn)緊湊的相機(jī)設(shè)計。

高動態(tài)范圍（HDR）是攝像頭傳感器的一個關(guān)鍵和重要參數(shù)，是傳感器在同一幀中看到場景最暗的部分和最亮的部分之間的能力，不會出現(xiàn)過度飽和或飽和不足。換句話說，傳感器需要不受環(huán)境光條件變化的影響，比如突然暴露在明亮的陽光下或反射下，或者在白天駛?cè)?駛出隧道。AR0820提供》140 dB的高動態(tài)范圍，最長可達(dá)185米，適用于最嚴(yán)苛的照明條件，可在自動駕駛應(yīng)用中安全可靠地使用。NIR+技術(shù)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的近紅外成像，從而提供同類最佳的微光性能，在夜間表現(xiàn)極佳。

隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在傳感器層面上增加網(wǎng)絡(luò)安全也很重要。AR0820集成硬件安全模塊、安全啟動視頻認(rèn)證和控制加密，確?？煽亢桶踩倪\(yùn)行。

值得一提的是，中國L4級無人駕駛出租車（RoboTaxi）的領(lǐng)跑者AutoX已在其第5代RoboTaxi 中采用了28顆AR0820，以與其他傳感器融合實(shí)現(xiàn)高分辨率攝像頭。

Hayabusa系列：超級曝光技術(shù)解決汽車圖像世界的挑戰(zhàn)

汽車圖像世界通常面臨以下挑戰(zhàn)：真實(shí)世界的場景通常達(dá)到120-140 dB，溫度范圍低于-40C至+ 105C的極端條件，要能在夜間街道上檢測到行人或騎自行車的人以符合歐洲新車評估計劃 （NCAP），以及交通信號燈/ LED路牌閃爍。

Hayabusa解決上述極端溫度條件、高動態(tài)范圍、LED抗閃爍、功能安全和NCAP評估標(biāo)準(zhǔn)等挑戰(zhàn)，是汽車圖像感知系統(tǒng)的一大突破技術(shù)，該系列具有通用架構(gòu)和像素，提供》140 dB超高動態(tài)范圍（HDR）同時抑制LED閃爍，采用背照式（BSI）技術(shù)，且符合AEC-Q100 Grade 2和ISO26262 ASIL-B，適用于ADAS、全景環(huán)視（SVS）、倒車（RVC）、車鏡、自動駕駛等多個細(xì)分市場。

其中，AR0233AT是260萬像素1/2.5英寸 BSI HDR 汽車傳感器，采用超級曝光3.0 um BSI像素 （此前用于高端電影工業(yè)的HDR像素技術(shù)），具備出色的微光性能，曝光控制的可編程靈活性，單次曝光的動態(tài)范圍》95 dB，多重曝光可使動態(tài)范圍》140 dB，在120 HDR+LFM模式下提供60 fps的1080p圖像，片上HDR降低系統(tǒng)成本，此外，具備低噪聲、低功耗架構(gòu)系統(tǒng)，功能安全處于領(lǐng)先地位，輸出接口達(dá)24位 RAW。

Hayabusa超級曝光像素概念

在汽車前燈、尾燈、交通標(biāo)志中通常采用更省電的脈沖式LED照明，明亮的場景下傳感器短時曝光會導(dǎo)致光脈沖丟失，圖像閃爍。安森美開發(fā)并擁有超級曝光像素和大小像素架構(gòu)的知識產(chǎn)權(quán)（IP），公司認(rèn)為超級曝光像素是用于視覺和ADAS功能的最佳選擇，通過在汽車應(yīng)用環(huán)境和曝光時間范圍內(nèi)測試實(shí)際產(chǎn)品來確定合適的平衡點(diǎn)，以保證卓越的超級曝光像素圖像/視頻質(zhì)量（噪聲、顏色、清晰度和細(xì)節(jié)），兼具符合要求的抑制LED閃爍的能力。超級曝光像素更易于擴(kuò)展到更小的尺寸，并且沒有大小像素結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重像素串?dāng)_缺點(diǎn)，為攝像機(jī)設(shè)計提供更有優(yōu)勢的制造成本，降低鏡頭成本和生產(chǎn)精度要求。

