高分辨率图像传感器开启ADAS之眼
【导读】先进驾驶辅助系统（ADAS）已经是许多新款汽车的标准配备，能够提升行车安全以及便利性，ADAS必须采用高分辨率的图像传感器来拍摄车外与车内的图像，来进行后续的判读与动作，这使得高分辨率图像传感器成为ADAS的关键器件。本文将为您介绍ADAS的发展与趋势，以及由安森美（onsemi）所推出的高分辨率图像传感器。
ADAS已经成为新款汽车的标准配备
以往ADAS是高阶车款的基本或选用配备，但近年来随着行车安全的意识抬头，加上欧美等各国强制性法规推动，使新出厂的中低阶车款也开始加入ADAS的功能。常见的驾驶辅助系统包括有车载导航系统、自适应巡航控制系统、车道偏离警示系统、自动变道系统、防撞警示系统、行人侦测等功能，某些更高级的系统更是朝向自动驾驶方向发展，期待未来能够达到等级5的自动驾驶能力，驾驶者可以完全不用碰触方向盘（甚至车上不配置方向盘），车辆能够自行驾驶，载送人员或货物到指定的目的地。
ADAS能够运作，除了背后的人工智能系统在执行数据的判读与动作之外，其前端的数据采集便显得更为重要，毕竟没有精准的车况数据，是无法使ADAS正常工作的。车况数据采集的方式主要包括图像传感器、毫米波雷达、激光雷达等技术，其中图像传感器是目前最普遍、成本相对较低的技术。
ADAS所使用的图像传感器必须拥有高分辨率，如此才能提升系统对于图像的判读能力，此外，也必须拥有高动态范围（HDR）功能，才能够在强光或弱光的环境下，都能够拥有最佳的图像质量，以因应多变的汽车驾驶环境与路况。
HDR技术可实现更清晰的图像
所谓的HDR技术，是指在电脑图学与电影摄影术中，用来实现比普通数字图像技术更大曝光动态范围（即更大的明暗差别）的一种技术。高动态范围成像的目的，就是要正确地显示出真实世界中，从太阳光直射的最亮区域到最暗的阴影这样大的范围亮度中，都能够呈现出清晰的图像。
以往高动态范围成像最初只用于纯粹由电脑生成的图像，之后又开发出一些从不同曝光范围相片中生成高动态范围图像的方法，像是重复曝光的图像合成技术，通过向上与向下调整曝光量来取得不同曝光量的图像，然后从连续图像中各自取得较为清晰的部分图像，再将这些部分图像加以合成，以取得最完整、最清晰的高动态范围图像。
这种HDR技术以往是通过后端的DSP或微处理器来执行图像合成工作，如今像是安森美所推出高分辨率图像传感器，则支持传感器内（On-Sensor）HDR功能，可以减轻后端处理器的工作负担，也可以提升处理的速度与效率。
完整的产品线满足多样化应用需求
安森美拥有广泛的图像传感器产品组合，分辨率涵盖从30万到1000万像素，帧率可从4 fps到815 fps，产品种类相当众多，可为摄像机制造商提供多样化的选择，以满足从可穿戴设备和消费电子产品，以及到严苛的工业和汽车应用的所有可能终端应用的要求。安森美的图像传感器可实现配置的灵活性，并结合了最佳性能特征，例如高速、高灵敏度和高图像质量，以满足特定的应用要求。安森美还为现有客户提供了一种简单的升级途径，并允许制造商利用单一摄像机设计来支持多种产品，从而加快上市时间。
以汽车ADAS应用为例，图像传感器必须拥有高分辨率，以及许多专门支持ADAS的功能，包括具有灵活曝光比控制的高级HDR功能，可配置的ASIL-B支持、黑电平控制、多功能系统的帧到帧上下文切换，以及多相机同步等功能，将可协助那些致力于实现最佳性能的汽车开发人员，快速开发出适用于高级和完全集成的驾驶辅助系统。
专为ADAS应用设计的数字图像传感器
安森美推出的AR0820AT是一款1/2英寸CMOS数字图像传感器，带有3848 H x 2168 V有效像素阵列，拥有830万像素的高分辨率，这款先进的汽车传感器能在线性或高动态模式下捕捉图像，且带有卷帘快门读取能力。AR0820AT适用于低亮度和具有挑战性的高动态范围场景性能，带有2.1 μm DR?Pix汽车级背照式（BSI）像素和传感器上140 dB HDR捕捉功能。
AR0820AT图像传感器包含了多种先进功能，如像素内装仓、开窗，以及视频和单帧模式，可提供灵活的兴趣区（ROI）和特定的分辨率，能够增强极低亮度条件下的性能。AR0820AT上的复杂传感器故障检测功能和嵌入式数据实现了摄像头ASIL-B合规性。此器件可通过一个简单的两线串行接口进行编程，支持MIPI输出接口。
AR0820AT图像传感器具有灵活曝光比控制的高级On-Sensor HDR重建功能，支持3840 x 2160的快速全分辨率视频捕捉，在3次曝光HDR中高达40 fps，在4次曝光HDR中高达30 fps，支持线路交错T1/T2/T3/T4输出，以及ASIL-B合规性的传感器故障检测，可进行2 x 2像素内合并模式和颜色合并模式，拥有1.8 Gbps/每通道，4通道MIPI CSI-2数据接口，以及可选择的自动或用户控制的黑电平控制，可在多达4个上下文之间进行帧到帧切换，以启用多功能系统，支持多相机同步，提供多种色彩滤波矩阵（CFA）选项，包括RGB、RCCC、RCCB，且是无铅器件。
AR0820AT图像传感器主要应用于前视摄像头（ADAS）与自动驾驶（AD）领域，终端产品包括前视ADAS、环绕感应摄像头、车厢内摄像、机器人出租车、机器人送货、自动驾驶卡车等产品，可符合这些先进应用的各种需求。
安森美并推出AR0820AT-iBGA95评估板，该评估板旨在展示安森美图像传感器产品的功能。该头板可直接插入Demo3系统，板上的测试点和跳线可提供对时钟、I/O和其他杂项信号的访问。
AR0820AT-iBGA95评估板支持时钟输入，内置27 MHz晶体振荡器，以及可选的Demo3控制MClk，具有两线串行接口与可选基地址，提供4通道MIPI接口，并符合ROHS规范。
结语
ADAS已经成为许多新款汽车的标准配备，目前正处于市场快速发展的阶段，图像辨识技术将有助于增加ADAS应用与价值，目前的技术应用仍以驾驶辅助为主，可避免事故的发生并减少碰撞，随着技术的持续提升，未来可望发展出更多的ADAS应用，并切入自动驾驶领域，前景与商机极其看好。安森美的图像传感器是针对ADAS应用所设计，将可减轻ADAS研发人员的负担，值得您进一步了解与采用。
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