140dB HDR為什么如此重要？如何實(shí)現(xiàn)140dB HDR

引言：

消費(fèi)者、政策/法規(guī)、市場三合力，不斷推動(dòng) ADAS 滲透率提升。2022 年 3 月國內(nèi)新車L2級(jí)配套量接近 41.6 萬，滲透率近 30%。ADAS 成標(biāo)配，CIS 如何升級(jí)？

豪威集團(tuán)汽車 CIS 系列專題 ADAS 篇將分 5 期，每期一個(gè)硬核知識(shí)點(diǎn)，助您詳盡了解 ADAS 領(lǐng)域應(yīng)用、技術(shù)趨勢與車規(guī)產(chǎn)品。

上期梳理了汽車高分辨率趨勢下的豪威車載 CIS 技術(shù)演進(jìn)史。本期將聚焦 ADAS 對(duì) HDR 提出的新要求及背后的技術(shù)變革。

140dB HDR 為什么重要？

動(dòng)態(tài)范圍（DR）指在同一畫面中，明暗差異大，圖像傳感器能夠識(shí)別的最強(qiáng)信號(hào)和最弱信號(hào)的比值。人眼的動(dòng)態(tài)范圍一般在 130dB1 左右，前視攝像頭作為 ADAS/AD 的核心眼，需要在高速行駛時(shí)，快速識(shí)別不同光照條件下的明暗細(xì)節(jié)，準(zhǔn)確捕獲圖像，否則影響行車安全。典型的 HDR 需求是當(dāng)汽車駛出隧道既要識(shí)別亮處也要獲取暗部細(xì)節(jié)，或者夜景中識(shí)別極暗的行人和極亮的車燈、LED 信號(hào)燈等。理想的動(dòng)態(tài)范圍需超過人眼 DR，達(dá)到 140dB HDR。

因此對(duì)于 ADAS 應(yīng)用，覆蓋 120dB HDR 是基本要求，而覆蓋 140dB HDR 是汽車機(jī)器視覺的趨勢所在。

豪威 140dB HDR 和競品 120dB HDR 動(dòng)態(tài)范圍對(duì)比

如何實(shí)現(xiàn) 140dB HDR

傳統(tǒng)HDR使用不同曝光時(shí)間的多個(gè)圖像，但對(duì)于快速移動(dòng)物體會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影（Motion artefact）。豪威集團(tuán) Split Pixel 和 Deep Well HDR 方案有效解決了該問題：

Split Pixel 分割像素技術(shù)：2009 年推出，并分別在 2012 年和 2016 年優(yōu)化升級(jí)。該技術(shù)通過大小像素的分離結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不同的感光度，形成了對(duì)不同動(dòng)態(tài)范圍的覆蓋。相比其他 HDR 方案，具備避免鬼影和 LED 閃爍抑制的優(yōu)勢。2

Deep Well DCG 技術(shù)：2018 年第一代 DCG 技術(shù)面世，后經(jīng)過優(yōu)化發(fā)展到目前的第三代 DCG 技術(shù)。獨(dú)特的 DCG 技術(shù)通過對(duì)轉(zhuǎn)換增益進(jìn)行兩次采樣并添加曝光以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的場景再現(xiàn)。該方案同樣能避免高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的鬼影。

點(diǎn)擊視頻直觀了解 DCG?HDR 技術(shù)

與 DCG 和 Split Pixel 不同，國內(nèi)友商車載產(chǎn)品采用行交疊 HDR 方法（Staggered HDR）2。

以兩次曝光 Staggered HDR 為例，該方案讓 CMOS 完成第一行長曝光的同時(shí)，第一行像素幾乎立即開始短曝光，每行以長短曝光兩次先后輸出。從 readout 看，就是長曝光幀與短曝光幀依次輸出。

該方案非同時(shí)輸出長短曝光，仍有一些典型時(shí)域多幀的圖像質(zhì)量問題，比如：

依賴額外通道，易造成運(yùn)動(dòng)偽影并減小動(dòng)態(tài)范圍，在弱光條件下尤為如此

拍攝對(duì)象是 PWM 供電的 LED 燈時(shí)，比如交通信號(hào)燈或汽車信號(hào)燈，如果短曝光幀沒有捕捉到 LED 閃爍，會(huì)造成信號(hào)燈圖像誤讀，這在車載成像上是致命的。

該方案雖能滿足消費(fèi)領(lǐng)域的需求，卻不適用汽車攝像頭這種對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍和去偽影要求高的應(yīng)用。因此國內(nèi)車載競品雖然采用了雙轉(zhuǎn)換增益彌補(bǔ) Staggered HDR 短板，但目前其車載產(chǎn)品仍處于 120dB 階段。?

1數(shù)字成像系統(tǒng)認(rèn)識(shí)-https://blog.51cto.com/u_15152644/2986775?

2大話成像-HDR Imaging(2)-Digital Overlap

除了 140dB HDR，ADAS 對(duì)圖像傳感器還提出了哪些挑戰(zhàn)？



審核編輯：劉清