Hayabusa超級曝光像素超普通像素電子容量的5倍，長時間曝光以捕獲脈沖光而不會過飽和，并針對人眼視覺+機(jī)器視覺做了優(yōu)化，支持》95 dB 動態(tài)范圍同時避免閃爍或運(yùn)動假影（》100ke- 全阱容量），最快可達(dá)60 fps和通過添加非常短的T2 （~1/64 –~1/256 比率）實(shí)現(xiàn)超過120 dB動態(tài)范圍并最小化HDR+LFM 運(yùn)動偽影。

性能評估：AR0233 VS 競爭器件

多幀合并過渡區(qū)域的SNR：圖像融合過渡區(qū)的噪聲，即信噪比跌落的V字極小值，是評估HDR性能時很重要的因素。這個信噪比極小值對溫度敏感，隨溫度上升會進(jìn)一步下降。競品在微光下有更高的噪聲。AR0233 顯示更高的動態(tài)范圍； 競品受到固定光學(xué)PD比率的限制。由于靈敏度更高，AR0233在微光下具有更高的SNR，在明亮的HDR場景中可以保持SNR》 30dB；競品受限于小像素噪聲，已經(jīng)降到了20 dB，溫度越高，SNR下降越多，動態(tài)范圍減小，導(dǎo)致性能惡化。

HDR+LFM：動態(tài)范圍，是從微光下的低噪（SNR = 1）到HDR幀的信號飽和點(diǎn)之間的范圍，以分貝表示。閃爍定義為脈沖光源的開與關(guān); 限制最小曝光時間大于最小脈沖周期，就可以抑制閃爍。衡量對LED閃爍的抑制能力，可以測量輸入不同頻率LED脈沖時，圖像傳感器輸出的調(diào)制結(jié)果。測試中，競品動態(tài)范圍較?。ń煌ㄐ盘枱艉颓盁麸柡停瑑蓚€傳感器圖像均無開/關(guān)閃爍（限速標(biāo)志和尾燈）。

運(yùn)動偽影：移動場景中物體拖尾和HDR多幀捕獲時間上的差異，最終導(dǎo)致圖像中運(yùn)動“重影”的程度。與上一代3重曝光HDR不同，超級曝光+T2提供最小的運(yùn)動偽影和自然模糊，曝光時間僅很短的1微秒。基于大小像素的方案不會表現(xiàn)出這微小的重影，但會產(chǎn)生如前所述的偽影。

注重實(shí)時功能安全

圖像傳感器是車輛的眼睛，功能安全檢測對系統(tǒng)評估和反應(yīng)至關(guān)重要，實(shí)時安全機(jī)制使系統(tǒng)能評估每幀的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)更安全的設(shè)計。安森美的汽車圖像傳感器將實(shí)時功能安全放在首位，在十多年的積累中，安森美收集了8000多種失效圖像并打造了故障圖像庫。算法平臺可基于該數(shù)據(jù)庫進(jìn)行故障建模、仿真賦能算法驗證和系統(tǒng)行為分析。

總結(jié)

智能感知方案是先進(jìn)安全和自主功能的核心，隨著車輛向更先進(jìn)的安全性和自主性的演變，感知方案的改進(jìn)性能正在為更高水平的安全和自動駕駛功能開辟道路。作為第一大汽車圖像傳感器供應(yīng)商，安森美提供的傳感器具備領(lǐng)先業(yè)界的高動態(tài)范圍、LED抗閃爍（LFM）和微光靈敏度，符合車規(guī)，注重功能安全，如最新的AR0820和AR0233，解決汽車成像挑戰(zhàn)，配以超聲波、激光雷達(dá)及傳感器融合等感知方案，使道路更安全，且可擴(kuò)展性高的成像平臺，加上電源管理、照明方案、電機(jī)驅(qū)動器、參考設(shè)計和開發(fā)套件等，使開發(fā)新產(chǎn)品更靈活高效。